本發(fā)明涉及光學(xué)、液晶器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電響應(yīng)紅外反射器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

為了實現(xiàn)陽光透射和反射的目的，一般會在玻璃上鍍膜，使得光線中某段波長的光可以被玻璃窗反射或者透射。鍍膜玻璃是在玻璃表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，以改變玻璃的光學(xué)性能，達(dá)到反射或透射某段波長的光的目的。

根據(jù)不同的反光和透光需求，可以采用不同材質(zhì)的膜。在玻璃表面鍍一層或多層諸如鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物組成的薄膜，使產(chǎn)品呈豐富的色彩，對于可見光有適當(dāng)?shù)耐高^率，對紅外線有較高的反射率。

然而鍍膜玻璃在成型后，其光學(xué)性能不能隨環(huán)境變化或個人喜好進(jìn)行改變，無法滿足人們的需求。

而且鍍膜玻璃所采用的材料大多是基于金屬和金屬氧化物摻雜的離子晶體，這種材料容易干擾導(dǎo)航和通信系統(tǒng)。

基于上述原因，鍍膜玻璃難以大規(guī)模普及。開發(fā)一種紅外反射波段可調(diào)節(jié)可反射100％的紅外反射薄膜，能夠更好地滿足人們的需求，進(jìn)而在市場上廣泛推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電響應(yīng)紅外反射器件及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種電響應(yīng)紅外反射器件，包括相對設(shè)置的三塊透光導(dǎo)電基板，所述三塊透光導(dǎo)電基板中相鄰兩塊透光導(dǎo)電基板之間分別封裝形成第一調(diào)節(jié)區(qū)和第二調(diào)節(jié)區(qū)，所述第一調(diào)節(jié)區(qū)和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)均填充有液晶層，所述液晶層包括混合液晶材料，所述混合液晶材料包含手性向列相液晶、單體、光引發(fā)劑和手性摻雜劑，所述第一調(diào)節(jié)區(qū)的所述手性向列相液晶的螺旋方向與所述第二調(diào)節(jié)區(qū)的所述手性向列相液晶的螺旋方向相反，在紫外光照射下所述單體在所述光引發(fā)劑作用下聚合成網(wǎng)絡(luò)狀聚合物，所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物能捕獲所述液晶混合物中的雜質(zhì)陽離子，在電場下，雜質(zhì)陽離子運動帶動所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物移動，所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物帶動所述手性向列相液晶移動，使得所述手性向列相液晶的螺距發(fā)生改變。

在一些優(yōu)選的實施方式中，每塊所述透光導(dǎo)電基板均包括基板和導(dǎo)電層，所述基板與相鄰的另一所述基板相對的表面上設(shè)有導(dǎo)電層，設(shè)于中間的所述基板的上下表面均設(shè)有導(dǎo)電層。

在一些進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，設(shè)于最下方的所述基板上表面的導(dǎo)電層與設(shè)于中間的所述基板下表面的導(dǎo)電層分別和第一直流電源的兩極連接，設(shè)于最上方的所述基板下表面的導(dǎo)電層與設(shè)于中間的所述基板上表面的導(dǎo)電層分別和第二直流電源的兩極連接。

在一些進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式中，設(shè)于中間的所述透光導(dǎo)電基板可包括兩塊相互貼合的基板，上方基板的上表面設(shè)有導(dǎo)電層，下方基板的下表面設(shè)有導(dǎo)電層。

在上述方案的優(yōu)選的實施方式中，所述透光導(dǎo)電基板與相鄰的另一所述透光導(dǎo)電基板相對的表面上設(shè)有平行配向?qū)印?/p>

在上述方案的優(yōu)選的實施方式中，所述液晶層中還包括用于控制所述液晶層厚度的間隔子。

在上述方案的優(yōu)選的實施方式中，所述第一調(diào)節(jié)區(qū)和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)的所述手性向列相液晶的螺距大小相同。

在上述方案的優(yōu)選的實施方式中，施加于所述第一調(diào)節(jié)區(qū)和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)的電場方向相同或相反。

此外，本發(fā)明還提供了一種如上所述的電響應(yīng)紅外反射器件的制備方法，包括以下步驟：

S1：制備三塊透光導(dǎo)電基板，每塊所述透光導(dǎo)電基板均包括基板和導(dǎo)電層，其中一塊所述基板的上下表面均設(shè)有導(dǎo)電層；

S2：將三塊所述透光導(dǎo)電基板具有導(dǎo)電層的一面相對，分裝成液晶盒，所述液晶盒具有兩個調(diào)節(jié)區(qū)；

S3：取手性向列相液晶、單體、光引發(fā)劑和右旋手性摻雜劑混合，得到混合液晶材料A，取手性向列相液晶、單體、光引發(fā)劑和左旋手性摻雜劑混合，得到混合液晶材料B，分別將所述混合液晶材料A和所述混合液晶材料B注入兩個所述調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)。

在一些優(yōu)選的實施方式中，所述S3之后還包括采用紫外光照射所述液晶盒的步驟。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種電響應(yīng)紅外反射器件及其制備方法，該紅外反射器件包括相對設(shè)置的三塊透光導(dǎo)電基板，所述三塊透光導(dǎo)電基板中相鄰兩塊透光導(dǎo)電基板之間分別封裝形成第一調(diào)節(jié)區(qū)和第二調(diào)節(jié)區(qū)，所述第一調(diào)節(jié)區(qū)和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)均填充有液晶層，所述液晶層包括混合液晶材料，所述混合液晶材料包含手性向列相液晶、單體、光引發(fā)劑和手性摻雜劑，手性向列相液晶能夠反射紅外光，手性向列相液晶材料的指向矢在螺旋軸方向上旋轉(zhuǎn)2π的間距稱為一個螺距(可用P表示)。所述第一調(diào)節(jié)區(qū)的所述手性向列相液晶的螺旋方向與所述第二調(diào)節(jié)區(qū)的所述手性向列相液晶的螺旋方向相反，在理論和實踐中，一種手性旋轉(zhuǎn)方向的手性向列相只能反射與其相應(yīng)的偏振光，另一種偏振旋轉(zhuǎn)方向的偏振光將具有完全透過性，所以對于只具有單一手性旋轉(zhuǎn)方向的混合液晶材料，在普通的自然光照射狀態(tài)下，反射紅外光的反射率最高只能達(dá)到50％，也即透過率能達(dá)到50％。本發(fā)明提供的電響應(yīng)紅外全反射器件，通過在器件中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)區(qū)，分別在其中填充螺旋方向相反的手性向列相液晶材料，從而實現(xiàn)紅外全反射，在一定的紅外波段內(nèi)能夠反射100％的紅外光，即實現(xiàn)某一紅外波段的全反射。并且在這個器件中，兩個調(diào)節(jié)區(qū)在混合液晶材料的取向方面互不影響，在工作狀態(tài)時，根據(jù)接入的電源、電壓和開關(guān)之間的連接關(guān)系，可以有各種的工作情況，完全可以滿足人們的大部分需求。接入兩個調(diào)節(jié)區(qū)的電壓可以相同也可以不同，根據(jù)人們對室內(nèi)溫度的要求，可以調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)區(qū)的狀態(tài)。

而混合液晶材料中的所述單體在所述光引發(fā)劑作用下聚合成網(wǎng)絡(luò)狀聚合物，所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物能捕獲所述液晶混合物中的雜質(zhì)陽離子，只要在透光導(dǎo)電基板上施加電壓，即可將調(diào)節(jié)區(qū)置于電場下，雜質(zhì)陽離子在電場下會向與電源負(fù)極相連的透光導(dǎo)電基板運動，雜質(zhì)陽離子運動帶動所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物移動，所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物帶動所述手性向列相液晶移動，使得所述手性向列相液晶的螺距發(fā)生改變。在通電狀態(tài)下，調(diào)節(jié)區(qū)中，聚合物網(wǎng)絡(luò)因捕獲陽離子向負(fù)極運動，所述手性向列相液晶分散在所述聚合物網(wǎng)絡(luò)中，所述手性向列相液晶在聚合物網(wǎng)絡(luò)的帶動下，向負(fù)極運動，使得靠近與電源負(fù)極相連的透光導(dǎo)電基板的液晶螺距減小，靠近與電源正極相連的透光導(dǎo)電基板的液晶螺距增大，總體在調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)形成具有一定螺距梯度的螺旋結(jié)構(gòu)。根據(jù)以下公式：其中λ為單一螺距的手性向列相液晶反射波長，為液晶的平均雙折射；公式可計算得出的值，公式(2)中n_e是尋常折射率，n_o是非尋常折射率；公式Δλ＝(n_e-n_o)×P＝Δn×P(3),其中Δn是雙折射率之差，Δλ是反射光譜帶寬。由上述公式可知，當(dāng)P值變成一個梯度范圍時，混合液晶材料所反射的波長以及反射的頻寬也會隨之變大，從而使得紅外反射帶寬增寬。此外還可以通過調(diào)節(jié)施加于透光導(dǎo)電基板上的電壓、調(diào)節(jié)混合液晶材料中的各組分比例，使得混合液晶材料的螺距改變，從而調(diào)節(jié)紅外反射薄膜的反射波段，以適應(yīng)光反射和透射的需求。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種紅外反射器件，既能夠?qū)崿F(xiàn)某一波段的紅外全反射，又能夠?qū)崿F(xiàn)反射波段調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為電響應(yīng)紅外反射器件的截面圖。

圖2為在未通電狀態(tài)下電響應(yīng)紅外反射器件的局部截面圖。

圖3為通電狀態(tài)下電響應(yīng)紅外反射器件的局部截面圖。

圖4為0V、40V電壓下電響應(yīng)紅外反射器件的透射光譜圖。

具體實施方式

實施例1：

取三塊基板裁剪，在基板的表面制備導(dǎo)電層，其中一塊基板的上下表面上均制備一層導(dǎo)電層，將三塊所述透光導(dǎo)電基板具有導(dǎo)電層的一面相對，分裝成液晶盒，所述液晶盒具有兩個調(diào)節(jié)區(qū)；取75～85質(zhì)量份的手性向列相液晶、13～14.5質(zhì)量份的右旋手性摻雜劑、3～5質(zhì)量份的單體和0.5～1質(zhì)量份的光引發(fā)劑混合，得到混合液晶材料A，取87-93質(zhì)量份的手性向列相液晶、3～4質(zhì)量份的左旋手性摻雜劑、3～5質(zhì)量份的單體和0.5～1質(zhì)量份的光引發(fā)劑混合，得到混合液晶材料B，其中，所述液晶為負(fù)性液晶為LC-2079，所述左旋手性摻雜劑為德國默克公司的S811，所述右旋手性摻雜劑為德國默克公司的R811，所述液晶在所述手性摻雜劑作用下呈手性向列相液晶，所述單體為德國默克公司的RM82、RM257中的任一種，所述光引發(fā)劑為德國默克公司的Irgacure-651、Irgacure-369中的任一種；分別將所述混合液晶材料A和所述混合液晶材料B注入兩個所述調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)；采用紫外光照射所述液晶盒，使得單體在光引發(fā)劑作用下聚合形成網(wǎng)絡(luò)狀聚合物，得到電響應(yīng)紅外反射器件。

上述制備得到的紅外反射器件的截面圖如圖1，電響應(yīng)紅外反射器件包括相對設(shè)置的三塊透光導(dǎo)電基板，每塊所述透光導(dǎo)電基板均包括基板1和導(dǎo)電層2，所述基板1與相鄰的另一所述基板1相對的表面上設(shè)有導(dǎo)電層2，設(shè)于中間的所述基板1的上下表面均設(shè)有導(dǎo)電層2。所述三塊透光導(dǎo)電基板中相鄰兩塊透光導(dǎo)電基板之間分別封裝形成第一調(diào)節(jié)區(qū)3和第二調(diào)節(jié)區(qū)4，所述第一調(diào)節(jié)區(qū)3和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)4均填充有液晶層，所述液晶層包括混合液晶材料和多個用于控制所述液晶層厚度的間隔子5，所述間隔子5的高度等于所述液晶層的厚度，所述間隔子5的形狀可為任意形狀，所述間隔子5的的材料為壓克力樹脂、玻璃、硅氧樹脂中的任一種。所述透光導(dǎo)電基板與相鄰的另一所述透光導(dǎo)電基板相對的表面上設(shè)有平行配向?qū)?。所述混合液晶材料包含手性向列相液晶6、單體、光引發(fā)劑和手性摻雜劑，手性向列相液晶6呈螺旋狀，所述第一調(diào)節(jié)區(qū)3的所述手性向列相液晶6的螺旋方向與所述第二調(diào)節(jié)區(qū)4的所述手性向列相液晶6的螺旋方向相反。一種手性旋轉(zhuǎn)方向的手性向列相只能反射與其相應(yīng)的偏振光，另一種偏振旋轉(zhuǎn)方向的偏振光將具有完全透過性，所以對于只具有單一手性旋轉(zhuǎn)方向的混合液晶材料，在普通的自然光照射狀態(tài)下，反射紅外光的反射率最高只能達(dá)到50％，也即透過率能達(dá)到50％。本發(fā)明提供的電響應(yīng)紅外反射器件，通過在器件中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)區(qū)，分別在其中填充螺旋方向相反的手性向列相液晶材料，從而實現(xiàn)紅外全反射，在一定的紅外波段內(nèi)能夠反射100％的紅外光，即實現(xiàn)某一紅外波段的全反射。

設(shè)于最下方的所述基板1上表面的導(dǎo)電層2與設(shè)于中間的所述基板1下表面的導(dǎo)電層2分別和第一直流電源8的兩極連接，設(shè)于最上方的所述基板1下表面的導(dǎo)電層2與設(shè)于中間的所述基板1上表面的導(dǎo)電層2分別和第二直流電源9的兩極連接。在本實施例中，設(shè)于最下方的所述基板1上表面的導(dǎo)電層2與第一直流電源8的負(fù)極相連，設(shè)于中間的所述基板1下表面的導(dǎo)電層2與第一直流電源8的正極相連，設(shè)于最上方的所述基板1下表面的導(dǎo)電層2與第二直流電源9的負(fù)極相連，設(shè)于中間的所述基板1上表面的導(dǎo)電層2與第二直流電源9的正極相連。所述第一直流電源8與所述第二直流電源9的電壓可以相同也可以不同，可根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在三塊所述透光導(dǎo)電基板未通電狀態(tài)下，可以通過調(diào)節(jié)混合液晶材料中的各組分比例，使得所述第一調(diào)節(jié)區(qū)3和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)4內(nèi)的手性向列相液晶6的螺距相等。在紫外光照射下所述單體在所述光引發(fā)劑作用下聚合成網(wǎng)絡(luò)狀聚合物10，所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物10能捕獲所述液晶混合物中的雜質(zhì)陽離子11，在電場下，雜質(zhì)陽離子11運動帶動所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物10移動，所述網(wǎng)絡(luò)狀聚合物10帶動所述手性向列相液晶6移動，使得靠近與電源負(fù)極相連的透光導(dǎo)電基板的手性向列相液晶6螺距減小，靠近與電源正極相連的透光導(dǎo)電基板的手性向列相液晶6螺距增大，總體在調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)形成具有一定螺距梯度的螺旋結(jié)構(gòu)，繼而使得紅外反射器件的紅外反射帶寬增寬。

將所述第一調(diào)節(jié)區(qū)3和所述第二調(diào)節(jié)區(qū)4分別接入0V(即實際上均不加電源電壓)40V電源電壓，進(jìn)行紅外反射實驗，測量其反射光譜，得到實驗結(jié)果如圖4。從圖4可以看到，本發(fā)明所提供的紅外反射器件的紅外反射波段可以通過調(diào)節(jié)電壓來進(jìn)行調(diào)整。

實施例2：

本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于：所述左旋手性摻雜劑為德國默克公司的S1011，所述右旋手性摻雜劑為R1011，設(shè)于最下方的所述基板1上表面的導(dǎo)電層2與第一直流電源8的負(fù)極相連，設(shè)于中間的所述基板1下表面的導(dǎo)電層2與第一直流電源8的正極相連，設(shè)于最上方的所述基板1下表面的導(dǎo)電層2與第二直流電源9的正極相連，設(shè)于中間的所述基板1上表面的導(dǎo)電層2與第二直流電源9的負(fù)極相連。