一种电控连续变焦透镜、制备方法和曝光系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电控连续变焦透镜、制备方法和曝光系统，电控连续变焦透镜包括上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通过密封件封装形成液晶盒；所述液晶盒内封装有聚合物液晶材料，所述上基板、下基板其中一个面为电极面，所述上基板、下基板分别以相应的电极面为内表面，所述内表面设有透明导电膜，至少一个所述内表面的透明导电膜上镀有菲涅尔波带图案；通过控制所述电极面被施加电压的大小连续改变聚合物液晶材料的焦距，能够使光束穿过聚合物液晶材料时按照菲涅尔波带进行汇聚或者发散。可连续变焦且变焦能力大、制备简单、可大批量大面积制备的聚合物液晶变焦透镜。

【技术实现步骤摘要】
一种电控连续变焦透镜、制备方法和曝光系统
本专利技术涉及光电器件领域，尤其涉及一种电控连续变焦透镜、制备方法和曝光系统。
技术介绍
透镜作为一种最常用到的光学元件之一广泛应用在各种光学设备或者实验中。随着光电学科的不断发展，传统光学元件正向集成化、可控化进行蜕变。目前在成像系统中，光学元件焦距的调节通常是通过机械运动的方法改变组合透镜的组合焦距，整体系统体积比较大，变焦速度慢，变焦能力小，不能适应如今设备小型化的要求。随后发展出一些电控变焦液体透镜，①公开号为“CN1367398A”的专利技术专利公开了一种连续变焦的菲涅尔透镜，其是在电极上刻蚀菲涅尔波带结构，在液晶盒中添加液晶材料，通过在液晶盒上施加电压来改变液晶的折射率分布，从而得到变焦的目的；②公开号为“CN102608814A”的专利技术专利也公开了一种连续变焦菲涅尔透镜，其同样在电极上刻蚀了菲涅尔波带结构，将菲涅尔波带环上不同级次的结构分别单独引出单独电控，增大了变焦能力。以上两种方案将变焦透镜的体积明显缩小了，但是也存在缺点：前者的变焦能力有限，只能在有效焦距的0.5～2倍之间变焦，通光孔径有限；后者是电极控制复杂，调控难度比较高，无法实现焦距的连续变化；两者共同的缺点是：液晶盒中填充液晶材料，液晶盒虽然可以达到通透状态的但纯液晶的响应时间比较长，影响观感，同时纯液晶材料也会增加液晶盒的电控响应时间。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种电控连续变焦透镜、制备方法和曝光系统，电控连续变焦透镜为可连续变焦且变焦能力强、制备简单、可大批量大面积制备。根据本专利技术的一个方面，提供一种电控连续变焦透镜，包括：上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通过密封件封装形成液晶盒；所述液晶盒内封装有聚合物液晶材料，所述聚合物液晶材料包括具有双折射率的液晶以及与液晶寻常光折射率或非寻常光折射率相同的聚合物；所述上基板、下基板其中一个面为电极面，所述上基板、下基板分别以相应的电极面为内表面，所述内表面设有透明导电膜，至少一个所述内表面的透明导电膜上镀有菲涅尔波带图案；通过控制所述电极面被施加电压的大小连续改变聚合物液晶材料的焦距，能够使光束穿过聚合物液晶材料时按照菲涅尔波带进行汇聚或者发散。与现有技术相比，本申请的有益效果在于：1、聚合物液晶材料包括具有双折射率的液晶以及与液晶寻常光折射率或非寻常光折射率相同的聚合物，聚合物在光照情况下会发生聚合反应固化形成包络结构，将液晶分割成多个小的液晶微滴，由于液晶微滴尺寸变小后，加电反应比较灵敏，对响应时间的提高有比较大的贡献，同时，由于聚合物的固化，可以进行连续变焦，可以从无焦距的平板连续调焦至确定焦距，变焦能力强；驱动电压低至4V，响应时间由毫秒量级缩减到微秒量级，可以大批量大面积制备，制备简单、安全、成本低廉，特别适合应用在显示方面，譬如智能眼镜、平视显示器等；若液晶盒的厚度若在5-15μm时，即使聚合物与液晶的折射率不匹配其透明度也会比较高，此时，聚合物的折射率与液晶的寻常光折射率或非寻常光折射率相同均可，液晶盒在不变焦(不加电)时相当于透明基板，优选的，为了控制液晶盒在不工作时处于通透状态，减少能耗，选取聚合物的折射率与液晶的寻常光折射率相同。进一步的，按重量份计，所述聚合物液晶材料包括液晶35～45份，与液晶寻常光折射率或非寻常光折射率相同的聚合物35～45份、引发剂8～12份以及表面活化剂8～12份。采用上述进一步技术方案的有益效果在于：聚合物的选择，一是可以使得液晶盒在不工作时处于通透状态，减少能耗；二是通过引发剂、表面活化剂可以缩减聚合物液晶材料的响应时间。进一步的，所述液晶为混晶，且所述混晶的寻常光折射率与非寻常光折射率差为0.2～0.4。采用上述进一步技术方案的有益效果在于：混晶的寻常光折射率与非寻常光折射率差为0.2～0.4，可以增大焦距调节范围，聚合物的选择可以使得液晶盒在不工作时处于通透状态，减少能耗。进一步的，所述表面活化剂为聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯；和/或所述引发剂对光的吸收峰与激光器的波长接近，通过吸收激光能量引发光聚合反应。采用上述进一步技术方案的有益效果在于：引发剂对光的吸收峰与激光器的波长接近，譬如当激发光为532nm的绿色激光时，引发剂可以是玫瑰红；当激发光为632.8nm的红色激光时，引发剂可以是亚甲基蓝等，有利于引发光聚合反应。进一步的，所述菲涅尔波带图案占内表面面积的50％-80％，且所述菲涅尔波带图案位于液晶盒内；和/或所述内表面均镀有菲涅尔波带图案的透明导电膜，上下基板透明导电膜的菲涅尔波带图案关于液晶盒中心对称。采用上述进一步技术方案的有益效果在于：上下两块菲涅尔波带图案错开相向放置，如图3，两透明导电膜的加电位置距离较远，可以充分调节液晶盒中液晶分子的旋转，同时可以让波带片的级次相对准。进一步的，所述菲涅尔波带图案中，相邻的奇数波带或偶数波带之间绝缘隔开，且各奇数波带或偶数波带分别以一公共引线电极引出。进一步的，所述密封件为带有衬垫物的边框胶，所述衬垫物为直径为11～17μm的聚苯乙烯球，所述边框胶为紫外胶与热敏胶组成的混合胶水。进一步的，所述上基板和/或下基板上设置有与密封件的位置相对应的标记物。采用上述进一步技术方案的有益效果在于：能够方便装配密封件，使菲涅尔波带图案全部落入液晶盒中。根据本专利技术的另一个方面，提供一种电控连续变焦透镜的制备方法，包括以下步骤，在所述上基板和下基板的内表面上涂覆透明导电膜；对至少一个所述内表面的透明导电膜镀菲涅尔波带图案；根据各材料的重量比，配制聚合物液晶材料，并将聚合物液晶材料在避光条件下乳化24-48小时；封装密封件，使所述上基板和下基板通过密封件封装形成液晶盒，向所述液晶盒内填充聚合物液晶材料。进一步的，对至少一个所述内表面的透明导电膜镀菲涅尔波带图案，包括：方式一：在所述上基板的透明导电膜上刻蚀菲涅尔波带图案，相邻的奇数波带或偶数波带之间绝缘隔开，且各奇数波带或偶数波带分别以一公共引线电极引出；或者方式二：在所述上基板的透明导电膜和所述下基板的透明导电膜上均刻蚀所述菲涅尔波带图案，且两个所述透明导电膜的菲涅尔波带图案关于液晶盒中心对称，相邻的奇数波带或偶数波带之间绝缘隔开，且各奇数波带或偶数波带分别以一公共引线电极引出。进一步的，封装密封件，使所述上基板和下基板通过密封件封装形成液晶盒，向所述液晶盒内填充聚合物液晶材料，包括：封装步骤：在透明导电膜上粘接密封件，密封件宽度为1mm左右，留有若干开口，确认菲涅尔波带图案完全落在边框胶范围内后，使用紫外固化灯将边框胶最终固化；填充步骤：将液晶盒加热至45-60℃，再用滴枪将配制好的聚合物液晶材料滴在液晶盒的一个开口处，至聚合物液晶材料充满液晶盒，完成填充。根据本专利技术的另一个方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电控连续变焦透镜，其特征在于，包括：/n上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通过密封件封装形成液晶盒；/n所述液晶盒内封装有聚合物液晶材料，所述聚合物液晶材料包括具有双折射率的液晶以及与液晶寻常光折射率或非寻常光折射率相同的聚合物；/n所述上基板、下基板其中一个面为电极面，所述上基板、下基板分别以相应的电极面为内表面，所述内表面设有透明导电膜，至少一个所述内表面的透明导电膜上镀有菲涅尔波带图案；/n通过控制所述电极面被施加电压的大小连续改变聚合物液晶材料的焦距，能够使光束穿过聚合物液晶材料时按照菲涅尔波带进行汇聚或者发散。/n

