CN114829990B - 光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀 - Google Patents

光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀 Download PDF

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Abstract

本发明的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀的特征在于，所述光阀由在与基板(9)之间的粘合力优异的高分子树脂(2)内以微小的液滴(5)形态分散有光偏振悬浮液(3)的薄膜(1)构成，其中，所述光偏振悬浮液(3)由5～20wt％的表现出光偏振特性且尺寸为0.2～0.5μm的光偏振可变粒子(4)、2～10wt％的分散助剂以及80～93wt％的作为增塑剂的悬浮材料构成，所述液滴(5)和所述高分子树脂(2)的比例为0.5～1：1，所述高分子树脂(2)为聚乙烯醇缩丁醛，关于构成所述光偏振悬浮液(3)的悬浮材料，将偏苯三酸三辛酯或偏苯三酸三辛基癸酯类增塑剂中的一种以上增塑剂作为悬浮材料使用。

Description

光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀
技术领域
本发明涉及一种在特定高分子树脂内分散有液体状态光偏振悬浮液的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀，更为详细地，涉及一种光偏振悬浮液的微小的液滴或多个液滴作为球形液滴形态的分离体分散在与基板的粘合力优异的特定高分子树脂内的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀。
背景技术
一般的光阀(Light Valve)在由美国E.H.Land提出、1934年授权的美国专利公报第1,951,664号和第1,955,923号中首次提出，该光阀使用的是在两张间隔狭窄的透明导电基板之间注入有液体状态光偏振悬浮液的结构。
根据E.H.Land的发明，在两张透明导电基板之间注入的液态光偏振悬浮液在未被施加电场的状态下，因分散在悬浮液中的微小光偏振可变粒子的布朗运动，入射光中的大部分光被这些粒子反射、散射或吸收，从而只有极少部分透射。
即，透射、反射、散射及吸收的程度取决于分散在悬浮液中的光偏振可变粒子的形态、特性、浓度以及照射的光能量。
当对上述结构施加电场时，通过上下两张透明导电基板对悬浮液形成电场，表现出光偏振功能的粒子发生分极并沿电场平行排列，使得光线通过粒子和粒子之间或者粒子的长轴透射，最终变得透明。
防止光偏振可变粒子的沉降，通过添加分散助剂来提高光偏振可变粒子的分散性，从而防止凝聚，并且通过将注入在两张透明导电基板之间的液态光偏振悬浮液薄膜化来解决早期光阀所被指出的问题。
在韩国公开专利第10-1992-0011659号、日本公开专利平6-129168、美国专利USP5,409734、US6900923及US7791788中公开有解决上述问题的发明。
即，当对薄膜未施加电场时，因包含在分散于薄膜内的液态光偏振悬浮液的液滴或分离体内的光偏振可变粒子的布朗运动，由光偏振可变粒子的二向色性效果(dichroism)，表现出清晰的着色状态。
而且，通过使用折射率与薄膜介质高分子树脂的折射率一致的悬浮材料，当施加电场时，光偏振悬浮液中的光偏振可变粒子与电场平行排列，从而转换为透明无色状态。
此外，由于光阀制作为薄膜形态，能够解决在制备基于以往技术的光阀时存在的问题。
