[發(fā)明專利]一種膠體液晶中調(diào)控液晶基元取向的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910837175.0
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110568689B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高超;姜炎秋;郭凡
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: G02F1/137
• 分類號: G02F1/137;G02F1/139;C09K19/38;C09K19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開了一種膠體液晶中調(diào)控液晶基元取向的方法，屬于液晶領(lǐng)域，首先將膠體液晶溶液置入基底上，并采用刮涂的方法使之預(yù)取向，然后使用機械臂控制微米級的探針在液晶中進行可控移動，利用移動產(chǎn)生的局部剪切場，可以實現(xiàn)對液晶基元取向結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控。本發(fā)明通過采用微米級的探針和具有微米級移動精度的機械臂，可以制備出具有微米尺度取向微結(jié)構(gòu)的膠體液晶。此外，這種剪切取向的方法能耗低、效率高、可實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)也比傳統(tǒng)方法更加廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液晶領(lǐng)域，尤其涉及一種膠體液晶中調(diào)控液晶基元取向的方法。

背景技術(shù)

液晶是一類介于固體和液體之間的中間相，它既有液體的流動性，也具有部分固體的結(jié)構(gòu)有序性。液晶材料一般分為熱致液晶和溶致液晶：熱致液晶會隨著溫度的降低從沒有液晶的各向同性液體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥∠蛴行蛐缘囊壕B(tài)；而溶致液晶則會隨著液晶基元在溶液中濃度的升高而轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕B(tài)。液晶材料這種獨特的結(jié)構(gòu)特點使得它的物理性能具有顯著的各向異性，如對光的雙折射，對磁場的各向異性響應(yīng)等；而液晶的相變行為也使得它對溫度和濃度都有著敏感的響應(yīng)性。因此，液晶材料在顯示屏、各向異性彈性體、智能響應(yīng)材料、功能傳感器等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

對于液晶材料的應(yīng)用而言，有效控制其液晶基元的取向結(jié)構(gòu)是影響其應(yīng)用的決定性因素?，F(xiàn)有的控制液晶基元取向的方法主要是通過高強度的磁場(Adv.Mater.29,1604453(2017).)或者高頻率的電場(Nat.Mater.13,394-399(2014).)來實現(xiàn)對液晶基元的可控取向的。這類方法主要具有如下缺點：

(1)高強度的磁場和高頻率的電場需要極大的外界能量供應(yīng)，能耗很大，同時，這些方法對設(shè)備的要求很高，生產(chǎn)成本極大。

(2)要實現(xiàn)對液晶基元的取向，需要預(yù)先對電磁場本身進行設(shè)計，得到圖案化的電磁場，流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期過長。

(3)現(xiàn)有的對電磁場的圖案化的方法精度有限，限制的對液晶取向調(diào)控的精度。

(4)現(xiàn)有的電磁場取向法，一般只適用于長徑比很小(1000)的液晶基元，長徑比過大(1000)的液晶由于需要極大的能量來使之取向，使得現(xiàn)有的方法很難生效。

(5)現(xiàn)有的方法一般只適用與低長徑比的液晶基元，而低長徑比的液晶基元的取向很容易被分子熱運動所擾動，因此，需要持續(xù)地施加電磁場來維持所需的取向結(jié)構(gòu)，這也大大限制了液晶的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種高精度/低成本、高效率的膠體液晶中調(diào)控液晶基元取向的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種膠體液晶中調(diào)控液晶基元取向的方法，包括以下步驟：

(1)將膠體液晶溶液刮涂在基底上，得到液晶基元均勻預(yù)取向的膠體液晶。所述膠體液晶溶液的濃度大于其液晶相變濃度。

(2)通過機械臂控制微米級的探針浸沒在步驟(1)得到的預(yù)取向的膠體液晶中，進行可控運動，實現(xiàn)對液晶基元取向結(jié)構(gòu)的調(diào)控。

進一步地，步驟(1)中所述膠體液晶溶液中液晶基元的長徑比大于1000。

進一步地，步驟(1)中所述基底與膠體液晶溶液的表面同為親水性或同為疏水性。

進一步地，步驟(2)中所述微米級探針直徑范圍為1-1000微米。

進一步地，步驟(2)中所述微米級探針的運動速度為0.1-1000毫米/秒。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)借助探針運動產(chǎn)生的剪切力來控制液晶基元的取向，其制備流程簡單快捷，便于操作，對設(shè)備要求低，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高；

(2)對液晶取向的調(diào)控是基于液晶對剪切力的各向異性響應(yīng)實現(xiàn)的，不需要能耗極大的電磁場的輔助，生產(chǎn)成本低；