CN112639551B - 透射率可变装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及透射率可变装置。本申请可以提供在具有优异的透射率可变特性的同时不引起诸如串扰现象、虹现象或镜像现象的问题的透射率可变装置，其可以应用于各种应用。

Description

透射率可变装置
技术领域
本申请要求基于2018年9月4日提交的韩国专利申请第10-2018-0105601号和第10-2018-0105597号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本申请涉及透射率可变装置。
背景技术
已知可以利用液晶化合物等改变透射率的装置。例如，在专利文献1中，已知使用其中应用液晶主体材料和二色性染料客体的所谓的GH单元(guest host cell，宾主单元)的透射率可变装置。
这样的装置的用途逐渐扩展，例如，这些装置可以用于可穿戴设备，例如眼镜或太阳镜等的眼部佩戴物、移动设备、用于虚拟现实(VR)或增强现实(AR)的设备或车辆的窗户，或者在户外应用的器具。
在用于通过应用液晶化合物调节透射率的装置的情况下，主要产生高于某一水平的偏振光，其中由于根据使用环境，由道路表面或结构、建筑物等引起的反射光具有部分偏振特性，因此这样的装置引起诸如串扰现象、虹现象或镜像现象的问题。
发明内容
技术问题
本申请涉及透射率可变装置。本申请的一个目的是提供能够应用于各种应用而不引起诸如串扰现象、虹现象或镜像现象的问题的透射率可变装置。
技术方案
本申请的一个实施方案提供了一种透射率可变装置，包括：延迟膜，所述延迟膜对波长为550nm的光的面内延迟为5,000nm或更大；液晶配向膜；和被配置成产生偏振分量的透射率可变层，
其中延迟膜、液晶配向膜和透射率可变层以以上顺序包括在内，以及其中延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向之间的角度中的最小角度在0度至70度的范围内。
本说明书中限定的角度应考虑到误差例如制造误差或偏差来理解。例如，在本说明书中，术语垂直、平行、正交或水平等可以意指在不损害目的和效果的范围内基本上垂直、平行、正交或水平，例如，在每种情况下，其可以包括约±10度内的误差、约±5度内的误差、约±3度内的误差、约±2度内的误差、约±1度内的误差或约±0.5度内的误差。
在本说明书中提及的物理特性中，当测量温度影响相关的物理特性时，除非另有说明，否则物理特性为在室温下测量的物理特性。
在本说明书中，术语室温为在没有特别加热或降低的状态下的温度，其可以意指在约10℃至30℃的范围内的任一温度，例如约15℃或更高、18℃或更高、20℃或更高、或者约23℃或更高，并且约27℃或更低的温度。此外，除非另有说明，否则本说明书提及的温度的单位为℃。
除非另有说明，否则本说明书中提及的相位差、折射率和折射率各向异性等为相对于波长为约550nm的光的物理量。
除非另有说明，否则本文中提及的由任意两个方向形成的角度可以为由这两个方向形成的锐角至钝角中的锐角，或者可以为以顺时针方向和逆时针方向测量的角度中的最小角度。因此，除非另有说明，否则本文中提及的角度是正的。然而，如有必要，为了显示以顺时针方向或逆时针方向测量的角度之间的测量方向，以顺时针方向测量的角度可以表示为正数，以逆时针方向测量的角度可以表示为负数。
在本申请中，通过以特定布置应用特定延迟膜，可以提供不引起诸如串扰现象、虹现象或镜像现象的问题的透射率可变装置。
在本申请中，术语透射率可变装置可以意指能够在至少两种不同的光状态之间转换的装置。在此，不同的光状态可以意指至少透射率不同的状态。
作为透射率可变装置可以实现的状态的实例，可以例示透明模式状态和黑色模式状态。在一个实例中，本申请的透射率可变装置可以为能够在至少透明模式状态与黑色模式状态之间转换的装置。
透射率可变装置在透明模式下的透射率可以大概为至少20％或更大、25％或更大、30％或更大、35％或更大、40％或更大、45％或更大、50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、70％或更大、75％或更大、或者80％或更大。此外，透射率可变装置在黑色模式下的透射率可以为60％或更小、55％或更小、50％或更小、45％或更小、40％或更小、35％或更小、30％或更小、25％或更小、20％或更小、15％或更小、10％或更小、或者5％或更小。由于透明模式状态下的透射率越高越有利以及黑色模式状态下的透射率越低越有利，因此透明模式状态下的透射率的上限和黑色模式状态下的透射率的下限没有特别限制，其中在一个实例中，透明模式状态下的透射率的上限可以为约100％，并且黑色模式状态下的透射率的下限可以为约0％。
在一个实例中，在能够在透明模式状态与黑色模式状态之间转换的透射率可变装置中，透明模式状态下的透射率与黑色模式状态下的透射率之差(透明模式-黑色模式)可以为15％或更大、20％或更大、25％或更大、30％或更大、35％或更大、或者40％或更大，或者可以为90％或更小、85％或更小、80％或更小、75％或更小、70％或更小、65％或更小、60％或更小、55％或更小、50％或更小、或者45％或更小。
此外，在一个实例中，透明模式状态下的最大透射率(Tmax)与黑色模式状态下的最小透射率(Tmin)的比率(Tmax/Tmin)可以在约1.5至10的范围内。在另一个实例中，该比率可以为约2或更大、2.5或更大、3或更大、3.5或更大、4或更大、4.5或更大、5或更大、6或更大、或者6.5或更大，或者可以为约9.5或更小、约9或更小、约8.5或更小、约8或更小、约7.5或更小、约7或更小、约6.5或更小、约6或更小、约5.5或更小、约5或更小、约4.5或更小、约4或更小、约3.5或更小、约3或更小、约2.5或更小、或者约2或更小。
透射率可以为例如线性光透射率。线性光透射率为以与入射方向相同的方向透射的光相对于入射在装置上的光的比率的百分比。例如，如果装置为膜或片的形式，则在以与膜或片表面的法线方向平行的方向入射的光中以与法线方向平行的方向透过装置的光的百分比可以定义为透射率。
透射率或反射率可以各自为对可见光区域中的任一波长例如在约400nm至700nm或约380nm至780nm范围内的任一波长的透射率或反射率、或者对整个可见光区域的透射率或反射率、对整个可见光区域的透射率或反射率中的最大或最小透射率或反射率、或者可见光区域中的透射率的平均值或反射率的平均值。在另一个实例中，透射率可以为对波长为约550nm的光的透射率。
本申请的透射率可变装置可以被设计成在选自透明模式状态和黑色模式状态中的任一状态的至少两种或更多种状态之间转换。如有必要，还可以实现除以上状态之外的其他状态，例如包括透明模式状态和黑色模式状态中的中间透射率状态的另外的第三状态或更多的状态。
透射率可变装置的转换可以根据是否施加外部信号(例如电压信号)来控制。例如，在未施加外部信号例如电压的状态下，透射率可变装置可以保持上述状态中的任一者，然后在施加电压时可以转换至另一状态。通过改变施加的电压的强度、频率和/或形状，可以改变模式的状态或者还可以实现第三不同的模式状态。
本申请的透射率可变装置可以至少包括用于以上转换的透射率可变层。在一个实例中，透射率可变层可以为产生偏振分量的层。这样的透射率可变层的实例包括有源液晶层。
在本申请中，术语有源液晶层为至少包含液晶化合物的层，其可以意指能够通过外部信号施加等控制液晶化合物的取向状态的液晶层。然而，有源液晶层的应用是本申请的一个实例，并且如有必要，还可以使用其他已知的透射率可变层，例如电致变色材料层、光致变色材料层、电泳材料层或分散颗粒配向层等。
有源液晶层为包含液晶化合物的层。在本说明书中，包含能够通过施加外部信号等控制其取向的液晶化合物的所有层都包括在术语有源液晶层的范围内，例如，如下所述，包含液晶化合物(液晶主体)和二色性染料的所谓的宾主层也是一种本说明书中限定的液晶层。作为液晶化合物，可以使用任何种类的液晶化合物，只要其取向方向可以通过施加外部信号来改变即可。例如，可以使用近晶型液晶化合物、向列型液晶化合物或胆甾醇型液晶化合物作为液晶化合物。此外，液晶化合物可以为例如不具有可聚合基团或可交联基团使得其取向方向可以通过施加外部信号而改变的化合物。
