包括电极的基板和具有减小的衍射的光调制器的制作方法

当前公开的主题涉及光调制器、基板、光调制器方法和计算机可读介质。

背景技术：

1、光学活性玻璃在现有技术中是已知的。通常，光学活性玻璃系统包括由透明介电材料(诸如，玻璃或塑料材料)制成的两个平行的板。板之间定义的内部体积可以被细分为填充有电介质流体的多个小的独立体积或个体单元。流体包含电介质材料、带电荷或可带电荷材料的颗粒的悬浮液。两个板的面对彼此的面携带面对彼此的电极。所述电极被连接至与控制装置相关联的电源。

2、每个板的电极由成对相互交插的梳状物形成。两个交插的梳状物的电极能够承受相同或相反极性的电压。通过在电极上施加合适的电压，颗粒能够被集中在电极之间的不同位置处，从而使系统呈现透明或不透明的外观。

3、存在多个与已知系统相关联的缺点。当已知的玻璃处于透明配置时，被施加至板的电极会导致衍射效应。对玻璃来说衍射效应是不期望的。在某些情况下，衍射效应的存在也会对安全不利。例如，如果将该光学活性玻璃应用至车辆(诸如汽车)，衍射的存在会使车辆的操作者混淆或分心。

技术实现思路

1、提供设置有电极的改进基板以及包括这种改进基板的光调制器将是有利的，其解决这些和其他问题。发明人发现已知系统中的电极设计会导致衍射。解决这一问题导致以更小衍射应用的基板。

2、用于光调制器中的基板可以包括施加到基板上的多个叉指驱动电极，多个驱动电极中的每一个都横跨基板以图案布置，多个叉指驱动电极在基板上相对于彼此交替布置。驱动电极彼此电隔离，使得可以独立控制驱动电极上的电压。

3、当在光调制器中使用这样的基板时，施加到电极上的变化电压可能导致两个这样的基板之间的光学层中的颗粒发生电泳运动。这种运动反过来又会引起照射穿过基板的光的调制。通常使用至少两个这样的基板，每个基板具有至少两个驱动电极，但是可以使用另外的基板和/或驱动电极。光调制器优选是电泳的，但是也可以是介电泳的。根据一个实施方案的基板也可以在其他技术中使用，例如oled或电湿润。根据一个实施方案的基板可以与根据一个实施方案的另一种基板组合，但这不是必须的；基板中的一个或两个可以是透明的。在玻璃应用中，通常两个基板都是透明的。

4、光学活性玻璃，特别是所谓的智能玻璃是光调制器的重要应用，例如，在其上施加多个叉指电极的基板的实施方案。通常，光调制器中的所有基板都是透明的；在玻璃应用中尤其如此。在一个实施方案中，一个或多个基板可以是半透明的。在一个实施方案中，一个基板可以是不透明的，而相对的基板是透明的或半透明的。这种光调制器会改变入射光的外观。基板可以是反射的。

5、对于诸如玻璃之类的应用来说，一个重要的问题是衍射。优选地将衍射减小到较小的数字。衍射可以用称为像素化噪声度量的数字来计算，所述像素化噪声度量是所有非零阶峰的最大强度与来自幅度谱的零阶峰的最大强度的比率。参见例如论文murray,ianb.,densmore,v.,bora,v.,pieratt,w.m.,hibbard,d.l.,和milster t.d.的“numericalcomparison of grid pattern diffraction effects through measurement andmodeling with optiscan software”。proc.spie 8016,window and dome technologiesand materials xii,80160u(2011)，其通过引用包含在本文中。利用电极线路的传统图案化证明很难进一步降低像素化衍射值。然而，发明人找到了克服这一障碍的方法，并产生了打破现有障碍的设计。在实施方案中，计算出的基板的驱动电极图案的像素化噪声度量低于6.05％、或低于5％、或低于4％。具体来说，构建块的像素化噪声度量可以低于这些阈值。

6、在一个实施方案中，驱动电极的图案由多个重复的构建块形成。构建块包括叉指电极。通过使构建块紧邻彼此地重复，构建块上的电极形成驱动电极。例如，在将整个图案沉积到基板上之前，可以在掩模布局工具中将构建块融合到图案中。构建块可以部分重叠。例如，如果第一构建块的电极线路与相邻构建块的电极线路重合(两者属于同一个驱动电极)，则可以将所述两个构建块的这些电极线路融合。在一个实施方案中，构建块被驱动总线包围，所述驱动总线有利地与相邻构建块的相同驱动电极的总线合并。

7、在一个实施方案中，驱动总线被布置在用于每个驱动电极的基板的一侧处以驱动该驱动电极。驱动电极也可以以其他方式将隔离的电极连接到驱动电极中。驱动总线又可以连接到控制器。

8、驱动总线可以仅放置在基板的多个侧处，但也可以横跨基板伸长，例如，位于构建块之间或作为构建块的一部分。例如，多个直的驱动总线可横跨构建块伸长，臂可从驱动总线延伸以进一步将电极连接到驱动电极中。优选地，避免两个驱动总线紧邻彼此横跨基板伸长，因为这样会形成狭窄的沟槽，所述沟槽可能对衍射具有负面影响。如果使用两个驱动电极，则驱动总线有利地在构建块之间交替。

9、在一个实施方案中，构建块可以包括横跨构建块在至少2个方向上延伸的多个叉指电极。发明人发现，使用相对于构建块的尺寸具有相对长的长度的电极有利于减少衍射。例如，对于构建块中的多个叉指电极中的至少一个电极，沿构建块中的所述电极测量的所述电极上的任意两点之间的最大长度为构建块单元对角线长度的至少2倍。

10、在一个实施方案中，构建块可以包括多个分支节点，在分支节点处电极进行分支。例如，至少三个电极线路可以连接到一个分支节点。与构建块对角线相比，引入分支节点的簇增加了电极的局部可变性并增加了电极长度。例如，分支节点的簇可以至少包括第一分支节点，该第一节点通过电极线路直接连接到第二分支节点和第三分支节点。在一个实施方案中，簇可以更大，例如，第一分支节点直接连接到两个另外的分支节点，所述两个另外的分支节点又直接连接到四个分支节点。

11、节点的簇与连接它们的电极线路一起可以形成树。更一般地，驱动电极可以是树。

12、尽管发明人已经找到了可以产生具有大量分支节点的图案的算法，但这种分支节点的簇可以手动地引入电极图案中。例如，可以通过计算沃罗诺伊(voronoi)图案的生成树来找到驱动电极。可以通过放置横跨从沃罗诺伊图案中移除的边缘行进的边缘来形成互补电极图案。替代沃罗诺伊图案，可以使用其他细分曲面。例如，可以使用规则细分曲面，可能使用一个或多个多边形形状。可以通过将细分曲面的边缘随机移位来使细分曲面随机化。随机化的细分曲面的生成树可用作电极；互补电极可由对偶图形成。

13、可以通过复制和平移所述块(无需镜像或旋转)来横跨基板重复构建块。然而，在一个实施方案中，将等距应用于构建块，例如镜像、旋转和/或点反射。尽管也可以使用多个构建块，但使用等距具有的优点是可以改进构建块的放置，而不必优化多个块。例如，如果使用横跨基板的驱动总线(例如，在构建块之间)，则可以使用等距来避免将驱动总线紧邻彼此地放置在基板上。例如，可以将整行或整列的构建块在其纵向上镜像以形成下一行或下一列的构建块，依此类推。像那样镜像构建块具有的优点是驱动总线可以在不同的构建块之间合并，从而避免它们之间出现沟槽。镜像构建块具有的优点是可以建立用于基板的对称电极设计，这有利于制造光调制器。

14、在一个实施方案中，平铺被布置成棋盘格，其中各个平铺可以是镜像的或点反射的。在一个实施方案中，平铺不呈棋盘格，但平铺的边缘彼此平行或正交。

15、根据一个实施方案的基板可以用于光调制器(也被称为光学调制器)。例如，两个这种基板可以彼此相对布置，使得悬浮在基板之间的流体中的带电荷颗粒可以通过向电极施加电压而被移动。通常，底部基板和顶部基板的电极设计相同，但这不是必须的。同样地，这两个电极设计通常彼此对齐，但这也不是必须的。颗粒可以吸收或反射光线。反射可以是镜面反射或漫反射，或介于镜面反射和漫反射之间。颗粒可以发光，例如具有磷光或荧光。

16、光调制器提供了一种可以改变透明度或反射率的面板。在一个实施方案中，可以改变颜色或颜色强度等。光调制器可以用作覆盖件，例如容器(例如，壁橱、柜子等)的覆盖件。根据具体应用，光调制器也被称为环境光调制器、动态光调制器、光调制器、色彩调制器、ir调制器、uv调制器、ir有源滤光器、uv有源滤光器、或动态滤色器。

17、一个特别有利的应用是在光学活性玻璃中，在该领域中所述光学活性玻璃也称为智能玻璃、智能窗、可控玻璃、光学面板、电子标牌、动态光面板、动态色彩面板、活性色彩面板、活性光面板、活性光表面、活性色彩表面、动态光表面、或动态色彩表面。

18、在一个实施方案中，控制器被配置为向光调制器的基板上的电极施加电势，以获得在电极之间的电磁场。所述电磁场提供了颗粒朝向电极或离开电极的电泳运动。随着颗粒位置的改变，面板的光学特性也随之改变，例如，所述面板的透明度或反射率改变。如果颗粒有颜色，那么面板的颜色也会改变。通过改变在其间建立有场的成对电极，颗粒可以向期望的方向移动。发明人所发现的是，对光调制器的控制没有必要局限于仅改变在电极之间施加的场，还可以包括改变最大振幅。应注意的是，使用交变电流是有益的。例如，通过以较低的最大振幅来驱动，光调制器的变化率被改变。例如，当向期望的目标透明度或目标反射率驱动时，这是有利的，可以降低最大振幅来避免过冲。当开始向目标透明度或目标反射率驱动时，所述最大振幅也可以替代地增加。例如，控制器可以被配置为通过使用为多个最大振幅之一的交变电流或交变电压来获得光调制器的多个透明度水平或反射率水平之一。上述关系可以由算法等表示。透明度水平或反射率水平与最大振幅之间的关系可以由查询表来控制，例如，指出最大振幅的序列，以向透明度或反射率驱动。应注意的是，也可以用交变电压。

19、除了改变之间施加有信号的电极外，改变驱动信号的最大振幅也可以被用于改进平衡的驱动。例如，施加在一些电极上的功率(例如最大振幅)，可能与施加在其他电极上的功率不同。例如，控制器可被配置为在同一基板的后续电极之间施加电势差，同时在相对基板的相对电极之间施加电势差。

20、在一个实施方案中，两个基板中至少有一个是根据一个实施方案的。另一个基板可以具有一个或多个电极，或者可以没有电极。在一个实施方案中，基板上电极的叠加满足构建块中电极长度与其直径的比率的界限，或像素化噪声比的界限，例如，如本文中指示的此类界限。替代直径，对于构建块的尺寸通常可以使用其他测量。例如，在矩形构建块的情况下，可以使用构建块侧边的平均数，诸如构建块侧边的调和平均数。

21、在一个实施方案中，每个基板上有至少两个电极，但也可以有两个以上的电极。例如，在第一基板和第二基板中的至少一个施加有至少三个电极。例如，在一个实施方案中，第一基板可以施加有两个电极，第二基板可以施加有三个电极。通常地，相对的基板是镜像的，使得电极线路彼此相对；但这并不是必须的，当电极不这样布置时，不同的效果是可能的。

22、本发明的另一个方面是包括根据一个实施方案的光调制器的建筑物。本发明的另一个方面是包括根据一个实施方案的光调制器的汽车。例如，汽车和/或建筑物可以包括光调制器和控制器，所述控制器被配置为通过控制光调制器的电极上的电压来控制光调制器的透明度或反射率，所述控制器与光调制器电连接或能够与光调制器电连接。

23、光调制器是一种电子设备，可以例如在控制器的控制下由电源驱动。例如，控制器可以指示电源将特定的波形应用于特定的电极，以实现各种透明度或反射率效果或抹去上述效果。

24、所述方法的一个实施方案可以作为计算机实施的方法在计算机上实施，或者可以在专用硬件中实施，或将上述两者组合。本方法的实施方案的可执行代码可以存储在计算机程序产品上。计算机程序产品的实施例包括：内存设备、光存储设备、集成电路、服务器、线上软件等。优选地，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读介质上的非暂时性程序代码，用于当所述程序产品在计算机上执行时，实施该方法的一个实施例。

25、在一个实施方案中，计算机程序包括计算机程序代码，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码适于执行所述方法的一个实施方案的全部步骤或部分步骤。优选地，所述计算机程序实施在一种计算机可读介质上。