CN106199792A - 光转向膜及光转向膜的透光性调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光转向膜及光转向膜的透光性调控方法。该光转向膜包括第一透明导电层以及设置于第一透明导电层上的棱镜层，棱镜层的远离第一透明导电层的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，光转向膜还包括：聚合物分散液晶层，设置于棱镜层的远离第一透明导电层的一侧表面；第二透明导电层，设置于聚合物分散液晶层的远离棱镜层的表面上。上述光转向膜能够在非透光膜和透光膜之间切换，满足了特殊场所对光转向膜的需求；还可以有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；并且，由于上述聚合物分散液晶层设置于棱镜层的表面，从而对棱镜层的棱镜结构起到很好的保护作用，避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

Description

光转向膜及光转向膜的透光性调控方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光转向膜及光转向膜的透光性调控方法。

背景技术

现有技术中通常在建筑物内部如玻璃上设置各种功能层来减少建筑物中的能量消耗，从而有效地利用阳光以在建筑物内部提供照明。一种用于在如办公室等建筑物的内部供应光的技术是通过设置转向膜以对进来的阳光进行偏转。然而，由于阳光以朝下的角度进入窗，所以许多这种光并非可用于照明房间。

现有的光转向膜中的棱镜结构直接面向空气，其折射率差最大，偏折角度最大，但是这会造成窗子玻璃看起来雾化，这是因为透过窗子直接入射到人眼的光线变少。

并且，设置时是将转向膜的基材一面贴在窗子玻璃上，从而转向膜的棱镜结构直接暴露在空气中，从而容易造成污染。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光转向膜及光转向膜的透光性调控方法，以解决现有技术中通过光转向膜的光线的利用率差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光转向膜，包括第一透明导电层以及设置于第一透明导电层上的棱镜层，棱镜层的远离第一透明导电层的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，光转向膜还包括：聚合物分散液晶层，设置于棱镜层的远离第一透明导电层的一侧表面；第二透明导电层，设置于聚合物分散液晶层的远离棱镜层的表面上。

进一步地，聚合物分散液晶层的靠近棱镜层的一侧表面具有填充部，填充部与棱镜结构相适配。

进一步地，形成聚合物分散液晶层的材料包括丙烯酸树脂和液晶材料，优选液晶材料的数均分子量为300～900，优选材料中，丙烯酸树脂的含量为45％-65％，液晶材料的含量为35％-55％。

进一步地，第一透明导电层为ITO层；第二透明导电层为ITO层。

进一步地，光转向膜还包括设置于聚合物分散液晶层的远离棱镜层一侧的胶粘层。

进一步地，形成胶粘层的材料为压敏胶，优选为UV固化压敏胶。

进一步地，形成棱镜层的材料为UV固化树脂，优选UV固化树脂选自环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的任一种或多种。

进一步地，光转向膜还包括设置于第一透明导电层的远离棱镜层一侧的硬化涂层。

进一步地，光转向膜还包括设置于第一透明导电层的远离棱镜层一侧的防指纹涂层。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的光转向膜的透光性调控方法，透光性调控方法包括：对光转向膜中的第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，以改变光转向膜中聚合物分散液晶层的折射率。

应用本发明的技术方案，提供了一种包括第一透明导电层以及设置于第一透明导电层上的棱镜层的光转向膜，且棱镜层的远离第一透明导电层的一侧表面具有棱镜结构，由于该光转向膜还包括设置于棱镜层的远离第一透明导电层一侧表面的聚合物分散液晶层以及设置于聚合物分散液晶层的远离棱镜层表面上的第二透明导电层，从而通过对第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，使聚合物分散液晶层中形成电场，液晶微粒的光轴与电场方向一致，液晶微粒与聚合物构成均匀介质，聚合物分散液晶层呈透明状，此时光线能够通过聚合物分散液晶层，进而使光转向膜能够在非透光膜和透光膜之间切换，满足了特殊场所对光转向膜的需求；还可以通过控制第一透明导电层和第二透明导电层之间的电势差，调整聚合物分散液晶层中液晶的折射率，以使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；并且，由于上述聚合物分散液晶层设置于棱镜层的表面，从而对棱镜层的棱镜结构起到很好的保护作用，避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种光转向膜的剖面示意图；

图2示出了本发明实施方式所提供的一种包括胶粘层的光转向膜的剖面示意图；

图3示出了本发明实施方式所提供的一种包括硬化涂层的光转向膜的剖面示意图；以及

图4示出了本发明实施方式所提供的一种包括防指纹涂层的光转向膜的剖面示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一透明导电层；20、棱镜层；30、聚合物分散液晶层；40、第二透明导电层；50、胶粘层；60、硬化涂层；70、防指纹涂层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

由背景技术可知，现有技术中光转向膜中的棱镜结构直接面向空气，其折射率差最大，偏折角度最大，但是这会造成窗子玻璃看起来雾化。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提供了一种光转向膜，如图1至4所示，包括第一透明导电层10以及设置于第一透明导电层10上的棱镜层20，棱镜层20的远离第一透明导电层10的一侧表面具有棱镜结构，棱镜结构具有凹陷部，光转向膜还包括：聚合物分散液晶层30，设置于棱镜层20的远离第一透明导电层10的一侧表面；第二透明导电层40，设置于聚合物分散液晶层30的远离棱镜层20的表面上。

该光转向膜中由于聚合物分散液晶层设置于第一透明导电层和第二透明导电层之间，从而通过对第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，使聚合物分散液晶层中形成电场，液晶微粒的光轴与电场方向一致，液晶微粒与聚合物构成均匀介质，聚合物分散液晶层呈透明状，此时光线能够通过聚合物分散液晶层，进而使光转向膜能够在非透光膜和透光膜之间切换，满足了不同场所对光转向膜透光率的需求；还可以通过控制第一透明导电层和第二透明导电层之间的电势差，调整聚合物分散液晶层中液晶的折射率，以使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；并且，由于上述聚合物分散液晶层设置于棱镜层的表面，从而对棱镜层的棱镜结构起到很好的保护作用，避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

在本发明的上述光转向膜中，聚合物分散液晶层30设置于第一透明导电层10和第二透明导电层40之间，聚合物分散液晶层30中的液晶材料的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率不与聚合物的折射率匹配，入射光线被强烈散射，薄膜呈现乳白色的不透明状态，从而使光线无法透过聚合物分散液晶层30；当向第一透明导电层10和第二透明导电层40中的至少一层通电时，第一透明导电层10和第二透明导电层40之间具有电势差，从而在第一透明导电层10和第二透明导电层40之间形成电场，液晶材料的光轴垂直于聚合物分散液晶层30表面排列，与电场方向一致，液晶材料与聚合物的折射率基本匹配，无明显界面，构成了基本均匀的介质，入射光在聚合物分散液晶层30中不会发生散射，分散液晶层30呈现无色的透明状态，进而使光线能够透过聚合物分散液晶层30。

在本发明的上述光转向膜中，为了提高聚合物分散液晶层30在通电状态下的光线透过率，优选地，形成聚合物分散液晶层30的材料包括丙烯酸树脂和液晶材料，优选液晶材料的数均分子量为300～900，优选材料中，丙烯酸树脂的含量为45％-65％，液晶材料的含量为35％-55％。上述丙烯酸树脂可以选自脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯与十八烷基甲基丙烯酸酯中的任一种或多种，本领域技术人员可以根据现有技术对丙烯酸树脂的种类进行选取，并根据丙烯酸树脂的种类选择所需数均分子量的液晶材料。

在本发明的上述光转向膜中，优选地，第一透明导电层10为ITO层；第二透明导电层40为ITO层。上述ITO层能够使第一透明导电层10和第二透明导电层40同时具有较高的导电性和透明性；并且，为了提高入射光的透过率和汇聚效果，优选地，形成棱镜层20的材料为UV固化树脂，优选UV固化树脂选自环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的任一种或多种，但并不局限于上述优选的材料，本领域技术人员可以根据形成第一透明导电层10和第二透明导电层40的材料对棱镜层20的材料进行选取。

在本发明的上述光转向膜中，优选地，聚合物分散液晶层30的靠近棱镜层20的一侧表面具有填充部，填充部与棱镜结构相适配。通过将聚合物分散液晶层30的填充部与棱镜层20的棱镜结构相适配，以将聚合物分散液晶层30的具有填充部的一侧表面填平，从而避免了填充部与棱镜结构之间空气间隙的产生，降低了空气间隙对透过棱镜结构的出射光的偏折角度的影响，有效地保证了射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，进而进一步地提高了通过转向膜的入射光的利用率。

在本发明上述光转向膜中，优选地，光转向膜还包括设置于聚合物分散液晶层30的远离棱镜层20一侧的胶粘层50，其结构如图2所示。为了提高胶粘层50的粘附性，优选地，形成胶粘层50的材料为压敏胶，更优选为UV固化压敏胶。通过上述胶粘层将光转向膜粘附于玻璃上，从而使光转向膜的第一透明导电层10暴露于空气中，通过第一透明导电层10对棱镜层20的棱镜结构进行保护，进而避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染；并且，优选地，胶粘层50的折射率小于聚合物分散液晶层30的折射率。通过使胶粘层50的折射率小于聚合物分散液晶层30的折射率，能够使棱镜层20、聚合物分散液晶层30和胶粘层50形成折射率逐渐递减的膜系，从而使来自聚合物分散液晶层30的出射光在透过聚合物分散液晶层30时能够保持其偏折角度不变或进一步增大，避免了胶粘层50对来自出光转向膜的出射光偏折角度的影响。

在本发明上述光转向膜中，优选地，光转向膜还包括设置于第一透明导电层10的远离棱镜层20一侧的硬化涂层60，其结构如图3所示。上述硬化涂层60用于提高光转向膜的表面硬度,从而提高光转向膜的抗刮伤能力，形成上述硬化涂层60的材料可以选自抗眩AG硬化树脂。或者，优选地，光转向膜还包括设置于第一透明导电层10的远离棱镜层20一侧的防指纹涂层70，其结构如图4所示。上述防指纹涂层70用于提高光转向膜的抗指纹刮伤能力，形成该防指纹涂层70的材料可以选自抗指纹AF硬化树脂。

根据本申请的另一个方面，提供了一种上述的光转向膜的透光性调控方法，透光性调控方法包括：对光转向膜中的第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，以改变光转向膜中聚合物分散液晶层的折射率。

上述透光性调控方法通过对第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，使聚合物分散液晶层中形成电场，从而使不透明的聚合物分散液晶层在电场作用下形成透明的聚合物分散液晶层，此时使光线能够通过第一透明导电层、棱镜层、聚合物分散液晶层和第二透明导电层，进而使光转向膜能够在非透光膜和透光膜之间切换，满足了特殊场所对光转向膜的需求。

还可以通过控制第一透明导电层和第二透明导电层之间的电势差，调整聚合物分散液晶层中液晶的折射率，以使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率。

一种制备上述光转向膜的膜制备方法可以包括：在第一透明导电层上涂覆UV固化树脂，提供具有与棱镜结构互补的压膜结构的模具，利用该模具对UV固化树脂进行压膜，并利用紫外光照射UV固化树脂，将形成有棱镜结构的UV固化树脂固化，以形成具有棱镜结构的棱镜层；然后，将聚合物分散液晶涂料涂布于第一透明导电层表面并固化，以形成聚合物分散液晶层；将第二透明导电层设置于聚合物分散液晶层的远离第一透明导电层的一侧表面。

优选地，上述制备方法还可以包括在聚合物分散液晶层的远离棱镜层的一侧表面贴附胶粘层的步骤。并且，优选地，上述制备方法还可以包括在第一透明导电层的远离棱镜层的一侧表面用镜面或雾面模具涂布UV固化树脂，并利用紫外光照射以形成硬化涂层或防指纹涂层的步骤。

下面将结合实施例和对比例进一步说明本申请提供的光转向膜及其透光性调控方法。

实施例1

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透明导电层、棱镜层、聚合物分散液晶层和第二透明导电层，棱镜层的远离透光基材层的一侧表面具有棱镜结构。

其中，形成第一透明导电层和第二透明导电层的材料均为ITO，形成棱镜层的材料为环氧丙烯酸树脂，聚合物分散液晶层包括丙烯酸树脂和液晶材料，液晶材料的数均分子量为200，所述丙烯酸树脂的含量为40％，所述液晶材料的含量为60％。

实施例2

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透明导电层、棱镜层、聚合物分散液晶层和第二透明导电层，棱镜层的远离透光基材层的一侧表面具有棱镜结构。

其中，形成第一透明导电层和第二透明导电层的材料均为ITO，形成棱镜层的材料为环氧丙烯酸树脂，液晶材料的数均分子量为300，所述丙烯酸树脂的含量为45％，所述液晶材料的含量为55％。

实施例3

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透明导电层、棱镜层、聚合物分散液晶层和第二透明导电层，棱镜层的远离透光基材层的一侧表面具有棱镜结构。

其中，形成第一透明导电层和第二透明导电层的材料均为ITO，形成棱镜层的材料为环氧丙烯酸树脂，液晶材料的数均分子量为900，所述丙烯酸树脂的含量为65％，所述液晶材料的含量为35％。

实施例4

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的第一透明导电层、棱镜层、聚合物分散液晶层和第二透明导电层，棱镜层的远离透光基材层的一侧表面具有棱镜结构。

其中，形成第一透明导电层和第二透明导电层的材料均为ITO，形成棱镜层的材料为环氧丙烯酸树脂，液晶材料的数均分子量为600，所述丙烯酸树脂的含量为50％，所述液晶材料的含量为50％。

对比例1

本实施例提供的光转向膜包括依次层叠的透光基材层和棱镜层，棱镜层的远离透光基材层的一侧表面具有棱镜结构。

其中，形成透光基材层的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，形成棱镜层的材料为环氧丙烯酸树脂。

分别对上述实施例和对比例中的光转向膜进行通电试验，并对通电后的上述光转向膜的光线透过率进行测试，从测试结果可以看出，对实施例和对比例中的光转向膜通电后，对比例1中的光转向膜的光线透过率不变，而实施例1至4中的光转向膜在通电后，其光线透过率大幅度增大，并且，实施例2至4中的光转向膜相比于实施例1中的光转向膜具有更大的透过率增幅，平均可以达到通电前的80％左右，可见实施例1至4中的光转向膜能够实现在非透光膜和透光膜之间的切换。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过对第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，使聚合物分散液晶层中形成电场，液晶微粒的光轴与电场方向一致，液晶微粒与聚合物构成均匀介质，聚合物分散液晶层呈透明状，此时光线能够通过聚合物分散液晶层，进而使光转向膜能够在非透光膜和透光膜之间切换，满足了特殊场所对光转向膜的需求；

2、通过控制第一透明导电层和第二透明导电层之间的电势差，调整聚合物分散液晶层中液晶的折射率，以使射入室内的入射光在通过光转向膜时能够被大角度的偏折，入射光朝上折射到室内的顶面和/或朝下折射到室内的底面，再通过顶面和底面折射到室内中，从而将整个室内照亮，进而有效地提高了通过转向膜的入射光的利用率；

3、由于上述聚合物分散液晶层设置于棱镜层的表面，从而对棱镜层的棱镜结构起到很好的保护作用，避免了棱镜结构直接暴露在空气中而造成的污染。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光转向膜，其特征在于，包括第一透明导电层(10)以及设置于所述第一透明导电层(10)上的棱镜层(20)，所述棱镜层(20)的远离所述第一透明导电层(10)的一侧表面具有棱镜结构，所述棱镜结构具有凹陷部，其特征在于，所述光转向膜还包括：

聚合物分散液晶层(30)，设置于所述棱镜层(20)的远离所述第一透明导电层(10)的一侧表面；

第二透明导电层(40)，设置于所述聚合物分散液晶层(30)的远离所述棱镜层(20)的表面上。

2.根据权利要求1所述的光转向膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶层(30)的靠近所述棱镜层(20)的一侧表面具有填充部，所述填充部与所述棱镜结构相适配。

3.根据权利要求1所述的光转向膜，其特征在于，形成所述聚合物分散液晶层(30)的材料包括丙烯酸树脂和液晶材料，优选所述液晶材料的数均分子量为300～900，优选所述材料中，所述丙烯酸树脂的含量为45％-65％，所述液晶材料的含量为35％-55％。

4.根据权利要求1所述的光转向膜，其特征在于，

所述第一透明导电层(10)为ITO层；

所述第二透明导电层(40)为ITO层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，所述光转向膜还包括设置于所述聚合物分散液晶层(30)的远离所述棱镜层(20)一侧的胶粘层(50)。

6.根据权利要求5所述的光转向膜，其特征在于，形成所述胶粘层(50)的材料为压敏胶，优选为UV固化压敏胶。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，形成所述棱镜层(20)的材料为UV固化树脂，优选所述UV固化树脂选自环氧丙烯酸树脂、氨基丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的任一种或多种。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，所述光转向膜还包括设置于所述第一透明导电层(10)的远离所述棱镜层(20)一侧的硬化涂层(60)。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的光转向膜，其特征在于，所述光转向膜还包括设置于所述第一透明导电层(10)的远离所述棱镜层(20)一侧的防指纹涂层(70)。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的光转向膜的透光性调控方法，其特征在于，所述透光性调控方法包括：

对所述光转向膜中的第一透明导电层和/或第二透明导电层通电，以改变所述光转向膜中所述聚合物分散液晶层的折射率。