CN104641282A - 液晶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液晶装置、一种前体组合物、一种制造所述液晶装置的方法、一种制造所述液晶装置的设备和所述液晶装置的用途。本发明可提供一种能够以低驱动电压驱动的装置。所述装置,例如,能施行正常透明模式或正常黑暗模式。所述装置还具有其他卓越性质,如对比度。该液晶装置能够应用于各种光学调制设备,如智能视窗、视窗保护膜、柔性显示装置和用于显示3D图像的主动式延迟器或视角调整膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶装置,一种前体组合物,一种制造液晶装置的方法、一种制造液晶装置的设备和所述液晶装置的用途。
背景技术
液晶显示装置(LCD)通过配向液晶化合物并通过施加电压转换配向显示图像。制造LCD的方法是非常昂贵的,并且因此需要大生产线和设备。
在本领域中已知所谓的聚合物分散液晶(PDLC;在本申请文件中使用的术语“PDLC”用作包括聚合物网络液晶(PNLC)或聚合物稳定液晶(PSLC)的所谓的上位概念)装置,其通过在聚合物中分散液晶化合物实现。所述PDLC可以用比LCD更简单的方法制造。
如在专利文献1(韩国早期公开专利No.1993-0013794)中所述的,液晶化合物通常以未配向的状态存在于PDLC中。因此,PDLC在未施加电压于PDLC的状态下仍然是不透明的,该状态通常指所谓的散射模式。当施加电压于PDLC时,所述液晶化合物相应地被配向。因此,PDLC变为透明。使用这种方法,可以实现在透明模式(即,无色模式)和散射模式间的转换。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种液晶装置,一种前体组合物,一种制造液晶装置的方法、一种制造液晶装置的设备和所述液晶装置的用途。
技术方案
本发明的一个方面提供一种包括液晶层的示例性液晶装置,并且所述液晶层包括聚合物网络和液晶化合物。并且,所述液晶化合物以液晶化合物分散于聚合物网络中的状态存在于所述聚合物网络中。
所述聚合物网络可以是包括硅化合物的前体(以下称为聚合物网络前体)的聚合物网络。例如,所述聚合物网络可包括所述前体本身,或者可包括所述前体的反应产物,例如,聚合反应产物。
所述聚合物网络前体可包括硅化合物。所述硅化合物可以是可聚合硅化合物。术语“可聚合硅化合物”可指包含至少一个可聚合官能团的硅化合物。例如,所述聚合物网络可以是通过交联或聚合所述可聚合硅化合物或不同于所述硅化合物的可聚合化合物形成的网络。除了所述可聚合硅化合物之外,所述前体也可以包括不可聚合硅化合物。
在前体中硅化合物的比例没有特别限制,但可以是,例如,5重量%或更高、10重量%或更高、15重量%或更高、20重量%或更高、25重量%或更高、30重量%或更高、35重量%或更高、40重量%或更高、45重量%或更高,或者50重量%或更高。在前体中硅化合物的比例的上限没有特别限制。例如,考虑到所有前体都可以以硅化合物的形式实现,硅化合物的比例的上限可以是100重量%。
例如,由下式1或2表示的化合物可以作为所述硅化合物使用。
[式1]
[式2]
在式1或2中,n是范围从0至10的整数,m是范围从2至8的整数,X是–O–或–NW–,并且R1至R6各自独立地是烷基、烷氧基、芳基、可聚合官能团、–A–R7或–L–Si(R8)p(R9)(3-p),其中,A和L各自独立地是亚烷基(alkylenegroup)、亚炔基、亚芳基、亚烯基、烷叉基(alkylidene)、–O–或–NW–,R7是烷基、烷氧基、芳基或可聚合官能团,R8是可聚合官能团,R9是烷基、烷氧基或芳基,p是范围从0至3的整数,并且W是氢或烷基。
如上所述,所述可聚合官能团的实例可包括,例如,烯基、环氧基、氰基、羧基、(甲基)丙烯酰基或(甲基)丙烯酰氧基。在本申请文件中,术语(甲基)丙烯酰基指丙烯酰基或(甲基)丙烯酰基。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“烷基”可以是,例如,具有1至20个碳原子、1至16个碳原子、1至12个碳原子、1至8个碳原子或1至4个碳原子的直链或支链烷基。所述烷基可以非必须地被一个或多个取代基取代。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“烷氧基”可指,例如,具有1至20个碳原子、1至16个碳原子、1至12个碳原子、1至8个碳原子或1至4个碳原子的烷氧基。所述烷氧基可以是直链、支链或环状的。所述烷氧基可以非必须地被一个或多个取代基取代。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“芳基”或“亚芳基”可指来源于芳香化合物或其衍生物的单价或二价残基,其包括一个苯环或者具有在两个或更多苯环共用一个或两个碳原子的情况下两个或多个苯环稠合或连接在一起的结构。所述芳基或亚芳基可以是,例如,具有6至22个碳原子、6至20个碳原子、6至18个碳原子、6至16个碳原子、6至14个碳原子或6至12个碳原子的芳基或亚芳基。这里,所述芳基或亚芳基可以非必须地被一个或多个取代基取代。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“亚烷基”或“烷叉基”可指,例如,具有1至20个碳原子、1至16个碳原子、1至12个碳原子、1至8个碳原子或1至4个碳原子的亚烷基或烷叉基。例如,所述亚烷基或所述烷叉基可以是直链、支链或环状的。并且,所述亚烷基或所述烷叉基可以非必须地被一个或多个取代基取代。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“亚烯基”或“亚炔基”可指,例如,具有2至20个碳原子、2至16个碳原子、2至12个碳原子、2至8个碳原子或2至4个碳原子的亚烯基或亚炔基。例如,所述亚烯基或所述亚炔基可以是直链、支链或环状的。并且,所述亚烯基或所述亚炔基可以非必须地被一个或多个取代基取代。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“烯基”可指,例如,具有2至20个碳原子、2至16个碳原子、2至12个碳原子、2至8个碳原子或2至4个碳原子的烯基。例如,所述烯基可以是直链、支链或环状的。并且,所述烯基可以非必须地被一个或多个取代基取代。
在本申请文件中,用于取代烷基、烷氧基、芳基、亚烷基、烷叉基、亚烯基、亚炔基、亚芳基或可聚合官能团的取代基的实例可包括如氯、溴或碘的卤素原子,烷基,烷氧基,烯基,环氧基,氧代基(oxo group),氧杂环丁基,硫醇基,氰基,羧基,丙烯酰基,(甲基)丙烯酰基,丙烯酰氧基,(甲基)丙烯酰氧基或芳基,但是本发明不局限于此。
当式1或2的化合物是可聚合硅化合物时,式1或2的化合物可包含至少一个可聚合官能团,例如,2个或更多,2至10个、2至8个、2至6个、2至5个、2至4个、4或2个可聚合官能团。所述可聚合官能团可以选自上述可聚合官能团的种类。通常,具有2至8个碳原子或2至4个碳原子的烯基,如乙烯基或烯丙基、(甲基)丙烯酰基或者(甲基)丙烯酰氧基,可以用作所述可聚合官能团。
