TWI699583B - 用於調節光穿透之裝置 - Google Patents

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Abstract

本申請案係關於一種用於調節光穿透之可切換裝置，其具有間隔式結構，其中可單獨控制各隔間之切換狀態。

Description

用於調節光穿透之裝置
本申請案係關於用於調節光穿透之可切換裝置，其具有間隔式結構，其中可單獨設定各隔間之切換水準。
用於調節光穿透之可切換裝置經理解為具有至少兩種狀態的裝置，其中在此等狀態中之一個狀態(暗態或散射狀態)下，其僅允許小比例之入射光完全穿過，或其僅允許小比例之入射光非散射地穿過，而在此等狀態中之另一狀態(明態)下，其允許大比例之入射光不變地穿過。歸因於此功能，其已吸引相當大的關注，尤其用於架構或汽車應用中，以改良室內氣候及光條件。通常藉由在包含功能材料之切換層上施加電壓而將此等裝置自一種狀態切換至另一種狀態。
出於此目的，不同技術解決方案已經提議且在商業上使用，其中有基於液晶(LC)之可切換裝置，電致變色可切換裝置及基於懸浮粒子之可切換裝置。在基於液晶之可切換裝置中，基於染料摻雜小分子液晶(ddLC)之可切換裝置及基於聚合物分散液晶之可切換裝置具有當前高技術相關性。例如在R.Baetens等人，Solar Energy Materials & Solar Cells,2010,87-105中回顧了不同技術解決方案。
本發明提供單個可切換上釉裝置，其中可達成之穿透範圍隨著可切換上釉裝置之表面而變化。在生產期間可在裝置之每一特定區域設定可達成之切換範圍。此藉由提供局部不同之裝置組合物及材料組合物達成。
多堆疊ddLC裝置為已知的，但在彼等情況下，其通常堆疊於彼此之頂部且不在平面中。舉例而言，US2013048836揭示該具有不同LC混合物之兩個單元之堆疊。
WO2014/126974揭示具有一或多個液晶單元之液晶裝置，各單元具有插入於覆蓋有導電層之兩個基板之間的電致變色動態(ECD)(electro-chromo-dynamic)混合物。ECD混合物包括液晶材料、二向色染料及能夠誘發液晶分子之動態散射之離子材料。裝置具有與用於在液晶單元上施加電壓波形之導電層耦合的電壓電源，以使得在施加第一電壓波形時，裝置在透明(低混濁度、低色調)狀態中，且在施加第二電壓波形時，裝置達成不透明(高混濁度、高色調)狀態。在一些情況下，裝置經組態以使得在施加第三電壓波形時，裝置達成著色(低混濁度、高色調)狀態。
本發明尤其適用於需要高(>50%)穿透之可切換上釉應用。對於更低穿透而言，使用彩色濾光片及偏光片之現存LCD技術可達成不同的較大對比度。然而，基於偏光片之裝置無法達至大於50%之穿透且因此不適用於所有應用，諸如在強制性地要求超過70%之高穿透之汽車應用中。
根據本發明之裝置尤其適用於大量生產，此係由於其佈局及其加工不如用於先前技術之替代裝置的佈局及加工複雜。不需要另外的電子或組分，且與標準大量生產之可切換液晶裝置相比，尤其不需要另外的加工步驟。
根據本發明之裝置可以細長、薄及輕型方式生產。亦有可能提供彎曲裝置。
另外，現代溫度反應裝置必須滿足除其他之外的多個需求，‧隨著延長使用期之高效率，‧抗太陽輻射、尤其UV輻射之高穩定性， ‧能量流經玻璃表面至環境溫度條件之有利調適，‧在其曝露於尤其關於冷及熱之外部環境中的高耐久性。
因此，本發明係關於用於調節光穿透之可切換裝置，其包含層之堆疊，該堆疊包含第一基板層、第二基板層、定位於第一與第二基板層之間的包含至少兩個分離隔間之間隔式切換層、定位於間隔式切換層與第一基板層之間的第一導電層及定位於間隔式切換層與第二基板層之間的第二導電層，其中切換層之各分離隔間包含在施加電壓時改變其光透射率之材料。
術語及定義
出於本發明之目的，所採用之術語「液晶材料」意謂在某些條件下展現液晶特性之材料。特定言之，所採用之術語意謂在某些條件下形成向列液晶相之材料。液晶介質可包含一或多種液晶化合物及另外其他的物質。
所採用之術語「液晶化合物」意謂在某些條件下展現液晶特性之化合物，且尤其在某些條件下形成向列液晶相或在與其他液晶化合物混合時形成向列液晶相之化合物。
術語「配向」或「定向」係關於材料之各向異性單元之配向(定向排序)，諸如在稱為「配向方向」之共同方向中的小分子或大分子片段。在液晶材料之配向層中，液晶引向器與配向方向一致以使得配向方向對應於材料之各向異性軸之方向。
術語「平面定向/配向」，例如在液晶材料層中，意謂大比例之液晶分子之長分子軸(在棒狀化合物之情況下)或短分子軸(在盤狀化合物之情況下)實質上與該層之平面平行(約180°)定向。
術語「垂直定向/配向」，例如在液晶材料層中，意謂大比例之液晶分子之長分子軸(在棒狀化合物之情況下)或短分子軸(在盤狀化合物之情況下)以相對於該層之平面約80°至90°之間的角度(「傾斜角」) 定向。
如同普通染料一樣，當曝露於正確波長時，「二向色染料」吸收光。二向色染料利用二向色吸收：具有沿吸收躍遷偶極子(absorption transition dipole)之偏光的光經吸收而具有垂直於該偶極子之偏光的光並未經吸收。
如本文所使用，術語「聚合物」應理解為意謂包涵一或多種不同類型之重複單元(分子之最小組成單元)之主鏈的分子，且包括通常已知之術語「寡聚物」、「共聚物」、「均聚物」及其類似物。此外，應理解，除聚合物自身之外，術語聚合物亦包括來自伴隨此類聚合物之合成的引發劑、催化劑及其他元素之殘基，其中該等殘基不應理解為共價併入其中。此外，該等殘基及其他元素雖然通常在聚合後純化製程期間移除，但通常與聚合物混合或共混，以使得當聚合物在容器之間或在溶劑或分散介質之間轉移時，其一般與聚合物一同保留。
當具有低電壓的電壓源連接至其及定位於切換層之對邊上的第二導電層時，若可切換層定位於兩個導電層之間，可切換層之兩個主面中之每一者各有一導電層，則出於本申請案之目的將導電層理解為以充足方式傳導電從而能夠在可切換層之兩個主面之間產生電場的層。
此外，如C.Tschierske,G.Pelzl及S.Diele,Angew.Chem.2004,116,6340-6368中給出之定義應適用於本申請案中關於液晶材料之非定義術語。
出於本申請案之目的，所採用之術語光穿透意謂在可見(VIS)、近紅外(近IR、NIR)及UV-A區中之電磁輻射穿過裝置。
本申請案中亦相對應地採用之術語「光」意謂在光譜之可見、近紅外及UV-A區中之電磁輻射。根據通常使用之物理定義，所採用之UV-A光、可見光及近紅外光共同意謂具有320至3000nm之波長的 輻射。
1‧‧‧基板之外部輪廓
2‧‧‧第一主要密封劑
3‧‧‧包含第一切換層材料之第一隔間
4‧‧‧第二密封劑
5‧‧‧包含第二切換層材料之第二隔間
6‧‧‧截面視圖
7‧‧‧第一基板
8‧‧‧第二基板
9‧‧‧視情況選用之其他層(UV濾光片、IR濾光片等)之位置
10‧‧‧用於真空填充第一隔間之填充口
11‧‧‧用於真空填充第二隔間之填充口
圖1展示根據本申請案之可切換裝置之俯視圖。
圖2展示根據本申請案之可切換裝置之層之堆疊的截面視圖。
圖3展示根據本申請案之可切換裝置之俯視圖，該裝置尤其適用於真空填充製造方法。
圖4展示根據Heilmeier概念之根據本申請案之可切換裝置的截面視圖。
根據本發明，兩個基板層可尤其、各自且獨立於另一者由例如PET箔片之聚合材料、例如ITO之金屬氧化物、玻璃及/或金屬組成。
在一較佳實施例中，基板經配置具有距另一者至少1μm、較佳距另一者至少3μm且更佳距另一者至少5μm之間距，其中間隔式切換層位於間隙中。單元間隙較佳為不大於100微米、更佳為小於50微米且最佳為小於25微米。
基板層可藉由例如透明間隔物或該層中之突出結構保持在距另一者之經定義的間距處。典型的間隔物材料通常為專家已知的，如例如由塑膠、矽石、環氧樹脂等製成之間隔物。
在本發明之另一較佳實施例中，間隔式切換層位於兩個可撓性層(例如可撓性聚合物薄膜)之間。舉例而言，根據本發明之裝置從而為可撓性且可彎曲的，且可經捲起。可撓性層可表示基板層、配向層及/或偏光片。亦可存在為較佳可撓性之其他層。關於較佳實施例之更詳細之揭示內容，其中液晶介質層位於可撓性層之間，參考申請案US 2010/0045924。
根據本發明之可切換裝置之導電層較佳可由金屬(較佳為銀)或另一材料之薄層製得，其中另一材料較佳選自金屬氧化物，更佳選自透 明的導電金屬氧化物(TCO)，尤其較佳選自氧化銦錫(ITO)、氟化氧化錫(FTO)及鋁摻雜氧化錫(AZO)，或選自銀奈米線、炭奈米管、石墨薄膜、導電聚合物，尤其PEDOT：PSS、金屬網或銀奈米粒子。
此外，較佳為第一導電層及第二導電層為矩形。在某些情況下，尤其當窗戶用於車輛(諸如汽車)時，較佳為窗戶具有非矩形形狀。
較佳為在可切換裝置之層之堆疊中，第一導電層直接與第一基板層相鄰，且第二導電層直接與第二基板層相鄰。尤其較佳為第一導電層及第一基板層由塗佈有金屬或另一材料之層的玻璃或聚合物之第一薄片形成，如上文所揭示用於導電層；且第二導電層及第二基板層由塗佈有金屬或另一材料之層的玻璃或聚合物之第二薄片形成，如上文所揭示用於導電層。
在以上及以下所有情況下，亦較佳為切換層之隔間化與導電層之圖案化組合以使得裝置之零件可分別經切換。在另一較佳實施例中，導電層圖案化不與可切換隔間重合。
類似定義適用於術語「導電部分」。相反，隔離部分經理解為在相關程度上不能夠導電的部分。特定言之，其用於藉由形成電導之邊界而使導電層中之導電部分彼此隔離之目的。根據一較佳實施例，兩個導電部分(其藉由隔離部分相對於彼此定界)之間的電阻大於1MΩ，較佳為大於10MΩ，尤其較佳為大於50MΩ。
用以在導電層中產生隔離部分之直接手段為移除在此等位置中之導電材料。技術人員知曉適用於此之方法(尤其在微觀水準上)，例如雷射切除、化學蝕刻、雷射光微影、機械壓印技術及光壓印。
在另一較佳實施例中，當某些部分經覆蓋時，將ITO(氧化銦錫)或相似導電材料塗料濺鍍作為導電層。藉由隨後移除覆蓋材料，有可能在無導電層塗料之情況下獲得玻璃部分。在另一較佳實施例中，導 電材料藉由溶液可處理導體之噴墨印刷僅在特定部分中經塗佈。
根據另一較佳實施例，第一導電層不直接與第一基板層相鄰，且第二導電層不直接與第二基板層而是與存在於各別基板層與各別導電層之間的介電層相鄰，該介電層較佳為抗離子移動之障壁層。
典型介電層材料通常為專家已知的，諸如SiOx、SiNx、Cytop、Teflon及PMMA。
介電層材料可藉由如旋塗、滾塗、刮塗或諸如PVD或CVD之真空沈積的習知塗佈技術塗佈在基板或電極層上。亦可藉由為專家已知之習知印刷技術，如例如網版印刷、平版印刷、卷盤至卷盤印刷、印字機印刷、凹版印刷(gravure printing)、輪轉凹版印刷、彈性凸版印刷、凹版印刷(intaglio printing)、移印、熱封印刷、噴墨印刷或借助於印模或印刷版之印刷將其塗佈至基板或電極層。
此外，較佳為層之堆疊包含至少一個、較佳為兩個配向層，其定位於間隔式切換層與導電層之間，與間隔式切換層材料直接接觸。
在液晶切換材料之情況下，由配向層產生之LC之配向應與可切換裝置所需要之模式(亦即所需要之扭角)一致。
配向層較佳誘發垂直配向、傾斜垂直或平面配向至相鄰液晶分子。
配向層較佳為由通常為專家已知之平面配向層材料製成，諸如由聚醯亞胺製成之層。
在一較佳實施例中，較佳藉由熟習此項技術者已知之摩擦技術摩擦配向層。
可藉由如旋塗、滾塗、浸塗或刮塗之習知塗佈技術將配向層材料塗佈在導電層上。亦可藉由氣相沈積或為專家已知之習知印刷技術，如例如網版印刷、平版印刷、卷盤至卷盤印刷、印字機印刷、凹版印刷、輪轉凹版印刷、彈性凸版印刷、凹版印刷、移印、熱封印 刷、噴墨印刷或借助於印模或印刷版之印刷將其塗佈。
