CN104460167A - 一种液晶层及其制备方法和具有该液晶层的液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶显示技术领域，公开了一种液晶层及其制备方法和具有该液晶层的液晶显示装置。所述液晶层，包括负性二向色性染料分子和负性液晶分子。优选负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为2：8，加热混合均匀。本发明还涉及具有该液晶层的液晶显示装置。本发明操作简单，采用的原料都易于得到，制备工艺简单，制备的液晶层应用于垂直取向模式的液晶显示装置时，对比度高，显示效果较好，并且能耗较低。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种液晶层及其制备方法和具有该液晶层的液晶显示装置。
背景技术
现有的电子纸显示技术主要包括：胆甾相液晶双稳显示、双色球显示和电子墨水电泳显示等技术。
胆甾相液晶双稳显示技术是采用聚合物网络稳定胆甾相液晶(PolymerNetwork Cholesteric Liquid Crystal，简称PNCLC，或者Polymer StabilizedCholesteric Texture，简称PSCT)，利用多畴织构散射和网络稳定向列相透射的零场稳定性质，通过电压驱动波形技术使液晶进入多畴织构或向列相织构实现双稳，进而实现在通电状态下的亮态与断电状态下的暗态；或者，采用聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，简称为PDLC)或者聚合物分散胆甾相液晶，通过液晶的介电各向异性，可以实现在通电状态下的亮态与断电状态下的暗态。然而，采用上述显示技术实现电子纸显示时，往往需要较高的驱动电压，并且在显示时处于灰底黑字的显示效果，对比度差，显示效果较差。
而对于双色球显示技术实现电子纸显示时，需要较厚的白油浆遮盖住黑色微球才能实现白底态，从而导致需要较高的驱动电压以驱动较厚的白油浆，尤其现有的白油浆的膜厚通常达到40微米以上，上述缺陷尤为明显。
发明内容
为了解决现有技术中实现电子纸显示时，驱动电压较高导致耗能较多，并且在显示时处于灰底黑字的显示效果，显示效果较差的问题，本发明提供了一种液晶层及其制备方法和具有该液晶层的液晶显示装置。
本发明包括：
一种液晶层，包括负性二向色性染料分子和负性液晶分子。
较佳的，所述负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为1：6：9。
优选的，所述负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为2：8。
具体的，所述负性二向色性染料分子为
其中，R为H或C1～C12的烷基。
具体的，所述负性液晶分子为
或者，
或者其中，R为H或C1～C12的烷基。
本发明还提供一种液晶显示装置，所述液晶显示装置为垂直取向模式，包括上述任一技术方案所述的液晶层。
本发明还提供了一种液晶层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)准备负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为1：9～4：6；
(2)在温度为120℃～150℃的加热环境中，搅拌条件下加入负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，进行搅拌混合均匀。
本发明实现的有益效果至少如下：
本发明通过将负性二向色性染料分子和负性液晶分子混合均匀，并注入显示装置的液晶盒中作为液晶层，负性二向色性染料分子在液晶显示装置未施加驱动电压时使得外界光线无法透过液晶层，尽可能地减少进入人眼的反射光，显示衬底呈现暗态；在液晶显示装置施加驱动电压时使得外界光线透过液晶层经反射层反射至人眼，显示衬底呈现亮态，因此本发明实施例提供的显示装置的对比度较高，使得液晶显示装置施加驱动电压显示时，显示衬底与显示图形的对比更为明显，尤其是对白底黑字的显示效果具有明显的改善，并且本发明采用的原料都易于得到，制备工艺简单。
附图说明
图1为本发明液晶显示装置第一实施例的未施加驱动电压时液晶层的状态图；
图2为本发明液晶显示装置第一实施例的施加驱动电压时液晶层的状态图；
图3为本发明液晶显示装置第二实施例的未施加驱动电压时液晶层的状态图；
图4为本发明液晶显示装置第二实施例的施加驱动电压时液晶层的状态图；
图5为本发明液晶显示装置第三实施例的未施加驱动电压时液晶层的状态图；
图6为本发明液晶显示装置第三实施例的施加驱动电压时液晶层的状态图。
具体实施方式
用实施例更详细地说明本发明的液晶层及其制备方法和具有该液晶层的显示装置，但本发明不受这些实施例的限定。本发明实施例中负性二向色性染料分子和负性液晶分子，其体积比为1～6：9；负性液晶分子为侧向二氟取代苯基环己烷类，其他常用的负性液晶分子，如侧向二氟取代联苯类和侧向二氟取代三联苯类也适用于本发明，实施例中就不一一赘述，仅以侧向二氟取代苯基环己烷类为代表；负性二向色性染料分子为蒽醌苯甲酰胺取代类(市购得到)。
实施例一
(1)准备负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为1：9。其中负性二向色性染料分子为
负性液晶分子为
其中，R为H或C1～C12的烷基，其中C1～C12的烷基中的部分—CH2—可以各自彼此独立地被—CH＝CH—、—C≡C—、—CF＝CF—、—CF＝CH—、—CH＝CF—、—COO—或—O—取代。
(2)在温度为120℃～150℃的加热环境中，搅拌条件下加入负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，进行搅拌混合均匀。
将第(2)步混合均匀得到的混合物注入液晶显示装置的液晶盒中。如图1和图2所示所示，现有的液晶显示装置通常包括上基板和下基板，以及上基板和下基板对盒形成用于盛放液晶的对盒腔，定义该对盒腔为液晶盒，其中，上基板通常包括：设置于上基板的衬底基板10靠近下基板一侧的第一取向层11，以及背向下基板一侧的偏光片12，下基板通常包括：设置于下基板的衬底基板20靠近上基板一侧的第二取向层21，以及位于第二取向层21和下基板的衬底基板20之间的反射层22。
参照图1所示，该液晶显示装置的第一取向层和第二取向层为垂直配向层，即液晶显示装置采用垂直取向模式。当没有施加驱动电压时，液晶层中的负性液晶分子31和负性二向色性染料分子32竖直取向，外界光线通过偏光片后成为线偏振光进入液晶盒，由于负性二向色性染料分子的光轴(图1中虚线所示)通常沿其短轴的方向，此时线偏振光的偏振方向与负性二向色性染料分子的光轴垂直，使得线偏振光被负性二向色性染料分子吸收，也就是说线偏振光透过液晶层之后，绝大多数的线偏振光被液晶层中均匀分布的负性二向色性染料分子吸收，而无法通过液晶层经下基板的反射层形成反射光，使得此时的显示装置的显示衬底呈现暗态；
参照图2所示，当施加驱动电压时，在显示装置的上基板和下基板之间形成的电场驱动负性液晶分子31偏转，均匀混合在液晶层中的负性二向色性染料分子32随着负性液晶分子31的偏转而偏转，外界光线通过偏光片后成为线偏振光进入液晶盒，此时线偏振光的偏振方向与负性二向色性染料分子的光轴不垂直，线偏振光全部通过液晶层，经下基板的反射层形成反射光进入人眼，使得此时的显示装置的显示衬底呈现亮态。
由上述分析可知，由于液晶层中包括均匀混合分布的负性二向色性染料分子和负性液晶分子，外界光线通过偏光片形成线偏振光在负性二向色性染料分子的作用下，使得液晶显示装置的显示衬底的暗态更暗，亮态更亮。采用色彩分析仪检测亮度，例如CA310(市购)，得到显示装置的显示区域的对比度为200。也使得在亮态显示时显示衬底与显示图形的对比更为明显，尤其是应用于需要白底黑字显示的电子纸时，能够更好地改善显示效果。
本发明还涉及一种液晶显示装置，包括上述的液晶层，该液晶层竖直取向。
实施例二
(1)准备负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为2：8。其中负性二向色性染料分子为
负性液晶分子为
其中，R为H或C1～C12的烷基，其中C1～C12的烷基中的部分—CH2—可以各自彼此独立地被—CH＝CH—、—C≡C—、—CF＝CF—、—CF＝CH—、—CH＝CF—、—COO—或—O—取代。
(2)在温度为120℃～150℃的加热环境中，搅拌条件下加入负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，进行搅拌混合均匀。
将第(2)步混合均匀得到的混合物注入液晶显示装置的液晶盒中。如图3和图4所示，现有的液晶显示装置通常包括上基板和下基板，以及上基板和下基板对盒形成用于盛放液晶的对盒腔，定义该对盒腔为液晶盒，其中，上基板通常包括：设置于上基板的衬底基板10靠近下基板一侧的第一取向层11，以及背向下基板一侧的偏光片12，下基板通常包括：设置于下基板的衬底基板20靠近上基板一侧的第二取向层21，以及位于第二取向层21和下基板的衬底基板20之间的反射层22。
参照图3所示该液晶显示装置采用垂直取向模式。当没有施加驱动电压时，液晶层中的负性液晶分子31和负性二向色性染料分子32竖直取向，外界光线通过偏光片后成为线偏振光进入液晶盒，由于负性二向色性染料分子的光轴(图3中虚线所示)通常沿其短轴的方向，此时线偏振光的偏振方向与负性二向色性染料分子的光轴垂直，使得线偏振光被负性二向色性染料分子吸收，而无法通过液晶层经下基板的反射层形成反射光，使得此时的显示装置的显示衬底呈现暗态；
参照图4所示，当施加驱动电压时，在显示装置的上基板和下基板之间形成的电场驱动负性液晶分子31偏转，均匀混合在液晶层中的负性二向色性染料分子32随着负性液晶分子31的偏转而偏转，外界光线通过偏光片后成为线偏振光进入液晶盒，此时线偏振光的偏振方向与负性二向色性染料分子的光轴不垂直，线偏振光全部通过液晶层，经下基板的反射层形成反射光进入人眼，使得此时的显示装置的显示衬底呈现亮态。
由上述分析可知，由于液晶层中包括均匀混合分布的负性二向色性染料分子和负性液晶分子，外界光线通过偏光片形成线偏振光在负性二向色性染料分子的作用下，使得液晶显示装置的显示衬底的暗态更暗，亮态更亮。采用色彩分析仪检测亮度，例如CA310(市购)，得到显示装置的显示区域的对比度为600。使得在亮态显示时显示衬底与显示图形的对比更为明显，尤其应用于需要白底黑字显示的电子纸时，能够更好地改善显示效果。
本发明还涉及一种液晶显示装置，包括上述的液晶层，该液晶层竖直取向。
实施例三
(1)准备负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为6：9。其中负性二向色性染料分子为
负性液晶分子为
其中，R为H或C1～C12的烷基，其中C1～C12的烷基中的部分—CH2—可以各自彼此独立地被—CH＝CH—、—C≡C—、—CF＝CF—、—CF＝CH—、—CH＝CF—、—COO—或—O—取代。
(2)在温度为120℃～150℃的加热环境中，搅拌条件下加入负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，进行搅拌混合均匀。
将第(2)步混合均匀得到的混合物注入液晶显示装置的液晶盒中。如图5和图6所示，现有的液晶显示装置通常包括上基板和下基板，以及上基板和下基板对盒形成用于盛放液晶的对盒腔，定义该对盒腔为液晶盒，其中，上基板通常包括：设置于上基板的衬底基板10靠近下基板一侧的第一取向层11，以及背向下基板一侧的偏光片12，下基板通常包括：设置于下基板的衬底基板20靠近上基板一侧的第二取向层21，以及位于第二取向层21和下基板的衬底基板20之间的反射层22。
如图5所示，该液晶显示装置采用垂直取向模式。当没有施加驱动电压时，液晶层中的负性液晶分子31和负性二向色性染料分子32竖直取向，外界光线通过偏光片后成为线偏振光进入液晶盒，由于负性二向色性染料分子的光轴(图5中虚线所示)通常沿其短轴的方向，此时线偏振光的偏振方向与负性二向色性染料分子的光轴垂直，使得线偏振光被负性二向色性染料分子吸收，而无法通过液晶层经下基板的反射层形成反射光，使得此时的显示装置的显示衬底呈现暗态；
参照图6所示，当施加驱动电压时，在显示装置的上基板和下基板之间形成的电场驱动负性液晶分子31偏转，均匀混合在液晶层中的负性二向色性染料分子32随着负性液晶分子31的偏转而偏转，外界光线通过偏光片后成为线偏振光进入液晶盒，此时线偏振光的偏振方向与负性二向色性染料分子的光轴不垂直，线偏振光全部通过液晶层，经下基板的反射层形成反射光进入人眼，使得此时的显示装置的显示衬底呈现亮态。
