TW202019698A - 可切換光學裝置及可切換光學裝置之製造方法 - Google Patents

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Abstract

揭露一種可靠且甚致允許大型裝置均勻切換的經改良可切換光學裝置。亦揭露一種用於設計可切換光學裝置之方法，一種用於驅動可切換光學裝置之方法，一種用於製造可切換光學裝置之方法及一種包含可切換光學裝置及用於驅動該可切換光學裝置之控制器之系統。

Description

可切換光學裝置及可切換光學裝置之製造方法
本發明係關於一種具有兩個基板及密封件之可切換光學裝置，該等兩個基板及該密封件係經佈置，使得形成具有單元間隙之單元，可切換介質係位於該單元間隙內部，該第一基板具有第一透明電極且該第二基板具有第二透明電極，該等電極係面向單元間隙，該等兩個基板係經佈置，使得該第一基板具有與該第一基板之第一邊緣相鄰之第一區域，該第一區域不與該第二基板重疊，且該第二基板具有與該第二基板之第二邊緣相鄰之第二區域，該第二區域不與該第一基板重疊。
本發明之其他態樣係關於用於設計可切換光學裝置之方法，用於驅動可切換光學裝置之方法，用於製造可切換光學裝置之方法及包含可切換光學裝置之系統及用於驅動可切換光學裝置之控制器。
R. Baetens等人之評論文章「Properties, requirements and possibilities of smart windows for dynamic daylight and solar energy control in buildings: A state-of-the-art review」, Solar Energy Materials & Solar Cells 94 (2010)第87-105頁描述可著色智慧型視窗。智慧型視窗可利用多種技術來調節光之透射率，諸如基於電致變色之裝置、液晶裝置及電泳或懸浮粒子裝置。基於液晶之裝置藉由施加電場來改變兩個導電電極之間之液晶分子之定向，該電場導致其透射率變化。
為使智慧型視窗自一種狀態切換至另一種狀態，施加電驅動信號。基於液晶之智慧型視窗通常由AC電壓驅動。為切換狀態，液晶上之電壓需要達成臨限值電壓。尤其對於大視窗，發現中心區域處之電壓小於視窗之其他位置。為達成視窗之均勻外觀，視窗區域上之電壓分佈應儘可能均勻。此外，電連接應該可靠且應該受保護以免受環境影響以確保智慧型視窗之長期穩定性。
文獻US2013/2651511 A1揭示一種液晶多層玻璃視窗，其包括第一玻璃片材及由密封墊圈密封之第二玻璃片材。第一玻璃片材藉由第一突出側突出並包括供電區。供電區包括電纜及絕緣材料。第三玻璃片材與第二玻璃片材層壓，該第三玻璃片材藉由覆蓋電絕緣材料之一側自第二玻璃片材突出。
本發明之一個目的欲提供一種改進之可切換光學裝置，該裝置可靠且甚至對於大型裝置亦允許均勻切換。本發明之其他目的包括提供一種用於設計該可切換光學裝置之方法，一種用於驅動該可切換光學裝置之方法，及一種用於製造該可切換光學裝置之方法。
提供一種可切換光學裝置。該可切換光學裝置具有第一基板、第二基板及密封件。兩個基板及密封件係經佈置，使得形成具有單元間隙之單元，且可切換介質位於單元間隙內部。該第一基板具有第一透明電極且第二基板具有第二透明電極。電極係面向單元間隙。兩個基板係經佈置，使得第一基板具有與第一基板之第一邊緣相鄰之第一區域，第一區域不與第二基板重疊，且第二基板具有不與第一基板重疊之第二區域。第一導電匯流條係佈置在第一區域中，且第二導電匯流條係佈置在第二區域中。第一終端係電連接至第一匯流條且第二終端係電連接至第二匯流條。
第一基板及第二基板各具有邊緣刪除，其中各自透明電極經移除。邊緣刪除在與匯流條不相鄰之邊緣上係完全刪除。在與匯流條相鄰之邊緣上沒有邊緣刪除或僅部分邊緣刪除。
由匯流條本身覆蓋之區域較佳不為與該匯流條相鄰之邊緣之部分邊緣刪除之一部分。與邊緣相鄰之未經匯流條覆蓋之區域較佳為邊緣刪除之一部分。
基板較佳為光學透明。第一基板及第二基板可獨立地選自聚合物或玻璃。適宜玻璃基板包括例如浮法玻璃、下拉玻璃、化學鋼化玻璃、硼矽酸鹽玻璃及鋁矽酸鹽玻璃。
適宜聚合物基板包括例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、COP(環烯烴聚合物)及三乙酸纖維素(TAC)。
可切換光學裝置之兩個基板可具有不同形狀及尺寸。或者，兩個基板具有相同尺寸及形狀。基板可為例如正方形、矩形或三角形。其他形狀亦可行。
兩個基板及可切換介質係佈置為單元，其中可切換介質係放置在由兩個基板形成之間隙中。間隙之尺寸較佳為1 μm至300 μm，較佳為3 μm至100 μm，更佳為5 μm至100 μm，且最佳為10 μm至50 μm。單元通常係藉助位於邊緣處或邊緣附近之膠合線密封。用於密封單元之適宜材料之實例包括環氧基密封劑、聚胺甲酸酯、熱熔密封劑及丙烯酸酯。
為保持單元之適當厚度，特定言之液晶層之適當厚度，間隔物可分佈在間隙內部。通常，非導電間隔物具有具有預定直徑之球形，且可例如由聚合物或玻璃製成。
可切換光學裝置之兩個基板係經佈置，使得各基板具有至少一個不與另一個基板重疊之區域。此等非重疊區域提供對各自透明電極之接入，且匯流條係位於此等非重疊區域中。若基板具有多於一個非重疊區域，則可在一些或各非重疊區域中提供一個匯流條或若干匯流條。
非重疊區域較佳為第一基板與第二基板之間之偏移，其在1 mm至20 mm之範圍內，較佳在2 mm至10 mm之範圍內，及例如約4 mm。
兩個基板各具有透明電極，其用於控制可切換介質(特定言之液晶介質)之狀態。可切換光學介質係佈置在兩個透明基板之間，且可切換光學介質之狀態可藉由向兩個透明電極施加AC驅動電壓來控制。
