專利名稱：一種柔性顯示用膠囊化液晶薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柔性液晶技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膠囊化液晶薄膜的制造方法。
背景技術(shù)：
膽留型液晶顯示器(CH-LCD)為反射式顯示模式，相較傳統(tǒng)的透過式液晶顯示具有低功耗、雙穩(wěn)態(tài)、不需要背光源和偏振膜等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)今反射式顯示器件的研究熱點(diǎn)。然而，在柔性顯示器的開發(fā)中，液晶的流動(dòng)性使基板在彎曲或受壓折疊時(shí)易出現(xiàn)壓點(diǎn)等問題，這成為當(dāng)下制造柔性顯示器的主要障礙。面向壓點(diǎn)問題的解決，主要的方法是對(duì)液晶進(jìn)行膠囊化包覆。目前的主要途徑有兩方面，一為以Kodak公司所提出的乳化聚合法,另一種為Kent Displays公司所提出的聚合誘導(dǎo)相分離法(PIPS)。兩種方法的關(guān)鍵的區(qū)別在于液晶微滴(droplet)的形成方式。在乳化法中的液晶微滴是先利用乳化法形成，后再通過涂布于柔性基板制成顯示器件。而相分離法中是將液晶與預(yù)聚物的混合物灌入液晶盒后，再利用光聚合制得液晶微滴。相較于乳化法，相分離法的制程較為簡(jiǎn)單，并且易于控制微滴的尺寸和形態(tài)。Kent Displays的PIPS法是將液晶和聚合物前體混合后再大范圍照射紫外光使聚合物前體聚合。此法利用聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)液晶的錨定作用、以及聚合物增強(qiáng)機(jī)械能力來(lái)提高液晶顯示的穩(wěn)定性。然而由于所形成的液晶膠囊大小不一，液晶薄膜存在顯示和機(jī)械能力較差的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液晶薄膜顯示和機(jī)械能力強(qiáng)的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法。本發(fā)明提供的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，具體步驟為:
(1)將液晶、聚合物單體、光引發(fā)劑及交聯(lián)劑均勻混合，將混合物加熱到清亮點(diǎn)，再灌入柔性塑料液晶盒中；
(2)在柔性塑料液晶盒上方放置光掩模板，紫外光在通過光掩模板情況下照射液晶盒，使在液晶盒中存在于光掩模板可透光部分的預(yù)聚物進(jìn)行聚合，形成與光掩模板圖案一致的聚合物墻；其中，液晶被聚合物墻包圍形成液晶膠囊。通過此方法可進(jìn)一步藉由光掩模板圖案的設(shè)計(jì)調(diào)控液晶膠囊的形狀和排列方式。本發(fā)明中，選擇適合的聚合單體和交聯(lián)劑材料，并調(diào)配適當(dāng)?shù)呐浞奖壤?。交?lián)劑具有適當(dāng)?shù)墓饩酆瞎倌軋F(tuán)數(shù)。此外，選用的聚合物前體各組分之間和聚合物前體與液晶材料之間有適當(dāng)?shù)募嫒菪?，液晶在混合物中要分散均勻。本發(fā)明中，所述紫外光波長(zhǎng)為10_400nm,光強(qiáng)為I 10mw/cm2,曝光時(shí)間0.1 5小
時(shí)，以固定液晶膠囊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中，以混合物材料總量計(jì)，液晶的重量百分含量為20-80wt%，聚合物單體的重量百分含量為10_70wt%,光引發(fā)劑的重量百分含量為0.1-10 %,交聯(lián)劑的重量百分含量為 1-30 %，總量為 100wt%。本發(fā)明中，所述的液晶為膽甾型液晶、向列型液晶中的至少一種。本發(fā)明中，所述的聚合物單體為甲基丙烯酸β羥乙酯(ΗΕΜΑ)、丙烯酸甲酯(ΜΑ)、甲基丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0ΜΑ)、丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0Α)、甲基丙烯酸乙酯(ΕΜΑ)、2- (2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、丙烯酸-3，5，5-三甲基已酯(TMHA)中的一種或幾種。本發(fā)明中，所述的交聯(lián)劑為1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)、新戊二酸二丙烯酸酯(NPGDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA )、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ΤΜΡΤΑ)、三羥甲基丙烷-2-硫氫基乙酸三酯(ΤΜΡΤΜΡ)、季戊四醇四丙烯酸脂(ΡΕΤ4Α)中的一種或幾種。本發(fā)明中，所述的光引發(fā)劑為2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(11 -651)、1-羥環(huán)己基苯酮(IRG-184)、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(IRG-1173)中的至少一種。本發(fā)明中，所述的柔性的塑料液晶材質(zhì)可為聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚芳基酸酯(PAR)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)中的一種。本發(fā)明中，液晶膠囊的高度為1_20μπι。本發(fā)明中，單個(gè)液晶膠囊的面積在10 μ m X 10 μ m至Ij 500 μ m Χ500μηι之間。即單個(gè)液晶膠囊為邊長(zhǎng)10-500 μ m的正方形。本發(fā)明所制得的液晶膠囊呈規(guī)整的陣列狀排列。本發(fā)明克服傳統(tǒng)PIPS法的缺點(diǎn)，通過光掩模板的圖案設(shè)計(jì)改善液晶膠囊的結(jié)構(gòu)和排列方式，使膠囊排列規(guī)整。此舉有利于控制薄膜的機(jī)械強(qiáng)度，提高器件的顯示對(duì)比度，同時(shí)降低驅(qū)動(dòng)電壓，使其更適合于柔性顯示應(yīng)用。本發(fā)明應(yīng)適用任何一種塑料液晶盒。此膠囊化液晶薄膜的工藝制程簡(jiǎn)單，聚合前混合物僅需將前體和液晶按比例加熱混配，采常規(guī)方法混合即可。除了光掩模板的使用外，無(wú)需太多復(fù)雜的步驟。此膠囊化液晶薄膜的膠囊尺寸易于控制，可大批量、大面積生產(chǎn)。薄膜有5:1-20:1的顯示對(duì)比度，在柔性塑料基板上可成功實(shí)現(xiàn)膽留液晶顯示的雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)。


圖1為利用光掩模板進(jìn)行紫外誘導(dǎo)光聚合制備膠囊化液晶原理示意圖。圖2為通過可透光面積400 μ mX400 μ m的方形格子陣列光掩模板，并經(jīng)過光聚合制備的膠囊化液晶薄膜的陣列結(jié)構(gòu)。圖3為實(shí)施例1制得的膠囊化液晶薄膜在電壓驅(qū)動(dòng)下呈現(xiàn)的反射率變化顯示特性。其中，上圖為肉眼可視的明暗變化，下圖為實(shí)際的反射率變化。圖4為實(shí)施例2制得的膠囊化液晶薄膜在電壓驅(qū)動(dòng)下呈現(xiàn)的反射率變化顯示特性。其中，上圖為肉眼可視的明暗變化，下圖為實(shí)際的反射率變化。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
選用單體為甲基丙烯酸乙酯(阿拉丁)、膽留型液晶BN1-12A-460-1 (石家莊誠(chéng)志永華)，光引發(fā)劑為IRG-651 (阿拉丁)、交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(阿拉丁)。將光引發(fā)劑/交聯(lián)劑/單體按質(zhì)量比為2/12/86混合均勻，其中聚合物前體占液晶總質(zhì)量的10%-30%。將上述膽留液晶和聚合前體混合物加熱到清亮點(diǎn)并混合均勻后，注入盒厚5 μ m的PET液晶盒中，通過遮蔽部分單位方格子面積為400 ymX400ym的方形格子陣列光掩模板，并經(jīng)過365nm、3mw/cm2紫外光照射0.5小時(shí)后,通過光掩模板可曝光部分的聚合物前體發(fā)生光聚合形成聚合物墻，單個(gè)液晶膠囊的面積為400 μ mX 400 μ m。反射率的驅(qū)動(dòng)特性結(jié)果如圖3，出現(xiàn)膽甾液晶的雙穩(wěn)態(tài)顯示。實(shí)施例2
選用單體為甲基丙烯酸乙酯(阿拉丁)、膽留型液晶BN1-12A-460-1 (石家莊永生華)，光引發(fā)劑為IRG-651 (阿拉丁)、交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(阿拉丁)。將光引發(fā)劑/交聯(lián)劑/單體按質(zhì)量比為2/12/86混合均勻，其中聚合物前體占液晶總質(zhì)量的10%-30%。將上述膽留液晶和聚合前體混合物加熱到清亮點(diǎn)并混合均勻后，注入盒厚10 μ m的PET液晶盒中，通過遮蔽部分單位方格子面積為400 μ mX 400 μ m的方形格子陣列光掩模板，并經(jīng)過365nm、3mw/cm2紫外光照射0.5小時(shí)后,通過光掩模板可曝光部分的聚合物前體發(fā)生光聚合形成聚合物墻，單個(gè)液晶膠囊的面積為400 μ mX400 μ m。反射率的驅(qū)動(dòng)特性結(jié)果如圖4，出現(xiàn)膽甾液晶的雙 穩(wěn)態(tài)顯示。
權(quán)利要求
1.一種柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將液晶、聚合物單體、光引發(fā)劑及交聯(lián)劑均勻混合，將混合物加熱到清亮點(diǎn)，再灌入塑料液晶盒中； (2)在塑料液晶盒上方放置光掩模板，紫外光在通過光掩模板情況下照射塑料液晶盒，使在液晶盒中存在于光掩模板可透光部分的預(yù)聚物進(jìn)行聚合，形成與光掩模板圖案一致的聚合物墻；其中，液晶被聚合物墻包圍形成液晶膠囊； 其中，所述紫外光波長(zhǎng)為10-400nm，光強(qiáng)為l 10mw/cm2，曝光時(shí)間0.Γ5小時(shí)； 以混合物材料總量計(jì)，液晶的重量百分含量為20-80wt%，聚合物單體的重量百分含量為10-70wt%，光引發(fā)劑的重量百分含量為0.1-10 %，交聯(lián)劑的重量百分含量為1-30 %，總量為 100wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的液晶為膽甾型液晶、向列型液晶中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的聚合物單體為甲基丙烯酸β羥乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸乙酯、2- (2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、丙烯酸-3，5，5-三甲基已酯中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為1，4_ 丁二醇 二丙烯酸酯、新戊二酸二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷-2-硫氫基乙酸三酯、季戊四醇四丙烯酸脂中的一種或 幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的光引發(fā)劑為2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1-羥環(huán)己基苯酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于本所述的柔性的塑料液晶盒材質(zhì)為聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚芳基酸酯、聚醚砜、聚酰亞胺中的一種。
7.由權(quán)利要求1-6之一所述制備方法制備得到的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜，其中，液晶膠囊呈規(guī)整的陣列狀排列，單個(gè)液晶膠囊的高度為1-20 μ m,面積在10 μ m X 10 μ π!到500 μ m X 500 μ m 之間。
全文摘要
本發(fā)明屬于柔性液晶技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種柔性顯示用膠囊化液晶薄膜及其制備方法。本發(fā)明的制備步驟為將液晶、聚合物單體、光引發(fā)劑及交聯(lián)劑均勻混合，將混合物加熱到清亮點(diǎn)，再灌入塑料液晶盒中；在塑料液晶盒上方放置光掩模板，紫外光在通過光掩模板情況下照射塑料液晶盒，使在液晶盒中存在于光掩模板可透光部分的預(yù)聚物進(jìn)行聚合，形成與光掩模板圖案一致的聚合物墻；其中，液晶被聚合物墻包圍形成液晶膠囊。通過此方法可進(jìn)一步藉由光掩模板圖案的設(shè)計(jì)調(diào)控液晶膠囊的形狀和排列方式。本發(fā)明膠囊化液晶薄膜的膠囊尺寸易于控制，可大批量、大面積生產(chǎn)；薄膜有好的顯示對(duì)比度，在柔性塑料基板上可成功實(shí)現(xiàn)膽甾液晶顯示的雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)G02F1/1334GK103217830SQ20131008273
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者顏竹君, 蔡林君, 許軍, 駱小軍 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)