專利名稱：可切換式防窺濾光片的制作方法
可切換式防窺濾光片
背景技術(shù)：
光控制薄膜(LCF)或光準(zhǔn)直薄膜等防窺濾光片是一種經(jīng)配置以對(duì)光的透射進(jìn)行調(diào)節(jié)的光學(xué)薄膜。多種LCF是已知的，并且通常包括具有多個(gè)平行凹槽的透光薄膜，其中凹槽由吸光材料形成。LCF可放置成緊貼顯示器表面、圖像表面或其他待觀看表面。在垂直入射角度(即，O度視角)的情況下，即，觀看者以垂直于薄膜表面的方向透過(guò)LCF觀看圖像，圖像是可見的。隨著視角的增大，透過(guò)LCF的光量減少，直至達(dá)到觀看截光角，在該截光角下，基本上所有的光都被吸光材料阻斷，并且圖像不再可見。這就通過(guò)阻擋其他人在典型視角范外進(jìn)行觀察而保護(hù)了觀看者的隱私。通過(guò)在聚碳酸酯基底上對(duì)可聚合樹脂進(jìn)行模鑄和紫外線輻射固化，可以制備LCF。此類 LCF 可以商品名 “3M Filters for Notebook Computers and LCD Monitors”(用于筆記本電腦和IXD監(jiān)視器的3M 濾光片)從明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司(3M Company (St.Paul，MN))商購(gòu)獲得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明整體涉及用于以至少兩種模式顯示信息的光學(xué)元件，例如，可切換式防窺濾光片。在第一模式下，視角可以被限制為將觀看限定在接近垂直的取向上。在第二模式下，視角可以被增大，從而能夠以更大的傾角觀看到信息。本發(fā)明還涉及包括可切換式防窺濾光片的可切換式防窺顯示器。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種光學(xué)元件，其可以有效的用于可切換式防窺濾光片，所述光學(xué)元件包括第一聚合物基底，所述基底具有外表面、與所述外表面相對(duì)的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層之上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述光學(xué)元件還包括第二聚合物基底，所述第二聚合物基底具有面向第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層以及設(shè)置在第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述光學(xué)元件另外還包括賓-主液晶材料(LCM)，所述材料包括第一吸收染料，所述LCM設(shè)置在第一聚合物基底與第二聚合物基底之間，并且緊鄰第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。在另一方面，本發(fā)明提供了一種可切換式防窺濾光片，其包括可以有效的用于可切換式防窺濾光片以及可切換電源的光學(xué)元件。所述可以有效的用于可切換式防窺濾光片的光學(xué)元件包括第一聚合物基底，所述基底具有外表面、與所述外表面相對(duì)的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層之上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述光學(xué)元件還包括第二聚合物基底，所述第二聚合物基底具有面向第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層以及設(shè)置在第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述光學(xué)元件另外還包括賓-主液晶材料(LCM)，所述材料包括第一吸收染料，所述LCM設(shè)置在第一聚合物基底與第二聚合物基底之間，并且緊鄰第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。所述可切換電源還與所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層接觸，并且能夠在與所述發(fā)色分子取向方向平行和垂直的取向之間切換LCM透光軸。在又一方面，本發(fā)明提供了一種可切換式防窺顯示器，其包括可切換式防窺濾光片，以及設(shè)置成鄰近所述可切換式防窺濾光片的載有信息的顯示器。所述可切換式防窺濾光片包括可以有效的用于可切換式防窺濾光片以及可切換電源的光學(xué)元件。所述可以有效的用于可切換式防窺濾光片的光學(xué)兀件包括第一聚合物基底，所述基底具有外表面、與所述外表面相對(duì)的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層之上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述光學(xué)元件還包括第二聚合物基底，所述第二聚合物基底具有面向第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層以及設(shè)置在第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述光學(xué)元件另外還包括賓-主液晶材料(LCM)，所述材料包括第一吸收染料，所述LCM設(shè)置在第一聚合物基底與第二聚合物基底之間，并且緊鄰第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。