專利名稱：一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于液晶透鏡技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡。
背景技術(shù)：
隨著液晶在顯示器領(lǐng)域廣泛的應用，各國研究人員發(fā)現(xiàn)液晶材料是一種良好的光電材料，尤其易受到外界條件影響導致介電常數(shù)、折射率發(fā)生改變，在一定條件下可以在平面液晶層形成梯度折射率分布。研究人員利用該特點研制出基于液晶的自適應微透鏡，該透鏡不僅具有梯度折射率透鏡的特點，而且還具有電控調(diào)節(jié)焦距的特點，是性能突出、急切需要發(fā)展的新型光學成像元件。現(xiàn)有的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡結(jié)構(gòu)是采用三層電極的結(jié)構(gòu)形式，底層是ITO平板電極，中間層是ITO圖案電極，上層是鋁電極。需要通過兩個驅(qū)動電壓來控制液晶微透鏡，一個電壓用于控制聚焦及焦點擺動，另一個電壓用于抑制相錯線的出現(xiàn)，兩個電壓必須保持同相位。這種微透鏡結(jié)構(gòu)存在幾個問題:1，需三層電極，使制作工藝難度加大；2，三層電極結(jié)構(gòu)需要較大的驅(qū)動電壓；3，兩個驅(qū)動電壓必須保持同相位，這給實際應用帶來不便；4，中間電極圖案易使電場產(chǎn)生串擾，難以達到理想的焦點擺動效果。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的制作工藝難度大、三層電極結(jié)構(gòu)需要較大驅(qū)動電壓、驅(qū)動電壓必須保持同相位從而給應用帶來不便、焦點擺動效果不理想的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，包括上玻璃襯底、PI定向?qū)?、ITO透明下電極、液晶層、玻璃間隔子、ITO透明上電極以及下玻璃襯底，ITO透明下電極和ITO透明上電極分別鍍在下玻璃襯底和上玻璃襯底的一面上，且均與外界電源相連，ITO透明上電極具有四個呈十字形對稱排列的子電極，子電極的形狀為近似條形，四個子電極所圍成的區(qū)域為圓形，ITO透明下電極為圓形，其圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊，PI定向?qū)邮清冊贗TO透明下電極和ITO透明上電極上，上玻璃襯底和下玻璃襯底是上下設(shè)置，且液晶層灌注在上玻璃襯底和下玻璃襯底之間，玻璃間隔子設(shè)置在上玻璃襯底和下玻璃襯底之間，且位于二者的邊緣處。子電極的條形寬度為250微米，四個子電極所圍成的圓形區(qū)域的直徑為500微米。ITO透明下電極的直徑為300微米。液晶層為向列型液晶。通過本實用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下的有益效果:1、工藝制作簡單，由于本實用新型采用兩層ITO電極結(jié)構(gòu)，與國外文獻中現(xiàn)有的三層電極相比，制作工藝得到了簡化。[0011]2、驅(qū)動電壓低，由于本實用新型所采用的兩層ITO透明電極直接緊靠液晶層，使電極上的電壓直接作用于液晶，使驅(qū)動電壓的幅值得以降低。3、有效地抑制了相錯線，由于本實用新型采用了新型的圖案電極，此電極形狀能有效得抑制相錯線的出現(xiàn)。4、能使入射光有效聚焦并且焦點能在焦平面內(nèi)任意擺動，由于本實用新型采用了新型的圖案電極，當對四個子電極分別加不同驅(qū)動電壓時，可以使焦點在焦平面內(nèi)任意擺動，在30Vrms條件下最大擺動范圍可達40微米。

圖1是本實用新型電掃描焦點可擺動液晶微透鏡的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的ITO透明上下電極的立體示意圖。圖3是本實用新型的ITO透明上下電極的俯視圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，本實用新型電掃描焦點可擺動液晶微透鏡包括上玻璃襯底1、PI(polyimide)定向?qū)?、銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,簡稱ITO)透明下電極3、液晶層4、玻璃間隔子5、ITO透明上電極6以及下玻璃襯底7。ITO透明下電極3和ITO透明上電極6分別鍍在下玻璃襯底7和上玻璃襯底I的一面上，且均與外界電源相連。ITO透明上電極6具有四個呈十字形對稱排列的子電極。在本實施方式中，子電極的形狀為近似條形，且條形寬度為250微米，四個子電極所圍成的區(qū)域為圓形，該圓形的直徑為500微米。 ITO透明下電極3為圓形，且直徑為300微米，其圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊。PI定向?qū)?是鍍在ITO透明下電極3和ITO透明上電極6上。上玻璃襯底I和下玻璃襯底7是上下設(shè)置，且液晶層4灌注在上玻璃襯底I和下玻璃襯底7之間。在本實施方式中，液晶層4為向列型液晶。玻璃間隔子5設(shè)置在上玻璃襯底I和下玻璃襯底7之間，且位于上玻璃襯底I和下玻璃襯底7的邊緣處。以下詳細描述本實用新型的工作原理:當外界電源對四個子電極提供電壓的幅值相同時，在ITO透明下電極與ITO透明上電極之間的區(qū)域?qū)a(chǎn)生對稱的非均勻電場，其強度由中心到邊緣逐漸增加。液晶層中液晶分子指向矢的傾斜角也會隨之電場變化，在圓中心最小在邊緣處最大。由于液晶的折射率和介電常數(shù)與液晶分子的排列有關(guān)，它們是各向異性，在外電場的影響下易變形。當液晶分子的方向與電場方向一致時，其形變自由能最小。如果入射光與光軸平行，電場被分解為X軸和I軸兩個正交偏振分量，當兩個分量都垂直于光軸時液晶的折射率為η。，沒有相位差，入射光經(jīng)過透鏡后不發(fā)生變化。如果入射光與光軸成Θ角時，電場的截面曲線變?yōu)闄E圓，在橢圓的短軸方向折射率為n。，在橢圓的長軸方向入射光的非常光折射率為ne( θ )=n。ne / Oie2Sin2 Θ +H02Cos2 θ )1/2，該函數(shù)曲線具有鐘形分布，能夠產(chǎn)生傳統(tǒng)凸透鏡的聚焦效果。當外界電源對四個子電極提供電壓的幅值不相同時，可使焦點在焦平面內(nèi)任意方向擺動。[0027] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡,其特征在于， 包括上玻璃襯底、PI定向?qū)印TO透明下電極、液晶層、玻璃間隔子、ITO透明上電極以及下玻璃襯底； 所述ITO透明下電極和所述ITO透明上電極分別鍍在所述下玻璃襯底和所述上玻璃襯底的一面上，且均與外界電源相連； 所述ITO透明上電極具有四個呈十字形對稱排列的子電極； 所述子電極的形狀為近似條形，四個子電極所圍成的區(qū)域為圓形； 所述ITO透明下電極為圓形，其圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊； 所述PI定向?qū)邮清冊谒鯥TO透明下電極和所述ITO透明上電極上； 所述上玻璃襯底和所述下玻璃襯底是上下設(shè)置，且所述液晶層灌注在所述上玻璃襯底和所述下玻璃襯底之間； 所述玻璃間隔子設(shè)置在所述上玻璃襯底和所述下玻璃襯底之間，且位于二者的邊緣處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，其特征在于，所述子電極的條形寬度為250微米，四個子電極所圍成的圓形區(qū)域的直徑為500微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，其特征在于，所述ITO透明下電極的直徑為300微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，其特征在于，所述液晶層為向列型液晶。
專利摘要本實用新型公開了一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，包括上玻璃襯底、PI定向?qū)?、ITO透明下電極、液晶層、玻璃間隔子、ITO透明上電極以及下玻璃襯底，ITO透明下電極和ITO透明上電極分別鍍在下玻璃襯底和上玻璃襯底的一面上，且均與外界電源相連，ITO透明上電極具有四個呈十字形對稱排列的子電極，子電極的形狀為近似條形，ITO透明下電極的圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊，PI定向?qū)邮清冊贗TO透明下電極和ITO透明上電極上，液晶層灌注在上玻璃襯底和下玻璃襯底之間。本實用新型能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的制作工藝難度大、三層電極結(jié)構(gòu)需要較大驅(qū)動電壓、驅(qū)動電壓必須保持同相位從而給應用帶來不便、焦點擺動效果不理想的問題。
文檔編號G02F1/133GK203012311SQ201220593590
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者康勝武, 佟慶, 張新宇, 桑紅石, 張?zhí)煨?申請人:華中科技大學