TWI814140B

TWI814140B - 光調製裝置及製造光調製層之方法

Info

Publication number: TWI814140B
Application number: TW110143183A
Authority: TW
Inventors: 彼得波波夫; 尼爾克萊默
Original assignee: 日商日東電工股份有限公司
Priority date: 2020-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2023-09-01
Also published as: US20230418099A1; JP2024500283A; TW202235974A; CN116507969A; KR20230104629A; WO2022108999A1

Abstract

本發明揭示一種基於液晶之可切換光調製裝置，該裝置包含具改善透明性之聚合物壁結構。

Description

光調製裝置及製造光調製層之方法

在窗戶設計行業中，智慧型窗戶係傳統機械百頁窗、百葉窗或液壓遮陽法之有吸引力的替代品。已努力優化智慧型窗戶以控制穿過窗戶之光(例如紫外光、可見光及紅外光)的量。此類控制可用於提供私密性，減少來自環境陽光之熱量，且控制紫外光之有害影響。

液晶或其他種類之功能性液相材料可用於響應各種外部刺激(例如熱刺激、UV光刺激、電場刺激、磁場刺激等)進行光調製。聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)技術已用於將液晶作為液滴包含在聚合物基質中。然而，PDLC技術具有不良的光學效能，且此類裝置需要相對較高的驅動電壓。

響應於此等需求，已描述了具有隔室化液晶層之方法。然而，此等可能無法滿足顯示器及/或智慧型窗戶應用之光學清晰度要求。此外，由於高速製造要求，此等可能無法用於卷對卷製造製程。

因此，需要可解決上述任何或所有缺點之光調製裝置，其具有以受控制程形成且兼顧高通量製造要求的高品質聚合物壁構造。此類裝置在其狀態中之一者下可具有更好的透明性、改善的視角、更低的驅動電壓及更低的功耗(例如，能夠由電池供電)。

本文描述光調製裝置及其製備方法。本發明之光調製裝置包括：光調製層，該光調製層設置在第一透明導電元件與第二透明導電元件之間且與該第一透明導電元件及第二透明導電元件接觸；其中光調製層包括由聚合物壁界定之隔室，聚合物壁分別黏合至第一透明導電元件及第二透明導電元件且位於第一透明導電元件及第二透明導電元件之間；其中隔室包含液晶材料；且其中聚合物壁之折射率在第一透明導電元件之折射率及第二透明導電元件之折射率的±0.5範圍內。

光調製裝置亦可包括電壓源，該電壓源與透明電極電連通。

光調製層之聚合物壁及隔室可藉由包括以下步驟之方法製備：藉由將包含反應性單體及液晶材料之前驅體聚合物基質曝光於紫外光來形成聚合物壁及由聚合物壁界定之隔室，其中在曝光於紫外光期間置於裝置上之圖案化光遮罩產生反應性單體之圖案化聚合以形成聚合物壁及隔室。

在一些實施例中，反應性單體可為丙烯酸酯單體。在一些實施例中，丙烯酸類單體可為甲基丙烯酸酯單體或丙烯酸乙酯單體。在一些實施例中，丙烯酸乙酯單體可為丙烯酸2-苯氧基乙酯。在一些實例中，液晶材料可為向列液晶材料、或膽固醇液晶材料、或近晶液晶。在一些實施例中，前驅體聚合物基質還可包含對掌性摻雜劑、聚合抑制劑、UV阻斷劑、光引發劑、微球間隔珠粒、或其組合。

光調製層之前驅體聚合物基質及聚合物壁可包含多種聚合物，以便調諧或改變聚合物壁之折射率以密切匹配導電元件之基板的折射率。一些實施例包括一種用於調諧或修改聚合物壁之折射率的方法。該方法包含選擇丙烯酸類似物作為主反應性單體。在一些實施例中，丙烯酸類似物可為丙烯酸2-苯氧基乙酯。在一些實施例中，該方法可包括添加折射率降低單體，其中該折射率降低單體之折射率小於主反應性單體之折射率。在一些實施例中，該方法可包括添加折射率增加單體，其中該折射率增加單體之折射率大於主反應性單體之折射率。該方法還可包括調節主反應性單體、折射率降低單體及/或折射率增加單體之相對量。在一些實施例中，折射率降低單體包括丙烯酸己酯。在一些實施例中，折射率增加單體包括乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯(A-LEN-10)。

在一些實施例中，當施加電壓源時，裝置之透明狀態之非所需霧度可為10%或更小。

下文將更詳細地描述此等及其他實施例。

30:裝置

31:壁/聚合物壁

32:元件/隔室

33:層

34:元件

38:構造

40:隔室

41:壁/聚合物壁

42:隔室

42A:基板

42B:基板

44A:層

44B:層

46A:引線

46B:引線

48:組合物

51:聚合物壁

52:隔室

61:聚合物壁

62:隔室

71:聚合物壁

72:隔室

81:聚合物壁

82:隔室

91:聚合物壁

92:隔室

101:聚合物壁

102:隔室

103:液滴

111:聚合物壁

112:隔室

113:液滴

121:聚合物壁

122:隔室

131:聚合物壁

132:隔室

141:聚合物壁

142:隔室

151:聚合物壁

152:隔室

161:聚合物壁

162:隔室

171:聚合物壁

172:隔室

181:聚合物壁

182:隔室

191:聚合物壁

192:隔室

201:聚合物壁

202:隔室

S:尺寸

L:尺寸/聚合物壁厚

G:間隙

θ:角解析度

d:觀測距離

D:瞳孔直徑

圖1為結合本文所述之聚合物壁結構之光調製裝置的示意性橫截面圖。

圖2為用於計算在近觀測距離處可能人眼不可見之聚合物壁寬L的示意圖。

圖3為由實施例聚合物配方(EX-F0)組成之聚合物壁之POM顯微影像。

圖4為由實施例聚合物配方(EX-F10)組成之聚合物壁之POM顯微影像。

圖5為不含液晶的基於聚合PEA之實施例(EX-F11)調配物之POM顯微影像。

圖6為用於隔室化向列液晶之丙烯酸丁酯實施例(EX-F1)之聚合物壁之POM顯微影像。

圖7為用於隔室化向列液晶之丙烯酸苄酯實施例(EX-F2)之聚合物壁之POM顯微影像。

圖8為用於隔室化向列液晶之EGDA交聯單體聚合物壁實施例(EX-F3)之POM顯微影像。

圖9為用於隔室化向列液晶之PEA反應性單體聚合物壁實施例(EX-F4)之POM顯微影像。

圖10A為POM顯微影像，示出用於隔室化向列液晶之PEA反應性單體聚合物壁實施例(EX-F0)。示出為放大而選擇之非光遮蔽區域及矩形PDLC區域。

圖10B為圖10A所示之矩形區域之放大圖。

圖11A為POM顯微影像，示出用於隔室化向列液晶之A-LEN-10反應性單體聚合物壁實施例(EX-F5)。示出為放大而選擇之非光遮蔽區域及矩形PDLC區域。

圖11B為圖11A所示之矩形區域之放大圖。

圖12為用於隔室化向列液晶的由A-LEN-10反應性單體組成之聚合物壁(實施例(EX-F5))之POM顯微影像。

圖13為用於隔室化向列液晶的由PEA及A-LEN-10反應性單體組成之聚合物壁(EX-F6)之POM顯微影像。

圖14A用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及A-LEN-10反應性單體組成之聚合物壁(EX-F7)之POM顯微影像。示出為放大而選擇之矩形區域。

圖14B為圖14A所示之矩形區域之放大圖。示出為放大而選擇之矩形區域。

圖14C為圖14B所示之矩形區域之放大圖。

圖15為用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及A-LEN-10反應性單體組成之聚合物壁(EX-F7)之POM顯微影像，示出透明(澄清)狀態。

圖16為用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及A-LEN-10反應性單體組成之聚合物壁(EX-F7)之POM顯微影像，示出光散射(變暗)狀態。

圖17為用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及HA反應性單體組成之聚合物壁(EX-F8)之POM顯微影像，示出透明(澄清)狀態。

圖18為用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及HA反應性單體組成之聚合物壁(EX-F8)之POM顯微影像，示出光散射(變暗)狀態。

圖19為用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及HA反應性單體組成之聚合物壁(EX-F9)之POM顯微影像，示出透明(澄清)狀態。

圖20為用於隔室化膽固醇液晶的由PEA及HA反應性單體組成之聚合物壁(EX-F9)之POM顯微影像，示出光散射(變暗)狀態。

相關申請案之交叉引用

本申請案主張2020年11月19日申請之美國臨時申請案第63/115,968號之權益，該美國臨時申請案之全部內容以引用方式併入本文。

本發明係關於包括聚合物壁之光調製裝置，該聚合物壁當藉由施加電場切換至澄清狀態時具有改善的透明性。此等光調製裝置可用於窗戶設計應用，以提高能量效率及私密性。亦描述用於製造此類光調製裝置之方法。

如本文所用之術語「透明的(transparent)」或「澄清的(clear)」係指該結構不吸收大量可見光輻射或反射大量可見光輻射，而是對可見光輻射透明。

如本文所用之術語「聚合物基質」包括至少一種聚合物及至少一種液晶化合物之複合混合物。聚合物基質還可包含溶劑、反應性稀釋劑、聚合抑制劑、UV阻斷劑、光引發劑、微球間隔珠粒、交聯劑、及其他聚合單體、或其任何組合。

如本文所用之術語「單官能的」包括具有一個可自由基聚合基團之化合物。

如本文所用之術語「多官能的」包括具有兩個(「雙官能的」)或更多個(「多官能的」)，優選2至4個可自由基聚合基團之化合物，例如(甲基)丙烯酸酯。

如本文所用之術語「直鏈聚合物」包括由排列在長鏈及/或非支化鏈中之單體單元製成之大分子。

如本文所用之術語「交聯聚合物」包括在來自單獨的直鏈聚合物鏈之單體單元之間具有共價鍵之大分子。

術語「主反應性單體」包括用於構建光調製層之聚合物壁結構之主要單體。

術語「折射率降低單體」包括折射率數值低於主反應性單體之單體。

術語「折射率增加單體」包括折射率數值大於主反應性單體之單體。

術語「可」或「可為」的使用應被解釋為「是」或「不是」之簡寫，或者替代地「做」或「不做」或「將會」或「將不會」等。例如，陳述「液晶組合物可包含光引發劑」應被解釋為例如「在一些實施例中，液晶組合物包含光引發劑或不包含光引發劑」，或者「在一些實施例中，液晶組合物將包含光引發劑或將不包含光引發劑」等。

圖1描繪了光調製裝置之實施例，例如裝置30。光調製裝置可包括第一透明導電元件，例如元件32；第二透明導電元件，例如元件34；以及光調製層，該光調製層設置在第一透明導電元件與第二透明導電元件之間且與該第一透明導電元件及第二透明導電元件接觸，例如層33(參見圖1)。

在一些實施例中，第一透明導電元件可為第一透明導電基板。在一些實施例中，第二透明導電元件可為第二透明導電基板。在一些實施例中，透明導電元件，例如第一透明導電元件及/或第二透明導電元件，可為羥基活化的。

仍參考圖1，在一些實施例中，光調製層可包含液晶化合物(未示出)。在一些實施例中，光調製層可包括複數個聚合物壁構造，例如構造38，聚合物壁構造黏合至第一導電元件及第二透明導電元件且位於第一導電元件與第二透明導電元件之間。在一些實施例中，第一透明導電元件可包括基板，例如基板42A，且第二透明導電元件可包括基板，例如基板42B。在一些實施例中，第一透明導電元件可包括導電層，例如層44A，且第二透明導電元件可包括導電層，例如層44B。在一些實施例中，基板可包含非導電材料。在一些實施例中，聚合物壁之寬度可具有尺寸，例如尺寸L。在一些實例中，由聚合物壁界定之隔室之尺寸可具有尺寸，例如尺寸S。單元間隙，例如間隙G，可將第一透明導電元件及第二透明導電元件隔開。在一些實例中，電引線，例如引線46A及46B，可分別附接至第一導電層及第二導電層。在一些實施例中，聚合物壁結構可在其間界定隔室(其亦可稱為空腔或儲層)，例如隔室40。聚合物壁結構可由合適的聚合物單體形成(參見下文)。在一些實施例中，光調製層可包含液晶組合物、對掌性摻雜劑、紫外線(ultraviolet,UV)阻斷劑、聚合抑制劑、光引發劑、或其組合。在一些實施例中，光調製組合物，例如組合物48，例如一種反應性單體、液晶組合物及其他添加劑之混合物，可設置在界定的隔室內。外部電壓源(未示出)可連接至電引線，以將光調製裝置自不透明狀態切換至透明狀態。電壓源可為AC電壓源。電壓源可為AC-DC逆變器及電池。在一些實施例中，電壓源可為DC電池，例如薄池(thin cell)。

在一些實施例中，光調製裝置可包括第一基本透明元件及第二基本透明元件。在一些實施例中，第一及第二基本透明元件可分別包括第一導電基板及第二導電基板。在一些實施例中，第一導電基板及第二導電基板可分別包括具有第一折射率之材料及具有第二折射率之材料。在一些實施例中，第一導電基板及第二透明導電基板之折射率可在主反應性單體折射率及/或液晶材料折射率之±0.5的範圍內。在一些實施例中，基板可包含非導電材料。對基板無特別限制，且根據本發明，光調製裝置領域的技術人員將能夠確定用於基本透明基板之適當材料。透明基板之一些非限制性實例包括玻璃及聚合物膜。典型的聚合物膜包括由聚烯烴、聚酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚胺酯等、或其組合製成之膜。在一些實施例中，聚合物膜可具有與主反應性單體及/或液晶材料密切匹配的折射率。在一些實施例中，聚合物膜之折射率可在主反應性單體折射率及/或液晶材料折射率之±0.5的範圍內。在一些實施例中，第一基板及/或第二基板之聚合物膜可包含PET。PET基板之通常折射率為約1.575。

在一些實施例中，基板可包括第一透明電極及相對的第二透明電極。第一電極及第二電極可包含氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氟摻雜氧化錫(fluorine doped tin oxide,FTO)、聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)polystyrene sulfonate,PEDOT：PSS)、氧化銀、氧化鋅或任何合適的透明導電聚合物或膜塗層。在一些實施例中，相對電極可具有面向內的導電表面及面向外/遠端的外表面。在一些實施例中，導電層可進一步塗覆有薄的透明絕緣(不導電)層。在一些實施例中，非導電材料可選自Al₂O₃、SiO_x或Ni₃O₅。化學真空沈積、化學氣相沈積、蒸發、濺射或其他合適的塗覆技術可用於在基板上施加導電層及非導電層。在導電層上塗覆非導電層之目的為減少光閥裝置在彎曲時或藉由相對基板之間的LC或聚合物相內之非所需導電微粒污染而發生電短路的可能性。

在一些實施例中，在存在電子傳導層之情況下，基板可包含非導電材料。在一些實施例中，非導電材料可包括玻璃、聚碳酸酯、聚合物或其組合。在一些實施例中，基板聚合物可包括聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、丙烯酸樹脂(包括但不限於聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate),PMMA)、聚苯乙烯、碳酸烯丙基二甘醇酯(例如CR-39))、聚酯、聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)(例如Ultem®)、環烯烴聚合物(例如Zeonex®)、三乙醯纖維素(triacetylcellulose,TAC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)、或其組合。在一些實施例中，基板可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,PEN)或其組合。在一些實施例中，電子傳導層可包含透明導電氧化物、導電聚合物、金屬網格、碳奈米管(carbon nanotube,CNT)、石墨烯或其組合。在一些實施例中，透明導電氧化物可包括金屬氧化物。在一些實施例中，金屬氧化物可包括氧化銥錫(iridium tin oxide,IrTO)、氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氟摻雜氧化錫(fluorine doped tin oxide,FTO)、摻雜氧化鋅或其組合。在一些實施例中，金屬氧化物可包括結合至基部上之氧化銦錫，例如ITO玻璃、ITO PET、或ITO PEN。

在一些實施例中，透明元件可包括：第一基板，例如第一透明電極；以及第二基板，例如第二透明電極。在一些實施例中，透明元件可包括光調製層。在一些實施例中，光調製層可包括液晶化合物及複數個聚合物壁。在一些實施例中，光調製層可包含液晶化合物、對掌性摻雜劑、紫外線(UV)阻斷劑、聚合抑制劑、光引發劑或其組合。在一些實施例中，複數個聚合物壁構造可結合至第一基板及第二基板且處於第一基板與第二基板之間，且聚合物壁可在其之間界定複數個隔室。在一些實施例中，聚合物壁構造可包含至少單官能及/或附加的多官能反應性單體單元及/或亞單元。在一些實施例中，複數個隔室可包含液晶組合物，該液晶組合物例如藉由在固化期間聚合物及液晶之原位相分離而設置在隔室中。在一些實施例中，聚合物壁可具有與透明基板及/或液晶化合物之折射率密切匹配的折射率。在一些實例中，透明基板之折射率可在透明基板及/或液晶化合物之折射率之約±1.0、約±0.5、約±0.1、約±0.05或約±0.025的範圍內。可聚合以形成聚合物壁構造之合適但非限制性的反應性單體化合物顯示在下表1中。

在一些實施例中，聚合物壁可包含主反應性聚合物。在一些實施例中，主反應性單體之折射率可在約1.3至約1.8之間、約1.3-1.4之間、約1.4-1.5之間、約1.5-1.6之間、約1.6-1.7之間、約1.7-1.8之間、約1.4-1.6之間，或為由此等值中之任何值限定之範圍內的任何值。在一些實施例中，主反應性聚合物可包含丙烯酸烷基酯類似物。在一些實施例中，丙烯酸酯類似物可包括甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯類似物、丙烯酸乙酯類似物、或其組合。在一些實施例中，丙烯酸乙酯類似物可包括丙烯酸2-苯氧基乙酯(2-phenoxyethyl acrylate,PEA)。在一些實施例中，聚合物壁構造單體前驅體可包括折射率降低單體。如本文所用之折射率降低單體包括折射率低於聚合物前驅體調配物中之主反應性單體的單體。在一些實施例中，折射率降低單體可為丙烯酸烷基酯類似物。在一些實例中，折射率降低單體可為丙烯酸己酯(hexyl acrylate,HA)、丙烯酸丁酯、或丙烯酸苄酯。在一些實施例中，聚合物壁可包含折射率增加單體。如本文所用之折射率增加單體包括折射率高於聚合物前驅體調配物中之主反應性單體的單體。在一些實施例中，其中主反應性單體可為丙烯酸烷基酯類似物。在一些實例中，折射率增加單體可為烷氧基化芳基丙烯酸酯。在一些實施例中，折射率增加單體可為乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯，例如A-LEN-10單體(Shin-Nakamura Chemicals,Osaka,Japan)。在一些實施例中，聚合物壁可包含至少一種主反應性單體、折射率降低單體、折射率增加單體或其組合。

在一些實施例中，聚合物壁可由預固化聚合物基質調配物形成。在一些實施例中，預固化調配物可包含基於反應性單體之總重量以重量%計之主反應性單體，主反應單體為約0.05重量%至約50重量%、約0.05-1重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-25重量%、約25-50重量%、約50-75重量%、約75-100重量%或約12重量%、約12.5重量%、約15.0重量%、約20重量%、約24重量%、約25重量%、100重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，預固化調配物可包含基於反應性單體之總重量以重量%計之PEA，PEA為約0.05重量%至約50重量%、約0.05-1重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-25重量%、約25-50重量%、約50-75重量%、約75-100重量%或約12重量%、約12.5重量%、約15.0重量%、約20重量%、約24重量%、約25重量%、100重量%或為在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，預固化調配物可包含基於反應性單體之總重量以重量%計之丙烯酸丁酯，丙烯酸丁酯為約0.05重量%至約50重量%、約0.05-1重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-25重量%、約25-50重量%、約50-75重量%、約75-100重量%或約12重量%、約12.5重量%、約15.0重量%、約20重量%、約24重量%、約25重量%、100重量%或為在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，預固化調配物可包含基於反應性單體之總重量以重量%計之丙烯酸苄酯，丙烯酸苄酯為約0.05重量%至約50重量%、約0.05-1重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-25重量%、約25-50重量%、約50-75重量%、約75-100重量%或約12重量%、約12.5重量%、約15.0重量%、約20重量%、約24重量%、約25重量%、100重量%或為在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，在主反應性單體為PEA之情況下，預固化聚合物基質調配物可包含折射率降低單體。在一些實施例中，在主反應性單體為PEA之情況下，折射率降低單體可為丙烯酸己酯。在一些實施例中，預固化調配物可包含如下量之反應性指數降低單體：約1重量%至約20重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-30重量%或約5重量%、約10重量%、約12重量%、約12.5重量%、約15重量%、約20重量%、約24重量%、約25重量%或為在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，預固化調配物可包含如下量之丙烯酸己酯：約1重量%至約20重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-30重量%或約5重量%、約10重量%、約12重量%、約12.5重量%、約15重量%、約20重量%、約24重量%、約25重量%或為在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，其中主反應性單體為PEA，預固化聚合物基質調配物可包含折射率增加單體。在一些實施例中，例如當主反應性單體可為PEA時，折射率增加單體可為乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯(例如，A-LEN-10，單體)。在一些實施例中，預固化調配物中之折射率增加單體之量可包括約1重量%至約50重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-25重量%、約25-30重量%、約30-35重量%、約35-40重量%、約40-45重量%、約45-50重量%或約12.5重量%、約13重量%、約25重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內之任何重量%。

在一些實施例中，預固化調配物中之乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯之量可為約1重量%至約50重量%、約1-5重量%、約5-10重量%、約10-15重量%、約15-20重量%、約20-25重量%、約25-30重量%、約30-35重量%、約35-40重量%、約40-45重量%、約45-50重量%或約12.5重量%、約13重量%、約25重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內之任何重量%。

在一些實施例中，聚合物壁可包含適當相對量之上述材料，以減小聚合物壁、透明基板及/或液晶之折射率差異。

在一些實施例中，具有不同折射率之合適的反應性單體描述於表1中。在一些實施例中，反應性單體可僅具有烷基鏈、僅一個芳族或非芳族環、兩個或更多個共軛環及/或此等內部分子結構之組合。在一些實施例中，調配物中使用之反應性單體可為單官能單體或多官能單體或單官能及多官能單體，其混合在一起。

在一些實施例中，多官能單體單元可與交聯單體單元部分地聚合，以在聚合物壁內提供交聯。在一些實施例中，交聯單體可包括雙官能或多官能單體，例如二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、或另一種聚丙烯酸酯單體。在一些實施例中，交聯單體單元可包括己烷-1,6-二硫醇(hexane-1,6-dithiol,HDT)、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯(tricyclodecanedimethanol diacrylate,TCDDA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(1,6-hexanediol diacrylate,HDDA)、羥基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯(hydroxyl pivalic acid neopentyl glycol diacrylate,HPNDA，M210)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate,TMPTA)、乙二醇二丙烯酸酯(ethylene glycol diacrylate,EDDA)、二乙二醇二丙烯酸酯(diethylene glycol diacrylate,DEGDA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(diethylene glycol dimethacrylate,DEGDMA)、三乙二醇二丙烯酸酯(triethylene glycol diacrylate,TEGDA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷、二烯丙基醚、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇羥基五丙烯酸酯或其組合。在一些實施例中，多官能單體單元可選自己烷-1,6-二硫醇(HDT)、乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)、己烷-1,6-二基二丙烯酸酯(HDDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(Dipropylene glycol diacrylate,DPGDA)、三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯(Tricyclodecane dimethanol diacrylate,TCDDA)、參[2-(丙烯醯氧基)乙基]異氰脲酸酯(Tris[2-(acryloyloxy)ethyl]isocyanurate,TATATO)、及/或季戊四醇肆(3-巰基丙酸酯)(Pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate),PETMP)。

在一些實施例中，預固化調配物組分之黏度可小於200(mPa‧s，25℃)。在一些實施例中，主反應性聚合物之預固化黏度可小於50(mPa‧s，25℃)，例如PEA之黏度為9(mPa‧s，25℃)。在一些實施例中，經改性折射率聚合物之黏度可小於200(mPa‧s，25℃)，例如，α-LEN-10之黏度為150(mPa‧s，25℃)。認為材料之黏度愈低，則預固化聚合物基質之擴散愈高，從而有助於聚合物壁材料與液晶材料更快分離，使得聚合物壁能夠在更短的時間量內形成。

在一些實施例中，經固化聚合物壁之折射率在聚合後相對於反應性單體之折射率可更大。商用丙烯酸聚合物前驅體材料之折射率變化在聚合後可具有約+1.79%之折射率平均增益(Aloui等人，「Refractive index evolution of various commercial acrylic resins during photopolymerization」,eXPRESS Polymer Letters，第12卷，第11期(2018)966-971)。在本文所述之實例中，該折射率增益增加可用於估計經固化聚合物壁之折射率。認為當調配反應性單體混合物時，可考慮及調節折射率之此增加。藉由添加附加反應性單體，聚合物壁構造之折射率可經調製以更密切地匹配液晶之折射率及/或透明基板之折射率。

在一些實施例中，光調製層可包含液晶化合物。在一些實施例中，聚合物壁構造可在其間界定隔室。在一些實施例中，液晶化合物可設置在聚合物壁界定的隔室內。在一些實施例中，液晶化合物可包括向列液晶化合物。可使用任何合適的向列液晶化合物。在一些實施例中，具有正介電各向異性之液晶化合物可為QYPDLC-8(Qingdao QY Liquid Crystal Co.Ltd.)，其具有為1.526之通常折射率。在一些實施例中，聚合物壁可封裝向列液晶。如圖3所示，基於PEA之聚合物壁，例如壁31，界定了包含向列液晶材料之隔室，例如隔室32。在一些實施例中，聚合物壁可封裝膽固醇液晶。如圖4所示，基於PEA之聚合物壁，例如壁41，界定了包含膽固醇液晶材料之隔室，例如隔室42。在一些實施例中，可使用本發明中描述之相同方法封裝其他類型之液晶或非液晶材料。

在一些實施例中，聚合物基質還可包含對掌性摻雜劑、聚合抑制劑、UV阻斷劑、光引發劑、微球間隔珠粒或其組合。

在一些實施例中，液晶化合物可包括向列液晶材料。在一些實施例中，向列液晶材料可為QYPDLC-8。在一些實施例中，聚合物基質可包含視情況選用之對掌性摻雜劑。「對掌性摻雜劑」是具有排列液晶材料(例如，向列液晶材料)，使得液晶材料具有對掌性結構之功能的化合物。可選擇任何合適的對掌性摻雜劑，例如R811、S811、R1011、S1011、R5011、或S5011(Merck KGaA,Darmstadt,Germany)。在一些實施例中，對掌性摻雜劑可為聚合物基質之約0.1重量%至約10.0重量%、約0.1-1.0重量%、約1-2重量%、約2-3重量%、約3-4重量%、約4-5重量%、約5-6重量%、約6-7重量%、約7-8重量%、約8-9重量%、約9-10重量%或約3重量%、或約6重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何值。

在一些實施例中，光調製裝置之聚合物基質可包含可延遲反應性單體聚合之聚合抑制劑。在一些實施例中，反應抑制劑可為啡噻

、N-亞硝基-N-苯基羥胺鋁鹽或其混合物。認為在UV照射含反應性單體之調配物後，光引發劑分子可分解成自由基。此等自由基引發反應性單體之聚合，但僅在抑制劑分子被大量消耗之後引發反應性單體之聚合。通常，調配物可包含溶解氧，該溶解氧可用作反應抑制劑。因此，通常可觀測到轉換延遲。替代描述可為，由於濃度梯度的建立，在曝光的固化輻射位置與非曝光的輻射位置之間的界面處可能存在更高濃度之抑制劑。抑制劑濃度可高於臨限制，從而使邊界處的聚合/轉化最小化，且轉化/聚合在曝光輻射區域的中心或中間位置處進行，在該位置處由於抑制劑被消耗，所以濃度較低。藉由添加附加抑制劑化合物及/或試劑，此現象可能變得甚至更加明顯。認為該工序有助於雙側加成聚合形成自曝光輻射區域中心向外朝向曝光及非曝光光遮蔽區域之邊界的聚合物壁。在一些實施例中，合適的抑制劑添加劑可為PTZ(啡噻

，CAS：92-84-220)、Q-1301(N-亞硝基苯羥胺鋁鹽，CAS：15305-07-4)、HQ(對苯二酚，CAS：123-31-9)、TBC(第三丁基鄰苯二酚，CAS：98-29-3)、MEHQ(Me-對苯二酚或4-甲氧基苯酚，CAS：150-76-5)或其組合。在一些實施例中，調配物可包含PTZ。在一些實施例中，可增加PTZ抑制劑濃度，以提供自聚合物壁位置的中間至液晶隔室之邊緣的聚合物壁生長。認為PTZ係合適的，因為其具有相對較低分子量，例如小於250g/mol，且因此可具有較高分子遷移率。在一些實施例中，聚合抑制劑添加劑可為前驅體聚合物基質之約0.01重量%至約5.0重量%、約0.01-0.1重量%、約0.1-0.5重量%、約0.5-1重量%、約1-2重量%、約2-3重量%、約3-4重量%、約4-5重量%或約0.1重量%、約1重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何值。

在一些實施例中，光調製裝置之聚合物基質可包含UV阻斷劑。在一些實施例中，UV阻斷劑可為UV吸收劑，例如OB+(2,5-雙(5-第三丁基-苯并

唑-2-基)噻吩，CAS：7128-64-5)、UV-790或其組合。認為，由於瑞利-泰勒不穩定性(Raleigh-Taylor instability)，聚合聚合物壁之形態相對粗糙，從而使得聚合輻射能夠散射至所需或預期的曝光區域之外。認為摻入UV阻斷劑降低了所需(非光遮蔽)區域之外的UV輻射之聚合或轉化效應。在一些實施例中，UV阻斷劑添加劑可為前驅體混合物之約0.01重量%至約5.0重量%、約0.01-0.1重量%、約0.1-0.5重量%、約0.5-1.0重量%、約1-2重量%、約2-3重量%、約3-4重量%、約4-5重量%或約0.5重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何值。

在一些實施例中，液晶組合物可包含光引發劑。在一些實施例中，光引發劑可包括UV輻照光引發劑。在一些實施例中，光引發劑亦可包含共引發劑。在一些實施例中，光引發劑可包括α-烷氧基脫氧安息香、α,α-二烷氧基脫氧安息香、α,α-二烷氧基苯乙酮、α,α-羥烷基苯酮、O-醯基α-肟基酮、二苯甲醯二硫化物、S-苯基硫代苯甲酸酯、醯基氧化膦、二苯甲醯甲烷、苯偶氮-4-二苯基碸、4-嗎啉代-α-二烷基胺基苯乙酮或其組合。在一些實施例中，光引發劑可包括Irgacure® 184、Irgacure® 369、Irgacure® 500、Igracure® 651、Igracure® 907、Irgacure® 1117、Irgacure® 1700、4,4'-雙(N,N-二甲胺基)二苯甲酮(米歇爾酮)、(1-羥基環己基)苯基酮、2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)、苯偶姻、苄基、二苯甲酮或其組合。在一些實施例中，光引發劑可包括藍綠色及/或紅色敏感的光引發劑。在一些實施例中，藍綠色及/或紅色光引發劑可包括Irgacure® 784、染料玫瑰紅酯、玫瑰紅鈉鹽、莰烯酮(campharphinone)、亞甲基藍等。在一些實施例中，共引發劑可包括N-苯基甘胺酸、三乙胺、三乙醇胺(thiethanolamine)、或其組合。認為共引發劑可控制原始預聚物之固化速率，以便可調節材料特性。在一些實施例中，光引發劑可包括離子光引發劑。在一些實施例中，離子光引發劑可包含二苯甲酮、樟腦醌、茀酮、呫噸酮、噻噸酮、偶苯醯(benzyl)、α-香豆素酮、蒽醌、對苯二甲苯酮(terephthalophenone)或其組合。在一些實施例中，光引發劑為I型光引發劑。在一些實施例中，光引發劑可包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(TPO-L，Ciba Specialty Chemicals,Inc.,Basel,Switzerland)。在一些實施例中，光引發劑添加劑可為前驅體聚合物基質之約0.01重量%至約5.0重量%、約0.01-0.1重量%、約0.1-0.5重量%、約0.5-1.0重量%、約1-2重量%、約2-3重量%、約3-4重量%、約4-5 重量%或約0.5重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何值。

在一些實施例中，液晶組合物可包括微球間隔珠粒。在一些實施例中，微球間隔珠粒可包括Nanomicro HT100間隔珠粒。在一些實例中，間隔珠粒可為約5-20μm、約5-6μm、約6-7μm、約7-8μm、約8-9μm、約9-10μm、約10-11μm、約11-12μm、約12-13μm、約13-14μm、約14-15μm、約15-16μm、約16-17μm、約17-18μm、約18-19μm、約19-20μm、約8-12μm、約10μm或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何大小。在一些實施例中，微球間隔珠之存在量可為前驅體聚合物基質之約0.01重量%至約5.0重量%、約0.01-0.05重量%、約0.05-0.1重量%、約0.1-0.5重量%、約0.5-1重量%、約1-2重量%、約2-3重量%、約3-4重量%、約4-5重量%、約0.01重量%、約0.05重量%、約0.1重量%、約0.5重量%、約1重量%或在此等值中之任何值界定之範圍內的任何重量%。

在一些實施例中，用於藉由UV固化形成聚合物壁之光遮罩具有正方形重複圖案，該重複圖案之邊長S=200μm，且藉由透明線L=30μm彼此分開。

在一些實施例中，用於藉由UV固化形成聚合物壁之光遮罩可具有正方形的重複圖案，該重複圖案具有邊長S=100μm，且藉由透明線L=15μm彼此分開。藉由將光遮罩特徵尺寸減小2倍，固化時間可縮短4倍，因為反應性單體之擴散時間與擴散距離呈二次方關係。因此，可將裝置製造時間顯著減少，例如自20分鐘減少至5分鐘。與此同時，剝離強度可維持在相同水準，因為儘管聚合物壁薄二分之一，但其更頻繁地重複兩次。

在一些實施例中，可基於光學考慮來選擇透明光遮罩線寬，以提供具有足夠小寬度的所得聚合物壁，來確保聚合物壁即使在近觀測距離時亦為人類視覺不可見的。圖2示出用於計算聚合物壁厚L之幾何示意圖。人眼之解析度受到繞射極限的限制，該繞射極限由Raleigh標準表示為

，其中θ為角解析度，λ為光的波長例如550nm，且D為自然光下之瞳孔直徑。因此，θ

2.2．10^-4 rad。因此，在觀測距離d，例如在典型的近觀測距離d=25cm處的最小可解析特徵為：

，因此L

55μm。在極近的觀測距離，例如d=10cm至15cm處，聚合物壁係不可見的，L必須不超過30μm，或更佳不超過20μm。

在一些實施例中，可在不使用光遮罩之情況下製造光調製裝置，而是替代地形成具有低聚合物含量之PDLC結構。在一些實施例中，PDLC結構中之液晶液滴大小可藉由選擇反應性單體或藉由混合不同的反應性單體來控制。圖10示出PDLC區域之放大圖，其中基於PEA的裝置在UV曝光期間為非光遮蔽的。液晶相藉由形成極小液滴(例如液滴103)而與固化的PEA分離，該等液滴之特徵大小為約1μm。圖11示出PDLC區域之放大圖，其中基於A-LEN-10之裝置在UV曝光期間為非光遮蔽的。液晶相藉由形成特徵大小為約10μm至20μm的非常大的液滴，例如液滴113，而與固化的A-LEN-10分離。圖10及圖11中之比例尺代表100μm。

一些實施例包括一種用於調諧或修改聚合物壁之折射率之方法。該方法可包括選擇折射率在透明導電基板及/或液晶組合物之折射率之0.5內的主反應性單體。在一些實施例中，該方法可包括選擇在固化之前折射率在1.3與1.8之間的主反應性單體。在一些實施例中，該方法可包括添加折射率降低單體，其中該折射率降低單體之折射率小於主反應性單體之折射率。在一些實施例中，該方法可包括添加折射率增加單體，其中該折射率增加單體之折射率大於主反應性單體之折射率。在一些實施例中，該方法可包括調節主反應性單體、折射率降低單體及/或折射率增加單體之相對量，以獲得在1.3至1.8範圍內及/或在透明導電基板折射率及/或液晶化合物折射率之±0.5內的折射率聚合物壁。

在下文中，將更詳細地描述代表性實施例及方法。

實施例

實施例1. 一種光調製裝置，該光調製裝置包含：第一及第二透明導電基板，該第一及第二透明導電基板具有透明導電基板折射率；光調製層，該光調製層包含液晶化合物以及複數個聚合物壁；以及複數個聚合物壁，該複數個聚合物壁分別黏合至該第一及第二透明導電基板且在該第一及第二透明導電基板之間；使得聚合物壁具有在透明導電基板及/或液晶化合物之折射率之±0.5範圍內的可調諧折射率。

實施例2. 如實施例1之光調製裝置，其中聚合物壁包含丙烯酸酯類似物。

實施例3. 如實施例2之光調製裝置，其中丙烯酸酯類似物包括甲基丙烯酸酯或丙烯酸乙酯類似物。

實施例4. 如技術方案2之光調製裝置，其中丙烯酸酯類似物包括丙烯酸2-苯氧基乙酯(PEA)、丙烯酸己酯、乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯單體及/或其混合物。

實施例5. 如實施例1之光調製裝置，其中聚合物壁進一步包含對掌性摻雜劑、聚合抑制劑、UV阻斷劑、光引發劑或其任何組合。

實施例6. 如實施例1之光調製裝置，其中存在足夠的聚合抑制劑以減少聚合物壁內捕獲液晶的存在為少於固化聚合物壁含量的1%，或聚合抑制劑占調配物的0.01重量%至5重量%。

實施例7. 如實施例1之光調製裝置，其中聚合物壁係藉由經由光遮罩進行UV曝光形成，且其中當將電場施加至該裝置時(正常模式)或當電場關閉時(反向模式)，該裝置表現出改進的透明性。

實施例8. 一種調諧聚合物壁折射率的方法：選擇在固化之前折射率在1.3與1.8之間的主反應性單體；添加折射率降低單體，其中折射率降低單體之折射率小於主反應性單體之折射率；添加折射率增加單體，其中折射率增加單體之折射率大於主反應性單體之折射率；調節主反應性單體、折射率降低單體及/或折射率增加單體之比率，以獲得在1.3至1.8範圍內之折射率聚合物壁。

實施例9. 如實施例8之方法，其中主反應性單體包括丙烯酸2-苯氧基乙酯。

實施例10. 如實施例6之方法，其中折射率降低單體包括丙烯酸己酯。

實施例11. 如實施例6之方法，其中折射率增加單體包括乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯(A-LEN-10)。

實施例12. 如實施例6之方法，該方法進一步調節具有不同折射率之反應性單體之比率，以補償由於經固化聚合物壁之密度增加所致之折射率增加。

實施例13. 一種光調製裝置，該光調製裝置包含：第一透明導電基板及第二透明導電基板；光調製層，該光調製層包含聚合物基質，該聚合物基質包含PEA單體、折射率改變單體、及液晶化合物。

實施例14. 如實施例13之光調製裝置，該光調製裝置進一步包含對掌性摻雜劑、聚合抑制劑、UV阻斷劑、光引發劑、PDLC聚合物基質或其任何組合。

實例

已發現，與其他形式的光調製裝置相比，本文所述之液晶光調製裝置、聚合物壁系統等的實施例具有改進的光學效能。藉由以下實例進一步證明了此等益處，該等實例僅旨在說明本發明，而並非旨在以任何方式限制範疇或基本原理。

可聚合液晶漿料之製備：

EX-F0為75重量%向列液晶材料QYPDLC-8(Qingdao QY Liquid Crystal Co.Ltd.)、25重量%丙烯酸2-苯氧基乙酯(PEA)(Millipore Sigma,St.Louis,MO,USA)之混合物。此等第一組分與用於折射率調諧的視情況選用之第二反應性單體、視情況選用之交聯劑及視情況選用之對掌性摻雜劑S1011加總為100重量%，構成基礎調配物(base formulation)。然後將1重量% PTZ(啡噻

，Millipore Sigma,St.Louis,MO,USA)、0.5重量% UV-790(QIDONG JINMEI CHEMICAL CO,LTD)及0.5重量%光引發劑二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)氧化膦(TPO-1，Ciba Specialty Chemicals,Inc.,Basel,Switzerland)以及1重量% 10μm間隔物 (spacer)(NM HT-100)在10ml玻璃瓶中混合。然後將漿料加熱至高於液晶的清亮點，例如至100℃，且使用渦流混合器混合以形成均勻混合物。

對合成之附加混合物重複該過程，不同之處在於組分之質量比如表2所示變化。

在混合上述前驅體調配物之後，加入附加1重量%之10μm微球間隔珠粒(Nanomicro HT100)。

光調製裝置之製造：

用丙酮沖洗3"長、1.5"寬之PET-ITO可撓性基板(Elecrysta C100-02RJC5B,Nitto Denko,Osaka,JP)，用壓縮空氣吹乾。然後如上所述製備之樣本(例如，調配物EX-F0)的液滴沈積在第一基板之導電層的表面上。將第二基板置於與導電層表面接觸之液滴的頂部，然後施加輥以將調配物分散在基板之間。可將光遮罩置於經塗覆可撓性基板的頂部上。所使用之光遮罩具有L=30μm且S=200μm。移除自邊緣擠出的過量調配物，然後將製造的物品在室溫下置於強度為0.5mW/cm²之UV LED燈(395nm)下15分鐘。

然後，具有聚合物壁之光調製裝置之兩個基板均可藉由以下方式來電連接：將導線焊接至ITO端子，使得各導電基板與電壓源電連通，其中該連通使得當施加電壓源時，將跨裝置兩端生成電場。電壓源將跨裝置兩端提供必要的電壓，以使液晶分子能夠重新取向。

藉由偏振顯微鏡進行表徵：

藉由在偏振光學顯微鏡(polarizing optical microscope,POM)(AmScope PZ200TB偏振三目顯微鏡；United Scope LLC dba AmScope,Irvine CA,USA)上觀測構建的樣本來表徵可撓性裝置原型的光學特性。藉由使POM配備的相機(AmScope數碼相機MU130 1.3MP)來記錄樣本之影像。將被評估之樣本放在POM載物台上。將偏振器轉變成交叉組態。針對所需放大倍數(例如，大約2500倍)選擇物鏡(例如，4X、10X、40X)。使用數碼相機在電腦螢幕上進行實時觀測。調節物鏡及顯微鏡載物台之位置，直至螢幕上之影像清晰聚焦。照片及視頻係使用在Microsoft Windows 10操作系統上運行之捆綁AmScope 3.7軟體拍攝的。所拍攝照片中之所有比例尺代表100μm。

評定允許穿過各製造之光調製元件的光，關於裝置之代表性顯微影像，參見圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19及圖20。在各顯微影像中偏振器係交叉的。相應比例尺之長度代表100μm。圖6及圖7分別示出聚合物壁構造61及71內被捕獲之液晶微滴，如壁內之點狀結構所示。至少圖3、圖4、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20相應地示出聚合物壁構造31、41、51、61、71、81、91、101、111、121、131、141、151、161、171、181、191、201及富含液晶之隔室32、42、52、62、72、82、92、102、112、122、132、142、152、162、172、182、192、202。圖3、圖4、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20相應地示出在聚合物壁31、41、121、131、141、151、161、171、181、191、201內不存在捕獲的液晶液滴。圖3、圖4、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17、圖18、圖19、圖20亦相應地顯示出在富含液晶之隔室32、42、122、132、142、152、162、172、182、192、202內無聚合物聚集體。圖10B示出，若使用PEA反應性單體，則非光遮蔽區域會產生小LC液滴。圖11B示出，若使用A-LEN-10反應性單體，則非光遮蔽區產生大LC液滴。

如圖3所示，僅由PEA反應性單體製成之聚合物壁31被極好地界定且與包含在各方形隔室中之向列液晶32良好地相分離。

如圖4所示，僅由PEA反應性單體製成之聚合物壁41被極好地界定且與包含在各方形隔室中之膽固醇液晶42良好地相分離。

圖5展示了固化的(固體)基於PEA之聚合物壁，該聚合物壁隔室化不含液晶之未固化的(液體)基於PEA之調配物EX-F11(參見表2)。認為聚合物壁在圖5中係可見的，因為與未固化的液體PEA單體相比，固化的固體(更高密度)PEA具有增加的折射率。圖5中之比例尺代表100μm。

如圖14所示，如上所述製造之樣本EX-F7之POM顯微鏡在逐漸增加的放大倍數下顯示，膽固醇液晶142僅存在於其隔室中，且在聚合物壁141內之捕獲液滴中不存在膽固醇液晶。當在聚合物壁內未觀測到非所需捕獲液晶液滴時，聚合物壁裝置之透明性被認為更高。圖14中之比例尺代表100μm。

圖6(EX-F1)表示試圖使用丙烯酸丁酯單體替代PEA形成聚合物壁61之POM顯微影像。富含液晶之相62發生分離，但聚合物壁不如PEA壁界定得好(如圖3或圖4所示)。

圖7(EX-F2)表示使用丙烯酸苄酯單體替代PEA之聚合物壁71之POM顯微影像。富含液晶之相72發生分離，但顯然可調節固化條件以實現如圖3所示之良好界定的聚合物壁。

圖8(EX-F3)表示使用不含任何單官能反應性單體之交聯劑單體形成聚合物壁81之POM顯微影像。液晶82在此等相同固化條件下部分地相分離。該圖表明，交聯劑例如EGDA可在不使用其他反應性單體之情況下單獨使用。認為二丙烯酸酯在低轉化水準下膠凝化，且可能需要降低固化強度且增加曝光時間，以允許聚合物壁與液晶更完全的相分離。

圖9(EX-F4)示出形成主要由PEA單官能單體及少量交聯劑HPNDA製成(以增加該等聚合物壁之機械模數)之聚合物壁91的例示性POM顯微影像。在該實例中液晶92被很好地相分離且被很好地封裝，因為該方法針對占大多數的PEA單體進行了優化。

圖10A為POM顯微影像，示出用於隔室化向列液晶材料的PEA反應性聚合物壁實施例(EX-F0)。光遮蔽區域產生了聚合物壁結構。非光遮蔽區域產生了PDLC結構，該PDLC結構之液滴大小為約1μm。圖10B為圖10A所示的矩形PDLC區域的放大圖。偏振器係交叉的；比例尺代表100μm。

圖11為POM顯微影像，示出用於隔室化向列液晶材料的A-LEN-10反應性單體聚合物壁實施例(EX-F5)。光遮蔽區域產生了聚合物壁結構。非光遮蔽區域產生了PDLC結構，該PDLC結構的液滴大小為約10-20μm。圖11B為圖11A所示的矩形PDLC區域的放大圖。

圖12(EX-F5)顯示了形成僅由高折射率單官能單體A-LEN-10製成的聚合物壁121的例示性POM顯微影像。富含液晶之隔室122似乎具有倒圓拐角，表明富含液晶的相與形成的基於A-LEN-10之聚合物壁之間的界面張力高於基於PEA之聚合物壁。建議可使用附加的合適小分子量表面活性劑來幫助更好地界定富含液晶之隔室的正方形幾何形狀。

圖13(EX-F6)示出形成用約1：1比率之PEA及A-LEN-10反應性單體製成之聚合物壁131之例示性POM顯微影像。在此情況下，富含液晶之隔室132看起來僅具有輕微的倒圓拐角，表明已發生高度相分離。

圖14A(EX-F7)描繪了用於隔室化膽固醇液晶的具有12.5重量% PEA及12.5重量% A-LEN-10反應性單體之聚合物壁實施例的POM顯微影像。圖14B及圖14C示出不同放大率下之相同裝置(如由比例尺所示，均代表100μm)。偏振器係交叉的；比例尺代表100μm。

圖15(EX-F7)示出以1：1比率之PEA及A-LEN-10製成之聚合物壁151之POM顯微影像的實例，該聚合物壁與膽固醇液晶152相分離。添加A-LEN-10單體以增加純PEA反應性單體的折射率。在此實例中，在60Hz下施加2V/μm來垂直排列液晶。用此調配物(EX-F7)製成之裝置的透明性高於僅用較低折射率之PEA單體調配物例如(EX-F0)製成之類似裝置的透明性。在該實例中，來自調配物(EX-F7)的經固化聚合物壁的估計折射率為約1.575，其與PET基板的為1.575的折射率匹配，但高於液晶的通常折射率1.526。

如圖16(EX-F7)所示，在移除電壓之後，液晶162返回至焦點圓錐組態且散射光。

圖17(EX-F8)示出由3：2比率的PEA及丙烯酸己酯製成的聚合物壁171的POM顯微影像的實例，該聚合物壁是與膽固醇液晶172相分離的。丙烯酸己酯單體之目的為降低純PEA反應性單體之折射率。在此實例中，在60Hz下施加2V/μm來垂直排列液晶。用此調配物(EX-F8)製成之裝置的透明性明顯低於用折射率較低的PEA單體調配物例如(EX-F7)製成之類似裝置的透明性。

如圖18所示(EX-F8)，在移除電壓之後，液晶182返回至焦點圓錐組態且散射光。

圖19(EX-F9)示出由4：1比率之PEA及丙烯酸己酯製成的聚合物壁191的POM顯微影像的實例，該聚合物壁與膽固醇液晶192相分離。在此實例中，在60Hz下施加2V/μm來垂直排列液晶。用此調配物(EX-F9)製成之裝置的透明性仍低於僅用基於PEA之單體調配物例如(EX-F0)製成之類似裝置的透明性，但略高於用例示性調配物(EX-F8)製成之裝置的情況。在該實例中，來自調配物(EX-F9)之固化聚合物壁之估計折射率為約1.526，其與液晶之通常折射率1.526匹配，但低於PET基板之通常折射率1.575。

如圖20(EX-F9)所示，在移除電壓之後，液晶202返回至焦點圓錐組態且散射光。

如表2所示，可顯著降低在裝置透明狀態下之非所需霧度。藉由將PTZ抑制劑之含量自EX-F10中之0.1重量%增加至EX-F0中之1重量%，非所需霧度自約13.72%降低至約6.74%。

如表2所示，藉由向主要單體PEA中添加折射率增加單體A-LEN-10，可進一步降低非所需霧度。在裝置透明狀態下之非所需霧度自約6.74%提高至約3.05%。

藉由減去用於保持該對基板之間的10μm單元間隙的間隔珠粒上散射的光，可甚至進一步減少非所需霧度。由LC/聚合物前驅體調配物中之1重量%間隔珠粒上散射之光產生的非所需霧度占約1-2%。

用調配物EX-F7及EX-F9製成的裝置的實例表明，藉由將聚合物壁之折射率與基板之折射率匹配，而非與液晶之通常折射率匹配，可實現更高的裝置透明性。若可能，仍較佳的是匹配所有裝置元件之折射率，例如經固化聚合物壁、基板、液晶及/或隔離件之折射率。

上述實例表明聚合物壁之折射率可藉由所揭示之方法進行調節。根據本文中之發現，可提高帶聚合物壁的基於液晶之裝置之透明性。

雖然已結合實例示出及描述了本發明，但對於熟習此項技術者而言將顯而易見的是，可在不脫離由所附實施方式限定之本發明之精神及範疇的情況下進行修改及變化。

除非在此另外指明或明顯與上下文相矛盾，否則在描述本發明之上下文中(尤其是在以下申請專利範圍之上下文中)使用之術語「一(a/an)」、「該」以及類似指示詞應被解釋為涵蓋單數及複數兩者。除非本文另有說明或與上下文相矛盾，否則本文所述之所有方法均可以任何合適的順序進行。本文提供之任何及所有實例、或代表性語言(例如「諸如」)的使用僅旨在更好地說明本發明，而非對任何申請專利範圍之範圍構成限制。說明書中之任何語言不應解釋為表示任何對於實施本發明必不可少的未要求保護的要素。

本文揭示之替代要素或實施例的分組不應解釋為限制性的。各組成員可單獨地或與該組中之其他成員或本文中找到的其他要素任意組合地提及以及要求保護。預期組中之一或多個成員可出於方便的原因而包括在組中或自組中刪除。

本文中描述了某些實例，包括本發明人已知的用於實施本發明的最佳方式。當然，對於一般熟習此項技術者而言，在閱讀先前描述後，此等所描述實施例之變型將變得顯而易見。本發明人希望技術人員適當地採用此類變型，且本發明人希望以不同於本文具體描述之方式來實踐本發明。因此，申請專利範圍包括適用法律所允許的申請專利範圍中所述主題之所有修改及等同物。此外，除非本文另有說明或明顯與上下文相矛盾，否則設想了上述要素之所有可能變型之任何組合。

最後，應理解，本文揭示之實施例係對申請專利範圍之原理的說明。因此，舉例而言但非限制性地，可根據本文之教示來利用替代實施例。因此，申請專利範圍不限於僅如所示或所述之實施例。

Claims

一種光調製裝置，該光調製裝置包含：光調製層，該光調製層設置在第一透明導電元件與第二透明導電元件之間且與該第一透明導電元件及該第二透明導電元件接觸；其中該光調製層包含由聚合物壁界定之隔室，該等聚合物壁分別黏合至該第一透明導電元件及該第二透明導電元件且在該第一透明導電元件與該第二透明導電元件之間；其中該等隔室包含液晶材料；且其中該等聚合物壁之折射率在該第一透明導電元件之折射率及該第二透明導電元件之折射率±0.5的範圍內。
如請求項1之光調製裝置，其中該液晶材料為向列液晶化合物或膽固醇液晶材料。
如請求項1或2之光調製裝置，其中該等聚合物壁由包含丙烯酸酯單體及液晶材料之前驅體聚合物基質形成，其中該丙烯酸酯單體包含甲基丙烯酸酯單體、丙烯酸乙酯單體或其組合。
如請求項3之光調製裝置，其中該丙烯酸酯單體包含丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸己酯、乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯或其組合。
如請求項1之光調製裝置，其中該第一透明導電元件包含具有第一透明電極之第一透明基板，且該第二透明導電元件包含具有第二透明電極之第二透明基板。
如請求項1之光調製裝置，其中該第一透明導電元件及該第二透明導電元件包含聚對苯二甲酸乙二醇酯基板及氧化銦錫電極。
如請求項5或6之光調製裝置，其中該第一透明電極及該第二透明電極與該光調製層接觸。
如請求項5或6之光調製裝置，該光調製裝置進一步包含電壓源，該電壓源與該第一透明電極及該第二透明電極電連通，使得當施加該電壓源時，跨該裝置產生電場。
如請求項8之光調製裝置，其中當施加該電壓源時，該裝置表現出改善的透明度，提供10%或更小的霧度。
一種製造如請求項1之光調製層之方法，該方法包含藉由將包含反應性單體及液晶材料之前驅體聚合物基質曝光於紫外光來形成聚合物壁及由該等聚合物壁界定之隔室，其中在曝光於紫外光期間置於裝置上之圖案化光遮罩引起反應性單體之圖案化聚合以形成該等聚合物壁及該等隔室，其中該前驅體聚合物基質進一步包含對掌性摻雜劑、聚合抑制劑、UV阻斷劑、光引發劑、微球間隔珠粒、或其組合，且其中該前驅體聚合物基質包含約0.01重量%至約5重量%之該UV阻斷劑。
如請求項10之方法，其中該前驅體聚合物基質包含約6重量%或更少的該對掌性摻雜劑。
如請求項10之方法，其中該前驅體聚合物基質包含0.01重量%至5重量%之該聚合抑制劑。
如請求項10之方法，其中該前驅體聚合物基質包含約0.01重量%至約5重量%之該光引發劑。
如請求項10之方法，其中該前驅體聚合物基質包含約0.01重量%至約5重量%之該等微球間隔珠粒。
如請求項10或11之方法，其中藉由調節該前驅體聚合物基質中之丙烯酸酯聚合物之相對量來調諧聚合物壁之折射率，該方法包含：將折射率在1.3與1.8之間的主反應性單體與折射率降低單體、折射率增加單體或其組合結合；其中該折射率降低單體之折射率小於該主反應性單體之折射率，且該折射率增加單體之折射率大於該主反應性單體之折射率；以及調節該主反應性單體、該折射率降低單體或該折射率增加單體之相對量，以獲得折射率在約1.3與約1.8之間的聚合物壁。
如請求項15之方法，其中該主反應性單體包含丙烯酸2-苯氧基乙酯。
如請求項15之方法，其中該折射率降低單體包含丙烯酸己酯。
如請求項15之方法，其中該折射率增加單體包含乙氧基化鄰苯基苯酚丙烯酸酯。