[发明专利]一种基于椭球状胆甾相液晶微液滴的温控调光膜及其状态转变方法

说明书

本发明公开了一种基于椭球状胆甾相液晶微液滴的温控调光膜及其状态转变方法。该温控调光膜包括聚合物薄膜和其中均匀分散的椭球形液晶微液滴。椭球短轴垂直于薄膜表面，且具有短轴c＜长轴a＝b。在平行取向条件下，椭球中心区域胆甾相的螺旋轴垂直于薄膜平面，形成Bragg反射。因液晶微液滴的散射，薄膜呈不透明态，又因椭球中心区域胆甾相的Bragg反射，薄膜呈反射光的颜色。当温度变化，胆甾相螺距变化，反射光波长和薄膜颜色相应变化。当温度足够高，胆甾相转变为无序相，液晶折射率与薄膜折射率相匹配，薄膜呈无色透明态。该调光膜散射态颜色及其与无色透明态的切换均可通过温度调节，具有颜色可控、智能响应等优点，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及液晶应用技术领域，特别涉及一种基于椭球状胆甾相液晶微液滴的温控调光膜及其状态转变方法

背景技术

PDLC(polymer dispersed liquid crystal)，又称为聚合物分散液晶，是液晶以微液滴的形式分散在有机聚合物基体中。当液晶微液滴的折射率与薄膜的折射率不匹配时，薄膜呈不透明的散射态。当液晶微液滴的折射率与薄膜的折射率相匹配时，薄膜呈透明态。以PDLC温控调光膜为例，在低温下，因液晶微液滴向列相或胆甾相的折射率与薄膜的折射率不匹配，薄膜呈不透明态的散射态。当温度升高，液晶微液滴向列相或胆甾相转变为无序相时，液晶微液滴无序相的折射率与薄膜的折射率相匹配，薄膜呈透明态。但是传统PDLC温控调光膜中液晶微液滴的形状是球状的，具有各向同性，无论液晶相态是向列相还是胆甾相，液晶微液滴主要起到散射作用。因此，传统PDLC温控调光膜的散射态只能是白色不透明的。如果希望散射态呈一定颜色，一般需要添加染料。但是添加染料后，透明态也将呈染料的颜色。因此开发一种温控调控膜，实现散射态颜色可控及其与无色透明态的智能切换，满足实际情况的各种需求，具有重要意义。

本发明通过薄膜应力，将球状液晶微液滴压扁成椭球状液晶微液滴，打破球状液晶微液滴各向同性的性质，使平行取向条件下，椭球中心区域胆甾相的螺旋轴垂直于薄膜平面，形成Bragg反射，首次得到散射态颜色可控、透明态无色透明的温控调光膜。该调光膜散射态颜色及其与无色透明态的切换均可通过温度调节，具有颜色可控、智能响应等优点，应用前景广阔。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于椭球状胆甾相液晶微液滴的温控调光膜及其状态转变方法。该温控调光膜包括聚合物薄膜和其中均匀分散的椭球形液晶微液滴。椭球短轴垂直于薄膜表面，且具有短轴c＜长轴a＝b。在平行取向条件下，椭球中心区域胆甾相的螺旋轴垂直于薄膜平面，形成Bragg反射。因液晶微液滴的散射，薄膜呈不透明态，又因椭球中心区域胆甾相的Bragg反射，薄膜呈反射光的颜色。当温度变化，胆甾相螺距变化，反射光波长和薄膜颜色相应变化。当温度足够高，胆甾相转变为无序相，液晶折射率与薄膜折射率相匹配，薄膜呈无色透明态。该调光膜散射态颜色及其与无色透明态的切换均可通过温度调节，具有颜色可控、智能响应等优点，应用前景广阔。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

1)将液晶向列相和一定量手性掺杂剂溶解在氯仿中，在热台上加热至其中氯仿完全挥发，得到液晶胆甾相。

2)将液晶加入聚合物水溶液中，通过磁力搅拌器均匀搅拌，将液晶微液滴均匀分散在聚合物水溶液中，得到液晶微液滴在聚合物水溶液中的均匀分散液；

3)将步骤1)所得的含有液晶微液滴的聚合物水溶液均匀涂布在基板上。随着水分挥发，聚合物逐渐成膜。在薄膜的应力下，均匀分散的球形液晶微液滴逐渐转变为扁平的椭球形液晶微液滴，椭球短轴垂直于薄膜表面，最终得到椭球形液晶微液滴均匀分散的液晶胆甾相温控膜。在聚合物薄膜的平行取向条件下，椭球形微液滴中的液晶胆甾相处于平面织构状态，螺旋轴方向平均而言垂直于薄膜所在表面，液晶分子的指向失是垂直于螺旋轴，平行于薄膜表面，对于波长满足的入射光呈Bragg反射。