透明電極係導電層，其允許可見光至少部分地透過材料。透射率可為波長依賴性，使得僅某些波長或波長范圍之光透過透明電極。在此情況下，穿過透明電極之光將具有彩色外觀。透過透明電極之光透射在可見波長范圍內亦為均勻，使得穿過透明電極之光具有灰色或白色外觀。較佳地，穿過透明電極之可見光不散射。
透明電極較佳為導電氧化物例如氧化銦錫(ITO)、摻氟氧化錫(FTO)或摻氟氧化鋅或導電聚合物例如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)(PEDOT))、聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)聚苯乙烯磺酸酯(PEDOT:PSS)或聚(4,4-二辛基環戊二噻吩)層。透明電極較佳藉由塗覆製程施加至基板上。
較佳地，對於可切換光學裝置，第一透明電極及/或第二透明電極之薄層電阻係小於100歐姆/平方，其中第一匯流條與第二匯流條之間之距離係小於1.8米。對於1.8米至小於2.6米之兩個匯流條之間之距離，薄層電阻較佳係小於50歐姆/平方，且對於2.6米至3.5米之距離，薄層電阻較佳係小於30歐姆/平方。
除透明電極之外，基板可包含一個或多個額外塗層諸如絕緣層及/或鈍化層。
例如，可將頂部塗層施加至透明電極。頂部塗層係位於各自電極之背向各自基板的側面之電絕緣膜。頂部塗層之材料較佳選自氧化矽(SiO2 )、SiOx Nx 及氮氧化矽。此外，可使用其他非導電層。
作為另一個實例，透明電極可包埋在兩個鈍化層之間。鈍化層可為氧化矽(SiO2 )層。
此外，配向層或膜可佈置在一個或兩個透明電極上，使得配向層與可切換介質接觸。配向膜可在配向方向上經摩擦。
一個或多個額外塗層及/或透明電極本身係藉助邊緣刪除而部分地移除。
邊緣刪除為一種過程，其中在與基板之一個邊緣之至少一部分相鄰之區域中，移除該基板之至少一個塗層。在可切換光學裝置之情況下，第一基板及第二基板分別塗覆有第一透明電極及第二透明電極。
藉助邊緣刪除，選擇性地移除透明電極層及視需要之其他層諸如絕緣層或鈍化層。有利地，藉由選擇性地移除與各自基板之至少一個邊緣相鄰之區域中之透明電極層，將避免或至少最小化透明電極至環境之曝露。此防止透明電極之腐蝕及因此提高可切換光學裝置之可靠性。
此外，邊緣刪除用於藉由防止由施加至透明電極之驅動信號引起之電場在可切換光學裝置之密封件上延伸來提高可切換光學裝置之耐久性。強電場可限制所使用密封劑之耐久性。另外，邊緣刪除提高密封劑之黏著性，因為大多數密封劑材料與基板之接合優於與其中一種塗層之接合。
第一終端及第二終端可用於提供與控制器或驅動器之連接，該控制器或驅動器產生用於控制位於單元間隙內部之可切換介質之狀態之驅動信號。終端可例如組態成終端線或用於連接線之連接器。在替代實施例中，終端亦可為匯流條之延伸部分。
在終端接合至匯流條之情況下，終端與匯流條之接合可藉由焊接、熔接或使用導電黏著劑或導電膜來達成。特定言之，可使用各向異性導電膜接合將扁平電纜作為終端線接合至各自匯流條，各向異性導電膜接合為在顯示裝置之製造中形成電觸點之常用方法。
可切換光學裝置之可切換介質包括至少一種液晶介質。液晶介質定義為具有液晶性質之材料。典型之液晶介質包含至少一種具有細長桿狀分子之組合物。與本發明結合使用之液晶介質具有至少兩種狀態。響應於藉由施加至兩個透明電極之驅動信號引起之電場，可控制液晶介質之狀態。
例如，包含至少一種液晶介質之可切換介質具有亮態及暗態。在亮態下，相比在暗態下更多光透過可切換介質。額外地或替代地，可切換介質具有透明狀態及散射狀態，其中對於可見光在透明狀態下基本上沒有光散射發生且在散射狀態下光散射。可切換介質亦可具有組合狀態，特定言之明亮及透明之狀態及/或黑暗及散射之狀態。
較佳地，第一匯流條係組態成與第一透明電極接觸之連續焊接線且佈置在第一區域中及/或第二匯流條係組態成與第二透明電極接觸之連續焊接線且佈置在第二區域中。
藉助焊接，特定言之藉助超音波焊接，將導電材料施加至第一電極及/或第二電極上並形成用作匯流條之連續線。典型之焊接材料係包含錫、銦及/或鉛之合金。
較佳地，第一匯流條係組態成第一導電條，其電連接第一區域中之第一透明電極，及/或第二匯流條係組態成第二導電條，其電連接第二區域中之第二透明電極。
導電條較佳為金屬化線，例如呈施加至各自透明電極之金屬部件形式或金屬之其他形式。導電條可為金屬條，例如銅條。或者，導電條可為印刷條，其係藉由藉助印刷製程將導電材料諸如銀粒子施加至第一基板及/或第二基板而獲得。
導電條與各自透明電極之間之電連接可藉由焊接、熔接或使用導電黏著劑(諸如膠帶)來達成。
在一個實施例中，導電條與各自透明電極之間之電連接係藉由連續焊接線、連續熔接線或連續導電黏著劑線來達成。
在另一個實施例中，導電條與各自透明電極之間之電連接係藉由沿各自導電條之長度分佈之複數個焊接點、熔接斑點或導電黏著劑點來達成。
當導電條為印刷條時，使用焊接線及/或焊接點亦較佳。連續焊接線及/或焊接點確保各自透明電極與印刷條之間之良好低電阻電連接。
尤其若各自透明電極經絕緣層或鈍化膜覆蓋，則連續焊接線或焊接點形成與各自透明電極之電連接，因為絕緣層或鈍化膜經焊接所使用之導電材料穿透。
匯流條之形狀較佳對應於與匯流條相鄰之各自邊緣之形狀。若邊緣為直邊，則匯流條具有直細長形狀。若邊緣為彎曲，則匯流條較佳地亦彎曲。此外，可在兩個或更多個相鄰邊緣上方延伸匯流條。
較佳地，電絕緣材料係佈置在第一基板上，使得第一透明電極之位於第一區域中之一部分及第一匯流條經絕緣材料封裝(更佳地完全封裝)及/或電絕緣材料係佈置在第二基板上，使得第二透明電極之位於第二區域中之一部分及第二匯流條經絕緣材料封裝(更佳地完全封裝)。
較佳地，絕緣材料覆蓋各自透明電極之所有曝露部件。尤其佳地，除第一終端或第二終端之外，覆蓋各自匯流條之所有部件。
電絕緣材料較佳經選擇以具有與基板之良好黏著性且能夠承受可能在層壓製程及/或應用中發生之高溫度。較佳地，絕緣材料選自包含以下之群：單組分環氧材料、雙組分環氧黏著劑、單組分聚矽氧材料、雙組分聚矽氧黏著劑、丙烯酸酯密封劑、聚胺甲酸酯、熱熔密封劑、UV固化密封劑及至少兩種該等材料之組合。
較佳地，第一基板之邊緣刪除另外包括第一邊緣之第一端部及/或第二端部處之一部分及/或第二基板之邊緣刪除另外包括第二邊緣之第一端部及/或第二端部處之一部分，其中各自部分具有至少2 mm之與各自邊緣平行之長度。較佳地，各自部分之長度為5 mm至100 mm，及更佳為20 mm至50 mm。例如，與各自邊緣平行之長度可為30 mm。
藉助此額外部分/此等額外部分，形成「G」形邊緣刪除。
較佳地，第一終端係第一終端線，其與第一邊緣平行佈置，及第二終端係第二終端線，其與第二邊緣平行佈置，其中第一終端線之位置及長度及/或第二終端線之位置及長度係經選擇，使得第一終端線不自第一基板突出及/或第二終端線不自第二基板突出。當與「G」形邊緣刪除組合時，終端線之端部不會干擾透明電極或匯流條。
在該(等)終端線之此種佈置中，當處理或存儲可切換光學裝置時，該線受保護。因為沒有線突出，因此可切換光學裝置可安全地放置在沒有匯流條之任何邊緣上。
根據本發明，導電匯流條係佈置在基板上之第一區域及第二區域中。在一較佳實施例中，匯流條係僅佈置在此等區域中。在該實施例中，匯流條特定言之不自基板突出，且在此種情況下，終端線亦可以容易方式提供，使得其等亦不會自基板突出。可將另一玻璃片材層壓至可切換光學裝置。此另一玻璃片材可突出諸如以覆蓋，較佳地完全覆蓋設置有匯流條之區域。或者，可將另一玻璃片材層壓，使得根本不覆蓋設置有匯流條之區域。在另一個實施例中，可另一玻璃片材層壓，使得其覆蓋設置有匯流條之區域，然而，該片材之角部經切割或相應地省略，其中特別佳且有利地，匯流條與終端(特定言之終端線)之連接係在該角部切除部分中製成，其中經層壓片材因此不覆蓋設置有匯流條之區域。
在另一個實施例中，終端線可自基板突出。亦可利用連接器。
根據本發明，作為替代方案，亦可設置導電匯流條，使得其等僅部分地佈置在基板上之第一區域及第二區域中。特定言之，在此替代實施例中，在此種情況下僅部分地佈置在非重疊區域中之導電匯流條延伸超出基板。在該實施例中，較佳地，終端電連接至該匯流條之延伸超出基板或分別自基板突出之部分。在層壓另一片材之情況下，此片材較佳亦不覆蓋終端線與突出匯流條之間之電連接形成之區域。較佳地，匯流條及特定言之匯流條之突出部分及匯流條與終端線之間之連接可使用管道(例如，聚矽氧管道)，較佳連同使用另外封裝(例如，使用DELO封裝劑)進行保護、屏蔽或絕緣。
較佳地，第一基板之至少第一邊緣及/或第二基板之至少第二邊緣之邊緣修整為圓形邊緣、鉛筆邊緣、斜邊緣或棱邊。
與平坦邊緣相比，具有較佳邊緣修整中之一者之邊緣具有擴大之表面區域，該表面區域較佳不被任何塗層覆蓋。此外，匯流條不延伸至邊緣修整之擴大之表面區域中。此擴大之區域為覆蓋匯流條之電絕緣材料提供額外接觸區域且因此提高黏著性。此外，較佳邊緣修整之機械穩定性比普通平坦邊緣更強，使得各自基板較不可能變得損壞。
當自上觀測具有較佳邊緣修整中之一者之基板時，邊緣修整提供自基板之主(平坦)表面區域突出之偏移。較佳地，偏移在0.1 mm至2 mm之範圍內，更佳地在0.5 mm至1 mm之範圍內。
較佳地，第一終端及/或第二終端係組態成具有電絕緣護套之終端線。終端線可例如具有基於聚矽氧橡膠、PVC或PTFE之護套。
在一替代實施例中，第一終端及/或第二終端係自匯流條之延伸部件，其較佳地應用絕緣護套，例如聚矽氧或PVC管。
可切換光學裝置可包括其他玻璃片材，其被層壓至第一基板及/或第二基板。
可切換光學裝置係特別適合用作智慧型視窗。此智慧型視窗可例如用作建築物中之視窗，且亦可用於諸如車輛視窗之運輸應用中。
為控制可切換光學裝置之狀態，施加AC驅動信號。在由用作AC信號發生器之驅動器或控制器形成之電路中，可切換光學裝置用作具有RC時間常數τ之電阻器-電容器(RC)電路，時間常數τ取決於單元之幾何形狀。特定言之，RC時間常數τ取決於可切換光學裝置之尺寸或面積。必須選擇足夠高之AC驅動信號之頻率，使得可切換光學裝置之閃爍對觀測者不可見。AC驅動信號之頻率較佳地在20 Hz至1 kHz之範圍內，更佳地在50 Hz至750 Hz之範圍內，且尤其佳地在100 Hz至500 Hz之範圍內。此外，AC驅動信號之頻率一般對應於RC電路之RC時間常數，使得達成均勻電場且因此達成可切換光學裝置之均勻回應。
可切換光學裝置之RC時間常數τ受裝置之尺寸、電極之薄層電阻、單元間隙之尺寸及位於單元間隙內部之可切換介質之介電常數及裝置之幾何形狀(例如裝置之形狀、匯流條尺寸及匯流條位置)之影響。
因此，本發明之另一態樣欲提供一種用於設計如本文所述之可切換光學裝置之方法，使得在第一終端與第二終端之間形成之RC電路之RC時間常數τ在自50 ms至1 μs，較佳地自50 ms至1 ms之範圍內，藉由選擇第一透明電極及第二透明電極之薄層電阻在10至150歐姆/平方之範圍內且藉由選擇單元間隙在6 μm至50 μm之範圍內達成。
在一較佳實施例中，液晶介質具有≥1.5，較佳地1.5至50，更佳3至40，甚至更佳3至30之範圍內之正介電各向異性Δε。
根據另一個實施例，液晶介質具有較佳在-2至-8之範圍內，更佳在-3至-6之範圍內，特別佳在-3.5至-5之範圍內之負介電各向異性。
除非另有說明，否則所有物理性質均根據「Merck Liquid Crystals，Physical Properties of Liquid Crystals」, Status Nov.1997, Merck KGaA, Germany測定，且針對20℃之溫度引用。介電各向異性(Δε)係在1 kHz之頻率下測定。光學各向異性(Δn)係在波長589.3 nm下測定。
液晶介質較佳具有在自70℃至170℃，更佳自80℃至160℃，甚至更佳自90℃至150℃及特定言之自100℃至140℃之溫度範圍內之澄清點，較佳自向列液晶態至各向同性態之相變。
本發明之另一態樣欲提供一種用於電子驅動所述可切換光學裝置之一之方法。該方法包括將提供AC驅動信號之信號源電連接至第一終端及第二終端，且由信號源產生AC信號，其中AC信號之頻率係經選擇，使得AC信號之週期T較佳大於τ及更佳大於5τ。例如，週期T在τ至5τ之範圍內，其中τ為由第一透明電極、第二透明電極及可切換介質之佈置形成之RC電路之RC時間常數。
在本發明之又一個態樣中，提供一種用於製造所述可切換光學裝置之一之方法。
在該方法之第一步驟中，提供具有第一透明電極之第一基板及具有第二透明電極之第二基板。
在後續第二步驟中，在第一基板及第二基板上執行邊緣刪除，其中在與基板邊緣相鄰之區域中移除透明導電電極，第一基板之邊緣刪除對於第一基板之至少第一邊緣為僅部分刪除及對於第一基板之所有其他邊緣為完全刪除，且第二基板之邊緣刪除對於第二基板之至少第二邊緣為僅部分刪除及對於第二基板之所有其他邊緣為完全刪除。
至少一個第一邊緣對應於第一基板之將與匯流條相鄰之一個或多個邊緣。因此，至少一個第二邊緣對應於第二基板之將與匯流條相鄰之一個或多個邊緣。
邊緣刪除可藉由抵靠基板之邊緣區域推動旋轉邊緣刪除輪來執行，使得邊緣刪除輪自各自基板機械地移除一個或多個塗層層。或者，可使用雷射剝蝕進行邊緣刪除。
在第三步驟中，第一基板、第二基板及密封件係經佈置，使得形成具有單元間隙之單元，且用可切換介質填充該單元。當形成該單元時，兩個基板係經佈置，使得第一基板具有與第一基板之第一邊緣相鄰之第一區域，該第一區域不與第二基板重疊，及第二基板具有與第二基板之第二邊緣相鄰之第二區域，該第二區域不與第一基板重疊。
代替如上所述之單元填充，或者，可切換介質可藉由在一個基板上之滴下式注入，然後組裝兩個基板來提供。
然後第一基板及第二基板準備好以進行匯流條之連接。基板之製備可包括若干可選步驟，諸如預清潔及加熱。
在視需要可選之預清潔步驟中，可執行第一透明電極之位於第一區域中之部分及第二透明電極之位於第二區域中之部分之預清潔。
在視需要可選之預加熱步驟中，執行第一基板之至少第一區域之預加熱及/或第二基板之至少第二區域之預加熱。較佳地，將各自基板預熱至30℃至150℃之範圍內，尤其佳在40℃至100℃之範圍內之溫度。由於輸入至製程中之能量，預熱將增加後續焊接之黏著程度及接合強度。
在後續第四步驟中，將第一匯流條連接至第一透明電極及將第二匯流條連接至第二透明電極。
若匯流條經組態成焊接線，則將諸如焊接材料之導電材料施加至各自基板以形成匯流條。導電材料之施加較佳藉助超音波焊接來完成。
或者，匯流條可經組態成導電條。可將第一導電條施加至第一透明電極及可將第二導電條施加至第二透明電極。導電條較佳為金屬化線，例如呈金屬部件形式或施加至各自透明電極之金屬之其他形式。導電條與各自透明電極之間之電連接可藉助焊接、熔接或使用導電黏著劑來達成。
在一個實施例中，導電條與各自透明電極之間之電連接係藉由連續焊接線、連續熔接線或藉由連續導電黏著劑線來達成。
在另一個實施例中，導電條與各自透明電極之間之電連接係藉由沿各自導電條之長度分佈之複數個焊接點、熔接斑點或導電黏著劑點來達成。
或者，導電條可為印刷條，其係藉由藉助印刷製程將導電材料施加至第一基板及/或第二基板上而獲得。
在後續第五步驟中，將第一終端接合至第一匯流條及將第二終端接合至第二匯流條。較佳地，此接合位於基板上之非重疊區域中。然而，在替代實施例中，匯流條(特定言之導電條)可延伸超出基板，且終端與匯流條之接合可發生在基板區域之外。
終端與匯流條之接合可藉由焊接、熔接、使用導電黏著劑或導電膜來達成。特定言之，可使用各向異性導電膜接合將平坦電纜作為終端線接合至各自匯流條，各向異性導電膜接合為在顯示裝置之製造中形成電觸點之常用方法。
在後續第六步驟中，將絕緣材料施配在第一基板上，使得第一透明電極之位於第一區域中之部分及第一匯流條經絕緣材料封裝(較佳完全封裝)，及/或施配在第二基板上，使得第二透明電極之位於第二區域中之部分及第二匯流條經絕緣材料封裝(較佳完全封裝)。
在施配絕緣材料之後，使絕緣材料固化。
在可選後續步驟中，可藉助中間層將另一玻璃片材層壓至第一基板及/或第二基板之曝露面。
對於層壓，中間層較佳佈置在另一玻璃片材與可切換光學元件之間。在通常涉及施加熱及/或升高之壓力之後續處理中，接合各自片材、中間層及可切換光學元件。適宜之層壓方法諸如高壓釜或真空袋加工在經層壓(安全)玻璃技術領域中為已知。
第一基板及第二基板可在第二方法步驟及該方法之步驟4至6中同時或依序加工。例如，在步驟3中形成單元之後，可首先在第一基板上執行步驟4至6及然後在第二基板上執行步驟4至6。
本發明之另一態樣欲提供一種系統，該系統包括至少一個所述可切換光學裝置及至少一個用於將AC驅動信號施加於該至少一個可切換光學裝置之控制器。較佳地，至少一個控制器係組態成實施本文描述之驅動方法。
圖1顯示具有第一基板11及第二基板12之可切換光學裝置1。可切換介質10夾在兩個基板11,12之間，見圖2。
兩個基板11,12係經佈置，使得第一基板11之第一區域71不與第二基板12重疊，且第二區域72不與第一基板11重疊。
與第一基板11之第一邊緣41相鄰，佈置第一匯流條31。第一匯流條31係藉由第一終端線61電接觸，且第一匯流條31經絕緣材料101封裝。
與第二基板12之第二邊緣42相鄰，佈置第二匯流條32。第二匯流條32係藉由第二終端線62電接觸，且第二匯流條32經絕緣材料101封裝。
圖2顯示圖1之橫截面視圖之左半部分之放大視圖，其包括與第二基板12之第二邊緣42相鄰之區域。在放大視圖中，夾在兩個基板11,12之間之可切換材料10為可見。
可切換材料10為單元之一部分，該單元依次包含第一基板11、第一透明電極21、可切換材料10、第二透明電極22及第二基板12。單元由密封件114密封。如圖2中可見，第一透明電極21已藉助邊緣刪除部分移除，使得密封件114直接與第一基板11接觸。
第二匯流條32係佈置在第二基板12上之第二區域72中。第二匯流條32包含第二導電條52，其藉助導電材料32電連接至第二電極22。導電材料32是例如焊接材料且已於諸如超音波焊接之焊接製程中施加。
如圖2之放大視圖中可見，第二終端線62係由線芯110及電絕緣護套112形成。在圖2中不可見之位置處，線芯110係電連接至第二導電條52。
第二匯流條32及第二透明電極22之位於第二區域72中之曝露部分係藉助絕緣材料101封裝，該絕緣材料101保護及密封匯流條32。
此外，圖2顯示第二基板之第二邊緣42之邊緣修整為圓形或「C」形邊緣。圓形邊緣自第二基板12之平坦區域以邊緣修整區域80形式突出。藉助邊緣修整區域80，有利地擴大絕緣材料101與第二基板12之間之接觸面積，此提高絕緣材料101之黏著性。
圖3顯示第一實施例之具有匯流條31,32之基板11,12之俯視圖。如圖3之俯視圖可見，透明電極21,22已藉助邊緣刪除116部分移除。邊緣刪除116在基板11,12之除與匯流條31,32相鄰之邊緣41,42之外之所有邊緣上係完全刪除。此外，邊緣刪除116已在邊緣修整區域80上執行。與匯流條31,32相鄰之邊緣41,42上沒有邊緣刪除116。邊緣刪除116為對稱。
在圖3之實施例中，匯流條31,32為導電材料103，其以連續焊接線105之形式施加至透明電極21,22。終端線61,62接合至導電材料103。
圖4顯示第二實施例之具有匯流條31,32之基板11,12之俯視圖。如圖4之俯視圖中可見，透明電極21,22已藉助邊緣刪除116部分移除。邊緣刪除116在基板11,12之除與匯流條31,32相鄰之邊緣41,42之外之所有邊緣上係完全刪除。此外，邊緣刪除116已在邊緣修整區域80上執行。此外，在與匯流條31,32相鄰之邊緣41,42上存在部分邊緣刪除116。邊緣刪除116為不對稱。
在圖4之實施例中，匯流條31,32為呈金屬部件形式之導電條51,52，其藉助焊接點106電連接至透明電極21,22。終端線61,62接合至導電條51,52。
圖5顯示第一基板11、第二基板12及具有邊緣刪除之第一實施例之兩個基板11,12之佈置之示意圖。各自基板11,12之邊緣刪除在與匯流條相鄰之一個邊緣上為不完全刪除。邊緣刪除為不對稱。
圖6顯示第一基板11、第二基板12及具有邊緣刪除之第一實施例之兩個基板11,12之佈置之示意圖。各自基板11,12之邊緣刪除在與匯流條相鄰之一個邊緣上為不完全刪除。邊緣刪除為對稱。
在一個較佳實施例中，可切換介質(特定言之液晶介質)係經選擇，使得其有利地與可切換光學裝置之其他元件一起且同時與用於驅動該裝置之方法適當地匹配地有助於總體有利性能，特定言之在提高可靠性方面，例如關於電壓保持率(VHR)，及提高之對抗由於光、熱、化學品或電場引起之非所欲應力之穩定性。
在以下實例中，顯示可特別有利地且較佳地使用之液晶介質。
在本發明中及尤其在以下實例中，液晶原化合物之結構係藉助縮寫(亦稱為字首語)表示。在此等字首語中，化學式係使用下表A至C縮寫如下。所有基團Cn H2n+1 、Cm H2m+1 及Cl H2l+1 或Cn H2n-1 、Cm H2m-1 及Cl H2l-1 表示直鏈烷基或烯基，較佳1E-烯基，各分別具有n、m及l個C原子。表A列出用於化合物之核心結構之環元素之代碼，而表B顯示連接基團。表C給出左手或右手端基之代碼之含義。字首語由具有可選連接基團之環元素之代碼，接著第一連字元及左手端基之代碼，及第二連字元及右手端基之代碼組成。表D顯示化合物與其各自縮寫之說明性結構。表 A ：環元素
Figure 02_image001
Figure 02_image003
表 B ：連接基團
Figure 02_image005
表 C ：端基
Figure 02_image007
其中n及m各表示整數，及三點「...」為該表中其他縮寫之佔位符。
下表顯示說明性結構及其各自縮寫。顯示此等以說明縮寫規則之含義。其等另外表示較佳使用之化合物。表 D ：說明性結構
Figure 02_image009
Figure 02_image011
Figure 02_image013
Figure 02_image015
Figure 02_image017
Figure 02_image019
Figure 02_image021
Figure 02_image023
Figure 02_image025
Figure 02_image027
Figure 02_image029
Figure 02_image031
Figure 02_image033
Figure 02_image035
Figure 02_image037
Figure 02_image039
Figure 02_image041
Figure 02_image043
Figure 02_image045
Figure 02_image047
Figure 02_image049
其中n、m及l較佳彼此獨立地表示1至9，更佳地1至7。
在一個實施例中，根據本發明使用之切換介質(特定言之液晶介質)可含有一種或多種穩定劑、一種或多種掌性摻雜劑及/或一種或多種二色性染料。因此，下表E顯示可視需要用於介質中之說明性及較佳之化合物。表 E
Figure 02_image051
Figure 02_image053
Figure 02_image055
Figure 02_image057
Figure 02_image059
Figure 02_image061
液晶介質較佳包含0至10重量%，特定言之1 ppm至5重量%，特別佳1 ppm至1重量%之穩定劑。
根據本發明之液晶介質較佳包含七種或更多種，較佳八種或更多種選自表D之化合物之群之個別化合物，較佳三種或更多種，特別佳四種或更多種具有選自表D中所示之式之不同式。
除非另有明確指示，否則本文給出之所有百分比數據及量比率均為重量百分比。
以下實例僅用於說明本發明且其等不應視為以任何方式限制本發明之範圍。熟習此項技術者根據本發明將明瞭實例及其修改或其他等效物。
實例 在該等實例中， Vo 表示在20℃下之電容臨限值電壓[V]， ne 表示在20℃及589 nm下之非尋常折射率， no 表示在20℃及589 nm下之尋常折射率， Δn表示在20℃及589 nm下之光學各向異性， ε||表示在20℃及1 kHz下與指向矢平行之介電常數， ε┴ 表示在20℃及1 kHz下與指向矢垂直之介電常數， Δε表示在20℃及1 kHz下之介電各向異性， cl.p.,T(N,I)表示澄清點[℃]， γ1 表示在20℃下量測之旋轉黏度[mPa∙s]，藉由旋轉方法在磁場中測定， K1 表示彈性常數，在20℃下之「展開」變形[pN]， K2 表示彈性常數，在20℃下之「扭曲」變形[pN]， K3 表示彈性常數，在20℃下之「彎曲」變形[pN]， 除非另外明確指示，否則本發明之術語「臨限值電壓」係指電容臨限值(V0 )。在通常實例中，光學臨限值亦可指示用於10%相對對比度(V10 )。
參考實例 1 製備液晶基質混合物B-1並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0001
主體混合物H-1係藉由將99.97%混合物B-1與0.03%化合物ST-1混合來製備。混合物M-1係藉由將如表E中給出之0.17% D-1、0.26% D-2、0.09% D-3、0.17% D4及0.20% D-5添加至主體混合物H-1來製備。
參考實例 2 製備液晶主體混合物H-2並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0002
混合物M-2.1係藉由將如表E中給出之0.05% S-811、0.03% ST-1、0.085% D-3、0.16% D-4及0.21% D-5添加至混合物H-2來製備。
混合物M-2.2係藉由將如表E中給出之0.1% ST-2、0.1% ST-3、0.33% D-3、5.8% D-4及0.69% D-5添加至混合物H-2來製備。
混合物M-2.3係藉由將如表E中給出之0.30% ST-2、0.25% ST-3、0.34% D-3、0.72% D-4及0.87% D-5添加至混合物H-2來製備。
混合物M-2.4係藉由將如表E中給出之0.10% D-3、0.17% D-4及0.17% D-5添加至混合物H-2來製備。
混合物M-2.5係藉由將如表E中給出之0.03% ST-1、1.0% D-3、1.7% D-4及0.185% D-5添加至混合物H-2來製備。
混合物M-2.6係藉由將如表E中給出之0.03% ST-1、0.05% S-811、0.13% D-3、0.27% D-4及0.34% D-5添加至混合物H-2來製備。
參考實例 3 製備液晶主體混合物H-3並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0003
混合物M-3係藉由將如表E中給出之0.030% ST-1、0.86% S-811、0.28% D-3、0.51% D-4及0.79% D-5添加至混合物H-3來製備。
參考實例 4 製備液晶主體混合物H-4並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0004
混合物M-4係藉由將如表E中給出之0.054% D-3、0.10% D-4及0.11% D-5添加至混合物H-4來製備。
參考實例 5 製備液晶主體混合物H-5並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0005
混合物M-5係藉由將如表E中給出之0.005% D-3、0.007% D-4及0.008% D-5添加至混合物H-5來製備。
參考實例 6 製備液晶主體混合物H-6並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0006
混合物M-6係藉由將如表E中給出之0.11% D-3、0.22% D-4及0.24% D-5添加至混合物H-6來製備。
參考實例 7 製備液晶主體混合物H-7並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0007
混合物M-7係藉由將如表E中給出之0.26% D-3、0.40% D-4及0.74% D-5添加至主體混合物H-7來製備。
參考實例 8 製備液晶基質混合物B-8並表徵其一般物理性質，其具有如下表指示之組成及性質。
Figure 108126012-A0304-0008
膽固醇型混合物C-8係藉由混合以下物質來製備：97.01%混合物B-8、0.42%如上表E中給出之R-5011、1.25%式RM-A化合物
Figure 02_image063
、 0.62%式RM-B化合物
Figure 02_image065
、 0.62%式RM-C化合物
Figure 02_image067
及0.08% Irgacure® 651
Figure 02_image069
，購自Ciba, Switzerland。
獲得之混合物C-8之間距為1.84 μm。該混合物係於可切換裝置中藉由用UV光(UVA及UVB，3.5 mW/cm2 光強度)照射且同時施加方波電壓(70V，60 Hz)而聚合。
參考實例 9 製備液晶基質混合物B-9，其具有如下表指示之組成。
Figure 108126012-A0304-0009
膽固醇型混合物C-9係藉由將如上表E中給出之0.03% ST-1及0.45% R-5011及0.75%式RM-D混合物
Figure 02_image071
添加至基質混合物B-9來製備。
該混合物係於可切換裝置中藉由用UV光(UVA及UVB，3.5 mW/cm2 光強度)照射且同時施加方波電壓(70V，60 Hz)而聚合。
混合物M-10係藉由混合98.98%如上參考實施例3中所示之混合物H-3、如表E中給出之0.08% ST-1、0.66% D-3、0.35% D-4及0.43% D-5來製備。
實例 1 至 10 將如參考實例1至10中製備之混合物分別填充並用於根據本發明之可切換光學裝置之單元中。
1:可切換光學裝置 10:可切換介質 11:第一基板 12:第二基板 21:第一透明電極 22:第二透明電極 31:第一匯流條 32:第二匯流條 41:第一邊緣 42:第二邊緣 51:第一導電條 52:第二導電條 61:第一終端線 62:第二終端線 71:第一區域 72:第二區域 80:邊緣修整區域 101:絕緣材料 103:導電材料 105:連續焊接線 106:焊接點 110:線芯 112:線護套 114:密封件 116:邊緣刪除
繪圖顯示： 圖1顯示可切換光學裝置之橫截面， 圖2顯示圖1之橫截面之放大視圖， 圖3顯示具有第一實施例之匯流條之基板處之俯視圖， 圖4顯示具有第二實施例之匯流條之基板處之俯視圖， 圖5顯示具有第一實施例之邊緣刪除之基板之示意圖，及 圖6顯示具有第二實施例之邊緣刪除之基板之示意圖。
10:可切換介質
11:第一基板
12:第二基板
21:第一透明電極
22:第二透明電極
32:第二匯流條
42:第二邊緣
52:第二導電條
62:第二終端線
72:第二區域
80:邊緣修整區域
101:絕緣材料
103:導電材料
110:線芯
112:線護套
114:密封件

Claims (18)

  1. 一種可切換光學裝置(1)，其具有第一基板(11)、第二基板(12)及密封件(114)，該等兩個基板(11,12)及該密封件(114)係經佈置，使得形成具有單元間隙之單元，可切換介質(10)係位於該單元間隙內部，該第一基板(11)具有第一透明電極(21)且該第二基板(12)具有第二透明電極(22)，該等電極(21,22)面向該單元間隙，該等兩個基板(11,12)係經佈置，使得該第一基板(11)具有與該第一基板(11)之第一邊緣(41)相鄰之第一區域(71)，該第一區域(71)不與該第二基板(12)重疊，且該第二基板(12)具有與該第二基板(12)之第二邊緣(42)相鄰之第二區域(72)，該第二區域(72)不與該第一基板(11)重疊，第一導電匯流條(31)係佈置在該第一區域(71)中且第二導電匯流條(32)係佈置在該第二區域(72)中，第一終端係電連接至該第一匯流條(31)且第二終端係電連接至該第二匯流條(32)，其特徵為該第一基板(11)及該第二基板(12)各具有邊緣刪除(116)，其中該等透明電極(21,22)經移除，該邊緣刪除(116)在與匯流條(31,32)不相鄰之邊緣上係完全刪除，且在與匯流條(31,32)相鄰之邊緣上沒有邊緣刪除或僅部分邊緣刪除。
  2. 如請求項1之可切換光學裝置(1)，其中該第一匯流條(31)係建構成與該第一透明電極(21)接觸之連續焊接線(105)且佈置在該第一區域(71)中及/或該第二匯流條(32)係建構成與該第二透明電極(22)接觸之連續焊接線(105)且佈置在該第二區域(72)中。
  3. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中該第一匯流條(31)係建構成第一導電條(51)，其電連接該第一區域(71)中之該第一透明電極(21)，及/或該第二匯流條(32)係建構成第二導電條(52)，其電連接該第二區域(72)中之該第二透明電極(22)。
  4. 如請求項3之可切換光學裝置(1)，其中該第一導電條(51)與該第一透明電極(21)之間之電連接及/或該第二導電條(52)與該第二透明電極(22)之間之電連接係藉由連續焊接線(105)、連續熔接線或藉由連續導電黏著劑線來達成。
  5. 如請求項3之可切換光學裝置(1)，其中該第一導電條(51)與該第一透明電極(21)之間之電連接及/或該第二導電條(52)與該第二透明電極(22)之間之電連接係藉由沿各自導電條(51,52)之長度分佈之複數個焊接點(106)、熔接點或導電黏著劑點來達成。
  6. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中該第一基板(11)之該邊緣刪除(116)另外包括該第一邊緣(41)之第一端部及/或第二端部處之一部分及/或該第二基板(12)之該邊緣刪除(116)另外包括該第二邊緣(42)之第一端部及/或第二端部處之一部分，其中該各自部分具有與該各自邊緣(41,42)平行之至少2 mm長度。
  7. 如請求項6之可切換光學裝置(1)，其中該第一終端係第一終端線(61)，其與該第一邊緣(41)平行佈置，及該第二終端係第二終端線(62)，其與該第二邊緣(42)平行佈置，且其中該第一終端線(61)之位置及長度及/或該第二終端線(62)之位置及長度係經選擇，使得該第一終端線(61)不自該第一基板(11)突出及/或該第二終端線(62)不自該第二基板(12)突出。
  8. 如請求項6之可切換光學裝置(1)，其中該第一終端係與該第一邊緣(41)平行佈置之第一終端線(61)或該匯流條之導電部分之延伸及該第二終端係與該第二邊緣(42)平行佈置之第二終端線(62)或該匯流條之導電部分之延伸且其中該第一終端線(61)或該匯流條之導電部分之延伸之位置及長度及/或該第二終端線(62)或該匯流條之導電部分之延伸之位置及長度係經選擇，使得該第一終端線(61)或該匯流條之導電部分之延伸不自該第一基板(11)突出及/或該第二終端線(62)或該匯流條之導電部分之延伸不自該第二基板(12)突出，其中較佳地，該線或延伸突出係施加有電絕緣。
  9. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中該第一基板(11)之至少該第一邊緣(41)及/或該第二基板(12)之至少該第二邊緣(42)之邊緣修整為圓形邊緣、鉛筆邊緣、斜邊緣或棱邊、菱形邊緣。
  10. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中電絕緣材料(101)係佈置在該第一基板(11)上，使得該第一透明電極(21)之位於該第一區域(71)中之一部分及該第一匯流條(31)經該絕緣材料(101)封裝及/或電絕緣材料(101)係佈置在該第二基板(12)上，使得該第二透明電極(22)之位於該第二區域(72)中之一部分及該第二匯流條(32)經該絕緣材料(101)封裝。
  11. 如請求項10之可切換光學裝置(1)，其中該絕緣材料(101)係選自包含以下之群：單組分環氧材料、雙組分環氧黏著劑、單組分聚矽氧材料、雙組分聚矽氧黏著劑、丙烯酸酯密封劑、聚胺甲酸酯、熱熔密封劑、UV固化密封劑及至少兩種該等材料之組合。
  12. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中該第一終端及/或該第二終端係經組態成具有電絕緣護套(112)之終端線(61,62)。
  13. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中頂部塗層係施加至該第一透明電極(21)及/或該第二透明電極(22)。
  14. 如請求項1或2之可切換光學裝置(1)，其中該第一基板(11)及該第二基板(12)具有相同尺寸及形狀。
  15. 一種用於設計如請求項1至14中任一項之可切換光學裝置(1)之方法，其特徵為選擇該第一透明電極(21)及該第二透明電極(22)之薄層電阻在10至150歐姆/平方之範圍內及選擇該單元間隙在6 μm至50 μm之範圍內，使得在該第一終端(61)與該第二終端(62)之間形成之電路之RC時間常數τ在自50 ms至1 μs之範圍內。
  16. 一種用於電驅動如請求項1至14中任一項之可切換光學裝置(1)之方法，其特徵為將提供AC驅動信號之信號源電連接至該第一終端(61)及該第二終端(62)，且由該信號源產生AC信號，其中該AC信號之頻率係經選擇，使得該AC信號之週期T大於τ，其中τ為由該第一透明電極(21)、該第二透明電極(22)及該可切換介質(10)之佈置形成之RC電路之RC時間常數。
  17. 一種用於製造如請求項1至14中任一項之可切換光學裝置(1)之方法，其特徵為： 提供具有第一透明電極(21)之第一基板(11)及具有第二透明電極(22)之第二基板(12)， 在該第一基板(11)及該第二基板(12)上執行邊緣刪除，其中在與該等基板邊緣相鄰之區域中移除透明導電電極(21,22)，該第一基板(21)之該邊緣刪除(116)對於至少第一邊緣(41)為僅部分刪除及對於該第一基板(21)之所有其他邊緣為完全刪除，且該第二基板(22)之該邊緣刪除(116)對於至少第二邊緣(42)為僅部分刪除及對於該第二基板(22)之所有其他邊緣為完全刪除， 該第一基板(11)、該第二基板(12)及密封件(114)係經佈置，使得形成具有單元間隙之單元，及用至少一種可切換介質(10)填充該單元，該等兩個基板(11,12)係經佈置，使得該第一基板(11)具有與該第一基板(11)之該第一邊緣(41)相鄰之第一區域(71)，該第一區域(71)不與該第二基板(12)重疊，且該第二基板(12)具有與該第二基板(12)之該第二邊緣(42)相鄰之第二區域(72)，該第二區域(72)不與該第一基板(11)重疊， 視需要預清潔該第一透明電極(21)之位於該第一區域(71)中之部分及該第二透明電極(22)之位於該第二區域(72)中之部分， 視需要預加熱該第一基板(11)之至少該第一區域(71)及/或預加熱該第二基板(12)之至少該第二區域(72)， 將第一匯流條(31)連接至該第一透明電極(21)及將第二匯流條(32)連接至該第二透明電極(22)， 視需要將第一終端(61)接合至該第一匯流條(31)及將第二終端(62)接合至該第二匯流條(32)， 將絕緣材料(101)施配在該第一基板(11)上，使得該第一透明電極(21)之位於該第一區域(71)中之部分及該第一匯流條(31)經該絕緣材料(101)封裝，及/或施配在該第二基板(12)上，使得該第二透明電極(22)之位於該第二區域(72)中之部分及該第二匯流條(32)經該絕緣材料(101)封裝， 使該絕緣材料(101)固化， 視需要藉助中間層將玻璃片材層壓至該第一基板(11)及/或該第二基板(12)之曝露面。
  18. 一種系統，其包含至少一個如請求項1至14中任一項之可切換光學裝置(1)及至少一個用於將AC驅動施加至該至少一個可切換光學裝置之控制器，其特徵在於該控制器係經組態以實施如請求項16之驅動方法。
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