【技术特征摘要】
1.一种电控连续变焦透镜，其特征在于，包括：
上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通过密封件封装形成液晶盒；
所述液晶盒内封装有聚合物液晶材料，所述聚合物液晶材料包括具有双折射率的液晶以及与液晶寻常光折射率或非寻常光折射率相同的聚合物；
所述上基板、下基板其中一个面为电极面，所述上基板、下基板分别以相应的电极面为内表面，所述内表面设有透明导电膜，至少一个所述内表面的透明导电膜上镀有菲涅尔波带图案；
通过控制所述电极面被施加电压的大小连续改变聚合物液晶材料的焦距，能够使光束穿过聚合物液晶材料时按照菲涅尔波带进行汇聚或者发散。


2.根据权利要求1所述的电控连续变焦透镜，其特征在于，按重量份计，所述聚合物液晶材料包括液晶35～45份、聚合物35～45份、引发剂8～12份以及表面活化剂8～12份。


3.根据权利要求2所述的电控连续变焦透镜，其特征在于，所述液晶为混晶，且所述混晶的寻常光折射率与非寻常光折射率差为0.2～0.4。


4.根据权利要求2或3所述的电控连续变焦透镜，其特征在于，所述表面活化剂为聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯或聚乙二醇山梨糖醇单油酸酯或山梨醇酐十二酸酯；
和/或
所述引发剂对光的吸收峰与激光器的波长接近，通过吸收激光能量引发光聚合反应。


5.根据权利要求1所述的电控连续变焦透镜，其特征在于，
所述菲涅尔波带图案占内表面面积的50％-80％，且所述菲涅尔波带图案位于液晶盒内；
和/或
所述内表面均镀有菲涅尔波带图案的透明导电膜，上下基板透明导电膜的菲涅尔波带图案关于液晶盒中心对称。


6.根据权利要求1所述的电控连续变焦透镜，其特征在于，所述菲涅尔波带图案中，相邻的奇数波带或偶数波带之间绝缘隔开，且各奇数波带或偶数波带分别以一公共引线电极引出。


7.根据权利要求1所述的电控连续变焦透镜，其特征在于，所述密封件为带有衬垫物的边框胶，所述衬垫物为直径为11-17μm的聚苯乙烯球，所述边框胶为紫外胶与热敏胶组成的混合胶水。


8.一种电控连续变焦透镜的制备方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梦华，葛平兰，冯振军，徐忠法，
申请(专利权)人：奥提赞光晶山东显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37