CN103013534B

CN103013534B - 聚合物分散液晶及其制备方法和应用

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Publication number: CN103013534B
Application number: CN201210507402.1A
Authority: CN
Inventors: 王新星; 柳在健
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN103013534A

Abstract

本发明涉及液晶显示技术领域，公开了一种聚合物分散液晶及其制备方法和应用。所述聚合物分散液晶，包括液晶和聚丙烯酸酯，还包括聚丙烯酸钠。优选蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液的重量比为40：10：50，所述混合液中液晶和丙烯酸酯的重量比为60：40，混合后经过紫外光照射固化形成聚合物分散液晶，本发明还涉及该聚合物分散液晶在液晶显示器中的应用。本发明操作简单，采用的原料都易于得到，制备工艺简单，制备的聚合物分散液晶具有高对比度。

Description

聚合物分散液晶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种聚合物分散液晶及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal，简称为PDLC）是采用预聚物单体与液晶共混后聚合实现两者的复合，通过液晶的介电各向异性，可以实现在通电状态下的亮态与断电状态下的暗态。PDLC一般采用光聚合的聚合方式使预聚物单体实现聚合，生成交联网络状结构。

现有技术中PDLC在聚合之前，采用初级混合使液晶与聚合物单体初步混匀，由于液晶分子为棒状刚性结构，聚合物单体为柔性结构，两者的相容性一般是比较差的，因此在聚合前初始状态液晶相在聚合物单体相中分散状态较差，大部分为团聚体，呈现块状分散。如图1所示，在紫外光101照射下，随着聚合过程的进行，液晶在聚合物基体102中分相形成小颗粒析出，由于聚合过程为固化过程，液晶颗粒在分散过程中会遇到较大的阻力，一般工艺制备的PDLC中的液晶颗粒103的大小以及均匀性都不太完美，由于PDLC的显示单元就是这些液晶颗粒，在亮态以及暗态时，这些液晶颗粒提供透过轴以及散射轴，因此对液晶颗粒的统一性要求较高，现有技术由于上述固化过程的限制，液晶颗粒的统一性不高，影响了亮态与暗态的透光性以及散射性，因此制备的PDLC的对比度较差。现有的改进方式基本上是采用添加表面活性剂来解决初始状态的分相问题，但是表面活性剂添加份数较少，并且仅仅改善相界面，不能改善相本体，因此得到的分散效果也不是很理想。

发明内容

为了解决现有技术中聚合物分散液晶对比度较差的问题，本发明提供了一种聚合物分散液晶及其制备方法和应用。

本发明包括：

一种聚合物分散液晶，包括液晶和聚丙烯酸酯，还包括聚丙烯酸钠。

所述聚丙烯酸钠的聚合度为10-100。

所述液晶为环氧树脂E44。

所述聚丙烯酸酯的单体为2-甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯丙烯酸酯或丙烯酸甲酯。

一种聚合物分散液晶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为30～50：10～30：40～60，所述混合液为液晶和丙烯酸酯体系，其重量比为50～70：30～50；

（2）在80℃水浴或者红外环境中，搅拌条件下依次加入蒸馏水、聚丙烯酸钠，形成聚丙烯酸钠胶体，再将混合液加入至聚丙烯酸钠胶体中进行混合形成混合物；

（3）通过紫外光照射将所述混合物固化形成聚合物分散液晶。

优选的，蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液的重量比为40：10：50。

优选的，所述混合液中液晶和丙烯酸酯的重量比为60：40。

在步骤（2）之前采用磁子搅拌器或者超声波搅拌器将所述混合液进行初混。

所述紫外光照射强度为0.8-1.0mW/cm²，时间为10min。

本发明还涉及所述的聚合物分散液晶在液晶显示器中的应用。

本发明实现的有益效果至少如下：

本发明操作简单，采用的原料都易于得到，制备工艺简单，使用的聚丙烯酸钠透明度高，不仅能起到辅助分散剂的作用，还能起到表面活性剂的作用，同时与聚合物单体丙烯酸酯聚合产物聚丙烯酸酯的相容性好，形成的液晶颗粒的大小以及分布都比较均匀，同时液晶颗粒的尺寸较小，从而形成较多并且比较均匀的透过轴以及散射轴，因此制备的PDLC的对比度增加。

附图说明

图1为现有技术的紫外光照聚合后液晶颗粒大小与分布示意图；

图2为本发明中紫外光照聚合前各相分布状态示意图；

图3为本发明中紫外光照聚合后液晶颗粒大小与分布示意图。

具体实施方式

用实施例更详细地说明本发明的聚合物分散液晶及其制备方法和应用，但本发明不受这些实施例的限定。本发明实施例中聚丙烯酸钠聚合度为10-100；液晶为环氧树脂E44（购自德国merck公司），其他常用的液晶，如merck1560、ZBE-5213XX和SLC096015也适用于本发明，实施例中就不一一赘述，仅以E44为代表；聚丙烯酸酯的单体为2-甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯丙烯酸酯或丙烯酸甲酯。

