光束发散角度电控可调型向列相液晶盒制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光束发散角度电控可调型向列相液晶盒，包括上、下基板，上、下基板之间设有包括向列相液晶的向列相液晶层，上基板朝向向列相液晶层一面镀有上ITO电极，下基板朝向向列相液晶层一面镀有下ITO电极，上ITO电极和/或下ITO电极上设有开孔。从垂直于上ITO电极的方向看，上、下ITO电极上的开孔互补形成规则阵列，上、下基板与两者之间的向列相液晶层借由每个开孔形成微液晶透镜，入射光束经过相邻的微液晶透镜后射出的出射光束互相交叠呈发散状，发散角度的大小受上、下ITO电极所输入电压信号幅值大小的控制。本实用新型专利技术实现了对出射光束发散角度大小的有效调节与控制，易实现，成本低，适于推广普及。适于推广普及。适于推广普及。

【技术实现步骤摘要】
光束发散角度电控可调型向列相液晶盒


[0001]本技术涉及一种向列相液晶调光装置，尤指一种用于非机械调节光束发散角度的向列相液晶盒。

技术介绍

[0002]生活中日常使用的聚光灯、手电筒、射灯等照明灯具通常都自带有光束聚焦透镜，在使用时，通过调节光源与光束聚焦透镜(或说透镜组)之间的距离，即可实现出射光束发散角度(或说光斑)大小的调节。但是，这种传统的光束聚焦透镜技术在调节光斑大小方面通常采用的是手动调节方式或者马达自动调节方式，但手动调节方式不够精准，费时费力，应用场合受限，而马达自动调节方式存在驱动结构复杂，体积大，成本较高等缺点，难于推广普及。
[0003]申请号为201880024971.6的专利技术专利申请公开了一种具有改进光束匀称性的液晶光束拓宽装置，其通过特殊设计的电极驱动液晶形成特殊排列结构，从而实现了调节光斑大小的功能。但是，这种装置因受驱动原理影响，驱动电压较高，驱动信号也较复杂(4路不同相位的方波)，成本较高，应用场合同样受限，难于推广普及。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种光束发散角度电控可调型向列相液晶盒，其实现了对出射光束发散角度大小的有效调节与控制，易实现，成本低，适于推广普及。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：
[0006]一种光束发散角度电控可调型向列相液晶盒，其特征在于：它包括上基板、下基板，上基板与下基板之间设有向列相液晶层，向列相液晶层包括向列相液晶，上基板朝向向列相液晶层的一面镀有上ITO电极，下基板朝向向列相液晶层的一面镀有下ITO电极，上ITO电极和/或下ITO电极上设有开孔，其中，从垂直于上ITO电极的方向看，上ITO电极与下ITO电极上的开孔互补形成一规则阵列，上基板、下基板与两者之间的向列相液晶层借由每个开孔形成一微液晶透镜，入射光束经过相邻的微液晶透镜后射出的出射光束互相交叠呈发散状，且发散角度的大小受上ITO电极和下ITO电极所输入电压信号幅值大小的控制。
[0007]本技术的优点是：
[0008]本技术结构简洁，实现了对出射光束发散角度大小的有效调节与控制，易实现，易驱动，成本低，可实现大批量生产。
附图说明
[0009]图1是已有液晶盒的结构示意图。
[0010]图2是图1所示液晶盒的下ITO电极的结构示意图。
[0011]图3是本技术液晶盒的一实施例结构示意图。
[0012]图4是图3所示液晶盒的上ITO电极的结构示意图。
[0013]图5是图3所示液晶盒的下ITO电极的结构示意图。
[0014]图6是从图3的Y方向看，上ITO电极与下ITO电极上的开孔互补形成的规则阵列示意图。
[0015]图7是本技术液晶盒实现的微液晶透镜的光学原理说明示意图。
具体实施方式
[0016]在本行业对液晶透镜的调焦性能研究中，单圆孔电极液晶透镜是被研究较多的一种，其结构简单、驱动简单，可以做到焦距连续可调。如图1所示，图中示出的液晶盒设计的便是单圆孔电极液晶透镜，此液晶盒包括上基板11、下基板12，上基板11与下基板12之间设有向列相液晶层30，上基板11朝向向列相液晶层30的一面镀有上ITO电极21，上ITO电极21为一整片电极，下基板12朝向向列相液晶层30的一面镀有下ITO电极22，下ITO电极22为开设有一圆孔40的电极，如图2。
[0017]在实际应用时，此单圆孔电极液晶透镜的缺点是圆孔40尺寸较小(通常直径小于1mm)，尺寸无法扩大。这是因为，圆孔40尺寸放大后，焦距调节能力大幅弱化。当圆孔40尺寸放大至毫米级别(直径大于1mm)后，单圆孔电极液晶透镜受限于液晶材料本身的折射率调节范围，几乎会失去调焦的功能。因此，单圆孔电极液晶透镜虽然在早期被研究较多，但至今仍没有过多的实用价值。
[0018]本技术正是受到此单圆孔电极液晶透镜的启发而设计，将单圆孔电极液晶透镜改进成了多孔电极液晶透镜阵列，用多孔电极液晶透镜阵列替代了单圆孔电极液晶透镜，这样，尺寸增大不再受到限制，且解决了焦距调节能力弱化问题。
[0019]具体来说，如图3至图7所示，本技术光束发散角度电控可调型向列相液晶盒70包括上基板11、下基板12，上基板11与下基板12之间设有向列相液晶层30，向列相液晶层30包括向列相液晶，向列相液晶层30包括混合在一起的向列相液晶和导电离子，导电离子用于在电压信号驱动下运动而带动其附近的向列相液晶发生偏转，上基板11朝向向列相液晶层30的一面镀有上ITO电极51，下基板12朝向向列相液晶层30的一面镀有下ITO电极52，上ITO电极51和/或下ITO电极52上设有开孔60，其中：从垂直于上ITO电极51(或说下ITO电极52、上基板11)的方向看，即从图3的Y方向看(图3所示X方向为平行于上基板11或说下基板12的方向)，上ITO电极51与下ITO电极52上的开孔60互补形成一规则阵列，上基板11、下基板12与两者之间的向列相液晶层30借由每个开孔60形成一微液晶透镜90，即液晶盒70形成一多孔电极液晶透镜阵列，入射光束经过相邻的微液晶透镜90后射出的出射光束互相交叠呈发散状，且发散角度的大小受上ITO电极51和下ITO电极52所输入电压信号幅值大小的控制。
[0020]对于本技术液晶盒70来说，每一个开孔60对应的区域可等效成一个可变焦距的微液晶透镜90，即上基板11、下基板12与两者之间的向列相液晶层30借由每个开孔60形成一微液晶透镜90，微液晶透镜90的光学原理可参见图7来理解。可见，本技术液晶盒70形成一多孔电极液晶透镜阵列，通过控制每一个微液晶透镜90的焦距，即可达到控制整个出射光束发散角度的目的，重要的是，焦距调节能力不再受微液晶透镜90自身尺寸的限制，可通过增加微液晶透镜90的数量来解决焦距调节能力弱化问题。
[0021]本技术的应用场合是控制光束的发散角度而不是成像，因此要求较低。本实
用新型采取通过电压控制方式可对出射光束的出射角度大小进行无级调节，而调节后射出的光束强度可满足用户的照明需求。
[0022]对于本技术液晶盒70，通过控制输入上ITO电极51和下ITO电极52的电压信号幅值大小，可控制每个微液晶透镜90所对应的向列相液晶层30中的向列相液晶的偏转角度，达到控制每个微液晶透镜90焦距的目的，即实现了控制从本技术液晶盒70射出的出射光束的整体发散角度的目的。
[0023]参考微透镜原理，设定圆形开孔60的直径为D，本技术液晶盒70的盒厚为d，液晶对寻常光与非寻常光的折射率差为Δn，那么，在理想情况下，光线通过微液晶透镜的中心与边缘的最大光程差是Δn
×
d，根据波动光学原理，微液晶透镜的焦距f可以按如下公式计算：
[0024][0025]那么在光平行入射的条件下，出射光的扩散角θ可以按照如下公式计算：
[0026]θ＝arctan(D/2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光束发散角度电控可调型向列相液晶盒，其特征在于：它包括上基板、下基板，上基板与下基板之间设有向列相液晶层，向列相液晶层包括向列相液晶，上基板朝向向列相液晶层的一面镀有上ITO电极，下基板朝向向列相液晶层的一面镀有下ITO电极，上ITO电极和/或下ITO电极上设有开孔，其中，从垂直于上ITO电极的方向看，上ITO电极与下ITO电极上的开孔互补形成一规则阵列，上基板、下基板与两者之间的向列相液晶层借由每个开孔形成一微液晶透镜，入射光束经过相邻的微液晶透镜后射出的出射光束互相交叠呈发散状，且发散角度的大小受上ITO电极和下ITO电极所输入电压信号幅值大小的控制。2.如权利要求1所述的光束发散角度电控可调型向列相液晶盒，其特征在于：所述上ITO电极上不开孔，所述下ITO电极上的各所述开孔形成一规则阵列；或者所述下ITO电极上不开孔，所述上ITO电极上的各所述开孔形成一规则阵列；或者所述上ITO电极和所述下ITO电极上均开孔，且所述上ITO电极上的所述开孔与所述下ITO电极上的所述开孔互补而形成一规则阵列。3.如权利要求2所述的光束发散角度电控可调型向列相液晶盒，其特征在于：所述上ITO电极和所述下ITO...

【专利技术属性】
技术研发人员：周盼华，孙刚，
申请(专利权)人：苏州汉朗光电有限公司，
类型：新型
国别省市：