在式1和2中,当R5至R9以复数存在时,R5至R9实质上可以彼此相同或不同。
根据另一个示例性实施方式,在式1中的n可以是范围从0至9、0至7、0至5或0至3的整数。根据又一个示例性实施方式,在式2中的m可以是范围从2至6的整数。
在式1或2中,X是–O–或–NW–,其中W可以是氢或烷基。
在式1或2中,R1至R6可各自独立地是烷基、烷氧基、芳基、可聚合官能团、–A–R7或–L–Si(R8)p(R9)(3-p),其中,A表示亚烷基或烷叉基,R7表示烷基或可聚合官能团,L表示亚烷基、烷叉基或–O–,p是范围从0至2的整数,R8表示可聚合官能团,并且R9表示烷基。如上所述,所述可聚合官能团可以选自烯基、(甲基)丙烯酰基和(甲基)丙烯酰氧基。
在式1中,R1可以是,例如,烷基、可聚合官能团或–A–R7,其中,A表示亚烷基或烷叉基,R7表示可聚合官能团。如上所述,所述可聚合官能团可以选自烯基、(甲基)丙烯酰基和(甲基)丙烯酰氧基。
在式1中,R2可以是,例如,烷基、烷氧基、可聚合官能团、–A–R7或–L–Si(R8)p(R9)(3-p),其中,A表示亚烷基或烷叉基,R7表示可聚合官能团,L表示亚烷基、烷叉基或–O–,p是范围从0至2的整数,R8表示可聚合官能团,并且R9表示烷基。如上所述,所述可聚合官能团可以选自烯基、(甲基)丙烯酰基和(甲基)丙烯酰氧基。
在式1中,R3和R4可以各自独立地是,例如,烷基、烷氧基、芳基、–A–R7或–L–Si(R8)p(R9)(3-p)。如上所述,A表示亚烷基或烷叉基,R7表示烷基,L表示亚烷基、烷叉基或–O–,p是范围从0至2的整数,R8表示可聚合官能团,并且R9表示烷基。如上所述,所述可聚合官能团可以选自烯基、(甲基)丙烯酰基和(甲基)丙烯酰氧基。
在式1中,当n是1或更大时,R5和R6可以各自独立地是,例如,烷基或芳基。
在式2中,R5和R6可以各自独立地是,例如,烷基、芳基或可聚合官能团。如上所述,所述可聚合官能团可以选自烯基、(甲基)丙烯酰基和(甲基)丙烯酰氧基。
所述前体可包括一种或两种或更多种由式1或2表示的硅化合物。
当所述前体包括两种或更多种硅化合物时,所述前体可包括含有至少两个可聚合官能团的双官能硅化合物。当所述前体包括所述两种或更多种硅化合物时,与双官能硅化合物混合的其他化合物的种类没有特别限制。例如,可以混合所述两种双官能硅化合物,或者所述双官能硅化合物可以与除了所述双官能硅化合物之外的可聚合硅化合物混合或可以与无官能团的硅化合物混合。如上所述,所述除了所述双官能硅化合物之外的可聚合硅化合物的实例可包括,例如,四官能硅化合物,但是本发明不局限于此。
当所述前体包括两种或更多种硅化合物时,可适当使用的双官能硅化合物的实例可包括,例如,在式1中的n是在从0至3的范围,R1和R2各自独立地是可聚合官能团,R3至R6各自独立地是烷基或芳基,并且X表示–O–的化合物,但是本发明不局限于此。
当所述前体包括两种或更多种硅化合物时,与双官能硅化合物共同使用的化合物的实例可包括,例如,除了已选自上述双官能硅化合物的那些化合物之外的另一种双官能硅化合物;在式1中的n是在从0至5的范围,R1是烷基或–A–R7(其中,A表示亚烷基或烷叉基,并且R7是可聚合官能团),R2至R4各自独立地是烷基或–L–Si(R8)p(R9)(3-p)(其中,L表示亚烷基、烷叉基或–O–,p是在从0至2的范围,R8是可聚合官能团,并且R9是烷基),R5和R6各自独立地是烷基或芳基,并且X表示–O–的化合物;或者在式2中的m是在从2至6的范围,并且R5和R6各自独立地是烷基或可聚合官能团的化合物,但是本发明不局限于此。
当所述前体包括两种或更多种硅化合物时,所述硅化合物的混合比例没有特别限制,并且可以是,例如,在聚合物网络能显示可配向性的范围中选择的。例如,当所述前体包括除了所述双官能硅化合物之外的另一种可聚合硅化合物或无官能团的硅化合物时,基于100重量份的所述双官能硅化合物,所述前体可以10至150重量份或15至130重量份包括除了所述双官能硅化合物之外的另一种可聚合硅化合物或无官能团的硅化合物。在本申请文件中除非另外特别说明,单位“重量份”可指各个组分间的重量比。
所述前体可进一步包括除了所述硅化合物之外的化合物,例如,可聚合化合物。该可聚合化合物的实例可包括双官能丙烯酸酯化合物、三或更多官能丙烯酸酯化合物,以及单官能丙烯酸酯化合物中的至少一种。在本发明中,术语“丙烯酸酯化合物”是指含有丙烯酰基或(甲基)丙烯酰基的化合物,并且含有一个官能团的化合物是单官能丙烯酸酯化合物,并且含有两个或更多官能团的化合物是多官能丙烯酸酯化合物。为了便于区别,含有两个官能团的化合物在此称为双官能丙烯酸酯化合物,并且三或更多官能的丙烯酸酯化合物(即含有三个或更多官能团的丙烯酸酯化合物)简称为多官能丙烯酸酯化合物。所述多官能丙烯酸酯化合物可以含有,例如,3至8、3至7、3至6、3至5或3至4个官能团。所述丙烯酸酯化合物的种类没有特别限制,只要对所希望的物理性质(例如,聚合物网络的可配向性等)不导致损害即可。
例如,由下式3表示的化合物可以用作所述双官能丙烯酸酯化合物。
[式3]
在式3中,R各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,并且X表示具有1至20个碳原子的亚烷基或烷叉基。
由下式4表示的化合物可以用作所述多官能丙烯酸酯化合物。
[式4]
在式4中,n是大于或等于3的整数,m是范围从0至5的整数,R各自独立地是氢或具有1至4个碳原子的烷基,X表示(m+n)价的基团,并且Y是氢或烷基。
由下式5表示的化合物可以用作,例如,单官能丙烯酸酯化合物。
[式5]
在式5中,R是氢或具有1至4个碳原子的烷基,并且X表示具有1至20个碳原子的烷基。
在式3至5中,在R或Y中出现的烷基的实例可包括甲基或乙基。
在式3中,X的亚烷基或烷叉基可以是,例如,具有1至16个碳原子、1至12个碳原子、1至10个碳原子、1至8个碳原子、2至8个碳原子或4至8个碳原子的亚烷基或烷叉基。如上所述,亚烷基或烷叉基可以是,例如,直链、支链或环状的。
在式4中,n可以是大于或等于3的整数,或者范围从3至8、3至7、3至6、3至5或3至4的整数。并且,在式4中,m可以是范围从0至5、0至4、0至3、0至2或0至1的整数。
在式4中,X表示(m+n)价的基团,例如,来源于具有2至20个碳原子、2至16个碳原子、2至12个碳原子、2至8个碳原子或2至6个碳原子的烃(如,直链或支链烷烃)的(m+n)价的基团。
在式5中,X的烷基可以是,例如,具有1至20个碳原子、1至16个碳原子、1至12个碳原子、4至12个碳原子或6至12个碳原子的直链或支链烷基。
在式3至5中定义的取代基,例如,烷基、亚烷基、烷叉基或(m+n)价的基团,在必要时可以被一个或多个取代基取代。在此情况下,取代基的实例可以包括,例如,烷基、烷氧基、环氧基、氧代基、氧杂环丁基、硫醇基、氰基、羧基或芳基,但是本发明不局限于此。
如丙烯酸酯化合物的可聚合化合物在所述前体中的混合比例没有特别限制,只要对所希望的物理性质(例如,聚合物网络的可配向性)不导致损害即可。例如,在前体中基于100重量份的硅化合物,可以大约40至1,000重量份的含量包括所述可聚合化合物。
除上述化合物以外,所述聚合物网络或其前体可进一步包括添加剂,如溶剂、自由基或阳离子引发剂、碱性材料、其他能够形成网络的反应性化合物、液晶化合物或表面活性剂。例如,所述聚合物网络或其前体可包括液晶化合物,例如,反应性介晶化合物。在该情况下,所述液晶化合物的比例还可以被适当调节到低含量。
所述聚合物网络可与液晶区的液晶化合物一起满足以下表达式A。
[表达式A]
(1–a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5≤np≤(1+a)×ne
在表达式A中,a是范围从0至0.5的数,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,并且np表示所述聚合物网络的折射率。
在本申请文件中除非另外特别说明,术语“折射率”可指的是对550nm波长的光测量的折射率。并且,当聚合物网络的寻常折射率和非寻常折射率不同时,聚合物网络的术语“折射率”指聚合物网络的寻常折射率。因为可以选择聚合物网络和液晶化合物以便聚合物网络和液晶化合物能满足表达式A,所以可以提供当以透明模式驱动时能够具有卓越透明度和可靠高对比度的装置。
在表达式A中,“a”,例如,小于0.4、小于0.3、小于0.2或小于0.1,或者是0。
聚合物网络可具有3或更高、3.5或更高或者4或更高的介电各向异性。在该介电各向异性范围内可以极好地保持液晶装置的驱动电压特性。介电各向异性的上限没有特别限制,并且可以是,例如,大约20或更少、15或更少或者10或更少。
在聚合物网络中分散的液晶区包括液晶化合物。化合物的所有种类可以作为所述液晶化合物使用,只要它们在聚合物网络中能够是相分离的,并且可以存在为被聚合物网络配向的状态。例如,近晶相液晶化合物、向列相液晶化合物或胆甾型液晶化合物可以用作所述液晶化合物。所述液晶化合物是相分离的,并且因此不结合于所述聚合物网络。当从外部施加电压时,所述液晶化合物可具有通过施加电压转换配向的结构。为该目的,所述液晶化合物可以是,例如,不具有可聚合或可交联基团的化合物。
根据一个示例性实施方式,满足以下表达式B的液晶化合物,例如,向列相液晶化合物,可以用作所述液晶化合物。
[表达式B]
(ne+no)/2–b≤{(2no 2+ne 2)/3}0 . 5≤(ne+no)/2+b
在表达式B中,ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,并且b是范围从0.1至1的数。
当所述液晶化合物满足表达式B时,可以提供当以透明模式驱动时具有卓越透明度和高对比度的装置。
根据另一个示例性实施方式,在表达式B中的“b”可以在0.1至0.9、0.1至0.7、0.1至0.5或0.1至0.3的范围内。
所述液晶化合物在非寻常介电各向异性(εe;在长轴方向上的介电各向异性)和寻常介电各向异性(εo;在短轴方向上的介电各向异性)之间具有4或更多、6或更多、8或更多,或者10或更多的差异。当所述液晶化合物具有这样的介电各向异性时,可以提供具有卓越驱动电压特性的装置。由于在介电各向异性上的差异变得较高,所述装置可显示适合特性。这里,在介电各向异性上的差异的上限没有特别限制。例如,具有大约6至50的非寻常介电各向异性(εe;在长轴方向上的介电各向异性)和大约2.5至7的寻常介电各向异性(εo;在短轴方向上的介电各向异性)的化合物可以用作所述液晶化合物。
所述液晶层可包括5至70重量份的聚合物网络和30至95重量份的液晶化合物。根据另一个示例性实施方式,所述液晶层可包括5至65重量份的聚合物网络和35至95重量份的液晶化合物、包括5至60重量份的聚合物网络和40至95重量份的液晶化合物、包括5至55重量份的聚合物网络和55至95重量份的液晶化合物、包括5至50重量份的聚合物网络和50至95重量份的液晶化合物、包括5至45重量份的聚合物网络和55至95重量份的液晶化合物、包括5至40重量份的聚合物网络和60至95重量份的液晶化合物、包括5至35重量份的聚合物网络和65至95重量份的液晶化合物、包括5至30重量份的聚合物网络和70至95重量份的液晶化合物、包括5至25重量份的聚合物网络和75至95重量份的液晶化合物、包括20至50重量份的聚合物网络和80至95重量份的液晶化合物或者包括5至15重量份的聚合物网络和85至95重量份的液晶化合物。在该重量比范围内,可以适当保持聚合物网络的所希望的物理性质,例如,可配向性。
液晶层的相位差Rc根据所希望的模式或装置的结构确定,并且因此没有特别限制。例如,所述液晶层对于550nm的波长可具有大约240nm至310nm、245nm至305nm或250nm至300nm的相位差。例如,当以正常透明模式形成的装置在两个偏振层之间形成时,该范围的相位差是适合的。
例如,所述液晶层可满足以下表达式C。
[表达式C]
247nm≤{d×(ne–no)}×A≤302nm
在表达式C中,d表示液晶层的厚度(单位:nm),ne表示液晶化合物的非寻常折射率,no表示液晶化合物的寻常折射率,并且A表示液晶化合物的重量(L)相对于聚合物网络和液晶化合物的重量的和(T)的比(L/T),或液晶化合物的体积(VL)相对于液晶层的总体积(TV)的比(VL/TV)。
在表达式C中,由{d×(ne–no)}×A计算的值表示液晶层的理论相位差。当理论相位差变得更接近液晶层的相位差(即,测量相位差)时,所述液晶层的理论相位差是适合的。例如,在表达式D中由{d×(ne–no)}×A计算的值和液晶层的测量相位差之间的差的绝对值可以小于或等于大约15nm、10nm、8nm或5nm。例如,当以正常透明模式形成的装置在两个偏振层之间形成时,满足表达式D的液晶层可以被适当实现。
在表达式C中,(ne–no)可以在,例如,0.05至0.20的范围内。根据另一个示例性实施方式,(ne–no)可以大于或等于0.07。根据又一个示例性实施方式,(ne–no)可以小于或等于0.18或0.15。
在表达式C中,A表示液晶化合物的重量(L)相对于聚合物网络和液晶化合物的重量的和(T)的比(L/T),或液晶化合物的体积(VL)相对于液晶层的总体积(TV)的比(VL/TV),并且可以在,例如,0.5至0.98的范围内。根据另一个示例性实施方式,所述比(L/T或VL/TV)可以大于或等于0.6或0.7。
液晶层的厚度没有特别限制,只要其被设定为满足上述需要即可。例如,液晶层的厚度可以在大约1μm至10μm的范围内。
