CN104614888A - 一种基于液晶移动的电响应智能窗及光调节方法 - Google Patents

一种基于液晶移动的电响应智能窗及光调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于液晶移动的电响应智能窗，包括电源组件、相对的上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板与下玻璃基板之间形成调节区，所述调节区内填充有绝缘载体与液晶粒子的混合物，所述下玻璃基板的上表面设有电极，所述电极与上玻璃基板分别连接电源组件的两极。本发明还涉及该智能窗的光调节方法。本发明通过电极通、断电驱动液晶粒子相对于电极发生聚拢或分散，来控制反应区对特定波长光线的透射或反射，从而实现自由调节光线反射率和透射率的目的，本智能窗能够有效的避免对导航和通讯等系统的干扰，还能根据人们的意愿来调节对光线的反射率和透射率。本发明可应用于建筑家居。

Description

一种基于液晶移动的电响应智能窗及光调节方法
技术领域
本发明涉及建筑家居领域，特别是涉及一种基于液晶移动的电响应智能窗及光调节方法。
背景技术
为了实现阳光透射和反射的目的，一般会在玻璃窗上镀膜，使光线中某段波长的光可以被玻璃窗反射或透射。而根据不同的反光和透光需求，可以采用不同材质的膜。
例如，低辐射（Low-E）玻璃在玻璃表面有镀膜层，该镀膜层对可见光具有高度透过率的同时，对远红外辐射热有着较高的反射率，因而室内有隔热保温效果。但Low-E镀膜玻璃一旦在结构形成之后，其光学性能就不随环境变化或个人喜好进行可逆的双向调节获得冬暖夏凉的效果，难以适应我国大部分四季分明地区的需求。
同理，镀膜玻璃在成型后可满足对可见光中某段波长的光进行反射的前提下，也无法使该段波长的光能够重新从玻璃中透射。
同时镀膜玻璃所采用的反光材料大多是基于金属和金属氧化物掺杂的离子晶体，构成这种玻璃的反光材料容易干扰导航和通信系统，这个缺点不利于镀膜玻璃窗在世界范围内进行普及与广泛应用的。
基于上述原因，国内外的镀膜玻璃窗难于广泛地用于大量建筑中。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于液晶移动的电响应智能窗，从而智能调节入射光的反射率和透射率。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于液晶移动的电响应智能窗，包括电源组件、相对的上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板与下玻璃基板之间形成调节区，所述调节区内填充有绝缘载体与液晶粒子的混合物，所述下玻璃基板的上表面设有电极，所述电极与上玻璃基板分别连接电源组件的两极。
作为本发明的进一步改进，所述下玻璃基板的上表面均布有若干电极。
作为本发明的进一步改进，所述调节区被分隔成若干个调节单元，所述各调节单元与各电极一一对应并位于电极上方。
作为本发明的进一步改进，所述电源组件包括电压可调的直流电源和开关。
作为本发明的进一步改进，所述电源组件包括直流电源和串联在直流电源上的电压控制器。
作为本发明的进一步改进，所述上玻璃基板与下玻璃基板之间设有边框，所述边框将调节区四周密封，从而形成玻璃夹层。
本发明还提供上述电响应智能窗的光调节方法，其采用的技术方案是：
一种光调节方法，利用电极接入的电压，使液晶粒子相对于电极聚拢或分散，从而控制调节区的透射率和反射率。液晶粒子聚拢时，调节区的透射率增大，液晶粒子分散时，调节区的反射率增大。
作为本发明的进一步改进，调节电极的接入电压来控制液晶粒子的聚拢程度，从而调整调节区的透射率和反射率。
作为本发明的进一步改进，绝缘载体与液晶粒子混合前对液晶粒子预处理，使液晶粒子具有极性。
作为本发明的进一步改进，控制液晶粒子内部液晶分子的排列，从而实现对特定波长光线的反射。
本发明的有益效果是：本发明通过电极通、断电驱动液晶粒子相对于电极发生聚拢或分散，来控制反应区对光线的透射或反射，从而实现自由调节光线反射率和透射率的目的，本智能窗能够有效的避免对导航和通讯等系统的干扰，还能根据人们的意愿来调节对光线的反射率和透射率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是智能窗的结构示意图；
图2是液晶粒子聚拢状态示意图；
图3是液晶粒子聚拢时光线透射示意图；
图4是液晶粒子分散状态示意图；
图5是液晶粒子分散时光线反射示意图；
图6是液晶粒子分散时光线透射示意图。
具体实施方式
如图1、图2和图4所示的基于液晶移动的电响应智能窗，包括电源组件、上玻璃基板1和下玻璃基板2，上玻璃基板1的下表面与下玻璃基板2的上表面相对，使得在两玻璃基板之间形成一个矩形的调节区。调节区内填充有绝缘载体3与液晶粒子4的混合物，常用的绝缘载体3材料有油以及纯净水，一般的油不导电，纯净水不含杂质，没有自由移动的离子，因而不导电。
在下玻璃基板2的上表面设有电极5，而上玻璃基板1为导电玻璃，例如可在玻璃上镀上一层ITO膜，使上玻璃基板1可以看成为一整块的ITO电极，下玻璃基板2的电极5与上玻璃基板1分别通过导线连接电源组件的两极。因此，在通电时，电极5与上玻璃基板1之间会形成电场，液晶粒子4在电场的作用下被电极5吸附而聚拢，如图2所示；在失电时，电极5的吸附失去作用，液晶粒子4分散并返回原位，平铺于调节区，如图4所示。
优选的，下玻璃基板2的上表面均布有若干电极5。下玻璃基板2为横向设置，调节区被分隔成若干个调节单元，各调节单元之间互不干涉，各调节单元与各电极5一一对应并位于电极5上方。每个电极5分别用于吸附相对应调节单元区域的液晶粒子4，从而对整个调节区的液晶粒子4分开控制。
如图1所示，电源组件包括电压可调的直流电源6和开关7。该开关7为手动开关，可以直接控制电极5的得电和失电。通过调节直流电源6的电压可以改变电场的大小，从而控制液晶粒子4聚拢的程度。
在另一实施例中，电源组件包括直流电源、串联在直流电源上的电压控制器和开关。电压控制器可以采用滑线变阻器或旋钮式电位器，从而调整接入在电极和上玻璃基板上的电压，从而控制液晶粒子聚拢的程度。 
如图1所示，上玻璃基板1与下玻璃基板2之间设有方形的边框8，边框8将调节区四周密封，从而形成玻璃夹层。
采用上述的电响应智能窗可以对入射光进行光调节，其采用的原理为利用电极5与上玻璃基板1连接电源，从而在上玻璃基板1和下玻璃基板2之间产生电场，电场力带动液晶粒子4聚拢和分散，使得某一波长段的光线透射或反射。
采用反射红外光的玻璃窗进行具体说明如下：
如图1和图3所示，当开关7闭合后，电极5得电，液晶粒子4被吸附而在电极5附近聚拢成团，此时大部分的红外光和可见光从液晶粒子4外围的空隙透射过调节单元和智能窗，该状态下，调节单元对红外光的透射率较大；当开关7打开后，电极5失电，液晶粒子4分散并返回原位，平铺于调节单元，此时如图5所示，大部分的红外光被液晶粒子4阻挡而反射，重新穿过上玻璃基板1，而可见光依旧透射过液晶粒子4和下玻璃基板2，如图6所示，在该状态下，调节单元对红外光的反射率较大，而透射率很小。
当然调节区和调节单元对光的反射率和透射率均可以进行调整，此时可采用电压可调的电源组件进行操作。比如，当电压增大时，电极5对液晶粒子4的吸附作用增强，液晶粒子4的聚拢程度越高，液晶粒子4外围的空隙也越大，那么调节单元对红外光的透射率也越大，反射率越小；反之，电压逐渐减小时，电极5对液晶粒子4的吸附作用减弱，液晶粒子4的聚拢程度越低，而分散程度越高，液晶粒子4外围的空隙也越小，那么调节单元对红外光的透射率也越小，反射率越大。
实施例中，绝缘载体3与液晶粒子4混合前可以对液晶粒子4预处理，使液晶粒子4具有极性。
实施例中，通过控制液晶粒子内部液晶分子的排列，可以实现对特定波长光线的反射，从而满足对不同波长光线透射和反射的需求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于液晶移动的电响应智能窗，其特征在于：包括电源组件、相对的上玻璃基板和下玻璃基板，所述上玻璃基板与下玻璃基板之间形成调节区，所述调节区内填充有绝缘载体与液晶粒子的混合物，所述下玻璃基板的上表面设有电极，所述电极与上玻璃基板分别连接电源组件的两极。
2.根据权利要求1所述的基于液晶移动的电响应智能窗，其特征在于：所述下玻璃基板的上表面均布有若干电极。
3.根据权利要求2所述的基于液晶移动的电响应智能窗，其特征在于：所述调节区被分隔成若干个调节单元，所述各调节单元与各电极一一对应并位于电极上方。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于液晶移动的电响应智能窗，其特征在于：所述电源组件包括电压可调的直流电源和开关。
5.根据权利要求1或2或3所述的基于液晶移动的电响应智能窗，其特征在于：所述电源组件包括直流电源和串联在直流电源上的电压控制器。
6.根据权利要求1所述的基于液晶移动的电响应智能窗，其特征在于：所述上玻璃基板与下玻璃基板之间设有边框，所述边框将调节区四周密封，从而形成玻璃夹层。
7.一种权利要求1至6任一项所述的电响应智能窗的光调节方法，其特征在于：利用电极接入的电压，使液晶粒子相对于电极聚拢或分散，从而控制调节区的透射率和反射率。
8.根据权利要求7所述的光调节方法，其特征在于：调节电极的接入电压来控制液晶粒子的聚拢程度，从而调整调节区的透射率和反射率。
9.根据权利要求7所述的光调节方法，其特征在于：绝缘载体与液晶粒子混合前对液晶粒子预处理，使液晶粒子具有极性。
10.根据权利要求7或8或9所述的光调节方法，其特征在于：控制液晶粒子内部液晶分子的排列，从而实现对特定波长光线的反射。
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