可变色调光镜片和采用该镜片的眼镜的制作方法

1.本实用新型涉及眼镜用品技术领域，尤其涉及可变色调光镜片和采用该镜片的眼镜。


背景技术：

2.传统的调光眼镜主要有两种，一种是通过添加卤化银实现化学光致变色，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。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中眼镜镜片调光不便的缺陷，本实用新型提出一种可变色调光镜片和采用该镜片的眼镜。
4.本实用新型采用的技术方案是，可变色调光镜片，包括：
5.至少一层可变色膜，其包括透明的第一基板层和第二基板层，所述第一基板层和第二基板层之间设置有液晶层；
6.供电装置，其用于为每层所述可变色膜供电；
7.所述液晶层的液晶分子表面设有二向色性染料分子层，每层所述可变色膜中的液晶分子的排列方向可根据供电装置所提供的电压大小而变化。
8.优选的，多层所述可变色膜中至少具有一层所述可变色膜的二向色性染料分子层与其他可变色膜的二向色性染料分子层颜色不相同。
9.优选的，所述可变色膜叠至少设有三层，其中至少一层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色为红色，其中至少一层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色为绿色，其中至少一层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色为蓝色。
10.优选的，所述第一基板层包括层叠设置的第一柔性基板、第一导电膜层和第一定向层，所述第二基板层包括层叠设置的第二柔性基板、第二导电膜层和第二定向层，所述供电装置与所述第一导电膜层和第二导电膜层电连接，所述液晶层夹设于所述第一定向层和第二定向层之间。
11.优选的，所述第一柔性基板和/或第二柔性基板远离液晶层的一侧设置有偏光片/反射片。
12.优选的，每一层所述可变色膜中的所述第一定向层和所述第二定向层对所述液晶层内的液晶分子的定向方向平行且相反，相邻两层所述可变色膜的定向层对各自的液晶层内的液晶分子的定向方向垂直。
13.优选的，所述可变色膜分成多个颜色区域，多个所述颜色区域对应的二向色性染料分子层的颜色相同或者不相同，且所述供电装置单独对每个颜色区域供电。
14.优选的，所述供电装置为红外供电装置。
15.优选的，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。
16.优选的，所述供电装置为有线/无线充电电池。
17.优选的，所述第一导电膜层和第二导电膜层的材质均为ito。
18.优选的，所述第一定向层和第二定向层的材质均为pi。
19.优选的，所述第一柔性基板和第二柔性基板的材质为pi、pc、pet、cop、coc、tac中的其中一种。
20.优选的，所述可变色膜叠设有三层，且三层所述可变色膜的二向色性染料分子层的颜色分别为红色、绿色和蓝色中的一种。
21.本实用新型还提出了一种眼镜，其包括镜架和镜片，所述镜片为如前所述的可变色调光镜片。
22.优选的，所述镜片包括：
23.至少一层可变色膜，其包括透明的第一基板层和第二基板层，所述第一基板层和第二基板层之间设置有液晶层；
24.供电装置，其安装于所述镜架中并用于为每层所述可变色膜供电；
25.所述液晶层的液晶分子表面设有二向色性染料分子层，每层所述可变色膜中的液晶分子的排列方向可根据供电装置所提供的电压大小而变化。
26.优选的，所述供电装置设有断电按钮、加电压按钮和降电压按钮。
27.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
28.1、由于染料分子层与液晶层的宾主效应，不同的电压下染料分子层会呈现出不同的透光度，整个镜片调节灵敏，响应速度快，可以达到0.1s，且由于结构简单透光度高，雾度较低，从而可调节范围较大，可以达到1%-80%；
29.2、染料分子层可以选择各种颜色，且镜片采用多层可变色膜时，还可以实现多彩调节，更加炫酷，也能适应各种不同环境，增加趣味性和观赏性的同时，也扩大了产品的适用范围；
30.3、由于可变色膜分成多个单独的颜色区域，且供电装置对每个区域进行单独供电，因此每个区域的颜色和深浅变化都可以是不同的，不仅增加了镜片的变化形式，而且也可以根据特定的需求从而显示出特定的形状或者logo，甚至是文字、图案；
31.4、供电装置可以根据不同的使用环境要求而采用多种形式，可以满足手动调节或者自动调节等多种方式，且安装于镜架内部，对整体眼镜的外观影响较小；
32.5、镜片采用柔性基板，可弯曲成相应形状，降低了破碎伤人的安全隐患。
附图说明
33.下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
34.图1是本实用新型中液晶分子和染料分子示意图；
35.图2是实施例1中未通电时的可变色膜结构示意图；
36.图3是实施例1中通电时的可变色膜结构示意图；
37.图4是实施例2中设置有偏光片的可变色膜结构示意图；
38.图5是实施例2中设置有偏光片和反射片的可变色膜结构示意图；
39.图6是实施例3的可变色膜结构示意图；
40.图7是实施例4的可变色膜结构示意图；
41.图8是实施例6的眼镜结构示意图。
42.1、液晶分子；2、染料分子；3、第一基板层；31、第一柔性基板；32、第一导电膜层；33、第一定向层；34、液晶层；4、第二基板层；41、第二柔性基板；42、第二定向层；43、第二导电膜层；5、第三基板层；51、第三柔性基板；52、第三导电膜层；53、第三定向层；6、第四基板层；61、第四导电层；62、第四定向层；63、第四柔性基板；7、第二液晶层；8、镜架；13、反射片；14、偏光片；15、供电装置。
具体实施方式
43.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
44.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.下面结合附图以及实施例对本实用新型的原理及结构进行详细说明。
47.一种可变色调光镜片，包括：
48.至少一层可变色膜，其包括透明的第一基板层和第二基板层，所述第一基板层和第二基板层之间设置有液晶层；
49.供电装置，其用于为每层所述可变色膜供电；
50.所述液晶层的液晶分子表面设有二向色性染料分子层，每层所述可变色膜中的液晶分子的排列方向可根据供电装置所提供的电压大小而变化。
51.液晶层可以采用正性液晶也可以是负性液晶，且设置在液晶层表面上的二向色性染料分子层会由于宾主效应跟随液晶层发生随动。液晶分子本身不具备调光的作用，但是染料分子可以，染料分子和液晶分子的形状相似，形似米粒，有长轴和短轴之分，光顺着长轴就通过了，顺着短轴则被吸收了。通过对液晶分子的运动操作，来影响染料分子的运行，进而达到调光的目的。
52.在宾主效应液晶技术中，液晶为主，二向色性染料为宾，二向色性染料分子层附着在液晶分子表面，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长轴方向的偏振光，仅少量吸收垂直于液晶分子长轴方向的偏振光。因此，当液晶分子平行排列(或呈平面螺旋形排列)时，二向色性染料分子吸光，呈暗态，通常可达到透光率为10％的暗态；当液晶分子垂直排列时，二向色性染料分子仅吸收少量光线，呈透态，通常可达到透光率为80％的透态。本实施例中，可以在液晶层中添加少量的手性剂，使得液晶分子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。
53.当供电装置为可变色膜层提供交流电时，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，镜片的颜色越暗，从而实现透光率的连续调节，当二向色性染料分子层选用不同的颜色时，则镜片调节时可以实现单个颜色从深到浅的连续调节。
54.具体的，每一层可变色膜的第一基板层包括层叠设置的第一柔性基板、第一导电膜层和第一定向层；所述第二基板层包括层叠设置的第二柔性基板、第二定向层和第二导电膜层。所述供电装置与所述第一导电膜层和第二导电膜层电连接，所述液晶层夹设于所述第一定向层和第二定向层之间。
55.其中，第一导电膜层和第二导电膜层的材质均为ito，第一定向层和第二定向层的材质均为pi，第一柔性基板和第二柔性基板的材质为pi、pc、pet、cop、coc、tac中的其中一种。采用这些材质制作镜片，制作得到的产品雾度较低，只有1%左右，清晰度能够满足使用要求，同时采用电压控制液晶转动进而带动二向色性染料分子层变换分布形态的方式，相应速度也很快，可以达到0.1s，能够迅速的适应各种不同的环境。
56.另外，供电装置也可以有多种选择，如红外供电装置；或者，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；或者，供电装置为有线/无线充电电池。
57.实施例1，一种可变色调光镜片，如图1-3所示，其包括一层可变色膜和供电装置15，可变色膜包括依次层叠设置的第一柔性基板31、第一导电膜层32、第一定向层33、液晶层34、第二定向层42、第二导电膜层43和第二柔性基板41，且液晶层34上设置有二向色性染料分子层。
58.第一柔性基板31和第二柔性基板41的材质为pi，第一导电膜层32和第二导电膜层43的材质均为ito，第一定向层33和第二定向层42的材质均为pi。
