CN110616075B - 基于多稳态液晶组合物的电控光学衍射元件及其制造方法 - Google Patents

基于多稳态液晶组合物的电控光学衍射元件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多稳态液晶组合物，包括：第一组分为通式(Ⅰ)所示的至少一种化合物；第二组分为通式(Ⅱ)所示的至少一种化合物；第一组分和第二组分构成近晶相液晶组合物；第三组分为有机离子，其结构为通式(III)、(IV)、(V)所示的至少一种化合物。本发明还提供采用上述材料制备的电控光学衍射元件及其制备方法。本发明提供的多稳态液晶组合物可在散射和透明态断电稳定保持从而使得该体系用于3D识别中的光学扩散片时可在常黑和常白模式任意切换。并特别添加高Δn单体液晶，使混合液晶体系具有较高光学各向异性，从而在红外波段(940nm)具有良好的散射效果，可作为3D识别中光学元件扩散片使用。

Description

基于多稳态液晶组合物的电控光学衍射元件及其制造方法
技术领域
本发明属于液晶应用技术领域，涉及一种可用于3D识别中提高散射效果的多稳态液晶(MSLC)组合物，使用该材料制备的显示元件及其制备方法，可以广泛应用于液晶显示、智能玻璃、液晶光阀、3D识别等相关领域。
背景技术
在DOE光源前端加入可在散射态和透明态之间切换的液晶光阀，即可在 DOE点阵和泛光源之间切换，从而应用于脸部识别、扫地机器人障碍判断等3D 性状扫描，此类液晶材料可采用PDLC/PNLC材料聚合物分散液晶/网络液晶实现。但无论是PDLC还是PNLC材料体系其散射态都主要是通过液晶的双折射来实现的。由于液晶的双折射率Δn一般都不大，这样就造成散射态时光线透过率较高，散射能力弱，匀光性差。并且由于PDLC/PNLC只能保持常黑(断电散射态)或者常白模式(断电透明态)，而在3D识别中随应用场景不同，扩散片需要工作在不同的常黑或常白模式，多稳态液晶(MSLC)就可以很好的解决这个问题。
多稳态液晶(Multiple Stability Liquid Crystal，MSLC)在零场条件下存在多个分子畴稳定态，是通过向向列相液晶材料中添加近晶相液晶材料和导电性有机或无机离子，配合合适的驱动波形而获得。当施加低频电场驱动时，离子运动扰乱液晶的均匀排列层状结构，形成一个个尺寸大小不同的畴，畴内液晶分子指向矢方向不同，在畴的界面处形成散射(暗态)，选择合适的离子及不同离子浓度，可以方便的调节暗态时散射效果。当对扩散片上下表面电极施加高频电场驱动时，液晶分子会顺着电场方向排列，指向矢一致，从而光线透过形成透明态(亮态)。由于近晶相液晶特殊的分子结构和相对较大的粘度，散射态和透明态在撤去电压后都可以稳定存在。这样当该体系作为光学扩散片应用于3D识别时就可以很容易的在常黑或常白模式进行切换而适应不同的应用场景。特别添加大Δn单体液晶提高材料体系的光学各向异性后可以进一步提高在红外波段(940nm)的散射效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多稳态液晶材料，该材料采用不同类型的近晶相液晶单体与有机离子混合，或者采用近晶相单体与具有大光学各向异性(Δn)的向列相液晶单体及有机离子混合诱导产生近晶相结构，从而形成一系列畴排列紧密的近晶A相或者有序度更高的近晶相液晶混合材料。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述多稳态液晶材料制备的电控光学衍射元件。
本发明的第三个目的在于提供一种上述电控光学衍射元件的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种多稳态液晶，包括：第一组分为通式 (Ⅰ)所示的至少一种化合物；
第二组分为通式(Ⅱ)所示的至少一种化合物；
第三组分为有机离子，其结构为通式(III)、(IV)、(V)所示的至少一种化合物；
其中，第一组分、第二组分构成近晶相液晶组合物；第一组分、第二组分含量分别占近晶相液晶组合物的5～95％、5～95％重量份数；以近晶相液晶组合物为100％重量份数，另加入重量分数为近晶相液晶组合物0.01～0.5％的第三组分；
其中，通式(Ⅰ)如下所示：
Figure BDA0002234624570000021
其中，R1为CH3，C2H5，C3H7，C4H9，C5H11，C6H13，C7H15，C8H17，C9H19， C10H21，C11H23，C12H25或C13H27；
R2为C3H7，C4H9，C5H11，C6H13，C7H15，C8H17，C9H19，C10H21，F，Cl， CN，NCS或NO2；
n1为0，1或2；
X1为H，F，Cl或CN；
X2为H，F，Cl或CN；
X3为H，F，Cl或CN；
X4为H，F，Cl或CN；
Figure BDA0002234624570000022
为
Figure BDA0002234624570000023
Figure BDA0002234624570000031
为
Figure BDA0002234624570000032
通式(Ⅱ)如下所示：
Figure BDA0002234624570000033
其中，R3为CH3，C2H5，C3H7，C4H9，C5H11，C6H13，C7H15，C8H17，C9H19， C10H21，C11H23，C12H25或C13H27；
R4为C3H7，C4H9，C5H11，C6H13，C7H15，C8H17，C9H19，C10H21，F，Cl， CN，NCS或NO2；
n2为0，1或2；
X5为H，F，Cl或CN；
X6为H，F，Cl或CN；
X7为H，F，Cl或CN；
X8为H，F，Cl或CN；
X9为H，F，Cl或CN；
X10为H，F，Cl或CN；
Z为COO，CF2O，CH2O或CH2；
Figure BDA0002234624570000034
为
Figure BDA0002234624570000035
Figure BDA0002234624570000036
为
Figure BDA0002234624570000037
通式(Ⅲ)如下所示：
Figure BDA0002234624570000038
其中，R5为CH3，C2H5，C3H7，C4H9，C5H11，C6H13，C7H15或C8H17；
R6为C2-C18烷基链；
X-为氯离子、溴离子、高氯酸根离子，羧酸根离子，苯甲酸根离子，六氟磷酸根离子，四氟硼酸根离子，三氟甲磺酸根离子，苯磺酸根离子，对甲苯磺酸根离子；
通式(IV)如下所示：
Figure BDA0002234624570000041
其中，R7，R8，R9，R10为C2-C18烷基链，苯基或苄基；Y为N或P；
X-为氯离子、溴离子、高氯酸根离子，羧酸根离子，苯甲酸根离子，六氟磷酸根离子，四氟硼酸根离子，三氟甲磺酸根离子，苯磺酸根离子，对甲苯磺酸根离子；
通式(V)如下所示：
Figure BDA0002234624570000042
R11为CH3，C2H5，C3H7，C4H9，C5H11，C6H13，C7H15或C8H17；
R12为C2-C18烷基链，苯基或苄基。
优选地，由如下分子结构式的材料组成：
Figure BDA0002234624570000043
Figure BDA0002234624570000051
以上述材料总和为100wt％另加入第三组分
Figure BDA0002234624570000052
用量0.01％～0.5％wt。
本发明还提供一种电控光学衍射元件，包含一上基板层，一上导电层，一液晶层、一下导电层、一下基板层；
其中，该上基板层下方设有该上导电层，该下基板层上方设有下导电层，在该上导电层与下导电层之间夹设该液晶层，且该液晶层的面积小于该上导电层与下导电层的面积；在该上导电层与下导电层之间并且在液晶层四周设有一封闭的框胶层；
在该上基板层的上表面或该下基板层的下表面还设有一光衍射层；
所述液晶层使用的材料为如权利要求1至4任一项所述的多稳态液晶组合物。
优选地，进一步还设有一破损检测层，该破损检测层位于该上基板层上表面或下表面，所述光衍射层位于该下基板层的下表面；
其中，若该破损检测层位于该上基板层下表面，则该破损检测层与上导电层之间另设有一绝缘层。
优选地，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；破损检测层为氧化铟锡、纳米银、或石墨烯。
优选地，所述上基板层的材质选自玻璃，PET，云母、石英或聚酰亚胺；下基板层的材质选自玻璃，PET，云母、石英或聚酰亚胺，导电层的材质为氧化铟锡、纳米银、或石墨烯。
本发明还提供上述电控光学衍射元件的制备方法，包括如下步骤：
1)对一面带有导电涂层的上、下基板层清洗；
2)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电涂层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板带有导电涂层的一面做一次图形蚀刻，用于液晶驱动；
3)然后再对上、下基板层清洗；
4)在上、下基板的其中一面基板上，喷洒间隔子，另一面基板上采用丝印框胶或点胶方式印制框胶；
5)在印制有胶框的基板上定量滴注液晶；
6)在<10Pa的真空环境下将上下基板贴合；
7)固化框胶；
8)在下基板外侧，使用蚀刻或纳米压印的方式，制作光衍射层；
9)将大基板切割成粒。
更进一步增加制备上述述破损检测层及绝缘层的步骤：
仅设有破损检测层：在步骤1)后增加步骤1a)在上基板不带导电涂层的一侧，使用磁控溅射技术，再制作一层导电涂层；及将步骤2)替换为步骤2a) 图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电涂层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板的两侧导电涂层上，分别各做一次图形蚀刻，一侧用于液晶驱动，另一侧用于破损检测；
或设有破损检测层和绝缘层，将步骤2)替换为步骤2b)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电涂层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板带有导电涂层的一面做一次图形蚀刻；然后采用磁控溅射技术制作一层绝缘层，再进行图形蚀刻；再在绝缘层表面采用磁控溅射技术制作一层导电涂层，再进行图形蚀刻，其中，绝缘层一侧紧贴上基板的导电涂层用于破损检测，绝缘层另一侧的导电涂层用于液晶驱动。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种多稳态液晶(MSLC)，以及含有该多稳态液晶的电控光学衍射元件通过向向列相液晶中添加近晶相液晶单体及有机离子形成多稳态液晶，可在散射和透明态断电稳定保持从而使得该体系用于3D识别中的光学扩散片时可在常黑和常白模式任意切换。克服了现有PDLC/PNLC液晶体系只能实现断电亮态(常白)或断电暗态(常黑)模式，不利于3D识别中应用场景切换的问题。由于MSLC由于具有双稳态特点，从而更好的作为扩散片(电控光学衍射元件)应用于3D识别领域。并特别添加高Δn单体液晶，使混合液晶体系具有较高光学各向异性，从而在红外波段(940nm)具有良好的散射效果，可作为3D识别中光学元件扩散片使用。
附图说明
图1A和图1B为现有MSLC显示原理示意图。
图2为本发明提供的MSLC材料的电控光学衍射元件的第一优选结构示意图。
图3为本发明提供的MSLC材料的电控光学衍射元件的带有破损检测层的第二优选结构示意图。
图4为本发明提供的MSLC材料的电控光学衍射元件的带有破损检测层和绝缘层的第三优选结构示意图。
图5为本发明提供的MSLC材料用作扩散片时开态、关态效果图。
具体实施方式
本发明采用不同类型的近晶相液晶单体与有机离子混合，或者采用近晶相单体与具有大光学各向异性(Δn)的向列相液晶单体及有机离子混合诱导产生近晶相结构，从而形成一系列畴排列紧密的近晶A相或者有序度更高的近晶相液晶混合材料。当用低频电压驱动时，有机离子在电场驱动下扰乱液晶分子的有序排列形成威廉姆斯畴，并且畴的大小与离子种类和离子浓度有关，通过调节离子种类和浓度，配合合适的驱动波形使得该体系可在暗态保持良好的散射效果。该种液晶混合材料具有双稳态的特点，无需外加电压存在，即可根据应用场景的不同保持在散射态(暗态)或者透明态(亮态)。其结构及工作原理如图1A和图1B所示，其中图1A中Homeotropci Texture表示垂直排列织构， transparent表示透明态、亮态，Focal-conic Texture表示焦锥态织构，opaque 表示散射态、暗态，Lowfrequency表示低频，指的是低频外加电压，High frequency表示高频，指的是高频外加电压；图1B中小黑点表示有机离子，v＝0v 表示当外加电压为零时；v＞vw(威廉姆斯畴阈值电压)表示当外加电压稍大于威廉姆斯畴阈值电压时；v＞＞vw表示当外加电压远大于威廉姆斯畴阈值电压时)。施加低频电压，当驱动电压稍大于威廉姆斯畴阈值电压时，液晶分子有序排列被打乱开始形成畴结构，当外加电压远大于威廉姆斯畴阈值电压时，液晶分子呈多畴排列的焦锥态，畴与畴之间液晶指向失不同而导致折射率不一致对入射光线形成散射而呈现暗态，且当撤去外加电压时，液晶分子多畴排列的焦锥态可稳定保持。