防窥装置及其制造方法.pdf

一种防窥装置及其制造方法。为提供一种结构简单、降低生产成本、防窥效果好的光控制装置及其制造方法，提出本发明，防窥装置包含透明基板及液晶层；液晶层位于透明基板的一面之上，液晶层具有控制视角范围的预定厚度及吸收轴；吸收轴平行于基板，并与视角范围的延伸方向相互垂直；制造方法包含提供透明基板及形成液晶层步骤；形成液晶层步骤为将液晶分子涂布于透明基板一面，以形成具有借以控制视角范围的预定厚度及吸收轴的液晶层；吸收轴平行于透明基板并与视角范围延伸方向相互垂直。

1、  一种防窥装置，其特征在于它包含透明基板及液晶层；液晶层位于透明基板的一面之上，液晶层具有控制视角范围的预定厚度及吸收轴；吸收轴平行于基板，并与视角范围的延伸方向相互垂直。

2、  根据权利要求1所述的防窥装置，其特征在于所述的液晶层包含数个排列方向垂直于吸收轴方向的液晶条状结构。

3、  根据权利要求1所述的防窥装置，其特征在于所述的液晶层的厚度介于4μm与20μm之间；视角范围系介于40°至90°之间。

4、  根据权利要求1所述的防窥装置，其特征在于所述的透明基板的材质可为塑胶材料或三醋酸纤维。

5、  根据权利要求1所述的防窥装置，其特征在于所述的液晶层的材质则为圆盘状液晶。

6、  一种防窥装置制造方法，其特征在于它包含如下步骤：
提供透明基板；
形成液晶层；将液晶分子涂布于透明基板一面，以形成具有借以控制视角范围的预定厚度及吸收轴的液晶层；吸收轴平行于透明基板并与视角范围延伸方向相互垂直。

7、  根据权利要求6所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤中形成的液晶层包含数个排列方向与吸收轴相互垂直的液晶条状结构。

8、  根据权利要求6或7所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤为利用线棒沿着视角范围方向滚动以将液晶材料涂布于透明基板一面，以形成液晶条状结构。

9、  根据权利要求6或7所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤为利用图案化雕花滚筒沿着视角范围方向滚动以将液晶材料涂布于透明基板一面，以形成液晶条状结构。

10、  根据权利要求6所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤为利用狭缝式涂布方式将液晶材料涂布于透明基板一面，以形成液晶条状结构。

11、  根据权利要求6所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的形成液晶层步骤后包含浸泡液晶层及干燥液晶层步骤；浸泡液晶层为将液晶层浸泡于螯合剂中，以将液晶分子的性质由亲水性转变为疏水性；干燥液晶层为使液晶层固化而粘着于透明基板上。

12、  根据权利要求11所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的螯合剂为重量百分比浓度介于10％至15％之间的氯化钡水溶液。

13、  根据权利要求6所述的防窥装置制造方法，其特征在于所述的液晶层的材质为圆盘状液晶；且当液晶层厚度介于4μm与20μm之间时，视角范围系介于40°至90°之间。

防窥装置及其制造方法
技术领域
本发明属于光控制装置及其制造方法，特别是一种防窥装置及其制造方法。
背景技术
随着半导体技术的蓬勃发展，各种电子元件得以不断地缩小其尺寸，使得种种的日常生活电子设备，可以变得更为精致、轻巧，甚至成为可随身携带的可携式电子设备。
目前，可让使用者随身携带的可携式电子设备，例如：笔记型电脑、个人数位助理或移动电话等，已逐渐普及于一般大众。
然而，使用者有时候需要在公众场合使用可携式电子设备来处理私事，基于个人隐私的考虑，此时，需要一种防窥装置来防止他人观看到可携式电子设备上所呈现的影像内容。
在习知技术中，已提出数种防窥装置来达成防窥的需求。举例来说，可在护目镜的表面上设计光栅，使其形成数个尺寸仅为数微米的透孔，以达到防止旁人自使用者的侧边偷窥的功能。但是，若要达到此防窥的功能，这些透孔的总面积必须约为整个护目镜面积的50％，这会使得护目镜的透光率大幅地下降。
根据台湾专利第314218号中所揭示的多功射线隔离层(镜)为由反射层、内保护层、导电碳层、防窥层、吸光涂层及外保护层所组成。
防窥层为由PE薄膜经特殊压花处理，使其表面形呈众多纵向排列的波浪型多折状细线的透明薄膜。
多功射线隔离层虽可改善习知具有光栅的护目镜的透光率偏低的问题，但是由于其尚具有过滤紫外光或红外光及防止静电等其他功能，因此其透光率仍然偏低，结构复杂且成本较高。
另一种习知技术为由高、低光学密度(optical density)不同的塑胶层所组成的一种光控制装置。高光学密度的塑胶层为用以提供光准直(light-collimating)百叶窗元件(louver elements)。百叶窗元件在其中间区域具有高消光系数(extinction coefficient)，而在其边缘区域则具有低消光系数。
美国专利第6,398,370号则揭示了如第1图所示的光控制装置100，其为利用两层薄膜102、104相互叠合而组成，其中薄膜102、104分别具有数个沟渠112、114。沟渠112、114中填充相同或不同的光吸收材料，利用些沟渠112、114的边墙角度θ来控制光控制装置100的视角范围ψ。此习知技术为利用填充于沟渠112、114中的光吸收材料来吸收光线，以达到防窥的效果。光控制装置100的视角范围ψ取决于上下两沟渠112、114边墙角度θ及两者重叠后的整体厚度。也就是说，此光控制装置100必须由两片具有相当厚度的薄膜来组成，以得到较佳的防窥效果，如此却会使其厚度过厚，不利于使用。
如上所述光控制装置100的沟渠112、114的宽度约为100μm，深度约为200μm，而其间距则约为200μm。由于上述尺寸皆在μm等级，因此在制造过程中，必须使用复杂的表面处理技术在薄膜102、104上加工来形成沟渠112、114。在另一方面，这也意味着必须利复杂且昂贵的制造机台，才能制造生产此种光控制装置100。因此，此习知的光控制装置的缺点为厚度较厚、结构复杂且生产成本非常高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、降低生产成本、防窥效果好的防窥装置及其制造方法。
本发明防窥装置包含透明基板及液晶层；液晶层位于透明基板的一面之上，液晶层具有控制视角范围的预定厚度及吸收轴；吸收轴平行于基板，并与视角范围的延伸方向相互垂直；制造方法包含提供透明基板及形成液晶层步骤；形成液晶层步骤为将液晶分子涂布于透明基板一面，以形成具有借以控制视角范围的预定厚度及吸收轴的液晶层；吸收轴平行于透明基板并与视角范围延伸方向相互垂直。
其中：
液晶层包含数个排列方向垂直于吸收轴方向的液晶条状结构。
液晶层的厚度介于4μm与20μm之间；视角范围系介于40°至90°之间。
透明基板的材质可为塑胶材料或三醋酸纤维。
液晶层的材质则为圆盘状液晶。
将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤中形成的液晶层包含数个排列方向与吸收轴相互垂直的液晶条状结构。
将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤为利用线棒沿着视角范围方向滚动以将液晶材料涂布于透明基板一面，以形成液晶条状结构。
将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤为利用图案化雕花滚筒沿着视角范围方向滚动以将液晶材料涂布于透明基板一面，以形成液晶条状结构。
将液晶材料涂布于透明基板一面形成液晶层步骤为利用狭缝式涂布方式将液晶材料涂布于透明基板一面，以形成液晶条状结构。
形成液晶层步骤后包含浸泡液晶层及干燥液晶层步骤；浸泡液晶层为将液晶层浸泡于螯合剂中，以将液晶分子的性质由亲水性转变为疏水性；干燥液晶层为使液晶层固化而粘着于透明基板上。
螯合剂为重量百分比浓度介于10％至15％之间的氯化钡水溶液。
液晶层的材质为圆盘状液晶；且当液晶层厚度介于4μm与20μm之间时，视角范围系介于40°至90°之间。
由于本发明防窥装置包含透明基板及液晶层；液晶层位于透明基板的一面之上，液晶层具有控制视角范围的预定厚度及吸收轴；吸收轴平行于基板，并与视角范围的延伸方向相互垂直；制造方法包含提供透明基板及形成液晶层步骤；形成液晶层步骤为将液晶分子涂布于透明基板一面，以形成具有借以控制视角范围的预定厚度及吸收轴的液晶层；吸收轴平行于透明基板并与视角范围延伸方向相互垂直。本发明与习知的利用光栅遮挡来防窥的技术并不相同，其为利用液晶层的吸收轴来吸收超过视角范围的光线，不需对透明基板做任何的制程处理；液晶层具有用以控制此防窥装置的视角范围的预定厚度，当液晶层的预定厚度越大时，其视角范围越小，大角度的入射光可几乎完全被此液晶层的吸收轴所吸收。如此，即可形成防窥装置，使得观察者透过此防窥装置，在一定视角范围内可观看到影像，而在超过一定视角范围之外则无法观看到任何影像；此外液晶层与透明基板间具有良好的接着力，因此，本发明可在单一透明基板上直接增加液晶层的厚度以达成防窥地效果，而无须如习知技术必须重叠两片具有相当厚度的薄膜，如此，即可大幅地降低本发明的防窥装置的厚度。使用时，将本发明用以作为贴附于显示器表面的防窥薄膜或是装设于显示器的上的防窥保护罩。此外，本发明的防窥装置制程完全利用现今液晶面板制程中既有的简单制程，其优点在于防窥效果佳、结构简单、且生产成本低廉且不需扩充额外的制造设备即可大量生产制造。不仅结构简单、降低生产成本，而且防窥效果好，从而达到本发明的目的。
图1、为习知的光控制装置结构示意剖视图。
图2、为本发明结构示意立体图。
图3、为本发明制造方法示意图。
图4、为本发明制造过程中使用的线棒结构示意立体图。
图5、为本发明制造流程图。
本发明与习知的利用光栅遮挡来防窥的技术并不相同，其为利用液晶层的吸收轴来吸收超过视角范围的光线，不需对透明基板做任何的制程处理。此液晶层具有预定厚度，此预定厚度用以控制此防窥装置的视角范围，当液晶层的预定厚度越大时，其视角范围越小，大角度的入射光可几乎完全被此液晶层的吸收轴所吸收。
如图2所示，本发明防窥装置200包含透明基板202及液晶层204。
透明基板202的材质可为塑胶材料，例如：PET。
液晶层204的材质则为圆盘状液晶。液晶层204位于透明基板202的一面之上。
一般而言，圆盘状液晶分子在结构上必须含有下列团基：一个坚固平坦的中心核(rigid core)，主要可提供圆盘状液晶分子所具有的光电特性；接于中心核四周的柔软基团(f1exible side chain)，柔软基团的存在可以提供中心核最大的活动空间，并有利于圆盘状液晶分子的生成。圆盘状液晶分子具有可吸收可见光区的光线的独特的光学特性，因此为本发明的液晶层的材料的较佳
实施例。
再者，如图2所示，在圆盘状液晶分子形成液晶层204的过程中，当其还未干燥时，圆盘状液晶分子会自我组装(self-assemble)，而形成超分子液晶结构。圆盘状液晶分子会站立于透明基材202之上，并垂直于透明基材202。如此，圆盘状液晶分子可增加液晶层204的厚度，以加大其吸收光线的范围。若圆盘状液晶分子的排列并非与透明基材202垂直，则此时就无法达到如此好的防窥效果。
此外，由于圆盘状液晶分子与透明基材202间具有良好的接着力，因此，本发明可在单一透明基板上直接增加液晶层的厚度以达成防窥的效果，而无须如习知技术必须重叠两片具有相当厚度的薄膜，如此，即可大幅地降低本发明的防窥装置的厚度。
液晶层204沿着透明基板的垂直轴方向222具有预定厚度W，且由数个液晶条状结构214组成。液晶层204的厚度介于4μm与20μm之间。防窥装置的视角范围系介于40°至90°之间。液晶条状结构214的排列方向平行于横轴方向224，而其吸收轴的方向则平行于纵轴方向226。横轴方向224与纵轴方向226所构成的平面与透明基板202平行。值得注意的是，由于平行于液晶层204的吸收轴(即纵轴方向226)的光线都会被吸收轴所吸收，因此与纵轴方向226同平面且与其垂直的横轴方向224，即为此防窥装置200的视角范围的延伸方向。
如图3、图5所示，本发明的制造方法包括如下步骤：
步骤一
提供透明基板
如图3所示，先将所要涂布的液晶分子置于透明基板202的一端。
步骤二
形成液晶条状结构
如图3所示，然后沿着方向224推动线棒206，将液晶分子涂布于透明基板202上，以形成由数个液晶条状结构214所构成具有预定厚度及吸收轴的液晶层204。
如图4所示，线棒206为由棒状物216a及线状物216b组成。
线状物216b以间距为L的距离等距环绕于棒状物216a的周围。线状物216b为用以在涂布时刮除不需要的液晶分子，而位于其间距L中的液晶分子则被留下来，形成数个液晶条状结构214。在习知技术中，线棒206为常用的液晶涂布工具。利用线棒206来涂布液晶分子，可控制其所形成的液晶条状结构214的厚度及排列方向。在此实施例中，经由此线棒206所涂布而形成的液晶条状结构214，其吸收轴的方向226与其排列方向224相互垂直。
当此间距L越宽时，其所涂布而形成的液晶层204的厚度越厚。相反地，当此间距L越窄时，其所涂布而形成的液晶层204的厚度越薄。也就是说，利用调整线棒206棒状物216a上线状物216b的间距L，即可控制本发明中的液晶层204的厚度。如前所述，而此液晶层204的厚度与防窥装置的视角范围有关，当液晶层204的厚度越厚时，防窥装置的视角范围越小，而当液晶层204的厚度越薄时，防窥装置的视角范围越大。依照此较佳实施例，当液晶层204的厚度介于4μm与20μm之间时，防窥装置的视角范围系介于40°至90°之间。
本发明中的液晶层204的涂布方式，除了上述的线棒涂布方式外，亦可利用雕花滚筒(micro gravure)或狭缝式涂布(slot die)等其他方式来涂布，以形成液晶层204。
雕花滚筒为利用图案化的圆筒在透明基板202上滚动，以将液晶分子涂布于透明基板202。
狭缝式涂布是以图案化的狭缝将液晶分子涂布于透明基板202上。
因此，本发明并不限定液晶层204的涂布方式，其他适用于的液晶层204的涂布方式皆可运用于本发明中。
步骤三
浸泡液晶条状结构
在涂布形成液晶条状结构214之后，必须将液晶条状结构214浸泡于螯合剂中，将液晶分子的性质由亲水性转变为疏水性，以防止因外在环境湿度的改变，使得水气影响并破坏液晶条状结构214。在此实施例中，螯合剂为重量百分比浓度介于10％至20％之间的氯化钡水溶液，而其较佳的使用浓度系为15％。
在浸泡氯化钡水溶液之后，将液晶条状结构214浸泡于水中，以去除多余且未反应的氯化钡，如此可以避免在干燥液晶条状结构214时，多余氯化钡在其上产生白色沉淀物的情形。
步骤四
干燥液晶条状结构
最后，干燥浸泡过螯合剂的液晶条状结构214，使其固化并粘着于透明基板202上。
如此，即可形成防窥装置，使得观察者透过此防窥装置，在一定视角范围内可观看到影像，而在超过一定视角范围之外则无法观看到任何影像。
此外，本发明中所使用的透明基板，除了为单纯的塑胶材料基板外，亦可为三醋酸纤维(triacetyl cellulose，TAC)基板。
使用时，将本发明贴附于显示器表面形成防窥薄膜或是装设于显示器的上的防窥保护罩。此外，本发明的防窥装置，其制程完全利用现今液晶面板制程中既有的简单制程，其优点在于防窥效果佳、结构简单、且生产成本低廉且不需扩充额外的制造设备即可大量生产制造。