CN104155788A - 一种聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置，所述聚合物分散液晶膜包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上设置有分布在同一平面内且相互交替排列的多个第一电极和多个第二电极，所述第二基板上设置有分布在同一平面内且相互交替排列的多个第一电极和多个第二电极，所述第一基板与所述第二基板之间设置有聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括正性液晶。本发明提供的聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置中，由于正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶好，因此使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得本发明提供的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

Description

一种聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置。

背景技术

聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)是在液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)中使用的液晶单元之一。聚合物分散液晶是将液晶(Liquid Crystal，LC)与高分子基体相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子基体中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。聚合物分散液晶具有光散射强度控制传输且不需要偏振片的特性。聚合物分散液晶膜的光学特性很大程度上依赖于液晶分子的有效折射率以及与高分子基体的匹配。

反式聚合物分散液晶膜一般采用负性液晶来制备，在没有施加电压时，液晶分子垂直于基板排列，从而入射光进来后不发生反射和折射而直接透射出来。当施加电压时，液晶分子垂直于电场方向排列，因此入射光进来以后在液晶分子与高分子基体的界面上多次发生折射与反射，而显示乳白色的散射态。

聚合物分散液晶膜的电光性能很大程度上依赖于液晶本身的特性。由于负性液晶的物理性能的限制，对使用负性液晶制备的反式聚合物分散液晶的电光性能具有障碍，这导致反式聚合物分散液晶的驱动电压高、对比度低等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置，用于解决现有技术中反式聚合物分散液晶的驱动电压高、对比度低的问题。

为此，本发明提供一种聚合物分散液晶膜。所述聚合物分散液晶膜包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上设置有多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第一基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列，所述第二基板上设置有多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第二基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列，所述第一基板与所述第二基板之间设置有聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括正性液晶。

优选的，所述聚合物分散液晶层还包括反应性介晶。

优选的，所述反应性介晶的排列方向垂直于所述第一基板或第二基板。

优选的，所述第一基板上设置有第一垂直取向膜，所述第二基板上设置有第二垂直取向膜。

优选的，所述第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的材料包括聚酰亚胺。

本发明还提供一种显示装置。所述显示装置包括上述任一聚合物分散液晶膜。

本发明还提供一种聚合物分散液晶膜的制造方法。所述聚合物分散液晶膜的制造方法包括：在第一基板上形成多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第一基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列；在第二基板上形成多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第二基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列；在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括正性液晶；将所述第一基板和所述第二基板相对设置。

优选的，所述聚合物分散液晶层还包括反应性介晶。

优选的，还包括：在所述第一基板上形成第一垂直取向膜；在所述第二基板上形成第二垂直取向膜。

优选的，所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层的步骤包括：通过所述第一电极和第二电极在所述第一基板与第二基板之间形成垂直电场；对设置在所述第一基板与第二基板之间的所述聚合物分散液晶层进行紫外光照射。

优选的，所述在所述第一基板上形成第一垂直取向膜，在所述第二基板上形成第二垂直取向膜的步骤包括：在所述第一基板上形成第一取向材料层，对所述第一取向材料层进行取向处理；在所述第二基板上形成第二取向材料层，对所述第二取向材料层进行取向处理。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置中，由于正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶好，因此使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得本发明提供的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种聚合物分散液晶膜的结构示意图；

图2为图1所示聚合物分散液晶膜的电极结构示意图；

图3为图1所示聚合物分散液晶膜的垂直电场示意图；

图4为图1所示聚合物分散液晶膜的横向电场示意图；

图5为图1所示聚合物分散液晶膜未施加电压时液晶分子排列示意图；

图6为图1所示聚合物分散液晶膜施加电压时液晶分子排列示意图；

图7为本发明实施例三提供的一种聚合物分散液晶膜的制造方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的聚合物分散液晶膜及其制造方法和显示装置进行详细描述。

图1为本发明实施例一提供的一种聚合物分散液晶膜的结构示意图。如图1所示，聚合物分散液晶膜包括第一基板101和第二基板102，所述第一基板101与第二基板102相对设置。所述第一基板101上设置有多个第一电极111和多个第二电极131，设置在所述第一基板101上的第一电极111和第二电极131分布在同一平面内且相互交替排列，所述第二基板102上设置有多个第一电极112和多个第二电极132，设置在所述第二基板102上的第一电极112和第二电极132分布在同一平面内且相互交替排列。第一基板101与第二基板102之间设置有聚合物分散液晶层103，所述聚合物分散液晶层103包括正性液晶。正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶更好，相比于负性液晶，正性液晶的特性选择范围宽，如介电常数、折射率等。因此，本发明提供的使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得由正性液晶制备的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

优选的，所述聚合物分散液晶层103还包括反应性介晶(ReactiveMesogen，RM)。更优选的，所述反应性介晶的排列方向垂直于所述第一基板101或第二基板102。本实施例中，添加的反应性介晶能够改善聚合物分散液晶膜的初始取向效果，使得聚合物分散液晶膜取得更好的初始垂直状态，由于所述聚合物分散液晶膜的电光特性决定于所述液晶微滴的电控光散射性质，当所述聚合物分散液晶膜的两端未施加电场时，所述反应性介晶使得所述液晶微滴具有更好的初始取向，此时所述反应性介晶的折射率、所述液晶微滴的折射率与所述高分子基体的折射率匹配，入射光透过所述聚合物分散液晶膜而不会在所述聚合物分散液晶膜的内部发生散射，因此所述聚合物分散液晶膜呈现透明状态。当所述聚合物分散液晶膜的两端施加电场时，由于正性液晶是正性材料，在电场作用下所述正性液晶沿着电场的方向排列，而固化以后的反应性介晶不会沿着电场方向排列，此时所述反应性介晶的折射率与正性液晶的折射率不匹配，对入射光的散射能力更强，使得所述聚合物分散液晶膜具有更低的透光率，从而获得更高的对比度。

本实施例中，所述第一基板101上设置有第一垂直取向膜121。第二基板102上设置有第二垂直取向膜122。所述第一垂直取向膜121和第二垂直取向膜122能够使液晶分子垂直取向，从而使得在聚合物分散液晶膜未施加电压时液晶分子保持垂直取向。

本实施例中，所述第一垂直取向膜121和第二垂直取向膜122的材料包括聚酰亚胺(Polyimide，PI)。在第一基板101和第二基板102上涂覆聚酰亚胺液，聚酰亚胺固化后，形成使液晶分子垂直取向的第一垂直取向膜121和第二垂直取向膜122。

图2为图1所示聚合物分散液晶膜的电极结构示意图。如图2所示，所述第一基板101上设置有多个第一电极111和多个第二电极131，设置在所述第一基板101上的第一电极111和第二电极131分布在同一平面内且相互交替排列，所述第二基板102上设置有多个第一电极112和多个第二电极132，设置在所述第二基板102上的第一电极112和第二电极132分布在同一平面内且相互交替排列。所述第一基板101的第一电极111相互电连接，所述第二电极131相互电连接。所述第二基板102的所述第一电极112相互电连接，所述第二电极132相互电连接。本实施例中，所述第一基板101的第一电极111与所述第二基板102的第一电极112为像素电极，所述第一基板101的第二电极131与所述第二基板102的第二电极132为公共电极。可选的，所述第一基板101的第一电极111与所述第二基板102的第一电极112为公共电极，所述第一基板101的第二电极131与所述第二基板102的第二电极132为像素电极。本实施例中，所述第一基板101的第一电极111与所述第二基板102的第一电极112相对应，所述第一基板101的第二电极131与所述第二基板102的第二电极132相对应。

图3为图1所示聚合物分散液晶膜的垂直电场示意图。如图3所示，所述第一基板101上设置有多个第一电极111和多个第二电极131，设置在所述第一基板101上的第一电极111和第二电极131分布在同一平面内且相互交替排列，所述第二基板102上设置有多个第一电极112和多个第二电极132，设置在所述第二基板102上的第一电极112和第二电极132分布在同一平面内且相互交替排列。所述第一基板101的第一电极111与所述第二基板102的第一电极112相对应，所述第一基板101的第二电极131与所述第二基板102的第二电极132相对应。所述第一基板101的第一电极111与第二电极131上施加第一电压，所述第二基板102的第一电极112与第二电极132上施加第二电压，而且所述第一电压与第二电压不相同，使得多个所述第一电极111与多个所述第一电极112之间产生垂直电场，多个所述第二电极131与多个所述第二电极132之间产生垂直电场。优选的，所述第一电压与第二电压的极性不同，使得多个所述第一电极111与多个所述第一电极112之间产生垂直电场，多个所述第二电极131与多个所述第二电极132之间产生垂直电场。在垂直电场下通过紫外光照射对聚合物分散液晶层进行固化，反应性介晶中的液晶分子在垂直于第一基板和第二基板的排列中被固化，因此去掉电压后反应性介晶中的液晶分子也能够保持垂直取向。

图5为图1所示聚合物分散液晶膜未施加电压时液晶分子排列示意图。如图5所示，当没有施加电压时，聚合物分散液晶膜的液晶分子113与反应性介晶的液晶分子123垂直于第一基板101和第二基板102排列。由于所述反应性介晶能够改善聚合物分散液晶膜的初始取向效果，使得聚合物分散液晶膜取得更好的初始垂直状态，此时所述液晶分子的折射率与所述高分子基体的折射率匹配，入射光透过所述聚合物分散液晶膜而不会在所述聚合物分散液晶膜的内部发生散射，从而使得所述聚合物分散液晶膜呈现透明状态。

图4为图1所示聚合物分散液晶膜的横向电场示意图。如图4所示，所述第一基板101的第一电极111与所述第二基板102的第一电极112施加第三电压，所述第一基板101的第二电极131与所述第二基板102的第二电极132施加第四电压，使得所述第一基板101的第一电极111与第二电极131之间产生横向电场，所述第二基板102的第一电极112与第二电极132之间产生横向电场。

图6为图1所示聚合物分散液晶膜施加电压时液晶分子排列示意图。如图6所示，当在聚合物分散液晶膜内形成横向电场时，聚合物分散液晶膜的液晶分子113沿着横向电场的方向排列。因此，液晶分子113平行于第一基板101和第二基板102排列，使得入射光进来以后发生散射，最终所述聚合物分散液晶膜呈现不透明状态。

本实施例提供的聚合物分散液晶膜中，由于正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶好，因此使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得本发明提供的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

本发明还提供一种显示装置，包括实施例一提供的聚合物分散液晶膜。本发明提供的显示装置中，由于正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶好，因此使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得本发明提供的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

图7为本发明实施例三提供的一种聚合物分散液晶膜的制造方法的流程图。如图7所示，所述聚合物分散液晶膜的制造方法包括：

步骤71、在第一基板上形成多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第一基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列。

在本实施例中，在所述第一基板上形成使液晶分子垂直取向的第一垂直取向膜。所述第一垂直取向膜能够使液晶分子垂直取向，从而使得在聚合物分散液晶膜未施加电压时液晶分子保持垂直取向。

在本实施例中，在所述第一基板上形成第一取向材料层，对第一取向材料层进行取向处理。具体的，所述第一取向材料层的构成材料包括聚酰亚胺。在所述第一基板上涂覆聚酰亚胺液，聚酰亚胺固化后，在所述第一基板上形成使液晶分子垂直取向的第一垂直取向膜。

步骤72、在第二基板上形成多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第二基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列。

在本实施例中，在所述第二基板上形成使液晶分子垂直取向的第二垂直取向膜。所述第二垂直取向膜122能够使液晶分子垂直取向，从而使得在聚合物分散液晶膜未施加电压时液晶分子保持垂直取向。

在本实施例中，在所述第二基板上形成第二取向材料层，对第二取向材料层进行取向处理。具体的，所述第二取向材料层的构成材料包括聚酰亚胺。在所述第二基板上涂覆聚酰亚胺液，聚酰亚胺固化后，在所述第二基板上形成使液晶分子垂直取向的第二垂直取向膜。

步骤73、在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括正性液晶。

本实施例中，所述正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶更好，相比于负性液晶，正性液晶的特性选择范围宽，如介电常数、折射率等。因此，本发明提供的使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得由正性液晶制备的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

在本实施例中，所述聚合物分散液晶层还包括反应性介晶。添加的反应性介晶能够改善聚合物分散液晶膜的初始取向效果，使得聚合物分散液晶膜取得更好的初始垂直状态，由于所述聚合物分散液晶膜的电光特性决定于所述液晶微滴的电控光散射性质，当所述聚合物分散液晶膜的两端未施加电场时，所述反应性介晶使得所述液晶微滴具有更好的初始取向，此时所述反应性介晶的折射率、所述液晶微滴的折射率与所述高分子基体的折射率匹配，入射光透过所述聚合物分散液晶膜而不会在所述聚合物分散液晶膜的内部发生散射，因此所述聚合物分散液晶膜呈现透明状态。当所述聚合物分散液晶膜的两端施加电场时，在电场的作用下正性液晶沿着电场方向排列，而固化后的反应性介晶不会沿着电场方向排列，此时,所述反应性介晶的折射率与正性液晶的折射率不匹配，对入射光的散射能力更强，使得所述聚合物分散液晶膜具有更低的透光率，从而获得更高的对比度。

在本实施例中，通过所述第一电极和第二电极在所述第一基板与第二基板之间形成垂直电场，对设置在所述第一基板与第二基板之间的所述聚合物分散液晶层进行紫外光照射。优选的，所述聚合物分散液晶层的构成材料包括正性液晶、反应性介晶、可聚合单体、光引发剂。在聚合物分散液晶膜内形成如图3所示的垂直电场后，再对所述聚合物分散液晶层进行紫外光照射，从而形成聚合物分散液晶。

由于聚合物分散液晶中包含正性液晶和反应性介晶而且上述两种材料都是正性材料，在垂直电场作用下，正性液晶和反应性介晶都沿着电场的方向排列。在垂直电场下通过紫外光照射对聚合物分散液晶层进行固化，反应性介晶中的液晶分子在垂直于第一基板和第二基板的排列中被固化，因此去掉电压后反应性介晶中的液晶分子也能够保持垂直取向。另外，在第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的取向力作用下以及反应性介晶中的液晶分子的排列影响下，未施加电压时液晶分子也会保持垂直取向。因此，未施加电压时，正性液晶的液晶分子和反应性介晶中的液晶分子都是垂直排列的。在本实施例中，所述聚合物分散液晶层的构成材料包括正性液晶、反应性介晶、可聚合单体、光引发剂。在第一基板101的第一电极111和第二电极131上施加第一电压+5V，同时在第二基板102的第一电极112和第二电极132上施加第二电压-5V，从而在聚合物分散液晶膜内形成如图3所示的垂直电场，此时对所述聚合物分散液晶层进行紫外光照射，从而形成聚合物分散液晶。形成的聚合物分散液晶膜在未施加电压时，聚合物分散液晶膜内的液晶分子也能垂直于第一基板和第二基板排列。

在本实施例中，聚合物分散液晶膜在没有施加电压时，液晶分子垂直于第一基板和第二基板排列，因此入射光进来后不发生反射和折射而直接透射出去。当施加电压时，在第一基板101和第二基板102的第一电极上施加第三电压+10V，同时在第一基板101和第二基板102的第二电极上施加第四电压-10V，从而在聚合物分散液晶膜内形成如图4所示的横向电场。如图5所示，液晶分子沿着横电场的方向排列，因此液晶分子平行于第一基板和第二基板排列。入射光进来以后发生散射，最终所述聚合物分散液晶膜呈现不透明状态。

本发明提供的聚合物分散液晶膜的制造方法中，由于正性液晶的可用性广泛而且物理性能比负性液晶好，因此使用正性液晶能够改善聚合物分散液晶膜的电光性能，使得本发明提供的聚合物分散液晶膜的驱动电压低、对比度高。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种聚合物分散液晶膜，其特征在于，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上设置有多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第一基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列，所述第二基板上设置有多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第二基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列，所述第一基板与所述第二基板之间设置有聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括正性液晶。

2.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶层还包括反应性介晶。

3.根据权利要求2所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述反应性介晶的排列方向垂直于所述第一基板或第二基板。

4.根据权利要求1所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述第一基板上设置有第一垂直取向膜，所述第二基板上设置有第二垂直取向膜。

5.根据权利要求4所述的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述第一垂直取向膜和第二垂直取向膜的材料包括聚酰亚胺。

6.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-5中任一所述的聚合物分散液晶膜。

7.一种聚合物分散液晶膜的制造方法，其特征在于，包括：

在第一基板上形成多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第一基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列；

在第二基板上形成多个第一电极和多个第二电极，设置在所述第二基板上的第一电极和第二电极分布在同一平面内且相互交替排列；

在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层包括正性液晶。

8.根据权利要求7所述的聚合物分散液晶膜的制造方法，其特征在于，所述聚合物分散液晶层还包括反应性介晶。

9.根据权利要求7所述的聚合物分散液晶膜的制造方法，其特征在于，还包括：

在所述第一基板上形成第一垂直取向膜；

在所述第二基板上形成第二垂直取向膜。

10.根据权利要求7所述的聚合物分散液晶膜的制造方法，其特征在于，所述在所述第一基板和所述第二基板之间形成聚合物分散液晶层的步骤包括：

通过所述第一电极和第二电极在所述第一基板与所述第二基板之间形成垂直电场；

对设置在所述第一基板与所述第二基板之间的所述聚合物分散液晶层进行紫外光照射。

11.根据权利要求9所述的聚合物分散液晶膜的制造方法，其特征在于，所述在所述第一基板上形成第一垂直取向膜，在所述第二基板上形成第二垂直取向膜的步骤包括：

在所述第一基板上形成第一取向材料层，对所述第一取向材料层进行取向处理；

在所述第二基板上形成第二取向材料层，对所述第二取向材料层进行取向处理。