TWI737512B - 光調變裝置以及包含其的車輛 - Google Patents
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Abstract
本申請案是有關於一種光調變裝置以及包含其的車輛。在
本申請案中,本申請案可提供一種光調變裝置,其藉由恰當地控制間隔件的形狀及佈置等來恰當地維持胞元間隙,且在具有極佳的光學性質(包括透射率可變特性及霧度特性等)的同時,藉由有效地控制黑色模式中的全向漏光而適用於各種應用。
Description
本申請案是有關於一種光調變裝置以及包含其的車輛。
光調變裝置意指能夠在至少二或更多種不同狀態之間切換的裝置。此種裝置用於例如穿戴式(werable)裝置(例如眼鏡或太陽鏡的目鏡(eyewear)等)、行動裝置、用於虛擬實境(virtual reality,VR)的裝置及用於擴增實境(augmented reality,AR)的裝置或車輛天窗等,此種裝置的應用逐漸擴大。
如圖3中所示,光調變裝置具有包括兩個相對的偏振層10、20及存在於偏振層之間的光調變層30的結構。當基於此兩個偏振層將膜基體材料(film base material)施加至光調變裝置時,通常將例如光學透明黏合劑(optically clear adhesive,OCA)等黏合層一起施加至光調變裝置以賦予機械優勢,且可引入隔板型間隔件(partition-typed spacer)以用於支撐所述裝置及維持胞元間隙。
就此而言,專利文件1(韓國特許專利公開案第10-2016-
0100575號)揭露一種在一個基底上形成蜂巢(honeycomb)形柱圖案且使用黏合劑將其固定至相對的基底的技術。然而,在被施加蜂巢形柱圖案的裝置的情形中,特別是在黑色模式中存在漏光問題。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
(專利文獻1)韓國專利公開第KR 2016-0100575號
本申請案是有關於一種光調變裝置。本申請案的一個目的是提供一種光調變裝置,其藉由適當地控制間隔件的形狀及佈置等而具有極佳的光學特性(包括透射率可變特性及霧度特性),且藉由控制黑色模式中的漏光而適用於各種應用。
本說明書中定義的角度應在慮及例如製造誤差(error)或偏(variation)差等誤差的情況下理解。舉例而言,在本說明書中,用語垂直、平行、正交、水平或任何數值等意指實質上垂直、平行、正交、水平或在不損害目的及效果的範圍內的任何數值。舉例而言,在每一情形中,垂直、平行、正交、水平或任何數值可包括約±3度內的誤差、約±2度內的誤差、約±1度內的誤差或約±0.5度內的誤差。
在本說明書中所提及的物理性質中,當量測溫度影響相關物理性質時,除非另外指明,否則所述物理性質是在室溫下量測的物理性質。
在本說明書中,用語室溫是處於未特別變暖或降低的自然狀態的溫度,此可意指處於約10℃至30℃範圍內的任意一種溫度,例如,約15℃或大於15℃、18℃或大於18℃、20℃或大於20℃或者約23℃或大於23℃以及約27℃或小於27℃的溫度。另外,除非另外指明,否則在本說明書中提及的溫度單位是℃。
本申請案可有關於一種其中依序形成有上基底、光調變層及下基底的光調變裝置。在本說明書中,上基底可被稱為第一基底,且下基底可被稱為第二基底。在一個實例中,本申請案的上基底可包括其中在第一表面上形成有黏合層或壓敏黏合層且第二表面貼附有第一偏振層的第一聚合物膜基底,且下基底可包括其中在第一表面上形成有液晶配向膜且第二表面貼附有第二偏振層的第二聚合物膜基底,其中第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底可被佈置成使得相應的第一表面彼此面對。另外,第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底之間的間隔(胞元間隙(cell gap))可利用間隔件來維持。
在一個實例中,本申請案的光調變裝置包括依序形成的第一偏振層102、第一聚合物膜基底101、黏合層(或壓敏黏合層)103、光調變層300、液晶配向膜203、第二聚合物膜基底201及第二偏振層202,其中第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底之間
的胞元間隙G(cell gap)可利用間隔件400來維持,如圖1中所示。
在本申請案中,間隔件的形狀、佈置及/或設置方法可在能夠展現所期望效果的範圍內適當地設計。
在一個實例中,本申請案的間隔件可為四方隔板間隔件(tetragonal partition spacer)。在本申請案中,用語四方隔板間隔件意指:作為以隔板(partition)形式形成的間隔件(當自頂部觀察間隔件時的間隔件),由所述隔板形成的封閉圖形形成四方形。在本說明書中,此種四方隔板間隔件亦可被稱為四方隔板形式的間隔件。如上所述,發明者已確認,藉由在如上所述引入間隔件以維持第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底之間的胞元間隙的同時將間隔件的形狀控制成例如四方隔板形狀,可防止尤其是黑色模式中的漏光。就達成本申請案的目的而言,間隔件可更佳為正方形或矩形隔板形狀。
根據下文欲闡述的本申請案的內容,藉由控制間隔件的形狀而達成的黑色模式中的漏光防止效果及霧度控制效果可更大程度地最大化。
如上所述,儘管本申請案的光調變裝置藉由四方隔板形式的間隔件維持例如第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底之間的胞元間隙,然而藉由實行下文所述的獨特佈置,可提供具有極佳的光學特性的光調變裝置,在所述光調變裝置中,胞元間隙被恰當地維持且同時在黑色模式中漏光及霧度被有效地控制,等等。
在本申請案的光調變裝置中,當自頂部觀察四方隔板形式的間隔件時,形成四方形的每一側的隔板可被形成為與第一聚合物膜基底的慢軸、第二聚合物膜基底的慢軸、第一偏振層的吸收軸及/或第二偏振層的吸收軸具有特定的位置關係。
在本說明書中,在定義第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底的慢軸與第一偏振層及第二偏振層的吸收軸或透射軸之間的角度關係時使用的用語「間隔件的側」意指當自頂部觀察四方隔板間隔件時辨識的形成四方形的每一側的隔板的方向。
在本說明書中,用語聚合物膜基底的慢軸可意指作為所述膜的平面中的任何方向的具有最大面內折射率的方向。舉例而言,當聚合物膜基底是拉伸延遲膜基底時,面內方向可為由聚合物膜基底的縱向(machine direction,MD)及/或橫向(transverse direction,TD)方向形成的面內方向。
舉例而言,本申請案可有關於一種第一聚合物膜基底及/或第二聚合物膜基底中的每一者的慢軸與四方隔板形式的間隔件的每一側在彼此成-25度至25度範圍內或者在彼此成65度至115度範圍內的光調變裝置。舉例而言,當第一聚合物膜基底及/或第二聚合物膜基底中的每一者是拉伸延遲膜基底時,由第一聚合物膜基底及/或第二聚合物膜基底中的每一者的MD方向及/或TD方向形成的面內方向(慢軸)與四方隔板形式的間隔件的每一側可被佈置成在彼此成-25度至25度範圍內或者在彼此成65度至115度範圍內。在另一實例中,第一聚合物膜基底及/或第二聚合物膜基
底中的每一者的慢軸與四方隔板形式的間隔件的每一側可在彼此成-20度至20度範圍內、-15度至15度範圍內、-10度至10度範圍內或-5度至5度範圍內,或者可在彼此成70度至110度範圍內、75度至105度範圍內、80度至100度範圍內或85度至95度範圍內。
藉由如上所述佈置第一聚合物膜基底及/或第二聚合物膜基底與四方隔板形式的間隔件,本申請案可提供一種其中更有效地控制黑色模式中的漏光及/或霧度的光調變裝置。
舉例而言,本申請案可有關於一種第一偏振層及/或第二偏振層中的每一者的吸收軸與四方隔板形式的間隔件的每一側在彼此成-25度至25度範圍內或者在彼此成65度至115度範圍內的光調變裝置。在本申請案的光調變裝置中,藉由如上所述佈置第一偏振層及/或第二偏振層中的每一者的吸收軸與四方隔板形式的間隔件,可提供使所期望效果最大化的光調變裝置。
在本申請案中,四方隔板形式的間隔件亦可被佈置成使得每一側與第一偏振層及第二偏振層中的每一者的吸收軸以及第一聚合物膜及第二聚合物膜中的每一者的慢軸在彼此成-25度至25度範圍內或者在彼此成65度至115度範圍內。即,在上述結構中,藉由將聚合物膜的慢軸、偏振層的吸收軸及四方隔板形式的間隔件的每一側佈置成具有此種關係,在上膜基底與下膜基底之間的黏合力極佳的同時,胞元間隙得以被適當地維持且黑色模式中的漏光及/或霧度得以被適當地控制,由此可提供能夠用於各種應
