CN103513464A - 反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，可以当作是美术作品的新载体、新形态、新品种，它由两片透明玻璃夹层聚合物分散液晶薄膜所构成。反式应变液晶调光显示玻璃具有带图案显示的白色背底散射雾态外观，当施加剪切应力时，该夹胶玻璃制品变成半透明态，图案在半透明背底上显示出来。本发明反式应变液晶调光显示玻璃制品适用于制作旅游纪念品、个性化小礼品和玩具，所显示的图案可以是手绘或丝印的流行卡通图片、展会吉祥物、吉祥字句、励志语句、十二生肖简笔画片、百家姓名字图章、明星漫画、名胜景区建筑物造型、公司商标等等。
Description
技术领域
本发明技术方案涉及一种具备反式应变调光显示效果的夹胶艺术玻璃制品与应用。
背景技术
聚合物分散液晶(PDLC)和聚合物网络液晶(PNLC)是聚合物与液晶复合体系，在对聚合物分散液晶和聚合物网络液晶研究中发现，施加应力对聚合物的聚合以及液晶分子排列状态有影响，即应力诱导液晶取向作用，这个研究领域称为应变液晶(SLC)。聚合物分散液晶电控调光膜其制品具有毛玻璃雾态外观，施加电场变成透明状态，采用应变液晶技术已经制备出了正反式应变调光玻璃、散射偏光玻璃和反式电控调光玻璃，已有授权专利“聚合物分散液晶压光效应膜及其制造方法和应用”(200810154177.1)、“聚合物分散液晶剪切效应光玻璃及其制造方法和应用”(200910070975.0)、已经公开专利“反式结构压光效应调光玻璃”(201210324128.4)、“反式结构剪切效应调光玻璃”(201210324127.X)、“一种散射偏光玻璃及其制造方法和应用”(201310013345.6)、“一种反式电控调光玻璃及其制造方法和应用”(201310135804.8)，并在《液晶与显示》发表有“应变液晶调光玻璃显示”的论文，我们在这些工作基础上，并根据最新实验现象产生了本发明的灵感。如果说“应变液晶调光玻璃显示”论文描述了带显示图案的散射白色雾态玻璃，施加剪切应力后显示图案消隐，制备方法是采用打印胶片当掩膜选择遮光形成图案，这种效果是正式应变液晶调光显示玻璃，与之相区别，在制备时先用水粉画颜料手绘或丝印出淡白色(或黑色或彩色)图案，则外观处于散射白色雾态不显示图案(或显示黑色或彩色图案)，而施加剪切应力使玻璃背底变半透明，白色(或黑色或彩色)图案显示出来，我们将这个制品称为“反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：一种反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，不加剪切应力时制品处在没有图案显示的散射白色雾态(或是呈白色背底的黑色或彩色图案显示)，用手指对两片夹胶玻璃制品施加剪切应力制品处在半透明态背底，白色(或黑色或彩色)图案显示出来，该夹胶玻璃制品具有用于制作纪念品和玩具的创新性、实用性和可行性，是一种新的调光显示艺术玻璃品种，也是美术作品的一个新载体、新形态、新画种。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：反式应变液晶调光显示玻璃制品，由两片透明玻璃和中间夹层聚合物分散液晶薄膜构成的夹胶玻璃制品。本发明使用的聚合物分散液晶材料由紫外光固化预聚物与向列相液晶材料混合而成，预聚物与向列相液晶材料以大约6.5：3.5的质量比组成。所述预聚物是由15～25％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65～75％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3～5％的增韧剂丁腈橡胶、3～5％的链转移剂2-巯基乙醇和3～5％的光引发剂1173组成，所述百分比均为质量百分比，预聚物固化后折射率可以大致为np～1.5。所述向列相液晶材料的寻常光折射率大致为no～1.5，非常光折射率大致为ne～1.7，双折射率差为Δn～0.2以上。本发明反式应变液晶调光显示玻璃制品所用相分离技术采用紫外光固化相分离技术，其中所述透明玻璃厚度为1～3mm，其中所述聚合物分散液晶薄膜的厚度约30μm以上。
应变液晶调光显示有机玻璃的制备方法基本步骤是：
第一步，配制预聚物，用15～25％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、65～75％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1～3％的增韧剂丁腈橡胶、3～5％的链转移剂2-巯基乙醇和3～5％的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温条件下搅拌数分钟充分混合均匀。
第二步，配制液晶胶，将第一步配制的预聚物与向列相液晶材料以约6.5：3.5的质量比混合，室温下搅拌数分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且粘度较小。
第三步，把厚度1～3mm的透明玻璃切割成需要的5x5cm2以下较小尺寸，为使玻璃制品更具有安全性，用砂布对玻璃进行磨边倒角，最后用软质纸巾擦拭玻璃基板，使玻璃表面洁净无污物。
第四步，手绘艺术图案，用小毛笔蘸取少量白色水粉画颜料(或黑色或彩色颜料)，在一片玻璃上画出简笔画图案或书写出书法字迹。
第五步，滴注液晶胶，将适量的前述配置好的液晶胶用注射器滴注到画好图案或写好书法的一片玻璃上的中间，先摊成无气泡的圆斑。
第六步，合玻璃，在滴注了液晶胶的玻璃片上轻轻盖上另一片玻璃，使液晶胶均匀充满两片玻璃空隙之间，如有气泡需设法排除。
第七步，压盒，用手指对夹胶玻璃片轻压挤出多余液晶胶使液晶胶层厚度均匀，并用洁净无尘纸擦净多余液晶胶。
第八步，紫外光初步曝光，将前述绘画图案或写了书法的夹了液晶胶的两片玻璃片在较强紫外光灯下曝光约半分钟见白，约1分钟曝光充分相分离，使预聚物与向列相液晶的混合物发生相分离，预聚物发生聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径小于1μm的液晶微滴，制品外观为背底与图案都是白色散射雾态，白色图案显示不清晰，而黑色或彩色图案在白色背底上得到显示。
上述方法制备的反式应变液晶调光显示玻璃制品，常态为带有图案但白色图案显示不明显，而黑色或彩色图案显示明显的白色背底散射雾态，而施加剪切应力使背底变为半透明态，所绘画的白色图案被显示出来，黑色或彩色图案在透明背底上显示。
上述反式应变液晶调光显示玻璃制品制备方法中所用到的原材料均为市场上已知商品，所涉及紫外光灯和玻璃切割机均为公知的工具设备。所涉及的紫外光灯曝光台装置为特殊设计安装，液晶胶为特殊配方。
本发明的有益效果：所述反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品在常态下呈具有图案但白色图案显示不明显，黑色或彩色图案显示明显的白色背底散射雾态，液晶微滴为球形微滴，液晶分子无一致取向，液晶微滴的光学性质即不是各向同性普通液体，也不是各向异性单轴晶体，光束在液晶微滴中不沿直线传播，在液晶与聚合物界面处又因折射率突变而发生反射和折射。图案用水粉画无机颜料绘制，液晶胶为聚氨酯丙烯酸脂类胶粘剂，不与水粉画无机颜料起溶解反应，控制好水粉画颜料浓淡程度，所绘制出的图案中的颜料颗粒即起到使两片玻璃有了一定的间隙，又使曝光后聚合物分散液晶的雾度与白色颜料图案同样白同样散射，使白色图案显示不明显。当对前后两片玻璃施加剪切应力时，聚合物分散液晶层中液晶微滴形状从圆球形变成倾斜长椭球形状，液晶分子沿剪切方向大致取向，液晶微滴也可以看作是各向异性单轴晶体，沿剪切方向折射率是ne和聚合物折射率np不相等且相差较大，垂直剪切方向是折射率no与聚合物折射率np相等。但是入射自然光可以分解成沿剪切方向和垂直剪切方向两个分量，于是沿剪切方向的一半光散射，沿垂直剪切方向的一半光透射，这时夹层玻璃制品就变成半透明状态(具有散射偏光片功能)，但用白色水粉画颜料绘制的图案却不变仍然是白色，剪切后使白色图案清晰显示出来，而黑色或彩色图案就在半透明的背底上显示。
本发明的反式应变液晶调光显示艺术玻璃可以实现这样一种功能：通过对其两片透明玻璃施加剪切应力就能实现艺术玻璃制品的全散射雾态与图案显示背底是半透明态之间的变化。
本发明反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品与前面所述几种应变调光玻璃制品发明专利比较具有新特征：已有发明专利的应变液晶调光玻璃系列制品，也都是玻璃夹胶制品，压光效应调光玻璃可以应用于制造玻璃地板等新产品，剪切效应调光玻璃可以应用于制造非电控的活动门窗隔断，散射偏光玻璃可以与单片硅上液晶微投影机配套用于制造可视门铃或车载监视器背投影小屏幕。本发明为反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，无机水粉画颜料中的颜料颗粒就起到了衬垫料微球支撑作用，不需要再撒布玻璃微球衬垫料。前面论文中提出的应变显示效果，是在制备过程中用打字胶片遮盖选择曝光或二次曝光，被曝光处与没被曝光处的反差形成对比，外观就是显示状态，施加剪切应力后图案消隐。本发明中胶与液晶的配方比例是胶多液晶少，可以使胶对玻璃有足够的粘结力，胶比液晶比例大于2比1，则制品不够散射总是比较透明；胶比液晶比例小于3比2，则由于水粉画颜料图案层已经比较厚(大于20微米)，使散射雾态过度，剪切后不够透明，即对比度反差不高。
与应变液晶调光玻璃等多项发明专利比较而言，本发明在应用上，制品显示的图案可以是流行卡通图片、展会吉祥物、吉祥语句、励志语句、十二生肖简笔画片、百家姓名字图章、明星漫画、名胜景区建筑物造型、公司商标和车标等等，制品可以在旅游纪念章、个性化小礼品和玩具小商品等领域具有应用前景和市场。
附图说明
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步解释。
图1本发明反式应变液晶调光显示玻璃制品工作原理常态散射雾态示意图，图101玻璃基板，图102液晶微滴白色散射雾态部位，图103白色(或黑色或彩色)水粉画颜料图案部位。球形液晶微滴中液晶分子无一致取向，液晶微滴处散射较强，白色水粉画颜料处也是淡白色，不形成反差，不具有显示效果；黑色或彩色颜料处则具有白色背底的显示效果。图2本发明反式应变液晶调光显示玻璃工作原理半透明显示态示意图，图201玻璃基板，图202液晶微滴半透明部位，图203白色水粉画颜料淡白色部位(或黑色火药彩色部位)。剪切应变使倾斜椭球液晶微滴中液晶分子大致沿剪切方向近似沿面取向，液晶微滴处于半透明状态，而图案白色(或黑色或彩色)不变，因此图案在半透明背底上显示出来。
具体实施方式
实施例1，反式应变液晶调光显示玻璃制备方法步骤是：
第一步，配制预聚物，用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2％的增韧剂丁腈橡胶、3％的链转移剂2-巯基乙醇和5％的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温条件下搅拌数分钟充分混合均匀。
第二步，配制液晶胶，将第一步配制的预聚物与向列相液晶材料以约6.5：3.5的质量比混合，室温下搅拌数分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且粘度较小。
第三步，把厚度1.5mm的透明玻璃切割成需要的4x4cm2尺寸，磨边倒角，用软质纸巾擦拭玻璃基板，使玻璃表面洁净无污物。
第四步，手绘艺术图案，用小毛笔蘸取少量白色水粉画颜料，在一片玻璃上画出简笔画图案或书写出书法字迹，例如用白色水粉画颜料画一只白色和平鸽图案。
第五步，滴注液晶胶，将适量的前述配置好的液晶胶用注射器滴注到画好图案或写好书法的一片玻璃上的中间，先摊成无气泡的圆斑。
第六步，合玻璃，在滴注了液晶胶的玻璃片上轻轻盖上另一片玻璃，使液晶胶均匀充满两片玻璃空隙之间，如有气泡需设法排除。
