TWI528048B - And a method for manufacturing the same - Google Patents

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可抗光害的液晶薄膜及其製造方法
本發明係關於一種可抗光害的液晶薄膜及其製造方法，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製造方法。
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。尤其在安全考量上，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自然採光過低。
為改善此問題，調光玻璃(Polyvision Privacy Glass)可藉由改變電流以調整玻璃透光率，實現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自然採光過低等問題。然而，上述調光玻璃，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。
又該調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，而導致調光薄膜被破壞(尤其是PET透明基材)，如經久使用而黃化。
此外，在該調光薄膜中，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，不會有區塊狀光斑異樣。
本發明之主要目的在提供一種可抗光害的液晶薄膜及其製造方法，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，並維持視野需求的透視度。
本發明之次要目的在提供一種可抗光害的液晶薄膜及其製造方法，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，並在液晶膠體中混入聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結構，而讓軟式液晶薄膜基於所具有的粘著層，而順著物件的表面幾何形狀(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。
基於上述目的，在本發明可抗光害的液晶薄膜及其製造方法中，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。
若維持薄膜尺寸安定性，則需將聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結構混入液晶膠體，而形成最終液晶膠體，並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構的粒徑決定了電極互對距離。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
10‧‧‧UV固化環氧樹脂
12‧‧‧硬化劑
14‧‧‧液晶材料
15‧‧‧間隔微結構
16‧‧‧液晶膠體
18‧‧‧最終液晶膠體
20‧‧‧透明基材
22‧‧‧透明導電層
24‧‧‧粘著層
26‧‧‧薄膜層
第一A~一B圖為本發明可抗光害的液晶薄膜的製造方法之示意圖。
第二圖為本發明可抗光害的液晶薄膜的製造方法之另一示意圖。
第一A~一B圖為本發明可抗光害的液晶薄膜的製造方法之示意圖。如第一A圖所示，本發明可抗光害的液晶薄膜的製造方法中，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。
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，但卻可讓系統視野需求可見光穿透，而不會有內反射鏡面效果。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，可有效保護內部的液晶材料。
上述薄膜層26與透明基材20結合後，更因薄膜層26的結構輔助，可使透明基材20增加幅面張力的強度。
上述金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化釩(VO)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2 O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化錫(SnO2)、氧化銻(Sb2 O3)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)或其他類似性質金屬氧化物。
這其中，經過特殊工藝製程處理奈米氮化鈦(TiN)，其其具有純度高、粒徑小、分佈均勻、表面活性高、耐高溫、抗氧化、硬度高，又具有優異阻隔紅外線(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，十分適用於車用擋風玻璃。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料，就能讓薄膜帶有顏色。
在透明基材20上形成薄膜層26的手段大致分為塗佈、噴塗、蒸鍍等三種。
採用塗佈手段時，上述金屬粒子須以適當的高分子聚合物混合。其中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)之乙烯結合系、聚碳酸酯(PC)系樹脂、環烯烴系樹脂、氯乙烯系樹脂。接著，將金屬粒子與高分子聚合物之混合物塗佈或以印製方式施佈在透明基材20上，然後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。
採用噴塗手段時，上述金屬粒子與有機溶劑混合後被噴塗在透明基材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鍵結在透明基材20表面。
採用蒸鍍手段時，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。
如第一B圖所示，在透明基材20上形成薄膜層26後，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，除了以銦錫氧化物(ITO)，也可採用奈米金屬如銀奈米。
上述的薄膜層26為細微結合在其一或二透明基材20相互對的表面，再於附著薄膜層26表面，形成膜狀透明電極22，二者結合後，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能效益。
依據本發明實施與昔有薄膜測試比較：各取成品1m2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之比較：
(昔用薄膜用電需求)
Von=65V Real I=0.12
P=0.12X65=7.8(W)
(本發明實施薄膜用電需求)
Von=24V Real I=0.03
P=0.03X24=0.72(W)
則如上示結果，本發明有過於10倍節能效果，該節能效應來自薄膜層26，結合了透明電極22，二者觸通結合的關係，使薄膜層26可輔助電流通路，降低電阻值，進而節省功率消耗。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，可明顯達到節能目的。
請參閱第二圖，第二圖為本發明可抗光害的液晶薄膜的製造方法之另一示意圖。如第二圖所示，在透明基材20上形成透明電極22後，首先將具有雙官能基的UV固化環氧樹脂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固化環氧樹脂10的黏性，但不會大幅改變UV固化環氧樹脂10的特性，並可在室溫下即可形成液晶膠體16。由於UV固化環 氧樹脂10、硬化劑12可在攝氏5度以上產生交鏈反應，液晶膠體16的黏度即有200cps以上，使得黏度與溫度關聯性較低。這其中，具有雙官能基的UV固化環氧樹脂16的主要成分為環己烷二甲醇縮水甘油醚(diglycidyl ether of Cyclohexane dimethanol)，而硬化劑10的主成分為多硫醇(polymercaptan)。
然後，再將聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結構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)或陶瓷間隔微結構15在重量上佔了0.5~5%的比例，而聚苯乙烯或陶瓷間隔微結構為直徑10~30μm的球狀體。如此，間隔微結構15與混入液晶膠體16彼此可共同形成立體網狀結構，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。
接著，利用塗佈機將最終液晶膠體18塗佈在帶有透明導電層22的透明基材20上，並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後形成液晶薄膜，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)。
最後，系統在該對透明基材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。
如此一來，本發明軟式液晶薄膜除了利用透明基材20的可撓特性，可順著物件的表面幾何形狀(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小片調光薄膜後，再較費事地分別貼附於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於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構15。
在本發明間隔微結構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。
此外，在液晶膠體16中具有雙官能基的UV固化環氧樹脂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固化環氧樹脂10與硬化劑12混合體的過程中，產生足以支持液晶材料14的微結構。同時，這也可以確保液晶材料14均勻分散在UV固化環氧樹脂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，影響液晶薄膜的品質。再者，利用硬化劑12改變具有雙官能基的UV固化環氧樹脂10的黏性，而無須再添加抗UV的材料，而確保液晶膠體16的穩定性，同時其環境抗受性也較強。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
20‧‧‧透明基材
22‧‧‧透明導電層
26‧‧‧薄膜層

Claims (13)

  1. 一種可抗光害的液晶薄膜的製造方法，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，分別形成一透明電極；將具有雙官能基的UV固化環氧樹脂、硬化劑、液晶材料混合後，利用硬化劑改變具有雙官能基的UV固化環氧樹脂的黏性，而在室溫下形成液晶膠體，液晶膠體混合直徑10~30μm的粒狀間隔微結構形成最終液晶膠體，將之導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間，利用該間隔微結構間隔使液晶薄膜被彎曲時，可藉其粒狀本體張撐二透明基材對面距離，進而使液晶分佈厚度均勻，維持均等折射率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中該間隔微結構為聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷之粒狀體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中在最終液晶膠體中，聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結構在重量上佔了0.5~5%的比例。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中液晶膠體中具有雙官能基的UV固化環氧樹脂、硬化劑、液晶材料的混合比例為1：1：1。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中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)、氧化釩(VO)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化錫(SnO2)、氧化銻(Sb2O3)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)選擇其中之一。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中該方法進一步包含：金屬粒子與高分子聚合物混合後被塗佈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. 如申請專利範圍第6項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中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)之乙烯結合系、聚碳酸酯(PC)系樹脂、環烯烴系樹脂、氯乙烯系樹脂選擇其中之一。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中該方法進一步包含：金屬粒子與有機溶劑混合後被噴塗在該透明基材上；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. 如申請專利範圍第5項所述之可抗光害的液晶薄膜的製造方法，其中該方法進一步包含：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，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；一對透明電極，分別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；一最終液晶膠體，被導入表面帶有該透明電極的該對透明基材之間，其中最終液晶膠體是由具有雙官能基的UV固化環氧樹脂、硬化劑、液晶材料在室溫下混合後，加入粒徑為10~30μm的間隔微結構所形成。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可抗光害的液晶薄膜，其中該間隔微結構為聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷之粒狀體。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之可抗光害的的液晶薄膜，其中在最終液晶膠體中，聚苯乙烯(polystyrene)或陶瓷間隔微結構，在重量上佔了0.5~5%的比例。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之可抗光害的的液晶薄膜，其中該金屬粒子可為氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)、氧化鐵(FeO)、氧化銫(CeO)、氧化釩(VO)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化錫(SnO2)、氧化銻(Sb2O3)、硫化鋅(ZnS)、銻錫氧化物(ATO)選擇其中之一。
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