專利名稱：具有集成的照明、傳感器和電子設(shè)備的層合聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層合聚合物，其由至少兩個(gè)透明聚合物層組成，所述透明聚合物層被透明非玻璃中間層或者空氣空腔分離，其中在透明非玻璃中間層或者空氣空腔中包含固態(tài)照明、傳感器、能量產(chǎn)生和存儲設(shè)備以及其它電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在固態(tài)照明、傳感器、能量產(chǎn)生和存儲設(shè)備以及其它電子設(shè)備領(lǐng)域中獲得的發(fā)展，在這些領(lǐng)域中已經(jīng)導(dǎo)致了具有減少的痕跡和新穎特征的產(chǎn)品的出現(xiàn)。對于將這些發(fā)展引入對于建筑、汽車和其它應(yīng)用而言具有吸引力的結(jié)構(gòu)中始終存在興趣。
本發(fā)明的目的是在層合聚合物中使用非玻璃中間層和/或空氣空腔，以包含固態(tài)照明、傳感器、能量產(chǎn)生或者存儲設(shè)備和其它電子設(shè)備，以便提高層合聚合物的功能和美觀性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供層合聚合物，其由至少兩個(gè)透明聚合物層組成，其中鄰近的透明聚合物層由透明固體非玻璃中間層或者空氣空腔分離，其中至少一個(gè)透明非玻璃中間層或者空氣空腔包含由至少一個(gè)選自以下的元件組成的裝置固態(tài)照明元件、熱傳感器、光傳感器、壓力傳感器、薄膜電容傳感器、光電池、薄膜電池、液晶顯示器薄膜、懸浮粒子裝置薄膜和透明電導(dǎo)體。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及層合聚合物，其由透明聚合物層組成，該透明聚合物層由透明固體非玻璃中間層或者氣隙分離，本發(fā)明還涉及透明固體非玻璃中間層或者空氣空腔在層合聚合物的透明聚合物層之間的應(yīng)用，用以集成各種各樣的功能，從而增強(qiáng)層合聚合物的功能和美觀性。層合聚合物由至少兩個(gè)透明聚合物層組成，其中鄰近的透明聚合物層由透明固體非玻璃中間層或者空氣空腔分離。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是層合聚合物，其由兩個(gè)透明聚合物層組成，所述透明聚合物層由透明固體非玻璃中間層分離。
層合聚合物起到基質(zhì)的作用，其允許數(shù)字和薄膜技術(shù)被集成到透明固體非玻璃中間層中或者旁邊，或者集成到空氣空腔中。這允許透明固體非玻璃中間層實(shí)現(xiàn)兩種可能的目的，即為層合聚合物提供機(jī)械強(qiáng)度，以及作為為層合聚合物增加附加功能的裝置的基質(zhì)。相似地，其允許空氣空腔實(shí)現(xiàn)兩種目的，即熱絕緣體，以及作為為層合聚合物增加附加功能的裝置的基質(zhì)。在此使用的“透明”，當(dāng)與透明聚合物層或者透明固體非玻璃中間層結(jié)合使用時(shí)，指透射光而不產(chǎn)生可觀的散射的聚合物層或者固體非玻璃中間層，以及半透明的、即部分地透射光的聚合物層或者固體非玻璃中間層。透明聚合物層或者透明固體非玻璃中間層所要求的透過率通常由如何使用所述層壓制品來決定。如果應(yīng)用要求盡可能完全透明的層壓制品，例如用作窗戶，所述透明聚合物層和透明固體非玻璃中間層應(yīng)該透射光線，而沒有可觀的散射。對于其它應(yīng)用，部分地透射光的透明聚合物層和透明固體非玻璃中間層可能是十分適合的。
本發(fā)明規(guī)定至少一個(gè)透明固體非玻璃中間層或者空氣空腔包含由至少一個(gè)選自以下的元件組成的裝置固態(tài)照明元件、熱傳感器、光傳感器、壓力傳感器、薄膜電容傳感器、光電池、薄膜電池、液晶顯示器薄膜、懸浮粒子裝置薄膜和透明電導(dǎo)體。當(dāng)使用透明固體非玻璃中間層時(shí)，所述中間層可以被穿孔，以提供供所述裝置的元件使用的空間。當(dāng)光源沿著透明固體非玻璃中間層的邊緣放置時(shí)，這類穿孔還可以作為光散射中心?？蛇x擇地，所述裝置的元件可以鄰近于透明固體非玻璃中間層。優(yōu)選作為透明固體非玻璃中間層的是ButacitePVB(聚乙烯醇縮丁醛)中間層，其可得自E.I.Du Pont de Nemours andCompany，Wilmington，DE。透明電導(dǎo)體例如銦錫氧化物可以被直接沉積到透明聚合物上。
固態(tài)照明元件可以是發(fā)光二極管(LED)、即由p-n結(jié)組成的光電裝置的形式，其響應(yīng)通過二極管的正向電流而發(fā)光(紫外線、可見光或者紅外輻射)。LED使用無機(jī)材料生產(chǎn)。固態(tài)照明元件還可以是有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的形式。OLED可以是聚合物發(fā)光二極管(PLED)或者小分子有機(jī)發(fā)光二極管(SMOLED)。透明電導(dǎo)體可用于提供用于將激活電壓施加到單個(gè)LED或者OLED上的手段。銦錫氧化物是優(yōu)選的透明電導(dǎo)體。光源還可以是電致發(fā)光(EL)薄膜的形式。當(dāng)光源沿著透明固體非玻璃中間層的邊緣放置時(shí)，其可用于增強(qiáng)在透明固體非玻璃中間層上印刷的圖像。用于控制固態(tài)照明元件的微處理器芯片可以作為包含在至少一個(gè)透明固體非玻璃中間層或者空氣空腔中的所述裝置的部分提供，或者可以在外面提供到層合聚合物上。可以對微處理器芯片編程，以使固體照明元件顯示圖像序列。圖像可以是圖示的或者美學(xué)的顯示或者文字的形式。運(yùn)動檢測器可用于檢測運(yùn)動和因此改變圖像。例如，當(dāng)薄膜電容傳感器被制成裝置部分時(shí)，物體例如手的運(yùn)動可以改變顯示。可選擇地，壓力傳感器可以檢測施加到層合聚合物表面的壓力，并且在顯示中提供變化。在其中不存在固態(tài)照明元件或者其中固態(tài)照明元件沒有被激活的層壓聚合物的部分上，層壓聚合物保持透明。其中固態(tài)照明元件被激活的層合聚合物的部分顯示圖像和信息，例如溫度、時(shí)間、股票價(jià)格等等以及可編程序的本文和消息。
當(dāng)聚合物層足夠薄時(shí)，層合聚合物將是柔性的，并且可以適應(yīng)各種形狀和形式。當(dāng)希望彎曲的或者其它非平面顯示時(shí)，這類柔性層合聚合物是特別有用的。根據(jù)撓度，柔性層合聚合物可能需要附著于具有希望的形狀的載體上?？蛇x擇地，柔性層合聚合物可以被包含在玻璃載體中。當(dāng)OLED被用作光源時(shí)，玻璃容器還為OLED提供了水分和氧氣阻隔層，因此提高了OLED壽命。
當(dāng)聚合物厚度提高并且層合聚合物的機(jī)械強(qiáng)度提高時(shí)，層合聚合物適合于各種形狀和形式。
當(dāng)聚合物層是足夠厚的，從而為層合聚合物結(jié)構(gòu)提供機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，層合聚合物可以作為外部或者內(nèi)部窗戶，作為外部或者內(nèi)部墻壁或者表面，或者作為顯示面。
可以被引入透明非玻璃中間層的另一種裝置是將以光的形式從太陽或者其它光源接收的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所述電能可以被儲存在電池中并且用于驅(qū)動LED、OLED、電致發(fā)光薄膜、液晶顯示器薄膜、電產(chǎn)色懸浮粒子裝置薄膜等等。例如，所述裝置可以由薄膜光致電壓面板、可再充電的薄膜鋰電池和在各種元件之間導(dǎo)電的透明銦錫氧化物薄膜組成?？蛇x擇地，所述電池可用于驅(qū)動另一個(gè)不在窗戶內(nèi)的裝置。增加用于控制照明的微處理器，貯存在電池中的能量可用于在不同的天色時(shí)在窗戶中提供不同類型的顯示。例如，所述顯示可以在白天提供信息、廣告等等；在晚上提供照明；其可以充當(dāng)夜間照明燈。因?yàn)殇囯姵厥遣煌该鞯模⑶业湫偷膬r(jià)格合理的光電池是不透明的，這些元件被集中在透明非玻璃中間層的一部分區(qū)域中。由薄膜光致電壓面板和可再充電的薄膜鋰電池組成的裝置還可以用于其它層合聚合物的實(shí)施方案。
本發(fā)明的由被透明固體非玻璃中間層分離的兩個(gè)透明聚合物層組成的層合聚合物實(shí)施方案，即聚合物-中間層-聚合物，或者由三個(gè)透明聚合物層和兩個(gè)透明固體非玻璃中間層組成的層合聚合物實(shí)施方案，即聚合物-中間層-聚合物-中間層-聚合物，特別可用于照明或者顯示，并且特別是用于提供用于這些應(yīng)用的柔性的層合聚合物。透明固體非玻璃中間層可以用在透明固體非玻璃中間層中的LED或者OLED照明或者由定位在透明固體非玻璃中間層的邊緣的LED或者OLED照明。由三個(gè)透明聚合物層和兩個(gè)透明固體非玻璃中間層組成的層合聚合物，其中每個(gè)透明固體非玻璃中間層包含一個(gè)照明裝置，與由被透明固體非玻璃中間層分隔的兩個(gè)透明聚合物層組成的層合聚合物相比，提供了甚至更多種類的照明方案。在層合聚合物內(nèi)具有兩個(gè)照明裝置，可以獲得不同的照明組合。
實(shí)施例該實(shí)施例說明使用本發(fā)明柔性層合聚合物作為光源。含有PLED照明裝置的柔性層合聚合物以如下的方式制造。用作為裝置的陽極的銦錫氧化物(ITO)薄膜部分地涂布聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)片材的柔性基材。在空氣中，在1,000rpm下，將聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)(PEDOT)混合物、CH8000(可購自Bayer AG，德國)旋轉(zhuǎn)涂布到ITO-涂覆的PET上80秒。將得到的薄膜在加熱板上在120℃下干燥1分鐘，然后在真空下在90℃下過夜。將黃色發(fā)光劑PDY132溶液(可作為預(yù)先配制的溶液購自Covion Organic Semiconductors，GmbH，F(xiàn)rankfurt，德國)在PEDOT薄膜上在330rpm下旋轉(zhuǎn)涂布30秒，然后在1000rpm下20秒。在陰極和陽極必須與電源接觸的區(qū)域中除去PEDOT和PDY132。將低功函數(shù)金屬，Ca，蒸氣沉積在PEDOT和PDY132的薄膜上，達(dá)到10到30納米厚度。將鋁層蒸氣沉積在Ca層之上，達(dá)到300納米的厚度，形成完整的陰極。在所述裝置上覆蓋UV-可固化環(huán)氧樹脂層，但是不覆蓋電極接觸區(qū)域。將一塊聚(對苯二甲酸乙二醇酯)(PET)片材置于環(huán)氧樹脂上，并且用紫外線固化所述環(huán)氧樹脂。當(dāng)電池被連接到電極時(shí)，整個(gè)裝置發(fā)出黃色光。
權(quán)利要求
1.一種層合聚合物，其由至少兩個(gè)透明聚合物層組成，其中鄰近的透明聚合物層由透明固體非玻璃中間層或者空氣空腔分離，其中至少一個(gè)所述透明非玻璃中間層或者所述空氣空腔包含由至少一個(gè)選自以下的元件組成的裝置固態(tài)照明元件、熱傳感器、光傳感器、壓力傳感器、薄膜電容傳感器、光電池、薄膜電池、液晶顯示器薄膜、懸浮粒子裝置薄膜和透明電導(dǎo)體。
2.權(quán)利要求1的層合聚合物，其由兩個(gè)被透明固體非玻璃中間層分離的透明聚合物層組成。
3.權(quán)利要求1或者2的層合聚合物，其中所述裝置包括固態(tài)照明元件。
4.權(quán)利要求3的層合聚合物，其中所述固態(tài)照明元件是至少一種發(fā)光二極管的形式。
5.權(quán)利要求3的層合聚合物，其中所述固態(tài)照明元件是至少一種有機(jī)發(fā)光二極管的形式。
6.權(quán)利要求3的層合聚合物，其中所述固態(tài)照明元件是電致發(fā)光薄膜的形式。
7.權(quán)利要求3的層合聚合物，其中所述裝置還包括透明電導(dǎo)體，以便提供將激活電壓施加到所述固態(tài)照明元件上的手段。
8.權(quán)利要求7的層合聚合物，其中所述透明電導(dǎo)體是銦錫氧化物薄膜。
9.權(quán)利要求7的層合聚合物，其中所述裝置還包括微處理器芯片，其被編程以控制所述固態(tài)照明元件并且使所述固態(tài)照明元件顯示一系列圖像。
10.權(quán)利要求9的層合聚合物，其中所述微處理器芯片被編程，以使所述固態(tài)照明元件顯示文字。
11.權(quán)利要求7的層合聚合物，其中在所述層合聚合物外部提供微處理器芯片，其被編程以控制所述固態(tài)照明元件，使所述固態(tài)照明元件顯示一系列圖像。
12.權(quán)利要求11的層合聚合物，其中所述微處理器芯片被編程，以使所述固態(tài)照明元件顯示文字。
13.權(quán)利要求3的層合聚合物，其中層合聚合物是柔性的并且可以適應(yīng)各種形狀和形式。
14.權(quán)利要求13的層合聚合物，其中所述固態(tài)照明元件是至少一種發(fā)光二極管的形式。
15.權(quán)利要求13的層合聚合物，其中所述固態(tài)照明元件是至少一種有機(jī)發(fā)光二極管的形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及作為固態(tài)照明、傳感器、能量產(chǎn)生和存儲設(shè)備以及其它電子設(shè)備的基質(zhì)的層合聚合物，所述設(shè)備被包含在該層合聚合物的透明非玻璃中間層或者空氣空腔內(nèi)。
文檔編號E06B9/24GK1703564SQ03818999
公開日2005年11月30日 申請日期2003年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月6日
發(fā)明者T·C·奧布里恩, M·B·奧雷干, C·W·哈亞斯 申請人:納幕爾杜邦公司