CN116691510A - 一种电子后视镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子后视镜，包括液晶盒，其特征在于：还包括偏光镜面膜；所述液晶盒为垂直配向液晶盒，垂直配向液晶盒内设有掺杂有二色性染料的负性液晶层，垂直配向液晶盒具有能确定负性液晶分子在电场中偏转方向的液晶取向轴；偏光镜面膜设置在液晶盒的后侧，偏光镜面膜具有与液晶取向轴平行的反射偏光轴。这种电子后视镜不仅响应速度快、透过率高，而且能够简化结构，省去了偏光片，由此可避免因存在偏光片而引起的系列问题。

Description

一种电子后视镜

技术领域

本发明涉及汽车后视镜领域，具体涉及一种电子后视镜。

背景技术

电子后视镜为可通过电路来控制其镜面反射率的后视镜，其一般连接有光线感应器，当其感应到后面车辆远光灯照射时，可通过电路控制来减少后视镜的反射，从而避免远光灯对驾驶员视线的干扰，提高驾驶的安全性。

具有流媒体功能的电子后视镜设有显示屏(如液晶显示屏、OLED显示屏)，显示屏的画面可透过后视镜的镜面(一般设置为半透反射镜)呈现出来。

现有的电子后视镜主要采用了液晶(LC)和电致变色(EC)两种技术，其中，LC电子后视镜主要通过液晶光阀来控制镜面的反射率；液晶光阀一般需要贴附偏光片，偏光片所增加的界面反射会导致反射的镜像存在一定重影模糊的问题，而且偏光片一般由耐温性较差的TAC(三醋酸纤维酯)膜制作而成，车内的高温环境还容易使偏光片变形而造成镜像扭曲等问题。而EC电子后视镜则直接通过其电致变色层来控制后视镜的反射率，虽然其无需贴偏光片，但EC电子后视镜响应速度慢、透过率低，当其设计为流媒体后视镜时，显示画面在电致变色层上的亮度损失非常大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电子后视镜，这种电子后视镜不仅响应速度快、透过率高，而且能够简化结构，省去了偏光片，由此可避免因存在偏光片而引起的系列问题。采用的技术方案如下：

一种电子后视镜，包括液晶盒，其特征在于：还包括偏光镜面膜；所述液晶盒为垂直配向液晶盒，垂直配向液晶盒内设有掺杂有二色性染料的负性液晶层，垂直配向液晶盒具有能确定负性液晶分子在电场中偏转方向的液晶取向轴；偏光镜面膜设置在液晶盒的后侧，偏光镜面膜具有与液晶取向轴平行的反射偏光轴。

上述负性液晶层可以通过将二色性染料预先溶解在负性液晶中并与负性液晶一同密封到液晶盒中而形成；二色性染料一般为深色或黑色的有机染料，具体地，其可以为单种二色性染料，如蓝色或紫色的二色性染料，也可以是两种或多种二色性染料分子的组合，如蓝色、红色和/或黄色二色性染料的组合，由此其能够同时吸收多种波长的光而呈现效果更好的黑色。具体地，二色性染料可以但不限于采用US4122027A、US4565424A、JP56057850A、WO2011157614A1等专利所公开的偶氮化合物等二色性有机染料。作为本发明的优选方案，所述二色性染料为黑色的二色性染料。

上述偏光镜面膜可以为具有镜面反射效果且反射光为偏振光的镜面反射膜，其反射偏光轴即其反射光偏振角度所在的轴向。上述偏光镜面膜，目前可选但不限于3M公司出品的DBEF和RPM光学膜；或者，其也可以是公开号为CN1170382A的专利说明书所描述的“多层光学薄膜”及具有类似功能的膜材，这类偏光镜面膜的反射率一般在40%～55%之间。

上述电子后视镜一般正对着驾驶员，为了说明方便，仅需以垂直(或小角度)入射后视镜的光线作为分析，入射电子后视镜的外部光线一般为自然光，其可看成是第一偏振光(偏振角度平行于液晶取向轴)与第二偏振光(偏振角度垂直于液晶取向轴)的混合光，其光线路径主要为：入射后视镜的光线先穿过液晶层，再被偏光镜面膜反射，形成的反射光线再次穿过液晶层出来。当液晶盒为OFF态（即自然状态）时，负性液晶层的负性液晶分子和二色性染料分子均呈现为垂直配向状态，外界自然光入射(仅考虑垂直或小入射角的情况)之后，光线的电场分量与二色性染料分子垂直（或接近垂直），二色性染料分子对入射光线和反射光线均几乎无偏光吸收，负性液晶层对自然光的偏光吸收非常小，光线被偏光镜面膜反射之后以第一偏振光出射形成亮态反射镜像。当液晶盒在ON态（即在第一电极和第二电极之间施加电压）时，负性液晶层的负性液晶分子在电场中沿液晶取向轴倾斜或水平排列，同时带动二色性染料分子沿液晶取向轴倾斜或水平排列，使得负性液晶层在液晶取向轴上具有偏光吸收性（负性液晶层相当于吸收轴为液晶取向轴的偏光片），第一偏振光的电场分量与二色性染料分子相平行，而第二偏振光的电场分量与二色性染料分子相垂直，因而第一偏振光经过负性液晶层时会被吸收，第二偏振光虽然不会被负性液晶层所吸收，也无法被偏光镜面膜反射(偏光镜面膜只反射第一偏振光，无法反射第二偏振光)，最终使得第一偏振光和第二偏振光均无法出射后视镜(实际上由于染料的偏光吸收率和镜面膜的偏光反射率都无法达到100%，还是部分可以出射)，形成暗态。

优选方案中，所述偏光镜面膜与所述液晶盒背面之间具有一夹角，所述夹角能够使得偏光镜面膜的反射偏光轴与所述的液晶取向轴相平行。一般来说，所述偏光镜面膜可通过透明胶层(一般要求无双折射)粘附在液晶盒的后侧面，并设置为特定的角度而使其反射偏光轴与液晶取向轴平行。

作为本发明的优选方案，所述液晶盒包括自前至后依次设置的第一玻璃板、所述负性液晶层和第二玻璃板，负性液晶层夹设在第一玻璃板和第二玻璃板之间，第一玻璃板靠近负性液晶层的侧面上设有第一电极和第一配向层，第二玻璃板靠近负性液晶层的侧面上设有第二电极和第二配向层，第二电极与第一电极之间存在电极交叠区以构成控光区。一般来说，负性液晶分子在受电场作用时其分子长轴倾向与电场垂直，因而在第一电极、第二电极之间施加电压时，控光区的负性液晶分子从垂直排列转变为沿液晶取向轴的倾斜或水平排列，同时带动二色性染料分子从垂直状态转变为沿液晶取向轴的倾斜或水平排列。当光线穿过二色性染料分子时，二色性染料分子对光在其分子长轴上的电场分量具有较高吸收率，由此其具有偏光吸收功能。当二色性染料分子在液晶取向轴上呈现为倾斜或水平排列时，其对电场分量处于液晶取向轴上的线偏振光具有明显的偏光吸收作用，也就是说，液晶盒在ON态时具有等效偏光片的作用，其偏光吸收轴即液晶盒的液晶取向轴。

具体地，所述第一电极、第二电极可以为透明电极，是由透明导电膜(如ITO薄膜)图形化而成。

作为本发明进一步的优选方案，所述第一配向层、第二配向层均为垂直配向层(如垂直配向聚酰亚胺涂层)。负性液晶分子(一般为向列液晶)与二色性染料分子一般均为具有分子长轴的棒状结构，由此负性液晶层的负性液晶分子在自然状态(OFF态)时呈现为垂直配向(分子长轴垂直于第一玻璃板或第二玻璃板)，而处于负性液晶层中的二色性染料分子也呈现为垂直状态(同样为分子长轴垂直于第一玻璃板或第二玻璃板)。所述液晶取向轴一般是对第一配向层、第二配向层施加定向摩擦形成的(也可采用聚合物取向等方法)，例如：在液晶取向轴上对第一配向层、第二配向层分别施加对向的摩擦，可使负性液晶分子在自然状态下存在预倾角(预倾角一般在1°左右，预倾角在5°以内可认为负性液晶层为垂直配向)。

上述液晶盒一般通过垫隔设计(如在负性液晶层中夹设一定直径的垫隔子)使负性液晶层保持一定的厚度（如3μm～20μm），由此可通过负性液晶层厚度和二色性染料在液晶中的溶解比例来调节液晶盒在ON态和OFF态的光吸收率(也包括OFF态的光吸收率)。作为本发明的优选方案，所述负性液晶层的厚度为4μm～10μm。通过调节液晶盒在ON态和OFF态的光吸收率，结合偏光镜面膜的反射率，可以使反射镜的整体反射率在ON态时为 30%～50%之间(典型值为40%)，而在OFF态时为5%～20%之间(典型值为10%)，满足后视镜的防远光要求。

作为本发明的优选方案，所述偏光镜面膜为半透半反膜。当偏光镜面膜为半透半反膜时，其透射率一般在40%～60%之间；偏光镜面膜可透射另一偏振方向的光，由此其具有与反射偏光轴正交的透射偏光轴，透射偏光轴即其透射光偏振角度所在的另一轴向。

作为本发明进一步的优选方案，所述液晶盒的后侧设有显示器，显示器的前侧面设有偏光片，偏光片的偏光轴与所述偏光镜面膜的透射偏光轴平行。这种后视镜一般称为流媒体后视镜，显示器的光线可极少损失地透过后视镜，使得显示器的画面得以透过后视镜呈现出来。

作为本发明更进一步的优选方案，所述液晶盒呈长条形；所述液晶取向轴与液晶盒的长度方向之间的夹角为40-50°。由此可使得流媒体后视镜的显示画面和反射镜像均具有垂直的偏光分量，驾驶员带偏光眼镜的情况下也能看到显示画面和反射镜像。

作为本发明的优选方案，所述电子后视镜还包括保护镜片，保护镜片贴附在所述液晶盒的前侧，保护镜片上设有能够遮挡掉液晶盒的周边区域的遮挡层。保护镜片能够对液晶盒起到防护作用，并且遮挡层可以遮挡掉液晶盒的周边区域，使其外观更为美观。

作为本发明的优选方案，所述电子后视镜还包括光线感应器和用于控制所述液晶盒处于OFF态或ON态的控制电路，光线感应器与控制电路相应的信号输入端电连接。在电子后视镜的驱动电路中，控制电路可采用液晶器件的常用驱动方式，例如可采用一定电压(如3V～20V)的方波驱动来实现OFF态和ON态的控制。当光线感应器没有感应到后面车辆远光灯照射的强光时，控制电路控制液晶盒处于OFF态, 负性液晶层对自然光的偏光吸收非常小，光线几乎保持自然光状态在后视镜里反射出来，形成反射镜像；当光线感应器感应到后面车辆远光灯照射的强光时，控制电路控制液晶盒处于ON态, 由此来减少后视镜的反射，从而避免远光灯对驾驶员视线的干扰，提高驾驶的安全性。

作为本发明的优选方案，所述电子后视镜的暗态反射率不大于10%；所述电子后视镜的亮态反射率大于40%。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

这种电子后视镜不仅响应速度快、透过率高，而且能够简化结构，省去了偏光片，由此可避免因存在偏光片而引起的系列问题。

附图说明

图1是本发明优选实施方式实施例一电子后视镜的结构示意图。

图2是图1所示电子后视镜在液晶盒处于OFF态下的光学原理示意图。

图3是图1所示电子后视镜在液晶盒处于ON态下的光学原理示意图。

图4是图1所示电子后视镜中偏光镜面膜的功能示意图。

图5是本发明优选实施方式实施例二电子后视镜的结构示意图。

图6是图5所示电子后视镜处于ON态下的光学原理示意图。

图7是图5所示电子后视镜的整体外形图。

图8是本发明优选实施方式实施例二中光线感应器、控制电路和液晶盒之间的逻辑方框图。

具体实施方式

实施例1

如图1-图4所示，这种电子后视镜，包括液晶盒1和偏光镜面膜2；液晶盒为垂直配向液晶盒，其包括自前至后依次设置的第一玻璃板11、掺杂有二色性染料的负性液晶层12和第二玻璃板13，负性液晶层12夹设在第一玻璃板11和第二玻璃板13之间，第一玻璃板11靠近负性液晶层12的侧面上设有第一电极14和第一配向层15，第二玻璃板13靠近负性液晶层12的侧面上设有第二电极16和第二配向层17，第二电极16与第一电极14之间存在电极交叠区以构成控光区100；液晶盒1具有能确定负性液晶分子121在电场中偏转方向的液晶取向轴101；偏光镜面膜2设置在液晶盒1的后侧，偏光镜面膜2具有与液晶取向轴101平行的反射偏光轴201。

在本实施例中，负性液晶层12可以通过将二色性染料预先溶解在负性液晶中并与负性液晶一同密封到液晶盒1中而形成；二色性染料为黑色的二色性染料。负性液晶层12含有负性液晶分子121和二色性染料分子122。

在本实施例中，第一电极14、第二电极16为透明电极，透明电极是由透明导电膜(如ITO薄膜)图形化而成。

在本实施例中，第一配向层15、第二配向层17均为垂直配向层(如垂直配向聚酰亚胺涂层)。负性液晶分子121(一般为向列液晶)与二色性染料分子122一般均为具有分子长轴的棒状结构，由此负性液晶层12的负性液晶分子121在自然状态(OFF态)时呈现为垂直配向(分子长轴垂直于第一玻璃板11或第二玻璃板13)，而处于负性液晶层12中的二色性染料分子122也呈现为垂直状态(同样为分子长轴垂直于第一玻璃板11或第二玻璃板13)。液晶取向轴101一般是对第一配向层15、第二配向层17施加定向摩擦形成的(也可采用聚合物取向等方法)，例如：在液晶取向轴101上对第一配向层15、第二配向层17分别施加对向的摩擦，可使负性液晶分子121在自然状态下存在预倾角(预倾角一般在1°左右，预倾角在5°以内可认为负性液晶层12为垂直配向)。

在本实施例中，偏光镜面膜2与液晶盒1背面之间具有一夹角，夹角能够使得偏光镜面膜2的反射偏光轴201与的液晶取向轴101相平行。一般来说，偏光镜面膜2可通过透明胶层(一般要求无双折射)粘附在液晶盒1的后侧面，并设置为特定的角度而使其反射偏光轴201与液晶取向轴101平行。

在本实施例中，负性液晶层12的厚度为4μm～10μm。液晶盒1可以通过垫隔设计(如在负性液晶层12中夹设一定直径的垫隔子)使负性液晶层12保持一定的厚度（如3μm～20μm），由此可通过负性液晶层12厚度和二色性染料在液晶中的溶解比例来调节液晶盒1在ON态和OFF态的光吸收率(也包括OFF态的光吸收率)。通过调节液晶盒1在ON态和OFF态的光吸收率，结合偏光镜面膜2的反射率，可以使反射镜的整体反射率在ON态时为 30%～50%之间(典型值为40%)，而在OFF态时为5%～20%之间(典型值为10%)，满足后视镜的防远光要求。

在本实施例中，电子后视镜的暗态反射率不大于10%；电子后视镜的亮态反射率大于40%。

在本实施例中，偏光镜面膜2可以为具有镜面反射效果且反射光为偏振光的镜面反射膜，其反射偏光轴201即其反射光偏振角度所在的轴向。上述偏光镜面膜2，目前可选但不限于3M公司出品的DBEF和RPM光学膜；或者，其也可以是公开号为CN1170382A的专利说明书所描述的“多层光学薄膜”及具有类似功能的膜材，这类偏光镜面膜2的反射率一般在40%～55%之间。

下面简述一下本电子后视镜的工作原理：

上述电子后视镜一般正对着驾驶员，为了说明方便，仅需以垂直(或小角度)入射后视镜的光线作为分析，入射电子后视镜的外部光线一般为自然光，其可看成是第一偏振光(偏振角度平行于液晶取向轴101)与第二偏振光(偏振角度垂直于液晶取向轴101)的混合光，其光线路径主要为：入射后视镜的光线30先穿过液晶层，再被偏光镜面膜2反射，形成的反射光线40再次穿过负性液晶层12出来。

当液晶盒1为OFF态（即自然状态）时，负性液晶层12的负性液晶分子121和二色性染料分子122均呈现为垂直配向状态，外界自然光入射(仅考虑垂直或小入射角的情况)之后，光线的电场分量与二色性染料分子122垂直（或接近垂直），二色性染料分子122对入射光线和反射光线均几乎无偏光吸收，负性液晶层12对自然光的偏光吸收非常小，光线被偏光镜面膜2反射之后以第一偏振光出射，形成亮态反射镜像。

当液晶盒1在ON态（即在第一电极14和第二电极16之间施加电压）时，负性液晶层12的负性液晶分子121在电场中沿液晶取向轴101倾斜或水平排列，同时带动二色性染料分子122沿液晶取向轴101倾斜或水平排列，使得负性液晶层12在液晶取向轴101上具有偏光吸收性（当光线穿过二色性染料分子122时，二色性染料分子122对光在其分子长轴上的电场分量具有较高吸收率，由此其具有偏光吸收功能。当二色性染料分子122在液晶取向轴101上呈现为倾斜或水平排列时，其对电场分量处于液晶取向轴101上的线偏振光具有明显的偏光吸收作用），第一偏振光的电场分量与二色性染料分子122相平行，而第二偏振光的电场分量与二色性染料分子122相垂直，因而第一偏振光经过负性液晶层12时会被吸收，第二偏振光虽然不会被负性液晶层12所吸收，也无法被偏光镜面膜2反射(偏光镜面膜2只反射第一偏振光，无法反射第二偏振光)，最终使得第一偏振光和第二偏振光均无法出射后视镜(实际上由于染料的偏光吸收率和镜面膜的偏光反射率都无法达到100%，还是部分可以出射)，形成暗态。

实施例2

参考图5-图8，在其他部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：本实施例的电子后视镜还包括保护镜片3，保护镜片3贴附在液晶盒1的前侧，保护镜片3上设有能够遮挡掉液晶盒1的周边区域的遮挡层31。保护镜片3能够对液晶盒1起到防护作用，并且遮挡层31可以遮挡掉液晶盒1的周边区域，使其外观更为美观。

在本实施例中，偏光镜面膜2为半透半反膜；液晶盒1的后侧设有TFT显示器4，TFT显示器4的前侧面设有偏光片41，偏光片41的偏光轴411与偏光镜面膜2的透射偏光轴202平行。这种后视镜一般称为流媒体后视镜，TFT显示器4的光线可几乎无损失地透过后视镜，使得TFT显示器4的画面得以透过后视镜呈现出来。当偏光镜面膜2为半透半反膜时，其透射率一般在40%～60%之间；偏光镜面膜2可透射另一偏振方向的光，由此其具有与反射偏光轴201正交的透射偏光轴202，透射偏光轴202即其透射光偏振角度所在的另一轴向。

在本实施例中，液晶盒1呈长条形；液晶取向轴101与液晶盒1的长度方向之间的夹角为40-50°。由此可使得流媒体后视镜的显示画面和反射镜像均具有垂直的偏光分量，驾驶员带偏光眼镜的情况下也能看到显示画面和反射镜像。

本实施例的电子后视镜还包括光线感应器5和用于控制液晶盒1处于OFF态或ON态的控制电路6，光线感应器5与控制电路6相应的信号输入端电连接。在电子后视镜的驱动电路中， 控制电路6可采用液晶器件的常用驱动方式，例如可采用一定电压(如3V～20V)的方波驱动来实现OFF态和ON态的控制。当光线感应器5没有感应到后面车辆远光灯照射的强光时，控制电路6控制液晶盒1处于OFF态, 负性液晶层12对自然光的偏光吸收非常小，光线几乎保持自然光状态在后视镜里反射出来，形成反射镜像；当光线感应器5感应到后面车辆远光灯照射的强光时，控制电路6控制液晶盒1处于ON态, 由此来减少后视镜的反射，从而避免远光灯对驾驶员视线的干扰，提高驾驶的安全性。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子后视镜，包括液晶盒，其特征在于：还包括偏光镜面膜；所述液晶盒为垂直配向液晶盒，垂直配向液晶盒内设有掺杂有二色性染料的负性液晶层，垂直配向液晶盒具有能确定负性液晶分子在电场中偏转方向的液晶取向轴；偏光镜面膜设置在液晶盒的后侧，偏光镜面膜具有与液晶取向轴平行的反射偏光轴。

2.根据权利要求1所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述偏光镜面膜与所述液晶盒背面之间具有一夹角，所述夹角能够使得偏光镜面膜的反射偏光轴与所述的液晶取向轴相平行。

3.根据权利要求1所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述液晶盒包括自前至后依次设置的第一玻璃板、所述负性液晶层和第二玻璃板，负性液晶层夹设在第一玻璃板和第二玻璃板之间，第一玻璃板靠近负性液晶层的侧面上设有第一电极和第一配向层，第二玻璃板靠近负性液晶层的侧面上设有第二电极和第二配向层，第二电极与第一电极之间存在电极交叠区以构成控光区。

4.根据权利要求3所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述第一配向层、第二配向层均为垂直配向层。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述偏光镜面膜为半透半反膜。

6.根据权利要求5所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述液晶盒的后侧设有显示器，显示器的前侧面设有偏光片，偏光片的偏光轴与所述偏光镜面膜的透射偏光轴平行。

7.根据权利要求5所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述液晶盒呈长条形；所述液晶取向轴与液晶盒的长度方向之间的夹角为40-50°。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述电子后视镜还包括保护镜片，保护镜片贴附在所述液晶盒的前侧，保护镜片上设有能够遮挡掉液晶盒的周边区域的遮挡层。

9.根据权利要求1-4任一项所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述电子后视镜还包括光线感应器和用于控制所述液晶盒处于OFF态或ON态的控制电路，光线感应器与控制电路相应的信号输入端电连接。

10.根据权利要求1-4任一项所述的一种电子后视镜，其特征在于：所述电子后视镜的暗态反射率不大于10%；所述电子后视镜的亮态反射率大于40%。