CN1359479A - 具有散射式及穿透式操作模式的电光窗玻璃结构 - Google Patents

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Abstract

一种具有全散射式及全穿透式操作模式的电光窗玻璃构造,其可作电性切换以在各种应用中用于动态控制电磁辐射流。

Description

具有散射式及穿透式操作模式的电光窗玻璃结构
                        技术领域
本发明涉及具有全散射式及半穿透式及全穿透式操作模式的电光结构，其可电性切换以在各种应用中用于动态控制电磁幅射流(譬如电光窗玻璃结构)，及用于以大型及均匀方式产生所述电光结构的改良的方法及装置而无缺陷、或需有模糊的应用(譬如可切换式隐密窗户窗玻璃)。
                          背景技术
众所周知在家庭、商用大楼及车辆之类中采用窗户，所述结构及系统中提供窗户的理由与进行的功能直接相关，譬如，窗户结构可提供通风、照明、空间感、及亲近户外的方式，窗玻璃制造(如玻璃材料)的窗户亦可使电磁幅射选择性传输于家庭、商用大楼及车辆的户外与内部空间之间，公知窗玻璃形式虽有许多有效功能，此形式仍有问题。
可通过认识窗户所普遍接触的电磁幅射的性质及成份，而易于了解窗中采用公知窗玻璃造成的问题。
在晴天海平面上，电磁幅射包括3％的紫外线(亦即UV频带中的电磁幅射)、44％的可见光(亦即可见光频带中的电磁幅射)、及53％的红外线(亦即IR频带中的电磁幅射)。根据物理原理，50％的所产生电磁幅射是为左手圆形偏振(LHCP)，而其他的50％为右手圆形偏振(RHCP)，撞击在窗表面的总电磁幅射为来自太阳的直接幅射与来自大气环境的漫射幅射的组合，电磁幅射虽为宽频性质，其紫外光成份在各种塑胶材料及无机染料中造成分子的分解而导致褪色。
当电磁幅射撞击一玻璃窗时，产生三个不同的物理程序：部分幅射能量传送过玻璃；部分幅射能量自玻璃反射开来；而一小部分幅射能量由玻璃吸收。传过玻璃窗的能量一般是由内部环境中的装饰或结构所吸收，且时常变成困在其内而造成内部温度增加。
依照季节，传过玻璃窗的电磁幅射可使玻璃窗相关冷暖气系统所受的热负荷变少或加剧。因此，热季节中，急需遮蔽窗户及玻璃滑门不受电磁幅射，以减少冷气系统的热负荷。冷季节中，急需使窗户及玻璃滑门暴露于电磁幅射，以减少暖气系统的热负荷。
简言之，急需选择性控制电磁幅射使之在每天及每年的不同时间传输过窗结构，故可尽量减少家用、商用及工业建筑物环境的冷暖气系统的热负荷。通过尽量减少此热负荷，可以经济方式使用电力以控制家用、商用及工业建筑物环境的内部温度，达到此目标将可有利影响自然环境，并改善生活品质。
考虑这些目的，近来已扩大努力以改善选择性控制电磁幅射传过窗结构的方式及装置。
一种电磁幅射控制方式包括采用窗帘以减少电磁幅射传过窗户，最普遍的窗帘型式为百叶窗，但因为百叶窗安装在建筑物室内或透明环境中，电磁幅射可通过窗户使内部温度升高，故在热季节中增加冷气系统的热负荷。并且，百叶窗的操作是需要通常体积庞大且制造安装及维修均很贵的机械或电机控制。
另一种电磁幅射控制方式包括采用实际施于建筑物及车辆中的玻璃窗表面的日光控制膜，目前各公司售有多种日光控制膜，所述电磁幅射控制膜可归类成三种基本类型，亦即：高反射膜；贮热或冬季膜；及防褪色膜。
高反射电磁膜可最有效阻挡夏季的热量，电磁膜的反射性愈高，愈能有效阻挡电磁幅射，具有一银制镜状表面的电磁反射膜比起有色的高穿透膜更能有效地阻挡电磁幅射。电磁反射膜可减少超过10％的玻璃的U值。显然在漫长需要暖气的季节天候中，采用高反射膜时，将无法在冷天季节中采用冬阳来暖和建筑物室内(因而减少建筑物暖气系统的热负荷)。
贮热或冬季膜设计是经由窗玻璃而降低冬天的热损失，这些膜可减少超过20％的玻璃窗U值。
防褪色膜是设计滤除紫外线，紫外线在大多数家饰布及汽车仪表板造成约60-65％的褪色。
虽然上述类型的电磁幅射控制膜可用以控制热量及窗玻璃、消除日光损害、且较小幅地降低白天对于建筑物内部的能见度，其主要缺点为：降低内部光线、丧失能见度、及清洁时需额外小心。并且，公知技术的电磁窗膜无法从冬季的传输式变成夏季的反射式，以有效利用生物环境(如人类居处、温室及相同物)的动态温度控制的电磁幅射。
电磁幅射控制的另一方式包括采用特殊的玻璃板，其具有有效吸收(亦即阻挡)红外及紫外波长的幅射传输特征、同时传输可见波长而利用此窗技术使观看窗户的视线及日光进入建筑物内部空间。此玻璃的光线传输特征虽在使用冷气季节中(室外温度一般超过72华氏度)提供一种电磁幅射的方式，其IR吸收特征在暖气季节可防止日光的IR波长来加热装有此玻璃板的建筑物结构内部空间。结果，使用暖气的季节期间，此玻璃无法减少此建筑物的暖气系统的热负荷(这是冬季中企图节约能源及加热源所需要的)。
近来，极需采用可变的光线传输玻璃或窗玻璃(称为智能窗)，以在建筑物及车中达到电磁幅射(亦即能量)控制，采用智能窗结构而非公知玻璃窗板的理由相当明显，智能窗结构具有在每天(或每年)过程期间可受电性控制的光线传输特征，以符合照明需求、尽量减少暖气及/或冷气系统的热负荷、并提供建筑物及车内空间的隐密性。
采用发色性可切换窗玻璃或智能窗以依照住户舒适性来控制光及热流入及流出一窗玻璃，其详述于下列文件：1995年6月加拿大多仑多的窗创新会议论文发表的卡尔兰柏(Carl Lempert)的“发色性可切换窗玻璃：智能窗的发展”；及1993年Volume.236，第6-13页的薄固体膜中卡尔兰柏发表的“窗玻璃所用的光学切换技术”，两者在此引为参考文献。
一般而言，具有数个不同型的发色性可切换窗玻璃或智能窗，亦即：非电性启动可切换窗玻璃；及电性启动可切换窗玻璃。非电性启动类型的发色性可切换窗玻璃是基于：光致色变、热致色变及向热性。最常用的电性启动型的发色性可切换窗玻璃是基于聚合物分散液晶(PDLC)、分散粒子系统(DPS)及电致色变。
根据公知扭转向列液晶(TN)或超扭转向列液晶(STN)液晶技术的公知技术智能窗结构是需要采用一对偏振器，但此将导致高的光学损失，在所需的非阻挡操作模式中，由偏振器吸收高达60％的入射光。
根据聚合物分散液晶(PDLC)技术的智能窗结构虽提供比基于TN或STN的窗结构更佳的性能，所述智能窗结构具有数项显著缺点，所述电致色变技术详述于P.施洛特、G.波特、R.施密特及U.温柏格的“智能窗用的叠层电致色变装置”(1994)Vol.2255第351页中，且粒子悬浮技术揭示于发证予亚分M.马克斯名为“具反射性-吸收性-传输性特征的电光偶极悬浮”的美国专利4,663,083号中。
譬如，当一电压在其“无色”状态施至电致色变装置时，是在离子(如锂离子)及相关电子自反电极传送至电致色变电极层时变暗，继续染色直到电致色变系统抵达其最不透明状态为止，电压极性反转而使离子及相关电子回到反电极，且该装置变得更具穿透性。但是，电致色变装置是受缓慢的反应时间及较短的使用寿命所苦。粒子悬浮技术中，微尺寸偶极金属片悬浮在一载体中，不施加电场时，粒子或多或少为随机定向，因此，光线大多受到反射及/或吸收，造成低透明性，当一电场施加通过装置厚度，所有粒子在场的方向中对准，该装置显示一光学穿透式状态，但，此技术具有金属粒子因重力而沉淀的相关问题。
采用液晶以制造可电性控制光装置可望克服这些问题，这些装置在液晶材料中导入一聚合物基质，而可通过施加一电场而从半透明性切换成穿透性状态。
利用稳定液晶结构产生可切换电光装置的已知方法是为聚合物分散的液晶(PDLC)技术，如1991年1月MRS期刊中J威廉多恩的“聚合物分散的液晶：运作中的Boojums”所揭示，PDLC技术包括转向列液晶自包括一适量聚合物的一均质液晶混合物的相分离，以聚合物的聚合化来实施相分离，相分离的转向列液晶是形成散布在聚合物床层中的微尺寸滴粒，本发明以前提出的所有合成树脂为具有转向列液晶的一般比率相配合no的比率np的等向性相。在关闭状态中，滴粒内部的液晶分子呈随机定向，聚合物床层与液晶滴粒间的折射率的配合不良使该装置呈现半透明状态(亦即光散射状态)。施加一电场时，液晶的定向方式使得：no＝np，而造成一穿透性状态。PDLC技术的主要缺点为光学比率配合不良所致的固有模糊(尤其在大的观察角度时)。
公知技术的PDLC技术的相关第二问题为其高造价，Virocon/3M(美国)及Raychem/Taliq(美国)为根据PDLC技术的隐密窗玻璃的商业制造者，由于造价极高，这些制造者在扩展PDLC隐密窗市场时遭遇到显著障碍。
J.威廉多恩等人的名为“聚合物稳定化的液晶光调变装置及材料”的美国专利5,691,795(以提及方式并入本文中)揭示根据液晶聚合物稳定化胆固醇性织构(PSCT)的另一液晶技术，其可用以产生电光结构(如电光窗玻璃结构)。PSCT技术中，少量UV可交联聚合物在其液晶相中与胆固醇性液晶(CLC)相混合，其节距(pitch)可转向红外线区，混合物接着暴露至UV光而固化，同时施加一电压使液晶与聚合物分子在跨越装置厚度的方向相对准。在固化之后且不施加电场时，液晶材料存在一特别的胆固醇相中(亦即一焦点锥形状态)。此相中，液晶材料呈现由聚合物网络所稳定的半透明状态，施加一电场时，CLC分子解开扭曲且沿电场方向相对准，导致一穿透性状态。因为此技术需要远比PDLC技术更低的聚合物浓度、且不具有液晶滴粒，故呈现显著较低的模糊，尤其当聚合物折射率与胆固醇液晶相配合时。但此方式需使一或多个可聚合性液晶材料作为聚合物，以稳定焦点锥形胆固醇相。
公知技术的PSCT技术至少有五个至今未满意解决的显著问题。
第一项，PSCT技术对于选择聚合物材料具有很高要求，因为需要如美国专利5,691,795所述的具有一介晶生成基(mesogenic group)的液晶聚合物。需特别合成此液晶聚合物材料，因此，此液晶聚合物的成本变得极高，使PSCT装置价格比PDLC更高。
第二项，典型的PSCT系统中，因为采用具有介晶生成基的单体，聚合物网络的形成将部分变更各交联处的定向范围，由于聚合物网络上出现介晶生成基，接近网络的非反应性液晶分子现在强力固定在网络上，为了沿所施电场切换所有液晶分子，需要一强力的场。此场常引起电性短路的问题，为了避免短路，产业界采用中等强度的切换电场，但是，尤其在大歪斜角度时，接近聚合物网络的液晶分子并不与一中等切换场相对应，造成强烈的模糊。
第三项，PSCT基础的装置很难使板尺寸变大，为使装置有大尺寸，制造PDLC时无法采用相同的叠层技术，因为当PSCT材料基本处于一液胶状态时，玻璃基板本身是用以支撑PSCT结构。
第四项，难以制造大尺寸的均匀PSCT装置，因为无法使用此叠层方法，而是需要一充注方法，但当液晶充注成大尺寸板时，液晶的流条纹及聚合物混合物引起显眼的标记，因此，所生成的PSCT装置显得极不均匀。
最后，采用PSCT基础的技术时，具导电性氧化锡层涂布的玻璃基板的成本很贵，并且，采用PDLC技术时，具导电性氧化锡层涂布的塑胶基板成本很贵，这些因素造成基于PDLC及PSCT技术的电光装置的高昂价格。
因此，本技术中极需要以比公知技术制造系统及方法更低的成本，来制造大尺寸液晶基础的电光窗玻璃结构的改良的装置及方式。
因此，本技术显然极需一种改良型式的可变光线传输窗玻璃结构及方法与其制造装置，其方式可避免公知技术技术的缺点及不足。
                        发明内容
因此，本发明的一主要目的是提供一种电光窗玻璃结构，其可避免公知技术的不足及缺点。
本发明的另一目的是提供一种具全散射性及全传输性操作模式的电光窗玻璃结构，用以改良对于电磁频谱的太阳区(亦即太阳频谱)内电磁幅射流的控制。
本发明的另一目的是提供此电光窗玻璃结构，其中可电性启动或切换操作模式，同时避免采用能量吸收机构。
本发明的另一目的是提供此电光窗玻璃结构，其具有一宽频操作，包括电磁频谱的近IR、可见光及近UV部分。
本发明的另一目的是提供本发明的电光窗玻璃结构构成的一主动控制窗或观看板，其中在电磁频谱的近UV及近IR区上的电磁幅射传输可完全散射而非吸收，故降低窗结构所需进行的温度循环范围。
本发明另一目的是提供一大尺寸主动控制窗或观察板，其中采用由低成本液晶材料的一聚合物稳定的胆固醇织构(PSCT)制造的一电光窗玻璃结构。
本发明的另一目的提供具有均匀光学特征且用低成本PSCT聚合物材料构成的一种大尺寸低成本电光窗玻璃结构。
本发明另一目的是提供一种以PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其中采用一种不具有公知技术液晶组份所需的液晶相的聚合物(亦即聚合物不具介晶生成基)。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其在一低成本PSCT材料中采用二色性染料。
本发明另一目的是提供一以PSCT为基础的大尺寸电光窗玻璃结构，其可用比公知技术装置更低的电压作切换。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础的具改良机械强度的电光窗玻璃结构。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础采用低成本玻璃基板的电光窗玻璃结构。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础采用具绝缘层的低成本玻璃基板的电光窗玻璃结构。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其利用消除液晶流条纹的一特别添加物所制造。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其利用一低成本导电层在玻璃基板上作为电极表面所制造。
本发明另一目的是提供一PSCT为基础采用低成本玻璃基板的电光窗玻璃结构制造工艺的改良制造方法，其可制造具2米×3米表面积的低成本PSCT为基础的装置。
本发明另一目的是提供一低成本PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法及改良系统，其中不具模糊、不具缺陷且在装置表面积上具有均匀的光学特征。
本发明另一目的是提供一低成本PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法及改良系统，其中采用不具有公知技术液晶化合物所需液晶相的便宜的液晶材料(亦即聚合物不具有介晶生成基)。
本发明另一目的是提供一低成本PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法及改良系统，其中采用浮法玻璃制造技术。
本发明另一目的是提供一低成本PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法及改良系统，其中包括添加一表面活性剂，以在电光窗玻璃结构整体表面上达到均匀的光学性质。
本发明另一目的是提供一低成本PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法及改良系统，其使用低成本塑料基底板。
本发明另一目的是提供一种光电的可电性切换的边缘发光的发光板，其可产生一可视图像，在电控制下投射个人或商业内容。
本发明另一目的是提供一种边缘发光的光电图像系统，其中PSCT材料包含在一对光学洁净的基板之间，其具有导电层并根据要显示的图像作出构图。
本发明另一目的是提供一种边缘发光的光电图像系统，其至少有三个作用：(1)可电性切换单个窗结构，其具有增强的私密性保护，(2)作为可电性切换的发光板用于照明，(3)作为光电图像板用于在白天和夜晚显示图像。
本发明另一目的是提供一种边缘发光的光电发光板，具有不同的可电性切换的显示状态，用于以下应用，包括：(例如)传统的可切换私密窗，白天应用于广告和/或图板；私密窗和黑度控制，具有增强的私密保护的传统可切换私密窗；两路表面发光板；夜晚广告和/或图板；单路表面光源；可切换反射镜；单路发光式夜用广告和/或图板。
本发明另一目的提供一智能窗系统以安装在房屋或办公大楼内或车辆如飞机或车辆上，其中本发明的电光窗玻璃结构支撑在一预制窗架内，其中装有：一电磁感测器，用以感测外部环境中的电磁状况；一电池供应器，用以提供电力；一电磁动力的电池充电器，用以使电池充电；电路，用以产生窗玻璃控制电压，以驱动支撑在窗架内的电光窗玻璃的电性主动元件；及一微电脑晶片，用以控制电池充电器及电路的操作，以及存在程序化微控制器内的幅射流控制程序所需产生的窗玻璃控制电压。
本发明另一目的是提供此电光窗结构，其设计整合于房屋、办公大楼、厂房或车辆的暖气/冷气系统内，以控制通过电光窗结构的宽频电磁幅射流，同时尽量减少其暖气/冷气系统的热负荷。
本发明另一目的提供本发明电光窗玻璃结构制成的一热/观看遮蔽部或板。
本发明另一目的提供一智能太阳眼镜，其中利用本发明的电光窗玻璃结构来实现各光学元件，其与太阳眼镜架的尺寸相配合。
本发明另一目的提供一智能快门玻璃，其中利用本发明的电光窗玻璃结构来实现各光学元件，其与快门玻璃架的尺寸相配合。
本发明另一目的提供一智能挡风玻璃或观景玻璃，其利用本发明的电光窗玻璃结构实现。
由下文及权利要求书可更清楚本发明以上及其他目的。
                       附图说明
为了更了解本发明的目的，应配合附图参照下列本发明示范实施例的详述理解，其中：
图1A为本发明智能电光窗系统的一般实施例的立体图，其中电光窗玻璃结构在检测一第一组程序化电磁状况时，以微电脑控制而电性切换至其全散射式操作状态，因此当电磁幅射传播过其电光窗玻璃结构时，宽频的电磁幅射(例如有关内部景像或物体)是完全散射；
图1B为图1A的智能电光窗系统的一般实施例的立体图，其中电光窗玻璃结构在检测一第二组程序化电磁状况时，以微电脑控制而电性切换至其传输式操作状态，其中宽频的电磁幅射传输过其电光窗玻璃结构；
图2为本发明电光窗玻璃结构的示范实施例的剖视图，显示介于一对相隔玻璃基板上支撑的一对光学穿透式导电膜层(譬如氧化锡或光学穿透式导光聚合物)之间的一PSCT液晶材料，以传统方式密封其周缘，且其上施加一控制电压。
图3A显示在传输模式操作的图2的电光光学散射结构，其中一外部电压施加于光学穿透式(譬如氧化锡)的导电表面上(亦即V＝Von)；
图3B及3C显示对于图3A所示操作模式的传输及散射特征；
图3D显示图2以其光线散射模式操作的电光光线散射结构，其中外部电压V并未施于光学穿透式(譬如氧化锡)的导电表面上(亦即V＝Voff)；
图3E及3F显示图3D所示操作模式的传输及散射特征；
图4为制造根据本发明原理的电光窗玻璃结构的系统的主要次系统及次部分的示意图；
图5为采用图4的系统来制造根据本发明原理的低成本、无模糊及缺陷的电光窗玻璃结构时，相关步骤的流程图；
图6A-图6C为说明使用图4的系统制造低成本、无模糊、无缺陷的使用第10-13配方的光电玻璃结构的步骤的流程图，以及根据本发明的原理的浮法玻璃；
图7是本发明的光电玻璃结构的实施例的透视、局部剖视图，其中PSCT材料包含在一对根据本发明的原理的PET塑料基板之间；
图8是用于制造图7的光电玻璃结构的系统的示意图；其中辊子型的机构用于在一对PET型塑料基板上施加均匀的压力，在塑料基板之间预定量的PSCT材料根据本发明的原理沉积；
图9是说明使用图4的系统制造低成本、无模糊、无缺陷的使用第10-13配方的光电玻璃结构的步骤的流程图，以及根据本发明的原理的浮法玻璃；
图10是说明根据本发明的边缘点亮的光电PSCT基图像系统的实施例，其使用PSCT基玻璃板，具有被几何构图的导电层，其对应要显示的图像，根据本发明材料包含在一对PET塑料基板之间；
图11A到11D示意表示图10所示的PSCT基图像板的工作的四个基本状态；
图12表示对图10的PSCT基图像板上施加的导电光学洁净层进行几何构图的光掩膜的示意图；
图13是图10的PSCT基图像板的电学结构的示意图，但是显示与图10不同的图像；
图14是图10和13所示的PSCT基图像板的不同工作状态的图表，以及电切换的状态(k1和k2)，其中电切换为基体的物理操作；
图15是使用PSCT基玻璃板的本发明的背光光电PSCT基图像系统的实施例的透视图，该PSCT基玻璃板具有被几何构图的导电层，其对应要显示的图像，根据本发明材料包含在一对PET塑料基板之间；
图16是说明根据本发明的边缘点亮的光电PSCT基图像系统的另一实施例的截面图，其中图10所示的PSCT基玻璃板用于次组件以提供具有增加的工作状态数量的系统，且具有增强的功能；
图17是图16的PSCT基图像板的工作的各种状态和次组件的工作状态的图表(例如CCFL，可电性切换的BBLHCLC板，可电性切换的BBRHCLC板，可电性切换的PSCT板)，当组装在一起时，产生多个组合图像板的物理工作状态。
                       具体实施方式
现参照附图，详述本发明的智能电光窗的示范实施例，各图中，相同的结构及元件以相同的编号表示。
图1A及图1B中，显示在邻近窗结构处具有一内部空间或容积的一环境(譬如建筑物或车辆)中装设有本发明智能电光窗玻璃结构(亦即窗结构)的一般实施例。通常内部空间或容积是作为人们住所，但也有并非住所的情形。优选，智能电光窗结构1是配合房屋、办公大楼、厂房或车辆的暖气/冷气系统2A，此优选应用中，电光窗结构的功能是选择性控制通过其电光窗玻璃结构及进入内部空间的电磁幅射流，以尽量减少或降低环境暖气/冷气系统的热负荷。
如图1A及1B所示，电光窗玻璃结构1包括稳固支撑在可由几乎任何适当材料(譬如塑胶、金属、橡胶、木或复合材料)实现的一预制窗架4内的一电光窗玻璃板3。下列数个系统次组件是稳固安装在窗架之内，亦即：一电磁幅射感测器5，用以感测外部环境中的电磁状况；一可充电型电池6，用以在窗架内产生电力；一电磁动力电池充电器7，用以将可充电电池6充电；一微控制器(譬如，内载ROM、EPRON、RAM的RISC型微电脑晶片)8，用以依存在微电脑晶片内的一幅射流控制造工艺序所需方式控制电池充电及窗玻璃控制讯号；及电路9，响应窗玻璃控制讯号，以产生施加至电光窗玻璃结构3的电性主动元件的控制电压，由微控制器所控制将之自一光学状态电性切换至另一光学状态。
如图1A所示，当电磁幅射感测器检测到一第一组预设程序化电磁状况(譬如一第一预定电磁幅射频带)时，电光窗玻璃结构3由预设程序化微控制器8电性切换至其全散射式操作状态，此全散射式操作状态中，可见及电磁幅射在一宽频频谱波长上(譬如自近IR频带、在光学频带上、到远UV频带)完全散射离开该窗玻璃结构，其中约75％的入射光是往前散射且约25％则往回散射。此操作状态中，入射光的波长的相分布所受扭曲足以使电光窗玻璃结构呈高度半透明性，但无法在不严重扭曲情形下使影像投射通过，正如隐密性应用所需的那样。
如图1B所示，当电磁幅射感测器检测到一第二组预设程序化的电磁状况(譬如，具有超过一第二预定功率低限值的功率的一第二预定电磁幅射频带)时，电光窗玻璃结构3由预设程序化微控制器8电性切换至其传输式操作状态。此传输式操作状态中，可见及电磁幅射在一宽频频谱波长上(譬如自近IR频带、在光学频带上、到远UV频带)传输通过该电光窗玻璃结构。
虽然上述一般实施例仅显示两个特定散射/传输状态，应了解可由本发明窗结构来实施几乎任何组的中间散射/传输特征，以视需要由目前特定应用提供“灰阶”照明控制。本发明这些各实施例中，可预先界定一特定组的状况以触发本发明电光窗玻璃结构的光学状态的改变，设定微控制器程序以在检测到相对应状况时切换窗玻璃结构的光学状态。另一实施例中，导致切换操作的一或多项环境状况不需与电磁幅射相关，但可与湿度、气压计压力、温度、或程序化的微控制器8内预定的任何其他参数相关。
虽然本发明电光窗玻璃结构理论上存在无数个实施例，下文详述电光窗玻璃结构的一示范实施例，以显示发明性特征，提供各种构造以制造本发明的电光窗玻璃结构。
通过电光窗玻璃材料的此超宽频操作特征，以及本文揭示的新型板构造，现可能提供公知技术智能窗系统及方法无法达到的电磁幅射控制值。本发明的电光窗玻璃结构
参照图2至3F，详述根据本发明电光窗玻璃结构的示范实施例。
如图2所示，示范实施例的电光窗玻璃结构包括：介于分别支撑在一对相隔玻璃基板13A及13B上的一对光学穿透式导电膜层12A及12B(亦即氧化锡或其他光学穿透性导光聚合物或相同的膜涂层)间的一PSCT液晶材料11，以传统方式密封其周缘，且其上以微控制器8控制而施加一控制电压14。优选，图2所示密封的电光窗玻璃结构安装在图1A及1B所示的一般实施例的架结构内，并具有所有的动力产生、电磁幅射检测及微控制机构。
图3A中，图2的电光光线散射结构在图中以其传输性模式或状态操作，其中一外部电压(譬如50赫兹的110伏特)施于表面12A及12B上(亦即V＝Von)。图3B及3C中，分别显示此操作模式的传输及散射特征，图3D中，显示图2的电光光线散射结构以其光线散射模式或状态操作，其中外部电压V并不施加在表面12A及B上(亦即V＝Voff)。图3E及3F中，分别显示此操作模式的传输及散射特征，当施加一外部电压时光线为传输，当未施加电压时则为散射，此结构称为在“正常模式”中操作。
现参照图4及5，现描述利用一可电性切换的液晶及聚合物混合材料(提供显著较低的制造成本)来制造本发明电光窗玻璃结构3的数个形式。所述材料在ON状态时(亦即传输式状态)任何观看角度均呈现最小的模糊，材料是为非反应性手征性液晶、单体、及少量光引发剂的混合物，优点为单体材料可大幅降低成本，本发明与所有其他公知技术系统不同，是采用缺乏介晶生成基的一种单体。
通过导入不含介晶生成基的一聚合物网络，聚合物网络与非反应性液晶分子之间的耦合较弱，但强度仍足以稳定焦点锥形状态的胆固醇性织构，因此一中等切换电场足以沿场方向切换所有的非反应性液晶分子，结果是为在所有观察角度均无模糊的装置，譬如，一种来自Aldrich的已知单体为二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGD)，该单体为UV可聚合性且对于[Si(CH3)2O]n的化学结构具有1.4540的折射率，其他不具介晶生成基的UV可固化聚合物亦已确认如得自Master Bond(美国)的UV10、UV15-7，其可用以制造PSCT板，当UV10及UV15-7用以制造装置时，液体及单体混合物中未添加光引发剂。
采用较小分子重的单体促进每单位容积较高的交联处密度，较高的交联密度是加强该装置的机械强度。
大多数低分子重的转向列(nematic)液晶已知适于制造所发明的PSCT装置，可用单化合物液晶(譬如得自EMI(德国)的K-及M-系列)及多重化合物液晶(譬如得自EMI(德国)的E-及ZLI-系列)，譬如，E7、E14(均得自德国的EMI)及P9615(得自中国的SLICHEM)已成功用于制造所述装置。
需有手征性(chiral)添加剂以在PSCT中引发一胆固醇相，已由EMI得到一手征性组份CB15，可了解：其他手征性添加剂亦可有效用于制造PSCT装置。
如上述，制造大尺寸PSCT装置时，液晶/聚合物的流条纹产生不均匀的问题，为了解决此问题，添加少量表面活性剂亦有助于均匀度，添加少量的聚(二甲基硅氧烷)(粘度5cST)可大幅改善板的均匀度，表面活性剂的功能是修改基板的表面性质，以降低基板耦合至液晶混合物的各种组份的差异。因此，混合物中的所有组份均匀流动并维持其在混合物中的适当比值，而消除了流条纹。
需要一光引发剂以引发液晶混合物中的聚合物化合物的聚合，已有数种光引发剂，其为：2，6-二-特丁基-4-甲基酚(Aldrich)、IG500(Cyba Geigy)、Darocur 1173(D1173)(Cyba Geigy)，已知其他光引发剂亦可有效制造本发明的窗玻璃结构。用以制造本发明PSCT的配方
已知用以制造本发明电光窗玻璃结构的优选成份(材料)，此时适合详述制造所述电光窗玻璃结构的数种优选配方。范例1：
    成份     功能     ％   重量(毫克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.1032
2，6-Di-tert-butyl-4-methylphenol 光引发剂     0.0029     0.03
P9615A 转向列液晶     89.781     926.3
CB15 手征性     7.1821     74.1
EGD 单体     3.024     31.2
范例2：
    成份     功能     ％   重量(毫克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.1021
2，6-Di-tert-butyl-4-methylphenol 光引发剂     0.002     0.02
E44 转向列液晶     91.125     930.5
CB15 手征性     6.4929     66.3
EGD 单体     2.3699     24.2
范例3：
    成份     功能     ％     重量(毫克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.10959
IG500 光引发剂     0.1277     1.4
P9615A 转向列液晶     90.09     987.4
CB15 手征性     7.2627     79.6
EGD 单体     2.5091     27.5
范例4：
    成份     功能     ％   重量(毫克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.1004
Darocur1173(D1173) 光引发剂     0.2091     2.1
P9615A 转向列液晶     89.694     900.8
CB15 手征性     7.8463     78.8
EGD 单体     2.2404     22.5
范例5：
    成份     功能     ％
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01
E7 转向列液晶     90
CB15 手征性     7
UV10 单体     2.99
范例6：
    成份     功能     ％     重量(克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.0022
D1173 光引发剂     0.05     0.011
P9615A 转向列液晶     90     19.8
CB15 手征性     7.94     1.7468
EGD 单体     2     0.44
范例7：
    成份     功能   相对重量％
硅氧烷 表面活性剂     0.045
D1173 光引发剂     0.2
TEB300 转向列液晶     47
CB15 手征性添加剂     10
EGD A单体     5
 E44(EMI) 转向列液晶     38
上述液晶及单体混合物可与二色性染料相混合而变色，譬如，已由EMI获得三个二色性染料(D5、D35、D52)，液晶混合物中的染料剂量为0.5％至＞5％范围，正常PSCT板的相同制法(如下段所示)可用以制造染后的PSCT，染后的PSCT板在未施电压时呈现出一有色的非穿透式状态。但若施加一电场，染料及液晶分子皆在场方向中对准变成一略有色的穿透式状态，采用不同染料可产生不同颜色，下表为有色的PSCT装置的染后的混合物。范例8.
