CN105242473B - 一种胆甾相液晶显示装置及该装置中反射层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种胆甾相液晶显示装置及该装置中反射层的制备方法，该胆甾相液晶显示装置包括：反射层，所述反射层由上至下依次包括：第一透明基板、第一取向层、第一胆甾相液晶层、第二取向层以及第二透明基板；其中，所述第一胆甾相液晶层包括至少两层成对设置的左旋胆甾相液晶层和右旋胆甾相液晶层，用于对入射的光线进行反射；驱动层，所述驱动层位于所述反射层上，用于对所述反射层反射的光线进行亮度调制。本发明提供的胆甾相液晶显示装置具有低功耗，能够在弱光环境下进行画面显示，反射率高，绿色环保，不会对人眼造成伤害的优点。

Description

一种胆甾相液晶显示装置及该装置中反射层的制备方法
技术领域
本发明涉及胆甾相液晶显示领域，尤其涉及一种胆甾相液晶显示装置及该装置中反射层的制备方法。
背景技术
液晶是一种物质状态介于固态晶体和传统液体的特殊物质形态。如今，液晶已经被广泛应用于显示和各类光学光子器件当中。在我们的日常生活中，液晶显示器被用于手机、车载导航、笔记本电脑、投影仪、电子相册以及电视等产品。由于其独特的光学特征，液晶也在可调谐滤波片、可调谐聚焦透镜、空间光调制器、衍射光栅、可调谐激光腔、以及纳米材料光镊等器件中起到重要作用。液晶的应用范围覆盖了从激光光束操控、三维全息成像、主动光元件、到激光以及光纤通讯等众多领域。
然而液晶给人们最广泛的应用还是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，与传统的CRT相比，LCD不但体积小，厚度薄(14.1英寸的整机厚度可做到只有5厘米)，重量轻、耗能少(1到10微瓦/平方厘米)、工作电压低(1.5到6V)且无辐射，无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。平板显示技术以TFT-LCD技术为主导、EPD技术逐渐走向成熟、OLED显示技术正在兴起、CHLCD(反射式液晶显示)技术正逐渐成为一种趋势。市场上多种显示材质、不同显示技术、各具功能的显示产品的危害正逐渐被人们发现，如采用液晶面板的平板电脑等终端屏幕的亮度高，且闪烁不断，瞳孔须不断收缩、睫状肌须频繁运动，才能适应光源的变化，极易导致睫状肌痉挛，造成调节性近视。并且现有技术中的胆甾相液晶显示装置中的胆甾相液晶层一般为左旋或者右旋的单一手型的胆甾相液晶，只能反射与其手型相同的圆偏振光，例如左旋胆甾相液晶层只能反射左旋圆偏振光，同理，右旋胆甾相液晶层只能反射右旋圆偏振光，对光线的反射率低，容易导致胆甾相液晶显示装置在弱光环境下的显示亮度过低，人眼无法看清。
发明内容
本发明提供一种胆甾相液晶显示装置及该装置中反射层的制备方法，以达到无需背光源，提高在弱光下的显示亮度，降低功耗以及防止伤害眼睛的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种胆甾相液晶显示装置，包括：
反射层，所述反射层由上至下依次包括：第一透明基板、第一取向层、第一胆甾相液晶层、第二取向层以及第二透明基板；
其中，所述第一胆甾相液晶层包括至少两层成对设置的左旋胆甾相液晶层和右旋胆甾相液晶层，用于对入射的光线进行反射；
驱动层，所述驱动层位于所述反射层上，用于对所述反射层反射的光线进行亮度调制。
进一步的，所述左旋胆甾相液晶层和所述右旋胆甾相液晶层禁带重合。
进一步的，所述反射层还包括：位于所述第一胆甾相液晶层入光侧的光吸收层。
进一步的，所述光吸收层为黑色油墨吸收层。
进一步的，所述第一胆甾相液晶层由三种螺距不同的胆甾相液晶单元组成，分别用于反射红光、蓝光以及绿光。
进一步的，所述驱动层由上至下依次包括：
第三透明基板、第一导电层、第二胆甾相液晶层、第二导电层以及第四透明基板。
进一步的，所述第一透明基板复用为第四透明基板。
进一步的，第一透明基板以及第二透明基板为玻璃基板或透明柔性基板。
第二方面，本发明实施例还提供了一种第一方面任一所述的装置中反射层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将光引发剂以预设比例掺杂在第一取向层中；
将所述第一取向层设置在第一透明基板内侧；
将第一胆甾相液晶以及第一聚合物注入所述第一透明基板与第二透明基板形成的液晶盒中；
从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，与所述第一透明基板相邻的第一聚合物经过所述第一取向层中光引发剂的触发，所述第一聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合；
将未反应的所述第一聚合物以及所述第一胆甾相液晶浸泡溶解；
将第二胆甾相液晶、所述光引发剂以及第二聚合物注入所述液晶盒中；
