CN106997127A - 一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺 - Google Patents

一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺，包括透明PET结构层、上层高分子聚合物层、具有不同螺距的第一液晶层和第二液晶层、下层高分子聚合物层以及下层PET层；透明PET结构层包括从上往下依次设置的防污膜层、加硬层、磨砂面层、透明PET层、增透层、氧化铟锡导电膜层以及接着层；且所述透明PET层或氧化铟锡导电膜层的厚度大于防污膜层、加硬层、磨砂面层增透层以及接着层的厚度，本设计可以一键清除字迹，非常省电，本设计工艺简便，成本更加低廉，并且整个工艺基本上都能实现自动化生产，环保，节能。

Description

一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺
[技术领域]
本发明涉及液晶屏结构技术领域，尤其涉及一种成本低廉，使用方便，可以大幅度降低人们对纸张依赖的高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺。
[背景技术]
近些年，随着人们生活水平的不断提高，各行各业的产品都更加注重实际的使用效果以及对人们健康保护的程度，传统的教学环境中，一般都是采用粉笔在黑板上写字，然后擦除的方式，实际使用过程中会产生大量粉末，如果使用者长期使用，则会对身体健康造成很大的影响，基于此，目前市面上出现了一种可以代替传统黑板书写模式的液晶手写装置产品，该液晶手写装置产品一般采用的技术是通过调整液晶中不同HTP的手性剂及手性剂的含量的方式来改变液晶螺距，从而来调整反射光的颜色，不过，仅添加手性剂胆甾相液晶仅能反射可见光中某个波长段的光波即某种颜色的光，所以反射的而形成的图案亮度不会太高，若想增强字迹所反射光的强度，必须增加反射光的波长范围。也就是说，当其他条件不变时，反射多种颜色的光，才能增加字迹的亮度。若要反射多种颜色的光波，根据布拉格公式，液晶层中的胆甾相液晶的螺距也必须是多种的。
液晶手写装置对应的液晶显示黑板产品首先将课件存储在存储装置中然后将存储装置与液晶显示装置相连随后输出并显示课件。这类黑板虽然可以解决粉尘的问题，但不能实现自由书写，书写体验不好，同时对书写者眼睛有伤害。近几年，市场上出现了一种液晶手写板，该类液晶手写板用胆固醇相液晶和高分子混合物材料作为书写底材，用户用硬物即可实现在该液晶手写板上实现书写。目前的液晶手写板一般包含两相对设置的导电层，液晶分子充填在两导电层之间。两导电层通电时，可以使得液晶分子发生偏转从而擦除书写内容。这种液晶手写板字迹黯淡不清晰且表面反射眩光，故使用起来体验感非常不好，故使用率很低。
基于此，本领域的技术人员进行了大量的研发和实验，从具体的结构构造入手进行改进和改善，并取得了较好的效果。
[发明内容]
为克服现有技术所存在的问题，本发明提供一种成本低廉，使用方便，可以大幅度降低人们对纸张依赖的高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺。
本发明解决技术问题的方案是提供一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，包括透明PET结构层、上层高分子聚合物层、具有不同螺距的第一液晶层和第二液晶层、下层高分子聚合物层以及下层PET层；在所述下层PET层上形成有氧化铟锡导电膜层；且该氧化铟锡导电膜层位于下层高分子聚合物层和下层PET层之间；所述第一液晶层和第二液晶层的厚度范围都为2-5微米，且第一液晶层反射的波长范围为590-750纳米，第二液晶层反射的波长范围为495-590纳米；所述透明PET结构层包括从上往下依次设置的防污膜层、加硬层、磨砂面层、透明PET层、增透层、氧化铟锡导电膜层以及接着层；所述防污膜层为氟硅烷材质层；接着层为SiO2材质层；且所述透明PET层或氧化铟锡导电膜层的厚度大于防污膜层、加硬层、磨砂面层增透层以及接着层的厚度。
优选地，所述上层高分子聚合物层和下层高分子聚合物层为第一液晶层和第二液晶层形成过程中，由少量黏附于氧化铟锡导电膜层表面上的液晶浆料组分经紫外光照射发生聚合反应形成的聚合物薄层。
优选地，所述透明PET层的厚度为100微米或125微米。
优选地，所述接着层的厚度范围为3-5纳米。
优选地，所述下层PET层包括由上到下依次设置的接着层、氧化铟锡导电膜层、增透层以及透明或彩色PET膜层。
优选地，所述透明PET结构层中的氧化铟锡导电膜层蚀刻成宽度为25mm的横向长条形，下层PET层中的氧化铟锡导电膜层蚀刻成宽度为25mm的竖向长条形。
一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构的制作工艺，包括以下步骤，
S1：准备一定宽度的透明ITO PET膜，并对其的透光率、雾度、表面硬度以及色度指数进行来料检测；
S2：准备一定宽度的下层黑色ITO PET膜卷材；并对其透光率、雾度、表面硬度以及色度指数进行来料检测；
S3：ITO电路蚀刻；控制上层透明PET结构层的ITO蚀刻成竖向的ITO块，下层PET层的ITO蚀刻成横向的ITO块；
S4：对步骤S1和S2中检测完成且符合标准的ITO PET膜进行臭氧清洗处理；清洗过程使用182纳米的紫外线光谱照射ITO PET膜表面至少两分钟，且控制臭氧清洗机的转速为0.5M/分；
S5:卷对卷液晶灌装；将预先准备好的液晶浆料灌入ITO PET膜中透明PET结构层和下层PET层之间的空隙中；灌装过程中采用可精密控制流量的计量泵控制液晶浆料的流量，利用光栅定位的高精度压辊进行辊压来控制ITO PET膜中液晶层的厚度；
S6：聚合诱导相分离；使用波长范围为350-370nm的紫外线对步骤S5中已经灌装完成液晶浆料的ITO PET膜透明膜侧进行照射，使ITO PET膜透明膜中的液晶层发生交联，形成具有不同螺距梯度的第一液晶层和第二液晶层；紫外线的照射时长范围为5-10分钟；
S7：时效处理；把步骤S6中聚合诱导相分离完成后的ITO PET膜收成卷状，并放置至少24小时，聚合反应得以彻底反应完全；
S8：柔化处理；通过特殊的方法，使液晶层彻底形成非牛顿流体状；
S9：手动治具切割及引脚；用特制的治具及刀具将液晶膜进行外形尺寸的切割。同时，将电路的ITO层电路切割出来，并擦拭边缘溢出的液晶液体；
S10：封边，外观检验，入库。
优选地，所述步骤S5中高精度压辊对ITO PET膜厚度的控制范围为3um-11um。
优选地，所述步骤S1中透明ITO PET膜的厚度为100微米或125微米；步骤S2中下层PET层的厚度为0.188mm。
与现有技术相比，本发明一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺通过采用上层透明PET结构、具有不同螺距的第一液晶层、第二液晶层、高分子聚合物层以及下层PET层的结构设计，实际的液晶屏产品可以感受压力，使用无任何功能的硬质笔均可在其表面书写，并且可以显示出鲜艳颜色的笔迹，也可显示白色笔迹，字迹在不擦除的状态下可以永久保存，独特的液晶配方使之可以显示黑底绿字、黑底白字黑底黄字及蓝底白字等各种颜色的显示搭配，字迹比较亮，可以一键清除字迹，非常省电。本设计工艺简便，成本更加低廉，并且整个工艺基本上都能实现自动化生产，环保，节能。
[附图说明]
图1是本发明一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构的层状结构示意图。
图2和图3是本发明一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板的制作工艺流程图。
[具体实施方式]
为使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定此发明。
请参阅图1至图3，本发明一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构1包括透明PET结构层、上层高分子聚合物层、具有不同螺距的第一液晶层和第二液晶层、下层高分子聚合物层以及下层PET层；在所述下层PET层上形成有氧化铟锡导电膜层；且该氧化铟锡导电膜层位于下层高分子聚合物层和下层PET层之间；所述第一液晶层和第二液晶层的厚度范围都为2-5微米，且第一液晶层反射的波长范围为590-750纳米，第二液晶层反射的波长范围为495-590纳米；所述透明PET结构层包括从上往下依次设置的防污膜层、加硬层、磨砂面层、透明PET层、增透层、氧化铟锡导电膜层以及接着层；所述防污膜层为氟硅烷；接着层为SiO2材质层；且所述透明PET层或氧化铟锡导电膜层的厚度大于防污膜层、加硬层、磨砂面层增透层以及接着层的厚度。
通过采用上层透明PET结构、具有不同螺距的第一液晶层、第二液晶层、高分子聚合物层以及下层PET层的结构设计，实际的液晶屏产品可以感受压力，使用无任何功能的硬质笔均可在其表面书写，并且可以显示出鲜艳颜色的笔迹，也可显示白色笔迹，字迹在不擦除的状态下可以永久保存，独特的液晶配方使之可以显示黑底绿字、黑底白字黑底黄字及蓝底白字等各种颜色的显示搭配，字迹比较亮，可以一键清除字迹，非常省电，本设计工艺简便，成本更加低廉，并且整个工艺基本上都能实现自动化生产，环保，节能。
优选地，所述上层高分子聚合物层和下层高分子聚合物层为第一液晶层和第二液晶层形成过程中，由少量黏附于氧化铟锡导电膜层表面上的液晶浆料组分经紫外光照射发生聚合反应形成的聚合物薄层。从理论上分析，液晶器(P态)件的反射光谱特性主要与其内胆甾相液晶分子的排列情况有关，器件内胆甾相液晶分子在平面织构态的沿面排列越好，其反射光谱越强，反之就越弱，而液晶分子的排列又主要取决于其自身所受的锚定作用，在此，液晶分子的取向主要取决于表面锚定作用和盒内聚合物立体网络的共同作用，此处表面的锚定作用就是指表面处聚合物薄层的锚定作用，因此使得液晶分子在靠近表面的地方平面取向很好。
一般的PET膜材的表面硬度铅笔硬度仅有HB级别，加上此加硬层后，液晶屏表面硬度可以达到3H以上，大大增加液晶屏的防刮性能。
优选地，所述透明PET层的厚度为100微米或125微米。透明PET层为所有层的载体。增透层为在ITO和PET之间增加的用于提升ITO和PET界面透过率的功能层，此层主要是提升外界光线射入屏中的透过率。
优选地，所述接着层的厚度范围为3-5纳米。为了提升字迹反射出来的光线的透过率，故增加此层。
优选地，所述下层PET层包括由上到下依次设置的接着层、氧化铟锡导电膜层、增透层以及透明或彩色PET膜层。
优选地，所述透明PET结构层中的氧化铟锡导电膜层蚀刻成宽度为25mm的横向长条形，下层PET层中的氧化铟锡导电膜层蚀刻成宽度为25mm的竖向长条形。
一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构的制作工艺，包括以下步骤，
S1：准备一定宽度的透明ITO PET膜，并对其的透光率、雾度、表面硬度以及色度指数进行来料检测；
S2：准备一定宽度的下层黑色ITO PET膜卷材；并对其透光率、雾度、表面硬度以及色度指数进行来料检测；
S3：ITO电路蚀刻；控制上层透明PET结构层的ITO蚀刻成竖向的ITO块，下层PET层的ITO蚀刻成横向的ITO块；
S4：对步骤S1和S2中检测完成且符合标准的ITO PET膜进行臭氧清洗处理；清洗过程使用182纳米的紫外线光谱照射ITO PET膜表面至少两分钟，且控制臭氧清洗机的转速为0.5M/分；
S5:卷对卷液晶灌装；将预先准备好的液晶浆料灌入ITO PET膜中透明PET结构层和下层PET层之间的空隙中；灌装过程中采用可精密控制流量的计量泵控制液晶浆料的流量，利用光栅定位的高精度压辊进行辊压来控制ITO PET膜中液晶层的厚度；
S6：聚合诱导相分离；使用波长范围为350-370nm的紫外线对步骤S5中已经灌装完成液晶浆料的ITO PET膜透明膜侧进行照射，使ITO PET膜透明膜中的液晶层发生交联，形成具有不同螺距梯度的第一液晶层和第二液晶层；紫外线的照射时长范围为5-10分钟；
S7：时效处理；把步骤S6中聚合诱导相分离完成后的ITO PET膜收成卷状，并放置至少24小时，聚合反应得以彻底反应完全；
S8：柔化处理；通过特殊的方法，使液晶层彻底形成非牛顿流体状；
S9：手动治具切割及引脚；用特制的治具及刀具将液晶膜进行外形尺寸的切割。同时，将电路的ITO层电路切割出来，并擦拭边缘溢出的液晶液体；
S10：封边，外观检验，入库。因此时的液晶层已经形成非牛顿液体状。为防止液晶流出液晶屏，故切割完的液晶需要将UV胶水均匀涂在液晶屏边缘上，经过自然放置后，根据毛细管原理，胶水会自动渗入液晶屏的液晶层内部。当渗入约2mm处时，立即对封胶处进行UV固化。渗胶的深度应根据静置时间来进行严格把控，以防胶水渗的太深进入可视区。对边缘的胶水进行固化时，需要将液晶屏的有效区域遮蔽起来。否则会对液晶屏液晶层过度曝光，从而造成液晶屏的手写笔迹的粗细不均。
聚合诱导相分离过程中，当紫外光照射添加了紫外线吸收染料的对叔丁基邻苯二酚的可光聚合的单官及双官能团树脂单体的向列相液晶单体、双官能团手性单体和光引发剂的混合物，引发了混合物中可聚合单体的分子间发生交联反应，由于紫外线吸收染料的存在，在复合薄膜中形成紫外光光强度梯度，由于双官能团单体的聚合速率较双官能团手性单体的聚合速率快(后者的分子体积较大)，因此，在离紫外光源近的高光强度区域内，双官能团单体消耗得更快，引起离紫外光源远的低光强度区域的双官能团单体向高光强度区域扩散，在薄膜厚度方向上聚合形成了双官能团单体的浓度梯度，在复合薄膜中紫外光强度较高的一侧，液晶复合材料分子形成的螺旋排列的螺距较大，而在相对一侧分子螺旋排列的螺距较小，于是，就形成对应的第一液晶层和第二液晶层。由于在复合材料中形成分子螺旋排列的螺距，所以复合材料可以反射整个可见光波长范围内的红绿蓝左旋圆偏振入射光，而紫外光光强度对反射波带的影响可理解为，较弱的紫外光，更易使液晶单体在复合薄膜中充分扩散形成浓度梯度。因此，紫外线照度控制在0.35-0.55mW/cm2，照射时间在5分钟-10分钟之间；此时控制好排风，照射时液晶屏表面温度不超过35摄氏度，太高的温度会导致液晶分子的震动过于激烈，液晶层内部螺距的排布没有那么有规律性，在液晶屏性能上显示为成品的字迹较黯淡。
采用本工艺流程制作的液晶屏，是在胆甾相液晶中加入紫外线吸收剂(染料)，由于紫外光吸收染料的存在，在紫外光诱导聚合的过程中，在复合材料中将形成紫外光强度梯度，进而形成手性单体的浓度梯度，诱导胆甾相液晶体系形成螺距，最终制备了可反射可见光区红蓝绿三色光的胆甾相液晶聚合物薄膜。宏观表现为，液晶手写屏的笔迹亮度大大增加。
优选地，所述步骤S5中高精度压辊对ITO PET膜厚度的控制范围为3um-11um。
优选地，所述步骤S1中透明ITO PET膜的厚度为100微米或125微米；步骤S2中下层PET层的厚度为0.188mm。
与现有技术相比，本发明一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构及制作工艺通过采用上层透明PET结构、具有不同螺距的第一液晶层、第二液晶层、高分子聚合物层以及下层PET层的结构设计，实际的液晶屏产品可以感受压力，使用无任何功能的硬质笔均可在其表面书写，并且可以显示出鲜艳颜色的笔迹，也可显示接近白色颜色的笔迹，字迹在不擦除的状态下可以永久保存，独特的液晶配方使之可以显示黑底绿字、黑底白字黑底黄字及蓝底白字等各种颜色的显示搭配，字迹比较亮，可以一键清除字迹，非常省电，一块纽扣电池可以确保擦写100000次，按每天使用100次计算，一块纽扣电池可以使用三年，本设计工艺简便，成本更加低廉，并且整个工艺基本上都能实现自动化生产，环保，节能。
以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，其特征在于：包括透明PET结构层、上层高分子聚合物层、具有不同螺距的第一液晶层和第二液晶层、下层高分子聚合物层以及下层PET层；在所述下层PET层上形成有氧化铟锡导电膜层；且该氧化铟锡导电膜层位于下层高分子聚合物层和下层PET层之间；所述第一液晶层和第二液晶层的厚度范围都为2-5微米，且第一液晶层反射的波长范围为590-750纳米，第二液晶层反射的波长范围为495-590纳米；所述透明PET结构层包括从上往下依次设置的防污膜层、加硬层、磨砂面层、透明PET层、增透层、氧化铟锡导电膜层以及接着层；所述防污膜层为氟硅烷层；接着层为SiO2材质层；且所述透明PET层或氧化铟锡导电膜层的厚度大于防污膜层、加硬层、磨砂面层增透层以及接着层的厚度。
2.如权利要求1所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，其特征在于：所述上层高分子聚合物层和下层高分子聚合物层为第一液晶层和第二液晶层形成过程中，由少量黏附于氧化铟锡导电膜层表面上的液晶浆料组分经紫外光照射发生聚合反应形成的聚合物薄层。
3.如权利要求1所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，其特征在于：所述透明PET层的厚度为100微米或125微米。
4.如权利要求1所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，其特征在于：所述接着层的厚度范围为3-5纳米。
5.如权利要求1所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，其特征在于：所述下层PET层包括由上到下依次设置的接着层、氧化铟锡导电膜层、增透层以及透明或彩色PET膜层。
6.如权利要求5所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构，其特征在于：所述透明PET结构层中的氧化铟锡导电膜层蚀刻成宽度为25mm的横向长条形，下层PET层中的氧化铟锡导电膜层蚀刻成宽度为25mm的竖向长条形。
7.一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1：准备一定宽度的透明ITO PET膜，并对其的透光率、雾度、表面硬度以及色度指数进行来料检测；
S2：准备一定宽度的下层黑色ITO PET膜卷材；并对其透光率、雾度、表面硬度以及色度指数进行来料检测；
S3：ITO电路蚀刻；控制上层透明PET结构层的ITO蚀刻成竖向的ITO块，下层PET层的ITO蚀刻成横向的ITO块；
S4：对步骤S1和S2中检测完成且符合标准的ITO PET膜进行臭氧清洗处理；清洗过程使用182纳米的紫外线光谱照射ITO PET膜表面至少两分钟，且控制臭氧清洗机的转速为0.5M/分；
S5:卷对卷液晶灌装；将预先准备好的液晶浆料灌入ITO PET膜中透明PET结构层和下层PET层之间的空隙中；灌装过程中采用可精密控制流量的计量泵控制液晶浆料的流量，利用光栅定位的高精度压辊进行辊压来控制ITO PET膜中液晶层的厚度；
S6：聚合诱导相分离；使用波长范围为350-370nm的紫外线对步骤S5中已经灌装完成液晶浆料的ITO PET膜透明膜侧进行照射，使ITO PET膜透明膜中的液晶层发生交联，形成具有不同螺距梯度的第一液晶层和第二液晶层；紫外线的照射时长范围为5-10分钟；
S7：时效处理；把步骤S6中聚合诱导相分离完成后的ITO PET膜收成卷状，并放置至少24小时，聚合反应得以彻底反应完全；
S8：柔化处理；通过特殊的方法，使液晶层彻底形成非牛顿流体状；
S9：手动治具切割及引脚；用特制的治具及刀具将液晶膜进行外形尺寸的切割；同时，将电路的ITO层电路切割出来，并擦拭边缘溢出的液晶液体；
S10：封边，外观检验，入库。
8.如权利要求7所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构的制作工艺，其特征在于：所述步骤S5中高精度压辊对ITO PET膜厚度的控制范围为3um-11um。
9.如权利要求7所述的一种高亮度粗笔迹压敏型胆甾相液晶黑板结构的制作工艺，其特征在于：所述步骤S1中透明ITO PET膜的厚度为100微米或125微米；步骤S2中下层PET层的厚度为0.188mm。
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