CN107641516A - 一种液晶组合物、聚合物分散液晶膜及其制备方法、柔性显示装置和智能玻璃 - Google Patents
一种液晶组合物、聚合物分散液晶膜及其制备方法、柔性显示装置和智能玻璃 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种液晶组合物、聚合物分散液晶膜及其制备方法、柔性显示装置和智能玻璃。根据本发明的液晶组合物,该液晶组合物包括以重量份计的:40~60份向列相液晶、20~40份环氧树脂单体、1~5份阳离子引发剂、20~40份丙烯酸酯单体、2~6份自由基引发剂和1~3份的紫外光吸收染料。根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:液晶组合物的混合步骤:将根据本发明的液晶组合物混合均匀;聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在20~60℃进行紫外光辐照。根据本发明方法制备得到的聚合物分散液晶膜,以及包括本发明聚合物分散液晶膜的柔性显示装置和智能玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域,尤其涉及一种液晶组合物、聚合分散液晶膜及其制备方法、柔性显示装置和智能玻璃。
背景技术
聚合物分散液晶(PDLC)薄膜是将具有双折射性质的液晶微滴均匀分散于连续的聚合物基体中形成的复合材料。
当未对PDLC薄膜施加电场时,液晶微滴的指向矢随机分布,由于光通过液晶微滴的有效折射率与通过聚合物基体的折射率不匹配,光线在液晶和聚合物的界面上发生多次反射和折射,PDLC薄膜强烈散射入射光且呈乳白色的不透明态。当对PDLC薄膜施加足够的电场时,液晶微滴的指向矢沿电场方向排列,如果选用的液晶的寻常折射率与聚合物的折射率匹配,光线直接透过PDLC薄膜,而呈现透明态。虽然传统PDLC薄膜可以实现状态可控,但它只能实现在透过态和散射态两种状态间的转换,限制了PDLC薄膜的应用范围。
发明内容
本发明提供了一种组合物、聚合物分散液晶及其制备方法、柔性显示装置和智能玻璃,解决了现有技术中聚合物分散液晶只能实现透过态和散射态之间转换的问题。
根据本发明的一方面,提供了一种制备液晶组合物,该液晶组合物包括以重量份计的:40~60份向列相液晶、20~40份环氧树脂单体、1~5份阳离子引发剂、20~40份丙烯酸酯单体、2~6份自由基引发剂和1~3份的紫外光吸收染料。
可选地,根据本发明的液晶组合物,所述环氧树脂单体为下述中的一种:聚乙二醇缩水甘油醚、双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂。
可选地,根据本发明的液晶组合物,所述丙烯酸酯单体为下述中的一种:丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、以及式I和式II所示化合物,
根据本发明的另一方面,提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:
液晶组合物的混合步骤:将根据本发明的液晶组合物混合均匀;
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在20~60℃进行紫外光辐照。
可选地,根据本发明的制备方法,在所述聚合步骤,在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为0.8-25mw/cm2,辐照时间为15~80分钟。
根据本发明的另一方面,提供了一种根据本发明制备方法得到的聚合物分散液晶膜。
根据本发明的另一方面,提供了一种柔性显示装置,包括本发明的聚合物分散液晶膜。
根据本发明的另一方面,提供了一种智能玻璃,包括本发明的聚合物分散液晶膜。
本发明的有益效果如下:
根据本发明的液晶组合物,环氧树脂单体在阳离子引发剂的引发下可以发生阳离子聚合生成高分子网络;丙烯酸酯单体在自由基引发剂的引发下也可以发生自由基聚合生成高分子网络;从而可以将向列相液晶锚定在高分子网络中;丙烯酸酯单体的自由基聚合速度大于环氧树脂单体的聚合速度,因此丙烯酸酯单体中锚定的液晶微滴小于环氧树脂单体网络锚定的液晶微滴;另外,在该组合物中还包括紫外光吸收染料,其可以使紫外光从入光面至出光面的光强成梯度减小,也使入光面的聚合速度大于出光面侧的聚合速度,从而使液晶微滴从入光面至出光面依次减小。
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法得到的聚合物分散液晶膜的液晶微滴从入光面至出光面依次减小,通过控制施加电压可以控制得到的聚合物分散液晶膜的透过率,施加电压越高,透过率越高。
根据本发明的柔性显示装置,由于本发明聚合物分散液晶膜的基体为聚合物其柔韧性好,同时聚合物基体中液晶微滴尺寸小(大约十几微米左右)使其可以制作弯曲曲率半径较小的柔性显示装置。
根据本发明的智能玻璃,不同传统PDLC薄膜只能实现在透过态和散射态两种状态间的转换,其可根据室外环境光线的强弱通过电压适时调节智能玻璃的透过率,从而使室内达到让室内人员舒服的光强。
附图说明
图1为根据本发明实施例3制备得到的聚合物分散液晶膜的施加电压和透过率的关系曲线图;
图2为根据本发明实施例3制备得到的聚合物分散液晶膜的入光面的微观形貌图;
图3为根据本发明实施例3制备得到的聚合物分散液晶膜的出光面的微观形貌图。
具体实施方式