所述可切換電源還與所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層接觸，并且能夠在與所述發(fā)色分子取向方向平行和垂直的取向之間切換LCM透光軸。在另一方面，本發(fā)明提供了一種可切換式防窺顯示器，其包括載有信息的顯示器，所述顯示器具有外表面、鄰近所述外表面的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所可切換式防窺顯示器還包括聚合物基底，所述聚合物基底具有具有面向第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層以及設(shè)置在第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層。所述可切換式防窺顯示器另外還包括賓-主液晶材料(LCM)，所述材料包括第一吸收染料，所述LCM設(shè)置在所述外表面和所述聚合物基底之間，并且緊鄰第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每個(gè)公開實(shí)施例或每種實(shí)施方案。以下附圖和具體實(shí)施方式
更具體地舉例說(shuō)明了示例性實(shí)施例。


整個(gè)說(shuō)明書中都參考了附圖，在附圖中，類似的附圖標(biāo)號(hào)表示類似的元件，并且其中:圖1A示出了可切換式防窺顯示器的示意性截面圖。圖1B示出了可切換式防窺顯示器的示意性截面圖。圖2示出了可切換式防窺濾光片的示意性截面圖。圖3示出了可切換式防窺濾光片的示意性截面圖。圖4A示出了采取私人模式的可切換式防窺濾光片的示意圖。和圖4B示出了采取公共模式的可切換式防窺濾光片的示意圖。附圖未必按比例繪制。附圖中所使用的類似標(biāo)號(hào)是指類似部件。然而，應(yīng)當(dāng)理解，使用標(biāo)號(hào)來(lái)指代給定附圖中的部件并非意圖限制另一附圖中使用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)記的部件。
具體實(shí)施例方式顯示器技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了消費(fèi)者所希望的更亮的、分辨率更高的和更節(jié)能的顯示器。當(dāng)出于安全性考慮或其他目的而將濾光片，例如，LCF定位在在顯示器前方時(shí)，顯示器的亮度和分辨率會(huì)被降低。因此期望存在一種不會(huì)降低顯示器亮度和分辨率的LCF。還期望存在一種防窺濾光片，其可以在兩種不同的觀看模式下進(jìn)行切換，例如，只有直接位于顯示器前的觀看者能夠觀看信息的私人模式，以及其中的信息能夠由從較大角度范圍內(nèi)觀看的觀看者共享的公共模式。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)防窺濾光片通常依賴于結(jié)構(gòu)化的薄膜，以使得側(cè)視者無(wú)法從垂直于顯示器的表面的角度之外的角度上看到計(jì)算機(jī)顯示的內(nèi)容。然而，有時(shí)當(dāng)人們坐在彼此周圍時(shí)他們期望共享計(jì)算機(jī)的視野范圍。當(dāng)計(jì)算機(jī)裝配有一個(gè)這樣的傳統(tǒng)的防窺濾光片時(shí)，此類任務(wù)只有在將篩網(wǎng)從顯示器上移除的情況下才是可能的。一種根據(jù)所需的隱私保護(hù)從而可以被打開以及關(guān)閉的有源的防窺濾光片則可以解決這個(gè)問(wèn)題。這種可以采取液晶柵欄形式的有源的防窺濾光片，優(yōu)選地由較細(xì)的輕質(zhì)材料，例如，聚合物薄膜進(jìn)行構(gòu)造。常見的液晶顯示器，或“IXD”，含有二維的圖像元素或像素的陣列。雖然每個(gè)像素可能，并且通過(guò)定制能夠含有許多光學(xué)元件，但是每一個(gè)都包括一個(gè)液晶單元。液晶單元通常包括保持在一對(duì)透明的基底之間的液晶材料，并且所述基底最常見的是由玻璃或聚酰亞胺等聚合物材料制成的。置于液晶材料和基底之間的是電連接到外部信號(hào)裝置上的電極，當(dāng)所述電極通電后，可以改變液晶材料的狀態(tài)。這種液晶單元不僅可以應(yīng)用于顯示器，而且還可以應(yīng)用于包括光學(xué)通信裝置以及其他光學(xué)處理設(shè)備在內(nèi)的其他光學(xué)裝置。在一個(gè)液晶單元中，液晶材料的分子在單元內(nèi)是在優(yōu)選方向上沿著每個(gè)基底對(duì)準(zhǔn)的，或者取向的。通常，這種對(duì)準(zhǔn)是通過(guò)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)層的使用而實(shí)現(xiàn)的。對(duì)準(zhǔn)層一般是玻璃基底或聚合物薄膜，通常為在單個(gè)方向上受到機(jī)械摩擦從而能夠?qū)⑷∠蛐?yīng)賦予與之接觸的液晶的聚酰亞胺。所述液晶單元的光學(xué)活性部分取決于所述液晶在每個(gè)基底的表面上的相對(duì)取向以及所述基底之間的晶體的方向上的有序改變。這種傳統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)層可以具有多種弊端。例如，處理多種有用的聚合物基底所必需的高溫阻止了顏色染料等溫度敏感的添加劑并入到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中。另外，在制造薄膜層以及基底中使用的傳統(tǒng)的摩擦、洗滌以及干燥步驟可能是非常緩慢、昂貴的，并且會(huì)帶來(lái)總體缺陷以及較低的產(chǎn)率。在一項(xiàng)具體實(shí)施例中，本發(fā)明的可切換式防窺濾光片可以是賓-主液晶(LC)，其中所述LC與吸收染料混合，并且以平行的“pi”單元類型的構(gòu)造被夾在非偏振發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層與偏振發(fā)色層之間。在側(cè)視被消除的有源(即，私人)模式下，施加電壓到圍繞賓-主LC的兩個(gè)導(dǎo)電層會(huì)使得液晶以及染料采用垂直配向的對(duì)準(zhǔn)構(gòu)造(LC垂直于基底的表面)。在這種狀態(tài)下，賓-主LC中染料的吸收方向平行于頂部發(fā)色吸收層的透光軸，從而防止從側(cè)向角度觀看圖像。這種構(gòu)造不會(huì)影響從垂直(即，垂直于顯示器)角度觀看顯示器的能力。在沒有電壓施加的無(wú)源(即，公共)狀態(tài)下，所述LC/染料會(huì)采用平面的取向，使得賓-主LC中染料的透光軸平行于頂部發(fā)色偏振層的透光軸，從而允許從側(cè)面觀看顯示器。在另一項(xiàng)具體實(shí)施例中，頂部發(fā)色層不包含吸收染料，并且只起到對(duì)準(zhǔn)層的作用。在這種情況下，頂部基底可以由標(biāo)準(zhǔn)吸收或反射偏振片來(lái)置換，或者可將標(biāo)準(zhǔn)吸收或反射偏振片鄰近所述頂部基底進(jìn)行布置。在另一項(xiàng)具體實(shí)施例中，所述可切換的防窺濾光片可以直接構(gòu)造在LCD顯示器等顯示器的現(xiàn)有的玻璃表面的頂部。在這種情況下，可以將其中一個(gè)基底消除，并且可以將電極和取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層直接放置在現(xiàn)有的玻璃表面上。
本文所述類型的發(fā)色取向以及偏振層可以發(fā)現(xiàn)于，例如，標(biāo)題為“LIQUID CRYSTALALIGNMENT STRUCTURES AND OPTICAL DEVICES CONTAINING SAME (液晶取向結(jié)構(gòu)以及具有相同結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置)”的第6，524，665號(hào)美國(guó)專利(Sahouani等人)，以及標(biāo)題為“GUEST-HOST POLARIZERS (賓-主偏振片)”的第 6，245，399 號(hào)美國(guó)專利(Sahouani 等人)。圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可切換式防窺顯示器100的示意性截面圖。在圖1A中，載有信息的顯示器110鄰近光學(xué)元件120，例如，可切換式防窺濾光片120，來(lái)設(shè)置?？汕袚Q式防窺濾光片120附接到電壓源130，所述電壓源130可以用于在有源(即，私人觀看)模式以及無(wú)源(即，公共觀看)模式之間對(duì)所述可切換的防窺濾光片120進(jìn)行切換。開關(guān)132構(gòu)成了用于激活私人觀看模式的電路，并且在可切換式防窺濾光片120內(nèi)的吸收組件125的對(duì)準(zhǔn)允許在載有信息的顯示器110上的信息150的直接觀看140，但是防止了通過(guò)以傾斜觀察角度Θ從直接觀看140旋轉(zhuǎn)的間接觀看145而進(jìn)行的觀看。一般來(lái)講，間接觀看145通過(guò)吸收組件125被光的吸收阻斷。圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可切換式防窺顯示器100的示意性截面圖。圖1B所示的元件100-150中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖1A所示的類似編號(hào)的元件100-150,上文已對(duì)此進(jìn)行了描述。在圖1B中，開關(guān)132是開啟的，且并不構(gòu)成用于激活私人觀看模式的電路，并且可切換式防窺顯示器100是處于無(wú)源(即，公共觀看)模式的。在載有信息的顯示器110中的信息150的直接觀看140以及間接觀看145’都是可能的。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可切換式防窺濾光片200的示意性截面圖。可切換式防窺濾光片200包括第一基底210，第一基底210具有外表面205以及與該外表面相對(duì)的第一導(dǎo)電層240?？蛇x的阻擋層230可以設(shè)置在第一基底210和第一導(dǎo)電層240之間，以減少水蒸汽、氧氣等物質(zhì)的透過(guò)第一基底210的傳送。第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層250設(shè)置在第一導(dǎo)電層240上?？汕袚Q式防窺濾光片200還包括第二基底220，所述第二基底220具有面向第一導(dǎo)電層240的第二導(dǎo)電層240’。可選的阻擋層230’可以設(shè)置在第二基底220和第二導(dǎo)電層240’之間，以減少水蒸汽、氧氣等物質(zhì)的透過(guò)第二基底220的傳送。第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255設(shè)置在第一導(dǎo)電層240上。