TWI544240B - 光學元件 - Google Patents

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Ｌｇ化學股份有限公司
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Description

光學元件
本發明關於一種光學元件，以及一智能光闌。
一般來說，智能光闌係一種能夠調整太陽光之透射性之光闌，並被稱作智能視窗、電子簾、透射可變性玻璃、或光致變色玻璃。
舉例而言，該智能光闌可由一光透射率調整層及一驅動電路所組成，其中該光透射率調整層能夠調整光透射率，而該驅動電路係配置來施加信號至該光透射率調整層以控制該光透射調整層。因此上述智能光闌可根據施加電壓之狀態而允許光線是否透射整個玻璃，且亦可藉由控制透射率而改變遮蔽。然而，上述方法問題在於因為需要提供額外外部電源以驅動該智能光闌，導致電源供應系統結構複雜。
如專利文件1所描述，近年來開發出藉由結合一偏振層及一延遲膜以製造智能光闌的技術，其不需要額外外部電源。被圖案化為於不同方向上具有光軸之兩個區域之一種液晶膜已被普遍地作為延遲膜使用。此時，該延遲膜存在於該智能光闌之側表面上之光軸之微細偏差方面有問題，因而導致光學特性不均，使得智能光闌側表面上無法實現均勻的視覺靈敏度。
現有技術文獻
專利文件
(專利文件1)韓國未審查專利公開號10-2004-0004138
本發明關於一種光學元件，以及一智能光闌。
本發明一態樣提供一示例性光學元件，其包括彼此面對設置之第一偏振層及第二偏振層。每一第一及第二偏振層可包括一第一區域以及一第二區域，該第一區域具有形成在一第一方向上之一吸收軸，該第二區域具有形成在一第二方向上之一吸收軸，且該第二方向與該第一方向不同。並且，在該第一及第二偏振層之中至少一者可為一染色層，該染色層包括一聚合性液晶化合物以及一二色性染料。上述染料色層亦指一客體/主體型偏振元件，且舉例來說，因染劑係與聚合性液晶化合物共同排列，故可透過吸收與二色性染料之排列方向平行之光線並透射與該染料排列方向垂直之光線而具有各向異性光吸收效果。
該示例性光學元件舉例可作為智能光闌使用。於本發明中，「智能光闌」意指一功能性部件，其可僅在該光闌之預定部分實現透射模式或阻隔模式、且亦可以實現全透射模式或全阻隔模式。
於本發明中，該「偏振層」可意指一功能性層，其對於入射光表現出各向異性透射性，同時在該層之一方向上形成有一透射軸。舉例來說，該偏振層具有由在多個方向上振動之入射光線中，透射在一方向上振動之光線並吸收在其他方向上振動之光線之效果。
可設置該第一及第二偏振層使該第一及第二偏振層之相對位置改變。如下文將描述的，該光學元件可根據該第一及第二偏振層之相對位置不同而調整透射率。圖1(a)係一光學元件之示意圖，該光學元件包括 一第一偏振層101以及一第二偏振層102以使該第一偏振層101以及該第二偏振層102彼此面對設置，且其中該第一偏振層101包括第一區域1011及第二區域1012，且該第二偏振層102包括第一區域1021及第二區域1022。圖1(b)係顯示設置該第一偏振層101與該第二偏振層102以使該第一偏振層101與該第二偏振層102之相對位置改變之一光學元件示意圖。
每一第一及第二偏振層可包括一第一區域以及一第二區域，該第一區域具有形成在一第一方向上之一吸收軸，該第二區域具有形成在一第二方向上之一吸收軸，且該第二方向與該第一方向不同，譬如垂直於該第一方向之方向。舉例來說，如圖2及3所示，上述第一及第二偏振層之該第一區域1011與1021以及該第二區域1012及1022可彼此交替設置同時具有在一共同方向上延伸之一條紋形狀。該條紋形狀之間隔及距離並無特別限制，並可隨該光學元件之期望用途而適當地選擇。
於該光學元件中，譬如，設置該第一偏振層之該第一區域1011及該第二偏振層之第一區域1021於該第一偏振層之第一區域1011面對該第二偏振層之該第一區域1021之狀態，如圖1(a)所示。此時，於該光學元件中，譬如可設置該第一偏振層之該第一區域1011及該第二偏振層之該第一區域1021以使該第一偏振層之該第一區域1011與該第二偏振層之該第一區域1021之該些吸收軸()彼此平行，並且設置該第一偏振層之該第二區域1012與該第二偏振層之該第二區域1022以使該第一偏振層之該第二區域1012與該第二偏振層之該第二區域1022之該些吸收軸()彼此平行。在此情況下，該光學元件可完整地透射與第一及第二偏振層之面對區域之該些吸收軸平行之入射光線之偏振光。
於該光學元件中，該第一及第二偏振層之相對位置，舉例來說，如圖1(b)所示，可改變以切換至一第二狀態(其中，設置以面對該第二偏振層之該第一區域1021之該第一偏振層之該第一區域1011面對該第二偏振層之該第二區域1022)。該第一及第二偏振層面對之第一及第二區域1011及1022之該些吸收軸()可彼此垂直。此時，因為該第一及第二偏振層面對區域之該些吸收軸()彼此垂直的緣故，該光學元件可阻隔入射光線。
如前文所述，該第一及第二偏振層之中之一者可為一客體/主體型染色層，且該第一及第二偏振層也可均為一客體/主體型染色層。當該第一及第二偏振層之中之一者為一客體/主體型染色層時，另一偏振層可為一圖案化延遲膜及在一方向上形成有透射軸之一偏振片之組合。然而，實現本發明中具有所欲之優異透射及阻隔性之智能光闌方面，該第一及第二偏振層均為客體/主體型染色層為佳。
舉例來說，該客體/主體型染色層可為一包括聚合性液晶化合物以及一二色性染料之一偏振材料之一塗佈層。因此，可利用輥對輥製程簡單並連續地製造該光學元件，並透過簡單結構實現薄型元件。
於本發明中，「聚合性液晶化合物」意指包括能夠表現液晶性之基團之化合物，譬如，一介晶骨架(mesogen backbone)等，並包括至少一聚合性官能基團。舉例來說，該聚合性液晶化合物可以一聚合狀態被包括在一偏振層之中。於本發明中，「聚合性液晶化合物以一聚合狀態被包括」可指在偏振層中，該液晶化合物聚合以形成骨架，譬如一液晶聚合物之一主鏈或一側鏈。
譬如，由下列化學式1所表示之化合物可用作為該聚合性液 晶化合物：
於化學式1中，A係一單鍵、-COO-、或-OCO-，且R1至R10係各自獨立為氫、鹵素、烷基、烷氧基、烷氧基羰基、氰基、硝基、-OQP、或下述化學式2之取代基，使得R1至R10之取代基中至少一者為-O-Q-P、或下述化學式2之取代基、或R1至R5之兩相鄰取代基及R6至R10之兩相鄰取代基彼此連接以形成一經-O-Q-P取代之苯環，其中Q為一亞烷基(alkylene group)、或一烷叉基(alkylidene group)，且P為一聚合性官能基團，譬如烯基、環氧基、氰基、羧基、丙烯醯基、(甲基)丙烯醯基、丙烯醯氧基，或(甲基)丙烯醯氧基：
於化學式2中，B為一單鍵、-COO-、或-OCO-，且R1至R15各自獨立為氫、鹵素、烷基、烷氧基、烷氧基羰基、氰基、硝基或-O-Q-P， 使R11至R15取代基中至少一者為-O-Q-P，或R11至R15之兩相鄰取代基彼此連接以形成一經-O-Q-P取代之苯環，其中Q為一亞烷基、或一烷叉基，且P為一聚合性官能基團，譬如烯基、環氧基、氰基、羧基、丙烯醯基、(甲基)丙烯醯基、丙烯醯氧基，或(甲基)丙烯醯氧基。
於化學式1及2中，「兩相鄰取代基彼此連接以形成一經-O-Q-P取代之苯環」可意指整體上兩個相鄰之取代基係彼此連接以形成一萘骨架並經-O-Q-P取代。
於化學式2中，在B之左側之符號「-」可意指B直接地結合化學式1之苯環。
於化學式1及2中，「單鍵」意指在由A或B所代表之基團中沒有額外原子存在。譬如，當化學式1之A係一單鍵，則設在A之兩側之苯環可直接結合以形成一聯苯結構。
於化學式1及2中，用於本發明之鹵素可包括氯、溴、或碘。
於本發明中除非有特別定義，「烷基」可意指一具有1至20個碳原子、1至16個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原子、或1至4個碳原子之直鏈或支鏈烷基；或一具有3至20個碳原子、3至16個碳原子、或4至12個碳原子之環烷基。該烷基可選擇性地經一個或以上之取代基所取代。
於本發明中除非有特別定義，「烷氧基」可意指一具有1至20個碳原子、1至16個碳原子、1至12個碳原子、1至8個碳原子、或1至4個碳原子之烷氧基。該烷氧基可為直鏈、支鏈或環狀。並且，該烷氧基可選擇性地經一個或以上之取代基所取代。
再者，於本發明中除非有特別定義，「亞烷基」或「烷叉基」 可意指一具有1至12個碳原子、4至10個碳原子、或6至9個碳原子之亞烷基或烷叉基。該亞烷基或烷叉基可為直鏈、支鏈或環狀。並且，該亞烷基或烷叉基可選擇性地經一種或以上之取代基所取代。
另外，於本發明中除非有特別定義，「烯基」可意指一具有2至20個碳原子、2至16個碳原子、2至12個碳原子、2至8個碳原子、或2至4個碳原子之烯基。該烯基可為直鏈、支鏈或環狀。此外，該烯基可選擇性地經一個或以上之取代基所取代。
除此之外，於化學式1及2中，P較佳可為一丙烯醯基、(甲基)丙烯醯基、丙烯醯氧基、或(甲基)丙烯醯基，更佳為丙烯醯氧基、或(甲基)丙烯醯氧基，且最佳為丙烯醯氧基。
於本發明中，可經一特定官能基所取代之取代基可包括烷基、烷氧基、烯基、環氧基、氧代基、氧雜環丁烷基、硫醇基、氰基、羧基、丙烯醯基、(甲基)丙烯醯基、丙烯醯氧基、(甲基)丙烯醯氧基、或芳基，但本發明不限於此。
該聚合性液晶化合物可在一水平排列狀態下被包括在該偏振層之中。於本發明中，「水平排列」意指該包括聚合性液晶化合物之偏振層之光軸對於該偏振層之平面具有約0°至約25°、約0°至約15°、約0°至約10°、約0°至約5°、或約0°之傾角。
於本發明中，「染料」可為一種能夠在可見光區域中(譬如，400nm至700nm之波長範圍)至少一部份或整個波長範圍內集中地吸收及/或使光線變形之材料，且「二色性染料」可為一種能夠在可見光區域中至少一部份或整個波長範圍內各向異性地吸收光之材料。
譬如，可選擇習知用以形成客體/主體型偏振元件之染料作為二色性染料，舉例來說，習知具有能夠根據聚合性液晶化合物之排列而排列特性之染料。譬如，習知染料，譬如偶氮染料、蒽醌染料可以用作該二色性染料使用。具體而言，可用於本發明之二色性染料可包括偶氮染料，如F355(註冊商標)、F357(註冊商標)或F593(註冊商標)(購自Nippon Kankoh Shikiso KENKYUSHO Ltd.)；或是已知與上述染料具有等同效果之染料種類，但本發明不限於此。
在不造成所欲物理特性損壞的情況下，可適當地選擇該二色性染料之二色性比。於本發明中，該二色性比可意指：與該二色性染料之長軸方向平行之偏振光吸收值除以與一垂直於該長軸方向之方向平行之偏振光吸收值所獲得之數值。譬如，該二色性染料可具有5或以上、6或以上、或7或以上之二色性比。該二色性染料舉例可滿足在可見光區域之至少一部份波長或整個波長範圍之二色性比，舉例來說，約380nm至700nm、或約400nm至700nm之波長範圍。該二色性比之上限舉例可少於或等於約20、18、16、或14。
如前文所述，透過採用其偏振特性以一包括該聚合性液晶化合物及該二色性染料之客體/主體型染色層而圖案化一偏振層，該光學元件可用以實現一種在其前表面及側表面表現均勻偏振特性，且整體均具有優異透射及阻隔性之智能光闌。
同時，圖4係一示意圖顯示利用一偏振片及一液晶膜之組合之傳統智能光闌配置。通常，如圖4所示之智能光闌具有一複數個偏振單元彼此面對設置之結構，其包括在其中之一方向上形成有透射軸之偏振層401 及404；以及以具有形成在不同方向之光軸()區域圖案化之圖案化延遲膜402及403。當該智能光闌如圖4所示時，入射於該光學元件之該光之偏振特性根據該圖案化延遲膜之光學軸之變化而調整。在此情況下，因為從智能光闌的側表面看可能發生光軸偏差，故無法在智能光闌之側表面實現均勻的偏振特性。是以，該智能光闌具有在其側表面上難以實現均勻視覺靈敏度之問題，換言之，視覺靈敏度隨著觀看智能光闌之方向而改變。另一方面，根據本發明一示例性之光學元件，因為入射光之偏振特性可隨著偏振層本身圖案化之吸收軸而調整，即便是在其側表面也可表現均勻的偏振特性。
該光學元件可進一步包括一配向膜，其係形成於每一該第一及第二偏振層之一表面上。圖5係一配向膜501之示意圖，其包括在不同方向上配向之複數個配向區域，且於該配向膜之上有一客體/主體型染色層502。
只要能夠適當地調整相鄰偏振層中之聚合性液晶化合物之配向，任何種類的配向膜均可用以作為配向膜使用。可用作配向膜者譬如：接觸配向膜，譬如摩擦配向膜；或已知其可藉由非接觸配向方法(譬如以線性偏振光照射)表現配向特性之包括一光配向膜化合物之配向膜。
譬如，該包括光配向性化合物之配向膜可用以作為配向膜使用。於本發明中，「光配向性化合物」可意指藉由照射光線以有序地排序之化合物，並且可在一預定方向上配向相鄰之液晶化合物。該配向化合物可為一單分子化合物、單體化合物、寡聚化合物或聚合性化合物。
該光配向性化合物可為包括一光敏性基團之化合物。可使用 於液晶化合物之光配向性化合物在相關技術中為已知。譬如，在此可使用之該光配向性化合物可包括：一由順反光致異構化反應排序之化合物；一由光裂解(譬如鏈解或光氧化)排序之化合物；一由光交聯或光聚合(譬如[2+2]環加成、[4+4]環加成、或光二聚化合物)排序之化合物；一由光-弗里斯重排排序之化合物；或一由開環/閉環反應排序之化合物。由順反光致異構化反應排序之化合物之實例可包括：包括偶氮化合物譬如磺化重氮染料、或偶氮聚合物、或茋化合物；且由光裂解排序之化合物之實例可包括：環丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride)、芳族聚矽烷或聚酯(aromatic polysilane or polyester)、聚苯乙烯(polystyrene)、或聚醯亞胺(polyimide)。此外，由光交聯或光聚合排序之化合物之實例可包括：肉桂酸酯化合物(cinnamate compound)、香豆素化合物(coumarin compound)、肉桂醯胺化合物(cinnamamide compound)、四氫化合物(tetrahydrophthalimide compound)、馬來醯亞胺化合物(maleimide compound)、二苯甲酮化合物(benzophenone compound)、二苯乙炔化合物(diphenylacetylene compound)、含有查耳酮部分作為感光性基團之化合物(以下簡稱為「查耳酮化合物(chalcone compound)」)、或含有蒽基團之化合物(以下，稱為「蒽化合物」)；由光-弗里斯重排排序之化合物之實例可包括：芳香族化合物，譬如苯甲酸酯化合物(benzoate compound)、苯並醯胺化合物(benzoamide compound)，或(甲基)丙烯醯氨芳基(甲基)丙烯酸酯化合物((meth)acrylamidoaryl(meth)acrylate compound)；並且，由開環/閉環反應排序之化合物之實例可包括：一螺吡喃化合物(spiropyran compound)，其係由一個[4+2]π電子系統之開環/閉環反應而排序，但本發明並不限於此。
該光配向性化合物可為單分子化合物、單體化合物、寡聚化合物或聚合性化合物，或可為光配向性化合物與聚合物之一共混合形式。如前文所述，該寡聚化合物或聚合性化合物可具有如前文所述之光敏性基團或由上述光配向性化合物衍生之基團。在此情況下，該光配向性化合物衍生基團或光敏性基團可存在於該寡聚或聚合性化合物之主鏈或側鏈上。
具有光配向性化合物衍生基團或光敏性基團或可與光配向性化合物混合之聚合物之實例可包括：聚降冰片烯(polynorbornene)、聚烯烴(polyolefin)、聚芳酯(polyarylate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚(甲基)丙烯酸酯(poly(meth)acrylate)、聚醯亞胺(polyimide)、聚(醯胺酸)(poly(amic acid))、聚馬來醯亞胺(polymaleimide)、聚丙烯醯胺(polyacrylamide)、聚(甲基)丙烯醯胺(poly(meth)acrylamide)、聚乙烯醚(polyvinyl ether)、聚乙烯酯(polyvinyl ester)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚矽氧烷(polysiloxane)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、或聚(甲基)丙烯腈(poly(meth)acrylonitrile)，但本發明不限於此。
包括在配向化合物之聚合物之代表性實例可包括：聚降冰片肉桂酸酯(polynorbornene cinnamate)、聚降冰片烷氧基肉桂酸酯(polynorbornene alkoxy cinnamate)、聚降冰片烯醯基氧基肉桂酸酯(polynorbornene allyloyloxy cinnamate)、聚降冰片烯氟化肉桂酸酯(polynorbornene fluorinated cinnamate)、聚降冰片烯氯化肉桂酸酯(polynorbornene-chlorinated cinnamate)、或聚降冰片烯二肉桂酸酯(polynorbornene dicinnamate)，但本發明不限於此。
當該配向化合物係一聚合性化合物時，該化合物舉例可具有 約10,000g/mol至500,000g/mol之數量平均分子量。
一配向層或一用以形成該配向層之前驅物除了該光聚合性化合物之外可包括一光起始劑。譬如，只要可藉由光線照射而誘導自由基反應，光起始劑可沒有任何限制。光起始劑之實例可包括：α-羥基酮化合物(α-hydroxyketone compound)、α-氨基酮化合物(α-aminoketone compound)、苯基乙醛酸化合物(phenyl glyoxylate compound)、或肟酯化合物(oxime ester compound)。例如，可使用肟酯化合物作為光起始劑。該光起始劑在前驅物中之比例並無特別限制，且該光起始劑以誘導適當反應之比例包括於其中。
可進行該光配向層之配向以包括在不同方向上配向之第一及第二配向區域。可透過照射線性偏振光以進行配向製程。在配向過程中，該配向層至少一部分可同時或相繼地暴露於在不同方向上偏振之不同種類之線性偏振光中。
此外，該光學元件可更包括一基底層，其係形成於每一該第一及第二偏振層之任一表面上。當該光學元件更包括一配向膜時，該配向膜與該偏振層可依序地形成於該基底層之上。相關技藝中已知之基底層材料均可用來作為基底層而無其他限制。舉例來說，如玻璃膜、結晶或非晶矽膜，或石英或氧化銦錫(ITO)膜之無機膜，或一塑膠膜可用來做為基底層使用。此外，光學各向同性基板、或光學各向異性基板(如延遲層)亦可用以作為基底層。
在此所使用之塑膠基板之實例可包括含有以下組成之基板：三醋酸纖維素(TAC)；環烯烴共聚物(COP)，譬如降冰片烯衍生物；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)；二乙醯基纖維素(DAC)；聚丙烯酸酯(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(PEN)；聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)；聚醯亞胺(PI)；聚砜(PSF)；聚芳酯(PAR)；或非晶氟樹脂，但本發明不限於此。必要時，由金、銀、或矽化合物(如二氧化矽或氧化矽)所形成之塗佈層，或是譬如抗反射層之塗佈層亦可存在於上述基底層。
本發明之另一態樣提供該光學元件之用途。如前文所述，該光學元件可根據該第一及第二偏振層之相對位置改變而調整光透射率，且譬如可在透射模式及阻隔模式之間轉換。並且，透過採用其偏振特性以一包括一聚合性液晶化合物及一二色性染料之客體/主體型染色層而圖案化一偏振層，該示例性光學元件就可實現在其前表面及側表面均具有優異透射及阻隔性之一智能光闌，而不需要額外的延遲膜。譬如，該光學元件可用以作為光調製裝置。該光調製裝置之具體實例包括智能光闌、智能窗、窗保護膜、可撓性顯示元件、用於顯示3D圖像之主動延遲器、或視角調整膜，但本發明並不限於此。構成該光調製裝置之方法亦沒有特別限制。舉例來說，只要將該光學元件應用在光調製裝置中，可將傳統方法應用於光調製裝置中。
功效
透過採用以包括一聚合性液晶化合物及二色性染料之一客體/主體型染色層而圖案化其偏振特性之一偏振層，本發明之光學元件就可實現在其前表面及側表面具有優異透射及阻隔性之一智能光闌，而不需要 延遲膜。舉例來說，該光學元件可被應用在多種光調製裝置中，譬如智能光闌、智能窗、窗保護膜、可撓性顯示元件、用於顯示3D圖像之主動延遲器、或視角調整膜。
透過下文將詳細描述之示例性實施例，並搭配隨附之圖式說明，本發明上述及其他目的、特徵及優點對於本領域具有通常知識者將變得更加顯而易見。
101、102‧‧‧第一及第二偏振層
1011、1021‧‧‧第一區域
1012、1022‧‧‧第二區域
401、404‧‧‧於一方向上形成有透射軸之偏振層
402、403‧‧‧圖案化延遲膜
501‧‧‧配向膜
502‧‧‧客體/主體型染色層
圖1係根據本發明一示例性實施例之光學元件之一示意圖。
圖2及圖3係分別為第一及第二偏振層之示意圖。
圖4係習知智能光闌之示意圖。
圖5係一配向膜及一客體/主體型染色層之示意圖。
圖6係實施例1所製造之第一偏振層之圖像。
圖7係實施例1之光學元件之前表面在阻隔模式(a)及透射模式(b)之圖像。
圖8係實施例1之光學元件之側表面在阻隔模式(a)及透射模式(b)之圖像。
圖9係比較例1之光學元件之側表面在阻隔模式(a)及透射模式(b)之圖像。
圖10係測量評估例1之光學元件之側表面上顏色改變之原理。
圖11係在透射模式下測量實施例1及比較例1之光學元件之側表面上顏色改變所獲得之結果。
圖12係在阻隔模式下測量實施例1及比較例1之光學元件之側表面上顏色改變所獲得之結果。
下文中，將根據本發明實施例詳細描述本發明；然而，本發明之範圍並不限於此。
實施例1
將用以形成光配向膜之一組成物塗佈於玻璃之一表面，以使該組成物在乾燥後之厚度約為1,000Å，並在烘箱中以80℃乾燥2分鐘。作為上述用以形成光配向膜之組成物係透過在甲苯溶劑中溶解5-降冰片烯-2-甲基肉桂(購自LG Chem Ltd.)製備之一組成物，其中固體成分濃度達到2重量百分比。
接著，根據揭露於韓國專利申請號10-2010-0009723之方法配向該經乾燥之用以形成光配向膜之組成物以形成一包括在不同方向上配向之第一及第二配向區域之光配向膜。具體而言，其中在垂直及水平方向上交替形成具有寬度約在450μm之條紋狀之光透射部及光阻隔部之一圖案遮罩係設置在該乾燥組成物之上部，並且，其中形成有兩區域以透射兩種不同偏振光之該偏振板亦設於該圖案遮罩之上部。隨後，以約3m/min之速度傳輸形成有光配向膜之玻璃，透過偏振板及圖案遮罩，對該組成物照射UV光(300mW/cm2)約30秒以配向該用以形成光配向層之組成物。然後，將一包括有二色性染料(G241購自Nagase & Co.,Ltd.)以及聚合性液晶化合物(LC242購自BASF)之偏振組成物(G241：LC242=1：20(重量份))塗佈於正在進行配向處理之該配向層上，以具有約1μm之乾厚度，並接著在玻璃下根 據該配向層之配向而配向。接著，具有第一及第二區域形成於其中以根據玻璃下排列之光配向膜之配向而具有彼此垂直之不同光軸之一偏振材料層係以UV光(300mW/cm2)照射液晶約10秒以交聯並聚合該液晶而形成，從而製得一第一偏振層。圖6係實施例1所製造之該第一偏振層之圖像。
接著，以相同於製造第一偏振層之方法製造第二偏振層，且設置該第一及第二偏振層以彼此面對，從而製造一智能光闌。
藉由設置該第一及第二偏振層之面對區域以使該些面對區域之吸收軸彼此平行，從而實現該透射模式(白光模式)；並藉由設置該第一及第二偏振層之面對區域以使該些面對區域之吸收軸彼此垂直，從而實現該阻隔模式(黑模式)。圖7係實施例1之智能光闌之前表面在阻隔模式(a)及透射模式(b)之圖像。並且，圖8係實施例1之智能光闌之側表面在阻隔模式(a)及透射模式(b)之圖像，如所觀察的，對於該前表面之角度約為30°至50°。如圖7及8所示，可見實施例1之智能光闌表現均勻的偏振特性，如同由其前表面及側表面所能觀察的，且該實施例1之智能光闌一般來說具有優異的透射及阻隔特性。
比較例1
將具有彼此垂直光軸之第一及第二區域彼此交替設置同時具有在一共同方向上延伸之條紋形狀之1/4波長板堆疊在其中之一方向上形成有吸收軸之偏振層上以製造一第一偏振單元。隨後，以相同於該第一偏振單元之製造方法製造一第二偏振單元。使用一碘染色PVA拉伸膜(購自LG Chem Ltd.)作為偏振層，並將一液晶組成物配向，其中，該液晶組成物係藉由將包括聚合性液晶化合物(LC 242購自BASF)之一液晶組成物塗佈於實施 例1所製造之該光配向膜上，以使其乾厚度約為1μm。根據排列於PVA拉伸膜下方之配向膜之配向以配向該液晶組成物，並且利用UV光(300mW/cm2)照射該液晶約10秒以交聯並聚合該液晶化合物，用以作為該1/4波長板。
接著，設置該第一及第二偏振單元以使該第一及第二偏振單元之該1/4波長板彼此面對。此時，設置該第一及第二偏振單元之偏振層以使該些偏振層之吸收軸彼此垂直，從而製得比較例1之智能光闌。
透過配置該第一及第二偏振單元之1/4波長板彼此面對以使該彼此面對之1/4波長板區域彼此平行，從而實現透射模式(白光模式)；並藉由改變該第二偏振單元之相對位置以使該些面對之1/4波長板之區域之光軸彼此垂直(黑模式)。圖9係比較例1之智能光闌之側表面在阻隔模式(a)及透射模式(b)之圖像，如同觀察到的，對於該前表面之角度約為30°至50°。如圖9所示，如同其側表面所觀察到的，可見該比較例1之智能光闌因為光軸偏移而不具有均勻的偏振特性，且因此該智能光闌之側表面無法實現均勻的視覺靈敏度。
評估例1：觀察智能光闌在側表面之顏色變化
將實施例1及比較例1所製造之光學元件設於背光單元(BLU)以實現上述之透射模式(白光模式)或阻隔模式(黑模式)，並且利用ELDIM設備，在50°之入射角度測量該光學元件之顏色變化，同時在360°之角度時旋轉光學元件，如圖10所示。其結果如圖11及12所示，並且列於下表1中。於下表1，△x代表x座標之最大值及最小值差，且△y代表y座標之最大值及最小值差。
表1
如圖11及12，以及表1所示，相較於實施例1之智能光闌，可見在利用液晶層與偏振片組合之比較例1之智能光闌之情況下顏色改變更為顯著。由此事實可知，難以在比較例1之智能光闌之側表面上實現均勻的視覺靈敏度。特別如圖9B所示，比較例1之智能光闌在透射模式(白光模式)下於側表面觀看時，顏色不均勻並有黃色及藍色。這是因為在比較例1之智能光闌於透射模式下旋轉時，發生由黃色改變為藍色的現象，如圖11A所示。
101‧‧‧第一偏振層
1011‧‧‧第一區域
1012‧‧‧第二區域
102‧‧‧第二偏振層
1021‧‧‧第一區域
1022‧‧‧第二區域

Claims (13)

  1. 一種光學元件，其包括彼此面對設置之複數個第一及第二偏振層，每一第一及第二偏振層包括一第一區域以及一第二區域，該第一區域具有形成在一第一方向上之一吸收軸，該第二區域具有形成在一第二方向上之一吸收軸，且該第二方向與該第一方向不同，其中，每一該第一及該第二偏振層均為一客體/主體型染色層，該客體/主體型染色層包括一聚合性液晶化合物以及一二色性染料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該第一及第二區域係彼此交替設置同時具有在一共同方向上延伸之一條紋形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，設置該第一及第二偏振層使該第一及第二偏振層之相對位置改變，以由其中該第一偏振層之該第一區域係設置以面對該第二偏振層之該第一區域之一第一狀態切換至其中該第一偏振層之該第一區域係設置以面對該第二偏振層之該第二區域之一第二狀態。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件，其中，設置該第一偏振層之該第一區域及該第二偏振層之該第一區域以使該第一偏振層之該第一區域之吸收軸與該第二偏振層之該第一區域之吸收軸彼此平行，並設置該第一偏振層之該第二區域及該第二偏振層之該第二區域以使該第一偏振層之該第二區域之吸收軸與該第二偏振層之該第二區域之吸收軸彼此平行。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光學元件，其中，設置該第一偏振層之 該第一區域及該第二偏振層之該第二區域以使該第一偏振層之該第一區域之吸收軸與該第二偏振層之該第二區域之吸收軸彼此垂直，並設置該第一偏振層之該第二區域及該第二偏振層之該第一區域以使該第一偏振層之該第二區域之吸收軸與該第二偏振層之該第一區域之吸收軸彼此垂直。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該染色層係一包括聚合性液晶化合物以及一二色性染料之一偏振材料之一塗佈層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該聚合性液晶化合物係以在一水平方向上排列之一狀態包括於該第一偏振層或該第二偏振層之中。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該二色性染料在400nm至700nm之一波長範圍內表現出最大吸光度。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，其中，該二色性染料具有5或以上之二色性比。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，更包括一配向膜，其係形成於每一該第一及第二偏振層之一表面上。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之光學元件，其中，該配向膜係一包括一光配向性化合物之光配向膜。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件，更包括一基底層，其係形成於每一該第一及第二偏振層之一表面上。
  13. 一種智能光闌，其包括如申請專利範圍第1項所述之光學元件。
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