CN108732810A - 包括液晶胶囊的液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及一种包括液晶胶囊的液晶层在内的液晶显示装置及其制造方法。所述的液晶胶囊，包括：壳；和位于壳中的液晶分子，其中壳的临界表面张力小于液晶分子的临界表面张力。在根据本公开内容的LCD装置中，由于通过调整壳和液晶分子的临界表面张力而使液晶胶囊的锚定能得到降低，因此制造工艺得到简化且液晶层的驱动电压下降。

Description

包括液晶胶囊的液晶显示装置及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年4月13日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0048060号的优先权益，为了所有目的，通过引用将该专利申请作为整体结合在此，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本公开内容涉及一种液晶显示装置，且更具体地说，涉及一种包括液晶胶囊的液晶层在内的液晶显示装置及其制造方法。
背景技术
近来，随着信息时代的进步，处理和显示大量信息的显示装置已得到迅速发展。例如，已经研究了具有纤薄外形、轻重量和低功耗的各种平板显示器(FPD)。
因此，已经开发出具有优异的色彩再现性和纤薄外形的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。LCD装置利用液晶分子的光学各向异性和偏振特性来显示图像。
LCD装置包括彼此面对且间隔开的第一基板和第二基板、以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层。由于LCD装置包括两个玻璃基板，因此LCD装置的重量和厚度增加，且不容易将LCD装置应用于柔性显示装置。
为了克服上述缺点，已经提出一种包括液晶胶囊在内的LCD装置，其中通过涂覆法在基板上形成具有液晶胶囊的液晶层。
图1是示出根据现有技术的液晶显示装置的液晶胶囊的视图。
在图1中，根据现有技术的液晶显示(LCD)装置的液晶胶囊42包括壳44和在壳44中的多个液晶分子46。在将液晶胶囊42应用于LCD装置时，可经由诸如涂覆和固化之类的简单工艺形成液晶层以具有简单结构。
当液晶胶囊42的尺寸(直径)小于可见光的波长时，因在粘合剂和液晶胶囊42之间的折射率差导致的诸如散射之类的光学变化不会发生。因此，LCD装置的诸如透射率之类的光学特性得到改善。
为了将液晶胶囊42应用于LCD装置，液晶层的驱动电压可设定在驱动单元的最大供电电压范围内。然而，由于在液晶胶囊42中受锚定能影响的表面积大大地增加，因此用于移动多个液晶分子46的驱动电压过度地增加。例如，驱动电压可被设定为150V以上。
为了降低驱动电压，需要减少包围着多个液晶分子46的壳44的锚定能。然而，当样品和测量方法之间的一致性有偏差时，壳44的锚定能的测量非常复杂且锚定能的量化很困难。
发明内容
因此，本公开内容涉及一种基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题的包括液晶胶囊在内的LCD装置及其制造方法。
根据本公开内容，如在此体现和概括地描述的，本公开内容提供一种液晶胶囊，包括：壳；和位于壳中的液晶分子，其中壳的临界表面张力小于液晶分子的临界表面张力。
另一方面，本公开内容提供一种液晶显示装置，包括：基板；位于基板上的像素区域中的薄膜晶体管；连接至薄膜晶体管的像素电极；位于薄膜晶体管之上的公共电极；和位于像素电极和公共电极之上的液晶层，所述液晶层包括液晶胶囊，其中所述液晶胶囊包括：壳；和位于壳中的液晶分子，其中壳的临界表面张力小于液晶分子的临界表面张力。
另一方面，本公开内容提供一种液晶胶囊，包括：壳；位于壳中的液晶分子；和位于壳中的添加剂，其中添加剂的临界表面张力小于液晶分子的临界表面张力。
