可抗光害的液晶薄膜及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可抗光害的液晶薄膜及其制造方法，該薄膜主要包含一對透明基材、該對透明基材上所形成的含金屬粒子的薄膜層、透明電極、以及被導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間的液晶膠體。其制造方法為：在一對透明基材中至少其中之一的表面上形成可抗光害的一含金屬粒子的薄膜層；在具有或不具有該含金屬粒子的薄膜層之該透明基材上形成一透明電極；將具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂、硬化劑、液晶材料混合后，利用硬化劑改變具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂的黏性，而在室溫下形成液晶膠體，并導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間。本發(fā)明系統(tǒng)除了可通入電流改變液晶膠體的方向，以提供遮光或不遮光的效果以外，系統(tǒng)中含金屬粒子的薄膜層，能產(chǎn)生光學及電學輔助效益。
【專利說明】可抗光害的液晶薄膜及其制造方法
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明是關于一種可抗光害的液晶薄膜及其制造方法，尤指維持薄膜尺寸安定性及抗有害光波，和提升電學效應的液晶薄膜及其制造方法。
【【背景技術】】
[0002]為了隔絕陽光直接照射，人們會在建物透明帷幕、或汽車擋風玻璃、門窗玻璃上粘貼隔熱紙。只是，隔熱紙的隔熱作用同時也阻隔照明光束或遮蔽視線等問題瑕疵。尤其在安全考慮上，隔熱紙為了滿足隔熱效果，卻常常會把視野需求光線也隔絕，導致車輛駕駛視線不佳或室內(nèi)自然采光過低。
[0003]為改善此問題,調(diào)光玻璃(Polyvision Privacy Glass)可藉由改變電流以調(diào)整玻璃透光率，實現(xiàn)隨意變換玻璃透明度之效果，避免車輛駕駛視線不佳或室內(nèi)自然采光過低等問題。然而，上述調(diào)光玻璃，雖然可藉電流來隨意變換玻璃透明度，但同樣無法有效對抗有害光束，以及視野可見度之保留。
[0004]又該調(diào)光薄膜主要就是要遮蔽光線，因而將會長期曝露在紅外線、紫外線或光線熱能，而導致調(diào)光薄膜被破壞(尤其是PET透明基材)，如經(jīng)久使用而黃化。
[0005]此外，在該調(diào)光薄膜中，若實施在玻璃層之中，如汽車或具曲率的帷幕玻璃，其折射率要求均等，使整幅面在光學穿過效率中，不會有區(qū)塊狀光斑異樣。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的主要目的在提供一種可抗光害的液晶薄膜及其制造方法，其主要利用除了可通入電流改變液晶膠體的 方向，而提供遮光或不遮光的效果以外，更可含金屬粒子的薄膜層能輔助濾過紅外線、紫外線或輻射熱能，并維持視野需求的透視度。
[0007]—種可抗光害的液晶薄膜，其包含:一對透明基材；一含金屬粒子的薄膜層，被形成在至少該對透明基材其中之一的表面上；一透明電極，被形成在具有或不具有該含金屬粒子的薄膜層之該透明基材上；一液晶膠體，被導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間，其中液晶膠體是由具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂、硬化劑、液晶材料在室溫下所混合而成。
[0008]所述的液晶膠體進一步含有聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構。
[0009]所述的間隔微結(jié)構為直徑10~30 μ m的球或粒狀體。
[0010]所述的在最終液晶膠體中聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構在重量上占了 0.5~5%的比例。
[0011]所述的金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化銀(VO)、二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In203)、氧化鋪(Ce02)、氧化錫(Sn02)、氧化銻(Sb203)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)或其他類似性質(zhì)金屬氧化物選擇
其中之一。
[0012]一種可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其包含:在一對透明基材中至少其中之一的表面上形成可抗光害的一含金屬粒子的薄膜層；在具有或不具有該含金屬粒子的薄膜層之該透明基材上形成一透明電極；將具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂、硬化劑、液晶材料混合后，利用硬化劑改變具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂的黏性，而在室溫下形成液晶膠體，并導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間。
[0013]該制造方法進一步包含:將聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構混入液晶膠體，而形成最終液晶膠體，并導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間。
[0014]所述的在最終液晶膠體中聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構在重量上占了 0.5~5%的比例。
[0015]所述的具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂的主要成分為環(huán)己烷二甲醇縮水甘油醚(diglycidyl ether of Cyclohexane dimethanol),而硬化劑的主成分為多硫醇(poIymercaptan)。
[0016]所述的在可抗光害的該含金屬粒子的薄膜層中，金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化招(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化銀(VO)、二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In203)、氧化鈰(Ce02)、氧化錫(Sn02)、氧化銻(Sb203)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)或其他類似性質(zhì)金屬氧化物選擇其中之一。
[0017]所述的方法進一步包含:金屬粒子與高分子聚合物混合后被涂布或印在該透明基材上；以及利用加熱或紫外光之固化手段，讓金屬粒子與高分子聚合物混合形成該含金屬粒子的薄膜層。
[0018]所述的高分子聚合物可為聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)之聚烯烴系樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)之聚酯系樹脂、聚苯乙烯(PS)及聚乙烯醇(PVA)之乙烯結(jié)合系、聚碳酸酯(PC)系樹脂、環(huán)烯烴系樹脂、氯乙烯系樹脂選擇其中之一。
[0019]所述的方法進一步包含:金屬粒子與有機溶劑混合后被噴涂在該透明基材上；以及利用加熱或紫外光之固化手段，讓金屬粒子與有機溶劑混合形成該含金屬粒子的薄膜層。
[0020]所述的方法進一步包含:金屬粒子被蒸鍍在該透明基材上，而形成該含金屬粒子
的薄膜層。
[0021]在本發(fā)明可抗光害的液晶薄膜及其制造方法中，該薄膜主要包含一對透明基材、該對透明基材上所形成的含金屬粒子的薄膜層、透明電極、以及被導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間的液晶膠體。
[0022]若維持薄膜尺寸安定性,則需將聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構混入液晶膠體，而形成最終液晶膠體，并導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間，以及所充置的間隔微結(jié)構的粒徑?jīng)Q定了電極互對距離。
[0023]本發(fā)明提供了一種可抗光害的液晶薄膜及其制造方法，主要利用具有可撓性的透明基材作為液晶膠體的容置材料，而讓液晶薄膜成為軟式，并在液晶膠體中混入聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構,而讓軟式液晶薄膜基于所具有的粘著層,而順著對象的表面幾何形狀(例如表面彎曲或波浪狀)被黏附時，但卻不會如習知薄膜受彎曲時因液晶被擠走而變成透明，進而達到維持薄膜尺寸安定性，均勻的成膜性，以及低折射率等特性?！尽緦＠綀D】
【附圖說明】】
[0024]圖1~圖2為本發(fā)明可抗光害的液晶薄膜的制造方法之示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明可抗光害的液晶薄膜的制造方法之另一示意圖。
[0026]圖號說明:
[0027]10UV固化環(huán)氧樹脂12硬化劑 14液晶材料
[0028]15間隔微結(jié)構 16液晶膠體 18最終液晶膠體
[0029]20 透明基材22 透明導電層24 粘著層
[0030]26薄膜層
【【具體實施方式】】
[0031]圖1~圖2為本發(fā)明可抗光害的液晶薄膜的制造方法之示意圖。如圖1所示，本發(fā)明可抗光害的液晶薄膜的制造方法中，首先在一對透明基材20中至少其中之一的表面上形成可抗光害，含金屬粒子的薄膜層26。
[0032]換言之，可在該對透明基材20均形成有薄膜層26或在其中之一的透明基材20上形成薄膜層26。在可抗光害的含金屬粒子的薄膜層26中，奈米金屬粒子需要可吸收或反射紫外光、紅外線或光線熱能，但卻可讓系統(tǒng)視野需求可見光穿透，而不會有內(nèi)反射鏡面效果。利用奈米金屬粒子的特性，又能夠有效阻塞分子間隙，讓氣體難以滲透，從而提高了透明基材20的阻隔性，可有效保護內(nèi)部的液晶材料。
[0033]上述薄膜層26與透明基材20結(jié)合后，更因薄膜層26的結(jié)構輔助，可使透明基材20增加幅面張力的強度。
[0034]上述金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化?凡(VO)、二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In203)、氧化鋪(Ce02)、氧化錫(Sn02)、氧化銻(Sb203)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)或其他類似性質(zhì)金屬氧化物。
[0035]這其中，經(jīng)過特殊工藝制程處理奈米氮化鈦(TiN)，其其具有純度高、粒徑小、分布均勻、表面活性高、耐高溫、抗氧化、硬度高，又具有優(yōu)異阻隔紅外線(可阻隔95%以上)、以及紫外線(可阻隔99%以上)，同時本身又具有良好的導電性，不會阻斷或干擾e-Tag或GPS訊號，十分適用于車用擋風玻璃。氮化鈦(TiN)可讓透明基材20保有原有的透明外觀，但卻能提高8倍以上的阻隔性。如果氮化鈦(TiN)中的含氮量高時，氮化鈦(TiN)將帶有淡藍色，而無須額外使用顏色調(diào)料，就能讓薄膜帶有顏色。
[0036]在透明基材20上形成薄膜層26的手段大致分為涂布、噴涂、蒸鍍等三種。
[0037]采用涂布手段時，上述金屬粒子須以適當?shù)母叻肿泳酆衔锘旌?。其中高分子聚合物可為聚乙?PE)及聚丙烯(PP)之聚烯烴系樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)之聚酯系樹脂、聚苯乙烯(PS)及聚乙烯醇(PVA)之乙烯結(jié)合系、聚碳酸酯(PC)系樹脂、環(huán)烯烴系樹脂、氯乙烯系樹脂。接著，將金屬粒子與高分子聚合物之混合物涂布或以印制方式施布在透明基材20上，然后利用加熱或紫外光之固化手段，而在透明基材20上形成薄膜層26。 [0038]采用噴涂手段時，上述金屬粒子與有機溶劑混合后被噴涂在透明基材20上，再利用加熱或紫外光之固化手段，讓金屬粒子與有機溶劑混合形成含金屬粒子的薄膜層26鍵結(jié)在透明基材20表面。[0039]采用蒸鍍手段時，金屬粒子直接被蒸鍍在透明基材20上，而形成該含金屬粒子的薄膜層26。
[0040]如圖2所示，在透明基材20上形成薄膜層26后，在具有或不具有該含金屬粒子的薄膜層26之透明基材20上形成透明電極22。另外，透明電極22的材質(zhì)，除了以銦錫氧化物(ITO)，也可采用奈米金屬如銀奈米。
[0041]上述的薄膜層26為細微結(jié)合在其一或二透明基材20相互對的表面，再于附著薄膜層26表面，形成膜狀透明電極22，二者結(jié)合后，除了該層面的機械性張力強化，更利用薄膜層26的導電輔助，降低透明電極22的電阻，使能低電力工作而達節(jié)能效益。
[0042]依據(jù)本發(fā)明實施與昔有薄膜測試比較:
[0043]各取成品Im2進行電致光學反應，在達成相同的視穿率(或遮光率)之條件下所耗能源狀態(tài)之比較:
[0044](昔用薄膜用電需求)
[0045]Von=65V Real 1=0.12
[0046]P=0.12X65=7.8 (W)
[0047](本發(fā)明實施薄膜用電需求)
[0048]Von=24V Real 1=0.03
[0049]P=0.03X24=0.72 (W)
[0050]則如上示結(jié)果，本發(fā)明有過于10倍節(jié)能效果，該節(jié)能效應來自薄膜層26，結(jié)合了透明電極22，二者觸通結(jié)合的關系，使薄膜層26可輔助電流通路，降低電阻值，進而節(jié)省功率消耗。又在相同電壓的條件下，其一的電流效應，相同可改變不同功率，如此以降低電阻的方式，可明顯達到節(jié)能目的。
[0051]請參閱圖3，圖3為本發(fā)明可抗光害的液晶薄膜的制造方法之另一示意圖。如圖3所示，在透明基材20上形成透明電極22后，首先將具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂10、硬化劑12、液晶材料14混合，再利用硬化劑12改變具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂10的黏性，但不會大幅改變UV固化環(huán)氧樹脂10的特性，并可在室溫下即可形成液晶膠體16。由于UV固化環(huán)氧樹脂10、硬化劑12可在攝氏5度以上產(chǎn)生交鏈反應，液晶膠體16的黏度即有200cps以上，使得黏度與溫度關聯(lián)性較低。這其中，具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂16的主要成分為環(huán)己燒二甲醇縮水甘油醚(diglycidyl ether of Cyclohexane dimethanol),而硬化劑10的主成分為多硫醇(polymercaptan)。
[0052]然后,再將聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構15混入液晶膠體16,而形成最終液晶膠體18。在最終液晶膠體中聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構15在重量上占了 0.5?5%的比例，而聚苯乙烯或陶瓷間隔微結(jié)構為直徑10?30 μ m的球狀體。如此，間隔微結(jié)構15與混入液晶膠體16彼此可共同形成立體網(wǎng)狀結(jié)構，利用其立體高度的支撐，提供在外力影響下仍可維持液晶薄膜的厚度。
[0053]接著，利用涂布機將最終液晶膠體18涂布在帶有透明導電層22的透明基材20上，并再將同樣帶有透明導電層22的透明基材20貼合，而只需靜置等帶成熟后形成液晶薄膜，而無須加熱的因子介入。其中，透明基材20具有可撓性，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate, PET)。
[0054]最后，系統(tǒng)在該對透明基材20的外表其中之一的表面上形成有粘著層24提供可貼著在依附物表面，如玻璃板的表面。
[0055]如此一來，本發(fā)明軟式液晶薄膜除了利用透明基材20的可撓特性，可順著對象的表面幾何形狀(例如表面彎曲或波浪狀)一整片黏附上去，而不再需要如習知技術需要先困難地裁切成數(shù)小片調(diào)光薄膜后，再較費事地分別貼附于表面彎曲或波浪狀的玻璃上。同時，利用在液晶膠體16中混入間隔微結(jié)構15，而避免在受彎曲時因液晶被擠走而變成透明，進而達到維持薄膜尺寸安定性，均勻的成膜性，以及低折射率等特性。相對地，習知技術之所以無法適用于表面彎曲或波浪狀的玻璃的貼附，正是因為其缺乏可維持薄膜尺寸安定性，均勻的成膜性，以及低折射率等特性的間隔微結(jié)構15。
[0056]在本發(fā)明間隔微結(jié)構15可用聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷微粒子來實作。在實際應用上，聚苯乙烯的透光性較佳，但其持薄膜尺寸安定性較差，而陶瓷的透光性較差，但其持薄膜尺寸安定性較佳。因此，在實際使用上，主要是依據(jù)表面彎曲或波浪狀的玻璃的程度大小來選用含有聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷微粒子的軟式液晶薄膜。
[0057]此外，在液晶膠體16中具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂10、硬化劑12、液晶材料14的混合比例為1:1:1，以便在液晶材料14形成微滴(LC droplets)均勻分散在UV固化環(huán)氧樹脂10與硬化劑12混合體的過程中，產(chǎn)生足以支持液晶材料14的微結(jié)構。同時，這也可以確保液晶材料14均勻分散在UV固化環(huán)氧樹脂10與硬化劑12混合體中，而獲得均勻的折射性與期望的光通量，避免液晶材料14過度集中在一起，影響液晶薄膜的質(zhì)量。再者，利用硬化劑12改變具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂10的黏性，而無須再添加抗UV的材料，而確保液晶膠體16的穩(wěn)定性，同時其環(huán)境抗受性也較強。
【權利要求】
1.一種可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征在于它包含:在一對透明基材中至少其中之一的表面上形成可抗光害的一含金屬粒子的薄膜層；在具有或不具有該含金屬粒子的薄膜層之該透明基材上形成一透明電極；將具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂、硬化劑、液晶材料混合后，利用硬化劑改變具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂的黏性，而在室溫下形成液晶膠體，并導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為該制造方法進一步包含:將聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構混入液晶膠體,而形成最終液晶膠體，并導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為在最終液晶膠體中聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構在重量上占了 0.5~5%的比例。
4.根據(jù)權利要求1所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂的主要成分為環(huán)己烷二甲醇縮水甘油醚(diglycidyl ether ofCyclohexane dimethanol),而硬化劑的主成分為多硫醇(polymercaptan)。
5.根據(jù)權利要求1所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為在可抗光害的該含金屬粒子的薄膜層中，金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化f凡(VO)、二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In203)、氧化鋪(Ce02)、氧化錫(Sn02)、氧化銻(Sb203)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)或其他類似性質(zhì)金屬氧化物選擇其中之一。
6.根據(jù)權利要求1、5所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為該方法進一步包含:金屬粒子與高分子聚合物混合后被涂布或印在該透明基材上；以及利用加熱或紫外光之固化手段，讓金屬粒子與高分子聚合物混合形成該含金屬粒子的薄膜層。
7.根據(jù)權利要求6所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為高分子聚合物可為聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)之聚烯烴系樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)之聚酯系樹脂、聚苯乙烯(PS)及聚乙烯醇(PVA)之乙烯結(jié)合系、聚碳酸酯(PC)系樹脂、環(huán)烯烴系樹脂、氯乙烯系樹脂選擇其中之一。
8.根據(jù)權利要求1、5所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為該方法進一步包含:金屬粒子與有機溶劑混合后被噴涂在該透明基材上；以及利用加熱或紫外光之固化手段，讓金屬粒子與有機溶劑混合形成該含金屬粒子的薄膜層。
9.根據(jù)權利要求1、5所述的可抗光害的液晶薄膜的制造方法，其特征為該方法進一步包含:金屬粒子被蒸鍍在該透明基材上，而形成該含金屬粒子的薄膜層。
10.一種可抗光害的液晶薄膜，其特征在于它包含:一對透明基材；一含金屬粒子的薄膜層，被形成在至少該對透明基材其中之一的表面上；一透明電極，被形成在具有或不具有該含金屬粒子的薄膜層之該透明基材上；一液晶膠體，被導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間，其中液晶膠體是由具有雙官能基的UV固化環(huán)氧樹脂、硬化劑、液晶材料在室溫下所混合而成。
11.根據(jù)權利要求10所述的可抗光害的液晶薄膜，其特征為該液晶膠體進一步含有聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構。
12.根據(jù)權利要求11所述的可抗光害的液晶薄膜，其特征為該間隔微結(jié)構為直徑10~30 μ m的球或粒狀體。
13.根據(jù)權利要求11所述的可抗光害的的液晶薄膜，其特征為在最終液晶膠體中聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結(jié)構在重量上占了 0.5~5%的比例。
14.根據(jù)權利要求10所述的可抗光害的的液晶薄膜，其特征為該金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化招(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化銀(VO)、二氧化鈦(Ti02)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In203)、氧化鈰(Ce02)、氧化錫(Sn02)、氧化銻(Sb203)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)或其他類似性質(zhì)金屬氧化物選擇其中之一。
【文檔編號】G02F1/1333GK103676270SQ201310415715
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權日:2013年9月12日
【發(fā)明者】沈世偉 申請人:張素玲