CN102591078A - 一种液晶光阀结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液晶光阀结构，包括至少两个LCD，其中顶层LCD的外侧设置有滤光片，底层LCD的外侧设置有保护片，相邻LCD之间、顶层LCD和滤光片之间以及底层LCD和保护片之间分别分别设置有一偏光片。本发明通过减少偏光片，有利于改善光的透射比，减少胶水涂布不均的现象，提高电焊面罩产品的漫射和角度依赖性的性能等级。

Description

一种液晶光阀结构

技术领域

本发明涉及控制来自独立光源的光的强度、颜色、相位、偏振或方向的器件或装置，具体来说是一种液晶光阀结构。

背景技术

电焊弧光主要包括红外线、可见光线和紫外线，这种弧光对人的眼睛伤害很大，甚至可以导致失明。液晶光阀就是应用在电焊面罩上的液晶TN产品，可对起到眼睛的保护作用。这是由于液晶光阀能双重滤光，电焊作业时可阻挡电焊弧光的强光全部透过，将强弧光转换为柔和光，避免电弧产生的紫外线和红外线有害辐射以及焊接强光对眼睛造成的伤害，杜绝电光性眼炎的发生，由此不仅可以保证作业者清晰看到焊接的物体，也能有效保护操作者的眼睛。

液晶光阀的LCD是一个非常重要的光学元件，从实际使用角度来看，其光学参数最为关键。在所有的光学参数里，其中的两个指标就是角度依赖性和漫射值。中华人民共和国国家标准(GB/T 3609.2-2009)对液晶光阀产品其光学性能进行了定义，简要介绍如下。

1、透射比的角度依赖性

在设定遮光状态下，先测量正入射(0°)光的透射比，再测量入射光与自动变光焊接滤光镜的法线成15°立体角的范围内的角入射光的透射比的最大值和最小值，将正入射透射比分别与角入射透射比的最大值、最小值相除，相除的结果进行倒数处理(如果小于1的，则取倒数；大于1的，保持原数)后，再取两者中的最大值。

2、漫射光的测量与定义

2.1 漫射光测量原理

当一束平行光正面照射自动变光焊接滤光镜，改变了原入射光方向的出射光，称为漫射光。如果用LS表示漫射光的强度，E表示入射光的照度，则

l＝L_s/E..........................(1)

公式(1)表示了漫射的特性，称为漫射光的亮度系数。显然，该亮度系数与自动变光焊接滤光镜的光透射比τ_V有关系，为了更直接表示漫射的特性，由公式(2)定义：

$l^{*}=\frac{L_s}{{\mathrm{\τ}}_{V}E}=\frac{l}{{\mathrm{\τ}}_V}...\left(2\right)$

l^*为漫射光的约化亮度系数。

对于多数的自动变光焊接滤光镜，不同方向的漫射光相对于入射光轴是对称的。(参见图1)。通常测量相对自动变光焊接滤光镜入射光轴为α到α+Δα角之间的漫射光强，用以表示约化亮度系数的平均水平，显然，α、Δα取不同值时，得到的约化亮度系数是不一样的。漫射光相当于点光源发光，光强单位为cd/m2，保持平行方向透射光强单位为lx，相应约化亮度系数的单位为

$\frac{\mathrm{cd}/m^2}{\mathrm{lx}}...\left(3\right)$

图1中：101为正面照射入射光；102为相对自动变光焊接滤光镜入射光轴夹角为α到α+Δα之间的漫射光；103为保持入射方向的出射光；104为自动变光焊接滤光镜测试样品。

2.2 约化亮度系数测试设备

漫射光约化亮度系数的测量装置如图2所示，其中：L为高压氙灯(例如：XBO150W，或CSX 150W)；H1为球面凹面镜，焦距150mm，直径40mm；H2为球面凹面镜，焦距300mm，直径40mm；H3为球面凹面镜，焦距300mm，直径70mm；A为消色差透镜，焦距200mm，直径30mm；U1、U2为平面镜；BR为环形光阑，外圈直径(21.0±0.1)mm，内圈直径(15.75±0.10)mm；BL为圆形光阑，通光孔径(7.5±0.1)mm；M为可将漫射光的V(λ)曲线转换为光功率的光电探测器；IB1为调节测量区域直径的束光光阑；IB2为消除来自IB1边缘效应的束光光阑；LB为圆形光阑，通光孔径(1.0±0.1)mm；MS为漫射屏幕；P、P’为测试样品的放置位置。

该测量装置的使用方法是：图2中，在到达测试样品位置P之前，是对光源的准直束光过程，也可以用适当的准直器配合光栏IB1实现。球面凹面镜H3在将光阑LB的像成在光阑BL或BR处的平面上，通过光栏BL、BR分别通过平行透射光、角度为α到α+Δα之间的漫射光，消色差透镜A紧贴BL或BR光阑后面放置，使P处被测试样品的缩小像成在漫射屏MS上，同时可变光阑IB1的像成在IB2上。

由此，这个装置收集了所有通过自动变光焊接滤光镜的、与入射光轴夹角在α＝1.5°和α+Δα＝2°之间立体角内的所有的漫射光，其中：1、环形光阑圆的直径测量的不确定度不应超过0.01mm，这样立体角ω就可以比较精确的确定，由直径的偏差导致的漫射光的约化亮度系数的测量偏差都可以通过计算得到；2、该方法对漫射光的约化亮度系数测量引起的测量误差小于25％；3、漫射光的测量应在自动变光焊接滤光镜的视窗内进行测量。

2.3 约化亮度系数测试方法

将测试样品放在P处，然后放上圆形光阑BL，进入光电探测器的光通量Φ1L，是表示通过测试样品的非漫射光(见图1中光线3)，然后用环形光阑BR替代BL，进入光电探测器的光通量Φ1R，是表示所有通过测试样品和设备的漫射光，然后把测试样品放置于P’位置上，进入光电探测器的光通量Φ2R是表示测试装置本身产生的漫射光。差值Φ1R-Φ2R，表示只通过测试样品产生的漫射光。

根据约化亮度系数的定义公式(2)，可得到定量计算约化亮度系数的公式(4)如下：

$l^{*}=\frac{1}{\mathrm{\ω}}\×\frac{{\mathrm{\Φ}}_{1R}-{\mathrm{\Φ}}_{2R}}{{\mathrm{\Φ}}_{1L}}...\left(4\right)$

式中：Φ1R、Φ2R为对应于环形光阑的光通量；Φ1L为对应于圆形光阑的光通量；ω为对应于环形光阑的立体角(α＝1.5°和α+Δα＝2°之间的立体角)。

对于电焊面罩产品而言，控制液晶光阀漫射和角度依赖性能具有较为重要的意义。图3a～图6c表示传统液晶光阀的几种典型结构，其中每一LCD(液晶盒)的双面都贴有偏光片(Polarizer)，使得光的透射比降低。如前所述，漫射和角度依赖性与光透射比τ_V有关系，这使得现有电焊面罩产品存在漫射和角度依赖性变差。此外，偏光片较多时，容易存在胶水涂布不均的问题，这也会影响产品的漫射和角度依赖性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶光阀结构，有助于提高液晶光阀产品的角度依赖性，减少液晶光阀产品的漫射值。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，一种液晶光阀结构，包括至少两个LCD，其中顶层LCD的外侧设置有滤光片，底层LCD的外侧设置有保护片，相邻LCD之间、顶层LCD和滤光片之间以及底层LCD和保护片之间分别分别设置有一偏光片。

较优地，每一偏光片与相应LCD用胶贴合，该胶为偏光片自带双面胶水和另行涂布的一层胶水。

较优地，每一偏光片与相应LCD通过在结合面之间全部涂布胶水胶合。

较优地，每一偏光片与相应LCD通过在结合面四周全部涂布胶水胶合。

较优地，每一偏光片与相应LCD结合面之间用双面胶胶合。

较优地，每一偏光片与相应LCD结合面的四周用双面胶胶合。

较优地，每一偏光片为双面胶水偏光片，用以直接与相应LCD胶合。

较优地，偏光片为带补偿作用的偏光片。

较优地，偏光片是Rth为155±10nm的补偿膜偏光片。

较优地，偏光片是Re值为0nm～65nm、Rth为130nm～220nm的光学补偿膜偏光片。

与现有技术相比，本发明液晶光阀采用N个LCD使用N+1个偏光片的结构(其中N≥2)进行贴合，相比原有液晶光阀减少N+1个偏光片，这有利于改善光的透射比，可以减少胶水涂布不均的现象，从而提高电焊面罩产品的漫射和角度依赖性的性能等级。

附图说明

图1为漫射光示意图；

图2为漫射光约化亮度系数的测量装置；

图3a为传统液晶光阀结构胶水全部涂布结构胶合后正视图；

图3b为图3a中胶水全部涂布方式示意图；

图3c为图3a胶水全部涂布结构胶合后仰视图(正视图顺时针旋转90度)；

图3d为图3c的局部放大图；

图4a为传统液晶光阀结构胶水四周全部涂布结构胶合后正视图；

图4b为图4a中胶水四周涂布方式示意图；

图4c为图4a胶水四周全部涂布胶合后的仰视图(正视图顺时针旋转90度)；

图4d为图4a中四周涂布胶水示意图；

图4e为图4c的局部放大图；

图5a为传统液晶光阀结构双面胶胶合结构胶合后正视图；

图5b为图5a中双面胶胶合方式示意图；

图5c为图5a双面胶胶合结构胶合后印视图(正视图顺时针旋转90度)；

图5d为图5c的局部放大图；

图6a为传统液晶光阀结构双面胶胶水偏光片胶合结构胶合后正视图；

图6b为图6a双面胶胶水偏光片胶合后印视图(正视图顺时针旋转90度)；

图6c为图6b的局部放大图；

图7a为本发明液晶光阀结构胶水全部涂布结构胶合后正视图；

图7b为图7a中胶水全部涂布方式示意图；

图7c为图7a胶水全部涂布结构胶合后仰视图(正视图顺时针旋转90度)；

图7d为图7c的局部放大图；

图8a为本发明液晶光阀结构胶水四周全部涂布结构胶合后正视图；

图8b为图8a中胶水四周涂布方式示意图；

图8c为图8a胶水四周全部涂布胶合后的仰视图(正视图顺时针旋转90度)；

图8d为图8a中四周涂布胶水示意图；

图8e为图8c的局部放大图；

图9a为本发明液晶光阀结构双面胶胶合结构胶合后正视图；

图9b为图9a中双面胶胶合方式示意图；

图9c为图9a双面胶胶合后仰视图(正视图顺时针旋转90度)；

图9d为图9c的局部放大图；

图10a为本发明液晶光阀结构双面胶胶水偏光片胶合结构胶合后正视图；

图10b为图10a双面胶胶水偏光片胶合后仰视图(正视图顺时针旋转90度)；

图10c为图10b的局部放大图。

上述附图的有关附图标记中，第一个数字为部件名称，第二个数字为同类部件序号，具体是：

1——滤光片；

2-1、2-2、2-3——胶水；

3-1、3-2、3-3、3-4——偏光片；

4-1、4-2——LCD；

5——保护片；

6-1、6-3、6-3——遮光胶带；

7-1、7-2、7-3、7-4——双面胶水偏光片。

具体实施方式

本发明主要采用两个液晶光阀LCD使用三张偏光片(Polarizer)的结构，经过特殊贴合后，从而有效地解决电焊面罩产品漫射和角度依赖性差的问题。此外，也可以根据实际情况采用N个LCD使用N+1个偏光片的结构(其中N≥2)进行贴合。注意：这里N不是无限大的，要根据电焊面罩产品的性能需求及实际情况来决定，一般情况下N≤4，特殊情况再另行考虑，比如6个LCD的结构等。这种偏光片设置技术可以有效地提高电焊面罩产品的性能等级(比如欧盟的CE认证标准、澳洲标准等级、美国标准等级)。

本发明在采用三片偏光片时因为需要同时满足漫射和角度依赖性的性能参数，故在一般情况下优先选择带有补偿作用的偏光片。例如，可采用Rth为155±10nm的补偿膜偏光片；还可以根据光阀产品的驱动条件的不同(电压、频率等)，可以采用Re值0nm～65nm和Rth130nm～220nm的光学补偿膜偏光片。这同样可以拓宽光阀产品的视角，总体上提高液晶光阀产品的角度依赖性；同时，此类特殊光学补偿膜也可以一定程度上减少液晶光阀的漫射值。

本发明的主要创新点在于两个或N个液晶光阀LCD采用三片或N+1张偏光片结构是。但需特别强调的是，对2个或N个LCD的贴合技术也是实现本发明目的的所在，若其中选用的贴合材料、贴合工艺不符合要求，则同样会使得电焊面罩产品的性能下降；因此，在实施本发明时务必保证保证贴合质量。对本发明而言，可以根据实际需求采用双面胶水偏光片为主，并用传统意义上的AB胶、UV胶、黑色遮光胶带或普通双面胶作为辅助，实现对两个LCD或多个LCD进行胶合处理。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。不失一般性，各实施例均以2个LCD贴合三片偏光片结构进行说明(N＞2的结构图以此类推并叠加即可)。

参见图7a～图7d、图8a～图8e、图9a～图9d、图10a～图10c，分别示出本发明液晶光阀结构不同方式的胶合结构。各组图中仅分别示出胶合的液晶LCD4-1，LCD4-2，具体可以实际胶合的LCD数量来定，如LCD 4-1，LCD 4-2，LCD 4-3......，如此类推。

实施例1

如图7a～图7d所示，采用胶水全部涂布胶合结构。自上至下分别为滤光片1、胶水2-1、偏光片3-1、LCD4-1、胶水2-2、偏光片3-2、LCD4-2、偏光片3-3、胶水2-3、保护片5。本实施例采用胶水全部涂布方式，选择的胶水材质(透过率，折射率，粘度等)和胶合工艺参数及胶合设备等等的不同，对漫射和角度依赖性同样影响很大；此外，涂布容易造成涂布层厚度不均，或胶水未真空处理或真空处理不彻底，或涂布环境尘埃粒子太多，都会造成胶水涂布后有气泡残留或异物残留，同样对漫射和角度依赖性有影响；所以要选择非常适合的胶水材料才能配合好两个LCD、三片偏光片结构的性能参数。

图7c～图7d中，只是示意了偏光片3-2贴在LCD4-2上面，贴合胶水2-2在LCD4-1和偏光片3-2中间；同样地，可以将偏光片3-2贴在LCD4-1的下面，贴合胶水处在LCD4-2和偏光片3-2中间。

实施例2

如图8a～图8e所示，采用四周胶水涂布胶合结构。自上至下分别为滤光片1、偏光片3-1、LCD 4-1、偏光片3-2、LCD 4-2、偏光片3-3、保护片5，它们的四周用胶水贴合在一起。

图8d～图8e中不能很直观看出偏光片3-2是贴在LCD4-1下面，还是贴在LCD4-2上面，其实贴在任何一个LCD上均可。

本实施例中，采用的胶水除能满足使LCD4-1和LCD4-2贴合在一起外，还要满足可靠性条件，并且对漫射和角度依赖性没有影响。

实施例3

如图9a～图9d所示，采用双面胶胶合结构。自上至下分别为滤光片1、遮光胶带6-1、偏光片3-1、LCD4-1、遮光胶带6-2、偏光片3-2、LCD4-2、偏光片3-3、遮光胶带6-3、保护片5。

图9c～图9d中只是示意了偏光片3-2贴在LCD4-2上面，遮光胶带6-2在LCD4-1和偏光片3-2中间；同样地，可以将偏光片3-2贴在LCD4-1的下面，遮光胶带6-2处在LCD4-2和偏光片3-2中间。

本实施例中，双面胶(黑色遮光胶带或普通双面胶或其它)采用上下粘合方式。也可以采用四周部分区域位置采用双面胶(黑色遮光胶带或普通双面胶或其它)胶合(图未画出)，但是需注意控制好双面胶部分位置，否则双面胶胶合更容易造成上下LCD间距不一致，避免漫射值更大，从而也有可能使角度依赖性变化值增大。

此外，胶合时中间也比较容易产生空气层，导致在常温下易产生牛顿环或彩虹。在做高低温(比如55度和负5度)色号测试时，也比较容易出现牛顿环或者彩虹；这不仅对色号影响比较大，对漫射和角度依赖性也随之变化很大。四周部分位置采用黑色遮光胶带或普通双面胶的产品，同样也会出现四周采用黑色遮光胶带或普通双面胶胶合的问题，所以要严格控制采用双面胶贴合造成对三片偏光结构性能的影响。

实施例4

如图10a～图10c所示，采用双面胶水偏光片胶合结构。自上至下分别为滤光片1、双面胶水偏光片7-1、LCD 4-1、双面胶水偏光片7-2、LCD 4-2、双面胶水偏光片7-3、保护片5。图中并没有体现偏光片双面胶水，原因是压敏胶(PSA)或黏着剂(PSA)厚度一般在15±5um～25±5um之间，可以忽略不计其厚度。

图10b图10c示意了偏光片全部采用双面胶水偏光片的结构，其中的偏光片与滤光片1之间、偏光片与保护片2之间同样可以根据实际情况，采用一张或多张双面胶水偏光片；此外，还可以根据项目的需要采用单层胶水的偏光片。

以上实施例中，两片LCD采用偏光片结构，在进行两个或多个LCD胶合时，在满足漫射和角度依赖性等性能的情况下，同时可以采用双面胶、全部涂布胶水，双面胶水偏光片等多种方案的并行使用，不再详述。

以上实施例两液晶盒三偏光片结构液晶光阀，可降低电焊面罩的漫射值，提高角度依赖性，但成本仅略有所上升，总体上性价比较高，具有较好的市场前景。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液晶光阀结构，包括至少两个LCD，其中顶层LCD的外侧设置有滤光片，底层LCD的外侧设置有保护片，其特征在于，相邻LCD之间、顶层LCD和滤光片之间以及底层LCD和保护片之间分别分别设置有一偏光片。

2.如权利要求1所述的液晶光阀结构，其特征在于，每一偏光片与相应LCD用胶贴合，该胶为偏光片自带双面胶水和另行涂布的一层胶水。

3.如权利要求2所述的液晶光阀结构，其特征在于，每一偏光片与相应LCD通过在结合面之间全部涂布胶水胶合。

4.如权利要求2所述的液晶光阀结构，其特征在于，每一偏光片与相应LCD通过在结合面四周全部涂布胶水胶合。

5.如权利要求2所述的液晶光阀结构，其特征在于，每一偏光片与相应LCD结合面之间用双面胶胶合。

6.如权利要求2所述的液晶光阀结构，其特征在于，每一偏光片与相应LCD结合面的四周用双面胶胶合。

7.如权利要求2所述的液晶光阀结构，其特征在于，每一偏光片为双面胶水偏光片，用以直接与相应LCD胶合。

8.如权利要求1～7任一项所述的液晶光阀结构，其特征在于，偏光片为带补偿作用的偏光片。

9.如权利要求8所述的液晶光阀结构，其特征在于，偏光片是Rth为155±10nm的补偿膜偏光片。

10.如权利要求8所述的液晶光阀结构，其特征在于，偏光片是Re值为0nm～65nm、Rth为130nm～220nm的光学补偿膜偏光片。

Images