另一方面，本公开内容提供一种液晶显示装置，包括：基板；位于基板上的像素区域中的薄膜晶体管；连接至薄膜晶体管的像素电极；位于薄膜晶体管之上的公共电极；和位于像素电极和公共电极之上的液晶层，所述液晶层包括液晶胶囊，其中所述液晶胶囊包括：壳；位于壳中的液晶分子；和位于壳中的添加剂，其中添加剂的临界表面张力小于液晶分子的临界表面张力。
另一方面，本公开内容提供一种制造液晶胶囊的方法，包括：通过将液晶分子、壳单体和反应性单体添加剂的混合物以纳米尺寸分散在水中以形成纳米乳溶液；通过向所述纳米乳溶液加热使所述壳单体发生聚合反应而形成包围着所述液晶分子和所述反应性单体添加剂的壳；通过将所述纳米乳溶液与粘合剂进行混合而形成涂覆溶液；通过将所述涂覆溶液涂覆在基板上而形成涂覆溶液层；对所述涂覆溶液层进行干燥；和通过照射紫外线将所述反应性单体添加剂层压在内表面上以在所述液晶分子和所述壳之间形成添加剂层。
另一方面，本公开内容提供一种制造液晶显示装置的方法，包括：在基板上的像素区域中形成薄膜晶体管；形成连接至所述薄膜晶体管的像素电极；在所述薄膜晶体管之上形成公共电极；以及在像素电极和公共电极之上形成液晶层，所述液晶层包括液晶胶囊，其中形成液晶层包括：通过将液晶分子、壳单体和反应性单体添加剂的混合物以纳米尺寸分散在水中以形成纳米乳溶液；通过向所述纳米乳溶液加热使所述壳单体发生聚合反应而形成包围着所述液晶分子和所述反应性单体添加剂的壳；通过将所述纳米乳溶液与粘合剂进行混合而形成涂覆溶液；通过将所述涂覆溶液涂覆在基板上而形成涂覆溶液层；对所述涂覆溶液层进行干燥；和通过照射紫外线将所述反应性单体添加剂层压在内表面上以在所述液晶分子和所述壳之间形成添加剂层。
应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的和解释性的，意在对所要求保护的各实施方式提供进一步的解释。
附图说明
被包括以提供对本公开内容的进一步理解且并入本申请文件构成本申请文件一部分的附图图解了各实施方式，并与说明书一起用于解释本公开内容的原理。在附图中：
图1是示出根据现有技术的液晶显示装置的液晶胶囊的视图。
图2是示出根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的液晶显示装置的截面图。
图3A是图解在根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的液晶显示装置中，低分子液滴相对于聚合物材料的接触角的测量方法的视图。
图3B是图解在根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的液晶显示装置中，聚合物材料的临界表面张力的计算方法的视图。
图4是示出根据本公开内容第一实施方式的液晶胶囊的视图。
图5是示出根据本公开内容第一实施方式的液晶胶囊的样品1以及比较例1和2的模式效率的曲线。
图6是示出根据本公开内容第二实施方式的液晶胶囊的视图。
图7是示出根据本公开内容第二实施方式的液晶胶囊的样品2和3以及比较例3的模式效率的曲线。
图8是示出根据本公开内容第三实施方式的液晶胶囊的视图。
图9A至图9C是示出根据本公开内容第三实施方式的液晶胶囊的制造方法的视图。
具体实施方式
现在将详细地描述本公开内容，在附图中图示了本公开内容的例子。
图2是示出根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的液晶显示装置的截面图。
在图2中，液晶显示(LCD)装置110包括基板120和液晶层140，基板120上形成有薄膜晶体管(TFT)T、像素电极134和公共电极136。栅极电极122形成于基板120上的每一个像素区域P中，栅极绝缘层124形成于基板120之上的整个栅极电极122上。半导体层126形成于对应于栅极电极122的栅极绝缘层124上，源极电极128和漏极电极130形成于半导体层126的两个端部上。栅极电极122、半导体层126、源极电极128和漏极电极130构成TFT T。
尽管未示出，栅极线和数据线形成于基板120上，TFT T连接至栅极线和数据线。栅极线和数据线彼此交叉以限定像素区域P。