由上述分析可知，由于液晶层中包括均匀混合分布的负性二向色性染料分子和负性液晶分子，外界光线通过偏光片形成线偏振光在负性二向色性染料分子的作用下，使得液晶显示装置的显示衬底的暗态更暗，亮态更亮。采用色彩分析仪检测亮度，例如CA310(市购)，得到显示装置的显示区域的对比度为400。使得在亮态显示时显示衬底与显示图形的对比更为明显，尤其应用于需要白底黑字显示的电子纸时，能够更好地改善显示效果。
本发明还涉及一种液晶显示装置，包括上述的液晶层，该液晶层竖直取向。
相较于现有技术，本发明实施例中显示装置的对比度明显提升，优选方案实施例二得到的液晶层显示装置的显示区域的对比度为600，使得显示装置在亮态时显示衬底与显示图形的对比度更高，显示衬底也更白。本发明通过将负性二向色性染料分子和负性液晶分子混合均匀，并注入显示装置的液晶盒中作为液晶层，负性二向色性染料分子在液晶显示装置未施加驱动电压时使得外界光线无法透过液晶层，尽可能地减少进入人眼的反射光，显示衬底呈现暗态；在液晶显示装置施加驱动电压时使得外界光线透过液晶层经反射层反射至人眼，显示衬底呈现亮态，因此本发明实施例提供的显示装置的对比度较高，使得液晶显示装置施加驱动电压显示时，显示衬底与显示图形的对比更为明显，尤其是对白底黑字的显示效果具有明显的改善，并且由于本发明实施例提供的液晶显示装置在显示时，液晶层能够有效反射外界光线，因而无需设置背光源，从而降低了液晶显示装置的功耗，进而极大地延长应用该液晶显示装置的电子纸的使用时间；同时相较于现有技术还能够大大降低驱动电压；并且本发明采用的原料都易于得到，制备工艺简单。可见本发明提供的液晶层及其制备方法和液晶显示装置相对于现有技术具有明显的优势。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种液晶层，其特征在于，包括负性二向色性染料分子和负性液晶分子。
2.如权利要求1所述的液晶层，其特征在于，所述负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为1～6：9。
3.如权利要求1所述的液晶层，其特征在于，所述负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为2：8。
4.如权利要求1所述的液晶层，其特征在于，所述负性二向色性染料分子为其中，R为H或C1～C12的烷基。
5.如权利要求1所述的液晶层，其特征在于，所述负性液晶分子为
或者，
或者其中，R为H或C1～C12的烷基。
6.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置为垂直取向模式，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的液晶层。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括构成对盒腔的上基板和下基板，所述液晶层位于所述对盒腔内，其中，所述上基板包括：设置于所述上基板的衬底基板靠近所述下基板一侧的第一取向层，以及背向所述下基板一侧的偏光片；所述下基板包括：设置于所述下基板的衬底基板靠近所述上基板一侧的第二取向层，以及位于所述第二取向层和所述下基板的衬底基板之间的反射层。
8.如权利要求6或7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置为电子纸。
9.一种液晶层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)准备负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，其体积比为1：9～4：6；
(2)在温度为120℃～150℃的加热环境中，搅拌条件下加入负性二向色性染料分子和所述负性液晶分子，进行搅拌混合均匀。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20150325 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |