CN103718087B - 用于调节光透射的层布置 - Google Patents
用于调节光透射的层布置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103718087B CN103718087B CN201280037666.3A CN201280037666A CN103718087B CN 103718087 B CN103718087 B CN 103718087B CN 201280037666 A CN201280037666 A CN 201280037666A CN 103718087 B CN103718087 B CN 103718087B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- polarization
- vis
- nir region
- characteristic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 202
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 32
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 37
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 33
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 claims description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 19
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/132—Thermal activation of liquid crystals exhibiting a thermo-optic effect
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
- E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
- E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
- E06B9/00—Screening or protective devices for wall or similar openings, with or without operating or securing mechanisms; Closures of similar construction
- E06B9/24—Screens or other constructions affording protection against light, especially against sunshine; Similar screens for privacy or appearance; Slat blinds
- E06B2009/2417—Light path control; means to control reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/11—Function characteristic involving infrared radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Architecture (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
根据它的温度改变入射光的透射的层布置（1），其中该层布置（1）具有第一偏振层（5a）、根据温度影响光的偏振特性的切换层（2）和第二偏振层（5b），由此第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）两者被布置为影响VIS区域和NIR区域两者中的偏振。
Description
技术领域
本发明涉及根据它的温度改变光的透射的层布置，其中层布置具有第一偏振层、根据温度影响光的偏振特性的切换层和第二偏振层。
根据本发明的层布置可被用于到建筑物内部的窗户或者类似的开口（诸如，例如玻璃门）中或者上。此外，层布置可以被用在墙壁或者屋顶中或上。
出于本发明的目的，术语“内部（interior）”意图被看作意指私人的、公共的或商业的建筑物或者出于办公室目的使用的那些的内部以及交通工具的内部。此外，它意图被看作意指任何期望的大容器，例如集装箱（shipping containers）。此外，术语“窗户”在本发明的意义上意图被看作意指在建筑物或者交通工具中对于光透明并且被用固体材料密封的任何期望的开口。
术语“入射光”在本发明意义上被看作意指从太阳发出、在经过大气之后撞击大地并且仅仅被未涂敷的玻璃板轻微地吸收或者一点也不被其吸收的电磁辐射流，使得来自太阳的入射光可以经过玻璃板（glass sheet）到内部中。由于短波UV辐射（UV-B光）和长波红外辐射被大气或者玻璃板吸收，因此相应地入射光主要包含长波UV辐射区域（UV-A光）、可见区中的电磁辐射（VIS光）以及短波红外辐射区域（NIR光）。
根据在光学领域中通常使用的定义，UV-A光出于本申请的目的被看作特别地意指具有320到380nm的波长的光，VIS光被看作特别地意指具有380到780nm的波长的光，以及NIR光被看作特别地意指具有780到3000nm的波长的光。
背景技术
现代建筑物以高比例的玻璃表面而著名，出于美学原因和建筑原因两者并且也就内部的明亮和舒适而论这是高度期望的。近年来已经变得同样重要的是，被用于居住或者办公室目的和/或公众可出入的建筑物应该具有最高可能的能量效率。这意指在温带气候带（temperate climatic zones）中，在寒季中应该将尽可能少的能量用于加热目的并且在暖季中应该不需要或者仅仅需要少的内部的空气调节。然而，大面积的玻璃表面在实现这些目的中是起反作用的。
一方面，如果另外存在强烈的隔离，则在温暖的外部温度的情况下，玻璃表面导致内部的不期望的加热，因为它们对于电磁谱的VIS和NIR区域中的辐射是透明的。内部中的物体吸收允许通过的辐射并且由此被加热，其导致室温升高（温室效应）。
随着建筑物的能量效率的重要性增大，存在增长的对于直接布置在窗户表面上的控制通过窗户的能量流的涂层或者特殊装置的需求。就低的生产和操作成本以及低的空间要求而论，适合的涂层是有利的。特别地，存在对于能够以合适方式使通过窗户的能量流与特定时间点处占优势（prevailing）的条件（热、冷、高隔离、低隔离）匹配的涂层的需求。
现有技术公开了不可切换的涂层（层布置）和可切换的涂层两者，不可切换的涂层限制能量流，但是不能以可变的方式使其适应（adapt），可切换的涂层能够使能量流匹配于占优势的各种条件。在可切换的装置之中，可以在不自动地适应于环境条件的涂层与自动地适应于环境条件的涂层之间进行区别。具有后一种涂层的窗户也被称为智能窗户（智慧型的（smart）窗户）。
为了改善窗户的热隔离，多玻璃的（multiglazed）窗户单元（多窗格隔离玻璃，隔离的玻璃单元）已经被知道有一段时间了。此外现有技术公开了具有薄的金属或者金属氧化物层的窗户窗格的涂层。涂层可以以两种方式调节辐射能的流：一方面它减少玻璃对于光的透射率，另一方面它减少玻璃窗格（pane）的发射率（emissivity）。
如果仅仅通过当前的涂层技术控制辐射能的流，则可能不适应于变化的气候或者季节性的条件。例如，感兴趣的会是，在寒季中窗户对于入射阳光完全透明以便减少用于加热的能量消耗。相反地，在温暖的外部温度的情况下窗户的低发射率是不必要的或者不利的，因为上述温室效应因此增大。
因此存在对于其中辐射能的流可以与占优势的各种条件匹配的涂层的需求。特别地，存在对于能够自动地适应环境条件的涂层的需求。
现有技术公开了在施加电压时可以可逆地从透明状态切换到稍少透明（例如不透明或者基本上不透明）的状态的涂层。
这种涂层的示例是电致变色装置，其尤其在Seeboth等人的Solar EnergyMaterials & Solar Cells,2000,263-277中被提出。
虽然提到的涂层使得能够调整辐射能的流，但是它们具有如下的缺点，即它们必须被电气地控制。将电气部件（诸如，例如电源和控制装置）并入窗户中伴随有额外的窗户生产成本并且带来对这个类型的涂层的低耐久性和缺陷敏感的风险。此外，在很多情况下显著的构造努力是必需的以便实现窗户的电连接。
US2009/0015902和US2009/0167971公开了在两个偏振层之间具有切换层的层布置，其中切换层在第一温度时使入射光的偏振面旋转并且在第二温度时仅仅微不足道地或者一点也不使入射光的偏振面旋转。通过偏振层的偏振面的相对于彼此的永久旋转，因此可以实现与第二温度相比在第一温度处允许更多的入射光经过的层布置。两个依赖温度的状态下面分别被称为透明状态和黑暗状态。特别地，这些申请公开了其中使用扭曲向列单元（TN单元）的层布置。在该情况下，在透明状态和黑暗状态之间的切换是通过位于扭曲向列单元中的液晶介质的从清亮点（clearing point）以下的温度处的向列状态到清亮点以上的各向同性状态的相变来实现的。
在向列状态中，切换层的液晶介质通过可定义的扭曲角度使光的偏振面旋转。此外，偏振层的偏振面相对于彼此通过定义的角度被旋转，该定义的角度在切换操作期间保持不变。如果切换层的液晶介质使偏振光的偏振面旋转的角度对应于使偏振层的偏振面相对于彼此旋转的角度，则经过第一偏振层和切换层的光也可以经过第二偏振层。因此在切换层的液晶介质的向列状态出现时层布置的透明状态出现。因为在清亮点以下的温度处存在向列状态，所以相对来说较低温度处出现层布置的透明状态。
在各向同性状态中，切换层的液晶介质不使光的偏振面旋转，意味着后者不能经过其偏振面相对于彼此旋转的两个偏振层。因此在切换层的液晶介质的各向同性状态出现时层布置的黑暗状态出现。因为在清亮点以上的温度处存在各向同性状态，所以在相对于透明状态更高的温度处出现层布置的黑暗状态。
发明内容
结果得到本发明的研究现在已经示出了可以利用这个类型的层布置实现的对入射光的影响通常不能满足特别是在温带和温暖的气候区中出现的所有要求。
因此本发明的一个目的被认为是以使得对于控制热传输有效的特性被改善的方式设计开头提到的通用类型的层布置。
