CN100405201C

CN100405201C - 具有可变光学和/或能量性质的电控装置

Info

Publication number: CN100405201C
Application number: CNB200480019570XA
Authority: CN
Inventors: J·-C·吉龙; U·范德穆伦; F·贝克; D·彭德
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2003-07-09
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2024-07-07
Also published as: KR101273952B1; US20070103761A1; MXPA06000343A; DK1646909T3; AR047209A1; EP1646909B1; JP2007516456A; FR2857467B1; EP1646909A2; WO2005006071A3; ES2420161T3; WO2005006071A2; FR2857467A1; US7791784B2; CN1820222A; KR20060038989A; BRPI0412128A

Abstract

一种可变透射或反射光学/能量性质的电控装置，它具有至少一个载体基片，还配备了电色功能层的叠片，叠片又包括至少两个由电解质隔开的电色有效层，所述叠片安排在两个分别是下部和上部的电源引入线之间(“下部”对应于最靠近载体基片的电源引入线，与之相对的是离所述基片最远的“上部”电源引入线)，其特征在于，功能层叠片与至少一个聚合物薄膜相组合，该聚合物薄膜的收缩百分比约为0.6-4.0%，优选的是在0.6-2.0%之间，更优选的是在0.8-1.5%之间。

Description

具有可变光学和/或能量性质的电控装置

技术领域

本发明涉及可变光学性质和/或能量性质的电控装置。更具体地说，该发明关注的是那类利用电色系统，以透射或反射方式工作的装置。

背景技术

在专利US-5239406和EP-612826中描述了电色系统的一些实例。

电色系统早已进行了大量研究。公知的是，它们通常具有两层电色材料，这两层材料又利用电解质分隔开并且环绕两个电极。每个电色层，在电源作用下，都能够可逆地进行充电，由于这些充电/放电之后其氧化值的改变而导致了其光学性质和/或热性质的改变(例如，对于氧化钨来说，从蓝色变成了无色状态)。

惯用的方式是把电色系统分成三类：

一类是，其中的电解质呈聚合物或凝胶状；例如是一种质子导电聚合物，如同在专利EP-253713或EP-670346中所描述的那些，或者是一种锂离子导电聚合物，如同在专利EP-382623，EP-518754及EP-532408中所描述的那些；电色系统的其它层一般都是无机矿物性质的，

一类是，其中电解质基本上是一个无机矿物层。人们常常把这一类用术语“全固态”系统表示，人们还可在专利EP-867752、EP-831360，法国专利申请说明书FR-2791147、FR-2781084中找到一些实例，

一类是，其中全部各层都是以聚合物为基的，这就是人们经常以术语“全聚合物”系统所表示的那一类型。

早已考虑了这些系统的很多应用。涉及最普遍的是把它们用作建筑物的玻璃门窗或用作车辆的门窗，尤其是作为汽车顶盖，或者在以反射方式工作而不再以透射方式工作的情况下，作为防眩目后视镜。

然而对于所有这些应用来说，由于它们对环境侵蚀的敏感性，电控装置一般都没有按原有状态插入到基片中，而是被保护在一种分层的基片内，该层状基片还附加至少一个添加层，它通常是一个聚合物薄膜。

该聚合物薄膜可能具有一种防晒功能，其目的是保护电色系统层不会由于红外辐射而可能过分受热。在另一个构形中，防晒作用可关系到电色系统的各个叠片层。

然而，无论防晒作用的起因如何，电色系统的可靠性，例如人们可以用有效激活层着色态与脱色态之间转换循环的耐久性一词来表达，它与温度有关，而且任何温度变化(特别是暴露在强烈红外辐射下的连续有效层温度增加(完全处于阳光下的电色顶盖))都会导致使所述有效层的损坏速度提高。

通常，这种防晒作用也可利用一种能减少反射的保护层来实现，此保护层一般是由叠放的干涉薄层构成的，常常是一种以介电材料为基的、以金属氧化物为基的，特别是金属氧化物，金属氮化物或金属氮氧化物为基的交替层，其折射率很低。

