CN115210639B - 具有嵌入观察区域中的结合结构的光调制器 - Google Patents

具有嵌入观察区域中的结合结构的光调制器 Download PDF

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Abstract

一种可切换光调制器装置(201、202、203、204、205)，包括第一基板(101、102、103)和第二基板(141、142、143、144)，其相对的主表面以一个或多个聚合物结构间隔开，每个聚合物结构包括两个或更多个部件并为多个腔体(111、112、113、114)限定壁特征(21b、22b、23b)，所述腔体以离散体积密封流体(71、72、73、74)或凝胶。一个或多个聚合物结构中的每一个包括结合到所述第一基板并限定凹槽(31、32、33)的模具部件(21、22、23)以及填充所述凹槽并结合到所述第二基板和所述凹槽的表面的铸造部件(81、82、83、84)，所述铸造部件由所述凹槽的所述表面限定，所述第二基板复制所述模具部件和所述铸造部件的表面。

Description

具有嵌入观察区域中的结合结构的光调制器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月5日提交的英国专利申请序列No.2003224.9的权益和优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及可光学切换并包括流体或凝胶层的光调制器装置，并且尤其涉及具有柔性基板的装置。这样的装置优选地在观察区域内具有聚合物结构以保持基板之间的间隙并支持使用中的处理，包括弯曲和层压到玻璃或另一基板。产品应用的示例包括可切换智能窗、户外信息显示器和柔性显示装置。
背景技术
本发明涉及光调制器，也就是说，可变透射窗、镜子和类似装置，其被设计成调制通过其中的光或其他电磁辐射的量。为方便起见，本文通常使用术语“光”，但该术语应广义理解为包括不可见波长的电磁辐射。例如，本发明可以应用于提供可以调制红外辐射以控制建筑物内温度的窗户。更具体地，本发明涉及使用基于粒子的电泳介质来控制光调制的光调制器。可以结合到本发明的各种实施例中的电泳介质的示例包括例如美国专利No.10,809,590和美国专利公开No.2018/0366069中描述的电泳介质，两者的内容通过引用整体并入本文。
在现有技术中，在流体或凝胶层中具有聚合物结构并且适用于本发明的溶液包括授予Vlyte Innovations Ltd.的US 8,508,695，该专利公开了将液滴(直径为1至5微米)分散在一种连续的聚合物基质中，其在合适的位置固化到两个基板，以包含液晶。此外，授予EInk Corporation的US 10,809,590公开了微囊化液滴并使它们变形以在一个基板上的聚合物基质中形成紧密堆积的聚合物壳的单层，随后施加粘合剂层以将囊体层结合到基板上。E Ink California的EP1264210还公开了在一个基板上压印微杯结构，用具有可聚合组分的流体填充杯，并使这些组分聚合以在流体/杯表面上形成密封层，然后施加粘合剂层以结合到第二基板。此外，Vlyte Innovations Ltd.的EP2976676公开了在一个基板上形成壁结构，用粘合剂涂布壁的顶部，用流体填充由壁限定的腔体，以及使粘合剂聚合以将壁的顶部结合到相对的基板。
许多这些现有技术解决方案施加了限制，以便为一种特定应用(例如可切换LC薄膜)提供用于隔离一种特定流体(例如，液晶(LC))的可行解决方案。为了做到这一点，所有上述解决方案都将电光流体暴露于预聚物组分和聚合步骤。这迫使妥协并增加了复杂性。例如，电光流体组分不得参与或阻碍聚合，预聚物组分必须在聚合时与流体相分离，并以某种方式在限定区域中(例如，仅在微杯的流体表面上)形成固体聚合物结构。此外，在存在流体的情况下，可能难以与基板表面形成强化学键，因为流体会优先润湿表面，从而破坏剥离粘合。此外，将存在残留组分，包括来自与流体接触进行的聚合步骤的未使用的单体、低分子量聚合物和纳米粒子，它们会污染或以其他方式损害电光流体的切换。由于缺乏光学活性、分层或内部流体泄漏，所有这些情况都可能导致最终产品的故障。
在授予Vlyte Innovations Ltd.的EP3281055中，电光流体不暴露于聚合步骤。EP3281055描述了一种柔性装置，包括嵌入在其观察区域中的固体聚合物微结构，并且微结构位于两个基板上。微结构通过在与基板正交的长度上相互接合而将装置的基板彼此结合(即固定)。结合的微结构包含壁结构，该壁结构将装置的流体层划分为包含在相应腔体内的离散体积的单层。这为装置提供了显著的结构强度。在所描述的方法中，在每个基板上形成配合的微结构(即凸形和凹形零件)，然后彼此精确对准并以压配合方式结合，该压配合也密封腔体中的流体层。如前所述，电光流体不暴露于聚合步骤。该方法的一个限制是，它需要在很长的距离(通常在智能玻璃应用中超过一米或更多米)上要结合的面的X和Y轴上的精确对准和尺寸稳定性。
基于粒子的电泳显示器，其中多个带电粒子在电场的影响下移动通过悬浮流体，多年来一直是密集研究和开发的主题。与液晶显示器相比，这种显示器可以具有良好的亮度和对比度、宽视角、状态双稳定性和低功耗的属性。术语“双稳态的”和“双稳定性”在此使用的是其在本领域中的常规含义，指的是包括具有第一和第二显示状态的显示元件的显示器，所述第一和第二显示状态的至少一个光学特性不同，从而在利用有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在该寻址脉冲终止后，该状态将持续的时间是用于改变该显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍(例如至少4倍)。在已公布的美国专利申请序列No.2002/0180687中示出，支持灰度的一些基于粒子的电泳显示器不仅可以稳定于其极端的黑色和白色状态，还可以稳定于其中间的灰色状态，以及一些其它类型的电光显示器也是如此。这种类型的显示器被恰当地称为是“多稳态的”而非双稳态的，但是为了方便，在此可使用术语“双稳态的”以同时涵盖双稳态的和多稳态的显示器。
