TWI484252B - 防窺裝置 - Google Patents

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TWI484252B
TWI484252B TW102106529A TW102106529A TWI484252B TW I484252 B TWI484252 B TW I484252B TW 102106529 A TW102106529 A TW 102106529A TW 102106529 A TW102106529 A TW 102106529A TW I484252 B TWI484252 B TW I484252B
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Funghsu Wu
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Description

防窺裝置
本發明係有關於一種光控制裝置，且特別是有關於一種利用光散射原理所設計的防窺裝置。
近來，人們對於個人隱私的意識提升，所以居家的大片落地窗幾乎都會加貼具防窺特性的鏡面反光膜以提高居家隱密性，但此種抗反射薄膜的光線穿透率並不高，且耐候性不良，故長期使用下會引發褪色及顏色不均的現象產生。
由於上述之鏡面反光膜不能因應使用者需求而調整光線入射的方式，因此，智慧型玻璃相關的研究也愈來愈蓬勃發展。目前市面上已有一種電控液晶玻璃，其技術原理是在兩片玻璃之間夾有高分子分散型液晶，所謂高分子分散型液晶就是將液晶滴均勻分散在高分子基材中，利用外加電場的調變以改變光線穿透率的狀態。然而，此種智慧型玻璃尚有液晶分散不均及價格的問題，故尚未在市面上大量生產。
有鑑於上述之鏡面隔熱紙及智慧型玻璃所產生的缺點，本發明提出一種光控制裝置，且特別是關於一種利 用光散射原理所設計的防窺裝置，其優點為可自行調控入射光線的方式以達到防窺的功效。
根據本發明之一態樣，防窺裝置包含一偏光元件，係將入射光轉為偏振光；一液晶盒，其設置於偏光元件之上，係包含兩透明基板、位於兩透明基板之間的液晶及係用以調控偏振光方向的驅動元件；一擴散元件，其設置於液晶盒之上。擴散元件包含一透明樹脂層，透明樹脂層具有一折射率，且透明樹脂層之一側與液晶盒相鄰，透明樹脂層之另一側表面具有複數個凹凸帶形微結構，該些凹凸帶形微結構的排列方向與偏振光垂直；一液晶層，其設置於透明樹脂層之凹凸帶形微結構之上，其具有一平行該凹凸帶形微結構排列方向之異常光折射率(Extraordinary refractive index，ne )及一垂直凹凸帶形微結構排列方向的尋常光折射率(Ordinary refractive index，no )。其中，異常光折射率與尋常光折射率相異，以及透明樹脂層之折射率與液晶層之尋常光折射率於實質上相同。
根據本發明之一實施例，偏振光係為90度偏振光，液晶盒係為垂直排列液晶盒(Vertical Alignment Cell,VA cell)。
根據本發明之另一實施例，偏振光係為135度偏振光，液晶盒係為一扭轉向列型液晶盒(Twist Nematic Cell,TN cell)。
根據本發明之一實施例，透明樹脂層係為熱固化性樹脂或光固化性樹脂。
根據本發明之另一實施例，透明樹脂層表面的每一該些凹凸帶形微結構之間距範圍係為0至1000um。
根據本發明之另一實施例，透明樹脂層表面的每一該些凹凸帶形微結構之高度範圍係為10um至1000um。
根據本發明之另一實施例，透明樹脂層表面的每一該些凹凸帶形微結構之寬度範圍係為係為10um至1000um。
根據本發明之又一實施例，每一該些凹凸帶形微結構係一條狀排列之柱狀體，且該些凹凸帶形微結構之剖面形狀為三角形、半圓形、半橢圓形、四方形或其組合。
根據本發明之又一實施例，液晶層之液晶材料係為光聚合型液晶。
根據本發明之一實施例，偏光元件係一偏光膜。
100、300、500、700‧‧‧防窺裝置
110、210、310、510、710‧‧‧偏光元件
120、220、320、520、720‧‧‧液晶盒
130、230、330、530、730‧‧‧擴散元件
131、232、233、331、531、731‧‧‧透明樹脂層
132、234、332、532、732‧‧‧液晶層
231‧‧‧基材
311、313、511、712‧‧‧保護膜
312、512、713‧‧‧聚乙烯薄膜
314、513、714‧‧‧黏著層
321、323、521、523、721、723‧‧‧玻璃基板
322、522、722‧‧‧液晶
133、410、610、810、820‧‧‧凹凸帶形微結構
711‧‧‧硬塗層
D1、D2、D3、D4‧‧‧高度
S1、S3‧‧‧間距
W1、W2、W3、W4‧‧‧寬度
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依據本發明一實施方式之防窺裝置的剖面結構示意圖。
第2A圖至第2E圖係繪示依據本發明一實施方式之製造方法的各製程階段剖面示意圖。
第3圖係繪示依據本發明另一實施方式之防窺裝置的剖面結構示意圖。
第4圖係繪示依據第3圖之透明樹脂層的放大立體結構示意圖。
第5圖係繪示依據本發明之另一實施方式之防窺裝置的剖面結構示意圖。
第6圖係繪示依據第5圖之透明樹脂層的放大剖面結構示意圖。
第7圖係繪示依據本發明之另一實施方式之防窺裝置的剖面結構示意圖。
第8圖係繪示依據第7圖之透明樹脂層的放大剖面結構示意圖。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本發明具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。
在以下描述中，將詳細敘述許多特定細節以使讀者能夠充分理解以下的實施例。然而，可在無此等特定細節之情況下實踐本發明之實施例。在其他情況下，為簡化圖式，熟知的結構與裝置僅示意性地繪示於圖中。
請參照第1圖，係繪示本發明之一實施方式之防窺裝置100的剖面結構示意圖。如第1圖所示，防窺裝置100包含一偏光元件110、一液晶盒120及一擴散元件130，其中擴散元件包含透明樹脂層131以及液晶層132。
上述偏光元件110為一偏光膜，其作用是將入射光轉為偏振光。偏光膜的製作方式係將透明的聚乙烯醇薄膜(Polyvinyl alcohol film，PVA film)浸置於數個具有碘(Iodine I2 )、碘化鉀(Potassium iodide，KI)及硼酸(Boric acid，H3 BO3 )的水槽溶液中，接著進行延伸、染色及乾燥等步驟，使聚乙烯薄膜達到所需的偏光度、穿透率及色相等光學特性。最後將該聚乙烯薄膜與保護膜貼合即可製得一偏光膜。上述保護膜可以為聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose，TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)或及其組合。上述保護膜係具有硬塗層功能(Hard-coating)、抗紫外線功能(Anti-UV)、抗反射功能(Anti-reflection)、抗眩功能(Anti-glare)、抗紅外線功能(Anti-IR)或其組合之功能。於本發明之另一實施方式中，偏光膜的穿透率大於40.0%；於本發明之又一實施方式中，偏光度大於99.0%。除了碘系偏光片之外，染料系偏光片或金屬式光柵板也可達到相同的偏光效果
上述液晶盒120，其設置於偏光元件110之上。液晶盒120係包含兩透明基板、位於兩透明基板之間的液晶及係用以調控偏振光方向的驅動元件。液晶盒120，例如可為一垂直排列液晶盒或一扭轉向列型液晶盒。透明基板例如可為玻璃基板。
上述擴散元件130，其設置液晶盒120之上。擴散 元件包含透明樹脂層131以及液晶層132。透明樹脂層131之一側與液晶盒120相鄰，透明樹脂層之另一側之表面係具有平行排列之複數個凹凸帶形微結構133相鄰於液晶層132。擴散元件130中的透明樹脂層131的材質係可為熱固化性樹脂(Thermo-curable resin)或紫外光固化性樹脂(UV curable resin)，例如可選自由丙烯酸樹脂(Acrylic resin)、矽樹脂(Silicone resin)，聚氨酯(Polyurethane resin)或環氧樹脂(Epoxy resin)所組成之群組。上述之凹凸帶形微結構係一條狀排列之柱狀體，且凹凸帶形微結構之剖面形狀為三角形、半圓形、半橢圓形、四方形或其組合。液晶層132的液晶材料係可為聚合性液晶，例如可為光聚合性活性液晶元。
第2A圖至第2E圖係繪示本發明一實施方式之製造方法的各製程階段剖面示意圖。
首先，提供一基材231，如第2A圖所示。基材231可為一離形膜。
接著，如第2B圖所示，將一可固化的透明樹脂塗佈於基材231之上以形成一透明樹脂層232。透明樹脂的塗佈方法係為所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，例如狹縫塗佈法(die coating)或凹版印刷塗佈法(gravure coating)。上述之可固化樹脂係可為熱固化性樹脂或紫外光固化性樹脂，例如可選自由丙烯酸樹脂、矽樹脂，聚氨酯或環氧樹脂所組成之群組。
在塗佈可固化樹脂後，以一具有預定圖案之模具壓 印透明樹脂層232形成平行排列之複數個凹凸帶形微結構於透明樹脂層表面，接著藉由熱固化或紫外光固化透明樹脂層233，如第2C圖所示。上述之具有預定圖案之模具可以為一圖案化平面壓印模具或為一圖案化滾輪壓印模具。
接著，將一液晶材料塗佈於透明樹脂層233之凹凸帶形微結構之上以形成一液晶層234，經乾燥即可製得擴散元件230。而液晶層234的液晶材料係可為聚合性液晶，例如可為光聚合性活性液晶。
最後，將擴散元件230及偏光元件210各別與液晶盒220進行貼合，即為一防窺裝置，如第2E圖所示。
第3圖係繪示本發明之另一實施方式之防窺裝置300的剖面結構示意圖。防窺裝置300包含一偏光元件310；一液晶盒320，其設置於偏光元件之上；以及一擴散元件330，其設置於液晶盒320之上。
如第3圖所示，偏光元件310係一偏光膜，偏光膜包含一具偏光特性的聚乙烯薄膜312(以下簡稱偏光子)，及位於偏光子312兩側之保護膜311、313。保護膜311、313皆為三醋酸纖維素。上述偏光膜具有一偏光軸，能將入射光轉為偏振光。於本發明之一實施例，偏光軸角度係為90度，此90度的定義為偏光軸與水平方向的夾角。
液晶盒320為一垂直排列液晶盒，其由二玻璃基板321、323、位於二玻璃基板間的液晶322為垂直排列型液晶及係用以調控偏振光方向的驅動元件所組成。
上述偏光元件310更包含一黏著層314，用以和液 晶層320貼合，黏著層314材料可為一感壓膠。除感壓膠以外，黏著層之材料係可為紫外光固化膠。
上述擴散元件330，其設置液晶盒320之上。擴散元件包含透明樹脂層331以及液晶層332。透明樹脂層331之一側與液晶盒320相鄰，透明樹脂層331之另一側之表面係具有平行排列之複數個凹凸帶形微結構，其與液晶層332相鄰。透明樹脂層331係為一可固化樹脂，其具有一折射率。於本發明之一實施例所使用的可固化樹脂為丙烯酸樹脂，其折射率為1.6。液晶層332具有一平行凹凸帶形微結構排列方向之異常光折射率ne 及一垂直該些凹凸帶形微結構排列方向的尋常光折射率no ，且異常光折射率ne 與尋常光折射率no 相異，液晶層332之尋常光折射率no 與上述透明樹脂層331的折射率係為相同。在一實施例中，液晶層332所使用的材料為光聚合性液晶，其ne 係為1.5，no 係為1.6。
接著，請一併參考第4圖，第4圖係繪示第3圖所述之透明樹脂層331的放大立體結構示意圖。透明樹脂層之一側表面具有平行排列之複數個凹凸帶形微結構410，如第4圖所示，凹凸帶形微結構410係由複數個長方柱所組成，且彼此互相平行排列。長方柱的排列方向與偏振光垂直。其中，各個凹凸帶形微結構410間之寬度W1範圍係為10um至1000um；各個凹凸帶形微結構410之高度D1範圍係為10um至1000um；且各個凹凸帶形微結構410之間距S1範圍係為10um至1000um。
上述擴散元件之透明樹脂層之折射率與表面凹凸帶形微結構的設計與液晶層的折射率搭配皆用以調控偏振光的出射方式。關於本發明所提出的防窺裝置，其詳細實際作用方式如下。
如第3圖所示之防窺裝置，當光線入射偏光元件時，即產生一90度偏振光，接著利用液晶盒調控該偏振光的方向。當未驅動液晶盒時，液晶盒中的液晶分子排列方向與玻璃基板垂直，故原本90度偏振光穿過液晶盒後，仍然維持90度的方向。接著，當此90度偏振光通過擴散元件時，因透明樹脂層表面的長方柱微透鏡的排列方向與90度偏振光垂直，且透明樹脂層所具備的折射率與液晶層的尋常光折射率相同，因此90度偏振光穿透過擴散元件時並未發生散射的現象產生。故未驅動液晶盒時，入射光依舊維持原本的狀態。
反之，當驅動液晶盒時，偏振光將轉變為0度偏振光。當此0度偏振光通過擴散元件中時，因透明樹脂層所具備的折射率與液晶層的異常光折射率相異，因此在透明樹脂層表面的長方柱微透鏡與液晶層的交界面將產生光散射的現象。故當驅動液晶盒時，防窺裝置可將光線往四面八方擴散，而導致影像模糊，以達到防窺的效果。
第5圖係繪示本發明之另一實施方式之防窺裝置的剖面結構示意圖。防窺裝置500包含一偏光元件510，一液晶盒520，其設置於偏光元件之上；以及一擴散元件530，其設置於液晶盒520之上。
偏光元件510係一偏光膜，偏光膜包含一具偏光特性的聚乙烯薄膜(以下簡稱偏光子)512，及位於偏光子512之一側的保護膜511所組成。保護膜511為聚對苯二甲酸二乙酯，係位於防窺裝置500的最外側。上述偏光元件510具有一偏光軸，能將入射光轉為偏振光。於本發明之一實施例，偏光軸角度係為135度，此135度的定義為偏光軸與水平方向的夾角。
液晶盒520為一扭轉向列型液晶盒，係用以調控偏振光的方向，其由兩玻璃基板521、523及位於兩玻璃基板間的液晶522為扭轉向列型液晶所組成。
上述偏光元件510更包含一黏著層513，用以和液晶盒520貼合，黏著層513之材料可以為一紫外光固化膠。
上述擴散元件530，其設置液晶盒520之上。擴散元件進一步包含透明樹脂層531以及液晶層532。透明樹脂層531之一側與該液晶盒520相鄰，透明樹脂層531之另一側之表面係具有複數個凹凸帶形微結構，其與液晶層532相鄰。本實施例所使用的透明樹脂層材料與第3圖中的331相同，係為一丙烯酸樹脂，其折射率為1.6。上述液晶層532所使用的液晶材料係為一聚合性液晶，其ne 係為1.5，no 係為1.6。
第6圖係繪示第5圖所述之透明樹脂層531的放大剖面結構示意圖。透明樹脂層531之一側表面具有平行排列之複數個凹凸帶形微結構610，其係由複數個三角柱連續排列而成。其各個凹凸帶形微結構的寬度W2範圍係為 10um至1000um，且各個凹凸帶形微結構的高度D2範圍係為10um至1000um。
第7圖係繪示本發明之另一實施方式之防窺裝置的剖面結構示意圖。防窺裝置700的結構與上述防窺裝置500相似，其相異處僅在於偏光元件710及擴散元件730中的透明樹脂層731。
偏光元件710係為一偏光膜，該偏光膜由聚乙烯薄膜713以及一保護膜712所組成。保護膜為三醋酸纖維素。且三醋酸纖維素712的表面具有一硬塗層711，係位於防窺裝置700的最外側，用以增強防窺裝置的表面耐刮強度。上述偏光元件710更包含一黏著層714，用以和液晶盒720貼合，黏著層714之材料可以為一紫外光固化膠。
於本發明之另一實施方式中，保護膜係具有抗眩功能(Anti-glare)、硬塗層功能(Hard-coating)、抗反射功能(Anti-reflection)或其組合之功能。
液晶盒720由兩玻璃基板721、723及位於兩玻璃基板間的液晶722所組成。
第8圖係繪示第7圖所述之透明樹脂層731的放大剖面結構示意圖。透明樹脂層731之一側表面具有平行排列之複數個凹凸帶形微結構810、820，係由複數個大小不同的半橢圓柱所組成。如第8圖所示，凹凸帶形微結構810、820的排列方式並無規律的交錯排列。凹凸帶形微結構810的寬度W3範圍係為10um至1000um，凹凸帶形微結構820的寬度W4範圍係為10um至1000um，凹凸帶形 微結構810的高度D3範圍係為10um至1000um，凹凸帶形微結構820的高度D4範圍係為10um至1000um之間，凹凸帶形微結構810、820之間距範圍係為0um至1000um。
上述所提之該些凹凸帶形微結構，其寬度、高度及間距的設計皆是為了使該些凹凸帶形微結構與液晶層的交界面產生光擴散的現象。若該凹凸帶形微結構的寬度、高度及彼此間的間距超過本發明所述之範圍，將會導致光擴散的效果不佳，即無法達到防窺的效果。
本發明提出一種利用光散射原理所設計的防窺裝置，可自行調控入射光線的方式以達到防窺的功效，且可進一步應用於居家玻璃或會議室玻璃等防窺相關應用。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧防窺裝置
110‧‧‧偏光元件
120‧‧‧液晶盒
130‧‧‧擴散元件
131‧‧‧透明樹脂層
132‧‧‧液晶層
133‧‧‧凹凸帶形微結構

Claims (11)

  1. 一種防窺裝置，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、位於兩透明基板間之液晶以及一用以調控偏振光方向之驅動元件；以及一擴散元件，其設置於該液晶盒之上，其包含：一透明樹脂層，其具有一折射率，且該透明樹脂層之一側與該液晶盒相鄰，該透明樹脂層之另一側表面具有平行排列之複數個凹凸帶形微結構，該些凹凸帶形微結構的排列方向與該偏振光垂直；以及一液晶層，其設置該透明樹脂層之該些凹凸帶形微結構之上，且具有一平行該些凹凸帶形微結構排列方向之異常光折射率及一垂直該些凹凸帶形微結構排列方向之尋常光折射率，其中，該異常光折射率與該尋常光折射率相異，以及該透明樹脂層之折射率與該液晶層之尋常光折射率於實質上相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中該偏振光係一90度之偏振光，該液晶盒係一垂直排列液晶盒。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中該偏 振光係一135度之偏振光，該液晶盒係一扭轉向列型液晶盒。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中該透明樹脂層係為熱固化性樹脂或光固化性樹脂。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中每一該些凹凸帶形微結構之間距範圍為0um至1000um。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中每一該些凹凸帶形微結構之寬度範圍為10um至1000um。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中每一該些凹凸帶形微結構之高度範圍為10um至1000um。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中每一該些凹凸帶形微結構係一柱狀體。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中該些凹凸帶形微結構之剖面形狀為三角形、半圓形、半橢圓形、四方形形或其組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中該液晶層中的液晶材料係一光聚合型液晶。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之防窺裝置，其中該偏光元件係一偏光膜。
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