CN108761880A - 透明三稳态液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了透明三稳态液晶显示器以及液晶光开关显示器件的制造方法。所述液晶显示器以及液晶光开关器件，包括：负性介电各向异性的液晶混合物、金属有机化合物、多面体硼氢笼型化合物和手性添加剂制造的液晶显示屏,具有零电压下保持透明状态、不透明的散射态和记忆功能。具有高透明度、宽视角、低驱动电压、高对比度。能应用于各类透明显示器、抬头式显示器、汽车、火车、智能窗、展示牌显示器等。

Description

透明三稳态液晶显示器
技术领域
本发明涉及液晶显示和微电子控制领域，具体涉及一种透明三稳态液晶显示器以及液晶光开关显示器件的液晶材料和制造方法。
背景技术
双稳态胆甾相液晶显示器在零电压下螺旋相液晶处于P (Planar Texture)态，光波呈反射态。将一定强度的电压加到液晶材料上，液晶就会转变到FC (Focal ConicTexture) 态，液晶分子取向处于杂乱的散射态。对液晶加一个高脉冲，散射态变为反射态，加一个低脉冲电压，反射态变为散射态。通过施加不同的脉冲电压可以实现散射态和反射态互变。
目前，所谓的双稳态在零电压下只能显示反射态、散射态两种稳定态，这两种状态在零电压下，是不透明的，不能显示亮态，不能制得透明显示器,限制了它的应用。
发明内容
本发明致力于解决现有双稳态显示器的局限性。在一个实施方案中，公开了一种透明透明三稳态液晶显示器以及液晶光开关显示器件的液晶材料和制造方法。
本发明采用新型负介电各向异性向列型液晶、金属有机化合物、多面体硼氢笼型化合物和手性剂，制成透明三稳态液晶显示器。
所述的透明三稳态液晶显示器屏主要由第一ITO导电玻璃基板和第二ITO导电玻璃基板构成，两片ITO玻璃上设置所需信息和图案。两基板间用5～18微米的间隔物隔开，制成液晶显示盒，在真空下将液晶混合物材料灌入液晶盒中，封口，制成有记忆功能液晶透明显示器。
所述的光开关显示屏由两片ITO导电PET塑胶膜组成。在液晶混合物材料加入5-10微米的间隔物，混合物材料注入两膜间，两膜复合，制成有记忆功能的柔性液晶光开关显示屏。
所述的液晶混合物是一种具有负介电各向异性的向列型液晶，为环己烷类液晶单体及含氟类液晶单体的混合物。其中，所述的混合液晶为25.3g CCH301、23.16g CCH302、19.19g CCN55、16.51g CCN74、1.99g CCH33、1.76g CCH45、1.78g CCH35、1.55g CCH45和8.76g CCNC73。
所述金属有机化合物和多面体硼笼化合物,其中为N(CH2CH2O)3TI0R （R=烷基或芳基）、(Et4N)2B10H10、(Et4N)2B12H12、[B10H10]2－、[B12H12]2－的双二茂铁銨化合物及十硼十氢氧化吡啶稀土配合物。
所述的手性剂为CB15、S811、R1011及S2011。
所述的一种透明三稳态液晶材料:其包括：
混合液晶 73-95份；
金属有机化合物 3-25份；
手性剂 0.5-2份；
包括权利要求1-5任一项所述的透明三稳态液晶材料。
本发明所述一种液晶显示器及光开关显示器。
与现有技术相比，本发明实现了液晶显示器件能够在透明态、不透明散射态和反射态之间转换，零电压下在透明态、散射态和反射态下保持有记忆，具有高透明度、宽视角、低驱动电压、高对比度和记忆功能及阳光下可读的性能。应用于各类透明显示器、抬头式显示器、汽车、火车、智能窗和展示牌。特别是用在运载工具的挡风玻璃上，因为它有高透明度，飞行数据可显示在飞机的挡风玻璃上，以便飞行员能采取迅速反应。GPS信息可显示在汽车的挡风玻璃上，以便增加驾车的安全性和便捷性。
附图说明
图1是本发明的液晶显示器在不同电压下的透过率测试图。
图2示出有记忆功能液晶显示器的结构示意图。
