專利名稱：具有可電氣轉(zhuǎn)換模式工作的可光譜控制反射偏光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及具有可電氣控制偏振效率以及反射帶寬的單層寬帶反射偏光器，本發(fā)明尤其涉及能夠在可見光和紅外線(IR)頻帶上從寬帶操作電氣地轉(zhuǎn)換到窄帶操作的單層反射偏光器，以及能夠在可見光和IR頻帶上從窄帶操作轉(zhuǎn)換到寬帶操作的單層反射偏光器。
背景技術(shù)：
人們對于圖片有著天然的愛好。隨著新型的偏光器技術(shù)的出現(xiàn)，現(xiàn)代顯示裝置中的顯著改進是可能的。在許多改進了的顯示技術(shù)中，為了積極地控制例如顯示亮度以及彩色平衡，希望有一種偏振裝置，它具有可電氣控制諸如偏振、傳輸以及光譜等特性。
可電氣控制的偏光器還可以用于諸如智能窗之類的其它應(yīng)用的允許技術(shù)，其中，窗傳輸可以通過結(jié)合兩個具有相反偏振狀態(tài)的可轉(zhuǎn)換的偏光器，從全反射狀態(tài)電氣轉(zhuǎn)換到全透明狀態(tài)。這種窗能夠提供照明控制，并且如果做外窗，還能夠額外地提供能源節(jié)約的好處。
由于早先嘗試了將膽甾醇型薄膜用作濾光器，并將聚合體包膠的向列型液晶用于顯示裝置，故已經(jīng)將許多注意力集中于試圖將聚合的液晶與膽甾醇型液晶結(jié)合到一起，來制造裝置或光控制應(yīng)用。
第5,691,789號美國專利揭示了一種單層反射超寬帶圓偏光器及其制造方法，它是通過生產(chǎn)具有膽甾醇型液晶(CLC)晶序(其中，液晶晶序的間距在該層上以非線性方式變化)的單層。
第0643 121 A號歐洲專利申請(1995年3月15日公開)揭示了一種窄帶，可轉(zhuǎn)換的偏振單層反射器。
第WO97/2358號PCT申請(1997年7月3日公開)揭示了一種具有更寬的帶寬的可轉(zhuǎn)換的偏振單層反射器。
對于聚合體擴散液晶的一般參考可以在“聚合體擴散液晶顯示”(J.W.Doane)；(Ed.B.Bahadur，世界科學出版，新加坡)中的一個章節(jié)“液晶”；以及“Haze-Free光闌的CLC/聚合體擴散”(D.Yang等人，Appl.Phys.Lett.60,3102(1992))中找到。
智能窗設(shè)計在“電變色和智能窗設(shè)計”(C.Granqvist，固態(tài)離子53-56(1992))以及“智能窗和減震器的大型電裝置”(T.Meisel和R.Baraun.SPIE1728,200(1992))中有描述．由此，通過參考，結(jié)合了上述指定的美國專利和其它現(xiàn)有技術(shù)的參考材料。
雖然在改進的，用于不同用途的單層可電氣控制的寬帶反射器的技術(shù)中有很大的需求，但是現(xiàn)有方法和現(xiàn)有技術(shù)都未指教出如何以可行的方式實現(xiàn)它。
發(fā)明揭示相應(yīng)地，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種單層偏振薄膜，它具有可轉(zhuǎn)換的非常寬的帶寬。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可轉(zhuǎn)換的反射偏振濾光器，它具有非常寬的帶寬，該帶寬可以通過電場控制。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可轉(zhuǎn)換的反射薄膜，它在薄膜的反射帶寬以外的反射率變化小。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用偏振反射薄膜的“智能窗”，其中該偏振反射薄膜具有非常寬的帶寬。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用偏振反射薄膜的“智能窗”，其中該偏振反射薄膜具有非常寬的帶寬，并與帶寬非常寬的反射多層聚合體薄膜結(jié)合。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用偏振反射薄膜的“智能窗”，其中該偏振反射薄膜具有非常寬的帶寬，并與在薄膜的反射寬度以外的反射率變化小的反射多層聚合體薄膜結(jié)合。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用偏振反射多層聚合體薄膜的“智能窗”，其中該偏振反射多層聚合體薄膜具有非常寬的帶寬，并與光散射層結(jié)合，以進一步控制發(fā)送的光。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有可通過電場控制的帶寬的反射偏振薄膜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用具有非常寬的帶寬的偏振反射薄膜的“智能窗”，其中所述帶寬是由電場控制的。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用偏振反射薄膜的“智能窗”，其中，該偏振反射薄膜具有可由電場控制的非常寬的帶寬。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以電氣轉(zhuǎn)換的紅外線反射偏光器和濾色器的家族，它以膽甾醇型液晶(CLC)的顯著特性為基礎(chǔ)，具有遠大的宇航和窗玻璃的雙重用途。
本發(fā)明的另一個目的是提供可電氣控制的偏光器和濾色器，它們能夠遙控，并且包含不移動部分，以使太陽控制窗裝配主動，它具有未聽說的紅外線轉(zhuǎn)換性能，同時保持整體可見的透明度。
本發(fā)明的另一個目的是提供新的近紅外線的可轉(zhuǎn)換的偏光器、濾色器和反射器，它們滿足了遙控、堅固、薄膜、多用途光學元件的市場需要。
本發(fā)明的另一個目的是提供可快速電氣轉(zhuǎn)換的紅外線反射偏光器，它能夠在IR頻帶上從寬頻帶反射操作轉(zhuǎn)換到窄頻帶反射操作。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣的可快速電氣轉(zhuǎn)換的紅外線的反射偏光器，其中，它的上升時間是大約14.5ms，其下降時間是大約8.5ms。
本發(fā)明的另一個目的是提供可快速轉(zhuǎn)換的紅外線的反射偏光器，它能夠在IR頻帶上從窄的頻帶轉(zhuǎn)換到寬的頻帶操作。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種完全理解和完整的化學和物理轉(zhuǎn)換機制，它通過計算機模擬而證實。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種電氣可調(diào)的紅外線的反射偏光器。
本發(fā)明的另一個目的是根據(jù)可電氣轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器(在從780nm到4微米的IR區(qū)域中工作)，提供一種可電氣轉(zhuǎn)換的IR反射器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種左和右旋的CLC基的可轉(zhuǎn)換的寬帶偏光器，它在從780nm到4微米的IR區(qū)域中工作。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可場轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器，它能夠在NIR光譜區(qū)中工作。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可場轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器，它能夠在從700到大于1000nm的光譜區(qū)域中工作，并且具有可通過施加的電場而改變的偏振帶寬，以及消光比。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新的優(yōu)化這種電光結(jié)構(gòu)的關(guān)于消光比、整體反射率以及反射光譜截止邊緣的性能的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新的材料配方，用于制造本發(fā)明的可從寬帶轉(zhuǎn)換到窄帶的偏光器，它還能夠使偏光器帶寬擴展，移動到更加長的波長，并將消光比增加到理想值。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造這種可電氣轉(zhuǎn)換的IR反射偏光器，這種IR反射偏光器使用具有不同間距、交叉一結(jié)合密度，以及聚合速率的液晶聚合體化合物。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可電氣控制的窄帶反射偏光器，當施加DC電壓時，它經(jīng)受反射頻帶的移動，而不是帶寬的擴展。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種新的通過施加電場，精確地電氣調(diào)節(jié)CLC中心波長，但是不影響偏光器其它規(guī)格(諸如偏振、消光比和帶寬)的方法。
在下文和所附的權(quán)利要求中，本發(fā)明的這些和其它目的將是顯然的。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個寬的方面，提供了一種單層光譜可控制的反射圓偏光器，它具有能夠通過施加外部電場而電控制的光譜特性。反射偏光器由與不可交叉連接的液晶和手征性摻雜物混合的交叉聯(lián)結(jié)膽甾醇型液晶制成。這些反射偏光器反射與其螺旋取向匹配的圓偏振光。大體上說，本發(fā)明包含了兩個不同類型的單層光譜可控制的反射偏光器第一種類型的光譜可控制的反射偏光器，它從給定的偏振狀態(tài)下的寬帶反射操作轉(zhuǎn)換到給定的偏振狀態(tài)的窄帶反射操作；和第二種類型的光譜可控制的反射偏光器，它從給定的偏振狀態(tài)的窄帶反射操作轉(zhuǎn)換到給定的偏振狀態(tài)的寬帶反射操作。
第一種光譜可控制的反射偏光器(能夠在10um配置下實現(xiàn))能夠通過施加AC電場，從寬帶偏振模式(具有從大約440nm到大約660nm的反射帶寬)轉(zhuǎn)換到窄帶偏振模式(具有從大約420nm到大約460nm的反射帶寬)。
根據(jù)本發(fā)明的第一種的偏光器能夠以單層偏振反射薄膜形式實現(xiàn)，該薄膜包含與低分子量液晶分子混合的交叉聯(lián)結(jié)的聚合體矩陣。液晶分子根據(jù)薄膜的表面取向，并以膽甾醇型晶序相對取向，并且膽甾醇型晶序在薄膜整個厚度中非線性地改變，從而當不在薄膜上施加外部電場時，薄膜反射具有寬頻帶的圓偏振光。如此選擇液晶分子的量與交叉聯(lián)結(jié)聚合體的量的比，從而液晶分子可在電場中可逆地旋轉(zhuǎn)，因此破壞了對應(yīng)于偏振光的寬帶反射率的膽甾醇型液晶晶序。有足夠的高分子量交叉聯(lián)結(jié)聚合體材料，確保薄膜不是液體，并確保低分子量材料不在制造了薄膜之后擴散，并確保了當去掉場時，低分子量材料返回到膽甾醇型晶序狀態(tài)。
第二種類型的反射偏光器能夠從窄帶模式(具有從大約610nm到大約680nm的反射帶寬)到寬帶模式(具有從大約480nm到大約830nm的反射帶寬)。根據(jù)本發(fā)明的第二種類型的反射偏光器能夠以單層偏振反射薄膜形式實現(xiàn)，所述薄膜包含與低分子量液晶分子混合的交叉連接的聚合體矩陣。這種低分子量液晶分子根據(jù)薄膜的表面取向，并以膽甾醇型晶序相互取向。如此選擇液晶分子的量與交叉聯(lián)結(jié)聚合體的量比，從而在電場下液晶分子可逆地移動。在施加電場時低分子量分子的移動擾亂了對偏振光的反射率負責的膽甾醇型液晶晶序。如果薄膜成份是均勻的，則當薄膜中沒有施加電場時，薄膜的偏振反射率具有非常窄的帶寬。當增加電場時，偏振的反射率的帶寬增加。有足夠高分子量交叉聯(lián)結(jié)的聚合體材料，以確保薄膜不是液體的，并確保低分子量材料不在制造薄膜以后擴散，并確保當去掉電場時，低分子量材料返回到膽甾醇型液晶晶序狀態(tài)。
附圖概述為了對本發(fā)明的目的全面的了解，下面將結(jié)合附圖，閱讀詳細的描述，這些附圖是

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一一般實施例的反射偏振薄膜。
圖2示出圖1的外加了λ/4相位延遲板的裝置。
圖3示出圖2的外加了λ/4相位延遲板的裝置。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第一一般實施例的用于顯示目的的反射偏振薄膜的實施例。
圖5示出使用本發(fā)明的第一一般實施例的反射偏振薄膜的光學系統(tǒng)。
圖6示出用于一種通信光纖的光學系統(tǒng)，該光纖是使用根據(jù)本發(fā)明的第一一般實施例的反射偏振薄膜制造的。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第一一般實施例的偏振反射薄膜，它用作激光腔體中的腔元件。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的第一一般實施例的典型的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器的反射光譜。
圖9示出圖8中所示的樣品的透射光譜。
圖10示出圖9的反向偏振的透射光譜。
圖11示出第一一般實施例的樣品對于施加的各種電壓的反射率。
圖12是探測光束左旋偏振時，可轉(zhuǎn)換的反射偏光器的透射光譜。
圖13是由表Ⅲ中的配方#1制造的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器在可見光頻帶中的反射光譜。
圖14是由表Ⅲ中的配方#2制造的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器在IR頻帶中的反射光譜。
圖15是由表Ⅲ中的配方#3制造的可見光頻帶中的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器中的透射光譜。
圖16示出本發(fā)明的第二一般實施例的反射偏振薄膜。
圖17示出圖16外加λ/4相位延遲板的裝置。
圖18示出圖17的裝置的另外的實施例。
圖19示出用于顯示目的的圖16的薄膜。
圖20示出使用本發(fā)明的第二一般實施例的薄膜的光學系統(tǒng)。
圖21示出一種光學系統(tǒng)，它將控制帶寬的偏振光束射入通信光纖164中。
圖22示出本發(fā)明的第二一般實施例的電壓控制薄膜，它用作激光腔體的腔元件。
圖23示出帶寬可變的偏光器的非偏振光對于本發(fā)明的第二一般實施例的薄膜上的不同電壓的反射光譜。
圖24示出對于本發(fā)明的第二一般實施例的薄膜的右旋和左旋偏振(RHCP和LHCP)光的透射光譜。
圖25是探測光束不偏振時，第二種類型的帶寬可變的偏光器的反射光譜。
圖26是表Ⅳ中的配方的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器的反射光譜，它由AC電壓轉(zhuǎn)換。
圖27是在IR頻帶中可轉(zhuǎn)換的反射偏光器的反射光譜，它由DC電壓轉(zhuǎn)換，并使用表Ⅳ中的配方#1構(gòu)成。
圖28是IR頻帶中可轉(zhuǎn)換的反射偏光器的透射光譜，它使用表Ⅳ中的配方#2構(gòu)成。
圖29是IR頻帶中的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器的反射光譜，它使用表Ⅳ中的配方#3構(gòu)成。
圖30是由表Ⅳ中的配方#4構(gòu)成，并可通過AC電壓轉(zhuǎn)換的反射偏光器的反射光譜。
圖31是使用表Ⅳ中的配方#4構(gòu)成的，在IR頻帶中可由DC電壓轉(zhuǎn)換的反射偏光器的透射光譜。
圖32是第二種類型的反射偏光器在電場下間距增加和不定向進展的視圖說明。
圖33是第二種類型的反射偏光器在電場下間距增加和不定向進展的視圖說明。
圖34是結(jié)合了本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的反射的CLC偏光器的新的窗用玻璃結(jié)構(gòu)的視圖表示。
本發(fā)明的最佳實施例現(xiàn)在，參照附圖，詳細描述本發(fā)明的較佳實施例，其中，相似的結(jié)構(gòu)將由相似的標號表示。
本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的偏光器可以按照它們的操作模式，分為兩種截然不同的類型，即當施加場時，寬帶到窄帶轉(zhuǎn)換；當施加場時，窄帶到寬帶轉(zhuǎn)換。下面將詳細描述這兩種類型的可轉(zhuǎn)換的偏光器。
第一種光譜可控制的反射偏光器第一種反射偏光器由與傳統(tǒng)低分子量液晶和手征性摻雜物混合的高分子量活性膽甾醇型液晶聚合體材料制成。得到的偏光器反射與它們的螺旋方向匹配的圓形偏振光。帶寬從440nm到660nm的10微米厚的偏光器可以通過施加電場從寬帶反射模式轉(zhuǎn)換到窄帶透視模式。
使用包含活性膽甾醇型液晶(CLC)化合物、其它非活性液晶和手征性摻雜物的材料混合物，通過稱為紫外線(UV)聚合(誘導的分子再分布)的機制(PIMRD)產(chǎn)生根據(jù)第一一般實施例的可轉(zhuǎn)換的偏光器，其中該分子再分布對產(chǎn)生沿CLC螺旋狀軸的非線性螺旋狀間距分布負責。聚合引起了非活性化合物與聚合體的分離。結(jié)果，在聚合過程中，一些擴散的非活性分子被“捕獲”在聚合物網(wǎng)絡(luò)中。在有更多的非活性向列型液晶分子聚集的地方，螺旋狀間距更長。最后，這種PIMRD機制在整個混合物中產(chǎn)生不均勻的螺旋狀間距分布，這導致了可轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器。這種再分布在第5,691,789號的題為“單層反射超寬帶圓形偏光器及其制造方法”的美國專利(Le Li和Sadeg M.Faris)中有詳細的描述。
高分子量分子的交叉聯(lián)結(jié)或聚合在材料的不同地方以不同速率進行，并且如在Yang,D.k.,Chien,L.-C.，和Doane,J.w.在Appl.Phys.Lett.60,p3102(1992)中的文章中報道的，非活性化合物從更為交叉聯(lián)結(jié)或聚合的材料中推出并分離。結(jié)果，在聚合過程中，一些擴散的非活性分子被“捕獲”在聚合物網(wǎng)絡(luò)中。在聚集了更多的非活性向列型液晶分子的地方，聚合速率更低，而螺旋狀間距更長。最后，這種PIMRD機制在整個混合物中產(chǎn)生不均勻的螺旋狀間距分布，引起可轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器。
可以通過使用光的聚合得到非線性間距分布，其中，光的強度在整個材料層中變化。如果材料混合物強烈地吸收光，自然發(fā)生這種情況。這種混合物僅僅以足夠低的強度輻照，以允許非活性向列型液晶分子從混合物的一個表面擴散到另一個表面。
可以將適當?shù)墓馕辗肿蛹拥交旌衔镏?，或者可以選擇光的波長(它在寬帶偏光器的功能所必需的混合物的一種構(gòu)成中被強烈吸收)。還可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它聚合方法，只要有必備的非線性光吸收效果。還可以使用這樣的方法，例如電子束或其它束照射，或在材料上以大的溫度梯度進行加熱。
當活性HMW材料已經(jīng)交叉聯(lián)結(jié)或聚合時，高分子量(HMW)聚合體材料形成保存有低分子量(LMW)液晶材料的矩陣。高分子量聚合體材料本身最好是膽甾醇型液晶(CLC)材料，但它并不必須如此。高分子量材料的主要功能是形成使低分子量材料穩(wěn)定的矩陣。低分子量材料相對于表面排列成行，并在聚合之前具有CLC晶序，并在聚合之后保持該晶序。在聚合之后，如果交叉聯(lián)結(jié)的密度足夠低，則材料中的電場可以使低分子量分子旋轉(zhuǎn)，并且CLC晶序?qū)⒏淖兓蚧靵y。當去掉了電場時，聚合體材料的作用類似于彈簧，以將低分子量分子返回到初始位置，恢復CLC晶序和偏振的反射率。如果使用太少的聚合體，則材料將過于液體化，并且低分子量分子可能擴散并減小間距分布的非線性，這將導致窄帶偏光器。如果使用太多的聚合體，低分子量材料將不再能夠旋轉(zhuǎn)，材料將不是可轉(zhuǎn)換的，除非是在非常高強度的電場下。
下面將描述一種制造本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的偏光器的一般方法。此后，將為制造這種反射偏光器描述具體的配方。一種專門的右旋的活性膽甾醇型液晶化合物與市售的向列型液晶混合，并含有一定量的手征性摻雜物。加手征性摻雜物的目的是調(diào)節(jié)螺旋狀間距。還加入光起始器，來啟動聚合處理。將市售的UV光源(波長中心在365nm)用于聚合化合物。使用Perkin-Elmer Lambda19進行光譜測定。
將一個由兩個ITO玻璃片(涂敷有摩擦的聚酰胺，并10μm玻璃纖維間隔以分開)制成的裝置由液晶混合物充滿，然后在高溫下由UV光沿CLC螺旋狀軸照射。聚合引起非活性化合物與聚合體分離。結(jié)果，在聚合過程中將一些擴散的非活性分子“捕獲”在聚聚合物網(wǎng)絡(luò)中。在聚集了更多的非活性向列型液晶分子的地方，螺旋狀間距更長。最后，這種PIMRD機制在整個混合物中產(chǎn)生不均勻的螺旋狀間距分布，導致了可轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器。
液晶聚合物和低分子量液晶都已經(jīng)獲得，并且被廣泛測量，其目的是理解在實施本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的偏光器中能夠得到的“工具”。
當與E44低分子量液晶(來自EMI,Hawthorne,NY)混合時，一些聚硅氧烷液晶材料(來自Wacker，德國)和丙烯酸鹽液晶化合物(來自BASF，德國)在可見區(qū)中產(chǎn)生可通過電場轉(zhuǎn)換的帶寬反射偏光器中是有效的。來自不同賣主的可聚合的液晶材料，如表1所示。
表1可聚合液晶材料


附注*LH為左旋**數(shù)表示選擇波長***Tiso為各向同性的轉(zhuǎn)換溫度****RH表示右旋不同的可聚合液晶材料具有不同的交叉聯(lián)結(jié)密度。用于BASF液晶材料的交叉聯(lián)結(jié)密度定義如下低交叉聯(lián)結(jié)密度25％不可聚合50％Monocrylate
25％Bisacrylate中等的交叉聯(lián)結(jié)密度10％不可聚合的35％Monocrylate55％Bisacrylate高交叉聯(lián)結(jié)密度100％Bis丙烯酸鹽表Ⅱ列出收集的不可聚合的材料，主要來自EMI表Ⅱ低分子量液晶材料

作為一個離子，已經(jīng)由1.9％重量的高分子量(HMW)CLC聚合體CC4039R(來自Wacker化學)，96.6％的低分子量(LMW)向列型材料E7(從EMI化學得到)，0.05％光引發(fā)劑IG 184(由Ciba Geigy得到)，0.59％的手征性添加劑S1011(來自EMI)，和0.82％的另外的手征性添加劑CB15(來自EMI)所構(gòu)成的第一配方制成的液晶混合物的樣品得到根據(jù)本發(fā)明的第一一般實施例的可轉(zhuǎn)換的偏光器。在根據(jù)該配方得到的樣品中，估計聚合前固有的偏振帶寬為60nm。在室溫下以0.72mW/cm2r UV光強聚合以后，帶寬增加到120nm。當不施加電場時，在120nm的帶寬中，偏光器對于右旋圓偏振光表現(xiàn)了高的反射率。但是，對于左旋圓偏振光，它沒有反應(yīng)。如果施加足夠的電場，反射率下降到幾乎為零，并使光的所有的偏振都通過。
為了進一步增強可轉(zhuǎn)換的寬帶偏光器的性能，根據(jù)偏振帶寬、可轉(zhuǎn)換性和效率，已經(jīng)進行了廣泛的材料研究，以開發(fā)專門反射偏光器，其反射率和偏振性能夠通過電場向后和向前轉(zhuǎn)換。已經(jīng)嘗試將不同的液晶聚合體材料與來自EMI的低分子量向列型E44，手征添加劑和光引發(fā)劑以不同的比例相混合。最終，通過這種程序，產(chǎn)生了兩種單層可轉(zhuǎn)換的反射偏光器。它們由與非活性LMW向列型液晶化合物及某些量的手征性摻雜物混合的活性膽甾醇型HMW液晶混合物(BASF)制成。
新的偏光器由與傳統(tǒng)低分子量液晶分子和手征性摻雜物混合的活性HMW膽甾醇型液晶聚合體制成。得到的偏光器反射與它們的螺旋形信號方向匹配的圓偏振光。當處于偏振狀態(tài)時，它們表現(xiàn)出高于10∶1的對比度和在可見區(qū)域中大于220nm的帶寬。當沒有電場施加到第一種類型的寬帶可轉(zhuǎn)換的偏光器時，偏光器在從440nm到660nm的可見區(qū)域中表現(xiàn)出寬帶偏振反射狀態(tài)。這種偏光器能夠通過施加AC或DC電場，從偏振反射模式轉(zhuǎn)換到透視模式。
下面的配方使用專門右旋活性HMW膽甾醇型液晶化合物與市售的向列型液晶和一定量的手征性摻雜物。加入手征性摻雜物的目的是調(diào)節(jié)螺旋狀間距。還加上光啟動器啟動聚合處理。多個配方的細節(jié)如下第二種配方15％CM170*(504nm)(BASF),28％CB15(EMI),55％E44(EMI),2％IG184(Ciba Geigy)。單元厚度d=8，老化溫度35攝氏度，UV密度10-6mW/cm2。當不施加電壓時，帶寬從422～660nm(右旋)。消光比10∶1，在1000Hz的轉(zhuǎn)換電壓120V(rms)。CM170*交叉聯(lián)結(jié)密度是中等的。
第三種配方CM171(544nm)(BASF)=20％,CB15=30％,E44=48％,1G184=2％。單元厚度d=8，老化溫度35攝氏度，UV10-6mW/cm2。當不施加電壓時，帶寬從430～640nm(右旋)。消光比7∶1，在1000Hz的轉(zhuǎn)換電壓120V(rms)。CM171交叉聯(lián)結(jié)密度為中等的。
第四配方，CM171(544nm)(BASF)=13.6％,CB15=20％,E44=59.8％,R1011=2.3％,R811(EMI)=2.3％,IG184 1.9％。單元厚度d=8，老化溫度35攝氏度，UV10-6mW/cm2。當不施加電壓時，帶寬從440～620nm(右旋)，消光比6∶1，在1000Hz的轉(zhuǎn)換電壓120V(rms)。CM171交叉聯(lián)結(jié)密度是中等的。
第五種配方，CM171*(556nm)(BASP)=13.4％,E44=70.9％,S1011=5.9％,S811=8％,IG184 1.7％。d=8，老化溫度35攝氏度，UV10-6mW/cm2。當不施加電壓時，帶寬從540～820nm(左旋)，消光比6∶1，在1000Hz的轉(zhuǎn)換電壓120V(rms)。CM171*交叉聯(lián)結(jié)密度低。
第六種配方，CM181*(579nm)=15％,E44=80％,S1011=5％,811=5％，并且光引發(fā)劑=4％IG651光引發(fā)劑(來自Ciba Geigy)。將市售的UV光源，波長中心在365nm用于聚合混合物。由Perkin-Elmer Lambda 19進行光譜測定。
樣品由兩個氧化錫銦(ITO)涂敷玻璃片(涂敷有摩擦聚酰胺，由玻璃纖維間距分開，并填充有液晶混合物)制成，然后在高溫下由UV光照射。
通過參照附圖，可理解本發(fā)明的第一一般實施例的各種具體實施例。
圖1示出本發(fā)明的薄膜10，它包含交叉聯(lián)結(jié)或聚合的具有高分子量成份和低分子量CLC成份的材料。薄膜10由導電材料12和14接觸，導電材料12和14可能具有電壓V1，用于在本發(fā)明的材料中施加電場。材料12和14可接觸薄膜10，或與薄膜10緊緊相鄰。圖中示出非偏振光16通過導電材料12(它對于光16是透明的)入射到薄膜10上。圖中示出右旋圓偏振光18圖中從薄膜10反射，而左旋圓偏振光則通過薄膜10以及材料14透射。如材料14吸收透射通過薄膜10后剩余的左旋光，則圖1的裝置是偏光器。如果光19被透射，則圖1的裝置是偏振分光鏡。當通過升高電壓V1在薄膜10內(nèi)施加電場時，右旋圓偏振光18消失。如果入射到薄膜10上的光是右旋圓偏振的，則電壓可以用于將圖1的裝置由光的反射器改變成光的透射器。
圖2示出圖1的裝置中加上λ/4相位延遲板24。入射到圖2上的不偏振光將導致線性地偏振光從裝置可控制地反射。如果正確偏振的線性的偏振光入射到圖2的裝置中，則電壓能夠用于可控制地反射或透射光。
圖3示出圖2的裝置的另外的實施例。其中附過的λ/4相位延遲板34將由原始的不偏振的入射光剩余下來的圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光束32，它對于反射光束22有相反的偏振。
圖4示出用于顯示目的的本發(fā)明的薄膜實施例。通過施加變化的電壓的給分段電極46的電壓控制器48控制本發(fā)明的薄膜10中的電場在薄膜10的區(qū)域中空間地變化。光42從薄膜的各個區(qū)域反射或不反射，以給出顯示。在示出的情況下，偏振光可以用于光42，并且透射的偏振光也用作顯示。
圖5示出使用本發(fā)明的薄膜的光學系統(tǒng)，其中，可轉(zhuǎn)換的寬帶偏振光束58可以用于進一步的光學系統(tǒng)54中，并且透射光束59可以通過在導電材料10和12上施加的電壓從偏振轉(zhuǎn)換為不偏振。
圖6示出光學系統(tǒng)54的一個例子，它用于將控制的偏振光束58通過透鏡62射入光導纖維64中。
圖7是使用本發(fā)明的電壓控制薄膜作為激光腔體70中的腔元件的實施例。這里將可轉(zhuǎn)換的偏振薄膜用作腔體反射器72，用于包含可轉(zhuǎn)換的偏振薄膜、寬帶光放大器74和寬帶鏡76的腔體。當鏡子72的反射率達到閾值時，圖7的裝置將發(fā)出激光，并產(chǎn)生寬帶的激光。激光的輸出將從鏡子72或鏡子76，或這兩者發(fā)出(這根據(jù)腔體反射器的透射決定)。
在圖8中，說明了由配方#2制成的典型的可轉(zhuǎn)換的偏光器的反射光譜，它是使用不偏振光源測量的。從不偏振的探測光束得到從440nm到660nm的反射頻帶(平均反射率大約是45％左右)。在施加AC電場(10V/微米)時，平均反射率顯著地下降到僅僅2％(在對4％表面反射之后)。
我們相信，當有AC電場時，在大約440nm處的反射峰是由膽甾醇型液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)引起的，它將不會被電場擾亂。在本技術(shù)領(lǐng)域中普通的技術(shù)人員進行的實驗(使用本說明書中包含的信息)可以用于尋找將反射峰推入到(不可見)UV的CLC聚合體材料。
在本技術(shù)領(lǐng)域中普通的技術(shù)人員進行的實驗(使用本說明書中包含的信息)，以尋找非CLC聚合體還可以用于減小剩余峰。
圖9示出在有和沒有AC電場施加到偏光器上時，由配方#2制成的樣品，這里，探測光束是右旋偏振的(與樣品“交叉”)。
圖10示出由配方#2制成的樣品的透射光譜，其中探測光束左旋偏轉(zhuǎn)(與樣品“平行”)。
圖11示出由配方#6制成的樣品的不偏振光中的對于施加的各種電壓的反射率。我們猜測，在該曲線的長波長側(cè)上示出的結(jié)構(gòu)是由薄膜中的缺點和不均勻性導致的，并且對于無缺陷薄膜，反射率的長波長截止應(yīng)該非常銳利。從而，特定的波長的反射率可以通過使薄膜偏置而改變，并且可以將施加給偏置的相對小的電壓用于將薄膜對于那個特定的波長從反射轉(zhuǎn)換到不反射。這對于通過便宜的電子設(shè)備的低電壓信號控制光是非常重要的。即使是通過圖11所示的有缺陷的薄膜，施加的電壓中的兩個伏特的變化將使薄膜對于600nm左右的不偏振光的反射率成倍，并將使正確偏振的反射率改變更大的因數(shù)。
應(yīng)該指出，在所有的例子中，如果電場足夠強，則偏光器將變成半透明的。因此，這種類型的偏光器具有三個非常好的光學狀態(tài)，即，窄帶偏振狀態(tài)，寬帶偏振狀態(tài)和不偏振半透明狀態(tài)，這依賴于施加的電壓。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當光的入射角大于30度時，反射率顯著降低，并且反射的光開始由圓偏振狀態(tài)偏離到橢圓偏振狀態(tài)。
寬帶到窄帶可轉(zhuǎn)換的IR偏光器為了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)可轉(zhuǎn)換的IR反射偏光器，根據(jù)下面的處理，測試一般含有可聚合的和不可聚合的液晶混合物的不同的液晶材料配方1．首先稱重液晶化合物，并根據(jù)預定比例徹底混合。
2．超聲地清除具有氧化銦錫(ITO)導電敷層的玻璃基片3．將聚酰胺旋涂在ITO玻璃基片上，以制造液晶單元4．將液晶混合物填入單元中5．在高溫下對樣品退火以后，通過365nmUV光(密度為10-5W/cm2)在室溫下老化。對于完全老化，老化時間接近于一個小時。應(yīng)該注意，在老化過程中，不施加電壓。
6．最后，在分光光度計上得出樣品的特性。
測試表Ⅲ中列出的液晶配方。
表Ⅲ用于可轉(zhuǎn)換的IR反射偏光器的液晶配方


附注*IG 184是來自Cyba Geigy的光引發(fā)劑**Tc是老化樣品時的老化溫度。
使用表Ⅲ中的配方#1，得到可見范圍內(nèi)從450到750nm的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器。
圖13示出作為施加電壓函數(shù)的偏光器光譜，它是通過不偏振光光源，使用Perkin-Elmer Lambda 19得到的。
已經(jīng)通過從配方#1中去掉R1011和R811的手征性添加劑得到配方#2。如圖14所示，該配方產(chǎn)生最為成功的結(jié)果。如果不施加電壓，則偏光器自然地覆蓋NIR區(qū)域中從600-1200nm寬帶光譜。如果施加AC電場(1kHz處的10V/um)，則在光譜的轉(zhuǎn)換部分中平均反射率顯著地降落到僅僅2％，并且偏光器從寬帶轉(zhuǎn)換到窄帶。相信，最終有電場的窄反射峰在大約600nm，是由膽甾醇型液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)引起的。注意，這種偏光器在可見光區(qū)域中具有可以忽略的效果，從而覆蓋有這種CLC薄膜的基片出現(xiàn)視覺上的清晰度，不論是否施加電壓都如此。還要注意，偏光器在UV聚合之前，表現(xiàn)出窄帶特性。
第二種類型的光譜可控制的反射偏光器當不施加電場時，第二種類型的可控制的帶寬偏光器在紅的光譜中表現(xiàn)出窄帶偏振反射狀態(tài)。但是，當施加低頻率或DC電場時，該窄帶偏光器成為寬帶反射偏光器。其帶寬延伸到350nm，其平均反射率不小于40％。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當聚合體通過非常高密度的UV光橫向連接，從而低分子量分子無法在接近于1秒種聚合時間內(nèi)擴散遠時，產(chǎn)生非常不同的效果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，得到的薄膜具有非常窄的帶寬(70nm)，但是，當在場上施加電場時，偏振反射的帶寬令人驚訝地加寬到350nm。
使用含有活性膽甾醇型液晶(CLC)化合物、其它非活性液晶以及手征性摻雜物的不同材料混合物，能夠通過使用非常快速的UV老化處理(該處理與PIMRD處理是反向的)產(chǎn)生這種帶寬可變的偏光器。在這種處理中，采用強UV源(1W/cm2)以及更高的光引發(fā)劑濃度。結(jié)果，在聚合的過程中限制了擴散。結(jié)果，在整個的混合物中得到更加均勻的螺旋狀間距分布，這導致窄帶寬度(70nm)反射偏光器。
將特定的右旋活性膽甾醇型液晶化合物與市售到的向列型液晶和某量的手征性摻雜物混合。加入手征性摻雜物的目的是再次調(diào)節(jié)螺旋狀間距。還加入光引發(fā)劑，以引發(fā)聚合處理。將市售到的高功率UV光源(波長集中在365nm)用于聚合混合物中的活性液晶成份。通過Perkin-Elmer Lambda 19進行光譜測定。
將由涂敷有摩擦的聚酰亞胺的ITO玻璃片制成，并由薄的玻璃纖維間距(8um)分開的樣品填入新的液晶混合物中，然后在室溫下用強UV光源短時間照射(按照第二晶序)。
圖25表示帶寬可變的偏光器的反射光譜。當去掉電場時，帶寬窄了，只有大約70nm，在施加了低頻電場7V/um后，帶寬加寬到350nm。從圖25看，我們清楚地看到，反射率非常高，即使施加了電場，反射率在垂直方向仍然遠遠大于40％，散射在這里扮演了不重要的角色。通過目測，我們發(fā)現(xiàn)，有了施加到樣品上的低頻電場，眼睛看“薄霧”不再是顯然的了。
相信由于通過使用強UV光源和更高的光引發(fā)劑濃度對在混合物的聚合過程中擴散的限制，樣品的螺旋狀間距分布窄，并且整個樣品的手征性聚合體的分布也均勻了。當施加低頻電場時，聚合物網(wǎng)絡(luò)與其本身的螺旋狀結(jié)構(gòu)由于其高度交叉聯(lián)結(jié)密度而不受影響。但是，其非活性膽甾醇型液晶組份受到電場影響。螺旋狀結(jié)構(gòu)被拆開。在低于閾值場時，由于來自表面(薄樣品，8um)的約束和交叉聯(lián)結(jié)膽甾醇型聚合體的約束，接近于聚合物網(wǎng)絡(luò)的非活性分子將保持它們的趨向，那些不太接近于聚合物網(wǎng)絡(luò)的則將沿場的方向排列。其結(jié)果是在間距和取向上都變形的螺旋。由此，這種螺旋狀結(jié)構(gòu)的反射頻帶將不再窄地集中在原始間距上，而是成為非常寬的，就如我們在實驗室中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種解開處理具有固有的時間常數(shù)(秒級)。
通過兩個偏光器，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當光的入射角大于30度時，反射率顯著地減少，并且反射的光開始從圓偏振狀態(tài)偏離到橢圓偏振狀態(tài)。
詳述的第一配方(配方#1)是12％重量的高分子量(HMW)CLC聚合體(BASF181(25％bisacrylates))，61％低分子量向列型材料E44(從Merck得到)，25％手征性添加劑CB15(從Merck得到)，和1.9％的光引發(fā)劑IG184(從Ciba Geigy得到)。在這種處理中，已經(jīng)使用了強UV源(1W/cm2)和更高濃度的光引發(fā)劑。結(jié)果，在聚合的過程中限制了低分子量分子的擴散。所以整個混合物得到均勻得多的螺旋狀間距分布，當薄膜中施加的電場低時，導致窄帶寬度(70nm)反射偏光器。
將特定的右旋活性膽甾醇型液晶化合物與市售的向列型液晶和某量的手征性摻雜物混合。加入手征性摻雜物的目的是再次調(diào)節(jié)螺旋狀間距。還加入光引發(fā)劑以引發(fā)聚合處理。將市售的高能UV光源(波長集中在365nm)用于聚合混合物中的活性液晶成份。使用Perkin-Elmer Lambda 19進行光譜測定。
使由兩個涂敷有摩擦聚酰亞胺的ITO玻璃片制成，并由薄的玻璃珠間距(8mm)分開的樣品充滿新的液晶混合物，然后，在室溫下由強UV光源照射一短時間(秒的級別)。
還研制出較好的配方。將它們列出在下面配方2#:CM181(365nm)(BASF)=12％,CB15=25％,E44=61％,IG184=2％。d=10微米，老化溫度25℃,UV密度1W/cm2。當不施加電壓時，初始帶寬600～670nm；電壓為26V(DC)時，帶寬從500～740nm(右旋)加寬，轉(zhuǎn)換電壓26V(DC.)。CM181交叉聯(lián)結(jié)密度低。
配方3#:CM171(507nm)=12％,CB15=25％,E44=61％,IG184=2％。d=10微米，老化溫度25℃,UV密度1W/cm2。當不施加電壓時，初始帶寬680～770nm。電壓為30V(DC)時，帶寬從450～850nm(右旋)加寬，轉(zhuǎn)換電壓30V(DC)。CM171交叉聯(lián)結(jié)密度是中等的。
配方4#:CM181(365nm)=12％,CB15=26％,E44=60％,IG184=2％。d=8微米，老化溫度25℃,UV密度1W/cm2。當不施加電壓時，初始帶寬620～680nm；電壓為45V(DC)時，帶寬從470～850nm(右旋)，轉(zhuǎn)換電壓45V(DC)。CM171交叉聯(lián)結(jié)密度低。
配方5#:CM181(365nm)=12％,CB15=26％,E44=60％,IG184=2％。d=8微米，老化溫度25℃,UV密度1W/cm2。當不施加電壓時，初始帶寬620～680nm；電壓為45V(DC)時，帶寬從470～850nm(右旋)，轉(zhuǎn)換電壓45V(DC)。CM171交叉聯(lián)結(jié)密度低。
通過下面的附圖，將理解本發(fā)明的各種實施例。
圖16示出本發(fā)明的第二一般實施例的薄膜110，它包含具有高分子量成份和低分子量CLC成份的交叉聯(lián)結(jié)的或聚合的材料。薄膜110由導電材料112和114接觸，其中導電材料112和114可具有電壓V1，用于在本發(fā)明的材料中施加電場。材料112和114可接觸薄膜10或與薄膜110緊鄰。圖中示出不偏振光116通過導電材料112入射到薄膜10上，該導電材料112對于光116是透明的。右旋圓偏振光118從薄膜110反射，而左旋圓偏振光通過薄膜110和材料114透射。如果材料114不吸收光，則在透射通過薄膜110后剩余左旋圓偏振光，圖16的裝置是偏光器。如果光119透射，則圖16的裝置是偏振分光鏡。當通過升高電壓V1在薄膜110中施加電場時，右旋圓偏振光118的帶寬加寬。如果入射到薄膜110上的光是右旋圓偏振光，則可以將電壓用于將圖16的裝置從光的窄帶反射器改變成光的寬帶反射器。
圖17示出圖16的裝置加上p/4相位延遲板124。入射到圖17的裝置上的不偏振光將導致線性偏振光，它可以從裝置可控制地反射。如果正確偏振的線性偏振光入射到圖17的裝置上，可以使用電壓控制反射光的帶寬和透射的光中“凹口”的寬度。
圖18示出圖17的裝置的附加的實施例。其中，附加的p/4相位延遲板134將從初始不偏振的入射光中剩余的圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光束132，它對于反射光束122具有反向偏振。
圖19示出用于顯示目的的本發(fā)明的薄膜的實施例。通過將變化的電壓提供給分段電極146的電壓控制器148來控制本發(fā)明的薄膜110中的電場，從而橫跨薄膜110的區(qū)域變化電場。
光42的帶寬由薄膜的各個區(qū)域改變，以給出顯示。在示出的情況下，偏振光可以用于光142，并且透射的偏振光也可以用于顯示。
圖20示出使用本發(fā)明的薄膜的光學系統(tǒng)，其中，可以將可控制的寬帶光束158用于光學系統(tǒng)154中，并且透射的光束159可以具有“凹口”，該凹口可由施加在導電材料110和112上的電壓控制。
圖21示出光學系統(tǒng)154的另一個例子，以使受控制的帶寬偏振光束158通過透鏡162射入光纖164中。
圖22示出使用本發(fā)明的電壓控制薄膜作為激光腔體170中的腔元件的實施例。這里，將可控制的帶寬偏振薄膜用作腔體的腔體反射器172，其中，所述腔體包含有可控制的帶寬偏振薄膜，寬帶光放大器174以及寬帶鏡子176。圖22的裝置將發(fā)出激光，并產(chǎn)生帶寬可可控制的激光(其波長在鏡子172的反射率達到閾值的地方)。根據(jù)腔體反射器的透射，激光將由鏡子172或鏡子176輸出。
圖23示出配方#1的帶寬可變的偏光器的不偏振光對施加在薄膜上的不同電壓值的反射光譜。當去掉電場時，帶寬窄，只有大約70nm(FWHM)。當施加大小為7V/mm的DC電場時，帶寬擴展到350nm。
這里，散射扮演了可忽略的角色。通過目測，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當DC電場施加到樣品時，目視薄霧是不明顯的。
圖24示出對于由配方#1制成的樣品右旋和左旋偏振(RHCP和LHCP)光的透射光譜。
相信由于混合物聚合過程中由于使用強UV光源和更高的光引發(fā)劑濃度擴散的限制，樣品的螺旋狀間距分布窄，整個手征性聚合體的分布也均勻。當施加DC電場時，聚合物網(wǎng)絡(luò)及其螺旋狀結(jié)構(gòu)不受其高交叉聯(lián)結(jié)密度影響。但是，非活性膽甾醇型液晶組份受電場影響。螺旋狀結(jié)構(gòu)被解開。在閾場以下，由于表面(薄的樣品，8mm)以及交叉聯(lián)結(jié)的膽甾醇型聚合體的約束，與聚合物網(wǎng)絡(luò)接近的非活性分子將保持它們的取向，而那些不如此接近于聚合物網(wǎng)絡(luò)的則將沿電場取向。其結(jié)果將是變形的螺旋狀。因此，這種螺旋狀結(jié)構(gòu)的反射頻帶將不再狹窄地集中在間距處，而是變得更寬，如我們在實驗室中發(fā)現(xiàn)的那樣。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種解開處理有固有的時間常數(shù)(秒級)。
窄帶到寬帶可轉(zhuǎn)換的IR偏光器為了制備窄帶到寬帶可轉(zhuǎn)換的IR偏光器，使用類似于前面部分中所討論的方法構(gòu)成液晶單元，但是，有幾個明顯的不同。
1．使用具有ITO導電涂料的兩個玻璃基片制造單元。
2．為了排列液晶，將聚酰亞胺涂層涂敷到ITO頂部然后加以機械磨擦。
3．然后用由膽甾醇型相位的液晶聚合體、低分子量向列型液晶、用于聚合的光引發(fā)劑和手征性添加劑構(gòu)成的未老化的CLC混合物填滿單元。
4．在填滿液晶后，在高溫下(70-80攝氏度)退火。
5．然后冷卻到室溫，并在室溫通過更強的寬帶(350-400nm)UV光)光度為4.4W/cm2)將樣品(耦合)老化。老化時間大約5秒種。在老化過程中不施加電壓。
6．最后，通過分光光度計測試樣品特性。
下面的表描述了一些測試的配方，以追述這種通過施加電場，從窄帶轉(zhuǎn)換到寬帶的可轉(zhuǎn)換的IR CLC反射偏光器類型。表Ⅳ用于可轉(zhuǎn)換的IR反射偏光器的液晶配方

附注+CM181和CM171是膽甾醇型相位的液晶聚合體(BASF.Germany)
++E44是來自EMI的低分子量向列型+++CB15是來自EMI的手征性添加劑*IG184是來自Cyba Geigy的光引發(fā)劑**Tc是樣品老化時的老化溫度第一個樣品由15微米玻璃間隔器制成。它可以使用AC電壓(～1Khz)轉(zhuǎn)換。如圖26所示，當接通AC電場時，偏光器從寬頻帶轉(zhuǎn)換到窄頻帶。
下面，我們使用相同的配方(表Ⅳ中的配方#1)構(gòu)成另一個偏光器樣品，其單元間隙為7.8微米(由玻璃間隔器達到)，并且在類似的條件下老化。這種偏光器可以使用DC電壓而不是AC電壓轉(zhuǎn)換。CLC偏光器示出當施加場時，帶寬擴大到IR區(qū)域。這種對應(yīng)于AC和DC電壓的CLC偏光器差異可表現(xiàn)出施加了場的CLC偏光器的帶寬擴大和帶寬變窄的不同機制。這種轉(zhuǎn)換示出從48.4V到40V的滯后行為，如可以從圖27看到的。這里，當施加48.4V以后電壓減小，并再次增加到40V時，得到比原來在48.4V更寬的帶寬。
圖28和29示出在配方#1上的進一步改進，以通過加入更多對于原來的CLC混合物具有反向手性的手征性添加劑(S1011)，將可轉(zhuǎn)換的CLC偏光器的中心波長移動到更長的IR波長。反向手性手征性將原來的CLC螺旋狀物解開，并且因此將中心波長朝更長側(cè)移動。這樣，產(chǎn)生了可轉(zhuǎn)換的寬帶偏光器，從700nm開始反射至1000nm。但是，看到這種偏光器的反射率低。由此，將使配方#2和#3進一步最優(yōu)化，以達到更加高的消光比。
圖30和31示出使用配方#4構(gòu)成的CLC單元的AC和DC場的響應(yīng)。在配方#4中，CLC聚合體已經(jīng)從CM181轉(zhuǎn)變到CM171(都來自BASF)。CM171具有中等的交叉聯(lián)結(jié)密度，以及在507nm的固有的反射波長。但是，CM181具有低的交叉聯(lián)結(jié)密度，并在365nm波長反射。由于CM171具有較長的反射波長，所構(gòu)成的寬帶偏光器具有較長的中心波長。如圖30所示，15微米偏光器示出施加AC場(1kHz)情況下反射帶寬的減小。但是，7.8微米厚偏光器示出相反的帶寬轉(zhuǎn)換行為，即它表現(xiàn)了在DC電壓下的帶寬擴大。這一發(fā)現(xiàn)類似于圖26和27所示的情況。
工作機制已經(jīng)確定了兩個不同的機制用于產(chǎn)生可轉(zhuǎn)換的寬帶偏光器(1)間距梯度(對于第一種類型反射偏光器)，和(2)對于第二種類型反射偏光器的螺旋狀延長和失去定向。當不施加電場時，間距梯度一般引起寬帶效應(yīng)，這對應(yīng)于第一種類型可轉(zhuǎn)換的寬帶偏光器，它從寬帶轉(zhuǎn)換到窄帶。但是，螺旋狀失去定向加上間距長度增加(由DC電場引起)對第二種類型可轉(zhuǎn)換的寬帶偏光器負責，它的帶寬可以從窄帶轉(zhuǎn)換到寬帶。
雖然原子力顯微鏡(AFM)幾乎能直接確定間距分布，但是，難以在這種情況下應(yīng)用，因為由于偏光器中聚合體濃度小，液晶媒質(zhì)處于半凝膠和液體狀態(tài)。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)結(jié)合光譜測量的計算機模擬在檢驗不同電場強度下的間距分布中非常有效。如將在下面部分中詳細描述的，我們首先測量在不同電壓下樣品的透射光譜。然后將這些數(shù)據(jù)用作計算機基于Berreman 4×4矩陣的模擬輸入。最后，比較測量結(jié)果與計算機模擬結(jié)果顯示了在不同電場強度下的間距分布和取向。應(yīng)該注意到，第一種類型可轉(zhuǎn)換的IR偏光器是通過與主導其它第一種類型可轉(zhuǎn)換的偏光器相同的機制，稱為紫外線(UV)聚合導致的分子再分布機制(PIMRD)產(chǎn)生的，如上所述。在這種過程中，在老化過程中沿CLC螺旋狀軸引起的非線性螺旋狀間距分布是關(guān)鍵。通過將UV老化強度控制在適當值，活性液晶化合物(在此，為液晶聚合物本身)導致聚合物中非活性化合物的隔離被隔離的液晶分子開始沿UV輻射方向擴散。結(jié)果，在聚合過程中，一些擴散的非活性分子被“捕獲”在聚合物網(wǎng)絡(luò)中。在已經(jīng)聚合了更多非活性向列型液晶分子的區(qū)域中，螺旋狀間距變長。最后，這種PIMRD機制在整個混合物中產(chǎn)生了不均勻的螺旋狀間距分布，導致可轉(zhuǎn)換的反射偏光器，它具有自發(fā)的寬頻帶特性。
和用于產(chǎn)生可見光中的可轉(zhuǎn)換的偏光器配方不同，用于IR中的偏光器的本配方是通過將偏光器的中心波長轉(zhuǎn)移到更長的波長得到的，如圖14中的窄帶曲線所示。為了延長中心波長，已經(jīng)將更高濃度的向列型液晶(E44)加入混合物。
寬帶到窄帶機制這種類型的偏光器從寬帶到窄帶的轉(zhuǎn)換是通過由電場引起的分子再取向而實現(xiàn)的。寬帶偏光器在整個薄膜厚度具有對應(yīng)于液晶成份梯度的間距梯度；在間距較長的位置，低分子量向列型(例如E44)濃度較高。因此，由于向列型E44具有更大的正介電各向異形和較低的粘性，由于通過電場更加容易使E44分子再取向，故在較長間距位置處的螺旋更加容易解開至各向同性的取向。
結(jié)果，當電壓達到某一個值時，在較長波長的偏光器反射率首先消失。但是，由于聚合物網(wǎng)絡(luò)的較高的濃度，較短的間距較難在相同電場下解開。為了轉(zhuǎn)換較短的間距，必須進一步增加電場。因此，偏光器帶寬進一步減小。有一個點，在該點處，液晶聚合體的濃度如此地高，從而使通過電場使分子再取向成為不可能。這對應(yīng)于最短的間距或最短的反射波長，這是由于用于混合物中的液晶聚合體具有短的固有間距。圖32概略地說明了這種轉(zhuǎn)換機制。
窄帶到寬帶機制用于第二種類型的偏光器(窄帶到寬帶)的轉(zhuǎn)換機制更加復雜。重要的是要指出，為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，必需有DC電場。當不施加電場時，這種類型的偏光器處于窄帶狀態(tài)。但是，仍然存在一個小的間距梯度，這是由液晶成份梯度引起的，而該液晶成份梯度是由較快的混合物UV聚合引起的。在足夠的電場下，但仍然是在各向同性轉(zhuǎn)換閾值電場下，低分子量向列型E44材料發(fā)生再取向，這使間距長度增加。結(jié)果，波長朝更長的波長移動。另一方面，間距長度的增加將引起一些間距失去取向。換句話說，失去取向間距具有不再平行于薄膜表面法線的螺旋狀軸。在這種情況下，法向的入射光經(jīng)歷較短間距。由此，反射波長位移到較短側(cè)。另一方面，液晶分子的傾斜減小了平均折射率。這部分地引起朝更短波長側(cè)的進一步擴展，這是由于反射的波長依賴于CLC的間距和平均折射率。簡而言之，由于電場引起的液晶再取向?qū)Ψ瓷漕l帶朝更長波長的位移負責，故間距長度增加。而間距失去取向和有效折射率的減小對應(yīng)于偏光器光譜朝更短波長的移動，在施加電場同時，發(fā)生較短和較長波長的擴展。圖33中說明了這種轉(zhuǎn)換機制。
所提出的機制已經(jīng)通過計算機模擬結(jié)果進一步得到證實。
總之，已經(jīng)發(fā)明了兩種類型的單層光譜可控制的反射偏光器，這使新的應(yīng)用成為可能。這兩種類型的偏光器(或者如上所述的一般實施例)由含有可交叉聯(lián)結(jié)和不可交叉聯(lián)結(jié)化合物的液晶化合物制成。厚度為10微米的第一種類型偏光器可以通過電場從寬帶(大約220nm)轉(zhuǎn)換到窄帶(40nm)。相反，厚度為8微米的第二種類型偏光器可以從窄帶(70nm)轉(zhuǎn)換到寬帶(350nm)。這兩種偏光器表現(xiàn)出超過15∶1的消光比。
這些偏光器(它們具有寬頻帶容量和電子可控制性)將在各個領(lǐng)域中找到廣泛的應(yīng)用。例如，它們可以用作建筑中的玻璃窗用的玻璃，其中希望對通過的日光有一定量的控制。這種應(yīng)用的例子揭示在申請人的國際申請PCT/US98/03688號，題為“具有反射和透射模式操作的電光窗用玻璃結(jié)構(gòu)”的申請中，該申請在1999年2月25日進行了國際申請，并在1999年9月3日公開，WIPO公開號為No.WO98/38547，這里通過參照結(jié)合其全部內(nèi)容。
本發(fā)明的另一個申請可用于反射型顯示結(jié)構(gòu)，其中除了本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的圓反射偏光器以外，沒有濾色器也沒有其它偏光器。
本發(fā)明的新的偏光器將用于許多其它應(yīng)用中，包括節(jié)省能量的IR可轉(zhuǎn)換的窗用玻璃。在今天的先進窗用玻璃市場中，有幾種新的技術(shù)，它們對日光輻射到建筑中進行了有效的管理。一個例子是20％低-e IGU窗用玻璃，它具有特別的金屬沉積薄膜，它反射進入建筑物中的日光輻射。但是，這種產(chǎn)品具有下面的缺點。首先，它在可見光中具有非常低的透射，這是因為在金屬薄膜的反射中的較寬的截止光譜尾部。結(jié)果，使內(nèi)部照明增加了電功率。第二，它是被動的，其意思是它的光學特性不能通過任何方式改變。這意味著，窗用玻璃僅僅在氣候熱的地方的冷卻占主要地位的區(qū)域中有效。但是，如果是在氣候寒冷的地方供熱占主要地位的區(qū)域中，希望日光IR輔助室內(nèi)供熱，則它不太有效。但是通過本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的IR偏光器，可以立即解決所有這些問題。通過調(diào)節(jié)施加到可轉(zhuǎn)換的反射偏光器上的電壓，電光窗用玻璃實施相同操作，如圖34所示，例如，可以在0和100％之間透射IR輻射。由此，這種電光窗用玻璃不管是在什么地區(qū)氣候條件下都將是有效的。新的可轉(zhuǎn)換的偏光器能夠用于建立IR檢測和圖像系統(tǒng)，這樣能夠?qū)R輻射透射和波長選擇進行適時的管理。
可以將本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的/可控制的反射偏光器用于許多適時IR偏振管理重要的科學研究活動中。本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的/可控制的反射偏光器還可以用于構(gòu)成完全分析IR輻射偏振狀態(tài)的IR偏振儀。當這種工具與IR探測或成象系統(tǒng)一起使用時，將進一步增強檢測系統(tǒng)的檢測能力和檢測精度。
可以將本發(fā)明的可轉(zhuǎn)換的/可控制的反射偏光器用于汽車、海上船只、航行器和太空船中。
說明的實施例和對它的修改僅僅是示例性的。對于熟悉本領(lǐng)域的人應(yīng)該知道對說明的實施例容易進行其它修改。所有這些修改都認為是在本發(fā)明的范圍和主旨內(nèi)，該范圍和主旨由本發(fā)明的所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種具有第一表面和第二表面的光控制薄膜，其特征在于包含聚合的聚合物網(wǎng)絡(luò)，所述聚合物網(wǎng)絡(luò)沿垂直于第一表面的方向空間地變化，所述聚合物網(wǎng)絡(luò)包含橫向連接的高分子量聚合材料；和低分子量聚合材料，其中，高分子量和低分子量聚合材料形成具有膽甾醇型液晶(CLC)晶序的材料，CLC晶序根據(jù)第一和第二表面定向，CLC晶序的間距沿垂直于第一表面的方向非線性地變化；并且入射到第一表面上，并具有第一偏振和寬頻帶的光基本上由薄膜反射，其中入射到第一表面上并具有第二偏振和寬頻帶的光基本上不由薄膜反射，其中當電場具有垂直于第一表面的方向上的分量時，加到薄膜內(nèi)的電場控制對具有第一偏振的光的反射。
2．如權(quán)利要求1所述的光控制薄膜，其特征在于橫向連接的高分子量聚合材料重量小于薄膜的20％。
3．如權(quán)利要求2所述的光控制薄膜，其特征在于橫向連接的高分子量聚合材料重量小于薄膜的15％。
4．如權(quán)利要求3所述的光控制薄膜，其特征在于橫向連接的高分子量聚合材料的重量小于薄膜的10％。
5．如權(quán)利要求1所述的光控制薄膜，其特征在于包含第一表面附近的導電材料，用于將電場加入薄膜中，導電材料使具有寬頻帶和第一偏振的光通過。
6．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含第二表面附近的第二導電材料，其中施加在所述第一和第二導電材料之間的電場在薄膜中施加電場。
7．如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于第二導電材料透射具有第一帶寬的光。
8．如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于第一偏振是圓偏振。
9．如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于還包含緊鄰第一表面的透明四分之一波延遲板，入射到所述透明的四分之一延遲板上的線性的偏振光被可控制地反射。
10．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含用于將電場施加到薄膜中的裝置，電場在第一表面上空間地變化，由此為了顯示使偏振光可控制地反射。
11．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含在薄膜中施加電場的裝置，所述電場具有可控制的偏置場和可控制的調(diào)節(jié)場，由此，偏振光的反射率可以通過改變可控制的調(diào)節(jié)場而顯著變化。
12．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含光通信裝置，由此可以控制光通信裝置中的光。
13．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含用于將光引導到第一表面上的裝置，以及用于接收從第一表面反射的光的裝置，由此，在用于接收反射光的裝置中產(chǎn)生具有可控制的帶寬的偏振光。
14．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含激光腔體裝置，由此，當將薄膜用作激光腔體中的反射元件時，由薄膜控制激光腔體裝置的輸出。
15．如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于還包含緊鄰第一表面的透明四分之一波延遲板，由此，入射到透明四分之一波延遲板上的線性偏振光被可控制的反射。
16．一種制造具有第一表面和第二表面的光控制薄膜的方法，其特征在于包含在表面上施加高分子量聚合材料和低分子量聚合材料的混合物，在所述混合物中產(chǎn)生CLC晶序；和橫向連接高分子量聚合材料，從而低分子量材料在整個薄膜上顯著擴展，并從第一表面到第二表面在薄膜上保持以不均勻形式分布；其中，入射到第一表面上并具有第一偏振和寬頻帶的光基本上從薄膜反射，并且入射到第一表面上，并具有第二偏振和寬頻帶的光不從薄膜顯著反射，其中施加到薄膜中的電場顯著減小了第一偏振和寬頻帶的光的反射。
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于在時間t1內(nèi)發(fā)生橫向連接的步驟，其中時間t1比低分子量材料能夠顯著擴散的時間t2長。
18．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由低密度紫外線照射薄膜。
19．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由幅照強度低于1mw/cm2的高密度紫外線照射薄膜。
20．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由高能電子照射薄膜，其中高能電子的能量沉積在整個薄膜中顯著改變。
21．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由光照射薄膜，其中所述光在整個所述薄膜中被不均勻地吸收。
22．如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括在整個薄膜上基本上不均勻地加熱薄膜。
23．一種用于控制EM輻射的系統(tǒng)，其特征在于包含基片；所述基片上的單層材料，所述單層材料反射電磁(EM)輻射，輻射的EM輻射偏振，并具有寬頻帶；電場發(fā)生器，用于在所述單層材料中產(chǎn)生可變的電場；和控制器，用于控制電場發(fā)生器；由此，控制器控制電場發(fā)生器，以在單層材料中產(chǎn)生場，并且由此反射的EM輻射對應(yīng)于電場的變化而變化。
24．一種用于反射第一偏振光的可轉(zhuǎn)換的單層反射偏光器，其特征在于所述單層反射偏光器具有偏振光反射分子的非線性分布，從而由反射偏光器反射的偏振光的帶寬非常寬，并且施加到單層上的電場改變單層的反射率。
25．如權(quán)利要求24所述的，結(jié)合有附加的反射向反偏振的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器，其特征在于，由此從組合物反射的兩個光的偏振的帶寬非常寬，并且由此寬頻帶中光的反射率可以由電場控制。
26．如權(quán)利要求25所述的可轉(zhuǎn)換的反射組合裝置，其特征在于可控制地反射可見光，并結(jié)合了寬帶紅外線反射和可見透射成份，由此可見光能可控制的透射，并且紅外線光可被反射。
27．如權(quán)利要求25所述的可轉(zhuǎn)換的反射的組合裝置，結(jié)合如權(quán)利要求25所述的可轉(zhuǎn)換的反射的組合裝置可控制地反射可見光，如權(quán)利要求25所述的可轉(zhuǎn)換的反射組合裝置可控制地反射紅外線，其特征在于由此可見光可被可控制地透射，并且紅外線光可被可控制地透射。
28．一種具有第一表面和第二表面的光控制薄膜，其特征在于包含聚合的聚合物網(wǎng)絡(luò)，包含橫向連接的高分子量聚合材料；和低分子量膽甾醇型液晶(CLC)材料，其中所述高分子量和低分子量材料形成具有膽甾醇型液晶(CLC)晶序的材料，CLC晶序根據(jù)第一和第二表面定向；并且入射到第一表面上，并具有第一偏振和第一帶寬的光基本上從薄膜反射，并且入射到第一表面上，并具有第二偏振和第一帶寬的光基本上不從薄膜反射；并且加入薄膜中的電場顯著改變具有第一偏振的反射光的第一帶寬。
29．如權(quán)利要求28所述的光控制薄膜，其特征在于橫向連接的高分子量聚合材料的重量小于薄膜的20％。
30．如權(quán)利要求29所述的光控制薄膜，其特征在于橫向連接的高分子量聚合材料的重量小于薄膜的15％。
31．如權(quán)利要求30所述的光控制薄膜，其其特征在于橫向連接的高分子量聚合材料的重量小于薄膜的12％。
32．如權(quán)利要求28所述的光控制薄膜，其特征在于橫向連接的高分子量材料與低分子量材料的比例在薄膜上從第一表面到第二表面基本上是常數(shù)。
33．如權(quán)利要求28所述的光控制薄膜，其特征在于還包含第一表面附近的第一導電材料，所述第一導電材料用于在薄膜中施加電場，第一導電材料使具有第一帶寬的光透射。
34．如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含第二表面附近的第二導電材料，其中施加在第一和第二導電材料之間的電壓在薄膜中施加了一個電場。
35．如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其特征在于第二導電材料使具有第一帶寬的光透射。
36．如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其特征在于第一偏振是圓偏振。
37．如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其特征在于還包含緊鄰第一表面的透明的四分之一波延遲板，由此入射到透明四分之一延遲板上的線性偏振光可以被可控制地反射。
38．如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含在薄膜中施加電場的裝置，所述電場在第一表面上空間地變化，由此為了顯示目的可控制化反射偏振光。
39．如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含光通信裝置，由此控制所述光通信裝置中的帶寬。
40．如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含用于將光引導到第一表面的裝置，以及用于從第一表面接收光的裝置，由此，在用于接收光的裝置中產(chǎn)生具有可控制的帶寬的偏振光。
41．如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含激光腔體裝置，由此當將薄膜用作激光腔體中的反射元件時，激光腔體的光輸出的帶寬由薄膜控制。
42．如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包含緊鄰第一表面的透明四分之一波延遲板，由此入射到透明四分之一波延遲板上的線性偏振光被可控制地反射。
43．具有第一表面和第二表面的光控制薄膜的制造方法，其特征在于包含以下步驟在表面上提供高分子量聚合材料和低分子量聚合材料的混合物，在混合物中產(chǎn)生CLC晶序；和橫向連接高分子量聚合材料，從而低分子量材料不顯著擴散，并且在薄膜中保持均勻的分布；其中，入射到第一表面上，并具有第一偏振和第一帶寬的光基本上從薄膜反射，并且其中入射到第一表面上，并具有第二偏振和第一帶寬的光基本上不從薄膜反射，并且加入到薄膜中的電場使具有第一偏振反射光的第一帶寬顯著增加。
44．如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于在時間t1內(nèi)發(fā)生橫向連接步驟，其中時間t1比低分子量材料能夠顯著擴散的時間t2短。
45．如權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由高密度紫外線照射薄膜。
46．如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由輻射強度大于0.1watts/cm2的高密度紫外線照射薄膜。
47．如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由高能電子照射薄膜，其中在整個薄膜上電能沉積基本上是常數(shù)。
48．如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括由光照射薄膜，其中光在薄膜中被基本上均勻地吸收。
49．如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于發(fā)生橫向連接的步驟包括在薄膜中基本上均勻地加熱薄膜。
50．一種控制不偏振的電磁(EM)輻射的系統(tǒng)，其特征在于包含基片；所述基片上的單層材料，所述材料反射電磁(EM)輻射，反射的EM輻射被偏振，并具有帶寬；電場發(fā)生器，用于在單層材料中產(chǎn)生可變電場；和用于控制電場發(fā)生器的控制器；由此，控制器控制電場發(fā)生器，以在單層材料中產(chǎn)生場，并且由此反射的EM輻射的帶寬相應(yīng)于電場的改變而改變。
51．一種用于反射第一偏振的光的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器，其特征在于通過將電壓施加到反射的偏光器，可以將從反射偏光器反射的偏振光的帶寬從寬頻帶改變到窄頻帶。
52．如權(quán)利要求51所述的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器，與另外的反射反向偏振的可轉(zhuǎn)換的反射偏光器組合，由此從組合的裝置反射的所有的光的帶寬可以通過將電壓施加到反射偏光器，而從寬頻帶改變到窄頻帶。
53．如權(quán)利要求52所述的可轉(zhuǎn)換的反射的結(jié)合裝置，其特征在于可控制地反射可見光，與寬頻帶紅外線反射和可見光透射成份結(jié)合，由此，可見光可以被可控制地透射，并且紅外線光可以被反射。
54．如權(quán)利要求52所述的可轉(zhuǎn)換的反射的結(jié)合裝置，其特征在于可控制地反射可見光，結(jié)合了可控制地反射紅外線光的，如權(quán)利要求25所述的可轉(zhuǎn)換地反射的結(jié)合裝置，由此可見光可被可控制地透射，并且紅外線光可被可控制地透射。
55．一種單層偏振薄膜，其特征在于具有可轉(zhuǎn)換的非常寬的帶寬。
56．一種可轉(zhuǎn)換的反射偏振濾色器，其特征在于具有可通過電場控制的非常寬的帶寬。
57．一種可轉(zhuǎn)換的反射薄膜，其特征在于在薄膜的反射帶寬外面的反射率具有非常小的變化。
58．一種“智能窗”，其特征在于它使用了具有非常寬帶寬的偏振反射薄膜。
59．一種智能窗，其特征在于它使用了具有非常寬的帶寬的偏振反射薄膜，所述偏振反射薄膜與具有非常寬的帶寬的反射多層聚合體薄膜相結(jié)合。
60．一種智能窗，其特征在于它使用了具有非常寬的帶寬的偏振反射薄膜，所述偏振反射薄膜與反射多層聚合體薄膜結(jié)合，所述反射多層聚合體薄膜在薄膜的反射帶寬外面的反射率具有小的變化。
61．一種智能窗，其特征在于它使用了具有非常寬的帶寬的偏振反射多層聚合體薄膜，與光散射層結(jié)合，用于進一步控制光的透射。
62．一種反射偏振薄膜，其特征在于具有可以由電場控制的帶寬。
63．一種智能窗，其特征在于它使用了可通過電場控制的非常寬的帶寬的偏振反射薄膜。
64．一個可電轉(zhuǎn)換的紅外線的反射偏光器和濾波器家族，其特征在于它們以膽甾醇型液晶(CLC)的顯著特性為基礎(chǔ)，具有航空宇宙和窗用玻璃應(yīng)用的深遠的雙重用途。
65．一種可電控制的偏光器，其特征在于能夠遙控而且不包括移動的部分，以對窗用玻璃主動控制日光，它具有前所未聞的能夠轉(zhuǎn)換紅外線的特性，同時保持總的可見光全透明度。
66．一種近紅外線可轉(zhuǎn)換偏光器，其特征在于安裝在遙控光學元件中。
67．一種可電轉(zhuǎn)換的紅外線反射偏光器，其特征在于能夠在IR頻帶上從寬帶反射操作轉(zhuǎn)換到窄帶反射操作。
68．一種電可轉(zhuǎn)換紅外線反射偏光器，其特征在于其上升時間是大約至少14.5ms，其下落時間是大約至少8.5ms。
69．一種可電轉(zhuǎn)換的紅外線反射偏光器，其特征在于能夠在IR頻帶上從窄帶反射操作轉(zhuǎn)換到寬帶反射操作。
70．一種電可調(diào)的紅外線反射偏光器。
71．一種電可轉(zhuǎn)換的IR反射器，其特征在于以電可轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器為基礎(chǔ)，所述寬帶反射偏光器在從780nm到4微米的IR區(qū)域中操作。
72．一種基于左和右手CLC的可轉(zhuǎn)換寬帶偏振器，其特征在于它運行在780nm到4微米的IR區(qū)中。
73．一種可通過電場轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器，其特征在于可在NIR光譜區(qū)域中工作。
74．一種可通過電場轉(zhuǎn)換的寬帶反射偏光器，其特征在于所述寬帶反射偏光器可在從700到大于1000nm的光譜區(qū)域中工作，并具有能夠通過施加的電場改變的偏振帶寬和消光比。
75．一種使這種電光結(jié)構(gòu)關(guān)于消光比、整個的反射率和反射光譜截止邊緣的性能最優(yōu)化的方法。
76．一種用于制造可從寬帶轉(zhuǎn)換到窄帶的偏光器的材料配方，其特征在于所述配方能夠使偏光器帶寬進一步擴展，位移到更長的波長，并將消光比增加到理想值。
77．一種制造這種可電可轉(zhuǎn)換的IR反射偏光器的方法，其特征在于它使用了具有不同間距、交叉聯(lián)結(jié)密度和聚合速率的液晶聚合體混合物。
78．一種可電控制的窄帶反射偏光器，其特征在于當施加DC電壓時，它經(jīng)受反射頻帶中的移動，勝于帶寬的擴展。
79．一種通過施加電場，精確地電調(diào)節(jié)CLC中心波長，而不影響偏光器的其它諸如偏振、消光比和帶寬的規(guī)格的方法。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種光控制薄膜,包含聚合的聚合物網(wǎng)絡(luò),它在垂直于薄膜表面的方向空間地變化,其中,聚合的聚合物網(wǎng)絡(luò)是橫向連接的高分子量聚合材料,它與顯示膽甾醇型液晶(CLC)晶序的低分子量向列型材料混合,其中施加到薄膜中的電場控制圓偏振光的反射帶寬。
文檔編號E06B9/24GK1312918SQ99809318
公開日2001年9月12日 申請日期1999年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者李樂, 范博森, 姜穎秋, S·法利斯, 李劍峰, V·阿美亞 申請人:瑞維歐股份有限公司