WO2014154011A1

WO2014154011A1 - 蓝相液晶复合材料和含该材料的液晶显示器

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Publication number: WO2014154011A1
Application number: PCT/CN2013/091127
Authority: WO
Inventors: 杨槐; 王玲; 何万里
Original assignee: 京东方科技集团股份有限公司
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-10-02
Also published as: CN103215050A

Abstract

一种由如下原料组分经光聚合形成的蓝相液晶复合材料，所述原料组分的成分包括：母体蓝相液晶、光可聚合单体、光引发剂和无机纳米粒子；以及包含所述蓝相液晶复合材料的液晶显示器。所述蓝相液晶复合材料的驱动电压低，无电光迟滞，并且对电场响应速度快。

Description

蓝相液晶复合材料和含该材料的液晶显示器技术领域

本发明的实施例涉及一种蓝相液晶复合材料和含该材料的液晶显示器。背景技术

蓝相 (Liquid crystalline Blue Phases, BPs) 观上介于各向同性态和胆甾相之间的一种特殊相态，常出现在高手性液晶体系之中。微观上，蓝相是一种无双折射现象的晶格缺陷相，其晶格参数大小与可见光波长的数量级相当 (几百纳米)。蓝相从晶体结构上可以分为三个子相，分别命名为蓝相 I (BPI)、蓝相 II (ΒΡΠ)和蓝相 III (BPIII), 其相应的晶格结构分别为体心立方结构、筒单立方结构和无定型态。蓝相液晶材料由于具有微秒级的电场响应速度，被认为是最具发展前途的下一代液晶显示材料。与传统的液晶显示器相比，蓝相液晶显示器具有以下四大突出优点：

(1)由于蓝相液晶具有微秒级的电场响应速度，可以采用场序驱动，不再需要彩色滤光片，这样不仅可以降低材料成本，还可以提高背光源利用率；

(2)蓝相液晶由于宏观上呈现光学各向同性，因此，蓝相液晶显示器的基板内表面不再需要取向处理，这可以大幅度地筒化生产工艺，从而降低生产成本；

(3)蓝相液晶显示器具有较宽的视觉特性，不再需要视觉补偿膜，且视觉宽窄可以根据实际需要进行调控；

(4)蓝相液晶显示器中光的透过率不受基板间隙的影响，故生产过程中基板间隙无需严格控制，从而可大幅度筒化生产工艺，进一步降低生产成本。

但是，由于聚合物蓝相液晶中聚合物单体的含量通常小于 10 wt%, 聚合物网络在电场损伤下极其容易发生形变，最终大幅度缩短液晶显示器寿命。

为了提高蓝相液晶的性能，可将蓝相液晶微滴均匀的分散在聚合物基体中而形成聚合物分散蓝相液晶，高分子网络在电场作用下具有较好的稳定性，且容易实现大面积生产。

但由于高分子网络对液晶分子束缚作用较强，蓝相液晶具有较高的驱动电压，且在强电场作用下，蓝相液晶微滴极易发生相变而产生的电光迟滞现象。因此，开发兼具低驱动电压和无电光迟滞特性的蓝相液晶复合材料，有着重要的理论意义和实用价值。发明内容

本发明的实施例提供了一种驱动电压低和几乎无电光迟滞的蓝相液晶复合材料和包含该蓝相液晶复合材料的液晶显示器。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种蓝相液晶复合材料，其是由原料组分经光聚合形成，所述原料组分包括：母体蓝相液晶、光可聚合单体、光弓 I发剂和无机纳米粒子。

例如，所述原料组分包括，基于原料组分的总重的：

母体蓝相液晶： 68.0 wt% ~ 88.95 wt%;

光可聚合单体： 10.0 wt% ~ 30.0 wt%;

光引发剂： 1.0 wt% ~ 3.0 wt%; 和

无机纳米粒子： 0.05 wt% ~ 2.0 wt%。

在另一方面中，所述的母体蓝相液晶的蓝相温域大于等于 5.0°C。

在又另一个方面中，所述的母体蓝相液晶的成分包括： SLC-X、 R811和 Iso-(60BA)₂, 其中， R811和 Iso-(60BA)₂的结构式为：

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例如，所述的母体蓝相液晶包括，基于母体蓝相液晶的总重， SLC-X: 70.0 wt% ~ 85.0 wt%, R811: 5.0 wt% ~ 15.0 wt%, 和 Iso-(60BA)₂: 5.0 wt% 15.0 wt%„

在又另一个方面，所述的母体蓝相液晶的蓝相温域为 5.0°C ~ 20.0°C。在又另一个方面，所述的光引发剂的结构式如下：

在又另一个方面，所述的光可聚合单体为非液晶性丙烯酸酯类单体。例如，所述的非液晶性丙烯酸酯类单体为单官能度单体与多官能度单体的混合单体，所述的非液晶性丙烯酸酯类单体中单官能度单体与多官能度单体的摩尔比为 1： 1 ~ 1： 9。

例如，所述的单官能度单体为 TMHA, 所述的多官能度单体为 BDDA, 两者的摩尔比为 TMHA : BDDA=1： 4, 其中， TMHA的结构式如下：

BDDA的结构式如下:

在又另一个方面，所述的无机纳米粒子的粒径为 3 nm ~ 300nm。

在又另一个方面，所述的无机纳米粒子经过表面修饰。

在又另一个方面，所述的无机纳米粒子为选自非铁电纳米粒子 ZnS.

ZnO、 GdS和 GdSe中的任意一种或几种。

在又另一个方面，所述的无机纳米粒子为选自铁电纳米粒子 BaTi0₃.

Sn₂P₂S₆、 LiNb0₃和 PbTi0₃中的任意一种或几种。附图说明

图 1为本发明实施例 1所制备的蓝相液晶复合材料的电压透过率曲线；图 2为蓝相液晶复合材料的驱动电压和电光迟滞与 ZnS纳米粒子浓度的关系图；

图 3为蓝相液晶复合材料的科尔常数 K和器件参数 A与 ZnS纳米粒子浓度的关系图；

图 4为本发明实施例 2所制备的蓝相液晶复合材料的电压透过率曲线；图 5为蓝相液晶复合材料的驱动电压和电光迟滞与 BaTi0₃纳米粒子浓度的关系图；

图 6为蓝相液晶复合材料的科尔常数 K和器件参数 A与 BaTi0₃纳米粒子浓度的关系图。具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

聚合物分散蓝相液晶材料的驱动电压高低主要取决于材料的科尔常数 K 以及显示器件的器件参数 A,增大 K值或降低 A值有利于降低蓝相液晶的驱动电压；增大材料的双折射率和介电常数有利于增加 K值，而 A主要取决于器件的电极构型，能够在液晶层中产生均匀电场的电极结构有利于降低 A值。

无机纳米粒子具有较大的折射率和介电常数，在液晶中引入纳米粒子有利于增加液晶的双折射率和介电常数，从而增加蓝相液晶的科尔常数，可在一定程度上降低蓝相液晶复合材料的驱动电压。

同时，无机纳米粒子较大偶极距可减小蓝相液晶复合材料的电光迟滞。进一步的，由于无机铁电纳米粒子在电场作用下可产生极化场，因此在向蓝相液晶中引入铁电纳米粒子后，通过利用铁电纳米粒子自发形成的极化场，可在液晶层中形成均匀分布的电场，最终将减小显示器件的器件参数 A, 从而大幅度降低蓝相液晶的驱动电压。

本发明的实施例通过将无机纳米粒子引入蓝相液晶中，大大降低了蓝相液晶显示材料的驱动电压，并且可以实现蓝相液晶在电场作用下的可逆回复。本发明实施例的蓝相液晶复合材料的制备体系稳定、工艺筒单、粘度低、驱动电压低、无电光迟滞、对电场响应速度快。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种蓝相液晶复合材料，其是由原料组分经光聚合形成，所述原料组分包括：母体蓝相液晶、光可聚合单体、光引发剂、无机纳米粒子。

