一种低像差模式电极液晶透镜制造技术

本发明专利技术公开了一种低像差模式电极液晶透镜，包括依次布置第一基板、第一电极层、高电阻层、第一配向层、液晶层、衬垫层、第二配向层、第二电极层、第二基板，所述第一电极层上设有圆形图案电极；与所述圆形图案电极对应的所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。通过调节圆形图案电极对应的高电阻层边缘到中心高电阻层的厚度或者通过调节圆形图案电极对应的高电阻层边缘到中心高电阻层的掺杂离子浓度，得到对应区域方阻值的线性变化分布，从而控制液晶透镜的梯度折射率分布，得到良好的光程差分布以及成像效果，实现液晶透镜的低像差。

A Low Aberration Mode Electrode Liquid Crystal Lens

【技术实现步骤摘要】
一种低像差模式电极液晶透镜
本专利技术涉及液晶透镜
，具体涉及低像差模式电极液晶透镜。
技术介绍
传统光学透镜是通过改变均一的折射率材料的厚度，因为材料厚度的不同造成光线的光程差从而达到会聚或者发散的效果。传统透镜具有体积和重量大，焦距不可调节等的特点，已不能满足当前发展的需要。液晶透镜和传统光学透镜不同，它是厚度均一的平板结构，利用外加电场等方法来改变均匀排列的液晶分子的空间排列方式，形成透镜所要求的折射率空间分布，改变透过光束的空间光程分布，透过光线形成与透镜一致的折射，达到透镜的光学效果。而液晶材料具有电光效应，液晶透镜的折射率分布可以在电场下调控，液晶透镜的焦距可以由电压调控，并具有体积小、厚度薄、易于集成等优点，在军事、民用、科研等各个方面发挥着极其重要的作用。普通圆孔型液晶透镜随着孔径的增大，边缘场效应会越发的明显，小孔中心区域没有电场分布而无法使液晶分子发生偏转导致透镜效果不理想，同时较大的驱动电压与液晶透镜的低功耗和结构简单等优点相悖。而模式电极液晶透镜在圆孔型液晶透镜的基础上镀制了一层高阻薄膜，透镜的高阻薄膜与液晶层相结合，这种特殊结构使透镜构成电阻—电容等效电路，克服了这些缺陷。随着三维显示和光通信等技术的发展，对液晶透镜的低像差特性要求进一步提高。
技术实现思路
本专利技术针对以上的问题提出了一种低像差模式电极液晶透镜，该模式电极液晶透镜能够实现低像差。本专利技术采用的技术手段如下：一种低像差模式电极液晶透镜，包括依次布置第一基板、第一电极层、高电阻层、第一配向层、液晶层、衬垫层、第二配向层、第二电极层、第二基板，所述第一电极层上设有圆形图案电极；与所述圆形图案电极对应的所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。进一步地，所述高电阻层的厚度由中心向边缘逐渐减小，使得所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。进一步地，所述高电阻层的厚度不变，所述高电阻层中掺杂离子的浓度由中心向边缘逐渐减小，使得所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。进一步地，所述高电阻层的厚度由中心向边缘逐渐减小，所述高电阻层中掺杂离子的浓度由中心向边缘逐渐减小，使得所述高电阻层的方阻值由中心向边缘递增。进一步地，所述高电阻层的方阻值由中心向边缘线性递增。进一步地，所述衬垫层固定在所述液晶层的外围。进一步地，所述圆形图案电极为圆孔或者同轴多圆环或者同轴圆盘和圆环。进一步地，所述第一配向层与所述第二配向层的摩擦方向平行或者反平行，使所述液晶层的液晶分子呈展曲排列状态、弯曲排列状态或者平行排列状态。与现有技术比较，本专利技术所述的低像差模式电极液晶透镜具有以下有益效果：本专利技术公开的电极液晶透镜的高电阻层的厚度由中心向边缘逐渐减小或高电阻层中掺杂离子的浓度由中心向边缘逐渐减小，使得高电阻层的方阻值由中心向边缘递增，使得圆形电极图案区域方阻值的线性变化分布，从而控制液晶透镜的梯度折射率分布，得到良好的光程差分布以及成像效果，实现液晶透镜的低像差附图说明图1为本专利技术低像差模式电极液晶透镜的结构示意图；图2为本专利技术低像差模式电极离子扩散液晶透镜结构示意图；图3为本专利技术低像差模式电极液晶透镜的遮挡涂覆实施示意图；图4为本专利技术低像差模式电极液晶透镜的离子扩散示意图；图5-图9分别表示最大光程差为0.83、0.60、0.45、0.38和0.33μm的液晶透镜光程差分布对比图，其中(a)为本专利技术低像差模式电极液晶透镜调节线性方阻前不同频率下光程差分布与理想抛物线光程差分布对比图；(b)为本专利技术低像差模式电极液晶透镜调节线性方阻后不同频率下的光程差分布与理想抛物线光程差分布对比图；图10为本专利技术低像差模式电极液晶透镜的光程差分布与理想抛物线光程差分布的相关系数(a)和最大光程差误差(b)对比图。图中：1、第一基板，2、第一电极层，3、高电阻层，4、第一配向层，5、液晶层，6、衬垫层，7、第二配向层，8、第二电极层，9、第二基板，21、圆形图案电极。具体实施方式实施例1如图1所示为本专利技术公开的低像差模式电极液晶透镜，包括依次布置第一基板1、第一电极层2、高电阻层3、第一配向层4、液晶层5、衬垫层6、第二配向层7、第二电极层8、第二基板9，所述第一电极层2上设有圆形图案电极21；具体他，所述第一基板1、第二基板9分别设置于所述液晶层5的上、下两端，所述第一基板1下方以及所述第二基板9上方分别覆盖有所述第一电极层2和所述第二电极层8，所述第一电极层2上设置有圆形图案电极21，圆形图案电极21为圆孔或者同轴多圆环或者同轴圆盘和圆环，所述圆形图案电极21上覆盖有所述高电阻层3，所述第一配向层4涂覆在所述高电阻层3与所述液晶层5之间，所述第二配向层7涂覆在所述第二电极层8与所述液晶层5之间，所述高电阻层3的厚度由中心向边缘逐渐减小，使得与所述圆形图案电极对应的所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增，优选地，高电阻层的厚度变化为线性变化，使得所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘线性递增，在本实施例中，高电阻层的材料采用氧化锌，该材料具有高阻特性，在高电阻层中掺铝以使其具有相对于本征氧化锌的低阻特性。本专利技术中，得与所述圆形图案电极对应的所述高电阻层是指与圆形图案电极接触部分的高电阻层。本专利技术的低像差模式电极液晶透镜由于高电阻层从边缘到中心的厚度不同导致方阻不同，当施加具有一定频率的交流电压时，由于所述高电阻层的作用，方阻值由边缘向中心逐渐递减，圆形图案电极施加到液晶层中的液晶分子的电压值由边缘向中心逐渐减小，使得沿径向不同位置处液晶分子呈梯度折射率分布变化，以实现透镜低像差，得到更好的成像效果。可以通过以下方式实现高电阻层从边缘到中心的厚度不同：1、喷墨印刷：针对圆形图案电极21多次喷墨印刷(喷涂高电阻层的材料)的方法形成圆形图案电极21对应的高电阻层厚度由边缘到中心的变化，喷墨印刷次数多，厚度大方阻小；次数少，厚度小方阻大。在圆形图案电极21边缘到中心喷墨印刷次数的不同使圆形图案电极21对应的高电阻层形成线性方阻分布。2、遮挡刻蚀：针对圆形图案电极21遮挡刻蚀的方法，根据刻蚀时间的不同导致高电阻层边缘到中心的厚度不同，从而形成线性方阻分布。3、遮挡涂覆：针对圆形图案电极21遮挡涂覆的方法形成高电阻层由边缘到中心的厚度变化，涂覆次数多，厚度大方阻小；次数少，厚度小方阻大。在圆形图案电极21边缘到中心涂覆次数的不同使高电阻层线性方阻分布，如图3所示。高电阻层还可以但不仅限于通过磁控溅射、化学气相沉积、分子束外延、电子束蒸发、原子层外延以及溶胶凝胶法旋涂、印刷方法与上述方法进行结合获得。进一步地，第一配向层4与第二配向层7摩擦方向平行或者反平行，使液晶分子呈展曲排列状态、弯曲排列状态或者平行排列状态。具体来说，取向方式有多种：摩擦取向，光控取向，倾斜蒸镀取向。进一步地，还包括衬垫层，所述衬垫层固定在所述液晶层的外围，具体地，采用边框胶将衬垫层6固定在液晶层5的外围，衬垫层上下两端通过边框胶粘接第一基板1、第二基板9以将液晶层5与外环境隔离。进一步地，圆形图案电极的外边缘与所述衬垫层之间的距离为0.5mm-2mm。由于圆形图案电极21下对应的液晶分子要发生折射率分布的变化，因此圆形图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低像差模式电极液晶透镜，包括依次布置第一基板、第一电极层、高电阻层、第一配向层、液晶层、衬垫层、第二配向层、第二电极层、第二基板，所述第一电极层上设有圆形图案电极；其特征在于：与所述圆形图案电极对应的所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。

【技术特征摘要】
1.一种低像差模式电极液晶透镜，包括依次布置第一基板、第一电极层、高电阻层、第一配向层、液晶层、衬垫层、第二配向层、第二电极层、第二基板，所述第一电极层上设有圆形图案电极；其特征在于：与所述圆形图案电极对应的所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。2.根据权利要求1所述的低像差模式电极液晶透镜，其特征在于：所述高电阻层的厚度由中心向边缘逐渐减小，使得所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。3.根据权利要求1所述的低像差模式电极液晶透镜，其特征在于：所述高电阻层的厚度不变，所述高电阻层中掺杂离子的浓度由中心向边缘逐渐减小，使得所述高电阻层的方阻值由所述圆形图案电极的中心向边缘递增。4.根据权利要求1所述的低像差模式电极液晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，肖奇，巩伟星，王伟郅，张嘉伦，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21