TWI409526B - 偏光眼鏡 - Google Patents

Description

偏光眼鏡

本發明涉及一眼鏡，尤其為一具有光吸收作用及偏振功能之偏光眼鏡。

在現實生活中，眼鏡對某些眼部疾病及視功能障礙之發生起著重要防護作用，人們已逐漸意識到在強光下佩戴眼鏡之重要性。眼鏡對人眼之防護作用主要包括以下幾點：首先，衰減光線強度；當光線很強烈時，它能衰減入射光，不致使眼睛感到不適；一般情況下，高品質之眼鏡應在可見光譜範圍內具有平坦之吸收率。其次，阻擋有害輻射；例如太陽輻射、鐳射輻射、焊接光輻射等，尤其為其中的紫外線輻射(UV輻射)，有可能對眼部造成巨大傷害，導致眼部疾病發生，例如致光性角結膜炎、白內障、光致性黃斑病變、眼瞼損傷等，而通過佩戴眼鏡可隔離強光中之紫外線輻射，尤其為UVA(315nm~380nm)及UVB(280nm~315nm)紫外線輻射。再次，防止眩光之產生；例如反射性眩光，它係由於光線照射在光滑表面如濕水路面、雪地等產生之鏡面反射，從而對人眼產生一不適。由於反射眩光為部分偏振光或全偏振光，因此具有偏振功能之眼鏡可以選擇性吸收某一偏振方向之反射光，從而防止反射性眩光對眼睛造成之不適。

然，先前技術中眼鏡只對某些特定波長之光具有較好之吸收隔離作用，但對其它波長的光吸收較少，並且防止眩光能力較弱，因此，不能有效降低進入人眼睛中之光線強度，從而導致人眼不適或眼睛損傷。

有鑒於此，提供一在較寬之波譜範圍內具有良好光吸收作用及偏振功能之偏光眼鏡實為必要。

一偏光眼鏡，包括一鏡架及一設置於鏡架之鏡片，所述鏡片包括一基底層，其中，所述鏡片進一步包括至少一奈米碳管膜，所述至少一奈米碳管膜複合於所述基底層中，所述奈米碳管膜由複數奈米碳管組成，所述複數奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連並沿一方向擇優取向延伸。

與先前技術相比較，本發明所述偏光眼鏡之鏡片包括至少一奈米碳管膜設置於所述基底層，奈米碳管膜在較寬之波譜範圍內，具有平坦之光吸收率，即對於此波譜範圍內所有波長之光線均具有良好之吸收作用，可有效之降低光線對人眼造成之不適，減小對人眼之損害。另，奈米碳管膜對紫外光波段具有很強之吸收作用，可以起到吸收隔離紫外光之效果。而且奈米碳管膜表現出優良之偏振性能，可以有效消除偏振眩光，從而使得所述眼鏡可有效降低進入眼鏡之光線強度，減輕眼睛之不適。

10，20‧‧‧偏光眼鏡

12，22‧‧‧鏡架

14，24‧‧‧鏡片

15‧‧‧保護層

16，26‧‧‧奈米碳管膜

18，28‧‧‧基底層

圖1係本發明第一實施例提供之偏光眼鏡之結構示意圖。

圖2係本發明第一實施例提供之偏光眼鏡中鏡片之剖視結構示意 圖。

圖3為本發明實施例提供之偏光眼鏡之鏡片中奈米碳管沿同一方向擇優取向排列之奈米碳管膜之掃描電鏡照片。

圖4為本發明第二實施例提供之偏光眼鏡之結構示意圖。

圖5、圖6為本發明第二實施例提供之偏光眼鏡中鏡片之結構示意圖。

圖7為本發明實施例提供之偏光眼鏡之鏡片中複數層奈米碳管膜之透光率與光波長之關係曲線。

圖8為本發明實施例提供之偏光眼鏡之鏡片中複數層奈米碳管膜之偏振度與光波長之關係曲線。

以下將結合附圖詳細說明本發明之偏光眼鏡。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一偏光眼鏡10，該偏光眼鏡10包括一鏡架12及設置於鏡架12上之鏡片14，該鏡片14包括一基底層18及至少一奈米碳管膜16，所述至少一奈米碳管膜16設置於所述基底層18之一表面作為光吸收層。

進一步之，所述鏡片14包括一保護層15，所述保護層15設置於所述奈米碳管膜16遠離基底層18之表面。所述保護層15之材料為一透明高分子材料，可為熱塑性聚合物或熱固性聚合物中之一種或多種，如纖維素、聚對苯二甲酸乙酯、壓克力樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環氧樹脂、矽膠及聚酯 等中之一種或多種。本實施例中，該保護層15之材料為環氧樹脂，其厚度為200微米，可防止奈米碳管膜16脫落或損傷。

