阅读说明：本技术 一种可变色智能窗 (Color-changeable intelligent window ) 是由 胡小文 谢作平 周国富 于 2019-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可变色智能窗,包括相对设置的两块基板,所述基板包括依次层叠设置的透光导电基板和平行取向层,两块所述基板的平行取向层相对设置,平行取向层之间为调节区,所述调节区内填充有液晶混合物,所述液晶混合物包括双频液晶、二色性染料、普通染料和离子化合物。通过调节二色性染料与普通染料的吸收比的不同,具有彩色到无色的转换,同时使用双频液晶、二色性染料、普通染料和离子化合物,使得制得的智能窗能够实现有色透明-无色透明-有色模糊三种状态相互转变,并且能够达到颜色变化与模糊态的转换分开控制的效果,在人们建筑玻璃、车窗玻璃、装饰玻璃等具有较好的应用前景。(The invention discloses a color-changeable intelligent window which comprises two substrates which are oppositely arranged, wherein the substrates comprise a light-transmitting conductive substrate and parallel orientation layers which are sequentially stacked, the parallel orientation layers of the two substrates are oppositely arranged, an adjusting area is arranged between the parallel orientation layers, a liquid crystal mixture is filled in the adjusting area, and the liquid crystal mixture comprises dual-frequency liquid crystal, dichroic dye, common dye and ionic compound. The prepared intelligent window can realize the mutual transformation of three states of colored transparent, colorless transparent and colored fuzzy by adjusting the difference of the absorption ratios of the dichroic dye and the common dye and simultaneously using the dual-frequency liquid crystal, the dichroic dye, the common dye and the ionic compound, can achieve the effect of separately controlling the color change and the conversion of the fuzzy state, and has better application prospect in building glass, window glass, decorative glass and the like of people.)

一种可变色智能窗

技术领域

本发明涉及建筑家具生活领域，尤其是涉及一种可变色智能窗。

背景技术

为实现光线的透射和反射，大部分的调光玻璃会采用在玻璃表面镀膜的方式，采用不同材质的膜以实现不同的反光和透光需求，但是镀膜玻璃一旦形成后，其光学性质就不能进行明暗调节，难以满足对不同光线环境的需求。此外，镀膜玻璃所采用的反光材料大多是基于金属和金属氧化物掺杂的离子晶体，构成这种玻璃的反光材料容易干扰导航和通信系统，这个缺点使得镀膜玻璃难以用于建筑家居和生活中，也难以在世界范围内进行普及与广泛应用。目前普通染料掺杂聚合物稳定液晶智能窗能够实现光线的调节，但是一般仅能够达到透明彩色和透明模糊态的转变，颜色的改变和模糊态的改变只能同时进行调节，调节效果不够灵活。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可变色智能窗，光线调节效果灵活，能够实现颜色变化与模糊态的改变分开控制的效果。

本发明所采取的技术方案是：

本发明提供一种可变色智能窗，包括相对设置的两块基板，所述基板包括依次层叠设置的透光导电基板和平行取向层，两块所述基板的平行取向层相对设置，平行层之间为调节区，所述调节区内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括双频液晶、二色性染料、普通染料和离子化合物。

优选地，所述普通染料为单色染料或至少两色染料的混合物。

优选地，所述液晶混合物包括99.39～99.924质量份的双频液晶、0.05～0.4质量份的二色性染料、0.025～0.2质量份的普通染料和0.001～0.01质量份的离子化合物。

优选地，所述离子化合物为两性离子化合物。普通离子化合物的正负离子不在一个分子上，离子容易与液晶或者取向层等其他物质结合，导致离子失去活性。而两性离子化合物的正负离子在一个分子上，不容易使分子上的正负离子同时失去活性，因而使用两性离子可以增加器件的稳定性，且长期稳定性较好。

优选地，所述调节区的高度为5～50μm。

优选地，两块所述基板之间设置有厚度控制胶，所述厚度控制胶包括间隔子和紫外固化胶。

进一步地，所述厚度控制胶包括1～5质量份的间隔子和95～99质量份的紫外固化胶。

优选地，所述可变色智能窗还包括电源组件，两块所述基板分别与所述电源组件电性连接。

优选地，所述二色性染料对可见光的吸收波段与所述普通染料对可见光的吸收波段叠加后的波段能够覆盖整个可见光波段。可以通过实验的方法调控二色性染料和普通染料对可见光的吸收峰值叠加在整个可见光波段，具体先选用一定浓度的普通染料和二色性染料，分别测试两者的吸收峰位后，人为选择吸收峰位叠加可覆盖整个可见过波段的普通染料和二色性染料。以上实验可分别得出两种染料某个浓度的吸收，调节两种染料的浓度，混合在一起，使它们混合物的吸收值尽可能一致，可达到减色成无色的目的。

本发明的有益效果是：

本发明实施例提供一种可变色智能窗使用二色性染料和普通染料的混合染料，基于减色法的原理能够使得混合染料的吸收波段叠加在整个可见光波段并且减色至无色，使用的二色性染料在平行或垂直光偏振方向，对光分别有不同吸收系数，因此偏振光平行或垂直透过二色性染料与普通染料混合物，表现出不同的颜色，当调节二色性染料与普通染料对光的吸收比最小值调节为无色状态时，则其他吸收比为有色状态。基于以上原理，当未接电压时，在平行取向层的作用下，双频液晶分子处于平行于透光导电基板排列，二色性染料分子与双频液晶分子的排列方向一致，普通染料与离子化合物产生的离子随机排列，此时光偏振方向平行二色性染料分子长轴，二色性染料对光表现为强吸收，二色性染料与普通染料的吸收比为最大值，此时智能窗为透明有颜色状态；当接入电压且低于一定频率的交流电时，双频液晶为正各向异性，双频液晶分子带动染料分子垂直透光导电基板排列，此时二色性染料分子长轴垂直光偏振方向，二色性染料对光表现为弱吸收，二色性染料与普通染料的吸收比值为最小值，智能窗呈现为无色，而离子在交流电场下，平行于双频液晶分子和二色性染料分子运动，离子对双频液晶分子和二色性染料分子的排列影响较小，器件依旧为透明无色状态；当接入电压且大于一定频率的交流电时，双频液晶分子为负性各向异性，在电场作用下，双频液晶分子重新平行于透光导电基板排列，此时离子的运动方向与液晶分子和染料分子长轴垂直，对液晶分子和二色性染料分子的排列造成严重破坏，双频液晶分子排列无序，对入射光处于散射状态，此时器件为模糊有色状态。相较于传统的染料掺杂液晶智能窗仅能从有色透明到有色模糊的转变的调节方式，本发明实施例提供的可变色智能窗，具有多种工作状态，能够实现有色透明-无色透明-有色模糊三种状态相互转变，并且能够达到颜色变化与模糊态的转换分开控制的效果，可同时平衡室内采光、隐私保护与颜色变换的需求，在人们建筑玻璃、车窗玻璃、装饰玻璃等具有较好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中的可变色智能窗的结构示意图；

图2为实施例1中的可变色智能窗未接入电压时的示意图；

图3为实施例1中的可变色智能窗接入30V，50Hz交流电的示意图；

图4为实施例1中的可变色智能窗接入30V，50kHz交流电的示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1，本实施例提供一种可变色智能窗，包括相对设置的基板一1和基板二2，所述基板一1包括依次层叠设置的透光导电基板一11和平行取向层一12，所述基板二2包括依次层叠设置的透光导电基板二21和平行取向层二22，所述基板一1的平行取向层一12和所述基板二2的平行取向层二22相对设置，平行取向层一12和平行取向层二22之间为调节区3，所述调节区3内填充有液晶混合物，所述液晶混合物包括双频液晶、二色性染料、普通染料和两性离子化合物，基板一1与基板二2之间设置有厚度控制胶4，所述厚度控制胶4由1wt％的硅球间隔子和99wt％的紫外固化胶组成，所述基板一1和基板二2与交流电源电性连接。本实施例中调节区的高度为5～50μm，使用的双频液晶为MDA-00-3969，购买自德国默克公司；二色性染料为RL002，结构式为

普通染料为普通蓝色染料LT1641B，购自上海蓝途；两性离子化合物为Reichardt's dye，别名2,6-二苯基-4-(2,4,6-三苯基吡啶)。

参见图2，未接入电压时，双频液晶分子5在平行取向层的控制下，呈平行于透光导电基板的方向排列，二色性染料分子6与双频液晶分子5排列一致，普通染料分子7和两性离子化合物8分散在调控区3内，此时二色性染料分子6的长轴与光偏振方向平行排列，具有最大吸收值，二色性染料吸收与普通染料吸收比为最大值，此时智能窗呈透明有色状态。

参见图3(图中箭头表示两性离子的运动方向)，在接入30V，50Hz交流电后，双频液晶分子5为正性各向异性，在电场作用下垂直透光导电基板排列，二色性染料分子6与双频液晶分子5排列方向一致，此时二色性染料分子6长轴垂直光偏振方向，二色性染料吸收最小，二色性染料分子6与普通染料分子7吸收比最小，智能窗呈现无色，且两性离子化合物8产生的两性离子的运动方向与双频液晶分子5的长轴平行，对双频液晶分子的排序影响较小，智能窗呈现透明状态，因此此时智能窗表现为透明无色状态。

参见图4，在接入30V，50kHz交流电后，双频液晶分子5为负性各向异性，双频液晶分子5在电场力的作用下重新平行于透光导电基板排列，双频液晶分子5带动二色性染料分子6转动，此时二色性染料分子6与光偏振方向为非垂直排列，二色性染料分子6与普通染料分子7吸收比大于最小值，智能窗呈现有色。两性离子化合物8产生的两性离子垂直于透光导电基板导电运动，此时两性离子运动方向与双频液晶分子长轴垂直，对双频液晶分子排列影响较大，双频液晶分子的排列被打乱呈无序排列，智能窗呈现模糊状态，此时智能窗表现为模糊有色状态。

本实施例还提供上述可变色智能窗的制备方法，按照以下步骤制备：

在黄光条件下，取0.4质量份的二色性染料RL002，0.2质量份的普通蓝色染料LT1641B，0.01质量份的两性离子化合物Reichardt’s dye以及99.39质量份的双频液晶MDA-00-3969，加入到棕色瓶子中，60℃搅拌均匀，配制成液晶混合物。取干净的透光导电基板，本实施例中透光导电基板选用ITO导电玻璃，在透光导电基板上旋涂5质量份聚乙烯醇水溶液，60℃蒸干溶液后，摩擦成平行结构形成平行取向层，取一块覆有平行取向层的透光导电基板一，用掺杂硅球间隔子的紫外固化胶在玻璃四周点胶，取另一块覆有平行取向层的透光导电基板二，与透明导电基板一相对设置，做成液晶盒，将配置好的液晶混合物，在60℃下填充至液晶盒中，形成可变色智能窗。

实施例2

在黄光条件下，取0.1质量份的二色性染料RL014，0.03质量份的普通红色染料R20，0.04质量份的普通黄色染料Y9，0.005质量份的两性离子化合物Reichardt’s dye以及99.825质量份的双频液晶MDA-00-3969，加入到棕色瓶子中，60℃搅拌均匀，配制成液晶混合物。取干净的透光导电基板，本实施例中透光导电基板选用ITO导电玻璃，在透光导电基板上旋涂8质量份聚乙烯醇水溶液，60℃蒸干溶液后，摩擦成平行结构形成平行取向层，取一块覆有平行取向层的透光导电基板一，用掺杂硅球间隔子的紫外固化胶在玻璃四周点胶，取另一块覆有平行取向层的透光导电基板二，与透明导电基板一相对设置，做成液晶盒，将配置好的液晶混合物，在60℃下填充至液晶盒中，形成可变色智能窗。制得的可变色智能窗在未接入电压时呈现透明有色状态，在接入30V，50Hz交流电后呈现透明无色状态，在接入30V，50kHz交流电后呈现模糊有色状态。

实施例3

在黄光条件下，取0.1质量份的二色性染料RL014，0.065质量份的普通蓝色染料C1，0.08质量份的普通黄色染料Y9，0.2质量份的两性离子化合物Reichardt’s dye以及99.555质量份的双频液晶MDA-00-3969，加入到棕色瓶子中，60℃搅拌均匀，配制成液晶混合物。取干净的透光导电基板，本实施例中透光导电基板选用ITO导电玻璃，在透光导电基板上旋涂8质量份聚乙烯醇水溶液，60℃蒸干溶液后，摩擦成平行结构形成平行取向层，取一块覆有平行取向层的透光导电基板一，用掺杂硅球间隔子的紫外固化胶在玻璃四周点胶，取另一块覆有平行取向层的透光导电基板二，与透明导电基板一相对设置，做成液晶盒，将配置好的液晶混合物，在60℃下填充至液晶盒中，形成可变色智能窗。制得的可变色智能窗在未接入电压时呈现透明有色状态，在接入30V，50Hz交流电后呈现透明无色状态，在接入30V，50kHz交流电后呈现模糊有色状态。