專利名稱：一種能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液晶光閥裝置，提供一種可自發調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置。
背景技術：
液晶光閥是二十世紀七十年代發展起來的，被廣泛地應用于光信息處理、空間光調制、大屏幕投影顯示、光計算等方面。膽留相液晶光閥有P態(反射態)、FC態(散射態)和H態(透明態)。我們更多的是應用這三種狀態之間的切換過程中，液晶光閥的透射率的變化，因此液晶光閥可用于電焊保護罩等。 參見圖1，目前已有液晶摻雜黑色染料的方法，實現透過率的調節。其基本原理是在向列相液晶中加入手性劑(如CB15)，形成螺旋狀結構的膽留相液晶。在膽留相液晶中加入黑色正性染料，染料分子長軸方向與液晶長軸方向一致并隨液晶分子一起取向，因而染料分子的排列也呈螺旋扭曲狀，在電場關時液晶盒中任一方向上均存在著染料分子，當光線入射到液晶層并通過液晶層時，光線被逐漸吸收掉。當電場開時，染料分子與液晶分子一樣也隨電場取向，此時染料不吸收入射光，為亮場。然而，這種方法存在一些不足，它無法實現透過率的自發調節，且需一直加電維持亮場，耗電。
發明內容
本發明是為了避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種新型的液晶光閥裝置，實現液晶光閥透射率的自發調節。本發明解決技術問題采用如下技術方案
一種能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，其特征在于包括有光傳感器、控制電路和液晶光閥，所述的液晶光閥包括有兩層透明基板和一層液晶層，自上而下依次為第一透明基板、液晶層和第二透明基板，所述的液晶層包括有單體、手性劑和向列相液晶，第一透明基板和第二透明基板在靠近液晶層的一面鍍有透明導電層，光傳感器的信號輸出端接入控制電路的信號輸入端，控制電路的信號輸出端接入液晶光閥，自然光被光傳感器采集，產生的電信號送入控制電路，控制電路輸出不同大小的電壓脈沖信號，驅動液晶光閥實現P態(反射態)、FC態(散射態)以及介于兩者之間狀態的快速切換，實現液晶光閥透射率的自發調節。所述的能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，其特征在于所述的控制電路輸出一個高脈沖時，液晶光閥呈現P態；控制電路輸出一個高脈沖，接著輸出一個低脈沖時，液晶光閥呈現FC態或者中間態；液晶光閥呈現的狀態均能保持。所述的能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，其特征也在于所述的第一透明基板與液晶層之間、液晶層與第二透明基板之間分別設置有一層平面取向層，各平面取向層自身的方向一致，設置在第一透明基板和液晶層之間的第一平面取向層與設置在液晶層和第二透明基板之間的第二平面取向層為反平行平面取向層。
與已有技術相比，本發明有益效果體現在
I、本發明通過自然光被光傳感器采集，產生的電信號送入控制電路，輸出不同大小的電壓脈沖信號，從而驅動液晶光閥實現P態(反射態)、FC態(散射態)以及介于兩者之間狀態的快速切換，實現液晶光閥透射率的自發調節。2、本發明采用低功耗液晶 光閥結構，環保，節能，低功耗。3、本發明為多穩態液晶光閥裝置，應用范圍更廣。
圖I為已有結構示意圖。圖2為本發明結構示意圖。圖3a為本發明的原理示意圖一。圖3b為本發明的原理示意圖二。圖4為膽甾相液晶FC態、P態和H態之間的轉換圖。圖5為本發明的透射率與低電壓脈沖信號關系的示意圖三。圖6為本發明在電焊保護罩的應用流程圖。圖中標號101第一透明基板、102第一平面取向層、103第二平面取向層、104第二透明基板、105液晶層、I自然光、2光傳感器、3控制電路、4液晶光閥、301第一透明基板、302第一平面取向層、303第二平面取向層、304第二透明基板、305液晶層、601紫外光、602紫外光傳感器、603控制電路、604液晶光閥、605液晶。
具體實施例方式實施例
參見圖2，一種能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，包括有光傳感器2、控制電路3和液晶光閥4,光傳感器2的信號輸出端接入控制電路3的信號輸入端,控制電路3的信號輸出端接入液晶光閥4，自然光I被光傳感器2采集，產生的電信號送入控制電路3，控制電路3輸出不同大小的電壓脈沖信號，驅動液晶光閥4實現P態(反射態)、FC態(散射態)以及介于兩者之間狀態的快速切換，實現液晶光閥4透射率的自發調節。本實施例中，根據光強的大小，通過控制電路3控制輸出電壓脈沖的大小，從而控制液晶光閥4的透射率。本實施例中，當控制電路3輸出一個高的電壓脈沖信號時，液晶呈現P態；當輸出一個高脈沖信號，接著輸出一個低脈沖信號時，液晶呈現FC態或者中間態，具體的狀態根據低脈沖的電壓大小而定。無論液晶呈現哪種狀態，均能保持住，實現低功耗，且各狀態之間能夠相互切換。參見圖3a和圖3b，能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，自上而下共有兩層透明基板，分別為第一透明基板301和第二透明基板304 ;在第一透明基板301和第二透明基板304之間具有液晶層305 ;分別設置位于液晶層305和第一透明基板301之間的第一平面取向層302、位于液晶層305和第二透明基板304之間的第二平面取向層303 ;其中，第一平面取向層302與第二平面取向層303為反平行平面取向層。具體制作中，反平行平面取向層是采用摩擦方向相反的工藝。
