CN104090323A

CN104090323A - 一种电控散射偏光片的构造和应用

Info

Publication number: CN104090323A
Application number: CN201410306284.7A
Authority: CN
Inventors: 范志新
Original assignee: Shenzhen Sunnypol Optoelectronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Sunnypol Optoelectronics Co Ltd
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2014-10-08

Abstract

本发明涉及一种电控散射偏光片，它由两片透明导电胶片夹层聚合物分散液晶膜构成，其中一面透明导电胶片是面电极，另一面透明导电胶片被刻蚀出梳状共面电极。制品外观散射，将共面电极短接，施加对面电场，制品处于透明状态；将面电极悬空，对梳状电极施加共面电场，制品处于半透明状态。半透明状态时制品是散射偏光片，透光轴平行于条形电极方向。该制品兼备电控调光膜和电控散射偏光片双重功能，可以作调光玻璃，与单片液晶投影机搭档更是成像效果神奇的透明背投影屏幕。

Description

一种电控散射偏光片的构造和应用

技术领域

本发明技术方案涉及一种电控散射偏光片的构造和应用，属于液晶器件物理与功能高分子——特种胶粘剂学科交叉成果在功能薄膜、建筑装修新材料（夹层玻璃）或显示设备（透明投影屏幕）等应用的技术领域。

背景技术

调光玻璃是玻璃的透光率或颜色外场可调，有电控调光、电致变色、温致变色和光致变色等技术，基于聚合物分散液晶电控调光膜技术的电控调光玻璃获得了广泛应用而早已经产业化，且如今更是投资热点。现在电控调光膜市场需求的应用之一竟然是用作透明投影屏幕，已有的透明投影屏幕技术是所谓的全息投影膜，全息膜的透光率不会变化，电控调光膜与之比较而言，多了透光率电场可调的变化。偏光片是光学元件，众所周知在液晶显示器上应用的和观看立体电影用的是吸收型偏光片，自然光入射，一半光吸收，一半光透射，此外也还有反射型偏光片和散射型偏光片等，顾名思义有一半光反射，一半光透射就是反射型偏光片；有一半光散射，一半光透射就是散射型偏光片。散射型偏光片当作投影屏幕，采用单片液晶投影机，投影光偏振方向与散射偏光片透光轴正交时，没有透射光浪费，发生全散射，背投影成像清晰，效果神奇。本发明人在前期公开了发明专利“一种散射偏光片及其制造方法和应用”（CN 103592716 A），也曾制备出对面-共面可调电极聚合物分散液晶玻璃样品，得到了一些新认识，本发明提出一种制造非拉伸的散射偏光片透明投影屏幕的新技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：一种电控散射偏光片，电极是对面-共面可转换梳状电极，不加电场时制品处在散射雾态，将共面电极短接施加垂面电场，制品变成全透明态；将上边面电极悬空，在下边梳状电极施加共面电场，制品变成半透明，在这种半透明态制品是一种散射偏光片，透光轴平行于长条电极方向。这种调光膜既是电控调光膜，也是电控散射偏光片，可以当作成像效果神奇的透明投影屏幕。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种电控散射偏光片，由两片透明导电胶片和中间夹层聚合物分散液晶薄膜构成的复合胶片制品。本发明聚合物分散液晶层制备技术既可以是热固化工艺，也可以是光固化工艺，是已有成熟技术。本发明电控调光膜其中所述透明导电胶片为镀氧化锡或氧化銦锡透明导电胶片，方电阻20~100欧，上边电极不做蚀刻为整面电极，下边电极蚀刻成梳状长条形共面电极。

电控散射偏光片的制造需要在洁净车间进行，以现有紫外光固化工艺路线为例，只是增加了对下边透明导电胶片蚀刻出梳状电极图案的工艺，基本步骤是：

第一步，配制液晶胶，将预聚物（光固化胶）与向列相液晶材料约以3：2的质量比混合，并加入适量的塑料微球衬垫料，室温下用搅拌器搅拌2分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且粘度较小。

第二步，对下边透明导电胶片做梳状电极图案蚀刻，把透明导电胶片裁剪成需要的尺寸，涂布光阻剂，常温固化后盖上电极图案菲林，在曝光台上进行紫外光曝光，之后在显影液中显影，在酸溶液中蚀刻，在碱溶液中去膜，在去离子水中漂洗，用风刀吹干，得到所需要的电极图案。

第三步，复合，在精密覆膜机上进行覆膜，把一张整面电极胶片和一张蚀刻出共面梳状电极胶片，从两个方向拉过来电极面相对朝里夹到覆膜机对转粗辊间，用大号注射器向胶片之间注射液晶胶，经过覆膜机，两张胶片中夹着液晶胶压合成厚度高度均匀的夹层胶片。

第四步，曝光，将复合胶片输送到紫外光灯曝光台上进行曝光，紫外光灯强度400W/m²，灯距10cm，曝光2min，预聚物发生聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径接近1μm的液晶微滴，制品外观为散射雾态。

上述外观散射的电控散射偏光片制品，雾度大于90%。如电极线宽0.3mm，线距0.3mm（远低于正规液晶显示器件透明导电玻璃电极加工精度要求），将共面电极短接施加对面电场后变为全透明态，驱动电压小于110V/m，透光率接近80%。将整面电极悬空，对梳妆状电极施加共面电场后变为半透明态，驱动电压小于220V/m，透光率接近40%。

本发明的有益效果：所述一种电控散射偏光片在常态下呈散射雾态，液晶分子无一致取向，因此发生强烈光散射。当对聚合物分散液晶层施加对面电场时，液晶分子沿电场方向大致垂面取向，光线垂直通过聚合物分散液晶薄层时，没有双折射效应，光透射，透光率大于80%。当对聚合物分散液晶层施加共面电场时，液晶分子沿垂直长条形电极方向大致取向，液晶微滴也可以看作是各向异性单轴晶体，在膜层平面内，沿垂直长条电极方向折射率是n _e和聚合物折射率n _p不相等且相差较大，沿平行长条电极方向是折射率n _o与聚合物折射率n _p相等。但是入射自然光可以分解成沿垂直和平行长条电极方向两个分量，于是沿垂直长条电极方向的一半光散射，沿平行长条电极方向的一半光透射，这时电控调光膜就具有电控散射偏光片功能，透光轴方向正是长条形电极方向。制品处在电控散射偏光片状态时，与单片液晶（LCD）投影机或单片硅上液晶（LCOS）投影机配套，投影光偏振方向与透光轴正交，背投影成像十分清晰。

本发明电控散射偏光与现有电控调光膜相比，增加了电控散射偏光片新功能。电控调光膜在半透明态可以当作透明投影屏幕用，但其效果与全息透明投影屏幕成像效果相当，没有散射偏光玻璃功能，投影光能量大致50%透射过去浪费掉，30%前散射背投影成像清晰，20%背散射前投影也比较清晰，应用中通常也是需要暗环境（关灯和挡窗帘），不然就是采用超强功率的投影机。而本发明制品在电控散射偏光片半透明状态，采用普通DLP自然光投影机，成像效果与全息投影屏幕效果相当，都是一半光透射，一半光散射。但是当对投影机加偏光片镜头或采用单片液晶投影机时效果则大不相同，投影光是偏振光，当偏振方向与散射偏光片透光轴正交时，没有透射光浪费，发生全散射，因此成像清晰明亮。如果隔着散射偏振片透明屏幕观察，看到自然光投影机如同正午太阳一般刺眼的话，则偏振光投影机就如同十五的月亮了。

作为电控调光膜，由于增加了蚀刻电极工艺，无疑增加了生产成本，且驱动电压增高，本发明没有优势。但作为透明投影屏幕，电控散射偏光片就比其他透明投影屏幕具有投影原理性优势。另外采用单面梳状电极是为避免双面梳状电极对不准会造成有不需要的垂面取向问题。

附图说明

下面将结合附图对本发明做进一步解释，显然电控调光膜结构是已有知识，毋庸赘述，在此仅需给出本发明电控散射偏光片下边梳状电极示意图和工作原理示意图。图1中，101——下边长条形梳状电极；102——胶片基材。把共面电极短接，就是下边胶片上相邻的长条形电极短接，上下两张不同胶片接通电源不同的电极，实现施加垂面电场。把上边电极悬空，只将下边梳状电极接通电源，相邻的长条形电极接电源不同的电极，实现施加共面电场。图2中，201——共面电极短接施加对面电场，液晶微滴中液晶分子大致垂面取向，宏观没有散射偏光现象，透光率较高；202——上边电极悬空，对梳状电极施加共面电场，液晶分子沿面取向，是散射偏光片，呈半透明状态。

具体实施方式

电控散射偏光片的制造方法和应用：

第二步，对下边透明导电胶片做梳状电极图案蚀刻，把透明导电胶片裁剪成1200x900cm尺寸，涂布光阻剂，常温固化后盖上电极图案菲林，电极线宽0.3mm，线距0.3mm，在曝光台上进行紫外光曝光，之后在显影液中显影，在酸溶液中蚀刻，在碱溶液中去膜，在去离子水中漂洗，用风刀吹干，得到所需要的电极图案。

将制品共面电极短接，对制品施加对面电场就是电控调光膜。将制品面电极悬空，施加共面电场就是散射偏光片。把制品安装在商场窗玻璃上，不营业时不加电是散射雾态，营业时施加对面电场变透明态，需要播放广告时施加共面电场变半透明态，具有散射偏光片功能，采用单片液晶投影机，透光轴与投影光偏振方向正交，成像效果清晰。

Claims

1.一种电控散射偏光片的构造和应用，其特征在于其是由两片透明导电胶片夹层聚合物分散液晶层构成的复合胶片制品。

2.根据权利要求1所述的电控散射偏光片，其特征在于聚合物分散液晶层是由预聚物和液晶的混合物以约3：2的质量比混合后在一定条件下经紫外光固化而制成。

3.根据权利要求1所述的电控散射偏光片，其特征在于透明导电胶片是镀氧化铟锡的透明导电胶片，方块电阻20~100欧，一面是不经光刻的面电极，另一面经光刻工艺蚀刻出共面梳状长条电极。

4.根据权利要求2所述的聚合物分散液晶层，其特征在于既可以是热固化预聚物，也可以是光固化预聚物，预聚物固化后折射率大致是n_p=1.5。

5.根据权利要求2所述的聚合物分散液晶层，其特征在于所述液晶材料是正性向列相液晶，寻常光折射率约为n_o=1.5，非常光折射率约为n_e=1.7以上，双折射率差在0.2~0.25之间。

6.根据权利要求1所述的一种电控散射偏光片的制备过程与现有电控调光膜紫外光固化制造工艺路线相同：将预聚物与向列相液晶以及塑料微球衬垫料的混合物灌注到两张透明导电胶片之间，用精密覆膜机压合，经紫外光曝光发生相分离，制品外观是散射雾态。

7.根据权利要求1所述的一种电控散射偏光片，其制品特征在于是具有电控调光膜和电控散射偏光片双重功能，短接共面电极施加对面电场，液晶微滴中液晶分子垂面取向，制品从散射雾态向透明态变化；悬空面电极，在共面梳状电极之间施加电场，液晶分子垂直长条电极方向取向，制品变半透明态，这种状态是散射偏光片，透光轴平行于长条电极方向。

8.根据权利要求1所述的一种电控散射偏光片，其制品应用在于，电控调光膜性质用于制造电控调光玻璃，电控散射偏光片性质用于制造透明投影屏幕，与单片液晶投影机组成黄金搭档，投影光不浪费，在比较亮环境下成像也比较清晰。