本发明涉及显示器领域，尤其是涉及一种柔性液晶光闸及其制备方法。
背景技术：
以前使用的智能光开关都是使用玻璃为基底的，玻璃容易碎且成本较高，再加上之前的玻璃智能窗在使用过程中不易保存，基于以上原因，国内外的镀膜玻璃很难广泛的适用于大量的家居建筑和生活使用中。
近年来柔性透视显示器被认为是下一代显示器之一，尤其是使用有机发光二极管(oled)的柔性透视显示器已经得到了较为广泛的研究。由于oled具有反应速度快，视角宽，亮度高、适用于柔性显示器等优点，在显示领域具有很大的应用潜力。为了将光百叶窗应用于灵活的直通式显示器，使用柔性导电基板制造光百叶窗是非常重要的，与此同时，可以被折叠或卷起而不损坏的柔性显示器预测将成为主流显示器。目前的柔性显示器主要采用柔性衬底和具有抗弯曲应力的透明电极，但由于反复的机械刺激例如弯曲，会致使电极层如ito电极产生裂纹，从而使其电阻急剧增大，从而降低了柔性显示器的性能，因此需要寻找一种具有较高抗弯曲机械性能的光闸器件，能够一定程度上代替窗帘，解决了镀膜玻璃的一些局限性，并能够广泛应用于车载家居玻璃窗等方面。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性液晶光闸及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
本发明提供一种柔性液晶光闸的制备方法，包括以下步骤：
s1、取或制备一盒体，所述盒体包括相对设置的上基板和下基板，所述上基板包括依次层叠设置的透光柔性基板一、导电层一和垂直取向层一，所述下基板包括依次层叠设置的透光柔性基板二、导电层二和垂直取向层二，所述上基板与所述下基板之间形成调节区，所述垂直取向层一和所述垂直取向层二朝向所述调节区；
s2、在所述调节区中填充液晶混合物，所述液晶混合物包括可光聚合的液晶单体、光引发剂和负性液晶；
s3、在所述盒体的上方放置掩模板，所述掩模板具有透光部分和不透光部分，利用紫外光照射所述掩模板，对应所述透光部分位置的所述液晶混合物聚合形成支撑结构；
s4、移去所述掩模板，利用紫外光照射所述盒体，所述紫外光的光照强度为25～35mw/cm2。
优选地，步骤s3中所述紫外光的光照强度为80～100mw/cm2。
优选地，步骤s3中紫外光照射时间为4～6min。
优选地，步骤s4中紫外光照射时间为8～12min。
优选地，所述液晶混合物包括8～12质量份的可聚合的液晶单体、0.5～1.5质量份的光引发剂和84.5～91质量份的负性液晶。
优选地，所述液晶混合物还包括二色性染料，更有选地，所述液晶混合物包括8～12质量份的可聚合的液晶单体、0.5～1.5质量份的光引发剂和、84.5～91质量份的负性液晶和0.5～2质量份的二色性染料。
更优选地，所述二色性染料包含二色性黑色染料。本发明中填充的二色性黑色染料可以为单独的二色性黑色染料或者其他多种染料按一定比例混合而成。使用黑色染料时，由于黑色染料发生光吸收现象，使得该柔性液晶光闸显示为黑色，很好的解决了柔性透视oled显示器由于不能显示黑色而可能会因可见度差而受到的影响，此外在整个施加电压的状态下，黑色染料分子发生了光吸收现象，使得光闸雾度变高，使用效果更好。
优选地，所述可聚合的液晶单体为hcm009(江苏和成显示科技股份有限公司)，专业名称为：rm82,其化学结构式为：
优选地，所述光引发剂为ir651，其结构式为：
优选地，所述负性液晶为hng30400-200、hng60700-200、hng741200-000(江苏和成显示科技股份有限公司)中的至少一种。
