调光玻璃及调光模组的制作方法

1.本公开属于调光玻璃技术领域，具体涉及一种调光玻璃及调光模组。


背景技术：

2.目前，调光玻璃应用在建筑、交通工具等领域，调光玻璃能够改变窗户的光线透过率，从而达到窗户在暗态和亮态之间的改变。
3.然而，在相关技术中，调光玻璃只能通过外设的机械结构等来改变调光玻璃的透光模式，需要考虑到机械结构的长期磨损，其次控制机械结构的动作无法随时随着日光的亮暗进行实时调整，再者每次控制机械结构的动作时间较长，无法满足人们对于窗户的及时和快速调整的遮光需求。在另一方面来说，目前的调光玻璃只可以实现亮态和暗态两种模式，虽然可以挡住太阳光照射，但同时室内的人员也再也无法看到外面的风景，非常影响视觉效果。


技术实现要素：

4.本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种光玻璃及调光模组。
5.第一方面，本公开实施例提供一种调光玻璃，所述调光玻璃包括：调光单元、触控层和控制单元；
6.所述调光单元包括：至少一个子调光单元；所述至少一个子调光单元中的每个包括：相对设置的第一基板和第二基板、及位于所述第一基板和所述第二基板之间的调光功能层；所述调光功能层被配置为在所述第一基板和所述第二基板之间的电场驱动下，调节光线透过率；
7.所述触控层位于所述调光单元的入光侧，且所述触控层在所述第一基板上的正投影覆盖所述调光功能层在所述第一基板上的正投影，被配置为根据输入的触控信号，生成感测信号；
8.所述控制单元与所述触控层连接，被配置为根据所述感测信号，生成第一调光信号，使得所述调光功能层根据所述第一调光信号调节光线透过率。
9.可选地，所述触控层包括：第一触控电极层；所述第一触控电极层包括：多个间隔设置的第一触控电极；所述调光玻璃还包括：多条第一触控信号线；
10.一个所述第一触控电极通过一条所述第一触控信号线与所述控制单元连接。
11.可选地，所述触控层包括：相对设置的第二触控电极层和第三触控电极层；所述第二触控电极层包括：多个间隔设置的第二触控电极；所述第三触控电极层包括：多个间隔设置的第三触控电极；所述调光玻璃还包括：第二触控信号线和第三触控信号线；
12.一个所述第二触控电极通过一条所述第二触控信号线与所述控制单元连接；一个所述第三触控电极通过一条所述第三触控信号线与所述控制单元连接。
13.可选地，所述第二触控电极和所述第三触控电极均为条形电极；所述第二触控电
极的延伸方向和所述第三触控电极的延伸方向相交。
14.可选地，所述子调光单元的数量为一个；所述第一基板包括：第一基底、及位于所述第一基底上的第一电极层；
15.所述第二基板包括：第二基底、及位于所述第二基底靠近所述第一基底一侧的第二电极层；
16.所述调光功能层包括：染料液晶。
17.可选地，所述调光功能层还包括：手性添加剂。
18.可选地，所述子调光单元的数量为多个；多个所述子调光单元叠层设置；所述第一基板包括：第三基底及位于所述第三基底上的第三电极层；
19.所述第二基板包括：第四基底及位于所述第四基底靠近所述第三基底一侧的第四电极层；
20.所述调光功能层包括：染料液晶。
21.可选地，所述子调光单元还包括：位于所述第三电极层背离所述第三基底一侧的第一配向层及位于所述第四电极层背离所述第四基底一侧的第二配向层；所述第一配向层和所述第二配向层的预倾角相同；
22.相邻两个所述子调光单元中一者的所述第一配向层和所述第二配向层的预倾角与另一者的所述第一配向层和所述第二配向层的预倾角相差90度。
23.可选地，所述调光模组还包括：设置于所述调光单元的入光侧的至少一个光线传感器；
24.所述至少一个光线传感器与所述控制单元连接，被配置为根据入射的光信号，生成电信号；
25.所述控制单元还被配置为根据所述电信号，生成第二调光信号，使得所述调光功能层根据所述第二调光信号调节光线透过率。
26.第二方面，本公开实施例提供一种调光模组，包括如权上述提供的调光玻璃。
27.可选地，所述调光模组还包括：相对设置的第一保护层和第二保护层、及位于所述第一保护层和所述第二保护层之间的封框胶；
28.所述调光玻璃位于所述第一保护层和所述第二保护层之间；
29.所述封框胶环绕于所述调光玻璃周围。
30.可选地，所述调光模组还包括：位于所述第一保护层和所述第二保护层之间的金属框；
31.所述金属框位于所述封框胶靠近所述调光玻璃的一侧。
32.可选地，所述第一保护层包括：一层钢化玻璃；所述第二保护层包括：叠层设置的多层钢化玻璃；
33.相邻的所述钢化玻璃之间设置有聚乙烯醇缩丁醛层。
34.可选地，所述调光模组还包括：惰性气体；
35.所述惰性气体填充于所述第一保护层、所述第二保护层和所述金属框构成的中空结构内。
36.可选地，所述惰性气体包括：氩气。
附图说明
37.图1为本公开实施例提供的一种调光玻璃的结构示意图；
38.图2为本公开实施例提供的一种触控层的结构示意图；
39.图3为本公开实施例提供的另一种触控层的结构示意图；
40.图4为本公开实施例提供的另一种调光玻璃的结构示意图；
41.图5为本公开实施例提供的又一种调光玻璃的结构示意图；
42.图6为本公开实施例提供的一种调光模组的结构示意图。
具体实施方式
43.为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
44.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
45.第一方面，本公开实施例提供了一种调光玻璃，图1为本公开实施例提供的一种调光玻璃的结构示意图，如图1所示，该调光玻璃1包括：调光单元10、触控层20和控制单元30；调光单元10包括：至少一个子调光单元；至少一个子调光单元中的每个包括：相对设置的第一基板101和第二基板102、及位于第一基板101和第二基板102之间的调光功能层103；调光功能层103被配置为在第一基板101和第二基板102之间的电场驱动下，调节光线透过率；触控层20位于调光单元10的入光侧，且触控层20在第一基板101上的正投影覆盖调光功能层103在第一基板101上的正投影，被配置为根据输入的触控信号，输出感测信号；控制单元30与触控层20连接，被配置为根据感测信号，生成第一调光信号，使得调光功能层103根据第一调光信号调节光线透过率。
46.本公开实施例提供的调光玻璃1中，第一基板101与第二基板102之间可以形成电场，调光功能层103可以在第一基板101和第二基板102所形成的电场的驱动下调节光线的透过率，以实现调光功能。同时，触控层20设置在调光单元10的入光侧，用户可以在触控层20上进行触控操作，即输入触控信号，以使得触控层20根据感测信号，生成感测信号。控制单元30可以根据接收到的感测信号，生成第一调光信号，该第一调光信号可以包含有用户对光线透过率的需求，例如用户可以要求调光功能层103的光线透过率为30％或者20％等，用户可以轻触触控层20，或者在触控20上滑动一定的距离，以使得调光功能层103的光线透过率调整为30％或者20％等，从而实现触控调光功能。并且，触控层20在第一基板101上的正投影覆盖调光功能层103在第一基板101上的正投影，即触控层20与调光功能层103的面积大致相同或者触控层20的面积略大于调光功能层的面积，用户可以在调光玻璃的任一位
置进行触控操作。可以看出，本公开实施例提供的调光玻璃1不依赖外部的机械结构即可实现触控调光功能，可以满足用户对光线透过率的实时快速调节的需求。同时，可以根据控制单元30生成的第一调光信号，调节第一基板101和第二基板102上的电压，以改变二者之间的电场，使得二者之间的电场连续变化，或者非连续变化，这样可以使得调光功能层103实现多种不同的光线透过率，从而可以在调光玻璃1在遮挡光线的同时，不影响用户在室内观看外面的风景，进而可以提高用户使用体验。
47.需要说明的是，若调光玻璃的调光单元10具有多个子调光单元，多个子调光单元可以叠层设置，可以将触控层20设置在最外侧的子调光单元的入光侧。其中最外侧的子调光单元指的是多个子调光单元首先被光线照射的子调光单元。若调光玻璃的调光单元10具有一个子调光单元，可以将触控层103设置在该子调光单元的第二基板102中的任意两膜层之间或者该子调光单元的最外侧，这样可以更准确地接收触控信号，提高触控灵敏度。
48.图2为本公开实施例提供的一种触控层的结构示意图，如图2所示，该触控层20包括：第一触控电极层201；第一触控电极层201包括：多个间隔设置的第一触控电极2011；调光玻璃1还包括：多条第一触控信号线210；一个第一触控电极2011通过一条第一触控信号线210与控制单元30连接。
49.在本公开实施例中，触控层30采用自容式触控结构，每条第一触控信号线210连接在控制单元30和与之对应的一个第一触控电极2011之间，每条第一触控信号线210用于驱动一个第一触控电极2011，在用户触摸到某一第一触控电极2011时，第一触控电极2011与手指之间产生一定的电容值的触控信号，与该第一触控电极2011相连的第一触控信号线210将该第一触控电极2011上的触控信号传输给控制单元30，控制单元30中预先设置了每个第一触控电极2011被触控时对应的调光动作，控制单元30根据接收到的触控信号，能够根据预设的该第一触控电极2011对应的调光动作，从而对调光功能层103的光线透过率进行调整，实现触控调光功能。
50.图3为本公开实施例提供的另一种触控层的结构示意图，如图3所示，触控层20包括：相对设置的第二触控电极层202和第三触控电极层203；第二触控电极层202包括：多个间隔设置的第二触控电极2021；第三触控电极层203包括：多个间隔设置的第三触控电极2031；调光玻璃还包括：第二触控信号线220和第三触控信号线230；一个第二触控电极2021通过一条第二触控信号线220与控制单元30连接；一个第三触控电极2031通过一条第三触控信号线230与控制单元30连接。
51.在本公开实施例中，触控层30采用互容式触控结构，每条第二触控信号线220连接在控制单元30和与之对应的一个第二触控电极2021之间，每条第三触控信号线230连接在控制单元30和与之对应的一个第三触控电极2031之间，每条第二触控信号线220和第三触控信号线230分别用于驱动一个第二触控电极2021和第三触控电极2031，在用户触摸到某一第二触控电极2021时，该第二触控电极2021与对应的第三触控电极2031之间的电容值发生变化的触控信号，与该第二触控电极2021相连的第二触控信号线220和与该第三触控电极2031相连的第三触控信号线230将该触控信号传输给控制单元30，控制单元30中预先设置了每个第二触控电极2021和第三触控电极2031被触控时对应的调光动作，控制单元30根据接收到的触控信号，能够根据预设的该第二触控电极2021和第三触控电极2031对应的调光动作，对调光功能层103的光线透过率进行调整，实现触控调光功能。
52.在一些实施例中，第二触控电极2021和第三触控电极2031均为条形电极；第二触控电极2021的延伸方向和第三触控电极2031的延伸方向相交。
53.第二触控电极2021和第三触控电极2031均为条形电极；第二触控电极2021的延伸方向和第三触控电极2031的延伸方向相交，二者之间的每个正对位置均可以形成一个自容式触控结构，这样可以形成多个自容式触控结构，可以精确识别触控发生的位置，从而可以更准确地接收触控信号，提高触控灵敏度。在一个具体的例子中，第二触控电极2021的延伸方向和第三触控电极2031的延伸方向垂直，这样可以利于第二触控电极2021和第三触控电极2031的制备。
54.在一些实施例中，子调光单元的数量为一个；第一基板101包括：第一基底1011、及位于第一基底1011上的第一电极层1012；第二基板102包括：第二基底1021、及位于第二基底1021靠近第一基底1011一侧的第二电极层1022；调光功能层103包括：染料液晶。
55.本实施例提供的调光玻璃中，调光功能层103可以包括多种类型的调光介质，例如，调光功能层103的材料可以为染料液晶。染料液晶具体可以包括液晶分子和二向色性染料分子。二向色性染料分子具有二向色特性，只能吸收入射光中和染料长轴平行的光。具体的，在本实施例中以调光玻璃为tn模式驱动液晶分子为例进行说明，也即显示模式为常白模式。在实际应用中，第一基底1011背离第二基底1021的一侧和第二基底1021背离第一基底1011的一侧分别贴附有偏光片，两片偏光片贴附的标准为其偏光轴互相垂直，呈90度正交。进一步地，第一基底1011和第二基底1021之间设置有隔垫物(图中未示出，隔垫物在第一基板101与第二基板102之间撑起一定距离，以形成容纳液晶分子的液晶盒，液晶盒的盒厚范围可以为2微米(μm)至4μm。隔垫物的类型可以为多种，例如常用的透明ps(photo spacer)或者bs(ball spacer)等，在此不做限定。此外液晶盒的外侧还可以采用添加硅球或者塑料球的封框胶通过uv固化或者加热固化后实现密封。第一基底1011和第二基底1021可以均由玻璃构成，第一电极层1012和第二电极层1022可以由ito透明导电膜层构成。在第一电极层1012靠近第二电极层1022的一侧和第二电极层1022靠近第一电极层1012的一侧可以分别设置配向层，两层配向层需要经过rubbing工艺形成一定预倾角以此来控制液晶分子的倾倒方向，两层配向层rubbing方向也是互相垂直成90度的，使得液晶分子在盒内会形成90度的扭转角，并且两层配向层的rubbing方向需要与该配向层对应的偏光片的偏光轴方向平行。在第一电极层1012和第二电极层1022不加电压时，当外界光线从第二基底1021贴附的偏光片中入射时，形成的偏振光的偏振方向才能够与第二基底1021侧的液晶分子的长轴方向平行，偏振光在液晶分子中发生旋光，当光抵达第一基底1011贴附的偏光片时，偏振方向旋转了90度，此时光在第一基底1011出射后，光线偏振方向恰好与第一基底1011贴附的偏光片的偏振方向平行，光线能够顺利通过偏光，因为光线能够最大化透过，所以此时调光玻璃1表征为亮态。而第一电极层1012和第二电极层1022开始施加电压时，液晶分子长轴方向逐渐从与第一基底1011平行方向向与第一基底1011垂直方向转变，此时当光线从第二基底1021贴附的偏光片中入射时，偏振光无法完成旋光，出射光的偏振方向与出射处的偏光片偏光轴形成一定角度，根据马吕斯定律，当偏光轴之间呈90度夹角时，光线透过率最低。液晶分子随着第一电极层1012和第二电极层1022的电压的上升，二者之间的电场强度增大，液晶分子偏转程度也会越大，出射光的偏振方向与出射处的偏光片偏光轴形成的角度也会从0度向90度逐步变化，对应的整体调光玻璃的透光率也从最亮向最暗逐渐
变化。经过测试，该整体调光玻璃1的光线透过率范围在0.1％至36％之间，一电极层1012和第二电极层1022的驱动电压在5v左右。
56.需要说明的是，本实施例提供的调光玻璃还可以采用ads、ips等模式驱动液晶分子，在此不做限定，在不同的模式下，第一基板101和第二基板102之间产生电场的电极的数量和设置的位置相应改变，例如，在ads模式下，第一电极层1012和第二电极层1022可以都设置在同一基板上，在此不做限定。本实施例中皆以tn模式驱动液晶分子为例进行说明。
57.图4为本公开实施例提供的另一种调光玻璃的结构示意图，如图4所示，调光功能层103还包括：手性添加剂。
58.在本公开实施例中，染料液晶中需要添加手性剂，使得染料液晶中的液晶分子可以沿着垂直于第一基底1011的旋光轴按照左旋或者右旋的方式螺旋排列。可见光线在进入液晶分子后，光线沿着螺旋的液晶分子发生旋光，而因为二向色性染料吸收轴于液晶分子长轴平行，可见光线在旋光的同时，也在被二向色性染料吸收。同时液晶分子的旋转角一般在180度到360度之间，目的是为了让二向色性染料尽可能旋转，使得二向色性染料能够尽可能对各个角度的光线产生吸收，进一步降低光线透过率。同时，可以不必采用偏光片，避免高温等环境对偏光片的影响，从而可以提高整体调光玻璃1的使用寿命。需要说明的是，图4所示的调光玻璃1的结构与图3所示的调光玻璃1的结构基本相同，本公开实施例提供的调光玻璃中的两层配向层之间的夹角需参考液晶分子需要的旋转角度进行对应设计，当液晶分子旋转角度为180度时，两层配向层的取向方向可以为同向平行，也可以为反向平行。在第一电极层1012和第二电极层1022不加电压的情况下，染料液晶分子几乎处于垂直于第一基底1011的状态，此时调光玻璃1表征为亮态。而当第一电极层1012和第二电极层1022开始施加电压时，染料液晶分子会往配向层预倾的方向倾倒，并沿着螺旋轴发生螺旋，随着电压越大，液晶分子倾倒的越彻底，对于光线吸收程度越大，光线透过率越低，此时调光玻璃1表征为暗态。经过测试，本公开实施例提供的调光玻璃1可实现的暗态透过率在6％左右，亮态最大能达到50％左右，基本可以满足建筑领域视窗的调光需求，并且可以无法实现更大的对比度和更暗态的透过率。
59.图5为本公开实施例提供的又一种调光玻璃的结构示意图，如图5所示，子调光单元的数量为多个；多个子调光单元叠层设置；第一基板101包括：第三基底1013及位于第三基底上的第三电极层1014；第二基板102包括：第四基底1023及位于第四基底1023靠近第三基底1013一侧的第四电极层1024；调光功能层103包括：染料液晶。子调光单元还包括：位于第三电极层1014背离第三基底1013一侧的第一配向层104及位于第四电极层1024背离第四基底1023一侧的第二配向层105；第一配向层104和第二配向层105的预倾角相同；相邻两个子调光单元中一者的第一配向层104和第二配向层105的预倾角与另一者的第一配向层104和第二配向层105的预倾角相差90度。
60.在本公开实施例中以两个子调光单元为例进行说明，两个子调光单元的调光功能层均采用染料液晶制作，调光功能的实现是通过在不同电压下液晶分子带动二向色性染料旋转，二向色性染料的吸光轴与光线方向呈现不同角度时，二向色性染料对光线的吸收程度不同，则光线的透过率也不相同。每个子调光单元中的第一配向层104和第二配向层105取向互为反向平行或正向平行，预倾角在85至89度之间，但是两个子调光单元中一者的第一配向层104和第二配向层105的预倾角与另一者的第一配向层104和第二配向层105的预
倾角相差90度。当第三电极层1014和第四电极层1024不加电压时，液晶分子几乎处于垂直于第三基底1013的状态，因为二向色性染料分子的吸光轴与光线入射方向平行，光线透过率最大，此时调光玻璃1表征为亮态。而当第三电极层1014和第四电极层1024施加电压时，二向色性染料分子随液晶分子开始从垂直于第三基底1013的状态逐步向平行于第三基底1013的状态转移，光线在通过第一个子调光单元时，第一个子调光单元的二向色性染料分子可以对平行于二向色性染料分子吸光轴的光线进行有效遮挡，但是对于垂直于二向色性染料分子吸光轴的光线遮挡有限，这部分光会透过第一个子调光单元出射并进入第二个子调光单元，因为两个子调光单元中一者的第一配向层104和第二配向层105的预倾角与另一者的第一配向层104和第二配向层105的预倾角相差90度，所以没有被第一个子调光单元挡住的部分偏振光偏振方向刚好与第二个子调光单元的染料二向色性染料分子的吸光轴平行，这样可以实现更暗态的遮光效果，此时调光玻璃1表征为暗态。经过测试，本公开实施例提供的调光玻璃1可实现的暗态透过率在0.5％左右，亮态最大能达到35％左右，基本可以满足建筑领域视窗的调光需求。在此需要说明的是，两个子调光单元中相邻的第三基底1013和第二基底1024可以相互复用，在实际应用过程中，两相邻的第三基底1013和第二基底1024可以仅保留其中一者，以降低调光玻璃1的厚度，以及降低制备成本。
61.在一些实施例中，调光玻璃还包括：设置于调光单元10的入光侧的至少一个光线传感器(图中未示出)；至少一个光线传感器与控制单元30连接，被配置为根据入射的光信号，生成电信号；控制单元30还被配置为根据电信号，生成第二调光信号，使得调光功能层103根据第二调光信号调节光线透过率。
62.需要说明的是，有些应用场景中，调光玻璃离用户较远，比如大型商场的采光顶，会要求器件具有根据实际光线强弱实现自动调节的功能。在本公开实施例中，调光玻璃还包括：光线传感器，光线越强，光线传感器输出的电压越大，针对于不同太阳光线的强弱，设置触发阈值，当光线强度产生的电压在一定阈值范围内时，维持该阈值下对应的输出电压不变，而当光线强度上升到光线传感器的电压超出阈值时，控制单元30可以输出控制信号为提高调光功能层103的驱动电压，来实现调光功能层调暗的目的，反之，当光线强度变弱时，控制单元30可以输出控制信号为降低调光功能层103的驱动电压，来实现调光功能层调亮的目的。
63.第二方面，本公开实施例提供了一种调光模组，该调光模组包括如上述提供的调光玻璃。图6为本公开实施例提供的一种调光模组的结构示意图，如图6所示，该调光包括上述的调光玻璃外还包括：相对设置的第一保护层601和第二保护层602、及位于第一保护层601和第二保护层602之间的封框胶603；调光玻璃位于第一保护层601和第二保护层602之间；封框胶603环绕于调光玻璃周围。
64.封框胶603可以将第一保护层601和第二保护层602贴合，形成中空结构，将调光玻璃容纳在其中，对调光玻璃进行保护，使得调光玻璃可以满足户外较为恶劣的环境，
65.在一些实施例中，如图6所示，调光模组还包括：位于第一保护层601和第二保护层602之间的金属框604；金属框604位于封框胶603靠近调光玻璃的一侧。
66.在第一保护层601和第二保护层602之间还可以设置金属框604，一般为铝框，铝框围绕调光玻璃一圈可以形成密封环境，铝框通过玻璃密封胶实现与第一保护层601和第二保护层602的粘结，铝框的厚度即为中空结构的中空高度。
67.在一些实施例中，第一保护层601包括：一层钢化玻璃；第二保护层602包括：叠层设置的多层钢化玻璃；相邻的钢化玻璃之间设置有聚乙烯醇缩丁醛层605。
68.第二保护层602主要面朝户外环境，因为考虑到太阳光中紫外光照射对于功能层的影响，第二保护层602是由多层钢化玻璃和夹在中间的整面聚乙烯醇缩丁醛酯层组成，聚乙烯醇缩丁醛酯层的作用主要是为了粘结两片钢化玻璃起到安全保护以及阻隔户外太阳光中紫外光的作用。
69.在一些实施例中，调光模组还包括：惰性气体；惰性气体填充于第一保护层601、第二保护层602和封框胶603构成的中空结构内。惰性气体具体可以包括：氩气。
70.氩气作为惰性气体，具有良好的绝热性能，可以避免较高的温度影响调光玻璃中调光功能层的性能。
71.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。