液晶层可以包含介电常数各向异性为正或负的液晶化合物，或者液晶层可以表现出上述的介电常数各向异性。介电常数各向异性的绝对值可以考虑本申请的目的来适当地选择。术语“介电常数各向异性(Δε)”可以意指水平介电常数(ε//)与垂直介电常数(ε⊥)之差(ε//-ε⊥)。在本说明书中，术语水平介电常数(ε//)意指在施加电压使得液晶的指向矢与由施加的电压产生的电场的方向基本上水平的状态下沿电场方向测量的介电常数值，以及垂直介电常数(ε⊥)意指在施加电压使得液晶的指向矢与由施加的电压产生的电场的方向基本上垂直的状态下沿电场方向测量的介电常数值。
液晶层可以包含折射率各向异性(Δn)在约0.03至0.2的范围内的液晶化合物，或者液晶层可以表现出上述的折射率各向异性。本申请中提及的折射率各向异性(Δn)为非寻常折射率(ne)与寻常折射率(no)之差(ne-no)，其可以使用阿贝(Abbe)折射仪来确定，并且具体方式根据以下实施例中公开的方法。
液晶层的驱动模式可以例示为例如DS(动态散射)模式、ECB(可电控双折射)模式、IPS(面内转换)模式、FFS(边缘场转换)模式、OCB(光学补偿弯曲)模式、VA(垂直配向)模式、MVA(多域垂直配向)模式、PVA(图案化垂直配向)模式、HAN(混合排列向列)模式、TN(扭曲向列)模式、STN(超扭曲向列)模式等。
就控制透光率可变特性而言，作为透射率可变层的有源液晶层还可以连同液晶化合物一起包含二色性染料。在这种情况下，有源液晶层可以称为下面描述的宾主液晶单元。在本说明书中，术语“染料”可以意指能够强烈吸收和/或改变可见光区域内的至少部分或全部范围内(例如400nm至700nm的波长范围内)的光的材料，以及术语“二色性染料”可以意指能够各向异性吸收可见光区域的至少部分或全部范围内的光的材料。这样的染料是已知的，例如偶氮染料或蒽醌染料等，但不限于此。
在一个实例中，透射率可变层是包含液晶和二色性染料的液晶层，其可以为所谓的宾主液晶层(宾主液晶单元，guest host liquid crystal cell)。术语“GHLC层”可以意指这样的功能层：二色性染料根据液晶的排列而排列在一起以相对于二色性染料的配向方向和垂直于该配向方向的方向分别表现出各向异性光吸收特性。例如，二色性染料是光的吸收率随着偏振方向而变化的物质，其中如果在长轴方向上偏振的光的吸收率大，则其可以称为p型染料，如果在短轴方向上偏振的光的吸收率大，则其可以称为n型染料。在一个实例中，当使用p型染料时，在染料的长轴方向上振动的偏振光可以被吸收，并且在染料的短轴方向上振动的偏振光可以被较少地吸收而被透射。在下文中，除非另有说明，否则认为二色性染料为p型染料。
包含在宾主液晶层中的二色性染料的比率没有特别限制，其可以考虑期望的透射率而设定在适当的范围内。通常，考虑到二色性染料和液晶化合物的混溶性，二色性染料可以以约0.1重量％至4重量％的比率包含在液晶层中。
包括宾主液晶层作为透射率可变层的光调制膜层可以用作有源偏振器。在本说明书中，术语“有源偏振器”可以意指能够根据外部信号施加控制各向异性光吸收的功能元件。这样的有源偏振器可以与下面描述的无论外部信号施加如何都具有恒定的光吸收或光反射特性的无源偏振器区分开。宾主液晶层可以通过控制液晶和二色性染料的排列来控制平行于二色性染料的排列方向的方向上的偏振光和垂直方向上的偏振光的各向异性光吸收。由于液晶和二色性染料的排列可以通过施加外部信号例如磁场或电场来控制，因此宾主液晶层可以根据外部信号施加控制各向异性光吸收。
在一个实例中，有源液晶层可以被配置成能够至少在垂直取向模式、水平取向模式和倾斜取向模式中的任一状态与另一状态之间转换。垂直取向模式、水平取向模式和倾斜取向模式的含义与已知内容一致。
因此，例如，术语水平取向状态可以意指其中作为透射率可变层的有源液晶层的指向矢、或液晶层中的液晶化合物的指向矢被排列成与透射率可变层(液晶层)基本上平行的状态。在这种情况下，指向矢与透射率可变层在透射率可变层(液晶层)的侧面上形成的角度可以在约0度至10度或约0度至5度的范围内，或者为约0度。
此外，例如，术语垂直配向状态可以为其中作为透射率可变层的有源液晶层的指向矢或液晶层中的液晶化合物的指向矢被排列成与透射率可变层(液晶层)的平面基本上垂直的状态，例如，指向矢与透射率可变层(液晶层)在透射率可变层(液晶层)的侧面上形成的角度可以在约80度至100度或85度至95度的范围内，或者为约90度。
此外，例如，术语倾斜取向状态是垂直取向状态与水平取向状态之间的中间状态的取向状态，其可以意指透射率可变层(液晶层)的指向矢或液晶层中的液晶化合物的指向矢与透射率可变层(液晶层)在透射率可变层(液晶层)的侧面上形成的角度大于0度且小于90度的情况，或者其中所述角度在约10度至80度的范围内的情况。
在本说明书中，液晶分子或液晶化合物的指向矢可以意指有源液晶层的光轴(光学轴)或慢轴。液晶分子的指向矢在液晶分子具有棒状形状时可以意指长轴方向，在液晶分子具有盘状形状时可以意指盘平面的法线方向轴。当有源液晶层中存在具有不同指向矢的复数个液晶化合物时，指向矢为矢量和。
在一个实例中，作为透射率可变层的有源液晶层可以被设计成实现至少扭曲取向模式。术语扭曲取向模式可以意指其中在液晶层中液晶化合物的指向矢沿假想螺旋轴扭曲并且同时取向以形成层的螺旋结构。扭曲取向模式可以以上述的垂直取向模式、水平取向模式或倾斜取向模式来实现，即，垂直扭曲取向模式为其中各个液晶化合物在垂直取向状态下沿螺旋轴扭曲的层状状态，水平扭曲取向模式为其中各个液晶化合物在水平取向状态下沿螺旋轴扭曲的层状状态，以及倾斜扭曲取向模式为其中各个液晶化合物在倾斜取向状态下沿螺旋轴扭曲的层状状态。
在扭曲取向模式下，液晶层的厚度(d)与间距(pitch，p)的比率(d/p)可以为1或更小。当比率(d/p)大于1时，可能存在出现指域(finger domain)等的问题，因此如果可能的话，可以将该比率调节至以上范围。比率(d/p)的下限没有特别限制，但是可以为约0.6或更大或者大于约0.6。在此，液晶层的厚度(d)可以为与液晶单元的单元间隙相同的含义。
扭曲取向模式下的液晶层的间距(p)可以通过使用楔形单元的测量方法来测量，并且具体地，其可以通过D.Podolskyy等的Simple method for accurate measurementsof the cholesteric pitch using a“stripe-wedge”Grandjean-Cano cell(LiquidCrystals，第35卷，第7期，2008年7月，第789至791页)中描述的方法来测量。
液晶层还可以包含所谓的手性剂使得液晶层可以实现扭曲模式。即，有源液晶层可以至少包含液晶化合物和手性剂，或者可以至少包含液晶化合物、二色性染料和手性剂。可以包含在液晶层中的手性剂(或手性掺杂剂)可以没有特别限制地使用，只要其可以诱导期望的旋转(扭曲)而不使液晶性例如向列规整性劣化即可。用于在液晶分子中诱导旋转的手性剂需要在分子结构中包括至少手性。手性剂可以例示为例如，具有一个或两个或更多个不对称碳的化合物；在杂原子上具有不对称点的化合物，例如手性胺或手性亚砜；或者具有轴向不对称和光学活性的位点的化合物，例如累积多烯或联萘酚。手性剂可以为例如分子量为1,500或更小的低分子量化合物。作为手性剂，也可以使用市售的手性向列型液晶，例如，可从Merck Co.,Ltd.获得的手性掺杂剂液晶S-811或可从BASF获得的LC756。
选择手性剂的施加比率以实现期望的比率(d/p)，该施加比率没有特别限制。通常，手性剂的含量(重量％)通过方程式100/HTP(helical twisting power，螺旋扭曲力)×间距(nm)来计算，并且可以参照该方法考虑期望的间距来选择适当的比率。
透射率可变层的厚度可以各自考虑本申请的目的来适当地选择。在一个实例中，透射率可变层的厚度可以为约0.01μm或更大、0.1μm或更大、1μm或更大、2μm或更大、3μm或更大、4μm或更大、5μm或更大、6μm或更大、7μm或更大、8μm或更大、9μm或更大、或者10μm或更大。通过以这种方式控制厚度，可以实现根据模式状态具有大的透射率差异的装置。厚度越厚，可以实现越大的透射率和/或反射率差异，因此厚度没有特别限制，但是通常可以为约30μm或更小、25μm或更小、20μm或更小、或者15μm或更小。
本申请的装置还包括布置在上述透射率可变层的至少一侧上的延迟膜。图1为根据本申请的一个实例的装置的示意图，并且示出了顺序布置的延迟膜100和透射率可变层200。
通过将具有大的光学各向异性的膜布置在特定位置处作为延迟膜，本申请可以提供没有所谓的虹现象、或镜像现象和串扰现象的装置。此外，通过应用在机械特性方面各向异性的膜作为延迟膜，也可以构成具有优异机械特性的装置。
在本说明书中，在光学特性和机械特性方面各向异性的延迟膜可以被称为不对称基底或不对称延迟膜。在此，延迟膜为光学各向异性的事实是具有下面将描述的面内延迟的情况，延迟膜在机械特性方面为各向异性的事实是具有下面将描述的物理特性的情况。
在下文中，本文中提及的延迟膜的物理特性可以为延迟膜本身的物理特性、或在延迟膜的一侧上形成有电极层的状态下的物理特性。在这种情况下，电极层可以为在延迟膜被包括在光学装置中的状态下形成的电极层。
根据本说明书的实施例部分中描述的方法进行本文中提及的各延迟膜的物理特性的测量。
在一个实例中，延迟膜的面内延迟可以为约4,000nm或更大。面内延迟为对于波长为550nm的光的值。
在本说明书中，面内延迟(Rin)可以意指通过以下方程式A计算的值。
[方程式A]
Rin＝d×(nx-ny)
在方程式A中，Rin为面内延迟，d为延迟膜的厚度，nx为延迟膜的面内慢轴方向上的折射率，ny为快轴方向上的折射率，其是垂直于慢轴方向的面内方向的折射率。
延迟膜的面内延迟可以各自大概为4,500nm或更大、5,000nm或更大、6,000nm或更大、7,000nm或更大、8,000nm或更大、9,000nm或更大、10,000nm或更大、11,000nm或更大、12,000nm或更大、13,000nm或更大、14,000nm或更大、或者15,000nm或更大。延迟膜的面内延迟可以各自大概为约50,000nm或更小、约40,000nm或更小、约30,000nm或更小、20,000nm或更小、18,000nm或更小、16,000nm或更小、15,000nm或更小、或者12,000nm或更小。
作为具有如上的大延迟的膜，通常已知有被称为所谓的高倍拉伸PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))膜或SRF(super retardation film，超延迟膜)等的膜。因此，在本申请中，延迟膜可以为例如聚酯膜。
具有如上的极高延迟的膜在本领域中是已知的，并且这样的膜在制备过程期间通过高倍拉伸等甚至在机械特性方面也表现出高的不对称性以及大的光学各向异性。本领域已知的状态下的延迟膜的代表性实例为聚酯膜，例如PET(聚(对苯二甲酸乙二醇酯))膜，并且例如，存在由Toyobo Co.,Ltd.供应的商品名SRF(超延迟膜)系列的膜。
在一个实例中，在延迟膜中，在平面内任一第一方向上的伸长率(E1)与垂直于第一方向的第二方向上的伸长率(E2)的比率(E1/E2)可以为3或更大。在另一个实例中，比率(E1/E2)可以为约3.5或更大、4或更大、4.5或更大、5或更大、5.5或更大、6或更大、或者6.5或更大。在另一个实例中，比率(E1/E2)可以为约20或更小、18或更小、16或更小、14或更小、12或更小、10或更小、8或更小、或者7.5或更小。
在本说明书中，术语延迟膜的“第一方向”、“第二方向”和“第三方向”各自为膜的任意面内方向。例如，当延迟膜为拉伸延迟膜时，面内方向可以为由延迟膜的MD方向(机器方向)和TD方向(横向方向)形成的面内方向。在一个实例中，本文中所述的第一方向可以为延迟膜的慢轴方向和快轴方向中的任一者，第二方向可以为慢轴方向和快轴方向中的另一者。在另一个实例中，当延迟膜为拉伸延迟膜时，第一方向可以为MD方向(机器方向)和TD方向(横向方向)中的任一者，第二方向可以为MD方向(机器方向)和TD方向(横向方向)中的另一者。
在一个实例中，本文中提及的延迟膜的第一方向可以为TD方向或慢轴方向。
延迟膜在第一方向(例如，上述慢轴方向或TD方向)上的伸长率可以为15％或更大、或者20％或更大。在另一个实例中，该伸长率可以为约25％或更大、30％或更大、35％或更大、或者40％或更大，或者可以为约60％或更小、55％或更小、50％或更小、或者45％或更小。
在一个实例中，在延迟膜中，在分别与第一方向和第二方向中的每一者形成在40度至50度的范围内或约45度的角度的第三方向上的伸长率(E3)大于在第一方向上的伸长率(E1)，其中在第三方向上的伸长率(E3)与在第二方向上的伸长率(E2)的比率(E3/E2)可以为5或更大。
在另一个实例中，比率(E3/E2)可以为5.5或更大、6或更大、6.5或更大、7或更大、7.5或更大、8或更大、或者8.5或更大，并且可以为约20或更小、18或更小、16或更小、14或更小、12或更小、或者10或更小。
延迟膜在第三方向上的伸长率可以为30％或更大。在另一个实例中，该伸长率可以为约35％或更大、40％或更大、45％或更大、50％或更大、或者55％或更大，或者可以为约80％或更小、75％或更小、70％或更小、或者65％或更小。
在延迟膜中，在第二方向上的热膨胀系数(CTE2)与在第一方向上的热膨胀系数(CTE1)的比率(CTE2/CTE1)可以为1.5或更大。热膨胀系数(CTE1、CTE2)各自为在40℃至80℃的温度范围内确定的值。在另一个实例中，比率(CTE2/CTE1)可以为约2或更大、约2.5或更大、3或更大、或者3.5或更大，或者可以为10或更小、9或更小、8或更小、7或更小、6或更小、5或更小、或者4或更小。
在第二方向上的热膨胀系数(CTE2)可以在5ppm/℃至150ppm/℃的范围内。该热膨胀系数可以为约10ppm/℃或更大、15ppm/℃或更大、20ppm/℃或更大、25ppm/℃或更大、30ppm/℃或更大、35ppm/℃或更大、40ppm/℃或更大、45ppm/℃或更大、50ppm/℃或更大、55ppm/℃或更大、60ppm/℃或更大、65ppm/℃或更大、70ppm/℃或更大、75ppm/℃或更大、或者80ppm/℃或更大，或者可以为140ppm/℃或更小、130ppm/℃或更小、120ppm/℃或更小、100ppm/℃或更小、95ppm/℃或更小、90ppm/℃或更小、85ppm/℃或更小、80ppm/℃或更小、40ppm/℃或更小、30ppm/℃或更小、或者25ppm/℃或更小。
在延迟膜中，在第一方向上的弹性模量(YM1)与在第二方向上的弹性模量(YM2)的比率(YM1/YM2)可以为1.5或更大。在另一个实例中，比率(YM1/YM2)可以为约2或更大，或者可以为10或更小、9或更小、8或更小、7或更小、6或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2.5或更小。
在第一方向上的弹性模量(YM1)可以在约2GPa至10GPa的范围内。在另一个实例中，弹性模量(YM1)可以为约2.5GPa或更大、3GPa或更大、3.5GPa或更大、4GPa或更大、4.5GPa或更大、5GPa或更大、或者5.5GPa或更大，或者也可以为约9.5GPa或更小、9GPa或更小、8.5GPa或更小、8GPa或更小、7.5GPa或更小、7GPa或更小、6.5GPa或更小、或者6GPa或更小。
弹性模量可以意指所谓的杨氏模量。
在延迟膜中，在第一方向上的最大应力(MS1)与在第二方向上的最大应力(MS2)的比率(MS1/MS2)可以为1.5或更大。在另一个实例中，比率(MS1/MS2)可以为约2或更大，或者可以为10或更小、9或更小、8或更小、7或更小、6或更小、5或更小、4或更小、3或更小、或者2.5或更小。
