CN103197476A - 胆甾型柔性液晶显示装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于液晶显示技术领域，具体为一种胆甾型液晶胶囊的柔性显示装置及其制备方法。该装置包括：吸光层、第一柔性基板、第二柔性基板、第一电极、第二电极、第一取向层、第二取向层、有特殊结构聚合物墙的液晶混合物层。还提供了这种具有特殊规整结构的胆甾液晶胶囊的柔性显示装置制备方法。本发明利用特殊形状的光掩模板，用光引发聚合物单体发生聚合反应形成聚合物墙的方法，对液晶分子进行胶囊化包裹，聚合物墙由许多规整的三角形桁架结构组成，这样的形状聚合物墙受力均匀，结构稳定，柔性显示装置的机械性能明显提高，且显示性能也有所提高，从而提高了柔性显示装置的综合性能。

Description

胆甾型柔性液晶显示装置及其制备方法

技术领域

本发明属于液晶显示技术领域，具体涉及一种胆甾型液晶胶囊的柔性显示装置及其制备方法。

背景技术

目前，LCD产品主要是透射型LCD，例如扭曲向列相液晶显示(TN-LCD)、超扭曲向列相液晶显示(STN-LCD)及薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)，透射型液晶显示器必须采用背光源，而器件功耗的80%消耗在背光源上，所以这类产品普遍功耗较大，没有发挥出液晶显示器件低功耗的优点。近年来，不使用背光源、低功耗、重量轻的反射型液晶显示器愈来愈受到人们的普遍关注。

由于双稳态反射型胆甾相液晶显示器具有反射亮度和对比度高，功耗小等特点，且断电后能长期保留图像，属于天然反射式的全彩显示。且不用有源矩阵就可实现大容量高分辨率显示，并且还可以制作在柔性基底上。因为不使用偏振片，光亮度损失很小，非常适合移动电子产品类的显示器。

在液晶显示器柔性化的发展过程中，由于液晶的流动性，当基板弯曲或受压折叠时，因基板之间的距离发生变化，在折叠的区域液晶将会向周边流动，从而出现所谓的压点等问题，这成为当下制约液晶显示器柔性化的主要障碍。

为了实现胆甾液晶柔性显示，一般的方法是制作出混合物分散液晶（PDLC）薄膜，然后传统方法制作的PDLC薄膜混合物分散液晶不均匀，驱动电压高，对比度也不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械性能好，驱动电压低的胆甾型液晶胶囊的柔性显示装置及其制备方法。

为了实现胆甾液晶用于柔性化显示，必须对液晶分子进行胶囊化包裹，以使液晶分子不能随便流动，消除柔性显示时的压点现象等问题。通常的解决方法是用聚合物分散液晶法对液晶进行包覆，但是由于形成的聚合物网络不规整，造成的机械性能不理想，且往往驱动电压高等等很多问题。本发明提供一种新的改进的方法制备的胆甾型柔性液晶显示装置，这种装置具有特殊的三角桁架形状的聚合物墙，能有效地解决上述的问题。

本发明提供的胆甾型柔性显示装置，其结构为：自下至上依次为第一柔性基板、第一电极、第一取向层、具有规整结构聚合物墙的液晶混合物层、第二取向层、第二电极、第二柔性基板；此外还包括一吸光层，该吸光层位于可以位于第一柔性基板下面，也可以位于第一柔性基板和第一电极之间或者第一电极和第一取向层之间。其中：

第一电极和第二电极均是能透光的透明电极，例如铟锌氧化物（IZO）、锌氧化物（zinc oxide）、铟锡氧化物（ITO）、锡氧化物(tin oxide)等透明物质的导电层中的一种。

第一取向层和第二取向层材料可以是涂布了聚酰胺、十八烷基丙二酸、苯甲酸衍生物、长链季铵盐等其中一种，在取向层上有经过适当的摩擦产生的摩擦痕。该摩擦痕可以降低胆甾液晶的驱动电压，同时还能保持双稳态光电效应，且还能提高对比度。

