一种具有电热功能的调光膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及调光膜技术领域，具体涉及一种具有电热功能的调光膜及其制备方法。

背景技术

聚合物分散液晶调光膜(PDLC膜)，主要由两层透明导电膜及位于两导电膜之间的聚合物分散液晶层组成。聚合物分散液晶层主要由聚合物网络与分布于其中的液晶微滴及间隔物组成。正型PDLC膜在断电时，液晶指向失杂乱排列，呈磨砂态；当施加电场时，液晶在电场力作用下长轴沿电场方向排列，呈透明态。其调节遮蔽性的功能主要由液晶分子的翻转实现。常见的PDLC调光膜产品受限于聚合物-液晶结构的低温特性，当环境温度较低时会出现断电延迟问题，且随着温度的降低，延迟时间逐渐增加。大多调光膜产品在-20℃以下使用时会出现明显的断电延迟，低温断电延迟问题极大的影响了调光膜产品在低温应用场景的推广。

针对液晶调光膜的该项特性，行业内的做法是在夹胶调光玻璃的外侧增加一层加热薄膜，对调光膜进行加热。该方案将增加液晶调光膜的整体厚度，同时增加了产品在通电状态下的雾度、降低透光率，影响用户视觉效果。此外，调光膜常常通过胶层粘接到待粘附的物体例如玻璃上，目前自粘式调光膜使用胶层包含丙烯酸酯树脂，受热收缩及老化将导致自粘层与接触面脱离。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有电热功能的调光膜及其制备方法，该调光膜的导电层能够具有调光和加热的功能，无需增加调光膜的整体厚度，对产品的光学性能影响少。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种具有电热功能的调光膜，包括依次层叠的第一基材层、第一导电层、PDLC层、第二导电层和第二基材层；第一导电层和第二导电层中的至少一个为电热导电层，电热导电层包括N个导电区域，N是大于或等于2的整数，N个导电区域依次首尾连接形成加热导电通路，加热导电通路的首端连接有第一加热电极，加热导电通路的尾端连接有第二加热电极；电热导电层还包括M个第一调光电极，M是大于或等于1的整数，第一调光电极连接在加热导电通路的首端和尾端之间；当加热时，同一个电热导电层的第一加热电极和第二加热电极分别连接到电源的两端；当调光时，如第一导电层和第二导电层均为电热导电层，则第一导电层的第一调光电极和第二导电层的第一调光电极分别连接到电源的两端；如第一导电层和第二导电层中仅有一个为电热导电层，则另一个连接有第二调光电极，第一调光电极和第二调光电极分别连接到电源的两端。

进一步的技术方案是，M大于1，第一调光电极均匀分布地连接在加热导电通路的首端和尾端之间。

进一步的技术方案是，相邻的导电区域除首尾连接处外由绝缘区域隔开，绝缘区域的宽度小于或等于5μm。

进一步的技术方案是，绝缘区域包括从电热导电层的一个边缘向电热导电层内延伸的至少一个第一绝缘线，或者包括从电热导电层的一个边缘向电热导电层内延伸的至少一个第一绝缘线以及从第一绝缘线上的点起在电热导电层内延伸的第二绝缘线；第一绝缘线和第二绝缘线为直线、曲线或折线。

进一步的技术方案是，加热导电通路的首端和尾端，以及第一调光电极与加热导电通路的连接处分别设置在电热导电膜的边缘处。

进一步的技术方案是，加热导电通路的首端和尾端设置在电热导电膜的第一边缘段内，第一调光电极设置在电热导电膜除第一边缘段之外的第二边缘段内。

进一步的技术方案是，第一导电层和第二导电层的导电材料分别选自镍氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟镓、氧化镓锌、氧化锌、氧化铟、氧化铝锌、碳纳米管、纳米银线、铜、铝、钼、钛中的至少一种。

进一步的技术方案是，第一基材层和第二基材层均为柔性基材层。

进一步的技术方案是，调光膜还包括设置在第一基材层或第二基材层上的导热耐高温胶层；导热耐高温胶层为分散有导热材料的硅胶。

为实现本发明的目的，本发明还提供了制备上述任一方案的一种具有电热功能的调光膜的方法，其通过方法一和方法二中任一种方法制备：

方法一：步骤一：在基材上制备电热导电层，得到电热导电膜；步骤二：采用两个所述电热导电膜和PDLC材料，或者采用一个所述电热导电膜、一个普通导电膜和PDLC材料，制备调光膜；

方法二：步骤一：准备常规调光膜；步骤二：通过激光内雕技术将常规调光膜一侧或两侧的导电层加工为电热导电层。

进一步的技术方案是，在方法一的步骤一中，在基材上通过3D打印、化学蚀刻、激光蚀刻或掩膜加工形成电热导电层。

与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：

本发明的调光膜对现有调光膜的导电层进行改进，在导电的基础上增加电热功能，具体地将整片的导电层改变由多个导电区域首尾相连形成的加热导电通路，加热时加热导电通路两端连接电源两端，此时加热导电通路相对于整片导电层，加热导电通路横截面积降低，长度增加，电阻增加，提高加热效率。而调光电极连接在加热导电通路的首端和尾端之间，相对于加热导电通路电阻减少，且与另一导电层形成电场作用于PDLC即可，调光过程发热较少。当环境温度低于调光膜的工作温度时，可以开启加热功能，使调光膜自身温度保持在工作温度范围内，使PDLC调光膜在低温环境也能正常使用。电加热层与PDLC直接接触，减少热传递过程中的热量损失及温控延迟，控制更精准。

而且，本发明无需在原有液晶调光膜上增加其他膜材，不会增加调光膜的整体厚度，对产品的光学性能例如开态视觉效果影响少。

此外，本发明的调光膜制备方法可以先制备具有电热导电层，再采用常规的涂布等方法制备调光膜，也可以在已有调光膜的基础上利用激光内雕将常规导电层加工为电热导电层。具体地利用激光雕刻、蚀刻或打印等方法在导电层上形成中间相互间隔且首尾相连的不同导电区域，导电图案可以任意选择。上述制备方法有效可行。

附图说明

图1是本发明调光膜实施例的结构示意图。

图2是本发明调光膜实施例中电热导电层示例1的结构示意图。

图3是本发明调光膜实施例中电热导电层示例2的结构示意图。

图4是本发明调光膜实施例中电热导电层示例3的结构示意图。

图5是本发明调光膜实施例中电热导电层示例4的结构示意图。

图6是本发明调光膜实施例实现调光时的线路连接结构示意图。

图7是本发明调光膜实施例实现加热时的线路连接结构示意图。

以下结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

如图1所示，本发明的调光膜包括依次层叠的第一基材层1、第一导电层2、PDLC层3、第二导电层4和第二基材层5。其中，第一导电层2和第二导电层4中的至少一个为电热导电层。第一基材层1或第二基材层5可以是柔性基材层，例如PET层。为将调光膜贴附到物体例如玻璃上，可以在第一基材层1或第二基材层5上设置胶层6，形成自粘性调光膜。为避免胶层6在反复加热的过程中收缩、老化而导致调光膜剥离，本实施例的胶层6采用导热耐高温胶层，例如采用添加有导热材料的耐高温硅胶作为胶层，相比于丙烯酸酯类胶粘剂，硅胶本身具有较好的耐高温耐老化性能，导热材料例如导电金属线(如纳米银线)等可以提高硅胶的导热、散热性，避免胶层的热量积聚，并且有除雾效果。例如可以采用现有专利申请文件CN112239644A中公开的硅胶胶粘剂。

电热导电层包括N个导电区域7，N是大于或等于2的整数，N个导电区域7依次首尾连接形成加热导电通路，加热导电通路的首端连接有第一加热电极8，加热导电通路的尾端连接有第二加热电极9。电热导电层还包括M个第一调光电极10，M是大于或等于1的整数，第一调光电极10连接在加热导电通路的首端和尾端之间。

当加热时，同一个电热导电层的第一加热电极8和第二加热电极9分别连接到电源例如交流电源的两端，第一加热电极8和第二加热电极9之间的加热导电通路相对于整片的导电层，截面积降低，长度增加，电阻增加，能够提高加热效率。如图6所示，如果第一导电层2和第二导电层4均为电热导电层，则第一导电层2的第一加热电极81和第二导电层4的第一加热电极82可以共同连接到电源的第一端，第一导电层2的第二加热电极91和第二导电层4的第二加热电极92可以共同连接到电源的第二端，两个电热导电层并联。

当调光时，如第一导电层2和第二导电层4均为电热导电层，如图7所示，则第一导电层4的第一调光电极101和第二导电层4的第一调光电极102分别连接到电源的两端，使得第一导电层2和第二导电层4之间形成电场，促使PDLC翻转实现调光膜由磨砂到透明的转换。如第一导电层2和第二导电层4中仅有一个为电热导电层，则另一个具有整片的导电层并且连接有第二调光电极，与图7类似的，第一调光电极10和第二调光电极分别连接到电源的两端。

优选地，M是大于1的整数，采用多个第一调光电极10来降低调光时的电阻。第一调光电极10均匀分布在加热导电通路的首端和尾端之间，进一步降低调光时的电阻，此处均匀分布只要大体上均匀即可。M是例如可以是N的正约数，每(N/M)个导电区域7上连接1个第一调光电极10。

优选地，相邻的导电区域7除首尾连接处外由绝缘区域11隔开，绝缘区域11即是不含有导电材料例如没有涂覆导电材料的区域。绝缘区域11例如可以是线条状的。绝缘区域11的宽度小于或等于5μm，减少对调光时导电层形成电场等的影响，保证液晶调光膜的关态遮蔽和开态透明的效果。

优选地，绝缘区域包括从电热导电层的一个边缘向电热导电层内延伸的至少一个第一绝缘线111，或者包括从电热导电层的一个边缘向电热导电层内延伸的至少一个第一绝缘线111以及从第一绝缘线111上的点为起点在电热导电层内延伸的第二绝缘线112。第一绝缘线111和第二绝缘线112为直线、曲线或折线。由第一绝缘线111和第二绝缘线112可以形成不同图案的绝缘区域，进而划分出不同图案的导电区域7，如图2至6示例性展示出加热导电的不同图案，可以根据实际需要将电热导电层设计成不同的图案，只要不同的导电区域首尾相连能够提高导热通路的电阻即可。

优选地，加热导电通路的首端和尾端，以及第一调光电极10与加热导电通路的连接处分别设置在电热导电膜的边缘处，便于在边缘处连接电极，不影响调光膜的外观。

优选地，加热导电通路的首端和尾端设置在电热导电膜的第一边缘段内，多个第一调光电极10设置在电热导电膜除第一边缘段之外的第二边缘段内。此处第一边缘段和第二边缘段是指将电热导电膜的四周边缘划分的连续的段。如此设置，使得第一调光电极10不会插入到第一加热电极8和第二加热电极9所在的第一边缘段内，便于加热接线和调光接线分开，避免接线混乱。例如如图2所示，第一加热电极8和第二加热电极9可以位于电热导电膜的一侧边缘，多个第一调光电极10可以位于电热导电膜的另一侧边缘。

优选地，第一导电层2和第二导电层4的导电材料分别选自镍氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟镓、氧化镓锌、氧化锌、氧化铟、氧化铝锌、碳纳米管、纳米银线、铜、铝、钼、钛中的至少一种，可以按照实际的导电性要求以及加工性能要求进行选择。第一基材层1和第二基材层5均为柔性基材层，例如是PET基材，便于调光膜贴附到其他物体例如玻璃上。

上述具有电热功能的调光膜的制备方法有如下两种：

方法一：

步骤一：制备基材上的电热导电层，得到电热导电膜。在导电膜的制备阶段，可以在基材上通过3D打印、化学蚀刻、激光蚀刻或掩膜加工形成电热导电层。在一个具体的实施例中，如图2所示，可以通过3D打印技术将纳米银线浆料以连续栅格状形式打印于透明PET基材上，两相邻栅格间距即相邻的导电区域7之间的绝缘区域11的宽度不大于5μm。

步骤二：采用两个电热导电膜和PDLC材料，或者采用一个电热导电膜、一个普通导电膜(包括基材和整片的导电层)和PDLC材料，按照上述调光膜结构制备调光膜，例如可以通过涂布、卷对卷加工工艺来制备调光膜。

方法二：

步骤一：准备常规调光膜，该常规调光膜包括一次层叠的第一基材层、第一导电层、PDLC层、第二导电层和第二基材层，第一导电层和第二导电层都是整片的导电层。该常规调光膜可以是按照常规调光膜生产工艺制造的，例如采用两个普通导电膜(包括基材和整片的导电层)和PDLC材料制作得到的调光膜，也可以购买得到。

步骤二：通过激光内雕技术将调光膜一侧或两侧的导电层加工为电热导电层。激光内雕技术能够穿过调光膜一侧或两侧的基材层，对基材层内侧的导电层加工成所需图案。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。