宽光带的透光度可变的光学器件及混合物制造技术

我们描述了一种宽光带的透光率可变的光学器件、用于在此种器件中使用的混合物、及其制造方法。该宽光带光学器件包括一个单元，该单元包括一种液晶主体以及在一个塑料基片对之间所包含的一种二色性客体染料材料的客体-主体混合物。该光学器件不使用偏振器。该液晶主体具有一个轴线取向，该轴线取向在一个明态取向与一个垂直于该明态取向的暗态取向之间是可变的并且该二色性客体染料材料包括一种或多种二色性染料。该光学器件的特征在于它显示出在400nm-700nm的可见波长范围内大于175nm的宽吸收光带并且具有等于或大于30%的明态透光率以及等于或低于40%的暗态透光率。

Optical device and mixture with wide light band

We describe a wide band optical variable device, a mixture for use in such a device and a method for manufacturing the same. The wide band optical device includes a unit which includes a liquid crystal body and an object body mixture of a two color object dye material contained between a pair of plastic substrate pairs. The optical device does not use a polarizer. The liquid crystal body has an orientation axis, the axis of orientation in a state with an orientation perpendicular to the orientation of the Ming state between the dark state orientation is variable and the two color object dye material comprises one or more of the two color dye. The characteristics of optical devices is that it shows the rate of dark state light transmittance in the visible wavelength range of 400nm-700nm is larger than the width of the 175nm absorption band and bright state light has equal to or greater than 30% and equal to or less than 40% of the rate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽光带的透光度可变的光学器件及混合物相关申请的交叉引用本申请要求于2010年10月4日提交的名称为宽光带的透光度可变的光学器件及混合物(WIDE BAND VARIABLE TRANSMITTANCE OPTICAL DEVICE AND MIXTURE)的美国临时专利申请序列号61/389，444的优先权以及任何其他权益，将其全部披露内容通过引用全部结合在此。背景可以在高透光率(transmission)的“明”态与低透光率的“暗”态之间迅速变化的透射率可变的眼镜防护器件(玻璃、风镜、护目镜、等)具有许多超越固定透光率的眼镜防护器件的优点并且是高度希望的。尤其有用的特征是使这种迅速的变化能够按要求发生，不论在佩戴者接触按钮来手动地发生，或者在一个光传感器和电子电路的控制下自动地发生。早先的创造按需时透射率可变的眼镜防护器件的尝试利用了多种液晶系统，使用了液晶分子随着外部电场的应用而改变其取向的能力。液晶材料器件可以广泛地分类为基于偏振器的系统(它包括至少一个偏振器)或客体-主体系统。这些基于偏振器的系统在其中暗态透光率是最重要的参数的多种应用中使用。具体地，它们在其中必须获得最小透光率(接近零)条件时被使用。此类应用包括平板显示器连同焊接头盔和3D玻璃。然而，偏振器限制了该器件的透光率，经常是远低于仅50%透光率的理论限制。另一方面，客体-主体材料传统上被用于其中宽视角和/或真色彩饱和度是重要的显示器应用。例子包括允许驾驶员和副驾驶员观察同一图像的座舱显示器。客体-主体系统更好地适合于眼镜防护器件，因为它们允许潜在的透光水平高于50%。事实上，一些专利(参见，例如Palffy-Muhoray等人，2001年5月29日批准的美国PAT号6，239，778)建议使用用于眼镜防护应用的客体_主体，其中该客体_主体器件由一种液晶“主体”和包含在一个基片对之间的二色性染料“客体”的混合物组成。该液晶“主体”包括非偏振的液晶材料，该材料具有一个通过调节在这些基片上施加的电压而可变的取向轴线，该取向轴线可以在一个明态取向和一个与其垂直的暗态取向之间变化。该染料“客体”混合物包括多种二色性染料，这些二色性染料溶解在该液晶主体内并且与该液晶材料的取向对齐。这种途径的一个商业实施例是Magic Ski Goggles,它使用了一种客体-主体液晶系统以及塑料基片(Park等人的，2009年7月28日批准的美国专利号7，567，306)。总体上，所希望的是此类透光度可变的液晶光学器件具有良好的光学特性同时使用塑料基片来显示宽的透光率摆幅(在明与暗态之间的宽的差异)并且吸收跨过最宽可能的光带的光以便将明态与暗态之间的差异最小化。然而，对于眼镜防护应用目前不存在提供大于175nm的宽光带吸收的商业液晶客体主体器件。这是因为与客体主体系统的使用相关的知识是基于早先的显示器应用知识，这种知识并没有提供对于制造一种成功的宽光带眼镜防护器件所必须的参数的指导。与眼镜防护器件相比，液晶显示器具有非常不同的性能要求。例如，液晶显示器传统上使用玻璃基片，而适合于眼镜防护的光学器件优选是基于塑料的。玻璃和塑料具有非常不同的特性；眼睛对于某些参数的敏感度使得对于显示器应用可行的塑料产品对于眼镜防护应用是不可接受的。例如，视觉变形的非均匀性在眼镜防护应用中是最重要的。这样，使得传统的显示器材料或配置对于眼镜防护应用是不能接受的。用于表征客体-主体系统的分析参数包括:吸收光谱、混合物的有序参数、介电各项异性的类型(正或负)、以及液晶-客体混合物的向列相到各向同性的温度(Tni)(B.Bahadur.“Dichroic liquid crystal displays.(二色性液晶显不器)，，In LiquidCrystals-Applications and Uses (第 3 卷)(第 65-208页)，1992，新加坡:世界科技出版社)。此外，一个器件可以通过所使用的基片类型和厚度、不存在电场时的液晶对齐、单元的厚度、透光率摆幅、光学变形、以及单元的单元空隙、连同手性液晶材料的间距、以及该混合物的“厚度与间距”比(d/p)进行表征。任何器件的性能通过这些参数的选择来指示，这些参数本身是内在相关的。但是，对于商用的客体-主体器件之间的参数的相互作用的确切性质没有进行分析或说明。例如，对于眼镜防护应用中的任何参数进行定义的一个难题是在客体-主体系统中所使用的不同组分的特性之间的内在冲突。这会导致对性能的一种感知的物理限制。例如，诸位申请人已经发现了在明态透光率与暗态透光率之间的大的透光率摆幅可以通过使用高性能的二色性染料来实现。然而，此类染料本质上具有更低的溶解度，可以分裂液晶相，并且改变向列相到各向同性的相变温度，Tnio此外，此类染料指示了在性能中更高程度的偏振依赖性。“偏振依赖性”是一种材料对两种正交偏振的响应的量度；即，其中由入射光经历的一种材料的光学特性(例如，折射率或吸光度/透光度)依赖于该入射光的偏振。偏振依赖性的增加可以进而降低该明态与暗态之间的透光率摆幅。此外，这种特性还可以变得是所不希望的，因为更高的偏振依赖性可能显示出在对于该技术所使用的液晶单元配置和/或任何塑料基片内甚至更小的结构缺陷。因为眼睛能够容易地挑出视场中甚至较小的变化，所以使用高效染料的传统系统具有差的光学性能。一种手性向列相客体-主体系统的偏振依赖性取决于液晶分子(即，其“间距”)相对于该液晶层的厚度如何更紧地扭曲。该比率通过称为的“厚度间距比”或“d/p”的参数进行测量。已知的是液晶混合物的d/p越大，则其依赖的偏振越小。例如，减小器件的偏振依赖性的一个方式是使用以下的一种液晶混合物，该液晶混合物具有在一个薄单元(〈3微米)中的短的间距(〈3微米)以及>0.9的厚度间距比(d/p)的扭曲的结构。然而，除了这使得制造极其困难并且已经妨碍了生产的事实之外，使用3微米的单元而非更厚的单元还可以减小由于表面对齐作用的明和暗态的透光率，其中这些液晶分子由于两个表面的接近而对于所施加的电场响应较小。这进而可以导致更小的透光率摆幅以及因此性能的降低。避开这一障碍的一个途径是欺骗眼睛不会看到该单元和这些塑料基片中的瑕疵。如果该器件在吸收光谱中显示出强烈的颜色依赖性的话，则这就可以实现。换言之，为了避免眼睛看到这些瑕疵，使用了一种具有强烈的颜色(即，窄的吸收光谱<150nm)的客体-主体系统。但是此类器件受限于其透光率摆幅和/或具有较窄的吸收光带。这样，它们不会满足宽光带的光学器件的需要。因此，对于光学特性良好的透光度可变的液晶光学器件仍然存在一种需要，该光学器件使用了多个塑料基片，显示出了一个宽的透光率摆幅并且具有宽的吸收光带(>175nm)。我们已经发现，并且在此描述了，基于物理表征的一组材料和系统参数以及器件配置，这些配置可以避开这些障碍并且可以实现以上描述的所希望的系统要求。专利技术概沭在此披露了透光率可变的光学器件以及制造它们的方法。每个光学器件包括一个单元，该单元包括一种液晶主体以及在一个塑料基片对之间所包含的一种二色性客体染料材料的客体-主体混合物。该液晶主体具有一个轴线取向，该轴线取向在一个明态取向与一个垂直于其的暗态取向之间是可变的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢德米拉·苏克欧姆利诺瓦，弗罗迪米尔·鲍迪纳，克莉丝汀·马汀伊克，苏琳丽，巴曼·达赫利，塔马斯·科萨，
申请(专利权)人：阿尔法米克罗恩公司，
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