CN111505857A - 一种pdlc调光膜及调光玻璃 - Google Patents

Abstract

一种PDLC调光膜，其结构包括从上至下依次层叠的第一基底层，聚合物分散液晶层，第二基底层，所述聚合物分散液晶层包括液晶和聚合物，其特征在于，所述第一基底层靠近聚合物分散液晶层的一面和/或所述第二基底层靠近聚合物分散液晶层的一面设有至少一组叉指电极。本发明提供的PDLC调光膜液晶分子间的间距小，形成小的缝隙，因此具有一定的单向可视性。

Description

一种PDLC调光膜及调光玻璃

技术领域：

本发明涉及调光膜领域，尤其涉及一种PDLC调光膜及调光玻璃。

背景技术：

聚合物分散液晶(PDLC，Polymer dispersed liquid crystal)是一种20世纪70年代发展起来的新兴光电材料，近几十年一直都是科研工作者的研究热点。聚合物分散液晶具有制备工艺简单、响应时间短、速度快、无需偏振器件等优点，已被逐渐应用于光阀、光栅、透光投影屏幕、调光玻璃等诸多电子元件中。调光玻璃也称作电子窗帘，其工作原理为：当关闭调光玻璃的电源时，调光玻璃中的液晶分子呈现不规则的散布状态，此时光线被散射，调光玻璃呈不透光状态；当开启调光玻璃的电源后，调光玻璃中的液晶分子呈现整齐的排列状态，此时光线可以自由穿透，调光玻璃呈透光状态。由于调光玻璃具备这一调光特性，因此其已被写字楼、医疗机构、商业展示等高档场所广泛采用。

现有的PDLC调光膜普遍是上下双面电极的形式，面电极之间有电场的存在，驱动液晶分子转动。PDLC的调光机理是通过液晶对光的散射，所以PDLC调光膜的雾度大，即便暗态下雾度能达到80％以上，且测得的光线透过率依然很高，阳光照射在PDLC调光玻璃上时，白雾的状态使人眼感官不佳。PDLC调光膜在汽车玻璃上的应用时，由于汽车内部空间的私密性强，则对调光膜提出了更高的要求。PDLC调光膜现在还不具备单向可视的性能，当调光玻璃处于暗态时，汽车内部同样无法看见外侧，影响了乘客的舒适性。如何提高PDLC的单向可视性能，以及进一步提高调光玻璃暗态时的遮光性能，是当下的研究重点。

发明内容：

本发明针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种PDLC调光膜，其具备一定的单向可视性能，同时提供一种调光玻璃，暗态时透过率低，具有良好的遮光性。

本发明所采取的技术方案是：

一种PDLC调光膜，其结构包括从上至下依次层叠的第一基底层，聚合物分散液晶层，第二基底层，所述聚合物分散液晶层包括液晶和聚合物，其特征在于，所述第一基底层靠近聚合物分散液晶层的一面和/或所述第二基底层靠近聚合物分散液晶层的一面设有至少一组叉指电极。可以只在一面基底上制备电极即可，节省材料，且液晶分子偏转的方向和常规的PDLC调光膜不同，液晶分子间的缝隙较大，使得PDLC调光膜具有一定的单向可视性。

在一种可能的实施方式中,所述叉指电极包括交替平行排列的第一导电条和第二导电条，所述第一导电条和第二导电条分别电连接第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极电连接外部电源。

在一种可能的实施方式中，所述第一导电条和第二导电条为长条状，宽度小于5μm，厚度小于10μm。导电条的尺寸范围是在施工难度、电阻值等多个因素中权衡得到的。

在一种可能的实施方式中，相邻的第一导电条和第二导电条间距为2-30μm。导电条间的距离影响同等电压下导电条之间的电场对于液晶分子的作用力。

在一种可能的实施方式中，所述叉指电极凸出第一基底层或第二基底层的上表面。凸出表面的叉指电极制备步骤简单，实施较为容易，和液晶分子的距离更近，电场力更强。

在一种可能的实施方式中，所述叉指电极上表面和第一基底层或第二基底层的上表面齐平。相比于凸出表面，内嵌于基底层内的叉指电极使得基底层表面依然平整，叉指电极能得到基底层的保护，稳定性更强。

本发明还提供一种调光玻璃，包括层叠的第一透光板和第二透光板，其特征在于：所述第一透光板和第二透光板之间设有上述任一所述的PDLC调光膜。将具有上述叉指电极的PDLC调光膜应用到玻璃上得到具备一定单向可视性的调光玻璃。

在一种可能的实施方式中，所述第一透光板和第二透光板中至少一个的透过率小于20％。使用深色的透光材料使调光玻璃的整体透过率下降。

在一种可能的实施方式中，所述第一透光板和PDLC调光膜之间设有第一粘结层，所述第二透光板和PDLC调光膜之间设有第二粘结层，所述第一粘结层、第二粘结层中至少一层的透过率小于20％。选用深色的粘结材料使调光玻璃的整体透过率下降。

本发明还提供一种调光玻璃，包括层叠的第一透光板和第二透光板，其特征在于：所述第一透光板和第二透光板之间设有两层上述任一所述的PDLC调光膜，所述两层PDLC调光膜的电场方向互相垂直。使用两层具有互相垂直电场方向的PDLC调光膜，在通电时两层PDLC调光膜的液晶分子排列方向也互相垂直，由于液晶的二向色性，不同偏振的入射光在通过两层PDLC调光膜后，很大程度被吸收，发生消光从而降低了工作态即暗态下的透过率。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

1、PDLC调光膜最少仅需在一个基底层上制备电极，就可实现驱动液晶分子转动的功能。当只在单面基底层上设置叉指电极时，不会出现常规PDLC调光膜中经常出现上下导电层导路危险，可以减薄聚合物分散液晶层的厚度，使整体的PDLC调光膜厚度减小。在电场作用下液晶分子偏转的方向和常规的PDLC调光膜不同，由于液晶的长轴和短轴的长度差距大，因此采用上述方案后液晶分子在受电场力驱动偏转时，液晶分子之间的间隙更大，使PDLC调光膜具有一定的单向可视性。

2、使用本发明的PDLC调光膜的调光玻璃具备一定的单向可视性，如果使用两层具有互相垂直的电场方向的PDLC调光膜，在通电时两层PDLC调光膜的液晶分子排列方向也互相垂直，由于液晶的二向色性，入射光在通过两层液晶分子互相垂直的PDLC调光膜后，发生消光现象，从而降低了工作态即暗态下的透过率。

3、双层互相垂直PDLC调光膜，单片调光膜通电时雾度小，单向可视性好；两片调光膜通电时则遮光效果更好。

附图说明：

图1为本发明的PDLC调光膜膜层结构示意图；

图2位本发明的另一种PDLC调光膜膜层结构示意图；

图3为本发明的叉指电极的俯视图；

图4为本发明的一种调光玻璃结构示意图；

图5为本发明的另一种叉指电极的俯视图；

图6位本发明的另一种调光玻璃结构示意图。

标号说明：

1、第一基底层，2、聚合物分散液晶层，3、第二基底层，4、叉指电极，5、第一透光板，6、第一粘结层，7、第二粘结层，8、第二透光板，9、第三粘结层，10、PDLC调光膜；

201、液晶，202、聚合物；

401、第一导电条，402、第二导电条，403、第一电极，404、第二电极。

具体实施方式：

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，下面将结合附图与实施方式对本发明做进一步的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系均是基于附图中所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种PDLC调光膜，其结构包括从上至下依次层叠的第一基底层1，聚合物分散液晶层2，第二基底层3，所述聚合物分散液晶层2包括液晶201和聚合物202，其特征在于，所述第一基底层1靠近聚合物分散液晶层2的一面和/或所述第二基底层3靠近聚合物分散液晶层2的一面设有至少一组叉指电极4。本发明方案最少可以只在一侧基底层上制备叉指电极4，节省电极材料，且液晶201偏转的方向和常规的PDLC调光膜不同，液晶201分子间的缝隙较大，使得PDLC调光膜10具有一定的单向可视性。

优选以单面基底层具有叉指电极4的方案为例，在另一实施方式中，第一基底层1和第二基底层3上可以都设有叉指电极4。如图1-图3所示，叉指电极4包含交错平行排布的第一导电条401和第二导电条402，第一导电条401都引出并联到第一电极403，第二导电条402都引出并联到第二电极404，第一电极403和第二电极404接在电源的两端，因此具有相反的电势。第一导电条401和第二导电条402并不一定限定为平行的直线，只要保证两个相邻的第一导电条401和第二导电条402之间每一处的距离相同，保证调光膜的整体调光效果均匀即可。叉指电极4将液晶201分子划分成许多细长的单位区域，每个单位区域中的液晶201受到交变的电势差作用偏转。

图3为面向基底具有叉指电极4的一侧的视图，常规的PDLC调光膜的液晶201受到聚合物分散液晶层2上下两层导电层间的电势差作用而偏转，液晶201偏转所在的空间平面垂直于图3所示的平面，而本发明中在叉指电极4的作用下，液晶201偏转所在的空间平面即为图3的视图平面。通常液晶分子的长轴比短轴要长的多，长短轴的比例甚至可以达到10:1，液晶201的长轴在电场力的作用下会沿着电场方向取向。在PDLC调光膜的使用场景中，人眼通常是在调光膜的一侧透过调光膜观察外界，在常规的PDLC调光膜的液晶201偏转时，人眼正对着的是液晶201的短轴，由于短轴较小因此此时在人的视野中液晶201分子间的间隙较大，光线很好地透过，使得调光膜两侧互相可视。本发明中的调光膜液晶201偏转时，人眼正对着的是液晶201的长轴，由于长轴较长因此此时在人的视野中液晶201分子占比大，使得视野中液晶201的遮盖面积变大，液晶201分子间的间隙较小，此时具有一定的单向可视性。单向可视性的意义是处于调光膜的光弱的一侧可以很好地看到光强的一侧，而光强的一侧难以观察到光弱的一侧，原理和玻璃幕墙上使用的单向可视广告类似，广告纸具有许多百叶窗状的条状缝隙，幕墙外侧看为正常的广告，而从幕墙内侧近距离可以正常观察窗外的物体。

使用单面基底层具有叉指电极4的方案时，由于液晶201分子是在平行与导电层的空间平面上偏转，并且仅在单面基底层上设置电极，不必担心出现常规的PDLC调光膜中因为厚度太薄导致的上下导电层短路风险，因此可以进一步降低调光膜的厚度。

在另一实施方式中，上述的叉指电极4可以由多个小的叉指电极构成，每个叉指电极4都分别引出两个电极，分别连接独立的电源控制开关，从而实现分区域的控制。

本发明的第一基底层1和第二基底层3优选PET薄膜，也可以是PI等常见的用途相似的材料。如图3-图4所示，第一导电条401和第二导电条402呈交错排布，通常使用透明导电材料如ITO，也可以是FTO等常见的用途相似的材料。在一种实施方式中，叉指电极4凸出于PET薄膜的表面，先设计好需要的叉指电极4图案，通过成熟的磁控溅射等镀膜技术将其制备于PET薄膜的表面；在另一种实施方式中，可以先在PET薄膜上按照需要的叉指电极4图案开槽，随后将透明导电材料填入槽中形成导电条，导电条的上表面和PET薄膜平齐。

第一导电条401和第二导电条402的尺寸结合需求和实际决定，本发明中第一导电条401和第二导电条402的宽度小于5μm，优选2μm，宽度越小则导电条越密，有利于整个调光膜液晶201偏转的均匀性；另一优选宽度为4μm，适度增加导电条的宽度降低电阻。第一导电条401和第二导电条402的厚度为小于10μm，优选2μm，厚度越小则所需导电材料越少；厚度还可以是5μm、6μm，适当增加厚度也可以降低电阻。相邻两条第一导电条401和第二导电条402的间距直接影响到同等电压下对液晶201的驱动力，本发明中相邻两条第一导电条401和第二导电条402的间距为2-30μm，优选5μm，还可以是6μm、10μm、20μm，间距太小制备精度要求高，容易短路，要求电源有更高的驱动电压。

本发明还提供一种调光玻璃，包括第一透光板5、第二透光板8和设置在第一透光板5和第二透光板8之间的如上所述的PDLC调光膜10，包含PDLC调光膜10的调光玻璃可以是中空结构也可以是夹层结构。如图4所示为典型的夹层玻璃结构，在夹层玻璃的实施方式中，PDLC调光膜10通过第一粘结层6和第二粘结层7分别和第一透光板5和第二透光板8结合，夹层的工艺方法是玻璃行业中十分成熟的工艺，PDLC调光膜10具有一定的单向可视性，则使用PDLC调光膜10的调光玻璃也具备一定的单向可视性，通常玻璃朝向室外或车外的一侧是较亮的一侧，而靠近室内或车内的一侧较暗，故内侧对外侧单向可视。

第一透光板5和第二透光板8优选常规的玻璃，可以是单片普通玻璃或钢化玻璃，也可以是夹层玻璃，还可以是有机玻璃，可以理解的是，任何常规的透光材料在本发明中都有适用性，透光板的材料改变并不会从根本上影响本发明方案的实施。在一种实施方式中，第一透光板5和第二透光板8至少一个选用深色的透光材料，使用深色透光材料的透光板透过率小于20％，通常颜色为黑色或灰色，从而降低调光玻璃整体的透过率。在另一种实施方式中，第一粘结层6和第二粘结层7中的至少一个选用深色的粘结材料，使用的深色粘结材料的透过率小于20％，通常颜色为黑色或灰色。在汽车的天窗等应用场景中，不需要很高的透过率，反而是对于调光玻璃暗态时的透过率要求足够低。

