CN104360512B - 一种电控荧光液晶光阀及其显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电控荧光液晶光阀及其显示设备，所述电控荧光液晶光阀包括液晶盒、与所述液晶盒中的液晶分子相混合的双取代型苯乙烯光致发光材料、和用于控制所述液晶盒的控制电路。借助于本发明的电控荧光液晶光阀及其显示设备，相对于传统的使用氰基取代二苯乙烯型光致发光材料的液晶光阀来讲，本发明的电控荧光液晶光阀中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料，分子平面性更好，同时电子离域性较强，较容易激发荧光，发光效率也较高，可以实现更高的对比度，并且本发明的电控荧光液晶光阀中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料与液晶分子具有良好的相容性，只需要通过与液晶共混即可均匀，制备方法简单。

Description

一种电控荧光液晶光阀及其显示设备
技术领域
本发明涉及一种液晶光阀，具体涉及一种电控荧光液晶光阀及其显示设备。
背景技术
用于显示领域的液晶材料主要有TN-LCD液晶材料，STN-LCD液晶材料，TFT-LCD液晶材料。这些小分子液晶化合物只能作为液晶显示用主体材料，液晶显示器件目前还需要使用发光二极管作为背光源，无法做到自发光。因此，设计一种自发光材料用来作为背光源，将会大大节约成本，简化工艺。而在上述液晶材料中，能够兼容发光性质的液晶材料却很少。
虽然，在现有技术中人们提出了将氰基取代二苯乙烯型液晶材料与向列相液晶掺杂来制备荧光分子分散的液晶，但是这种氰基取代二苯乙烯型液晶材料存在分子平面性较差、电子离域性较弱、不太容易激发荧光、发光效率较低、对比度较低、与液晶分子305的相容性稍差等方面的缺陷。
因此，在现有技术中迫切需要解决或者至少缓解现有技术中存在的至少一部分缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电控荧光液晶光阀、包含该电控荧光液晶光阀的显示设备，其能够解决或者至少缓解现有技术中存在的至少一部分缺陷。
根据本发明的第一方面，提供一种电控荧光液晶光阀，其可以包括液晶盒、与所述液晶盒中的液晶分子相混合的双取代型苯乙烯光致发光材料、和用于控制所述液晶盒的控制电路。相对于传统的使用氰基取代二苯乙烯型光致发光材料的液晶光阀来讲，本发明的电控荧光液晶光阀中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料，其分子平面性更好，电子离域性较强，较容易激发荧光，发光效率也较高，可以实现更高的对比度，并且本发明的电控荧光液晶光阀中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料与液晶分子具有良好的相容性，只需要通过与液晶分子共混即可均匀，制备方法简单。另外，在不需要背光源的情况下，通过双取代型苯乙烯光致发光材料实现自发光，也同样有利于降低工艺成本。
在本发明的一个实施例中，当特定波长的光照射在含有所述双取代型苯乙烯光致发光材料的所述液晶盒上时，能够激发所述双取代型苯乙烯光致发光材料发射荧光。借助于双取代型苯乙烯光致发光材料发射的荧光，实现了电控荧光液晶光阀的自发光，省略了对于背光源的需要。
在本发明的另一个实施例中，所述控制电路控制所述液晶盒，从而实现所述液晶盒处于透明态（H态）、或散射态（FC态）或两者之间任一状态、或者实现在这些状态之间的切换。这样可以实现在这些状态之间快速地切换，实现电控荧光液晶光阀的动态可逆调节。
备选的，所述双取代型苯乙烯光致发光材料与所述液晶分子之间存在分子间力。
优选的，所述双取代型苯乙烯光致发光材料与所述液晶分子之间存在宾主效应。
借助于双取代型苯乙烯光致发光材料与液晶分子之间的分子间力和/或宾主效应，液晶分子对于双取代型苯乙烯光致发光材料具有诱导作用，使得液晶分子和双取代型苯乙烯光致发光材料能够同步转动。
在本发明的再一个实施例中，所述双取代型苯乙烯光致发光材料的结构式为：
其中R为C4-C12直链烷烃。
在本发明的又一个实施例中，所述液晶盒还包括第一透明基板；第二透明基板；形成在所述第一透明基板上的上电极；形成在所述第二透明基板上的下电极；位于所述第一透明基板、第二透明基板之间，并且包括所述液晶分子的液晶层；聚合物网络，其中所述液晶分子分散在所述聚合物网络中；设置在所述第一透明基板与液晶层之间的第一平面取向层；设置在所述液晶层与第二透明基板之间的第二平面取向层，所述第一平面取向层和第二平面取向层是相互反平行平面取向层，并且所述液晶层还包括手性剂、光引发剂，所述液晶分子包括向列相液晶分子。
在本发明的一个实施例中，所述控制电路控制施加到所述液晶盒上的电压，随着所述电压的增大，所述液晶盒的荧光强度和对比度都降低，在所述电压达到饱和值时，所述液晶盒的荧光强度和对比度保持不变。
在本发明的另一个实施例中，所述第一透明基板是彩膜基板、第二透明基板是阵列基板，或者所述第一透明基板是阵列基板、第二透明基板是彩膜基板。
根据本发明的第二方面，提供一种显示设备，其可以包括上述的电控荧光液晶光阀。包含本发明的电控荧光液晶光阀的显示设备容易激发荧光，发光效率高，可以实现更高的对比度。在不需要背光源的情况下，通过双取代型苯乙烯光致发光材料实现自发光，有利于降低工艺成本。
附图说明
通过对结合附图示出的实施例进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，其中：
图1示意性示出了根据本发明第一方面的电控荧光液晶光阀。
图2示意性示出了在根据本发明一个电控荧光液晶光阀的实施例中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料的化学式。
图3a示意性示出了根据本发明另一个电控荧光液晶光阀（其中省略了控制电路）的实施例，在没有施加电压情况下，光致发光材料、液晶层、聚合物网络等各个元件的状态。
图3b示意性示出了根据本发明再一个电控荧光液晶光阀（其中省略了控制电路）的实施例，在施加电压情况下，光致发光材料、液晶层、聚合物网络等各个元件的状态。
图4示意性示出了在根据本发明又一个电控荧光液晶光阀的实施例中，荧光强度与电场强度之间关系的示意图。
图5示意性示出了在根据本发明一个电控荧光液晶光阀的实施例中，对比度与循环次数之间关系的动态调节图。
具体实施方式
首先需要指出的是，在本发明中提到的关于位置和方向的术语，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、等，是从附图的纸面正面观察时所指的方向。因此本发明中的“上”、“下”、“左”、“右”、等关于位置和方向的术语仅仅表示附图所示情况下的相对位置关系，这只是出于说明的目的而给出的，并非意在限制本发明的范围。
下面，将参考附图1-5详细地描述本发明。
图1示意性示出了根据本发明第一方面的电控荧光液晶光阀，其可以包括液晶盒4、与所述液晶盒4中的液晶分子相混合的光致发光材料2，具体的是双取代型苯乙烯光致发光材料（在图3a、3b中双取代型苯乙烯光致发光材料使用附图标记304表示）、和用于控制所述液晶盒4的控制电路3。至于在本发明的各个实施例中使用的液晶盒结构，可以采用与现有技术中的液晶盒相同或者相类似的结构。在下面的特定实施例中还将进一步描述液晶盒的组成元件，在此先不做详细描述。
相对于现有技术中使用氰基取代二苯乙烯型光致发光材料的液晶光阀来讲，本发明的电控荧光液晶光阀的各个实施例中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料，其分子平面性更好、电子离域性较强、较容易激发荧光、发光效率也较高，可以实现更高的对比度。本发明的电控荧光液晶光阀的各个实施例中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料与液晶分子具有良好的相容性，只需要通过与液晶共混即可均匀，制备方法简单。在不需要背光源的情况下，通过双取代型苯乙烯光致发光材料实现自发光，有利于降低工艺成本。
在本发明的各个实施例中使用的控制电路，可以是本领域经常使用的控制电路，该控制电路可以控制施加到液晶盒4上的电压大小。
图3a示意性示出了根据本发明另一个电控荧光液晶光阀（其中省略了控制电路）的实施例，在没有施加电压情况下，光致发光材料、液晶层、聚合物网络等各个元件的状态。在本发明的特定实施例中，液晶盒4可以包括第一透明基板301；第二透明基板307；形成在所述第一透明基板301上的上电极（未示出）；形成在所述第二透明基板307上的下电极（未示出）；位于所述第一透明基板301、第二透明基板307之间，并且包括所述液晶分子305的液晶层；聚合物网络303，其中所述液晶分子305分散在所述聚合物网络303中；设置在所述第一透明基板301与液晶层之间的第一平面取向层302；设置在所述液晶层与第二透明基板307之间的第二平面取向层306，所述第一平面取向层302和第二平面取向层306是相互反平行平面取向层，并且所述液晶层还包括手性剂、光引发剂，所述液晶分子305可以包括向列相液晶分子。
第一透明基板301和第二透明基板307是透明的，目的在于透射光。控制电路3经由第一透明基板301上的上电极（未示出）和第二透明基板307上的下电极（未示出）将电压施加到液晶盒4上。在本发明的各个实施例中使用的聚合物网络303是本领域技术人员公知的，因为不是本发明的发明点，在此不再赘述。在本发明的各个实施例中使用的相互反平行的平面取向层，例如第一平面取向层302和第二平面取向层306，可以采用摩擦方向相反的工艺制成。
在本发明的一个实施例中，当特定波长的光（入射光）照射在含有所述双取代型苯乙烯光致发光材料304的所述液晶盒上时，能够激发所述双取代型苯乙烯光致发光材料304发射特定波长的荧光。
在本发明又一个实施例中，控制电路3控制所述液晶盒4，例如控制施加到液晶盒4上的电压大小，从而实现所述液晶盒4处于透明态（H态）、或散射态（FS态）或两者之间任一状态、或者实现在这些状态之间的切换。这样可以实现在这些状态之间快速地切换，实现电控荧光液晶光阀的动态可逆调节。
需要指出的是，在本发明的各个实施例中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料仅仅指的是一类材料而不是一种材料。图2示意性示出了在根据本发明一个电控荧光液晶光阀的实施例中使用的双取代型苯乙烯光致发光材料的化学式。例如该双取代型苯乙烯光致发光材料的结构式为：
其中R为C4-C12直链烷烃。
发明人惊讶地发现，这种双取代型苯乙烯光致发光材料不会在光照射下发生结构的转变而成为另一种材料。同时此材料由于双边采用烷基链R取代，R为C4-C12直链烷烃，R基的引入，增加了分子的共轭性，自由电子离域性增强，能够激发出更强的荧光；该材料与液晶分子具有良好地相容性，只需要通过与液晶分子共混即可均匀，制备方法简单。在双取代型苯乙烯光致发光材料304与液晶分子305之间存在分子间力。特别的，双取代型苯乙烯光致发光材料304与液晶分子305之间存在宾主效应。在本领域中宾主效应指的是例如双取代型苯乙烯的光致发光材料（宾）与向列液晶（主）在电场作用下重新排列，引起颜色变化和透射程度的变化。借助于双取代型苯乙烯光致发光材料304与液晶分子305之间的分子间力和/或宾主效应，液晶分子305对于双取代型苯乙烯光致发光材料304具有诱导作用，使得液晶分子305和双取代型苯乙烯光致发光材料304能够同步转动，实现了颜色变化和透射程度的变化。
在控制电路没有在液晶盒上施加任何电压时，如图3a示意的，包含在液晶层中的液晶分子305杂乱无章地排列，诱导光致发光材料例如双取代型苯乙烯光致发光材料304也无规则地排列，整个体系处于一个高度不均匀的状态。当特定波长的入射光（或是环境光）照射液晶盒时，入射光在液晶盒内部将发生强烈的散射（液晶盒处于散射态），入射光光子在液晶畴界面发生多次折射，这样会使入射光光子最大几率地碰撞双取代型苯乙烯光致发光材料304，从而导致液晶盒的荧光强度最大。
图3b示意性示出了根据本发明再一个电控荧光液晶光阀的实施例，在施加电压情况下，光致发光材料、液晶层、聚合物网络等各个元件的状态。当控制电路向液晶盒施加电压（大于等于饱和电压Vsat）时，液晶层中的液晶分子305在强电场的作用下螺旋结构发生解缠，液晶分子305沿着电场方向排列，诱导双取代型苯乙烯光致发光材料304也垂直透明基板例如垂直于第一透明基板301和第二透明基板307排列（基于液晶分子305的“宾主效应”，双取代型苯乙烯光致发光材料304能够与液晶分子305同步转动）。整个体系形成一种均匀的液晶单畴，当特定波长的光源例如图1中的特定波长的光1（或是环境光）照射液晶盒时，入射光在液晶盒内部的散射效果下降（液晶盒处于透明态），入射光光子很容易穿过液晶盒内部，使得入射光光子与双取代型苯乙烯光致发光材料304的碰撞几率急剧减小，直接导致液晶盒的荧光强度大幅度降低。当控制电路的输出电压处于（0V~Vsat）时，液晶盒呈现介于散射态和透明态之间的中间态，液晶盒的荧光强度也处于两者之间。
