CN109709704A - 调光玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调光玻璃及其制备方法，涉及调光玻璃技术领域，解决了现有技术中的调光玻璃需要外加电压才能实现透明和不透明两种状态的切换，消耗电能的问题。本发明的主要技术方案为：层叠设置的两块玻璃基板，两块所述玻璃基板相对的表面上分别设置有配向膜层；液晶调光层，所述液晶调光层设置在两块所述玻璃基板之间，所述液晶调光层由向列相液晶及与其折射率匹配的预聚物、第一预设材料制成；其中，所述第一预设材料具有预设的光热转换效率，用于在光照下，使液晶调光层的温度上升至第一温度以上，以使所述向列相液晶由液晶态变为各向同性态。

Description

调光玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及调光玻璃技术领域，尤其涉及一种调光玻璃及其制备方法。

背景技术

聚合物分散液晶(PDLC)又叫液晶调光膜，是将低分子液晶(LC)与预聚物胶相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有光电响应特性的材料，它主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。聚合物分散液晶膜是将液晶和聚合物结合得到的一种综合性能优异的膜材料。

智能调光膜是一种液晶显示功能膜，它采用聚合物分散液晶(PDLC)作为显示结构，在外加电压调节下，瞬间实现透明和不透明两种状态的切换。将其应用在建筑门窗上，制成调光玻璃，可代替窗帘使用，市场前景十分广阔。

关于上述的调光玻璃，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中应用智能调光膜的调光玻璃在使用时，在外加电压的条件下才能实现透明和不透明两种状态的切换，需要消耗电能，不满足绿色环保等要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种调光玻璃及其制备方法，主要目的是解决现有技术中的调光玻璃需要外加电压才能实现透明和不透明两种状态的切换，消耗电能的问题。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种调光玻璃，该调光玻璃包括：层叠设置的两块玻璃基板，两块所述玻璃基板相对的表面上分别设置有配向膜层；液晶调光层，所述液晶调光层设置在两块所述玻璃基板之间，所述液晶调光层由向列相液晶及与其折射率匹配的预聚物、第一预设材料制成；其中，所述第一预设材料具有预设的光热转换效率，用于在光照下，使液晶调光层的温度上升至第一温度以上，以使所述向列相液晶由液晶态变为各向同性态。

可选的，所述液晶调光层由所述向列相液晶、所述预聚物及所述第一预设材料按一定比例混合制成。

可选的，所述液晶调光层由第一膜层和第二膜层层叠构成；其中，所述第一膜层由所述向列相液晶、所述预聚物混合制成，所述第二膜层由所述第一预设材料制成。

可选的，所述第二膜层设置在所述第一膜层的第一侧；其中，所述第一侧为所述第二膜层接收光照的一侧

可选的，所述第一预设材料为石墨烯。

可选的，两块所述玻璃基板之间设置有密封胶框，所述密封胶框与两个所述玻璃基板形成密封空间，用于密封所述液晶调光层。

另一方面，本发明实施例还提供一种调光玻璃的制备方法，该方法包括：在两块玻璃基板相对的表面上涂覆VA型液晶取向液，并紫外固化形成配向膜层；在其中一块所述玻璃基板的所述配向膜层上通过向列相液晶及预聚物、第一预设材料形成液晶调光层；将两块所述玻璃基板扣合并固定，形成调光玻璃。。

可选的，通过所述向列相液晶及所述预聚物、所述第一预设材料形成所述液晶调光层包括：将所述向列相液晶和所述预聚物按50％：50％的质量比混合得到第一溶液，向所述第一溶液中加入与其质量比为0.5～1％的所述第一预设材料，混合均匀得到第二溶液，对其紫外固化形成所述液晶调光层。

可选的，通过所述向列相液晶及所述预聚物、所述第一预设材料形成所述液晶调光层包括：将所述向列相液晶和所述预聚物按50％：50％的质量比混合得到第一溶液，并紫外固化形成第一膜层，在所述第一膜层上通过第一预设材料形成第二膜层，获得所述液晶调光层。

可选的，将两块所述玻璃基板扣合并固定，形成调光玻璃包括：在其中一块所述玻璃基板上与所述液晶调光层的外边缘对应的位置涂覆密封胶，并将两块所述玻璃基板扣合，形成所述调光玻璃。

本发明实施例提出的一种调光玻璃及其制备方法，在光照强度低时，向列相液晶分子受配向膜层锚定力的作用呈现垂直于玻璃基板的排列状态，且向列相液晶分子折射率与预聚物的折射率相近，光在向列相液晶分子与预聚物交界处不发生折射，可以使调光玻璃呈现透明态。通过在向列相液晶分子与预聚物体系中加入具有预设的光热转换效率的第一预设材料，在光照强度较高时，第一预设材料能够迅速将光能转化为热能，当向列相液晶分子与预聚物体系的温度升高至向列相液晶分子的清亮点以上时，向列相液晶分子由液晶态变为各向同态，使此时液晶分子的折射率与预聚物的折射率相差较大，光在向列相液晶分子与预聚物体系中发生折射，光的透过率很低，可以使调光玻璃呈现不透明态。本实施例提出的调光玻璃在实现透明和不透明两种状态切换时，均不需要电压进行驱动，能够节约能源，满足绿色环保的要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种调光玻璃在光照强度低时的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种调光玻璃在光照强度高时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种调光玻璃在光照强度低时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种调光玻璃在光照强度高时的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种调光玻璃的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的调光玻璃及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例一

如图1-图4所示，本发明的实施例一提出一种调光玻璃，该调光玻璃包括：

层叠设置的两块玻璃基板1，两块所述玻璃基板1相对的表面上分别设置有配向膜层2；液晶调光层3，液晶调光层3设置在两块玻璃基板1之间，液晶调光层3由向列相液晶a及与其折射率匹配的预聚物b、第一预设材料c制成；其中，第一预设材料c具有预设的光热转换效率，用于在光照下，使液晶调光层3的温度上升至第一温度以上，以使向列相液晶a由液晶态变为各向同性态。

具体的，玻璃基板1为现有技术中的窗户使用的任意的玻璃面板，其具体的大小、形状等均根据实际使用条件决定，此处不做具体限制，两块玻璃基板之间的距离，即液晶调光层3的厚度也可以根据实际情况决定。在两块层叠设置的玻璃基板1之间设置液晶调光层3，能够实现调光玻璃在透明和不透明两种状态之间的切换。具体的，液晶调光层3包括向列相液晶a材料，向列相液晶a是由长径比很大的棒状分子组成，具有类似普通液体的流动性，其在分子长轴方向上保持互相平行或者近平行的状态，液晶调光层3还包括与向列相液晶a的透光率相匹配的预聚物c，这里的透光率相匹配是指预聚物c的透光率与向列相液晶a的透光率相近。通过在玻璃基板1上设置配向膜层2，其采用VA型的PI液制成，当外界光照强度较弱时，向列相液晶分子a受配向膜层2锚定力的作用呈现垂直于玻璃基板1的排列状态，在入射光偏振方向上的向列相液晶a分子折射率与预聚物b的折射率相近，光在向列相液晶a分子与预聚物b交界处不发生折射，可以使调光玻璃呈现透明态。液晶调光层3还包括第一预设材料c，其中第一预设材料c为具有预设的光热转换效率的材料，例如：第一预设材料c可以是石墨烯、碳纳米管、金纳米粒子等具有良好的光热转换效率的材料，由于第一预设材料c具有较高的的光热转换效率，在光照强度较高时，第一预设材料c能够迅速将光能转化为热能，使向列相液晶a分子与预聚物b体系的温度上升，当温度升高至第一温度以上时，这里的第一温度指向列相液晶a分子的清亮点，向列相液晶a分子发生相变，向列相液晶a分子由液晶态变为各向同态，液晶分子的取向发生变化，使此时向列相液晶a分子的折射率与预聚物b的折射率相差较大，光在向列相液晶分子a与预聚物b体系中发生折射，导致光的透过率很低，可以使调光玻璃呈现不透明态，阳光就很难照射到室内。

具体的，根据不同场所的使用需求，可以选用不同清亮点的向列相液晶a分子，这里的液晶清亮点是指当温度升高使液晶转变为各向同性的透明液体时，相应的转变温度。向列相液晶a的清亮点温度最优的可以在50℃-60℃之间，便于温度体系升高时液晶分子发生相变。例如：可以选择向列相液晶a分子为通用商业性液晶P0616A，清亮点为58℃，折射率为1.521，相应的聚合物b基体可以选择Norland OpticalAdhesive65(NOA65)，其固化后的折射率为1.524，与上述向列相液晶分子的折射率相近，光在二者交界处不发生折射。当然，可选择的向列相液晶a分子不限于上述种类的液晶，聚合物b也不限于上述种类的聚合物，只要所选向列相液晶a分子与聚合物b基体的折射率相匹配，向列相液晶a分子的清亮点在50℃-60℃之间即可。

本发明的实施例一提出一种调光玻璃，在光照强度低时，向列相液晶分子受配向膜层锚定力的作用呈现垂直于玻璃基板的排列状态，且向列相液晶分子折射率与预聚物的折射率相近，光在向列相液晶分子与预聚物交界处不发生折射，可以使调光玻璃呈现透明态。通过在向列相液晶分子与预聚物体系中加入具有预设的光热转换效率的第一预设材料，在光照强度较高时，第一预设材料能够迅速将光能转化为热能，当向列相液晶分子与预聚物体系的温度升高至向列相液晶分子的清亮点以上时，向列相液晶分子由液晶态变为各向同态，使此时液晶分子的折射率与预聚物的折射率相差较大，光在向列相液晶分子与预聚物体系中发生折射，光的透过率很低，可以使调光玻璃呈现不透明态。本实施例提出的调光玻璃在实现透明和不透明两种状态切换时，均不需要电压进行驱动，能够节约能源，满足绿色环保的要求。

上述液晶调光层3可以有多种具体形式，具体的，如图1、图2所示，液晶调光层3可以由向列相液晶a、预聚物b及第一预设材料c按一定比例混合制成。具体的，向列相液晶a分子与预聚物b可以以50％：50％的质量比混合形成混合物基体，第一预设材料c以质量比0.5％-1％混合在混合物基体中。其中，第一预设材料c的含量越高，由向列相液晶a、预聚物b及第一预设材料c混合而成的复合体系在强光下的光热转换效率越高，温度上升的越快，但第一预设材料c的含量超过1％，在复合体系中容易引起团聚，导致第一预设材料c分散不均。将第一预设材料c混合在向列相液晶分子a与预聚物b体系中可以减小第一预设材料c对调光玻璃透明状态下的透光率的影响。最优的，使第一预设材料c均匀的混合在向列相液晶a分子与预聚物b体系中，可以使第一预设材料c将光能转化为热能时，使向列相液晶a分子与预聚物b体系中的温度各处均等，使调光玻璃各处具有均等的透光率。

上述液晶调光层3可以有多种具体形式，具体的，如图3、图4所示，液晶调光层3由第一膜层31和第二膜层32层叠构成；其中，第一膜层31由向列相液晶a、预聚物b混合制成，第二膜层32由第一预设材料c制成。向列相液晶a分子与预聚物b可以以50％：50％的质量比混合形成混合物基体并制成第一膜层31，在第一膜层31上通过第一预设材料c形成第二膜层32，将第一预设材料c和向列相液晶a分子与预聚物b的混合物体系分设为第一膜层31和第二膜层32，可以避免第一预设材料c在混合体系中混合不均匀的问题，进而可以避免调光玻璃的透光率不均匀的问题，第二膜层32中的第一预设材料c的含量可以根据实际情况决定，在不影响调光玻璃的透光情况的条件下，可以增大第一预设材料c的含量。第二膜层32可以设置在第一膜层31的任一一侧，第二膜层32还可以设置在第一膜层31的两侧，这里不做具体的限制，进一步的，第二膜层32还可以形成在其中一块玻璃基板1与另一玻璃基板1相对的表面上，旨在实现第二膜层32能够将光能转化为热能并传导至第一膜层31即可。

上述第二膜层32可以有多种具体设置位置，其中，最优的，第二膜层32可以设置在第一膜层31的第一侧；其中，第一侧为第二膜层32接收光照的一侧。将第二膜层32设置在第一膜层31接收光照的一侧，可以使包含第一预设材料c的第二膜层32优先接受光照，有利于使第一预设材料c接受到光照后的光热转化。

第一预设材料c具有良好的光热转换效率，具体的，第一预设材料c可以为石墨烯。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，是一种优异的光热转换材料，其转换效率可以达到69％，且石墨烯还具有非常好的热传导性能，是目前为止导热系数最高的碳材料，其可以在将光能转化为热能后，将热能在复合体系中传导。选用石墨烯作为第一预设材料c能够保证含有第一预设材料c的液晶调光层3具有良好的光热转换效率，从而可以保证调光玻璃的性能。

进一步的，两块玻璃基板1之间设置有密封胶框4，密封胶框4与两个玻璃基板1形成密封空间，用于密封液晶调光层3。密封胶框4设置在液晶调光层3的外边缘，一方面起到粘结两块玻璃面板1的作用，另一方面可以密封液晶调光层3，将液晶调光层3包括的混合体系包围封闭在内，对液晶调光层3起到密封保护的作用。

实施例二：

如图5所示，本发明的实施例一提出一种调光玻璃的制备方法，该方法包括：

101：在两块玻璃基板1相对的表面上涂覆VA型液晶取向液，并紫外固化形成所述配向膜层2；

102：在其中一块所述玻璃基板1的所述配向膜层2上通过向列相液晶a及预聚物b、第一预设材料c形成液晶调光层3；

103：将两块所述玻璃基板1扣合并固定，形成调光玻璃。

具体的，首先先在两块玻璃基板1相对的表面上均匀涂覆VA型液晶取向液(VA-PI)，再经适当的紫外固化以及摩擦处理后可形成具有耐高温、耐辐射、耐腐蚀、耐湿热以及力学机械性能优异的配向膜层2；该配向膜层2在玻璃表面上具有很好的粘附性能，对向列相液晶a分子具有优良的取向性能，稳定的预倾角。再在其中一块玻璃基板1的配向膜层2上形成液晶调光层3，该液晶调光层由向列相液晶a及预聚物b、第一预设材料c制成，液晶调光层3形成后，将两块玻璃基板1扣合，可以通过密封胶将两块玻璃基板1粘接固定。

上述液晶调光层3可以有多种具体制备方法，具体的，通过向列相液晶a及预聚物b、第一预设材料c形成液晶调光层3包括：将向列相液晶a和预聚物b按50％：50％的质量比混合得到第一溶液，向第一溶液中加入与其质量比为0.5～1％的第一预设材料c，混合均匀得到第二溶液，对其紫外固化形成液晶调光层。可以通过向列相液晶a和预聚物b及第一预设材料c按一定比例混合形成液晶调光层3，具体的，首先向列相液晶a分子与预聚物可以以50％：50％的质量比混合形成第一溶液，第一预设材料c以质量比0.5％-1％均匀混合在第一溶液中，形成第二溶液，可以将第二溶液涂覆在其中一块玻璃基板1的配向膜层2上，再将两块玻璃基板1扣合，对第二溶液进行紫外固化，即可形成液晶调光光层。其中，第一预设材料c的含量越高，由向列相液晶a、预聚物b及第一预设材料c混合而成的复合体系在强光下的光热转换效率越高，温度上升的越快，但第一预设材料c的含量超过1％，在复合体系中容易引起团聚，导致第一预设材料c分散不均，会使调光玻璃的透光度不均。

上述液晶调光层3可以有多种具体制备方法，具体的，通过向列相液晶a及预聚物b、第一预设材料c形成液晶调光层3包括：将向列相液晶a和预聚物b按50％：50％的质量比混合得到第一溶液，并紫外固化形成第一膜层31，在第一膜层31上通过第一预设材料c形成第二膜层32，获得液晶调光层3。首先向列相液晶a分子与预聚物b可以以50％：50％的质量比混合形成第一溶液，可以将第一溶液涂覆在其中一块玻璃基板1的配向膜层2上，对其进行紫外固化形成第一膜层31，再在第一膜层31或另一玻璃基板1的配向膜层2上形成由第一预设材料c制成第二膜层32，第一预设材料c可以是石墨烯，此时第二膜层32形成的具体方法可以是：通入碳源在一定温度下经化学气相沉淀30min-480min，再自然降温形成第二膜层32。第二膜层32中的第一预设材料c的含量可以根据实际情况决定，在不影响调光玻璃的透光情况的条件下，可以增大第一预设材料c的含量。

具体的，将两块所述玻璃基板1扣合并固定，形成调光玻璃包括：在其中一块所述玻璃基板1上与所述液晶调光层3的外边缘对应的位置涂覆密封胶，并将两块所述玻璃基板扣合，形成所述调光玻璃。具体的，可以在其中一块玻璃基板1的表面形成液晶调光层3时，在液晶调光层3外边缘位置涂覆密封胶，再将两块玻璃基板1扣合，对密封胶进行紫外固化，形成密封胶框4，即可形成调光玻璃。密封胶涂覆的面积根据实际需要决定，通过涂覆密封胶以形成密封胶,4，可以实现两块玻璃基板1的粘结，且可以密封液晶调光层3。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种调光玻璃，其特征在于，包括：

层叠设置的两块玻璃基板，两块所述玻璃基板相对的表面上分别设置有配向膜层；

液晶调光层，所述液晶调光层设置在两块所述玻璃基板之间，所述液晶调光层由向列相液晶及与其折射率匹配的预聚物、第一预设材料制成；

其中，所述第一预设材料具有预设的光热转换效率，用于在光照下，使液晶调光层的温度上升至第一温度以上，以使所述向列相液晶由液晶态变为各向同性态。

2.根据权利要求1所述的调光玻璃，其特征在于，

所述液晶调光层由所述向列相液晶、所述预聚物及所述第一预设材料混合制成。

3.根据权利要求1所述的调光玻璃，其特征在于，

所述液晶调光层由第一膜层和第二膜层层叠构成；

其中，所述第一膜层由所述向列相液晶、所述预聚物混合制成，所述第二膜层由所述第一预设材料制成。

4.根据权利要求3所述的调光玻璃，其特征在于，

所述第二膜层设置在所述第一膜层的第一侧；

其中，所述第一侧为所述第二膜层接收光照的一侧。

5.根据权利要求1所述的调光玻璃，其特征在于，

所述第一预设材料为石墨烯。

6.根据权利要求1所述的调光玻璃，其特征在于，

两块所述玻璃基板之间设置有密封胶框，所述密封胶框与两个所述玻璃基板形成密封空间，用于密封所述液晶调光层。

7.一种调光玻璃的制备方法，所述方法应用于权利要求1-6任一所述的调光玻璃，其特征在于，包括：

在两块玻璃基板相对的表面上涂覆VA型液晶取向液，并紫外固化形成配向膜层；

在其中一块所述玻璃基板的所述配向膜层上通过向列相液晶及预聚物、第一预设材料形成液晶调光层；

将两块所述玻璃基板扣合并固定，形成调光玻璃。

8.根据权利要求7所述的调光玻璃的制备方法，其特征在于，

通过向列相液晶及预聚物、第一预设材料形成液晶调光层包括：

将所述向列相液晶和所述预聚物按50％：50％的质量比混合得到第一溶液，向所述第一溶液中加入与其质量比为0.5～1％的所述第一预设材料，混合均匀得到第二溶液，对其紫外固化形成所述液晶调光层。

9.根据权利要求7所述的调光玻璃的制备方法，其特征在于，

通过向列相液晶及预聚物、第一预设材料形成液晶调光层包括：

将所述向列相液晶和所述预聚物按50％：50％的质量比混合得到第一溶液，并紫外固化形成第一膜层，在所述第一膜层上通过第一预设材料形成第二膜层，获得所述液晶调光层。

10.根据权利要求7所述的调光玻璃的制备方法，其特征在于，

将两块所述玻璃基板扣合并固定，形成调光玻璃包括：

在其中一块所述玻璃基板上与所述液晶调光层的外边缘对应的位置涂覆密封胶，并将两块所述玻璃基板扣合，形成所述调光玻璃。