CN109991781B

CN109991781B - 液晶盒及其制备方法和具备液晶盒的控温装置及方法

Info

Publication number: CN109991781B
Application number: CN201910366328.8A
Authority: CN
Inventors: 李文波
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Technology Development Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Technology Development Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: CN109991781A

Abstract

本申请公开了液晶盒及其制备方法和具备液晶盒的控温装置及方法。该液晶盒包括：基板；设置在基板上的绝缘层；设置在绝缘层上的OC层；设置在基板上的多个液晶小孔，液晶小孔贯穿绝缘层和OC层，且不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料。根据本申请实施例的技术方案，通过在液晶盒中设置不同的液晶材料，避免了单一液晶材料在相变温度到达时出现透过率的突变。

Description

液晶盒及其制备方法和具备液晶盒的控温装置及方法

技术领域

本申请一般涉及液晶技术领域，尤其涉及液晶盒及其制备方法和具备液晶盒的控温装置及方法。

背景技术

随着节约能源的需求不断上升，可持续地利用绿色节能材料逐渐占据市场份额。液晶材料具有较好的光电性能，正逐渐被应用于节约能源领域。

液晶材料制成的智能玻璃，在液晶材料低于相变温度时，呈现透光状态，在高于相变温度时则处于散射状态。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种液晶盒及其制备方法和具备液晶盒的控温装置及控制方法来解决液晶材料的透过率突变问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种液晶盒，该液晶盒包括：

基板；

设置在基板上的绝缘层；

设置在绝缘层上的OC层；

设置在基板上的多个液晶小孔，液晶小孔贯穿绝缘层和OC层，且不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料。

进一步地，液晶材料包括以下的至少两种：近晶相液晶、向列相液晶、胆甾相液晶。

进一步地，设置在基板上的多个液晶小孔，包括：

多个液晶小孔在基板上阵列排布。

进一步地，不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料，包括：

在阵列排布的液晶小孔中间隔设置相同的液晶材料，相邻设置不同的液晶材料。

进一步地，不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料，包括：

在阵列排布的液晶小孔中按照行或列设置不同的液晶材料。

进一步地，不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料，包括：

在阵列排布的液晶小孔中按照图形区域的不同设置不同的液晶材料。

第二方面，本申请实施例提供了一种液晶盒制备方法，该方法还包括：

通过沉积工艺在基板上形成绝缘层；

通过涂覆工艺在绝缘层上形成OC层；

通过曝光工艺同时在绝缘层和OC层上刻蚀形成多个液晶小孔，液晶小孔贯穿绝缘层和OC层；

通过喷墨打印工艺在不同的液晶小孔内滴注不同的液晶材料。

进一步地，该方法还包括：

对液晶材料进行第一次紫外线光照；

在施加电压条件下，对液晶材料进行第二次紫外线光照。

第三方面，本申请实施例提供了一种控温装置，该控温装置包括如第一方面描述的液晶盒和温度传感器。

第四方面，本申请实施例提供了一种控温方法，该方法应用于第三方面描述的控温装置，该方法包括：

通过温度传感器感知环境温度，并在环境温度到达与液晶材料对应的相变温度时，使得液晶盒产生不同的透光率。

进一步地，在环境温度到达与液晶材料对应的相变温度时，液晶盒产生不同的透光率包括：

随着环境温度升高，液晶盒中不同的液晶材料在与之对应的相变温度达到时，从透光状态转变成散射状态。

本申请实施例提供的液晶盒及具备液晶盒的控温装置，通过在液晶盒中设置不同的液晶材料，充分利用液晶材料在不同的相变温度达到时，与相变温度对应的液晶材料发生变化，从而使得液晶盒可以在不同温度下具备不同的透过率，避免了现有技术中单一液晶材料在相变温度到达时出现透过率的突变。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本申请实施例提供的液晶盒的结构示意图；

图2示出了液晶小孔103阵列排布的示意图；

图3示出了阵列排布的不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料的又一示意图；

图4示出了本申请实施例提供的液晶盒制备方法的流程示意图；

图5示出了本申请实施例提供的一种控温装置的结构示意图；

图6示出了液晶材料相变温度与透光率的关系示意图；

图7示出了本申请实施例提供的一种控温方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关公开，而非对该公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

智能玻璃应用在建筑外墙、窗户、汽车上，可以实现冷暖双向调节。当室内温度低于某个温度阈值时，智能玻璃可以让可见光和红外光透射进入室内，当室内温度高于某个温度阈值时，智能玻璃的材料的微观结构发生变化，从透明状态变成散射状态。

在智能控温领域，利用光线产生的热量有效地节能已经成为智能调控研究趋势。由于透光玻璃进入室内的热量主要是太阳光，太阳光主要包括紫外线、可见光、近红外光等。其中可见光与近红外光辐射能量分别占据太阳光辐射能量的一半左右，其中近红外的比例更高。

太阳光中近红外光是影响温度的主要因素，如果能对近红外光进行有效控制，则可以实现能源的最优化。目前，已有将液晶材料应用于智能玻璃。但是，针对单一液晶材料制成的智能玻璃，在温度变化达到相变温度时，液晶材料的微光结构发生较大变化，几乎在近似的时间范围内从手性向列相向近晶相转变，从而使得液晶呈现的透光率出现一个较大的突变，例如从某个较高的透光率转变成一个极低的透光率。

本申请为了解决上述问题，提出了一种能够在不同温度下呈现不同透光率的新型的液晶盒，使得具备该新型液晶盒的控温装置能够更好地利用绿色能源。

请参考图1，图1示出了本申请实施例提供的液晶盒的结构示意图。

如图1所示，该液晶盒10包括：

基板101；

设置在基板101上的绝缘层102；

设置在绝缘层102上的OC层103；

设置在基板101上的多个液晶小孔104，液晶小孔104贯穿绝缘层102和OC层103，且不同的液晶小孔104内设置不同的液晶材料105。

本申请实施例中，不同的液晶材料105例如可以是近晶相液晶、向列相液晶、胆甾相液晶。其中，近晶相液晶由棒状或条状分子组成，分子排列成层状，层内分子长轴互相平行，其方向垂直于层面，或与层面倾斜排列。因分子排列整齐，其规整性接近晶体，具有二维有序，层内分子之间作用力大，层间分子作用力小，每层厚度约

近晶液晶粘度大，分子不易转动，即响应速度慢。

向列相液晶由长、径比很大的棒状分子组成，分子质心没有长程有序性，具有类似于普通液体的流动性，分子不能排列成层，能上下、左右、前后滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近似平行。

向列相液晶具有单轴晶体的光学特性，在电学上又具有明显的介电各向异性，利用外加电场对向列相液晶分子进行控制，改变原有分子的有序状态，从而改变液晶的光学性能，实现液晶对外界光的调制，即可实现显示的目的。

胆甾相液晶是如同近晶相液晶一样具有层状结构，层内的分子排列却与向列型液晶类似，分子长轴在层内是相互平行的。这类液晶比较突出的特点是各层的分子轴方向与邻接层的分子轴方向都略有偏移，而液晶整体形成螺旋结构。例如，其具有布拉格选择散射特性。

本申请多个液晶小孔104在基板上阵列排列。本申请实施例中液晶小孔104是用于承载液晶分子的空间，也可以称为开口或者缺口等。如图2所示，图2示出了液晶小孔104阵列排布的示意图。图中标识104-1，104-2，104-3，104-4，104-5，104-6，104-7，104-8均表示液晶小孔。

图2还示出了阵列排布的不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料，例如，如图2所示，在阵列排布的液晶小孔中间隔设置相同的液晶材料，相邻设置不同的液晶材料。即液晶小孔104-1，104-3滴注相同的液晶材料，液晶小孔104-2，104-4滴注相同的液晶材料，液晶小孔104-1和液晶小孔104-2滴注的是不同的液晶材料。液晶小孔104-5，104-7滴注相同的液晶材料，液晶小孔104-6，104-8滴注相同的液晶材料，液晶小孔104-5和液晶小孔104-6滴注的是不同的液晶材料。

图3示出了阵列排布的不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料的又一示意图。如图3所示，在阵列排布的液晶小孔中按照行或列设置不同的液晶材料。即液晶小孔104-1，104-2，104-3，104-4所在的行滴注相同的液晶材料，液晶小孔104-5，104-6，104-7，104-8所在的行滴注相同的液晶材料，液晶小孔104-1和液晶小孔104-5滴注的是不同的液晶材料。依次间隔的两行可以采用相同的液晶材料，也可以采用不同的材料。

或者，还可以在液晶小孔104-1和104-5所在的列滴注相同的液晶材料，在液晶小孔104-2和104-6所在的列滴注相同的液晶材料。液晶小孔104-1和液晶小孔104-2滴注的是不同的液晶材料。依次间隔的两列可以采用相同的液晶材料，也可以采用不同的材料。

不同的液晶小孔内设置不同的液晶材料，还可以在阵列排布的液晶小孔中按照图形区域的不同设置不同的液晶材料。图形区域可以是任意图形划分而成，或者多个任意图形区域组合而成。例如第一图形为圆形区域，由圆形区域将阵列排布的液晶小孔划分为圆形区域内部或者圆形区域外部，则圆形区域内部设置为一种液晶材料，圆形区域外部为一种液晶材料。

本申请实施例中液晶盒可以包括第一基板和第二基板，在第一基板与第二基板之间设置液晶，第二基板可以是薄膜晶体管阵列基板。

本申请实施例，通过在基板上形成多个液晶小孔，按照一定的规则在液晶小孔中滴注不同的液晶材料，利用液晶材料的物理特性，即不同液晶材料的相变温度不同，在液晶材料达到相变温度时，液晶材料的微观结构发生变化，使得透光率不会发生突变，而是随着不同液晶材料的相变温度呈梯度变化。

请参考图4，图4示出了本申请实施例提供的液晶盒制备方法的流程示意图。

如图4所示，该方法包括：

步骤401，通过沉积工艺在衬板上形成绝缘层；

步骤402，通过涂覆工艺在绝缘层上形成OC层；

步骤403，通过曝光工艺同时在绝缘层和OC层上刻蚀形成多个液晶小孔，该液晶小孔贯穿绝缘层和OC层。

步骤404，通过喷墨打印工艺在不同的液晶小孔内滴注不同的液晶材料。

在步骤401之前还可以包括，在基板上形成透明导电层，透明导电层可以采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或氧化铝锌等材料。

可以通过磁控溅射、热蒸镀或其它成膜方法来形成。

通过沉积工艺在基板上形成绝缘层，绝缘层在透明导电层之上。沉积工艺可以采用等离子体增强化学的气相沉积法(PECVD)等方法。

然后，在绝缘层上通过涂覆工艺形成OC层，OC(Over Coat，绝缘覆盖)层厚度较薄，其可以减薄液晶盒10的整体厚度，减轻产品的重量。在OC层上形成光刻胶，采用刻画有图形的掩膜版对光刻胶进行曝光和显影，形成光刻胶掩膜，利用光刻胶掩膜同时对绝缘层和OC层进行刻蚀，从而形成多个液晶小孔。

然后，通过喷墨打印工艺在液晶小孔上方有序地将液晶材料滴入液晶小孔。

后续的制备过程与现有技术中单个液晶材料的制备工艺相同，即通过第一次紫外线光照，紫外光的波长为365nm-400nm，持续时间为40s-200s，光照强度为1-20mw/cm²。光学状态由透明态变为焦锥织构的散射态。第一次UV光照，主要对对常规聚合物单体3进行聚合。

对液晶盒进行加电，电压为5-20V，液晶分子沿电场方向排列。光学状态由焦锥织构的散射态变为透明态

在加电条件下，进行第二次紫外线光照，与第一次紫外线光照采用同样的强度，光照时间5-10min。从而确保可光聚合液晶单体材料2聚合。

去掉电场，该结构能保持。光学透明态也能保持。

对液晶盒加热，当达到液晶的相变温度时，液晶材料能从近晶相A向手性向列相转变，其微观结构就发生较大变化，重新变为焦锥织构。此时，光学状态会由透明态变为散射态.

对液晶盒冷却，当降到液晶的相变温度以下时，液晶材料能从手性向列相向近晶相A转变，其微观结构就发生较大变化，重新变为近晶相A的规整结构。此时，光学状态会由散射态变为透明态。

如图5所示，图5示出了本申请实施例提供的一种控温装置的结构示意图。该控温装置包括本申请描述的液晶盒10和温度传感器20。

其中，液晶盒10内封装有液晶材料。液晶盒10还包括用于使液晶正常工作的基板、电极等器件。

温度传感器20，可以用于感知环境温度，并在环境温度达到某个温度值时发送表明温度变化的信号，由其他电路，例如驱动电路，根据该信号确定加载到液晶盒10的电压。

假设，如图6所示，图6示出了液晶材料相变温度与透光率的关系示意图。在液晶盒10中装有4种液晶材料，第一种液晶材料的相变温度为TEP1，第二种液晶材料的相变温度为TEP2，第三种液晶材料的相变温度为TEP3，第四种液晶材料的相变温度为TEP4，其中T1＜T2＜T3＜T4。在低于TEP1时，四种液晶材料均处于透明状态，液晶盒的光透过率为Tr₀％。随着温度的增加，在温度达到TEP1时，第一种液晶材料的微观结构发生变化，从透明状态变成散射态，则液晶盒呈现的透光率下降至Tr₁％。随着温度继续增加，当温度达到TEP2时，第二种液晶材料的微观结构发生变化，从透明状态变成散射态，则液晶盒呈现的透光率下降至Tr₂％。温度增长至TEP3时，第三种液晶材料的微观结构发生变化，从透明态变成散射态，液晶盒呈现的透光率则下降至Tr₃％。最后，温度增长至TEP3时，第四种液晶材料的微观结构发生变化，从透明态变成散射态，液晶盒呈现的透光率则下降至Tr₄％。此时的所有液晶均呈现散射态，从而使得透光率随着温度变化呈阶梯状态下降趋势，克服了现有技术中的透光率在单一相变温度位置出现突变的问题。上述液晶材料的相变温度为说明本申请实施例，其具体设置数量不作限定。

如图7所示，图7示出了本申请实施例提供的一种控温方法的流程示意图。

该方法包括：

步骤701，通过温度传感器感知环境温度；

步骤702，在环境温度到达与液晶材料对应的相变温度时，使得液晶盒产生不同的透光率。可以参见图6的描述内容。

其中，在环境温度到达与液晶材料对应的相变温度时，液晶盒产生不同的透光率包括：

随着所述环境温度升高，液晶盒中不同的液晶材料在与之对应的相变温度达到时，从透光状态转变成散射状态。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种液晶盒，其特征在于，所述液晶盒包括：

基板；

设置在所述基板上的绝缘层；

设置在所述绝缘层上的绝缘覆盖OC层；

设置在所述基板上的多个液晶小孔，所述液晶小孔贯穿所述绝缘层和所述OC层，且不同的所述液晶小孔内设置多种不同的液晶材料，其中，不同的液晶材料具有不同的相变温度，不同液晶材料按照相变温度由低到高分别为第一种至第n种，n为正整数；透光率随着温度增加呈阶梯状态下降趋势；其中，

当环境温度到达与第一种液晶材料对应的相变温度时，第一种液晶材料从透明状态变成散射态，液晶盒的透光率下降至第一百分比；

当环境温度到达与第n种液晶材料对应的相变温度时，第n种液晶材料从透明状态变成散射态，液晶盒的透光率下降至第n百分比。

2.根据权利要求1所述的液晶盒，其特征在于，所述液晶材料包括以下的至少两种：近晶相液晶、向列相液晶、胆甾相液晶。

3.根据权利要求2所述的液晶盒，其特征在于，设置在所述基板上的多个液晶小孔，包括：

所述多个液晶小孔在所述基板上阵列排布。

4.根据权利要求3所述的液晶盒，其特征在于，所述不同的所述液晶小孔内设置不同的液晶材料，包括：

在所述阵列排布的所述液晶小孔中间隔设置相同的液晶材料，相邻设置不同的液晶材料。

5.根据权利要求3所述的液晶盒，其特征在于，所述不同的所述液晶小孔内设置不同的液晶材料，包括：

在所述阵列排布的所述液晶小孔中按照行或列设置不同的液晶材料。

6.根据权利要求3所述的液晶盒，其特征在于，所述不同的所述液晶小孔内设置不同的液晶材料，包括：

在所述阵列排布的所述液晶小孔中按照图形区域的不同设置不同的液晶材料。

7.一种液晶盒制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-6任一所述的液晶盒，该方法还包括，

通过沉积工艺在衬板上形成绝缘层；

通过涂覆工艺在所述绝缘层上形成OC层；

通过曝光工艺同时在所述绝缘层和所述OC层上刻蚀形成多个液晶小孔，所述液晶小孔贯穿所述绝缘层和所述OC层；

通过喷墨打印工艺在不同的所述液晶小孔内滴注不同的液晶材料。

8.根据权利要求7所述的液晶盒制备方法，其特征在于，该方法还包括：

对所述液晶材料进行第一次紫外线光照；

在施加电压条件下，对所述液晶材料进行第二次紫外线光照。

9.一种控温装置，其特征在于，该控温装置包括如权利要求1-6任意一项所述的液晶盒和温度传感器。

10.一种控温方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求9所述的控温装置，该方法包括：

通过温度传感器感知环境温度；

并在环境温度到达与所述液晶材料对应的相变温度时，使得所述液晶盒产生不同的透光率。

11.根据权利要求10所述的控温方法，其特征在于，在环境温度到达与所述液晶材料对应的相变温度时，所述液晶盒产生不同的透光率包括：

随着所述环境温度升高，所述液晶盒中不同的液晶材料在与之对应的相变温度达到时，从透光状态转变成散射状态。