虽然它完全符合电色系统有效层针对红外辐射的保护作用，但可能加入到夹层中的防晒层也应该承受分层的连续机械应力。

当分层基片具有复杂的型面时(按照至少一个方向的大挠度基片，比如一个双拱起的基片)，这些应力就更严重。

发明内容

本发明的目的因而就是克服这些缺点，与此同时提出了一种电控装置，它可插入至少一个聚合物薄膜，此聚合物薄膜适合于基片的一些复杂型面。

本发明的内容是关于一种可变的透射或反射光学/能量性质的电控装置，它具有至少一个配备了功能性叠层的载体基片，这些功能层包括至少两个从电色意义上来说的有效层，两层之间利用一种电解质分隔开，所述叠片层安置在分别为下部和上部的两个电源引入线之间(“下部”对应于最靠近载体基片的电源引入线，正对着离所述基片最远的“上部”引入线)，其特征在于，功能层的叠片与至少一个聚合物薄膜相组合，聚合物薄膜的收缩百分比为0.6-4.0％之间，优选地为0.6-2.0％之间而更选择地为0.8-1.5％之间。

由于使用了柔性的聚合物薄膜，电控系统可以在没有危害的情况下插入到复杂型面的分层基片中。

在本发明的优选实施方式中，可能要另外求助于如下一种和/或另一种安排：

·聚合物薄膜是一个多层双折射介电薄膜，它适合于反射至少100nm谱带宽中的至少50％的光，

·该装置可构成独立于汽车的侧窗或后窗而单独激励的汽车顶盖，

·该装置可构成风窗或者风窗的一部分，

·风窗的复杂性值F在0.00215与0.00240之间，而优选地为0.00219与0.00230之间。

·该装置特别是以一个或多个沿着风窗周围轮廓的条带状，处于风窗的上部，

·该装置处在风窗的中间部分，特别是为了避免夜间驾驶员眩目，借助于一种利用至少一个摄像机和/或至少一个光传感器对其电源进行的自动调节，

·该装置可构成一个图解信息和/或字母数字信息通知板、建筑物玻璃门窗、后视镜、飞机舷窗或风窗的信息通知板，或者顶盖窗的信息通知板，

·该装置构成建筑物的内部或外部玻璃门窗，或者用于作为可以是凸面形的商店陈列柜、柜台，或者还可用于作为布告栏类物体的保护性玻璃隔板、作为计算机的防眩屏蔽、作为玻璃家具，

·该装置以透射或反射方式工作，

·该装置包括至少一个透明的，平面的或凸起的基片，其整体呈明亮或浅色，是多边形的或至少局部是弯曲的形状，

·该装置具有一个不透明或不透光的基片，

·至少其中一个有效层的电子导电性足够可以利用导线通路代替导电层，

·导线用来增强有效层的电导率以便保证色彩的均匀性。

附图说明

下面就参照附图更详细地描述本发明，图中有：

·图1是本发明电控装置的示意图，

·图2示出了计算复杂性系数F所必需的各个不同点的位置。

具体实施方式

在附图上，一些元件可以按照比实际当中更大的尺寸或者更小的尺寸表示，这是为了便于对附图的理解。

图1表示出玻璃层1，它配备了一个下部导电层2、一个有效叠片3，其上面置有一个上部导电层4、第一个导电通路5或一个等效装置可以使电流在上部导电层上传导、第二个导电通路6或一个等效装置可以使电流在下部导电层2传导。如果电色有效层是充分导电的话则电源引入线或是导线，或是一个在电极层上或在电极层内引线的导电通路，该电极是金属的或是TCO型的(Transparent ConductiveOxide)，其组成为ITO，SnO₂:F，ZnO:Al，或者是一个单一导电层。

导线5、6例如是钨(或铜)金属丝，也可能有碳包层，其直径为10-100μm之间而优选的为20-50μm之间，这些导线是利用线加热风窗领域内公知的技术按直线或波状布置在聚合物薄膜上的，例如在专利EP-785700，EP-553025，EP-506521，EP-496669中所描述的那样。

