具有集成的照明、传感器和电子设备的层合聚合物的制作方法

专利名称：具有集成的照明、传感器和电子设备的层合聚合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及层合聚合物，其由至少两个透明聚合物层组成，所述透明聚合物层被透明非玻璃中间层或者空气空腔分离，其中在透明非玻璃中间层或者空气空腔中包含固态照明、传感器、能量产生和存储设备以及其它电子设备。
背景技术：
在固态照明、传感器、能量产生和存储设备以及其它电子设备领域中获得的发展，在这些领域中已经导致了具有减少的痕迹和新颖特征的产品的出现。对于将这些发展引入对于建筑、汽车和其它应用而言具有吸引力的结构中始终存在兴趣。
本发明的目的是在层合聚合物中使用非玻璃中间层和/或空气空腔，以包含固态照明、传感器、能量产生或者存储设备和其它电子设备，以便提高层合聚合物的功能和美观性。

发明内容
本发明提供层合聚合物，其由至少两个透明聚合物层组成，其中邻近的透明聚合物层由透明固体非玻璃中间层或者空气空腔分离，其中至少一个透明非玻璃中间层或者空气空腔包含由至少一个选自以下的元件组成的装置固态照明元件、热传感器、光传感器、压力传感器、薄膜电容传感器、光电池、薄膜电池、液晶显示器薄膜、悬浮粒子装置薄膜和透明电导体。
发明详述本发明涉及层合聚合物，其由透明聚合物层组成，该透明聚合物层由透明固体非玻璃中间层或者气隙分离，本发明还涉及透明固体非玻璃中间层或者空气空腔在层合聚合物的透明聚合物层之间的应用，用以集成各种各样的功能，从而增强层合聚合物的功能和美观性。层合聚合物由至少两个透明聚合物层组成，其中邻近的透明聚合物层由透明固体非玻璃中间层或者空气空腔分离。本发明的一个实施方案是层合聚合物，其由两个透明聚合物层组成，所述透明聚合物层由透明固体非玻璃中间层分离。
层合聚合物起到基质的作用，其允许数字和薄膜技术被集成到透明固体非玻璃中间层中或者旁边，或者集成到空气空腔中。这允许透明固体非玻璃中间层实现两种可能的目的，即为层合聚合物提供机械强度，以及作为为层合聚合物增加附加功能的装置的基质。相似地，其允许空气空腔实现两种目的，即热绝缘体，以及作为为层合聚合物增加附加功能的装置的基质。在此使用的“透明”，当与透明聚合物层或者透明固体非玻璃中间层结合使用时，指透射光而不产生可观的散射的聚合物层或者固体非玻璃中间层，以及半透明的、即部分地透射光的聚合物层或者固体非玻璃中间层。透明聚合物层或者透明固体非玻璃中间层所要求的透过率通常由如何使用所述层压制品来决定。如果应用要求尽可能完全透明的层压制品，例如用作窗户，所述透明聚合物层和透明固体非玻璃中间层应该透射光线，而没有可观的散射。对于其它应用，部分地透射光的透明聚合物层和透明固体非玻璃中间层可能是十分适合的。
本发明规定至少一个透明固体非玻璃中间层或者空气空腔包含由至少一个选自以下的元件组成的装置固态照明元件、热传感器、光传感器、压力传感器、薄膜电容传感器、光电池、薄膜电池、液晶显示器薄膜、悬浮粒子装置薄膜和透明电导体。当使用透明固体非玻璃中间层时，所述中间层可以被穿孔，以提供供所述装置的元件使用的空间。当光源沿着透明固体非玻璃中间层的边缘放置时，这类穿孔还可以作为光散射中心。可选择地，所述装置的元件可以邻近于透明固体非玻璃中间层。优选作为透明固体非玻璃中间层的是ButacitePVB(聚乙烯醇缩丁醛)中间层，其可得自E.I.Du Pont de Nemours andCompany，Wilmington，DE。透明电导体例如铟锡氧化物可以被直接沉积到透明聚合物上。
固态照明元件可以是发光二极管(LED)、即由p-n结组成的光电装置的形式，其响应通过二极管的正向电流而发光(紫外线、可见光或者红外辐射)。LED使用无机材料生产。固态照明元件还可以是有机发光二极管(OLED)的形式。OLED可以是聚合物发光二极管(PLED)或者小分子有机发光二极管(SMOLED)。透明电导体可用于提供用于将激活电压施加到单个LED或者OLED上的手段。铟锡氧化物是优选的透明电导体。光源还可以是电致发光(EL)薄膜的形式。当光源沿着透明固体非玻璃中间层的边缘放置时，其可用于增强在透明固体非玻璃中间层上印刷的图像。用于控制固态照明元件的微处理器芯片可以作为包含在至少一个透明固体非玻璃中间层或者空气空腔中的所述装置的部分提供，或者可以在外面提供到层合聚合物上。可以对微处理器芯片编程，以使固体照明元件显示图像序列。图像可以是图示的或者美学的显示或者文字的形式。运动检测器可用于检测运动和因此改变图像。例如，当薄膜电容传感器被制成装置部分时，物体例如手的运动可以改变显示。可选择地，压力传感器可以检测施加到层合聚合物表面的压力，并且在显示中提供变化。在其中不存在固态照明元件或者其中固态照明元件没有被激活的层压聚合物的部分上，层压聚合物保持透明。其中固态照明元件被激活的层合聚合物的部分显示图像和信息，例如温度、时间、股票价格等等以及可编程序的本文和消息。
当聚合物层足够薄时，层合聚合物将是柔性的，并且可以适应各种形状和形式。当希望弯曲的或者其它非平面显示时，这类柔性层合聚合物是特别有用的。根据挠度，柔性层合聚合物可能需要附着于具有希望的形状的载体上。可选择地，柔性层合聚合物可以被包含在玻璃载体中。当OLED被用作光源时，玻璃容器还为OLED提供了水分和氧气阻隔层，因此提高了OLED寿命。
当聚合物厚度提高并且层合聚合物的机械强度提高时，层合聚合物适合于各种形状和形式。
当聚合物层是足够厚的，从而为层合聚合物结构提供机械强度和稳定性时，层合聚合物可以作为外部或者内部窗户，作为外部或者内部墙壁或者表面，或者作为显示面。
可以被引入透明非玻璃中间层的另一种装置是将以光的形式从太阳或者其它光源接收的能量转化为电能的装置，所述电能可以被储存在电池中并且用于驱动LED、OLED、电致发光薄膜、液晶显示器薄膜、电产色悬浮粒子装置薄膜等等。例如，所述装置可以由薄膜光致电压面板、可再充电的薄膜锂电池和在各种元件之间导电的透明铟锡氧化物薄膜组成。可选择地，所述电池可用于驱动另一个不在窗户内的装置。增加用于控制照明的微处理器，贮存在电池中的能量可用于在不同的天色时在窗户中提供不同类型的显示。例如，所述显示可以在白天提供信息、广告等等；在晚上提供照明；其可以充当夜间照明灯。因为锂电池是不透明的，并且典型的价格合理的光电池是不透明的，这些元件被集中在透明非玻璃中间层的一部分区域中。由薄膜光致电压面板和可再充电的薄膜锂电池组成的装置还可以用于其它层合聚合物的实施方案。
本发明的由被透明固体非玻璃中间层分离的两个透明聚合物层组成的层合聚合物实施方案，即聚合物-中间层-聚合物，或者由三个透明聚合物层和两个透明固体非玻璃中间层组成的层合聚合物实施方案，即聚合物-中间层-聚合物-中间层-聚合物，特别可用于照明或者显示，并且特别是用于提供用于这些应用的柔性的层合聚合物。透明固体非玻璃中间层可以用在透明固体非玻璃中间层中的LED或者OLED照明或者由定位在透明固体非玻璃中间层的边缘的LED或者OLED照明。由三个透明聚合物层和两个透明固体非玻璃中间层组成的层合聚合物，其中每个透明固体非玻璃中间层包含一个照明装置，与由被透明固体非玻璃中间层分隔的两个透明聚合物层组成的层合聚合物相比，提供了甚至更多种类的照明方案。在层合聚合物内具有两个照明装置，可以获得不同的照明组合。
