CN208188532U - 一种液晶调光眼镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液晶调光眼镜，包括镜架和两个的镜片，两个的镜片分别固定设置于所述镜架上，还包括供电装置，供电装置固定设置于镜架上，且供电装置分别与两个的镜片电连接；镜片包括依次层叠的第一柔性基板、液晶层和第二柔性基板，液晶层的液晶分子表面设有二向色性染料分子层。通过在液晶分子表面设置二向色性染料分子层，当供电装置为镜片提供一定的电能时，会驱动液晶分子呈平面或倾斜态，供电装置的电压越大，液晶分子平面态越好，二向色性染料分子层对光线的吸收作用越强，眼镜越暗，从而可以实现眼镜透光率的连续调节，不需要使用偏光片，视角宽，透光率高；镜片采用柔性基板，可弯曲成相应形状，且不存在破碎伤人的安全隐患。

Description

一种液晶调光眼镜

技术领域

本实用新型涉及调光技术领域，尤其涉及一种液晶调光眼镜。

背景技术

传统的调光眼镜主要有两种，一种是化学光致变色(添加卤化银)，这种调光眼镜在室外遇紫外线会自动发生化学反应而变暗，在室内或无紫外线的地方会自动恢复成透明态。其缺点是响应速度极慢，不能满足人们对于调光眼镜透光率快速切换的需求。另一种为TN(Twisted Nematic)液晶玻璃+偏光片+电压的形式，这种调光眼镜由于需要加偏光片，因而光透过率不高，通常暗态透光率为0.5％，透态透光率为36％，并且视角较窄，存在较明显的视场分界线(暗线)。同时，因这种调光眼镜通常使用的是非钢化ITO玻璃，存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种液晶调光眼镜，透光率高、响应快、具有柔性、可手动或自动调光。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种调光眼镜，包括镜架和两个的镜片，两个的所述镜片分别固定设置于所述镜架上，还包括供电装置，所述供电装置固定设置于所述镜架上，且所述供电装置分别与两个的所述镜片电连接；所述镜片包括依次层叠设置的第一柔性基板、液晶层和第二柔性基板，所述液晶层的液晶分子表面设有二向色性染料分子层。

进一步的，所述供电装置包括太阳能电池和用于将直流电转换为交流电的驱动模块，所述太阳能电池与驱动模块电连接，所述镜片上设有电极，所述驱动模块与所述电极电连接。

进一步的，所述供电装置为红外供电装置或USB充电电池，所述红外供电装置或USB充电电池固定设置于所述镜架内。

进一步的，所述镜片还包括第一导电膜层、第一定向层、第二定向层和第二导电膜层，所述第一导电膜层位于所述第一柔性基板靠近液晶层的一侧面，所述第一定向层位于所述第一导电膜层靠近液晶层的一侧面，所述第二导电膜层位于所述第二柔性基板靠近液晶层的一侧面，所述第二定向层位于所述第二导电膜层靠近液晶层的一侧面。

进一步的，所述第一定向层和第二定向层的材质均为PI。

进一步的，所述第一导电膜层和第二导电膜层的材质均为ITO。

进一步的，当镜片处于断电状态下时，所述镜片为透态；当镜片处于通电状态下时，所述镜片的颜色与二向色性染料分子的颜色一致。

进一步的，所述镜片的透光率范围为10％～80％。

本实用新型的有益效果在于：通过在液晶分子表面设置二向色性染料分子层，通过定向层的定向作用，使得液晶分子初始状态为垂直于基板排列，眼镜为透态。当供电装置为镜片提供一定的电能时，会驱动液晶分子呈平面或倾斜态，供电装置的电压越大，液晶分子平面态越好，二向色性染料分子层对光线的吸收作用越强，眼镜越暗；可根据产品类型，选择不同颜色的二向色性染料，例如紫色、橙色、蓝色，甚至黑色；根据输入电压的大小，可以实现眼镜透光率的连续调节，不需要使用偏光片，透过率高、视角宽；镜片采用柔性基板，可弯曲成所需的各种形状，且不容易破碎伤人，安全美观。本实用新型的调光眼镜可实现透光率10％～80％的连续调节，并且响应快，可达到<50ms级别。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的调光眼镜的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的调光眼镜中的镜片的剖视图；

图3为本实用新型实施例一的调光眼镜中的液晶层的部分结构示意图。

标号说明：

1、镜架；2、镜片；3、供电装置；21、第一柔性基板；22、第一导电膜层；23、第一定向层；24、液晶层；25、第二定向层；26、第二导电膜层；27、第二柔性基板；241、液晶分子；242、二向色性染料分子层。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：在液晶分子表面设置二向色性染料分子层，供电装置的电压越大，液晶分子平面态越好，二向色性染料分子层对光线的吸收作用越强，眼镜越暗，从而可以实现眼镜透光率的连续调节。

请参照图1至图3，一种调光眼镜，包括镜架1和两个的镜片2，两个的所述镜片2分别固定设置于所述镜架1上，还包括供电装置3，所述供电装置3固定设置于所述镜架1上，且所述供电装置3分别与两个的所述镜片2电连接；所述镜片2包括依次层叠设置的第一柔性基板21、液晶层24和第二柔性基板27，所述液晶层24的液晶分子241表面设有二向色性染料分子层242。

调光原理：通过在液晶分子表面设置二向色性染料分子层，当供电装置为镜片提供一定的电能时，会驱动液晶分子呈平面或倾斜态，供电装置的电压越大，液晶分子平面态越好，二向色性染料分子层对光线的吸收作用越强，眼镜越暗，从而可以实现眼镜透光率的连续调节。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：不需要使用偏光片，视角宽，可实现透光率10％～80％的连续调节，响应快；可根据需要，采用不同颜色的染料，得到不同颜色的镜片，甚至黑色，产品效果丰富；眼镜可使用USB充电电池供电，实现手动随意调节亮度，也可使用太阳能电池供电或隐藏式红外感应供电，实现亮度自动调节；镜片采用柔性基板，可弯曲成相应形状，且不存在破碎伤人的安全隐患。

进一步的，所述供电装置包括太阳能电池和用于将直流电转换为交流电的驱动模块，所述太阳能电池与驱动模块电连接，所述镜片上设有电极，所述驱动模块与所述电极电连接。

进一步的，所述供电装置为红外供电装置或USB充电电池，所述红外供电装置或USB充电电池固定设置于所述镜架内。

由上述描述可知，以太阳能电池供电为例，当光线越强时，太阳能电池的供电电压越大，液晶分子平面态越好，二向色性染料分子层对光线的吸收作用越强，眼镜越暗，液晶层在暗态和透明态之间的切换时间短，通常小于50ms。即，当供电装置不供电(太阳光不够强或处于室内环境)时，镜片呈透明状态，有较强的太阳光照射时，镜片变为深色，当使用黑色染料时，镜片会变成黑色。

以红外供电装置为例(不需要纽扣电池供电)，该装置可隐藏在镜架的塑料壳中(红外线可穿透塑料壳)，不影响眼镜的美观度。当环境中的红外线越强时，红外感应装置转化成的电压越大，液晶分子平面态越好，二向色性染料分子层对光线的吸收作用越强，眼镜越暗，液晶层在暗态和透明态之间的切换。即，当供电装置不供电(红外线不够强或处于室内环境)时，镜片呈透明状态，有较强的红外线时，镜片变为深色，当使用黑色染料时，镜片会变成黑色。

以可手动调节亮度的供电装置为例(USB充电电池供电)，该装置可隐藏在镜架中。可设置三个按钮，断电按钮：可使镜片断电成透明态；加电压按钮：可增加镜片的黑度；降电压按钮：可增加镜片的透明度。使用者可根据自己的需求随意调节眼镜亮度。

进一步的，所述镜片2还包括第一导电膜层22、第一定向层23、第二定向层25和第二导电膜层26，所述第一导电膜层22位于所述第一柔性基板21靠近液晶层24的一侧面，所述第一定向层23位于所述第一导电膜层22靠近液晶层24的一侧面，所述第二导电膜层26位于所述第二柔性基板27靠近液晶层24的一侧面，所述第二定向层25位于所述第二导电膜层26靠近液晶层24的一侧面。

