一种液晶组合物、全息聚合物分散液晶材料及其应用的制作方法

本发明属于液晶材料，具体涉及一种液晶组合物、全息聚合物分散液晶材料及其应用。

背景技术：

1、增强现实(augment reality，ar)，是将真实世界信息和虚拟世界信息实时叠加到同一个画面或空间的新技术。通过计算机生成提示信息、虚拟物体或虚拟场景，并叠加到真实世界中被人类器官所感知，从而达到增强现实的感官体验。目前ar技术已广泛应用在游戏、零售、教育、工业、军事和医疗等领域。

2、制作ar的波导技术目前分为三类：阵列光波导、表面浮雕光波导、体全息光波导，其中体全息光波导技术由于具有成本较低、适宜规模化生产等优势，受到国内外的广泛关注。

3、当前对于体全息材料的研究集中在光致聚合物方面，但是由于光致聚合物对电信号无感应，因此在材料曝光形成光栅后，无法再对其进行调谐。

4、全息聚合物分散液晶(holographic polymer dispersed liquid crystal，hpdlc)是一种新型全息材料，具有成本低廉、制作工艺简单、衍射效率高且雾度低等突出优势，与光致聚合物相比，由于液晶材料具有双折射，且可以对电场产生感应，可以在no及ne之间切换，因此可以使用电信号对光栅进行调谐，不加电压时液晶折射率与聚合物存在较大差值，器件呈现全息状态，当施加电压时，液晶发生偏转，此时液晶折射率与聚合物近似，器件将不再呈现全息状态，而目前市面上可以提供的液晶介质的双折射率仍偏低，不能满足液晶透镜等液晶产品的要求。

5、全息聚合物分散液晶光材料通过曝光发生聚合反应，形成聚合物与液晶呈周期性排列的全息聚合物分散液晶光栅，聚合物与液晶高效的相分离是制备高折射率光栅的关键，而对聚合反应进行调控是提高相分离程度的有效方法，以提高光栅的衍射效率和光透过率。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液晶组合物、全息聚合物分散液晶材料及其应用，以提供高双折射率的液晶组合物以及高衍射效率和低雾度的光栅。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种液晶组合物，包括：式i所示化合物中的至少一种，以及式ii所示化合物中的至少一种，以及式iii所示化合物中的至少一种；

4、式i所示化合物: ；

5、式ii所示化合物: ；

6、式iii所示化合物: ；

7、其中，r1、r2和r3各自独立地表示、、、、碳原子数为1~7的烷基、碳原子数为1~7的烷氧基、碳原子数为2~7的链烯基、碳原子数为3~7的链烯氧基，其中至少一个氢原子可以被氟原子取代；

8、和各自独立的表示或；

9、x1~x10各自独立的表示氢原子或氟原子。

10、更进一步，所述式i所示化合物包括如下式i-1~i-4所示化合物中的至少一种；

11、式i-1所示化合物：；

12、式i-2所示化合物：；

13、式i-3所示化合物：；

14、式i-4所示化合物：。

15、更进一步，所述式ii所示化合物包括如下式ii-1~ii-8所示化合物中的至少一种；

16、式ii-1所示化合物：；

17、式ii-2所示化合物：；

18、式ii-3所示化合物：；

19、式ii-4所示化合物：；

20、式ii-5所示化合物：；

21、式ii-6所示化合物：；

22、式ii-7所示化合物：；

23、式ii-8所示化合物：。

24、更进一步，所述式iii所示化合物包括如下式iii-1~iii-8所示化合物中的至少一种；

25、式iii-1所示化合物：；

26、式iii-2所示化合物：；

27、式iii-3所示化合物：；

28、式iii-4所示化合物：；

29、式iii-5所示化合物：；

30、式iii-6所示化合物：；

31、式iii-7所示化合物：；

32、式iii-8所示化合物：。

33、第二方面，本发明提供了一种全息聚合物分散液晶材料，包括丙烯酸酯类可聚合单体、光引发剂和上述的液晶组合物。

34、更进一步，所述丙烯酸酯类可聚合单体包括式iv所示化合物中的至少一种和三官能团可聚合单体，

35、式iv所示化合物：；

36、其中，sp1、sp2各自独立地表示单键或碳原子数为1~6的直链烷基，碳原子数为1~6的直链烷基中的至少一个-ch2-可以被-o-、-coo-或-c=c-取代；

37、l1表示氟原子、氯原子、碳原子数为1~7的烷基、碳原子数为1~7的烷氧基、碳原子数为2~6链烯基、碳原子数为2~6链烯氧基或碳原子数为3~6的环烷基；

38、p为1~ 5的整数；q为0~4的整数。

39、更进一步，式iv所示化合物包括如下式iv-1~iv-4所示化合物中的至少一种；

40、式iv-1所示化合物：；

41、式iv-2所示化合物：；

42、式iv-3所示化合物：；

43、式iv-4所示化合物：。

44、更进一步，以质量百分比计，包括：液晶组合物为20%~50%；式iv所示化合物为30%~70%；三官能团可聚合单体为5%~20%；光引发剂为0.1%~5%。

45、更进一步，三官能团可聚合单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光引发剂为双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛。

46、第三方面，本发明提供一种上述的全息聚合物分散液晶材料的应用，上述全息聚合物分散液晶材料用于制备体全息光栅。

47、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

48、本发明提供的液晶组合物，式i所示化合物和式iii所示化合物具有较高的共轭，而式ii所示化合物具有较好的互溶性，使材料实现液晶态，从而使得液晶组合物具有更大的双折射率，并且，上述三种化合物在液晶组合中提供的清亮点不同，可以在兼顾互溶性和高双折射率的同时，调节液晶组合物的清亮点，进而可以提高含有该液晶组合物的全息聚合物分散液晶光栅的衍射效率，降低全息聚合物分散液晶光栅的雾度。

49、本发明中，通过对全息聚合物分散液晶材料进行设计，通过选用具有特定结构式的液晶组合物和可聚合单体，制备得到的全息聚合物分散液晶材料具有优异的性能，由此制备得到的体全息光栅具有高的衍射效率、低的雾度，以及可以在全息态及透明态之间切换，可满足体全息光波导的应用要求。

技术特征：

1.一种液晶组合物，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式i所示化合物包括如下式i-1~i-4所示化合物中的至少一种；

3.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式ii所示化合物包括如下式ii-1~ii-8所示化合物中的至少一种；

4.根据权利要求1所述的液晶组合物，其特征在于，所述式iii所示化合物包括如下式iii-1~iii-8所示化合物中的至少一种：

5.一种全息聚合物分散液晶材料，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的全息聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述丙烯酸酯类可聚合单体包括式iv所示化合物中的至少一种和三官能团可聚合单体，

7.根据权利要求6所述的全息聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述式iv所示化合物包括如下式iv-1~iv-4所示化合物中的至少一种；

8.根据权利要求6所述的全息聚合物分散液晶材料，其特征在于，以质量百分比计，包括：

9.根据权利要求6所述的全息聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述三官能团可聚合单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，所述光引发剂为双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛。

10.一种如权利要求5-9任一项所述的全息聚合物分散液晶材料的应用，其特征在于，所述全息聚合物分散液晶材料用于制备体全息光栅。

技术总结
本发明提供一种液晶组合物、全息聚合物分散液晶材料及其应用。所述液晶组合物包括式I所示化合物中的至少一种，以及式II所示化合物中的至少一种，以及式III所示化合物中的至少一种；本发明还公开了一种全息聚合物分散液晶材料，包括丙烯酸酯类可聚合单体、光引发剂和液晶组合物。本发明中提供的液晶组合物具有更大的双折射率，由此制备的全息聚合物分散液晶材料具有优异的性能，得到的体全息光栅具有高的衍射效率、低的雾度，以及可以在全息态及透明态之间切换，可满足体全息光波导的应用要求。

技术研发人员：李锐,刘万里,赵鑫,郑昱
受保护的技术使用者：北京灵犀微光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13