专利名称：一种聚合物分散液晶材料、聚合物分散液晶显示器件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及液晶材料以及液晶显示器件领域，具体涉及一种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显示器件及其制备方法。
背景技术：
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)膜是将小分子液晶材料分散到聚合物中形成的一种具有特殊光电性能的复合材料，其中微滴尺寸一般小于 IOum0无外电场情况下，不同微滴内液晶的指向矢的指向是随机的，因而复合材料呈现出对光线强烈作用，复合物呈现乳白色的散射状态；若施加的电场比较强，足以使所有为微滴内液晶指向矢都与电场平行时，因液晶的寻常光折射率与聚合物折射率一致，所以复合物呈现出透明的特征。由于其独特的光电性能，并且具有制作工艺简单，成本较低等优点，现在广泛应用于高清电视、光电开关、投影机、智能玻璃、光栅等。聚合物分散液晶膜主要的制备方法是聚合引发相分离(Polymerization-Induced Phase Separation,PIPS)法，引发条件主要为热引发和紫外光(UV)引发。目前，PDLC膜主要以玻璃为基板基材，由于工艺比较难控制，很难制成大面积的成品，并且其成品不易弯曲，限制了其应用场合。传统用来控制液晶盒厚的珠状间隔物(Bead Spacer)由于并不是固定在基板上，当液晶面板受到挤压时，会有位移的现象，从而带动液晶流动，造成液晶盒厚不均匀，影响显示效果。另外，目前应用显示的TOLC膜还普遍具有电压高、对比度不大等各种缺点。
发明内容
为克服现有TOLC膜的电压高、对比度不大的技术缺陷，本发明的目的是提供一种聚合物分散液晶(PDLC)材料。本发明提供的聚合物分散液晶材料，按重量份由以下成分组成液晶材料50 80 ;丙烯酸酯低聚物5 20 ;稀释单体10 25;光引发剂0. 01 I;表面活性剂0.1 5。优选地，所述聚合物分散液晶材料按重量份由以下成分组成液晶材料65 80;丙烯酸酯低聚物5 10 ;稀释单体10 20;光引发剂0. 05 O. 5 ;表面活性剂0.5 3
上述PDLC材料中，所述表面活性剂为吐温、司班、卵磷脂中的一种或多种。其中的吐温、司班包括多种型号，如吐温20、吐温21、吐温40、吐温60、吐温61、吐温80、吐温81、吐温85等等；司班如司班20、司班60、司班80、司班85等等。优选地,所述表面活性剂为吐温80、司班20、卵磷脂的一种或多种。在传统PDLC材料中加入表面活性剂，当材料固化后， 表面活性剂附着于液晶微滴与聚合物之间的界面上，从而降低液晶微滴与聚合物之间的锚定作用，从而降低液晶显示器件的驱动电压。上述F1DLC材料中，所 述液晶材料为向列相液晶材料，优选向列相联苯氛基类液晶材料。所述液晶材料可选用现有液晶显示领域常见的单晶或混合型液晶。一般来说，所述液晶材料需要有较大的折射率，△ η大于O. 2，并且液晶材料的寻常光折射率η。与预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为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。所述稀释单体为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、丙烯酸异冰片酯、N-乙烯基吡咯烷酮、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。所述光引发剂为I-羟基环己基苯基甲酮(IRG184)、安息香双甲醚(IRG651)、2-羟基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮(D1173)、苯基双(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦(IRG819) 中的一种或多种。本发明还提供了一种聚合物分散液晶(PDLC)显示器件，包括分别镀有导电层的上、下基板以及位于两基板之间的聚合物分散液晶膜，其中，所述聚合物分散液晶膜为以上任一项技术方案所述的聚合物分散液晶材料固化而得。上述TOLC显示器件中，所述上、下基板之间由光阻间隔物(Photo Spacer)支撑， 所述光阻间隔物固定于上基板之上，所述光阻间隔物的厚度为5 15 μ m。所述上、下基板相对的一面各自镀有导电层，所述导电层为ITO导电层。优选地，所述上、下基板的基材材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯的柔性基材。此外，本发明还提供了所述TOLC显示器件的制备方法，包括以下步骤(I)将液晶材料、丙烯酸酯低聚物、稀释单体、光引发剂及表面活性剂混合搅拌至其为透明溶液；(2)将步骤(I)所得的透明溶液涂覆在下基板镀有导电层的一面；(3)将经步骤(2)处理后的下基板与固定有光阻间隔物的上基板进行压合得到压合基板；(4)将所得压合基板进行紫外光固化，得到所述聚合物分散液晶显示器件。其中，步骤(3)所述上基板的制备方法为将光阻材料均匀涂覆在上基板镀有导电层的一面，通过黄光微影制程得到固定有光阻间隔物的上基板。所述黄光微影制程(Lithography Process Technology)米用现有常规工艺即可， 即包括软烤(soft bake)、曝光、显影(development)和硬烤(hard bake)等工艺过程。优选地，所述光阻材料为正性光阻材料，涂覆方法为旋涂法；所述黄光微影制程的软烤温度为90 110°C，软烤时间为5 10分钟，曝光过程中的曝光强为200 300mW/s， 硬烤温度为140 180°C，硬烤时间为10 20分钟。制得的上基板光阻间隔物的密度与现有非固定型的珠状间隔物密度相同或相近。
所述的光阻材料为液晶显示领域常见的正性光阻材料，包括树脂、溶剂、光敏材料