用的光調變裝置。
在本申請案中,可藉由應用製造隔板形式的間隔件的常用方法來製造間隔件。一般而言,隔板形式的間隔件可以使用可固化樹脂組成物的方式(例如,壓印方法(imprinting method)等)製造,且本申請案的間隔件亦可以上述方式製造。因此,本申請案的間隔件可包含可固化樹脂組成物的固化產物。作為可固化樹脂組成物,可不受特別限制地應用被應用於形成間隔件的已知類型。此種樹脂組成物通常是可熱固化樹脂組成物或例如可紫外線固化樹脂組成物等可光固化樹脂組成物。作為可熱固化樹脂組成物,可使用例如矽酮樹脂組成物、呋喃樹脂組成物、聚胺基甲酸酯樹脂組成物、環氧樹脂組成物、胺基樹脂組成物、酚醛樹脂組成物、脲樹脂組成物、聚酯樹脂組成物或三聚氰胺樹脂組成物等,但不限於此。作為可紫外線固化樹脂組成物,可使用通常包含例如聚酯丙烯酸酯聚合物、聚苯乙烯丙烯酸酯聚合物、環氧丙烯酸酯聚合物、聚胺基甲酸酯丙烯酸酯聚合物或聚丁二烯丙烯酸酯聚合物等丙烯酸聚合物、矽酮丙烯酸酯聚合物或烷基丙烯酸酯聚合物等的樹脂組成物,但不限於此。在一個實例中,間隔件可使用丙烯酸聚合物(更具體而言,聚酯系丙烯酸酯聚合物)形成,但不限於此。在另一實例中,間隔件亦可使用矽酮聚合物形成,且當使用矽酮聚合物形成間隔件時,餘留於間隔件的凹入區域中的矽酮聚合物可充當垂直配向膜,以使得如下所述,亦可不在存在間隔件的基底上使用附加的垂直配向膜。作為矽酮聚合物,可使用具有由矽和氧構成的
鍵(Si-O-Si)作為主軸的已知聚合物,且舉例而言,可使用聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS),但不限於此。
在本申請案中,在不損害本申請案的目的的範圍內,可適當地設計四方隔板形式的間隔件的佈置方式,例如間隔件的節距(pitch)、線寬(line width)及高度及/或在第一聚合物膜基底或第二聚合物膜基底中的面積比率(area ratio)等。
在本申請案中,四方隔板形式的間隔件的節距可例如在50微米(μm)至1000微米範圍內。在本說明書中,用語節距意指當自頂部觀察間隔件時所識別的四方形的每一側的長度。在本說明書中,自頂部觀察間隔件這件事意味著平行於形成有間隔件的聚合物膜基底的表面的法線方向觀察間隔件。當四方形各側的長度均相同時(即,當四方形是正方形時),可將所述側的相同長度定義為節距,且當各側的長度不相同時(例如,當四方形是矩形時),可將所有側的長度的算術平均數定義為節距。在另一實例中,間隔件的節距可為100微米或大於100微米、150微米或大於150微米、200微米或大於200微米、250微米或大於250微米、300微米或大於300微米、或350微米或大於350微米,或者可為900微米或小於900微米、850微米或小於850微米、800微米或小於800微米、750微米或小於750微米、700微米或小於700微米、650微米或小於650微米、600微米或小於600微米、550微米或小於550微米、500微米或小於500微米、450微米或小於450微米、400微米或小於400微米、或350微米或小於350微米,但不
限於此。
在本申請案中,四方隔板形式的間隔件的線寬可例如在1微米至50微米範圍內。在本說明書中,用語線寬(line width)意指當自頂部觀察間隔件時,在與隔板的縱向方向(longitudinal direction)垂直的方向上所辨識的尺寸。在另一實例中,間隔件的線寬可為5微米或大於5微米、10微米或大於10微米、15微米或大於15微米、20微米或大於20微米、25微米或大於25微米,或者可為45微米或小於45微米、40微米或小於40微米、35微米或小於35微米、或30微米或小於30微米,但不限於此。此時,當間隔件不具有恆定的線寬時,所述線寬可為所量測的最大線寬或最小線寬,或者為所述最大線寬與所述最小線寬的平均值。
在本申請案中,可慮及上基底與下基底之間的間隔來調整四邊形柱體形式的間隔件的高度。舉例而言,間隔件的高度可在0.1微米至50微米範圍內。一般而言,用語間隔件的高度近似匹配光調變層的厚度(胞元間隙(cell gap)),且意指所述間隔件的在如上所述的聚合物膜基底的表面的法線方向上量測的尺寸。在另一實例中,間隔件的高度可為1微米或大於1微米、2微米或大於2微米、3微米或大於3微米、4微米或大於4微米、5微米或大於5微米、6微米或大於6微米、7微米或大於7微米、或8微米或大於8微米,或者可為45微米或小於45微米、40微米或小於40微米、35微米或小於35微米、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、15微米或小於15
微米、10微米或小於10微米、9微米或小於9微米、或8微米或小於8微米,但不限於此。此時,當間隔件不具有恆定的高度時,所述高度可為所量測的最大高度或最小高度,或者為所述最大高度與所述最小高度的平均值。
在本申請案中,形成於第一聚合物膜基底或第二聚合物膜基底上的四方隔板形式的間隔件的面積比率可為例如約0.1%至50%。在本說明書中,當聚合物膜基底的面積為A且形成間隔件的面積為B時,用語面積比率意指藉由乘形成間隔件的面積(B)在聚合物膜基底的面積(A)中的比率而獲得的值,即100×B/A。在另一實例中,間隔件的面積比率可為1%或大於1%、2%或大於2%、3%或大於3%、4%或大於4%、5%或大於5%、6%或大於6%、7%或大於7%、8%或大於8%、9%或大於9%、10%或大於10%、11%或大於11%、12%或大於12%、或13%或大於13%,或者可為45%或小於45%、40%或小於40%、35%或小於35%、30%或小於30%、25%或小於25%、20%或小於20%、或15%或小於15%,但不限於此。隨著面積比率的增加,間隔件與黏合層或壓敏黏合層之間的接觸面積增加,由此黏合力可增加,使得可慮及所期望黏合力來設計面積比率。
在本申請案中,四方隔板形式的間隔件中的節距(P)對線寬(W)的比率(P/W)可在1至30範圍內。在另一實例中,所述比率(P/W)可為2或大於2、3或大於3、4或大於4、5或大於5、6或大於6、7或大於7、8或大於8、9或大於9、10或
大於10、11或大於11、12或大於12、或13或大於13,或者可為25或小於25、20或小於20、19或小於19、18或小於18、17或小於17、16或小於16、15或小於15、或14或小於14。
在本申請案中,四方隔板形式的間隔件中的線寬(W)對高度(H)的比率(W/H)可在0.5至10範圍內。在另一實例中,所述比率(W/H)可為1或大於1、1.5或大於1.5、2或大於2、2.5或大於2.5、或3或大於3,或者可為9或小於9、8或小於8、7或小於7、6或小於6、5或小於5、或4或小於4。
藉由將間隔件的形狀控制在該些範圍內,可達成本申請案的目的,同時高效地確保所期望光調變層中的液晶化合物的定向。
藉由如上所述控制間隔件的形狀、佈置及/或設置,本申請案可提供一種光調變裝置,其中在上膜基底與下膜基底的黏合力極佳的同時,胞元間隙得以被恰當地維持且黑色模式中的漏光及/或霧度得以被有效地控制。
在本申請案中,用語光調變裝置可意指能夠在至少二或更多種不同的光狀態之間切換的裝置。此處,不同的光狀態可意指在透射率、霧度及顏色中的至少一種特性上彼此不同的狀態。本申請案的光調變裝置可至少包括用於如上所述般切換的光調變層。在一個實例中,光調變層可為產生偏振分量的層。
本申請案的光調變層是至少包含液晶化合物的層,其可意指能夠藉由施加外部訊號等來控制液晶化合物的定向狀態的液
晶層。作為液晶化合物,可使用任何種類的液晶化合物,只要其定向方向可藉由施加外部訊號來改變即可。舉例而言,向列型(nematic)液晶化合物、近晶型(smectic)液晶化合物或膽固醇型(cholesteric)液晶化合物可用作液晶化合物。另外,液晶化合物可為例如不具有聚合性基(polymerizable group)或交聯性基(crosslinkable group)的化合物,以使得其定向方向可藉由施加外部訊號來改變。
本申請案的光調變層可更包括例如二色性染料及液晶化合物。在本說明書中,用語「染料」可意指能夠強烈地吸收處於可見光區域內的至少部分範圍或全部範圍中(例如,在400奈米至700奈米的波長範圍內)的光及/或使所述光變形的材料,且用語「二色性染料」可意指能夠各向異性地吸收處於可見光區域的至少部分範圍或全部範圍中的光的材料。舉例而言,此種染料已知作為偶氮染料(azo dye)或蒽醌染料(anthraquinone dye)等,但不限於此。
