KR101783800B1 - 기능성 전기 변색 아이웨어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아이웨어 렌즈의 변색 속도 및 변색 량을 사용자에 의하여 조작할 수 있고, UV에 반응하지 않고 조도에 따라 렌즈의 투과율을 전기적으로 조정하여 더욱 정확한 변색 기능을 수행하는 기능성 전기 변색 아이웨어에 관한 것이다. 본 발명은 렌즈와 안경템플을 갖는 아이웨어에 있어서, 상기 렌즈의 적어도 일면에 형성되고 전기적으로 변색되어 투과율을 조정하는 LCD(Liquid Crystal Display)부; 주변의 조도를 감지하는 조도센서; 상기 안경템플의 일면에 형성되고 손의 근접 상태를 감지하는 근접센서; 상기 안경템플의 일면에 형성되고 사용자의 터치를 단계별로 입력하도록 수평방향으로 다수개가 배열된 터치센서; 상기 조도센서의 감지값에 따라 상기 LCD부를 전기적으로 변색시켜 투과율을 제어하되, 상기 조도센서의 감지값에 따라 미리 설정된 최고 밝기와 최저 밝기 사이에서 상기 터치센서 또는 근접센서의 입력값에 의하여 다수 단계의 투과율을 결정하여 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

기능성 전기 변색 아이웨어{Electro-chromic system for eyewear}

본 발명은 기능성 전기 변색 아이웨어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LCD(Liquid Crystal Display)를 적용하여 렌즈의 투과율을 전기적으로 조정하는 기능성 전기 변색 아이웨어에 관한 것이다.

본 발명에서 아이웨어(eyewear)라 함은, 스키 고글, 스포츠 글라스, 보안안경, 선글라스 등 눈에 착용하는 렌즈가 있는 모든 제품을 의미한다.

일반적으로 아이웨어제품은 밝은 태양빛의 노출을 피하기 위하여, 렌즈의 투과율을 낮춘 렌즈를 사용하고 있다. 예로서, 렌즈를 착색를 하여 사용하기도 하고, 렌즈 표면 미러증착을 하여 빛의 투과율을 낮춰, 눈부심을 방지 하고 있다.

그런데, 고정된 투과율은 밝은 날에는 필요하지만, 어두운 날이나 저녁에는 낮은 투과율로 인해 주변 사물이 잘 보이지 않는 단점이 있다. 이런 단점을 개선하고자 변색(photochromic) 렌즈를 사용하는 기술이 개발된 바 있다.

변색 물질은, 태양빛이 강하게 노출시, 더욱 상세하게는 UV 강도가 세지면 도 1에 도시된 바와 같이 분자 구조가 활성화 되면서 투과율이 변화게 되는 성질이 있다. 이 물질을 렌즈에 함침 시키거나, 코팅 형태로 렌즈 표면에 막을 형성해 놓으면, 빛의 밝기(UV 세기)에 따라 렌즈가 어두워지고 밝아지는 제품으로 적용하고 있다.

그러나, 이와 같은 종래기술에 따른 변색 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

우선 변색되는 정도, 즉 변색량을 사용자가 조작할 수 없다. 따라서, 사용자에 따라 밝은 날에도 좀 더 밝은 렌즈를 선호하는 경우가 있지만 종래의 변색렌즈는 미리 설정된 변색량을 변경할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 변색렌즈는 투과율이 변화는 시간이 3분 ~10분까지 오래 걸린다. 즉, 이로 인해 외부에서 실내로 이동하면, 렌즈가 어두운 상태가 상당시간 유지되어 사용에 불편한 점이 있다.

