一種電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法及其器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液晶顯示領域，涉及通過聚合電場控制聚合物穩定藍相液晶的聚合過程，實現低驅動電壓藍相液晶的方法。
【背景技術】
[0002]近幾年來，藍相液晶由于其擁有亞毫秒級的響應時間，無需配向處理，無外加電場時呈光學各向同性，以及在可見光波段呈周期性三維螺旋結構等特點，藍相液晶在場序列顯示、相位調制器、三維可調光子晶體等方向的潛在應用吸引了很多人的目光。雖然藍相液晶狹窄的溫寬已經通過固化聚合物網絡中的向錯線被拓寬到了超過60K，但其他的一些問題，諸如高驅動電壓、磁滯效應以及殘留雙折射等都限制了藍相液晶的廣泛應用。目前降低藍相液晶器件的驅動電壓通常有兩種方法。一種是通過改善材料特性以提升其驅動性能，另一種方法是通過優化器件結構來增加有效電場；但是這兩種方法存在其他問題比如復雜的器件設計，藍相液晶其他參數變差等，無法應用到大規模的商業生產。
[0003]因此，本領域的技術人員致力于開發一種降低藍相液晶器件驅動電壓的方法及其器件，能有效降低藍相液晶器件的驅動電壓，也可以提高藍相液晶器件的對比度
【發明內容】
[0004]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題如何有效降低藍相液晶器件的驅動電壓。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法，包括下列步驟:
[0006]步驟一，將藍相液晶灌入所述液晶盒，并降溫至聚合溫度；
[0007]步驟二，聚合電場加到IPS電極層兩端；
[0008]步驟三，在紫外線下聚合；
[0009]步驟四，得到電控聚合過程的聚合物穩定藍相液晶。
[0010]進一步地，所述降溫速率為0.5 0C /min。
[0011]進一步地，所述聚合電場為O?IV/ μ mo
[0012]進一步地，所述聚合電場的頻率為IkHz?1000kHz。
[0013]本發明還提供了一種基于電控聚合過程的藍相液晶器件，包括上基板、下基板、藍相液晶層和電極層，所述電極層在所述下基板與液晶層之間，在曝光聚合物藍相液晶時，聚合電場施加在所述電極層上。
[0014]進一步地，所述上基板和下基板為玻璃或塑料。
[0015]進一步地，所述電極層是透明導電金屬氧化物或透明導電有機高分子材料。
[0016]進一步地，所述電極層結構為一組互相平行的條狀電極或上下電極。
[0017]進一步地，所述聚合電場為一組不同幅值，不同頻率的方波、正弦波、三角波交流信號。
[0018]進一步地，所述透明導電金屬氧化物為ΙΤ0，所述透明導電有機高分子材料為PEDOT0
[0019]本發明旨在提供一種簡單的方法降低藍相液晶的驅動電壓，同時保持藍相液晶的其他參數不變差。為實現上述目的，本發明提出一種電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法。在對藍相液晶聚合物混合物進行紫外線聚合時，一個聚合電壓施加到液晶盒電極層上。
[0020]本發明通過以下技術方案實現的:
[0021]將藍相液晶灌入所述液晶盒，并降溫至聚合溫度，聚合電壓加到IPS電極層兩端，在紫外線下聚合10分鐘，得到電控聚合過程的聚合物穩定藍相液晶。聚合電場范圍為O??ν/μπι，頻率范圍為IkHz?1000kHz，所加聚合電場降低聚合物網絡的錨定能，起到降低藍相液晶驅動電壓的作用。隨著聚合電場的增大，聚合物穩定藍相液晶器件的驅動電壓降低，在低聚合電場下，藍相液晶器件的對比度得到很大提升，在高聚合電場下，高頻率的聚合電場可以同時提高藍相液晶的Kerr常數和對比度。
[0022]本發明提出的電場控制聚合過程降低聚合物穩定藍相液晶驅動電壓的方法簡單，通過聚合時外加聚合電場，降低藍相液晶的驅動電壓，同時可以提升藍相液晶對比度。
[0023]以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0024]圖1是依照本發明的電控聚合過程方法的示意圖；
[0025]圖2是本發明的實施例，不同聚合電壓下的電壓-透過率曲線圖；
[0026]圖3是本發明的實施例，不同聚合電壓下的Kerr常數和對比度圖；
[0027]圖4是本發明的實施例，不同頻率下的電壓-透過率曲線圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1所示為液晶盒結構和本發明的截面圖。主要有下基板1，Pixel和Common電極層2，藍相液晶層3，上基板4，紫外線曝光5。
[0029]首先將藍相液晶聚合物的混合物在各項同性狀態下灌入到圖1所示的液晶盒中，藍相液晶均勻分散在藍相層3中；在溫控臺上控制樣品以0.5°C每分鐘的速率降溫，在顯微鏡下觀察藍相范圍并降溫至聚合溫度。
[0030]在對藍相液晶聚合物混合物聚合時，將聚合電壓加到電極層中，然后將樣品放到紫外線光源正下方曝光，通過Pixel電極和Common電極之間的電場降低聚合物網絡的銷定能，從而提高Kerr常數和降低藍相液晶驅動電壓。不同的藍相液晶材料，聚合時所需要的聚合電場會有所不同。
[0031]圖2為本發明的實施例在電場頻率為IkHz時的電壓-透過率曲線圖。當有外加聚合電場時，電極間的電場可以減少聚合物的錨定能，增大Kerr常數和降低藍相液晶驅動電壓；當聚合電壓為20V，等效聚合電場為0.92V/ μ m，本實施例的驅動電壓與傳統聚合方式相比，要降低17%。
[0032]圖3為本發明的實施例在電場頻率為IkHz時的Kerr常數和對比度圖。當聚合電壓為20V，等效聚合電場為0.92V/ μ m，本實施例的藍相液晶的Kerr常數與傳統聚合方式相比，要提高45%。同時，聚合電壓為4V，等效聚合電場為0.18V/ym藍相液晶的對比度與傳統聚合方式相比被提高7.6倍。
[0033]圖4為本發明的實施例，聚合電壓為8V，等效聚合電場為0.37V/ym時的不同頻率下的電壓-透過率曲線圖。高頻率的聚合電壓可以同時提高Kerr常數和獲得高對比度的藍相液晶器件。聚合電場為0.37V/ μ m，500kHz時，藍相液晶的Kerr常數與傳統聚合方式相比，提高15 %，同時，對比度也得到了提升，提高了 4倍。
[0034]本發明利用電場控制聚合過程，提高藍相液晶的Kerr常數，降低藍相液晶驅動電壓，降低磁滯；同時，在低聚合電壓的情況下，藍相液晶器件的對比度得到很大提升；高頻率下的聚合電壓可以同時降低藍相液晶器件電壓和提高對比度。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟一，將藍相液晶灌入所述液晶盒，并降溫至聚合溫度； 步驟二，聚合電場加到IPS電極層兩端； 步驟三，在紫外線下聚合； 步驟四，得到電控聚合過程的聚合物穩定藍相液晶。2.如權利要求1所述的電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法，其特征在于，所述降溫速率為0.5 0C /min。3.如權利要求1所述的電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法，其特征在于，所述聚合電場為O?IV/ μ mD4.如權利要求1所述的電控聚合物穩定藍相液晶聚合過程的方法，其特征在于，所述聚合電場的頻率為IkHz?100kHz。5.一種如權利要求1?4任一基于電控聚合過程的藍相液晶器件，其特征在于，包括上基板、下基板、藍相液晶層和電極層，所述電極層在所述下基板與液晶層之間，在曝光聚合物藍相液晶時，聚合電場施加在所述電極層上。6.如權利要求5所述的藍相液晶器件，其特征在于，所述上基板和下基板為玻璃或塑料。7.如權利要求5所述的藍相液晶器件，其特征在于，所述電極層是透明導電金屬氧化物或透明導電有機高分子材料。8.如權利要求5所述的藍相液晶器件，其特征在于，所述電極層結構為一組互相平行的條狀電極或上下電極。9.如權利要求5所述的藍相液晶器件，其特征在于，所述聚合電場為一組不同幅值，不同頻率的方波、正弦波、三角波交流信號。10.如權利要求7所述的藍相液晶器件，其特征在于，所述透明導電金屬氧化物為ITO，所述透明導電有機高分子材料為ΡΗ)ΟΤ。
【專利摘要】本發明公開了一種通過電控聚合過程降低藍相液晶器件驅動電壓的方法，藍相液晶器件包括上基板，下基板，藍相液晶層，電極層，其中電極層位于下基板和藍相液晶層之間，用于施加電壓控制聚合過程。通過在紫外光聚合過程中施加聚合電壓，聚合電場降低聚合物網絡的錨定能，能有效降低聚合物穩定藍相液晶的驅動電壓；同時，較低的聚合電場可以使藍相液晶晶格產生均勻的取向，減少散射引起的漏光現象，從而提高藍相液晶器件的對比度。本發明能有效降低藍相液晶器件的驅動電壓，也可以提高藍相液晶器件的對比度，方法簡單，成本低廉，適合大規模推廣。
【IPC分類】G02F1/1343, G02F1/137, G09G3/36
【公開號】CN105093765
【申請號】CN201510530171
【發明人】李偉歡, 陸建鋼, 胡德春, 俞哲偉, 劉詩雨
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月26日