CN201381564Y

CN201381564Y - 可调光的玻璃幕墙

Info

Publication number: CN201381564Y
Application number: CN200820234174U
Authority: CN
Inventors: 孙刚
Original assignee: 孙刚
Current assignee: Halation Photonics Co., Ltd.
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2018-12-30

Abstract

本实用新型公开了一种可调光的玻璃幕墙，它包括骨架和玻璃体，该玻璃体包括两个玻璃层和至少一个近晶态液晶屏，该至少一个近晶态液晶屏通过粘合剂粘接在该两个玻璃层之间，其中：该近晶态液晶屏包括第一基体层和第二基体层，在该第一基体层与第二基体层的中间设有一混合层，在第一基体层朝向混合层的一侧设有第一导电电极层，在第二基体层朝向混合层的一侧设有第二导电电极层，该第一导电电极层和第二导电电极层分别通过导电电极与外部的控制装置相连。本实用新型具有很好的可调光特性、能耗低，没有电磁辐射，健康环保。

Description

可调光的玻璃幕墙

技术领域

本实用新型涉及一种玻璃幕墙，尤指一种可调光的玻璃幕墙。

背景技术

目前，玻璃幕墙是当代的一种新型墙体。玻璃幕墙主要包括骨架、玻璃。骨架一般由铝合金或其他金属材料制作的纵向立柱和横档组成，玻璃支撑固定在骨架上，骨架通过连接安装配件而与墙体结构相连接，从而使玻璃与墙体结构形成一个整体。

根据不同的需求，现今的玻璃幕墙种类越来越多。例如，有些幕墙外层玻璃的里侧涂有金属镀膜，从外观上看整片外墙犹如一面镜子，在光线的反射下，室内不受强光照射，视觉柔和。又例如，现代化高层建筑的玻璃幕墙是由镜面玻璃与普通玻璃组合而成的中空夹层结构，其间的中空夹层内充入干燥空气或惰性气体。中空夹层可有一个或两个，具有一个中空夹层的玻璃幕墙由两层玻璃加密封框架而形成一个中空夹层空间。具有两个中空夹层的玻璃幕墙则是由三层玻璃构成两个中空夹层空间。具有中空夹层的玻璃幕墙具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点，使用具有中空夹层的玻璃幕墙的房间可以做到冬暖夏凉，可极大改善生活环境。再例如，在人流比较大或采光顶这类对安全性能要求高的场合，往往选用夹胶玻璃幕墙，即在两层玻璃之间夹入聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片，使碎片会与PVB胶片粘在一起，避免玻璃掉落而造成人员伤害或财产损失。

综上可见看到，虽然现今的玻璃幕墙种类繁多，但是，不管是何种种类的玻璃幕墙，它们的光线透射状态都是固定不变的，所有玻璃幕墙的采光效果只是因采光面积和采光孔的位置而对光线表现出不同程度的透光状态。然而，采光面积和采光孔的位置在安装之前就已被确定好了，安装之后是不能改变的。因此，对现今玻璃幕墙进行改进，设计出一种可以自由改变光线控制状态的玻璃幕墙是必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调光的玻璃幕墙，该可调光的玻璃幕墙通过电控装置驱动而呈现不同光线透射状态，克服了现有玻璃幕墙光线透射状态固定不变的缺点。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种可调光的玻璃幕墙，它包括骨架和玻璃体，其特征在于：该玻璃体包括两个玻璃层和至少一个近晶态液晶屏，该至少一个近晶态液晶屏通过粘合剂粘接在该两个玻璃层之间，其中：该近晶态液晶屏包括第一基体层和第二基体层，在该第一基体层与第二基体层的中间设有一混合层，在第一基体层朝向混合层的一侧设有第一导电电极层，在第二基体层朝向混合层的一侧设有第二导电电极层，该第一导电电极层和第二导电电极层分别通过导电电极与外部的控制装置相连。

所述粘合剂为EVA胶或PVB胶。所述近晶态液晶为A类近晶态液晶有机化合物，所述添加物为带导电特性的化合物。特别地，所述A类近晶态液晶有机化合物为带硅基的化合物、四氰基四辛基联苯或四乙酸癸酯四氰基联苯中的任一种，所述带导电特性的化合物为十六烷基三乙基溴化铵。

本实用新型的优点为：

1、由于本实用新型中使用了近晶态液晶屏，该近晶态液晶屏经由控制装置的控制而改变其自身光线透射状态，例如在不透光状态与透光状态之间、在不透光状态与半透光状态之间等各种状态间的转换，因此，本实用新型具有很好的可调光特性。并且，在半透光状态和不透光状态时，照射在本实用新型玻璃幕墙上的光线会发生强烈地漫反射，因此，本实用新型可有效地减小光污染，且不会增加室内的热效应，非常节约能源。

2、由于本实用新型中使用了近晶态液晶屏，近晶态液晶屏采用近晶态液晶制成，其内掺杂的添加物具有导电特性，撤去电信号后，液晶屏仍能保持加载电压时产生的光线透射状态，具有很好的“多稳态”特性，且由于这种“多稳态”特性，所需的工作电流小，只有在改变液晶分子排列形态的瞬间才需要加电，因此，本实用新型的能耗很低，十分节约能源。而且，由于液晶屏的“多稳态”特性以及近晶态液晶材料无毒无害，因此，本实用新型几乎没有电磁辐射，健康环保。

3、由于本实用新型中使用的近晶态液晶屏中可混合有二色性染料，因此，本实用新型可呈现出各种颜色的不透光状态，具有很强的美观性。

4、由于本实用新型中使用了EVA或PVB材料，因此，本实用新型玻璃幕墙除了具有电控调光的功能外，安全性能得以大大提高，可以避免外墙玻璃意外破裂时发生碎片伤人现象。

5、本实用新型中的各个液晶屏的光线透射状态可以通过控制装置分别独立控制，也可以通过相连的导电电极而被同时控制。

附图说明

图1是本实用新型可调光的玻璃幕墙的整体结构示意图；

图2是本实用新型可调光的玻璃幕墙的结构组成示意图；

图3是本实用新型可调光的玻璃幕墙的制作示意图；

图4是本实用新型中的近晶态液晶屏的结构示意图；

图5是低频电压作用于第一、第二导电电极层时的近晶态液晶排列形态示意图；

图6是高频电压作用于第一、第二导电电极层时的近晶态液晶排列形态示意图；

图7是低频电压作用下的近晶态液晶与二色性染料排列形态示意图；

图8是高频电压作用下的近晶态液晶与二色性染料排列形态示意图；

图9是本实用新型处于不透光状态的示意图；

图10是本实用新型处于部分透光状态的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1和图2所示，本实用新型可调光的玻璃幕墙包括骨架(图中未示出)和玻璃体，该玻璃体包括两个玻璃层100和至少一个近晶态液晶屏200。该至少一个近晶态液晶屏200通过粘合剂400粘接在该两个玻璃层100之间。如图4，该近晶态液晶屏200包括第一基体层211和第二基体层212，该第一基体层211和第二基体层212的材料为玻璃。在该第一基体层211与第二基体层212的中间设有一混合层213，该混合层213由近晶态液晶和添加物混合而成，即由图5中所示的近晶态液晶分子2131与添加物分子2132混合而成。该近晶态液晶为A类近晶态液晶有机化合物，如带硅基的化合物、四氰基四辛基联苯或四乙酸癸酯四氰基联苯等。该添加物为带导电特性的化合物，如十六烷基三乙基溴化铵等含有导电离子的化合物。在第一基体层211朝向混合层213的一侧设有第一导电电极层214，在第二基体层212朝向混合层213的一侧设有第二导电电极层215。该两个导电电极层214和215与中间的混合层213形成了一个面积很大的电容结构。第一导电电极层214和第二导电电极层215是透明的，其可以是IT0(氧化铟锡)等，且可根据需要使用辅助的金属电极，如铝、铜、银等。该第一导电电极层214和第二导电电极层215分别通过导电电极300与外部的控制装置500相连。

在本实用新型中，近晶态液晶屏200的组成结构和工作原理已在申请号为200610075639.1的专利申请文件和专利号为200720190955.3的专利文件中公开，属于公知技术。实际应用时，粘合剂400可选为EVA胶或PVB胶。EVA胶的柔韧性好，粘结力强，安全性高。PVB胶具有很好的隔音性，能防紫外线，安全性高。

在制作本实用新型时，首先将一层粘合剂400平铺在一个玻璃层100的一面上，然后，在粘合剂400上平放一个或多个近晶态液晶屏200，在近晶态液晶屏200旁留有的空隙内布好导电电极300，近晶态液晶屏200的第一导电电极层214和第二导电电极层215分别与各自的导电电极300连接，并且所有的导电电极300引出玻璃体外而与控制装置500的控制端连接。然后，在近晶态液晶屏200上再依次铺设上一层粘合剂400以及一个玻璃层100，层叠后的结构如图3所示(图3示出了布设两个液晶屏200的情形)。层叠好后，加热玻璃体，使粘合剂400熔化，与此同时，对玻璃体进行真空下的加热加压，以使粘合剂400在两个玻璃层100之间以及近晶态液晶屏200旁的空隙内填充满。这样，在冷却后，近晶态液晶屏200便会和两个玻璃层100牢牢地粘合在一起，而构成一片具有调光功能的玻璃体，如图2。最后，将玻璃体与骨架连接并通过连接配件将固定在骨架上的玻璃体安装在墙体上，便得到了本实用新型可调光的玻璃幕墙。

在制作过程中，玻璃层100的尺寸没有限制，液晶屏200的尺寸也没有限制，其只要不大于玻璃层100的尺寸即可。如果要构造很大面积的玻璃幕墙，则只要将多个玻璃体进行拼接即可。

下面说明本实用新型的工作原理：

如图5所示，对于一个液晶屏200来说，当通过控制装置500对导电电极层间的电压大小和频率进行控制，使两个导电电极层214和215间施加±100v、50Hz左右的双向脉冲，那么，当电压作用时间不到1秒钟时，混合层213中的近晶态液晶分子2131便发生扭转，形成图5所示的乱序排列形态。因为近晶态液晶分子2131的各向相异性(即由于入射光线通过各液晶的长光轴不同，各液晶的光折射角度不同，因而各液晶的折射率不同)，使得入射各近晶态液晶分子2131的光线的折射存在着很大的差异，即在该微薄厚度的混合层213内，光折射率产生着剧烈的变化，因而光线发生了强烈的散射，从宏观上看，该散光效应呈现一种如磨砂毛玻璃般的雾状状态。例如，图9示出了所有六个液晶屏200处于雾状状态的情形，此时的玻璃幕墙呈现出一种不透光状态(图中的阴影表示不透光)。这种不透光状态可阻隔玻璃两边的视线或使进入的光线变暗，这样，在不安装窗帘或百叶窗等辅助设施的情况下，玻璃幕墙便可成为一面不透光的墙，可阻挡进入室内的光线。

如图6所示，对于一个液晶屏200来说，当通过控制装置500对导电电极层间的电压大小和频率进行控制，使两个导电电极层214和215间施加±100v、1000Hz左右的双向脉冲，那么，当电压作用时间不到1秒钟时，混合层213中的近晶态液晶分子2131便变为规则排列形态，此时，近晶态液晶分子2131的长光轴垂直于导电电极层平面，入射各近晶态液晶分子2131的光线的折射不产生剧烈变化，光线可以自由透过混合层213，因此，从宏观上看，呈现出一种全透明状态。例如，图1示出了所有六个液晶屏200处于全透明状态的情形，此时的玻璃幕墙呈现出一种透光状态。在处于透光状态时，光线几乎可以完全透过玻璃体，反射或被吸收的光线比例取决于玻璃的材质，此时玻璃幕墙就相当于一扇透明的玻璃窗，可获得最大限度的采光。

各个液晶屏200的光线透射状态可以分别通过控制装置500独立控制。另外，通过将各个液晶屏200的相应的导电电极300相连，所有液晶屏200的光线透射状态也可实现同时控制的效果。如图10，六个液晶屏200分别由控制装置500单独控制，各个液晶屏200呈现出各自的光线透射状态。

在实际使用时，使用者通过控制装置500对玻璃幕墙中的液晶屏200进行控制，从而使每个液晶屏200呈现出用户所需的光线透射状态，以满足用户的室内透光需求。

在实际实施时，可通过控制装置500改变施加在液晶屏200的两个导电电极层214和215上的电压大小和频率，而使近晶态液晶分子2131的排列形态发生部分扭曲，产生不同程度的散光效应，在宏观上表现为雾状与全透明两个状态间的不同灰度阶的多种渐进状态，如半透明状态等，从而使玻璃幕墙的某一个、某些或全部液晶屏200表现为半透光状态，允许一部分光线照射进室内的同时，其余部分光线被散射回去。

在玻璃幕墙处于半透光状态和不透光状态时，照射在该幕墙玻璃上的光线会发生强烈地漫反射，这样，可有效地减小光污染，并且不会增加室内的热效应，节约能源。

实际设计时，对于每一近晶态液晶屏200而言，其第一导电电极层214可由M个平行排列的条状电极组成，且第二导电电极层215可由N个平行排列的条状电极组成，该第一导电电极层214的M个条状电极与该第二导电电极层215的N个条状电极相垂直，该第一导电电极层214与该第二导电电极层215形成一M×N的像素点阵列，这样，每一像素点的光线透射状态均可通过控制装置500来控制，从而使玻璃幕墙的显示状态更加形式多样。

如图7至图8所示，在液晶屏200的混合层213内还可混合有一定量的二色性染料，如淡黄色的偶氮基二色性染料。通过混合二色性染料，可使混合层213在全透明与有色光之间转换。二色性染料选用呈长分子状的二色性染料，该二色性染料与近晶态液晶的光轴结构类似。在沿长光轴的平行方向，该二色性染料分子2133对光的吸收非常弱，而沿长光轴的垂直方向，该二色性染料分子2133会极大程度地吸收一定波段的光线。

如图7所示，对于一个液晶屏200来说，在两个导电电极层214和215上施加±100v、50Hz的双向脉冲时，当作用时间不到1秒钟时，混合层213中的近晶态液晶分子2131变为扭转的乱序排列形态，而由于二色性染料分子2133与近晶态液晶分子2131间距很小，故当近晶态液晶分子2131扭转时，二色性染料分子2133也随之变得杂乱无章，甚至大量染料分子2133的长光轴平行于导电电极层平面。当光线600射入混合层213时，由于各近晶态液晶分子2131的光线的折射差异，光线发生强烈的散射。在近晶态液晶分子2131产生的散射下，大量光线沿染料分子2133长光轴的垂直方向射入染料分子2133，因而一定波段的光线被染料分子2133极大地吸收，散射出的光线700呈现出染料分子的颜色(呈现的颜色随二色性染料结构的不同而不同)，这样，从宏观上看，此时呈现出模糊的某种颜色，此液晶屏200处于的玻璃体部分表现为带有某种颜色的不透光状态。这种颜色是通过将不同颜色的染料与近晶态液晶混合而实现的，若使染料分子2133均匀吸收可见光光谱，甚至可实现黑灰色。

如图8所示，对于一个液晶屏200来说，在两个导电电极层214和215上施加±100v、1000Hz以上的双向脉冲时，当作用时间不到1秒钟时，混合层213中的近晶态液晶分子2131和二色性染料分子2133均变为规则排列形态，此时，液晶分子2131的长光轴和二色性染料分子2133的长光轴均垂直于导电电极层平面，因此，入射各近晶态液晶分子2131的光线的折射不产生剧烈变化，且由于二色性染料分子2133的长光轴垂直于导电电极层平面，光线沿二色性染料分子2133长光轴的平行方向入射，二色性染料分子2133只吸收微小的光(该光吸收量取决于染料分子2133相对于液晶分子2131的规则排列度和溶解度)，故入射光线600经过混合层213后，只有少量光线被吸收，最终自由透过混合层213，如图8中的射出光线700，因此，从宏观上看，此时呈现出全透明状态，此液晶屏200处于的玻璃体部分表现为透光状态。

上述近晶态液晶分子2131呈长分子状，该长分子状的近晶态液晶分子2131具有很强的双折射率。在实际应用中，可以调整近晶态液晶分子2131的分子链，降低近晶态液晶分子2131的双折射率，这样，在平行于近晶态液晶分子2131长光轴方向和垂直于近晶态液晶分子2131长光轴方向上，光线通过的折射率十分接近，由此扭曲状态时的液晶分子2131的散射效应会随之减弱，加入了染料的混合层213不会出现强散光现象，而是染料分子2133大量吸收一定波长范围的光线，像带有颜色的过滤片一样，使处于该液晶屏200的玻璃体部分呈现出不模糊的有色状态。

这种带有某种颜色的不透光状态只会允许特定光谱范围的光线透过玻璃幕墙而照射进室内或散射回去，其他的光线被染料分子2133吸收，该种状态下的采光和隔热性能都比较好，可以减小光污染和热污染。

本实用新型的优点为：1、由于本实用新型中使用了近晶态液晶屏，该近晶态液晶屏经由控制装置的控制而改变其自身光线透射状态，例如在不透光状态与透光状态之间、在不透光状态与半透光状态之间等各种状态间的转换，因此，本实用新型具有很好的可调光特性。并且，在半透光状态和不透光状态时，照射在本实用新型玻璃幕墙上的光线会发生强烈地漫反射，因此，本实用新型可有效地减小光污染，且不会增加室内的热效应，非常节约能源。2、由于本实用新型中使用了近晶态液晶屏，近晶态液晶屏采用近晶态液晶制成，其内掺杂的添加物具有导电特性，撤去电信号后，液晶屏仍能保持加载电压时产生的光线透射状态，具有很好的“多稳态”特性，且由于这种“多稳态”特性，所需的工作电流小，只有在改变液晶分子排列形态的瞬间才需要加电，因此，本实用新型的能耗很低，十分节约能源。而且，由于液晶屏的“多稳态”特性以及近晶态液晶材料无毒无害，因此，本实用新型几乎没有电磁辐射，健康环保。3、由于本实用新型中使用的近晶态液晶屏中可混合有二色性染料，因此，本实用新型可呈现出各种颜色的不透光状态，具有很强的美观性。4、由于本实用新型中使用了EVA或PVB材料，因此，本实用新型玻璃幕墙除了具有电控调光的功能外，安全性能得以大大提高，可以避免外墙玻璃意外破裂时发生碎片伤人现象。5、本实用新型中的各个液晶屏的光线透射状态可以通过控制装置分别独立控制，也可以通过相连的导电电极而被同时控制。

Claims

1、一种可调光的玻璃幕墙，它包括骨架和玻璃体，其特征在于：该玻璃体包括两个玻璃层和至少一个近晶态液晶屏，该至少一个近晶态液晶屏通过粘合剂粘接在该两个玻璃层之间，其中：该近晶态液晶屏包括第一基体层和第二基体层，在该第一基体层与第二基体层的中间设有一混合层，在第一基体层朝向混合层的一侧设有第一导电电极层，在第二基体层朝向混合层的一侧设有第二导电电极层，该第一导电电极层和第二导电电极层分别通过导电电极与外部的控制装置相连。

2、如权利要求1所述的玻璃幕墙，其特征在于：

所述粘合剂为EVA胶或PVB胶。

3、如权利要求1所述的玻璃幕墙，其特征在于：

每一所述近晶态液晶屏的第一导电电极层由M个平行排列的条状电极组成，且第二导电电极层由N个平行排列的条状电极组成，该第一导电电极层的M个条状电极与该第二导电电极层的N个条状电极相垂直，该第一导电电极层与该第二导电电极层形成一M×N的像素点阵列。