CN106526932B - 一种基于减色混合法的调光玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于减色混合法的调光玻璃，包括相对设置的两块透光基板，两块透光基板之间封装形成调节区，调节区内填充有液晶混合物，液晶混合物包括可光聚合的液晶单体、二向色性染料、普通染料、光引发剂和负性液晶，未施加电压时，负性液晶呈垂直于透光基板的单畴排列，二向色性染料分子同样垂直于透光基板，由于二向色性染料吸收光最弱而呈现无色状态，此时光线的透过率达到最高；施加电压时，负性液晶向平行于透光基板的方向转向，转向过程中带动二向色性染料发生旋转，因为聚合物网络的不规则分布，负性液晶转向后呈平行于透光基板的多畴排列，使得调光玻璃从光透射状态转为光散射状态，根据减色混合法，玻璃呈现有色模糊态。

Description

一种基于减色混合法的调光玻璃

技术领域

本发明涉及建筑家居生活领域，具体涉及一种基于减色混合法的调光玻璃。

背景技术

以往使用彩色玻璃或彩色胶片制成的彩色调光玻璃在通电后其透光率大大地降低,玻璃呈现出很浓的色彩,影响了调光玻璃的使用效果和美观。

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，国内外的镀膜玻璃难于广泛地用于大量建筑家居及生活中，而该调光玻璃可增加玻璃的美观效果，实现玻璃的明暗调节，加电时，调光玻璃能够呈现出颜色，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

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于减色混合法的调光玻璃。

本发明所采取的技术方案是：

一种基于减色混合法的调光玻璃，包括相对设置的两块透光基板，所述两块透光基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括可光聚合的液晶单体、二向色性染料、普通染料、光引发剂和负性液晶，未在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶呈垂直于所述透光基板的单畴排列，在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶呈平行于所述透光基板的多畴排列。

作为本发明的进一步改进，所述液晶单体在紫外光和光引发剂作用下，聚合形成聚合物网络，所述负性液晶、二向色性染料、普通染料分散于所述聚合物网络中。

作为本发明的进一步改进，所述二向色性染料分子在平行于所述透光基板的方向上和垂直于所述透光基板的方向上的尺寸不相等，所述负性液晶转动会带动所述二向色性染料分子转动。

作为本发明的进一步改进，所述普通染料为单色染料或至少两色染料的混合物。

作为本发明的进一步改进，两块所述透光基板相对的表面上涂覆有垂直配向层。

作为本发明的进一步改进，所述液晶混合物包括3-5质量份的液晶单体、0.5-1质量份的二向色性染料、0.5-2质量份的普通染料、0.5-1质量份的光引发剂和91-95.5质量份的负性液晶。

作为本发明的进一步改进，两块所述透光基板之间设有封装胶框，所述封装胶框将所述两块透光基板之间封装形成调节区，所述调节区内设有用于控制所述两块透光基板间距的间隙子。

作为本发明的进一步改进，所述基于减色混合法的调光玻璃包括电源组件，两块所述透光基板分别与所述电源组件的两极电性连接。

作为上述方案的再进一步改进，两块所述透光基板均包括基板和设于基板表面的透明电极，两个所述透明电极分别与所述电源组件的两极电性连接。

本发明的有益效果是：

本发明所述基于减色混合法的调光玻璃包括相对设置的两块透光基板，所述两块透光基板之间封装形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括可光聚合的液晶单体、二向色性染料、普通染料、光引发剂和负性液晶，所述液晶单体聚合形成聚合物网络，未在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶呈垂直于所述透光基板的单畴排列，负性液晶分子的统一取向使得二向色性染料分子同样垂直于透光基板，由于二向色性染料吸收光最弱而呈现无色状态，此时光线的透过率达到最高；在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶向平行于所述透光基板的方向转向，转向过程中带动所述二向色性染料发生旋转，因为聚合物网络的不规则分布，负性液晶转向后呈平行于所述透光基板的多畴排列，使得光散射增强，使得调光玻璃从光透射状态转为光散射状态，根据宾主效应原理，二向色性染料分子会随着负性液晶分子方向的改变而转向，在二向色性染料分子转向的过程中，二向色性染料分子的吸收强度逐渐增强，所述减色法是指相减混色利用了滤光特性，即滤除在白光中不需要的彩色，留下所需要的颜色。当两种以上的色料相混和重叠时，白光就必须减去各种色料的吸收光，其剩余部分的反射色混合结果就是色料混合或重叠产生的颜色，所以，本发明将二色性染料和普通染料混合使用，能够大量丰富调光玻璃的颜色，能够满足使用者个性化的需求。从通电状态转为断电状态，传统的调光玻璃是依靠配向层的作用使得负性液晶分子旋转恢复初始状态，响应速度慢，而本发明中主要是依靠所述聚合物网络的恢复作用，带动负性液晶转向，响应速度较传统调光玻璃更快；此外，在调节区内形成聚合物网络会使得施加电压时，调光玻璃的光散射更强，透射率更低。

附图说明

图1为调光玻璃的俯视图；

图2为未施加电压时调光玻璃的截面图；

图3为施加电压时调光玻璃的截面图；

图4为施加电压时调光玻璃的俯视图。

具体实施方式

实施例1：

采用下列步骤制备基于减色混合法的调光玻璃：1）制备两块透光基板，两块所述透光基板均包括基板和设于基板表面的透明电极，两块所述透光基板相对的表面上涂覆有垂直配向层，采用封装胶框将所述两块透光基板之间封装形成液晶盒，所述调节区内设有用于控制所述两块透光基板间距的间隙子；2）配制混合液晶：在黄光条件下，可称取91-95.8质量份的负性液晶、3-5质量份的可光聚合的液晶单体、0.5-1质量份的光引发剂和0.5-1质量份的二色性染料RL002、0.1-1质量份的红色普通染料R20、0.1-1质量份的蓝色普通染料C1到棕色试剂瓶中，然后混合均匀，得到混合液晶，所确定的染料配比范围是根据二色性染料和普通染料的吸光度来确定的，若染料的吸光度较大，则所加入的染料较少，若染料的吸光度较小，则所加入的染料较多，从而达到减色法所要求的一个平衡状态；3）液晶的填充与取向：在黄光下，将混合液晶加热到60℃，使液晶转变为各向同性的液态，然后在该温度下将混合液晶注入液晶盒，填充完成后，然后保温30min使液晶分子取向；4）紫外光诱发聚合：将填充后的液晶盒，放在200W功率的紫外光下固化5min，使得液晶分子之间键合形成液晶聚合物网络；5）电源组件可以包括一个直流电源，电压调节装置集成在直流电源中，使得电源的电压可控，两个所述透明电极分别与所述电源组件的两极电性连接，在直流电源上串联一电源开关。通过电源开关的通、断电以及电源电压的控制，可在透光基板上加上电压，形成电场，来实现对调光玻璃的明暗颜色调节控制。

制备得到的调光玻璃的俯视图如图1，可看到基于减色混合法的调光玻璃包括相对设置的两块透光基板，两块所述透光基板均包括基板1和设于基板表面的透明电极9，两块所述透光基板相对的表面上涂覆有垂直配向层7，所述两块透光基板之间通过封装胶框8封装形成调节区2，所述调节区2内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括液晶聚合物网络3、二向色性染料4、普通染料5和负性液晶6，所述液晶聚合物网络3是在紫外光和光引发剂作用下，由液晶单体聚合而成。所述负性液晶6、二向色性染料4、普通染料5分散于所述聚合物网络3中。

参照图2，图2为未施加电压时调光玻璃的截面图，未在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶6呈垂直于所述透光基板的单畴排列，负性液晶6分子的统一取向使得二向色性染料4分子同样垂直于透光基板，由于二向色性染料4吸收光最弱而呈现无色状态，此时光线透过率达到最高。本实施例中采用的是二向色性染料RL002和红色普通染料R20、蓝色普通染料C1制备的液晶盒在未施加电压时，几乎呈现无色透明状态。

参照图3和图4，图3为施加电压时调光玻璃的截面图，图4为施加电压时调光玻璃的俯视图，在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶6向平行于所述透光基板的方向转向，转向过程中带动所述二向色性染料4发生旋转，因为液晶聚合物网络3的不规则分布，负性液晶6转向后呈平行于所述透光基板的多畴排列，使得光散射增强，使得调光玻璃从光透射状态转为光散射状态，根据宾主效应原理，所述二向色性染料4分子在平行于所述透光基板的方向上和垂直于所述透光基板的方向上的尺寸不相等，所述负性液晶6转动会带动所述二向色性染料4分子转动，二向色性染料4分子会随着负性液,6分子方向的改变而转向，在二向色性染料6分子转向的过程中，二向色性染料6分子的吸收强度逐渐增强，使得调光玻璃显示出有色模糊态。本实施例中采用的二向色性染料RL002和红色普通染料R20、蓝色普通染料C1制备的液晶盒在施加电压时，呈现浅红模糊状态。

从通电状态转为断电状态，传统的调光玻璃是依靠设置于透光基板相对的表面上的垂直配向层7的作用使得负性液晶6分子旋转恢复初始状态，响应速度慢，响应时间通常大于1s；而本发明中主要是依靠所述聚合物网络3的恢复作用，带动负性液晶6转向，响应速度较传统调光玻璃更快，响应时间约为100-200ms，本发明所述反式调光玻璃的响应时间较传统的调光玻璃响应速度要至少快8倍；此外，在调节区2内形成聚合物网络3会使得施加电压时，调光玻璃的光散射更强，透射率更低。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：配制混合液晶是在在黄光条件下，将负性液晶、可光聚合的液晶单体、光引发剂和二色性染料RL013、蓝色普通染料C1、黄色普通染料Y9按照94.05:3:0.5:1:0.65:0.8的质量比例称取到棕色试剂瓶中，然后混合均匀，得到混合液晶。本实施例中采用的二向色性染料RL013和蓝色普通染料C1、黄色普通染料Y9制备的液晶盒在未施加电压时，几乎呈现无色透明状态；在施加电压时，呈现淡紫色模糊状态。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：配制混合液晶是在在黄光条件下，将负性液晶、可光聚合的液晶单体、光引发剂和二色性染料RL014、红色普通染料R20、黄色普通染料Y9按照91:5:1:1:0.3:0.4的质量比例称取到棕色试剂瓶中，然后混合均匀，得到混合液晶。本实施例中采用的二向色性染料RL014和红色普通染料R20、黄色普通染料Y9制备的液晶盒在未施加电压时，几乎呈现无色透明状态；在施加电压时，呈现黑色模糊状态。

Claims (8)

1.一种基于减色混合法的调光玻璃，包括相对设置的两块透光基板，所述两块透光基板之间封装形成调节区，其特征在于，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括可光聚合的液晶单体、二向色性染料、普通染料、光引发剂和负性液晶，未在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶呈垂直于所述透光基板的单畴排列，在所述透光基板之间施加电压时，所述负性液晶呈平行于所述透光基板的多畴排列，所述二向色性染料分子在平行于所述透光基板的方向上和垂直于所述透光基板的方向上的尺寸不相等，所述负性液晶转动会带动所述二向色性染料分子转动。

2.根据权利要求1所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，在紫外光和光引发剂作用下，所述液晶单体聚合形成聚合物网络，所述负性液晶、二向色性染料、普通染料分散于所述聚合物网络中。

3.根据权利要求1所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，所述普通染料为单色染料或至少两色染料的混合物。

4.根据权利要求1所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，两块所述透光基板相对的表面上涂覆有垂直配向层。

5.根据权利要求1所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，所述液晶混合物包括3-5质量份的液晶单体、0.5-1质量份的二向色性染料、0.5-2质量份的普通染料、0.5-1质量份的光引发剂和91-95.5质量份的负性液晶。

6.根据权利要求1所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，两块所述透光基板之间设有封装胶框，所述封装胶框将所述两块透光基板之间封装形成调节区，所述调节区内设有用于控制所述两块透光基板间距的间隙子。

7.根据权利要求1所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，所述基于减色混合法的调光玻璃包括电源组件，两块所述透光基板分别与所述电源组件的两极电性连接。

8.根据权利要求7所述的基于减色混合法的调光玻璃，其特征在于，两块所述透光基板均包括基板和设于基板表面的透明电极，两个所述透明电极分别与所述电源组件的两极电性连接。