CN114265228A - 偏振基材和包括该偏振基材的可变透射率装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及偏振基材和包括该偏振基材的可变透射率装置。所述可变透射率装置包括：第一偏振基材、第二偏振基材、液晶层、第一取向层、第一透明电极、第二取向层和第二透明电极，所述第一偏振基材和第二偏振基材各自包括透明的基层和在基层的至少一个表面上形成(例如通过涂覆方法形成)的偏振层；所述液晶层设置在第一偏振基材与第二偏振基材之间；所述第一取向层和第一透明电极在设置第一偏振基材的方向上堆叠在液晶层的第一表面上；所述第二取向层和第二透明电极在设置第二偏振基材的方向上堆叠在与液晶层的第一表面相反的液晶层的第二表面上。

Description

偏振基材和包括该偏振基材的可变透射率装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年9月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2020-0119040的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及偏振基材和包括该偏振基材的可变透射率装置。
背景技术
近来，代替诸如窗帘和/或百叶窗的机械遮光装置，已经开发出可以通过电控制来调节透射率的可变透射率技术。可变透射率技术包括对膜或玻璃具有遮光功能的材料，以根据使用者的需要改变透射率。
可变透射率技术包括电致变色(electrochromic，EC)方法、悬浮颗粒显示(suspended particle display，SPD)方法、聚合物分散液晶(polymer dispersed liquidcrystal，PDLC)方法或偏振液晶(liquid crystal，LC)。EC方法通过化学物质的电解和结合来改变透射率。此外，当将电场施加至材料的两端时，SPD、PDLC和LC方法会使材料发生相变，从而改变光的透射率。这些可变透射率技术需要电能，因而设有独立的电源。
在可变透射率技术的LC方法中，将偏振片施用至基于液晶层的上板和下板，以根据液晶的方向透射光或阻挡光。作为偏振片，可以使用在三乙酰纤维素(TAC)膜上图案化以执行偏振功能的偏振膜。偏振膜的厚度为约15μm或更大，这占可变透射率层的厚度的很大比例。此外，可能需要引入真空加工设备以将预制的偏振膜(TAC膜)附接至介质(例如塑料膜)上，并且可能需要保护膜的除去工序和偏振膜的层压工序，这增加了加工成本。此外，当在层压工序中施加高的热量时，由于TAC膜与塑料膜之间的热膨胀系数的差异，可能会使TAC膜和/或塑料膜受损。
发明内容
在优选的方面，提供了一种包括偏振层的偏振基材和包括该偏振基材的可变透射率装置。
本发明构思要解决的技术问题并不限于上述问题，本发明所属领域的技术人员从以下描述中将清楚地理解本文中未提及的任何其它技术问题。
在一方面，提供了一种偏振基材，其可以包括透明的基层和在基层的至少一个表面上形成的偏振层。在某些方面，优选地，偏振层可以通过涂覆方法形成。
如本文中所使用的，术语“透明的基层”是指以膜或平面结构形成的材料，其具有对诸如可见光的部分光的很大透射率。例如，诸如约50％、约60％、约70％、约80％、约90％、约95％、约99％或更多的大量可见光可以透射或穿过构成基层的透明材料。
如本文中所使用的，术语“偏振层”是指以膜或平面结构形成的材料，其可以全部或部分地透射仅一个模式或方向的光或波。偏振层可以在改变或不改变强度的情况下透射波(例如光波)。某些示例性偏振层可以包括狭缝或滤光结构，所述狭缝或滤光结构允许透射波(例如光波)的一种特定方向性模式，但是阻挡或吸收波的其它方向性模式。
偏振层的偏振效率可以随着偏振层中形成的狭缝宽度而变化。
基层可以优选地包括塑料膜。
在一个方面，提供了一种可变透射率装置，其可以包括：第一偏振基材、第二偏振基材、液晶层、第一取向层、第一透明电极、第二取向层和第二透明电极，所述第一偏振基材和第二偏振基材各自可以包括透明的基层和在基层的至少一个表面上形成的偏振层；所述液晶层设置在第一偏振基材与第二偏振基材之间；所述第一取向层和第一透明电极在设置第一偏振基材的方向上堆叠在液晶层的第一表面上；所述第二取向层和第二透明电极在设置第二偏振基材的方向上堆叠在与液晶层的第一表面相反的液晶层的第二表面上。优选地，每个偏振层可以通过涂覆方法形成。
第一透明电极可以设置在第一偏振基材的第一基层与第一取向层之间，第二透明电极可以设置在第二偏振基材的第二基层与第二取向层之间。
第一透明电极可以设置在第一偏振基材的第一偏振层与第一取向层之间，第二透明电极可以设置在第二偏振基材的第二偏振层与第二取向层之间。
液晶层可以包括：多个单元格，其填充有液晶；以及间隔体，其保持多个单元格之间的间隔。
液晶可以包括聚合物。
如本文所使用的，“聚合物”是指液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)。LCP可以包括或大量地包括芳族聚合物，所述芳族聚合物可以包括能够在保持液相的同时形成高度有序的结构的部分结晶体。LCP可以是多种形式，例如在高温或低温下的不同形式，例如，LCP可以是呈现出在高度有序的固态晶体材料与无定形的无序液体之间的特性的热塑性塑料。LCP在高温下具有很高的机械强度、极高的耐化学性、固有的阻燃性和良好的耐候性。
间隔体可以包括球状间隔体或柱状间隔体。
间隔体可以包含单体。
如本文所使用的，“单体”是指可以包括一种或更多种单体的树脂。优选地，树脂可以进一步包括光引发剂或自由基，所述光引发剂或自由基可以在诸如紫外光的光照射下引发聚合，从而聚合物可以硬化、固化或凝固。可紫外线固化的示例性单体包括但不限于丙烯酸化合物(丙烯酸酯)，例如环氧丙烯酸酯(acrylated epoxy)、聚酯丙烯酸酯(acrylatedpolyester)、聚氨酯丙烯酸酯(acrylated urethane)和有机硅丙烯酸酯(acrylatedsilicone)。
下文公开本发明的其它方面。
附图说明
本发明的以上及其它目的、特征和优点通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为显而易见，其中：
图1示出根据本发明示例性实施方案的偏振基材的示例性结构；
图2示出制造根据本发明示例性实施方案的示例性偏振基材的示例性过程；
图3示出根据本发明实施方案的示例性可变透射率装置的示例性结构；以及
图4示出根据本发明示例性实施方案的示例性可变透射率装置的示例性结构。
具体实施方式
在下文将参考示例性附图对本发明的一些实施方案进行详细描述。在将附图标记添加至每个附图的组件中时，应注意的是相同或等同的组件即使显示在其它附图上也由相同的附图标记来表示。此外，在描述本发明的实施方案时，将略去对公知特征或功能的详细描述以免不必要地模糊本发明的要旨。
在描述根据本发明的实施方案的组件时，可以使用诸如第一、第二、“A”、“B”、(a)、(b)等的术语。这些术语仅旨在将一个组件与另一组件区分开，所述术语并不限制这些组成组件的性质、次序或顺序。除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术术语或科技术语)具有与本发明所属领域中的技术人员所通常理解的相同的含义。如在通常使用的词典中定义的这些术语应被解释为具有与相关技术领域中的语境含义等同的含义，而不应被解释为具有理想化或过于正式的含义，除非在本申请中明确定义为具有这样的含义。
除非另有说明，否则在所有情况下，在本文所使用的涉及成分含量、反应条件、聚合物组合物和配方的所有数字、数值和/或表述均应理解为由术语“约”进行修饰，因为这样的数字是反映了除其它外在获得这些数值时遇到的各种测量不确定性的固有近似值。进一步地，除非特别声明或者从上下文显而易见的，否则如在本文所用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均的两个标准差内。“约”可被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文明确表明，否则在本文提供的所有数值均用术语“约”修饰。
图1示出根据本发明实施方案的偏振基材的结构。偏振基材100可以包括基层110和偏振层120。
在偏振基材100的配置中用作基底的基层110可以由透明介质实现。基层110可以包括塑料膜。例如，基层110可以由塑料膜实现。作为塑料膜，可以使用环烯烃共聚物(COP)膜、聚碳酸酯(PC)膜、聚丙烯(PP)膜、聚乙烯(PE)膜或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)膜的至少一种。作为示例，基层110可以由塑料膜制成，但是并不限于此。或者，基层110可以使用玻璃实现。
偏振层120可以沉积(例如堆叠)在基层110的相对表面的至少一个表面上。可以通过在基层110的一个表面上涂覆染料来形成偏振层120。可以调节在偏振层120中形成的狭缝宽度(狭缝分离度或狭缝密度)以改变偏振层120的偏振效率。随着偏振层120的偏振效率改变，偏振层120的初始透射率(即初始透明度)可以改变。例如，当偏振层120的偏振效率从约50％降低至约30％时，初始透明度可以从0％改变为约20％。当降低偏振层120的偏振效率时，可以增加偏振基材100的初始透明度，因此使用者能够改变透射率转换水平。
图2示出制造根据本发明示例性实施方案的示例性偏振基材的示例性过程。制造设备200可以包括：进料装置210、第一表面处理装置220、第二表面处理装置230、第一干燥装置240、涂覆装置250、第二干燥装置260、钝化装置270、第三干燥装置280和缠绕装置290。在该实施方案中，以基层110由塑料膜实现的情况为例进行描述，以助于对本说明书的理解。
进料装置210可以展开塑料膜并将塑料膜输送至第一表面处理装置220。
第一表面处理装置220和第二表面处理装置230可以在至少一个方向上对由进料装置210展开的塑料膜的一个表面进行表面处理。第一表面处理装置220可以执行电晕处理，第二表面处理装置230可以执行初级处理。例如，第一表面处理装置220可以利用等离子体除去附着在塑料膜的表面上的颗粒。第二表面处理装置230可以在经除去颗粒的塑料膜的表面上涂覆底层涂料。第一干燥装置240可以干燥经过第一表面处理装置220和第二表面处理装置230表面处理的塑料膜的表面。
涂覆装置250可以通过将染料涂覆在经过了第一干燥装置240的塑料膜的表面上来形成偏振层120。涂覆装置250可以通过将染料直接涂覆在塑料膜的表面上来形成狭缝图案。当形成狭缝图案时，可以调节狭缝宽度以调节初始透射率。涂覆方法可以不限于此，而是可以选择性地应用至少一种已知的涂覆方法。
第二干燥装置260可以干燥在由涂覆装置250执行的涂覆工序中涂覆的偏振层120。钝化装置270可以在经过了第二干燥装置260的偏振层120上涂覆保护膜，并且第三干燥装置280可以干燥涂覆的保护膜。缠绕装置290可以缠绕涂覆有偏振层120的塑料膜。
图3示出根据本发明实施方案的示例性可变透射率装置的示例性结构。
可变透射率装置300可以调节通过的光量并且可以应用于车辆的窗户和/或建筑物的窗户。可变透射率装置300可以包括：第一偏振基材310、第二偏振基材320、液晶层330、取向层340和透明电极350。
第一偏振基材310和第二偏振基材320可以用于使所有方向上传播的光沿一个方向取向。第一偏振基材310和第二偏振基材320可以通过图2中公开的制造过程来制得。
如图1所示，第一偏振基材310和第二偏振基材320各自可以包括基层和偏振层。优选地，第一偏振基材310可以包括第一基层311和在第一基层311的第一表面上堆叠的第一偏振层312。第二偏振基材320可以包括第二基层321和在第二基层321的第一表面上堆叠的第二偏振层322。第一偏振层312和第二偏振层322可以通过涂覆工序分别形成在第一基层311的第一表面和第二基层321的第一表面上。第一偏振层312和第二偏振层322可以仅使特定方向上的光通过。