然而，这种光阀也因为位于两张透明导电基板之间的物质主要为硅类聚合物或丙烯酸类聚合物，仍然存在与用作透明导电膜的ITO表面之间的接触系数和附着力低的问题，即因较弱的粘合力而存在薄膜产品的接合耐久性问题，尤其存在经时剥离现象严重的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种光阀的制备方法及由该方法制备的光阀，其通过使用在高分子树脂内以液滴形态分散有液态光偏振悬浮液的结构或者该液态光偏振悬浮液的多个液滴在高分子树脂内以不规则的形态连接的结构的薄膜，能够解决直接使用液体状态光偏振悬浮液的以往技术中存在的问题即粒子沉降问题、光学密度随外部环境变化的问题、需要注入液态悬浮液的问题、需要将基板之间的间隔保持一定的问题等困难。
本发明的另一目的是提供一种光阀的制备方法及由该方法制备的光阀，其通过将具有粘合力的物质作为使得光偏振悬浮液作为液滴或液滴的连接体赖以存在的高分子母材，从而不仅能够增加制备产品时的界面粘合力并简化工艺，还能解决在实际环境中长期使用时的剥离问题。
技术方案
为了解决上述技术问题，通过本发明实施例的光阀的制备方法制备的光阀由在与基板之间的粘合力优异的高分子树脂内以微小的液滴形态分散有光偏振悬浮液的薄膜构成，其中，所述光偏振悬浮液由5～20wt％的表现出光偏振特性且尺寸为0.2～0.5μm的光偏振可变粒子、2～10wt％的分散助剂以及80～93wt％的作为增塑剂的悬浮材料构成，所述液滴和所述高分子树脂的重量比为0.5～1：1。
另一实施例的特征在于，在所述光阀中包括如下两种液态光偏振悬浮液中的一种或两种：其中一种液态光偏振悬浮液为，在增塑剂溶液中混合光偏振可变粒子来制备的液态光偏振悬浮液，该光偏振可变粒子为在制备所述光偏振可变粒子时通过添加与作为薄膜介质的高分子树脂之间不具备亲和性并且提高光偏振可变粒子的分散效果的高分子物质来制备的光偏振可变粒子；另一种液态光偏振悬浮液为，通过在所述一种液态光偏振悬浮液中进一步添加高分子分散剂来制备的液态光偏振悬浮液。
另一实施例的特征在于，将由溶剂溶解本发明中的与基板之间的粘合力优异的高分子树脂而成的高分子树脂溶液与液态光偏振悬浮液混合后，通过基于热干燥方法的相分离法来制备光阀。
另一实施例的特征在于，本发明中的高分子树脂为聚乙烯醇缩丁醛，增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁辛酯、间苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛基癸酯和偏苯三酸三辛基癸酯类增塑剂中的一种以上的增塑剂，将该增塑剂作为悬浮材料使用。
另一实施例的特征在于，本发明中的高分子树脂为聚乙烯醇缩丁醛，关于构成所述光偏振悬浮液的悬浮材料，将偏苯三酸三辛酯或偏苯三酸三辛基癸酯类增塑剂中的一种以上增塑剂作为悬浮材料使用。
另一实施例的特征在于，本发明中的分散助剂使用聚(新戊酯-b-甲基丙烯酸羟乙酯)、丙烯腈-苯乙烯、聚(甲基丙烯酸新戊酯-b-苯乙烯)的A-B型嵌段共聚物或接枝聚合物。
技术效果
本发明的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀可易于制备如建筑用窗户玻璃那样的大型产品，无需进行在制备液晶显示器件时的复杂的制备工艺，即无需进行取向处理、间隔保持处理、密封、液晶注入、偏振板附着等工艺，能够制备对比效果高、不依赖于视角、清晰度优异的平面显示器件，因此具有简化制备工艺、提高性能的效果。
附图说明
图1为示出通过本发明制备的薄膜型光阀的剖面结构图。
图2为示出在本发明的光阀薄膜中分散的液态光偏振悬浮液中的光偏振可变粒子在未被施加电场的情况下阻断入射光的原理的剖面结构图。
图3为示出在本发明的光阀薄膜中分散的液态光偏振悬浮液中的光偏振可变粒子在被施加电场时透射入射光的原理的剖面结构图。
附图标记说明：
1：薄膜 2：高分子树脂
3：悬浮液 4：可变粒子
5：液滴 8：透明导电薄膜
9：基板 10：交流电源
12：开关 13：入射光
具体实施方式
为了充分理解本发明，参照附图中的图1至图3，对本发明的优选实施例进行说明。本发明的实施例可变形为多种形态，不应解释为本发明的范围受到下面详述的实施例的限定。因此，为了强调更加清楚的说明，可以夸大地示出图中要素的形状等。需要注意的是，在各图中相同的结构有时用相同的附图标记来表示。对于被认为可能导致本发明要点不清楚的公知功能及结构，省略其详细说明。
