CN108885366A - 具有图案化电极的pdlc薄膜装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置、包括本发明的可转换的PDLC遮光器装置的PDLC遮光器刚性透明基板及其用途。
Description
技术领域
本发明涉及液晶技术的领域，并且更具体涉及聚合物分散液晶(PDLC)遮光器装置的领域。
背景技术
智能玻璃为其光传输特性在施加电压、光或热时会改变的玻璃或上釉玻璃。通常，玻璃从透明改变为半透明或不透明，即从阻挡一些(或所有)波长的光改变为通过所述波长的光。智能玻璃技术包括电致变色、光致变色、热致变色、悬浮颗粒、微盲和聚合物分散液晶(PDLC)装置。
在PDLC装置中，液晶被溶解或分散在液体聚合物中，然后凝固或固化聚合物。在聚合物从液体改变为固体(固化)期间，与聚合物不相容的液晶在整个固体聚合物中形成微滴。将所得的固化混合物封装在两层导电透明薄膜(通常为PET基板上的ITO)之间以产生PDLC薄膜。然后将该PDLC薄膜切割成所需的尺寸，并在与电极连接后被层压在玻璃板之间以形成PDLC(智能)玻璃装置(参见图1)。当PDLC薄膜的电极未连接到任何电源时，液晶随机地被放置在微滴中，从而导致光穿过PDLC玻璃进行散射。这导致半透明(通常称为不透明)状态(“关”状态)。当向电极施加电压时，在两个透明导电层之间形成的电场激发液晶颗粒以对准，从而允许光以非常小的散射穿过微滴并导致透明外观(“开”状态)。
另外，当PDLC薄膜的仅一个导电层被蚀刻成平行线时，产生一些条带(其中条带由两条平行的蚀刻线之间的区域形成)。然后，如果任何条带单独连接到电源，则当另一个导电(未蚀刻)层也带电时，它变得透明。该装置称为PDLC遮光器。
市场上的常规PDLC遮光器纵向或横向地工作。这是因为，例如在KR20140024643A1中所描述的，它仅包括一个蚀刻的导电薄膜，横向或纵向蚀刻成一些条带，而不蚀刻另一个导电薄膜。然后，通过向未蚀刻的薄膜和蚀刻的薄膜的一些条带供应电荷，带电荷的条带变得透明，而没有电荷的其他部分保持半透明，从而产生或竖直或水平的遮光器。
因此，需要开发能够横向和纵向转换的PDLC遮光器装置，从而在使用者的选择下产生无限可能的图案。
发明内容
本发明的发明人提出了一种横向和纵向可转换的PDLC遮光器装置，其包括两个蚀刻的导电薄膜，一个导电薄膜纵向蚀刻而另一个横向蚀刻，并由模块印刷电路板(PCB)和控制台控制，从而在使用者的选择下产生无限的设计和形状。
因此，在第一方面，本发明涉及一种纵向或横向可转换的PDLC遮光器装置，其包括：
i)PDLC薄膜，其包括：
-彼此基本平行设置的纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜，以及
-位于纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜之间的PDLC；
ii)至少一个纵向模块电路(10)，其包括：
-至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中，条带为位于PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域，以及
-至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)；
iii)至少一个横向模块电路(15)，其包括：
-至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中，条带为位于PDLC薄膜的横向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域，以及
-至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)；
iv)至少一个枢转模块电路(16)，其包括：
-在每个纵向方向和横向方向上将纵向模块电路连接到横向模块电路的至少一个始端连接器和至少一个终端连接器；
v)至少一个末端终端模块电路(22)，其连接到至少一个纵向模块电路(10)的最后一个纵向模块电路或至少一个横向模块电路(15)的最后一个横向模块电路；
vi)至少一个电源端子(17)和至少一个数据端子(18)，两者均连接到末端终端模块电路(22)；以及
vii)电子控制器控制台，其用于操作纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，电子控制器控制台包括：
-连接到电源端子(17)的一根电源线缆(20)，以及
-连接到数据端子(18)的一根数据线缆(21)。
本发明的另一方面涉及一种PDLC遮光器刚性透明基板装置，其包括：
i)如上限定的PDLC遮光器；
ii)在PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜上方基本平行设置的刚性透明基板和/或在PDLC薄膜的横向蚀刻的导电薄膜上方基本平行设置的刚性透明基板；以及
iii)透明聚合物粘合剂。
最后，本发明的另一方面涉及如上限定的PDLC遮光器玻璃装置的用于内部和外部上釉玻璃(glazing)的用途。
附图说明
图1为PDLC玻璃装置的图示。
图2为由本发明实施的横向(顶部)和纵向(底部)连接的示意图。
图3为由本发明实施的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置的示意图。
图4为由本发明实施的模块电路的示意图。
图5为由本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置产生的图案的示例，其中：(A)至(L)为基于纵向条带或横向条带的图案，并且(M)至(R)为基于纵向条带和横向条带的同时组合的方格图案。
具体实施方式
除非另外限定，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。
本发明涉及一种纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，其包括：
i)PDLC薄膜，其包括：
-彼此基本平行设置的纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜，以及
-位于纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜之间的PDLC；
ii)至少一个纵向模块电路(10)，其包括：
-至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中，条带为位于PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域，以及
-至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)；
iii)至少一个横向模块电路(15)，其包括：
-至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中，条带为位于PDLC薄膜的横向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域，以及
-至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)；
iv)至少一个枢转模块电路(16)，其包括：
-在每个纵向方向和横向方向上将纵向模块电路连接到横向模块电路的至少一个始端连接器和至少一个终端连接器；
v)至少一个末端终端模块电路(22)，其连接到至少一个纵向模块电路(10)的最后一个纵向模块电路或至少一个横向模块电路(15)的最后一个横向模块电路；
vi)至少一个电源端子(17)和至少一个数据端子(18)，两者均连接到末端终端模块电路(22)；以及
vii)电子控制器控制台(19)，所述电子控制器控制台用于操作纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，并且包括连接到电源端子(17)的一根电源线缆(20)和连接到数据端子(18)的一根数据线缆(21)。
因此，本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置包括PDLC薄膜，该PDLC薄膜包括彼此基本平行设置的纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜。
在本发明的上下文中，术语“导电薄膜”是指柔性透明薄膜(基板)，其具有沉积在其一侧上方的导电层。
因此，在一个特定的实施例中，本发明的纵向和横向导电薄膜通过将厚度在约50nm至约5μm之间的导电层沉积在厚度在约100μm至约200μm之间的柔性透明基板的一侧上方而独立地形成。
适用于本发明的导电层的非限制性示例为由铟锡氧化物(ITO)、银纳米线(AgNW)、银纳米环(AgNR)、石墨烯、PEDOT：PSS、碳纳米管(CNT)、金属氧化物或其组合制成的导电层。适用于本发明的透明基板的非限制性示例为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和硬涂层聚酯。
在一个优选的实施例中，PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜等于或大于1.5m宽且等于或大于200m长，优选地纵向蚀刻的导电薄膜为1.5m宽和250m长。
在另一个优选的实施例中，PDLC薄膜的横向蚀刻的导电薄膜等于或大于1.5m宽且等于或大于200m长，优选地横向蚀刻的导电薄膜为1.5m宽和250m长。在特定实施例中，在蚀刻机中蚀刻本发明的纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜，该蚀刻机被配置为通过激光蚀刻或通过机械蚀刻以连续方式蚀刻导电薄膜。
本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置的PDLC薄膜进一步包括位于纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜之间的PDLC。
PDLC在本发明的纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜之间固化。
在优选的实施例中，本发明的PDLC薄膜的PDLC为向列型的。
在优选的实施例中，通过聚合诱导相分离(PIPS)稳定本发明的PDLC薄膜的PDLC。
在另一个具体实施例中，本发明的PDLC薄膜具有约120μm至约500μm之间的厚度。因此，本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置进一步包括至少一个纵向模块电路(10)以及至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)，该纵向模块电路包括：至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中条带为位于PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域。
在本发明的上下文中，“始端连接器”和“终端连接器”分别指的是母连接器和公连接器。这些连接器允许连接两个连续的模块电路，将一个模块电路连接到一个枢转模块电路(16)或将一个模块电路连接到终端模块电路(22)。
因此，本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置进一步包括至少一个枢转模块电路(16)，该至少一个枢转模块电路包括在每个纵向方向和横向方向上将纵向模块电路连接到横向模块电路的至少一个始端连接器和至少一个终端连接器；以及连接到至少一个纵向模块电路(10)的最后一个纵向模块电路或连接到至少一个横向模块电路(15)的最后一个横向模块电路的至少一个末端终端模块电路(22)。
如上限定的纵向模块电路(10)和横向模块电路(15)通过至少一个纵向模块电路中的最后一个纵向模块电路接收电源和数据(图3)。因此，如上限定的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置具有至少一个电源端子(17)和至少一个数据端子(18)，两者均连接到至少一个纵向模块电路的最后一个纵向模块电路，该最后一个纵向模块电路向纵向模块电路和横向模块电路中的其余模块电路提供电源和数据。
在本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置中，至少一个纵向模块电路(10)或至少一个横向模块电路(15)均包括至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中条带为位于PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜或横向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域。然后，通过施加电力，与不存在电力的条带相比，所述条带的PDLC的极性被改变。
由于两个导电薄膜均被蚀刻，一个被横向蚀刻而另一个被纵向蚀刻，因此本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置的工作方式与仅具有一个蚀刻导电薄膜的常规遮光器不同。常规PDLC遮光器通过以下方式操作，仅由一个交流(AC)电极连接到未蚀刻的导电薄膜并且另一个AC电极连接到蚀刻的导电薄膜的条带。然后通过向任何条带施加电荷，它变得透明，而没有电荷的其他条带保持在“关”状态。
本发明的可转换的PDLC遮光器装置的工作方式不同，因为方波形式的AC电力连接到所有纵向条带和横向条带。因此，对于本发明，透明或不透明出现在所述条带的每个交叉点中。当一个条带以方波的最大值(1)充电而其他条带以方波的最小值(0)充电时，纵向条带与横向条带的每个交叉点变为透明；否则所述交叉点仍处于“关”状态。为此，当所有相邻交叉点处于“开”状态或“关”状态时，横向遮光器可以产生方格图案以及竖直条带和水平条带。
因此，为了控制每个交叉点，本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置进一步包括纵向模块电路和横向模块电路(图4)以及电子控制器控制台(19)(图3)，以允许将受控电荷以等相(“关”状态)或不等相(“开”状态)施加到两个导电薄膜的每个交叉点。控制台功能是编辑图案、保存图案、调用图案，通过设置“开/关”的序列并将数据传递到模块电路来控制图案之间的时间和顺序。此外，电子控制器控制台(19)允许以静止和/或运动方式产生图案。
作为非限制性示例，图5在(A)至(L)中示出了直线图案并在(M)至(R)中示出了方格图案，这些图案可以由本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置产生。
在特定实施例中，本发明的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置的电子控制器控制台(19)进一步包括蓝牙系统。这允许使用者通过任何支持蓝牙的电子装置(例如移动装置或平板计算机)来控制电子控制器控制台(19)。
本发明的另一方面涉及一种PDLC遮光器刚性透明基板装置，其包括：
i)如上限定的PDLC遮光器；
ii)在PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜上方基本平行设置的刚性透明基板和/或在PDLC薄膜的横向蚀刻的导电薄膜上方基本平行设置的刚性透明基板；以及
iii)透明聚合物粘合剂。
在一个优选的实施例中，本发明的PDLC遮光器装置的刚性透明基板为玻璃。
在一个优选的实施例中，本发明的PDLC遮光器装置的聚合物粘合剂为热熔薄膜，该热熔薄膜优选地选自下列项组成的组：乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氨酯(PU)或液体树脂。
最后，本发明的另一方面涉及如上限定的PDLC遮光器刚性透明基板装置的用于内部和外部上釉玻璃的用途。
示例
现在将通过示例描述本发明，这些示例用于说明图示说明性实施例的构造和测试。然而，应当理解，本发明不以任何方式限制于以下示例。
示例1：生产1.5m宽、250m长的PDLC薄膜。
将一个纵向蚀刻的导电薄膜和一个横向蚀刻的导电薄膜装载到PDLC层压机上，使得导电层面对面地卷起(rolled)，其中PDLC插入所述导电层之间。当PDLC被固化时，产生复合薄膜(PDLC薄膜)。
示例2：生产1.5m宽、3m长的纵向和横向可转换的PDLC遮光器玻璃装置。
将示例1中得到的PDLC薄膜切成1.5m宽×3m长的片材。然后，在PDLC薄膜的纵向蚀刻的导电薄膜的顶部边界处切割约0.005m的条带，并且小心地擦拭掉暴露的PDLC材料以不损坏横向薄膜的导电层，以便能够接近横向蚀刻的导电薄膜的横向条带的导电层。类似地，在横向蚀刻的导电薄膜的一个边界处切割约0.005m的条带，并且小心地擦拭掉PDLC薄膜以不损坏纵向蚀刻的导电薄膜的导电层，以暴露纵向蚀刻的导电薄膜的纵向条带的导电层。使用丙酮和特殊软布清洁暴露的条带(横向和纵向)，并将导电汇流条(12)单独连接到每个条带，对于纵向条带总共30个导电汇流条(12)并且对于横向条带总共60个导电汇流条(12)。然后，我们将约1cm×5cm的细铜丝网连接到每个导电汇流条(12)，然后所述导电汇流条连接到模块电路((10)和(15))的导电输出焊盘(11)。
然后，将比PDLC薄膜大的一个玻璃面板水平地放置在工作台上，以便在一个长度和一个宽度处定位模块电路((10)和(15))。然后将热熔粘附薄膜铺设在玻璃面板上方。然后将PDLC薄膜铺设在热熔粘附薄膜上方。然后在PDLC薄膜上方添加另一个热熔粘附薄膜，并且最后在第二热熔粘附薄膜上方铺设与PDLC薄膜相同大小的玻璃面板，同时在所有过程中，热熔薄膜和PDLC以一种方式被定位，使得留下用于在层压之后安装模块电路的空白空间，其中导电汇流条(12)被定位在空白空间中并受其保护。然后用多孔粘附薄膜封闭边界，准备好抽真空和层压。然后，将所得的PDLC遮光器玻璃放入真空袋中并将其放入烘箱或高压釜中，以在约120℃的温度下将其层压数个小时。
在从烘箱或高压釜中移出复合PDLC遮光器玻璃后，在纵向方向上安装5个模块电路(10)，并且在横向方向上安装10个模块电路(15)。每个模块电路具有6个导电输出焊盘(11)，并且每个导电输出焊盘被连接到PDLC条带的细铜网。安装在遮光器长度处的模块电路的所有导电输出焊盘(11)被连接到一个导电薄膜的横向条带(图2)，并且在遮光器宽度处的模块电路的所有导电输出焊盘被连接到另一导电薄膜的纵向条带(图2)。
模块电路(图4)位于0.3m的预定长度，并根据遮光器的尺寸以300mm的倍数互连在一起，并且仅放置在遮光器的一个长度和一个宽度处。具体地，5个模块电路(15)横向定位，并且10个模块电路(10)纵向定位，从而产生带有0.05m的条带的1.5m×3m的遮光器。
定位枢转模块电路(16)以连接或断开纵向模块电路和横向模块电路(图3)。在纵向模块电路(10)的末端存在电源端子(17)和注册插孔(RegisteredJack)(RJ45)，该注册插孔为数据端子(18)。来自电子控制器控制台(19)的双极电源线缆(20)被连接到电源端子(17)，并且CAT-5数据线缆(21)被连接到RJ45(18)(图3)以通过模块电路的导电输出焊盘(11)向每个条带提供电源和数据。对于每个导电输出焊盘(11)，存在两个晶体管(23)以通过导电输出焊盘(11)控制至每个条带的电源和数据。输出信号的方向由这两个晶体管(23)控制，这两个晶体管用作每种输出的闭合门或断开门。根据在电子控制器控制台(19)中配置的输出类型，激活一个或另一个晶体管(23)。每个模块电路通过移位寄存器寄存每个输出的位置。模块电路以3个主要的数据线、存储线和时钟线连接。结合时钟和数据，所配置的位列表被发送以用于在控制台中的预先固定的图案集。换句话说，为了产生纵向和横向的透明交叉点，所述交叉点由不同的相(1，0)或(0，1)充电。然而，通过在两个条带中施加等相或相等值(0，0)或(1，1)，交叉点保持不透明。
当行和列的所有相邻交叉点接收相等值时，获得不透明条带，并且当所述行和列的所有相邻交叉点接收不同值时，获得透明条带(图5，A-L)。当一些交叉点被以相等值充电而其他交叉点没有以相等值充电时，获得了方格图案(图5，M-R)。
电子控制器控制台(19)仅通过两根电源线缆和数据线缆通过模块电路将电源和信号供应到90个条带(尽管其有能力馈送256个条带)(图3)。因此，如果水平条带和竖直条带宽度为0.05m，则控制台控制5m×7.8m(总共39m2)的大型遮光器。
Claims (7)
1.一种纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，包括：
i)PDLC薄膜，其包括：
-彼此基本平行设置的纵向蚀刻的导电薄膜和横向蚀刻的导电薄膜，以及
-位于所述纵向蚀刻的导电薄膜和所述横向蚀刻的导电薄膜之间的PDLC；
ii)至少一个纵向模块电路(10)，其包括：
-至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中，条带为位于所述PDLC薄膜的所述纵向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域；以及
-至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)；
iii)至少一个横向模块电路(15)，其包括：
-至少一个导电输出焊盘(11)，每个导电输出焊盘(11)连接到一个条带的导电汇流条(12)的丝网，其中，条带为位于所述PDLC薄膜的所述横向蚀刻的导电薄膜的两条蚀刻线之间的区域，
-至少一个始端连接器(13)和至少一个终端连接器(14)；
iv)至少一个枢转模块电路(16)，其包括：
-在每个纵向方向和横向方向上将纵向模块电路连接到横向模块电路的至少一个始端连接器和至少一个终端连接器；
v)至少一个末端终端模块电路(22)，其连接到所述至少一个纵向模块电路(10)的最后一个纵向模块电路或所述至少一个横向模块电路(15)的最后一个横向模块电路；
vi)至少一个电源端子(17)和至少一个数据端子(18)，两者均连接到所述末端终端模块电路(22)；以及
vii)电子控制器控制台(19)，其用于操作所述纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，所述电子控制器控制台包括：
-连接到所述电源端子(17)的一根电源线缆(20)，以及
-连接到所述数据端子(18)的一根数据线缆(21)。
2.根据权利要求1所述的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，其中，所述PDLC为向列型的。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，其中，所述纵向蚀刻的导电薄膜的宽度等于或大于2m且长度等于或大于200m。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，其中，所述横向蚀刻的导电薄膜的宽度等于或大于2m且长度等于或大于200m。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置，其中，所述电子控制器控制台(19)进一步包括蓝牙系统。
6.一种PDLC遮光器刚性透明基板装置，其包括：
i)根据权利要求1至5中任一项所述的纵向和横向可转换的PDLC遮光器装置；
ii)在所述PDLC薄膜的所述纵向蚀刻的导电薄膜上方基本平行设置的刚性透明基板和/或在所述PDLC薄膜的所述横向蚀刻的导电薄膜上方基本平行设置的刚性透明基板；以及
iii)透明聚合物粘合剂。
7.一种根据权利要求6所述的PDLC遮光器刚性透明基板装置的用于内部和外部上釉玻璃的用途。
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