FI90921B

FI90921B - Läpäisevyydeltään aseteltavat silmälasit

Info

Publication number: FI90921B
Application number: FI884404A
Authority: FI
Inventors: Daniele Senatore
Original assignee: Bulgari Gianni Spa
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1988-09-26
Publication date: 1993-12-31
Also published as: FI90921C; DE3788278T2; EP0298983B1; HK23296A; AU7200487A; EP0298983A1; DE3788278D1; US5067795A; FI884404A0; BR8707645A; WO1987006018A1; FI884404A; RU2063061C1; IT1190508B; IT8647809A0; AU616636B2

Description

90921 Läpäisevyydeltään aseteltavat silmälasit Tämä keksintö koskee läpäisevyydeltään aseteltavia silmäla-5 seja, jotka sisältävät linssit, jotka on muodostettu ei-dif-fusoivista nestekidekennoista, laitteen sähköjännitteen tuomiseksi mainittuihin kennoihin ja laitteen jännitteen säätämiseksi. Tällaiset silmälasit sallivat käyttäjän sovittaa linssien läpäisevyys ulkoisten valaisuolosuhteiden, vaikka 10 nopeidenkin, muutosten mukaisiksi. Kuten tunnettua, aina kun ulkoinen valoisuus vähenee tai lisääntyy äkkinäisesti, esiintyy tavanomaista tyyppiä olevissa aurinkolaseissa, joita nyt käytetään, vaikeutena häiritsevä pimenemisen tai häikäisyn tunne, josta on tuloksena objektiivinen ja äkkinäinen 15 näkökyvyn väheneminen, mikä voi johtaa suuriin riskeihin käyttäjälle.

Tämä tapahtuu esimerkiksi autonkuljettajalle tämän tullessa tunneliin tai poistuessa sieltä.

20

Nykyään on saatavissa joitakin aurinkolaseja, joiden linssit ovat fotokromaattista lasia, mikä mahdollistaa vaikkakin vain osittain mainittujen vaikeuksien vähentämisen. Tämän tyyppisillä laseilla on tosiasiassa se ominaisuus, että ne 25 tulevat absorboiviksi ja siten tummiksi valon vaikutuksen alaisena sekä kirkkaiksi olosuhteissa, joissa on pieni valoisuus, mikä näin ollen mahdollistaa sellaisten linssien valmistuksen, joiden läpäisevyys on aseteltavissa asianmukaisella tavalla, mutta ei sillä muutosnopeudella, jota vaa-30 ditaan ja tarvitaan erikoisolosuhteissa. Todellisuudessa läpäisevyyden muutosaika ei saisi ylittää yhtä kymmenesosa-sekuntia, jotta minimoitaisiin mainitut pimenemis- ja häi-käisyilmiöt, kun taas fotokromaattiselle lasille tyypillinen aika on useiden sekuntien suuruusluokkaa.

35

Edelleen fotokromaattisten lasien yhteydessä ei ole mahdollista suoraan vaikuttaa linssien läpäisevyyteen, koska tämä 2 on suoraan riippuvainen äskettäin absorboituneen valon määrästä.

Tunnetaan myös muita keinoja, joilla kyetään säätämään aukon 5 läpäisevyyttä, kuten esimerkiksi laitteet, jotka muodostuvat kahdesta muovimateriaalia olevasta polarisaattorista, jotka on sijoitettu päällekkäin ja asennettu siten, että toista voidaan pyörittää toiseen nähden, mikä näin mahdollistaa läpäisevyyden asettelun laajoissa rajoissa. Kuitenkaan nämä 10 eivät sovellu asennettavaksi edullisesti silmälaseihin, koska jotta saataisiin aikaan edellä kuvattu mekaaninen toiminta, vaaditaan rakenne, joka on täysin erilainen kuin mitä kompaktit ja kevyet silmälasit tyypillisesti ovat.

15 Samanaikainen elektroniikkatekniikan kehitys näyttölaitteiden alueella, joita käytetään kuvien esittämiseen, on johtanut elektro-optisten kennojen sekä vastaavien laitteiden aikaansaamiseen, jotka joissain erityisissä toteutusmuodoissa kykenevät toteuttamaan läpäisykyvyn asettelutoiminnon, 20 jolla on nopea muutosaika.

Kuitenkin on huomattava, että sellaista erityistä sovellutusta varten, kuin mikä läpäisykyvyltään aseteltavat linssit silmälaseja varten ovat, on kyseisen tyyppisen laitteen 25 välttämättä kyettävä täyttämään seuraavat vaatimukset: - valon diffuusioilmiötä ei saa esiintyä, - tyydyttävä näkökulman leveys, - valon läpäisyn tasaisuus, 30 - riittävä läpäisevyys, - ei polarisaattoritarvetta.

Läpäisevyydeltään aseteltavat silmälasit, jotka sisältävät nestekidekennoja, on esitetty julkaisussa W081/02795. Kysei-35 sessä tapauksessa kuitenkin linssit on varustettu kerroksilla polaroivaa materiaalia.

90921 3

Linssien aikaansaamiseksi läpäisevyydeltään aseteltavia silmälaseja varten, joka täyttää edellä esitetyt vaatimukset, mikä on tämän keksinnön päätavoite, on katsottu sopivaksi huomioida aluksi nestekidekennot, jotka ovat dikroiittista 5 tyyppiä.

Tässä luokassa on todellisuudessa kennoja, jotka kykenevät mahdollistamaan läpäisevyyden muutoksen ilman mitään valon diffuusioilmiötä ja ilman, että vaaditaan polarisaattoreiden 10 käyttöä.

Yleissääntönä tarkoitamme dikroiittisilla kennoilla niitä, joissa nestekiteellä on dikroiittisia ominaisuuksia. Ne on useimmiten johdettu pienestä prosenttimäärästä yhtä tai 15 useampaa dikroiittista väriainetta, joiden molekyylit ovat suuntautuneet yhdensuuntaisesti niitä liuoksessa pitävien nestekiteiden kanssa.

Dikroiittisten elimien perusominaisuus on, että ne absorboi-20 vat valoa suuremmassa määrin, kun sähkömagneettisen aallon sähkökenttä (etenemissuuntaan nähden kohtisuorana ja polarisaatiotasoa pitkin orientoituneena) on yhdensuuntainen elimen luonteenomaisen suunnan kanssa.

