CN103323973B - 聚合物分散液晶膜及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种聚合物分散液晶膜及其制备方法、显示装置，涉及显示领域，能够提高PDLC膜的对比度。该聚合物分散液晶膜，包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板相对的面上分别设置有第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜，聚合物分散液晶膜还包括位于第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜之间的聚合物分散液晶层，聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物，第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜之间未加载电压时，双轴液晶呈无序排列，双轴液晶具有短轴方向折射率和长轴方向折射率，短轴方向折射率和长轴方向折射率不相等且均不匹配于高分子聚合物的折射率。

Description

聚合物分散液晶膜及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种聚合物分散液晶膜及其制备方法、显示装置。
背景技术
聚合物分散液晶（PolymerDispersedLiquidCrystal，简称PDLC）是将低分子液晶与低分子预聚物相混合，在一定条件下使得低分子预聚物发生聚合反应，形成高分子聚合物，则液晶均匀分散在高分子聚合物中，再利用液晶的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，且不需要偏振板。PDLC膜的光学特性很大程度上依赖于液晶的有效折射率与高分子聚合物的匹配。
发明人在实现本发明的过程中发现，由于现有技术中的PDLC膜内仅包括单轴向列相液晶，使得PDLC膜在不通电的情况下，对光的散射程度不理想，从而降低了PDLC膜的对比度，降低了用户的使用体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种聚合物分散液晶膜及其制备方法，能够提高PDLC膜的对比度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种聚合物分散液晶膜，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对的面上分别设置有第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜，所述聚合物分散液晶膜还包括位于所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间的聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物，
所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间未加载电压时，所述双轴液晶呈无序排列，所述双轴液晶具有短轴方向折射率和长轴方向折射率，所述短轴方向折射率和所述长轴方向折射率不相等且均不匹配于所述高分子聚合物的折射率。
所述双轴液晶由棒状液晶和盘状液晶构成，所述棒状液晶和所述盘状液晶的质量比为1:1到5:3之间。
所述棒状液晶与所述盘状液晶的质量比为5:4。
所述的聚合物分散液晶膜，还包括设置在所述第一透明导电薄膜面向所述双轴液晶层一侧的第一取向层，和/或设置在所述第二透明导电薄膜面向所述双轴液晶层一侧的第二取向层。
在本发明的技术方案中，提供了一种聚合物分散液晶膜，该聚合物分散液晶膜包括聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物，在无外加电压的情形下，双轴液晶的短轴方向折射率和长轴方向折射率不相等且均不匹配于所述高分子聚合物的折射率，对光的散射的能力更强，具有更低的光的透过率，提高了聚合物分散液晶膜的对比度，提高了用户的使用体验。
本发明的第二方面提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法，包括：
在第一基板的一面和第二基板的一面分别形成第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜；
在所述第一基板和所述第二基板之间设置聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物。
所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物包括：
将双轴液晶、可聚合单体和光引发剂滴注在所述第一透明导电薄膜或所述第二透明导电薄膜上；
将所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
进行紫外光照射，以使得所述可聚合单体聚合形成高分子聚合物，形成所述聚合物分散液晶层。
所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物包括：
将所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
将双轴液晶、可聚合单体和光引发剂灌注在所述第一基板或所述第二基板上；
进行紫外光照射，以使得所述可聚合单体聚合形成高分子聚合物，形成所述聚合物分散液晶层。
所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层之前，还包括：
在所述第一透明导电薄膜上沉积第一取向层，和/或在所述第二透明导电薄膜上沉积第二取向层。
所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层之前，还包括：
按质量比为1:1到5:3的比例将棒状液晶与盘状液晶混合，形成双轴液晶。
