光控制面板的制作方法
【專利摘要】提供了一種光控制面板，其包括：透射襯底；布置在所述襯底的表面上的透射導(dǎo)電層；布置在所述導(dǎo)電層上的透射電介質(zhì)層；附連到所述電介質(zhì)層的柔性卷繞式窗簾，所述柔性卷繞式窗簾層包括柔性導(dǎo)電層和柔性光學(xué)功能層，所述柔性層自然地具有卷繞配置并且能夠響應(yīng)于靜電力展開；以及光電器件。該面板在包括用于建筑物或車輛的智能窗戶的，例如提供能量高效光源或利用太陽輻射進行能量轉(zhuǎn)換的各種節(jié)能應(yīng)用中會是有用的。
【專利說明】光控制面板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用電控薄膜卷繞式窗簾(roll-up blind)的光控制的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上使用手動或由電機操作的窗戶卷繞式窗簾或百葉窗來控制進入房子或建筑物的日光。在窗戶必須保持一定程度透明度的場合中，例如在車輛中，永久性蔭蔽的(染色的)窗格(windowpane)經(jīng)常用于減少光和熱透射。
[0003]用于建筑物和車輛的日光控制的節(jié)能方面當今也變得愈發(fā)重要。例如，為了減少耗費在氣候控制上的能量，期望允許控制通過窗戶進入建筑物的陽光和熱的數(shù)量。還期望能夠控制離開建筑物的光和/或熱的數(shù)量。
[0004]近年來已經(jīng)開發(fā)了所謂的智能窗戶，其允許使用例如電致變色層、液晶或懸浮顆粒的光透射控制。智能窗戶能夠從透射狀態(tài)切換到部分阻擋或反射狀態(tài)。然而，使用電致變色層的智能窗戶具有有色的外觀，這對于許多應(yīng)用會是不期望的。另外，懸浮顆粒器件在“開啟(open) ”狀態(tài)遭受低透明度，這是由于也處于對齊狀態(tài)的顆粒的光吸收引起。
[0005]US7, 684，105公開了一種微窗簾(microblind)系統(tǒng),其具有附連到襯底的懸垂的受應(yīng)力微窗簾的陣列。微窗簾具有移動部分，該移動部分響應(yīng)于靜電力而在其掩蓋襯底的部署配置和其露出襯底的卷曲配置之間變化。該微窗簾的各種層和/或該襯底可以具有各種光學(xué)特性。盡管聲稱是不可見的，US7, 684, 105中描述的微窗簾在卷曲配置中導(dǎo)致不可接受的低透明度，并且它們可能不合適于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]因此，盡管智能窗戶領(lǐng)域的近來發(fā)展，仍存在對于改進技術(shù)以提供蔭蔽并且節(jié)約能量的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服此問題，并且提供避免現(xiàn)有技術(shù)的至少一些缺陷的能量高效的光控制器件和方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這個以及其它目的是通過一種光控制面板實現(xiàn)，該光控制面板包括:
透射襯底；
布置在所述襯底的表面上的透射導(dǎo)電層；
布置在所述導(dǎo)電層上的透射電介質(zhì)層；
附連到所述電介質(zhì)層的柔性卷繞式窗簾，所述柔性卷繞式窗簾包括柔性導(dǎo)電層和柔性光學(xué)功能層，所述柔性層自然地具有卷繞配置并且能夠響應(yīng)于靜電力展開；以及光電器件。
[0009]特別地，該面板可以包括多個所述卷繞式窗簾，典型地一個或多個所述卷繞式窗簾的陣列，并且包括多個光電器件。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的面板可以被用于各種節(jié)能應(yīng)用。例如它可以合適于節(jié)能窗戶，所述節(jié)能窗戶高效地調(diào)節(jié)光穿過窗戶進入房子、建筑物或車輛的透射率，從而與能量高效的光源或獲取太陽能組合來避免能量耗費在冷卻或加熱內(nèi)部空間上。
[0011]柔性卷繞式窗簾典型地通過所述電介質(zhì)層與該導(dǎo)電層分離。該柔性卷繞式窗簾層可以是受應(yīng)力的層，并且該卷繞配置可以是由于所述柔性卷繞式窗簾中的固有應(yīng)力引起。
[0012]在本發(fā)明各實施例中，該柔性光學(xué)功能層可以包括優(yōu)選地選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯及其組合的聚合物材料。
[0013]這種材料可以被制作成柔性薄膜并且可以調(diào)適為具有合適的光學(xué)屬性。
[0014]典型地，該光電元件可以布置成光學(xué)接觸所述襯底和/或所述光學(xué)功能層。在本發(fā)明的這種實施例中，該襯底或該光學(xué)功能層可以充當波導(dǎo)件，將光引導(dǎo)至該光電元件或離開該光電元件。
[0015]在本發(fā)明各實施例中，該光學(xué)功能層可以包括至少一種波長轉(zhuǎn)換材料。可選地該光學(xué)功能層可以包括反射元件，例如以遍及該層散布的散射元件的形式，或者作為位于該光學(xué)功能層的表面的離散反射疇。另外，該光學(xué)功能層可以表現(xiàn)出對入射光的波長依賴的反射。
[0016]該光電器件可以包括至少一個發(fā)光元件，諸如LED，其典型地布置成將光發(fā)射到所述襯底中或所述光學(xué)功能層中。優(yōu)選地該面板包括多個光電器件，例如多個LED。