例如图4示意性示出了在根据本发明又一个电控荧光液晶光阀的实施例中，荧光强度与电场强度关系的示意图。控制电路控制施加到液晶盒上的电压，随着所述电压的增大，所述液晶盒的荧光强度和对比度都降低，在所述电压达到饱和电压时，所述液晶盒的荧光强度和对比度基本保持不变，从而调节电控荧光液晶光阀的荧光强度（对比度）。
图5示意性示出了在根据本发明一个电控荧光液晶光阀的实施例中，对比度与循环次数之间关系的动态调节图。在没有向液晶盒施加电压时，液晶盒处于散射态，其荧光强度最大，对比度最大；在向液晶盒施加电压时，液晶盒处于透明态，其荧光强度最小，相应的对比度也最小。控制电路通过控制液晶盒，实现了液晶盒处于透明态、或散射态或两者之间任一状态、或者实现在这些状态之间的快速切换，实现电控荧光液晶光阀的动态可逆调节。
在本发明的一个可变型的实施例中，所述第一透明基板可以是彩膜基板、第二透明基板可以是阵列基板，或者所述第一透明基板可以是阵列基板、第二透明基板可以是彩膜基板，这样可以有利于彩色显示。至于彩膜基板和阵列基板的具体结构，本领域技术人员结合现有技术是不难知晓的，在此不再赘述。
根据本发明的第二方面，提供一种显示设备，其可以包括上述的电控荧光液晶光阀。与现有的显示设备相比，本发明的显示设备容易激发荧光，发光效率高，可以实现更高的对比度。在不需要背光源的情况下，通过双取代型苯乙烯光致发光材料实现自发光，有利于降低工艺成本。
虽然已经参考目前考虑到的实施例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于所公开的实施例。相反，本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围之内所包括的各种修改和等同布置。以下权利要求的范围符合最广泛解释，以便包含每个这样的修改及等同结构和功能。

Claims (9)

1.一种电控荧光液晶光阀，其特征在于，包括液晶盒、与所述液晶盒中的液晶分子相混合的双取代型苯乙烯光致发光材料、和用于控制所述液晶盒的控制电路，并且
所述双取代型苯乙烯光致发光材料的结构式为：
其中R为C4-C12直链烷烃。
2.根据权利要求1所述的电控荧光液晶光阀，其特征在于，当特定波长的光照射在含有所述双取代型苯乙烯光致发光材料的所述液晶盒上时，能够激发所述双取代型苯乙烯光致发光材料发射荧光。
3.根据权利要求2所述的电控荧光液晶光阀，其特征在于，所述控制电路控制所述液晶盒，从而实现所述液晶盒处于透明态、或散射态或两者之间任一状态、或者实现在这些状态之间的切换。
4.根据权利要求3所述的电控荧光液晶光阀，其特征在于，所述双取代型苯乙烯光致发光材料与所述液晶分子之间存在分子间力。
5.根据权利要求4所述的电控荧光液晶光阀，其特征在于，所述双取代型苯乙烯光致发光材料与所述液晶分子之间存在宾主效应。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的电控荧光液晶光阀，其中所述液晶盒还包括第一透明基板；第二透明基板；形成在所述第一透明基板上的上电极；形成在所述第二透明基板上的下电极；位于所述第一透明基板、第二透明基板之间，并且包括所述液晶分子的液晶层；聚合物网络，其中所述液晶分子分散在所述聚合物网络中；设置在所述第一透明基板与液晶层之间的第一平面取向层；设置在所述液晶层与第二透明基板之间的第二平面取向层，所述第一平面取向层和第二平面取向层是相互反平行平面取向层，并且所述液晶层还包括手性剂、光引发剂，所述液晶分子包括向列相液晶分子。
7.根据权利要求6所述的电控荧光液晶光阀，其特征在于，所述控制电路控制施加到所述液晶盒上的电压，随着所述电压的增大，所述液晶盒的荧光强度和对比度都降低，在所述电压达到饱和值时，所述液晶盒的荧光强度和对比度保持不变。
8.根据权利要求6所述的电控荧光液晶光阀，其特征在于，所述第一透明基板是彩膜基板、第二透明基板是阵列基板，或者所述第一透明基板是阵列基板、第二透明基板是彩膜基板。
9.一种显示设备，包括根据权利要求1-8中任一项所述的电控荧光液晶光阀。
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