CN106200186B - 一种液晶手写装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液晶手写装置，该手写装置包括：由第一基板、第二基板、胆甾相液晶、第一层聚合物、第二层聚合物组成；所述第一基板、第二基板为玻璃或塑料薄膜；所述第一基板为透明或者磨砂透明基板；所述第二基板为黑色或者透明基板。该液晶手写装置的制作方法包括：基材选取、制胆甾相液晶、配混合物、覆膜、辐照、检验。本发明可以感应压力产生笔迹，实现手写功能，该笔迹无需持续供电维持，且无需外加额外电场字迹会随时间延长自动消除，具备高对比度、价格便宜等特点，并且在训练临场快速记忆、企业以及军事化私密沟通等领域有巨大的应用空间。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种液晶手写装置，特别涉及一种高对比度、可压力书写、自消除笔迹的手写装置。
【背景技术】
在液晶显示领域，基于双稳态液晶的可手写功能和不需持续供电维持显示的节能特性，逐渐得到了更多更广泛的应用。
显示用胆甾相液晶材料一般由向列相液晶和手性剂配制而成，对入射光具有选择性反射，对于多色低功耗反射式液晶显示而言，只有当入射光的旋光性与胆甾相液晶层一致且波长满足Bragge公式时才被反射，即入射光的波长λ与液晶材料的螺距P及平均折射率成正比：
胆甾相液晶材料的螺距P和手性剂浓度Xc的关系是：
其中HTP是手性剂的扭曲力常数，可以通过调节不同HTP值得手性组份及其在液晶材料的含量来改变螺距和反射波长。
反射光为圆偏振光，旋光性与胆甾相液晶层的旋光性一致，与胆甾相液晶层旋光性相反的光则透过液晶层进入下一层，不满足Bragge公式的光也经过液晶层进入下一层。这样的显示模式被应用在美国专利US2009033811中，胆甾相液晶在压力的感应下，状态变为平面态，满足Bragge公式，此时反射强度最高称之为亮态；通过施加特殊频率以及波形电场之后，胆甾相液晶由平面态转变为焦锥态，不满足Bragge公式，入射光散射以达成暗态。上述显示模式，通过对入射光的散射达成暗态，造成暗态形成雾蒙蒙的白色，因此显示对比度不高。
传统手写膜装置必须依靠电场驱动胆甾相液晶分子或者近晶相液晶分子进行状态调节，比如中国专利CN103246096，通过导电层施加电场使近晶A相液晶分子由平行电场方向转变为垂直电场方向的状态。因此，在没有外加电以及外加电不足的时候，显示的字迹是无法消除的。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，解决一种能自消除笔迹的液晶手写装置，以克服对比度低以及需要用电才能消除字迹的技术问题。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
该种液晶手写装置，其特征在于：由第一基板、第二基板、胆甾相液晶、第一层聚合物、第二层聚合物组成，所述第一层聚合物形成于所述第一基板上，所述第二层聚合物形成于所述第一层聚物表面上，所述胆甾相液晶分布于所述第二层聚合物中，所述第二层聚合物对所述胆甾相液晶的液晶分子具有垂直取向作用，所述第二层聚合物可将所述胆甾相液晶的液晶分子稳定在指纹态状态；当手写的压力作用于所述液晶手写装置时，所述胆甾相液晶的液晶分子由指纹态状态而转变成平面态状态，以显示书写内容；当手写的压力从所述液晶手写装置撤去时，所述胆甾相液晶的液晶分子在所述第二层聚合物的作用下而由平面态状态慢慢转变为指纹态状态，以实现自消除。
所述第一基板、第二基板为玻璃或塑料薄膜。
所述胆甾相液晶、第二层聚合物的厚度3～10微米。
所述第一基板为透明或者磨砂透明基板，雾度0～30％。
所述第二基板为黑色或者透明基板。
进一步，所述第一基板、第二基板的表面靠近双稳态液晶和聚合物那一面镀有导电电极。
所述第一层聚合物的厚度1～3微米。
进一步，所述第一层聚合物的材料折射率与胆甾相液晶的材料光折射率相匹配，之间误差小于0.5。
所述胆甾相液晶的含量占比液晶与聚合物的总量的50～90％，由向列相液晶以及手性剂组成。
进一步，所述手性剂的含量根据所需显示的字迹颜色进行调节。
进一步，所述第一层聚合物、第二层聚合物为相同物质或不同物质。
为实现上述目的，本发明还提供的一种液晶手写装置的制作方法，所述液晶手写装置的制作方法包括以下步骤：
1)基材选取：两片透明PET-Fi lm，尺寸为20cm*20cm，表面方阻为100欧姆的ITO(氧化铟锡)；
2)制胆甾相液晶：取16.4g江苏合成公司的TN型液晶SLC100、0.62g江苏合成公司的手性剂S811在80℃下混合搅拌2小时，得到胆甾相液晶；
3)配混合物：选取70％的胆甾相液晶、30％的江苏合成公司的JH-002型聚合物，获得混合物I；选取5g胆甾相液晶混合物，添加0.005g直径为5微米的镇江爱邦公司的TN-500微球，在室温下搅拌2小时，获得混合物II；
4)覆膜：将混合物II通过覆膜机，涂布在两PET-Fi lm中间，ITO薄膜靠近混合物II，控制厚度为5微米；
5)辐照：涂布均匀后，在1mW/cm2的光强下辐照30s，辐照完毕，在7mW/cm2的光强下辐照5min，以形成第一层聚合物、第二层聚合物；
6)检验：开始书写，由于有ITO电极，所以一方面可以让其自消失，消失时间为1min，另一方面也可外部施加电场40V、50Hz交流电，实现立即消失。
本发明与传统技术相比具有以下优点：
可以感应压力产生笔迹，实现手写功能，该笔迹无需持续供电维持，且无需外加额外电场字迹会随时间延长自动消除，具备高对比度、价格便宜等特点，并且在训练临场快速记忆、企业以及军事化私密沟通等领域有巨大的应用空间，具备高对比度，可以感应压力产生笔迹，实现手写功能，该笔迹无需持续供电维持，且无需施加额外电场字迹会随时间延长自动消除。
【附图说明】
图1为本发明的截面的示意图；
图2为本发明的胆甾相液晶的焦锥态的示意图；
图3为本发明的胆甾相液晶的平面态的示意图；
图4为本发明的胆甾相液晶的指纹态的示意图；
图5为本发明的制作方法的流程图。
【具体实施方式】
请参阅图所示，下面结合实施例对本发明做进一步详述：
参照图3所示，该种液晶手写装置，由第一基板11、第二基板12、胆甾相液晶13、第一层聚合物14、第二层聚合物15组成。
所述第一基板11、第二基板12为玻璃或塑料薄膜。
所述胆甾相液晶13、第二层聚合物15的厚度3～10微米。
所述第一基板11为透明或者磨砂透明基板，雾度0～30％。
所述第二基板12为黑色或者透明基板。
进一步，所述第一基板11、第二基板12的表面靠近双稳态液晶和聚合物那一面可镀有导电电极，可人为通过外加电场消除字迹，或通过时间延长自动消除字迹。
所述第一层聚合物14的厚度1～3微米。
进一步，所述第一层聚合物14的材料折射率与胆甾相液晶13的材料光折射率相匹配，之间误差小于0.5。
所述胆甾相液晶13的含量占比总液晶与聚合物混合物50～90％，由向列相液晶以及手性剂组成。
进一步，所述手性剂的含量根据所需显示的字迹颜色进行调节。
进一步，所述第一层聚合物14、第二层聚合物15为相同物质或者不同物质，可以是丙烯酸酯类胶水，通过紫外光固化；也可以是环氧类胶水，通过常温或加热固化。
胆甾相液晶13与预聚物单体在室温下充分搅拌形成混合物，通过卷对卷涂布方式均匀的夹在第一基板11与第二基板12中间，并且通过商业化的间隔球或者光聚合的间隙控制物来控制整体的厚度。涂布均匀之后，通过第一步低UV光强进行预聚合形成第一层聚合物14，之后，再通过第二部高UV光强进行完全聚合，形成第二层聚合物15。
其中第一层聚合物14的另外一种产生机制也可以是预先在第一基板11上涂覆一层厚度的聚合物单体，经过热或者UV的条件下固化。然后在两个基板中间涂布有胆甾相液晶13与预聚合物的混合溶液，进行一步高UV光强，便可形成第二层聚合物15。
在写入时，液晶分子由初始的指纹态转变为平面态，指纹态如图4所示，平面态如图3所示。纯的液晶分子在指纹态下具有高能量，会慢慢转变为焦锥态，焦锥态如图2所示，需要特殊的结构才能使其稳定。
在液晶中添加的单体预聚物，单体预聚物聚合的过程中在表面第一层聚合物14的作用下形成第二层聚合物15，对液晶分子有一个垂直取向，可以稳定液晶分子的指纹态状态。所以，液晶手写装置在写入时指纹态转变为可显示的平面态，另外在第二层聚合物15的作用下，平面态会慢慢转变为指纹态，实现无需外加电场便可自消除的特点。其中，转变的时间依第二层聚合物15的含量以及分子链结构来进行调节。
参照图4所示，所述液晶手写装置的制作方法包括以下步骤：
1)基材选取：两片透明PET-Film，尺寸为20cm*20cm，表面带有100欧姆电阻的ITO(氧化铟锡)；
2)制胆甾相液晶：取16.4g江苏合成公司的TN型液晶SLC100、0.62g江苏合成公司的手性剂S811在80℃下混合搅拌2小时，得到胆甾相液晶；
3)配制混合物：选取70％的胆甾相液晶、30％的江苏合成公司的JH-002型聚合物，获得混合物I；选取5g胆甾相液晶混合物，添加0.005g直径为5微米的镇江爱邦公司的TN-500微球，在室温下搅拌2小时，获得混合物II：
4)覆膜：将混合物II通过覆膜机，涂布在两PET-Film中间，ITO薄膜靠近混合物II，控制厚度为5微米；
5)辐照加温：涂布均匀后，在1mW/cm2的光强下辐照30s，辐照完毕，在7mW/cm2的光强下辐照5min，以形成第一层聚合物、第二层聚合物；
6)检验：开始书写，由于有ITO电极，所以一方面可以让其自消失，消失时间为1min；一方面也可外部施加电场40V，50Hz交流电，实现立即消失。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (12)
1.一种液晶手写装置，其特征在于：由第一基板、第二基板、胆甾相液晶、第一层聚合物、第二层聚合物组成，所述第一层聚合物形成于所述第一基板上，所述第二层聚合物形成于所述第一层聚合物表面上，所述胆甾相液晶分布于所述第二层聚合物中，所述第二层聚合物对所述胆甾相液晶的液晶分子具有垂直取向作用，所述第二层聚合物可将所述胆甾相液晶的液晶分子稳定在指纹态状态；当手写的压力作用于所述液晶手写装置时，所述胆甾相液晶的液晶分子由指纹态状态而转变成平面态状态，以显示书写内容；当手写的压力从所述液晶手写装置撤去时，所述胆甾相液晶的液晶分子在所述第二层聚合物的作用下而由平面态状态慢慢转变为指纹态状态，以实现自消除。
2.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第一基板、第二基板为玻璃或塑料薄膜。
3.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述胆甾相液晶和第二层聚合物的总厚度3～10微米。
4.根据权利要求2所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第一基板为透明或者磨砂透明基板，雾度为0～30％。
5.根据权利要求2所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第二基板为黑色或者透明基板。
6.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第一基板、第二基板的表面靠近胆甾相液晶和第一层聚合物那一面镀有导电电极。
7.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第一层聚合物的厚度1～3微米。
8.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第一层聚合物的材料光折射率与胆甾相液晶的材料光折射率相匹配，所述第一层聚合物的材料光折射率与胆甾相液晶的材料光折射率之间误差小于0.5。
9.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述胆甾相液晶的含量占胆甾相液晶和第一层聚合物以及第二层聚合物的总量的50～90％，所述胆甾相液晶由向列相液晶和手性剂组成。
10.根据权利要求9所述的液晶手写装置，其特征在于：所述手性剂的含量根据所需显示的字迹颜色进行调节。
11.根据权利要求1所述的液晶手写装置，其特征在于：所述第一层聚合物、第二层聚合物为相同物质或不同物质，所述第一层聚合物和第二层聚合物由丙烯酸酯类胶水通过紫外光固化而形成，或者由环氧类胶水通过常温或加热固化而形成。
12.一种如权利要求1～11所述的液晶手写装置的制作方法，其特征在于：
1)基材选取：两片透明PET-Film，尺寸为20cm*20cm，表面带有100欧姆电阻的ITO(氧化铟锡)；
2)制胆甾相液晶：取16.4g江苏合成公司的TN型液晶SLC100、0.62g江苏合成公司的手性剂S811在80℃下混合搅拌2小时，得到胆甾相液晶；
3)配混合物：选取70％的胆甾相液晶、30％的江苏合成公司的JH-002型聚合物，获得混合物I；选取5g胆甾相液晶混合物，添加0.005g直径为5微米的镇江爱邦公司的TN-500微球，在室温下搅拌2小时，获得混合物II；
4)覆膜：将混合物II通过覆膜机，涂布在两PET-Film中间，ITO薄膜靠近混合物II，控制厚度为5微米；
5)辐照：涂布均匀后，在1mW/cm2的光强下辐照30s，辐照完毕，在7mW/cm2的光强下辐照5min，以形成第一层聚合物、第二层聚合物；
6)检验：开始书写，由于有ITO电极，所以一方面可以让其自消失，消失时间为1min；
另一方面也可外部施加电场40V，50Hz交流电，实现立即消失。
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