調光結構的製作方法
2023-06-08 18:32:31 1
專利名稱：調光結構的製作方法
技術領域：
本發明有關於一種光學薄膜結構，尤其是涉及一種可調控光線量及顏色的調光結構。
背景技術：
由於智能型玻璃具有減少熱輻射以節省能源的優點，現已廣泛運用於辦公室、住宅、綠色建築及大型商業場所等區域。智能型玻璃所使用的塗層依照其調節方式可分為靜態型及動態型。靜態型智能型玻璃包含以下幾類金屬氧化物塗層、光致變色(Photochromic)塗層及溫致變色薄膜(Thermochromic film)。金屬氧化物塗層利用金屬化合物的特性讓可見光穿透，同時反射紅外光及遠紅外光輻射以阻擋熱量的傳遞，但缺點是入射光穿透率較低。為了改善此缺點需加入高折射性材料，因此這類型的智能型玻璃成本較高。光致變色(Photochromic)塗層是採用光敏感性且可逆的化學材料,例如氯化銀(Sliver chloride,AgCl)，但這些光敏感材料的變色速度較緩慢，故目前只用於太陽眼鏡。而溫致變色薄膜(Thermochromic film)是由兩片具有垂直吸收軸的偏光膜及位於兩偏光膜間的液晶層所組成，該液晶層中的液晶分子對溫度極具敏感性，故在高溫時液晶分子會呈現等向性(Isotropic)的特性，因此在高溫環境下可有效降低入射光的穿透。更進一步的，請參照圖1A，為現有技術中溫致變色薄膜100的剖面結構示意圖。溫致變色薄膜100，其包含第一偏光膜110、液晶層120及第二偏光膜130。圖1B為圖1A所不的偏光膜的軸向不意圖。第一偏光膜110具有第一吸收軸110A,而第二偏光膜130具有第二吸收軸130A，其中第一吸收軸IlOA與第二吸收軸130A相互垂直。如圖1B所示，第一吸收軸IlOA相對於水平線於實質上呈0度，第二吸收軸130A相對於水平線於實質上呈90度。接著，請一併參照圖1A及圖1B。溫致變色薄膜100於常溫環境下時，入射光從第一偏光膜110穿透而形成90度偏振光,藉由液晶層120中的液晶排列,將90度偏振光轉變成0度偏振光，最後穿透第二偏光膜130。當上述習知的溫致變色薄膜處於高溫環境時，液晶層120受到溫度影響，液晶分子不再作有序排列而轉變為等向性(Isotropic)，因此在高溫環境下，液晶層120無法有效地將所有的90度偏振光轉為0度偏振光，只有部分光線可以穿透第二偏光膜130，從而達到減少光線穿透的功效。由上述可知，習知溫致變色薄膜所需的兩片偏光膜，其吸收軸需呈垂直，故生產時只能先將偏光膜裁切至預定尺寸，再以片貼得製程方式進行生產。因此，此類型的溫致變色薄膜受到偏光膜的卷料幅寬及貼合技術的限制，不易進行大規模生產。
發明內容
為了解決現有技術中溫致變色薄膜大規模生成受限的問題，本發明提出一種可達到卷對卷(Roll to Roll)的大規模生產的調光結構。
本發明提供了一種調光結構,其包含第一偏光膜；相位延遲膜，其設置於該第一偏光膜之上；高分子分散型液晶薄膜，其設置於該相位延遲膜之上；以及第二偏光膜，其設置於該高分子分散型液晶薄膜之上；其中，該第一偏光膜與該第二偏光膜的吸收軸角度相同，該第一偏光膜、該第二偏光膜的吸收軸與該相位延遲膜的慢軸的夾角呈45度，且該相位延遲膜的慢軸與該高分子分散型液晶薄膜的配向方向垂直。作為可選的方案，該第一偏光膜包含第一偏光子及第一外保護膜，其中該第一外保護膜設置於該調光結構的最外側。優選的，該相位延遲膜設置於該第一偏光子與該高分子分散型液晶薄膜之間。作為可選的方案，該第一偏光膜更包含第一內保護膜，其中，該第一內保護膜設置於該相位延遲膜與該第一偏光子之間。作為可選的方案，該第二偏光膜包含第二偏光子及第二外保護膜，其中，該第二外保護膜設置於該調光結構的另一最外側。優選的，該高分子分散型液晶薄膜設置於該相位延遲膜與該第二偏光子之間。作為可選的方案，該第二偏光膜更包含第二內保護膜，其中該第二內保護膜設置於該聞分子分散型液晶薄膜與該第二偏光子之間。優選的，該高分子分散型液晶薄膜與該相位延遲膜的平面內相位延遲值RO相同。優選的，該相位延遲膜的平面內相位延遲值RO範圍介於200nm至2500nm之間。優選的，該高分子分散型液晶薄膜由熱致型液晶及熱塑性樹脂所組成。優選的，在上述的調光結構中該保護膜是由聚對苯二甲酸二乙酯、聚碳酸酯、三醋酸纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯和環烯烴聚合物中任意一種或者多種物質所組成。與現有技術相比，本發明的實施例所提出的調光結構的第一偏光膜及第二偏光膜具有相同的吸收軸角度，有助於製程中可直接進行卷對卷(Roll to Roll)的大規模生產，並於裁切時大幅提高偏光膜的利用率。在本發明的部分實施例中，更可依據不同客戶需求調整入射至室內光線的顏色，並且進一步的可以貼覆於透明的硬質基板上，例如玻璃、太陽眼鏡或汽車玻璃等以達到調控光線量的功效。
