CN204903914U - 复合层光学元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的复合层光学元件，基本上在一高分子分散液晶层的上、下两侧板面处，分别设一透明基板，于各透明基板对应于该高分子分散液晶层的板面处，分别设有一光学导电层，以及，于各透明基板供光学导电层设置的板面处，分别设置一光学硬化层。从而可在光学硬化层的作用下，降低入射光反射干扰；甚至可透过简单改变光学硬化层厚度的方式，准确控制成品的入射光折射率。
Description
技术领域
本实用新型有关一种光学元件，特别是指一种结合有高分子分散液晶层，且可降低入射光反射干扰及控制入射光折射率的复合层光学元件。
背景技术
按，高分子分散液晶(PolymerDispersedLiquidCrystal;PDLC)，基本上利用异方性液晶微滴均匀分布于高分子中，典型的如正介异方性液晶在常态下该液晶均匀分散散布于环境高分子间的的各该异方性液晶微滴无特定指向分布，此时经由异方性液晶维滴的光透射出来与环境高分子折射率无法匹配，则入射光会受到很多接口存在，光线严重散射，光透过率低。
若提供一特定电场藉由该电场的形成正介异方性液晶微滴会沿电场顺向排列，此时透过正介异方性液晶的光与环境高分子可以同向匹配，大部分光可以顺向穿透，光透过率提高，藉此原理将利用透明基板如导电玻璃将PDLC封装于其中，利用电场的变化(开/关)，可以使该透明基板呈现透明或不透明(雾化)的效果即市场常称之谓智能(智慧)窗(SmartWindows)。
结合有高分子分散液晶的智能窗为绿色建筑中相当重要的建材，其不但具有隔离太阳辐射热源与紫外线等功能，更可随个人需求控制电开关调控光线透光量，因此除了提供充足光线，同时具有防晒隔热功能，有效降低照明与空调的使用，进而达到节能减碳的目的，也因其可取代窗帘，而能有效降低尘螨、提升健康生活质量。
另外，结合有高分子分散液晶的智能玻璃也可做为室内隔间隔屏，具有显示功能，甚至可直接当作投影布幕，既能美化环境又使空间无限制，未来将广泛应用在建筑大楼窗户与室内装潢。然而，现有结构为制程便利性，直接将PDLC直接封装于两片导电玻璃的间，因此对于相关光学通透性如透光率、光折射效果与玻璃产品安全使用产生了限制。
例如，安装智能窗或智能玻璃的使用者，由于室内光源投射往往造成智能窗一侧产生光反射现象而造成视觉干涉或不易透视的光学障碍，或更严重者产生入射光的折射干扰，进一步若相关产品应用于车用玻璃(尤其是前档或驾驶座侧窗)，即产生型车上的安全顾虑。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题即在提供一种结合有高分子分散液晶层，且可降低入射光反射干扰及控制入射光折射率的复合层光学元件。
本实用新型所采用的技术手段如下所述。
本实用新型的复合层光学元件，基本上包括：一高分子分散液晶层，由复数异方性液晶微滴均匀分布于透明高分子中硬化成型；两透明基板，分别设于该高分子分散液晶层的上、下两侧板面处；两光学导电层，分别设于各透明基板对应于该高分子分散液晶层的板面处；以及，于各透明基板供光学导电层设置的板面处，分别设置一光学硬化层。
利用上述结构特征，本实用新型的复合层光学元件，可应用于建筑物的门、窗等绿建材，或是车用玻璃等产品，透过光学导电层连接外部电源，必要时可利用电场的变化，使整体复合层光学元件呈现透明或不透明的效果；尤其，可在光学硬化层的作用下，降低入射光反射干扰；甚至可透过简单改变光学硬化层厚度的方式，准确控制成品的入射光折射率。
依据上述结构特征，本实用新型的复合层光学元件，进一步于各光学导电层与该高分子分散液晶层之间，分别设置一光学绝缘层。
依据上述结构特征，本实用新型的复合层光学元件，进一步包括至少一窗型透明板件，该至少一窗型透明板件透过一光学黏合层贴合于其中一透明基板表面。
依据上述结构特征，本实用新型的复合层光学元件，进一步包括至少一窗型透明板件，该至少一窗型透明板件透过一光学黏合层贴合于其中一透明基板表面；以及，于各光学导电层与该高分子分散液晶层之间，分别设置一光学绝缘层。
其中至少一透明基板为一塑料透明基板。
其中至少一透明基板为一玻璃透明基板。
其中至少一透明基板可以选择由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate、PET)、聚乙烯(polyethylene、PE)、聚腈类高分子(polynitrile、PN)、聚酰亚胺(polyimide、PI)、聚酰胺(Polyamid、PA)、聚氨基甲酸酯(polyurethane、PU)、压克力塑料其中一或其组合的材料加工制成。
其中至少一透明基板的厚度介于5um~10mm的间。
其中至少一透明基板的厚度介于50um~200um的间。
其中至少一光学硬化层可以为压克力、环氧树脂、二氧化硅其中一或其组合。
其中至少一光学硬化层的厚度介于500nm~50um之间。
其中至少一光学硬化层的厚度介于1um~3um之间。
其中至少一光学硬化层的折射率介于1.1~3.5之间。
其中至少一光学导电层为一有机导体涂层。
其中至少一光学导电层为一无机导体涂层。
