CN114085679A - 液晶膜层、显示器件及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种液晶膜层、显示器件及电子设备,该液晶膜层由液晶单体聚合而成,液晶单体至少包括以下任意一种反应性官能团:丙烯酸酯、乙烯基醚、硫醇、环氧。本公开通过限定液晶单体所包含的反应官能团,使其在制备过程中聚合,避免形成羧酸根、羰基、醛基等液晶小分子片段,进而使制备出的液晶膜层的均一性、柔韧性、机械强度、高温高湿信赖性、光学调制均一性、冷热冲击信赖性等综合性能得到大幅提高。
Description
技术领域
本公开涉及显示技术领域,特别涉及一种液晶膜层、显示器件及电子设备。
背景技术
液晶是自然界物质存在的一种特殊形态,液晶分子的质心是无序的,而液晶分子的指向是有序的,由于这种特殊结构,其螺旋结构是其中一种特殊结构,其可以通过旋向相反的圆偏光,而反射旋向相同的圆偏光,因此现有技术中常用液晶进行光场调制,在显示器件中具有重大作用。
常用的液晶膜层由相分离方法进行制备,用这种方法所制备出的聚合物膜层中液晶单体通常以小分子形式游离在膜层中,造成膜层稳定性下降,影响膜层对光的调制效果。
发明内容
本公开实施例的目的在于提供一种液晶膜层、显示器件及电子设备,用以解决现有技术中液晶膜层不稳定、光调制效果差的问题。
本公开的实施例采用如下技术方案:一种液晶膜层,所述液晶膜层由液晶单体聚合而成,所述液晶单体至少包括以下任意一种反应性官能团:丙烯酸酯、乙烯基醚、硫醇、环氧。
在一些实施例中,所述液晶单体以螺旋结构排布,所述液晶单体的旋轴取向度大于80%。
在一些实施例中,所述液晶单体的平均折射率n大于或等于1.4,并且所述平均折射率n小于或等于1.6;所述液晶单体的折射率差Δn大于或等于0.05,并且所述折射率差Δn小于或等于0.3。
在一些实施例中,所述液晶膜层的表面粗糙程度小于10纳米。
在一些实施例中,所述液晶膜层中还掺杂有手性剂,所述手性剂的掺杂质量百分比小于所述液晶单体的质量的10%。
在一些实施例中,所述液晶膜层中还掺杂有引发剂,所述引发剂的掺杂质量百分比小于所述液晶膜层的制备材料的总质量的10%。
在一些实施例中,所述液晶膜层基于以下任意一种聚合方式通过单次聚合或多次聚合步骤制备实现:紫外聚合、热聚合。
本公开的实施例还提供了一种显示器件,所述显示器件至少包括依次设置的如下层级:有机发光层、反射阴极、封装层、连接层、上述的液晶膜层、偏振转换层、颜色调整层和偏光层。
在一些实施例中,所述连接层的厚度至少为所述液晶膜层的厚度的三倍。
本公开的实施例还提供了一种电子设备,至少包括上述的显示器件。
本公开实施例的有益效果在于:通过限定液晶单体所包含的反应官能团,使其在制备过程中聚合,避免形成羧酸根、羰基、醛基等液晶小分子片段,进而使制备出的液晶膜层的均一性、柔韧性、机械强度、高温高湿信赖性、光学调制均一性、冷热冲击信赖性等综合性能得到大幅提高。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开第一实施例中液晶膜层表面示意图;
图2为本公开第一实施例中膜层1和膜层2的红外曲线图;
图3为本公开第一实施例中膜层1和膜层3的透射光谱曲线;
图4为本公开第一实施例中膜层2和膜层4的透射光谱曲线;
图5为本公开第二实施例中显示器件的层级结构示意图。
具体实施方式
此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
应理解的是,可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此,上述说明书不应该视为限制,而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例,并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述,本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解,尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述,但