根據本發明之裝置的層之堆疊較佳包含呈以下次序之以下層：
- 第一基板層
- 第一導電層
- 第一配向層
- 間隔式切換層
- 第二配向層
- 第二導電層
- 第二基板層。
根據在某些情況中為較佳之一個實施例，可切換裝置之層之堆疊包含偏光層，其較佳定位於基板層中之一者與間隔式切換層之間，或在基板層之外部、在指向遠離切換層之基板層之面上。偏光層尤其較佳定位於基板層之外部、在指向遠離間隔式切換層之基板層之面上。
根據在某些情況中為較佳之另一實施例，可切換裝置之層之堆疊包含兩個偏光層，其中一個定位於間隔式切換層之一邊上，且另一個在間隔式切換層之對邊上。
偏光層係選自吸收偏光層及反射偏光層。偏光層應在光譜之可見部分中偏光。當用於外部朝向之窗戶時，其應為光(或UV)穩定的。用於一個偏光方向之穿透值應較佳為小於10%。用於另一偏光方向之穿透值應較佳為大於90%。偏光層之定向應垂直於相鄰液晶配向層之定向。
在另一較佳實施例中，偏光層可視情況在裝置之至少一個切換隔間上經塗佈。偏光片之阻擋軸較佳垂直於在隔間中之切換層之暗態中的分子定向，以達成所謂的Heilmeier模式裝置。Heilmeier概念有益於需要高對比之裝置，且小於50%之最大穿透為可接受的。
在另一較佳實施例中，根據本發明之裝置不包含偏光層。
此外，根據本發明之裝置可包含濾光片，其阻擋某些波長之光，例如IR或UV阻擋層。
適合UV阻擋層阻擋具有在350nm至390nm範圍內之波長之光的穿透。UV阻擋層較佳在350nm至390nm之範圍內具有不大於95%的穿透率。
根據本發明，亦可存在通常為專家已知之其他功能層，諸如保護膜及/或補償膜。
此外，在特定情況下，較佳為第一及第二基板中之至少一者附接至固體材料層，該固體材料較佳由玻璃或聚合物製成。附接較佳借助於層壓或膠合。在該裝置於車輛諸如汽車之窗戶中之應用中，該實施例尤其較佳。
較佳的是，尤其為了獲得更高的切換對比度，可切換裝置包含堆疊，該堆疊包含如上文所描述之第一可切換裝置及如上文所描述之第二可切換裝置。視情況藉由充氣空間來分離第一及第二可切換裝置，且間隔物定位於第一可切換裝置與第二可切換裝置之間。或者，使用層壓板或光學透明黏著劑將第一及第二可切換裝置彼此直接附接。
在雙單元裝置之情況下，層之堆疊較佳包含呈以下次序之以下層：
- 第一基板層
- 第一導電層
- 第一配向層
- 間隔式切換層
- 第二配向層
- 第二導電層
- 第二基板層
- 充氣空間及封閉其之間隔物、或層壓層
- 第一基板層(重複)
- 第一導電層(重複)
- 第一配向層(重複)
- 間隔式切換層(重複)
- 第二配向層(重複)
- 第二導電層(重複)
- 第二基板層(重複)。
此外，在上文所描述之雙LC單元設定之情況下，較佳為其包含堆疊，堆疊包含第一可切換裝置及第二可切換裝置，其中在與第二可切換裝置相鄰之基板上的可切換裝置之配向層之定向及與第一可切換裝置相鄰的第二可切換裝置之配向層之定向垂直於彼此。
較佳地，各分離隔間各自且獨立地包含藉由在至少兩種不同的切換狀態之間施加電場來切換之切換層材料，其中一種狀態為暗態或散射狀態，且另一種狀態為明態。
根據在某些情況下為較佳之實施例，裝置之切換狀態中之至少一者為切換層散射光的狀態。根據一替代較佳實施例，裝置之切換狀態中無一者散射光。裝置之暗態經理解為非散射狀態，其中經由裝置穿透相對低比例之光。裝置之明態經理解為非散射狀態，其中經由裝置穿透相對高比例之光。裝置之散射狀態經理解為其中由於穿過該裝置之光經散射之事實因而裝置不透明之狀態。
使用主要密封劑沿基板之外部輪廓將切換層保持在兩個基板之間。為達成切換層之隔間化，藉由較佳施加另一密封劑邊界或聚合物邊界在第一、更大之隔間內產生至少一個第二密封隔間。
因此，本發明亦係關於可切換裝置，其特徵在於隔間由周圍固 體邊界形成，且其特徵在於第二隔間由在第一隔間之隔間內的周圍固體邊界形成。此第二隔間較佳填充有相對於第一分離隔間不同的切換層材料。
典型密封劑通常為專家已知的且可選自市售之材料。密封劑為藉由諸如分配或網版印刷之沈積法來塗佈之材料。普通種類之密封劑材料為基於環氧基之材料及丙烯酸酯材料。密封劑較佳為UV固化或熱固化材料、或其組合。適合黏著劑材料例如為Norland黏著劑UVS 91或Epoxy Technologies Epo-Tek OG-116-31。
在密封劑之固化收縮之情況下，在密封劑中混合硬質間隔粒子以避免單元間隙變形可為有益的。間隔粒子之實例為玻璃纖維或聚合物球。
或者，光阻材料可用於間隔可切換層。光阻材料為藉由光微影曝光構造且從而在顯影步驟中經移除之材料。光阻材料之實例為酚醛清漆樹脂或基於環氧基之材料，諸如購自MicroChem之SU-8 3000。
用於分離隔間之各切換層材料較佳為各自且獨立地選自電致變色切換層材料、懸浮粒子切換層材料及/或液晶切換層材料。
液晶切換層材料較佳選自包含聚合物之液晶切換層材料及基於小分子之液晶切換層材料，較佳選自基於小分子之液晶切換層材料。根據另一較佳實施例，其基於包含聚合物之液晶與小分子液晶之組合。
此外，較佳為液晶切換層材料之各分離隔間包含至少一種二向色染料，其中用於液晶切換層之各分離隔間之染料濃度各自且獨立地經調節以達成相對於彼此不同的穿透範圍。
用於根據本發明之各間隔式切換層中之較佳二向色染料係獨立地選自諸如揭示於WO 2014/187529中之苯并噻二唑染料、諸如揭示於尚未公開之EP 13005918.1中之二酮基吡咯并吡咯染料、噻吩噻二 唑染料、芮染料、偶氮染料、蒽醌染料、吡咯亞甲基染料及丙二腈染料。
如上文所提及，在液晶切換層之各分離隔間中之染料濃度經調節以達成所需要之穿透範圍。通常，液晶切換層中之二向色染料之總重量濃度在0%至10%、更佳為0.1%至4%、甚至更佳為0.3%至3%、最佳為0.5%至2%之範圍內。
在較佳實施例中，在一個隔間中之總染料濃度比在另一個隔間中之總染料濃度低至少0.9倍。總染料濃度更佳比在另一隔間中低至少0.5倍。
在另一較佳實施例中，在兩個或兩個以上隔間中之總染料濃度為相同的，但單一染料濃度相差至少0.9倍。
在又一較佳實施例中，LC主體混合物之組成在隔間之間不同。一個變量可能為對掌性摻雜劑之量。另一變量可能為混合物在混合物之△ε中不同。
在一較佳實施例中，間隔式液晶切換層之各分離隔間包含兩種或兩種以上、較佳為三種或三種以上二向色染料之混合物。最佳為存在三種二向色染料。二向色染料較佳具有彼此相互補充之吸收光譜，亦即補充吸收色彩且較佳以相對於彼此導致混合物之組合吸收之中和色彩的比率混合，亦即呈黑色外觀。此意謂在可見光譜範圍上，吸收幾乎為恆定的。
根據在某些情況下為較佳之一個實施例，用於間隔式液晶切換層之各分離隔間的切換材料各自且獨立地選自包含聚合物之液晶切換層，較佳選自分散聚合物之液晶(PDLC)切換層。
間隔式液晶切換層之各分離隔間較佳各自且獨立地包含一或多種溶解於液晶材料中之二向色染料，其中液晶材料較佳包含一或多種液晶有機化合物，該等化合物係選自小分子及聚合材料，較佳選自小 分子。
用於根據本發明之間隔式切換層中之較佳液晶材料揭示於以下申請案中：WO 2014/090367、尚未揭示之PCT/EP2014/003153及尚未揭示之EP 14001335.0。
液晶材料較佳在在向列液晶狀態下之切換狀態中之至少一種狀態下，更佳為在所有切換狀態下。
較佳地，在暗態下，液晶材料處在平面狀態下，而在明態下，液晶材料處在垂直狀態下。在此情況下，藉由施加電場至可切換層達成垂直狀態。然而液晶切換層之其他功能模式為可能的，且由熟習此項技術者基於其對基於液晶之切換裝置的領域之瞭解而選擇。
此外，較佳為在暗態下，液晶材料處在選自向列非扭轉、向列扭轉及向列超扭轉之狀態下，而在明態下，材料處在垂直狀態下。
用於根據本發明之裝置之較佳液晶材料包含一或多種、較佳為至少3種、尤其較佳為至少4種且極其較佳為至少5種不同的液晶化合物。若僅使用一種液晶化合物，則總混合物之典型濃度在約80至99重量%之範圍內。
根據本發明之液晶材料視情況包含其他化合物，例如穩定劑及/或對掌性摻雜劑。此類型之化合物為熟習此項技術者已知的。其較佳以0%至30%、尤其較佳為0.1%至20%且極其較佳為0.1%至10%之濃度使用。
根據本發明，液晶材料可具有正介電各向異性△ε。在此情況下，△ε較佳具有
Figure 105122480-A0202-12-0013-5
1.5之值。
根據本發明，液晶材料可具有負介電各向異性△ε。在此情況下，△ε較佳具有
Figure 105122480-A0202-12-0013-6
-1.5之值。
根據本發明，液晶材料此外可具有較低的正或負介電各向異性△ε。在此情況下，以下較佳適用於△ε：-1.5<△ε<1.5，且尤其較佳 適用於-1.0<△ε<1.0。
△ε在1kHz之頻率和20℃下經測定。各別化合物之介電各向異性由各別單獨化合物在向列主體混合物中之10%溶液之結果測定。若在主體混合物中之各別化合物之溶解度小於10%，則濃度降低至5%。在具有垂直配向之單元及在具有均質配向之單元中均測定測試混合物之電容。兩種類型之單元之單元厚度為約20μm。施加之電壓為具有1kHz之頻率及通常0.5V至1.0V之有效值的矩形波，但始終將其選擇為低於各別測試混合物之電容臨限值。
△ε經定義為(ε∥-ε⊥)，而εave.為(ε∥+2 ε⊥)/3。
用於正介電性化合物之主體混合物為混合物ZLI-4792，而用於中介電性及負介電性化合物之主體混合物為混合物ZLI-3086，均來自Merck KGaA,Germany。化合物之介電常數之絕對值由在添加相關化合物時主體混合物之各別值的變化測定。將值外推至100%相關化合物之濃度。
液晶材料較佳具有在0℃至50℃之溫度範圍內、更佳為在-20℃至80℃之範圍內、甚至更佳為在-40℃至100℃之範圍內的向列相。
根據本發明之裝置通常藉由向頂部及底部基板提供導電層及適當配向層製成。隨後將間隔粒子及第一及第二密封劑塗佈在底部基板上。使用滴入式填充技術(one-drop-filling technology)，在第一隔間中及在第二隔間中提供所需要量之切換層材料。在真空環境中，頂部基板置放於底部基板上。在間隔粒子上將基板按壓在一起以達成均質單元間隙。隨後使用熱及/或光將密封劑固化。
因此，本發明進一步係關於用於生產根據本申請案之可切換裝置的方法，其包含步驟：
- 切割且清洗基板，
- 在各基板上提供導電層，
- 在導電層上提供配向層，
- 在基板中之一者上提供間隔粒子及密封劑，其中至少兩個不同的隔間藉由毗鄰不同隔間之所塗佈之密封劑限定，
- 以切換層材料填充第一隔間
- 以不同的切換層材料填充至少一個第二隔間
- 組裝單元
- 藉由使用UV或熱固化密封劑。
在另一實施例中，亦可藉由使用真空填充技術獲得根據本發明之裝置。此製造技術之前提條件為兩個隔間在玻璃邊緣(儘管未必相同邊緣)處具有LC填充口。在此情況下，首先製備空槽。因此，第一及第二基板具備導電層、配向層及間隔物。使用於至少兩個不同隔間之密封劑型樣在基板上，其中藉由不塗佈密封劑保留一或多個填充口(開口)，以使得各隔間可在製程後期以切換層材料填充。將兩個基板組裝在一起且固化密封劑。隨後使用真空方法填充LC單元，其中使各填充口與應填充於彼隔間之切換層材料之儲集器接觸。在填充之後，按壓裝置，使用密封劑封閉填充口且固化密封劑。
根據本發明之裝置之官能原理將在下文詳細解釋。應注意所主張發明之範疇之限制(其不存在於請求項中)並非自對於所採用之運行方式之註釋衍生。
染料摻雜液晶(ddLC)裝置之切換機制係基於染料分子在高吸收及低吸收狀態之間的再定向。藉由液晶之配向(其中液晶經溶解)控制染料之定向。之後藉由在基板及經塗佈之電場上的配向材料控制液晶配向。為達成第二切換範圍，至少一個第二密封隔間在第一隔間內產生。以不同ddLC材料填充此第二隔間，其中染料濃度經調節以達成第二穿透範圍。
在多種染料用於染料摻雜LC混合物之情況下，亦可改變染料之 比率以便在不同隔間中獲得兩個或多於兩個不同的色彩。
此外，本發明係關於窗戶，其包含如上文所描述之可切換裝置，較佳地其特徵在於其包含絕緣玻璃單元，其中可切換裝置定位於絕緣玻璃單元之內部。
此外，本發明係關於根據本申請案之可切換裝置或根據本申請案之窗戶在建築物中或在車輛中的用途。車輛意欲包括，除其它之外且特定言之，汽車、公共汽車、船舶、火車、電車及飛機。術語「建築物」意欲包括集裝箱或移動或臨時建築物。
術語「或」欲意謂包括性「或」而非排他性「或」。亦即，除非另外規定或自上下文清楚可見，否則片語「X使用A或B」欲意謂自然包括性排列中之任一者。亦即，除非另外規定或自上下文清楚可見，否則片語「X使用A或B」符合以下例子中之任一者：X使用A；X使用B；或X使用A及B兩者。
另外，除非另外規定或自上下文清楚可見係關於單數形式，否則如本申請案及所附申請專利範圍中所使用之冠詞「一」通常應視為意謂「一或多個」。
此外，貫穿本說明書之描述及申請專利範圍，詞語「包含」及「含有」以及該等詞語之變化(例如「包含(comprising)」及「包含(comprises)」)意謂「包括但不限於」，且並不意欲(及並不)排除其他組份。
應瞭解，可對本發明之前述實施例作出變化，但其仍在本發明之範疇內。除非另外說明，否則本說明書中所揭示之各特徵可經用於相同、等效或相似目的之替代性特徵替換。因此，除非另外說明，否則所揭示之各特徵僅為一系列通用的等效或相似特徵之一個實例。
除其中該等特徵及/或步驟中之至少一些相互排斥的組合之外，本說明書中所揭示之所有特徵可以任意組合形式組合。特定言之，本 發明之較佳特徵適用於本發明之所有態樣且可以任何組合形式使用。同樣，在非必需組合形式中所描述之特徵可分別(不以組合形式)使用。
在本申請案中所指示之參數範圍均包括極限值，其包括藉由專家已知之最大容許誤差。所指示之用於各種範圍特性之不同上限及下限值彼此組合產生其他較佳範圍。
以下實例意欲解釋本發明而不限制本發明。在下文描述之方法、結構及特性亦可應用或轉移至本發明所主張但未明確描述於前述說明書或實例中之材料。
以下實施例用於說明本發明。其並不理解為以任何超過陳述於申請專利範圍中之限制的方式來限制本發明。
實施例
1)製備具有分段結構之可切換窗戶。
在此實施例中，第一隔間具有自25-50%之低可見穿透的切換範圍，第二隔間具有自45-70%之高可見穿透的切換範圍。
使用溫和鹼性溶液(Merck Extran MA01)清洗兩個具有ITO導電塗層(100歐姆/平方)之相同玻璃基板。聚醯亞胺溶液JSR AL1051在兩個基板之ITO表面上印刷，且在200℃下烘烤60分鐘，以便於ITO之頂部留下約100nm之PI層。使用天鵝絨摩擦布摩擦兩個基板，以相對方向摩擦以便獲得反向平行配向。
具有25微米之直徑的聚合物間隔物球任意分佈在該一基板上。在第二基板上以產生2個隔間之型樣標繪黏著劑Norland UVS-91。
此外，各隔間具有沿玻璃邊緣之密封劑間隙。將第一板以沿一邊44mm偏移置放於第二板之頂部上，以便兩個ITO層保持曝露。兩個玻璃基板與真空袋一起經抽吸至0.4巴且曝露於UV光持續10分鐘以完全固化黏著劑。單元垂直置放於具有兩個指向向下之填充口的LC 填充工具中。LC單元經抽空至1‧10-2毫巴。當達至真空時，使各填充口與LC混合物接觸：填充口1與具有三倍更高染料濃度之混合物，填充口2與標準混合物。
以受控制之方式經1小時之時間釋放真空，同時填充口保持與LC接觸以便LC填充各別隔間。當已達至大氣壓且兩個隔間已填充時，單元自填充工具移除且置放於具有指向向上之填充口的壓機中。單元經按壓以擠壓出過量LC混合物。密封劑Norland 68T塗佈於填充口上且以UV光固化。
將電極連接至各基板。當施加12V AC(60Hz)之電壓時，第一隔間自25%穿透率至50%穿透率切換，而第二隔間同時自45%穿透率至70%切換。
2‧‧‧第一主要密封劑
3‧‧‧包含第一切換層材料之第一隔間
4‧‧‧第二密封劑
5‧‧‧包含第二切換層材料之第二隔間
7‧‧‧第一基板
8‧‧‧第二基板
9‧‧‧視情況選用之其他層(UV濾光片、IR濾光片等)之位置

Claims (17)

  1. 一種窗戶，其包含：用於調節光穿透之可切換裝置，其中該可切換裝置包含：層之堆疊，該堆疊包含第一基板層、第二基板層、定位於該第一基板層與該第二基板層之間的切換層，其中該切換層包含至少兩個分離隔間、定位於該切換層與該第一基板層之間的第一導電層及定位於該切換層與該第二基板層之間的第二導電層，其中該切換層之該至少兩個分離隔間包含第一隔間及第二隔間，其中該切換層之該等分離隔間中每一者包含在施加電壓時改變光透射率之材料，且該第一隔間包含相對於該第二隔間不同的切換層材料之組成，其中該切換層之該等隔間中每一者之該材料係各自獨立地為液晶切換層材料，其中各隔間之該切換層材料包含溶解於液晶材料中之一或多種二向色染料，及其中該等分離隔間由周圍固體邊界形成，且該第二隔間由在第一隔間之該隔間內之周圍固體邊界形成。
  2. 如請求項1之窗戶，其中該等分離隔間中之至少一者藉由在至少兩種不同切換狀態之間施加電場來切換，其中一種狀態為暗態，且另一種狀態為明態。
  3. 如請求項1或2之窗戶，其中各分離隔間藉由在至少兩種不同切換狀態之間施加電場來單獨地切換。
  4. 如請求項1或2之窗戶，其中各隔間在藉由在至少兩種不同切換 狀態之間施加電場來單獨地切換時，展示不同的穿透。
  5. 如請求項1或2之窗戶，其中各導電層之隔離部分藉由選自下列之方法產生：雷射切除、化學蝕刻、雷射光微影、機械壓印技術及光壓印之方法；或藉由當覆蓋某些部分且隨後移除覆蓋材料從而獲得無塗層之玻璃部分時，將ITO(氧化銦錫)或類似導電材料塗料濺鍍作為導電層；或藉由僅在特定部分中藉由溶液可處理導體之噴墨印刷來塗佈導電材料。
  6. 如請求項1或2之窗戶，其中該液晶切換層材料係選自包含聚合物之液晶切換層材料及基於小分子之液晶切換層材料。
  7. 如請求項1或2之窗戶，其中該液晶切換層材料係選自包含聚合物之液晶切換層材料，其為聚合物分散之液晶切換層材料。
  8. 如請求項1或2之窗戶，其中該液晶材料包含一或多種選自小分子及聚合材料之液晶有機化合物。
  9. 如請求項8之窗戶，其中在暗態下，該液晶材料處在選自向列非扭轉、向列扭轉及向列超扭轉之狀態下，而在明態下，該液晶材料處在垂直狀態下。
  10. 如請求項1或2之窗戶，其中該窗戶包含兩個該可切換裝置之堆疊。
  11. 如請求項1或2之窗戶，其中該窗戶包含絕緣玻璃單元，且該可切換裝置定位於該絕緣玻璃單元之內部。
  12. 如請求項1或2之窗戶，其進一步包含獨立觸敏式裝置。
  13. 如請求項12之窗戶，其中該獨立觸敏式裝置係定位於該窗戶之框架上。
  14. 如請求項1或2之窗戶，其中在各隔間之該液晶切換層材料包含至少一種二向色染料，其中該染料濃度在0.1%至10%之範圍內。
  15. 如請求項1或2之窗戶，其中在各隔間之該液晶切換層材料包含 穩定劑，其中該穩定劑濃度在0.1%至30%之範圍內。
  16. 如請求項1或2之窗戶，其中在各隔間之該液晶切換層材料包含對掌性摻雜劑，其中該對掌性摻雜劑濃度在0.1%至30%之範圍內。
  17. 如請求項1或2之窗戶，其中在各隔間之該液晶切換層材料包含在0℃至50℃之溫度範圍內之向列相。
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