CN213814196U - 一种用于电焊弧光的液晶调光组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于电焊弧光的液晶调光组件，包括平行配置的第一液晶组件和第二液晶组件；所述第一液晶组件包括顺次层叠设置的第一上偏光片、第一上透明导电基板、第一上绝缘膜、第一上配向膜、第一液晶层、第一下配向膜、第一下绝缘膜、第一下透明导电基板和第一下偏光片；所述第一下偏光片的吸光轴和所述第二上偏光片的吸光轴之间的夹角为0°，所述第一上偏光片的吸光轴和所述第二下偏光片的吸光轴之间的夹角为0°。第一液晶组件和第二液晶组件平行配置，从第一下偏光片漏出的电焊弧光到达第二液晶组件后被遮挡，增加了遮光率，为使用者提供了双重保障。

Description

一种用于电焊弧光的液晶调光组件

技术领域

本实用新型涉及液晶技术领域，尤其是指一种用于电焊弧光的液晶调光组件。

背景技术

电焊过程中会产生强烈的弧光，包括紫外线、可见光、大量的红外线，当大量的红外线光入射到自动调光电焊面罩的红外检测窗口时，电焊面罩会通过太阳能电池板提供的电量和红外感应器输出的控制信号，控制电路输出驱动电压会对液晶光阀进行调制，改变液晶光阀的黑度值，来减少通过液晶的光强，这样可以保护眼睛不受大量光的刺激。在电焊结束后，没有红外光对液晶光阀的调制，液晶光阀回到平常透明的状态，此时可以看清周围环境。

现有技术的单个向列相扭曲液晶器件中，上层偏光片和下层偏光片的吸光轴呈90度夹角，液晶层从上往下形成90度扭曲，不通电时透过下偏光片的偏振光经过液晶旋转90度，与上偏光片的吸光轴垂直，此时偏振光通过。通电时，液晶受到电场的作用，液晶分子竖起，偏振光在液晶中传递时不被旋转，通过下偏光片的偏振光被上偏光片遮挡，光线无法到达使用者的眼睛中。实际上，液晶分子受到配向膜中取向层的锚定约束，通电状态下无法完全平行于电场排列，同时由于液晶分子的双折射特性，所以会导致液晶器件漏光，无法完全遮光。

因此迫切需要一种可以对电焊弧光进行良好遮光的液晶调光组件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种以对电焊弧光进行良好遮光的液晶调光组件。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：提供一种用于电焊弧光的液晶调光组件，包括平行配置的第一液晶组件和第二液晶组件；

所述第一液晶组件包括顺次层叠设置的第一上偏光片、第一上透明导电基板、第一上绝缘膜、第一上配向膜、第一液晶层、第一下配向膜、第一下绝缘膜、第一下透明导电基板和第一下偏光片；

所述第二液晶组件包括顺次层叠设置的第二上偏光片、第二上透明导电基板、第二上绝缘膜、第二上配向膜、第二液晶层、第二下配向膜、第二下绝缘膜、第二下透明导电基板和第二下偏光片；

所述第一下偏光片的吸光轴和所述第二上偏光片的吸光轴之间的夹角为0°，所述第一上偏光片的吸光轴和所述第二下偏光片的吸光轴之间的夹角为0°。

进一步地，所述第一上偏光片的吸光轴与所述第一下偏光片的吸光轴之间的夹角为80°至90°，所述第二上偏光片的吸光轴与所述第二下偏光片的吸光轴之间的夹角为80°至90°。

进一步地，所述第一上配向膜、第一下配向膜、第二上配向膜和第二下配向膜均包括取向沟槽；

所述第一上配向膜的取向沟槽和所述第一下配向膜的取向沟槽之间的夹角为80°至90°；

所述第二上配向膜的取向沟槽和所述第二下配向膜的取向沟槽之间的夹角为80°至90°。

进一步地，所述第一下偏光片的吸光轴与所述第一下配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°至5°，所述第一上偏光片的吸光轴与所述第一上配向膜的取向沟槽的夹角为0°至5°。

进一步地，所述第二上偏光片的吸光轴与所述第二上配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°至5°，所述第二下偏光片的吸光轴与所述第二下配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°至5°。

进一步地，所述第一下配向膜的取向沟槽与所述第二上配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°，所述第一上配向膜的取向沟槽与所述第二下配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°。

进一步地，所述第一液晶层与所述第二液晶层的光层差均为300至500nm；

其中，光层差R＝△n*d，△n为液晶层双折率差，d为液晶层厚度。

进一步地，所述第一上透明导电基板、第一下透明导电基板、所述第二上透明导电基板和第二下透明导电基板为铟锡氧化物导电基板。

本实用新型提供的用于电焊弧光的液晶调光组件，包括平行配置的第一液晶组件和第二液晶组件。在未通电时，第一液晶组件和第二液晶组件处于非工作状态，自然光通过第一上偏光片后形成和第一上偏光片吸光轴垂直的偏振光，偏振光经过第一液晶层后被旋转到和第一下偏光片吸光轴垂直的方向，透过第一下偏光片进入第二液晶组件。第一下偏光片的吸光轴方向和第二上偏光片的吸光轴方向平行，偏振光直接通过第二上偏光片。偏振光经过第二液晶层后被再次旋转到和第二下偏光片吸光轴垂直的方向，通过第二下偏光片后到达使用者眼睛，使用者可以根据自然光确认焊接位置。当通电时，第一液晶层和第二液晶层处于工作状态，电焊弧光经过第一上偏光片后形成偏振光，第一液晶层的液晶分子竖起，电焊弧光在液晶分子中不被旋转，电焊弧光无法通过第一下偏光片。液晶分子受到第一上配向膜和第一下配向膜的取向沟槽的锚定约束，使液晶分子无法完全平行于电场，同时液晶分子自身存在双折射特性，因此仍有部分电焊弧光会通过第一下偏光片，出现漏光现象。第一液晶组件和第二液晶组件平行配置，从第一下偏光片漏出的电焊弧光到达第二液晶组件后被遮挡，增加了遮光率，为使用者提供了双重保障。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构：

图1为本实用新型用于电焊弧光的液晶调光组件的结构示意图；

图2为现有技术电焊弧光遮光器件的光线视角曲线图；

图3为本实用新型的用于电焊弧光的液晶调光组件的光线视角曲线图。

图中：1-第一液晶组件，11-第一上偏光片，12-第一上透明导电基层，13-第一绝缘膜，14-第一上配向膜，15-第一液晶层，16-第一下配向膜，17-第一下绝缘层，18-第一下透明导电基板，19-第一下偏光片，2-第二液晶组件，21-第二上偏光片，22-第二上透明导电基层，23-第二绝缘膜，24-第二上配向膜，25-第二液晶层，26-第二下配向膜，27-第二下绝缘层，28-第二下透明导电基板，29-第二下偏光片。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

现有技术的单个向列相扭曲液晶器件中，上层偏光片和下层偏光片的吸光轴呈90度夹角，液晶层从上往下形成90度扭曲，不通电时透过下偏光片的偏振光经过液晶旋转90度，与上偏光片的吸光轴垂直，此时偏振光通过。通电时，液晶受到电场的作用，液晶分子竖起，偏振光在液晶中传递时不被旋转，通过下偏光片的偏振光被上偏光片遮挡，光线无法到达使用者的眼睛中。实际上，液晶分子受到配向膜中取向层的锚定约束，通电状态下无法完全平行于电场排列，同时由于液晶分子的双折射特性，所以会导致液晶器件漏光，无法完全遮光。

本实用新型提供了一种用于电焊弧光的液晶调光组件，包括平行配置的第一液晶组件1和第二液晶组件2，请参阅图1至图3。

第一液晶组件1和第二液晶组件2平行设置，两者之间的距离根据需要进行调整。

第一液晶组件1包括顺次层叠设置的第一上偏光片11、第一上透明导电基板12、第一上绝缘膜13、第一上配向膜14、第一液晶层15、第一下配向膜16、第一下绝缘膜17、第一下透明导电基板18和第一下偏光片19。

第二液晶组件2包括顺次层叠设置的第二上偏光片21、第二上透明导电基板22、第二上绝缘膜23、第二上配向膜24、第二液晶层25、第二下配向膜26、第二下绝缘膜27、第二下透明导电基板28和第二下偏光片29。

为了确保第一下偏光片19的出射光线可以顺利进入第二上偏光片21，第一下偏光片19的吸光轴和第二上偏光片21的吸光轴之间的夹角为0°。第一上偏光片11的吸光轴和第二下偏光片29的吸光轴之间的夹角为0°。

第一液晶组件1和第二液晶组件2属于两个对称设置的遮光机构，两者的工作原理相同，现以第一液晶组件1举例说明。

第一上偏光片11用于生成偏振光，第一下偏光片19用于遮挡或透过偏振光。第一上透明导电基板12和第一下透明导电基板18之间可以形成电场，用于控制液晶分子的状态。第一上绝缘膜13和第一下绝缘膜17用于隔离第一上透明导电基板12、第一下透明导电基板18和第一液晶层15。

第一上配向膜14和第一下配向膜16接触第一液晶层15的一侧设置有取向沟槽，用于锚定液晶分子的方向。

当未通电时，第一上透明导电基板12和第一下透明导电基板18之间未形成电场，液晶处于扭曲排列状态，可以对偏振光进行旋转。焊接构件上的自然光进入第一上偏光片11后形成偏振光，偏振光经过第一液晶层15时被液晶旋转一定角度，旋转后的偏振光与第一下偏光片19吸光轴方向垂直，可以经过第一下偏光片19射出。第一下偏光片19与第二上偏光片21的吸光轴之间夹角为0°，偏振光可以从第二上偏光片21内进入第二液晶组件2。第二液晶组件2接收来自第一下偏光片19出射的偏振光，并将偏振光自第二下偏光片29出射至使用者的眼睛。使用者可以根据接收到的偏振光确认焊接位置，处理下一步的焊接工作。

当通电时，第一上透明导电基板12和第一下透明导电基板18之间形成电场，液晶分子在电场的作用下平行于电场方向排列，无法对偏振光进行旋转。电焊弧光经过第一上偏光片11后形成偏振光，偏振光进入第一液晶层15后不发生旋转，偏振光垂直于第一下偏光片19的吸光轴，偏振光无法通过第一下偏光片19。由于液晶分子受到第一上配向膜14和第一下配向膜16上的取向沟槽的锚定作用，无法与电场保持完全的平行，同时液晶分子具有双折射特性，经过液晶分子的偏振光出现不同的折射路径，因此第一下偏光片19会出现电焊弧光漏光现象。

通电时，第二液晶组件2同时工作，第二上偏光片21接收来自第一下偏光片19泄露的电焊弧光，第二液晶层25的液晶分子不旋转该弧光，第二下偏光片29过滤泄露的电焊弧光，从而实现双重遮挡电焊弧光的效果。

需要说明的是，第一上透明导电基板12、第一下透明导电基板18、第二上透明导电基板22和第二下透明导电基板28连接有红外感应器，红外感应器感知到电焊弧光中的红外光时将电路导通，实现液晶分子状态变换，从而实现对电焊弧光的遮挡。作为一项优选，第一上透明导电基板12、第一下透明导电基板18、第二上透明导电基板22和第二下透明导电基板28均可以采用铟锡氧化物导电基板，可以兼顾良好的导电性和透光性能。本实用新型的重点在于保护第一液晶组件1和第二液晶组件2的双层防护的结构，对于红外感应器等内容不再过多阐述。

本实用新型提供的用于电焊弧光的液晶调光组件中，第一上配向膜14和第一下配向膜16上的取向沟槽用于锚定液晶分子的方向。因为取向沟槽对液晶分子进行锚定，通电后液晶分子与电场的方向无法保持完全平行，同时由于液晶分子存在双折射特性，经过第一液晶组件1的弧光仍会有一部分透过第一下偏光片19漏出，即LCD的视角特性。

为了改善这种视角特性，本实施例中将第一上偏光片11的吸光轴与第一下偏光片29的吸光轴之间的夹角调整为80°至90°，将第二上偏光片21的吸光轴与第二下偏光片29的吸光轴之间的夹角调整为80°至90°。通电时，液晶分子不能将电焊弧光完全扭曲到和第一下偏光片19吸光轴垂直的方向，存在部分将要泄露的偏振光，这部分偏振光经过第一液晶层15后与第一下偏光片19之间存在一定的角度偏差，将会增加液晶器件在垂直方向的透过率，使垂直方向和低视角方向的透过率更接近，改善视角特性。

为了进一步改善第一下偏光片19的漏光现象，本实施例中将第一上配向膜14和第一下配向膜16上的取向沟槽之间的夹角进行调整，使第一上配向膜14上的取向沟槽与第一下配向膜16上的取向沟槽之间的夹角为80°至90°。通电时，液晶分子与电场方向不完全平行，存在部分将要泄露的偏振光，这部分偏振光经过第一液晶层15后与第一下偏光片19之间仍存在一定的角度偏差，将会增加液晶器件在垂直方向的透过率，使垂直方向和低视角方向的透过率更接近，改善视角特性。

同理，为了改善第二液晶组件2的视角特性，还可以将第二上配向膜24的取向沟槽和第二下配向膜26的取向沟槽之间的夹角调整为80°至90°。经过第一液晶组件1和第二液晶组件2的两次改善，可以提升产品的视角均匀性。

为了使液晶层均匀传递第一上偏光片11和第一下偏光片19之间的偏振光，第一下偏光片19的吸光轴与第一下配向膜16的取向沟槽之间的夹角为0°至5°，第一上偏光片11的吸光轴与第一上配向膜14的取向沟槽的之间的夹角为0°至5°。

为了使液晶层均匀传递第二上偏光片21和第二下偏光片29之间的偏振光，第二下偏光片29的吸光轴与第二下配向膜26的取向沟槽之间的夹角为0°至5°，第二上偏光片21的吸光轴与第二上配向膜24的取向沟槽的之间的夹角为0°至5°。

作为一项优选，本实用新型提供的用于电焊弧光的液晶调光组件中，第一下配向膜16的取向沟槽和第二上配向膜24的取向沟槽之间的夹角为0°，第一上配向膜14的取向沟槽与第二下配向膜26的取向沟槽之间的夹角为0°。由上述可知，第一液晶组件1和第二液晶组件2中配向膜和液晶分子旋转方向不同，第一液晶组件1泄露的电焊弧光被第二液晶组件2遮挡，当电焊弧光经过第一液晶组件1和第二液晶组件2之后各方向遮光性能相互补偿，使暗态的视角依赖性更好。

进一步地，为了增加第一液晶组件1和第二液晶组件2组合后的遮光效率，可以对第一液晶层15和第二液晶层25的折射性能进行筛选。第一液晶层15和第二液晶层25的光层差R均为300-500nm。光层差R是液晶层的双折射率差△n与液晶层厚度d的乘积。

实施例1

随着工业制造精密度和对人体健康防护要求的不断提高，对电焊自动调光器件提出了更高的光学指标要求，其中对自动调光器件的核心器件------LCD(Liquid CrystalDisplay)液晶显示器件的调光光学指标‘黑度亮态/暗态色号’、‘黑度均匀性’、‘光漫射’、‘角度依赖性’提出了满足1级指标的要求。

(1)黑度亮态/暗态色号：

1)透射比：t＝入射光强/透过LCD的光强，单位为：cd/m2。

2)色号：N＝1+(7/3)log10(1/t)，请参阅表1。

表1

其中，暗态色号9～13#对应的透过率可以通过LCD驱动电压进行调节的定义等级为1。

(2)色号均匀性：LCD表面测试34个点，每个点之间的色号差异小于1，定义等级为1。

(3)漫射性：漫射光的测量与定义漫射光测量原理当一束平行光正面照射自动变光焊接滤光镜，改变了原入射光方向的出射光，称为漫射光。如果用LS表示漫射光的强度，E表示入射光的照度，公式I＝LS/E表示了漫射的特性，称为漫射光的亮度系数；

(4)角度依赖性：LCD在遮光状态下，先测量正入射(0°)光的透射比，再测量入射光与自动变光焊接滤光镜的法线成15°立体角的范围内的角入射光的透射比的最大值和最小值，将正入射透射比分别与角入射透射比的最大值、最小值相除，相除的结果进行倒数处理(如果小于I的，则取倒数；大于I的，保持原数)后，再取两者中的最大值。

本实施例对现有技术中的自动调光电焊面罩和本实用新型提供的用于电焊弧光的液晶调光组件进行了测试，图2为现有技术电焊弧光遮光器件的光线视角曲线图，图3为本实用新型用于电焊弧光的液晶调光组件的光线视角曲线图，表2为本实用新型用于电焊弧光的液晶调光组件的测试表。

表2

本实用新型提供的用于电焊弧光的液晶调光组件使用设备控制***测量数据如下：

黑度的色号可以达到9～13#，亮态色号达到4#以内；

色号均匀性达到1级；

漫射值达到1级；

视角依赖性达到1级。

综上所述，本实用新型提供的用于电焊弧光的液晶调光组件，在未通电时，第一液晶组件和第二液晶组件处于非工作状态，自然光通过第一液晶组件和第二液晶组件后到达使用者眼睛，使用者可以根据自然光确认焊接位置。当通电时，第一液晶层和第二液晶层处于工作状态，电焊弧光经过第一上偏光片后形成偏振光，第一液晶层的液晶分子竖起，弧光在液晶分子中的传递不被旋转，弧光无法通过第一下偏光片。由于液晶分子受到第一上配向膜和第一下配向膜的取向沟槽的锚定约束，而使液晶分子无法完全平行于电场方向排列，同时液晶分子自身存在双折射特性，因此仍有部分弧光会通过第一下偏光片进入使用者眼中。第一液晶组件和第二液晶组件平行配置，从第一下偏光片漏出的弧光到达第二液晶组件后被阻挡，为使用者提供了双重保障，增加了遮光率。第一液晶组件和第二液晶组件中配向膜和液晶分子旋转方向不同，第一液晶组件泄露的电焊弧光被第二液晶组件遮挡，当电焊弧光经过第一液晶组件和第二液晶组件之后各方向遮光性能相互补偿，使暗态的视角依赖性更好。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：包括平行配置的第一液晶组件和第二液晶组件；

所述第一液晶组件包括顺次层叠设置的第一上偏光片、第一上透明导电基板、第一上绝缘膜、第一上配向膜、第一液晶层、第一下配向膜、第一下绝缘膜、第一下透明导电基板和第一下偏光片；

所述第二液晶组件包括顺次层叠设置的第二上偏光片、第二上透明导电基板、第二上绝缘膜、第二上配向膜、第二液晶层、第二下配向膜、第二下绝缘膜、第二下透明导电基板和第二下偏光片；

所述第一下偏光片的吸光轴和所述第二上偏光片的吸光轴之间的夹角为0°，所述第一上偏光片的吸光轴和所述第二下偏光片的吸光轴之间的夹角为0°。

2.如权利要求1所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第一上偏光片的吸光轴与所述第一下偏光片的吸光轴之间的夹角为80°至90°，所述第二上偏光片的吸光轴与所述第二下偏光片的吸光轴之间的夹角为80°至90°。

3.如权利要求2所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第一上配向膜、第一下配向膜、第二上配向膜和第二下配向膜均包括取向沟槽；

所述第一上配向膜的取向沟槽和所述第一下配向膜的取向沟槽之间的夹角为80°至90°；

所述第二上配向膜的取向沟槽和所述第二下配向膜的取向沟槽之间的夹角为80°至90°。

4.如权利要求3所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第一下偏光片的吸光轴与所述第一下配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°至5°，所述第一上偏光片的吸光轴与所述第一上配向膜的取向沟槽的夹角为0°至5°。

5.如权利要求4所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第二上偏光片的吸光轴与所述第二上配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°至5°，所述第二下偏光片的吸光轴与所述第二下配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°至5°。

6.如权利要求5所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第一下配向膜的取向沟槽与所述第二上配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°，所述第一上配向膜的取向沟槽与所述第二下配向膜的取向沟槽之间的夹角为0°。

7.如权利要求1所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第一液晶层与所述第二液晶层的光层差均为300至500nm；

其中，光层差R＝△n*d，△n为液晶层双折率差，d为液晶层厚度。

8.如权利要求1所述的用于电焊弧光的液晶调光组件，其特征在于：所述第一上透明导电基板、第一下透明导电基板、所述第二上透明导电基板和第二下透明导电基板为铟锡氧化物导电基板。

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