圖1A為現有技術中溫致變色薄膜的剖面結構示意圖。圖1B為圖1A中偏光膜的軸向示意圖。圖2A為本發明一實施例中調光結構200的剖面結構示意圖。圖2B為圖2A中薄膜的軸向示意圖。圖3為本發明另一實施例中調光結構300的剖面結構示意圖。圖4為本發明又一實施例中調光結構400的剖面結構示意圖。
具體實施例方式為使對本發明的目的、構造、特徵、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。請參照圖2A，為本發明一較佳實施例中調光結構200的剖面結構示意圖。調光結構200包含第一偏光膜210、相位延遲膜220、高分子分散液晶薄膜230以及第二偏光膜240。其中，相位延遲膜220設置於第一偏光膜210之上，高分子分散液晶薄膜230設置於相位延遲膜220之上，且第二偏光膜240設置於高分子分散液晶薄膜230之上。相位延遲膜220具有一平面內相位延遲值Rtl(in-plane retardation),其定義的公式如下R0= (Nx-Ny) dNx :為相位延遲膜於平面內慢軸方向(X方向)的折射率，Ny :為垂直於相位延遲膜平面內(y方向)的折射率，d :為相位延遲膜的厚度。在本實施例中，相位延遲膜220的平面內相位延遲值Rtl與高分子分散液晶薄膜230的平面內相位延遲值相同，其Rtl值的範圍在200nm至2500nm之間，故調光結構200可調控的顏色種類相當多，例如紅色、粉紅、黃色，橘色、綠色、藍色、灰色或其間的顏色。在本發明一實施例中，相位延遲膜230的平面內相位延遲值為275nm，為一種黑色的調光結構。高分子分散液晶薄膜230由高分子樹脂及液晶材料所組成。其中，高分子樹脂為一種熱塑性樹脂(Thermosetting resin),例如可以為聚烯類(Polyolefin)、聚乙烯(Polyethylene)、聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)、聚苯乙烯(Polystyrene)、聚碳酸酯(Polycarbonate)、丙烯酸樹脂(Acrylic acidresin)、聚酯(Polyester)、聚醯胺(Polyamide)、聚胺酯(Polyurethane)或其任意組合所形成的組合物。而液晶材料為一種熱致型液晶(Thermotropic LiquidCrystal),熱致型液晶會因溫度的變化產生相變,且其依照液晶分子結構及排列方式可分為向列型液晶(Nematic LC)、層列型液晶(Sematic LC)和膽固醇型液晶(Cholesteric LC)。本發明所舉例的內容只是用以對本發明作詳細說明，並不以此為限。目前製備高分子分散液晶薄膜的主要方法有溫度分相法(Temperatureinducedphase separat ion, TIPS)、溶劑分相法(Solvent induced phase separation, SIPS)、聚合物分相法(Polymerization induced phase separation, PIPS)、微膠囊分散法(Microencapsulation process,MP)或空穴法。然而本發明所使用的高分子分散液晶薄膜並不局限於上述製作方式。圖2B為圖2A中調光結構的軸向不意圖。其中第一偏光膜210具有第一吸收軸210A，第二偏光膜240具有第二吸收軸240A，且第一吸收軸210A與第二吸收軸240A具有相同的吸收軸角度。在本實施例中，第一吸收軸210A、第二吸收軸240A相對於水平線實質上皆呈0度。根據本發明的另一實施例，第一吸收軸210A與第二吸收軸240A相對於水平線實質上可以皆呈90度。在圖2B中，相位延遲膜220具有一光學慢軸220S，第一吸收軸210A、第二吸收軸240A與光學慢軸220S的夾角呈45度。根據本發明的一實施例，光學慢軸220S相對於水平線實質上呈45度。在圖2B中，高分子分散液晶薄膜230的液晶分子具有一配向方向230L,其與光學慢軸220S垂直。根據本發明的一實施例，配向方向230L相對於水平線實質上呈-45度。接著，請一併參閱圖2A及圖2B以說明本發明所提出的調光結構的實際作用方式。當圖2B所示的調光結構處於常溫環境時，入射光從第一偏光膜210穿透而形成一O度線偏振光。接著，穿透具+45度光學慢軸220S的相位延遲膜220，接著再穿過具有-45度配向方向230L的高分子分散液晶薄膜230。因相位延遲膜220的慢軸角度220S與高分子分散液晶薄膜230的配向方向230L相垂直且兩者具有相同的平面內相位延遲值，因此可相互抵消對光線的影響力，故光線仍維持0度線偏振光狀態，最後穿透第二偏光膜240。當圖2A所示的調光結構處於高溫環境時，高分子分散液晶薄膜230中的液晶材料會受到溫度影響，轉變為等向性的排列，故無法與相位延遲膜220相互抵消，也就是說在穿透第二偏光膜240之前，光線無法有效地轉變回0度線偏振光。因此，最後穿透第二偏光膜240的光線量會減少，從而達到高溫下調控光線量的功效。並且，藉由改變相位延遲膜220的平面內相位延遲值Rtl,還可調整入射至室內光線的顏色。此外，高分子分散液晶薄膜230中的液晶材料會於高溫環境下轉變為等向性的排列。值得注意的是，上述「高溫環境」的定義會依照所使用液晶分子種類的不同而有差異。圖3為本發明另一較佳實施例中調光結構300的剖面結構示意圖。調光結構300包含第一偏光膜310 ;相位延遲膜320,設置於第一偏光膜310之上；高分子分散液晶薄膜330，設置於相位延遲膜320之上；第二偏光膜340，設置於高分子分散液晶薄膜330之上。並且，第一偏光膜310包含第一偏光子312以及第一外保護膜311,第一外保護膜311位於調光結構300的最外側。第二偏光膜340更包含第二偏光子341以及第二外保護膜342，第二外保護膜342相對於第一外保護膜311位於調光結構300的另一最外側。上述保護膜311及342為透明的軟性基板，其可以是由聚對苯二甲酸二乙酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚碳酸酉旨(polycarbonate, PC)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose, TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)和環烯烴聚合物(cyclo-olefin polymer, COP)中任意一種或多種物質所製成。此外,保護膜311及342更具有硬塗層功能(Hard-coating)、抗紫外線功能(Ant1-UV)、抗反射功能(Ant1-reflection)、抗眩功能(Ant1-glare)、抗紅外線功能(Ant1-1R),或其任意組合的多重功能。除上述實施例以外，還請再參照圖4，為本發明又一較佳實施例中調光結構400的剖面結構不意圖。調光結構400包含第一偏光膜410 ;相位延遲膜420,設置於第一偏光膜410之上；高分子分散液晶薄膜430，設置於相位延遲膜420之上；以及第二偏光膜440，設置於高分子分散液晶薄膜430之上。第一偏光膜410包含第一外保護膜411、第一偏光子412以及第一內保護膜413,第一外保護膜411及第一內保護膜413分別設置於第一偏光子412的兩側。第二偏光膜440包含第二內保護膜441、第二偏光子442以及第二外保護膜443，第二內保護膜441及第二外保護膜443分別設置於第二偏光子442的兩側。第一外保護膜411、第二外保護膜443、第一內保護膜413及第二內保護膜443為透明軟性基板，例如可以是由聚對苯二甲酸二乙酯(polyethyleneterephthalate,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)和環烯經聚合物(cyclo-olefin polymer,COP)中任意一種或多種物質所組成。並且上述的透明軟性基板更具有硬塗層功能(Hard-coating)、抗紫外線功能(Ant1-UV)、抗反射功能(Ant1-reflection)、抗眩功能(Ant1-glare)、抗紅外線功能(Ant1-1R),或其任意組合的多重功能。
第一偏光子312及412、第二偏光子341及442為聚乙烯醇薄膜(PolyvinylAlcohol Film, PVA)0根據本發明的一實施例，偏光子是將聚乙烯薄膜浸泡於具有碘(Iodine, I2)、碘化鉀(Potassiumlodide, KI)及硼酸(Boric Acid)白勺水溶液中，進行延伸及染色以達到偏光的特性。根據本發明的另一實施例，偏光子是利用染料以達到偏光的之效果。由於圖3與圖4所示的調光結構300及400的作用方式與上述圖2A中調光結構200相同，故於此不再贅述。現有技術中溫致變色薄膜的第一偏光膜與第二偏光膜的吸收軸角度需相互垂直，導致生產時只能先將偏光膜裁切至預定尺寸，再以片貼進行生產。而本發明的實施例所提出的調光結構的第一偏光膜及第二偏光膜具有相同的吸收軸角度，有助於製程中可直接進行卷對卷(Roll to Roll)的大規模生產，並於裁切時大幅提高偏光膜的利用率。在本發明的部分實施例中，更可依據不同客戶需求調整入射至室內光線的顏色，並且進一步的可以貼覆於透明的硬質基板上，例如玻璃、太陽眼鏡或汽車玻璃等以達到調控光線量的功效。本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的範例。必需指出的是，已揭露的實施例並未限制本發明的範圍。相反地，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，均屬本發明的專利保護範圍。
權利要求
1.一種調光結構，其特徵在於包含 第一偏光膜； 相位延遲膜，其設置於該第一偏光膜之上； 高分子分散型液晶薄膜，其設置於該相位延遲膜之上；以及 第二偏光膜，其設置於該高分子分散型液晶薄膜之上； 其中，該第一偏光膜與該第二偏光膜的吸收軸角度相同，該第一偏光膜、該第二偏光膜的吸收軸與該相位延遲膜的慢軸的夾角呈45度，且該相位延遲膜的慢軸與該高分子分散型液晶薄膜的配向方向垂直。
2.如權利要求1所述的調光結構，其特徵在於該第一偏光膜包含第一偏光子及第一外保護膜，其中該第一外保護膜設置於該調光結構的最外側。
3.如權利要求2所述的調光結構，其特徵在於該相位延遲膜設置於該第一偏光子與該聞分子分散型液晶薄膜之間。
4.如權利要求2所述的調光結構，其特徵在於該第一偏光膜更包含第一內保護膜，其中，該第一內保護膜設置於該相位延遲膜與該第一偏光子之間。
5.如權利要求1所述的調光結構，其特徵在於該第二偏光膜包含第二偏光子及第二外保護膜，其中，該第二外保護膜設置於該調光結構的另一最外側。
6.如權利要求5所述的調光結構，其特徵在於該高分子分散型液晶薄膜設置於該相位延遲膜與該第二偏光子之間。
7.如權利要求5所述的調光結構，其特徵在於該第二偏光膜更包含第二內保護膜，其中該第二內保護膜設置於該高分子分散型液晶薄膜與該第二偏光子之間。
8.如權利要求1所述的調光結構，其特徵在於該高分子分散型液晶薄膜與該相位延遲膜的平面內相位延遲值RO相同。
9.如權利要求8所述的調光結構，其特徵在於該相位延遲膜的平面內相位延遲值RO範圍介於200nm至2500nm之間。
10.如權利要求1所述的調光結構，其特徵在於該高分子分散型液晶薄膜由熱致型液晶及熱塑性樹脂所組成。
11.如權利要求2、4、5、7中任意一項所述的調光結構，其特徵在於該保護膜是由聚對苯二甲酸二乙酯、聚碳酸酯、三醋酸纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯和環烯烴聚合物中任意一種或者多種物質所組成。
全文摘要
本發明提供一種調光結構，其包含:第一偏光膜；相位延遲膜，其設置於該第一偏光膜之上；高分子分散型液晶薄膜，其設置於該相位延遲膜之上；以及第二偏光膜，其設置於該高分子分散型液晶薄膜之上；其中，該第一偏光膜與該第二偏光膜的吸收軸角度相同，該第一偏光膜、該第二偏光膜的吸收軸與該相位延遲膜的慢軸的夾角呈45度，且該相位延遲膜的慢軸與該高分子分散型液晶薄膜的配向方向垂直。本發明提出的調光結構的第一、第二偏光膜具有相同的吸收軸角度，有助於製程中直接進行卷對卷的大規模生產，並提高偏光膜裁切時的利用率;還可以改變外界光線入射後的顏色；另外，更是可以直接貼覆於一些透明的硬質基板上，從而達到調控光線量的功效。
文檔編號G02F1/1335GK103064216SQ20121049886
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月29日 優先權日2012年11月29日
發明者黃獻頤 申請人:明基材料有限公司, 明基材料股份有限公司