专利名称：一种柔性液晶薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及了一种柔性液晶薄膜及其制备方法，属于液晶技术领域。
背景技术：
性显示器件由于其轻、薄、可挠曲和耐冲击等性能，特别适用于移动电话、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、电子书、电子海报、汽车仪表板、RF辨识系统、传感器等。利用柔性的可弯曲的特性使得工程设计不局限于平面化，可实现多元化的外型的显示模式。目前主要有有机电致发光显示、电泳显示、液晶显示等几种方式可以实现柔性显示。其中反射式胆留相液晶显示采用了胆留相液晶的布拉格选择性反射与双稳态特性，使得其具有低功耗、零电场下图像保存时间长并且不需要背光源等优点。相对于其它几种方式，反射式胆甾相液晶显示属于无源式显示，更符合未来纸质书、报纸替代品的要求。虽然胆留相液晶的布拉格选择性反射特性发现很长时间，但是直至肯特大学Yang等发现在胆留相液晶中加入少量的聚合物，在聚合物网络的稳定作用下，可以实现P态和FC态的零场稳定特性，这才发现了胆留相液晶的双稳态特性。目前柔性胆甾相液晶薄膜是由液晶分散在聚合物中，利用聚合物相分离或微胶囊乳化原理，采用喷墨或丝网印刷技术进行涂布同时控制薄膜的厚度，成膜干燥后覆膜制得器件。这其中微胶囊制备过程中微胶囊颗粒粒径大小难以控制均匀；制成乳液不够稳定；印刷涂布操作过程复杂，薄膜厚度不易控制；而且在制备过程中还涉及到溶剂挥发、干燥等エ序，费时费力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性液晶薄膜及其制备方法，该柔性液晶薄膜通过界面致稳层对液晶进行表面致稳，实现胆留相液晶的双稳态控制，且控制电压低，顔色饱满，用于制备字符、图片的柔性显示器件。其制备方法过程简単，适合于大面积显示应用。本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种柔性液晶薄膜，其特征在于，该柔性液晶薄膜共分为五层，其中最下一层为黑色吸光涂层，在黒色吸光涂层上面依次为下透明电极层、界面层、液晶层、和上透明电极层，所述的黑色吸光涂层厚度为O. 1-2_，可见光反射率在5%以下，它由下列组分及质量百分含量组成黑色吸光物质10-60%，粘结剂90-40%，且上述各组分的质量百分含量之和为100% ;所述的下透明电极层为表面方块电阻低于500O Ω / □、可见光透光率在80%以上 的氧化锡铟聚对苯ニ甲酸こニ醇酯导电(ITO-PET)薄膜、氧化锡铟聚こ烯导电(ITO-PE)薄膜、氧化氟铟聚对苯ニ甲酸こニ醇酯导电(FTO-PET)薄膜、氧化氟铟聚こ烯导电(FTO-PE)薄膜、纳米银聚对苯ニ甲酸こニ醇酯导电薄膜或为纳米银聚こ烯导电薄膜；所述的界面层为厚度O. 1-3 ,Lim,由下列组分及质量百分含量组成聚合物5-35%，丙烯酸酯类单体0_15%，其余为溶剂，且上述各组分的质量百分含量之和为100% ;所述的液晶层厚度为3-10 μπι,是由商品化的胆留相液晶组成；在界面层与液晶层中还分布有间隔子，间隔子的含量为界面层溶液质量的1%-5%，所述的间隔子为粒径3-10 |lm的TiO2或SiO2球形粒子；所述的上透明电极层材料与下透明电极层材料相同，同时为ー种材料，或者同时为两种不同材料。上述黒色吸光物质为碳黑、黒色有机顔料或为黑色有机染料；粘结剂为商品化的丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂或为硅树脂；上述界面层中的聚合物为紫外光固胶N0A65、紫外光固胶N0A10、紫外光固胶CBU226、聚こ烯醇、聚こ烯醇缩甲醛或为聚こ烯醇缩丁醛；丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸甲酷、甲基丙烯酸羟こ酷、甲基丙烯酸丁酷中ー种或两种；溶剂为丁酮、丙酮或为环己酮；所述的商品化的胆留相液晶是在0-50°C之间螺距不随温度变化且布拉格反射波长介于380-660nm之间的胆甾相液晶。上述的柔性液晶薄膜的制备方法，其特征在于包括以下过程
1)带显示图案的上透明电极层的制备采用涂有黑色涂料的聚酯膜或聚こ烯膜黑色片材将要显示的字符或图案镂空制备成掩模版，利用光刻蚀技术对柔性薄膜电极表面的导电层进行刻蚀处理，制备在预期显示字符或图形处无导电层的上透明电极层；
2)界面层的制备将界面层的聚合物组分和丙烯酸酯类单体组分溶解在适当的水、丙酮、丁酮或环己酮溶剂中形成质量分数为20%-60%的均匀溶液，将粒径均一的SiO2或TiO2间隔子搅拌分散到该溶液中，形成质量分数为1%_5%的涂布液；采用丝杠将涂布液均匀涂布在下透明电极层的导电面上，然后将其放置在紫外灯下辐射固化备用；
3)液晶盒的制备将下透明电极层分布有间隔子的界面层朝上，带显示图案的上透明电极层导电面向下压在下透明电极层之上，再利用环氧树脂胶、硅树脂胶粘剂或聚丙烯酸胶作为密封胶封边，留下相対的两个ロ便于后续液晶的灌注，最后在烘箱中于50-80°C进行固化，即得液晶盒；
4)液晶的灌注利用液晶盒预留的一个ロ抽真空，利用液晶盒预留的相対的另ー个ロ灌注液晶，按照l_3g/dm2的用量吸取胆留相液晶，于真空下利用针头将液晶灌注到液晶盒内，并以I-IOMPa的压力作用在液晶盒外侧辅助将液晶灌注均匀，再将液晶盒这两个ロ用密封胶粘接、固化；
5)液晶薄膜的制备在经步骤4)灌注后的液晶盒下透明电极层上涂布ー层黑色吸光涂层，最后利用导电银胶从两个导电电极分别引出电极即得柔性液晶薄膜。本发明的优点在于采用液晶注入法实现柔性液晶薄膜的制备，避免了聚合物相分离法或微胶囊乳化法中的液晶包裹、干燥和覆膜等エ序，制备エ艺过程简単，适合于大面积显示应用。所制备的柔性液晶薄膜利用界面致稳方式实现胆留相液晶的双稳态控制，且降低了控制电压，薄膜顔色饱满，并采用刻蚀技术对导电电极进行处理，完成了柔性字符液晶薄膜的制备。
图1采用本发明实施例I制得的柔性液晶薄膜的结构示意图。图中1是黑色涂层，2是下透明电极层，3是界面层，4是上透明电极层，5是液晶层，6是间隔子，7是导线。图2为图I制得的柔性液晶薄膜P态的照片。图3为图I制得的柔性液晶薄膜FC态的照片。具体实 施方式本发明的实施例所采用的胆甾相液晶商品型号ΒΝ1-12Β-460-4 ；BNl-12B-550-4 ；BN1-12B-640-4，均由石家庄诚志永华显示材料有限公司提供。实施例I :
在5X IOcm2的方阻为200 Ω / □ ITO-PET薄膜上旋涂ー层15 μm厚的正性光刻胶，通过掩膜板，采用波长220nm、辐照强度1200μ w/cm2的紫外固化仪曝光15min以上，使曝光部分的光刻胶聚合。用显影液将聚合后的光刻胶洗掉，并用去离子水清洗干净。将导电薄膜放入由IOml浓度为37%的浓盐酸和IOml去离子水混合均匀的刻蚀液中，用去离子水将残余的盐酸冲洗干净，没有光刻胶保护的ITO被腐蚀掉，获得带显示图案的上透明电极层。将O. Ig粒径为3 pm的SiO2间隔子加入到4. 9g紫外光固胶N0A65溶液中，在转速为500rmp的机械搅拌下搅拌20min，获得间隔子质量分数为2%的涂布液；再利用规格为3 .Itm的丝杠将涂布液均匀涂布在下透明电极层导电的导电面上，然后将其放置在紫外灯下辐射固化，获得界面层。将下透明电极层分布有间隔子的面朝上，上透明电极层导电面向下层压在下透明电极层上，再将相对的两边用环氧树脂胶粘接，最后在50°C下进行固化，即得液晶盒。采用针头吸取Ig型号为的胆甾相液晶，将其灌注到液晶盒内，再将液晶盒于真空下用IMPa的压カ将液晶灌注均匀，再将液晶盒另外两边用环氧树脂粘接、固化，然后在下透明电极层非导电面涂布ー层黑色涂层，最后利用导电银胶从两个导电电极分别引出电极即得柔性液晶薄膜器件。实施例2:
与实施例I的不同在于采用800 Ω / □的ITO-PET薄膜，将O. Ig粒径为6 pm的SiO2间隔子加入到3. 2g的紫外光固胶CBU226溶液中，得间隔子质量分数为3%的涂布液；再利用规格为6 jlm的丝杠进行涂布，液晶盒在60°C下进行固化，液晶盒于真空下用3MPa的压カ将液晶灌注均匀；其他同实施例I。实施例3:
与实施例I的不同在于用1500 Ω / □的ITO-PET薄膜，将O. Ig粒径为10 μπι的SiO2间隔子加入到2. 4g的紫外光固胶CBU226溶液中，得间隔子质量分数为4%的涂布液；再利用规格为10 Mm的丝杠进行涂布，液晶盒在70°C下进行固化，液晶盒于真空下用6MPa的压カ将液晶灌注均匀；其他同实施例I。实施例4
与实施例I的不同在于采用2000 Ω / □的ITO-PET薄膜，将O. Ig粒径为6 μπι的SiO2间隔子加入到I. 9g的紫外光固胶CBU226溶液中，得间隔子质量分数为5%的涂布液；再利用规格为6 μπι的丝杠进行涂布液晶盒在80°C下进行固化，液晶盒于真空下用9MPa的压カ将液晶灌注均匀；其他同实施例I。
权利要求
1.一种柔性液晶薄膜，其特征在于，该柔性液晶薄膜共分为五层，其中最下一层为黑色吸光涂层，在黑色吸光涂层上面依次为下透明电极层、界面层、液晶层、和上透明电极层，所述的黑色吸光涂层厚度为0. l-2mm，可见光反射率在5%以下，它由下列组分及质量百分含量组成黑色吸光物质10-60%，粘结剂90-40%，且上述各组分的质量百分含量之和为100%;所述的下透明电极层为表面方块电阻低于5000DV □、可见光透光率在80%以上的氧化锡铟聚对苯二甲酸乙二醇酯导电薄膜、氧化锡铟聚乙烯导电薄膜、氧化氟铟聚对苯二甲酸乙二醇酯导电薄膜、氧化氟铟聚乙烯导电薄膜、纳米银聚对苯二甲酸乙二醇酯导电薄膜或为纳米银聚乙烯导电薄膜；所述的界面层为厚度0.1-3 1.1 m,由下列组分及质量百分含量组成聚合物5-35%，丙烯酸酯类单体0_15%，其余为溶剂，且上述各组分的质量百分含量之和为100% ;所述的液晶层厚度为3-10 gm，是由商品化的胆留相液晶组成；在界面层与液晶层中还分布有间隔子，间隔子的含量为界面层溶液质量的1%-5%，所述的间隔子为粒径3-10 U m的TiO2或SiO2球形粒子；所述的上透明电极层材料与下透明电极层材料相同，同时为一种材料，或者同时为两种不同材料。
2.按权利要求I所述的柔性液晶薄膜，其特征在于，黑色吸光物质为碳黑、黑色有机颜料或为黑色有机染料；粘结剂为商品化的丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂或为硅树脂；界面层中的聚合物为紫外光固胶N0A65、紫外光固胶N0A10、紫外光固胶CBU226、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛或为聚乙烯醇缩丁醛；丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯中一种或两种；溶剂为丁酮、丙酮或为环己酮；所述的商品化的胆甾相液晶是在0-50°C之间螺距不随温度变化且布拉格反射波长介于380-660nm之间的胆甾相液晶。
一种按权利要求I所述的柔性液晶薄膜的制备方法，其特征在于包括以下过程 1)带显示图案的上透明电极层的制备采用涂有黑色涂料的聚酯膜或聚乙烯膜黑色片材将要显示的字符或图案镂空制备成掩模版，利用光刻蚀技术对柔性薄膜电极表面的导电层进行刻蚀处理，制备在预期显示字符或图形处无导电层的上透明电极层； 2)界面层的制备将界面层的聚合物组分和丙烯酸酯类单体组分溶解在适当的水、丙酮、丁酮或环己酮溶剂中形成质量分数为20%-60%的均匀溶液，将粒径均一的SiO2或TiO2间隔子搅拌分散到该溶液中，形成质量分数为1%_5%的涂布液；采用丝杠将涂布液均匀涂布在下透明电极层的导电面上，然后将其放置在紫外灯下辐射固化备用； 3)液晶盒的制备将下透明电极层分布有间隔子的界面层朝上，带显示图案的上透明电极层导电面向下压在下透明电极层之上，再利用环氧树脂胶、硅树脂胶粘剂或聚丙烯酸胶作为密封胶封边，留下相对的两个口便于后续液晶的灌注，最后在烘箱中于50-80°C进行固化，即得液晶盒； 4)液晶的灌注利用液晶盒预留的一个口抽真空，利用液晶盒预留的相对的另一个口灌注液晶，按照l_3g/dm2的用量吸取胆留相液晶，于真空下利用针头将液晶灌注到液晶盒内，并以I-IOMPa的压力作用在液晶盒外侧辅助将液晶灌注均匀，再将液晶盒这两个口用密封胶粘接、固化； 5)液晶薄膜的制备在经步骤4)灌注后的液晶盒下透明电极层上涂布一层黑色吸光涂层，最后利用导电银胶从两个导电电极分别引出电极即得柔性液晶薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种柔性液晶薄膜及其制备方法，属于液晶技术领域。该柔性液晶薄膜共分为五层，其中最下一层为黑色吸光涂层，在黑色吸光涂层上面依次为下透明电极层、界面层、液晶层、和上透明电极层。其制备方法过程包括带显示图案的上透明电极层的制备，界面层的制备，液晶盒的制备，液晶的灌注和液晶薄膜的制备。本发明的优点为制备工艺过程简单，适合于大面积显示应用。所制备的柔性液晶薄膜利用界面致稳方式实现胆甾相液晶的双稳态控制，且降低了控制电压，薄膜颜色饱满，并采用刻蚀技术对导电电极进行处理，完成了柔性字符液晶薄膜的制备。
文档编号G02F1/1341GK102615894SQ20121006798
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日
发明者刘东志, 周雪琴, 李巍, 王晓丽 申请人:天津大学