液晶组合物及其调光器件的制作方法

1.本发明涉及液晶材料和光电器件领域，具体涉及一种负性液晶组合物及包括该液晶组合物的调光器件。


背景技术：

2.负性液晶是指垂直介电常数大于平行介电常数的液晶，当施加电场时，液晶分子沿垂直于电场的方向排列。负性液晶相较正性液晶具有更高的透光率，因此被应用于显示屏；另一方面由于其加电垂直于电场排列，特别适用于大多时候需要透明而特殊时候需要暗态的各种调光产品，相较于“通电透明，撤电暗态”的模式更加节能。目前负性液晶组合物及其调光器件报道有很多，但普遍存在明暗两态的透光率调节范围较窄、功能单一、只能调节明暗等缺点。例如，专利申请cn108663866a中公开了一种包含宾主液晶组合物的调光装置，所述液晶组合物是负性液晶加二色性染料作为切换层，通过加电对明暗进行调节，明暗两态的透光率调节范围只有30％左右。
3.双介晶材料是指分子中含有两个液晶介晶基元的液晶化合物。由于其特殊的分子结构，在向列相液晶中可以调节液晶组合物的弹性常数，从而改变液晶组合物分子平面排列的均匀性，减少织构缺陷。
4.因此，需要提供一种可应用于调光器件的液晶组合物，在扩大调光器件的明暗两态透光率的调节范围的同时，提高暗态的雾度。


技术实现要素：

5.发明目的：针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种液晶组合物，所述液晶组合物在应用于调光器件中时可以在扩大调光器件的明暗两态透光率的调节范围的同时，提高暗态的雾度。本发明的目的还在于提供一种包含上述液晶组合物的调光器件。
6.本发明的技术方案：
7.为了实现上述发明目的，本发明提供一种液晶组合物，所述液晶组合物包括：
8.组分a：由一种或更多种负性液晶组成；
9.组分b：由一种或更多种选自通式i的化合物组成
10.r
1-mg
1-x-mg
2-r2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
i，
11.其中，
12.r1和r2各自独立地表示-h、-f、-cl、-cn、-ncs、或者c原子数为1-25的链烷基，其中，所述链烷基中的一个或更多个h原子可以各自独立地被卤素或cn取代，链烷基中的一个或更多个不相邻的-ch
2-可以各自独立地被-o-、-s-、-nh-、-n(ch3)-、-co-、-coo-、-oco-、-ocoo-、-sco-、-cos-、-ch＝ch-、-ch＝cf-、-cf＝cf-或-c≡c-替代，替代的方式不包含两个-o-彼此相邻；
13.mg1和mg2各自独立地表示介晶基元；
14.x为c原子数为1、3或5至40的直链或支链亚烷基基团，其中，所述直链或支链亚烷
cf2cf
2-或单键；
29.s为3至13的奇数。
30.在优选的实施方案中，y1和y2各自独立地表示-o-或单键。
31.在优选的实施方案中，通式i的化合物选自由如下化合物组成的组：
32.33.[0034][0035]
在一些实施方案中，通式i的化合物优选自通式i-2、通式i-3、通式i-4、通式i-6、通式i-9、通式i-11及通式i-13的化合物组成的组。
[0036]
在一些实施方案中，液晶组合物还包括一种或更多种离子型化合物。
[0037]
在一些实施方案中，液晶化合物还包括一种或更多种染料。在优选地实施方案中，染料为二向色性染料。
[0038]
在一些实施方案中，液晶组合物还包括光稳定剂和抗紫外剂。
[0039]
本发明另一方面提供一种包含上述液晶组合物的调光器件，所述调光器件包括：上透明基板和下透明基板，上透明基板和下透明基板的内表面分别设置有上透明电极和下透明电极；液晶层，液晶层夹在上透明基板和下透明基板之间，液晶层包含液晶组合物，其中调光器件在不加电时呈明态，在加电时呈暗态。
[0040]
有益效果：
[0041]
通过在负性液晶或负性液晶混合物中引入双介晶化合物来调整液晶体系的弹性系数，本发明的液晶组合物应用于调光器件中时可显著降低调光器件的暗态的最小透光率，扩大明暗两态透光率的调节范围，同时可增加暗态时的雾度，从而增加了应用范围。
附图说明
[0042]
通过参照对本发明的实施方案的图示说明可以更好地理解本发明，在附图中：
[0043]
图1是对比例和实施例1的v-t曲线。
具体实施方式
[0044]
在以下的描述中，为了达到解释说明的目的以对本发明具有全面的认识，因此阐述了大量的具体细节。然而，对本领域技术人员而言，无需这些具体细节显然也可以实现本发明。所举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的
保护范围并不受下列具体实施方案的限制，仅以所附的权利要求书的范围为准。
[0045]
在以下的实施例中所采用的各成分，均可以通过公知的方法进行合成，或者通过商业途径获得。这些合成技术是常规的，所得到各液晶化合物经测试符合电子类化合物标准。
[0046]
首先，本发明公开了液晶组合物和包含该液晶组合物的调光器件。调光器件包括：上透明基板和下透明基板，以及夹在其间的液晶层，在上下透明基板的内表面分别设置有上下透明电极，其中液晶层包含液晶组合物。调光器件在不加电时液晶层中的液晶分子垂直于器件表面排列，入射光基本上透射通过调光器件，从而呈明态；在加电时，液晶分子趋向于平行于器件表面排列，使入射光向前和向后散射，从而使调光器件的透光率下降，同时雾度增加，呈暗态。同时，随着所施加的电场大小的不同，入射光的散射程度也不同，可呈现不同程度的暗态。
[0047]
液晶组合物包含组分a和组合b。组分a由一种或更多种负性液晶组成，可以为自行复配的具有负介电各向异性的液晶混合物；也可以是可商业获得的负性液晶或负性液晶混合物。在下述实施例中，组分a选用可商业获得的负性液晶混合物bhr28100-400(八亿时空)。组分b为包含两个介晶基元的液晶化合物，即具有两个可诱导液晶相能力的基团。两个介晶基元通过柔性链连接，使整个液晶化合物形成弯曲的结构，从而产生异常小的弯曲弹性常数k
33
。当本发明的液晶组合物应用于调光器件时，可在施加电压的情况下，使得液晶分子的排列变得无序，从而提高暗态的最大雾度。同时，在相同的工作电压范围内，可降低暗态的最小透光率，从而扩大明暗两态透光率的调节范围，使其应用领域进一步扩大。同时，为了调光器件在暗态产生足够的散射，使暗态的雾度能达到遮蔽性的要求，液晶组合物的光学各向异性δn需要足够大。在本发明中，液晶组合物的光学各向异性δn＞0.14(优选地，δn＞0.20)。
[0048]
液晶组合物还可以包括一种或更多种离子型化合物，离子型化合物溶解在液晶组合物中可呈现离子状态的化合物，在提高暗态雾度的同时，可有效降低调光器件的工作电压。优选地，离子型化合物为常用的有机离子化合物，有机离子化合物包括胺盐类化合物、硫酸酯盐类化合物、磷酸酯盐类化合物和碘盐类化合物中的一种或更多种。胺盐类化合物包括(二茂铁基甲基)三甲基碘化铵、苯基三乙基碘化铵、十六烷基三甲基溴化铵(ctab)、四丁基溴化铵、四(十八烷基)溴化铵、1-丁基-3-甲基咪唑四氯高铁酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑-l-乳酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑-l-乳酸盐、十六烷基三甲基高氯酸铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基溴化吡啶、溴代十六烷基吡啶、氯代十六烷基吡啶、十六烷基三丁基溴化铵、十八烷基三丁基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵(dtab)、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或更多种。离子型化合物的含量一般小于2％。
[0049]
液晶组合物还可以包括一种或更多种染料，以便为调光器件增加色彩。优选地，染料可以是二向色性染料，使调光器件依靠二向色性染料的光吸收作用，进一步调节光的透光率。具体地，加电后在较低电压(小于10v)下，液晶分子带动染料分子从垂直排列转变为平行电场排列，染料分子吸收部分光线，使光的透过减少，变暗；随着电压的升高，液晶分子排列因受挠曲作用影响而变得无序，入射光发生散射，使器件的光透光率继续下降，雾度增加。同时，随着所施加的电场的不同，入射光的散射程度也不同，呈现不同的暗态。染料可采用市购的二向色性染料，如巴斯夫公司生产的黑色染料x12、黑色染料x13和蓝色染料x15。
染料占液晶组合物的总质量的0.1％～5％。
[0050]
液晶组合物中还可加入光稳定剂和抗紫外剂，使得包含液晶组合物的调光器件在使用时降低因光照引起的材料变性和老化风险。
[0051]
为便于表达，以下各实施例中，液晶化合物的基团结构用表1所列的代码表示。
[0052]
表1液晶化合物的基团结构代码
[0053][0054][0055]
其中，若n为“3”，即表示为烷基-c3h7或亚烷基-c3h
6-。
[0056]
按照对比例和各实施例的表格中所列的各化合物及其质量百分比配制相应的液晶组合物，并将其填充于液晶调光基板(液晶盒)之间进行性能测试。透光率通过常规的v-t曲线(测试范围为0～70v)测试所得，雾度由雾度仪wgt-s测得，光学各向异性δn由阿贝折射仪在25℃下测量。下文显示了各液晶组合物的组成及其性能参数测试结果。
[0057]
对比例
[0058]
表2液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0059][0060]
实施例1
[0061]
表3液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0062][0063]
其中，对比例和实施例1的v-t曲线如图1所示。
[0064]
实施例2
[0065]
表4液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0066][0067][0068]
实施例3
[0069]
表5液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0070][0071]
实施例4
[0072]
表6液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0073][0074]
实施例5
[0075]
表7液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0076][0077]
实施例6
[0078]
表8液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0079][0080]
实施例7
[0081]
表9液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0082][0083]
实施例8
[0084]
表10液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0085][0086]
实施例9
[0087]
表11液晶组合物配方、液晶盒参数及其测试性能
[0088][0089]
通过以上实施例和对比例可以看出，通过加入双介晶化合物、以及可选的离子型化合物和染料，由本发明的液晶组合物制成的调光器件在暗态的最小透光率显著下降，同时最大雾度升高，从而扩大了调光器件的透光率的可调节范围，增加了应用范围。
[0090]
尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。