59.通电装置为红外供电装置15或太阳能供电装置15或usb充电电池中的一种，并与第一导电膜层32、第二导电膜层43分别电连接，通电时可以为第一导电膜层32、第二导电膜层43供电，从而形成电极，进而对液晶层34产生影响，达到改变二向色性染料分子层分布态的效果，改变了镜片的透光程度。具体为，通电时液晶层34呈平面螺旋形排列，二向色性染料分子吸光，呈暗态；不通电时液晶层34的液晶分子1垂直排列时，二向色性染料分子仅吸收少量光线，呈透态。透光率在10%-50%之间。
60.本实施例中，二向色性染料分子层可以是无色的，这样直接调节的是镜片整体的透光程度，即明暗变化，可用于光线较强的环境和正常环境中，方便两种环境之间的切换。也可以是紫色、橙色、蓝色、绿色、红色等单色染料，从而镜片调节时可以改变颜色深浅，也可以适用不同的环境，满足不同消费者的需求。
61.实施例2，一种可变色调光镜片，如图4和5所示，其包括一层可变色膜和供电装置15，可变色膜包括依次层叠设置的第一柔性基板31、第一导电膜层32、第一定向层33、液晶层34、第二定向层42、第二导电膜层43和第二柔性基板41，且液晶层34上设置有二向色性染料分子层。
62.与实施例1的区别在于，第一柔性基板31远离液晶层34的一侧设置有偏光片14，在另一个实施例中，第一柔性基板31远离液晶层34的一侧设置有反射片13，当采用反射片13时，透光率在15%到-65%之间；设置偏光片14时，透光率在5%-40%之间。在另一个实施例中，第一柔性基板31远离液晶层34的一侧设置有偏光片14，第二柔性基板41远离液晶层34的一侧设置有反射片13；或者，第一柔性基板31和第二柔性基板41远离液晶层34的一侧均设置有偏光片14，从而可以调节镜片至不同的透光度。
63.实施例3，一种可变色调光镜片，如图6所示，包括供电装置15和两层叠设的可变色膜，即包括依次层叠的第一基板层3、液晶层34、第二基板层4、第三基板层5、第二液晶层34和第四基板层6，通电时液晶层34与第二液晶层34都呈平行排列，二向色性染料分子吸光，呈暗态；不通电时液晶层34和第二液晶层34的液晶分子1垂直排列，二向色性染料分子仅吸收少量光线，呈透态，该实施例的透光率可达到5%-70%。
64.第三基板层5包括：层叠设置在第二基板层4外侧的第三柔性基板51、第三导电膜层52和第三定向层53。第四基板层6包括：叠设在第二液晶层34上第四导电层61、第四定向层62和第四柔性基板63。
65.其中第一定向层33与第二定向层42的定向方向平行，且对液晶层34内的液晶分子1的定向方向相反；第三定向层53与第四定向层62平行，且对第二液晶层34内的液晶分子1的定向方相反。
66.层叠设置第三基板层5时，第三、第四定向层62的定向方向与第一、第二定向层42的定向方向垂直。液晶层34内的液晶分子1和染料分子与垂直于第一定向层33的方向便有了一个倾斜的夹角（第二液晶层34内的液晶分子1同样如此），但是液晶层34内的液晶分子1却与第二液晶层34内的液晶分子1的倾斜方向在空间上是不同的。光线在穿过第一液晶层34和第二液晶层34后透光率的范围变大，使透光率的范围达到5%-70%。
67.在另一个实施例中，第一基板层3的外侧设置有偏光片14或反射片13，从而可以进一步改进透光率的范围。
68.在本实施例中，两层叠设的可变色膜含有的二向色性染料分子层的颜色可以都是透明无色的，也可以各自为单一的一种颜色，通过改变各自颜色的深浅来实现更多色彩上的变换。
69.实施例4，一种可变色调光镜片，如图7所示，具有至少一层可变色膜和供电装置15，且当其具有多层可变色膜时，多层所述可变色膜中至少具有一层所述可变色膜的二向色性染料分子层与其他可变色膜的二向色性染料分子层颜色不相同。
70.或者，可变色膜叠至少设有三层，其中至少一层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色为红色，其中至少一层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色为绿色，其中至少一层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色为蓝色。
71.在本实施例中，与实施例1不同之处在于，该镜片包括供电装置15和三层叠设的可变色膜，且三层可变色膜的二向色性染料分子层的颜色分别为红色、绿色和蓝色中的一种，
这样搭配，通过对每层可变色膜的透光度进行控制，可以彼此配合呈现出十分丰富的色彩变化，基本上涵盖了大部分对于色彩上的变化，能够极大的满足消费者的需求。
72.实施例5，一种可变色调光镜片，包括可变色膜和供电装置15，可变色膜可以为实施例1或实施例中的单层结构，也可以为实施例3中的双层结构，或者是实施例4中的三层结构，且其中至少一层可变色膜分成多个颜色区域，多个所述颜色区域对应的二向色性染料分子层的颜色相同或者不相同，且所述供电装置15单独对每个颜色区域供电。
