可切换窗元件制造技术

提出了具有层结构的可切换窗元件(10)。所述层结构包括可切换层(20)、两个偏振器和两个光学延迟器，其中第一偏振器和第一光学延迟器被布置在可切换层(20)之前的光路(40)中，第二偏振器和第二光学延迟器被布置在可切换层(20)之后的光路(40)中。此外，可切换层(20)是包含液晶介质的垂直配向的液晶层，其中可切换层(20)的厚度d与液晶介质的光学各向异性Δn的乘积在0.05μm到3.0μm的范围内，并且液晶介质的清亮点为至少70℃。本发明专利技术的其他方面涉及可切换窗元件作为建筑物或交通工具的窗的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可切换窗元件本专利技术涉及包括可切换层的可切换窗元件。本专利技术的另一方面涉及这样的可切换窗元件作为建筑物或交通工具的窗的用途。包括可切换窗元件的智能窗允许通过控制信号控制光线通过窗的透射。这样的智能窗在本领域中是已知的。R.Baetens等人的综述文章“Properties,requirementsandpossibilitiesofsmartwindowsfordynamicdaylightandsolarenergycontrolinbuildings:Astate-of-the-artreview”，SolarEnergyMaterials&SolarCells94(2010)87-105页描述了可着色的智能窗。智能窗可以利用多种技术来调制光的透射率，例如基于电致变色的器件、液晶器件以及电泳或悬浮颗粒器件。基于液晶的器件利用通过施加电场产生的两个导电电极之间的液晶分子取向的改变，这导致其透射率的改变。当窗元件被用作建筑物或交通工具中的窗时，期望光的透射是均匀的并且不依赖于视角。Seung-HoonJi和Gi-DongLee(2008)的文章，“Anopticalconfigurationforverticalalignmentliquidcrystalcellwithwideviewingangle”，JournalofInformationDisplay，9:2，22-27，DOI:10.1080/15980316.2008.9652054公开了一种用于在显示器中使用的垂直配向液晶盒的光学配置，该显示器包括延迟板的组合。延迟板在垂直配向的液晶层之前和之后布置在光路中。延迟板补偿了相位离差，从而减少了漏光并获得了宽视角。EP3260913A1公开了一种光学切换器件，其包括偏振层和切换层。切换层包含液晶材料和二向色性染料化合物。切换层包括亮状态和暗状态。本专利技术的目的是提供一种窗元件，其中，穿过窗元件的光的透射具有降低的对视角的依赖性。提出了具有层结构的可切换窗元件。层结构包括可切换层、两个偏振器和两个光学延迟器，其中第一偏振器和第一光学延迟器被布置在可切换层之前的光路中，第二偏振器和第二光学延迟器被布置在可切换层之后的光路中。此外，可切换层是包含液晶介质的垂直配向的液晶层，其中可切换层的厚度d与液晶介质的光学各向异性Δn的乘积在0.05μm到3.0μm的范围内，并且液晶介质的清亮点为至少70℃。可切换窗元件优选地包括其中光被可切换窗元件吸收的暗状态和其中光可以透射通过可切换窗元件的亮状态。通过对可切换层施加电场来实现状态之间的切换。在一些实施方案中，亮状态可以任选地被配置为其中液晶介质在0°至360°的范围内扭曲的模式，特别是在存在施加电场的情况下。液晶介质可以任选地包含一种或多种手性化合物，特别是一种或多种手性掺杂剂。优选地，通过可切换窗元件的可见光的总透射率τv可在0％至47％的范围内切换，并且更优选在2％至37％的范围内。在亮状态下，可见光通过可切换窗元件的透射率τv优选地优于20％，并且更优选地优于25％。在暗状态下，可见光通过可切换窗元件的透射率优选小于5％，更优选小于2％，特别优选小于1％。可见光的波长为380至780nm。可见光的透射率τv根据EN410:2011-04测量。有利地，可切换窗元件具有降低的对视角的依赖性，这尤其可以最小化或甚至防止在暗状态下不期望的漏光或不希望的色移。可切换层是垂直配向的液晶层。液晶介质的分子垂直于基板表面配向，并且通过施加垂直于平面的电场而平行于层结构的平面切换。液晶介质具有垂直于电场配向的负介电各向异性。在EP1378558A1中给出了具有负介电各向异性的合适的液晶介质的实例。液晶介质可以包含添加剂。特别地，液晶介质优选包含浓度为至少5ppm的抗氧化剂。对于波长为589.3nm的光，液晶介质的光学各向异性(Δn)进一步优选为0.03至0.3，特别优选为0.04至0.27。液晶材料同样优选具有-0.5至-20，优选-1.5至-10的介电各向异性Δε。可切换层的厚度d与液晶介质的光学各向异性Δn的乘积在0.05μm至3.0μm的范围内，优选在0.2μm至0.4μm的范围内。例如，乘积为0.3μm。所有物理性质和物理化学或电光参数均通过通常已知的方法测定，特别是根据“MerckLiquidCrystals，PhysicalPropertiesofLiquidCrystals”，StatusNov.1997，MerckKGaA，Germany，并且给定温度为20℃，除非另有明确规定。以上和以下，Δn表示光学各向异性，其中Δn＝ne-no，Δε表示介电各向异性，其中Δε＝ε||-ε⊥。介电各向异性Δε在20℃和1kHz下确定。光学各向异性Δn在20℃和589.3nm的波长处确定。切换层的液晶介质优选在可切换窗元件的工作温度下具有向列相。特别优选的是在可切换窗的工作温度以上和以下的+-20℃范围内的向列液晶，非常特别优选的是在可切换窗的工作温度以上和以下的+-30℃范围内的向列液晶。可切换窗元件的工作温度优选为-20℃至70℃。液晶介质还优选具有70℃至170℃，优选在80℃以上，更优选在100℃以上，特别优选在105℃以上，非常特别优选在110℃以上的清亮点。最优选高于115℃。更高的清亮点是甚至更优选的，特别是在120℃以上和更优选在130℃以上的清亮点。清亮点标志着发生从向列液晶状态到各向同性状态的相变的温度。清亮点，特别是向列相和各向同性相之间的相变温度，可以通过通常已知的方法，例如使用Mettler烘箱或热台在偏振显微镜下测量和确定，并且本文优选使用Mettler烘箱确定。第一和第二偏振器优选地被配置为线性偏振器，其透射第一线性偏振的光并且吸收和/或反射相应的正交的第二线性偏振的光。合适的偏振器可例如从PolatechnoCo.,Ltd获得。在可切换窗元件的第一配置中，第一偏振器和第二偏振器相对于彼此具有相同的取向，使得它们都透射相同线性偏振的光。在可切换窗元件的第二配置中，第一偏振器和第二偏振器被配置为相对于彼此的交叉配置，使得由第一偏振器透射的线性偏振被第二偏振器吸收和/或反射，反之亦然。当不施加电压并因此不施加电场时，液晶介质的垂面取向不影响透射光的偏振面，从而针对可切换窗元件的第一配置(通常为亮的)产生亮状态，并且针对可切换窗元件的第二配置(通常为暗的)产生暗状态。优选地，如果期望窗元件的亮状态作为故障保护状态，则选择第一配置，并且如果期望窗元件的暗状态作为故障保护状态，则优选选择第二配置。当没有电压且因此没有施加电场时，可切换窗元件处于故障保护状态。在垂直配向的液晶层之前和之后的光路中布置光学延迟器。光学延迟器补偿了相位离差，从而减少了漏光，尤其是在暗状态下的漏光，并且获得了低的透射率对视角的依赖性。光学延迟器原则上具有慢轴，并且具有平行于慢轴的偏振的线性偏振光相对于正交线性偏振的光延迟。优选地，第一光学延迟器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有层结构的可切换窗元件(10)，所述层结构包括可切换层(20)、两个偏振器和两个光学延迟器，其中第一偏振器和第一光学延迟器被布置在可切换层(20)之前的光路(40)中，第二偏振器和第二光学延迟器被布置在可切换层(20)之后的光路(40)中，/n其特征在于所述可切换层(20)是包含液晶介质的垂直配向的液晶层，其中可切换层(20)的厚度d与液晶介质的光学各向异性Δn的乘积在0.05μm至3.0μm的范围内，并且液晶介质的清亮点为至少70℃。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181213 EP 18212234.11.具有层结构的可切换窗元件(10)，所述层结构包括可切换层(20)、两个偏振器和两个光学延迟器，其中第一偏振器和第一光学延迟器被布置在可切换层(20)之前的光路(40)中，第二偏振器和第二光学延迟器被布置在可切换层(20)之后的光路(40)中，
其特征在于所述可切换层(20)是包含液晶介质的垂直配向的液晶层，其中可切换层(20)的厚度d与液晶介质的光学各向异性Δn的乘积在0.05μm至3.0μm的范围内，并且液晶介质的清亮点为至少70℃。


2.根据权利要求1所述的可切换窗元件(10)，所述层结构按此顺序包括：
作为第一偏振器的第一偏振器层(12)，
作为第一光学延迟器的第一延迟元件(14)，
第一电极层(16)，
第一配向层(18)，
可切换层(20)，
第二配向层(22)，
第二电极层(24)，
作为第二光学延迟器的第二延迟元件(26)，和
作为第二偏振器的第二偏振器层(28)。


3.根据权利要求1所述的可切换窗元件(10)，所述层结构按此顺序包括：
作为第一偏振器的第一偏振器层(12)，
作为第一光学延迟器的第一延迟元件(14)，
第一电极层(16)，
可切换层(20)，
第二电极层(24)，
作为第二光学延迟器的第二延迟元件(26)，和
作为第二偏振器的第二偏振器层(28)，其中所述可切换层(20)是自配向垂直配向液晶层。


4.根据权利要求2或3所述的可切换窗元件(10)，其中所述第一延迟元件(14)和/或所述第二延迟元件(26)是包括光学各向同性基板和延迟层(32，38)的层结构。


5.根据权利要求2至4中任一项所述的可切换窗元件(10)，其中所述第一延迟元件(14)和/或所述第二延迟元件(26)是包括光学各向异性基板和延迟层(32，38)的层结构。


6.根据权利要求2或3所述的可切换窗元件(10)，其中所述第一延迟元件(14)和/或所述第二延...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·容格，A·拜尔，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE