TWM524260U - 透明光學裝置 - Google Patents
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Description
本創作係有關一種透明光學裝置，尤其是一種以高分子分散液晶結構層結合電致變色結構層之透明光學裝置。
一種習用的高分子分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal; PDLC)，利用異方性液晶微滴均勻分布於高分子中，典型的如正介異方性液晶在常態下該液晶均勻分散於環境高分子間，各該異方性液晶微滴無特定指向分布，此時經由異方性液晶微滴之光透射出來與環境高分子折射率無法匹配，則入射光會受到很多介面存在，光線嚴重散射，光透過率低，若提供一特定電場藉由該電場之形成，正介異方性液晶微滴會沿電場順向排列，此時透過正介異方性液晶之光與環境高分子可以同向匹配，大部分光可以順向穿透，光透過率提高，藉此原理將利用透明基板如導電玻璃將PDLC封裝於其中，利用電場的變化(開關)，使該透明基板呈現透明或不透明(霧化)的效果即市場常稱之謂智能(智慧)窗(Smart Windows)。如，應用於綠能建材如室外型窗戶之智慧化遮光控制或是室內隱私需要之光學透過控制。
此外近年一種電致變色(electrochromic；EC)元件，係指使用一種可還原的物質及一種可氧化的物質作為一對氧化還原物質，兩者都為無色或只有些許顏色，在電壓的影響下，其中一種物質被還原而另一種物質被氧化，至少一種變成有顏色，當電壓關掉時，再度形成原來的氧化還原物質，產生顏色消失或變淡。電致變色材料可以是液態、膠體或聚合物，可藉兩導電基板(可以是透明或不透明)封裝後，提供一電壓進行顏色的變化，可應用於門窗或顯示器或是眼鏡，進一步可配合感應器，如，其可採取汽車後視鏡形式，其在行程期間，於夜晚可藉由所施加之電壓而變暗，藉此可防止因其他車輛之車前燈所造成之目眩。
以上兩種裝置均有其共通特性，可以利用透明導電基板封裝，封裝後再提供一電壓進行PDLC的透明或EC的演色性變化。
因此，本創作之主要目的，是將高分子分散液晶結構層與電致變色結構層整合形成一透明光學裝置，在整合後以提供一種新穎的智能窗結構，易於架設貼附於建物、車用或櫥櫃等，而且更使綠能用途之智能窗更具節能效果，如，應用於建築外牆，白天日照可以借高分子散液晶結構層及電致變色結構層控制日光照射之透光及光度強弱變化，更可提供各光色變化效果。
本創作之另一目的，在於本創作可應用於室內隔間或櫥櫃，提供隔間窗或櫥櫃玻璃窗進行透光控制(顯示)及訊息顯示變化效果。
為達上述之目的，本創作提供一種透明光學裝置，包括：一高分子分散液晶結構層及一電致變色結構層，係與外部的控制電路電性連結；其中，該高分子分散液晶結構層，包含：一透明基板、一透明導電層及一高分子分散液晶層。該透明基板係由一上透明基板及一下透明基板組成，於該上透明基板及該下透明基板的一側面設有一上硬化層及一下硬化層。該透明導電層係由一上透明導電層及一下透明導電層組成，該上透明導電層設於該上硬化層的一側面上及該下透明導電層設於該下硬化層的一側面上呈相對應，該上透明導電層及該下透明導電層可經蝕刻而形成一線路；該高分子分散液晶層設於該上透明導電層及該下透明導電層之間。該高分子分散液晶層可配合該透明導電層之線路而蝕刻圖案。該電致變色結構層，係設於該高分子分散液晶結構層的一側面上，包含：一第一軟性導電膠片及一電致變色層。該第一軟性導電膠片上具有一第一軟性透明膠片，一設於該第一軟性透明膠片一側面上的第一硬化層及一設於該第一硬化層一側面上的第一透明導電層，該第一透明導電層可經蝕刻而形成一線路。該電致變色層設於該第一透明導電層的一側面與該高分子分散液晶結構層之一側面之間。該電致變色層可配合該第一透明導電層之線路而蝕刻圖案，該電致變色至少包含一電致變色材料及一電解質所組成。以該控制電路控制該高分子分散液晶層及該電致變色層動作，使該高分子分散液晶層及該電致變色層做局部圖樣化透光、暗影或演色變化效果。
在本創作之一實施例中，該上透明基板及該下透明基板為透光塑料或透光玻璃基板。
在本創作之一實施例中，該透光塑料為聚乙烯對苯二甲酸酯、聚乙烯、聚醯亞胺、尼龍、聚氨酯或壓克力塑料。
在本創作之一實施例中，該上透明基板及該下透明基板厚度為10um~500um。
在本創作之一實施例中，該上硬化層及該下硬化層為壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或前述兩種以上材料之組合。
在本創作之一實施例中，該上硬化層及該下硬化層的厚度為500nm~50um。
在本創作之一實施例中，該上硬化層及該下硬化層的厚度為1um~5um。
在本創作之一實施例中，該上透明導電層及該下透明導電層為有機導體塗層、無機導體塗層或以前述兩種以上組合。
在本創作之一實施例中，該無機導體塗層為金屬或金屬氧化物。
在本創作之一實施例中，該有機導體塗層為奈米碳管、聚3,4-乙撑二氧噻吩或以前述兩種以上組合。
在本創作之一實施例中，該上透明導電層及該下透明導電層其厚度為5nm~50um。
在本創作之一實施例中，該上透明導電層及該下透明導電層厚度為100nm~10um。
在本創作之一實施例中，該高分子分散液晶層厚度為1um~100um。
在本創作之一實施例中，該高分子分散液晶層以高分子分散液晶層樹脂為主成分並含摻有UV型樹脂、熱固型硬化樹脂、二氧化矽或前述兩種或兩種以上之組合而成。
在本創作之一實施例中，該電致變色層更可包含高分子材料或支撐裝置支撐。
在本創作之一實施例中，該支撐裝置如玻璃砂或玻璃珠，以控制電致變色層之厚度。
在本創作之一實施例中，該電致變色層厚度為1um~100um。
在本創作之一實施例中，該電致變色層與該高分子分散液晶結構層之間更包含一第二硬化層及一設於該第二硬化層一側面上的第二透明導電層，該第二透明導電層上可經蝕刻而形成一線路，以該第二透明導電層與該電致電色層貼合。
在本創作之一實施例中，該電致變色層與該高分子分散液晶結構層之間更包含有一透明黏著層及一第二軟性導電膠片，該第二軟性導電膠片包含有一第二軟性透明膠片，一設於該第二軟性透明膠片一側面上的第二硬化層及一設於該第二硬化層一側面上的第二透明導電層，該第二透明導電層上可經蝕刻而形成一線路，以該第二透明導電層與該電致電色層貼合，該第二軟性透明膠片與該透明黏著層貼合，該透明黏著層另一側面與該高分子分散液晶結構層之一側面貼合。
在本創作之一實施例中，該透明黏著層以折射率在1.1~3.5的光學黏著塗料或光學黏合膠片為材料。
在本創作之一實施例中，該光學黏著塗料為壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或以上兩種或三種材料之組合。
在本創作之一實施例中，該透明黏著層之厚度為1um~1000um。
茲有關本創作之技術內容及詳細說明，現在配合圖式說明如下：
請參閱圖1，係本創作之透明光學裝置的PDLC結構層側視示意圖。如圖所示：本創作之透明光學裝置，包括：一高分子分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal; PDLC)結構層10，該PDLC結構層包括：一透明基板1、一透明導電層2及一PDLC層3。
該透明基板1，係由一上透明基板11及一下透明基板12組成。該上透明基板1及該下透明基板2為透光塑料或透光玻璃基板，該透光塑料為聚乙烯對苯二甲酸酯（Polyethylene Terephthalate，PET）、聚乙烯(Polyethylene，PE）、聚醯亞胺(Polyimide，PI)、尼龍(Nylon，Polyamide，簡稱PA為聚醯胺高分子)、聚氨酯(Polyurethanes，PU）或壓克力塑料等，該上透明基板1及該下透明基板2厚度為10um~500um。另，於該上透明基板1及該下透明基板2的一側面進行硬化處理形成有一上硬化層111及一下硬化層121，該上硬化層111及該下硬化層121為壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或前述兩種以上材料之組合。該上硬化層111及該下硬化層121的厚度為500nm~50um，該上硬化層11及該下硬化層21的厚度1um~5um最佳。
該透明導電層2，係由一上透明導電層21及一下透明導電層22組成。該上透明導電層21設於該上硬化層111的一側面及該下透明導電層22設於該下硬化層121的一側面，該上透明導電層21及該下透明導電層22為有機導體塗層、無機導體塗層或以前述兩種以上組合。該無機導體塗層為金屬或金屬氧化物。該有機導體塗層為奈米碳管、聚3,4-乙撑二氧噻吩(Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene， PEDOT)或以前述兩種以上組合。將該有機導體塗層或無機導體塗層經乾式或濕式蝕刻形成圖案化設計的線路或導電區塊(圖中未示)在該上硬化層111及該下硬化層121一側面上形成相對應，該上透明導電層21及該下透明導電層22其厚度為5nm~50um，以該厚度100nm~10um最佳。
該PDLC層3，係設於該上透明導電層21及該下透明導電層22之間，且其厚度為1um~100um；該PDLC層3係以PDLC樹脂為主成分並含摻有UV型樹脂、熱固型硬化樹脂、二氧化矽或前述兩種或兩種以上之組合而成，將該PDLC層3可配合各該透明導電層之線路或導電區塊經蝕刻形成圖案化設計 (圖中未示)。
請參閱圖2，係本創作之透明光學裝置的電致變色結構層側視示意圖。如圖所示：本創作之透明光學裝置更包含有一電致變色(electrochromic；EC)結構層20，該EC結構層20至少包括有一第一軟性導電膠片4及一EC層5。該第一軟性導電膠片4包含有一第一軟性透明膠片41，一設於該第一軟性透明膠片41一側面上的第一硬化層42及一設於該第一硬化層42一側面上的第一透明導電層43，該第一透明導電層43經乾式或濕式蝕刻形成圖案化設計的驅動線路或導電區塊(圖中未示)。
該EC層5，係以塗覆於該第一透明導電層43的一側面上，其上至少包含一電致變色材料及一電解質所組成，該EC層5具有可配合該第一透明導電層43之線路而蝕刻之圖案。該EC層更可包含高分子材料或支撐裝置(Spacer)支撐如玻璃砂或玻璃珠，以控制EC層之厚度。該EC層厚度可以是1um~100um，並配合第一透明導電層43之驅動線路或導電區塊蝕刻形成圖案化 (圖中未示)。
再進一步，以該EC層5與PDLC結構層10貼合。
請參閱圖3，係圖2之電致變色結構層的另一實施例側視示意圖。如圖所示：本實施例與圖2的差異在於該EC層5的另一側面增設有一第二軟性導電膠片6，該第二軟性導電膠片6包含有一第二軟性透明膠片61，一設於該第二軟性透明膠片61一側面上的第二硬化層62及一設於該第二硬化層62一側面上的第二透明導電層63，該第二透明導電層63經乾式或濕式蝕刻形成圖案化設計的線路或導電區塊(圖中未示)。以該第二透明導電層63與該EC層5貼合。
請參閱圖4，係本創作之透明光學裝置的第一實施例側視示意圖。如圖所示：本實施例係將圖1的該PDLC結構層10與圖2的該EC結構層20貼合成一透明光學裝置。
為使本創作增添應用便利性，於本創作之透明光學裝置的透明基板1、該第一軟性導電膠片4或第二軟性導電膠片6的一側增設一透明黏著層(圖中未示)以提供與玻璃門窗、車窗、等等之透明塑料或玻璃基板進行貼合。
上述的該透明黏著層使用折射率在1.1~3.5的光學黏著塗料或光學黏合膠片，該光學黏著塗料的壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或以上兩種或三種材料之組合。且該透明黏著層之厚度為1um~1000um。
請參閱圖5，係本創作之透明光學裝置的第二實施例側視示意圖。如圖所示：本實施例係透過一透明黏著層30將圖1的該PDLC結構層10與圖3的該EC結構層20黏貼整合成一透明光學裝置。
為使本創作增添應用便利性，於本創作之透明光學裝置的透明基板1、該第一軟性導電膠片4或第二軟性導電膠片6的一側增設一透明黏著層30以提供與玻璃門窗、車窗、等等之透明塑料或玻璃基板進行貼合。
上述的該透明黏著層30使用折射率在1.1~3.5的光學黏著塗料或光學黏合膠片，該光學黏著塗料的壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或以上兩種或三種材料之組合。且該透明黏著層之厚度為1um~1000um。
