專利名稱：一種柔性顯示用膠囊化液晶薄膜及其制備方法
技術領域：
本發明屬于柔性液晶技術領域，具體涉及一種膠囊化液晶薄膜的制造方法。
背景技術：
膽留型液晶顯示器(CH-LCD)為反射式顯示模式，相較傳統的透過式液晶顯示具有低功耗、雙穩態、不需要背光源和偏振膜等優點，成為當今反射式顯示器件的研究熱點。然而，在柔性顯示器的開發中，液晶的流動性使基板在彎曲或受壓折疊時易出現壓點等問題，這成為當下制造柔性顯示器的主要障礙。面向壓點問題的解決，主要的方法是對液晶進行膠囊化包覆。目前的主要途徑有兩方面，一為以Kodak公司所提出的乳化聚合法,另一種為Kent Displays公司所提出的聚合誘導相分離法(PIPS)。兩種方法的關鍵的區別在于液晶微滴(droplet)的形成方式。在乳化法中的液晶微滴是先利用乳化法形成，后再通過涂布于柔性基板制成顯示器件。而相分離法中是將液晶與預聚物的混合物灌入液晶盒后，再利用光聚合制得液晶微滴。相較于乳化法，相分離法的制程較為簡單，并且易于控制微滴的尺寸和形態。Kent Displays的PIPS法是將液晶和聚合物前體混合后再大范圍照射紫外光使聚合物前體聚合。此法利用聚合物交聯網絡對液晶的錨定作用、以及聚合物增強機械能力來提高液晶顯示的穩定性。然而由于所形成的液晶膠囊大小不一，液晶薄膜存在顯示和機械能力較差的缺點。

發明內容
本發明的目的在于提供一種液晶薄膜顯示和機械能力強的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法。本發明提供的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，具體步驟為:
(1)將液晶、聚合物單體、光引發劑及交聯劑均勻混合，將混合物加熱到清亮點，再灌入柔性塑料液晶盒中；
(2)在柔性塑料液晶盒上方放置光掩模板，紫外光在通過光掩模板情況下照射液晶盒，使在液晶盒中存在于光掩模板可透光部分的預聚物進行聚合，形成與光掩模板圖案一致的聚合物墻；其中，液晶被聚合物墻包圍形成液晶膠囊。通過此方法可進一步藉由光掩模板圖案的設計調控液晶膠囊的形狀和排列方式。本發明中，選擇適合的聚合單體和交聯劑材料，并調配適當的配方比例。交聯劑具有適當的光聚合官能團數。此外，選用的聚合物前體各組分之間和聚合物前體與液晶材料之間有適當的兼容性，液晶在混合物中要分散均勻。本發明中，所述紫外光波長為10_400nm,光強為I 10mw/cm2,曝光時間0.1 5小
時，以固定液晶膠囊結構。本發明中，以混合物材料總量計，液晶的重量百分含量為20-80wt%，聚合物單體的重量百分含量為10_70wt%,光引發劑的重量百分含量為0.1-10 %,交聯劑的重量百分含量為 1-30 %，總量為 100wt%。本發明中，所述的液晶為膽甾型液晶、向列型液晶中的至少一種。本發明中，所述的聚合物單體為甲基丙烯酸β羥乙酯(ΗΕΜΑ)、丙烯酸甲酯(ΜΑ)、甲基丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0ΜΑ)、丙烯酸異冰片酯(ΙΒ0Α)、甲基丙烯酸乙酯(ΕΜΑ)、2- (2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯(EOEOEA)、丙烯酸-3，5，5-三甲基已酯(TMHA)中的一種或幾種。本發明中，所述的交聯劑為1，4_ 丁二醇二丙烯酸酯(BDDA)、新戊二酸二丙烯酸酯(NPGDA)、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA )、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ΤΜΡΤΑ)、三羥甲基丙烷-2-硫氫基乙酸三酯(ΤΜΡΤΜΡ)、季戊四醇四丙烯酸脂(ΡΕΤ4Α)中的一種或幾種。本發明中，所述的光引發劑為2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(11 -651)、1-羥環己基苯酮(IRG-184)、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(IRG-1173)中的至少一種。本發明中，所述的柔性的塑料液晶材質可為聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚芳基酸酯(PAR)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)中的一種。本發明中，液晶膠囊的高度為1_20μπι。本發明中，單個液晶膠囊的面積在10 μ m X 10 μ m至Ij 500 μ m Χ500μηι之間。即單個液晶膠囊為邊長10-500 μ m的正方形。本發明所制得的液晶膠囊呈規整的陣列狀排列。本發明克服傳統PIPS法的缺點，通過光掩模板的圖案設計改善液晶膠囊的結構和排列方式，使膠囊排列規整。此舉有利于控制薄膜的機械強度，提高器件的顯示對比度，同時降低驅動電壓，使其更適合于柔性顯示應用。本發明應適用任何一種塑料液晶盒。此膠囊化液晶薄膜的工藝制程簡單，聚合前混合物僅需將前體和液晶按比例加熱混配，采常規方法混合即可。除了光掩模板的使用外，無需太多復雜的步驟。此膠囊化液晶薄膜的膠囊尺寸易于控制，可大批量、大面積生產。薄膜有5:1-20:1的顯示對比度，在柔性塑料基板上可成功實現膽留液晶顯示的雙穩態驅動。


圖1為利用光掩模板進行紫外誘導光聚合制備膠囊化液晶原理示意圖。圖2為通過可透光面積400 μ mX400 μ m的方形格子陣列光掩模板，并經過光聚合制備的膠囊化液晶薄膜的陣列結構。圖3為實施例1制得的膠囊化液晶薄膜在電壓驅動下呈現的反射率變化顯示特性。其中，上圖為肉眼可視的明暗變化，下圖為實際的反射率變化。圖4為實施例2制得的膠囊化液晶薄膜在電壓驅動下呈現的反射率變化顯示特性。其中，上圖為肉眼可視的明暗變化，下圖為實際的反射率變化。
具體實施例方式
實施例1
選用單體為甲基丙烯酸乙酯(阿拉丁)、膽留型液晶BN1-12A-460-1 (石家莊誠志永華)，光引發劑為IRG-651 (阿拉丁)、交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(阿拉丁)。將光引發劑/交聯劑/單體按質量比為2/12/86混合均勻，其中聚合物前體占液晶總質量的10%-30%。將上述膽留液晶和聚合前體混合物加熱到清亮點并混合均勻后，注入盒厚5 μ m的PET液晶盒中，通過遮蔽部分單位方格子面積為400 ymX400ym的方形格子陣列光掩模板，并經過365nm、3mw/cm2紫外光照射0.5小時后,通過光掩模板可曝光部分的聚合物前體發生光聚合形成聚合物墻，單個液晶膠囊的面積為400 μ mX 400 μ m。反射率的驅動特性結果如圖3，出現膽甾液晶的雙穩態顯示。實施例2
選用單體為甲基丙烯酸乙酯(阿拉丁)、膽留型液晶BN1-12A-460-1 (石家莊永生華)，光引發劑為IRG-651 (阿拉丁)、交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(阿拉丁)。將光引發劑/交聯劑/單體按質量比為2/12/86混合均勻，其中聚合物前體占液晶總質量的10%-30%。將上述膽留液晶和聚合前體混合物加熱到清亮點并混合均勻后，注入盒厚10 μ m的PET液晶盒中，通過遮蔽部分單位方格子面積為400 μ mX 400 μ m的方形格子陣列光掩模板，并經過365nm、3mw/cm2紫外光照射0.5小時后,通過光掩模板可曝光部分的聚合物前體發生光聚合形成聚合物墻，單個液晶膠囊的面積為400 μ mX400 μ m。反射率的驅動特性結果如圖4，出現膽甾液晶的雙 穩態顯示。
權利要求
1.一種柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于具體步驟為: (1)將液晶、聚合物單體、光引發劑及交聯劑均勻混合，將混合物加熱到清亮點，再灌入塑料液晶盒中； (2)在塑料液晶盒上方放置光掩模板，紫外光在通過光掩模板情況下照射塑料液晶盒，使在液晶盒中存在于光掩模板可透光部分的預聚物進行聚合，形成與光掩模板圖案一致的聚合物墻；其中，液晶被聚合物墻包圍形成液晶膠囊； 其中，所述紫外光波長為10-400nm，光強為l 10mw/cm2，曝光時間0.Γ5小時； 以混合物材料總量計，液晶的重量百分含量為20-80wt%，聚合物單體的重量百分含量為10-70wt%，光引發劑的重量百分含量為0.1-10 %，交聯劑的重量百分含量為1-30 %，總量為 100wt%。
2.根據權利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的液晶為膽甾型液晶、向列型液晶中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的聚合物單體為甲基丙烯酸β羥乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸乙酯、2- (2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、丙烯酸-3，5，5-三甲基已酯中的一種或幾種。
4.根據權利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的交聯劑為1，4_ 丁二醇 二丙烯酸酯、新戊二酸二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷-2-硫氫基乙酸三酯、季戊四醇四丙烯酸脂中的一種或 幾種。
5.根據權利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于所述的光引發劑為2，2- 二甲氧基-2-苯基苯乙酮、1-羥環己基苯酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜的制備方法，其特征在于本所述的柔性的塑料液晶盒材質為聚碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚芳基酸酯、聚醚砜、聚酰亞胺中的一種。
7.由權利要求1-6之一所述制備方法制備得到的柔性顯示用膠囊化液晶薄膜，其中，液晶膠囊呈規整的陣列狀排列，單個液晶膠囊的高度為1-20 μ m,面積在10 μ m X 10 μ π!到500 μ m X 500 μ m 之間。
全文摘要
本發明屬于柔性液晶技術領域，具體為一種柔性顯示用膠囊化液晶薄膜及其制備方法。本發明的制備步驟為將液晶、聚合物單體、光引發劑及交聯劑均勻混合，將混合物加熱到清亮點，再灌入塑料液晶盒中；在塑料液晶盒上方放置光掩模板，紫外光在通過光掩模板情況下照射塑料液晶盒，使在液晶盒中存在于光掩模板可透光部分的預聚物進行聚合，形成與光掩模板圖案一致的聚合物墻；其中，液晶被聚合物墻包圍形成液晶膠囊。通過此方法可進一步藉由光掩模板圖案的設計調控液晶膠囊的形狀和排列方式。本發明膠囊化液晶薄膜的膠囊尺寸易于控制，可大批量、大面積生產；薄膜有好的顯示對比度，在柔性塑料基板上可成功實現膽甾液晶顯示的雙穩態驅動。
文檔編號G02F1/1334GK103217830SQ20131008273
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月15日 優先權日2013年3月15日
發明者顏竹君, 蔡林君, 許軍, 駱小軍 申請人:復旦大學