CN1278887C - 一种液晶自动调光后视镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包括由液晶显示器、光敏器、电源及壳体组成的液晶自动调光后视镜，液晶显示器固定在壳体连接架中，电源连通液晶显示器及其上的光敏器，液晶显示器由透明平面玻璃板A和B平面重叠在一起，玻璃板A的内表面依次涂布透明导电层、绝缘层及取向层，玻璃板B的内表面依次涂布银反射层、透明导电层及取向层，玻璃板A和B其间用玻璃珠的隔开，四周胶封后灌入由负介电各向异性向列型液晶与正性双色性染料液晶混合物制备而成。本液晶自动调光后视镜驱动电压低，对电场响应快，响应时间快，视角宽，对比度高，灰度可调，制作工艺简单，而且不受镜面尺寸大小的限制，使用范围广，能安全的应用在各种规格的汽车上。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示器技术领域，具体说是涉及到一种液晶自动调光后视镜。
背景技术
近代的汽车工业，各部组件都随着科技的进步不断更新，但是汽车的后视镜与侧视镜却仍然使用一般的镜子材料，驾驶员观看镜子的显像清晰度明显受后方光强度的影响，白天较清晰，夜间后方有强光照射时，经后视镜的反射，光会刺激驾驶员的眼睛，使人感到刺眼，影响行车视线，容易发生交通事故，为了解决这个问题，本领域的科学家们进行了许多研究，也取得了很大的进展，如研制出了电色镜，它属于电化学显示，在镜子和玻璃层中放置一层电色材料，镜子对光的反射能力借电化学过程加以控制，也就是控制电色层的光学状态，在夜间开车时，通过施加电压使电色镜中的电色层光学性能改变，减弱后视镜对光的反射能力，以达到不刺眼的目的，其缺点是响应速度很慢，一般需要4-6秒的反应时间，不能用于卡车等大型车辆后视镜。而近年来，随着科技的进步，利用液晶显示器制造后视镜已经进行了研究，如美国专利U.S.Patent 3,597,044就公开了的一种技术，是将液晶和染料夹在带有非平面的反射板与延迟片中，采用正性介电各向异性的向列型液晶，在电场作用下，光可以通过液晶和染料层射到非平面的反射板上后，光发生散射呈现亮态，没有电场存在下，光不能通过液晶和染料层，呈现暗态。1987年美国专利U.S.Patent 4,266,859公开了一种用向列型液晶和双色性染料作为镜子的材料进行了研究，用铬和银作为反射镜的表面并兼作导电层，由于液晶和染料直接与金属反射层接触，在电场作用下，尤其是在频繁的电场作用下，易导致液晶和染料分解而影响寿命。1988年德国专利GB2,205,075公开的是铝膜置于底层玻璃的外表面作为反射面，用氮化硅绝缘层，通过液晶和单色染料制成汽车后视镜，由于反射层在玻璃的外表面，所以同样产生图像模糊的现象。以上所述的液晶后视镜其液晶显示原理可分为正型液晶后视镜和反型液晶后视镜两类。正型液晶显示器，是将正介电各向异性液晶与双色性染料混合物灌入镜盒中。在不通电时是暗态，通电后变为亮态，这种调光镜的优点是结构简单，对电场响应速度快；缺点是若镜面想保持在亮态，必须在开动汽车时提供电源，即使在白天，后视镜仅作一般性的反射用途，也必需打开电控***，如遇汽车电池衰竭电路短路，无法提供电源时，镜子只能呈现暗态，甚至无法发挥一般后视镜的镜面反射作用，极易发生事故。此外，驱动电压高也降低了后视镜的寿命。
众所周知，影响后视镜光学显示特性的主要因素是结构液晶、双色染料和取向材料及配方。目前使用于液晶显示器上所有的取向材料在本质上可分为沿面排列(平行，倾角0°)或垂直排列(垂直，预倾角90°左右)的取向材料，基板表面的取向效应及其几何结构是控制液晶分子预倾角和排列方向的重要因素，能够在基板表面形成长链的分子，是垂直取向材料必须具备的结构。
