CN104880843A - 一种基于电响应液晶材料的智能玻璃及其光调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于电响应液晶材料的智能玻璃及其光调节方法，包括：相对的两块玻璃基板，所述两块玻璃基板分别与电源组件的两极电性连接；填充在两玻璃基板之间的载体液晶；混合在载体液晶中的染料分子，所述染料分子在载体液晶的作用下形成平行于玻璃基板的无序排列。本发明将染料分子与载体液晶混合，把混合物填充至两块可接入电压的玻璃基板之间，并通过驱动电压控制载体液晶的转向，从带动染料分子偏转，来调控对可见光的阻断与通过，从而实现智能玻璃明暗调节的目的。本发明可应用于建筑家居生活领域。

Description

一种基于电响应液晶材料的智能玻璃及其光调节方法

技术领域

本发明涉及建筑家居生活领域，特别是一种电响应智能玻璃。

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，现有的车窗玻璃在玻璃表面有镀膜层，该镀膜层对可见光具有高度阻断的效果，因而对车内有较好的隐蔽效果。但该镀膜玻璃同时在车内的人员对车外的可视性能有着较大影响，而且该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明暗调节，难以满足民众随时改变车内明暗环境的需求。

同理，现有的窗户采用的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，一旦镀膜玻璃成型，无法实现明暗调节。

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，国内外的镀膜玻璃难于广泛地用于大量建筑家居及生活中，而该智能玻璃可实现明暗的调节，一定程度上可代替窗帘的作用，解决镀膜玻璃局限性，在车窗玻璃，家居玻璃窗等方面有着良好的应用前景。

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能够智能明暗调节电响应智能玻璃。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于电响应液晶材料的智能玻璃，包括：

相对的两块玻璃基板（上玻璃基板和下玻璃基板），所述两块玻璃基板均为透光导电基板，所述两块玻璃基板分别与电源组件的两极电性连接；

填充在两玻璃基板之间的载体液晶；

混合在载体液晶中的液晶染料分子，所述液晶染料分子在载体液晶的作用下形成平行于玻璃基板的无序排列。

作为本发明的进一步改进，所述玻璃基板包括玻璃和涂覆在玻璃表面的ITO电极，所述ITO电极连接电源组件，两块玻璃基板的ITO电极相对设置。

作为本发明的进一步改进，所述载体液晶具有正介电性能，在不通电时形成平行与玻璃基板的无序排列。

作为本发明的进一步改进，所述电源组件配套设有交流电源、开关和串联在交流电源上的电压控制器。

作为本发明的进一步改进，所述两玻璃基板之间设有边框，所述边框将染料分子及载体液晶包围封闭在内，从而形成夹层，将载体液晶与染料分子包裹其中。

一种基于电响应液晶材料的智能玻璃的光调节方法，改变接入电压的大小来调整载体液晶的偏转角度来调节染料分子的偏转角度，从而调控可见光的阻断与通过，实现明暗调节。

作为本发明的进一步改进，增大接入电压来增大载体液晶的偏转角度从而增大染料分子的偏转角度，提高可见光的通过率和增强智能玻璃的透明度。

作为本发明的进一步改进，减小接入电压来减小载体液晶的偏转角度从而减小染料分子的偏转角度，提高可见光的阻断率和降低智能玻璃的透明度。

本发明的有益效果是：本发明将染料分子与载体液晶混合，把混合物填充至两块可接入电压的玻璃基板之间，通过玻璃基板接入电压的调整来驱动载体液晶转动从而带动液晶染料分子的偏转，来调控可见光的阻断与通过，从而实现智能玻璃明暗调节的目的。

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是智能玻璃的结构示意图；

图2是不加驱动电压时，智能玻璃截面示意图；

图3是不加驱动电压时，智能玻璃的俯视图；

图4是加驱动电压时，智能玻璃的截面示意图；

图5是不加驱动电压时，智能玻璃阻断可见光示意图；

图6是加驱动电压时，智能玻璃通过可见光示意图；

图7是智能玻璃的透射波谱图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示的电响应智能玻璃，包括两块玻璃基板1（上玻璃基板和下玻璃基板）和液晶染料分子7。上玻璃基板与下玻璃基板之间形成调节区2。

两块玻璃基板1相对设置，每块玻璃基板1由玻璃和涂覆在玻璃其中一个表面的ITO电极5构成。ITO电极5与玻璃的大小大致相同，这两个ITO电极5相对设置并分别连接电源组件3的两极，闭合开关3时，两ITO电极5通电，两块玻璃基板1之间会形成一个电场，该电场的大小与ITO电极5的接入电压有关。

如图2和图3所示，载体液晶6填充在两玻璃基板1之间并具有正介电性，常温下可被电压驱动。在玻璃基板1未通电的状况下，载体液晶6呈平行于玻璃基板1的无序排列，在通电后，根据电压的大小，载体液晶6可偏转（转向），直至呈垂直于玻璃基板1的定向排列。

若干的染料分子7分散地混合在载体液晶6中，形成至少6至7层的染料分子层，（染料分子螺距大致为10um,液晶盒厚度为75um）。在初始状态下，如图2及3所示，染料分子7与载体液晶6一起形成平行于玻璃基板1的一维无序排列；玻璃基板1通电后，染料分子7可随载体液晶6偏转90度，如图4所示。

优选的，如图1所示，两玻璃基板1之间设有边框8，边框8将载体液晶6和染料分子7包围封闭在内，从而形成夹层。

一般来说，只要ITO电极5接入电压即能使染料分子7转向，从而实现可见光的通过，为了使得转向的角度可调，可以改变接入的电压，电压越小，两玻璃基板1之间的电场越小，染料分子7转向角度也越小，反之亦然。那么本实施例的电源组件3配套设有开关4和电压控制器。

具体来说，电源组件3可以包括一个交流电源，电压控制器集成在交流电源中，使得电源的电压可控，两块ITO电极5接在直流电源的两极，开关4串联在交流电源上。通过开关4的通、断电以及电源电压的控制，可在玻璃基板1上加上不同的电压，形成电场，染料分子7在电场的作用下随载体液晶6发生转向，来实现对可见光阻断与通过的控制。

当然电压控制器的形式可以多样，例如可以采用滑动变阻器串联在交流电源上的方式来实现电压的调节。

参照图5，入射的可见光9被染料分子7吸收，6至7层的染料分子可以尽可能的使可见光吸收，从而实现对可见光的阻断作用。

参照图6，当染料分子转向90度后，反射后光线9能够从另外一块玻璃基板1中透射出来。从而实现对可见光的通过作用。

上述的红外反射窗通过玻璃基板1接入电压的调整来驱动载体液晶6的转向，从而带动染料分子7偏转，实现可见光的阻断和通过。具体来说，不接入电压时，可见光被吸收；接入电压至染料分子7转向90度时，可见光通过。那么通过改变接入电压的大小即可调整染料分子7的偏转角度，从而调控可见光的阻断与通过。

比如，增大接入电压来增大染料分子7的偏转角度，从而可见光的阻断率和提高通过率；减小接入电压来减小染料分子7的偏转角度，从而提高可见光的阻断率和减少通过率。

参照图7，通电后，该智能玻璃在可见光范围内的透射率有很大的提高，达到75%以上。

本电响应智能玻璃能够根据人们的意愿来调节对可见光的阻断与通过，可实现明暗的调节，一定程度上可代替窗帘的作用，在车窗玻璃，家居玻璃窗等方面有着良好的应用前景。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于电响应液晶材料的智能玻璃，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染料分子与载体液晶的混合物，所述上玻璃基板和下玻璃基板的内表面均设有电极，所述电极分别连接电源组件的两极。

2.根据权利要求1所述的一种基于电响应液晶材料的智能玻璃，其特征在于：所述电源组件包括交流电源和串联在交流电源上的电压控制器。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于电响应液晶材料的智能玻璃，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，从而形成导电玻璃夹层，将载体液晶与染料分子包裹其中。

4.根据权利要求3所述的一种基于电响应液晶材料的智能玻璃，其特征在于，所述载体液晶具有正介电性能，在不通电时呈平行于上玻璃基板或下玻璃基板的无序排列。

5.根据权利要求3所述的一种基于电响应液晶材料的智能玻璃，其特征在于，所述染料分子是一种长条状形态，具有吸光的性能，在不通电时，载体液晶的无序排列会导引染料分子形成平行于上玻璃基板或下玻璃基板的无序排列。

6.一种基于电响应液晶材料的智能玻璃的光调节方法，其特征在于，其包括步骤：

S1，通过电压控制载体液晶从无序的平行玻璃基板状态到竖直玻璃基板状态的转变从而带动染料分子的转向来控制可见光的阻断与通过，从而实现明暗调节。

7.根据权利要求6所述的一种基于电响应液晶材料的智能玻璃的光调节方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括子步骤：

S11，通过改变接入电压控制的大小来控制载体液晶从无序的平行玻璃基板状态到竖直玻璃基板状态的转变角度；

S12，通过载体液晶的转变角度带动染料分子的偏转角度，从而调控可见光的通过率，从而实现明暗大小的调节。

8.根据权利要求7所述的一种基于电响应液晶材料的智能玻璃的光调节方法，其特征在于，所述步骤S11和S12具体为：增大接入电压来增大载体液晶的偏转角度从而增大染料分子的偏转角度，提高可见光的通过率和增强智能玻璃的透明度。

9.根据权利要求7所述的智能玻璃的光调节方法，其特征在于，所述步骤S11和S12具体为：减小接入电压来减小载体液晶的偏转角度从而减小染料分子的偏转角度，提高可见光的阻断率和降低智能玻璃的透明度。