第七步，压盒，用手指对夹胶玻璃片轻压挤出多余液晶胶使液晶胶层厚度均匀，并用洁净无尘纸擦净多余液晶胶。
第八步，紫外光初步曝光，将前述绘画图案或写了书法的夹了液晶胶的两片玻璃片在较强紫外光灯下曝光约半分钟见白，约1分钟曝光充分相分离，使预聚物与向列相液晶的混合物发生相分离，预聚物发生聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径小于1μm的液晶微滴，制品外观为背底与图案都是白色散射雾态，图案显示不清晰。
上述方法制备的反式应变液晶调光显示玻璃制品，常态为带有图案但显示不明显的白色散射雾态，而施加剪切应力背底变为半透明态，所绘画的图案被显示出来，例如白色和平鸽显示出来。
实施例2，反式应变液晶调光显示玻璃制备方法步骤是：
第一步，配制预聚物，用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2％的增韧剂丁腈橡胶、3％的链转移剂2-巯基乙醇和5％的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温条件下搅拌数分钟充分混合均匀。
第二步，配制液晶胶，将第一步配制的预聚物与向列相液晶材料以约6.5：3.5的质量比混合，室温下搅拌数分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且粘度较小。
第三步，把厚度1mm的透明玻璃切割成需要的3x3cm2尺寸，磨边倒角，用软质纸巾擦拭玻璃基板，使玻璃表面洁净无污物。
第四步，手绘艺术图案，用小毛笔蘸取少量黑色水粉画颜料，在一片玻璃上画出简笔画图案或书写出书法字迹，例如书法“龙”字。
第五步，滴注液晶胶，将适量的前述配置好的液晶胶用注射器滴注到画好图案或写好书法的一片玻璃上的中间，先摊成无气泡的圆斑。
第六步，合玻璃，在滴注了液晶胶的玻璃片上轻轻盖上另一片玻璃，使液晶胶均匀充满两片玻璃空隙之间，如有气泡需设法排除。
第七步，压盒，用手指对夹胶玻璃片轻压挤出多余液晶胶使液晶胶层厚度均匀，并用洁净无尘纸擦净多余液晶胶。
第八步，紫外光初步曝光，将前述绘画图案或写了书法的夹了液晶胶的两片玻璃片在较强紫外光灯下曝光约半分钟见白，约1分钟曝光充分相分离，使预聚物与向列相液晶的混合物发生相分离，预聚物发生聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径小于1μm的液晶微滴，制品外观为背底是白色散射雾态，而图案是黑白水墨中国画显示效果或书法显示效果，例如“龙”字。
上述方法制备的反式应变液晶调光显示玻璃制品，常态为带有图案且显示明显的黑白水墨中国画显示效果或书法显示效果，而施加剪切应力背底变为半透明态，所绘画的图案显示成透明背底的效果，例如“龙”字出现在半透明背底之中。
实施例3，反式应变液晶调光显示玻璃制备方法步骤是：
第一步，配制预聚物，用20％的烷氧基壬苯基丙烯酸酯、70％的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2％的增韧剂丁腈橡胶、3％的链转移剂2-巯基乙醇和5％的光引发剂1173配制预聚物，将混合物在室温条件下搅拌数分钟充分混合均匀。
第二步，配制液晶胶，将第一步配制的预聚物与向列相液晶材料以约6.5：3.5的质量比混合，室温下搅拌数分钟使其充分混合形成液晶胶，液晶胶呈无色透明状态，且粘度较小。
第三步，把厚度2mm的透明玻璃切割成需要的5x5cm2尺寸，磨边倒角，用软质纸巾擦拭玻璃基板，使玻璃表面洁净无污物。
第四步，手绘艺术图案，用小毛笔蘸取彩色水粉画颜料，在一片玻璃上画出简笔画彩色图案或书写出彩色书法字迹，例如连年有余图案的红鲤鱼和粉莲花与绿荷叶。
第五步，滴注液晶胶，将适量的前述配置好的液晶胶用注射器滴注到画好图案或写好书法的一片玻璃上的中间，先摊成无气泡的圆斑。
第六步，合玻璃，在滴注了液晶胶的玻璃片上轻轻盖上另一片玻璃，使液晶胶均匀充满两片玻璃空隙之间，如有气泡需设法排除。
第七步，压盒，用手指对夹胶玻璃片轻压挤出多余液晶胶使液晶胶层厚度均匀，并用洁净无尘纸擦净多余液晶胶。
第八步，紫外光初步曝光，将前述绘画图案或写了书法的夹了液晶胶的两片玻璃在较强紫外光灯下曝光约半分钟见白，约1分钟曝光充分相分离，使预聚物与向列相液晶的混合物发生相分离，预聚物发生聚合反应，向列相液晶从聚合物中析出，形成直径小于1μm的液晶微滴，制品外观为背底是白色散射雾态，而图案是水粉画显示效果，例如连年有余年画，红鲤鱼好像是在白色牛奶中游动着。
上述方法制备的反式应变液晶调光显示玻璃制品，常态为带有彩色图案且显示明显的彩色水粉画显示效果或彩色书法显示效果，而施加剪切应力背底变为半透明态，所绘画的图案显示变成半透明背底的效果，例如连年有余年画，红鲤鱼就好像是在清水中游动着。
Claims (7)
1.一种反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，其特征在于其是由两片透明玻璃夹聚合物分散液晶层构成的具有反式应变液晶调光显示美术作品功能的夹层玻璃制品。
2.根据权利要求1所述的反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，其特征在于聚合物分散液晶层是由预聚物和液晶的混合物以约6.5：3.5的质量比混合后在一定条件下经紫外光固化而制成。
3.根据权利要求1所述的反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品制备过程为：在一片玻璃上用淡白色(或黑色或彩色)水粉画颜料先描画出简笔画图案或书写出书法字迹，将适量预聚物与向列相液晶的混合物滴注到这片玻璃之上，再覆盖上另一片玻璃，经较强紫外光曝光约半分钟发生相分离，约1分钟充分固化即停止曝光，制品外观是带不明显图案(或带明显黑色或彩色图案)的散射白色雾态。
4.根据权利要求2所述的聚合物分散液晶层，其特征在于预聚物是由可聚合单体丙氧基壬苯基丙烯酸酯15～25％，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯65～75％，链转移剂癸二酸3～5％，3～5％的增韧剂丁腈橡胶，光引发剂1173为3～5％，所述百分比均为质量百分比，预聚物固化后折射率大致是np=1.5。
5.根据权利要求2所述的聚合物分散液晶层，其特征在于所述液晶材料是正性向列相液晶，寻常光折射率约为no=1.5，非常光折射率约为ne=1.7以上，双折射率差在0.2～0.25之间。
6.根据权利要求1所述的反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，其制品特征在于具有反式应变调光显示功能，剪切前图案与背景都是散射白色雾态(或图案是黑色或彩色)，对夹层艺术玻璃制品施加剪切应力，聚合物分散液晶薄膜中的液晶分子沿剪切方向排列，夹层艺术玻璃制品在剪切应力作用下背底变成半透明态，白色(或黑色或彩色)图案显示出来。
7.根据权利要求1所述的反式应变液晶调光显示艺术玻璃制品，其制品的应用在于制作小面积调光显示玩具和大面积的调光显示艺术玻璃屏风等，包括旅游纪念品、个性化小礼品、吉祥物、吉祥语句、励志警句、百家姓书法、十二生肖简笔漫画、企业商标和车标等。
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Addressee: Nanjing Jingduo New Material Technology Co., Ltd. Document name: Notification that Application Deemed to be Withdrawn |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140115 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |