[发明专利]电控液晶调光玻璃和薄膜

说明书

技术领域

该发明是利用了近晶态液晶的特殊属性，在光学应用领域的一个新的突破。根据这种液晶的光电属性，设计开发出了“电控调光玻璃”或者“电控调光薄膜”类的产品，通过遥控或者直接连线控制实现窗户或者玻璃墙面的“全透明”和“雾状磨砂遮光”的变换或者“全透明”和“有色遮光”之间的变换，如电控窗帘一般。其中，全透明和带某种颜色的遮光之间的变换是借助一定的染料混合搭配而成，而雾状磨砂遮光并没有使用染料。而且通过对透明电极和控制电路的设计，还可以在这样的玻璃或者薄膜上显示一定的图案和花纹，甚至文字。

因此，该发明涵盖了光学、电子和化学三个方面的技术和基础知识，是一种多学科集合的技术发明。

背景技术

现在可以达到这种调光效果的玻璃中，主要通过电致变色、光致变色、温致变色和压致变色这四种技术来实现。其中光致变色、温致变色和压致变色的调光玻璃受环境的因素影响非常的大，因此并不是完全意义上的自主控制的智能调光玻璃。

在电致变色的调光玻璃中，有韩国人发明制造的可悬浮粒子类调光玻璃，即两层玻璃之间通过控制悬浮的粒子数量来调整光线的透射和散射程度，但是造价不菲，而且为防止粒子泄漏对操作和使用环境的要求比较高。另外就是通过机械的方法来完成调光(专利号：ZL200320116206.8)，这种方法主要是在中空的夹层玻璃的两端放置两个卷轴，卷轴上面裹有多种彩色薄膜，来实现需要遮光时，将一种颜色的薄膜旋转出来遮光，而需要透光的时候，可以利用控制卷轴的电机把遮光的彩色薄膜收起来，所以，实际上，它类似我们日常看到的路边的旋转广告画载体。不同的是，它的厚度可以控制的比较薄。

而主要由美国发明的液晶聚合物技术(PDLC)的电致调光玻璃是现在调光玻璃在市场上的主角。这种技术主要是应用了向列态液晶和分子聚合物混合后，通过控制液晶的排列态，产生内部折射系数的不同，而呈现透光和散光的宏观状态的变换。具体来说，这种技术需要选择合适的向列态液晶和一定的分子单合物进行混合，如果把这样的混合物灌制在有一定厚度的两层玻璃的夹缝中，或者是两层塑料薄膜的夹缝中，而这些玻璃或者塑料基板(图1中101)都在相对应的表面镀有透明电极(图1中102)，如ITO等，那么通过一定波长和强度的紫外光线的照射处理，这些分子单合物就会发生化学变化，凝聚在一起，变成了分子聚合物，这些聚合物也是透明的。而因为液晶分子是和这些分子聚合物均匀混合在一起的，在这些分子聚合物形成的过程中，就会把液晶分子均匀的分割成一个一个小的泡状空间，即分子聚合物和液晶分子从融合变成分离，分子聚合物好像网状一样承载了无数的小的液晶泡(图1中103)。

对于这些不同的液晶泡(图2中220)，液晶分子(图2中201)的排列并没有很强的方向性，总体上而言是一种相对杂乱的状态(如图2所示)，在这种状态下，因为液晶分子的各向异相性，以及和大面积的分子聚合物载体(图2中202)的折射率的差异，所以在这些液晶泡的与分子聚合物载体交界的边缘，形成了光的折射率的剧烈的和不规则的变化，那么从玻璃或者塑料基板一侧入射的光线(图2中的210)将在这些区域被散射掉(如图2所示)散射的光线(图2中的211)朝着不同的方向出射，因为这些液晶泡的体积很小，与聚合物接触的面积又很大，所以散射现象非常的明显，产生了不透光的磨砂玻璃一样的状态，就好像在室内外冷热差距较大的冬季，窗上结满了露珠而使窗的透明度大大降低一样。

通过控制在玻璃或者塑料基板上的两侧电极，可以控制液晶分子(图3中301)的排列形态的变化，如，在施加一定频率的交流电压(图3中330)信号下(80V到100V左右)，液晶分子从杂乱的排列态变成了有序的排列，而且相对于电场的平行方向(如图3所示)，这样，从玻璃或者塑料薄膜的正面看，因为液晶分子的同向排列和在分子聚合物载体(图3中302)内部液晶泡(图3中的320)的均匀分布，入射光线(图3中的310)透过时，并没有折射率在光线直射方向上的太大变化，所以，并没有强烈的散光，而是自然的光线出射(图3中的311)，呈现出了一定的透明效果(如图3所示)。如果，将电场撤去，那么液晶分子恢复杂乱的状态，所以回到了对光的散射的状态。

发明内容