CN112130359A - 一种透明太阳能调光变色膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种透明太阳能调光变色膜，包括液晶膜、驱动电路以及彩色驱动电路；所述驱动电路与所述液晶膜连接，用于驱动所述液晶膜内液晶层中的液晶分子偏转；所述彩色驱动电路与所述液晶膜连接。本发明透明太阳能调光变色膜，液晶夹在透明电极，透明太阳能格网可直接一体成型于液晶膜上，不额外占用安装空间，因此于外观上更为美观，透明太阳能薄膜的面积可按需求设定大小，从而控制其输出的驱动电压的大小范围，减少整体的体积的同时，让整体设备的重量以及便携性都有所提升，液晶膜的一般反应时间在小于0.1，快速响应，0.1秒内明暗色无极快速切换，高清透度；功耗低，微安级电流。

Description

一种透明太阳能调光变色膜

技术领域

本发明涉及调光膜技术领域，特别涉及一种透明太阳能调光变色膜。

背景技术

作为全球液晶膜在无外加电压的情形下，膜间不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率n0不与聚合物的折射率np匹配。入射光线被强烈散射，薄膜呈不透明或半透明状，施加了外电压，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场方向一致。微粒之寻常光折射率与聚合物的折射率基本匹配，无明显介面，构成了一基本均匀的介质，所以入射光不会发生散射，薄膜呈透明状。因此，在外加电场的驱动下，具备光开关特性。

影响光开关的电光效应的因素诸多，如膜的薄厚、液晶与聚合物的混合比、相分离的时间、温度与驱动电压的频率等，电致变色材料是一种很有应用前途的功能材料，它在大型显示、光开关、无炫光镜、电致变色储存器件与建筑窗调光膜、灵巧窗上都有广阔的应用前景，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。

液晶是将低分子液晶与预聚物相混合，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电光响应特性的材料，目前已在光学调制器、热敏及压敏器件、电控调光膜、光阀、投影显示、电子书等方面获得广泛应用。

其中，电致变色(EC)器件是材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。其缺点及局限性表现在透明度的改变—遮光，但并不真正挡视线，同时由于低分子液晶本身没有颜色的；而液晶基本结构是液晶微滴均匀分散在聚合物基体中的复合材料，而这种材料在电场的开关作用下可以显示出透明与散射两种状态；其缺点及局限性是透明与散射两种状态。

而对液晶需要外部的供电设备，对于使用太阳能，其光伏发电设备使用需复杂昂贵的管线铺设和高低电压转换设备，现有技术中的太阳能板组件在运输过程中容易损坏，并且结构大，在现有的变色眼镜上需要加装太阳能板，导致整体结构复杂，并且美观程度较差，不能和变色膜融合一起，亟待改进，因此，研发一种能够透明太阳能调光变色膜是非常有必要。

技术问题

本发明的主要目的是提出一种透明太阳能调光变色膜，旨在解决目前电致变色的液晶膜供电的太阳能结构复杂，无法与调光膜融合在一起的问题。

技术解决方案

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种透明太阳能调光变色膜，包括液晶膜、太阳能格网以及驱动电路，所述太阳能格网与所述驱动电路相接，所述太阳能格网用于为所述驱动电路供电，所述驱动电路与所述液晶膜相接，所述驱动电路用于向所述液晶膜输出驱动电压。

优选地，所述驱动电路与所述液晶膜连接用于驱动所述液晶膜内液晶层中的液晶分子偏转。

优选地，所述液晶膜包括第一偏光层、第一导电片、液晶层、第二导电片和第二偏光层，所述液晶层的上下两面分别与所述第一导电片和所述第二导电片相接，且所述第一导电片和所述第二导电片与所述驱动电路连接构成回路，所述第一导电片的另一面上连接所述第一偏光层，所述第二导电片的另一面上连接所述第二偏光层。

优选地，所述太阳能格网镀在液晶膜的表面上，太阳能格网的导线接头与驱动电路的接头相接。

优选地，所述还包括设置液晶层通过夹胶膜片安装在所述第一导电片和所述第二导电片之间，液晶层为TN、GH或者EC的其中一种制成的电致变色液晶，第一导电片和第二导电片为ITOPC膜，第一偏光层和第二偏光层采用硬质玻璃或者柔性的PET、Cop、COC。

优选地，所述还包括驱动电路电连接的控制器和与所述控制器电连接的太阳能格网，所述控制器用于根据所述光线感应器的感应信号，调节所述驱动电路输出的驱动电压大小。

优选地，所述控制器还根据太阳能格网的反馈的光信号输出AC电压控制IC电路控制驱动电路的输出电压，从而调节液晶膜的工作电压调光。

优选地，所述还包括太阳能格网为透明状，太阳能格网为硅晶片太阳能电池，且在硅晶片上加工若干细小网格。

优选地，所述还包括设置的网格直径为100微米，且网格之间的间距小于人眼的最小角度分辨率，形成透明状。

有益效果

本透明太阳能调光变色膜具有太阳能格网为透明状，GH、TN、PDLC、SPD和EC等调光膜夹在透明电极，当加上甩压时，染料分子随液配，分子的定向排列形成有序的排列，即可以让膜片实现所有自然色的随机调节，大幅度改善了整体电路的反应时间，一般反应时间在小于0.1，快速响应，0.1秒内明暗色无极快速切换，无雾度，雾度接近0，高清透度；功耗低，微安级电流，电压也是10V至1.5V，光源从彩色液晶膜的前后两个方向透过，太阳能格网即由光伏材料镀在透明的ITO基板上形成的薄膜形态的太阳能电池，该透明太阳能格网可直接覆在液晶膜朝内或朝外一侧上，为使液晶膜朝外一侧显得美观，该透明太阳能格网，通过太阳能格网2提供电源去驱动调光膜，透明太阳能格网可直接一体成型于液晶膜上，不额外占用安装空间，因此于外观上更为美观，透明太阳能薄膜的面积可按需求设定大小，从而控制其输出的驱动电压的大小范围，在驱动电路施加不同电流电场作用下，液晶膜内的液晶分子会做规则旋转度排列，从而造成不同的透光度，从而避免不透明的太阳能板安装在外部，减少整体的体积的同时，让整体设备的重量以及便携性都有所提升，太阳能是透明的眼镜设计就很好看，也不占用空间，体验感会非常好，太阳能的光伏发电层做成非常非常细，均匀分布镀在偏光片或者PC膜上表面。

附图说明

图1为本发明一实施例中透明太阳能调光变色膜的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中透明太阳能调光变色膜的太阳能格网的结构示意图；

图3为图2中透明太阳能调光变色膜的驱动电路的电路图。

本发明的实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明提出一种透明太阳能调光变色膜，如图1所示，包括液晶膜1、太阳能格网2以及驱动电路3，太阳能格网2与驱动电路3相接，太阳能格网2用于为驱动电路3供电，驱动电路3与液晶膜1相接，驱动电路3用于向液晶膜1输出驱动电压，液晶膜1通过的反馈的光信号输出调节变色膜的亮度，液晶膜1用的是柔性PET或者PC基材，可以异形切割，曲面贴合美观，重量轻，柔性PET或者PC基材材料内部或表面不会因光散射造成的云雾状或浑浊的外观，柔性PET或者PC基材材料其本身的雾度接近0，高清透度，透过膜片看外界东西颜色不会失真，真实色彩。

在本发明一较佳实施例中，透明太阳能调光变色膜驱动电路3与液晶膜1连接用于驱动液晶膜1内液晶层13中的液晶分子偏转，通过对第一导电片12和第二导电片14施加驱动电压，形成电场，液晶分子各向异性及其分子排列易受外加电场、磁场的控制，实现光被电信号调制，在驱动电路3施加不同电流电场作用下，液晶膜1内的液晶分子会做规则旋转90度排列，从而造成不同的透光度，在驱动电路3施加第一导电片12和第二导电片14通电时，液晶膜1导通，液晶分子的排列变有序，让光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，而液晶分子为棒状分子，其本身的长轴大致平行，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态，由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度，在当液晶上加一个电压时，液晶分子便会转动，改变光透过率，从而实现多灰阶显示。

在本发明一较佳实施例中，液晶膜1包括第一偏光层11、第一导电片12、液晶层13、第二导电片14和第二偏光层15，液晶层13的上下两面分别与第一导电片12和第二导电片14相接，且第一导电片12和第二导电片14与驱动电路3连接构成回路，第一导电片12的另一面上连接第一偏光层11，第二导电片14的另一面上连接第二偏光层15，第一偏光层11和第二偏光层15根据光线的偏振原理进行制造，避免光线直接穿过，可以有效地排除和透光轴相平行的角度投入视线，让所看到的视野清晰自然，在光线被调整成与同向光进入视野，视野看起来柔和而不刺眼，本实施例中，液晶层13通过的夹胶膜片安装在第一导电片12和第二导电片14之间，第一导电层12和第二导电层14采用ITO、PC或纳米银材料制成，并且具有经摩擦产生的微沟槽，用以诱导液晶分子取向，液晶层13可采用GH、TN、PDLC、SPD和EC等调光膜，本实施例中，以液晶层13采用TN液晶材料为例进行说明，TN液晶是一种扭曲型液晶，其扭曲角度为90°～110°不等，典型的扭曲角度为90°，当未施加外部电场给液晶层13时，液晶层13中的TN液晶(扭曲向列相液晶)呈90°扭曲状态，因此可通过该第二偏光层15，液晶镜片整体则呈透态，当给该TN液晶层13施加太阳能的外电场时，TN液晶的长轴方向将平行于电场方向排列，液晶将不再具备螺旋性，透过第一偏光层11的偏振光的偏振方向将不会被旋转，因此无法通过吸收轴与第一偏光层11垂直的第二偏光层15，整体则呈暗态，本实施例采用TN液晶膜，TN液晶膜具有极快速响应的特性，通常响应时间小于100ms，大大优于传统的光致变色调光眼镜动辄2min以上的响应时间，此外TN液晶膜还具有良好的遮光性，其透光率最低可达到0.1％。

太阳能格网2镀在液晶膜1的表面上，太阳能格网2的导线接头与驱动电路3的接头相接，太阳能格网2是做在表面是可以输出正负两个极的，DC两电极出来给IC，IC电路出来两电极给上下第一导电片12和第二导电片14相连供电，太阳能格网2上的正负两极分别第一导电片12和第二导电片14连接，通过太阳能格网2所吸收的太阳能转化为DC电压，利IC转化交流电压为液晶层13供电。

还包括设置在液晶层13通过的夹胶膜片安装在第一导电片12和第二导电片14之间，液晶层13为TN、GH或者EC的其中一种制成的电致变色液晶，第一导电片12和第二导电片14采用硬质玻璃或者柔性的PET、Cop、COC,液晶层13为GH、TN、PDLC、SPD和EC的液晶夹在透明电极内，在没有通电的情况呈透明，还有TN、PDLC、EC和SPD都可以镀上这层透明的太阳能格网2提供电源去驱动液晶层13。

在本发明一较佳实施例中，如图3所示，还包括驱动电路3电连接的控制器31和与控制器31电连接的太阳能格网2，控制器31用于根据太阳能格网2感应信号，调节驱动电路3输出的驱动电压大小，透明太阳能本身就是光线感应器也是提供电的电池，一个透明太阳能有两个功能，另外，控制器31就是DC-AC以及芯片和其智能控制电路，DC-AC直流转交流IC也可以镀和设计在膜片边框上，DC-AC以及IC结构简单可以做很小面积的镀层，然后电路直接连各种调光膜就可以实现自动感光变色了，也可以手动感光变色，比如加按键或者电容触感功能，驱动电路3施加于第一导电片12和第二导电片14两端的电压降低，调光膜透明度下降，反之则调光膜透明度上升，或者驱动电路3降低光敏电阻的阻值，施加于调光膜两端的电压降低，调光膜透明度下降，反之则调光膜透明度上升。

在本发明一较佳实施例中，控制器31还根据光线感应器的32反馈的光信号输出AC电压控制IC电路控制驱动电路3的输出电压，从而调节液晶膜1的工作电压调光，微控制器3根据光线感应器的32反馈的光信号输出控制调光膜的透明度，从而调节调光膜的工作电压以达到调光的目的。

在本发明一较佳实施例中，如图2所示，还包括太阳能格网2为透明状，太阳能格网2为硅晶片太阳能电池，且在硅晶片上加工若干格网，还包括设置的格网直径为100微米，且格网之间的间距小于人眼的最小角度分辨率，形成透明状，太阳能格网2为透明状，太阳能电池板上钻出一堆小小的孔，太阳能格网2即由光伏材料镀在透明的ITO基板上形成的薄膜形态的太阳能电池，该透明太阳能格网2可直接覆在液晶膜1朝内或朝外一侧上，为使液晶膜1朝外一侧显得美观，该透明太阳能格网2优选设置于液晶膜1相对用户朝内一侧，透明太阳能格网2可直接一体成型于液晶膜1上，不额外占用安装空间，因此于外观上更为美观，透明太阳能薄膜的面积可按需求设定大小，从而控制其输出的驱动电压的大小范围。

这些格网直径约100微米，且空间的间距小于人眼的最小角度分辨率，即人用肉眼并不能直接看到这些格网，经过特定的排列组合，光可以穿过这些格网。经测试，这一半透明的硅晶片太阳能电池，可以穿透约25％的光，电能转换效率达13％，而是使用透明的太阳能格网2，光被狭窄的太阳能格网2吸收，可以收集大面积的几乎透明的玻璃，可以调整发光材料以在某些波长吸收，并在较长的波长处重新发射，在更长的波长处，硅的吸收是最佳的，捕获的能量被传输到面板的轮廓，在此借助光伏太阳能电池的汇流条将其转换为电能，通过透明的太阳能格网2光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通驱动电路3时，在该电压的作用下，将会有电流流过驱动电路3产生一定的输出功率，这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程，驱动电路3根据光—电直接转换方式径向光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。

实施例二：

在本发明的另一较佳实施例中，包括调光屏、太阳能格网2以及驱动电路3，太阳能格网2与驱动电路3相接，太阳能格网2用于为驱动电路3供电，驱动电路3与调光屏相接，太阳能格网2上加工直径约100微米的格网，且空间的间距小于人眼的最小角度分辨率，即人用肉眼并不能直接看到这些格网，经过特定的排列组合，光可以穿过这些格网，经测试，这一半透明的硅晶片太阳能电池，可以穿透约25％的光，电能转换效率达13％，而是使用透明的太阳能格网2，光被狭窄的太阳能格网2吸收，利用透明的太阳能格网2直接为调光屏供电，而不需要外接太阳能板，同时由于其本身透明的性质，覆盖在调光屏，在调光屏本身的透明度改变时，太阳能格网2跟随其透明度发生直接的改变，从而取消不透明的太阳能板，减少整体的体积的同时，让整体设备的重量以及便携性都有所提升。

实施例三：

在本发明的另一较佳实施例中，包括调光屏、太阳能格网2以及驱动电路3，太阳能格网2与驱动电路3相接，太阳能格网2用于为驱动电路3供电，驱动电路3与调光屏相接，太阳能格网2上加工直径约100微米的格网，且空间的间距小于人眼的最小角度分辨率，即人用肉眼并不能直接看到这些格网，经过特定的排列组合，光可以穿过这些格网，经测试，这一半透明的硅晶片太阳能电池，可以穿透约25％的光，电能转换效率达13％，而是使用透明的太阳能格网2，光被狭窄的太阳能格网2吸收，利用透明的太阳能格网2直接为调光屏供电，在太阳能格网2直接吸收太阳能后为驱动电路3供电，驱动电路3发送AC电压至在调光屏幕上，调节亮度并不靠改变功率，而是靠屏幕的亮、灭交替，AC电压调光屏幕点亮时并不是持续发光的，通过改变屏幕的亮、灭交替频率改变屏幕的亮度，在屏幕亮、灭的过程中，灭屏状态持续时间越长，屏幕给肉眼的观感就是亮度越低，点亮的时间越长，灭屏时间就相应减少，屏幕就会变亮，太阳能格网2跟随其透明度发生直接的改变，从而取消不透明的太阳能板，减少整体的体积的同时，让整体设备的重量以及便携性都有所提升。

以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (9)

1.一种透明太阳能调光变色膜，其特征在于，包括液晶膜、太阳能格网以及驱动电路，所述太阳能格网与所述驱动电路相接，所述太阳能格网用于为所述驱动电路供电，所述驱动电路与所述液晶膜相接，所述驱动电路用于向所述液晶膜输出驱动电压。

2.根据权利要求1所述的一种透明太阳能调光变色膜，其特征在于，所述驱动电路与所述液晶膜连接，用于驱动所述液晶膜内液晶层中的液晶分子偏转。

3.根据权利要求1所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，所述液晶膜包括第一偏光层、第一导电片、液晶层、第二导电片和第二偏光层，所述液晶层的上下两面分别与所述第一导电片和所述第二导电片相接，且所述第一导电片和所述第二导电片与所述驱动电路连接构成回路，所述第一导电片的另一面上连接所述第一偏光层，所述第二导电片的另一面上连接所述第二偏光层。

4.根据权利要求1所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，所述太阳能格网镀在液晶膜的表面上，太阳能格网带有光线感应器，光线感应器的导线接头与驱动电路的接头相接。

5.根据权利要求2所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，还包括设置的液晶层通过夹胶膜片安装在所述第一导电片和所述第二导电片之间，液晶层为TN、GH或者EC的其中一种制成的电致变色液晶，第一导电片和第二导电片为ITO PC膜，第一偏光层和第二偏光层采用硬质玻璃或者柔性的PET、PC、Cop、COC。

6.根据权利要求1所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，还包括驱动电路电连接的控制器和与所述控制器电连接的太阳能格网，所述控制器用于根据所述光线感应器的感应信号，调节所述驱动电路输出的驱动电压大小。

7.根据权利要求6所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，控制器还根据太阳能格网的反馈的光信号输出AC电压控制IC电路控制驱动电路的输出电压，从而调节液晶膜的工作电压调光。

8.根据权利要求1所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，还包括太阳能格网为透明状，太阳能格网为硅晶片太阳能电池，且在硅晶片上加工细小的网格。

9.根据权利要求8所述的透明太阳能调光变色膜，其特征在于，还包括设置的网格宽度为100微米，且网格的间距小于人眼的最小角度分辨率，形成透明状。

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