根据本发明，这个目的通过提供如下的层布置（1）来实现，该层布置（1）根据它的温度改变入射光的透射，其中该层布置具有第一偏振层（5a）、根据温度影响光的偏振特性的切换层（2）和第二偏振层（5b），由此第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）两者被布置为影响VIS区域和NIR区域两者中的偏振。
由于当前可用的并且可以以经济地合理的方式被采用的切换层和偏振层的稍微受限的特性，相当大比例的NIR光保持基本上非偏振的并且能够与切换层的状态无关地基本上不受阻碍地经过根据现有技术的层布置，并且相应地能够进入内部并且使内部加热。这种不使NIR光偏振的标准的偏振层已经被用在根据现有技术的层布置中，例如在US2009/0015902和US2009/0167971中。
根据本发明，已经发现额外影响NIR区域中的入射光的偏振使得能够显著改善对于控制通过层布置的热传输的可能性。偏振的NIR光然后可以以依赖温度的方式由切换层切换，该切换层仅仅能够影响偏振光，对非偏振光没有影响。
如果分离的偏振层被用于影响入射光的VIS区域和NIR区域，则这允许用于控制和影响可见光透射和热传输的能力大大增强。此外这可能引起在与具有类似的热量管理质量的现有技术偏振层相比时用于分离的便宜的偏振层的制造成本减少。
与主要影响入射光的VIS区域的已知偏振层的成本更高的和更少有效的变型相比时，通过影响透射光的NIR区域以及VIS区域中的偏振，可以利用更少努力和成本实现对热传输的大得多的影响。
此外，可以在VIS光透射的相同的减少时实现对热传输的更大影响。可替代地，可以在更少VIS光减少时实现相同的热传输减少，这对于内部中的个人舒适性可能是期望的。
根据本发明实施例，提供的是第一偏振层（5a）包括VIS区域影响偏振层（3a）和NIR区域影响偏振层（4a）。
可以与NIR区域中的偏振的独立的修改结合的VIS区域中的偏振的变化提供了针对许多不同位置和光条件来匹配和自定义层布置和对应的热传输特性。通过使用分别影响VIS区域中的偏振和NIR区域中的偏振的不同层，不同的偏振效果可以被用于不同的波长区域。不同的偏振效果引起偏振层的不同的偏振特性和性质，其允许有利的热传输控制可能性。
在第二偏振层（5b）包括VIS区域影响偏振层（3b）和NIR区域影响偏振层（4b）两者的情况下可以实现相同的结果。
可以通过其中第一偏振层（5a）包括VIS区域影响偏振层（3a）和NIR区域影响偏振层（4a）并且第二偏振层（5b）包括VIS区域影响偏振层（3b）和NIR区域影响偏振层（4b）的本发明实施例，增强影响大部分入射光的偏振的分离的层的好处。
VIS区域内的透射特性和NIR区域内的透射特性可以在从零透射到大约一半的入射光的透射的较宽范围中被影响。由于分离的层，偏振特性和对应的透射特性可以以最适合于入射光和热量的期望特性的方式被确定。
同样地，根据有创造性的想法的可替代实施例可想到的并且对于一些应用有利的是，第一偏振层（5a）和/或第二偏振层（5b）在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性。
在本发明的优选的实施例中，在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性的偏振层由具有不同折射率的多个层（7）制成。这种偏振层可以通过本领域中已知的方法被制备并且被公开在例如US5882774A中。
通过添加不同折射率的多个层，可以产生看上去单个的偏振层。单个偏振层的特性通过具有不同折射率的所述层的选择和组合以及尺寸和特性的选择被确定。
在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性的偏振层可以包括分散在提供优先取向（preferred orientation）的材料（8）中的二色性（dichroic）染料。
此外根据有创造性的想法的实施例提供的是，第一偏振层（5a）包括VIS区域影响偏振层（3a）和NIR区域影响偏振层（4a）并且第二偏振层（5b）在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性。
同样地，也可能的是，第一偏振层（5a）在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性，并且第二偏振层（5b）包括VIS区域影响偏振层（3b）和NIR区域影响偏振层（4b）。
对于那些实施例以及对于先前描述的实施例，第一和第二偏振层的优选的选择以及它们的相对于窗户涂层的外侧的对准(alignment)可以被适应于匹配最适合于使用位置处的寻常天气条件的热传输特性。
已经证实对于制造这种层布置有利的是，切换层（2）是扭曲向列液晶层。扭曲向列液晶层已经经受广泛研究和实验研究。它们可以通过使用成本有效的制造方法被大量生产。由于有许多不同液晶材料适合于制作和操作扭曲向列液晶层，可以实现具有多种多样的操作特性的较大种类的切换层。
关于入射光透射以及热传输的期望的显著的减少而言可想到的和有利的是，扭曲向列液晶层被布置为在第一最小值dΔn～0.5中在黑暗状态和透明状态之间进行切换，其中d是切换层内的扭曲向列单元的厚度并且Δn是光学双折射率。已经发现在具有约0.5的dΔn的第一最小值（即dΔn具有0.25到0.75之间的值，优选地0.35到0.65之间的值，更优选地0.4到0.6之间的值，最优选地0.45到0.55之间的值）中操作扭曲向列液晶层引起NIR区域中的透明状态中的透射的显著的减少，这增加由于至少一个偏振层引起的透射的对应减少和偏振的任何影响。
这种层布置适合于用在具有很多入射光的区域中，即使在扭曲向列液晶层处于透明状态中时也应该减少该入射光。
根据本发明的另一个实施例，提供的是，扭曲向列液晶层被布置为在具有dΔn>0.75、优选地>0.8、更优选地>0.85、最优选地>0.9的第二或者更高的最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换。
在透明状态中具有第二或者更高的最小值dΔn>0.75的扭曲向列液晶层没有显著地影响NIR区域中的入射光透射。因此，在扭曲向列液晶层在透明状态和黑暗状态之间进行切换的情况下存在NIR区域中的透射特性的较大变化。这个层布置优选地被用在其中期望在透明状态中具有尽可能多的光透射并且在扭曲向列液晶层的黑暗状态中尽可能地减少光和热传输的区域中。
同样地可想到的和有利的是，第一偏振层（5a）和/或第二偏振层（5b）包括额外的VIS区域影响偏振层（9a）和/或（9b）。
VIS区域影响偏振层和NIR区域影响偏振层可以被结合到影响VIS区域中和NIR区域中的偏振的单层。由于与额外的VIS区域影响偏振层结合，与没有额外的VIS区域影响偏振层相比，透明状态和黑暗状态之间的VIS区域中的透射的差异高得多。
根据本发明的优选实施例，提供的是，额外的VIS区域偏振层（9a）和/或（9b）是反射的偏振层。
根据本发明的可替代的优选实施例，额外的VIS区域偏振层（9a）和/或（9b）是吸收的偏振层。
根据本发明，上述的层布置可以被应用于玻璃窗格(6)，例如，窗户的玻璃窗格。
层布置优选地被用于依靠它的切换能力调节从外部到内部空间（例如建筑物）中的光和热的传输。
附图说明
下面更详细地说明一些示例性的实施例并且在附图中描绘该示例性的实施例，其中：
图1示出了通过根据本发明的层布置的图示的截面图，
图2示出了通过根据本发明的布置在玻璃板的表面上的层布置的图示的截面图，
图3示出了通过根据本发明的另一个实施例的布置在玻璃板的表面上的层布置的图示的截面图，
图4示出了通过根据本发明的又一个实施例的布置在玻璃板的表面上的层布置的图示的截面图，
图5示出了通过根据本发明的又一个实施例的布置在玻璃板的表面上的层布置的图示的截面图，
图6示出了具有理想的偏振器之间的透明状态中的根据本发明的切换层的透射特性的光谱测量的结果的图，其中扭曲向列液晶层被布置为在第一最小值dΔn～0.5中或者在第二或更高最小值dΔn>0.75中在黑暗状态和透明状态之间进行切换，
图7示出了具有如下的层布置的透射特性的光谱测量的结果的图，在该层布置中第一偏振层和第二偏振层均在一个层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性，并且切换层在具有dΔn～0.5的第一最小值中，
图8示出了具有根据图7的层布置的透射特性的光谱测量的结果的图，其中切换层在具有dΔn>0.75的第二最小值中，
图9示出了具有如下的层布置的透射特性的光谱测量的结果的图，在该层布置中在第一偏振层和第二偏振层中都存在额外的VIS区域影响偏振层，并且其中切换层在具有dΔn～0.5的第一最小值中，以及
图10示出了具有根据图9的层布置的透射特性的光谱测量的结果的图，其中切换层在具有dΔn>0.75的第二最小值中。
具体实施方式
图1到5图解表示地以及通过示例的方式示出了根据本发明的层布置（1）的可能的实施例。
图1和2中示出的层布置（1）具有根据温度影响光的偏振特性的切换层（2）。切换层（2）优选地包括在第一温度范围中形成向列相并且在第二温度范围中形成各向同性相的液晶介质。切换层（2）特别优选地是扭曲向列液晶单元。
层布置还包括两个VIS区域影响偏振层（3a）和（3b）以及两个NIR区域影响偏振层（4a）和（4b）。第一VIS区域影响偏振层（3a）和第一NIR区域影响偏振层（4a）构成第一偏振层（5a），并且第二VIS区域影响偏振层（3b）和第二NIR区域影响偏振层（4b）构成第二偏振层（5b）。
根据有创造性的想法的不同实施例，第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）也可以仅仅包括VIS区域影响偏振层（3a，3b）或者NIR区域影响偏振层（4a，4b）。
此外，本发明的还可能的实施例是，第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）可以包括一个或更多个VIS区域影响偏振层（3a，3b）以及一个或更多个NIR区域影响偏振层（4a，4b）的合适的组合。
图3到5中示出了具有偏振层（5a）和（5b）的不同配置的本发明的一些优选实施例。
经过切换层的光束的偏振特性以不同的方法根据温度被影响。根据切换层（2）的结构和成分，存在其中光的偏振特性被切换层（2）改变的第一较低温度范围，并且存在其中光的偏振特性仅仅稍微改变或一点也不改变的第二较高温度范围。
偏振层（5a）和（5b）被分别布置在切换层（2）的两侧中的每一侧，并且基本上仅仅透射具有预先指定的偏振的光并且反射（反射偏振层）或者吸收（能吸收的偏振层）具有不同偏振的光。根据优选实施例，两个偏振层（5a）和（5b）的偏振面相对于彼此被旋转通过特定角度，使得由第一偏振层（5a）预先指定的光的偏振面在第一温度处被切换层（2）旋转，并且因此光可以随后基本上不受阻碍地经过第二偏振层（5b）（透明状态），而切换层（2）在第二温度处不改变光的偏振面，并且因此光能够几乎不经过第二偏振层（5b）或完全不能经过它（不透明，即黑暗状态）。
根据优选实施例，存在于切换层中的液晶介质的液晶态（特别优选地，向列状态）在第一温度处存在。根据优选实施例，存在于切换层中的液晶介质的各向同性状态在第二温度处存在。
在图2中描绘的示例性的实施例中，层布置被布置在玻璃窗格（6）上。玻璃窗格（6）可以是覆盖建筑物或交通工具中的开口的单个玻璃窗格。然而，它也可以有利地是包括由隔离的玻璃窗格构成的多个玻璃窗格的玻璃窗格。层布置（1）在这种情况下被有利地布置在隔离的玻璃窗格的面向入射光的外部玻璃窗格的内侧，因为这个外部玻璃窗格与外部温度热接触并且在强烈的光入射和高外部温度的情况下，帮助两个偏振层（5a）和（5b）之间的切换层（2）的快速切换动作。如果层布置（1）被布置在面向内部的玻璃窗格上，则切换层（2）将根据内部温度关键性地影响入射光，使得依赖温度的遮蔽（shading）由内部温度而不由外部温度支配。在三个或更多个玻璃窗格的序列中，层布置（1）也可以被布置在内侧玻璃窗格上在面向或背离入射光的表面上。此外，出于本发明的目的可以用任何期望的其它透明支撑层（例如塑料层）代替玻璃层。
在图3中描绘的实施例中，第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）均由具有不同折射率的多个层（7）制成，得到两个层（5a）和（5b）的宽带偏振效果，影响入射光的VIS区域和NIR区域两者。这种偏振层在现有技术（例如US5882774A）中已知。
图4中示出的层布置包括第一偏振层（5a），该第一偏振层具有第一VIS区域影响偏振层（3a）和第一NIR区域影响偏振层（4a）。第二偏振层（5b）在一个层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性并且包括分散在提供优先取向的材料（8）中的二色性染料。
根据图5的层布置包括第一偏振层（5a），该第一偏振层具有第一VIS区域影响偏振层（3a）和第一NIR区域影响偏振层（4a）。与额外的VIS区域影响偏振层（9a）一起，这些构成第一偏振层（5a）。同样地，具有第二VIS区域影响偏振层（3b）和第二NIR区域影响偏振层（4b）的第二偏振层（5b）还包括额外的VIS区域影响偏振层（9b）。
来自图6的示意性测量结果澄清了，其中切换层（2）被布置为在具有dΔn～0.5的第一最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换的层布置（1）（如用实线（10）所示出的）与其中切换层（2）被布置为在具有dΔn>0.75的第二或更高最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换的层布置（1）（如虚线（11）所示出的）之间的透射特性的差异。两条线示出了理想的偏振器之间的装置的透明状态。在与在具有dΔn>0.75的第二或更高最小值中的透明状态相比时，在具有dΔn～0.5的第一最小值中的透明状态清楚地显示NIR区域中的更低透射。由于甚至在透明状态中NIR区域中的透射减少也较多，在具有dΔn～0.5的第一最小值中的切换层（2）的布置适合于用在具有高入射光光度（luminosity）以及对热传输减少的持续的需要的区域中。相反，其中切换层（2）被布置为在具有dΔn>0.75的第二或更高最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换的层布置（1）优选地被用在其中在透明状态和黑暗状态之间的能量传输的较大差异优于静态的强热传输减少的区域中。
图7和图8示出了第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）均由偏振层组成的层布置（1）的光谱透射测量的结果，该偏振层由具有不同折射率的多个层（7）制成。第一和第二偏振层（5a）和（5b）的这种配置示出在图3中。可以看出对于VIS区域而言，在如图7所示的第一最小值中以及在如图8所示的第二最小值中透明状态（12）和黑暗状态（13）之间的差异相当小。然而NIR区域示出了重要的效果：透明状态（12）和黑暗状态（13）之间的透射的差异在NIR区域中在第一最小值的情况下较小，如在图7中能够检验的，并且在如图8所示的切换层的第二最小值的情况下明显地较大。
如果额外的VIS区域影响偏振层（9a，9b）被添加到第一偏振层（5a）和第二偏振层（5b）两者，则显著地减少VIS区域中的透射。层布置的这种配置被示意性地示出在图5中。图9和图10中示出了对应的光谱测量，在图9中切换层（2）布置为在具有dΔn～0.5的第一最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换，并且在图10中切换层（2）被布置为在具有dΔn>0.75的第二或更高最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换。在两个情况中，透射在VIS区域和NIR区域中通常相对较低，但是与其中切换层（2）在第一最小值中操作的图9的情况相比，对于其中切换层（2）在第二最小值中操作的图10的情况而言在透明状态（12）和黑暗状态（13）之间存在更大透射差异。在图9和图10的两个层布置中，ITOS XP-38偏振器被用作VIS区域偏振层（9a，9b）。