在本发明还提供一种调光玻璃，包括层叠的第一透光板5和第二透光板8和设置在第一透光板5和第二透光板8之间的两层PDLC调光膜10，此时对于夹层结构而言，还需要增加第三粘结层9。如图5-图6所示，两层PDLC调光膜10上的叉指电极4排布的方向互相垂直，从而使得两层PDLC调光膜10上的电场方向互相垂直，当两层PDLC调光膜10分别施加交变驱动电压处于工作状态时，两层PDLC调光膜10上的液晶201偏转的方向也是互相垂直的，即液晶201的短轴是互相垂直的。由于液晶201的旋光性和二向色性，一束自然光在经过液晶201分子后，其中偏振方向和液晶201短轴方向相同的部分偏振光会被削弱，在经过液晶201分子相互垂直的两层PDLC调光膜20后，相当一部分自然光被吸收了。两层调光膜起到的作用效果类似于相互垂直的两个偏振片，吸收两个垂直方向上的偏振光，因此使得调光玻璃的整体透过率更低。

本发明中提及的所有粘结层，使用的材料为通常夹层玻璃工艺中使用的有机材料，如PVB、EVA、POB等，粘结材料在玻璃行业中的应用十分成熟，不再赘述。

除了上述提到的夹层结构的调光玻璃，还可以将PDLC调光膜运用到中空结构的玻璃中形成中空结构的调光玻璃。中空玻璃的工艺同样也是十分成熟，将调光膜复合进中空玻璃中更加容易，制备工艺简单，但由于中空玻璃受制于厚度和曲率等，使其在应用上尤其是在普通汽车上的应用比较少，在建筑玻璃幕墙等对厚度不太敏感的使用场合，中空是更好的产品结构。

上述说明仅为提供本发明较好的实施方式，并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种PDLC调光膜，其结构包括从上至下依次层叠的第一基底层(1)，聚合物分散液晶层(2)，第二基底层(3)，所述聚合物分散液晶层(2)包括液晶(201)和聚合物(202)，其特征在于，所述第一基底层(1)靠近聚合物分散液晶层(2)的一面和/或所述第二基底层(3)靠近聚合物分散液晶层(2)的一面设有至少一组叉指电极(4)。

2.根据权利要求1所述的一种PDLC调光膜，所述叉指电极(4)包括交替平行排列的第一导电条(401)和第二导电条(402)，所述第一导电条(401)和第二导电条(402)分别电连接第一电极(403)和第二电极(404)，所述第一电极(403)和第二电极(404)电连接外部电源。

3.根据权利要求2所述的一种PDLC调光膜，其特征在于，所述第一导电条(401)和第二导电条(402)为长条状，宽度小于5μm，厚度小于10μm。

4.根据权利要求2所述的一种PDLC调光膜，其特征在于，相邻的第一导电条(401)和第二导电条(402)间距为2-30μm。

5.根据权利要求1所述的一种PDLC调光膜，其特征在于，所述叉指电极(4)凸出第一基底层(1)或第二基底层(3)的上表面。

6.根据权利要求1所述的一种PDLC调光膜，其特征在于，所述叉指电极(4)上表面和第一基底层(1)或第二基底层(3)的上表面齐平。

7.一种调光玻璃，包括层叠的第一透光板(5)和第二透光板(8)，其特征在于：所述第一透光板(5)和第二透光板(8)之间设有权利要求1-6任一所述的PDLC调光膜(10)。

8.根据权利要求7所述的一种调光玻璃，其特征在于，所述第一透光板(5)和第二透光板(8)中至少一个(平行光)的透过率小于20％。

9.根据权利要求7所述的一种调光玻璃，其特征在于，所述第一透光板(5)和PDLC调光膜(10)之间设有第一粘结层(6)，所述第二透光板(8)和PDLC调光膜(10)之间设有第二粘结层(7)，所述第一粘结层(6)、第二粘结层(7)中至少一层的透过率小于20％。

10.一种调光玻璃，包括层叠的第一透光板(5)和第二透光板(8)，其特征在于：所述第一透光板(5)和第二透光板(8)之间设有两层权利要求1-6任一所述的PDLC调光膜(10)，所述两层PDLC调光膜(10)的电场方向互相垂直。

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