使用含有垂直排列烷基链或氟碳链的偶联剂，如：卵磷脂、季铵盐和烷基胺等，都可使基板表面得到垂直取向的处理。如应用卵磷脂为垂直取向性材料作表面处理，使用于后视镜器件，由于它的离子性结构及其亲水性容易破坏液晶体系并使周围液晶材料的电阻率下降。导致在光电特性上的低对比度，而且经过频繁电路驱动后明显缩短使用寿命。故这种类型的后视镜不适宜在汽车上使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述正型液晶后视镜的缺点，提供一种驱动电压低、对电场响应快、响应时间少、视角宽、对比度高、灰度可调、制作过程简单，适用范围广的反型液晶自动调光后视镜。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液晶自动调光后视镜，由液晶显示器、光敏器、电源及壳体连接架构成，其液晶显示器固定在壳体连接架中，放在壳体连接架上电源连通液晶显示器，其特点在于：液晶显示器由透明平面玻璃板A和透明平面玻璃板B平面重叠在一起，其间用3μ～20μ的间隔材料-玻璃珠隔开，四周用封边胶黏合，形成液晶盒，其中在透明平面玻璃板A的内表面沉积一层ITO透明导电层，在透明导电层上，涂有一层聚酰亚胺绝缘层，绝缘层上涂有一层聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺/二乙醇胺钛螯合物材料构成的取向层，在透明平面玻璃板B的内表面上沉积着银反射层，而在银反射层上沉积一层ITO透明导电层，在透明导电层上也涂有一层聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺/二乙醇胺钛螯合物材料构成的取向层，在真空下将液晶混合物材料、多种双色染料和掺杂材料配置成的黑色液晶混合物灌入液晶盒，封口形成液晶显示器，光敏器安装在液晶显示器的外表面。
上述所述液晶混合物材料是一种具有负介电各向异性的向列型液晶，由6类液晶单体混合构成，其配比如下：
配比如下：
19.3wt％
20.0wt％
26.6wt％
10.3wt％
12.0wt％
上述所述的染料是正性双色性染料，包括单色、黑色或特定色调的染料混合物。
上述所述的掺杂材料是手性化合物--包括胆甾型化合物，其用量范围为液晶和染料混合物重量的0.05-5％。
上述所述黑色液晶混合物的组分配比如下，以重量单位计：
液晶混合物材料 9.6719g
双色染料LCD-102 0.0400g
双色染料LCD-209 0.1491g
双色染料D-35 0.0750g
双色染料G-232 0.0641g
手性液晶CB-15 0.1200g
上述所述取向材料为聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺，其通式为：
其中：R：-CnH2n+1，n＝5-40，X：-O-和-CO-，Y＝2-4，m＞1，n＝5-100。
上述所述取向材料聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺也可以用聚甲基烷基硅氧烷材料代替，其通式为：
其中：R＝烷基(C5～C40)，n＞10，x＞10
上述所述的二乙醇胺钛螯合物取向材料为双(N-十八烷基-N-二羟乙基)二异丙基钛酸脂，其通式为：
其中：n＝5-40
本发明的工作原理和特点是：前面已经叙述了影响后视镜光学显示特性的主要因素是液晶、双色染料和取向材料的结构及配方，与前述的正型液晶显示器原理不同的是本发明为反型液晶显示器，所以采用的取向材料涉及了三类新型稳定的垂直取向材料：聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺、二乙醇胺钛螯合物和聚甲基烷基硅氧烷，这三类取向材料具有热稳定性高，绝缘性好，黏着性强，抗紫外作用好，预倾角在75°～95°，等优良特性，适用在反型液晶显示器方面，制造一个高对比度，抗紫外线和热稳定性好的反型液晶后视镜，除取向材料外，液晶混合物与染料配方是相当关键的因素。液晶是具有黏度低，对紫外线稳定并与染料相溶性好的负介电各向异性特性的向列型液晶。本发明所提供的新型液晶混合物，以及与多种双色性染料的配方，就是适用于反型液晶后视镜并显示出其优异的光学特性，当施加6-10伏电压时，后显示器视镜对入射光的反射率为16～20％，呈暗态，不加电压时，后视镜对光反射率为65-75％，呈亮态，因此反型液晶后视镜的对比度为3.1～4.0，这样的参数对作为汽车上使用的反型液晶后视镜可显现极佳的光学和视觉效果。此外，本发明的后视镜通过老化实验，对耐抗紫外线性能良好。
