CN103064216A - 调光结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调光结构，其包含:第一偏光膜；相位延迟膜，其设置于该第一偏光膜之上；高分子分散型液晶薄膜，其设置于该相位延迟膜之上；以及第二偏光膜，其设置于该高分子分散型液晶薄膜之上；其中，该第一偏光膜与该第二偏光膜的吸收轴角度相同，该第一偏光膜、该第二偏光膜的吸收轴与该相位延迟膜的慢轴的夹角呈45度，且该相位延迟膜的慢轴与该高分子分散型液晶薄膜的配向方向垂直。本发明提出的调光结构的第一、第二偏光膜具有相同的吸收轴角度，有助于制程中直接进行卷对卷的大规模生产，并提高偏光膜裁切时的利用率;还可以改变外界光线入射后的颜色；另外，更是可以直接贴覆于一些透明的硬质基板上，从而达到调控光线量的功效。

Description

调光结构
技术领域
本发明有关于一种光学薄膜结构，尤其是涉及一种可调控光线量及颜色的调光结构。
背景技术
由于智能型玻璃具有减少热辐射以节省能源的优点，现已广泛运用于办公室、住宅、绿色建筑及大型商业场所等区域。智能型玻璃所使用的涂层依照其调节方式可分为静态型及动态型。
静态型智能型玻璃包含以下几类：金属氧化物涂层、光致变色(Photochromic)涂层及温致变色薄膜(Thermochromic film)。金属氧化物涂层利用金属化合物的特性让可见光穿透，同时反射红外光及远红外光辐射以阻挡热量的传递，但缺点是入射光穿透率较低。为了改善此缺点需加入高折射性材料，因此这类型的智能型玻璃成本较高。光致变色(Photochromic)涂层是采用光敏感性且可逆的化学材料，例如氯化银(Sliver chloride，AgCl)，但这些光敏感材料的变色速度较缓慢，故目前只用于太阳眼镜。而温致变色薄膜(Thermochromic film)是由两片具有垂直吸收轴的偏光膜及位于两偏光膜间的液晶层所组成，该液晶层中的液晶分子对温度极具敏感性，故在高温时液晶分子会呈现等向性(Isotropic)的特性，因此在高温环境下可有效降低入射光的穿透。
更进一步的，请参照图1A，为现有技术中温致变色薄膜100的剖面结构示意图。温致变色薄膜100，其包含第一偏光膜110、液晶层120及第二偏光膜130。
图1B为图1A所示的偏光膜的轴向示意图。第一偏光膜110具有第一吸收轴110A，而第二偏光膜130具有第二吸收轴130A，其中第一吸收轴110A与第二吸收轴130A相互垂直。如图1B所示，第一吸收轴110A相对于水平线于实质上呈0度，第二吸收轴130A相对于水平线于实质上呈90度。
接着，请一并参照图1A及图1B。温致变色薄膜100于常温环境下时，入射光从第一偏光膜110穿透而形成90度偏振光，藉由液晶层120中的液晶排列，将90度偏振光转变成0度偏振光，最后穿透第二偏光膜130。当上述习知的温致变色薄膜处于高温环境时，液晶层120受到温度影响，液晶分子不再作有序排列而转变为等向性(Isotropic)，因此在高温环境下，液晶层120无法有效地将所有的90度偏振光转为0度偏振光，只有部分光线可以穿透第二偏光膜130，从而达到减少光线穿透的功效。
由上述可知，习知温致变色薄膜所需的两片偏光膜，其吸收轴需呈垂直，故生产时只能先将偏光膜裁切至预定尺寸，再以片贴得制程方式进行生产。因此，此类型的温致变色薄膜受到偏光膜的卷料幅宽及贴合技术的限制，不易进行大规模生产。
发明内容
为了解决现有技术中温致变色薄膜大规模生成受限的问题，本发明提出一种可达到卷对卷(Roll to Roll)的大规模生产的调光结构。
本发明提供了一种调光结构，其包含:第一偏光膜；相位延迟膜，其设置于该第一偏光膜之上；高分子分散型液晶薄膜，其设置于该相位延迟膜之上；以及第二偏光膜，其设置于该高分子分散型液晶薄膜之上；
其中，该第一偏光膜与该第二偏光膜的吸收轴角度相同，该第一偏光膜、该第二偏光膜的吸收轴与该相位延迟膜的慢轴的夹角呈45度，且该相位延迟膜的慢轴与该高分子分散型液晶薄膜的配向方向垂直。
作为可选的方案，该第一偏光膜包含第一偏光子及第一外保护膜，其中该第一外保护膜设置于该调光结构的最外侧。
优选的，该相位延迟膜设置于该第一偏光子与该高分子分散型液晶薄膜之间。
作为可选的方案，该第一偏光膜更包含第一内保护膜，其中，该第一内保护膜设置于该相位延迟膜与该第一偏光子之间。
作为可选的方案，该第二偏光膜包含第二偏光子及第二外保护膜，其中，该第二外保护膜设置于该调光结构的另一最外侧。
优选的，该高分子分散型液晶薄膜设置于该相位延迟膜与该第二偏光子之间。
作为可选的方案，该第二偏光膜更包含第二内保护膜，其中该第二内保护膜设置于该高分子分散型液晶薄膜与该第二偏光子之间。
优选的，该高分子分散型液晶薄膜与该相位延迟膜的平面内相位延迟值R0相同。
优选的，该相位延迟膜的平面内相位延迟值R0范围介于200nm至2500nm之间。
优选的，该高分子分散型液晶薄膜由热致型液晶及热塑性树脂所组成。
优选的，在上述的调光结构中该保护膜是由聚对苯二甲酸二乙酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物中任意一种或者多种物质所组成。
与现有技术相比，本发明的实施例所提出的调光结构的第一偏光膜及第二偏光膜具有相同的吸收轴角度，有助于制程中可直接进行卷对卷(Roll to Roll)的大规模生产，并于裁切时大幅提高偏光膜的利用率。在本发明的部分实施例中，更可依据不同客户需求调整入射至室内光线的颜色，并且进一步的可以贴覆于透明的硬质基板上，例如玻璃、太阳眼镜或汽车玻璃等以达到调控光线量的功效。
附图说明
图1A为现有技术中温致变色薄膜的剖面结构示意图。
图1B为图1A中偏光膜的轴向示意图。
图2A为本发明一实施例中调光结构200的剖面结构示意图。
图2B为图2A中薄膜的轴向示意图。
图3为本发明另一实施例中调光结构300的剖面结构示意图。
图4为本发明又一实施例中调光结构400的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参照图2A，为本发明一较佳实施例中调光结构200的剖面结构示意图。调光结构200包含第一偏光膜210、相位延迟膜220、高分子分散液晶薄膜230以及第二偏光膜240。其中，相位延迟膜220设置于第一偏光膜210之上，高分子分散液晶薄膜230设置于相位延迟膜220之上，且第二偏光膜240设置于高分子分散液晶薄膜230之上。
相位延迟膜220具有一平面内相位延迟值R0(in-plane retardation)，其定义的公式如下:
R0=(Nx-Ny)d
Nx：为相位延迟膜于平面内慢轴方向(x方向)的折射率，
Ny：为垂直于相位延迟膜平面内(y方向)的折射率，
d：为相位延迟膜的厚度。
在本实施例中，相位延迟膜220的平面内相位延迟值R0与高分子分散液晶薄膜230的平面内相位延迟值相同，其R0值的范围在200nm至2500nm之间，故调光结构200可调控的颜色种类相当多，例如红色、粉红、黄色，橘色、绿色、蓝色、灰色或其间的颜色。在本发明一实施例中，相位延迟膜230的平面内相位延迟值为275nm，为一种黑色的调光结构。
高分子分散液晶薄膜230由高分子树脂及液晶材料所组成。其中，高分子树脂为一种热塑性树脂(Thermosetting resin)，例如可以为聚烯类(Polyolefin)、聚乙烯(Polyethylene)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(Polystyrene)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、丙烯酸树脂(Acrylic acidresin)、聚酯(Polyester)、聚酰胺(Polyamide)、聚胺酯(Polyurethane)或其任意组合所形成的组合物。而液晶材料为一种热致型液晶(Thermotropic LiquidCrystal)，热致型液晶会因温度的变化产生相变，且其依照液晶分子结构及排列方式可分为向列型液晶(Nematic LC)、层列型液晶(Sematic LC)和胆固醇型液晶(Cholesteric LC)。本发明所举例的内容只是用以对本发明作详细说明，并不以此为限。