25 Dikroiittisella suhteella tarkoitetaan suurimman ja pienimmän optisen tiheyden väliä, joka voidaan mitata polaroidussa valossa yhdensuuntaisena ja kohtisuorana suhteessa elimen luonteenomaiseen suuntaan.

30 Nestekide, joka sisältää dikroiittista väriainetta liuoksessa, käyttäytyy kuten dikroiittinen elin, jonka luonteenomaista suuntaa voidaan muuttaa esimerkiksi sähkökentän vaikutuksella.

35 Tunnetaan jo useita tyyppejä dikroiittisia nestekiteitä. Ensimmäinen tutkituista käytti suhteellisen yksinkertaista nestekiteiden suuntausta polarisaattorin yhteydessä (Guest-Host-vaikutus, kuten sanat itsessään tarkoittavat).

4

Koska viimeksi mainittu absorboi, ideaalitapauksessa, ainakin puolet vallitsevasta valosta, ei ole mahdollista saavuttaa suurinta mahdollista valon läpäisevyyttä.

5

Kuitenkin on olemassa joitakin toisia tyyppejä dikroiittisia kennoja, jotka tunnetaan faasia muuttaviksi kolesteeris-ne-maattisiksi, tai White-Taylor -tyyppisiksi kennoiksi, jotka nestekiteiden monimutkaisemman kohdistuksen ansiosta mah-10 dollistavat polaroivien laitteiden jättämisen pois käytöstä.

Viimeksi mainitussa tapauksessa molekyylien orientaation mahdolliset olosuhteet voidaan selostaa seuraavasti (täsmällisen kuvauksen vuoksi käytämme seuraavassa selityksen ja 15 patenttivaatimusten tekstissä käsitettä "vaakasuora" osoittamaan suuntaa, joka on yhdensuuntainen nestekiteitä kennossa pitävien seinätasojen kanssa ja termiä "pystysuora" yksilöimään tähän nähden suorakulmaista suuntaa).

20 Ensimmäisessä ääriolosuhteessa nestekiteen eri kerrosten mukaisesti saavutetaan molekyylien erilainen orientaatio vaakatasossa tai pienessä kulmassa tähän nähden siten, että kaikki pystysuorasti etenevät valon komponentit absorboituvat eri kerroksiin polarisaatiotason mukaisesti.

25

Toisessa ääriolosuhteessa molekyylien orientaatio on pystysuora tai likimain pystysuora ja pystysuorasti etenevä valo ei absorboidu (ideaalitilanteessa).

30 Näiden kahden ääriolosuhteen välissä olevat olosuhteet, jotka vastaavat molekyylien näiden välillä olevia kulmia vaakatason kanssa, sallivat valon absorption jatkuvan muutoksen.

Mainitut olosuhteet voidaan käytännössä saavuttaa edellä 35 mainituissa White-Taylor -tyyppisissä kennoissa sellaisten nestekiteiden läsnäolon vuoksi, joissa esiintyy kiertymää, kun se on vaakasuorasti linjattu. Se voi johtua osittain tai kokonaan eri vaakasuorista suunnista, jotka kaksi seinämää 90921 5 tuovat nestekiteisiin. Sitä paitsi spontaani kiertyminen, toisin sanoen seinämien pakottamisen puuttuessa, aiheutuen optisesti epäsymmetristen molekyylien läsnäolosta, on hyvin tunnettu ilmiö, mikä on helposti tarkistettavissa lisäämällä 5 kiraalimolekyylejä. Sille on luonteenomaista kolesteroliset nestekiteet ja sitä voidaan kuvata kvantitatiivisesti saavutetun kierukkamuodon kierteen nousulla (oikealle tai vasemmalle) . Paksuuden ja kierteen nousun välinen suhde muodostaa spontaanin kiertymän 360°:en kierroksina. Nemaattisia neste-10 kiteitä voidaan pitää erikoistapauksena, jossa kierteen nousu on ääretön.

Nestekiteissä taitekerroin, joka on varsin lähellä arvoa 1,5, merkitsee, että vieläpä suuret kulmat, verrattuna valon 15 pystysuoraan etenemissuuntaan ilmassa, vastaavat suhteelli sen pieniä kulmia nestekiteen sisällä.

Tästä seuraa, että kenno toimii myös pystysuorasta poikkeavilla valon suunnilla, mikä tyydyttää yhden oleellisen vaa-20 timuksen keksinnön toteutusta varten.

Kuitenkin, jotta kiertynyt rakenne absorboisi tehokkaasti kaiken valon, vaaditaan, että kierteennousun ja optisen an-isotropian (ekstraordinaarisen ja ordinaarisen taitekertoi-25 men välinen ero) tulo on pieni verrattuna aallonpituuteen.

Erityisesti nestekiteen kahtaistaittumisen tulee olla pieni (vrt. Digest of the 1984 S.I.D. (Society for Informations Displays) Symposium, J.F. Clerc et ai., joka on saatavissa edellä mainitusta yhtiöstä 13.3:11a), sen vuoksi, että kier-30 teennousu ei voi olla liian pieni verrattuna nestekiteen paksuuteen, koska muutoin muunnoksilla on taipumusta muodostua monin epäjärjestyksessä olevin suuntauksin, jotka aiheuttavat ei-haluttua valon diffuusiota niin, että nestekide näyttää tummenevan.

35

On myöskin oikein huomioida se tosiasia, että kennoilla saavutettava kontrasti riippuu dikroiittisten värimolekyylien suuntauksesta, jotka värähtelevät jatkuvasti keskiasentonsa ympärillä, jolloin tällaista ilmiötä kutsutaan "järjestyspa- rametriksi", joka voi vaihdella arvon 0 (suuntautuminen puuttuu) ja arvon 1 (ei värähtelyjä) välillä.

6 5 Vaatimus järjestysparametrin jonkin verran korkeaksi arvoksi on raja väriaineen konsentraatiolle ja siten niiden absor-bointikyvylle niin, että nestekiteen paksuus ei voi mennä määrätyn arvon alapuolelle, ollen käytännössä sovellettavissa paksuuksilla 4-15 μιη, minkä seurauksena on ei-vältettä-10 vissä oleva kierteennousun arvon lisääntyminen.