这些公知技术中有一种主要包括使用热压滚轮把导线压在聚合物薄膜表面上，该热压滚轮借助线导引器由供料线圈实现导线供给。

下部导电层2是双层结构，其组成是第一层50nm的SiOC，上面置有400nm的第二层SnO₂:F(最好这两层是在切割之前利用CVD方法相继沉积到浮选玻璃上的)。

可选择的是，能够涉及到这样一个双层结构，其构成是掺杂或未掺杂的约20nm的以SiO₂为基的第一层(特别是掺杂铝或硼)其上面置有约100至350nm的第二层ITO(最好这两层是利用真空阴极溅射法相继沉积的，采用磁场以及可能还利用了存在热氧的反应剂作辅助)。

上部导电层是一层100至300nm的ITO，也是采用由磁场辅助的阴极反应溅射法沉积到有效叠片上的或者以类似于下部导电层2的方法制备。

图1所示的有效叠片3具有以下的变换形式：

·第一层40-100nm的氧化铱(水合的)IrOxHy阳极电色材料(它可以用水合氧化镍层代替)，可以熔合或不熔合另一些金属，

·100nm的氧化钨层，

·第二层100nm的水合氧化钽或水合氧化硅石或水合氧化锆，

·第二层370nm的以氧化钨WO₃为基的阴极电色材料，

该叠片3尤其对UV特别稳定，并且利用加入-放出锂离子(Li⁺)或交替地换成加入-放出氢离子(H⁺)而工作。

叠片3，上部导电层和下部导电层以及嵌在聚合物薄片f表面上的电源引入线都安排在第一个基片的内表面上。玻璃窗还有第二个基片，在聚合物薄片的上面。两个基片和聚合物薄片是利用公知的分层或压延技术，通过可能是在一定压力下的加热连结起来的。

聚合物薄片f是一个双折射多层介电薄膜，它可以反射至少50％的有利光谱区内至少100nm带宽中的光，并且能够利用均匀的收缩效应适合于凸起的基片。

该薄膜是3M公司销售的商品，商标为《SRF》并且形成了约50μm厚的以PET/coPMMA为基的多层结构。

根据该薄膜的特性，其收缩率明显高于其它也具有防晒功能的聚合物薄膜。

作为比较，下面给出一些在130℃热处理1小时后的收缩率值。

这些值与Southwall公司生产的传统PET薄膜进行了比较，该薄膜加了一种防晒保护层。

这种薄片的收缩值在0.25％与0.45％之间，3M公司的商品薄片的收缩值为0.8％与1.5％之间，标准生产，在1.6％至4％之间，优选地专门为本发明需要所生产的为1.9％至2.2％之间。

从本发明方面来看，已确定了参数F，它可以显示出玻璃窗复杂性的特征，此玻璃窗加有一种例如是由3M公司开发的聚合物薄膜。

参数F是以如下方式计算的：

F = \frac{H_{O} Y_{O}}{C_{O} Y_{O}} \times \frac{H_{O} Z_{O}}{C_{O} Z_{O}}

可参考图2示出的该表达式中提及的各个不同点的空间定位图解。

该聚合物薄膜集成到分层基片内，其复杂性值F在0.00215与0.00240之间，而优选地是在0.00219与0.00230之间。

三个部分的整体系统形成了一个可变光学性质和/或能量性质的电控装置，其电色材料面对外部要加以保护，因此而提高了电控装置的使用寿命。聚合物薄膜特别适合保护功能材料层(例如电色材料层)防止特别是细石碰撞而可能造成的基片星形碎裂。此外，可指出的是，聚合物薄膜构成了对潮湿水分的屏障，这能有效地减缓由于细石引起碰撞处的损毁。

此外，前面所描述的形成电控装置基片的两片玻璃是厚度各为约2mm的标准的硅钠钙平面光亮玻璃，至少一片玻璃可以整块是浅色的。

因此，本发明一个实施例的构成如下：

玻璃(2.1mm)/PU(0.76mm)/聚合物薄膜/PU(0.76mm)/功能层灰色玻璃(2.1mm)。

当这个功能层是前面涉及的电色系统时，一些测量给出

·有色态：

T_L＝1.1％；a*＝-2；b*＝-14；T_E＝0.7％；R_E＝22％

·脱色态：

T_L＝18％；a*＝-6；b*＝7；T_E＝10％；R_E＝21％

在这个装配构形中，聚合物薄膜所具有的尺寸小于它集成在其间的基片尺寸，聚合物薄膜沿着丝网印刷轮廓成形，使得该薄膜的边缘都埋入丝网印刷的各个点内。这个构形可以达到更高的弯曲复杂性值(F值)。

本发明可同样应用到凸起玻璃和/或钢化玻璃。

同样，至少其中一个玻璃可以整块着浅色，特别是呈现出蓝色或绿色、灰色、青铜色或褐色。

本发明中所用的基片也可以是以聚合物(PMMA，PC...)为基的。还要指出的是基片能够具有各种各样的几何形状：可涉及到正方形或矩形，而且也涉及到各种多边形或者至少局部是弯曲的外形，那是由圆弧形或波形轮廓确定的(圆形的，椭圆形的，《波浪形的》，等等)。

此外，至少其中一个玻璃(在未配备电色系统或等效系统的表面上)可以覆盖一个具有另外功能性的保护层(该另外的功能例如可以是一个防晒叠片、一个防污垢叠片或其它)。作为防晒叠片，可提到阴极溅射沉积的薄层叠片而且其包含至少一层银。因此可以有以下几种典型的组合：

·玻璃/电色系统/防晒层/玻璃。

·玻璃/电色系统/玻璃/热塑性材料/玻璃。

·玻璃/电色系统/热塑性材料/玻璃。

·玻璃/热塑性材料/电色系统/热塑性材料/玻璃。

也可以把防晒保护层不是沉积在一个玻璃上而是沉积在PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)类柔性聚合物薄片上。

至于防晒保护层的一些实施例，可以参考专利EP826641，EP844219，EP847965，WO99/45415，EP1010677。

上述作为本发明目的的装置也可以集成到三类玻璃的《基片》内，该基片有利地是在制作符合安全性需要的玻璃窗时使用。此外，可指出的是，如前面所述的电控装置其优点是能透射电磁波。

实际上，这些兼有电色及防晒功能性的电控装置越来越多地应用到汽车领域中，该领域常常要求透射电磁波(便携式电话，各种遥控系统，道口通行征税的自动缴纳系统...)。

Claims

1.可变透射或反射光学/能量性质的电控装置，它具有至少一个载体基片，还备有电色功能层的叠片，这个叠片包括至少两个用电解质隔开的有效电色层，所述叠片安排在分别是下部的及上部的两个电源引入线之间，其特征在于，功能层的叠片与至少一个聚合物薄膜相组合，该薄膜的收缩百分比在0.6-4.0％之间，优选地在0.6-2.0％之间而更优选的是0.8-1.5％之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，聚合物薄膜是一个多层双折射介电薄膜，它适合于反射至少50％的光谱带中至少100nm带宽的光。

3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它涉及到可独立激活的汽车顶盖，或汽车侧面玻璃窗或汽车后窗。

4.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它涉及到风窗或一部分风窗。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，风窗具有的F复杂性值在0.00215与0.00240之间，而优选的是在0.00219与0.00230之间。

6.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，装置处于风窗的上部，特别是呈现沿着风窗外形轮廓的一个或多个条带形式。

7.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，该装置处于风窗的中间部位，特别是用于夜间避免驾驶员眩目，这借助于使用至少一个摄像机和/或至少一个光传感器，对其电源进行的自动调节。

8.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它涉及到图解信息和/或字母数字信息通知板、建筑物玻璃门窗、后视镜、飞机舷窗或风窗，或者顶盖窗的信息通知板。

9.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它涉及到：

·建筑物的内部或外部玻璃门窗，

·可以呈凸面形的商店陈列柜、柜台，

·布告栏类物体的保护性玻璃隔板，

·计算机的防眩屏蔽，

·玻璃家具。

10.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它是以透射或反射方式工作的。

11.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它包括至少一个透明的平面或凸起的基片，其整体是光亮或呈浅色的，多边形状或者至少局部是弯曲的。

12.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它具有一个不透明或变得不透明的基片。

13.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，其中至少一个有效层的电子导电性是足够的，以便可以利用一个导线通路代替导电层。

14.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，导线用来增强有效层的导电性以便保证色彩的均匀性。

15.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，它还附加另外的功用性。