一种液晶调光器件的制作方法

本技术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。本技术尤其强调液晶调光器件在建筑材料方面的应用。

背景技术：

1、玻璃与玻璃门窗是现代人类最早的发明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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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

1、本发明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。

2、为实现上述目的，本技术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。

3、以下通过示例并结合系统、工具和方法，对本发明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发明得到满足，而另一些实施方案则针对其他改进。

4、本发明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。

5、本发明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。

6、本发明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。

7、本发明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。

8、本发明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。

9、本发明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。

10、本发明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发明中提供的液晶调光器件展示的功能。

11、本发明的另外一个目的是提供一种合片方法，利用该合片方法，能够加强本发明中提供的液晶调光器件，使其能够被广泛应用于建筑领域。

12、本发明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。

13、根据本发明的目的，本发明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。

14、进一步地，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％。

15、进一步地，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％。

16、进一步地，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％。

17、进一步地，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％。

18、进一步地，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。

19、进一步地，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。

20、进一步地，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。

21、进一步地，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。

22、进一步地，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。

23、进一步地，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。

24、进一步地，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。

25、进一步地，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。

26、进一步地，所述第一配向层和/或第二配向层的取向方式为摩擦取向法、光控取向法、倾斜蒸镀法、lb膜法中的任意一种。

27、进一步地，所述第一配向层和/或第二配向层的配向类型为ips、tn、stn或va型中的任意一种。

28、进一步地，所述第一配向层和/或第二配向层配向施加的操作为旋转涂膜法、浸泡法、凸版印刷法、喷涂法或狭缝涂布法中的任意一种。

29、进一步地，所述第一透明导电基层和所述第二透明导电基层之间设置有间隔材料，所述间隔材料选自树脂、玻璃纤维以及无机材料中的至少一种，间隔材料的形状可为球状、棒状或混合形状。

30、进一步地，所述液晶层的厚度为1-60μm。

31、进一步地，所述液晶层的厚度为5-50μm。

32、进一步地，所述液晶调光器件对入射于其上的可见光与近红外光可以处在至少三个状态：高清透、低雾度态，低着色、低雾度态与高着色、高雾度态。

33、进一步地，所述高清透、低雾度态通过持续施加于所述第一透明导电层与第二透明导电层之间的第一电压获得，此时所述调光器件中所述液晶层中的液晶分子大致垂直于所述第一透明导电层和第二透明导电层排列；所述低着色、低雾度态通过施加于所述第一透明导电层与所述第二透明导电层之间的第二电压获得，此时所述调光器件中所述液晶层中的液晶分子大致平行于所述第一透明导电层和第二透明导电层且具有一定的螺旋结构排列；所述高着色、高雾度态通过施加于所述第一透明导电层与所述第二透明导电层之间的第三电压获得，此时所述调光器件中所述液晶层中的液晶分子呈现随机的焦锥状态排列。

34、进一步地，所述第一电压为持续电压，所述第二电压和所述第三电压为脉冲电压。

35、进一步地，所述第一电压是交变电压，所述交变电压的幅值为10-500v；所述交变电压的频率为20-10000hz。

36、进一步地，所述第二电压是交变脉冲电压，所述交变脉冲电压由一个连续的脉冲或者多个不同或者相同的脉冲组成，所述交变脉冲电压的幅值为10-300v；所述第二电压的频率为20-10000hz；所述第二电压的脉冲宽度为0.01-300s。

37、进一步地，所述第三电压是交变脉冲电压，所述交变脉冲电压由一个连续的脉冲或者多个不同或者相同的脉冲组成，所述交变脉冲电压的幅值为10-300v；所述第三电压的频率为20-10000hz；所述第三电压的脉冲宽度为0.01-300s。

38、进一步地，所述持续电压包括与脉冲电压组合的梯度电压。

39、进一步地，所述脉冲电压幅值、频率、脉冲宽度与所述第二电压和所述第三电压相同或不同。

40、进一步地，所述高清透、低雾度态透光率不低于30％，雾度不高于5％；所述低着色、低雾度态透光率不高于50％，雾度不高于10％；所述高着色、高雾度态透光率不高于40％，雾度不低于60％。

41、进一步地，所述高清透、低雾度态与低着色、低雾度态的透光率能够根据添加的二向色性染料的成分与浓度进行调节，所述高清透、低雾度态与低着色、低雾度态之间的对于一个特定波长或者波长范围的入射光其透过率的比值可以大于2:1。

42、为实现上述目的，本技术还提供了一种采用上述液晶调光器件得到的夹胶液晶调光器件，包括依次设置的第一基板、第一粘结层、液晶调光器件、第二粘结层和第二基板。

43、进一步地，所述第一粘结层和第二粘结层为可聚合的具有粘结性能的高分子化合物层，所述高分子化合物层选自pvb、eva、spu中的任何一种或多种。

44、进一步地，所述第一基板和所述第二基板采用相同或不同的材料。

45、进一步地，所述第一基板和所述第二基板的材料选自玻璃、钢化玻璃、low-e玻璃、具有阻隔电磁波辐射的特种玻璃、塑料基材中的一种或者几种。

46、为实现上述目的，本技术还提供了一种采用上述液晶调光器件得到的中空液晶调光器件，包括依次设置的第一基板、液晶调光器件和第二基板，还包括位于所述第一基板与所述液晶调光器件和/或位于所述液晶调光器件与所述第二基板之间的中空空腔。

47、进一步地，所述中空空腔内为真空。

48、进一步地，所述中空空腔内填充有空气、惰性气体、气凝胶或液体中的任意一种或多种。

49、进一步地，所述中空空腔内设置有中空间隔材料。

50、进一步地，所述中空间隔材料采用聚合物、金属或非金属材质的条形、片状、柱状、球形的间隔材料的任意一种或多种。

51、进一步地，所述中空间隔材料通过胶黏剂粘结固定，所述胶黏剂为可聚合且对于玻璃、塑料基材具有粘结性能的高分子化合物，所述高分子化合物是pvb、eva、spu中的任何一种。

52、本技术的有益效果在于，本技术提供了一种液晶调光器件，通过在组分优化后的液晶组合物中添加二向色性染料，在单盒调光器件中同时实现隐私保护和明暗调节的功能，而且调光器件具有至少两个在电压撤离后依然稳定存在的状态，仅需脉冲电压切换，无需电压维持，功耗低；另外，本技术提供的调光器件明暗态的透过率对比度可优于常规染料液晶单盒的透过率对比度，同时，对比常规染料液晶具有较好的节能效果，提高了液晶调光器件在实际应用中的价值。