其中至少一光学导电层为一由有机导体及无机导体组成的涂层。
上述有机导体可以选择为导电高分子(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly-(StyreneSulfonate)、PEDOT：PSS)、奈米碳管其中之一或其组合。
上述无机导体为金属氧化物。
其中至少一光学导电层的透光率介于70%~95%之间。
其中至少一光学导电层的厚度介于5nm~50um的间。
所述高分子分散液晶层，以PDLC树脂为主成分并掺有UV型树脂、热固型硬化树脂、二氧化硅其中之一或其组合调制硬化成型。
所述高分子分散液晶层的厚度介于1um~100um之间。
所述高分子分散液晶层于各光学导电层通电后的透光率介于50%~80%之间。
所述高分子分散液晶层于各光学导电层通电后的折射率介于1.5~5.5之间。
其中至少一光学绝缘层的厚度介于500nm~50um之间。
其中至少一光学绝缘层的厚度介于1um~10um之间。
其中至少一光学绝缘层可以为压克力、环氧树脂、二氧化硅其中一或其组合。
其中至少一光学绝缘层的折射率介于1.1~3.5之间。
其中至少一光学黏合层的厚度介于1um~1000um的间。
其中至少一光学黏合层为一光学黏着涂料。
其中至少一光学黏合层为一光学黏合胶片。
其中至少一光学黏合层的折射率介于1.1~3.5之间。
所述各光学导电层电气连接至少一导线。
本实用新型所产生的有益效果如下。
本实用新型所揭露的复合层光学元件，可在光学硬化层的作用下，降低入射光反射干扰，以及可透过简单改变光学硬化层厚度的方式，准确控制成品的入射光折射率；甚至，可在光学硬化层的作用下，提升整体复合层光学元件的结构强度及强韧度，藉以增加整体复合层光学元件成品的尺寸，以相对更为积极、可靠的手段，提升实用性及适用性。
附图说明
图1本实用新型第一实施例的复合层光学元件结构示意图。
图2本实用新型第二实施例的复合层光学元件结构示意图。
图3本实用新型第三实施例的复合层光学元件结构示意图。
图号说明：
10高分子分散液晶层
20透明基板
30光学导电层
40光学硬化层
50光学绝缘层
60窗型透明板件
70光学黏合层。
具体实施方式
本实用新型主要提供一种结合有高分子分散液晶层，且可降低入射光反射干扰及控制入射光折射率的复合层光学元件，如图1至图3所示，本实用新型的复合层光学元件，基本上包括：一高分子分散液晶层10、两透明基板20，以及两光学导电层30；其中：该高分子分散液晶层10，由复数异方性液晶微滴均匀分布于透明高分子中硬化成型；于实施时，所述高分子分散液晶层10，可以PDLC树脂为主成分并掺有UV型树脂、热固型硬化树脂、二氧化硅其中的一或其组合调制硬化成型。
各透明基板20分别设于该高分子分散液晶层10的上、下两侧板面处；于实施时，至少一透明基板20可为一塑料透明基板，或是一玻璃透明基板；于具体实施时，至少一透明基板20可以选择由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate、PET)、聚乙烯(polyethylene、PE)、聚腈类高分子(polynitrile、PN)、聚酰亚胺(polyimide、PI)、聚酰胺(Polyamid、PA)、聚氨基甲酸酯(polyurethane、PU)、压克力塑料其中一或其组合的材料加工制成。
各光学导电层30分别设于各透明基板20对应于该高分子分散液晶层10的板面处；于实施时，至少一光学导电层30可为一有机导体涂层或一无机导体涂层，为一由有机导体及无机导体组成的涂层；于具体实施时，所述有机导体可以选择为导电高分子(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly-(StyreneSulfonate)、PEDOT：PSS)、奈米碳管其中之一或其组合，至于无机导体则可以为金属氧化物。
以及，于各透明基板20供光学导电层30设置的板面处，分别设置一光学硬化层40；于实施时，至少一光学硬化层40可以为压克力、环氧树脂、二氧化硅其中一或其组合；至少一光学绝缘层50可以为压克力、环氧树脂、二氧化硅其中一或其组合。
原则上，本实用新型的复合层光学元件，可应用于建筑物的门、窗等绿建材，或是车用玻璃等产品，其除了可以透过光学导电层30连接外部电源，必要时可利用电场的变化，使整体复合层光学元件呈现透明或不透明的效果之外，整体复合层光学元件，更可在光学硬化层40的作用下，降低入射光反射干扰。
甚至可透过简单改变光学硬化层40厚度的方式，准确控制成品的入射光折射率；以及，尚可在光学硬化层40的作用下，提升整体复合层光学元件的结构强度及强韧度，藉以增加整体复合层光学元件成品的尺寸，以相对更为积极、可靠的手段，提升实用性及适用性。
据以，本实用新型的复合层光学元件，不但可应用于室内房间(会议室)的窗户，可将本实用新型的复合层光学元件贴附于窗户的室内侧，整体复合层光学元件除可在通电时，产生透明控制效果外，更可在该室内区的照明设备投射于该窗面时，不有产生光投影反射之虞，进而降低对室内使用人员产生视觉干涉。另外，本实用新型的复合层光学元件，亦可贴附于车内的玻璃窗一侧使用，可藉以降低于车内其他区域的光源照射产生反射而影响驾驶。
