CN211236488U - 嵌入式安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片的护目镜 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片的护目镜，以透明风镜片为载体，在载体上边以内居中位置开透窗获得新空间，这个新空间与饰框通孔的三维空间叠加，把小型化全功能电子部件以嵌入式从光入射面纳入其中。把TN型液晶眼镜片用透明胶粘贴于载体的出射光面，其电极在透窗处与电子部件的输出端进行电连接，完成嵌入式安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片。无色透明风镜片保留了力学防护功能，液晶眼镜片在电子部件驱动下，提供及时适度变色，防强阳光的光学防护功能。

Description

嵌入式安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片的护目镜

技术领域：

本发明属于防护眼镜领域，特别涉及嵌入式安装电子部件的力学、光学双重防护眼镜片的护目镜。

背景技术：

第一种背景技术：风镜式防护镜片。它的主功能是防风沙，防飞溅的沙石，防爆炸装置的弹片。它的附加功能是在烈日下遮挡强阳光。按照现有技术的惯例，一套风镜至少要配2个镜片：无色透明片和墨镜片。在无强阳光的环境使用时装上无色透明片，在烈日环境使用时换装墨镜片。对于随时在露天与隧道间进出转换的汽车司机、许多行业的露天作业人员以及参加户外运动的人员，往往需要反复更换镜片，很不方便。尤其是在山区或城市作战的军人、特警，来不及更换镜片，双目也就难以获得及时的光学防护。

第二种背景技术：中国专利02243840.8《系列可矫正屈光的电子变色眼镜片》。该专利中把提供电控遮光功能的液晶器件同另一功能的光学器件以胶黏法贴合成一体，构成双功能层片结构的光学元件。这种构成方式值得借鉴。但该专利未把力学防护功能作为关注点。

第三种背景技术：一家美国公司申报的中国专利201080006113.2《可连接的光学元件及其方法》。该技术方案是：“用于组装护眼设备的光衰减光学装置，其包括用于可变地衰减光透射的具有电控宾主液晶电池的光学元件、包括第一及第二塑料基底的液晶电池。控制器与液晶电池电连接，并设置为可选择地提供跨液晶电池的电压。所述控制器具有用于电连接控制器和电源的装置、及用于将控制器附于护眼设备的装置。所述光学元件具有用于将光源元件的外缘附于护眼设备的观测透镜的表面的设装置。”(其《摘要》原文如此)。其说明书[0071] “一些实施例中，处于黑暗状态的光学元件的透过率为10％、15％、20％、25％、 30％、35％、40％、45％、50％，在一个优选实施方式中，光透过率在透明状态下高于60％，在黑暗状态下低于20％。”熟悉太阳镜指标的人都知道，光透过率为20％的太阳镜对强阳光的遮挡能力不够，即使照其处于黑暗状态的光学元件的透过率最低值“10％”，遮挡能力仍不够。又因其对来自各方向的入射光都是均匀遮挡的，透射率再降低则妨碍观看环境，所以限制了它进一步提高遮挡斜上方入射强阳光的能力。未能消除佩戴者遭受的强阳光刺眼的痛点。

第四种背景技术：中国专利ZL200820003722.2《自适应光电变色太阳镜》。该技术方案是“一种自适应光电变色太阳镜，由眼镜架、带曲面凸透镜的太阳能电池组件、兼有温度补偿功能预设介入点渐进式电压增量抑制器、驱动电路模块、液晶眼镜片等构成。其功能是液晶眼镜片随太阳的方位角、高度角、及阳光强弱的变化自动变色，灵敏、柔和、适度。它无需任何附加操作，不用另装电池，和佩戴普通太阳镜一样方便，比佩戴普通太阳镜更舒适。”在这一专利的权利要求1中记载了采用软液晶盒TN型液晶光阀。采用这项专利技术的产品实测数据，具有液晶眼镜片变色后对不同方向的入射光传导能力不同的优点：在极强阳光下，例如照度1.2*10⁶Lux，斜上方的入射光透过率不高于5％，优于第三种背景技术的宾主液晶；正前方水平入射光透过率不低于10％，斜下方大于 22.5度角的入射光和左右侧方向大于45度角的入射光透过率都不低于20％，佩戴后既可充分遮挡强阳光，又可清晰观看道路和各方环境景色。这么好的效果，已逾十年的技术，为什么至今尚未增强“力学防护功能”用于风镜呢？答案是难度大。具体原因是驱动TN型液晶眼镜片需要复杂的电子部件。它不仅占空间，而且要以刚性的眼镜架作为载体。对于风镜来说，它的壳体有空间但是刚性不够；它的镜片刚性够，但是没有空间。对照第三种背景技术，其宾主液晶的驱动电路结构简单，厚度尺寸小，可纳入宾主液晶光学元件内，跟随连接到摩托车头盔面罩上，但遮挡强阳光功能弱。TN型液晶眼镜片虽有功能强的优点，但是存在驱动其变色的电子部件复杂、体积大的缺点，所以对空间的要求就大。

归纳起来，第一种背景技术的缺点是使用不便；第二种背景技术的缺点是未把力学防护纳入关注点；第三种背景技术的缺点是遮挡强阳光的能力不够；第四种背景技术的缺点是力学防护功能弱且电子部件占用空间大，在风镜上难以安装。克服这些缺点就构成了对本发明的需求。

发明内容：

本发明的任务有二方面：一是提出有效技术方案，把驱动TN型液晶眼镜片的电子部件体积减小；二是给这个小型化的电子部件找到一个容身的空间。完成了这两项任务，就能把电控变色的TN型液晶眼镜片用在风镜等护目镜上。

本发明的任务是这样完成的：嵌入法安装电子部件的力学、光学双重防护眼镜片的护目镜，由透明镜片——例如风镜片——上边以内居中位置制作透窗，在透窗处形成了一个存在于透明镜片体内的新空间，成为载体(以下简称“载体”)；两外表面有偏光片的TN型液晶眼镜片(以下简称“液晶眼镜片”)作为对光透过率进行改变的执行元件，以透明胶黏剂贴于载体的光出射面；把具有一定厚度又开有矩形通孔的长条形饰片装于载体入射光面，该矩形通孔形成的三维空间与载体的透窗的三维空间叠加共同构成的空间容纳小型化电子部件。柱面汇聚透镜、太阳能电池组件和控制电路模块共同组成小型化全功能电子部件(以下简称“电子部件”)，把这一电子部件嵌入饰片通孔与载体的透窗共同构成的空间中；把电子部件的输出端与液晶眼镜片上特制的折返式铜箔电极进行电连接；入射光面电子部件周围与透窗之间的缝隙用前述饰框遮挡；在把液晶眼镜片电极同电子部件嵌入载体的透窗同饰框共同构成的空间后，留下的不规则空腔，用绝缘硅脂膏体填充；透窗的出射光面及液晶眼镜片电极以饰片遮挡，这就构成了本发明的基本形式，“嵌入式安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片”；当以上述无色透明风镜片为载体基材时，直接装于原配风镜壳的正常位置即可。本发明不适合在预装配的护眼设备上安装，原因在于往载体上安装 TN型液晶眼镜片、电子部件、饰框、饰片需要专业技术。

本发明的有益效果

同第一种背景技术相比，本发明的有益效果在于：当佩戴者需要在阳光直射的露天和阳光不直射的室内、隧道、涵洞之间频繁交替行动时，无需更换不同透光度的风镜片，即可保持视觉清晰和双目舒适。

同第二种背景技术相比，本发明的有益效果在于：在保留原有良好的光学防护功能的基础上，又增强了镜片的力学防护功能。

同第三种背景技术相比，本发明的有益效果在于：本发明面对烈日时TN 型液晶眼镜片变色后的同一时刻，斜上方入射的可见光透过率不高于5％，优于宾主液晶可以取值的最低点10％，让双目更舒适；其他方向入射的可见光透过率都大于10％，视观效果清澈度优于取值透光率最低值的宾主液晶；且TN型液晶眼镜片双面贴有偏光片，可压低眩光比例，视觉更清晰。TN型液晶眼镜片对不同方向的入射光遮挡能力差别极大，所以在必要时可对太阳方向视力所及的目标进行观察，这是宾主液晶难以达到的。

同第四种背景技术相比，本发明的有益效果在于：增加了服务范围，从太阳镜领域扩展到了防护镜领域并有望为军事行动服务。

附图说明

图1为以风镜片为载体的嵌入法安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片前视展平示意图。

图2为以风镜片为载体的嵌入法安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片后视展平示意图。

图3为在原风镜片上边以内居中位置制作矩形透窗，并为安装饰框预备二个纳螺丝圆孔成为载体的示意图。

图4为液晶眼镜片的电极区结构示意图。

图4A为液晶眼镜片的电极区另一方案结构示意图。

图5为小型化的电子部件示意图。

图6为铜箔窄条竖向折返的铜箔电极示意图。

图7为铜箔窄条横向折返的铜箔电极示意图。

图8为铜箔窄条竖向横向混合折返的铜箔电极示意图。

图9为饰片结构示意图。

图10、图10A、图10B、图10C、图10D为饰框结构示意图，它们之间的区别仅在于嵌入方式不同及是否用螺丝固定可做选择。

图11为电子部件嵌入饰框矩形通孔的三维空间与载体矩形透窗共同构成的三维空间的俯视局部剖视图。

具体实施方式

首先说明，本发明所涉及的技术适合现有护眼设备的专业厂升级原有产品使用，本项技术需要在中等水平专业技术人员参与下实施，消费者、佩戴者个人无法实施。

进一步说明，本发明的内容都表现在结构设计上，并不涉及新材料、新工艺，为实施本技术，中等级别的专业技术人员都可胜任；只需添置贴膜、钎焊烙铁等少量设备工具，通过自制和外购备齐原材料、零部件，在原生产场地做些调整即可投产。

图1为实施例，它是以风镜片为载体的嵌入法安装电子部件的力学、光学双重防护眼镜片前视展平示意图。在图1中可见到作为载体的风镜片1，液晶眼镜片2，太阳能电池组3，在太阳能电池组3的受光面覆有透明的柱面汇聚透镜 9(在本图中透明材质的汇聚透镜9不便绘出)，注塑件饰框4，紧固饰框的螺丝 5。液晶镜片2的宽轮廓线表示围拢液晶免于流出的封框胶。这一实施例的力学防护能力由于增加了液晶眼镜片而有所增强；光学防护能力也实现了预定目标：在面对强阳光时，同一时刻，斜上方入射光的透过率不高于5％(这个数值要合理地低)，对前方水平入射光的透过率不低于10％(这个数值要恰到好处，各国太阳镜标准都取值不低于8％)，对斜下方22.5度角入射光的透过率不低于20％ (这个数值要合理地高)，对左右方向45度角入射光的透过率不低于20％(这个数值要合理地高)。

图2为以风镜片为载体的嵌入法安装电子部件的力学、光学双重防护眼镜片后视展平示意图。在图2中可看到液晶眼镜片2与载体1之间的粘贴关系以及饰片6的位置。

图3为以风镜片为载体的示意图。在图3中看到上边以内居中位置制作的透窗8和用于安装饰框4的预留孔7。

图4为液晶眼镜片的电极区结构示意图。这个电极区也是为适应嵌入法所做的创新安排：液晶眼镜片2上边居中位置做成轮廓线内收的矩形缺口，TN 型液晶眼镜片2内壁的二层ITO膜基片按图示横向分别从左右伸到矩形缺口的空当，成为ITO膜连接片11，折返式铜箔电极12用双面贴膜状导电胶(ACF) 与ITO膜连接片11进行贴合，实现电连接。

在其他一些实施例，液晶眼镜片2的电极区采用图4A的方式，液晶眼镜片2上边居中位置做成轮廓线内收的矩形缺口，TN型液晶眼镜片2内壁的二层 ITO膜基片按图示竖向并列伸到矩形缺口的空当，成为ITO膜连接片11A，折返式铜箔电极12A用双面贴膜状导电胶(ACF)与ITO膜连接片11A进行贴合，实现电连接。

图5为小型化的电子部件示意图。图中看到汇聚透镜9、太阳能电池3、 PCB10A、控制电路模块10B依次叠合。

关于电子部件的小型化采取了以下技术措施。

如图5中的PCB10A采用双面印刷线路板，在PCB10A的A面贴装单晶硅太阳能电池3，在PCB10A的B面贴装控制电路模块10B所需IC、各型电子元器件。把太阳能电池3和控制电路10B贴于同一PCB10A，相对于二者各自占用一块PCB 省了一层PCB，也就减小了厚度尺寸，与此同时，原本分贴在一块PCB二面的IC、各型电子元器件占二层厚度空间，在此共同贴装在PCB同一面，则省下一层空间。电子部件的厚度合计减小30％，成为小型化的第一项措施。

在太阳能电池3的光接收面，用透明胶贴装柱面汇聚透镜9。它有二方面作用：一是在面对朝阳和夕阳时助力太阳能电池发电，充分遮挡照度低但极刺眼的水平入射阳光；二是在面对高照度的烈日时约束太阳能电池发电量，使液晶眼镜片遮光中心上移。TN型液晶有个特殊指标“最佳视观角度”，这个“最佳视观角度”与所加电压相关，形成电压控制可上下移动的“遮光中心”。这是公知的现象，此处合理地利用这一现象，让液晶眼镜片的遮光中心对太阳高度起跟踪作用。

在有些实施例中，柱面透镜用已知折射率的双组分透明环氧胶或紫外固化透明胶或紫外固化光学镜片树脂料滴塑制成。

经过多次验证，柱面汇聚透镜的曲率半径的优化数值为4mm至5mm，允许有些误差。在一些实施例中这个取值可为4.0mm、4.4mm、4.9mm。这一优化的曲率半径可增强太阳能电池面对朝阳和夕阳的发电能力，有助于减小太阳能电池的面积，成为电子部件的小型化的第二项措施。

从电子部件的角度来看，既减小了太阳能电池3的面积，又减小了控制电路模块10B的厚度，小型化工作已有显著效果。

另外一处可实现小型化的部位就是液晶眼镜片的电极。它是与小型化电子部件共处同一个空间的。在现有技术中为了在同电子部件的输出端钎焊时，不让热量传到液晶眼镜片的ITO膜以防造成废品，往往把液晶眼镜片两个电极的钎焊焊盘通过加长铜箔移到10mm或更远处，这两长条电极蜷缩起来占用1mm厚度空间，但是在本技术方案中没有这么大的空间。为了节省厚度空间，本发明提供了一种折返式铜箔电极，为节省空间贡献了0.5mm的厚度尺寸。

图6为铜箔窄条竖向折返的铜箔电极示意图。图中26为载片，27为与ITO 膜连接的铜箔基端，28为供钎焊用的焊盘，29为连接27和28的竖向折返式铜箔窄条。导热能力的规律是：传导热能的路径越长，热传导越难；传导热能的通道越窄，热传导越难。本发明采用折返式铜箔窄条就是按这一规律设计的，它在小空间内实现了大热阻。

图7为铜箔窄条横向折返的铜箔电极示意图。图中26为载片，27为与ITO 膜连接的铜箔基端，28为供钎焊用的焊盘，29为连接27和28的横向折返式铜箔窄条。

图8为铜箔窄条竖向、横向混合折返的铜箔电极示意图。图中26为载片， 27为与ITO膜连接的铜箔基端，28为供钎焊用的焊盘，29为连接27和28的竖向横向混合折返式铜箔窄条。

图9为饰片结构示意图。图中立片30用来遮挡载体1的透窗8、控制模块 10B和液晶镜片电极12。上沿31用来勾住液晶眼镜片2相应段的外缘，有了它，既可遮挡饰片6与载体1之间的缝隙，又可方便饰片贴装时定位。

图10、图10A、图10B、图10C、图10D为饰框结构示意图，饰框由带有矩形通孔的有一定厚度的片状物构成，其矩形通孔的长宽尺寸同载体透窗的长宽尺寸相关联，也与太阳能电池组的长宽尺寸相关联，各图之间的区别仅在于嵌入方式不同，是否用螺丝固定可做选择。饰框有两个作用：一是对电子部件与载体透窗8之间的缝隙进行遮挡，二是它的厚度还提供了一个三维空间，这个三维空间正好与载体透窗的三维空间的厚度叠加，扩大了有效空间，便于将电子部件纳入其中。

图11为电子部件嵌入载体矩形透窗与饰框共构空间的俯视局部剖视图。为了容易理解，可以认为图11的剖视图就是取自图1“以风镜片为载体的嵌入式安装电子部件的力学、光学双重防护眼镜片”的局部透视图。在图中可看到柱面汇聚透镜9、太阳能电池3、印刷线路板(PCB)10A、控制电路模块10B共同组成的电子部件，随同饰框4伸出的竖向扦插片，一并嵌入载体1的透窗与饰框共构的空间。饰框4由螺丝5固定于载体1，液晶眼镜片2的折返式铜箔电极 12基端27用双面导电胶ACF以常规方法与液晶眼镜片的ITO膜11连接，折返式铜箔电极12的伸出端焊盘28通过钎焊与控制电路10B的输出端引线13实现电连接。控制电路10B与太阳能电池片3通过PCB的铜箔和沉铜过孔进行电连接。饰片6以胶黏剂贴固于液晶眼镜片2的光出射面。在另一例中，饰框4带有横向扦插片如图10B及图10C，当载体1的透光面积较小时，为了节省透窗8 的占位，则饰框4不设扦插片如图10D。柱面汇聚透镜9粘固于电池片3的受光面。在图11中可见到嵌入液晶眼镜片电极和电子部件后，饰框4与载体1的透窗8共构的空间内留下了不规则的空腔32。此空腔32用绝缘硅脂膏体填充以防进水。

Claims (1)

1.一种嵌入式安装电子部件的力学光学双重防护眼镜片的护目镜，其特征在于该护目镜片由载体、对光透过率进行改变的执行元件、小型化的全功能电子部件、饰框、饰片构成；所述的载体是以聚碳酸酯或三醋酸纤维素这两种低双折射效应的有机高分子透明材料之一制成的力学防护镜片，在原防护镜片上边以内的居中位置制作一个透窗，这个透窗提供了一个存在于原力学防护镜片体内的新空间；所述的对光透过率进行改变的执行元件为双面贴有偏光片的TN型液晶眼镜片，TN型液晶眼镜片上边居中位置做成轮廓线内收的矩形缺口，为ITO膜连接片和折返式电极留出空当；TN型液晶眼镜片内壁的二层ITO膜基片横向分别从左右或竖向并列伸到矩形缺口的空当，成为ITO膜连接片，用双面贴膜式导电胶(ACF)粘贴折返式铜箔电极的基端；折返式铜箔电极包含载片，与ITO膜连接的铜箔电极基端，供钎焊法与驱动电路输出端作电连接的焊盘以及把铜箔电极基端与焊盘作电连接的折返式铜箔窄条；铜箔窄条的折返方向可以是竖向的或横向的或横竖混合的；所述的小型化的全功能电子部件由柱面汇聚透镜、太阳能电池、双面印刷线路板、控制电路模块分层顺序构成；柱面汇聚透镜的曲率半径为4mm至5mm；太阳能电池是由单晶硅太阳能电池小片串联而成；双面印刷线路板的A面图形适合贴装单晶硅太阳能电池片，B面图形适合贴装控制电路IC及所需各型电子元器件；所述的饰框由带有矩形通孔的有一定厚度的片状物构成，其矩形通孔的三维空间同载体透窗的三维空间叠加共同构成了可以容纳小型化全功能电子部件的空间，小型化全功能电子部件以嵌入方式纳入饰框围成的空间同载体透窗叠加共同构成的空间里，嵌入完成后这个空间留下的不规则空腔用绝缘硅脂膏体填充；所述的饰片由立片和上檐构成。

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