本實施例中，液晶層305為含有手性劑和單體的向列相液晶。通過調節手性劑和單體的含量，從而調節螺距大小和聚合物網絡結構，優化FC態液晶疇的大小，使得FC態液晶光閥對紫外光的散射達到最優。本實施例中，單體的含量要適中，加電聚合，形成疏松的網絡結構，此時可加一高脈沖形成P態。若聚合物網絡稠密，則可能無法形成P態。本實施例中，當自然光I很強時，通過光傳感器和2控制電路3控制輸出一個高的電壓脈沖信號和一個低的電壓脈沖信號，使得液晶光閥4呈現FC態，透射率很低；當自然光很弱時，通過光傳感器2和控制電路3控制輸出一個高的電壓脈沖信號，使得液晶光閥4呈現P態，透射率很高；當自然光I處于強弱之間時，通過光傳感器2和控制電路3控制輸出一個高的電壓脈沖信號和一個中等的電壓脈沖信號，使得液晶光閥4呈現介于兩者之間的中間態，透射率也處于兩者之間。可用于太陽鏡。圖4所示為膽甾相液晶FC態、P態和H態之間的轉換圖。FC態加高電壓能達到H態，再迅速撤去高電壓達到P態，再加低脈沖可以回到FC態，低脈沖的大小決定FC態的散
射程度。參見圖5，為能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置的透射率與低電壓脈沖信號關系的示意圖。本實施例中，當控制電路3輸出一個高的電壓脈沖信號，液晶呈現P態；當控制電路3輸出一個高的電壓脈沖信號,再輸出一個低的電壓脈沖信號,液晶呈現FC態或者中間態。本實施例中，當低電壓脈沖信號輸出為零時，透射率最高，對應圖3a的P態；當低電壓脈沖信號輸出> V時，透射率最低，對應圖3b的FC態；當輸出電壓彡V時，透射率介于兩者之間，處于中間態。參見圖6，為本發明在實際應用中取代傳統電焊保護罩的流程示意圖，可將傳統電焊保護罩的護目鏡換成本發明所述的能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置。本實施例中，只需要實現雙穩態切換，即P態和FC態。本實施中，電焊產生的紫外光被紫外光傳感器采集，產生的電信號送入控制電路，輸出一個高的電壓脈沖信號和一個低的電壓脈沖信號，使得液晶光閥呈現FC態，保護眼睛。無紫外光時，也可通過紫外光傳感器和控制電路控制輸出一個高的脈沖，液晶光閥呈現P態，無需拿開保護罩便可以觀察。本實施中，調節手性劑含量，確保P態反射的波段處于紫外區，增強可見光的透過率，便于觀察。
權利要求
1.一種能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，其特征在于包括有光傳感器、控制電路和液晶光閥，所述的液晶光閥包括有兩層透明基板和一層液晶層，自上而下依次為第一透明基板、液晶層和第二透明基板，所述的液晶層包括有單體、手性劑和向列相液晶，第一透明基板和第二透明基板在靠近液晶層的一面鍍有透明導電層，光傳感器的信號輸出端接入控制電路的信號輸入端，控制電路的信號輸出端接入液晶光閥，自然光被光傳感器采集，產生的電信號送入控制電路，控制電路輸出不同大小的電壓脈沖信號，驅動液晶光閥實現P態、FC態以及介于兩者之間狀態的快速切換，實現液晶光閥透射率的自發調節。
2.根據權利要求I所述的能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，其特征在于所述的控制電路輸出一個高脈沖時，液晶光閥呈現P態；控制電路輸出一個高脈沖，接著輸出一個低脈沖時，液晶光閥呈現FC態或者中間態；液晶光閥呈現的狀態均能保持。
3.根據權利要求I所述的能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，其特征也在于所述的第一透明基板與液晶層之間、液晶層與第二透明基板之間分別設置有一層平面取向層，各平面取向層自身的方向一致，設置在第一透明基板和液晶層之間的第一平面取向層與設置在液晶層和第二透明基板之間的第二平面取向層為反平行平面取向層。
全文摘要
本發明公開了一種能自調節透射率的低功耗電控液晶光閥裝置，包括有光傳感器、控制電路和液晶光閥，液晶光閥包括有兩層透明基板和一層液晶層，自上而下依次為第一透明基板、液晶層和第二透明基板，液晶層包括有單體、手性劑和向列相液晶，第一透明基板和第二透明基板在靠近液晶層的一面鍍有透明導電層，光傳感器的信號輸出端接入控制電路的信號輸入端，控制電路的信號輸出端接入液晶光閥，自然光被光傳感器采集，產生的電信號送入控制電路，控制電路輸出不同大小的電壓脈沖信號，驅動液晶光閥實現P態、FC態以及介于兩者之間狀態的快速切換，實現液晶光閥透射率的自發調節。本發明采用低功耗液晶光閥結構，環保，節能，低功耗。
文檔編號G02F1/133GK102967957SQ20121047236
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者陸紅波, 張俊, 宋志剛, 王明暉, 林廣慶, 熊賢風, 邱龍臻 申請人:合肥工業大學