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式,它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时,鉴于以下详细说明,本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本公开的具体实施例;然而,应当理解,所申请的实施例仅仅是本公开的实例,其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此,本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定,而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”,其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
液晶是自然界物质存在的一种特殊形态,液晶分子的质心是无序的,而液晶分子的指向是有序的,由于这种特殊结构,其螺旋结构是其中一种特殊结构,其可以通过旋向相反的圆偏光,而反射旋向相同的圆偏光,因此现有技术中常用液晶进行光场调制,在显示器件中具有重大作用。常用的液晶膜层由相分离方法进行制备,用这种方法所制备出的聚合物膜层中液晶单体通常以小分子形式游离在膜层中,造成膜层稳定性下降,影响膜层对光的调制效果。
为了解决上述问题,本公开第一实施例提供了一种液晶膜层,其主要包括液晶单体,并限制用于制作本实施例中的液晶膜层的液晶单体分子包含端基带有丙烯酸酯、乙烯基醚、硫醇或环氧等反应性官能团,上述带有反应性官能团的液晶单体在膜层的制备过程中发生聚合,聚合后不会形成羧酸根(-COO)、羰基(-CO)、醛基(-CHO)等液晶小分子片段,使制备出的膜层的均一性、柔韧性、机械强度、高温高湿信赖性、光学调制均一性、冷热冲击信赖性等综合性能得到大幅提高,在后续应用于显示器件中时,也可以保证膜层良好的光调制效果,以达到优化显示器件显示效果的目的。
在本实施例中,液晶单体排布成螺旋结构,其旋轴取向度为70%至100%之间,以保证液晶膜层的光调控效果;其中,液晶单体平面法线方向即螺旋轴,所有螺旋轴的有序程度即可理解为旋轴取向度,旋轴取向度越高,其对特定波段的光半透半反调控效果越好,因此理想的旋轴取向度为100%,但是由于工艺限定和不可控因素,在实际实现时旋轴取向度在80%左右即可。进一步地,为了保证制备出的膜层具有良好的光调制跳过,液晶单体的平均折射率n需保证大于或等于1.4,并且小于或等于1.6,即1.4≤n≤1.6,其折射率差Δn需保证大于或等于0.05,并且小于或等于0.3,即0.05≤Δn<0.3。
进一步地,本实施例中所制备出的液晶膜层的表面粗糙程度需保证在10纳米以下,而低表面粗糙程度的膜层在均一性以及对外界水氧的阻隔性上都有更好的表现,进而强化了膜层的稳定性。图1示出了本实施例中液晶膜层表面通过原子力显微镜(AFM,AtomicForce Microscope)的观测画面,如图1所示,本实施例中的膜层表面基本不会出现气孔,或气孔深度更浅、气孔之间间距更大、有效的降低了膜层表面的粗糙程度。在实际进行制备时,多种液晶单体以及引发剂在一定的光热条件下聚合,为满足表面粗糙程度的要求,需要针对所使用的液晶单体结构,液晶单体与引发剂的配比以及聚合条件进行统一优化调控,因液晶单体选材不同、引发剂选择不同以及聚合方式不同等因素,本实施例不进行具体调控方式的说明,实施人员可根据实际情况进行有针对性的优化调整。
在一些实施例中,液晶膜层中还掺杂有手性剂,用以使聚合反应偏向液晶单体,使其反应性官能团聚合更加彻底,达到避免小分子片段产生的目的。在本实施例中手性剂的掺杂质量百分比小于液晶单体质量的10%即可,避免配比过高的手性剂影响膜层的微观形貌和光学特性。
在一些实施例中,液晶膜层中还掺杂有引发剂,用以引发具有不同反应性官能团的液晶单体发生聚合,使其反应性官能团聚合更加彻底,达到避免小分子片段产生的目的。在本实施例中引发剂的掺杂质量百分比小于液晶膜层的制备材料的总质量的10%,在保证引发速率的同时,防止配比过高的引发剂影响膜层的微观形貌和光学特性。
在实际实现时,高分子膜层的制备可通过材料的选择结合制备工艺的多样化来进行调控。具体地,本实施例中的液晶膜层主要通过单次聚合或多次聚合步骤实现制备,其聚合方式主要包括紫外聚合或热聚合,即通过不同的引发条件实现聚合。具体地,在单次聚合时,可选用紫外聚合或热聚合中任意一种方式实现;在多次的分步聚合时,可以在其中一部分步骤中使用紫外聚合,另外一部分步骤中使用热聚合,或者所有步骤均使用紫外聚合或热聚合;具体可更具实际液晶单体种类、引发剂或手性剂的种类进行调整,选择最有利于进行聚合的聚合方式实现。
进一步地,紫外聚合所需要的光辐照强度或者热聚合所需要的聚合温度,均可根据液晶单体种类、引发剂或手性剂的种类进行调整,也可根据对膜层的实际光调制效果或表面粗糙程度进行优化,具体优化方式可根据需求进行调整,本实施例不进行具体限制。
下面结合实例对本实施例所制备的液晶膜层的特性进行说明。
首先制备本实施例所提供不包含小分子片段的膜层1,然后制备现有技术中常用的液晶膜层作为膜层2,然后将膜层1和膜层2分别置于湿度85%、温度85度的极限环境下24小时进行信赖性测试,测试后得到膜层1对应的比较例膜层3,膜层2对应的比较例膜层4。
图2示出了膜层1和膜层2的红外曲线图,如图2所示,膜层1的红外光谱(图2中位于下方的曲线)在1640nm(-COO)、1622nm(-CO)、985nm(-CCHO)的红外峰消失,可判定膜层1中不具备液晶的小分子片段,稳定性更加,而膜层2(图2中位于上方的曲线)在上述位置均具有明显的红外峰,即膜层2中存在游离的液晶小分子。
将膜层1至4分别与相同的发光器件进行组合以确定透射光谱。图3示出了膜层1和膜层3的透射光谱曲线,如图3所示,膜层1经过信赖性测试前后在不同波长上的透过率(T)是没有发生变化的,因此膜层1和膜层3的透射光谱曲线完全重合;图4则为膜层2和膜层4的透射光谱曲线,如图4所示,膜层4的透射光谱曲线与膜层2的透射光谱曲线完全不同,也就是说在膜层2经过信赖性测试后其光学稳定性降低,导致最终呈现的显示效果无法保证与实际需求相同。
表1示出了与膜层1至4分别结合后的发光器件的器件性能对照,基于表1可知,膜层1在信赖性前后的电流效率(CE)和亮度(L)均未发生变化,而膜层2在信赖性测试后的CE和L均有降低,即膜材稳定性较差,无法保证显示器件的光调制效果稳定。另外,出射光线的色坐标(CIE)在实际测试时基本不变。
表1
CE(cd/A) | L(nit) | CIE(x,y) | |
膜层1 | 100% | 100% | (0.15,0.04) |
膜层3 | 100% | 100% | (0.15,0.04) |
膜层2 | 98% | 97% | (0.15,0.04) |
膜层4 | 93% | 93% | (0.15,0.04) |
本实施例通过限定液晶单体所包含的反应官能团,使其在制备过程中聚合,避免形成羧酸根、羰基、醛基等液晶小分子片段,进而使制备出的液晶膜层的均一性、柔韧性、机械强度、高温高湿信赖性、光学调制均一性、冷热冲击信赖性等综合性能得到大幅提高。
本公开的第二实施例提供了一种显示器件,其主要将第一实施例中提供的液晶膜层与发光器件(例如OLED)结合,实现对发光器件所发出的光的调制,以提升光的强度,使显示器件具有更好的显示效果。
具体地,如图5所示,本实施例中的显示器件至少包括发光器件1(其主要至少包括有机发光层、反射阴极)、封装层2、连接层3、第一实施例所提供的液晶膜层4、偏振转换层5、颜色调整层6以及偏光层7,其中,发光器件1所发出的光线经过液晶膜层4的调制后强度增加,以提升显示器件的显示效果。
在一些实施例中,连接层3的厚度至少为液晶膜层4的厚度的三倍,以保证二者之间良好的连接效果;同时,连接层3的折射率与封装层2的折射率的差值至少大于0.25,以保证光线良好的透过性。
在一些实施例中,偏振转换层5为具有1/4λ整数倍的相位延迟膜,其具有非正波长分散性,满足0.78<RBlue/R0<1.1,0.9<RGreen/R0<1.1,1<RRed/R0<1.1,其中,R0、RBlue、RGreen、RRed分别为中心波长(580nm)光程差、蓝光光程差、绿光光程差、红光光程差,偏振转换层5可以使圆偏光转换为线偏光,便于后续层级进行颜色调整或修正。