在第一方向(例如，上述慢轴方向或TD方向)上的最大应力(MS1)可以在约80MPa至300MPa的范围内。在另一个实例中，最大应力(MS1)可以为约90MPa或更大、约100MPa或更大、约110MPa或更大、约120MPa或更大、约130MPa或更大、约140MPa或更大、约150MPa或更大、约155MPa或更大、160MPa或更大、165MPa或更大、170MPa或更大、175MPa或更大、或者180MPa或更大，或者也可以为约300MPa或更小、约290MPa或更小、约280MPa或更小、约270MPa或更小、约260MPa或更小、约250MPa或更小、约245MPa或更小、240MPa或更小、235MPa或更小、230MPa或更小、225MPa或更小、220MPa或更小、215MPa或更小、210MPa或更小、205MPa或更小、200MPa或更小、195MPa或更小、或者190MPa或更小。
如上所述，具有如上的大的光学和机械不对称性的聚合物膜的代表性实例为被称为所谓的高倍拉伸聚酯膜的拉伸PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜等，并且这样的膜在工业上容易获得。
通常，拉伸PET膜为通过用熔融/挤出使基于PET的树脂形成为膜并对其进行拉伸而制造的一个或更多个层的单轴拉伸膜、或通过在成膜之后在纵向和横向上对其进行拉伸而制造的一个或更多个层的双轴拉伸膜。
基于PET的树脂通常意指其中80mol％或更多的重复单元为对苯二甲酸乙二醇酯的树脂，其还可以包含其他二羧酸组分和二醇组分。其他二羧酸组分没有特别限制，但是可以包括例如间苯二甲酸、对-β-羟乙氧基苯甲酸、4,4’-二羧基联苯、4,4’-二羧基二苯甲酮、双(4-羧基苯基)乙烷、己二酸、癸二酸和/或1,4-二羧基环己烷等。
其他二醇组分没有特别限制，但是可以包括丙二醇、丁二醇、新戊二醇、二乙二醇、环己二醇、双酚A的环氧乙烷加合物、聚乙二醇、聚丙二醇和/或聚四亚甲基二醇等。
根据需要，二羧酸组分或二醇组分可以以两种或更多种的组合使用。此外，还可以以组合使用氧基羧酸，例如对羟基苯甲酸。此外，作为其他共聚组分，还可以使用二醇组分或包含少量的酰胺键、氨酯键、醚键和碳酸酯键等的二羧酸组分。
作为基于PET的树脂的制造方法，采用以下方法：使对苯二甲酸、乙二醇和/或(根据需要)其他二羧酸或其他二醇直接缩聚的方法，使对苯二甲酸的二烷基酯和乙二醇和/或(根据需要)其他二羧酸的二烷基酯或其他二醇进行酯交换然后使其缩聚的方法，以及使对苯二甲酸和/或(根据需要)其他二羧酸的乙二醇酯和/或(根据需要)其他二醇酯缩聚的方法等。
对于各聚合反应，可以使用包含基于锑的化合物、基于钛的化合物、基于锗的化合物或基于铝的化合物的聚合催化剂，或者包含复合化合物的聚合催化剂。
聚合反应条件可以根据单体、催化剂、反应设备和预期的树脂物理特性适当地选择，并且没有特别限制，但是例如，反应温度通常为约150℃至约300℃、约200℃至约300℃、或约260℃至约300℃。此外，反应压力通常为大气压至约2.7Pa，其中压力可以在反应的后半程减小。
聚合反应通过使剩余反应物例如二醇、烷基化合物或水挥发来进行。
聚合设备也可以为由一个反应槽构成的聚合设备或连接有复数个反应槽的聚合设备。在这种情况下，根据聚合程度，使反应物在反应槽之间转移的同时进行聚合。此外，还可以采用这样的方法：其中在聚合的后半程设置卧式反应设备并在加热/捏合的同时使反应物挥发。
在聚合完成之后，树脂以熔融状态从反应槽或卧式反应设备中排出，然后以在冷却滚筒或冷却带中冷却并粉碎的薄片形式获得，或者以在被引入至挤出机中并以线状挤出之后裁剪的丸粒形式获得。此外，可以根据需要进行固相聚合，从而提高分子量或减少低分子量组分。作为可以包含在基于PET的树脂中的低分子量组分，可以例示环状三聚物组分，但是树脂中这样的环状三聚物组分的含量通常控制在5000ppm或更小、或者3000ppm或更小。
当将该树脂溶解在苯酚/四氯乙烷＝50/50(重量比)的混合溶剂中并且其表现为在30℃下测量的特性粘度时，基于PET的树脂的分子量通常在0.45dL/g至1.0dL/g、0.50dL/g至10dL/g、0.50dL/g至1.0dL/g或0.52dL/g至0.80dL/g的范围内。
此外，基于PET的树脂可以根据需要包含添加剂。添加剂可以包括润滑剂、防粘连剂、热稳定剂、抗氧化剂、防静电剂、光稳定剂和耐冲击性改进剂等。其添加量优选在不会不利地影响光学特性的范围内。
对于这样的添加剂的配制和下面将描述的膜成型，基于PET的树脂以由普通挤出机组装的丸粒的形式使用。丸粒的尺寸和形状没有特别限制，但其通常为高度和直径二者均为5mm或更小的圆柱形、球形或扁球形形状。可以使由此获得的基于PET的树脂成型为膜形式并经受拉伸处理以获得具有高机械强度的透明且均匀的PET膜。其制造方法没有特别限制，例如，采用以下方法。
将由干燥的PET树脂制成的丸粒供应至熔体挤出设备，加热至熔点或更高温度并熔融。接着，将熔融的树脂从模具中挤出并在旋转冷却滚筒上骤冷并固化至低于玻璃化转变温度的温度，以获得呈基本上无定形状态的未拉伸膜。该熔融温度根据待使用的基于PET的树脂的熔点或挤出机确定，其没有特别限制，但是通常为250℃至350℃。为了改善膜的平面性，还优选增强膜与旋转冷却滚筒之间的粘合，并且优选采用通过静电施加的粘合方法或通过液体涂覆的粘合方法。通过静电施加的粘合方法通常是这样的方法：其中将线性电极设置在膜的与膜的流动垂直的方向的上表面侧上并向电极施加约5kV至10kV的直流电压以向膜提供静电荷，从而改善旋转冷却滚筒与膜之间的粘合。此外，通过液体涂覆的粘合方法是通过将液体均匀地涂覆至旋转冷却滚筒的全部或部分表面(例如，仅与两个膜端部接触的部分)来改善旋转冷却滚筒与膜之间的粘合的方法。如有必要，它们二者也可以组合使用。如有必要，待使用的基于PET的树脂可以与两种或更多种树脂、或者具有不同结构或组成的树脂混合。例如，可以包括使用共混有作为防粘连剂、紫外线吸收剂或防静电剂等的颗粒状填充材料的丸粒和未共混丸粒的混合物等。
此外，如有必要，待挤出的膜的层合数量也可以为两个或更多个层。例如，可以包括制备共混有作为防粘连剂的颗粒状填充材料的丸粒和未共混丸粒，并将其从另外的挤出机供应至同一模具中以挤出由两个种类和三个层(“共混有填充材料/未共混/共混有填充材料”)构成的膜等。
通常将未拉伸膜首先在挤出方向上在不低于玻璃化转变温度的温度下纵向拉伸。拉伸温度通常为70℃至150℃、80℃至130℃、或90℃至120℃。此外，拉伸比通常为1.1倍至6倍或2倍至5.5倍。拉伸可以一次结束或者可以根据需要分成多于一次。
此后，可以使由此获得的经纵向拉伸的膜经受热处理。然后，如有必要，可以进行松弛处理。热处理温度通常为150℃至250℃、180℃至245℃或200℃至230℃。此外，热处理时间通常为1秒至600秒或1秒至300秒或1秒至60秒。
松弛处理的温度通常为90℃至200℃或120℃至180℃。此外，松弛量通常为0.1％至20％或2％至5％。松弛处理温度和松弛量可以设定成使得PET膜在松弛处理之后在150℃下的热收缩率为2％或更小。
在获得单轴拉伸膜和双轴拉伸膜的情况下，在纵向拉伸处理之后或者在热处理或(如有必要)松弛处理之后，通常通过拉幅机进行横向拉伸。拉伸温度通常为70℃至150℃、80℃至130℃、或90℃至120℃。此外，拉伸比通常为1.1倍至6倍或2倍至5.5倍。此后，可以进行热处理和(如有必要)松弛处理。热处理温度通常为150℃至250℃或180℃至245℃或200℃至230℃。热处理时间通常为1秒至600秒、1秒至300秒、或1秒至60秒。
松弛处理的温度通常为100℃至230℃、110℃至210℃或120℃至180℃。此外，松弛量通常为0.1％至20％、1％至10％、或2％至5％。松弛处理温度和松弛量可以设定成使得PET膜在松弛处理之后在150℃下的热收缩率为2％或更小。
在单轴拉伸处理和双轴拉伸处理中，在横向拉伸之后，为了减轻因弯曲而表现出的取向主轴的变形，可以再次进行热处理或者可以进行拉伸处理。由弯曲引起的取向主轴相对于拉伸方向的变形的最大值通常在45度内、在30度内、或在15度内。在此，拉伸方向也是指纵向拉伸或横向拉伸中大量拉伸的方向。
在PET膜的双轴拉伸中，横向拉伸比通常略大于纵向拉伸比，其中拉伸方向是指与膜的长方向垂直的方向。此外，单轴拉伸通常在如上所述的横向方向上拉伸，其中拉伸方向同样是指与长方向垂直的方向。
此外，取向主轴是指拉伸PET膜上的任意点处的分子取向方向。此外，取向主轴相对于拉伸方向的变形是指取向主轴与拉伸方向之间的角度差。此外，其最大值是指在相对于长方向的垂直方向上的值中的最大值。
确定取向主轴的方向是已知的，例如，其可以使用延迟膜/光学材料检查设备RETS(由Otsuka Densi KK制造)或分子取向系统MOA(由Oji Scientific Instruments制造)来测量。
可以在拉伸PET膜的一侧或两侧上层合除防眩层等之外的功能层，除非所述功能层干扰本申请的效果。待层合的功能层可以包括例如导电层、硬涂层、平滑层、易滑动层、防粘连层和易粘合层等。
上述制造方法是用于获得本申请的延迟膜的一个示例性方法，其中只要可应用于本申请的延迟膜具有上述物理特性，也可以使用任何种类的市售产品。
在本申请的装置中，延迟膜被包括在装置中使得膜的慢轴具有特定的位置关系。
在一个实例中，装置可以在延迟膜与透射率可变层之间包括下面描述的液晶配向膜，其中在延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向之间形成的角度可以在0度至70度的范围内。图2是在图示中顺序地布置延迟膜100、液晶配向膜300、和透射率可变层200的情况的示意图。角度为由配向方向与慢轴形成的角度中的最小角度，并且在一个实例中，其可以在0度至360度左右的范围内。在另一个实例中，角度可以大于0度、为2度或更大、4度或更大、6度或更大、8度或更大、10度或更大、12度或更大、14度或更大、16度或更大、18度或更大、20度或更大、22度或更大、24度或更大、26度或更大、28度或更大、30度或更大、32度或更大、34度或更大、36度或更大、38度或更大、40度或更大、42度或更大、44度或更大、46度或更大、48度或更大、或者50度或更大，或者也可以大概小于360度、为350度或更小、340度或更小、330度或更小、320度或更小、310度或更小、300度或更小、290度或更小、280度或更小、270度或更小、260度或更小、250度或更小、240度或更小、230度或更小、220度或更小、210度或更小、200度或更小、190度或更小、180度或更小、170度或更小、160度或更小、150度或更小、140度或更小、130度或更小、120度或更小、110度或更小、100度或更小、90度或更小、80度或更小、70度或更小、或者60度或更小。当透射率可变层为有源液晶层时，可以使用液晶配向膜来确定液晶层中液晶的初始取向。此时应用的液晶配向膜的种类没有特别限制，其可以为例如已知的摩擦配向膜或光配向膜。如下所述，可以在有源液晶层的两侧上存在配向膜，并且在这种情况下，具有与延迟膜的慢轴成所述角度的配向方向的配向膜是靠近延迟膜定位的配向膜。配向方向在摩擦配向膜的情况下可以为摩擦方向，在光配向膜的情况下可以为要照射的偏振光的方向，其中这样的配向方向可以通过使用线性偏振器的检测方法来确定。例如，在处于扭曲取向模式例如STN(超扭曲向列)模式的液晶层(透射率可变层)的情况下，在将线性偏振器布置在一侧上并在改变偏振器的吸收轴的同时测量透射率时，当液晶配向膜的配向方向与吸收轴或透射轴一致时，透射率趋于为低的，其中配向方向可以通过反映所应用的液晶化合物的折射率各向异性等的模拟来确定。根据液晶层(透射率可变层)的模式确定配向方向的方法是已知的，并且在本申请中，可以通过这样的已知方法来确定由液晶配向膜的配向方向与慢轴形成的角度。
在另一个实例中，在透射率可变层为能够实现上述扭曲取向模式的有源液晶层的情况下，在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向之间的角度时，可以将延迟膜布置成使得该角度在0度至360度的范围内。在另一个实例中，该角度可以大于0度、为2度或更大、4度或更大、6度或更大、8度或更大、10度或更大、12度或更大、14度或更大、16度或更大、18度或更大、20度或更大、22度或更大、24度或更大、26度或更大、28度或更大、30度或更大、32度或更大、34度或更大、36度或更大、38度或更大、40度或更大、42度或更大、44度或更大、46度或更大、48度或更大、或者50度或更大，或者也可以大概小于360度、为350度或更小、340度或更小、330度或更小、320度或更小、310度或更小、300度或更小、290度或更小、280度或更小、270度或更小、260度或更小、250度或更小、240度或更小、230度或更小、220度或更小、210度或更小、200度或更小、190度或更小、180度或更小、170度或更小、160度或更小、150度或更小、140度或更小、130度或更小、120度或更小、110度或更小、100度或更小、90度或更小、80度或更小、70度或更小、或者60度或更小。在此，液晶配向膜的配向方向的含义和确定其的方法如上所述，并且扭曲模式的液晶层中的扭曲方向可以使用诸如Exoscan的测量仪器通过对由透射率可变层发射的偏振光源的旋转方向分析来测量。在这样的情况下，扭曲方向可以为顺时针方向或逆时针方向。
在另一个实例中，还可以考虑扭曲取向模式的扭曲角度、透射率可变层(有源液晶层)的折射率各向异性和/或透射率可变层(有源液晶层)的厚度来控制延迟膜的布置。
例如，当透射率可变层的扭曲取向模式下的扭曲角度在50度至180度的范围内或在80度至180度的范围内时，延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向之间的角度中的最小角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量的慢轴与配向方向之间的角度可以满足以下方程式1。
[方程式1]
0.05×Δnd×T/μm+10≤A≤0.16×Δnd×T/μm+60
在方程式1中，A为由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最小角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量的慢轴与配向方向之间的角度(单位：度)，Δn为透射率可变层(有源液晶层)对波长为550nm的光的折射率各向异性，d为液晶层的厚度(单位：μm)，以及T为扭曲取向模式的扭曲角度(单位：度)。
确定扭曲取向模式的扭曲方向以确认是否满足方程式的方法如上所述，并且可以通过已知的测量方法(例如Exoscan)通过反映液晶化合物的折射率各向异性和单元间隙的偏振光分析来逆计算或估算扭曲角度，或者在使用楔形单元检查液晶层的间距之后，可以通过相对于单元间隙的间距值来估算扭曲角度。
当满足以上方程式1时，液晶层对波长为550nm的光的折射率各向异性(Δn)与液晶层的厚度(d)的乘积(Δnd)可以为0.7μm或更小。在另一个实例中，液晶层的折射率各向异性(Δn)与厚度(d)的乘积(Δnd)可以为约0.2μm或更大、0.25μm或更大、0.3μm或更大、0.35μm或更大、0.4μm或更大、或者0.45μm或更大。
此外，在另一个实例中，以上方程式1中的角度A可以为(0.05×Δnd×T/μm+11)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+12)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+13)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+14)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+15)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+16)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+17)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+18)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+19)或更大、(0.05×Δnd×T/μm+20)或更大、或者(0.05×Δnd×T/μm+21)或更大。
以上方程式1中的角度A也可以大概为(0.16×Δnd×T/μm+55)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+50)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+45)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+40)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+35)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+30)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+25)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+20)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+15)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+10)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+5)或更小、或者(0.16×Δnd×T/μm+1)或更小。
在另一个实例中，当透射率可变层的扭曲取向模式下的扭曲角度在50度至180度或80度至180度的范围内时，由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最小角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量的慢轴与配向方向之间的角度也可以满足以下方程式2。
[方程式2]
0.16×Δnd×T/μm-10≤A≤0.16×Δnd×T/μm+20
在方程式2中，A为由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最小角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量的慢轴与配向方向之间的角度(单位：度)，Δn为透射率可变层(有源液晶层)对波长为550nm的光的折射率各向异性，d为液晶层的厚度(单位：μm)，以及T为扭曲取向模式的扭曲角度(单位：度)。
确定扭曲取向模式的扭曲方向和扭曲角度以确认是否满足方程式的方法如上所述。
当满足方程式2时，液晶层对波长为550nm的光的折射率各向异性(Δn)与液晶层的厚度(d)的乘积(Δnd)可以大于0.7μm。在另一个实例中，液晶层的折射率各向异性(Δn)与厚度(d)的乘积(Δnd)可以为约2μm或更小、1.5μm或更小、或者约1μm或更小。
此外，在另一个实例中，以上方程式2中的角度A可以为(0.16×Δnd×T/μm-8)或更大、(0.16×Δnd×T/μm-6)或更大、(0.16×Δnd×T/μm-4)或更大、(0.16×Δnd×T/μm-2)或更大、(0.16×Δnd×T/μm)或更大、(0.16×Δnd×T/μm+2)或更大、(0.16×Δnd×T/μm+4)或更大、或者(0.16×Δnd×T/μm+6)或更大。
此外，以上方程式2中的角度A也可以大概为(0.16×Δnd×T/μm+18)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+16)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+14)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+12)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+10)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+8)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+6)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+4)或更小、(0.16×Δnd×T/μm+2)或更小、或者(0.16×Δnd×T/μm)或更小。
在另一个实例中，当透射率可变层的扭曲取向模式下的扭曲角度为180度或更大或者大于180度时，由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最小角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量的慢轴与配向方向之间的角度可以满足以下方程式3，或者由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最大角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向的反方向测量的慢轴与配向方向之间的角度可以满足以下方程式4。
[方程式3]
A＝(42±5)+(17±5)×sin(2Δn×d×f)
[方程式4]
A＝(132±5)+(17±5)×sin(2Δn×d×f)
在方程式3和4中，Δn为液晶层对波长为550nm的光的折射率各向异性，d为液晶层的厚度(单位：μm)，以及f为扭曲取向模式的扭曲角度(单位：度)。
此外，方程式3中的A为由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最小角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向测量的慢轴与配向方向之间的角度(单位：度)，以及方程式4中的A为由延迟膜的慢轴与液晶配向膜的配向方向形成的角度中的最大角度、或者在液晶配向膜的配向方向上沿扭曲取向模式的扭曲方向的反方向测量的慢轴与配向方向之间的角度(单位：度)。
确定扭曲取向模式的扭曲方向和扭曲角度以确认是否满足方程式的方法如上所述。
当满足方程式3或4时，扭曲角度可以大概为约600度或更小、550度或更小、500度或更小、450度或更小、400度或更小、350度或更小、300度或更小、250度或更小、或者200度或更小。
当满足方程式3或4时，液晶层对波长为550nm的光的折射率各向异性(Δn)与液晶层的厚度(d)的乘积(Δnd)可以在0.2μm至2μm的范围内。在另一个实例中，液晶层的折射率各向异性(Δn)与厚度(d)的乘积(Δnd)可以为约0.25μm或更大、0.3μm或更大、0.35μm或更大、0.4μm或更大、或者0.45μm或更大，或者可以大概为约1.5μm或更小、或者约1μm或更小。
此外，在另一个实例中，方程式3中的角度A可以为(42±4)+(17±4)×sin(2Δn×d×f)、(42±3)+(17±3)×sin(2Δn×d×f)、(42±2)+(17±2)×sin(2Δn×d×f)、(42±1)+(17±1)×sin(2Δn×d×f)或(42+17×sin(2Δn×d×f))，以及在另一个实例中，方程式4中的角度A可以为(132±4)+(17±4)×sin(2Δn×d×f)、(132±3)+(17±3)×sin(2Δn×d×f)、(132±2)+(17±2)×sin(2Δn×d×f)、(132±1)+(17±1)×sin(2Δn×d×f)或132+17×sin(2Δn×d×f)。
通过以以上位置关系布置具有上述高光学各向异性的延迟膜，可以提供在具有优异的透射率可变特性的同时没有虹现象、镜像现象和串扰现象的装置。
如上所述，根据实施例中公开的方法使用阿贝折射仪测量应用于上述方程式的折射率各向异性(Δn)，以及测量液晶层的厚度(d)(即，单元间隙)的方法也根据实施例中公开的方法。
只要本申请的透射率可变装置包括所述透射率可变层和所述延迟膜，并且如上所述控制其间的布置，就可以以各种方式对其进行配置。
例如，基本上，透射率可变层，特别是有源液晶层定位在彼此相对布置的两个基底之间，其中两个基底中的任一者也可以由上述延迟膜形成以实现本申请的装置(第一方法)。
或者，本申请的装置也可以通过将延迟膜附接至包括定位在彼此相对布置的两个基底之间的透射率可变层的元件的外侧的方法来实现(第二方法)。
图3为根据第一方法实现装置的实例，这样的装置可以包括顺序布置的延迟膜100、电极层400、配向膜500、有源液晶层200、以及配向膜500、电极层400和基底600。
此外，图4是根据第二方法实现装置的实例，这样的装置可以包括顺序布置的延迟膜100、基底600、电极层400、配向膜300、有源液晶层200、配向膜500、电极层400和基底600。
即，当以第一方法实现装置时，应用延迟膜作为基底，其中可以在延迟膜的表面上形成上述液晶配向膜；当以第二方法实现装置时，装置还包括在其表面上形成有液晶配向膜的基底，其中可以将延迟膜附接至基底的其上未形成液晶配向膜的表面。
可以包括在装置中的电极层400为用于向有源液晶层200施加电力作为外部信号的部件，并且作为这样的电极层，可以应用已知的透明电极层。例如，可以使用所谓的导电聚合物层、导电金属层、导电纳米线层、或金属氧化物层例如ITO(氧化铟锡)作为电极层。此外，能够形成透明电极层的各种材料和形成方法是已知的，其可以没有限制地应用。
如上所述，作为包括在装置中的液晶配向膜，可以应用已知的摩擦配向膜或光配向膜等，并且可以根据期望的模式应用的配向膜的类型是已知的。
可以应用于装置的基底(图3和4中的附图标记600)的种类没有特别限制。作为基底，也可以应用上述延迟膜本身作为聚合物膜基底，或者还可以应用其他已知的基底。
例如，作为基底，可以使用玻璃膜、晶体或无定形硅膜、无机膜(例如石英或ITO(氧化铟锡)膜)或者塑料膜等。作为塑料基底，可以使用包含以下的基底：TAC(三乙酰纤维素)；COP(环烯烃共聚物)，例如降冰片烯衍生物；PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))；PC(聚碳酸酯)；PE(聚乙烯)；PP(聚丙烯)；PVA(聚乙烯醇)；DAC(二乙酰纤维素)；Pac(聚丙烯酸酯)；PES(聚醚砜)；PEEK(聚醚醚酮)；PPS(聚苯砜)；PEI(聚醚酰亚胺)；PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)；PI(聚酰亚胺)；PSF(聚砜)；PAR(聚芳酯)；或无定形氟树脂；等等，但不限于此。
装置主要包括如上所述的延迟膜、液晶配向膜和透射率可变层，其还可以进一步包括各种已知的配置，只要如上所述设定它们的位置关系等即可。
例如，虽然在附图中未示出，但是除了基底、透射率可变层等之外，装置还可以包括已知的部件，例如用于保持基底之间的距离的间隔物或密封剂等。
此外，作为其他部件，装置还可以包括以下已知部件：例如，作为用于将延迟膜附接至基底的用途或其他用途而应用的压敏粘合剂或粘合剂、硬涂层、抗反射层和包含具有NIR(近红外)截止功能的染料的层。此外，如有必要，装置可以包括或可以不包括无源偏振层，例如诸如PVA(聚(乙烯醇))系列偏振层的无源偏振层。
这样的透射率可变装置可以应用于各种应用。可以应用透射率可变装置的应用可以例示为包括建筑物、集装箱或车辆等的封闭空间中的开口例如窗户或天窗、眼部佩戴物、窗户等，和OLED(有机发光器件)的光阻挡面板等。在此，在眼部佩戴物的范围内，可以包括形成为使得观察者可以通过镜片观察外部的所有眼部佩戴物，例如普通眼镜、太阳镜、运动护目镜或头盔、或者诸如用于体验虚拟现实或增强现实的仪器的可穿戴设备。
可以应用本申请的透射率可变装置的典型应用为眼部佩戴物。近来，对于太阳镜、运动护目镜、用于体验增强现实的仪器等，可商购获得其中镜片被安装成相对于观察者的前方视线倾斜的眼部佩戴物。本申请的透射率可变装置也可以有效地应用于上述眼部佩戴物。
当将本申请的透射率可变装置应用于眼部佩戴物时，眼部佩戴物的结构没有特别限制。也就是说，透射率可变装置可以安装并应用于具有已知眼部佩戴物结构的用于左眼和/或右眼的镜片中。
例如，眼部佩戴物可以包括左眼镜片和右眼镜片；以及用于支撑左眼镜片和右眼镜片的框架。
图5是眼部佩戴物的示例性示意图，其为包括框架82、以及左眼镜片和右眼镜片84的眼部佩戴物的示意图，但是可以应用本申请的透射率可变装置的眼部佩戴物的结构不限于图5。
在眼部佩戴物中，左眼镜片和右眼镜片可以各自包括透射率可变装置。这样的镜片可以仅包括透射率可变装置，或者还可以包括其他配置。
眼部佩戴物的其他配置和设计没有特别限制，并且可以应用已知的方法。
有益效果
本申请可以提供在具有优异的透射率可变特性的同时不引起诸如串扰现象、虹现象或镜像现象的问题的透射率可变装置，其可以应用于各种应用。
附图说明
图1至4是本申请的示例性透射率可变装置的示意图。
图5示例性地示出了眼部佩戴物。
图6为示意性地示出确定透射率可变层的厚度的方法的图。
图7为在确定透射率可变层的厚度的过程中获得的透射率图。
图8为示意性地示出评估折射率各向异性的方法的图。
图9为对实施例和比较例的结果进行比较的图。
具体实施方式
在下文中，将通过实施例具体地描述本申请，但是本申请的范围不受以下实施例限制。
1.聚合物膜的相位差评估
使用来自Agilent Co.,Ltd.的UV/VIS分光镜8453仪器测量聚合物膜对波长为550nm的光的面内延迟值(Rin)。将两片偏振器安装在UV/VIS分光镜中使得偏振器的透射轴彼此正交，并将聚合物膜安装在两片偏振器之间使得其慢轴分别与两个偏振器的透射轴形成45度，然后测量根据波长的透射率。由根据波长的透射率图获得各峰的相位延迟量级。具体地，根据波长的透射率图中的波形满足以下方程式A，并且正弦波形中的最大峰(Tmax)条件满足以下方程式B。在方程式A中的λmax的情况下，由于方程式A的T与方程式B的T相同，因此将方程式展开。由于还针对n+1、n+2和n+3展开方程式，排列n和n+1方程式以消除R，并将n排列成λn和λn+1方程式，因此导出以下方程式C。由于基于方程式A的T与方程式B的T相同的事实可以知晓n和λ，因此获得针对λn、λn+1、λn+2和λn+3中每一者的R。获得根据4个点的波长的R值的线性趋势线，并计算针对方程式550nm的R值。线性趋势线的函数为Y＝ax+b，其中a和b为常数。在用550nm代替函数的x时的Y值为对波长为550nm的光的Rin值。
[方程式A]
T＝sin2[(2πR/λ)]
[方程式B]
T＝sin2[((2n+1)π/2)]
[方程式C]
n＝(λn-3λn+1)/(2λn+1+1-2λn)
在上述中，R表示面内延迟(Rin)，λ表示波长，以及n表示正弦波形的波节度(nodaldegree)。
2.透射率可变层(液晶层)的厚度评估
使用光谱仪以以下方式测量透射率可变层的厚度(即，单元间隙)。如图6所示，用光(II)照射具有单元间隙d的透射率可变层的一个表面，并测量从另一表面透射的光(IT)。在照射光时，照射角度与透射率可变层的假想表面法线方向平行。通过以这种方式检查对各波长的透射率，可以通过相长干涉获得如图7中所示的透射率图。如图7中所示获得的图与作为透射率可变层的厚度的单元间隙(d)具有以下方程式E的关系，其中以下方程式E中的κ为存在于图7中的波长λ1与λ2之间的峰的数量。即，从如图7中所示获得的图中可以获得波长λ1与λ2之间的峰的数量(其为κ)，并且通过将波长λ1和λ2代入方程式E可以获得单元间隙(d)。
[方程式E]
Figure GDA0002954554170000241
3.透射率可变层(液晶层)的折射率各向异性评估
使用阿贝折射仪以以下方式评估透射率可变层的折射率各向异性(Δn)。通过将垂直配向膜涂覆在阿贝折射仪的测量棱镜和照明棱镜表面上，并将待测量的液晶化合物涂覆在测量棱镜上，然后用照明棱镜将其覆盖，液晶化合物通过两个界面的垂直取向力而垂直取向。在以上过程中施加的液晶化合物仅为应用于透射率可变层的液晶化合物，而没有与其他材料例如二色性染料混合。
然后，如图8所示，当将线性偏振器施加至目镜侧并用待观察的光照射时，可以获得如图8中所示的θe和θo，并且可以通过测量棱镜的折射率(np)和角度(θe和θo)获得非寻常折射率(ne＝npsinθe)和寻常折射率(no＝npsinθo)，其中可以将差值(ne-no)定义为折射率各向异性。测量时的参考波长为约550nm。
实施例1.
使用来自Toyobo的高倍拉伸PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜基底(SRF基底，厚度：80μm，制造商：Toyobo，产品名：TA044)作为聚合物膜基底来制造装置。首先在SRF基底的一个表面上沉积ITO(氧化铟锡)膜(电极层)，并形成配向膜。在沉积ITO膜之后，基于550nm的波长，所应用的SRF基底的面内延迟为约11,000nm至14,000nm。通过用摩擦布对厚度为约300nm的基于聚酰亚胺的水平配向膜(SE-7492，Nissan)进行摩擦来形成配向膜，其中将摩擦方向(配向方向)和SRF基底的慢轴方向设定为约0度(上基底(观察者侧基底)的制造)。以相同的方式制造下基底。在制造下基底时，将摩擦方向(配向方向)和SRF基底的慢轴方向设定为约0度。将上基底和下基底布置成使得各配向膜面对(单元间隙：12μm)并在其中注入液晶材料之后进行密封以制造装置。
在布置时，将上基底和下基底布置成使得其配向方向彼此平行，但是摩擦方向彼此相反。此外，作为液晶材料，使用这样的组合物：其中将手性掺杂剂(S811，Merck)以约0.66重量％的浓度与具有正介电常数各向异性和约0.076的折射率各向异性(Δn)的液晶化合物(将来自LG Chem的二色性染料(JD12，英国颜色合成方案(British colorsynthesis solution)上的青色、品红色、和黄色三种染料的混合染料)作为二色性染料以约1.8重量％的浓度与SHN-5011XX(JNC)共混的混合物)共混。获得的透射率可变层(液晶层)为扭曲角度为约360度的STN模式液晶层。
实施例2.
以与实施例1中相同的方式制造装置，但是将装置制造成使得在形成上基底和下基底时，配向方向(摩擦方向)与SRF基底的慢轴成顺时针方向约30度。以与实施例1中相同的单元间隙布置上基底和下基底使得各配向膜面对，并在其中注入与实施例1中相同的液晶材料之后进行密封以制造装置。在布置时，将上基底和下基底布置成使得它们的配向方向彼此平行，但是摩擦方向彼此相反。获得的透射率可变层(液晶层)为扭曲角度为约360度的STN模式液晶层。所应用的手性掺杂剂(S811，Merck)具有左旋性，并因此通过这种布置，沿STN模式的扭曲方向测量的上基底(SRF基底)的慢轴与液晶配向膜的配向方向之间的角度为约30度。
实施例3.
以与实施例1中相同的方式制造装置，但是将装置制造成使得在形成上基底和下基底时，配向方向(摩擦方向)与SRF基底的慢轴成顺时针方向约50度。以与实施例1中相同的单元间隙布置上基底和下基底使得各配向膜面对，并在其中注入与实施例1中相同的液晶材料之后进行密封以制造装置。在布置时，将上基底和下基底布置成使得它们的配向方向彼此平行，但是摩擦方向彼此相反。获得的透射率可变层(液晶层)为扭曲角度为约360度的STN模式液晶层。所应用的手性掺杂剂(S811，Merck)具有左旋性，并因此通过这种布置，沿STN模式的扭曲方向测量的上基底(SRF基底)的慢轴与液晶配向膜的配向方向之间的角度为约50度。
比较例1.
以与实施例1中相同的方式制造装置，不同之处在于应用作为各向同性膜基底的PC(聚碳酸酯)膜基底(PC基底，厚度：100μm，制造商：Teijin，产品名：PFC100-D150)作为聚合物膜基底。在这种情况下，由于应用的膜基底为各向同性膜基底，因此不考虑配向膜的配向方向与基底的慢轴之间的关系。
根据本申请的不对称基底的以下物理特性为在其中在各膜基底的一个表面上形成有厚度为约20nm的ITO(氧化铟锡)膜的状态下的测量结果。
测试例
将吸收型线性PVA(聚乙烯醇)偏振器分别布置在实施例和比较例中制造的装置的一个表面上，并在0度至360度的范围内旋转偏振器的吸收轴的同时测量发射光的色坐标(CIE La*b*)的变化。图9为如上的测量结果。从图中可以确定，实施例1至3的情况下的色坐标(a*-b*色坐标)的变化显著小于比较例1的情况。

Claims (12)

1.一种透射率可变装置，包括：
延迟膜，所述延迟膜对波长为550nm的光的面内延迟为5,000nm或更大；
液晶配向膜；和
被配置成产生偏振分量的透射率可变层，
其中所述延迟膜、所述液晶配向膜和所述透射率可变层以以上顺序包括在内，以及其中所述延迟膜的慢轴与所述液晶配向膜的配向方向之间的角度中的最小角度在0度至70度的范围内。
2.根据权利要求1所述的透射率可变装置，其中最大透射率Tmax相对于最小透射率Tmin的比率Tmax/Tmin在1.5至10的范围内。
3.根据权利要求1所述的透射率可变装置，其中所述液晶配向膜形成在所述延迟膜的表面上。
4.根据权利要求1所述的透射率可变装置，还包括在其表面上形成有所述液晶配向膜的基底，其中所述延迟膜附接至所述基底的其上未形成所述液晶配向膜的表面。
5.根据权利要求1所述的透射率可变装置，其中所述透射率可变层为被配置成形成水平取向模式或倾斜取向模式的液晶层。
6.根据权利要求5所述的透射率可变装置，其中所述水平取向模式和所述倾斜取向模式为扭曲模式。
7.根据权利要求1所述的透射率可变装置，其中所述透射率可变层为被配置成实现扭曲取向模式的液晶层，以及其中沿所述扭曲取向模式的扭曲方向测量的所述延迟膜的慢轴与所述液晶配向膜的配向方向之间的角度在0度至70度的范围内。
8.根据权利要求7所述的透射率可变装置，其中所述扭曲取向模式为水平扭曲取向模式或倾斜扭曲取向模式。
9.根据权利要求5或7所述的透射率可变装置，其中所述液晶层包含二色性染料。
10.根据权利要求7所述的透射率可变装置，其中所述液晶层包含手性剂。
11.根据权利要求1所述的透射率可变装置，其中所述透射率可变层的厚度为20μm或更小。
12.一种眼部佩戴物，包括；
左眼镜片和右眼镜片；以及
被配置成支撑所述左眼镜片和所述右眼镜片的框架，
其中所述左眼镜片和所述右眼镜片各自包括根据权利要求1所述的透射率可变装置。
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