液晶装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种液晶装置，其具有较高的穿透度并具有较低的驱动电压且包含：具有第一导电层的第一基板、具有的第二导电层的第二基板、第一配向层以及液晶层，其中，前述第一配向层具有液晶配向处理剂以及含有甲基丙烯酰氧基的硅烷，第一配向层配置于第一基板的第一导电层上；前述液晶层包含液晶材料以及双官能基树脂，液晶层配置于配向层上；而前述具有第二导电层的第二基板则配置于液晶层上。藉由第一配向层中具有反应性官能基的硅烷的可反应的官能基与液晶层中的双官能基树脂在经光固化处理后形成化学键结，故可在降低双官能基树脂添加量的状况下维持液晶装置的透明态的稳定光学特性及较高穿透度，同时达成较低驱动电压的效果。
【专利说明】
液晶装置
技术领域
[0001] 本发明有关于一种液晶装置，且特别是有关于一种具有高穿透度且可W低电压驱 动的液晶装置。
【背景技术】
[0002] 随着对智慧型窗户的需求增加，各种光调节装置或光切换装置的应用因此而随之 发展。在现有技术中，已存在利用高分子分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC)或高分子网络型液晶（Polymer P'Jetwork Liquid CiTStal，PMX)的特性的液晶调光 装置，其利用液晶分子在电场作用下切换排列状态的特性，使光调节装置切换成液晶分子 排列整齐的透明态或液晶分子呈散射状的不透明态。此类液晶调光装置，于具备电极的一 对基板间设置有液晶层而构成，藉由外加电压，W控制液晶的排列状态进而切换调光装置 的透明态及暗态。此种液晶调光装置具有切换时间快速，隐蔽性佳的优点，且其除了可采用 胶合玻璃封装做为建筑材料外，亦可采用可绕性基板封装W形成薄膜型态外贴于现有的窗 户、落地窗等采光装置，而不需改变建筑物原本的配置。
[0003] W往使用PDLC或P化C的液晶调光装置中，可依操作方式区分为正常型液晶调光装 置W及反向型液晶调光装置。正常型液晶调光装置在无外加电压时会因液晶分子朝向无规 方向，成为白浊散乱的暗态或雾态，外加电压时会因液晶于电场方向配列，使光透过而成为 透明态。然而，正常型液晶调光装置在使用时，为了维持使光透过的透明外观，需要常常外 加电压，故在作为W透明态使用场合较多的应用中，例如作为窗户的使用时，会因耗费较多 电力，而增加使用成本。
[0004] 相对正常型液晶调光装置，反向型液晶调光装置在无外加电压时为透明态，外加 电压后则成为白浊散乱状的雾态。由于一般反向型液晶调光装置由两片含配向层的导电铜 锡氧化物玻璃（IT0 Glass)中间夹6-10微米的液晶与紫外光硬化树脂层所形成，在未施加 电压的透明态下，液晶调光装置本身的穿透度会随树脂添加量越高而增加，但树脂添加量 增加时使得液晶调光装置切换为雾态的所需驱动电压也会越大。当树脂添加量降低时，又 容易因树脂层的粘着不足而影响液晶排列的稳定性，导致透明态穿透度下降的问题。
[0005] 因此，目前仍需要一种新颖的反向型液晶调光装置，其具有高穿透度且可W低电 压驱动，W解决前述问题。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种新颖的液晶装置，因其配向层含有反应性官能基，故不仅可W低 电压驱动，亦可维持透明态时的穿透度稳定性。
[0007] 本发明提供一种液晶装置，其包含:具有第一导电层的第一基板、具有第二导电层 之第二基板、第一配向层W及液晶层。其中，前述第一配向层配置于前述第一基板的第一导 电层上，其包含:液晶配向处理剂W及含有甲基丙締酷氧基(Methacry Ioy Ioxy)的硅烷。前 述液晶层配置于前述第一配向层上，其包含液晶材料W及双官能基树脂。前述具有第二导 电层的第二基板配置于前述液晶层上。
[000引在本发明的一实施例中，其中前述具有甲基丙締酷氧基(Methacryloyloxy)的娃 烧选自由丫-甲基丙締酷氧基丙基S甲氧基硅烷（gamma- MethaciTloxypropyItrimethoxysilane)、丫-甲基丙締酷氧基丙基S异丙氧基硅烷 (gamma-MethacryIoxypropyltriisopropoxysilane) W及丫-甲基丙締酷氧基丙基S乙氧 基硅烷（gamma-Methacry Ioxypropy Itriethoxysi lane)所组成的群组。
[0009] 在本发明的一实施例中，其中相对于100重量份的前述液晶配向处理剂，前述第一 配向层包含1至3重量份的该含有甲基丙締酷氧基(Methacryloyloxy)的硅烷。
