专利名称：一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶技术，尤其是涉及一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法。
背景技术：
荧光因其具有良好的光稳定性和优越的光电性质，而广泛的用于照明、分子追踪、荧光显示等领域，尤其是荧光显示器的发展更是让人们对荧光产生了浓厚的兴趣。传统的荧光显示器是利用高速电子轰击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光的显示器件，它具有多彩显示、亮度高、视角范围广、动态响应快、易于集成电路配套等优点。传统的荧光显示器的典型代表有CRT (Cathode Ray Tube，阴极射线管)显示器，是目前最广泛的显示器，但其存在体积庞大、耗电高、闪烁和辐射大等缺点。 随着科技的进步，液晶显示的问世，使得CRT显示器的市场影响力逐渐降低，同时使得液晶显示逐渐占据了主导地位。目前，液晶显示已经普遍应用于人们的生产和生活中，如掌上游戏机、电子宠物、手机显示屏以及部分家电显示装置等。聚合物分散液晶(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal)是将低分子液晶与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀的分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。聚合物分散液晶薄膜是将液晶和聚合物结合得到的一种综合性能优异的膜材料，液晶分子赋予了聚合物分散液晶薄膜显著的电光特性，使其受到了广泛的关注，并有着广阔的应用前景。利用聚合物分散液晶薄膜制成的聚合物分散型液晶显示器是液晶显示器的典型代表，其不需要偏振片和取向层，制备工艺简单，易于制成大面积柔性显示器等。目前，聚合物分散型液晶显示器已在光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面获得了广泛应用。但由于这种传统的聚合物分散型液晶显示器是利用三基色按一定的光强比例进行混合来达到显示目的的，因此存在色彩不够丰富、视角范围不广等问题，再加上CRT显示器技术的逐渐更新，因此聚合物分散液晶显示器一直没有完全取代CRT显示器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其工艺过程简单，且制备得到的薄膜用于显示时能够实现多彩显示，并且亮度高、视角范围大、动态响应快。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤
①按质量体积比O.0001 O. 0005g/ml的比例，将荧光物质溶解于聚合物材料中，并搅拌使其充分溶解，得到聚合物荧光溶液；
②按体积比(O.5 3) :1，将聚合物荧光溶液与液晶材料混合，并搅拌均匀，得到聚合物分散液晶荧光溶液；
③将聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂布于一块氧化铟锡玻璃的导电面上，然后在聚合物分散液晶荧光溶液上覆盖另一块氧化铟锡玻璃，并使两块氧化铟锡玻璃的导电面相对；
④对涂布于两块氧化铟锡玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行固化，固化后在两块氧化铟锡玻璃的导电面之间固化形成有具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜。所述的荧光物质为一种在390 760nm的可见光照射下，能够激发出波长为可见光波段的荧光材料。所述的荧光物质为罗丹明6G或罗丹明B。所述的液晶材料为小分子液晶TEB30A。所述的聚合物材料为一种能够溶解所述的荧光物质的材料。
所述的聚合物材料为紫外胶或聚甲基丙烯酸甲酯。所述的紫外胶的型号为BBC 102。所述的步骤④中固化的方法为聚合物相分离法，固化时间为3 20分钟。所述的步骤④中固化的方法为聚合物相分离法中的光致固化法，固化时间为3 20分钟。所述的步骤④中固化的方法采用光致固化法中的紫外光曝光法，曝光时间为3 5分钟；或采用太阳光照射，照射时间为6 20分钟。与现有技术相比，本发明的优点在于通过将荧光物质溶解于聚合物材料中形成聚合物荧光溶液，然后将聚合物荧光溶液与液晶材料混合得到聚合物分散液晶荧光溶液，再将聚合物分散液晶荧光溶液涂布于ITO玻璃上进行固化得到具有荧光效应的roLC薄膜，由于在聚合物材料中添加了适量的荧光物质，因此使得制备得到的具有荧光效应的roLC薄膜用于显示时能够实现多彩显示，并且能够有效地增高亮度、增大视角范围、加快动态响应；另一方面，本发明方法的工艺过程简单，易于实现大面积集成显示，并适合大规模生产。