其中，所述原料组分可包括，基于所述原料组分的总重的：

母体蓝相液晶： 68.0 wt% ~ 88.95 wt%;

光可聚合单体： 10.0 wt% ~ 30.0 wt%;

光引发剂： 1.0 wt% ~ 3.0 wt%; 和

无机纳米粒子： 0.05 wt% ~ 2.0 wt%。

其中，母体蓝相液晶可为，例如，基于所述原料组分的总重的 68.0%、 68.5%、 75%、 80%、 85%或 88.95%; 光可聚合单体可为，例如，基于所述原料组分的总重的 10%、 15%、 20%、 22.95%、 27%或 30%; 光引发剂可为，例如，基于所述原料组分的总重的 1.0%、 2.0%或 3.0%; 且无机纳米粒子可为，例如，基于所述原料组分的总重的 0.05%、 0.5%、 1.0%、 1.5%或 2.0%。

上述的母体蓝相液晶的蓝相温域可大于等于 5.0°C。

上述的母体蓝相液晶的成分可包括： SLC-X、 R811 和 Iso-(60BA)₂, 其中， R811和 Iso-(60BA)₂的结构式为：

上述的母体蓝相液晶可包括：基于母体蓝相液晶的总重， SLC-X: 70.0 wt% - 85.0 wt%; R811 : 5.0 wt% ~ 15.0 wt%; 和 Iso-(60BA)₂: 5.0 wt% ~ 15.0 wt%„

其中， SLC-X可为，例如，基于母体蓝相液晶的总重的 70%、 75%、 80%、 82%或 85%; R811的重量百分含量可为，例如，基于母体蓝相液晶的总重的 5%、 8%、 10%或 15%; 且 Iso-(60BA)₂的重量百分含量可为，例如，基于母体蓝相液晶的总重的 5%、 8%、 10%、 12%或 15%。

上述的母体蓝相液晶的蓝相温域可为 5.0°C ~ 20.0°C。

在一个方面，母体蓝相液晶也可以采用现有技术的其它组分和比例，只要其蓝相温域大于等于 5°C。

例如，蓝相液晶材料的粘度小于 50mPa, 熔点在 -20°C ~ 25°C的范围，清亮点在 30°C ~ 200°C的范围。

上述的光引发剂可具有如下结构：

上述的光可聚合单体可为非液晶性丙烯酸酯类单体。

上述的非液晶性丙烯酸酯类单体可为单官能度单体与多官能度单体的混合单体，所述的非液晶性丙烯酸酯类单体中单官能度单体与多官能度单体的摩尔比可为 1： 1 ~ 1： 9。

上述的单官能度单体可为 TMHA, 所述的多官能度单体可为 BDDA, 两者的摩尔比可为 TMHA : BDDA=1： 4, 其中， TMHA的结构式如下：

上述的无机纳米粒子的粒径可为 3 nm ~ 300 nm。

其中，无机纳米粒子的粒径可为，例如， 3 nm、 30 nm, 100 nm, 300 nm。上述的无机纳米粒子可为选自非铁电纳米粒子 ZnS、 ZnO、 GdS和 GdS e 中的任意一种或几种。

上述的无机纳米粒子可为选自铁电纳米粒子 BaTi0₃、 Sn₂P₂S₆、 LiNb0₃ 和 PbTi0₃中的任意一种或几种。

上述的无机纳米粒子可经过表面修饰。例如，对于非铁电纳米粒子，例如 ZnS、 ZnO、 GdS、 GdSe, 可在使用前利用微乳液法、表面活性剂法等表面修饰方法进行表面修饰，使其具有较好的分散性；对于铁电纳米粒子，例如 BaTi0₃、 Sn₂P₂S₆、 LiNb0₃、 PbTi0₃, 也可以在使用时加入表面活性剂的方法进行表面修饰，使其具有较好的分散性。

