一种pdlc显示器
技术领域
1.本实用新型涉及显示器领域，具体涉及一种pdlc显示器。


背景技术：

2.pdlc (polymer dispersed liquid crystal)，又称为聚合物分散液晶，是将流体液晶分散在固态聚合物内的液晶结构。采用pdlc制成的pdlc显示器（又称聚合物分散液晶显示器），可通过控制液晶的光散射来实现透明和浑浊两种显示状态之间的转换，这种pdlc显示器无需贴偏光片，其结构比一般的液晶显示器更为简单。
3.现有的pdlc显示器，其液晶层一般包括被聚合物完全封闭的独立液晶微滴，而聚合物为透明光敏树脂，在显示器的背底区域、以及驱动电压为零(或较低)的off态显示区域(如像素或笔段)中，液晶微滴中的液晶分子与聚合物接触时，其取向(即液晶分子的排列方向)比较随意，因此，与液晶分子取向一致的液晶微滴的光轴非常杂乱，液晶层对透射的光具有散射和反射作用而使上述区域呈现为浑浊态(如乳白色浑浊态)；而在施加有足够电压的on态显示区域中，液晶微滴的光轴在电场作用下变得一致，可有效减少或消除液晶层对光的散射和反射作用，因而液晶层呈现为清澈的透明态，其在垫有背景(如黑色背景)的情况下可呈现为背景颜色(如黑色)。但是，这种pdlc显示器的液晶层一般采用大比例的光敏树脂来使液晶封闭为独立微滴(以避免液晶相互连通而取向相互影响)，且pdlc显示器为了保证off态显示区域的浑浊度，其需要有足够多的液晶微滴，因而其液晶层需要制作得非常厚(》20μm)，其导致驱动电压非常高，使得驱动电路的设计存在困难，而且这种pdlc显示器的背底区域为浑浊态，其一般只能实现白底黑字的显示模式，而无法实现黑底白字的显示模式，限制了这种显示器的应用范围。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种pdlc显示器，这种pdlc显示器不仅能够降低液晶层所需的驱动电压，减小驱动电路的设计难度，而且在设置黑色背景的情况下，可实现黑底白字的显示模式，具有较宽的应用范围。采用的技术方案如下：
5.一种pdlc显示器，包括液晶盒和液晶层，液晶盒包括相互粘合的第一基板和第二基板，液晶层夹设在第一基板和第二基板之间，第一基板、第二基板的内侧面分别设有第一电极、第二电极，第一电极、第二电极存在交叠区域，其特征在于：所述液晶层包括相互混杂的第一液晶化合物和第二液晶化合物，第一液晶化合物为固化的液晶，第一液晶化合物的液晶分子具有固定的第一取向；第二液晶化合物为流体状态的液晶，第二液晶化合物的液晶分子具有第二取向。
6.上述pdlc显示器中，第二液晶化合物与第一液晶化合物相互混杂接触，第一液晶化合物对第二液晶化合物的液晶分子具有取向的作用。在自然状态下（即第一电极、第二电极没有施加电压不存在电场），第一液晶化合物、第二液晶化合物的液晶分子具有一致取向，可观察到off态显示区域为清澈的透明态；由于第一液晶化合物、第二液晶化合物在自
然状态下具有一致取向，因而第一液晶化合物无需将第二液晶化合物封闭为液晶微滴，第二液晶化合物的比例可以大幅提高，使得电场对液晶层的作用非常灵敏，液晶层所需的驱动电压比较低。当在第一电极、第二电极施加足够电压时，在交叠区域的液晶层内形成电场，第一液晶化合物的取向不变，而第二液晶化合物各个液晶分子的第二取向随着电场改变而偏离第一取向，使得第二取向与第一取向不一致（第二液晶化合物中靠近第一液晶化合物的液晶分子偏转比较小，而远离第一液晶化合物的液晶分子的偏转比较多），光线穿过液晶层时，其需要通过不同取向的液晶介质，在光线的传播路径上，不同取向的液晶介质的折射率一般不同，光线可发生散射或反射，可观察到on态显示区域为不透明的浑浊态。这种pdlc显示器的off态显示区域为透明态，而on态显示区域为浑浊态，不仅能够降低液晶层所需的驱动电压，减小驱动电路的设计难度，而且其在设置黑色背景的情况下，可实现黑底白字的显示模式，具有较宽的应用范围。
7.一般地，所述第一基板、第二基板为透明玻璃基板或透明塑料基板；所述透明玻璃基板的厚度可以为0.3～2mm；所述透明塑料基板可以为pet塑料薄板或cpi膜；所述第一基板与第二基板之间通过密封胶圈粘合并形成对所述液晶层的密封；所述第一基板与第二基板之间设有用于保持所述液晶层厚度（一般为3μm—10μm）的垫隔物（如垫隔球）。
8.优选方案中，所述第一液晶化合物包括多段线状体，多段线状体以有序或无序状态排列并相互交接在一起，所述第二液晶化合物填充在第一液晶化合物之外的空间中。
9.进一步的优选方案中，所述多段线状体交织成蜂窝状结构，蜂窝状结构存在多个孔洞，所述第二液晶化合物填充在第一液晶化合物所形成蜂窝状结构的孔洞之内。
10.更进一步的优选方案中，所述孔洞的尺寸为0.2μm～2μm。这样，可使第一液晶化合物与第二液晶化合物充分混合，改善液晶层非透明态的散光性。
11.更进一步的优选方案中，所述第一液晶化合物与所述第二液晶化合物的体积比0.02～0.1：1。当第一液晶化合物、第二液晶化合物具有上述体积比时，液晶层的主要成分为第二液晶化合物，由于第二液晶化合物的占比大，使得电场对液晶层的作用非常灵敏，在实际器件中，液晶层所需的驱动电压更低(如在10v以下)。
12.优选方案中，所述第一电极、第二电极为由透明导电薄膜图形化而成的透明导电层，透明导电层具有延伸出所述液晶层外的外接端。透明导电薄膜可以为ito薄膜，通过光刻进行图形化；第一电极与第二电极之间的交叠区域可做成像素或笔段的图形；第一电极、第二电极的外接端用来施加电压或驱动信号。
13.优选方案中，所述第一液晶化合物、第二液晶化合物为具有双折射的向列相液晶或者其化合物；第一液晶化合物、第二液晶化合物具有与其液晶分子取向相一致的光轴，第一液晶化合物、第二液晶化合物在平行于光轴的方向、垂直于光轴的方向上分别具有第一折射率、第二折射率。通常，第一折射率大于第二折射率。
14.为了使液晶层保持自然状态下的透明度，更优选方案中，所述第二液晶化合物的第二折射率与所述第一液晶化合物的第二折射率一致。
15.为了使液晶层具有更好的透明度，进一步更优选方案中，所述第二液晶化合物的第一折射率与所述第一液晶化合物的第一折射率一致。液晶固化而成的第一液晶化合物，其第一折射率和第二折射率容易设置为与第二液晶化合物一致(容易通过一般的液晶调配方法可得到所需的折射率)，在自然状态下，第一液晶化合物、第二液晶化合物的取向和光
轴也保持一致，液晶显示器的背底区域以及off显示区域均为清澈的透明态。
16.通常，所述第一液晶化合物为正性液晶、中性液晶或负性液晶；所述第二液晶化合物为液晶分子受电场作用时倾向与电场平行的正性液晶。
17.优选方案中，所述第一液晶化合物由预先配向的液晶分子通过交联反应固化而成。第一液晶化合物的液晶分子可以为端部修饰有非饱和基团(如-ch=ch2)的向列型液晶分子，在制造过程中，可在液晶中添加光敏剂，将上述液晶设置在第一基板、第二基板之间形成液晶层(可通过真空灌注、滴灌等一般液晶显示器常用方法进行设置)，再照射紫外光，使第一液晶化合物的液晶分子发生交联反应而固化。在第一液晶化合物固化前，液晶层在第一基板和第二基板内表面的作用下已具有确定的取向(如水平取向或垂直取向，具体与第一基板和第二基板内表面的材料有关（还可通过加热重配向等工艺进一步稳定其取向），当第一液晶化合物被固化时，其取向在第一液晶化合物中被固定(后续不受电场影响)，而第二液晶化合物受到第一基板和第二基板内表面和第一液晶化合物的作用，也会在自然状态下保持统一的取向。
18.在第二液晶化合物为正性液晶的情况下，优选方案中，所述第一液晶化合物、第二液晶化合物为水平取向。更优选方案中，所述第一基板、第二基板的内侧面均设有水平取向层。进一步更优选方案中，所述水平取向层为水平取向聚酰亚胺涂层。
19.本实用新型的pdlc显示器的液晶层由第一液晶化合物和第二液晶化合物相互混杂而成，第一液晶化合物为固化的液晶，其液晶分子具有固定的第一取向；第二液晶化合物为流体状态的液晶，其液晶分子具有第二取向；第一液晶化合物、第二液晶化合物在自然状态下（即第一电极、第二电极没有施加电压不存在电场）具有一致取向，可使off态显示区域为清澈的透明态；由于第一液晶化合物、第二液晶化合物在自然状态下具有一致取向，因而第一液晶化合物无需将第二液晶化合物封闭为液晶微滴，第二液晶化合物的比例可以大幅提高，使得电场对液晶层的作用非常灵敏，液晶层所需的驱动电压比较低。当在第一电极、第二电极施加足够电压产生电场时，第一液晶化合物的取向不变，而第二液晶化合物各个液晶分子的第二取向随着电场改变而偏离第一取向，使得第二取向与第一取向不一致，可使on态显示区域为浑浊态，不仅能够降低液晶层所需的驱动电压，减小驱动电路的设计难度，而且其在设置黑色背景的情况下，可实现黑底白字的显示模式，具有较宽的应用范围。
附图说明
20.图1是本实用新型优选实施例pdlc显示器的结构示意图。
21.图2是图1的剖面示意图。
22.图3是图1所示pdlc显示器中第一液晶化合物的结构示意图。
23.图4是图3第一液晶化合物的液晶分子及其固化的反应示意图。
24.图5是图1所示pdlc显示器中off态显示区域的液晶排列示意图。
25.图6是图1所示pdlc显示器中on态显示区域的液晶排列示意图。
具体实施方式
26.如图1-图6所示，这种pdlc显示器包括液晶盒1和液晶层2，液晶盒1包括相互粘合的第一基板11和第二基板12，液晶层2夹设在第一基板11和第二基板12之间，第一基板11、
第二基板12的内侧面分别设有第一电极13、第二电极14，第一电极13、第二电极14存在交叠区域15，第一电极13、第二电极14施加电压时，在交叠区域15的液晶层2内形成电场；液晶层2包括相互混杂的第一液晶化合物21和第二液晶化合物22，第一液晶化合物21为固化的液晶，第一液晶化合物21的液晶分子具有固定的第一取向；第二液晶化合物22为流体状态的液晶，第二液晶化合物22的液晶分子具有第二取向；当第一电极13、第二电极14没有施加电压不存在电场时，第二取向与第一取向相一致，当第一电极13、第二电极14施加电压产生电场时，第二取向随电场改变而偏离第一取向。
27.在本实施例中，第一基板11、第二基板12为透明玻璃基板或透明塑料基板（透明塑料基板可以为pet塑料薄板或cpi膜）；透明玻璃基板的厚度为0.3～2mm；液晶层2的厚度为3μm—10μm；第一基板11与第二基板12之间通过密封胶圈16粘合并形成对液晶层2的密封。
28.在本实施例中，第一液晶化合物21包括多段线状体211，多段线状体211以有序或无序状态排列并交织成蜂窝状结构，蜂窝状结构存在多个孔洞212，孔洞212的尺寸为0.2μm～2μm;第二液晶化合物22填充在第一液晶化合物21所形成蜂窝状结构的孔洞212之内，第一液晶化合物21与第二液晶化合物22的体积比0.02～0.1：1。这样，可使第一液晶化合物21与第二液晶化合物22充分混合，改善液晶层2非透明态的散光性；当第一液晶化合物21、第二液晶化合物22具有上述体积比时，液晶层2的主要成分为第二液晶化合物22，由于第二液晶化合物22的占比大，使得电场对液晶层2的作用非常灵敏，在实际器件中，液晶层2所需的驱动电压比较低(如在10v以下)。
29.在本实施例中，第一电极13、第二电极14为由透明导电薄膜图形化而成的透明导电层，透明导电层具有延伸出液晶层2外的外接端。透明导电薄膜可以为ito薄膜，通过光刻进行图形化；第一电极13与第二电极14之间的交叠区域15可做成像素或笔段的图形；第一电极13、第二电极14的外接端用来施加电压或驱动信号。
30.在本实施例中，第一液晶化合物21、第二液晶化合物22为具有双折射的向列相液晶或者其化合物；第一液晶化合物21、第二液晶化合物22具有与其液晶分子取向相一致的光轴，第一液晶化合物21、第二液晶化合物22在平行于光轴的方向、垂直于光轴的方向上分别具有第一折射率、第二折射率，第一折射率大于第二折射率，第二液晶化合物22的第二折射率与第一液晶化合物21的第二折射率一致，第二液晶化合物22的第一折射率与第一液晶化合物21的第一折射率一致。液晶固化而成的第一液晶化合物21，其第一折射率和第二折射率容易设置为与第二液晶化合物22一致(容易通过一般的液晶调配方法可得到所需的折射率)，在自然状态下，第一液晶化合物21、第二液晶化合物22的取向和光轴也保持一致，液晶显示器的背底区域以及off态显示区域均为清澈的透明态。
31.在本实施例中，第一液晶化合物21为正性液晶、中性液晶或负性液晶；第二液晶化合物22为液晶分子受电场作用时倾向与电场平行的正性液晶。
32.在本实施例中，第一液晶化合物21由预先配向的液晶分子通过交联反应固化而成。第一液晶化合物21的液晶分子可以为端部具有非饱和基团(如-ch=ch2)的向列型液晶分子，在制造过程中，可在液晶中添加光敏剂，将液晶设置在第一基板11、第二基板12之间形成液晶层2(可通过真空灌注、滴灌等一般液晶显示器常用方法进行设置)，再照射紫外光，使第一液晶化合物21的液晶分子发生交联反应而固化。在第一液晶化合物21固化前，液晶层2在第一基板11和第二基板12内表面的作用下已具有确定的取向(如水平取向或垂直
取向，具体与第一基板11和第二基板12内表面的材料有关（还可通过加热重配向等工艺进一步稳定其取向），当第一液晶化合物21被固化时，其取向在第一液晶化合物21中被固定(后续不受电场影响)，而第二液晶化合物22受到第一基板11和第二基板12内表面和第一液晶化合物21的作用，也会在自然状态下保持统一的取向。
33.在本实施例中，第一液晶化合物21、第二液晶化合物22为水平取向；第一基板11、第二基板12的内侧面均设有水平取向层17，水平取向层17为水平取向聚酰亚胺涂层。
34.上述pdlc显示器中，由于第二液晶化合物22与第一液晶化合物21相互混杂接触，第一液晶化合物21对第二液晶化合物22的液晶分子具有取向的作用，由于第一液晶化合物21、第二液晶化合物22在自然状态下（即第一电极13、第二电极14没有施加电压不存在电场）具有一致取向，可观察到off态显示区域为清澈的透明态；由于第一液晶化合物21、第二液晶化合物22在自然状态下具有一致取向，因而第一液晶化合物21无需将第二液晶化合物22封闭为液晶微滴，第二液晶化合物22的比例可以大幅提高，使得电场对液晶层2的作用非常灵敏，在实际器件中，液晶层2所需的驱动电压比较低。当在第一电极13、第二电极14施加足够电压产生电场时，第一液晶化合物21的取向不变，而第二液晶化合物22各个液晶分子的第二取向随着电场场改变而偏离第一取向，使得第二取向与第一取向不一致（第二液晶化合物22中靠近第一液晶化合物21的液晶分子偏转比较小，而远离第一液晶化合物21的液晶分子的偏转比较多），光线穿过液晶层2时，其需要通过不同取向的液晶介质，在光线的传播路径上，不同取向的液晶介质的折射率一般不同，光线可发生散射或反射，可观察到on态显示区域为不透明的浑浊态。这种pdlc显示器的off态显示区域为透明态，而on态显示区域为浑浊态，不仅能够降低液晶层2所需的驱动电压，减小驱动电路的设计难度，而且其在设置黑色背景的情况下，可实现黑底白字的显示模式，具有较宽的应用范围。
35.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。