CN103792717A

CN103792717A - 一个包含pdlc层的可变光散射系统

Info

Publication number: CN103792717A
Application number: CN201310308297.3A
Authority: CN
Inventors: N·勒乌; V·拉谢; S·莫莱恩斯; 张经维
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2014-05-14
Also published as: WO2014068203A1; JP2015532982A; FR2997517A1; EP2915004A1; DE202013006516U1; FR2997517B1; KR20150081274A

Abstract

本发明涉及一种在透明状态和半透明状态之间转换的可变光散射系统，该系统包含位于两个电极之间的一个PDLC层。该PDLC层包含形成微-液滴的液晶的一种混合物，这些微-液滴分散在一种聚合物基质内，该聚合物基质是从一种包含乙烯系化合物的可光聚合的组合物来获得的。本发明还涉及在透明状态和半透明状态之间转换的可变光散射系统的用途、并且使用小于30Vrms的转换电压进行工作。

Description

一个包含PDLC层的可变光散射系统

本发明涉及具有可变光学特性的电可控的玻璃制品领域并且更具体地涉及一个可变光散射系统，该系统包含位于由多个支架支承的两个电极之间的一个PDLC层。

已知玻璃制品具有在适当的动力供应影响下可以进行改进的某些特征，尤其特别的是在电磁辐射（具体地是在可见光散射和/或在红外光散射、或者另外的光散时）的某些波长内的透射、吸收或反射。

可以在透明状态和散射状态之间转换的、目前可商购的这种玻璃制品包含一种功能薄膜，该功能薄膜由两个呈塑料片形式的电极支承支架组成，这些塑料片的侧面有一个结合了液晶液滴的层，该整个组件是由多个中间层层压的或是粘附结合到一个玻璃基底上的或结合在两个玻璃基底之间的。当该薄膜处于通电状态（开状态）时，这些液晶沿着一个有利轴线定向，这允许视线穿过该功能薄膜。当该电源断开时（关状态），在这些液晶液滴没有对齐的情况下，该薄膜是散射的并且阻断了视线。

本申请人已经开发了未使用这类功能薄膜技术的新颖的、可转换的、包含液晶的玻璃制品（glazing）。这种可转换的玻璃制品包含一个层，该层包含大量液晶液滴，这些液晶液滴在它们之间没有优先的定向、被分散在一种聚合物基质（在下文中的PDLC（聚合物-分散液晶）层）内。该PDLC层直接被密封在这两个玻璃基底之间。将由这些基底和该PDLC层形成的组件通过外围的粘合剂珠粒或密封垫进行密封。专利申请WO2012/028823和WO2012/045973说明了这类玻璃制品。这种技术的使用使之可能制造玻璃制品，这种玻璃制品由于节约了所使用的材料是不太昂贵的并且从电光的角度来说是性能更好的。

包含了一个基于液晶的层的可转换玻璃制品具有需要高工作电压的重要缺陷，这些液晶被结合到一个功能薄膜中或直接地被密封在两个玻璃基底之间。正弦曲线形式的工作电压的有效值典型地是大于50Vrms（rms：均方根）。确实，除了与功耗减少和/或电源事故限制（短路风险的降低）联系的优点外，降低工作电压使得之可能想到将这类系统用于要求更高安全性的应用如浴室应用的用途。

本发明还涉及包括根据本发明的可变光散射系统和两个支架的电可控的玻璃制品，每一个支架支承可变光散射系统的电极。

电可控的玻璃制品的安装通常要求：

-安装电可控的玻璃制品在框架中，和

-安装具体对所述玻璃制品而言的电源。

这些安装通常是由玻璃装配工(glazier)、电气技师的每个领域技术人员分别进行。

包括根据本发明的可变的光散射系统的电可控的玻璃制品具有低的整流电压，同时还保持有好的光学性质。此时的耗电量较低，其足以使得可使用不那么庞大的电源。根据本发明的电可控的玻璃制品可以因而整合到“即时可用的”器件中。所述玻璃制品的安装得以简化，成本也降低。

本发明因此还涉及包含以上所定义的玻璃制品、框架和电源的器件。电源容纳在所述框架中。

所述电源对应于系统，在适当的参数(动力、电压)之下，系统以稳定的和不变的方式转移电流从电力系统网络到可变的光散射系统，以便向其提供电流。由于其减小的尺寸，电源可以被放置在框架之内，例如在侧板(jamb)中。

根据第一变例，电源被连接到电源导线，导线包括可以插入电力系统网络的电源插头。因为仅仅通过塞住电源插头而进入供电干线(mains)，所述器件容易安装和开启，所以该器件随时可用。

所述电源可以足够小，以便安装在框架内，并用电池操作，而不是连接到供电干线。具有电池电源的事实使得可以直接在安装以后使用。

根据第二变例，所述电源是电池电源。所述器件还包括用于容纳电池的隔室(compartment)。例如隔室可位于框架上，并可以包括可开启和关闭的片状垂悬物(flap)，其在框架的侧板上是可以接近的。片状垂悬物使访问电池隔室和在必要的时候改变电池成为可能。

