本發(fā)明建筑家居生活材料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電響應(yīng)的反式調(diào)光玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：

以往使用彩色玻璃或彩色膠片制成的彩色調(diào)光玻璃在通電后其透光率大大地降低，玻璃呈現(xiàn)出很濃的色彩，影響了調(diào)光玻璃的使用效果和美觀。

為了實(shí)現(xiàn)陽光在彩色玻璃上透射和反射的目的，一般會(huì)在玻璃窗上鍍膜，使光線中某段波長的光可以被玻璃窗反射或透射。而根據(jù)不同的反光和透光需求，可以采用不同材質(zhì)的膜。

現(xiàn)有的車窗玻璃在玻璃表面有鍍膜層，該鍍膜層對(duì)可見光具有高度阻斷的效果，因而對(duì)車內(nèi)有較好的隱蔽效果。但該鍍膜玻璃同時(shí)在車內(nèi)的人員對(duì)車外的可視性能有著較大影響，而且該鍍膜玻璃一旦在結(jié)構(gòu)形成之后，其光學(xué)性能就不隨環(huán)境變化或個(gè)人喜好進(jìn)行可逆的明暗調(diào)節(jié)，難以滿足民眾隨時(shí)改變車內(nèi)明暗環(huán)境的需求。同理，現(xiàn)有的窗戶采用的鍍膜玻璃在成型后可滿足對(duì)可見光中某段波長的光進(jìn)行反射的前提下，一旦鍍膜玻璃成型，無法實(shí)現(xiàn)明暗調(diào)節(jié)。

針對(duì)鍍膜玻璃的局限性，已經(jīng)出現(xiàn)了一種新型調(diào)光技術(shù)，調(diào)光玻璃，目前已有一些研究成果，調(diào)光玻璃一定程度上可代替窗簾的作用，解決鍍膜玻璃局限性，在車窗玻璃，家居玻璃窗等方面有著良好的應(yīng)用前景。其中一種基于電響應(yīng)的調(diào)光玻璃，通過通電和斷電來調(diào)節(jié)液晶轉(zhuǎn)向，繼而調(diào)節(jié)光線的透射、散射或反射，但是目前基于電響應(yīng)的調(diào)光玻璃斷電后，都是依托配向?qū)拥淖饔檬沟靡壕Х肿有D(zhuǎn)恢復(fù)原始狀態(tài)，存在響應(yīng)速度慢，需要較長時(shí)間才能恢復(fù)初始狀態(tài)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種響應(yīng)更快的基于電響應(yīng)的反式調(diào)光玻璃及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種基于電響應(yīng)的反式調(diào)光玻璃，包括相對(duì)設(shè)置的兩塊透光基板，所述兩塊透光基板之間封裝形成調(diào)節(jié)區(qū)，所述調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括可光聚合的液晶單體、光引發(fā)劑和負(fù)性液晶，在紫外光和光引發(fā)劑作用下，所述液晶單體聚合形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，所述負(fù)性液晶分散于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)中，未在所述透光基板之間施加電壓時(shí)，所述負(fù)性液晶呈垂直于所述透光基板的單疇排列，在所述透光基板之間施加電壓時(shí)，由于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)的不規(guī)則分布，使得所述負(fù)性液晶呈平行于所述透光基板的多疇排列。

在一些具體的實(shí)施方式中，兩塊所述透光基板相對(duì)的表面上涂覆有垂直配向?qū)印?/p>

在一些具體的實(shí)施方式中，所述液晶混合物中還包括二色性染料分子，所述二色性染料分子分散于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)中。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述二色性染料分子在平行于所述透光基板的方向上和垂直于所述透光基板的方向上的尺寸不相等。

在一些具體的實(shí)施方式中，所述液晶混合物包括1.5-5質(zhì)量份的液晶單體、0.06-0.18質(zhì)量份的二色性染料分子、0.25-0.75質(zhì)量份的光引發(fā)劑和70-100質(zhì)量份的負(fù)性液晶。

在一些具體的實(shí)施方式中，所述反式調(diào)光玻璃還包括電源組件，兩塊所述透光基板分別與所述電源組件的兩極電性連接。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，兩塊所述透光基板均包括基板和設(shè)于基板表面的透明電極，兩個(gè)所述透明電極分別與所述電源組件的兩極電性連接。

