CN106367082A - 一种具有驱动电压低、对比度高的显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有驱动电压低、对比度高的显示器,该显示器件包含基板、液晶材料以及高分子材料,所述液晶材料与所述高分子材料的重量百分比为1:2~10:1。本发明通过大量实验筛选出最佳的液晶材料以及高分子材料结构和组成,并通过大量实验筛选出液晶材料以及高分子材料的重量百分比和平均折射比例,制备得到的显示器件具有驱动电压低、对比度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及液晶材料以及显示器件领域,具体涉及一种具有驱动电压低、对比度高的显示器件。
背景技术
应用于各种电光学装置中的可电转换的液晶聚合物薄膜,已通过机械截留工艺制成。一种此类技术包括将液晶吸入塑料或玻璃片的微孔内,另一种技术包括让水从含水的向列液晶乳液中蒸发出来,所述向列液晶乳液是含在诸如聚乙烯醇这样的水溶性聚合物的溶液或橡胶乳浆中的。
一种不同的工艺比机械截留技术和乳化工艺更具显著优点,该工艺包括用一种适当的合成树脂使向列液晶从一均质溶液中分相,以形成一种分散有聚合物相的液晶相。结果得到的材料被称为聚合物分散的液晶(PDLC)膜。PDLC膜的一些优点曾在美国专利第4,671,618、4,673,255、4,685,771和4,788,900号中讨论,其公开内容作为参考纳入本案。PDLC膜可适用于从大面积显示和用于窗口的可转换涂层到投影显示器和高清晰度电视的多种用途。
此相离(或称分相)法可通过添加熟化剂、照射紫外光或冷却引发聚合而实现。另一种方法是使溶剂从聚合物溶液和此溶剂中的液晶组成的基质成份中蒸发。
制备PDLC膜的各种方法均附有使液晶相的有效折射率和聚合物的折射率相匹配和不匹配的技术,以获得所需的观视角度,在该观视角度,包括有该膜的显示器、窗口等是可视的或透明的。在利用具有正性介电各向异性的液晶制备PDLC膜的情况下,液晶的正常折射率通常是与聚合物的折射率匹配的,因此在有电场状态时,显示器或窗口表现为可视见或透明,因为液晶的折射光轴被调整为与电场平行,而与观视表面垂直。在无电场状态下,液晶和聚合物的光轴不对准而是任意取向,因此入射光是散射的,显示器或窗口呈现为不透明。
在上面所述的窗口或显示器中,液晶的正常折射率与聚合物的折射率相匹配,当沿通常垂直于观视表面的电场方向观视时,此装置是最透明的(有电场状态)。在增大倾斜的观视角度时,透明度降低,矇眬程度增加,直至在一个足够倾斜的角度检测到基本上不透明的表观为止。这种矇眬状况是由如下事实造成的,即观视角度离正交方向越远,液晶的有效折射率与聚合基质的折射率之间的失配越严重。
PDLC膜的进一步发展公开于美国专利申请第07/324,051号中,该申请现已于1991年2月19日颁布为美国专利第4,994,204号,其中包括使用了一种双折射聚合物,例如,一种液晶聚合物。采用双折射聚合物制备的PDLC膜具有对所有方向的入射光均显示出无矇眬感的透明性之特点。这是通过使聚合物的正常和异常折射系数与液晶的正常和异常折射系数相匹配而实现的。
采用双折射聚合物制备的PDLC膜可在正常模式下工作,故在有电场状态下它们是透明的,而在无电场状态下是光散射的。此外,此膜可在反向或“故障-安全”模式中工作,这样在无电场状态下该材料是透明的,而在有电场状态下是光散射的。
但是,目前聚合物稳定的器件仍然有提升对比度和降低电压的强烈需求,本发明通过控制液晶材料与高分子材料的含量比例以及平均折射率比例,可获得具有相对高的对比度和相对低的驱动电压的显示器件。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种具有相对高的对比度和相对低的驱动电压的显示器件。
技术方案:为了实现上述目的,本发明提供了一种显示器件,包含基板、液晶材料以及高分子材料,所述液晶材料与所述高分子材料的重量百分比为1:2~10:1。
本发明所述的显示器件,包括第一基板、第二基板,在所述第一基板和所述第二基板之间,夹持有液晶材料和高分子材料,所述高分子材料由高分子预聚物在UV(紫外)光照射下聚合而成。
在本发明的实施方案中,所述高分子材料的分子量大于5000,并且基板由含有碳氧双键结构的材料组成,这样基板和高分子材料之间具有大的粘结力,能够有效避免水分等杂质的入侵,以保持驱动电压在较低的水平。
在本发明的一些实施方案中,所述显示器件还包含第一电极和第二电极,所述第一电极和第二电极各自为透明电极,且所述透明电极可以在第一基板的面对第二基板的表面与第二基板之间。
在本发明的一些实施方案中,优选所述液晶材料与所述高分子材料的重量百分比为1:1~5:1。
更优地,所述液晶材料与所述高分子材料的重量百分比为2:1~5:1。
在本发明的一些实施方案中,优选所述液晶材料与所述高分子材料的平均折射率的比值为1~1.08。
更优地,所述液晶材料与所述高分子材料的平均折射率的比值为1.02~1.06。
在本发明的一些实施方案中,所述高分子材料包含一种或多种通式M的化合物:
其中,
Pa和Pb相同或不同,各自独立地表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氧杂环丁烷、乙烯基氧或环氧基团;
Sp选自式Sp’—X’,
X’是-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCOO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR0-或单键;
Sp’是-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR0R00-O)p1-,其中p1是1至12的整数,q1是1至3的整数;
R0和R00相同或不同,各自独立地表示H或碳原子数为1至12的烷基;
A1和A2相同或不同,各自独立地表示1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基,其中这些基团中的一个或多个CH基团还可以被N代替,环己烷-1,4-二基,其中一个或多个不相邻的CH2基团还可以被O和/或S代替;
或者为1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基,其中所有这些基团可以是未取代的或者被L单或多取代的;
L表示P-、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2-、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2-、任意取代的甲硅烷基、任选取代的具有6-20个碳原子的芳基;或者是具有1-25个碳原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基,其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P-或P-Sp-代替;P表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氧杂环丁烷、乙烯基氧或环氧基团;
Y1表示卤素;
Rx表示P-,P-Sp-,H,卤素,具有1-25个碳原子的直链、支链或环状的烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团还可以被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-以使得O和/或S原子并不直接彼此键接的方式代替,且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P-或P-Sp-代替;或者是具有6-40个碳原子的任选取代的芳基或芳氧基,或者具有2-40个碳原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基;
Z1每次出现时相同地或不同地表示-O-,-S-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCOO-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF2-,-(CH2)n-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-(CF2)n-,-CH=CH-,-CF=CF-,-C≡C-,-CH=CH-COO-,-OCO-CH=CH-,CR0R00或者单键;
m表示0、1、2、3或4;
n表示1、2、3或4。
在本发明的一些实施方案中,优选所述通式M的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物:
以及
其中,
P和Sp每次出现时相同地或不相同地具有前述通式M中所示的含义;
L具有前述通式M中所示的含义;
La和Lb相同或不同,各自独立地表示H、F或Cl;
Z每次出现时相同地或不同地具有前述通式M中Z1所示的含义;
x表示0或1;
r表示0、1、2、3或4;
s表示0、1、2或3,且t表示0、1或2。
在本发明的一些实施方案中,所述液晶材料包含一种或多种通式Ⅰ的化合物:
其中,
R1和R2相同或不同,各自独立地表示H、F、CN、碳原子数为1-12的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-12的烯基或烯氧基,所述烷基、烷氧基、烯基或烯氧基中的一个或两个以上的H原子可以被卤素取代;
表示所述中的任意-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-取代,所述中的任意H原子可被F原子或-CN取代;
L1、L2和L3相同或不同,各自独立地表示H、F、CH3或CN;
Z表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CO-O-、-OCO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-、-OCH2-;
n表示1、2或3。
在本发明的一些实施方案中,优选所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物:
以及
其中,
R1a、R1b、R1c和R2c相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-12的烯基或烯氧基,所述烷基、烷氧基、烯基或烯氧基中的一个或两个以上的H原子可以被F取代;
