專利名稱：一種聚合物分散液晶材料、聚合物分散液晶顯示器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶材料以及液晶顯示器件領(lǐng)域，具體涉及一種聚合物分散液晶材料、由所述聚合物分散液晶材料所得的聚合物分散液晶顯示器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)膜是將小分子液晶材料分散到聚合物中形成的一種具有特殊光電性能的復(fù)合材料，其中微滴尺寸一般小于 IOum0無外電場(chǎng)情況下，不同微滴內(nèi)液晶的指向矢的指向是隨機(jī)的，因而復(fù)合材料呈現(xiàn)出對(duì)光線強(qiáng)烈作用，復(fù)合物呈現(xiàn)乳白色的散射狀態(tài)；若施加的電場(chǎng)比較強(qiáng)，足以使所有為微滴內(nèi)液晶指向矢都與電場(chǎng)平行時(shí)，因液晶的尋常光折射率與聚合物折射率一致，所以復(fù)合物呈現(xiàn)出透明的特征。由于其獨(dú)特的光電性能，并且具有制作工藝簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于高清電視、光電開關(guān)、投影機(jī)、智能玻璃、光柵等。聚合物分散液晶膜主要的制備方法是聚合引發(fā)相分離(Polymerization-Induced Phase Separation,PIPS)法，引發(fā)條件主要為熱引發(fā)和紫外光(UV)引發(fā)。目前，PDLC膜主要以玻璃為基板基材，由于工藝比較難控制，很難制成大面積的成品，并且其成品不易彎曲，限制了其應(yīng)用場(chǎng)合。傳統(tǒng)用來控制液晶盒厚的珠狀間隔物(Bead Spacer)由于并不是固定在基板上，當(dāng)液晶面板受到擠壓時(shí)，會(huì)有位移的現(xiàn)象，從而帶動(dòng)液晶流動(dòng)，造成液晶盒厚不均勻，影響顯示效果。另外，目前應(yīng)用顯示的TOLC膜還普遍具有電壓高、對(duì)比度不大等各種缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有TOLC膜的電壓高、對(duì)比度不大的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種聚合物分散液晶(PDLC)材料。本發(fā)明提供的聚合物分散液晶材料，按重量份由以下成分組成液晶材料50 80 ;丙烯酸酯低聚物5 20 ;稀釋單體10 25;光引發(fā)劑0. 01 I;表面活性劑0.1 5。優(yōu)選地，所述聚合物分散液晶材料按重量份由以下成分組成液晶材料65 80;丙烯酸酯低聚物5 10 ;稀釋單體10 20;光引發(fā)劑0. 05 O. 5 ;表面活性劑0.5 3
上述PDLC材料中，所述表面活性劑為吐溫、司班、卵磷脂中的一種或多種。其中的吐溫、司班包括多種型號(hào)，如吐溫20、吐溫21、吐溫40、吐溫60、吐溫61、吐溫80、吐溫81、吐溫85等等；司班如司班20、司班60、司班80、司班85等等。優(yōu)選地,所述表面活性劑為吐溫80、司班20、卵磷脂的一種或多種。在傳統(tǒng)PDLC材料中加入表面活性劑，當(dāng)材料固化后， 表面活性劑附著于液晶微滴與聚合物之間的界面上，從而降低液晶微滴與聚合物之間的錨定作用，從而降低液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)電壓。上述F1DLC材料中，所 述液晶材料為向列相液晶材料，優(yōu)選向列相聯(lián)苯氛基類液晶材料。所述液晶材料可選用現(xiàn)有液晶顯示領(lǐng)域常見的單晶或混合型液晶。一般來說，所述液晶材料需要有較大的折射率，△ η大于O. 2，并且液晶材料的尋常光折射率η。與預(yù)聚物固化后的聚合物的折射率ηρ相同。所述丙烯酸酯低聚物為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。所述稀釋單體為乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、N-乙烯基吡咯烷酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或多種。所述光引發(fā)劑為I-羥基環(huán)己基苯基甲酮(IRG184)、安息香雙甲醚(IRG651)、2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮(D1173)、苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲?；?氧化膦(IRG819) 中的一種或多種。本發(fā)明還提供了一種聚合物分散液晶(PDLC)顯示器件，包括分別鍍有導(dǎo)電層的上、下基板以及位于兩基板之間的聚合物分散液晶膜，其中，所述聚合物分散液晶膜為以上任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的聚合物分散液晶材料固化而得。上述TOLC顯示器件中，所述上、下基板之間由光阻間隔物(Photo Spacer)支撐， 所述光阻間隔物固定于上基板之上，所述光阻間隔物的厚度為5 15 μ m。所述上、下基板相對(duì)的一面各自鍍有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層為ITO導(dǎo)電層。優(yōu)選地，所述上、下基板的基材材質(zhì)為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的柔性基材。此外，本發(fā)明還提供了所述TOLC顯示器件的制備方法，包括以下步驟(I)將液晶材料、丙烯酸酯低聚物、稀釋單體、光引發(fā)劑及表面活性劑混合攪拌至其為透明溶液；(2)將步驟(I)所得的透明溶液涂覆在下基板鍍有導(dǎo)電層的一面；(3)將經(jīng)步驟(2)處理后的下基板與固定有光阻間隔物的上基板進(jìn)行壓合得到壓合基板；(4)將所得壓合基板進(jìn)行紫外光固化，得到所述聚合物分散液晶顯示器件。其中，步驟(3)所述上基板的制備方法為將光阻材料均勻涂覆在上基板鍍有導(dǎo)電層的一面，通過黃光微影制程得到固定有光阻間隔物的上基板。所述黃光微影制程(Lithography Process Technology)米用現(xiàn)有常規(guī)工藝即可， 即包括軟烤(soft bake)、曝光、顯影(development)和硬烤(hard bake)等工藝過程。優(yōu)選地，所述光阻材料為正性光阻材料，涂覆方法為旋涂法；所述黃光微影制程的軟烤溫度為90 110°C，軟烤時(shí)間為5 10分鐘，曝光過程中的曝光強(qiáng)為200 300mW/s， 硬烤溫度為140 180°C，硬烤時(shí)間為10 20分鐘。制得的上基板光阻間隔物的密度與現(xiàn)有非固定型的珠狀間隔物密度相同或相近。
所述的光阻材料為液晶顯示領(lǐng)域常見的正性光阻材料，包括樹脂、溶劑、光敏材料
等成分。步驟(2)所述透明溶液采用輥涂法或刮涂法涂覆于下基板。 步驟(4)所述紫外光固化的紫外光波長(zhǎng)為250 380nm、強(qiáng)度為O. 5 30mW/cm2 ； 固化的時(shí)間為5 30分鐘、溫度為20 40°C。上述制備方法中，所述壓合、紫外光固化采用本領(lǐng)域現(xiàn)有的技術(shù)及設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)， 如常規(guī)壓合機(jī)、紫外固化燈等。本發(fā)明提供的TOLC材料具有原料來源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)便，采用所述TOLC材料制成的TOLC顯示器件具有驅(qū)動(dòng)電壓低、對(duì)比度高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的TOLC顯示器件，采用了柔性基材，并且采用了固定的光阻間隔物來控制TOLC膜的厚度，液晶盒厚度均勻且不易變形，使制備大面積的TOLC顯示器件成為可倉(cāng)泛。本發(fā)明提供的TOLC顯示器件制備方法，步驟簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)便，具有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用前景。


圖I為I3DLC顯示器件垂直于基板方向的剖面結(jié)構(gòu)圖(H)LC材料未畫出)，其中，I、 上基板基材；2、(上基板)導(dǎo)電層；3、光阻間隔物；4、(下基板)導(dǎo)電層；5、下基板基材；6、 上基板；7、下基板；圖2為I3DLC顯示器件的制備流程圖；圖3為實(shí)施例I材料制作的I3DLC顯示器件的V-T曲線，其中，橫坐標(biāo)為電壓(V)、 縱坐標(biāo)為透過率(％ )。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所使用的原料如下低聚物為煙臺(tái)云開化工責(zé)任有限公司的YKDBA-Ol系列的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(分子量=800-1000 ;粘度(600C ) =2500-4500 ;官能度2)； 液晶材料使用八億時(shí)空液晶科技有限公司提供的BHR系列向列相聯(lián)苯氰類混合液晶產(chǎn)品 (BHR40100、BHR40200、BHR40300及BHR40400);光阻材料使用臺(tái)灣永光化學(xué)產(chǎn)品EPG-510 ； 其余均為常見市售試劑。但不限于此。除特殊說明外，實(shí)施例中各組分的含量均表示質(zhì)量百分比。實(shí)施例I本實(shí)施例所述的聚合物分散液晶材料組分及配方見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種聚合物分散液晶材料，其特征在于，按重量份由以下成分組成液晶材料50 80 ； 丙烯酸酯低聚物5 20 ; 稀釋單體10 25 ; 光引發(fā)劑0.01 I ； 表面活性劑0. I 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述表面活性劑為吐溫、司班、卵磷脂中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述液晶材料為向列相液晶材料，優(yōu)選向列相聯(lián)苯氰基類液晶材料；所述丙烯酸酯低聚物為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯；所述稀釋單體為乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、1，6_己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯、N-乙烯基吡咯烷酮、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一種或多種；所述光引發(fā)劑為I-羥基環(huán)己基苯基甲酮、安息香雙甲醚、2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲?；?氧化膦中的一種或多種。
4.一種聚合物分散液晶顯示器件，包括分別鍍有導(dǎo)電層的上、下基板以及位于兩基板之間的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶膜為權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的聚合物分散液晶材料固化而得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示器件，其特征在于，所述上、下基板之間由光阻間隔物支撐，所述光阻間隔物固定于所述上基板之上。
6.權(quán)利要求4或5所述聚合物分散液晶顯示器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將液晶材料、丙烯酸酯低聚物、稀釋單體、光引發(fā)劑及表面活性劑混合攪拌至其為透明溶液； (2)將步驟(I)所得的透明溶液涂覆在下基板鍍有導(dǎo)電層的一面； (3)將經(jīng)步驟(2)處理后的下基板與固定有光阻間隔物的上基板進(jìn)行壓合得到壓合基板； (4)將所得壓合基板進(jìn)行紫外光固化，得到所述聚合物分散液晶顯示器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述上基板的制備方法為將光阻材料均勻涂覆在上基板鍍有導(dǎo)電層的一面，通過黃光微影制程得到固定有光阻間隔物的上基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述光阻材料為正性光阻材料，涂覆方法為旋涂法；所述黃光微影制程的軟烤溫度為90 110°C，軟烤時(shí)間為5 10分鐘，曝光過程中的曝光強(qiáng)為200 300mW/s，硬烤溫度為140 180°C，硬烤時(shí)間為10 20分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述透明溶液采用輥涂法或刮涂法涂覆于下基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述紫外光固化的紫外光波長(zhǎng)為250 380nm、強(qiáng)度為0. 5 30mW/cm2 ;固化的時(shí)間為5 30分鐘、溫度為.20 40 °C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合物分散液晶材料，由液晶材料、丙烯酸酯低聚物、稀釋單體、光引發(fā)劑及表面活性劑組成。本發(fā)明還提供了由所述聚合物分散液晶材料制備的聚合物分散液晶顯示器件以及其制備方法。本發(fā)明提供的PDLC材料具有原料來源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，采用所述PDLC材料制成的PDLC顯示器件具有驅(qū)動(dòng)電壓低，對(duì)比度高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的PDLC顯示器件制備方法，用固定于基板上的光阻間隔物來控制液晶盒厚度，得到的顯示器件不易發(fā)生形變，使制備大面積的PDLC顯示器件成為可能。
文檔編號(hào)C09K19/52GK102618298SQ20121004712
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者姜天孟, 楊春艷, 杭德余, 王廣濤, 田會(huì)強(qiáng), 趙冬梅, 陳海光 申請(qǐng)人:北京八億時(shí)空液晶科技股份有限公司