CN110596935A - 可切换扩散片及其制备方法、背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示领域，尤其涉及可切换扩散片及其制备方法、背光模组及显示装置。所述可切换扩散片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板的内表面设置有第一驱动电极，所述第二基板的内表面设置有下驱动电极，所述第一驱动电极与下第一驱动电极之间设置有聚合物分散液晶膜，所述聚合物分散液晶膜由5～30wt％的聚合单体，0.1～2wt％的纳米散射粒子，0.05～3wt％的光引发剂，0.8～2wt％的间隔微粒，所述间隔微粒直径为10微米～50微米；69wt％～90wt％的液晶经聚合固化后制成。所述可切换扩散片可配合光定向膜实现窄视角与宽视角之间的切换，状态切换时的驱动电压低。

Description

可切换扩散片及其制备方法、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及可切换扩散片及其制备方法、背光模组及显示装置。
背景技术
现有防窥技术中有眼镜式技术和裸眼式技术，眼镜式技术通过外部辅助器件(如辅助眼镜)来进行保密信息的分离保护，裸眼式技术通过对入射光角度的控制来实现防窥。在显示装置中设置防窥膜，是裸眼式技术中的一种。
其中，3M防窥膜采用超微细百叶窗光学技术，使显示出的资料专供使用者正面阅读，任何人在两侧旁观只能看到漆黑画面。
而且，3M防窥膜结合其它辅助器件，如可切换扩散片，可实现窄视角与宽视角之间的切换，即实现防窥与正常显示间的切换。
聚合物分散液晶构成的可切换扩散片，通常设置于背光模组与显示面板之间。可切换扩散片状态的切换，需要较高的驱动电压，而且背光模组散热也造成可切换扩散片的温度升高，进而影响可切换扩散片的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种可切换扩散片及其制备方法，背光源及显示装置，所述可切换扩散片可配合光定向膜实现窄视角与宽视角之间的切换，采用较低含量的聚合单体，并且添加小直径间隔微粒及纳米散射粒子，从而降低了可切换扩散片实现状态切换时的驱动电压。
本发明公开了一种可切换扩散片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板的内表面设置有第一驱动电极，所述第二基板的内表面设置有第二驱动电极，所述第一驱动电极与第二驱动电极之间设置有聚合物分散液晶膜，所述聚合物分散液晶膜由聚合物分散液晶组合物经聚合固化后制成，所述聚合物分散液晶组合物包括：聚合单体、光引发剂、间隔微粒、纳米散射粒子以及液晶；其中，
所述聚合单体占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～30wt％；
所述光引发剂占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.05wt％～3wt％；
所述间隔微粒占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.8wt％～2wt％，所述间隔微粒的直径为10微米～50微米；
所述纳米散射粒子占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.1wt％～2wt％；
所述液晶占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为69wt％～90wt％。
可选地，所述间隔微粒的直径为11微米～20微米。
可选地，所述纳米散射粒子为二氧化硅粒子。
可选地，所述液晶材料的清亮点大于或等于70℃。
可选地，所述聚合单体占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～10wt％。
可选地，所述可切换扩散片上包括第一预设区域和第二预设区域，所述第一预设区域仅保留有第一驱动电极及第一基板，以用于与电源连接；
所述第二预设区域内仅保留有第二驱动电极及第二基板，以用于与电源连接；
所述第一预设区域与第二预设区域位于可切换扩散片的同一侧。
本发明提供了一种可切换扩散片的制备方法，包括以下步骤：
将5wt％～30wt％的单体，0.05wt％～3wt％的光引发剂，0.05wt％～2wt％的纳米散射粒子，0.8wt％～2wt％的间隔微粒和69wt％～90wt％的液晶混合，得到混合物；所述间隔子的直径为10微米～50微米；
将所述混合物挤压在设置有第一驱动电极的第一基板与设置有第二驱动电极的第二基板之间，紫外光照射使所述混合物固化，形成可切换扩散片。
可选地，还包括：
利用激光切割第一预设区域内的第二基板及第二驱动电极，清除所述第一预设区域内的聚合物分散液晶膜，暴露出所述第一预设区域内的第一驱动电极；
利用激光切割第二预设区域内的第一基板及第一驱动电极，清除所述第二预设区域内的聚合物分散液晶膜，暴露出所述第二预设区域内的第二驱动电极；所述第一预设区域与第二预设区域位于可切换扩散片的同一侧。
本发明提供了一种背光模组，包括依次设置的背光源，光定向膜和上述技术方案所述的可切换扩散片。
可选地，所述光定向膜具有多个平行设置的阻光墙，任意相邻的两个阻光墙之间具有透光区，每一个所述阻光墙朝向其对应的透光区的侧面为阻光面。
本发明还提供了一种显示装置，包括显示面板和上述技术方案所述的背光模组，所述显示面板设置于所述背光模组的出光侧。
可选地，所述背光模组中，可切换光扩散片的第一驱动电极和第二驱动电极与柔性电路板连接，所述柔性电路板与所述背光源连接于同一电源管理单元。
本发明的背光模组包括依次设置的背光源，光定向膜和可切换扩散片，所述可切换扩散片可配合光定向膜实现窄视角与宽视角之间的切换。其中所述可切换扩散片中的聚合物分散液晶膜，由于降低了聚合单体含量，提升了液晶的含量，因此形成聚合物分散液晶膜的交联程度低，由散射态切换为透明态所需要的驱动电压降低，并且本发明添加了较小直径的间隔微粒，进一步降低了可切换扩散片实现由散射态向透明态的状态切换时的驱动电压。本发明还通过添加纳米散射粒子，提升散射率，弥补间隔微粒直径减小造成的对光散射效果的影响，降低驱动电压的同时，保证光散射效果。进一步地，本发明还采用了清亮点较高的液晶，避免温度对可切换扩散片中聚合物分散液晶膜的破坏，提高可切换扩散片在背光源散热条件下持续工作的能力。另外，间隔微粒含量提升以及基板硬度提升，有效提高了可切换扩散片的抗挤压性能。
附图说明
图1表示本发明实施例的可切换扩散片的结构示意图；
图2表示本发明一实施例的可切换扩散片的剖面结构示意图；
图3表示本发明一实施例的可切换扩散片的俯视图；
图4表示本发明实施例可切换扩散片的制备流程图；
图5表示本发明一实施例的背光模组的结构示意图；
图6表示本发明实施例显示装置中可切换扩散片与交流电源连接的示意图；
图7表示本发明实施例显示装置中可切换扩散片与电源管理单元连接的示意图；
图8表示本发明实施例的显示装置实现窄视角显示的示意图；
图9表示本发明实施例的显示装置实现宽视角显示的示意图；
图示注解：
101为第一基板，102为聚合物分散液晶膜，103为第二基板，1021为间隔微粒，1022为纳米粒子，1023为单体，1024为液晶材料，104为第一驱动电极，105为第二驱动电极，106为第一预设区域，107为第二预设区域，1为可切换扩散片，2为光定向膜，3为背光源，4为交流电源，5为柔性电路板，6为电源管理单元，7为显示面板。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明可选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
本发明的实施例公开了一种可切换扩散片，包括相对设置的第一基板101和第二基板103，所述第一基板的内表面设置有第一驱动电极104，所述第二基板的内表面设置有第二驱动电极105，所述第一驱动电极与第二驱动电极之间设置有聚合物分散液晶膜102，所述聚合物分散液晶膜由聚合物分散液晶组合物经聚合固化后制成，所述聚合物分散液晶组合物包括：聚合单体、光引发剂、间隔微粒、纳米散射粒子以及液晶；其中
所述聚合单体1023占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～30wt％；
所述光引发剂占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.05wt％～3wt％；
所述间隔微粒1021占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.8wt％～2wt％，所述间隔微粒的直径为10微米～50微米；
所述纳米散射粒子1022占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.1wt％～2wt％；
所述液晶1024占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为69wt％～90wt％。
本发明主要通过改进可切换扩散片，降低其由透明态向散射态转变非驱动电压。
按照本发明，所述可切换扩散片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板的内表面设置有第一驱动电极，所述第二基板的内表面设置有第二驱动电极，所述第一驱动电极与第二驱动电极之间设置有聚合物分散液晶膜。
所述聚合物分散液晶膜由聚合物分散液晶组合物经聚合固化后制成，所述聚合物分散液晶组合物包括：聚合单体、光引发剂、间隔微粒、纳米散射粒子以及液晶。
所述聚合单体在光引发剂作用下，可发生聚合反应，形成聚合物，对于液晶的取向起到固定作用。所述聚合单体可以为含有双键的聚丙烯酸酯及其衍生物，如：丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙醋、甲基丙烯酸异冰片酯,1,6一己二醇二丙烯酸酯、3,3,5一三甲基环己基丙烯酸酯等。
所述聚合单体占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～30wt％，可选占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～20wt％，更可选占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～10wt％。所述聚合单体的百分含量影响交联程度，本发明通过降低聚合单体含量，降低形成的聚合物分散液晶膜内的交联程度，以降低可切换扩散片实现由散射态向透明态转变的驱动电压。所述液晶单体占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～10wt％时，可达到最佳的交联程度，可切换扩散片实现状态转变时的驱动电压最低。
与之相配合，本发明选用了直径为10微米～50微米的间隔微粒，可选地，所述间隔微粒直径为11微米～20微米。间隔微粒的直径减小，有利于降低可切换扩散片实现由散射态向透明态转变的驱动电压。尤其是，间隔微粒直径为11微米～20微米时，可实现最佳的驱动电压。
所述间隔微粒可选为纳米玻璃微珠。所述间隔子占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.8wt％～2wt％。可选占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为1wt％～2wt％，更可选占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为1.5wt％～2wt％，以提高光扩散片的抗挤压能力。
所述光引发剂用于在紫外光条件下引发单体聚合物，包括不限于IR651，IR184等。所述光引发剂所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.05wt％～3wt％，可选所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.1wt％～1wt％。
所述液晶，可通过液晶单体混合获得，如向列相液晶，为了提高可切换扩散片耐受高温的程度，所述液晶的清亮点可选大于等于70℃，更可选大于等于100℃以上。若采用普通现有清亮点较低的液晶，则容易造成聚合物分散液晶膜受到永久性破坏，无法实现由透明态与散射态之间的状态切换。而本发明采用了清亮点大于或等于70℃，甚至大于等于100℃的液晶，保证了所述可切换扩散片的聚合物分散液晶膜在受热条件下，依然能够保持原有的工作状态。所述液晶占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为69wt％～90wt％。
为了避免由于小直径间隔微粒的加入而造成的光散射效果降低，可选地，所述聚合物分散液晶膜还包括纳米散射粒子，纳米散射粒子占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.1wt％～2wt％。纳米散射粒子在所述聚合物分散液晶膜内部产生散射效果，提升散射率，同时不影响驱动电压。
所述纳米散射粒子可选为二氧化硅纳米粒子。二氧化硅纳米粒子散射效果好，可与间隔微粒配合，提升散射率，弥补间隔微粒直径减小带来的影响。
在实际生产中，可切换扩散片受到挤压后容易发生变形，从而影响背光模组甚至显示装置的组装以及显示质量。
因此，为了克服该缺陷，本发明可选地改善可切换扩散片中基板的材料。所述基板的硬度可选大于等于H级，可可选为硬度大于等于H级的聚酰亚胺。而且本发明中，还配合了间隔微粒含量的提高，以提高可切换扩散片的抗挤压性能。
为了使所述可切换扩散片与电源连接，可选地，参见图2和图3，所述可切换扩散片上包括第一预设区域106和第二预设区域107，所述第一预设区域106内仅保留第一驱动电极101及第一基板101，以用于与电源连接；
所述第二预设区域107仅保留第二驱动电极105及第二基板103，以用于与电源连接；
所述第一预设区域106与第二预设区域107位于可切换扩散片的同一侧。
所述第一预设区域与第二预设区域设置于可切换扩散片同一侧，走线方向最简单，有利于减少不必要的引线。
按照图3中的虚线方向剖开，即为图2显示的剖面图。
本发明的实施例公开了一种可切换扩散片的制备方法，包括以下步骤，如图4所示：
将5wt％～30wt％的单体，0.05wt％～3wt％的光引发剂，0.05wt％～2wt％的纳米散射粒子，0.8wt％～2wt％的间隔微粒和69wt％～90wt％的液晶混合，得到混合物；所述间隔子的直径为10～50微米；
将所述混合物挤压在设置有第一驱动电极的第一基板与设置有第二驱动电极的第二基板之间，紫外光照射使所述混合物固化，形成可切换扩散片。
可选地，所述紫外光照射的时间可选为5～10分钟。
可选地，还包括：
利用激光切割第一预设区域内的第二基板及第二驱动电极，清除所述第一预设区域内的聚合物分散液晶膜，暴露出所述第一预设区域内的第一驱动电极；
利用激光切割第二预设区域内的第一基板及第一驱动电极，清除所述第二预设区域内的聚合物分散液晶膜，暴露出所述第二预设区域内的第二驱动电极；所述第一预设区域与第二预设区域位于可切换扩散片的同一侧。
所述同一侧，是指：可切换扩散片的任意一侧。只要两个预设区域在可切换扩散片的同一侧上即可，可以同在左侧，也可以同在右侧。该种设置方式可尽量节省不必要的引线，连接更简便。
本发明的实施例公开了一种背光模组，如图5所示，包括依次设置的背光源3，光定向膜2和上述技术方案所述的可切换扩散片1。
本发明主要通过改进可切换扩散片，降低其由透明态向散射态转变非驱动电压。
在本发明中，背光源为组成背光模组的部件，如用于提供背光的光源、导光板和光学膜片等。光定向膜用于对背光源提供的光线进行定向，配合可切换扩散片完成窄视角显示与宽视角显示的切换。
可选地，所述光定向膜具有多个平行设置的阻光墙，任意相邻的两个阻光墙之间具有透光区，每一个所述阻光墙朝向其对应的透光区的侧面为阻光面。经过光定向膜的作用，使背光源提供的光线实现预定区域内的定向，通常使光线限定在较窄的区域内。
当不对所述可切换扩散片施加电压时，所述可切换扩散片处于散射状态，对经过所述光定向膜的光线发生散射作用，使光线转化为非定向光，因此实现宽视角显示。
当对所述可切换扩散片施加电压时，所述可切换扩散片处于透射状态，不改变光线传播路径，经过所述光定向膜进行定向的光线，依然被限定在较窄的区域内，因此实现窄视角显示。
本发明的实施例还公开了一种显示装置，包括显示面板和上述技术方案所述的背光模组，所述显示面板设置于所述背光模组的出光侧。
可选地，所述背光模组中的可切换扩散片中，可切换扩散片的第一驱动电极104和第二驱动电极105分别连接于交流电源4上。具体如图6所示。
还可以可选地，所述背光模组的可切换扩散片中，可切换光扩散片的第一驱动电极104和第二驱动电极105与柔性电路板5连接，所述柔性电路板5与所述背光源3连接于同一电源管理单元6，以简化显示装置的内部结构，节约成本。具体参见图7。
本发明的显示装置可实现窄视角与宽视角之间的切换，即实现防窥与正常显示间的切换。
具体的显示状态的转换如图8和图9所示。
如图8所示，背光源3发出的光，经过光定向膜2后，光入射角被限定，经过施加驱动电压后处于透明态的可切换扩散片1时，被限定了角度的入射光依然被限定，实现窄视角显示。
如图9所示，背光源3发出的光，经过光定向膜2后，光入射角被限定，经过处于散射态的可切换扩散片1时，入射光变为均匀的非定向光，从而实现宽视角显示。
综上所述，本发明的背光模组包括依次设置的背光源，光定向膜和可切换扩散片，所述可切换扩散片可配合光定向膜实现窄视角与宽视角之间的切换。其中所述可切换扩散片中的聚合物分散液晶膜，由于降低了单体含量，提升了液晶材料的含量，因此形成聚合物分散液晶膜的交联程度低，由散射态切换为透明态所需要的驱动电压降低，并且本发明添加了较小直径的间隔子，进一步降低了可切换扩散片实现由散射态向透明态转变状态切换时的驱动电压。本发明还通过添加纳米散射粒子，提升散射率，弥补间隔子直径减小造成的对光散射效果的影响，降低驱动电压的同时，保证光散射效果。进一步地，本发明还采用了清亮点较高的液晶材料，避免温度对可切换扩散片中聚合物分散液晶膜的破坏，提高可切换扩散片在背光源散热条件下持续工作的能力。另外，间隔子含量提升以及基板硬度提升，有效提高了可切换扩散片的抗挤压性能。
经过实验测试，本发明所述可切换扩散片的驱动电压由60V降低至24V以下。窄视角显示时，所述可切换扩散片的光透过率为70％以上，可选地可达到80％以上；宽视角显示时，所述可切换扩散片的光透过率为20％以下，可选为10％以下。本发明所述的窄视角显示，是指以显示面板中心为0°标准线，实现-40～40°的显示区间。宽视角显示是指实现-85～85°的显示区间。
本发明显示装置持续工作10000小时及以上时，显示情况正常，仍然可以实现窄视角显示与宽视角显示状态的切换，而可切换扩散片在受到背光源散热影响的情况下，依然可以保持正常性能，即透明态与散射态切换状态正常。
本发明的可切换扩散片受挤压后，变形量在1％以下，产品良率高。而现有扩散片受挤压后，变形量在5～10％。变形量过大，对出光光路有影响；另外较大的变形量会影响膜材使用寿命、影响膜材平整度，最终会影响显示效果，降低产品良率。
基于可切换扩散片驱动电压的降低，本发明的显示装置中，可切换扩散片可与背光源可共用同一电源管理单元，进一步简化显示装置的内部结构，节约成本。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种可切换扩散片，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板的内表面设置有第一驱动电极，所述第二基板的内表面设置有第二驱动电极，所述第一驱动电极与第二驱动电极之间设置有聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶膜由聚合物分散液晶组合物经聚合固化后制成，所述聚合物分散液晶组合物包括：聚合单体、光引发剂、间隔微粒、纳米散射粒子以及液晶；其中，
所述聚合单体占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～30wt％；
所述光引发剂占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.05wt％～3wt％；
所述间隔微粒占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.8wt％～2wt％，所述间隔微粒的直径为10微米～50微米；
所述纳米散射粒子占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为0.1wt％～2wt％；
所述液晶占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为69wt％～90wt％。
2.根据权利要求1所述的可切换扩散片，其特征在于，所述间隔微粒的直径为11微米～20微米。
3.根据权利要求1所述的可切换扩散片，其特征在于，所述纳米散射粒子包括二氧化硅纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的可切换扩散片，其特征在于，所述液晶的清亮点大于或等于70℃。
5.根据权利要求1所述的可切换扩散片，其特征在于，所述聚合单体占所述聚合物分散液晶组合物的百分比为5wt％～10wt％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的可切换扩散片，其特征在于，所述可切换扩散片上包括第一预设区域和第二预设区域，所述第一预设区域仅保留有第一驱动电极及第一基板，以用于与电源连接；
所述第二预设区域内仅保留有第二驱动电极及第二基板，以用于与电源连接；
所述第一预设区域与第二预设区域位于可切换扩散片的同一侧。
7.一种可切换扩散片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将5wt％～30wt％的单体，0.05wt％～3wt％的光引发剂，0.05wt％～2wt％的纳米散射粒子，0.8wt％～2wt％的间隔微粒和69wt％～90wt％的液晶混合，得到混合物；所述间隔子的直径为10微米～50微米；
将所述混合物挤压在设置有第一驱动电极的第一基板与设置有第二驱动电极的第二基板之间，紫外光照射使所述混合物固化，形成可切换扩散片。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，还包括：
利用激光切割第一预设区域内的第二基板及第二驱动电极，清除所述第一预设区域内的聚合物分散液晶膜，暴露出所述第一预设区域内的第一驱动电极；
利用激光切割第二预设区域内的第一基板及第一驱动电极，清除所述第二预设区域内的聚合物分散液晶膜，暴露出所述第二预设区域内的第二驱动电极；所述第一预设区域与第二预设区域位于所述可切换扩散片的同一侧。
9.一种背光模组，包括依次设置的背光源，光定向膜和权利要求1～8任意一项所述的可切换扩散片。
10.根据权利要求9所述的背光模组，其特征在于，所述光定向膜具有多个平行设置的阻光墙，任意相邻的两个阻光墙之间具有透光区，每一个所述阻光墙朝向其对应的透光区的侧面为阻光面。
11.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和权利要求9或10所述的背光模组，所述显示面板设置于所述背光模组的出光侧。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述背光模组中，可切换光扩散片的上驱动电极和下驱动电极与柔性电路板连接，所述柔性电路板与所述背光源连接于同一电源管理单元。
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