优选地，所述调节区内设置有用于控制所述盒体厚度的间隙子。
优选地，所述导电层一或导电层二为ito层、银纳米线透明电极层中的任一种。
本发明还提供一种柔性液晶光闸，由上述的柔性液晶光闸的制备方法制备所得。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种柔性液晶光闸的制备方法，利用掩模板形成的支撑结构增加了光闸的抗弯曲性能，能够在保证柔性液晶光闸雾度的前提下提高液晶光闸的机械稳定性。本发明提供的液晶光闸在未施加电压时，负性液晶和染料分子村子与柔性透光基板呈单畴排列，此时光线的透过率达到最高，在两个柔性透光基板之间施加电压时，负性液晶向平行于柔性透光基板的方向转向，同时会带动染料分子的转动，在施加电压的过程中，由于支撑结构的存在，转向后的负性液晶和染料分子在盒体中随机排列，不规则地分布在支撑结构周围，使得液晶光闸从光透射状态转化为光散射状态，通过调节施加电压的大小能够实现液晶光闸的明暗调节，一定程度上可以代替窗帘，解决了镀膜玻璃的一些局限性，在车载家居玻璃窗等方面有着良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的柔性液晶光闸的截面图；
图2为本发明的柔性液晶光闸的制备工艺示意图；
图3为掩模板的结构示意图；
图4为未施加电压时柔性液晶光闸的截面图；
图5为施加电压时柔性液晶光闸的截面图；
图6为弯曲前柔性液晶光闸的雾度曲线图；
图7为经r＝30mm的圆柱体弯曲24h后柔性液晶光闸的雾度曲线图；
图8为经r＝50mm的圆柱体弯曲24h后柔性液晶光闸的雾度曲线图；
图9为经r＝70mm的圆柱体弯曲24h后柔性液晶光闸的雾度曲线图；
图10为图6-9中雾度曲线的叠加图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1，本实施例提供一种柔性液晶光闸，包括上基板1和下基板2，所述上基板1包括依次设置的透光柔性基板一11、设于所述透光柔性基板一11表面的透明ito电极层一12和涂覆在ito电极层一12上的垂直取向的配向层一13，所述下基板2包括依次设置的透光柔性基板二21、设于所述透光柔性基板二21表面的透明ito电极层二22和涂覆在ito电极层二22上的垂直取向的配向层二23，所述上基板1与所述下基板2之间通过封装胶框3形成调节区4，所述垂直取向层一13和所述垂直取向层二23朝向所述调节区4，所述调节区4内具有支撑结构5。
结合图1和图2(俯视视角)，本实施例提供一种上述柔性液晶光闸的制备方法，包括如下步骤：
1)制备盒体：取上基板1和下基板2，所述上基板1包括透光柔性基板一11、设于所述透光柔性基板一11表面的透明ito电极层一12和涂覆在ito电极层一12上的垂直取向的配向层一13，所述下基板2包括透光柔性基板二21、设于所述透光柔性基板二21表面的透明ito电极层二22和涂覆在ito电极层二22上的垂直取向的配向层二23，将上基板1和下基板2相对设置并粘上封装胶框3，所述封装胶框3将所述两块透光柔性导电基板之间封装形成调节区4，配向层一13和配向层二23朝向所述调节区4，所述调节区4内设有用于控制上基板1和下基板2间距的间隙子(图中未标示)，制备得到盒体；
2)配置液晶混合物：在黄光条件下，称取8质量份的液晶单体hcm009、1.5质量份的光引发剂ir651、84.5质量份的负性液晶hng30400-200和2质量份的二色性黑色染料混合均匀得到液晶混合物；
