專利名稱：一種pdlc膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子功能膜材料領(lǐng)域，尤其涉及一種roLC膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法。
背景技術(shù)：
高分子分散液晶(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal)是將低分子液晶與預(yù)聚物相混合，在一定條件下經(jīng)聚合反應(yīng)，形成微米級的液晶微滴均勻地分散在高分子基體中，再利用液晶分子的介電各向異性獲得具有電光響應(yīng)特性的材料，且不需要偏振板和取向?qū)?。I3DLC膜的光學(xué)特性很大程度上依賴于液晶分子的有效折射率與高分子基體的匹配。使用正性液晶制備的普通的roLC膜在沒有施加電壓時(shí)，液晶分子是無序排列的，·因此入射光照射進(jìn)來以后在液晶分子與高分子基體的界面上多次發(fā)生折射與反射，顯示乳白色的散射態(tài)。當(dāng)施加電壓的時(shí)候，液晶分子會(huì)沿著電場的方向排列，從而入射光進(jìn)來以后不會(huì)發(fā)生反射和折射而是直接透射出來。通常將液晶分子當(dāng)前位置的光透過量占液晶分子轉(zhuǎn)換到最終位置時(shí)的光透過量的百分比稱為透過率。將液晶設(shè)備上電時(shí)透過率從10%變化到90%所需的時(shí)間稱作上升時(shí)間，將液晶設(shè)備斷電時(shí)透過率從90%變化到10%所需要的時(shí)間稱作下降時(shí)間，而液晶的全響應(yīng)時(shí)間為兩者之和。對roLC膜來說，影響其響應(yīng)時(shí)間的因素很多，不僅和聚合前材料選擇，濃度配比，聚合過程中工藝條件有關(guān)，甚至跟成膜后正常工作時(shí)的驅(qū)動(dòng)脈沖的形狀、頻率、幅度大小都有關(guān)，一定程度上造成了各種材料中響應(yīng)時(shí)間的長、短的差異。但是從根本上說，PDLC膜中高分子基體對液晶分子的錨定能及液晶所在電場的強(qiáng)度決定了響應(yīng)時(shí)間。一般來說，由于高分子基體對液晶分子的錨定能低的時(shí)候，roLC膜有上升時(shí)間越快下降時(shí)間越慢(反之亦然)的矛盾關(guān)系。在現(xiàn)有技術(shù)中，常用的roLC膜的液晶配比較大，而液晶網(wǎng)孔較大，roLC膜的高分子基體對液晶分子的錨定能低，也就是說這種roLC膜的上升時(shí)間很快而下降時(shí)間較慢，即當(dāng)對roLC膜施加電壓時(shí)，其中的液晶分子旋轉(zhuǎn)到電場方向比較快，而當(dāng)停止施加電壓時(shí)，液晶分子從電場的方向回復(fù)到上電前狀態(tài)比較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種roLC膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法，用以解決現(xiàn)有roLC膜結(jié)構(gòu)中，當(dāng)對I3DLC膜停止施加電壓時(shí)，其中的液晶分子的取向從電場方向回復(fù)到上電前狀態(tài)慢的問題?；谏鲜鰡栴}，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)，包括相向放置的第一基板和第二基板，以及第一基板和第二基板之間填充的roLC層；上述第一基板面向第二基板的一面設(shè)有透明電極，上述第二基板面向第一基板的一面設(shè)有多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第一透明電極，和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極；上述控制單元，用于當(dāng)所述結(jié)構(gòu)上電時(shí)，利用第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相同的極性且與第一基板上的透明電極的極性相反；以及當(dāng)?shù)谝换鍞嚯姇r(shí)，利用第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管控制第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相反的極性，使得所述roLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)的制備方法，包括在第一基板上生成透明電極；在第二基板上生成多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元中包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第一透明電極和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極； 將第一基板設(shè)有透明電極的一面與第二基板設(shè)有控制單元的一面相向放置，并在第一基板和第二基板之間填充roLC層。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種上述roLC膜結(jié)構(gòu)的使用方法，包括當(dāng)上述結(jié)構(gòu)上電時(shí)，對所述第一薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第一透明電極產(chǎn)生第一極性；對所述第二薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第二透明電極產(chǎn)生第一極性，且對所述第一基板施加電，使得其連接的透明電極產(chǎn)生第二極性，所述第一極性與所述第二極性相反；當(dāng)所述第一基板斷電時(shí)，對所述第一薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第一透明電極產(chǎn)生第一極性，且對所述第二薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第二透明電極產(chǎn)生第二極性，以使所述roLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果包括本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法，通過在roLC膜結(jié)構(gòu)的第二基板的每一個(gè)控制單元中，增加第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極，在roLC膜結(jié)構(gòu)上電時(shí)，第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制其連接的第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相同并與第一基板的透明電極相反的極性；在第一基板斷電時(shí)，第一薄膜場效應(yīng)晶體管控制的第一電極與第二薄膜場效應(yīng)晶體管控制的第二電極產(chǎn)生相反的極性，使得roLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。在第一基板斷電時(shí)，通過第二基板上增加的第二薄膜場效應(yīng)晶體管，與第一薄膜場效應(yīng)晶體管產(chǎn)生電場，使得下降時(shí)間較慢的roLC層能夠更快地回復(fù)到上電前的狀態(tài)，進(jìn)一步降低了 roLC膜整體響應(yīng)時(shí)間，解決了現(xiàn)有roLC膜結(jié)構(gòu)中，當(dāng)對roLC膜停止施加電壓時(shí)，其中的液晶分子的取向從電場方向回復(fù)到上電前狀態(tài)慢的問題。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的I3DLC膜結(jié)構(gòu)的控制單元的截面圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的I3DLC膜結(jié)構(gòu)的控制單元布線圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的roLC膜結(jié)構(gòu)上電時(shí)控制單元的工作原理圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的roLC膜結(jié)構(gòu)斷電時(shí)控制單元的工作原理圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的roLC膜結(jié)構(gòu)未通電時(shí)控制單元原始狀態(tài)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)的制備方法流程圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的TOLC膜結(jié)構(gòu)的使用方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有TOLC膜結(jié)構(gòu)相似的部分是該結(jié)構(gòu)設(shè)有第一基板和第二基板，且兩基板相向放置并在二者之間填充了 roLC層；第一基板面向第二基板的一面設(shè)有透明電極，本發(fā)明實(shí)施例對現(xiàn)有roLC膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，在該結(jié)構(gòu)的第二基板面向第一基板的一面設(shè)置了多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管(TFT,Thin Film Transistor)及其連接的第一透明電極,和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極；上述控制單元，用于當(dāng)所述結(jié)構(gòu)上電時(shí)，利用第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相同的極性且與第一基板上的透明電極的極性相反；以及當(dāng)所述第一基板斷電時(shí)，利用第一薄膜 場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管控制第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相反的極 性，使得I3DLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。較佳地，上述第一透明電極和第二透明電極為梳狀電極，且相對布置；第一透明電極和第二透明電極中作為梳齒的電極線相互間隔布置。進(jìn)一步地，上述結(jié)構(gòu)還可以包括配向膜，該配向膜設(shè)置在第一基板和roLC層之間，以及第二基板和roLC層之間。為了更好地說明本發(fā)明實(shí)施例提供的上述roLC膜的結(jié)構(gòu)，下面以一個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖I為本實(shí)施例提供的roLC膜結(jié)構(gòu)的截面圖，從該圖中可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的roLC膜結(jié)構(gòu)，具體包括第一基板101、第二基板102、roLC層103、透明電極104、第一透明電極105、第二透明電極106和配向膜107。如圖I所示，第一基板101和第二基板102相向放置，在二者之間填充有I3DLC層103 ;第一基板上設(shè)有透明電極104 ;在第二基板102上設(shè)置了多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元包括兩個(gè)薄膜場效應(yīng)晶體管(即第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管，圖I中未示意出)以及其分別連接的電極，第一薄膜場效應(yīng)晶體管連接第一透明電極105，第二薄膜場效應(yīng)晶體管連接第二透明電極106 ；在設(shè)置了透明電極104的第一基板101和I3DLC膜103之間，以及設(shè)置了控制單元的第二基板102和TOLC層103之間，均設(shè)有配向膜107。圖I所示的截面圖，即圖2中標(biāo)記A的位置處的截面圖。圖2為每個(gè)控制單元內(nèi)部的布線圖。如圖2所示，每個(gè)控制單元，具體包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管201、第一薄膜場效應(yīng)晶體管連接的第一透明電極105、第二薄膜場效應(yīng)晶體管202和第二薄膜場效應(yīng)晶體管連接的第二透明電極106 ;第一透明電極105和第二透明電極106均為梳狀電極，且二者作為梳齒的電極線相互間隔布置。第一薄膜場效應(yīng)晶體管201控制著第一透明電極105的極性，第二薄膜場效應(yīng)晶體管202控制著第二透明電極106的極性。當(dāng)?shù)谝煌该麟姌O和第二透明電極產(chǎn)生相反極性時(shí)(如第一透明電極產(chǎn)生正電，第二透明電極產(chǎn)生負(fù)電)，間隔排列的梳齒部分的第一透明電極105的電極線和第二透明電極106的電極線中，每兩根相鄰電極線之間能夠產(chǎn)生橫向電場。下面對本發(fā)明實(shí)施例提供的roLC膜結(jié)構(gòu)的工作原理進(jìn)行簡單說明當(dāng)PDLC膜結(jié)構(gòu)上電時(shí)，如圖3所 示，控制單元利用第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制第一透明電極105和第二透明電極106產(chǎn)生相同的極性，例如在本實(shí)施例中第一透明電極105和第二透明電極106均為負(fù)極，且第一基板上的透明電極104為正極。此時(shí)在控制單元中形成縱向電場301 (由第一基板的透明電極指向第二基板的第一透明電極和第二透明電極)，在縱向電場的作用下，PDLC層103中的液晶分子302發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的方向?yàn)榕c第一基板101和第二基板102垂直的方向，使TOLC膜結(jié)構(gòu)開始工作。當(dāng)TOLC膜結(jié)構(gòu)斷電時(shí)，如圖4所示，第一基板上的透明電極首先斷電，然后利用第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制第一透明電極105和第二透明電極106產(chǎn)生相反的極性,本實(shí)施例中，第一透明電極105為正極,第二透明電極106為負(fù)極，此時(shí)在第一透明電極和第二透明電極之間，產(chǎn)出橫向電場401，使得液晶層即TOLC層103的液晶分子302在橫向電場的作用下回復(fù)到上電前狀態(tài)，即與第一基板101和第二基板102平行的方向，如圖5所示，此后第一透明電極和第二透明電極斷電。基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種roLC膜結(jié)構(gòu)的制備方法，如圖6所示，該方法包括如下步驟S601、在第一基板上生成透明電極；S602、在第二基板上生成多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元中包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第一透明電極和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極；S603、將第一基板設(shè)有透明電極的一面與第二基板設(shè)有控制單元的一面相向放置，并在第一基板和第二基板之間填充roLC層。較佳地，上述步驟S602中，在第二基板上生成控制單元，具體可以通過下述步驟實(shí)現(xiàn)在第二基板上每個(gè)控制單元的區(qū)域內(nèi)，生成兩個(gè)相對放置的梳狀電極，這兩個(gè)梳狀電極中作為梳齒的電極線相互間隔布置；將這兩個(gè)梳狀電極分別作為第一透明電極和第二透明電極；在該區(qū)域內(nèi)分別生成與第一透明電極連接的第一薄膜場效應(yīng)晶體管以及和第二透明電極連接的第二薄膜場效應(yīng)晶體管。進(jìn)一步地，在步驟S603之前，還可以包括在第一基板設(shè)置有透明電極的一面，及第二基板設(shè)置有控制單元的一面，均涂覆聚亞酰胺(PI，Polyimide)液，并使PI固化形成PI膜，對PI膜表面進(jìn)行與第一基板或者第二基板平行方向的摩擦形成配向膜。基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種本發(fā)明實(shí)施例中提供的roLC膜結(jié)構(gòu)的使用方法，如圖7所示，該方法包括如下步驟S701、當(dāng)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種TOLC膜結(jié)構(gòu)上電時(shí)，對第一薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第一透明電極產(chǎn)生第一極性；對第二薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第二透明電極產(chǎn)生第一極性，且對第一基板施加電，使得其連接的透明電極產(chǎn)生第二極性，上述第一極性與所述第二極性相反；S702、當(dāng)?shù)谝换鍞嚯姇r(shí)，對第一薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第一透明電極產(chǎn)生第一極性，且對第二薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第二透明電極產(chǎn)生第二極性，以使I3DLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種roLC膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法，通過在roLC膜結(jié)構(gòu)的第二基板的每一個(gè)控制單元中，增加第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極，在roLC膜結(jié)構(gòu)上電時(shí)，第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制其連接的第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相同并與第一基板的透明電極相反的極性；在第一基板斷電時(shí)，第一薄膜場效應(yīng)晶體管控制的第一電極與第二薄膜場效應(yīng)晶體管控制的第二電極產(chǎn)生相反的極性，使得roLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。在第一基板斷電時(shí)，通過第二基板上增加的第二薄膜場效應(yīng)晶體管，與第一薄膜場效應(yīng)晶體管產(chǎn)生電場，使得下降時(shí)間較慢的液晶層能夠更快地回復(fù)到上電前的狀態(tài)，進(jìn)一步降低了液晶的整體響應(yīng)時(shí)間，解決了現(xiàn)有I3DLC膜結(jié)構(gòu)中，當(dāng)對I3DLC膜停止施加電壓時(shí)，其中的液晶分子從電場方向回復(fù)到上電前狀態(tài)慢的問題。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高分子分散液晶roLC膜結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括相向放置的第一基板和第二基板，以及第一基板和第二基板之間填充的TOLC層；所述第一基板面向第二基板的一面設(shè)有透明電極，其特征在于，所述第二基板面向第一基板一面設(shè)有多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第一透明電極，和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極； 所述控制單元，用于當(dāng)所述結(jié)構(gòu)上電時(shí)，利用所述第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管分別控制第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相同的極性且與第一基板上的透明電極的極性相反；以及當(dāng)所述第一基板斷電時(shí)，利用所述第一薄膜場效應(yīng)晶體管和第二薄膜場效應(yīng)晶體管控制第一透明電極和第二透明電極產(chǎn)生相反的極性，使得所述TOLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求I所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述第一透明電極和所述第二透明電極為梳狀電極，且相對布置； 所述第一透明電極和所述第二透明電極中作為梳齒的電極線相互間隔布置。
3.如權(quán)利要求I所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括配向膜； 所述配向膜設(shè)置在第一基板和TOLC層之間，以及第二基板和TOLC層之間。
4.一種高分子分散液晶TOLC膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括 在第一基板上生成透明電極； 在第二基板上生成多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元中包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第一透明電極和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極； 將第一基板設(shè)有透明電極的一面與第二基板設(shè)有控制單元的一面相向放置，并在第一基板和第二基板之間填充I3DLC層。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在第二基板上生成多個(gè)控制單元，具體包括 在所述第二基板上每個(gè)控制單元的區(qū)域內(nèi)，生成兩個(gè)相對放置的梳狀電極，所述兩個(gè)梳狀電極中作為梳齒的電極線相互間隔布置；將所述兩個(gè)梳狀電極分別作為第一透明電極和第二透明電極；在所述區(qū)域內(nèi)分別生成與所述第一透明電極連接的第一薄膜場效應(yīng)晶體管以及和第二透明電極連接的第二薄膜場效應(yīng)晶體管。
6.如權(quán)利要求4所述制備方法，其特征在于，在所述第一基板和第二基板之間填充I3DLC層之前，還包括 在所述第一基板設(shè)置有透明電極的一面，及所述第二基板設(shè)置有控制單元的一面，均涂覆聚亞酰胺PI液，并使PI固化形成PI膜； 對PI膜表面進(jìn)行摩擦形成配向膜。
7.—種如權(quán)利要求I所述的高分子分散液晶TOLC膜結(jié)構(gòu)的使用方法，其特征在于，包括 當(dāng)所述結(jié)構(gòu)上電時(shí)，對所述第一薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第一透明電極產(chǎn)生第一極性；對所述第二薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第二透明電極產(chǎn)生第一極性，且對所述第一基板施加電，使得其連接的透明電極產(chǎn)生第二極性，所述第一極性與所述第二極性相反； 當(dāng)所述第一基板斷電時(shí)，對所述第一薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第一透明電極產(chǎn)生第一極性，且對所述第二薄膜場效應(yīng)晶體管施加電，使得其連接的第二透明電極產(chǎn)生第二極性，以使所述TOLC層的液晶分子回復(fù)到上電前的狀態(tài)?！?br> 全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種PDLC膜結(jié)構(gòu)、其制備及使用方法，該P(yáng)DLC膜結(jié)構(gòu)包括相向放置的第一基板和第二基板，以及第一基板和第二基板之間填充的PDLC層；第一基板面向第二基板的一面設(shè)有透明電極，第二基板面向第一基板一面設(shè)有多個(gè)控制單元，每個(gè)控制單元包括第一薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第一透明電極，和第二薄膜場效應(yīng)晶體管及其連接的第二透明電極，解決了現(xiàn)有PDLC膜結(jié)構(gòu)中，當(dāng)對PDLC膜停止施加電壓時(shí)，其中的液晶分子從電場方向回復(fù)到上電前狀態(tài)慢的問題。本發(fā)明涉及高分子功能膜材料技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號G02F1/1333GK102914898SQ20121037889
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者柳在健, 鹿島美紀(jì) 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司