一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，包括前基板、后基板和两层基板之间的液晶层；前基板为前基底玻璃、小孔层和贴合在小孔层上的前基板取向层；后基板为后基底玻璃、公共电极层和贴合在公共电极层上的后基板取向层；前基板和后基板之有衬垫料；在圆孔型透镜小孔中心引出了一个中心电极，外圈为像素电极，可以通过像素电极与中心点引出电极上的电压的振幅和频率以及小孔上的高电阻层的方阻的大小，可以优化得到理想的电场分布，得到液晶双折射率差Δn的近似抛物线分布，使透镜形成良好的聚焦成像效果，中心电极引出的液晶透镜尤其对大孔径尺寸的透镜特性，改善显著。
【专利说明】—种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶透镜领域，尤其是一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜。
【背景技术】
[0002]自适应液晶透镜具有体积小，重量轻，功耗小等优势，其无需机械部件实现可调焦距的特点表现出独有的优势。经过近几年的发展，液晶可变焦透镜及阵列在光通讯器件、光纤开关、光偏转器件、3D显示、集成图像系统及图像处理等各种领域具有极大的潜在应用价值。对于目前最常用的圆孔型液晶透镜，只有在孔径很小的情况下才能呈现良好的透镜效果。在孔径大的情况下透镜效果难以达到理想的情况。设计一种能够在大孔径情况下实现良好透镜效果的透镜，可以进一步拓宽在该领域的应用。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了解决大孔径液晶透镜失焦、透镜轮廓不好的问题，本发明提供一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，能够使液晶透镜在大孔径的情况下实现良好的透镜效果，解决了现有技术的不足。
[0004]技术方案:一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，包括前基板、后基板和两层基板之间的液晶层；前基板为前基底玻璃、小孔层和贴合在小孔层上的前基板取向层；后基板为后基底玻璃、公共电极层和贴合在公共电极层上的后基板取向层；前基板和后基板之有衬垫料；
[0005]小孔层包括一层像素电极，像素电极上有一组通孔，每个通孔的中心布置有中心电极；该中心电极外径小于通孔内径；
[0006]公共电极层和像素电极之间施加有边缘电压；公共电极层和中心电极之间施加有中心电压，边缘电压和中心电压频率相同，边缘电压幅值高于中心电压。
[0007]像素电极和中心电极之间有高电阻层。高电阻层为ITO薄膜或ZnO薄膜。当透镜的孔径大时，高电阻层可以起到调节透镜性能的作用。
[0008]其中，基底玻璃厚度为0.2mm?3mm。
[0009]中心电压的振幅小于等于液晶的阈值电压。
[0010]有益效果:
[0011]1、在中心电极上施加电压，通过调节电压的振幅和频率，可以得到良好的透镜效果;
[0012]2、本发明采用ITO或者ZnO作为液晶透镜的高电阻层，使高电阻层的参数可控，且制备成本低，能够与现有的镀膜工艺相兼容；
[0013]3、工艺方法简单，相对传统自适应液晶透镜，适用范围更广。
【专利附图】
【附图说明】[0014]图1为透镜剖面图
[0015]图2为大孔径时的透镜剖面图
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0017]如图1所示，一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，包括前基板、后基板和两层基板之间的液晶层2 ;前基板为前基底玻璃1-1、小孔层和贴合在小孔层上的前基板取向层8-1 ;后基板为后基底玻璃1-2、公共电极层5和贴合在公共电极层5上的后基板取向层8-2 ;前基板和后基板之有衬垫料6 ;基底玻璃厚度为0.2mm?3mm。前基板取向层8_1和后基板取向层8-2的厚度为100nm-lum。
[0018]本发明的创新点在于，小孔层包括一层像素电极3，像素电极3上有一组通孔，每个通孔的中心布置有中心电极4 ;该中心电极4外径远小于通孔的内径，具体为中心电极4的外径应小于通孔内径的1/10 ；
[0019]公共电极层5和像素电极3之间施加有边缘电压Ul ;公共电极层5和中心电极4之间施加有中心电压U2，边缘电压Ul和中心电压U2频率相同，中心电压U2的振幅与液晶的阈值电压相同。
[0020]对前后基板分别进行摩擦取向，前后基板的摩擦方向平行或者反向平行，采用常用的液晶衬垫材料如玻璃棒和玻璃小球等作为衬垫物6进行填充，并灌入向列液晶。
[0021]对于圆孔型液晶透镜来说，当孔径较大时，由于边缘场效应，孔径中心很大一部分区域是没有电势的。在像素电极3施加边缘电压U1，在孔径中心引出一个中心电极4并施加一个振幅与液晶的阈值电压相等的交流电压U2之后，边缘电压Ul的幅值高于中心电压U2，两者频率相同，整个孔径表面都会有电势，且都超过液晶的阈值电压，这样就使得所有的液晶分子都能发生相应的偏转。再调节施加在像素电极上的电压的振幅大小就可以获得良好的透镜效果。
[0022]如图2所示，当小孔的内径很大时(即小孔直径大于1mm)，像素电极3和中心电极4之间布置有高电阻层7，该高电阻层7优选ITO薄膜或ZnO薄膜，可以起到调节液晶透镜性能的作用。具体为在中心电极4施加一个振幅V2与液晶的阈值电压相同、频率f2与施加在像素电极3上的交流边缘电压Ul的频率fl相同的交流中心电压U2，对边缘电压Ul和中心电压U2幅值的限定就可以使小孔表面的电势分布更加趋近于抛物线分布，使液晶透镜呈现更好的透镜效果。同时，采用ITO薄膜或ZnO薄膜作为高电阻层，可以获得制备工艺简单成熟、方阻可控的高电阻层，使之结合电压的幅值和频率，优化液晶透镜的特性。
[0023]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，包括前基板、后基板和两层基板之间的液晶层(2);前基板为前基底玻璃(1-1)、小孔层和贴合在小孔层上的前基板取向层(8-1);后基板为后基底玻璃(1-2)、公共电极层(5)和贴合在公共电极层(5)上的后基板取向层(8-2);前基板和后基板之有衬垫料(6)； 其特征在于，所述小孔层包括一层像素电极(3)，像素电极(3)上有一组通孔，每个通孔的中心布置有中心电极(4);该中心电极(4)外径小于通孔内径； 公共电极层(5)和像素电极(3)之间施加有边缘电压(Ul);公共电极层(5)和中心电极(4)之间施加有中心电压(U2)，边缘电压(Ul)和中心电压(U2)频率相同，边缘电压(Ul)幅值高于中心电压(U2)。
2.如权利要求1所述的一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，其特征在于，所述像素电极(3)和中心电极(4)之间有高电阻层(7)。
3.如权利要求2所述的一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，其特征在于，所述高电阻层(7)为ITO薄膜或ZnO薄膜。
4.如权利要求1所述的一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，其特征在于，所述基底玻璃厚度为0.2mm?3mm。
5.如权利要求1所述的一种中心点电极引出型向列相自适应液晶透镜，其特征在于，所述中心电压(U2)的振幅小于等于液晶的阈值电压。
【文档编号】G02F1/1343GK103744237SQ201410026923
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】李青, 李东平, 严静 申请人:东南大学