在一些实施例中,颜色调整层6包含一层具有1/2λ位相差层,其主要用于光线的颜色修正,并进一步减弱外界环境光对面板的反射作用。封装层2则至少含有3层结构,其中至少有一层结构的折射率与连接层3的折射率相差0.2以内,并且任意2层的折射率大于1.65。
发光器件1通常为OLED器件,其主要包括如下层级:
(1)阳极;通常为高功函数电极材料,如透明氧化物ITO、IZO;也可为Ag/ITO、Ag/IZO、CNT/ITO、CNT/IZO、GO/ITO、GO/IZO等等形成的复合电极等;
(2)空穴注入层;其可以是HATCN、MnO3等注入材料,也可以在空穴传输材料进行P型掺杂,该层厚度5~20nm,通过共蒸形成空穴注入层;
(3)空穴传输层;该层材料是具有良好的空穴传输特性;
(4)蓝光激子阻挡层;厚度在1~10nm,主要用于传递空穴,阻挡电子以及发光层内产生的激子;
红光激子阻挡层;厚度在40~60nm之间调节;
绿光激子阻挡层;该结构厚度在15~30nm之间调节;
蓝光发光层;厚度在15~25nm之间调节;
红光发光层;厚度在25~40nm之间调节;
绿光发光层;厚度在25~40nm之间调节;
(5)空穴阻挡层;厚度范围在2~10nm,主要用于传递电子,阻挡空穴;
(6)电子传输层;通常选用具有良好的电子传输特性的材料制成;
(7)阴极;可蒸镀10nm~20nm Mg、Ag、Al膜制备,也可采用诸如Mg:Ag的合金制备,优选的Mg:Ag比例在3:7~1:9之间调节,金属膜层在530nm处透过率参考范围为50%~60%,形成半透明阴极;也可采用透明氧化物ITO,IZO,IGZO等材料制备透明阴极。
本实施例通过使用不包含小分子片段的液晶膜层与发光器件相结合,使发光器件所发出的光线经过调制后具有亮度的提升,同时,液晶膜层稳定性增加,保证显示器件的显示效果稳定,信赖性更加。
本公开第三实施例提供了一种电子设备,该设备可以为任意一种具有显示功能的设备,如手机、电视、电脑等,其至少包括本公开第二实施例的显示器件,该显示器件所发出的光线经过液晶膜层的调制,并且性能稳定,在普通环境以及极端环境下都能具有稳定的显示效果,保证电子设备显示功能的良好实现。
以上对本公开多个实施例进行了详细说明,但本公开不限于这些具体的实施例,本领域技术人员在本公开构思的基础上,能够做出多种变型和修改实施例,这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种液晶膜层,其特征在于,所述液晶膜层由液晶单体聚合而成,所述液晶单体至少包括以下任意一种反应性官能团:丙烯酸酯、乙烯基醚、硫醇、环氧。
2.根据权利要求1所述的液晶膜层,其特征在于,所述液晶单体以螺旋结构排布,所述液晶单体的旋轴取向度大于80%。
3.根据权利要求1所述的液晶膜层,其特征在于,所述液晶单体的平均折射率n大于或等于1.4,并且所述平均折射率n小于或等于1.6;所述液晶单体的折射率差Δn大于或等于0.05,并且所述折射率差Δn小于或等于0.3。
4.根据权利要求1所述的液晶膜层,其特征在于,所述液晶膜层的表面粗糙程度小于10纳米。
5.根据权利要求1所述的液晶膜层,其特征在于,所述液晶膜层中还掺杂有手性剂,所述手性剂的掺杂质量百分比小于所述液晶单体的质量的10%。
6.根据权利要求1所述的液晶膜层,其特征在于,所述液晶膜层中还掺杂有引发剂,所述引发剂的掺杂质量百分比小于所述液晶膜层的制备材料的总质量的10%。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶膜层,其特征在于,所述液晶膜层基于以下任意一种聚合方式通过单次聚合或多次聚合步骤制备实现:紫外聚合、热聚合。
8.一种显示器件,其特征在于,所述显示器件至少包括依次设置的如下层级:有机发光层、反射阴极、封装层、连接层、如权1至7中任一项所述的液晶膜层、偏振转换层、颜色调整层和偏光层。
9.根据权利要求8所述的显示器件,其特征在于,所述连接层的厚度至少为所述液晶膜层的厚度的三倍。
10.一种电子设备,其特征在于,至少包括权利要求8或9所述的显示器件。
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