專利名稱：用于制作熱致變色濾光器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里所描述的主題涉及制作用于通過選擇性的反射、透射、和/或吸收及再發(fā)射來控制光和輻射熱的流動的器件。本技術(shù)特別地但非唯一地應(yīng)用于被動式(passive)或主動式(active)光調(diào)節(jié)及溫度調(diào)節(jié)膜、材料及器件，尤其是作為建筑材料。
2.相關(guān)技術(shù)的描述 先前已使用很多光學(xué)方法來解決控制輻射能(例如光和熱)的流動的問題，特別是在諸如調(diào)節(jié)建筑物中的太陽增熱的應(yīng)用及其他應(yīng)用中。已使用光暗化(photodarkening)材料幾十年，例如，用在太陽眼鏡鏡片中，以在被紫外線(UV)輻射激發(fā)時選擇性地減弱入射光。當(dāng)結(jié)合到窗戶中時，通過變暗以減弱明亮的陽光并通過再次變成透射的以允許人造光或漫射日光無障礙地通過，這種材料能用于調(diào)節(jié)建筑物(structure)的內(nèi)部溫度。這種系統(tǒng)是被動式的且自調(diào)節(jié)的，除了為使之工作的環(huán)境UV光以外，無需外部信號。然而，由于這些系統(tǒng)是通過UV光而非溫度來控制的，因此這種系統(tǒng)在溫度調(diào)節(jié)應(yīng)用中的效用是有限的。例如，這些系統(tǒng)可能在寒冷天氣時阻擋想要的陽光，也可能在炎熱天氣時阻擋不想要的陽光。
從20世紀(jì)60年代起就開始使用反射紅外光而非吸收紅外光的線柵偏振器(WGP)， 并例如在Sriram等的美國專利第4，512，638號中描述了上述線柵偏振器。隨著納米級平板印刷術(shù)在20世紀(jì)90年代到21世紀(jì)的出現(xiàn)，盡管價格昂貴，但使得生產(chǎn)在可見光波長和紫外線波長范圍內(nèi)進(jìn)行反射的寬帶線柵偏振器成為可能，以用于高端光學(xué)器件和激光技術(shù)， 如例如在Perkins等的美國專利第6，122，103號中所描述的。
近來，已提出將分層聚合物分布式布拉格反射器(DBR)的特性與拉伸聚合物偏振器的特性相結(jié)合的低成本反射性偏振膜。如例如在Weber等的美國專利第7，038，745號以及Verrall等的美國專利第6，099，758號中所描述的，通過將減弱的光反射回器件中而非吸收減弱的光，將這種反射性偏振器用在視頻顯示器中，以增強(qiáng)亮度。這種反射性偏振器能對于一種光的偏振呈現(xiàn)鏡面反射，如在鏡子中，或者對于一種光的偏振呈現(xiàn)漫射反射，如在白漆涂層中，或這兩者的組合。這些膜是專門為視頻顯示器市場而研發(fā)的，并且還沒有用于這以外的領(lǐng)域。
此外，反射性偏振器可由某些類型的液晶制成。然而，線柵偏振器和拉伸聚合物偏振器是線性偏振器，這種液晶偏振器(LCP)通常是圓形偏振器。因此，透射一種螺旋性(右旋性或左旋性)的光，而反射相反螺旋性的光。
熱控開關(guān)在其接通(ON)或閉合狀態(tài)下允許熱能通過，而在其斷開(OFF)或開啟狀態(tài)下阻止熱能通過。這些開關(guān)中的多數(shù)都是機(jī)械繼電器，其依靠兩個傳導(dǎo)表面(典型地由金屬制成)之間的接觸，以使熱能能夠通過。當(dāng)這兩個表面移開(withdraw)時，除非通過空隙，熱能無法在其間傳導(dǎo)。如果將該器件放置在真空中，則在開啟狀態(tài)下完全阻止了熱傳導(dǎo)。另一類熱控開關(guān)涉及將氣體或液體泵吸到腔室中或泵吸到腔室外。當(dāng)腔室裝滿時，其傳導(dǎo)熱。當(dāng)腔室排空時，沒有傳導(dǎo)，盡管跨越腔室的輻射傳輸可仍在發(fā)生。
光能夠被吸收或反射某些頻率的光同時允許其他頻率的光通過的濾光器 (filter，濾色片)且因此如同光學(xué)開關(guān)一樣工作的光學(xué)濾光器而阻擋。而且，機(jī)械百葉窗的加入能夠使其他透射材料(包括濾光器)變成光學(xué)開關(guān)。當(dāng)打開百葉窗時，光容易地通過。當(dāng)關(guān)閉百葉窗時，沒有光通過。如果用諸如液晶顯示器(例如，扭曲向列(twisted nematic)液晶顯示器)的電暗化材料代替機(jī)械百葉窗，則開關(guān)是“接近固態(tài)的”，除了光子、 電子及液晶分子自身以外，沒有移動部分。例如在Azens等的美國專利第7，099，062號中所描述的其他電暗化材料能夠起類似的作用。這些光學(xué)濾光器/開關(guān)組合并非被動式的， 但必須通過外部信號(例如，電信號)來使之工作。
可開關(guān)鏡(Switchable mirror)基于可逆的金屬氫化物和金屬鋰化物(Iithide) 化學(xué)，例如在Richardson的美國專利第7，042，615號中所描述的。這些可開關(guān)鏡依靠離子在電場的影響下越過勢壘的物理遷移，且因此開關(guān)速度和循環(huán)壽命是有限的。此外，電地工作的“光閥”將液晶與一個以上的反射性偏振器相結(jié)合，如例如在Bruzzone等的美國專利第6，486，997號中所描述的。在這些器件中，液晶典型地作為向電消偏振器 (electrotropic depolarizer)，即，作為在電場的影響下改變或切換通過該液晶的光的極性的旋轉(zhuǎn)的開和關(guān)的結(jié)構(gòu)。這些器件中的一些可被看作是可開關(guān)鏡，但很少有那樣的描述， 因為上述器件主要應(yīng)用在視頻顯示器及高級光學(xué)器件中。
本說明書的此背景技術(shù)部分中所包含的信息，包括這里所引用的任何參考文獻(xiàn)及關(guān)于它的任何描述或論述，都僅是出于技術(shù)參考的目的而包含，并不應(yīng)被視為是本發(fā)明的范疇所界定的主題。

發(fā)明內(nèi)容
在Powers等的美國專利申請第12/172，156號中，公開了由夾在兩個反射性偏振器之間的低清亮點(low-clearing-point)液晶構(gòu)成的熱反射濾光器，其特別地但非唯一地應(yīng)用為建筑材料的組件(component)，例如，窗戶膜。類似地，在Powers等的美國專利申請第12/340，552號中，公開了由夾在兩個吸收性偏振器之間的低清亮點液晶構(gòu)成的熱致暗化濾光器，其特別地但非唯一地應(yīng)用為建筑材料的組件，例如，窗戶膜。
前面已描述了幾種使用液晶構(gòu)造的熱致變色光濾光器(例如，熱致變色窗戶濾光器)。對本文檔來說，術(shù)語“熱致變色”意指響應(yīng)于溫度變化而改變一種以上的波長下的吸收、反射、漫射、透射、和/或熒光的材料。這種濾光器有多種工作模式，包括使用兩個偏振器之間的向熱消偏振器(thermotropic depolarizer)(即，取決于溫度的波塊 (temperature dependent wave-block))或向熱分布式布拉格反射器(例如，分布式布拉格反射器，其中，一個以上的LC層或區(qū)域的折射指數(shù)隨著液晶的狀態(tài)而變化)來使之工作的濾光器ο 存在基于諸如塑料和其他聚合物(全體“聚合物”)的撓性分布式布拉格反射器， 因為存在基于這類材料的撓性偏振器。特別地，可獲得基于拉伸分布式布拉格反射器的反射性偏振器，諸如3M DBEF及DRPF (其是漫反射性偏振器)。
前面已描述了向熱分布式布拉格反射器和基于分布式布拉格反射器的向熱偏振器。這些器件、以及前述液晶基熱致變色濾光器和其他這種器件可采用為使之適當(dāng)?shù)毓ぷ鞫仨毎谄骷?nèi)的液體、氣體、液晶、以及其他材料。因此給制作、按規(guī)定尺寸制作(包括切割和密封)、運輸、及安裝這些濾光器(及器件)提出了很多必須解決的挑戰(zhàn)。
因此，具有多種類型的由交替的液體、固體、氣體、聚合物、塑料、金屬、以及其他材料的層(或區(qū)域)制成的熱致變色器件和電致變色器件。特別地，使這些器件或“濾光器” 是撓性的、輕的、且耐用的(例如，抗剪切、抗撓曲、抗撕裂、抗皺折、耐熱、以及抗潮濕)，通過使這些器件運輸和安裝起來容易且廉價而使其得到改善。使得能按照規(guī)定尺寸來制作這些器件(例如，切割成任何尺寸并密封)可降低制造、運輸及安裝成本。使得這些器件或“濾光器”是輕的、耐用的且易于粘附于表面使得其安裝起來容易且廉價，并擴(kuò)大了更新改進(jìn)應(yīng)用的市場。
用于許多電致變色(即，通過電及控制系統(tǒng)來觸發(fā))窗戶濾光器的制造方法都受這一事實限制，即，這些濾光器不是輕的、耐用的、撓性的且不易按照規(guī)定尺寸制作。用于這些濾光器的典型制作方法是按固定尺寸由玻璃或塑料制造這些濾光器，將得到的(可能是易碎的或重的)電致變色濾光器運輸至絕緣玻璃單元(IGU)制作設(shè)備，在此，在通過IGU連接必要的電子器件之后，將IGU粘附至電致變色濾光器。許多類型的電致變色窗戶濾光器都是基于各種IXD技術(shù)。
液晶顯示器(且因此各種窗戶濾光器)的用于保持固態(tài)的、首先涂覆有傳導(dǎo)材料且然后涂覆有配向(alignment)層聚合物的透明片之間的液晶的“瓶(bottle) ”通常由最多也只能提供有限的撓性的材料(例如，玻璃)制成，但顯示器也已由塑料或其他更具撓性的材料制成。這些電致變色器件通過使用電場來局部地“接通和斷開”液晶波塊而起作用。
前面已描述了利用液晶和其他材料的取決于溫度的折射指數(shù)的器件，尤其是作為基于類似效果的分布式布拉格反射器和偏振器的組件。在此所公開的技術(shù)旨在通過用組件與一個或多個撓性層、襯底、或類似組織之間的耐用的和/或可撓曲的連接來將這些組件結(jié)合到一個或多個撓性層、襯底、或類似組織中而使這類器件以及熱致變色器件和電致變色器件是撓性的、耐用的、輕的、以及可調(diào)尺寸的。
已描述了這樣的器件，即，為了基于外部天氣狀況、內(nèi)部溫度、或這兩者的任意組合來調(diào)節(jié)進(jìn)入建筑物中的熱流量，對窗戶或類似材料或建筑物相對于輻射能量(例如，可見光、UV光、以及紅外光)(包括太陽光譜的整個范圍)的透射率執(zhí)行基于溫度的控制。這種技術(shù)可用作具有夾在兩個偏振濾光器之間以調(diào)節(jié)光能的通過的響應(yīng)于溫度的光學(xué)消偏振器的器件(例如，熱致液晶)。通過該器件的入射能將取決于所使用的偏振器的反射效率和吸收效率。例如，一些偏振器在所關(guān)注的(Of interest)頻率帶寬上在反射輻射能方面非常有效。利用這種偏振器，當(dāng)器件的溫度低于閾值溫度時，多達(dá)一半的入射輻射能通過該器件，而器件的溫度高于閾值溫度時，多達(dá)100%的入射輻射能可遠(yuǎn)離器件而被反射，得到熱控開關(guān)反射性光學(xué)百葉窗(在下文中被稱為“TSR0S”或“百葉窗”或通常作為一類“濾光器”)。出于美觀、能量管理、或其他原因的需要，更低效的偏振器、或效率取決于頻率的偏振器可用來影響高于和低于閾值溫度時的反射百分比。也可顛倒這種效果，以使TSROS器件在其冷態(tài)(cold state)是反射性的，或者也可擴(kuò)展這種效果，以使TSROS的透射率在透明態(tài)下更高，或者也可阻礙(retard)這種效果，以使TSROS器件的反射率在反射態(tài)下更低。
這種器件的設(shè)計可包括連續(xù)布置的兩個反射性偏振濾光器，上述兩個反射性偏振濾光器透射與其自身平行的偏振光，并反射(非吸收)垂直的偏振光。當(dāng)反射性偏振器平行地定向時，多達(dá)50%的入射輻射能可被反射。實際上，少量的光也被吸收，因此通常，通過兩個平行偏振器的光的透射是30% -40%。當(dāng)反射性偏振器彼此垂直地定向時，多達(dá)50% 的光被阻擋在一個偏振器處，而由第一反射性偏振器透射的多達(dá)剩下的50%的光被第二個反射性偏振器阻擋。在這種情況下，通過兩個反射性偏振器的光的透射是非常小的(通常小于1%)，而大部分光(通常接近100%)沿入射方向被反射回。
通常，改變通過它的光的偏振的可開關(guān)消偏振器也可與兩個(或兩個以上的)偏振器一起配置。在一個實施例中，可開關(guān)偏振器可以是夾在兩片透明的、具有微觀結(jié)構(gòu)的材料(例如，聚合物涂覆玻璃)之間的液晶?？砷_關(guān)消偏振器可專門選擇或設(shè)計成是熱致變色的，其偏振態(tài)在預(yù)定溫度下進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在“斷開”狀態(tài)下，入射光的偏振態(tài)幾乎不受消偏振器影響，而在“接通”狀態(tài)下，已通過第一偏振器的特定偏振光旋轉(zhuǎn)了設(shè)定量。通常這樣做是為了根據(jù)所期望的光學(xué)效果在平行態(tài)或垂直態(tài)下用第二偏振器來調(diào)整光。因此，兩個反射性偏振濾光器和液晶的結(jié)合形成了可開關(guān)鏡，該可開關(guān)鏡根據(jù)液晶的狀態(tài)反射多達(dá)50%或多達(dá)100%的入射光?？捎梦招云衿鬟_(dá)到類似的效果，吸收(而非反射)多達(dá)50% 和多達(dá)100%的入射光。
在熱致變色濾光器或熱致液晶濾光器的另一實施方式中，熱反射濾光器用來增大理論最大“偏移度(throw)”，偏移度是對于作為光閥的器件可透射的光的百分比變化。在熱致變色器件或熱致LC器件中，偏振器的存在通常將偏移度限制至50 %。在一個示例性無偏振器的熱反射濾光器中(如例如在Powers等的美國專利申請第12/019，602號中所描述的)，通過使LC和聚合物層交替或?qū)C封裝在聚合物層中而形成熱致變色分布式布拉格反射器。通過使LC的向列相的光學(xué)指數(shù)與聚合物的向列相的光學(xué)指數(shù)相匹配，得到的材料的透射性是非常好的。但是當(dāng)濾光器中的LC成為各向同性時，LC的光學(xué)指數(shù)改變，并且聚合物與LC之間存在光學(xué)失配，且濾光器變成(通常是漫射的)分布式布拉格反射器。這是與電致變色的聚合物分布式液晶器件類似的向熱光閥。
可采用或不可采用偏振器的熱致變色濾光器的其他可行實施方式是熱致變色器件和/或光閥，包括但不限于以下各項熱致變色手性液晶、熱致變色Piezkov液晶、熱致變色賓主(thermochromic guest-host)液晶、熱致變色聚合物穩(wěn)定液晶、熱致變色鐵電液晶、熱致變色聚合物穩(wěn)定液晶(包括熱致變色扭曲向列LC、熱致變色超扭曲向列LC、熱致變色雙穩(wěn)態(tài)扭曲向列LC)、熱致變色二色染色賓主材料、熱致變色雙穩(wěn)態(tài)膽留型晶胞、熱致變色膽留型液晶、熱致變色反射膽留型液晶、熱致變色有源矩陣/熱致變色TFT、熱致變色Pi晶胞、熱致變色平面內(nèi)開關(guān)液晶(thermochromic in-plane switching)、熱致變色垂直配向液晶(thermochromic vertically aligned)、熱致變色穩(wěn)定聚合物膽留型結(jié)構(gòu) (thermochromic polymer-stabilized cholesteric texture)、熱至文變色聚合物網(wǎng)液晶、熱致變色剪切聚合物網(wǎng)液晶、熱致變色剪切聚合物分布式液晶、熱致變色剪切膽留型液晶、熱致變色應(yīng)力液晶、熱致變色各向異性凝膠液晶、以及其他熱致變色LC光閥。所有這些器件都能隨電致變色超馳控制裝置(electrochromic override)使用。上面列舉的并非意在限制熱致變色LC器件的類型或用于達(dá)到這些效果的相變，并且許多其他形式的使用熔化/向列、向列/各向同性的標(biāo)準(zhǔn)LC濾光器、或其他相變也是可行的。
本申請描述了用于制造、按照規(guī)定尺寸制作、運輸、及安裝熱致變色光學(xué)及近紅外濾光器(例如，熱致變色窗戶濾光器，包括熱反射窗戶濾光器)的各種方法。熱致變色濾光器可以多種形式成形，包括能層疊至玻璃片的剛性結(jié)構(gòu)。然而，為用于諸如玻璃面板制造的工業(yè)中，理想的熱致變色濾光器應(yīng)是耐用的、輕的、撓性的、能切割成任何尺寸和形狀、且易于運輸和安裝。這使得可例如在中央位置(例如，大的片或卷)按一種標(biāo)準(zhǔn)尺寸制造濾光器，在將這些濾光器安全且廉價地運送至其他位置之前或之后，將這些濾光器修剪至適當(dāng)尺寸，并且在預(yù)安裝和翻新改進(jìn)應(yīng)用中方便地安裝這些濾光器。
通過“刮擦”、“摩擦”、或微型圖案化/納米圖案化，可在由諸如聚合物(諸如3M DRPF)的材料制成的撓性偏振器上構(gòu)造配向?qū)?。可替代地，材料層可設(shè)置在作為配向?qū)拥妮^好表面的具有諸如所期望的預(yù)傾斜角的性質(zhì)的“瓶”的內(nèi)側(cè)上。在電致變色應(yīng)用中，配向?qū)拥暮穸仁顷P(guān)鍵的，因為其介于傳導(dǎo)層與液晶中間，且因此影響顯示器的開關(guān)速度。然而，在熱致變色濾光器和熱反射濾光器中，可省去傳導(dǎo)層。因此可使“瓶”使用撓性偏振器的“內(nèi)側(cè)”表面作為配向?qū)?，且得到的瓶將是耐用的、撓性的、以及輕的。類似地，可由不是偏振器的聚合物片制成瓶和配向?qū)?。如果增添單獨的可選配向?qū)?，該配向?qū)硬牧峡蛇x擇成使LC的化學(xué)穩(wěn)定性最大化，并作為LC與其他層之間的勢壘(barrier)。
LC器件中的LC層的間隔通常通過采用保持在被導(dǎo)體材料層覆蓋的兩個剛性“板” 之間的玻璃或塑料“間隔物”(具有多種形狀和尺寸，但最通常是球形珠)而形成。在電致變色液晶(LC)器件中，出于兩個原因傳導(dǎo)層之間的間隔通常是關(guān)鍵的。第一個原因是提供橫跨器件的良好的電場。第二個原因是，在電致變色顯示器中，高對比率是所期望的，并且在給定LC液體的一定厚度下達(dá)到最高對比率，所謂的第一和第二最小值。然而，因為在熱致變色液晶器件中可省去電場，而所期望的對比率相對低，所以LC的厚度明顯可以是不太重要的；事實上，間隔或厚度的唯一關(guān)鍵決定因素可確保瓶中任意一個地方都有足夠的液晶，從而使液晶厚到足以在所關(guān)注的光的頻率下作為波塊。然而，使這種濾光器中所使用的液晶的量最小化且因此使成本最小化也是許多可行間隔設(shè)計的一個目標(biāo)。這種設(shè)計可包括使用玻璃間隔物，以確保適當(dāng)?shù)暮穸?，并在壓力下將略微更大的聚合物間隔物熔化或粘附到瓶的側(cè)面中，以限制能占據(jù)瓶的LC的最大體積。
這些“瓶”可以普通的方式裝填，諸如在真空下利用毛細(xì)作用，以較不標(biāo)準(zhǔn)的方式裝填，諸如將LC噴涂到瓶的一個側(cè)面上，且然后密封瓶的第一側(cè)面和第二側(cè)面，或以不普通的方式裝填，諸如壓力裝填。然而，也許用于裝填LC的最簡單的方式是通過“潑澆和溢出 (slop and glop) ”法，即，把LC分配到一個膜表面，將另一個膜降低到頂部之上，且然后用刮板(squeegee)或其他器具擠壓出厚點和/或氣泡。然后能使用各種方法(包括熱密封和膠粘加墊片)來對瓶進(jìn)行加墊片、密封、按照規(guī)定尺寸制作(例如，切割和再密封)、以及塞栓，并能安裝(例如，經(jīng)由粘合劑而附著)到許多表面上。
如在此所公開的制造撓性瓶、墊片及栓塞、間隔物及張緊物、配向?qū)?、墊片、及用于基于偏振器的熱致變色器件的其他結(jié)構(gòu)、以及切割和再密封的方法也可應(yīng)用于無偏振器熱致變色器件的制造運輸。對于用于運輸、按照規(guī)定尺寸制作、及安裝這種濾光器的那些方法，這類似地是實際可行的。與使用更傳統(tǒng)的LC顯示器方法制造的這種濾光器相比，這種集成的熱致變色液晶器件制造起來更容易且更廉價，并且運輸和安裝起來更容易。
附圖簡要說明

圖1是層疊至玻璃片的熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器)在其冷態(tài)或透射態(tài)下的示意圖。
圖2是層疊至玻璃片的熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器)在其熱態(tài)或阻擋態(tài)下的示意圖。
圖3是結(jié)合有扭曲向列液晶晶胞的熱反射濾光器或由剛性玻璃片制成的“瓶”的橫截面圖。
