TW202405534A - 光學元件以及汽車 - Google Patents
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Abstract
本申請案是關於一種光學元件。本申請案的光學元件可適當地維持液晶單元的單元間隙,在上部基底與下部基底之間具有極佳黏著性,且解決由於在外部衝擊時發生的液晶未對準而引起的漏光。
Description
本申請案是關於一種光學元件。
本申請案主張基於日期為2022年6月10日的韓國專利申請案第10-2022-0070893號的優先權的權益,所述申請案的揭露內容以全文引用的方式併入本文中。
對於使用可撓性基底的液晶膜單元的長期穩定性及大面積可縮放性,重要的是在上部基底與下部基底之間維持單元間隙且在上部基底與下部基底之間施加黏著力。
在非專利文獻1(「用於可撓性LCD的兩種塑膠基底的緊密接合(Tight Bonding of Two Plastic Substrates for Flexible LCDs)」SID會議摘要(SID Symposium Digest), 38,第653至656頁(2007))中,揭露一種用於在一個基底上形成呈具有單元間隙高度的柱或壁形式的有機膜圖案且使用黏著劑將其固定至相對基底的技術。然而,在此類技術中,黏著劑必須僅位於柱表面或壁表面上,但將黏著劑微衝壓於柱表面或壁表面上的技術具有高處理難度;控制黏著劑厚度及面積為困難的;在層壓上部基底及下部基底時,黏著劑將被推出的機率較高;且存在黏著性可被污染至配向膜或液晶中的風險。
[技術問題]
為維持液晶單元的單元間隙且確保上部基底與下部基底之間的附接力,可認為間隔件及配向膜形成於下部基底上,且具有液晶定向力及黏著力兩者的壓敏黏著層形成於上部基底上,隨後層壓。然而,假定液晶單元安裝於移動載具上,其存在的問題是,當載具經過速度凸塊或嚴重不規則的路面時,由於在外部衝擊時發生的液晶的暫時未對準而發生漏光。
本申請案的目標為提供一種光學元件,所述光學元件可適當地維持液晶單元的單元間隙,在上部基底與下部基底之間具有極佳黏著性,且解決由於在外部衝擊時出現的液晶未對準而引起的漏光。
[技術解決方案]
在本說明書中提及的物理性質當中,除非另外規定,否則在經量測溫度影響結果時,相關物理性質為在室溫下量測的物理性質。術語室溫為沒有加熱或冷卻的自然溫度,通常為在約10℃至30℃、或約23℃、或約25℃左右的範圍內的溫度。此外,除非說明書中另外規定,否則溫度的單位為℃。在本說明書中所提及的物理性質中,當經量測壓力影響結果時,除非另外規定,否則相關物理性質是在常壓下量測的物理性質。術語常壓為在不增壓或降壓的情況下的自然壓力,其中通常約1大氣壓左右稱為常壓。
本申請案是關於一種光學元件。本申請案的光學元件可依序包括第一外部基底;液晶單元;以及第二外部基底。液晶單元可包括上部基底、下部基底以及包括在上部基底與下部基底之間的液晶化合物的液晶層。上部基底可包括第一底層及壓敏黏著層。下部基底可包括第二底層及間隔件。第一底層可安置成比第二底層更接近第一外部基底,且第二底層可安置成比第一底層更接近第二外部基底。
本申請案的光學元件可包括定位於第一底層與第一外部基底之間的第一緩衝層。液晶單元可具有一種結構,其中能夠進行定向的壓敏黏著層與間隔件彼此鄰近。在此類結構的情況下,由於壓敏黏著層的低彈性模數,其容易受到外部壓力的影響,由此可能由於瞬時壓力而發生變形,且垂直配向的液晶的定向由於相關變形而扭曲,由此可能發生漏光。根據本申請案,由於緩衝層引入於外部基底與液晶單元之間,有可能吸收外部衝擊,且有可能抑制發生漏光的缺陷。特別地,藉由施加具有低於液晶單元內部的壓敏黏著層的損失彈性模數的損失彈性模數的緩衝層作為緩衝層,有可能有效地抑制發生漏光的缺陷。
[發明效應]
本申請案的光學元件可適當地維持液晶單元的單元間隙,在上部基底與下部基底之間具有極佳黏著性,且解決由於在外部衝擊時發生的液晶未對準而引起的漏光。
在一個實例中,壓敏黏著層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的損失彈性模數可在50,000帕至2兆帕範圍內。損失彈性模數可具體地為100,000帕或大於100,000帕、300,000帕或大於300,000帕、500,000帕或大於500,000帕、700,000帕或大於700,000帕,或900,000帕或大於900,000帕,且可為1.8兆帕或小於1.8兆帕、1.6兆帕或小於1.6兆帕、1.4兆帕或小於1.4兆帕、1.2兆帕或小於1.2兆帕,或1.0兆帕或小於1.0兆帕。在一個實例中,壓敏黏著層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的儲存彈性模數可在0.2兆帕至10兆帕範圍內。壓敏黏著層的儲存彈性模數可具體地為0.3兆帕或大於0.3兆帕、0.4兆帕或大於0.4兆帕、0.5兆帕或大於0.5兆帕、0.6兆帕或大於0.6兆帕,或0.7兆帕或大於0.7兆帕,且可為8兆帕或小於8兆帕、6兆帕或小於6兆帕、4兆帕或小於4兆帕、2兆帕或小於2兆帕,或1兆帕或小於1兆帕。壓敏黏著層的儲存彈性模數及損失彈性模數的值可隨著頻率在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內增加而增加。舉例而言,壓敏黏著層在25℃的溫度及10赫茲的頻率下的儲存彈性模數及損失彈性模數可分別高於在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的儲存彈性模數及損失彈性模數。壓敏黏著層在25℃的溫度及10赫茲的頻率下的損失彈性模數及儲存彈性模數可各獨立地在1兆帕至10兆帕範圍內。壓敏黏著層的損失彈性模數及儲存彈性模數可各自獨立地為1.5兆帕或大於1.5兆帕,且可為10兆帕或小於10兆帕、8兆帕或小於8兆帕、6兆帕或小於6兆帕、4兆帕或小於4兆帕,或2兆帕或小於2兆帕。若液晶單元內部的壓敏黏著層的損失及/或儲存彈性模數過低,則可能難以維持液晶單元的單元間隙,且若液晶單元內部的壓敏黏著層的損失及/或儲存彈性模數過高,則可能難以賦予壓敏黏著效果,使得損失及/或儲存彈性模數可在上述範圍內可能是有利的。在一個實例中,在相同頻率條件下,壓敏黏著層的儲存彈性模數可具有高於損失彈性模數的值。
在一個實例中,第一緩衝層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的損失彈性模數可在1,000帕至500,000帕範圍內。損失彈性模數可具體地為3,000帕或大於3,000帕、5,000帕或大於5,000帕、7,000帕或大於7,000帕、9,000帕或大於9,000帕、10,000帕或大於10,000帕、15,000帕或大於15,000帕、20,000帕或大於20,000帕、30,000帕或大於30,000帕、40,000帕或大於40,000帕,或50,000帕或大於50,000,且可為400,000帕或小於400,000帕、300,000帕或小於300,000帕、200,000帕或小於200,000帕、100,000帕或小於100,000、80,000帕或小於80,000帕、60,000帕或小於60,000帕、40,000帕或小於40,000帕、20,000帕或小於20,000帕,或10,000帕或小於10,000帕。在一個實例中,第一緩衝層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的儲存彈性模數可在100帕至500,000帕範圍內。第一緩衝層的儲存彈性模數可具體地為1,000帕或大於1,000帕、10,000帕或大於10,000帕、30,000帕或大於30,000帕、50,000帕或大於50,000帕、70,000帕或大於70,000帕、90,000帕或大於90,000帕,或11,000帕或大於11,000帕,且可為400,000帕或小於400,000帕、300,000帕或小於300,000帕、200,000帕或小於200,000帕、150,000帕或小於150,000帕、100,000帕或小於100,000帕、80,000帕或小於80,000帕、60,000帕或小於60,000,或50,000帕或小於50,000帕。第一緩衝層的損失彈性模數及儲存彈性模數的值可隨著頻率在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內增加而增加。舉例而言,第一緩衝層在25℃的溫度及10赫茲的頻率下的損失彈性模數及儲存彈性模數可分別高於在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的損失彈性模數及儲存彈性模數。第一緩衝層在25℃的溫度及10赫茲的頻率下的損失彈性模數及儲存彈性模數可各自獨立地在10,000帕至500,000兆帕範圍內。第一緩衝層在10赫茲的頻率下的損失彈性模數可為15,000帕或大於15,000帕,且可為400,000帕或小於400,000帕、300,000帕或小於300,000帕、200,000帕或小於200,000帕、100,000帕或小於100,000帕、80,000帕或小於80,000帕、60,000帕或小於60,000帕、40,000帕或小於40,000帕、或20,000帕或小於20,000帕。第一緩衝層在10赫茲的頻率下的儲存彈性模數可具體地為30,000帕或大於30,000帕,或50,000帕或大於50,000帕,且可為400,000帕或小於400,000帕、300,000帕或小於300,000帕、200,000帕或小於200,000帕、150,000帕或小於150,000帕、100,000帕或小於100,000帕、80,000帕或小於80,000帕,或70,000帕或小於70,000帕。若第一緩衝層的損失及/或儲存彈性模數過低,則可能難以製造具有適當厚度的第一緩衝層,且在後處理中可能出現諸如黏性損失的問題,且若第一緩衝層的損失及/或儲存彈性模數過高,則可能不足以吸收施加至液晶單元的外部衝擊,使得第一緩衝層的損失及/或儲存彈性模數在上述範圍內可能是適當的。在一個實例中,在相同波數的條件下,第一緩衝層的儲存彈性模數可具有高於損失彈性模數的值。
第一外部基底及第二外部基底可各自獨立地為無機基底或塑膠基底。熟知無機基底可用作無機基底而無任何特定限制。在一個實例中,具有極佳透光率的玻璃基底可用作無機基底。作為玻璃基底的實例,可使用鹼石灰玻璃基底、普通強化玻璃基底、硼矽酸鹽玻璃基底或無鹼玻璃基底以及類似者,但不限於此。作為聚合物基底,可使用纖維素膜,諸如三乙醯纖維素(triacetyl cellulose;TAC)或丁二酮纖維素(diacetyl cellulose;DAC);環烯烴共聚物(cyclo olefin copolymer;COP)膜,諸如降冰片烯衍生物;丙烯酸膜,諸如聚丙烯酸酯(polyacrylate;PAR)或聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate);PMMA);聚碳酸酯(polycarbonate;PC)膜;聚烯烴膜,諸如聚乙烯(polyethylene;PE)或聚丙烯(polypropylene;PP);聚乙烯醇(polyvinyl alcohol;PVA)膜;聚醯亞胺(polyimide;PI)膜;碸類膜,諸如聚碸(polysulfone;PSF)膜、聚苯碸(polyphenylsulfone;PPS)膜或聚醚碸(polyethersulfone;PES)膜;聚醚醚酮(polyetheretherketon;PEEK)膜;聚醚醯亞胺(polyetherimide;PEI)膜;聚酯類膜,聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenenaphthatlate;PEN)膜或聚對苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephtalate;PET)膜;或氟樹脂膜以及類似者,但不限於此。在第一外部基底及第二外部基底中的各者中,亦可視需要呈現以下各者的塗覆層:金、銀或矽化合物(諸如二氧化矽或一氧化矽);或功能層,諸如抗反射層。
在一個實例中,第一外部基底及/或第二外部基底可為玻璃基底。
第一外部基底及第二外部基底可各自具有約0.3毫米或大於0.3毫米的厚度。在另一實例中,厚度可為約0.5毫米或大於0.5毫米、1毫米或大於1毫米、1.5毫米或大於1.5毫米,或約2毫米或大於2毫米,且亦可為約10毫米或小於10毫米、9毫米或小於9毫米、8毫米或小於8毫米、7毫米或小於7毫米、6毫米或小於6毫米、5毫米或小於5毫米、4毫米或小於4毫米,或約3毫米或小於3毫米。
第一外部基底及第二外部基底可為平坦基底或可為具有彎曲表面形狀的基底。舉例而言,第一外部基底及第二外部基底可同時為平坦基底,同時具有彎曲表面形狀,或任一者可為平坦基底且另一者可為具有彎曲表面形狀的基底。此外,此處,在同時具有彎曲表面形狀的情況下,各別曲率或曲率半徑可相同或不同。在本說明書中,曲率或曲率半徑可以行業中已知的方式來量測,且例如可使用諸如2D輪廓雷射感測器、彩色共焦線感測器或3D量測共焦顯微鏡的非接觸式裝置來量測。使用此裝置來量測曲率或曲率半徑的方法為已知的。
舉例而言,相對於第一外部基底及第二外部基底,例如,當前表面及背表面上的曲率或曲率半徑不同時,相對表面的各別曲率或曲率半徑,亦即,在第一外部基底的情況下面向第二外部基底的表面的曲率或曲率半徑及在第二外部基底的情況下面向第一外部基底的表面的曲率或曲率半徑可為參考。此外,當相關表面具有曲率或曲率半徑不恆定且不同的部分時,最大曲率或曲率半徑可為參考,或最小曲率或曲率半徑可為參考,或平均曲率或平均曲率半徑可為參考。
第一外部基底及第二外部基底可各自具有在約10%內、在9%內、在8%內、在7%內、在6%內、在5%內、在4%內、在3%內、在2%內或在約1%內的曲率差或曲率半徑差。當大曲率或曲率半徑為CL且小曲率或曲率半徑為CS時,曲率差或曲率半徑差為藉由100×(CL-CS)/CS計算的值。另外,曲率差或曲率半徑差的下限不受特定限制。由於第一外部基底及第二外部基底的曲率差或曲率半徑差可相同,故曲率差或曲率半徑差可為約0%或大於0%,或大於約0%。此曲率或曲率半徑的控制適用於液晶單元及黏著層在本申請案的光學元件中彼此接觸的結構。亦即,當曲率或曲率半徑超過10%時,由於接合力的降低而使經接合外部基底擴散的問題可能出現在外部基底及液晶單元與下文將描述的黏著層接觸時。然而,若其控制在10%內,則有可能有效地防止經接合外部基底由於接合力的降低而擴散的問題。
第一外部基底及第二外部基底可具有相同曲率符號。換言之,第一外部基底及第二外部基底可在相同方向上彎曲。亦即,在以上情況下,第一外部基底的曲率的中心及第二外部基底的曲率的中心兩者存在於第一外部基底及第二外部基底的上部部分及下部部分的相同部分中。當第一外部基底及第二外部基底在相同方向上彎曲時,第一外部基底及第二外部基底可藉由黏著層更有效地接合,且在接合之後,可更有效地防止第一外部基底及第二外部基底以及液晶單元及/或偏振器的接合力降低。
第一外部基底及第二外部基底的各曲率或曲率半徑的具體範圍不受特定限制。在一個實例中,第一外部基底及第二外部基底中的各者的曲率半徑可為約100R或大於100R、200R或大於200R、300R或大於300R、400R或大於400R、500R或大於500R、600R或大於600R、700R或大於700R、800R或大於800R或約900R或大於900R,或可為約10,000R或小於10,000R、9,000R或小於9,000R、8,000R或小於8,000R、7,000R或小於7,000R、6,000R或小於6,000R、5,000R或小於5,000R、4,000R或小於4,000R、3,000R或小於3,000R、2,000R或小於2,000R、1,900R或小於1,900R、1,800R或小於1,800R、1,700R或小於1,700R、1,600R或小於1,600R、1,500R或小於1,500R、1,400R或小於1,400R、1,300R或小於1,300R、1,200R或小於1,200R、1,100R或小於1,100R,或約1,050R或小於1,050R。此處,R意謂具有1毫米的半徑的圓形的曲度。因此,此處,例如,100R為具有100毫米的半徑的圓形的曲度或此類圓形的曲率半徑。第一外部基底及第二外部基底可具有在上述範圍內的相同或不同曲率半徑。在一個實例中,當第一外部基底與第二外部基底的曲率彼此不同時,其中具有較大曲率的基底的曲率半徑可在上述範圍內。在一個實例中,當第一外部基底及第二外部基底的曲率彼此不同時,其中具有大曲率的基底可為在使用光學元件時安置於重力方向上的基底。當如上控制第一基底及第二基底的曲率或曲率半徑時,即使藉由下文待描述的黏著層引起的接合力減小,作為復原力及重力的總和的淨力亦可起作用以防止加寬。
光學元件可更包括定位於第一外部基底與液晶單元之間及第二外部基底與液晶單元之間的至少一個黏著層。
在一個實例中,光學元件可更包括與第一外部基底的內側表面接觸的第一黏著層及與第二外部基底的內側表面接觸的第二黏著層。在本說明書中,第一外部基底的內側表面可意謂第一外部基底的面向液晶單元的表面,且第二外部基底的內側表面可意謂第二外部基底的面向液晶單元的表面。在本說明書中,物質A接觸B可意謂A及B在A與B之間無任何中間物的情況下直接接觸的狀態。第一黏著層的不與第一外部基底接觸的表面可與如下文所描述的第一偏振器或第一緩衝層接觸。第二黏著層的不與第二外部基底接觸的表面可與如下文所描述的第二偏振器或第二緩衝層接觸。
在一個實例中,第一黏著層及第二黏著層的損失彈性模數可各自高於液晶單元內部的壓敏黏著層的損失彈性模數。另外,第一黏著層及第二黏著層的儲存彈性模數可各自高於壓敏黏著層的儲存彈性模數。當第一黏著層及第二黏著層的儲存彈性模數或損失彈性模數過低時,在耐久性製程期間膜的熱行為不受控制,由此可出現外觀缺陷。在一個實例中,第一黏著層及第二黏著層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的損失彈性模數可各自在1兆帕至100兆帕範圍內。損失彈性模數可具體地為80兆帕或小於80兆帕、60兆帕或小於60兆帕、40兆帕或小於40兆帕、20兆帕或小於20兆帕、10兆帕或小於10兆帕、8兆帕或小於8兆帕、6兆帕或小於6兆帕、4兆帕或小於4兆帕,或2兆帕或小於2兆帕。在一個實例中,第一黏著層及第二黏著層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的儲存彈性模數可各自在1兆帕至100兆帕範圍內。儲存彈性模數可具體地為2兆帕或大於2兆帕,或3兆帕或大於3兆帕,且可為80兆帕或小於80兆帕、60兆帕或小於60兆帕、40兆帕或小於40兆帕、20兆帕或小於20兆帕、10兆帕或小於10兆帕、8兆帕或小於8兆帕、6兆帕或小於6兆帕,或4兆帕或小於4兆帕。黏著層的儲存彈性模數及損失彈性模數的值可隨著頻率在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內增加而增加。舉例而言,第一黏著層及第二黏著層在25℃的溫度及10赫茲的頻率下的儲存彈性模數及損失彈性模數可分別高於在25℃的溫度及1赫茲的頻率下的儲存彈性模數及損失彈性模數。第一黏著層及第二黏著層在25℃的溫度及10赫茲的頻率下的損失彈性模數及儲存彈性模數可各自獨立地在1兆帕至100兆帕範圍內。第一黏著層及第二黏著層的儲存彈性模數可各自具體地為2兆帕或大於2兆帕、4兆帕或大於4兆帕,或6兆帕或大於6兆帕,且可各自為80兆帕或小於80兆帕、60兆帕或小於60兆帕、40兆帕或小於40兆帕、20兆帕或小於20兆帕,或10兆帕或小於10兆帕,或8兆帕或小於8兆帕。第一黏著層及第二黏著層的損失彈性模數可各自具體地為2兆帕或大於2兆帕,或3兆帕或大於3兆帕,且可為80兆帕或小於80兆帕、60兆帕或小於60兆帕、40兆帕或小於40兆帕、20兆帕或小於20兆帕、10兆帕或小於10兆帕、8兆帕、6兆帕或小於6兆帕,或4兆帕或小於4兆帕。在一個實例中,在相同頻率條件下,第一黏著層及第二黏著層的儲存彈性模數可各自具有高於第一黏著層及第二黏著層的損失彈性模數的值。
在一個實例中,第一緩衝層可與第一底層的外側表面接觸。在本說明書中,第一底層的外側表面可意謂第一底層的面向第一外部基底的表面。
在另一實例中,第一緩衝層可與第一黏著層的內側表面接觸。在本說明書中,第一黏著層的內側表面可意謂第一黏著層的面向液晶單元的表面。
在一個實例中,光學元件可更包括與第一底層的外側表面接觸的第三黏著層及與第二底層的外側表面接觸的第四黏著層。在本說明書中,第二底層的外側表面可意謂第二底層的面向第二外部基底的表面。第三黏著層的不與第一底層接觸的表面可與下文待描述的第一偏振器接觸。第四黏著層的不與第二底層接觸的表面可與下文待描述的第二偏振器接觸。
第三黏著層可定位於第一偏振器與液晶單元之間,且第四黏著層可定位於第二偏振器與液晶單元之間。在此情況下,第三黏著層及/或第四黏著層的厚度可各自為380微米或小於380微米。經由此,第一偏振器與第二偏振器之間的分隔距離最小化,使得有可能確保液晶單元的結構安全同時減少漏光。第三黏著層及/或第四黏著層的厚度的下限可各自為10微米或大於10微米。
第三黏著層及第四黏著層的損失彈性模數可各自高於壓敏黏著層的損失彈性模數。另外,第三黏著層及第四黏著層的儲存彈性模數可各自高於壓敏黏著層的儲存彈性模數。當第三黏著層及第四黏著層的儲存彈性模數或損失彈性模數過低時,在耐久性製程期間膜的熱行為不受控制,由此可出現外觀缺陷。在一個實例中,第三黏著層及第四黏著層的儲存彈性模數可各自在1兆帕至100兆帕範圍內。在一個實例中,第三黏著層及第四黏著層的損失彈性模數可各自在1兆帕至100兆帕範圍內。考慮關於第三黏著層及第四黏著層的損失彈性模數或儲存彈性模數的細節,第一黏著層及第二黏著層中所描述的內容可同樣適用於第三黏著層及第四黏著層。
光學元件可更包括定位於第一外部基底與液晶單元之間的第一偏振器及定位於第二外部基底與液晶單元之間的第二偏振器。在本說明書中,術語偏振器意謂具有偏振功能的膜、薄片或構件。偏振器為能夠自在多個方向上振動的入射光提取在一個方向上振動的光的功能構件。
第一偏振器及第二偏振器可各自為吸收型偏振器或反射型偏振器。在本說明書中,吸收型偏振器意謂顯示相對於入射光的選擇性透射及吸收特性的構件。偏振器可自在多個方向上振動的入射光透射例如在任一方向上振動的光,且可吸收在其他方向上振動的光。在本說明書中,反射型偏振器意謂顯示相對於入射光的選擇性透射及反射特性的構件。偏振器可自在多個方向上振動的入射光透射例如在任一方向上振動的光,且可反射在其他方向上振動的光。根據本申請案的一個實例,偏振器可為吸收型偏振器。
第一偏振器及第二偏振器中的各者可為線性偏振器。在本說明書中,線性偏振器意謂其中選擇性透射光為在任一方向上振動的線性偏振光且選擇性吸收或反射光為在與線性偏振光的振動方向垂直的方向上振動的線性偏振光的情況。在吸收型線性偏振器的情況下,光透射軸與光吸收軸可彼此垂直。在反射型線性偏振器的情況下,光透射軸與光反射軸可彼此垂直。
在一個實例中,第一偏振器及第二偏振器可各自為用碘或非等向性染料染色的拉伸聚合物膜。作為拉伸聚合物膜,可例示聚(乙烯醇)(PVA)拉伸膜。在另一實例中第一偏振器及第二偏振器中的各者可為客體-主體型偏振器,其中在定向狀態下聚合的液晶為主體,而根據液晶的定向配置的非等向性染料為客體。在另一實例中,第一偏振器及第二偏振器可各自為熱致液晶膜或溶致液晶膜。
保護膜、抗反射膜、延遲膜、壓敏黏著層、黏著層、表面處理層以及類似者可分別額外地形成於第一偏振器及第二偏振器的一側或兩側上。延遲膜可為例如1/4波片或1/2波片。1/4波片可具有在約100奈米至180奈米、100奈米或150奈米的範圍內的波長為550奈米的光的平面內延遲值。1/2波片可具有在約200奈米至300奈米或250奈米至300奈米的範圍內的波長為550奈米的光的平面內延遲值。延遲膜可為例如拉伸聚合物膜或液晶聚合膜。
第一偏振器及第二偏振器可各自具有在40%至50%範圍內的對波長為550奈米的光的透射率。透射率可意謂用於波長為550奈米的光的偏振器的單一透射率。偏振器的單一透射率可使用例如光譜儀(V7100,由佳司科(Jasco)製造)來量測。舉例而言,在空氣在其中偏振器樣本(無上部保護膜及下部保護膜)安裝於元件上的狀態下經設置為基線且各透射率在其中偏振器樣本的軸與參考偏振器的軸垂直地及水平地對準的狀態下經量測之後,單一透射率可經計算。
第一偏振器的光透射軸及第二偏振器的光透射軸可彼此垂直。具體地,由第一偏振器的光透射軸及第二偏振器的光透射軸形成的角度可在80度至100度或85度至95度範圍內。當第一偏振器的光透射軸及第二偏振器的光透射軸彼此垂直時,漏光可取決於第一偏振器與第二偏振器之間的分隔距離而出現。
在一個實例中,光學元件可更包括與第一偏振器的外側表面接觸的第五黏著層及與第二偏振器的外側表面接觸的第六黏著層。第一偏振器的外側表面可意謂第一偏振器的面向第一外部基底的表面。第二偏振器的外側表面可意謂第二偏振器的面向第二外部基底的表面。第五黏著層的不與第一偏振器接觸的表面可與第一緩衝層接觸,且第六黏著層的不與第二偏振器接觸的表面可與待在下文描述的第二緩衝層接觸。第五黏著層及第六黏著層的儲存彈性模數可各自高於壓敏黏著層的儲存彈性模數。另外,第五黏著層及第六黏著層的損失彈性模數可各自高於壓敏黏著層的損失彈性模數。若第五黏著層及第六黏著層的儲存彈性模數或損失彈性模數過低,則在耐久性製程期間膜的熱行為不受控制,由此可出現外觀缺陷。在一個實例中,第五黏著層及第六黏著層的儲存彈性模數可各自在1兆帕至100兆帕範圍內。在一個實例中,第五黏著層及第六黏著層的損失彈性模數可各自在1兆帕至100兆帕範圍內。考慮關於第五黏著層及第六黏著層的損失彈性模數或儲存彈性模數的細節,第一黏著層及第二黏著層中所描述的內容可同樣適用於第五黏著層及第六黏著層。
在一個實例中,光學元件可更包括第二緩衝層。第二緩衝層可定位於液晶單元的第二底層與第二外部基底之間。第二緩衝層的損失彈性模數可低於壓敏黏著層的損失彈性模數。第二緩衝層的儲存彈性模數可低於壓敏黏著層的儲存彈性模數。當光學元件更包括第二緩衝層時,藉由吸收外部衝擊抑制漏光可為更有利的。若不特別提及第二緩衝層,則可應用與第一緩衝層相同的組態。
在一個實例中,第二緩衝層可與第二底層的外側表面接觸。替代地,第二緩衝層可與第二黏著層的內側表面接觸。
在一個實例中,光學元件可包括第一緩衝層且可不包括第二緩衝層。在另一實例中,光學元件可包括第一緩衝層及第二緩衝層兩者。在此情況下,當光學元件包括第一緩衝層及第二緩衝層兩者時,就抑制漏光而言其可為有利的。
包含於光學元件中的緩衝層的總厚度可例如在50微米至2000微米範圍內。緩衝層的總厚度可具體地為100微米或大於100微米、200微米或大於200微米、300微米或大於300微米、400微米或大於400微米、500微米或大於500微米、600微米或大於600微米、700微米或大於700微米、800微米或大於800微米、900微米或大於900微米,或1000微米或大於1000微米,且可為1800微米或小於1800微米、1600微米或小於1600微米,或1400微米或小於1400微米。當光學元件包括第一緩衝層且不包括第二緩衝層時,緩衝層的總厚度可意謂第一緩衝層的厚度,且當光學元件包括第一緩衝層及第二緩衝層兩者時,其可意謂第一緩衝層的厚度及第二緩衝層的厚度的總和。第一緩衝層及/或第二緩衝層中的各者可具有單層結構或多層結構。當第一緩衝層及/或第二緩衝層具有其中層壓多個子緩衝層的多層結構時,子緩衝層的厚度可例如在100微米至500微米範圍內、200微米至400微米範圍內或200微米至300微米範圍內。
作為第一緩衝層及第二緩衝層,可使用滿足儲存彈性模數或損失彈性模數的壓敏黏著層。壓敏黏著層可為光學透明的。壓敏黏著層可具有針對可見光區(例如,380奈米至780奈米的波長)的約80%或大於80%、85%或大於85%、90%或大於90%或95%或大於95%的平均透射率。
作為壓敏黏著層,可適當地使用在行業中稱為所謂的光學澄清黏著劑(optically clear adhesive;OCA)的各種類型的壓敏黏著劑。壓敏黏著劑可不同於在待附接的物件經接合之後固化的光學澄清樹脂(optically clear resin;OCR)型黏著劑,原因在於所述壓敏黏著劑在待附接物件經接合之前固化。作為壓敏黏著劑,可施加例如丙烯酸、矽酮類、環氧類或胺基甲酸酯類壓敏黏著劑。
在一個實例中,第一緩衝層及/或第二緩衝層在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下可具有500,000帕或小於500,000帕、400,000帕或小於400,000帕、300,000帕或小於300,000帕、200,000帕或小於200,000帕、150,000帕或小於150,000帕、100,000帕或小於100,000帕、80,000帕或小於80,000帕或60,000帕或小於60,000帕的儲存彈性模數。第一緩衝層及/或第二緩衝層在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下可具有100帕或大於100帕、1,000帕或大於1,000帕、5000帕或大於5000帕、10,000帕或大於10,000帕、20,000帕、30,000帕或大於30,000帕或40,000帕或大於40,000帕的儲存彈性模數。
在一個實例中,第一緩衝層及/或第二緩衝層在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下可具有500,000帕或小於500,000帕、400,000帕或小於400,000帕、300,000帕或小於300,000帕、200,000帕或小於200,000帕、150,000帕或小於150,000帕、100,000帕或小於100,000帕、80,000帕或小於80,000帕或60,000帕或小於60,000帕、40,000帕或小於40,000或20,000帕或小於20,000的損失彈性模數。第一緩衝層及/或第二緩衝層在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下可具有1,000帕或大於1,000帕、3,000帕或大於3,000帕、5000帕或大於帕、7,000帕或大於7,000帕或9,000帕的損失彈性模數。
在一個實例中,壓敏黏著層在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下的損失彈性模數可為6,000,000帕或小於6,000,000帕、5,000,000帕或小於5,000,000帕、4,000,000帕或小於4,000,000帕、3,000,000帕或小於3,000,000帕,或2,500,000帕或小於2,500,000帕,且可為1,000帕或大於1,000帕、3,000帕或大於3,000帕、5,000帕或大於5,000帕、7,000帕或大於7,000帕,或9,000帕或大於9,000帕。在一個實例中,壓敏黏著層在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下的儲存彈性模數可為6,000,000帕或小於6,000,000帕、5,000,000帕或小於5,000,000帕、4,000,000帕或小於4,000,000帕、3,000,000帕或小於3,000,000帕,或2,500,000帕或小於2,500,000帕,且可為1,000帕或大於1,000帕、3,000帕或大於3,000帕、5,000帕或大於5,000帕,或7,000帕或大於7,000帕。
在一個實例中,第一黏著層至第六黏著層的在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下的損失彈性模數可各自獨立地為100兆帕或小於100兆帕、80兆帕或小於80兆帕、60兆帕或小於60兆帕、40兆帕或小於40兆帕、20兆帕或小於20兆帕,或10兆帕或小於10兆帕,且可為0.1兆帕或大於0.1兆帕、0.5兆帕或大於0.5兆帕,或1.0兆帕或大於1.0兆帕。在一個實例中,第一黏著層至第六黏著層的在25℃的溫度下在0.6弧度/秒至100弧度/秒範圍內的整個頻率區段下的儲存彈性模數可各自獨立地為100兆帕或小於100兆帕、80兆帕或小於80兆帕、60兆帕或小於60兆帕、40兆帕或小於40兆帕、20兆帕或小於20兆帕,或10兆帕或小於10兆帕,且可為0.1兆帕或大於0.1兆帕、0.5兆帕或大於0.5兆帕,或1.0兆帕或大於1.0兆帕。
圖1至圖4分別例示性地繪示本申請案的第一實例至第四實例的光學元件的結構。
圖1例示性地繪示光學元件的結構,所述光學元件依序包括第一外部基底(101)、第一黏著層(401)、第一偏振器(501)、第一緩衝層(301)、液晶單元(200)、第二緩衝層(302)、第二偏振器(502)、第二黏著層(402)以及第二外部基底(102)。
圖2例示性地繪示光學元件的結構,所述光學元件依序包括第一外部基底(101)、第一黏著層(401)、第一緩衝層(301)、第一偏振器(501)、第三黏著層(403)、液晶單元(200)以及第四黏著層(404)、第二偏振器(502)、第二緩衝層(302)、第二黏著層(402)以及第二外部基底(102)。
圖3例示性地繪示光學元件的結構,所述光學元件依序包括第一外部基底(101)、第一黏著層(401)、第一緩衝層(301)、第五黏著層(405)、第一偏振器(501)、第三黏著層(403)、液晶單元(200)、第四黏著層(404)、第二偏振器(502)、第六黏著層(406)、第二緩衝層(302)、第二黏著層(402)以及第二外部基底(102)。
圖4例示性地繪示光學元件的結構,所述光學元件依序包括第一外部基底(101)、第一黏著層(401)、第一緩衝層(301)、第一偏振器(501)、第三黏著層(403)、液晶單元(200)、第四黏著層(404)、第二偏振器(502)、第二黏著層(402)以及第二外部基底(102)。
圖5例示性地繪示液晶單元。如圖5中所示,液晶單元可包括第一底層(10a)、形成於第一底層的內部上的壓敏黏著層(10c)、經安置成與第一底層(10a)相對的第二底層(20a)、形成於第二底層(20a)的內部上的間隔件(20c)以及定位於第一底層(10a)與第二底層(10b)之間的液晶層(30)。
作為第一底層及第二底層,可使用例如無機膜,諸如玻璃膜、結晶或非晶矽膜、或石英或氧化銦錫(ITO)膜、或聚合物膜以及類似者,且就可撓性構件的實施而言,可使用聚合物膜。
在一個實例中,第一底層及第二底層中的各者可為聚合物膜。作為聚合物膜,可使用三乙醯纖維素(TAC);環烯烴共聚物(COP),諸如降冰片烯衍生物;聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA);聚碳酸酯(PC);聚乙烯(PE);聚丙烯(PP);聚乙烯醇(PVA);丁二酮纖維素(DAC);聚丙烯酸酯(polyacrylate;Pac);聚醚碸(PES);聚醚醚酮(PEEK);聚苯碸(PPS);聚醚醯亞胺(PEI);聚萘二甲酸乙二酯(PEN);聚對苯二甲酸乙二酯(PET);聚醯亞胺(PI);聚碸(PSF);聚芳酯(polyarylate;PAR)或非晶形氟樹脂以及類似者,但不限於此。在第一底層及第二底層中,亦可視需要呈現以下各者的塗覆層:金、銀或矽化合物(諸如二氧化矽或一氧化矽);或功能層,諸如抗反射層。
第一底層及第二底層可各自具有約10微米至約1,000微米的厚度。作為另一實例,底層可各自具有約20微米或大於20微米、40微米或大於40微米、60微米或大於60微米、80微米或大於80微米、100微米或大於100微米、120微米或大於120微米、140微米或大於140微米、160微米或大於160微米或約180微米或大於180微米的厚度,且可為約900微米或小於900微米、800微米或小於800微米、700微米或小於700微米、600微米或小於600微米、500微米或小於500微米或約400微米或小於400微米。當第一底層及第二底層的厚度滿足上述範圍時,有可能在藉由層壓液晶單元與外部基底來製造光學元件時減少諸如皺紋的外觀缺陷。
壓敏黏著層可存在於第一底層的內側表面上。在本說明書中,包含於液晶單元中的構造的「內側表面」可意謂面向液晶層的表面。
壓敏黏著層可為光學透明的。壓敏黏著層可具有針對可見光區(例如,380奈米至780奈米的波長)的約80%或大於80%、85%或大於85%、90%或大於90%或95%或大於95%的平均透射率。
壓敏黏著層可為液晶定向壓敏黏著層。壓敏黏著層可為例如垂直定向壓敏黏著層或水平定向壓敏黏著層。在本說明書中,「垂直定向壓敏黏著劑」可意謂在將垂直定向力賦予至鄰近液晶化合物的同時具有能夠接合上部基底及下部基底的附接力的壓敏黏著劑。在本說明書中,「水平定向壓敏黏著劑」可意謂在將水平定向力賦予至鄰近液晶化合物的同時具有能夠接合上部基底及下部基底的附接力的壓敏黏著劑。鄰近液晶化合物相對於垂直定向壓敏黏著劑的預傾斜角可在80度至90度、85度至90度或約87度至90度範圍內,且鄰近液晶化合物相對於水平定向壓敏黏著劑的預傾斜角可在0度至10度、0度至5度或0度至3度範圍內。
在本說明書中,預傾斜角可意謂在其中不施加電壓的狀態下由液晶化合物的指向矢相對於與液晶定向壓敏黏著劑或配向膜平行的平面形成的角度。在本說明書中,液晶化合物的指向矢可意謂液晶層的光軸或慢軸。替代地,液晶化合物的指向矢可意謂當液晶化合物具有桿形狀時的長軸方向,且可意謂當液晶化合物具有盤狀形狀時平行於盤平面的法線方向的軸。
壓敏黏著層的厚度可例如在3微米至15微米範圍內。在壓敏黏著層的厚度在上述範圍內時,可能有利的是在用於製造液晶單元時最小化諸如壓敏黏著劑的按壓或擁擠的缺陷,同時確保上部基底與下部基底之間的附接力。
作為壓敏黏著層,可適當地使用在行業中稱為所謂的光學澄清黏著劑(OCA)的各種類型的壓敏黏著劑。壓敏黏著劑可不同於在待附接的物件經接合之後固化的光學澄清樹脂(OCR)型黏著劑,原因在於所述壓敏黏著劑在待附接物件經接合之前固化。作為壓敏黏著劑,可施加例如丙烯酸、矽酮類、環氧類或胺基甲酸酯類壓敏黏著劑。
壓敏黏著層可包括壓敏黏著樹脂的固化產物。在一個實例中,壓敏黏著層可包括矽酮類壓敏黏著劑。矽酮類壓敏黏著劑可包括可固化矽酮化合物的固化產物作為壓敏黏著樹脂。
可固化矽酮化合物的類型不受特定限制,且例如,可使用熱可固化矽酮化合物或紫外線固化矽酮化合物。可固化矽酮化合物可被稱作壓敏黏著樹脂。
在一個實例中,可固化矽酮化合物可為加成固化矽酮化合物。
具體地,加成固化矽酮化合物可藉由以下各者例示:(1)在分子中含有兩個或大於兩個烯基的有機聚矽氧烷及(2)在分子中含有兩個或大於兩個矽鍵結氫原子的有機聚矽氧烷,但不限於此。此矽酮化合物可例如在存在諸如鉑的催化劑的情況下藉由加成反應形成固化產物。
可用於本申請案中的(1)有機聚矽氧烷的更具體實例可包含在分子鏈的兩個末端處用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物、在分子鏈的兩個末端處用三甲基矽氧烷基團封端的甲基乙烯基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、在分子鏈的兩個末端處用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的二甲基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的甲基乙烯基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處用二甲基乙烯矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷共聚物、在分子鏈的兩個末端處用二甲基乙烯基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基乙烯基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、包括由R
1 2SiO
2/2表示的矽氧烷單元及由R
1 2R
2SiO
1/2表示的矽氧烷單元以及由SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包括由R
1 2R
2SiO
1/2表示的矽氧烷單元及由SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包括由R
1R
2SiO
2/2表示的矽氧烷單元及由R
1SiO
3/2表示的矽氧烷單元或由R
2SiO
3/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物,以及前述中的兩者或大於兩者的混合物,但限於此。此處,R
1為除烯基以外的烴基,具體地,烷基,諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基;芳基,諸如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基;芳烷基,諸如苯甲基或低苯基(phenentyl group);經鹵素取代的烷基,諸如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基,以及類似者。另外,此處,R
2為烯基,其可具體地為乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或庚烯基以及類似者。
可用於本申請案中的(2)有機聚矽氧烷的更具體實例可包含在分子鏈的兩個末端處用三甲基矽氧烷基團封端的甲基氫聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基氫共聚物、在分子鏈的兩個末端處用三甲基矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基氫矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、在分子鏈的兩個末端處用二甲基氫矽氧烷基團封端的二甲基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處用二甲基氫矽氧烷基團封端的二甲基矽氧烷-甲基苯基矽氧烷共聚物、在分子鏈的兩個末端處用二甲基氫矽氧烷基團封端的甲基苯基聚矽氧烷、包括由R
1 3SiO
1/2表示的矽氧烷單元、由R
1 2HSiO
1/2表示的矽氧烷單元以及由SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包括由R
1 2HSiO
1/2表示的矽氧烷單元及由SiO
4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包括由R
1HSiO
2/2表示的矽氧烷單元及由R
1SiO
3/2表示的矽氧烷單元或由HSiO
3/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物,以及前述中的兩者或大於兩者的混合物,但不限於此。此處,R
1為除烯基以外的烴基,其可具體地為:烷基,諸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基;芳基,諸如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基;芳烷基,諸如苯甲基或低苯基;經鹵素取代的烷基,諸如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基以及類似者。
當壓敏黏著層為垂直定向壓敏黏著層時,壓敏黏著劑可具有16 mN/m或小於16 mN/m的表面能。表面能的下限可為例如5 mN/m或大於5 mN/m。當壓敏黏著層為水平定向壓敏黏著層時,表面能可大於16 mN/m。表面能的上限可為例如50 mN/m或小於50 mN/m。表面能可使用液滴形狀分析器(克呂士(KRUSS)的DSA100產品)來量測。具體地,具有已知表面張力的去離子水滴落在壓敏黏著劑的表面上以獲得接觸角的製程重複5次,藉此獲得所得五個接觸角值的平均值,且同樣,具有已知表面張力的二碘甲烷滴落在所述壓敏黏著劑上以獲得接觸角的製程重複5次,藉此獲得所得五個接觸角值的平均值。隨後,表面能藉由利用歐文斯-萬特-拉貝爾-凱爾布勒(Owens-Wendt-Rabel-Kaelble)方法使用去離子水及二碘甲烷的接觸角的所獲得平均值取代溶劑的表面張力的數值(斯特羅姆(Strom)值)來獲得。樣本的表面能(γ
surface)可藉由考慮到非極化分子之間的分散力及極化分子之間的相互作用力來計算(γ
surface= γ
dispersion+ γ
polar),其中表面能γ
surface中的極化術語(γ
polar)的比率可定義為表面的極性。
液晶單元的上部基底及下部基底可藉由壓敏黏著層附接。具體地,上部基底的壓敏黏著層及下部基底的間隔件可經附接。在配向膜形成於下部基底的間隔件上時,對應於配向膜的間隔件的區可附接至上部基底的壓敏黏著層。
液晶層可包括液晶化合物。作為液晶化合物,可使用能夠藉由施加外部動作改變配向方向的液晶化合物。在本說明書中,術語「外部動作」可意謂可影響包含於液晶層中的材料的行為的所有外部因素,例如外部電壓或類似者。因此,無任何外部動作的狀態可意謂在不施加外部電壓的情況下的狀態,或類似者。
液晶化合物的類型及物理性質可考慮到本申請案的目的而適當地加以選擇。在一個實例中,液晶化合物可為向列液晶或近晶相液晶。向列液晶可意謂在液晶分子的長軸方向上平行配置的桿形液晶分子的液晶,但其位置不存在規律性。近晶相液晶可意謂桿形液晶分子有規律地經配置以形成層狀結構且在長軸方向上有規律地平行配置的液晶。根據本申請案的一個實例,液晶化合物可為向列液晶化合物。
作為向列液晶化合物,可選擇具有例如約40℃或大於40℃、50℃或大於50℃、60℃或大於60℃、70℃或大於70℃、80℃或大於80℃、90℃或大於90℃、100℃或大於100℃或約110℃或大於110℃的澄清點或具有在上述範圍內的相變點(亦即,向列相上的等向性相位的相變點)的向列液晶化合物。在一個實例中,澄清點或相變點可為約160℃或小於160℃、150℃或小於150℃,或約140℃或小於140℃。
液晶化合物可為非反應性液晶化合物。非反應性液晶化合物可意謂不具有可聚合基團的液晶化合物。可聚合基團可藉由以下各者例示: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者,但不限於此,且可包含稱為可聚合基團的官能基。
液晶化合物可具有正數或負數的介電常數非等向性。液晶化合物的介電常數非等向性的絕對值可考慮到本申請案的目的而適當地加以選擇。術語「介電常數非等向性(Δε)」可意謂液晶的水平介電常數(ε//)與垂直介電常數(ε
)之間的差(ε// - ε
)。在本說明書中,術語水平介電常數(ε//)意謂在施加電壓使得液晶的指向矢與所施加電壓的電場的方向實質上水平的狀態下沿著電場的方向量測的介電常數值,且垂直介電常數(ε
)意謂在施加電壓使得液晶的指向矢與所施加電壓的電場的方向實質上垂直的狀態下沿著電場的方向量測的介電常數值。液晶分子的介電常數非等向性可在5至25範圍內。
液晶化合物的折射率非等向性可考慮到本申請案的目的而適當地加以選擇。在本說明書中,術語「折射率非等向性」可意謂液晶化合物的異常折射率與普通折射率之間的差。液晶化合物的折射率非等向性可為例如0.01至0.3。折射率非等向性可為0.01或大於0.01、0.05或大於0.05,或0.07或大於0.07,且可為0.3或小於0.3、0.2或小於0.2、0.15或小於0.15,或0.13或小於0.13。
液晶層可更包括二色性染料。當液晶層包括二色性染料時,即使液晶單元包括壓敏黏著層,在外部基底的接合製程期間較少受到單元間隙波動的影響,以使得可使用於確保液晶單元的結構穩定性及品質均勻性的中間層的厚度相對較薄的優點。
二色性染料可控制液晶層的透光率可變性質。在本說明書中,術語「染料」可意謂能夠集中吸收可見光區內(例如,400奈米至700奈米的波長範圍內)的範圍中的至少一部分或所有者中的光及/或使所述光變形的材料,且術語「二色性染料」可意謂能夠非等向性吸收可見光區的範圍的至少一部分或所有者中的光的材料。
包括液晶化合物及二色性染料的液晶層可為客體主體液晶層(guest host liquid crystal layer;GHLC層)。在本說明書中,「客體主體液晶層(GHLC層)」可意謂二色性染料取決於液晶化合物的配置而一起配置以分別相對於二色性染料的配向方向及垂直於配向方向的方向呈現非等向性光吸收特性的功能層。舉例而言,二色性染料為光的吸收速率隨著偏振方向改變的物質,其中若在長軸方向上偏振的光的吸收速率大,則其可稱為p型染料,且若在短軸方向上的偏振光的吸收速率大,則其可稱為n型染料。在一個實例中,當使用p型染料時,可吸收在染料的長軸方向上振動的偏振光,且可較少吸收在染料的短軸方向上振動的偏振光以被透射。在下文中,除非另外規定,否則假定二色性染料為p型染料。
作為二色性染料,例如,可選擇且使用已知具有能夠根據液晶化合物的定向狀態藉由所謂客體主體效應而配向的性質的已知染料。此類二色性染料的實例包含偶氮染料、蒽醌染料、次甲基染料、甲亞胺染料、部花青素染料、萘醌染料、四嗪染料、伸苯基染料、聯四苪(quarterrylene)染料、苯并噻二唑染料、二酮基吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)染料、方酸染料或吡咯亞甲基(pyromethene)染料以及類似者,但本申請案中適用的染料不限於此。
作為二色性染料,可使用具有5或大於5、6或大於6或7或大於7的雙色比的染料,所述雙色比為藉由使平行於二色性染料的長軸方向的偏振光的吸收率除以平行於垂直於長軸方向的方向的偏振光的吸收率而獲得的值。染料可在可見光區的波長範圍內(例如,在約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雙色比。雙色比的上限可為例如20或小於20、18或小於18、16或小於16或14或小於14左右。
液晶層中的二色性染料的含量可考慮到本申請案的目的而適當地加以選擇。舉例而言,液晶層中的二色性染料的含量可為0.2重量%或大於0.2重量%。二色性染料的含量可具體地為0.5重量%或大於0.5重量%、1重量%或大於1重量%、2重量%或大於2重量%,或3重量%或大於3重量%。二色性染料的含量的上限可為例如10重量%或小於10重量%、9重量%或小於9重量%、8重量%或小於8重量%、6重量%或小於6重量%,或5重量%或小於5重量%。當液晶層中的二色性染料的含量過小時,可能難以表示所要透射率可變特性,且可能不足以減小黏著層的厚度以用於減小可在外部基底的接合製程期間出現的單元間隙變化。同時,當液晶層中的二色性染料的含量過大時,存在沈澱的風險。因此,二色性染料的含量在上述範圍內可為有利的。
液晶層的厚度不受特定限制,且例如液晶層的厚度可為約0.01微米或大於0.01微米、0.05微米或大於0.05微米、0.1微米或大於0.1微米、0.5微米或大於0.5微米、1微米或大於1微米、1.5微米或大於1.5微米、2微米或大於2微米、2.5微米或大於2.5微米、3微米或大於3微米、3.5微米或大於3.5微米、4微米或大於4微米、4.5微米或大於4.5微米、5微米或大於5微米、5.5微米或大於5.5微米、6微米或大於6微米、6.5微米或大於6.5微米、7微米或大於7微米、7.5微米或大於7.5微米、8微米或大於8微米、8.5微米或大於8.5微米、9微米或大於9微米,或9.5微米或大於9.5微米。液晶層的厚度的上限不受特定限制,所述上限可一般為約30微米或小於30微米、25微米或小於25微米、20微米或小於20微米,或15微米或小於15微米。
液晶層可在第一定向狀態與不同於第一定向狀態的第二定向狀態之間切換。切換可例如經由諸如電壓的外部能量的施加來調整。舉例而言,液晶層可在其中不施加電壓的狀態下維持第一定向狀態及第二定向狀態中的任一者,且可藉由電壓施加來切換至另一定向狀態。
在一個實例中,第一定向狀態可為扭轉定向狀態。亦即,液晶層可經由外部能量的施加來在扭轉定向與不同於扭轉定向的定向狀態之間切換。
在一個實例中,液晶層可在扭轉定向狀態與垂直定向狀態之間切換。在一個實例中,液晶層可在其中不施加電壓的狀態下處於垂直定向狀態,且可在其中施加電壓的狀態下處於扭轉定向狀態。
在本說明書中,「垂直定向狀態」是其中液晶層中的液晶化合物的指向矢實質上垂直於液晶層的平面配置的狀態,其中例如,由液晶化合物的指向矢相對於液晶層的平面形成的角度可為例如在約80度至100度或85度至95度範圍內,或可形成大致約90度。
在本說明書中,「扭轉定向狀態」可意謂螺旋結構,其中液晶層中的液晶化合物的指向矢沿著虛擬螺旋軸扭轉以形成層且定向。扭轉定向狀態可在垂直、水平或傾斜定向狀態下實施。亦即,垂直扭轉定向模式為其中個別液晶化合物在垂直定向狀態下沿著螺旋軸扭轉以形成層的狀態;水平扭轉定向模式為其中個別液晶化合物在水平定向狀態下沿著螺旋軸扭轉以形成層的狀態;且傾斜扭轉定向模式為其中個別液晶化合物在傾斜定向狀態下沿著螺旋軸扭轉以形成層的狀態。根據本申請案,扭轉定向狀態可為水平定向狀態的扭轉定向狀態。
在扭轉定向狀態下,液晶層的厚度(d)與間距(p)的比率(d/p)可為20或小於20,且下限可為0.5或大於0.5。當扭轉定向狀態下的厚度(d)與間距(p)的比率(d/p)在上述範圍內時,光學元件可甚至在不具有任何偏振器的狀態下呈現極佳透光率可變特性。大體而言,當比率d/p為0.7或大於0.7且小於2.5時,其可稱為超扭轉向列(super twisted nematic;STN)模式,且當比率d/p為2.5或大於2.5時,其可稱為高度扭轉向列(highly twisted nematic;HTN)驅動模式。
液晶層的間距(p)可由量測方法使用楔形單元來量測,且具體地,可由D.波多爾斯基(D. Podolskyy)等人中所描述的方法量測。用於使用「條紋-楔形」格朗德讓-坎諾單元(Grandjean-Cano cell)來準確量測膽固醇間距的簡單方法(液晶(Liquid Crystals), 第35卷, 第7期, 2008年7月,789-791)。比率(d/p)可藉由將適當量的對掌性摻雜劑引入至液晶層中來達成。
液體層可更包括對掌性摻雜劑,當液晶層包括對掌性試劑時,可實施扭轉定向狀態。若可包含於光晶體層中的對掌性試劑(或對掌性摻雜劑)可在不降低液體結晶度(例如,向列規則度)的情況下誘發所要旋轉(扭轉),則所述對掌性試劑可而不受特定限制地使用。用於誘發液晶化合物中的旋轉的對掌性試劑需要至少包含分子結構中的對掌性。對掌性試劑可例如藉由具有一個或兩個或大於兩個不對稱碳的化合物、在雜原子上具有不對稱點的化合物(諸如對掌性胺或對掌性亞碸)或具有軸向不對稱及光活性部位的化合物(諸如疊烯或聯萘酚)例示。對掌性試劑可為例如具有1,500或小於1,500的分子量的低分子量化合物。作為對掌性試劑,亦可使用可商購的對掌性向列液晶,例如可自默克公司(Merck Co., Ltd.)商購的對掌性摻雜劑液晶S-811或巴斯夫(BASF)的LC756。
選擇對掌性摻雜劑的施加比率,使得可達成所要比率(d/p)。大體而言,對掌性摻雜劑的含量(重量%)可由100/螺旋扭轉力(helical twisting power;HTP)×間距(p)(奈米)的等式計算。HTP表示對掌性摻雜劑的扭轉的強度,其中對掌性摻雜劑的含量可參考以上方法考慮到所要間距而判定。
液晶單元的上部基底可更包括第一底層(10a)與壓敏黏著層(10c)之間的第一電極層(10b)。第一電極層(10b)可接觸第一底層(10a)的內側表面。壓敏黏著層(10c)可接觸第一電極層(10b)的內側表面。液晶單元的下部基底可更包括第二底層(20a)與間隔件(20c)之間的第二電極層(20b)。第二電極層(20b)可接觸第二底層(20a)的內側表面。間隔件(20c)可接觸第二電極層(20b)的內側表面。
第一電極層及第二電極層可用以提供外部動作(例如,電場)的施加,使得包含於液晶層中的材料透射或阻擋入射光。在一個實例中,第一電極層及/或第二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(ITO)的金屬氧化物以及類似者,但不限於此。上部第二電極層及/或下部第二電極層可藉由例如沈積導電聚合物、導電金屬、導電奈米線或諸如氧化銦錫(ITO)的金屬氧化物而形成。
液晶單元的下部基底可更包括配向膜(20d)。配向膜(20d)可存在於間隔件(20c)上。亦即,間隔件(20c)的頂部表面部分及/或側表面部分可接觸配向膜。間隔件(20c)的下部表面部分可接觸第二電極層(20b)。由於包含於上部基底中的壓敏黏著層可具有液晶定向,故上部基底可不會包括配向膜。亦即,配向膜可不包含於第一電極層(10b)的內側表面上。
在本說明書中,第一底層、第一電極層以及壓敏黏著層的組合可稱為上部基底,且第二底層、第二電極層、間隔件以及配向膜的組合可稱為下部基底。在液晶單元中,上部基底可不包括除壓敏黏著層外的單獨配向膜,且下部基底可包括配向膜。
配向膜及液晶層可彼此接觸。配向膜可為垂直配向膜或水平配向膜。在本說明書中,「水平配向膜」可意謂包括將水平定向力賦予至存在於鄰近液晶層中的液晶化合物的定向材料的層。在本說明書中,「垂直配向膜」可意謂包括將垂直定向力賦予至存在於鄰近液晶層中的液晶化合物的定向材料的層。鄰近液晶化合物可具有在80度至90度、85度至90度或約87度至90度範圍內的相對於垂直配向膜的預傾斜角,且鄰近液晶化合物可具有在0度至10度、0度至5度或0度至3度範圍內的相對於水平配向膜的預傾斜角。不同於壓敏黏著層,配向膜可不具有用於接合上部基底及下部基底的黏著力。在一個實例中,配向膜可具有關於圖2的液晶單元的狀態下的第一底層的接近零的剝離力。
配向膜可為摩擦配向膜或光配向膜。配向膜的定向方向可為在摩擦配向膜的情況下的摩擦方向及在光配向膜的情況下待照射的偏振光的方向,其中此類定向方向可藉由偵測方法使用吸收型線性偏振器來確認。具體地,定向方向可藉由以下來確認:在其中包含於液晶層中的液晶化合物水平地經定向的狀態下將吸收型線性偏振器安置在液晶層的一側上,且在360度下旋轉偏振器的同時量測透射率。當液晶層或吸收型線性偏振器的一側在以上狀態下經光照射且同時亮度(透射率)自另一側經量測時,若吸收軸或透射軸與液晶配向膜的定向方向一致,則透射率往往為低,其中定向方向可經由反映所施加液晶化合物或類似者的折射率非等向性的模擬來確認。根據液晶層的模式來確認定向方向的方法為已知的,且在本申請案中,配向膜的定向方向可藉由此類已知方法確認。
配向膜可包括自由以下所組成的族群中選出的一或多者:已知藉由摩擦定向呈現定向能力的材料,諸如聚醯亞胺化合物、聚(乙烯醇)化合物、聚(醯胺酸)化合物、聚苯乙烯化合物、聚醯胺化合物以及聚氧化乙烯化合物;或已知藉由光照射呈現定向能力的材料,諸如聚醯亞胺化合物、聚醯胺酸化合物、聚降冰片烯化合物、苯基順丁烯二醯亞胺共聚物化合物、聚桂皮酸乙烯酯化合物、聚偶氮苯化合物、聚乙烯醯亞胺化合物、聚乙烯醇化合物、聚醯胺化合物、聚乙烯化合物、聚苯乙烯化合物、聚鄰苯二甲醯苯二胺化合物、聚酯化合物、氯甲基化聚醯亞胺(chloromethylated polyimide;CMPI)化合物、聚桂皮酸乙烯酯(polyvinylcinnamate;PVCI)化合物以及聚甲基丙烯酸甲酯化合物,但不限於此。
間隔件(20c)可維持上部基底與下部基底之間的間隙。液晶層可存在於間隔件不存在於上部基底與下部基底之間的區中。
間隔件可為圖案化間隔件。間隔件可具有柱形狀或分隔壁形狀。在一個實例中,間隔件可具有分隔壁形狀。當間隔件具有分隔壁形狀時,其在維持液晶單元的高度及改良液晶單元的實體剛度方面可為有利的。分隔壁可將下部基底與上部基底之間的空間分隔成兩個或大於兩個空間。在其中不存在間隔件的區中,可暴露存在於下部部分中的其他膜或其他層。舉例而言,第二電極層可暴露於其中不存在間隔件的區中。配向膜可覆蓋間隔件及暴露於其中不存在間隔件的區中的第二電極層。在上部基底及下部基底接合在一起的液晶單元中,存在於下部基底的間隔件上的配向膜及上部基底的壓敏黏著層可彼此接觸。
液晶化合物及上文所描述的添加劑(例如,二色性染料、對掌性試劑以及類似者)可存在於上部基底與下部基底之間的其中不存在間隔件的區中。間隔件的形狀不受特定限制,其可不受限制地經應用以具有例如圓形、橢圓形或其他多邊形形狀的多面體。
間隔件可包括可固化樹脂。可固化樹脂的類型不受特定限制,其中可使用例如熱固性樹脂或光可固化樹脂,例如紫外線可固化樹脂。作為熱固性樹脂,可使用例如矽酮樹脂、矽樹脂、弗蘭(fran)樹脂、聚胺酯樹脂、環氧樹脂、胺基樹脂、苯酚樹脂、尿素樹脂、聚酯樹脂或蜜胺樹脂以及類似者,但不限於此。作為紫外線可固化樹脂,通常可使用丙烯酸聚合物,例如丙烯酸聚酯聚合物、聚苯乙烯丙烯酸酯聚合物、環氧丙烯酸酯聚合物、聚胺酯丙烯酸酯聚合物或聚丁二烯丙烯酸酯聚合物、矽酮丙烯酸酯聚合物或丙烯酸烷酯聚合物以及類似者,但不限於此。
間隔件可由圖案化製程形成。舉例而言,間隔件可由光微影製程形成。光微影製程可包括將可固化樹脂組成物施加於底層或電極層上且接著經由圖案遮罩用紫外線輻照所述可固化樹脂組成物的製程。圖案遮罩可圖案化成紫外線透射區及紫外線阻擋區。光微影製程可更包括洗滌用紫外線照射的可固化樹脂組成物的製程。用紫外線照射的區經固化,且不用紫外線照射的區保持呈液相,使得其經由洗滌製程移除,由此其可圖案化成分隔壁形狀。在光微影製程中,可對圖案遮罩執行剝離處理以便在紫外線照射之後容易地分離樹脂組成物及圖案遮罩,或剝離型紙亦可置放於樹脂組成物的層與圖案遮罩之間。
可在不損害本申請案的目的的情況下在範圍內適當地選擇間隔件的寬度(線寬)、間隔(間距)、厚度以及面積。舉例而言,間隔件的寬度(線寬)可在10微米至500微米範圍內或在10微米至50微米範圍內。間隔件的間隔(間距)可在10微米至1000微米範圍內或在100微米至1000微米範圍內。相對於第二底層的總面積的100%,間隔件的面積可為約5%或大於5%且可為50%或小於50%。當間隔件的面積在上述範圍內時,可能有利的是確保極佳電光性質,同時充分地確保上部基底與下部基底之間的附接力。間隔件的厚度可在例如1微米至30微米或3微米至20微米的範圍內。
為了克服液晶單元的實體限制,外部基底可經由液晶單元的兩側上的黏著層接合在一起,但由於壓敏黏著層的低模數,其易受外部壓力影響,由此諸如單元間隙塌陷或液晶流動或擁擠的缺陷可出現。控制包含於光學元件中的黏著層的厚度,由此可最小化缺陷且可確保光學元件的結構穩定性及均勻外觀特性。
作為一個實例,包含於光學元件中的黏著層的總厚度的總和可為200微米或大於200微米。黏著層的總厚度的總和可意謂包含於光學元件中的所有黏著層的厚度的總和,例如在圖1的結構的情況下,第一黏著層及第二黏著層的厚度的總和,在圖2及圖4的結構的情況下,第一黏著層、第二黏著層、第三黏著層以及第四黏著層的厚度的總和,或在圖3的結構的情況下,第一黏著層、第二黏著層、第三黏著層、第四黏著層、第五黏著層以及第六黏著層的厚度的總和。當黏著層的總厚度在上述範圍內時,有可能藉由最小化外部基底的接合製程中的缺陷來確保光學元件的結構穩定性及均勻外觀特性。黏著層的總厚度的總和可具體地為500微米或大於500微米、1,000微米或大於1,000微米、1,500微米或大於1,500微米,或2,000微米或大於2,000微米。黏著層的總厚度的總和可為例如約6,000微米或小於6,000微米、5,000微米或小於5,000微米、4,000微米或小於4,000微米,或3,000微米或小於3,000微米。若黏著層的總厚度過厚,則可能有利的是總厚度在上述範圍內,因為諸如光學元件的透射率特性的電光屬性可劣化。
第一黏著層至第六黏著層可各自具有一個黏著層的單層結構,或可為兩個或大於兩個子黏著層的積層。子黏著層的厚度及數目可考慮到黏著層的所要厚度而加以控制。在一個實例中,單層黏著層或子黏著層的厚度可在100微米至500微米範圍內或300微米至400微米範圍內。
作為一個實例,第一黏著層至第六黏著層可各自具有在0.1兆帕至100兆帕範圍內的楊氏模數(E)。作為另一實例,第一黏著層至第六黏著層的楊氏模數(E)可為0.2兆帕或大於0.2兆帕、0.4兆帕或大於0.4兆帕、0.6兆帕或大於0.6兆帕、0.8兆帕或大於0.8兆帕、1兆帕或大於1兆帕、5兆帕或大於5兆帕,或約10兆帕或大於10兆帕,且可為約95兆帕或小於95兆帕、80兆帕或小於80兆帕、75兆帕或小於75兆帕、70兆帕或小於70兆帕、65兆帕或小於65兆帕、60兆帕或小於60兆帕、55兆帕或小於55兆帕,或約50兆帕或小於50兆帕。楊氏模數(E)例如可以ASTM D882中指定的方式量測,且可使用例如萬能試驗機(universal testing machine;UTM)的設備來量測,所述設備可切割呈由相關標準提供的形式的膜且量測應力應變曲線(可同時量測力及長度)。當包含於光學元件中的黏著層的楊氏模數在上述範圍內時,可更有利的是確保光學元件的極佳耐久性。當黏著層為至少兩個或大於兩個子黏著層的積層時,子黏著層中的各者可滿足上述楊氏模數範圍。
作為一個實例,第一黏著層至第六黏著層可各自具有2,000 ppm/K或小於2,000 ppm/K的熱膨脹係數。在另一實例中,熱膨脹係數可為約1,900 ppm/K或小於1,900 ppm/K、1,700ppm/K或小於1,700 ppm/K、1,600 ppm/K或小於1,600 ppm/K,或約1.500 ppm/K或小於1.500 ppm/K,或可為約10 ppm/K或大於10 ppm/K、20 ppm/K或大於20 ppm/K、30 ppm/K或大於30 ppm/K、40 ppm/K或大於40 ppm/K、50 ppm/K或大於50 ppm/K、60 ppm/K或大於60 ppm/K、70 ppm/K或大於70 ppm/K、80 ppm/K或大於80 ppm/K、90 ppm/K或大於90 ppm/K、100 ppm/K或大於100 ppm/K、200 ppm/K或大於200 ppm/K、300 ppm/K或大於300 ppm/K、400 ppm/K或大於400 ppm/K、500 ppm/K或大於500 ppm/K、600 ppm/K或大於600 ppm/K、700 ppm/K或大於700 ppm/K,或約800 ppm/K或大於800 ppm/K。黏著層的熱膨脹係數可例如根據ASTM D696的規定來量測,其中熱膨脹係數可藉由切割呈由相關標準提供的形式的所述黏著層且量測每單位溫度的長度改變來計算,且可藉由諸如熱機械分析(thermo-mechanic analysis;TMA)的已知方法來量測。當包含於光學元件中的黏著層的熱膨脹係數在上述範圍內時,可更有利地確保光學元件的極佳耐久性。當黏著層為至少兩個或大於兩個子黏著層的積層時,子黏著層中的各者可滿足熱膨脹係數的範圍。
第一黏著層至第六黏著層可各自為熱塑性聚胺酯(thermoplastic polyurethane;TPU)黏著層、聚醯胺黏著層、聚酯黏著層、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate;EVA)黏著層、丙烯酸黏著層、矽酮黏著層或聚烯烴黏著層。根據本申請案的一個實例,至少一個或多個黏著層可各自為熱塑性聚胺酯。
光學元件可更包括包圍液晶單元的側表面的外部層。圖1例示性地繪示包括外部層(600)的光學元件。在光學元件中,液晶單元的頂部區域可小於第一外部基底或第二外部基底的頂部區域。此外,液晶單元的頂部區域可小於包含於光學元件中的第一黏著層至第六黏著層的頂部區域。在一個實例中,液晶單元可由定位於第一外部基底與第一偏振器之間的第一黏著層、定位於第二外部基底與第二偏振器之間的第二黏著層以及外部層封裝。在本申請案中,術語封裝可意謂用黏著層及外部層覆蓋液晶單元的整個表面。在一個實例中,當另一層不存在於第一黏著層與第二黏著層之間時,第一黏著層及第二黏著層可直接接觸液晶單元。在另一實例中,當另一層不存在於第一黏著層與第二黏著層之間時,液晶單元可直接接觸另一層。根據圖1的結構,液晶單元的上部表面可接觸第一緩衝層(301),下部表面可接觸第二緩衝層(302),且側表面可接觸外部層(600)。取決於所要結構,可例如藉由壓縮依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一偏振器、液晶單元、第二偏振器、第二黏著層以及第二外部基底的積層及在真空狀態下包圍液晶單元的側表面的外部層的方法來實施封裝結構。光學元件的耐久性及耐候性藉由此封裝結構極大地改良,且因此,其可穩定地應用於戶外應用,諸如天窗。
外部層可包括例如熱塑性聚胺酯(TPU)黏著劑、聚醯胺黏著劑、聚酯黏著劑、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)黏著劑、丙烯酸黏著劑、矽酮黏著劑或聚烯烴黏著劑。在一個實例中,外部層可由與黏著層的材料相同的材料形成。
本申請案亦關於一種製造光學元件的方法。製造光學元件的方法可包括:製備積層的步驟,所述積層依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一偏振器、液晶單元、第二偏振器、第二黏著層以及第二外部基底,且更包括定位於第一底層與第一外部基底之間的第一緩衝層;及對積層執行壓力釜處理。除非在光學元件的製造方法中另外規定,否則光學元件中所描述的內容可同樣適用。
積層可更包括包圍液晶單元的側表面的外部層。
當光學元件更包括除液晶單元及偏振器以外的其他構件時,積層可更包括除所要位置處的液晶單元及偏振器以外的其他構件。
壓力釜製程可藉由對在層壓步驟之後形成的積層加熱及/或加壓來執行。
壓力釜製程的條件不受特定限制,且其可在合適溫度及壓力下執行,例如取決於經塗覆黏著層的類型。典型壓力釜製程的溫度為約80℃或大於80℃、90℃或大於90℃、100℃或大於100℃,且壓力為2大氣壓或大於2大氣壓,但不限於此。製程溫度的上限可為約200℃或小於200℃、190℃或小於190℃、180℃或小於180℃,或170℃或小於170℃左右,且製程壓力的上限可為約10大氣壓或小於10大氣壓、9大氣壓或小於9大氣壓、8大氣壓或小於8大氣壓、7大氣壓或小於7大氣壓,或6大氣壓或小於6大氣壓左右。
此類光學元件可用於各種應用,且例如可用於眼用佩戴品,諸如太陽鏡或擴增實境(augmented reality;AR)或虛擬實境(virtual reality;VR)眼用佩戴品、建築物的外牆或載具的天窗以及類似者。在一個實例中,光學元件自身可為載具的天窗。舉例而言,在包含其中形成至少一個開口的車身的汽車中,可安裝及使用附接至開口的光學元件或載具的天窗。
在下文中,本申請案經由以下實例具體描述,但本申請案的範圍不受以下實例限制。
量測實例 1. 儲存彈性模數及損失彈性模數的量測
使用TA的ARES G2、流變儀來量測儲存彈性模數及損失彈性模數。具體地,將在實例及比較例中使用的壓敏黏著層、黏著層以及緩衝層分別製備為圓形樣品(直徑:8毫米,厚度:600微米)。對於圓形樣品,在25℃的溫度下使用ARES G2平行板(Al板)將軸向力設定為50公克力(垂直力),且接著在5%(頻率掃描)的應變條件下量測損失彈性模數及儲存彈性模數,同時頻率自0.6弧度/秒變成100弧度/秒,且結果分別繪示於圖7A至圖7E以及圖8A至圖8E中。另外,在1赫茲及10赫茲下的損失彈性模數值及儲存彈性模數值描述於表1中。在量測設備中,可獲得用於弧度/秒頻率的彈性模數值及用於赫茲頻率的彈性模數值兩者,其中關於量測設備的數值,1赫茲為約6.30957弧度/秒,且10赫茲為約63.0957弧度/秒。
實例 1. 液晶單元的製造
作為第一底層,製備具有約100微米的厚度及300毫米× 300毫米的寬度×高度面積的聚碳酸酯膜(慧和(Keiwa))。藉由在第一底層上將氧化銦錫(ITO)沈積至50奈米的厚度來形成第一電極層。將壓敏黏著劑組成物(KR-3700,信越(Shin-Etsu))棒塗覆於第一電極層上,且接著在約150℃下乾燥約5分鐘以形成具有約10微米的厚度的壓敏黏著層。壓敏黏著層在1赫茲的頻率下的損失彈性模數為906,687帕。第一底層、第一電極層以及壓敏黏著層的組合稱為上部基底。
作為第二底層,製備具有約100微米的厚度及300毫米× 300毫米的寬度×高度面積的聚碳酸酯膜(Keiwa)。藉由在第二底層上將氧化銦錫(ITO)沈積至50奈米的厚度來形成第二電極層。將丙烯酸樹脂組成物(KAD-03,萬壽菊科技(Minutatec))塗覆於第二電極層上,且接著藉由光微影法形成蜂巢式間隔件。構成蜂巢的規則六邊形(閉合島狀物形狀)具有約350微米的間距、約6微米的高度以及約30微米的線寬。垂直配向膜(尼桑(Nissan),5661)在間隔件上塗覆至約300奈米的厚度,且接著在一個方向上摩擦。第二底層、第二電極層、間隔件以及垂直配向膜的組合稱為下部基底。
將液晶組成物塗覆於下部基底的垂直配向膜上以形成液晶層,且接著藉由層壓上部基底的壓敏黏著層以面向液晶組成物的經塗覆表面來製備液晶單元。液晶組成物包括液晶化合物(JNC,SHN-5011XX)及對掌性摻雜劑(HCCH,S811),且液晶層的間距(p)為約20微米。液晶單元為在初始垂直定向狀態下的RTN模式液晶單元。
光學元件製造
製備一種積層,所述積層依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一偏振器、第一緩衝層、經製備的液晶單元、第二緩衝層、第二偏振器、第二黏著層以及第二外部基底,且包括包圍液晶單元的側表面的外部層。相較於第一外部基底,第二外部基底安置於重力方向上。
作為第一外部基底及第二外部基底中的各者,使用具有約3毫米的厚度及寬度×長度=350毫米× 350毫米的面積的平板玻璃。第一黏著層、第二黏著層以及外部層各自使用具有380微米的厚度的TPU層(阿古泰克(Argotec))的一個層。TPU層(阿古泰克)在1赫茲的頻率下的損失彈性模數為1,485,510帕。作為第一緩衝層及第二緩衝層中的各者,使用具有500微米的厚度及1赫茲的頻率下的9,696帕的損失彈性模數的光學澄清黏著劑(OCA)層M1。
藉由在約110℃的溫度及約2大氣壓的壓力下對積層執行壓力釜製程來製造具有圖1的結構的光學元件。
實例 2
以與實例1中相同的方法製造光學元件,除在實例1中,將具有500微米的厚度及1赫茲的頻率下的17,340帕的損失彈性模數的OCA層M2用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 3
以與實例1中相同的方法製造光學元件,除在實例1中,將具有500微米的厚度及1赫茲的頻率下的23,434帕的損失彈性模數的OCA層M3用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 4
以與實例1中相同的方法製造光學元件,除在實例1中,將具有500微米的厚度及1赫茲的頻率下的46,158帕的損失彈性模數的OCA層M4用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 5
以與實例1中相同的方法製造光學元件,除在實例1中,將具有500微米的厚度及1赫茲的頻率下的56,571帕的損失彈性模數的OCA層M5用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 6
以與實例1中相同的方法製備液晶單元。
製備一種積層,所述積層依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一緩衝層、第一偏振器、第三黏著層、經製備的液晶單元、第四黏著層、第二偏振器、第二緩衝層、第二黏著層以及第二外部基底。相較於第一外部基底,第二外部基底安置於重力方向上。
作為第一外部基底及第二外部基底,使用與實例1的那些相同的外部基底。
作為第一黏著層、第二黏著層、第三黏著層以及第四黏著層,使用與實例1的第一黏著層及第二黏著層相同的黏著層。
作為第一緩衝層及第二緩衝層,使用與實例2的那些相同的OCA層M2,厚度為500微米。藉由將壓敏黏著層分別層壓於第一偏振器的外部及第二偏振器的外部上來形成第一緩衝層及第二緩衝層。
藉由在約110℃的溫度及約2大氣壓的壓力下對積層執行壓力釜製程來製造具有圖2的結構的光學元件。
實例 7
以與實例6中相同的方法製造光學元件,除在實例6中,將具有400微米的厚度的OCA層M2用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 8
以與實例6中相同的方法製造光學元件,除在實例6中,將具有300微米的厚度的OCA層M2用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 9
以與實例6中相同的方法製造光學元件,除在實例6中,將具有200微米的厚度的OCA層M2用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 10
以與實例6中相同的方法製造光學元件,除在實例6中,將具有100微米的厚度的OCA層M2用作第一緩衝層及第二緩衝層中的各者以外。
實例 11
以與實例1中相同的方法製備液晶單元。
製備一種積層,所述積層依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一緩衝層、第五黏著層、第一偏振器、第三黏著層、經製備的液晶單元、第四黏著層、第二偏振器、第六黏著層、第二緩衝層、第二黏著層以及第二外部基底。相較於第一外部基底,第二外部基底安置於重力方向上。
作為第一外部基底及第二外部基底,使用與實例1的那些相同的外部基底。
作為第一黏著層、第二黏著層、第三黏著層、第四黏著層、第五黏著層以及第六黏著層中的各者,使用與實例1的第一黏著層及第二黏著層相同的黏著層。
作為第一緩衝層及第二緩衝層,使用與實例3的那些相同的OCA層M3,厚度為500微米。藉由將壓敏黏著層分別層壓於第一黏著層的內部及第二黏著層的內部上形成第一緩衝層及第二緩衝層。
藉由在約110℃的溫度及約2大氣壓的壓力下對積層執行壓力釜製程來製造具有圖3的結構的光學元件。
實例 12
以與實例1中相同的方法製備液晶單元。
製備一種積層,所述積層依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一緩衝層、第一偏振器、第三黏著層、經製備的液晶單元、第四黏著層、第二偏振器、第二黏著層以及第二外部基底。相較於第一外部基底,第二外部基底安置於重力方向上。
作為第一外部基底及第二外部基底,使用與實例1的那些相同的外部基底。
作為第一黏著層、第二黏著層、第三黏著層以及第四黏著層中的各者,使用與實例1的第一黏著層及第二黏著層相同的黏著層。作為第一緩衝層,使用與實例3的OCA層相同的OCA層M3,厚度為500微米。藉由將壓敏黏著層層壓於第一偏振器的外部上來形成第一緩衝層。
藉由在約110℃的溫度及約2大氣壓的壓力下對積層執行壓力釜製程來製造具有圖4的結構的光學元件。
比較例 1
以與實例1中相同的方法製備液晶單元。
製備一種積層,所述積層依序包括第一外部基底、第一黏著層、第一偏振器、第三黏著層、經製備的液晶單元、第四黏著層、第二偏振器、第二黏著層以及第二外部基底,且包括包圍液晶單元的側表面的外部層。相較於第一外部基底,第二外部基底安置於重力方向上。比較例1不包含第一緩衝層及第二緩衝層。
作為第一外部基底及第二外部基底,使用與實例1的那些相同的外部基底。
作為第一黏著層及第二黏著層中的各者,使用層壓三層中的具有在1赫茲的頻率下的1,485,510帕的損失彈性模數及380微米的厚度的TPU層(阿古泰克)的層。作為第三黏著層及第四黏著層中的各者,使用具有在1赫茲的頻率下的1,485,510帕的損失彈性模數及380微米的厚度的一個TPU(阿古泰克)層。TPU層亦用作外部層。
藉由在約110℃的溫度及約2大氣壓的壓力下對積層執行壓力釜製程來製造具有圖6的結構的光學元件。
評估實例 1. 閃爍量量測
量測實例1至實例12以及比較例1的光學元件的閃爍量以評估漏光,且結果描述於下表1中。在將光學元件置放於背光上後,閃爍量使用CA-310(柯尼卡美能達(Konica MINOLTA)的亮度計)來量測。藉由讀取透射率變化的最大值,同時使用MIK21的K-9205設備以300公克及2赫茲的週期施加壓力來量測閃爍量。其意謂閃爍量愈小,則亮度變化愈小。另外,下表1繪示實例1至實例12以及比較例1的壓敏黏著層(G1)、黏著層(G2)以及緩衝層(G3)的儲存彈性模數及損失彈性模數的值。可確認實例1至實例12繪示與比較例1相比較低的閃爍量。
[表1]
結構 | 緩衝層的類型 | 緩衝層的厚度(微米) | 儲存彈性模數 | 損失彈性模數 | 閃爍量 | ||||
1赫茲 (帕) | 10赫茲 (帕) | 1赫茲 (帕) | 10赫茲 (帕) | ||||||
壓敏黏著層G1 | - | - | - | 754,500 | 1,675,550 | 906,687 | 1,758,860 | - | |
黏著層G2 | - | - | - | 3,357,730 | 6,026,160 | 1,485,510 | 3,572,320 | - | |
緩衝層G3 | 實例1 | 圖1 | M1 | 500 | 50,529 | 66,592 | 9,696 | 18,516 | 10 |
實例2 | 圖1 | M2 | 500 | 47,321 | 81,368 | 17,340 | 52,562 | 39 | |
實例3 | 圖1 | M3 | 500 | 91,702 | 136,496 | 23,434 | 63,011 | 54 | |
實例4 | 圖1 | M4 | 500 | 85,669 | 175,953 | 46,158 | 139,368 | 95 | |
實例5 | 圖1 | M5 | 500 | 112,736 | 229,298 | 56,571 | 203,589 | 145 | |
實例6 | 圖2 | M2 | 500 | 47,321 | 81,368 | 17,340 | 52,562 | 37 | |
實例7 | 圖2 | M2 | 400 | 47,321 | 81,368 | 17,340 | 52,562 | 42 | |
實例8 | 圖2 | M2 | 300 | 47,321 | 81,368 | 17,340 | 52,562 | 45 | |
實例9 | 圖2 | M2 | 200 | 47,321 | 81,368 | 17,340 | 52,562 | 49 | |
實例10 | 圖2 | M2 | 100 | 47,321 | 81,368 | 17,340 | 52,562 | 73 | |
實例11 | 圖3 | M3 | 500 | 91,702 | 136,496 | 23,434 | 63,011 | 60 | |
實例12 | 圖4 | M3 | 500 | 91,702 | 136,496 | 23,434 | 63,011 | 80 | |
比較例1 | - | - | - | - | - | - | 178 |
10a:第一底層
10b:第一電極層
10c:壓敏黏著層
20a:第二底層
20b:第二電極層
20c:間隔件
20d:配向膜
30:液晶層
101:第一外部基底
102:第二外部基底
200:液晶單元
301:第一緩衝層
302:第二緩衝層
401:第一黏著層
402:第二黏著層
403:第三黏著層
404:第四黏著層
405:第五黏著層
406:第六黏著層
501:第一偏振器
502:第二偏振器
600:外部層
圖1例示性地繪示本申請案的第一實例的光學元件。
圖2例示性地繪示本申請案的第二實例的光學元件。
圖3例示性地繪示本申請案的第三實例的光學元件。
圖4例示性地繪示本申請案的第四實例的光學元件。
圖5例示性地繪示本申請案的液晶單元。
圖6例示性地繪示比較例1的光學元件。
圖7A至圖7E繪示實例及比較例中使用的壓敏黏著層、緩衝層以及黏著層在各頻率下的損失彈性模數。
圖8A至圖8E繪示實例及比較例中使用的壓敏黏著層、緩衝層以及黏著層在各頻率下的儲存彈性模數。
101:第一外部基底
102:第二外部基底
200:液晶單元
301:第一緩衝層
302:第二緩衝層
401:第一黏著層
402:第二黏著層
501:第一偏振器
502:第二偏振器
600:外部層
Claims (15)
- 一種光學元件,依序包括第一外部基底、與所述第一外部基底的內側表面接觸的第一黏著層、液晶單元、與第二外部基底的內側表面接觸的第二黏著層以及所述第二外部基底,其中 所述液晶單元包括:上部基底,包含第一底層及壓敏黏著層;下部基底,包含第二底層及間隔件;以及液晶層,包含在所述上部基底與所述下部基底之間的液晶化合物,以及 所述第一底層經安置成比所述第二底層更接近所述第一外部基底,以及 更包括定位於所述第一底層與所述第一外部基底之間的第一緩衝層。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述第一外部基底及所述第二外部基底中的各者為玻璃基底。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述壓敏黏著層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下具有在50,000帕至2兆帕範圍內的損失彈性模數。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述第一緩衝層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下具有在1,000帕至500,000帕範圍內的損失彈性模數。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述第一黏著層的損失彈性模數及所述第二黏著層的損失彈性模數各自高於所述壓敏黏著層的損失彈性模數。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述第一黏著層及所述第二黏著層在25℃的溫度及1赫茲的頻率下各自具有在1兆帕至100兆帕範圍內的損失彈性模數。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述第一緩衝層與所述第一底層的外側表面接觸或與所述第一黏著層的內側表面接觸。
- 如請求項1所述的光學元件,更包括與所述第一底層的外側表面接觸的第三黏著層,以及與所述第二底層的外側表面接觸的第四黏著層。
- 如請求項1所述的光學元件,更包括定位於所述第一外部基底與所述液晶單元之間的第一偏振器,以及定位於所述第二外部基底與所述液晶單元之間的第二偏振器。
- 如請求項9所述的光學元件,更包括與所述第一偏振器的外側表面接觸的第五黏著層,以及與所述第二偏振器的外側表面接觸的第六黏著層。
- 如請求項1所述的光學元件,更包括定位於所述第二底層與所述第二外部基底之間的第二緩衝層。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述液晶層在未施加電壓時以垂直定向狀態存在,且在施加電壓時以扭轉定向狀態存在。
- 如請求項1所述的光學元件,其中所述上部基底更包括在所述第一底層與所述壓敏黏著層之間的第一電極層,且所述下部基底更包括在所述第二底層與所述間隔件之間的第二電極層。
- 如請求項13所述的光學元件,其中所述上部基底不包括配向膜,且所述下部基底更包括配向膜。
- 一種汽車,包括其中形成有一個或多個開口的車身;以及安裝於所述開口中的如請求項1所述的光學元件。
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