层间绝缘层132形成于基板120之上的整个TFT T上，彼此间隔开的像素电极134和公共电极136形成于层间绝缘层132上的像素区域P中。层间绝缘层132具有暴露漏极电极130的漏极接触孔，像素电极134经由漏极接触孔连接至漏极电极130。像素电极134和公共电极136的每一个可具有多个条的形状。
尽管在第一实施方式中示例性地示出了其中像素电极134和公共电极136形成于同一层的共平面开关(IPS)模式LCD装置，但在另一实施方式中也可示出其中像素电极和公共电极形成于不同的层的IPS模式LCD装置。或者，在另一实施方式中可示出其中具有多个条形状(或具有多个狭缝的板形状)的像素电极形成于具有板形状的公共电极之上的边缘场开关(FFS)模式LCD装置，或其中具有多个条形状(或具有多个狭缝的板形状)的公共电极形成于具有板形状的像素电极之上的FFS模式LCD装置。
尽管未示出，滤色器层可形成于TFT T下方、位于TFT T和像素电极134之间或位于TFT T和公共电极136之间。
液晶层140形成于像素电极134和公共电极136上。液晶层140包括多个液晶胶囊142和粘合剂148，其中多个液晶胶囊142分散在粘合剂148中，多个液晶胶囊142的每一个包括壳144和分散在壳144中的多个液晶分子146。
举例而言，液晶层140可具有约1μm至约4μm的厚度。粘合剂148可以是透明的或半透明的，粘合剂148可由水溶性材料、脂溶性材料、或水溶性材料与脂溶性材料的混合材料形成。多个液晶胶囊142的每一个的壳144可以是直径为约1nm至约999nm的聚合物胶囊。例如，壳144可具有约1nm至约320nm范围内的直径。
多个液晶分子146可包括向列型液晶、铁电液晶和柔性电液晶(flexo electricliquid crystal)中的至少一种。例如，多个液晶胶囊142与液晶层140的体积比可在约50％至约80％的范围内。多个液晶分子146的每一个的折射指数各向异性可在约0.18至约0.30的范围内，多个液晶分子146的每一个的介电各向异性可在约35至约100的范围内。第一偏振层150形成于基板120下方，第二偏振层152形成于液晶层140上。
在根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的LCD装置中，壳144的临界表面张力小于多个液晶分子146的临界表面张力。因此，液晶胶囊142的锚定能降低，且液晶层140的驱动电压下降。
图3A是图解在根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的液晶显示装置中，低分子液滴相对于聚合物材料的接触角的测量方法的视图，图3B是图解在根据本公开内容第一实施方式的包括液晶胶囊在内的液晶显示装置中，聚合物材料的临界表面张力的计算方法的视图。
在图3A中，在多个低分子液滴162被涂覆在聚合物材料160上的状态下，测量多个低分子液滴162的每一个的边缘部分的接触角θ。
在图3B中，在绘制出多个低分子液滴162的接触角θ的余弦值(cosθ)相对于聚合物材料160的表面张力的曲线之后，当通过延伸曲线而使接触角θ的余弦值(cosθ)变为1时(即，当接触角θ变为0度时)的表面张力可被定义为聚合物材料160的临界表面张力γc。临界表面张力γc是单位面积的力，且其单位为erg/cm2＝mJ/m2＝mN/m＝dyn/cm。
图4是示出根据本公开内容第一实施方式的液晶胶囊的视图。
在图4中，根据本公开内容第一实施方式的液晶胶囊142包括壳144和分散在壳144中的多个液晶分子146。壳144可包括具有比多个液晶分子146的临界表面张力γc更小的临界表面张力γc的聚合物材料作为主体。因此，液晶胶囊142的锚定能降低，且(图2的)液晶层140的驱动电压下降至低于60V，因而液晶胶囊142能够被应用于LCD装置110。
壳144包围着包括多个液晶分子146在内且在初始状态下具有球形液滴形状的核芯材料的外表面，以充当固定核芯材料的外壁。包括多个液晶分子146在内的核芯材料可以限定在聚合物材料的壳144中的状态存在。
壳144的聚合物材料可分为水溶性聚合物材料和水不溶性(油溶性)聚合物材料。例如，水溶性聚合物材料可包括聚乙烯醇(PVA)、淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、藻酸盐、酪蛋白和阿拉伯胶中的至少一者。此外，水不溶性聚合物材料可包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚脲、聚氨酯、尿素甲醛(UF)、诸如三聚氰胺甲醛(MF)之类的氨基树脂中的至少一者。
尽管在第一实施方式中，壳144具有单层结构，但在另一实施方式中，壳可具有双层结构。例如，壳可包括不同聚合物材料组成的内壳和外壳，可在形成内壳之后形成外壳。相较于单层结构的壳，双层结构的壳可具有易调整的锚定能和优异的耐溶剂特性。例如，内壳可由水溶性聚合物(例如，明胶、阿拉伯胶和PVA的单一或混合溶液)形成，外壳可由水不溶性聚合物(例如，氨基树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂和甲醛树脂的单一或混合溶液)形成。
(图2的)粘合剂148限制了待分散的和待固定的多个液晶胶囊142并将多个液晶胶囊142固定至(图2的)基板120。粘合剂148的聚合物材料可分为水溶性聚合物材料和水分散性聚合物材料。例如，水溶性聚合物材料可包括聚乙烯醇(PVA)、淀粉、甲氧基纤维素、羟基乙基纤维素、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、乙基纤维素、聚丙烯酸钠、丙烯酰胺/丙烯酸酯共聚物、丙烯酰胺/丙烯酸酯/甲基丙烯酸三元共聚物、聚丙烯酰胺、海藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、藻酸盐、酪蛋白和阿拉伯胶中的至少一者。此外，水分散性聚合物材料可包括醇酸树脂、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、聚氨酯树脂、脲-甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺-脲-甲醛树脂、丙烯酸酯共聚物胶乳、苯乙烯/丁二烯共聚物胶乳、苯乙烯/丁二烯/丙烯酰共聚物胶乳、醋酸乙烯树脂乳剂、醋酸乙烯/丙烯酸酯共聚物乳剂、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物乳剂、和丙烯酸酯树脂乳剂中的至少一者。
由于壳144是由各种聚合物材料中具有比多个液晶分子146的临界表面张力γc更小的临界表面张力γc的聚合物材料形成，因此壳的锚定能得以降低，且液晶层140的驱动电压得以下降。
表1示出了根据本公开内容第一实施方式的液晶胶囊的样品1以及比较例1和2的临界表面张力和驱动电压，图5是示出根据本公开内容第一实施方式的液晶胶囊的样品1以及比较例1和2的模式效率的曲线。
[表1]
在表1中，比较例1和2以及样品1中的包括水溶性聚合物材料组成的(图4的)壳144的(图4的)液晶胶囊142是通过溶剂蒸发法形成的。例如，在将用于壳144的聚合物材料溶解在溶剂中之后，将混合有作为核芯材料的向列型液晶的氟(F)液晶混合物的聚合物材料的溶液以纳米尺寸分散在包括乳化剂在内的水溶液(纳米乳液)中。
接下来，所溶解的聚合物材料藉由蒸发溶剂而被提取在界面上以形成壳144。在此，比较例1和2以及样品1中经由溶剂蒸发法用于壳144的聚合物材料分别为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚异丙基甲基丙烯酸酯(PiBMA)和聚四甲基二硅氧烷。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚异丙基甲基丙烯酸酯(PiBMA)和聚四甲基二硅氧烷具有优异的防水性和极好的透射率。
用于壳144的聚合物材料的溶剂是对聚合物有极好的溶解性且在相对较低的温度下蒸发的丙酮、二氯甲烷、氯仿和乙酸乙酯中的一种。当以低于约5重量％的含量使用溶剂时，聚合物材料的溶液的浓度增加，且该溶液具有相对高的粘度。由于在诸如水溶液之类的分散介质中的分散性下降，因此调整分散颗粒的尺寸变得很困难。当以高于约20重量％的含量使用溶剂时，聚合物材料的溶液的浓度减小，溶剂完全蒸发的时间增加，因而处理时间增加。因此，可使用溶剂以使得聚合物材料的溶液能够具有约5重量％至约20重量％的浓度。
(图2的)液晶层140的(图2的)粘合剂148对(图2的)液晶胶囊142具有极好的分散性。此外，粘合剂148对(图2的)基板120具有极佳的粘附力并且具有优异的电绝缘性。粘合剂148具有各向同性折射率特性和相对高的透射率。例如，粘合剂148可具有与多个液晶分子146的平均折射率相似的折射率。尽管具有极好防水性的树脂可用于粘合剂148，但具有极好分散性的PVA也可用于粘合剂148以检验每个液晶胶囊142的驱动电压。
如表1中所示，多个液晶分子146是由临界表面张力为约30mN/m的向列型液晶形成。在比较例1中，包围着多个液晶分子146的壳144是由临界表面张力为约39mN/m的PMMA形成，在比较例2中，包围着多个液晶分子146的壳144由临界表面张力为约30mN/m的聚异丙基甲基丙烯酸酯(PiBMA)形成，在样品1中，包围着多个液晶分子146的壳144由临界表面张力为约17.3mN/m的聚四甲基二硅氧烷形成。
在比较例1中，壳144的临界表面张力大于液晶分子146的临界表面张力。在比较例2中，壳144的临界表面张力与液晶分子146的临界表面张力相同。在样品1中，壳144的临界表面张力小于液晶分子146的临界表面张力。
如表1和图5中所示，比较例1、比较例2和样品1的液晶胶囊142的驱动电压分别为约150V、约80V和约60V。在比较例1(其中壳144的临界表面张力大于液晶分子146的临界表面张力)和比较例2(其中壳144的临界表面张力与液晶分子146的临界表面张力相同)中，驱动电压大于约60V的目标值，且不容易将液晶胶囊142应用于(图2的)LCD装置110。在样品1(其中壳144的临界表面张力小于液晶分子146的临界表面张力)中，驱动电压等于或小于约60V的目标值，且很容易将液晶胶囊142应用于LCD装置110。在此，模式效率是与液晶层140的透射率成比例的值，驱动电压可定义为最大模式效率的约90％的电压。
在根据本公开内容第一实施方式的LCD装置110中，由于壳144包括具有比多个液晶分子146的临界表面张力更小的临界表面张力的聚合物材料，因此液晶胶囊142的锚定能得以降低，且液晶层140的驱动电压下降。因此，可容易地将液晶胶囊142应用于LCD装置110。此外，由于包括液晶胶囊142在内的液晶层140经由诸如涂覆和固化之类的简单工艺形成为膜型，因此可简化制造工艺。
在另一实施方式中，通过在液晶胶囊的壳中添加具有比液晶分子的临界表面张力更小的临界表面张力的聚合物材料的添加剂，驱动电压可进一步下降。
图6是示出根据本公开内容第二实施方式的液晶胶囊的视图。将省略与第一实施方式相同的部分的说明。
在图6中，根据本公开内容第二实施方式的液晶胶囊242包括壳244、分散在壳244中的多个液晶分子246、和与多个液晶分子246混合的添加剂270。添加剂270可包括具有比多个液晶分子246的临界表面张力γc更小的临界表面张力γc的聚合物材料作为主体。因此，液晶胶囊242的锚定能得以降低，且包括液晶胶囊242在内的液晶层的驱动电压下降至低于约60V，因而液晶胶囊242可被应用于LCD装置。
壳244包围着包括多个液晶分子246和添加剂270在内且在初始状态下具有球形液滴形状的核芯材料的外表面，以充当固定核芯材料的外壁。包括多个液晶分子246和添加剂270在内的核芯材料可以限定在聚合物材料的壳244中的状态存在。
壳244的聚合物材料可分为水溶性聚合物材料和水不溶性(油溶性)聚合物材料。
由于具有比多个液晶分子246的临界表面张力γc更小的临界表面张力γc的聚合物材料的添加剂270被混合到多个液晶分子246，因此，壳244的锚定能得以降低，且包括液晶胶囊242在内的液晶层的驱动电压下降。
表2示出了根据本公开内容第二实施方式的液晶胶囊的样品2和3以及比较例3的临界表面张力和驱动电压，图7是示出根据本公开内容第二实施方式的液晶胶囊的样品2和3以及比较例3的模式效率的曲线。
[表2]
在表2中，比较例3以及样品2和3中的包括水溶性聚合物材料的(图6的)壳244的(图6的)液晶胶囊242是通过凝聚法形成的。例如，在将用于壳244的亲水性聚合物材料溶解在水溶液中之后，将混合有作为核芯材料的向列型液晶的氟(F)液晶混合物的亲水性聚合物材料的溶液以及用于乳化和调节临界表面张力的添加剂(添加剂1、2和3)以纳米尺寸分散在包括乳化剂在内的水溶液(纳米乳液)中。
在此，可使用在水溶液中的溶解度根据温度或酸度(pH)有很大变化的聚合物作为经由凝聚法的用于壳244的亲水性聚合物材料。其溶解度在室温下相对较高且在超过约50℃的温度时迅速下降的聚乙烯醇(PVA)被用作亲水性聚合物材料，壳244是在约50℃至约60℃的温度下藉由纳米乳液的相分离而形成。
为了加强壳244随温度变化的稳定性，需要通过与PVA的氢氧化物反应进行交联。因此，在形成壳244之后，加入作为交联剂的戊二醛以加强稳定性。
具有比液晶分子246的临界表面张力更小的临界表面张力的添加剂270存在于壳244中，胶囊化的壳244的PVA和残留的PVA存在于水溶液中。因此，可无需额外的粘合剂而将所述水溶液涂覆在基板上。
如表2中所示，壳244是由临界表面张力为约37mN/m的PVA形成，多个液晶分子246是由临界表面张力为约30mN/m的向列型液晶形成。在比较例3中，混入到多个液晶分子246的添加剂1为以下化合物之一：由化学式1表示的2-[2-(烯丙氧基)乙氧基]乙醇]且临界表面张力为约32.1mN/m、由化学式2表示的2,5,8,11,14,17-六安纳癸烷(2,5,8,11,14,17-hexaoxanonadecane)且临界表面张力为约31.7mN/m、由化学式3表示的surfynol 104且临界表面张力为约36.2mN/m。
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
在样品2中，混入到多个液晶分子246的添加剂2为以下化合物之一：由化学式4表示的1,5,5-三甲基-6-乙酰甲基-环己烯且临界表面张力为约25.2mN/m、和由化学式5表示的5-叔丁基二甲基甲硅烷氧基-2,6-二甲基-1-烯-3-炔且临界表面张力为约26.0mN/m。
[化学式4]
[化学式5]
在样品3中，混入到多个液晶分子246的添加剂3为以下化合物之一：由化学式6表示的八甲基三硅氧烷且临界表面张力为约14.8mN/m、和由化学式7表示的三(三甲基甲硅烷基)硼酸且临界表面张力为约16.6mN/m。
[化学式6]
[化学式7]
在比较例3中，添加剂1的临界表面张力大于液晶分子246的临界表面张力，在样品2和3中，添加剂2和3(270)的临界表面张力小于液晶分子246的临界表面张力。
如表2和图7中所示，比较例3、样品2和样品3的液晶胶囊242的驱动电压分别为约80V、约30V和约15V。在比较例3(其中添加剂1的临界表面张力大于液晶分子246的临界表面张力)中，驱动电压大于约60V的目标值，且不容易将液晶胶囊242应用于LCD装置。在样品2和3(其中添加剂2和3(270)的临界表面张力小于液晶分子246的临界表面张力)中，驱动电压等于或小于约60V的目标值，且很容易将液晶胶囊242应用于LCD装置。在此，模式效率是与液晶层的透射率成比例的值，驱动电压可定义为最大模式效率的约90％的电压。
在根据本公开内容第二实施方式的LCD装置中，由于壳244中的核芯是通过将具有比多个液晶分子246的临界表面张力更小的临界表面张力的聚合物材料添加剂混合到多个液晶分子246而形成的，因此液晶胶囊242的锚定能得以降低，且液晶层的驱动电压下降。因此，可容易地将液晶胶囊242应用于LCD装置。此外，由于包括液晶胶囊242在内的液晶层经由诸如涂覆和固化之类的简单工艺而形成为膜型，因此可简化制造工艺。
在另一实施方式中，通过在液晶胶囊的壳中形成具有比液晶分子的临界表面张力更小的临界表面张力的聚合物材料的添加剂层，驱动电压可进一步得以下降。
图8是示出根据本公开内容第三实施方式的液晶胶囊的视图。将省略与第一和第二实施方式相同的部分的说明。
在图8中，根据本公开内容第三实施方式的液晶胶囊342包括壳344、分散在壳344中的多个液晶分子346、以及位于壳344和多个液晶分子346之间的添加剂层372。添加剂372可包括具有比多个液晶分子346的临界表面张力γc更小的临界表面张力γc的聚合物材料作为主体。因此，液晶胶囊342的锚定能得以降低，且包括液晶胶囊342在内的液晶层的驱动电压下降至低于约60V，因而液晶胶囊342可被应用于LCD装置。
壳344包围着在初始状态下具有球形液滴形状且包括多个液晶分子346和(图9B的)添加剂370在内的核芯材料的外表面，以充当固定核芯材料的外壁。包括多个液晶分子346和添加剂370在内的核芯材料可以限定在聚合物材料的壳344中的状态存在。
壳344的聚合物材料可分为水溶性聚合物材料和水不溶性(油溶性)聚合物材料。
图9A至图9C是示出根据本公开内容第三实施方式的液晶胶囊的制造方法的视图。将省略与第一和第二实施方式相同的部分的说明。
在图9A中，在将液晶分子346、壳单体378、反应性单体添加剂370和表面活性剂380进行混合以形成混合物之后，将所述混合物以纳米尺寸分散在诸如水之类的溶液中(纳米乳液)。因此，液晶分子346、壳单体378、反应性单体添加剂370和表面活性剂380混合以形成纳米尺寸的球形液滴，表面活性剂380置于球形液滴的外表面上。
反应性单体添加剂370可包括调整锚定能的调节剂374和对紫外(UV)线起反应的反应剂376，并且反应性单体添加剂370可因调节剂374而具有比液晶分子346的临界表面张力更小的临界表面张力。
在图9B中，当向球形液滴的水溶液施加热量时，壳单体378发生聚合以在球形液滴的外表面上形成壳344。反应性单体添加剂370在壳344中保持为反应性单体添加剂370与液晶分子346相混合的状态。由于壳344被水包围，因此外部紫外(UV)线的影响被最小化，反应性单体添加剂370的反应剂376的反应得到抑制。
在图9C中，在通过将壳344的水溶液与粘合剂混合而形成涂覆溶液之后，通过将所述涂覆溶液涂覆在基板上而形成涂覆溶液层，并通过对所述涂覆溶液层进行加热而除去水(干燥步骤)。因此，基板上的涂覆溶液层包括粘合剂和分散在粘合剂中的壳344。
接下来，由于水已被从壳344的外部除去，因此当紫外线照射到壳344上时，反应性单体添加剂370的反应剂376对紫外线起反应而被固定至壳344的内表面。因此，反应性单体添加剂370被层压在壳344的内表面上从而形成添加剂层372。
在根据本公开内容第三实施方式的LCD装置中，由于在壳344的内表面上形成具有比多个液晶分子346的临界表面张力更小的临界表面张力的聚合物材料的添加剂层372，因此液晶胶囊342的锚定能得以降低，且液晶层的驱动电压下降。因此，可容易地将液晶胶囊342应用于LCD装置。此外，由于液晶胶囊342的锚定能藉由位于液晶分子346和壳344之间的添加剂层372来调整，因此防止了由添加剂导致的液晶分子346的物理特性的变化，且关于外壳344的聚合物材料的选择自由度增加。此外，由于包括液晶胶囊342在内的液晶层是经由诸如涂覆和固化之类的简单工艺形成为膜型，因此可简化制造工艺。
因此，在根据本公开内容实施方式的LCD装置中，由于通过调整壳和液晶分子的临界表面张力而使液晶胶囊的锚定能得到降低，因此制造工艺得到简化且液晶层的驱动电压下降。此外，由于通过调整添加剂的临界表面张力而使液晶胶囊的锚定能得到降低，因此制造工艺得到简化且液晶层的驱动电压下降。
在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，本公开内容的包括液晶胶囊在内的LCD装置及其制造方法可进行各种修改和变化，这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因而，本公开内容意在覆盖落入所附权利要求范围及其等效范围内的这些方面的修改和变化。

Claims (15)

1.一种液晶胶囊，包括：
壳；和
位于所述壳中的液晶分子，
其中所述壳的临界表面张力小于所述液晶分子的临界表面张力。
2.根据权利要求1所述的液晶胶囊，其中所述液晶分子为向列型液晶，且所述壳是由聚四甲基二硅氧烷形成。
3.一种液晶显示装置，包括：
基板；
位于所述基板上的像素区域中的薄膜晶体管；
连接至所述薄膜晶体管的像素电极；
位于所述薄膜晶体管之上的公共电极；和
位于所述像素电极和所述公共电极之上的液晶层，所述液晶层包括液晶胶囊，
其中所述液晶胶囊包括：
壳；和
位于所述壳中的液晶分子，
其中所述壳的临界表面张力小于所述液晶分子的临界表面张力。
4.根据权利要求3所述的液晶显示装置，其中所述液晶分子为临界表面张力为30mN/m的向列型液晶，且所述壳是由聚四甲基二硅氧烷形成。
5.一种液晶胶囊，包括：
壳；
位于所述壳中的液晶分子；和
位于所述壳中的添加剂，
其中所述添加剂的临界表面张力小于所述液晶分子的临界表面张力。
6.根据权利要求5所述的液晶胶囊，其中所述液晶分子为向列型液晶，且所述添加剂为1,5,5-三甲基-6-乙酰甲基-环己烯、5-叔丁基二甲基甲硅烷氧基-2,6-二甲基-1-烯-3-炔、八甲基三硅氧烷、和三(三甲基甲硅烷基)硼酸中的一种。
7.根据权利要求5所述的液晶胶囊，其中所述添加剂形成为位于所述液晶分子和所述壳之间的添加剂层。
8.根据权利要求7所述的液晶胶囊，其中所述添加剂包括调整锚定能的调节剂和对紫外线起反应的反应剂。
9.一种液晶显示装置，包括：
基板；
位于所述基板上的像素区域中的薄膜晶体管；
连接至所述薄膜晶体管的像素电极；
位于所述薄膜晶体管之上的公共电极；和
位于所述像素电极和所述公共电极之上的液晶层，所述液晶层包括液晶胶囊，
其中所述液晶胶囊包括：
壳；
位于所述壳中的液晶分子；和
位于所述壳中的添加剂，
其中所述添加剂的临界表面张力小于所述液晶分子的临界表面张力。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述液晶分子为临界表面张力为30mN/m的向列型液晶，且所述添加剂为1,5,5-三甲基-6-乙酰甲基-环己烯、5-叔丁基二甲基甲硅烷氧基-2,6-二甲基-1-烯-3-炔、八甲基三硅氧烷、和三(三甲基甲硅烷基)硼酸中的一种。
11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述添加剂形成为位于所述液晶分子和所述壳之间的添加剂层。
12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其中所述添加剂包括调整锚定能的调节剂和对紫外线起反应的反应剂。
13.一种制造液晶胶囊的方法，包括：
通过将液晶分子、壳单体和反应性单体添加剂的混合物以纳米尺寸分散在水中以形成纳米乳溶液；
通过向所述纳米乳溶液加热使所述壳单体发生聚合反应而形成包围着所述液晶分子和所述反应性单体添加剂的壳；
通过将所述纳米乳溶液与粘合剂混合而形成涂覆溶液；
通过将所述涂覆溶液涂覆在基板上而形成涂覆溶液层；
对所述涂覆溶液层进行干燥；和
通过照射紫外线将所述反应性单体添加剂层压在内表面上以在所述液晶分子和所述壳之间形成添加剂层。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述反应性单体添加剂的临界表面张力小于所述液晶分子的临界表面张力。
15.一种制造液晶显示装置的方法，包括：
在基板上的像素区域中形成薄膜晶体管；
形成连接至所述薄膜晶体管的像素电极；
在所述薄膜晶体管之上形成公共电极；和
在所述像素电极和所述公共电极之上形成液晶层，所述液晶层包括液晶胶囊，
其中形成所述液晶层包括：
通过将液晶分子、壳单体和反应性单体添加剂的混合物以纳米尺寸分散在水中以形成纳米乳溶液；
通过向所述纳米乳溶液加热使所述壳单体发生聚合反应而形成包围着所述液晶分子和所述反应性单体添加剂的壳；
通过将所述纳米乳溶液与粘合剂混合而形成涂覆溶液；
通过将所述涂覆溶液涂覆在基板上而形成涂覆溶液层；
对所述涂覆溶液层进行干燥；和
通过照射紫外线将所述反应性单体添加剂层压在内表面上以在所述液晶分子和所述壳之间形成添加剂层。
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