专利名称：可透射电光学元件和设置可透射电光学元件的玻璃装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的可无级电调节的可透射电光学元件，并且涉及一种按照权利要求15至19之一的前序部分所述的装备有这种元件的用于窗、门、隔墙、建筑物正面和类似物的玻璃装置。
在显示器领域内已经知道呈所谓TN(扭曲向列型)单元或者STN(超扭曲向列型)单元形式的可无级电调节的可透射光元件。在这种使用了液晶层的单元或元件中，光偏振器层安置在对应的基板介质的外侧面上或者自身的基板上。在外面设置有偏振器的单元的缺点是，在这种单元或元件中，不能保护偏振器免受机械的和物理的影响。如果使用具有自己的基板介质的光偏振器，则会使整个可调节的单元成本更高。偏振器对机械影响和对紫外线照射很敏感，并且是一个主要的成本因素，所以所提到的缺点是不能被接受的。
对于透光性应当可变的玻璃装置，目前使用电镀铬的玻璃，它们的色调明暗以颜料基于电流而变色为基础。但这种电镀铬的玻璃在变暗时会变色，由此导致颜色失真的透光。此外，它们需要较多的时间来实现色调明暗的变化。此外，目前可得到的系统在透光方面不能无级地变化，它们只可按一定的开关级来控制。为了实现开关过程必须有电荷迁移，因此，这种元件中所必需的透明的电极的导电性具有很重要的地位。在此，导电能力对于温度的依赖性会使元件的色彩不同。这在大多数情况下是不希望的。
本发明的任务是，提供一种可无级电调节的可透射电光学元件，其中光偏振器被保护不受外界影响，并且该电光学元件可低成本地制造。此外，提供一种用于窗、门、隔墙、建筑物正面和类似物的玻璃装置，它在使用这种可无级电调节的可透射电光学元件的情况下可以低成本地制造。
为了解决该任务，在这种可无级电调节的可透射电光学元件中设置了在权利要求1中给出的特征，在装备有这种元件的用于窗、门、隔墙、建筑物正面和类似物的玻璃装置中设置了在权利要求15或16或17或18或19中给出的特征。
通过本发明的措施，提供了一种可无级电调节的可透射电光学元件，在这种元件中，由于系统部件减少，可通过紧凑的结构形式达到成本的降低。作为涂层敷设上的光偏振器由于安置在内部而被保护不受机械的和物理的影响，其中，由基板介质引起的对紫外光的几乎完全吸收考虑了偏振器对紫外线的敏感性。向内安置的光偏振器层能够以成本较低的方法敷设上并且比较简单地被包在一个可开关的元件内。通过此可大大降低可开关单元的整个费用。由于使光偏振的涂层具有承担液晶取向层功能的能力，在有些情况下可以取消敷设附加的取向层。
通过使用偏振玻璃作为基板介质，同样可以简化单元结构，这使得成本降低。这些偏振玻璃对紫外线完全不敏感。它们的功能以掺有杂质的玻璃中根据振动方向而不同的光谱吸收为基础。
与迄今所知道的以TN单元或者STN单元为基础的电光学元件的结构相比，通过按照本发明在单元内部或者单元外部进行液晶偏振或者通过使用玻璃偏振器，可以在成本方面获得巨大优点。如果液晶偏振器层还被附加用作被包围在单元内的“扭曲向列”液晶或者“超扭曲向列”液晶的取向层，在需要的情况下也可以取消电光学元件内部的、否则必须的取向层。这同样大大降低了制造费用。
在使用以具有液晶特性的颜料的混合物为基础的光偏振器的情况下，可以通过所含颜料的混合比有目的地影响光谱透射或者光谱吸收。这样，不仅可以在颜料相应混合的情况下达到均匀的吸收，而且可以在有效射线范围上调定不同光谱的吸收。目前已经知道了感胶离子液晶偏振器悬浮液，它们通过特殊的涂层方法涂覆到基板介质上。这种偏振器可以低成本地制造。
在相应的玻璃装置中，通过本发明措施，在使用来自显示器领域的技术的情况下可以达到该玻璃装置可无级地调节明暗色调或者说变暗，并且，它的各个明暗阶段可以在很短时间内改变或者说有目的地调定。在此，光偏振器层以受保护的方式，或者安置在所述可无级电调节的可透射电光学元件的内部，或者相应于建筑物外貌上的必要性分别安置在该玻璃装置的一块玻璃的内侧面上，或者还可以以偏振玻璃的形式被用作基板介质或用作封闭镶嵌玻璃。
从权利要求2至14之一个或者多个所述的特征中可以获知该可无级电调节的可透射电光学元件以及装备有该元件的玻璃装置的有利构造。
从下面的说明中可以获知本发明的其他细节，在下面的说明中借助在附图中示出的实施例来详细说明和介绍本发明。图中示出
图1 按照本发明第一实施例的一个可无级电调节的可透射电光学元件的构造的局部立体图，例如是一个带有内置的光偏振器层和附加的取向层的扭曲向列型单元，图2 按照本发明第二实施例的电光学元件的与图1相应的视图，例如是一个带有内置的光偏振器层但不带附加的取向层的扭曲向列型单元，图3 按照本发明第三实施例的电光学元件的与图1相应的视图，例如是一个不带内部偏振器但带有取向层的扭曲向列型单元，
图4 用于例如窗户的隔离镶嵌玻璃装置形式的玻璃装置，具有按照图1或图2所示第一或者第二实施例的可透射电光学元件，图5 使用了按照图3所示本发明第三实施例的可透射电光学元件的玻璃装置的一个与图4相应的视图，图6 使用了按照本发明第四实施例的可透射电光学元件的玻璃装置的一个与图4相应的视图，其中，该玻璃装置的外玻璃同时是该电光学元件的基板介质。
在图1中以示意图表示可无级电调节的可透射电光学元件10的结构，该电光学元件在中间具有一个液晶层30，该液晶层带有未详细示出的间隔装置(所谓的Spacer)，在两侧被一个取向层29或者31覆盖。在取向层29或者31的上面有一个绝缘体28或32，该绝缘体被一个透明的电极27或者33覆盖。在两个透明的电极27以及33上背离液晶层30地安置了一个基板介质26或34，该基板介质或者呈玻璃基板形式、或者呈薄膜基板形式。就这方面而言，该电光学元件10的结构大致与TN单元或者STN单元相同。但在示出的实施例中，在绝缘体28或32和取向层29或31之间设置了一个光偏振器层25或者35。这些光偏振器层25和35用来使入射的光在进入液晶层30之前偏振，在液晶层中，光向量旋转90°或者270°并且可以穿过分别对应的另外的偏振器35或者25(根据光入射的侧面而定)。两个光偏振器相应于单元类型在它们的偏振方向上相互偏转一定角度。两个透明的电极27和33通过一个电压来控制，由此，液晶层30的液晶位于一个特性可改变的电场内。如果在两个透明的电极27和33之间施加一定强度的电场，液晶就失去了使光向量扭转的能力，使得光不能穿过出口侧的偏振器25或者35。采用这种方式，可透射电光学元件10可以被连续不断地或者说无级地开关调节、从而变化色调明暗。不言而喻，根据两个偏振器25和35的偏振方向，该装置也可以反过来，也就是说，通过在透明的电极25和35之间施加一个电场，该可透射电光学元件10才可透过光。透明的电极25和35例如用ITO(铟-氧化锡)制造，绝缘体28、32例如用SiO2制造。
图2所示的可透射电光学元件10′基本上与图1所示的可透射电光学元件10在结构上相似，在这方面不需要再次详细介绍。在这个实施例中，可透射电光学元件10′没有独立的取向层29和31，因为它们的功能由相应的光偏振器层25′或者35′来承担。
光偏振器层25或者35(图1)以及设置有取向层性能的光偏振器层25′或者35′(图2)都通过化学处理而不溶于水和液晶层30的液晶填料。
在上面介绍的两个实施例中重要的是，光偏振器层25、35或者25′、35′向可透射电光学元件10或者10′内部安置，这样可以保护对紫外线敏感和对机械作用敏感的光偏振器层不受外界影响。
图3示出了作为可透射电光学元件10″的一个TN单元的一般结构，它具有取向层29和31，但没有内部偏振器。