具有规整结构聚合物墙的液晶混合物层，其由如下方法获得：设计一特定结构的光掩模板，将该光掩模板置于柔性液晶显示装置上方，用紫外光照射光掩模板，紫外光通过光掩模板中的透光部分作用于液晶混合物，使液晶混合物中的单体和交联剂在光引发剂的作用下发生聚合反应，形成特定形状的聚合物墙，从而使液晶呈现出规整结构（如三角形桁架等）的胶囊形状。

本发明用光掩模板来控制液晶胶囊形状，高分子聚合物墙由许多的三角形桁架结构组成，由结构力学分析，这样的形状聚合物墙受力均匀，结构稳定，柔性显示装置的机械性能明显提高，能承受较大的各向应力，从而提高了柔性显示装置的稳定性。作为例子，具体提供了两种可有效提高柔性液晶显示装置性能的光掩模板，见图2、图3所示。但不仅限于这里的两种特定形状模板，具体的还可以进一步扩展。

本发明中，液晶胶囊具有特殊的三角形桁架结构（即为等腰直角三角形），其斜边长度为10-500μm，聚合物墙的高度1~20μm，聚合物墙厚5-50μm。

在胶囊化液晶混合物中还可加入少许ZnO纳米粒子等，能进一步降低柔性显示装置的驱动电压。

由特定形状的光掩模板胶囊化的液晶面板对于液晶显示装置的像素控制也是很有利的。

本方明的胆甾型柔性显示装置的一种典型的制作方法，具体步骤包括：

（1）在两块柔性基板上分别制作透明电极，用以驱动胆甾型柔性显示装置。

（2）在两块柔性基板电极一侧分别涂布取向层，例如涂布了聚酰胺、十八烷基丙二酸、苯甲酸衍生物、长链季铵盐等其中一种的取向层，并在一定的条件下进行适当的摩擦取向处理，以使胆甾型柔性显示器在保持双稳态电光特性的情况下驱动电压和对比度综合性能达到最佳。

（3）将经过上述制作的两块柔性基板相对贴盒，中间为空腔，得到液晶盒，用于灌注胆甾液晶混合物，贴合用密封胶优选UV胶或者AB胶。

胆甾液晶混合物，包括聚合物单体、光引发剂、交联剂、纳米粒子以及胆甾液晶，按重量比例配制，其中液晶占混合物总重的40-90%；聚合物单体、光引发剂、交联剂组成聚合物前体，聚合物前体的配比为：聚合物单体的重量百分含量为10-70%，光引发剂的重量百分含量为0.1-10 %，交联剂的重量百分含量为1-30 %，总量满足100 %。使胆甾型柔性液晶显示装置的光电性能及显示综合性能达到最佳。

（4）在真空环境下，利用毛细管效应，将配制好的液晶混合物灌注到液晶盒中，并用密封胶密封盒液晶盒。

（5）使用规整结构（如三角形桁架等）的光掩模板，置于经过上述处理的液晶盒上方，用紫外光照射光掩模板，紫外光通过光掩模板中的透光部分作用于液晶混合物，使聚合物不断聚合成聚合物高分子墙，使液晶呈现出规整结构（如三角形桁架等）的胶囊形状，使胶囊化后的胆甾型柔性显示装置拥有良好的显示和机械综合性能。 

胆甾液晶显示器相对其他类型的显示器具有低功耗、体积小、成本低等等优势，本发明通过用特殊的方式形成胆甾液晶的胶囊化柔性面板，其中的聚合物墙具有特定的结构，使胆甾型柔性液晶显示装置具有良好的光电性能、显示及机械综合性能。

附图说明

图1. 一种胆甾型柔性显示装置的胶囊化的方法示意图。

图2. 一种可以得到良好胶囊化结构的光掩模板示意图。

图3. 另一种可以得到良好胶囊化结构的光掩模板示意图。

图4. 一种胆甾型柔性显示装置的结构示意图。

图5. 另一种胆甾型柔性显示装置的结构示意图。

图6. 又一种胆甾型柔性显示装置的结构示意图。

图7. 本胆甾型柔性显示装置的一种典型的制作方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。本发明的实施例用于解释本发明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，示意了胆甾型柔性显示器胶囊化的方法，柔性显示装置部分包括：吸光层01、第一柔性基板10、第二柔性下基板20、第一电极30、第二电极40、第一取向层50、第二取向层60、液晶分子71、聚合物前体72、聚合物墙73，柔性液晶显示装置胶囊化需要光掩模板80以及光聚合条件即一定强度的紫外光90。