目前制备高分子分散液晶薄膜的主要方法有温度分相法(Temperatureinduced phase separat ion，TIPS)、溶剂分相法(Solvent induced phaseseparation，SIPS)、聚合物分相法(Polymerization induced phase separation,PIPS)、微胶囊分散法(Microencapsulation process，MP)或空穴法。然而本发明所使用的高分子分散液晶薄膜并不局限于上述制作方式。
图2B为图2A中调光结构的轴向示意图。其中第一偏光膜210具有第一吸收轴210A，第二偏光膜240具有第二吸收轴240A，且第一吸收轴210A与第二吸收轴240A具有相同的吸收轴角度。在本实施例中，第一吸收轴210A、第二吸收轴240A相对于水平线实质上皆呈0度。根据本发明的另一实施例，第一吸收轴210A与第二吸收轴240A相对于水平线实质上可以皆呈90度。
在图2B中，相位延迟膜220具有一光学慢轴220S，第一吸收轴210A、第二吸收轴240A与光学慢轴220S的夹角呈45度。根据本发明的一实施例，光学慢轴220S相对于水平线实质上呈45度。
在图2B中，高分子分散液晶薄膜230的液晶分子具有一配向方向230L，其与光学慢轴220S垂直。根据本发明的一实施例，配向方向230L相对于水平线实质上呈-45度。
接着，请一并参阅图2A及图2B以说明本发明所提出的调光结构的实际作用方式。
当图2B所示的调光结构处于常温环境时，入射光从第一偏光膜210穿透而形成一0度线偏振光。接着，穿透具+45度光学慢轴220S的相位延迟膜220，接着再穿过具有-45度配向方向230L的高分子分散液晶薄膜230。因相位延迟膜220的慢轴角度220S与高分子分散液晶薄膜230的配向方向230L相垂直且两者具有相同的平面内相位延迟值，因此可相互抵消对光线的影响力，故光线仍维持0度线偏振光状态，最后穿透第二偏光膜240。
当图2A所示的调光结构处于高温环境时，高分子分散液晶薄膜230中的液晶材料会受到温度影响，转变为等向性的排列，故无法与相位延迟膜220相互抵消，也就是说在穿透第二偏光膜240之前，光线无法有效地转变回0度线偏振光。因此，最后穿透第二偏光膜240的光线量会减少，从而达到高温下调控光线量的功效。并且，藉由改变相位延迟膜220的平面内相位延迟值R0，还可调整入射至室内光线的颜色。
此外，高分子分散液晶薄膜230中的液晶材料会于高温环境下转变为等向性的排列。值得注意的是，上述“高温环境”的定义会依照所使用液晶分子种类的不同而有差异。
图3为本发明另一较佳实施例中调光结构300的剖面结构示意图。调光结构300包含第一偏光膜310；相位延迟膜320，设置于第一偏光膜310之上；高分子分散液晶薄膜330，设置于相位延迟膜320之上；第二偏光膜340，设置于高分子分散液晶薄膜330之上。
并且，第一偏光膜310包含第一偏光子312以及第一外保护膜311，第一外保护膜311位于调光结构300的最外侧。第二偏光膜340更包含第二偏光子341以及第二外保护膜342，第二外保护膜342相对于第一外保护膜311位于调光结构300的另一最外侧。
上述保护膜311及342为透明的软性基板，其可以是由聚对苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)和环烯烃聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)中任意一种或多种物质所制成。此外，保护膜311及342更具有硬涂层功能(Hard-coating)、抗紫外线功能(Anti-UV)、抗反射功能(Anti-reflection)、抗眩功能(Anti-glare)、抗红外线功能(Anti-IR)，或其任意组合的多重功能。
除上述实施例以外，还请再参照图4，为本发明又一较佳实施例中调光结构400的剖面结构示意图。调光结构400包含第一偏光膜410；相位延迟膜420，设置于第一偏光膜410之上；高分子分散液晶薄膜430，设置于相位延迟膜420之上；以及第二偏光膜440，设置于高分子分散液晶薄膜430之上。
第一偏光膜410包含第一外保护膜411、第一偏光子412以及第一内保护膜413，第一外保护膜411及第一内保护膜413分别设置于第一偏光子412的两侧。第二偏光膜440包含第二内保护膜441、第二偏光子442以及第二外保护膜443，第二内保护膜441及第二外保护膜443分别设置于第二偏光子442的两侧。
第一外保护膜411、第二外保护膜443、第一内保护膜413及第二内保护膜443为透明软性基板，例如可以是由聚对苯二甲酸二乙酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三醋酸纤维素(triacetyl cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)和环烯烃聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)中任意一种或多种物质所组成。并且上述的透明软性基板更具有硬涂层功能(Hard-coating)、抗紫外线功能(Anti-UV)、抗反射功能(Anti-reflection)、抗眩功能(Anti-glare)、抗红外线功能(Anti-IR)，或其任意组合的多重功能。
第一偏光子312及412、第二偏光子341及442为聚乙烯醇薄膜(Polyvinyl Alcohol Film，PVA)。根据本发明的一实施例，偏光子是将聚乙烯薄膜浸泡于具有碘(Iodine，I2)、碘化钾(PotassiumIodide，KI)及硼酸(Boric Acid)的水溶液中，进行延伸及染色以达到偏光的特性。根据本发明的另一实施例，偏光子是利用染料以达到偏光的之效果。
由于图3与图4所示的调光结构300及400的作用方式与上述图2A中调光结构200相同，故于此不再赘述。
现有技术中温致变色薄膜的第一偏光膜与第二偏光膜的吸收轴角度需相互垂直，导致生产时只能先将偏光膜裁切至预定尺寸，再以片贴进行生产。而本发明的实施例所提出的调光结构的第一偏光膜及第二偏光膜具有相同的吸收轴角度，有助于制程中可直接进行卷对卷(Roll to Roll)的大规模生产，并于裁切时大幅提高偏光膜的利用率。在本发明的部分实施例中，更可依据不同客户需求调整入射至室内光线的颜色，并且进一步的可以贴覆于透明的硬质基板上，例如玻璃、太阳眼镜或汽车玻璃等以达到调控光线量的功效。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种调光结构，其特征在于包含:
第一偏光膜；
相位延迟膜，其设置于该第一偏光膜之上；
高分子分散型液晶薄膜，其设置于该相位延迟膜之上；以及
第二偏光膜，其设置于该高分子分散型液晶薄膜之上；
其中，该第一偏光膜与该第二偏光膜的吸收轴角度相同，该第一偏光膜、该第二偏光膜的吸收轴与该相位延迟膜的慢轴的夹角呈45度，且该相位延迟膜的慢轴与该高分子分散型液晶薄膜的配向方向垂直。
2.如权利要求1所述的调光结构，其特征在于该第一偏光膜包含第一偏光子及第一外保护膜，其中该第一外保护膜设置于该调光结构的最外侧。
3.如权利要求2所述的调光结构，其特征在于该相位延迟膜设置于该第一偏光子与该高分子分散型液晶薄膜之间。
4.如权利要求2所述的调光结构，其特征在于该第一偏光膜更包含第一内保护膜，其中，该第一内保护膜设置于该相位延迟膜与该第一偏光子之间。
5.如权利要求1所述的调光结构，其特征在于该第二偏光膜包含第二偏光子及第二外保护膜，其中，该第二外保护膜设置于该调光结构的另一最外侧。
6.如权利要求5所述的调光结构，其特征在于该高分子分散型液晶薄膜设置于该相位延迟膜与该第二偏光子之间。
7.如权利要求5所述的调光结构，其特征在于该第二偏光膜更包含第二内保护膜，其中该第二内保护膜设置于该高分子分散型液晶薄膜与该第二偏光子之间。
8.如权利要求1所述的调光结构，其特征在于该高分子分散型液晶薄膜与该相位延迟膜的平面内相位延迟值R0相同。
9.如权利要求8所述的调光结构，其特征在于该相位延迟膜的平面内相位延迟值R0范围介于200nm至2500nm之间。
10.如权利要求1所述的调光结构，其特征在于该高分子分散型液晶薄膜由热致型液晶及热塑性树脂所组成。
11.如权利要求2、4、5、7中任意一项所述的调光结构，其特征在于该保护膜是由聚对苯二甲酸二乙酯、聚碳酸酯、三醋酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯和环烯烃聚合物中任意一种或者多种物质所组成。
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