73.每个颜色区域内的二向色性染料分子层的颜色不同时，通过对导电层刻蚀形成单独连接每个颜色区域的电极，使供电装置15能够单独对每个颜色区域内的液晶层34供电。颜色区域可以制作成图案、文字等。从而镜片的不同区域可显示不同的颜色，同时可以通过控制供电装置15的输出电压对每个颜色区域的颜色明暗进行调整。
74.实施例6，一种眼镜，如图8所示，包括镜架8和一对镜片，镜片包括三层层叠的可变色膜和供电装置15，供电装置15安装于镜架8上用于对每层可变色膜进行供电。
75.每一层可变色膜均包括依次层叠设置的第一柔性基板31、第一导电膜层32、第一定向层33、液晶层34、第二定向层42、第二导电膜层43和第二柔性基板41，且液晶层34上设置有二向色性染料分子层。第一柔性基板31和第二柔性基板41的材质为pi，第一导电膜层32和第二导电膜层43的材质均为ito，第一定向层33和第二定向层42的材质均为pi。其中各层之间可以通过oca光学胶进行粘合连接。
76.通电装置为红外供电装置15或太阳能供电装置15或usb充电电池中的一种，并与第一导电膜层32、第二导电膜层43分别电连接，通电时可以为第一导电膜层32、第二导电膜层43供电，从而形成电极，进而对液晶层34产生影响，达到改变二向色性染料分子层分布态的效果，改变了镜片的透光程度。具体为，通电时液晶层34呈平面螺旋形排列，二向色性染料分子吸光，呈暗态；不通电时液晶层34的液晶分子1垂直排列时，二向色性染料分子仅吸收少量光线，呈透态。
77.三层可变色膜的二向色性染料分子层依次为红色、绿色和蓝色，由于供电装置15分别与每层可变色膜电连接，所以当改变电压时，即可改变对应可变色膜的颜色和深浅，达到调节眼镜镜片透光率和颜色的效果。
78.进一步的，本实施例中供电装置15选取红外供电装置15或太阳能光伏电池时，红外供电装置15可以安装于镜架8中得以隐藏，红外供电装置15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，从而可自动调节壳体的颜色或者透明度，节能、方便、美观。红外供电装置15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。太阳能电池则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实用新型专利中有描述，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8里边，不影响眼镜的美观度。
79.当有较强太阳光或红外线时，太阳能电池或红外供电装置15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34仅需要1v～3v的电压即可驱动，电流也只需要微安级即可，安全性较高，且光线越强，转化成
的电压越大，液晶镜片颜色就越深。即，当供电装置15不供电(太阳光或红外线不够强)时，眼镜的镜片呈透明状态，有较强的太阳光或红外线照射时，镜片变为深色。
80.当然在另一个实施例中，供电装置15也可以是usb充电电池或者无线充电电池等锂电池类，将其设置于镜架8中并与镜片电连接。
81.同时，在另一个实施例中，镜架8上还设置有三个按钮：断电按钮，可使镜片断电成透明态；加电压按钮，可降低镜片的透明度或者改变镜片的颜色；降电压按钮，可增加镜片的透明度或者改变镜片的颜色。
82.上述按钮可以是具有物理实体结构的按钮，也可以是触控的虚拟按钮，或者是声控的信号按钮，从而实现手动调节或自动调节两种模式。
83.在另一个实施例中，该眼镜的镜片也可以是实施例1-5中任意一个镜片。
84.最后，对于上述多个实施例中所提及的镜片，其制备方法如下：
85.(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。
86.(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。
87.(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。
88.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15驱动模块的pcb板上，即得到调光眼镜。
89.该眼镜可以是日常常用的眼镜，也可以制备成不同环境中使用的特殊眼镜，如雪镜、护目镜。
90.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、方案之间的组合和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。