CN114578600A - 一种窗结构及其调节透光的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种窗结构及其调节透光的方法。该窗结构包括液晶透光单元，用于使外界光透过并进入室内，还包括反馈单元和控制单元，反馈单元与控制单元电连接，控制单元与液晶透光单元电连接；反馈单元用于感测外界光强度，并根据外界光强度向控制单元提供控制信号；控制单元用于根据控制信号控制液晶透光单元的光线透过量。窗结构，能使液晶透光单元根据外界光强度自动调整其透明度，以自动调整其光线透过量，从而实现该窗结构遮光度和透光度的自动调整，最终实现该窗结构的自动智慧调光。

Description

一种窗结构及其调节透光的方法
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种窗结构及其调节透光的方法。
背景技术
室内遮光，通常会使用窗帘、百叶窗，但现在消费者还有另一种选择，即创新的调光玻璃科技(也有人称之为电控玻璃、智能玻璃、液晶调光玻璃、电控液晶玻璃等)，平常看起来就是通透的玻璃，在使用者需要隐私或遮光时，可以通过遥控器控制玻璃通电，使玻璃瞬间呈现出不透明的白雾状、半透明状、全透明状等，从而任意调整玻璃的透明度。
目前调光玻璃设计多为电控主动调节设计，无法自动识别环境光线并自动调整。
发明内容
本发明针对目前调光玻璃设计无法自动识别环境光线并自动调整的问题，提供一种窗结构及其调节透光的方法。该窗结构，反馈单元能感测外界光强度并根据外界光强度自动向控制单元提供控制信号，控制单元能根据控制信号自动控制液晶透光单元的光线透过量，从而使液晶透光单元能根据外界光强度自动调整其透明度，以自动调整其光线透过量，进而实现该窗结构遮光度和透光度的自动调整，最终实现了该窗结构的自动智慧调光。
本发明提供一种窗结构，包括液晶透光单元，用于使外界光透过并进入室内，还包括反馈单元和控制单元，所述反馈单元与所述控制单元电连接，所述控制单元与所述液晶透光单元电连接；
所述反馈单元用于感测外界光强度，并根据所述外界光强度向所述控制单元提供控制信号；
所述控制单元用于根据所述控制信号控制所述液晶透光单元的光线透过量。
可选地，所述反馈单元包括感光元件和转换元件，所述感光元件与所述转换元件电连接；
所述感光元件用于接收外界光照，并将外界光信号转换为电信号；
所述转换元件用于将所述电信号转换为所述控制信号并提供给所述控制单元。
可选地，所述转换元件包括直流电源和第一电阻，所述直流电源、所述第一电阻和所述感光元件串联连接构成闭合回路；
所述第一电阻的电流输出端电连接所述控制单元。
可选地，所述感光元件包括光电二极管，所述光电二极管包括第一基底、依次设置于所述第一基底上的第一电极、光电转换层、透光导电层、第一绝缘层和第二电极；
所述第二电极通过开设在所述第一绝缘层中的过孔电连接所述透光导电层。
可选地，所述感光元件包括光敏电阻，所述光敏电阻包括第二基底，依次设置于所述第二基底上的感光层、第二绝缘层、第三电极和第四电极；
所述第三电极和所述第四电极分设于所述感光层的相对两端边缘处，且所述第三电极和所述第四电极分别通过开设在所述第二绝缘层中的过孔电连接所述感光层。
可选地，所述光电二极管的所述光电转换层包括依次远离所述第一基底叠置的N型层、I型层和P型层，所述第二电极通过所述透光导电层电连接所述P型层；所述第一电极电连接所述N型层；
所述直流电源的负极电连接所述光电二极管的所述第二电极，所述直流电源的正极电连接所述光电二极管的所述第一电极。
可选地，所述液晶透光单元包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对盒形成对盒间隙，所述对盒间隙中填充有染料掺杂的向列相液晶；
所述第一基板包括像素电极，所述第二基板包括公共电极；所述控制单元与所述像素电极和所述公共电极分别电连接，所述控制单元用于向所述像素电极和所述公共电极分别提供电压信号，以使所述液晶发生偏转。
可选地，所述控制单元包括存储模块，所述存储模块用于存储向所述像素电极和所述公共电极提供的电压信号与所述控制信号的映射关系表，所述控制单元用于根据所述映射关系表向所述像素电极和所述公共电极分别提供电压信号。
可选地，所述反馈单元围设于所述液晶透光单元的外围。
本发明还提供一种上述窗结构调节透光的方法，包括：反馈单元感测外界光强度，并根据所述外界光强度向控制单元提供控制信号；
所述控制单元根据所述控制信号控制所述液晶透光单元的光线透过量；
所述外界光强度与所述液晶透光单元的光线透过量成反比。
本发明的有益效果：本发明所提供的窗结构，通过设置反馈单元和控制单元，反馈单元能感测外界光强度并根据外界光强度自动向控制单元提供控制信号，控制单元能根据控制信号自动控制液晶透光单元的光线透过量，从而使液晶透光单元能根据外界光强度自动调整其透明度，以自动调整其光线透过量，进而实现该窗结构遮光度和透光度的自动调整，最终实现了该窗结构的自动智慧调光。
附图说明
图1为本发明实施例中窗结构的原理框图；
图2为本发明实施例中窗结构的等效电路图；
图3为本发明实施例中一种感光元件的结构剖视图；
图4为本发明实施例中一种窗结构的结构俯视示意图；
图5为本发明实施例中液晶透光单元的结构剖视示意图；
图6为本发明实施例中另一种感光元件的结构剖视图；
图7为本发明实施例中另一种窗结构的结构俯视示意图。
其中附图标记为：
1、液晶透光单元；11、第一基板；12、第二基板；13、液晶；2、反馈单元；21、感光元件；211、第一基底；212、第一电极；213、光电转换层；214、透光导电层；215、第一绝缘层；216、第二电极；217、第二基底；218、感光层；219、第二绝缘层；210、第三电极；210＇、第四电极；22、转换元件；3、控制单元。
具体实施方式
为使本领域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方式对本发明一种窗结构及其调节透光的方法作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种窗结构，如图1所示，包括液晶透光单元1，用于使外界光透过并进入室内，还包括反馈单元2和控制单元3，反馈单元2与控制单元3电连接，控制单元3与液晶透光单元1电连接；反馈单元2用于感测外界光强度，并根据外界光强度向控制单元3提供控制信号；控制单元3用于根据控制信号控制液晶透光单元1的光线透过量。
其中，该窗结构可以用作居室的窗户，也可以用作交通运输设备(如汽车、火车、飞机等)的窗户，还可以用作其他空间的窗户。该窗结构的调光原理为：利用液晶透光单元1中液晶的光学特性，通过控制单元3控制液晶分子的偏转，使液晶透光单元1的光线透过量不同，从而满足室内使用者隐私或遮光的需求；而且该液晶透光单元1通过调整光线透过量不同，还能在炎夏的夏季降低室内的温度，同时减少外界强光(如紫外线、红外线等)对眼睛造成的伤害。
该窗结构通过设置反馈单元2和控制单元3，反馈单元3能感测外界光强度并根据外界光强度自动向控制单元3提供控制信号，控制单元3能根据控制信号自动控制液晶透光单元1的光线透过量，从而使液晶透光单元1能根据外界光强度自动调整其透明度，以自动调整其光线透过量，进而实现该窗结构遮光度和透光度的自动调整，最终实现了该窗结构的自动智慧调光。
可选地，如图2所示，反馈单元2包括感光元件21和转换元件22，感光元件21与转换元件22电连接；感光元件21用于接收外界光照，并将外界光信号转换为电信号；转换元件22用于将电信号转换为控制信号并提供给控制单元3。
可选地，本实施例中，如图3和图4所示，感光元件21包括光电二极管，光电二极管包括第一基底211、依次设置于第一基底211上的第一电极212、光电转换层213、透光导电层214、第一绝缘层215和第二电极216；第二电极216通过开设在第一绝缘层215中的过孔电连接透光导电层214。
可选地，转换元件22包括直流电源U和第一电阻R，直流电源U、第一电阻R和感光元件21串联连接构成闭合回路；第一电阻R的电流输出端电连接控制单元3。
其中，光电转换层213使用硅材料制成，硅材料(如非晶硅或晶体硅)对可见光吸收率高。当外界光线强度改变时，光电转换层213内部产生的载流子会随其改变，载流子形成闭合回路中的电流，从而使闭合回路中的电流发生改变，闭合回路中电流的改变使第一电阻R上的电压降发生改变，从而实现了提供给控制单元3的控制信号的改变。光电二极管将接收的外界光信号强度越强，则光电二极管转换出的电流信号越大，从而使第一电阻R上的电压降越大，进而使提供给控制单元3的控制信号越大。
控制信号随外界光强度的改变而变化的具体原理为：外界光强度较低时，闭合回路中的电流为I1，第一电阻R的阻值为R1，此时A点的电压为V1＝I1R1；当外界光强度提高时，闭合回路中的电流变化量为ΔI，此时闭合回路中的电流变为I1+ΔI，A点的电压变为V2＝(I1+ΔI)R1＝V1+ΔIR1。从而实现了提供给控制单元3的控制信号随外界光强度的改变而改变，进而实现了根据外界光强度控制液晶透光单元的光线透过量。
可选地，光电二极管的光电转换层213包括依次远离第一基底211叠置的N型层、I型层和P型层，第二电极216通过透光导电层214电连接P型层；第一电极212电连接N型层；直流电源U的负极电连接光电二极管的第二电极216，直流电源U的正极电连接光电二极管的第一电极212。如此能实现向光电二极管施加反偏电压，由于光电二极管在施加反偏电压时，光电二极管本身的暗电流很小，不会影响光电二极管接收外界光并转换形成的感测电流(即光电流)的大小。而如果向光电二极管施加正偏电压，则光电二极管本身的暗电流会过大，以致会将光电二极管接收外界光并转换形成的感测电流(即光电流)淹没，无法实现外界光强度的精确感测。
可选地，本实施例中，第二电极216采用钼铝钼的叠层(Mo-Al-Mo)材料制备。第二电极216上设置有绑定区，该绑定区与直流电源U的负极电连接。透光导电层214采用氧化铟锡(ITO)材料制备，提高了光线的透过率。透光导电层214覆盖于整个光电转换层213上，为整个光电转换层213提供负压。第一绝缘层215采用氮化硅或氮氧化硅材料制备。第一绝缘层215采用等离子体增强化学气相沉积法制备，第一绝缘层215具有保护光电转换层213并将光电转换层213与第二电极216进行隔离的作用。第一电极212采用钼铝钼的叠层(Mo-Al-Mo)材料制备。第一电极212上设置有绑定区，该绑定区与直流电源U的正极电连接。光电转换层213通过依次叠置于第一基底211上的N型层、I型层和P型层，可实现基于不同的外界光强度产生不同的载流子浓度，从而实现将接收的光信号转换为电流信号。第一基底211可以为玻璃基底，也可以是树脂材料的基底。
可选地，本实施例中，如图5所示，液晶透光单元1包括第一基板11和第二基板12，第一基板11和第二基板12相对盒形成对盒间隙，对盒间隙中填充有染料掺杂的向列相液晶13；第一基板11包括像素电极，第二基板12包括公共电极；控制单元3与像素电极和公共电极分别电连接，控制单元3用于向像素电极和公共电极分别提供电压信号，以使液晶13发生偏转。
其中，像素电极整面设置于第一基板11中，公共电极整面设置于第二基板12中，控制单元3向像素电极和公共电极分别提供不同电压信号，使像素电极和公共电极之间产生电场，液晶13可在该电场作用下发生偏转，从而实现要求的光线透过量。
本实施例中，优选的，液晶13采用负性液晶。负性液晶短光轴随电场偏转，不加电场时为长白模式，光线透过量最高；加电场后液晶偏转，光透过量随电场增加而逐渐减小。采用负性液晶的液晶透光单元1在不加电场时光线透过量最高，当需要控制液晶透光单元1的光线透过量减小时，才需要加电场，所以采用负性液晶的液晶透光单元1的耗能小，使用起来比较经济。
需要说明的是，液晶13也可以采用正性液晶。正性液晶长轴随电场偏转，不加电场时为长黑模式，光线透过量最低；加电场后液晶偏转，光透过量随电场增加而逐渐增大。采用正性液晶的液晶透光单元1，因为要保持长白模式需要一直加电场才可以实现的，过于耗能，所以使用起来不够经济实惠。
可选地，控制单元3包括存储模块，存储模块用于存储向像素电极和公共电极提供的电压信号与控制信号的映射关系表，控制单元用于根据映射关系表向像素电极和公共电极分别提供电压信号。
本实施例中，控制信号电压与像素电极和公共电极之间形成的电场强度呈正比，即当控制信号为大电压信号时，控制单元3向像素电极和公共电极分别提供不同电压信号，使像素电极和公共电极之间形成的电场较强；当控制信号为小电压信号时，控制单元3向像素电极和公共电极分别提供不同电压信号，使像素电极和公共电极之间形成的电场较弱。如此设置，能够满足室内使用者隐私或遮光的需求，同时还能在炎夏的夏季降低室内的温度，并减少外界强光(如紫外线、红外线等)对眼睛造成的伤害。
本实施例中，反馈单元2围设于液晶透光单元1的外围。其中，反馈单元2中的感光元件21围绕在液晶透光单元1的透光面的外部边缘一圈，感光元件21的沿远离液晶透光单元1的方向的宽度设置为100μm或100μm左右，如此能够防止感光元件21在窗结构中的面积占比过大，从而避免感光元件21影响窗结构的透光面积。优选的，为了使反馈单元2感测外界光强度所产生的控制信号能够更加精准，将围绕于液晶透光单元1透光面外部边缘一圈的感光元件21设置为一体感光结构，即感光元件21中叠层设置的第一基底211、第一电极212、光电转换层213、透光导电层214、第一绝缘层215均分别形成为围绕液晶透光单元1一圈的一体结构。
窗结构中各结构的制备均采用传统工艺，这里不再赘述。
基于窗结构的上述结构设计，本实施例还提供一种该窗结构调节透光的方法，包括：反馈单元感测外界光强度，并根据外界光强度向控制单元提供控制信号；控制单元根据控制信号控制液晶透光单元的光线透过量；外界光强度与液晶透光单元的光线透过量成反比。如此能够满足室内使用者隐私或遮光的需求；而且还能在炎夏的夏季降低室内的温度，同时减少外界强光(如紫外线、红外线等)对眼睛造成的伤害。
本发明实施例还提供一种窗结构，与上述实施例中不同的是，如图6和图7所示，感光元件21包括光敏电阻，光敏电阻包括第二基底217，依次设置于第二基底217上的感光层218、第二绝缘层219、第三电极210和第四电极210＇；第三电极210和第四电极210＇分设于感光层218的相对两端边缘处，且第三电极210和第四电极210＇分别通过开设在第二绝缘层219中的过孔电连接感光层218。
其中，光敏电阻的感光层218采用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成，其工作原理是基于内光电效应。外界光照越强，感光层218电阻值就越低，随着光照强度的升高，电阻值迅速降低。光敏电阻的感光层218对光的敏感性与人眼对可见光(波长范围为0.4～0.76μm)的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。光敏电阻的感光层218对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，高阻状态下其电阻一般可达1.5MΩ；在光照情况下，其电阻值可小至1KΩ以下。第三电极210和第四电极210＇采用钼铝钼的叠层(Mo-Al-Mo)材料制备。第二绝缘层219采用氮化硅或氮氧化硅材料制备。第二绝缘层219采用等离子体增强化学气相沉积法制备，第二绝缘层219具有保护感光层218并将感光层218与第三电极210和第四电极210＇进行隔离的作用。第二基底217可以为玻璃基底，也可以是树脂材料的基底。
本实施例中窗结构的其他结构以及该窗结构调节透光的方法与上述实施例中相同，此处不再赘述。
本发明实施例中所提供的窗结构，通过设置反馈单元和控制单元，反馈单元能感测外界光强度并根据外界光强度自动向控制单元提供控制信号，控制单元能根据控制信号自动控制液晶透光单元的光线透过量，从而使液晶透光单元能根据外界光强度自动调整其透明度，以自动调整其光线透过量，进而实现该窗结构遮光度和透光度的自动调整，最终实现了该窗结构的自动智慧调光。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种窗结构，包括液晶透光单元，用于使外界光透过并进入室内，其特征在于，还包括反馈单元和控制单元，所述反馈单元与所述控制单元电连接，所述控制单元与所述液晶透光单元电连接；
所述反馈单元用于感测外界光强度，并根据所述外界光强度向所述控制单元提供控制信号；
所述控制单元用于根据所述控制信号控制所述液晶透光单元的光线透过量。
2.根据权利要求1所述的窗结构，其特征在于，所述反馈单元包括感光元件和转换元件，所述感光元件与所述转换元件电连接；
所述感光元件用于接收外界光照，并将外界光信号转换为电信号；
所述转换元件用于将所述电信号转换为所述控制信号并提供给所述控制单元。
3.根据权利要求2所述的窗结构，其特征在于，所述转换元件包括直流电源和第一电阻，所述直流电源、所述第一电阻和所述感光元件串联连接构成闭合回路；
所述第一电阻的电流输出端电连接所述控制单元。
4.根据权利要求3所述的窗结构，其特征在于，所述感光元件包括光电二极管，所述光电二极管包括第一基底、依次设置于所述第一基底上的第一电极、光电转换层、透光导电层、第一绝缘层和第二电极；
所述第二电极通过开设在所述第一绝缘层中的过孔电连接所述透光导电层。
5.根据权利要求3所述的窗结构，其特征在于，所述感光元件包括光敏电阻，所述光敏电阻包括第二基底，依次设置于所述第二基底上的感光层、第二绝缘层、第三电极和第四电极；
所述第三电极和所述第四电极分设于所述感光层的相对两端边缘处，且所述第三电极和所述第四电极分别通过开设在所述第二绝缘层中的过孔电连接所述感光层。
6.根据权利要求4所述的窗结构，其特征在于，所述光电二极管的所述光电转换层包括依次远离所述第一基底叠置的N型层、I型层和P型层，所述第二电极通过所述透光导电层电连接所述P型层；所述第一电极电连接所述N型层；
所述直流电源的负极电连接所述光电二极管的所述第二电极，所述直流电源的正极电连接所述光电二极管的所述第一电极。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的窗结构，其特征在于，所述液晶透光单元包括第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对盒形成对盒间隙，所述对盒间隙中填充有染料掺杂的向列相液晶；
所述第一基板包括像素电极，所述第二基板包括公共电极；所述控制单元与所述像素电极和所述公共电极分别电连接，所述控制单元用于向所述像素电极和所述公共电极分别提供电压信号，以使所述液晶发生偏转。
8.根据权利要求7所述的窗结构，其特征在于，所述控制单元包括存储模块，所述存储模块用于存储向所述像素电极和所述公共电极提供的电压信号与所述控制信号的映射关系表，所述控制单元用于根据所述映射关系表向所述像素电极和所述公共电极分别提供电压信号。
9.根据权利要求7所述的窗结构，其特征在于，所述反馈单元围设于所述液晶透光单元的外围。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的窗结构调节透光的方法，其特征在于，包括：反馈单元感测外界光强度，并根据所述外界光强度向控制单元提供控制信号；
所述控制单元根据所述控制信号控制所述液晶透光单元的光线透过量；
所述外界光强度与所述液晶透光单元的光线透过量成反比。
CN202011372918.0A 2020-11-30 2020-11-30 一种窗结构及其调节透光的方法 Withdrawn CN114578600A (zh)

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