CN111221195B - 电响应液晶调光器件和光调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电响应液晶调光器件和光调节方法，该电响应液晶调光器件包括依次层叠设置的透明基板、导电层和取向层，两块基板的取向层相对设置，两块基板之间形成调节区，调节区内填充有液晶混合物，液晶混合物包括主体液晶和电解质；主体液晶为负性液晶，且取向层为垂直取向层；或者，主体液晶为正性液晶，且取向层为平行取向层。通过以上方式，本发明电响应液晶调光器件制备过程简单，耗时短，能够降低生产成本，提高器件的使用寿命，且其可通过电响应频率调制实现光调节。

Description

电响应液晶调光器件和光调节方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种电响应液晶调光器件和光调节方法。

背景技术

基于液晶材料的隐私保护智能窗可以根据人们的需要，通过调整液晶分子的排列状态来调节光的反射、散射和透射，从而达到保护隐私和采光的需求。现有液晶智能窗技术大多都基于聚合物分散液晶(PDLC)或者聚合物稳定液晶(PSLC)体系的，这两种体系都是通过聚合过程形成多畴结构，当通电后液晶与聚合物的折射率的匹配发生改变，从而达到散射的状态。但是，其聚合过程需要的聚合物材料成本较高，故智能窗的价格相对而言一直较高，价格为每平方数千元人民币，同时因为聚合反应等过程的存在，导致制备过程耗时较久，且还存在聚合物的老化现象，这些都大大减少了液晶智能窗的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电响应液晶调光器件和光调节方法，该电响应液晶调光器件制备过程简单，耗时短，能够降低生产成本，提高器件的使用寿命。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种电响应液晶调光器件，包括：相对设置的两块基板，所述基板包括依次层叠设置的透明基板、导电层和取向层，两块所述基板的取向层相对设置，在两块所述基板之间形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括主体液晶和电解质；

所述主体液晶为负性液晶，且所述取向层为垂直取向层；或者，所述主体液晶为正性液晶，且所述取向层为平行取向层。

根据本发明的一些实施例，所述电解质为两性离子化合物或非两性离子化合物。两性离子化合物可选自1-(-羟基苯基)2,4,6-三苯基氢吡啶内盐水合物、氢氧化2-[2-[3-(羧甲基)-5-甲基-2(3H)-苯并噻唑亚基甲基]-1-丁烯基]-3-乙基-5-甲基苯、罗丹明101、2-羟基-1-苯基-3-(三苯基膦)-2-吡咯啉-5-酮内盐、1’,3’-二氢-1’,3’,3’-三甲基-6-硝基螺[2H-1-苯并吡喃-2,2’-(2H)-吲哚]中的至少一种；非两性离子化合物可选自十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐中的至少一种。

通过以上设置，该电响应液晶调光器件在未通电状态时，主体液晶在取向层的诱导下呈特定取向排列，若向两个导电层之间施加交流电，在通电状态下，主体液晶发生再取向排列，同时液晶混合物中溶解的离子在交流电场的作用下在基板之间来回运动打乱主体液晶的取向排列，产生液晶的电流体动力学不稳定性现象，产生动态散射模式，对入射的可见光产生散射，从而实现光线的调节；当保持电压不变，降低交流电的频率，散射状态“变弱”，液晶对可见光的散射能力逐渐变弱，直至变为原始状态。

根据本发明的一些实施例，所述电解质选自甜菜碱型两性表面活性剂或阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂可选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述液晶混合物包括99.0wt％～99.95wt％的主体液晶和0.05wt％～1wt％的电解质。

根据本发明的一些实施例，所述取向层的材质为聚酰亚胺。

根据本发明的一些实施例，所述调节区的高度为5μm～50μm。

根据本发明的一些实施例，所述调节区内设有用于支撑间隔两块所述基板的间隔体。

根据本发明的一些实施例，还包括电源组件，所述电源组件的两极分别与两块所述基板上的导电层电性连接。

根据本发明的一些实施例，所述电源组件的工作电压为10V～50V；工作频率为1Hz～5kHz。

本发明的第二方面，提供一种光调节方法，包括以下步骤：

S1、将电源组件的两极分别电性连接权利要求1至9中任一项电响应液晶调光器件中的两个导电层；

S2、通过所述电源组件向两个所述导电层之间施加交流电；

S3、保持电压不变，调节交流电的频率。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种电响应液晶调光器件，其中调节区直接填充设置包括主体液晶和电解质的液晶混合物，体系中不含聚合物网络的状态，制备过程简单，无需利用反应单体进行聚合反应，减少生产耗时，且不存在聚合物老化现象，降低生产成本，提高器件的使用寿命。以上电响应液晶调光器件在未通电状态时，主体液晶在取向层的诱导下呈特定取向排列，若向两个导电层之间施加交流电，在通电状态下，主体液晶发生再取向排列，同时电解质的存在诱导主体液晶发生电流体动力学不稳定性现象，液晶取向呈现混乱无序排列，从而可散射可见光波段的入射光，进而实现对可见光线的调节；若保持电压不变，降低交流电的频率，散射状态“变弱”，液晶对可见光的散射能力逐渐变弱，直至变为原始状态；由上，可通过改变交流电的频率而非改变电压，实现可见光线的调节。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。

图1是实施例1电响应液晶调光器件在未通电状态下的结构示意图；

图2是图1所示电响应液晶调光器件在通电状态下的结构示意图；

图3是实施例1电响应液晶调光器件通电过程透光率随频率的变化曲线图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，图1是本发明一实施例电响应液晶调光器件的结构示意图。如图1所示，本实施例电响应液晶调光器件包括相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括依次层叠设置的第一透明玻璃基板10、第一ITO导电层11、第一聚酰亚胺垂直取向层12；第二基板包括依次层叠设置的第二透明玻璃基板20、第二ITO导电层21和第二聚酰亚胺垂直取向层22，第一聚酰亚胺垂直取向层12与第二聚酰亚胺垂直取向层22相对设置，第一基板和第二基板之间形成调节区，调节区的高度为20μm，调节区内填充有液晶混合物，液晶混合物包括负性液晶4和两性离子化合物5，两性离子化合物为1-(-羟基苯基)2,4,6-三苯基氢吡啶内盐水合物，液晶混合物中两性离子化合物5的质量分数为0.3％。

以上电响应液晶调光器件在未通电状态下，负性液晶4在第一聚酰亚胺垂直取向层12和第二聚酰亚胺垂直取向层22的诱导下发生垂直于第一透明玻璃基板10和第二透明玻璃基板20的取向排列，可见光6能够从第一透明玻璃基板10和第二透明玻璃基板20中透射出来，从而呈现透光状态。

可采用以上电响应液晶调光器件进行光调节，具体方法包括：参见图2，在电响应液晶调光器件的第一ITO导电层11和第二ITO导电层21之间接入电源组件，电源组件的两极分别与第一ITO导电层11和第二ITO导电层电性连接，电源组件的工作电压为30V，工作频率为1KHz，通过控制电压控制负性液晶4发生再取向，负性液晶4由未通电状态时垂直于基板的取向排列转变为混乱无序的“湍流”；宏观上由光透过状态转变为光散射状态，进而实现光线的调节。当电压保持不变，将电流电的频率到50Hz时，液晶“湍流”趋势减轻，对光的散射变差，宏观上散射状态减弱；继续保持电压不变，将交流电的频率进一步减小到10Hz甚至1Hz，主体液晶再次转变为垂直取向，此时主体液晶失去了对可见光的散射效果，宏观上，由散射状态变为透光状态，可见光再次通过电响应频率调制液晶调光器件，该过程中透光率随频率的变化如图3所示。

实施例2

一种电响应液晶调光器件，包括电源组件和相对设置的第一基板和第二基板，第一基板包括依次层叠设置的第一透明玻璃基板、第一ITO导电层、第一聚酰亚胺平行取向层；第二基板包括依次层叠设置的第二透明玻璃基板、第二ITO导电层和第二聚酰亚胺平行取向层，第一聚酰亚胺平行取向层与第二聚酰亚胺平行取向层相对设置，第一基板和第二基板之间形成调节区，调节区的高度为50μm，调节区内设有用于支撑间隔两个基板的间隔体，并且调节区内填充有液晶混合物，液晶混合物包括正性液晶和阳离子表面活性剂，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，液晶混合物中阳离子表面活性剂的质量分数为1％；电源组件的两极分别与第一ITO导电层和第二ITO导电层电性连接。

以上电响应液晶调光器件在未通电状态下，正性液晶在第一聚酰亚胺平行取向层和第二聚酰亚胺平行取向层的诱导下发生平行于第一透明玻璃基板和第二透明玻璃基板的取向排列。可见光不能从第一透明玻璃基板和第二透明玻璃基板中透射出来。

可采用以上电响应液晶调光器件进行光调节，具体方法包括：通过电源组件向第一ITO导电层和第二ITO导电层施加交流电，电源组件的工作电压为50V，工作频率为5KHz，通过控制电压控制正性液晶发生再取向，正性液晶由未通电状态时平行于基板的取向排列转变为混乱无序的“湍流”；宏观上由不光透过状态转变为光散射状态，进而实现光线的调节。当电压保持不变，将交流电的频率到2KHz时，液晶“湍流”趋势减轻，对光的散射变差，宏观上散射状态减弱；继续保持电压不变，将交流电的频率进一步减小到50Hz甚至1Hz，液晶再次转变为平行取向，此时液晶失去了对可见光的散射效果，宏观上，由散射状态变为原始不透光状态，可见光再次通过电响应频率调制液晶调光器件。

实施例3

一种电响应液晶调光器件，其结构与实施例1中电响应液晶调光器件的结构类似，不同之处在于：本实施例电响应液晶调光器件中还包括电源组件，电源组件的两极分别电性连接第一ITO导电层和第二ITO导电层；并且，电响应液晶调光器件中调光区的高度为10μm；液晶混合物中两性电子化合物的质量分数为0.05wt％。

实施例4

一种电响应液晶调光器件，其结构与实施例2中电响应液晶调光器件的结构类似，不同之处在于：本实施例电响应液晶调光器件中本身不含电源组件，而在使用时再另外配合外部电源组件使用；另外，本实施例电响应液晶调光器件中调光区的高度为30μm，液晶混合物中两性电子化合物的质量分数为0.5wt％。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所述权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S0、取电响应液晶调光器件，所述电响应液晶调光器件包括：相对设置的两块基板，所述基板包括依次层叠设置的透明基板、导电层和取向层，两块所述基板的取向层相对设置，在两块所述基板之间形成调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括主体液晶和电解质；

S1、将电源组件的两极分别电性连接所述电响应液晶调光器件中的两个导电层；

S2、通过所述电源组件向两个所述导电层之间施加交流电，主体液晶发生分子重排，同时电解质的存在诱导主体液晶的取向呈现混乱无序排列，进而呈现光散射状态；

S3、保持电压不变，降低交流电的频率，光散射状态逐渐减弱，直至变为施加交流电之前的原始状态；

其中，步骤S1中，所述主体液晶为负性液晶，且所述取向层为垂直取向层；步骤S2中，所述电源组件的工作电压为30V，工作频率为1KHz；步骤S3中，降低交流电的频率，具体包括先将交流电的频率降至50Hv，而后降至10Hz，再降至1Hz；

或者，步骤S1中，所述主体液晶为正性液晶，且所述取向层为平行取向层；步骤S2中，所述电源组件的工作电压为50V，工作频率为5KHz；步骤S3中，降低交流电的频率，具体包括先将交流电的频率降至2KHv，而后降至50Hz，再降至1Hz。

2.根据权利要求1所述的光调节方法，其特征在于，所述电解质为两性离子化合物或非两性离子化合物。

3.根据权利要求2所述的光调节方法，其特征在于，所述电解质选自甜菜碱型两性表面活性剂或阳离子表面活性剂。

4.根据权利要求1所述的光调节方法，其特征在于，所述液晶混合物包括99.0wt％～99.95wt％的主体液晶和0.05wt％～1wt％的电解质。

5.根据权利要求1所述的光调节方法，其特征在于，所述取向层的材质为聚酰亚胺。

6.根据权利要求1所述的光调节方法，其特征在于，所述调节区的高度为5μm～50μm。

7.根据权利要求1所述的光调节方法，其特征在于，所述调节区内设有用于支撑间隔两块所述基板的间隔体。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光调节方法，其特征在于，还包括电源组件，所述电源组件的两极分别与两块所述基板上的导电层电性连接。