调光装置的制作方法

1.本发明涉及一种调光装置，特别是涉及一种包含高分子稳定型液晶(pslc)的调光装置。


背景技术：

2.在液晶/高分子分散物组成中，当液晶含量较少时，称为高分子分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，pdlc)，液晶是以微包状均匀地分散在连续相的高分子主体中；而当液晶含量较多时，液晶为连续相，网状高分子链被分散在液晶当中，则称为高分子稳定液晶(polymer-stabilized liquid crystal，pslc)。
3.对于pdlc结构，当无外加电压时，液晶的有效折射率与高分子的折射率不匹配，入射光线被严重散射，薄膜因而形成散射态(不透明态，off state)；一旦施加电压时，液晶会垂直基材表面排列，因液晶的折射率与高分子的折射率相同，垂直入射的光线无介面干扰而通过，薄膜因而形成透明态(on state)。对于pslc结构，在外加电压下，液晶分子会与导电层平行而呈现不透明；在无施加电压下，液晶分子则垂直于导电层而呈现透明。
4.对于pdlc膜来说，施加外部电压时才是透明状态。也就是说，若欲维持其透明态需要持续地提供电压。在实际应用中，许多场合在多数时间是需要处于光透过的状态，仅在少数时间才是处于光遮状态。因此在多数场合上使用pdlc膜，必然造成能源的消耗。


技术实现要素：

5.本发明提供一种调光装置，包括：一第一导电层；一第二导电层，与该第一导电层对向设置；一框胶层，设置于该第一导电层与该第二导电层之间，且该第一导电层、该第二导电层与该框胶层形成一封闭空间；以及一调光层，设置于该封闭空间内，其中该调光层包括多个配向结构与高分子稳定型液晶(pslc)，该等配向结构设置于该第一导电层或该第二导电层上，且该高分子稳定型液晶分布于该等配向结构之间，其中该等配向结构的高度小于该框胶层的高度且大于或等于该框胶层的高度的5％。
附图说明
6.图1为本发明的一实施例，一种调光装置的剖面示意图，包括当未施加外部电压时，高分子稳定型液晶(pslc)的排列态样；以及
7.图2为本发明的一实施例，一种调光装置的剖面示意图，包括当施加外部电压时，高分子稳定型液晶(pslc)的排列态样。
8.符号说明
9.10:调光装置
10.12:第一基板
11.14:第一导电层
12.16:框胶层
13.18:调光层
14.20:第二导电层
15.22:第二基板
16.24:封闭空间
17.26:配向结构
18.28:高分子稳定型液晶
19.28a:高分子
20.28b:液晶分子
21.h:框胶层的高度
22.s:配向结构的间距
具体实施方式
23.请参阅图1，根据本发明的一实施例，提供一种调光装置10。图1为调光装置10的剖面示意图。
24.如图1所示，调光装置10包括第一基板12、第一导电层14、框胶层16、调光层18、第二导电层20、以及第二基板22。第一导电层14设置于第一基板12上。第二导电层20设置于第二基板22上。第二导电层20与第一导电层14对向设置。框胶层16设置于第一导电层14与第二导电层20之间，且第一导电层14、第二导电层20与框胶层16形成封闭空间24。调光层18设置于封闭空间24内。调光层18包括多个配向结构26与高分子稳定型液晶(pslc)28。配向结构26设置于第一导电层14上，且高分子稳定型液晶28分布于配向结构26之间。值得注意的是，配向结构26的高度h小于框胶层16的高度h且大于或等于框胶层16的高度h的5％。
25.在部分实施例中，第一基板12与第二基板22可包括例如玻璃或聚对苯二甲酸乙二酯(pet)。
26.在部分实施例中，第一导电层14与第二导电层20可包括例如铟锡氧化物(ito)。
27.在部分实施例中，框胶层16的高度h大约介于5μm至100μm。在部分实施例中，配向结构26的材料可包括例如环氧树脂、压克力树脂、或其组合。在部分实施例中，配向结构26的材料可包括例如双酚a系环氧树脂、氢化双酚a系环氧树脂、双酚f系环氧树脂、氢化双酚f系环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、或其组合。在部分实施例中，配向结构26的材料可包括例如聚氨酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、聚丙烯酸(polyacrylic acid)、环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)、或其组合。在部分实施例中，配向结构26可包括例如圆柱体、长方体、扁球体、正方形柱体、菱形体、或不规则体。在部分实施例中，当配向结构26为圆柱体或扁球体时，其直径大约介于50μm至800μm。在部分实施例中，当配向结构26为长方体或正方形柱体时，其边长大约介于200μm至500μm。在部分实施例中，当配向结构26为菱形体或不规则体时，其对角线长大约介于0.8mm至5mm。在部分实施例中，配向结构26的高度h大约介于5μm至100μm。在部分实施例中，配向结构26的间距s大约介于500μm至15mm。在部分实施例中，相对于调光装置10的总面积，配向结构26的底面积的总合大约介于3％至65％，例如，在1mm2的单位面积中，配向结构26的底面积的总合大约介于0.03mm2至0.65mm2。
28.在部分实施例中，高分子稳定型液晶28中的高分子28a的含量大约介于2.5wt％至
4.5wt％。在部分实施例中，高分子稳定型液晶28中的液晶分子28b的含量大约介于95wt％至97wt％。
29.在本实施例中，尚未施加外部电压，此时，高分子稳定型液晶28中的液晶分子28b的排列方向大致与配向结构26设置的方向平行，如图1所示，使得调光层18呈现透明态。
30.在部分实施例中，当施加外部电压30时，高分子稳定型液晶28中的液晶分子28b的排列方向即会转变为大致与配向结构26设置的方向垂直，如图2所示，此时，由于形成光遮状态，调光层18呈现雾态。
31.本发明利用设置在导电层上且与高分子稳定型液晶(pslc)接触的配向结构，促使装置中的调光层在无外加电压下呈现透明态；而当外加电压时呈现雾态，实现从透明态到雾态的切换，达到调光目的。本发明结构设计简单，易于实现产品化，且对于多数时间需要透明的光电元件来说是更加节能与方便的。
32.实施例1
33.调光装置的制备(1)
34.首先，将网点胶组成物(包括60重量份的bisphenol a type epoxy resin(chang chun group，代号be501)、36重量份的bisphenol f type epoxy resin(dic，代号830s)、4重量份的阳离子光起始剂(包括diphenyl(4-phenylthio)phenylsulfonium hexafloroatimonate、(thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium)dihexafluoroatimonate)(代号1176))利用网印方式于10cm
×
10cm ito/玻璃基板上网印出直径大约200μm、高度大约8～10μm、间距大约700～800μm的扁球体矩阵网点。之后，预曝uv(能量500mj/cm2)。接着，用同样的网点胶组成物，以刮刀涂布于另ㄧ片ito/玻璃基板上，形成外围的框胶层25μm高，仅留下后续充填液晶的毛细孔。之后，与上述已有网点的ito/玻璃基板贴合，以英式夹固定。在照射uv(能量6j/cm2)后，即完成液晶盒的制作。
35.接着，将事先已配制完成的高分子稳定型液晶混合物(包括95重量份的负向列液晶(ne＝1.6567，δn＝0.1647atλ＝589nm；δε＝-5.7at f＝1khz)(merck，代号zli-4788)、4.5重量份的lauryl methacrylate(tci，代号lma)、0.5重量份的自由基光起始剂(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)(double bond chemical，代号184)，利用毛细现象充填入液晶盒，再以上述的网点胶组成物封口。在照射uv(能量1j/cm2)后，置入80℃烘箱进行30分钟的后固化程序(post-cure)，以完成本实施例调光装置的制作。之后，分别在未施加外部电压(0v)以及施加外部电压(20v)的情况下，以雾度计(nippondenshoku，ndh-7000)测量调光装置中调光层的雾度变化。相关制备条件及测量结果载于下表1。
36.实施例2
37.调光层的制备(2)
38.首先，将网点胶组成物(包括40重量份的urethane acrylate oligomer(viscosity 25,000cps@25℃)(satormer，代号cn997)、45重量份的acrylic oligomer(viscosity 20,000～32,000cps@25℃)(代号doublemer 3710)、10重量份的polyester acrylate oligomer(viscosity 52,000cps@25℃)(代号cn2200)、5重量份的自由基光起始剂(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)(double bond chemical，代号819))利用网印方式于10cm
×
10cm ito/玻璃基板上网印出边长大约500μm、高度大约30～35μm、间距大约700～800μm的正方形柱体矩阵网点。之后，预曝uv(能量500mj/cm2)。接
hexafloroatimonate、(thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium)dihexafluoroatimonate)(代号1176)、10重量份的urethane acrylate oligomer(viscosity 25,000cps@25℃)(satormer，代号cn997)、15重量份的acrylic oligomer(viscosity 20,000～32,000cps@25℃)(代号doublemer 3710)、2重量份的自由基光起始剂(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)(double bond chemical，代号819))利用网印方式于10cm
×
10cm ito/pet基板上网印出直径大约800μm、高度大约30～35μm、间距大约700～800μm的扁球体矩阵网点。之后，预曝uv(能量500mj/cm2)。接着，用同样的网点胶组成物75μm高，以刮刀涂布于另一片ito/pet基板上，形成外围的框胶层，仅留下后续充填液晶的毛细孔。之后，与上述已有网点的ito/pet基板贴合，以英式夹固定。在照射uv(能量6j/cm2)后，即完成液晶盒的制作。
55.接着，将事先已配制完成的高分子稳定型液晶混合物(包括95重量份的负向列液晶(ne＝1.6567，δn＝0.1647atλ＝589nm；δε＝-5.7at f＝1khz)(merck，代号zli-4788)、4.5重量份的lauryl methacrylate(tci，代号lma)、0.5重量份的自由基光起始剂(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)(double bond chemical，代号184)，利用毛细现象充填入液晶盒，再以上述的网点胶组成物封口。在照射uv(能量1j/cm2)后，置入80℃烘箱进行30分钟的后固化程序(post-cure)，以完成本实施例调光装置的制作。之后，分别在未施加外部电压(0v)以及施加外部电压(20v)的情况下，以雾度计(nippon denshoku，ndh-7000)测量调光装置中调光层的雾度变化。相关制备条件及测量结果载于下表2。
56.实施例7
57.调光层的制备(7)
58.首先，制备oligomer(i)。在四口反应瓶中加入142.83克的溶剂propylene glycol monomethyl ether acetate、188.5g的liquid bisphenol a epoxy resin(长春公司，be 188l)及75.66克的丙烯酸(acrylate acid)。之后，置于110℃的油浴中，再加入1.00g的n,n-dimethylaminopyridine反应10小时。之后，加入152.14g的tetrahydrophthalic anhydride持续反应8小时，即可获得带有压克力官能基的oligomer(i)。
59.之后，将网点胶组成物(包括5重量份的urethane acrylate oligomer(viscosity 25,000cps@25℃)(satormer，代号cn997)、20重量份的acrylic oligomer(viscosity 20,000～32,000cps@25℃)(代号doublemer 3710)、10重量份的polyester acrylate oligomer(viscosity 52,000cps@25℃)(代号cn2200)、60重量份的oligomer(i)、5重量份的自由基光起始剂(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)(double bond chemical，代号819))利用线棒涂布于10cm
×
10cm ito/玻璃基板上。之后，置入80℃烘箱30分钟以去除溶剂。接着，以pet光掩模(100μm开口)照射uv(能量500mj/cm2)。曝光后，以1％的na2co3(aq)在28～30℃环境下进行显影，以制作出直径大约100μm、高度大约20～25μm、间距大约700～800μm的扁球体矩阵网点。接着，用实施例1的网点胶组成物，以刮刀涂布于另一片ito/玻璃基板上，形成外围的框胶层25μm高，仅留下后续充填液晶的毛细孔。之后，与上述以曝光显影制作网点的ito/玻璃基板贴合，以英式夹固定。在照射uv(能量6j/cm2)后，即完成液晶盒的制作。
60.接着，将事先已配制完成的高分子稳定型液晶混合物(包括95重量份的负向列液晶(ne＝1.6567，δn＝0.1647atλ＝589nm；δε＝-5.7at f＝1khz)(merck，代号zli-4788)、
4.5重量份的ethoxylated bisphenol a dimethacrylate(satormer，代号sr601)、0.5重量份的自由基光起始剂(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)(double bond chemical，代号184)，利用毛细现象充填入液晶盒，再以上述的网点胶组成物封口。在照射uv(能量1j/cm2)后，置入80℃烘箱进行30分钟的后固化程序(post-cure)，以完成本实施例调光装置的制作。之后，分别在未施加外部电压(0v)以及施加外部电压(20v)的情况下，以雾度计(nippon denshoku，ndh-7000)测量调光装置中调光层的雾度变化。相关制备条件及测量结果载于下表2。
61.实施例8
62.调光层的制备(8)
63.首先，制备溶剂型网点胶组成物。在四口反应瓶中加入142.83克的溶剂propylene glycol monomethyl ether acetate、20重量份的bisphenol a type epoxy resin(chang chun group，代号be501)、50重量份的bisphenol f type epoxy resin(dic，代号830s)及25重量份的bisphenol a/f(50/50)type epoxy resin(mitsumishi chemical，代号4250)，并置于130℃的油浴中，持续搅拌至树脂粉末完全溶解。再加入5重量份的阳离子光起始剂(包括diphenyl(4-phenylthio)phenylsulfonium hexafloroatimonate、(thiodi-4,1-phenylene)bis(diphenylsulfonium)dihexafluoroatimonate)(代号1176)，即完成溶剂型网点胶组成物的制作。
64.接着，将上述溶剂型网点胶组成物利用线棒涂布于10cm
×
10cm ito/玻璃基板上。之后，置入80℃烘箱30分钟以去除溶剂。接着，以pet光掩模(100μm开口)照射uv(能量6j/cm2)，并在120℃烘箱软烤30分钟。曝光后，以γ-butyrolactone在30～40℃环境下进行显影，以制作出直径大约100μm、高度大约20～25μm、间距大约700～800μm的扁球体矩阵网点。接着，用实施例1的网点胶组成物，以刮刀涂布于另一片ito/玻璃基板上，形成外围的框胶层25μm高，仅留下后续充填液晶的毛细孔。之后，与上述以曝光显影制作网点的ito/玻璃基板贴合，以英式夹固定。在照射uv(能量6j/cm2)后，即完成液晶盒的制作。
65.接着，将事先已配制完成的高分子稳定型液晶混合物(包括95重量份的负向列液晶(ne＝1.6567，δn＝0.1647atλ＝589nm；δε＝-5.7at f＝1khz)(merck，代号zli-4788)、4.5重量份的lauryl methacrylate(tci，代号lma)、0.5重量份的自由基光起始剂(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)(double bond chemical，代号184)，利用毛细现象充填入液晶盒，再以上述的网点胶组成物封口。在照射uv(能量1j/cm2)后，置入80℃烘箱进行30分钟的后固化程序(post-cure)，以完成本实施例调光装置的制作。之后，分别在未施加外部电压(0v)以及施加外部电压(20v)的情况下，以雾度计(nippon denshoku，ndh-7000)测量调光装置中调光层的雾度变化。相关制备条件及测量结果载于下表2。
66.比较例1
67.调光层的制备
68.首先，将实施例1的网点胶组成物以刮刀涂布于10cm
×
10cm ito/玻璃基板上，形成外围的框胶层25μm高，仅留下后续充填液晶的毛细孔。之后，与未进行网印网点的另一片ito/玻璃基板贴合，以英式夹固定。在照射uv(能量6j/cm2)后，即完成液晶盒的制作。
69.接着，将事先已配制完成的高分子稳定型液晶混合物(包括95重量份的负向列液晶(ne＝1.6567，δn＝0.1647atλ＝589nm；δε＝-5.7at f＝1khz)(merck，代号zli-4788)、
4.5重量份的ethoxylated bisphenol a dimethacrylate(satormer，代号sr601)、0.5重量份的自由基光起始剂(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)(double bond chemical，代号184)，利用毛细现象充填入液晶盒，再以上述的网点胶组成物封口。在照射uv(能量1j/cm2)后，置入80℃烘箱进行30分钟的后固化程序(post-cure)，以完成本实施例调光装置的制作。之后，分别在未施加外部电压(0v)以及施加外部电压(20v)的情况下，以雾度计(nippon denshoku，ndh-7000)测量调光装置中调光层的雾度变化。相关制备条件及测量结果载于下表2。
70.比较例2
71.调光层的制备
72.首先，将实施例2的网点胶组成物以刮刀涂布于10cm
×
10cm ito/玻璃基板上，形成外围的框胶层100μm高，仅留下后续充填液晶的毛细孔。之后，与未进行网印网点的另一片ito/玻璃基板贴合，以英式夹固定。在照射uv(能量6j/cm2)后，即完成液晶盒的制作。
73.接着，将事先已配制完成的高分子稳定型液晶混合物(包括95重量份的负向列液晶(ne＝1.6567，δn＝0.1647atλ＝589nm；δε＝-5.7at f＝1khz)(merck，代号zli-4788)、4.5重量份的lauryl methacrylate(tci，代号lma)、0.5重量份的自由基光起始剂(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)(double bond chemical，代号184)，利用毛细现象充填入液晶盒，再以上述的网点胶组成物封口。在照射uv(能量1j/cm2)后，置入80℃烘箱进行30分钟的后固化程序(post-cure)，以完成本实施例调光装置的制作。之后，分别在未施加外部电压(0v)以及施加外部电压(20v)的情况下，以雾度计(nippon denshoku，ndh-7000)测量调光装置中调光层的雾度变化。相关制备条件及测量结果载于下表2。
74.表1
75.[0076][0077]
表2
[0078]
[0079][0080]
从表1～2的实施例与比较例的结果可知，液晶盒中于导电层上设置有配向结构(网点)者，都可顺利于电压为0v时呈现为透明态；而在电压为20v时呈现雾态；然而，液晶盒中于导电层上未设置有配向结构(网点)者，不管电压是0v或20v，液晶盒都呈现透明态(即无调光效果)。本发明将配向结构(网点)设置于第一导电层与第二导电层之间，且将负型液晶组成物充填于第一导电层、第二导电层与配向结构(网点)之间，以制作高分子稳定型液晶(pslc)的调光装置。
[0081]
上述实施例的特征有利于本技术领域中具有通常知识者理解本发明。本技术领域中具有通常知识者应理解可采用本发明作基础，设计并变化其他制作工艺与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中具有通常知识者也应理解，这些等效置换并未脱离本发明精神与范畴，并可在未脱离本发明的精神与范畴的前提下进行改变、替换、或更动。