继续从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，通过进行紫外光曝光使与所述第二透明基板侧相邻的所述第二聚合物聚合，所述第二聚合物聚合后与所述第一聚合物聚合后无缝对接；
将未反应的所述第二胆甾相液晶、所述光引发剂以及所述第二聚合物进行溶解去除；
最后向所述液晶盒内注入向列相液晶；
其中，所述第一胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶，并且所述第二胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶；或者所述第一胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶，并且所述第二胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶。
进一步的，在进行所述紫外光曝光时，利用具有三种灰阶的遮光板进行曝光，使得所述第一胆甾相液晶层产生三种不同的螺距的胆甾相液晶单元。
本发明提供的一种胆甾相液晶显示装置包括反射层和驱动层，通过将第一胆甾相液晶层设置为包括至少两层成对设置的左旋胆甾相液晶层和右旋胆甾相液晶层，用于对入射的光线进行反射，可以实现单色显示，与现有技术中的显示装置相比，具有功耗低，在进行画面显示时无需背光源，并且能够在弱光环境下进行画面显示的优点；并且该胆甾相液晶显示装置无需设置偏振片，减小了该装置的厚度；另外，所述反射层对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光都有反射作用，反射率高，从而提高了显示亮度；并且绿色环保，不会对人眼造成伤害。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的又一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的又一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图；
图6为本发明实施例三提供的一种胆甾相液晶显示装置中反射层的制备方法；
图7为本发明实施例三提供的一种遮光板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的一种胆甾相液晶显示装置，主要包括：
反射层110和驱动层120。
其中，反射层110，反射层110由上至下依次包括：第一透明基板111、第一取向层112、第一胆甾相液晶层113、第二取向层114以及第二透明基板115，第一透明基板111以及第二透明基板115对合形成腔体，用于容纳液晶。第一取向层112与第二取向层114用于对液晶进行定向。
驱动层120可以是位于反射层110上，用于对反射层110反射的光线进行亮度调制。
进一步的，第一胆甾相液晶层113包括至少两层成对设置的左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132，用于对入射的光线进行反射。可选的，第一胆甾相液晶层113可以是包括一对左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132，其中当左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132为一对时，左旋胆甾相液晶层1131可以是在右旋胆甾相液晶层1132之上(参见图1)或之下，对此不作具体限定；也可以是包括多对左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132，当左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132为多对时，左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132可以是间隔设置，示例性的，可以是包括两对间隔设置的左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132，参见图2。
本实施例提供的一种胆甾相液晶显示装置的工作原理如下所示：
首先，胆甾相液晶的反射原理如下：由于液晶分子具有的各向异性，所以不同的偏振光入射后折射率存在差异。胆甾相液晶分子呈周期性螺旋状排列，对于偏振光而言，液晶分子折射率呈周期性分布，相当于一种一维光子晶体，即光栅结构。该结构能提供分布式反馈光子禁带，这意味着部分特定频率波长的光不能够通过该光子晶体结构，或者说这部分光将被反射。其中，反射中心波长(λ)与带宽(△λ)可以分别由λ＝nave*p以及△λ＝△n*p表示。这里nave是液晶的平均折射率，△n是液晶折射率差，p是螺旋结构周期长度。
当光线进入胆甾相液晶显示装置的反射层110后，反射层110对处于第一胆甾相液晶层113的反馈光子禁带的波段的光进行反射，例如当红色的光的波长位于第一胆甾相液晶层113的反馈光子禁带中，则反射层110只反射红色的光，如此便实现了单色显示，然后光线进入驱动层120进行明暗调制，最后出射，这样便实现了胆甾相液晶显示装置的单一色彩的画面显示。
本发明实施例提供的一种胆甾相液晶显示装置包括反射层110和驱动层120，通过将第一胆甾相液晶层113设置为包括至少两层成对设置的左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132，用于对入射的光线进行反射，可以实现单色显示，与现有技术中的显示装置相比，功耗低，在进行画面显示时无需背光源，并且能够在弱光环境下进行画面显示；该胆甾相液晶显示装置无需设置偏振片，减小了该装置的厚度；另外，反射层110对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光都有反射作用，反射率高，从而提高了显示亮度；并且绿色环保，不会对人眼造成伤害。
优选的，在上述实施例的基础上，左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132可以是禁带重合。具体的，禁带重合是在左旋胆甾相液晶层1131和右旋胆甾相液晶层1132中间无任何隔离物且无缝对接的基础上实现的。这样设置的好处是，能够将反射率从现有技术中的40％左右提高到70％以上，增加了反射光线的亮度。并且在进行单色显示时，能够使得反射层110反射的光的波长在同一波段，颜色相同，否则会反射的光会存在颜色偏差以及重影等不良现象，影响显示。
进一步的，如图3所示，上述实施例中驱动层120由上至下依次包括：
第三透明基板121、第一导电层122、第二胆甾相液晶层123、第二导电层124以及第四透明基板125。示例性的，第一导电层122以及第二导电层124可以是采用ITO(Indium TinOxide，氧化铟锡)薄膜电极。
驱动层120的亮暗调制是基于在电场作用下，胆甾相液晶可以实现平面态与焦锥态之间的转换，实现双稳态显示的基础上实现的，具体原理如下：
在双稳态驱动有两种方式：1、在第一导电层122与第二导电层124之间加一个约50V左右高压脉冲使得第二胆甾相液晶层123中液晶分子形成H态(场致相液晶排列)，若瞬时降低电压，液晶分子将会从H态转变为P态(平面态)，此时驱动层120为透明态；若电压缓缓降低大约持续10-20毫秒，液晶分子排列将会回到FC态(焦锥态)，此时液晶驱动层120为不透明态，因此在这两种稳态之间进行变换即可实现明暗调制，通过控制电压脉冲时间即可实现显示。2、驱动层120的双稳态驱动还可以是：在胆甾相液晶中，加入例如Darocur1173(一种液体紫外光引发剂，分子式为：2-羟基-2甲基-1苯基-1丙酮)、RM257和TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)的聚合物单体形成用于稳定胆甾相液晶的聚合物后，可以使得第二胆甾相液晶层123在例如5-10V的低电压下(具体要根据液晶盒盒厚及液晶的物理性质而定)，即可实现从P态与FC态之间的转换。由于聚合物稳定，胆甾相液晶无电场时在聚合物的作用下会自动回到P态，加电压后又将转换为FC态，这样就实现了灰度调制，这种驱动方式无需将胆甾相液晶分子向H态转变，也就是说无需加50V左右的高电压即可实现灰度调制。
可选的，第一透明基板111可以复用为第四透明基板125，这样设置的好处是，由于减少了膜层的层数，所以减小了反射层110反射的光的损耗，进一步提高了反射率。
进一步的，上述实施例中第一透明基板111以及第二透明基板115可以为玻璃基板或透明柔性基板。优选的，当第一透明基板111以及第二透明基板115为透明柔性基板时，所述胆甾相液晶显示装置便可以弯曲、卷曲，甚至折叠，提升了用户的使用体验。
进一步的，如图4所示，上述实施例中反射层110还包括：光吸收层116，光吸收层116设置在第一胆甾相液晶层113的入光侧，用于吸收未被反射层110反射的光线。光吸收层116具体可以是黑色油墨吸收层，防止所述胆甾相液晶显示装置从背面漏光。
实施例二
图5为本发明实施例二提供的一种胆甾相液晶显示装置的结构示意图。本发明实施例在上述实施例的基础上进行了优化，如图5所示，本发明实施例提供的一种胆甾相液晶显示装置包括：
反射层110和驱动层120，驱动层120设置在反射层110之上。
其中，反射层110由上至下依次包括：第一透明基板111、第一取向层112、第一胆甾相液晶层113、第二取向层114以及第二透明基板115；驱动层120由上至下依次包括：第三透明基板121、第一导电层122、第二胆甾相液晶层123、第二导电层124以及第四透明基板125。
