CN202256935U - 一种光学调光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光学调光装置，包括：第一透明基板；折射率与第一透明基板的折射率的差值的绝对值小于或等于第一预定数值的第二透明基板，与所述第一透明基板相对设置，且所述第二透明基板包括与所述第一透明基板相对的第一表面，所述第一表面上形成有多个凸起和/或凹陷结构；以及在进入一第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于透明状态，并在退出所述第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于不透明状态的液体材料；其中所述第一空间为所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的空间的至少一部分。该光学调光装置能够解决现有技术调光装置由于采用液晶材料制作结构复杂及成本较高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学结构技术领域，尤其是指一种光学调光装置。
背景技术
目前，调光装置通常为一调光玻璃，应用于门窗、车窗及观察室等，在需要透明的时候，调光玻璃可以调节成透明状态，在不需要透明的时候，又可以调节成模糊的不透明状态。
现有调光玻璃多采用聚合物分散液晶(PDLC)、动态光散射(DSM)及双稳态液晶等技术制成。采用该些技术制成的调光玻璃，通常是由电场控制实现玻璃的透明与不透明的切换，例如对于利用液晶材料制成的调光玻璃，在两层玻璃之间夹着一层液晶膜(俗称调光膜、液晶膜)，采用电场控制，当接通电源时，两层玻璃之间的液晶分子整齐排列，光线能够自由穿透，调光玻璃呈透明状态；当关闭电源时，两层玻璃之间的液晶分子呈不规则散布状态，调光玻璃透光而不透明。
然而，由于现有调光玻璃多为采用液晶材料制成，结构复杂，材料成本昂贵，成本一直居高不下，此外还需要电场进行控制，不但增加了使用成本，而且使用环境受限，因此使得调光玻璃在市场不能被广泛应用。而且液晶本身具有各向异性，因此在透明态时主要是正面直对时透明效果很好，但侧向大角度时透明效果较差，也大大限制了其使用领域。
实用新型内容
本实用新型技术方案的目的是提供一种光学调光装置，解决现有技术调光装置由于采用液晶材料制作结构复杂及成本较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供一种光学调光装置，包括：
第一透明基板；
折射率与所述第一透明基板的折射率的差值的绝对值小于或等于第一预定数值的第二透明基板，与所述第一透明基板相对设置，且所述第二透明基板包括与所述第一透明基板相对的第一表面，所述第一表面上形成有多个凸起和/或凹陷结构；以及
在进入一第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于透明状态，并在退出所述第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于不透明状态的液体材料；
其中所述第一空间为所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的空间的至少一部分。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述液体材料的折射率与所述第一透明基板的折射率的差值的绝对值小于或等于第二预定数值，且所述液体材料的折射率与所述第二透明基板的折射率的差值的绝对值也小于或等于所述第二预定数值。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述光学调光装置还包括：
用于当所述液体材料退出所述第一空间时，容纳所述液体材料的填充结构，所述填充结构位于所述第一透明基板和所述第二透明基板同一侧的外部，通过挤压所述填充装置，所述填充装置内部的所述液体材料流入并填充满所述第一空间，其中所述第一空间为所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的整个空间。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的空间包括用于当所述液体材料退出所述第一空间时，容纳所述液体材料的第二空间，通过挤压所述第一透明基板和/或所述第二透明基板，所述第二空间内的所述液体材料流入并填充满所述第一空间。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述第一透明基板的折射率和所述第二透明基板的折射率均大于1.3，所述第一预定数值为0.1。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述第二预定数值为0.15。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述第一透明基板的折射率、所述第二透明基板的折射率和所述液体材料的折射率相等。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述第一透明基板与所述第二透明基 板之间设置有用于分离所述第一透明基板与所述第二透明基板的间隔垫，其中所述间隔垫采用与所述第一透明基板或所述第二透明基板相同的材料制成。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述第一透明基板包括与所述第二透明基板相对的第二表面，所述第二表面上也形成有多个凸起和/或凹陷结构。
优选地，上述所述的光学调光装置，所述凸起或凹陷呈圆弧状，且所述凸起和/或凹陷结构的面积至少为所述第一表面面积的50％。
本实用新型上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：
所述光学调光装置，利用两个高折射率基板之间填充或不填充相近折射率液体材料时的透光度不同，实现光学调光装置在透明与不透明两种状态之间的切换，因此通过光学结构设计，以非常简单的方式实现光的透射与散射变化，无需使用液晶材料，而且不通过电场控制，必要时甚至可以通过手动方式操作，制造方式简单，组装简单，材料便宜，对环境的稳定性也好，能够解决现有技术调光装置由于采用液晶材料制作结构复杂及成本较高的问题。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例所述光学调光装置的第一种原理结构示意图；
图2为说明本实用新型具体实施例所述光学调光装置的第二种原理结构示意图；
图3为说明本实用新型具体实施例所述光学调光装置的第三种原理结构示意图；
图4为说明本实用新型具体实施例所述光学调光装置的第四种原理结构示意图；
图5为说明本实用新型具体实施例所述光学调光装置的第五种原理结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
本实用新型具体实施例所述光学调光装置，利用两个高折射率基板之间填充或不填充相近折射率液体材料时的透光度不同，实现光学调光装置在透明与不透明两种状态之间的切换。
本实用新型具体实施例所述光学调光装置，其中，该光学调光装置包括：
第一透明基板；
折射率与所述第一透明基板的折射率的差值的绝对值小于或等于第一预定数值的第二透明基板，与所述第一透明基板相对设置，且所述第二透明基板包括与所述第一透明基板相对的第一表面，所述第一表面上形成有多个凸起和/或凹陷结构；以及
在进入一第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于透明状态，并在退出所述第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于不透明状态的液体材料；
其中所述第一空间为所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的空间的至少一部分。
本实用新型具体实施例所述光学调光装置中，第一透明基板和第二透明基板为透明且具有较高折射率材料制成，最佳地，第一透明基板的第一折射率和第二透明基板的第二折射率均大于1.3，且第一折射率和第二折射率相等或相近，最佳地，两折射率之间差值的绝对值小于等于0.1，也即第一预定数值为小于等于0.1的数值。
此外，填充结构内部液体材料所具有的第三折射率与第一折射率和第二折射率相同或相近，也即第三折射率分别与第一折射率和第二折射率的差值的绝对值小于或等于第二预定数值，最大相差数值为0.15，最佳小于0.01，也即第二预定数值应为小于等于0.15的数值。
本实用新型利用高折射率材料与空气折射率的差值，当第一透明基板与第二透明基板之间空间的第一空间没有填充折射率相近的液体材料时，利用高折射率材料与空气的折射率差值，在图案化结构下，实现对光的散射，光学调光装置与第一空间相对应的部分呈不透明状态；当第一透明基板与第二透明基板之间空间的第一空间填充折射率相近的液体材料时，两基板与液体材料之间高折射率差的界面消失，光不再发生散射，从而顺利通过，光学调光装置与第一 空间相对应的部分呈透明状态。
图1为本实用新型具体实施例所述光学调光装置的其中一种原理结构示意图。如图所示，该光学调光装置包括：第一透明基板10、第二透明基板20和填充结构30。
其中，第一透明基板10与第二透明基板20相对设置，根据以上，第一透明基板10的第一折射率和第二透明基板20的第二折射率均大于1.3，且第一折射率和第二折射率相等或相近，最佳地，两折射率之间差值的绝对值小于等于0.1。
另外，第二透明基板20包括与第一透明基板10直接相对的第一表面21(相对于调光装置来说，该第一表面21为内侧面)，其中第二透明基板20的外侧面为光滑平整。该第一表面21上形成有图案化的多个凸起或凹陷结构，该些凸起或凹陷结构可通过注塑、机械加工及印刷等方式制成。最佳地，该些凸起或凹陷结构的总面积至少占第二透明基板20的第一表面21面积的50％，且每一凸起或凹陷结构的大小大于50m，而且较佳地为平滑无尖角，如有尖角，角度也应大于120度。
如图1所示光学调光装置中，液体材料50能够注入第一透明基板10与第二透明基板20之间的整个空间，使整个空间对应的部分处于透明状态。
所述填充结构30为一独立结构，用于当液体材料50退出第一透明基板10与第二透明基板20之间的空间时，容纳液体材料50。该填充结构位于第一透明基板10与第二透明基板20的外部，设置于第一透明基板10与第二透明基板20位于同一侧的外部，通过手动或电动方式来挤压填充结构，可将填充结构30内部的液体材料50挤入第一透明基板10与第二透明基板20之间。
当填充结构30内部的液体材料50未流入第一透明基板10与第二透明基板20之间时，第一透明基板10与第二透明基板20之间为空气，光在第二透明基板20的不平整第一表面21发生散射，从而使另一侧的观察者无法透过调光装置看到清晰图案；当填充结构30内部的具有与第一透明基板10与第二透明基板20相近折射率的液体材料50填充满第一透明基板10与第二透明基板20之间时，调光装置内不同折射率的界面消失，从而使得在调光装置内部传输的光顺利通过，使另一侧的观察者能够看到清晰的图案结构。
如图2为本实用新型具体实施例所述光学调光装置的另一种实现形式，其中能够呈现透明与不透明切换的部分为光学调光装置的上半部分，对应第一透明基板10和第二透明基板20之间空间的上半部分为第一空间，当液体材料50在进入第一空间时，使得所述光学调光装置与该第一空间相对应的部分处于透明状态，并当液体材料退出所述第一空间时，使得所述光学调光装置与该第一空间相对应的部分处于不透明状态。
第一透明基板10与第二透明基板20之间的空间包括用于当液体材料50退出第一空间时，容纳液体材料50的第二空间，该第二空间为第一透明基板10与第二透明基板20之间的内底面空间，通过挤压第一透明基板10和/或第二透明基板20，减小两基板之间的距离，能够使液体材料50填充满第一透明基板10与第二透明基板20之间的第一空间，光学调光装置上第一空间对应部分呈透明状态。
如图3为本实用新型具体实施例所述光学调光装置的再一种实现形式，与上述图1和图2两种实现形式举例不同，第一透明基板10与第二透明基板20并非相对平行设置，而是相对互为倾斜。此外，其中能够呈现透明与不透明切换的部分为光学调光装置的上半部分，对应第一透明基板10和第二透明基板20之间空间的上半部分为第一空间，第一透明基板10与第二透明基板20之间的空间包括用于当液体材料50退出第一空间时，容纳液体材料50的第二空间，该第二空间为第一透明基板10与第二透明基板20之间的内底面空间。第二透明基板10呈竖直且固定设置，通过挤压呈倾斜设置的第一透明基板10，能够使液体材料50填充满第一透明基板10与第二透明基板20之间的第一空间，光学调光装置的第一空间对应部分呈透明状态。
以上列举了本实用新型具体实施例所述光学调光装置中填充结构的实现形式，但能够实现本实用新型所述填充结构上述功能的具体结构并不限于以上几种，本领域技术人员能够根据上述功能原理作出多种改变，在此不对每一种实现结构进行一一详述。
此外，本实用新型具体实施例所述光学调光装置，也可以形成为图4所示实现结构，除第二透明基板20的第一表面21上形成有图案化的多个凸起或凹陷结构外，第一透明基板10包括位于内侧、与第二透明基板20的第一表面 21相对的第二表面11，该第二表面11上也形成有图案化的多个凸起或凹陷结构。
其中，第一表面21和第二表面11上的图案化凸起或凹陷结构，要求平滑无尖角(如有尖角，角度需要大于120度)，以能够充分散射光线，其他无特殊要求，可以形成为多种无规则图案结构，也可以形成为角度大于30度的条状图案结构等。
最佳地，当光学调光装置处于呈透明的第二状态时，第一表面21和第二表面11能够与液体材料充分接触，可以在第一表面21和第二表面11做浸润性处理，如进行等离子处理或涂层等。
本实用新型具体实施例所述光学调光装置的另一方面，如图5所示，第一透明基板10与第二透明基板20之间还设置有间隔垫40，用于使第一透明基板10与第二透明基板20保持一距离，以控制第一透明基板10与第二透明基板20之间的距离，因此应该保证两层基板距离大于100m。为避免影响视线，该间隔垫40应设置于第一透明基板10与第二透明基板20之间上、下不影响可视区域的边缘。另外，该间隔垫40也可以采用与第一透明基板10和第二透明基板20具有同折射率的透明材料制成，设置在第一透明基板10与第二透明基板20之间，并至少与其中一基板固定粘结。
本实用新型具体实施例所述光学调光装置中，最佳地，第一透明基板10与第二透明基板20采用相同材料制成，具有相同的高折射率，常用的基板材料包括PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PU(聚氨酯)、PC(聚碳酸酯)及玻璃等；所填充的液体材料50与第一透明基板10和第二透明基板20的折射率相同，且该液体材料50对基板无腐蚀作用，如可以采用水、乙醇、四氯乙烯、四氯乙烷等，也可以为混合液或溶液。
本实用新型所述光学调光装置可以应用于浴室、采光玻璃及观察孔等。
根据以上，所述光学调光装置通过光学结构设计，以非常简单的方式实现光的透射与散射变化，而且不通过电场控制，必要时甚至可以通过手动方式操作。使用本实用新型所述光学调光装置的器件，制造方式简单，组装简单，材料便宜，对环境的稳定性也好，可以无需电路部分从而价格低廉，大小形状也不受限制，甚至可以安装过程中随时裁减。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种光学调光装置，其特征在于，包括：
第一透明基板；
折射率与所述第一透明基板的折射率的差值的绝对值小于或等于第一预定数值的第二透明基板，与所述第一透明基板相对设置，且所述第二透明基板包括与所述第一透明基板相对的第一表面，所述第一表面上形成有多个凸起和/或凹陷结构；以及
在进入一第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于透明状态，并在退出所述第一空间时，使得所述光学调光装置与所述第一空间相对应的部分处于不透明状态的液体材料；
其中所述第一空间为所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的空间的至少一部分。
2.如权利要求1所述的光学调光装置，其特征在于，所述液体材料的折射率与所述第一透明基板的折射率的差值的绝对值小于或等于第二预定数值，且所述液体材料的折射率与所述第二透明基板的折射率的差值的绝对值也小于或等于所述第二预定数值。
3.如权利要求1所述的光学调光装置，其特征在于，所述光学调光装置还包括：
用于当所述液体材料退出所述第一空间时，容纳所述液体材料的填充结构，所述填充结构位于所述第一透明基板和所述第二透明基板同一侧的外部，通过挤压所述填充装置，所述填充装置内部的所述液体材料流入并填充满所述第一空间，其中所述第一空间为所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的整个空间。
4.如权利要求1所述的光学调光装置，其特征在于，所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的空间包括用于当所述液体材料退出所述第一空间时，容纳所述液体材料的第二空间，通过挤压所述第一透明基板和/或所述第二透明基板，所述第二空间内的所述液体材料流入并填充满所述第一空间。
5.如权利要求1或2所述的光学调光装置，其特征在于，所述第一透明 基板的折射率和所述第二透明基板的折射率均大于1.3，所述第一预定数值为0.1。
6.如权利要求2所述的光学调光装置，其特征在于，所述第二预定数值为0.15。
7.如权利要求6所述的光学调光装置，其特征在于，所述第一透明基板的折射率、所述第二透明基板的折射率和所述液体材料的折射率相等。
8.如权利要求1所述的光学调光装置，其特征在于，所述第一透明基板与所述第二透明基板之间设置有用于分离所述第一透明基板与所述第二透明基板的间隔垫，其中所述间隔垫采用与所述第一透明基板或所述第二透明基板相同的材料制成。
9.如权利要求1所述的光学调光装置，其特征在于，所述第一透明基板包括与所述第二透明基板相对的第二表面，所述第二表面上也形成有多个凸起和/或凹陷结构。
10.如权利要求1所述的光学调光装置，其特征在于，所述凸起或凹陷呈圆弧状，且所述凸起和/或凹陷结构的面积至少为所述第一表面面积的50％。
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2011
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