图1为示出通过本发明制备的薄膜型光阀的剖面结构图，图2为示出在本发明的光阀用薄膜中分散的液态光偏振悬浮液中的光偏振可变粒子在未被施加电场时阻断入射光的原理的剖面结构图，图3为示出在本发明的光阀薄膜中分散的液态光偏振悬浮液中的光偏振可变粒子在被施加电场时透射入射光的原理的剖面结构图。
具体而言，图1示出使用本发明的薄膜1的光阀，该光阀是在涂覆有透明导电薄膜8的两张基板9之间夹设有薄膜1的结构，该薄膜1在作为薄膜介质的高分子树脂2内通过相分离法分散有液态光偏振悬浮液的液滴5，该光阀无需进行周边的密封处理，无需使用间隔保持材料。可通过使用交流电源10，并操作开关12来人为地调节电场形成。
图2为示出因图1中的开关12断开而本发明的薄膜1未被施加电场时阻断入射光的原理的图，由于构成分散在薄膜介质高分子树脂2中的液态光偏振悬浮液液滴5的悬浮液3内部的可变粒子即光偏振可变粒子4进行不规则的布朗运动，因此入射光13被光偏振可变粒子4吸收、散射及反射而不能透射。
图3为示出图1中的开关12接通从而在根据本发明制备的薄膜1上施加电场时透射入射光13的原理的图，其中在用作薄膜介质的高分子树脂2中以微小的液滴状态分散有液态光偏振悬浮液的液滴5，在构成液滴5的悬浮液3内部悬浮的光偏振可变粒子4以与形成在电极之间的电场平行的方向排列，因此入射光13经过光偏振可变粒子4之间，而且由于入射光13沿着光偏振可变粒子4的长轴方向前进，因此入射光13得以透射。
此时，当使高分子树脂2的折射率与作为悬浮材料的增塑剂的折射率一致时，制备出散射及透明性不会因视场角度而降低的高质量产品。
[实施例1]
通过溶剂溶解10g的薄膜介质高分子树脂2来制备高分子树脂2溶液后，向其中添加由20wt％的光偏振可变粒子4、65wt％的悬浮材料及15wt％的分散助剂构成的5g液态光偏振悬浮液3，将它们机械混合30分钟后，利用超声波来混合约两个小时。将这种混合工序进一步反复实施两次后进行脱泡。在涂覆有透明导电薄膜8的玻璃或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜基板9上以200μm厚度涂覆脱泡后的混合物。之后，在常温或调节为50～90℃的加热槽中挥发溶剂，此时光偏振悬浮液3开始在高分子树脂2内相分离为球形液滴5状态，当完全去除溶剂时，制成干燥后厚度为50μm左右的薄膜1。在该薄膜1上覆盖其他基板9，并连接电极来制备光阀。
[实施例2]
将实施例1的组合物中相同组成的液态光偏振悬浮液3的含量从6g逐次改变为10g来制备混合物，并通过相同的方法制备光阀。此时，悬浮液3的含量越多，高分子树脂2内的液态光偏振悬浮液3越不分散为球形的液滴5而形成为液滴5之间彼此连接的薄膜1。
[实施例3]
作为实施例1中的光偏振可变粒子4，使用尺寸为0.1～1μm以内的光偏振可变粒子4，例如使用导电性高且紫外线耐久性和热稳定性优异的氢化辛可宁丁光偏振可变粒子4，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例4]
作为实施例1中的光偏振可变粒子4，使用尺寸为0.1～1μm以内的光偏振可变粒子4，例如使用导电性高且紫外线耐久性和热稳定性优异的碘硫酸奎宁(herapathite)光偏振可变粒子4，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例5]
作为实施例1中的光偏振可变粒子4，使用尺寸为0.1～1μm以内的光偏振可变粒子4，例如使用导电性高且紫外线耐久性和热稳定性优异的吡嗪二羧酸多碘化钙(pyrazinedicarboxylic acid polycalcium iodide)光偏振可变粒子4，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例6]
