TWI627481B - 透光率可變的薄膜、其製造方法及使用 - Google Patents

透光率可變的薄膜、其製造方法及使用 Download PDF

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Abstract

本申請案是有關於一種透光率可變的薄膜、一種生產所 述透光率可變的薄膜的方法及其使用。藉由對固定有球間隔壁的配向薄膜的相對的配向薄膜的預傾斜進行調整以使在接通-斷開驅動時發生的反向傾斜最小化，本申請案的透光率可變的薄膜可解決驅動不均勻現象。本申請案的透光率可變的薄膜可用作天窗。

Description

透光率可變的薄膜、其製造方法及使用
本申請案是有關於一種透光率可變的薄膜、一種製造所述透光率可變的薄膜的方法及其使用。
本申請案主張於2016年7月27日提出申請的韓國專利申請案第10-2016-0095158號的優先權，所述韓國專利申請案的揭露內容全文併入本案供參考。
透光率可變的薄膜包括位於上面形成有第一配向薄膜的第一基板與上面形成有第二配向薄膜的第二基板之間的液晶層，且可配備有球間隔壁(ball spacer)作為單元間隙(cell gap)保持構件以在第一基板與第二基板之間保持恆定的單元間隙。
球間隔壁相較於柱間隔壁具有製程簡單且成本低的優點，但與第一配向薄膜或第二配向薄膜的固定力不足，因而使得球間隔壁可因自透光率可變的薄膜外部施加的外力而發生移動。當球間隔壁移動時，會在第一配向薄膜或第二配向薄膜上產生損傷(例如劃痕)。因此，會在受損的配向薄膜上發生液晶分子的失配(misalignment)。液晶分子的此種失配會造成漏光缺陷。因此， 需要一種技術來將球間隔壁固定於透光率可變的薄膜的場區中(專利文獻1：韓國專利公開案第2008-0099412號)。
為了固定球間隔壁並提高可分散性，可對其中表面粗糙度受到控制的基材施加構成球間隔壁的配向薄膜組成物。然而，當基材的表面粗糙度增大時，配向薄膜的界面變粗糙而具有無規(random)的預傾斜(pre-tilt)，且誘發反向傾斜的程度在接通/斷開驅動(on/off driving)時根據相對的配向薄膜的預傾斜而變化。一般而言，由於因配向薄膜的性質而幾乎不存在預傾斜，因此存在因肉眼所辨識的反向傾斜而發生驅動不均勻(drive unevenness)現象的問題。
本申請案是為了解決上述問題，並提供能夠藉由使在接通-斷開(on-off)驅動時發生的反向傾斜最小化來解決驅動不均勻現象的透光率可變的薄膜、一種製造所述透光率可變的薄膜的方法及其使用。
本申請案是有關於一種透光率可變的薄膜。圖1說明性地示出根據本申請案一個實施例的透光率可變的薄膜。如圖1所示，所述透光率可變的薄膜可包括：第一基板構件，包括第一電極薄膜(11)、形成於所述第一電極薄膜上的第一配向薄膜(12)及被固定至所述第一配向薄膜的球間隔壁(13)；第二基板構件，包括 第二電極薄膜(21)及形成於所述第二電極薄膜上且預傾斜角為0.2度至89度的第二配向薄膜(22)；以及液晶層(30)，形成於所述第一配向薄膜與所述第二配向薄膜之間。
本申請案的透光率可變的薄膜可藉由以下方式來確保驅動均勻性：對形成於第一配向薄膜的相對的一側上的第二配向薄膜的預傾斜進行調整以盡可能地抑制反向傾斜，並因此使肉眼所辨識的反向傾斜域(reverse tilt domain)的大小最小化。
以下，將詳細闡述本申請案的透光率可變的薄膜。
在本說明書中，預傾斜可具有角度(angle)及方向(direction)。預傾斜角可被稱為極角(polar angle)，且預傾斜方向亦可被稱為方位角(azimuthal angle)。
在本說明書中，無規(random)的預傾斜可意指預傾斜角或預傾斜方向並非恆定的預傾斜。
預傾斜角可意指液晶指向器(liquid crystal director)相對於配向薄膜的水平表面而形成的角。預傾斜方向可意指液晶指向器投射在配向薄膜的水平表面上的方向。
本文的用語「液晶指向器」可意指當液晶具有桿(rod)形狀時的長軸以及當液晶具有盤(discotic)形狀時的盤平面的法向軸。
第一基板構件可包括第一電極薄膜。第一電極薄膜可依序包括第一基底薄膜及第一電極層。
作為第一基底薄膜，舉例而言，可使用具有光學透明度 的基底薄膜。作為第一基底薄膜，可使用光學透明塑膠薄膜或薄片，抑或可使用玻璃。作為塑膠薄膜或薄片，可例示纖維素薄膜或薄片，例如二乙醯基纖維素(diacetyl cellulose，DAC)或三乙醯基纖維素(triacetyl cellulose，TAC)薄膜或薄片；環烯烴共聚物(cycloolefin copolymer，COP)薄膜或薄片，例如降冰片烯衍生樹脂薄膜或薄片；丙烯酸薄膜或薄片，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)，PMMA)薄膜或薄片；聚碳酸酯(polycarbonate，PC)薄膜或薄片；烯烴薄膜或薄片，例如聚乙烯(polyethylene，PE)薄膜或聚丙烯(polypropylene，PP)薄膜或薄片；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)薄膜或薄片；聚醚碸(poly ether sulfone，PES)薄膜或薄片；聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)薄膜或薄片；聚醚醯亞胺(polyetherimide，PEI)薄膜或薄片；聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate，PEN)薄膜或薄片；聚酯薄膜，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)薄膜或薄片；聚醯亞胺(polyimide，PI)薄膜或薄片；聚碸(polysulfone，PSF)薄膜或薄片；聚芳酯(polyarylate，PAR)薄膜或薄片或者氟樹脂薄膜或薄片等，且一般而言，可使用纖維素薄膜或薄片、聚酯薄膜或薄片或者丙烯酸薄膜或薄片等，且較佳地，可使用三乙醯基纖維素(TAC)薄膜或薄膜，但並非僅限於此。
作為第一電極層，可使用透明導電層。舉例而言，作為第一電極層，可使用藉由沈積導電聚合物、導電金屬、導電奈米 線或例如氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)等金屬氧化物而形成的電極層。此外，能夠形成透明導電層的各種材料及形成方法為已知的，所述材料及形成方法可不加限制地應用。
第一基板構件可包括第一配向薄膜。第一配向薄膜可形成於第一電極薄膜上。作為第一配向薄膜，可適當地選擇並使用對相鄰液晶具有配向能力的配向薄膜。作為第一配向薄膜，舉例而言，可使用接觸型配向薄膜(例如摩擦配向薄膜)或非接觸型配向薄膜(例如光配向薄膜)。根據本發明的一個實施例，第一配向薄膜可為光配向薄膜。
光配向薄膜可包含光配向薄膜材料。在本說明書中，配向薄膜材料可意指能夠誘發相鄰液晶的配向的材料。在本說明書中，光配向薄膜材料可意指藉由光照射(例如，照射經偏振紫外線)而顯示出液晶配向的材料。可藉由利用光照射光配向材料以藉由光異構化反應、光降解反應或光二聚反應進行配向來獲得光配向薄膜材料。可根據經偏振紫外線的照射角來調整光配向薄膜的預傾斜角，且可根據經偏振紫外線的照射方向來形成光配向薄膜的預傾斜方向。光配向薄膜的預傾斜角趨於隨著經偏振紫外線的照射角增大而增大。
光配向薄膜材料可為選自由例如聚醯胺、聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚醯胺酸及聚桂皮酸酯組成的群組中的至少一種。根據本發明的一個實施例，可使用聚桂皮酸酯作為光配向薄膜材料。
可考慮到本申請案的目的來對第一配向薄膜的厚度進行 適當選擇。舉例而言，第一配向薄膜的厚度可為50奈米至1000奈米。
第一基板構件可包括被固定至第一配向薄膜的球間隔壁。在本說明書中，球間隔壁被固定至第一配向薄膜的事實意味著球間隔壁牢固地黏附至第一配向薄膜。具體而言，在本說明書中，球間隔壁被固定至第一配向薄膜的事實與間隔壁簡單地接觸配向薄膜的含義不同，其可意指間隔壁被固定至配向薄膜的一側且因此不會因外力或壓力而移動的狀態。可確認間隔壁是否被固定至配向薄膜，舉例而言，藉由所述配向薄膜，間隔壁在液晶單元被拆開時，亦會得到保持。如圖1所示，球間隔壁(13)的下部部分可經由形成於第一配向薄膜(12)的上部部分上的固化產物(14)被固定至第一配向薄膜。固化產物(14)可存在於第一配向薄膜上的彼此間隔開的多個區中。此外，固化產物(14)可具有斜面。固化產物(14)的上表面可具有與球間隔壁(13)的下表面的凸出部對應的凹陷部。固化產物(14)的上表面的凹陷部與球間隔壁的下表面的凸出部可彼此緊密接觸。
固化產物可包含可固化材料。作為可固化材料，可使用可熱固化材料或可光固化材料。作為可光固化材料，可使用可紫外線固化材料。作為可熱固化材料，舉例而言，可使用矽酮樹脂、矽樹脂、呋喃樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、胺基樹脂、酚樹脂、脲樹脂、聚酯樹脂或三聚氰胺樹脂等。作為可紫外線固化材料，通常可使用丙烯酸聚合物，例如聚酯丙烯酸酯聚合物、 聚苯乙烯丙烯酸酯聚合物、環氧丙烯酸酯聚合物、聚胺基甲酸酯丙烯酸聚合物或聚丁二烯丙烯酸酯聚合物、矽酮丙烯酸酯聚合物或烷基丙烯酸酯聚合物等。
根據本發明的一個實施例，可使用光配向材料作為可固化材料。作為光配向材料，可使用聚醯胺、聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚醯胺酸或聚桂皮酸酯等。
球間隔壁(13)的上部部分可與第二配向薄膜(22)接觸。球間隔壁(13)可保持間隙，以使得可在第一配向薄膜(12)與第二配向薄膜(22)之間形成液晶層(30)。
可考慮到本申請案的目的來對球間隔壁的直徑進行適當選擇。舉例而言，球間隔壁的直徑可為2微米至100微米，更具體而言為8微米至30微米。當球間隔壁的直徑處於上述範圍內時，可保持適當的間隙以使得可在第一配向薄膜與第二配向薄膜之間形成液晶層。
可考慮到本申請案的目的來對構成球間隔壁的材料進行適宜選擇。舉例而言，球間隔壁可包含選自由碳系材料、金屬系材料、氧化物系材料及其複合材料組成的群組中的至少一種。當球間隔壁是由上述材料製成時，會適宜地達成透光率可變的薄膜。
可考慮到本申請案的目的來對第一配向薄膜的表面粗糙度進行適當選擇。舉例而言，第一配向薄膜的表面粗糙度可為3奈米至100奈米。當第一配向薄膜的表面粗糙度處於上述範圍內時，可確保被固定至第一配向薄膜的球間隔壁的可分散性。在圖1 中，第一配向薄膜(12)表面的突起部可意味著第一配向薄膜具有上述表面粗糙度。
如在本申請案的技術問題中所述，當對第一配向薄膜的表面粗糙度進行調整以確保球間隔壁的可分散性時，第一配向薄膜具有無規的預傾斜，且亦可因接通-斷開(on-off)驅動時的反向傾斜而發生驅動不均勻現象。本申請案的透光率可變的薄膜可藉由對第二配向薄膜的預傾斜進行調整以使反向傾斜最小化來解決驅動不均勻現象。
可藉由以下方式來調整第一配向薄膜的表面粗糙度：在第一配向薄膜中包含奈米顆粒，利用模具來模製第一配向薄膜，利用局部可侵蝕性溶劑(partially erodible solvent)對第一配向薄膜進行局部侵蝕，或對第一配向薄膜施加物理力。
根據本發明的一個實施例，可藉由在第一配向薄膜中包含奈米顆粒來調整第一配向薄膜的表面粗糙度。在此種情形中，第一配向薄膜可包含配向薄膜材料及奈米顆粒。根據本申請案的一個實施例，配向薄膜材料可為光配向薄膜材料。奈米顆粒可以分散於第一配向薄膜中的狀態存在。奈米顆粒可自配向薄膜材料的表面突起而引起表面粗糙度。
在本說明書中，奈米顆粒可意指平均粒徑以奈米(nm)為單位的顆粒，例如平均粒徑為1奈米至小於1,000奈米的顆粒。根據本發明的一個實施例，奈米顆粒的平均粒徑可為例如200奈米至500奈米。當奈米顆粒的平均粒徑處於上述範圍內時，可藉 由對第一配向薄膜賦予適當的表面粗糙度來確保球間隔壁的可分散性。
作為奈米顆粒，可使用無機奈米顆粒或有機奈米顆粒。舉例而言，作為奈米顆粒，可使用例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)，PMMA)等有機顆粒。
第二基板構件可包括第二電極薄膜。第二電極薄膜可依序包括第二基底薄膜及第二電極層。對於第二基底薄膜及第二電極層而言，第一基底薄膜及第一電極層的內容可同等地適用。
第二基板構件可包括形成於第二電極薄膜上且預傾斜角為0.2度至89度的第二配向薄膜。更具體而言，預傾斜角的上限可為20度或小於20度、15度或小於15度、12.5度或小於12.5度、10度或小於10度、9.5度或小於9.5度、9度或小於9度、8.5度或小於8.5度、8度或小於8度、7.5度或小於7.5度、7度或小於7度、6.5度或小於6.5度、6度或小於6度、5.5度或小於5.5度、5度或小於5度、4.5度或小於4.5度、4度或小於4度、3.5度或小於3.5度、3度或小於3度、2.5度或小於2.5度、2度或小於2度、1.5度或小於1.5度、1度或小於1度或者0.5度或小於0.5度。更具體而言，預傾斜角的下限可為0.2度或大於0.2度、0.25度或大於0.25度、0.3度或大於0.3度、0.35度或大於0.35度、0.4度或大於0.4度或者0.45度或大於0.45度。當第二配向薄膜的預傾斜角處於上述範圍內時，可藉由盡可能地抑制反向傾斜以使肉眼所辨識的反向傾斜域的大小最小化來確保驅動均勻 性。
可考慮到本申請案的目的來對第二配向薄膜的厚度進行適當選擇。舉例而言，第二配向薄膜的厚度可為50奈米至1000奈米。當第二配向薄膜的厚度處於上述範圍內時，可更有利地藉由盡可能地抑制反向傾斜以使肉眼所辨識的反向傾斜域的大小最小化來確保驅動均勻性。
作為第二配向薄膜，舉例而言，可使用接觸型配向薄膜(例如摩擦配向薄膜)或非接觸型配向薄膜(例如光配向薄膜)。根據本發明的一個實施例，第二配向薄膜可為光配向薄膜。光配向薄膜可包含光配向薄膜材料。光配向薄膜材料可為選自由例如聚醯胺、聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚醯胺酸及聚桂皮酸酯組成的群組中的至少一種。根據本發明的一個實施例，可使用聚桂皮酸酯作為光配向薄膜材料。第二配向薄膜可不包含奈米顆粒。亦即，與第一配向薄膜一樣，第二配向薄膜可不具有有意引起的表面粗糙度以確保球間隔壁的可分散性。
可藉由已知對配向薄膜的預傾斜角進行調整的方法來調整第二配向薄膜的預傾斜角。舉例而言，當第二配向薄膜為光配向薄膜時，可藉由對用於形成光配向薄膜的光照射角進行調整來獲得預傾斜角。
如圖1所示，透光率可變的薄膜可包括形成於第一配向薄膜(12)與第二配向薄膜(22)之間的液晶層(30)。液晶層可存在於第一配向薄膜與第二配向薄膜之間的其中不存在球間隔壁 (13)的區中。液晶層可包含液晶化合物。圖1說明性地示出相鄰於第二配向薄膜(22)的液晶化合物(31)的配向狀態。可根據第二配向薄膜的預傾斜角來確定在不施加電壓時的液晶化合物的配向狀態。
液晶化合物可以其中液晶化合物的配向可在液晶層內切換的狀態存在。在本說明書中，可進行切換的配向可意味著可藉由外力(例如施加電壓)來改變液晶化合物的配向方向。作為液晶化合物，舉例而言，可使用層列型(smectic)液晶化合物、向列型(nematic)液晶化合物或膽甾型(cholesteric)液晶化合物等。作為液晶化合物，可使用無任何可聚合基或可交聯基的液晶化合物，以在外部作用(例如來自外部的電壓)條件下改變配向。
液晶層可更包含各向異性染料。在本說明書中，用語「染料」可意指能夠強烈地吸收及/或修改處於可見光區(例如，波長範圍為400奈米至700奈米)內的光的材料，且用語「各向異性染料」可意指能夠各向異性地吸收處於可見光區的至少一些範圍或所有範圍內的光的材料。
作為各向異性染料，舉例而言，可選擇並使用已知具有可根據液晶的配向狀態進行配向的性質的已知染料。作為各向異性染料，舉例而言，可使用黑色染料(black dye)。此種染料例如已知為偶氮染料或蒽醌染料，但並非僅限於此。
可考慮到本申請案的目的來對各向異性染料的雙色比(dichroic ratio)進行適當選擇。舉例而言，各向異性染料的雙色 比可為5或大於5至20或小於20。在本說明書中，用語「雙色比」可意指例如在p型染料的情形中，藉由將與染料的長軸方向平行的經偏振光的吸收率除以與垂直於長軸方向的方向平行的經偏振光的吸收率而獲得的值。各向異性染料至少在處於可見光區的波長範圍內(例如在約380奈米至700奈米或約400奈米至700奈米的波長範圍內)的一些波長下或任何波長下可具有雙色比。
可考慮到本申請案的目的來對液晶層中的各向異性染料的含量進行適當選擇。舉例而言，液晶層中的各向異性染料的含量可為0.1重量%或大於0.1重量%至10重量%或小於10重量%。當液晶層中的各向異性染料的含量處於上述範圍內時，會適宜地表現出透光率可變特性。
本申請案的透光率可變的薄膜可依據是否施加電壓來調整透光率。舉例而言，透光率可變的薄膜可藉由對不施加電壓時及施加電壓時的液晶層的配向進行調整來調整透光率。可根據配向方向來對液晶及各向異性染料進行配向。
在本說明書中，水平配向可意指液晶分子的指向器相對於液晶層的平面在水平方向上進行配向的狀態，例如形成0度至10度、0度至5度、較佳為約0度的配向狀態。
在本說明書中，垂直配向狀態可意指液晶分子的指向器相對於液晶層的平面在垂直方向上進行配向的狀態，例如形成約80度至90度、約85度至90度、較佳為約90度的配向狀態。
在一個實例中，第一配向薄膜及/或第二配向薄膜可為水 平配向薄膜。水平配向薄膜可誘發相對於相鄰液晶分子的水平配向。在一個實例中，液晶層可使用具有正介電各向異性的液晶。在此種情形中，液晶層在不施加電壓的狀態下處於水平配向狀態，且可在施加電壓的狀態下轉變成垂直配向狀態。當液晶層處於水平配向狀態時，可因各向異性染料的光吸收率而降低透光率。當液晶層處於垂直配向狀態時，會降低各向異性染料的光吸收率，以使得可增大透光率。
本申請案是有關於一種製造透光率可變的薄膜的方法。以下，儘管闡釋了所述製造方法，然而在透光率可變的薄膜的各項中闡釋的內容可同樣地應用於與透光率可變的薄膜重複的問題。
所述製造方法可包括：在包括第一電極薄膜、形成於所述第一電極薄膜上的第一配向薄膜及被固定至所述第一配向薄膜的球間隔壁的第一基板構件以及包括第二電極薄膜及形成於所述第二電極薄膜上且預傾斜角為0.2度至89度的第二配向薄膜的第二基板構件中，在所述第一配向薄膜與所述第二配向薄膜之間形成液晶層的製程。
可藉由在第一電極薄膜上形成第一配向薄膜來製造第一基板構件。當第一配向薄膜形成後，可進一步執行將所述第一配向薄膜調整成具有約3奈米至100奈米的表面粗糙度的製程。如上所述，可藉由以下方式來調整第一配向薄膜的表面粗糙度：在第一配向薄膜中包含奈米顆粒，利用模具來模製第一配向薄膜， 利用局部可侵蝕性溶劑對第一配向薄膜進行局部侵蝕，或對第一配向薄膜施加物理力。
根據本發明的一個實施例，可藉由在第一配向薄膜中包含奈米顆粒來調整第一配向薄膜的表面粗糙度。在此種情形中，可藉由在所述第一電極薄膜上對包含奈米顆粒及配向材料的第一配向薄膜組成物進行塗佈、乾燥及固化來形成第一配向薄膜。所述固化可藉由利用經偏振紫外線照射所述組成物來執行。
作為第一配向薄膜組成物，可使用其中奈米顆粒及配向材料(例如，光配向材料)分散於溶劑中的溶液。作為溶劑，可使用例如環己酮等有機溶劑。
為形成第一配向薄膜，可將第一配向薄膜組成物塗佈至約20奈米至約1000奈米的厚度。可在約80℃至100℃的溫度下將經塗佈組成物乾燥約1分鐘至約3分鐘。可利用強度為約50毫瓦/平方公分(mW/cm2)至1000毫瓦/平方公分的經偏振紫外線將經乾燥組成物照射約5秒至60秒並固化。
可藉由在第一配向薄膜上對構成球間隔壁的球間隔壁組成物及可固化材料進行塗佈、乾燥及固化來固定球間隔壁。所述固化可藉由利用經偏振紫外線照射所述組成物來執行。
作為球間隔壁組成物，可使用其中球間隔壁及可固化材料(例如，光配向材料)分散於溶劑中的溶液。作為溶劑，可使用例如環己酮等有機溶劑。
可將球間隔壁組成物塗佈至約20奈米至1000奈米的厚 度以將球間隔壁固定至第一配向薄膜。可在約80℃至100℃的溫度下將經塗佈組成物乾燥約1分鐘至約3分鐘。可利用強度為約50毫瓦/平方公分至1000毫瓦/平方公分的經偏振紫外線將經乾燥組成物照射約5秒至60秒並固化。
可藉由在第二電極薄膜上形成第二配向薄膜來製造第二基板構件。可藉由在第二電極薄膜上對包含配向材料的第二配向薄膜組成物進行塗佈、乾燥及固化來形成第二配向薄膜。所述固化可藉由利用經偏振紫外線照射所述組成物來執行。
作為第二配向薄膜組成物，可使用其中配向材料(例如，光配向材料)分散於溶劑中的溶液。作為溶劑，可使用例如環己酮等有機溶劑。
可將第二配向薄膜組成物塗佈至約20奈米至1000奈米的厚度。可在約80℃至100℃的溫度下將經塗佈組成物乾燥約1分鐘至約3分鐘。可利用強度為約50毫瓦/平方公分至1000毫瓦/平方公分的經偏振紫外線將經乾燥組成物照射約5秒至60秒並固化。可藉由利用經偏振紫外線傾斜地照射所述組成物來執行第二配向薄膜組成物的固化，以使得第二配向薄膜的預傾斜角為0.2度至89度。經偏振紫外線的照射角可為例如5度至85度。具體而言，經偏振紫外線的照射角可為5度或大於5度、10度或大於10度、15度或大於15度或者20度或大於20度，且可為85度或小於85度、80度或小於80度、75度或小於75度或者70度或小於70度。經偏振紫外線的照射角更具體而言可為15度至25度、 40度至50度或65度至75度。
可例如藉由以下方法在第一基板構件與第二基板構件之間形成液晶層：在第一基板構件的第一配向薄膜上塗佈液晶組成物以形成液晶層，且接著積層第二基板構件以使得第二配向薄膜與球間隔壁接觸。所述液晶組成物可包含在透光率可變的薄膜中闡述的液晶化合物或各向異性染料。
本申請案是有關於透光率可變的薄膜的使用。本申請案的透光率可變的薄膜可應用於可應用透光率變化的所有裝置。舉例而言，本申請案的透光率可變的薄膜可應用於天窗(sunroof)、護目鏡、太陽鏡或頭盔等，以提供透光率可變的裝置。只要透光率可變的裝置包括本申請案的透光率可變的薄膜，其他部件、結構等無特別限制，且此項技術中已知的所有內容均可適當地應用。
藉由對固定有球間隔壁的配向薄膜的相對的配向薄膜的預傾斜進行調整以使在接通-斷開驅動時發生的反向傾斜最小化，本申請案的透光率可變的薄膜可解決驅動不均勻現象。本申請案的透光率可變的薄膜可用於天窗、護目鏡、太陽鏡或頭盔等。
11‧‧‧第一電極薄膜
12‧‧‧第一配向薄膜
13‧‧‧球間隔壁
14‧‧‧固化產物
21‧‧‧第二電極薄膜
22‧‧‧第二配向薄膜
30‧‧‧液晶層
31‧‧‧液晶化合物
圖1示出根據本申請案的實例1的透光率可變的薄膜。
圖2示出比較例1的透光率可變的薄膜。
圖3至圖5分別為實例1至實例3的驅動影像。
圖6為比較例1的驅動影像。
圖7示出實例1及比較例1的隨著角度而變化的霧度值。
以下，將參考以下實例詳細地闡述本申請案，但本申請案的範圍不受以下實例限制。
實例1
第一配向薄膜組成物的製備
將9.675克溶劑(環己酮)、0.325克光配向材料(5-降冰片烯-2-甲基-4-甲氧基桂皮酸酯)及0.01克奈米顆粒(聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)，積水公司(SEKISUI Co.)，平均粒徑：370奈米)添加至20毫升的小瓶(vial)中並進行了混合。
球間隔壁組成物的製備
將9.675克溶劑(環己酮)、0.065克光配向材料(5-降冰片烯-2-甲基-4-甲氧基桂皮酸酯)及0.1克球間隔壁(KBN-510，積水公司，粒徑：10微米)添加至20毫升的小瓶(vial)中並進行了混合。
第二配向薄膜組成物的製備
將9.675克溶劑(環己酮)及0.325克光配向材料(5-降冰片烯-2-甲基-4-甲氧基桂皮酸酯)添加至20毫升的小瓶(vial)中並進行了混合。
第一基板構件的製造
利用#4麥爾棒(Meyer bar)在第一電極薄膜(PC/ITO薄膜，寬度×長度=100毫米×100毫米)的氧化銦錫(ITO)層上將奈 米顆粒組成物塗佈至約300奈米的厚度。在約80℃下將經塗佈組成物乾燥了約2分鐘。利用強度為200毫瓦/平方公分的經偏振紫外線將經乾燥組成物垂直(0度)照射了10秒並固化，以形成第一配向薄膜。利用#10麥爾棒在第一配向薄膜上將球間隔壁組成物塗佈至約60奈米的厚度。在約100℃下將經塗佈組成物乾燥了約2分鐘。利用強度為約200毫瓦/平方公分的經偏振紫外線將經乾燥組成物垂直(0度)照射了10秒，以將球間隔壁固定至第一配向薄膜，藉此製造第一基板構件。
第二基板構件的製造
利用#4麥爾棒在第二電極薄膜(PC/ITO薄膜，寬度×長度=100毫米×100毫米)的氧化銦錫層(ITO)上將第二配向薄膜組成物塗佈至約300奈米的厚度。在約80℃下將經塗佈組成物乾燥了約2分鐘。利用強度為約200毫瓦/平方公分的經偏振紫外線以約70度的傾斜角將經乾燥組成物照射了約10秒以製造第二基板構件。
單元積層
在第一基板構件的第一配向薄膜上施加了1克包含液晶及偶氮系染料的液晶組成物(默克公司(Merck)，MDA-14-4145)，且接著積層第二基板構件，以使得第二配向薄膜與球間隔壁接觸，藉此製造單元。
實例2
除了在製造第二基板構件時，將經偏振紫外線照射條件 變為約45度的傾斜角來製造配向薄膜以外，以與實例1相同的方式生產了液晶單元。
實例3
除了在製造第二基板構件時，將經偏振紫外線照射條件變為約20度的傾斜角來製造配向薄膜以外，以與實例1相同的方式生產了液晶單元。
比較例1
除了在製造第二基板構件時將用於形成第二配向薄膜的經偏振紫外線的照射角變為垂直的(0度)以外，以與實例1相同的方式生產了單元。
量測例1-預傾斜角量測
對實例1至實例3以及比較例1的上部板的第二配向薄膜的預傾斜角進行了量測，且結果示於下表1中。圖1及圖2分別說明性地示出實例1至實例3以及比較例1的相鄰於第二配向薄膜的液晶化合物的配向狀態。藉由利用軸掃描(Axoscan)(軸麥提克公司(Axometics,Inc.))設備量測並模擬相位差值，對預傾斜角進行了量測。具體而言，將塗佈有第二配向薄膜的各向同性基材形成為反平行(anti-parallel)定向結構以製造單元間隙為3微米的裝置，且接著藉由以下方式對預傾斜角進行了量測：自70度至-70度以0.1度為間隔量測相位差，且接著藉由相同角度下的相位差的差異利用2×2瓊斯矩陣(Jones matrix)根據液晶層的分子排列進行模擬。
評估例1-域大小的評估(顯微觀察(microscopic observation))
對於實例1至實例3以及比較例1，對是否執行均勻地驅動進行了評估。具體而言，藉由利用顯微鏡對在低電壓驅動(3伏特)下液晶表現出的反向傾斜域的大小進行量測的方法進行了評估。
圖3至圖5以及圖6分別為實例1至實例3以及比較例1的驅動影像。圖3至圖5以及圖6中的左側影像為在3伏特(交流電壓(AC))下的單元照片，且圖3至圖5以及圖6中的右側影像為在3伏特(交流電壓(AC))下的顯微照片(放大率為4)。自圖3至圖5，觀察到實例1至實例3的反向傾斜域的大小為約10微米至30微米，且自圖6，觀察到比較例1的反向傾斜域的大小為約200微米至500微米，藉此可以看到實例1相較於比較例1而言被均勻地驅動。
評估例2-電光學特性的評估(霧度計量測)
對於實例1及比較例1，對是否執行均勻地驅動進行了評估。具體而言，藉由在施加電壓的同時利用霧度計(hazemeter，NDH-5000SP)設備對隨著角度(視角)而變化的霧度值進行量測 的方法，針對實例1及比較例1的元件進行了評估。
圖7示出實例1及比較例1的隨著角度而變化的霧度值的量測結果。如圖7所示，實例1表現出在0度下為5.71%、在10度下為4.50%、在20度下為4.04%、及在30度下為3.38%，且比較例1表現出在0度為9.48%、在10度下為9.38%、在20度下為8.40%、及在30度下為6.79%，藉此可確認到比較例1的隨著角度而變化的霧度值大於實例1的霧度值。造成上述結果的原因在於比較例1的反向傾斜域的大小大於實例1的反向傾斜域的大小，藉此可以看到實例1相較於比較例1而言得到更均勻地驅動。

Claims (14)

  1. 一種透光率可變的薄膜，包括第一基板構件，包括第一電極薄膜、形成於所述第一電極薄膜上的第一配向薄膜及固定至所述第一配向薄膜的球間隔壁，第二基板構件，包括第二電極薄膜及形成於所述第二電極薄膜上且預傾斜角為0.2度至89度的第二配向薄膜，以及液晶層，形成於所述第一配向薄膜與所述第二配向薄膜之間，其中所述第一配向薄膜的表面粗糙度為3奈米至100奈米。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述球間隔壁的下部部分經由形成於所述第一配向薄膜的上部部分上的固化產物被固定至所述第一配向薄膜。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述球間隔壁的上部部分接觸所述第二配向薄膜以保持間隙，使得能夠在所述第一配向薄膜與所述第二配向薄膜之間形成所述液晶層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述球間隔壁的直徑為2微米至100微米，且包含選自由碳系材料、金屬系材料、氧化物系材料及其複合材料組成的群組中的至少一種。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述第一配向薄膜具有無規的預傾斜。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述第一配向薄膜包含配向薄膜材料及奈米顆粒。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述液晶層包含層列型液晶化合物、向列型液晶化合物或膽甾型液晶化合物。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述液晶層更包含各向異性染料。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述第一配向薄膜及所述第二配向薄膜為光配向薄膜。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜，其中所述第一配向薄膜及所述第二配向薄膜為水平配向薄膜，且所述液晶層在不施加電壓的狀態下處於水平配向狀態，並在施加電壓的狀態下轉變成垂直配向狀態。
  11. 一種製造透光率可變的薄膜的方法，包括：在包括第一電極薄膜、形成於所述第一電極薄膜上的第一配向薄膜及被固定至所述第一配向薄膜的球間隔壁的第一基板構件以及包括第二電極薄膜及形成於所述第二電極薄膜上且預傾斜角為0.2度至80度的第二配向薄膜的第二基板構件中，在所述第一配向薄膜與所述第二配向薄膜之間形成液晶層的製程，其中所述第一配向薄膜的表面粗糙度為3奈米至100奈米。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的製造透光率可變的薄膜的方法，其中藉由在所述第二電極薄膜上對包含配向材料的第二配向薄膜組成物進行塗佈、乾燥及固化來形成所述第二配向薄膜。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的製造透光率可變的薄膜的方法，其中所述第二配向薄膜組成物的所述固化是藉由利用經偏振紫外線以5度至85度的傾斜角度照射所述組成物來執行。
  14. 一種天窗，包括如申請專利範圍第1項所述的透光率可變的薄膜。
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