CN116360143A - 一种复合型多态调光器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合型多态调光器件及其制备方法，属于调光器件领域，调光器件包括：双面导电膜，以及叠设在所述双面导电膜一面的PDLC调光层；其中，所述双面导电膜的另一面叠设有PDSC调光层，且双面导电膜与PDLC调光层、PDSC调光层形成多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换，所述双面导电膜包括第二透明基层以及分别叠设在第二透明基层两面的第二透明导电层与第三透明导电层，所述PDLC调光层包括第一聚合物基质以及分散在第一聚合物基质中的液晶微滴，所述液晶微滴与第一聚合物基质的质量比为1:5‑5:1。本发明，能够在雾化隐私的基础上又具备不透明到全透明状态的切换。
Description
技术领域
本发明涉及一种调光器件，具体是一种复合型多态调光器件及其制备方法。
背景技术
调光器件也可称为调光光阀，是一种可以调节光通量的装置，根据原理不同，通常可将调光器件分为三种类型：液晶型（包括聚合物分散液晶PDLC，双稳态液晶Bistable LC，染料液晶Dye LC）、电致变色型（EC）以及悬浮粒子器件(SPD)。上述三类调光器件都是通过在两个透明导电电极之间夹入电活性成分来实现的。在电致变色EC调光器件中，通过材料的氧化还原（得失电子）而产生颜色变化。在液晶型调光器件中，产生光学变化的则是液晶分子，通过在两侧的透明导电极上施加电场来改变液晶分子的旋转状态来实现对光通量的调控；在悬浮粒子器件（SPD）中，产生光学响应的则是悬浮的纳米粒子，通过在两侧透明导电电极上施加电场，改变悬浮纳米粒子的旋转状态，来实现对光通量的调控，其中，又以PDSC调光技术较为常见，PDSC(polymer dispersed shading crystal) 聚合物分散遮光晶体，是利用聚合物的分散特性与纳米粒子的悬浮特性在外部通电的环境中，纳米粒子在分散液中产生有规律的旋转，从而形成透光与不透光的变化，纳米粒子是金属化合物的半导体材料。
在上述几种类型的调光器件中，单一器件都有各自显著的优劣势。液晶型调光器件中尤其以PDLC最为成熟，且可以实现柔性薄膜化生产。PDLC调光器件在电场作用下能够实现雾态/透明态的切换，但是即便处于雾态（不透明状态）时，PDLC仍有相当大的光透过率，这就导致PDLC器件无法胜任既需要隐私又需要良好光线遮蔽的应用场景。EC或SPD器件则具有调光动态范围大、光透过率连续可调等诸多优势，但是这两种技术都是光吸收型器件，即是通过明暗调节来实现对光透过量的调节，因此即便是低至1%透过率时，仍无法做到完全的隐私遮蔽效果。
在诸如高端建筑玻璃幕墙、酒店隐私隔断、车用侧窗隐私玻璃等应用场景下，既需要有良好的隐私遮蔽性同时又需要具有良好的光透过率阻隔效果，而如何在雾化隐私的基础上又具备不透明到全透明状态的切换是目前继续解决的难题。因此，本领域技术人员提供了一种复合型多态调光器件及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合型多态调光器件及其制备方法，能够在雾化隐私的基础上又具备不透明到全透明状态的切换，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种复合型多态调光器件，包括：双面导电膜，以及叠设在所述双面导电膜一面的PDLC调光层；其中，所述双面导电膜的另一面叠设有PDSC调光层，且双面导电膜与PDLC调光层、PDSC调光层形成多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换。
作为本发明进一步的方案：所述双面导电膜包括第二透明基层以及分别叠设在第二透明基层两面的第二透明导电层与第三透明导电层。
作为本发明再进一步的方案：所述PDLC调光层包括第一聚合物基质以及分散在第一聚合物基质中的液晶微滴。
作为本发明再进一步的方案：所述液晶微滴与第一聚合物基质的质量比为1:5-5:1。
作为本发明再进一步的方案：所述第一聚合物基质包括有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述PDSC调光层包括第二聚合物基质及分散在第二聚合物基质中的各向异性纳米粒子。
作为本发明再进一步的方案：所述各向异性纳米粒子的形状包括纳米棒，且纳米棒的直径为3-100nm，和/或长径比在3-100之间。
作为本发明再进一步的方案：所述各向异性纳米粒子的材质包括含碘吡嗪羧酸钙复合物、氧化铜、硫化铜、硒化铜、碲化铜、硫化铜铟、硒化铜铟、碲化铜铟、硫化亚铜、硫化铜锑、硫化铜锌、硫化铜锌锡、硫化铜锡、硒化铜锑、硒化铜锌、硒化铜锡、硒化铜锌锡、碲化铜锑、碲化铜锌、碲化铜锡、碲化铜锌锡、硫化铋、硫化铜铋、硒化铋、硒化铜铋、碲化铋、碲化铜铋、硫化铋锑、硒化铋锑、碲化铋锑、二硫化锡、硫化锆、硫化钛中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述第二聚合物基质包括有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的一种或多种。
