CN105086645B - 一种组合物、液晶显示装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合物、液晶显示装置及制备方法。组合物包括第一组合物和乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物的质量比为2:3～4:1；第一组合物包括以重量份计的15～40份胆固醇酯手性化合物、59～75份向列相液晶和1～10份四氧化三铁。液晶显示装置包括：液晶显示面板、第一透明电极、组合物层和第二透明电极。液晶显示装置的制备方法包括：液晶显示面板的制备步骤、第一透明电极刻蚀步骤、组合物层涂覆步骤和第二透明电极覆盖步骤。本发明的组合物涂覆到液晶显示面板出光侧基板上，制成可进行2D/3D切换的液晶显示装置，降低了可切换的液晶显示装置的厚度，提高了2D显示时的显示效果。

Description

一种组合物、液晶显示装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种组合物、液晶显示装置及其制备方法。
背景技术
液晶显示器在现代生活中应用越来越广泛，如手机显示器、笔记本显示器、GPS显示器、LCD TV显示器等。传统显示器只能显示平面图像，已不能满足人们对显示品质的需求，而3D显示器由于可以使画面变得立体逼真，不再局限于屏幕的平面使观看者有身临其境的感觉，因此得到了广泛研究。
3D显示装置可分为戴眼镜式和裸眼式两种，戴眼镜式的3D显示装置在观看时需要佩戴3D眼镜，若不佩戴3D眼镜看到的为模糊影像。裸眼式的3D显示装置由于无需佩戴眼镜而将得到广泛应用。
裸眼式3D液晶显示装置分为屏障栅栏式和透镜式。其中，屏障栅栏式可以和其它工艺兼容(如液晶显示屏或有机电致发光屏的平板显示屏)，因此得到了广泛的研究。
屏障栅栏式裸眼3D液晶显示一般在显示面板出光面叠加一层扭曲向列型液晶(TN型液晶)光栅，虽然此工艺成熟、成本较低、可以实现2D和3D模式的切换，但需要在液晶显示面板上叠加一层基板，导致模组整体较厚，2D显示时透过率较低，影响显示效果。
因此需要提供一种较薄的2D/3D可切换的液晶显示装置提高显示效果。
发明内容
本发明提供了一种液晶组合物，液晶显示装置及其制备方法。根据本发明的液晶组合物，可以直接涂覆在液晶显示面板上基板出光面刻蚀的第一透明电极上，不用再增加其它基板，因此减少了液晶显示装置的厚度，提高了2D显示时的透过率和显示效果。
根据本发明的一方面，提供了一种组合物，该组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，所述第一组合物与所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为2:3～4:1；
其中，所述第一组合物包括以重量份计的15～40份胆固醇酯手性化合物、59～75份向列相液晶和1～10份四氧化三铁。
可选地，根据本发明的组合物，所述胆固醇酯手性化合物如式I所示：
其中，n为0～19的整数，*号表示手性中心。
可选地，根据本发明的组合物，所述向列相液晶为正性小分子液晶。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包括：
液晶显示面板，所述液晶显示面板包括上基板、下基板以及位于上基板和下基板之间的液晶层；
第一透明电极，所述第一透明电极设置在所述上基板的出光面；
组合物层，所述组合物层设置在所述第一透明电极上，所述组合物层包括根据本发明的组合物；
第二透明电极，所述第二透明电极设置在透明基板上，设置在所述透明基板上的第二透明电极覆盖在所述组合物层上。
可选地，根据本发明的液晶显示装置，所述组合物层通过涂覆至少两层根据本发明的组合物制成。
可选地，根据本发明的液晶显示装置，每层所述本发明组合物的厚度为0.2～10.0um。
根据本发明的另一方面，提供了一种根据本发明液晶显示装置的制备方法，包括：
液晶显示面板的制备步骤：在下基板上设置液晶层，在液晶层上设置上基板；
第一透明电极刻蚀步骤：在所述上基板的出光面刻蚀具有光栅结构的第一透明电极；
组合物层涂覆步骤：在所述第一透明电极上涂覆至少两层如本发明的组合物制成所述组合物层；
第二透明电极覆盖步骤：在透明基板朝向所述组合物层的一面通过刻蚀形成具有光栅结构的第二透明电极，并将刻蚀有第二透明电极的透明基板覆盖在所述组合物层上。
可选地，根据本发明的制备方法，每层本发明组合物的厚度为0.2～10.0um。
本发明有益效果如下：
根据本发明的组合物乙烯-乙酸乙烯酯共聚物分子量较高，呈线性，可以形成网络结构，锚定第一组合物中的小分子，因此可以将该组合物直接涂覆于液晶显示面板上基板的出光面，防止液晶流动，从而省略传统屏障式裸眼3D显示装置中TN型液晶光栅的中设置的下基板，减小液晶显示装置的厚度，提高2D显示时的透过率。
根据本发明制备方法得到的液晶显示装置，由于采用了本发明的组合物,该液晶组合物直接涂覆在液晶显示面板上基板的出光面的第一透明电极上，上基板、第一透明电极、组合物层、第二透明电极和透明基板相当于液晶光栅，液晶光栅与液晶显示面板共用上基板，因此省略了一层基板，减少了液晶显示装置的厚度，从而提高了2D显示的透过率，提高了显示效果。
附图说明
图1为本发明组合物的结构示意图；
图2为胆固醇酯手性化合物的螺旋扭曲力随温度的变化曲线；
图3为加载电压1前后涂覆的第一层组合物中螺距变化示意图；
图4为加载电压2前后涂覆的第二层组合物中螺距变化示意图；
图5为根据本发明一种实施方式的液晶显示装置；
图6为根据本发明一种实施方式的液晶显示装置制备方法流程图。
附图标记为：
组合物100、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物110、向列相液晶120、胆固醇酯手性化合物130、四氧化三铁纳米粒子140；
液晶显示装置200、液晶显示面板210、下基板211、液晶层212、上基板213、下偏光片214、液晶光栅220、第一透明电极221、组合物层222、第二透明电极223、透明基板224和上偏光片225。
具体实施方式
具体的实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本发明内容的限制，下面将结合附图和具体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。
根据本发明的一方面，提供了一种组合物，该组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为2:3～4:1；其中，第一组合物包括以重量份计的15～40份胆固醇酯手性化合物、59～75份向列相液晶和1～10份四氧化三铁。
根据本发明的组合物100，如图1所示，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物110分子量较高，呈线性，可以形成网络结构，锚定第一组合物中的小分子(向列相液晶120、胆固醇酯手性化合物130和四氧化三铁纳米粒子140，因此可以将该组合物直接涂覆于液晶显示面板上基板出光面的第一透明电极上，防止液晶流动，从而省略传统屏障式裸眼3D显示装置中TN型液晶光栅的下基板减小液晶显示装置的厚度，提高2D显示时的透过率。
第一组合物的组分相互配合实现2D到3D显示的转换，具体原理为：根据图2可以看出，胆固醇酯手性化合物130的螺旋扭曲力随温度升高逐渐增大；则含有该胆固醇酯手性化合物的组合物螺距则逐渐减小；将组合物应用于液晶显示装置时，室温下，未加载电压时，该组合物反射红外波长或更大波长的光，组合物呈现无色透明状，为2D显示，加载电压后，如图3和图4所示，四氧化三铁纳米粒子140将电磁能转化为热能，温度升高，胆固醇酯手性化合物130的螺旋扭曲力增大，组合物的螺距减小，反射可见光，图3和图4中加载的电压不同，螺距变小的程度也不同，两层或两层以上的该组合物反射的不同的可见光叠加颜色表现为黑色，起到液晶光栅的作用，实现3D显示。
在该组合物中，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物110如式II所示：
式中乙酸乙烯酯的质量分数为5％～50％。
根据本发明组合物的一种实施方式，胆固醇酯手性化合物如式I所示：
其中，n为0～19的整数，*号表示手性中心。
式I所示化合物为对烷氧基苯甲酸胆固醇酯，具有螺旋扭曲力随温度的升高逐渐增大的性质，含有该化合物的组合物的螺距则随温度升高则逐渐减小。根据本发明的组合物，其中胆固醇酯手性化合物还可以选用胆固醇脂肪酸酯和胆固醇油酸酯。
根据本发明的组合物的一种实施方式，所述向列相液晶为正性小分子液晶。
选用正性小分子液晶时，配合组合物的其它组分可以实现2D和3D显示转换。在本发明组合物中，可以选用石家庄永生华清液晶有限公司生产的型号为SLC1717的正性小分子液晶。
如图5示出的根据本发明的一种液晶显示装置200，包括液晶显示面板210，液晶显示面板210包括上基板213、下基板211以及位于上基板213和下基板211之间的液晶层212；第一透明电极221，第一透明电极221设置在上基板213的出光面；组合物层222，组合物层222设置在第一透明电极221上，组合物为根据本发明的组合物；第二透明电极223，第二透明电极设置在透明基板224上，设置在透明基板224上的第二透明电极223覆盖在组合物层222上。