圖4是結(jié)合有扭曲向列液晶晶胞的由偏振膜自身制成的熱致變色濾光器(例如， 熱反射濾光器)的分解橫截面圖。
圖5是已除去可選層的更簡單的實施例的橫截面圖。
圖6是具有通過熱封機(jī)產(chǎn)生的焊縫的撓性熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器) 的橫截面圖。
圖7是具有通過使用額外的可熱封聚合物層通過熱封機(jī)產(chǎn)生的焊縫的撓性熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器)的橫截面圖。
圖8是其中毛細(xì)作用允許液晶作為聚合物膜之間的間隔物和張緊物的撓性熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器)的橫截面圖。
圖9是不使用偏振器例如采用由聚合物和液晶構(gòu)造的熱致變色分布式布拉格反射器的撓性熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器)的橫截面圖。
圖10是卷到片(roll-to-sheet)制作工序的示意圖，涉及偏振方向?qū)?zhǔn)聚合物拉拔方向的線性偏振器。
圖11是卷到卷(roll-to-toll)制作工序的示意圖，涉及偏振方向與聚合物拉拔方向成45度地對準(zhǔn)的線性偏振器。
圖12是卷到卷制作工序的示意圖，涉及相反螺旋性的圓形偏振器。
具體實施例方式圖1是熱反射濾光器(層疊至玻璃片104)在其冷狀態(tài)或透射狀態(tài)下的示意圖。當(dāng)非偏振光進(jìn)入該器件時，其通過外偏振器101，在上述外偏振器處，高達(dá)50%的光因其極性與外偏振器101垂直而被反射。剩下的與偏振器相同極性的光透射到扭曲向列液晶層102 中，在上述扭曲向列液晶層處，光的極性旋轉(zhuǎn)了近90度。因此光能夠通過內(nèi)偏振器103傳播，且因此近50%的入射光能夠通過玻璃襯底104。類似的原理應(yīng)用于由吸收性偏振器而非反射性偏振器制成的熱致吸收濾光器/熱致暗化濾光器。
圖2是熱反射濾光器(層疊至玻璃片104)在其熱狀態(tài)或反射狀態(tài)下的示意圖。 當(dāng)非偏振光進(jìn)入該器件時，其通過外偏振器101，在上述外偏振器處，高達(dá)50%的光因其極性與外偏振器101垂直而被反射。剩下的與偏振器相同極性的光透射到液晶層102中。然而，由于該液晶處于其清亮點溫度以上，因此上述液晶處于各向同性狀態(tài)或無組織狀態(tài)而非有組織狀態(tài)。因此光被內(nèi)偏振器103反射，該內(nèi)偏振器的極性與外偏振器101的極性垂直。因此非常少的入射光能夠通過玻璃襯底104。再次，類似的原理應(yīng)用于由吸收性偏振器而非反射性偏振器制成的熱吸收濾光器/熱致暗化濾光器。
圖3是結(jié)合有扭曲向列液晶晶胞或由剛性玻璃制成的“瓶”的示例性熱致變色濾光器(尤其是熱反射濾光器)的橫截面圖。在該示例性器件中，窗玻璃304增添有十四層。 首先，使用粘合劑層310(例如，3M 8211光學(xué)粘合劑片)來粘附UV阻擋膜307。接著，使用另一粘合劑層310’來粘附外反射偏振器301(例如，3M DBEF偏振膜片)。接著，使用第三粘合劑層310”來增添薄玻璃片306 (例如，Imm厚透明浮法玻璃)。
接著，將聚合物配向?qū)?例如，幾微米厚的聚酰亞胺或乙烯基噴涂膜)施加在玻璃上并使之具有某種結(jié)構(gòu)(texture)(例如，用一塊專用的摩擦布或諸如絲絨的一些其他材料在單一方向上進(jìn)行摩擦)，以使上述聚合物配向?qū)幽軌驅(qū)σ壕Х肿舆M(jìn)行配向，從而使這些液晶分子與外偏振器301平行。此后，增添玻璃間隔珠302，以形成并支撐待用液晶填充的空間，并且以垂直配向的方式增添帶有摩擦后的聚合物涂層305’的第二玻璃片306’，以使上述第二玻璃片能夠?qū)σ壕Х肿舆M(jìn)行配向，從而使這些液晶分子與內(nèi)偏振器303平行。接著，用另一粘合劑層310’”來粘附內(nèi)偏振器303。最后，使用最后的粘合劑層310””來粘附低發(fā)射率膜308。通過毛細(xì)作用或相關(guān)方法，將液晶(未示出)吸入到由間隔珠302形成的空間中，并且使用熱固化或UV固化光學(xué)粘合劑(例如，諾林68光學(xué)粘合劑)密封器件的邊緣。
該示例性器件中所采用的這些層通常來自視頻顯示器工業(yè)，而非為用在熱致變色濾光器或熱反射窗戶濾光器中而專門設(shè)計的。因此，用于層疊這些層的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用凈片粘合劑(clear sheet adhesive)，諸如3M 88211光學(xué)粘合劑。因此，不計玻璃襯底304， 該器件包括十四個單獨的層，并需要不少于35個單獨的制造步驟來生產(chǎn)。此外，該器件是剛性的、薄的、易碎的、并可能是非常大的，使得搬運或運輸起來極其困難，除非將其直接制作在厚玻璃片(例如，6mm鋼化浮法玻璃)的頂部上并封裝在絕緣玻璃單元(IGU)中，否則就是所謂的雙面窗戶。
因此，盡管該器件在安裝到建筑物中時提供了顯著的能源效益，但是它生產(chǎn)和運輸起來可能是麻煩的。在可替代實施方式中，下圖中描述了為克服這些困難而專門研發(fā)的用于生產(chǎn)、按照規(guī)定尺寸制作及運輸撓性(flexible)熱致變色濾光器(包括熱反射濾光器)的方法。
圖4是結(jié)合有扭曲向列液晶晶胞或由偏振膜自身制成的“瓶”的示例性熱致變色濾光器(例如熱反射濾光器)的橫截面圖(為清晰起見，已進(jìn)行分解)。此簡單得多的器件僅需要七層而無需玻璃襯底來使上述器件保持剛性，從而防止損壞，例如防止撓曲及破裂。 在該示例性器件中，用摩擦布使外偏振器401和內(nèi)偏振器403具有某種結(jié)構(gòu)，以使上述外偏振器和內(nèi)偏振器能夠以與其自身的偏振平行的方式來對液晶分子進(jìn)行配向。因此，隨三個粘合劑層305 —起，去除了圖3中的薄玻璃層306和306，及聚合物配向?qū)油繉?05和305，。 為了構(gòu)造該器件，用粘合劑層410將UV阻擋膜407層疊至外偏振器401。可替代地，UV阻擋能力可處于粘合劑自身的范圍內(nèi)，如同窗戶膜粘合劑(例如，具有Cyasorb M的Cytec GMSAX-4000-01)通常所呈現(xiàn)的情況。接著，增添間隔珠402，以形成用于液晶(未圖示)的空腔。接著，增添內(nèi)偏振器403，并使用另一粘合劑層410’將低發(fā)射率膜408層疊至上述內(nèi)偏振器。最后，將液晶吸入到由間隔物402形成的空間中，并密封器件的邊緣。
此外，可選擇偏振器的光學(xué)性質(zhì)，以產(chǎn)生或增強(qiáng)某些光學(xué)效果。例如，偏振器可具有寬或窄的帶寬、單個或多個帶寬，可產(chǎn)生非彩色光或彩色光，和/或可影響可見光或諸如UV和NIR的不可見輻射。偏振器可以是反射性的、吸收性的、漫射性的、或具有一些其他不同的特性。對于吸收性偏振器而言，濾光器能夠作為熱控開關(guān)光學(xué)下變頻 (downconverting)器件中的下變頻器及熱致變色濾光器，例如在Powers等的美國專利申請公開第2008/0210893號中所描述的。
關(guān)于該實施例的其他變型也是可行的并可以是有利的。例如，可將間隔珠402混入液晶中并通過如已描述的“潑澆和溢出”法一起施加?？商娲?，包括或不包括間隔珠的 LC混合物可摻雜有粘合劑或其他隨后能使用熱、UV、可見光、或其他方法來使之固化的聚合物。此工序的優(yōu)點在于，其可使液晶更具粘性和/或傾向于將間隔珠粘附在適當(dāng)位置，防止這些間隔珠遷移、聚積、或掉落至濾光器的保持垂直取向的底邊。在更高的濃度下，這種聚合物或粘合劑產(chǎn)生聚合物穩(wěn)定液晶(PDLC)或聚合物穩(wěn)定扭曲向列液晶(PSTN)或相關(guān)結(jié)構(gòu)，上述相關(guān)結(jié)構(gòu)包括但不限于聚合物穩(wěn)定膽留型液晶結(jié)構(gòu)(PSTC)及聚合物網(wǎng)(network) LC，其可傾向于將兩個偏振膜粘附到一起和/或防止液晶遷移。在最極端的情況中，這種摻雜可產(chǎn)生表現(xiàn)類似于液晶基熱致波塊(waveblock)的固體層，但上述固體層在切割(例如用剪刀)時不漏。
圖5是熱致變色LC濾光器的更簡單實施例的剖面圖，其中，已隨用于層疊UV阻擋膜及低發(fā)射率膜的粘合劑層一起去除了 UV阻擋膜及低發(fā)射率膜。該器件僅由摩擦后的偏振膜501和503構(gòu)成，并且間隔珠層502形成其中裝填有液晶的空隙。此后，通過各種方法中的任一種(包括粘合劑、膠帶、RF焊接及熱密封)來密封器件的邊緣。
間隔珠502可由玻璃或聚合物制成，但包括金屬和陶瓷的各種其他材料也可起相同的作用。然而，與聚合物間隔珠相比，玻璃間隔珠更可能損壞聚合物膜，特別是當(dāng)上述聚合物膜非常薄或非彈性材料制成時。此外，玻璃間隔珠在器件內(nèi)的位置不受限制，即，這些間隔珠可在偏振膜之間到處滾動、聚集在一起、聚集在邊緣等。而且，雖然通過防止兩個偏振膜接觸或彼此之間不會比間隔珠的直徑更接近，玻璃間隔物能保持器件的光學(xué)性質(zhì)，但這些玻璃間隔物不能防止兩個偏振膜移得更開，形成液晶比所期望的厚的“凸出(baggy)，， 區(qū)域。在極端情況中，在重力的影響下，器件甚至?xí)⑵渥陨砝蓽I珠狀，并基本停止起作用，除非保持足夠的張力，以使其保持在適當(dāng)形狀。這些問題可通過使用這樣的間隔珠來解決，即，這些間隔珠是可熱熔的、涂覆有粘合劑、在化學(xué)上起促進(jìn)鍵接的作用，或者這些間隔珠具有促進(jìn)通過物理方法(包括但不限于通過吸力(suction)、范德瓦爾斯力、及機(jī)械鉤掛(如彎鉤和環(huán)狀扣件))將其粘附到膜上的物理或分子結(jié)構(gòu)。例如，粘合劑Skkisui Micropearl IXD間隔物在這方面起非常好的作用，但也可使用各種其他間隔物類型。
可替代地，用于接合和分離偏振膜的間隔物及張緊物可通過各種表面壓印 (imprint)技術(shù)(例如，通過留下這些間隔物和/或張緊物作為標(biāo)記(post)和圖案的沉積或刻蝕工序)直接產(chǎn)生在膜自身上。待沉積或刻蝕的形式可通過平版印刷來定義，包括通過例如但不限于納米壓印平版印刷術(shù)、照相平版印刷術(shù)、全息照相術(shù)或干涉平版印刷術(shù)、納米壓痕平版印刷術(shù)、及電子束平版印刷術(shù)。間隔物及張緊物也能通過局部加熱或表面的光聚作用(例如，用激光)、或通過化學(xué)自組裝(chemical self-assembly)(例如，用嵌段共聚物)、或使用諸如陶氏化學(xué)的cyclotene及光成像的化學(xué)制劑、或經(jīng)由噴墨打印而形成，對于本公開而言，這些都被認(rèn)為是表面壓印技術(shù)的形式。就像間隔物使瓶保持分開一樣，張緊物將瓶保持在一起，并且可將間隔物和張緊物結(jié)合到同一對象中(如同用粘合劑型的間隔珠)。
瓶中的間隔物的形式可為下列各項中的一種或多種溶解或懸浮在LC中的間隔物、僅粘合/粘附至瓶的一側(cè)的間隔物、使用粘合劑而獲得的瓶的功能性特征，諸如凹痕、 內(nèi)連、突塊(knob)、隆起(mound)、或液滴(droplet)；熔化到瓶中的或噴射到瓶上的間隔物；或者用足量的液晶封閉以使液晶自身的體積保持將濾光器充分地分開的瓶(或瓶的子部分)中的密封件。在此最后的構(gòu)造中，硬邊密封件可限制濾光器使液晶撓曲和移位的能力?？商娲兀g隔可通過混合粘合劑與LC、在使瓶的側(cè)面保持適當(dāng)距離的情況下裝填混合物、并以與聚合物分散液晶顯示器中所使用的那些工序類似的工序使粘合劑固化來實現(xiàn)。 間隔可額外地使用噴墨印刷由聚合物或粘合劑形成的小的特征、通過諸如cyclotene的材料的照相平版印刷術(shù)、或者通過壓印平版印刷術(shù)來形成。將一些液晶裝在小球內(nèi)作為“間隔物”也是可行的。這些及類似的用于在瓶中形成適當(dāng)間隔的方法在電致變色應(yīng)用中可能是不可接受的，或甚至不可行的，但在熱致變色濾光器(例如，熱反射濾光器)中起了很好的作用。
在許多其他可行應(yīng)用中，由于此濾光器是撓性的、輕的、且耐用的，因此能將其附著在窗戶、墻壁、門(包括車庫門)、幕墻框架、店面框架、窗戶框架、屋頂、天窗及汽車上。對于任何和所有這些應(yīng)用，濾光器于是可用于基于外部溫度來控制太陽增熱。
濾光器的漫反射偏振形式、以及頂專用偏振器及吸收性偏振器適于應(yīng)用在使用基于反射性偏振器的濾光器則將是不理想的區(qū)域中，包括屋頂、天窗、幕墻及汽車。由于光通過漫反射及透射偏振器的透射不是鏡像的，因此可使用在“窗戶濾光器”型中應(yīng)用中將是不適合的(例如，阻塞大)配向和間隔物技術(shù)。此濾光器因此是用于使用該濾光器來控制幾乎任何表面上的太陽增熱的方法，包括窗戶、墻壁、包括車庫門的門、幕墻框架、店面框架、窗戶框架、屋頂、天窗、帳篷及交通工具。
在一個實施例中，濾光器是由兩片聚合物制成的撓性反射性偏振器(例如，3M DRPF或APF)形成。配向?qū)咏?jīng)刮擦或摩擦形成聚合物偏振器的一個表面。有效配向?qū)涌捎弥T如等級600的砂紙或軟摩擦布(例如，Yoshikawa Chemical公司的YA-19R或YA-25-C 牌摩擦布、或紡織品商店的普通不起毛絲絨)的粗糙研磨料(coarse abrasive)形成，其產(chǎn)生非常優(yōu)異的光學(xué)特性。配向?qū)佣ㄏ驗槭沟茫?dāng)偏振器和檢偏器處于九十度角時，其也處于 90度角，以使熱致變色濾光器的“透射”態(tài)(例如，“冷”態(tài))與“反射”態(tài)(例如，“熱”態(tài)) 的對比的變化最大，盡管很多其他構(gòu)造也是可行的。玻璃和/或聚合物間隔物沉積在一個偏振器的內(nèi)配向表面上，然后熱致變色LC濾光器的“瓶”通過密封兩個偏振器邊緣形成，以使得配向側(cè)朝向彼此，留下一個或更多個開口，LC通過該開口來裝載。這種密封件類似于電致變色LC器件中墊片。
然后，熱致LC(其對于預(yù)期的應(yīng)用必須具有合適的凝固點和各向同性過渡點)與一個或更多開口接觸，利用毛細(xì)作用將LC吸入瓶中。期望時這可以在真空下進(jìn)行。一旦瓶被“裝載”，可用內(nèi)部或外部栓塞密封瓶。兩個配向?qū)又g的熱致液晶的夾層結(jié)構(gòu)隨后在低溫下產(chǎn)生波塊(wave block)，并在高溫下產(chǎn)生各向同性液層，該液層用作消偏振器。與“瓶” 的偏振效果結(jié)合，這種結(jié)構(gòu)是熱致變色濾光器，根據(jù)使用的組件，其可以是反射性的或散射性的。
瓶和栓塞可通過熱、壓力、化學(xué)方法、多種形式的輻射(包括激光)、和UV以及其他方法密封。壓力可與熱結(jié)合使用以降低溫度、減少時間、并減少將層密封在一起所必要的其他因素。為了堅固性，瓶可通過將其密封為小、分隔的部件而進(jìn)一步細(xì)分。PET(聚乙烯對苯二甲酸脂)“瓶”適于這種操作，因為其易于熱密封。如果玻璃和聚合物間隔物都被使用，濾光器的互連(interconnection)可通過壓縮濾光器且同時應(yīng)用熱、輻射或其他方法實現(xiàn)， 從而使得玻璃間隔物提供恒定間隔而聚合物間隔物將其自身固定到偏振器上，由此建立互連。得到的濾光器可細(xì)分，要么通過上面討論的工序形成新墊片且然后繞新墊片修剪，要么僅繞前面形成的細(xì)分件修剪濾光器。這就形成了耐用的、撓性的、且可調(diào)尺寸的濾光器，該濾光器可用粘合劑以及用于粘合劑和濾光器的保護(hù)性背襯(backing)覆蓋。結(jié)果，濾光器是輕的、耐用的，并且裝運起來是方便的且成本有效的。當(dāng)在另一個地點接收時，可按照規(guī)定尺寸制作并安裝濾光器。在本實施例中，濾光器能用這樣的器件來按照規(guī)定尺寸制作，該器件被設(shè)計成對瓶應(yīng)用熱、壓力、化學(xué)藥品、和/或內(nèi)部/外部墊片(例如，烙鐵或“熱密封刀”)。
撓性熱致變色濾光器包括兩個偏振膜501和503，這兩個偏振膜由間隔物502分開，以便為液晶材料維持晶胞間隙，該撓性熱致變色濾光器可以多種方式形成。在該實施例的一個變型中，配向?qū)涌捎们度朐趽闲跃酆衔镆r底(如PET)中的撓性線柵偏振器的納米圖案化鋁線來形成。
在其他變型中，納米壓印平版印刷術(shù)或其他平版印刷圖案化方法(包括但不限于光刻術(shù)、全息照相術(shù)或干涉平版印刷術(shù)、納米壓痕平版印刷術(shù)和電子束平版印刷術(shù))可用來形成配向?qū)印?br> 可替代地，配向?qū)涌捎没瘜W(xué)自組裝(例如用嵌段共聚物)產(chǎn)生，通過拉伸聚合物以產(chǎn)生配向表面特征、通過噴墨打印、通過形成光聚合物或通過其他類似的方法。
此外，可使用具有適合配向?qū)有再|(zhì)的材料，如預(yù)拉伸聚合物。在另一個變型中，配向?qū)涌稍跒槠溥m應(yīng)性而特別選擇的材料中或材料上形成，如聚酰亞胺。在很多方法中，這些材料可粘附或膠粘到、層疊到、或沉積到偏振器層或中介層(mediation layer)上。
在本實施例的其他變型中，間隔物可用瓶的形變、或用子墊片組合和/或互連和液晶體積形成。子墊片和/或互連可用熱、輻射、壓力或其他方法形成。在本實施例的其他變型中，液晶的厚度被限制以控制光學(xué)性質(zhì)和/或控制使用的液晶量。在其他變型中，配向?qū)佑稍O(shè)計成輔助液晶的潤濕和/或加載速度的材料層和或結(jié)構(gòu)組成或包括這樣的材料層和或結(jié)構(gòu)。
在此所描述的所有實施例均應(yīng)當(dāng)作示例性的，而不是限制性的，在不脫離本實施例精神的前提下，可在元件位置中使用這些元件的進(jìn)一步變換和組合。
圖6是類似于圖5所示的實施例的剖面圖，但兩個偏振器601和603已經(jīng)熱密封或RF焊接到一起，形成焊縫612。通過沿焊縫612切割，器件能切割成兩部分-或切割成任何所需形狀和尺寸的任何數(shù)量片。焊縫612形成防止液晶材料漏出的墊片。選擇本實施例的層中使用的材料，以便可用與如聚合物的材料共同的方法密封和切割，或可用粘合劑或粘膠可靠密封或化學(xué)鍵合。例如3M DBEF反射偏振膜可含聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯、透明的可熱封材料中的一種或更多，這種可熱封材料可用剪刀、小刀、切割輪或任何其他標(biāo)準(zhǔn)方法容易地切割且其加熱時不污染液晶混合物。密封該實施例的方法相當(dāng)簡單，這是由于熱封機(jī)或RF焊接機(jī)可通過液晶層602將兩個偏振膜601和603擠壓和密封到一起。間隔珠和液晶分子要么被推開要么被接合到焊縫612，而并不損壞液晶或焊縫。
因此，可生產(chǎn)、運輸、并以大片或卷存儲熱致變色或熱反射濾光器，然后將其切割成所需尺寸結(jié)合入絕緣玻璃單元或其他建筑材料。
圖7是類似實施例的剖面圖，其中偏振膜701和703由非熱可密封材料制成。例如，3M的DRPF反射性偏振膜可包括聚苯乙烯、在熱和壓力而不是在焊接到一起和密封下可變形、交聯(lián)、且聚合、硬化和降解的熱固塑料。在本實施例中，附加的可密封聚合物711層已經(jīng)結(jié)合到偏振器701和703上，從而使得器件如前面實施例一樣可焊接、密封和切割。附加聚合物層711是為了其密封性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)(通常包括無色、高透明度、低雙折射率和低霧度)而特別選擇的，如Surlyn(透明低熔融溫度材料)或纖維素二醋酸酯，以及許多其他可能。可有兩個密封到一起的可熱密封層，或可有一個熱密封到“瓶”另一邊的聚合物或塑料的層。這些方法允許濾光器切割成任意尺寸以及使用諸如“熱密封剪切”的外部器件，這使得切割和密封濾光器工序可移動。此外，可用Kapton帶或其他聚合物帶、N0rlin68光學(xué)粘合劑或者其他類似密封劑在熱密封件的頂部上形成外部墊片。任何這些方法都可當(dāng)作可用來代替“固定”墊片的方式，這些“固定”墊片常用于具有能夠用于密封切下的濾光片的墊片的LC器件。
選擇用于“墊片”密封件或用于間隔的材料，使得其具有輔助或減少光的總透射的光學(xué)性質(zhì)。濾光器可具有適合包括的就地應(yīng)用的粘合劑，并且在粘合劑上可具有背襯或“脫模襯里(release liner) ”或“脫模片”，以防止其永久粘附。也可有保護(hù)層以防止刮擦、彎曲或其他損壞，該保護(hù)層附著到濾光器的單邊或雙邊，在應(yīng)用之前或之后可移除。在不脫離本實施例精神下，可采用無數(shù)其他變換(permutation)，該實施例是由不可熱封偏振膜制成的可熱封熱致變色濾光器。
圖8是進(jìn)一步實施例的橫截面圖，其中，液晶用作其自身的間隔物和張緊物，且偏振膜用作其自身的配向?qū)印崿F(xiàn)該特性的第一要求是偏振膜801和803必須具有可被液晶 802潤濕(即，非對液晶802化學(xué)排斥)的表面?？蓾櫇裥钥梢允瞧衿鞑牧献陨砉逃械?(如絕大多數(shù)聚合物的情形)，或可用作偏振膜上的表面處理或鍵合層。例如，氟化聚合物 Teflon抵抗多種液體和液晶的潤濕。然而，諸如聚乙烯的可潤濕聚合物的表面涂層或鍵合層提供表面可潤濕性。
第二要求是偏振膜801和803的表面必須具有能夠?qū)σ壕Х肿舆M(jìn)行配向的納米級或微米級的物理或化學(xué)特征。理想地，這種配向與偏振膜的偏振軸線平行，但其他取向也是可以的。幸運的是，聚合物基偏振膜(吸收和反射種類)的制造通常涉及刮擦步驟，以在膜內(nèi)賦予優(yōu)選的分子取向。甚至對于具有平滑表面的膜，構(gòu)成膜的長鏈聚合物的配向形成液晶802的功能性配向?qū)?。實際上，通過任何類型卷到卷或網(wǎng)卷繞工序生產(chǎn)的大多數(shù)聚合物膜具有“拉拔方向(draw direction)”，其產(chǎn)生類似效果，但強(qiáng)度較低。
當(dāng)出現(xiàn)這些條件時，表面的可潤濕性產(chǎn)生鋪展力(spreading force)，該鋪展力試圖在所有方向向外拉液晶802，直到其覆蓋整個表面。例如，當(dāng)雨撞擊人行道時，可看到相同的效果；水鋪展并潤濕整個表面，而不是形成水珠(如其在Teflon表面上那樣)。同時，液晶802的表面張力產(chǎn)生試圖把液晶拉到一起從而形成液珠或液球的力。這些力在相反方向作用，因此在實際情況中，偏振膜803頂部上的液晶802形成層存在最小厚度，以便實現(xiàn)完全濕潤。最后，當(dāng)增添第二偏振膜且液晶802夾在兩個偏振器801和803之間時，毛細(xì)力起作用，其將兩個膜801和803牽引到一起。例如，當(dāng)水滴置于兩片可潤濕的膜之間時，可以看到該效果。即使膜和水滴自身都沒有粘合劑性質(zhì)，膜也會吸附到一起。但是，由于濕潤力和表面張力的平衡，水不會被從膜間壓出，而是在其中間形成近似一致厚度的層。實際上， 當(dāng)外部壓力將液體從特定區(qū)域擠出時(如當(dāng)在拇指和食指壓膜時)，一旦壓力去除，液體快速流回之前壓縮的區(qū)域。
因此，夾在兩個偏振膜801和803之間的液晶802能夠形成薄的、相對一致的層， 該層既防止兩個偏振器801和803彼此接觸，也防止它們分開超出一定距離。在該情形中， 液晶自身用作間隔物和張緊物。當(dāng)相關(guān)的膜相當(dāng)硬時，該效果非常顯著。對于垂直方向極薄或輕而薄(flimsy)的膜，存在最大尺寸，在該尺寸以上，重力會克服濕潤和毛細(xì)力，且液晶802會在底部聚集。
在偏振器801和803之間必須要有足夠的距離，使得其配向性質(zhì)為液晶分子橫跨從一個配向表面到另一個配向表面的間隙而完成90度向列扭曲(或任何其他所需量的扭曲)提供足夠的空間。因此，每平方厘米存在最佳體積液晶，使得液晶量最小化，但實現(xiàn)所需的向列扭曲。根據(jù)經(jīng)驗，對于夾在兩個3M DRPF偏振器之間的純6CB液晶，該值近似為 0. 086毫升每平方厘米，但我們不希望受此制約。此外，對于手性摻雜(chiral-doped)的液晶混合物，存在手性添加劑的最佳量(通常非常小)，這允許液晶完成一次且僅一次扭曲，或?qū)τ诔でО?，存在手性摻雜劑的最佳量，其允許跨晶胞間隙完成的特定數(shù)目的扭曲以產(chǎn)生特定的所需的光學(xué)效果，如具體波長光的分布式布拉格反射(DBR)。
因為該實施例包括較少的組件、較少的制造步驟、和潛在的比其他實施例少的液晶，所以從經(jīng)濟(jì)角度來看是高度理想的，因為這可能制造最便宜。也可能比這里列出任何其他實施例更堅固耐用，因為其具有更少的破失效點(failure points)和更少的自身相互作用(self-interaction)模式。該方法制成的熱致變色和熱反射濾光器可通過下面方法生產(chǎn)，g卩非常簡單的網(wǎng)卷繞工序、在邊緣熱密封(例如，用熱密封劑、聲波焊接機(jī)、RF焊接機(jī)、 或甚至與烙鐵一樣基本的實施)、以卷的形式存儲和運輸、熱密封成更小單元并按尺寸切割以及在IGU或其他建筑材料里面或外面安裝。
本實施例可與其他實施例結(jié)合。例如，結(jié)合少量間隔物從而建立最小可允許晶胞間隙、或結(jié)合少量張緊物從而建立最大可允許晶胞間隙，同時很大程度地保持濕潤、表面張力和毛細(xì)力的自組織性質(zhì)是理想的。例如，少量粘合劑間隔物(如，Sekisui Micropearl粘合劑間隔物)可用作間隔物和張緊物從而限定晶胞間隙，同時一旦液晶裝載到晶胞中，潤濕、表面張力、和毛細(xì)力執(zhí)行維持晶胞間隙的“繁重工作”。
在其他實施例中，間隔和/或互連是用諸如聚合物穩(wěn)定的液晶混合物的方法實現(xiàn)的，其中聚合物混合到LC溶液中并用熱、壓力、輻射或其他方法固定，從而成為間隔物、張緊物或互連件。
圖9是撓性熱致變色(例如，熱反射)濾光器進(jìn)一步實施例的橫截面圖，該濾光器不使用偏振器，而是使用襯底材料903內(nèi)的聚合物和液晶902構(gòu)成的熱致變色材料。
本實施例的一個示例性形式中，熱致變色層是熱致分布式布拉格反射器?？捎镁酆衔锓稚⒌?、手性、賓主和其他不要求偏振器作用的LC濾光器變型構(gòu)成熱致變色和/或熱致(如，熱反射)LC濾光器。這些熱致變色和/或熱致濾光器可使用任何可能的相變作為其以光閥操作的模式(如向列到各向異性相變)。在設(shè)定的轉(zhuǎn)變溫度(transition temperature)變得反射性更高的熱反射濾光器可如下構(gòu)成，即通過混合光聚物和根據(jù)光學(xué)指數(shù)選擇的LC，使用電場或其他方法配向LC，使其光學(xué)指數(shù)在所需光學(xué)方向上與聚合物良好匹配，且光聚合該聚合物使得有聚合物和LC交替層或密封區(qū)域。在這類聚合物分散的LC 器件中，在轉(zhuǎn)變溫度以下，LC和聚合物光學(xué)指數(shù)匹配良好，并因此呈現(xiàn)為透明的，但在LC各向同性相中，分布式布拉格反射器或散射器是通過折射率的差異形成的。
無偏振器實施例的一個可能變型是用染料分子(包括納米棒和其他“機(jī)械染料”) 摻雜液晶，并且使處于各種取向(即，其中液晶的各種狀態(tài)指示染料分子的取向)的染料分子的光學(xué)性質(zhì)決定濾光器的吸收率、反射率和/或漫射率，而不是折射率的周期性改變。例如，LC使染料分子懸浮且限制其取向以使得其與非常少量光相互作用(例如，染料分子通過垂直取向(homeotropic alignment)與聚合物片垂直地配向)時，濾光器在有序的冷/向列狀態(tài)很大程度上傳輸太陽能，但在無序的熱/各向同性狀態(tài)顯著阻擋太陽能(此時染料分子表觀橫截面積大得多)。例如，在表面用作偶聯(lián)劑的兩性分子具有強(qiáng)極性，其傾向于提供垂直取向?qū)?。脂肪酸鹽(soap)是能執(zhí)行該功能的物質(zhì)的例子，作為表面處理劑或?qū)σ壕У膿诫s物，優(yōu)選其被吸入“瓶”的內(nèi)表面。當(dāng)加熱到各向同性狀態(tài)，染料(無論反射、吸收、 或熒光)在所有角度取向，并因此阻擋更多光。這是高透射形式，但偏離垂直軸線(normal axis)則“較暗”，從而其可限制夏天的太陽，同時在較低的角度(如在冬天)透射日光。
在本實施例的另一個示例性形式中，向列液晶可具有均勻配向(homogeneous alignment)(平行于聚合物片)。與光的相互作用更多(吸收性地、熒光性地、或反射性地) 且分子配向(通常沿著分子長軸)的染料用作偏振器。例如，對光吸收性更強(qiáng)的染料沿分子的一個軸(通常是長軸)偏振。這種例子包括兩類染料偶氮類和蒽醌類，但還可以有其他類。在該實施中，LC和染料混合在一起，LC將染料保持在適當(dāng)位置，如同染料也是LC。 有時這被描述為賓主效應(yīng)。當(dāng)該混合物變?yōu)楦飨蛲詴r，染料在所有偏振中吸收/發(fā)射熒光/反射；如果包括足夠的染料，則吸收/發(fā)射熒光/反射更多光而減少透射。存在這樣的染料，其展示出對于熱致器件而言理想的二色性比和秩序參數(shù)。存在所謂正二色性染料 (多向色)和負(fù)二色性染料的特定偏振類型的染料，其分別沿著染料的長分子軸和垂直于染料的長分子軸吸收光的E向量。對于給定液晶狀態(tài)，每個這些偏振類型影響染料與光相互作用的方式，并因此產(chǎn)生不同的熱致變色器件。以類似于電致變色顯示器件的方式(如 White-Taylor模式、Heilmeier 二色性、四分之一波二色性、雙晶胞賓主二色性、染料摻雜的扭曲向列、超扭曲染料效果、和聚合物分散二色性及其他)操作的熱致器件是可能的。
在本實施例的另一個示例性形式中，向列液晶可具有均勻配向(homogeneous alignment)(平行于聚合物片)，其中與光的相互作用更多(吸收性地、熒光性地、或反射性地)的染料沿分子(其例子包括兩類染料偶氮類和蒽醌類，但可以許多物質(zhì)，許多其他種類)的一個軸(通常為長軸)偏振。LC和染料混合在一起，且LC將染料保持在適當(dāng)位置， 如同染料也是LC，有時這被描述為賓主效應(yīng)。當(dāng)該混合物變?yōu)楦飨蛲詴r，染料在所有偏振中吸收/發(fā)射熒光/反射，且如果包括足夠的染料，則吸收/發(fā)射熒光/反射更多光而減少透射。這是低透射器件，為了得到良好的擺度(throw)，在向列情形中可能要求非常有效的偏振器。存在這樣的染料，其展示出對于熱致器件而言理想的二色性比和秩序參數(shù)。存在所謂正二色性染料(多向色)和負(fù)二色性染料的偏振特定類型的染料，其分別沿著染料的長分子軸和垂直于染料的長分子軸吸收光的E向量，每個情形都可影響給定液晶狀態(tài)下染料與光相互作用的方式，并因此產(chǎn)生不同的熱致變色器件。以類似于電致變色顯示器件的方式(如White-Taylor模式、Heilmeier二色性、四分之一波二色性、雙晶胞賓主二色性、染料摻雜的扭曲向列、超扭曲染料效果、和聚合物分散二色性等)操作的熱致器件是可能的。
本實施例的再一個示例性形式使用組合LC-染料結(jié)構(gòu)。還存在聚積染料液晶，其是這樣的染料，當(dāng)溶解在某些材料(如水)中時通過聚集到LC中形成LC。這種溶液具有向列和各向同性范圍，其中有“共存”范圍，所以可使其執(zhí)行LC和特定偏振染料。一個例子是食物著色染料晚霞黃FCF，但其轉(zhuǎn)變溫度或清亮點溫度對一些應(yīng)用可能不理想。在冷(向列)狀態(tài)，分子如同LC中染料取向那樣自身取向，但當(dāng)加熱時，分子停止LC的行為并只起染料作用。
然而，對本示例性器件存在第二操作模式。研究表明，對于產(chǎn)生熱致變色效果不需要相變的一些染料和染料組合，秩序參數(shù)隨著溫度變化充分。實際上，隨著變得更熱，染料自然地變?yōu)槲招缘摹Ｔ诓僮髦?，這些染料吸收形式像手性體和膽留型體(cholesteric)， 參考Powers等的美國專利申請公開第2009/0167971號。如果同時使用多種、化學(xué)類似的染料，效果非常強(qiáng)勁，因為器件能夠覆蓋極其寬的波長帶。
本實施例的又一個示例性形式中，熒光染料/液晶混合物可與調(diào)諧到特定波長的帶反射器結(jié)合，如，多重波長的光向下轉(zhuǎn)變至紅外(IR)且隨后用如分布式布拉格反射器或低e涂層的頂反射器反射出去，其方式類似于Powers等的美國專利申請公開第 2009/0167971號中所描述的方式。光被熒光染料再發(fā)射的情形中，可插入用于適當(dāng)波長的窄帶反射器。如果染料或染料組合在寬波長范圍上吸收光但在窄波長范圍上發(fā)射光，則這樣的器件是特別有效的，使得發(fā)射易于被窄帶反射器反射，而入射輻射允許通過。量子點或棒顆粒特別適合這樣的作用，但無數(shù)其他類型的染料也起作用并可以是有利的。
本實施例的又再一個示例性形式是平行配向器件，如使用一個或兩個偏振器的扭曲向列(TN)或超扭曲向列(STN)形式的標(biāo)準(zhǔn)“賓主單元”液晶器件。這可允許使用較少的染料或較少種類的染料，因為當(dāng)光被旋轉(zhuǎn)時向列扭曲LC可用來使器件多少具有吸收性，特別對于較小的波長而言。該布置對于增強(qiáng)一個或兩個偏振器形式也是理想的，并可改善偏振效率、離軸性能以及對于兩個偏振器器件的顏色平衡。
該實施例也可有其他示例性形式。例如，類似于White-Taylor顯示器的熱致變色可具有分布在兩個平行配向的聚合物片間的手性LC材料，以便LC跨器件的晶胞間隙旋轉(zhuǎn)所需的量，因此內(nèi)部吸收性染料(例如，當(dāng)與LC配向時具有吸收性的染料)在處于向列態(tài)時是吸收性的，而在處于各向同性時吸收性較小。然而，如果使用“來自側(cè)邊的”吸收性較小的染料，而不是“終端向前的(end-on) ”，則從膽甾性到各向同性轉(zhuǎn)變也可用于形成熱致膜。而且，如果只是使用小旋轉(zhuǎn)，例如用90度，則手性LC的溫度依賴性基于溫度多少會允許光通過，即使不用各向同性轉(zhuǎn)變。這再次是使用相關(guān)效果組合從而實現(xiàn)熱致變色現(xiàn)象的混合器件。
此外，通常認(rèn)識到，電致變色“Pi-cell”顯示晶胞比TN或STN具有更好的離軸性能，導(dǎo)致隨視角變化產(chǎn)生較少的顏色異常和更一致的對比度。在Pi-cell中使用染料或反射器的熱致變色膜具有改善的或改變的離軸性能、方向性或其他屬性。Pi-cell影響光的可變延遲而非光活性，如在TN中那樣，這是該實施例的另一個可被探索的示例性熱致變色LC 效果。
最后，對流單元(convection cell)可用于制作光學(xué)散射濾光器。電致變色器件通過電場旋轉(zhuǎn)(torqUing)LC分子，這可以向列或?qū)恿畜w實現(xiàn)不同效果。然而，通過由于熱對流引起的液晶分子的局部無組織實現(xiàn)類似的效果。這是Williams域的熱致變色類似體， 其中由于電驅(qū)動紊流，電建立類對流模式，稱作動態(tài)散射模式(DSM)，這也是提供電致變色超控散射熱致變色的方法。在DSM中，LC導(dǎo)向器(director)取向的扭曲以平行于導(dǎo)向器的偏振聚焦光。這種紊流也可通過小吸收線和/或LC晶胞內(nèi)厚度變化形成，當(dāng)LC處于各向同性狀態(tài)并熱激發(fā)導(dǎo)致隨機(jī)運動時，建立對流區(qū)域。
“典型的”液晶分子不要求產(chǎn)生上述效果，因為通過許多估計，約所有分子(潛在包括小碳納米管、金屬納米棒等)的40%能夠展示液晶狀態(tài)。納米管中也存在染料的類似物， 并且存在金屬移變LC (通常由有機(jī)和無機(jī)分子組成)，其LC轉(zhuǎn)變不僅依賴于溫度和濃度，還依賴無機(jī)有機(jī)構(gòu)成比(composition ratio) 0這些能在吸收、反射、漫射或熒光結(jié)構(gòu)方面配置從而產(chǎn)生上述效果。使用對旋轉(zhuǎn)位移(disclination)的熱致影響增加LC器件的漫射性也是相當(dāng)可行的。這些變化不改變器件本質(zhì)特性或生產(chǎn)方法。而所有變化形式的“熱致變色LC”都被當(dāng)作襯底材料903內(nèi)的單個組件902。
盡管這些無數(shù)的變化難于在視覺上捕捉且沒有在圖9中逐個闡明，但用于這里公開的方法的多種分子和材料在現(xiàn)有技術(shù)中已充分描述，且易于被液晶器件制造領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解。關(guān)于這里公開和描述的技術(shù)，探索多種分子和材料的熱致變色效果以便用于撓性光學(xué)濾光器的方法是重要的。所有上述變化是構(gòu)建堅固耐用、撓性熱致變色(包括熱漫射和熱反射)濾光器的方法的實施的示例性(而不是限制性)形式，該濾光器使用液晶的多種熱致變色或熱致結(jié)構(gòu)，而無需前面實施例中描述的兩個偏振器。許多這些器件也與一個或更多個偏振器(圖9中未示出)結(jié)合工作，因為其具有偏振效果或自身就是偏振器，并且結(jié)果是其功能可顯著提高。此外，即使該實施例的無偏振器形式也可夾在兩個聚合物膜903之間，這些聚合物膜已經(jīng)以適當(dāng)?shù)呐湎驅(qū)又苽洌欠植荚趩我粨闲砸r底903中。
圖10是由卷到片制作工序的示意圖。在該示例性制造方法中，偏振器1001和1003 是基于聚合物的線性偏振器，其偏振軸線對準(zhǔn)聚合物膜拉拔方向。在該實施例中，從上部聚合物卷1011切割出正方形的或其他形狀的材料片1001，并且從下部聚合物卷1013切割出相匹配的正方形的或其他形狀的片1003，且隨后旋轉(zhuǎn)，從而使其偏振軸線與上部片1001成 90度(或某些其他所期望的角度)。然后將液晶或其他消偏振器(未示出)加入兩個片之間并密封邊緣，如上所述。
圖11是卷到卷制作工序的示意圖，其涉及偏振方向與聚合物拉拔方向成45度地對準(zhǔn)的線性偏振器。一個偏振器(與其拉拔方向成45度地對準(zhǔn))與已經(jīng)翻轉(zhuǎn)過來的類似偏振器成90度。因此，在該實施例中，可連續(xù)地從卷1111和1113拉出兩個偏振器1101和 1103?？蓪⒁壕Щ蚱渌麩嶂孪衿?cbpolarizerM未圖示)加入其間，并且密封邊緣， 如上所述。該制作方法的此實施例是較好的，因為得到的連續(xù)熱致變色濾光器可以“卷到卷”或“幅卷繞(web winding)”工序的方式卷繞成另一卷，聚合物膜業(yè)的工人對此非常熟悉。其還允許用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法運輸大量熱致變色膜(例如，熱反射膜)?？刹捎梅?5度的角度以產(chǎn)生不同的光學(xué)效果，并且可利用多個拉拔方向來根據(jù)特定應(yīng)用的需要在濾光器中形成圖案。
此外，如果設(shè)置在兩個偏振器之間的液晶混合物是聚合物分散液晶(PDLC)、聚合物穩(wěn)定扭曲向列(PSTN)或其他具有固體或膠體化一致性的穩(wěn)定混合物，然后可從卷上切割(例如，用剪刀或其他切割刀片)出各個熱致變色濾光器，且得到的濾光器即使不熱密封邊緣也是可用且耐用的。因此，熱致變色濾光器更具有工業(yè)適應(yīng)性，且甚至可由非技術(shù)人員使用，如直接銷售給消費者的普通窗戶膜那樣。
圖12是“卷到卷”制作工序的示意圖，其涉及具有相反螺旋性的圓形偏振器，諸如例如由Chelix Technologies公司制造的膽留型液晶聚合物圓形偏振器。該工序類似于圖 11中所示工序，除了偏振器是不同類型的。特別地，該偏振器分別是右旋圓形偏振器和左旋圓形偏振器。通常，上部偏振器1201或下部偏振器1203是右旋還是左旋并不重要。然而，根據(jù)消偏振器(未示出)的構(gòu)造構(gòu)型，為了準(zhǔn)確地工作，這兩個偏振器需要具有相同的旋向性(handedness)或都相反的旋向性。這兩個偏振器間的消偏振器可采取很多形式。例如，其可以是扭曲向列液晶，如在例如？皿作(^1111叫等的美國專利第5，319，478號中所描述的；其可以是Pi晶胞、Pi-相延遲板或受控雙折射晶胞，如在例如Faris等的美國專利第 6，912，018中所描述的；或其可具有某些其他結(jié)構(gòu)，以使得通過消偏振器(未示出)和圓形偏振器1201和1203間的相互作用，進(jìn)入的光在一種狀態(tài)很大程度上被阻擋，并在另一狀態(tài)很大程度上被透射。然而，在這些情形中，消偏振器必須是熱致的(例如，低清亮點液晶)， 這與上述專利所公開的相反，上述專利描述了電致變色器件，其中消偏振器由電場激勵。相