Claims (15)
1.一种层布置(1)，根据它的温度改变入射光的透射，其中该层布置(1)具有第一偏振层(5a)、根据温度影响光的偏振特性的切换层(2)和第二偏振层(5b)，其特征在于，第一偏振层(5a)和第二偏振层(5b)两者被布置为影响VIS区域和NIR区域两者中的偏振，切换层(2)是扭曲向列液晶层，扭曲向列液晶层被布置为在dΔn>0.75μm的情况下在第二或者更高的最小值中在黑暗状态和透明状态之间进行切换，
其中d是所述扭曲向列液晶层的厚度并且Δn是所述扭曲向列液晶层的光学双折射率。
2.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于第一偏振层(5a)包括VIS区域影响偏振层(3a)和NIR区域影响偏振层(4a)。
3.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于第二偏振层(5b)包括VIS区域影响偏振层(3b)和NIR区域影响偏振层(4b)。
4.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于第一偏振层(5a)包括VIS区域影响偏振层(3a)和NIR区域影响偏振层(4a)，并且第二偏振层(5b)包括VIS区域影响偏振层(3b)和NIR区域影响偏振层(4b)。
5.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于第一偏振层(5a)和/或第二偏振层(5b)在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性。
6.根据权利要求5所述的层布置，其特征在于在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性的偏振层由具有不同折射率的多个层(7)制成。
7.根据权利要求5所述的层布置，其特征在于在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性的偏振层包括分散在提供优先取向的材料(8)中的二色性染料。
8.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于第一偏振层(5a)包括VIS区域影响偏振层(3a)和NIR区域影响偏振层(4a)，并且第二偏振层(5b)在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性。
9.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于第一偏振层(5a)在一个偏振层中结合VIS区域偏振特性和NIR区域偏振特性，并且第二偏振层(5b)包括VIS区域影响偏振层(3b)和NIR区域影响偏振层(4b)。
10.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于，所述dΔn>0.8μm。
11.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于，所述dΔn>0.85μm。
12.根据权利要求1所述的层布置，其特征在于，所述dΔn>0.9μm。
13.根据权利要求1到12中的任一个所述的层布置，其特征在于第一偏振层(5a)和/或第二偏振层(5b)包括额外的VIS区域影响偏振层(9a，9b)。
14.根据权利要求1到12中的任一个所述的层布置，其特征在于所述层布置被应用于玻璃窗格(6)。
15.根据权利要求1到14中的任一个所述的层布置的使用，用于调节来自外部的热量和光到内部空间中的传输。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11006502 | 2011-08-08 | ||
| EP11006502.6 | 2011-08-08 | ||
| US201161526783P | 2011-08-24 | 2011-08-24 | |
| US61/526,783 | 2011-08-24 | ||
| PCT/EP2012/002962 WO2013020629A1 (en) | 2011-08-08 | 2012-07-13 | Layer arrangement for the regulation of light transmission |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103718087A CN103718087A (zh) | 2014-04-09 |
| CN103718087B true CN103718087B (zh) | 2018-01-02 |
Family
ID=47667903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201280037666.3A Active CN103718087B (zh) | 2011-08-08 | 2012-07-13 | 用于调节光透射的层布置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10139658B2 (zh) |
| EP (1) | EP2742383B1 (zh) |
| JP (1) | JP6571934B2 (zh) |
| KR (1) | KR101905229B1 (zh) |
| CN (1) | CN103718087B (zh) |
| TW (1) | TWI585491B (zh) |
| WO (1) | WO2013020629A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102231178B1 (ko) * | 2013-10-17 | 2021-03-24 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 광 유입 조절 장치 |
| CN107548471B (zh) * | 2015-04-27 | 2021-07-02 | 默克专利股份有限公司 | 用于光学切换元件的光学切换层 |
| JP6665291B2 (ja) * | 2015-11-10 | 2020-03-13 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | ディスプレイデバイス及びディスプレイ制御方法 |
| KR102024754B1 (ko) * | 2016-06-24 | 2019-09-25 | 김정근 | 비대면 실외 인식 수단을 가지는 건축물용 도어 |
| EP3485327B1 (en) * | 2016-10-10 | 2021-11-24 | Gentex Corporation | Polarized window assembly |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101802679A (zh) * | 2007-07-11 | 2010-08-11 | 雷文布里克有限责任公司 | 热开关反射型光闸 |
| CN101881902A (zh) * | 2010-06-08 | 2010-11-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 振幅型光寻址液晶光阀装置及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6072549A (en) * | 1991-11-27 | 2000-06-06 | Reveo Inc | "Intelligent" glazing structures with additional control layers |
| US5882774A (en) | 1993-12-21 | 1999-03-16 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical film |
| US5686979A (en) | 1995-06-26 | 1997-11-11 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Optical panel capable of switching between reflective and transmissive states |
| JPH10133178A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-22 | Mitsubishi Electric Corp | 投写型液晶表示装置 |
| US6049419A (en) | 1998-01-13 | 2000-04-11 | 3M Innovative Properties Co | Multilayer infrared reflecting optical body |
| CN1179233C (zh) * | 1998-06-05 | 2004-12-08 | 瑞维欧股份有限公司 | 具有可电气转换模式工作的可光谱控制反射偏光器 |
| JP2003107476A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Nippon Oil Corp | 液晶表示素子 |
| US20050068629A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-31 | Primal Fernando | Adjustably opaque window |
| US20070218217A1 (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Primal Fernando | Adjustably opaque film for substantially smooth surface |
| US7973998B2 (en) | 2007-05-18 | 2011-07-05 | Serious Materials, Inc. | Temperature activated optical films |