当施加高频电压时，液晶分子受外加电场影响顺着电场方向排列，形成折射率均一介质，入射光线不发生散射直接透过液晶层而呈现透明态，切当撤去电压时，此时液晶分子均匀排列的状态可以稳定保持。随着工作波长的增加，液晶的双折射率Δn变小，如表1所示。这将导致在3D识别应用场景中(工作波长为940nm)时不同的畴之间折射率差异性变小造成的散射变弱。当增加液晶分子中的共轭结构，如增加苯环数量，将末端烷基链或者CN 基团变为NCS基团会显著增大液晶分子的光学各向异性。本发明通过添加具有较大Δn液晶单体增加混晶体系的折射率各向异性，使得暗态时威廉姆斯畴之间折射率差异性变大，940nm时散射态haze值增加，从而使得该MSLC体系在红外波段具有良好的散射效果。
表1液晶双折射率随波长变化
波长/nm no ne Δn
450 1.538 1.907 0.369
546 1.519 1.838 0.319
589 1.515 1.820 0.305
650 1.510 1.799 0.289
940 1.499 1.749 0.251
其中，no表示寻常光折射率，ne表示非寻常光折射率，Δn＝ne-no，表示光学各向异性，从表1可以看出，随工作波长增大，光学各向异性Δn降低。
实施例1
近晶相液晶组合物配比如下表2所示：表2近晶相液晶组合物配比
Figure BDA0002234624570000091
Figure BDA0002234624570000101
第三组分
Figure BDA0002234624570000102
占0.04wt％(以第一组分和第二组分之和为100wt％)。
将上述材料制备一电控光学衍射元件，如图3所示，该电控光学衍射元件包含一上基板层1，一上导电层2，一液晶层3、一下导电层4、一下基板层5；
其中，该上基板层1下方设有该上导电层2，该下基板层5上方设有下导电层4，在该上导电层2与下导电层4之间夹设该液晶层3，且该液晶层3的面积小于该上导电层2与下导电层4的面积；在该上导电层与下导电层之间并且在液晶层3四周设有一封闭的框胶层6；
本实施例中在该下基板层5的下表面设有一光衍射层7；
其中该液晶层使用的材料为上述配方材料。
在其他优选实施例中，该电控光学衍射元件还设有一破损检测层8，该破损检测层可以位于上基板层1上表面如图4所示；也可以位于上基板层1下表面，如图5所示，若位于上基板层1下表面，则在破损检测层8与上导电层2 之间还设有一绝缘层9。
本实施例中采用制备无破损检测层8和绝缘层9的电控光学衍射元件，制备方法为：
1)对一面带有导电层的上、下基板(ITO玻璃)进行清洗；
2)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板带有导电层的一面做一次图形蚀刻，用于液晶驱动；
3)然后再对上、下基板清洗；
4)在上、下基板的其中一面基板上，喷洒间隔子，另一面基板上采用丝印框胶或点胶方式印制框胶；
5)在印制有胶框的基板上定量滴注多稳态液晶组合物，滴注前多稳态液晶置于热台加热，采用利用毛细虹吸或者灌晶机填充至液晶厚度为7μm～20μm，本实施例中为12μm；
6)在<10Pa的真空环境下将上下基板贴合；
7)固化框胶，本实施例中框胶采用uv胶，FPC邦定；
8)在下基板外侧，使用蚀刻或纳米压印的方式，制作光衍射层；
9)将大基板切割成粒。
上、下层基板层可以选用玻璃，PET，云母或石英在本实施例中，上、下层基板层采用玻璃材质，上下导电层为氧化铟锡。
多稳态液晶的制备方法为：
将配方组成中向列相单体液晶、近晶相单体液晶、有机离子混合，置于110 ℃热台加热搅拌5小时。
选用本实例中配方的高光学各向异性混晶取样用阿贝折射仪测其光学各向异性为Δn＝0.278。灌12μm厚该材料(表面无需做摩擦配向处理)，uv胶封口固化，FPC邦定。当在光学衍射元件上下表面加方波电压60v(20-100v)，频率为30hz(20hz～3khz)时，光学衍射元件呈散射态(暗态)，撤去外加电压时，保持在散射态。当在光学衍射元件上下表面加方波电压57V(20-100v)，频率为1khz(50hz-6khz)时，光学衍射元件呈透明态(亮态)，撤去外加电压后，光学衍射元件保持在透明态。用雾度仪盒大平片光谱仪分别测试暗态和亮态雾度值和透过率。亮态：550nm透过率93.23％，940nm透过率82.97％；haze值 0.5％。关态：haze值97.30％。