实施例1

（1）准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为40：10：50。其中混合液由液晶和丙烯酸酯组成，其重量比为60：40。聚丙烯酸钠的聚合度为10-100，液晶为E44，丙烯酸酯为2-甲基丙烯酸甲酯。

将混合液使用磁子搅拌器或者超声波搅拌器进行初混，初混时间为10min，达到类似胶体透明的混合状态。

（2）在80℃的水浴或者在红外环境中，采用螺旋桨进行搅拌分散，在圆底烧瓶中依次加入蒸馏水，分两批加入聚丙烯酸钠，调快搅拌速度，待聚丙烯酸钠胶体达到稳定状态后加入初混的混合液，充分搅拌30min，将一部分的水分蒸发使整个体系成为粘稠液体混合物。此时形成液晶与丙烯酸酯的包覆体，得到如图2所示的各相分布示意图，201为液晶与丙烯酸酯组成的包覆体，其颗粒较小并且大小均匀，均匀分散于聚丙烯酸钠胶体202中。

采用蒸馏水为分散剂，采用聚丙烯酸钠为悬浮剂，采用机械搅拌作为辅助分散工艺，丙烯酸酯与液晶组成的包覆体为油性颗粒，它与水之间通过可以作为表面活性剂的聚丙烯酸钠隔开，在机械搅拌的作用下，形成了均匀的小颗粒包覆体，相对于现有技术紫外光照聚合前的团聚体形式，本发明中的显示单元在聚合前就能得到很好的分散，颗粒较小并且大小均匀，这些均匀的小颗粒显示单元可以提供足够多的透过轴与散射轴，从而可以提高PDLC的对比度。

（3）如图3所示，将粘稠液体混合物涂敷在两层氧化铟锡玻璃305中，在紫外光301照射下固化得到PDLC，照射强度为0.8-1.0mW/cm²，时间为10min。图3为本发明中紫外光照聚合后液晶颗粒大小与分布示意图，液晶颗粒302被包覆在聚丙烯酸酯303内，均匀分散在聚丙烯酸钠胶体304中，由于聚丙烯酸钠与丙烯酸酯聚合物的相容性较好，不仅不会有界面（以虚线表示界面基本吻合）作用还能使液晶颗粒很好地分散，得到均匀的小颗粒液晶，从而提供较多并且匹配度较高的透过轴以及散射轴，使亮态的透光率增加的同时降低了暗态的透光率，因此能提高PDLC的对比度。采用光学性质测试仪（U210）检测PDLC对比度，计算得到其亮态透光率与暗态透光率的比值为51.35。

本发明还涉及一种液晶显示器，包括上述的PDLC。

实施例2

（1）准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为30：20：50。其中混合液由液晶和丙烯酸酯组成，其重量比为60：40。聚丙烯酸钠的聚合度为10-100，液晶为E44，丙烯酸酯为聚氨酯丙烯酸酯。

（2）在80℃的水浴或者在红外环境中，采用螺旋桨进行搅拌分散，在圆底烧瓶中依次加入蒸馏水，分两批加入聚丙烯酸钠，调快搅拌速度，待聚丙烯酸钠胶体达到稳定状态后加入初混的混合液，充分搅拌30min，将一部分的水分蒸发使整个体系成为粘稠液体混合物。此时形成丙烯酸酯与液晶的包覆体，得到如图2所示的各相分布示意图，201为液晶与丙烯酸酯组成的包覆体，其颗粒较小并且大小均匀，均匀分散于聚丙烯酸钠胶体202中。

（3）如图3所示，将粘稠液体混合物涂敷在两层氧化铟锡玻璃305中，在紫外光301照射下固化得到PDLC，照射强度为0.8-1.0mW/cm²，时间为10min。图3为本发明中紫外光照聚合后液晶颗粒大小与分布示意图，液晶颗粒302被包覆在聚丙烯酸酯303内，均匀分散在聚丙烯酸钠胶体304中，聚丙烯酸钠与丙烯酸酯聚合物的相容性较好，基本上无界面作用，虚线表示界面基本吻合，聚丙烯酸钠还能使液晶颗粒得到很好的分散，形成均匀的小颗粒液晶，从而提供较多并且匹配度较高的透过轴以及散射轴，使亮态的透光率增加的同时降低了暗态的透光率，因此能提高PDLC的对比度。采用光学性质测试仪（U210）检测PDLC对比度，计算得到其亮态透光率与暗态透光率的比值为45.65。

本发明还涉及一种液晶显示器，包括上述的PDLC。

实施例3

（1）准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为30：10：60。其中混合液由液晶和丙烯酸酯组成，其重量比为50：50。聚丙烯酸钠的聚合度为10-100，液晶为E44，丙烯酸酯为聚氨酯丙烯酸酯。

（3）如图3所示，将粘稠液体混合物涂敷在两层氧化铟锡玻璃305中，在紫外光301照射下固化得到PDLC，照射强度为0.8-1.0mW/cm²，时间为10min。图3为本发明中紫外光照聚合后液晶颗粒大小与分布示意图，液晶颗粒302被包覆在聚丙烯酸酯303内，均匀分散在聚丙烯酸钠胶体304中，由于聚丙烯酸钠与丙烯酸酯聚合物的相容性较好，不仅不会有界面（以虚线表示界面基本吻合）作用还能使液晶颗粒很好地分散，得到均匀的小颗粒液晶，从而提供较多并且匹配度较高的透过轴以及散射轴，使亮态的透光率增加的同时降低了暗态的透光率，因此能提高PDLC的对比度。采用光学性质测试仪（U210）检测PDLC对比度，计算得到其亮态透光率与暗态透光率的比值为50.75。

本发明还涉及一种液晶显示器，包括上述的PDLC。

实施例4

（1）准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为32：15：53。其中混合液由液晶和丙烯酸酯组成，其重量比为70：30。聚丙烯酸钠的聚合度为10-100，液晶为E44，丙烯酸酯为丙烯酸甲酯。

（3）如图3所示，将粘稠液体混合物涂敷在两层氧化铟锡玻璃305中，在紫外光301照射下固化得到PDLC，照射强度为0.8-1.0mW/cm²，时间为10min。图3为本发明中紫外光照聚合后液晶颗粒大小与分布示意图，液晶颗粒302被包覆在聚丙烯酸酯303内，均匀分散在聚丙烯酸钠胶体304中，聚丙烯酸钠与丙烯酸酯聚合物的相容性较好，基本上无界面作用，虚线表示界面基本吻合，聚丙烯酸钠还能使液晶颗粒得到很好的分散，形成均匀的小颗粒液晶，从而提供较多并且匹配度较高的透过轴以及散射轴，使亮态的透光率增加的同时降低了暗态的透光率，因此能提高PDLC的对比度。采用光学性质测试仪（U210）检测PDLC对比度，计算得到其亮态透光率与暗态透光率的比值为51.66。

本发明还涉及一种液晶显示器，包括上述的PDLC。

现有技术中制备得到的PDLC亮态透光率与暗态透光率的比值≤10，而本发明实施例中制备得到的PDLC的亮态透光率与暗态透光率的比值大于45，优选方案实施例1得到的PDLC的亮态透光率与暗态透光率的比值为51.35，这一比值越高则PDLC的对比度越好。本发明通过增加透明度高的聚丙烯酸钠作为高分子表面活性剂，使液晶以小颗粒的形式均匀地分布于聚丙烯酸钠胶体中，液晶颗粒作为显示单元，提供了较多并且匹配度较高的透过轴以及散射轴，使亮态透光率增加的同时降低了暗态透光率，因此提高了PDLC的对比度，并且本发明采用的原料都易于得到，制备工艺简单。可见本发明提供的PDLC及其制备方法和应用相对于现有技术具有明显的优势。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种聚合物分散液晶，包括液晶和聚丙烯酸酯，其特征在于，还包括聚丙烯酸钠，所述聚丙烯酸钠的聚合度为10-100，所述聚合物分散液晶通过以下步骤得到：

(1)准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为30～40：10～20：50～60，所述混合液为液晶和丙烯酸酯体系，其重量比为50～70：30～50；

(2)在80℃水浴或者红外环境中，搅拌条件下依次加入蒸馏水、聚丙烯酸钠，形成聚丙烯酸钠胶体，再将混合液加入至聚丙烯酸钠胶体中进行混合形成混合物；

(3)通过紫外光照射将所述混合物固化形成聚合物分散液晶。

2.如权利要求1所述的聚合物分散液晶，其特征在于，所述液晶为环氧树脂E44。

3.如权利要求1所述的聚合物分散液晶，其特征在于，所述聚丙烯酸酯的单体为2-甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯丙烯酸酯或丙烯酸甲酯。

4.一种聚合物分散液晶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)准备蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液，其重量比为30～40：10～20：50～60，所述混合液为液晶和丙烯酸酯体系，其重量比为50～70：30～50，其中，所述聚丙烯酸钠的聚合物为10-100；

(3)通过紫外光照射将所述混合物固化形成聚合物分散液晶。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，蒸馏水、聚丙烯酸钠和混合液的重量比为40：10：50。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中液晶和丙烯酸酯的重量比为60：40。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)之前采用磁子搅拌器或者超声波搅拌器将所述混合液进行初混。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光照射强度为0.8-1.0mW/cm²，时间为10min。

9.一种液晶显示器，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的聚合物分散液晶。