本发明采用负介电各向异性液晶材料和双色性染料以及相关的化学材料制成液晶混合物，并采用高预倾角的垂直取向材料制成的液晶显示器，配合光敏器触发电路***和外壳连接组成自动调光液晶后视镜，它发生明暗变化的原理恰与前述的正型液晶后视镜相反，属于反型液晶的显示器，当不通电时，镜面呈现亮态，其后视能力等同于一般的镜子，当通电后镜面转为暗态，镜面反射能力减弱。白天使用时，不需接电源，镜面呈现亮态，其后视功能与普通后视镜一样。夜间使用时，若后方有强光照射，光敏器触发电路***，使电路打开，镜面即变暗，此时后视镜减低对光的反射能力，使光不刺激眼睛，无论白天或夜晚电路中断，特点是即使电路***出了问题，镜面仍然保持亮态，可正常照物，没有安全上的问题，另外，本发明中所用的银反射面不兼作导电层，它不直接与液晶和染料接触，因此在电场作用下不会使液晶和染料与银作用而减低使用寿命。本发明的银反射镜置于玻璃基板的内表面，克服了重影现象。由于上述本发明的原理和特点，使得本液晶自动调光后视镜驱动电压低，对电场响应快，响应时间少于1秒，视角宽，对比度达到3.5。还具有可调灰度的优点，在工艺上，不但制作过程简单，而且不受镜面尺寸大小的限制，故不论在小汽车或重型卡车上均可适用。
附图说明
图1.为本实用新型的结构组合示意图
图2.为本实用新型的原理示意图
图3.为本实用新型液晶显示器工作原理透明状态示意图
图4.为本实用新型液晶显示器工作原理变暗状态示意图
实施方式
下面结合附图详述本发明，从图1、2可以看出本发明的结构原理，一种液晶自动调光后视镜，由液晶显示器4、光敏器3、IC电路板2、电源1、壳体连接架6及固定夹5构成，液晶显示器4固定安装在带有固定夹5的壳体连接架6中，安放在壳体连接架6背面上的电池1连通液晶显示器4，液晶显示器4是由上片透明玻璃板11和下片透明玻璃板16所组成，在透明玻璃板11的内表面沉积一层ITO透明导电层12，在透明导电层12上，涂布一层聚酰亚胺绝缘层13，绝缘层13上涂有一层聚甲基十八烷基硅氧烷基酰亚胺或是双(N-十八烷基-N-二羟乙基)二异丙基钛酸脂构成的取向层14，在透明玻璃基板16的内表面上沉积着银反射层15，而在银反射层15上沉积一层ITO透明导电层12，在透明导电层12上也涂有一层聚甲基十八烷基硅氧烷基酰亚胺或是双(N-十八烷基-N-二羟乙基)二异丙基钛酸脂构成的取向层14。两片玻璃板之间，均匀散布着尺寸直径为3μ～20μ的间隔材料-玻璃珠8，以确保一定间隙，两片玻璃基板上下复合，四周用封边胶7黏和，形成液晶盒。将液晶混合物材料9、双色性染料10和手性化合物配置的黑色液晶混合物灌入液晶盒内，用封边胶7黏合液晶盒后形成液晶显示器4，光敏器3连接IC电路板2安装在液晶显示器4的外表面，组合成液晶自动调光后视镜。
在上述实施过程中所涉及到的黑色液晶混合物和取向材料制备实施例如下：
黑色液晶混合物配置的实施例：
液晶混合物材料 9.6719g
双色染料LCD-102 0.0400g
双色染料LCD-209 0.1491g
双色染料D-35 0.0750g
双色染料G-232 0.0641g
手性液晶CB-15 0.1200g
其中染料可以是单色、黑色或特定色调的染料混合物。
取向材料合成的实施例：
聚甲基十八烷基硅氧烷基酰亚胺合成：
将10克(14.4毫摩尔)的1，3-双乙氨基-1，3-二甲基-1，3-十八烷基二硅氧烷溶于100毫升无水二甲基甲酰胺中，在氮气保护，加入4.64克(14.4毫摩尔)3，3’，4，4’-二苯基甲酮四甲酸二酐，反应温度控制在0℃左右，滴加完毕后在室温搅拌2小时，减压蒸去溶剂得到硅氧烷聚酰亚胺溶液产物14克。
双(N-十八烷基-N-二羟乙基)二异丙基钛酸脂合成：
