CN219179741U

CN219179741U - 一种高透过率调光膜

Info

Publication number: CN219179741U
Application number: CN202223050710.4U
Authority: CN
Inventors: 李洪轲; 黄金华; 兰品军
Original assignee: Foshan Nanuote Technology Co ltd
Current assignee: Foshan Nanuote Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2032-11-15

Abstract

本实用新型提供了一种高透过率调光膜，包括：所述调光膜包括依次叠加的第一透明基底层、第一氧化铟锡ITO层、第一光学折射率匹配层、第二ITO层、聚合物分散液晶层、第三ITO层、第二光学折射率匹配层、第四ITO层以及第二透明基底层；所述第一光学折射率匹配层和所述第二光学折射率匹配层为低折射率材料。

Description

一种高透过率调光膜

技术领域

本实用新型涉及调光膜技术领域，尤其涉及一种高透过率调光膜。

背景技术

目前，调光膜在建筑、智能家居、交通等领域的应用越来越广泛，人们对调光膜通电开态时的透过率要求也越来越高。典型的商品化调光膜结构为将聚合物和液晶颗粒的混合物夹于两块透明的氧化铟锡(ITO，In₂O₃：Sn)导电膜之间，通过电场来调控液晶的排列顺序，实现调光膜在透明和不透明之间转换。

然而，由于基底与空气之间的反射损失，以及基底和导电膜、导电膜和液晶层之间折射率不匹配带来的界面反射损失，导致目前商业化的调光膜在通电条件下的开态透过率最高只能达到75％左右。

因此，为了获得调光膜在开态和关态状态下更优的对比度和更好的视觉效果，调光膜的开态透过率仍有待于进一步提高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高透过率调光膜，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种高透过率调光膜，所述调光膜包括依次叠加的第一透明基底层、第一ITO层、第一光学折射率匹配层、第二ITO层、聚合物分散液晶层、第三ITO层、第二光学折射率匹配层、第四ITO层以及第二透明基底层；所述第一光学折射率匹配层和所述第二光学折射率匹配层为低折射率材料。

进一步地，所述第一ITO层、第一光学折射率匹配层、第二ITO层组成第一透明导电电极。

进一步地，所述第三ITO层、第二光学折射率匹配层、第四ITO层组成第二透明导电电极。

进一步地，所述低折射率材料包括MgF₂、SiO₂、Al₂O₃中的任一种或多种。

进一步地，所述第一光学折射率匹配层和第二光学折射率匹配层的厚度分别在20～60nm之间。

进一步地，所述第一光学折射率匹配层和第二光学折射率匹配层的厚度分别在30～50nm之间。

进一步地，所述第一ITO层、第二ITO层、第三ITO层以及第四ITO层的厚度分别在20～40nm之间。

进一步地，所述第一ITO层与第二ITO层的厚度相同或不同；所述第三ITO层与第四ITO层的厚度相同或不同。

进一步地，所述聚合物分散液晶层的原料为可紫外光固化的聚合物分散液晶，所述聚合物分散液晶包括紫外固化胶、液晶以及二氧化硅小球。

进一步地，所述第一透明基底层和所述第二透明基底层为柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜。

本实用新型的高透过率调光膜包括依次叠加的第一透明基底层、第一ITO层、第一光学折射率匹配层、第二ITO层、聚合物分散液晶层、第三ITO层、第二光学折射率匹配层、第四ITO层以及第二透明基底层。基于等效介质理论，光学折射率匹配层和设置于两侧的光学折射率匹配层两个ITO层可近似等效为一个单独的膜层，由于在光学折射率匹配层由低折射率材料构成，因而可以有效地抑制ITO层与聚合物分散液晶层之间的界面反射，从而提高调光膜在通电状态下的可见光透过率。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的高透过率调光膜的结构示意图；

图2示出了本实用新型的多层薄膜的界面反射振幅矢量图。

在附图中，各附图标记表示：

1、第一透明基底层；2、第一ITO层；3、第一光学折射率匹配层；4、第二ITO层；5、聚合物分散液晶层；6、第三ITO层；7、第二光学折射率匹配层；8、第四ITO层；9、第二透明基底层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，本实用新型为一种高透过率调光膜，该调光膜包括依次叠加的第一透明基底层1、第一ITO层2、第一光学折射率匹配层3、第二ITO层4、聚合物分散液晶层5、第三ITO层6、第二光学折射率匹配层7、第四ITO层8以及第二透明基底层9；第一光学折射率匹配层3和第二光学折射率匹配层7为低折射率材料。其中，低折射率材料的折射率低于ITO层的折射率。

具体地，第一ITO层2、第一光学折射率匹配层3、第二ITO层4组成第一透明导电电极；第三ITO层6、第二光学折射率匹配层7、第四ITO层8组成第二透明导电电极。

进一步地，上述低折射率材料包括MgF₂、SiO₂、Al₂O₃中的任一种或多种。

进一步地，上述第一光学折射率匹配层3和第二光学折射率匹配层7的厚度分别在20～60nm之间。优选的，第一光学折射率匹配层3和第二光学折射率匹配层7的厚度分别在30～50nm之间。

不同厚度的光学折射率匹配层对透明基底层和ITO层、ITO层与聚合物分散液晶层之间的界面反射的抑制效果均不同，因此，在选择光学折射匹配层厚度的过程中，可以配合ITO层选择的厚度来确定光学折射率匹配层的厚度，使得抑制界面反射的效果达到最佳。

具体地，上述第一ITO层2、第二ITO层4、第三ITO层6以及第四ITO层8的厚度分别在20～40nm之间。

同样的，在选择ITO层厚度的过程中，也可以配合光学折射率匹配层的厚度来进行选择，以实现抑制界面反射的效果达到最佳。

进一步的，第一ITO层2、第二ITO层4、第三ITO层6和第四ITO层8的厚度是不是可以相同，也可以都不相同。进一步的，第一ITO层2与第二ITO层4的厚度相同或不同，第三ITO层6与第四ITO层8的厚度相同或不同。

具体的，上述聚合物分散液晶层5的原料为可紫外光固化的聚合物分散液晶，聚合物分散液晶包括紫外固化胶、液晶以及二氧化硅小球。

具体的，上述第一透明基底层1和第二透明基底层9为柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜。透明基底层的作用除了具备高透明度减少对光线透过率的影响，同时还能保护其内侧的叠层材料。常用的透明基底层通常是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。聚对苯二甲酸乙二醇酯简称PET，PET薄膜的机械性能优良，其强韧性是所有热塑性塑料中最好的，抗张强度和抗冲击强度比一般薄膜高得多。

在一个示例中，假设入射光线照射到由透明基底层、第一ITO层、第一光学折射率匹配层、第二ITO层、聚合物分散液晶层构成多层薄膜，多层薄膜的界面反射振幅矢量如图2所示。

假设光线垂直入射且各膜层对光线没有吸收时，多层薄膜中各个界面的反射系数r_x均为实数，其中

透明基底层、第一ITO层、第一光学折射率匹配层以及第二ITO层各层的相位厚度/>

其中，x为正整数；n_x和n_x-1分别表示多层薄膜中第x层和第x-1层的折射率，具体的，n_x-1＝n₀为透明基底层的折射率，n₁为第一ITO层和第二ITO层的折射率，n₂为第一光学折射率匹配层的折射率，n₃为聚合物分散液晶层的折射率；λ为入射光线的波长，d_x为第x层膜层的真实厚度，具体的，d₁为透明基底层的真实厚度，d₂为第一ITO层和第二ITO层的真实厚度，d₃为第一光学真实厚度匹配层的真实厚度。

因此，r₁-r₄可以分别表示为：

δ₁-δ₃可以分别表示为：

进一步的，整个多层薄膜的反射系数r由每格相邻膜层之间界面的反射系数矢量和每个膜层相位厚度所决定，具体的，多层薄膜的反射系数r可以通过如下公式计算得到：

其中，i为虚数。

接着，利用上述多层薄膜的反射系数r，利用公式R＝r²求得整个多层薄膜的反射率，利用公式T＝1-R求得整个多层薄膜的透过率。

在本示例中，可以对上述计算过程构建模型，利用构建的模型选择合适的低折射率材料，优化光学折射率匹配层的真实厚度，并配合调控ITO层的真实厚度(聚合物分散液晶层的另一侧层叠膜层同理)，降低整个调光膜的反射率，提高调光膜的光线透过率。

结合以下实施例对本实用新型公开的高透光率调光膜的结构进行说明：

实施例一：

本实施例中的高透过率调光膜包括依次叠加的第一透明基底层、第一ITO层、第一光学折射率匹配层、第二ITO层、聚合物分散液晶层、第三ITO层、第二光学折射率匹配层、第四ITO层以及第二透明基底层。

其中，第一透明基底层和第二透明基底层为125μm的柔性透明PET薄膜；第一ITO层、第二ITO层、第三ITO层和第四ITO层厚度相同，均为20-40nm，优选厚度为20nm；第一光学折射率匹配层和第二光学折射率匹配层的材料为SiO₂，厚度为20～60nm，优选厚度为40nm。聚合物分散液晶层是由NOA65紫外固化胶、LCE7液晶和直径20μm的二氧化硅小球混合均匀后涂布在两个透明导电电极中间，并在强度为5.2mW/cm²的紫外光下固化10分钟后得到。

由上述由第一PET薄膜，第一ITO层、第一SiO₂层和第二ITO层构成的第一透明导电电极以及第二PET薄膜，第四ITO层、第二SiO₂层和第三ITO层构成的第二透明导电电极的方块电阻为100Ω/sq，在400-780nm处的可见光平均透过率为88.7％。

在通电电压为20V的条件下，测试调光膜在400-780nm处可见光的平均开态透过率为87.5％。

实施例二：

其中，第一透明基底层和第二透明基底层为125μm的柔性透明PET薄膜；第一ITO层和第二ITO层的厚度在20-40nm但均不相同，优选的第一ITO层的厚度为20nm，第二ITO层厚度为25nm；第三ITO层和第四ITO层的厚度在20-40nm但均不相同，优选的第三ITO层的厚度为25nm，第四ITO层厚度为20nm；第一光学折射率匹配层和第二光学折射率匹配层为SiO₂，厚度为20～60nm，优选厚度为45nm。聚合物分散液晶层是由NOA65紫外固化胶、LCE7液晶和直径20μm的二氧化硅小球混合均匀后涂布在两个透明导电电极中间，并在强度为5.2mW/cm²的紫外光下固化10分钟后得到。

由上述由第一PET薄膜，第一ITO层、第一SiO₂层和第二ITO层构成的第一透明导电电极以及第二PET薄膜，第四ITO层、第二SiO₂层和第三ITO层构成的第二透明导电电极的方块电阻为90Ω/sq，在400-780nm处的可见光平均透过率为88.2％。

在通电电压为20V的条件下，测试调光膜在400-780nm处可见光的平均开态透过率为87.4％。

实施例三：

其中，第一透明基底层和第二透明基底层为125μm的柔性透明PET薄膜；第一ITO层、第二ITO层、第三ITO层和第四ITO层厚度相同，均为20-40nm，优选厚度为20nm；第一光学折射率匹配层和第二光学折射率匹配层为Al₂O₃，厚度为20～60nm，优选厚度为55nm。聚合物分散液晶层是由NOA65紫外固化胶、LCE7液晶和直径20μm的二氧化硅小球混合均匀后涂布在两个透明导电电极中间，并在强度为5.2mW/cm²的紫外光下固化10分钟后得到。

由上述由第一PET薄膜，第一ITO层、第一Al₂O₃层和第二ITO层构成的第一透明导电电极以及第二PET薄膜，第四ITO层、第二Al₂O₃层和第三ITO层构成的第二透明导电电极的方块电阻为100Ω/sq，在400-780nm处的可见光平均透过率为87.9％。

在通电电压为20V的条件下，测试调光膜在400-780nm处可见光的平均开态透过率为86.8％。

对比例：

而没有采用本实用新型的膜系结构设计的普通调光膜则是由底层透明基底层、底层ITO层、聚合物分散液晶层、顶层ITO层和顶层透明基底层依次层叠构成，具体可以是底层透明基底层和顶层透明基底层为125μm的柔性透明PET薄膜，底层ITO层和顶层ITO层的厚度为40nm，聚合物分散液晶层层叠在两层ITO层之间。

由透明基底层和ITO层构成的透明导电电极的方块电阻为100Ω/sq，在400-780nm处的可见光平均透过率为82.1％。在通电电压为20V的条件下，测试调光膜在400-780nm处可见光的平均开态透过率为80.1％。

将上述三个实施例和对比例得到的调光膜的光线透过率进行比较分析可知，本实用新型在引入了由低折射率材料构成的光学折射率匹配层后，由于光学折射率匹配层可以有效地抑制ITO层与聚合物分散液晶层之间的界面反射，因此，无论是透明导电电极还是调光膜，都实现了光线透过率的大幅提升。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本实用新型公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高透过率调光膜，其特征在于，所述调光膜包括依次叠加的第一透明基底层(1)、第一ITO层(2)、第一光学折射率匹配层(3)、第二ITO层(4)、聚合物分散液晶层(5)、第三ITO层(6)、第二光学折射率匹配层(7)、第四ITO层(8)以及第二透明基底层(9)；

所述第一光学折射率匹配层(3)和所述第二光学折射率匹配层(7)为低折射率材料。

2.根据权利要求1所述的调光膜，其特征在于，所述第一ITO层(2)、第一光学折射率匹配层(3)、第二ITO层(4)组成第一透明导电电极。

3.根据权利要求1或2所述的调光膜，其特征在于，所述第三ITO层(6)、第二光学折射率匹配层(7)、第四ITO层(8)组成第二透明导电电极。

4.根据权利要求1所述的调光膜，其特征在于，所述第一光学折射率匹配层(3)和第二光学折射率匹配层(7)的厚度分别在20～60nm之间。

5.根据权利要求4所述的调光膜，其特征在于，所述第一光学折射率匹配层(3)和第二光学折射率匹配层(7)的厚度分别在30～50nm之间。

6.根据权利要求1所述的调光膜，其特征在于，所述第一ITO层(2)、第二ITO层(4)、第三ITO层(6)以及第四ITO层(8)的厚度分别在20～40nm之间。

7.根据权利要求6所述的调光膜，其特征在于，所述第一ITO层(2)与第二ITO层(4)的厚度相同或不同；所述第三ITO层(6)与第四ITO层(8)的厚度相同或不同。

8.根据权利要求1所述的调光膜，其特征在于，所述聚合物分散液晶层(5)的原料为可紫外光固化的聚合物分散液晶。

9.根据权利要求1中所述的调光膜，其特征在于，所述第一透明基底层(1)和所述第二透明基底层(9)为柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜。