CN102967957A - 一种能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，包括有光传感器、控制电路和液晶光阀，液晶光阀包括有两层透明基板和一层液晶层，自上而下依次为第一透明基板、液晶层和第二透明基板，液晶层包括有单体、手性剂和向列相液晶，第一透明基板和第二透明基板在靠近液晶层的一面镀有透明导电层，光传感器的信号输出端接入控制电路的信号输入端，控制电路的信号输出端接入液晶光阀，自然光被光传感器采集，产生的电信号送入控制电路，控制电路输出不同大小的电压脉冲信号，驱动液晶光阀实现P态、FC态以及介于两者之间状态的快速切换，实现液晶光阀透射率的自发调节。本发明采用低功耗液晶光阀结构，环保，节能，低功耗。

Description

一种能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置

技术领域

本发明涉及液晶光阀装置，提供一种可自发调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置。

背景技术

液晶光阀是二十世纪七十年代发展起来的，被广泛地应用于光信息处理、空间光调制、大屏幕投影显示、光计算等方面。胆甾相液晶光阀有P态（反射态）、FC态（散射态）和H态（透明态）。我们更多的是应用这三种状态之间的切换过程中，液晶光阀的透射率的变化，因此液晶光阀可用于电焊保护罩等。

参见图1，目前已有液晶掺杂黑色染料的方法，实现透过率的调节。其基本原理是：在向列相液晶中加入手性剂（如CB15），形成螺旋状结构的胆甾相液晶。在胆甾相液晶中加入黑色正性染料，染料分子长轴方向与液晶长轴方向一致并随液晶分子一起取向，因而染料分子的排列也呈螺旋扭曲状,在电场关时液晶盒中任一方向上均存在着染料分子，当光线入射到液晶层并通过液晶层时，光线被逐渐吸收掉。当电场开时，染料分子与液晶分子一样也随电场取向，此时染料不吸收入射光，为亮场。然而，这种方法存在一些不足，它无法实现透过率的自发调节，且需一直加电维持亮场，耗电。

发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种新型的液晶光阀装置，实现液晶光阀透射率的自发调节。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，其特征在于：包括有光传感器、控制电路和液晶光阀，所述的液晶光阀包括有两层透明基板和一层液晶层，自上而下依次为第一透明基板、液晶层和第二透明基板，所述的液晶层包括有单体、手性剂和向列相液晶，第一透明基板和第二透明基板在靠近液晶层的一面镀有透明导电层，光传感器的信号输出端接入控制电路的信号输入端，控制电路的信号输出端接入液晶光阀，自然光被光传感器采集，产生的电信号送入控制电路，控制电路输出不同大小的电压脉冲信号，驱动液晶光阀实现P态（反射态）、FC态（散射态）以及介于两者之间状态的快速切换，实现液晶光阀透射率的自发调节。

所述的能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，其特征在于：所述的控制电路输出一个高脉冲时，液晶光阀呈现P态；控制电路输出一个高脉冲，接着输出一个低脉冲时，液晶光阀呈现FC态或者中间态；液晶光阀呈现的状态均能保持。

所述的能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，其特征也在于：所述的第一透明基板与液晶层之间、液晶层与第二透明基板之间分别设置有一层平面取向层，各平面取向层自身的方向一致，设置在第一透明基板和液晶层之间的第一平面取向层与设置在液晶层和第二透明基板之间的第二平面取向层为反平行平面取向层。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过自然光被光传感器采集，产生的电信号送入控制电路，输出不同大小的电压脉冲信号，从而驱动液晶光阀实现P态（反射态）、FC态（散射态）以及介于两者之间状态的快速切换，实现液晶光阀透射率的自发调节。

2、本发明采用低功耗液晶光阀结构，环保，节能，低功耗。

3、本发明为多稳态液晶光阀装置，应用范围更广。

附图说明

图1为已有结构示意图。

图2为本发明结构示意图。

图3a为本发明的原理示意图一。

图3b为本发明的原理示意图二。

图4为胆甾相液晶FC态、P态和H态之间的转换图。

图5为本发明的透射率与低电压脉冲信号关系的示意图三。

图6为本发明在电焊保护罩的应用流程图。

图中标号：101第一透明基板、102第一平面取向层、103第二平面取向层、104第二透明基板、105液晶层、1自然光、2光传感器、3控制电路、4液晶光阀、301第一透明基板、302第一平面取向层、303第二平面取向层、304第二透明基板、305液晶层、601紫外光、602紫外光传感器、603控制电路、604液晶光阀、605液晶。

具体实施方式

实施例：

参见图2，一种能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，包括有光传感器2、控制电路3和液晶光阀4，光传感器2的信号输出端接入控制电路3的信号输入端，控制电路3的信号输出端接入液晶光阀4，自然光1被光传感器2采集，产生的电信号送入控制电路3，控制电路3输出不同大小的电压脉冲信号，驱动液晶光阀4实现P态（反射态）、FC态（散射态）以及介于两者之间状态的快速切换，实现液晶光阀4透射率的自发调节。

本实施例中，根据光强的大小，通过控制电路3控制输出电压脉冲的大小，从而控制液晶光阀4的透射率。

本实施例中，当控制电路3输出一个高的电压脉冲信号时，液晶呈现P态；当输出一个高脉冲信号，接着输出一个低脉冲信号时，液晶呈现FC态或者中间态，具体的状态根据低脉冲的电压大小而定。无论液晶呈现哪种状态，均能保持住，实现低功耗，且各状态之间能够相互切换。

参见图3a和图3b，能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，自上而下共有两层透明基板，分别为第一透明基板301和第二透明基板304；在第一透明基板301和第二透明基板304之间具有液晶层305；分别设置位于液晶层305和第一透明基板301之间的第一平面取向层302、位于液晶层305和第二透明基板304之间的第二平面取向层303；其中，第一平面取向层302与第二平面取向层303为反平行平面取向层。具体制作中，反平行平面取向层是采用摩擦方向相反的工艺。

本实施例中，液晶层305为含有手性剂和单体的向列相液晶。通过调节手性剂和单体的含量，从而调节螺距大小和聚合物网络结构，优化FC态液晶畴的大小，使得FC态液晶光阀对紫外光的散射达到最优。

本实施例中，单体的含量要适中，加电聚合，形成疏松的网络结构，此时可加一高脉冲形成P态。若聚合物网络稠密，则可能无法形成P态。

本实施例中，当自然光1很强时，通过光传感器和2控制电路3控制输出一个高的电压脉冲信号和一个低的电压脉冲信号，使得液晶光阀4呈现FC态，透射率很低；当自然光很弱时，通过光传感器2和控制电路3控制输出一个高的电压脉冲信号，使得液晶光阀4呈现P态，透射率很高；当自然光1处于强弱之间时，通过光传感器2和控制电路3控制输出一个高的电压脉冲信号和一个中等的电压脉冲信号，使得液晶光阀4呈现介于两者之间的中间态，透射率也处于两者之间。可用于太阳镜。

图4所示为胆甾相液晶FC态、P态和H态之间的转换图。FC态加高电压能达到H态，再迅速撤去高电压达到P态，再加低脉冲可以回到FC态，低脉冲的大小决定FC态的散射程度。

参见图5，为能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置的透射率与低电压脉冲信号关系的示意图。

本实施例中，当控制电路3输出一个高的电压脉冲信号，液晶呈现P态；当控制电路3输出一个高的电压脉冲信号，再输出一个低的电压脉冲信号，液晶呈现FC态或者中间态。

本实施例中，当低电压脉冲信号输出为零时，透射率最高，对应图3a的P态；当低电压脉冲信号输出≥V时，透射率最低，对应图3b的FC态；当输出电压≤V时，透射率介于两者之间，处于中间态。

参见图6，为本发明在实际应用中取代传统电焊保护罩的流程示意图，可将传统电焊保护罩的护目镜换成本发明所述的能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置。

本实施例中，只需要实现双稳态切换，即P态和FC态。

本实施中，电焊产生的紫外光被紫外光传感器采集，产生的电信号送入控制电路，输出一个高的电压脉冲信号和一个低的电压脉冲信号，使得液晶光阀呈现FC态，保护眼睛。无紫外光时，也可通过紫外光传感器和控制电路控制输出一个高的脉冲，液晶光阀呈现P态，无需拿开保护罩便可以观察。

本实施中，调节手性剂含量，确保P态反射的波段处于紫外区，增强可见光的透过率，便于观察。

Claims (3)

1.一种能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，其特征在于：包括有光传感器、控制电路和液晶光阀，所述的液晶光阀包括有两层透明基板和一层液晶层，自上而下依次为第一透明基板、液晶层和第二透明基板，所述的液晶层包括有单体、手性剂和向列相液晶，第一透明基板和第二透明基板在靠近液晶层的一面镀有透明导电层，光传感器的信号输出端接入控制电路的信号输入端，控制电路的信号输出端接入液晶光阀，自然光被光传感器采集，产生的电信号送入控制电路，控制电路输出不同大小的电压脉冲信号，驱动液晶光阀实现P态、FC态以及介于两者之间状态的快速切换，实现液晶光阀透射率的自发调节。

2.根据权利要求1所述的能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，其特征在于：所述的控制电路输出一个高脉冲时，液晶光阀呈现P态；控制电路输出一个高脉冲，接着输出一个低脉冲时，液晶光阀呈现FC态或者中间态；液晶光阀呈现的状态均能保持。

3.根据权利要求1所述的能自调节透射率的低功耗电控液晶光阀装置，其特征也在于：所述的第一透明基板与液晶层之间、液晶层与第二透明基板之间分别设置有一层平面取向层，各平面取向层自身的方向一致，设置在第一透明基板和液晶层之间的第一平面取向层与设置在液晶层和第二透明基板之间的第二平面取向层为反平行平面取向层。

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