在本发明的技术方案中，提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法，该制备方法操作简单，良品率高。在无外加电压的情形下，制造出来的聚合物分散液晶膜具有较高的对比度，提高了用户的使用体验。
本发明的第三方面提供了一种显示装置，包括上述的聚合物分散液晶膜。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的结构示意图一；
图2为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的结构示意图二；
图3为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的结构示意图三；
图4为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的结构示意图四；
图5为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的制备方法流程图一；
图6为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的制备方法流程图二；
图7为本发明实施例中的聚合物分散液晶薄膜的制备方法流程图三。
附图标记说明：
1—第一基板；2—第二基板；3—第一透明导电薄膜；
4—第二透明导电薄5—聚合物分散液晶层；51—双轴液晶；
膜；
511—短轴；512—长轴；513—棒状液晶；
514—盘状液晶；52—高分子聚合物；6—第一取向层；
7—第二取向层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种聚合物分散液晶膜，如图1所示，包括相对设置的第一基板1和第二基板2，所述第一基板1和所述第二基板2相对的面上分别设置有第一透明导电薄膜3和第二透明导电薄膜4，所述聚合物分散液晶膜还包括位于所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间的聚合物分散液晶层5，所述聚合物分散液晶层5包括均匀分布的双轴液晶51和高分子聚合物52，
所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间未加载电压时，所述双轴液晶51呈无序排列，所述双轴液晶51具有短轴方向折射率和长轴方向折射率，所述短轴方向折射率和所述长轴方向折射率不相等且均不匹配于所述高分子聚合物的折射率。
在本发明实施例中，如图1所示，聚合物分散液晶层内包括双轴液晶51，其全称为双轴向列相液晶，双轴液晶51包括两根相互垂直的指向轴，分别称为短轴511和长轴512，具有短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2，并且n1≠n2。同时，所述短轴方向折射率n1和所述长轴方向折射率n2均不匹配于所述高分子聚合物的折射率np，即n1≠n2≠np。
在无外加电压的情形下，即所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间未加载电压时，所述双轴液晶51呈无序排列，又由于所述短轴方向折射率n1和所述长轴方向折射率n2不相等且均不匹配于所述高分子聚合物的折射率np，与现有技术中的聚合物分散液晶层相比，本发明实施例中的聚合物分散液晶层对光的散射的能力更强，具有更低的光的透过率，提高了聚合物分散液晶膜的对比度，提高了用户的使用体验。
在本发明实施例的技术方案中，提供了一种聚合物分散液晶膜，该聚合物分散液晶膜包括聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物，在无外加电压的情形下，双轴液晶的短轴方向折射率和长轴方向折射率不相等且均不匹配于所述高分子聚合物的折射率，对光的散射的能力更强，具有更低的光的透过率，提高了聚合物分散液晶膜的对比度，提高了用户的使用体验。
进一步的，向所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间加载电压，在聚合物分散液晶层5内形成电场线垂直于任一透明导电薄膜的电场。
如图2所示，当所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间的电压小于预设值时，例如小于20伏特时，所述双轴液晶51的短轴511平行于所述聚合物分散液晶层5内的电场线的方向，所述双轴液晶51的长轴512垂直于短轴，即垂直于电场线的方向，随意排布。
此时，双轴液晶51的短轴方向折射率n1匹配于高分子聚合物的折射率np，即n1=np。但长轴方向折射率n2≠np，即聚合物分散液晶层5仍然对入射光线进行散射，其透过率仍然较低，呈半透明状或不透明状。
继续增加所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间的电压，当所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间的电压大于或等于预设值时，例如大于或等于20伏特时，如图3所示，所述双轴液晶51的短轴511依然平行于所述聚合物分散液晶层5内的电场线的方向，所述双轴液晶51的长轴512垂直于短轴511且都指向同一方向，以图3所示为例，双轴液晶51的长轴512都指向左边。
双轴液晶51排列有序时，短轴方向折射率n1匹配于高分子聚合物的折射率np，长轴方向折射率n2也匹配于高分子聚合物的折射率np，此时该聚合物分散液晶层5内的折射率一致，其内部无明显介面，入射光线不会发生散射，可穿透聚合物分散液晶薄膜，该聚合物分散液晶薄膜此时呈透明状。
通常，双轴液晶51是由棒状液晶513和盘状液晶514构成的，所述棒状液晶513和所述盘状液晶514的质量比为1:1到5:3之间，其中，双轴液晶51的短轴511为棒状液晶513的指向轴，双轴液晶51的长轴512为盘状液晶514的指向轴。通过控制棒状液晶513和盘状液晶514的质量比，以获得短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2符合要求的双轴液晶51。
其中，棒状液晶513，其分子形态为棒状；盘状液晶514，其分子形态为盘状。
在本发明实施例中，优选的，所述棒状液晶513与所述盘状液晶514的质量比为5:4。
当所述第一透明导电薄膜3和所述第二透明导电薄膜4之间的电压大于或等于预设值时，除了图3对应的情况，电场的作用还有可能将双轴液晶51内的棒状液晶513和盘状液晶514之间的作用力破坏，使得棒状液晶513和盘状液晶514无法继续组合为双轴液晶。如图4所示，在电场的作用下，所述棒状液晶513的指向轴平行于所述聚合物分散液晶层5内的电场方向，所述盘状液晶的指向轴512也平行于所述聚合物分散液晶层5内的电场方向，使得盘状液晶折射率n3和棒状液晶n4的折射率与所述高分子聚合物的折射率np匹配，从而使得入射光线可以透过聚合物分散液晶层5，而不会在其内部发生散射，此时聚合物分散液晶薄膜呈透明状。
示例性的，如图1所示，所述的聚合物分散液晶膜还包括设置在所述第一透明导电薄膜3面向所述聚合物分散液晶层5一侧的第一取向层6，其中，所述第一取向层6的取向方向可根据双轴液晶51的分子特性，及所需要得到的双轴液晶51的短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2来进行取向，在此处不做限定。若设置第一取向层6后，双轴液晶51的短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2尚未满足要求，还可以在所述第二透明导电薄膜4面向所述双轴液晶层一侧设置第二取向层7。
需要说明的是，上述第一取向层6和第二取向层7也可仅保留其中的一层，只要能使得双轴液晶51的短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2满足要求即可。
通过设置第一取向层6和/或第二取向层7，并通过控制双轴液晶51的棒状液晶513和盘状液晶514质量比，在二者的相互配合下，更有利于得到需要的双轴液晶51的短轴折射率n1和长轴折射率n2。
为了便于控制第一透明导电薄膜3和第二透明导电薄膜4之间的电压，可将所述第二透明导电薄膜4接地，则仅通过向第一透明导电薄膜3提供合适的电位，无需控制第二透明导电薄膜4所接入的电位，即可使得第一透明导电薄膜3和第二透明导电薄膜4之间的具有适合的电压，即可获得电场强度适合的电场，使得双轴液晶51的排列形式发生合适的改变。
在本发明实施例中，高分子聚合物52可为环氧树脂或丙烯酸树脂等常用高分子。
本发明实施例所提供的聚合物分散液晶膜可用于液晶显示面板、光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面。
本发明的另一实施例提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法，如图5所示，该聚合物分散液晶膜的制备方法包括：
步骤S101、在第一基板的一面和第二基板的一面分别形成第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜；
具体的，可以通过涂覆、沉积或者溅射等方式来形成第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜。
步骤S102、在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物。
在本发明实施例的技术方案中，提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法，该制备方法操作简单，良品率高。在无外加电压的情形下，制造出来的聚合物分散液晶膜具有较高的对比度，提高了用户的使用体验。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，步骤S102可包括：
步骤S201、将双轴液晶、可聚合单体和光引发剂滴注在所述第一透明导电薄膜或所述第二透明导电薄膜上；
在本实施例中，所述双轴液晶的质量份数优选为80%，所述可聚合单体质量份数为优选19%～19.4%，所述光引发剂的质量份数优选为0.6%～1%。
其中，可聚合单体可以包括环氧树脂或丙烯酸树脂等的单体，光引发剂可选用1-羟基环己基苯基甲酮，其简称为HCPK。
步骤S202、将所述第一基板和所述第二基板进行对盒。
即将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜相对，以使得在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层。
同时，所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜相对，有利于在聚合物分散液晶膜内形成电场线平行的电场。
步骤S203、进行紫外光照射，以使得所述可聚合单体聚合形成高分子聚合物，形成所述聚合物分散液晶层。
在本发明的另一个实施例中，如图7所示，步骤S102可包括：
步骤S301、将所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
即将所述第一基板和所述第二基板相对设置，使得所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜相对，有利于在聚合物分散液晶膜内形成电场线平行的电场。
步骤S302、将双轴液晶、可聚合单体和光引发剂灌注在所述第一基板和所述第二基板之间；
在本实施例中，所述双轴液晶的质量份数优选为80%，所述可聚合单体质量份数为优选19%～19.4%，所述光引发剂的质量份数优选为0.6%～1%。
其中，可聚合单体可以包括环氧树脂或丙烯酸树脂等的单体，光引发剂可选用1-羟基环己基苯基甲酮，其简称为HCPK。
步骤S303、进行紫外光照射，以使得所述可聚合单体聚合形成高分子聚合物，形成所述聚合物分散液晶层。
另外，在步骤S101之前，该方法还可包括：
按质量比为1:1到5:3的比例将棒状液晶与盘状液晶混合，形成双轴液晶。
所述双轴液晶层中的双轴液晶可以包括棒状液晶和盘状液晶。其中，所述双轴液晶的制备方法具体可以为：将质量比为1:1到5:3之间任意比例的棒状液晶和盘状液晶混合，例如以质量比为5:4的比例将棒状液晶和盘状液晶混合并搅拌均匀，形成双轴液晶，并对该双轴液晶进行脱泡处理。
为了获得短轴方向折射率和长轴方向折射率都满足要求的双轴液晶，在步骤S102之前，该聚合物分散液晶膜的制备方法，还可以包括：
在所述第一透明导电薄膜上沉积第一取向层，和/或在所述第二透明导电薄膜上沉积第二取向层。
其中，所述第一取向层6的取向方向可根据双轴液晶51的分子特性，及所需要得到的双轴液晶51的短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2来进行取向，在此处不做限定。若设置第一取向层6后，双轴液晶51的短轴方向折射率n1和长轴方向折射率n2尚未满足要求，还可以在所述第二透明导电薄膜4面向所述双轴液晶层一侧设置第二取向层7。
进一步的，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种聚合物分散液晶膜，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对的面上分别设置有第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜，所述聚合物分散液晶膜还包括位于所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间的聚合物分散液晶层，其特征在于，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物，
所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间未加载电压时，所述双轴液晶呈无序排列，所述双轴液晶具有短轴方向折射率和长轴方向折射率，所述短轴方向折射率和所述长轴方向折射率不相等且均不匹配于所述高分子聚合物的折射率；
所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间的电压小于预设值时，所述双轴液晶的短轴平行于所述聚合物分散液晶层内的电场线方向，所述双轴液晶的长轴垂直于电场线方向，所述双轴液晶的短轴方向折射率匹配于所述高分子聚合物的折射率，长轴方向折射率不匹配于所述高分子聚合物的折射率；
所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间的电压大于或等于预设值时，所述双轴液晶排列有序，所述双轴液晶的短轴平行于所述聚合物分散液晶层内的电场线方向，所述双轴液晶的长轴垂直于短轴且都指向同一方向，所述双轴液晶的短轴方向折射率和长轴方向折射率均匹配于所述高分子聚合物的折射率；或者，所述双轴液晶由棒状液晶和盘状液晶构成，所述第一透明导电薄膜和所述第二透明导电薄膜之间的电压大于或等于预设值时，所述双轴液晶内的棒状液晶和盘状液晶分离，且棒状液晶和盘状液晶的指向轴均平行于所述聚合物分散液晶层内的电场方向，所述棒状液晶和所述盘状液晶的折射率均与所述高分子聚合物的折射率匹配。
2.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述双轴液晶由棒状液晶和盘状液晶构成，所述棒状液晶和所述盘状液晶的质量比为1:1到5:3之间。
3.根据权利要求2所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述棒状液晶与所述盘状液晶的质量比为5:4。
4.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，还包括设置在所述第一透明导电薄膜面向所述双轴液晶层一侧的第一取向层，和/或设置在所述第二透明导电薄膜面向所述双轴液晶层一侧的第二取向层。
5.一种聚合物分散液晶膜的制备方法，其特征在于，包括：
在第一基板的一面和第二基板的一面分别形成第一透明导电薄膜和第二透明导电薄膜；
在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物，以形成如权利要求1-4所述的聚合物分散液晶膜。
6.根据权利要求5所述的聚合物分散液晶膜的制备方法，其特征在于，所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物包括：
将双轴液晶、可聚合单体和光引发剂滴注在所述第一透明导电薄膜或所述第二透明导电薄膜上；
将所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
进行紫外光照射，以使得所述可聚合单体聚合形成高分子聚合物，形成所述聚合物分散液晶层。
7.根据权利要求5所述的聚合物分散液晶膜的制备方法，其特征在于，所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物包括：
将所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
将双轴液晶、可聚合单体和光引发剂灌注在所述第一基板和所述第二基板之间；
进行紫外光照射，以使得所述可聚合单体聚合形成高分子聚合物，形成所述聚合物分散液晶层。
8.根据权利要求5所述的聚合物分散液晶膜的制备方法，其特征在于，所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括均匀分布的双轴液晶和高分子聚合物之前，还包括：
在所述第一透明导电薄膜上形成第一取向层，和/或在所述第二透明导电薄膜上形成第二取向层。
9.根据权利要求6或7所述的聚合物分散液晶膜的制备方法，其特征在于，所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层之前，还包括：
按质量比为1:1到5:3的比例将棒状液晶与盘状液晶混合，形成双轴液晶。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的聚合物分散液晶膜。
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