包括第一吸收染料的賓-主液晶材料(LCM)設(shè)置在第一基底210與第二基底220之間，并且緊鄰第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層250以及第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255?？汕袚Q式防窺濾光片200另外還包括:多個(gè)間隔元件270，其提供了賓-主LCM 260的均勻的厚度；以及邊緣密封構(gòu)件280，其防止了賓-主LCM 260從可切換式防窺濾光片200上流走。在一項(xiàng)具體實(shí)施例中，如同別處所述，第一基底210和第二基底220中的每一者可以是任何合適的基底，例如，聚合物或者玻璃，但是尤其有用的是聚合物基底。一般來(lái)講，在使用聚合物基底時(shí)，阻擋層可以有利地延長(zhǎng)可切換式防窺濾光片200的壽命。眾所周知，可選的阻擋層230、230’可以減少穿過(guò)聚合物薄膜的水分和氧氣，并且可以包括子層的組合，例如，透明的無(wú)機(jī)氧化物以及透明的聚合物子層。用于本發(fā)明的代表性阻擋層包括那些描述于以下美國(guó)專利中的阻擋層，例如，第5，440，446號(hào)美國(guó)專利(Shaw等人)；第5，725，909號(hào)美國(guó)專利(Shaw等人);第7，018，713號(hào)美國(guó)專利(Padiyath等人);以及第2009/0252894號(hào)美國(guó)專利公開(McCormick等人)。在一項(xiàng)具體實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層240和第二導(dǎo)電層240’中的每一者都可以包括本領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知的任何合適的導(dǎo)電材料，包括，例如，透明的導(dǎo)電氧化物，例如，銦錫氧化物；透明的混合式導(dǎo)體，例如，金屬增強(qiáng)型氧化物導(dǎo)體；有機(jī)導(dǎo)體，例如，PEDOT(聚(3，4_亞乙二氧基噻吩))以及類似材料、銀納米線、碳納米管、石墨烯，或其組合，等等。在一項(xiàng)具體實(shí)施例中，第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層250和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255中的至少一者包括第二吸收染料，所述染料平行于發(fā)色分子取向方向(即，“X”方向)對(duì)準(zhǔn)。例如，第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255包括按照所描述的方式對(duì)準(zhǔn)的第二吸收染料，從而使得可切換式防窺濾光片200可以如同其他地方所描述的那樣切換到私人觀看模式。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的可切換式防窺濾光片300的示意性截面圖。圖3中所示的元件205-280中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖2中所示的此前已描述的類似編號(hào)的元件205-280。在圖3中，第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層250和第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255并不包含任何吸收染料。在這項(xiàng)具體實(shí)施例中，吸收(或反射)型偏振片290鄰近第二外表面207設(shè)置，使得吸收型偏振片290的透光軸垂直(B卩，以“y”方向)于發(fā)色分子取向方向(“X”方向)排列。在這項(xiàng)實(shí)施例中，偏振片290相對(duì)于發(fā)色分子取向方向的對(duì)準(zhǔn)使得可切換式防窺濾光片200可以如同其他地方所描述的那樣切換到私人觀看模式。在一項(xiàng)具體實(shí)施例中，液晶對(duì)準(zhǔn)(或者，同義取向)結(jié)構(gòu)包括基底，所述基底上涂覆有一層具有有序分子結(jié)構(gòu)的發(fā)色液晶材料。所述發(fā)色液晶材料可以是簡(jiǎn)單排序的，例如，通過(guò)將剪切力應(yīng)用到所述材料上，例如發(fā)生于在水溶液外對(duì)所述材料進(jìn)行涂覆的期間。在所施加的剪切力足夠的情況下，所述液晶材料可以呈現(xiàn)有序的取向，從而在干燥時(shí)，提供一種取向或?qū)?zhǔn)基底，其可以有效地使液晶單元中的批量液晶材料定向，或者有效地對(duì)非液晶涂層進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)或排序。由于在發(fā)色液晶材料的取向期間所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力的水平相比于可能引起基底(所述材料被施加到該基底上)發(fā)生機(jī)械變形的剪切應(yīng)力是較低的，所以形成對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的過(guò)程往往會(huì)生成可能會(huì)使基底的光學(xué)特性扭曲的應(yīng)力。對(duì)于某些應(yīng)用而言，所述對(duì)準(zhǔn)或取向構(gòu)形允許更加柔韌的基底的使用，而無(wú)需考慮光學(xué)特性的降級(jí)。