具体实施方式
液晶材料
本发明采用对紫外线稳定的环己烷液晶单体及含氟类液晶单体，制成对紫外线稳定的负性介电各向异性的向列型液晶混合材料，提高了透明显示器和光开关显示屏对紫外线的稳定性。
所述多种液晶包含以下9种液晶单晶：
2、 本发明所述金属有机化合物和多面体硼笼型化合物,其中为
N(CH2CH2O)3TiO--O RR=芳基或烷基、多面体硼氢笼型化合物(Et4N)2B10H10、(Et4N)2B12H12及硼笼型过渡金属化合物[M（H2NCH2CH2NH2）3] B10H10、[M（H2NCH2CH2NH2）3] B12H12 M 为Mn、Fe、Cu。
3、手性添加剂包括: CB15、 S811、R1011和S2011等
分子结构如下：
CB15
S811
R1011
S2011
。
实施例
实施例1：液晶混合物的制备
在装有搅拌器的反应瓶中分别加入25.3g CCH301，23.6g CCH302，
16.51g CCN35，19.19 g CCN55，1.99 g CH33，1.78g CH35，
1.76 g CH43，1.55g CH45，8.76g CCP502FF单晶，液晶混合物在搅拌
下加热至清亮，冷却至室温，用0.45微米过滤膜过滤。
实施例2：
实施例2-1、
三乙醇胺钛酸苯酯 [N(CH2CH2O)TI0C6H5]的制备
在装有机械搅拌器、滴液漏斗和冷凝管的三口烧瓶中加入0.1克分子三乙醇胺异丙酯，在搅拌下加入0.1克分子的甲基丙烯酸苯酯，在90℃加热搅拌30分钟，减压除去异丙醇，得到有机钛螯合物，三乙醇胺钛酸苯酯。
酸苯酯。
实施例2-2、
十氢十硼酸双-二茂铁次甲基三甲基銨
[C5H5FeC5H4CH2N(CH3)3]2B10H10的制备
将1.95克(0.003克分子) 二茂铁次甲基三甲基碘化胺和0.95克(0.0025克分子) 十氢十硼酸双四乙胺分别溶于30ml热水中，在搅拌下将上述溶液混合，固体析出，加热至80℃，热过滤，用乙醇、乙醚洗涤，真空干燥，得黄色固体产物。
实施例4：液晶显示屏材料的制备
实施例4.1、
液晶混合物 73-89%
手性添加剂 S811 10-25%
十氢十硼酸双四乙铵 1.0-2.0%
在装有搅拌器的反应瓶中安装冷凝器、搅拌器，将73-89%的GH-LC-1
10-25% 手性剂 S811、1.0-2.0% 十氢十硼酸双四乙铵, 在搅拌下加热至
80℃, 保持15分钟，得到一个均匀的清亮溶液，用0.45微米过滤膜过滤。
下述配方用同类方案制备。
实施例4.2、
液晶混合物 72-89%
手性添加剂 CB15 10-26%
十二氢十二硼酸双四乙铵, 1.0-2.0%
实施例4.3、
液晶混合物 93-96%
手性添加剂 S5011 3-5%
双(N-苯基-N-二羟乙基)二异丙基氯钛酸脂 1.0-2.0%
实施例4.4、
液晶混合物 78-94%
手性添加剂 R1011 5-20%
十氢十硼酸双二茂铁季铵盐 1.0-2.0%
实施例5：有记忆功能液晶显示器和柔性光开关显示器的制备。
实施例5.1、有记忆功能液晶显示器制备
液晶显示器由顶部和底部两片氧化铟锡（ITO）镀膜导电玻璃基板组成，两片ITO玻璃上有所需信息和图案。两基板间用5μ～18μ的间隔物隔开，制成液晶显示盒。液晶显示屏材料放置在液晶器皿中，再将液晶显示器盒置于支架上，两者同時放入液晶注入机中，液晶器皿置于下方，液晶显示器盒开口朝下放置在支架上方，将液晶注入机抽真空到达0.02 torr后加热至50℃並让液晶显示器盒与液晶器皿接触，待液晶显示器盒灌满液晶后将真空洩压到一大气压，并利用环氧树脂封口, 制有记忆功能液晶透明显示器。
实施例5．2、柔性光开关显示器制备
