基于液晶光开关的智能调光玻璃装置-国家级大学生创新创业训练计划平台.docVIP

基于液晶电光效应的智能调光玻璃装置 中国石油大学（华东） 赵永潜 张亚萍 1.中国石油大学（华东）理学院，山东省青岛市 266580 实验技术与管理发表时间：2016年3月 张亚萍 副教授 摘要：为了实现对室内光强的调节，根据光敏电阻，可调精密电位器以及液晶电光效应实验原理，设计了一种智能调光玻璃，并进行了理论分析和实验验证。在自动模式控制电路下，当室外光强改变时，光敏电阻随光强改变自身阻值，进而通过控制电路改变液晶两端的电压，达到将玻璃后的光强控制在一个合适的光强范围内的目的；在手动模式控制电路下，通过精密可调电位器连续地改变玻璃后的光强。测试结果表明，这种智能调光玻璃的设计方案，可在光强变化时把光强控制在一定范围内，并能连续调节玻璃后的光强。 Abstract: In order to realize the adjustment of indoor light, according to the photosensitive resistance, adjustable precision potentiometer and liquid crystal electro-optic effect experiment principle, a kind of intelligent tunable glass was designed, which has carried on the theoretical analysis and experimental verification. In automatic mode control circuit, when outdoor light changed, photosensitive resistance changed itself with light, then the voltage across the LCD glass was changed by controlling circuit, the goal was reached that light intensity behind the glasses was controlled in an appropriate range. In manual mode control circuit, the light intensity behind the glass was continuously changed by using adjustable precision potentiometer. Test results show that this kind of design scheme of intelligent tunable glass could control light intensity within a certain range when the light changed and continuously adjusted the light behind the glass. 关键词：液晶；电光效应；智能调光玻璃；视角特性 引言 自21世纪以来，随着城市现代化建设的推进，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料[1-4]，但由于传统玻璃的功能相对单一，越来越不能满足人们日趋增长的需求，因此对特种玻璃的需求也愈来愈强烈。在调光玻璃方面，目前的研究多集中在材料领域，在玻璃中加入各种金属和金属氧化物 [5]从而改变玻璃的颜色，但这种玻璃的透光率恒定，无法在多变的天气下输出适宜的光强。为了能够控制玻璃对自然光的透过率，并减少光反射，降低光污染[6]，本文设计了一套基于液晶电光效应的智能调光玻璃装置。 1实验原理 1.1 TN型液晶盒的结构原理 TN型光开关的结构如图1所示。在两块玻璃片之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状多为细长棒状[7]，液晶层厚度一般为5-8微米，玻璃片的内表面覆有透明电极[8]，电极的表面涂有取向剂，这样，液晶分子在透明电极表面就按一定方向排列，且上下电极上的取向方向相互垂直, 由于边界的锚定[9]作用，电极表面的液晶分子取向不会因外场的作用发生变化；上下电极之间的液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列。由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，因而从俯视方向看，液晶分子的排列方向从上电极的沿0°方向排列逐渐均匀地扭曲到下电极的沿90°方向排列，整个扭曲了90°。液晶盒玻璃片的两个外侧分别贴有偏振片，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同。 1.2 TN型液晶的电光效应 研究表明[10]上述的扭曲排列结构具有光波导的性质，即偏振光从上表面穿过扭曲排列的液晶传播到下表面时，偏振方向会偏转90°。 在