當(dāng)施加到適當(dāng)?shù)幕咨蠒r(shí)可以形成有序結(jié)構(gòu)的任何溶致液晶材料都可以被采用。因此，可用的溶致液晶材料包括那些在應(yīng)用時(shí)可以形成多種有序結(jié)構(gòu)的材料，包括晶體結(jié)構(gòu)、溶致液晶薄膜，以及其他分子排序。通常，最有用的溶致液晶材料是那些包含至少一個(gè)三嗪基的向列型液晶材料，其包括在標(biāo)題為“ANISOTROPIC RETARDATION LAYERSFOR DISPLAY DEVICES(用于顯示裝置的各向異性延遲層)”的第5，948，487號(hào)美國(guó)專利(Sahouani等人)中所公開的類型的材料。優(yōu)選地，所述溶致液晶材料是無(wú)色的。一類特別有效的溶致液晶材料是那些名稱為“發(fā)色”的。參見，例如，Attwood, T.K.和Lydon，J.E.，1984, I Molec.Crystals Liq.Crystals (分子晶體和液晶)，108, 349。發(fā)色是大的多環(huán)分子，其特征通常在于具有由多個(gè)親水基團(tuán)圍繞的一個(gè)疏水性核。所述疏水性核可以包含芳環(huán)和/或非芳性環(huán)。當(dāng)在溶液(通常大于大約5%的溶液質(zhì)量)中時(shí)，這些發(fā)色分子趨于聚集為向列型順序，其特征在于長(zhǎng)程有序(long range order)。在一些情況下，發(fā)色液晶材料的性能可以通過(guò)并入一種或多種添加劑化合物來(lái)增強(qiáng)。一種有效的添加劑是二甲基氨基吡啶(“DMAP”)，當(dāng)以大約在I重量％到5重量％之間(更優(yōu)選地為大約I重量％到2重量％之間)的量將其添加到發(fā)色液晶材料中時(shí)，能夠提高所述液晶材料的光學(xué)清晰度。其他有效的添加劑包括染料和單糖，例如，蔗糖、葡萄糖和果糖，它們可以采用類似的濃度來(lái)添加。根椐所采用的將對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)并入到裝置中的技術(shù)，優(yōu)選的是相對(duì)來(lái)說(shuō)溫度穩(wěn)定的添加劑材料(例如，DMAP)。從剪切涂覆溶液中干燥的這些以及其他發(fā)色分子的層呈現(xiàn)出自組織的表面結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以輕易地并且均勻地將液晶或非液晶涂層按平面構(gòu)造定向。發(fā)色液晶材料的涂層可以通過(guò)任何提供了液晶的有序布置的方便的方法來(lái)進(jìn)行，該布置是沿著將液晶施加到其上的基底的平面的。通常，在涂層工藝中將剪切應(yīng)力賦予到涂層材料的涂層技術(shù)是優(yōu)選的，這是因?yàn)樵谕繉悠陂g所賦予的剪切應(yīng)力可以用于形成有序發(fā)色液晶分子的大的并且均勻的域。能夠賦予這種剪切應(yīng)力的涂層技術(shù)包括線繞棒涂層以及常規(guī)的擠壓染料涂層?？梢圆捎眠m于干燥水性涂層的任何方法來(lái)進(jìn)行涂覆發(fā)色層的干燥。有效的干燥技術(shù)不會(huì)損壞涂料或者顯著的破壞由剪切應(yīng)力或其他排序效應(yīng)在涂層或應(yīng)用期間施加到涂覆的層的任何分子順序?？梢詫l(fā)色材料施加到其上的基底包括能夠接受液晶材料的涂層并且具有其預(yù)期應(yīng)用所需的任何光學(xué)特性的任何固體材料。例如，對(duì)于給定的應(yīng)用而言，透明性、半透明性或者反射能力是可以預(yù)測(cè)的。合適的基底材料包括，例如，玻璃、剛性聚合物材料、柔性聚合物薄膜、多層薄膜以及光學(xué)疊堆。除了液晶材料的層之外，所述基底還可以包括定制存在于顯示裝置中或顯示器中其他有用的組件中的任何其他的層。這種額外的層包括，例如，偏振片、緩聚齊U、濾色片、黑色矩陣以及電子可尋址的有源的或無(wú)源器件(例如，透明的電極、有機(jī)和無(wú)機(jī)的發(fā)光裝置以及薄膜晶體管)等等。因此，有效的基底可以包括一個(gè)或多個(gè)具有光學(xué)活性的層(例如，偏振片、濾色片等等)和/或可以用于影響或控制光穿過(guò)整個(gè)顯示器構(gòu)造的透射、反射，或者吸收的一個(gè)或多個(gè)額外的層或材料。合適的基底材料可以是彩色的或透明的，并且可以是雙折射的或者非雙折射的，但優(yōu)選的為透明的低雙折射材料。可以通過(guò)制備簡(jiǎn)單的水溶液和pH調(diào)節(jié)化合物，例如NH40H，來(lái)制造發(fā)色材料的涂層溶液。隨后，通過(guò)將發(fā)色材料以及其他添加劑，例如，表面活性劑以及一種或多種偏振和/或?yàn)V光染料一起溶解到水溶液中來(lái)制備涂層溶液。還可以將少量的合適的水溶性聚合物粘合劑添加到溶液中，所添加到量從少于大約I重量％到5重量％或者更多?？捎行У挠糜诖祟愑猛镜木酆衔锇ㄆ暇厶切途酆衔镆约八鼈兊牧蛩猁}以及磺化聚苯乙烯。一般來(lái)講，所添加的液晶材料的量應(yīng)該足夠形成濃度在大約8%到20%的溶液重量的范圍內(nèi)的發(fā)色材料的溶液，但通常優(yōu)選的是濃度在大約10%到16%的范圍內(nèi)。也可以使用在這個(gè)濃度范圍之外的發(fā)色材料的溶液，前提是能夠保留所需的功能水平。例如，發(fā)色材料的溶液應(yīng)該在最終的基底上提供含量足夠多的有序材料，并且因此應(yīng)該是充分地濃縮的以提供足夠的涂層厚度和可干燥性，但是不應(yīng)過(guò)分濃縮以至于極其難以進(jìn)行涂覆和/或定向。