使用镍基电极的聚合物分散液晶型光控体及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及聚合物分散液晶型光控体，其使用镍沉积电极或镍-铬合金沉积电极代替现有的氧化铟锡(ITO)电极，包括：具有电极的两个电极基板；形成于所述两个电极基板之间的光控层。通过在开启状态下包括镍基电极的两个电极基板中的至少一个表面显著屏蔽近红外线的热屏蔽效果，光控层能够最终降低生产成本并节能，并提供适用于商业目的的剥离和粘合强度、膜的摆撞硬度、雾度和对比度。
【专利说明】使用镍基电极的聚合物分散液晶型光控体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用镍基薄膜电极来代替现有的氧化铟锡电极的聚合物分散液晶型 光控体。
【背景技术】
[0002] 聚合物分散液晶（PDLC)型光控体响应于外加电压，所述聚合物分散液晶（PDLC) 型光控体包含聚合物基质和形成于该聚合物基质中的细小的液晶粒。具体地，当施加电压 时（开启状态），液晶在施加的电场方向上发生取向，并因而与通过光控体的光的通过方向 一致，因此，光控体透射光，而当未施加电压时（关闭状态），液晶无规则取向，因而不在通 过光控体的光的通过方向发生取向，因此光控体散射光。简而言之，取决于是否施加电压， 可以驱动roix型光控体以透射或散射光。
[0003] 与其他使用向列液晶的显示器不同，此类roix型光控体即使不使用偏振片也可 以表现出良好的亮度，并且可以避免为使液晶取向而进行的摩擦工艺，因此简化了制备工 艺。另外，光控体广泛用于诸如窗户的屏蔽膜的装置中，并且还可以应用于大面积显示器。 [0004] 通常，如下制备roix型光控体，在具有电极层的两个电极基板之间涂布包含液 晶、低聚物、单体和光引发剂的液晶分散组合物，以得到用于光控体的液晶分散组合物层， 然后用紫外光照射所述组合物层，从而使低聚物和单体通过组合物中包含的光引发剂发生 光固化，由此形成聚合物基质并同时形成聚合物基质中的液晶微滴。当固化由电子束诱导 发生时，液晶分散组合物可以不含光引发剂。
[0005] 关于I3DLC型光控体的现有技术，韩国专利申请公布No. 10-2011-0062215公开了 roix型光控体，所述光控体包括具有透明电极的两个透明基板，以及形成于两个透明基板 之间的光控层，其中，在去除所述两个透明基板中的一个之后测量时，光控层具有30s以上 的摆撞硬度。
[0006] 关于现有技术和其他roix型光控体，由于优异的导电性和透明性，包括氧化铟锡 (ITO)作为金属氧化物膜的电极基板被广泛使用。更具体地，用作常规roix型光控体的电 极基板的ITO沉积PET膜的可见光透射率为约83%?85%，薄层电阻为100?250 Q / 口。 随着ITO沉积膜的厚度增加，电导率可以增加数十个Q / □的程度，但可见光透射率可能降 低。适用于I3DLC型光控体的透明基板的ITO沉积PET膜可以由包含掺杂有IOwt%的氧化 锡（SnO2)的氧化铟（InO3)的目标物制备。随着ITO中的铟（In)(地球上的稀有元素）被 耗尽，其价格可能随着时间推移而升高，从而显著提高I3DLC型光控体的制造成本。因此，需 要该问题的解决方案。另外，使用ITO电极基板的roix型光控体能够使大多数红外线通 过，因此阻断或吸收热射线的作用不显著。因此，当roix型光控体用于建筑物时，其不能 控制太阳光的热射线的选择性阻断或透射，使得难以降低夏季的冷却成本和冬季的供暖成 本。尤其是，当roix型光控体应用于车辆的天窗时，其不具有阻断太阳光的热射线的功能， 并且可能不利地增加用于车辆冷却或加热的能量消耗，并因此目前不适用于车辆应用。
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 旨在解决现有技术中遇到的问题，本发明的发明人对具有红外阻断效应的roix 型光控体进行了广泛而深入的研究，集中体现在本发明中，得到了以下结论：与使用ITO电 极基板相比较，当使用镍基电极基板时，红外阻断效果很优异。因此，本发明旨在提供一种 roix型光控体及其制备方法，其中，ITO电极可以用镍基电极代替，从而提供成本的降低和 热射线阻断功能，从而表现出高节能性。
[0009] 技术方案
[0010] 本发明提供一种roix型光控体及其制备方法，其中，光控体中可以使用镍基电极 基板代替现有ITO电极基板，因此实现成本的降低并降低红外线（热射线）的透射，从而提 供节能性。当镍基沉积膜用作roix型光控体的电极基板时，可以表现出适当的电导率，并 且可以有效调整红外线透射率，从而解决热射线透射的常规问题。
[0011] 有益效果
[0012] 根据本发明，包括镍基电极基板的roix型光控体在开启状态下对近红外线的阻 断效果优异，并能够表现出适于其商业应用的剥离粘合强度、膜的摆撞硬度、雾度和对比 度，并由于热射线阻断效应最终实现节能性，以及成本的降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是示出包括镍基电极基板、roix涂层和镍基电极基板的roix型光控体的示 意图；
[0014] 图2是示出包括镍基电极基板、roix涂层和ITO电极基板的roix型光控体的示 意图；
[0015] 图3是示出实施例1、2、4和5以及对比实施例1的TOLC型光控体在关闭状态下 的透光率结果的图；
[0016] 图4是示出实施例1、2、4和5以及对比实施例1的roix型光控体在开启状态下 的透光率结果的图；
[0017] 图5是示出实施例6、7、9和10以及对比实施例2的roix型光控体在关闭状态下 的透光率结果的图；
[0018] 图6是示出实施例6、7、9和10以及对比实施例2的roix型光控体在开启状态下 的透光率结果的图。
【具体实施方式】
[0019] 下文将给出本发明的详细说明。
[0020] 根据本发明，使用镍基电极的roix型光控体可以如下制造：制备用于roix型光控 体的液晶分散组合物；将所述液晶分散组合物涂布在彼此相对的两个电极基板上以形成用 于光控体的液晶分散组合物层，至少一个所述电极基板为包含镍基薄膜层的电极基板；并 固化所述在彼此相对的两个电极基板之间形成的液晶分散组合物层。
[0021] 固化步骤可以包括但不限于，电子束照射固化、热固化、使用空气中的氧固化和光 固化。就镍基电极基板的固化效率而言，根据透射率，优选适用的是光固化，该工艺通过用 波长为330?410nm的光照射在所述两个彼此相对的电极基板之间形成的液晶分散组合物 层来进行。
[0022] 在前述和以下说明中，术语"包含镍基薄膜层的电极基板"可以理解为任何本领域 中称作镍基电极基板的电极基板，并且其形状和结构无限制，只要其在玻璃基底或膜基底 上包含镍基薄膜层。
[0023] 根据本发明，包含镍基薄膜层的电极基板通过将镍（Ni)目标物或镍-铬（Ni-Cr) 合金目标物沉积在玻璃基底上或聚酯膜基底上而得到，并因此在以下说明中缩写为"Ni电 极基板"或"Ni-Cr合金电极基板"。
[0024] 例如，Ni电极基板可以通过将Ni目标物沉积在玻璃上而制造，但优选是对聚酯膜 基底（尤其是无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)膜）进行辊到辊溅射而得到的柔性电极 基板。如此，膜基底可以进行底涂处理以增强对Ni沉积膜的粘合力。如果Ni沉积膜具有 较差的粘合力，可能在Ni薄膜的表面上产生不期望的突起和空洞，间接地改变薄膜的光学 性能和电阻率。当膜基底为PET膜时，所述底涂层可以包括任何有机或无机物质，具体地例 子为 SiO2 底涂层（Korean Institute of Surface Engineering，42 (2009) 21-25)。Ni 薄 膜沉积以对底涂处理过的PET膜进行DC磁控溅射的方式来进行。
[0025] 如本发明的实施方案所公开，PET膜基底上的Ni薄膜沉积说明如下。通过使用蒸 发系统进行PET膜上SiO2缓冲层的热沉积，蒸发物质包含99. 99%的颗粒状SiO2。对于热 沉积，蒸发器腔的内部使用低真空转子泵抽真空至I. 3xl(T3托，然后使用升压泵和高真空 油扩散泵，将其真空度保持在3. OxKT5托，然后引入15sccm的Ar和25sccm的O2以在沉积 前从测试样品中去除有机物，从而在沉积时增强物质和测试样品之间的粘合力，从而在基 板上进行离子束处理。在SiO2热沉积时，使用能够在沉积过程中控制薄膜厚度的沉积控制 器（IC/5,购自Inficon)，将SiO2的沉积速度保持在2A/S，并因此调整沉积时间，使得膜厚为 l〇A、50A和l〇〇A。
[0026] 在SiO2底涂层沉积在PET基底上之后，使用溅射工艺沉积Ni薄膜。在本发明的一 个实施方案中，应用了用于大规模生产的DC磁控溅射（这是包括转子泵和低温泵的系统）， 并使用2. 2kW DC发电机形成等离子以供应DC电力。将具有99. 99%的纯度、166x380mm的 尺寸的Ni目标物以约60mm的距离与测试样品间隔开。为沉积Ni薄膜，使用磁体将涂覆有 SiO2底涂层的PET基底固定至溉射器的十六面（hexadecagonal)夹具的任何一侧，并且在 沉积时，设定夹具以5. 22Hz的速度旋转，使得Ni薄膜的沉积速度保持在30A/S。Ni溅射的 沉积工艺在2. 5xl(T5托下进行，在沉积时，气体组合物包含2%的02AAr+02)，并且沉积压力 保持在2. 5xl(T3托，膜在室温下以约150人的厚度沉积。
[0027] 上述Ni薄膜沉积工艺是用于制造本发明的包括Ni电极基板的光控体的多种方法 中的任何一种，但Ni电极基板的制备不仅限于此。
[0028] Ni-Cr合金薄膜也可以使用上述Ni薄膜沉积工艺制备，并且取决于需要，可以使 用具有不同比例的Ni-Cr合金目标物代替Ni目标物。
[0029] 为保证开启状态下roix型光控体的可视性并阻断太阳光的可见射线，Ni电极基 板优选在400?800nm的可见区内具有10 %?60 %的透射率，并且为阻断太阳光的热射 线，Ni电极基板还优选在800?3000nm的近红外区内具有5%?60%的透射率。另外，其 薄层电阻优选设定在50?300 Q / □，以使roix型光控体能够运行。因为Ni薄膜层在暴露 于空气时可能易于被氧化，应注意在形成roix型光控体终端时电极部分不应暴露于空气。 本发明的发明人研究了防止Ni氧化的方法，并发现电极基板使用Ni-Cr合金对防止Ni氧 化非常有效。
[0030] 沉积Ni-Cr合金薄膜时，Ni-Cr合金薄膜层中Ni的量可以为70?90wt %，Cr的量 可以为10?30wt%。如果Cr的量小于10wt%，防止氧化的效果可能变得不明显。相比之 下，如果其量超过30wt %，薄层电阻可能升高，不利地影响电导率。Cr的最优选量为15? 25wt%。同样，如果Ni的量小于70wt%，薄层电阻可能升高，不利地影响电导率。相比之 下，如果Ni的量超过90wt%，防止氧化的效果可能下降。在所述给定的含量范围，可以保证 适于I3DLC型光控体的电极基板的期望的防止Ni氧化的效果和电导率。
[0031] 为评价沉积于电极基板上的Ni-Cr薄膜的防氧化效果，由目标物沉积的具有不同 Ni和Cr含量的测试样品被置于65°C和95%的条件下的烘箱中，以进行高温高湿可靠性测 试。对于测试样品，使用电阻计（R-CHECK4点式电阻计，EDTM，USA)测量初始薄层电阻和高 温高湿测试IOOOhr后的薄层电阻并进行平均。结果示于下表1中。由表1可以明显看出， Cr的量越高，初始薄层电阻越大。对于IOOOhr之后的薄层电阻，当Cr的量为零时，Ni的表 面被氧化，并因此薄层电阻变为无限大。随着Cr的量逐渐升高，薄层电阻未显著升高，因此 有效地防止Ni的氧化。
[0032] [表 1]
【权利要求】
1. 一种聚合物分散液晶型光控体的制备方法，包括： 制备用于聚合物分散液晶型光控体的液晶分散组合物； 将所述液晶分散组合物涂布在彼此相对的两个电极基板上，从而形成用于光控体的液 晶分散组合物层，至少一个所述电极基板为包含镍基薄膜层的电极基板；以及 固化所述在彼此相对的两个电极基板之间形成的液晶分散组合物层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，使用波长为330?410nm的光，通过光固化所述 在两个彼此相对的电极基板之间形成的液晶分散组合物层来进行固化。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述彼此相对的两个电极基板为包含镍基薄 膜层的电极基板。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述镍基薄膜层为镍薄膜层或 镍-铬合金薄膜层。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述镍-铬合金薄膜层包含70?90wt %的镍和 10?30wt%的铬。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述包含镍薄膜层作为镍基薄膜 层的电极基板通过将镍目标物沉积到玻璃基底或聚酯膜基底上而制备，并且该电极基板在 400?800nm的可见区内的透射率为10 %?60 %，在800?3000nm的近红外区内的透射率 为5 %?60%，薄层电阻为50?300 Q /□。
7. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述包括镍-铬合金薄膜层作为镍 基薄膜层的电极基板通过将镍-铬合金目标物沉积到玻璃基底或聚酯膜基底上而制备，并 且其在400?800nm的可见区内的透射率为10 %?60 %，在800?3000nm的近红外区内 的透射率为5%?60%，薄层电阻为50?300 Q / 口。
8. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述彼此相对的两个电极基板中的一个为氧 化铟锡ITO电极基板。
9. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述ITO电极基板通过将包含掺杂10wt %氧化 锡（Sn02)的氧化铟（In03)的目标物沉积到玻璃基底或聚酯膜基底上而制备，并且该IT0电 极基板在400?800nm的可见区内的透射率为83 %?90 %，薄层电阻为10?300 Q / 口。
10. 根据权利要求2所述的方法，其中，在所述液晶分散组合物的制备中，液晶分散组 合物包含低聚物、多官能或单官能单体、液晶化合物和光引发剂，所述光引发剂在330? 410nm的波长范围内形成吸收峰。
11. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述光引发剂为选自二苯基（2, 4, 6-三甲 基苯甲酰基）-氧化膦、苯基双（2, 4, 6-三甲基苯甲酰基）-氧化膦、双（n-5-2, 4-环戊 二烯-1-基）双[2, 6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基）苯基]钛、1-羟基环己基苯基甲酮和 a，a-二甲氧基-a'-羟基苯乙酮中的至少一种。
12. -种聚合物分散液晶型光控体，包括： 两个彼此相对的电极基板；和 光控层，该光控层在所述两个电极基板之间形成并包含聚合物基质和分散于该聚合物 基质中的液晶微滴， 其中，至少一个电极基板是包含镍基薄膜层的电极基板，并且该电极基板在施加电压 时对800?2000nm的红外区的透光率为60%以下。
13. 根据权利要求12所述的光控体，其中，所述镍基薄膜层为镍薄膜层或镍-铬合金薄 膜层。
14. 根据权利要求13所述的光控体，其中，所述镍-铬合金薄膜层包含70?90wt %的 镍和10?30wt%的铬。
15. 根据权利要求12或13所述的光控体，其中，所述包含镍薄膜层作为镍基薄膜层 的电极基板通过将镍目标物沉积到玻璃基底或聚酯膜基底上而制备，并且该电极基板在 400?800nm的可见区内的透射率为10 %?60 %，在800?2000nm的近红外区内的透射率 为5 %?60%，薄层电阻为50?300 Q /□。
16. 根据权利要求12或13所述的光控体，其中，所述包含镍-铬合金薄膜层作为镍基 薄膜层的电极基板通过将镍-铬合金目标物沉积到玻璃基底或聚酯膜基底上而制备，并且 该电极基板在400?800nm的可见区内的透射率为10%?60%，在800?2000nm的近红 外区内的透射率为5%?60%，薄层电阻为50?300 Q / 口。
17. 根据权利要求12所述的光控体，其中，所述彼此相对的两个电极基板中的一个为 ITO电极基板。
18. 根据权利要求17所述的光控体，其中，所述ITO电极基板通过将包含掺杂10wt% 氧化锡（Sn02)的氧化铟（In03)的目标物沉积到玻璃基底或聚酯膜基底上而制备，并且 该IT0电极基板在400?800nm的可见区内的透射率为83%?90%，薄层电阻为10? 300 Q / 口。
【文档编号】G02F1/1334GK104335108SQ201380015839
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】金良培, 赵井大, 朴秀哲, 李相燮, 金权石, 洪镇厚 申请人:Q-Sys 有限公司