具体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,提供了一种液晶组合物,该液晶组合物包括以重量份计的:40~60份向列相液晶、20~40份环氧树脂单体、1~5份阳离子引发剂、20~40份丙烯酸酯单体、2~6份自由基引发剂和1~3份的紫外光吸收染料。
根据本发明的液晶组合物,环氧树脂单体在阳离子引发剂的引发下可以发生阳离子聚合生成高分子网络;丙烯酸酯单体在自由基引发剂的引发下也可以发生自由基聚合生成高分子网络;从而可以将向列相液晶锚定在高分子网络中;丙烯酸酯单体的自由基聚合速度大于环氧树脂单体的聚合速度,因此丙烯酸酯单体中锚定的液晶微滴小于环氧树脂单体网络锚定的液晶微滴;另外,在该组合物中还包括紫外光吸收染料,其可以使紫外光从入光面至出光面的光强成梯度减小,也使入光面的聚合速度大于出光面侧的聚合速度,从而使液晶微滴从入光面至出光面依次减小。其中阳离子引发剂优选UV16976,UV16976的分子式如下所示:
根据本发明的组合物中的自由基引发剂优选Igacure 651,Igacure 651的分子式如下所示:
根据本发明的液晶组合物中的紫外光吸收染料优选下述化合物:
根据本发明的液晶组合物的一种实施方式,所述环氧树脂单体为下述中的一种:聚乙二醇缩水甘油醚、双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂。
根据本发明的环氧树脂单体中的聚乙二醇缩水甘油醚(EGDE)所示:
根据本发明的环氧树脂中的双酚A型的环氧树脂(PEGDE)示:
根据本发明的环氧树脂中的双酚F型的环氧树脂(DGEBF)示:
根据本发明的液晶组合物的一种实施方式,所述丙烯酸酯单体为下述中的一种:丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、以及式I所示化合物和式II所示化合物,
根据本发明的液晶组合物中式I所示化合物的缩写为TMHA,式II所示化合物的缩写为BDDA。
根据本发明的另一方面,提供了一种聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:
液晶组合物的混合步骤:将根据本发明的液晶组合物混合均匀;
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在20~60℃进行紫外光辐照。
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法得到的聚合物分散液晶膜的液晶微滴尺寸从入光面至出光面依次减小,通过控制施加电压可以控制得到的聚合物分散液晶膜的透过率,施加电压越高,透过率越高。
根据本发明的制备方法,在聚合步骤中,首先通过卷对卷(R2R)、旋涂或者喷墨打印等方式将本发明的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,其中导电柔性基底中的柔性基底为PET、PI、PEN等,导电层为ITO和IZO等。
根据本发明的制备方法的一种实施方式,在所述聚合步骤,在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为0.8-25mw/cm2,辐照时间为15~80分钟。
根据本发明的制备方法,在紫外光的照射下,阳离子引发剂的引发环氧树脂单体发生阳离子聚合生成高分子网络,自由基引发剂引发丙烯酸酯单体发生自由基聚合生成高分子网络,将向列相液晶锚定在高分子网络中,丙烯酸酯单体的自由基聚合速度大于环氧树脂单体的聚合速度,另外还由于组合物中包括紫外光吸收染料,使紫外光从入光面至出光面的光强依次梯度减小,使入光面侧至出光面侧的聚合速度依次减小,因此在入光面侧丙烯酸酯单体迅速消耗,导致丙烯酸酯单体从出光面侧向入光面侧扩散,从而使入光面侧富集丙烯酸酯高分子网络,出光面侧富集环氧树脂高分子网络。由于入光面侧的液晶微滴的尺寸变大被丙烯酸酯的快速聚合阻碍,因此在入光面侧的液晶微滴尺寸较小;出光面侧的聚合速度小,因此液晶微滴的尺寸相对变大。由于从入光面至出光面的光强依次减小,聚合速度也依次减小,液晶微滴的尺寸也会依次减小。
根据本发明的另一方面,提供了一种根据本发明制备方法得到的聚合物分散液晶膜。
根据本发明的聚合物分散液晶膜的液晶微滴尺寸从入光面至出光面依次减小,通过控制施加电压可以控制得到的聚合物分散液晶膜的透过率,施加电压越高,透过率越高。
根据本发明的另一方面,提供了一种柔性显示装置,包括本发明的聚合物分散液晶膜。
根据本发明的另一方面,提供了一种智能玻璃,包括本发明的聚合物分散液晶膜。
由此可见,根据本发明的组合物、聚合物分散液晶膜及其制备方法、柔性显示装置和智能玻璃的可选因素很多,根据权利要求的内容可以组合出多种不同的实施例。因此实施例并不作为对本发明的限制,而是对本发明的进一步描述。下面将结合聚合物液晶膜的制备方法的实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:液晶组合物的混合步骤:将液晶组合物混合均匀;液晶组合物包括以重量份计的:40份向列相液晶、20份环氧树脂单体、1份阳离子引发剂、20份丙烯酸酯单体、2份自由基引发剂和1份的紫外光吸收染料。环氧树脂单体为聚乙二醇缩水甘油醚;丙烯酸酯单体为丙烯酸十二酯。
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在20℃进行紫外光辐照;在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为0.8mw/cm2,辐照时间为80分钟。
实施例2
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:液晶组合物的混合步骤:将液晶组合物混合均匀;液晶组合物包括以重量份计的:60份向列相液晶、40份环氧树脂单体、5份阳离子引发剂、40份丙烯酸酯单体、6份自由基引发剂和3份的紫外光吸收染料。环氧树脂单体为双酚A型环氧树脂;丙烯酸酯单体为1,4-丁二醇二丙烯酸酯。
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在60℃进行紫外光辐照;在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为25mw/cm2,辐照时间为80分钟。
实施例3
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:液晶组合物的混合步骤:将液晶组合物混合均匀;液晶组合物包括以重量份计的:50份向列相液晶、30份环氧树脂单体、4份阳离子引发剂、30份丙烯酸酯单体、4份自由基引发剂和2份的紫外光吸收染料。环氧树脂单体为聚乙二醇缩水甘油醚;丙烯酸酯单体为式I所示化合物。
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在45℃进行紫外光辐照;在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为1.0mw/cm2,辐照时间为60分钟。
实施例4
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:液晶组合物的混合步骤:将液晶组合物混合均匀;液晶组合物包括以重量份计的:55份向列相液晶、38份环氧树脂单体、4份阳离子引发剂、25份丙烯酸酯单体、3份自由基引发剂和2份的紫外光吸收染料。环氧树脂单体为双酚F型环氧树脂;丙烯酸酯单体为式II所示化合物。
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在47℃进行紫外光辐照;在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为2mw/cm2,辐照时间为70分钟。
实施例5
根据本发明聚合物分散液晶膜的制备方法,该方法包括:液晶组合物的混合步骤:将液晶组合物混合均匀;液晶组合物包括以重量份计的:43份向列相液晶、28份环氧树脂单体、3份阳离子引发剂、39份丙烯酸酯单体、4份自由基引发剂和2份的紫外光吸收染料。环氧树脂单体为聚乙二醇缩水甘油醚;丙烯酸酯单体为式II所示化合物。
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在58℃进行紫外光辐照;在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为1.0mw/cm2,辐照时间为45分钟。
根据本发明实施例1~5均制备出了液晶微滴从入光面至出光面依次减小的聚合物分散液晶薄膜,通过控制施加电压可以控制得到的聚合物分散液晶膜的透过率,施加电压越高,透过率越高。
申请人将实施例3得到的聚合物分散液晶薄膜的施加电压和透过率之间的数据绘制了曲线示意图,如图1所示,根据图1可以看出实施例3制备得到的聚合物分散液晶薄膜的透过率随施加电压的增大而提高。
申请人还将实施例3得到的聚合物分散液晶薄膜制备过程中的入光面侧和出光面测分别进行了微观形貌的分析,结果如图2和图3所示,在图2和图3中的黑色孔洞为液晶微滴,根据图2可以看出在聚合物分散液晶薄膜制备过程中的入光面侧的微观形貌中黑色孔洞偏小;根据图3可以看出在聚合物分散液晶薄膜制备过程中出光面测的微观形貌中黑色孔洞偏大。
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)
1.一种液晶组合物,其特征在于,该液晶组合物包括以重量份计的:40~60份向列相液晶、20~40份环氧树脂单体、1~5份阳离子引发剂、20~40份丙烯酸酯单体、2~6份自由基引发剂和1~3份的紫外光吸收染料。
2.如权利要求1所述的液晶组合物,其特征在于,所述环氧树脂单体为下述中的一种:聚乙二醇缩水甘油醚、双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂。
3.如权利要求1所述的液晶组合物,其特征在于,所述丙烯酸酯单体为下述中的一种:丙烯酸十二酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、以及式I和式II所示化合物,
4.一种聚合物分散液晶膜的制备方法,其特征在于,该方法包括:
液晶组合物的混合步骤:将权利要求1~3任一所述的液晶组合物混合均匀;
聚合步骤:将混合均匀的液晶组合物均匀分散在两层导电柔性基底之间成膜状,在20~60℃进行紫外光辐照。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,在所述聚合步骤,在紫外光辐照时,紫外光波长为365nm,光强为0.8-25mw/cm2,辐照时间为15~80分钟。
6.一种根据权利要求4或5制备得到的聚合物分散液晶膜。
7.一种柔性显示装置,其特征在于,包括权利要求6所述的聚合物分散液晶膜。
8.一种智能玻璃,其特征在于,包括权利要求6所述的聚合物分散液晶膜。
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