在一些情況下，尤其期望的是直接將一種或多種彩色染料并入到對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中以提供偏振和/或顏色過(guò)濾功能。通過(guò)這種并入可以消除在整個(gè)顯示器構(gòu)造中的額外的、單獨(dú)的偏振片或?yàn)V色片層的必要性。例如，可以將一種或多種多色染料摻入到發(fā)色材料的有序矩陣中以提供有序的彩色偏振片。所摻入的染料可以經(jīng)選擇以在顯示器構(gòu)造上提供多種有用的濾光以及偏振光學(xué)效應(yīng)。在許多美國(guó)專利中都描述了此類的構(gòu)造，例如，在標(biāo)題為 “DUAL COLOR GUEST-HOST POLARIZERS AND DEVICES CONTAINING GUEST-HOSTPOLARIZERS (包括賓-主偏振片的雙色賓-主偏振片和裝置)”的第6，730，446號(hào)美國(guó)專利中(Sahouani 等人)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，圖4A示出了采用私人模式的可切換式防窺濾光片400的示意圖，而圖4B示出了采用公共模式的可切換式防窺濾光片401的示意圖。圖4A到圖4B所不的兀件250-260中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于已在之前描述的圖2所不的類似編號(hào)的兀件250-260。在圖4A到圖4B中，所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255包括如同其他地方所述的第二吸收染料。所示的賓-主LCM 260含有兩種不同的組分:液晶(LC)材料262以及第一吸收染料264，第一吸收染料264分散在LC材料262中并且與之對(duì)準(zhǔn)。在圖4A所示的有源模式下，第一吸收染料的透光軸垂直于包括第二吸收染料的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255的透光軸，并且任何公共觀看方向都會(huì)被阻斷。在圖4B所示的無(wú)源模式下，第一吸收染料的透光軸平行于包括第二吸收染料的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255的透光軸，并且任何公共觀看方向都是未阻斷的。應(yīng)當(dāng)理解可以將第二吸收染料從第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層255中移除，并將偏振片290添加到圖4A-4B(形成圖3所示的構(gòu)造)，那么類似的會(huì)從有源模式切換到無(wú)源模式。以下為本發(fā)明實(shí)施例的列表。項(xiàng)I為一種光學(xué)元件，其包括:第一聚合物基底，其具有外表面、與所述外表面相對(duì)的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層；第二聚合物基底，其具有面向所述第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層；以及包括第一吸收染料的賓-主液晶材料(LCM)，所述LCM設(shè)置在所述第一聚合物基底與所述第二聚合物基底之間，并且緊鄰所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。項(xiàng)2為項(xiàng)I所述的光學(xué)元件，其進(jìn)一步包括鄰近所述外表面的吸收型偏振片，并且所述光學(xué)元件具有垂直于發(fā)色分子取向方向排列的透光軸。項(xiàng)3為項(xiàng)I或項(xiàng)2所述的光學(xué)元件，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的至少一者還包括平行于所述發(fā)色分子取向方向?qū)?zhǔn)的第二吸收染料。項(xiàng)4為項(xiàng)3所述的光學(xué)元件，其中所述第二吸收染料包括與所述發(fā)色分子取向方向?qū)?zhǔn)的二向色染料。項(xiàng)5為項(xiàng)I到項(xiàng)4所述的光學(xué)元件，其還包括設(shè)置在每個(gè)第一聚合物基底與第二聚合物基底以及它們各自的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的阻擋層。項(xiàng)6為項(xiàng)I到項(xiàng)5所述的光學(xué)元件，其中每個(gè)阻擋層包括多個(gè)子層。項(xiàng)7為項(xiàng)6所述的光學(xué)元件，其中所述子層中的至少一個(gè)子層包括聚合物材料或者無(wú)機(jī)材料。項(xiàng)8為項(xiàng)7所述的光學(xué)元件，其中所述無(wú)機(jī)材料包括二氧化硅。項(xiàng)9為項(xiàng)I到項(xiàng)8所述的光學(xué)元件，其中所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)包括透明的導(dǎo)電氧化物。項(xiàng)10為項(xiàng)9所述的光學(xué)元件，其中所述透明的導(dǎo)電氧化物包括銦錫氧化物。項(xiàng)11為項(xiàng)I到項(xiàng)10所述的光學(xué)元件，其中所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)包括有機(jī)的導(dǎo)電體。項(xiàng)12為項(xiàng)I到項(xiàng)11所述的光學(xué)元件，其中所述導(dǎo)電層中的至少一個(gè)包括有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的共混物。項(xiàng)13為項(xiàng)I到項(xiàng)12所述的光學(xué)元件，其還包括設(shè)置在所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層之間的多個(gè)間隔物。
