[发明专利]疏水粘合剂中的液晶液滴

说明书

技术领域

本发明涉及疏水粘合剂在电子显示器中的应用。

背景技术

低成本柔性电子显示器存在显著的利益。典型地，所述显示器包括嵌在粘合剂(最常用聚合物)基体中的光调制组件，其中基体涂覆在导电塑料架上。从广义上讲，光调制组件是一种改变其光学性质(例如其相应于电场的反射光或传光能力)的材料。光调制组件可以是液晶材料，例如向列型液晶、手性向列型液晶或胆甾型液晶或铁电性液晶。光调制材料也可以是不溶于水的液体，该液体包含经历过电泳或运动(例如相应于电场的旋转或平移)的颗粒。聚合物基体中含液晶材料的显示器被称作聚合物分散型液晶(PDLC)显示器。

有两种制作聚合物分散型液晶器件的主要方法：乳液法和相分离法。美国专利Nos.4,435,047和5,363,482描述了乳液法。将液晶与含聚合物的水溶液混合。液晶在连续相中不溶，当组合物通过合适的剪切装置(例如均化器)时，形成水包油乳液。将乳液涂覆在一个导电表面上，并蒸发掉水。然后通过层压、真空沉积或筛网印花，可以将第二个导电层置于乳液或成像层上面以制成器件。在直接使用乳液法时，液滴大小分布宽，其造成性能损失。对于胆甾型液晶器件，在这里也被称作CLC器件，其通常意味着降低的反衬度和亮度。努力引入相分离法来克服该难题。

在美国专利No.4,688,900和Drzaic的著作Liquid CrystalDispersions(30-51页，World Scientific出版，Singapore(1995))中概述了相分离法。将液晶和聚合物或聚合物母体溶解在常用的有机溶剂中。然后将组合物涂覆在导电表面上，并通过紫外线(UV)照射或加热或溶剂蒸发引入相分离，其导致在固体聚合物基体中形成液晶液滴。然后可利用该组合物制成器件。尽管相分离法产生具有更均匀大小分布的分散液滴，但是该方法仍有许多问题。例如，由于生产活性自由基的光引发剂的存在，光聚合体系的长期耐光性是一个问题。未被聚合反应消耗掉的光引发剂能继续生成自由基，该自由基能随时间降解聚合物和液晶。而且，紫外线照射对液晶有害也是知道的。尤其是受到紫外照射可导致胆甾型液晶混合物中手性掺杂剂的分解，其导致反射色的变化。在某些制作环境中，使用有机溶剂也可能是有异议的。

美国专利No.6,423,368和美国专利No.6,704,073建议通过使用由有限聚结方法(limited coalescence method)制备的液晶材料液滴，结合现有技术方法来克服这些问题。在该方法中，利用微粒种(例如胶态二氧化硅)来稳定液滴-水界面。尤其优选利用如胶态二氧化硅微粒种获得的表面稳定性，因为其能形成窄尺寸分布，而且液滴的大小可以通过所用微粒种的浓度来控制。由该方法制备的材料还被称作Pickering乳液，Whitesides和Ross对其进行了更全面的描述(J.ColloidInterface Sci.169，48(1995))。该均匀的液滴可以与合适的粘合剂结合，并涂覆在导电表面上来制备器件。相对于现有技术方法，该方法改善了亮度和反衬度。还克服了一些与光引发剂和紫外线照射有关的问题。然而，仍有很大的提升空间，特别是开启电压或用于改变液晶从一个状态到另一个状态转变取向的电压。后者对显示器的总价格具有显著的影响。低开启电压对于低成本显示器极其需要。

由于涂层结构的原因，美国专利No.6,423,368和美国专利No.6,704,073描述的器件存在缺陷。遗憾的是，在两个电极之间有多层液滴。此外，将明胶粘合剂(gelatin binder)中加热的液晶乳液涂覆在具有导电层的底物上，接下来降低涂层的温度以改变涂层的状态，在干燥该涂层前使其从自由流动的液体变成凝胶态(称作溶胶-凝胶转变)，该方法导致极其不均匀的液晶液滴分布。在电极之间微观上存在含重叠液滴的涂层区域，而且还存在根本不含液滴的其它区域。液滴的不均匀分布导致反衬度的降低和开启电压的增大。

美国专利No.6,271,898和美国专利No.5,835,174还描述了适用于柔性显示器应用的组合物，其利用了聚合物粘合剂中大小非常均匀的液晶液滴。然而，由于没有试图控制涂层中液滴厚度或分布，导致较差的性质。