TWI804912B - 包含壓敏黏著劑的液晶胞以及天窗 - Google Patents

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Abstract

本申請案提供一種壓敏黏著劑以及包含所述壓敏黏著劑 的液晶胞，所述壓敏黏著劑適當地保持胞間隙，由於上部基板與下部基板之間的優異黏著力而有利於實施為柔性元件，並且能夠藉由最小化例如按壓或推動壓敏黏著劑等缺陷來提供具有優異的電光性質及外觀均勻性的液晶胞。此種液晶胞可應用於各種光調變裝置，例如天窗、眼鏡、智慧型窗戶、窗戶保護膜、柔性顯示元件、用於顯示3D影像的主動延遲器或視角控制膜。

Description

包含壓敏黏著劑的液晶胞以及天窗
本申請案是有關於一種壓敏黏著劑、液晶胞以及天窗。
本申請案主張於2020年7月2日提出申請的韓國專利申請案第10-2020-0081286號的優先權的權益，所述韓國專利申請案的揭露內容全文併入本案供參考。
為使用柔性基板的液晶膜胞具有長期穩定性及大面積可擴展性，保持上部基板與下部基板之間的胞間隙並在上部基板與下部基板之間施加黏著力是重要的。
非專利文獻1(「用於柔性液晶顯示器的兩個塑膠基板的緊密結合」，SID討論會摘要，38，第653-656頁(2007))揭露了一種技術：在一個基板上形成呈具有胞間隙高度的柱或壁形式的有機膜圖案，並使用黏著劑將其固定至相對的基板。然而，在此種技術中，黏著劑應僅位於柱或壁表面上，但將黏著劑微壓印在柱或壁表面上的技術具有高製程難度；難以控制黏著劑的厚度及面積；當層疊上部基板及下部基板時，黏著劑很有可能溢出；並且存在黏 著劑污染至配向膜或液晶中的風險。
為保持液晶胞的胞間隙並確保上部基板與下部基板之間的貼附力，可考量在下部基板上形成間隔件及配向膜，在上部基板上形成具有液晶取向力及貼附力兩者的壓敏黏著劑，且然後將所述兩者結合在一起。在此種液晶胞的情形中，在層疊進行結合時或在執行加壓處理器作為後處理時，會出現按壓或推動壓敏黏著劑的缺陷，此導致液晶胞的電光性質及外觀均勻性降低。
本申請案提供一種壓敏黏著劑、包含所述壓敏黏著劑的液晶胞以及天窗，所述壓敏黏著劑適當地保持胞間隙，由於上部基板與下部基板之間的優異貼附力而有利於實施為柔性元件，並且能夠藉由最小化例如按壓或推動壓敏黏著劑等缺陷來提供具有優異的電光性質及外觀均勻性的液晶胞。
本申請案是有關於壓敏黏著劑。壓敏黏著劑可在25℃的溫度及6弧度/秒(rad/sec)的頻率下具有700千帕(kPa)或大於700千帕的儲能彈性模數(storage elastic modulus)。所述壓敏黏著劑可具有35%或大於35%的凝膠分數(gel fraction)。本申請案的壓敏黏著劑具有在預定範圍內的儲能彈性模數及凝膠分數，由此即使將其應用於製造液晶胞，亦可將例如按壓或推動壓敏黏著劑 等缺陷最小化。
所述壓敏黏著劑可為光學透明的。對於可見光區(例如，380奈米至780奈米的波長)，所述壓敏黏著劑可具有80%或大於80%、85%或大於85%、90%或大於90%、或者95%或大於95%的平均透射率。
所述壓敏黏著劑在25℃的溫度及6弧度/秒的頻率下的儲能彈性模數可例如在700千帕至2,000千帕的範圍內。具體而言，所述儲能彈性模數可為700千帕或大於700千帕、或750千帕或大於750千帕，並且可為2,000千帕或小於2,000千帕、1,800千帕或小於1,800千帕、1,600千帕或小於1,600千帕、1,400千帕或小於1,400千帕、或1,200千帕或小於1,200千帕。當壓敏黏著劑的儲能彈性模數在上述範圍內時，其使壓敏黏著劑在用於製造液晶胞時例如按壓或推動壓敏黏著劑等缺陷最小化，同時確保貼附力，由此可確保優異的電光性質及外觀均勻性。
壓敏黏著劑的凝膠分數G(%)可由以下方程式1定義。壓敏黏著劑的凝膠分數可為例如35%至50%。凝膠分數可具體而言為50%或小於50%、45%或小於45%、或40%或小於40%。當壓敏黏著劑的凝膠分數在上述範圍內時，其使壓敏黏著劑在用於製造液晶胞時例如按壓或推動壓敏黏著劑等缺陷最小化，同時確保貼附力，由此可確保優異的電光性質及外觀均勻性。
[方程式1]G(%)=B/A×100
在方程式1中，A為壓敏黏著劑的初始質量(g)，且B為壓敏黏著劑在60℃的溶劑中浸泡24小時且然後在150℃下乾燥30分鐘後不溶物的質量(g)。壓敏黏著劑的初始質量可指在固化成壓敏黏著劑後，在不浸入溶劑中的情況下在室溫下立即量測的質量。在本說明書中，室溫可指例如20℃至30℃範圍內的溫度或約25℃的溫度。
控制壓敏黏著劑的儲能彈性模數及/或凝膠分數的方法是已知的，並且控制儲能彈性模數及/或凝膠分數的方法在本申請案中不受特別限制。用於提供壓敏黏著劑的固化溫度可例如在約140℃至180℃的範圍內。用於提供壓敏黏著劑的固化時間可為例如3分鐘至15分鐘。此外，用於固化的觸媒可用於提供壓敏黏著劑。作為觸媒，舉例而言，可使用鉑系觸媒。相對於100重量份的壓敏黏著劑樹脂，可在0.2重量份至2重量份的範圍內使用觸媒。該些固化條件僅為用於提供本申請案的壓敏黏著劑的示例性固化條件，並且本申請案的範圍並非僅限於此。
壓敏黏著劑的厚度可例如在3微米至15微米的範圍內。當壓敏黏著劑的厚度在上述範圍內時，其可有利於使壓敏黏著劑在用於製造液晶胞時例如按壓或推動壓敏黏著劑等缺陷最小化，同時確保上部基板與下部基板之間的貼附力。
壓敏黏著劑可為液晶取向壓敏黏著劑。壓敏黏著劑可為例如垂直取向壓敏黏著劑或水平取向壓敏黏著劑。在本說明書中，「垂直取向壓敏黏著劑」可指具有貼附力、能夠結合上部基板與下 部基板同時賦予相鄰液晶化合物垂直取向力的壓敏黏著劑。在本說明書中，「水平取向壓敏黏著劑」可指具有貼附力、能夠結合上部基板與下部基板同時賦予相鄰液晶化合物水平取向力的壓敏黏著劑。相鄰液晶化合物相對於垂直取向壓敏黏著劑的預傾角可在80度至90度、85度至90度或約87度至90度的範圍內，並且相鄰液晶化合物相對於水平取向壓敏黏著劑的預傾角可在0度至10度、0度至5度或0度至3度的範圍內。根據本申請案的一個實例，垂直取向壓敏黏著劑可用作壓敏黏著劑。
在本說明書中，預傾角可指在未施加電壓的狀態下，液晶化合物的指向矢相對於水平面與液晶取向壓敏黏著劑或配向膜形成的角度。在本說明書中，液晶化合物的指向矢可指液晶層的光軸或慢軸。作為另一選擇，當液晶化合物具有棒狀時，液晶化合物的指向矢可指長軸方向，且當液晶化合物具有碟狀時，其可指平行於碟平面的法線方向的軸。當在液晶層中存在多種具有不同指向矢的液晶化合物時，指向矢可為矢量和。
作為壓敏黏著劑，可適當地使用在工業上被稱為光學透明黏著劑(optically clear adhesive，OCA)的各種類型的壓敏黏著劑。壓敏黏著劑可不同於在待貼附物體結合在一起之後固化的光學透明樹脂(optically clear resin，OCR)型黏著劑，乃因其在待貼附物體結合在一起之前固化。作為壓敏黏著劑，舉例而言，可應用丙烯酸類、矽酮系、環氧樹脂系或胺基甲酸酯系壓敏黏著劑。
壓敏黏著劑可包含壓敏黏著劑樹脂的固化產物。在一個 實例中，壓敏黏著劑可為矽酮系壓敏黏著劑。矽酮系壓敏黏著劑可包含可固化矽酮化合物的固化產物作為壓敏黏著劑樹脂。
可固化矽酮化合物的類型不受特別限制，且舉例而言，可使用熱固化矽酮化合物或紫外線固化矽酮化合物。可固化矽酮化合物可被稱為壓敏黏著劑樹脂。
在一個實例中，可固化矽酮化合物可為加成固化矽酮化合物。
具體而言，加成固化矽酮化合物可由(1)分子中含有二或更多個烯基的有機聚矽氧烷及(2)分子中含有二或更多個矽鍵結氫原子的有機聚矽氧烷及類似物來例示，但並非僅限於此。此種矽酮化合物可例如藉由在存在以下將要描述的觸媒的情況下的加成反應形成固化產物。
可用於本申請案的(1)有機聚矽氧烷的更具體的實例可包括在分子鏈兩端用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物、在分子鏈兩端用三甲基矽氧烷基團封端的甲基乙烯基聚矽氧烷、在分子鏈兩端用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、在分子鏈兩端用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的二甲基乙烯基矽氧烷基團、在分子鏈兩端用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的甲基乙烯基聚矽氧烷、在分子鏈兩端用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物、在分子鏈兩端用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯 基矽氧烷共聚物、包含由R1 2SiO1/2表示的矽氧烷單元及由R1 2R2SiO1/2表示的矽氧烷單元以及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R1 2R2SiO1/2表示的矽氧烷單元及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R1R2SiO2/2表示的矽氧烷單元及由R1SiO3/2表示的矽氧烷單元或由R2SiO3/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷、以及前述二或更多者的混合物，但並非僅限於此。
此處，R1是除烯基之外的烴基，其具體而言可為：烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基；芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基；芳烷基，例如苄基或苯乙基(phenethyl group)；鹵素取代烷基，例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基及類似物。
此外，此處，R2是烯基，其具體而言可為乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或庚烯基及類似物。
可用於本發明中的(2)有機聚矽氧烷的更具體的實例可包括在分子鏈兩端用三甲基矽氧烷基團封端的甲基氫聚矽氧烷、在分子鏈兩端用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基氫共聚物、在分子鏈兩端用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、在分子鏈兩端用二甲基氫矽氧烷基團封端的二甲基聚矽氧烷、在分子鏈兩端用二甲基氫矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、在分子鏈兩端用二甲基氫矽氧烷基團封端的甲基苯基聚矽氧烷、包括由 R1 3SiO1/2表示的矽氧烷單元、由R1 2HSiO1/2表示的矽氧烷單元及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R1 2HSiO1/2表示的矽氧烷單元及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R1HSiO2/2表示的矽氧烷單元及由R1SiO3/2表示的矽氧烷單元或由HSiO3/2表示的矽氧烷的有機聚矽氧烷、以及前述二或更多者的混合物，但並非僅限於此。此處，R1是除烯基之外的烴基，其具體而言可為：烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基；芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基；芳烷基，例如苄基或苯乙基(phenethyl group)；鹵素取代烷基，例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基及類似物。
當壓敏黏著劑是垂直取向壓敏黏著劑時，壓敏黏著劑可具有16毫牛/米(mN/m)或小於16毫牛/米的表面能。表面能的下限可為例如5毫牛/米或大於5毫牛/米。當壓敏黏著劑是水平取向壓敏黏著劑時，表面能可大於16毫牛/米。表面能的上限可為例如50毫牛/米或小於50毫牛/米。
表面能可使用液滴形狀分析儀(KRUSS的DSA100產品)進行量測。具體而言，將具有已知表面張力的去離子水滴在壓敏黏著劑的表面上以獲得接觸角的製程重複5次，藉此獲得所得五個接觸角值的平均值，且同樣將具有已知表面張力的二碘甲烷滴在其上以獲得接觸角的製程重複5次，藉此獲得所得五個接觸角值的平均值。然後，藉由使用所獲得的去離子水及二碘甲烷的接觸角的平均值，藉由歐文斯-溫特-拉貝爾-卡爾貝爾方法(Owens-Wendt- Rabel-Kaelble method)用數值(斯特羅姆(Strom)值)代替溶劑的表面張力而獲得表面能。樣品的表面能(γ面(γsurface))可藉由考量非極性分子之間的分散力及極性分子之間的相互作用力(γ面=γ分散+γ極性(γsurface=γdispersion+γpolar))來計算，其中表面能γ面中極性項(γ極性(γpolar))的比率可被定義為表面的極性。
本申請案亦關於包含壓敏黏著劑層的液晶胞。圖1示例性地示出了本申請案的液晶胞。本申請案的液晶胞可包括：上部基板，包括上部基膜101及形成於上部基膜一側上的壓敏黏著劑層102；下部基板，包括下部基膜201及形成於下部基膜201一側上的間隔件S；以及液晶層300，位於上部基板與下部基板之間。在下文中，若無對壓敏黏著劑的特別提及，則可應用對壓敏黏著劑的所述說明。
上部基板與下部基板可藉由壓敏黏著劑層彼此貼附。具體而言，上部基板的壓敏黏著劑層與下部基板的間隔件可彼此貼附。當在下部基板的間隔件上形成下部配向膜時，對應於下部配向膜的間隔件的區可貼附至上部基板的壓敏黏著劑層。
作為上部基膜及/或下部基膜，舉例而言，可使用無機膜(例如，玻璃膜、結晶或非結晶矽酮膜或石英)或氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)膜、或聚合物膜及類似膜，並且在實施柔性元件方面可使用聚合物膜。
在一個實例中，上部基膜及下部基膜可各自為聚合物膜。 作為聚合物膜的實例，可使用三乙醯纖維素(triacetyl cellulose，TAC)；環烯烴共聚物(cyclo olefin copolymer，COP)，例如降冰片烯衍生物；聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)，PMMA)；聚碳酸酯(polycarbonate，PC)；聚乙烯(polyethylene，PE)；聚丙烯(polypropylene，PP)；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)；二乙醯纖維素(diacetyl cellulose，DAC)；聚丙烯酸酯(polyacrylate，Pac)；聚醚碸(poly ether sulfone，PES)；聚醚醚酮(polyetheretherketon，PEEK)；聚苯碸(polyphenylsulfone，PPS)、聚醚醯亞胺(polyetherimide，PEI)；聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthatlate，PEN)；聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephtalate，PET)；聚醯亞胺(polyimide，PI)；聚碸(polysulfone，PSF)；聚芳酯(polyarylate，PAR)、非晶氟樹脂及類似物，但並非僅限於此。必要時，金、銀或矽化合物(例如，二氧化矽或一氧化矽)的塗層或例如抗反射層等塗層亦可存在於基底上。
下部基板可更包括形成於間隔件S上的下部配向膜202。下部配向膜與液晶層可彼此接觸。下部配向膜可為垂直配向膜或水平配向膜。在本說明書中，「水平配向膜」可指包含向存在於相鄰液晶層中的液晶化合物賦予水平取向力的取向材料的層。在本說明書中，「垂直配向膜」可指包含向存在於相鄰液晶層中的液晶化合物賦予垂直取向力的取向材料的層。相鄰液晶化合物相對於垂直配向膜的預傾角可在80度至90度、85度至90度或約87度 至90度的範圍內，並且相鄰液晶化合物相對於水平配向膜的預傾角可在0度至10度、0度至5度或0度至3度的範圍內。與壓敏黏著劑層不同，下部配向膜可能不具有用於結合上部基板與下部基板的黏著力。在一個實例中，在圖1的液晶胞的狀態下，下部配向膜相對於上部基板可具有接近零的剝離力。
下部配向膜可為摩擦配向膜或光配向膜。配向膜的取向方向在摩擦配向膜的情形中可為摩擦方向，且在光配向膜的情形中可為要照射的偏振光的方向，其中此種取向方向可藉由使用吸收型線性偏振器的偵測方法來確認。具體而言，藉由在液晶層中所包含的液晶化合物水平取向的狀態下在液晶層的一側上設置吸收型線性偏振器並且在以360度旋轉偏振器的同時量測透射率，可確認取向方向。當在上述狀態下用光照射液晶層的所述一側或吸收型線性偏振器且同時自另一側量測亮度(透射率)時，若吸收軸或透射軸與液晶配向膜的取向方向一致，則透射率趨於低，其中取向方向可藉由反映所施加的液晶化合物的折射率各向異性或類似物的模擬來確認。根據液晶層的模式來確認取向方向的方法是已知的，並且在本申請案中，可藉由此種已知方法來確認配向膜的取向方向。
下部配向膜可包含選自由例如以下已知藉由摩擦取向而表現出取向能力的材料組成的群組中的一或多者：聚醯亞胺化合物、聚(乙烯醇)化合物、聚(醯胺酸)化合物、聚苯乙烯化合物、聚醯胺化合物及聚氧乙烯化合物(例如，(聚氧乙烯)化合物)、或聚 醯亞胺化合物、聚醯胺酸化合物、聚降冰片烯化合物、或者已知藉由光照射表現出取向能力的材料，例如苯基馬來醯亞胺共聚物化合物、聚乙烯基肉桂酸酯化合物、聚偶氮苯化合物、聚乙烯醯亞胺化合物、聚乙烯醇化合物、聚醯胺化合物、聚乙烯化合物、聚苯乙烯化合物、聚伸苯基鄰苯二甲醯胺化合物、聚酯化合物、氯甲基化聚醯亞胺(chloromethylated polyimide，CMPI)化合物、聚乙烯基肉桂酸酯(polyvinylcinnamate，PVCI)化合物及聚甲基丙烯酸甲酯化合物，但並非僅限於此。
液晶層可包含液晶化合物。作為液晶化合物，可使用任何種類的液晶化合物，只要其取向方向可藉由施加外部訊號而改變即可。舉例而言，作為液晶化合物，可使用近晶液晶化合物、向列液晶化合物或膽甾醇型液晶化合物及類似化合物。此外，液晶化合物可為例如不具有可聚合基團或可交聯基團的化合物，使得其取向方向可藉由施加外部作用而改變。在本說明書中，術語「外部作用」可表示可能影響液晶層中所包含的材料的行為的任何外部因素，例如外部電壓或類似物。因此，無外部作用的狀態可指未施加外部電壓或類似物的狀態。
液晶層可包含具有正介電常數各向異性的液晶化合物，或者液晶層可表現出上述介電常數各向異性。考量本申請案的目的，可適當選擇介電常數各向異性的絕對值。術語「介電常數各向異性(△ε)」可指水平介電常數(ε//)與垂直介電常數(εL)之間的差(ε//-εL)。在本說明書中，術語水平介電常數(ε//)指在施 加電壓使得液晶化合物的指向矢與由所施加電壓產生的電場方向實質上水平的狀態下，沿電場方向量測的介電常數值，且垂直介電常數(εL)指在施加電壓使得液晶化合物的指向矢與由所施加電壓產生的電場方向實質上垂直的狀態下，沿電場方向量測的介電常數值。
液晶層可包含折射率各向異性(△n)在約0.05至0.1範圍內的液晶化合物，或者液晶層可表現出上述折射率各向異性。在本申請案中提及的折射率各向異性(△n)是非尋常折射率(ne)與尋常折射率(no)之間的差(ne-no)，此可使用阿貝折射儀來確認。
液晶層可更包含二色性染料。當液晶層包含二色性染料時，其可有利於控制光透射特性。當液晶層包含二色性染料時，液晶層可被稱為賓主(guest host)液晶層。在本說明書中，術語「染料」可指能夠強烈吸收及/或修改可見光區(例如，在400奈米至700奈米的波長範圍內的至少一部分或整個範圍)內的光的材料，並且術語「二色性染料」可指能夠在可見光區的至少一部分或整個範圍內各向異性吸收光的材料。此種染料已知為例如偶氮染料或蒽醌染料，但並非僅限於此。
液晶層可更包含手性試劑。當液晶層包含手性試劑時，其可實施扭曲取向狀態。可包含在液晶層中的手性試劑(或手性摻雜劑)可不受特別限制地使用，只要其可誘導所需的扭曲而不損害晶體結晶度(例如，向列規則性)即可。用於在液晶化合物中誘導扭曲的手性試劑需要在其分子結構中至少含有手性。手性試劑可例 如由以下例示：具有一或二或更多個不對稱碳的化合物、在雜原子上具有不對稱點的化合物(例如，手性胺或手性亞碸)、或具有具軸向不對稱的光學活性位點的化合物(例如，累積多烯或聯萘酚)。手性試劑可為例如分子量為1,500或小於1,500的低分子量化合物。作為手性試劑，可使用市售的手性向列型液晶，例如自默克(Merck)或巴斯夫(BASF)的LC756市售的手性摻雜劑液晶S-811及類似物。
上部基板可更包括形成於上部基膜101上的上部電極層103。上部電極層103可設置於上部基膜101與壓敏黏著劑層102之間。下部基板可更包括形成於下部基膜201上的下部電極層203。下部電極層203可設置於下部基膜201與間隔件S之間。上部電極層及下部電極層可用於施加外部作用(例如，電場)使得液晶層中所包含的材料透射或阻擋入射光。
在一個實例中，上部電極層及/或下部電極層可包含導電聚合物、導電金屬、導電奈米線或例如ITO(氧化銦錫)及類似物等金屬氧化物，但並非僅限於此。上部電極層及/或下部電極層可藉由例如沈積導電聚合物、導電金屬、導電奈米線或例如ITO(氧化銦錫)等金屬氧化物來形成。
間隔件可形成於下部基膜上。當下部基板更包括位於下部基膜上的下部電極層時，間隔件可形成於下部電極層上。此時，間隔件的底表面部分可與下部電極層直接接觸。當下部基板包括下部配向膜時，間隔件可設置於下部基板與下部配向膜之間。此 時，間隔件的頂表面部分及側面部分可與下部配向膜接觸。
間隔件可在上部基板與下部基板之間保持間隙。液晶層可存在於上部基板與下部基板之間不存在間隔件的區中。
間隔件可具有分隔壁形狀。分隔壁可將下部基板與上部基板之間的空間分隔成二或更多個空間。在本說明書中，由分隔壁分隔的空間可被稱為非分隔壁部分。由於在非分隔壁部分中不存在分隔壁，因此存在於下部部分中的其他膜或其他層可能被暴露出。舉例而言，下部電極層可暴露在非分隔壁部分中。下部配向膜可覆蓋分隔壁部分及暴露於分隔壁部分之間的非分隔壁部分的下部電極層。在上部基板與下部基板結合在一起的液晶胞中，存在於下部基板的分隔壁的上部部分上的下部配向膜與上部基板的壓敏黏著劑可彼此接觸。
液晶化合物及上述添加劑(例如，二色性染料、手性試劑及類似物)可存在於對應於非分隔壁部分的區中。非分隔壁部分的形狀不受特別限制，其可不受限制地應用，從而具有例如圓形、橢圓形或其他多邊形多面體。根據本申請案的一個實例，分隔壁層可具有例如矩形形狀。
分隔壁可包含可固化樹脂。可固化樹脂的類型不受特別限制，且舉例而言，可使用熱固性樹脂或可光固化樹脂，例如紫外線可固化樹脂。
作為熱固性樹脂，可使用例如矽酮樹脂、矽樹脂、呋喃樹脂(furan resin)、聚胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、胺基樹脂、苯酚 樹脂、脲樹脂、聚酯樹脂或三聚氰胺樹脂及類似物，但並非僅限於此。
作為紫外線可固化樹脂，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酯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及類似物，但並非僅限於此。
根據本申請案的一個實例，分隔壁部分可使用丙烯酸聚合物、且更具體而言聚酯系丙烯酸酯聚合物形成，但並非僅限於此。
在一個實例中，分隔壁形狀的間隔件可藉由利用光微影進行圖案化而形成。光微影製程可包括將可固化樹脂組成物施加至下部基板上、且然後經由圖案遮罩用紫外線照射所述下部基板的製程。圖案遮罩可被圖案化成紫外線透射區及紫外線阻擋區。光微影製程可更包括清洗用紫外線照射的可固化樹脂組成物的製程。被紫外線照射的區固化，而未被紫外線照射的區保持在液相中，藉此藉由洗滌製程被移除，其可被圖案化成分隔壁形狀。在光微影製程中，可對圖案遮罩執行離型處理，或者可在樹脂組成物層與圖案遮罩之間放置離型紙，以便在紫外線照射後容易地分離樹脂組成物與圖案遮罩。
在分隔壁部分(間隔件)中，寬度(線寬)、間距(節距)、厚度或與上部基板或下部基板的面積比可在不損害本申請案目的 的範圍內適當選擇。舉例而言，分隔壁部分的寬度(線寬)可在1微米至500微米的範圍內，或者在5微米至50微米的範圍內。分隔壁的間距(節距)可在10微米至5000微米的範圍內，或者在100微米至3000微米的範圍內，或者在100微米至1000微米的範圍內。分隔壁部分的厚度可考量期望的胞間隙來適當選擇。分隔壁部分的厚度可例如在1微米至30微米或3微米至20微米的範圍內。分隔壁部分的面積可相對於上部基板或下部基板的總面積的100%在約0.1%至50%的範圍內。所述面積和上部基板與下部基板之間的黏著力相關，其相對於分隔壁部分的上部基板或下部基板的總面積的100%在約10%至20%的範圍內。
可根據需要適當選擇液晶胞的驅動模式。液晶胞的驅動模式包括例如電性受控雙折射(electrically controlled birefringence，ECB)模式、扭曲向列(twisted nematic，TN)模式、超級扭曲向列(super twisted nematic，STN)模式、反向扭曲向列(reverse twisted nematic，RTN)模式、反向超級扭曲向列(reverse super twisted nematic，RSTN)模式、混合配向向列(hybrid aligned nematic，HAN)模式、扭曲混合配向向列(twisted HAN)模式、超級扭曲混合配向向列(super twisted HAN)模式、面內切換(in-plane switching，IPS)模式、垂直配向(vertical alignment，VA)模式及類似模式。依據液晶胞的期望驅動模式，可適當地選擇液晶的類型、配向膜的類型、添加劑的類型及類似物。
液晶胞可根據施加的電壓來切換液晶層的取向狀態。在 一個實例中，在未施加電壓至液晶胞的狀態下，液晶層可具有第一取向狀態，並且在施加電壓至液晶胞的狀態下，液晶層可具有不同於第一取向狀態的第二取向狀態。第一取向狀態及/或第二取向狀態可由水平取向狀態、垂直取向狀態、扭曲取向狀態、傾斜取向狀態、混合取向狀態及類似狀態來例示。
在本說明書中，「水平取向狀態」是液晶層中的液晶化合物的指向矢實質上平行於液晶層的平面排列的狀態，其中舉例而言，由指向矢相對於液晶層的平面形成的角度可例如在約-10度至10度或者-5度至5度的範圍內，或者可形成近似約0度。
在本說明書中，「垂直取向狀態」是液晶層中的液晶化合物的指向矢實質上垂直於液晶層的平面排列的狀態，其中舉例而言，由指向矢相對於液晶層的平面形成的角度可例如在約80度至100度或者85度至95度的範圍內，或者可形成近似約90度。
在本說明書中，「扭曲取向狀態」可指其中液晶層中的液晶化合物的指向矢沿著假想的螺旋軸扭曲以形成層並進行取向的螺旋結構。扭曲取向狀態可在垂直、水平或傾斜取向狀態下實施，且亦即，垂直扭曲取向模式是個別液晶化合物在垂直取向狀態下沿著螺旋軸扭曲以形成層的狀態；水平扭曲取向模式是個別液晶化合物在水平取向狀態下沿著螺旋軸扭曲以形成層的狀態；並且傾斜扭曲取向模式是個別液晶化合物在傾斜取向狀態下沿著螺旋軸扭曲以形成層的狀態。
在本說明書中，「混合取向狀態」可指傾斜角度(其為由 液晶層中的液晶化合物的指向矢相對於液晶層的平面形成的角度)沿著液晶層的厚度方向逐漸增大或減小的取向狀態。
本申請案是有關於一種光學元件，所述光學元件更包括液晶胞及其他光學構件。其他光學構件可由偏振器或除所述液晶胞之外的液晶胞來例示。作為偏振器，可例示反射型或吸收型偏振器及類似物，並且可例示圓偏振器、橢圓偏振器或線偏振器及類似物。偏振器可存在於液晶胞的一側上，或者亦可存在於液晶胞的兩側上。作為不同於所述液晶胞的液晶胞，亦可使相同或不同的液晶胞交疊以實施雙胞(double cell)。
光學元件可更包括例如以下已知組件作為其他組件：硬塗層、抗反射層、包括具有近紅外(near-infrared，NIR)切割功能的染料的層及延遲膜。
本申請案的液晶胞保持適當的胞間隙，並且由於上部基板與下部基板之間的優異黏著力而有利於達成為柔性元件，並且最小化例如壓敏黏著劑的按壓或推動等缺陷，由此其可具有優異的電光性質及外觀均勻性。
本申請案亦有關於液晶胞的用途。液晶胞可用於例如眼鏡(例如，太陽鏡或用於增強現實(augmented reality，AR)或虛擬現實(virtual reality，VR)的眼鏡)、建築物的外牆或車輛的天窗及類似物中。在一個實例中，本申請案是有關於包含液晶胞的天窗。天窗可為車輛天窗。本申請案亦有關於一種車輛，所述車輛包括其中形成有至少一個或多個開口的車身、以及安裝於所述開口 中的液晶胞或天窗。
本申請案的液晶胞可包括在光調變裝置中並被使用。光調變裝置可由智慧型窗戶、窗戶保護膜、柔性顯示元件、用於顯示3D影像的主動延遲器或視角控制膜及類似物來例示，但並非僅限於此。配置此種光調變裝置的方法不受特別限制，並且可應用傳統方法，只要使用液晶元件即可。
本申請案提供一種壓敏黏著劑以及包含所述壓敏黏著劑的液晶胞，所述壓敏黏著劑適當地保持胞間隙，由於上部基板與下部基板之間的優異黏著力而有利於實施為柔性元件，並且能夠藉由最小化例如按壓或推動壓敏黏著劑等缺陷來提供具有優異的電光性質及外觀均勻性的液晶胞。
101:上部基膜
102:壓敏黏著劑層
103:上部電極層
201:下部基膜
202:下部配向膜
203:下部電極層
300:液晶層
S:間隔件
圖1實例性地示出本申請案的液晶胞。
圖2是根據是否施加電壓的實例1的顯微鏡影像。
圖3是根據是否施加電壓的實例2的顯微鏡影像。
圖4是根據是否施加電壓的比較例1的顯微鏡影像。
圖5是根據是否施加電壓的比較例2的顯微鏡影像。
在下文中，將藉由根據本申請案的實例來詳細描述本申請案，但本申請案的範圍並非僅限於以下實例。
量測實例1、量測儲能彈性模數
使用TA的ARES G2流變儀量測了壓敏黏著劑的儲能彈性模數。如在實例及比較例中所述，在氟離型膜上形成壓敏黏著劑層，且然後剝離氟離型膜以獲得壓敏黏著劑層。將寬×長面積為5毫米×5毫米的壓敏黏著劑層層疊至1000微米的厚度後，將其放置在厚度為8毫米的Al板上，並量測了儲能彈性模數。在25℃的溫度及6弧度/秒(約1赫茲(Hz))的頻率掃描條件下記錄了儲能彈性模數值。
量測實例2、量測凝膠分數
如在實例及比較例中所述，在氟離型膜上形成壓敏黏著劑層，且然後剝離氟離型膜以獲得壓敏黏著劑層。緊接在獲得壓敏黏著劑層後，立即在室溫25℃下量測了壓敏黏著劑的初始質量(克)A。此外，在獲得壓敏黏著劑層後，將壓敏黏著劑層浸入60℃下的甲苯溶劑中24小時，且然後使用乾燥箱在150℃下乾燥30分鐘，且接著量測了不溶物的質量(克)B。凝膠分數如下式1所示計算。
[方程式1]B/A×100
量測實例3、透射率量測
在實例及比較例中製備的每一液晶胞的下部基板的一側上，貼附下部偏振器，並將上部偏振器貼附至液晶胞的上部基板的 一側上。上部偏振器及下部偏振器兩者皆具有約45%的單一透射率，並且藉由OCA(LGC，V310)貼附至液晶胞。在樣品中，下部偏振器的吸收軸平行於下部基板的取向方向(摩擦方向)，並且上部偏振器的吸收軸與下部偏振器形成近似90度。
對於光學元件而言，使用霧度計(NDH-5000SP，塞斯科(Cesco))量測了在未施加電壓至液晶胞的狀態下的透射率及在施加60伏特電壓的狀態下的透射率。
實例1
製造上部基板
將OCA型壓敏黏著劑樹脂(KR3700，信越(ShinEtsu))與甲苯溶劑混合，使得固體含量為25重量%，並且相對於100重量份的壓敏黏著劑樹脂加入1重量份的鉑觸媒(CAT-PL-56，信越)，以製備壓敏黏著劑組成物。
藉由棒塗將壓敏黏著劑組成物塗佈在氟離型膜(FSC6，尼帕(Nippa))上，且然後在140℃的溫度下加熱了5分鐘，藉此獲得最終厚度為約10微米的壓敏黏著劑。藉由加熱，溶劑的乾燥與藉由催化作用的固化反應同時發生。將壓敏黏著劑層層疊在聚對苯二甲酸乙二醇酯-氧化銦錫(PET-ITO)膜的ITO層上，以製造上部基板。PET-ITO膜是在總厚度為約145微米的高拉伸聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephtalate，PET)膜(OCF，SKC)上將氧化銦錫(ITO)層沈積至約30奈米的厚度的膜。製造的上部基板具有以PET膜/ITO層/壓敏黏著劑層/離型膜的順序層疊的 結構。
製造下部基板
將丙烯酸樹脂組成物(商標名：KAD-03，製造商：MINUTA技術(MINUTA Tech))塗佈在與上部基板中所使用者相同的PET-ITO膜的ITO層上，且然後使用光微影法將其圖案化為矩形，藉此形成分隔壁形狀的間隔件。分隔壁形狀的高度為8微米，節距(矩形的兩個相對側之間的間隔)為350微米，且線寬為15微米。隨後，將垂直配向膜(5661LB3，尼桑(Nissan))塗佈在間隔件上至約300奈米，且然後用摩擦布摩擦以製造下部基板。
結合液晶胞
自上部基板剝離氟離型膜。將液晶組成物塗佈在下部基板的配向膜上，且然後層疊至上部基板中以將液晶胞結合在一起。液晶組成物是具有為0.094的折射率各向異性(△n)及負介電常數各向異性的液晶化合物(SHN-7002XX T12，JNC)與手性添加劑(S811，默克)的混合物。所製備的液晶胞為胞間隙為8微米的反向TN模式液晶胞，且手性節距為20微米。
實例2
除了將實例1中壓敏黏著劑的固化條件改變為140℃的溫度及3分鐘之外，以與實例1中相同的方式製造了液晶胞。
比較例1
除了將實例1中壓敏黏著劑的固化條件改變為140℃的溫度及1分鐘之外，以與實例1中相同的方式製造了液晶胞。
比較例2
除了將實例1中壓敏黏著劑的固化條件改變為130℃的溫度及3分鐘之外，以與實例1中相同的方式製造了液晶胞。
下表1示出實例1及實例2以及比較例1及比較例2的壓敏黏著劑的儲能彈性模數及凝膠分數值、以及根據液晶胞有無電壓施加的透射率值。圖2至圖5分別為實例1及實例2以及比較例1及比較例2的光學顯微鏡影像(100倍放大)。在圖2至圖5中，左側影像是0伏特的影像，且右側影像是施加60伏特電壓時的影像。
如表1所示，相較於比較例1及比較例2，實例1及實例2在0伏特下示出較低的透射率，且在60伏特下示出較高的透射率，因此可稱其具有優異的透射率可變特性。
在比較例1及比較例2的情形中，當壓敏黏著劑被壓向分隔壁時，產生無液晶的區，並且所述區在電壓接通狀態下不被驅動並且以暗狀態存在。為此，液晶胞的透射率及均勻性在電壓接通狀態下劣化。此外，在比較例1及比較例2的情形中，當分隔壁移動時，在壓敏黏著劑的表面上發生損壞，由此在電壓關閉狀態下發生由於液晶取向異常而引起的光洩漏。因此，在電壓關閉狀態下，液晶胞的透射率增加。
Figure 110124354-A0305-02-0026-1
Figure 110124354-A0305-02-0027-2
101:上部基膜
102:壓敏黏著劑層
103:上部電極層
201:下部基膜
202:下部配向膜
203:下部電極層
300:液晶層
S:間隔件

Claims (14)

  1. 一種液晶胞，包括：上部基板，包括上部基膜及形成於所述上部基膜一側上的壓敏黏著劑的層；下部基板，包括下部基膜及形成於所述下部基膜一側上的間隔件；以及液晶層，位於所述上部基板與所述下部基板之間，其中所述上部基板與所述下部基板藉由所述壓敏黏著劑的層彼此貼附，其中所述壓敏黏著劑在25℃的溫度及6弧度/秒的頻率下具有700千帕或大於700千帕的儲能彈性模數，且具有由以下方程式1定義的為35%或大於35%的凝膠分數：[方程式1]B/A×100其中，A為所述壓敏黏著劑的初始質量(g)，B為所述壓敏黏著劑在60℃的溶劑中浸泡24小時且然後在150℃下乾燥30分鐘後不溶物的質量(g)。
  2. 如請求項1所述的液晶胞，其中在25℃的溫度及6弧度/秒的頻率下所述壓敏黏著劑的所述儲能彈性模數在700千帕至2000千帕的範圍內。
  3. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述壓敏黏著劑的所述凝膠分數在35%至50%的範圍內。
  4. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述壓敏黏著劑是矽酮系壓敏黏著劑。
  5. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述壓敏黏著劑是液晶取向壓敏黏著劑。
  6. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述上部基膜及所述下部基膜各自為聚合物膜。
  7. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述上部基板的所述壓敏黏著劑的所述層及所述下部基板的所述間隔件以貼附狀態存在。
  8. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述下部基板更包括形成於所述間隔件上的下部配向膜。
  9. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述上部基板更包括形成於所述上部基膜上的上部電極層，並且所述下部基板更包括形成於所述下部基膜上的下部電極層。
  10. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述間隔件包含可固化樹脂。
  11. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述間隔件具有分隔壁形狀。
  12. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述間隔件具有在5微米至50微米範圍內的線寬，並且所述間隔件具有在3微米至20微米範圍內的高度。
  13. 如請求項1所述的液晶胞，其中所述上部基板與所述下部基板被所述間隔件間隔開，並且所述液晶層存在於所述上部基板與所述下部基板之間不存在所述間隔件的區中。
  14. 一種天窗，包含如請求項1所述的液晶胞。
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