所述液晶装置可进一步包括配向膜。例如,所述配向膜可以设置成邻近所述液晶层。在本发明中,表述“配向膜设置成邻近所述液晶层”意思是设置配向膜以便该配向膜能够对液晶层的配向产生影响。根据一个示例性实施方式,该表述意思是配向膜被形成为与液晶层接触。但是,所述配向膜和所述液晶层并不一定要彼此接触形成,只要所述配向膜存在于该配向膜能够对液晶层的配向产生影响的位置上即可。图1显示示例性液晶装置的结构。这里,所述液晶装置包括配向膜101和在配向膜101的一面上形成的液晶层102,并且所述液晶层102包括聚合物网络1021和液晶区1022。如图1中显示,所述配向膜101被形成在液晶层102的一面上,但是可以形成在液晶层的两面上。在本发明中,所述液晶区是指液晶化合物存在于聚合物网络中的区域。例如,所述液晶区可指这样的区域:该区域包括液晶化合物并且以所述区域从聚合物网络中相分离的状态分散在聚合物网络中。在图1中,在液晶区1022中的液晶化合物由箭头标示。
当所述液晶装置包括配向膜时,包括光可配向化合物的配向膜可以,例如,用作所述配向膜。在本发明中,术语“光可配向化合物”可指这样的化合物:该化合物能够通过光照射被定向排序,并且因此能够以其被定向排序的状态通过如各向异性相互作用的相互作用而在预定方向上使邻近的液晶化合物配向。所述光可配向化合物可以以其中排序光可配向化合物以显示方向性的状态存在在所述配向膜上。所述光可配向化合物可以是单分子化合物、单体化合物、低聚化合物或聚合化合物。
所述光可配向化合物可以是含有光敏部分的化合物。用于配向所述液晶化合物的各种光可配向化合物在现有技术中已经广泛知晓。例如,可在此使用的光可配向化合物可包括能够通过顺反光异构化反应排序的化合物、能够通过光裂解(如,断链或光氧化)反应排序的化合物、能够通过光交联或光聚合(如,[2+2]环加成、[4+4]环加成或光二聚)反应排序的化合物、能够通过光-弗赖斯(Fries)重排反应排序的化合物、或能够通过开环/闭环反应排序的化合物。例如,能够通过顺反光异构化反应排序的化合物的实例可包括偶氮化合物(如磺化二偶氮染料或偶氮聚合物)或二苯乙烯化合物,以及能够通过光裂解反应排序的化合物的实例可包括环丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐、芳香聚硅烷或芳香聚酯、聚苯乙烯或聚酰亚胺。并且,能够通过光交联或光聚合反应排序的化合物的实例可包括肉桂酸酯化合物、香豆素化合物、肉桂酰胺化合物、四氢酞酰亚胺化合物、马来酰亚胺化合物、苯甲酮化合物、二苯乙炔化合物、含有作为光敏部分的查耳酮基部分的化合物(以下称为“查耳酮化合物”)或含有蒽基部分的化合物(以下称为“蒽基化合物”),能够通过光-弗赖斯(Fries)重排反应排序的化合物的实例可包括芳香化合物(如,苯甲酸酯化合物、苯并酰胺化合物或(甲基)丙烯酸(甲基)丙烯酰氨基芳酯化合物),以及能够通过开环/闭环反应排序的化合物的实例可包括能够通过[4+2]π-电子体系的开环/闭环反应排序的化合物,如螺吡喃化合物,但是本发明不局限于此。
所述光可配向化合物可以是单分子化合物、单体化合物、低聚化合物或聚合化合物,或者可以是上述光可配向化合物和聚合物的共混物形式。如上所述,低聚化合物或聚合化合物在其主链或侧链上可具有上述光敏部分或来源于上述光可配向化合物的部分。
具有光可配向化合物衍生的部分或光敏部分的或者可与光可配向化合物混合的聚合物的实例可包括聚降冰片烯、聚烯烃、聚芳酯、聚丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚(酰胺酸)、聚马来酰亚胺、聚丙烯酰胺、聚(甲基)丙烯酰胺、聚乙烯醚、聚乙烯酯、聚苯乙烯、聚硅氧烷、聚丙烯腈或聚(甲基)丙烯腈,但是本发明不局限于此。
可以包括在可配向化合物中的聚合物的典型实例可包括聚降冰片烯肉桂酸酯、聚降冰片烯烷氧基肉桂酸酯、聚降冰片烯烯丙酰氧基肉桂酸酯、聚降冰片烯氟化肉桂酸酯、聚降冰片烯氯化肉桂酸酯或聚降冰片烯二肉桂酸酯,但是本发明不局限于此。
当所述可配向化合物是聚合化合物时,所述可配向化合物可具有,例如,大约10,000g/mol至500,000g/mol的数均分子量,但是本发明不局限于此。
例如,所述配向膜可以通过混合所述光可配向化合物和所希望的添加剂(如光引发剂)以便用所述添加剂包覆光可配向化合物并且在所希望的方向用紫外光照射添加剂来形成。
所述液晶装置可包括设置于液晶层的一面或两面上的偏振层。用于常规LCD的常规材料,例如,聚乙烯醇(PVA)偏振板,或使用涂布法形成的偏振层,如,包括溶致液晶(LLC)或反应性介晶(RM)和二色性染料的偏振涂层,可以用作偏振层而无限制。当所述偏振层存在于液晶装置中时,偏振层的吸光轴的方向没有特别限制,并且可以,例如,考虑液晶层的初始配向和要形成的装置模式而选择。例如,为形成以正常透明模式形成的装置,将两个偏振层设置于液晶层的两侧。在此情况下,可以设置各个偏振层以便偏振层的吸光轴彼此形成一个在80°至100°的范围的角,例如,直角。在此情况下,可以获得液晶层的初始配向以便液晶层能相对于两个偏振层的吸光轴形成40°至50°的角,例如,大约45°的角。在本发明中,术语液晶层的“初始配向”可指液晶层在未施加电压的状态下的光轴,例如,慢轴。
所述液晶装置可包括一或两个或者更多个基板层。通常,所述液晶层可设置于两个面对的基板层之间。在该结构中,配向膜可以设置于基板层内侧,例如,设置于液晶层和基板层之间。例如,所述液晶装置可进一步包括面对的基板层,并且液晶层和配向膜可以存在于面对的基板层之间。图2显示了示例性的液晶装置包括以预定距离间隔开彼此面对的基板层201A和201B,以及配向膜101和在基板层201A和201B之间形成的液晶层102。当所述基板层存在于液晶装置中时,上述偏振层可以典型地形成在基板层外侧,但是在必要时可以形成在基板层内侧,即,形成在液晶层和基板层之间。在此情况下,上述偏振涂层可以合意地用作偏振层。
现有技术中已知的材料可以用作基板层而无限制。例如,可以在此使用无机膜,如,玻璃膜、晶体硅或非晶硅膜或者石英或氧化铟锡(ITO)膜、或者塑料膜。可以使用光学各向同性基板层,光学各向异性基板层,如延迟层、偏振板或滤色片基板,作为基板层。例如,当所述偏振层形成在基板层内侧,即,形成在液晶层和基板层之间时,即使当使用各向异性基板层作为基板层时,也可以实现具有适合性能的装置。
可在此使用的塑料基板层的实例可包括含有三乙酰纤维素(TAC)、如降冰片烯衍生物的环烯烃共聚物(COP)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、二乙酰纤维素(DAC)、聚丙烯酸酯(Pac)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯砜(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSF)、多芳基化合物(PAR)或非晶氟树脂的基板层,但是本发明不局限于此。如必要,所述基板层可包括由金、银或硅化合物(如,二氧化硅或一氧化硅)形成的涂层,或如减反射层的涂层。
电极层可以形成在基板层的表面上,例如,在液晶层一侧的基板层的表面(例如,如图2中所示,与配向膜101或液晶层102接触的基板层201A或201B的表面)。例如,所述电极层可以通过沉积导电聚合物、导电金属、导电纳米线或如ITO的金属氧化物来形成。所述电极层可以形成为显示是透明的。能够用于形成透明电极层的各种材料和方法是在现有技术中是已知的。这些方法全部是适合的。如必要,在基板层的表面形成的电极层可以适当地图案化。
所述液晶装置可以实现为在散射模式和透明模式之间或透明模式和黑暗模式之间转换。当所述液晶装置实现为在散射模式和透明模式之间转换时,所述液晶化合物可以在初始状态下以无序方式存在。另一方面,当所述液晶装置实现为在透明模式和黑暗模式之间转换时,所述液晶化合物可以在初始状态下以有序方式存在。在本发明中,术语“初始状态”可指没有能够影响液晶化合物的配向的外部作用(如,施加外部电压)的状态。
当所述液晶装置实现为在透明模式和黑暗模式之间转换时,所述液晶化合物可以以液晶化合物能够在初始状态下在一个方向上排序的状态存在于液晶层中。在此情况下,该排序方向可通过外部作用改变,例如,施加外部电压。因此,在本发明中可以实现装配成在透明模式和黑暗模式之间可转换的装置。例如,当放置所述液晶层以便两个偏振层的吸光轴能如上所述形成80°至100°的角,例如,在设置成彼此垂直的两个偏振层之间的液晶层的初始配向相对于偏振层的吸光轴能形成40°至50°的角,例如,45°的角时,可以实现以正常透明模式形成的装置。在该情况下通过施加电压改变液晶化合物的配向状态,例如,垂直配向状态,可以实现黑暗模式。在本发明中,术语“黑暗模式”用作与常规PDLC中的所谓散射模式区别的概念。例如,黑暗模式中的混浊度是10%或更小、8%或更小、6%或更小或者5%或更小。因此,在本发明中,术语“散射模式”可指,例如,混浊度是10%或更大、15%或更大、20%或更大、25%或更大、30%或更大、35%或更大、40%或更大、45%或更大、50%或更大、55%或更大、60%或更大、65%或更大、70%或更大、75%或更大、80%或更大、85%或更大、90%或更大或者95%或更大的状态。在根据本发明的装置的透明模式中,混浊度也可以是10%或更小、8%或更小、6%或更小或者5%或更小。混浊度可以是散射光的透光度相对于透过测量对象的总透射光的透光度的百分比。混浊度可以使用浊度仪(NDH-5000SP)来评价。混浊度可以如下使用浊度仪来评价。即,通过透射光经过测量对象而将光入射到积分球上。在此过程中,光借助于测量对象被分为散射光(DT)和平行光(PT)。在此情况下,这些种类的光在积分球内反射,并且在光接收装置中收集,并且混浊度可以通过收集的光测量。即,在此过程中收集的总透射光(TT)可以是散射光(DT)和平行光(PT)的总和(DT+PT),并且混浊度可以被定义为散射光相对于总透射光的百分比(混浊度(%)=100×DT/TT)。并且,根据本发明的液晶装置在透明模式下可具有卓越的透明度。例如,当所述液晶装置在正常透明模式下被驱动时,所述液晶装置在典型配向状态下(即,无外部作用的状态,例如,没有施加电压的状态)可具有80%或更大、85%或更大、90%或更大或者95%或更大的透光率。并且,当所述液晶装置在正常黑暗模式下被驱动时,所述液晶装置在有外部作用(如,施加电压)的状态下可具有上述透光率。所述透光率可以是对于可见光区的波长(例如,大约400nm至700nm)的透光率。
所述液晶装置可具有高对比度。在本发明中,术语“对比度”可指透明模式下的亮度(T)相对于黑暗或散射模式下的亮度(B)的比(T/B)。根据一个示例性实施方式,所述液晶装置可包括液晶层和设置在液晶层的两侧的两个偏振层(即,第一和第二偏振层),并且可具有200或更大、250或更大、300或更大或者350或更大的最高对比度。更高的对比度意味着所述装置具有更优秀的性能。在此情况下,对比度的上限没有特别限制。例如,所述对比度可以是600或更小、550或更小、500或更小、450或更小或者400或更小。如上所述,可以使用可配向聚合物网络和偏振层实现所述装置以便获得这样的对比度。
所述液晶装置可以在低驱动电压下被驱动。在所述液晶装置中,需要实现10%或90%的透光率的电压可以是,例如,60V或更小、50V或更小、40V或更小、30V或更小、25V或更小、22V或更小或者20V或更小。即,在所述装置以正常透明模式形成的情况下,通过施加电压改变液晶化合物的排序方向可以实现黑暗模式。在此过程中,需要实现10%的透光率的电压可落入该电压范围内。相反,在所述装置以正常黑暗模式或正常散射模式形成的情况下,通过施加电压改变液晶化合物的排序方向可以实现透明模式。在此过程中,需要实现90%的透光率的电压可落入该电压范围内。更低的所需电压意味着所述装置具有更卓越的性能,并且因此所希望的电压的下限没有特别限制。例如,所需电压可以大于或等于5V。如上所述,可以使用可配向聚合物网络和偏振层实现所述装置以便获得这样的低驱动电压。
本发明的另一方面提供一种用于液晶层的前体组合物,例如,一种能够形成所述液晶层的前体组合物,或使用所述前体组合物制造液晶装置的方法。
示例性的前体组合物可包括构造为形成聚合物网络的前体(例如,如上所述的聚合物网络前体)和液晶化合物。
所述前体的具体内容以与上述内容中相同的方式适用。例如,所述前体可包括与式1或2所示相同的可聚合或不可聚合的硅化合物。同样的,当在此使用两种或更多种硅化合物时,硅化合物、在含有丙烯酸酯化合物的前体中包括的其他化合物的种类和比例,可以与前体组合包括的液晶化合物的种类,以及表达式A至C的内容以与上述内容相同的方式适用。
组合物中的前体和液晶化合物的重量比没有特别限制。例如,基于100重量份的前体,可按大约600至1,200重量份、大约700至1,100重量份、大约750至1,050重量份或大约800至1,000重量份的含量包括所述组合物。并且,在前体中的硅化合物的比例没有特别限制。例如,基于前体的固体含量,可按,例如,5重量%或更多、10重量%或更多、15重量%或更多、20重量%或更多、25重量%或更多、30重量%或更多、35重量%或更多、40重量%或更多、45重量%或更多或者50重量%或更多的含量包含所述硅化合物。在前体中的硅化合物的比例的上限没有特别限制。考虑到前体的固体含量可以完全换算为硅化合物,基于前体的固体含量,硅化合物的比例的上限可以是100重量%。
除了前体和液晶化合物以外,所述组合物可以通过在适当溶剂中溶解其他额外的添加剂(例如,引发剂等)来制备。在此可使用的溶剂的实例可包括在现有技术中已知的溶剂,如,甲苯、二甲苯、环戊酮或环己酮。
所述制造方法可包括通过聚合含有所述组合物的层(例如,通过涂布所述组合物形成的层)来形成含有在聚合物网络中分散的液晶化合物的液晶层。同样,聚合可以通过用适当能量(例如,光)照射组合物诱导聚合来进行。
为形成适当的可配向聚合物网络,所述聚合可以在配向膜上进行。例如,所述液晶层可以如下形成:在配向膜上形成前体的层或在面对的配向膜之间形成前体的层并且通过施加能量聚合该层。
例如,所述配向膜可以如下形成:用含有光可配向化合物的用于配向膜的前体涂布适当的基板(例如,基板层),并且暴露前体于光下以使所述光可配向化合物配向。图3图解式地显示通过用光照射基板层201A上形成的用于配向膜的前体来形成配向膜101的方法。
例如,所述用于配向膜的前体除光可配向化合物之外可进一步包括适量的引发剂,并且如必要还可包括另外的添加剂,如,表面活性剂。所述用于配向膜的前体的层可以,例如,通过使用常规涂布法(如,棒涂、逗号刮涂、喷墨涂布或旋涂)来涂布所述前体形成。例如,上述透明电极层可以形成在其中形成了前体的层的基板层的表面上。
在前体的层形成后,可以用光照射前体的层。当在前体中包括所述溶剂时,例如,在形成的层在适当条件下干燥以挥发所述溶剂后可以进行用光照射。该干燥可以,例如,在大约60℃至130℃下进行大约1至5分钟,但是本发明不局限于此。
例如,可以进行光照射以便使在前体的层中含有的可配向化合物配向。通常,可配向化合物可以通过线性偏振光来配向。可以选择要照射的光的波长和强度以提供可配向化合物的适当配向。典型地,光可配向化合物可以使用可见或近紫外光区的光进行配向。如必要,所述可配向化合物可以使用远紫外光或近红外光区的光进行配向。
在形成配向膜后,可以邻近该配向膜形成用于液晶层的前体的层。图4图解式地显示通过用光照射用于液晶层的前体来形成液晶层102的方法,所述液晶层102存在于在如图3所示形成的配向膜101的表面上。如图4中所示,所述液晶层在一个配向膜上形成。但是,如必要,所述液晶层可以如上所述在两个配向膜之间形成。所述用于液晶层的前体的层可以,例如,通过涂布所述组合物形成。
在形成前体的层后,所述液晶层可以通过使用如用光照射的方法将能量施加于前体的层来形成。因此,聚合物网络和液晶区可以通过聚合物网络前体的聚合以及液晶化合物的相分离来形成。当溶剂包括在用于液晶层的前体中包括溶剂时,例如,可以在适当条件下干燥所形成的层以挥发所述溶剂后进行聚合。
为形成适当的可配向聚合物网络,聚合可以在用于液晶层的前体的层(即,上述组合物的层)保持向列态的状态下进行。当所述前体的层形成为除向列态的其他状态下时,难以确保适当的可配向性。为保持所述向列态,聚合可以在小于用于液晶层的前体的层(即,上述组合物的层)的向列温度(Tni)的温度下进行。在本发明中,术语“向列温度”指的是将其向列态转化为各向同性态的层的温度。在此情况下,向列温度的范围可以根据所述层的组合物测定。所述向列温度没有特别限制,只要聚合可以在所述层的向列温度下进行,即,在所述层处于向列态的状态下进行即可。
施加聚合能量(例如,用光照射)的条件没有特别限制,只要能够进行以便可聚合化合物能够聚合形成聚合物网络,并且所述液晶化合物能够相分离形成液晶区即可。为促进可配向网络的形成,适当施加热或曝光过程可以在用光照射之前或之后进行,或者如必要在用光照射的同时进行。
在液晶层形成之后,如必要,可以进一步进行在形成的液晶层的一侧或两侧设置偏振层的方法。
本发明的再一个方面提供液晶装置的用途。例如,示例性液晶装置可以使用辊到辊的方法以连续方式简单地制造。并且,液晶盒可以实现为柔性装置实现,还可具有卓越的对比度。
例如,本发明旨在提供一种包括所述液晶装置的光调节装置。所述光调节装置的实例可包括智能视窗、视窗保护膜、柔性显示装置、用于显示3D图像的主动式延迟器或视角调整膜,但是本发明不局限于此。构成上述光调节装置的方法没有特别限制。例如,可以应用常规方法,只要所述液晶装置能够用于常规方法即可。
有益效果
在本发明中可以提供能够在低驱动电压下驱动的装置。例如,该装置可实现为使得能够在正常透明模式或正常黑暗模式下驱动该装置。并且,该装置还具有其他卓越特性,如对比度。该液晶装置能够应用于各种光调节装置,如智能视窗、视窗保护膜、柔性显示装置、用于显示3D图像的主动式延迟器或视角调整膜。
附图说明
图1和2为显示示例性液晶装置的图解;以及
图3和4为显示制造液晶装置的示例性方法的图解。
具体实施方式
以下,将参考实施例和对比实施例详细描述本发明。但是,本发明的范围不局限于以下实施例。
实施例1
配向膜的形成
将具有由下式A表示的重复单元的聚降冰片烯(PNBCi;重均分子量:85,000和多分散指数(PDI):大约4.75)和光引发剂(Igacure 907)(聚降冰片烯:光引发剂=2:0.25(基于重量)溶解在甲苯中以便聚降冰片烯的固体含量共计2重量%,由此制备用于配向膜的前体。用所述前体涂布具有在其表面形成ITO透明电极层的聚碳酸酯(PC)膜(即,基板层)的电极层,并且借助线栅偏振器(WGP)用线性偏振紫外光(1,200mJ/cm2)照射所述前体以形成配向膜。
[式A]
用于液晶层的前体组合物的制备和装置的制造
混合70重量份的由下式B表示的化合物(HDDA)和30重量份的由下式C表示的硅化合物制备前体。此后,混合10重量份的所述前体和90重量份的液晶化合物(ZGS-8017,JNC,非寻常折射率:大约1.597和寻常折射率:大约1.487),并且生成的混合物在甲苯溶剂中与适量的引发剂一起溶解制备前体组合物。随后,用所述前体组合物涂布所制备的配向膜的表面。将在其一面上具有以与形成配向膜的内容描述相同的方式形成的配向膜的PC膜的配向膜的表面沉积在涂布的组合物上以使配向膜的表面与所述涂层接触,并且所述涂布的组合物用紫外光(300mW/cm2)照射形成液晶层。然后,两个偏振板(基于PVA的偏振板)设置在PC膜两个外侧以使吸光轴的方向彼此垂直。在此步骤中,设置偏振板的吸光轴相对于PC膜的配向膜的配向方向形成45°的角。
[式B]
[式C]
实施例2
除混合30重量份的由下式D表示的化合物与70重量份的式B的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式D]
实施例3
除混合50重量份的由下式E表示的化合物与50重量份的式B的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式E]
实施例4
除混合45重量份的式E的化合物和45重量份的式B的化合物与10重量份的由下式F表示的化合物制备前体之外,以与实施例3相同的方式制造装置。
[式F]
实施例5
除混合45重量份的式E的化合物和45重量份的式B的化合物与10重量份的由下式G表示的化合物制备前体之外,以与实施例3相同的方式制造装置。
[式G]
实施例6
除混合40重量份的式E的化合物和40重量份的式B的化合物与20重量份的式G的化合物制备前体之外,以与实施例3相同的方式制造装置。
实施例7
除混合80重量份的式E的化合物、10重量份的式F的化合物和10重量份的式G的化合物制备前体之外,以与实施例3相同的方式制造装置。
实施例8
除混合70重量份的式B的化合物与30重量份的式G的化合物制备前体之外,以与实施例3相同的方式制造装置。
实施例9
除混合60重量份的式B的化合物、30重量份的式E的化合物和10重量份的式F的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例10
除混合60重量份的式B的化合物、30重量份的式E的化合物和10重量份的式G的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例11
除混合50重量份的式E的化合物与50重量份的式F的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例12
除混合80重量份的式E的化合物与20重量份的式F的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例13
除混合50重量份的式E的化合物与50重量份的由式H表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式H]
实施例14
除混合80重量份的式E的化合物与20重量份的式H的化合物制备前体之外,以与实施例13相同的方式制造装置。
实施例15
除混合20重量份的式E的化合物与80重量份的式H的化合物制备前体之外,以与实施例13相同的方式制造装置。
实施例16
除混合50重量份的由下式I表示的化合物与50重量份的式E的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式I]
实施例17
除混合50重量份的由下式J表示的化合物与50重量份的式E的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式J]
实施例18
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式C的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例19
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式D的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例20
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式K表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式K]
实施例21
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式I的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例22
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式E的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例23
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式H的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例24
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式L的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式L]
实施例25
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式J的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例26
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式M表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式M]
实施例27
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式N表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式N]
实施例28
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式O表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式O]
实施例29
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式P表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式P]
实施例30
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式Q表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式Q]
实施例31
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的由下式R表示的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式R]
实施例32
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式F的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
实施例33
除混合90重量份的式B的化合物与10重量份的式G的化合物制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
对比实施例1
除仅混合由下式S表示的化合物与液晶化合物和引发剂制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式S]
对比实施例2
除仅混合由下式T表示的化合物与液晶化合物和引发剂制备前体之外,以与实施例1相同的方式制造装置。
[式T]
实验实施例1:配向的确定
在实施例中制备的每个液晶层都被置于吸光轴彼此垂直布置的两个偏振板之间,并且通过测定装置是否能在透明(无色)模式和黑暗模式之间转换来评估可配向性。当装置在工序中在透明模式和黑暗模式之间转换时,可以看出,在聚合物网络中的液晶化合物在液晶层中配向。因此,确定在透明模式和黑暗模式之间的转换在所有实施例的情况下都可观察到,但是在对比实施例的情况下不能观察到。
实验实施例2:驱动电压的评估
将AC电源连接到实施例和对比实施例制造的每个装置的上基板层和下基板层的ITO透明电极层,并且当驱动装置时,测量驱动每个装置需要的驱动电压。当以正常透明模式形成的装置通过施加电压转换成黑暗模式时在转换被封闭至最大的时间点上测量驱动电压。
对该驱动电压的测量结果在下表1中列出。
表1
[表1]
驱动电压(单位:伏特) | |
实施例1 | 9.1 |
实施例2 | 12.0 |
实施例3 | 18.2 |
实施例4 | 17.0 |
实施例5 | 16.1 |
实施例6 | 14.5 |
实施例7 | 14.0 |
实施例8 | 28.0 |
实施例9 | 20.0 |
实施例10 | 21.0 |
实施例11 | 9.5 |
实施例12 | 9.1 |
实施例13 | 10.0 |
实施例14 | 9.5 |
实施例15 | 10.5 |
实施例16 | 11.0 |
实施例17 | 10.9 |
实施例18 | 20 |
实施例19 | 23 |
实施例20 | 23 |
实施例21 | 30 |
实施例22 | 40 |
实施例23 | 32 |
实施例24 | 30 |
实施例25 | 35 |
实施例26 | 40 |
实施例27 | 42 |
实施例28 | 38 |
实施例29 | 40 |
实施例30 | 35 |
实施例31 | 32 |
实施例32 | 32 |
实施例33 | 34 |
对比实施例2 | 103 |
对比实施例3 | 105 |
[附图标记]
101:配向膜
102:液晶层
1021:聚合物网络
1022:液晶区
201A、201B:基板层
Claims (17)
1.一种包括液晶层的液晶装置,其中,所述液晶层包含:
包含硅化合物的前体的聚合物网络;和
以分散在聚合物网络中的状态存在的液晶化合物。
2.根据权利要求1所述的液晶装置,其中,所述硅化合物由下式1或2表示:
在式1或式2中,n是范围从0至10的整数,m是范围从2至8的整数,X是–O–或–NW–,并且R1至R6各自独立地是烷基、烷氧基、芳基、可聚合官能团、–A–R7或–L–Si(R8)p(R9)(3-p),其中,A和L各自独立地是亚烷基、亚炔基、亚芳基、亚烯基、烷叉基、–O–或–NW–,R7是烷基、烷氧基、芳基或可聚合官能团,R8是可聚合官能团,R9是烷基、烷氧基或芳基,p是范围从0至3的整数,并且W是氢或烷基。
3.根据权利要求1所述的液晶装置,其中,所述液晶化合物在初始状态下以有序或无序方式存在。
4.根据权利要求1所述的液晶装置,其中,所述前体进一步包含由下式3至5之一表示的化合物:
在式3中,R各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,并且X表示具有1至20个碳原子的亚烷基或烷叉基;在式4中,n是大于或等于3的整数,m是范围从0至5的整数,R各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,X表示(m+n)价的基团,并且Y表示氢或烷基;以及在式5中,R表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,并且X表示具有1至20个碳原子的烷基。
5.根据权利要求1所述的液晶装置,其满足以下表达式A:
[表达式A]
(1–a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5≤np≤(1+a)×ne
在表达式A中,a是范围从0至0.5的数,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,并且np表示所述聚合物网络的折射率。
6.根据权利要求1所述的液晶装置,其中,所述液晶化合物满足以下表达式B:
[表达式B]
(ne+no)/2–b≤{(2no 2+ne 2)/3}0 . 5≤(ne+no)/2+b
在表达式B中,ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,并且b是范围从0.1至1的数。
7.根据权利要求1所述的液晶装置,其中,所述液晶层包含5至70重量份的聚合物网络和30至95重量份的液晶化合物。
8.根据权利要求1所述的液晶装置,其满足以下表达式C:
[表达式C]
247nm≤{d×(ne–no)}×A≤302nm
在表达式C中,d表示所述液晶层的厚度(单位:nm),ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,并且A表示所述液晶化合物的重量(L)相对于所述聚合物网络和所述液晶化合物的重量的和(T)的比(L/T),或所述液晶化合物的体积(VL)相对于所述液晶层的总体积(TV)的比(VL/TV)。
9.根据权利要求1所述的液晶装置,进一步包括邻近所述液晶层设置的配向膜。
10.根据权利要求1所述的液晶装置,进一步包括设置在所述液晶层两侧的偏振层,其中,两个偏振层的吸光轴相对于彼此形成范围从80°至100°的角,并且所述液晶层被初始配向成相对两个偏振层中的一个形成范围从40°至50°的角。
11.根据权利要求1所述的液晶装置,其在正常透明模式或正常黑暗模式下驱动,其中,实现在正常透明模式下10%的透光率或在正常黑暗模式下90%的透光率所需的电压低于或等于60V。
12.一种液晶层的前体组合物,其包含:含有硅化合物的前体;和液晶化合物。
13.根据权利要求12所述的前体组合物,其中,所述硅化合物由下式1或2表示:
在式1或式2中,n是范围从0至10的整数,m是范围从2至8的整数,X是–O–或–NW–,并且R1至R6各自独立地是烷基、烷氧基、芳基、可聚合官能团、–A–R7或–L–Si(R8)p(R9)(3-p),其中,A和L各自独立地是亚烷基、亚炔基、亚芳基、亚烯基、烷叉基、–O–或–NW–,R7是烷基、烷氧基、芳基或可聚合官能团,R8是可聚合官能团,R9是烷基、烷氧基或芳基,p是范围从0至3的整数,并且W是氢或烷基。
14.根据权利要求12所述的前体组合物,其中,所述前体进一步包含由下式3至5之一表示的化合物:
在式3中,R各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,并且X表示具有1至20个碳原子的亚烷基或烷叉基;在式4中,n是大于或等于3的整数,m是范围从0至5的整数,R各自独立地表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,X表示(m+n)价的基团,并且Y表示氢或烷基;以及在式5中,R表示氢或具有1至4个碳原子的烷基,并且X表示具有1至20个碳原子的烷基。
15.根据权利要求12所述的前体组合物,其满足以下表达式A:
[表达式A]
(1–a)×{(2no 2+ne 2)/3}0.5≤np≤(1+a)×ne
在表达式A中,a是范围从0至0.5的数,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,并且np表示所述聚合物网络的折射率。
16.根据权利要求12所述的前体组合物,其中,所述液晶化合物满足以下表达式B:
[表达式B]
(ne+no)/2–b≤{(2no 2+ne 2)/3}0.5≤(ne+no)/2+b
在表达式B中,ne表示所述液晶化合物的非寻常折射率,no表示所述液晶化合物的寻常折射率,并且b是范围从0.1至1的数。
17.一种光调节装置,其包括权利要求1中定义的液晶装置。
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