将28.4克(0.1摩尔)钛酸异丙酯置于反应瓶中，加入65.8克(0.2摩尔)N-十八烷-N-二乙醇胺，反应控制在25℃左右，滴加完毕，在70℃继续反应1小时，减压除去异丙醇，得液体产物93克。
图3和图4显示了后视镜的工作原理，在没有电场时，后视镜是透明的，反之，当施加电场时则变为不透明，图3中，因液晶材料9和双色染料10两者的分子轴几乎垂直于玻璃板11和16，所以呈现透明态，图4中，它们的分子轴几乎平行于玻璃板而呈暗态。故反型液晶自动调光后视镜可借光敏器3结合IC电路板2***进行自动控制，当光投射到后视镜时，光敏器会被激发立刻接通电源，则液晶镜面自动暗下来，当强光消除，光敏器3恢复原状，电源切断，使液晶镜面又回到透明态，因此，用作汽车后视镜，在晚间或能见度差的环境中行驶车辆是安全可靠的。
Claims (8)
1.一种液晶自动调光后视镜，由液晶显示器、光敏器、电源及壳体连接架构成，其液晶显示器固定在壳体连接架中，放在壳体连接架上电源连通液晶显示器，其特点在于：液晶显示器由透明平面玻璃板A和透明平面玻璃板B平面重叠在一起，其间用3μ～20μ的间隔材料-玻璃珠隔开，四周用封边胶黏合，形成液晶盒，其中在透明平面玻璃板A的内表面沉积一层ITO透明导电层，在透明导电层上，涂有一层聚酰亚胺绝缘层，绝缘层上涂有一层聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺/二乙醇胺钛螯合物材料构成的取向层，在透明平面玻璃板B的内表面上沉积着银反射层，而在银反射层上沉积一层ITO透明导电层，在透明导电层上也涂有一层聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺/二乙醇胺钛螯合物材料构成的取向层，在真空下将液晶混合物材料、多种双色染料和掺杂材料配置成的黑色液晶混合物灌入液晶盒，封口形成液晶显示器，光敏器安装在液晶显示器的外表面。
2.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：
所述液晶混合物材料是一种具有负介电各向异性的向列型液晶，由6类液晶单体混合构成，其配比如下：
3.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：所述的染料是正性双色性染料，包括单色染料混合物。
4.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：所述的掺杂材料是手性化合物--包括胆甾型化合物，其用量范围为液晶和染料混合物重量的0.05-5％。
5.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：所述黑色液晶混合物的组分配比如下，以重量单位计：
液晶混合物材料 9.6719g
双色染料LCD-102 0.0400g
双色染料LCD-209 0.1491g
双色染料D-35 0.0750g
双色染料G-232 0.0641g
手性液晶CB-15 0.1200g。
6.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：所述构成取向层的聚甲基烷基硅氧烷基酰亚胺的材料，其通式为：
其中：R：-CnH2n+1，n＝5-40，X：-O-和-CO-，Y＝2-4，m＞1，n＝5-100。
7.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：所述取向材料聚甲基烷基硅氧烷烷基酰亚胺也可以用聚甲基烷基硅氧烷材料代替，其通式为：
其中：R＝烷基(C5～C40)，n＞10，x＞10。
8.根据权利要求1所述的液晶自动调光后视镜，其特征在于：所述的二乙醇胺钛螯合物取向材料为双(N-十八烷基-N-二羟乙基)二异丙基钛酸脂，其通式为：
其中：n＝5-40。
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