如图2所示，本实用新型的复合层光学元件，于实施时，可进一步于各光学导电层30与该高分子分散液晶层10之间，分别设置一光学绝缘层50，藉以增加各光学导电层30与该高分子分散液晶层10之间的电气绝缘效果。
再者，本实用新型的复合层光学元件，亦可如图3所示，进一步包括至少一窗型透明板件60，该至少一窗型透明板件60透过一光学黏合层70贴合于其中一透明基板20表面，使整体复合层光学元件以智能窗的结构型态呈现；至少一光学黏合层70可为一光学黏着涂料或一光学黏合胶片。
以及，至少一光学黏合层70的厚度可介于1um~1000um之间；至少一光学黏合层70的折射率可介于1.1~3.5之间；在本实施例中，除可利用光学黏合层70供与窗型透明板件60之外，更可提供整体复合层光学元件的电控制光学透明效果，以及降低整体复合层光学元件入射光的反射效果。
当然，本实用新型的复合层光学元件，又以如图3所示，进一步包括至少一窗型透明板件60，该至少一窗型透明板件60透过一光学黏合层70贴合于其中一透明基板20表面，以及于各光学导电层30与该高分子分散液晶层10之间，分别设置一光学绝缘层50的结构型态为佳；所述光学绝缘层50的厚度可介于500nm~50um或1um~10um之间，所述光学绝缘层50的折射率介1.1~3.5之间。
附带一提的是，本实用新型的复合层光学元件，在上揭各图所示的可能实施的结构型态下，所述各光学导电层30可进一步电气连接至少一导线(图略)。
以及，所述高分子分散液晶层10的厚度可介于1um~100um之间；所述高分子分散液晶层10于各光学导电层30通电后的透光率可介于50%~80%之间；所述高分子分散液晶层10于各光学导电层通电后的折射率可介于1.5~5.5之间；至少一透明基板20的厚度介于5um~10mm之间；至少一透明基板20的厚度介于50um~200um之间；至少一光学硬化层40的厚度可以介于500nm~50um之间，所述光学硬化层的折射率介于1.1~3.5之间；至少一光学导电层30的透光率介于70%~95%之间；至少一光学导电层30的厚度介于5nm~50um之间。
具体而言，本实用新型的复合层光学元件，于加工制作时，可分别取用两片厚度125um的聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate、PET)透明基板，于各透明基板一侧涂布UV硬化树脂以构成光学硬化层，利用涂布厚度藉以将该光学硬化层的折射率调整至预先设定的程度，进而配合整体复合层光学元件可产生最佳的降低光反射效果。
又，本实用新型中的光学硬化层可选用折射率1.3的压克力树脂厚度控制在1um~3um，于邻接光学硬化层表面涂布一含有奈米碳管的有机透明导电涂层(即所谓的光学导电层)，且将光学导电层的厚度控制在100nm以下，进一步可以蚀刻方式将各光学导电层分别制作导电线路或以铜箔或银胶贴附导线，以与外部电源装置电性连接。
之后，于两个分别建构在两个透明基板的板面上的光学导电层之间涂布混掺有PDLC的UV硬化树脂，再施以UV照射处理该混掺有PDLC的UV硬化树脂硬化成型，使成为设置于两个透明基板之间的高分子分散液晶层。
与传统现有结构相较，本实用新型所揭露的复合层光学元件，可在光学硬化层的作用下，降低入射光反射干扰，以及可透过简单改变光学硬化层厚度的方式，准确控制成品的入射光折射率；甚至，可在光学硬化层的作用下，提升整体复合层光学元件的结构强度及强韧度，藉以增加整体复合层光学元件成品的尺寸，以相对更为积极、可靠的手段，提升实用性及适用性。
Claims (32)
1.一种复合层光学元件，其特征在于，包括：
一高分子分散液晶层，由复数异方性液晶微滴均匀分布于透明高分子中硬化成型；
两透明基板，分别设于该高分子分散液晶层的上、下两侧板面处；
两光学导电层，分别设于各透明基板对应于该高分子分散液晶层的板面处；以及，
于各透明基板供光学导电层设置的板面处，分别设置一光学硬化层。
2.如权利要求1所述的复合层光学元件，其特征在于，该复合层光学元件，于各光学导电层与该高分子分散液晶层之间，分别设置一光学绝缘层。
3.如权利要求1所述的复合层光学元件，其特征在于，该复合层光学元件，包括至少一窗型透明板件，该至少一窗型透明板件透过一光学黏合层贴合于其中一透明基板表面。
4.如权利要求1所述的复合层光学元件，其特征在于，该复合层光学元件，包括至少一窗型透明板件，该至少一窗型透明板件透过一光学黏合层贴合于其中一透明基板表面；以及，于各光学导电层与该高分子分散液晶层之间，分别设置一光学绝缘层。
5.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一透明基板为塑料透明基板或玻璃透明基板。
6.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其中至少一透明基板由聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚腈类高分子、聚酰亚胺、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、压克力塑料其中之一制成。