如上所述，电泳介质需要悬浮流体的存在。在大多数现有技术的电泳介质中，该悬浮流体是液体，但是电泳介质可以使用气态悬浮流体来产生；参见例如Kitamura，T.等,“Electronic toner movement for electronic paper-like display”，IDW Japan，2001，Paper HCS 1-1，和Yamaguchi，Y.等,“Toner display using insulative particlescharged triboelectrically”,IDW Japan,2001,Paper AMD4-4)。也参见欧洲专利申请1,429,178；1,462,847；和1,482,354；和国际申请WO 2004/090626；WO 2004/079442；WO2004/077140；WO 2004/059379；WO 2004/055586；WO 2004/008239；WO 2004/006006；WO2004/001498；WO 03/091799；和WO 03/088495。当这种基于气体的电泳介质在允许粒子沉降的方向上使用时，例如用在介质在垂直平面内布置的指示牌中时，由于与基于液体的电泳介质相同的粒子沉降，这种基于气体的电泳介质容易遭受同样类型的问题。实际上，在基于气体的电泳介质中的粒子沉降问题比基于液体的电泳介质更严重，因为与液体相比，气态悬浮流体的较低的粘度允许电泳粒子更快的沉降。
被转让给麻省理工学院(MIT)、伊英克公司、伊英克加利福尼亚有限责任公司和相关公司或以它们的名义的许多专利和申请描述了用于封装的微单元电泳和其他电光介质的各种技术。封装的电泳介质包括许多小囊体，每一个小囊体本身包括内相以及包围内相的囊壁，其中所述内相含有在流体介质中的可电泳移动的粒子。典型地，这些囊体本身保持在聚合物粘结剂中以形成位于两个电极之间的连贯层。在微单元电泳显示器中，带电粒子和流体不封装在微囊体内，而是保持在形成于载体介质(通常是聚合物薄膜)内的多个腔体内。在这些专利和申请中描述的技术包括：
(a)电泳粒子、流体和流体添加剂；参见例如美国专利No.7,002,728；7,679,814；
(b)囊体、粘结剂和封装工艺；参见例如美国专利No.6,922,276和7,411,719；
(c)微单元结构、壁材料和形成微单元的方法；参见例如美国专利No.7,072,095和9,279,906；
(d)用于填充和密封微单元的方法；参见例如美国专利No.7,144,942和7,715,088；
(e)包含电光材料的薄膜和子组件；参见例如美国专利No.6,982,178和7,839,564；
(f)用于显示器中的背板、粘合剂层和其他辅助层以及方法；参见例如美国专利No.7,116,318和7,535,624；
(g)颜色形成和颜色调节；参见例如美国专利No.7,075,502和7,839,564；
(h)用于驱动显示器的方法；参见例如美国专利No.7,012,600和7,453,445；
(i)显示器的应用；参见例如美国专利No.7,312,784和8,009,348；以及
(j)非电泳显示器，如在美国专利No.6,241,921和美国专利申请公开No.2015/0277160中所述；以及除显示器以外的封装和微单元技术的应用；参见例如美国专利申请公开No.2015/0005720和2016/0012710。
许多前述专利和申请认识到在封装的电泳介质中围绕离散的微囊体的壁可以由连续相替代，由此产生所谓的聚合物分散型的电泳显示器，其中电泳介质包括多个离散的电泳流体的液滴和聚合物材料的连续相，并且在这种聚合物分散型的电泳显示器内的离散的电泳流体的液滴可以被认为是囊体或微囊体，即使没有离散的囊体薄膜与每个单独的液滴相关联；参见例如前述的2002/0131147。因此，为了本申请的目的，这样的聚合物分散型的电泳介质被认为是封装的电泳介质的子类。
相关类型的电泳显示器是所谓的“微单元电泳显示器”。在微单元电泳显示器中，带电粒子和悬浮流体没有封装在微囊体内，而是保留在形成于载体介质(通常是聚合物薄膜)内的多个腔体内。参见，例如，均转让给SiPix Imaging,Inc的国际申请公开No.WO 02/01281，和公开的美国申请序列No.2002/0075556。
电泳介质通常是不透明的(因为，例如，在许多电泳介质中，粒子基本上阻挡可见光透射通过显示器)并且在反射模式下工作。该功能在图5A中示出，其中通过以合适的电压将黑色或白色带电粒子朝向观察表面移动来调制撞击表面的光的反射率。然而，也可以使电泳装置在所谓的“快门模式(shutter mode)”下工作，其中一种显示状态是基本上不透明的，而一种显示状态是光透射的。参见例如前述美国专利No.6,130,774和6,172,798,以及美国专利No.5,872,552；6,144,361；6,271,823；6,225,971；和6,184,856。介电泳显示器与电泳显示器类似，但依赖于电场强度的变化，可以在类似的模式下工作；参见美国专利No.4,418,346。其他类型的电光显示器也能够在快门模式下工作。特别地，当这种“快门模式”电泳装置构建在透明基板上时，可以调节通过该装置的光的透射。
封装的或微单元电泳显示器通常不受传统电泳装置的聚集和沉降故障模式的困扰并提供更多的有益效果，例如在多种柔性和刚性基板上印刷或涂布显示器的能力。(使用词“印刷”意于包括印刷和涂布的所有形式，包括但不限于：诸如修补模具涂布、狭缝或挤压涂布、滑动或层叠涂布、幕式涂布的预先计量式涂布；诸如罗拉刮刀涂布、正向和反向辊式涂布的辊式涂布；凹面涂布；浸渍涂布；喷涂；弯月面涂布；旋转涂布；刷涂；气刀涂布；丝网印刷工艺；静电印刷工艺；热印刷工艺；喷墨印刷工艺；电泳沉积；以及其他类似技术。)因此，所产生的显示器可以是柔性的。另外，因为显示器介质可以(使用多种方法)被印刷，所以显示器本身可以被便宜地制造。
电泳介质的一个潜在重要市场是具有可变光透射率的窗户。随着建筑物和车辆的能源性能变得越来越重要，电泳介质可以用作窗户上的涂层，以通过改变电泳介质的光学状态来电子控制透射通过窗户的入射辐射的比例。在建筑物中有效实施这种“可变透射率”(“VT”)技术期望提供(1)减少炎热天气期间不需要的热效应，从而减少冷却所需的能量、空调装置的规模、和高峰电力需求；(2)增加对自然光的利用，从而减少用于照明的能量和高峰电力需求；以及(3)通过增加热舒适度和视觉舒适度来提高乘员舒适度。预计在汽车中会产生更大的好处，其中玻璃表面与封闭体积的比率显著大于典型建筑物。具体而言，预计VT技术在汽车中的有效实施不仅可以提供上述好处，而且还可以(1)提高驾驶安全性，(2)减少眩光，(3)提高镜子性能(通过在镜子上使用电光涂层)，以及(4)提高使用平视显示器的能力。VT技术的其他潜在应用包括电子装置中的隐私玻璃和眩光防护装置。
发明内容
本文描述的是可切换光调制器的改进架构，其可用于窗户、镜子、显示器、遮阳板或标志、以及许多其他应用。特别地，所描述的设计比诸如电致变色薄膜的可变透射装置更稳健，并且由于改善的清晰(打开状态)和降低的雾度而提供更好的观看体验。
在第一方面，可切换光调制器包括具有第一主表面的第一基板、具有第二主表面的第二基板、具有顶部和底部的聚合物壁结构。聚合物壁结构设置在第一主表面和第二主表面之间，从而产生多个腔体，这些腔体在腔体内以离散体积容纳调制流体或调制凝胶。聚合物壁结构包括沿聚合物壁结构的顶部限定凹槽的模具部件，以及通过将流体前体设置在凹槽中并填充凹槽并随后固化流体前体以将第二基板结合至凹槽的表面而形成的铸造部件。在一个实施例中，聚合物壁结构的底部结合到第一基板。在一个实施例中，流体前体不接触调制流体或调制凝胶。在一个实施例中，流体前体延伸超出限定凹槽的侧壁，并进入腔体。在一个实施例中，模具部件是光学透明的并且铸造部件遮蔽光并且包括着色剂、填充材料或光散射材料。在一个实施例中，模具包括着色剂，并且着色剂与设置在调制流体或调制凝胶中的粒子的颜色相匹配。在一个实施例中，流体前体包括具有小于20℃的玻璃化转变温度(Tg)的弹性体聚合物。在一个实施例中，弹性体聚合物是聚氨酯。在一个实施例中，凹槽的最大深度大于或等于第一主表面和第二主表面之间的正交距离的5％。在一个实施例中，腔体的最长尺寸在0.3mm和3cm之间，并且相邻腔体的中心到中心距离在0.6mm和10cm之间。在一个实施例中，模具部件在其凹槽的各个形状方面具有差异，包括凹槽的深度和宽度的变化。在一个实施例中，聚合物壁结构另外包括支撑特征。在一个实施例中，第一基板或第二基板包括柔性透明材料。在一个实施例中，可切换光调制器具有强烈衰减光的第一状态和对可见光基本透明的第二状态。在一个实施例中，调制流体或调制凝胶包括电泳粒子、液晶、极性和非极性液体的组合、电致变色流体、热致变色流体或光致变色流体。
在另一方面，一种制造可切换光调制器的方法。该方法包括提供包括第一主表面的第一基板、提供包括第二主表面的第二基板、提供具有顶部和底部的聚合物壁结构，其中聚合物壁结构包括模具部件，该模具部件沿着聚合物壁结构的顶部限定凹槽，用流体前体填充凹槽，在所述多个腔体内以离散体积提供调制流体或调制凝胶，将聚合物壁结构设置在第一主表面和第二主表面之间，以及固化流体前体以将第二基板和凹槽的表面结合在一起。在一个实施例中，在所述多个腔体内以离散体积提供调制流体或调制凝胶的步骤之前，将壁结构结合到第一基板。在一个实施例中，固化流体前体以将第二基板和凹槽的表面结合在一起包括加热流体前体或将流体前体暴露于紫外光。在一个实施例中，将聚合物壁结构设置在第一主表面和第二主表面之间还包括用辊压缩第一基板和第二基板之间的聚合物壁结构。
在另一方面，一种可切换光调制器装置具有第一基板和第二基板，其相对的主表面以一个或多个聚合物结构间隔开，每个聚合物结构包括两个或更多个部件并为多个腔体限定壁特征，所述腔体以离散体积密封流体或凝胶，其中所述一个或多个聚合物结构中的每一个包括结合到所述第一基板并限定凹槽的模具部件，以及填充所述凹槽并结合到所述第二基板和所述凹槽的表面的铸造部件，所述铸造部件由所述凹槽的所述表面包围，所述第二基板复制所述模具部件和所述铸造部件的表面。
在另一方面，提供了一种可切换光调制器装置。在一些实施例中，模具部件是光学透明的(即仅包括光学透明聚合物)并且铸造部件遮蔽光。通过在其聚合物结构中分散或溶解以下一种或多种：着色剂、填充材料或光散射材料，光被铸造部件遮蔽。优选地，着色剂的颜色被选择以匹配此类实施例的一种或多种可切换光状态的颜色或色调。
保持模具部件光学透明的一个特别优点是，当它通过依赖于快速紫外(UV)引发的聚合的压印工艺形成时，UV的吸收被最小化。相比之下，如果模具具有光吸收材料，那么深壁部分(例如，20微米或更大)的聚合将至少减慢并且很可能是不可能的。在配备压印滚筒的卷对卷工艺中，模具前体在从滚筒表面释放/剥离之前将有几秒钟的时间固化。对于模具部件的这种制造工艺，重要的是使用光学透明的前体。有利地，在实施例中，铸造部件在装置中被铸造在合适的位置，因此具有光吸收材料的铸造部件可以在适当长的时间段内热固化。
鉴于以下描述，本发明的这些和其他方面将是显而易见的。
附图说明
现在将参考所附的三维图以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1A示出了包括其模具微结构21和凹槽31的第一基板101。
图1B示出了具有由预聚物41填充的凹槽31的第一基板101。
图1C示出了包括模具微结构21和铸造微结构81的实施例201。
图2A示出了包括其模具微结构22和凹槽32的第一基板102。
图2B示出了包括模具微结构22和铸造微结构82的实施例202。
图3A示出了包括其模具微结构23和凹槽33的第一基板103。
图3B示出了包括模具微结构23和铸造微结构83的实施例203。
图4示出了包括模具微结构21、铸造微结构84和薄的第二基板144的实施例204。
图5示出了实施例205，包括固定到有源矩阵背板165的实施例204。
附图仅以示例的方式而非以限制的方式描绘了根据本概念的一个或多个实施方式。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种具有流体层的可切换光调制器装置。该装置具有嵌入其流体层中的固体聚合物结构，并且该结构具有微米级的高度(与基板的并列主表面正交)和宽度。在本文中，聚合物结构被称为微结构(或微型结构)。聚合物微结构布置成两部分，第一部分结合到第一基板，第二部分结合到第二基板。这两个部分也相互结合，因此将装置的基板相互接合或固定。第一部分包含壁特征，其将装置的流体层分成与腔体相对应的离散体积的单层，第二部分包含密封剂特征，用于密封体积，使腔体彼此隔离。即使第二部分密封，其聚合物结构也通过第一部分的聚合物与装置的流体层的接触几乎完全隔离。
在实施例中，两部分聚合物结构的第一部分被称为模具微结构并且它们共价结合到第一基板的内主表面。通过在压印或模制步骤中将工具的表面微复制到第一基板上来制造模具微结构。模具微结构图案化有凹槽特征(凹槽特征也可以称为通道、凹口或压痕)。在实施例中，凹槽由两部分聚合物结构的第二部分填充。该第二部分被称为铸造微结构并且它们共价结合到第二基板的内表面。铸造微结构通过从它们铸造来复制凹槽，但在铸造之后不与模具微结构分离。
用于铸造的预聚物被印刷或以其他方式涂布以填充模具微结构中的凹槽。然后组装该装置，其流体层设置在第一和第二基板的相对间隔开的主表面之间。模具微结构从第一基板的主表面延伸到流体层中并接触第二基板的相对主表面。这样，模具微结构限定了流体层的单元间隙。在这个阶段，凹槽被铸造微结构的预聚物填充，腔体被流体填充。接下来，预聚物在铸造步骤中聚合以形成铸造微结构并将它们共价结合到模具微结构和第二基板的内主表面上。因此，铸造步骤在模塑步骤之后，并与流体层在适当的位置和在基板之间发生。在聚合(即铸造)过程中，凹槽中的预聚物块体不与流体接触，聚合后铸件被模具微结构包围并与流体隔离。实施例的特征在于包括模具微结构部分和其铸造微结构部分的两部分聚合物结构。
实施例的光调制器响应于电、光或热变化而选择性地改变光衰减、颜色、镜面透射率或漫反射中的一种或多种，并切换提供两种或更多种光状态。优选地，光状态包括对可见光透明的一种极端状态和强烈衰减光的另一种极端状态。实施例的一个重要应用是在智能窗中。一些实施例将该装置作为玻璃层压板内的层结合到窗户中。在其他实施例中，该装置是柔性的并且结合到玻璃板。在两个智能窗实施例中，薄膜装置具有显著的结构强度并将流体层隔开，每个离散的流体体积自密封。实施例的结构强度源自其模具和铸造微结构的设计以及它们的聚合物材料的选择。结构强度包括承受玻璃层压或结合过程，承受处理和安装大型智能窗时遇到的负载，以及承受装置在其使用寿命内因风和极端温度等环境冲击而施加在装置上的负载所必需的强度。此外，在运输应用中，选择该装置的聚合物结构以抗振。
该装置的其他实施例包括用作光闸、光衰减器、可变光透射率片、可变光吸收率片、可变光反射率片、镜子、用于车辆的遮阳板、电子皮肤、单色显示器、彩色显示器或透视显示器。有利地，实施例特别适用于需要例如从0.25平方米到5平方米的大面积的应用。此外，作为一卷薄膜的装置可以具有1000平方米或更大的面积。
参考图中所示的三维投影图来描述实施例。图1a至1c用于描述实施例201。图2A和2B描述实施例202，图3A和3B描述实施例203，图4描述实施例204，并且图5描述实施例205。在图中，实施例包括保持在第一基板(101、102、103)和第二基板(141、142、143、143)之间的流体或凝胶层(71、72、73、74)。在一些实施例中，流体层(71、72、73、74)可以被描述为电光层，例如，如上所述。
基板由聚合物微结构(21、22、23)隔开以限定用于流体层的单元间隙(121、122、123、124)。微结构还将流体层划分成离散的密封腔体(111、112、113、114)或隔室。微结构分为两部分，一部分是模具微结构(21、22、23)，其复制工具的表面并在组装装置之前在第一基板上以压印或模制步骤形成，另一部分是铸造微结构(81、82、83、84)，其在组装装置之后在模具微结构中的凹槽(31、32、33)中和第二基板上形成。因此，铸造微结构直接源自其与模具微结构中的凹槽的界面(或紧密接触或共享表面)以及其与第二基板的界面(或紧密接触或共享表面)。
在一些实施例中，一个或两个基板是透明柔性薄膜(90)，其在流体侧涂有透明电极(60)。电极的主表面相互面对并平行并列。基板的相对表面形成实施例的观察面。在包括光致变色或热致变色光调制器的替代实施例中，基板(和装置)在观察(或可切换区域)中不具有电极涂层。
在该文献中，模具微结构(21、22、23)具有描述为(或对应于)腔体壁(21a、22a、23a)、凹槽(31、32、33)、凹槽壁(31a、32a、33a)和墙支架(23c)的特征。尽管这些特征与它们作为一部分的整体(21、22、23)分开考虑，但它们是在单个压印步骤中形成的。相比之下，铸造微结构(81、82、83、84)在单独的步骤中形成，并且在一些实施例中具有与模具微结构不同的材料。
在图1C、2B、3B、4和5中，仅显示了七个完整的流体腔体(111、112、113、114)，其截面穿过相邻的腔体，流体(71、72、73、74)在这些腔体内。穿过流体的截面未用阴影线显示，但通常指示流体的存在。实施例的附图对应于更大装置的局部区域(或截面)并且附图不是按比例绘制的。在实施例中，腔体的间距(或由此定义的流体体积)为50微米至3,000微米。六边形腔体的最长尺寸(图1A中的L.D.)，例如，如图1A所示，可以在0.3毫米和3厘米之间。相应的中心到中心距离(图1A中的C.到C.)可以在0.6毫米和10厘米之间。腔体的最长尺寸和中心到中心距离之间的关系可以根据腔体相对于彼此的几何形状而变化。在一些情况下，腔体可以是不规则多边形的集合，这可以减少摩尔纹或其他光学干涉效应。在一个实施例中，间距为250微米的智能玻璃装置通常在其表面上具有2,000到6,000个离散流体腔体，并且沿着其表面具有2,000到20,000个，或者总腔体数量在400万到1.2亿之间。在其他实施例中，可以使用更大的间距来改善观看体验，即，具有减少的雾度和摩尔纹。当使用较大的间距时，眼睛将可见图案解析为网格(或阵列)，并将铸件感知为不透明区域的网格，这些区域是光衰减粒子的颜色。在许多情况下，当光调制器切换到第一(不透明/变暗)光状态时，铸件在光调制器的表面上是无法区分的。当光调制器切换到打开的光透射(第二)状态时，有色粒子聚集在可见铸件附近，从而影响纱窗的整体外观。然而，较大尺寸的腔体大大改善了雾度。日常研究表明，对于较大的应用(例如，车辆或建筑物的窗户)，可见单元壁的存在比可能以较小间距设计存在的较高雾度更不令人反感。
图1a示出了实施例201的第一基板101(实施例201在图1c中示出)。模具微结构21是限定六边形腔体111的壁结构，并结合到基板101的内表面。模具微结构21在图1A中示出为结合到柔性薄膜90上的可选电极60的表面的微结构21。微结构21的腔体壁特征(或组成)由21b表示，其垂直于基板表面的高度由尺寸1021表示，其宽度由1051表示。在与基板101相对的一侧，微结构21具有凹槽31。微结构21的限定凹槽31的壁(或侧面)由21a表示并在放大视图1001中示出。凹槽31的宽度由1041表示并且其高度由1031表示。
嵌入观察区域中的大部分壁部分的宽度1051为7.5微米至175微米，更优选地，12微米至125微米，并且最优选地，15微米至90微米。大多数凹槽的宽度1041为2.5微米至100微米，更优选地，7.5微米至85微米，最优选地，10微米至75微米。对于大部分凹槽，垂直于第二基板的表面的高度(或深度)1031为单元间隙121的2.5％至99％，更优选地5％至66％，并且最优选地6.25％至46％％。
图1B示出了在预聚物41被印刷或涂布到模具微结构21中的凹槽31中之后的第一基板101。装置组装(或制备或制造)中该步骤的合适印刷工艺的示例包括丝网印刷或喷墨印刷。优选的印刷方向由箭头1010表示。这避免了印刷到平行于印刷刮板的凹槽区域中。预聚物41是铸件81的前体。优选地，它是可通过自由基聚合固化的高粘度(1,000cst或更高)树脂(合适的材料在后面描述)。在图1B中，预聚物41的顶表面由41a表示。该表面优选地与壁表面21a重合或超过壁表面21a。在一些实施例中，过量的预聚物41可以在印刷步骤之后和流体层压步骤之前涂布顶壁表面21a。
