一种新型环形菲涅尔液晶透镜、电极结构及其驱动方法技术

本申请公开了一种新型环形菲涅尔液晶透镜、电极结构及其驱动方法，通过设定预先存储的选通开电压信号，可以对像素电极矩阵阵列中的若干个像素单元按照预设的开电压信号进行选择性导通，从而形成不同环形结构的菲涅尔液晶透镜，并通过预设的电压值向像素单元的电极提供相应地电压值，从而改变像素单元的电极电压值，并使得像素电极矩阵阵列内的clc液晶共同构成菲涅尔透镜，实现了菲涅尔液晶透镜的变焦，同时，菲涅尔液晶透镜结构简单，制作成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种新型环形菲涅尔液晶透镜、电极结构及其驱动方法
本申请涉及光学投影显示
，尤其涉及环形菲涅尔液晶透镜、相应的电极结构及其驱动方法。
技术介绍
随着社会的发展，人们对光学显示和聚焦显示器件的要求也越来越高。而液晶变焦透镜的出现和发展，对于光学显示成像领域的透镜的应用具有重要的推动作用。液晶变焦透镜通过外加电场去改变向列相液晶的指向矢分布，从而改变电控液晶微透镜的聚焦长度，实现焦距可调。常规的液晶透镜难以实现控制电压低、大孔径、变焦范围大的目标，经过前人不断对液晶透镜的研究改进，在2003年Yun-HsingFan以及Ren等提出了用稳定聚合物液晶制作菲涅耳透镜，这种结构的使电控液晶透镜的驱动电压极大的降低，且能实现大孔径、变焦范围大的目的。现阶段，实现菲涅尔液晶变焦透镜的方式有三种：第一种为多电极驱动方式，如图1所示，应用此种方式形成的液晶透镜聚焦原理类似于普通菲涅尔透镜，利用光的折射聚焦，多电极驱动液晶菲涅尔透镜的原理为，在液晶层的一侧排布多个互相独立的电极，在电极上施加不连续的电压分布，由于液晶分子的偏转角度与施加在其上的电场强度成正相关关系，则在施加较高电压电极的上方区域内液晶分子偏转角度大于施加较低电压电极上方区域内液晶分子的偏转角度，调节各电压大小使得液晶层内的光程差分布与普通的菲涅尔透镜相同时，液晶层就成为了一个菲涅尔透镜。此种方法的缺点就是制作驱动电路流程较为复杂，成本较高。第二种为掩膜曝光形成的聚合物液晶透镜并由双电极驱动方式，如图2所示，掩膜曝光形成液晶透镜的原理即将液晶材料与聚合物材料混合后注入液晶盒，在液晶盒上方覆盖有菲涅尔条纹的掩模板后进行曝光。受到光照区域内的聚合物材料聚合形成长链，而没受到光照区域内的聚合物逐渐向受到光照的区域移动聚集，同时液晶分子没受到光照的区域内移动聚集，曝光后聚合物稳定下来，形成间隔分布的聚合物区域和液晶分子区域，出于掩模板条纹符合菲涅尔分布，下方的液晶-聚合物区域也符合菲涅尔分布。而此种方式的缺点主要在于透镜的焦距一旦曝光完成就固定不可调了，此外，制作曝光需要的掩模板也会变相提高制作透镜的成本。第三种为常规菲涅尔透镜与液晶层形成的平面液晶透镜并由双电极驱动方式，如图3所示，常规菲涅尔透镜与液晶层形成的平面液晶透镜的原理即将透明光学聚合物材料制雕刻或压制成菲涅尔透镜，将制成聚合物菲涅尔透镜作为平面液晶盒的一面，在平面液晶的锯齿状的一侧灌注向列相液晶，最终形成一面聚合物菲涅尔透镜，一面液晶菲涅尔透镜的平面菲涅尔液晶变焦透镜。该透镜在液晶盒两面安装平面电极，通过改变两电极之间的电压差，改变液晶分子转向，从而改变液晶层的折射率以达到变焦效果，此种方法的缺点主要是聚合物菲涅尔透镜的制作成本高，且透镜焦距受聚合物菲涅尔透镜限制，一旦制作完成就被限定了，无法进行再次调焦。
技术实现思路
本申请提供了一种新型环形菲涅尔液晶透镜、电极结构及其驱动方法，用于解决现有的菲涅尔液晶变焦透镜结构复杂、成本高且焦距限定的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种新型环形菲涅尔液晶透镜，包括驱动模块以及由上至下依次设置的第一玻璃基板、液晶基板与第二玻璃基板；所述液晶基板靠近所述第一玻璃基板的侧面设有像素电极矩阵阵列，所述像素电极矩阵阵列包括若干个像素单元、若干条门极母线与若干条源极母线，所述像素单元包括clc液晶、门极、源极与漏极，所属同行内的所述像素单元的门极连接于同一条所述门极母线，所属同列内的所述像素单元的源极连接于同一条所述源极母线，所述像素单元的漏极与所述clc液晶一端电连接，所述clc液晶的另一端接地；所述驱动模块包括驱动芯片、门极驱动器与源极驱动器，所述驱动芯片分别与所述门极驱动器和所述源极驱动器电连接，所述驱动芯片用于将预先存储的选通开电压信号与电压值分别输出至所述门极驱动器和所述源极驱动器，所述门极驱动器与所述门极母线电连接，所述门极驱动器用于按照所述驱动芯片输出的选通开电压信号提供选通开电压至所述门极母线，从而使得相应地所述像素单元的所述源极与所述漏极导通，进而限定所述像素单元共同构成预设的环形像素点；所述源极驱动器与所述源极母线电连接，所述源极驱动器用于将所述驱动芯片输出的电压值传输至所述源极母线上，从而为所述预设的环形像素点相应的所述像素单元的电极提供相应地所述电压值。优选地，所述第一玻璃基板远离所述液晶基板的侧面设有偏光片。优选地，所述像素单元还包括CS存储电容，所述像素单元的漏极与所述CS存储电容的一端电连接，所述CS存储电容的另一端接地。优选地，所述驱动芯片的型号为SPLC502A、ST7511或ST7789。第二方面，本申请还提供了一种新型环形菲涅尔液晶透镜的电极结构，包括像素电极矩阵阵列，所述像素电极矩阵阵列包括若干个像素单元、若干条门极母线与若干条源极母线，所述像素单元包括clc液晶、门极、源极与漏极，所属同行内的所述像素单元的门极连接于同一条所述门极母线，所属同列内的所述像素单元的源极连接于同一条所述源极母线，所述像素单元的漏极与所述clc液晶一端电连接，所述clc液晶的另一端接地。优选地，所述像素单元还包括CS存储电容，所述像素单元的漏极与所述CS存储电容的一端电连接，所述CS存储电容的另一端接地。第三方面，本申请还提供了一种新型环形菲涅尔液晶透镜的驱动方法，所述新型环形菲涅尔液晶透镜包括驱动模块以及由上至下依次设置的第一玻璃基板、液晶基板与第二玻璃基板，所述液晶基板靠近所述第一玻璃基板的侧面设有像素电极矩阵阵列，所述像素电极矩阵阵列包括若干个像素单元、若干条门极母线与若干条源极母线，所述像素单元包括clc液晶、门极、源极与漏极，所属同行内的所述像素单元的门极连接于同一条所述门极母线，所属同列内的所述像素单元的源极连接于同一条所述源极母线，所述像素单元的漏极与所述clc液晶一端电连接，所述clc液晶的另一端接地，所述驱动模块包括驱动芯片、门极驱动器与源极驱动器，所述驱动芯片分别与所述门极驱动器和所述源极驱动器电连接，所述门极驱动器与所述门极母线电连接，所述源极驱动器与所述源极母线电连接，该驱动方法包括：步骤一：通过所述驱动芯片将预先存储的选通开电压信号与电压值分别输出至所述门极驱动器和所述源极驱动器上；步骤二：通过所述门极驱动器按照所述驱动芯片输出的选通开电压信号提供开电压至相应的所述门极母线，从而使得在所述门极母线上相应地所述像素单元的所述源极与所述漏极导通，进而限定所述像素单元共同构成预设的环形像素点；步骤三：通过所述源极驱动器将所述驱动芯片输出的所述电压值传输至所述步骤二中选通开电压的所述源极母线上，并为所述预设的环形像素点相应的所述像素单元的电极提供相应地所述电压值，从而改变所述像素单元的电极电压值，并使得像素电极矩阵阵列内的所述clc液晶共同构成菲涅尔透镜。优选地，所述步骤一之前还包括：首先，根据所述菲涅尔透镜的预设焦距，基于液晶光电效应来确定平面上不同半径的圆环区域内的电极的电压值，然后，所述平面根据像素点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型环形菲涅尔液晶透镜，其特征在于，包括驱动模块以及由上至下依次设置的第一玻璃基板、液晶基板与第二玻璃基板；/n所述液晶基板靠近所述第一玻璃基板的侧面设有像素电极矩阵阵列，所述像素电极矩阵阵列包括若干个像素单元、若干条门极母线与若干条源极母线，所述像素单元包括clc液晶、门极、源极与漏极，所属同行内的所述像素单元的门极连接于同一条所述门极母线，所属同列内的所述像素单元的源极连接于同一条所述源极母线，所述像素单元的漏极与所述clc液晶一端电连接，所述clc液晶的另一端接地；/n所述驱动模块包括驱动芯片、门极驱动器与源极驱动器，所述驱动芯片分别与所述门极驱动器和所述源极驱动器电连接，所述驱动芯片用于将预先存储的选通开电压信号与电压值分别输出至所述门极驱动器和所述源极驱动器，所述门极驱动器与所述门极母线电连接，所述门极驱动器用于按照所述驱动芯片输出的选通开电压信号提供选通开电压至所述门极母线，从而使得相应地所述像素单元的所述源极与所述漏极导通，进而限定所述像素单元共同构成预设的环形像素点；所述源极驱动器与所述源极母线电连接，所述源极驱动器用于将所述驱动芯片输出的电压值传输至所述源极母线上，从而为所述预设的环形像素点相应的所述像素单元的电极提供相应地所述电压值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种新型环形菲涅尔液晶透镜，其特征在于，包括驱动模块以及由上至下依次设置的第一玻璃基板、液晶基板与第二玻璃基板；
所述液晶基板靠近所述第一玻璃基板的侧面设有像素电极矩阵阵列，所述像素电极矩阵阵列包括若干个像素单元、若干条门极母线与若干条源极母线，所述像素单元包括clc液晶、门极、源极与漏极，所属同行内的所述像素单元的门极连接于同一条所述门极母线，所属同列内的所述像素单元的源极连接于同一条所述源极母线，所述像素单元的漏极与所述clc液晶一端电连接，所述clc液晶的另一端接地；
所述驱动模块包括驱动芯片、门极驱动器与源极驱动器，所述驱动芯片分别与所述门极驱动器和所述源极驱动器电连接，所述驱动芯片用于将预先存储的选通开电压信号与电压值分别输出至所述门极驱动器和所述源极驱动器，所述门极驱动器与所述门极母线电连接，所述门极驱动器用于按照所述驱动芯片输出的选通开电压信号提供选通开电压至所述门极母线，从而使得相应地所述像素单元的所述源极与所述漏极导通，进而限定所述像素单元共同构成预设的环形像素点；所述源极驱动器与所述源极母线电连接，所述源极驱动器用于将所述驱动芯片输出的电压值传输至所述源极母线上，从而为所述预设的环形像素点相应的所述像素单元的电极提供相应地所述电压值。


2.根据权利要求1所述的新型环形菲涅尔液晶透镜，其特征在于，所述第一玻璃基板远离所述液晶基板的侧面设有偏光片。


3.根据权利要求1所述的新型环形菲涅尔液晶透镜，其特征在于，所述像素单元还包括CS存储电容，所述像素单元的漏极与所述CS存储电容的一端电连接，所述CS存储电容的另一端接地。


4.根据权利要求1所述的新型环形菲涅尔液晶透镜，其特征在于，所述驱动芯片的型号为SPLC502A、ST7511或ST7789。


5.一种新型环形菲涅尔液晶透镜的电极结构，其特征在于，包括像素电极矩阵阵列，所述像素电极矩阵阵列包括若干个像素单元、若干条门极母线与若干条源极母线，所述像素单元包括clc液晶、门极、源极与漏极，所属同行内的所述像素单元的门极连接于同一条所述门极母线，所属同列内的所述像素单元的源极连接于同一条所述源极母线，所述像素单元的漏极与所述clc液晶一端电连接，所述clc液晶的另一端接地。


6.根据权利要求5所述的新型环形菲涅尔液晶透镜的电极结构，其特征在于，所述像素单...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海明，唐常钦，苏树钊，肖红周，谢康，夏宏燕，申方成，彭迪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44