所述基底層18形狀面積不限，可根據實際需要製備，其具有一定之機械強度，可支撐所述奈米碳管膜16；另，所述基底層18為透明材料，具有一定透射率。優選之，所述基底層18還具有一定之柔韌性。該基底層18在使用時可根據所鏡架12之需要進行剪切、彎折，其厚度為0.5毫米至3毫米。該基底層18之材料為一透明高分子材料，可為玻璃、聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯丙環丁烯(BCB)或聚環烯烴。本實施例中，所述基底層18為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，厚度為1.2毫米，透光率為92%。

請參見圖3，所述奈米碳管膜16總厚度為0.5奈米~100微米。本實施例中，奈米碳管膜16之厚度為10微米。所述奈米碳管膜16係由複數奈米碳管組成，為一自支撐結構。所述自支撐結構係指奈米碳管膜16不需要大面積之載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜16置於(或固定於)間隔距離設置之二支撐體上時，位於二支撐體之間之奈米碳管膜16能夠懸空保持自身膜狀狀態。由於所述奈米碳管膜16為一自支撐結構，所述奈米碳管膜16中之奈米碳管相互連接結合形成一整體，因此該奈米碳管膜16係以一整體之形式複合於所述基底層18而與所述基底層18形成一整體結構。

所述複數奈米碳管為沿同一方向擇優取向延伸。所述擇優取向係 指在奈米碳管膜16中大多數奈米碳管之整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管之整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜16之表面。進一步地，所述奈米碳管膜16中多數奈米碳管係通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜16中基本朝同一方向延伸之每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰之奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。

該奈米碳管膜16中之奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中之一或它們的組合。所述單壁奈米碳管之直徑為0.5奈米~10奈米，雙壁奈米碳管之直徑為1奈米~15奈米，多壁奈米碳管之直徑為1.5奈米~50奈米。奈米碳管之長度大於50微米，優選地，奈米碳管之長度為200~900微米。

該奈米碳管膜16可為奈米碳管拉膜或奈米碳管碾壓膜等。本實施例所述奈米碳管膜16為奈米碳管拉膜，所述奈米碳管膜16中基本朝同一方向延伸之多數奈米碳管，並非絕對之直線狀，可以適當之彎曲；或者並非完全按照延伸方向排列，可以適當之偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管拉膜之基本朝同一方向延伸之多數奈米碳管中並列之奈米碳管之間可能存在部分接觸。

所述奈米碳管拉膜可通過從奈米碳管陣列直接拉取獲得。從奈米碳管陣列中拉取獲得所述奈米碳管拉膜之具體方法包括：(a)利用拉伸工具從所述奈米碳管陣列中選定一奈米碳管片段，本實施例優選採用具有一定寬度之膠帶或黏性基條接觸該奈米碳管陣列以選定具有一定寬度之一奈米碳管片段；(b)通過移動該拉伸工具，以一定速度拉取該選定之奈米碳管片段，從而首尾相連 之拉出複數奈米碳管片段，進而形成一連續之奈米碳管拉膜。該複數奈米碳管相互並排使該奈米碳管片段具有一定寬度。

當該被選定之奈米碳管片段在拉力作用下沿拉取方向逐漸脫離奈米碳管陣列之生長基底之同時，由於凡得瓦力作用，與該選定之奈米碳管片段相鄰之其他奈米碳管片段首尾相連地相繼地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一定寬度及擇優取向之奈米碳管拉膜。所述奈米碳管拉膜及其製備方法請參見2007年2月9申請，2010年5月26日公告，公告號為CN101239712B之中國發明專利申請公開說明書。

當所述鏡片14包括複數層奈米碳管膜16時，該複數層奈米碳管膜16可以層疊交叉設置，即相鄰二奈米碳管膜16結構中之奈米碳管之擇優取向延伸方向形成一夾角α，其中0°≦α≦90°。當α=0°時，所述相鄰二奈米碳管膜16可稱之為彼此同向排列，此時鏡片14能夠吸收偏振方向垂直於奈米碳管延伸方向上之偏振光；當α=90°時，所述相鄰二奈米碳管膜16可稱之為彼此垂直排列，此時鏡片14對於各個方向之偏振光具有相同之吸收率。

所述鏡片14中奈米碳管膜16之層數可為1~12層，相應的，在此情況下隨奈米碳管膜16層數之增加，所述鏡片14在整個可見光與整個紅外光波段之光吸收率均為15%~80%，並且所述鏡片14在此波段具有較平坦之光吸收率，即在此二波段內鏡片14對各波長之光的吸收率均勻變化；另外，所述鏡片14對UVA及UVB紫外光之光吸收率均為50%~90%；所述鏡片14之偏振度為0.2~0.98。

本實施例中所述奈米碳管膜優選為10層，所述相鄰二奈米碳管膜16彼此同向排列，即每二相鄰之奈米碳管膜16中之奈米碳管擇優取向延伸之方向之間之夾角為0°。在此情況下，所述鏡片14在可見光與紅外光波段光之光吸收率約為75%左右，而且所述鏡片14在此波段具有非常平坦之光吸收率。另外，所述鏡片14在UVA及UVB紫外光之光吸收率超過90%。所述鏡片14在此情況下之偏振度超過0.95，可以有效之吸收平行於此偏振方向上之入射光。由此可見，該複數層奈米碳管膜16對光具有良好之光吸收率，從而使得所述鏡片14具有良好之光吸收效果。

本實施例所述之偏光眼鏡10中，所述鏡片14可通過以下方法製備：首先，提供一基底層18；其次，提供至少一奈米碳管膜16，並將所述奈米碳管膜16貼覆於所述基底層18表面；再次，提供一保護層15，所述保護層15可通過沉積法等沉積於所述奈米碳管膜16遠離基底層18之表面從而形成一體化結構；最後，對所述一體化結構進行裁剪得到所述鏡片14。

如圖4、圖5及圖6所示，本發明第二實施例提供一偏光眼鏡20，該偏光眼鏡20包括一鏡架22及設置於鏡架上之鏡片24，該鏡片24包括一基底層28及至少一奈米碳管膜26，本實施例偏光眼鏡20與第一實施例偏光眼鏡10之區別在於，所述至少一奈米碳管膜26複合於所述基底層28中，所述複合係指所述奈米碳管膜26在厚度方向嵌設於所述基底層28中。由於所述至少一奈米碳管膜26複合於所述基底層28中，因此所述鏡片24可不需要保護層。

如圖5及如圖6所示，進一步，所述奈米碳管膜26可為複數，此時 ，所述複數奈米碳管膜26可平行於基底層28表面層疊設置，所述複數奈米碳管膜26可緊密層疊排列形成一整體結構，或者，所述複數奈米碳管膜26相互平行且間隔設置。優選的，本實施例中所述複數奈米碳管膜26相互平行且間隔設置，且間隔距離相等，並且相鄰兩奈米碳管膜26彼此同向排列，即所述奈米碳管膜26中之奈米碳管基本沿同一方向延伸。

圖5所示之鏡片24之製備可以通過以下方法實現：第一步，提供一基底層18；第二步，提供至少一奈米碳管膜16，並將所述奈米碳管膜16貼覆於所述基底層18表面；第三步，再提供一基底層18，將所述基底層18貼覆於所述奈米碳管膜16之表面；第四步，再通過熱壓之壓印工藝使所述奈米碳管膜16及基底層18形成一體化結構，對所述一體化結構進行裁剪得到所述鏡片14。

圖6所示鏡片24之製備方法與圖5所示鏡片24之製備方法基本相同：第一步，提供一基底層18；第二步，提供至少一奈米碳管膜16，並將所述奈米碳管膜16貼覆於所述基底層18表面；第三步，再提供另一基底層18，將所述基底層18貼覆於所述奈米碳管膜16未貼敷基底層18之表面；第四步，在第三步之基礎上重複第二步及第三步；第五步，再通過熱壓之壓印工藝使所述奈米碳管膜16及基底層18形成一體化結構，對所述一體化結構進行裁剪得到所述鏡片14。

由於奈米碳管膜26中之奈米碳管之間存在很多間隙。因此當將該奈米碳管膜26設置於所述基底層28中時，基底層28之材料將滲透進入所述奈米碳管之間之間隙中，從而所述奈米碳管膜26可以及 基底層28形成一體結構，可使得所述鏡片24透光更加均勻並且具有較高之強度。另，由於所述複數層奈米碳管膜26相互間隔設置於基底層28中，這種複數層間隔設置之奈米碳管膜26可以多次吸收入射光，從而使得本發明中之偏光眼鏡20具有更好之光吸收效果。

如圖7、圖8所示，由於奈米碳管膜中之奈米碳管具有良好之光吸收特性，並且在對於各個波段之光均具有良好之吸收特性，尤其係在可見光及紅外光波段，具有平坦之光吸收率。而且，奈米碳管膜中之奈米碳管對紫外光具有很高之吸收率，尤其係對於UVA及UVB紫外線具有一很強之吸收峰，可以有效隔離入射光中之紫外線。因此，採用所述奈米碳管膜之偏光眼鏡亦具有良好之光吸收效果。另，由於奈米碳管膜中之複數奈米碳管趨向於沿同一方向延伸，因此奈米碳管膜具有偏光特性，並且隨著奈米碳管膜層數之增加，鏡片之偏振度也進一步增加，可進一步隔離偏振方向平行於奈米碳管延伸方向上之入射光。

此外，由於奈米碳管膜具有良好之強度及韌性，由此製備之鏡片具有較高之強度及韌性，即使偏光眼鏡摔落或受到強力衝擊，鏡片仍然不會碎裂成小塊而係保持整體結構開裂。

可以理解，所述偏光眼鏡中鏡片之光吸收率隨著設置於所述基底層之奈米碳管膜之層數增加而增加，所需奈米碳管膜之層數可根據實際環境之需要進行選擇。

所述偏光眼鏡包括設置於基底層中之至少一奈米碳管膜，奈米碳 管膜由複數奈米碳管組成，並且複數奈米碳管首尾相連基本沿一方向擇優取向延伸，由於奈米碳管具有良好之光吸收率，使得所述奈米碳管膜在非常寬之波譜範圍內，尤其在可見光與紅外光波段，具有平坦之光吸收率；另外，奈米碳管膜對紫外線波段也具有很強之光吸收作用，使得所述偏光眼鏡可有效之避免眼睛受到強光之刺激，具有良好之強光防護作用。而且，由於奈米碳管膜具有優良之偏振性能，可以根據不同之平鋪方式獲得不同之偏振效果，從而有效之消除偏振眩光對人眼之損害。另外，由於奈米碳管膜具有良好之強度及韌性，因此，所述奈米碳管膜與所述基底層複合後極大地增強了鏡片之強度，進而增強了該偏光眼鏡之強度並且保持一定之韌性。根據實際環境需求，所需奈米碳管膜之層數可作相應之變化，從而得到具有特定光吸收率及偏振功能之偏光眼鏡。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧偏光眼鏡

12‧‧‧鏡架

14‧‧‧鏡片

Claims (14)

1. 一偏光眼鏡，包括一鏡架及設置於所述鏡架上之一鏡片，所述鏡片包括一基底層，其改良在於，所述鏡片進一步包括至少一奈米碳管膜，所述至少一奈米碳管膜複合於所述基底層中，所述奈米碳管膜由複數奈米碳管組成，所述複數奈米碳管沿一方向擇優取向延伸。
2. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述奈米碳管膜中大多數之奈米碳管延伸方向基本平行於所述奈米碳管膜表面。
3. 如請求項2所述之偏光眼鏡，其中，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸之大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰之奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。
4. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述鏡片包括複數層疊設置之奈米碳管膜，所述複數奈米碳管膜中相鄰二奈米碳管膜彼此同向排列，相鄰二奈米碳管膜中奈米碳管基本沿同一方向延伸。
5. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述鏡片包括複數層疊設置之奈米碳管膜，所述複數奈米碳管膜中相鄰二奈米碳管膜彼此垂直排列，相鄰二奈米碳管膜中之奈米碳管的延伸方向垂直。
6. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述奈米碳管膜之層數為1~12層。
7. 如請求項6所述之偏光眼鏡，其中，所述鏡片在可見光及紅外光波段之光吸收率均為15%~80%。
8. 如請求項6所述之偏光眼鏡，其中，所述鏡片之偏振度為0.2~ 0.95。
9. 如請求項6所述之偏光眼鏡，其中，所述奈米碳管膜之層數為10層，所述鏡片在可見光與紅外光波段之光吸收率為75%，所述鏡片的偏振度為0.95，所述鏡片對UVA及UVB紫外光之光吸收率為90%。
10. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述至少一奈米碳管膜在厚度方向上嵌設於所述基底層中。
11. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述鏡片包括複數層疊設置之奈米碳管膜，所述複數奈米碳管膜緊密層疊排列形成一整體結構。
12. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述鏡片包括複數奈米碳管膜，所述複數奈米碳管膜平行於基底層表面且相互間隔設置。
13. 如請求項12所述之偏光眼鏡，其中，所述複數奈米碳管膜中相鄰二奈米碳管膜彼此同向排列或彼此垂直排列。
14. 如請求項1所述之偏光眼鏡，其中，所述基底層之材料滲透進入所述奈米碳管之間的間隙中形成一體結構。