在图1C中，实施例201的流体层表示为71，它占据了在基板101和141的可选电极60之间限定的部分体积。单元间隙121对应于流体层71的各个界面与第一和第二基板之间的正交距离。流体71被壁21b分成离散的流体体积，壁21b又是模具微结构21的一部分，每个流体体积由腔体111限定。流体腔体111以六边形网格并排并且在单层中。在一些实施例中，腔体具有不规则的形状，从而导致具有一定程度的不规则或随机性的并排布置。
实施例201在层压步骤中使用一对水平定向并具有垂直进给方向(相对于NIP辊之间的通道)的NIP辊组装。在一些实施例中，在层压过程中，基板通过作为卷对卷系统的一部分的退卷机和/或重卷机站或模块保持在张力下。装置的流体71在以垂直定向通过NIP辊之前被引入基板101和141之间形成储液器。相对于六边形腔体的定向，优选的层压方向由图1B中的箭头1010表示(前面关于印刷预聚物41进行了描述)。在该定向中，流体71不会经历平行于层压辊的NIP点(即平行于辊)的腔体壁，这使得当装置通过NIP点时更容易迫使过量的流体从腔体中排出。凹槽31中(在模具微结构21中)的预聚物41在固化阶段被铸造，以从微结构21中得到铸造微结构81。优选地，固化是通过自由基聚合。自由基聚合优选地在作为卷对卷工艺的一部分的高强度紫外线辐射模块中完成。替代固化方法包括热固化，替代类型的链增长聚合包括阴离子、阳离子和配位聚合。
一旦固化完成，铸造微结构81就牢固地结合到第二基板141和模具微结构21上。因为铸造微结构81被铸造在模具的凹槽31和第二基板141的内表面之间的体积中，它被两者围绕和包围，并由两者派生和定义。铸件81复制了两个界面表面，并且是它们表面和它们之间的体积的3D印记。通过选择与两个表面化学相容的预聚物41，固化铸件81牢固地结合到两个表面。铸件81是母模具微结构21的子代，两部分(或一对)被描述为模具21及其铸件81。
在另一个实施例中，热塑性聚合物以液体形式作为预聚物41被施加并且在流体层压步骤之前允许凝固。在基板之间层压流体71之后，通过使装置经受足以使热塑性聚合物41回流的高温来完成铸造步骤。当它冷却热塑性聚合物41时，它会结合到模具微结构21和第二基板141上，因为它会凝固成铸件81。热塑性塑料的示例包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)(以商品名如和/>为人所知)和聚碳酸酯。适用于户外环境，尤其是汽车应用的等级是优选的。最优选的是肖氏A硬度为30至100的软热塑性塑料，包括低密度聚乙烯(LDPE)等级。
在实施例201中，铸件81相对于腔体111是连续的，并且与模具21一起围绕腔体的流体71。流体被密封并与相邻的腔体111隔离。在图1C中，铸件81的顶表面被示为81a，并且模具21的顶表面被示为21a。铸件81通过化学结合到第二基板141和模具微结构21来连续地密封腔体111。模具微结构21又通过化学结合到第一基板101连续密封。以这种方式，在实施例中，模具微结构21限定腔体的周围壁并且铸造微结构81限定腔体的流体密封剂。
流体层压步骤(前面描述的)基本上迫使流体离开铸造预聚物41和第二基板141之间的接触区域。在层压时施加压缩力使预聚物41与第二基板141紧密接触并且过量预聚物从凹槽31被挤压到凹槽壁21a的顶部形成薄层。在一些实施例中，铸造步骤还通过在模具微结构21的顶部和第二基板141之间聚合过量的预聚物薄层来密封腔体。固化的薄层也称为溢料。优选地，固化薄层的厚度小于5微米，更优选地，小于3微米，最优选地，小于2微米。在一些实施例中，来自铸造微结构的过量聚合物延伸超出模具顶表面21a进入凹槽壁的腔体侧。
有利地，在实施例201中，流体70几乎不暴露于铸件的预聚物41，因为预聚物41包含在凹槽31中。层压将流体70从预聚物41与第二基板141的接触区域挤出，从而在层压步骤期间提供很少的预聚物41暴露于流体，并且将预聚物41(一种高粘度流体)与光学流体71基本上隔离。层压步骤是预聚物41在凹槽31和顶部基板141之间的非永久性密封。紧接在层压之后的聚合步骤固化预聚物，使密封永久化(即通过形成铸件81)。在聚合过程中，凹槽31中的预聚物块体不与流体70接触。唯一可能的接触是与在层压过程中挤入腔体的任何过量预聚物接触。通过选择和控制印刷到凹槽31中的预聚物41的体积，可以根据需要最小化或避免过量的预聚物。
在一些实施例中，第二基板141的并列的平行间隔开(与第一基板)的主表面在其电极层60上具有聚合物绝缘和/或粘合剂层(图1C中未示出)。在一些实施例中，聚合物层在聚合铸件41的预聚物41的同时聚合。以这种方式，粘合剂层增强了铸件41对第二基板的剥离粘合。
在装置201中，单元间隙121小于或等于模具微结构21的壁高度1021(参见图1A)。有利地，在一些实施例中，流体71在腔体111内处于抽吸状态，因为壁21b处于来自流体层压步骤的压缩或负载下，导致对应于单元间隙121的装置内的壁高度减小。在本文中，处于抽吸状态的流体是指压力低于周围环境大气压的流体。在实施例201中，壁高度121小于装置1021外部的高度，并且优选地，装置内的壁高度小于或等于装置外部高度的0.99倍。
图2A示出了实施例202的第一基板102。实施例202在图2B中示出。实施例202与前面描述的实施例201类似。微结构22的限定凹槽32的壁(或侧面)由22a表示并以放大图1002显示。壁高度为1022，其宽度为1052。凹槽32的宽度由1042表示，其高度由1032表示。凹槽32具有向外倾斜的弯曲(或圆形)壁，如在放大图1002中由22a所示。在图2A中，凹槽32的壁22a在与第一基板相对的一侧上变窄至边缘。
在图2B中，腔体是112并且填充有流体72。单元间隙是122。凹槽32的壁22a在接触(或接近或邻近)第二基板142时变窄至边缘。因此如图2B所示，铸件82的顶表面82a基本上与模具22的整个顶表面22a重叠。有利地，当铸件82具有着色剂并且模具22是透明的时，观察者在观察实施例的观察面时将两种微结构感知为被着色。
在一些实施例中，模具和铸造微结构的材料是相同的，而在其他实施例中存在差异。在优选实施例中，模具部件是光学透明的并且铸造部件遮蔽光并且包括着色剂(颜料或染料)、填充材料或光散射材料中的一种或多种。优选地，选择着色剂的颜色以匹配可切换光调制器装置的一种或多种可切换光状态的颜色或色调。例如，具有黑色、透明和中间着色状态的实施例具有包含聚合物的光学透明模具微结构和包含载有炭黑的聚合物的黑色铸造微结构。在另一个示例中，具有白色、透明和中间着色状态的实施例具有包含聚合物的光学透明模具微结构和包含负载二氧化钛的聚合物的白色铸造微结构。在一些具有有色极光状态的实施例中，铸造微结构是黑色的，以使透明光状态下的雾度和颜色感知最小化。
保持模具部件光学透明的一个特别优点是，当它通过依赖于快速紫外(UV)引发的聚合的压印工艺形成时，UV的吸收被最小化。相比之下，如果模具具有光吸收材料，那么深壁部分(例如20微米或更大)的聚合至少会减慢并且很可能是不可能的。在配备压印滚筒的卷对卷工艺中，模具前体在从滚筒表面释放/剥离之前将有几秒钟的时间固化。对于模具部件的这种制造工艺，重要的是使用光学透明的前体。有利地，在实施例中，铸造部件在装置中被铸造就位，因此具有光吸收材料的铸造部件可以在适当长的时间段内热固化。
图3A示出了实施例203的第一基板103。实施例203在图3B中示出。实施例203类似于前面描述的实施例201和202。微结构23的限定凹槽33的壁(或侧面)由23a表示并以放大图1003显示。腔体壁由23b表示，它们的高度为1023，宽度为1053。凹槽33具有向外倾斜的壁，如在放大图1003中由23a表示。在图3A中，凹槽33的壁23a在与第一基板相对的一侧上变窄至平台(ledge)。凹槽33的宽度在凹槽内用1043表示，在凹槽最宽的平台区域之间用1063表示。凹槽的高度(或深度)由1033表示。凹槽33具有“V”形横截面。在一些实施例中，模具在其凹槽的形状方面具有差异，包括凹槽的形状、深度或宽度的变化。
在图3B中，腔体是113并且填充有液晶流体73。单元间隙是123。凹槽33的壁23a在接触(或接近或邻近)第二基板143时变窄至平台。因此，铸件83的顶表面83a基本上与模具23的所有顶表面23a重叠，如图3B所示。第二基板143包括基板142(如图2B所示)和液晶取向层193。有利地，可以在层压液晶流体之前将取向层193涂布到基板142的电极表面上。随后，通过固化铸件83来密封腔体113。密封不会干扰与液晶73接触的取向层193。
在图3A和3B中，模具微结构23的壁特征23b具有支撑特征23c。支撑特征23c被包括以为壁提供额外的强度。这在释放用于压印工具的模具微结构(如前所述)时以及随后在将实施例层压在玻璃板之间时是有益的。在放大视图1003中，支撑特征23c的宽度显示为1073，其高度显示为1083。在一些实施例中，高度与壁高度1023相同，并且优选地在这样的装置中，支撑特征具有凹槽并且凹槽结合到腔体壁凹槽。以这种方式，支撑特征还具有相关的铸造部件并增加了装置的剥离粘合(剥离粘合是指第一和第二基板之间的粘合)。
装置204在图4中示出并且与装置201(在图1C中示出)共享许多元件。两个图中共同的元件用相同的数字表示。装置204的第二基板144不同于装置201的第二基板141。在图4中，第二基板144被示为固定到可选的剥离衬垫154。正如其名称所暗示的，释放衬垫154是牺牲层，旨在在装置使用时(或在制造步骤之前)移除。第二基板144是连续的并且其厚度(或与其主表面正交的尺寸)在0.5微米和50微米之间，优选地在1微米和35微米之间，并且最优选地在1.25微米和25微米之间。
在一些实施例中，该薄片(即，第二基板144)可以是薄的固体聚合物并且用作以下中的一个或多个：用于腔体的覆盖层、绝缘层、阻挡层或硬涂层。在一些实施例中，第二基板144是光学透明的，在其他实施例中，它具有着色剂，并且在其他实施例中，它反射太阳光。第二基板144(装置204)相对于第二基板141(装置201)的一个显著特征是在前者上缺少电极层60。
在实施例204中，铸造微结构84类似于实施例201中的铸件81。铸件84牢固地结合到第二基板144和模具微结构21上。因为铸造微结构84被铸造在模具的凹槽31与第二基板144的内表面之间的体积中，它被两者围绕和包围，并由两者派生和定义。铸件84复制了两个界面表面，并且是它们的表面和它们之间的体积的3D印记。
在图4中，实施例204的流体层被表示为74，它占据了在基板101的电极60和第二基板144的内表面(或界面)之间限定的部分体积。单元间隙124对应于流体层74的各个界面与第一和第二基板之间的正交距离。流体74被壁21b分成离散的流体体积，壁21b又是模具微结构21的一部分，每个流体体积由腔体114限定。在实施例204中，铸件84相对于腔体114是连续的并且与模具21一起围绕腔体的流体74，将流体与相邻的腔体114密封和隔离。
在装置204的一些实施例中，第一基板101上的电极60被图案化成段，并且在使用中，流体74通过向相邻段施加不同的电压极性和/或电平而受到电场的影响。在这样的装置中，第二基板可能不具有与其相关联的电极层(即，该装置用单个电极层形成光状态并且可以被描述成使用平面内切换)。
实施例205在图5中示出并且包括固定到有源矩阵背板165的所示的实施例204(释放衬垫154被移除)。可以通过任何合适的方式进行固定，包括粘合剂(图5中未示出)。如果使用粘合剂/聚合物层，则优选将其厚度保持在必要的最小值(即从0.5微米到15微米)以将装置204均匀地固定到背板165并在部件之间实现足够的剥离粘合。有源矩阵背板165具有被图案化以形成像素的电极，并且与有源矩阵晶体管一起允许装置205将实施例204作为可以显示任意图像的像素区域的矩阵来操作。产品(205)的示例包括电子书阅读器和电子货架标签。
在一些实施例中，可切换光调制器装置包括以下类型之一或其混合形式：电泳装置、液晶装置、电润湿装置、电动装置、结合有电解液/凝胶的电致变色装置、热致变色装置或光致变色装置。有利地，在一些实施例中，流体层与基板的并列平行间隔开的主表面的一部分接触，基板包括基板表面，该基板表面包括：电极层(60)、无机介电层、有机介电层、取向层(193)、电致变色层、离子存储层或有源矩阵层。在电致变色实施例中，流体是电解凝胶并且与覆盖一个基板上的电极的电致变色层和覆盖另一个基板上的另一个电极的离子存储层接触。Gentex的US 6,934,067中描述了电致变色装置的一个示例。在混合电致变色/光致变色实施例中，可切换材料是液体或凝胶。Switch Material的US 8,837,032中描述了可切换的液体或凝胶。在液晶装置中，流体优选地是旋光向列型液晶并且合适的装置，由申请人在题为“A Chiral Nematic Liquid Crystal Light Shutter”的英国专利申请No.1416385.1中描述。电动装置是电泳装置的混合体，包括墨水，墨水包括悬浮在流体中的带电粒子；参见例如Crown Electrokinetics US 2019/0256625。在电润湿实施例中，流体层可以包括在Sun Chemical Corp.的US 8,854,714中描述的流体。
在一些实施例中，为了增强剥离粘合，隔离的模具和铸造部件可以位于腔体内。例如，腔体可以具有位于中心的带有凹槽的柱(模具微结构)，并通过在其凹槽中固化的铸造微结构结合到相对的基板上。这提供了腔体内的剥离粘合，补充了由腔体壁提供的剥离粘合。位于中心的微结构还充当流体层中的附加隔离物，使装置更能抵抗外部施加的点压力。
在一些实施例中，围绕观察区域的外围边缘密封使用模具和铸造聚合物部件。边缘密封的模具部件在模制或压印步骤中复制到其基板上，同时复制模具微结构。用这种外围边缘密封制成的装置适合批量生产相同的装置，例如汽车天窗或遮阳板。该装置可以作为连续薄膜卷上的重复装置生产，然后从薄膜卷上冲压切割或激光切割。
在一些实施例中，外围边缘密封的附加剥离粘合非常适合更极端的条件，例如当装置的边缘暴露时。例如，智能窗实施例可以在一侧粘合到玻璃板，只留下其另一个基板和边缘区域暴露。
基板(101、102、103、141、142、143)可以是任何合适的透明片材，例如聚合物或玻璃，并且可以是柔性的或刚性的。柔性基板包括聚合物，例如PET(即聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(即聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(即聚醚砜)、PC(即聚碳酸酯)、PI(即聚酰亚胺)或FRP(即纤维增强塑料)、或柔性玻璃(例如，来自Nippon Electric Glass Co.Ltd.的50微米或100微米玻璃)。刚性基板可以使用浮法玻璃、或热处理浮法玻璃、或抛光玻璃、或着色/有色玻璃、或热吸收/反射玻璃、或有源矩阵玻璃。
电极(60)可以是任何合适的透明导体。例如，ITO(即氧化铟锡)、碳纳米管、银纳米线或诸如PEDOT(即聚乙烯二氧噻吩)的导电聚合物。顶部电极可以是一种类型，例如ITO，底部电极可以是另一种类型，例如PEDOT。PEDOT涂布的PET基板可从Kodak(US)获得，ITO涂布的PET基板可从Sheldahl(US)获得。
在柔性实施例中，微结构和基板具有足够的柔性以允许装置符合半径为300mm、优选为半径为100mm、最优选地半径为50mm的圆柱体的曲率。
如前文对于一些实施例所述，用于铸造微结构的聚合物通过光或热方式固化并且共价结合到其周围的模具微结构和其边界基板的内表面。优选地，铸件的预聚物不溶于流体层的流体并且具有按重量计大部分的高分子量组分和高粘度。在一些实施例中，模具和铸造微结构至少与装置的基板一样柔韧。
优选用于实施例的模具(21、22、23)和铸造(81、82、83)微结构中的合适的柔性(或可变形)聚合物包括热固性聚合物，更特别地，弹性体固体聚合物。该弹性体的特点是玻璃化转变温度(即Tg)低于20摄氏度(即293K)并具有交联键。在一些实施例中，Tg低于应用所需的最低工作温度。在一些实施例中，可以使用交联水平来选择微结构的弹性体聚合物的刚度。在一些实施例中，弹性体可以填充有分散的硬质材料(即填料)以增加其在负载下的刚性、撕裂强度和耐久性。填料的示例包括沉淀二氧化硅、热解法二氧化硅、磨碎的石英、黑色颜料纳米粒子、碳纤维或纳米粒子、或陶瓷纤维或纳米粒子。在实施例中，选择固体聚合物的弹性模量以提供模具和铸造微结构的合适的弹性变形，并且该模量在2MPa至200MPa的范围内，更优选地在3MPa至100MPa的范围内。在实施例中，在微结构中使用的固体聚合物的撕裂强度被选择为在20摄氏度下处于7.5kN/m至75kN/m的范围内，更优选地，9kN/m至50kN/m。在最高工作温度(例如90摄氏度)下的最小撕裂强度被选择为≥7.5kN/m。在实施例中，用于模具和铸造微结构的聚合物的线性热膨胀系数是匹配的。
在优选实施例中，用于一个或两个微结构部件(即模具和铸造部件)的弹性体是聚氨酯(即包含聚氨酯键)。优选的聚氨酯具有固化形成交联的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯基团。在一些实施例中，聚合物前体制剂在具有单官能单体的溶液中具有双官能聚氨酯链。这两种成分都可以被氟化，以提高实施例的流体(71、72、73、74)对溶胀的耐化学性。适合在实施例中用作弹性体聚合物的光学级预聚物的市售示例包括来自Norland Products(www.norlandprod.com)的以下产品：NOA78、NOA75、NOA68、NOA68T和氟化级NOA142、NOA139、NOA138和NOA13825。
为了使雾度最小化，一些实施例使模具和铸造微结构的折射率与流体相匹配，优选地彼此相差在0.02以内，更优选地，0.005，最优选地，0.002。其他实施例包括在铸造微结构的聚合物中的着色剂以吸收和/或反射光。优选地，反射日光红外光谱的太阳能颜料用于着色剂。优选地，着色剂是黑色的以避免光散射(并因此产生雾度)。铸造微结构的固体聚合物中的黑色着色剂允许流体和黑色固体聚合物的折射率不匹配。此外，在铸造微结构的固体聚合物中使用黑色着色剂的实施例可以使用不透光的聚合物。例如，如前所述，固体聚合物可以包含分散的硬填料。在另一个示例中，聚合物可以具有半结晶结构。
为了在一些实施例中提供平面内(即，在电光层内)切换，铸造微结构的聚合物是导电的，并且铸造微结构还用作装置内的铸造电极。
接下来，描述模制技术以在实施例中制造模具微结构。模制技术也可以描述为复制技术。这些和其他合适的复制技术在Vlyte Innovations的题为“An ElectrophoreticDevice Having a Transparent Light State”的EP3396446中描述。
在模制技术中，硬或软工具表面用作负模具母版，并且在模制步骤中，将母版表面的三维(3D)形状的倒数转移到(即复制)基板以形成模具微结构。硬工具表面的一个示例是电铸镍，它的表面适合在基板上制作多达100,000个复制品。软工具表面的一个示例是交联聚二甲基硅氧烷，它可以制作多达1,000个复制品。模制步骤包括用预聚物涂布母版表面并层压基板(可选地，涂布作为层压的一部分进行)，固化涂层以在与基板粘合的聚合物中反向复制母版表面的形状，然后从母版剥离以将复制的微结构留在基板上。
装置的模具微结构可以在卷对卷工艺中在薄膜卷上连续重复(通过复制)。在这种情况下，滚筒的表面是硬工具。可替代地，可以将连续的薄膜卷切割成与装置相对应的片，然后在片材工艺中将模具微结构复制到每个基板上。在这种情况下，电铸片是合适的硬工具，或PET上的P(DMS)是合适的软工具。
可以通过将镍电铸到模板表面上并由此将聚合物模板的形状转移到硬模具母版的表面上，由聚合物模板制成硬的、负的、模具母版。聚合物模板的表面是通过将微结构光学写入称为光刻胶的光敏聚合物并显影光刻胶直接形成的。在光敏聚合物中直接写入模板表面包括被描述为直接写入光刻、单点激光写入、激光干涉和电子束光刻的技术。可以使用任何合适的光刻胶，包括可从www.microchem.com获得的SU8系列。直接写入微结构使光敏聚合物曝光，并且曝光的结构在单独的步骤中在溶液中显影。优选地，计算机控制系统使用激光束或电子束(e-beam)来曝光光敏聚合物并形成具有壁特征和凹槽特征的模具微结构。在聚合物模板表面上电铸负模具母版之前，通过在其聚合物表面上沉积薄的(<250nm)金属或陶瓷保形涂层(或多个涂层)使模板(与电铸)更兼容。
在其他技术中，硬母版(例如不锈钢、铜、电铸镍、硅、熔融石英或氟化钙)中的三维表面通过材料移除直接形成。硬表面可以通过机械铣削(例如，单点金刚石车削)、化学蚀刻、离子束铣削、反应离子蚀刻或激光烧蚀来直接形成(或写入)复制表面。通常，反转图像(即负片)直接形成在称为平铺片的小区域和用于覆盖工具表面(例如压印滚筒的表面)的该区域的金属箔副本(称为垫片)中。对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述本发明的具体实施例进行多种改变和修改。因此，以上描述的全部内容将被解释为说明性的而不是限制性的。
所有前述公开的专利、出版物和未决申请均通过引用整体并入本文。

Claims (20)

1.一种可切换光调制器，包括：
具有第一主表面的第一基板；
具有第二主表面的第二基板；
具有顶部和底部的聚合物壁结构，所述聚合物壁结构设置在所述第一主表面和所述第二主表面之间，从而产生多个腔体，其在所述腔体内以离散体积容纳调制流体或调制凝胶，其中所述聚合物壁结构包括沿所述聚合物壁结构的顶部限定凹槽的模具部件；以及
铸造部件，其通过将流体前体设置在所述凹槽中并填充所述凹槽，并且随后固化所述流体前体以将所述第二基板结合到所述凹槽的表面而形成，
其中，所述腔体的最长尺寸在0.3mm和3cm之间，并且相邻腔体的中心到中心距离在0.6mm和10cm之间。
2.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述聚合物壁结构的底部结合到所述第一基板。
3.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述流体前体不接触所述调制流体或所述调制凝胶。
4.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述流体前体延伸超出限定所述凹槽的侧壁并进入所述腔体中。
5.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述模具部件是光学透明的并且所述铸造部件遮蔽光并且包括着色剂、填充材料或光散射材料。
6.根据权利要求5所述的可切换光调制器，其中，所述模具包括着色剂，并且所述着色剂与设置在所述调制流体或调制凝胶中的粒子的颜色相匹配。
7.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述流体前体包括具有小于20℃的玻璃化转变温度Tg的弹性体聚合物。
8.根据权利要求7所述的可切换光调制器，其中，所述弹性体聚合物是聚氨酯。
9.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述凹槽具有大于或等于所述第一主表面和所述第二主表面之间的正交距离的5％的最大深度。
10.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述模具部件在它们的凹槽的各个形状中具有差异，包括所述凹槽的深度和宽度的变化。
11.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述聚合物壁结构另外包括支撑特征。
12.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述第一基板或所述第二基板包括柔性透明材料。
13.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述可切换光调制器具有强烈衰减光的第一状态和对可见光基本透明的第二状态。
14.根据权利要求1所述的可切换光调制器，其中，所述调制流体或所述调制凝胶包括电泳粒子、液晶、极性和非极性液体的组合、电致变色流体、热致变色流体或光致变色流体。
15.包括根据权利要求1所述的可切换光调制器的显示器、窗户、镜子、遮阳板或标志。
16.一种制造可切换光调制器的方法，包括：
提供包括第一主表面的第一基板；
提供包括第二主表面的第二基板；
提供具有顶部和底部的聚合物壁结构，所述聚合物壁结构包括沿所述聚合物壁结构的顶部限定凹槽的模具部件；
用流体前体填充所述凹槽；
将所述聚合物壁结构设置在所述第一主表面和所述第二主表面之间以形成多个腔体；
在所述多个腔体内以离散体积提供调制流体或调制凝胶；以及
固化所述流体前体以将所述第二基板和所述凹槽的表面结合在一起。
17.根据权利要求16所述的制造可切换光调制器的方法，其中，在所述多个腔体内以离散体积提供调制流体或调制凝胶的步骤之前，将所述壁结构结合到所述第一基板。
18.根据权利要求16所述的制造可切换光调制器的方法，其中，固化所述流体前体以将所述第二基板和所述凹槽的表面结合在一起包括加热所述流体前体或将所述流体前体暴露于UV光。
19.根据权利要求18所述的制造可切换光调制器的方法，其中，将所述聚合物壁结构设置在所述第一主表面和所述第二主表面之间还包括用辊压缩所述第一基板和所述第二基板之间的所述聚合物壁结构。
20.一种可切换光调制器装置，具有第一基板和第二基板，其相对的主表面以一个或多个聚合物结构间隔开，每个聚合物结构包括两个或更多个部件并为多个腔体限定壁特征，所述腔体以离散体积密封流体或凝胶，
其中所述一个或多个聚合物结构中的每一个包括结合到所述第一基板并限定凹槽的模具部件，以及填充所述凹槽并结合到所述第二基板和所述凹槽的表面的铸造部件，所述铸造部件被所述凹槽的所述表面包围，并且所述第二基板复制所述模具部件和所述铸造部件的表面。
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