請參閱圖6，係本創作之透明光學裝置的第三實施例側視示意圖。如圖所示：本實施例係將圖3的EC層20第一硬化層42或第二硬化層62製作於該PDLC結構層10的透明基板1的一側面，使該EC層20可以與該PDLC結構層10共用一透明基板1。
為使本創作增添應用便利性，於本創作之透明光學裝置的透明基板1、該第一軟性導電膠片4或第二軟性導電膠片6的一側增設一透明黏著層(圖中未示)以提供與玻璃門窗、車窗、等等之透明塑料或玻璃基板進行貼合。
進一步為使本創作之該上透明導電層21、該下透明導電層22、該第一透明導電層43及該第二透明導電層63可經蝕刻而形成線路或導電區塊，可經與外部的控制電路(圖中未示)電性連結，以該控制電路控制該PDLC層3及該EC層5動作，使該PDLC層3及該EC層5做局部圖樣化透光、暗影或演色變化效果。
惟以上所述僅為本創作之較佳實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故舉凡運用本創作說明書或圖式內容所為的等效變化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內，合予陳明。
10‧‧‧高分子分散液晶結構層
1‧‧‧透明基板
11‧‧‧上透明基板
111‧‧‧上硬化層
12‧‧‧下透明基板
121‧‧‧下硬化層
2‧‧‧透明導電層
21‧‧‧上透明導電層
22‧‧‧下透明導電層
3‧‧‧高分子分散液晶層
20‧‧‧電致變色結構層
4‧‧‧第一軟性導電膠片
41‧‧‧第一軟性透明膠片
42‧‧‧第一硬化層
43‧‧‧第一透明導電層
5‧‧‧電致變色層
6‧‧‧第二軟性導電膠片
61‧‧‧第二軟性透明膠片
62‧‧‧第二硬化層
63‧‧‧第二透明導電層
30‧‧‧透明黏著層
圖1，係本創作之透明光學裝置的PDLC結構層側視示意圖。
圖2，係本創作之透明光學裝置的電致變色結構層側視示意圖。
圖3，係圖2之電致變色結構層的另一實施例側視示意圖。
圖4，係本創作之透明光學裝置的第一實施例側視示意圖。
圖5，係本創作之透明光學裝置的第二實施例側視示意圖。
圖6，係本創作之透明光學裝置的第三實施例側視示意圖。
10‧‧‧高分子分散液晶結構層
1‧‧‧透明基板
11‧‧‧上透明基板
111‧‧‧上硬化層
12‧‧‧下透明基板
121‧‧‧下硬化層
2‧‧‧透明導電層
21‧‧‧上透明導電層
22‧‧‧下透明導電層
3‧‧‧高分子分散液晶層
20‧‧‧電致變色結構層
4‧‧‧第一軟性導電膠片
41‧‧‧第一軟性透明膠片
42‧‧‧第一硬化層
43‧‧‧第一透明導電層
5‧‧‧電致變色層
Claims (22)
- 一種透明光學裝置，包括：一高分子分散液晶結構層及一電致變色結構層，係與外部的控制電路電性連結；其中， 該高分子分散液晶結構層，包含： 一透明基板，係由一上透明基板及一下透明基板組成，於該上透明基板及該下透明基板的一側面設有一上硬化層及一下硬化層； 一透明導電層，係由一上透明導電層及一下透明導電層組成，該上透明導電層設於該上硬化層的一側面上及該下透明導電層設於該下硬化層的一側面上呈相對應，該上透明導電層及該下透明導電層上各具有一線路； 一高分子分散液晶層，設於該上透明導電層及該下透明導電層之間； 該電致變色結構層，係設於該高分子分散液晶結構層的一側面上，包含： 一第一軟性導電膠片，其上具有一第一軟性透明膠片，一設於該第一軟性透明膠片一側面上的第一硬化層及一設於該第一硬化層一側面上的第一透明導電層，該第一透明導電層具有一線路； 一電致變色層，係設於該第一透明導電層的一側面與該高分子分散液晶結構層之一側面之間，其上至少包含一電致變色材料及一電解質所組成，該電致變色層具有配合該第一透明導電層之線路的圖案； 其中，以該控制電路控制該高分子分散液晶層及該電致變色層動作，使該高分子分散液晶層及該電致變色層做局部圖樣化透光、暗影或演色變化效果。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該上透明基板及該下透明基板為透光塑料或透光玻璃基板。
- 如申請專利範圍第2項所述之透明光學裝置，其中，該透光塑料為聚乙烯對苯二甲酸酯、聚乙烯、聚醯亞胺、尼龍、聚氨酯或壓克力塑料。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該上透明基板及該下透明基板厚度為10um~500um。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該上硬化層及該下硬化層為壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或前述兩種以上材料之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該上硬化層及該下硬化層的厚度為500nm~50um。
- 如申請專利範圍第6項所述之透明光學裝置，其中，該上硬化層及該下硬化層的厚度為1um~5um。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該上透明導電層及該下透明導電層為有機導體塗層、無機導體塗層或以前述兩種以上組合。
- 如申請專利範圍第8項所述之透明光學裝置，其中，該無機導體塗層為金屬或金屬氧化物。
- 如申請專利範圍第8項所述之透明光學裝置，其中，該有機導體塗層為奈米碳管、聚3,4-乙撑二氧噻吩或以前述兩種以上組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該上透明導電層及該下透明導電層其厚度為5nm~50um。
- 如申請專利範圍第11項所述之透明光學裝置，其中，該上透明導電層及該下透明導電層厚度為100nm~10um。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該高分子分散液晶層厚度為1um~100um。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該高分子分散液晶層以高分子分散液晶層樹脂為主成分並含摻有UV型樹脂、熱固型硬化樹脂、二氧化矽或前述兩種或兩種以上之組合而成。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該電致變色層更可包含高分子材料或支撐裝置支撐。
- 如申請專利範圍第15項所述之透明光學裝置，其中，該支撐裝置如玻璃砂或玻璃珠，以控制電致變色層之厚度。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該電致變色層厚度為1um~100um。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，該電致變色層與該高分子分散液晶結構層之間更包含一第二硬化層及一設於該第二硬化層一側面上的第二透明導電層，該第二透明導電層上具有一線路，以該第二透明導電層與該電致電色層貼合。
- 如申請專利範圍第1項所述之透明光學裝置，其中，在該電致變色層與該高分子分散液晶結構層之間更包含有一透明黏著層及一第二軟性導電膠片，該第二軟性導電膠片包含有一第二軟性透明膠片，一設於該第二軟性透明膠片一側面上的第二硬化層及一設於該第二硬化層一側面上的第二透明導電層，該第二透明導電層上具有一線路，以該第二透明導電層與該電致電色層貼合，該第二軟性透明膠片與該透明黏著層貼合，該透明黏著層另一側面與該上透明基板或該下透明基板貼合。
- 如申請專利範圍第19項所述之透明光學裝置，其中，該透明黏著層以折射率在1.1~3.5的光學黏著塗料或光學黏合膠片為材料。
- 如申請專利範圍第20項所述之透明光學裝置，其中，該光學黏著塗料為壓克力、環氧樹脂、二氧化矽或以上兩種或三種材料之組合。
- 如申請專利範圍第19項所述之透明光學裝置，其中，該透明黏著層之厚度為1um~1000um。
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