專利名稱：可透射電光學(xué)元件和設(shè)置可透射電光學(xué)元件的玻璃裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分所述的可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件，并且涉及一種按照權(quán)利要求15至19之一的前序部分所述的裝備有這種元件的用于窗、門、隔墻、建筑物正面和類似物的玻璃裝置。
在顯示器領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)知道呈所謂TN(扭曲向列型)單元或者STN(超扭曲向列型)單元形式的可無級電調(diào)節(jié)的可透射光元件。在這種使用了液晶層的單元或元件中，光偏振器層安置在對應(yīng)的基板介質(zhì)的外側(cè)面上或者自身的基板上。在外面設(shè)置有偏振器的單元的缺點是，在這種單元或元件中，不能保護(hù)偏振器免受機(jī)械的和物理的影響。如果使用具有自己的基板介質(zhì)的光偏振器，則會使整個可調(diào)節(jié)的單元成本更高。偏振器對機(jī)械影響和對紫外線照射很敏感，并且是一個主要的成本因素，所以所提到的缺點是不能被接受的。
對于透光性應(yīng)當(dāng)可變的玻璃裝置，目前使用電鍍鉻的玻璃，它們的色調(diào)明暗以顏料基于電流而變色為基礎(chǔ)。但這種電鍍鉻的玻璃在變暗時會變色，由此導(dǎo)致顏色失真的透光。此外，它們需要較多的時間來實現(xiàn)色調(diào)明暗的變化。此外，目前可得到的系統(tǒng)在透光方面不能無級地變化，它們只可按一定的開關(guān)級來控制。為了實現(xiàn)開關(guān)過程必須有電荷遷移，因此，這種元件中所必需的透明的電極的導(dǎo)電性具有很重要的地位。在此，導(dǎo)電能力對于溫度的依賴性會使元件的色彩不同。這在大多數(shù)情況下是不希望的。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件，其中光偏振器被保護(hù)不受外界影響，并且該電光學(xué)元件可低成本地制造。此外，提供一種用于窗、門、隔墻、建筑物正面和類似物的玻璃裝置，它在使用這種可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件的情況下可以低成本地制造。
為了解決該任務(wù)，在這種可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件中設(shè)置了在權(quán)利要求1中給出的特征，在裝備有這種元件的用于窗、門、隔墻、建筑物正面和類似物的玻璃裝置中設(shè)置了在權(quán)利要求15或16或17或18或19中給出的特征。
通過本發(fā)明的措施，提供了一種可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件，在這種元件中，由于系統(tǒng)部件減少，可通過緊湊的結(jié)構(gòu)形式達(dá)到成本的降低。作為涂層敷設(shè)上的光偏振器由于安置在內(nèi)部而被保護(hù)不受機(jī)械的和物理的影響，其中，由基板介質(zhì)引起的對紫外光的幾乎完全吸收考慮了偏振器對紫外線的敏感性。向內(nèi)安置的光偏振器層能夠以成本較低的方法敷設(shè)上并且比較簡單地被包在一個可開關(guān)的元件內(nèi)。通過此可大大降低可開關(guān)單元的整個費用。由于使光偏振的涂層具有承擔(dān)液晶取向?qū)庸δ艿哪芰?，在有些情況下可以取消敷設(shè)附加的取向?qū)印?br> 通過使用偏振玻璃作為基板介質(zhì)，同樣可以簡化單元結(jié)構(gòu)，這使得成本降低。這些偏振玻璃對紫外線完全不敏感。它們的功能以摻有雜質(zhì)的玻璃中根據(jù)振動方向而不同的光譜吸收為基礎(chǔ)。
與迄今所知道的以TN單元或者STN單元為基礎(chǔ)的電光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)相比，通過按照本發(fā)明在單元內(nèi)部或者單元外部進(jìn)行液晶偏振或者通過使用玻璃偏振器，可以在成本方面獲得巨大優(yōu)點。如果液晶偏振器層還被附加用作被包圍在單元內(nèi)的“扭曲向列”液晶或者“超扭曲向列”液晶的取向?qū)?，在需要的情況下也可以取消電光學(xué)元件內(nèi)部的、否則必須的取向?qū)?。這同樣大大降低了制造費用。
在使用以具有液晶特性的顏料的混合物為基礎(chǔ)的光偏振器的情況下，可以通過所含顏料的混合比有目的地影響光譜透射或者光譜吸收。這樣，不僅可以在顏料相應(yīng)混合的情況下達(dá)到均勻的吸收，而且可以在有效射線范圍上調(diào)定不同光譜的吸收。目前已經(jīng)知道了感膠離子液晶偏振器懸浮液，它們通過特殊的涂層方法涂覆到基板介質(zhì)上。這種偏振器可以低成本地制造。
在相應(yīng)的玻璃裝置中，通過本發(fā)明措施，在使用來自顯示器領(lǐng)域的技術(shù)的情況下可以達(dá)到該玻璃裝置可無級地調(diào)節(jié)明暗色調(diào)或者說變暗，并且，它的各個明暗階段可以在很短時間內(nèi)改變或者說有目的地調(diào)定。在此，光偏振器層以受保護(hù)的方式，或者安置在所述可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件的內(nèi)部，或者相應(yīng)于建筑物外貌上的必要性分別安置在該玻璃裝置的一塊玻璃的內(nèi)側(cè)面上，或者還可以以偏振玻璃的形式被用作基板介質(zhì)或用作封閉鑲嵌玻璃。
從權(quán)利要求2至14之一個或者多個所述的特征中可以獲知該可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件以及裝備有該元件的玻璃裝置的有利構(gòu)造。
從下面的說明中可以獲知本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)，在下面的說明中借助在附圖中示出的實施例來詳細(xì)說明和介紹本發(fā)明。圖中示出

圖1 按照本發(fā)明第一實施例的一個可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件的構(gòu)造的局部立體圖，例如是一個帶有內(nèi)置的光偏振器層和附加的取向?qū)拥呐で蛄行蛦卧?，圖2 按照本發(fā)明第二實施例的電光學(xué)元件的與圖1相應(yīng)的視圖，例如是一個帶有內(nèi)置的光偏振器層但不帶附加的取向?qū)拥呐で蛄行蛦卧瑘D3 按照本發(fā)明第三實施例的電光學(xué)元件的與圖1相應(yīng)的視圖，例如是一個不帶內(nèi)部偏振器但帶有取向?qū)拥呐で蛄行蛦卧?br> 圖4 用于例如窗戶的隔離鑲嵌玻璃裝置形式的玻璃裝置，具有按照圖1或圖2所示第一或者第二實施例的可透射電光學(xué)元件，圖5 使用了按照圖3所示本發(fā)明第三實施例的可透射電光學(xué)元件的玻璃裝置的一個與圖4相應(yīng)的視圖，圖6 使用了按照本發(fā)明第四實施例的可透射電光學(xué)元件的玻璃裝置的一個與圖4相應(yīng)的視圖，其中，該玻璃裝置的外玻璃同時是該電光學(xué)元件的基板介質(zhì)。
在圖1中以示意圖表示可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)，該電光學(xué)元件在中間具有一個液晶層30，該液晶層帶有未詳細(xì)示出的間隔裝置(所謂的Spacer)，在兩側(cè)被一個取向?qū)?9或者31覆蓋。在取向?qū)?9或者31的上面有一個絕緣體28或32，該絕緣體被一個透明的電極27或者33覆蓋。在兩個透明的電極27以及33上背離液晶層30地安置了一個基板介質(zhì)26或34，該基板介質(zhì)或者呈玻璃基板形式、或者呈薄膜基板形式。就這方面而言，該電光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)大致與TN單元或者STN單元相同。但在示出的實施例中，在絕緣體28或32和取向?qū)?9或31之間設(shè)置了一個光偏振器層25或者35。這些光偏振器層25和35用來使入射的光在進(jìn)入液晶層30之前偏振，在液晶層中，光向量旋轉(zhuǎn)90°或者270°并且可以穿過分別對應(yīng)的另外的偏振器35或者25(根據(jù)光入射的側(cè)面而定)。兩個光偏振器相應(yīng)于單元類型在它們的偏振方向上相互偏轉(zhuǎn)一定角度。兩個透明的電極27和33通過一個電壓來控制，由此，液晶層30的液晶位于一個特性可改變的電場內(nèi)。如果在兩個透明的電極27和33之間施加一定強(qiáng)度的電場，液晶就失去了使光向量扭轉(zhuǎn)的能力，使得光不能穿過出口側(cè)的偏振器25或者35。采用這種方式，可透射電光學(xué)元件10可以被連續(xù)不斷地或者說無級地開關(guān)調(diào)節(jié)、從而變化色調(diào)明暗。不言而喻，根據(jù)兩個偏振器25和35的偏振方向，該裝置也可以反過來，也就是說，通過在透明的電極25和35之間施加一個電場，該可透射電光學(xué)元件10才可透過光。透明的電極25和35例如用ITO(銦-氧化錫)制造，絕緣體28、32例如用SiO2制造。
圖2所示的可透射電光學(xué)元件10′基本上與圖1所示的可透射電光學(xué)元件10在結(jié)構(gòu)上相似，在這方面不需要再次詳細(xì)介紹。在這個實施例中，可透射電光學(xué)元件10′沒有獨立的取向?qū)?9和31，因為它們的功能由相應(yīng)的光偏振器層25′或者35′來承擔(dān)。
光偏振器層25或者35(圖1)以及設(shè)置有取向?qū)有阅艿墓馄衿鲗?5′或者35′(圖2)都通過化學(xué)處理而不溶于水和液晶層30的液晶填料。
在上面介紹的兩個實施例中重要的是，光偏振器層25、35或者25′、35′向可透射電光學(xué)元件10或者10′內(nèi)部安置，這樣可以保護(hù)對紫外線敏感和對機(jī)械作用敏感的光偏振器層不受外界影響。
圖3示出了作為可透射電光學(xué)元件10″的一個TN單元的一般結(jié)構(gòu)，它具有取向?qū)?9和31，但沒有內(nèi)部偏振器。
圖4示出了圖1和圖2所示的可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件10或者10′在一個玻璃裝置中的應(yīng)用示例，該玻璃裝置呈隔離鑲嵌玻璃裝置11的形式，安置在其外玻璃12和其借助于一個間隔裝置13與該外玻璃隔開距離的內(nèi)玻璃14之間。外玻璃12、間隔裝置13和內(nèi)玻璃14之間的連接以通常的防滲透方式借助一個密封件15實現(xiàn)。
外玻璃12與內(nèi)玻璃14之間的內(nèi)腔16在這里以對稱的方式(或者也可以以不對稱的方式)裝備有可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件10或者10′，其中，元件10、10′具有與玻璃12和14大致相同的平面延伸尺寸，例如被保持在間隔裝置13的一個槽內(nèi)18。
在圖5示出的隔離鑲嵌玻璃裝置11′的實施例中，一個按照圖3所示的可無級電調(diào)節(jié)的可透射電光學(xué)元件10″被保持在中間或者非中間，該元件在這方面與圖4所示實施例不同在那里光偏振器層25和35安置在元件10內(nèi)部，在這里，光偏振器層25″和35″安置在外玻璃12的內(nèi)側(cè)面36上或者電光學(xué)元件10的向內(nèi)指向的外側(cè)面37上。光偏振器層25″和35″在這里作為平面涂層或者作為薄膜直接敷設(shè)在外玻璃12的內(nèi)側(cè)面36上和直接敷設(shè)在電光學(xué)元件10″的向內(nèi)指向的外側(cè)面37上。在這個實施例中，可透射電光學(xué)元件10″可以帶有絕緣體28、32，或者也可以沒有絕緣體28、32。
在圖6示出的隔離鑲嵌玻璃裝置11″的實施例中，隔離鑲嵌玻璃裝置的一塊玻璃例如外玻璃12承擔(dān)一個基板介質(zhì)的任務(wù)。在這里，可透射電光學(xué)元件10，10′的總體結(jié)構(gòu)在原理上與圖1或圖2或者可能還與圖3所示相當(dāng)。
雖然結(jié)合一個隔離鑲嵌玻璃裝置11介紹了在圖4、5和6中示出的玻璃裝置，但是不言而喻，這種玻璃裝置也可獨立地以單層玻璃裝置或者多層玻璃裝置不僅用于窗戶，而且可以用于門、內(nèi)隔墻、外面正墻、汽車風(fēng)擋玻璃、顯示器和類似物。
可導(dǎo)電的透明的電極27、33可以這樣結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)生在大小和形狀上可變化的單個像點。在這里，這些單個結(jié)構(gòu)點設(shè)置有相應(yīng)的濾色片并且設(shè)置有結(jié)構(gòu)元素(像素)的無源驅(qū)動裝置或者有源矩陣驅(qū)動裝置。
液晶層30可以由向列液晶或者由膽甾醇液晶或者由所謂的賓主(Guest-Host)液晶或者由雙穩(wěn)態(tài)液晶制成。在液晶層30內(nèi)可以安置間隔裝置(spacer)，它們保證基板介質(zhì)26、34之間具有確定的間距。
此外，光偏振器層25、35可以作為薄膜或者作為偏振玻璃或者以液晶偏振器的形式實施。
基板介質(zhì)26、34可以在邊緣上相互連接并且密封地包圍液晶層30。此外，基板介質(zhì)26、34可以作為偏振玻璃實施。
權(quán)利要求
1.可無級電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10)，特別是用于玻璃裝置(11)，該玻璃裝置用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面、顯示器和類似物，該元件具有一個液晶層(30)，在該液晶層的兩側(cè)各安置了一個透明的電極(27，33)，并且，具有各一個基板介質(zhì)(26，34)，其特征為，在元件(10)的內(nèi)部間接或者直接與該液晶層(30)相鄰地最好在兩側(cè)各設(shè)置一個光偏振器層(25，35)。
2.按照權(quán)利要求1所述的元件，其特征為，該光偏振器層(25，35)通過化學(xué)處理而不溶于水和液晶填料。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的元件，其特征為，直接與該液晶層(30)鄰接地在該液晶層兩側(cè)都安置一個取向?qū)?29，31)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的元件，其特征為，光偏振器層(25，35)設(shè)置有取向性能。
5.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，在液晶層(30)和透明的電極(27，33)之間，在這些電極上安置一個絕緣層(28，32)。
6.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，基板介質(zhì)(26，34)是一個玻璃板或一個薄膜。
7.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，光偏振器層(25″，35″)作為薄膜或者作為偏振玻璃或者作為液晶偏振器實施。
8.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，基板介質(zhì)(26，34)作為偏振玻璃實施。
9.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，在液晶層(30)內(nèi)安置有間隔裝置，它們保證基板介質(zhì)(26，34)之間具有確定的間距。
10.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，基板介質(zhì)(26，34)在邊緣上相互連接并且密封地包圍液晶層(30)。
11.按照權(quán)利要求4所述的元件，其特征為，光偏振器以液晶偏振器的形式實施。
12.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，液晶層(30)由向列液晶或者由膽甾醇液晶或者由所謂賓主液晶或者由雙穩(wěn)態(tài)液晶制成。
13.按照前述權(quán)利要求至少之一所述的元件，其特征為，可導(dǎo)電的透明的電極(27，33)具有這樣在結(jié)構(gòu)使得形成在大小和形狀方面可變化的單個像點。
14.按照權(quán)利要求13所述的元件，其特征為，這些單個的結(jié)構(gòu)點設(shè)置有相應(yīng)的濾色片并設(shè)置有結(jié)構(gòu)元件(像素)的無源驅(qū)動裝置或者有源矩陣驅(qū)動裝置。
15.玻璃裝置(11)，用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面、顯示器和類似物，其特征為，為該玻璃裝置(11)對應(yīng)配置了一個按照權(quán)利要求1和在需要情況下按照權(quán)利要求2至14至少之一所述的可無級電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10)。
16.玻璃裝置(11′)，用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面和類似物，具有兩個玻璃板(12，14)，其特征為，在這些玻璃板(12，14)之間設(shè)置一個按照權(quán)利要求1前序部分所述的可無級電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10″)，并且，在玻璃板(12)上安置一個光偏振器層(25)和在可透射的電光學(xué)元件(10″)上安置一個用于可透射的電光學(xué)元件(10)的光偏振器層(35)。
17.玻璃裝置(11″)，用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面和類似物，具有兩個玻璃板(12，14)，其特征為，在這些玻璃板(12，14)之間設(shè)置一個按照權(quán)利要求1前序部分和在需要情況下按照權(quán)利要求2至14至少之一所述的可無級電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10或10′)，其中，外側(cè)的玻璃(12)在這里起到該電光學(xué)元件(10或10′)的一個基板介質(zhì)的作用。
18.玻璃裝置(11)，用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面和類似物，具有兩個玻璃板(12，14)，其特征為，在這些玻璃板(12，14)之間設(shè)置一個按照權(quán)利要求1前序部分所述的可無級電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10)，并且，該可電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10)借助間隔裝置(13)被保持住。
19.玻璃裝置(11)，用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面和類似物，具有兩個平行的玻璃板(12，14)，其特征為，一個或者兩個玻璃板(12，14)設(shè)置有一個偏振涂層或者由偏振玻璃制成，其中，偏振方向可在0°(平行安置)和90°(垂直安置)之間自由選擇。
全文摘要
一種可無級電調(diào)節(jié)的可透射的電光學(xué)元件(10)，用于玻璃裝置(11)，該玻璃裝置用于窗戶、門、隔墻、建筑物正面和類似物，該元件具有一個液晶層(30)，在該液晶層的兩側(cè)各安置了一個透明的電極(27，33)，并且設(shè)置有各一個基板介質(zhì)(26，34)。為了保護(hù)光偏振器不受外界影響并且能夠以較低的成本制造該可透射的電光學(xué)元件(10)，在元件(10)的內(nèi)部間接或者直接與該液晶層(30)相鄰地各設(shè)置一個光偏振器層(25，35)。
文檔編號G02F1/1335GK1653379SQ03811300
公開日2005年8月10日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月18日
發(fā)明者維爾納·索貝克, 瓦爾特·哈澤 申請人:維爾納·索貝克工程兩合公司