实施例该实施例说明使用本发明柔性层合聚合物作为光源。含有PLED照明装置的柔性层合聚合物以如下的方式制造。用作为装置的阳极的铟锡氧化物(ITO)薄膜部分地涂布聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)片材的柔性基材。在空气中，在1,000rpm下，将聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)混合物、CH8000(可购自Bayer AG，德国)旋转涂布到ITO-涂覆的PET上80秒。将得到的薄膜在加热板上在120℃下干燥1分钟，然后在真空下在90℃下过夜。将黄色发光剂PDY132溶液(可作为预先配制的溶液购自Covion Organic Semiconductors，GmbH，Frankfurt，德国)在PEDOT薄膜上在330rpm下旋转涂布30秒，然后在1000rpm下20秒。在阴极和阳极必须与电源接触的区域中除去PEDOT和PDY132。将低功函数金属，Ca，蒸气沉积在PEDOT和PDY132的薄膜上，达到10到30纳米厚度。将铝层蒸气沉积在Ca层之上，达到300纳米的厚度，形成完整的阴极。在所述装置上覆盖UV-可固化环氧树脂层，但是不覆盖电极接触区域。将一块聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)片材置于环氧树脂上，并且用紫外线固化所述环氧树脂。当电池被连接到电极时，整个装置发出黄色光。
权利要求
1.一种层合聚合物，其由至少两个透明聚合物层组成，其中邻近的透明聚合物层由透明固体非玻璃中间层或者空气空腔分离，其中至少一个所述透明非玻璃中间层或者所述空气空腔包含由至少一个选自以下的元件组成的装置固态照明元件、热传感器、光传感器、压力传感器、薄膜电容传感器、光电池、薄膜电池、液晶显示器薄膜、悬浮粒子装置薄膜和透明电导体。
2.权利要求1的层合聚合物，其由两个被透明固体非玻璃中间层分离的透明聚合物层组成。
3.权利要求1或者2的层合聚合物，其中所述装置包括固态照明元件。
4.权利要求3的层合聚合物，其中所述固态照明元件是至少一种发光二极管的形式。
5.权利要求3的层合聚合物，其中所述固态照明元件是至少一种有机发光二极管的形式。
6.权利要求3的层合聚合物，其中所述固态照明元件是电致发光薄膜的形式。
7.权利要求3的层合聚合物，其中所述装置还包括透明电导体，以便提供将激活电压施加到所述固态照明元件上的手段。
8.权利要求7的层合聚合物，其中所述透明电导体是铟锡氧化物薄膜。
9.权利要求7的层合聚合物，其中所述装置还包括微处理器芯片，其被编程以控制所述固态照明元件并且使所述固态照明元件显示一系列图像。
10.权利要求9的层合聚合物，其中所述微处理器芯片被编程，以使所述固态照明元件显示文字。
11.权利要求7的层合聚合物，其中在所述层合聚合物外部提供微处理器芯片，其被编程以控制所述固态照明元件，使所述固态照明元件显示一系列图像。
12.权利要求11的层合聚合物，其中所述微处理器芯片被编程，以使所述固态照明元件显示文字。
13.权利要求3的层合聚合物，其中层合聚合物是柔性的并且可以适应各种形状和形式。
14.权利要求13的层合聚合物，其中所述固态照明元件是至少一种发光二极管的形式。
15.权利要求13的层合聚合物，其中所述固态照明元件是至少一种有机发光二极管的形式。
全文摘要
本发明涉及作为固态照明、传感器、能量产生和存储设备以及其它电子设备的基质的层合聚合物，所述设备被包含在该层合聚合物的透明非玻璃中间层或者空气空腔内。
文档编号E06B9/24GK1703564SQ03818999
公开日2005年11月30日 申请日期2003年8月6日 优先权日2002年8月6日
发明者T·C·奥布里恩, M·B·奥雷干, C·W·哈亚斯 申请人:纳幕尔杜邦公司