在本发明的另一个实施方式中，还提供了一种包含本文所述的蓝相液晶复合材料的液晶显示器。在一个方面，液晶显示器可以为：液晶面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例 1

本实施例由 100 g原料组分经光聚合制备蓝相液晶复合材料，所述原料组分包含 68.5 g母体蓝相液晶、 30.0 g光可聚合单体、 1.0 g光引发剂和 0.5 g 无机纳米粒子 ZnS。

通过如下步骤制备上述蓝相液晶复合材料：

步骤 1 , 制备无机纳米粒子 ZnS

将 50 ml表面活性剂曲拉通 X-100 (TritonX-100)添加到 200 ml环己烷中。将 60 ml浓度为 0.3 mol/L的硫代乙酰胺溶液加入到如上制得的溶有表面活性剂曲拉通 X- 100的环己烷中，在磁力搅拌下慢慢滴加 120 ml正丁醇，直至溶液澄清，即形成了硫代乙酰胺微乳液。

使用与上述相似的方法制备乙酸辞微乳液，不同之处在于使用与上述的硫代乙酰胺溶液等摩尔量的 0.3 mol L的乙酸辞溶液来代替硫代乙酰胺溶液。

将制得的硫代乙酰胺微乳液和乙酸辞微乳液混合，用磁力搅拌器搅拌均匀，在超声波作用下反应 6小时，得到浅黄色乳液。将该乳液旋蒸，加入乙醇进行破乳，离心分离，并用水和乙醇各洗 2次，真空干燥，得到 l.O g球形非铁电无机纳米粒子 ZnS, 其平均粒径约为 3 nm。

称取 0.5 g ZnS纳米粒子;^ 1.5 g丙酮溶剂中进行超声，使其在溶剂中充分分散，制得 ZnS纳米粒子在丙酮中的分散液。步骤 2, 母体蓝相液晶的制备

将 82.0 g混晶 SLC-X (Yongsheng Huatsing Liquid Crystal Co., Ltd, Δ«=0.235, Δε=29.6, 在 298K)、 13.0 g R811和 5.0 g Iso-(60BA)₂混合，制备母体蓝相液晶。该母体蓝相液晶具有约 10.0°C的蓝相温域。其中，所用的手性化合物 R811和 Iso-(60BA)₂结构式如下：

取 68.5 g制得的母体蓝相液晶以备下一步使用。

步骤 3, 蓝相液晶预聚体的制备

使用单官能度单体 TMHA与双官能度单体 BDDA的混合单体作为光可 ^合单体，其中单官能度单体 TMHA与双官能度单体 BDDA的摩尔比为 1 : 4。其中，单官能度可聚合单体 TMHA的结构式如下：

且双官能度可聚合单体 BDDA的结构式如下:

光引发剂的结构式如下:

将 30.0 g光可聚合单体、 1.0 g光引发剂与 68.5 g步骤 2中制备的母体蓝相液晶混合，充分搅拌均匀后即可制得蓝相液晶预聚体 (PDBP)。

步骤 4, 纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体的制备

将步骤 1中制备的 ZnS纳米粒子的丙酮分散液分散于步骤 3中制备的蓝相液晶预聚体中，使体系混合均匀，在真空状态下保存 24小时，使溶剂完全挥发，即制得所需纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体。

步骤 5, 蓝相液晶复合材料的制备

将步骤 4中制得的纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体搅拌均匀后，利用虹吸原理灌入液晶盒中；通过精密控温热台将样品保持在蓝相状态，用紫外光照射 5分钟，使光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络，即可得到蓝相液晶复合材料 (PDBP + ZnS)。