进一步的，所述第一定向层23和第二定向层25的材质均为PI。

进一步的，所述第一导电膜层22和第二导电膜层26的材质均为ITO。

由上述描述可知，使用柔性基板加ITO薄膜的方式，镜片不易破碎，使用安全。

进一步的，当镜片处于断电状态下时，所述镜片为透态；当镜片处于通电状态下时，所述镜片的颜色与二向色性染料分子的颜色一致。

进一步的，所述镜片的透光率范围为10％～80％。

请参照图1至图3，本实用新型的实施例一为：

如图1所示的一种液晶调光眼镜，包括镜架1和两个的镜片2，两个的所述镜片2分别固定设置于所述镜架1上，所述调光眼镜还包括供电装置3，所述供电装置3固定设置于所述镜架1上，且所述供电装置3分别与两个的所述镜片2电连接。所述供电装置3可以是太阳能供电机构，当为太阳能供电时，包括太阳能电池和用于将直流电转换为交流电的驱动模块，所述太阳能电池与驱动模块电连接，所述镜片2上设有电极，所述驱动模块与所述电极电连接。优选的，所述供电装置3位于两个的所述镜片2之间。

如图2所示，所述镜片2包括依次层叠设置的第一柔性基板21、第一导电膜层22、第一定向层23、液晶层24、第二定向层25、第二导电膜层26和第二柔性基板27，所述第一导电膜层22位于所述第一柔性基板21靠近液晶层24的一侧面，所述第一定向层23位于所述第一导电膜层22靠近液晶层24的一侧面，所述第二导电膜层26位于所述第二柔性基板27靠近液晶层24的一侧面，所述第二定向层25位于所述第二导电膜层26靠近液晶层24的一侧面。所述液晶层24可以为负性液晶或正性液晶，且所述液晶层24的液晶分子241表面设有二向色性染料分子层242。所述第一定向层23和第二定向层25的材质均为PI，所述第一导电膜层22和第二导电膜层26的材质均为ITO。

本实施例的液晶层24采用的是宾主效应液晶技术，液晶为主，二向色性染料为宾，如图3所示，二向色性染料分子附着在液晶分子241表面，随着液晶分子的排列方向同向排列，可吸收平行于液晶分子241长轴方向的偏振光，仅少量吸收垂直于液晶分子241长轴方向的偏振光。因此，当液晶分子241平行排列(或呈平面螺旋形排列)时，二向色性染料分子吸光，呈暗态，通常可达到透过率为10％的暗态；当液晶分子241垂直排列时，二向色性染料分子仅吸收少量光线，呈透态，通常可达到透过率为80％的透态，远高于传统偏光片液晶眼镜36％的透光率。本实施例中，可以在液晶层24中添加少量的手性剂，使得液晶分子241在有电压成为平面态时，液晶分子会旋转而呈螺旋形结构，有利于提升暗态的吸光效果。

本实施例的调光眼镜，其视角极宽，几乎可以达到180°视角，且不会存在视角不均匀的现象。传统化学光致变色调光眼镜的响应时间极慢，由透明态切换成暗态通常需要500ms～1000ms，而由暗态切换到透明态则需要40s～60s，甚至更长的时间，不能满足消费者对于快速响应的需求。而本实用新型使用宾主效应液晶技术，两种状态间的切换时间极短，通常切换时间均小于50毫秒，完全可满足消费者的要求。

本实施例还可以采用红外供电装置，所述红外供电装置固定设置在镜架内，相当于隐藏于镜架里面，不影响镜架的美观度。所述红外供电装置可根据红外线的强度，自动感应转换成相应强度的驱动电压，从而可自动调节镜片亮度，节能、方便、美观。所述红外供电装置可以为红外宽光谱(800～2000nm)热光伏电池，该类光伏电池可使用砷化铟或锑化镓为基材，将热辐射体的能量通过半导体P-N结直接转换成电能的技术,即利用半导体P-N结在近红外光照射下,产生光生伏特效应。其原理与传统太阳能电池相似,差别在光源利用不同。传统太阳能电池是利用太阳光或可见光(400-800nm),但热光伏电池则是利用红外线热辐射发出的红外线(800-2000nm)。国内外已有多篇论文及发明专利中有描述，在此不再赘述。该类光伏电池的另一个优点是不需要红外线的直接照射也可转换成电能，因此可隐藏于镜架里边，不影响眼镜的美观度。

当有较强太阳光或红外线时，太阳能电池或红外供电装置可将红外线转化成直流电压，同时再经过驱动模块，将直流电转化成交流电，以驱动液晶镜片。通常液晶层24仅需要1V～3V的电压即可驱动，光线越强，转化成的电压越大，液晶镜片颜色就越深。即，当供电装置3不供电(太阳光或红外线不够强)时，镜片2呈透明状态，有较强的太阳光或红外线照射时，镜片2变为深色，因此，本实施例的液晶调光眼镜可实现镜片2随环境太阳光或红外线的强弱，自动连续调整透光率。

当然，亦可使用USB充电电池供电的方式，手动按钮随意调节镜片亮度。当采用USB充电电池供电时，可设置三个按钮，断电按钮：可使镜片断电成透明态；加电压按钮：可增加镜片的黑度；降电压按钮：可增加镜片的透明度。使用者可根据自己的需求随意调节眼镜亮度。

本实施例中，所述镜片的制备方法如下：

(1)液晶的制备：在负性液晶(或正性液晶)中添加二向色性染料和少量的手性剂，使用磁控搅拌加热至100℃，搅拌30min，自然冷却。所述二向色性染料可通过阿里巴巴平台进行购买。二向色性染料的重量百分比为液晶的0.1％～5％，手性剂的重量百分比也为液晶的0.1％～5％，根据所需镜片颜色的深浅，可适量控制染料及手性剂的添加比例。

(2)制作柔性液晶空盒：将电极掩模版覆在柔性ITO薄膜(ITO导电膜层+柔性基板)上，然后依次进行曝光处理、显影处理、蚀刻处理、涂布PI定向层、喷洒处理、丝印框胶、固化成盒和切割处理，得到眼镜形状的柔性液晶空盒。

(3)利用真空压差及毛细效应，将步骤(1)中的液晶灌注到步骤(2)中的柔性液晶空盒内，得到镜片。

得到镜片后，使用柔性线路板和导电胶将镜片的电极连接到供电装置驱动模块的PCB板上，即得到调光眼镜。

综上所述，本实用新型提供的一种调光眼镜，可以实现眼镜透光率10％～80％的连续调节，不需要使用偏光片，视角宽，响应快，使用安全。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种液晶调光眼镜，包括镜架和两个的镜片，两个的所述镜片分别固定设置于所述镜架上，其特征在于，还包括供电装置，所述供电装置固定设置于所述镜架上，且所述供电装置分别与两个的所述镜片电连接；所述镜片包括依次层叠设置的第一柔性基板、液晶层和第二柔性基板，所述液晶层的液晶分子表面设有二向色性染料分子层。

2.根据权利要求1所述的液晶调光眼镜，其特征在于，所述供电装置包括太阳能电池和用于将直流电转换为交流电的驱动模块，所述太阳能电池与驱动模块电连接，所述镜片上设有电极，所述驱动模块与所述电极电连接。

3.根据权利要求1所述的液晶调光眼镜，其特征在于，所述供电装置为红外供电装置或USB充电电池，所述红外供电装置或USB充电电池固定设置于所述镜架内。

4.根据权利要求1所述的液晶调光眼镜，其特征在于，所述镜片还包括第一导电膜层、第一定向层、第二定向层和第二导电膜层，所述第一导电膜层位于所述第一柔性基板靠近液晶层的一侧面，所述第一定向层位于所述第一导电膜层靠近液晶层的一侧面，所述第二导电膜层位于所述第二柔性基板靠近液晶层的一侧面，所述第二定向层位于所述第二导电膜层靠近液晶层的一侧面。

5.根据权利要求4所述的液晶调光眼镜，其特征在于，所述第一定向层和第二定向层的材质均为PI。

6.根据权利要求4所述的液晶调光眼镜，其特征在于，所述第一导电膜层和第二导电膜层的材质均为ITO。

7.根据权利要求1所述的液晶调光眼镜，其特征在于，当镜片处于断电状态下时，所述镜片为透态；当镜片处于通电状态下时，所述镜片的颜色与二向色性染料分子的颜色一致。

8.根据权利要求1所述的液晶调光眼镜，其特征在于，所述镜片的透光率范围为10％～80％。