[0017]在其它實施例中，該光電器件可以是光伏電池，該光伏電池包括布置成光學(xué)接觸該光學(xué)功能層的光有源層。
[0018]在第二方面中，本發(fā)明涉及一種包括如此處討論的光控制面板的窗戶。該光控制面板可以連接到一種或多種控制器，諸如光傳感器、溫度傳感器和/或時間控制器。因而，本發(fā)明還涉及一種包括如此處討論的光控制面板或窗戶的光控制系統(tǒng)，其進一步包括至少一個(例如兩個或更多個)電壓源以及用于控制卷式窗簾(roll-blind)和/或光電器件的操作的一種或多種控制器，該控制器可選地包括光傳感器、溫度傳感器和/或時間控制器。
[0019]在另一方面中，本發(fā)明提供一種包括如此處討論的光控制面板或窗戶的光控制系統(tǒng)，其進一步包括至少一個電壓源以及用于控制卷式窗簾和/或光電器件的操作的一種或多種控制器，該控制器可選地包括光傳感器、溫度傳感器和/或時間控制器。
[0020]在另外方面中，本發(fā)明涉及一種制造包括多個柔性卷繞式窗簾的光控制面板的方法，其包括:
在透射襯底上布置透射導(dǎo)電層；
布置透射電介質(zhì)層以覆蓋所述透射導(dǎo)電層；
在所述透射電介質(zhì)層的部分上沉積粘合劑材料；
在所述粘合劑材料和所述電介質(zhì)層上布置柔性膜，所述柔性膜包括柔性導(dǎo)電層和柔性光學(xué)功能層，并且所述柔性層自然地具有卷繞式配置并且能夠響應(yīng)于靜電力展開；
固化所述粘合劑材料；
在所述包括粘合劑材料的部分之間的區(qū)域中切割該柔性膜，從而制作所述多個柔性卷繞式窗簾；以及
在所述襯底上或在至少一個所述柔性卷繞式窗簾上布置光電器件。
[0021 ] 所述光電器件優(yōu)選地布置成光學(xué)接觸該襯底或該光學(xué)功能層。在光電器件布置在柔性卷繞式窗簾上的場合中，該光電器件典型地在該卷繞式窗簾的附連到電介質(zhì)層并且因而不卷曲的區(qū)域上布置在該光學(xué)功能層上。
[0022]注意，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中列舉的特征的所有可能組合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明(多個)實施例的附圖，更詳細地描述本發(fā)明的這些和其它方面。
[0024]圖la-b為根據(jù)本發(fā)明各實施例的光控制面板的示意性側(cè)視圖。
[0025]圖2a_c為根據(jù)本發(fā)明各實施例的面板的卷繞式窗簾的示意性截面?zhèn)纫晥D。
[0026]圖2d_e為根據(jù)本發(fā)明各實施例的面板的一部分的透視圖。
[0027]圖3a_c為根據(jù)本發(fā)明各實施例的使用光源的面板的示意性側(cè)視圖。
[0028]圖4a_b為根據(jù)本發(fā)明其它各實施例的使用光源的面板的示意性側(cè)視圖。
[0029]圖5a_c為根據(jù)本發(fā)明各實施例的使用光伏器件的面板的示意性側(cè)視圖。
[0030]圖6a_b為圖示面板的各種實施例的示意性側(cè)視圖。
[0031]圖7a_c為圖示面板在使用中的各種外觀的示意性正視圖。
【具體實施方式】
[0032]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如下所述的光控制面板可以有利地在窗戶等中用于組合的光透射控制和節(jié)能。
[0033]圖la-b圖示包括可電控薄膜卷繞式窗簾的陣列的光控制面板。此實施例的光控制面板100形成雙層(double glaze)玻璃窗戶I的一部分。面板100包括多個薄膜卷繞式窗簾103布置在其上的透射襯底101，典型地為玻璃板。每個卷繞式窗簾103具有自然地卷繞式配置并且可以響應(yīng)于電勢的應(yīng)用而可逆地展開(圖lb)。在展開的平面配置(圖1b)中，卷繞式窗簾103與其卷繞式配置相比覆蓋襯底101的更大部分，并且卷繞式窗簾103本身被最大程度地露出例如以便接收入射輻射。當該電勢被移除時，卷繞式窗簾103再采取其原始的卷繞式配置。另外，多個光電器件104布置在襯底101上，有可能在窗簾103上。光電器件可以例如包括用于經(jīng)由卷繞式窗簾103發(fā)射光的光源?？商鎿Q地或附加地，該光電器件可以包括光伏電池，其調(diào)適為經(jīng)由卷繞式窗簾103接收入射光并且將該光轉(zhuǎn)換為電倉泛。
[0034]如此處使用，“透射的”是指透射至少某些波長的電磁輻射的能力。透射的物體可以是至少部分地半透明的或完全透明的。另外，“光透射的”具體是指透射可見電磁輻射并且可選地也透射其它波長的能力。光透射的物體具有至少一定程度的透光性?！凹t外透射的”或“ IR透射的”是指透射紅外波長范圍的電磁輻射即熱輻射的能力。IR透射的物體不一定是光透射的，但是可以是光透射的，并且因而可以是或者不是半透明或透明的。
[0035]如此處使用，“光”是指可見光，即大約400nm至大約740nm的波長范圍中的電磁輻射。“紅外”或“IR”是指波長長于大約700nm，典型地長于750nm的電磁輻射。
[0036]如此處使用，“卷繞式窗簾”是指在卷繞式配置和至少部分地展開(典型地平面的)配置之間可以可逆地變化的柔性層或膜，其中該至少部分地展開(典型地平面的)配置能夠覆蓋在下面的表面。在本說明書中，“窗簾”通常不是意指受損的可見性或受損的光透射，不過卷繞式窗簾的柔性光學(xué)功能層可以可選地具有光反射、光吸收或光引導(dǎo)屬性。[0037]如此處使用，“光電器件”是指使用或產(chǎn)生光的，利用光的量子力學(xué)效應(yīng)的半導(dǎo)體器件。光電器件的示例包括光伏器件(例如太陽能電池以及其它光電二極管)、激光二極管和發(fā)光二極管(也包括有機發(fā)光二極管)。
[0038]如此處使用，“光學(xué)接觸”是指從呈光學(xué)接觸的物體中的一個物體延伸到另一物體的光路?！爸苯庸鈱W(xué)接觸”意指所述光路從第一物體延伸到第二物體，而不必穿過諸如空氣或光學(xué)元件的中間介質(zhì)。如各圖所圖示，層、區(qū)域和疇等的尺寸可以被夸大以用于說明的目的，并且因而被提供以圖示本發(fā)明各實施例的整體結(jié)構(gòu)。
[0039]圖2a_c更詳細圖示面板100的結(jié)構(gòu)以及展開機制。圖2a示出包括襯底201的面板200的一部分，連接到電壓源(未示出)的第一電極層202布置在該襯底上。絕緣電介質(zhì)層203布置在電極202上，從而覆蓋電極202并且在空間上將其與卷式窗簾204分離。卷式窗簾204包括典型地由自支撐膜形成的柔性光學(xué)功能層205。在卷繞式窗簾204的預(yù)期面向電介質(zhì)層203、電極202和襯底201的側(cè)面上，該光學(xué)功能層被涂覆有第二電極層206，該第二電極層也可以連接到電壓源。
[0040]由于例如由固有應(yīng)力導(dǎo)致的彈力的原因，卷繞式窗簾204采取其自然卷繞式配置。應(yīng)力可能分別來源于光學(xué)功能層205和電極層206的材料的不同熱膨脹系數(shù)，或者可能由制作(例如層沉積)方法引起，例如在US7，684，105中所指出。
[0041]在第一電極202和第二電極204之間應(yīng)用電場時，卷繞式窗簾204由于靜電力而展開并且因而在電介質(zhì)層203上采取拉伸的平面姿態(tài)，如圖2b和2c圖示。當電場被移除(電壓被關(guān)掉)時，靜電力消除并且卷繞式窗簾204由于如上所述固有應(yīng)力而恢復(fù)到圖2a所圖示的其卷曲姿態(tài)。
[0042]在一個實施例中，光學(xué)功能層205為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的膜，并且第二電極層206為鋁層，該鋁層也是足夠薄從而是柔性的。這些材料的不同熱膨脹系數(shù)會造就致使卷繞式窗簾204卷曲的彈力。當面板200如在許多窗戶應(yīng)用那樣垂直取向時，卷繞式窗簾也維持卷繞式(卷曲)姿態(tài)。
[0043]可以假設(shè)三(或四)種力決定卷繞式窗簾204的行為，這些力為彈力以及靜電力，并且還包括范德瓦爾斯力以及較小程度上的重力。該彈力可以是例如在制造期間的收縮的結(jié)果。即使當不存在電場時，彈力作用于第二電極206。通過在第一電極202和第二電極206之間或者跨過它們應(yīng)用電壓，獲得這樣的靜電力，該靜電力旨在展開包括第二電極206的卷繞式窗簾204并且將它保持在展開的狀態(tài)。該靜電力為通過應(yīng)用所述電壓而獲得的第一和第二電極202和206之間的吸引力。范德瓦爾斯力為電介質(zhì)材料203和卷繞式窗簾204之間的力。這種力依賴于兩種介質(zhì)之間的距離，介質(zhì)的粗糙度以及材料屬性；距離越小，"范德瓦爾斯〃力越大。最后，重力作用于卷繞式窗簾204，該重力也依賴于其取向。通常，卷繞式窗簾204可以非常薄并且因此具有非常小的質(zhì)量，并且重力因此是可以忽略的。
[0044]為了展開(激活)卷繞式窗簾204并且將卷繞式窗簾維持在其展開的狀態(tài)，必須克服這樣的彈力，該彈力總是作用于卷繞式窗簾204并且用于卷起或卷曲該卷繞式窗簾。為此目的，必須生成足夠的靜電力，并且可以通過在透射第一電極層202和第二電極層206之間應(yīng)用充足的電壓來獲得足夠的靜電力。為了使展開的卷繞式窗簾204(圖2c)返回其卷起(去激活)狀態(tài)(圖2a)，電壓被消除使得靜電力不再作用于卷繞式窗簾204。在彈力大于范德瓦爾斯力條件下，彈力于是致使卷繞式窗簾204再采取其卷繞狀態(tài)。[0045]圖2d_e在透視圖中圖示面板200，其包括襯底201、電極層202、電介質(zhì)層203、含有電極層206和光學(xué)功能層205的卷繞式窗簾，并且還示出在光學(xué)功能層205的邊緣附近布置在光學(xué)功能層205頂部上的光電器件207。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的面板可以按照許多不同方式操作以形成就照明和溫度而言期望的室內(nèi)氛圍并且節(jié)能。在一些實施例中，卷繞式窗簾104、204可以設(shè)計成防止入射輻射，典型地陽光和/或熱，透射通過面板。例如，面板可以設(shè)計成吸收、反射或轉(zhuǎn)換入射輻射。在這種實施例中，當卷繞式窗簾處于卷繞式姿態(tài)時，該面板可以透射由襯底101、201的特性所允許的電磁輻射，在傳統(tǒng)窗格的情況下該面板可以透射可見輻射和IR輻射二者。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的面板可以包括多個所述卷繞式窗簾，典型地一個或多個所述卷繞式窗簾的陣列，并且可選地還包括多個光電器件。在這種實施例中，第一電極層(第一導(dǎo)電層)可以具有面內(nèi)延伸從而覆蓋旨在被多個卷式窗簾覆蓋的面板表面，使得單個連續(xù)或不連續(xù)的(圖案化的)第一電極層202可以用于在若干卷式窗簾的柔性電極層上應(yīng)用電勢?？商鎿Q地，可以存在用于每個卷式窗簾的單獨第一電極層202。
[0048]卷繞式窗簾104、204可以是具有厘米范圍內(nèi)的尺度的柔性片，例如寬度在0.5至20cm范圍內(nèi)并且長度(展開)在0.5至20cm范圍內(nèi)。與US7，684，105的微窗簾相比，當本發(fā)明的卷繞式窗簾處于卷繞狀態(tài)時，該卷繞式窗簾可以提供顯著改善的穿過面板的透明度，即可見性。
[0049]在卷繞狀態(tài)中，單獨卷繞式窗簾104、204可以被卷起至少一個整圈，并且典型地若干圈。卷繞式窗簾可以具有在I至IOmm范圍內(nèi)的曲率半徑。典型地曲率半徑在卷繞式窗簾的整個寬度上是均勻的。
[0050]如上所述，襯底101、201典型地為玻璃塊(glass pane)。然而它也可以由塑料制成。襯底可以具有對于面板的預(yù)期應(yīng)用是有用的任何合適尺度和屬性。襯底也可以具有合適于預(yù)期應(yīng)用的光學(xué)屬性，例如通常就IR透射或透明度而言的光學(xué)屬性。
[0051]第一電極層202為應(yīng)用在襯底201上的導(dǎo)電層。優(yōu)選地，第一電極層是透明的，或者可以至少具有與襯底201相同程度的對可見光的透明度。例如，第一電極層202可以由諸如銦錫氧化物(ITO)和鋁鋅氧化物的金屬性材料制成，或者由諸如聚苯胺以及聚(3，4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸)(PED0T:PSS)的導(dǎo)電聚合物制成?？蛇x地第一電極層202可以是圖案化電極層。
[0052]電介質(zhì)層203將卷繞式窗簾204的第一電極層202與第二電極(柔性導(dǎo)電層)206電絕緣。電介質(zhì)層可以由例如下述的任何合適材料形成:硅氮化物或硅氧化物，或者聚合物材料，諸如聚酰亞胺、苯并環(huán)丁烯(BCB)和SU-8。電介質(zhì)層可具有任何合適光學(xué)屬性，并且典型地至少具有與襯底和第一電極層相同程度的對可見光的透明度。優(yōu)選地電介質(zhì)層是透明的。電介質(zhì)層可具有在IOOnm至10 μ m范圍內(nèi)，例如在300nm至Ιμπι范圍內(nèi)的厚度。
[0053]卷繞式窗簾204典型地經(jīng)由粘合劑材料(諸如固化的膠)的粘合劑部分而附著到電介質(zhì)層。卷繞式窗簾104、204的光學(xué)功能層205可以由自支撐的柔性膜(典型地聚合物膜)形成。適合用作柔性光學(xué)功能層的聚合物的示例包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)以及其組合。光學(xué)功能層可具有大約0.1至10 μ m范圍內(nèi)的厚度。
[0054]在本發(fā)明各實施例中，取決于所使用的材料，光學(xué)功能層可具有在1.3至1.9范圍內(nèi)的折射率。例如，PMMA膜可具有大約1.4的折射率，PET膜可具有1.3-1.4的折射率，并且PEN膜可具有在1.65至1.90范圍內(nèi)的折射率。針對其波導(dǎo)屬性，光學(xué)功能層的材料典型地基于其折射率并且適當考慮毗鄰材料(諸如柔性電極層，以及另外的電介質(zhì)層、第一電極層和/或襯底)的折射率而被選擇。
[0055]另外，例如通過結(jié)合粒子材料或者通過使用附加層，例如反射層或具有不同折射率的層，可以調(diào)諧柔性光學(xué)功能層的光學(xué)屬性。例如，例如鋁或銀的一個或多個金屬性層可以被用于提供反射屬性。
[0056]在本發(fā)明各實施例中，光學(xué)功能層可以包括散射顆粒，例如氧化鋁(Al2O3)或二氧化鈦(TiO2)的顆粒。合適顆粒尺寸可以為0.1至5μπι。為了提供對入射光的部分漫反射，該光學(xué)功能層可具有按該層的重量計在0.1至10%范圍內(nèi)的散射顆粒含量。對于按重量計高于10%的濃度，可以實現(xiàn)光的基本上全漫反射。然而，由于大于10%的濃度會影響功能層的柔性，在一些實施例中，具有這樣的光學(xué)功能層會是有利的，該光學(xué)功能層包括布置成直接光學(xué)接觸的至少兩個薄層的疊層，其中第一層包括高濃度的散射顆粒并且第二層沒有散射顆粒。
[0057]可替換地，在本發(fā)明各實施例中，光學(xué)功能層可以包括光吸收顏料，諸如散布在光學(xué)功能層中的光吸收顆粒或者分子溶解在光學(xué)功能層中的光吸收分子。為了提供鏡面反射屬性，光學(xué)功能層可以包括薄反射金屬層，諸如鋁。對于全鏡面反射，可以使用具有60nm或更大的厚度的鋁層。另外，光學(xué)功能層可以包括濾光器以用于提供波長依賴的反射。
[0058]在一些實施例中，光學(xué)功能層可以包括將入射光的部分轉(zhuǎn)換為不同波長通常更長波長的光的波長轉(zhuǎn)換材料。如上文所解釋，當面板包括發(fā)光元件時以及當它包括光伏器件時，將波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合到光學(xué)功能層中會是有利的?？梢栽诠鈱W(xué)功能層中使用的波長轉(zhuǎn)換材料的示例包括傳統(tǒng)有機和無機波長轉(zhuǎn)換材料，諸如無機磷光體，量子點(QD)以及諸如二萘嵌苯基材料的有機發(fā)光材料，例如(從BASF可購得的)Lumogen? Red F 300或F Red305。
[0059]光學(xué)功能層可以可選地利用光吸收和/或漫射和/或鏡面反射材料圖案化，從而在卷繞式窗簾處于展開(平面)姿態(tài)時產(chǎn)生諸如圖形、文本或圖像的視覺效果。
[0060]柔性導(dǎo)電層206可以是金屬性層，例如銦錫氧化物(ITO)、鋁或銀。層206的厚度可以在IOnm至I μ m范圍內(nèi)，并且為該層提供柔性。當卷繞式窗簾204旨在是反射的時，使用鋁層作為第二柔性電極層會是有利的，這是由于這將減少對于附加反射層的需求。預(yù)期柔性電極層可以是例如由細線、格柵等構(gòu)成的不連續(xù)的(圖案化的)層。然而，優(yōu)選的是該柔性電極層至少具有與光學(xué)功能層的長度對應(yīng)的長度，從而沿著其整個長度提供導(dǎo)電性。
[0061]在本發(fā)明各實施例中，光電器件104、207可以是固態(tài)光源，典型地是LED。包括卷繞式窗簾103和光源104的光控制面板可以設(shè)計成具有各種發(fā)光功能和應(yīng)用。
[0062]在本發(fā)明各實施例中使用的固態(tài)光源可以包括發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)或激光二極管。
[0063]例如，在一些實施例中，面板100可以在白天充當普通窗戶玻璃面板，其中卷繞式窗簾103被卷繞，將光和可選地IR輻射透射到房間、建筑物或車輛內(nèi)部。當日光弱或無時，LED 104可以被接通以提供附加照明?？蛇x地，一些或全部的卷繞式窗簾103可以隨后被展開以防止光泄漏到外部。因而，面板可以充當朝向房間或建筑物內(nèi)部的發(fā)光窗戶，同時允許很少或沒有光逃逸到外部。因此，它可以是非常能量高效的光源。
[0064]光源連接到一種或多種控制器并且可以獨立于卷繞式窗簾104操作。
[0065]圖3a_c圖示使用光源用于該光電器件的本發(fā)明另一實施例。面板300包括光源307，此處為LED，其布置成光學(xué)接觸襯底301。透射電極層302和透射電介質(zhì)層303如上所述布置在襯底301上。卷繞式窗簾304如上所述包括第二電極層和光學(xué)功能層。在此實施例中，柔性第二電極和/或柔性光學(xué)功能層可以是至少部分光透射的。卷繞式窗簾304進一步包括布置在第二電極的面向襯底301的側(cè)面上的多個光提取元件308。因此，當卷繞式窗簾304展開時，光提取元件接觸電介質(zhì)層303。
[0066]LED 307布置成將光發(fā)射到透射襯底301中，該透射襯底在此實施例中充當波導(dǎo)件。由LED發(fā)射的光因而可以由于全內(nèi)反射而被波導(dǎo)到襯底301以及電極層和電介質(zhì)層內(nèi)部，直至入射在諸如被提供在卷繞式窗簾304上的光提取元件308的光提取結(jié)構(gòu)上。入射在光提取元件308上的光可以被光提取元件透射并且隨后進一步透射通過展開的卷繞式窗簾304從而導(dǎo)致從面板300的承載窗簾的側(cè)面的光發(fā)射，或者該光可以被光提取元件308在這樣的反射角反射，使得它隨后可以從襯底301逃逸，導(dǎo)致從面板301的襯底側(cè)面的光發(fā)射，見圖3b。
[0067]在本發(fā)明各實施例中，如圖3c圖示，卷繞式窗簾304可以是反射的。典型地，反射屬性可以是由第二電極層是反射的所致。在這種實施例中，光典型地不從面板的承載卷繞式窗簾的側(cè)面發(fā)射，而是相反地基本上所有光經(jīng)由面板300的“襯底側(cè)面”被發(fā)射。在其它實施例中，卷繞式窗簾304可以調(diào)適為反射某一波長范圍的光(例如藍光)而透射另一波長范圍的光。例如，卷繞式窗簾可以充當二向色鏡。結(jié)果，第一波長范圍的光可以從面板的襯底側(cè)面發(fā)射，而第二波長范圍的光從面板的承載卷繞式窗簾的側(cè)面發(fā)射。因此，面板可以從不同側(cè)面發(fā)射不同顏色的光。
[0068]可替換地，替代或除了被提供在卷繞式窗簾304上的光提取元件之外，設(shè)想到光提取元件可以布置在電介質(zhì)層203上。因此，在卷繞式窗簾304的卷繞狀態(tài)下，面板也可以允許光提取，并且因而允許從面板的兩個側(cè)面的光發(fā)射。
[0069]在圖4a_b圖示的又一實施例中，光源407 (典型地為LED)布置成將光發(fā)射到卷繞式窗簾404的光學(xué)功能層中，而不是發(fā)射到襯底401中。為此目的，光源可以典型地使用光學(xué)膠而附著在卷繞式窗簾的總是平面的部分上，該部分典型地為附著在卷繞式窗簾404在那里附連到襯底的電介質(zhì)層的錨固部分。在此實施例中，光源407將光直接發(fā)射到充當波導(dǎo)件的光學(xué)功能層中。結(jié)果，當卷繞式窗簾展開時，面板可以從被卷繞式窗簾404覆蓋的表面區(qū)域發(fā)射光(圖4b)。
[0070]為了提供改進的從光源到光導(dǎo)件(即卷繞式窗簾)中的光耦入，一種或多種耦入元件可以被提供。例如，漫反射器可以定位在與卷繞式窗簾和光源的位置相比的襯底的相對側(cè)面處，直接光學(xué)接觸襯底并且與光源對齊。以此方式，不被耦入光導(dǎo)件的來自光源的光可以被漫反射器往回漫反射，使得更高份額的光被耦入光導(dǎo)件。
[0071]在一些實施例中，卷繞式窗簾404對入射在其展開表面上的光，諸如氛圍光，可以是至少部分透射的。因此，它可以透射日光，同時也發(fā)射光。在其它實施例中，卷繞式窗簾404可以是部分反射的。可選地，卷繞式窗簾404的第二電極層可以提供反射表面，例如反射經(jīng)由襯底401入射(由襯底透射)的氛圍光。因此，提供一種發(fā)光窗戶，其中每個光源407與卷繞式窗簾404集成并且功能上耦合到卷繞式窗簾404。
[0072]在其中光電器件為固態(tài)光源的本發(fā)明各實施例中,光源可以是LED基光源。光源典型地為調(diào)適成發(fā)射白光的傳統(tǒng)LED，例如與合適波長轉(zhuǎn)換材料組合的藍光、紫外光或紫光LED。可替換地，光源可以是可選地與合適波長轉(zhuǎn)換材料組合的，發(fā)射諸如紅色、綠色或藍色的特定顏色的LED?？梢允褂弥苯恿坠怏w轉(zhuǎn)換LED或者與遠程配置的磷光體組合的LED。
[0073]在一些實施例中，特別是當使用藍光LED作為光源時，發(fā)光材料可以包括在卷繞式窗簾204的光學(xué)功能層205中。因此，卷繞式窗簾404可以充當由LED發(fā)射的藍光的波導(dǎo)件，并且還充當轉(zhuǎn)換元件，將部分藍光轉(zhuǎn)換為更長波長(典型地可見光譜的黃色、橙色和/或紅色波長范圍)的光。從面板發(fā)射的總的光可以是白光。預(yù)期一些卷繞式窗簾可以包括將來自關(guān)聯(lián)LED的光轉(zhuǎn)換到一個波長范圍中的第一發(fā)光材料，而其它卷繞式窗簾可以包括將來自關(guān)聯(lián)LED的光轉(zhuǎn)換為不同波長范圍中的光的不同發(fā)光材料。還預(yù)期面板的僅僅一些卷繞式窗簾可以包括波長轉(zhuǎn)換材料，并且其它卷繞式窗簾可以不包括波長轉(zhuǎn)換材料。
[0074]在其中光電器件包括例如LED的多個光源的實施例中，光源可以被提供在襯底的與卷繞式窗簾相比的相對側(cè)面上，并且可以布置成在離開襯底101和卷繞式窗簾104的方向上發(fā)射光?？商鎿Q地，光源可以被提供在與承載卷繞式窗簾104的襯底101分離的襯底板上。在其它實施例中，如圖1、3和4所圖示，光源可以光學(xué)接觸襯底和卷繞式窗簾，每個光源布置成將光發(fā)射到襯底中或者卷繞式窗簾的光學(xué)功能層中。典型地在每個卷繞式窗簾上布置一個光源。
[0075]多個光源可以互連以形成光源群組，并且可以獨立于另一光源群組操作。單獨光源可以獨立于其所耦合到的卷繞式窗簾操作或者與該卷繞式窗簾相互依存操作。
[0076]在圖5a_b圖示的本發(fā)明各實施例中，光電器件為光伏電池(太陽能電池)。典型地，面板包括多個光伏電池。例如在遮蔽建筑物內(nèi)部免受強烈陽光而同時利用太陽能發(fā)電的窗戶應(yīng)用中，這種面板會是有用的。
[0077]如圖5a圖示，面板500包括光伏電池507，其布置成光學(xué)接觸，優(yōu)選地直接光學(xué)接觸卷繞式窗簾504的光學(xué)功能層。例如光伏電池可以布置在窗簾的一部分上，接觸光學(xué)功能層505。布置光伏電池的部分可以是錨固部分，位于與光伏電池相對的其側(cè)面上的卷繞式窗簾504典型地使用光學(xué)膠附著到襯底501的電介質(zhì)層?？商鎿Q的布置示于圖5c。在這種布置中，光伏器件507布置成接觸卷繞式窗簾504的側(cè)表面513并且接收由卷繞式窗簾引導(dǎo)的光。有利地，卷繞式窗簾504的光學(xué)功能層的邊緣部分511具有與光學(xué)功能層其余部分相比增大的厚度，并且具有漸縮部分514，該漸縮部分在邊緣511和平面部分512之間形成處于展開狀態(tài)的卷繞式窗簾的大部分。因此，提供了光學(xué)功能層的擴大的側(cè)表面513。
[0078]光伏電池可以是可以制成足夠小以在卷繞式窗簾上或挨著其裝配的任何傳統(tǒng)光伏電池。適當?shù)?，單獨光伏電池可以具?.5至20cm的長度和0.5至20cm的寬度。光伏電池的厚度可以在20 μ m至例如3mm范圍內(nèi)。例如，在本發(fā)明中會是有利的柔性CIGS太陽能電池可具有大約30 μ m的厚度。
[0079]由于光伏電池也在卷繞式窗簾的卷繞(未激活)狀態(tài)中吸收光，光伏電池的存在會減少處于卷繞狀態(tài)的面板的透明度。因此會是有利的是，光伏電池僅僅覆蓋光控制面板的總面積的小部分。
[0080]光伏電池可以是獨立于卷繞式窗簾504可控制的。[0081]在采用光伏電池的實施例中，光學(xué)功能層可以起波導(dǎo)件作用，接收入射光并且將入射光引導(dǎo)到光伏器件的將光轉(zhuǎn)換為電能的光活性層。在一些實施例中，卷繞式窗簾504可以包括布置在光學(xué)功能層和電介質(zhì)層之間的離散反射疇509 (如在展開的狀態(tài)中所見)。例如反射疇可以包括散射材料，諸如反射顆?；蚓哂写蟮恼凵渎适涞念w粒?？蛇x地反射疇可以具有表面粗糙度以增大散射。
[0082]圖5b圖示另一實施例，其中卷繞式窗簾504還充當用于將入射光引導(dǎo)到光伏器件的光活性層的波導(dǎo)件。在此實施例中，光學(xué)功能層包括波長轉(zhuǎn)換材料510，其用于將部分入射光轉(zhuǎn)換為可以被更高效地耦入和引導(dǎo)并且/或者更高效地被光伏電池用于轉(zhuǎn)換為電能的不同波長分布的光。在此實施例中，卷繞式窗簾504可以可選地也包括反射疇509。
[0083]在使用光伏器件的一些實施例中，卷繞式窗簾504對于IR輻射可以是反射的。因此，當暴露于強烈陽光時，一些或全部的卷繞式窗簾504可以被展開，因而蔭蔽例如建筑物的內(nèi)部，同時還獲取太陽能用于轉(zhuǎn)換為電能。因而可以從可再生源產(chǎn)生電能，同時還減少對冷卻建筑物內(nèi)部的需求。在弱日光時或在夜晚時，面板可以充當普通的透明或半透明窗戶，其中卷繞式窗簾被卷繞。
[0084]在一些實施例中，面板可以組合光源和光伏器件的使用，例如一種面板，其在明亮白天時提供蔭蔽并且產(chǎn)生電能，并且其例如在夜晚時也可以如上所述用作發(fā)光面板。在這種實施例中，一些卷繞式窗簾可以是波導(dǎo)的并且如上所述光學(xué)耦合到光源和/或光伏電池。卷繞式窗簾在這種情況下可以布置在襯底的相同側(cè)面上或其不同側(cè)面上。
[0085]例如，如圖6a圖示，組合面板600可以包括布置在襯底603的相對表面上的卷繞式窗簾601、602。每個卷繞式窗簾601、602如上所述包括柔性電極層和光學(xué)功能層，并且如上所述分別利用電介質(zhì)層與第一電極層關(guān)聯(lián)，以用于通過應(yīng)用電壓來控制卷繞式窗簾的激活。卷繞式窗簾601可以如上所述光學(xué)耦合到太陽能電池(未示出)，而卷繞式窗簾602可以例如在上文結(jié)合圖3和4所述光學(xué)耦合到光源。因而，在強烈日光中，卷繞式窗簾601可以被激活(展開)并且面板可以用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能同時提供蔭蔽。當日光對于照明目的太弱時，卷繞式窗簾601可以被去激活(即處于卷繞狀態(tài))并且反而卷繞式窗簾602可以被激活(展開)以提供光發(fā)射。當日光既不太強也不太弱時，卷繞式窗簾601和602都可以被去激活(卷繞)。
[0086]圖6b示出通常用于與圖6a的面板相同目的的可替換布置。在圖6b中，卷繞式窗簾601、602分別布置在分離襯底上，形成例如雙層窗戶。
[0087]應(yīng)理解，根據(jù)此處例如參考圖1-6描述的本發(fā)明各實施例的面板典型地包括在面板的整個表面上，或在面板的表面的部分上，或在面板的若干表面的部分或全部上，布置成陣列或任何合適圖案的多個卷繞式窗簾和光電器件。還預(yù)期每個卷繞式窗簾可以被提供為卡盒元件，使得它可以獨立于面板的其它卷繞式窗簾而單獨被移除或替換。
[0088]卷繞式窗簾可以可操作連接到一種或多種控制器從而可由操作員電控制。
[0089]圖7a_c圖示通過對面板不同區(qū)域的分離控制可以實現(xiàn)的不同效果。在圖7a中，所有卷繞式窗簾701被同時激活以在整個面板上提供光控制效果。注意，單獨卷繞式窗簾可以如此處討論具有不同屬性，并且得到的光控制效果可以是同類的，但是不需要是同類的。在圖7b中，卷繞式窗簾701的僅僅幾行702a、702b、702c被激活，而根據(jù)襯底的固有屬性，面板的其余部分典型地是透射的。陣列或行702a、702b、702c的卷繞式窗簾701可以相互依存地操作。另外，在圖7c中，除了均勻或不均勻分配的卷繞式窗簾701a、701b、701c形成的群組之外的所有卷繞式窗簾被激活。卷繞式窗簾701a、701b、701c可以相互依存地操作。
[0090]類似地，(多個)光電器件可以連接到一種或多種控制器，從而可選地獨立于卷繞式窗簾而可由操作員電控制。
[0091]在本發(fā)明各實施例中，面板進一步包括:與計時器組合以用于對卷繞式窗簾和/或光電器件的操作進行時間控制的一種或多種控制器；和/或用于響應(yīng)于諸如氛圍光和/或溫度的氛圍條件來控制操作的一種或多種控制器。因此，用于控制(多個)卷繞式窗簾和/或(多個)光電器件的一種或多種控制器可以與光傳感器和/或溫度傳感器組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易應(yīng)用合適的控制器件和機制。
[0092]可以如下制作根據(jù)本發(fā)明的面板。通過傳統(tǒng)技術(shù)，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)以及各種涂覆或印刷技術(shù)，如上所述在襯底101、201上沉積導(dǎo)電層202。導(dǎo)電層202可以是通過印刷或通過光刻制作的圖案化層。
[0093]接著，通過任何合適技術(shù)，例如針對硅氮化物使用化學(xué)氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD)，或者針對聚合物層使用旋涂，如上所述在電介質(zhì)層上應(yīng)用電介質(zhì)層203。典型地為膠的粘合劑材料被應(yīng)用到預(yù)期形成用于單獨卷繞式窗簾的錨固區(qū)域的電介質(zhì)材料的部分(典型地作為細線)。如上所述的柔性聚合物材料(例如PET)的連續(xù)膜205被應(yīng)用到電介質(zhì)層和粘合劑部分上，該連續(xù)膜在預(yù)期面向電介質(zhì)層的該膜的側(cè)面上預(yù)先涂覆有薄導(dǎo)電層206。膠可以隨后固化。在膜已經(jīng)經(jīng)由粘合劑部分而附著之后，在粘合劑部分之間例如通過激光切割分離包括涂層206的連續(xù)膜205，從而形成單獨卷繞式窗簾204，每個卷繞式窗簾在電介質(zhì)層的邊緣其中之一附近附著到電介質(zhì)層。一旦被分離(切割)，單獨卷繞式窗簾如上所解釋由于固有應(yīng)力而卷曲。
[0094]例如LED或光伏器件的光電器件可以使用本領(lǐng)域中已知的傳統(tǒng)方法來制作并且應(yīng)用到面板。
[0095]根據(jù)本發(fā)明的面板可以被應(yīng)用為窗格以形成建筑物或車輛的窗戶，例如在汽車、船只或航空應(yīng)用中。例如，面板可以形成雙層窗戶的永久窗格其中之一?？商鎿Q地，面板可以是永久地或可拆卸地放置在雙層窗戶的兩個窗格之間或者在單層或雙層窗戶前方的窗格。在一些實施例中，面板可以用作汽車的天窗。在其它實施例中，面板可以用作架構(gòu)特征、內(nèi)部發(fā)光窗戶或者用于專業(yè)或家庭環(huán)境的隱私窗戶。
[0096]本領(lǐng)域技術(shù)人員意識到，本發(fā)明決不限于上文描述的優(yōu)選實施例。相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)有可能進行許多調(diào)整和變動。
【權(quán)利要求】
1.一種光控制面板(100、200),包括: 透射襯底(101,201)； 布置在所述襯底的表面上的透射導(dǎo)電層(202)； 布置在所述導(dǎo)電層上的透射電介質(zhì)層(203)； 附連到所述電介質(zhì)層的柔性卷繞式窗簾(103、204)，所述柔性卷繞式窗簾包括柔性導(dǎo)電層(206)和柔性光學(xué)功能層(205)，所述柔性層自然地具有卷繞配置并且能夠響應(yīng)于靜電力展開；以及 光電器件(104,207) 0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該柔性卷繞式窗簾通過所述電介質(zhì)層與該導(dǎo)電層分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該柔性卷繞式窗簾層是受應(yīng)力的層并且該卷繞配置是由于所述柔性卷繞式窗簾層中的固有應(yīng)力引起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該柔性光學(xué)功能層包括優(yōu)選地選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯及其組合的聚合物材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該光電元件布置成光學(xué)接觸所述襯底和/或所述光學(xué)功能層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該襯底或該光學(xué)功能層是波導(dǎo)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該光學(xué)功能層包括至少一種波長轉(zhuǎn)換材 料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該光學(xué)功能層包括反射元件(509)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該光學(xué)功能層表現(xiàn)出波長依存的反射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該光電器件包括至少一個發(fā)光元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光控制面板，其中所述發(fā)光元件布置成將光發(fā)射到所述襯底中或所述光學(xué)功能層中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光控制面板，其中該光電器件為光伏電池，該光伏電池包括布置成光學(xué)接觸該光學(xué)功能層的光有源層。
13.—種包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一項所述的光控制面板的窗戶(I)。
14.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中任何一項所述的光控制面板或根據(jù)權(quán)利要求13所述的窗戶的光控制系統(tǒng)，進一步包括至少一個電壓源以及用于控制該卷式窗簾和/或該光電器件的操作的一種或多種控制器，該控制器可選地包括光傳感器、溫度傳感器和/或時間控制器。
15.一種制造包括多個柔性卷繞式窗簾層和至少一個光電器件的光控制面板的方法，包括: 在透射襯底上布置透射導(dǎo)電層； 布置透射電介質(zhì)層以覆蓋所述透射導(dǎo)電層； 在所述透射電介質(zhì)層的多個部分上沉積粘合劑材料； 在所述粘合劑材料和所述電介質(zhì)層上布置柔性膜，所述柔性膜包括柔性導(dǎo)電層和柔性光學(xué)功能層，并且所述柔性層自 然地具有卷繞式配置并且能夠響應(yīng)于靜電力展開； 固化所述粘合劑材料；在所述包括粘合劑材料的部分之間的區(qū)域中切割該柔性膜，從而制作所述多個柔性卷繞式窗簾；以及 在所述襯底上或在至少一個所述柔性卷繞式窗簾上布置光電器件。
【文檔編號】E06B9/36GK103814325SQ201280042583
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】R.A.M.?？嗣诽? T.范博梅, W.J.H.安塞姆斯, C.E.蒂梅寧, J.J.范格拉比克 申請人:皇家飛利浦有限公司