本公開的主題涉及光調制器、基板、光調制器方法以及計算機可讀介質。

背景技術：

1、光學活性玻璃在現有技術中是已知的。通常，光學活性玻璃系統包括由透明介電材料(諸如，玻璃或塑料材料)制成的兩個平行的板。板之間的內部體積被細分為填充有電介質液體的多個小的獨立體積或個體單元。液體包含電介質材料、帶電荷或可帶電荷材料的顆粒的懸浮液。兩個板的面對彼此的面攜帶面對彼此的電極。所述電極被連接至與控制裝置相關聯的電源。

2、每個板的電極由成對相互交插的梳狀物形成。兩個交插的梳狀物的電極能夠承受相同或相反極性的電壓。通過在電極商施加合適的電壓，顆粒能夠被集中在電極之間的不同位置處，從而使系統呈現透明或不透明的外觀。

3、存在多個與已知系統相關聯的缺點。當已知的玻璃處于透明配置時，被應用至板的電極會導致衍射效應。對玻璃來說衍射效應是不期望的。在某些情況下，衍射效應的存在也會對安全不利。例如，如果將該光學活性玻璃應用至車輛(諸如汽車)，衍射的存在會使車輛的操作者混淆或分心。

4、此外，還可以改進對已知系統的驅動。

5、已知系統的另一個缺點是，在不透明的配置中，期望玻璃有統一的外觀。這個方面也會影響到安全。例如，如果玻璃被配置為在不透明和透明之間的中間狀態，那么缺乏統一性可能會引起混淆或分心。還期望的是，轉換過程在整個玻璃上以統一的速度進行。

6、已知系統的另一個缺點是，物理污染物的存在對設備性能可能有負面影響。例如，存在于流體中的微粒、纖維、石塊、塊狀物、粒狀物等會對電極造成物理損傷。此外，這些污染物可能有導電性，或者可能從流體將電荷吸附在其表面上二變得導電，從而擾亂相同基板上或不同基板上的電極之間的電場或使其短路。在各種容量下的這些污染物都會對系統的光電性能產生負面影響。此外，它們還能夠干擾設備中的理想電流平衡，導致設備壽命縮短。

技術實現思路

1、提供設置有電極的改進基板和包括這種改進基板的光調制器，來解決這些問題以及其他問題將是有利的。發明人所發現的是，已知系統中的電極設計導致了衍射，還導致了不完全統一的電場。解決了第一個擔憂，就使得可以應用的基板具有較少的衍射，在整個基板上有更統一的不透明狀態和更統一的轉換速度。解決了第二個擔憂，就使得基板不易受在基板之間存在的物理污染物的負面影響。

2、光活性玻璃，特別是所謂的智能玻璃是應用電極的透明或反射基板的重要應用。用于這種應用(例如智能玻璃)的透明基板或反射基板可以有兩個電極，其中每個電極有多條主線路。所述線路交替地布置在基板上，使得可以通過向電極提供電勢差，在后續或相鄰的線路之間建立電場。

3、從這些主線路可以延伸出多條支線路。通過使支線路延伸至兩條主線路之間距離的至少一半處，可以獲得更好的均勻性和/或更低的衍射效應。此外，在向第一方向投射時，在第一主線路和第二主線路之間延伸到同一區域的兩個后續支線路，可以在第二方向上重疊。這些支線路增加了在基板上發現的角度的數量，從而減少了衍射效應。例如，角度可以被選擇為不同于垂直方向和/或可以有變化來進一步減少衍射。也可以通過改變基板上的主線路和后續主線路之間的距離來減少衍射。

4、根據一個實施方案的基板可以用于光調制器(也被稱為光學調制器)。例如，兩個這種基板可以彼此相對布置，使得懸浮在基板之間的流體中的帶電顆?？梢酝ㄟ^向電極施加電壓而被移動。通常，底部基板和頂部基板的電極設計相同，但這不是必須的。同樣地，這兩個電極設計通常彼此對齊，但這也不是必須的。顆粒可以吸收或反射光線。反射可以是鏡面反射或漫反射，或介于鏡面反射和漫反射之間。顆?？梢园l光，例如具有磷光或熒光。

5、光調制器提供了一種可以改變透明度或反射率的面板。在一個實施方案中，可以改變顏色或顏色強度等。光調制器可以用作覆蓋件，例如容器(例如，壁櫥、柜子等)的覆蓋件。根據具體應用，光調制器也被稱為環境光調制器、動態光調制器、光學調制器、色彩調制器、ir調制器、uv調制器、ir有源濾光器、uv有源濾光器、或動態濾色器。

6、一個特別有利的應用是在光活性玻璃中，在該領域中所述光活性玻璃也稱為智能玻璃、智能窗、可控玻璃、光學面板、電子標牌、動態光面板、動態色彩面板、主動色彩面板、主動光面板、主動光表面、主動色彩表面、動態光表面、或動態色彩表面。

7、在一個實施方案中，控制器被配置為向光調制器的基板上的電極施加電勢，以獲得在電極之間的電磁場。所述電磁場提供了顆粒朝向電極或離開電極的電泳運動。隨著顆粒位置的改變，面板的光學特性也隨之改變，例如，所述面板的透明度或反射率改變。如果顆粒有顏色，那么面板的顏色也會改變。通過改變在其間建立有場的成對電極，顆?？梢韵蚱谕姆较蛞苿?。發明人所發現的是，對光調制器的控制沒有必要局限于僅改變在電極之間施加的場，還可以包括改變最大振幅。應注意的是，使用交變電流是有益的。例如，通過以較低的最大振幅來驅動，光調制器的變化率被改變。例如，當向期望的目標透明度或目標反射率驅動時，這是有利的，可以降低最大振幅來避免過沖。當開始向目標透明度或目標反射率驅動時，所述最大振幅也可以替代的增加。例如，控制器可以被配置為通過使用為多個最大振幅之一的交變電流或交變電壓來獲得光調制器的多個透明度水平或反射率水平之一。上述關系可以由算法等表示。透明度水平或反射率水平與最大振幅之間的關系可以由查詢表來控制，例如，指出最大振幅的序列，以向透明度或反射率驅動。應注意的是，也可以用交變電壓。

8、除了改變之間施加有信號的電極外，改變驅動信號的最大振幅也可以被用于改進平衡的驅動。例如，施加在某些電極上的功率(例如最大振幅)，可能與施加在其他電極上的功率不同。例如，控制器可被配置為在同一基板的后續電極之間施加電勢差，同時在相對基板的相對電極之間施加電勢差。

9、在實施方案中，每個基板上有至少兩個電極，但也可以有兩個以上的電極。例如，在第一基板和第二基板中的至少一個應用有至少三個電極。例如，在一個實施方案中，第一基板可以應用有兩個電極，第二基板可以應用有三個電極。

10、一個基板具有至少兩個電極，而另一個基板具有至少三個電極的系統具有多種優點。例如，這種光調制器可以被驅動為，使得減少所謂的窗簾效應。所述窗簾效應發生在窗關閉的過程中，其中在電極之間似乎有窗簾拉開。窗簾效應是一個缺點，其本身就明顯地分散了注意力，而且其也增加了衍射。在帶有3個電極的一側，電極比2個電極的一側彼此更近，例如低于50微米，更優選地低于40微米(例如35微米)。這意味著電場更強。因此，關閉更快，并且窗簾效應降低。對于2+2的面板，移動電極彼此靠近會導致最大透明度或最大反射率降低。但當有額外電極可用時，這就可以被避免。在打開時，可以不使用某些額外的電極，因此最大透明度或最大反射率的損失很小?；迳系念~外電極(例如多于兩個的電極)可以被配置成在打開面板時不吸引顆粒，但在關閉面板時吸引顆粒。例如，每個基板具有至少有2個電極的面板可以一共具有至少4個電極。面板中的基板可以有至少5個電極(例如，2+3設計)；或者至少6個電極(例如，2+4，或3+3設計)；或者至少8個電極(例如，4+4設計)，或者以兩個2+2設計堆疊的3個基板，中間基板的每側具有兩個電極。