与上述实施例不同的是，本实施例中所述第一胆甾相液晶层113由三种螺距不同的胆甾相液晶单元组成，分别用于反射红光、蓝光以及绿光。示例性的，如图5所示，胆甾相液晶单元可以是包括：第一胆甾相液晶单元1133，用于反射红光；第二胆甾相液晶单元1134，用于反射蓝光；第三胆甾相液晶单元1135，用于反射绿光。具体的，所述胆甾相液晶单元由于螺距不同，所以能够反射的光的波段不同，从而实现了波长位于不同波段的各种颜色的光线的反射，进而使所述胆甾相液晶显示装置实现了全彩显示的显示效果。
本发明实施例通过将第一胆甾相液晶层113设置成三种螺距不同的胆甾相液晶单元，实现了彩色显示的效果，大大提升了胆甾相液晶显示装置所显示的画面的视觉效果。
实施例三
图6为本发明实施例三提供的一种胆甾相液晶显示装置中反射层的制备方法，其中所述胆甾相液晶显示装置是指上述实施例中任一所述的胆甾相液晶显示装置。如图6所示，本发明实施例提供的一种胆甾相液晶显示装置中反射层的制备方法，包括以下操作：
S110、将光引发剂以预设比例掺杂在第一取向层中；
示例性的，该操作中所述的光引发剂可以采用Darocur1173。具体的，该操作可以是将光引发剂以质量分数为1％的比例掺杂在第一取向层中。
S120、将所述第一取向层设置在第一透明基板内侧；
S130、将第一胆甾相液晶以及第一聚合物注入所述第一透明基板与第二透明基板形成的液晶盒中；
该操作中可以是在将所述第一透明基板与第二透明基板对合之后，在两者之间的边缘处涂布框胶，从而形成液晶盒，在此不作具体限定。具体的，注入所述液晶盒中的所述第一胆甾相液晶与所述第一聚合物的质量比可以是7:3。
S140、从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，与所述第一透明基板相邻的第一聚合物经过所述第一取向层中光引发剂的触发，所述第一聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合；
通过在本操作中可以使得靠近所述第一取向层的那部分所述第一聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合，使得所述聚合物形成坚硬的多孔结构把液晶分子包围起来，这样聚合物便复制了第一胆甾相液晶的形貌结构。
S150、将未反应的所述第一聚合物以及所述第一胆甾相液晶浸泡溶解；
本操作具体可以是通过甲苯、异丙醇或者环己烷等有机溶剂将未反应的所述第一聚合物以及所述第一胆甾相液晶浸泡溶解进行去除。
S160、将第二胆甾相液晶、所述光引发剂以及第二聚合物注入所述液晶盒中；
可选的，该操作中所述的光引发剂仍然可以是采用Darocur1173。具体的，本操作可以是先将所述将第二胆甾相液晶与第二聚合物以质量比7:3的比例混合，然后加入质量分数约为1％的所述光引发剂，最后注入所述液晶盒中。
S170、继续从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，通过进行紫外光曝光使与所述第二透明基板侧相邻的所述第二聚合物聚合，所述第二聚合物聚合后与所述第一聚合物聚合后无缝对接；
本操作具体可以是通过控制紫外光的曝光时间和光照强度，实现所述第二聚合物聚合后与所述第一聚合物聚合的无缝对接，使得所述第二聚合物聚合后与所述第一聚合物在填充液晶之后可以实现左旋胆甾相液晶层和右旋胆甾相液晶的禁带重合。
S180、将未反应的所述第二胆甾相液晶、所述光引发剂以及所述第二聚合物进行溶解去除；
本操作具体可以是通过甲苯、异丙醇或者环己烷等有机溶剂将未反应的所述第二聚合物、所述光引发剂以及所述第二胆甾相液晶进行浸泡溶解从而去除。
S190、最后向所述液晶盒内注入向列相液晶。
值得注意的是，所述第一胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶，且所述第二胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶；或者所述第一胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶，且所述第二胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶。具体的，当所述第一胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶，且所述第二胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶时，所述第一聚合物与第二聚合物相同，都是RM691；所述第一胆甾相液晶为手性剂R5011与向列相液晶E7的混合物，其中所述手性剂R5011的质量分数为4.05wt％左右。所述第二胆甾相液晶为手性剂S5011与向列相液晶E7的混合物，其中所述手性剂S5011的质量分数为4.05wt％左右。
同理，当所述第一胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶，且所述第二胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶时，所述第一聚合物与第二聚合物相同，都是RM691；所述第一胆甾相液晶为手性剂S5011与向列相液晶E7的混合物，其中所述手性剂S5011的质量分数为4.05wt％左右。所述第二胆甾相液晶为手性剂R5011与向列相液晶E7的混合物，其中所述手性剂R5011的质量分数为4.05wt％左右。需要说明的是，所述第一聚合物还可以为其他介晶单体。
可选的，上述实施例中，在进行所述紫外光曝光时，利用具有三种灰阶的遮光板，进行曝光，使得所述第一胆甾相液晶层产生三种不同的螺距的胆甾相液晶单元，通过该操作可以形成能够反射红、绿、蓝三种颜色光的第一胆甾相液晶层，实现所述胆甾相液晶显示装置的全彩显示。示例性的，所述遮光板可以是如图7所示的具有灰阶的遮光板，在此不作具体限定。
需要说明的是，本发明实施例提供的任一胆甾相液晶显示装置中反射层的制备方法所制备的反射层具有上述实施例中所述反射层所述的技术效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种胆甾相液晶显示装置，其特征在于，包括：
反射层，所述反射层由上至下依次包括：第一透明基板、第一取向层、第一胆甾相液晶层、第二取向层以及第二透明基板；
其中，所述第一胆甾相液晶层包括至少两层成对设置的左旋胆甾相液晶层和右旋胆甾相液晶层，用于对入射的光线进行反射；
驱动层，所述驱动层位于所述反射层上，用于对所述反射层反射的光线进行亮度调制；
所述左旋胆甾相液晶层中包括左旋胆甾相液晶、光引发剂和第一聚合物，在紫外曝光条件下，所述第一聚合物基端围绕所述左旋胆甾相液晶进行聚合；所述右旋胆甾相液晶层中包括右旋胆甾相液晶、所述光引发剂和第二聚合物，所述第二聚合物与所述第一聚合物相同，在紫外曝光条件下，所述第二聚合物基端围绕所述右旋胆甾相液晶进行聚合；所述第二聚合物与所述第一聚合物无缝对接，所述左旋胆甾相液晶层和所述右旋胆甾相液晶层禁带重合。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射层还包括：位于所述第一胆甾相液晶背离驱动层一侧的光吸收层。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光吸收层为黑色油墨吸收层。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一胆甾相液晶层由三种螺距不同的胆甾相液晶单元组成，分别用于反射红光、蓝光以及绿光。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动层由上至下依次包括：
第三透明基板、第一导电层、第二胆甾相液晶层、第二导电层以及第四透明基板。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一透明基板复用为第四透明基板。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一透明基板以及第二透明基板为玻璃基板或透明柔性基板。
8.一种如权利要求1至6任一所述的装置中反射层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将光引发剂以预设比例掺杂在第一取向层中；
将所述第一取向层设置在第一透明基板内侧；
将第一胆甾相液晶以及第一聚合物注入所述第一透明基板与第二透明基板形成的液晶盒中；
从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，与所述第一透明基板相邻的第一聚合物经过所述第一取向层中光引发剂的触发，所述第一聚合物基端围绕所述第一胆甾相液晶进行聚合；
将未反应的所述第一聚合物以及所述第一胆甾相液晶浸泡溶解；
将第二胆甾相液晶、所述光引发剂以及第二聚合物注入所述液晶盒中；
继续从所述第一透明基板侧进行紫外光曝光，通过进行紫外光曝光使与所述第二透明基板侧相邻的所述第二聚合物聚合，所述第二聚合物聚合后与所述第一聚合物聚合后无缝对接；
将未反应的所述第二胆甾相液晶、所述光引发剂以及所述第二聚合物进行溶解去除；
最后向所述液晶盒内注入向列相液晶；
其中，所述第一胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶，并且所述第二胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶；或者所述第一胆甾相液晶为所述右旋胆甾相液晶，并且所述第二胆甾相液晶为所述左旋胆甾相液晶。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在进行所述紫外光曝光时，利用具有三种灰阶的遮光板进行曝光，使得所述第一胆甾相液晶层产生三种不同的螺距的胆甾相液晶单元。
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