20比之下，這里公開的技術(shù)描述了生產(chǎn)撓性熱致變色(例如，熱反射、熱漫射、熱暗化、和顏色改變)濾光器的方法，其中，消偏振器的光學(xué)性質(zhì)由溫度激勵，而非由電場激勵。
雖然前面的實施例是以一定特殊性描述的，但制作撓性熱致變色(例如，熱反射、 熱漫射、或熱暗化)濾光器可有無數(shù)變化。例如，在其他實施例中，不使用偏振器工作的熱致變色和/或熱致(如熱反射)LC濾光器可用具有一個或更多UV保護(hù)層的撓性光聚物構(gòu)造作為瓶。
在其他實施例中，液晶可包含在如聚合物球的結(jié)構(gòu)內(nèi)部，或可用噴墨應(yīng)用裝填在瓶兩邊之間，所謂“潑澆和溢出(slop and glop) ”法、壓力注入或真空吸入、浸漬、和其他方法。
在其他實施例中，濾光器可使用如下方法來密封和/或切割(按照規(guī)定尺寸制作)，g卩，壓力、熱輻射和/或光、激光或水刀(water cutter)、外部和/或內(nèi)部粘合劑、膠水或諸如聚合物或塑料的材料、熱密封劑和/或刀、粘合劑安裝和密封刀，或者通過切割濾光器中的細(xì)分部件的外邊。此外，濾光器也通過具有間隔物密封，這些間隔物在壓力下熔融時和/或設(shè)置時變成粘合劑層。
在其他實施例中，可包括一個或更多層或材料，以改善濾光器的加熱和/或切割性質(zhì)。這些層可包括經(jīng)調(diào)諧以響應(yīng)特定頻率輻射或激光的染料或金屬球、棒等。
在其他實施例中，可包括一個或更多附加層，以允許濾光器附加到或附著到墻壁、窗戶和其他物體上，且其可集成到濾光器自身中，以背襯覆蓋，以防止損壞或過早粘附 (premature adhesion)，或者在附加濾光器自身之前在外部應(yīng)用。
在其他實施例中，濾光器可具有附加層或材料，通過粘合劑粘附或作為濾光器的部件整體制造，以保護(hù)其不被熱、潮濕和天氣損壞，從而用作UV阻擋件(blocker)(包括反射或吸收UV的偏振器和分布式布拉格反射器)，或者可在應(yīng)用之前或之后移去以在運輸和 /或安裝過程中保護(hù)濾光器。
在其他實施例中，濾光器可用網(wǎng)卷繞工序或方法制造，或在制造之后卷起、或以片狀堆疊或附著到另一個物體上，以改善濾光器的可運輸性、可操作性和可層疊性。
在其他實施例中，在運輸前后，通過縫合、層疊、膠粘、化學(xué)或熱鍵合、楔焊接、或相其他附加獨立濾光器片，并且/或者通過用可熱密封細(xì)分墊片或防止物體的一個部件破壞而影響其他部分的其他相關(guān)方法，可利用濾光器構(gòu)造具有熱致變色性質(zhì)的物體。
在其他實施例中，普遍應(yīng)用濾光器的人為因素可通過利用反射、鏡面反射、漫射、 吸收、或紅外線偏振器或這些類型的混合來改善。
在其他實施例中，通過利用附著點以在濾光器中包含傳導(dǎo)層(如線柵偏振器)，可以一種方式將電致變色超馳控制裝置包含在濾光器中，該方法使得可以切割和密封濾光器并且還可提供傳導(dǎo)通道。
在其他實施例中，熱超馳控制裝置可包含在濾光器中(例如利用包括但不限于氧化銦錫涂層的透明電極的電阻加熱)。
在其他實施例中，可包含多種層或材料，其提供具有良好配向性質(zhì)的良好密封性質(zhì)。
在其他實施例中，濾光器可安裝或附著在窗戶、IGU、或其他物體內(nèi)側(cè)以保護(hù)濾光器免受天氣或其他有害的暴露。
在其他實施例中，濾光器可附著在暴露于太陽(并因此暴露于太陽能熱獲得)的幾乎任何物體外側(cè)，例如，窗戶和墻壁，作為控制太陽熱獲得的改進(jìn)方法。
在其他實施例中，在密封濾光器之前或隨后，可利用化學(xué)或物理地吸收濾光器的部件或?qū)又械目諝饣驓怏w的組分、定向壓力、重力或毛細(xì)作用，使用真空和/或振動來去除空氣和氣體氣泡，防止空氣和氣體氣泡形成或者將空氣和氣體氣泡引導(dǎo)到觀看區(qū)域之外。 例如，液晶混合物(無論是否包括間隔珠、聚合物或粘合劑摻雜物、手性摻雜物或其他添加劑)可在真空室內(nèi)暴露于真空，從而在將其包含到熱致變色濾光器之前去除溶解的空氣。
在其他實施例中，墊片、栓塞或保持撓性的濾光器互連件可利用撓性粘合劑形成， 如3M 88211或雙面膠帶、或者在工序中間和/或之后保持撓性的化學(xué)密封、輻射密封或熱密封膜，并且從外部或內(nèi)部應(yīng)用撓性墊片和栓塞。
在其他實施例中，通過對墊片應(yīng)用化學(xué)藥劑(如溶劑、酸、堿、密封劑)來改變其化學(xué)和/或物理性質(zhì)，可使形成的墊片(如熱密封墊片)更具延展性。
在其他實施例中，外部墊片可用諸如聚異丁烯(PIB)的熱熔聚合物、或諸如環(huán)氧樹脂的撓性粘合劑形成，以形成撓性外部墊片。該墊片的材料還可用毛細(xì)作用吸入瓶側(cè)邊之間的空間內(nèi)，以形成內(nèi)部以及外部墊片。
在其他實施例中，在反射中有一定程度漫射以及在反射中有一定程度透射的偏振器可用于形成類窗戶并減小眩光的濾光器?？商娲鼗蚩山M合地，熱致賓主LC的設(shè)計可用于調(diào)節(jié)無偏振器器件的對比度或調(diào)節(jié)偏振實施例的對比度，而無需重新對準(zhǔn)器件中的偏振器或不會使其未對準(zhǔn)。
在其他實施例中，可采用自密封墊片或栓塞。
在其他實施例中，可選擇墊片、栓塞和/或互連件的化學(xué)性質(zhì)和組成，以在持續(xù)或重復(fù)暴露于UV、光、熱、潮濕或其他環(huán)境因素時與熱致液晶兼容。
在其他實施例中，可為偏振膜或間隔珠增加可選的增強(qiáng)因素，如抗反射涂層或折射匹配涂層，以改善其透明度或改善其光學(xué)性質(zhì)。
在其他實施例中，可通過在適當(dāng)位置噴射、濺射、吸附和/或聚合以及其他方法為濾光器加入任何或所有層(例如UV保護(hù)層)。在其他實施例中，一個或更多組分材料可被加熱、暴露于真空、或化學(xué)處理以使其“脫氣”，即，驅(qū)除溶解的氣體、殘余溶劑、不完全聚合的單體等，從而使得這些殘余材料不會成為潛在的污染源。
這些實施例都不以任何方式當(dāng)作限制，且許多其他配向、間隔、張緊、形成墊片、切割、和熱致變色遮蔽的方法都是可能的。此外，能使用這些方法來構(gòu)造、按照規(guī)定尺寸制作及裝運許多不同形式和類型的熱致變色濾光器和熱反射濾光器(特別是基于液晶的濾光器)O 雖然這些實施例是以特殊細(xì)節(jié)描述的，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會理解，可應(yīng)用無數(shù)額外變化和可選的增強(qiáng)因素。例如，濾光器可包括附加層，無論是整體的、鍵合的、還是通過粘合劑附加的，這些附加層提供保護(hù)免受熱、潮濕、UV、氧氣、臭氧和其他氣體以及其他環(huán)境條件影響，或者可應(yīng)用鈍化層(例如聚酰亞胺)以防止液晶與偏振膜中的某些聚合物 (如PET)化學(xué)反應(yīng)。濾光器的形成因素可以是使得其適合幅卷繞工序，并因此能以卷狀交付，或適合片狀工序，且因此可以片狀交付，或可在裝運之前粘附在應(yīng)用的地方。
而且，雖然以上以一定程度的特殊性，或參考一個或更多單獨的實施例描述了本
22發(fā)明的多種實施例，但在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對公開的實施例做出多種變更。上面所包括的以及附圖中所示出的所有的主題應(yīng)解釋為只是對特定實施例的說明而非限制性的。所有方向參考，如鄰近的、遠(yuǎn)處的、上部、下部、內(nèi)、外、向上、 向下、左、右、側(cè)面、前、后、頂、底、上方、下方、垂直、水平、順時針和逆時針，僅僅用于辨別目的以幫助讀者理解本發(fā)明，而并不構(gòu)成限制，特別是對于本發(fā)明的位置、取向或使用。連接參考，如附著、耦合、連接和結(jié)合，應(yīng)當(dāng)被寬泛地解讀并可包括零件集合之間的中間元件和元件之間的相對運動，除非另外指明。類似地，連接參考并不必然表示兩個元件彼此直接并以固定關(guān)系連接。所給出的光透射、吸收和反射的百分?jǐn)?shù)應(yīng)僅解釋為說明性的而不應(yīng)當(dāng)作限制性的。上面說明中所包括的或附圖中所示出的所有主題應(yīng)僅僅解釋為說明性的而非限制性的。在不脫離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的基本要素之外，可對細(xì)節(jié)或結(jié)構(gòu)做出變化。
權(quán)利要求
1.一種用于構(gòu)造撓性熱致變色液晶濾光器的方法，包括提供第一偏振膜和第二偏振膜，每個偏振膜的內(nèi)表面都面向另一偏振膜的內(nèi)表面；定向所述第二偏振膜，以提供相對于所述第一偏振膜的偏移極性；提供鄰近所述第一偏振膜的內(nèi)表面的第一配向結(jié)構(gòu)及鄰近所述第二偏振膜的內(nèi)表面的第二配向結(jié)構(gòu)；在所述第一偏振膜與第二偏振膜之間設(shè)置多個間隔物；以及用在各向同性態(tài)下用作波塊且在向列態(tài)下用作消偏振膜的熱致液晶填充由所述第一偏振膜與所述第二偏振膜之間的所述間隔物形成的空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將紫外線阻擋膜粘附至所述第一偏振膜或所述第二偏振膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將低發(fā)射率膜粘附至所述第一偏振膜或所述第二偏振膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將粘合劑層施加至所述第一偏振膜的外表面或所述第二偏振膜的外表面，以將所述熱致變色液晶濾光器粘附至一結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將固定的或可去除的保護(hù)材料或涂層粘附至所述第一偏振膜的外表面或所述第二偏振膜的外表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括選擇一種反射性偏振器材料來作為所述第一偏振膜、所述第二偏振膜、或這兩者。