[发明专利]具有可电控的透射和反射的窗口

说明书

技术领域

本发明涉及一种窗口结构。

背景技术

能够透射入射光强度的可控部分的窗口(window)在不同的应用都会有用。因而，建筑物或车辆的窗口、房间之间的窗口、诸如眼镜或护目镜之类的个人物品常常在使用时如果能够通过例如电子装置调整它们的光学透明度，则将是有利的。

人们已做了许多努力来研发能够选择性地控制通过窗口结构的光的透射的方法和装置。常用的光控制途径涉及利用不透明的窗口遮蔽来减少电磁辐射的透射。这样的遮蔽可以是纯机械的(是最常用类型)，也可以是通过电机控制的。光透射的可变控制的另一种途径是通过机械地旋转一对偏振膜来实现的，其中偏振膜的偏振轴之间的相对角度变化。

光控制的另一种途径涉及使用聚合物膜或用金属离子搀杂玻璃以吸收或抵挡一定波长范围的电磁辐射。一旦窗口结构形成，则采用这种技术的窗口的光透射被固定。

近来，利用可变光透射玻璃或视窗(glazing)来实现电磁辐射控制已受到很大的关注。可变着色窗口(variable tinting window)的进展的总结记载于例如Carl Lempert于1995年6月发表于加拿大多伦多窗口创新会议(Window Innovation Coference)上的论文集：“Chromogenic SwitchableGlazing，Towards Development of the Smart Window”；以及Carl Lempert发表于Thin Solid Films的1993第236卷第6-13页的文章：“Optical SwitchingTechnology for Glazings”。

已知多个不同类型的发色可转变视窗结构(glazing structure)采用悬浮粒子手段；电致变色效应；以及某些类型的液晶。通常这些结构吸收入射光或散射入射光。

公开在美国专利No.5940150中的视窗结构提出一种可调节透射-反射窗口，其主要基于两层胆甾相液晶以及它们的根据所施加的电刺激而抵挡或透射一个圆形偏振光而同时能够透射另一个光的能力。然而，特定的胆甾相液晶通常只工作在一个窄的光带宽中，需要一叠液晶材料来扩展到装置的工作波长范围。因此，为了使视窗结构变得实用，需要付出对重要的材料和装置的研发努力。所述专利还教导了一种将可控延迟膜夹在两个线性反射偏振器之间的视窗结构。根据所施加的电刺激，这样的视窗结构对自然偏振光会理论上反射50％至100％，透射50％至0。因而，在该专利中公开的采用线性反射偏振器的视窗结构的最大反射状态和最小反射状态之间的理论对比率只是2∶1，这使得难以期望将该视窗结构作为可电控镜子。

现有技术的上述例子以及与此相关的局限性应理解为说明性的而不是排除性。对于本领域技术人员而言，通过阅读说明书和研究附图，现有技术的其它局限性会变得更清楚。

发明内容

下面结合与系统、工具和方法来描述和解释实施例及其各方面，这些系统、工具和方法应理解为示例性和说明性的，而不是对本发明范围的限制。在不同的实施例中，会减少或消除上述问题中的一个或多个，而其它实施例会针对其它改进。

本发明的一个方面涉及一种视窗结构，其包括：能够透射光的第一层；能够透射光的第二层；设置在第一层和第二层之间的可电控光学激活材料层；第一偏振层，设置在所述光学激活材料层的一侧，透射第一偏振定向的光并反射第二偏振定向的光；以及第二偏振层，设置在所述光学激活材料层的相反一侧，透射一种偏振定向的光并吸收另一种偏振定向的光。所述光学激活层能够被控制为使光通过而不影响偏振，或者使光通过并使光的偏振旋转。当所述光学激活层使光通过而不影响偏振时，视窗结构对光是透射的，而当所述光学激活层使光通过并使光的偏振旋转时，视窗结构反射最初从所述相反一侧进入所述视窗结构的光的主要部分。

所述光学激活层可包括向列型液晶材料。所述光学激活层可被控制为使偏振正交地旋转。所述视窗结构还可包括一对铟锡氧化物(ITO)层，所述一对铟锡氧化物层可用作电极，以便将电场施加给所述光学激活材料层。所述铟锡氧化物层中的至少一个可分为多个单独的部分，以便将不同的电场施加给所述光学激活材料层的不同部分。所述第一层和第二层可包括玻璃。

所述第一偏振层可以是反射偏振器。所述第二偏振层可以是吸收偏振器。所述第二偏振层可以是反射偏振器。所述第二偏振层可以包括吸收偏振器和反射偏振器。所述第一偏振层和第二偏振层可以均是线性偏振器