3)液晶混合物的填充与取向：在黄光情况下，将上述液晶混合物加热到60摄氏度，使得液晶转换为各向同性的液态，然后在该温度下将液晶混合物通过毛细力填充到盒体中，填充完成后，在60摄氏度热台上保温30min，使得液晶混合物能够很好的取向；
4)紫外光诱发聚合：取掩模板6，如图3所示所述掩模板6具有透光部分61和不透光部分62，将掩模板6放置于盒体的上方对液晶混合物进行光掩模(因空间位置关系，掩模板6在图2中未画出)，使用90mw/cm2的紫外光照射5分钟，使得对应所述透光部分61位置的所述液晶混合物聚合形成支撑结构5。
5)然后用乙醇清洗掉盒体周边粘留的深色部分没有固化的液晶混合物，移除掩模板6，将盒体暴露于30mw/cm2的紫外光下照射10分钟，制备得到具有支撑结构5的柔性液晶光闸。
本实施例具体采用300×300μm2深色正方形图案的掩模板，掩模板上带有30μm宽度的透明边界格子(透光部分)。本发明中步骤(5)中使用紫外光照射之前，液晶混合物游离在支撑结构中，利用紫外光照射之后液晶混合物中可光聚合的液晶单体和光引发剂在紫外光的作用下聚合形成聚合物网络，负性液晶和染料分子则分散在聚合物网络，由于步骤(5)中使用的光强度弱于步骤(4)中用于制备支撑结构的光强度，因此步骤(4)中未参与光固化的可光聚合的液晶单体经过再一次的紫外光照射后固化程度较低，形成的聚合物网络适用于后续施加电压后的光线调节。
实施例2
参见图4和图5，取实施例1中的柔性液晶光闸，将柔性液晶光闸的透明ito电极层13和ito电极层23分别与电源组件的两极电性连接，电源组件可以包括一个任意函数发生器和一个示波器，电压调节装置集成在交流电源中，使得电源的电压可控。通过电源开关的通、断电以及电源电压的控制，可以在柔性液晶光闸的上下基板间施加电压，形成电场。
在未施加电压时，负性液晶8和二色性黑色染料分子9与柔性透光基板呈单畴排列，并均匀分散在可光聚合的液晶单体形成的聚合物网络7中，使得未施加电压时，盒体几乎是透明的，此时的透过率达到最高。由于光掩模产生的支撑结构5分布在上基板1和下基板2之间，很大地增强了该柔性液晶光闸的抗弯曲稳定性。
在上基板1和下基板2之间施加电压时，负性液晶8向平行于基板的方向转向，同时会带动二色性黑色染料分子9的转动，在施加电压的过程中，由于支撑结构5的存在，转向后的负性液晶和染料分子在盒体中随机排列，不规则地分布在支撑结构周围，使得光散射现象增强，使得液晶光闸从光透射状态转化为光散射状态，从而实现对柔性光闸的模糊程度的调节控制。
现有的柔性的透明oled显示器由于不能显示黑色导致加电后其可见度差而使其性能受到影响，而一些染料掺杂液晶(lc)和电致变色器件能够利用吸收的光快门如悬浮颗粒，通过吸收入射光而产生黑色，然而只利用光吸收不能完全隐藏显示面板后面的物体。本发明提供的柔性液晶光闸在整个施加电压的过程中，二色性黑色染料分子发生了光吸收现象，使得柔性液晶光闸雾度变高，使得柔性液晶光闸达到很好的遮蔽效果。
实施例3
取实施例1中的柔性液晶光闸，将其放置在不同直径的圆柱体上弯曲一段时间后测定其弯曲时的电光特性，具体操作为：取柔性液晶光闸分别置于r＝30mm,50mm,70mm的圆柱体上，24小时候，将柔性液晶光闸从圆柱体上取下，然后测量其不施加电压时和施加电压的雾度，其结果如图6-10所示，图6为弯曲前柔性液晶光闸的雾度曲线图，图7为经r＝30mm的圆柱体弯曲24h后的雾度曲线图，图8为经r＝50mm的圆柱体弯曲24h后的雾度曲线图，图9为经r＝70mm的圆柱体弯曲24h后的雾度曲线图，为便于直观地观测不同圆柱体弯曲柔性液晶光闸的效果，现提供图6-9雾度曲线的叠加图如图10所示。实验结果显示，与弯曲前的柔性液晶光闸相比，本发明提供的柔性液晶光闸经不同直径的圆柱体弯曲后雾度几乎不变，表明本发明的柔性液晶光闸具有较好的抗弯曲的机械稳定性，符合柔性光闸的特性。