Joka tapauksessa kennot sellaisena kuin White ja Taylor ne ovat kuvanneet (Journal of Applied Physics, Voi. 45, sivulta 4718 eteenpäin, November 1974) eivät yleisyydessään kerro 15 vaadittuja spesifikaatioita valon diffuusion aiheuttamien mainittujen vaikeuksien välttämiseksi ja siksi niitä ei voida pitää sopivina tämän keksinnön kohteina.

Kuitenkin on olemassa, lähtien vuodesta 1980, joitakin ko-20 lesteeris-nemaattisia faasimuutoskennoja, jotka ovat näyttäneet tämän keksinnön mukaisesti olevan kykeneviä muuttamaan läpäisevyyttään ilman, että esiintyy mitään valon diffuusioilmiötä.

25 Ne on saavutettu sen linjauksen kapealla säädöllä, jonka pinnat ja nestekiteen spontaanin kiertymisen kierteennousu aiheuttavat nestekiteeseen. Tähän kategoriaan kuuluvat kennot ovat sopivia tämän keksinnön tavoitteisiin.

30 Ensimmäinen tyyppi dikroiittista kennoa, jonka on todettu olevan ei-diffusoiva, absorboi valoa lepotilassa (toisin sanoen sähköisen virityksen puuttuessa). Niistä kyseen ollen käytetään nestekiteitä, joilla on positiivinen dielektrinen anisotropia, jossa dielektrisyysvakio mitattuna molekyylien 35 orientaatiosuuntaa pitkin, on suurempi kuin kohtisuoraan mitattu. Sähkökentän vaikutuksen alaisena molekyylit pyrkivät järjestäytymään edellisen kanssa yhdensuuntaisiksi ja siten pystysuoriksi (litteiden elektrodien ollessa pinnoilla).

90921 7

Kolesteeristyyppisestä rakenteesta siten siirrytään sen toiseen nemaattiseen tyyppiin ja kenno tulee absorboivasta läpinäkyväksi .

5 Mainittujen kennojen ensimmäisessä alatyypissä, jota voidaan käyttää tässä keksinnössä, suuntautuminen, sellaisena kuin se aiheutuu nestekiteeseen ainakin yhdestä seinämistä, on yhdensuuntainen tai lähes yhdensuuntainen niiden kanssa ennakoidun suunnan mukaisesti.

10 Näiden joukosta ovat etusijalla sen tyyppiset kennot, joissa mainittu suuntautuminen on lähes yhdensuuntainen ja tarkemmin sanottuna se on kallistuneena vaakatasoon verrattuna edullisesti kulman 2°-15° eikä missään tapauksessa enempää 15 kuin 25°.

Sitä paitsi nestekiteen loppuosan orientaatiolla kennon paksuuden läpi tulee olla tehollinen kokonaiskiertymä, joka on noin 1/4 kierroksen ja 2 kierroksen välillä ja edullisesti 20 välillä 0,5-1,5 kierrosta.

Tämä saavutetaan valitsemalla kierteen nousu suhteessa nestekiteen paksuuteen ja/tai itse asiassa puristamalla kiinteää kokonaiskiertymää, joka voi vieläpä olla yli 1/4 kierros-25 ta enemmän tai vähemmän kuin spontaani kiertymä yhtensuun- taisella tai melkein yhdensuuntaisella suuntauksella myöskin toisella seinämällä.

Joka tapauksessa suuntauksen pitää olla sidottu ennakolta 30 tasaisella tavalla myöskin toisella seinämällä; kuitenkin voidaan hyväksyä kaikki kallistukset, jotka sisältyvät pystysuoran ja vaakasuoran väliin.

Toisessa alatyypissä molempien seinämien nestekiteeseen ai-35 kaansaama suuntaus on liki pystysuora, mutta paksuuden ja kierteennousun välinen suhde on vain hieman suurempi (1-2-kertainen) kriittiseen arvoon ollen hyvin lähellä yhtä (yhtä suuri kuin 1^/2¾). Tällöin nestekiteiden orientaatio 8 kerroksen keskiosissa on lähes vaakasuora ja kierukkamainen. Kuitenkin muutettaessa sähkökenttää läpäisevyydessä esiintyy hyppäyksellistä etenemistä hysteresisilmiön ohella. Tämä saa aikaan sen, että tämä toinen kennojen alatyyppi on sopimaton 5 läpäisevyyden asteittaisen asettelun saavuttamiseksi.

On olemassa toinen tyyppi dikroiittisia kennoja, jotka ovat osoittautuneet ei-diffusoiviksi, jotka läpäisevät valon lepotilassa ja absorboivat sen virittyneessä tilassa, mikä 10 näyttää täysin sopivalta tämän keksinnön alueelle.

Niiden tapauksessa seinämien aiheuttama suuntautuminen on lähes pystysuora, mutta paksuuden ja kierteennousun välinen suhde on alhaisempi kuin edellä mainittu kriittinen arvo ja 15 siten orientaatio levossa sattuu olemaan lähes pystysuora.

Mainituissa kennoissa käytetään nestekiteitä, joissa on negatiivinen dielektrinen anisotropia positiivisen sijasta, ja joiden molekyyleillä on taipumusta asettautua kohtisuoraan 20 sähkökenttää vastaan. Tämän keksinnön tavoitteiden saamiseksi on edullista käyttää kennoja, joissa lähes pystysuora suuntautuminen seinämillä on hyvin ohjattu, jolloin suunnat ovat 1-10 astetta pystysuorasta, edullisesti 2-5 astetta ja edullisesti niiden tasojen mukaisesti, jotka muodostavat 25 väliinsä kulmat, jotka ovat varsin lähellä nestekiteen spontaania kokonaiskiertymää läpi paksuuden, joka on yhtä suuri kuin kennon paksuus, joka tässä tapauksessa sisältyy väliin 1/4 ja 1,1 kierrosta (sveitsiläinen patentti no 639001, Ebauches S.A., keksijänä F. Gharadjedaghi).

30 Nämä viimeksi mainitut kennot ovat kaikkein sopivimmat tämän keksinnön mukaisia läpäisevyydeltään aseteltavia silmälaseja varten, sikälikin, kun niillä vältetään se riski, että kun sähköinen viritys puuttuu, silmälasit voisivat vaarallisesti 35 tummentua. Kuitenkin edellä viitatut kennot, jotka eivät diffusoi ja absorboivat valoa lepotilassa, ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön tavoitteisiin, ja joista luovutaan 90921 9 ainoastaan edellä mainittujen turvallisuusvaatimusten vuoksi .

Näin ollen tämän keksinnön erityinen tavoite sisältää läpäi-5 sevyydeltään aseteltavat silmälasit, joissa on linssit, jotka on muodostettu ei-diffusoivista nestekidekennoista, välineet, jotka soveltuvat sähköjännitteen tuomiseksi mainittuun kennoon ja välineet tämän jännitteen asettelemiseksi. Tämä tavoite on saavutettu keksinnön mukaisilla silmälaseilla, 10 joiden pääasiallisimmat tunnusmerkit ilmenevät patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosasta. Keksinnön mukaisissa silmälaseissa kennot ovat kolesteeris-nemaattisia faasia muuttavia dikroiittisia nestekidekennoja, jotka läpäisevät valoa lepotilassa ja absorboivat sitä virittyneessä tilassa, jol-15 loin nestekiteellä on kahtaistaittuminen pienempi kuin 0,12 sekä negatiivinen dielektrinen anisotropia, ja että seinämät aiheuttavat kidemolekyyleihin suuntautumisen, joka on pystysuora tai lähes pystysuora ja että spontaanin kierteen nousun arvo on 0,9-4 kertaa kennon paksuus.

20

Edullisesti kierteen nousu on 1,1-1,7 kertaa mainittu paksuus; näitä arvoja vastaa nestekiteen spontaani kokonais-kiertokulma kennon paksuuden läpi, joka sisältyy väliin 6/10-9/10 kierrosta.

25

Edullisesti mainittu suuntautuminen poikkeaa pystysuorasta 1-10° ja se tapahtuu edullisesti pitkin tasoja, jotka keskenään muodostavat joitakin kulmia, jotka ovat liki yhtä suuret kuin nestekiteen spontaani kokonaiskiertokulma kennon 30 paksuuden läpi. Arvo, joka enimmäkseen on edullinen tälle poikkeamalle, on 2-5°.

Vaihtoehtoisesti, kuten jo on todettu, voidaan keksinnön mukaisesti käyttää myös ei-diffusoivia dikroiittisia kennoja, 35 jotka absorboivat valoa lepotilassa ja läpäisevät tämän virittyneessä tilassa, jolloin nestekiteellä on pienempi kahtaistaittuminen kuin 0,12 ja positiivinen dielektrinen an- 10 isotropia, jolloin ainakin yksi seinämistä aiheuttaa kiteeseen suuntautumisen, joka on yhdensuuntainen tai lähes yhdensuuntainen tähän nähden ennalta kiinnitetyn suunnan mukaisesti, kierteennousun arvon ollessa suurempi kuin puolet 5 kennon itsensä paksuudesta ja tehollinen kiertymäkulma levossa on yhtä suuri kuin 1/4-2 kierrosta ja edullisesti 1/2-3/2 kierrosta.

Edullisesti mainittu suuntautuminen muodostaa vaakasuunnan 10 kanssa kulman, joka ei ole suurempi kuin 25°, kun taas kaikkein edullisimmassa toteutusmuodossa se muodostaa kulman noin 2-15°.

Esimerkiksi tekniikka, jolla saadaan tuoduksi nestekiteeseen 15 ennalta kiinnitetty orientaatio ja kallistuma sen kanssa kosketuksissa olevien seinämien mukaisesti, on perusteellisesti kuvattu (T. Uchida and AA.: "Liquid Crystal Orientation on the Surface of Obliquely Evaporated Silicon Monoxide with Homeotropic Surface Treatment", Japanese Journal of 20 Applied Physics vol. 19 s. 2127 (1980)).

Nämä tyypillisesti käsittävät molekyylien suuntausprosessin, joka kohdistuu tyhjössä ohueen kerrokseen (5-100 nm) SiO:a, Zr02:a, CaF2:a tai MgF2:a, jota seuraa käsittely pinta-ak-25 tiivisella aineella (esimerkiksi lesitiinillä tai useilla komponenteilla, jotka kuuluvat sylaanien tai metallo-orgaanisten kompleksien ryhmään) ja/tai yksisuuntaisella pinnan-pyyhkimisellä käyttäen pehmeää kangasta, joka on mahdollisesti kyllästetty hyvin ohuilla hiomahiukkasilla säädettyjen 30 paine- ja kesto-olosuhteiden alaisena.

Lepotilassa läpinäkyvien kennojen tuotantotekniikkaa ja toiminnan teoriaa on kuvannut F. Gharadjedaghi artikkelissa "A Positive Contrast Guest-Host Display Using a Liquid Crystal 35 of Negative Dielectric Anisotropy", Molecular Crystal and

Liquid Crystals, vol. 68, sivulta 126 eteenpäin (1981), ja F. Gharadjedaghi ja R. Voumard artikkelissa "Mathematical Simulation of a Positive Contrast Guest-Host Display Using

It 90921 11

Nematic Cholesteric Phase-Change", Journal of Applied Physics, vol. 53, sivulta 7306 eteenpäin (1982).

Levossa absorboivia kennoja, joita käytetään tässä keksin-5 nössä on kuvannut esimerkiksi K. Suzuki et AA. artikkelissa "A Multiplexed Phase-Change Type Color LCD", Trans, on Electronic Devices, vol. 28, sivulta 719 eteenpäin (1981), K. Suzuki ja S. Hasegawa artikkelissa "Design Considerations for Phase Change Type Guest-Host Colour LCD", Proceedings of 10 the first European Display Research Conference, Munich, September 81, sivulta 72 eteenpäin (sellaisena kuin S.I.D. julkaissut), ja F. Gharadjedaghi ja E. Saurer artikkelissa "A novel type of invented Dichroic Display Employing a Positive Dielectric Anisotropy L.C.", IEEE Trans, on Electronic Devi-15 ces, vol. 27, sivulta 2063 eteenpäin (1980).

Sopivia väriaineseoksia sekä väriaineiden ja nestekiteiden yhdistelmiä on kuvattu esimerkiksi 13.2 U. Classen et ai.

(Bayer, Leverkusen) 1984 S.I.D.-symposiumissa (Digestin 20 sivulla 209) sekä artikkelissa B. Scheuble et ai. (Merck's, Darmstadt) "New Black L.C. Guest-Host Systems for Indoor and Outdoor Applications", S.I.D. Proceedings, voi. 25, sivu 25 (1984) .

25 Prosessit hallittujen läpinäkyvien johdinkerrosten kerrostamiseksi ovat tunnettua tekniikan tasoa samoin kuin mahdollisuus muodostaa kenno muovimateriaalia (polyesterihartseja) olevien alustojen väliin (H. Inone ja A. Kikuyama; "Homogenous Molecular Alignment Technique for Polymer Film LCD", 30 Proceedings of the First European Research Conference, sivu 28 (Munich 1981), ja P.A. Penz, J.B. Sampsell ja D.R. Collins, "A Plastic LCD Design with High Reliability and Color-Free Readability", IEEE Trans, on Electronic Devices, vol.

22 (1985), Sivu 2206).

35

On tunnettua, että tasaisen läpäisevyyden saavuttamiseksi myös välitasoilla, ne dikroiittiset kennot, joita olemme käsitelleet, vaativat hyvin suurta tarkkuutta (parempi kuin 12 +/- 10 %) välitilan paksuuden ohjauksessa, joka vaihtelu myös muuttaa tuodun jännitteen läpäisevyyden suhteen.

Tätä tarkoitusta varten tunnettu tekniikka ehdottaa sisäis-5 ten seinämien väliin sijoitettavaksi joukkoa välikkeitä, esimerkiksi joitakin mikroskooppisen pituisia lasikuituja ja seinämien jonkin suuruisen puristuksen varmistamista välik-keisiin. Nämä voidaan saavuttaa sulkemalla sisäpuolinen välitila jonkin verran pienemmissä ilmanpaineen olosuhteissa 10 kuin mitä on ilmakehän paine ja/tai kytkemällä toisiinsa pinnat, joiden kaarevuus on jonkin verran erilainen, mistä on tuloksena sen jälkeen, kun ne on liimattu vastaavista reunoistaan, että ne puristuvat toisiaan vasten sisäisten jännitysten vuoksi (US-patentti 4 150 878, Barzilai et ai.). 15 Joka tapauksessa vaaditaan, että lähtöpinnoissa on eroja syvyydessä ja käyryydessä verrattuna ideaalisiin, jotka pysyvät vastaavasti muutaman mikrometrin ja muutaman mikromet-rin/cm2 sisällä.

20 Nestekidekennojen vakiotekniikka edellyttää litteiden lasi-alustojen käyttöä, jotka saavutetaan float-prosessilla, ts. antamalla levyjen jähmettyä, kun ne kelluvat sulan metallin päällä. Kuitenkaan ei ole olemassa mitään tietoa kuvauksista, jotka koskevat nestekidekennoja, joissa on kaarevat jäy-25 kät alustat, jotka varmasti ovat sopivampia tämän keksinnön mukaisille suojaaville laseille, koska mahdollistavat kaiken ei-halutun astigmaattisuuden (samoin kuin väridispersion) vähentämisen sivualueella (Tschemingin diagrammi).

30 Kuten tunnettua normaalit absorboivat linssit saadaan puhallus- ja valuprosessilla joko lasista tai orgaanisesta lasista. Korkeampilaatuiset ja hinnakkaammat linssit saadaan työstämällä lasia hiontaprosessissa kosketuksessa metallisten "päällysten" kanssa, mitä seuraa kiillotus tällä samalla 35 tekniikalla, joka soveltuu vyöhykelinsseihin ja jolla saavutetaan samat rajat tuloksen suhteen.

Mainitut rajat arvioidaan (kokonaisuutena) nykyään olevan 90921 13 +/- 1/8 dioptria, esim. vertaa V. Ronchi, "Lenses for spectacles", Zanichelli, 1962. Mainitut rajat ovat kuitenkin täysin sopimattomia sellaisten kaarevien linssien tekemiseksi, jotka täyttäisivät tämän keksinnön tavoitteet. Toisaalta 5 on hyvin tunnettua, että optisen valmistuksen prosessit, ts. hionta ja kiillotus tarkemmin valvotuissa olosuhteissa mahdollistavat tarkkuuden saavuttamisen, joka on mikrometrin kymmenesosia, jota tarkkuusoptiikat vaativat ja joka on enemmänkin kuin sopiva dikroiittisiin kennoihin.

10 Läpäisevyydeltään aseteltavien silmälasien toteuttamiseksi ehdotetaan siten käytettäväksi linssejä, jotka prosessoidaan ainakin sisäpuoleltaan edellä mainitulla parannetulla tekniikalla ja sellaisella tarkkuudella, ettei synny mitta- ja 15 kaarevuuseroja verrattuna ideaalipintaan, rajoitettuna vastaavasti muutaman mikrometrin ja muutaman mikrometri/cm2 sisään.

Mainitut linssit tehdään lasista tai muovimateriaalista ja 20 edullisesti käsitellään tai värjätään sillä tavoin, että ne absorboivat ultraviolettisäteitä samoin kuin suojaavat di-kroiittisia värejä menettämästä väriään.

Sitä paitsi tämän keksinnön mukaisissa silmälaseissa edellä 25 mainitut välineet sähköjännitteen tuomiseksi muodostetaan elektronisella piirillä, joka synnyttää kennon napoihin aseteltavan jännitteen, jonka tehollinen arvo on korkeampi kuin kynnysarvo, ei sisällä mitään tasavirtakomponentteja ja jolla on riittävän suuri taajuus, jottei ioneja kulkeudu neste-30 kiteeseen.

Edullisesti mainittu elektroninen piiri sisältää induktorin, joka on sähköisesti resonanssissa kennon kapasitanssien kanssa.

35 Sähköisen piirin synnyttämä jännite asetellaan käsin ja/tai automaattisin välinein. Viimemainitut voidaan muodostaa erityisesti sähköpiirissä, valokennon käynnistämänä.

14 Käsikäyttö voidaan sitä vastoin muodostaa sähköpiireillä, joita säädetään kevyesti painettavilla näppäimillä tai potentiometrillä joko muuttuvan kondensaattorin tai muuttuvan induktanssin, tai näiden minkä tahansa yhdistelmän välityk-5 sellä.

Tämän lisäksi, mitä tulee näiden muotoon, tämän keksinnön mukaiset silmälasit voidaan toteuttaa, paitsi kahden erillisen linssin avulla, yhdellä jatkuvalla elementillä, joka on 10 muovimateriaalia ja visiirin muotoinen.

Oheisten piirustusten kuvio 1 esittää esimerkinomaisesti toiminnan yksinkertaistettua kaaviota tämän keksinnön mukaisia silmälaseja varten.

15

Kuviossa on yleisesti viitenumerolla merkitty 1 nestekide-kenno, joka muodostaa yhden linssin, viitenumerolla 2 on esitetty molemmat lasia tai muovimateriaalia olevat alustat, jotka on suljettu hartsilla tai sulattamalla kohdassa 3 sil-20 lä tavoin, että muodostuu välitila 4, joka on täytetty nestekiteellä ja soveltuu muodostettavaksi dikroiittiseksi kennoksi .

Pinnoille 5 on sijoitettu läpinäkyvä johtava kerros samoin 25 kuin kerrokset, jotka vaaditaan nestekiteen suuntaamiseksi samoin kuin mainittujen pintojen väliin sijoitetut välikkeet 6.

Kehäsulussa 3 on pieni katkaisukohta (ei esitetty) sisätilan 30 täyttämiseksi tyhjössä nestekiteellä, joka suljetaan myöhemmin. Mainittu keskeytyskohta voidaan myös korvata millä tahansa reiällä kummassa tahansa laseista.

Viitenumerolla 7 on esitetty liityntöjen kontaktit, joiden 35 kautta kennon 1 molemmat johdot 8 menevät sähköpiiriin 9, joka muodostaa edellä mainitut välineet jännitteen tuomiseksi kennoon. Mainittu piiri synnyttää kennon napoihin aseteltavan jännitteen, jonka tehollinen arvo on korkeampi kuin 90921 15 kynnysarvo, ei sisällä mitään tasavirtakomponentteja ja jolla on riittävän korkea taajuus, jottei se salli ionien tulemista nestekiteeseen.

5 Käytännössä yhdestä paristosta muodostuva voimanlähde 10 piirin syöttämiseksi voi puuttua, jos valokenno 11 synnyttää riittävästi tehoa. Valokenno 11 ja käsisäätövälineet 12 jännitteen asettelemiseksi, jotka voivat esim. olla kevyesti kosketeltavilla näppäimillä säädettävä sähköinen piiri, mah-10 dollistavat, yhdessä tai vaihtoehtoisesti, piirin synnyttämän jännitteen asettelemisen ja samalla linssin läpäisevyyden asettelemisen.

Esitetty laite on sopivan kehyksen tukema silmälaseja var-15 ten, jotka voivat sisältää miniatyyripiirin tai vaihtoehtoisesti piiri voi sisältyä pieneen koteloon, joka riippuu sangoista ketjun välityksellä.

Tätä keksintöä kuvataan nyt havainnollistavasti ja ei-ra-20 joittavasti seuraavissa esimerkeissä, jotka koskevat joitakin sen erityisiä toteutusmuotoja.

Esimerkki 1 Läpinäkyvät linssit (mahdollisesti vyöhykkeiset), jotka on 25 valmistettu lasista tai orgaanisesta materiaalista, joka tunnetaan merkillä CR39, joka on värjätty sen ollessa edelleen sulassa tilassa sillä tavoin, että se absorboi ultraviolettisäteitä ja joiden paksuus on noin 0,7 mm lasin kyseessä ollen ja noin 1 mm muovin kyseessä ollen, työstetään 30 pareittain käyryyseroon noin 1 μιη/cm2 US-patentin 4 150 878 (Barzilai, Maltese ja Ottavi) mukaisesti niiltä pinnoilta, joiden on tarkoitus sulkea nestekide ja ne on ulkoreunasta muotoiltu kehysten muotoisiksi.

35 Sisäpinnat aktivoidaan "plasmaetsauksella" ja käsittelemällä "magnetronisputteroinnilla" kerrostamalla ensin 0,1 μια paksu Al203-estokerros ja sitten toinen kerros, joka on noin 0,1 16 μπι paksu ja indium- ja tinaoksidia (ITO) , jonka pinta-resistanssi on noin 100 ohmia/cm2 ja läpäisevyys parempi kuin 85 %. Mainittu käsittely suoritetaan myös reunoissa, joihin seuraavaksi höyrystetään hieman kultaa kontaktialueiden ai-5 kaansaamiseksi. Vielä höyrystämällä tyhjössä termisesti 0,04 /im SiO:ta osumiskulmassa, joka on noin 60° pintanormaalista, mitä seuraa hankaaminen hiovalla aineella, voidaan saavuttaa pinnat, jotka mahdollistavat lähes vaakasuoran nestekiteen orientaation, jolloin kallistuma on 3° seinämiin 10 verrattuna. Koveran pinnan reunaan nostetaan vielä silkki-painotekniikalla kehärengas epossidihartsia, joka ei ole polymeroitunut (Allestik no 517), jossa on katkeama, jonka läpi nestekide syötetään sisään. Hyvin lyhyitä lasikuituja, joiden halkaisija on 8 /im, sirotetaan kuperalle pinnalle ja 15 edelleen kovera pinta painetaan edellisen päälle. Mainitut toimenpiteet suoritetaan loppuun sulkemalla tyhjössä linssin sisältävä termoplastisen materiaalin paketti. Tällöin seuraa hartsin kovettuminen lämpötilassa 80°C viiden tunnin ajan. Sisäpinnat puristuvat välikkeisiin ja näin saavutetaan ha-20 luttu tasaisuus sisätilan paksuudessa. Pistekide syötetään sitten tyhjössä.

Mainittu toimenpide toteutetaan noin 80°C:ssa ja tyhjökam-miossa upottamalla riittäväksi ajaksi (joiksikin minuuteik-23 si) nestekiteeseen se linssin reuna, jossa liimauksen epäjatkuvuus esiintyy. Mainittu epäjatkuvuus suljetaan lopuksi jollakin hartsilla.

Käytetään nestekidettä, jolla on positiivinen dielektrinen 30 anisotropia Δε = 5 ja alhainen kahtaistaittuminen (Αη = 0,08), lisättynä dikroiittisella väriaineella ja kiraali-lisäaineella. Kehyksen rakenne on täysin riippumaton. Kuten on nähtävissä oheisesta kuviosta 2, tämä on tehtävissä kolmesta osasta (1, 2 ja 3), jotka on saranoitu erityisillä 35 platinapäällysteisillä metallisaranoilla 4 ja 5, joissa on useita erillisiä sähkölaitoksia. Jokunen saranoista (5) on lisäksi rakennettu sillä tavoin, että se katkaisee piirien syötön, kun se suljetaan. Keskiosa 2 muodostuu hiilikuidulla 90921 17 kyllästetystä hartsisydämestä (paksuudeltaan yksi millimetri) , joka on laminoitu kupariliityntäkerrosten kanssa ja vastaavan saranaelementin kanssa ja mainitut osat on vuorattu hartsiin. Tämän jälkeen linssi 9 puristusmuovataan kehyk-5 sen keskiosaan, joka on tätä tarkoitusta varten muodostettu alemmasta osastaan termoplastisesta hartsista. Kuvattava sankojen rakenne mahdollistaa niiden kuumataivutuksen, jotta ne sopivat kenelle tahansa käyttäjälle.

10 Tällä tavoin saadaan silmälasit, jotka painavat noin 55 g, ovat normaalisti tummat, jolloin läpäisevyys on 15-25 % vastaavasti valonsäteille, jotka ovat kohtisuorassa tai 45° kulmassa pintaan nähden. Mainitut arvot voidaan asetella maksimiläpäisevyyksiin, jotka ovat vastaavasti 70-60 %, kun 15 maksimijännite tuodaan linsseihin.

Integroitu piiri säätää automaattisesti linssien läpäisevyyden; edelleen käyttäjällä on mahdollisuus painamalla kahta painonappia 10 vaalentaa tai tummentaa niitä. Linssit voivat 20 toimia lämpötilavälillä 5-40°C kyseisellä nestekiteellä ja pariston kestoikä on ainakin 200 tuntia riippuen käyttöolosuhteista.

Esimerkki 2 25 Esitetyn konstruktion lisämuunnelma ja valmistettuna, kuten tavanomainen painettu piiri Tällaiseen sisäkkeeseen on juotettu sähköiset komponentit ja jousikontaktit linssejä varten. Molenqpien linssien väliseen 30 vyöhykkeeseen 6 on sijoitettu monoliittinen integroitu piiri, joka itse toimii myös valokennona, sekä erilliset komponentit. Kuumamuovausmenetelmällä on levitetty kaksi ulkoista kerrosta termoplastista hartsia. Sangat 1 ja 3 on valmistettu termoplastisesta hartsista ja niissä on paikka 35 litiumparistolle 7 ja ferriittimikromuuntajalle 8 päätyosis-saan. Muuntajan 8 tarkoituksena on minimoida sähkön kulutusta ja mahdollistaa sellaisen pariston 7 käyttö, jonka jännite on alempi kuin nestekiteen kynnysjännite.

On käytetty erityisvalmisteista mikromuuntajaa, jonka ha- jainduktanssi on resonanssissa nestekidekennojen kapasitans sin kanssa pilottitaajuudella.

18 5 Jännitteen amplitudin säätö toisiopuolella saavutetaan muuttamalla niiden pulssien kestoaikaa, jotka aktivoivat ensiö-puolta.

Jokainen liitosjousi on valmistettu vain yhdestä teräskappa-10 leesta yhdessä elektroniikan kanssa, joka soveltuu myös korjaavaa tyyppiä oleviin linsseihin, samoin kuin silmälaseihin, joita pidetään pitkähköjä aikoja, mahdollistaa erilaisten suuntaavien kerrosten ja erilaisten nestekiteiden käytön. Tässä tapauksessa sivuava höyrystys toteutetaan lämpö-15 tilassa 80°C käyttäen CaF2:a ja sitä seuraa pintakäsittely upottamalla laimennettuun DMOAP-liuokseen (N,N-dimetyyli-N-oktadekyyli- 3 -amino-propyylitrimetoksyylikloridi).

Nestekiteenä käytetään seosta, jolla on alhainen kahtais-20 taittuminen (Αη = 0,08) ja negatiivinen dielektrinen aniso-tropia (Δε = -1,5), sekä kiraalilisäaineita sekä jotakin dikroiittista väriainetta.

Integroitu valodiodi on erikseen yhdistetty piirin lop-25 puosaan sillä tavoin, että sen toiminta muuttuu käänteiseksi. Tällä tavoin saavutetaan silmälasit, jotka normaalisti ovat kirkkaat (80-70 %), jotka kykenevät tummumaan 30-40 %:iin (kohtisuoraan suuntaan ja siihen nähden vastaavasti 45° kallistuneena). Pariston kestoikä riippuu käyttöolosuh-30 teista ja se näyttää olevan vähintään 400 tuntia.

Esimerkki 3

Toinen konstruktioesimerkki ottaa käyttöön laminoidut levyt, jotka on tehty läpinäkyvästä ja joustavasta muovimateriaa-35 lista nestekiteen rajaamiseksi. Tällä tavoin saavutetaan visiirityyppiset silmälasit, joissa linssit on korvattu jatkuvalla elementillä, kuten näkyy oheisesta kuviosta 3. Mainitussa kuviossa elementit, jotka vastaavat kuviossa 2 esi- 90921 19 tettyjä, on merkitty samoilla numeroilla. Silmälasien keskiosa on rakennettu laminointiprosessilla, jossa joitakin kerroksia polyesterihartsia (Mylar) on koottu yhteen neste-kiteen kanssa ja epossiliimalla. Käytetään jatkuvaa valmis-5 tusprosessia, jolloin lähdetään kalvoksi tehdyn Mylarin, jonka paksuus on 0,5 mm, nauhoista, jotka pannaan menemään tyhjökammion läpi ja koneisiin, joissa niihin kohdistetaan samat käsittelyt, jotka on jo kuvattu. Tässä tapauksessa sisätilan paksuuden tasaisuus taataan sisäisen puristuksen 10 jäänteellä nestekiteellä täytön jälkeen ja epossihartsin polymeroinnilla. Viimeksi mainittu tapahtuu muotissa, jossa pinnat liimataan niiden lopulliseen kaarevaan muotoon sen jälkeen, kun ne on leikattu nauhasta haluttuun muotoon. Johtavat jäljet on upotettuna laminaattiin ja siten saavutetaan 15 visiiri 9, joka on sylinterimäisesti taivutettu kuten näkyy kuviosta. Nämä liimataan kaareen 2, joka kannattaa piirejä ja saranoita 4 ja 5 yhdistäen ne sankoihin 1 ja 3, jotka on toteutettu, kuten edellisessä tapauksessa. Tällä tavoin saavutetaan varsien rakenne (40 g), joka on myös taloudellisem-20 paa siinä tapauksessa, että tuotanto on riittävän suurimit-takaavaista.

Claims

2. Patenttivaatimuksen l mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että kierteen nousu on 1,1-1,7 kertaa kennon paksuus ja että spontaani kokonaiskiertymä on välillä 6/10 ja 9/10 360°:n kulmasta.
3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että suuntautuminen on sellainen, että kide-molekyylit poikkeavat pystysuorasta l°-10°:n kulman verran.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukaiset silmälasit, tunnetut 25 siitä, että suuntautuminen on sellainen, että kidemolekyylit poikkeavat pystysuorasta 2°-5°:n kulman verran.
5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukaiset silmäla sit, tunnetut siitä, että suuntautuminen on sellainen, että 30 kidemolekyylit on sovitettu pystytasoihin, joiden suuntautuminen läpi solun paksuuden on siirrettynä kulmalla, joka on lähellä nestekiteen spontaania kokonaiskiertymää.
6. Läpäisevyydeltään aseteltavat silmälasit, jotka si- 35 sältävät linssit, jotka on muodostettu ei-diffusoivista nes- tekidekennoista, laitteen jännitteen tuomiseksi kennoihin ja laitteen jännitteen säätämiseksi, tunnetut siitä, että kennot ovat kolesteeris-nemaattisia faasia muuttavia dikroiit- 90921 tisia nestekidekennoja, jotka absorboivat valoa lepotilassa ja läpäisevät sitä virittyneessä tilassa, jolloin nestekiteellä on kahtaistaittuminen pienempi kuin 0,12 ja positiivinen dielektrinen anisotropia, ja että ainakin yhdelle sei-5 nämäkiteelle tulee aksiaalisuuntaus, joka on yhdensuuntainen tai lähes yhdensuuntainen seinämän kanssa, ennalta kiinnitetyn suunnan mukaisesti, ja että kierteen nousun arvo on suurempi kuin puolet itse kennon paksuudesta ja tehollinen kiertymä lepotilassa on 1/4-2 360°:n kierrosta. 10
7. Patenttivaatimuksen 6 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että nestekiteen tehollinen kokonaiskiertymä lepotilassa kennon paksuuden läpi on välillä 1/2 - 3/2 360°C:n kierrosta. 15
8. Patenttivaatimusten 6 ja 7 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että suuntautuminen on sellainen, että kide-molekyylit muodostavat vaakasuunnan kanssa kulman, joka ei ole suurempi kuin 25°. 20
9. Patenttivaatimuksen 8 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että suuntautuminen on sellainen, että kidemolekyylit muodostavat vaakasuunnan kanssa kulman, joka on 2-15°.
10. Patenttivaatimusten 1-9 mukaiset silmälasit, tunne tut siitä, että laite sähköjännitteen tuomiseksi muodostuu sähköisestä piiristä, joka synnyttää kennon napoihin säädettävän jännitteen, jonka tehollinen arvo on suurempi kuin kynnysarvo eikä sisällä mitään tasavirtakomponentteja ja 30 joka on taajuudeltaan riittävän suuri, jottei se mahdollista ionien pääsyä nestekiteeseen.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että laite jännitteen tuomiseksi sisältää induk-35 tanssin, joka on sähköisesti resonanssissa kennojen kapasitanssin kanssa.
12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että sähköpiirin synnyttämää jännitettä säädetään käsin ja/tai automaattisella laitteella.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukaiset silmälasit, tunne tut siitä, että automaattinen laite jännitteen säätämiseksi muodostuu elektronisista piireistä, joita käyttää valokenno.
14. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukaiset silmälasit, 10 tunnetut siitä, että käsisäätöinen laite jännitteen säätämiseksi sisältää jonkin elektronisen piirin, jota ohjataan kevyesti kosketettavilla näppäimillä.
15. Patenttivaatimuksen 12 tai 13 mukaiset silmälasit, 15 tunnetut siitä, että käsisäätöinen laite jännitteen säätämiseksi sisältää potentiometrin.
16. Patenttivaatimusten 12 ja 13 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että käsisäätöinen laite jännitteen säätämi- 20 seksi sisältää muuttuvan kondensaattorin.
17. Patenttivaatimusten 12 ja 13 mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että käsisäätöinen laite jännitteen säätämiseksi sisältää muuttuvan induktanssin. 25
18. Minkä tahansa edeltävän patenttivaatimuksen mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että lasi tai muovimateriaali on käsitelty tai värjätty sillä tavoin, että se absorboi ultraviolettisäteitä. 30
19. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukaiset silmälasit, tunnetut siitä, että kennojen alusta on tehty lasia tai muovimateriaalia olevista kaarevista silmälasi-linsseistä, jotka on työstetty ainakin sisäpuoleltaan niin 35 tarkasti, että päästään mitta- ja kaarevuuseroon verrattuna ideaalipintaan, joka ero pysyy vastaavasti muutaman mikro-metrin ja muutaman mikrometri/cm2 sisällä. 90921
20. Patenttivaatimusten 1-18 mukaiset silmälasit, tunne tut siitä, että linssit on tehty vain yhdestä jatkuvasta elementistä, joka on muotoiltu visiirin muotoiseksi tai häikäisysuojaksi muodostetusta muovimateriaalista. 5