液晶层330可以设置在第一偏振基材310与第二偏振基材320之间。液晶层330可以以预定间距包括多个单元格331，所述单元格331可以填充有聚合物(即液晶)。单元格331之间的间隔可以由间隔体332保持。间隔体332可以由球状间隔体或柱状间隔体实现。此外，间隔体332可以由单体代替。单体具有在暴露于特定波长范围的紫外线时固化的特性。液晶层330的最外边缘可以由密封剂333密封以防止液晶泄漏。
液晶层330可以改变液晶的取向以调节光量(透射率)。例如，在制造期间，当液晶层330以扭曲向列(TN)液晶实现时，液晶层330可以取向为使得光的方向能够被改变90度。相应地，当未施加电力时，液晶层330可以保持最高的透射率，而当施加电力时，可以相变为使得TN液晶的取向阻挡光，从而保持低的透射率。
取向层340可以包括设置为彼此相对的第一取向层341和第二取向层342。优选地，第一取向层341可以设置在液晶层330的第一表面上，第二取向层342可以设置在与液晶层330的第一表面相反的液晶层330的第二表面上。作为取向层340，可以使用聚酰亚胺或聚酰胺酸。
取向层340是液晶分子以特定的排列和方向取向的层。填充有液晶的单元格331形成于第一取向层341与第二取向层342之间，并且液晶分子可以在相应的单元格331中排列。
透明电极350可以包括第一透明电极351和第二透明电极352。第一透明电极351可以设置在第一偏振基材310的第一基层311与第一取向层341之间，第二透明电极352可以设置在第二偏振基材320的第二基层321与第二取向层342之间。可以通过沉积铟锡氧化物(ITO)形成第一透明电极351和第二透明电极352。此外，用于形成透明电极的各种材料和方法可以是已知的并且可以不受限制地应用。当将电信号施加至第一透明电极351和第二透明电极352时，可以调节液晶层330的液晶排列以改变液晶层330的透射率。可以通过由于施加至液晶层330的电场而引起液晶的相变来控制液晶层330的透射率。
可变透射率装置300可以根据偏振基材310和320的偏振效率来调节透射率可变范围。例如，当偏振基材310和320的每一个的偏振效率是约50％的理想偏振效率时，透射率可变范围是50％至0％。此外，随着偏振基材310和320的每一个的偏振效率降低约10％、约20％和约30％，透射率可变范围也可以调节为约60％至10％、约70％至20％和约80％至30％。
图4示出根据本发明示例性实施方案的示例性可变透射率装置的示例性结构。
可变透射率装置300可以包括：第一偏振基材310、第二偏振基材320、液晶层330、取向层340和透明电极350。
第一偏振基材310和第二偏振基材320可以仅使特定方向的光通过。第一偏振基材310和第二偏振基材320可以通过图2中公开的制造过程来制得。
如图1所示，第一偏振基材310和第二偏振基材320各自可以包括基层和偏振层。优选地，第一偏振基材310可以包括第一基层311和在第一基层311的第二表面上堆叠的第一偏振层312。第二偏振基材320可以包括第二基层321和在第二基层321的第二表面上堆叠的第二偏振层322。第一偏振层312和第二偏振层322可以通过涂覆工序分别形成。
液晶层330可以设置在第一偏振基材310与第二偏振基材320之间。液晶层330可以以预定间距包括多个单元格，所述单元格填充有聚合物(即液晶)。单元格331之间的间隔可以由间隔体332保持。间隔体332可以由球状间隔体或柱状间隔体实现。而且，间隔体332可以包括例如由单体代替。单体具有在暴露于特定波长范围的紫外线时固化的特性。液晶层330的最外部分可以由密封剂333密封以防止液晶泄漏。
取向层340可以包括设置为彼此相对的第一取向层341和第二取向层342。优选地，第一取向层341可以设置在液晶层330的第一表面上，第二取向层342可以设置在与液晶层330的第一表面相反的液晶层330的第二表面上。作为取向层340，可以使用聚酰亚胺或聚酰胺酸。
透明电极350可以包括第一透明电极351和第二透明电极352。第一透明电极351可以设置在第一偏振基材310的第一偏振层312与第一取向层341之间，第二透明电极352可以设置在第二偏振基材320的第二偏振层322与第二取向层342之间。可以通过沉积铟锡氧化物(ITO)形成第一透明电极351和第二透明电极352。此外，用于形成透明电极的各种材料和方法可以是已知的并且可以不受限制地应用。当将电信号施加至第一透明电极351和第二透明电极352时，可以调节液晶层330的液晶排列以改变液晶层330的透射率。优选地，可以通过由于施加至液晶层330的电场而引起液晶的相变来控制液晶层330的透射率。
根据本发明的各种示例性实施方案，可以通过涂覆方法形成偏振层以减小偏振层的厚度，还同时提供与常规偏振基材相同的偏振功能。
此外，根据本发明的各种示例性实施方案，可以通过涂覆方法形成偏振层以使现有工艺的变化最小化并且改善与因膜的热膨胀系数引起的变差有关的问题。
在上文中，尽管已经参考示例性实施方案和附图描述了本发明，但本发明并不限于此，而是在不脱离本发明的由所附权利要求保护的精神和范围的情况下可以由本发明所属领域的技术人员进行各种变型和改变。因此，本发明的示例性实施方案被提供用以解释本发明的精神和范围，而不是限制它们，从而使得本发明的精神和范围不受这些实施方案的限制。本发明的范围应当基于所附权利要求进行解释，在等同于权利要求的范围内的所有技术理念应当包含在本发明的范围中。

Claims (14)

1.一种偏振基材，其包括：
透明的基层；以及
偏振层，其形成在所述基层的至少一个表面上。
2.根据权利要求1所述的偏振基材，其中，所述偏振层是通过涂覆方法形成的。
3.根据权利要求1所述的偏振基材，其中，所述偏振层的偏振效率随着偏振层中形成的狭缝宽度而变化。
4.根据权利要求1所述的偏振基材，其中，所述基层包括塑料膜。
5.一种可变透射率装置，其包括：
第一偏振基材和第二偏振基材，所述第一偏振基材和所述第二偏振基材的每一个包括透明的基层和在所述基层的至少一个表面上形成的偏振层；
液晶层，其设置在所述第一偏振基材与所述第二偏振基材之间；
第一取向层和第一透明电极，所述第一取向层和所述第一透明电极在设置第一偏振基材的方向上堆叠在液晶层的第一表面上；以及
第二取向层和第二透明电极，所述第二取向层和所述第二透明电极在设置第二偏振基材的方向上堆叠在与液晶层的第一表面相反的液晶层的第二表面上。
6.根据权利要求5所述的可变透射率装置，其中，所述偏振层的每一个都是通过涂覆塑料树脂形成的。
7.根据权利要求5所述的可变透射率装置，其中，所述偏振层的每一个的偏振效率随着偏振层中形成的狭缝宽度而变化。
8.根据权利要求5所述的可变透射率装置，其中，所述基层的每一个包括塑料膜。
9.根据权利要求5所述的可变透射率装置，其中，所述第一透明电极设置在所述第一偏振基材的第一基层与所述第一取向层之间；
所述第二透明电极设置在所述第二偏振基材的第二基层与所述第二取向层之间。
10.根据权利要求5所述的可变透射率装置，其中，所述第一透明电极设置在所述第一偏振基材的第一偏振层与所述第一取向层之间；
所述第二透明电极设置在所述第二偏振基材的第二偏振层与所述第二取向层之间。
11.根据权利要求5所述的可变透射率装置，其中，所述液晶层包括：
多个单元格，其填充有液晶；以及
间隔体，其保持所述多个单元格之间的间隔。
12.根据权利要求11所述的可变透射率装置，其中，所述液晶包括聚合物。
13.根据权利要求11所述的可变透射率装置，其中，所述间隔体包括球状间隔体或柱状间隔体。
14.根据权利要求11所述的可变透射率装置，其中，所述间隔体包括单体。
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