根据Δn混＝ΣΔnixi，Δn混为混合液晶的光学各向异性，Δni为i组分单体液晶的光学各向异性，xi为i组分单体液晶物质量分数，通过调整组合物中具有不同光学各向异性(Δn)单体种类和单体所占比例易于实现对液晶组合物的光学各向异性(Δn)调节。为比较不同光学各向异性液晶组合物所制备扩散片在亮态时透射和散射态(暗态时)散射效果，按照同样工艺混配制备了Δn＝0.169 的液晶组合物及光学衍射原件。当在光学衍射元件上下表面加方波电压 20-100v，本实施例中为60v，频率为20hz～3khz本实施例中为30hz时，液晶盒呈散射态(暗态)，撤去外加电压时，保持在散射态。当在光学衍射元件上下表面加方波电压20-100v，本实施例中为57V，频率为50hz-6khz，本实施例中为1khz时，液晶盒呈透明态(亮态)，撤去外加电压后，液晶盒保持在透明态。用雾度仪盒大平片光谱仪分别测试暗态和亮态雾度值和透过率。亮态： 550nm透过率92.94％，940nm透过率84.64％；haze值0.8％。关态：haze值95.96％。
图5为MSLC在940nm工作波长时对3D识别结构光(DOE)亮态透过率和暗态散射光效果图，从图中可看出MSLC亮态透过率较高，3D结构光光斑清晰，无畸变；另一方面在暗态散射效果明显(3D结构光被均匀分散，达到了良好的匀光效果)，可作为3D识别中扩散片使用。同时通过Δn分别为0.169和 0.278的效果图进行比较，增大体系的光学各向异性有利于提高红外波段的暗态散射效果。
本实施例作为测试元件未添加破损检测层和绝缘层结构，在实际应用中根据使用情况可制备带有破损检测层，或带有破损检测层和绝缘层的电控光学衍射元件。
从上述实施例可以看出，使用本发明提供的MSLC材料以及采用该材料制备的电控光学衍射元件，可在散射和透明态断电稳定保持从而使得该体系用于 3D识别中的光学扩散片时可在常黑和常白模式任意切换。并特别添加高Δn单体液晶，使混合液晶体系具有较高光学各向异性，从而在红外波段(940nm) 具有良好的散射效果，可作为3D识别中光学元件扩散片使用。
本发明中未详述工艺为本领域生产厂家的常规制备工艺。

Claims (7)

1.一种多稳态液晶组合物，由如下分子结构式的材料组成：其中近晶相液晶组合物配方为：
Figure FDA0002879800180000011
以上述材料总和为100wt％另加入
Figure FDA0002879800180000021
用量0.04％wt，其中，该多稳态液晶组合物用于3D识别。
2.一种电控光学衍射元件，其特征在于：包含一上基板层，一上导电层，一液晶层、一下导电层、一下基板层；
其中，该上基板层下方设有该上导电层，该下基板层上方设有下导电层，在该上导电层与下导电层之间夹设该液晶层，且该液晶层的面积小于该上导电层与下导电层的面积；在该上导电层与下导电层之间并且在液晶层四周设有一封闭的框胶层；
在该上基板层的上表面或该下基板层的下表面还设有一光衍射层；
所述液晶层使用的材料为如权利要求1所述的多稳态液晶组合物。
3.如权利要求2所示的电控光学衍射元件，其特征在于，进一步还设有一破损检测层，该破损检测层位于该上基板层上表面或下表面，所述光衍射层位于该下基板层的下表面；
其中，若该破损检测层位于该上基板层下表面，则该破损检测层与上导电层之间另设有一绝缘层。
4.如权利要求3所述的电控光学衍射元件，其特征在于，所述绝缘层的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅；破损检测层为氧化铟锡、纳米银、或石墨烯。
5.如权利要求2所述的电控光学衍射元件，其特征在于，所述上基板层的材质选自玻璃，PET，云母、石英或聚酰亚胺；下基板层的材质选自玻璃，PET，云母、石英或聚酰亚胺，导电层的材质为氧化铟锡、纳米银、或石墨烯。
6.如权利要求2或5所述的电控光学衍射元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对一面带有导电涂层的上、下基板层清洗；
2)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电涂层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板带有导电涂层的一面做一次图形蚀刻，用于液晶驱动；
3)然后再对上、下基板层清洗；
4)在上、下基板的其中一面基板上，喷洒间隔子，另一面基板上采用丝印框胶或点胶方式印制框胶；
