用于可切换窗的故障安全机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有有源矩阵的光学装置，其中有源矩阵包括聚合物分散液晶、宾主液晶、悬浮粒子和/或聚合物稳定胆留相液晶，有源矩阵具有高透射模式和低透射模式，其中在高透射模式中，至少40 %的入射光透射穿过光学装置，而在低透射模式中，少于40 %的入射光透射穿过光学装置，其中有源矩阵可在高透射模式和低透射模式之间切换，反之亦然。
【背景技术】
[0002]已知具有可切换窗的形式的这样的光学装置。
[0003]可切换窗或智能窗在现有技术中是公知的。一个类别的可切换窗是电控制的可切换窗。电控制的可切换窗需要电流或电压来改变其透射模式。本发明不涉及电致变色的可切换窗。
[0004]电致变色的可切换窗由多层叠层组成，其中使用电场可以使离子从一层移动到另一层。两层中的至少一层具有电致变色的性质，即通过还原或氧化改变其吸收性质。通过改变电压，可以控制还原状态或氧化状态，并且可以改变窗的透射率。
[0005]常规的电可切换窗不符合安全标准。例如，在文献DE102011015950中，公开了一种基于聚合物分散液晶技术的可切换窗，当未被供电时，该可切换窗退回到其散射(低透射)模式。遇到使电网中断因而使此窗的电力系统中断的火灾时，由于透过窗的能见度低，逃出建筑物是困难的。这不是安全的状况。
[0006]基于并入了偏光器片的液晶和可选染色液晶的另一个可切换窗在DE3330305中给出。此系统当不施加电压时处于其低透射模式，并且通过施加AC(交流)电压可以进入其高透射模式。而此系统也不是故障安全的:如果电压故障，则该系统退回其低透射模式。
[0007]在US2012318466中，公开了一种基于悬浮粒子技术的可切换窗，当未被供电时，该可切换窗退回其低透射模式。
[0008]为了构建安全的电可切换窗，可以设计本身即为故障安全的系统。例如，DE3330305中的系统可以通过改变装置中的材料以具有所谓的“垂直取向”(VA)液晶模式来被重新设计为故障安全系统。对液晶而言，这需要不同的液晶材料和不同的取向膜。然而，改变材料将限制构建该装置的选择。这导致设计自由度降低并可能导致装置更昂贵。
【发明内容】
[0009]本发明的一个目的在于创造一种满足高安全性要求且设计自由度高的光学装置。
[0010]此目的通过以下装置来实现:一种光学装置，具有有源矩阵，其中所述有源矩阵包括聚合物分散液晶、宾主液晶、悬浮粒子和/或聚合物稳定胆留相液晶，有源矩阵具有高透射模式和低透射模式，其中在高透射模式中，至少40%的入射光透射穿过光学装置，而在低透射模式中，少于40%的入射光透射穿过光学装置，其中有源矩阵可在高透射模式和低透射模式之间切换，反之亦然，在施加连续电压的情况下有源矩阵处于高透射模式，而在没有电压的情况下，有源矩阵处于低透射模式，其中所供给的用于高透射模式的施加电压由电网提供，其中所述光学装置还包含故障安全(fail-safe)机构，所述故障安全机构能够在没有电网供电的情况下使有源矩阵从低透射模式切换至高透射模式。
[0011]由于只有通过施加电压才能使光学装置处于高透射模式这一事实，设计这样的可切换光学装置的自由度更高。故障安全机构向光学装置供电，允许光学装置在电网供电故障的情况下转换成其高透射模式。这消除了使用本身具有该故障安全机构的材料或设计的需要并因而允许在需要故障安全模式的地方使用多得多的电可切换光学装置类型。
[0012]本发明中的术语“透射”意指特定波长的入射光(电磁辐射)(此处为390nm到790nm范围内的可见光谱中的光)的部分穿过有源矩阵并因而穿过光学装置。在高透射模式中至少40%、更优选为至少50%、而最优选为至少60%的入射光(此处同样为可见光谱中的光)穿过有源矩阵而少于60%的入射光被散射、反射或吸收。在低透射模式中，少于40%、更优选为少于30%、而最优选为少于10%的入射光(可见光谱)穿过有源矩阵(并因而穿过光学装置)而至少60%的入射光被散射、反射或吸收。
[0013]术语“有源矩阵具有高透射模式和低透射模式”意指能以发生高透射或低透射的方式改变有源矩阵。利用液晶，有源矩阵可以按照可以发生高透射且在一种取向下导致低透射的方式来取向。应理解，依据液晶的取向，可以具有多个透射级。高透射和低透射只是提及的(末端)点。
[0014]悬浮粒子窗意指悬浮在液体中并且层压在玻璃板或塑料板上或者层压在玻璃板或塑料板之间的纳米级的杆状粒子的薄膜压层。在不施加电压的情况下，粒子随机定向，因而阻挡并吸收光。在施加电压之后，粒子垂直于压层的平面地定向，因而允许光通过。
[0015]优选地，当电网和光学装置之间的连接被不合期望地中断而电网不向光学装置供电时，故障安全机构启动故障安全模式。
[0016]电网被定义为从主电源向需要电的装置传递电力的互连网路。所述电网优选为连接到光学装置且在除了故障安全模式(例如在紧急情况下)以外的所有情况下向光学装置供电的标准供电系统。在本发明中，电池不是电网。
[0017]优选地，在施加直流(DC)电压(可选地可转换为交流(AC)电压)的情况下，故障安全机构能够使有源矩阵从低透射模式切换至高透射模式。优选地，功率逆变器(电)连接在故障安全机构和光学装置之间，将直流电压转换为交流电压。
[0018]如果当电网连接中断时光学装置处于高透射模式，则故障安全机构也可以优选通过由直流电压(可以可选地通过功率逆变器转换为交流电压)向光学装置供电来保持高透射模式。
[0019]优选地，在故障安全模式下，通过至少一个电池向光学装置供应电压。从安全性角度而言，电力故障期间高透射模式只需要持续有限的时间。此时间应该是至少10分钟。由于使用电池，供电至少10分钟是可行的，能够符合安全性要求。由于使用至少一个电池，故障安全模式变得独立于电网，因而如果电网被外部因素所破坏，故障安全模式不受影响。
[0020]优选地，故障安全机构包含控制器，该控制器用于在电网不供应电压的情况下启动故障安全模式。优选地，在故障安全模式下由至少一个能量储存装置经由控制器向光学装置施加电压。此至少一个能量储存装置优选为至少一个电池。此控制器检测电网，其中在电网和光学装置之间没有连接(电网不供给电压)的情况下，控制器启动故障安全模式。由于此故障安全机构，光学装置在没有电网供应电压的情况下也是透明的。在例如火灾的情况下，到电网的连接可能被破坏，控制器将记录此事实并启动故障安全模式。故障安全模式向光学装置施加电压(优选施加到控制并切换光学装置的控制器)，其中光学装置转换成高透射模式(与光学装置之前的模式无关)。因而，在没有来自电网的电压的情况下，故障安全机构确保光可以穿过光学装置(因而实现无障碍的视野)。如果光学装置例如是可切换窗，这样的故障安全机构将窗维持在高透射模式(与电网无关)。因而，人们可以在透过可切换窗照射进来的光的帮助下离开建筑物。
[0021]在优选的实施例中，至少1至20个、更优选2至5个电池用于故障安全模式。用于故障安全模式的电池的数量取决于电池的种类和光学装置本身。如果光学装置是可切换窗，则按照没有电网电压的情况下在窗切换到低透射模式之前使窗在高透射模式下保持至少30分钟的方式来选择所需的电池数量。此时间范围一般足够用于在发生紧急情况时逃出建筑物。
[0022]优选至少一个能量储存装置(优选至少一个电池)位于光学装置的框架中。优选至少一个电池具有热保护。在此优选实施例中，对于看到光学装置的人而言，至少一个电池是不可见的。另外，至少一个电池在光学装置的框架内可以容易地与热、水