实施例4
本实施例提供一种柔性液晶光闸，采用以下制备步骤制得：
制备盒体：取上基板和下基板，所述上基板包括透光柔性基板一、设于所述透光柔性基板一表面的透明ito电极层一和涂覆在ito电极层一上的垂直取向的配向层一，所述下基板包括透光柔性基板二、设于所述透光柔性基板二表面的透明ito电极层二和涂覆在ito电极层二上的垂直取向的配向层二，将上基板和下基板相对设置并粘上封装胶框，所述封装胶框将所述两块透光柔性导电基板之间封装形成调节区，配向层一和配向层二朝向所述调节区，所述调节区内设有用于控制上基板和下基板间距的间隙子(图中未标示)，制备得到盒体；
2)配置液晶混合物：在黄光条件下，称取12质量份的液晶单体hcm009、0.5质量份的光引发剂ir651、91质量份的负性液晶hng30400-200和0.5质量份的二色性黑色染料混合均匀得到液晶混合物；
3)液晶混合物的填充与取向：在黄光情况下，将上述液晶混合物加热到60摄氏度，使得液晶转换为各向同性的液态，然后在该温度下将液晶混合物通过毛细力填充到盒体中，填充完成后，在60摄氏度热台上保温30min，使得液晶混合物能够很好的取向；
4)紫外光诱发聚合：取掩模板，所述掩模板具有透光部分和不透光部分，将掩模板放置于盒体的上方对液晶混合物进行光掩模，使用100mw/cm2的紫外光照射5分钟，使得对应所述透光部分位置的所述液晶混合物聚合形成支撑结构。
5)然后用乙醇清洗掉盒体周边粘留的深色部分没有固化的液晶混合物，移除掩模板，将盒体暴露于25mw/cm2的紫外光下照射10分钟，制备得到具有支撑结构的柔性液晶光闸。
实施例5
本实施例提供一种柔性液晶光闸，采用以下制备步骤制得：
制备盒体：取上基板和下基板，所述上基板包括透光柔性基板一、设于所述透光柔性基板一表面的透明ito电极层一和涂覆在ito电极层一上的垂直取向的配向层一，所述下基板包括透光柔性基板二、设于所述透光柔性基板二表面的透明ito电极层二和涂覆在ito电极层二上的垂直取向的配向层二，将上基板和下基板相对设置并粘上封装胶框，所述封装胶框将所述两块透光柔性导电基板之间封装形成调节区，配向层一和配向层二朝向所述调节区，所述调节区内设有用于控制上基板和下基板间距的间隙子(图中未标示)，制备得到盒体；
2)配置液晶混合物：在黄光条件下，称取12质量份的液晶单体hcm009、0.5质量份的光引发剂ir651、91质量份的负性液晶hng30400-200和0.5质量份的二色性黑色染料混合均匀得到液晶混合物；
3)液晶混合物的填充与取向：在黄光情况下，将上述液晶混合物加热到60摄氏度，使得液晶转换为各向同性的液态，然后在该温度下将液晶混合物通过毛细力填充到盒体中，填充完成后，在60摄氏度热台上保温30min，使得液晶混合物能够很好的取向；
4)紫外光诱发聚合：取掩模板，所述掩模板具有透光部分和不透光部分，将掩模板放置于盒体的上方对液晶混合物进行光掩模，使用80mw/cm2的紫外光照射5分钟，使得对应所述透光部分位置的所述液晶混合物聚合形成支撑结构。
5)然后用乙醇清洗掉盒体周边粘留的深色部分没有固化的液晶混合物，移除掩模板，将盒体暴露于35mw/cm2的紫外光下照射10分钟，制备得到具有支撑结构的柔性液晶光闸。
实施例6
本实施例与实施例5相同，不同之处在于，液晶混合物包括12质量份的液晶单体hcm009、0.5质量份的光引发剂ir651、91质量份的负性液晶hng60700-200。