項(xiàng)14為項(xiàng)13所述的光學(xué)元件，其中所述多個(gè)間隔物包括聚合物珠。項(xiàng)15為可切換式防窺濾光片，其包括:項(xiàng)I到項(xiàng)14所述的光學(xué)元件；以及與所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層接觸的可切換電源，其中所述可切換電源能夠在與所述發(fā)色分子取向方向平行和垂直的取向之間切換LCM透光軸。項(xiàng)16為可切換式防窺顯示器，其包括:項(xiàng)15所述的可切換式防窺濾光片；以及設(shè)置成鄰近所述可切換式防窺濾光片的載有信息的顯示器。項(xiàng)17為項(xiàng)16所述的可切換式防窺顯示器，其中所述載有信息的顯示器包括液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器、膽留型液晶顯示器，或者電泳顯示器。項(xiàng)18為可切換式防窺顯示器，其包括:具有外表面的載有信息的顯示器；鄰近所述外表面的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層；聚合物基底，其具有面向第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層，以及設(shè)置在第二導(dǎo)電層表面上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層；以及包括第一吸收染料的賓-主液晶材料(LCM)，所述LCM設(shè)置在所述外表面和所述聚合物基底之間，并且緊鄰所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。項(xiàng)19為項(xiàng)18所述的光學(xué)元件，其進(jìn)一步包括鄰近所述外表面的吸收型偏振片，并且所述光學(xué)元件具有垂直于所述發(fā)色分子取向方向排列的透光軸。項(xiàng)20為項(xiàng)18或項(xiàng)19所述的光學(xué)元件，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的至少一者還包括平行于所述發(fā)色分子取向方向?qū)?zhǔn)的第二吸收染料。除非另外指明，否則在說(shuō)明書和權(quán)利要求中使用的表示特征的尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字應(yīng)當(dāng)被理解為由術(shù)語(yǔ)“約”來(lái)修飾。因此，除非有相反的指示，否則在上述說(shuō)明書和所附權(quán)利要求中提出的數(shù)值參數(shù)為近似值，其可根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員利用本申請(qǐng)所公開的教導(dǎo)內(nèi)容尋求獲得的所需特性而變化。本文中所引用的所有參考文獻(xiàn)及出版物以引用方式明確地全文并入本文中，但與本發(fā)明直接沖突的部分除外。盡管本文示出和描述了特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，大量的替代形式和/或等效實(shí)施方式可替換所示和所述的特定實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在覆蓋本文討論的特定實(shí)施例的任何改動(dòng)和變型。因此，本發(fā)明應(yīng)該僅僅由權(quán)利要求及其等同物進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，其包括: 第一聚合物基底，其具有外表面、與所述外表面相對(duì)的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層； 第二聚合物基底，其具有面向所述第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層；以及 包括第一吸收染料的賓-主液晶材料(LCM)，所述LCM設(shè)置在所述第一聚合物基底與所述第二聚合物基底之間，并且緊鄰所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層， 其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其還包括吸收型偏振片，所述吸收型偏振片鄰近所述外表面，并且具有垂直于所述發(fā)色分子取向方向排列的透光軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的至少一者還包括平行于所述發(fā)色分子取向方向?qū)?zhǔn)的第二吸收染料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件，其中所述第二吸收染料包括與所述發(fā)色分子取向方向?qū)?zhǔn)的二向色染料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其還包括設(shè)置在所述第一聚合物基底和第二聚合物基底中的每一者與相應(yīng)的第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層之間的阻擋層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中每個(gè)阻擋層包括多個(gè)子層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件，其中所述子層中的至少一個(gè)子層包括聚合物材料或者無(wú)機(jī)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件，其中所述無(wú)機(jī)材料包括二氧化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)導(dǎo)電層包括透明的導(dǎo)電氧化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)元件，其中所述透明的導(dǎo)電氧化物包括銦錫氧化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)導(dǎo)電層包括有機(jī)電導(dǎo)體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)導(dǎo)電層包括有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的共混物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其還包括設(shè)置在所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層與所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層之間的多個(gè)間隔物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學(xué)元件，其中所述多個(gè)間隔物包括聚合物珠。
15.一種可切換式防窺濾光片,其包括: 權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件；以及 與所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層接觸的可切換電源， 其中所述可切換電源能夠在與所述發(fā)色分子取向方向平行和垂直的取向之間切換所述LCM透光軸。
16.一種可切換式防窺顯示器，其包括: 權(quán)利要求15所述的可切換式防窺濾光片； 以及 設(shè)置成鄰近所述可切換式防窺濾光片的載有信息的顯示器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的可切換式防窺顯示器，其中所述載有信息的顯示器包括液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器、膽留型液晶顯示器，或者電泳顯示器。
18.一種可切換式防窺顯示器，其包括: 具有外表面的 載有信息的顯不器； 鄰近所述外表面的第一導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上的第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層； 聚合物基底，其具有面向所述第一導(dǎo)電層的第二導(dǎo)電層，以及設(shè)置在所述第二導(dǎo)電層上的第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層；以及 包括第一吸收染料的賓-主液晶材料(LCM)，所述LCM設(shè)置在所述外表面與所述聚合物基底之間，并且緊鄰所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層， 其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的每一者都包括彼此平行的發(fā)色分子取向方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的可切換式防窺顯示器，其進(jìn)一步包括吸收型偏振片，所述吸收型偏振片鄰近所述外表面并且具有垂直于所述發(fā)色分子取向方向排列的透光軸。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的可切換式防窺顯示器，其中所述第一取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層和所述第二取向發(fā)色對(duì)準(zhǔn)層中的至少一者還包括平行于所述發(fā)色分子取向方向?qū)?zhǔn)的第二吸收染料。
全文摘要
本發(fā)明整體涉及用于以至少兩種模式顯示信息的光學(xué)元件，例如，可切換式防窺濾光片。在第一模式下，視角可以被限制為將觀看限定在近乎垂直的取向上。在第二模式下，所述視角可以增大，從而能夠以較大的傾角觀看到所述信息。本發(fā)明還涉及包括所述可切換式防窺濾光片的可切換式防窺顯示器。
文檔編號(hào)G02F1/137GK103097951SQ201180043576
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者H·薩豪阿尼, M·A·鮑洛斯, J·J·斯特拉丁格 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司