一种聚合物蜂网液晶显示器制造方法与流程

1.本发明涉及一种液晶显示器件，具体来说涉及一种聚合物蜂网液晶显示器的制造方法。


背景技术：

2.对于聚合物与液晶的复合体系，众所周知的是划分为聚合物分散液晶(pdlc：polymer dispersed liquid crystal)和聚合物网络液晶(pnlc：polymer network liquid crystal)。聚合物分散液晶是聚合物含量约为30％以上，聚合物形成球腔基体，把液晶分散成小微滴。聚合物网络液晶是聚合物含量约为15％以下，液晶形成基体，聚合物形成丝链网线，离散分布在液晶层中。已经产业化且市场比较大的pdlc产品是应用做电控调光膜；已经产业化且市场比较大的pnlc产品是应用做液晶手写板(聚合物网络稳定胆甾相液晶)。将pdlc或pnlc应用做显示器也是一个业内新产品开发方向，pdlc或pnlc具有零电场时呈散射态(反式为透明态)，施加电场时呈透明态(反式为散射态)，以散射态与透明态的反差对比形成字符或图形的显示。虽然这种pdlc或pnlc显示器应用面窄，市场很小，但是因为其不需要用偏光片，所以结构简单、成本低廉、制作容易，所以仍具有较高的开发价值。


技术实现要素：

3.本发明提供一种聚合物含量介于15～30％之间的聚合物与液晶新复合体系的显示器制造方法。本发明既“填补”了聚合物与液晶复合体系研究领域的空白，又开发出了具有一定应用市场的新型显示器件。由于pdlc和pnlc已经为业内公知含义概念，在此有必要针对聚合物含量介于15～30％之间的聚合物与液晶新复合体系给出一个新名称。可想而知，如此含量的聚合物是既不能形成将液晶分散在其中的聚合物基体，也不是形成离散交织的网络，而是形成了足够密集的网络，甚至于形成了连通的孔道微腔。作为理想模型，不妨假想其形成了类似于蜂巢网络，简称蜂网，于是不妨将这个聚合物与液晶新复合体系称之为“聚合物蜂网液晶(phlc：polymer hive liquid crystal)”。
4.本发明提供一种聚合物蜂网液晶显示器的构成，该显示器是低预倾角tn液晶盒中灌注了预聚合物与液晶混合液，预聚合物含量占混合液的15～30％，该预聚合物是沿垂直光束传播方向为易聚合方向的可光聚合单体，液晶是正性向列相液晶，经过垂面入射准直光源紫外光曝光，可光聚合单体形成沿液晶盒内二维横躺分布的聚合物连通孔道蜂巢网络，而液晶分子则呈现为沿液晶盒表面二维散乱横躺分布状态。无电场时，该液晶盒呈现散射态；施加电场后，该液晶盒呈现透明态。散射态与透明态之间形成明显的反差，因此构成字符或图形显示器。以往人们提出的聚合物与液晶复合体系，要么是聚合物含量比较高的pdlc，要么是聚合物含量比较低的pnlc，没有特意关注聚合物含量大致介于15～30％之间的体系，因此说本发明具有聚合物与液晶复合体系之聚合物蜂网液晶的内涵概念方面的创新。
5.本发明提供一种聚合物蜂网液晶显示器的制造方法，包括如下步骤：
6.第一步，按照常规工艺制作带有字符或图形的低预倾角tn液晶空盒；
7.第二步，按照常规工艺配制液晶和预聚合物混合液；
8.第三步，按照常规工艺向空液晶盒中灌注液晶和预聚合物混合液；
9.第四步，按照特殊工艺紫外光曝光，特殊之处是光源为准直垂面入射紫外光。
10.经过以上步骤制备的液晶显示器，外观为散射雾态玻璃片(或胶片)，施加电场后，外观变成能显示出字符或图形的显示器。
11.现有的pdlc或pnlc制品，人们自然而然是采用的面光源进行紫外光曝光相分离，这是业内公知技术。而本发明的聚合物蜂网液晶显示器的制造方法，则强调按照特殊工艺紫外光曝光，特殊之处是光源为准直垂面入射紫外光。这一点是基于本发明人的最新研究心得，实验发现，某些线性单体，具有沿垂直光束传播方向为易聚合方向的特性。在光学上，如取光束传播方向为z轴，垂直光束传播方向为x、y轴，则存在某些单体易沿光束传播方向z方向聚合，而另外某些单体却倾向于沿垂直光束传播方向x、y方向聚合。诚然，可光聚合单体是十分庞大的有机物分子家族，绝大多数的单官能或多官能线性单体并不具备这种性质，但实验上还是容易找到这样的单体的。而从分子物理学角度考虑，有机物分子中存在π电子云或σ电子云，会受或不受偏振光扰动影响而稳定或震荡，以至于聚合或不聚合，进而发生光诱导定向聚合反应。多官能单体易聚合成多支多杈聚合物。一般而言，人们实验或生产上又都是用的大面积的紫外光面光源，光束传播方向为四面八方，所制备的样品当然是聚合物丝链为三维散乱分布，掩盖了某些可光聚合单体的偏振光诱导定向聚合的特性。
12.本发明提供一种聚合物蜂网液晶显示器的制造方法的特殊之处是采用可偏振光诱导定向聚合单体，光源为准直光源垂面入射紫外光曝光，因此说本发明具有制造方法上的材料和工艺技术条件上的创新。由于pdlc或pnlc的最原始的专利已经三十多年过去而失效，现有的这些专利，通常都不是概念内涵方面的创新，通常都仅是材料上的创新，如多数专利都是在权利要求书上针对液晶组合物或聚合物成分上的组合体系来提权利要求。
13.本发明提供一种聚合物蜂网液晶显示器的应用，该显示器具有结构简单、成本低廉、制造容易、驱动电压低等特点，适合应用做某些低值易耗品特殊显示器件，如儿童玩具显示器等。
14.与现有技术相比，pdlc用聚合物，一般要由多种单体和低聚物混合液组成，如混合液中含有单体为异冰片基丙烯酸酯(iboa)、月桂酯(la)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)等等；混合液中含有低聚物为聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等等。pnlc用单体，一般是选用多官能线性单体，以便聚合成网络。由从事高分子材料专业背景的发明人提出的权利要求，通常提出的是针对液晶或聚合物的通式结构式方面的权利要求。而本发明对材料的要求是可光诱导垂直光束传播方向定向聚合的单体，这样的单体实验上容易找到很多种。与现有技术相比，pdlc或pnlc制品制造过程中，都是采用大面积的紫外光面光源，而本发明需要采用准直垂面入射点光源，因此需要在面光源与制品之间增加准直光阑装置而达到将面光源改造成为准直垂面入射点光源的要求。与现有技术相比，对比cn106281361b专利，聚合物含量非常低，几近可有可无，是靠液晶盒基板垂面取向束缚负性液晶分子垂面排列，完全看不出聚合物网络能起什么作用。而本发明提出聚合物蜂网液晶显示器，聚合物丝链网络密度比较大，且倾向于沿面排列，用一定浓度的聚合物网络就能达到pdlc聚合物分散液晶微滴的强散射效果。
附图说明
15.图1是加电前散射态phlc原理示意图：1.上玻璃基板；2.上ito导电层；3.上低预倾角取向层；4.易面内二维分布横躺取向聚合物蜂网；5.易面内二维分布横躺取向的液晶分子；6.下低预倾角取向层(与上低预倾角取向层正交)；7.下ito导电层；8.下玻璃基板。
16.图2是加电后透明态phlc原理示意图：9.上玻璃基板；10.上ito导电层；11.上低预倾角取向层；12.易面内二维分布横躺取向聚合物蜂网；13.沿电场方向竖立起来的液晶分子；14.下低预倾角取向层(与上低预倾角取向层正交)；15.下ito导电层；16.下玻璃基板。
17.图3是面光源改造为准直垂面入射点光源装置示意图：17.上紫外光面光源；18.上准直光阑阵列；19.制品；20.下准直光阑阵列；21.下紫外光面光源。
具体实施方式
18.以下结合具体实施例来说明本发明。
19.第一步，按照常规工艺制作刻蚀带有卡通图案的低预倾角tn液晶空盒：液晶盒尺寸3
×
4cm2，液晶盒间隙5μm，液晶盒预倾角约1
°
，液晶盒上下基板摩擦角度正交，ito玻璃厚度0.7mm。
20.第二步，按照常规工艺配制液晶和预聚合物混合液：液晶用烟台显华公司产品x3p
‑
1184(n
o
＝1.512，n
e
＝1.722，δn＝0.21)；垂直光束传播方向为易聚合方向的预聚物单体用长兴化工产品em219异癸基丙烯酸酯(isoda，n1＝1.438)，调节预聚物折射率用高折射率单体用长兴化工产品em2209
‑
1双官能基丙烯酸酯单体(n2＝1.60～1.61)；两种单体混合比例为em219比em2209
‑
1为0.75∶0.25(即3比1)；两种单体混合后加入少量光引发剂1173(2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮(简称hmpp)约1％，预聚物再与液晶混合比例为0.25∶0.75(即1比3)。
21.第三步，按照常规工艺向空液晶盒中灌注混合液：以上液晶与预聚物混合液粘度比较低，能按照lcd常规工艺容易灌注进液晶盒中。
22.第四步，按照特殊工艺紫外光曝光(光强kw/m2，曝光时长2min)，特殊之处是光源为准直垂面入射紫外光(装置示意图如附图3所示)。
23.经过以上步骤制备的液晶显示器，外观为散射雾态玻璃片(亦可为胶片)，施加电场后，能显示出卡通图案，可以用作玩具上的低值易耗品显示器。
24.总之，以上所述的实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。本领域技术人员可通过阅读本发明后，做出细微的改变和调整，仍将不失为本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。