TW201925887A - 穿透率可變裝置以及眼用佩戴品 - Google Patents

穿透率可變裝置以及眼用佩戴品 Download PDF

Info

Publication number
TW201925887A
TW201925887A TW107138454A TW107138454A TW201925887A TW 201925887 A TW201925887 A TW 201925887A TW 107138454 A TW107138454 A TW 107138454A TW 107138454 A TW107138454 A TW 107138454A TW 201925887 A TW201925887 A TW 201925887A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
body layer
alignment film
guest
layer
Prior art date
Application number
TW107138454A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI680336B (zh
Inventor
林恩政
瑟極 巴利耶
吳東炫
柳正善
金眞弘
李玹準
金旼俊
Original Assignee
南韓商Lg化學股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商Lg化學股份有限公司 filed Critical 南韓商Lg化學股份有限公司
Publication of TW201925887A publication Critical patent/TW201925887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI680336B publication Critical patent/TWI680336B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02CSPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00Optical parts
    • G02C7/12Polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13475Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which at least one liquid crystal cell or layer is doped with a pleochroic dye, e.g. GH-LC cell
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • G02B27/0172Head mounted characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02CSPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00Optical parts
    • G02C7/10Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses
    • G02C7/101Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses having an electro-optical light valve
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本申請案是關於一種穿透率可變裝置及其用途。本申請案的穿透率可變裝置可在透明狀態與黑色狀態之間切換,可在透明狀態下呈現高穿透率且在黑色狀態下呈現高屏蔽率,且即使在側傾角處亦可呈現高對比度,且在所有方向上呈現極佳視角對稱性。本申請案的此穿透率可變裝置可應用於各種應用,所述各種應用包含需要調節穿透率的各種建築用或汽車用材料,或眼用佩戴品,諸如用於擴增實境體驗或運動的護目鏡、太陽鏡或頭盔。

Description

穿透率可變裝置
本申請案主張2017年10月31日申請的韓國專利申請案第10-2017-0143741號的優先權益,所述申請案的揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
本申請案是關於一種穿透率可變裝置。
使用所謂的GH單元(客體主體單元(Guest host cell))的穿透率可變裝置為已知的(例如專利文獻1),向所述GH單元應用主體材料(host material)與二色性染料客體(dichroic dye guest)之混合物,所述主體材料主要為液晶化合物。
此穿透率可變裝置應用於各種應用,所述各種應用包含諸如太陽鏡的眼用佩戴品(eyewear)、建築物外壁、車輛天窗以及類似物。近年來,亦已研究穿透率可變元件對用於所謂的擴增實境(augmented reality;AR)體驗的眼用佩戴品的應用。
此穿透率可變裝置藉由調節GH單元中的二色性染料客體的定向來調節穿透率。
此穿透率可變裝置具有的問題是視角特性不佳。舉例而言,若藉由使兩個GH單元交疊且隨後使相應GH單元的光軸交叉來實施黑色狀態,則存在一問題:即使在水平方向上的視角特性為對稱的時,豎直方向上的視角特性亦偏移至一個側面。
<先前文獻>
<專利文獻>
(專利文獻1)歐洲未審查專利公開案第0022311號
[技術問題 ]
本申請案使關於一種穿透率可變裝置,且在一個實例中,一個目的是提供一種其中以全向視角固定對稱性的穿透率可變裝置及其用途。
[技術解決方案 ]
本申請案是關於一種穿透率可變裝置。術語穿透率可變裝置可意指設計成能夠在高穿透率狀態與低穿透率狀態之間切換的裝置。如下文所描述,在包括至少兩個客體-主體(Guest-Host)單元(在下文中,GH單元)的結構中,可藉由調節每一GH單元中的二色性染料的定向來實現狀態之間的切換。
在本申請案中,高穿透率狀態可稱為透明狀態,且低穿透率狀態可稱為黑色狀態。舉例而言,透明狀態可意指裝置對於豎直光的線性光穿透率為40%或大於40%的狀態,且黑色狀態可意指裝置對於豎直光的線性光穿透率為10%或小於10%的狀態。本文中,在穿透率可變裝置呈膜或薄片形式的情況下,豎直光是在平行於所述膜或所述薄片表面的法線方向的方向上入射的光,且豎直光的線性光穿透率為在入射於膜或薄片表面上的豎直光中亦在平行於的法線方向的方向上透射的光的百分比。
在另一實例中,透明狀態下的豎直光的線性光穿透率可為約100%或小於100%、約95%或小於95%、90%或小於90%、85%或小於85%、80%或小於80%、75%或小於75%、70%或小於70%、65%或小於65%,或60%或小於60%,或可為45%或大於45%、50%或大於50%,或55%或大於55%。在另一實例中,黑色狀態下的豎直光的線性光穿透率可為約8%或小於8%、7%或小於7%、6%或小於6%,或約5.5%或小於5.5%,且亦可為0%或大於0%、1%或大於1%、2%或大於2%、3%或大於3%,或4%或大於4%。
本申請案的穿透率可變裝置可即使在全向視角中亦確保對稱性以及此穿透率特性。
穿透率可為可見光的波長範圍(亦即為400奈米至700奈米(nm)的波長範圍)內的任何波長的光的數值,或整個波長的光的數值​​的平均值。
上文所提及之透明狀態下的線性光穿透率是穿透率可變裝置的相關穿透率最高的狀態下的穿透率,且黑色狀態下的線性穿透率是穿透率可變裝置的穿透率最低的狀態下的穿透率。
例示性穿透率可變裝置可包括第一GH單元及第二GH單元。在本申請案中,術語GH單元是包括含有主體(host)材料與二色性染料(dichroic dye)客體材料之混合物的部位的單元,此意指單元能夠藉由控制混合物中的二色性染料客體的定向來調節光穿透率。本文中,液晶化合物通常應用為主體材料。下文中,在本說明書中,為液晶化合物的主體材料可稱為液晶主體。再者,含有主體材料與二色性染料客體材料之混合物的部位在本文中可稱為GH層。因此,第一GH單元及第二GH單元可分別包括第一GH層及第二GH層。
在本申請案中,第一GH層及第二GH層以彼此疊加的狀態含於裝置中。相應地,透射穿過第一GH層的光可入射於第二GH層上,且相對而言,透射穿過第二GH層的光亦可入射於第一GH層上。
圖1是示意性地示出第一GH層10及第二GH層20如上所述彼此重疊的狀態的圖。此結構在本文中可稱為雙單元(double cell)結構。如圖1中所示,待於下文描述的相位差元件30可存在於第一GH層10與第二GH層20之間。
在本申請案中,第一GH層及第二GH層可各自包括至少一液晶化合物。液晶化合物可包含為主體材料。在無任何特定限制的情況下,可根據本申請案選擇合適的種類作為液晶化合物。在一個實例中,向列型液晶化合物可用作液晶化合物。液晶化合物可以是非反應性液晶化合物。非反應性液晶化合物可意指不具有可聚合基團的液晶化合物。本文中,可聚合基團可藉由下述者例示:丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯基、甲基丙烯醯氧基、羧基、羥基、乙烯基或環氧基以及類似基團,但不限於此,且可聚合基團可包含已知為可聚合基團的已知官能基。
包含於GH層中的液晶化合物可具有正介電常數各向異性或負介電各向異性。在本申請案中,術語「介電常數各向異性(dielectric constant anisotropy)」可意指液晶分子的非常介電常數(εe ,extraordinary dielectric anisotropy,長軸方向上的介電常數)與尋常介電常數(εo ,ordinary dielectric anisotropy,短軸方向上的介電常數)之間的差。液晶化合物的介電常數各向異性可例如在±40內、±30內、±10內、±7內、±5內或±3內範圍內。在將液晶化合物的介電常數各向異性控制在上述範圍內時,就液晶元件的驅動效率而言,其可能為有利的。
可考慮目標物理性質,例如穿透率可變裝置的透射特性、對比度以及類似物來恰當地選擇存在於GH層的液晶化合物的折射率各向異性。術語「折射率各向異性」可意指液晶化合物的非常折射率(extraordinary refractive index)與尋常折射率(ordinary refractive index)之間的差。液晶化合物的折射率各向異性可在例如0.1或大於0.1、0.12或大於0.12、或0.15或大於0.15至0.23或小於0.23、或0.25或小於0.25、或0.3或小於0.3範圍內。
除非另外說明,否則術語折射率在本文中是基於波長為約550奈米的光的折射率。
此外,在本說明書中所提及的物理性質當中,當所量測溫度及/或壓力影響其物理性質的值時,除非另外說明,否則相關物理性質意指在常溫及/或標準壓力下量測的物理性質。
在本申請案中,術語常溫是在不升溫或降溫的情況下的自然溫度,其可意指例如在約10℃至30℃範圍內的任一溫度,或約25℃或23℃左右的溫度。
在本申請案中,術語標準壓力為在不特別減小或增大壓力時的壓力,其通常可為一大氣壓左右,諸如常壓。
GH層可更包括二色性染料。所述染料可包含為客體材料。二色性染料可用於例如取決於主體材料的定向而控制裝置的穿透率。在本申請案中,術語「染料」可意指能夠在可見光區域內的至少一部分範圍或整個範圍(例如在400奈米至700奈米的波長範圍內)中強烈地吸收光及/或使光變形的材料,且術語「二色性染料」可意指能夠在可見光區域的至少一部分範圍或整個範圍中各向異性吸收光的材料。
舉例而言,已知為具有能夠取決於液晶化合物的配向狀態藉由所謂的主體客體(host guest)效應而配向的性質的已知染料可選擇且使用為二色性染料。此二色性染料的實例包含所謂的偶氮染料、蒽醌染料、次甲基染料、次甲基偶氮染料、花青染料、萘醌染料、四嗪染料、伸苯基染料、聯四芮染料、苯并噻二唑染料、二酮基吡咯并吡咯染料、方酸染料或吡咯亞甲基染料,以及類似染料,但本申請案中可應用的染料不限於此。舉例而言,黑色染料(black dye)可用作二色性染料。此染料已知為例如偶氮染料或蒽醌染料以及類似染料,但不限於此。
具有為5或大於5、6或大於6或7或大於7的二色性比率(dichroic ratio)的染料可用作二色性染料,所述二色性比率亦即藉由使平行於二色性染料的長軸方向的偏光的吸收率除以平行於垂直於所述長軸方向的方向的偏光的吸收率而獲得的值。所述染料可在可見光區域的波長範圍內(例如在為約380奈米至700奈米或約400奈米至700奈米的波長範圍內)的波長的至少一部分或任一波長中滿足二色性比率。二色性比率的上限可為例如20或小於20、18或小於18、16或小於16或14或小於14左右。
可根據目標物理性質,例如穿透率可變特性來恰當地選擇GH層中的二色性染料的比率。舉例而言,二色性染料在GH層中可以0.01重量%或大於0.01重量%、0.1重量%或大於0.1重量%、0.2重量%或大於0.2重量%、0.3重量%或大於0.3重量%、0.4重量%或大於0.4重量%、0.5重量%或大於0.5重量%、0.6重量%或大於0.6重量%、0.7重量%或大於0.7重量%、0.8重量%或大於0.8重量%、0.9重量%或大於0.9重量%或1.0重量%或大於1.0重量%的比率存在。GH層中的二色性染料的比率的上限可為例如2重量%或小於2重量%、1.9重量%或小於1.9重量%、1.8重量%或小於1.8重量%、1.7重量%或小於1.7重量%、1.6重量%或小於1.6重量%、1.5重量%或小於1.5重量%、1.4重量%或小於1.4重量%、1.3重量%或小於1.3重量%、1.2重量%或小於1.2重量%或1.1重量%或小於1.1重量%。
若需要,GH層除了所述組分以外可更包括已知GH層的形成中所使用的視情況選用的添加材料。
雙單元中的GH層可同時各自具有約0.5或大於0.5的各向異性度(R)。
各向異性度(R)是由平行於液晶主體的配向方向(alignment direction)偏振的光束的吸光度(E(p))及垂直於液晶主體的配向方向偏振的光束的吸光度(E(s))而獲得的值,可用以下文獻中呈現的方式量測所述值:光學及光譜學中的偏光(Polarized Light in Optics and Spectroscopy),D.S.利格等人(D.S. Kliger et al.),學術出版社(Academic Press),1990年。
在另一實例中,各向異性度(R)可為約0.55或大於0.55、0.6或大於0.6或0.65或大於0.65。各向異性度(R)可為例如約0.9或小於0.9、約0.85或小於0.85、約0.8或小於0.8、約0.75或小於0.75或約0.7或小於0.7。
可藉由控制GH單元的種類,例如液晶化合物(主體)的種類、各向異性染料的種類及比率或GH單元的厚度以及類似物來達成此各向異性度(R)。
在通過上述範圍內的各向異性度(R)使用較低能量時藉由增大透明狀態與黑色狀態之間的穿透率中的差,有可能提供具有高對比度的膜。
各自包括GH層第一GH單元及第二GH單元可彼此重疊以包含於穿透率可變裝置中。GH層中的液晶主體可以定向狀態存在。取決於此液晶主體的定向,二色性染料客體亦可以定向。舉例而言,GH單元中的每一者可具有光軸。本文中,光軸意指例如液晶主體材料的導向器(director)的平均配向方向。本文中,導向器的配向方向在諸如向列型液晶化合物的棒狀(rod)液晶化合物的情況下可意指所述導向器的長軸方向,且在諸如盤形液晶的盤形化合物的情況下可意指相關盤平面的法線方向。GH單元中的光軸的含義及確定相關光軸的方式為吾人所知,且本申請案中可應用如上所述的已知內容物。
舉例而言,通常根據配向膜的配向方向確定光軸,且可按以下方式為GH單元量測所述光軸。舉例而言,可藉由在GH單元水平地定向於GH單元的一個側面上的狀態下安置線性偏光片且在使偏光片旋轉360度時量測穿透率來確定所述光軸。亦即,在此狀態下使光輻射至GH單元或線性偏光片側面時,可藉由量測另一側面處的亮度(穿透率)來確定光軸的方向。舉例而言,當穿透率在使偏光片旋轉360度的過程中降至最低時,可將垂直或豎直於偏光片的吸收軸的角度定義為光軸的方向。
在一個實例中,穿透率可變裝置中的第一GH單元及第二GH單元的光軸可在施加電壓的狀態或不施加電壓的狀態下豎直或平行於每一GH單元。亦即,GH單元中的GH層的液晶主體可在施加電壓或不施加電壓的狀態下豎直地定向或水平地定向。
在一個實例中,可在兩個GH層的所有液晶主體水平地定向時實施上文所描述的黑色模式。在本說明書中,術語豎直、正交、水平或平行意指實質上豎直、正交、水平或平行,且例如,豎直或正交的含義包含自90度存在±10度內、±9度內、±8度內、±7度內、±6度內、±5度內、±4度內、±3度內、±2度內、±1度內或±0.5度內的偏差的情況,且水平或平行的含義包含自180度存在±10度內、±9度內、±8度內、±7度內、±6度內、±5度內、±4度內、±3度內、±2度內、±1度內或±0.5度內的偏差的情況。光軸垂直於GH單元的實情可為藉由GH單元的表面與光軸形成的角度為垂直的或正交的情況,且光軸水平於GH單元的實情可意指GH單元的表面與光軸彼此水平或彼此平行。
在一個實例中,在兩個GH層的所有液晶主體水平地定向的黑色模式中,當在GH層平面的法線方向上觀測時,第一GH層及第二GH層的液晶主體的光軸可彼此平行。另外,當在垂直於法線方向的方向上觀測時(即當自側面觀測時),黑色模式中的水平地定向的液晶主體的傾斜方向(tilt direction)可彼此交叉。亦即,第一GH層的液晶主體的傾斜方向與第二GH層的液晶主體的傾斜方向彼此交叉。在側面觀測時,亦可在各個方向上觀測穿透率可變裝置,其中可在此等方向當中的至少一個方向上橫向觀測時確認交叉的傾斜方向。
本文中,例如在膜形GH層或薄片形GH層的情況下,GH層平面的法線方向上的觀測意指在厚度方向上觀測,亦即,在連接主表面與主表面的最短距離的方向上觀測的情況。
圖2示出當在厚度方向上觀測時第一GH層的光軸(虛線)與第二GH層的光軸(實線)的配置,且所述兩者如圖中所示大致平行。
本文中,例如在膜形GH層或薄片形GH層的情況下,垂直於GH層平面的法線方向的方向上的觀測意指在垂直於厚度方向的方向上(亦即,自側面)觀測的情況。
圖3是自側面觀測彼此交疊的第一GH單元10與第二GH單元20的情況,且在此情況中,第一GH單元10的液晶主體的傾斜方向(實線)與第二GH單元20的傾斜方向(虛線)彼此交叉(cross),如圖3中所示。
在圖3中,亦同時示出上文所描述的相位差元件30及配向膜41、42、43、44。
經由上述定向,可實現其中確保所有方向上的視角的對稱性的裝置。
舉例而言,當在不施加電壓的狀態下GH單元的光軸與GH單元正交時,此定向狀態可在光軸定向為平行於GH單元時藉由電壓施加實現,且相反地,當在不施加電壓的狀態下GH單元的光軸平行於GH單元時,可藉由電壓施加來定向光軸,使得光軸與GH單元正交,同時維持定向狀態。在如上所述不施加電壓時液晶主體豎直地定向的情況下,實現所謂的正常透明模式(Normally Transparent Mode)的元件,且在不施加電壓時液晶主體水平地定向的情況下,實現正常黑色模式(Normally Black Mode)的元件。不論穿透率可變裝置設計處於正常透明模式或是正常黑色模式,可取決於待使用的液晶主體的類型來確定配向膜及/或電極層的位置。
如圖3中所示,藉由彼此交叉的第一GH層及第二GH層的傾斜方向形成的角的較小角度可在0.5度至10度範圍內。在另一實例中,所述角度可為1度或大於1度、2度或大於2度、3度或大於3度、4度或大於4度或5度或大於5度,或可為9度或小於9度、8度或小於8度、7度或小於7度或6.5度或小於6.5度左右。
本文中,藉由交叉的傾斜方向形成的角的較小角度意指藉由彼此交叉的兩個傾斜方向形成的角的較小角度A,例如圖4中所示。在本說明書中量測角度A的方式不受特定限制。舉例而言,在根據液晶主體的水平定向相對於各個GH層或GH單元確認傾斜角之後,可經由對於GH層或GH單元兩者確認的值​​來獲得所述角度。此時,相對於各個GH層或GH單元確認傾斜角的方法為已知的,其中舉例而言,可應用諸如晶體旋轉方法(Crystal Rotation Method)的方法,且在另一實例中,藉由在沿配向膜的配向方向(摩擦(rubbing)方向等)的極性角度(polar angle)方向上轉換相位差或穿透率來確認傾斜角度的方法亦為可能的。
在本申請案中,實施如上所述的定向狀態的方法不受特定限制,且例如,可藉由利用已知為在液晶主體水平地定向時給出傾斜角(tilt angle)的已知方法來實施定向狀態。
舉例而言,如圖3中所示,第一GH單元及第二GH單元可包括安置於第一GH層10及第二GH層20的兩側上的兩個配向膜41、42、43、44,且在此情況中,可藉由調節配向膜的狀態來達成所述配置。
舉例而言,當配向膜41、42、43、44中的每一者是摩擦配向膜時,如上所述的定向狀態可在如下情況下實現:使用(由於配向膜42、43存在於第一GH層10與第二GH層20之間)在彼此相同的方向上摩擦的配向膜以及使用(由於配向膜41基於第一GH層10存在於與第二GH層20相反的方向上,且配向膜44基於第二GH層20存在於與第二GH層10相反的方向上)在與存在於第一GH層10與第二GH層20之間的配向膜42、43的配向方向相反的方向上摩擦的配向膜。在圖3中,藉由相應配向膜中的箭頭來指示相應配向膜41、42、43、44的此些摩擦方向。
在下文中,出於方便起見,相應配向膜41、42、43、44可稱為第一配向膜41、第二配向膜42、第三配向膜43以及第四配向膜44。
舉例而言,當配向膜41、42、43、44中的每一者是光配向膜時,斜向照射的光配向膜用作光配向膜,然而如上所述的定向狀態可在如下情況下實現:使用(由於配向膜42、43存在於第一GH層10與第二GH層20之間)在彼此相同的方向上斜向照射的配向膜以及使用(由於配向膜41基於第一GH層10存在於與第二GH層20相反的方向上,且配向膜44基於第二GH層20存在於與第二GH層10相反的方向上)在與存在於第一GH層10與第二GH層20之間的配向膜42、43的斜向照射方向相反的方向上斜向照射的配向膜。在通過斜向照射的光配向膜水平定向時給予傾斜角的方法為已知的,且此等方法中的全部可應用於本發明。
在此類方法中,有可能藉由控制摩擦的強度或傾斜照射時的側傾角及/或照射量來達成上文所描述的配置結構。
另一方面,在一個實例中,當GH層的液晶主體豎直地定向時,液晶主體可設計成具有預定範圍內的預傾斜角。
亦即,在,光軸垂直於每一GH單元的狀態下,亦即,在GH單元中的液晶主體豎直地定向的狀態下,單元的光軸可經設計以便具有預定範圍內的預傾斜角及預傾斜方向。
液晶主體的預傾斜角可意指藉由上文所描述的液晶主體的導向器的方向與GH層的平面形成的角。
在一個實例中,預傾斜角可在約70度至90度範圍內。本文中,當預傾斜角為90度時,其可意指液晶主體實質上完全豎直地定向的狀態。
當第一GH單元及第二GH單元的液晶主體皆具有小於90度的預傾斜角時,第一GH單元的預傾斜方向及第二GH單元的預傾斜方向可大致彼此平行。
預傾斜方向可意指預傾斜液晶主體投影在GH層平面上的狀態下的方向。
控制如上所述的GH單元中的液晶主體的預傾斜角及方向的方法不受特定限制,其中可使用例如上文所描述的配向膜來控制所述預傾斜角及所述方向。
亦即,在一個實例中,可經由控制本申請案的穿透率可變裝置中的配向膜的配向方向來調節預傾斜角及預傾斜方向。
預傾斜角可意指藉由液晶分子的導向器相對於水平於配向膜的表面、GH層或GH單元(在下文中,配向膜以及類似物)的平面形成的角,或由配向膜的表面法線方向以及類似物形成的角。
在本說明書中,可以與液晶主體的預傾斜角相同的含義使用配向膜的預傾斜角,且可以與液晶主體的預傾斜方向相同的含義使用配向膜的預傾斜方向。
在一個實例中,第一配向膜至第四配向膜可具有在70度至90度、或70度或大於70度但小於90度範圍內的預傾斜角。當預傾斜角處於上述範圍時,提供具有極佳初始穿透率的穿透率可變裝置為可能的。在一個實例中,預傾斜角可為約71度或大於71度、約72度或大於72度、約73度或大於73度、約74度或大於74度、約75度、約76度、約77度、約78度或大於78度、約79度或大於79度、約80度或大於80度、約81度或大於81度、約82度或大於82度、約83度或大於83度、約84度或大於84度、約85度或大於85度、約86度或大於86度或約87度或大於87度,且可為約88.5度或小於88.5度或約88度或小於88度。
在一個實例中,第一配向膜的預傾斜角可以是基於配向膜的水平平面或類似物在順時針方向或逆時針方向上量測的角,且第二配向膜的預傾斜角可以是在反向方向(亦即,當第一配向膜的預傾斜角在順時針方向上量測時為逆時針方向,或當第一配向膜的預傾斜角在逆時針方向上量測時為順時針方向)上量測的角,或可以是在相同方向上量測的角。
再者,第三配向膜的預傾斜角可以是基於配向膜的水平平面或類似物在順時針方向或逆時針方向上量測的角,且第四配向膜的預傾斜角可以是在反向方向(亦即,當第三配向膜的預傾斜角在順時針方向上量測時為逆時針方向,或當第三配向膜的預傾斜角在逆時針方向上量測時為順時針方向)上量測的角,或可以是在相同方向上量測的角。
預傾斜方向可意指液晶分子的導向器投影在配向膜的水平平面上的方向。
第一配向膜及第二配向膜的預傾斜方向與第三配向膜及第四配向膜的預傾斜方向可彼此水平。
在一個實例中,如上文所提及的預傾斜角及方向可以是在每一GH單元的GH層處於豎直定向狀態的情況下在每一GH層中量測的預傾斜角及方向。
在如上文所描述的描述中,配向膜41、42、43、44中的每一者可以是摩擦配向膜或光配向膜。在摩擦配向膜的情況下,藉由摩擦方向確定配向方向,且在光配向膜的情況下,藉由所照射的光的偏振方向確定所述配向方向。可藉由恰當地調節定向條件(例如根據摩擦定向的摩擦條件或壓力條件)或光學定向條件(例如光的偏振狀態、光的照射角度、光的照射強度以及類似物)來實現配向膜的預傾斜角及預傾斜方向。
舉例而言,當配向膜是摩擦配向膜時,可藉由控制摩擦配向膜的摩擦強度或類似物來達成預傾斜角,且可藉由控制摩擦配向膜的摩擦方向來達成預傾斜方向,其中此達成方法是一種已知方法。此外,在光配向膜的情況下,可藉由配向膜材料、方向、狀態或應用於定向的偏光的強度來達成預傾斜角及預傾斜方向。
在使用摩擦配向膜的情況下,第一配向膜及第二配向膜的摩擦方向可彼此相對,如上文所描述,且第三配向膜及第四配向膜的摩擦方向亦可彼此相對。
摩擦方向可經由量測預傾斜角來確認,其中由於液晶通常沿摩擦方向放置且生成預傾斜角,因此藉由量測預傾斜角來量測摩擦方向為可能的。
藉由如上所述設置預傾斜角及方向,有可能實施在所有方向上具有對稱視角特性的裝置,同時實現透明狀態中的更高穿透率及黑色狀態中的較低穿透率。
在本申請案的穿透率可變裝置中,每一GH單元的特定組態不受特定限制,只要此組態中包含GH層即可。
本申請案的穿透率可變裝置包括如上所述的至少兩個GH單元,且更包括安置在兩個GH單元之間的相位差元件。相應地,在透明模式中,光可依序穿過第一GH單元、相位差元件以及第二GH單元,或可依序穿過第二GH單元、相位差元件以及第一GH單元。
本申請案中可應用的相位差元件的特定種類不受特定限制。在一個實例中,具有λ/2相位延遲特性的相位差元件可用作相位差元件。本文中,具有λ/2相位延遲特性的相位差元件是一種元件,若經線性偏振光入射,則所述元件可將入射光轉換成與入射光大致正交或正交的經線性偏振光並發射。相位差元件可對於例如波長為約550奈米的光具有在200奈米至350奈米範圍內或在220奈米至320奈米範圍內的平面相位差。本文中,相位差元件的平面相位差是藉由使相位差元件中的慢軸方向的折射率(nx)與快軸方向的折射率(ny)之間的差(nx-ny)乘以厚度(d)而獲得的值(d × (nx-ny))。
另一方面,相位差元件對於波長為550奈米的光可具有在-300奈米至300奈米範圍內的厚度方向相位差。相位差元件的厚度方向相位差是藉由使相位差元件中的厚度方向的折射率(nz)與快軸方向的折射率(ny)之間的差(nz-ny)乘以相關相位差元件的厚度(d)而獲得的值(d × (nz-ny))。在另一實例中,厚度方向相位差可為-280奈米或大於-280奈米、-260奈米或大於-260奈米、-240奈米或大於-240奈米、-220奈米或大於-220奈米、-200奈米或大於-200奈米、-180奈米或大於-180奈米、-160奈米或大於-160奈米、-140奈米或大於-140奈米、-120奈米或大於-120奈米、-100奈米或大於-100奈米、-80奈米或大於80奈米、-60奈米或大於60奈米、-40奈米或大於-40奈米、-20奈米或大於20奈米、-10奈米或大於-10奈米、-5奈米或大於-5奈米、0奈米或大於0奈米、20奈米或大於20奈米、40奈米或大於40奈米、60奈米或大於60奈米、80奈米或大於80奈米或90奈米或大於90奈米,或可為280奈米或小於280奈米、260奈米或小於260奈米、240奈米或小於240奈米、220奈米或小於220奈米、200奈米或小於200奈米、180奈米或小於180奈米、160奈米或小於160奈米、140奈米或小於140奈米、120奈米或小於120奈米、100奈米或小於100奈米、80奈米或小於80奈米、60奈米或小於60奈米、40奈米或小於40奈米、20奈米或小於20奈米、10奈米或小於10奈米或5奈米或小於5奈米左右。
相位差元件可具有單層結構或兩層或大於兩層的層壓結構,只要所述相位差元件具有上述相位差範圍即可。
再者,相位差元件的波長色散特性亦可具有標準波長色散、平波長色散或反向波長色散特性。
相位差元件可經安置以使得當GH單元的光軸相對於GH單元水平時,慢軸方向與光軸在約35度至約55度範圍內、在約40度至約50度範圍內,或約45度。有可能提供一種穿透率可變裝置,其能夠如上文所描述根據相位差元件的慢軸與GH單元的光軸之間的關係改變穿透率,且特定言之,即使在沿傾斜方向觀測時亦固定高對比度。
在本申請案中,相位差元件的特定種類不受特定限制,只要其具有如上所述的平面相位差,亦即λ/2相位延遲特性即可,所述相位差元件可以是單層或具有兩層或大於兩層的層壓結構。舉例而言,亦可藉由層壓具有λ/4相位延遲特性的兩個元件薄片來實現具有λ/2相位延遲特性的元件。當相位差元件呈現λ/2相位延遲特性同時具有兩層或大於兩層的層壓結構時,層壓結構中的相應層的慢軸方向可彼此平行或彼此不平行,然而所述慢軸方向可設置為穿過作為整體的第一GH層或第二GH層的經線性偏振光的偏振方向可旋轉90度且穿過的方向。
在一個實例中,相位差元件可以是非液晶聚合物膜或液晶聚合物膜。本文中,液晶聚合物膜是藉由使已知為反應性液晶原基(reactive mesogen;RM)的反應性液晶化合物定向且聚合而製備的膜,且非液晶聚合物膜是除液晶聚合物膜以外的具有光學各向異性的聚合物膜,其可意指經由諸如單軸拉伸或雙軸拉伸的製程呈現光學各向異性的聚合物膜。此非液晶聚合物膜可藉由下述者例示:三乙醯纖維素(triacetyl cellulose;TAC)膜;環烯烴共聚物(cyclo olefin copolymer;COP)膜,諸如降冰片烯衍生物;丙烯酸類膜,諸如聚(甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate;PMMA)膜;聚酯膜,諸如聚碳酸酯(polycarbonate;PC)膜或聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethyleneterephthalate;PET)膜;烯烴膜,諸如聚乙烯(polyethylene;PE)或聚丙烯(polypropylene;PP);聚乙烯醇(polyvinyl alcohol;PVA)膜;雙乙醯纖維素(diacetyl cellulose;DAC)膜;聚丙烯酸酯(polyacrylate;Pac)膜;聚醚碸(poly ether sulfone;PES)膜;聚醚醚酮(polyetheretherketon;PEEK)膜;聚苯碸(polyphenylsulfone;PPS)膜、聚醚醯亞胺(polyetherimide;PEI)膜;聚萘二甲酸伸乙酯(polyethylenemaphthalate;PEN)膜;聚醯亞胺(polyimide;PI)膜;聚碸(polysulfone;PSF)膜;或聚芳酯(polyarylate;PAR)以及類似物,但不限於此。
本申請案的穿透率可變裝置可以各種結構實現,只要其包括包含第一GH層及第二GH層的GH單元及相位差元件即可,如上文所描述。
在一個實例中,穿透率可變裝置可包括安置為面向彼此的第一基底及第二基底,以及安置為面向彼此的第三基底及第四基底。此情況於圖5中示出。如圖5中,在包括如上所述的第一基底至第四基底101、102、103、104的穿透率可變裝置中,第一GH層10可存在於第一基底101與第二基底102之間,且第二GH層20可存在於第三基底103與第四基底104之間。在上述結構中,第二基底102及第三基底103可配置成面向彼此。如圖6中所示,在圖5的結構中,上文所描述的相位差元件可存在於第二基底102與第三基底103之間。在另一實例中,在圖5中所示的結構中,第二基底102及第三基底103一起亦可在無任何單獨相位差元件的情況下構成相位差元件。在此情況下,第二基底102及第三基底103各自為呈現λ/4波長相位延遲特性的基底,其中此兩個基底可彼此層壓以形成呈現λ/2相位延遲特性的層。在如圖6中的結構中,第二基底102及第三基底103可以是各向同性基底。
在圖5及圖6所示的結構中,存在於第一GH層10與第二GH層20之間的第二基底102及第三基底103的平面相位差的總和或第二基底102及第三基底103以及相位差元件30的平面相位差的總和可在能夠呈現上文所描述的λ/2相位延遲特性的範圍內。本文中,平面相位差的總和意指光學總和。
在另一實例中,穿透率可變裝置包括如圖7中所示依序配置的第一基底101、第二基底102以及第三基底103,其中第一GH層10可存在於第一基底101與第二基底102之間,且第二GH層20可存在於第二基底102與第三基底103之間。如圖7中所示,此情況為兩個GH單元共享一個基底(第二基底102)的結構。在此結構的情況下,共享的第二基底可呈現上文所描述的λ/2相位延遲特性。
若可能,穿透率可變裝置除了上述例示性結構以外亦可由各種結構組成,只要如上文所描述的相位差元件可存在於兩個疊加GH層之間即可。
在上文所描述的結構中,已知材料可在無任何特定限制的情況下用作基底。舉例而言,玻璃膜、結晶或非晶矽膜、諸如石英或氧化銦錫(indium tin oxide;ITO)膜或塑膠膜的無機膜以及類似膜可用作基底。
可使用下述者作為塑膠基底:三乙醯纖維素(triacetyl cellulose;TAC)基底;環烯烴共聚物(cyclo olefin copolymer;COP)基底,諸如降冰片烯衍生物基底;聚(甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate;PMMA)基底;聚碳酸酯(polycarbonate;PC)基底;聚乙烯(polyethylene;PE)基底;聚丙烯(polypropylene;PP)基底;聚乙烯醇(polyvinyl alcohol;PVA)基底;雙乙醯纖維素(diacetyl cellulose;DAC)基底;聚丙烯酸酯(polyacrylate;Pac)基底;聚醚碸(poly ether sulfone;PES)基底;聚醚醚酮(polyetheretherketon;PEEK)基底;聚醚碸(polyphenylsulfone;PPS)、聚醚醯亞胺(polyetherimide;PEI)基底;聚萘二甲酸伸乙酯(polyethylenemaphthalate;PEN)基底;聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethyleneterephthalate;PET)基底;聚醯亞胺(polyimide;PI)基底;聚碸(polysulfone;PSF)基底;聚芳酯(polyarylate;PAR)基底或包含非晶形氟樹脂的基底或類似基底,但不限於此。此基底的厚度不受特定限制,所述厚度可在恰當範圍內選擇。
電極層可存在於基底上。舉例而言,電極層可存在於穿透率可變裝置中包含的基底的表面中面向GH層的表面中的至少一個表面上,所述表面例如圖5及圖6的結構中的第一基底至第四基底的四個內表面中的至少一個表面,或圖7的結構中的第一基底101及第三基底103的內表面中的任一表面以及第二基底102的兩個側表面。在本申請案中,術語基底的內表面意指基底的兩個表面當中接近於GH層的表面。
在一個實例中,電極層可存在於圖5及圖6的結構中的第一基底101的內表面及第二基底102的內表面中的至少任一表面以及第三基底103的內表面及第四基底104的內表面中的至少任一表面上,且若需要,電極層可存在於第一基底至第四基底的所有內表面上,使得豎直電場可應用於每一GH單元。再者,在圖7的結構中,電極層可存在於第一基底101的內表面及第二基底102的面向第一GH層10的表面中的至少任一表面以及第三基底103的內表面及第二基底102的面向第二GH層20的表面中的至少任一表面上,且若需要,電極層可存在於第一基底及第三基底的所有內表面以及第二基底的兩個側表面上,使得豎直電場可應用於每一GH單元。
可使用已知材料形成電極層,且例如,電極層可包括導電聚合物、導電金屬、導電奈米線或諸如氧化銦錫(indium tin oxide;ITO)的金屬氧化物,以及類似物。電極層可形成為具有透明度。本領域中,能夠形成透明電極層的各種材料及形成方法為吾人所知,且此等方法中之全部皆可應用。若需要,亦可恰當地圖案化形成於基底的表面上的電極層。
為上文所描述的配向層的液晶配向層可存在於基底上。液晶配向層亦可形成於基底的內表面上,所述內表面為面向GH層的表面。當上文所提及之電極層存在於基底上時,液晶配向層亦可形成於電極層的表面上或形成於電極層與基底之間。舉例而言,液晶配向層可存在於穿透率可變裝置中包含的基底的內表面中的至少一個表面上,所述表面例如圖5及圖6的結構中的第一基底至第四基底的四個內表面中的至少一個表面,或圖7的結構中的第一基底101及第三基底103的內表面中的任一表面以及第二基底102的兩個側表面。
在一個實例中,液晶配向層可存在於圖5及圖6的結構中的第一基底101的內表面及第二基底102的內表面中的至少任一表面以及第三基底103的內表面及第四基底104的內表面中的至少任一表面上,且若需要,液晶配向層可存在於第一基底至第四基底的所有內表面上。再者,在圖7的結構中,液晶配向層可存在於第一基底101的內表面及第二基底102的面向第一GH層10的表面中的至少任一表面以及第三基底103的內表面及第二基底102的面向第二GH層20的表面中的至少任一表面上,且若需要,液晶配向層亦可存在於第一基底及第三基底的所有內表面以及第二基底的兩個側表面上。
本領域中已知的各種水平配向層或豎直配向層可在無特定限制情況下應用為配向層,如上文所描述。
穿透率可變裝置除了如上文所描述的GH單元及相位差元件以外,亦可包括其他必要元件。此類元件可藉由抗反射層或硬塗層以及類似物例示,但不限於此。
如上所述的穿透率可變裝置可應用於各種應用。可應用穿透率可變裝置的應用可藉由封閉空間中的開口例示,所述封閉空間包含建築、容器或車輛以及類似物,所述開口諸如窗口或天窗,或眼用佩戴品以及類似物。本文中,在眼用佩戴品範圍內,可包含經形成以使得觀測者可經由鏡片觀測外部的所有眼用佩戴品,諸如普通眼鏡、太陽鏡、運動護目鏡或頭盔,或用於體驗擴增實境的儀器。
可應用本申請案的穿透率可變裝置的典型應用是眼用佩戴品(eyewear)。近年來,太陽鏡、運動護目鏡、擴增實境體驗裝置以及類似物可作為呈其中鏡片經安裝以便傾斜於觀測者的正面視線的形式的眼用佩戴品商購。在本申請案的穿透率可變裝置的情況下,即使在側傾角處亦可確保高對比度,如上文所描述,且因此本申請案的穿透率可變裝置可有效地應用於具有上述結構的眼用佩戴品。
當本申請案的穿透率可變裝置應用於眼用佩戴品時,所述眼用佩戴品的結構不受特定限制。亦即,穿透率可變裝置可以用於具有已知眼用佩戴品結構的左眼及/或右眼的鏡片安裝及應用。
舉例而言,眼用佩戴品可包括:左眼鏡片及右眼鏡片;以及用於支撐左眼鏡片及右眼鏡片的框架。
圖8是眼用佩戴品的例示性示意圖,所述例示性示意圖是包括框架12以及左眼鏡片及右眼鏡片14的眼用佩戴品的示意圖,且可應用於本申請案的穿透率可變裝置的眼用佩戴品結構不限於圖8。
在眼用佩戴品中,左眼鏡片及右眼鏡片可各自包括穿透率可變裝置。此鏡片可僅包括穿透率可變裝置,或亦可包括其他組態。
眼用佩戴品可具有各種設計,且例如,框架可形成為傾斜的,以使得當觀測者佩戴眼用佩戴品時,藉由觀測者的正面視線方向與穿透率可變裝置的表面的法線形成的角在15度至40度範圍內。此眼用佩戴品可藉由運動護目鏡或擴增實境體驗裝置以及類似物例示。
[有利效應 ]
本申請案的穿透率可變裝置可在透明狀態與黑色狀態之間切換,可在透明狀態下呈現高穿透率且在黑色狀態下呈現高屏蔽率,且即使在側傾角處亦可呈現高對比度,且在所有方向上呈現對稱視角特性。本申請案的此穿透率可變裝置可應用於各種應用,所述各種應用包含需要調節穿透率的各種建築用或汽車用材料,或眼用佩戴品(eyewear),諸如用於擴增實境體驗或運動的護目鏡、太陽鏡或頭盔。
在下文中,將藉助於實例及比較例詳細描述本申請案的穿透率可變裝置,但本申請案的範圍不受以下穿透率可變裝置限制。
實例 1
第一GH單元藉由在兩個環烯烴聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜之間形成GH層來產生,在所述兩個環烯烴聚合物膜中氧化銦錫(indium tin oxide;ITO)電極層及豎直配向膜依序形成於表面上。本文中,GH單元的單元間隙設置為約12微米。本文中,具有約89度的預傾斜角的配向膜用作豎直配向膜。藉由以下來使配向膜形成為厚度為約200奈米:利用棒塗將聚醯亞胺類豎直配向膜塗佈在ITO電極層上,使膜在130℃下保持約30分鐘且隨後用摩擦布摩擦所述膜。此時,層壓兩個COP膜,使得膜上的配向膜的摩擦方向彼此相對。再者,藉由應用GH混合物來形成GH層,在所述GH混合物中,具有約-4.9的介電常數各向異性及約0.132的折射率各向異性的作為液晶化合物的向列型液晶與具有約6.5至8的二色性比率的作為二色性染料的黑色染料以98.7:1.3(向列型液晶:二色性染料)的重量比混合。以與上文相同的方式製備的第二GH單元與第一GH單元如圖3中重疊,且對於波長為550奈米具有約275奈米的平面相位差的環烯烴聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜置放在其間以產生穿透率可變元件。此時,具有反向波長特性且具有為約0.8左右的平面相位差(Re(450))(對於波長為450奈米的光)與平面相位差(Re(550))(對於波長為550奈米的光)的比(Re(450)/Re(550))的膜應用作為環烯烴聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜。如圖3中所示,層壓存在於第一GH層10與第二GH層20之間的配向膜42、43,使得所述配向膜的摩擦方向彼此相同。裝置屬於一種類型,在所述類型中,在不施加電壓時第一GH單元及第二GH單元的液晶主體處於豎直定向狀態,且在施加電壓時液晶主體水平地定向。再者,如圖3中所示,在自側面觀測時,水平定向中第一GH層10及第二GH層20的相應液晶主體的傾斜方向彼此交叉,且此時,圖4中所示的角度A為約6度左右。本文中,藉由相對於單一GH層確認傾斜角且隨後求和兩個GH層中確認的傾斜角來確認彼此交叉的傾斜方向的角度。相對於單一GH層確認傾斜角的方法為已知的,且此實例中根據已知晶體旋轉方法(Crystal Rotation Method)來確認。此外,COP膜的慢軸與水平配向的液晶主體的光軸大致成45度。
實例 2
以與實例1中相同的方式製造穿透率可變元件,不同之處在於對於第一GH單元與第二GH單元之間引入的相位差元件(圖3中的30),置放環烯烴聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜的層壓膜,其具有對於550奈米的波長為約275奈米的平面相位差且具有平波長特性及為約1.2的Nz(=(nx-nz)/(nx-ny),其中nx是慢軸方向上的折射率,ny是快軸方向上的折射率,且nz是厚度方向上的折射率)以及具有在約180奈米至200奈米範圍內的厚度方向相位差(Rth=d×(nz-ny))的豎直配向液晶層。
實例 2
以與實例1中相同的方式製造穿透率可變元件,不同之處在於對於第一GH單元與第二GH單元之間引入的相位差元件(圖3中的30),置放來自瑞翁(Zeon)的環烯烴聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜的層壓膜,其具有對於550奈米的波長為約275奈米的平面相位差且具有反向波長特性及為約0.8左右的平面相位差(Re(450))(對於波長為450奈米的光)與平面相位差(Re(550))(對於550奈米的波長的光)的比(Re(450)/Re(550))以及具有為約100奈米左右的厚度方向相位差(Rth=d×(nz-ny))的豎直配向液晶層。
比較例 1
以與實例1中相同的方式製造元件,不同之處在於在將GH單元結合在一起時,當第一GH層及第二GH層的光軸水平地定向時,所述GH單元接合在一起以便以大致90度彼此交叉,且具有約275奈米的平面相位差的環烯烴聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜並不置放於GH單元之間。
比較例 2
以與實例1中相同的方式製造穿透率可變裝置,不同之處在於COP膜並不應用為相位差元件,且層壓GH單元使得在第一GH單元及第二GH單元兩者水平地定向時相應液晶主體的光軸彼此垂直。作為在此元件的水平定向時確認第一GH單元及第二GH單元的光軸的結果,兩者在相同的方向上彼此傾斜(tilt)且並不交叉。
測試實例 1.
用DC65光源的光照射實例1以及比較例1及比較例2中產生的穿透率可變裝置,以評估線性光穿透率。當將右水平方向設置為0度且左水平方向設置為180度時,自穿透率可變裝置的中心,量測在中心方向(正面)、0度方向、90度方向、180度方向以及270度方向上的穿透率,以量測所有正面及左側、右側、頂部以及底部方向的穿透率。此時,極性角度(polar angle)在量測正面穿透率後設置為0度,且極性角度(polar angle)在量測另一穿透率後設置為23度。
實例及比較例的所有裝置處於呈現不施加電壓的狀態下的高穿透率的正常透明模式,穿透率隨著施加電壓而減小,且在施加為約28伏(V)的電壓時呈現最小穿透率。根據所施加的電壓的相應裝置的穿透率及對比度概述於下表中。下表1中示出實例1的量測結果,且表2及表3分別示出比較例1及比較例2的量測結果。對比度(contrast ratio;CR)是在已量測穿透率同時改變電壓的施加量時確認的最大穿透率(Tc)與最小穿透率(T)的比(Tc/T)。
圖9至圖11是分別示出實例1以及比較例1及比較例2的電壓相對於穿透率特性的圖。
[表1]
[表2]
[表3]
自上述結果及圖9至圖11的結果,可看出在此實例中,呈現傾角處的左側、右側、頂部以及底部上的穿透率特性的等效層級,亦示出在相同層級下的電壓相對於穿透率曲線,且並不出現分級反轉。
另一方面,在比較例1的情況下,傾角處的右側及左側穿透率及電壓相對於穿透率曲線為相同層級,然而頂部及底部穿透率特性以及電壓相對於穿透率曲線為不同的,且分級反轉出現在較低視角處。
再者,在比較例2的情況下,傾角處的左側、右側、頂部以及底部穿透率以及電壓相對於穿透率曲線皆不同,且分級反轉出現在較低視角處。
另一方面,圖12是示出評估實例1的視角特性的結果的圖,且可根據此確認在實例1的情況下,對稱性在豎直方向及水平方向上穩定地固定。
測試實例 2.
圖13及圖14分別是示出評估實例2及實例3的視角特性的結果的曲線,且可根據此確認可經由引入額外補償結構(豎直配向液晶層)來實現更加對稱的視角特性。
10‧‧‧第一GH層
12‧‧‧框架
14‧‧‧左眼鏡片及右眼鏡片
20‧‧‧第二GH層
30‧‧‧相位差元件
41、42、43、44‧‧‧配向膜、配向層
101、102、103、104‧‧‧基底
A‧‧‧較小角度
圖1至圖7是本申請案的例示性穿透率可變裝置的示意圖。
圖8是應用本申請案的穿透率可變裝置的眼用佩戴品的示意圖。
圖9是示出本申請案的實例1的電壓相對於穿透率特性的圖。
圖10及圖11是分別示出本申請案的比較例1及比較例2的電壓相對於穿透率特性的圖。
圖12是確認本申請案的實例1的特性的結果。
圖13及圖14分別是確認本申請案的實例2及實例3的特性的結果。

Claims (15)

  1. 一種穿透率可變裝置,包括安置為彼此重疊的第一客體主體層及第二客體主體層, 其中所述第一客體主體層及所述第二客體主體層各自包括液晶主體及二色性染料客體, 所述裝置能夠在透明模式與黑色模式之間切換, 所述黑色模式中的所述第一客體主體層及所述第二客體主體層的所述液晶主體的光軸當在所述客體主體層平面的法線方向上觀測時為彼此平行的,且在垂直於所述法線方向的方向上觀測到的所述第一客體主體層及所述第二客體主體層的所述液晶主體的傾斜方向彼此交叉。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,其中當在所述黑色模式中在垂直於所述客體主體層的所述法線方向的方向上觀測時,藉由彼此交叉的所述傾斜方向形成的角的較小角度在0.5度至10度範圍內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,其中所述透明模式中的所述第一客體主體層及所述第二客體主體層的所述液晶主體的所述光軸處於豎直定向狀態,所述豎直定向狀態具有在70度至90度範圍內的預傾斜角。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,更包括存在於所述第一客體主體層及所述第二客體主體層中的每一者的兩側上的配向膜。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的穿透率可變裝置,其中所述配向膜是摩擦配向膜,且存在於所述第一客體主體層與所述第二客體主體層之間的所述配向膜是在彼此相同的方向上摩擦的配向膜,以及 在與朝向所述第二客體主體層的方向相對的方向上存在的所述第一客體主體層的所述配向膜及在與朝向所述第一客體主體層的方向相對的方向上存在的所述第二客體主體層的所述配向膜是在與所述配向膜的配向方向相對的方向上摩擦的配向膜,所述配向膜存在於所述第一客體主體層與所述第二客體主體層之間。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的穿透率可變裝置,其中所述配向膜是斜向照射的光配向膜, 存在於所述第一客體主體層與所述第二客體主體層之間的所述配向膜是在彼此相同的方向上斜向照射的配向膜,以及 在與朝向所述第二客體主體層的所述方向相對的所述方向上存在的所述第一客體主體層的所述配向膜及在與朝向所述第一客體主體層的所述方向相對的所述方向上存在的所述第二客體主體層的所述配向膜是在與所述配向膜的斜向照射方向相對的方向上斜向照射的配向膜,所述配向膜存在於所述第一客體主體層與所述第二客體主體層之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,更包括位於所述第一客體主體層與所述第二客體主體層之間的相位差元件。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的穿透率可變裝置,其中所述相位差元件對於波長為550奈米的光具有在200奈米至350奈米範圍內的平面相位差,且具有在-300奈米至300奈米範圍內的厚度方向相位差。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的穿透率可變裝置,其中水平定向時藉由所述相位差元件的慢軸與所述客體主體層中的所述液晶主體的光軸形成的角在35度至55度範圍內。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的穿透率可變裝置,其中所述相位差元件是非液晶聚合物膜或液晶聚合物膜。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,更包括安置為面向彼此的第一基底及第二基底以及安置為面向彼此的第三基底及第四基底,其中所述第一客體主體層定位於所述第一基底與所述第二基底之間,所述第二客體主體層存在於所述第三基底與所述第四基底之間,所述第二基底及所述第三基底安置為面向彼此,且所述第二基底及所述第三基底對於波長為550奈米的光的平面相位差的總和在200奈米至350奈米範圍內。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,更包括安置為面向彼此的第一基底及第二基底以及安置為面向彼此的第三基底及第四基底,其中所述第一客體主體層定位於所述第一基底與所述第二基底之間,所述第二客體主體層存在於所述第三基底與所述第四基底之間,所述第二基底及所述第三基底安置為面向彼此,且相位差元件存在於所述第二基底與所述第三基底之間。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的穿透率可變裝置,其中所述第二基底、所述相位差元件以及所述第三基底對於波長為550奈米的光的平面相位差的總和在200奈米至350奈米範圍內。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置,更包括依序安置的第一基底、第二基底以及第三基底,其中所述第一客體主體層存在於所述第一基底與所述第二基底之間,所述第二客體主體層存在於所述第二基底與所述第三基底之間,且所述第二基底對於波長為550奈米的光具有在200奈米至350奈米範圍內的平面相位差。
  15. 一種眼用佩戴品,包括:左眼鏡片及右眼鏡片;以及用於支撐所述左眼鏡片及所述右眼鏡片的框架, 其中所述左眼鏡片及所述右眼鏡片各自包括如申請專利範圍第1項所述的穿透率可變裝置。
TW107138454A 2017-10-31 2018-10-30 穿透率可變裝置以及眼用佩戴品 TWI680336B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0143741 2017-10-31
??10-2017-0143741 2017-10-31
KR20170143741 2017-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201925887A true TW201925887A (zh) 2019-07-01
TWI680336B TWI680336B (zh) 2019-12-21

Family

ID=66332103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107138454A TWI680336B (zh) 2017-10-31 2018-10-30 穿透率可變裝置以及眼用佩戴品

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11099435B2 (zh)
JP (1) JP7183498B2 (zh)
KR (1) KR102089403B1 (zh)
CN (1) CN111149048B (zh)
TW (1) TWI680336B (zh)
WO (1) WO2019088640A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021256499A1 (ja) * 2020-06-16 2021-12-23 三井化学株式会社 光学素子及びアイウェア
WO2023054962A1 (ko) * 2021-09-28 2023-04-06 동우 화인켐 주식회사 광학 적층체 및 이의 제조방법과, 이를 포함하는 스마트 윈도우, 이를 적용한 자동차 및 건물용 창호

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55166619A (en) * 1979-06-15 1980-12-25 Stanley Electric Co Ltd Multilayer liquid crystal display device
JPS57195291A (en) 1981-05-25 1982-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Effect apparatus for electronic musical instrument
JPS6440816A (en) * 1987-08-05 1989-02-13 Fujitsu Ltd Liquid crystal display panel
JP2003005148A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Fuji Xerox Co Ltd 画像記録媒体および画像記録装置
JP4432356B2 (ja) * 2003-04-30 2010-03-17 ソニー株式会社 調光装置及び撮像装置
JP4801363B2 (ja) 2005-03-25 2011-10-26 スタンレー電気株式会社 液晶表示素子
KR101192025B1 (ko) 2005-10-31 2012-10-16 엘지디스플레이 주식회사 수직 배향 모드 액정 표시 장치
KR20080035877A (ko) 2006-10-20 2008-04-24 삼성전자주식회사 입체 영상 표시 장치
JP5077873B2 (ja) 2007-03-19 2012-11-21 スタンレー電気株式会社 液晶表示素子
EP2430662A4 (en) * 2009-04-24 2014-10-01 Alphamicron Inc SUNBATHING DEVICES FOR VARIABLE LIGHT WEAKENING AND ARRANGEMENTS THEREFOR
AU2012359356B2 (en) * 2011-12-26 2016-07-14 Tokuyama Corporation Photochromic composition
JP6032452B2 (ja) 2013-09-30 2016-11-30 エルジー・ケム・リミテッド 光学素子
WO2015047013A1 (ko) * 2013-09-30 2015-04-02 주식회사 엘지화학 광학 소자
KR102041815B1 (ko) * 2015-06-30 2019-11-07 주식회사 엘지화학 액정 소자 및 이의 용도
WO2017003268A1 (ko) * 2015-07-02 2017-01-05 주식회사 엘지화학 게스트호스트형 액정 조성물
US10495797B2 (en) 2015-07-02 2019-12-03 Lg Chem, Ltd. Guest-host type liquid crystal composition
CN106873209B (zh) 2015-09-30 2021-05-11 乐金显示有限公司 光控制装置、包括其的透明显示装置及其制造方法
KR101766192B1 (ko) 2015-11-10 2017-08-10 엘지디스플레이 주식회사 광 제어 장치, 그를 포함한 투명표시장치, 및 그의 제조방법
WO2017172277A1 (en) 2016-03-28 2017-10-05 Lc-Tec Displays Ab Electro-optic guest-host liquid crystal variable transmission filter with wide viewing angle
EP3444646B1 (en) 2016-04-14 2023-09-27 LG Chem, Ltd. Eyewear comprising transmittance-variable film

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190049571A (ko) 2019-05-09
CN111149048A (zh) 2020-05-12
JP2020535464A (ja) 2020-12-03
US11099435B2 (en) 2021-08-24
JP7183498B2 (ja) 2022-12-06
CN111149048B (zh) 2022-09-27
TWI680336B (zh) 2019-12-21
WO2019088640A1 (ko) 2019-05-09
KR102089403B1 (ko) 2020-03-16
US20200233246A1 (en) 2020-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108700702B (zh) 透射率可变膜
JP6733869B2 (ja) 光学フィルム
CN110573927B (zh) 透射率可变装置
TWI680336B (zh) 穿透率可變裝置以及眼用佩戴品
JP2009276618A (ja) 液晶表示装置
TWI655487B (zh) 反射率可變的反射鏡
CN111033373B (zh) 用于驱动光学元件的方法
KR102024250B1 (ko) 광학 필름
KR102079143B1 (ko) 광학 소자
KR102079136B1 (ko) 투과율 가변 장치
KR20170040563A (ko) 광학 필름
KR20220003721A (ko) 시야각 가변 소자 및 디스플레이 어셈블리
JP2009157244A (ja) 液晶表示装置