在一個實例中,光調變層是包含液晶及二色性染料的液晶層,其可為所謂的客主液晶(guest host liquid crystal,GHLC)層(客主液晶胞元)。用語「GHLC層」可意指二色性染料依據液晶的佈置方式而佈置於一起以分別相對於二色性染料的配向方向及與配向方向垂直的方向展現出各向異性光吸收特性的功能層。舉例而言,二色性染料是其光吸收率隨著偏振方向而變化的物質,其中若在長軸方向上偏振的光的吸收率大,則二色性染料可稱為p
型染料,而若在短軸方向上偏振的光的吸收率大,則二色性染料可稱為n型染料。在一個實例中,當使用p型染料時,在染料的長軸方向上振動的偏振光可被吸收,而在染料的短軸方向上振動的偏振光可被較少地吸收以進行透射。在下文中,除非另外指明,否則二色性染料被假定為p型染料。
舉例而言,本申請案可有關於一種被設計成藉由調整光調變層中的液晶化合物的佈置方式而使得初始定向是垂直定向且垂直定向狀態能夠藉由施加外部訊號而改變為水平定向狀態的裝置。此處,初始定向是當沒有外部訊號施加至光調變層時的定向狀態。
在本說明書中,用語垂直定向是如下一種狀態:在所述狀態中,光調變層的指向矢(director)或光調變層中的液晶化合物的指向矢被佈置成實質上垂直於光調變層的平面,且舉例而言,由z軸(其為光調變層中的參考平面的法線)與所述指向矢形成的角度可在約80度至100度或85度至95度範圍內,或者可為約90度左右。另外,用語水平定向可意指如下一種狀態:在所述狀態中,光調變層的指向矢或光調變層中的液晶化合物的指向矢被佈置成實質上平行於光調變層的參考平面,且舉例而言,由所述指向矢與光調變層的參考平面形成的角度可在約0度至10度或約0度至5度範圍內,或者可為約0度左右。
在本說明書中,用語光調變層的指向矢或液晶化合物的指向矢可意指光調變層的光軸(optical axis)或慢軸(slow axis)。
舉例而言,當液晶分子呈棒形狀(rod shape)時,光軸或慢軸可意指長軸方向,且當液晶分子呈盤狀形狀(discotic shape)時,光軸或慢軸可意指盤狀平面的法線方向上的軸,且當光調變層中包含具有不同指向矢的多種液晶化合物時,光軸或慢軸可意指液晶化合物的指向矢的矢量和。
在一個實例中,光調變層可被設計成實施扭轉定向模式(twist orientation mode)。在本說明書中,用語扭轉定向模式可意指其中液晶化合物的指向矢沿假想的螺旋軸扭轉且同時定向以形成層的螺旋結構。扭轉定向模式可在上述垂直或水平定向模式中實施。舉例而言,垂直扭轉定向模式是其中各別液晶化合物在垂直定向狀態下沿螺旋軸扭轉的分層狀態,且水平扭轉定向模式可意指其中各別液晶化合物在水平定向狀態下沿螺旋軸扭轉的分層狀態。
在扭轉定向模式中,光調變層中的厚度(d)對節距(p)的比率(d/p)可為例如1或小於1。當所述比率(d/p)超過1時,可能會出現例如指形區(finger domain)等問題,且因此,若可能,則可將範圍調整至上述範圍。在另一實例中,所述比率(d/p)可為約0.95或小於0.95、約0.9或小於0.9、約0.85或小於0.85、約0.8或小於0.8、約0.75或小於0.75、約0.7或小於0.7、約0.65或小於0.65、約0.6或小於0.6、約0.55或小於0.55、約0.5或小於0.5、或約0.4或小於0.4,或者可為約0.01或大於0.01、約0.1或大於0.1、約0.15或大於0.15、約0.20或大於0.20、約0.25或
大於0.25、約0.30或大於0.30、或約0.35或大於0.35左右。此處,光調變層的厚度(d)可具有與光調變裝置中的胞元間隙(cell gap)相同的含義。
扭轉定向模式中的光調變層的節距(p)可藉由使用楔形胞元(wedge cell)的量測方法來量測,且具體而言,節距(p)可藉由在德米特羅.波多爾斯基(D.Podolskyy)等人的使用「條紋楔形」格蘭讓-卡諾胞元準確量測膽固醇節距的簡單方法(Simple method for accurate measurement of the cholesteric pitch using a“stripe-wedge”Grandjean-Cano cell)(液晶(Liquid Crystals),第35卷,第7期,2008年7月8日,789-791)中闡述的方法來量測。
藉由如上所述的厚度(d)與間距(p)的比率形成的液晶化合物的定向可能夠使遵循液晶化合物的定向的二色性染料的定向在垂直定向時有效地吸收自側面洩漏的光,且在水平定向時使對正面光(frontal light)的吸收最小化。
光調變層可更包含所謂的手性摻雜劑(chiral dopant),以使得光調變層可實施扭轉模式。即,光調變層可更包含手性摻雜劑以及所述液晶化合物及二色性染料。
可包含於光調變層中的手性摻雜劑(chiral dopant)可不受特別限制地使用,只要其可誘發所期望的旋轉(扭轉(twisting))而不使例如向列規律性等液晶性劣化即可。用於誘發液晶分子旋轉的手性摻雜劑需要在分子結構中至少包括手性(chirality)。手性
摻雜劑可藉由例如以下來舉例說明:具有一或兩個或更多個非對稱碳(asymmetric carbon)的化合物;在雜原子上具有非對稱點(asymmetric point)的化合物,例如手性胺或手性亞碸;或者具有軸向非對稱光學活性位點(axially asymmetric carbon,optically active site)的化合物,例如疊烯類(cumulene)或聯萘酚(binaphthol)。手性摻雜劑可為例如分子量為1,500或小於1,500的低分子量化合物。作為手性摻雜劑,可施加可商業購得的手性向列型液晶,例如可自默克有限公司(Merck Co.,Ltd.)商業購得的手性摻雜劑液晶S811或巴斯夫(BASF)的LC756。
手性摻雜劑的施加比率不受特別限制,只要其可達成所期望比率(d/p)即可。一般而言,手性摻雜劑的含量(重量%)是藉由方程式100/(螺旋扭轉功率(helical twisting power,HTP)×節距(奈米(nm)))計算,其可慮及所期望的節距(p)以適當的比率來選擇。
光調變層可包含介電常數各向異性為負的液晶化合物,或者光調變層可展現出上述介電常數各向異性。可慮及本申請案的目的適當地選擇介電常數各向異性的絕對值。用語「介電常數各向異性(△ε)」可意指水平介電常數(ε//)與垂直介電常數(ε⊥)之間的差(ε//-ε⊥)。在本說明書中,用語水平介電常數(ε//)意指在施加電壓以使得液晶的指向矢與所施加電壓的電場方向實質上水平的狀態下沿電場方向量測的介電常數值,且垂直介電常數(ε⊥)意指在施加電壓以使得液晶的指向矢與所施加電壓的電場
方向實質上垂直的狀態下沿電場方向量測的介電常數值。
液晶層可包含折射率各向異性(n△)在約0.04至0.15範圍內的液晶化合物,或者液晶層可展現出前述折射率各向異性。本申請案中所提及的折射率各向異性(n△)是異常折射率(ne,extraordinary refractive index)與通常折射率(no,ordinary refractive index)之間的差(ne-no),其可使用阿貝折射儀(Abbe refractometer)來確認,且具體方式與以下實例中揭露的方法一致。在另一實例中,折射率各向異性(n△)可為約0.14或小於0.14、0.13或小於0.13、0.12或小於0.12、0.11或小於0.11、或0.1或小於0.1,或者可為0.05或大於0.05、0.06或大於0.06、0.07或大於0.07、0.08或大於0.08、或0.09或大於0.09。
慮及本申請案的目的,可適當地選擇本申請案的光調變層的厚度。在一個實例中,光調變層的厚度可為約20微米或小於20微米。藉由以此種方式控制厚度,可實施在透明模式與黑色模式中具有大的透射率差異的裝置,即具有極佳透射率可變特性的裝置。在另一實例中,厚度可為約14微米或小於14微米、13微米或小於13微米、12微米或小於12微米、11微米或小於11微米、10微米或小於10微米、或9微米或小於9微米,或者可為1微米或大於1微米、2微米或大於2微米、3微米或大於3微米、4微米或大於4微米、5微米或大於5微米、6微米或大於6微米、或7微米或大於7微米,但不限於此。
在本申請案的光調變裝置中,舉例而言,光調變層的兩
側上可設置有第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底。
第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底中的每一者可對於波長為550奈米的光具有例如500奈米或大於500奈米的面內相位差。在另一實例中,面內相位差可為1000奈米或大於1000奈米、2000奈米或大於2000奈米、3000奈米或大於3000奈米、4000奈米或大於4000奈米、5000奈米或大於5000奈米、6000奈米或大於6000奈米、7000奈米或大於7000奈米、8000奈米或大於8000奈米、9000奈米或大於9000奈米、或10000奈米或大於10000奈米,或者可為50000奈米或小於50000奈米、40000奈米或小於40000奈米、30000奈米或小於30000奈米、20000奈米或小於20000奈米、或5000奈米或小於5000奈米,但不限於此。
在本說明書中,面內相位差可意指由以下方程式1計算的值。
[方程式1]Rin=d×(nx-ny)
在方程式1中,Rin是面內相位差,d是聚合物膜基底的厚度,nx是聚合物膜基底的慢軸方向上的折射率,且ny是快軸方向上的折射率,其是在與慢軸方向正交的平面方向上的折射率。
如上所述的具有高延遲的膜在此項技術中是已知的,且此種膜在製備過程期間藉由高拉伸等而甚至在機械性質上亦展現出高非對稱性且展現出光學大各向異性。此項技術中已知的延遲膜的代表性實例可包括例如聚(對苯二甲酸乙二醇酯)
(poly(ethylene terephthalate),PET)膜等聚酯膜。
在本申請案的光調變裝置中,第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底可包括於所述裝置中,以使得第一聚合物膜基底的慢軸與第二聚合物膜基底的慢軸具有特定位置關係。在一個實例中,第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底可被設置成使得其慢軸是水平的。
藉由將具有此種面內相位差的第一聚合物膜基底與第二聚合物膜基底佈置成使得聚合物膜基底的慢軸具有上述範圍,可提供一種其中在展現出極佳透射率可變效果的同時藉由組合四方隔板形式的上述間隔件等有效地控制漏光的光調變裝置。
本申請案的第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底可各自在聚合物膜基底的一側上包括例如第一偏振層及/或第二偏振層。在本說明書中,偏振層可意指將自然光或非偏振光轉換成偏振光的元件。在一個實例中,偏振層可為線性偏振層。在本說明書中,線性偏振層意指以下情形:在所述情形中,選擇性透射的光是在任何一個方向上振動的線性偏振光,且選擇性吸收或反射的光是在與線性偏振光的振動方向正交的方向上振動的線性偏振光。即,線性偏振器可具有與平面方向正交的透射軸以及吸收軸或反射軸。
偏振層可為吸收偏振層或反射偏振層。作為吸收偏振層,舉例而言,可使用其中碘被染色於例如聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)(在本說明書中PVA意指聚乙烯醇)拉伸膜等聚合物拉伸膜上的偏振層,或者其中以定向狀態聚合的液晶被設定為主體且根
據液晶的定向進行佈置的各向異性染料被設定為客體的客主型偏振層(guest-host type polarization layer),但不限於此。作為反射偏振層,舉例而言,可使用被稱為雙亮度增強膜(dual brightness enhancement film,DBEF)的反射偏振層或藉由塗佈例如溶致液晶(lyotropic liquid crystal,LLC)等液晶化合物形成的反射偏振層,但不限於此。
在一個實例中,第一偏振層的吸收軸與第二偏振層的吸收軸可被設置成彼此水平或垂直。本申請案的光調變裝置藉由此種佈置控制特別是黑色模式中的漏光及霧度,由此可提供能夠有效實施黑暗狀態的光調變裝置。
舉例而言,本申請案的光調變裝置在黑色模式中可具有60%或小於60%的透射率。在本說明書中,透射率可意指根據以下評價例1量測的透射率。在另一實例中,黑色模式中的透射率可為55%或小於55%、50%或小於50%、45%或小於45%、40%或小於40%、35%或小於35%、30%或小於30%、25%或小於25%、20%或小於20%、15%或小於15%、10%或小於10%、5%或小於5%、4%或小於4%、3%或小於3%、2%或小於2%、1%或小於1%、0.9%或小於0.9%、0.8%或小於0.8%、0.7%或小於0.7%、0.6%或小於0.6%、0.5%或小於0.5%、0.4%或小於0.4%、0.39%或小於0.39%、0.38%或小於0.38%、0.37%或小於0.37%、0.36%或小於0.36%、0.35%或小於0.35%、0.34%或小於0.34%、0.33%或小於0.33%、0.32%或小於0.32%、0.31%或小於0.31%、0.30%或小於0.30%、
0.29%或小於0.29%、或0.28%或小於0.28%。在黑色模式中,透射率越低則越有利,由此黑色模式狀態中的透射率的下限值並無特別限制,且在一個實例中,黑色模式狀態中的透射率的下限值可為約0%。
舉例而言,本申請案的光調變裝置在透明模式中可具有20%或大於20%的透射率。在本說明書中,透射率可意指根據以下評價例1量測的透射率。在另一實例中,透明模式中的透射率可為約21%或大於21%、22%或大於22%、23%或大於23%、24%或大於24%、25%或大於25%、26%或大於26%、或者27%或大於27%左右。透射模式中的透射率越高則越有利,由此透射模式狀態中的透射率的上限值並無特別限制,且在一個實例中,透射模式狀態中的透射率的上限值可為約100%。
在本申請案的光調變裝置中,舉例而言,透明模式與黑色模式狀態中的透射率差異可為15%或大於15%、16%或大於16%、17%或大於17%、18%或大於18%、19%或大於19%、20%或大於20%、21%或大於21%、22%或大於22%、23%或大於23%、24%或大於24%、25%或大於25%、26%或大於26%、或27%或大於27%,或者可為90%或小於90%、85%或小於85%、80%或小於80%、75%或小於75%、70%或小於70%、65%或小於65%、60%或小於60%、55%或小於55%、50%或小於50%、45%或小於45%、40%或小於40%、35%或小於35%、或30%或小於30%。
透射率可為例如線性透光率。線性透光率可為在與入射
方向相同的方向上透射的光對入射於光調變裝置上的光的比率的百分數。舉例而言,若所述裝置呈膜或片形式,則在與膜或片表面的法線方向平行的方向上入射的光中,在與法線方向平行的方向上透射過所述裝置的光的百分數可被定義為透射率。
透射率可為可見光區域中任何一個波長(例如,在約400奈米至700奈米或約380奈米至780奈米範圍內的任何一個波長)的每一透射率或反射率、或整個可見光區域的透射率或反射率、整個可見光區域的透射率或反射率中的最大或最小透射率或反射率、或可見光區域中透射率的平均值或反射率的平均值。在另一實例中,透射率可為波長為約550奈米的光的透射率。
本申請案的光調變裝置在黑色模式中亦可具有約60%或小於60%的霧度(haze)。在另一實例中,霧度可為約55%或小於55%、約50%或小於50%、或約45%或小於45%,或可為約1%或大於1%、5%或大於5%、10%或大於10%、15%或大於15%、20%或大於20%、25%或大於25%、30%或大於30%、35%或大於35%、或40%或大於40%。另外,本申請案的光調變裝置在透明模式中可具有例如在約0.1%至10%範圍內的霧度(haze)。在另一實例中,霧度可為約0.5%或大於0.5%、1.0%或大於1.0%、1.5%或大於1.5%、1.6%或大於1.6%、1.7%或大於1.7%、1.8%或大於1.8%、或1.9%或大於1.9%,或者可為9%或小於9%、8%或小於8%、7%或小於7%、6%或小於6%、5%或小於5%、4%或小於4%、3%或小於3%、或2%或小於2%。
在本申請案中,舉例而言,第二聚合物膜基底的第一表面上可形成有液晶配向膜。液晶配向膜可用於確定光調變層中的液晶的初始定向。此時,所施加的液晶配向膜的類型並無特別限制,其可為例如已知的摩擦配向膜或光配向膜。
定向方向在摩擦配向膜的情形中可為摩擦方向,且在光配向膜的情形中可為照射偏振方向,其中此種定向方向可藉由使用線性偏振層的檢測方法來確認。舉例而言,在為處於例如扭轉向列(twisted nematic,TN)模式等扭轉定向模式的本申請案的光調變層的情形中,若在一側上設置有線性偏振層且在改變所述偏振層的吸收軸的同時量測透射率,則當吸收軸或透射軸與液晶配向膜的定向方向一致時,透射率趨於為低的,其中定向方向可藉由反映所施加液晶化合物的折射率各向異性的模擬來確認。根據本申請案的光調變層的模式來確認定向方向的方法是已知的。
在本申請案的光調變裝置中,舉例而言,第一聚合物膜基底的一側上可形成有黏合層或壓敏黏合層。在一個實例中,黏合層或壓敏黏合層可包括具有垂直定向力的黏合劑或壓敏黏合劑(pressure-sensitive adhesive,PSA)。在本說明書中,用語具有垂直定向力的黏合劑或壓敏黏合劑可意指對液晶分子具有黏合力(或內聚力)與垂直定向力二者的材料。
在一個實例中,具有垂直定向力的黏合劑或壓敏黏合劑可形成於第一聚合物膜基底的表面及第二聚合物膜基底的表面中的至少一者上。根據本申請案的一個實例,第一聚合物膜基底的一
個表面上可存在具有垂直定向力的黏合劑或壓敏黏合劑,且第二聚合物膜基底的一側上可形成有液晶配向膜。
在本申請案中,作為具有垂直定向力的黏合劑或壓敏黏合劑,舉例而言,可使用矽酮黏合劑。作為矽酮黏合劑,可使用含有可固化矽酮(silicone)化合物的組成物的固化產物。由於可固化矽酮化合物在其表面特性方面可展現出垂直定向能力,因此可自已知的矽酮黏合劑或壓敏黏合劑選擇適當的類型。舉例而言,可使用可熱固化矽酮化合物或紫外線固化矽酮化合物。
在本申請案的一個實例中,可固化矽酮化合物是加成固化矽酮化合物,其可包含(1)分子中含有二或更多個烯基的有機聚矽氧烷及(2)分子中含有二或更多個與矽鍵合的氫原子的有機聚矽氧烷。此種矽酮化合物可例如在存在下文欲闡述的催化劑的情況下藉由加成反應形成固化產物。
此處,(1)有機聚矽氧烷可在一個分子中包含至少兩個烯基作為構成矽酮固化產物的主要組分。此時,烯基的具體實例可包括乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或庚烯基等,且較佳為前述者中的乙烯基,但不限於此。在(1)有機聚矽氧烷中,如上所述的烯基的鍵合位置並無特別限制。舉例而言,烯基可鍵合至分子鏈的末端及/或分子鏈的側鏈。另外,在(1)有機聚矽氧烷中,除上述烯基以外可包括的取代基的類型可包括:烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基;芳基,例如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基;芳烷基,例如苄基或苯乙基;經鹵素取代
的烷基,例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基等,且較佳為前述者中的甲基或苯基,但不限於此。
(1)有機聚矽氧烷的分子結構並無特別限制,其亦可具有任何形狀,例如線性、支化、環狀、網狀或部分支化的線性。在本申請案中,在此種分子結構中尤其較佳的是具有線性分子結構,但不限於此。同時,在本發明中,就固化產物的硬度(hardness)及折射率而言,使用分子結構中含有例如芳基或芳烷基等芳香族基的有機聚矽氧烷作為(1)有機聚矽氧烷是較佳的,但不必限於此。
本申請案中可使用的(1)有機聚矽氧烷的更具體的實例可包括在分子鏈的兩個末端處利用三甲基矽氧烷基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利用三甲基矽氧烷基封端的甲基乙烯基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處利用三甲基矽氧烷基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利用二甲基乙烯基矽氧烷基封端的二甲基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處利用二甲基乙烯基矽氧烷基封端的甲基乙烯基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處利用二甲基乙烯基矽氧烷基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利用二甲基乙烯基矽氧烷基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、包含由R12SiO1/2表示的矽氧烷單元及由R12R2SiO1/2表示的矽氧烷單元以及由SiO4/2表示的矽氧烷單元
的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R12R2SiO1/2表示的矽氧烷單元及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、
包含由R1R2SiO2/2表示的矽氧烷單元及由R1SiO3/2表示的矽氧烷單元或由R2SiO3/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、以及前述者中的二或更多者的混合物,但不限於此。此處,R1是除烯基以外的烴基,具體而言是:烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基;芳基,例如苯基、甲苯基、二甲苯基或萘基;芳烷基,例如苄基或苯乙基;經鹵素取代的烷基,例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基等。另外,此處,R2是烯基,其具體而言可為乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或庚烯基等。
在本發明的一個態樣中,在25℃下,(1)有機聚矽氧烷可具有50厘泊(centipoise,CP)至500,000厘泊、且較佳為400厘泊至100,000厘泊的黏度。若黏度小於50厘泊,則矽酮化合物的固化產物的機械強度可能降低,且若黏度超過500,000厘泊,則處置性質(handling property)或可加工性(workability)可能降低。
在加成固化矽酮化合物中,(2)有機聚矽氧烷可用於交聯(1)有機聚矽氧烷。在(2)有機聚矽氧烷中,氫原子的鍵合位置並無特別限制,其可例如鍵合至分子鏈的末端及/或側鏈。此外,在(2)有機聚矽氧烷中,除與矽鍵合的氫原子以外可包括的取代基的種類並無特別限制,其可包括例如在(1)有機聚矽氧烷中提及的烷基、芳基、芳烷基或經鹵素取代的烷基等,且在該些中,甲
基或苯基是較佳的,但不限於此。
同時,(2)有機聚矽氧烷的分子結構並無特別限制,且亦可具有任何形狀,例如線性、支化、環狀、網狀或部分支化的線性。在本申請案中,在此種分子結構中尤其較佳的是具有線性分子結構,但不限於此。
本發明中可使用的(2)有機聚矽氧烷的更具體的實例可包括在分子鏈的兩個末端處利用三甲基矽氧烷基封端的甲基氫聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處利用三甲基矽氧烷基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利用三甲基矽氧烷基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利用二甲基氫矽氧烷基封端的二甲基聚矽氧烷、在分子鏈的兩個末端處利用二甲基氫矽氧烷基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利用二甲基氫矽氧烷基封端的甲基苯基聚矽氧烷、包含由R13SiO1/2表示的矽氧烷單元、由R12HSiO1/2表示的矽氧烷單元及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R12HSiO1/2表示的矽氧烷單元及由SiO4/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、包含由R1HSiO2/2表示的矽氧烷單元及由R1SiO3/2表示的矽氧烷單元或由HSiO3/2表示的矽氧烷單元的有機聚矽氧烷共聚物、以及前述者中的二或更多者的混合物,但不限於此。此處,R1是除烯基以外的烴基,其具體而言可為:烷基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或庚基;芳基,例如苯基、甲苯基、二甲
苯基或萘基;芳烷基,例如苄基或苯乙基;經鹵素取代的烷基,例如氯甲基、3-氯丙基或3,3,3-三氟丙基等。
在本申請案中,舉例而言,在25℃下,(2)有機聚矽氧烷可具有1厘泊(centipoise,CP)至500,000厘泊、且較佳為5厘泊至100,000厘泊的黏度。若黏度小於1厘泊,則矽酮化合物的固化產物的機械強度可能降低,且若黏度超過500,000厘泊,則處置性質或可加工性可能降低。
在本申請案中,(2)有機聚矽氧烷的含量並無特別限制,只要其被包含的程度使得可實行適當的固化即可。舉例而言,如上所述,可以對於(1)有機聚矽氧烷中所含有的每一烯基有0.5至10個與矽鍵合的氫原子的量含有(2)有機聚矽氧烷。若與矽原子鍵合的氫原子的數目小於0.5,則可固化矽酮化合物的固化可能被不充分地實行,且若其超過10,則固化產物的耐熱性可能降低。同時,在本發明中,自固化產物的硬度(hardness)及折射率的視角來看,使用分子結構中含有例如芳基或芳烷基等芳香族基的(2)有機聚矽氧烷作為(2)有機聚矽氧烷是較佳的,但不必限於此。
在本申請案中,加成固化矽酮化合物可更包含鉑或鉑化合物作為固化催化劑。此種鉑或鉑化合物的具體實例可包括粒徑小於10微米、含有該些鉑或鉑化合物的鉑細粉、鉑黑、載鉑二氧化矽細粉(platinum-supported silica fine powder)、載鉑活性炭、氯化鉑酸、四氯化鉑、氯化鉑酸的醇溶液、鉑與烯烴的錯合物、鉑與例如1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二矽氧烷等烯基矽氧烷的錯合
物、及熱塑性樹脂細粉(聚苯乙烯樹脂、尼龍樹脂、聚碳酸酯樹脂、矽酮樹脂等),但不限於此。
上述催化劑在本發明的加成固化矽酮化合物中的含量並無特別限制,以總化合物的重量單位計,可以例如0.1ppm(百萬分率)至500ppm、較佳為1ppm至50ppm的量包含上述催化劑。若催化劑的含量小於0.1ppm,則組成物的固化性可能劣化,且若催化劑的含量超過500ppm,則經濟效率可能降低。
在本申請案中,自改善儲存穩定性、處置性質及可加工性的視角來看,加成固化矽酮化合物可更包含固化抑制劑,例如3-甲基-1-丁炔-3-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、苯基丁炔醇等的炔醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔等的烯炔(enyne)化合物;1,2,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基環四矽氧烷及苯並三唑。固化抑制劑的含量可在不損害本發明的目的的範圍內適當地選擇,所述範圍可包含於例如以重量計為10ppm至50,000ppm的範圍內。
在本申請案中,矽酮化合物可包含例如(a)含烷氧基的矽氧烷聚合物及(b)含羥基的矽氧烷聚合物來作為縮聚固化矽酮化合物。
本發明中可使用的(a)矽氧烷聚合物可為例如由下式1表示的化合物。
[式1]R1 aR2 bSiOc(OR3)d
在上式中,R1及R2各自獨立地表示氫原子或經取代或未經取代的單價烴基,R3表示烷基,其中當存在多個R1、R2及R3時,其各自可彼此相同或彼此不同,且a及b各自獨立地表示0或大於0且小於1的數,a+b表示大於0且小於2的數,c表示大於0小於2的數,d表示大於0且小於4的數,且a+b+c×2+d為4。
在本發明中,如藉由凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography)所量測,由上式1表示的矽氧烷聚合物可具有以聚苯乙烯換算為1,000至100,000、較佳為1,000至80,000、更佳為1,500至70,000的重量平均分子量(weight average molecular weight)。(a)矽氧烷聚合物的重量平均分子量在上述範圍內,由此可獲得良好的固化產物,而不會在固化矽酮產物的形成中引起例如裂紋(crack)等缺陷。
在上式1的定義中,單價烴可為例如具有1至8個碳原子的烷基、苯基、苄基或甲苯基等,其中具有1至8個碳原子的烷基可為甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基等。此外,在上式1的定義中,單價烴基可被例如鹵素、胺基、巰基、異氰酸酯基、縮水甘油基、縮水甘油氧基或脲基等已知的取代基取代。另外,在上式1的定義中,R3的烷基的實例可包括甲基、乙基、丙基、異丙基或丁基等。在該些烷基中,甲基或乙基等是較佳的,但不限於此。
在本發明中,在上式1的聚合物中,使用支化或叔交聯矽氧烷聚合物是較佳的。此外,在此(a)矽氧烷聚合物中,羥基
可保持在不損害本發明的目的的範圍內,特別是在不抑制脫醇反應(dealcoholization reaction)的範圍內。
上述(a)矽氧烷聚合物可例如藉由水解及縮聚多官能烷氧基矽烷或多官能氯矽烷等來生產。此領域中的普通技術人員可依據所期望的(a)矽氧烷聚合物容易地選擇適當的多官能烷氧基矽烷或氯矽烷,且亦可使用所述多官能烷氧基矽烷或氯矽烷容易地控制水解及縮聚反應的條件。同時,在(a)矽氧烷聚合物的生產中,依據目的,亦可組合使用適當的單官能烷氧基矽烷。
作為上述(a)矽氧烷聚合物,舉例而言,可使用可商業購得的有機矽氧烷聚合物,例如信越矽酮(Shin-Etsu Silicone)的X40-9220或X40-9225,或通用電氣東麗矽酮(GE Toray Silicone)的XR31-B1410、XR31-B0270或XR31-B2733。同時,在本發明中,自固化產物的硬度(hardness)及折射率的視角來看,使用分子結構中含有例如芳基或芳烷基等芳香族基的(a)有機聚矽氧烷作為(a)有機聚矽氧烷是較佳的,但不必限於此。同時,作為縮聚固化矽酮化合物中所含有的(b)含羥基的矽氧烷聚合物,舉例而言,可使用由下式2表示的化合物。
在上式2中,R4及R5各自獨立地表示氫原子或經取代
或未經取代的單價烴基,其中當存在多個R4及R5時,其可彼此相同或彼此不同,且n表示5至2,000的整數。
在上式2的定義中,單價烴基的具體類型可包括例如與上述式1的情形相同的烴基。
在本發明中,如藉由凝膠滲透層析法所量測,上式2的矽氧烷聚合物可具有以聚苯乙烯換算為500至100,000、較佳為1,000至80,000、更佳為1,500至70,000的重量平均分子量。由於(b)矽氧烷聚合物的重量平均分子量在上述範圍內,因此可獲得良好的固化產物,而不會在固化矽酮產物的形成中引起例如裂紋等缺陷。
上述(b)矽氧烷聚合物可例如藉由水解及縮聚二烷氧基矽烷及/或二氯矽烷等來生產。此領域的普通技術人員可根據所期望的(b)矽氧烷聚合物容易地選擇適當的二烷氧基矽烷或二氯矽烷,且亦可使用二烷氧基矽烷或二氯矽烷容易地控制水解及縮聚反應的條件。作為上述(b)矽氧烷聚合物,可使用可商業購得的雙官能有機矽氧烷聚合物,例如GE東麗矽酮的XC96-723、YF-3800或YF-3804等。同時,在本發明中,自固化產物的硬度(hardness)及折射率的視角來看,使用分子結構中含有例如芳基或芳烷基等芳香族基的(1)有機聚矽氧烷作為(1)有機聚矽氧烷是較佳的,但不必限於此。
具有垂直定向力的黏合劑或壓敏黏合劑的類型並無特別限制,其可根據預期用途適當地選擇,其中舉例而言,可適當地
選擇及使用固體黏合劑(或壓敏黏合劑)、半固體黏合劑(或壓敏黏合劑)、彈性黏合劑(或壓敏黏合劑)或液體黏合劑(或壓敏黏合劑)。固體黏合劑(或壓敏黏合劑)、半固體黏合劑(或壓敏黏合劑)或彈性黏合劑(或壓敏黏合劑)可被稱為所謂的壓敏黏合劑(pressure sensitive adhesive,PSA),且可在結合黏合劑(或壓敏黏合劑)目標之前固化。液體黏合劑可被稱為所謂的光學透明樹脂(optical clear resin,OCR),且可在結合黏合劑(或壓敏黏合劑)目標之後固化。在本申請案中,舉例而言,作為具有垂直定向力的PSA型黏合劑或壓敏黏合劑,可使用聚二甲基矽氧烷黏合劑(polydimethyl siloxane adhesive)(或壓敏黏合劑)或聚甲基乙烯基矽氧烷黏合劑(polymethylvinyl siloxane adhesive)(或壓敏黏合劑),且作為具有垂直定向力的OCR型黏合劑(或壓敏黏合劑),可使用烷氧基矽酮黏合劑(alkoxy silicone adhesive)(或壓敏黏合劑),但不限於此。
藉由包括在上述佈置下具有此種性質的黏合層或壓敏黏合層,可提供一種光調變裝置,其有效地控制特別是黑色模式中的漏光及/或霧度,藉此能夠展現出極佳的光學性質,同時具有極佳的黏合力。
在本申請案的一個實例中,當在第一聚合物膜基底的一側上形成上述具有垂直定向力的黏合層或壓敏黏合層時,在第一聚合物膜基底上亦可不形成液晶配向膜。
因此,已知的垂直配向膜及由具有垂直定向能力的黏合
劑或壓敏黏合劑形成的液晶化合物的定向可使得能夠在垂直定向時有效地抑制漏光,且在水平定向時使對正面光的吸收最小化。
本申請案的光調變裝置可更在第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底中的每一者的一側上包括導電層,只要不妨礙本申請案的效果即可。在一個實例中,如圖2中所示,導電層500可各自形成於黏合層(或壓敏黏合層)103與第一聚合物膜基底101之間以及液晶配向膜203與第二聚合物膜基底201之間。
導電層可將適當的電場轉移至光調變層,以切換光調變層的配向。電場的方向可為垂直方向或水平方向,例如,光調變層的厚度方向或平面方向。
導電層可為例如透明導電層,且透明導電層可藉由沈積例如導電聚合物、導電金屬、導電奈米線或例如氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)等金屬氧化物等來形成。此外,能夠形成透明導電層的各種材料及形成方法是已知的,其可被不受限制地應用。
作為其他配置,可更包括例如硬塗層(hard coating layer)、減反射層(antireflection layer)及含有具有近紅外(near-infrared,NIR)削減(cut)功能的染料的層等已知的配置,只要不妨礙本申請案的效果即可。
此種光調變裝置可應用於各種應用。光調變裝置可適用的應用可藉由包括建築物、容器或車輛在內的封閉空間中的開口(例如窗戶或天窗、或目鏡(eyewear)等、或者窗戶及門);有機發光裝置(organic light emitting device,OLED)的擋光板等來舉
例說明。此處,在目鏡的範圍內,可包括所有形成為使得觀察者可透過例如一般眼鏡、太陽鏡、運動護目鏡或頭盔等透鏡或者例如用於體驗虛擬實境或擴增實境的儀器等穿戴式裝置來觀察外部的目鏡。
本申請案的光調變裝置所能夠應用的典型應用可包括車輛天窗。
在一個實例中,光調變裝置本身可為車輛天窗。舉例而言,在包括其中形成有至少一或多個開口(opening)的車輛本體的車輛中,可安裝及使用安裝於所述開口上的光調變裝置或車輛天窗。
天窗是車輛天花板上的固定或操作(通風或滑動)開口,其可籠統地意指可起到容許光或新鮮空氣進入車輛內部的作用的裝置。在本申請案中,操作天窗的方法並無特別限制,且舉例而言,其可手動操作或由馬達驅動,其中天窗的形狀、大小或樣式可根據預期用途適當地選擇。舉例而言,根據操作方法,天窗可由彈出型天窗、擾流板(鋪開及滑動(tile & slide))型天窗、內置型天窗、折疊型天窗、頂部安裝型天窗、全景頂篷系統型天窗、可拆卸頂篷面板(t形頂(t-top)或塔爾加頂篷(targa roofs))型天窗或太陽能型天窗等來舉例說明,但不限於此。
本申請案的示例性天窗可包括本申請案的光調變裝置,且在此種情形中,關於光調變裝置的細節,在光調變裝置的項目中闡述的內容可同等適用。
在本申請案中,本申請案可提供一種光調變裝置,其藉由恰當地控制間隔件的形狀及佈置等來恰當地維持胞元間隙,且在具有極佳的光學性質(包括透射率可變特性及霧度特性等)的同時,藉由有效地控制黑色模式中的全向漏光而適用於各種應用。
10、20:偏振層
30、300:光調變層
101:第一聚合物膜基底
102:第一偏振層
103:黏合層
201:第二聚合物膜基底
202:第二偏振層
203:液晶配向膜
400:間隔件
500:導電層
G:胞元間隙
np:折射率
θe、θo:角度
圖1及圖2是本申請案的示例性光調變裝置的示意圖。
圖3是示例性光調變裝置的示意圖。
圖4是示出用於評價折射率各向異性的方法的圖。
圖5示出實例1的光調變裝置在黑色模式中的漏光評價結果。
圖6示出比較例1的光調變裝置在黑色模式中的漏光評價結果。
在下文中,將藉由實例詳細闡述本申請案,但本申請案的範圍不限於以下實例。
評價例1:透光率及霧度的評價
在交流(alternating current,AC)電源連接至上基底及下基底的導電層(圖2中的500)中的每一者且被驅動的同時,根
據美國材料試驗協會(American Society for Testing Material,ASTM)D1003標準,使用霧度計(NDH5000SP,塞科斯(Sekos)公司(社))量測了取決於所施加電壓的透光率及霧度。
具體而言,當波長為380奈米至780奈米的光入射於積分球(integrating sphere)中的量測對象上時,入射光被量測對象劃分成漫射光(DT,漫射光與發射光之和)及直射光(PT,自前面方向發射的不包括漫射光的光)。漫射光及直射光可各自藉由將其聚集於積分球中的光接收元件上來量測。即,藉由上述過程,總透射光(TT)被定義為漫射光(DT)與直射光(PT)之和(DT+PT),且霧度被定義為漫射光(DT)對總透射光(TT)的百分數(100×(DT/TT))。總透射光意指總透射率。
評價例2:聚合物膜基底的面內相位差評價
使用安捷倫(Agilent)的紫外/可見分光鏡(UV/VIS spectroscope)8453設備(基於550奈米的波長)量測了聚合物膜基底的面內相位差(Rin)。將兩片偏振器裝設於UV/VIS分光鏡(spectroscope)中,以使得所述兩片偏振器的透射軸彼此正交,且使聚合物膜基底位於所述兩片偏振器之間,以使得所述聚合物膜基底的慢軸分別與所述兩個偏振器的透射軸形成45度,且接著量測了隨波長變化的透射率。自隨波長變化的透射率曲線圖獲得了每一峰(peak)值的相位延遲次序(phase retardation order)。隨波長變化的透射率曲線圖中的波形滿足以下方程式A,且正弦(sine)波形中的最大峰值(Tmax)條件滿足以下方程式B。在方
程式A中的λmax的情形中,由於方程式A的T與方程式B的T相同,因此方程式展開。由於方程式亦展開為n+1、n+2及n+3,排列n及n+1方程式以消除R且排列n而得到λn及λn+1方程式,因此推導出以下方程式C。由於n及λ可基於方程式A的T與方程式B的T相同的事實而已知,因此獲得對於λn、λn+1、λn+2及λn+3中的每一者的R。獲得4個點的隨波長變化的R值的線性趨勢線,並計算方程式550奈米的R值。線性趨勢線的函數是Y=ax+b,其中a及b是常數。當以550奈米代入函數的x時,Y值是對於波長為550奈米的光的Rin值。
[方程式A]T=sin2[(2πR/λ)]
[方程式B]T=sin2[((2n+1)π/2)]
[方程式C]n=(λn-3λn+1)/(2λn+1+1-2λn)
此處,R意指面內相位差(Rin),λ意指波長,且n意指正弦波形的節點度(nodal degree)。
評價例3:光調變層的厚度評價
由於光調變層的厚度(胞元間隙(cell gap))與間隔件的高度近似一致,因此使用量測裝置(光學輪廓儀(Optical Profiler),奈米系統(Nano System),奈米視圖-E1000(Nano View-E1000))對間隔件的高度進行了檢查,由此獲得了光調變層的厚
度(胞元間隙(cell gap))。
評價例4:光調變層的折射率各向異性評價
使用阿貝折射儀以如下方式評價光調變層的折射率各向異性(△n)。藉由在阿貝(Abbe)折射儀的量測稜鏡(measuring prism)及照明稜鏡(illumination prism)表面上塗佈垂直配向膜且在量測稜鏡(measuring prism)上塗佈欲量測的液晶化合物且接著利用照明稜鏡(illumination prism)覆蓋液晶化合物,液晶化合物藉由所述兩個介面的垂直定向力而在垂直方向上定向。在上述製程中應用的液晶化合物僅為應用於光調變層而不與例如二色性染料等其他材料混合的液晶化合物。
接著,如圖4中所示,當線性偏振器被施加至目鏡側(接地(grounded))並用光(light)照射以待觀察時,可獲得如圖4中所示的θe及θo,且可藉由量測稜鏡(measuring prism)的折射率(np)以及角度(θe及θo)獲得異常折射率(ne=npsinθe)及通常折射率(no=npsinθo),其中差(ne-no)可被定義為折射率各向異性。量測時的參考波長為近似550奈米。
實例1.
作為第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底,使用拉伸式聚對苯二甲酸乙二醇酯(poluethylene terephthalate,PET)膜基底(厚度:145微米,製造商:SKC)製造了裝置。PET膜基底對於波長為550奈米的光具有約10,000奈米至15,000奈米的面內相位差。
首先,在第一聚合物膜基底的一側上沈積了氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)膜(導電層),且接著在ITO膜上棒塗了矽酮壓敏黏合劑(信越(Shinetsu)公司(社),KR3700),且接著在約100℃下固化了100分鐘,以形成厚度為約10微米的壓敏黏合層(第一基底)。
首先,在第二聚合物膜基底的一側上沈積了氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)膜(導電層),且在ITO膜上形成了用於維持胞元間隙(cell gap)的正方形隔板形式的間隔件(節距:350微米,高度:8微米,線寬:25.2微米,面積比率:13.9%)。此時,當自頂部觀察間隔件時,由隔板形成的作為封閉圖形的正方形的每一側被設置成與第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底的慢軸水平或垂直。此後,形成了用於光調變層(液晶層)的初始定向控制的厚度為近似100奈米的聚醯亞胺系垂直配向膜(SE-5661LB3,日產(Nissan)公司(社)),且接著使其經歷了利用摩擦布進行摩擦。此時,摩擦方向被設定為與第二聚合物膜基底(第二基底)的慢軸水平。
隨後,將第一基底的壓敏黏合層與第二基底的配向膜設置成彼此面對(胞元間隙:8微米),且將液晶材料注入其中,且接著藉由疊層製程(lamination process)製造了裝置。作為液晶材料,使用手性摻雜劑(S811,Merck公司(社))與具有負介電常數各向異性的液晶化合物(SHN-7002XX T12,JNC公司(社))混合的組成物,所述液晶化合物具有近似0.094的折射率各向異性
(△n)及1.58的平均折射率。此時,以100重量份的液晶化合物計,混合了約0.5重量份的手性摻雜劑,以使得手性節距(chiral pitch)為近似20微米左右。
隨後,將第一偏振層貼附至第一聚合物膜基底的其上未形成ITO膜(導電層)的表面,且將第二偏振層貼附至第二聚合物膜基底的其上未形成ITO膜(導電層)的表面。作為第一偏振層及第二偏振層,使用了藉由在PVA膜上吸附碘、透過高溫/拉伸製備的普通PVA偏振層。
實行所述佈置使得第一聚合物膜基底的慢軸方向與第二聚合物膜基底的慢軸方向彼此平行、第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底的慢軸與第一偏振層的吸收軸彼此平行、且第二偏振層的吸收軸垂直於第一偏振層的吸收軸。
因此,形成了包括為第一偏振層/第一聚合物膜基底/ITO膜/壓敏黏合層/光調變層(液晶層)/配向膜/ITO膜/第二聚合物膜基底/第二偏振層的結構的光調變裝置。
評價了如上形成的實例1的光調變裝置在黑色模式中的漏光,且結果示出於表1及圖5中。
比較例1.
除在形成於第二聚合物膜基底上的ITO膜(導電層)上形成了正六邊形形式的蜂巢(honeycomb)形間隔件(節距:379微米,高度:8微米,線寬:26.5微米,面積比率:13.5%)以外,以與實例1中相同的方式製造了光調變裝置。在此種情形中,當
自頂部觀察間隔件時,由形成所述正六邊形的各側中的每一者、第一偏振層及第二偏振層的吸收軸以及第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底的慢軸形成的角度被設定為近似30度或60度。
評價了如上形成的比較例1的光調變裝置在黑色模式中的漏光,且結果示出於表1及圖6中。
比較例2.
除當自頂部觀察形成於第二聚合物膜基底的一側上的正方形隔板形式的間隔件時,由隔板形成的作為封閉圖形的正方形的每一側被設置成與第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底的慢軸形成30度或60度以外,以與實例1中相同的方式製造了光調變裝置。
評價了如上形成的比較例2的光調變裝置在黑色模式中的漏光,且結果示出於表1中。
比較例3.
除當自頂部觀察形成於第二聚合物膜基底的一側上的正方形隔板形式的間隔件時,由隔板形成的作為封閉圖形的正方形的每一側被設置成與第一聚合物膜基底及第二聚合物膜基底的慢軸形成45度以外,以與實例1中相同的方式製造了光調變裝置。
評價了如上形成的比較例3的光調變裝置在黑色模式中的漏光,且結果示出於表1中。
針對實例及比較例的光調變裝置所量測的黑色模式及透明模式中的霧度及透射率被如下表1所示進行比較。
101:第一聚合物膜基底
102:第一偏振層
103:黏合層
201:第二聚合物膜基底
202:第二偏振層
203:液晶配向膜
300:光調變層
400:間隔件
G:胞元間隙
Claims (15)
- 一種光調變裝置,包括:第一聚合物膜基底,其中在其第一表面上形成有黏合層或壓敏黏合層,且在其第二表面上設置有第一偏振層;以及第二聚合物膜基底,其中在其第一表面上形成有液晶配向膜,且在其第二表面上設置有第二偏振層,其中所述第一聚合物膜基底與所述第二聚合物膜基底被設置成使得所述第一表面彼此面對,且相對設置的所述第一聚合物膜基底與所述第二聚合物膜基底之間存在含有液晶化合物的光調變層,且相對設置的所述第一聚合物膜基底與所述第二聚合物膜基底之間的間隔由四方隔板間隔件維持,且所述第一聚合物膜基底及所述第二聚合物膜基底中的每一者的慢軸與所述四方隔板間隔件的每一側在彼此成-25度至25度範圍內或者在彼此成65度至115度範圍內。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述四方隔板間隔件是正方形或矩形隔板間隔件。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述第一偏振層及所述第二偏振層中的每一者的吸收軸與所述四方隔板間隔件的每一側在彼此成-25度至25度範圍內或者在彼此成65度至115度範圍內。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述第一偏振 層的吸收軸與所述第二偏振層的吸收軸彼此垂直。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述第一聚合物膜基底的所述慢軸與所述第二聚合物膜基底的所述慢軸彼此水平。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述第一聚合物膜基底及所述第二聚合物膜基底各自對於550奈米的波長具有500奈米或大於500奈米的面內相位差。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述光調變裝置被設計成使得所述光調變層中的所述液晶化合物的初始定向是垂直定向狀態,且所述垂直定向狀態能夠藉由施加外部訊號而改變為水平定向狀態。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述光調變層更包含手性摻雜劑。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述光調變層具有20微米或小於20微米的厚度。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述黏合層或所述壓敏黏合層包含具有垂直定向力的黏合劑。
- 如請求項10所述的光調變裝置,其中所述具有垂直定向力的所述黏合劑是矽酮黏合劑。
- 如請求項10所述的光調變裝置,其中所述具有垂直定向力的所述黏合劑是固體黏合劑、半固體黏合劑、彈性黏合劑或液體黏合劑。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中所述第一聚合物膜基底上未形成所述液晶配向膜。
- 如請求項1所述的光調變裝置,其中導電層各自形成於所述黏合層或所述壓敏黏合層與所述第一聚合物膜基底之間以及所述液晶配向膜與所述第二聚合物膜基底之間。
- 一種車輛,包括:車輛本體,其中形成有一或多個開口;以及如請求項1所述的光調變裝置,安裝於所述一或多個開口上。
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