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CN104781727B - 包含可变光漫射系统和吸收性元件对的窗玻璃 - Google Patents

包含可变光漫射系统和吸收性元件对的窗玻璃 Download PDF

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CN104781727B CN201380057292.6A CN201380057292A CN104781727B CN 104781727 B CN104781727 B CN 104781727B CN 201380057292 A CN201380057292 A CN 201380057292A CN 104781727 B CN104781727 B CN 104781727B
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Abstract

本发明涉及包含基材的窗玻璃，该基材涂覆有在透明状态和半透明状态之间转换的可变光漫射系统，该可变光漫射系统包含能够沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角使入射光漫射的漫射层和至少一个至少通过漫射层进行分隔的可见光吸收性元件对。本发明还涉及所述窗玻璃作为投影屏或背投影屏的用途。

Description

包含可变光漫射系统和吸收性元件对的窗玻璃
技术领域
本发明涉及包含至少一个用在透明状态和半透明状态之间转换的可变光漫射系统涂覆的基材的窗玻璃，该可变光漫射系统包含能够沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角使入射光漫射的漫射层。
本发明还涉及投影或者背投影方法，其中所述窗玻璃用作为投影或者背投影屏幕。
本发明更具体地目的为允许投影图像的窗玻璃、遮光窗玻璃和在漫射状态和透明状态之间可转换的窗玻璃的领域。
本发明的窗玻璃提供大大改善的在漫射状态的遮蔽能力，以及具有优异的光学性质。窗玻璃的在漫射状态的遮蔽能力相当于它的不允许视力穿过它的能力。透明状态的品质以及在直接投影中的图像清晰度相对于包含相同漫射层的窗玻璃得到改善，这是因为降低了该通常在这种类型窗玻璃上可见的残余漫射光晕。最后，这些窗玻璃具有可与现有技术的窗玻璃在透明状态时相当的外观的透明状态但是同时使用更低的转换电压。
背景技术
“临界全内反射角”理解为表示这样的角度，高于该角度时，所有以高于称为“临界”值的入射角从较高光学指数的介质朝向较低光学指数的介质到达分隔面或者界面的光辐射被所述表面或者界面反射。临界角(θc)可以通过应用Snell-Descartes方程并且通过用90°代替折射角进行测定。在基材和空气(它们的折光指数满足关系式nsubstrat>nair)之间的界面处的全内反射的临界角(θc)为：
例如，在具有1.54的折光指数的玻璃基材与空气之间的界面的临界全内反射角为约40°。
当前市场出售的在透明状态和漫射状态之间可转换的窗玻璃包含由两个携带电极的基材组成的功能膜，该电极呈包封含液晶小滴的层的塑料薄片的形式，整个装配件借助于中间层进行层压或者在两个玻璃基材之间粘结。当该膜被施用电压(ON状态)时，液晶本身沿着优先轴定向，这允许视力穿过该功能膜。没有电压时(OFF状态)，在液晶小滴内没有排齐的情况下，该膜变得漫射的并且阻止视力。
当前市场出售的可转换窗玻璃，当它们包含例如NCAP("向列曲线排列相")层(具有平均尺度为5微米的小滴)时，允许具有低的亮度但是清晰的、良好解析的并不模糊的直接投影。另一方面，这些窗玻璃的漫反射在透明状态时是低的并且视觉感是优良的。然而，包含这些功能膜的窗玻璃具有有限的遮蔽能力。
申请人已经开发了包含液晶但不使用功能膜技术的可转换窗玻璃。这些可转换窗玻璃包含直接被封装在两个基材(优选地由玻璃制成)之间并不被包括在两个携带电极的载体(呈塑料片材形式)之间的漫射层。该由基材和漫射层形成的整个装配件借助于密封圈或外周粘合剂带进行密封。专利申请WO2012/028823和WO2012/045973描述了这种窗玻璃。这种技术的使用允许通过节省所使用的材料而制造较便宜的窗玻璃。
由本申请人开发的可转换窗玻璃包括含大量的彼此无最佳优先取向的分散在聚合物基质内的液晶小滴的漫射层(在下文PDLC，“聚合物-分散液晶”层)。该小滴具有低于4微米的平均尺度。
令人惊讶地，这些窗玻璃提供优良的遮蔽能力以及较好的在透明状态时的在法线视野的品质，具有较低的成本。另一方面，这些窗玻璃具有不可忽略的缺点。尤其观察到在漫射状态时存在光晕，其在直接投影的情况下尤其有妨碍和在透明状态时在角度中的退化的外观。这种退化的外观特征为存在白色雾化，其归因于在液晶小滴位置的漫射光反射。
为了解释观察到的差异，申请人研究了支配这些复杂窗玻璃的机理。
因为漫射层包含在基质内分散的颗粒(作为漫射体)，它们根据它们包含的颗粒的尺寸和密度不同地漫射该光。本发明涉及包含被分散在体积内的漫射体的漫射层，该漫射体具有的尺寸和密度使得穿过这种介质的光经受米氏漫射(diffusion de Mie)。为了观察这种现象，颗粒的尺寸必须大于在可见光的波长，典型地一个或者数个微米。
当这种类型的漫射层在法向入射中被照明时，在透射中的漫射光的空间分布不是各向同性的并且强烈地取决于漫射体的形状(呈球体、柱体、片状物等等形状的颗粒)、它们的尺寸和它们的密度。
对于给定的漫射层，可以确定它在透射中的漫射特征曲线(indicatrice dediffusion)。这在于在法向入射中照明该漫射层并且在透射中测量漫射光线的强度(作为相对于该照明度的初始方向的角度的函数)。这种漫射特征曲线可以通过测量双向传输分布函数或者BTDF(“Bidirectional transmission distribution function”)的仪器，如来自STIL公司的REFLET工作台进行测量。这种特征曲线通过测量在与入射光的半球相对的半球中在-90°至90°的弧上透射的光而获得，并且构成呈峰形式的曲线。“漫射峰”因此理解为表示在透射中通过漫射工具进行漫射的光辐射的强度分布图。可以是从这些漫射特征曲线提取的信息由该峰的顶部的高度、该峰的形状和底部宽度产生。中心定在0°的该峰的顶部对应于法向的入射角，没有被漫射的光在该法向角离开。
在其漫射通过米氏漫射进行解释的漫射层中，必须进行区分。
当漫射层包含大颗粒(即具有约5微米或更高的平均尺寸的颗粒)时，漫射特征曲线具有几乎三角形峰的形状。该三角形的底部的半宽度对应于极限角(绝对值形式)，超过该极限角几乎无光线被漫射(θlimite)。这时认为，在透射中的漫射特征曲线是非常向前定向的。
取其中这种类型的漫射层被沉积在基材上的情况。入射辐射首先到达漫射层上，在那里被漫射并随后到达基材中。由于该射线在高于在该基材和空气的界面之间的全内反射角的角度(θlimite<θc)不漫射，大于95%，典型地96%的漫射光线可以从基材离开。
在透射中的漫射特征曲线的分析允许显示：当漫射层包含颗粒(其尺寸和密度使得漫射分布图是对准前面)时，几乎无光线在高于极限值的角度进行漫射。当这种角度的极限值低于该基材的临界全内反射角时，没有观察到漫反射。然而，正是该漫反射在包括这种漫射层的窗玻璃上的直接投影的情况中能够产生扰乱清晰度的光晕。另一方面，穿过该窗玻璃的光线的低平均角偏差(相对于它们的初始方向)体现为差的遮蔽能力。
相反，当漫射层包含更小颗粒(即具有低于4微米的平均尺寸)时，漫射特征曲线不具有几乎三角形的峰形。该漫射特征曲线可以被分成两个主要部分。获得在具有钟形状的与称为“基底”的曲线重叠的峰。在这种情况下，光线可以在大角度进行漫射。这时认为，在透射中的漫射特征曲线是较少指向前方。
取其中这种类型的漫射层被封装在两个基材之间的情况。入射辐射首先到达第一基材上，这时到达漫射层上，在那里它进行漫射，并随后到达第二个基材中。由于某些光线可以在高于该基材的临界全内反射角的角度(θlimite>θc)进行漫射，这些光线不能从第二基材逃逸并且这时被俘获。这些光线返回穿过漫射层并且因此再次进行漫射。这些光线这时可以从第一基材中再离开并且再次进行漫射，如果它们的入射角低于在空气和第一基材之间的界面的临界全内反射角的话。在相反的情况中，这些光线被再次反射并且返回穿过该漫射层。根据它们的入射角，这些光线在有利的漫射之后将能够或者将不能够从第二基材逃逸出。如果该漫射层被数个基材包封时，通过全内反射俘获的光线因此可能回到观察者，尤其在一定数目反射之后。正是这种现象产生光晕或者白色雾化效果，这是因为这些光线在基材上的不同位置再出来。
在上文关于通过全内反射的俘获所介绍的问题仅仅在该漫射体具有的平均尺寸使得光线在高于临界全内反射角的角度进行漫射的情况下产生。通常，在这种情况下该漫射体具有低于4微米，更好地低于2微米的平均尺寸。
在透射中的漫射特征曲线的分析允许显示，当漫射层具有较少指向前面的漫射分布图时，该穿过窗玻璃的光线相对于它们的初始方向的最大平均角偏差看来允许获得更好的遮蔽能力。然而，在这种情况下，该漫射光线的不可忽略的部分由于全内反射而被俘获在该玻璃内。这种漫反射在直接投影在包括这种漫射层的窗玻璃上的情况下能够产生干扰清晰度的光晕。
在漫射状态中观察到的这种现象中将被加入在该液晶的透明状态时角度依赖性的影响。
该液晶的通常折光指数接近于在其中分散了液晶小滴的聚合物基质的折光指数。当漫射层在通常与窗玻璃的表面正交的区域的方向中进行观察时，漫射层看起来“更透明的”。另一方面，当窗玻璃使用高入射角度进行照射时，液晶的指数的跳跃起作用。一些光线在透射中进行漫射。对于倾斜的观察角度，透明性降低并且引起漫反射的提高。这种现象通过以下事实进行解释：当视角远离法线时，可以感觉到在液晶的有效折光指数和基质的折光指数之间的非一致性。
在其中漫射特征曲线指向前方的层的情况下，这些漫射光线可以从窗玻璃中离开。漫反射因此是低的。
在具有更宽的漫射特征曲线的窗玻璃的情况下，具有或多或少倾斜的入射的光线能够在透明状态中“看见”液晶并且可以被漫射。这些漫射光线产生与在上文解释相同的现象。这些光线可以通过全内反射被俘获，并且该入射角较高时，这将更加容易地发生。这些光线然后在有利的漫射之后将能够再逃逸并且当在大入射角时看到在窗玻璃上产生光晕或者白雾。因此由于高漫反射，在透明状态时观察到在角度中退化的外观。
对于这些可转换窗玻璃，施加的电压越高并且越接近于转换电压，液晶是越有序。根据本发明，“转换电压”被理解为表示这样的直流电压或者正弦信号的有效值，从其开始获得低于5%的根据标准ASTM D 1003测量的浊度值。
转换电压因此对应于为了具有低浊度的最小使用电压。“浊度”对应于透射的光(其在高于2.5°的角度进行漫射)的量。施加的电压越高，液晶是更有序的(因此更少模糊的)。当施用的电压不足够时，液晶不是足够排列的并且通过该漫射层的漫射是高的。在窗玻璃上的白色雾化这时是可见的。这种白色雾化是在低漫射水平时的非透明性感觉的主要原因。
包含与基材接触的漫射层的窗玻璃的光学性质强烈地取决于在漫射层中包含的漫射体和基材。在倾斜入射下在漫射状态时被该漫射层漫射或者在透明状态时被漫射层漫射的光线穿过该具有比空气更高折光指数的基材。当这些漫射光线达到在基材和空气之间的界面时，只有当它们的入射角低于临界全内反射角时它们可以逃逸。根据漫射层的选择，光的大部分可以在大角度被漫射。然而，在基材中以高于全内反射角度的角度进行漫射的所有光线可以被俘获在基材内并且对于窗玻璃的光学性质是不利的。
发明内容
本发明的目的因此是通过改善包含漫射层的窗玻璃的光学性质来克服上述缺点，该漫射层能在高于在该基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角漫射该入射光。优选地，如果大量的入射光沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角进行漫射，漫射层满足这种标准；优选地至少5%入射光如此被漫射。
申请人已经发现，在如在上文定义的漫射层的两侧上加入在可见光中吸收性元件允许克服，甚至完全地除去由于全内反射引起的与漫反射有关的缺点。
这种吸收性元件的存在允许获得在该基材内对于多重反射比对于光透射更大得多的漫反射的减弱。当该窗玻璃用作为屏幕时，该改善还涉及透明状态(对于它们残余漫反射被降低)和漫射状态(对于它们直接投影的质量得到改善)。
获得的漫反射的降低允许补偿通过向窗玻璃施加较低电压产生的多余漫反射。因此，可以获得的透明性感觉与通过施用较低电压使用包含在大角度漫射但不包括所述吸收性元件的层的窗玻璃得到的感觉相似。
本发明涉及窗玻璃，其包含在透明状态和半透明状态之间转换的可变光漫射系统，该可变光漫射系统包含位于两个电极之间的漫射层，所述漫射层包含形成分散在聚合物基质内的微滴的液晶混合物，所述可变光漫射系统位于两个所述电极的载体基材之间，特征在于：
- 所述漫射层能够使入射光沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角进行漫射，
- 窗玻璃包含至少一个至少通过漫射层进行彼此分离的可见光吸收性元件对。
根据本发明的漫射层优选地是PDLC层。对于能沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角使入射光漫射的PDLC层类型的漫射层，液晶小滴必须具有低于4微米的平均尺寸。
该本发明还涉及窗玻璃，其包含在透明状态和半透明状态之间转换的可变光漫射系统，该可变光漫射系统包含位于两个电极之间的漫射层，所述漫射层包含形成分散在聚合物基质内的微滴的液晶混合物，所述可变光漫射系统位于两个所述电极的载体基材之间，特征在于：
-液晶小滴具有严格地低于4微米的平均尺寸，
-窗玻璃包含至少一个至少通过漫射层进行分隔的可见光吸收性元件对。
根据本发明，术语“可见光漫射系统”包括漫射层和两个位于该漫射层每侧的电极，术语“窗玻璃”至少包括所述电极的携带基材和可变光漫射系统。
根据本发明，该元件选自基材、涂层和/或层。“可见光吸收性元件”理解为表示其功能是提高可见光(即在380-780nm的波长范围中)的能量吸收的元件。能量吸收根据标准EN 410进行测量。
在可见光中吸收性元件，其位于漫射层两侧上，与位于该漫射层两侧的电极重叠。“重叠”理解为表示吸收性元件，如基材，位于漫射层两侧的涂层和/或层位于电极(其位于与该漫射层的相同侧)的上方或者下方，或者在吸收性涂层的情况下，被包括在电极内。
以递增优选次序，该窗玻璃具有高于10%，高于20%，高于30%，高于40%的能量吸收。然而，具有或多或少高的能量吸收的吸收性元件的选择可以根据所寻求的性质。在维持足够的光透射和光雾化的降低之间的折衷有时是必要的。
根据本发明，该窗玻璃包含至少一个可见光吸收性元件对。
优选地，同一个对的吸收性元件是相同的。“相同的吸收性元件”理解为表示具有相同化学性质和具有相同厚度的基材、涂层或者层。
优选地，本发明的窗玻璃具有相对于可变光漫射系统和/或漫射层的对称性。根据本发明的具有“对称性”的窗玻璃包含相同元件对，其相同对的相同元件相对于可变光漫射系统和/或漫射层对称地进行设置。
“相同元件”理解为表示具有相同化学性质和具有相同厚度的基材、涂层和/或层。
漫射层和在可见光中吸收性元件是光学接触的，即它们不通过相对于基材或者该漫射层的聚合物基质具有高于0.1的折光指数变化的介质或元件进行分隔。
窗玻璃包含可变光漫射系统，该可变光漫射系统包含能在透明状态和漫射状态之间转换的漫射层，其优选地是电控制的。
PDLC层的制备方法包含用于相分离的步骤以形成分散在聚合物基质内的液晶小滴。在PDLC层的前体组合物中的组分的性质、浓度、温度和操作条件，尤其聚合动力学，影响该获得的小滴的形态并且尤其决定它们的尺寸、它们的形状、它们的纯度并可能地它们的相互连接(开启或闭合的孔隙度)。
包含液晶的漫射层具有，以递增优选次序，3至50微米，5至25微米，10至20微米或者12至17微米的厚度。
液晶微滴以递增优选次序具有在0.25微米至3.00微米，1.00至2.50微米，0.50至2.00微米，或者0.70至1.00微米范围(包括端值)中的平均尺寸。
包含液晶的漫射层可以通过制备包含液晶混合物和光致聚合组合物的前体组合物获得。这种前体组合物以与两个电极的载体基材接触的“层”形式进行施用。在通过UV光辐射使所述前体组合物聚合或者交联期间，形成聚合物基质，液晶以微滴形式被并入在该基质中。漫射层因此通过用于通过自由基光致聚合作用引起的相分离步骤而获得。
液晶优选地是具有正介电各向异性的向列型的。根据本发明适合的液晶和液晶混合物的实例尤其描述在专利EP0564869和EP0598086中。
作为根据本发明的特别适合的液晶混合物，可以使用由Merck公司以商标号MDA-00-3506销售的产品，其包含4-((4-乙基-2,6-二氟苯基)乙炔基)-4'-丙基联苯基和2-氟代-4,4'-双(反式-4-丙基环己基)联苯基。
该聚合物基质可以包含选自聚醚，聚氨酯，聚乙烯醇(PVA)，聚酯，聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯的聚合物或者共聚物。
优选地，聚合物基质从光致聚合组合物开始并且包含在辐射，优选地UV作用下通过自由基途径聚合或者交联的化合物获得。这种光致聚合组合物包含单体，低聚物和/或预聚物和聚合引发剂。
根据一个有利的实施方案，该聚合物基质是从包含乙烯基化合物的光致聚合组合物开始获得。对于本发明，“乙烯基化合物”理解为表示单体、低聚物、预聚合物、包含至少一个乙烯基官能团CH2=CH-的聚合物，当它经受光致聚合条件时，其产生具有牢固结构的聚合物网络。根据本发明，该术语乙烯基化合物包括含至少一个官能团(CH2=CH-CO-O-)或(CH2=C(CH3)-CO-O-)的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯化合物。
根据本发明的光致聚合组合物优选地包含，作为乙烯基化合物，丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯化合物(在下文(甲基)丙烯酸酯)。这种类型聚合物材料的特定选择允许在交联期间获得优良的相分离。这引起具有小滴的漫射层，该小滴的尺寸是均一的，甚至对于小尺寸，尤其微米等级的小尺寸也如此，和其密度是高的。而且，液晶优良地分布在该小滴内并不孤立地分散在聚合物基质内。这种漫射层使入射光沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角进行漫射。
根据本发明使用的(甲基)丙烯酸酯化合物可以选自单官能团和多官能团的(甲基)丙烯酸酯，如单，二，三，多官能团的(甲基)丙烯酸酯。根据本发明适合的乙烯基化合物例如描述在专利EP0272585中，尤其丙烯酸酯低聚物。
有利地，该光致聚合组合物包含，相对于该光致聚合组合物总质量按质量计，以递增优选的次序，至少50%，至少60%，至少70%，至少80%，至少90%，至少95%的乙烯基化合物。
由于不使用溶剂，聚合物基质一旦交联将因此包含至少50%的通过乙烯基化合物的聚合反应获得的聚合物。优选地，该聚合物基质包含，相对于该聚合物基质的总质量按质量计，以递增优选的次序，至少60%，至少70%，至少80%，至少90%，至少92%，至少95%的通过乙烯基化合物的聚合反应获得的聚合物。
附图说明
附图1是显示封装在两个基材2和4之间的包含具有宽漫射特征曲线的漫射层3的窗玻璃1的示意图。
附图2显示了以下窗玻璃的照片(从左至右)：Inv.0、Comp.1和Inv.2。
附图3对应于由SAINT-GOBAIN开发的包含设置在两个Planilux®玻璃片材之间的SDLVB的窗玻璃的漫射特征曲线(Inv.0)，该玻璃片材本身被层压在两个Parsol®玻璃片材之间。
附图4对应于包含SDLVA系统(其被包括在PET片材之间)的窗玻璃Comp.1的漫射特征曲线，整个装配件被层压在两个Planilux®玻璃片材之间。
附图5和6每个比较了在根据Inv.0的窗玻璃上的直接投影(在左边)相对于根据本发明的窗玻璃Inv.1(在右方)。
具体实施方式
根据一种实施方案，该包含乙烯基化合物的光致聚合组合物包含，相对于该光致聚合组合物的总质量按质量计，以递增优选的次序，至少50%，至少60%，至少70%，至少80%，至少90%，至少95%的丙烯酸酯化合物和/或甲基丙烯酸酯化合物。
该光致聚合组合物此外可以包含0.01至5%的光引发剂，相对于该光致聚合组合物的总质量按质量计。作为根据本发明适合的光引发剂，可以提到2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮。
该可聚合组合物可以包含其它可聚合的共聚单体，如硫醇。
作为光致聚合组合物的实例，可以提到从由Nematel销售的MXM 035产品获得的组合物。这种产品包含：
-两种丙烯酸酯单体(丙烯酸乙基己基酯和二丙烯酸己二醇酯)和丙烯酸酯低聚物的混合物，
-硫醇，
-光引发剂。
其它基于丙烯酸酯和硫醇的组合物的实例描述在专利US4,891,152，EP0564869和EP0598086中。
根据一个有利的实施方案，该漫射层是满足以下单独或者组合的特征的PDLC层:
-从包含乙烯基化合物，优选地丙烯酸酯化合物或者甲基丙烯酸酯化合物的光致聚合组合物获得的聚合物基质，和/或
-液晶混合物相对于液晶混合物和光致聚合组合物的总质量的质量比例为40至70%，优选地50至65%，和/或
-该PDLC层具有5至25微米，优选地10至30微米，更好地10至20微米或者12至17微米的厚度，和/或
-分散在聚合物基质内的液晶小滴的平均直径为0.25微米至2.00微米，优选地0.70至1.00微米。
具有这些特征组合的PDLC层具有优异的遮蔽能力。小滴的平均尺寸和液晶混合物相对于光致聚合组合物的相对质量比例可以间接地与在PDLC层中的小滴密度相关(假定极少的液晶溶于聚合物基质中)。
漫射层此外可以包含隔片。该隔片可以由玻璃，如玻璃珠制备，或者由硬塑料制成，例如由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者二乙烯基苯聚合物制成。这些隔片优选地是透明的并且优选地具有显著地等于聚合物基质的折光指数的光学指数。该隔片用非导电材料制成。
将在聚合物材料中包含液晶的漫射层封装在两个具有电极的玻璃之间方法描述在申请WO2012/045973中。
该可变光漫射系统可以延伸到该窗玻璃的全部表面上方或者在该窗玻璃的至少一部分上方。
漫射层位于两个电极之间，电极与漫射层直接接触。该电极包含至少一个导电层。
该导电层可以包含透明导电氧化物(TCO)，即同时是优良导体并且在可见光区中是透明的材料，如锡-掺杂的氧化铟(ITO)，锑-掺杂的氧化锡，氟-掺杂的氧化锡(SnO2:F)或者铝-掺杂的氧化锌(ZnO:Al)。基于ITO的导电层具有50至200欧姆/平方的薄层电阻。
这些基于导电氧化物的导电层优选地以大约50至100nm的厚度进行沉积。
导电层还可以是金属层，优选地薄层或者薄层堆叠体，称为TCC(透明导电涂层)，例如Ag、Al、Pd、Cu、Pd、Pt、In、Mo、Au和典型地具有2至50nm的厚度。
这些导电层可以直接地沉积在基材上或者在基材的中间层上，通过许多已知的技术，如磁场增强阴极溅射，蒸发，溶胶-凝胶技术，以及汽相沉积技术(CVD)。
包含导电层的电极与能量源连接。该电极这时可以直接地沉积在一个基材的面上并因此形成电极的载体基材。
在可见光中吸收性元件，位于漫射层的两侧上，与位于该漫射层两侧的电极的导电层重叠。吸收性元件，如基材，位于漫射层两侧上的涂层和/或层因此位于该位于与该漫射层相同侧的电极的导电层的上方或者下方。
窗玻璃包含两个电极的载体基材并且此外可以包含其它任选地与电极的载体基材层压的基材。所述一个或多个基材、电极载体等，可以被选择是刚性的、半刚性的或者柔性的、无机的或者有机的，例如由玻璃或者聚合物制成。
该玻璃基材可以选自由Saint-Gobain Glass公司以DIAMANT®或者Planilux®系列销售的玻璃基材。该玻璃基材优选地具有0.4至12毫米，优选地0.7至6毫米的厚度。
该聚合物基材可以包含选自以下的聚合物:
-聚酯，如聚对苯二酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；
-聚丙烯酸酯，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；
-聚碳酸酯；
-聚氨酯；
-聚酰胺；
-聚酰亚胺；
-含氟聚合物，如氟化酯，如乙烯-四氟乙烯(ETFE)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚氯三氟乙烯(PCTFE)，乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)、氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)；
-光致交联和/或光致聚合的树脂，如硫代烯(thiolene)，聚氨酯、氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯、聚酯-丙烯酸酯树脂，和
-聚硫氨酯(polythiouréthanes)。
该基材可以借助于使用热成形的或者压敏的塑料中间层进行彼此层压。这些中间层可以基于选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚对苯二酸亚乙酯或者乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的聚合物。中间层优选地具有在10微米至2毫米，优选地0.3至1mm的范围中的厚度。
电极的载体基材优选地是玻璃基材，例如平面浮法玻璃片材。
在可见光中吸收性元件可以是吸收性基材、吸收层和/或吸收性涂层。
吸收性基材可以选自：
-在本体中着色的基材，
-包含吸收性涂层的基材。
吸收性基材可以由玻璃或者刚性的或者柔性的聚合物制成。
作为由在本体中通过适合染料着色的玻璃制成的吸收性基材，尤其可以使用以商标名PARSOL®由SAINT-GOBAIN GLASS公司销售的玻璃系列。这些在本体中着色的玻璃有利地具有一个或多个以下特征：
-根据标准EN410测量的至少50%的光透射，
-根据标准EN410测量的至少10%的能量吸收。
作为在本体中着色的聚合物吸收性基材，可以提到片材类型的热塑性基材，其在层压窗玻璃中用作为中间层。它可以是聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚氨酯PU、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA。
该吸收性元件可以选自包含至少一个吸收薄层的吸收性涂层。吸收性涂层被设置在组成该窗玻璃一部分的基材的一个面上。吸收性元件这时是包含吸收性涂层的基材。吸收性涂层因此可以包含薄层的重叠，其至少一个是在可见光中是吸收的。
薄层理解为表示具有低于1微米的厚度的层。作为吸收薄层，可以提到：
-基于镍氧化物和/或铁氧化物和/或铬氧化物的层，
-基本上金属层，例如基于以下金属之一的层：镍Ni、铬Cr、Ni-Cr合金、钢、镍铬铁耐蚀合金、Au或者Au合金、银Ag或者Ag合金、铜Cu；
-基于TiN或者ZrN类型的金属氮化物的层。
这些吸收层可以例如通过热分解技术，如气相热解，通过真空技术，如阴极溅射，尤其磁场增强的阴极溅射或者通过溶胶-凝胶进行沉积。
当使用在可见光中吸收性涂层时，后者可以被沉积在构成该窗玻璃的不同基材的任何一个面上。包含所述在可见光中吸收性涂层的基材有利地具有一个或多个以下特征：
-根据标准EN 410测量的至少50%的光透射，
-根据标准EN 410测量的至少10%的能量吸收。
所述一个或多个吸收性涂层可以形成为密封该漫射层的电极的一部分。电极这时包含：
-至少一个导电层和吸收层，或者
-至少一个导电吸收层。
根据本发明的一个实施方案，窗玻璃至少包含借助于中间层与电极的载体基材层压的吸收性基材。优选地，窗玻璃包含至少一个吸收性基材对，其借助于中间层与每个电极的载体基材进行层压。
本发明的窗玻璃因此可以包含以下堆叠体：
-由着色玻璃制成的基材，
-层压中间层，
-由明亮玻璃构成的基材，
-电极，
-漫射层，
-电极，
-由明亮玻璃构成的基材，
-层压中间层，
-由着色玻璃制成的基材。
根据本发明的另一个实施方案，该窗玻璃包含至少一个电极的载体基材，其是吸收性基材，即吸收性电极的载体基材。优选地，该窗玻璃包含至少一个吸收性电极的载体基材对。
本发明的窗玻璃因此可以由两个由着色玻璃制成的基材和包含两个电极和漫射层的可变光漫射系统组成。
根据本发明的另一个实施方案，所述一个或多个电极包含在可见光中吸收性涂层。
观察到第一次漫反射穿过基材的厚度为透射光的两倍。附加反射穿过更大的基材厚度的路程，尤其对于光晕为4倍大。通过在光线路径上加入吸收性元件，如吸收玻璃或者吸收层，漫反射比穿过窗玻璃的光透射更快速地被减弱，无论它是在透明状态时的投影光晕或者漫反射。
本发明的解决方案因此允许改善窗玻璃的光学性能而不显著地使光透射退化。在透明状态时的可转换窗玻璃观察到它们在大角度的漫反射比光透射更快地降低。可以利用漫反射的这种降低以便还降低施用电压，同时获得可与初始窗玻璃(即无吸收性元件)相当的在透明状态时的结果。
本发明还涉及如在上文定义的窗玻璃作为投影或者背投影屏幕的用途以及投影方法或者背投影方法，根据该方法，设置如在上文定义的窗玻璃用作为投影或者屏幕和投影仪，所述方法在于借助于投影仪投影由观众在窗玻璃的一侧上可见的图像。
投影屏包含两个面或者表面。一个是主面，在其上投影来自光源的图像，位于与光源相同的空间区域中(直接投影)。一个是相反面，在其上任选地由于透明性出现投影在主面上的图像。
背投影屏具有主面和相反面，它们具有与如上所述的投影屏相同的特征。另一方面，背投影屏与投影屏不同在于用户和光源不是位于相同的空间区域而是位于在该屏幕的两侧上。
由窗玻璃构成的屏幕的品质取决于该窗玻璃的透射和反射性质。通常，该光透射越低，光反射越高，在直接投影中使用的屏幕的质量将越好。反射中的投影在具有漫射层(具有宽的漫射特征曲线)的漫射窗玻璃上得到显著地改进。
优选地，窗玻璃用作为以反射方式运行的投影屏，即观众和投影仪位于该用作为投影屏的窗玻璃的相同侧。然而该窗玻璃可用作为以透射形式运行的背投影屏，即观众和投影仪位于该窗玻璃的两侧。
最后，本发明还涉及这种使用低于30Vrms的转换电压运行的窗玻璃的用途。
根据本发明的窗玻璃可以被用在幕墙中或者作为在建筑物中的内隔断(在两个房间之间或者在一个空间内)上。更特别地，本发明的窗玻璃特别用作为用于投影信息显示的会议室的内隔断。可以在透明状态和漫射状态之间转换。
根据本发明的窗玻璃可以用于全部已知的窗玻璃应用，如用于交通工具、建筑物、街道附属设施、室内装饰、照明、信息屏等等。本发明的透明窗玻璃因此可以用在幕墙上、在窗户上、在可用作为会议室或者橱窗用投影屏的内部隔断上。该窗玻璃还可以用于博物馆学或者在销售点的宣传(作为广告载体)。
实施例
I.使用的材料
1.基材和中间层
使用的透明基材是由Saint-Gobain公司销售的Planilux®玻璃。这些基材具有4mm的厚度。
在可见光中吸收性基材是由Saint-Gobain公司销售的Parsol® Bronze玻璃，其具有4mm的厚度，60%的光透射和34%的能量吸收。
预先沉积在6mm厚的平面玻璃基材上的所使用的在可见光中吸收性涂层为如下：
-来自Saint-Gobain商标号为KN 169的包含银基层的堆叠体，当银基层沉积在基材上时，具有69%的光透射TL和至少30%的光吸收，
-来自Saint-Gobain商标号为SKN 144的包含不锈钢基层的堆叠体，当不锈钢基层被沉积在基材上时，具有44%的光透射TL和至少30%的光吸收。
这些基材可以通过使用例如PVB或者EVA中间层进行层压。
2.可变光漫射系统(SDLV)和窗玻璃
已经使用了由NSG公司以商标名“UMU FILM”销售的功能膜。这种膜包含两个PET片材，每个携带由约50nm的ITO层组成并且具有约100欧姆/平方的电阻的电极，和NCAP类型液晶层。由NCAP层和两个电极组成的整体被称为SDLVA。根据关于这种功能膜可得到的信息，液晶层根据NCAP技术获得并且包含具有约5微米直径的液晶小滴。
SDLVB包含通过由在隔片存在时使用由Merck公司以商标MDA-00-3506销售的液晶混合物和光致聚合组合物的UV自由基聚合反应引起的相分离而获得的PDLC层。光致聚合组合物基于由Nematel®销售的MXM 035产品而获得。这种分为部分A和B的产品包含：
-两种丙烯酸酯单体(丙烯酸乙基己基酯和二丙烯酸己二醇酯)和丙烯酸酯低聚物的混合物(部分B)，
-硫醇(部分A)，
-用于它的UV聚合反应的光引发剂(部分A)。
该隔片为以商标名Sekisui Micropearl销售的平均直径为15微米的珠。
SDLVB被设置在两个玻璃基材之间。为了获得包含SDLVB的窗玻璃，实施以下步骤：
-通过磁控管方法在Planilux®或者Parsol®玻璃基材上沉积具有约100欧姆/平方的电阻的约50nm的ITO层以便形成电极的载体基材，
-围绕玻璃基材的边缘施用基于丙烯酸酯的密封接头，
-包含光致聚合组合物的PDLC层的前体组合物，将液晶混合物和隔片沉积在由基材携带的电极上，
-用电极涂覆的第二基材被沉积在第一基材上，其中使该电极表面的两个导电层面对面并且通过PDLC层的前体组合物层进行分隔，
-将两个玻璃压制在一起，
-将整体暴露于紫外辐射。
漫射层 SDLVA SDLVB
技术 NCAP PDLC
液晶类型 向列型 向列型
小滴的平均尺寸(微米) 5 0.74
聚合物的种类 未指出 丙烯酸酯
液晶的混合比例 未指出 50-55%
层的厚度 未指出 15微米
II.窗玻璃的描述
堆叠体 Comp.1 Inv.0 Inv.1 Inv.2 Inv.3 Inv.4
基材/层 Planilux - Parsol - KN169 SKN144
中间层 EVA - PVB - PVB PVB
基材/层 PET Planilux Planilux Parsol Planilux Planilux
SDLV SDLVA SDLVB SDLVB SDLVB SDLVB SDLVB
基材 PET Planilux Planilux Parsol Planilux Planilux
中间层 EVA - PVB - PVB PVB
基材/层 Planilux - Parsol - KN169 SKN144
TL% 75% 84.8% 36.3% 37.3% 48% 19%
III.在透射中测定漫射特征曲线
附图3和4分别地显示了包含可变光漫射系统SDLVB和SDLVA的Inv.0和Comp.1窗玻璃的漫射特征曲线。这些特征曲线显示，作为在-90°至90°范围中的漫射角的函数，透射光的强度(在0至1之间进行归一化)。这些曲线图已经使用由STIL公司销售的REFLET试验台进行测量。
附图3对应于由SAINT-GOBAIN开发的包含设置在两个Planilux®玻璃片材之间的SDLVB的窗玻璃的漫射特征曲线(Inv.0)，该玻璃片材本身被层压在两个Parsol®玻璃片材之间。用于窗玻璃Inv.0的在透射中的漫射特征曲线显示出：
-在中心的尖峰，对应于最少偏转的光线部分，
-在峰下面的钟形曲线，对应于在大角度漫射光线的主要部分。
因此，探测全部角范围，光线以最高至90°的角度从基材出现。因此观测到，对于包含沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角(θc为约40°)的漫射角使入射光漫射的层的窗玻璃Inv.0，一部分光线由于全内反射而不能逃逸出。
附图4对应于包含SDLVA系统(其被包括在PET片材之间)的窗玻璃Comp.1的漫射特征曲线，整个装配件被层压在两个Planilux®玻璃片材之间。对于窗玻璃Comp.1在透射中的漫射特征曲线是更加尖锐的。光线在空气中不超过40°。这表示对于该漫射层所述漫射光线以最大25°的入射角(即，低于约40°的在基材和空气界面处的临界全内反射角的入射角)达到玻璃/空气界面。对于这些窗玻璃没有观察到漫反射现象但是遮蔽能力是较小的。
IV.屏幕的质量的评价
1.在ON状态中的视觉外观的评价
已经评价了在窗玻璃的ON状态(透明)中视觉外观的改善。几个人的小组在视觉上评价了数个窗玻璃的漫反射，体现为存在或不存在白色雾化或者光晕。这些窗玻璃以在50°至60°的范围中的角度进行观察。对于每个窗玻璃该小组赋予选自以下的评价指数：
“-”存在明显的白色雾化，表示强漫反射，
“0”轻微的白色雾化，表示弱漫反射，
“+”没有白色雾化，表示不存在可见光漫反射。
附图2显示了以下窗玻璃的照片(从左至右)：Inv.0、Comp.1和Inv.2。漫反射对于包含使入射光沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角进行漫射的层并不包含吸收性元件的窗玻璃Inv.0是非常可见的。比较起来，对于还包含两个吸收性基材的根据本发明的窗玻璃Inv.1，小组没有观察到白色雾化并因此没有观察到漫反射。对于窗玻璃Inv.1，染色或者色调来自以下事实：PARSOL®玻璃除了是简单吸收性之外还是着色的，但是这不是必须的并且中性吸收窗玻璃将产生相同的效果。
最后，通过使窗玻璃Comp.1(包含不使入射光沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角进行漫射的层)和本发明窗玻璃Inv.1进行比较，令人惊讶地在对于根据本发明的窗玻璃Inv.1不存在漫反射方面观察到更好的结果。
窗玻璃Inv.3和Inv.4，其分别地包括含具有69%的TL的吸收性涂层KN 169和具有44%的TL的吸收性涂层SKN 144的基材，具有比窗玻璃Inv.1更中性色调。漫反射的降低的效果仍然明显地存在并且是有效的。
2.该窗玻璃的透明状态的品质的定量测量
。
透射和漫反射的值已经在ON状态中通过施用30Vrms(对应于标称电压)和12Vrms(对应于对于浴室理想的低压)电压进行了测量，电力由50Hz的交流电压进行供应。这些透射和漫反射值已经在相对于窗玻璃法线0°和30°进行了测量。
在该表中，窗玻璃Inv.0的漫反射和透射的值按照惯例被取为100%，其它值因此相对于后者进行归一化。
在光透射和光反射之间的比率被认为是窗玻璃的美学外观的质量指数。最后，改善是在30Vrms时在这种质量指数(figure de mérite)相对于窗玻璃Inv.0的质量指数之间的比率并因此是相对于后者的改善。
在0°，即直接地面对：
- 对于30Vrms的施用电压，窗玻璃Inv.1的性能是窗玻璃Inv.0的性能的2倍好，
- 在12V时窗玻璃Inv.1的性能是与在30V时的窗玻璃Inv.0的性能相当的甚至更高的。
超过30°，窗玻璃Inv.0的性能相对于0°显著地下降。对于具有吸收玻璃的窗玻璃Inv.1则不是这种情况，其在30°至0°之间维持几乎不变的性能。
因此，本发明允许同时维持窗玻璃的性能水平(同时降低电压至12V)和允许这种良好性能在角度中维持。
3.作为投影屏的评价
几个人的小组在视觉上评价了当图像以直接投影方式进行投影时窗玻璃的漫反射，其体现为存在或不存在白色雾化或者光亮光晕。由该小组评估的投射图像已经进行照相并且是附图5和6的主题，附图5和6每个比较了在根据Inv.0的窗玻璃上的直接投影(在左边)相对于根据本发明的窗玻璃Inv.1(在右方)。对于每个投影在窗玻璃上的图像，小组赋予了选自以下的评价指数：
“-” 存在白色雾化或者明显光晕，表示强漫反射，
“0” 轻微的白色雾化，表示低的漫反射，
“+” 没有白色雾化，表示不存在可见光漫反射。
然而对于窗玻璃Inv.0明显地存在光晕并且不允许获得可接受的图像质量，光晕在具有吸收玻璃的层压窗玻璃Inv.1中不存在。另一方面，显然的是，该图像的总体亮度被降低。这当然是预料到的，但是获得的光晕的降低是更大的。

Claims (18)

1.窗玻璃，其包含在透明状态和半透明状态之间转换的可变光漫射系统，该可变光漫射系统包含位于两个电极之间的漫射层，所述漫射层包含形成分散在聚合物基质内的微滴的液晶混合物，所述可变光漫射系统位于两个所述电极的载体基材之间，特征在于：
-所述漫射层能够使入射光沿着高于在基材和空气之间的界面处的临界全内反射角的漫射角进行漫射，
-窗玻璃包含至少一个至少通过该漫射层进行彼此分隔的可见光吸收性元件对，
其中，吸收性元件是选自以下的吸收性基材：
-在本体中着色的基材，
-包含吸收性涂层的基材，该吸收性涂层包含至少一个吸收薄层,
其中，吸收性基材具有：
-至少50%的光透射率，和/或
-至少10%的能量吸收率。
2.窗玻璃，其包含在透明状态和半透明状态之间转换的可变光漫射系统，该可变光漫射系统包含位于两个电极之间的漫射层，所述漫射层包含形成分散在聚合物基质内的微滴的液晶混合物，所述可变光漫射系统位于两个所述电极的载体基材之间，特征在于：
-所述微滴具有严格地低于4微米的平均尺寸，
-窗玻璃包含至少一个至少通过该漫射层进行分隔的可见光吸收性元件对，
其中，吸收性元件是选自以下的吸收性基材：
-在本体中着色的基材，
-包含吸收性涂层的基材，该吸收性涂层包含至少一个吸收薄层,
其中，吸收性基材具有：
-至少50%的光透射率，和/或
-至少10%的能量吸收率。
3.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于该窗玻璃具有高于10%的能量吸收。
4.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于同一对的吸收性元件是相同的。
5.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它具有相对于可变光漫射系统和/或漫射层的对称性。
6.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于漫射层具有5至25微米的厚度。
7.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于液晶微滴具有在0.25微米至3.00微米的平均尺寸。
8.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于该聚合物基质是从包含乙烯基化合物的能光致聚合的组合物开始获得。
9.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于该漫射层是满足以下特征的PDLC层:
-该聚合物基质从包含选自丙烯酸酯化合物或者甲基丙烯酸酯化合物的乙烯基化合物的能光致聚合的组合物获得，
-液晶混合物相对于该液晶混合物和能光致聚合的组合物的总质量的质量比例为40至70%，
-该PDLC层具有5至25微米的厚度，
-所述微滴的平均直径为0.25微米至2.00微米。
10.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于电极的载体基材是玻璃基材。
11.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它至少包含借助于中间层与电极的载体基材层压的吸收性基材。
12.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它包含至少一个借助于中间层与电极的每个载体基材层压的吸收性基材对。
13.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它至少包含电极的吸收性载体基材。
14.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它包含至少一个电极的吸收性载体基材对。
15.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于一个或多个电极包含可见光吸收性涂层。
16.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它包含以下堆叠体：
-由着色玻璃制成的基材，
-层压中间层，
-由明亮玻璃构成的基材，
-电极，
-漫射层，
-电极，
-由明亮玻璃构成的基材，
-层压中间层，
-由着色玻璃制成的基材。
17.根据权利要求1或2的窗玻璃，特征在于它由两个由着色玻璃基材和包含两个电极和漫射层的可变光漫射系统组成。
18.根据权利要求1-17任一项的窗玻璃在用作投影屏或背投影屏中的用途。
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