[0010] 在本发明的一实施例中，其中前述液晶配向处理剂选自由丙締酸聚合物、甲基丙 締酸聚合物、酪醒清漆树脂、聚径基苯乙締、聚酷亚胺前驱物、聚酷亚胺、聚酷胺、聚醋、纤维 素、聚硅氧烷及其组合所组成的群组。
[0011] 在本发明的一实施例中，其中前述双官能基树脂选自由1，6-己二醇二丙締酸醋 化DDAKS乙二醇二丙締酸醋(TEGDA)、1,9-壬二醇二丙締酸醋（1，9-M)DA)二丙二醇二丙締 酸醋（DPGDA)、乙氧化双酪A二丙締酸醋（BPA4E0DA)、径基特戊酸新戊二醇二丙締酸醋 化PHPDA)、聚乙二醇（200)二丙締酸醋(PEG200DA)及其组合所组成的群组。
[0012] 在本发明的一实施例中，其中相对于100重量份的前述液晶层，前述液晶层包含7 至9重量份的前述双官能基树脂。
[OOU]在本发明的一实施例中，其中前述双官能基树脂的重量平均分子量(Mw)小于400。
[0014] 在本发明的一实施例中，其中前述双官能基树脂还混合有光起始剂。
[0015] 在本发明的一实施例中，其中前述第一基板W及前述第二基板各自独立为玻璃基 板或塑胶基板。
[0016] 在本发明的一实施例中，前述液晶装置还包含第二配向层，第二配向层配置于前 述第二基板W及前述液晶层之间。
[0017] 与现有技术相比，本发明藉由使第一配向层含有具有反应性官能基的硅烷，使第 一配向层不仅具备使液晶分子配向的能力，同时利用具有反应性官能基的硅烷的可反应的 官能基与液晶层中的双官能基树脂在经光固化处理后形成化学键结，故可在降低双官能基 树脂添加量的状况下维持液晶装置的透明态的稳定光学特性及较高穿透度，且因双官能基 树脂的添加量较习知技术低，故可达成较低驱动电压的效果。
【附图说明】
[0018] 图IA与图IB分别为本发明的一实施例的液晶装置在通电前与通电后的剖面示意 图。
[0019] 图2A与图2B分别为本发明的另一实施例的液晶装置在通电前与通电后的剖面示 意图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明掲示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与 具体实施例提出了说明性的描述;但运并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。W 下所掲露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的 实施例，而无须进一步的记载或说明。
[0021] 在W下描述中，将详细叙述许多特定细节W使本领域的技术人员能够充分理解W 下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为 简化图式，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。
[0022] 本发明之一目的提供一种液晶装置，且特别是一种具有高穿透度且可W低电压驱 动的液晶装置。
[0023] 请参照图IA与图1B，分别绘示根据本发明一实施例的液晶装置在通电前与通电后 的剖面示意图。在此掲露的液晶装置具有透明态的穿透度高且驱动电压低等优点，适合作 为反向型液晶调光装置。如图IA所示，本实施例的液晶装置，其包含:具有第一电极层110的 第一基板100、具有第二电极层410的第二基板400、第一配向层200W及液晶层300。
[0024] 适合作为本发明的液晶装置的第一基板IOOW及第二基板400可W是透明性高的 习知材料，并无特别的限制，例如可W各自独立是玻璃基板或塑胶基板。适合的塑胶基板材 料可W例如是S醋酸纤维素(TAC)、降冰片締衍生物(norbornene derivative)的环締控共 聚合物(COP)、聚甲基丙締酸甲脂(PMMA)、聚碳酸醋(PC)、聚乙締(PE)、聚丙締(PP)、聚乙締 醇(PVA)、二乙酷基纤维素化AC)、聚丙締酸醋(Pac)、聚乙酸讽(PES)、聚酸酸酬(P邸K)、聚苯 讽(PPSU)、聚酸酷亚胺(PEI)、聚糞二甲酸乙二醋(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醋(PET)、聚亚酷 胺(PI)、聚讽(PSF)、聚芳香醋(PAR)或非晶(amor地OUS)氣树醋，但不限于此。
[0025] 第一基板100的第一导电层110 W及第二基板400的第二导电层410可藉由沉积法 而形成，例如，沉积导电高分子、导电金属、导电纳米线、或铜锡氧化物（Indium Tin Oxid, ITO)于第一基板100或者第二基板400上所形成，第一导电层110与第二导电层410可用W驱 动液晶装置中的液晶作动。在本发明的一实施例中，第一基板IOOW及第二基板400为具有 铜锡氧化物作为第一导电层110、第二导电层410的玻璃基板。