在装有搅拌器的反应瓶中装入冷凝器、搅拌器。将混合物在搅拌下加热至60℃，得到一个均匀的清亮溶液，在溶液中加入5-10微米的玻璃珠间隔物。将二片氧化铟锡（ITO）镀膜的PET塑胶膜置于滚压机两侧，将液晶混合物GH-LC2注入两膜间，开动机器，两膜复制为柔性液晶光开关显示屏。显示屏在零电压下高透明态，能够在透明状态、不透明散射态和反射态之间转换，具有零电压下保持透明态、散射态和反射态的记忆功能。
结果测试：
以施例1为例进行说明透明多稳态液晶显示器实验结果。如图l所示：初始状态为透明态H（homeotropic texture），液晶分子垂直于试片基板排列，光透过率84%以上。对液晶施加电压后测量样品的散射率，其值如纵坐标所示，当电压由12V增加到40V时，透射率随电压的升高而线性地降低，液晶从H透明态变到FC散射态。当电压在40V時，透明态最低，不透明散射态最大。在取消电压后，維持在FC（focal conic texture）散射态，保持记忆。电压在12V-40V时，可以得到很好的灰度，这对显示来说是一个很重要特性。（注：P态和FC态共存，即有些液晶在P态，有些液晶在FC态，P态和FC态畴的大小在5微米左右，所以人眼不能直接看到，人眼看到的样品是很均匀的）。当电压增加至70V时，显示屏回到透明的亮态，去电压，即在零电压下仍保持透明的亮态。
本发明实现了液晶显示器件能够在透明态、不透明的散射态和反射态之间转换，零电压下在透明态、散射态和反射态下保持有记忆，具有高透明度、宽视角、低驱动电压、高对比度和记忆功能及阳光下可读的性能。能应用于各类透明显示器、抬头式显示器、商场显示屏和展示牌。作为光开关，安全应用于汽车、火车、建筑等智能窗。特别是用在运载工具的挡风玻璃上，因为它有高透明度，飞行数据可以显示在飞机的挡风玻璃上，以便飞行员能采取迅速反应。GPS信 息可以显示在汽车的挡风玻璃上，以便增加驾车的安全性和便捷性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.透明三稳态液晶显示器及光开关显示器件, 采用负性介电各向异性的液晶混合物、金属有机化合物、多面体硼笼型化合物和手性添加剂制造的液晶显示屏, 具有零电压下保持透明状态、不透明的散射态和记忆功能。
2.根据权利要求1所述的透明三稳态液晶材料,其特征在于，所述液晶
混合物为25.3g CCH301，23.16g CCH302，16.51g CCN35，19.19 g CCN55，
1.99 g CH33，1.78g CH35，1.76 g CH43，1.55g CH45，8.76g CCP502FF。
3.根据权利要求1所述的透明三稳态液晶材料，其特征在于，所述的化合物为金属钛化合物N(CH2CH2O)3TiO--O RR=芳基或烷基、多面体硼氢笼型化合物(Et4N)2B10H10、(Et4N)2B12H12及硼笼型过渡金属化合物[M（H2NCH2CH2NH2）3] B10H10、[M（H2NCH2CH2NH2）3] B12H12 M 为Mn、Fe、Cu。
4.根据权利要求1所述的透明三稳态液晶材料，其特征在于，所述的手性
剂为CB15、 S811、R1011和S2011。
5.根据权利要求1所述的透明三稳液晶显示屏和光开关显示屏，其特征在于，所述的液晶显示屏材料为实施例4，包括4.1至4.4任一项所述的透明三稳态液晶材料。
6.根据权利要求1所述的透明三稳态液晶显示器屏，其特征在于，主要由第一ITO导电玻璃基板和第二ITO导电玻璃基板构成，两片ITO玻璃上设置所需有所需信息和图案，两基板间用5～18微米的间隔物隔开，制成液晶显示盒，在真空下将液晶混合物材料灌入液晶盒中，封口，制成有记忆功能液晶透明显示器。
7.根据权利要求1所述的柔性光开关显示屏，其特征在于，由二片ITO导电PET塑胶膜组成，在液晶混合物材料中加入5-10微米的玻璃珠间隔物，混合物材料注入两膜间，两膜复合，制成有记忆功能的柔性液晶光开关显示屏。
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