一种PDLC的涂布方法及涂布设备与流程

一种pdlc的涂布方法及涂布设备
技术领域
1.本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种pdlc的涂布方法及涂布设备。


背景技术：

2.pdlc (polymer dispersed liquid crystal)，又称为聚合物分散液晶，是将流体液晶分散在固态聚合物内的液晶结构。采用pdlc制成的pdlc显示器（又称聚合物分散液晶显示器），可通过控制液晶的光散射来实现透明和浑浊两种显示状态之间的转换，这种pdlc显示器无需贴偏光片，其结构比一般的液晶显示器更为简单。
3.现有的pdlc显示器，其液晶层一般包括被聚合物完全封闭的独立液晶微滴，而聚合物为透明光敏树脂，在显示器的背底区域、以及驱动电压为零(或较低)的off态显示区域(如像素或笔段)中，液晶微滴中的液晶分子与聚合物接触时，其取向(即液晶分子的排列方向)比较随意，因此，与液晶分子取向一致的液晶微滴的光轴非常杂乱，液晶层对透射的光具有散射和反射作用而使上述区域呈现为浑浊态(如乳白色浑浊态)；而在施加有足够电压的on态显示区域中，液晶微滴的光轴在电场作用下变得一致，可有效减少或消除液晶层对光的散射和反射作用，因而液晶层呈现为清澈的透明态。由此可知，pdlc液晶层的浑浊态与液晶微滴的分布相关，一般来说，可通过液晶层的雾度(haze)来衡量液晶层浑浊态的浑浊程度，雾度的取值范围为0—100%。当液晶层中的液晶微滴大且疏时，其对光的散射弱，浑浊态不明显，因而雾度较低；而当液晶层中的液晶微滴小且密时，其对光的散射强，其具有明显的浑浊态，因而雾度较高。
4.通常情况下，当聚合物未固化时，pdlc的液晶微滴会相互合并而导致尺寸随时间逐渐增大，当液晶微滴过小(<2μm)时，其会在非常短的时间内(20s)内合并而使这种分散状态很难保持。而现有的pdlc显示器在制造过程中，一般是将液晶和光敏树脂混合成未固化的pdlc之后再进行灌注或涂布，形成液晶层，最后才进行固化的；该过程所需的时间较大(>30min)，所形成的液晶层必然存在上述液晶微滴相互合并尺寸随时间逐渐增大的情况，因而液晶层内部的液晶微滴的尺寸很难减少；在现有的pdlc显示器中，液晶层中的液晶微滴尺寸一般在5μm以上，并且为了使pdlc显示器达到所需的浑浊态(haze>60%)，液晶层的厚度一般需要做到30μm以上，其不仅增加了液晶的消耗，而且使得pdlc显示器的驱动电压过高，减少了这种pdlc的实用性。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种pdlc的涂布方法及涂布设备，这种涂布方法及涂布设备能够制造出雾度较高且厚度较低的液晶层，并降低驱动电压。采用的技术方案如下：一种pdlc的涂布方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将液晶和光敏树脂进行混合，使液晶与光敏树脂相互分散，得到pdlc；（2）、采用超声波对步骤（1）得到的pdlc进行深度乳化，减小液晶微滴的尺寸，使
pdlc中液晶微滴的尺寸小于1μm；（3）、将步骤（2）在深度乳化之后得到的pdlc立即涂布在基板上，形成pdlc涂层；（4）、对步骤（3）涂布之后得到的pdlc涂层立即照射uv光进行固化，由此将液晶微滴的尺寸锁定，使其不会发生合并，得到所需的液晶层。
6.上述涂布方法中，先将液晶和光敏树脂初步混合，保证液晶与光敏树脂相互分散得到pdlc，再采用超声波对pdlc进行深度乳化，可大幅度提高pdlc的散射性，减小液晶微滴的尺寸；在深度乳化之后得到的pdlc立即涂布在基板上形成pdlc涂层；pdlc涂层中，每个液晶微滴的周边均包裹有光敏树脂薄层，此时再立即照射uv光对pdlc涂层中的光敏树脂进行固化，使得每个分散的液晶微滴均被固定在已固化的光敏树脂薄层之内，从而得到所需的液晶层，并将液晶微滴的尺寸锁定，使液晶微滴不会发生合并，保证了液晶层的雾度。通过上述涂布方法制造出的液晶层由于雾度较高且厚度较低，不仅能够减少液晶的消耗，而且可达到降低驱动电压的目的，提高这种pdlc的实用性。
7.一种具体方案中，所述步骤（1）中，所述液晶为正性液晶，正性液晶与所述光敏树脂按不小于7:3的比例通过搅拌方式进行混合。
8.优选方案中，所述步骤（2）中，采用超声波换能器发出的超声波对pdlc进行深度乳化。
9.更优选方案中，所述步骤（2）中，通过增加超声波换能器的输入功率来提高液晶层的雾度。上述液晶层的雾度与超声波换能器的输入功率有关，通过增加超声波换能器的输入功率，提高深度乳化的有效性，从而能够明显提高液晶层的雾度。
10.优选方案中，所述步骤（4）中，通过减少uv固化的延迟时间来提高液晶层的雾度。液晶层的雾度与uv固化灯的固化延迟时间有关，固化延迟时间越长，液晶微滴的合并越多，导致液晶层的雾度降低，因此，减少uv固化的延迟时间能够有效提高液晶层的雾度。
11.本发明还提供了一种pdlc的涂布设备，包括涂布刀和座体，涂布刀安装在座体上并且涂布刀的刀口朝下设置，其特征在于：所述涂布设备还包括uv固化灯和至少一个超声波换能器；所述涂布刀内设有液晶缓冲腔和上下走向的导流通道，导流通道设置在液晶缓冲腔与涂布刀的刀口之间；超声波换能器安装在涂布刀上并与液晶缓冲腔的位置相对应；uv固化灯安装在所述座体上并处在涂布刀的后侧。
12.通常，所述超声波换能器的超声波方向与液晶缓冲腔的侧壁相垂直。
13.在涂布之前，将液晶和光敏树脂初步混合，保证液晶与光敏树脂相互分散，再将混合后得到的pdlc装填入涂布刀内的液晶缓冲腔中；超声波换能器在液晶缓冲腔内产生超声波，被缓冲在液晶缓冲腔中的pdlc在受到超声波的作用下发生深度乳化，可大幅度提高pdlc的散射性，减小pdlc中液晶微滴的尺寸（一般可使液晶微滴的尺寸小于1μm）。进行涂布时，将基板放置在涂布刀的刀口下面，使座体与基板之间相对运动，即是涂布刀、超声波换能器和uv固化灯与基板之间相对运动；在相对运动过程中，液晶缓冲腔中pdlc经导流通道流出至基板的上表面，并通过涂布刀的刀口与基板的上表面之间的配合，将pdlc均匀地涂布在基板的上表面上，形成pdlc涂层；再由处在涂布刀后侧的uv固化灯发出的uv光对pdlc涂层进行立即照射使其固化，将液晶微滴的尺寸锁定，使液晶微滴不会发生合并，得到所需的液晶层，并保证了液晶层的雾度。这种涂布设备能够制造出雾度较高且厚度较低的液晶层，不仅能够减少液晶的消耗，而且可达到降低驱动电压的目的，具有较高的实用性。
14.优选方案中，所述涂布刀上设有至少一个液晶注入口，液晶注入口与所述液晶缓冲腔连通。可通过液晶注入口将混合后得到的pdlc通过液晶注入口装填入涂布刀内的液晶缓冲腔中。
15.优选方案中，所述涂布设备还包括前后平移机构，所述座体安装在前后平移机构的动力输出端上。工作时，可通过前后平移机构驱动座体向后平移，带动涂布刀、uv固化灯和超声波换能器一起向后平移，与基板之间相对运动，在涂布完成之后即刻固化，将乳化状态固定下来，可避免深度乳化之后的液晶放置一定时间后恢复原先状态。
16.一种更优选方案中，所述前后平移机构包括机座、水平导轨和平移气缸，水平导轨安装在机座上并且沿前后方向设置，所述座体安装在水平导轨上并与水平导轨滑动配合，平移气缸的缸体安装在机座上并且沿前后方向设置，平移气缸的活塞杆与座体连接。工作时，通过平移气缸的活塞杆伸缩来驱动座体沿水平导轨向前或向后平移一定距离。
17.另一种更优选方案中，所述前后平移机构包括机座、水平导轨、平移螺杆和平移电机，水平导轨安装在机座上并且沿前后方向设置，所述座体安装在水平导轨上并与水平导轨滑动配合，平移螺杆可转动安装在机座上并与水平导轨相平行，平移电机安装在机座上，平移电机的输出轴与平移螺杆传动连接。工作时，平移电机驱动平移螺杆转动，带动座体沿水平导轨向前或向后平移一定距离。
18.一种优选方案中，所述涂布刀的前侧壁上设有向后凹陷并且沿左右方向延伸的条形安装槽，条形安装槽与所述液晶缓冲腔的位置相对应；所述超声波换能器的数量为多个，各个超声波换能器均安装在条形安装槽中并且自左至右依次排列。这样，可有效减少液晶缓冲腔的侧壁厚度，提高超声的乳化作用，并且可使各个超声波换能器发出的超声波较为均匀，提高对液晶缓冲腔中各处液晶的乳化程度的一致性， 从而有效提高对被缓冲在液晶缓冲腔中的pdlc的深度乳化效果，有利于保证液晶层各处雾度的均匀性。
19.另一种优选方案中，所述超声波换能器的数量为多个，分为安装在涂布刀前侧壁的多个前超声波换能器和安装在涂布刀后侧壁的多个后超声波换能器，且各个前超声波换能器与各个后超声波换能器在左右方向上依次交错排列。这样，可使各个超声波换能器发出的超声波更为均匀，提高涂布刀各处的液晶乳化程度的一致性，有效提高对被缓冲在液晶缓冲腔中的pdlc的深度乳化效果，有利于保证液晶层各处雾度的均匀性。
20.更优选方案中，所述涂布刀的前侧壁上设有向后凹陷并且沿左右方向延伸的前条形安装槽，涂布刀的后侧壁上设有向前凹陷并且沿左右方向延伸的后条形安装槽，前条形安装槽、后条形安装槽均与所述液晶缓冲腔的位置相对应，各个所述前超声波换能器均安装在前条形安装槽中，各个所述后超声波换能器均安装在后条形安装槽中。这样，可有效减少液晶缓冲腔的侧壁厚度，提高超声的乳化作用。
21.优选方案中，所述液晶缓冲腔的内侧壁上具有凹凸不平的粗糙面，该粗糙面与所述超声波换能器的探头位置相对应。采用这种结构，可使超声波在液晶传播的波前不平整，在垂直超声波传播方向存在相位差变化，可使对液晶缓冲腔中pdlc的乳化更加充分，进一步增加液晶乳化效果。
22.在uv固化灯的功率充分，具有足够光积量的情况下，液晶层的雾度与uv固化灯对pdlc涂层的固化延迟时间负相关。如果将所述涂布刀的刀头与uv固化灯的距离设为l，将所述涂布刀的平移速度设为v，则uv固化灯对pdlc涂层的固化延迟时间为t=l/v， 可以通过减
小l和/或增大v，来减少uv固化灯对pdlc涂层的固化延迟时间，进而提高液晶层的雾度。
23.本发明的pdlc的涂布方法及涂布设备中，先将液晶和光敏树脂初步混合，保证液晶与光敏树脂相互分散得到pdlc，再采用超声波对pdlc进行深度乳化，可大幅度提高pdlc的散射性，减小液晶微滴的尺寸；在深度乳化之后得到的pdlc立即涂布在基板上形成pdlc涂层；pdlc涂层中，每个液晶微滴的周边均包裹有光敏树脂薄层，此时再立即照射uv光对pdlc涂层中的光敏树脂进行固化，使得每个分散的液晶微滴均被固定在已固化的光敏树脂薄层之内，从而得到所需的液晶层，并将液晶微滴的尺寸锁定，使液晶微滴不会发生合并，保证了液晶层的雾度，由此可减少液晶层的厚度，降低驱动电压，提高这种pdlc的实用性。
附图说明
24.图1是本发明优选实施方式实施例一的结构示意图。
25.图2是图1的立体图。
26.图3是本发明优选实施方式实施例二的结构示意图。
27.图4是本发明优选实施方式实施例三的结构示意图。
具体实施方式
28.实施例一这种pdlc的涂布方法，包括如下步骤：（1）、将液晶和光敏树脂进行混合，使液晶与光敏树脂相互分散，得到pdlc10；（2）、采用超声波对步骤（1）得到的pdlc10进行深度乳化，减小液晶微滴的尺寸，使pdlc10中液晶微滴的尺寸小于1μm；（3）、将步骤（2）在深度乳化之后得到的pdlc10立即涂布在基板6上，形成pdlc涂层20；（4）、对步骤（3）涂布之后得到的pdlc涂层20立即照射uv光进行固化，由此将液晶微滴的尺寸锁定，使其不会发生合并，得到所需的液晶层30。
29.在本实施例中，在所述步骤（1）中，液晶为正性液晶，液晶与光敏树脂按7:3的比例通过搅拌方式进行混合。
30.在本实施例中，在所述步骤（2）中，采用超声波换能器4发出的超声波对pdlc10进行深度乳化；通过增加超声波换能器4的输入功率来提高液晶层30的雾度。上述液晶层30的雾度与超声波换能器4的输入功率有关，通过增加超声波换能器4的输入功率，提高深度乳化的有效性，从而能够明显提高液晶层30的雾度。
31.在本实施例中，在所述步骤（4）中，通过减少uv固化的延迟时间来提高液晶层30的雾度。液晶层30的雾度与uv固化灯3的固化延迟时间有关，固化延迟时间越长，液晶微滴的合并越多，导致液晶层30的雾度降低，因此，减少uv固化的延迟时间能够有效提高液晶层30的雾度。
32.如图1、图2所示，本实施例还提供了pdlc的涂布设备，包括涂布刀1、座体2、uv固化灯3和至少一个超声波换能器4；涂布刀1安装在座体2上并且涂布刀1的刀口朝下设置，涂布刀1内设有液晶缓冲腔101和上下走向的导流通道102，导流通道102设置在液晶缓冲腔101与涂布刀1的刀口之间；超声波换能器4安装在涂布刀1上并与液晶缓冲腔101的位置相对
应，并且超声波换能器4的超声波方向与液晶缓冲腔101的侧壁垂直；uv固化灯3安装在座体2上并处在涂布刀1的后侧。
33.在本实施例中，涂布刀1上设有多个液晶注入口103，各个液晶注入口103均与液晶缓冲腔101连通。
34.本实施例的涂布设备还包括前后平移机构5，前后平移机构5包括机座（图中未画出）、水平导轨51和平移气缸（图中未画出），水平导轨安装在机座上并且沿前后方向设置，座体2安装在水平导轨上并与水平导轨滑动配合，平移气缸的缸体安装在机座上并且沿前后方向设置，平移气缸的活塞杆与座体2连接。工作时，可通过平移气缸来驱动座体2沿水平导轨向后平移，带动涂布刀1、uv固化灯3和超声波换能器4一起向后平移，与基板6之间相对运动，在涂布完成之后即刻固化，将乳化状态固定下来，可避免深度乳化之后的pdlc10放置一定时间后恢复原先状态。
35.在本实施例中，涂布刀1的前侧壁上设有向后凹陷并且沿左右方向延伸的条形安装槽104，条形安装槽与液晶缓冲腔101的位置相对应；超声波换能器4的数量为多个，各个超声波换能器4均安装在条形安装槽中并且自左至右依次排列。这样，可有效减少液晶缓冲腔101的侧壁厚度，提高超声的乳化作用，并且可使各个超声波换能器4发出的超声波更为均匀，提高涂布刀1各处的液晶乳化程度的一致性，有效提高对被缓冲在液晶缓冲腔101中的pdlc10的深度乳化效果，有利于保证液晶层30各处雾度的均匀性。
36.下面简述一下本涂布设备的工作原理：在涂布之前，将液晶和光敏树脂初步混合，保证液晶与光敏树脂相互分散，再将混合后得到的pdlc10通过液晶注入口103装填入涂布刀1内的液晶缓冲腔101中；超声波换能器4在液晶缓冲腔101内产生超声波，被缓冲在液晶缓冲腔101中的pdlc10在受到超声波的作用下发生深度乳化，可大幅度提高pdlc10的散射性，减小pdlc10中液晶微滴的尺寸（一般可使液晶微滴的尺寸小于1μm）。进行涂布时，将基板6放置在涂布刀1的刀口下面，平移气缸来驱动座体2沿水平导轨向后平移，使涂布刀1、超声波换能器4和uv固化灯3与基板6之间相对运动；在相对运动过程中，液晶缓冲腔101中pdlc10经导流通道102流出至基板6的上表面，并通过涂布刀1的刀口与基板6的上表面之间的配合，将pdlc10均匀地涂布在基板6的上表面上，形成pdlc涂层20；再由处在涂布刀1后侧的uv固化灯3发出的uv光对pdlc涂层20进行立即照射使其固化，将液晶微滴的尺寸锁定，使液晶微滴不会发生合并，得到所需的液晶层30，并保证了液晶层30的雾度。
37.实施例二参考图3，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：在本实施例中，涂布刀1的前侧壁上设有向后凹陷并且沿左右方向延伸的前条形安装槽104，涂布刀1的后侧壁上设有向前凹陷并且沿左右方向延伸的后条形安装槽105，前条形安装槽104、后条形安装槽105均与液晶缓冲腔101的位置相对应；超声波换能器4的数量为多个，分为多个前超声波换能器41和多个后超声波换能器42，各个前超声波换能器41均安装在前条形安装槽104中，各个后超声波换能器42均安装在后条形安装槽105中，且各个前超声波换能器41与各个后超声波换能器42在左右方向上依次交错排列。这样，可有效减少液晶缓冲腔101的侧壁厚度，提高超声的乳化作用，并且可使各个超声波换能器发出的超声波更为均匀，提高涂布刀1各处的液晶乳化程度的一致性，有效提高对被缓冲在液晶缓冲腔101中的pdlc10的深度乳
化效果，有利于保证液晶层30各处雾度的均匀性。
38.实施例三参考图4，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：在本实施例中，液晶缓冲腔101的内侧壁上具有凹凸不平的粗糙面1011，该粗糙面1011与超声波换能器4的探头位置相对应。采用这种结构，可使超声波在液晶传播的波前不平整，在垂直超声波传播方向存在相位差变化，可使对液晶缓冲腔101中pdlc10的乳化更加充分，进一步增加液晶乳化效果。
39.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。