等成分。步骤(2)所述透明溶液采用辊涂法或刮涂法涂覆于下基板。 步骤(4)所述紫外光固化的紫外光波长为250 380nm、强度为O. 5 30mW/cm2 ； 固化的时间为5 30分钟、温度为20 40°C。上述制备方法中，所述压合、紫外光固化采用本领域现有的技术及设备即可实现， 如常规压合机、紫外固化灯等。本发明提供的TOLC材料具有原料来源广泛、制备工艺简便，采用所述TOLC材料制成的TOLC显示器件具有驱动电压低、对比度高的优点。本发明提供的TOLC显示器件，采用了柔性基材，并且采用了固定的光阻间隔物来控制TOLC膜的厚度，液晶盒厚度均匀且不易变形，使制备大面积的TOLC显示器件成为可倉泛。本发明提供的TOLC显示器件制备方法，步骤简单、工艺简便，具有大规模工业化应用前景。
图I为I3DLC显示器件垂直于基板方向的剖面结构图(H)LC材料未画出)，其中，I、 上基板基材；2、(上基板)导电层；3、光阻间隔物；4、(下基板)导电层；5、下基板基材；6、 上基板；7、下基板；图2为I3DLC显示器件的制备流程图；图3为实施例I材料制作的I3DLC显示器件的V-T曲线，其中，横坐标为电压(V)、 纵坐标为透过率(％ )。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明所使用的原料如下低聚物为烟台云开化工责任有限公司的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)； 液晶材料使用八亿时空液晶科技有限公司提供的BHR系列向列相联苯氰类混合液晶产品 (BHR40100、BHR40200、BHR40300及BHR40400);光阻材料使用台湾永光化学产品EPG-510 ； 其余均为常见市售试剂。但不限于此。除特殊说明外，实施例中各组分的含量均表示质量百分比。实施例I本实施例所述的聚合物分散液晶材料组分及配方见表I。表I
权利要求
1.一种聚合物分散液晶材料，其特征在于，按重量份由以下成分组成液晶材料50 80 ； 丙烯酸酯低聚物5 20 ; 稀释单体10 25 ; 光引发剂0.01 I ； 表面活性剂0. I 5。
2.根据权利要求I所述的聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述表面活性剂为吐温、司班、卵磷脂中的一种或多种。
3.根据权利要求I或2所述的聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述液晶材料为向列相液晶材料，优选向列相联苯氰基类液晶材料；所述丙烯酸酯低聚物为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯；所述稀释单体为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、丙烯酸异冰片酯、N-乙烯基吡咯烷酮、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种；所述光引发剂为I-羟基环己基苯基甲酮、安息香双甲醚、2-羟基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种。
4.一种聚合物分散液晶显示器件，包括分别镀有导电层的上、下基板以及位于两基板之间的聚合物分散液晶膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶膜为权利要求1-3任一项所述的聚合物分散液晶材料固化而得。
5.根据权利要求4所述的液晶显示器件，其特征在于，所述上、下基板之间由光阻间隔物支撑，所述光阻间隔物固定于所述上基板之上。
6.权利要求4或5所述聚合物分散液晶显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将液晶材料、丙烯酸酯低聚物、稀释单体、光引发剂及表面活性剂混合搅拌至其为透明溶液； (2)将步骤(I)所得的透明溶液涂覆在下基板镀有导电层的一面； (3)将经步骤(2)处理后的下基板与固定有光阻间隔物的上基板进行压合得到压合基板； (4)将所得压合基板进行紫外光固化，得到所述聚合物分散液晶显示器件。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述上基板的制备方法为将光阻材料均匀涂覆在上基板镀有导电层的一面，通过黄光微影制程得到固定有光阻间隔物的上基板。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述光阻材料为正性光阻材料，涂覆方法为旋涂法；所述黄光微影制程的软烤温度为90 110°C，软烤时间为5 10分钟，曝光过程中的曝光强为200 300mW/s，硬烤温度为140 180°C，硬烤时间为10 20分钟。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述透明溶液采用辊涂法或刮涂法涂覆于下基板。
10.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述紫外光固化的紫外光波长为250 380nm、强度为0. 5 30mW/cm2 ;固化的时间为5 30分钟、温度为.20 40 °C。
全文摘要
本发明涉及一种聚合物分散液晶材料，由液晶材料、丙烯酸酯低聚物、稀释单体、光引发剂及表面活性剂组成。本发明还提供了由所述聚合物分散液晶材料制备的聚合物分散液晶显示器件以及其制备方法。本发明提供的PDLC材料具有原料来源广泛、制备工艺简便的优点，采用所述PDLC材料制成的PDLC显示器件具有驱动电压低，对比度高的优点。本发明提供的PDLC显示器件制备方法，用固定于基板上的光阻间隔物来控制液晶盒厚度，得到的显示器件不易发生形变，使制备大面积的PDLC显示器件成为可能。
文档编号C09K19/52GK102618298SQ20121004712
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者姜天孟, 杨春艳, 杭德余, 王广涛, 田会强, 赵冬梅, 陈海光 申请人:北京八亿时空液晶科技股份有限公司