如图5所示，其中上基板213、第一透明电极221、组合物层222、第二透明电极223和透明基板224起到了液晶光栅的作用，也可以把上述层结构视为液晶光栅220，根据图5可以看出，液晶光栅220部分和液晶显示面板210部分共用了上基板213，省略了一层基板，因此减少了液晶显示装置的厚度，提高了2D显示的透过率和显示效果。
另外如图5所示，在液晶显示面板210部分，在下基板211的下层还设置了下偏光片214，在透明基板上层还设置了上偏光片225，构成了完整的液晶显示装置。
根据本发明的液晶显示装置由于采用根据本发明的组合物，可以制备集成在液晶显示面板上的液晶光栅，省略一层基板，至少可以减少20mm的厚度，从而提高了2D显示时的透过率；采用本发明的组合物可以实现2D和3D的显示转换。
根据本发明的液晶显示装置的一种实施方式，所述组合物层通过涂覆至少两层根据本发明的组合物制成。
根据本发明的液晶显示装置，涂覆两层以上的该组合物，可以使叠加反射的颜色，使其表现为黑色，起到液晶光栅的作用，实现3D显示。
根据本发明的液晶显示装置，涂覆每层所述组合物的厚度为0.2～10.0um。
根据本发明的液晶显示装置，可以使该组合物在室温下，未加载电压时反射红外波长或更大波长的光，加载电压后反射可见光。厚度低于0.2um时，不利于涂覆两层组合物，这样不容易实现黑色；高于厚度10.0um时会影响液晶光栅整体的透过率，即会影响2D显示效果。
如图6所示，根据本发明的液晶显示装置的制备方法，首先进行液晶显示面板的制备步骤：在下基板上设置液晶层，在液晶层上设置上基板；然后进行第一透明电极刻蚀步骤：在上基板的出光面刻蚀具有光栅结构的第一透明电极；之后进行组合物层涂覆步骤：在第一透明电极上涂覆至少两层组合物制成组合物层；最后进行第二透明电极覆盖步骤：在透明基板朝向组合物层的一面通过刻蚀形成具有光栅结构的第二透明电极，并将刻蚀有第二透明电极的透明基板覆盖在组合物层上。
另外，在制备过程中在透明基板上设置上偏光片，在下基板上设置下偏光片。
根据本发明的制备方法选用了根据本发明的组合物，该组合物直接涂覆于液晶显示面板上基板出光面刻蚀的第一透明电极上，防止液晶流动，从而省略传统屏障式裸眼3D显示装置中TN型液晶光栅的下基板，减小显示装置的厚度，提高2D显示时的透过率，第一组合物的组分相互配合实现2D显示到3D显示的转换。
根据本发明的制备方法的一种实施方式，每层本发明组合物的厚度为0.2～10.0um。
根据本发明的制备方法，在涂覆每层组合物的厚度控制为0.2～10.0um时可以使该液晶显示装置在室温下，未加载电压时，反射红外波长或更大波长的光，实现2D显示，加载电压后，反射可见光，实现3D显示。厚度低于0.2um时，不利于涂覆两层组合物，这样不容易实现黑色；高于厚度10.0um时会影响液晶光栅整体的透过率，即会影响2D显示效果。
由此可见，根据本发明的组合物、液晶显示装置及其制备方法可选因素较多，根据本发明的权利要求可以组合出不同的实施例，但根据本发明的实施例仅用于对本发明进行说明并不会对本发明造成限制。下面将以实施例的方式对本发明进行描述。
实施例1
根据本发明的组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为2:3；其中，第一组合物包括以重量份计的15份胆固醇酯手性化合物、59份向列相液晶和1份四氧化三铁。胆固醇酯手性化合物如式I所示，式I化合物中的n为0，向列相液晶为正性小分子液晶，型号为SLC1717(石家庄永生华清液晶有限公司)，将第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合制成本发明的组合物。
实施例2
根据本发明的组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为4:1；其中，第一组合物包括以重量份计的40份胆固醇酯手性化合物、75份向列相液晶和10份四氧化三铁。胆固醇酯手性化合物如式I所示，式I所示化合物中n为19，向列相液晶为正性小分子液晶，型号为SLC1717(石家庄永生华清液晶有限公司)，将第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合制成本发明的组合物。
实施例3
根据本发明的组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为1:1；其中，第一组合物包括以重量份计的25份胆固醇酯手性化合物、71份向列相液晶和4份四氧化三铁。胆固醇酯手性化合物如式I所示，式I所示化合物中n为2，向列相液晶为正性小分子液晶，型号为SLC1717(石家庄永生华清液晶有限公司)，将第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合制成本发明的组合物。
实施例4
根据本发明的组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为2:3；其中，第一组合物包括以重量份计的20份胆固醇酯手性化合物、77份向列相液晶和3份四氧化三铁。胆固醇酯手性化合物如式I所示，式I所示化合物中n为5，向列相液晶为正性小分子液晶，型号为SLC1717(石家庄永生华清液晶有限公司)，将第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合制成本发明的组合物。
实施例5
根据本发明的组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，第一组合物与乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为3：2；其中，第一组合物包括以重量份计的15份胆固醇酯手性化合物、80份向列相液晶和5份四氧化三铁，胆固醇酯手性化合物如式I所示，式I所示化合物中n为5，向列相液晶为正性小分子液晶，型号为SLC1717(石家庄永生华清液晶有限公司)，将第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合制成本发明的组合物。
根据本发明实施例1～5均制备出了可以用于制备3D液晶显示装置的组合物。实施例1～5的组合物中乙烯-乙酸乙烯酯共聚物分子量较高，呈线性，可以形成网络结构，锚定第一组合物中的小分子，因此可以将该组合物直接涂覆于液晶显示面板出光面的第一基板上，防止液晶流动，从而省略传统屏障式裸眼3D显示装置中TN型液晶光栅的下基板，从而减小显示装置的厚度，提高2D显示时的透过率。
第一组合物的组分相互配合实现2D显示到3D显示的转换，第一组合物的组分相互配合实现2D到3D显示的转换，具体原理为：根据图2可以看出，胆固醇酯手性化合物130的螺旋扭曲力随温度升高逐渐增大；则含有该胆固醇酯手性化合物的组合物螺距则逐渐减小；将组合物应用于液晶显示装置时，室温下，未加载电压时，该组合物反射红外波长或更大波长的光，组合物呈现无色透明状，为2D显示，加载电压后，如图3和图4所示，四氧化三铁纳米粒子140将电磁能转化为热能，温度升高，胆固醇酯手性化合物130的螺旋扭曲力增大，组合物的螺距减小，反射可见光，图3和图4中加载的电压不同，螺距变小的程度也不同，两层该组合物反射的不同的可见光叠加后颜色表现为黑色，起到液晶光栅的作用，实现3D显示。
下面结合实施例3～5中的组合物，进行液晶显示装置的制备方法的描述。
实施例6
如图6所示，根据本发明的液晶显示装置的制备方法，首先进行液晶显示面板的制备步骤：在下基板上设置液晶层，在液晶层上设置上基板；然后进行第一透明电极刻蚀步骤：在上基板的出光面刻蚀具有光栅结构的第一透明电极；之后进行组合物层涂覆步骤：在第一透明电极上首先涂覆一层0.3um的实施例3中得到的组合物，然后在第一层组合物之上再涂覆一层0.5um的实施例3中得到的组合物；最后进行第二透明电极覆盖步骤：在透明基板朝向组合物层的一面通过刻蚀形成具有光栅结构的第二透明电极，并将刻蚀有第二透明电极的透明基板覆盖在组合物层上，则液晶显示装置制备完成。
对实施例6制备得到的液晶显示装置，在室温下，未加载电压时，组合物的螺距为1.15um，可以反射2100nm的红外光，表现为无色透明态，实现2D显示；加载电压时，混合物中四氧化三铁纳米粒子将电磁能转化为热能，使组合物温度升高，胆固醇酯手性化合物的螺旋扭曲力增大，相应的组合物的螺距减小，反射一定波长可见光，通过调节电压使第一层组合物反射红色光，第二层组合物反射蓝色光，两种光叠加变为黑色，起到液晶光栅的作用，实现3D显示。
实施例7
如图6所示，根据本发明的液晶显示装置的制备方法，首先进行液晶显示面板的制备步骤：在下基板上设置液晶层，在液晶层上设置上基板；然后进行第一透明电极刻蚀步骤：在上基板的出光面刻蚀具有光栅结构的第一透明电极；之后进行组合物层涂覆步骤：在第一透明电极上首先涂覆一层0.8um的实施例4中得到的组合物，然后在第一层组合物之上再涂覆一层0.6um的实施例4中得到的组合物；最后进行第二透明电极覆盖步骤：在透明基板朝向组合物层的一面通过刻蚀形成具有光栅结构的第二透明电极，并将刻蚀有第二透明电极的透明基板覆盖在组合物层上，则液晶显示装置制备完成。
实施例7得到的液晶显示装置，在室温下，未加载电压时，组合物的螺距为1.0um，可以反射1720nm的红外光，表现为无色透明态，实现2D显示；加载电压时，组合物中四氧化三铁纳米粒子将电磁能转化为热能，使组合物温度升高，胆固醇酯手性化合物的螺旋扭曲力增大，相应的组合物的螺距减小，反射一定波长可见光，通过调节电压使第一层组合物反射绿色，第二层组合物反射紫色，两者叠加为黑色，起到液晶光栅的作用，实现3D显示。
实施例8
如图6所示，根据本发明的液晶显示装置的制备方法，首先进行液晶显示面板的制备步骤：在下基板上设置液晶层，在液晶层上设置上基板；然后进行第一透明电极刻蚀步骤：在上基板的出光面刻蚀具有光栅结构的第一透明电极；之后进行组合物层涂覆步骤：在第一透明电极上首先涂覆一层0.3um的实施例5中得到的组合物，然后在第一层组合物之上再涂覆一层0.5um的实施例5中得到的组合物；最后进行第二透明电极覆盖步骤：在透明基板朝向组合物层的一面通过刻蚀形成具有光栅结构的第二透明电极，并将刻蚀有第二透明电极的透明基板覆盖在组合物层上，则液晶显示装置制备完成。
实施例8得到的液晶显示装置，在室温下，未加载电压时，组合物的螺距为1.5um，可以反射2580nm的红外光，表现为无色透明态，实现2D显示；加载电压时，组合物中四氧化三铁纳米粒子将电磁能转化为热能，使组合物温度升高，胆固醇酯手性化合物的螺旋扭曲力增大，相应的组合物螺距减小，反射一定波长可见光，通过调节电压使第一层组合物反射绿色光，第二层组合物反射紫色光，两者叠加为黑色，起到液晶光栅的作用，实现3D显示。
根据本发明实施例6～8得到如图5示出的根据本发明的液晶显示装置200，包括液晶显示面板210，液晶显示面板210包括上基板213、下基板211以及位于上基板213和下基板211之间的液晶层212；第一透明电极221，第一透明电极221刻蚀在上基板213的出光面；组合物层222，组合物层222涂覆在第一透明电极221上，组合物为根据本发明的组合物；第二透明电极223，第二透明电极刻蚀在透明基板224上，刻蚀在透明基板224上的第二透明电极223覆盖在组合物层222上。
如图5所示，其中上基板213、第一透明电极221、组合物层222、第二透明电极223和透明基板224起到了液晶光栅的作用，也可以把上述层结构视为液晶光栅220，根据图5可以看出，液晶光栅220部分和液晶显示面板210部分共用了上基板213，省略了一层基板，因此减少了液晶显示装置的厚度，提到了2D显示的透过率和显示效果。
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 (8)

1.一种组合物，其特征在于，该组合物包括第一组合物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，所述第一组合物与所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的质量比为2:3～4:1；
其中，所述第一组合物包括以重量份计的15～40份胆固醇酯手性化合物、59～75份向列相液晶和1～10份四氧化三铁；所述胆固醇酯手性化合物选自对烷氧基苯甲酸胆固醇酯、胆固醇脂肪酸酯或胆固醇油酸酯。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述胆固醇酯手性化合物如式I所示：
其中，n为0～19的整数，*表示手性中心。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述向列相液晶为正性小分子液晶。
4.一种液晶显示装置，其特征在于，该液晶显示装置包括：
液晶显示面板，所述液晶显示面板包括上基板、下基板以及位于上基板和下基板之间的液晶层；
第一透明电极，所述第一透明电极设置在所述上基板的出光面；
组合物层，所述组合物层设置在所述第一透明电极上，所述组合物层包括如权利要求1～3任一所述组合物；
第二透明电极，所述第二透明电极设置在透明基板上，设置在所述透明基板上的第二透明电极覆盖在所述组合物层上。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，所述组合物层通过涂覆至少两层如权利要求1～3任一所述组合物制成。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，每层所述如权利要求1～3任一所述组合物的厚度为0.2～10.0um。
7.一种如权利要求4～6任一所述液晶显示装置的制备方法，其特征在于，包括：
液晶显示面板的制备步骤：在下基板上设置液晶层，在液晶层上设置上基板；
第一透明电极刻蚀步骤：在所述上基板的出光面刻蚀具有光栅结构的第一透明电极；
组合物层涂覆步骤：在所述第一透明电极上涂覆至少两层如权利要求1～3任一所述的组合物制成所述组合物层；
第二透明电极覆盖步骤：在透明基板朝向所述组合物层的一面通过刻蚀形成具有光栅结构的第二透明电极，并将刻蚀有第二透明电极的透明基板覆盖在所述组合物层上。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，每层所述如权利要求1～3任一所述组合物的厚度为0.2～10.0um。
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