11、第一基板和第二基板的內側相對布置，第一基板和第二基板中的每一個的內側應用有多個電極。這樣，第一基板和第二基板中的每一個具有內表面，其中每個基板的內表面的一部分設置有多個電極，并且該內表面的一部分未設置有電極但與含顆粒流體呈流體接觸。因此，第一基板和第二基板中的每一個的內側具有一定的內表面積，即被電極占據的總表面積以及未被電極占據的內表面的表面積。第一基板和第二基板中的至少一個的內表面積的至少一部分設置有保護涂層。保護涂層防止液體中的微粒、纖維、石塊、塊狀物、粒狀物等污染物與電極直接接觸。這些污染物能通過各種方式(諸如，通過較小顆粒聚集、靜電、電極之間夾帶等方式)形成。所述污染物會導致：相對基板上的電極之間短路、同一基板上的相鄰電極之間短路、或者對電極本身造成物理損傷、或者上述的任意組合。

12、這樣，在一個實施方案中，保護涂層至少部分地或完全地防止這些污染物對電極造成物理損傷。在一個實施方案中，保護涂層至少部分地或完全地防止這些污染物造成電極之間短路。在一個實施方案中，保護涂層既防止電極被物理損傷，又防止電極之間短路。

13、保護涂層對本技術的基本操作沒有本質上的影響，因此不需要與本文所描述的電極設計和設備操作特別地相關的電氣特性或光學特性。為防止電極之間短路，保護涂層總體上不導電或電絕緣。因此，在一個實施方案中，保護涂層在部分電極的至少一部分之間形成電絕緣層。在一個實施方案中，保護涂層的電阻率為至少107ω·m，優選地為至少109ω·m，更優選為至少1010ω·m，更優選為至少1011ω·m。本文所用術語“電絕緣”應視為與“不導電”或“不傳導”或“無傳導性”是同義詞。

14、這種電絕緣層通常還可以在電極附近和/或為電極形成機械阻擋層，來減少電極的物理損傷。因此，在一個實施方案中，保護涂層在光學層中的污染物和電極的至少一部分之間形成電絕緣層和機械阻擋層。然而，保護涂層也可以僅提供防止電極受機械損傷的保護。因此，在一個實施方案中，保護涂層僅形成機械阻擋層。保護涂層可以設置在第一基板和第二基板中的至少一個、或第一基板和第二基板中的僅一個、或第一基板和第二基板二者的內表面的至少一部分上。涂層可以基本上涂覆或僅涂覆在設置有電極的一個或多個區域，或者可以基本上涂覆或僅涂覆在未設置有電極的一個或多個區域，或是上述兩者的組合。通常，第一基板和第二基板中的至少一個的內表面積的至少一部分應用有設置有保護涂層的電極。然而，在一些實施方案中，基本上只為基板中的至少一個的內表面的未設置電極的部分設置保護涂層。

15、涂層可以設置在多個電極的表面積的至少一部分上，也可以設置在僅一個基板上的電極的至少一部分上，或者可以設置在兩個基板上的電極的至少一部分上。例如，可以僅在一個基板上設置保護涂層，所述保護涂層覆蓋了應用于所述基板的電極的至少一部分，而相對的基板將不包含覆蓋電極或覆蓋未應用有電極的基板部分的保護涂層。因此，在一個實施方案中，保護涂層覆蓋第一基板和第二基板之一的多個電極的表面積的至少一部分，而相對的基板未設置保護涂層。

16、在另一個實施例中，兩個基板都可以設置覆蓋所述基板的內表面的至少一部分的保護涂層。因此，在一個實施方案中，保護涂層設置于第一基板和第二基板二者的內表面的表面積的至少一部分。

17、保護涂層可以覆蓋基板內側的電極的總表面積的一部分，可以覆蓋基板內側未被電極覆蓋的總表面積的一部分，或者可以基本上覆蓋基板的全部內表面積，例如借助于連續(優選均勻)的涂層基本上覆蓋基板的整個內側和應用于基板內側的多個電極。在一個實施方案中，保護涂層覆蓋了基板的總內表面積的至少1％，優選地至少10％，更優選地至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。在一個實施方案中，保護涂層覆蓋了基板上的多個電極的總表面積的至少1％，優選地至少10％，更優選地至少20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。這個總涂覆區域可以分布在電極所占的整個表面積中。保護涂層可以主要地設置或僅設置在覆蓋有電極的基板區域上，或者主要地設置或僅設置在未覆蓋電極的基板區域上。

18、保護涂層可以基本上覆蓋第一基板和第二基板中的至少一個的全部或整個表面積，使得應用于基板上的電極和未應用有電極的基板內表面都設有保護涂層。例如，保護涂層可以呈連續(優選均勻)的涂層形式，用于保護應用于基板內側的基本上全部或全部電極免受物理損傷和/或短路。這種全保護涂層可以設置在第一基板和第二基板中的至少一個的內側。這種全保護涂層還可以設置在第一基板和第二基板中的僅一個的內側，而相對的基板和在所述相對的基板上應用的電極上則不設置保護涂層。因此，在一個實施方案中，第一基板和第二基板中的一個的內側完全地設置有保護涂層，使得應用于該內側的多個電極的整個表面以及該基板的未設置有電極的內側基本都覆蓋有保護涂層，而相對的基板則不設置保護涂層。這種全保護涂層也可以設置在第一基板和第二基板二者的內側。因此，在一個實施方案中，第一基板和第二基板的內側，即整個內表面積，都完全地設置有保護涂層，使得應用于內側的多個電極的整個表面以及基板的未設置有電極的內側基本都覆蓋有保護涂層。

19、保護涂層厚度可以廣泛地變化。通常，保護涂層的厚度在1nm至100μm的范圍內，優選地在10nm至50μm的范圍內，優選地在100nm至10μm的范圍內。保護涂層厚度的合理下限主要取決于所需的電絕緣程度，而電絕緣程度又依賴于施加在電極上的電勢差和污染物的預期傳導率。保護涂層厚度的合適上限主要取決于相對基板上電極之間的最小距離，所述最小距離通常小于500微米，優選地小于200μm，優選地小于100μm，還更優選地小于50μm，諸如小于30微米。

20、合適的保護涂層厚度的選擇還取決于對第一基板和/或第二基板的覆蓋程度。更具體地，無論是涂覆連續(優選均勻)的保護涂層，還是涂覆如下文所述的間歇的、不連續的涂層，這都有助于確定所需的最小厚度，以達到防止電極短路和/或防止物理損傷的期望效果。

21、保護涂層可以用間斷的形式涂覆，其中電極的整個表面和基板內的整個表面并非都涂覆有保護涂層。涂層的這種間斷形式可以有隨機圖案，也可以形成規則圖案，這可依據設備光電性能的某種預定效果要求來選擇。

22、在一個實施方案中，保護涂層作為圖案涂層提供。可以使用本領域已知的掩膜將這種圖案涂層涂覆到帶電極的基板側。

23、圖案的涂覆方式可以是，某些電極設置有保護涂層，而其他電極未設置保護涂層并且與流體呈流體接觸。在一個實施方案中，第一基板上的第一主線路設置有保護涂層，而與所述第一主線路相對的第二基板上的第二主線路未被涂覆，所述第二主線路與流體呈流體接觸，反之亦然。圖案可以是規則圖案，電極表面以交替方式覆蓋保護涂層。在一個實施方案中，第一基板和第二基板上的多條主線路交替地設置和不設置保護涂層。

24、圖案不限于一維圖案。例如，保護層可以呈網格狀或網狀，可選地呈隨機網狀或隨機網格狀。兩個基板的這種呈網狀或網格狀的保護涂層可以相似和/或在方向和位置上對齊，但這不是必須的。

25、可以在同一基板中和在相對基板上組合上文描述的圖案。例如，第一塊基板的內側可以設置基本上覆蓋了全部電極和基板的未設置有電極的內側的全保護涂層，而相對的基板可以不設置涂層。在一個實施方案中，圖案涂層設置于第一基板和第二基板中的一個的內側的至少一部分(因此覆蓋部分電極，并且可選地覆蓋未設置電極的部分基板)，但不在相對的基板上設置。在一個實施方案中，涂層以隨機圖案設置于第一基板和第二基板中的至少一個的內側，使得應用于該內側的多個電極的至少一部分和/或該基板的內側未設置有電極的至少一部分設置有涂層，并且應用于該內側的多個電極的至少一部分和該基板的內側未設置有電極的至少一部分未設置有涂層。

26、基板上的保護涂層不需要彼此對齊。然而，可以在兩個基板上涂覆不連續的保護涂層，例如網格，這些網格的主線路彼此呈角度，例如呈15、30或45度角。在另一個實施例中，保護涂層以平行線形式涂覆在兩個基板上，其中兩基板中一個上的平行線相對于相對的基板上的平行線旋轉90度。在這種方式下，通過組合相對基板上的線圖案，就能夠產生出有網狀類型圖案的保護涂層。

27、在一個示例性實施方案中，當基板中的至少一個完全設置有保護涂層時，即，當多個電極的整個表面和該基板的未設置有電極的內側基本都覆蓋有(優選大體均勻的)保護涂層時，采用厚度小于10nm的保護涂層。在一個示例性實施方案中，厚度為1微米或更厚的保護涂層適合作為不連續層來涂覆于僅電極的至少一部分，或者僅基板的未設置電極的內表面的至少一部分，或者上述兩者的組合，無論所述保護涂層是否以特定圖案涂覆。在一個示例性實施方案中，具有中等厚度(即，厚度在10nm至1微米的范圍內)的保護涂層既可作為完整、連續涂層，也可作為不連續涂層。

28、如上文所述，保護涂層能夠均勻地設置在基板的內表面積，也可以按圖案設置在特定區域。換句話說，保護涂層不一定是完全連續的，只要它們的尺寸和分布顯著地小于較大物理污染物的尺寸和分布，就可以容忍內部間隙、針孔、洞等。因此，只要間隙的最大尺寸不超過基體上兩個電極之間的最小距離，使涂層具有期望的保護效果，就能允許這種間隙存在于保護涂層中。

29、同樣地，能容忍的污染物的尺寸取決于電極設計或模式，還取決于同一基板上電極之間的距離和相對基板上電極之間的距離。因此，保護涂層的質量和連續性由從統計學角度限制或消除這些污染物對設備外觀和性能的影響的需求來限定。舉例來說，可實行的是，保護涂層可允許保護涂層中的間隙最大延伸至同一基板上或相對基板上的獨立電極之間的最小距離(即，同一基板上電極之間的最小距離以及設備的單元間隙)的90％。

30、保護涂層可由各種材料和材料組合制成，本領域技術人員可以選擇符合上述的防物理損傷要求和防短路要求的合適材料，同時還可以選擇涂層厚度、涂層均勻性、驅動設備的方法等。例如，合適材料是無機材料和無機組合物，諸如：氮化硅、二氧化硅、氧氮化硅、多晶硅、非晶硅、氧化鋁、五氧化二鉭、和氧化鋯及其上述的組合，并且合適材料還可以是有機材料或聚合物材料，包括但不限于：聚酰亞胺、含氟聚合物、硅樹脂、聚四氟乙烯、聚酰亞胺樹脂、光刻膠、環氧樹脂、和苯并環丁烯基聚合物及其上述的組合。還可以將這些無機材料和無機組合物與有機材料和/或聚合物材料進行組合。保護涂層材料是剛性或非剛性的。在一個示例性實施方案中，保護涂層材料是非剛性的。

31、根據選定的應用場合和涂層厚度，保護涂層可以是透明、半透明或反射性的，有特定顏色或者有寬波長范圍。在一些實施方案中，保護涂層是透明涂層或半透明涂層。在一些實施方案中，保護涂層是反射涂層。也可以在同一基板或相對基板上組合涂層的透明部分、半透明部分和/或反射部分。在一些實施方案中，保護涂層為設備提供了附加光學功能。在一些實施方案中，所述附加光學功能是獨立光學功能。在一些實施例中，所述附加光學功能是與設備的光電效應匹配的光學功能。例如，所述光電效應可以是對所有光波長的反射、抗反射、散射和/或抗衍射效應，或對部分電磁波譜(諸如：uv、可見光、和/或ir)的反射、抗反射、散射和/或抗衍射效應。

32、為了產生顯著的光折射，保護涂層材料可選擇為使其折射率與流體溶劑折的射率相比有足夠差異。例如，由光學折射率為3的氮化硅制成的保護涂層可與光折射率低于2的流體溶劑相組合。該折射率差異將引起入射光折射，光方向的變化遵循斯涅爾定律(snell’s?law)。之后光調制器就能將入射光向設計好的特定方向導向。這個效果能與有圖案的保護涂層的特定形狀和形貌結合，使光向多個方向折射，從而增加光散射或光霧。同樣地，也可以使用來自同一基板或來自不同基板的不同保護涂層來增強特定的光路或光散射。

33、基板和含顆粒流體之間的折射率差異能夠產生光反射。采用由具有中間光學折射率的材料制成的(有圖案或無圖案的)保護涂層，限制了背向反射，因此產生出抗反射涂層。同樣地，在一個基板或所有基板上組合各種保護涂層能夠使入射光的背向反射最小化或者增強內部反射。在這里，光應視為是全光譜光，或者是部分光譜光(諸如紫外光、可見光或紅外線光譜光或上述的組合)。

34、保護涂層材料還能吸收在可見范圍內的光，諸如吸收所有可見光并呈黑色。在一個或多個基板上的保護涂層的形狀和位置能引起光的衍射。添加這種保護涂層能使得，由基板設計或設備設計引起的衍射圖案被增強，或者相反地，為光線增加新衍射方向，以建立散射效果并增加模糊度。在此以黑色保護涂層為例，但其也可應用有專用于特定衍射系統的其他類型的光吸收層，所述光吸收層包括但不限于吸收在紫外線波長范圍或紅外線波長范圍下的光。此外，在一個或多個基板上添加有特定圖案、形狀和光學特性的保護涂層，能抵消最初由基板或設備引起的光的衍射，以將入射光重新聚焦于其原本的方向。在設備中集成這樣的涂層將增強復原光衍射的能力，從而展現出抗衍射效果。

35、根據所選的材料或材料組合，保護涂層可采用本領域已知的各種技術來涂覆，諸如：濺射法、分子束外延法、脈沖激光沉積法、電子束蒸發法、化學氣相沉積法、原子層沉積法、旋涂法、柔性打印涂層法、浸涂法、噴涂法、噴墨打印法、狹縫涂覆法以及上述的組合。

36、可以使用回流工藝步驟來涂覆保護涂層，使該保護涂層更均勻地形成在電極和剩余的未覆蓋有電極的基板內表面上。例如，在沉積涂層以及可選地圖案化涂層之后，能添加回流工藝，從而使保護涂層均勻化，并改善了基板形貌的一致性。通常，回流工藝是熱工藝，可通過各種方式進行，包括：烤箱加熱、加熱板、紅外照射、激光照射、微波照射、紅外線傳送帶及上述的組合。在保護涂層由有機材料制成或保護涂層包含有機材料的情況下，能夠例如通過用溶劑蒸汽或用液體浸泡使涂層膨脹，來執行化學回流工藝。

37、在一個實施方案中，保護涂層是單層。在一個實施方案中，保護涂層是多層保護涂層。在一些實施方案中，多層保護涂層可包括有不同材料成分的交替層。例如，可以將包括沉積在無機層上的聚合物層的保護涂層組合。單個基板還可以包含有不同材料、不同成分和不同尺寸的多個保護涂層。

38、保護涂層所用材料在基板之間可以不同，也可以在同一基板上提供由不同材料制成的多個保護涂層。

39、本發明的另一個方面是包括根據一個實施方案的光調制器的建筑物。本發明的另一個方面是包括根據一個實施方案的光調制器的汽車。例如，汽車和/或建筑物可以包括光調制器和控制器，所述控制器被配置為通過控制光調制器的電極上的電壓來控制光調制器的透明度或反射率，所述控制器與光調制器電連接或能夠與光調制器電連接。

40、智能玻璃是一種電子設備，可以例如在控制器的控制下由電源驅動。例如，控制器可以指示電源將特定的波形應用于特定的電極，以實現各種透明度或反射率效果或抹去上述效果。

41、所述方法的一個實施方案可以作為計算機實施的方法在計算機上實施，或者可以在專用硬件中實施，或將上述兩者組合。本方法的實施方案的可執行代碼可以存儲在計算機程序產品上。計算機程序產品的實施例包括：內存設備、光存儲設備、集成電路、服務器、線上軟件等。優選地，所述計算機程序產品包括存儲在計算機可讀介質上的非暫時性程序代碼，用于當所述程序產品在計算機上執行時，實施該方法的一個實施例。

42、在一個實施方案中，計算機程序包括計算機程序代碼，當所述計算機程序在計算機上運行時，所述計算機程序代碼適于執行所述方法的一個實施方案的全部步驟或部分步驟。優選地，所述計算機程序實施在一種計算機可讀介質上。