液晶透镜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种液晶透镜及其制备方法。液晶透镜的结构简单，各个层的表面平整，易于为液晶分子进行取向，易于加工生产。通过将第一电极层中的多个第一电极分为多组，将第二电极层中的多个第一电极分为多组，并设置每组第一电极具有预设的电极采样率，接近光轴的组的电极采样率大于远离光轴的组的电极采样率，使得液晶透镜的尺寸可以做到更大。通过在第一基板的第一半区和第二半区分别设置第一电极层与第一公用电极层，在第二基板的第三半区和第四半区分别设置第二公用电极层与第二电极层，可有效改善液晶透镜的光程差分布，矫正液晶透镜偏心的问题。镜偏心的问题。镜偏心的问题。

【技术实现步骤摘要】
液晶透镜及其制备方法


[0001]本专利技术大致涉及透镜
，尤其是一种液晶透镜及其制备方法。

技术介绍

[0002]液晶透镜主要是利用在液晶层两侧的两片基板上分别设置电极(一片基板上为公用电极，另一片基板上为驱动电极)，并在不同电极上施加大小不同的驱动电压，而在两片基板间形成具有不同强度的垂直电场，以驱动液晶分子排列而形成可变焦液晶透镜。因此，只需要控制相应电极上的电压分布，液晶透镜的折射率分布就会相应的改变，从而对经过液晶透镜的出射光的分布进行控制。通过控制相应电极上的电压分布，使液晶透镜的液晶层内形成折射率非均匀的梯度分布，便可实现菲涅尔液晶透镜的功能。
[0003]图9示出了一种现有的等高菲涅尔液晶透镜的光程差分布曲线，菲涅尔液晶透镜一般会从中心向边缘分为多个区，并且每个区的宽度从中心向边缘逐渐减小(即图9中：W1＇＞W2＇＞W3＇＞
…
＞Wi＇)，但每个区中具有数量相同的驱动电极，因而驱动电极的宽度也越来越小。对于菲涅尔透镜来说，有一个环形的锯齿面(或者中心的凸面)即为一个区(或者说菲涅尔液晶透镜的一个瓣即为一个区)；对于菲涅尔液晶透镜来说，可以认为一个电压重复单元为一个区，也即有多少个电压重复单元，就有多少个区。当菲涅尔液晶透镜尺寸较大时，位于透镜最边缘的驱动电极的线宽(宽度)将减小至一个不能接受的程度，如线宽太小可能无法加工、或者线宽太小电场的过渡不能有效的对液晶分子进行控制等，从而限制了液晶透镜尺寸的进一步扩大，也限制了液晶透镜的应用。
[0004]为了进一步扩大液晶透镜的尺寸，现有技术中提供了一种电活性透镜，其包含具有阶梯状表面的衬底，阶梯状表面限定厚度随透镜半径增加的同心液晶区域。每个区域由不同的环电极组进行切换，不同的环电极组可以在阶梯状表面上、在阶梯状表面下方或与阶梯状表面相对。在每个区域内，环电极距透镜的中心越远，变得越窄，但环电极的宽度也随液晶厚度增加，从而抵消会降低透镜性能的宽度减小。这种电活性透镜的尺寸虽然可以做的更大，但台阶周围存在段差使得附近的液晶分子取向困难，光程差分布曲线在台阶位置发生突变，且多个不同厚度的液晶器件加工困难。
[0005]目前，液晶透镜中驱动电极设置在液晶层的一侧，公用电极设置在液晶层的另一侧，受限于基板的单一摩擦方向限制，液晶透镜所形成的光程差分布曲线相对透镜的几何中心具有不对称性，液晶透镜存在偏心的问题。图10示出了现有技术中具有环形电极的某液晶透镜光程差分布曲线(平行摩擦取向方向)与标准曲线(φ＝r2/2f,其中φ为液晶透镜光程差，r为透镜半径，f为透镜焦距)，与标准曲线相比，该透镜的光程差不能以几何轴为中心左右轴对称，这主要是由于摩擦取向的方向引起的，并且预倾角越大该现象越明显。
[0006]盒厚(Ce l l gap)与预倾角(Pre ang l e)是影响液晶显示面板性能的两个重要参数。(1)盒厚即配置于上、下两基板之间的液晶层的厚度，盒厚会影响液晶显示面板的透光率及液晶的反应时间。为了获得高对比度，高亮度，高响应速度的显示效果，必须严格控制盒厚，同时需保证盒厚均匀，避免液晶显示器底色变化，造成颜色不均。(2)为了使液晶分
子排列较规则，在上、下基板靠近液晶层的一侧分别设置有经摩擦处理过的聚酰亚胺(Po lyimide，PI)导向膜，PI导向膜中的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子有锚定作用，使液晶分子在相对于P I导向膜表面倾斜的某一极角上取向排列，这一极角就是液晶层的预倾角。预倾角可控制液晶分子的取向，防止液晶层中反倾畴的出现，在一定程度上还可影响液晶层的透光率—电压曲线，适当的预倾角可使阈值电压降低，液晶响应速度加快。
[0007]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的一个或多个缺陷，本专利技术提供一种液晶透镜，具有光轴，所述液晶透镜包括：
[0009]第一基板，具有第一半区和第二半区，所述第一半区和所述第二半区分别设置在所述光轴的两侧；
[0010]第二基板，具有第三半区和第四半区，所述第三半区和所述第四半区分别设置在所述光轴的两侧，且所述第三半区与所述第一半区相对，所述第四半区与所述第二半区相对；
[0011]液晶层，设置在所述第一基板与所述第二基板之间；
[0012]第一电极层，设置在所述第一半区与所述液晶层之间；
[0013]第一公用电极层，设置在所述第二半区与所述液晶层之间；
[0014]第二电极层，设置在所述第四半区与所述液晶层之间，其中所述第二电极层与所述第一电极层的结构相同；
[0015]第二公用电极层，设置在所述第三半区与所述液晶层之间，其中所述第二公用电极层与所述第一公用电极层的结构相同；
[0016]其中，所述第一电极层和所述第二电极层分别包括多个第一电极，所述第一电极层中的多个第一电极由所述光轴向所述液晶透镜的边缘间隔设置并分为多组，所述第二电极层中的多个第一电极由所述光轴向所述液晶透镜的边缘间隔设置并分为多组，每组第一电极具有预设的电极采样率，且接近所述光轴的组的电极采样率大于远离所述光轴的组的电极采样率。
[0017]根据本专利技术的一个方面，所述第一电极层中的多个第一电极分为多个区，所述第二电极层中的多个第一电极分为多个区，所述区具有预设宽度；
[0018]每个所述组包含至少一个区，不同的组包含的区的数量相同或不同；
[0019]同一个所述组中：每个所述区的电极采样率相同。
[0020]根据本专利技术的一个方面，所述区的宽度为
[0021]其中，i为对应区在所述第一电极层或所述第二电极层中的排序数，所述排序数由所述第一电极层或所述第二电极层中最接近所述光轴的区向所述液晶透镜边缘数起并从1起算；W1为所述第一电极层或所述第二电极层中最接近所述光轴的区的宽度。
[0022]根据本专利技术的一个方面，所述第一电极层与所述液晶层之间设置有第三电极层，所述第一电极层与所述第三电极层之间设置有第一介电层；所述第二电极层与所述液晶层
之间设置有第四电极层，所述第二电极层与所述第四电极层之间设置有第二介电层；其中，所述第三电极层与所述第四电极层的结构相同；
[0023]所述第一电极层的多个组中：最接近光轴的组为中心组，其它组为扩大组；所述第二电极层的多个组中：最接近光轴的组为中心组，其它组为扩大组；
[0024]所述第三电极层和所述第四电极层分别包括多个第二电极，至少部分所述组与所述液晶层之间有所述第二电极分布，位于所述液晶层与一个组之间的第二电极和这一个组中的第一电极在所述第一方向上交替设置，所述第二电极和与它相邻近的第一电极部分重叠，所述第一方向与所述光轴垂直；
[0025]所述第一电极配置成输出驱动电压，所述第二电极配置成可以通过与其部分重叠的两个第一电极电容耦合输出耦合电压。
[0026]根据本专利技术的一个方面，所述多个第二电极分布在每一个所述扩大组与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜，具有光轴，所述液晶透镜包括：第一基板，具有第一半区和第二半区，所述第一半区和所述第二半区分别设置在所述光轴的两侧；第二基板，具有第三半区和第四半区，所述第三半区和所述第四半区分别设置在所述光轴的两侧，且所述第三半区与所述第一半区相对，所述第四半区与所述第二半区相对；液晶层，设置在所述第一基板与所述第二基板之间；第一电极层，设置在所述第一半区与所述液晶层之间；第一公用电极层，设置在所述第二半区与所述液晶层之间；第二电极层，设置在所述第四半区与所述液晶层之间，其中所述第二电极层与所述第一电极层的结构相同；第二公用电极层，设置在所述第三半区与所述液晶层之间，其中所述第二公用电极层与所述第一公用电极层的结构相同；其中，所述第一电极层和所述第二电极层分别包括多个第一电极，所述第一电极层中的多个第一电极由所述光轴向所述液晶透镜的边缘间隔设置并分为多组，所述第二电极层中的多个第一电极由所述光轴向所述液晶透镜的边缘间隔设置并分为多组，每组第一电极具有预设的电极采样率，且接近所述光轴的组的电极采样率大于远离所述光轴的组的电极采样率。2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其中，所述第一电极层中的多个第一电极分为多个区，所述第二电极层中的多个第一电极分为多个区，所述区具有预设宽度；每个所述组包含至少一个区，不同的组包含的区的数量相同或不同；同一个所述组中：每个所述区的电极采样率相同。3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其中，所述区的宽度为3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其中，所述区的宽度为其中，i为对应区在所述第一电极层或所述第二电极层中的排序数，所述排序数由所述第一电极层或所述第二电极层中最接近所述光轴的区向所述液晶透镜边缘数起并从1起算；W1为所述第一电极层或所述第二电极层中最接近所述光轴的区的宽度。4.根据权利要求2所述的液晶透镜，其中，所述第一电极层与所述液晶层之间设置有第三电极层，所述第一电极层与所述第三电极层之间设置有第一介电层；所述第二电极层与所述液晶层之间设置有第四电极层，所述第二电极层与所述第四电极层之间设置有第二介电层；其中，所述第三电极层与所述第四电极层的结构相同；所述第一电极层的多个组中：最接近光轴的组为中心组，其它组为扩大组；所述第二电极层的多个组中：最接近光轴的组为中心组，其它组为扩大组；所述第三电极层和所述第四电极层分别包括多个第二电极，至少部分所述组与所述液晶层之间有所述第二电极分布，位于所述液晶层与一个组之间的第二电极和这一个组中的第一电极在所述第一方向上交替设置，所述第二电极和与它相邻近的第一电极部分重叠，所述第一方向与所述光轴垂直；所述第一电极配置成输出驱动电压，所述第二电极配置成可以通过与其部分重叠的两个第一电极电容耦合输出耦合电压。5.根据权利要求4所述的液晶透镜，其中，所述多个第二电极分布在每一个所述扩大组
与液晶层之间。6.根据权利要求4所述的液晶透镜，其中，所述多个第二电极分布在每一个所述组与液晶层之间。7.根据权利要求6所述的液晶透镜，其中，在所述中心组中：每一个第一电极与相应的第二电极的重叠宽度相同；或者，每一个第一电极与相应的第二电极的重叠宽度不同，并且接近光轴的第一电极与相应的第二电极的重叠宽度大于远离光轴的第一电极与相应的第二电极的重叠宽度；或者，每一个第二电极与相应第一电极的重叠面积比例相同。8.根据权利要求4所述的液晶透镜，其中，所述多个第二电极分布在每一个所述扩大组与液晶层之间；所述中心组中的第一电极布置为两层，且这两层中的第一电极在第一方向上交替设置，所述两层的第一电极之间设置有介电层。9.根据权利要求8所述的液晶透镜，其中，所述第二电极与所述扩大组中的第一电极在光轴方向具有第一间距；所述两层中的第一电极在光轴方向具有第二间距，所述第二间距大于所述第一间距；所述两层的第一电极在所述第一方向内的投影相切。10.根据权利要求5
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7中任意一项所述的液晶透镜，其中，所述第一电极层中的多个第一电极由所述光轴向第一半区的边缘等间距设置，所述第二电极层中的多个第一电极由所述光轴向第四半区的边缘等间距设置。11.根据权利要求5
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9中任意一项所述的液晶透镜，其中，所述液晶透镜还包括电路总线，所述电路总线包括多个电路支线，所述多个电路支线分别提供不同的电压，所述电路支线的数量与所述中心组的一个区...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄林凡，刘国栋，曾吉勇，
申请(专利权)人：联创电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：