在安装期间，召集电气技师不再是必需的，因为电源已经包含在器件之内。有利地，在器件中的电源的整合使系统在安装期间处理时以及在运输时更牢固。最后，万一出现故障，所述器件也可以容易地拆卸与置换，以便检查原因，无论所述故障是由于电源或由于电可控的玻璃制品所致。

所述器件还可以包括装在框架上的开关。开关可以连接到插座和电源。开关可以是按钮或可以由遥控器操作的红外接收器。

大尺寸的结构可通过并排放置几个器件来产生。当每个器件包括红外接收器的时候，可通过一并控制它们或根据随时间推移的周期性程序，由一个且相同的遥控器单独地控制这些红外接收器。

框架的选择取决于玻璃制品的用途，例如作为玻璃门、窗或间隔。

根据本发明，要理解的是：

-转换电压是一个正弦信号的有效电压，从有效该电压开始获得了根据ASTM D1003标准测量的小于5%的雾度值，

-工作电压是由该功能薄膜供应商们推荐的一个正弦信号的有效电压，以便在没有获得这些雾度值规定的情况下获得该透明状态。

因此，该转换电压对应一个最小工作电压，以便具有一个低的雾度。该雾度对应于以大于2.5°的角度散射的透射光的量值。当施用的电压高时，该液晶甚至是更有序（因此，雾度较低）的。当施用的电压不够时，该PDLC层保持散射并且可以产生一个白色的大方坯。这种白色的大方坯是这种不透明感觉的主要原因。

因此，这些转换电压的降低必需在不以这些可变光散射系统的光学特性和性能为代价下发生，这些光学特性和性能具体地是：在透明状态下没有雾度、在透明状态下良好的光透射、在散射状态下合理的光透射以及在散射状态下无论视角是多少的良好的隐藏性。玻璃制品在散射状态的隐藏性对应于其不允许视线穿过它的能力。

所以，为了改进可变光散射系统的光学特性而同时降低这些转换电压，本申请人在控制这些复杂系统的机制上面产生了兴趣。

包含分散在基质内的散射体的散射系统依据它们所含有的散射体的尺寸和密度而有区别地散射光。本发明的可变光散射系统在散射状态时与含分散在一个体积内的多个液晶液滴（作为散射体）的散射层相对应。这些散射体必须具有多种尺寸和一种密度以使得穿过由该散射层形成的介质的光经受米氏散射（Mie scattering）。为了观察这种现象，这些散射体的尺寸必须大于可见范围的波长，典型地一个或几个微米的波长。

当以垂直入射来照射这类的散射层时，在透射中散射的光的空间分布不是各项同性的并且强烈地取决于这些散射体的形状（球、圆柱、板、等等）、它们的尺寸以及它们的密度。

对于一个给定的散射层，可能的是确定其在透射中的散射特征曲线。这在于以垂直入射来照射该散射层并且在于透射时测量这些散射线随着相对于照射初始方向的角度而变化的强度。这种散射特征曲线可以使用一种装置测量，该装置测量了双向透射分布函数或BTDF，诸如来自STIL公司的反射工作台（REFLET bench）。通过在与入射光相对的半球中在一个从-90°至90°的弧形上测量透射光而获得的这种特征曲线形成了一个峰形曲线。可以从这些散射特征曲线中提取的信息来自该峰顶部的高度，并且来自该峰基部的形状和宽度。置于中央约0°的峰的顶部对应于垂直入射的角度，尚未被散射的光在这里离开。

在有着散射的这些散射层之间必定存在区别，这是由米氏散射解释说明的。依据这些散射体的尺寸和密度并且同样依据该PDLC层的厚度，散射的这些特征曲线有着一个可变的形状。

当该散射层包含多个大尺寸的散射体或一个低密度的散射体时，散射的这些特征曲线具有一个接近准三角形峰的形状。该三角形基部的半宽度与其临界角（以绝对值计）相对应，而超过该临界角几乎就没有射线被散射。于是，认为透射中的散射特征曲线是非常向前指向（forward-pointing）的。

相比之下，当该散射层包含的颗粒更小时，该散射特征曲线可以分裂成两个主要部分。获得了在一条曲线上重叠的一个峰，这条曲线被称为“基线（base）”，该峰具有一个钟形的形状。在这种情况下，这些射线可以在多个宽的角度下发生散射。于是，认为透射中的散射特征曲线是较少向前指向的。

对透射中散射的特征曲线的分析使之可能证明：在该散射层包含具有一种尺寸和密度的颗粒以使得散射特征曲线向前指向时，在大于临界值的角度下几乎没有射线被散射。在这种情况下，这些穿过该散射层的射线相对于它们初始方向的小的平均角度偏差导致了低的隐藏性（concealability）。相对地，当该散射层具有一个不是非常向前指向的散射轮廓时，这些穿过该散射层的射线相对于它们初始方向的更大的平均角度偏差出现了以允许获得更好的隐藏性。

在散射状态获得良好的隐藏性要求这些液晶液滴的尺寸和密度的最佳化以及还有该散射层的厚度的最佳化。

在可变光散射系统的情况下，以低工作电压获得令人满意的透明状态必须不在以改进该散射状态的隐藏性为代价时发生。然而，包含一个PDLC层的可变光散射系统是复杂的系统，它们的每个特征都是能够对这些转换电压的减少或增加产生影响。某些多个影响了该隐藏性和这些转换电压的特征是共同的。在影响该转换电压的这些特征之中，可以提及的是：

-液晶液滴的尺寸、密度以及形态，

-这些液晶液滴以及聚合物基质在具体地不是一种成分在另一种成分中的情况下的品质，

-从制备PDLC层的过程中产生的残留杂质如离子种类的存在，

-PDLC层的厚度，

-这些液晶的性质。

在这些特征之中，一些取决于制备PDLC层的过程、取决于这些起始材料的选择或取决于二者。

制备PDLC层的过程包含一个相分离步骤，以便形成分散在该聚合物基质内的液晶液滴。在该PDLC层的前体组合物中这些成分的性质、浓度，温度，以及工作条件，特别是聚合动力学，影响着所获得微液滴的形态并且决定着特别是它们的尺寸、它们的形状、它们的纯度、以及任选地它们的互相连接（打开的或闭合的孔隙）。

因此，降低含PDLC层的可变光散射系统的转换电压不仅取决于起始成分而且取决于制备所述PDLC层的过程。简单地将该制备过程的这些参数和/或该PDLC层的这些特征与其转换电压的减少和隐藏性的改进相关联是不可能的。

因此，对于开发新颖的可变光散射系统而言存在着一种需求，这些系统具有改进的光学特性，具体地是无论视角如何都有着良好的隐藏性以及还有在透明状态在正常视觉下更好的品质，并且这是处于更低的成本下并且使用了降低的转换电压。

因此，本发明涉及一种在透明状态和半透明状态之间转换的可变光散射系统，该系统包含一个位于两个电极之间的PDLC层，该PDLC层包含形成微液滴的液晶的混合物，这些液晶被分散在一种聚合物基质内，并且该PDLC层满足以下标准：

-该聚合物基质是从一种包含乙烯系化合物的可光聚合的组合物来获得的，

-该液晶混合物相对于该液晶混合物和可光聚合的组合物的总重量的重量比是在40%与70%之间，

-该PDLC层具有在5与25μm之间的厚度，

-这些分散在该聚合物基质内的液晶液滴的平均直径是在0.25μm与2.00μm之间。

出人意料地，本发明的结合所述了所要求特征的可变光散射系统有利于所希望特性的获得并且具体地说对于施用的低有效电压（具体地小于30Vrms，并且甚至小于20Vrms或15Vrms）而言有着优异的透明度，并且在散射状态下有着良好的隐藏性。这些有利的特性具体地是用这些具有的厚度为约15μm的PDLC层获得的。该PDLC层具有，以逐渐优选的顺序，为10至20μm的或为12至17μm的厚度。

本发明还涉及这类系统以低于30Vrms的转换电压来工作的用途。

选择通过从一种自由基可光聚合的组合物开始的聚合反应引导的相分离而获得的一种PDLC层使之可能减少最终产物中的离子污染并且因此限制在这些液晶液滴上屏蔽电场。一个PDLC层中离子杂质的存在会要求施用一个更大的电压以便转换到透明状态，因为这些杂质具有降低在每个液晶液滴上的有效场的倾向。自由基聚合不需要离子种类作为起始化合物。这类聚合反应也不会产生离子种类。因此，在一种自由基聚合反应的情况下，无离子种类能够溶解在这些液晶内并且能够参与电场的屏蔽。

该PDLC层的液滴的密度可以通过这些液滴的平均尺寸并且通过该液晶混合物相对于该可光聚合的组合物（接受非常少的液晶被溶解在该聚合物基质内）按重量计的相对比例间接地估计。这些液滴的平均尺寸和就它们在该PDLC层内的尺寸和分布上的均匀性强烈地取决于聚合反应的条件。

这些液滴的尺寸、密度、PDLC层中的孔隙的类型（闭合的、开放的或半开放的）与该转换电压之间的比率是复杂的。

假定具有闭合孔隙的球形液滴的转换电压在这些液滴的尺寸增加时将会降低。

然而，液滴尺寸的增加在以散射状态下获得良好的隐藏性为代价的情况下发生。

这些液滴密度的增加改进了其隐蔽性。然而，这些液滴密度的增加同样增加了所述液滴之间相互连接（开放的或半开放的孔隙）的风险。实验似乎显示出一种开放的孔隙导致了转换电压的增加。这似乎可以通过以下事实来解释，即，一种闭合的孔隙给出的该聚合物基质/液晶混合物界面面积相对于该PDLC层的体积的比率是显著低于在一种开放的孔隙的情况下的比率。然而，确切地位于这个界面上的这些液晶在一定程度上被该聚合物基质“阻断”并且转换地不太容易。

根据自对这些液晶液滴尺寸以及在该液晶混合物与该可光聚合的组合物之间比例比值的选择所产生的、本发明所使用的PDLC层的具体形态的选择有利于其转换电压的降低以及光学性能的改进。根据本发明使用的PDLC层的形态可以通过这些液晶液滴彼此之间优异的个体化或不-聚结来限定。这些液晶液滴基本上具有一种闭合的孔隙并且在该液晶混合物与该聚合物基质之间的界面上包含小比例的能够被阻断的液晶。这种特殊形态的选择构成了一个优异的折中，这种折中能够使该转换电压降低而不损害这些光学性能，如良好隐藏性的获得。

从能够想到的不同的化合物中唯独选择乙烯系化合物作为该聚合物基质的组分单体、低聚物或预聚物使之可能在对定向的液晶液滴密度的交联过程中获得优异的相分离。这产生了具有多个液滴的一个PDLC层，这些液滴的尺寸是均匀的，甚至对于小尺寸而言具体地对于微米级的小尺寸而言也是均匀的，并且其密度很高。这些液晶很好分布在这些液滴中并且在该聚合物基质中不是单独分散的。

因此，在该聚合物基质中几乎没有发现液晶被稀释了并且同样在这些液晶液滴中几乎没有发现单体或预聚物。因此，防止了在这些液晶液滴内残余单体或预聚物的存在，这些残余单体或预聚物能够减少这些液晶的介电各向异性并且因此能够承担更高的电压的使用从而对这些液晶排序。由此还防止了液晶溶解在不属于这些液滴的聚合物基质中的存在，这些聚合物基质在接通电源时不能转换。

将PDLC层的制备工艺（包括自由基聚合反应）、起始化合物的具体比例和性质、以及聚合条件的选择进行组合产生了一种PDLC层，该PDLC层被获得有着能够使该转换电压降低而不损害该系统的光学特性和性能的情况下最佳的厚度、液滴密度、以及形态。

本发明的可变光散射系统有利地具有一种光透射，该光透射在透明状态与散射状态之间变化很小。优选地，该可变光散射系统具有：

-在透明状态TL_on与半透明状态TL_off之间由（TL_on-TL_off）定义的光透射变量，这个光透射变量是小于35%，优选小于30%并且更佳地是还是小于25%，和/或

-在透明状态H_on与半透明状态H_off之间由（H_off-H_on）定义的雾度变量，这个雾度变量是大于90%，优选大于95%并且更佳地还是大于97%，和/或

-在透明状态下，根据ASTM D1003标准测得的光透射TL_on是至少75%、优选至少80%，并且根据ASTM D1003标准测得的透射中的雾度H_on是最多5%、优选最多3%，和/或

-在散射状态下，根据ASTM D1003标准测得的光透射TL_off是至少50%、优选至少60%的，并且使用来自BYK的Hazegard Plus雾度计（hazemeter）测得的透射中的雾度H_off是至少95%、优选至少88%，和/或

-在散射状态且在透明状态下，根据ISO9050:2003标准（光源D65，2°观测器）测得的光反射RL是严格地是小于30%、优选小于25%并且更佳地还是小于20%，

-在透明状态RL_on与半透明状态RL_off之间由（RL_on-RL_off）定义的光反射RL的变量，该变量是小于15%，优选小于10%并且更佳地还是小于5%。

使用来自BYK的Hazegard Plus雾度计来测量以%计的雾度和透射值（H和TL）。根据ISO9050:2003标准（标准光源D65，2°观测仪）测量光反射RL。以上是在透明状态，也就是说处于开状态，下给出的光透射、光反射和雾度的值，优选地是在30Vrms、优选地20Vrms并且更佳地还是15Vrms的施用电压下来获得的。

在散射状态下，大多数的入射光以一种散射的方式透射并且仅有非常小的一部分入射光被这些液晶液滴所反射或背散射。

含液晶的PDLC层可以通过以下方式获得：制备该PDLC层（包含液晶的混合物和可光聚合的组合物）的前体组合物，接着对所述组合物进行交联或聚合。该可光聚合的组合物包括：单体、低聚物和/或预聚物以及聚合引发剂。将该PDLC层的这种前体组合物沉积在一种支架上，该支架涂覆有呈“层”形式的一个电极。一个由一个支架支承的一个第二电极将所述层夹在中间。在通过UV光辐射进行固化的过程中，形成了一种聚合物基质，在该聚合物基质中以微液滴的形式结合了这些液晶。因此，通过一个由自由基光聚反应诱导的相分离步骤获得了该PDLC层。

根据本发明使用的这些液晶优选地在周围温度下是向列的并且具有正的介电各向异性。根据本发明适合的液晶和液晶混合物的实例具体在专利EP0564869和EP0598086中进行了说明。

对于根据本发明非常特别适合的液晶混合物，可以使用由默克（Merck）公司在参照符号MDA-00-3506下出售的产品，该产品包含了4-((4-乙基-2,6-二氟苯基)-乙炔基)-4'-丙基联苯和2-氟-4,4'-双(反式-4-丙基环己基)联苯的混合物。

向列型液晶是双折射材料。这些液晶的双折射或该液晶混合物的双折射Δn与在该材料的两个主折射率，寻常折射率n_o与非寻常折射率n_e之间的变量（Δn=n_e-n_o）相对应。

在这些液滴中这些液晶是随机取向的。因此，在不存在外加场时，有可能计算出这些液晶液滴的平均折射率，该平均折射率由下面的关系式定义：n_m ²=1/3(n_e ²+2n_o ²)。

该聚合物基质同样具有一个折射率n_p。

优选地，该PDLC层满足以下条件：

-这些液晶的寻常与非寻常折射率之间的差值是在0.2与0.3之间，

-这些液晶或该液晶混合物和该聚合物基质分别具有基本上相等的一个寻常折射率和一个折射率，

-该液晶混合物的寻常折射率与该聚合物基质的折射率之间的差值小于0.050，更佳地还是小于0.010，

-该液晶混合物的平均折射率与该聚合物基质的折射率之间的差值是大于0.100，更佳地还是大于0.125。

根据本发明，要理解的是：

-“基本上相等的折射率”是当在550nm波长下这些折射率之间的差值的绝对值是小于或等于0.050，优选地小于0.015并且更佳地还是小于0.010时，

-“不同的折射率”是当在550nm波长下它们的折射率之间的差值的绝对值严格地是大于0.050，优选地大于或等于0.100并且更佳地还是大于0.125时。

这些液晶液滴具有，在逐渐优选的顺序中，在0.25与1.80μm之间、在0.60与1.30μm之间或0.70与1.00μm之间（包括端值）的平均直径。

该液晶混合物相对于该液晶混合物和可光聚合的组合物的总重量的重量比有利地是在50%与65%之间。

该可光聚合的组合物对应于该PDLC层中的聚合物基质的前体组合物。这种组合物包含能够在辐射、优选UV辐射的作用下通过一个自由基路线聚合或交联的多种化合物。

用于本发明的多个目的的表达“乙烯系化合物”理解为是指包含至少一个CH₂=CH-乙烯基官能团的单体、低聚物、预聚物或聚合物，当它经受光聚合作用的情况时，给出一个具有立体结构的聚合物网状物。根据本发明，表达乙烯系化合物包括含至少一个(CH₂=CH-CO-O-)或(CH₂=C(CH₃)-CO-O-)官能团的丙烯酸类化合物或甲基丙烯酸类化合物。

关于乙烯系化合物或含乙烯基基团的多种化合物，因此可以提及的是含丙烯酰或甲基丙烯酰、烯丙基或苯乙烯基团的单体类、低聚物类、预聚物类以及聚合物类。含乙烯基基团的这些化合物可以是单官能的或多官能的。尤其可以提及的是：单丙烯酸酯类、二丙烯酸酯类、N-取代的丙烯酰胺类、N-乙烯基吡咯烷酮类、苯乙烯以及它的衍生物类、聚酯丙烯酸酯类、环氧丙烯酸酯类、聚氨酯丙烯酸酯类，以及聚醚丙烯酸酯类。

根据本发明，可以使用含可光固化乙烯基基团的多种化合物。然而，优选的是使用含（甲基）丙烯酸酯基团的多种化合物，因为它们允许通过以一个高固化速率的辐射在该聚合物基质与这些液晶之间优异的相分离、并且由此产生一种稳定的且均匀的产品。

根据本发明适合的乙烯系化合物是，例如在专利EP0272585中说明的，具体地说是丙烯酸酯低聚物。这些乙烯系化合物优选地是丙烯酸酯类化合物或甲基丙烯酸酯类或(甲基)丙烯酸酯类化合物。术语“(甲基)丙烯酸酯”理解为是指一种丙烯酸酯或一种甲基丙烯酸酯。

根据本发明该可光聚合的组合物优选地包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯（在下文中为(甲基)丙烯酸酯）化合物。根据本发明使用的(甲基)丙烯酸酯类化合物可以从单官能的或多官能的(甲基)丙烯酸酯类中选择，例如单官能的、双官能的、三官能的或多官能的(甲基)丙烯酸酯类。这类单体的实例如下：

-单官能(甲基)丙烯酸酯类，例如甲基(甲基)丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、正或叔丁基(甲基)丙烯酸酯、己基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、苯甲基(甲基)丙烯酸酯、2-乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、羟乙基丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯、乙烯基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸己内酯、甲丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸月桂酯、聚丙二醇单甲基丙烯酸酯，

-双官能(甲基)丙烯酸酯类，例如1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甲基丙烯酸亚乙酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、双酚A二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三甘醇乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯，

-三官能(甲基)丙烯酸酯类，例如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三聚丙烯乙二醇三丙烯酸酯，

-更高官能度的(甲基)丙烯酸酯类，例如季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二三甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯或六(甲基)丙烯酸酯。

优选地，该可光聚合的组合物包含：至少一种单官能的乙烯系化合物，优选一种丙烯酸酯单体；至少一种双官能的乙烯系化合物，优选一种二丙烯酸酯单体；以及至少一种单官能的、双官能的或多官能的乙烯低聚物，优选一种丙烯酸酯低聚物。

该可光聚合的组合物相对于该可光聚合的组合物的总重量按重量计包含：

-30%至95%，优选35%至60%并且更佳地还是40%至55%的单官能的乙烯系化合物，

-1%至35%，优选10%至25%并且更佳地还是5%至25%的双官能的乙烯系化合物，

-1%至50%，优选20%至40%并且更佳地还是25%至35%的单官能的、双官能的或多官能的乙烯系低聚物，

-0至15%，优选5%至10%的至少一种硫醇化合物。

根据一个实施例，该可光聚合的组合物相对于该可光聚合的组合物的总重量按重量计以逐渐优选的顺序包含：至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%的乙烯系化合物。

至于没有使用溶剂，该聚合物基质一旦被交联将会因此包含至少50%的通过乙烯系化合物的聚合反应获得的聚合物。优选地，该聚合物基质相对于该聚合物基质的总重量按重量计以逐渐优选的顺序包含：至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少92%、至少95%的通过乙烯系化合物的聚合反应获得的聚合物。

根据一个有利的实施例，包含乙烯系化合物的可光聚合的组合物相对于该可光聚合的组合物的总重量按重量计以逐渐优选的顺序包含：至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%、至少95%的丙烯酸酯类化合物和/或甲基丙烯酸酯类化合物。

该可光聚合的组合物相对于该可光聚合的组合物的总重量按重量计还可能包含0.01%至5%的光敏引发剂。关于根据本发明适合的光敏引发剂，可以提及的是2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮。

该可聚合的组合物可以包含其他的多种可聚合的共聚单体。

作为一种可光聚合的组合物的实例，可以提及的是一种从Nematel出售的产品MXM035获得的组合物。这种产品包含：

-两种丙烯酸酯单体、丙烯酸乙基己酯和己二醇二丙烯酸酯的一种混合物，以及多种丙烯酸酯低聚物的一种混合物，

-一种硫醇，

-一种用于它的UV聚合反应的光敏引发剂。

基于丙烯酸酯和硫醇的组合物的其他实例在专利US4,891,152、EP0564869和EP0598086中进行了说明。

该PDLC层也可以包含多个间隔物。这些间隔物可以由玻璃例如玻璃珠制成、或由硬塑料制成例如由聚甲基甲基丙烯酸酯（PMMA）或二乙烯基苯聚合物制成。这些间隔物优选是透明的并且优选具有一个基本上等于该聚合物基质的折射率的光学指数。这些间隔物由一种非-导电材料制成。

这些电极各自由一个优选自多种玻璃基底的支架来支承。这些支架在它们的边缘通过一种密封垫彼此附接。

这些电极支承支架通过一种密封垫被附接到其边缘上。优选地，该密封垫选自与形成该PDLC层的聚合物基质相同性质的材料，也就是说，基于一种乙烯系化合物的材料、优选一种(甲基)丙烯酸酯化合物。

本发明的另一个主题是在透明状态和半透明状态之间转换的一种可变光散射系统，该系统包含一个PDLC层，该PDLC层包含形成微液滴的液晶，这些微液滴分散在一种聚合物基质内，该聚合物基质位于两个电极之间，每个电极都由一个支架支承，所述这些支架是玻璃片、优选是无机玻璃片，这些玻璃片被密封垫保持在它们的位于这些电极侧面的面上的边缘处，该密封垫优选基于一种交联的聚合物。

最后，本发明涉及如上述定义的在透明状态和半透明状态之间转换的一种可变光散射系统的用途，其特征在于，施用了小于30Vrms、优选小于20Vrms并且更佳地还是小于15Vrms的转换电压。

该PDLC层的两侧是两个电极，这两个电极处于与该散射层接触的状态。这些电极各自包含至少一个导电层。该导电层可能包含透明的导电氧化物（TCOs），即，既是良导体又是在可见光谱内透明的材料，例如锡掺杂的铟氧化物（ITO）、锑掺杂的或氟掺杂的锡氧化物（SnO₂:F）或铝掺杂的锌氧化物（ZnO:Al）。一种基于ITO的导电层具有每平方50至200ohms的表面电阻。

这些基于氧化物的导电层优选地被整个以50至100nm级别的厚度直接沉积在一个基底上或一个中间层上，沉积是通过众多已知的以下技术进行的，例如磁控溅射、蒸发、溶胶凝胶技术、以及还有气相沉积技术（CVD）。

该导电层还可能是一个金属层，优选地是一个薄层或一堆薄层，被称为TCC（透明导电涂层），例如由Ag、Al、Pd、Cu、Pd、Pt、In、Mo、Au制成的，并且典型地具有在2与50nm之间的厚度。

这些包含一个导电层的电极被连到一个电源上。

这些电极包含，例如，一个透明的导电层，该导电层例如由铟锡氧化物（ITO）制成、具有约20至400nm的厚度。这些ITO层具有在5Ω/sq与300Ω/sq之间的表面电阻。除了由ITO制成的多种层之外，为了同样的目的，对于该第一和/或第二电极，同样有可能的是使用其他含银的导电氧化物层或堆，其表面电阻是可比的。

然后这些电极的多个导电层可以被直接沉积到一个基底的一个面上并且因此形成多个电极形成基底。这些基底可以是玻璃基底，例如平浮玻璃片。当该电极支架是一种玻璃基底时，可以从圣戈班玻璃公司（thecompany Saint-Gobain Glass）在

或

范围内出售的的多种玻璃基底中选择。这些玻璃基底优选地具有在0.4mm与12mm、优选0.7mm与6mm之间的厚度。

该电可控的液晶玻璃制品可以用于每个地方，既可以用于建筑业又可以用于机动车业，无论何时在给定时刻必须防止视线穿过该玻璃制品时，并且具体地说：

-在建筑物内（在两个房间之间或一个空间内）、在基于陆地的、航空的或海上的运输工具（在两个室之间或在一个出租车内）内作为一个内隔板，

-用作玻璃门、窗、天花板或贴砖（地板、天花板），

-作为基于陆地的、航空的或海上的运输工具的侧窗或顶盖，

-作为一个投影屏幕，

-用作商店橱窗或展示柜，具体地为一个柜台的。

根据本发明的玻璃制品可以形成隔板和其他的窗口的全部或一部分（扇形窗类型）。

实例

I．使用的材料

所使用的这些透明基底是由圣戈班公司出售的

玻璃。

这些基底具有3.85mm的厚度。这些电极由一个ITO层（锡掺杂的铟氧化物）组成，该层具有每平方约50至200ohms的表面电阻。

使用的该液晶混合物对应于由默克公司在参照符号MDA-00-3506下出售的产品，该产品包含：

-4-((4-乙基-2,6-二氟苯基)乙炔基)-4'-丙基联苯和

-2-氟-4,4'-双(反式-4-丙基环己基)联苯。

这种液晶混合物具有以下特性：

-寻常折射率：1.5164，

-非寻常折射率：1.7738，

-双折射：0.2574。

该可光聚合的组合物是从Nematel出售的产品MXM035获得的。这种产品分为两部分A和B，该产品包含：

-两种丙烯酸酯单体、丙烯酸乙基己酯和己二醇二丙烯酸酯的一种混合物，以及多种丙烯酸酯低聚物的一种混合物（部分B），

-一种硫醇（部分A），

-一种用于它的UV聚合反应的光敏引发剂（部分A）。

由这类可光聚合的组合物的交联产生的聚合物基质具有1.482的折射率（无液晶液滴）。

这些间隔物是以Sekisui Micropearl的名义出售的珠粒，这些珠粒具有15μm的平均直径。

该密封垫由一种可光固化的丙烯酸酯粘合剂形成。

II．多个可变光散射系统的制备

该PDLC层前体组合物的制备：

-该可光聚合的组合物是从产品MXM35通过将相对于部分A和B的总重量的按重量计13.5%的部分A与按重量计86.5%的部分B进行混合来制备的，

-将相对于该液晶混合物和可光聚合的组合物的总重量的按重量计47.5%的可光聚合的组合物与按重量计52.5%的液晶混合物MDA00-3506进行混合，

-添加相对于该液晶混合物和可光聚合的组合物的总重量的按重量计0.3%的Sekisui Micropearl间隔物。

制备涂覆有电极的支架：通过磁控工艺将一个ITO层过程沉积到

玻璃上。

这些可变光散射系统的制备：

-将用作密封垫的丙烯酸酯粘合剂施加到该支架的边缘上，

-将PDLC层的前体组合物沉积到一个由支架支承的电极上，

-将涂覆有电极的一个第二支架放置到该第一支架上，该第一支架具有两个导电层，这两个导电层彼此面对、被该PDLC层的前体组合物层隔开。

-将这两块玻璃压在一起，

-将该组件暴露于UV射线中。

对于在这些电极支承玻璃基底之间的前体层的封装的进一步的详情，可以参考专利申请WO2012/028823和WO2012/045973，这两个专利清晰地说明了这些制备过程。

III．可变光散射系统的表征

	SDLV2	SDLV1	SDLV3
				PDLC层
液晶类型	向列型	向列型	向列型
				液滴的平均尺寸（μm）	0.95	0.74	0.48

液滴的密度	90	101	109
				聚合物的性质	丙烯酸酯	丙烯酸酯	丙烯酸酯
液晶混合物的比例	52.5%	52.5%	52.5%
				层厚	15μm	15μm	15μm
转换电压	17Vrms	15Vrms	20Vrms
				光学特性*
以%表示的TL_off	66.2	66.0	62.5
				以%表示的雾度H_off	98.6	99.1	99.1
以%表示的TL_on	84.7	85.0	84.3
				以%表示的雾度H_on	2.48	2.34	2.87
SEM图像	B	A	C

*在开状态，这些测量是用30Vrms的施用的有效电压进行的。

为了改变这些液滴的平均尺寸和这些液滴的密度，将多个暴露条件，即，该UV暴露功率和该UV暴露时间进行改变。

IV.即时可用的器件

将包括SDLV1类型的可变光散射系统的电可控的玻璃制品用重35千克/m²的4毫米玻璃层压。在30Vrms时每m²玻璃制品的耗电量为1瓦/米²。在12Vrms时每m²玻璃制品耗电量为0.16瓦/米²。正方形形状的玻璃制品的尺寸为20×20cm²，以下简称为玻璃制品窗格(pane)，其具有下面的特征：

-重量1.4kg，

-耗电：6.4mW，即，电流为0.53mA。

相应地，包括由AA电池电源(容量为约1A)供电的玻璃制品窗格的器件，在12Vrms时电流为0.53mA，电池寿命为78天24h/24h(1000mAh/0.53mA=1875h)。

在相同的条件下，包括电池电源和1m²活性玻璃制品窗格的器件的电池寿命为3天。

图1表现了用扫描电子显微镜获取的这些可变光散射系统SDLV1、SDLV2和SDLV3的三张图像A、B和C。

图2和图3是显示这些可变光散射系统SDLV1、SDLV2和SDLV3的雾度（以%表示）随施用的有效电压（以Vrms表示）的变化而改变的图表。

图4举例说明根据本发明的器件，该器件被整合到玻璃门或窗类型6的组件中。所述器件包括电可控的玻璃制品1、框架2、电源3、固定到框架2的侧板上的开关4，和包括干线插头5的电源绳(cord)，其位于朝向门或窗开启的侧面上。

图5举例说明根据本发明的器件，该器件被整合到玻璃门或窗类型6的组件中。所述器件包括电可控的玻璃制品1、框架2、电源3、开关4，固定到框架2的侧板上的开关4，和用于容纳电池7的隔室。

最佳可变光散射系统是具有球形液滴以及15Vrms转换电压的SDLV1。SDLV3具有更小尺寸的液滴，这导致转换电压上的一定程度的增加。这可能是由于界面面积/体积比率的增加。

Claims

1.在透明状态和半透明状态之间转换的可变光散射系统，该可变光散射系统包含一个位于两个电极之间的PDLC层，该PDLC层包含一种形成分散在聚合物基质内的微液滴的液晶混合物，并且满足以下标准：

-该PDLC层具有在5与25μm之间的厚度，

-分散在该聚合物基质内的这些液晶液滴的平均直径是在0.25μm与2.00μm之间。

2.根据权利要求1所述的可变光散射系统，其特征在于，该PDLC层具有在10与20μm之间的厚度。

3.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，该液晶混合物包含4-((4-乙基-2,6-二氟苯基)乙炔基)-4'-丙基联苯和2-氟-4,4'-双(反式-4-丙基环己基)联苯的一种混合物。

4.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，在该液晶混合物的标准折射率与该聚合物基质的折射率之间的差值是小于0.050。

5.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，在该液晶混合物的平均折射率与该聚合物基质的折射率之间的差值是大于0.100。

6.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，这些液晶液滴的平均直径是在0.70与1.00μm之间。

7.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，该液晶混合物相对于该液晶混合物和可光聚合的组合物的总重量的重量比是在50%与65%之间。

8.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，这些乙烯系化合物是丙烯酸酯类化合物或甲基丙烯酸酯类化合物。

9.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，该可光聚合的组合物包含：

-至少一种单官能的乙烯系化合物，优选一种丙烯酸酯单体，

-至少一种双官能的乙烯系化合物，优选一种二丙烯酸酯单体，

-至少一种单官能的、双官能的或多官能的乙烯低聚物，优选一种丙烯酸酯低聚物。

10.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，该可光聚合的组合物相对于该可光聚合的组合物的总重量按重量计包含：

-30%至95%的单官能的乙烯系化合物，

-1%至35%的双官能的乙烯系化合物，

-1%至50%的单官能的、双官能的、或多官能的乙烯低聚物，

-0至15%的至少一种硫醇化合物。

11.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，该包含乙烯系化合物的可光聚合的组合物相对于该可光聚合的组合物的总重量按重量计包含至少50%的丙烯酸酯类化合物和/或至少50%的甲基丙烯酸酯类化合物。

12.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，该PDLC层还包含多个间隔物。

13.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，这些电极各自由从多个玻璃基底中选择的一个支架来支承。

14.根据权利要求13所述的可变光散射系统，其特征在于，这些支架通过一种密封垫在它们的边缘处彼此附接。

15.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，在透明状态TL_on与半透明状态TL_off之间由（TL_on-TL_off）定义的光透射的变量是小于35%。

16.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，在透明状态H_on与半透明状态H_off之间由（H_off-H_on）定义的雾度的变量是大于90%。

17.根据以上权利要求中任一项所述的可变光散射系统，其特征在于，它具有：

-在该透明状态下，根据ASTM D1003标准测得的至少75%的光透射TL_on以及最多5%的透射中的雾度H_on，和/或

-在该散射状态下，根据ASTM D1003标准测得的至少50%的光透射TL_off以及使用来自BYK的Hazegard Plus雾度计测得的至少95%的透射中的雾度H_off，和/或

-在该散射状态下和在该透明状态下，根据ISO9050:2003标准测得的严格地小于30%的光折射RL。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的在透明状态与半透明状态之间转换的可变光散射系统的用途，其特征在于，施用了小于30Vrms的转换电压。

19.电可控的玻璃制品，其包括权利要求1至17中任一项所述的可变光散射系统和两个支架，所述支架的每一个支承可变光散射系统的电极。

20.包括权利要求19所述的电可控的玻璃制品、框架和容纳在框架中的电源的器件。

21.根据权利要求20所述的器件，其特征在于，所述电源连接至包含电源插座的电源导线。

22.根据权利要求20所述的器件，其特征在于，所述电源是电池电源。

23.根据权利要求22所述的器件，其特征在于，其还包括用于接收电池的隔室。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的器件，其特征在于，其还包括装在框架上的开关。