그리고, UV에 반응하는 제품임으로, 실내 조명에서도 일정 부분 반응하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1340513호(2013년12월11일)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, LCD를 적용하여 렌즈의 변색 속도 및 변색량을 사용자에 의하여 조작할 수 있고, UV에 반응하지 않고 조도에 따라 렌즈의 투과율을 전기적으로 조정하여 더욱 정확한 변색 기능을 수행하는 기능성 전기 변색 아이웨어를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어는, 렌즈와 안경템플을 갖는 아이웨어에 있어서, 상기 렌즈의 적어도 일면에 형성되고 전기적으로 변색되어 투과율을 조정하는 LCD(Liquid Crystal Display)부; 주변의 조도를 감지하는 조도센서; 상기 안경템플의 일면에 형성되고 손의 근접 상태를 감지하는 근접센서; 상기 안경템플의 일면에 형성되고 사용자의 터치를 단계별로 입력하도록 수평방향으로 다수개가 배열된 터치센서; 상기 조도센서의 감지값에 따라 상기 LCD부를 전기적으로 변색시켜 투과율을 제어하되, 상기 조도센서의 감지값에 따라 미리 설정된 최고 밝기와 최저 밝기 사이에서 상기 터치센서 또는 근접센서의 입력값에 의하여 다수 단계의 투과율을 결정하여 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명은, 상기 렌즈의 앞면과 뒷면에 상기 LCD부를 각각 형성하고, 상기 제어부는 상기 앞면과 뒷면 LCD부의 투과율을 서로 다르게 조합하여 제어하되, 상기 앞면 LCD부의 투과율을 상기 조도센서의 감지값에 의하여 제어되고, 상기 뒷면 LCD부의 투과율을 상기 터치센서 또는 근접센서의 감지값에 의하여 제어될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 조도센서의 감지에 따라 기준값 이상의 조도 변화가 있을 경우, 상기 LCD부의 동작을 온 또는 오프시키되, PWM(pulse-width modulators) 콘트롤방식으로 DUTY비를 조정하여 LCD의 투과율을 조정할 수 있다.

상기 LCD부는, 플렉서블한 편광 필름이고, 상기 편광 필름은 상기 LCD부의 편광도(Polar Efficiency )를 65% ~70%를 유지하면서 투과율 55% 이상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 LCD부는, AF(Anti-fog) 필름이 적용되는 TN(Twisted Nematic) 구동방식 LCD인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어에 의하면, UV에 반응하지 않고 조도에 따라 렌즈의 투과율을 전기적으로 조정하되, 조도센서 및 근접, 터치센서의 사용자의 입력값을 조합하여 다수 단계의 투과율을 더욱 세밀하고 정확한 변색 기능을 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 변색 물질의 UV 강도 변화에 따른 분자 구조 활성화 상태를 나타낸 도면,
도 2는본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어를 나타낸 사시도,
도 3은본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어의 제어 장치를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 TN 구동방식 LCD의 동작 메커니즘을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어의 작동상태를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어의 근접센서 및 터치센서를 더욱 상세히 나타낸 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어를 나타낸 사시도이고,도 3은본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어의 제어 장치를 나타낸 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 TN 방식 LCD의 동작 메커니즘을 나타낸 도면이다.

또한, 도 5는 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어의 작동상태를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어의 근접센서 및 터치센서를 더욱 상세히 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기능성 전기 변색 아이웨어는, 렌즈(100), LCD부(200), 조도센서(300), 제어부(400), 전원부(500), 터치센서(600), 근접센서(700)를 포함한다.

본 발명의 렌즈(100)는 싱글 렌즈(Single LENS) 구조를 갖는 것이 바람직하며, 다른 일반적인 더블렌즈 구조를 가질 수도 있으며 이러한 구조에 한정되지 않는다.

LCD부(200)는 상기 렌즈(100)의 적어도 일면에 형성되어 전기적으로 변색되어 투과율을 조정한다.

전원부(500)는 상기 LCD부(200)를 포함하는 각부에 동작전원을 공급한다. 이를 위하여 상기 전원부(500)는 고용량의 소형 배터리로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 LCD부(200)는 TN 구동 방식의 LCD 기술이 적용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기 변색(Electro chromic)은 LCD를 적용한 기술이다. 본 발명의 바람직한 구동을 위하여 EC 방식, Guest-host 방식 및 TN 방식이 적용될 수 있다.

여기서, 각 방식의 특징을 살펴보면, EC방식은 액정 방식이 아니나, 변화시간이 상대적으로 긴 것이 특징이다. 또한, Guest-host 방식은 변화시간 및 투과율은 상대적으로 우수하나, 단가나 내구성 및 양산성이 부족하다. TN방식은 변화시간이 우수하고, 단가나 내구성이 좋은 반면, 초기 투과율이 상대적으로 떨어진다.

상기와 같이 본 발명에 적용되는 전기 변색 LCD는 그 종류별로 장단점이 존재 하며, 본 발명은 TN 방식을 적용하여 초기 투과율이 떨어지는 단점을 개선하는 기술이다.

본 발명의 TN 방식 LCD는 도 4에 도시된 바와 같은 동작 메카니즘을 갖는다.

또한, 본 발명의 상기 LCD부는 플렉서블한 편광 필름 형태로 구성될 수 있고, 상기 LCD부(200)는 AF(Anti-fog) 필름을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 본 발명은 렌즈 일면 또는 양면에 존재하는 편광 필름 부재를 잘 휘어지는 플렉서블(Flexible)한 필름 형태로 제작할 수 있다.

또한, 대안면편광 필름은 AF(Anti fog) 필름이 적용된 편광 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 고글이나 스포츠 글래스 등의 아이웨어에 적용을 위해 렌즈에 1차 커빙(Curving) 작업을 한 LCD 형태를 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 주변의 조도를 감지하는 조도센서(300)와, 안경템플(800)의 일면에 형성되고 손의 근접 상태를 감지하는 근접센서(700)와, 상기 안경템플(800)의 일면에 형성되고 사용자의 터치를 단계별로 입력하도록 수평방향으로 다수개가 배열된 터치센서(600)를 포함한다.

상기 제어부(400)는 상기 조도센서의 감지에 따라 기준값 이상의 조도 변화가 있을 경우, 상기 LCD부(200)의 동작을 온 또는 오프 시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 조도센서(300)의 감지값에 따라 상기 LCD부(200)를 전기적으로 변색시켜 투과율을 제어하되, 상기 조도센서(300)의 감지값에 따라 미리 설정된 최고 밝기와 최저 밝기 사이에서 상기 터치센서(600) 또는 근접센서(700)의 입력값에 의하여 다수 단계의 투과율을 선택적으로 결정하여 제어할 수 있다.

즉, 전원이 켜진 상태에서 사용자가 안경템플(800)에 위치한 근접센서(700)를 손으로 가려서 투과율을 수동으로 작동을 시킬 수 있다. 이는 장갑을 낀 상태에서도 작동이 가능함은 물론이다. 또한, 이러한 근접 동작은 안경템플(800)에 설치된 소형 진동모터(미도시)를 통하여 진동 발생 및 스피커(미도시)를 통한 알람을 발생하여, 사용자가 작동 여부를 직관적으로 인지할 수 있게 구성할 수도 있다.

또한, 터치센서(600)를 적용해서 정밀한 투과율 조절을 할수 있다. 예로서, 안경템플(800)의 앞쪽 또는 뒤쪽으로 손가락을 이동하면서 다수의 센서값을 조정하여 렌즈(100)의 투과율을 미세조정할 수 있다.

또한, 제어부(400)는 상기 조도센서(300)의 감지에 따라 상기 LCD부(200)의 투과율을 제어하되, 사용자의 설정에 따라 변색 속도 및 변색 량을 조정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(400) 는PWM(pulse-width modulators) 콘트롤 방식으로 상기 LCD부(200)의 투과율을 조정하여, 미리 설정된 최고 밝기와 최저 밝기 사이에 다수 단계의 투과율을 형성한다.

본 발명의 상기 LCD부(200)의 편광도(Polar Efficiency )는 다수의 실험과 테스트를 거친 결과, 65% ~70%를 유지하면서, 투과율 55% 이상을 유지하도록 제어하는 것이 가장 바람직하다.

이때, 단일 편광 필름을 상기와 같이 제조시, 제품의 초기 투과율(off)을 43% 이상 유지하며, 차단 투과율(ON)을 15% 이하로 유지하게 할 수 있다.

본 발명은, 상기 렌즈(100)의 앞면과 뒷면에 각각의 상기 LCD부(200)를 각각 형성하고, 상기 제어부(400)는 상기 앞면과 뒷면 LCD부(200)의 투과율을 서로 다르게 조합하여 제어할 수 있다. 이때, 상기 앞면 LCD부의 투과율을 상기 조도센서(300)의 감지값에 의하여 제어되고, 상기 뒷면 LCD부의 투과율을 상기 터치센서(600) 또는 근접센서(700)의 감지값에 의하여 어느 하나의 입력값이나 또는 2개의 입력값을 조합하여 제어할 수 있다.

또한, 다른 예로서, 렌즈(100) 양면에 LCD부(200)에 앞뒤 편광 필름의 편광도를 서로 다르게 조합하여, 초기 투과율을 일정수준 올리면서, 차단 투과율을 더 낮추는 제어도 본 발명의 요지에 따라 적용가능 하다.

예를 들어, 제어부(400)의 제어를 통하여, 한쪽 면의 편광 필름의 편광도를99%를 유지하고, 또 다른 편광 필름편광도는 70% 정도를 유지하면, 40%에서 8% 정도의 투과율 변화를 구현함으로써, 종래 문제점을 해결하면서 렌즈의 변색 속도 및 변색량을 사용자에 의하여 신속히 조작할 수 있고, UV에 반응하지 않고 조도에 따라 렌즈(100)의 투과율을 전기적으로 조정하여 더욱 정확한 변색 기능을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명은 최적 컬러구현을 위하여, 편광 필름의 PVA(편광자)는 염료 타입으로 구현하여, 렌즈(100)에서 필요한 색감을 염료로써 구현할 수도 있다.

일반적인 LCD는 35%이하 ~ 1%이하의 투과율 변화를 가지지만, 본 발명은 오프시 투과율을 밝게 하여, 어두운 곳에서도 사용이 가능하며, 온시 일반 선글라스 정도의 투과율을 가지는 특징이 있다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.

100 : 렌즈 200 : LCD부
300 : 조도센서 400 : 제어부
500 : 전원부 600 : 터치센서
700 : 근접센서 800 : 안경템플

Claims (5)

1. 렌즈와 안경템플을 갖는 기능성 전기 변색 아이웨어에 있어서,
   상기 렌즈의 적어도 일면에 형성되고 전기적으로 변색되어 투과율을 조정하는 LCD(Liquid Crystal Display)부;
   주변의 조도를 감지하는 조도센서;
   상기 안경템플의 일면에 형성되고 손의 근접 상태를 감지하는 근접센서;
   상기 안경템플의 일면에 형성되고 사용자의 터치를 단계별로 입력하도록 수평방향으로 다수개가 배열된 터치센서;
   상기 조도센서의 감지값에 따라 상기 LCD부를 전기적으로 변색시켜 투과율을 제어하되, 상기 조도센서의 감지값에 따라 미리 설정된 최고 밝기와 최저 밝기 사이에서 상기 터치센서 또는 근접센서의 입력값에 의하여 다수 단계의 투과율을 결정하여 제어하며, 상기 렌즈의 앞면과 뒷면에 상기 LCD부를 각각 형성하고, 상기 앞면과 뒷면 LCD부의 투과율을 서로 다르게 조합하여 제어하되, 상기 앞면 LCD부의 투과율을 상기 조도센서의 감지값에 의하여 제어되고, 상기 뒷면 LCD부의 투과율을 상기 터치센서 또는 근접센서의 감지값에 의하여 제어가 이루어지도록 형성한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 전기 변색 아이웨어.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 조도센서의 감지에 따라 기준값 이상의 조도 변화가 있을 경우, 상기 LCD부의 동작을 온 또는 오프시키되, PWM(pulse-width modulators) 콘트롤방식으로 DUTY비를 조정하여 LCD의 투과율을 조정하는 것을 특징으로 하는 기능성 전기 변색 아이웨어.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 LCD부는,
   플렉서블한 편광 필름이고, 상기 편광 필름은 상기 LCD부의 편광도(Polar Efficiency )를 65% ~70%를 유지하면서 투과율 55% 이상을 가지는 것을 특징으로 하는 기능성 전기 변색 아이웨어.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 LCD부는,
   AF(Anti-fog) 필름이 적용되는 TN(Twisted Nematic) 구동방식 LCD인 것을 특징으로 하는 기능성 전기 변색 아이웨어.

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