作为本发明再进一步的方案：所述PDLC调光层与PDSC调光层的相反面分别设有第一透明导电层与第四透明导电层。
作为本发明再进一步的方案：所述第一透明导电层与第四透明导电层的相反面分别设有第一透明基层与第三透明基层。
本申请还公开了一种复合型多态调光器件的制备方法，包括以下步骤：
制备PDLC调光层，即将液晶微滴均匀混合在第一聚合物基质中形成PDLC调光层；
制备PDSC调光层，即将各向异性纳米粒子分散在第二聚合物基质中形成PDSC调光层；
组装调光器件，即将上述所制备的PDLC调光层与PDSC调光层分别叠设在双面导电膜的两面；
将上述组装好的器件固化后得到所述复合型多态调光器件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本申请将PDLC与悬浮纳米粒子调光器件进行有机组合，有效利用了PDLC液晶调光器件的成熟、稳定以及其特有的雾化隐私效果，同时又将悬浮纳米粒子调光器件的大动态范围、显著的明暗态切换功能集成进来，形成了多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换，大大拓展了调光技术的应用场景，尤其是在汽车隐私玻璃、建筑幕墙隐私玻璃等场景的特定需求。
2、本申请所提供的调光器件既可实现关态为雾化不透明，即雾态+暗态（可见光透过率为1％左右，其做到完全隐私化），又可在施加电压后形成多种状态，即雾态+暗态、纯雾态、纯暗态、全透明态、雾态+不同通过率状态等多种复合状态。
附图说明
图1为一种复合型多态调光器件的结构示意图。
图中：1、第一透明基层；2、第二透明基层；3、第三透明基层；4、第一透明导电层；5、第二透明导电层；6、第三透明导电层；7、第四透明导电层；8、第一聚合物基质；9、液晶微滴；10、PDLC调光层；11、第二聚合物基质；12、各向异性纳米粒子；13、PDSC调光层；14、双面导电膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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做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。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
正如本申请的背景技术中提及的，发明人经研究发现，现有智能调光技术主要为聚合物分散液晶（PDLC）技术，电致变色（EC）技术以及悬浮粒子（SPD）技术，其中，现有调光器件无法做到既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换。
为了解决上述缺陷，本申请公开了一种复合型多态调光器件及其制备方法，将PDLC与悬浮纳米粒子调光器件进行有机组合，有效利用了PDLC液晶调光器件的成熟、稳定以及其特有的雾化隐私效果，同时又将悬浮纳米粒子调光器件的大动态范围、显著的明暗态切换功能集成进来，形成了多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换，大大拓展了调光技术的应用场景，尤其是在汽车隐私玻璃、建筑幕墙隐私玻璃等场景的特定需求。
以下将结合附图对本申请的方案如何解决上述技术问题详细介绍。
请参阅图1，本发明实施例中，一种复合型多态调光器件，包括：双面导电膜14，以及叠设在双面导电膜14一面的PDLC调光层10；其中，双面导电膜14的另一面叠设有PDSC调光层13，且双面导电膜14与PDLC调光层10、PDSC调光层13形成多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换。本申请能够在雾化隐私的基础上又具备不透明到全透明状态的切换。
可选的，双面导电膜14包括第二透明基层2以及分别叠设在第二透明基层2两面的第二透明导电层5与第三透明导电层6。双面导电膜14可以通过控制电路实现两侧调光层的独立控制、联动控制。
可选的，PDLC调光层10包括第一聚合物基质8以及分散在第一聚合物基质8中的液晶微滴9。
可选的，液晶微滴9与第一聚合物基质8的质量比为1:5-5:1。
可选的，第一聚合物基质8包括有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的一种或多种。有机硅树脂具有优良的耐高温性能和突出的介电性；环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好；丙烯酸酯树脂具有优良的耐热性、耐水性、耐溶剂性，耐磨耐划性；聚氨酯树脂有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能,具有更小的压缩变型性；聚酯树脂对水和各种化学物质具有足够的抵抗力。
可选的，PDSC调光层13包括第二聚合物基质11及分散在第二聚合物基质11中的各向异性纳米粒子12。
可选的，各向异性纳米粒子12的形状包括纳米棒，且纳米棒的直径为3-100nm，和/或长径比在3-100之间。纳米棒在施加电场发生旋转时其截面发生变化更大，从而快速实现调光。纳米棒的尺寸不宜过大，过大的话其旋转就会不顺畅，从而使得调光速度降低，故可以选取纳米棒的尺寸直径不超过100nm，和/或长径比在3-100之间。
可选的，各向异性纳米粒子12的材质包括含碘吡嗪羧酸钙复合物、氧化铜、硫化铜、硒化铜、碲化铜、硫化铜铟、硒化铜铟、碲化铜铟、硫化亚铜、硫化铜锑、硫化铜锌、硫化铜锌锡、硫化铜锡、硒化铜锑、硒化铜锌、硒化铜锡、硒化铜锌锡、碲化铜锑、碲化铜锌、碲化铜锡、碲化铜锌锡、硫化铋、硫化铜铋、硒化铋、硒化铜铋、碲化铋、碲化铜铋、硫化铋锑、硒化铋锑、碲化铋锑、二硫化锡、硫化锆、硫化钛中的一种或多种。采用这些材质制作的各向异性纳米粒子12在施加电场后能够迅速反应。
可选的，第二聚合物基质11包括有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的一种或多种。有机硅树脂具有优良的耐高温性能和突出的介电性；环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好；丙烯酸酯树脂具有优良的耐热性、耐水性、耐溶剂性，耐磨耐划性；聚氨酯树脂有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能,具有更小的压缩变型性；聚酯树脂对水和各种化学物质具有足够的抵抗力。
可选的，PDLC调光层10与PDSC调光层13的相反面分别设有第一透明导电层4与第四透明导电层7。第一透明导电层4与第二透明导电层5通电后能够在PDLC调光层10两侧施加电场来改变液晶分子的旋转状态来实现对光通量的调控。第三透明导电层6与第四透明导电层7通电后能够在PDSC调光层13两侧施加电场，改变各向异性纳米粒子12的旋转状态，来实现对光通量的调控。
可选的，第一透明导电层4与第四透明导电层7的相反面分别设有第一透明基层1与第三透明基层3。
可选的，第一透明基层1、第二透明基层2与第三透明基层3包括透明玻璃、透明膜中的至少一种，其中，透明膜包括PET（Polyethylene terephthalate）、PC（Polycarbonate）、PE（polyethylene）、PP（polypropylene）、PI（Polyimide）、CPI（Colorless Polyimide）、COP（Cyclo Olefin Polymer）、TPU（Thermoplastic Urethane）中的至少一种。
可选的，第一透明导电层4、第二透明导电层5、第三透明导电层6与第四透明导电层7包括ITO（Indium Tin Oxide氧化铟锡）、FTO（掺氟氧化锡，Fluorine-doped TinOxide）、FZO（掺氟氧化锌Fluorine-doped Zinc oxide F掺杂ZnO透明导电薄膜）、IZO（Indium Zinc Oxide）、GZO（Gallium Zinc Oxide，掺镓氧化锌）、AZO（Aluminium ZincOxide掺铝氧化锌）、纳米Ag线、导电石墨烯、纳米Cu线中的至少一种。
可选的，PDLC调光层10与PDSC调光层13的厚度均为10-100μm。调光层的厚度太大，则不利于光阀减薄，调光层厚度太小，则调光效果太弱，故可以选取PDLC调光层10与PDSC调光层13的厚度为10-100μm，以兼顾调光性能和减薄性能。
本申请还公开了一种复合型多态调光器件的制备方法，包括以下步骤：
制备PDLC调光层10，即将液晶微滴9均匀混合在第一聚合物基质8中形成PDLC调光层10；
制备PDSC调光层13，即将各向异性纳米粒子12分散在第二聚合物基质11中形成PDSC调光层13；
组装调光器件，即将上述所制备的PDLC调光层10与PDSC调光层13分别叠设在双面导电膜14的两面；
将上述组装好的器件固化后得到复合型多态调光器件。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种复合型多态调光器件及其制备方法进行详细描述。
实施例一
在本实施例中，调光器件的第一透明基层1、第二透明基层2与第三透明基层3为透明PET膜，第一透明导电层4、第二透明导电层5、第三透明导电层6与第四透明导电层7为ITO层；PDLC调光层10中第一聚合物基质8为环氧改性的UV固化丙烯酸酯类树脂；液晶微滴9的PDLC液晶选用E7混合液晶，其中液晶与第一聚合物基质8的比例为1:1；PDSC调光层13中第二聚合物基质11为聚氨酯改性UV光固化聚丙烯酸树脂，各向异性纳米粒子12为直径40nm、长度为500nm的含碘吡嗪二羧酸钙复合纳米棒，其中纳米棒占混合溶剂的质量比为0.5%。
本实施例中的调光器件在未通电时为雾化深蓝色不透明状态，透过率为1%；选择性施加电场后，可以选择让PDLC调光层10中液晶分子先发生偏转，由雾态变为透明态，而PDSC调光层13不发生变化，则整个器件为深蓝色暗态，透过率为1%；继续对PDSC调光层13施加电场后，整个器件逐步由深蓝色暗态变为透明态，最高透过率为50%。
实施例二
在本实施例中，调光器件的第一透明基层1、第二透明基层2与第三透明基层3为透明玻璃，第一透明导电层4、第二透明导电层5、第三透明导电层6与第四透明导电层7为FTO层；PDLC调光层10中第一聚合物基质8为有机硅改性UV固化丙烯酸酯类树脂；液晶微滴9的PDLC液晶选用E7混合液晶，其中液晶与第一聚合物基质8的比例为4:5；PDSC调光层13中第二聚合物基质11为环氧改性热固性聚丙烯酸树脂，各向异性纳米粒子12为直径20nm、长度为300nm的硫化铋纳米棒，其中纳米棒占混合溶剂的质量比为2.5%；
本实施例中的调光器件在未通电时为雾化黑色不透明态，透过率为0.5%；选择性施加电场后，可以选择让PDSC调光层13中各向异性纳米粒子12先发生偏转，由暗态变为透明态，而PDLC调光层10不发生变化，则整个器件为乳白色雾化不透明，透过率为25%；继续对PDLC调光层10施加电场后，整个器件逐步由乳白色雾化不透明变为透明态，最高透过率为60%。
本发明将PDLC与悬浮纳米粒子调光器件进行有机组合，有效利用了PDLC液晶调光器件的成熟、稳定以及其特有的雾化隐私效果，同时又将悬浮纳米粒子调光器件的大动态范围、显著的明暗态切换功能集成进来，形成了多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换，大大拓展了调光技术的应用场景，尤其是在汽车隐私玻璃、建筑幕墙隐私玻璃等场景的特定需求。所提供的调光器件既可实现关态为雾化不透明，即雾态+暗态（可见光透过率为1％左右，其做到完全隐私化），又可在施加电压后形成多种状态，即雾态+暗态、纯雾态、纯暗态、全透明态、雾态+不同通过率状态等多种复合状态。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种复合型多态调光器件，其特征在于，包括：
双面导电膜，以及叠设在所述双面导电膜一面的PDLC调光层；
其中，所述双面导电膜的另一面叠设有PDSC调光层，且双面导电膜与PDLC调光层、PDSC调光层形成多种调光状态的复合型调光器件，既有雾化隐私又有不透明到全透明状态的切换。
2.根据权利要求1所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述双面导电膜包括第二透明基层以及分别叠设在第二透明基层两面的第二透明导电层与第三透明导电层。
3.根据权利要求1或2所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述PDLC调光层包括第一聚合物基质以及分散在第一聚合物基质中的液晶微滴。
4.根据权利要求3所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述液晶微滴与第一聚合物基质的质量比为1:5-5:1。
5.根据权利要求3所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述第一聚合物基质包括有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述PDSC调光层包括第二聚合物基质及分散在第二聚合物基质中的各向异性纳米粒子。
7.根据权利要求6所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述各向异性纳米粒子的形状包括纳米棒，且纳米棒的直径为3-100nm，和/或长径比在3-100之间。
8.根据权利要求6所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述各向异性纳米粒子的材质包括含碘吡嗪羧酸钙复合物、氧化铜、硫化铜、硒化铜、碲化铜、硫化铜铟、硒化铜铟、碲化铜铟、硫化亚铜、硫化铜锑、硫化铜锌、硫化铜锌锡、硫化铜锡、硒化铜锑、硒化铜锌、硒化铜锡、硒化铜锌锡、碲化铜锑、碲化铜锌、碲化铜锡、碲化铜锌锡、硫化铋、硫化铜铋、硒化铋、硒化铜铋、碲化铋、碲化铜铋、硫化铋锑、硒化铋锑、碲化铋锑、二硫化锡、硫化锆、硫化钛中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述第二聚合物基质包括有机硅树脂、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述PDLC调光层与PDSC调光层的相反面分别设有第一透明导电层与第四透明导电层。
11.根据权利要求10所述的一种复合型多态调光器件，其特征在于，所述第一透明导电层与第四透明导电层的相反面分别设有第一透明基层与第三透明基层。
12.一种复合型多态调光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备PDLC调光层，即将液晶微滴均匀混合在第一聚合物基质中形成PDLC调光层；
制备PDSC调光层，即将各向异性纳米粒子分散在第二聚合物基质中形成PDSC调光层；
组装调光器件，即将上述所制备的PDLC调光层与PDSC调光层分别叠设在双面导电膜的两面；
将上述组装好的器件固化后得到所述复合型多态调光器件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230630 |