图I为本发明实施例中所采用的荧光检测装置的结构示意 图2a为绿色半导体激光器DHDM-W532-100mW发出的532nm左右的绿光激光经过实施例一制成的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜时出射的荧光在0°角下随电压变化的光谱 图2b为罗丹明6G掺杂聚合物后与液晶按不同体积比在OV处的荧光光强分布 图3为传统的聚合物分散液晶薄膜OV时透射光随角度变化的分布 图4为不同浓度的含罗丹明B的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜在532nm的绿光照射下OV处的荧光光强随角度的变化的分布图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。实施例一
本实施例提出的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其包括以下步
骤①用吸管吸取IOml的BBC UV GLUE 102紫外胶，置于一个空烧杯中，然后用电子秤称量O. 004g的市售的罗丹明6G，再将O. 004g的市售的罗丹明6G直接溶解于IOml的BBC UVGLUE 102紫外胶中，并搅拌5分钟左右使其充分溶解，得到聚合物荧光溶液。在本实施例中，采用罗丹明6G作为荧光物质，罗丹明6G在532nm左右的绿光照射下，能够激发出波长为575nm左右的黄光，当然在此也可以采用其他现有的成熟的在390 760nm的可见光照射下，能够激发出波长为可见光波段的荧光材料作为荧光物质。在本实施例中，采用紫外胶(BBC UV GLUE 102)作为聚合物材料，当然在此也可以采用其他现有的成熟的能够溶解荧光物质的材料作为聚合物材料。②按体积比I :1，将上述步骤①得到的聚合物荧光溶液即含有罗丹明6G的紫外胶溶液与市售的液晶材料混合，并搅拌均匀，一般情况下搅拌3 5分钟就能使其均匀，得到聚合物分散液晶荧光溶液。如将IOml的聚合物荧光溶液与IOml的液晶材料搅拌均匀得到聚合物分散液晶荧光溶液。 在本实施例中，液晶材料采用市售的小分子液晶TEB30A。③将聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂布于一块氧化铟锡(ITO)玻璃的导电面上，然后在聚合物分散液晶荧光溶液上覆盖另一块氧化铟锡玻璃，并使两块氧化铟锡玻璃的导电面相对，即使两块氧化铟锡玻璃以电极相对。在此，一般采用两块表面积相等的氧化铟锡(ITO)玻璃，在使用前最好用乙醇氨水混合溶液超声清洗氧化铟锡(ITO)玻璃5 10分钟，再取出后自然晾干。④对涂布于两块氧化铟锡玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行固化，固化3分钟左右后，在两块氧化铟锡玻璃的导电面之间固化形成有具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜，利用532nm的绿光对制成的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜进行照射，能够产生575nm的黄色荧光，产生的黄色荧光可应用于显示。在本实施例中，固化的方法可采用现有的聚合物相分离法(PIPS)，具体可采用其中的紫外光曝光法；固化也可以采用聚合物相分离法中的其他光致固化法；当采用紫外光曝光法时，固化的时间一般可设置为3 5分钟左右，涂布于两块氧化铟锡玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶荧光溶液经过3 5分钟的固化后，已经能达到良好的固化效果了 ；在此，也可采用太阳光对涂布于两块ITO玻璃之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行照射固化，一般需照射6 20分钟左右，在实际制备过程中，可根据太阳光的强度自行确定具体的照射时间，以达到良好的固化效果。实施例二
本实施例采用的荧光物质和聚合物材料均与实施例一采用的荧光物质和聚合物材料一致，且按实施例一给出的步骤①获取聚合物荧光溶液，但在配制聚合物分散液晶荧光溶液时是将体积比为2 :1的含有罗丹明6G的紫外胶溶液与市售的液晶材料进行混合，再按照实施例一给出的步骤③将本实施例中得到的聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂布于ITO玻璃上，最后对夹于两块ITO玻璃之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行固化，固化时间为4分钟左右。实施例三
本实施例采用的荧光物质和聚合物材料均与实施例一采用的荧光物质和聚合物材料一致，且按实施例一给出的步骤①获取聚合物荧光溶液，但在配制聚合物分散液晶荧光溶液时是将体积比为3 :1的含有罗丹明6G的紫外胶溶液与市售的液晶材料进行混合，再按照实施例一给出的步骤③将本实施例中得到的聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂布于ITO玻璃上，最后对夹于两块ITO玻璃之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行固化，固化时间为5分
