[发明专利]一种电子纸张材料用液晶材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子液晶显示领域，涉及液晶材料，胆固醇类化合物以及氢键自组装型手性化合物。外界温度变化时，复合材料反射颜色发生变化，并且具有记忆效应。其可应用于彩色显示器件以及热敏性温度传感器等。

背景技术

液晶是自然界中物质存在的一种特殊形态，其与晶体和普通液体不同之处在于在液晶态，液晶分子的质心是无序的(晶体是有序的)，而其指向矢是有序的(普通液体无序)。因而液晶是一种对外场敏感的光学各向异性物质。由于这种特殊的结构，液晶能够对光进行调制，因而被广泛应用在显示领域。

胆甾相液晶是带有手性的向列相液晶。一般有两种来源：一是液晶分子本身带有手性集团，所以自然就是带有螺旋结构的向列相，即胆甾相；另一种情况是在向列相液晶中掺入手性化合物，使向列相的结构发生扭曲，得到胆甾相。在一个单畴体内，胆甾相分子与螺旋轴垂直排列，在垂直于螺旋轴的平面内，可以认为是向列相；在沿着螺旋轴的方向上，胆甾相液晶分子的指向发生连续的改变，其旋转360度时所经过的螺旋轴长度被称为螺距(以P表示)。这种特殊的螺旋结构使胆甾相液晶能够对满足布拉格公式：λ＝nP的光线选择性反射(n为液晶的平均折射率)。反射谱的宽度为：(n_e-n_o)P；其中n_e和n_o分别为非寻常光和寻常光折射率。另外，如果是通过掺入手性化合物而形成的胆甾相液晶，那么螺距的大小与手性化合物的含量和扭曲能力有关，其大小关系为P=1X·HTP,]]>其中，X为手性化合物的质量浓度，HTP为手性化合物的螺旋扭曲力，单位为μm^-1。由于胆甾相液晶可以对入射光线进行选择性反射，若将其选择性反射波段调节至可见光区域，通过改变外界条件，如电场、热场、声场、磁场等，可改变其反射颜色。如果改变的颜色具有一定的记忆效应，即可应用于彩色显示电子纸张。

目前，随着节能环保的需要，人们对使用液晶材料开发电子纸张产品表现出极大的兴趣。电子纸张像普通纸张那样轻、薄、柔软可以折叠，但可以重复擦写。同时由于它本身是一种显示屏，它可以储存大量的信息，也是一种电子书籍。电子纸张可以节省大量用于制备纸张的自然资源、减少造纸业和印刷业对环境的污染。一旦电子纸张得到广泛应用，必将引起造纸业和印刷业的革命。

在使用液晶材料开发电子纸张方面，美国Kent州立大学利用双频驱动液晶开发出电寻址电擦除电子纸张。北京科技大学除开发出新型的电寻址电擦除电子纸张材料外，也开发出电寻址热擦除、热寻址电擦除、热寻址热擦除等电子纸张材料。另外美国贝尔实验室也使用非液晶性材料开发出电子墨水。但这些材料多为通过改变各种不同条件控制液晶分子的取向，使其在透明态和散射态之间进行转换，即黑白显示模式，颜色不够鲜艳，限制了其在一些领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有大部分电子纸张材料只能在透明态和散射态之间进行转换，即为黑白显示模式的缺点，开发出可由热场驱动，能耗低，无需背光源的反射型彩色显示电子纸张用液晶复合材料(本应该称为热纸张，但这里为方便起见，使用传统称谓电子纸张)。它巧妙的将胆甾相液晶的热敏特性与氢键手性化合物的分解与自组装结合起来，从而制作成新型液晶显示材料。另外，这种新型液晶复合材料制造工艺简便，成本低廉。

一种电子纸张材料用液晶复合材料，其特征在于具体制造工艺分六步：

(1)液晶盒的制备：用3％的聚乙烯醇水溶液，通过旋涂的方法涂在玻璃基板的一面，在80℃烘烤30分钟，然后用绒布沿一个方向摩擦取向；将两块取向好的玻璃基板沿取向方向用厚度为25.0μm的聚乙烯垫片粘接，制成沿面取向的液晶盒。

(2)胆固醇混晶的制备：将一系列胆固醇类化合物混合，结晶点下降，使其室温下为液晶态，并且具有较宽液晶相温度范围的胆甾相液晶。