    成份     功能     ％     重量(克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.0022
D1173 光引发剂     0.0498     0.011
P9615A 转向列液晶     89.552     19.8
CB15 手征性     7.9005     1.7468
EGD 单体     1.99     0.44
D5 染料     0.4975     0.11
请注意：二色性染料D5的浓度可由0％变为1％。范例9：
    成份     功能     ％     重量(克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.0022
D1173 光引发剂     0.0498     0.011
P9615A 转向列液晶     89.552     19.8
CB15 手征性     7.9005     1.7468
EGD 单体     1.995     0.44
D5 染料     0.4975     0.11
请注意：二色性染料D35的浓度可由0％变为1％。范例10：
    成份     功能     ％     重量(克)
聚(二甲基硅氧烷) 表面活性剂     0.01     0.0022
D1173 光引发剂     0.0498     0.011
P9615A 转向列     89.776     19.8
CB15 手征性     7.9202     1.7468
EGD 单体     1.995     0.44
D52 染料     0.2494     0.055
请注意：二色性染料D52的浓度可由0％变为0.5％。配方10表现出低的切换电压，因为转向列液晶具有很大的介电各向异性(例如，TEB300的Δε＝29.3，而TEB30的Δε仅9.2)。对于本发明的电光窗玻璃结构选择及制备基板
为了根据本发明制造低成本PSCT为基础的装置，优选为具一光学洁净及导电层的便宜的玻璃基板，所有公知技术技术采用显示器标准的特殊玻璃基板，所述基板具有昂贵的高导电性及高光学传输性氧化铟锡(氧化锡)涂层。但玻璃很贵而几乎不可能用于大尺寸的隐密性窗玻璃，为了避免此不足，必须采用相等而便宜的玻璃，一种可能选项是为涂有光学洁净的一便宜导电层的浮法玻璃，此玻璃已得自供应商(Pilkington/LOF)且用以制造大尺寸的(2′×3′)PSCT窗玻璃板，玻璃具有以化学蒸汽沉积(CVD)设置每平方单位1500欧姆电阻的一氧化锡导电涂层，但此用途亦可适用其他低成本导电层，譬如ZnO2、银或其他。
浮法玻璃在厚度及表面平坦度具有相当大的变化；极可能在导电层涂布沉积程序期间产生导电粒子。另一方面，所用低成本液晶材料具有较低电阻系数，由于以上两项理由，损害窗玻璃板的电短路可成为一问题，因此，在各玻璃基板上的导电涂层顶上需要一电绝缘层，以防止电短路。一薄的SiOx层将作为绝缘层，但特定情形中，若玻璃基板的表面平坦度没有极大变化、且没有大的导电粒子，则不需要此电绝缘层。但是，可能采用一选择性的预放电步骤以去除小尺寸的导电粒子，此程序包括在一空的玻璃格室(glass cell)上施加一电压(优选为4-10伏特/微米数值)，其间隙取决于所施的圆缘固定部(bead spacer)。譬如，得自LOF的CVD沉积氧化锡导电层的浮法玻璃基板已成功用以制造发明性的大尺寸低成本及均匀的PSCT装置，但未引入绝缘涂层。本发明第一实施例的制造方法及系统的描述
为了制造大尺寸(83″×56″)PSCT板，可采用图4所示系统及图5所示程序。
如图5的区块A所示，使用玻璃铰整装置15以使玻璃边缘平滑，以消除在制造工艺中使玻璃裂角的可能。
如图5的区块B所示，使用超音波浴装置16以帮助清洁玻璃表面，此为显示器业中的标准程序，我们的工艺中，超音波浴溶液包括约80加仑水中的美国Alconox公司的4磅Alconox清洁剂。
如图5的区块C所示，使用冲洗装置17以帮助自玻璃基板洗去超音波浴清洁剂。
如图5的区块D所示，可用选择性预放电装置18以帮助自基板移除小的导电粒子，这是产业目前尚未使用的一项新程序，以一30微米圆缘固定部分隔两个基板，然后280V电压施加在两基板之间数分钟之久，若有小的导电粒子，则由高电场的电火花所消除。
如图5的区块E所示，使用液晶混合装置19以根据上述所选配方(亦即调配方式)来制备液晶及聚合物混合物。
如图5的区块F所示，使用液晶涂布装置20将液晶及聚合物混合物施加在基板表面上，此程序步骤适合采用机械分散或刀具涂布。
如图5的区块G所示，使用除气装置21以在约10-2托尔压力的真空室中帮助自涂布的液晶混合物移除气泡。
如图5的区块H所示，使用装置22将顶玻璃板置放且覆盖于液晶混合物上(譬如利用真空室内安装的机械电磁开关装置)。
如图5的区块I所示，在液晶完全充注之后，使用边缘密封装置23以利用一连当环氧树脂来密封板总成的四个边缘。
如图5的区块J所示，使用UV光线固化装置24将UV光线(365毫微米；3瓦特/平方米)施于密封的玻璃板总成(譬如窗玻璃结构)，以打开的电压(约120伏特)来固化该板约一个小时。制造本发明的PSCT基光电结构的改进的配方
上述的一组用于制造本发明的PSCT基光电玻璃结构的材料和配方(1至10号)可制造出具有好的光性能特征的PSCT基光电玻璃板，虽然有时需要增强长期机械稳定性。另外，申请人发现，在制造板时，聚合物和液晶以大致均匀的速度流动，如果不能这样，将会发生材料的聚集，PSCT结构会发生不均匀特性，发生的模糊水平在许多应用中是不可接受的。
认识到上述问题，申请人开发出了另一组配方(10至13号)，通过使用新的PSCT配方可有效解决上述问题。范例11：
    成份     功能   相对重量％
硅氧烷 表面活性剂     0.01
Norland61 B单体     2.5
TEB30 转向列液晶     86.2
CB15 手征性添加剂     9
EGD A单体     2.3
范例12：
    成份     功能     相对重量％
硅氧烷 表面活性剂     0.01
Norland61 B单体     2.5
TEB30 转向列液晶     85.9
CB15 手征性添加剂     9
EGD A单体     2.3
D5 蓝二色(dichroic)染料     0.3
范例13：
    成份     功能   相对重量％
硅氧烷 表面活性剂     0.01
Norland61 B单体     2.5
TEB30 转向列液晶     85.9
CB15 手征性添加剂     9
EGD A单体     2.3
D35 紫色二色(dichroic)染料     0.3
如上述功能/成分表所示，这些配方的每一个含有两种不同的单体，以下称为A单体和B单体。
根据本发明的原理，A单体仅含有一种可聚合基，当聚合时，产生1-D或2-D型聚合物基体结构，其折射率低于含在配制的混和物中的液晶材料的折射率，由于由液晶材料和A单体材料的折射率不匹配引起的不希望的光散射，当工作在光传输状态时增加了PSCT基装置产生的模糊的可能性。A单体A单体的粘度特征低于所述液晶材料的粘度特征。
所述B单体含有多个可聚合基，当聚合时，产生3-D型聚合物基体结构，其折射率非常接近于含在配制的混和物中的液晶材料的折射率，由于由液晶材料和B单体材料的折射率匹配，当工作在光传输状态时减小了PSCT基装置产生的模糊的可能性。所述B单体的粘度特征高于所述液晶材料的粘度特征。
通过使用上述的A单体和B单体，申请人配制的混和物：(1)各组份在制造板时以大致相同的速度流入，使得在生产过程中不发生材料沿板结构的聚集，在PSCT结构中形成沿PSCT板表面大致均匀的光学特征；(2)所得的PSCT板结构具有(i)其在全传输状态工作时具有显著减小的模糊程度，从而增强了观察者的观察穿透性；(ii)具有增强的长期机械稳定性，这是由于组合的1-D/2-D和3-D聚合物基体结构，其中嵌有液晶材料。由于本发明的PSCT的增强的长期机械稳定性，在长期静置后不易发生由重力引起的非切换点。本发明第一实施例的制造方法及系统的描述
为了制造采用上述改进的配方(11至13号)大尺寸(83″×56″)PSCT板，可采用图4所示系统及图6A-6D所示程序。为了说明目的，下述的制造工艺使用上述改进的配方的任意一种。
要注意，在本发明的板制造过程中，制造环境的相对湿度要保持较低，因为已经发现水分子趋向于对PSCT基板结构的光学性能和特征有不良影响。如果需要，需要使用独立的除湿器来将制造环境的相对湿度减小到40％，同时保持环境温度在27摄氏度以下。
液晶混和物的制备
在图6A中的区块A1，A2和A3，描述了制备＂白型＂板结构的液晶混和物的过程。在图6A的区块A1′和A2′中，描述了制备＂彩色＂PSCT板结构的PSCT材料混和物的过程。
玻璃基底的制备
如图6B的区块B所示，已经预先施加了导电光学洁净层的(由Pilkington制造的)浮法玻璃板被切成需要的尺寸。在切割过程中，工人必须穿防护服、手套和头盔。
如图6B的区块C所示，使用砂纸打磨玻璃边缘。
如图6B的区块D所示，用吹风器将打磨操作时产生的玻璃屑吹离玻璃基板。
如图6B的区块E所示，用丙酮、酒精或玻璃清洁剂清洗打磨的基板表面。
如图6B的区块F所示，将两个玻璃基板放置在玻璃夹持器中以进行处理操作。
如图6B的区块G所示，玻璃基板在超声池中超声处理一小时，该超声池含有一盒(4.1磅)Alchronox和一池的过滤水。
如图6B的区块H所示，将玻璃基板从超声池中拿出，放在另一个空池中。
如图6B的区块I所示，用过滤水清洗玻璃基板5分钟。
如图6B的区块J所示，用蒸馏水清洗玻璃基板。
如图6B的区块K所示，用醇(异丙醇)清洗玻璃基板。
如图6B的区块L所示，玻璃基板干燥15分钟。
如图6B的区块M所示，随后玻璃基板在受控温度炉中100摄氏度下烘烤30分钟，如果环境湿度是40％以上的话。
在真空室中装配玻璃基板
如图6C的区块N所示，将一个玻璃基板放置在设置在真空室中的平台上。
如图6C的区块O所示，玻璃园缘固定件(bead spacer)材料均匀布置在玻璃基板的整个ITO-覆层表面。
如图6C的区块P所示，制备的液晶材料混和物注入玻璃注射器或相同功能的装置中，然后一过滤器安装在注射器上。
如图6C的区块Q所示，液晶混和物通过注射器注入玻璃基板。
如图6C的区块R所示，真空室中的螺线管基的基板运输装置的夹钳收回，准备与另一个基板接合。
如图6C的区块S所示，第二玻璃基板放置在第一(固定的)添加了玻璃园缘固定件的基板上，使得第二玻璃基板的一边缘靠在螺线管基运输装置的夹钳上，相对的一边缘考在第一玻璃基板上。
如图6C的区块T所示，真空室的两个真空泵工作，将真空室内部抽真空，真空室中放置装配的玻璃板。抽真空时间不应超过20分钟。需要内部真空为100-200微真空(micron vacuum)。
如图6C的区块U所示，真空室中的螺线管基的基板运输装置被启动，第二玻璃基板落下，盖在第一基板上。
如图6C的区块V所示，施加的PSCT材料混和物在装配的基板之间注入，同时一个真空泵保持工作。该注入步骤在重力作用下进行，通常要1-2小时，以便PSCT材料混和物填满装配的玻璃基板的整个区域。
如图6C的区块W所示，使用真空室中的解除真空阀来解除真空室中的真空。
如图6C的区块X所示，采取措施保证两个基板在两个方向错开，以提供导电电极由钎焊等传统方法固定的表面。
PSCT基板的边缘封闭
如图6D的区块Y所示，第一玻璃基板的两个边缘和第二基板的两个边缘用丙酮清洁，需要注意清洁步骤不要使用太多的丙酮。
给板的边缘加导电带
如图6D的区块Z所示，导电带施加到第一基板的两个边缘和第二基板的至少一个边缘。
如图6D的区块AA所示，UV胶(例如Norland68)点沿基板的边缘施加，然后通过点UV光源固化，直到施加的胶固化。固化期间，必须通过导电带向板施加110伏电压。施加电场的作用是使得PSCT混和物中的液晶沿施加的电场对齐。特别地，在固化后施加的电场不马上解除，而是保持至少10分钟。
如图6D的区块BB所示，基板的两个边缘用UV胶(例如Norland68)封闭。该UV胶可使用塑料注射器或相同功能的装置施加。
如图6D的区块CC所示，施加的UV胶随后使用UV光源固化。如上所述，固化期间，必须通过导电带向板施加110伏电压。施加电场的作用是使得PSCT混和物中的液晶沿施加的电场对齐。特别地，在固化后施加的电场不马上解除，而是保持至少10分钟。
如图6D的区块DD所示，封闭的边缘通过施加5分钟的环氧树脂而被加强。环氧树脂应当干燥至少30分钟以完全干燥。
使用UV光固化板
如图6D的区块EE所示，在UV阵列下板固化1小时，该UV阵列包括例如8个48″UV管，它们排列在一个洁净的房间环境中。在UV固化期间，必须通过导电带向板施加110伏电压。施加电场的作用是使得PSCT混和物中的液晶沿施加的电场对齐。特别地，在固化后施加的电场不马上解除，而是保持至少10分钟。
最后的清洁
板固化之后，最后清洁，然后检测以保证在制造过程中质量控制标准得到满足。
制造本发明的PSCT基窗板期间，申请人发现引起PSCT板不能保持其工作的散射状态的三个因素是：(a)板制造环境中存在潮湿(即自由基终止物)；(b)涂料中的一些成分释放的气体，例如萘，其为禁止物；(c)抽真空时施加的液晶混和物中单体成分的挥发。申请人还发现解决这些问题的方法是：(a)烘烤玻璃基板和对环境除湿；(b)剥去涂料；(c)减短抽真空时间。
制造具有根据本发明的塑料基板的PSCT基装置的系统和方法
在建筑和汽车应用中，具有玻璃基板的PSCT板的使用不能满足安全玻璃的要求，因为一旦玻璃基板破裂，其尖锐的边缘将会伤害人。
一个可能的解决办法是以层叠方式制造本发明的PSCT板，即在塑料基板上制造PSCT板，然后使用强力粘结剂例如PVB粘结剂将PSCT板层叠在一玻璃基板上，该粘结剂用于层叠的汽车挡风玻璃和挡风屏的制造中。
图7中，显示了具有PET塑料基板的PSCT板。通常，所有上述的配方(1至13号)都可以用于制造这样的板。
为了说明，下面介绍使用配方11的PET基PSCT板的制造方法，其中，当PSCT板工作在关状态时，产生“白”板。可以使用图8的通用装置。注意，当使用PET塑料基板时，不需要使用真空室，尽管PET板应当烘烤以除湿，该制造程序需要在低的相对湿度下进行，如同具有玻璃基板的PSCT板的制造环境一样。
注意，区块A之前，PET基板被制备，在其一侧的整个表面涂覆一导电光学洁净层(例如ITO)，烘烤以从微结构中除湿，然后放在一边以便下面的制造工序。
如图9的区块A所示，PSCT材料的成分称重，并根据配方11和其他配方混和。
如图9的区块B所示，使用布清洁ITO涂覆的层，清洁PET基板。
如图9的区块C所示，第一PET基板放在一平面上，如图8所示。
如图9的区块D所示，PET基板的整个ITO涂覆表面上均匀地喷以玻璃园缘固定件层(例如直径为30微米)。
如图9的区块E所示，PSCT混和物沿PET基板一边缘注入或以其他方式分布。
如图9的区块F所示，使用一湿辊针型机构将第二PET基板层叠在第一基板上，如图8所示，或用其他机构以在层叠过程中均匀施加压力于第二PET基板上表面。
如图9的区块G所示，PET基板的四个边缘用5分钟环氧树脂封闭，其可在至少30分钟完全干燥。
如图9的区块H所示，PSCT板在UV光下固化，同时穿过IPT层施加一电场，其方式类似于玻璃基板的PSCT板的制造工艺中使用的方式。施加的电场使得PSCT混和物中的液晶沿施加的电场对齐。
固化完成后，所得的板再清洁一次，然后通过公知的试验和其他质量控制手段。
上述具有PET塑料基板的PSCT基板可整合成各种光电装置和系统，或可以层叠在各种玻璃基板上，如在建筑和汽车工业中使用的那样。
本发明第一实施例的可电性切换的边缘点亮的PSCT基的图像板
上述的本发明的PSCT板可改变成在电子控制下视觉地产生各种图像，这可以这样实现：(i)几何构图第一导电光学洁净电极层成为图像传递部分和背景部分，而第二导电光学洁净电极层不构图，(ii)提供双重控制开关(K1和K2)，其向导电的光学洁净电极层的不同部分施加不同的控制电压(来自电压源V)。这些控制电压的作用是引起液晶以聚焦锥形状态对齐(即在板工作的半透明状态)或同向扭转状态对齐(即在板工作的透明状态)。
在图10中，示意地说明光电照明/图像板，其中在第一玻璃基板(或塑料基板)上的第一导电光学洁净电极层(ITO)使用光刻方法(和图12所示的光掩膜方法)进行几何构图，而第二玻璃基板(或塑料基板)上的第二导电光学洁净电极层不构图。如图12和13所示，第一基板上的几何构图的ITO层以非像素化形式形成。
如图10和13所示，未构图的ITO层电连接到一公共地参考电压。在所示的实施例中，几何构图层包括：(i)图像传递部分(例如对应图10和11的REVEO公司和图12和13中的LUX UV技术)，(ii)背景部分，其与图像传递部分逻辑(空间)互补。如图12和13所示，第一构图的ITO层的图像传递部分电连接到端子K2＝2，而背景部分电连接到端子K2＝3。第一控制开关K1连接到电压源V的正输出端，而端子I可以与开关K2的端子2或3或与端子0连接，从而产生带双重开关结构的数个可能的开关状态。
所示实施例的PSCT板的可能的各种工作状态示于图14，总结如下：(1)在光透射(即被照明)背景上产生光散射(即变黑)图像传递模式，如图11A所示；(2)在光散射(即变黑)背景上产生光透明(即被照明)的图像传递模式；如图11B所示；整个板为透明状态，而没有图像传递模式，如图11C所示；整个板为光散射状态，而没有图像传递模式，如图11D所示。这些不同的状态可通过构造开关K1和K2电切换，如图14的表格所示。
下面介绍图示实施例的PSCT基光电图像装置的制造方法。
产生光掩膜
所示方法的第一步是产生光掩膜，如图12所示，用于在第一玻璃基板或塑料基板上制造构图的导电光学洁净层。申请人发现在UV固化步骤中，整个PSCT板必须施加足够的电压，否则，没有施加电压的面积不显示足够的光散射密度，使得该区域半透明。因此，必须制造一光掩膜使得整个板在电极构图后被施加电压。图12所示为用于图13的图像装置的光掩膜。用于制造图10所示的图像装置的光掩膜按下面的几何原则获得。一旦产生光掩膜，制造工序的下一步包括使用光刻技术构图第一ITO层。在该步骤，有至少两个选择：通过光阻剂光刻或通过UV胶。下面介绍这两种技术。
使用光阻基蚀刻技术的光刻
下述的一般步骤可用于构图玻璃或塑料制的ITO涂覆基板。应使用负光阻。这样的光阻具有这样的特性，即其UV暴露部分将会聚合。但是，未暴露部分用特殊的显影剂洗掉。
该光阻基构图步骤包括：
(1)涂覆光阻(photo resist)于ITO基板上(例如使用旋转涂覆工艺)；
(2)在光阻供给器规定的温度下软烘烤光阻；
(3)在足够强的UV光下曝光光阻，同时光掩膜覆盖在基板的顶部；
(4)在显影剂中显影曝光的光阻，显影剂由光阻供给器提供，显影时间由光阻供给器规定，在显影之后，未曝光光阻被洗掉，留下构图的光阻在ITO基板表面；
(5)在光阻供给器推荐的烘烤温度下硬烘烤构图基板；
(6)在蚀刻剂中蚀刻ITO基板，蚀刻剂包括HCL∶N2SO5∶H2O＝0.5∶0.1∶0.5，蚀刻时间在10分钟到30分钟左右；
(7)使用光阻厂商或销售商提供的剥离剂剥离光阻。
使用UV胶光刻和层叠技术
UV胶基构图过程包括：
(1)在ITO玻璃基板和UV透明塑料基板之间层叠UV胶，(例如UV胶可以是Norland生产的Norland68，塑料基板可以是用于覆盖一双粘结粘结膜的非粘结塑料板)；
(2)在足够强的UV光下曝光UV胶层(例如在中强度水银UV光源)，曝光时间大约30秒，光掩膜安装在塑料基板顶部；
(3)剥离非粘结塑料板；
(4)用醇清除未聚合的UV胶；
(5)在蚀刻剂中蚀刻ITO基板(例如蚀刻剂包括HCL∶N2SO5∶H2O＝0.5∶0.1∶0.5，蚀刻时间在10分钟到30分钟左右)；
(6)用丙酮剥离UV胶。
根据本发明的第一实施例的可电性切换的边缘点亮的PSCT基图像板的制造工艺
在该制造阶段，示于图4至6D的真空填充的板制造方法可用于图10到13的PSCT基图像板的构造的制造，在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间实现，不需要改变真空填充方法。
类似地，在该制造工艺中，图8和9所示的层叠/湿辊基的板制造方法，可用于图10到13的PSCT基图像板的构造的制造，在一玻璃基板和一塑料基板之间实现，不需要改变层叠/湿辊基的方法。
PSCT板完成后，冷阴极荧光管(CCFL)及反射镜安装在板的边缘，使用边缘点亮背光板技术，使得从CCFL管中发出的光有效地耦合到波导PSCT结构中，然后，电开关K1和K2可使用LCD板的公知技术连接到板上。
本发明的可电性切换背光PSCT基图像板
图15中，本发明的边缘点亮PSCT基图像板修改为提供一背光PSCT基图像板，其具有图10所示的装置的大致相似的工作状态，其优点为可使用高强度背光光源。
可电性切换的边缘点亮的PSCT基图像板的第二实施例
图16和17中，显示图10的边缘点亮的PSCT基图像板整合成更先进的边缘点亮光电发光板，其具有广泛的用途：(1)可电性切换的私密窗，提供更强的私密性保护；(2)可电性切换的发光板，用于内部或外部环境的照明；(3)图像板，用于在白天或黑夜广告、装饰、橱窗、和图像显示。
图16中，示意表示新型PSCT基发光/照明板的结构。图1所示的操作/功能描述了PSCT基发光板的工作和功能。
如图17所示，该新型装置有一组不同的可电性切换的显示状态，用于不同的应用，例如包括：传统的可切换私密窗玻璃；不同使用的广告和/或图像板；私密窗和黑度控制的应用；传统的可切换的私密窗，并具有增强的私密性保护；双路表面发光板；夜用广告和/或图像板；单路表面光源应用；可切换反光镜；单路发光式夜用广告和/或图像板。
如图16所示，本发明的光电发光装置包括：可电性切换的宽带左手性胆固醇液晶(BBLH CLC)板；可电性切换的宽带右手性胆固醇液晶(BBRHCLC)板；可电性切换的PSCT板，具有几何构图的ITO层，如图10所示，可被一对可电性控制的冷阴极荧光灯(CCFL)边缘点亮；多个未构图的ITO层，使得所述可电性切换的BBLH CLC板和所述可电性切换的BBRH CLC板可电性切换开和关，如本申请人在以前的WIPO的1998年9月3日出版的出版物NO.WO98/38547所教导的，在此作为参考引入。
在一个具体的实施例中，所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板反射全部可见光谱的光。当所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板在所述反射工作状态时，它们可电切换于反射和透明状态，所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板共同作为反射镜，其反射性依赖于施加的控制电压值。
所述可电性切换的PSCT板在可见光频带散射光，可在半透明和透明状态之间可电性切换。如上所述，在所述可电性切换的PSCT板中的导电电极之一(即ITO层)被几何构图，当所述可电性切换的PSCT板在半透明状态时，其散射光。
如所示的那样，由所述电控制的CCFL发出的光有效地耦合到所述波导的PSCT板中。在一种理想的状态，当所述可电性切换的PSCT板工作在透明状态时，即没有光散射发生，波导光限定在板中，没有泄漏。但是，当所述可电性切换的PSCT板工作在散射状态时，波矢量与波导模式受扰，改变其方向。波导光与所述可电性切换的PSCT板不耦合，所述可电性切换的PSCT板用作表面光源。不耦合的光在两个方向照明，即前后方向。假如向后的光撞击LH CLC和RH CLC板，如果两个BB CLC板工作在透明状态，组合的发光板在两个方向照明，即前和后表面。但是，如果两个BB CLC板工作在反射状态，组合的发光板在一个方向照明，即前表面。
注意，当CFC工作在开状态即发光时，图16所示的装置用作私密窗时具有增强的私密性保护，这在晚上特别重要。这是由于从板发射的光减小了由内部光源投射到玻璃上的物体的阴影。如果两个CLC处于反射状态，可提供进一步的增强的私密保护。
本发明的电光窗玻璃结构的其他实施例
上述电光窗玻璃板可以共同待审中的上述美国申请09/032,302号所示的各种方式组合，以提供能控制数个幅射频带中的光线传输通过的智能窗玻璃结构。
上述的本发明智能窗玻璃结构可大致完全散射一极大部分的可见频带。
在描述本发明所述其他实施例之后，可了解进一步的修改。
譬如，上述电光窗玻璃结构可以几乎任何数量或顺序堆叠及叠层在一起，以形成具超过两光学状态(譬如四个或更多)的复合的电光窗玻璃结构，这种电光窗玻璃结构可用以构成能提供复杂程度的阳光及/或可见幅射控制的精密的窗系统。
电控制CLC为基础的本发明智能窗可用于家庭、学校、办公室、工厂、及车辆及飞机中以提供隐密性、亮度控制，并降低所用暖气及冷气系统的热负荷。
本发明的电光窗玻璃可用以制造智能太阳眼镜及用于各种应用中的遮阳板，本发明的此实施例中，以安装在使用者头上的一架内支撑的一对镜片形式(如公知眼镜或遮阳片)，来实施本发明的电光窗玻璃。在图1A及图1B所示窗架内实施的程序化微控制器、电池、电磁检测器、电池充电电路及光学状态切换电路可减小尺寸、并在本发明的此示范实施例的超小型太阳眼镜架内实施。
本发明的电光窗玻璃可用于汽车、水用载具、飞机及太空载具，本发明的结构亦可用以制造空间光强度调变(SLM)板，其具有像素化或未像素化表面。
本发明的电光板的传输性及散射性特征本质是为二向性，且不受入射光波长的偏振状态所影响，因此不论入射光的偏振状态如何，当电光窗玻璃板在其传输性模式操作时，入射光是在任一方向传输而有最小散射；而当电光窗玻璃板在其散射模式操作时，入射光在任一方向散射，其中往前散射对于往后散射的比值至少为3/1(如75％/25％)。但了解此比值可视目前应用而在本发明不同实施例作修改。
上述修改仅供示范，本领域技术人员了解：示范实施例可有其他修改，所有所述修改及变化可视为本发明权利要求界定的本发明的范围及精神之内。

Claims (63)

1.一种电光窗玻璃结构，具有散射式及传输式操作模式，以分别选择性散射及传输电磁幅射，该电光窗玻璃结构包括：
一叠层构造的电光窗玻璃板，具有第一及第二光学操作状态；及
光学状态切换装置，用以将该电光窗玻璃板切换成该第一操作状态，以引发该电光窗玻璃结构成为该散射式操作状态，且用以将该电光窗玻璃板切换成该第二操作状态，以引发该电光窗玻璃结构成为该传输式操作状态。
2.一种电光窗玻璃结构，其具有全散射式及全传输式操作模式，以改良控制电磁频带的日光区内的电磁幅射流。
3.如权利要求2的电光窗玻璃结构，其中可电性启动或切换所述操作模式，同时避免使用能量吸收机构。
4.如权利要求2的电光窗玻璃结构，其具有一操作宽频带，包括电磁频谱的近IR、可见及近UV部分。
5.一种主动控制观察板，包括权利要求1或29的电光窗玻璃结构，其中在电磁频谱的近UV及近IR区上的电磁幅射传输可全部散射而非吸收，而降低该光学窗玻璃结构所需操作的温度循环范围。
6.如权利要求5的主动控制观察板，其中该电光窗玻璃结构由采用液晶材料的一聚合物稳定的胆固醇性织构(PSCT)所制造。
7.如权利要求6的主动控制观察板，其中该电光窗玻璃结构在其表面上具有均匀的光学特征。
8.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其采用不具液晶相的一聚合物，亦即聚合物不含介晶生成基。
9.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其包括在一PSCT材料中的二色性染料。
10.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其可在使用较低控制电压的一组光学状态之间切换。
11.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其具有改良的机械强度。
12.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其包括一对设有绝缘层的玻璃基板。
13.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法，其使用一特别添加剂以在制造工艺期间消除液晶流条纹。
14.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其包括在一对玻璃基板上作为电极表面的导电层。
15.一种制造PSCT为基础的电光窗玻璃结构的系统，具有大于2米×3米的一表面积，包括一浮法玻璃制造设备。
16.一种制造PSCT为基础的电光窗玻璃结构的系统，其不具模糊且不具缺陷、且在该装置表面积上具有均匀的光学特征。
17.一种制造PSCT为基础的电光窗玻璃结构的系统，其利用便宜的不具液晶相的液晶材料，亦即聚合物不具介晶生成基。
18.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法，其包括制造浮法玻璃片的步骤。
19.一种制造PSCT为基础的电光窗玻璃结构的系统，其包括添加一表面活性剂，以在该电光窗玻璃结构的整体表面上达到均匀的光学性质。
20.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构，其不具模糊、不具缺陷、且在该装置表面上具有均匀的光学特征。
21.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法，其利用便宜的不具液晶相的液晶材料，亦即聚合物不具介晶生成基。
22.一种制造PSCT为基础的电光窗玻璃结构的系统，其利用浮法玻璃制造技术。
23.一种PSCT为基础的电光窗玻璃结构的制造方法，其包括将一表面活性剂加入一液晶混合物的步骤，以在所生成电光窗玻璃结构的整体表面上达到均匀的光学性质。
24.一种智能窗系统，用于安装在房屋或办公大楼内、或在譬如飞机或车辆等运输载具上，该智能窗系统包括：如权利要求1或29的电光窗玻璃结构，其支撑在预制窗架内，其中安装有：
一电磁感测器，用以感测外部环境中的电磁状况；
一电池供应器，用以提供电力；一电磁动力电池充电器，以将该电池充电；
电路，用以产生窗玻璃控制电压，以驱动该窗架内支撑的电光窗玻璃的电性主动元件；及
一微电脑晶片，以存在该程序化微控制器中的一幅射流控制造工艺序所需方式控制该电池充电器及电路及该窗玻璃控制电压的操作。
25.一种热/观察罩或板，由如权利要求1的电光窗玻璃结构所制造。
26.一种智能太阳眼镜，其中利用如权利要求1的一电光窗玻璃结构来实现各光学元件，并与太阳眼镜架尺寸相配合。
27.一种智能快门玻璃，其中利用本发明的一电光窗玻璃结构来实现各光学元件，并与快门玻璃架尺寸相配合。
28.一种智能挡风玻璃或观景玻璃，由本发明的一电光窗玻璃结构实现。
29.一种电光窗玻璃结构，具有一传输式模式及一散射式模式，包括：
一可电性切换液晶及聚合物混合物材料，配置于一对光学穿透式板之间，
其中该可电性切换液晶及聚合物混合材料在该传输式模式操作时，在所有观察角度呈现最小的模糊。
30.如权利要求29的电光窗玻璃结构，其中该可电性切换液晶及聚合物混合物材料是为一聚合物网络，其中支撑非反应性胆固醇性液晶分子，而不出现介晶生成基。
31.如权利要求29的电光窗玻璃结构，其中该聚合物网络与该非反应性手征性液晶分子之间的耦合足以稳定焦点锥形状态的该非反应性胆固醇性液晶分子，因此较低强度的一电场足以沿场方向切换所有非反应性液晶分子，导致在所有观察角度均无模糊。
32.一种PSCT为基础的装置的制造方法，包括以下步骤：
(a)制造第一及第二片浮法玻璃用作一对玻璃基板；
(b)一第一导电性光学洁净层沉积在该第一片浮法玻璃上，沿其产生一第一组导电粒子，并将一第二导电性光学洁净层沉积在该第二片浮法玻璃上，沿其产生一第二组导电粒子；
(c)一第一电性绝缘光学洁净层沉积在该第一导电性光学洁净层上，并将一第二电性绝缘光学洁净层沉积在该第二导电性光学洁净层上；及
(d)将一层聚合物稳定的胆固醇性织构(PSCT)材料施加在所述第一及第二片浮法玻璃之间，使得所述第一及第二片浮法玻璃相对彼此大致呈平行沉积，该层PSCT材料沉积在所述第一及第二电绝缘光学洁净层之间，且所述第一及第二电绝缘光学洁净层配置于所述第一及第二导电性光学洁净层之间。
33.如权利要求32的方法，其中步骤(b)中，所述第一及第二导电性光学洁净层由选自下列各物的材料制造：氧化锡、ZnO2、及银。
34.如权利要求32的方法，其中步骤(c)中，所述第一及第二电性绝缘光学洁净层由选自下列各物的材料制造：SiOx。
35.如权利要求32的方法，其进一步包括在步骤(b)之后及步骤(c)之前，使所述第一及第二组导电粒子作电性预放电。
36.如权利要求35的方法，其中该电性预放电包括在所述第一及第二片浮法玻璃形成的一空玻璃格室上施加一电压，且具有取决于所述第一及第二片间所施加的圆缘固定部的一间隙。
37.一种用以制造PSCT为基础的装置的系统，包括：
一第一系统组件，用以产生第一及第二片的浮法玻璃用作一对玻璃基板；
一第二系统组件，用以将一第一导电性光学洁净层沉积在该第一片浮法玻璃上，沿其产生一第一组导电粒子，及将一第二导电性光学洁净层沉积在该第二片浮法玻璃上，沿其产生一第二组导电粒子；
一第三系统组件，用以将一第一电性绝缘光学洁净层沉积在该第一导电性光学洁净层上，及将一第二电绝缘光学洁净层沉积在该第二导电光学洁净层上；及
一第四系统组件，用以将一层聚合物稳定胆固醇性织构(PSCT)施加在所述第一及第二片浮法玻璃之间，使得所述第一及第二片浮法玻璃相对彼此大致平行沉积，该层PSCT材料沉积在所述第一及第二电绝缘光学洁净层之间，且所述第一及第二电绝缘光学洁净层配置在所述第一及第二导电性光学洁净层之间。
38.如权利要求37的系统，其中所述第一及第二导电性光学洁净层由选自下列各物的材料制造：氧化锡、ZnO2、及银。
39.如权利要求37的系统，其中所述第一及第二导电绝缘光学洁净层由选自下列各物的材料制造：SiOx。
40.如权利要求37的系统，其中其进一步包括一第五系统组件，用以使所述第一及第二组导电粒子作电性预放电。
41.如权利要求40的系统，其中该第五系统组件包括用以将一电压施加在所述第一及第二片浮法玻璃形成的一空玻璃格室上的装置，且具有取决于所述第一及第二片间所施加的圆缘固定部的一间隙。
42.一种PSCT为基础的可电性切换的图像板，其可在电子控制下产生图像，其包括：
第一及第二基板，平行布置，其间有一间隙；
一构图的导电性光学洁净电极层，形成在该第一基板上，其具有传递图像部分和背景部分，根据要产生的图像几何特征形成；
一未构图的导电性光学洁净电极层，形成在所述第二基板上；
一PSCT层施加在所述间隙之间，并在形成在所述第一基板上的构图的导电性光学洁净电极层和形成在所述第二基板上的所述未构图的导电性光学洁净电极层之间；
多个电连接件，形成在所述图像传递部分、所述背景部分和所述未构图的导电性光学洁净电极层之间；
多个控制开关，用于从电压源施加一控制电压给所述图像传递部分、所述背景部分和所述未构图的导电性光学洁净电极层，使得带有所述PSCT层的液晶在板工作的半透明状态时以聚焦锥状态对齐，或在板的透明状态时为同向扭曲状态，以产生图像。
43.如权利要求42所述的PSCT为基础的可电性切换的图像板，其特征在于，还包括至少一个光源，沿所述板的至少一个边缘布置，以在PSCT层中投射光。
44.如权利要求43所述的PSCT为基础的可电性切换的图像板，其特征在于，所述构图的导电性光学洁净电极层使用光刻方法和光掩膜方法。
45.如权利要求42所述的PSCT为基础的可电性切换的图像板，其特征在于，其具有多个工作状态，包括：相对光透明背景产生光散射图像传递模式；相对光散射背景产生光透明图像传递模式；产生光透明背景模式而没有光散射图像传递模式；产生光散射背景而没有光透明图像传递模式。
46.制造PSCT为基础的电光玻璃板的方法，包括以下步骤：
(a)混和聚合物和液晶材料，当以材料混和物施加到一基板时，以相同的速度流入，使得在生产过程中不发生材料的聚集，在PSCT结构中不发生非均匀特征，从而减小所述板中模糊的程度。
47.制造PSCT为基础的板的方法，包括以下步骤：
(a)在PSCT材料混和物中混和液晶材料和至少两种单体，称为A单体和B单体；
其中所述A单体只含有一种可聚合基，当聚合时，产生1-D或2-D型聚合物基体结构，其折射率低于含在配制的混和物中的液晶材料的折射率，所述A单体的粘度特征低于所述液晶材料的粘度特征；
其中所述B单体含有多个可聚合基，当聚合时，产生3-D型聚合物基体结构，其折射率非常接近于所述液晶材料的折射率，所述B单体的粘度特征高于所述液晶材料的粘度特征；
(b)在一对基板之间沉积所述PSCT材料混和物，并布置所述基板呈平行状态，形成板型结构；
(c)聚合所述A单体和B单体，在所述基板对之间产生PSCT层，其在所述PSCT为基础的电光玻璃板在光传输状态工作时具有减小的模糊程度，这是由于所述液晶材料和所述A单体的折射率匹配，由于在步骤(a)和(b)中以及步骤(c)之前所述液晶材料和所述A单体和B单体的粘度特性的匹配，其横穿所述板表面具有高的光学均匀性。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述增强的机械稳定性减小了由于重力长期作用于所述PSCT板造成的不可切换性点沿所述PSCT板的形成。
49.制造PSCT为基础的板的方法，包括以下步骤：
(a)在PSCT材料混和物中混和液晶材料和至少两种单体，称为A单体和B单体；
其中所述A单体只含有一种可聚合基，当聚合时，产生1-D或2-D型聚合物基体结构，其折射率低于含在配制的混和物中的液晶材料的折射率，所述A单体的粘度特征低于所述液晶材料的粘度特征；
其中所述B单体含有多个可聚合基，当聚合时，产生3-D型聚合物基体结构，其折射率非常接近于所述液晶材料的折射率，所述B单体的粘度特征高于所述液晶材料的粘度特征；
(b)在一对基板之间沉积所述PSCT材料混和物，并布置所述基板呈平行状态，形成板型结构；
(c)聚合所述A单体和B单体，在所述基板对之间产生PSCT层，(i)其在全传输状态工作时具有显著减小的模糊程度，(ii)具有增强的长期机械稳定性，这是由于组合的1-D/2-D和3-D聚合物基体结构，其中嵌有液晶材料。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述增强的机械稳定性减小了由于重力长期作用于所述PSCT板造成的不可切换性点沿所述PSCT板的形成。
51. 46.制造PSCT为基础的电光玻璃板的方法，包括以下步骤：
(a)混和聚合物和液晶材料，当以材料混和物施加到一基板时，以相同的速度流入，使得在生产过程中不发生材料的聚集，在PSCT结构中不发生非均匀特征，从而减小所述板中模糊的程度。
47.制造PSCT为基础的板的方法，包括以下步骤：
(a)在PSCT材料混和物中混和液晶材料和至少两种单体，称为A单体和B单体；
其中所述A单体只含有一种可聚合基，当聚合时，产生1-D或2-D型聚合物基体结构，其折射率低于含在配制的混和物中的液晶材料的折射率，所述A单体的粘度特征低于所述液晶材料的粘度特征；
其中所述B单体含有多个可聚合基，当聚合时，产生3-D型聚合物基体结构，其折射率非常接近于所述液晶材料的折射率，所述B单体的粘度特征高于所述液晶材料的粘度特征；
(b)在一对基板之间沉积所述PSCT材料混和物，并布置所述基板呈平行状态，形成板型结构；
(c)聚合所述A单体和B单体，在所述基板对之间产生PSCT层，其在所述PSCT为基础的电光玻璃板在光传输状态工作时具有减小的模糊程度，这是由于所述液晶材料和所述A单体的折射率匹配，由于在步骤(a)和(b)中以及步骤(c)之前所述液晶材料和所述A单体和B单体的粘度特性的匹配，其横穿所述板表面具有高的光学均匀性。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，所述增强的机械稳定性减小了由于重力长期作用于所述PSCT板造成的不可切换性点沿所述PSCT板的形成。
49.制造PSCT为基础的板的系统，包括：
在PSCT材料混和物中混和液晶材料和至少两种单体的第一机构，两种单体称为A单体和B单体；
其中所述A单体只含有一种可聚合基，当聚合时，产生1-D或2-D型聚合物基体结构，其折射率低于含在配制的混和物中的液晶材料的折射率，所述A单体的粘度特征低于所述液晶材料的粘度特征；
其中所述B单体含有多个可聚合基，当聚合时，产生3-D型聚合物基体结构，其折射率非常接近于所述液晶材料的折射率，所述B单体的粘度特征高于所述液晶材料的粘度特征；
在一对基板之间沉积所述PSCT材料混和物，并布置所述基板呈平行状态，形成板型结构的第二机构；
聚合所述A单体和B单体，在所述基板对之间产生PSCT层的第三机构，(i)PSCT层在全传输状态工作时具有显著减小的模糊程度，增强了观察者看透的能力；(ii)具有增强的长期机械稳定性，这是由于组合的1-D/2-D和3-D聚合物基体结构，其中嵌有液晶材料。
50.如权利要求49所述的系统，其特征在于，由所述第三机构操作引起的所述增强的机械稳定性显著减小了由于重力长期作用于所述PSCT板造成的不可切换性点沿所述PSCT板的形成。
51.可电性切换的边缘点亮的图像板，其整合为一个单一的装置，包括：
第一装置，作为可电性切换的私密窗，并大大增强了私密保护；
第二装置，作为可电性切换的发光板，用于照亮内部或外部环境；
第三装置，作为图像板，用于在白天或夜晚的观察环境投射被照明的图像。
52.如权利要求51所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，所述单一装置包括设置在分别施加在第一和第二基板上的第一和第二导电性光学洁净层之间的PSCT层，
所述第二导电性光学洁净层是未构图的，而根据要从所述电性可切换的边缘点亮的图像板投射的被照明的图像的几何形状，所述第一导电性光学洁净层在至少两个空间互补的部分上构图。
52.可电性切换的边缘点亮的图像板，包括：
可电性切换的宽带左手性胆固醇液晶(BBLH CLC)板；
可电性切换的宽带右手性胆固醇液晶(BBRH CLC)板；
可电性切换的PSCT板，具有几何构图的第一导电光学洁净层和未几何构图的第二导电光学洁净层，可被一对可电性控制的发光元件边缘点亮；
多个未构图的导电光学洁净层，使得所述可电性切换的BBLH CLC板和所述可电性切换的BBRH CLC板每个都可响应一组施加到所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板上的控制电压而在反射和透射状态之间电性切换。
53.如权利要求52所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板反射全部可见光谱的光。
54.如权利要求53所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板在所述反射工作状态时，所述可电性切换的BBLH CLC和BBRH CLC板共同作为反射镜，其反射性依赖于施加的控制电压值。
55.如权利要求52所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，所述可电性切换的PSCT板在可见光频带散射光，可在半透明和透明状态之间可电性切换。
56.如权利要求55所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，在所述可电性切换的PSCT板中的导电电极之一被几何构图，当所述可电性切换的PSCT板在半透明状态时，光散射。
57.如权利要求53所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，由所述电控制的发光元件发出的光有效地耦合到所述可电性切换的PSCT板中。
58.如权利要求57所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述可电性切换的PSCT板工作在透明状态时，即没有光散射发生，波导光限定在所述可电性切换的PSCT板中，没有泄漏。
58.如权利要求57所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述可电性切换的PSCT板工作在散射状态时，波导光与所述可电性切换的PSCT板不耦合，所述可电性切换的PSCT板用作表面光源，不耦合的光在前后方向发射。
59.如权利要求57所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述BBLH CLC和BBRH CLC板工作在透明状态时，组合的发光板在两个方向照明，即前后方向。
60.如权利要求58所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述BBLH CLC和BBRH CLC板工作在反射状态时，组合的发光板在一个方向照明，即前表面。
61.如权利要求58所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述可电性切换的发光元件发光时，所述可电性切换的边缘点亮的板具有增强的私密性保护，由于其减小了由内部光源投射到玻璃上的物体的阴影。
62.如权利要求58所述的可电性切换的边缘点亮的图像板，其特征在于，当所述BBLH CLC和BBRH CLC板工作在反射状态时，所述可电性切换的边缘点亮的板提供进一步的增强的私密保护。
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