一种液晶调光器件制造技术

本申请涉及一种液晶调光器件，包括涂覆有透明导电层的基材以及夹在基材之间的添加了二向色性染料的液晶组合物；所得的液晶调光器件可以存在至少两个在电压撤离后仍然保持基本稳定的稳定态，其中至少一个是液晶分子排列基本有序，至少一个是液晶分子排列多畴而无序；外加电压使得液晶分子的排列可在上述稳定态之间快速切换，也可获得不同于稳定态的液晶分子排列；上述液晶调光器件对于入射光能够在高度清晰透明的最小吸收、最小散射态到私密状态的最大吸收、最大散射态之间调节，同时实现零功耗隐私保护以及零功耗清晰透明两种状态，获得优良的太阳辐射能调节以及可以在高清透明与隐私保护状态之间快速切换的节能智能调光玻璃。光玻璃。光玻璃。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶调光器件


[0001]本申请涉及液晶光电器件领域，尤其涉及一种同时实现隐私保护和调节动态范围大、频谱范围可以调节的调光器件。本申请尤其强调液晶调光器件在建筑材料方面的应用。

技术介绍

[0002]玻璃与玻璃门窗是现代人类最早的专利技术并商业化的技术之一，玻璃的大面积使用，使得室内外物理隔断的情况下，仍然能够清晰地观察到室外的场景并且采集到阳光。然而，玻璃幕墙与玻璃门窗的使用同时带来隐私的丧失与能耗增加的弊端。
[0003]传统解决隐私与部分解决能耗增加的办法包括窗帘、百叶窗等机械装置。解决能耗增加的方法近年来还有中空玻璃、Low E镀膜等产品技术。最近几十年来，人们对于能够直接调节光线传播的所谓调光玻璃进行了大量的研究，其产品技术日趋成熟。调光玻璃在建筑、交通领域的应用日益广泛。
[0004]现有调光技术主要包括电致变色、悬浮粒子技术、液晶调光技术三大类。电致变色技术(EC)具有优秀的固体器件的特性，但是对于一个典型的玻璃门窗尺寸的产品，其变色速度是几分钟甚至是数十分钟，最低光透过率或者着色态在外界环境光比较暗的时候无法对于室内场景起到隐私保护的作用，严苛的器件均匀性与纯度要求导致产品成品率低下与产品寿命变短。悬浮粒子(SPD)技术目前断电状态为高着色态，但是与电致变色玻璃类似，仍然起不到隐私防护作用。同时，SPD技术在断电状态时为遮光态，不满足断电转为安全的透明态。另外，由于仅有少数公司开发SPD调光技术，导致其生产成本高昂、技术产业化推进缓慢。
[0005]液晶调光技术因为平板显示技术的全面产业化而得到长足的发展。常规的聚合物分散液晶(PDLC)具有非常优秀的隐私保护特性，其产品在室内装潢、室内隔断等领域得到广泛的应用。但是包括反式PDLC技术，因其有限的视角范围、透明状态时不够清晰，几乎无任何太阳辐射能的调控而被面向外墙的玻璃门窗、玻璃幕墙阻挡在市场应用之外。近年来新型调光技术，双稳态液晶调光器件相对于PDLC技术有巨大改进，使得其有机会用于外墙玻璃。然而与PDLC技术类似，双稳态液晶调光玻璃对于太阳辐射能的调节微乎其微。染料液晶调光技术由于是利用其分子二向色性吸光的特性的缘故，单个染料液晶器件仅对于一种偏振光起到调节作用，导致需要偏振方向垂直的双片染料液晶，或者一片偏振片加一个染料液晶器件才能对于自然光进行深度调节。因而单个染料液晶器件调光的动态范围相比EC、SPD技术更窄，对于太阳辐射能的动态调节范围也更小，成本也甚至更高。同时，染料液晶调光玻璃与EC、SPD调光技术类似，不能在环境光比较暗的夜晚对于室内的场景起到隐私保护的作用。另外，在已公开专利有披露，将明暗调节器件与雾度调节器件复合，外接独立驱动接头，可以在一个器件中同时实现雾度、明暗调节，但双盒器件工艺复杂且较为厚重。
[0006]因此，需要一种在调光器件中同时实现隐私保护、对于可见光与近红外光可以选择性大动态范围调节、透光态全视角清晰可见、断电可以恢复到透明的安全状态、开关速度快、生产成本低的调光器件，尤其是可用于建筑玻璃的调光器件。

技术实现思路

[0007]本专利技术通过提供一种新型的液晶调光器件，其通过液晶材料、器件结构、以及驱动方式的组合，来满足所述需要。
[0008]为实现上述目的，本申请提供了一种液晶调光器件，所述液晶器件的核心是一层液晶层，所述液晶层包括液晶材料以及分子排列方向与周围液晶分子基本一致的二向色性染料，所述液晶分子与二向色性染料分子排列在内在弹性力、表面作用力以及外加电压的作用下具有多种分子排列，其中包括在外加电压下基本方向一致的排列，至少一种具有规律性的排列与一种无规律、多畴的分子排列在无外加电压时仍然稳定的排列结构。当入射光通过所述分子排列基本规律的液晶层时，入射光基本无散射地通过，当入射光通过所述分子排列基本无规律的液晶层时，入射光在散射与吸收增大的情况下通过所述液晶层。
[0009]以下通过示例并结合系统、工具和方法，对本专利技术的实施方案及其目的进行描述和说明。这些示例仅是示例性的和说明性的、而非限制性的。在不同实施方案中，上述一个或更多个市场需求已经通过本专利技术得到满足，而另一些实施方案则针对其他改进。
[0010]本专利技术的主要目的是提供一种液晶调光器件，该调光器件具有至少两个外加电压撤离后仍然稳定的状态，其中至少一个状态液晶分子排列基本有序，入射于其上的入射光基本无散射或者少量散射后通过；其中至少一个状态液晶分子排列是多畴的无序状态，入射于其上的入射光被大量吸收与大量散射后通过。
[0011]本专利技术的另外一个目的是提供一种液晶调光器件，除了上述外加电压撤离后存在的至少两个稳定状态之外，在外加电压施加时，液晶分子基本有序排列，入射于其上的入射光被最小的吸收与基本无散射后通过。
[0012]本专利技术的另外一个目的是提供一种液晶调光器件，该调光器件的至少两个状态，包括至少一个分子排列基本有序，至少一个分子排列是多畴无序的状态，对于入射于其上的相互垂直的线性偏振光具有基本一致的调节作用。
[0013]本专利技术的另外一个目的是提供一种液晶调光器件，该调光器件的至少两个稳定状态的色彩能够调节。
[0014]本专利技术的另外一个目的是提供一种液晶调光器件，该调光器件的至少两个稳定状态对于近红外光能够调节。
[0015]本专利技术的另外一个目的是提供一种液晶调光器件，该调光器件的至少两个稳定状态、外加电压时的透过状态可以分区、独立控制。
[0016]本专利技术的另外一个目的是提供一种驱动方法，该驱动方法能够实现本专利技术中提供的液晶调光器件展示的功能。
[0017]本专利技术的另外一个目的是提供一种合片方法，利用该合片方法，能够加强本专利技术中提供的液晶调光器件，使其能够被广泛应用于建筑领域。
[0018]本专利技术的进一步目的是提供一种玻璃窗，该玻璃窗具有阻隔由于传导、对流引起的热能交换，同时能够允许操作者控制玻璃窗的透明度、太阳辐射能的透过率，以及玻璃窗的隐私保护性。
[0019]根据本专利技术的目的，本专利技术提供一种液晶调光器件，包括第一透明导电基层、第二透明导电基层以及设于所述第一透明导电基层与所述第二透明导电基层之间的液晶层，所述第一透明导电基层包括第一透明基材和临近所述液晶层一侧设置的第一透明导电层，所
述第二透明导电基层包括第二透明基材和临近所述液晶层一侧设置的第二透明导电层，所述液晶层包括液晶组合物和二向色性染料，所述液晶组合物包括向列相液晶组合物、手性化合物和双介晶化合物；所述液晶层受到第一透明导电基层与第二透明导电基层之间施加的电压而改变液晶层中液晶分子与相应地二向色性染料分子的排列状态，所述液晶层中液晶分子与二向色性染料分子排列的改变导致入射于所述液晶层的光的包括透过、散射、吸收、反射等传播特性的改变，所述液晶分子排列状态存在至少两个在电压撤离后仍然保持基本稳定的稳定态，所述稳定态中至少一个是透过态，所述透过态对于入射于液晶层的光透过，所述稳定态中至少一个是遮蔽态，所述遮蔽态对于入射于液晶层的光能够同时吸收与散射。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶调光器件，其特征在于，包括第一透明导电基层、第二透明导电基层以及设于所述第一透明导电基层与所述第二透明导电基层之间的液晶层，所述第一透明导电基层包括第一透明基材和临近所述液晶层一侧设置的第一透明导电层，所述第二透明导电基层包括第二透明基材和临近所述液晶层一侧设置的第二透明导电层，所述液晶层包括液晶组合物和二向色性染料，所述液晶组合物包括向列相液晶组合物、手性化合物和双介晶化合物；所述液晶层受到第一透明导电基层与第二透明导电基层之间施加的电压而改变液晶层中液晶分子的排列状态，所述液晶分子排列状态存在至少两个在电压撤离后仍然保持基本稳定的稳定态，所述稳定态中至少一个是透过态，所述透过态对于入射于液晶层的可见光准直透过光通量大于散射光通量，所述稳定态中至少一个是遮蔽态，所述遮蔽态对于入射于液晶层的可见光准直透过光通量小于所述透过态准直透过光通量。2.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，所述向列相液晶组合物为具有向列相的液晶化合物或液晶混合物，所述向列相液晶组合物占液晶组合物的30wt%
‑
90wt%。3.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，所述手性化合物为手性液晶材料，所述手性化合物占液晶组合物的0.01wt%
‑
30wt%。4.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，所述双介晶化合物为分子中包含两个介晶基元的液晶化合物，结构为R1
‑
MG1
‑
X
‑
MG2
‑
R2，其中，R1、R2各自独立地表示
‑
H、
‑
F、
‑
Cl或者C原子数为1
‑
25的链烷基，其中，所述C原子数为1
‑
25的链烷基中的一个或多个H原子可以各自独立地被卤素取代，所述C原子数为1
‑
25的链烷基中的一个或多个不相邻的
‑
CH2‑
可以各自独立地被
‑
O
‑
、
‑
CH＝CH
‑
、
‑
CH＝CF
‑
或
‑
CF＝CF
‑
替代；MG1和MG2各自独立地表示介晶基元；X为C原子数为3
‑
40的直链或支链亚烷基基团，其中，所述C原子数为3
‑
40的直链或支链亚烷基基团中的一个或多个
‑
CH2‑
可以各自独立地被
‑
O
‑
、
‑
CH(F)
‑
、
‑
CH(Cl)
‑
或
‑
CH＝CH
‑
替代，所述替代的方式不包含两个
‑
O
‑
彼此相邻或两个双键彼此相邻；所述双介晶化合物占液晶组合物的10wt%
‑
50wt%。5.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，所述二向色性染料能够互溶于所述液晶组合物，所述二向色性染料受液晶分子排列影响而形成一定的有序排列，所述二向色性染料的有序参数在0.1
‑
1之间；所述二向色性染料占所述液晶组合物的0.01wt%
‑
5wt%。6.根据权利要求5所述的液晶调光器件，其特征在于，所述二向色性染料是单一成分，所述二向色性染料的吸收峰在300nm
‑
2500nm之间的任一波段。7.根据根据权利要求5所述的液晶调光器件，其特征在于，所述二向色性染料是由多种成分组成的混合物，所述每一组分的吸收峰在300nm
‑
2500nm之间的任一波段，所述各组分的吸收峰不重叠。8.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，所述第一透明基材和第二透明基材为平板玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃、浮法玻璃、或者塑料基材膜。9.根据权利8要求所述的液晶调光器件，其特征在于，所述塑料基材膜选自PET膜、PI膜、PTFE膜、PP膜、PC膜、PVC膜、PE膜、PS膜、PA膜、PEN膜、PMMA膜、PBT膜中的至少一种。10.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层的材料为金属氧化物薄膜、金属纳米线导电薄膜、金属网格、碳系导电薄膜中的任意一种。11.根据权利要求10 所述的调光器件，其特征在于，所述第一、第二透明导电层至少其
中之一由至少一个可以独立施加电压的导电区域组成。12.根据权利要求1所述的液晶调光器件，其特征在于，还包括设置于所述第一透明导电基层和/或第二透明导电基层临近所述液晶层一侧的第一配向层和/或第二配向层。13.根据权利要求12所述的液晶调光器件，其特征在于，所述第一配向层和/或第二配向层的材料为聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚硅烷、聚苯乙烯及其衍生物中的任意一种。14.根据权利要求12所述的液晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛九枝，李莉，王飞，唐建华，沈喜妹，
申请(专利权)人：江苏集萃智能液晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：