專利名稱：光學(xué)控制設(shè)備及其制備方法
光學(xué)控制設(shè)備及其制備方法
背景技術(shù)：
所謂的自動(dòng)變光濾光器通常用于例如焊接的應(yīng)用，此時(shí)需要阻擋高強(qiáng)度的入射光。典型的自動(dòng)變光濾光器可以可控制地從不經(jīng)受高強(qiáng)度光時(shí)的明亮(相對(duì)透明)狀態(tài)變?yōu)楸┞对谶@種光下時(shí)的黑暗(相對(duì)不透明)狀態(tài)。這種自動(dòng)變光濾光器通常由沿著同一光程對(duì)齊的一個(gè)或多個(gè)偏振層和一個(gè)或多個(gè)液晶單元的組合構(gòu)造而成。在液晶單元中，液晶材料的分子通常沿優(yōu)選方向?qū)R。通常通過(guò)在液晶材料的每一側(cè)均使用定向?qū)觼?lái)實(shí)現(xiàn)此定向。定向?qū)油ǔ榫酆衔锬?如聚酰亞胺)，聚合物膜沿單一方向機(jī)械地摩擦，從而得到取向的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)對(duì)液晶材料賦予定向作用。然后可通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)改變液晶材料的定向，以便調(diào)控液晶單元的光透射率。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)色材料沉積并干燥從而形成高度取向的結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)色材料可在液晶單元中用作定向?qū)?。另外，多色性染料已摻入到發(fā)色材料中，使得經(jīng)過(guò)干燥并取向的發(fā)色材料可以充當(dāng)偏振層。因此，其中含有多色性染料的發(fā)色材料可以形成可起到組合定向?qū)?偏振層的作用的單一層。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)本文公開(kāi)的方法可以在柔性基底上形成(如涂覆并干燥)取向的發(fā)色材料層，然后將其從柔性基底物理地轉(zhuǎn)移到接納基底，從而形成用于在液晶單元中使用的定向?qū)印Ｈ绻l(fā)色材料中存在多色性染料，則取向的發(fā)色材料可起到用于在液晶單元中使用的偏振層的作用。本文還公開(kāi)了彎曲的液晶單元。因此，在一個(gè)方面，本文公開(kāi)了光學(xué)控制設(shè)備，該光學(xué)控制設(shè)備包括光學(xué)透明的第一基底，其至少包括彎曲的第一主表面；導(dǎo)電層，其與第一基底的彎曲的第一主表面相鄰；定向偏振層，其與導(dǎo)電層相鄰，其中定向偏振層包含取向的發(fā)色材料，該取向的發(fā)色材料還包含至少一種多色性染料；光學(xué)透明的第二基底，其至少包括彎曲的第一主表面，其中第一基底的彎曲的第一主表面和第二基底的彎曲的第一主表面配合，從而在這兩者之間限定腔體；和，介于定向偏振層和第二基底的彎曲的第一主表面之間的液晶材料層，該液晶材料層與定向偏振層接觸。因此在另一方面，本文公開(kāi)了制備光學(xué)控制設(shè)備的方法，該方法包括提供柔性基底；將發(fā)色材料沉積在柔性基底上并干燥該發(fā)色材料，從而形成取向的發(fā)色材料層；提供第一基底，所述第一基底具有至少第一主表面；在取向的發(fā)色材料層和第一基底的第一主表面之間提供固化性粘合劑層和導(dǎo)電層；將其上具有取向的發(fā)色材料層的所述柔性基底、 與所述第一基底的所述第一主表面、所述固化性粘合劑層和所述導(dǎo)電層牽引到一起，從而形成層合結(jié)構(gòu)；固化所述粘合劑；以及，將柔性基底與取向的發(fā)色材料層分開(kāi)。通過(guò)下文對(duì)示例性實(shí)施例的具體描述，將更充分地理解本發(fā)明的這些和其它特征和方面。應(yīng)當(dāng)理解，上述說(shuō)明和以下的詳細(xì)說(shuō)明是示例性的，并且不是對(duì)本說(shuō)明的限制。


圖1為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出本文所公開(kāi)的示例性方法。圖2為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出本文所公開(kāi)的示例性方法。圖3為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出本文所公開(kāi)的示例性方法。圖4為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出本文所公開(kāi)的示例性方法。圖5為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出本文所公開(kāi)的示例性子組件。圖6為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出本文所公開(kāi)的示例性子組件。圖7為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出示例性液晶單元。圖8為示意性剖面?zhèn)纫晥D，示出示例性液晶單元。圖9為透視圖，示出示例性的個(gè)人防護(hù)裝置，該個(gè)人防護(hù)裝置包括具有至少一個(gè)液晶單元的自動(dòng)變光濾光器。除非具體指出，否則附圖和圖中的元件均未按比例繪制。在附圖中，始終使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)。盡管在本公開(kāi)中可能使用了例如“頂部”、“底部”、“上面”、 “下面”、“上方”、“下方”、“前部”、“背部”、“第一”和“第二”的術(shù)語(yǔ)，但應(yīng)當(dāng)理解，除非本文指出，否則這些術(shù)語(yǔ)僅在其相對(duì)含義下使用。特別應(yīng)當(dāng)指出的是，如本文所用，相對(duì)于層指出的術(shù)語(yǔ)“鄰近”表示物理地相互靠近，但不排除在描述為鄰近的層之間存在一個(gè)或多個(gè)附加的層。如本文所用，相對(duì)于層的術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”表示物理地相互靠近并相互接觸的層。
具體實(shí)施例方式通過(guò)本文公開(kāi)的方法可在柔性基底上形成取向的發(fā)色材料層，然后將其從柔性基底轉(zhuǎn)移到接納基底，隨后移除柔性基底，從而形成在組件(如液晶單元)中可以使用的子組件。術(shù)語(yǔ)“發(fā)色”本文定義為非聚合分子，該非聚合分子包含具有多個(gè)芳環(huán)和/或雜芳環(huán)的疏水內(nèi)芯部分，并且多個(gè)親水取代基排列在疏水內(nèi)芯部分的周邊并通過(guò)共價(jià)鍵連接到疏水內(nèi)芯部分，其中當(dāng)在水溶液中時(shí)，該分子聚集成柱而不是膠束，并且未呈現(xiàn)臨界膠束濃度或克拉夫特溫度。發(fā)色材料已在(例如)Attwood，T.K.和 Lydon，T.E.所著的 Molec. Crystals. Liq. Crystals, 108, 349 (1984)(分子晶體與液晶)中有所描述。當(dāng)在水溶液中時(shí)，發(fā)色材料往往會(huì)聚集成表征為長(zhǎng)程秩序的向列型排序。這種分子疊堆過(guò)程可呈現(xiàn)多種形態(tài)，但通常通過(guò)趨于形成由分子層疊堆所產(chǎn)生的柱來(lái)表征(由于發(fā)色分子的上述結(jié)構(gòu))。有序的分子疊堆在形成時(shí)隨著溶液中濃度的增加而增長(zhǎng)，但它們與膠束相的不同之處在于它們通常不具有類似表面活性劑的性質(zhì)，并且未呈現(xiàn)臨界膠束濃度。這起因于這樣的事實(shí)發(fā)色分子包含親水部分，該部分環(huán)繞排列(如間隔排列)在疏水內(nèi)芯的周邊(與常規(guī)的兩親分子不同，常規(guī)的兩親分子通常包含一個(gè)或多個(gè)親水“頭部”部分以及一個(gè)或多個(gè)疏水性“尾部”部分，使得在溶液中多個(gè)分子的疏水性部分可群集，以便促進(jìn)膠束的形成)。這種結(jié)構(gòu)促進(jìn)柱而不是膠束的形成。在某些實(shí)施例中，發(fā)色分子包含具有3、4或5個(gè)芳環(huán)和/或氮取代芳環(huán)的疏水內(nèi)芯部分，并且至少有兩個(gè)(親水)羧基共價(jià)鍵合到核心部分的單獨(dú)環(huán)。 在一些實(shí)施例中，發(fā)色分子可包含至少一個(gè)形式正電荷。例如，發(fā)色分子可以為兩性離子的，具有至少一個(gè)形式正電荷和至少一個(gè)形式負(fù)電荷。在一些發(fā)色分子中，負(fù)電荷可由具有解離氫原子的酸性基團(tuán)(例如處于其堿形式的羧基(即，-COO-))攜帶。負(fù)電荷可由存在的多羧基官能團(tuán)攜帶，使得發(fā)色分子的正確代表具有兩個(gè)或更多個(gè)共振結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)異構(gòu)體。在其它實(shí)施例中，發(fā)色分子可以包括具有如下式I所示的結(jié)構(gòu)的三嗪衍生物。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)控制設(shè)備，包括光學(xué)透明的第一基底，所述光學(xué)透明的第一基底至少包括彎曲的第一主表面；導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述第一基底的所述彎曲的第一主表面相鄰；定向偏振層，所述定向偏振層與所述導(dǎo)電層相鄰，其中所述定向偏振層包含取向的發(fā)色材料，所述取向的發(fā)色材料還包含至少一種多色性染料；光學(xué)透明的第二基底，所述光學(xué)透明的第二基底至少包括彎曲的第一主表面，其中所述第一基底的所述彎曲的第一主表面與所述第二基底的所述彎曲的第一主表面配合，從而在這兩者之間限定腔體；和，液晶材料層，所述液晶材料層介于所述定向偏振層和所述第二基底的所述彎曲的第一主表面之間，并且所述液晶材料層與所述定向偏振層接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)透明的第一基底包括相反朝向的第二主表面，并且其中所述光學(xué)控制設(shè)備為護(hù)目裝置的一部分，所述護(hù)目裝置被布置為使得當(dāng)使用者配戴所述裝置時(shí)，所述第一基底的所述彎曲的第一主表面面向內(nèi)朝向所述使用者的眼睛，同時(shí)所述第一基底的所述第二主表面面向外遠(yuǎn)離所述使用者的眼睛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括與所述導(dǎo)電層相鄰的固化的光學(xué)透明粘合劑層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)電層設(shè)置在所述第一基底的所述彎曲的第一主表面上，并且其中所述定向偏振層通過(guò)介于所述定向偏振層和所述導(dǎo)電層之間的固化的光學(xué)透明粘合劑層粘合到所述導(dǎo)電層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)電層設(shè)置在所述定向偏振層上，并且其中所述導(dǎo)電層通過(guò)介于所述導(dǎo)電層和所述第一基底的所述彎曲的第一主表面之間的固化的光學(xué)透明粘合劑層粘合到所述第一基底的所述彎曲的第一主表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一基底的所述彎曲的第一主表面、所述導(dǎo)電層和所述定向偏振層包括的共延伸區(qū)域?yàn)橹辽?0cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述第一基底的所述彎曲的第一主表面為凹型表面，所述凹型表面的曲率半徑介于40mm和200mm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一基底的所述凹型的第一主表面和所述第二基底的所述彎曲的第一主表面配合，從而在這兩者之間提供腔體，所述腔體的厚度在所述第一基底的所述凹型的第一主表面的至少80%的面積上大致均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一基底在所述第一基底的所述凹型的第一主表面上具有不同的曲率半徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二基底包括相反朝向的第二主表面，并且其中所述設(shè)備還包括第二導(dǎo)電層，所述第二導(dǎo)電層與所述第二基底的所述彎曲的第一主表面相鄰；定向?qū)?，所述定向?qū)优c所述第二導(dǎo)電層相鄰并與所述液晶材料層接觸；和偏振層，所述偏振層與所述第二基底的所述彎曲的第一主表面或所述第二基底的所述相反朝向的第二主表面相鄰。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中與所述第二導(dǎo)電層相鄰的所述定向?qū)?、以及與所述第二基底的所述彎曲的第一主表面或所述第二基底的所述相反朝向的第二主表面相鄰的所述偏振層構(gòu)成單個(gè)第二定向偏振層，所述單個(gè)第二定向偏振層介于所述第二導(dǎo)電層和所述液晶材料層之間，并與所述液晶材料層接觸，并且其中所述單個(gè)第二定向偏振層包含取向的發(fā)色材料，所述取向的發(fā)色材料含有至少一種多色性染料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括固化的光學(xué)透明粘合劑層，所述固化的光學(xué)透明粘合劑層介于所述單個(gè)第二定向偏振層和所述第二基底的所述彎曲的第一主表面之間。
13.一種制備光學(xué)控制設(shè)備的方法，所述方法包括提供柔性基底；將發(fā)色材料沉積在所述柔性基底上并干燥所述發(fā)色材料，從而形成取向的發(fā)色材料層；提供第一基底，所述第一基底具有至少第一主表面；在所述取向的發(fā)色材料層和所述第一基底的所述第一主表面之間提供固化性粘合劑層和導(dǎo)電層；將其上具有所述取向的發(fā)色材料層的所述柔性基底、與所述第一基底的所述第一主表面、所述固化性粘合劑層和所述導(dǎo)電層牽引到一起，從而形成層合結(jié)構(gòu)；固化所述粘合劑；以及，將所述柔性基底與所述取向的發(fā)色材料層分開(kāi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步驟將所述導(dǎo)電層設(shè)置在所述第一基底的所述第一主表面上；將所述固化性粘合劑層設(shè)置在所述導(dǎo)電層上；使所述取向的發(fā)色材料層與所述固化性粘合劑層相互接觸；固化所述粘合劑；以及，將所述柔性基底與所述取向的發(fā)色材料層分開(kāi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步驟將所述導(dǎo)電層設(shè)置在所述第一基底的所述第一主表面上；將所述固化性粘合劑層設(shè)置在所述取向的發(fā)色材料層上；使所述固化性粘合劑層與所述導(dǎo)電層相互接觸；固化所述粘合劑；以及，將所述柔性基底與所述取向的發(fā)色材料層分開(kāi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步驟將所述固化性粘合劑層設(shè)置在所述第一基底的所述第一主表面上；將所述導(dǎo)電層設(shè)置在所述取向的發(fā)色材料層上；使所述導(dǎo)電層和所述固化性粘合劑層相互接觸；固化所述粘合劑；以及將所述柔性基底與所述取向的發(fā)色材料層分開(kāi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法包括以下步驟將所述導(dǎo)電層設(shè)置在所述取向的發(fā)色材料層上；將所述固化性粘合劑層設(shè)置在所述導(dǎo)電層上；使所述固化性粘合劑層與所述第一基底的所述第一主表面相互接觸；固化所述粘合劑；以及，將所述柔性基底與所述取向的發(fā)色材料層分開(kāi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一基底的所述第一主表面為凹型主表
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括以下步驟提供第二基底，所述第二基底至少包括凸型的第一主表面，同時(shí)還至少包括偏振層、導(dǎo)電層和定向?qū)樱皇顾龅谝换缀退龅诙着浜?，使得它們?cè)谒龅谝换椎乃霭夹偷牡谝恢鞅砻婧退龅诙椎乃鐾剐偷牡谝恢鞅砻嬷g形成腔體；以及，將液晶材料插入介于所述第一基底的所述凹型的第一主表面和所述第二基底的所述凸型的第一主表面之間的所述腔體中，從而形成液晶單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述第一基底包括相反朝向的第二主表面，并且其中所述方法還包括以下步驟將所述液晶單元組裝到護(hù)目裝置中，所述護(hù)目裝置被布置為使得當(dāng)使用者配戴所述裝置時(shí)，所述第一基底的所述凹型的第一主表面面向內(nèi)朝向所述使用者的眼睛，同時(shí)所述第一基底的所述第二主表面面向外遠(yuǎn)離所述使用者的眼睛。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述取向的發(fā)色材料層充當(dāng)用于所述液晶材料的定向?qū)印?br> 22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述取向的發(fā)色材料層在所述取向的發(fā)色材料層內(nèi)還包含至少一種多色性染料。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述取向的發(fā)色材料層在所述取向的發(fā)色材料層內(nèi)還包含至少一種非取向染料。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述層合結(jié)構(gòu)的面積為至少20cm2。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述第一基底的所述第一主表面為凹型表面， 所述凹型表面的曲率半徑介于40mm和200mm之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述粘合劑在已固化時(shí)的肖氏D硬度為大于約20。
全文摘要
通過(guò)本文本發(fā)明所公開(kāi)的方法，可以將取向的發(fā)色材料層從柔性基底轉(zhuǎn)移到接納基底，從而形成用于液晶單元組件中的子組件。所述取向的發(fā)色材料層可以充當(dāng)用于定向液晶材料的定向?qū)?，并且也可以摻入多色性染料，以便起到偏振層的作用。可轉(zhuǎn)移較大面積的取向的發(fā)色材料層，這允許能夠制備較大的液晶單元，所述較大的液晶單元用于如自動(dòng)變光濾光器中，所述自動(dòng)變光濾光器用于例如在焊接操作中保護(hù)眼睛。本發(fā)明也公開(kāi)了彎曲的液晶單元。
文檔編號(hào)G02B5/32GK102316835SQ201080008086
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者哈桑·薩胡阿尼, 白峰 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司