发明内容
本发明的目的是提供一种具有高对比度和高透光率的聚合物网络液晶显示器,所述聚合物网络液晶显示器在零电场时为透明态,透光率>85%,施加电压后呈散射态,且透明态不存在视角问题,在视角120°时,显示器的透光率仍>80%。
为了完成上述发明目的,本发明提供一种聚合物网络液晶显示器,包括:第一基体层、第一导电层、第一取向层、液晶介质层、第二取向层、第二导电层、第二基体层,其中,所述液晶介质层包括:
占所述液晶介质总重量1-15%的一种或更多种具有通式Ⅰ和/或通式Ⅱ结构的聚合性化合物组成的组作为第一组分
以及
占所述液晶介质总重量85-99%的向列相液晶组合物作为第二组分,
其中,
Sp1和Sp2、Sp3和Sp4相同或不同,各自独立地选自或
R1选自-H、1-5个碳原子卤代或未被卤代的烷基或烷氧基、-COOCH3、-CF2COOC2H5;
X1、X2、X3和X4相同或不同,各自独立地选自-O-、-OCO-、-COO-、-O-COO-;
Y1、Y2、Y3和Y4相同或不同,各自独立地选自1-20个碳原子的直链或支链烷基;
环和环相同或不同,各自独立地选自或
本发明所述的液晶介质层,还包含:占所述液晶介质总重量0.01-5%的光引发剂。
在本发明的在本发明的一些实施方式中,所述光引发剂选自184、907、TPO或173。
在本发明的一些实施方式中,通式Ⅰ和/或通式Ⅱ结构的聚合性化合物组成的组占所述液晶介质总重量的1-10%,向列相液晶组合物占所述液晶介质总重量的90-99%。
在本发明的一些实施方式中,所述第一、第二基底层选自玻璃或者硬质膜层,其中,所述硬质膜层可为透明塑料薄膜或者透明塑料板。
在本发明的一些实施方式中,所述第一、第二导电层为透明电极层,所述透明电极层可以根据显示或擦除图案的需要而分割成若干单元。
在本发明的一些实施方式中,所述第一、第二取向层选自可使液晶取向的材料。
在本发明的一些实施方式中,所述第一取向层和第二取向层选自聚酰亚胺、聚乙烯醇或光配向材料。
在本发明的一些实施方式中,所述向列相液晶组合物包含:
占所述向列相液晶组合物总重量5-60%的一种或更多种通式Ⅲ的化合物
占所述向列相液晶组合物总重量15-65%的一种或更多种通式Ⅳ的化合物
占所述向列相液晶组合物总重量5-30%的一种或更多种通式Ⅴ的化合物
占所述向列相液晶组合物总重量0-15%的一种或更多种通式Ⅵ的化合物
占所述向列相液晶组合物总重量0-20%的一种或更多种通式Ⅶ的化合物
以及
占所述向列相液晶组合物总重量0-20%的一种或更多种通式Ⅷ的化合物
其中,
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13相同或不同,各自独立地选自1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基或烯氧基,其中,所述1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基或烯氧基中的一个或更多个H可以各自独立地被F或Cl取代;
X5选自-CH2O-、-OCO-、-COO-、-C≡C-;
X6选自单键或-COO-;
Y5和Y6相同或不同,各自独立地选自-F或-CN;
环环环环和环相同或不同,各自独立地选自或
a、b、c、d和e相同或不同,各自独立地表示0或1,其中,a和b不同时为0,c和d不同时为0。
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅰ的聚合性化合物选自如下结构:
以及
其中,
n1和n2相同或不同,各自独立表示1-15的正整数;
R1选自-H、1-5个碳原子卤代或未被卤代的烷基或烷氧基、-COOCH3、-CF2COOC2H5。
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅰ-1的聚合性化合物选自如下结构:
以及
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅰ-2的聚合性化合物选自如下结构:
以及
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅰ-3的聚合性化合物选自如下结构:
以及
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅱ的聚合性化合物选自如下结构:
以及
其中,
n3和n4相同或不同,各自独立表示1-15的正整数。
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅱ-1的聚合性化合物选自如下结构:
以及
在本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅱ-2的聚合性化合物选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅲ的化合物选自如下结构:
以及
其中,
R2和R3相同或不同,各自独立地选自1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基或烯氧基。
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅲ-1选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅲ-2选自如下结构:
以及;
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅲ-3选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅳ的化合物选自如下结构:
以及
其中,
R4和R5相同或不同,各自独立地选自1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基或烯氧基。
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅳ-1选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅳ-2选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅳ-3选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,优选地,所述Ⅳ-4选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅴ的化合物选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅵ的化合物选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅶ的化合物选自如下结构:
以及本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅷ的化合物选自如下结构:
以及
其中,
R12和R13相同或不同,各自独立地选自1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基或烯氧基。
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅷ-1的化合物选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅷ-2的化合物选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,所述通式Ⅷ-3的化合物选自如下结构:
以及
本发明的一些实施方式中,更优选地,Sp1和Sp2、Sp3和Sp4相同或不同,各自独立地选自或
本发明的一些实施方式中,更优选地,X5选自-COO-或-C≡C-。
本发明的一些实施方式中,更优选地,R1选自1-5个碳原子的烷基、-COOCH3、-CF2COOC2H5。
本发明的一些实施方式中,更优选地,R2和R3相同或不同,各自独立地选自1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基。
本发明的一些实施方式中,更优选地,R12和R13相同或不同,各自独立地选自1-10个碳原子的烷基或烷氧基、2-10个碳原子的烯基。
本发明的一些实施方式中,更优选地,所述光引发剂为184。
本发明的一些实施方式中,本发明所述聚合物网络液晶显示器,在视角120°时,显示器的透光率范围为大于80%小于90%。
本发明的一些实施方式中,优选地,本发明所述聚合物网络液晶显示器,在视角120°时,显示器的透光率范围为大于80%小于85%。
与现有技术相比:常规的PDLC薄膜的施加电压时透光率在75%左右,零电场时透光率为5%左右。由于电场下PDLC薄膜内的液晶难以完全取向,因此随着视角的增大,PDLC薄膜的透光率急剧减小,在视角120°时,PDLC的透光率<60%。由于聚合物含量一般>30%,混合物的粘度一般>500cp(25℃),PDLC薄膜具有较高的驱动电压,一般>50V。因PNLC薄膜相对于PDLC薄膜而言,其在施加电压时呈散射态,零电场时为透明态,故本发明所述的聚合物网络液晶显示器(PNLC薄膜)又称为反式PDLC薄膜。所述的聚合物网络液晶显示器,在零电场时为透明态,透光率>85%,且透明态的视角远优于PDLC膜透明态视角,在视角120°时,此聚合物网络液晶显示器的透光率>80%。给PNLC薄膜施加电压后,薄膜呈现散射态。同时,由于PNLC薄膜中含有的聚合物量较少,PNLC薄膜具有较低的驱动电压。此外,由于PNLC中的聚合物含量一般<15%,PNLC混合物的粘度一般<100cp(25℃),因此,对于混合物的混配以及器件的制作工艺更简单。PNLC的关态为透明态,对于大部分时间需要显示透明态的器件,本发明的PNLC膜较PDLC膜节能,可以应用于透明显示。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是,下面的实施例为本发明的示例,仅用来说明本发明,而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下,可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
为便于表达,以下各实施例中,液晶组合物的基团结构用表1所列的代码表示:
表1 液晶化合物的基团结构代码
以如下结构式的化合物为例:
该结构式如用表1所列代码表示,则可表达为:nCCGF,代码中的n表示左端烷基的C原子数,例如n为“3”,即表示该烷基为-C3H7;代码中的C代表环己烷基。
以下实施例中测试项目的简写代号如下:
参照文献“In-situ photopolymerization of oriented liquid-crystalline acrylates:orientedpolymer networks from a mesogenic diacrylate,Makromol.Chem.,1989,190,2255-2268(定向液晶丙烯酸酯的原位光聚合:来自介晶双丙烯酸酯的定向聚合物网络,高分子化学.,1989,190,2255-2268)”,以及专利US6136225、JPH083111A公开的方法合成本发明所涉及的聚合性液晶化合物。
本发明所述的光引发剂选自184、907、TPO及173,均可通过市售途径获得。
下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。
下述实施例中的聚合性液晶组合物均按照如下方法配制,并进行介电各向异性(Δε)、折射率(no)、光学各向异性(△n)的测试以及其他性能参数的测定:
1.聚合性液晶组合物的配制
按照配方比例将每个组分依次装入同一器皿中,再加入一定量的阻聚剂,加热熔清后,常温避光搅拌1小时,得到乳白色液体。
2.光学参数测试
利用阿贝折射仪对其no和ne进行测量,并计算光学各向异性△n(25℃,589nm)。其中no和ne需要调节目镜角度,两者相差90°,△n=ne-no。
3、介电参数测试
介电测试盒为VA型,盒厚6μm。
按照以下实施例规定的各液晶组合物的配比,制备液晶组合物。所述液晶组合物以及聚合性化合物的制备是按照本领域的常规方法进行的,如采取加热、超声波、悬浮等方式按照规定比例混合制得。
制备并研究下列实施例中给出的液晶组合物。下面显示了各液晶组合物的组成和其性能参数测试结果。
本发明的一些实施方式中,所述聚合性化合物优选如下结构:
化合物Ⅰ-1-1的光学各向异性值为:no=1.5248;ne=1.7433;△n=0.2185
化合物Ⅰ-2-2的光学各向异性值为:no=1.5127;ne=1.6948;△n=0.1821
化合物Ⅰ-2-5的光学各向异性值为:no=1.5148;ne=1.6850;△n=0.1702
化合物Ⅱ-1-2的光学各向异性值为:no=1.5221;ne=1.65;△n=0.1279