5)在印制有胶框的基板上定量滴注液晶；
6)在<10Pa的真空环境下将上下基板贴合；
7)固化框胶；
8)在下基板外侧，使用蚀刻或纳米压印的方式，制作光衍射层；
9)将大基板切割成粒。
7.如权利要求6所述的电控光学衍射元件的制备方法，其特征在于，更进一步增加制备如权利要求3或4所述破损检测层及绝缘层的步骤：
仅设有破损检测层：在步骤1)后增加步骤1a)在上基板不带导电涂层的一侧，使用磁控溅射技术，再制作一层导电涂层；及将步骤2)替换为步骤2a)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电涂层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板的两侧导电涂层上，分别各做一次图形蚀刻，一侧用于液晶驱动，另一侧用于破损检测；
或设有破损检测层和绝缘层，将步骤2)替换为步骤2b)图形蚀刻：按照设计的液晶驱动图形，在下基板上带有导电涂层的一面蚀刻出目标的图形；在上基板带有导电涂层的一面做一次图形蚀刻；然后采用磁控溅射技术制作一层绝缘层，再进行图形蚀刻；再在绝缘层表面采用磁控溅射技术制作一层导电涂层，再进行图形蚀刻，其中，绝缘层一侧紧贴上基板的导电涂层用于破损检测，绝缘层另一侧的导电涂层用于液晶驱动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI799878B (zh) * 2021-05-31 2023-04-21 希映顯示科技股份有限公司 防窺螢幕及其防窺方法
CN114253014A (zh) * 2021-12-30 2022-03-29 重庆晶朗光电有限公司 一种液晶扩束光电器件及其制备方法
CN114442345B (zh) * 2021-12-30 2024-03-19 重庆晶朗光电有限公司 一种基于液晶扩束光电器件的自适应传感系统和方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1245479C (zh) * 2002-01-21 2006-03-15 石家庄永生华清液晶有限公司 多稳态液晶材料组合物及其制备方法
DE10214872A1 (de) * 2002-04-04 2003-10-16 Creavis Tech & Innovation Gmbh Zusammensetzungen aus kationischen Polymeren mit Amidinium-Gruppen und ionischen Flüssigkeiten
EP1445645A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-11 ZBD Displays Ltd, Liquid crystal device
CN101698660B (zh) * 2009-10-28 2012-05-23 北京师范大学 含有二取代苯基的咪唑类离子液体及其制备方法
CN102959049B (zh) * 2010-03-15 2016-01-06 剑桥企业有限公司 用于近晶a光学器件的液晶制剂和结构
CN102634349A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 苏州汉朗光电有限公司 一种多稳态显示材料及其制备方法
CN102352260B (zh) * 2011-07-28 2014-11-26 深圳超多维光电子有限公司 一种液晶组合物及液晶透镜
CN103184053B (zh) * 2011-12-29 2015-03-11 苏州汉朗光电有限公司 高散射态近晶相液晶材料及其显示器件
CN102660296B (zh) * 2012-05-16 2014-06-04 深圳超多维光电子有限公司 液晶组合物及其应用
CN103666482B (zh) * 2012-09-10 2016-05-25 苏州汉朗光电有限公司 一种近晶a相液晶材料
CN203414703U (zh) * 2013-09-09 2014-01-29 南京华日液晶显示技术有限公司 多稳态的液晶显示屏
CN110058462B (zh) * 2019-04-26 2022-04-12 苏州汉朗光电有限公司 多稳态液晶光阀显示屏及其驱动方法

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