一种电致变色镜片和AR眼镜的制作方法

一种电致变色镜片和ar眼镜
技术领域
1.本实用新型涉及电致变色技术领域，具体涉及一种电致变色镜片和ar眼镜。


背景技术：

2.基于波导技术的ar眼镜，一般由显示模组、波导和耦合器三部分组成。显示模组发出的光线进入耦合器件耦入光波导中，在波导内以全反射的形式向前传播，到达出耦合器件时被耦合出光波导后进入人眼成像。当用户从室内走向户外，从弱背景光环境走到强背景光环境中时，与强背景光相比ar眼镜发出的光太弱，这时用户很难看到清晰的呈像。
3.为了解决该问题，业内在尝试在ar镜片的远眼侧设置变色镜片，该镜片可以根据需求，调节透过率进而调节环境光入射的光通量。
4.现有技术一(申请号：201922262363.3)，公开了如下结构：两片透明基板交错放置，导电层面对面放置形成腔体，腔体内部放置电致变色材料(即ec材料)；该结构存在的问题如下：
5.1.实现该结构要先形成中空腔体，然后采用灌液的方式，将ec材料灌注到腔体内。用于灌注的ec材料是紫罗精类的ec材料，一般是液态，固化后形成凝胶态。由于紫罗精类ec材料中含有电解液碳酸丙烯酯和锂盐，碳酸丙烯酯本身是增塑剂的一种，所以ec材料不可能有良好的粘结性能，两片玻璃之间的结构只能依靠边缘的密封粘结胶来实现。这种结构是不稳定的，跌落和碰撞容易导致密封粘结胶的失效，导致中空腔体结构漏气，错位，甚至漏液；
6.2.灌装用的ec材料，没有办法形成电致变色器件/离子导体层/离子储存层的结构，离子导体层的作用是导离子不导电子，类似于锂电池的隔膜。有该结构，ec器件才有记忆效应，即便不通电也能维持断电前的变色状态。所以现有技术一中的结构，没有记忆效应，需要一直通电维持变色状态，需要持续耗电。这一点是对ar眼镜等便携式消费电子产品的使用续航非常不友好的。
7.现有技术二(申请号：202021991249.0)，公开了如下结构：将第一导电层和第一变色层设置在第一基板层上，将第二导电层和第二变色层设置在第二基板层上，第一变色层和第二变色层面对面放置，中间用电解质夹胶。该专利的电解质夹胶其实就是离子传导层，所以器件具有记忆效应。该结构存在的问题如下：市场上电解质夹胶的厚度较厚，且需要封边工艺，避免空气中的水氧对电解质夹胶的侵蚀。


技术实现要素：

8.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电致变色镜片和ar眼镜。
9.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
10.一种电致变色镜片，包括由内向外依次设置的透明基板a、电致变色复合层、第一光学胶，以及水氧阻隔膜和/或透明基板b；当水氧阻隔膜与透明基板b同时存在时，还包括设置在水氧阻隔膜和透明基板b之间的第二光学胶；所述第一光学胶内侧面的周向均与透
明基板a密封粘结且内侧面的中部与透明基板a间隔一段距离，在第一光学胶与透明基板a之间形成封装空间，所述电致变色复合层位于封装空间内。此时，透明基板a位于电致变色复合层的内侧，水氧阻隔膜和/或透明基板b位于电致变色复合层的外侧。
11.由于第一光学胶内侧面中部与透明基板a间隔一段距离，且电致变色复合层放置在封装空间内，则电致变色复合层的外侧面可以与第一光学胶直接接触，电致变色复合层的外侧面也可以与第一光学胶具有间隙。
12.一种电致变色镜片，包括由外向内依次设置的透明基板a、电致变色复合层、第一光学胶，以及水氧阻隔膜和/或透明基板b；当水氧阻隔膜与透明基板b同时存在时，还包括设置在水氧阻隔膜和透明基板b之间的第二光学胶；所述第一光学胶外侧面的周向均与透明基板a密封粘结且外侧面的中部与透明基板a间隔一段距离，在第一光学胶与透明基板a之间形成封装空间，所述电致变色复合层位于封装空间内。
13.由于第一光学胶外侧面中部与透明基板a间隔一段距离，且电致变色复合层放置在封装空间内，则电致变色复合层的内侧面可以与第一光学胶直接接触，电致变色复合层的内侧面也可以与第一光学胶具有间隙。
14.作为本实用新型进一步地优选方案，所述电致变色复合层包括依次设置的第一透明导电层、无机ec复合功能层、第二透明导电层；所述无机ec复合功能层包括对电极层和电致变色层；或者所述无机ec复合功能层包括对电极层、电致变色层，以设置在对电极层和电致变色层之间的离子传导层；对电极层和电致变色层位置可以互换，理论上并不影响变色功能，且不影响工艺实现。
15.作为本实用新型进一步地优选方案，包括设置在第一光学胶和电致变色复合层之间的透明保护层；所述透明保护层位于封装空间内。透明保护层可以防止光学胶中的有机小分子(如增塑剂等)对无机ec复合功能层的腐蚀和侵害。
16.作为本实用新型进一步地优选方案，包括位于封装空间内的调色层，调色层的位置如下：
17.当水氧阻隔膜和/或透明基板b位于电致变色复合层外侧时，调色层位于电致变色复合层与透明基板a之间；
18.当水氧阻隔膜和/或透明基板b位于电致变色复合层内侧时，调色层位于电致变色复合层与水氧阻隔膜和/或透明基板b之间；
19.调色层旨在调整电致变色镜片对于人眼的反射光。
20.作为本实用新型进一步地优选方案，包括调色层，以及设置在第一光学胶和电致变色复合层之间的透明保护层；调色层和透明保护层均位于封装空间内，且调色层的位置满足：
21.当水氧阻隔膜和/或透明基板b位于电致变色复合层外侧时，调色层位于电致变色复合层与透明基板a之间；
22.当水氧阻隔膜和/或透明基板b位于电致变色复合层内侧时，调色层位于电致变色复合层与透明保护层之间。
23.作为本实用新型进一步地优选方案，包括应力保护层，应力保护层的位置如下：
24.当透明基板a位于电致变色复合层内侧时，应力保护层设置在透明基板a的外侧，且位于透明基板a与透明基板a外侧任意其他结构之间；
25.当透明基板a位于电致变色复合层外侧时，应力保护层设置在透明基板a的内侧，且位于透明基板a与透明基板a内侧任意其他结构之间；
26.在透明基板a和其他结构之间设置应力保护层，能够避免镀膜过程中对透明基板a的应力损伤，保护玻璃在物理沉积时的强度不会有明显降低，还可以减少整个电致变色镜片在跌落情况下发生裂片的风险。
27.一种ar眼镜，包括显示模组以及所述的电致变色镜片；电致变色镜片设置在显示模组远眼侧。
28.本实用新型的优选方案，能够相互组合，形成新的技术方案。
29.与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果是：
30.在贴合第一光学胶的过程中，在第一光学胶上自然形成封装空间，实现对包括无机ec复合功能层在内的透明基板a上镀层的封装，不易产生气泡；电致变色复合层具有完整的结构，即便不通电也能维持断电前的变色状态，续航能力好；本实用新型可以仅使用一片基板，厚度薄，重量小，有利于眼镜产品的轻量化；另外，还可以配合透明保护层、应力保护层、调色层、防指纹层、光学增透层，实现一种变色效果好、重量轻、耐摔、耐划伤、耐指纹、具有可量产性和可产品化的电致变色镜片。
附图说明
31.图1为本实用新型实施例一的整体结构示意图；
32.图2为本实用新型无机ec复合功能层的结构示意图；
33.图3为本实用新型无机ec复合功能层的结构示意图；
34.图4为本实用新型实施例一中存在应力保护层时封装空间的结构示意图；
35.图5为本实用新型实施例一中没有应力保护层时封装空间的结构示意图；
36.图6为本实用新型实施例一中透明基板b尺寸大于透明基板a的结构示意图；
37.图7为本实用新型实施例二的整体结构示意图；
38.图8为本实用新型实施例二中存在应力保护层时封装空间的结构示意图；
39.图9为本实用新型实施例二中没有应力保护层时封装空间的结构示意图；
40.图10为本实用新型实施例二中透明基板b尺寸大于透明基板a的结构示意图；
41.图11为本实用新型实施例三的整体结构示意图；
42.图12为本实用新型实施例三中存在应力保护层时封装空间的结构示意图；
43.图13为本实用新型实施例四的整体结构示意图；
44.图14为本实用新型实施例四中存在应力保护层时封装空间的结构示意图；
45.图15为本实用新型实施例四中没有应力保护层时封装空间的结构示意图。
具体实施方式
46.下面结合附图对本实用新型的一种优选实施方式作详细的说明。
47.本实用新型所使用的术语“和/或”包括所列项目的任意一个项目和所有项目的组合。例如“m和/或n”包括“m和n”、“m”和“n”三种情况。
48.本实用新型中的内侧即为附图中的近眼侧，外侧即为附图中的远眼侧。
49.实施例一
50.如图1至图6所示，一种电致变色镜片，包括由内向外依次设置的防指纹层302、光学增透层301、透明基板a 101、应力保护层001、调色层002、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007、透明保护层008、第一光学胶011、透明基板b 102、光学增透层301、防指纹层302。
51.其中，应力保护层001、调色层002、透明保护层008、光学增透层301、防指纹层302均为可选择性设置的。
52.透明基板a 101，可以选择透明树脂片或者玻璃，形状可以是平面或者曲面，考虑到实际工艺中的高温制程，透明基板a 101优选玻璃片。
53.在透明基板a 101的近眼侧先后设置光学增透层301(ar层)和防指纹层302(af层)；光学增透层301优选超硬ar，不仅具有增透效果，还可以耐刮花，材质为氧化硅和氮化硅的镀层，加工工艺为蒸镀或者磁控溅射；防指纹层302为全氟聚醚或者聚氟烯烃，加工工艺为蒸镀或者涂布。
54.透明基板a 101的远眼侧先后设置第一透明导电层003、无机ec复合功能层100以及第二透明导电层007。
55.第一透明导电层003和第二透明导电层007优选ito、fto、azo、ato等透明导电氧化物层，实现工艺一般采用磁控溅射。
56.如图2和图3，无机ec复合功能层100包含电致变色层004、离子传导层005(可选且优选)，以及对电极层006，具体的膜层分布如图2和图3，电致变色层004和对电极层006的位置可以互换，理论上并不影响变色功能，且不影响工艺实现。电致变色层004的材料可以是氧化钨、氧化钼、氧化钨和氧化钼掺杂的材料或者其锂盐；对电极层006的材料可以是氧化镍、氧化铱、氧化镍钨、氧化钒等或者其锂盐；离子传导层005的材料可以是氧化硅、氧化铌、氧化钽、氧化钨、氧化硅铝等或者其锂盐；电致变色层004、离子传导层005、对电极层006的实现方式均可采用磁控溅射，三者厚度范围均在40～800nm之间。
57.在透明基板a 101和第一透明导电层003之间，可以选择性地设置应力保护层001和调色层002。其中应力保护层001具体为硅树脂层，也可称为oc0层，厚度范围0.1～5.0微米，优选0.5～1.5微米。oc0层可以覆盖玻璃表面的隐裂，并渗入填充隐裂。应力保护层001本身固化以后具有良好的粘结力，在隐裂处可以形成粘结，防止隐裂扩大，另外由于oc0层本身的弹性，形成一层缓冲层，在镀膜过程中，可以有效缓解成膜粒子对透明基板a 101产生的冲击；通过上述两个原理保护玻璃在物理沉积的时候强度不会有明显的降低。
58.oc0层的加工：在透明基板a 101镀膜之前，先清洗玻璃，可选地，用plasma轰击提升玻璃的达因值。再使用喷墨打印或者喷涂设备将oc0溶液喷涂在透明基板a 101表面，然后烘烤固化，在透明基板a 101表面形成oc0，然后上基板架镀后续膜层。
59.调色层002旨在调整电致变色镜片对于人眼的反射光，材料可以是氧化硅、氮化硅、氧化铌、氧化锆、氧化铝等，工艺实现方式一般采用蒸镀或者磁控溅射，厚度在60～600nm之间。
60.在第二透明导电层007的远眼侧，可选地设置透明保护层008。透明保护层008的作用是防止光学胶中的有机小分子(如增塑剂等)，对无机ec复合功能层100的腐蚀和侵害。透明保护层008的材料可以是氧化硅、氮化硅、氧化硅铝等，实现方式为蒸镀或者磁控溅射，厚度为30～300nm之间。
61.以上的应力保护层001、调色层002、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007、透明保护层008采用磁控溅射或者蒸镀的方式先后在透明基板a 101上成膜，并在组成镜片的加工过程中，设置在近眼侧。
62.第一光学胶011将透明基板b 102与透明保护层008(存在透明保护层008的情况下)或者与第二透明导电层007粘结在一起。第一光学胶011可以采用oca或者ocf，其厚度在10～1000微米，而透明基板a 101上面的镀层总厚度，即调色层002、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007和透明保护层008的总厚度不超过3000nm，所以实际的结构类似下图4和图5，图4为存在应力保护层001的情况，图5为没有应力保护层001的情况。图4和图5没有展示af层和ar层。
63.如图4和图5，如果对透明基板a 101上除应力保护层001外的所有镀层进行清边(激光或者物理磨边)，使总镀层相对于透明基板a 101进行内缩，然后通过第一光学胶011与透明基板b 102进行贴合，根据行业经验，由于第一光学胶011的厚度通常选择20～100微米，尺寸远远大于3微米总镀膜厚度的五倍，所以第一光学胶011会将透明基板a 101所有镀层覆盖且不易产生气泡。这样在贴合第一光学胶011的过程中，第一光学胶011的近眼侧自然形成封装空间200，即完成了对包括无机ec复合功能层100在内的透明基板a 101上镀层(调色层002、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007和透明保护层008)的封装。
64.透明基板b 102可以是玻璃或者树脂镜片，考虑到耐摔性，优选树脂镜片，树脂镜片可以防摔，透明基板b 102形状与透明基板a 101对应，二者可以紧密贴合。
65.如图6所示，优选地，透明基板b 102的四边尺寸略大于透明基板a 101，超出的范围为0.05～10个毫米，优选0.05～0.8毫米，可以避免跌落时玻璃材质的透明基板a 101直接受力导致破裂。
66.透明基板b 102的远眼侧，也先后设置有光学增透层301和防指纹层302；透明基板b 102上的光学增透层301和防指纹层302的技术要求，与透明基板a 101上的光学增透层301和防指纹层302的技术要求相同。
67.实施例二
68.如图7至图10所示，一种电致变色镜片，包括由内向外依次设置的防指纹层302、光学增透层301、透明基板a 101、应力保护层001、调色层002、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007、透明保护层008、第一光学胶011、水氧阻隔膜012、第二光学胶013、透明基板b 102、光学增透层301、防指纹层302。
69.即实施例二与与实施例一的区别在于：在透明基板b 102与第一光学胶011之间增加水氧阻隔膜012和第二光学胶013，水氧阻隔膜012与透明保护层008通过第一光学胶011粘结，水氧阻隔膜012和透明基板b 102通过第二光学胶013粘结。
70.第二光学胶与第一光学胶的材质相同。
71.水氧阻隔膜012可以采用市售的水氧阻隔膜012，品牌如3m、杜邦、康得新等.水氧阻隔膜012的水气透过率应该小于10-3
克/(平方米*天)，作用是增强整个电致变色镜片的远眼侧对水汽的防护能力，尤其是透明基板b 102为树脂而非玻璃材质的时候。
72.实施例三
73.如图11和图12所示，一种电致变色镜片，包括由外向内依次设置的防指纹层302、
光学增透层301、透明基板a 101、应力保护层001、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007、调色层002、透明保护层008、第一光学胶011、水氧阻隔膜012、光学增透层301、防指纹层302。
74.即实施例三与实施例二的区别在于：将电致变色镜片各膜层原来的顺序颠倒；由于调色层002用于调整电致变色镜片对于人眼的反射光，将调色层002调整至电致变色复合层的近眼侧，使调色层002位于透明保护层008与第二透明导电层007之间；取消第二光学胶013和透明基板b 102；实施例三中的封装空间200位于第一光学胶011的远眼侧。
75.相较于实施例一和实施例二，实施例三仅使用一片基板，厚度薄，重量小，有利于眼镜产品的轻量化。
76.实施例四
77.如图13至图15所示，一种电致变色镜片，包括由外向内依次设置的防指纹层302、光学增透层301、透明基板a 101、应力保护层001、第一透明导电层003、无机ec复合功能层100、第二透明导电层007、调色层002、透明保护层008、第一光学胶011、透明基板b 102、光学增透层301、防指纹层302。
78.即实施例四与实施例一的区别在于：将电致变色镜片各膜层原来的顺序颠倒；由于调色层002用于调整电致变色镜片对于人眼的反射光，将调色层002调整至电致变色复合层的近眼侧，使调色层002位于透明保护层008与第二透明导电层007之间；实施例四的封装空间200位于第一光学胶011的远眼侧。
79.本实用新型中的电致变色镜片，适用作ar眼镜的调光外镜片，也适用作变色墨镜的镜片。本实用新型采用全固态电致变色技术，配合合理的结构，实现一种变色效果好、重量轻、耐摔、耐划伤、耐指纹、具有可量产性可产品化的电致变色镜片。
80.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
81.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。