测试方法：

本实施例中蓝相液晶复合材料的电光性能评估方法如下：

1、蓝相液晶复合材料的电光迟滞特性

蓝相液晶的电光迟滞特性通常定义为 Δ^ 。_η, 其中，。_η是透过率最大时对应的电压值，Δ 是在透过率为最高透过率的一半时的电压正向作用和反向作用的电压值之差。 Δ / 。_η值越小，电光迟滞越小，反之，则电光迟滞严重。

2、蓝相液晶复合材料的克尔常数 Κ及器件参数 Α值的计算

克尔常数 K 的计算：按照克尔效应公式（1) , 在一定场强范围内，

^Δ"^_Μ^ ^/ 与电场强度 E的平方成正比，作出二者之间的关系图，则相应直线斜率即为克尔常数 κ。

△"induced = ² 器件参数 A的计算：驱动电压 (开态电压 V。_n)与材料的克尔常数和器件电极的构型有着密切关系，可用以下公式表示三者的关系，即：

其中， A代表器件参数，其值受电极构型的影响； K为材料的克尔常数。为了得到器件参数 A, 测得了每个样品在相同测试条件 (相同的测试温度、相同的样品液晶盒)下对应的驱动电压和克尔常数，以此绘制。_η与¹ 的关系图，则直线的斜率即为器件参数 Α。

测试结果：

如图 1所示，蓝相液晶预聚体 (PDBP)和蓝相液晶复合材料 (PDBP + ZnS) 的电压透过率曲线，从图中可以看出，加入 0.5 wt%的 ZnS纳米粒子后，液晶的驱动电压由 100V降^ 至 90V。

如图 2 所示，发明人还对蓝相液晶复合材料的驱动电压和电光迟滞与

ZnS纳米粒子浓度关系进行了研究，从图中可以看出随着纳米粒子浓度的增加，蓝相液晶复合材料的驱动电压逐渐降低，而电光迟滞呈现先降低后增加趋势，其中，加入 0.5 wt%的 ZnS纳米粒子时，几乎可以视为无迟滞。

如图 3所示，发明人对蓝相液晶复合材料的科尔常数 K和器件参数 A与 ZnS纳米粒子浓度关系进行了研究，从图中可以看出随着纳米粒子浓度的增加，蓝相液晶的科尔常数 K逐渐增加，而器件参数 A虽然有所减小，但变化幅度不大。实施例 2

本实施例由 100 g原料组分经光聚合制备蓝相液晶复合材料，所述原料组分包含 88.95 g母体蓝相液晶； 10.0 g光可聚合单体； 1.0 g光引发剂；和 0.05 g无机纳米粒子 BaTi0₃。

通过如下步骤制备蓝相液晶复合材料。

步骤 1 , 制备无机纳米粒子 BaTi0₃

将直径约为 1微米的大颗粒 BaTi03粉末 (0.5 g)与表面活性剂油酸（ 1 g )、载液庚烷 (5 g)混合，经过超声分散后，利用行星式高能球磨机研磨 15小时。将球磨后的分散液转移到烧杯中，静置 3天。然后利用纱窗过滤并除去大粒径的粒子，得到分散液。取 1 ml分散液，将其烘干。称量所得粉末重量为 0.058g,并由此计算得到该分散液的浓度为 0.25 mol/L。将少量所得粉末分散在庚烷中，通过超声浴制成悬浊液。然后将悬浊液液滴转移到铜网上，在 100 kV的 JEM- 100CX II型透射电子显微镜下观察。测得所得 BaTi0₃颗粒的平均直径为 30

步骤 2 , 母体蓝相液晶的制备

使用与实施例 1的步骤 2相似的方法制备母体蓝相液晶，不同之处在于制备母体蓝相液晶的原料为： 80.0 g混晶 SLC-X (Yongsheng Huatsing Liquid Crystal Co. , Ltd , Δη=0.235 , Δε=29.6 , 在 298K)、 8.0 g R811 和 12.0 g Iso-(60BA)₂, 该母体蓝相液晶具有约 5.0 °C的蓝相温域。取 88.95 g制得的母体蓝相液晶以备下一步使用。

步骤 3 , 蓝相液晶预聚体的制备

使用与实施例 1的步骤 3相似的方法制备蓝相液晶预聚体，不同之处在于单官能度单体 TMHA与双官能度单体 BDDA的摩尔比为 1： 1 ; 以及所用的光可聚合单体、光引发剂和母体蓝相液晶的量分别为 10.0 g 1.0 g和 88.95 g。

步骤 4, 纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体的制备

将包含 0.5 g无机纳米粒子 BaTi03的分散液与步骤 3中制备的蓝相液晶预聚体一起溶于庚烷，超声处理 1 h, 然后在 45 °C以上的环境中緩慢蒸发庚烷 24 h, 最后将混合体系转移至真空度为 1023托且温度为 50°C的真空环境中放置 24 h, 使溶剂完全挥发，即制得所需纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体 (PDBP)。

步骤 5 , 蓝相液晶复合材料的制备

将步骤 4中制得的纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体搅拌均匀后，利用虹吸原理灌入液晶盒中；通过精密控温热台将样品保持在蓝相状态，用紫外光照射 30分钟，使光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络，即可得到蓝相液晶复合材料 (PDBP + BaTi0₃)。

测试方法：

测试方法与实施例 1中的测试方法相同。

测试结果：

如图 4所示，蓝相液晶预聚体 (PDBP)和蓝相液晶复合材料 (PDBP+BaTi0₃) 的电压透过率曲线，从图中可以看出，加入 BaTi0₃纳米粒子后，液晶的驱动电压由 100 V降低至 65 V。

如图 5 所示，发明人还对蓝相液晶复合材料的驱动电压和电光迟滞与 BaTi0₃纳米粒子浓度关系进行了研究，从图中可以看出随着纳米粒子浓度的增加，蓝相液晶复合材料的驱动电压逐渐降低，而电光迟滞呈现先降低后增加趋势，其中，加入 0.5 wt%的 BaTi0₃纳米粒子时，几乎可以视为无迟滞。

如图 6所示，发明人对蓝相液晶复合材料的科尔常数 K和器件参数 A与 BaTi0₃纳米粒子浓度关系进行了研究，从图中可以看出随着纳米粒子浓度的增加，蓝相液晶的科尔常数 K逐渐增加，而器件参数 A明显减小。实施例 3

本实施例由 100 g原料组分经光聚合制备蓝相液晶复合材料，所述原料组分包含 68.0 g母体蓝相液晶； 27.0 g光可聚合单体； 3.0 g光引发剂；和 2.0 g无机纳米粒子 Ζηθο

通过如下步骤制备蓝相液晶复合材料。

步骤 1 , 制备无机纳米粒子 ZnO

将水热反应釜的聚四氟乙烯内衬去皮称重，用滴管吸取油酸滴入内衬中。用此方法称取 7.06 g (25 mmol)油酸至内衬中，并将加料后的内衬放入 1000 mL的水热反应釜。然后将氢氧化钠（160 mg )和二水醋酸辞 (438mg)溶解在水（400 ml ) 中，将所得混合物加入水热反应釜中，并不断搅拌。然后将釜密封，放入干燥箱中，升温至 130°C , 反应 4 h。反应完毕后，使反应釜自然冷却至室温，将釜中上层液体回收，下层固体分别用蒸馏水、乙醇洗涤，自然干燥后即得氧化辞纳米微粒 (2.0 g ),其为平均粒径约为 300 nm的球形 ZnO 非铁电无机纳米粒子。

步骤 2, 母体蓝相液晶的制备

使用与实施例 1的步骤 2相似的方法制备母体蓝相液晶，不同之处在于制备母体蓝相液晶的原料为： 70.0 g混晶 SLC-X (Yongsheng Huatsing Liquid Crystal Co. , Ltd, Δ«=0.235 , Δε=29.6, 在 298K)、 15.0 g R811 和 15.0 g Iso-(60BA)₂, 该母体蓝相液晶具有约 20.0°C的蓝相温域。取 68.0 g制得的母体蓝相液晶以备下一步使用。

步骤 3, 蓝相液晶预聚体的制备使用与实施例 1的步骤 3相似的方法制备蓝相液晶预聚体，不同之处在于单官能度单体 TMHA与双官能度单体 BDDA的摩尔比为 1： 9; 以及所用的光可聚合单体、光引发剂和母体蓝相液晶的量分别为 27.0 g、 3.0 g和 68.0 g„ 步骤 4, 纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体的制备

将 2.0 g ZnO纳米粒子放入丙酮溶剂（50ml)中进行超声，使其在溶剂中充分分散。然后将所得的分散液加入到步骤 3中制得的蓝相液晶预聚体中，使体系混合均匀，在真空状态（真空度为 1023托，温度为 50 °C )下保存 24 h, 使溶剂完全挥发，即制得所需纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体 (PDBP)。

步骤 5, 蓝相液晶复合材料的制备

将步骤 4中制得的纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体搅拌均匀后，利用虹吸原理灌入液晶盒中；通过精密控温热台将样品保持在蓝相状态，用紫外光照射 60分钟，使光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络，即可得到蓝相液晶复合材料 (PDBP+ZnO)。

测试方法：

测试方法与实施例 1中的测试方法相同。

测试结果：

加入 2 wt%的 ZnO纳米粒子后，蓝相液晶复合材料的驱动电压由 100 V 降低至 91 V, 且电光迟滞降低至几乎为零。随着纳米粒子浓度的增加，蓝相液晶的驱动电压逐渐降低，科尔常数 K逐渐增加，而器件参数 A虽然有所减小，但变化幅度不大。而电光迟滞呈现先降低后增加趋势，其中，加入 2 wt% 的 ZnO纳米粒子时，几乎可以视为无迟滞。实施例 4

本实施例由 100 g原料组分经光聚合制备蓝相液晶复合材料，所述原料组分包含 75.0 g母体蓝相液晶； 22.95 g光可聚合单体； 2.0 g光引发剂；和 0.05 g无机纳米粒子 Sn₂P₂S₆。

步骤 1 , 制备无机纳米粒子 Sn₂P₂S₆

使用与实施例 2的步骤 1类似的方式制备铁电纳米粒子 Sn₂P₂S₆,不同之处在于使用大颗粒 Sn₂P₂S₆ (直径约为 1微米)来实施例 2的步骤 1中所用的大颗粒 BaTi0₃粉末。所得分散液的浓度为 0.15 mol/L, 且所得 Sn₂P₂S₆纳米颗粒的平均直径为 100 nm。

步骤 2, 母体蓝相液晶的制备

使用与实施例 1的步骤 2相似的方法制备母体蓝相液晶不同之处在于制备母体蓝相液晶的原料为： 85.0 g混晶 SLC-X (Yongsheng Huatsing Liquid Crystal Co. , Ltd, Δ«=0.235 , Δε=29.6 , 在 298K) , 5.0 g R811 和 10.0 g Iso-(60BA)₂, 该母体蓝相液晶具有约 15.0°C的蓝相温域。取 75.0 g制得的母体蓝相液晶以备下一步使用。

步骤 3, 蓝相液晶预聚体的制备

使用与实施例 1的步骤 3相似的方法制备蓝相液晶预聚体，不同之处在于单官能度单体 TMHA与双官能度单体 BDDA的摩尔比为 1： 7; 以及所用的光可聚合单体、光引发剂和母体蓝相液晶的量分别为 22.95 g、 2.0 g和 75.0 g。

步骤 4, 纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体的制备

将包含 m.15 mol/L无机纳米粒子 Sn₂P₂S₆的分散液与步骤 3中制得的蓝相液晶预聚体溶于庚烷 (50ml ), 超声处理 1 h, 再在 45°C以上的环境中緩慢蒸发庚烷 24 h, 最后将混合体系转移至真空度为 1023托，温度为 50°C的真空环境中放置 24 h, 使溶剂完全挥发，即制得所需纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体 (PDBP)。

