TWI810524B - 偏光變色膜片、鏡片及眼鏡 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種偏光變色膜片、包含該偏光變色膜片或一波長選擇結構的鏡片及配置該鏡片的眼鏡。偏光變色膜片包括配向膜，具有複數條平行溝槽，且溝槽朝第一方向延伸；液晶層設置於配向膜，液晶層包括複數個液晶分子，液晶分子係容置於溝槽，且液晶分子的長軸係平行於第一方向；光致變色材，鋪設於液晶分子的表面。偏光變色膜片容許垂直第一方向偏振的偏振光通過且光致變色材吸收光的至少一成分光而可逆地改變顏色，因而具有偏光片般的作用。而波長選擇結構包括液晶分子、染料及膠層，液晶分子及染料分佈在膠層中。
Description
本發明係有關於光學膜片的技術領域，特別是有關於一種波長選擇結構、偏光變色膜片、包含該偏光變色膜片或波長選擇結構的鏡片及配置該鏡片的眼鏡。
眼鏡是日常生活常用的物品，眼鏡除了矯正視力的作用之外，也可以減弱陽光對眼睛造成的不適或傷害。可減弱陽光的眼鏡的其中一種方式是配置永久性深色鏡片的太陽眼鏡，此深色鏡片通常還具有在觀看鏡片的視角不同時，可以看到反射光譜改變所呈現顏色改變的變色效果，實務上例如以模具或電漿製作微結構化表面以獲致變色效果。可減弱陽光的眼鏡的另外一種方式是現有市售的可遮蔽陽光的眼鏡，其包括分別配置摻雜光致變色材料鏡片的眼鏡(如第1A圖所示)以及配置偏光片P的眼鏡(如第1B圖所示)。
但是就這些現有的可減弱陽光的眼鏡而言，配置永久性深色鏡片的太陽眼鏡不適合在室內使用，而使用模具或電漿製作微結構化表面的製程繁瑣且分別會有模具經時磨損導致品質問題與更換模具的成本增加、產能降低的問題，以及電漿耗費大量電能的成本問題。具有光致變色材鏡片的眼鏡雖然可以吸收紫外光，但是一旦使用者進入室內，光致變色材在紫外光消失後的逆向反應(回復透明狀)需要一段時間才能完成，此時由於鏡片仍然呈現深色，會造成光線不足，使用者無法明視的問題。另外，具有偏光鏡片的眼鏡雖然可以減弱光線強度，但是其無法阻擋有害的紫外光。而將前述偏光片貼合於前述光致變色材料鏡片則會增加鏡片的厚度與重量，這反而會造成人體鼻樑的負擔。
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種波長選擇結構、一種偏光變色膜片、一種包含該偏光變色膜片或該波長選擇結構的鏡片、一種配置該鏡片的眼鏡。本發明提供之波長選擇結構基於漫反射機理，隨著觀看視角的改變會使反射光譜發生改變而呈現顏色改變的變色效果，因此本發明的波長選擇結構的表面不需要製作微結構，其製程簡單且成本低。本發明的偏光變色膜片於單一膜片即可同時減弱陽光的強度(利用偏光功能)並有效地阻擋陽光中的紫外光(利用光致變色功能)，提供使用者多種防護的功能。由本發明的偏光變色膜片或波長選擇結構所製成的鏡片及眼鏡，也同樣地提供使用者多重防護的功能及美觀，因而不會增加鏡片的厚度與重量，更不會造成人體鼻樑的負擔。
本發明的一種偏光變色膜片，其包括：一配向膜，具有複數條平行溝槽，且複數條該溝槽朝一第一方向延伸；一液晶層，設置於該配向膜，該液晶層包括複數個液晶分子，複數個該液晶分子係容置於複數條該溝槽，且複數個該液晶分子的複數個長軸係平行於該第一方向；以及一光致變色材，鋪設於複數個該液晶分子的表面並與液晶分子的表面接觸。
在另一實施例中，該光致變色材是由複數個光致變色顆粒所構成。
在另一實施例中，該光致變色材形成一光致變色材層且覆蓋在複數個該液晶分子的表面。
在另一實施例中，偏光變色膜片更包括一第一保護層以及一第二保護層，該配向膜、該液晶層以及該光致變色材夾設於該第一保護層與該第二保護層之間。
在另一實施例中，該第一保護層與該第二保護層為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose Film，TAC)。
在另一實施例中，第一保護層與第二保護層為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose Film，TAC)。
在另一實施例中，該偏光變色膜片更包括一第一膠層以及一第二膠層，該第一膠層接合該第一保護層與該液晶層，該第二膠層接合該第二保護層與該配向膜。
在另一實施例中，當一光通過該偏光變色膜片後產生沿該第一方向偏振的偏振光，且該光致變色材吸收該光的至少一成分光而可逆地改變該光致變色材的顏色。
在另一實施例中，該配向膜、該液晶層以及該光致變色材形成一光柵。
本發明也提供一種波長選擇結構，其包括：複數個液晶分子、一染料及一膠層，複數個該液晶分子及該染料係分佈在該膠層中。
在另一實施例中，呈橢球狀之複數個該液晶分子的複數個長軸成無方向性分佈。
在另一實施例中，所述無方向性分佈係指將該波長選擇結構投影於一個二維平面，而複數個該液晶分子的複數個該長軸於該二維平面上的投影係雜亂或隨機地以各方向延伸。
在另一實施例中，該波長選擇結構更包含一底色層設置於該膠層的下方或下表面。
本發明也提供一種鏡片，其包括一透明基材以及前述之偏光變色膜片或波長選擇結構。偏光變色膜片或波長選擇結構以曲率貼合的方式接合於透明基材。
本發明也提供一種眼鏡，其包括一鏡架以及至少一前述之鏡片，鏡片安裝於鏡架。
請參閱第2圖，其表示本發明的偏光變色膜片的一實施例。本發明的偏光變色膜片100的一實施例包括一配向膜10、一液晶層20以及一光致變色材30。配向膜10具有複數條平行溝槽11，且複數條該溝槽11朝一第一方向D延伸。液晶層20設置於配向膜10，液晶層20包括複數個液晶分子21，複數個該液晶分子21係容置於複數條該溝槽，且複數個該液晶分子21的長軸d(第4A圖)係平行於第一方向D。光致變色材30係鄰接於複數個該液晶分子21設置。光L通過偏光變色膜片100後產生大部分垂直第一方向D偏振的偏振光PL且光致變色材30吸收光的至少一成分光而可逆地改變顏色；更詳細地說，光L通過偏光變色膜片100後讓大部分垂直第一方向D偏振的偏振光PL通過，以及少部分沿第一方向D偏振的偏振光PL通過，而其他方向之偏振光則不會通過(參見第3圖)。換言之，本發明的偏光變色膜片100設置一配向膜10，在配向膜10上形成複數條平行溝槽11，液晶分子21設置在配向膜10上，而且液晶分子21成橢球狀，其長軸d平行於溝槽11的延伸方向(第一方向D)排列。
在本實施例中，配向膜10可以是以有機材料聚亞醯胺形成具有多個平行溝槽的配向膜10。液晶分子21可由配向膜10的溝槽11限定其排列方向，藉此使液晶分子21的排列方向整齊一致，一般是使液晶分子21的長軸d沿配向膜10的溝槽的延伸方向(第一方向D)排列，如第3圖及第4A圖所示。
光致變色材30是可以吸收一定波長的成分光而產生變色，最常見的是從原本透明而在吸收紫外光後變成深色。本發明的光致變色材可以是有機或無機材料，無機的光致變色材例如鹵化銀(AgX)，有機的光致變色材例如螺毗喃類、俘精酸醉類或二芳基乙烯類。而由於光致變色材30可以吸收紫外光，可以阻擋紫外光對眼睛產生傷害。本發明的光致變色材30設置在液晶層20。如第4A圖所示，光致變色材30呈複數個光致變色顆粒所構成的粉末狀且與複數個該液晶分子21一起設置在平行地複數條該溝槽11中。即兩相鄰的液晶分子21間配置有光致變色材30，或光致變色材30設置在配向膜10的溝槽11中且圍繞液晶分子21，或光致變色材30呈粉末狀且鋪設於液晶分子21的表面上並與液晶分子21的表面接觸，即粉末狀的光致變色材30形成一光致變色材層且覆蓋在液晶分子21的表面上並與液晶分子21的表面接觸。
請再度參閱第3圖，當光L由下往上通過偏光變色膜片100時，位於液晶分子21之下表面211(第4A圖，液晶分子靠近溝槽底部的表面)的光致變色材30會先吸收光而變成深色(例如黑色)，接著這使得沿配向膜10的溝槽的延伸方向(第一方向D)排列的同一溝槽中相鄰的兩個液晶分子21形成光柵，光L大部分無法從兩個液晶分子21穿過，因此光大部分只能以垂直第一方向D偏振的偏振光從相鄰的兩個液晶分子21之間通過，而仍然有少部分沿第一方向D偏振的偏振光通過，而其他方向之偏振光則不會通過。即使有少部分的光穿過液晶分子21之下表面211而抵達液晶分子21之上表面212(第4A圖，液晶分子遠離溝槽底部的表面)，則位於液晶分子21之上表面212的光致變色材30也會吸收此少部分的光而也變成深色(例如黑色)，這更確保後續的光不會穿過液晶分子21而抵達偏光變色膜片100的上方。如此，光L由下往上通過偏光變色膜片100之後，大部分呈現以垂直第一方向D偏振的偏振光。換言之，由於配向膜10具有複數條平行溝槽11，且液晶層20的複數個該液晶分子21係容置於複數條該溝槽，複數條該溝槽11朝第一方向D延伸，且複數個該液晶分子21的長軸d係平行於第一方向D，複數個該液晶分子21由配向膜10的溝槽11限定其排列方向，複數個該液晶分子21的排列方向整齊一致，因此當光L由下往上通過偏光變色膜片100時，光致變色材30會吸收光而變成深色，以使得複數個該液晶分子21形成光柵G(第4B圖)，造成通過偏光變色膜片100的光為偏振光。也就是說，配向膜10、液晶層20以及光致變色材30形成光柵G。
另外，請回到第2圖，本發明的偏光變色膜片100更包括一第一保護層40以及一第二保護層50，配向膜10、液晶層20以及光致變色材30夾設於第一保護層40與第二保護層50之間。在本實施例中，第一保護層40覆蓋在液晶層20以及光致變色材30上，第二保護層50設置在配向膜10的底部。如此配向膜10、液晶層20以及光致變色材30夾設於第一保護層40與第二保護層50之間，除了保護配向膜10、液晶層20以及光致變色材30之外，也可以將液晶層20以及光致變色材30封裝在第一保護層40與第二保護層50之間。在本實施例中，第一保護層40與第二保護層50為三醋酸纖維素薄膜(Triacetate Cellulose Film，TAC)。
本發明的偏光變色膜片100更包括一第一膠層60以及一第二膠層70，第一膠層60接合第一保護層40與液晶層20，第二膠層70接合第二保護層50與配向膜10。第一膠層60與第二膠層70可預先分別塗佈於第一保護層40與第二保護層50，然後將第一保護層40及第一膠層60貼合於液晶層20，將第二保護層50與第二膠層70貼合於配向膜10，然後再以例如照射光線的方式使第一膠層60與第二膠層70固化。
請參閱第5圖，其表示本發明的偏光變色膜片100的製造方法。
在步驟S1中，先將液晶分子21與光致變色材30的粉末混合，或者將是光致變色材30的粉末鋪設在液晶分子21上。接著進入步驟S2。
在步驟S2中，將混合後的液晶分子21與光致變色材30的粉末塗佈在配向膜10上。接著進入步驟S3。
在步驟S3中，在第一保護層40上塗佈第一膠層60，在第二保護層50上塗佈第二膠層70，然後將第一保護層40及第一膠層60貼合於液晶層20，將第二保護層50與第二膠層70貼合於配向膜10，然後再以例如加熱或照射光線的方式使第一膠層60與第二膠層70固化。即形成本發明的偏光變色膜片100。接著進入步驟S4。
在步驟S4中，將偏光變色膜片100裁切成鏡片的形狀，例如符合眼鏡的鏡架的特定鏡框形狀，接著進入步驟S5。
在步驟S5中，將偏光變色膜片100與一透明基材進行曲率貼合的製程。曲率貼合的製程如下：將偏光變色膜片100及透明基材利用塑形製程形成曲面，接著使透明基材的表面形成一微結構，接著如第6圖所示，將偏光變色膜片100及透明基材200放置在一模具M1中，在偏光變色膜片100與透明基材200之間放置黏膠材A，利用模具M1、M2將偏光變色膜片100與透明基材200壓合，最後以例如加熱或照光的方式使黏膠材A固化，而使偏光變色膜片100與透明基材200接合而得到本發明的鏡片。
在另一實施例中，也可以省略步驟S4，直接從步驟S3進入步驟S5，即不將偏光變色膜片100裁切成鏡片的形狀。
請參閱第7圖，本發明還提供一種波長選擇結構300，波長選擇結構300包含前述複數個液晶分子21、染料80及膠層90，複數個液晶分子21及染料80係分佈在膠層90中，呈橢球狀之複數個液晶分子21的複數個長軸d成無方向性分佈，所述無方向性分佈係指將波長選擇結構300投影於一個二維平面(圖未繪出)，而複數個液晶分子21的複數個長軸d於二維平面上的投影係雜亂或隨機地以各方向延伸。波長選擇結構300更可以包含一底色層B設置於膠層90的下方或下表面，底色層B的顏色為深色，例如黑色或藍色，底色層B也可以是透明。波長選擇結構300可以被裁切成鏡片的形狀，例如符合眼鏡的鏡架的特定鏡框形狀，接著使波長選擇結構300與透明基材200以前述曲率貼合的方式接合而得到本發明的鏡片。請參閱第8圖，波長選擇結構300具有如下性質：基於漫反射機理，所發生之反射係為角度相關(angle-dependent)的，也就是說，視角θ發生改變會使反射光譜發生改變。視角θ是反射光與法線所形成的夾角，法線則是垂直於膠層90的虛擬線。
本發明的本發明的偏光變色膜片同時設置液晶層及光致變色材。液晶層可以如偏光片般容許大部分垂直第一方向或液晶分子長軸偏振的偏振光通過，以及少部分沿第一方向或液晶分子長軸偏振的偏振光通過，而其他方向之偏振光則不會通過，因而其具有偏光片般的作用。另外，光致變色材可吸收某些特定波長的光而產生變色的效果，例如吸收紫外光，這樣光致變色材可以阻擋紫外光避免傷害人體。因此使用本發明的偏光變色膜片製成的鏡片及眼鏡可以對人體提供多重的防護作用。本發明提供之波長選擇結構基於漫反射機理，隨著觀看視角的改變會使反射光譜發生改變而呈現顏色改變的變色效果，因此本發明的波長選擇結構的表面不需要製作微結構，其製程簡單且成本低。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的”第一”、”第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
10:配向膜
11:溝槽
20:液晶層
21:液晶分子
211:下表面
212:上表面
30:光致變色材
40:第一保護層
50:第二保護層
60:第一膠層
70:第二膠層
80:染料
90:膠層
100:偏光變色膜片
200:透明基材
300:波長選擇結構
M1、M2:模具
A:黏膠材
B:底色層
D:第一方向
d:長軸
G:光柵
L:光
P:偏光片
PL:偏振光
θ:視角
S1~S5:步驟
第1A圖為一種現有的眼鏡的立體圖。
第1B圖為另一種現有的眼鏡的立體圖。
第2圖為本發明的偏光變色膜片的一實施例的示意圖。
第3圖為液晶分子改變光的偏振方向的示意圖。
第4A圖為本發明的偏光變色膜片的光致變色材與液晶分子配置的一實施例。
第4B圖為本發明的配向膜、液晶層及光致變色材形成光柵的示意圖。
第5圖為本發明的偏光變色膜片的製造方法的流程圖。
第6圖為本發明的偏光變色膜片與透明基材進行曲率貼合而製作鏡片的示意圖。
第7圖為本發明的波長選擇結構的結構示意圖。
第8圖為本發明的波長選擇結構基於漫反射機理的入射光與反射光路徑圖。
10:配向膜
11:溝槽
20:液晶層
21:液晶分子
30:光致變色材
40:第一保護層
50:第二保護層
60:第一膠層
70:第二膠層
100:偏光變色膜片
D:第一方向
Claims (10)
- 一種偏光變色膜片，其包括：一配向膜(10)，具有複數條平行溝槽(11)，且複數條該溝槽(11)朝一第一方向(D)延伸；一液晶層(20)，設置於該配向膜(10)，該液晶層(20)包括複數個呈橢球狀之液晶分子(21)，複數個該液晶分子(21)係容置於複數條該溝槽(11)，且複數個該液晶分子(21)的複數個長軸(d)係平行於該第一方向(D)；以及一光致變色材(30)，鋪設於複數個該液晶分子(21)的表面並與複數個該液晶分子(21)的表面接觸。
- 如請求項1所述之偏光變色膜片，其中該光致變色材(30)是由複數個光致變色顆粒所構成。
- 如請求項2所述之偏光變色膜片，其中該光致變色材(30)形成一光致變色材層且覆蓋在複數個該液晶分子(21)的表面。
- 如請求項3所述之偏光變色膜片，該偏光變色膜片(100)更包括一第一保護層(40)以及一第二保護層(50)，該配向膜(10)、該液晶層(20)以及該光致變色材(30)夾設於該第一保護層(40)與該第二保護層(50)之間。
- 如請求項4所述之偏光變色膜片，其中該第一保護層(40)與該第二保護層(50)為三醋酸纖維素薄膜。
- 如請求項4所述之偏光變色膜片，該偏光變色膜片(100)更包括一第一膠層(60)以及一第二膠層(70)，該第一膠層(60)接合該第一保護 層(40)與該液晶層(20)，該第二膠層(70)接合該第二保護層(50)與該配向膜(10)。
- 如請求項1所述之偏光變色膜片，其中當一光(L)通過該偏光變色膜片(100)後產生沿該第一方向(D)偏振的偏振光(PL)，且該光致變色材(30)吸收該光(L)的至少一成分光而可逆地改變該光致變色材(30)的顏色。
- 如請求項7所述之偏光變色膜片，其中該配向膜(10)、該液晶層(20)以及該光致變色材(30)形成一光柵(G)。
- 一種鏡片，其包括：一透明基材(200)；以及一如請求項1所述之偏光變色膜片(100)；其中，該偏光變色膜片(100)以曲率貼合的方式接合於該透明基材(200)。
- 一種眼鏡，其包括：一鏡架；以及至少一如請求項9所述之鏡片，該鏡片安裝於該鏡架。
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|---|---|
| TW (1) | TWI810524B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWM508693U (zh) * | 2015-04-02 | 2015-09-11 | Shuoyan Optics Ltd Company | 鏡片結構 |
| CN105527725A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-04-27 | 方季群 | 一种液晶显示温度变化的艺术眼镜 |
| US20190056604A1 (en) * | 2016-09-09 | 2019-02-21 | Ching-Lai Tsai | Eye-protective shade for augmented reality smart glasses |
| CN111596483A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-28 | 安徽帝显电子有限公司 | 一种变色液晶导光膜及其生产方法 |
| CN112313210A (zh) * | 2018-05-28 | 2021-02-02 | 光学转变有限公司 | 具有降低的温度依赖性的光致变色茚并稠合的萘并吡喃化合物 |
-
2021
- 2021-02-05 TW TW110104568A patent/TWI810524B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN111596483A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-28 | 安徽帝显电子有限公司 | 一种变色液晶导光膜及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202232148A (zh) | 2022-08-16 |
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