7.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一透明基板的厚度介于5um~10mm之间。
8.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一透明基板的厚度介于50um~200um之间。
9.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学硬化层为压克力、环氧树脂、二氧化硅其中之一。
10.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学硬化层其厚度介于500nm~50um之间。
11.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学硬化层其厚度介于1um~3um之间。
12.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学硬化层的折射率介于1.1~3.5之间。
13.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学导电层为一有机导体涂层。
14.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学导电层为一无机导体涂层。
15.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学导电层为一由有机导体及无机导体组成的涂层。
16.如权利要求13所述的复合层光学元件，其特征在于，该有机导体为导电高分子(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly-(StyreneSulfonate)、PEDOT：PSS)、奈米碳管其中之一。
17.如权利要求14所述的复合层光学元件，其特征在于，该无机导体为金属氧化物。
18.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学导电层的透光率介于70%~95%之间。
19.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于,至少一光学导电层的厚度介于5nm~50um之间。
20.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，该高分子分散液晶层，以PDLC树脂为主成分并掺有UV型树脂、热固型硬化树脂、二氧化硅其中之一硬化成型。
21.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，该高分子分散液晶层的厚度介于1um~100um之间。
22.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，该高分子分散液晶层于各光学导电层通电后的透光率介于50%~80%之间。
23.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，该高分子分散液晶层于各光学导电层通电后的折射率介于1.5~5.5之间。
24.如权利要求2或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学绝缘层的厚度介于500nm~50um之间。
25.如权利要求2或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学绝缘层的厚度介于1um~10um之间。
26.如权利要求2或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学绝缘层为压克力、环氧树脂、二氧化硅其中之一。
27.如权利要求2或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学绝缘层的折射率介于1.1~3.5之间。
28.如权利要求3或4其中任一所述的复合层光学元件，其中至少一光学黏合层的厚度介于1um~1000um之间。
29.如权利要求3或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学黏合层为光学黏着涂料。
30.如权利要求3或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学黏合层为一光学黏合胶片。
31.如权利要求3或4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，至少一光学黏合层的折射率介于1.1~3.5之间。
32.如权利要求1至4其中任一所述的复合层光学元件，其特征在于，各光学导电层电气连接至少一导线。
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