作为防止晶体凝聚并提高分散性的分散助剂，使用高分子物质聚(甲基丙烯酸新戊酯-b-甲基丙烯酸羟乙酯)的A-B型嵌段共聚物，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例7]
作为防止晶体凝聚并提高分散性的分散助剂，使用高分子物质丙烯腈-苯乙烯的A-B型嵌段共聚物，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例8]
作为防止晶体凝聚并提高分散性的分散助剂，使用高分子物质聚(甲基丙烯酸新戊酯-b-苯乙烯)的A-B型嵌段共聚物，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例9]
在实施例1中，作为高分子树脂2使用聚乙烯醇缩丁醛，作为悬浮材料使用偏苯三酸三辛酯，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例10]
作为实施例9中的高分子树脂2的溶剂，使用甲乙酮、苯甲酸甲酯、甲苯、二甲苯等，并通过与实施例9相同的方法制备光阀。
[实施例11]
取代实施例1中的高分子树脂2，使用聚乙酸乙烯酯，而且使用己二酸酯类增塑剂，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例12]
取代实施例11中的增塑剂，使用邻苯二甲酸酯类、癸二酸酯类增塑剂，并通过与实施例11相同的方法制备光阀。
[实施例13]
作为实施例11中的高分子树脂2的溶剂，使用甲苯、二甲苯等溶剂，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例14]
取代实施例1中的高分子树脂2使用聚氨酯，作为悬浮材料使用邻苯二甲酸酯类、三邻苯二甲酸酯类、苯六甲酸酯类增塑剂，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
[实施例15]
作为实施例14中的高分子树脂2的溶剂，使用甲苯、二甲苯、甲乙酮、乙酸乙酯等溶剂，并通过与实施例1相同的方法制备光阀。
如此，本发明的光阀具有在形成薄膜1的高分子树脂2内以微小的液滴5形态分散有由分散助剂构成的液态光偏振悬浮液3的结构或者该液态光偏振悬浮液3的液滴5在高分子树脂2内以不规则的形态连接的结构。
在本发明中使用的光偏振悬浮液3中，以1～20wt％：80～99wt％的比例混合有光偏振可变粒子4和作为增塑剂的悬浮材料，所述增塑剂与薄膜介质高分子树脂2不相容或者部分相容，所述增塑剂与高分子树脂2的折射率之差在0.02以内，更优选在0.01以内。
在此使用的光偏振可变粒子4为一种多碘化合物，该多碘化合物为在与将成为薄膜介质的高分子树脂2不具备亲和性且提高光偏振可变粒子4的分散性的高分子分散剂的存在下，使得作为形成光偏振可变粒子4的基础物质的选自吡嗪2,3-二羧酸、吡嗪2,5-二羧酸、吡啶2,5-二羧酸、羟基喹啉、氢化辛可宁丁硫酸盐(Hydro cinchonidine sulfate)和2-羟基吡啶中的一种物质和碘化合物进行反应来制成的化合物。在美国专利公报第2,041,138号(E.H.Land)、第2,306,108号(Land等)、第2,375,963号(Thomas)、第4,270,841号(R.L.Saxe)及英国专利公报第433,455号中公开有光偏振可变粒子4(晶体)。
所述多碘化合物晶体为由硫酸奎宁与碘及碘化氢(HI)等进行反应而生成的碘硫酸奎宁(herapathite)晶体，奎宁生物碱系的其他种类的盐若与碘或碘化氢进行反应，也会形成硫酸辛可宁丁(cinchonidine disulfate)等的多碘化合物。
此外，若选择碘化物、氯化物、溴化物中的一种、碱或碱土类卤化物及/或氢卤酸中的一种、以及吡嗪羧酸、吡啶羧酸中的一种，并使它们一起反应，就会合成多碘化合物、多氯化合物或多溴化合物等的多卤化物。
本发明的光偏振可变粒子4优选使用尺寸为1μm以下、尤其尺寸为0.1～0.3μm的粒子。当光偏振可变粒子4的尺寸为1μm以上时，因残留在高分子树脂2内的粒子的二向色性效果(dichroism)，即使在施加电场的情况下，可能也会发生透明性(clarity)下降的问题。
作为在本发明中使用的分散助剂，使用A-B型嵌段共聚物，所述A-B型嵌段共聚物在特定悬浮材料内起到分散剂的作用，选择性地附着并包覆于光偏振晶体上，从而在进行相分离时，使得光偏振可变粒子4能够顺利移动到经过相分离后的液滴5内，而且该A-B型嵌段共聚物选择性地溶解于悬浮液3中，不具备导电性，粘度不过高，与薄膜介质不具备亲和性。
即，当使用这种双重聚合物时，A或B片段中的其中一个片段包覆光偏振可变粒子4的表面，剩余片段溶解到悬浮液3中，从而使得光偏振可变粒子4在悬浮液3中均匀分散，而且在进行相分离时，引导光偏振可变粒子4进入相分离的液滴5中。
作为这种A-B型嵌段共聚物，优选使用聚(甲基丙烯酸新戊酯-b-甲基丙烯酸羟乙酯)、丙烯腈-苯乙烯以及聚(甲基丙烯酸新戊酯-b-苯乙烯)嵌段共聚物等。
关于这种双重聚合物的详细内容，在A.Noshay&J.E.Mc Grath，“嵌段共聚物-概述与批判性调查”(“Block copolymers-overview&critical survey”)，学术出版社(Academic Press)，1977.P 83-163和R.J.Ceresa，“嵌段和接枝共聚物”(“Block andGraft Copolymer”)，巴特沃思出版公司(Butterworths，Co.)，1962.中有详细说明。
在本发明中使用的光偏振悬浮液3中的A-B型嵌段共聚物的含量优选为10wt％以下，更优选为2～5wt％。当包括更多量的A-B型嵌段共聚物时，会减慢感应速度，而且在电场强度较低的情况下会发生不可变的问题。此外，将磷酸盐类表面活性剂作为分散助剂使用也能制备具有可变特性的产品。
关于悬浮材料，在美国专利第1,951,664号、第2,290,581号、第3,625,869号及第4,442,019号中公开有将酯、油、芳香醇、芳香酯作为悬浮材料使用。
这种液态悬浮材料要求其电阻性高、粘度低且为惰性。在使用本发明的薄膜1来制备光阀时，选择与薄膜介质高分子树脂2不相容或部分相容且折射率与高分子树脂2的折射率之差在0.02以内的增塑剂。作为这种增塑剂，在本发明中可以使用邻苯二甲酸酯类(邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸丁辛酯等)；间苯二甲酸酯类(间苯二甲酸二辛酯)；苯六甲酸酯(mellitate)类(偏苯三酸三辛酯、偏苯三酸三辛基癸酯、偏苯三酸三烯丁酯(Trienebutyl trimellitate)等)；己二酸酯类(己二酸二辛酯等)；苯甲酸酯类(二乙基二醇、二苯甲酸酯等)增塑剂，关于这些增塑剂和高分子树脂2之间相容性的具体信息，在J.K.Sears等，“增塑剂技术”(“The technology of plasticizer”)，纽约州约翰威利父子出版公司(John Wiley&sons,N.Y.)，(1982)P966-1077中有详细说明。
可在制备本发明的薄膜1时使用的增塑剂和高分子树脂2之间的相容性如下表1所示。
[表1]
用于制备在高分子树脂2中以微小的液滴5形态分散有特定液体的结构的薄膜1或者在高分子树脂2中该特定液体的液滴5彼此连接的结构的薄膜1的方法中有以下几种方法：第一、对溶解有水溶性高分子物质的水溶液与根本不具备亲水性特性的悬浮材料进行机械混合，使之成为乳液状态(悬浮材料在高分子水溶液中被封装的状态)后，以规定的厚度进行涂覆，之后蒸发水分来制备薄膜1的方法；第二、聚合相分离法；第三、热致相分离法；第四、溶剂挥发相分离法；等等。
在使用液晶的光阀制备中部分采用这些方法，但在使用基于现有技术的光偏振悬浮液来制备薄膜1时，不仅难以将光偏振悬浮液3以液滴5形态分散在高分子树脂2内或者难以与高分子树脂2分离，而且难以使光偏振可变粒子4进入到分散在高分子树脂2内的液滴5中或者分离的悬浮液3中，因此未能得到使用。
另外，本发明的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀将由增塑剂和分散助剂构成的液态光偏振悬浮液3与高分子树脂2物质混合来制成乳液状态后进行相分离即可。其中，所述增塑剂用于提高光偏振可变粒子4(尺寸为0.1～1μm)的分散性，其与高分子树脂2(薄膜介质)之间不具备相容性或表现出部分相容性，所述增塑剂的折射率与高分子树脂2的折射率之差在0.02以内；所述分散助剂用于防止粒子凝聚和沉淀，在进行相分离时，使得光偏振可变粒子4能够容易移动到微小的液滴5中或液滴5的分离体中。
在本发明中，为了制备在特定高分子树脂2内以微小的液滴形态分散有液态光偏振悬浮液3的结构的薄膜1，或者制备该光偏振悬浮液3的液滴5在特定高分子树脂2内以不规则的形态连接在一起的结构的薄膜1，使用溶剂挥发相分离法、聚合相分离法和热致相分离法等。
然而，在使用乳化法(该方法为在制备基于液晶的光阀时使用的方法)的情况下，由于悬浮液3与水分反应而失去光偏振特性，因此具有难以制备相同特性的薄膜1的问题。
在本发明中，由于取代液晶而使用能够使光偏振可变粒子4分散在悬浮液3中的液态光偏振悬浮液3，因此与使用液晶的薄膜1形态的光阀不同，在未施加电场的情况下也不会导致光散射，从而表现出清晰度优异、视角大的深蓝色着色状态。
而且，本发明的特征在于制备如下的用于光阀的薄膜1，该用于光阀的薄膜1通过调节光偏振可变粒子4的含量或调节电场强度，从而能够任意调节透射光量，不仅如此，使用温度范围也为-20～120℃，该范围宽于使用液晶的透射率可变性薄膜1的使用温度范围，即使不添加紫外线吸收剂，也具有优异的紫外线耐久性。
在本发明的光阀制备方法中的第一种制备方法采用如下的溶剂挥发相分离法，该方法包括如下过程：首先由特定的溶剂溶解高分子树脂2，制备均匀的高分子树脂2溶液；均匀混合液态光偏振悬浮液3和所述高分子树脂2溶液；以及在涂覆有透明导电薄膜8的玻璃或高分子薄膜1上以10～200微米的厚度涂覆混合溶液，并在大气中和规定温度下挥发溶剂。
此时，当高分子树脂2固化时，在其上面热压其他透明导电玻璃或透明导电基板9来制备光阀。
在本发明的溶剂挥发相分离法中使用的高分子树脂2选用折射率在1.46～1.50的范围且与悬浮材料不相容或部分相容的聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙酸纤维素等热塑性树脂。
为了混合光偏振悬浮液3和高分子树脂2，首先需要用特定溶剂溶解高分子树脂2来制备高分子树脂2的溶液。下表2中示出高分子树脂2的特性及溶剂。
关于在本发明中使用的树脂溶剂，在表2中使用不与光偏振可变粒子4进行反应或不影响光偏振可变粒子4的特性的乙酸异戊酯、乙酸苄酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯等的酯类溶剂、以及甲乙酮、甲苯、二甲苯等的芳烃类溶剂来制备高分子树脂2的溶液。关于这些高分子树脂2的特性及溶剂的信息，在J.Brandrup等，“聚合物手册”(“Polymer handbook”)第三版，约翰威利父子出版公司，1989，VII/379-VII/403中有相应描述。
在基于溶剂挥发法制备本发明的薄膜1时，将含有增塑剂的液态光偏振悬浮液3和用溶剂溶解高分子树脂2后的物质均匀混合，其中，所述增塑剂与薄膜介质高分子树脂2不相容或者表现出部分相容性，所述增塑剂的折射率与所述高分子树脂2的折射率相近；所述溶剂不影响光偏振可变粒子4的光学特性。
[表2]
若将其混合溶液以规定的厚度涂覆于透明导电基板9上面后，在常温或规定温度下挥发溶剂，就会使高分子树脂2固化来发生相分离，从而制备在高分子树脂2中分散有液态光偏振悬浮液3的薄膜1。
此时，根据高分子树脂2和液态光偏振悬浮液3的混合比例，液态光偏振悬浮液3以微小的液滴5形态分散在高分子树脂2中或者以液滴5不规则地彼此连接的形态分散在高分子树脂2中，因此在如此制备的薄膜1上面贴附其他透明导电基板9来完成薄膜1型光阀。
在此情况下，分散的液滴5的尺寸为1～30μm，而液滴5的尺寸、液滴5的形态以及液滴5的不规则连接形态取决于溶剂挥发速度、构成光偏振悬浮液3的各种成分的浓度、所使用的光偏振悬浮液3和高分子树脂2溶液的粘度以及作为悬浮液3中悬浮介质的增塑剂与高分子树脂2的相容性等。
当对使用本发明薄膜1的光阀施加电场时，包含在被分离为分散的微小液滴5结构或者连接的液滴5结构的悬浮液3中的光偏振可变粒子4会与电场平行地排列，因此变得透明无色。
此时，着色及消色的可变速度取决于液态光偏振悬浮液3的粘度、尤其分散助剂的添加量、增塑剂的浓度及光偏振可变粒子4的尺寸及浓度。
使用本发明的第二种薄膜1的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀采用的是聚合相分离法，所述聚合相分离法将液态光偏振悬浮液3与高分子树脂的单体或预聚物均匀混合后，在涂覆有透明导电薄膜8的玻璃或其他透明导电基板9的上面以10～200微米的厚度涂覆其混合溶液，并覆盖其他形成有透明导电薄膜8的基板9后进行聚合来制备。在该方法中，作为高分子树脂2，可以使用作为热塑性树脂的甲基丙烯酸甲酯、乙烯丁醛等单体和作为热固性树脂的环氧树脂、有机硅、聚氨酯等。
在本发明中，直接使用前述溶剂挥发法中使用的液态光偏振悬浮液3，并在薄膜介质高分子树脂2为热固性树脂的情况下，使用商用环氧树脂并通过缩合反应来制备薄膜1，而在薄膜介质高分子树脂2为热塑性树脂的情况下，向甲基丙烯酸甲酯中将过氧化苯作为聚合引发剂来添加，并通过自由基反应来制备薄膜1。随着聚合反应的进行，高分子树脂2的链长变长，由此光偏振悬浮液3的溶解度逐渐降低，因此根据聚合进行程度，发生相分离，液态光偏振悬浮液3以微小的液滴5形态分散到高分子树脂2中。
在此情况下，根据聚合速度、各种成分的浓度、所使用的光偏振悬浮液3和高分子树脂2的粘度及扩散速度、包含在光偏振悬浮液3中的增塑剂与高分子树脂2的相容性等，液滴5的尺寸受到调整。
使用本发明的第三种薄膜1的光阀的制备方法及通过该方法制备的光阀采用的是热致相分离法，在所述热致相分离法中，若在以熔化温度以上的温度对薄膜介质热塑性树脂进行加热，使之熔化后，向其中均匀混合液态光偏振悬浮液3，之后缓慢冷却其混合液，则从规定温度开始发生相分离，制出在高分子树脂2中分散有液态光偏振悬浮液3的薄膜1。
此时，根据高分子树脂2和液态光偏振悬浮液3的混合比例，液态光偏振悬浮液3以微小的液滴5形态或者以多个液滴5不规则地彼此连接的形态分散在高分子树脂2中。此时，决定液滴5的尺寸、液滴5的形态及液滴5的连接形态的主要因素是冷却速度、粘度等物理变量。
在这种制备方法中，为了降低高分子树脂2的熔化温度，在添加与高分子树脂2具有相容性的增塑剂后进行加热来制备溶液。在这种加热后的高分子树脂2溶液中添加含有与高分子树脂2不具有相容性或者仅表现出部分相容性的增塑剂的液态光偏振悬浮液3后进行混合。将其混合物以规定的厚度涂覆于预先被加热为100℃左右的透明导电基板9上，并以5～10℃/分钟的速度进行冷却而制备薄膜1。
通过上述工艺完成薄膜1后，在其上面覆盖另一透明导电基板9并贴附电极来制备光阀，或者在冷却之前在涂覆层上面覆盖另一透明导电基板9并贴附电极来制备光阀。
本发明涉及的是通过形成电场来可人为地调节透光率的薄膜1，在未形成电场的情况下保持没有光散射的清晰的暗蓝色着色状态，在形成电场的情况下转换为透明无色状态。该过程表现出20万次以上的可逆的重复特性。可通过使包含在液态光偏振悬浮液3中的增塑剂的折射率与薄膜介质高分子树脂2的折射率一致，并且添加适量分散助剂来提高透明无色状态下的透射率及着色状态下的清晰度。所使用的电源是包括正弦波、矩形波及三角波在内的所有类型的周期信号(交流)，所述电源可在30～300V(有效值)和30Hz～10kHz的频率范围内驱动。
即，根据是否施加电场来变得透明或者着色，针对电场的感应时间在消色时(从着色状态转换为透明状态)为几百毫秒(mili-second)以内，在着色时(从透明状态转换为着色状态)为几十毫秒(mili-second)以内。
在使用本发明的薄膜1来制备光阀时使用的透明导电基板9使用涂覆有普通透明导电薄膜8的玻璃或高分子薄膜1，但为了防止因上下基板9之间的间隔狭窄，由混入杂质等而引起的短路现象，还可以使用在透明导电层上形成有左右透明绝缘层的基板9。
此外，当光阀为反射型光阀时(例如，汽车后视镜等)，还可以将作为反射体的铝、金或银等导电金属薄膜直接用作电极。
当对本发明的薄膜1未施加电场时，因悬浮材料中光偏振可变粒子4的布朗运动，通过光偏振可变粒子4的二向色性效果(dichroism)表现出清晰的着色状态。
但在施加电场时，光偏振可变粒子4与电场平行地排列，而且由于使用折射率与高分子树脂2的折射率相近的悬浮材料，因此转换为透明无色状态，而且不会出现不同视角下的散射及透明性下降。
此外，由于制成薄膜1形态，因此解决在直接使用液态光偏振悬浮液3来制备光阀的以往技术中存在的问题。
使用本发明的薄膜1的光阀可在室内隔断、建筑窗户玻璃、在电子产业及图像设备中使用的各种平面显示器件、各种仪表盘、以往的液晶显示器件的替代品、光学快门、各种室内外广告及导向标识牌、车窗玻璃、后视镜以及天窗(sun roof)玻璃等中使用，还可以应用于眼镜和护目镜等中。
另外，本发明并不仅仅限于上述实施例，在不脱离本发明要点的范围内，可进行修改及变形实施，这种修改及变形后的技术思想也应视作属于所附的权利要求书中记载的范围内。

Claims (7)

1.一种光阀的制备方法，其特征在于，
所述光阀由在与基板(9)之间的粘合力优异的高分子树脂(2)内以微小的液滴(5)形态分散有光偏振悬浮液(3)的薄膜(1)构成，其中，所述光偏振悬浮液(3)由5～20wt％的表现出光偏振特性且尺寸为0.2～0.5μm的光偏振可变粒子(4)、2～10wt％的分散助剂以及80～93wt％的作为增塑剂的悬浮材料构成，
所述液滴(5)和所述高分子树脂(2)的重量比为0.5～1：1，
其中高分子树脂(2)的折射率为1.46至1.50。
2.根据权利要求1所述的光阀的制备方法，其特征在于，
在所述光阀中包括如下两种液态光偏振悬浮液(3)中的一种或两种：
其中一种液态光偏振悬浮液(3)为，在增塑剂溶液中混合光偏振可变粒子(4)来制备的液态光偏振悬浮液(3)，该光偏振可变粒子(4)为在制备所述光偏振可变粒子(4)时通过添加与作为薄膜介质的高分子树脂(2)之间不具备亲和性并且提高光偏振可变粒子(4)的分散效果的高分子物质来制备的光偏振可变粒子(4)；
另一种液态光偏振悬浮液(3)为，通过在所述一种液态光偏振悬浮液(3)中进一步添加高分子分散剂来制备的液态光偏振悬浮液(3)。
3.根据权利要求2所述的光阀的制备方法，其特征在于，
将由溶剂溶解所述与基板(9)之间的粘合力优异的高分子树脂(2)而成的高分子树脂(2)溶液与液态光偏振悬浮液(3)混合后，通过基于热干燥方法的相分离法制备光阀。
4.根据权利要求3所述的光阀的制备方法，其特征在于，
所述高分子树脂(2)为聚乙烯醇缩丁醛，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁辛酯、间苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛基癸酯和偏苯三酸三辛基癸酯类增塑剂中的一种以上，将该增塑剂作为悬浮材料使用。
5.根据权利要求1所述的光阀的制备方法，其特征在于，
所述高分子树脂(2)为聚乙烯醇缩丁醛，关于构成所述光偏振悬浮液(3)的悬浮材料，将偏苯三酸三辛酯或偏苯三酸三辛基癸酯类增塑剂中的一种以上增塑剂作为悬浮材料使用。
6.根据权利要求1所述的光阀的制备方法，其特征在于，
所述分散助剂使用聚新戊酯-b-甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯腈-苯乙烯、聚甲基丙烯酸新戊酯-b-苯乙烯的A-B型嵌段共聚物或接枝聚合物。
7.通过权利要求1至6中的任一项所述的制备方法制备的光阀。
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