图4示出了图1和图2所示的可无级电调节的可透射电光学元件10或者10′在一个玻璃装置中的应用示例，该玻璃装置呈隔离镶嵌玻璃装置11的形式，安置在其外玻璃12和其借助于一个间隔装置13与该外玻璃隔开距离的内玻璃14之间。外玻璃12、间隔装置13和内玻璃14之间的连接以通常的防渗透方式借助一个密封件15实现。
外玻璃12与内玻璃14之间的内腔16在这里以对称的方式(或者也可以以不对称的方式)装备有可无级电调节的可透射电光学元件10或者10′，其中，元件10、10′具有与玻璃12和14大致相同的平面延伸尺寸，例如被保持在间隔装置13的一个槽内18。
在图5示出的隔离镶嵌玻璃装置11′的实施例中，一个按照图3所示的可无级电调节的可透射电光学元件10″被保持在中间或者非中间，该元件在这方面与图4所示实施例不同在那里光偏振器层25和35安置在元件10内部，在这里，光偏振器层25″和35″安置在外玻璃12的内侧面36上或者电光学元件10的向内指向的外侧面37上。光偏振器层25″和35″在这里作为平面涂层或者作为薄膜直接敷设在外玻璃12的内侧面36上和直接敷设在电光学元件10″的向内指向的外侧面37上。在这个实施例中，可透射电光学元件10″可以带有绝缘体28、32，或者也可以没有绝缘体28、32。
在图6示出的隔离镶嵌玻璃装置11″的实施例中，隔离镶嵌玻璃装置的一块玻璃例如外玻璃12承担一个基板介质的任务。在这里，可透射电光学元件10，10′的总体结构在原理上与图1或图2或者可能还与图3所示相当。
虽然结合一个隔离镶嵌玻璃装置11介绍了在图4、5和6中示出的玻璃装置，但是不言而喻，这种玻璃装置也可独立地以单层玻璃装置或者多层玻璃装置不仅用于窗户，而且可以用于门、内隔墙、外面正墙、汽车风挡玻璃、显示器和类似物。
可导电的透明的电极27、33可以这样结构，使得产生在大小和形状上可变化的单个像点。在这里，这些单个结构点设置有相应的滤色片并且设置有结构元素(像素)的无源驱动装置或者有源矩阵驱动装置。
液晶层30可以由向列液晶或者由胆甾醇液晶或者由所谓的宾主(Guest-Host)液晶或者由双稳态液晶制成。在液晶层30内可以安置间隔装置(spacer)，它们保证基板介质26、34之间具有确定的间距。
此外，光偏振器层25、35可以作为薄膜或者作为偏振玻璃或者以液晶偏振器的形式实施。
基板介质26、34可以在边缘上相互连接并且密封地包围液晶层30。此外，基板介质26、34可以作为偏振玻璃实施。
权利要求
1.可无级电调节的可透射的电光学元件(10)，特别是用于玻璃装置(11)，该玻璃装置用于窗户、门、隔墙、建筑物正面、显示器和类似物，该元件具有一个液晶层(30)，在该液晶层的两侧各安置了一个透明的电极(27，33)，并且，具有各一个基板介质(26，34)，其特征为，在元件(10)的内部间接或者直接与该液晶层(30)相邻地最好在两侧各设置一个光偏振器层(25，35)。
2.按照权利要求1所述的元件，其特征为，该光偏振器层(25，35)通过化学处理而不溶于水和液晶填料。
3.按照权利要求1或2所述的元件，其特征为，直接与该液晶层(30)邻接地在该液晶层两侧都安置一个取向层(29，31)。
4.按照权利要求1或2所述的元件，其特征为，光偏振器层(25，35)设置有取向性能。
5.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，在液晶层(30)和透明的电极(27，33)之间，在这些电极上安置一个绝缘层(28，32)。
6.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，基板介质(26，34)是一个玻璃板或一个薄膜。
7.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，光偏振器层(25″，35″)作为薄膜或者作为偏振玻璃或者作为液晶偏振器实施。
8.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，基板介质(26，34)作为偏振玻璃实施。
9.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，在液晶层(30)内安置有间隔装置，它们保证基板介质(26，34)之间具有确定的间距。
10.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，基板介质(26，34)在边缘上相互连接并且密封地包围液晶层(30)。
11.按照权利要求4所述的元件，其特征为，光偏振器以液晶偏振器的形式实施。
12.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，液晶层(30)由向列液晶或者由胆甾醇液晶或者由所谓宾主液晶或者由双稳态液晶制成。
13.按照前述权利要求至少之一所述的元件，其特征为，可导电的透明的电极(27，33)具有这样在结构使得形成在大小和形状方面可变化的单个像点。
14.按照权利要求13所述的元件，其特征为，这些单个的结构点设置有相应的滤色片并设置有结构元件(像素)的无源驱动装置或者有源矩阵驱动装置。
15.玻璃装置(11)，用于窗户、门、隔墙、建筑物正面、显示器和类似物，其特征为，为该玻璃装置(11)对应配置了一个按照权利要求1和在需要情况下按照权利要求2至14至少之一所述的可无级电调节的可透射的电光学元件(10)。
16.玻璃装置(11′)，用于窗户、门、隔墙、建筑物正面和类似物，具有两个玻璃板(12，14)，其特征为，在这些玻璃板(12，14)之间设置一个按照权利要求1前序部分所述的可无级电调节的可透射的电光学元件(10″)，并且，在玻璃板(12)上安置一个光偏振器层(25)和在可透射的电光学元件(10″)上安置一个用于可透射的电光学元件(10)的光偏振器层(35)。
17.玻璃装置(11″)，用于窗户、门、隔墙、建筑物正面和类似物，具有两个玻璃板(12，14)，其特征为，在这些玻璃板(12，14)之间设置一个按照权利要求1前序部分和在需要情况下按照权利要求2至14至少之一所述的可无级电调节的可透射的电光学元件(10或10′)，其中，外侧的玻璃(12)在这里起到该电光学元件(10或10′)的一个基板介质的作用。
18.玻璃装置(11)，用于窗户、门、隔墙、建筑物正面和类似物，具有两个玻璃板(12，14)，其特征为，在这些玻璃板(12，14)之间设置一个按照权利要求1前序部分所述的可无级电调节的可透射的电光学元件(10)，并且，该可电调节的可透射的电光学元件(10)借助间隔装置(13)被保持住。
19.玻璃装置(11)，用于窗户、门、隔墙、建筑物正面和类似物，具有两个平行的玻璃板(12，14)，其特征为，一个或者两个玻璃板(12，14)设置有一个偏振涂层或者由偏振玻璃制成，其中，偏振方向可在0°(平行安置)和90°(垂直安置)之间自由选择。
全文摘要
一种可无级电调节的可透射的电光学元件(10)，用于玻璃装置(11)，该玻璃装置用于窗户、门、隔墙、建筑物正面和类似物，该元件具有一个液晶层(30)，在该液晶层的两侧各安置了一个透明的电极(27，33)，并且设置有各一个基板介质(26，34)。为了保护光偏振器不受外界影响并且能够以较低的成本制造该可透射的电光学元件(10)，在元件(10)的内部间接或者直接与该液晶层(30)相邻地各设置一个光偏振器层(25，35)。
文档编号G02F1/1335GK1653379SQ03811300
公开日2005年8月10日 申请日期2003年5月13日 优先权日2002年5月18日
发明者维尔纳·索贝克, 瓦尔特·哈泽 申请人:维尔纳·索贝克工程两合公司