无取向的高性能液晶智能窗

谭钦月; 王旭鹏; 李阳; 刘永军; 李登辉

doi:10.3724/CJLCD.2026-0112

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无取向的高性能液晶智能窗

器件物理及器件制备 | 更新时间：2026-09-16

- 无取向的高性能液晶智能窗
- Non-oriented high-performance liquid crystal smart windows
- 液晶与显示 2026年41卷第8期页码：1094-1101
- 作者机构：
  
  1.哈尔滨工程大学物理与光电工程学院工业和信息化部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150001
  2.核生化灾害防护化学全国重点实验室，北京 102205
- 作者简介：
  
  李登辉，男，博士，副研究员，2021年于南开大学获得博士学位，主要从事光场调控、光与物质相互作用方面的研究。E-mail：lidenghui@mail.nankai.edu.cn
- 基金信息：
  
  黑龙江省自然科学基金(LH2020E072)
- DOI：10.3724/CJLCD.2026-0112
  中图分类号： O753.2
- CSTR：32172.14.CJLCD.2026-0112
- 收稿：2026-06-22，
  
  修回：2026-07-17，
  
  纸质出版：2026-08-05
- 稿件说明：
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谭钦月, 王旭鹏, 李阳, 等. 无取向的高性能液晶智能窗[J]. 液晶与显示, 2026,41(8):1094-1101.

TAN Qinyue, WANG Xupeng, LI Yang, et al. Non-oriented high-performance liquid crystal smart windows[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(8): 1094-1101.
谭钦月, 王旭鹏, 李阳, 等. 无取向的高性能液晶智能窗[J]. 液晶与显示, 2026,41(8):1094-1101. DOI： 10.3724/CJLCD.2026-0112. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0112.

TAN Qinyue, WANG Xupeng, LI Yang, et al. Non-oriented high-performance liquid crystal smart windows[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(8): 1094-1101. DOI： 10.3724/CJLCD.2026-0112. CSTR： 32172.14.CJLCD.2026-0112.

摘要

针对传统液晶智能窗材料体系及制备流程复杂的问题，本文选用负介电各向异性向列液晶作为基体，掺杂阳离子表面活性剂，在无取向处理的情况下，利用ITO导电玻璃制备电控调光智能窗。系统研究了在交流电场下，不同掺杂比例的液晶智能窗在可见光范围内的透射率变化。对比研究了无取向、平行取向和垂直取向3种液晶盒的调光效果，结果表明无取向液晶盒的调光效果优于其他两种取向结构。该类液晶智能窗依靠交变电场诱导离子湍流可以实现透明与雾态的可逆切换，在可见光光谱范围内光强透射率降低60%左右，其上升和下降响应时间分别为31.92 ms和88.01 ms。该器件无需取向处理、结构简单且易制备，为低成本建筑智能窗的产业化应用提供了新方案。

Abstract

To address the issues of complex material systems and preparation processes in traditional liquid crystal（LC） smart windows， this study employs negative dielectric anisotropy nematic LC as the base matrix， doped with a cationic surfactant， to fabricate electrically controlled dimming smart window using ITO conductive glass without any alignment treatment. We investigated the transmittance variations of LC smart windows with different doping ratios under an alternating current（AC） electric field across the visible light spectrum. A comparative study on the dimming performance of three LC cell configurations—unaligned， parallel-aligned， and homeotropically aligned （vertical）， revealed that the unaligned LC cells outperform the other two alignment structures. The proposed LC smart window achieves reversible switching between transparent and hazy states via ion turbulence induced by the alternating electric field. Within the visible light spectrum， the optical transmittance decreases by approximately 60%. The rise and decay response times are 31.92 ms and 88.01 ms， respectively. Requiring no alignment treatment， this device features a simple structure and is facile fabrication， offering a novel solution for the industrial application of low-cost smart windows in buildings.

关键词

Keywords

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GRANQVIST C G . Recent progress in thermochromics and electrochromics： a brief survey ［J］. Thin Solid Films ， 2016 ， 614 ： 90 - 96 . doi: 10.1016/j.tsf.2016.02.029 http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2016.02.029

赵海燕，王玲，杨槐 . 智能调光技术研究进展及产业化情况分析［J］. 液晶与显示， 2025 ， 40 （ 10 ）： 1423 - 1439 ． doi: 10.37188/cjlcd.2025-0167 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2025-0167

ZHAO H Y ， WANG L ， YANG H . Research progress and industrialization analysis of smart dimming technology ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2025 ， 40 （ 10 ）： 1423 - 1439 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjlcd.2025-0167 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2025-0167

OH S W ， JI S M ， HAN C H ， et al . A cholesteric liquid crystal smart window with a low operating voltage ［J］. Dyes and Pigments ， 2022 ， 197 ： 109843 . doi: 10.1016/j.dyepig.2021.109843 http://dx.doi.org/10.1016/j.dyepig.2021.109843

张志立，王翔，黄文彬，等 . 用于图案化打印的聚合物稳定液晶材料［J］. 液晶与显示， 2025 ， 40 （ 9 ）： 1243 - 1250 ．

ZHANG Z L ， WANG X ， HUANG W B ， et al . Polymer-stabilized liquid crystals for pattern inkjet printing ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2025 ， 40 （ 9 ）： 1243 - 1250 . （in Chinese）

WU J ， LI J ， HUANG J H ， et al . A flexible colored polymer-dispersed liquid crystal smart windows with excellent near-infrared shielding performance ［J］. Journal of Materials Science ， 2024 ， 59 （ 33 ）： 15714 - 15726 . doi: 10.1007/s10853-024-10129-1 http://dx.doi.org/10.1007/s10853-024-10129-1

LI C A ， AHN J G ， JEONG H J ， et al . Polymer dispersed liquid crystals-impregnated switchable thermochromic transparent woods with excellent ultraviolet blocking performance for smart windows ［J］. Advanced Composites and Hybrid Materials ， 2025 ， 8 （ 6 ）： 393 . doi: 10.1007/s42114-025-01481-0 http://dx.doi.org/10.1007/s42114-025-01481-0

WANG X F ， LU Y F ， QIU T K ， et al . Polymer stabilized cholesteric liquid crystals enhanced by functional nanofibers loaded with CuS NPs and ATO NPs for efficient smart windows and advanced infrared camouflage/anti-counterfeiting technologies ［J］. Applied Materials Today ， 2025 ， 42 ： 102540 . doi: 10.1016/j.apmt.2024.102540 http://dx.doi.org/10.1016/j.apmt.2024.102540

YANG X N ， LI X S ， WANG F F ， et al . Multistable polymer-stabilized cholesteric liquid crystal smart windows enabled by EHD and dielectric effects： a thiol-acrylate polymer network modulation strategy ［J］. Optical Materials ， 2026 ， 174 ： 117996 . doi: 10.1016/j.optmat.2026.117996 http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2026.117996

YU P ， HE Z M ， ZHAO Y Z ， et al . Zwitterion-treated liquid crystal composites for low-energy-consumption smart windows and wearable devices ［J］. Applied Materials Today ， 2023 ， 30 ： 101724 . doi: 10.1016/j.apmt.2022.101724 http://dx.doi.org/10.1016/j.apmt.2022.101724

LI X S ， GUO Y Q ， ZHANG M S ， et al . Colorable light-scattering device based on polymer-stabilized ion-doped cholesteric liquid crystal and an electrochromatic layer ［J］. ACS Applied Materials & Interfaces ， 2023 ， 15 （ 5 ）： 7184 - 7195 . doi: 10.1021/acsami.2c17770 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.2c17770

WANG X F ， ZHAO Y Z ， LU Y F ， et al . Multi-roll forming to prepare PDLC & PSCLC dual-layer films for energy-efficient and privacy-protecting smart windows in buildings ［J］. Applied Materials Today ， 2025 ， 47 ： 102982 . doi: 10.1016/j.apmt.2025.102982 http://dx.doi.org/10.1016/j.apmt.2025.102982

ZHANG R C ， SONG Z C ， CAO W X ， et al . Multispectral smart window： dynamic light modulation and electromagnetic microwave shielding ［J］. Light： Science & Applications ， 2024 ， 13 （ 1 ）： 223 . doi: 10.1038/s41377-024-01541-y http://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01541-y

ZHANG Y ， YANG X L ， ZHAN Y Y ， et al . Electroconvection in zwitterion-doped nematic liquid crystals and application as smart windows ［J］. Advanced Optical Materials ， 2021 ， 9 （ 3 ）： 2001465 . doi: 10.1002/adom.202001465 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202001465

刘文轩，张洋，陈家文 . 基于动态散射模式的图案化透明显示器［J］. 液晶与显示， 2025 ， 40 （ 2 ）： 337 - 344 ． doi: 10.37188/cjlcd.2024-0244 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2024-0244

LIU W X ， ZHANG Y ， CHEN J W . Patterned transparent displays based on dynamic scattering mode ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2025 ， 40 （ 2 ）： 337 - 344 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjlcd.2024-0244 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2024-0244

PAGIDI S ， SRIVASTAVA A K ， PANDEY N ， et al . Reduced driving electric field of ionic salt doped nano-structured polymer dispersed liquid crystals device ［J］. Journal of Molecular Liquids ， 2024 ， 399 ： 124444 . doi: 10.1016/j.molliq.2024.124444 http://dx.doi.org/10.1016/j.molliq.2024.124444

方欣宇，赵家辉，喻箫，等 . 基于图案化取向的液晶面内偏振分束器［J］. 液晶与显示， 2025 ， 40 （ 6 ）： 827 - 835 ． doi: 10.37188/cjlcd.2025-0064 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2025-0064

FANG X Y ， ZHAO J H ， YU X ， et al . In-plane polarization beam splitter based on patterned liquid crystal alignment ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2025 ， 40 （ 6 ）： 827 - 835 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjlcd.2025-0064 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2025-0064

HAH H ， SUNG S J ， HAN M ， et al . Effect of the shape of imprinted alignment layer on the molecular orientation of liquid crystal ［J］. Materials Science and Engineering： C ， 2007 ， 27 （ 4 ）： 798 - 801 . doi: 10.1016/j.msec.2006.08.020 http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2006.08.020

KOBAYASHI F ， SASAKI Y ， FUJII S ， et al . Negative viscosity of liquid crystals in the presence of turbulence： conductivity dependence， phase diagram， and self-oscillation ［J］. Physical Review E ， 2020 ， 101 （ 2 ）： 022702 . doi: 10.1103/physreve.101.022702 http://dx.doi.org/10.1103/physreve.101.022702

尚小虎，姜皓译，宋振鹏，等 . 负性液晶电致图案化及其衍射特性［J］. 液晶与显示， 2024 ， 39 （ 3 ）： 312 - 321 ． doi: 10.37188/cjlcd.2023-0263 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2023-0263

SHANG X H ， JIANG H Y ， SONG Z P ， et al . Electro-patterning and diffraction properties in negative liquid crystals ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2024 ， 39 （ 3 ）： 312 - 321 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjlcd.2023-0263 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2023-0263

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