聚合物分散液晶薄膜及制备和控制方法、显示面板和装置与流程

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种聚合物分散液晶薄膜及制备和控制方法、显示面板和装置。

背景技术：

目前，聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)薄膜是将具有双折射性质的液晶微滴均匀分散于连续的聚合物基体中形成的复合材料。

PDLC薄膜可应用于显示装置中，当未对PDLC薄膜施加电场时，聚合物分散液晶的指向矢随机分布，由于光通过液晶微滴的有效折射率与通过聚合物基体的折射率不匹配，光线在液晶与聚合物的界面上发生多次反射和折射，PDLC薄膜强烈散射入射光且呈乳白色的不透明态；当对PDLC薄膜施加足够强的电场时，液晶微滴的指向矢沿电场方向排列，如果选用的液晶的寻常折射率与聚合物的折射率匹配，光线直接透过PDLC薄膜，而呈现透明态；除去施加的电场，液晶微粒在基体弹性能的作用下又恢复到最初的散射状态，即呈不透明态。也就是说，虽然PDLC薄膜可以实现状态可控，但其透明状态需要施加电场才能维持。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种能够在除去施加在PDLC薄膜上的电场后仍能维持其呈现状态的聚合物分散液晶薄膜及制备和控制方法、显示面板和装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种聚合物分散液晶薄膜，包括：近晶相液晶和环氧树脂聚合物，所述环氧树脂聚合物中包括离子，所述近晶相液晶分散在所述环氧树脂聚合物中。

其中，所述环氧树脂聚合物为缩水甘油醚类环氧树脂聚合物。

其中，所述环氧树脂聚合物由环氧树脂单体在光引发剂和光辐射存在时发生聚合反应生成。

其中，所述光引发剂包括二芳基碘鎓盐和三芳基硫鎓盐。

其中，所述近晶相液晶、所述环氧树脂单体和所述光引发剂的质量百分比为：

近晶相液晶 40～80wt％；

环氧树脂单体 29～60wt％；

光引发剂 1～10wt％。

其中，所述聚合物分散液晶薄膜还包括：相对设置的第一柔性基底和第二柔性基底、位于所述第一柔性基底靠近所述第二柔性基底的一侧的第一导电层和位于所述第二柔性基底靠近所述第一柔性基底的一侧的第二导电层，所述环氧树脂聚合物和所述近晶相液晶位于所述第一导电层和所述第二导电层之间。

作为另一技术方案，本发明还提供一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法，所述聚合物分散液晶薄膜为上述任意一项所述的聚合物分散液晶薄膜，所述制备方法包括：

将近晶相液晶和环氧树脂单体混合；

所述环氧树脂单体聚合生成环氧树脂聚合物；

其中，所述环氧树脂聚合物中包括离子，所述近晶相液晶分散在所述环氧树脂聚合物中。

其中，所述将近晶相液晶和环氧树脂单体混合包括：

将近晶相液晶、环氧树脂单体和光引发剂混合；

所述环氧树脂单体聚合生成环氧树脂聚合物包括：

环氧树脂单体在光引发剂和光辐射存在时发生聚合反应生成环氧树脂聚合物。

其中，所述环氧树脂单体在光引发剂和光辐射存在时发生聚合反应生成环氧树脂聚合物的反应温度为20～60℃，光辐射时间为15～80min。

作为另一技术方案，本发明还提供一种聚合物分散液晶薄膜的控制方法，包括：

透明态控制阶段：向所述聚合物分散液晶薄膜施加直流电场或高频电场，所述聚合物分散液晶薄膜呈透明态；

去掉所述直流电场或高频电场，所述聚合物分散液晶薄膜维持所述透明态；

非透明态控制阶段：向所述聚合物分散液晶薄膜施加低频电场，所述聚合物分散液晶薄膜呈非透明态；

去掉所述低频电场，所述聚合物分散液晶薄膜维持所述非透明态。

作为另一技术方案，本发明还提供一种显示面板，包括：上述任意一项所述的聚合物分散液晶薄膜。

作为另一技术方案，本发明还提供一种显示装置，包括：上述的显示面板。

本发明的聚合物分散液晶薄膜及制备和控制方法、显示面板和装置中，该聚合物分散液晶薄膜包括：近晶相液晶和环氧树脂聚合物，环氧树脂聚合物中包括离子，近晶相液晶分散在环氧树脂聚合物中，由于近晶相液晶相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度，且环氧树脂聚合物中包括离子，通过将近晶相液晶分散在环氧树脂聚合物中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持，从而实现双稳态控制，进而达到节能的目的。

本发明的聚合物分散液晶薄膜可用于柔性显示、智能玻璃及其相关领域中。

附图说明

图1为本发明的实施例1的聚合物分散液晶薄膜的结构示意图；

图2为图1的环氧树脂聚合物的聚合反应过程图；

图3为本发明的实施例2的聚合物分散液晶薄膜的制备方法的流程示意图；

图4为本发明的实施例3的聚合物分散液晶薄膜的控制方法的一种状态的聚合物分散液晶薄膜的示意图；

图5为本发明的实施例3的聚合物分散液晶薄膜的控制方法的另一种状态的聚合物分散液晶薄膜的示意图；

图6为本发明的实施例3的聚合物分散液晶薄膜的控制方法的聚合物分散液晶薄膜的电压-透过率曲线；

其中，附图标记为：1、近晶相液晶；2、环氧树脂聚合物；3、第一柔性基底；4、第二柔性基底；5、第一导电层；6、第二导电层。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

请参照图1，本实施例提供一种聚合物分散液晶薄膜，包括：近晶相液晶1和环氧树脂聚合物2，环氧树脂聚合物2中包括离子，近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中。

其中，聚合物分散液晶薄膜还包括：相对设置的第一柔性基底3和第二柔性基底4、位于第一柔性基底3靠近第二柔性基底4的一侧的第一导电层5和位于第二柔性基底4靠近第一柔性基底3的一侧的第二导电层6，环氧树脂聚合物2和近晶相液晶1位于第一导电层5和第二导电层6之间。

从图1中可以看出，第一柔性基底3和第二柔性基底4相对设置，在第一柔性基底3和第二柔性基底4的内侧分别设置有第一导电层5和第二导电层6，即第一导电层5和第二导电层6也是相对设置的，环氧树脂聚合物2和近晶相液晶1位于第一导电层5和第二导电层6之间，因此，在对聚合物分散液晶薄膜施加电压时，环氧树脂聚合物2中的带电离子和近晶相液晶1能够根据施加的电压的类型在第一导电层5和第二导电层6之间进行运动。

之所以在第一导电层5和第二导电层6之间设置环氧树脂聚合物2和近晶相液晶1，是由于近晶相液晶1相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度(能够维持某一状态)，且环氧树脂聚合物2中包括离子(能够在电场作用下运动)，通过将近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持。

需要说明的是，第一柔性基底3和第二柔性基底4采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制成，第一导电层5和第二导电层6可采用ITO或IZO制成。当然，制备两层柔性基板和两层导电层的材料并不局限与此，还可以采用其他材料进行制备，在此不再赘述。

其中，环氧树脂聚合物2为缩水甘油醚类环氧树脂聚合物。

之所以如此设置，是由于生成缩水甘油醚类环氧树脂聚合物的缩水甘油醚类环氧树脂单体的聚合速度相对较快，聚合性能好，且缩水甘油醚类环氧树脂单体与近晶相液晶1在反应前溶解度好。

其中，环氧树脂聚合物2由环氧树脂单体在光引发剂和光辐射存在时发生聚合反应生成。

在现有技术中，通常采用热固化的方式制备环氧树脂聚合物，在这种情况下，生成的环氧树脂聚合物中不存在聚合过程中残存的离子；而本实施例采用光聚合的方式制备环氧树脂聚合物，在这种情况下，生成的环氧树脂聚合物2中会残留有聚合过程中生成的离子。由于环氧树脂聚合物2中存在有离子，因此，在对聚合物分散液晶薄膜施加电压时，环氧树脂聚合物2中带不同离子的分子会在电场作用下，在第一导电层5和第二导电层6之间的近晶相液晶1中进行运动，以使聚合物分散液晶薄膜呈现不同状态并在除去该电场后依然维持该状态。

其中，光引发剂包括二芳基碘鎓盐和三芳基硫鎓盐。

本实施例采用的光引发剂为阳离子光引发剂，其能通过紫外光辐射引发环氧树脂单体发生聚合交联，当聚合完成时，有一些离子残存在PDLC薄膜中，这些离子引起近晶相液晶的动态散射性能实现近晶相PDLC薄膜透过态(施加直流或高频电场)和散射态(施加低频电场)之间的转换。当然，光引发剂的类型并不局限于此，还可以采用其他类型的光引发剂，只要能够使环氧树脂单体发生阳离子聚合生成环氧树脂聚合物2即可，在此不再赘述。

其中，近晶相液晶1、环氧树脂单体和光引发剂的质量百分比为：

近晶相液晶 40～80wt％；

环氧树脂单体 29～60wt％；

光引发剂 1～10wt％。

之所以选用上述比例进行制备，是由于以该比例制备的聚合物分散液晶薄膜，不需要过高的电压即可改变其状态，因此，能够得到适当的驱动电压。当然，近晶相液晶、环氧树脂单体和光引发剂的质量百分比并不局限于此，还可以采用其他质量百分比进行制备，在此不再赘述。

本实施例可具体为：

光引发剂为三芳基硫鎓盐(Ar₃S⁺SbF₆^-)；

环氧树脂单体的结构为

环氧树脂聚合物2的聚合反应可如图2所示。

本实施例的聚合物分散液晶薄膜，包括：近晶相液晶1和环氧树脂聚合物2，环氧树脂聚合物2中包括离子，近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，由于近晶相液晶1相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度，且环氧树脂聚合物2中含有阳离子聚合产生的带电离子，通过将近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持，从而实现双稳态控制，进而达到节能的目的。

实施例2：

请参照图3，本实施例提供一种聚合物分散液晶薄膜的制备方法，包括：

步骤101，将近晶相液晶1和环氧树脂单体混合。

具体地，将近晶相液晶1、环氧树脂单体和光引发剂混合。

步骤102，环氧树脂单体聚合生成环氧树脂聚合物2；其中，环氧树脂聚合物2中包括离子，近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中。

具体地，环氧树脂单体在光引发剂和光辐射存在时发生聚合反应生成环氧树脂聚合物。

需要说明的是，在将近晶相液晶1、环氧树脂单体和光引发剂按照一定比例混合得到混合物后，通过卷对卷(Roll to Roll)或旋涂等方式将上述混合物置于第一导电层5和第二导电层6之间，以使环氧树脂单体在第一导电层5和第二导电层6之间进行聚合，生成具有离子的环氧树脂聚合物2。

其中，环氧树脂单体在光引发剂和光辐射存在时发生聚合反应生成环氧树脂聚合物2的反应温度为20～60℃，光辐射时间为15～80min。

通常来说，可选用365nm，0.8～25mw/cm²的紫外光，在20～60℃环境下辐照15～80min，以使光聚合反应完成。当然，光聚合反应的反应参数并不局限于此，可根据实际情况进行调节，只要能够使环氧树脂单体聚合生成环氧树脂聚合物2即可，在此不再赘述。

以下以一具体实例进行说明：

环氧树脂单体采用聚乙二醇二缩水甘油醚(简称EGDE，n≈3.45)，近晶相液晶采用CB类混合液晶，光引发剂采用UVI-6974，按照质量含量百分比为：

CB类混合液晶 60.0wt％；

EGDE 35.0wt％；

UVI-6974 5.0wt％。

将上述材料按比例混匀，在避光条件下，将混合均匀的上述材料通过卷对卷(Roll to Roll)方式置于第一导电层5和第二导电层6之间；在40℃条件下，用紫外光强度为3mW/cm²的365nm的紫外光辐照30min，即可得到上述聚合物分散液晶薄膜。本实施例的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，用于制备实施例1的聚合物分散液晶薄膜，详细描述可参照实施例1的聚合物分散液晶薄膜，在此不再赘述。

本实施例的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，用于制备实施例1的聚合物分散液晶薄膜，该聚合物分散液晶薄膜包括：近晶相液晶1和环氧树脂聚合物2，环氧树脂聚合物2中包括离子，近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，由于近晶相液晶1相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度，且环氧树脂聚合物2中包括离子，通过将近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持，从而实现双稳态控制，进而达到节能的目的。

实施例3：

请参照图4至图6，本实施例提供一种聚合物分散液晶薄膜的控制方法，聚合物分散液晶薄膜为实施例1的聚合物分散液晶薄膜，控制方法包括：

如图4所示，透明态控制阶段：即当需要聚合物分散液晶薄膜透明时，向聚合物分散液晶薄膜施加直流电场或高频电场，聚合物分散液晶薄膜呈透明态；去掉直流电场或高频电场，聚合物分散液晶薄膜维持透明态。

需要说明的是，在施加直流电场或高频电场时，带有离子的环氧树脂聚合物2在电场作用下向第一导电层5和/或第二导电层6运动，直至环氧树脂聚合物2分布在第一导电层5和/或第二导电层6上并保持静止状态，此时，近晶相液晶1的指向矢沿电场方向排列，可以使光(图中以箭头表示)直接透过PDLC薄膜，而呈现透明态；当除去直流电场或高频电场时，由于近晶相液晶1具有较高的粘度，因此，能够维持透明态。

如图5所示，非透明态控制阶段：即当需要聚合物分散液晶薄膜非透明时，向聚合物分散液晶薄膜施加低频电场，聚合物分散液晶薄膜呈非透明态；去掉低频电场，聚合物分散液晶薄膜维持非透明态。

需要说明的是，在施加低频电场时，带有离子的环氧树脂聚合物2在电场作用下，带有离子的环氧树脂聚合物2在第一导电层5和/或第二导电层6运动，但由于电场频率慢，带有离子的环氧树脂聚合物2处于混乱的、一直运动的状态，此时，近晶相液晶1的指向矢随机分布，光线(图中以箭头表示)在近晶相液晶1与环氧树脂聚合物2的界面上发生多次反射和折射，使PDLC薄膜强烈的散射入射光，而呈现乳白色的非透明态；当除去低频电场时，由于近晶相液晶1具有较高的粘度，因此，能够维持非透明态。

请参照图6，图6为聚合物分散液晶薄膜的电压-透过率曲线。需要说明的是，制备完成后的聚合物分散液晶薄膜是透明态的。从图中可以看出，对聚合物分散液晶薄膜施加20V，100Hz的电压(即低频电压)，其由透明态转变为非透明态(散射态)，撤去电压其散射态保持下来；再施加20V，10KHz的电压(即高频电压或直流电压)，其由散射态转变为透射态(回复原始态)，撤去电压其透射态保持下来。

本实施例的聚合物分散液晶薄膜的控制方法，用于控制实施例1的聚合物分散液晶薄膜，详细描述可参照实施例1的聚合物分散液晶薄膜，在此不再赘述。

本实施例的聚合物分散液晶薄膜的控制方法，用于控制实施例1的聚合物分散液晶薄膜，该聚合物分散液晶薄膜包括：近晶相液晶1和环氧树脂聚合物2，环氧树脂聚合物2中包括离子，近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，由于近晶相液晶1相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度，且环氧树脂聚合物2中包括离子，通过将近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持，从而实现双稳态控制，进而达到节能的目的。

实施例4：

本实施例提供了一种显示面板，包括：实施例1的聚合物分散液晶薄膜。

本实施例的显示面板，包括实施例1的聚合物分散液晶薄膜，该聚合物分散液晶薄膜包括：近晶相液晶1和环氧树脂聚合物2，环氧树脂聚合物2中包括离子，近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，由于近晶相液晶1相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度，且环氧树脂聚合物2中包括离子，通过将近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持，从而实现双稳态控制，进而达到节能的目的。

实施例5：

本实施例提供了一种显示装置，包括：实施例4的显示面板。显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本实施例的显示装置，包括实施例4的显示面板，由于近晶相液晶1相对于现有技术中常用的向列相液晶具有相对较高的粘度，且环氧树脂聚合物2中包括离子，通过将近晶相液晶1分散在环氧树脂聚合物2中，可以在结束对聚合物分散液晶薄膜通电后，使聚合物分散液晶薄膜依然维持通电时的状态，而不需要外力进行维持，从而实现双稳态控制，进而达到节能的目的。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。