钟左右。实施例四
本实施例采用的荧光物质和聚合物材料均与实施例一采用的荧光物质和聚合物材料一致，且按实施例一给出的步骤①获取聚合物荧光溶液，但在配制聚合物分散液晶荧光溶液时是将体积比为O. 5 1的含有罗丹明6G的紫外胶溶液与市售的液晶材料进行混合，再按照实施例一给出的步骤③将本实施例中得到的聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂布于ITO玻璃上，最后对夹于两块ITO玻璃之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行固化，固化时间为3分钟左右。
以下为对上述四个实施例制成的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜进行荧光检测，以客观地说明本发明方法的可行性和有效性。图I给出了荧光检测装置，该装置包括半导体激光器、两个偏振片和探测系统，半导体激光器发出的激光为绿色激光，半导体激光器也可由绿色LED光源替代，两个偏振片放置于半导体激光器发出的激光的光束传播路径上，待检测的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜放置于第二片偏振片后，探测系统探测待检测的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜出射的光束的光强。采用图I所示的荧光检测装置对上述四个实施例制成的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜和传统的聚合物分散液晶薄膜(直接由液晶材料和聚合物材料按体积比I :1混合制成)分别进行检测。图2a给出了实施例一制备得到的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜出射的荧光在0°角下的电压调控光谱图(采用绿色半导体激光器DHDM-W532-100mW发出的532nm左右的绿色激光作为光源时的光谱)、图2b给出了实施例一、二、三、四制备得到的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的荧光光强的角度分布、图3给出了传统的聚合物分散液晶薄膜(聚合物材料与液晶材料的体积比为I :1)的透射光的角度分布，从图2a中可以看出，实施例一制备得到的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜能够激发出575nm左右的荧光(黄色)光谱，对比图2b和图3，可以看出本发明制成的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜可以对荧光进行电控调谐并且荧光视角较大，将其用作显示时，可以达到良好的显示效果。实施例五
本实施例采用罗丹明B作为荧光物质，采用的聚合物材料与实施例一采用的聚合物材料一致，本实施例的具体过程为用吸管分别吸取五份IOml的BBC UV GLUE 102紫外胶，置于五个空烧杯中，然后用电子秤分别称量O. 001g、0. 002g、0. 003g、0. 004g、0. 005g的罗丹明0. 001g、0. 002g、0. 003g、0. 004g、0. 005g的罗丹明B分别——放入五个放有IOml的BBC UV GLUE 102紫外胶的烧杯中，对每个烧杯中的紫外胶和罗丹明B进行搅拌，搅拌5分钟左右，使其全部完全溶解，再分别按体积比I :1在这五个烧杯中加入TEB30A小分子液晶，搅拌均匀，接着采取面积相等的10块ITO玻璃，并用乙醇氨水混合溶液超生清洗玻璃片5 10分钟，取出后自然晾干，最后分别从五个烧杯中取相同体积的聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂抹于五块氧化铟锡玻璃的导电面上，取另五块ITO玻璃一一对应覆盖于样品表面，同时使两块ITO玻璃的导电面相对，在紫外光下曝光3 5分钟左右，这样就得到了相同厚度相同体积比不同浓度的具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜成品。采用图I给出的检测装置，用532nm的绿光分别对五个具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜成品进行照射，均产生590nm左右的荧光，图4给出了不同浓度相同厚度相同体积比在OV处光强随角度变化的分布图，从图4中可以看出具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜产生的荧光光强与荧光物质的浓度成正比关系。实施例六
本实施例采用罗丹明6G作为荧光物质，采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为聚合物材料，本实施例的具体过程为用吸管吸取IOml的聚甲基丙烯酸甲酯并注入空烧杯中，用电子秤称量O. 004g的罗丹明6G加入到放有IOml的聚甲基丙烯酸甲酯的烧杯中，并搅拌使其完全溶解，再按体积比I :1在烧杯中加入TEB30A小分子液晶，搅拌均匀，接着采取面积相等的两块ITO玻璃，并用乙醇氨水混合溶液超生清洗玻璃片5 10分钟，取出后自然晾干，最后从烧杯中取出聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂抹于一块氧化铟锡玻璃的导电面上，取另一块ITO玻璃覆盖于样品表面，同时使两块ITO玻璃的导电面相对,在太阳光下照射15分钟左右，这样就得到了具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜成品，用532nm的绿光照射该具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜，可以产生575nm左右的荧光。在本实施例中，采用太阳光对涂布于两块ITO玻璃之间的聚合物分散液晶荧光溶 液进行固化，一般需照射6 20分钟左右，在实际制备过程中，可根据太阳光的强度自行确定具体的照射时间，以达到良好的固化效果。
权利要求
1.一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤 ①按质量体积比O.OOOl O. 0005g/ml的比例，将荧光物质溶解于聚合物材料中，并搅拌使其充分溶解，得到聚合物荧光溶液； ②按体积比(O.5 3) :1，将聚合物荧光溶液与液晶材料混合，并搅拌均匀，得到聚合物分散液晶荧光溶液；③将聚合物分散液晶荧光溶液均匀涂布于一块氧化铟锡玻璃的导电面上，然后在聚合物分散液晶荧光溶液上覆盖另一块氧化铟锡玻璃，并使两块氧化铟锡玻璃的导电面相对；④对涂布于两块氧化铟锡玻璃的导电面之间的聚合物分散液晶荧光溶液进行固化，固化后在两块氧化铟锡玻璃的导电面之间固化形成有具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜。
2.根据权利要求I所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的荧光物质为一种在390 760nm的可见光照射下，能够激发出波长为可见光波段的荧光材料。
3.根据权利要求2所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的荧光物质为罗丹明6G或罗丹明B。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的液晶材料为小分子液晶TEB30A。
5.根据权利要求4所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的聚合物材料为一种能够溶解所述的荧光物质的材料。
6.根据权利要求5所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的聚合物材料为紫外胶或聚甲基丙烯酸甲酯。
7.根据权利要求6所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的紫外胶的型号为BBC 102。
8.根据权利要求7所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的步骤④中固化的方法为聚合物相分离法，固化时间为3 20分钟。
9.根据权利要求8所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的步骤④中固化的方法为聚合物相分离法中的光致固化法，固化时间为3 20分钟。
10.根据权利要求9所述的一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其特征在于所述的步骤④中固化的方法采用光致固化法中的紫外光曝光法，曝光时间为3 5分钟；或采用太阳光照射，照射时间为6 20分钟。
全文摘要
本发明公开了一种具有荧光效应的聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其首先将荧光物质溶解于聚合物材料中形成聚合物荧光溶液，然后将聚合物荧光溶液与液晶材料混合得到聚合物分散液晶荧光溶液，再将聚合物分散液晶荧光溶液涂布于ITO玻璃上进行固化得到具有荧光效应的PDLC薄膜，优点在于由于在聚合物材料中添加了适量的荧光物质，因此使得制备得到的具有荧光效应的PDLC薄膜用于显示时能够实现多彩显示，并且能够有效地增高亮度、增大视角范围、加快动态响应；另一方面，本发明方法的工艺过程简单，易于实现大面积集成显示，并适合大规模生产。
文档编号C09K19/52GK102819135SQ20121024450
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者赵云, 潘雪丰, 陶卫东, 董建峰 申请人:宁波大学