CN106707653A - 一种用于调光及变色的智能玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于调光及变色的智能玻璃，其包括上玻璃、至少一个调光变色结构及下玻璃，上、下玻璃为有机玻璃或无机玻璃，至少一个调光变色结构设置于上玻璃与下玻璃间，其包括下透明导电基板、下调光变色层、连接层、上调光变色层及上透明导电基板，下调光变色层设置于下透明导电基板的导电面，连接层设置于下调光变色层，上调光变色层设置于连接层，上透明导电基板设置于上调光变色层，上调光变色层邻接上透明导电基板的导电面；其中上调光变色层及下调光变色层包括多层双极分散粒子层，其颜色根据每层的双极分散粒子的形状及大小而定；调光变色结构电性连接控制装置，控制装置包括调光变色开关控制器、至少一个可调电压转换器及电源供应器。

Description

一种用于调光及变色的智能玻璃
技术领域
本发明涉及一种变色玻璃的技术领域，尤其涉及一种用于调光及变色的智能玻璃。
背景技术
目前的变色玻璃主要有液晶粒子变色玻璃、电致变色玻璃、光致变色玻璃及热色玻璃。液晶粒子变色玻璃是通过控制液晶粒子排向改变其颜色及透光度，响应速度较快，但阻光性较差；电致变色玻璃是利用电荷移动使内部材料如WO、EL、PB有机物等的光学属性发生变化，虽然阻光性较强，但响应速度较慢；光致变色玻璃是利用光激发玻璃内卤化银光敏剂变色，但响应速度较慢；热色玻璃是利用热量使材料发生相转移已达到变色的目的，但响应速度较慢。且以上除液晶粒子变色玻璃以外的几种玻璃最大制造尺寸具有局限性。
目前液晶变色玻璃只能阻挡视界，不能调节透光度，而且成本高、持久性短、适用范围小。热色玻璃及光致变色玻璃虽然功能方面增加，但因局部光学精密度差异及制造成本等因素无法商业化。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种用于调光及变色的智能玻璃。
为了解决上述技术问题，本申请揭示了一种用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，包括上玻璃、至少一个调光变色结构及下玻璃，所述至少一个调光变色结构设置于所述上玻璃与下玻璃间，其包括下透明导电基板、下调光变色层、连接层、上调光变色层及上透明导电基板，所述下调光变色层设置于所述下透明导电基板的导电面，所述连接层设置于所述下调光变色层，所述上调光变色层设置于所述连接层，所述上透明导电基板设置于所述上调光变色层，所述上调光变色层邻接所述上透明导电基板的导电面；其中所述上调光变色层及下调光变色层包括多层双极分散粒子层，其颜色根据每层的双极分散粒子的形状及大小而定；所述调光变色结构电性连接控制装置，所述控制装置包括调光变色开关控制器、至少一个可调电压转换器及电源供应器，所述调光变色开关控制器电性连接所述调光变色结构，所述至少一个可调电压转换器电性连接所述调光变色开关控制器，所述电源供应器电性连接所述至少一个可调电压转换器；其中所述上玻璃及下玻璃为有机玻璃或无机玻璃。
根据本申请的一实施方式，上述下透明导电基板及上透明导电基板分别包括塑胶薄膜及镀于塑胶薄膜的导电层。
根据本申请的一实施方式，上述下透明导电基板及上透明导电基板分别包括玻璃及镀于塑胶薄膜的导电层。
根据本申请的一实施方式，上述导电层为ITO。
根据本申请的一实施方式，上述至少一个调光变色结构与上玻璃间及所述至少一个调光变色结构与下玻璃间分别通过透明光学黏胶层黏接。
根据本申请的一实施方式，上述调光变色结构为二个以上，相邻的二个调光变色结构间通过透明连接层黏接。
根据本申请的一实施方式，上述上调光变色层及下调光变色层更分别包括抗紫外线剂。
根据本申请的一实施方式，上述可调电压转换器的数量与调光变色结构的数量相同。
根据本申请的一实施方式，上述控制装置更包括充电电池，所述充电电池与电源供应器并联，并与所述至少一个可调电压转换器电性连接。
根据本申请的一实施方式，上述更包括封胶，所述封胶包覆所述至少一个调光变色结构的侧边。
与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：
本申请的用于调光及变色的智能玻璃通过控制装置所输入的工作电压调整调光变色结构的透光度，工作电压越高，智能玻璃的透光度越高；反之，工作电压越低，智能玻璃的透光度越低，所以本申请的透光度调节范围广，响应速度快，可应用环境范围宽。调光变色结构的颜色是根据上调光变色层及下调光变色层的双极分散粒子的形状及大小而决定，上调光变色层及下调光变色层的双极分散粒子的原始状态为液态，可大面积涂布，使智能玻璃可做到大面积制造。
附图说明
图1为本申请第一实施方式的用于调光及变色的智能玻璃的示意图。
图2为本申请第一实施方式的双极分散粒子的制备流程图。
图3为本申请第一实施方式的控制装置的框图。
图4为本申请第二实施方式的用于调光及变色的智能玻璃的示意图。
图5为本申请第二实施方式的控制装置的框图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本申请的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本申请。也就是说，在本申请的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
关于本文中所使用之“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已。
请参阅图1，其是本申请第一实施方式的用于调光及变色的智能玻璃1的示意图；如图所示，本实施方式提供一种用于调光及变色的智能玻璃1，其包括上玻璃10、调光变色结构11及下玻璃12，调光变色结构11设置于上玻璃10与下玻璃12间，并分别与上玻璃10及下玻璃12通过透明光学黏胶层13与调光变色结构11黏接。本实施方式的上玻璃10及下玻璃12可使用有机玻璃或无机玻璃。调光变色结构11包括上透明导电基板111a、上调光变色层112a、连接层113、下调光变色层112b及下透明导电基板111b，本实施方式的上透明导电基板111a及下透明导电基板111b包括塑胶薄膜1111及镀于塑胶薄膜1111的一表面的导电层1112，其中塑胶薄膜1111的材料是PET，导电层1112的材料是ITO。上透明导电基板111a及下透明导电基板111b中具有导电层1112的表面下称为导电面，上透明导电基板111a的导电层1112与下透明导电基板111b的导电层1112相对，即上透明导电基板111a的导电面与下透明导电基板111b的导电面相对。
上调光变色层112a设置于上透明导电基板111a的导电面，上调光变色层112a包括多层双极分散粒子层，上调光变色层112a通过多层双极分散粒子层涂覆于上透明导电基板111a的导电面，并经固化处理后形成，其中双极分散粒子层内的双极分散粒子为双极性偏光物质，每层的双极分散粒子的形状及大小可决定上调光变色层112a所显示的颜色，如蓝色、红色、红粉色、紫蓝色或蓝黑色；换句话说，根据智能玻璃1欲显示的颜色调整上调光变色层112a的双极分散粒子的形状及大小。举例说明，双极分散粒子的粒径介于0.1μm与0.3μm间，其形状为矩形，此双极分散粒子的颜色为蓝色；双极分散粒子的粒径小于0.1μm，其形状为圆形，其颜色为红色、粉红色或紫蓝色；双极分散粒子的粒径大于0.3μm，其形状为椭圆形，其颜色为蓝黑色；双极分散粒子的颜色为黑色时，其粒径非常小，其形状为薄片。双极分散粒子的原始状态为液态，因此可作大面积涂布。其中双极分散粒子层更包括抗紫外线剂，上调光变色层112a可阻隔紫外线，增加智能玻璃1的抗老化性能。
请一并参阅图2，其本申请第一实施方式的双极分散粒子的制备流程图；如图所示，本实施方式的双极分散粒子的制备方法先执行步骤S10，混合溶解乙酸异戊酯、硝化纤维、碘、碘化钙、甲醇及水，形成第一混合溶液，其中乙酸异戊酯、硝化纤维、碘、碘化钙、甲醇及水的比例为2075:100:75:50:50:1。接著执行步骤S11，加热第一混合溶液，使第一混合溶液的温度升高至摄氏50度，并添加吡嗪二羧酸溶液至加热后的第一混合溶液，于摄氏50度的状态下反应1小时，接著在超声波振动器中反应3小时，形成第二混合溶液，其中吡嗪二羧酸溶液中吡嗪二羧酸与水的比例为36：1。
然后执行步骤S12，添加乙酸异戊酯至第二混合溶液进行稀释处理，并形成第三混合溶液，其中乙酸异戊酯及第二混合溶液的比例为1：1。接著执行步骤S13，对第三混合溶液进行离心处理，离心处理的流速控制于25L/s与30L/s间，连续离心2小时。然后执行步骤S14，从经离心后的第三混合溶液取出离心时产生的沉淀物，再添加乙酸异戊酯至第三混合溶液进行溶解稀释，并进行超声分散，形成第四混合溶液，其中乙酸异戊酯与沉淀物的比例为9：1。接著执行步骤S15，对第四混合溶液进行离心处理，离心处理的流速控制于25L/s与30L/s间，连续离心25分钟，收取经离心后的第四混合溶液的上层液。然后执行步骤S16，对上层液进行离心处理，离心处理的流速控制于25L/s与30L/s间，连续离心1小时；同时执行步骤S17，添加乙酸异戊酯至步骤S14所取出的沉淀物进行超声分散，其中乙酸异戊酯及沉淀物的比例为9：1。接著执行步骤S18，添加纳米分散剂至经离心后的上层液进行超声搅拌，形成分散均匀的上层液；其中纳米分散剂为对苯二甲酸二辛酯。然后执行步骤S19，对经超声搅拌后的上层液进行减压蒸馏，去除上层液中的乙酸异戊酯，以获得悬浮液；其中减压蒸馏的温度为摄氏70度。接著执行步骤S20，添加甲基丙烯酸甲酯溶液于悬浮液进行超声搅拌，形成第五混合溶液。最后执行步骤S21，对第五混合溶液进行减压冷凝回流，其中减压冷凝回流的温度在摄氏10度，去除溶解在第五混合溶液的气泡，以获得为液态的双极分散粒子。
复参阅图1，本实施方式的下调光变色层112b设置于下透明导电基板111b的导电面，其结构与上调光变色层112a相同，于此不再赘述。然连接层113设置于上调光变色层112a与下调光变色层112b间，换句话说，连接层113设置于下调光变色层112b，上调光变色层112a设置于连接层113。本实施方式的连接层113为透明光学黏胶。然上调光变色层112a、连接层113及下调光变色层112b的总厚度可控制智能玻璃1的透光度及颜色深度，尤其控制上调光变色层112a及下调光变色层112b的厚度约为100μm。通过连接层113黏接上调光变色层112a及下调光变色层112b，如此使上调光变色层112a及下调光变色层112b具有良好的稳定性及弯曲强度。
然本实施方式的智能玻璃1更包括封胶114，封胶114包覆调光变色结构11的侧边。上述上透明导电基板111a及下透明导电基板111b也可将塑胶薄膜替换成玻璃，并于玻璃的表面镀上导电层1112，导电层1112的材料为ITO。
再一并参阅图3，其是本申请第一实施方式的控制装置14的框图；如图所示，本实施方式的控制装置14连接调光变色结构11，以控制调光变色结构1的透光度及颜色。控制装置14包括调光变色开关控制器141、可调电压转换器142及电源供应器143，调光变色开关控制器141的正负极分别电性连接调光变色结构1的上透明导电基板111a的导电层1112及下透明导电基板111b的导电层1112，可调电压转换器142电性连接调光变色开关控制器141，电源供应器143电性连接可调电压转换器142。电源供应器143供应电源至可调电压转换器142，可调电压转换器142转换电源供应器143的电源的电压为调光变色结构11的工作电压，调光变色开关控制器141包括电压控制开关及变色控制开关。使用者通过调整电压控制开关及变色控制开关调整调光变色结构11的透光率及颜色。当使用者调整电压控制开关时，可调电压转换器142根据使用者所调整的工作电压转换电源供应器143所供应的电压；使用者通过电压控制开关调整调光变色结构11的工作电压，当电源供应器143停止供电时，调光变色结构11的透光度最小；当工作电压越大时，调光变色结构11的透光度越高；当工作电压越小时，调光变色结构11的透光度越低。其中工作电压的范围根据调光变色结构11的工作面积及厚度(工作功率)而确定。使用者通过变色控制开关的开关来切换调光变色结构11的颜色。
上述电源供应器143属于使用智能玻璃1的设备电源，举例说明，智能玻璃1应用于汽车，电源供应器143则为汽车的供电装置；智能玻璃应用于机车，电源供应器143则为机车的供电装置；智能玻璃应用于飞机，电源供应器143则为飞机的供电装置。
本实施方式的控制装置14更包括充电电池144，电源供应器143与充电电池144并联并分别与可调电压转换器142电性连接，电源供应器143与充电电池144连接，电源供应器143提供电源至充电电池144，充电电池144可储存电源。当电源供应器143无法正常供应电源至可调电压转换器142时，充电电池144可供应电源至可调电压转换器142，如此本实施方式的智能玻璃1于任何状况下都能正常使用。
复参阅图1，本实施方式的调光变色结构11更包括二个电极片115，二个电极片115分别连接上透明导电基板111a及下透明导电基板111b，并从上透明导电基板111a及下透明导电基板111b的侧边往外延伸，以便于控制装置14的调光变色开关控制器141的正负极分别与二个电极片115电性连接。与上透明导电基板111a的导电层1112连接的电极片115及与下透明导电基板111b的导电层1112的电极片115分别位于智能玻璃1的两侧。调光变色开关控制器141的正极电性连接上透明导电基板111a的导电层1112的线路与其负极电性连接下透明导电基板111b的导电层1112的线路错开设置，避免线路缠绕打结。
请参阅图4，其是本申请第二实施方式的用于调光及变色的智能玻璃1的示意图；如图所示，本实施方式的智能玻璃1与上述实施方式不同在于，本实施方式的智能玻璃1具有垂直堆叠的多个调光变色结构11，即前一个调光变色结构11的下透明导电基板111b邻接下一个调光变色结构11的上透明导电基板111a。然相邻的二个调光变色结构11间设有透明连接层15黏接，其中透明连接层15为透明光学黏胶。每一个调光变色结构11通过调整上调光变色层112a及下调光变色层112b的双极分散粒子的形状及大小而决定其颜色，如此可使每一个调光变色结构11所显示的颜色都不同。
请一并参阅图5，其是本申请第二实施方式的控制装置14的框图；如图所示，本实施方式的调光变色结构11的数量为三个，与其电性连接的控制装置14也具有三个可调电压转换器142，三个可调电压转换器142并联设置，并与并联设置于电源供应器143及充电电池144电性连接，另与调光变色开关控制器141电性连接。调光变色开关控制器141的三组正负极分别与三个调光变色结构11电性连接。由上述可知，调光变色结构11的数量与可调电压转换器142的数量相同，调光变色开关控制器141的正负极组数也与调光变色结构11的数量相同。通过调光变色开关控制器141控制工作电压提供至对应的调光变色结构11，以使智能玻璃1产生符合需求的颜色。
第一实施方式及第二实施方式的智能玻璃1可与普通玻璃组合制成单片玻璃、夹层玻璃或中空玻璃，用作建材玻璃或各种交通玻璃。
综上所述，本申请的一或多个实施方式中，本申请的用于调光及变色的智能玻璃通过控制装置所输入的工作电压调整调光变色结构的透光度，工作电压越高，智能玻璃的透光度越高；反之，工作电压越低，智能玻璃的透光度越低，本申请的智能玻璃对可视光线的透光调节范围在2％～70％间，所以本申请的透光度调节范围广，响应速度快。本申请的智能玻璃连续作动次数大于106，其使用温度-30℃～90℃间，证明本申请的智能玻璃的可应用环境范围宽。调光变色结构的颜色是根据上调光变色层及下调光变色层的双极分散粒子的形状及大小而决定，上调光变色层及下调光变色层的双极分散粒子的原始状态为液态，可大面积涂布，使智能玻璃可做到大面积制造。然本申请的调光变色结构的上调光变色层及下调光变色层更添加抗紫外线剂，如此使智能玻璃可阻隔99％以上紫外线，达到抗老化功能，并且对红外线区域具有反射特性。
本申请的智能玻璃的生产工艺简单，成本低，并且可制成大尺寸产品，可代替保护隐私、阻隔太阳热的窗帘，可延缓家具或纤维产品的褪色时间，近红外线反射特性可对室内能源节约在30％以上。本申请的智能玻璃因可制成大尺寸产品及响应速度快，可用于显示牌制造领域。本申请的智能玻璃也能做建材窗户如屋顶天窗或办公室分隔区；也可以用作各种交通工具的天窗尤其是汽车天窗以及飞机玻璃等。给驾驶人员营造愉悦的驾驶环境。由上述可知，本申请的智能玻璃的应用范围广泛。
上所述仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，包括上玻璃、至少一个调光变色结构及下玻璃，所述至少一个调光变色结构设置于所述上玻璃与下玻璃间，其包括下透明导电基板、下调光变色层、连接层、上调光变色层及上透明导电基板，所述下调光变色层设置于所述下透明导电基板的导电面，所述连接层设置于所述下调光变色层，所述上调光变色层设置于所述连接层，所述上透明导电基板设置于所述上调光变色层，所述上调光变色层邻接所述上透明导电基板的导电面；其中所述上调光变色层及下调光变色层包括多层双极分散粒子层，其颜色根据每层的双极分散粒子的形状及大小而定；所述调光变色结构电性连接控制装置，所述控制装置包括调光变色开关控制器、至少一个可调电压转换器及电源供应器，所述调光变色开关控制器电性连接所述调光变色结构，所述至少一个可调电压转换器电性连接所述调光变色开关控制器，所述电源供应器电性连接所述至少一个可调电压转换器；其中所述上玻璃及下玻璃为有机玻璃或无机玻璃。
2.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述下透明导电基板及上透明导电基板分别包括塑胶薄膜及镀于塑胶薄膜的导电层。
3.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述下透明导电基板及上透明导电基板分别包括玻璃及镀于塑胶薄膜的导电层。
4.根据权利要求2或3所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述导电层为ITO。
5.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述至少一个调光变色结构与上玻璃间及所述至少一个调光变色结构与下玻璃间分别通过透明光学黏胶层黏接。
6.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述调光变色结构为二个以上，相邻的二个调光变色结构间通过透明连接层黏接。
7.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述上调光变色层及下调光变色层更分别包括抗紫外线剂。
8.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述可调电压转换器的数量与调光变色结构的数量相同。
9.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，所述控制装置更包括充电电池，所述充电电池与电源供应器并联，并与所述至少一个可调电压转换器电性连接。
10.根据权利要求1所述的用于调光及变色的智能玻璃，其特征在于，更包括封胶，所述封胶包覆所述至少一个调光变色结构的侧边。
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