本申请涉及液晶胶囊的制备方法、液晶胶囊以及液晶胶囊的用途。
背景技术：
液晶胶囊通常通过使用搅拌器搅拌液晶和胶囊膜材料而制备。然而，在这种情况下难以得到尺寸均一的液晶胶囊。在使用尺寸不均一的液晶胶囊的液晶显示设备中，光电性质随着液晶胶囊尺寸的不同而改变，而且由于液晶胶囊的尺寸不均一，液晶与形成液晶胶囊的胶囊膜的折射率不同而发生散射，从而导致光学性质下降的问题。
技术实现要素：
[专利文件]
(专利文件1)日本专利申请第2006-252877号
[技术问题]
本申请旨在提供液晶胶囊的制备方法、液晶胶囊以及液晶胶囊的用途。
[技术方案]
本申请提供液晶胶囊的制备方法，其包括将包含液晶化合物和亲脂活性化合物的液晶溶液与包含非离子型表面活性剂的第一水溶液混合，并形成分散在水溶液中的液晶滴(liquidcrystaldrop)的阶段；以及
在形成有液晶滴的所述混合物中混合包含与所述亲脂活性化合物聚合的或诱导与所述亲脂性活性化合物的聚合的亲水化合物的第二水溶液，并诱导亲脂活性化合物在所述液晶滴和水溶液的界面处的反应的阶段。
与将液晶加入聚合物水溶液并对其施加剪切力来制备液晶胶囊的现有方法不同，本申请的一个特征是将液晶化合物用作溶剂。
在本申请中，将液晶化合物用作溶剂是指，在液晶溶液中，相比亲脂活性化合物的量，过量施用液晶化合物作为溶剂。
因此，在一个实施方案中，液晶溶液可包含5至60重量份的亲脂活性化合物，相对于100重量份的液晶化合物。例如，可包含5至50重量份、或10至40重量份的亲脂活性化合物，相对于100重量份的液晶化合物。
当使用液晶化合物作为溶剂来制备液晶胶囊时，可制备具有均一尺寸的液晶胶囊，可容易地调整液晶胶囊的尺寸，因此，应用所述液晶胶囊的液晶元件(liquidcrystalcell)具有光学性质优异的优点。
此外，本申请的特征之一是在制备液晶胶囊的整个过程中使用在水溶液中不形成离子的材料。如果在液晶胶囊的制备过程中形成离子，形成的离子可能导致反应不均匀地发生。另一方面，当使用在水溶液中不形成离子的非离子材料时，反应过程中不形成离子，因而反应可均匀地发生。因此，可制备尺寸均一的液晶胶囊，并且应用所制备的液晶胶囊的液晶元件的光学性质可得到改善。非离子材料包括例如后述的非离子型表面活性剂及非离子型自由基引发剂。
根据本申请的实施方案，制备液晶胶囊的方法包括形成液晶滴的阶段和形成聚合物壳(shell)的阶段。液晶滴的形成包括将包含液晶化合物和亲脂活性化合物的液晶溶液与包含非离子型表面活性剂的第一水溶液进行混合，并形成分散在所述水溶液中的液晶滴的阶段。
在所述实施方案中，液晶化合物可以是向列型(nematic)液晶化合物，但不限于此。例如，所述液晶化合物的非寻常光折射率(extraordinaryrefractiveindex)和寻常光折射率(ordinaryrefractiveindex)的差可以为0.01至0.4或0.01至0.3。在本说明书中，除非另有说明，折射率是指基于波长550nm测量的折射率。此外，液晶化合物可以是其非寻常光介电常数与寻常光介电常数之差为2至40的正性液晶化合物，或者是其非寻常光介电常数与寻常光介电常数之差为-1至-20的负性液晶化合物。
根据所述实施方案，亲脂活性化合物可以是在1摩尔浓度(1M)氯化钠水溶液中溶解度为1wt％以下的化合物。在所述实施方案中，亲脂活性化合物在1摩尔浓度(1M)氯化钠水溶液中的溶解度可以是0.5wt％以下、0.3wt％以下、0.2wt％以下或0.1wt％以下。
在所述实施方案中，亲脂活性化合物可以是亲电体或自由基活性化合物。
亲电体可以是多价的异氰酸酯化合物、多价的环氧化合物或多价的异硫氰酸酯化合物，但不限于此。在本说明书中，“多价的”化合物是指包含两个或更多个官能团的化合物，例如，多价化合物可以是包含2至10个、2至8个、2至6个、或2至4个官能团的化合物。例如，亲电体可以是选自以下的一种或多种类型：异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,2-亚丁基二异氰酸酯、亚丁基二异氰酸酯、二硫代己基甲烷二异氰酸酯、1,3-环戊烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3,5-苯三异氰酸酯、1,2,4-苯三异氰酸酯及其混合物。
在所述实施方案中，自由基活性化合物可以是硫醇化合物、乙烯醚化合物或丙烯酸酯化合物。例如，自由基活性化合物可以是选自以下的一种或多种类型：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、酯丙烯酸酯(esteracrylate)、环氧丙烯酸酯、醚丙烯酸酯(etheracrylate)、三丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酰侧基(acrylpendant)和甲基丙烯酸苄酯。
根据所述实施方案，液晶溶液还可包含各向异性染料。
在所述实施方案中，各向异性染料的最大光吸收波长的范围可为400至1500nm，二向色性比的范围可为2至15。
在所述实施方案中，可包含0.1至5重量份、0.1至3重量份、0.2至2重量份、或0.5至1.5重量份的各向异性染料，相对于100重量份的液晶化合物。
根据所述实施方案，液晶溶液还可包含分散稳定剂。当液晶溶液中包含分散稳定剂时，可防止液晶滴沉淀，并可保持优异的分散性。
在所述实施方案中，分散稳定剂可以是链烷、醇、或全氟链烷。例如，分散稳定剂可包括十六烷、十六醇或全氟癸烷，但不限于此。
在所述实施方案中，可包含1至10重量份、3至8重量份、或4至7重量份的分散稳定剂，相对于100重量份的液晶化合物。
任何在水溶液中不会被电离的表面活性剂都可作为形成液晶滴的非离子型表面活性剂，对此没有限制。在相关领域中，非离子型表面活性剂的类型是众所周知的，可使用任何已知的非离子型表面活性剂，对此没有限制。在所述实施方案中，非离子型表面活性剂可以是两亲的嵌段共聚物、聚乙二醇烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、或甘油脂肪酸酯。例如，非离子型表面活性剂包括聚西托醇1000(cetomacrogol1000)、十六十八醇(cetostearylalcohol)、十六醇、椰油酰胺二乙醇胺(椰油酰胺DEA)、椰油酰胺单乙醇胺(椰油酰胺MEA)、癸基葡萄糖苷、IgepalCA-630、异鲸蜡醇聚醚-20(isoceteth-20)、十二烷基葡萄糖苷、单月桂酸甘油酯、乙基苯基聚乙二醇(octylphenoxypolyethoxyethanol)、壬苯醇醚-9(nonoxynol-9)、NP-40、八乙二醇单十二烷基醚、N-辛基-β-D-硫代吡喃葡萄糖苷、辛基葡萄糖苷、油醇、五甘醇单十二烷基醚、泊咯沙姆(poloxamer)、聚蓖麻油酸甘油酯(polyglycerolpolyricinolate)、聚山梨醇酯、山梨醇单硬脂酸酯、山梨醇三硬脂酸酯、十八烷醇、曲拉通X-100(TritonX-100)、吐温80(Tween80)、聚(环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷)、聚乙二醇-嵌段-聚二甲基硅氧烷等，但不限于此。例如，非离子型表面活性剂可以是聚(环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷)。当使用聚(环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷)作为非离子型表面活性剂时，所包含的环氧乙烷单元和环氧丙烷单元的重量比可以是4:6至2:8。
根据所述实施方案，第一水溶液可包含0.01至5.0重量份、0.01至3重量份、0.01至1重量份、0.05至1重量份、或0.1至0.5重量份的非离子型表面活性剂，相对于100重量份的水。
根据所述实施方案，可通过对液晶溶液和第一水溶液的混合物施加剪切力而形成液晶滴。可通过以下处理来施加剪切力：超声波或磁力搅拌、高压均质器、微流通道、Shirasu多孔玻璃(SPG)等。
在所述实施方案中，可施加形成的液晶滴的平均粒径为400nm以下、350nm以下、或300nm以下的剪切力。形成的液晶滴的尺寸根据施加于液晶溶液和第一水溶液的混合物的剪切力强度的不同而改变。因此，可通过调整剪切力的强度，调整液晶滴的尺寸。
根据所述实施方案，液晶溶液还可包含低极性挥发性化合物。低极性挥发性化合物可以是介电常数为1至5的化合物和/或沸点为50至80℃的化合物。
可包含180至350重量份的低极性挥发性化合物，基于100重量份的液晶化合物。
此外，聚合物壳的形成包括在形成有液晶滴的所述混合物中混合包含与所述亲脂活性化合物聚合的或诱导与所述亲脂性活性化合物的聚合的亲水化合物的第二水溶液，并诱导亲脂活性化合物在液晶滴和水溶液的界面处的反应的阶段。液晶胶囊的聚合物壳通过包含在液晶溶液中的亲脂活性化合物与包含在第二水溶液中的亲水化合物的聚合反应而形成，或通过由亲水化合物诱导的亲脂活性化合物的聚合反应而形成。例如，当亲脂活性化合物是亲电体、亲水化合物是亲核体时，聚合物壳通过亲电体和亲核体的聚合反应而形成。另外，当亲脂活性化合物是自由基活性化合物、亲水化合物是自由基引发剂时，自由基引发剂引起自由基活性化合物的聚合反应，从而形成聚合物壳。
根据所述实施方案，亲水化合物可以是在1摩尔浓度的氯化钠水溶液中溶解度为5wt％以上的化合物。在所述实施方案中，亲水化合物在1摩尔浓度的氯化钠水溶液中的溶解度可以是7wt％以上、8wt％以上、9wt％以上、或10wt％以上。
在所述实施方案中，亲水化合物可以是亲核体或自由基引发剂。
在所述实施方案中，亲核体可以是选自以下的一种或多种：多价的醇化合物、多价的胺化合物、多价的氨基醇化合物、多价的硫醇化合物、多价的羟基硫醇化合物、多价的氨基硫醇化合物、多价的氨基酸化合物、多价的巯基羧酸化合物。例如，多价的醇可以是二价至十价的醇，包括具有2至20个碳原子的二价醇，例如亚烷基二醇，如丁二醇、丙二醇、乙二醇等；或具有3至20个碳原子的三价醇，例如链烷三醇，如丙三醇、丁-1,2,3-三醇等。
在所述实施方案中，可包括0.1至10重量份、1至7重量份、或1.5至5重量份的亲核体，相对于100重量份的水。
自由基引发剂是指能够引起自由基活性化合物的聚合反应的物质，在本申请中自由基引发剂可以是非离子型自由基引发剂。只要是任何已知的在水溶液中不形成离子的非离子型自由基引发剂，可无限制使用。例如，非离子型自由基引发剂可以是偶氮化合物。偶氮化合物包括2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]、2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐、2,2'-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸盐二水合物(disulfatedihydrate)、2,2'-偶氮二(2-甲基丙酰胺)二盐酸盐、2,2'-偶氮二[N-(2-羧乙基)-2-甲基丙酰胺]水合物、2,2'-偶氮二{2-[1-(2-羟乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二盐酸盐、2,2'-偶氮二(1-亚氨基-1-吡咯烷-2-乙基丙烷)二盐酸盐、2,2'-偶氮二{2-甲基-N-[1,1-二(羟甲基)-2-羟乙基]丙酰胺}、2,2'-偶氮二[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、VPE-0601、VPE-0201、VPE-040等。
在所述实施方案中，第二水溶液还可包含非离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂的类型与上文所述的相同。
根据所述实施方案，第二水溶液可包含0.01至3.0重量份、0.01至1重量份、0.05至1重量份、或0.05至0.5重量份的非离子型表面活性剂，相对于100重量份的水。
本申请还提供包括芯件(corepart)的液晶胶囊，所述芯件包括液晶化合物和包裹(surrounding)液晶化合物的聚合物壳。
根据实施方案，所述液晶胶囊可根据上文所述的液晶胶囊的制备方法来制备。
在所述实施方案中，液晶化合物可以是向列型液晶化合物，但不限于此。例如，液晶化合物可以是非寻常光折射率和寻常光折射率之差的范围在0.01至0.4或0.01至0.3的液晶化合物。在本说明书中，除非另有说明，折射率是指基于550nm波长测量的折射率。此外，液晶化合物可以是其非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为2至40的正性液晶化合物，或其非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为-1至-20的负性液晶化合物。
在所述实施方案中，芯件还可包括各向异性染料。
在所述实施方案中，各向异性染料的最大光吸收波长的范围可为400至1500nm，二向色性比的范围可为2至15。
在所述实施方案中，芯件可包括0.1至5重量份、0.1至3重量份、0.2至2重量份、或0.5至1.5重量份的各向异性染料，相对于100重量份的液晶化合物。
本申请还提供液晶胶囊的用途。基于本申请的实施方案的液晶胶囊可用于各种适用液晶的光学调制器。因此，本申请提供光学调制器，其包括基板；和形成于基板的一个表面上并包含液晶胶囊的液晶层。在相关领域中，光学调制器的制备方法和类型是众所周知的，可使用已知的制备方法制备光学调制器，对此没有限制。光学调制器包括智能窗、各向同性膜、偏振控制膜、柔性LCD等，但不限于此。
使用本申请实施方案所述液晶胶囊的光学调制器具有光学性质优异的优点。
[有益效果]
根据本申请实施方案制备的液晶胶囊具有透射率和稳定性提高且散射角度均一的优点。
附图说明
图1示出了本申请的一个实施方案中的液晶胶囊的结构。
图2示出了本申请的一个实施方案中的液晶胶囊的TEM和SEM图。
图3示出了本申请的一个实施方案中的液晶胶囊的TEM图。
图4示出了应用本申请实施方案中的液晶胶囊的液晶元件与常规液晶元件之间的透射率的对比结果。
图5示出了应用本申请实施方案中的液晶胶囊的液晶元件与常规液晶元件之间的对比度(CR)的对比结果。在图5中，横轴表示驱动电压(V)，纵轴表示透射率(％)。
图6示出了应用本申请实施方案中的液晶胶囊的液晶元件与常规液晶元件之间的透射率的对比结果。在图6中，横轴表示驱动电压(V)，纵轴表示对比度(CR)。
具体实施方式
下面将结合实施例详细描述本申请，但本申请的范围不限于以下实施例。
实施例1
将0.3g液晶化合物(ML0223；Merck&Co.Inc.，非寻常光折射率和寻常光折射率之差为0.0799，非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为3.9)、0.7g己烷和100mg异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI；在1MNaCl水溶液中的溶解度为0.015wt％)混合，向其中加入20mg十六烷，从而制得液晶溶液。将由3.5g水和7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝2:8)混合制得的第一水溶液与液晶溶液混合，从而制得其混合物。将混合物加入含有冰水的烧瓶中，通过超声波处理对其施加剪切力，同时维持温度在10至20℃的范围内，从而形成液晶滴。使用BransonW450数字声波破碎仪(BransonsonifierW450digitaldevice)(尖端尺寸(tipsize)：6.5mm)进行超声波处理，振幅70％，以ON/OFF方式(ON15秒后转为OFF5秒)进行300秒，如此形成平均粒径约为350nm的液晶滴。将包含38mg丙三醇(在1MNaCl水溶液中的溶解度为50wt％)、1g水和1.7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝4:6)的混合物与其中形成有液晶滴的混合物混合，将混合物在室温下搅拌约2小时，然后再在约65℃下搅拌约24小时以形成液晶胶囊。使用离心机分离所合成的液晶胶囊，用约4g水清洗三次，在40℃烘箱中干燥20小时，从而获得约280mg包含直径约为200nm液晶胶囊的粉末。将粉末与约5mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝3:7)、约180mg聚乙烯醇和约3g水混合，从而制得液晶胶囊的混合物(LMC-1)。在上文的描述中，通过动态光散射(DLS)法测量液晶胶囊的平均粒径，下文与此相同。
实施例2
将0.3g液晶化合物(HPC2160；HCCH，非寻常光折射率和寻常光折射率之差为0.241，非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为18.2)和100mg甲苯二异氰酸酯(TDI；在1MNaCl水溶液中的溶解度<0.1wt％)混合，向其中加入20mg十六烷，从而制得液晶溶液。将由3.5g水和7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝2:8)混合制得的第一水溶液与液晶溶液混合，从而制得其混合物。将混合物加入含有冰水的烧瓶中，通过超声波处理对其施加剪切力，同时维持温度在10至20℃的范围内，从而形成液晶滴。使用BransonW450数字声波破碎仪(尖端尺寸：6.5mm)进行超声波处理，振幅70％，以ON/OFF方式(ON15秒后转为OFF5秒)进行300秒，如此形成平均粒径约为400nm的液晶滴。将由18mg乙二胺(在1MNaCl水溶液中的溶解度为10wt％)、10mg1,2,3-三丙胺(在1MNaCl水溶液中的溶解度为15wt％)、1g水和1.7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝4:6)混合制得的第二水溶液与其中形成有液晶滴的混合物混合，将混合物在室温下搅拌约2小时，然后再在约65℃下搅拌约24小时以形成液晶胶囊。形成液晶胶囊后，使用离心机分离液晶胶囊，用约4g水清洗三次，在40℃烘箱中干燥20小时，从而获得约250mg包含直径约为300nm液晶胶囊的粉末。将粉末与约4.5mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝3:7)、170mg聚乙烯醇和约3g水混合，从而制得液晶胶囊的混合物(LMC-2)。
实施例3
将0.3g液晶化合物(HPC2160；HCCH，非寻常光折射率和寻常光折射率之差为0.241，非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为18.2)、50mg三丙二醇二丙烯酸酯(在1MNaCl水溶液中的溶解度为0.031wt％)、10mg季戊四醇三丙烯酸酯(PETA；在1MNaCl水溶液中的溶解度为0.022wt％)、40mg甲基丙烯酸苄酯(在1MNaCl水溶液中的溶解度为0.014wt％)混合，向其中加入20mg十六烷，从而制得液晶溶液。将由3.5g水和7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝2:8)混合制得的第一水溶液加入到液晶溶液并搅拌，从而制得其混合物。将混合物加入含有冰水的烧瓶中，通过超声波处理对其施加剪切力，同时维持温度在10至20℃的范围内，从而形成液晶滴。使用BransonW450数字声波破碎仪(尖端尺寸：6.5mm)进行超声波处理，振幅70％，以ON/OFF方式(ON15秒后转为OFF5秒)进行300秒，如此形成平均粒径约为350nm的液晶滴。然后，将由5mg水溶性自由基引发剂(VA057，WakoPureChemicalIndustriesLtd.，在1MNaCl水溶液中的溶解度为34.7wt％)、1g水和1.7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝4:6)混合制得的第二水溶液与其中形成有液晶滴的混合物混合，将混合物在室温下搅拌约2小时，然后再在约80℃下搅拌约12小时以形成液晶胶囊。使用离心机分离液晶胶囊，用约4g水清洗三次，在40℃烘箱中干燥20小时，从而获得约300mg包含直径约为250nm液晶胶囊的粉末。在300mg粉末中加入4.5mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝3:7)、170mg聚乙烯醇和3g水，从而制得液晶胶囊的混合物(LMC-3)。
通过获取其TEM和SEM图来确定所制备混合物(LMC-3)的形状(图2)。
实施例4
将0.3g液晶化合物(ZGS8017；JNCCorporation，非寻常光折射率和寻常光折射率之差为0.11，非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为3.4)和100mg甲苯二异氰酸酯(TDI；在1MNaCl水溶液中的溶解度<0.1wt％)混合，向其中加入20mg十六烷，从而制得液晶溶液。将由3.5g水和15mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝2:8)混合制得的第一水溶液与液晶溶液混合，搅拌后，制得其混合物。将混合物加入含有冰水的烧瓶中，通过超声波处理对其施加剪切力，同时维持温度在约10至20℃的范围内，从而形成液晶滴。使用BransonW450数字声波破碎仪(尖端尺寸：6.5mm)进行超声波处理，振幅70％，以ON/OFF方式(ON15秒后转为OFF5秒)进行300秒，如此形成平均粒径约为250nm的液晶滴。将由18mg乙二胺(在1MNaCl水溶液中的溶解度为10wt％)、10mg1,2,3-三丙胺(在1MNaCl水溶液中的溶解度为15wt％)、1g水和1.7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝4:6)混合制得的第二水溶液与其中形成有液晶滴的混合物混合，将混合物在室温下搅拌约2小时，然后再在约65℃下搅拌约24小时以形成液晶胶囊。使用离心机分离液晶胶囊，用约4g水清洗三次，在40℃烘箱中干燥20小时，从而获得约260mg包含直径约为200nm液晶胶囊的粉末。在粉末中加入4.5mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝3:7)、170mg聚乙烯醇和3g水，从而制得液晶胶囊的混合物(LMC-4)。
通过获取其TEM图来确定所制备混合物(LMC-4)的形状(图3)。
实施例5
将0.3g液晶化合物(HPC2160；HCCH，非寻常光折射率和寻常光折射率之差为0.241，非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为18.2)、3mg各向异性黑色染料(IRGAPHORBlackX12DC)和100mg甲苯二异氰酸酯(TDI；在1MNaCl水溶液中的溶解度<0.1wt％)混合，从而制备液晶溶液。将由3.5g水和7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝2:8)混合制得的第一水溶液加入到所述液晶溶液中并搅拌，从而制得其混合物。将混合物加入含有冰水的烧瓶中，通过超声波处理对其施加剪切力，同时维持温度在约10至20℃的范围内，从而形成液晶滴。使用BransonW450数字声波破碎仪(尖端尺寸：6.5mm)进行超声波处理，振幅70％，以ON/OFF方式(ON15秒后转为OFF5秒)进行300秒，如此形成平均粒径约为2,100nm的液晶滴。向其中加入由18mg乙二胺(在1MNaCl水溶液中的溶解度为10wt％)、10mg1,2,3-三丙胺(在1MNaCl水溶液中的溶解度为15wt％)、1g水和1.7mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝4:6)混合制得的第二水溶液，将混合物在室温下搅拌约2小时，然后再在约65℃下搅拌约24小时以形成液晶胶囊。使用离心机分离液晶胶囊，用约4g水清洗三次，在40℃烘箱中干燥20小时，从而获得约250mg包含直径约为2,100nm液晶胶囊的粉末。在250mg粉末中加入4.5mg聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷(PEO-b-PPO；环氧乙烷单元(EO)比环氧丙烷单元(PO)的重量比EO:PO＝3:7)、155mg聚乙烯醇和3g水，从而制得液晶胶囊的混合物(LMC-5)。
制备实施例1
在实施例5中制备的混合物(LCM-5)中加入约1.5wt％浓度的平均粒径约为10μm的二氧化硅球状隔垫物(silicaballspacer，SP-210；SEKISUICHEMICALCO.，LTD.)，将混合物混合以均匀分散，从而制得涂覆溶液。使用狭缝式涂布机(slitcoater)在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(其一侧形成有铟锡氧化物(ITO))上具有ITO的表面上涂覆所述涂覆溶液，然后将涂覆层在100℃烘箱中干燥约50分钟。随后，将熟知的紫外可固化密封剂涂在干燥涂覆层的边缘，所涂密封剂的宽度约为1mm，将PET膜(其一侧形成有ITO，如上所述)的ITO表面与涂覆层相对接触，使用FusionUV照射仪(H-bulb)固化密封剂，从而制得光学调制器(液晶元件)。
制备实施例2
在实施例1中制备的混合物(LCM-1)中加入约1.5wt％浓度的平均粒径约为10μm的二氧化硅球状隔垫物(SP-210；SEKISUICHEMICALCO.,LTD.)，将混合物混合以均匀分散，从而制得涂覆溶液。使用狭缝式涂布机在各向同性膜(其上加有电极丝)上涂覆所述涂覆溶液。如其上加有电极丝的各同向性膜，还使用具有双层聚碳酸酯-聚(甲基丙烯酸甲酯)(PC-PMMA)的各同向性膜，其具有形成于聚碳酸酯(PC)层一侧上的硬涂覆层，并具有加在硬涂覆层上的宽度为1μm的条纹A1丝(stripeA1wiring)。涂覆后，将涂覆层在100℃烘箱中干燥约50分钟。随后，将熟知的紫外可固化密封剂涂在干燥涂覆层的边缘，所涂密封剂的宽度约为1mm，将ITO-PC/PMMA膜(其正侧沉积有ITO)与涂覆层接触，使用FusionUV照射仪(H-bulb)固化密封剂，振幅70％，速度3m/min。将具有正交方向的吸收轴的偏振片分别粘附于固化材料的上板和下板，从而制得光学调制器(膜型液晶元件)。
制备实施例3至5
以与所述制备实施例2相同的方式在制备实施例3至5中制备光学调制器(膜型液晶元件)，不同之处在于将从实施例2中制备的混合物(LCM-2)至在实施例4中制备的混合物(LCM-4)的混合物分别应用于制备实施例3至5而不是使用实施例1中制备的混合物(LCM-1)。
对比实施例1
将由65g液晶化合物(HPC2160；HCCH，非寻常光折射率和寻常光折射率之差为0.241，非寻常光介电常数和寻常光介电常数之差为18.2)、0.65g各向异性黑色染料(IRGAPHORBlackX12DC)、5g1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、20g2-丙烯酸乙基己基酯(EHA)、5gEbecryl810、2g季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和5g光引发剂二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦(TPO)混合而制得的溶液中加入约1.5wt％浓度的平均粒径约为10μm的二氧化硅球状隔垫物(SP-210；SEKISUICHEMICALCO.，LTD.)，将混合物混合以均匀分散，从而制得涂覆溶液。使用狭缝式涂布机在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(其一侧形成有铟锡氧化物(ITO))上具有ITO的表面上涂覆所述涂覆溶液，然后将涂覆层在100℃烘箱中干燥约10分钟。随后，将PET膜(其一侧形成有ITO，如上所述)的ITO表面与干燥涂覆层相对接触，使用FusionUV照射仪(H-bulb)固化密封剂，振幅70％，速度3m/min，从而制得光学调制器(液晶元件)。
对比实施例2
以与所述对比实施例1相同的方式制备膜型聚合物分散液晶(PDLC)元件，不同之处在于，涂覆溶液未使用各向异性黑色染料，并且使用具有双层PC-PMMA的膜(其具有形成于PC层一侧上的硬涂覆层)而未使用其上形成有ITO的PET膜。将两个具有相互正交的吸收轴的偏振片分别粘附于所制备的膜型PDLC元件的上板和下板，从而制得光学调制器(膜型液晶元件)。
实验实施例1
透射率变量水平的对比
将制备实施例1中制备的液晶元件在不同外加电压下的透射率与对比实施例1的进行对比。透射率以总透射量来表示，是直射光与散射光的透射量之和，使用浊度计测量。
如图4所示，测得制备实施例1中制备的液晶元件的透射率更优异的结果。
结果表明，具有本申请实施方案所述液晶胶囊的光学调制器的光学性质非常优异。
实验实施例2
对比度(CR)和透射率变量水平的对比
将制备实施例2中制备的液晶元件与对比实施例2中制备的使用偏振片的液晶原件的CR和透射率变量水平进行对比，结果分别示于图5和6中。
测得制备实施例2中制备的液晶元件的透射率(图5)和对比度(图6)相对于对比实施例2中制备的液晶元件的更优异的结果。
结果表明具有本申请实施方案所述液晶胶囊的光学调制器的光学性质非常优异。