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供所述第一配向結(jié)構(gòu)和所述第二配向結(jié)構(gòu)的操作進(jìn)一步包括分別與所述第一偏振膜的偏振和所述第二偏振膜的偏振平行地摩擦或刮擦所述第一偏振膜的內(nèi)表面和所述第二偏振膜的內(nèi)表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供所述第一配向結(jié)構(gòu)和所述第二配向結(jié)構(gòu)的操作進(jìn)一步包括在所述第一偏振膜和所述第二偏振膜上形成表面壓印圖案，以形成所述第一配向結(jié)構(gòu)和所述第二配向結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供所述第一偏振膜和所述第二偏振膜的操作進(jìn)一步包括為所述第一偏振膜或所述第二偏振膜中的一者或兩者提供固定在聚合物膜內(nèi)的線柵偏振器，其中，所述線柵偏振器在所述聚合物膜中形成表面圖案；并且提供所述第一配向結(jié)構(gòu)和所述第二配向結(jié)構(gòu)的操作進(jìn)一步通過由所述線柵偏振器形成的位于所述聚合物膜中的所述表面圖案來實現(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供所述第一配向結(jié)構(gòu)和所述第二配向結(jié)構(gòu)的操作進(jìn)一步包括將所述第一偏振膜、所述第二偏振膜、或這兩者都選擇成拉伸聚合物片的形式，其中，所述第一配向結(jié)構(gòu)和所述第二配向結(jié)構(gòu)通過所述拉伸聚合物片中的聚合物配向而形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述設(shè)置操作進(jìn)一步包括在填充操作之前混合所述間隔物與所述熱致液晶。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述熱致變色液晶濾光器制作成撓性材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括選擇所述間隔物的尺寸，以控制所述熱致液晶的厚度，從而確保將所述熱致液晶用作波塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述設(shè)置多個間隔物的操作進(jìn)一步包括將所述第一偏振膜、所述第二偏振膜、或這兩者選擇成具有形成在所述內(nèi)表面上的將所述第一偏振膜與所述第二偏振膜分開的多個凸出結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一偏振膜的內(nèi)表面與所述第二偏振膜的內(nèi)表面之間形成互連。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述形成互連的操作進(jìn)一步包括混合粘合劑與所述熱致液晶，以在所述間隔物、所述第一偏振膜與所述第二偏振膜之間提供粘附。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述形成互連的操作進(jìn)一步包括用粘合劑涂覆所述間隔物，以將所述間隔物粘附至所述第一偏振膜和所述第二偏振膜。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述互連限制所述熱致變色液晶濾光器的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述互連將所述熱致變色液晶密封在多個區(qū)域中。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，形成所述互連的操作進(jìn)一步包括以下各項中的一個或多個熔化所述間隔物、所述第一偏振膜及所述第二偏振膜、或所有這些，以使所述間隔物附著至第一偏振膜和第二偏振膜；以化學(xué)方法使所述間隔物附著至所述第一偏振膜的內(nèi)表面和所述第二偏振膜的內(nèi)表混合所述熱致變色液晶與附著至所述第一偏振膜的內(nèi)表面和所述第二偏振膜的內(nèi)表面的聚合物穩(wěn)定劑；使用壓力、熱、輻射、或光中的一種或多種將所述第一偏振膜的一部分內(nèi)表面和所述第二偏振膜的一部分內(nèi)表面固定到一起；或者在所述第一偏振膜與所述第二偏振膜之間形成球形結(jié)構(gòu)，并用所述熱致變色液晶填充所述球形結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述填充操作通過以下工序中的一個或多個來執(zhí)行真空裝填、噴墨應(yīng)用、毛細(xì)作用、“潑澆和溢出”、壓力、或浸漬。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括密封所述第一偏振膜的一部分內(nèi)表面與所述第二偏振膜的對應(yīng)的一部分內(nèi)表面，以形成所述撓性熱致變色液晶濾光器的能切開的單獨的多個部分，其中，所述密封操作通過以下工序中的一個或多個來執(zhí)行壓力、熱、輻射、或光； 激光切割； 水切割；用粘合劑、膠水、或聚合物進(jìn)行粘附；用熱密封刀進(jìn)行密封；用粘合劑安裝、密封刀進(jìn)行密封；或者插入墊片，以將所述濾光器再分成單獨的多個部分，其中，每個部分都被各自的墊片封住。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述第一偏振膜與所述第二偏振膜之間插入具有多個連接點的傳導(dǎo)層，以提供電致變色超馳控制，其中，切割并密封所述濾光器并仍提供傳導(dǎo)通道是可行的。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用以下工序中的一個或多個來去除或重新定位所述熱致液晶濾光器中的空氣氣泡以化學(xué)或物理方法吸收所述濾光器的層或部件中的所述空氣的組分； 定向壓力； 重力；毛細(xì)作用；或者振動。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括平衡所述液晶的可潤濕性、表面張力、以及毛細(xì)力，從而使所述液晶用作所述間隔物，并進(jìn)一步用作所述第一偏振膜與所述第二偏振膜之間的張緊物。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括從第一連續(xù)的幅或第一大體連續(xù)的卷接收所述第一偏振膜； 從第二連續(xù)的網(wǎng)或第二大體連續(xù)的卷接收所述第二偏振膜；以及一旦完成，就將所述撓性熱致變色液晶濾光器變換成一卷。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法進(jìn)一步包括從第一連續(xù)的網(wǎng)或第一大體連續(xù)的卷接收所述第一偏振膜； 從第二連續(xù)的網(wǎng)或第二大體連續(xù)的卷接收所述第二偏振膜；以及一旦完成，就將所述撓性熱致變色液晶濾光器切割成多片。
28.一種用于構(gòu)造熱致變色濾光器的方法，包括 用聚合物材料封裝熱致變色液晶，以形成撓性膜；以及定向所述聚合物材料中的所述熱致變色液晶，以形成用作熱致變色光學(xué)濾光器的結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中，所述封裝操作進(jìn)一步包括將所述熱致變色液晶夾在所述聚合物材料的片之間。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中所述定向操作進(jìn)一步包括對所述熱致變色液晶施加電場，以使所述熱致變色液晶的光學(xué)指數(shù)與所述聚合物材料的光學(xué)指數(shù)相匹配；并且所述封裝操作進(jìn)一步包括 混合所述熱致變色液晶與所述聚合物材料；以及光聚合所述聚合物材料，以形成液晶在所述聚合物材料中的封裝區(qū)域。
31.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，進(jìn)一步包括用添加劑摻雜所述熱致變色液晶，所述添加劑與熱致變色液晶共同形成所述熱致變色光學(xué)濾光器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述添加劑包括染料分子。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括將所述熱致變色液晶、所述添加劑、或這兩者選擇成具有以下特性中的一種或多種熱反射的、熱暗化的、熱漫射的、或熱熒光的。
34.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，進(jìn)一步包括將一偏振膜粘附至所述撓性材料，以實現(xiàn)在所述濾光器的透射、反射、及吸收方面的變化。
全文摘要
通過如下方法來制作熱致變色液晶濾光器提供兩個偏振器，上述兩個偏振器相對于彼此以偏移的極性而定向；提供鄰近偏振器的內(nèi)表面的配向結(jié)構(gòu)；在偏振器之間設(shè)置多個間隔物；并且用在各向同性態(tài)下作為波塊且在向列態(tài)下作為消偏振器的熱致液晶填充由間隔物形成的空間?？商娲?，能通過如下方法來形成濾光器用聚合物材料封裝熱致變色液晶，以形成撓性膜，并定向聚合物材料中的熱致變色液晶，以形成用作熱致變色光學(xué)濾光器的結(jié)構(gòu)。這種濾光器能通過選擇性的反射、透射、吸收、和/或再發(fā)射來控制光和輻射熱的流量。本濾光器特別適用于被動式或主動式光調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)膜、材料、及器件，且尤其是用作建筑材料。
文檔編號G02B26/00GK102187262SQ200980141677
公開日2011年9月14日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者理查德·M·鮑爾斯, 威爾·麥卡錫, 馬修·布賴恩特·基斯 申請人:雷文布里克有限責(zé)任公司