调光层叠体及加工方法、双层蚀刻调光层叠体加工方法与流程

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种调光层叠体及加工方法、双层蚀刻调光层叠体加工方法。

背景技术：

聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystals，pdlc)膜，又名液晶调光膜，是将液晶和聚合物结合得到的一种具有电光响应特性的膜材料，通过外加电场使pdlc薄膜由不透明到透明之间变化，并具有转换速度快、响应时间短等特点，并能够实现大面积调光膜的制作，可以应用于光学调制器、电控玻璃、投影显示等方面。随着应用的扩展，对聚合物分散液晶膜的功能性提出了新的要求，比如在膜片上增加图案等。

cn102540608b公开了一种柔性调光层叠体的制备方法及柔性调光层叠体，其通过在述第一透明电极层上直接印刷蚀刻膏蚀刻形成凹部，并涂布聚合物分散液晶混合液后压制第二透明电极层，而后通过聚合物分散液晶的固化在第一透明电极层和第二透明电极层之间形成聚合物分散液晶层。该方法虽然能够通过蚀刻及分层叠加制备出能够显示特定图形的调光层叠体，但是由于蚀刻膏具有延展性且往往具有高腐蚀性，在实际使用时易出现良率低及环境污染问题，且图案模具具有唯一性，因此工序繁复且制造成本高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种调光层叠体的加工方法，包括：

提供一种调光层叠体，其中该调光层叠体具有包括第一基材及第一电极层的第一导电片，包括第二基材及第二电极层在内的第二导电片以及设置于第一电极层与第二电极层之间的聚合物分散液晶层；

提供一种直接蚀刻调光层叠体的激光蚀刻设备，将调光层叠体固定于激光时刻设备的加工工位，以该激光蚀刻设备发出激光光束至该调光层叠体的第一电极层，投射至该电极层上的激光光束中心点依循预设蚀刻路径行进并将第一电极层蚀刻出预设宽度的凹槽，该凹槽将第一电极层区隔成若干个隔绝的导电区域。

优选地，第一基材及第二基材选用pet、pc、pvc或玻璃材料，第一电极层及第二电极层选用ito薄膜材料。

优选地，激光光束的波长为355nm–1064nm，激光光束聚焦光斑的直径为0.02mm-0.05mm，rz粗糙值为0.02mm，重复精度±0.005mm。

优选地，将完成单面蚀刻的调光层叠体固定于激光时刻设备的加工工位，以该激光蚀刻设备发出激光光束，该激光光束的中心点投射于调光层叠体的第二电极层，并依循预设蚀刻路径行进。

优选地，调光层叠体还连接有控制电路，控制电路包括控制开关、电源相线连接点及接地点，导电区域通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连。

优选地，刻路径由调光层叠体的一侧边缘向内部延伸并由同侧边缘穿出，蚀刻凹槽将所述电极层区隔成内侧图案部及外侧背景部，所述电源相线连接点位于图案部内侧，所述控制电路通过电源相线连接点分别与各个图案部对应电性连接。

优选地，图案部包括连接区及图形区，连接区由进入调光层叠体的第一蚀刻路径和由调光层叠体离开的第二蚀刻路径平行并列延伸构成，图形区由蚀刻路径一笔顺向延伸成预设形状，所述电源相线连接点位于连接区内侧。

优选地，控制电路还包括一电路切换管理模块，该电路切换管理模块设有与图案部电性连接的连接端口，该电路切换管理模块进一步连接中央控制器。

本发明提供了一种双层蚀刻调光层叠体的加工方法，包括：

提供一种调光层叠体，其中该调光层叠体具有包括第一基材及第一电极层的第一导电片，包括第二基材及第二电极层在内的第二导电片以及涂布于第一电极层与第二电极层之间的聚合物分散液晶层；

提供一种直接蚀刻调光层叠体的激光蚀刻设备，将调光层叠体固定于激光时刻设备的加工工位，以该激光蚀刻设备发出激光光束，该激光光束的中心点同时投射于调光层叠体的第一电极层及第二电极层，并依循预设蚀刻路径行进。

本发明提供了一种调光层叠体，调光层叠体具有包括第一基材及第一电极层的第一导电片，包括第二基材及第二电极层在内的第二导电片以及设置于第一电极层与第二电极层之间的聚合物分散液晶层，第一电极层和/或第二电极层设有蚀刻凹槽，所述凹槽宽度为0.02mm-0.05mm。