步骤 5, 蓝相液晶复合材料的制备

将步骤 4中制得的纳米粒子掺杂蓝相液晶预聚体搅拌均勾后，利用虹吸原理灌入液晶盒中；通过精密控温热台将样品保持在蓝相状态，用紫外光照射 20分钟，使光交联基团的分子间发生交联反应形成高分子网络，即可得到蓝相液晶复合材料 (PDBP + Sn₂P₂S₆)。

测试方法：

测试方法与实施例 1中的测试方法相同。

测试结果：

加入 0.05wt%的 Sn₂P₂S₆纳米粒子后，蓝相液晶复合材料的驱动电压由 100V降低至 67V, 且电光迟滞降低至几乎为零。随着纳米粒子浓度的增加，蓝相液晶的驱动电压逐渐降低，科尔常数 K逐渐增加，而器件参数 A明显减小。而电光迟滞呈现先降低后增加趋势，其中，加入 0.05wt%的 Sn₂P₂S₆纳米粒子时，几乎可以视为无迟滞。

本发明制备的蓝相液晶复合材料驱动电压比掺杂无机纳米粒子前降低了

10 ~ 60%；并且，电光迟滞较小（小于 0.1%), 电场响应速度小于 lms。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1. 一种蓝相液晶复合材料，其由如下原料组分经光聚合形成，所述原料组分包括：母体蓝相液晶、光可聚合单体、光引发剂和无机纳米粒子。

2. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述原料组分包括基于所述蓝相液晶复合材料的总重的：

母体蓝相液晶： 68.0 wt% ~ 88.95 wt%;

光可聚合单体： 10.0 wt% ~ 30.0 wt%;

光引发剂： 1.0 wt% ~ 3.0 wt%; 和

无机纳米粒子： 0.05 wt% ~ 2.0 wt%。

3. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的母体蓝相液晶的蓝相温域大于等于 5.0°C。

4. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的母体蓝相液晶包括 SLC-X、 R811和 Iso-(60BA)₂, 其中 R811和 Iso-(60BA)₂的结构式为：

5. 如权利要求 4所述的蓝相液晶复合材料，其中基于所述母体蓝相液晶的总重，所述的母体蓝相液晶包括： SLC-X: 70.0 wt% ~ 85.0 wt%, R811 : 5.0 wt% ~ 15.0 wt%, 和 Iso-(60BA)₂: 5.0 wt% ~ 15.0 wt%。

6. 如权利要求 5所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的母体蓝相液晶的蓝相温域为 5.0°C ~ 20.0 °C。

7. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的光引发剂的结构式如下：

8. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的光可聚合单体为非液晶性丙烯酸酯类单体。

9. 如权利要求 8所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的非液晶性丙婦酸酯类单体为单官能度单体与多官能度单体的混合单体，所述的非液晶性丙烯酸酯类单体中单官能度单体与多官能度单体的摩尔比为 1： 1 ~ 1： 9。

10. 如权利要求 9所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的单官能度单体为 TMHA, 所述的多官能度单体为 BDDA, 两者的摩尔比为 TMHA： BDDA=1： 4, 其中， TMHA的结构式如下：

11. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的无机纳米粒子的粒径为 3 nm ~ 300nm。

12. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的无机纳米粒子经过表面修饰。

13. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的无机纳米粒子为选自非铁电纳米粒子 ZnS、 ZnO、 GdS和 GdSe中的任意一种或几种。

14. 如权利要求 1所述的蓝相液晶复合材料，其中所述的无机纳米粒子为选自铁电纳米粒子 BaTi0₃、 Sn₂P₂S₆、 LiNb0₃和 PbTi0₃中的任意一种或几种。

15. 一种液晶显示器，其包括如权利要求 1-14任一所述的蓝相液晶复合材料。