CN101419358A - 聚合物分散液晶光阀及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种聚合物分散液晶光阀，由柔性材料制成的下基板和上基板以及设置于下基板与上基板之间的PDLC材料层压合构成，所述下基板和上基板的压合表面分别镀有一下ITO电极和上ITO电极，所述下ITO电极表面还涂覆并固化一绝缘层，所述PDLC材料层涂覆在该绝缘层上；所述上ITO电极表面还固化有用于控制盒厚的光阻间隙填充物。本发明还提供的一种聚合物分散液晶光阀制作方法。本发明采用柔性基板制作PDLC光阀，不用担心基板碎裂的问题，且大大降低光阀的厚度；同时保证了光阀盒厚的均匀性和一致性。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种聚合物分散液晶光阀及制作方法。
背景技术
聚合物分散液晶(PDLC，Ploymer Dispersed Liquid Crystal)光阀作为一种新型液晶显示技术在很多方面应用，该液晶显示技术比扭曲、超扭曲液晶显示技术更具有优越性。由于PDLC光阀显示通过电场的作用调节膜内液晶微粒光轴的取向，达到对光的散射强弱来显示信息，因此不需要偏光片，可实现高亮度、易柔性的大面积宽视角的显示。另外，PDLC光阀在制备过程中，不需液晶取向层，也不需像TN(Twisted Nematic，扭曲向列型)型面板、STN(Super Twisted Nematic，超级扭曲向列型)型面板进行特殊的封盒，具有制作简单、造价低廉等独特的优点而倍受商家重视，目前已在光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面获得了广泛的应用。
目前制作PDLC方法通常利用玻璃为基板，通过ODF(One Drop Fill，滴下式液晶注入)技术进行灌液，在真空条件下将上下玻璃结合制作成PDLC光阀。但利用该方法制作成更大尺寸的PDLC光阀，如调光玻璃，如果仍然利用以玻璃作为基板，将很难制成。因为玻璃弹性较差，尤其是在玻璃尺寸较大的情况下，玻璃基板很容易断裂破碎，使得制作工艺很难控制。同时由于以玻璃为基板的PDLC光阀不能弯折，不能制成特定的弯曲形状，从而限制了它的应用场合；而且，单层玻璃基板的厚度一般达到0.5mm以上，其制成的PDLC光阀的厚度也较厚。
另外，现有技术中通常使用玻璃制成的球形填充物来进行液晶盒厚的控制，但在上下基板的压合过程中引起球形填充物的滑动，造成盒厚的不均匀。
发明内容
本发明目的在于提供一种聚合物分散液晶光阀及制作方法，以提高产品的成品率，提高产品盒厚的均匀性。
本发明提供的一种聚合物分散液晶光阀，由柔性材料制成的下基板和上基板以及设置于下基板与上基板之间的PDLC材料层压合构成，所述下基板和上基板的压合表面分别镀有一下ITO电极和一上ITO电极，所述上ITO电极表面还固化有用于控制盒厚的光阻间隙填充物。
优选地，所述下ITO电极表面还涂覆并固化一绝缘层，所述PDLC材料层涂覆在该绝缘层上。
优选地，所述PDLC材料层由聚合物与液晶混合组成。所述液晶为向列相液晶，所述聚合物的预聚物是含有热交联基团或含有光交联基团的有机化合物。
优选地，所述PDLC材料层的厚度为12-25微米。
优选地，所述光阻间隙填充物呈透明状均匀分布在所述上ITO电极的表面，且高度保持基本一致。所述光阻间隙填充物的材料是由石胆酸基丙烯酸脂型式的单体制成，或者是由明胶制成。
本发明提供的一种聚合物分散液晶光阀制作方法，包括步骤：
提供一下基板和一上基板，分别在所述下基板和上基板表面镀一下ITO导电层和一上ITO导电层；
在所述下ITO导电层上涂覆PDLC材料，形成PDLC材料层；
在所述上ITO导电层表面涂布并固化一层光阻间隙填充物；
通过压合设备将所述下基板和上基板压合，其中所述PDLC材料层与光阻间隙填充物贴合；
以紫外光方式或加热方式将压合的下基板和上基板固化。
优选地，所述在下ITO导电层上涂覆PDLC材料，形成PDLC材料层的步骤还包括：在所述下ITO导电层表面涂覆一绝缘层，并将所述PDLC材料涂覆在该绝缘层表面，形成PDLC材料层。
其中，所述涂覆PDLC材料，形成PDLC材料层的方法是辊涂法或刮涂法。
其中，所述在上ITO导电层表面涂布并固化一层光阻间隙填充物的步骤包括：
在所述上ITO电极表面涂布一光阻层；
对所述光阻层进行曝光和显影，使所述上ITO电极表面形成光阻间隙填充物；
对所述光阻间隙填充物进行固化。
本发明提供的聚合物分散液晶光阀及制作方法，采用柔性基板制作PDLC光阀，不用担心基板碎裂的问题，且柔性基板的厚度一般为0.4mm以下，使制作的PDLC光阀远比使用玻璃基板的厚度要低，可以大大降低光阀的厚度。本发明采用光阻间隙填充物的方法对光阀的盒厚进行控制，光阻间隙填充物可以牢固地固定在基板上，因此在利用压合设备使上下基板结合的过程中，光阻间隙填充物不会发生滑动，可以很好地保证盒厚的均匀性和一致性。
附图说明
图1是本发明实施例柔性PDLC光阀组成结构示意图；
图2是本发明实施例柔性PDLC光阀制作过程流程图；
图3a是本发明实施例涂覆绝缘材料方式示意图；
图3b是本发明实施例采用辊涂法涂覆PDLC材料方式示意图；
图3c是本发明实施例采用刮涂法涂覆PDLC材料方式示意图；
图4是本发明实施例上基板结成结构示意图；
图5是本发明实施例制作柔性PDLC光阀压合方法示意图；
图6是本发明实施例制作柔性PDLC光阀成盒方法示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本发明实施例采用柔性基板制作PDLC光阀，各种柔性基板材料的不同，其弯曲能力、表面光洁度、表面处理技术、隔离水和氧气渗透能力等方面都不同。通过选择不同的柔性基板材料，可制造不同性能的柔性基板。本发明实施例中，优选以聚合物柔性材料制成的柔性基板，如聚酯膜(PET)材料。
如图1所示，本发明实施例的柔性PDLC光阀包括由柔性材料制成的下基板11和上基板14、镀于下基板11上的下ITO(Indium Tin Oxides，纳米铟锡金属氧化物)电极10、固化于下ITO电极10表面的绝缘层12和涂覆于绝缘层12上的PDLC材料层13，以及镀于上基板14上的上ITO电极15和固化于该上ITO电极15上的光阻间隙填充物16压合组成。
上述柔性PDLC光阀也可以不包括绝缘层12，所述PDLC材料层13直接涂覆于下ITO电极10表面。
其中，所述PDLC材料层13的厚度以12-25微米为佳，由聚合物与液晶混合组成。所述的液晶为向列相液晶，尤其是Δn较大的向列相液晶，其折射率与所选用聚合物折射率相匹配。所述聚合物的预聚物为含有热交联基团或含有光交联基团的有机化合物。
其中，所述光阻间隙填充物16可以使所述上基板14和下基板11压贴时不会滑动，达到控制盒厚的目的；该光阻间隙填充物16呈透明状，均匀地分布在上ITO电极15的表面，且高度保持基本一致，该光阻间隙填充物16的材料可以由石胆酸基丙烯酸脂型式的单体制成，也可以由明胶制成。
所述绝缘层12的材料可以为二氧化硅(SI02)，呈透明状。
本实施例的柔性PDLC光阀制作过程如图2所示：
步骤S101，在所述下基板11上镀一层ITO导电层，即为下ITO电极10；
步骤S102，结合图3a所示，通过滴注设备将绝缘材料80如SI02滴流在涂胶辊20a上，经刮刀辊21a将滴流在涂胶辊20a上的绝缘材料80刮平，在涂胶辊20a与下基板11之间相对移动(如方向30所示)的作用力下，将所述刮平的绝缘材料80均匀地涂覆到下IT0电极10的表面，形成绝缘层12；该绝缘层12在经过一加热过程后，使得绝缘层12完全固化。
上述涂覆绝缘层12的过程可以通过调节涂胶辊20a的压入量、绝缘材料80的浓度及印刷次数改变绝缘层12的厚度；同时涂胶辊20a越光滑，则绝缘层12越均匀越薄。其中，所述压入量是指涂胶辊20a与下IT0电极10接触时，涂胶辊20a发生弹性形变量。
步骤S103，图3b示出了以辊涂法涂覆PDLC材料层13的过程，通过滴注设备将聚合物与液晶的混合物90滴流在涂胶辊20b上，经刮刀辊21b将滴流在涂胶辊20b上的混合物90刮平，在涂胶辊20b与下基板11之间的相对移动(如方向31所示)的作用力下，将所述刮平的聚合物与液晶的混合物90均匀的涂覆到绝缘层12的表面，形成PDLC材料层13。实验证明，该PDLC材料层的厚度为12-25微米较佳。
上述涂覆PDLC材料层13的过程可以通过调节涂胶辊20b的压入量及印刷次数改变PDLC材料层13的厚度。其中，所述压入量是指涂胶辊20b与绝缘层12接触时，涂胶辊20b发生弹性形变量。
除了用涂胶辊将聚合物与液晶的混合物90涂布到绝缘层12表面外，也可以通过其它涂布方式形成PDLC材料层13，如以刮涂方式涂布PDLC材料，刮涂方式可以基本一次达到所需的厚度，而上述辊涂法一次涂的厚度较小，如果涂覆相同厚度的材料，需要重复多次，有可能影响涂覆的质量。
图3c示出了以刮涂法涂覆PDLC材料层13的过程，包括提供一刮刀6，使其沿方向32与下基板11发生相对运动，从而将所述聚合物与液晶的混合物90均匀的涂覆到绝缘层12表面，形成PDLC材料层13。该方法可以通过改变刮刀6与绝缘层12表面之间的垂直间距达到改变PDLC材料层13厚度的目的。
上述柔性PDLC光阀制作过程也可以不包括涂覆绝缘层12的步骤，所述PDLC材料13直接涂覆于下ITO电极的表面。
步骤S201，结合图4所示，在所述上基板14镀一层ITO导电层，即为上ITO电极15；
步骤S202，在所述上ITO电极15上形成光阻间隙填充物(photoresistspacer，PR spacer)16，该光阻间隙填充物主要用于控制盒厚，保证盒厚的均匀性；该光阻间隙填充物16的形成过程包括：
在上IT0电极15表面涂布一光阻(Photoresist)层；
对所述光阻层进行曝光和显影，使所述上ITO电极15表面形成复数个光阻间隙填充物16；所述光阻间隙填充物16以透明状均匀地分布在上ITO电极15表面上，且其高度保持基本一致；
对所述光阻间隙填充物16进行固化，以增加光阻间隙填充物16的硬度，避免在所述上基板14与下基板11的压合过程中发生变形或移动，固化的时间长度参考约为20秒。
上述对下基板11和上基板14进行处理的步骤可以不分先后，或者同时进行，以提供工作效率。
步骤301，结合图5所示，将涂有绝缘层12及PDLC材料层13的下基板11置于一吸真空平台4表面，该吸真空平台4做水平运动；将所述下基板11吸附固定在吸真空平台4上，其中固化有PDLC材料层13的面为非吸附面，其一端与所述上基板的一端接触并置于压合辊轮51下；并将上基板固化有光阻间隙填充物16的端面置于负载辊轮50上，压合辊轮51沿方向33向下移动，在所述压合辊轮51的压力下，所述上基板14和下基板11的交合处相互压合。所述压合辊轮51和负载辊轮50可以做360度旋转，其速度可以调节。
步骤S302，结合图6所示，所述下基板11随着吸真空平台4向右侧移动，同时压合在上基板14上的压合辊轮51逆时针方向旋转，带动负载辊轮50顺时针方向旋转及上基板14向右侧移动，其中压合辊轮51的转速与吸真空平台4的运动速度相协调。作为参考，压合辊轮51及吸真空平台4相对于地面的运动的速度大小可以设置为3-12cm/s。
随着所述吸真空平台4及压合辊轮51的不断运动，并在压合辊轮51的向下压力作用下，所述上基板14与下基板11贴合在一起，两基板之间包括绝缘层12、PDLC材料层13、光阻间隙填充物16以及下ITO电极10和上ITO电极15，从而完成PDLC光阀的成盒过程。
步骤S303，成盒完毕后，可利用加热或紫外光照射的方法对成盒的PDLC光阀进行固化。若所述聚合物与液晶的混合物90中的聚合物为含有热交联基团的有机化合物，可用加热的方法进行固化，制成PDLC光阀；若所述聚合物与液晶的混合物90中的聚合物为含有光交联基团的有机化合物，可用紫外光照射的方法进行固化。上述固化过程是将PDLC光阀的上下表面同时固化，使聚合物与液晶完全相分离，固化时间参考约为10分钟，制成PDLC光阀。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种聚合物分散液晶光阀，由柔性材料制成的下基板(11)和上基板(14)以及设置于下基板(11)与上基板(14)之间的PDLC材料层(13)压合构成，所述下基板(11)和上基板(14)的压合表面分别镀有一下ITO电极(10)和一上ITO电极(15)，其特征在于：所述上ITO电极(15)表面还固化有用于控制盒厚的光阻间隙填充物(16)。
2.如权利要求1所述的聚合物分散液晶光阀，其特征在于，所述下ITO电极(10)表面还涂覆并固化一绝缘层(12)，所述PDLC材料层(13)涂覆在该绝缘层(12)上。
3.如权利要求1或2所述的聚合物分散液晶光阀，其特征在于，所述PDLC材料层(13)由聚合物与液晶混合组成。
4.如权利要求3所述的聚合物分散液晶光阀，其特征在于，所述液晶为向列相液晶，所述聚合物的预聚物是含有热交联基团或含有光交联基团的有机化合物。
5.如权利要求1或2任一所述的聚合物分散液晶光阀，其特征在于，所述PDLC材料层(13)的厚度为12-25微米。
6.如权利要求1所述的聚合物分散液晶光阀，其特征在于，所述光阻间隙填充物(16)呈透明状均匀分布在所述上ITO电极(15)的表面，且高度保持基本一致。
7.如权利要求6所述的聚合物分散液晶光阀，其特征在于，所述光阻间隙填充物(16)的材料是由石胆酸基丙烯酸脂型式的单体制成，或者是由明胶制成。
8.一种聚合物分散液晶光阀制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供一下基板和一上基板，分别在所述下基板和上基板表面镀一下ITO导电层和一上ITO导电层；
在所述下ITO导电层上涂覆PDLC材料，形成PDLC材料层；
在所述上ITO导电层表面涂布并固化一层光阻间隙填充物；
通过压合设备将所述下基板和上基板压合，其中所述PDLC材料层与光阻间隙填充物贴合；
以紫外光方式或加热方式将压合的下基板和上基板固化。
9.如权利要求8所述的聚合物分散液晶光阀制作方法，其特征在于，所述在下ITO导电层上涂覆PDLC材料，形成PDLC材料层的步骤还包括：
在所述下ITO导电层表面涂覆一绝缘层，并将所述PDLC材料涂覆在该绝缘层表面，形成PDLC材料层。
10.如权利要求8或9所述的聚合物分散液晶光阀制作方法，其特征在于，所述涂覆PDLC材料，形成PDLC材料层的方法是辊涂法或刮涂法。
11.如权利要求8所述的聚合物分散液晶光阀制作方法，其特征在于，所述在上ITO导电层表面涂布并固化一层光阻间隙填充物，包括步骤：
在所述上ITO电极表面涂布一光阻层；
对所述光阻层进行曝光和显影，使所述上ITO电极表面形成光阻间隙填充物；
对所述光阻间隙填充物进行固化。
12.如权利要求8或9所述的聚合物分散液晶光阀制作方法，其特征在于，所述PDLC材料层的厚度为12-25微米。
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