[00%]在本发明的一实施例中，第一基板100的第一导电层110上设有第一配向层200。第 一配向层200包含液晶配向处理剂W及含有甲基丙締酷氧基(Methacryloylo巧）的硅烷。
[0027] 液晶配向处理剂可藉由光照射而定向排序，且当将液晶化合物定向排序时，透过 例如各向异性交互作用等的交互作用，故第一配向层200能够W预定方向将邻近的液晶化 合物进行配向。液晶配向处理剂可包含单分子化合物、单体化合物、寡聚化合物或聚合化合 物。适合的液晶配向处理剂可包含但不限于丙締酸聚合物、甲基丙締酸聚合物、酪醒清漆树 月旨、聚径基苯乙締、聚酷亚胺前驱物、聚酷亚胺、聚酷胺、聚醋、纤维素、聚硅氧烷或前述材料 的组合。
[0028] 添加具有甲基丙締酷氧基(Methacirloylo巧）的硅烷，可使第一配向层200不仅是 具有使液晶配向的性质，且藉由具有甲基丙締酷氧基(Methacryloyloxy)的硅烷中的可反 应官能基与液晶层300中的树脂反应形成化学键结，可更降低液晶装置的驱动电压并维持 液晶装置的高穿透度。适合的具有甲基丙締酷氧基(Methacryloylo巧）的硅烷可W是一端 含有甲基丙締酷氧基(Methacirloyloxy)官能基，另一端含有娃氧官能基的硅烷，例如可W 是丫-甲基丙締酷氧基丙基二甲氧基硅烷（gamma- MethaciTloxypropyItrimethoxysilane)、丫-甲基丙締酷氧基丙基S异丙氧基硅烷 (邑日1111]1日-]\161：11日(3巧1〇巧口1'0口5^1化；[130口1'0口0巧3；[1日]16)或是丫-甲基丙締酷氧基丙基^乙氧 基石圭烧（邑amm曰-Meth曰cry Ioxypropy 1 triethoxyS i 1曰ne) O
[0029] 在本发明的一实施例中，相对于每100重量份的液晶配向处理剂，第一配向层200 包含1至3重量份的含有甲基丙締酷氧基(Methacryloylo巧）的硅烷。含有甲基丙締酷氧基 (Methac巧Ioy Ioxy)的硅烷添加量太少时无法维持液晶装置透明态的穿透度，然而含有甲 基丙締酷氧基(Methacryloyloxy)的硅烷添加量过多时会影响液晶配向处理剂的配向效 果。
[0030] 在本发明的一实施例中，第一配向层200藉由涂布液晶配向处理剂W及含有甲基 丙締酷氧基(Methac巧Ioyloxy)的硅烷于第一基板100上后固化所形成。在涂布液晶配向处 理剂W及含有甲基丙締酷氧基(Methac巧Ioylo巧)的硅烷前可将液晶配向处理剂W及含有 甲基丙締酷氧基(Methacryloylo巧）的硅烷先溶于溶剂中，溶剂可使涂布液晶配向处理剂 后的涂膜性或表面平滑性提高。适合的溶剂为使特定液晶配向处理剂溶解的溶剂，可W包 含例如1-己醇、环己醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、丙二醇单下基酸、乙二醇下酸、二丙二醇 二甲基酸、环己酬、环戊酬、N-甲基-化咯烧酬、N-乙基-化咯烧酬、丫-下内醋或前述材料的 组合。在本发明的一实施例中，溶剂可W是乙二醇下酸与N-甲基-化咯烧酬，液晶配向处理 剂可W是聚酷亚胺，且所涂布至第一基板100上的溶剂与液晶配向处理剂的重量比例约为 94:6。
[0031] 液晶层300配置于第一配向层200上，其包含液晶材料W及双官能基树脂。适合的 液晶材料并没有特别限制，只要其可在双官能基树脂中维持配向方向即可。适合的液晶材 料可W包含层列型液晶化合物、向列型液晶化合物、或胆固醇状液晶化合物。当施予外来电 压时，可改变液晶分子的配向方向，并据此切换液晶装置的模式。
[0032] 双官能基树脂可溶解于液晶，双官能基树脂还可W任何反应形式进行聚合W形成 硬化性树脂。双官能基树脂可增加未施加电压时液晶装置的穿透度。在本发明的一实施例 中，双官能基树脂的重量平均分子量(Mw)小于400,较佳地，双官能基树脂的重量平均分子 量约为200至400,若双官能基树脂的重量平均分子量太大可能会使液晶装置在透明态时因 分散性不佳而有白点。双官能基树脂可W是1,6-己二醇二丙締酸醋化DDA)、S乙二醇二丙 締酸醋(TEGDA)、1,9-壬二醇二丙締酸醋（1，9-NDDA)、二丙二醇二丙締酸醋(DPGDA)、乙氧化 双酪A二丙締酸醋(BPA4E0DA)、径基特戊酸新戊二醇二丙締酸醋化PHPDA)、聚乙二醇（200) 二丙締酸醋(PEG200DA)或前述材料的组合。在本发明的一实施例中，相对于100重量份的液 晶层300,液晶层300包含7至9重量份的双官能基树脂。在本发明的一实施例中，双官能基树 脂可更混合有光起始剂，光起始剂可W是习知的光起始剂，不特别限定。
[0033] 当未施加电压时，液晶装置中的液晶层300内的液晶分子经由第一配向层200垂直 配向而呈相同方向，故入射光可透过液晶装置，在外观上呈现透明态，如图IA所示。在施加 一定电压后，液晶层300内的液晶分子成散乱排列，入射光发生强烈的散射，入射光不能透 过液晶装置，于是呈雾态，如图IB所示。
[0034] 在本发明的另一实施例中，图2A所绘示的液晶装置，除如前述实施例般包含具有 第一电极层110的第一基板100、具有第二电极层410的第二基板400、第一配向层200 W及液 晶层300外，更包含第二配向层500,其配置于第二基板400 W及液晶层300之间。第二配向层 500藉由涂布液晶配向处理剂于第二基板400上后固化所形成。在本发明的一较佳实施例 中，第二配向层500藉由涂布液晶配向处理剂W及含有甲基丙締酷氧基(Methacryloylo巧） 的硅烷于第二基板400上后固化所形成。
[0035] 当未施加电压时，本实施例的液晶装置中的液晶层300内的液晶分子经由第一配 向层200及第二配向层500垂直配向而呈相同方向，故入射光可透过液晶装置，在外观上呈 现透明态，如图2A所示。在施加一定电压后，液晶层300内的液晶分子成散乱排列，入射光发 生强烈的散射，入射光不能透过液晶装置，于是呈雾态，如图2B所示。
[0036] 本发明藉由使第一配向层200及/或第二配向层500含有具有反应性官能基的娃 烧，使第一配向层200及/或第二配向层500不仅具备使液晶分子配向的能力，同时利用具有 反应性官能基的硅烷的可反应的官能基与液晶层300中的双官能基树脂在经光固化处理后 形成化学键结，故可在降低双官能基树脂添加量的状况下维持液晶装置的透明态的稳定光 学特性及较高穿透度，且因双官能基树脂的添加量较习知技术低，故可达成较低驱动电压 的效果。
[0037] 综上所述，利用本发明的液晶装置，因不需藉由增加液晶层300中的双官能基树脂 的添加量来维持透明态时的穿透度，故可W低电压驱动。本发明的液晶装置为一种能够呈 现透明态模式或雾态模式的装置，其可W低电压驱动并在透明态时具有较高穿透度，故可 作为光学调光器(optical modulator)而作为智慧窗户、视窗保护装置或可晓性显示装置， 但本发明并不受限于此。
[0038] 下述实施例用来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
[0039] 实施例1-4:液晶装置的制备
[0040] 将聚酷亚胺(Polyimide)溶液(DA-9003,固含量约6%，溶剂为乙二醇下酸与N-甲 基-化咯烧酬，购于达兴材料，台湾及丫-甲基丙締酷氧基丙基S甲氧基硅烷^曰111111曰- MethacryIoxypropyItrimethoxysi lane,A-174NT,贝勾于Momentive performance materials,美国）W下列表1所示比例混合揽拌后，涂布在形成有氧化铜锡（ITO)透明电极 层的玻璃的透明电极层上，并加热至7(TC，维持10分钟后，再加热至18(TC，维持30分钟，W 制备形成配向层。
[0041 ]接着将混合有光起始剂的1,6-己二醇二丙締酸醋化DDA，重量平均分子量约为 226,1,6-己二醇二丙締酸醋中混合有重量份为0.18%的光起始剂）W及液晶化合物 (MJT510200购于江苏合成，中国）W下列表1中所示重量比例混合，W形成液晶层组成物。再 准备2片具有前述配向层的ITO玻璃，于其中一 ITO玻璃的配向层上涂布间隔物，然后使用滴 下式注入法将前述液晶组成物滴下至涂布有间隔物的配向层上，接着，将另一 ITO玻璃的配 向层界面朝向前一 ITO玻璃的液晶层组合物的界面，并将两片ITO玻璃进行贴合，得到处理 前的液晶装置。
[0042] 最后W紫外线照射装置(化-K 40W，购于化ilips，德国）照射上述处理前的液晶装 置进行配向及固化，其中，紫外线照射装置的光源的波长为350-400nm，照射时间为300秒。
[0043] 比较例1-3:液晶装置的制备
[0044] 除了配向层组成及液晶层组成，比较例1-3的液晶装置的制备方法与实施例1-4相 同。
[0045] 表1:实施例1-4及比较例1-3之详细成分
[0046]
[0047] 成膜性及配向性测试方法
[0048] 外加两片直交偏光片于液晶装置外侧，W目视观察液晶装置的外观是否呈透明 态，若呈透明态表示配向性良好，若成非透明态表示配向性不佳。
[0049] 光学特性测试方法
[0050] W穿透度测量装置(SD2400,购于抓TM,美国）测量液晶装置无外加电压时的穿透 度。
[0051 ] 驱动电压测试方式
[0052] W穿透度测量装置(SD2400,购于抓TM,美国）分别测量液晶装置W外加直流电压 48V驱动W及60V驱动时的穿透度，穿透度越低表示所需的驱动电压越低。
[0053] 实施例1-4W及比较例1-3的测试结果如下列表2所示。
[0054] 表2实施例与比较例之测试结果 ^ ^ I-1- n
[0056] 由实施例1-4与比较例1-3的测试结果可知，实施例1-4在未施加电压时，液晶装置 的穿透度优于比较例1-2,然而在外加相同电压后，液晶装置的穿透度则小于比较例1-2。此 夕h实施例1及实施例2在外加48V电压时，液晶装置的的穿透度为12%，比较例m及比较例 2则需外加60V电压穿透度才可降低为11%，显见本发明的液晶装置确实可W较低电压驱动 达成切换为雾态的效果。而比较例3则因在配向层中添加过多的硅烷而影响液晶装置的配 向效果。由比较结果得知，本发明的液晶装置具有较低的驱动电压，且在未施加电压的透明 态时亦可维持较高穿透度。
[0057] 虽然本发明已W实施例掲露如上，然其并非用W限定本发明，任何熟习此技艺者， 在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视 所附的申请专利范围所界定者为准。
【主权项】
1. 一种液晶装置，其特征在于，该液晶装置包含： 具有第一导电层的第一基板； 第一配向层，其配置于该第一基板的该第一导电层上，该第一配向层包含:液晶配向处 理剂以及含有甲基丙稀酰氧基(Methacry Ioy Ioxy)的硅烷； 液晶层，其配置于该第一配向层上，该液晶层包含液晶材料以及双官能基树脂；以及 具有第二导电层的第二基板，其配置于该液晶层上。2. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，该含有具有甲基丙烯酰氧基的硅烷选自 由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷以及 γ -甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷所组成的群组。3. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，相对于100重量份的该液晶配向处理剂， 该配向层包含1至3重量份的该含有甲基丙烯酰氧基的硅烷。4. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，该液晶配向处理剂选自由丙烯酸聚合 物、甲基丙烯酸聚合物、酚醛清漆树脂、聚羟基苯乙烯、聚酰亚胺前驱物、聚酰亚胺、聚酰胺、 聚酯、纤维素、聚硅氧烷及其组合所组成的群组。5. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，该双官能基树脂选自由1，6_己二醇二丙 烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1，9_壬二醇二丙烯酸酯二丙二醇二丙烯酸酯、乙氧化双酚A 二丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯及其组合所组成 的群组。6. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，相对于100重量份的该液晶层，该液晶层 包含7至9重量份的该双官能基树脂。7. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，该双官能基树脂的重量平均分子量小于 400 〇8. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，该双官能基树脂还混合有光起始剂。9. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，该第一基板为玻璃基板或塑胶基板，第 二基板为玻璃基板或塑胶基板。10. 如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于，还包含第二配向层，该第二配向层配置 于该第二基板以及该液晶层之间。
【文档编号】G02F1/1337GK105954935SQ201610472129
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】易俊杰
【申请人】明基材料有限公司, 明基材料股份有限公司