| US8169685B2 (en) | 2007-12-20 | 2012-05-01 | Ravenbrick, Llc | Thermally switched absorptive window shutter |
| WO2011053853A2 (en) * | 2009-10-30 | 2011-05-05 | Ravenbrick Llc | Thermochromic filters and stopband filters for use with same |
-
2012
- 2012-07-13 CN CN201280037666.3A patent/CN103718087B/zh active Active
- 2012-07-13 JP JP2014524286A patent/JP6571934B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-07-13 WO PCT/EP2012/002962 patent/WO2013020629A1/en active Application Filing
- 2012-07-13 US US14/237,649 patent/US10139658B2/en active Active
- 2012-07-13 KR KR1020147005927A patent/KR101905229B1/ko active IP Right Grant
- 2012-07-13 EP EP12735469.4A patent/EP2742383B1/en active Active
- 2012-08-07 TW TW101128513A patent/TWI585491B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101802679A (zh) * | 2007-07-11 | 2010-08-11 | 雷文布里克有限责任公司 | 热开关反射型光闸 |
| CN101881902A (zh) * | 2010-06-08 | 2010-11-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 振幅型光寻址液晶光阀装置及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140218650A1 (en) | 2014-08-07 |
| US10139658B2 (en) | 2018-11-27 |
| WO2013020629A1 (en) | 2013-02-14 |
| JP6571934B2 (ja) | 2019-09-04 |
| TW201310121A (zh) | 2013-03-01 |
| JP2014523007A (ja) | 2014-09-08 |
| KR101905229B1 (ko) | 2018-10-05 |
| EP2742383B1 (en) | 2018-01-17 |
| TWI585491B (zh) | 2017-06-01 |
| EP2742383A1 (en) | 2014-06-18 |
| KR20140051393A (ko) | 2014-04-30 |
| CN103718087A (zh) | 2014-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103299018B (zh) | 用于光透射的调节的层排布 | |
| JP5558350B2 (ja) | 温度応答切換式反射型光シャッタ | |
| KR101879889B1 (ko) | 액정 매질을 포함하는 스위치 소자 | |
| JP5485170B2 (ja) | 温度応答切換式吸収型窓シャッタ | |
| US10247936B2 (en) | Thermally switched optical filter incorporating a guest-host architecture | |
| CN103718087B (zh) | 用于调节光透射的层布置 | |
| TWI534251B (zh) | 包含液晶介質之光學轉換元件 | |
| TWI619971B (zh) | 用於調節能量路徑之裝置 | |
| KR101831467B1 (ko) | 액정 매질을 포함하는 광학 스위치 소자 | |
| Taheri et al. | Guest-host liquid crystal devices for adaptive window application | |
| Ogiwara et al. | STUDY FOR BASIS OF THERMAL OPERATED SMART WINDOWS USING TEMPERATURE DEPENDENT CHOLESTERIC LIQUID CRYSTALS | |
| GB2488765A (en) | Layer arrangement for the regulation of light transmission |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |