一种液晶透镜及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液晶透镜及显示装置，通过在液晶透镜内设置介电结构，该介电结构为长方体且按照垂直于液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域；沿液晶透镜的盒厚方向，每一区域内包括叠层设置的介电常数不同的第一介质体和第二介质体，每一区域内的第一介质体和第二介质体之间具有预设体积比，每相邻两个区域内的预设体积比不同。这样可以在液晶层中形成梯度分布的电场，从而可以使液晶层得到抛物线形的相位分布。

A Liquid Crystal Lens and Display Device

【技术实现步骤摘要】
一种液晶透镜及显示装置
本专利技术涉及液晶透镜领域，特别涉及一种液晶透镜及显示装置。
技术介绍
液晶透镜具有焦距可调节、结构轻巧、功耗低等优点，因此在很多领域都有广泛的应用，比如三维显示、成像系统、显微放大系统、图像处理、眼镜和光通信等。目前，大多数液晶透镜都采用向列相液晶，因为向列相液晶的双折射比较大，可以实现更短的焦距。但是向列相液晶透镜存在两个问题：偏振依赖性和响应速度慢。为了克服向列相液晶透镜的问题，人们提出了蓝相液晶透镜，它的优势主要有以下几个方面：(1)响应时间在亚毫秒范围，比向列相液晶快了10倍；(2)偏振无关，透镜的性能不依赖入射光的偏振态；(3)不需要取向层，制作工艺非常简单。近几年，人们已经提出了几种蓝向液晶透镜结构，比如孔型电极结构、多电极结构、曲面电极结构、表面浮雕结构等。其中，基于孔型电极结构的蓝相液晶透镜具有非常简单的器件结构，但它的相位分布不是抛物线形的，所以透镜效果不好；基于曲面电极的蓝相液晶透镜具有抛物线形的相位分布，但是曲面电极的制作过程比较复杂；基于多电极结构的蓝相液晶透镜通过给每个电极施加不同的电压可以得到抛物线形的相位分布，但是多电极的驱动方案比较复杂；基于表面浮雕结构的蓝相液晶透镜具有正、负焦距，但是液晶层的厚度不均匀，制作难度较大。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种液晶透镜及显示装置，用以提供一种能够解决现有液晶透镜存在的问题，即提供一种结构简单、制作容易且性能优良的液晶透镜。因此，本专利技术实施例提供了一种液晶透镜，包括：相对设置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板面向所述液晶层一侧的第一电极，位于所述第二基板面向所述液晶层一侧的第二电极，以及位于所述第二电极面向所述液晶层一侧的介电结构；其中，所述介电结构为长方体且按照垂直于所述液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域；沿所述液晶透镜的盒厚方向，每一所述区域内包括叠层设置的介电常数不同的第一介质体和第二介质体，每一所述区域内的第一介质体和第二介质体之间具有预设体积比，每相邻两个所述区域内的预设体积比不同。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，各所述区域内的第一介质体的总和构成楔形体，各所述区域内的第二介质体的总和构成楔形体，且所述第一介质体和所述第二介质体的折射率相同。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述介电结构的个数为至少两个；相邻两个所述介电结构沿垂直于所述液晶透镜的盒厚方向接触设置，且相邻两个所述介电结构以接触面为对称轴对称设置。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述第一电极为平板电极，所述第二电极为环状电极或块状电极；或，所述第一电极为环状电极或块状电极，所述第二电极为环状电极或块状电极。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，在每一所述区域内，所述第一介质体靠近所述第二基板，所述第二介质体位于所述第一电极与所述第一介质体之间，各所述第二介质体的端面的连线形成抛物线，所述第一介质体为所述液晶层的液晶填充形成。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，相邻两个所述区域内的第一介质体的介电常数不同。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，间隔区域内的第一介质体的介电常数相同。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述第一电极为平板电极，所述第二电极为环状电极或块状电极；或所述第一电极和所述第二电极均为平板电极。可选地，在具体实施时，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述液晶层内的液晶为蓝相液晶，且所述液晶层的厚度一致。相应地，本专利技术实施例还提供了一种显示装置，包括本专利技术实施例提供的上述任一液晶透镜。本专利技术的有益效果：本专利技术实施例提供的液晶透镜及显示装置，通过在液晶透镜内设置介电结构，该介电结构为长方体且按照垂直于液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域；沿液晶透镜的盒厚方向，每一区域内包括叠层设置的介电常数不同的第一介质体和第二介质体，每一区域内的第一介质体和第二介质体之间具有预设体积比，每相邻两个区域内的预设体积比不同。这样可以在液晶层中形成梯度分布的电场，从而可以使液晶层得到抛物线形的相位分布。附图说明图1为本专利技术实施例提供的液晶透镜的结构示意图之一；图2为本专利技术实施例提供的液晶透镜的结构示意图之二；图3为本专利技术实施例提供的液晶透镜的结构示意图之三；图4为本专利技术实施例提供的液晶透镜的结构示意图之四；图5为本专利技术实施例提供的液晶透镜的结构示意图之五；图6为本专利技术实施例提供的液晶透镜的电场分布结构示意图之一；图7为本专利技术实施例提供的液晶透镜的电场分布结构示意图之二。具体实施方式为了使本专利技术的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本专利技术实施例提供的液晶透镜及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要注意的是，附图中各层薄膜厚度和形状不反映液晶透镜的真实比例，目的只是示意说明本
技术实现思路
。并且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。下面结合附图，对本专利技术进行详细说明。需要说明的是，本实施例中是为了更好的解释本专利技术，但不限制本专利技术。本专利技术实施例提供的一种液晶透镜，如图1至图5所示，包括：相对设置的第一基板1和第二基板2，位于第一基板1和第二基板2之间的液晶层3，位于第一基板1面向液晶层3一侧的第一电极4，位于第二基板2面向液晶层3一侧的第二电极5，以及位于第二电极5面向液晶层3一侧的介电结构6；其中，介电结构6为长方体且按照垂直于液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域(A、B、C……)；沿液晶透镜的盒厚方向，每一区域(A、B、C……)内包括叠层设置的介电常数不同的第一介质体61和第二介质体62，每一区域(A、B、C……)内的第一介质体61和第二介质体62之间具有预设体积比，每相邻两个区域内的预设体积比不同；比如图1中区域A内叠层设置的第一介质体61和第二介质体62之间的预设体积比为V1，区域B内叠层设置的第一介质体61和第二介质体62之间的预设体积比为V2，区域C内叠层设置的第一介质体61和第二介质体62之间的预设体积比为V3，从图1中可以看出，从区域A到区域C，第一介质体61的体积是逐渐增大的，第二介质体62的体积是逐渐减小的，因此V1＜V2＜V3，从而每相邻两个区域内的预设体积比不同，这样通过给第一电极4和第二电极5施加电压在两电极之间形成电场时，如图6所示；由于各个区域内的叠层设置的两个介质体的介电常数不同，这样当每个区域内相同的介质体的厚度变化时，介电结构6内每个点的介电常数与其他点的介电常数是不相同的，从而影响场强分布，从而可以在液晶层3内形成期望的呈梯度分布的电场，从而可以得到液晶层的相位分布呈抛物线形；并且可以通过第一电极4和第二电极5施加的电压来控制液晶透镜的焦距。本专利技术实施例提供的液晶透镜，通过在液晶透镜内设置介电结构，该介电结构为长方体且按照垂直于液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域；沿液晶透镜的盒厚方向，每一区域内包括叠层设置的介电常数不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：相对设置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板面向所述液晶层一侧的第一电极，位于所述第二基板面向所述液晶层一侧的第二电极，以及位于所述第二电极面向所述液晶层一侧的介电结构；其中，所述介电结构为长方体且按照垂直于所述液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域；沿所述液晶透镜的盒厚方向，每一所述区域内包括叠层设置的介电常数不同的第一介质体和第二介质体，每一所述区域内的第一介质体和第二介质体之间具有预设体积比，每相邻两个所述区域内的预设体积比不同。

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：相对设置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板面向所述液晶层一侧的第一电极，位于所述第二基板面向所述液晶层一侧的第二电极，以及位于所述第二电极面向所述液晶层一侧的介电结构；其中，所述介电结构为长方体且按照垂直于所述液晶透镜的盒厚方向划分为多个区域；沿所述液晶透镜的盒厚方向，每一所述区域内包括叠层设置的介电常数不同的第一介质体和第二介质体，每一所述区域内的第一介质体和第二介质体之间具有预设体积比，每相邻两个所述区域内的预设体积比不同。2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，各所述区域内的第一介质体的总和构成楔形体，各所述区域内的第二介质体的总和构成楔形体，且所述第一介质体和所述第二介质体的折射率相同。3.如权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，所述介电结构的个数为至少两个；相邻两个所述介电结构沿垂直于所述液晶透镜的盒厚方向接触设置，且相邻两个所述介电结构以接触面为对称轴对称设置。4.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青，李永强，郭萌，周丽佳，王志东，周全国，朱学辉，唐浩，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11