TWI479194B - 光切換模組 - Google Patents

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Description

光切換模組
本發明是有關於一種光切換模組，且特別是有關於一種利用光折射原理所設計，可使通過的光線切換為穿透之透明態或散射之霧態的光切換模組。
隨著智慧型玻璃、窗戶的發展，各種光調節裝置或光切換裝置的應用因此增加。傳統電控液晶型智慧型窗戶，其技術原理是在兩片玻璃之間夾有高分子分散型液晶，再利用外加電場控制液晶排列方向有序或無序，而調變光線穿透的狀態，所謂高分子分散型液晶為將液晶滴均勻分散在高分子基材中，然而，此種智慧型窗戶容易具有液晶分散不均問題。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的在於提供一種具備新穎性、進步性及產業利用性等專利要件之光切換模組，以期克服現有產品之難點。
為達到上述目的，本發明提供一種光切換模組，其可使穿透該光切換模組之出射光源呈現直接穿透之透明態或散射之 霧態，而達到控制該光切換模組所呈現之型態；在一較佳實施態樣中，該光切換模組包含：一偏光元件，係將一入射光轉為一偏振光；一液晶盒，其設置於該偏光元件之上，係包含兩透明基板與位於兩透明基板間之液晶，用以調控偏振光方向；以及一散射元件，其設置於該液晶盒之上，其包含一基材，該基材具有一折射率，且該基材之一表面具有複數個光散射微結構，該複數個光散射微結構的排列方向與該偏光元件之該偏振光方向成平行及垂直二維方向之排列；以及一雙折射層，其設置於該基材之該複數個光散射微結構之上，且具有一平行於該雙折射層之光軸方向之異常光折射率及一垂直於該雙折射層之光軸方向之尋常光折射率；其中，該雙折射層之異常光折射率與尋常光折射率相異，且該基材之折射率與該雙折射層之異常光折射率或尋常光折射率之其一相同。
在一實施例之光切換模組中，該液晶盒所使用之液晶形態包含垂直排列液晶或扭轉向列型液晶。
在又一實施例之光切換模組中，該複數個光散射微結構包含凸起或凹陷之有序排列或無序排列之二維表面微結構。
在又一實施例之光切換模組中，該複數個光散射微結構係為球面微透鏡、非球面微透鏡、微菱鏡、粗糙面結構或其組合。
在又一實施例之光切換模組中，該複數個光散射微結構之剖面形狀為多邊形、半圓形、半橢圓形、不規則形或其組合。
在又一實施例之光切換模組中，每一該些光散射微結構之間距範圍為0μm至1000μm；每一該些光散射微結構之寬度範圍為10μm至1000μm；每一該些光散射微結構之高度範圍為10μm 至1000μm。
在又一實施例之光切換模組中，該雙折射層包含液晶、雙折射晶體或雙折射樹脂材料。
在又一實施例之光切換模組中，該偏光元件係為吸收型偏光板、反射型偏光板、染色型偏光板、塗佈型偏光板、光柵型偏光板或其組合。
1‧‧‧光切換模組
2‧‧‧偏光元件
3‧‧‧液晶盒
3a、3b‧‧‧透明基板
4‧‧‧液晶
5、6‧‧‧散射元件
51、61‧‧‧基材
52、62‧‧‧雙折射層
53、63‧‧‧光散射微結構
53a‧‧‧多邊形
53b‧‧‧半圓形
53c‧‧‧半橢圓形
53d‧‧‧不規則形
54‧‧‧光軸
L1、L2、L3‧‧‧入射光
S‧‧‧間距
W‧‧‧寬度
H‧‧‧高度
第1圖：係為本發明之光切換模組之一實施態樣之側視圖。
第2圖：係為本發明之光切換模組之一實施例之散射元件光徑示意圖。
第3圖：係為本發明之光切換模組之散射元件之光散射微結構之不同剖面形狀側視圖。
第4圖：係為本發明之光切換模組之又一實施例之散射元件側視圖。
為能更瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之實施例，為使便 於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請配合參看第1圖所示，其為本發明之一較佳實施態樣 之光切換模組1側視圖，其包含：一偏光元件2，係將一入射光L1轉為一偏振光；一液晶盒3，其設置於該偏光元件2之上，係包含兩透明基板3a、3b與位於兩透明基板間之液晶4，用以調控該偏振光方向；以及一散射元件5，其設置於該液晶盒3之上，其包含：一基材51，該基材51具有一折射率，且該基材51之一表面具有複數個光散射微結構53，該複數個光散射微結構53的排列方向與該偏光元件2之該偏振光方向成平行及垂直二維方向之排列；以及一雙折射層52，其設置於該基材51之該複數個光散射微結構53之上，且具有一平行於該雙折射層52之光軸54方向之異常光折射率(ne )及一垂直於該雙折射層之光軸54方向之尋常光折射率(no )；其中，該雙折射層52之該異常光折射率與該尋常光折射率相異，且該基材51之該折射率與該雙折射層之該異常光折射率或該尋常光折射率之其一相同。
在另一實施態樣之光切換模組1中，散射元件5可選擇 性以其基材51或雙折射層52與該液晶盒3相鄰。
在又一實施例之光切換模組中，該液晶盒所使用之液晶 形態包含垂直排列液晶或扭轉向列型液晶，使所進入之偏振光可依需求旋轉為不同偏振方向之平行或垂直該雙折射層光軸方向之偏振光。
請參考第2圖，其為在一實施例之光切換模組中之光線 通過該散射元件5之光徑示意圖，當該基材51之折射率等於該雙折射層52之尋常光折射率時，與該雙折射層52之光軸54垂 直方向之入射光L2只能感受到該基材51與該雙折射層52之相同的尋常光折射率，因此，該基材51與該雙折射層52對於入射光L2如同相同折射率之介質，不會於界面發生折射現象，而形成使光線直接穿透之透明態；當光線藉由液晶盒切換為與該雙折射層52之光軸54平行方向之入射光L3時，入射光L3可感受到該雙折射層52之異常光折射率，因此該基材51與該雙折射層52對於入射光L3為不同介質，而在其界面上發生折射現象，並且因該複數個光散射微結構53使光線無法直接穿透該散射元件5而產生偏折，形成散射之霧態。
在又一實施例之光切換模組中，為了使光線在該散射元件之該基材與該雙折射層間之界面產生散射效果，該複數個光散射微結構包含凸起或凹陷之有序排列或無序排列之二維表面微結構，且因該複數個光散射微結構具備該二維表面微結構，使得該光切換模組對於不同方向入射之光線，皆可有效散射而增加霧態時之效果及均勻度。
在又一實施例之光切換模組中，該複數個光散射微結構係為球面微透鏡、非球面微透鏡、微菱鏡、粗糙面結構或其組合。
請參考第3圖，在又一實施例之光切換模組中，該複數個光散射微結構之剖面形狀為多邊形53a、半圓形53b、半橢圓形53c、不規則形53d或其組合。
請參考第4圖，其為又一實施例之光切換模組之散射元件6側視圖，基材61與雙折射層62之間每一該些光散射微結構63之間距S範圍為0μm至1000μm；每一該些光散射微結構63之寬度W範圍為10μm至1000μm；每一該些光散射微結構63之 高度H範圍為10μm至1000μm。
在又一實施例之光切換模組中，該雙折射層包含液晶、雙折射晶體或雙折射樹脂材料。
在又一實施例之光切換模組中，該偏光元件係為吸收型偏光板、反射型偏光板、染色型偏光板、塗佈型偏光板、光柵型偏光板或其組合。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
1‧‧‧光切換模組
2‧‧‧偏光元件
3‧‧‧液晶盒
3a、3b‧‧‧透明基板
4‧‧‧液晶
5‧‧‧散射元件
51‧‧‧基材
52‧‧‧雙折射層
53‧‧‧光散射微結構
54‧‧‧光軸
L1‧‧‧入射光

Claims (10)

  1. 一種光切換模組，其包含：一偏光元件，係將一入射光轉為一偏振光；一液晶盒，其設置於該偏光元件之上，係包含兩透明基板與位於兩透明基板間之液晶，用以調控該偏振光方向；以及一散射元件，其設置於該液晶盒之上，其包含：一基材，該基材具有一折射率，且該基材之一表面具有複數個光散射微結構，該複數個光散射微結構的排列方向與該偏光元件之該偏振光方向成平行及垂直二維方向之排列；以及一雙折射層，其設置於該基材之該複數個光散射微結構之上，且具有一平行於該雙折射層之光軸方向之異常光折射率及一垂直於該雙折射層之光軸方向之尋常光折射率，且該基材之該折射率與該雙折射層之該異常光折射率或該尋常光折射率之其一相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中該液晶盒所使用之液晶形態包含垂直排列液晶或扭轉向列型液晶。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中該複數個光散射微結構包含凸起或凹陷之有序排列或無序排列之二維表面微結構。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中該複 數個光散射微結構係為球面微透鏡、非球面微透鏡、微菱鏡、粗糙面結構或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中該複數個光散射微結構之剖面形狀為多邊形、半圓形、半橢圓形、不規則形或其組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中每一該些光散射微結構之間距範圍為0μm至1000μm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光切換裝置，其中每一該些光散射微結構之寬度範圍為10μm至1000μm。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中每一該些光散射微結構之高度範圍為10μm至1000μm。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中該雙折射層包含液晶、雙折射晶體或雙折射樹脂材料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光切換模組，其中該偏光元件係為吸收型偏光板、反射型偏光板、染色型偏光板、塗佈型偏光板、光柵型偏光板或其組合。
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