本技術(shù)涉及液晶光電器件領(lǐng)域，尤其涉及一種同時實現(xiàn)隱私保護(hù)和調(diào)節(jié)動態(tài)范圍大、頻譜范圍可以調(diào)節(jié)的調(diào)光器件。本技術(shù)尤其強(qiáng)調(diào)液晶調(diào)光器件在建筑材料方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、玻璃與玻璃門窗是現(xiàn)代人類最早的發(fā)明并商業(yè)化的技術(shù)之一，玻璃的大面積使用，使得室內(nèi)外物理隔斷的情況下，仍然能夠清晰地觀察到室外的場景并且采集到陽光。然而，玻璃幕墻與玻璃門窗的使用同時帶來隱私的喪失與能耗增加的弊端。

2、傳統(tǒng)解決隱私與部分解決能耗增加的辦法包括窗簾、百葉窗等機(jī)械裝置。解決能耗增加的方法近年來還有中空玻璃、low?e鍍膜等產(chǎn)品技術(shù)。最近幾十年來，人們對于能夠直接調(diào)節(jié)光線傳播的所謂調(diào)光玻璃進(jìn)行了大量的研究，其產(chǎn)品技術(shù)日趨成熟。調(diào)光玻璃在建筑、交通領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。

3、現(xiàn)有調(diào)光技術(shù)主要包括電致變色、懸浮粒子技術(shù)、液晶調(diào)光技術(shù)三大類。電致變色技術(shù)(ec)具有優(yōu)秀的固體器件的特性，但是對于一個典型的玻璃門窗尺寸的產(chǎn)品，其變色速度是幾分鐘甚至是數(shù)十分鐘，最低光透過率或者著色態(tài)在外界環(huán)境光比較暗的時候無法對于室內(nèi)場景起到隱私保護(hù)的作用，嚴(yán)苛的器件均勻性與純度要求導(dǎo)致產(chǎn)品成品率低下與產(chǎn)品壽命變短。懸浮粒子(spd)技術(shù)目前斷電狀態(tài)為高著色態(tài)，但是與電致變色玻璃類似，仍然起不到隱私防護(hù)作用。同時，spd技術(shù)在斷電狀態(tài)時為遮光態(tài)，不滿足斷電轉(zhuǎn)為安全的透明態(tài)。另外，由于僅有少數(shù)公司開發(fā)spd調(diào)光技術(shù)，導(dǎo)致其生產(chǎn)成本高昂、技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)緩慢。

4、液晶調(diào)光技術(shù)因為平板顯示技術(shù)的全面產(chǎn)業(yè)化而得到長足的發(fā)展。常規(guī)的聚合物分散液晶(pdlc)具有非常優(yōu)秀的隱私保護(hù)特性，其產(chǎn)品在室內(nèi)裝潢、室內(nèi)隔斷等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是包括反式pdlc技術(shù)，因其有限的視角范圍、透明狀態(tài)時不夠清晰，幾乎無任何太陽輻射能的調(diào)控而被面向外墻的玻璃門窗、玻璃幕墻阻擋在市場應(yīng)用之外。近年來新型調(diào)光技術(shù)，雙穩(wěn)態(tài)液晶調(diào)光器件相對于pdlc技術(shù)有巨大改進(jìn)，使得其有機(jī)會用于外墻玻璃。然而與pdlc技術(shù)類似，雙穩(wěn)態(tài)液晶調(diào)光玻璃對于太陽輻射能的調(diào)節(jié)微乎其微。染料液晶調(diào)光技術(shù)由于是利用其分子二向色性吸光的特性的緣故，單個染料液晶器件僅對于一種偏振光起到調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致需要偏振方向垂直的雙片染料液晶，或者一片偏振片加一個染料液晶器件才能對于自然光進(jìn)行深度調(diào)節(jié)。因而單個染料液晶器件調(diào)光的動態(tài)范圍相比ec、spd技術(shù)更窄，對于太陽輻射能的動態(tài)調(diào)節(jié)范圍也更小，成本也甚至更高。同時，染料液晶調(diào)光玻璃與ec、spd調(diào)光技術(shù)類似，不能在環(huán)境光比較暗的夜晚對于室內(nèi)的場景起到隱私保護(hù)的作用。另外，在已公開專利有披露，將明暗調(diào)節(jié)器件與霧度調(diào)節(jié)器件復(fù)合，外接獨立驅(qū)動接頭，可以在一個器件中同時實現(xiàn)霧度、明暗調(diào)節(jié)，但雙盒器件工藝復(fù)雜且較為厚重。

5、因此，需要一種在調(diào)光器件中同時實現(xiàn)隱私保護(hù)、對于可見光與近紅外光可以選擇性大動態(tài)范圍調(diào)節(jié)、透光態(tài)全視角清晰可見、斷電可以恢復(fù)到透明的安全狀態(tài)、開關(guān)速度快、生產(chǎn)成本低的調(diào)光器件，尤其是可用于建筑玻璃的調(diào)光器件。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明通過提供一種新型的液晶調(diào)光器件，其通過液晶材料、器件結(jié)構(gòu)、以及驅(qū)動方式的組合，來滿足所述需要。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了一種液晶調(diào)光器件，所述液晶器件的核心是一層液晶層，所述液晶層包括液晶材料以及分子排列方向與周圍液晶分子基本一致的二向色性染料，所述液晶分子與二向色性染料分子排列在內(nèi)在彈性力、表面作用力以及外加電壓的作用下具有多種分子排列，其中包括在外加電壓下基本方向一致的排列，至少一種具有規(guī)律性的排列與一種無規(guī)律、多疇的分子排列在無外加電壓時仍然穩(wěn)定的排列結(jié)構(gòu)。當(dāng)入射光通過所述分子排列基本規(guī)律的液晶層時，入射光基本無散射地通過，當(dāng)入射光通過所述分子排列基本無規(guī)律的液晶層時，入射光在散射與吸收增大的情況下通過所述液晶層。

3、以下通過示例并結(jié)合系統(tǒng)、工具和方法，對本發(fā)明的實施方案及其目的進(jìn)行描述和說明。這些示例僅是示例性的和說明性的、而非限制性的。在不同實施方案中，上述一個或更多個市場需求已經(jīng)通過本發(fā)明得到滿足，而另一些實施方案則針對其他改進(jìn)。

4、本發(fā)明的主要目的是提供一種液晶調(diào)光器件，該調(diào)光器件具有至少兩個外加電壓撤離后仍然穩(wěn)定的狀態(tài)，其中至少一個狀態(tài)液晶分子排列基本有序，入射于其上的入射光基本無散射或者少量散射后通過；其中至少一個狀態(tài)液晶分子排列是多疇的無序狀態(tài)，入射于其上的入射光被大量吸收與大量散射后通過。

5、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種液晶調(diào)光器件，除了上述外加電壓撤離后存在的至少兩個穩(wěn)定狀態(tài)之外，在外加電壓施加時，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與基本無散射后通過。

6、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種液晶調(diào)光器件，該調(diào)光器件的至少兩個狀態(tài)，包括至少一個分子排列基本有序，至少一個分子排列是多疇無序的狀態(tài)，對于入射于其上的相互垂直的線性偏振光具有基本一致的調(diào)節(jié)作用。

7、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種液晶調(diào)光器件，該調(diào)光器件的至少兩個穩(wěn)定狀態(tài)的色彩能夠調(diào)節(jié)。

8、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種液晶調(diào)光器件，該調(diào)光器件的至少兩個穩(wěn)定狀態(tài)對于近紅外光能夠調(diào)節(jié)。

9、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種液晶調(diào)光器件，該調(diào)光器件的至少兩個穩(wěn)定狀態(tài)、外加電壓時的透過狀態(tài)可以分區(qū)、獨立控制。

10、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種驅(qū)動方法，該驅(qū)動方法能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明中提供的液晶調(diào)光器件展示的功能。

11、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種合片方法，利用該合片方法，能夠加強(qiáng)本發(fā)明中提供的液晶調(diào)光器件，使其能夠被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。

12、本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種玻璃窗，該玻璃窗具有阻隔由于傳導(dǎo)、對流引起的熱能交換，同時能夠允許操作者控制玻璃窗的透明度、太陽輻射能的透過率，以及玻璃窗的隱私保護(hù)性。

13、根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種液晶調(diào)光器件，包括第一透明導(dǎo)電基層、第二透明導(dǎo)電基層以及設(shè)于所述第一透明導(dǎo)電基層與所述第二透明導(dǎo)電基層之間的液晶層，所述第一透明導(dǎo)電基層包括第一透明基材和臨近所述液晶層一側(cè)設(shè)置的第一透明導(dǎo)電層，所述第二透明導(dǎo)電基層包括第二透明基材和臨近所述液晶層一側(cè)設(shè)置的第二透明導(dǎo)電層，所述液晶層包括液晶組合物和二向色性染料，所述液晶組合物包括向列相液晶組合物、手性化合物和雙介晶化合物；所述液晶層受到第一透明導(dǎo)電基層與第二透明導(dǎo)電基層之間施加的電壓而改變液晶層中液晶分子與相應(yīng)地二向色性染料分子的排列狀態(tài)，所述液晶層中液晶分子與二向色性染料分子排列的改變導(dǎo)致入射于所述液晶層的光的包括透過、散射、吸收、反射等傳播特性的改變，所述液晶分子排列狀態(tài)存在至少兩個在電壓撤離后仍然保持基本穩(wěn)定的穩(wěn)定態(tài)，所述穩(wěn)定態(tài)中至少一個是透過態(tài)，所述透過態(tài)對于入射于液晶層的光透過，所述穩(wěn)定態(tài)中至少一個是遮蔽態(tài)，所述遮蔽態(tài)對于入射于液晶層的光能夠同時吸收與散射。

14、進(jìn)一步地，所述向列相液晶組合物為具有向列相的液晶化合物或液晶混合物，所述向列相液晶組合物占液晶組合物的30wt％-90wt％。

15、進(jìn)一步地，所述手性化合物為手性液晶材料，所述手性化合物占液晶組合物的0.01wt％-30wt％。

16、進(jìn)一步地，所述雙介晶化合物為分子中包含兩個介晶基元的液晶化合物，結(jié)構(gòu)為r1-mg1-x-mg2-r2，其中，r1、r2各自獨立地表示-h、-f、-cl或者c原子數(shù)為1-25的鏈烷基，其中，所述c原子數(shù)為1-25的鏈烷基中的一個或多個h原子可以各自獨立地被鹵素取代，所述c原子數(shù)為1-25的鏈烷基中的一個或多個不相鄰的-ch2-可以各自獨立地被-o-、-ch＝ch-、-ch＝cf-或-cf＝cf-替代；mg1和mg2各自獨立地表示介晶基元；x為c原子數(shù)為3-40的直鏈或支鏈亞烷基基團(tuán)，其中，所述c原子數(shù)為3-40的直鏈或支鏈亞烷基基團(tuán)中的一個或多個-ch2-可以各自獨立地被-o-、-ch(f)-、-ch(cl)-或-ch＝ch-替代，所述替代的方式不包含兩個-o-彼此相鄰或兩個雙鍵彼此相鄰；所述雙介晶化合物占液晶組合物的10wt％-50wt％。

17、進(jìn)一步地，所述二向色性染料能夠互溶于所述液晶組合物，所述二向色性染料受液晶分子排列影響而形成一定的有序排列，所述二向色性染料的有序參數(shù)在0.1-1之間；所述二向色性染料占所述液晶組合物的0.01wt％-5wt％。

18、進(jìn)一步地，所述二向色性染料是單一成分，所述二向色性染料的吸收峰在300nm-2500nm之間的任一波段。

19、進(jìn)一步地，所述二向色性染料是由多種成分組成的混合物，所述每一組分的吸收峰在300nm-2500nm之間的任一波段，所述各組分的吸收峰不重疊。

20、進(jìn)一步地，所述第一透明基材和第二透明基材為平板玻璃、鋼化玻璃、半鋼化玻璃，浮法玻璃、或者塑料基材膜。

21、進(jìn)一步地，所述塑料基材膜選自pet膜、pi膜、ptfe膜、pp膜、pc膜、pvc膜、pe膜、ps膜、pa膜、pen膜、pmma膜、pbt膜中的至少一種。

22、進(jìn)一步地，所述第一透明導(dǎo)電層和所述第二透明導(dǎo)電層的材料為金屬氧化物薄膜、金屬納米線導(dǎo)電薄膜、金屬網(wǎng)格、碳系導(dǎo)電薄膜中的任意一種。

23、進(jìn)一步地，所述第一、第二透明導(dǎo)電層至少其中之一由至少一個可以獨立施加電壓的導(dǎo)電區(qū)域組成。

24、進(jìn)一步地，還包括設(shè)置于所述第一透明導(dǎo)電基層和/或第二透明導(dǎo)電基層臨近所述液晶層一側(cè)的第一配向?qū)雍?或第二配向?qū)印?/p>

25、進(jìn)一步地，所述第一配向?qū)雍?或第二配向?qū)拥牟牧蠟榫埘啺?、聚乙烯醇、聚酯、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚硅烷、聚苯乙烯及其衍生物中的任意一種。

26、進(jìn)一步地，所述第一配向?qū)雍?或第二配向?qū)拥娜∠蚍绞綖槟Σ寥∠蚍?、光控取向法、傾斜蒸鍍法、lb膜法中的任意一種。

27、進(jìn)一步地，所述第一配向?qū)雍?或第二配向?qū)拥呐湎蝾愋蜑閕ps、tn、stn或va型中的任意一種。

28、進(jìn)一步地，所述第一配向?qū)雍?或第二配向?qū)优湎蚴┘拥牟僮鳛樾D(zhuǎn)涂膜法、浸泡法、凸版印刷法、噴涂法或狹縫涂布法中的任意一種。

29、進(jìn)一步地，所述第一透明導(dǎo)電基層和所述第二透明導(dǎo)電基層之間設(shè)置有間隔材料，所述間隔材料選自樹脂、玻璃纖維以及無機(jī)材料中的至少一種，間隔材料的形狀可為球狀、棒狀或混合形狀。

30、進(jìn)一步地，所述液晶層的厚度為1-60μm。

31、進(jìn)一步地，所述液晶層的厚度為5-50μm。

32、進(jìn)一步地，所述液晶調(diào)光器件對入射于其上的可見光與近紅外光可以處在至少三個狀態(tài)：高清透、低霧度態(tài)，低著色、低霧度態(tài)與高著色、高霧度態(tài)。

33、進(jìn)一步地，所述高清透、低霧度態(tài)通過持續(xù)施加于所述第一透明導(dǎo)電層與第二透明導(dǎo)電層之間的第一電壓獲得，此時所述調(diào)光器件中所述液晶層中的液晶分子大致垂直于所述第一透明導(dǎo)電層和第二透明導(dǎo)電層排列；所述低著色、低霧度態(tài)通過施加于所述第一透明導(dǎo)電層與所述第二透明導(dǎo)電層之間的第二電壓獲得，此時所述調(diào)光器件中所述液晶層中的液晶分子大致平行于所述第一透明導(dǎo)電層和第二透明導(dǎo)電層且具有一定的螺旋結(jié)構(gòu)排列；所述高著色、高霧度態(tài)通過施加于所述第一透明導(dǎo)電層與所述第二透明導(dǎo)電層之間的第三電壓獲得，此時所述調(diào)光器件中所述液晶層中的液晶分子呈現(xiàn)隨機(jī)的焦錐狀態(tài)排列。

34、進(jìn)一步地，所述第一電壓為持續(xù)電壓，所述第二電壓和所述第三電壓為脈沖電壓。

35、進(jìn)一步地，所述第一電壓是交變電壓，所述交變電壓的幅值為10-500v；所述交變電壓的頻率為20-10000hz。

36、進(jìn)一步地，所述第二電壓是交變脈沖電壓，所述交變脈沖電壓由一個連續(xù)的脈沖或者多個不同或者相同的脈沖組成，所述交變脈沖電壓的幅值為10-300v；所述第二電壓的頻率為20-10000hz；所述第二電壓的脈沖寬度為0.01-300s。

37、進(jìn)一步地，所述第三電壓是交變脈沖電壓，所述交變脈沖電壓由一個連續(xù)的脈沖或者多個不同或者相同的脈沖組成，所述交變脈沖電壓的幅值為10-300v；所述第三電壓的頻率為20-10000hz；所述第三電壓的脈沖寬度為0.01-300s。

38、進(jìn)一步地，所述持續(xù)電壓包括與脈沖電壓組合的梯度電壓。

39、進(jìn)一步地，所述脈沖電壓幅值、頻率、脈沖寬度與所述第二電壓和所述第三電壓相同或不同。

40、進(jìn)一步地，所述高清透、低霧度態(tài)透光率不低于30％，霧度不高于5％；所述低著色、低霧度態(tài)透光率不高于50％，霧度不高于10％；所述高著色、高霧度態(tài)透光率不高于40％，霧度不低于60％。

41、進(jìn)一步地，所述高清透、低霧度態(tài)與低著色、低霧度態(tài)的透光率能夠根據(jù)添加的二向色性染料的成分與濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述高清透、低霧度態(tài)與低著色、低霧度態(tài)之間的對于一個特定波長或者波長范圍的入射光其透過率的比值可以大于2:1。

42、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了一種采用上述液晶調(diào)光器件得到的夾膠液晶調(diào)光器件，包括依次設(shè)置的第一基板、第一粘結(jié)層、液晶調(diào)光器件、第二粘結(jié)層和第二基板。

43、進(jìn)一步地，所述第一粘結(jié)層和第二粘結(jié)層為可聚合的具有粘結(jié)性能的高分子化合物層，所述高分子化合物層選自pvb、eva、spu中的任何一種或多種。

44、進(jìn)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、進(jìn)一步地，所述第一基板和所述第二基板的材料選自玻璃、鋼化玻璃、low-e玻璃、具有阻隔電磁波輻射的特種玻璃、塑料基材中的一種或者幾種。

46、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)還提供了一種采用上述液晶調(diào)光器件得到的中空液晶調(diào)光器件，包括依次設(shè)置的第一基板、液晶調(diào)光器件和第二基板，還包括位于所述第一基板與所述液晶調(diào)光器件和/或位于所述液晶調(diào)光器件與所述第二基板之間的中空空腔。

47、進(jìn)一步地，所述中空空腔內(nèi)為真空。

48、進(jìn)一步地，所述中空空腔內(nèi)填充有空氣、惰性氣體、氣凝膠或液體中的任意一種或多種。

49、進(jìn)一步地，所述中空空腔內(nèi)設(shè)置有中空間隔材料。

50、進(jìn)一步地，所述中空間隔材料采用聚合物、金屬或非金屬材質(zhì)的條形、片狀、柱狀、球形的間隔材料的任意一種或多種。

51、進(jìn)一步地，所述中空間隔材料通過膠黏劑粘結(jié)固定，所述膠黏劑為可聚合且對于玻璃、塑料基材具有粘結(jié)性能的高分子化合物，所述高分子化合物是pvb、eva、spu中的任何一種。

52、本技術(shù)的有益效果在于，本技術(shù)提供了一種液晶調(diào)光器件，通過在組分優(yōu)化后的液晶組合物中添加二向色性染料，在單盒調(diào)光器件中同時實現(xiàn)隱私保護(hù)和明暗調(diào)節(jié)的功能，而且調(diào)光器件具有至少兩個在電壓撤離后依然穩(wěn)定存在的狀態(tài)，僅需脈沖電壓切換，無需電壓維持，功耗低；另外，本技術(shù)提供的調(diào)光器件明暗態(tài)的透過率對比度可優(yōu)于常規(guī)染料液晶單盒的透過率對比度，同時，對比常規(guī)染料液晶具有較好的節(jié)能效果，提高了液晶調(diào)光器件在實際應(yīng)用中的價值。