相同或不同,各自独立地表示所述中的任意-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-取代,所述中的任意H原子可被F原子或-CN取代;
表示所述中的任意H原子可被F原子或-CN取代;
Za、Zb、Zc和Zd相同或不同,各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-;
L4、L5、L6、L7、L8和L9相同或不同,各自独立地表示H或F;
m1表示0或1;
m2和m3相同或不同,各自独立地表示1或2。
本发明的有益效果:
本发明通过大量实验筛选出最佳的液晶材料以及高分子材料结构和组成,并通过大量实验筛选出液晶材料以及高分子材料的重量百分比和平均折射比例,制备得到的显示器件具有驱动电压低、对比度高等优点。
附图说明
图1液晶材料与高分子材料的平均折射率比和对比度的曲线图;
图2液晶材料与高分子材料的重量百分比和驱动电压的曲线图。
具体实施方式
以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是,下面的实施例为本发明的示例,仅用来说明本发明,而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下,可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。
实施例1
将符合一定折射率比的液晶材料与高分子预聚物材料混合均匀,然后注入到两片透明基板中,照UV光,使其中的高分子预聚物材料聚合成高分子材料,测试所得到光学器件的对比度,结果列于表1。
表1
nlc/np | 1.0 | 1.01 | 1.02 | 1.03 | 1.04 | 1.05 | 1.06 | 1.07 | 1.08 | 1.09 | 1.10 |
CR | 11.8 | 12.4 | 15.7 | 17.9 | 20.0 | 19.5 | 15.2 | 11.8 | 9.9 | 7.0 | 4.8 |
将符合表2中重量比的液晶材料与高分子预聚物材料混合均匀,然后注入到两片透明基板中,照UV光,使其中的高分子预聚物材料聚合成高分子材料,测试所得到光学器件的驱动电压,结果列于表2。
表2
Mlc/Mp | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 1 | 1.5 | 3 | 5 | 6 | 8 | 10 |
Vop | 79 | 71 | 53 | 38 | 23 | 17 | 16 | 13 | 10 | 9 | 8 | 8 |
备注:
nlc:液晶材料的平均折射率;
np:高分子材料的平均折射率;
CR:对比度;
Mlc:液晶材料的重量;
Mp:高分子材料的重量;
Vop:驱动电压。
分别以nlc/np对CR作图、以Mlc/Mp对Vop作图,如图1结果表明,本发明所提供的显示器件具有相对高的对比度和相对低的驱动电压,并且由图1结果表明,所述高分子材料的平均折射率的比值为1.02~1.06,特别优选为1.04至1.05时,显示器件具有较高的对比度,取得了很好的技术效果。
另外如图2的结果表明,液晶材料与所述高分子材料的重量百分比1:1~5:1。特别液晶材料与所述高分子材料的重量百分比为2:1~5:1时,显示器件具有稳定的,较低的驱动电压,取得了很好的技术效果。
本发明还可以由其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种显示器件,包含基板、液晶材料以及高分子材料,其特征在于,所述液晶材料与所述高分子材料的重量百分比为1:2~10:1。
2.根据权利要求1所述的显示器件,其特征在于,所述液晶材料与高分子材料的重量百分比为1:1~5:1。
3.根据权利要求2所述的显示器件,其特征在于,所述液晶材料与高分子材料的重量百分比为2:1~5:1。
4.根据权利要求1所述的显示器件,其特征在于,所述液晶材料与高分子材料的平均折射率的比值为1~1.08。
5.根据权利要求4所述的显示器件,其特征在于,所述液晶材料与高分子材料的平均折射率的比值为1.02~1.06。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的显示器件,其特征在于,所述液晶材料包含一种或多种通式Ⅰ的化合物:
其中,
R1和R2相同或不同,各自独立地表示H、F、CN、碳原子数为1-12的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-12的烯基或烯氧基,所述烷基、烷氧基、烯基或烯氧基中的一个或两个以上的H原子可以被卤素取代;
表示所述中的任意-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-取代,所述中的任意H原子可被F原子或-CN取代;
L1、L2和L3相同或不同,各自独立地表示H、F、CH3或CN;
Z表示单键、-CH2CH2-、-CH=CH-、-CO-O-、-OCO-、-C≡C-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2O-或-OCH2-;
n表示1、2或3。
7.根据权利要求6所述的显示器件,其特征在于,所述通式Ⅰ的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物:
以及
其中,
R1a、R1b、R1c和R2c相同或不同,各自独立地表示碳原子数为1-12的烷基或烷氧基,或碳原子数为2-12的烯基或烯氧基,所述烷基、烷氧基、烯基或烯氧基中的一个或两个以上的H原子可以被F取代;
相同或不同,各自独立地表示所述中的任意-CH2-可以以氧原子不直接邻接的方式被-O-取代,所述中的任意H原子可被F原子或-CN取代;
表示所述中的任意H原子可被F原子或-CN取代;
Za、Zb、Zc和Zd相同或不同,各自独立地表示单键、-CH2CH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CF2O-或-OCF2-;
L4、L5、L6、L7、L8和L9相同或不同,各自独立地表示H或F;
m1表示0或1;
m2和m3相同或不同,各自独立地表示1或2。
8.根据权利要求1-5中的任一项所述的显示器件,其特征在于,所述高分子材料包含一种或多种通式M的化合物:
其中,
Pa和Pb相同或不同,各自独立地表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氧杂环丁烷、乙烯基氧或环氧基团;
Sp选自式Sp’—X’,
X’是-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCOO-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR0-或单键;
Sp’是-(CH2)p1-、-(CH2CH2O)q1-CH2CH2-、-CH2CH2-S-CH2CH2-、-CH2CH2-NH-CH2CH2-或-(SiR0R00-O)p1-,其中p1是1至12的整数,q1是1至3的整数;
R0和R00相同或不同,各自独立地表示H或碳原子数为1至12的烷基;
A1和A2相同或不同,各自独立地表示1,4-亚苯基、萘-1,4-二基或萘-2,6-二基,其中这些基团中的一个或多个CH基团可以被N代替;
或者表示为环己烷-1,4-二基,其中一个或多个不相邻的CH2基团还可以被O和/或S代替;
或者表示为1,4-亚环己烯基、双环[1.1.1]戊烷-1,3-二基、双环[2.2.2]辛烷-1,4-二基、螺[3.3]庚烷-2,6-二基、哌啶-1,4-二基、十氢萘-2,6-二基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、茚满-2,5-二基或八氢-4,7-桥亚甲基茚满-2,5-二基,其中所有这些基团可以是未取代的或者被L单或多取代的;L表示P-、P-Sp-、OH、CH2OH、F、Cl、Br、I、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、-C(=O)N(Rx)2-、-C(=O)Y1、-C(=O)Rx、-N(Rx)2-、任意取代的甲硅烷基、任选取代的具有6-20个碳原子的芳基,或者具有1-25个碳原子的直链或支链的烷基、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基羰基氧基,其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P-或P-Sp-代替;P表示丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氧杂环丁烷、乙烯基氧或环氧基团;
Y1表示卤素;
Rx表示P-,P-Sp-,H,卤素,具有1-25个碳原子的直链、支链或环状的烷基,其中一个或多个不相邻的CH2基团还可以被-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCOO-以使得O和/或S原子并不直接彼此键接的方式代替,且其中一个或多个H原子也可以被F、Cl、P-或P-Sp-代替;
或者Rx表示具有6-40个碳原子的任选取代的芳基或芳氧基,或者具有2-40个碳原子的任选取代的杂芳基或杂芳氧基;
Z1表示-O-,-S-,-CO-,-COO-,-OCO-,-OCOO-,-OCH2-,-CH2O-,-SCH2-,-CH2S-,-CF2O-,-OCF2-,-CF2S-,-SCF2-,-(CH2)n-,-CF2CH2-,-CH2CF2-,-(CF2)n-,-CH=CH-,-CF=CF-,-C≡C-,-CH=CH-COO-,-OCO-CH=CH-,CR0R00或者单键;n表示1、2、3或4;
m表示0、1、2、3或4。
9.根据权利要求8所述的显示器件,其特征在于,所述通式M的化合物选自由如下化合物组成的组中的一种或更多种的化合物:
以及
其中,
P和Sp每次出现时相同地或不相同地具有权利要求8中通式M中所示的含义;
L具有权利要求8中通式M中所示的含义;
La和Lb相同或不同,各自独立地表示H、F或Cl;
Z每次出现时相同地或不同地具有权利要求8中通式M中Z1所示的含义;
x表示0或1;
r表示0、1、2、3或4;
s表示0、1、2或3,且t表示0、1或2。
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