在一些具體的實(shí)施方式中，兩塊所述透光基板之間設(shè)有封裝膠框，所述封裝膠框?qū)⑺鰞蓧K透光基板之間封裝形成調(diào)節(jié)區(qū)，所述封裝膠框中設(shè)有用于控制所述兩塊透光基板間距的間隙子。

本發(fā)明還提供了一種如上所述的基于電響應(yīng)的反式調(diào)光玻璃的制備方法，包括以下步驟：

S1：制備兩塊透光基板，分別在兩塊所述透光基板的一個(gè)表面上涂覆垂直配向?qū)樱?/p>

S2：將兩塊所述透光基板涂覆有垂直配向?qū)拥谋砻嫦鄬?duì)設(shè)置，制備成液晶盒；

S3：取可光聚合的液晶單體、光引發(fā)劑和負(fù)性液晶，混合，將其注入所述液晶盒；

S4：將液晶盒密封；

S5：紫外光照射所述液晶盒；

S6：將兩塊所述透光基板分別與所述電源組件的兩極電性連接。

在一些具體的實(shí)施方式中，所述S3為取液晶單體、二色性染料、光引發(fā)劑和負(fù)性液晶，混合，將其注入所述液晶盒。

本發(fā)明的有益效果是：

針對(duì)目前基于電響應(yīng)的調(diào)光玻璃響應(yīng)速度慢的問題，本發(fā)明提供了一種基于電響應(yīng)的反式調(diào)光玻璃，包括相對(duì)設(shè)置的兩塊透光基板，所述兩塊透光基板之間封裝形成調(diào)節(jié)區(qū)，所述調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括可光聚合的液晶單體、光引發(fā)劑和負(fù)性液晶，在紫外光和光引發(fā)劑作用下，所述液晶單體聚合形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，所述負(fù)性液晶分散于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)中，未在所述透光基板之間施加電壓時(shí)，所述負(fù)性液晶呈垂直于所述透光基板的單疇排列，可見光從所述液晶混合物中透射；在所述透光基板之間施加電壓時(shí)，所述負(fù)性液晶向平行于所述透光基板的方向轉(zhuǎn)向，由于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)的不規(guī)則分布，使得所述負(fù)性液晶呈平行于所述透光基板的多疇排列，使得光散射增強(qiáng)，使得調(diào)光玻璃從光透射狀態(tài)轉(zhuǎn)為光散射狀態(tài)。從通電狀態(tài)轉(zhuǎn)為斷電狀態(tài)，傳統(tǒng)的調(diào)光玻璃是依靠配向?qū)拥淖饔檬沟靡壕Х肿有D(zhuǎn)恢復(fù)初始狀態(tài)，響應(yīng)速度慢，而本發(fā)明中主要是依靠所述聚合物網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)作用，帶動(dòng)負(fù)性液晶轉(zhuǎn)向，響應(yīng)速度較傳統(tǒng)調(diào)光玻璃更快；此外，在調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)形成聚合物網(wǎng)絡(luò)會(huì)使得施加電壓時(shí)，調(diào)光玻璃的光散射更強(qiáng)，透射率更低。

附圖說明

圖1為反式調(diào)光玻璃的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖2為未施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的截面圖；

圖3為施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的截面圖；

圖4為施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的俯視圖；

圖5為未施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的實(shí)物圖；

圖6為施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的實(shí)物圖；

圖7為實(shí)施例1的反式調(diào)光玻璃在未施加電壓和施加20V、30V時(shí)的透射光譜；

圖8為實(shí)施例1的反式調(diào)光玻璃的響應(yīng)時(shí)間圖；

圖9為對(duì)比例1的反式調(diào)光玻璃在未施加電壓和施加電壓時(shí)的透射光譜。

具體實(shí)施方式

參照圖1，圖1為反式調(diào)光玻璃的俯視結(jié)構(gòu)圖，本發(fā)明提供了一種基于電響應(yīng)的反式調(diào)光玻璃，包括相對(duì)設(shè)置的兩塊透光基板和電源組件1，兩塊所述透光基板分別與所述電源組件1的兩極電性連接。兩塊所述透光基板均包括基板2和設(shè)于基板2表面的透明電極3，兩個(gè)所述透明電極3分別與所述電源組件1的兩極電性連接。兩塊所述透光基板相對(duì)的表面上涂覆有垂直配向?qū)?。兩塊所述透光基板之間設(shè)有封裝膠框4，所述封裝膠框4將所述兩塊透光基板之間封裝形成調(diào)節(jié)區(qū)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述封裝膠框4中設(shè)有用于控制所述兩塊透光基板間距的間隙子，所述封裝膠框4可以是在UV固化膠中混入間隙子，再通過固化形成。

參照圖2，圖2為未施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的截面圖，所述調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)填充有液晶混合物5，所述液晶混合物5包括可光聚合的液晶單體、光引發(fā)劑和負(fù)性液晶6，在紫外光和光引發(fā)劑作用下，所述液晶單體聚合形成聚合物網(wǎng)絡(luò)7，所述負(fù)性液晶6分散于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)7中。未在所述透光基板之間施加電壓時(shí)，所述負(fù)性液晶6在垂直配向?qū)?的作用下，呈垂直于所述透光基板的單疇排列，可見光從所述液晶混合物中透射，調(diào)光玻璃呈透明態(tài)。

參照圖3和圖4，圖3為施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的截面圖，圖4為施加電壓時(shí)反式調(diào)光玻璃的俯視圖，負(fù)性液晶6的分子長軸方向的介電常數(shù)小于分子短軸方向的介電常數(shù)，在電場中會(huì)垂直電場方向排列。在所述透光基板之間施加電壓時(shí)，所述負(fù)性液晶6會(huì)向垂直于電場方向轉(zhuǎn)向，由于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)7的不規(guī)則分布，使得所述負(fù)性液晶6轉(zhuǎn)向后呈平行于所述透光基板的多疇排列，使得光散射增強(qiáng)，使得調(diào)光玻璃從光透射狀態(tài)轉(zhuǎn)為光散射狀態(tài)，調(diào)光玻璃呈不透明態(tài)，即模糊態(tài)。當(dāng)撤除施加在所述透光基板上的電壓時(shí)，而本發(fā)明中主要是依靠所述聚合物網(wǎng)絡(luò)7和垂直配向?qū)?共同的恢復(fù)作用，帶動(dòng)所述負(fù)性液晶6恢復(fù)垂直于所述透光基板的初始狀態(tài)，響應(yīng)時(shí)間很快，約為100-200ms。傳統(tǒng)的調(diào)光玻璃是依靠垂直配向?qū)拥淖饔檬沟靡壕Х肿有D(zhuǎn)恢復(fù)垂直于所述透光基板的初始狀態(tài)，響應(yīng)時(shí)間通常大于1s。本發(fā)明所述反式調(diào)光玻璃的響應(yīng)時(shí)間較傳統(tǒng)的調(diào)光玻璃響應(yīng)速度要至少快8倍。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述液晶混合物中還包括二色性染料分子9，所述二色性染料分子9分散于所述聚合物網(wǎng)絡(luò)7中。所述液晶混合物包括1.5-5質(zhì)量份的液晶單體、0.06-0.18質(zhì)量份的二色性染料分子9、0.25-0.75質(zhì)量份的光引發(fā)劑和70-100質(zhì)量份的負(fù)性液晶6。所述二色性染料分子9在平行于所述透光基板的方向上和垂直于所述透光基板的方向上的尺寸不相等，在施加電壓時(shí)，會(huì)隨著所述負(fù)性液晶6向平行于所述透光基板的方向旋轉(zhuǎn)，調(diào)光玻璃由透明態(tài)轉(zhuǎn)為彩色不透明狀態(tài)，撤除電壓時(shí)，所述二色性染料分子9會(huì)在所述聚合物網(wǎng)絡(luò)7的作用下恢復(fù)成未施加電壓時(shí)的狀態(tài)，所述二色性染料分子9不需要是長分子狀，僅需要平行于所述透光基板的方向上和垂直于所述透光基板的方向上的尺寸不相等即可，在所述聚合物網(wǎng)絡(luò)7的帶動(dòng)下既可以恢復(fù)狀態(tài)。普通的染料分子用于調(diào)光玻璃，不通電時(shí)透光率大大降低，玻璃呈現(xiàn)出很濃的色彩，影響了調(diào)光玻璃的使用效果和美觀，而二色性染料對(duì)平行偏振光和垂直偏振光有不同的消光系數(shù)，在不通電的情況下，其透光率依然很高，加電后可以改變調(diào)光玻璃的顏色。

實(shí)施例1：

制備兩塊透光基板，分別在兩塊所述透光基板的一個(gè)表面上涂覆垂直配向?qū)樱粚蓧K所述透光基板涂覆有配向?qū)拥谋砻嫦鄬?duì)設(shè)置，制備成液晶盒；取3質(zhì)量份的可光聚合的液晶單體、0.12質(zhì)量份的二色性染料分子、0.5質(zhì)量份的光引發(fā)劑和96.38質(zhì)量份的負(fù)性液晶，混合，得到液晶混合物，在黃光下，將液晶混合物加熱到60℃，使液晶轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘囊簯B(tài)，然后在該溫度下將混合液晶注入液晶盒，填充完成后，然后保溫30min使液晶分子取向；將液晶盒密封；將填充后的液晶盒，放在200W功率的紫外光下固化5min，使得液晶分子之間鍵合形成液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)；將兩塊所述透光基板分別與所述電源組件的兩極電性連接，電源組件可以包括一個(gè)直流電源，電壓調(diào)節(jié)裝置集成在直流電源中，使得電源的電壓可控，在直流電源和所述透光基板之間串聯(lián)一電源開關(guān)，得到一反式調(diào)光玻璃。得到的反式調(diào)光玻璃在電源開關(guān)打開時(shí)，即兩塊所述透光基板之間未施加電壓時(shí)，實(shí)物圖如圖5，閉合電源開關(guān)，即在兩塊所述透光基板之間施加電壓時(shí)，實(shí)物圖如圖6，從圖5和圖6中可以看到，在未施加電壓時(shí)，光透射，調(diào)光玻璃呈透明狀態(tài)，可以清晰看到調(diào)光玻璃下紙張上的文字，在施加電壓時(shí)，光散射，調(diào)光玻璃呈彩色不透明狀態(tài)，無法看到調(diào)光玻璃下紙張上的文字。

分別分析得到的反式調(diào)光玻璃在未施加電壓時(shí)和施加20V、30V電壓時(shí)的透射光譜，得到結(jié)果如圖7。從圖7中可以看到，未在所述透光基板上施加電壓時(shí)，反式調(diào)光玻璃的可見光透射率為95-98%，在所述透光基板上施加20V電壓時(shí)，反式調(diào)光玻璃的可見光透射率為25-30%，在所述透光基板上施加30V電壓時(shí)，反式調(diào)光玻璃的可見光透射率為5-12%。本發(fā)明所述的反式調(diào)光玻璃的可見光透射率可以通過調(diào)節(jié)施加的電壓大小調(diào)節(jié)，可以按照個(gè)人的喜好進(jìn)行微調(diào)，能夠滿足用戶個(gè)性化需求。

對(duì)制備得到的反式調(diào)光玻璃的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行分析，得到響應(yīng)時(shí)間圖如圖8，從圖8中可以看到，未施加電壓時(shí)，調(diào)光玻璃為透明態(tài)，透射率為98%，在調(diào)光玻璃的兩塊透光基板上施加一個(gè)20V電壓，在500ms后，調(diào)光玻璃轉(zhuǎn)為不透明態(tài)，透射率降為27%，撤去施加在所述透光基板上的電壓后，在125ms后，調(diào)光玻璃轉(zhuǎn)為透明態(tài)，透射率升為97%，撤去電壓后，調(diào)光玻璃恢復(fù)透明態(tài)的響應(yīng)時(shí)間僅為125ms。

實(shí)施例2：

制備兩塊透光基板，分別在兩塊所述透光基板的一個(gè)表面上涂覆垂直配向?qū)?；將兩塊所述透光基板涂覆有配向?qū)拥谋砻嫦鄬?duì)設(shè)置，制備成液晶盒；取1.5質(zhì)量份的可光聚合的液晶單體、0.06質(zhì)量份的二色性染料分子、0.25質(zhì)量份的光引發(fā)劑和70質(zhì)量份的負(fù)性液晶，混合，得到液晶混合物，在黃光下，將液晶混合物加熱到60℃，使液晶轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘囊簯B(tài)，然后在該溫度下將混合液晶注入液晶盒，填充完成后，然后保溫30min使液晶分子取向；將液晶盒密封；將填充后的液晶盒，放在200W功率的紫外光下固化5min，使得液晶分子之間鍵合形成液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)；將兩塊所述透光基板分別與所述電源組件的兩極電性連接，電源組件可以包括一個(gè)直流電源，電壓調(diào)節(jié)裝置集成在直流電源中，使得電源的電壓可控，在直流電源和所述透光基板之間串聯(lián)一電源開關(guān)，得到一反式調(diào)光玻璃。

實(shí)施例3：

制備兩塊透光基板，分別在兩塊所述透光基板的一個(gè)表面上涂覆垂直配向?qū)?；將兩塊所述透光基板涂覆有配向?qū)拥谋砻嫦鄬?duì)設(shè)置，制備成液晶盒；取5質(zhì)量份的可光聚合的液晶單體、0.18質(zhì)量份的二色性染料分子、0.75質(zhì)量份的光引發(fā)劑和100質(zhì)量份的負(fù)性液晶，混合，得到液晶混合物，在黃光下，將液晶混合物加熱到60℃，使液晶轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘囊簯B(tài)，然后在該溫度下將混合液晶注入液晶盒，填充完成后，然后保溫30min使液晶分子取向；將液晶盒密封；將填充后的液晶盒，放在200W功率的紫外光下固化5min，使得液晶分子之間鍵合形成液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)；將兩塊所述透光基板分別與所述電源組件的兩極電性連接，電源組件可以包括一個(gè)直流電源，電壓調(diào)節(jié)裝置集成在直流電源中，使得電源的電壓可控，在直流電源和所述透光基板之間串聯(lián)一電源開關(guān)，得到一反式調(diào)光玻璃。

對(duì)比例1：

制備兩塊透光基板，分別在兩塊所述透光基板的一個(gè)表面上涂覆垂直配向?qū)?；將兩塊所述透光基板涂覆有配向?qū)拥谋砻嫦鄬?duì)設(shè)置，制備成液晶盒；取0.12質(zhì)量份的二色性染料分子、0.5質(zhì)量份的光引發(fā)劑和96.38質(zhì)量份的負(fù)性液晶，混合，得到液晶混合物，在黃光下，將液晶混合物加熱到60℃，使液晶轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘囊簯B(tài)，然后在該溫度下將混合液晶注入液晶盒，填充完成后，然后保溫30min使液晶分子取向；將液晶盒密封；將兩塊所述透光基板分別與所述電源組件的兩極電性連接，電源組件可以包括一個(gè)直流電源，電壓調(diào)節(jié)裝置集成在直流電源中，使得電源的電壓可控，在直流電源和所述透光基板之間串聯(lián)一電源開關(guān)。

分別分析得到的反式調(diào)光玻璃在未施加電壓時(shí)和施加20V電壓時(shí)的透射光譜，得到結(jié)果如圖9。從圖9中可以看到，未在所述透光基板上施加電壓時(shí)，反式調(diào)光玻璃的可見光透射率為95-100%，在所述透光基板上施加20V電壓時(shí)，反式調(diào)光玻璃的可見光透射率為85-92%。撤去施加在所述透光基板上的電壓，恢復(fù)透明狀態(tài)的響應(yīng)時(shí)間大于1s。通過對(duì)比例1和實(shí)施例1制備得到的反式調(diào)光玻璃的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)在施加相等電壓的情況下，實(shí)施例1所述的反式調(diào)光玻璃由于在調(diào)節(jié)區(qū)中添加了可以光聚合的所述液晶單體，在紫外光下，形成了聚合物網(wǎng)絡(luò)，雖然液晶混合物中聚合物網(wǎng)絡(luò)的濃度只有3%，相較于沒有形成聚合物網(wǎng)絡(luò)的反式調(diào)光玻璃，其可見光透射率降低了60%以上，能夠更好地滿足用戶的遮光需求，而且撤去電壓后，含有聚合物網(wǎng)絡(luò)的調(diào)光玻璃恢復(fù)透明的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于不含有聚合物網(wǎng)絡(luò)的調(diào)光玻璃。