[發明專利]一種基于橢球狀膽甾相液晶微液滴的溫控調光膜及其狀態轉變方法

有效

• 申請號: 201911405469.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111158179B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 陳東;楊晨靜;孔琳琳;王行政;吳柏衡
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02F1/1333
• 分類號: G02F1/1333;G02F1/1334;G02F1/137
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種基于橢球狀膽甾相液晶微液滴的溫控調光膜及其狀態轉變方法。該溫控調光膜包括聚合物薄膜和其中均勻分散的橢球形液晶微液滴。橢球短軸垂直于薄膜表面，且具有短軸c＜長軸a＝b。在平行取向條件下，橢球中心區域膽甾相的螺旋軸垂直于薄膜平面，形成Bragg反射。因液晶微液滴的散射，薄膜呈不透明態，又因橢球中心區域膽甾相的Bragg反射，薄膜呈反射光的顏色。當溫度變化，膽甾相螺距變化，反射光波長和薄膜顏色相應變化。當溫度足夠高，膽甾相轉變為無序相，液晶折射率與薄膜折射率相匹配，薄膜呈無色透明態。該調光膜散射態顏色及其與無色透明態的切換均可通過溫度調節，具有顏色可控、智能響應等優點，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及液晶應用技術領域，特別涉及一種基于橢球狀膽甾相液晶微液滴的溫控調光膜及其狀態轉變方法

背景技術

PDLC(polymer dispersed liquid crystal)，又稱為聚合物分散液晶，是液晶以微液滴的形式分散在有機聚合物基體中。當液晶微液滴的折射率與薄膜的折射率不匹配時，薄膜呈不透明的散射態。當液晶微液滴的折射率與薄膜的折射率相匹配時，薄膜呈透明態。以PDLC溫控調光膜為例，在低溫下，因液晶微液滴向列相或膽甾相的折射率與薄膜的折射率不匹配，薄膜呈不透明態的散射態。當溫度升高，液晶微液滴向列相或膽甾相轉變為無序相時，液晶微液滴無序相的折射率與薄膜的折射率相匹配，薄膜呈透明態。但是傳統PDLC溫控調光膜中液晶微液滴的形狀是球狀的，具有各向同性，無論液晶相態是向列相還是膽甾相，液晶微液滴主要起到散射作用。因此，傳統PDLC溫控調光膜的散射態只能是白色不透明的。如果希望散射態呈一定顏色，一般需要添加染料。但是添加染料后，透明態也將呈染料的顏色。因此開發一種溫控調控膜，實現散射態顏色可控及其與無色透明態的智能切換，滿足實際情況的各種需求，具有重要意義。

本發明通過薄膜應力，將球狀液晶微液滴壓扁成橢球狀液晶微液滴，打破球狀液晶微液滴各向同性的性質，使平行取向條件下，橢球中心區域膽甾相的螺旋軸垂直于薄膜平面，形成Bragg反射，首次得到散射態顏色可控、透明態無色透明的溫控調光膜。該調光膜散射態顏色及其與無色透明態的切換均可通過溫度調節，具有顏色可控、智能響應等優點，應用前景廣闊。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開了一種基于橢球狀膽甾相液晶微液滴的溫控調光膜及其狀態轉變方法。該溫控調光膜包括聚合物薄膜和其中均勻分散的橢球形液晶微液滴。橢球短軸垂直于薄膜表面，且具有短軸c＜長軸a＝b。在平行取向條件下，橢球中心區域膽甾相的螺旋軸垂直于薄膜平面，形成Bragg反射。因液晶微液滴的散射，薄膜呈不透明態，又因橢球中心區域膽甾相的Bragg反射，薄膜呈反射光的顏色。當溫度變化，膽甾相螺距變化，反射光波長和薄膜顏色相應變化。當溫度足夠高，膽甾相轉變為無序相，液晶折射率與薄膜折射率相匹配，薄膜呈無色透明態。該調光膜散射態顏色及其與無色透明態的切換均可通過溫度調節，具有顏色可控、智能響應等優點，應用前景廣闊。

為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

1)將液晶向列相和一定量手性摻雜劑溶解在氯仿中，在熱臺上加熱至其中氯仿完全揮發，得到液晶膽甾相。

2)將液晶加入聚合物水溶液中，通過磁力攪拌器均勻攪拌，將液晶微液滴均勻分散在聚合物水溶液中，得到液晶微液滴在聚合物水溶液中的均勻分散液；

3)將步驟1)所得的含有液晶微液滴的聚合物水溶液均勻涂布在基板上。隨著水分揮發，聚合物逐漸成膜。在薄膜的應力下，均勻分散的球形液晶微液滴逐漸轉變為扁平的橢球形液晶微液滴，橢球短軸垂直于薄膜表面，最終得到橢球形液晶微液滴均勻分散的液晶膽甾相溫控膜。在聚合物薄膜的平行取向條件下，橢球形微液滴中的液晶膽甾相處于平面織構狀態，螺旋軸方向平均而言垂直于薄膜所在表面，液晶分子的指向失是垂直于螺旋軸，平行于薄膜表面，對于波長滿足的入射光呈Bragg反射。