优选地，凹槽为一宽度预设、深度固定的长方体通槽。

优选地，凹槽内完全填充或部分填充有聚合物分散液晶。

优选地，控制电路还包括一电路切换管理模块，该电路切换管理模块设有与导电区域电性连接的连接端口，该电路切换管理模块进一步连接中央控制器。

优选地，调光层叠体还连接有控制电路，控制电路包括控制开关、电源相线连接点及接地点，导电区域通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连。

优选地，蚀刻路径由调光层叠体的一侧边缘向内部延伸并由同侧边缘穿出，蚀刻凹槽将所述电极层区隔成内侧图案部及外侧背景部，所述电源相线连接点位于图案部内侧，所述控制电路通过电源相线连接点分别与各个图案部对应电性连接。

优选地，图案部包括连接区及图形区，连接区由进入调光层叠体的第一蚀刻路径和由调光层叠体离开的第二蚀刻路径平行并列延伸构成，图形区由蚀刻路径一笔顺向延伸成预设形状，所述电源相线连接点位于连接区内侧。

本发明提供一种调光层叠体的加工方法、双层蚀刻调光层叠体的加工方法及调光层叠体，其所能带来的有益效果如下：

①本发明直接利用激光蚀刻成品调光层叠体，以制成能够显示特定图形的调光层叠体，而无需采用利用蚀刻膏蚀刻的传统方法，简化了制备工艺，同时也避免了因蚀刻膏的延展性及高腐蚀性所易导致的良品率低及环境污染问题；

②本发明利用中央控制器发出命令，并指导激光发生器发出的激光光束沿预设路径移动，激光光束的移动路径构成某种预设图案，如若切换待绘制图案，则可以通过更改中央控制器的数据输入进行调整，而无需重新制作对应图案的模具，因此相比于传统蚀刻方法，有效降低了制造成本以及提高了生产效能；

③本发明由激光在ito层蚀刻出的凹槽宽度能够有效控制在0.02-0.05mm,而传统蚀刻工艺采用蚀刻膏蚀刻ito板，由于蚀刻膏的表面张力会向四周延展，限制了其线宽往往会超过0.1mm，由于人眼最小分辨距离为0.1mm，所以线宽宽度会直接影响图像的显示效果，过宽的线宽会在视觉上造成调光层叠体在显示时突出预设图案与其他区域的分界线，使得图像显示的不自然，而使用本发明制成的调光层叠体，其线宽仅在0.02-0.05mm，其蚀刻出的凹槽并不会被人员辨识出，也不会影响显示效果；

④本发明提供了一种同时实现调光层叠体的双层蚀刻的方法，无需分别处理第一电极层及第二电极层，即可通过激光双面蚀刻，获得一个两面蚀刻特定图案的调光层叠体，这种双面图案的调光层叠体极大地降低了制造成本，同时具有更好的图像显示效果；

⑤本发明提供了一种利用激光蚀刻方法获得调光层叠体，激光沿着预设路径灼烧并使得其路径围成至少一个电性区隔于第一电极层其他区域的图案部，图案部连接有控制电路，该控制电路至少包括一个电源相线连接点及一个接地点，当图案部通电时，电压促使与第一电极层接触的液晶分子重新进行排列，分子排列与光线方向平行，使其转换为透明，而没有通电的部分仍为不透明，从而实现图案显示的效果。此外，控制电路还包括一电路切换管理模块，该电路切换管理模块设有与图案部电性连接的连接端口，该电路切换管理模块进一步连接中央控制器，图案部通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连，以构成电路回路，并通过中央控制器对该电路回路的选择性连通控制，实现图案部的显示、消失，以及不同图案部之间的切换显示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1中制得的调光层叠体的结构示意图；

图2为本发明实施例2中制得的调光层叠体的结构示意图之一；

图3为本发明实施例2中制得的调光层叠体的结构示意图之二；

图4为本发明实施例3中制得的调光层叠体的结构示意图；

图5为本发明实施例4中制得的调光层叠体及其电路结构示意图。

主要元件符号说明：

11：第一基材；12：第一电极层；13：第二基材；14：第二电极层；15：聚合物分散液晶层；16：凹槽；2：图案部；21：连接区；22：图形区；3：背景部。

具体实施方式

实施例1：

聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystals，pdlc)膜，又名液晶调光膜，是将液晶和聚合物结合得到的一种具有电光响应特性的膜材料，通过外加电场使pdlc薄膜由不透明到透明之间变化，并具有转换速度快、响应时间短等特点，并能够实现大面积调光膜的制作，可以应用于光学调制器、电控玻璃、投影显示等方面。随着应用的扩展，对聚合物分散液晶膜的功能性提出了新的要求，比如在膜片上增加图案等。cn102540608b公开了一种柔性调光层叠体的制备方法及柔性调光层叠体，其通过在第一电极层上直接印刷蚀刻膏蚀刻形成凹部，并涂布聚合物分散液晶混合液后压制第二电极层，而后通过聚合物分散液晶的固化在第一电极层和第二电极层之间形成聚合物分散液晶层。该方法虽然能够通过蚀刻及分层叠加制备出能够显示特定图形的调光层叠体，但是由于蚀刻膏具有延展性且往往具有高腐蚀性，在实际使用时易出现良率低及环境污染问题，且图案模具具有唯一性，因此工序繁复且制造成本高。具体地，统方法大多是先采用蚀刻膏对电极层进行蚀刻，然后将聚合物分散液晶涂布到电极层上，特别是需要确保聚合物分散液晶混合液充满蚀刻膏蚀刻出的凹部并覆盖该电极层，若聚合物分散液晶没有充满该蚀刻凹部，则有可能会导致其他部分的聚合物分散液晶向凹部流动，从而造成其他导电区域上聚合物分散液晶与电极层的空隙，进而导致空隙区域聚合物分散液晶的透明度不能根据电压进行调整，产生残次品，必然影响图案显示效果；其次，传统方法使用蚀刻膏，由于蚀刻膏本身的化学性质，需要在蚀刻后被清洗掉，因此在将电极层层压之前，有必要在生产工序上增加一步洗板操作，这不仅显著提高了生产成本(水、设备、洗剂)，并且由于蚀刻膏往往具有毒性及腐蚀性，后期也需要在废水的处理追加投入。

为克服上述技术问题，本申请提供了一种使用激光对调光层叠体的蚀刻方法，以制成能够显示特定图形的调光层叠体，其无需采用利用蚀刻膏蚀刻的传统方法，而是能够直接对市面上现有的调光层叠体直接进行蚀刻操作，从而优化了带有蚀刻图案的调光层叠体的制备过程，控制成本，增强可控性，提升良品率，并解决环境污染问题。具体地，本申请所保护的调光层叠体的制成方法包括：

提供一种待加工的调光层叠体，其中该调光层叠体为成品调光层叠体(未提供附图，参考图1)，其具有包括第一基材11及第一电极层12的第一导电片，包括第二基材13及第二电极层14在内的第二导电片以及设置于第一电极层12与第二电极层14之间的聚合物分散液晶层15；

提供一种直接蚀刻调光层叠体的激光蚀刻设备，将调光层叠体固定于激光时刻设备的加工工位，以该激光蚀刻设备发出激光光束至该调光层叠体的第一电极层，并且将投射至该电极层上的激光光束中心点依循预设蚀刻路径行进，蚀刻路径将第一电极层蚀刻出预设宽度的凹槽，并由凹槽将第一电极层区隔成若干个隔绝的导电区域，不同导电区域可以被施以不同的电压，进而使得与各个不同导电区域贴合的聚合物分散液晶层通电并能够根据电压调整透明度在不透明到透明之间变化。本实施例中第一基材或第二基材选用pet、pc、pvc或玻璃材料，第一电极层材料为ito薄膜，在其他实施中，基材及电极层材料也可以选用其他材料。

激光蚀刻设备包括机架、中央控制器、显示系统、激光切割头、固定座、x轴运动系统、y轴运动系统及z轴运动系统，激光切割头安装在机架并相对于固定座固定的调光层叠体在x、y、z轴上做往返运动，激光切割头激发的波长为355nm–1055nm，其中根据待蚀刻的电极层材质，能够选用不同的激光切割波长，特别的，本实施例中选用1064nm。通过调节激光的功耗及波长等参数，激光光束中心点能够作用于第一电极层，而不会蚀刻到基材材料。通过激光蚀刻，能够在调光层叠体的第一电极层蚀刻出预设图案，形成具有一定预设宽度的蚀刻凹槽，具体地如图1所示，本实施例中通过激光蚀刻直接制成的调光层叠体包括第一基材11及第一电极层12的第一导电片，包括第二基材13及第二电极层14在内的第二导电片以及设置于第一电极层12与第二电极层14之间的聚合物分散液晶层15，并且在第一电极层12形成蚀刻凹槽16，且不会蚀刻到聚合物液晶层，从而使得在蚀刻凹槽区域，第一电极层完全被蚀刻掉，由于蚀刻不影响其他层，因此聚合物液晶层仍为固态且并未填充该凹槽，使得蚀刻凹槽为一宽度预设，深度固定的规则长方体通槽，由于通槽边缘规则，因此，在通电显示时，图案部的边缘清晰且平滑，当然在其他实施例中，根据需要，聚合物液晶层也能够填充或部分填充到该蚀刻凹槽内部。

为获得最佳的显示效果，本申请中激光光束在电极层蚀刻出的凹槽宽度能够有效控制在0.02mm-0.05mm之间，而传统蚀刻工艺采用蚀刻膏蚀刻ito板，由于蚀刻膏的表面张力会向四周延展，限制了其线宽往往会超过0.1mm，由于人眼最小分辨距离为0.1mm，所以线宽宽度会直接影响图像的显示效果，过宽的线宽会在视觉上造成调光层叠体在显示时突出预设图案与其他区域的分界线，使得图像显示的不自然。因此使用本发明方法制成的调光层叠体，凹槽宽度仅在0.02-0.05mm，并不会被人员辨识出，也不会影响显示效果；此外，本申请中蚀刻方法的rz粗糙值为0.02mm，重复精度±0.005mm，从而使得本申请保护的方法制得的带图案的调光层叠体在制造过程中具有良好的可重复性、可控制性，低毛边，良品率高。

为提供一种双面显示图案的调光层叠体，本实施例将完成单面蚀刻的调光层叠体固定于激光时刻设备的加工工位，以该激光蚀刻设备发出激光光束，该激光光束的中心点同时投射于调光层叠体的第二电极层，并依循预设蚀刻路径行进，从而获得一个双面蚀刻图案的调光层叠体。

进一步地，本实施例还提供了一种应用型调光层叠体的加工方法，即为了突出图案显示，需要将图案部分连接控制电路，并通过改变电压，调整图案部分的透明度，使得其与其他区域区分出来。具体地，激光沿着预设路径灼烧并使得其路径围成至少一个电性区隔于第一电极层其他区域的图案部2，图案部2连接有控制电路，当图案部通电时，电压促使与第一电极层接触的液晶分子重新进行排列，分子排列与光线方向平行，使其转换为透明，而没有通电的部分仍为不透明，从而实现图案显示的效果，此外导电区域包括与图案部2电性隔绝的背景部3，控制电路包括控制开关、电源相线连接点及接地点，导电区域通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连。蚀刻路径由调光层叠体的一侧边缘向内部延伸并由同侧边缘穿出，所述电源相线连接点位于图案部2内侧，控制电路通过电源相线连接点分别与各个图案部2对应电性连接。图案部2包括连接区21及图形区22，连接区21由进入调光层叠体的第一蚀刻路径和由调光层叠体离开的第二蚀刻路径平行并列延伸构成，图形区22由蚀刻路径一笔顺向延伸成预设形状，所述电源相线连接点位于连接区内侧。

进一步地，控制电路还包括一电路切换管理模块，该电路切换管理模块设有与图案部电性连接的连接端口，该电路切换管理模块进一步连接中央控制器，图案部通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连，以构成电路回路，并通过中央控制器对该电路回路的选择性连通控制，实现图案部的显示、消失，以及不同图案部之间的切换显示。

实施例2：

本实施例中，为进一步降低蚀刻路径的显影程度，提升图案的显示效果，对激光蚀刻距离及能量参数进行了调整，利用激光特性和热的传导性，能够使得在蚀刻电极层的同时，同时将靠近电极层蚀刻部的已经固化于电极层之间的聚合物分散液晶层部分熔融，利用熔融的聚合物分散液晶混合液将蚀刻可能产生的灰烬杂质裹挟到其内部，而不是直接堆积在凹槽内，使得蚀刻灰烬一方面不会因为过分堆积影响后续蚀刻操作，同时也可以通过将灰烬杂质收入聚合物分散液晶层内，从而降低边界的显影程度，为实现上述效果，本发明调整蚀激光进行了一系列实验，实验发现，当功耗在7-10w之间时，激光光束能够使得聚合物液晶层15部分熔融并将蚀刻凹槽16填满，使得降低图案边界的显影程度，使图案边界不明显。

实施例3：

为增强调光层叠体的功能性，本实施例提供了一种调光层叠体的双层蚀刻方法，具体地，提供一种调光层叠体，其中该调光层叠体具有包括第一基材11及第一电极层12的第一导电片，包括第二基材13及第二电极层14在内的第二导电片以及涂布于第一电极层12与第二电极层14之间的聚合物分散液晶层15；提供一种直接蚀刻调光层叠体的激光蚀刻设备，将调光层叠体固定于激光时刻设备的加工工位，以该激光蚀刻设备发出激光光束，该激光光束的中心点同时投射于调光层叠体的第一电极层12及第二电极层14，并依循预设蚀刻路径行进，无需分别处理第一电极层及第二电极层，即可通过激光双面蚀刻，获得一个两面蚀刻特定图案的调光层叠体，如图3-4所示，这种双面图案的调光层叠体极大地降低了制造成本，同时具有更好的图像显示效果。本实施例中，激光波长选用1064nm。

为实现双面蚀刻功能，本实施例中激光蚀刻设备包括机架、中央控制器、显示系统、激光切割头、固定座、x轴运动系统、y轴运动系统及z轴运动系统，激光切割头安装在机架并相对于固定座固定的调光层叠体在x、y、z轴上做往返运动，其中激光蚀刻设备包括至少两个激光切割头，激光切割头分别对应蚀刻不同电极层。

实施例4：

本实施例提供了一种利用激光蚀刻方法获得的调光层叠体，其电极层蚀刻出的凹槽宽度为0.02mm-0.05mm，使得凹槽不会轻易被人员辨识出，也不会影响显示效果。

如图5所示，本实施例还提供了一种调光层叠体及其电路结构，即为了突出图案显示，需要将图案部分连接控制电路，并通过改变电压，调整图案部分的透明度，使得其与其他区域区分出来。具体地，激光沿着预设路径灼烧并使得其路径围成至少一个电性区隔于第一电极层12其他区域的图案部2，图案部连接有控制电路，当图案部通电时，电压促使与第一电极层接触的液晶分子重新进行排列，分子排列与光线方向平行，使其转换为透明，而没有通电的部分仍为不透明，从而实现图案显示的效果，此外导电区域包括与图案部2电性隔绝的背景部3，控制电路包括控制开关、电源相线连接点及接地点，导电区域通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连。本实施例中第一电极层12/或第二电极层14均只设有一个凹槽16，凹槽16把电极层仅区隔为两部分，在其他实施例中，电极层能够设有多个凹槽16，并将电极层区隔为三个及三个以上不同的导电区域，并根据需要选择某一导电区域接入电压，用于图案显示。

具体地，蚀刻路径由调光层叠体的一侧边缘向内部延伸并由同侧边缘穿出，所述电源相线连接点位于图案部2内侧，控制电路通过电源相线连接点分别与各个图案部2对应电性连接。图案部2包括连接区21及图形区22，连接区21由进入调光层叠体的第一蚀刻路径和由调光层叠体离开的第二蚀刻路径平行并列延伸构成，图形区22由蚀刻路径一笔顺向延伸成预设形状，所述电源相线连接点位于连接区21内侧。连接区21电极层与图形区22电极层相通并被蚀刻凹槽16包围，电源相线连接点位于连接区21内侧，使得与连接区电性联通的图形区能够在电压的调节下显示不同的透明度。本实施例中连接区电极层宽度优选0.02-0.05mm之间,使得连接区的透明度变化不易被人眼观测到，有利于突出图形区，提升图形区的聚焦效果及显示效果。

进一步地，控制电路还包括一电路切换管理模块，该电路切换管理模块设有与图案部2电性连接的连接端口，该电路切换管理模块进一步连接中央控制器，图案部2通过内部穿设的导电线连接电源相线连接点并与接地点相连，以构成电路回路，并通过中央控制器对该电路回路的选择性连通控制，实现图案部的显示、消失，以及不同图案部之间的切换显示。

以上对本发明所提供的调光层叠体及加工方法、双层蚀刻调光层叠体加工方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想和方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。