一种胆甾相液晶手写板及其制备方法与流程

本发明涉及液晶材料技术领域，尤其涉及一种胆甾相液晶手写板及其制备方法。

背景技术：

目前，胆甾相液晶手写板主要由基板、ito(氧化铟锡)导电层、液晶层组成。ito层很薄用于接通电源，第一和第二ito层接通电源形成电容器，可在液晶层形成电场，图1为现有技术中胆甾相液晶手写板的结构示意图，包括第一基板、第一ito导电层、液晶层、第二ito导电层、第二基板。

液晶层料液层为聚合物稳定胆甾相液晶层，是通过将聚合的单体、引发剂、间隔子和手性剂溶于液晶，混合均匀滴在两层基板之间，然后利用滚筒挤压，利用液晶层料液与基板的亲和性将两层基板粘在一起，图2为挤压液晶层料液的示意图。因此，液晶层的厚度取决于两层基板之间的间距，也就是间隔子的直径。

利用紫外光聚合后就可以形成聚合物稳定胆甾相液晶，常态时，光线可以透过液晶层，被黑色的第二基板吸收，从而显示黑色。当液晶层受到压力时，胆甾相液晶会变成均匀的p态，从而根据螺距(通过添加的手性剂含量进行调节)不同，反射不同波长的光，其余的光直接透过液晶层，被黑色的第二基板吸收，从而受到的压力的地方会反射一定波段的光(螺距不同，反射光的波段不同，反射光的颜色就不同)。

目前，控制液晶层厚度的方法只能用间隔子来调节，但是间隔子的直径一般都在几微米左右，是一种极小的微粒，想改变液晶层厚度只能换一种间隔子，且可选种类只有几种，难以微调。另外，液晶层中的聚合物与玻璃基板的粘附力较差，聚合过程的相分离自然发生没有达到最好的效果，从而使得亮度不理想。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种胆甾相液晶手写板及其制备方法。本发明提供的胆甾相液晶手写板能够实现液晶层厚度的微调，且亮度理想。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种胆甾相液晶手写板，包括依次层叠设置的第一基板、第一ito导电层、第一聚合物层、液晶层、第二聚合物层、第二ito导电层和第二基板，所述第一聚合物层和第二聚合物层的材质为柔性聚合物。

优选地，所述柔性聚合物为聚酰胺、聚酰亚胺、酯类或侧基为酯基的烯烃聚合物。

优选地，对所述第一聚合物层和第二聚合物层进行离子刻蚀；所述离子刻蚀的参数包括：所用气体为氧气和氦气，所述氦气的流量为80～100sccm，所述氧气的流量为2～2.5sccm；频率为20～25khz，电压为15～20kv，时间为60～70s。

优选地，所述第一聚合物层和第二聚合物层的厚度独立地为100nm～1μm。

优选地，所述液晶层由液晶层料液制成，所述液晶层料液包括以下重量份数的组分：聚合单体8～10份，光引发剂0.5～1.5份，手性剂2～4份，间隔子6～8份，液晶100份。

优选地，所述聚合单体包括rm257，所述光引发剂为bme或darocur1173，所述手性剂为r6n，所述间隔子为聚苯乙烯纳米颗粒，所述液晶为液晶e7。

优选地，所述间隔子的平均粒径为3～10μm。

本发明还提供了上述技术方案所述的胆甾相液晶手写板的制备方法，包括以下步骤：

在所述第一基板表面依次附着第一ito导电层和第一聚合物层，在所述第二基板表面依次附着第二ito导电层和第二聚合物层，得到两个夹板；

将液晶层料液滴在两夹板中间的一端，利用滚筒从夹板的一端挤压到另一端，重复挤压后紫外光聚合，得到所述胆甾相液晶手写板。

优选地，还包括将附着有聚合物层和导电层的基板的聚合物层进行离子刻蚀。

优选地，所述紫外光聚合的紫外光强度为3～10mw/cm²，时间为4～8min。

有益效果：

本发明提供了一种胆甾相液晶手写板，通过在第一ito导电层和第二ito导电层添加一层聚合物层，所述聚合物为柔性物质可以在滚筒挤压时被间隔子挤开，从而使第一ito导电层和第二ito导电层之间的间隙不发生变化，但没有间隔子的地方由于多了两层聚合物，使液晶层厚度减小了，达到了对液晶层厚度进行微调的目的；具体地，如果说间隔子的直径da，添加聚合物层的厚度为l，普通结构液晶层厚度l1＝d，填加聚合物层的液晶层厚度l2＝da-2l。第一ito导电层、第二ito导电层在通电时会形成一种电容器，选用一种导电性好的聚合物层还可以降低电容器的间距db，从而在不降低电场强度e的情况下降低施加电压：施加电压u＝edb，增加手写板的使用寿命。

ito导电层与液晶层接触，而ito导电层属于无机结构，在液晶层聚合时聚合物链与ito导电层的粘附力不够好，而通过在ito导电层上附着一层聚合物层，改善了界面亲和性，同时液晶层中的单体为自由基聚合，容易通过链转移直接以共价键的形式连接到聚合物层上，以增加整体的粘附力。

进一步地，由于ito导电层对液晶层中单体的亲和性较差，聚合过程中相分离是自然发生的，相分离效果不理想，使得手写板的亮度较低。对附着在ito导电层上的聚合物层通过离子刻蚀进行表面改性，增加聚合物层与液晶层中单体的亲和性使液晶层的单体在聚合过程中更易于相分离形成，提高相分离程度，有助于提高胆甾相液晶手写板的亮度。

附图说明

图1为现有技术中胆甾相液晶手写板的结构示意图；

图2为挤压液晶层料液的示意图；

图3为本发明提供的胆甾相液晶手写板的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种胆甾相液晶手写板，包括依次层叠设置的第一基板、第一ito导电层、第一聚合物层、液晶层、第二聚合物层、第二ito导电层和第二基板，所述第一聚合物层和第二聚合物层的材质为柔性聚合物。

本发明提供的胆甾相液晶手写板包括第一基板和第二基板，在本发明中，所述第一基板和第二基板的厚度独立地优选为10～200μm；所述第一基板和第二基板的材质独立地优选为聚对苯二甲酸乙二酯(pet)或聚3,4-乙烯二氧噻吩(pedot)。

本发明提供的胆甾相液晶手写板包括第一ito导电层和第二ito导电层；所述第一ito导电层和第二ito导电层的厚度独立地优选为50～300nm。

本发明优选直接购买附着有ito导电层的基板，即基板-ito导电复合结构；所述市售基板-ito导电复合结构在使用前优选进行预处理，所述预处理优选包括以下步骤：将所述市售基板-ito导电复合结构上的保护膜撕下后，立刻用乙醇水1:1溶液浸泡并超声波处理30min，然后用氮气吹干，放在100℃热台上烘干10min；预处理的市售基板-ito导电复合结构优选尽快使用。

本发明提供的胆甾相液晶手写板包括第一聚合物层和第二聚合物层，所述第一聚合物层和第二聚合物层的材质为柔性聚合物；所述柔性聚合物优选为聚酰胺、聚酰亚胺、酯类或侧基为酯基的烯烃聚合物；所述聚酰胺优选为聚对苯二甲酰对苯二胺；所述酯类优选为聚马来酸酐乙二酯；所述侧基为酯基的烯烃聚合物优选由rm257单体聚合而成。在本发明中，所述第一聚合物层和第二聚合物层的厚度独立地优选为100nm～1μm。

在本发明中，所述第一聚合物层和第二聚合物层优选通过以下第一方法或第二方法附着在预处的市售基板-ito导电复合结构中的ito导电层上。

在本发明中，所述第一方法优选包括以下步骤：

将聚合物相应的低聚物饱和水溶液旋涂附着在第一ito导电层和第二ito导电层上。

在本发明中，所述旋涂优选包括以下步骤：

将聚合物相应的低聚物饱和水溶液滴在相应ito导电层上，经旋涂和加热，在相应ito导电层上形成聚合物层，所述加热的温度优选为220℃，时间优选为8～15min，进一步优选为10min。

在本发明中，所述第二方法优选包括以下步骤：

将聚合物相应的低聚物溶于液晶层料液中，将所得混合物滴加到两个预处理市售ito导电复合结构中间的一端，利用滚筒从复合结构的一端挤压到另一端，重复挤压后紫外光聚合，得到在ito导电层上附着有聚合物层的胆甾相液晶手写板。

在本发明中，所述紫外光的波长优选为365nm。

在本发明中，所述紫外光聚合优选包括依次进行的第一紫外光聚合和第二紫外光聚合；所述第一紫外光聚合的紫外光强度优选为2mw/cm²，时间优选为20min。

在本发明中，所述第二紫外光聚合的紫外光强度优选为4.7mw/cm²，时间优选为5min。

本发明在第一紫外光聚合时，聚合物相应的低聚物交联后会从液晶层料液中析出，在所述ito导电层上形成一层聚合物，然后进行第二紫外光聚合时，增强紫外光强度，使剩余的聚合单体物在液晶相交联成网络。

在本发明中，采用第二种方法在ito导电层上附着聚合物层时，优选调节聚合物相应的低聚物种类与液晶层料液中的聚合单体种类一致；所述聚合单体的含量优选比常规做法需要添加的聚合物单体重量多5％即可。

在本发明中，优选还包括对所述第一聚合物层和第二聚合物层进行离子刻蚀，所述离子刻蚀的参数包括：所用气体优选为氧气和氦气，所述氦气的流量优选为80～100sccm，进一步优选为100sccm；所述氧气的流量优选为2～2.5sccm，进一步优选为2.5sccm；频率优选为20～25khz，进一步优选为20khz；电压优选为15～20kv，进一步优选为16kv；时间优选为60～70s，进一步优选为60s。

本发明提供的胆甾相液晶手写板包括液晶层，所述液晶层由液晶层料液形成，所述液晶层料液优选包括以下重量份数的组分：聚合单体8～10份，光引发剂0.5～1.5份，手性剂2～4份，间隔子6～8份，液晶100份。

在本发明中，所述聚合单体优选为rm257，所述光引发剂优选为bme或darocur1173，所述手性剂优选为r6n，所述间隔子优选为聚苯乙烯纳米颗粒(ps)，所述间隔子的粒径优选为3～10μm，进一步优选为5μm；所述液晶优选为液晶e7。

在本发明中，所述液晶层料液的制备方法优选包括以下步骤：

将聚合单体、光引发剂、手性剂、间隔子和液晶混合，然后加热到清亮点以上，并避光搅拌2h，得到所述液晶层料液。

图3为本发明提供的胆甾相液晶手写板的结构示意图。

本发明还提供了上述技术方案所述的胆甾相液晶手写板的制备方法，包括以下步骤：

在所述第一基板依次附着第一ito导电层和第一聚合物层，在所述第二基板上依次附着第二ito导电层和第二聚合物层，得到两个夹板；

将液晶层料液滴在两夹板中间的一端，利用滚筒从夹板的一端挤压到另一端，重复挤压后紫外光聚合，得到所述胆甾相液晶手写板。

本发明在所述第一基板依次附着第一ito导电层和第一聚合物层，在所述第二基板上依次附着第二ito导电层和第二聚合物层，得到两个夹板。

在本发明中，在所述第一基板上附着第一ito导电层的方法优选为真空蒸镀法。在本发明中，也可以优选采用附着有ito导电层的基板，所述附着有ito导电层的基板优选来自市售。在本发明中，在所述第一ito导电层上附着第一聚合物层的方法优选为包括第一方法或第二方法，所述第一方法或第二方法的步骤和参数优选与上述技术方案一致，在此不再赘述。在本发明中，在所述第二基板上附着第二ito导电层和在所述第二ito导电层上附着第二聚合物层的参数优选与上述技术方案一致，在此不再赘述。

在本发明中，当所述第一聚合物层和第二聚合物层需要利用离子刻蚀进行改性时，优选还包括将附着有聚合物层和ito导电层的基板的聚合物层进行离子刻蚀，所述离子刻蚀的方法和参数优选与上述方案一致，在此不再赘述。

得到两个夹板后，本发明将液晶层料液滴在两夹板中间的一端，利用滚筒从夹板的一端挤压到另一端，重复挤压后紫外光聚合，得到所述胆甾相液晶手写板。

在本发明中，所述液晶层料液的滴加量根据实际情况进行设置即可，只要在两滚筒挤压处有足量的液晶层料液即可，具体地，当手写板的面积为10cm*20cm时，所述液晶层料液的滴加量优选为10ml。

在本发明中，所述紫外光聚合所用紫外光的波长优选为254nm或365nm，所述紫外光的强度优选为3～10mw/cm²，所述紫外光聚合的时间优选为4～8min。

本发明将液晶层料液滴在两夹板中间的一端，也称为灌晶；由于液晶层料液中含有间隔子，通过滚筒的挤压，将液晶层料液均匀的分布在两个夹板中间，反复挤压，除去液晶层料液里面的空气，利用液晶层料液与聚合物层的亲和性以及真空效应，先简单的将两个夹板吸附在一起，然后通过紫外光聚合形成的聚合物网络进一步粘合在一起。

下面结合实施例对本发明提供的胆甾相液晶手写板及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种胆甾相液晶手写板的制备方法，包括以下步骤：

在厚度为50μm的第一基板(材质为pet)上附着第一ito导电层(厚度为100nm)，然后将聚酰胺酸水溶液滴在第一ito导电层上，旋涂(转速3500r/min，时间30s)后在220℃加热10min，在第一ito导电层上附着上厚度为1μm的第一聚合物层(聚酰亚胺)，得到夹板，按照同样的方法，得到另外一个夹板；

将5重量份rm257单体、1.2重量份光引发剂bme、0.8重量份手性剂r6n、2重量份ps(粒径为5μm)和100重量份液晶e7混合，然后加热到清亮点以上，并避光搅拌2h，将得到的液晶层料液滴在两夹板中间的一端，利用滚筒从夹板的一端挤压到另一端，重复挤压3次后紫外光(强度为4.7mw/cm²)聚合5min，得到所述胆甾相液晶手写板。

实施例2

一种胆甾相液晶手写板的制备方法，包括以下步骤：

在厚度为50μm的第一基板(材质为pet)上附着第一ito导电层(厚度为100nm)。

将10重量份rm257单体、1.2重量份光引发剂bme、0.8重量份手性剂r6n、2重量份ps(粒径为5μm)和100重量份液晶e7混合，然后加热到清亮点以上，并避光搅拌2h，将得到的液晶层料液滴在两夹板中间的一端，利用滚筒从夹板的一端挤压到另一端，重复挤压3次后加热到100℃然后紫外光(强度为2mw/cm²)聚合20min，得到聚合物层(侧基为酯基的烯烃聚合物)，然后停止光照，自然冷却到室温，继而用紫外光(强度为4.7mw/cm²)聚合5min，得到所述胆甾相液晶手写板。

实施例3

一种胆甾相液晶手写板的制备方法，包括以下步骤：

在厚度为50μm的第一基板(pet)上附着第一ito导电层(厚度为100nm)，然后将聚酰胺酸水溶液滴在第一ito导电层上，旋涂(转速3500r/min，时间30s)后在220℃加热10min，在第一ito导电层上附着上厚度为1μm的第一聚合物层(聚酰亚胺)，得到夹板，将所述夹板置于等离子刻蚀设备中进行o2刻蚀，he、o2流速分别为100sccm和2.5sccm，电压20khz，峰值16kv，刻蚀60s，得到离子刻蚀夹板，按照同样的方法，得到另外一个离子刻蚀夹板；

将5重量份rm257单体、1.2重量份光引发剂bme、0.8重量份手性剂r6n、2重量份ps(粒径为5μm)和100重量份液晶e7混合，然后加热到清亮点以上，并避光搅拌2h，将得到的液晶层料液滴在两夹板中间的一端，利用滚筒从夹板的一端挤压到另一端，重复挤压3次后紫外光(强度为4.7mw/cm²)聚合5min，得到所述胆甾相液晶手写板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。