第一电极30和第二电极40均是能透光的透明电极，例如可以包括铟锌氧化物（IZO）、锌氧化物（zinc oxide）、铟锡氧化物（ITO）、锡氧化物（tin oxide）等等透明物质的导电层中的一种。

第一取向层50和第二取向层60可以是涂布了聚酰胺、十八烷基丙二酸、苯甲酸衍生物、长链季铵盐等其中一种的取向层，在取向层上进行了适当的摩擦，这样可以降低胆甾液晶的驱动电压，同时还能保持双稳态光电效应，且还能提高对比度。

用于胶囊化的聚合物前体72在很多专利或文献上都有公开论述，这里只要在一定的光强下控制聚合物前体中的单体和交联剂能在光引发剂的作用下发生聚合反应，且通过控制光强来控制聚合反应的速度，聚合反应的速度要适当，以便液晶能顺利地从混合物中出来相分离出来，形成特殊规整的胶囊结构。

紫外光90通过光掩模板中的透光部分作用于柔性液晶显示装置，聚合物前体72中的单体和交联剂能在光引发剂的作用下发生聚合反应，形成特定形状的聚合物墙73。

由光掩模板80控制液晶胶囊的形状，由图2和图3所示形状的光掩模板制作的胶囊化液晶盒中，高分子聚合物墙由许多的三角形桁架结构组成，由结构力学分析，这样的形状聚合物墙受力均匀，结构稳定，柔性显示装置的机械性能明显提高，能承受较大的各向应力，从而提高了柔性显示装置的稳定性。

通过这种光掩模板制备的三角形桁架结构液晶胶囊的大小在10-500μm,聚合物墙的高度1~20μm，聚合物墙宽度5-50μm。

在胶囊化液晶混合物中加入少许纳米粒子，进一步降低柔性显示器的驱动电压。

由特定形状的光掩模板胶囊化的液晶面板对于液晶装置的像素控制也是很有利的。

吸光层01可以位于第一柔性基板下面，也可以位于第一柔性基板和第一电极之间或者第一电极和第一取向层之间，图4、图5、图6是不同情况下的胆甾型柔性显示装置的示意图。

图4胆甾型柔性显示装置，包括：吸光层101、第一柔性基板110、第二柔性下基板120、第一电极130、第二电极140、第一取向层150、第二取向层160、液晶分子171、聚合物墙173。

图5胆甾型柔性显示装置，包括：吸光层210、第一柔性基板210、第二柔性下基板220、第一电极230、第二电极240、第一取向层250、第二取向层260、液晶分子271、聚合物墙273。

图6胆甾型柔性显示装置，包括：吸光层301、第一柔性基板310、第二柔性下基板320、第一电极330、第二电极340、第一取向层350、第二取向层360、液晶分子371、聚合物墙373。

图4、图5和图6胆甾型柔性显示装置的胶囊化制备过程基本都相同。

图7表示了本发明胆甾型柔性显示装置的一种典型的制备方法，包括：

步骤S1，在柔性基板上制作出透明电极，用以驱动胆甾型柔性显示装置。

步骤S2，在柔性基板电极一侧涂布取向层，例如涂布了聚酰胺、十八烷基丙二酸、苯甲酸衍生物、长链季铵盐等其中一种的取向层，并在一定的条件下进行适当的摩擦取向处理，以使胆甾型柔性显示器在保持双稳态电光特性的情况下驱动电压和对比度综合性能达到最佳。

步骤S3，贴盒处理，留下相对的两侧用于灌胶囊化胆甾液晶混合物。

步骤S4，在一定的比例配制胶囊化液晶混合物，混合物包括聚合物单体、光引发剂、交联剂以及胆甾液晶，配制时按重量比重严格配制，使胆甾型柔性液晶显示装置的光电性能、显示及机械综合性能达到最佳。

步骤S5，将配制好的胶囊化液晶混合物灌注到液晶盒中，并用密封胶封盒处理。

步骤S6，通过在特定的光掩模板下照射紫外光，使聚合物不断聚合成聚合物高分子墙，并呈现出三角形桁架等特殊的胶囊化形状，使微囊化后的胆甾型柔性显示装置拥有很好的光电显示和机械综合性能。

以上实施方式仅是用于说明本发明，而非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1. 一种胆甾型柔性液晶显示装置，其特征在于：自下至上依次为第一柔性基板、第一电极、第一取向层、具有规整结构聚合物墙的液晶混合物层、第二取向层、第二电极、第二柔性基板；此外还包括一吸光层，该吸光层位于位于第一柔性基板下面，或者位于第一柔性基板和第一电极之间，或者位于第一电极和第一取向层之间。

2. 根据权利要求1所述的胆甾型柔性液晶显示装置，其特征在于：第一电极和第二电极均是能透光的透明电极，其材料为铟锌氧化物、锌氧化物、铟锡氧化物、锡氧化物透明物质的导电层中的一种。

3. 根据权利要求1所述的胆甾型柔性液晶显示装置，其特征在于：第一取向层和第二取向层材料分别是聚酰胺、十八烷基丙二酸、苯甲酸衍生物、长链季铵盐中的一种，在取向层上有经过适当的摩擦产生的摩擦痕。

4. 根据权利要求1所述的胆甾型柔性液晶显示装置，其特征在于：具有规整结构聚合物墙的液晶混合物层，其由如下方法获得：设计一特定结构的光掩模板，将该光掩模板置于柔性液晶显示装置上方，用紫外光照射光掩模板，紫外光通过光掩模板中的透光部分作用于液晶混合物，使液晶混合物中的单体和交联剂在光引发剂的作用下发生聚合反应，形成特定形状的聚合物墙，从而使液晶呈现出规整结构的胶囊形状。

5. 根据权利要求4所述的胆甾型柔性液晶显示装置，其特征在于：特定结构的光掩模板为三角形桁架结构，形成的聚合物墙也为三角形桁架结构。

6. 根据权利要求5所述的胆甾型柔性液晶显示装置，其特征在于：液晶胶囊具有三角形桁架结构，其斜边长度为10-500μm,聚合物墙的高度为1~20μm，聚合物墙宽度为5-50μm。

7. 一种如权利要求1—6之一所述胆甾型柔性液晶显示装置的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）在两块柔性基板上分别制作透明电极，用以驱动胆甾型柔性显示装置；

（2）在两块柔性基板电极一侧分别涂布取向层，并进行适当的摩擦取向处理；

（3）将经过上述制作的两块柔性基板相对贴盒，中间为空腔，得到液晶盒，用于灌注胆甾液晶混合物；

（4）在真空环境下，利用毛细管效应，将配制好的液晶混合物灌注到液晶盒中，并用密封胶密封盒液晶盒；所述胆甾液晶混合物，其组分包括聚合物单体、光引发剂、交联剂、纳米粒子以及胆甾液晶；

（5）使用规整结构的光掩模板，置于经过上述处理的液晶盒上方，用紫外光照射光掩模板，紫外光通过光掩模板中的透光部分作用于液晶混合物，使聚合物不断聚合成聚合物高分子墙，使液晶呈现出规整结构的胶囊形状。

8. 根据权利要求7所述胆甾型柔性液晶显示装置的制备方法，其特征在于所述胆甾液晶混合物，按重量比例配制，其中液晶占混合物总重的40-90%；聚合物单体、光引发剂、交联剂组成聚合物前体，聚合物前体的配比为：聚合物单体的重量百分含量为10-70%，光引发剂的重量百分含量为0.1-10 %，交联剂的重量百分含量为1-30 %，总量满足100 %。

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