一种调光玻璃、调光装置、调光面板及车辆的制作方法

本公开实施例涉及一种调光玻璃、调光装置、调光面板及车辆。

背景技术：

车辆在夜间行驶时，会遭遇到对方来车远光灯不变或来不及变近光灯的情况，从而使车辆驾驶员受到强光的照射而瞬间致盲，极易引发交通事故。同时远光灯产生的超大光晕使得驾驶者判断力下降，对车的宽度以及身后情况判断力下降，并且远光灯会造成反光镜失效，严重危害了道路安全。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种调光玻璃、调光装置、调光面板及车辆，可以降低强光对驾驶员的影响，提高驾驶安全性。

一方面，本公开实施例提供一种调光玻璃，包括第一透明基板、第一透明电极层、第二透明基板和第二透明电极层，所述第一透明基板和第二透明基板相对而设，所述第一透明基板和第二透明基板之间设置有多个微流道，所述微流道中设置电润湿材料，所述第一透明电极层位于所述第一透明基板远离第二透明基板的一侧，所述第二透明电极层位于所述第二透明基板远离所述第一透明基板的一侧，位于第一透明基板和第二透明基板之间的电润湿材料设置为在被施加电压时，铺满所述微流道，以及改变透光率。

另一方面，本公开实施例还提供了一种调光装置，前述调光玻璃以及控制器，所述控制器设置为分别与第一透明电极层和第二透明电极层相连，用于控制所述第一透明电极层和第二透明电极层之间的电压。

再一方面，本公开实施例还提供了一种调光面板，包括传感器、控制器和调光玻璃，其中：

所述传感器设置为检测光强度；

所述控制器设置为根据所述传感器检测到的光强度向所述调光玻璃发送电压信号；

所述调光玻璃包括第一透明基板、第一透明电极层、第二透明基板和第二透明电极层，所述第一透明基板和第二透明基板相对而设，所述第一透明基板和第二透明基板之间设置有多个微流道，所述微流道中设置电润湿材料，所述第一透明电极层位于所述第一透明基板远离第二透明基板的一侧，所述第二透明电极层位于所述第二透明基板远离所述第一透明基板的一侧，位于第一透明基板和第二透明基板之间的电润湿材料设置为在被施加电压时，铺满所述微流道，以及改变透光率。

再一方面，本公开实施例还提供了一种车辆，包括前挡风玻璃，其特征在于，还包括前述调光面板，所述调光面板设置在所述前挡风玻璃上。

本公开实施例提出的调光玻璃、以及包括调光玻璃的调光装置和调光面板，所述调光玻璃中设置有多个平行设置的微流道，当通过设置在微流道两侧的电极向微流道施加电压后，微流道与电润湿材料的接触表面的润湿性增强，使得电润湿材料边缘的液滴产生形变，驱使电润湿材料铺满微流道。另外通过向微流道两侧施加适合的电压，改变电润湿材料的透光率。当将本公开实施例的调光玻璃设置到车辆的前挡风玻璃上时，可以通过调整透光率减弱外界强光，提高驾驶的安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本公开实施例调光玻璃的截面示意图；

图2为液滴接触角的示意图；

图3a和图3b为本公开实施例驱动液滴移动的原理图；

图4为本公开实施例改变液滴透光率的示意图；

图5为本公开实施例调光面板的结构示意图；

图6为本公开实施例控制器结构示意图；

图7为本公开实施例调光玻璃作为前挡风玻璃时的示意图。

附图标记说明：

10—第一透明基板；20—第一透明电极；30—第二透明基板；

40—第二透明电极；201—第一电极；202—第二电极；

100—液滴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

针对现有技术存在的问题，有的方案是通过光电传感器感应光强并通过控制电路实现窗帘自动垂下，但由于其机械操作缓慢，并不适用于瞬间强光的场景。有的方案是通过车窗贴膜或者偏振玻璃预防瞬间强光引起的短暂致盲，但该方案会阻碍光线进入车内，在夜间或隧道等暗弱光线下行驶时，仍会造成安全隐患。

另外，通过电子墨水形成遮光结构的方案中，由于电子墨水的光透过率低，因此在夜间行驶时仍然容易造成安全隐患。

为此，本公开实施例提供了一种可用于车窗的调光玻璃，如图1所示，包括第一透明基板10、第一透明电极层20、第二透明基板30和第二透明电极层40，所述第一透明基板10和第二透明基板30相对而设，所述第一透明基板10和第二透明基板30之间设置有多个微流道，所述微流道中设置电润湿材料，所述第一透明电极层20位于所述第一透明基板10远离第二透明基板30的一侧，所述第二透明电极层40位于所述第二透明基板30远离所述第一透明基板10的一侧，所述第一透明电极层20和第二透明电极层40设置为向位于第一透明基板10和第二透明基板30之间的电润湿材料施加电压，使所述电润湿材料铺满所述微流道，以及向铺满所述微流道的电润湿材料施加电压，改变所述电润湿材料的透光率，位于第一透明基板和第二透明基板之间的电润湿材料设置为在被施加电压时，铺满所述微流道，以及改变透光率。

电润湿(electrowetting，ew)是指通过改变位于两侧基板之间的电压，来改变液滴在其下层基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。润湿是固体表面的主要性质之一，液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，则认为这样的表面本质上倾向于是亲水的，就是润湿。相反，液体在固体表面不能铺展，液体与固体表面的接触面有收缩成球形的趋势，则认为这样的表面本质上倾向于是疏水的，就是不润湿，即液体对固体表面的附着力小于其内聚力。固体表面的湿润性通常通过接触角(ca)测量确定。图2为液滴接触角的示意图。如图2所示，对于在水平表面上的液体，认为接触角θ是在固体/液体/气体界面三个不同类型的表面张力的结果。亲液性是指液滴在固体表面上接触角小于90°，而疏液性是指液滴在固体表面上接触角大于90°。

固体表面的润湿效果可以使用电压来改变，使得固体表面变得更亲水，即固体表面的润湿性增强。图3a和图3b为本发明实施例驱动液滴移动的原理图。如图3a所示，对于任一微流道，至少可包括3个加压区域，每个加压区域由电极进行加压，假设3个加压区域中，第一区域对应的电压<第二区域对应的电压<第三区域对应的电压，则液滴100会呈现不同的润湿程度，即呈现不同的固-液接触角。其中，第一区域的亲液性强度<第二区域的亲液性强度<第三区域的亲液性强度，即第一区域的疏液性强度>第二区域的疏液性强度>第三区域的疏液性强度，则第一区域的接触角θ1>第二区域的接触角θ2>第三区域的接触角θ3。基于液滴的物理特性，液滴在内部压强差的驱动下会从疏液性强度大的区域向疏液性强度小的区域方向移动，即低润湿区域的液滴在内部压强差的作用下会向更润湿的区域方向移动。因此，当液滴100位于第一区域时，由于同一液滴的不同部分具有不同的固-液接触角，表面张力为非对称分布，液滴内部存在压强差，使得液滴100在内部压强差的驱动下向第二区域移动，当液滴100位于第二区域时，液滴100会被驱动向第三区域移动。通过控制相邻两个区域的电压差，可以控制液体在两个相邻区域的接触角的变化梯度，即可控制液滴移动的速度。通过控制某一方向上相邻两个区域的电压差，可以控制相应方向上两个相邻区域的接触角的变化梯度，即可控制液滴移动的方向，如图3b所示。

因此，当通过透明电极20向位于微流道中电润湿材料施加电压后，微流道与电润湿材料接触表面的润湿性增强，从而改变电润湿材料边缘与微流道表面的接触角，使得电润湿材料边缘的液滴产生形变，驱使电润湿材料边缘的液滴不断沿着微流道移动，进而使得电润湿材料铺满所述微流道。

当电润湿材料铺满所述微流道之后，可以通过位于微流道两侧的电极向电润湿材料施加电压，改变电润湿材料的显示灰度。以所述电润湿材料为电子墨水为例。所述电子墨水包括多个微胶囊，每个微胶囊包括染料颗粒，具体包括带负电的黑色染料颗粒和带正电的白色染料颗粒。在不同大小的电压的作用下，遮光染料颗粒分散在微胶囊中的位置不同，导致微胶囊的透光率不同，进而电子墨水呈现的灰度不同。

一种方式是在微胶囊上同时施加三种不同的电压，该电压包括：基准电压和两个可调电压，第一可调电压v1和第二可调电压v2；通过调节v1和v2电压，从而调节带电染料颗粒在基板上的分布，实现灰阶显示。

如图4所示(图中未示出基板)，本示例性实施例中，可在第一透明电极层包括多个间隔设置的第一电极201和第二电极202，第二透明电极层设置为第三电极40，所述第三电极40用于施加基准电压，所述第一电极201用于施加第一可调电压，所述第二电极202用于施加第二可调电压。

通过设置第一可调电压小于或等于基准电压，第二可调电压大于或等于基准电压，实现灰度显示。以16级灰度显示为例，当第一电极201与第三电极40的电压相同，无电压差，第二电极202与第三电极40的电压差最大(最大电压差用vd表示)，此时显示灰度为0级；当第一电极201与第三电极40之间的电压差为vd/4，第二电极202与第三电极40之间的电压差为3vd/4，此时显示灰度为4级；当第一电极201与第三电极40之间的电压差为vd/2，第二电极202与第三电极40之间的电压差为vd/2，此时显示灰度为8级；当第一电极201与第三电极40之间的电压差为3vd/4，第二电极202与第三电极40之间的电压差为vd/4，此时显示灰度为12级；当第一电极201与第三电极40之间的电压差为vd，第二电极202上的电压与第三电极40上的电压相同，无电压差，显示灰度为16级。灰度级别越高，位于上层的黑色染料颗粒越多。

基于玻璃基材的微流控芯片是一种成熟、完整的制作工艺。在本公开实施例中，可以先通过构图工艺在第一透明基板和/或第二透明基板上形成微流道凹槽，之后再对基板进行表面活性处理，形成疏水表面，将第一透明基板与第二透明基板退火键合，形成微流道，之后再在第一透明基板与第二透明基板上形成第一透明电极层和第二透明电极层。可通过磁控溅射或是蒸镀工艺，将电子墨水注入微流道。

在示例性实施例中，一种调光装置可包括上述调光玻璃以及控制器，所述控制器设置为分别与第一透明电极层和第二透明电极层相连，用于控制第一透明电极层和第二透明电极层之间的电压。具体地，所述控制器分别与第一透明电极层的第一电极和第二电极相连，以及与第二透明电极层的第三电极相连。

本公开实施例还提供了一种调光面板，如图5所示，包括传感器1、控制器2和前述调光玻璃3，其中：

所述传感器1设置为检测光强度；

所述控制器2设置为根据所述传感器检测到的光强度向所述调光玻璃发送电压信号；

所述调光玻璃3包括第一透明电极层、第一透明基板、第二透明电极层、第二透明基板，所述第一透明基板和第二透明基板相对而设，所述第一透明基板和第二透明基板之间设置有多个微流道，所述微流道中设置电润湿材料，所述第一透明电极层位于所述第一透明基板远离第二透明基板的一侧，所述第二透明电极层位于所述第二透明基板远离所述第一透明基板的一侧，所述第一透明电极层和第二透明电极层设置为根据所述控制器发送的电压信号向位于第一透明基板和第二透明基板之间的电润湿材料施加电压，使所述电润湿材料铺满所述微流道，以及向铺满所述微流道的电润湿材料施加电压，改变所述电润湿材料的透光率，位于第一透明基板和第二透明基板之间的电润湿材料设置为在被施加电压时，铺满所述微流道，以及改变透光率。

在示例性实施例中，所述传感器可以为光电探测器。当强光束照射到光电探测器时，光电探测器可以将光信号转换成电信号，所述光电探测器根据接收到的光强度不同输出电流的大小不同，所述控制器可以根据电流信号判断光强度。光电探测器具有快速响应的优势，检测时间可以在30ms以内。

在示例性实施例中，如图6所示，所述控制器包括用于接收光强度信号的光信号接收单元21、用于根据光强度信号确定电压值的转换单元22，以及用于根据计算得到的电压值生成电压的电压产生电路23。其中，转换单元可以采用查表的方式，根据当前的光强度选择使所述调光玻璃产生对应灰度的电压值。电压产生电路可以采用现有技术中的电路实现，本文不再赘述。

所述调光玻璃可以作为车辆的前挡风玻璃，如图7所示。传感器可以设置一个或多个。设置多个时，控制器可根据传感器的平均光强度判断在光强度大于预设阈值时，控制电润湿材料铺满微流道并通过改变透过率而实现对强光的遮挡。

在一示例性实施例中，所述光传感器还可用于启动或关闭所述调光面板的调光功能。例如，当传感器发送的光强度信号低于第一阈值，表示当前处于夜晚，则控制器启动所述调光玻璃的调光功能。可选地，可以设置多个传感器中的一个用于检测环境光，当控制器判断传感器发送的光强度信号低于第一阈值后，启动其余传感器，以便启动调光功能。再例如，当传感器发送光强度信号过高，例如大于第二阈值，表示当前处于日光照射强烈时，则控制器也可以启动其余传感器。

在启动所述调光功能后，当所述传感器的检测到的光强度大于第二阈值时，控制器向调光玻璃发送第一组电压信号，使电润湿材料铺满微流道，以及向所述调光玻璃发送第二组电压信号，降低电润湿材料的透光率，避免驾驶员直接受到强光照射，防止强光导致驾驶员视觉盲点，提高夜间驾驶的安全性。其中上述电压信号组包括向第一透明电极发送的电压信号以及向第二透明电极发送的电压信号，具体电压值可根据仿真结果确定，例如在仿真时确定何种光强度下，采用何种透光率最合适，记录对应电压取值。当检测到的光强度在需要调光的范围内时，选择对应的电压取值，通过电压产生电路产生相应的电压，由第一透明电极层和第二透明电极层中的电极向电润湿材料施加相应的电压。

在示例性实施例中，所述控制器根据所述传感器检测到的光强度向所述调光玻璃发送电压信号可以采用以下方式实现：

所述光信号接收单元，判断所述传感器的检测到的光强度是否大于第二阈值；

所述转换单元，在所述光信号接收单元判断所述传感器的检测到的光强度大于第二阈值时，确定用于使电润湿材料铺满微流道的第一组电压信号，以及用于改变电润湿材料的透光率的第二组电压信号；

所述电压产生电路，用于分时生成第一组电压信号和第二组电压信号。

在示例性实施例中，当光强度小于第三阈值后，控制器可以向调光玻璃发送第三电压信号，使电润湿材料离开位于驾驶员视线的微流道，或者向调光玻璃发送第四电压信号，提高电润湿材料的透光率。在提高电润湿材料的透光率时，可以查表获得电压值。例如第一时刻，光强度较强，对应调光玻璃的灰阶值为8级，可查表获得对应的第一电极电压值、第二电极电压值和第三电极电压值，通过第一透明电极层和第二透明电极层向微流道中的电润湿材料施加电压，使调光玻璃的灰阶值为8级。在第二时刻，光强度减弱，对应调光玻璃的灰阶值是4级，可查表获得对应的第一电极电压值、第二电极电压值和第三电极电压值，通过第一透明电极层和第二透明电极层向微流道中的电润湿材料施加电压，使调光玻璃的灰阶值为4级。

在示例性实施例中，所述微流道可以位于前挡风玻璃的局部，例如位于驾驶员视线位置区域。或者可以位于整面前挡风玻璃。

在示例性实施例中，所述多个微流道平行设置，例如可以水平设置或者可以垂直设置。

本公开实施例提出的调光玻璃、以及包括调光玻璃的调光装置和调光面板，所述调光玻璃中设置有多个平行设置的微流道，当通过设置在微流道两侧的电极向微流道施加电压后，微流道与电润湿材料的接触表面的润湿性增强，使得电润湿材料边缘的液滴产生形变，驱使电润湿材料铺满微流道。另外通过向微流道两侧施加适合的电压，改变电润湿材料的透光率。当将本公开实施例的调光玻璃设置到车辆的前挡风玻璃上时，可以通过调整透光率减弱外界强光，提高驾驶的安全性。

基于前述实施例的发明构思，本公开实施例还提供了一种车辆。车辆包括前挡风玻璃，前挡风玻璃上设置有前述实施例的调光面板。调光面版可以设置在驾驶员视线对应区域，可以设置在前挡风玻璃的外表面或内表面上，或者直接作为前挡风玻璃。微流道可以水平设置，或者垂直设置。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“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发明和简化描述，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发明的限制。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。