CN110568651A - 触控调光装置和可触控调光的车窗 - Google Patents

触控调光装置和可触控调光的车窗 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种触控调光装置，该触控调光装置包括调光膜和触控感应芯片；触控感应芯片分别与调光膜中相对设置的两导电层电连接；触控感应芯片用于采集两导电层之间的电容值变化，并根据电容值变化向两导电层相应施加驱动电压；调光膜在第一驱动电压下呈现透明态，还在第二驱动电压下呈现非透明态。本发明的触控感应芯片结合调光膜中既有的导电层形成电容式触摸感应系统，并根据触摸感应对调光膜进行调光，因此免去了在调光膜上另外设置一电容触控膜的结构和制造过程，减小了整体厚度，并且加工制造工艺简单，成本也得以降低。

Description

触控调光装置和可触控调光的车窗
技术领域
本发明涉及调光膜领域，具体涉及一种触控调光装置和可触控调光的车窗。
背景技术
办公室隔断玻璃、汽车玻璃、头盔、眼镜等日常生活中常用到液晶调光板，该液晶调光板一般包括玻璃或亚克力等硬质透明基板以及贴附于该透明基板上的液晶调光膜，液晶调光膜的结构为上下两偏光片、设于两偏光片之间的两基体层、分别镀在两基体层的相向侧的导电层，以及位于两导电层之间的液晶层。通过改变两导电层之间的电压，可对应控制该两导电层之间的液晶分子的转向，使得液晶调光膜可在允许大部分入射光穿过的透明态以及散射或吸收大部分入射光的非透明态之间切换，从而达到电控调光的目的。
为了液晶调光膜的使用更为便捷，现市面上出现一种触控式液晶调光膜，即通过在液晶调光膜上设置一层电容触控膜，用户的手指点触在电容触控膜上时，该电容触控膜即采集点触位置并向处理器反馈，处理器对应将该位置的液晶调光膜中的上下两导电层之间的电压进行调整(比如给予较大的驱动电压)，以使液晶调光膜改变光线透过率，在透明态和非透明态之间切换。
现有的触控液晶调光膜至少包括液晶调光膜和电容触控膜两层膜，存在厚度较大以及制造工艺复杂的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种触控调光装置，旨在解决现有技术中触控液晶调光膜厚度较大且制造工艺复杂的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种触控调光装置，该触控调光装置包括调光膜和触控感应芯片；触控感应芯片分别与调光膜中相对设置的两导电层电连接；触控感应芯片用于采集两导电层之间的电容值变化，并根据电容值变化向两导电层相应施加驱动电压；调光膜在第一驱动电压下呈现透明态，调光膜还在第二驱动电压下呈现非透明态。
优选地，两导电层中的一个包括若干相互绝缘的第一导电区域，每个第一导电区域分别与触控感应芯片电连接。
优选地，两导电层中的另一个导电层包括若干相互绝缘的第二导电区域，若干第一导电区域与若干第二导电区域一一相互对应，每个第二导电区域分别与触控感应芯片电连接。
优选地，调光膜还包括层叠设置的第一偏光片、第一基体层、第一取向层、TN液晶层、第二取向层、第二基体层和第二偏光片，第一偏光片和第二偏光片的吸光轴相互垂直或相互平行，两导电层分别为位于第一基体层与第一取向层之间的第一导电层和位于第二基体层与第二取向层之间的第二导电层。
优选地，调光膜还包括层叠设置的第三基体层、第三取向层、GH液晶层、第四取向层和第四基体层；两导电层分别为位于第三基体层与第三取向层之间的第三导电层和位于第四基体层与第四取向层之间的第四导电层。
优选地，调光膜还包括层叠设置的第五基体层、电致变色层、离子导体层、离子储存层和第六基体层，离子储存层中的离子在第二驱动电压下经离子导体层进入电致变色层；两导电层分别为位于第五基体层与电致变色层之间的第五导电层和位于离子储存层与第六基体层之间的第六导电层。
优选地，调光膜采用SPD膜。
优选地，调光膜还包括层叠设置的第七基体层、液晶层和第八基体层，液晶层包括低分子液晶与有机固态聚合物基体的混合物，低分子液晶的折射率在第一驱动电压下与有机固态聚合物基体的折射率匹配；两导电层分别为位于第七基体层与液晶层之间的第七导电层和位于液晶层与第八基体层之间的第八导电层。
本发明还提出一种可触控调光的车窗，包括如上任意一项所述的触控调光装置，该调光膜设置在车窗玻璃上。
本发明的触控感应芯片结合调光膜中既有的导电层形成一个电容式触摸感应系统，并根据触摸感应对调光膜进行调光，因此免去了在调光膜上另外设置一电容触控膜的结构和制造过程，减小了整体厚度，并且加工制造工艺简单，成本得以降低。
附图说明
图1为本发明的触控调光装置在一实施例中的结构示意图；
图2为本发明的触控调光装置中调光膜在一实施例中的结构示意图；
图3为本发明的触控调光装置中调光膜在又一实施例中的结构示意图；
图4为本发明的触控调光装置中调光膜在又一实施例中的结构示意图；
图5为本发明的触控调光装置中调光膜在又一实施例中的结构示意图；
图6为本发明的触控调光装置中调光膜在又一实施例中的结构示意图；
图7为本发明的触控调光装置中调光膜在又一实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同标号表示相同的元件或具有相同功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出一种触控调光装置，该触控调光装置包括调光膜1和触控感应芯片2，还包括电源；
触控感应芯片2分别与调光膜1中相对设置的两导电层和电源电连接；触控感应芯片1用于采集导电层之间的电容值变化，并根据电容值向两导电层输出对应的驱动电压；调光膜1在第一驱动电压下呈现透明态，并在第二驱动电压下呈现非透明态。
本实施例中，调光膜1至少包括有相对设置的两基体层(比如图1中所示的104和105)、分别设置于两基体层且位于两基体层相向的两个侧面上的导电层(比如图1中的101和102)，以及位于两导电层之间的液晶(比如图1中的103)，如TN液晶、VA液晶、GH液晶等；或电致变色材料，如聚苯胺、三氧化钨、紫罗碱等；或其他可在电压驱动下改变对光的吸收率或折射率的材料，比如PDLC，等等。电源在触控感应芯片2的控制下至少可向调光膜1输出两种驱动电压，一是较低电压，用于保持调光膜1中相对设置的两导电层之间的检测电容；二是相对较高的电压，用于驱动调光膜1在透明态与非透明态之间切换。电源可通过电缆连接家用交流电、车载电，也可以是具备蓄电功能的电池，该电源至少可提供0-25V的电压。
触控感应芯片2可采集调光膜1中相对设置的两导电层之间的电容值变化，该电容值的变化的原因在于当人体触摸调光膜1表面时，由于人体电场，手指和调光膜1之间形成一个耦合电容，造成类似接地的效果，当用户在调光膜1上点触时，两导电层之间电容值随之产生变化，该变化被触控感应芯片2采集之后，触控感应芯片2还能够对应地向两导电层输出用于驱动调光膜1在透明态与非透明态之间切换的驱动电压，以驱动调光膜1切换透光状态。比如：调光膜1采用负性GH液晶调光膜，其具有上下两基体层、分别位于两基体层的相向侧的导电层以及位于两导电层之间的负性GH液晶层，两导电层分别引出电极并与触控感应芯片2电连接，触控感应芯片2与电源连接。当调光膜1受到点触时，点触动作致使两导电层之间的电容发生变化，触控感应芯片2根据该电容值变化对应在两导电层上加载波形电压，即控制两导电层间的电压，比如3V～5V，则两导电层之间的负性GH液晶由垂直于基体层的方向转动到平行于基体层的方向排列，使入射光的透过率大幅降低，甚至下降至10％以下，则调光膜1整体上呈现暗态(即非透明态)。
本实施例中，触控感应芯片2结合调光膜1中既有的导电层形成一个电容式触摸感应系统，并根据触摸感应对调光膜1进行调光，因此免去了在调光膜1上另外设置一电容触控膜的结构和制造过程，因此减小了整体厚度，并且加工制造工艺简单，成本有所降低。
在一较佳实施例中，如图2所示，两导电层中的其中一个(为方便描述，本实施例中称其为“第一导电层101”)包括若干相互绝缘的第一导电区域1011，每个第一导电区域1011分别与触控感应芯片电连接。
本实施例中，导电层可采用氧化铟锡或纳米银等材料，其面电阻和每个第一导电区域1011的面积及相邻两第一导电区域1011之间的间距，可根据触控感应芯片2的驱动能力而做适应性设计。第一导电层101通过蚀刻等手段分割为若干第一导电区域1011，每两第一导电区域1011的形状和面积可以是完全相等或不同的，每两第一导电区域1011之间相互绝缘。因此，调光膜1对应分割为相互绝缘的多个导电层板块，每个导电层板块包含一个第一导电区域1011，以及其投影在另一导电层(为方便描述，本实施例中称其为“第二导电层102”)上的投影区域。多个导电层板块呈相互平行的行或列，或者阵列形式排布。第二导电层102和每个第一导电区域1011均与触控感应芯片2电连接。
当其中一个第一导电区域1011受到人体触时，该第一导电区域1011与第二导电层102的间距减小，二者之间电容值发生变化并被触控感应芯片2感应，触控感应芯片2根据电容值变化来源能够迅速定位第一导电区域1011在前述阵列中的坐标(某一行或某一列或某行某列)，然后再加载波形电压，即增大(或缩小)向该坐标的第一导电区域1011与第二导电层102所输出的驱动电压，使其由透明态转变成非透明态，或者反之。
进一步地，如图2所示，两导电层中的另一个导电层102包括若干相互绝缘的第二导电区域1021，若干第一导电区域1011与若干第二导电区域1021一一相互对应，每个第二导电区域1021分别与触控感应芯片2电连接。
本实施例中，前述两导电层中的另一个，即第二导电层102，同理地切割为若干相互绝缘的第二导电区域1021。若干第一导电区域1011与第二导电区域1021一一相互对应，即任一片第一导电区域1011将对应一片第二导电区域1021，相互对应的第一导电区域1011与第二导电区域1021的面积和形状一致。因此，调光膜1则对应分割为相互绝缘的多个导电层板块，每个导电层板块包含一组相互对应的第一导电区域1011与第二导电区域1021。多个导电层板块呈相互平行的行或列，或者阵列形式排布。每一组第一导电区域1011和第二导电区域1021分别与触控感应芯片2电连接。
当调光膜1上的任何位置受到人体触摸时，该位置的第一导电区域1011与第二导电区域1021之间的电容随触摸而变化，二者之间电容值发生变化并被触控感应芯片2感应，触控感应芯片2根据电容值变化来源能够迅速定位第一导电区域1011和第二导电区域1021的坐标，然后再增大(或缩小)向该坐标的第一导电区域1011与第二导电区域1021所输出的驱动电压，使其由透明态转变成非透明态，或者反之。相对前一实施例来说，本实施例的触摸定位精度更高一些。
在一较佳实施例中，如图3所示，调光膜1还包括层叠设置的第一偏光片11、第一基体层12、第一取向层14、TN液晶层15、第二取向层16、第二基体层18和第二偏光片19，第一偏光片11和第二偏光片19的吸光轴相互垂直，两所述导电层分别为位于所述第一基体层12与第一取向层14之间的第一导电层13和位于第二基体层18与第二取向层16之间的第二导电层17。
本实施例中，第一偏光片11的吸光轴与第二偏光片19的吸光轴的吸光轴相互垂直，且均与第一基体层12和第二基体层18平行设置，当触控感应芯片2对第一导电层13和第二导电层17施加较小的电压，即第一驱动电压时，TN液晶层15中的TN液晶(扭曲向列相液晶)呈90°扭曲状态，具有旋光性，入射光经过第一偏光片11后形成偏振光，偏振光通过TN液晶层15时被扭转的液晶旋转90°，离开TN液晶层15时，偏振光的偏振方向与第二偏光片19的吸光轴平行，因此光线可顺利通过，调光膜1呈现透明态；当触控感应芯片2对第一导电层13和第二导电层17施加较大的电压，即第二驱动电压，如5V以上时，TN液晶的光轴转向与电场方向一致，因此不具备旋光性，经过第一偏光片11的偏振光经过TN液晶层15时偏振方向不会被旋转，因此与第二偏光片19的吸光轴方向垂直，光线无法顺利通过，因此调光膜1呈现暗态，即不透明态。
第一偏光片11的吸光轴也可以与第二偏光片19的吸光轴相互平行，且均与第一基体层12和第二基体层18平行设置，当对第一导电层13和第二导电层17施加较小电压时，入射光经过第一偏光片11后形成偏振光，偏振光通过TN液晶层15时被扭转的液晶旋转90°，离开TN液晶层15时，偏振光的偏振暗态；当向TN液晶层15施加较大电压时，入射光经过第一偏光片11后形成的偏振光经过TN液晶层15时偏振方向不会被旋转，因此与第二偏光片19的吸光轴方向一致，光线能够顺利通过，因此调光膜1呈现透明态。需要注意的是，该情况下，第一驱动电压和第二驱动电压与前一种情况相反，第一驱动电压为驱动TN液晶分子转动以令调光膜1呈透明态的较高电压，第二驱动电压为维持两导电层(第一导电层13和第二导电层17)之间的检测电容的较低电压。根据以上特性，触控感应芯片2可根据定位信息对被触摸位置施加对应的驱动电压，驱动其在透明态和非透明态之间切换。
在一较佳实施例中，如图4所示，调光膜1还包括层叠设置的第三基体层110、第三取向层112、GH液晶层113、第四取向层114和第四基体层116；两所述导电层分别为位于第三基体层110与第三取向层112之间的第三导电层111和位于第四基体层116与第四取向层114之间的第四导电层115。
本实施例中，GH液晶层113可采用正性宾主效应液晶或负性宾主效应液晶，本实施例优选后者。当触控感应芯片2未感应到调光膜1上有点触信号(即电容值变化信号)时，保持较低的电压，以维持对导电层(第三导电层111和第四导电层115)之间的电容值的变化的实时监测，此时GH液晶分子垂直于第三基体层110和第四基体层116排列，入射光可顺利通过调光膜1。当触控感应芯片2感应到调光膜1上有点触信号(即电容值变化信号)时，向该点触位置所在的调光膜1区域中的导电层施加驱动电压，使垂直于第三基体层110和第四基体层116的GH液晶分子转动至平行于第三基体层110和第四基体层116的方向排列，使入射光的透过率大幅降低至10％以下，则调光膜1整体上呈现暗态，即非透明态。
在一较佳实施例中，如图5所示，调光膜1还包括层叠设置的第五基体层117、电致变色层119、离子导体层120、离子储存层121和第六基体层123，离子储存层121中的离子在第二驱动电压下经离子导体层120进入电致变色层119，使得电致变色层119变的不透光，即调光膜1切换为不透明态；两所述导电层分别为位于第五基体层117与电致变色层119之间的第五导电层118和位于离子储存层121与第六基体层123之间的第六导电层122。
在一较佳实施例中，如图6所示，调光膜1采用SPD膜。
SPD膜同样包括两基体层129和两导电层130，以及设置于两导电层130之间由具有取向光吸收特性的粒子(如液晶)分散在悬浮液中形成的高分子混合材料131，该高分子液晶混合材料131可以包括如下配方：10wt％～79.99wt％的液晶，20wt％～70wt％的固化剂和0.01wt％～30wt％的增效剂。当两导电层130之间电压过小时，粒子在悬浮液中随机排布，可吸收99％以上的可见光，使调光膜1呈暗态(不透明态)，当触控感应芯片2获取到某一区域的调光膜1被触摸时，向该区域的导电层130施加110V的交流电压，则粒子在电场的作用下发生取向排列，进而入射光得以透过，调光膜1整体呈透明态。需要注意的是，本实施例中，维持调光膜1透明态需要持续给电(即第一驱动电压为110V)，需要调光膜1变暗则断电或大幅减小电压(即第二驱动电压为低电压)。
在一较佳实施例中，如图7所示，调光膜1还包括层叠设置的第七基体层124、液晶层126第八基体层128，液晶层126包括低分子液晶与有机固态聚合物基体的混合物，具体为液晶以微米量级的小微滴分散在有机固态聚合物基体内，低分子液晶的折射率在第一驱动电压下与有机固态聚合物基体的折射率匹配；两所述导电层分别为位于第七基体层124与液晶层126之间的第七导电层125和位于液晶层126与第八基体层128之间的第八导电层127。
当第七导电层125和第八导电层127之间电压较小时，由于由液晶分子构成的小微滴的光轴自由取向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时被微滴强烈散射而呈现不透明的乳白状态或半透明状态。当向第七导电层125和第八导电层127施加交流电压时，可调节小微滴的光轴取向，当有机固态聚合物基体和微滴折射率相匹配时，调光膜1呈现透明态。本实施例中，第一驱动电压为交流电，用于使调光膜1呈现透明态，第二驱动电压为较小的电压，用以维持两导电层之间用于检测的电容。
在前述任一实施例的基础上，本发明还提出一种可触控调光的车窗，包括以上任一实施例中所述的触控调光装置，其中，调光膜1设置在车窗玻璃上，用于为车窗调光，调光膜1于车窗玻璃上的状态可以为：附于车窗玻璃外侧、内侧或设置于车窗玻璃的夹层内。触控感应芯片2可设置于车窗环周的卡槽中以隐蔽，用户可通过手触控制车窗玻璃的明暗。
除车窗外，本实施例还可以应用在办公区做为隔断墙，还可以应用到眼镜、头盔等生活用品或办公用品上。
以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (9)

1.一种触控调光装置，其特征在于，包括调光膜和触控感应芯片；所述触控感应芯片分别与所述调光膜中相对设置的两导电层电连接；所述触控感应芯片用于采集两所述导电层之间的电容值变化，并根据所述电容值变化向两所述导电层相应施加驱动电压；所述调光膜在第一驱动电压下呈现透明态，所述调光膜还在第二驱动电压下呈现非透明态。
2.根据权利要求1所述的触控调光装置，其特征在于，两所述导电层中的一个包括若干相互绝缘的第一导电区域，每个所述第一导电区域分别与所述触控感应芯片电连接。
3.根据权利要求2所述的触控调光装置，其特征在于，两所述导电层中的另一个导电层包括若干相互绝缘的第二导电区域，若干所述第一导电区域与若干所述第二导电区域一一相互对应，每个所述第二导电区域分别与所述触控感应芯片电连接。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的触控调光装置，其特征在于，所述调光膜还包括层叠设置的第一偏光片、第一基体层、第一取向层、TN液晶层、第二取向层、第二基体层和第二偏光片，所述第一偏光片和所述第二偏光片的吸光轴相互垂直或相互平行，两所述导电层分别为位于所述第一基体层与第一取向层之间的第一导电层和位于所述第二基体层与第二取向层之间的第二导电层。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的触控调光装置，其特征在于，所述调光膜还包括层叠设置的第三基体层、第三取向层、GH液晶层、第四取向层和第四基体层；两所述导电层分别为位于所述第三基体层与第三取向层之间的第三导电层和位于所述第四基体层与第四取向层之间的第四导电层。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的触控调光装置，其特征在于，所述调光膜还包括层叠设置的第五基体层、电致变色层、离子导体层、离子储存层和第六基体层，所述离子储存层中的离子在第二驱动电压下经所述离子导体层进入所述电致变色层；两所述导电层分别为位于所述第五基体层与电致变色层之间的第五导电层和位于所述离子储存层与第六基体层之间的第六导电层。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的触控调光装置，其特征在于，所述调光膜采用SPD膜。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的触控调光装置，其特征在于，所述调光膜还包括层叠设置的第七基体层、液晶层和第八基体层，所述液晶层包括低分子液晶与有机固态聚合物基体的混合物，所述低分子液晶的折射率在第一驱动电压下与所述有机固态聚合物基体的折射率匹配；两所述导电层分别为位于所述第七基体层与液晶层之间的第七导电层和位于所述液晶层与第八基体层之间的第八导电层。
9.一种可触控调光的车窗，其特征在于，包括权利要求1-8中任意一项所述的触控调光装置，所述调光膜设置在车窗玻璃上。
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