專利名稱：一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于液晶透鏡技術領域，更具體地，涉及一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡。
背景技術：
隨著液晶在顯示器領域廣泛的應用，各國研究人員發現液晶材料是一種良好的光電材料，尤其易受到外界條件影響導致介電常數、折射率發生改變，在一定條件下可以在平面液晶層形成梯度折射率分布。研究人員利用該特點研制出基于液晶的自適應微透鏡，該透鏡不僅具有梯度折射率透鏡的特點，而且還具有電控調節焦距的特點，是性能突出、急切需要發展的新型光學成像元件。現有的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡結構是采用三層電極的結構形式，底層是ITO平板電極，中間層是ITO圖案電極，上層是鋁電極。需要通過兩個驅動電壓來控制液晶微透鏡，一個電壓用于控制聚焦及焦點擺動，另一個電壓用于抑制相錯線的出現，兩個電壓必須保持同相位。這種微透鏡結構存在幾個問題:1，需三層電極，使制作工藝難度加大；2，三層電極結構需要較大的驅動電壓；3，兩個驅動電壓必須保持同相位，這給實際應用帶來不便；4，中間電極圖案易使電場產生串擾，難以達到理想的焦點擺動效果。
實用新型內容針對現有技術的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，旨在解決現有技術中存在的制作工藝難度大、三層電極結構需要較大驅動電壓、驅動電壓必須保持同相位從而給應用帶來不便、焦點擺動效果不理想的問題。為實現上述目的，本實用新型提供了一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，包括上玻璃襯底、PI定向層、ITO透明下電極、液晶層、玻璃間隔子、ITO透明上電極以及下玻璃襯底，ITO透明下電極和ITO透明上電極分別鍍在下玻璃襯底和上玻璃襯底的一面上，且均與外界電源相連，ITO透明上電極具有四個呈十字形對稱排列的子電極，子電極的形狀為近似條形，四個子電極所圍成的區域為圓形，ITO透明下電極為圓形，其圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊，PI定向層是鍍在ITO透明下電極和ITO透明上電極上，上玻璃襯底和下玻璃襯底是上下設置，且液晶層灌注在上玻璃襯底和下玻璃襯底之間，玻璃間隔子設置在上玻璃襯底和下玻璃襯底之間，且位于二者的邊緣處。子電極的條形寬度為250微米，四個子電極所圍成的圓形區域的直徑為500微米。ITO透明下電極的直徑為300微米。液晶層為向列型液晶。通過本實用新型所構思的以上技術方案，與現有技術相比，本實用新型具有以下的有益效果:1、工藝制作簡單，由于本實用新型采用兩層ITO電極結構，與國外文獻中現有的三層電極相比，制作工藝得到了簡化。[0011]2、驅動電壓低，由于本實用新型所采用的兩層ITO透明電極直接緊靠液晶層，使電極上的電壓直接作用于液晶，使驅動電壓的幅值得以降低。3、有效地抑制了相錯線，由于本實用新型采用了新型的圖案電極，此電極形狀能有效得抑制相錯線的出現。4、能使入射光有效聚焦并且焦點能在焦平面內任意擺動，由于本實用新型采用了新型的圖案電極，當對四個子電極分別加不同驅動電壓時，可以使焦點在焦平面內任意擺動，在30Vrms條件下最大擺動范圍可達40微米。
圖1是本實用新型電掃描焦點可擺動液晶微透鏡的整體結構示意圖。圖2是本實用新型的ITO透明上下電極的立體示意圖。圖3是本實用新型的ITO透明上下電極的俯視圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，本實用新型電掃描焦點可擺動液晶微透鏡包括上玻璃襯底1、PI(polyimide)定向層2、銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,簡稱ITO)透明下電極3、液晶層4、玻璃間隔子5、ITO透明上電極6以及下玻璃襯底7。ITO透明下電極3和ITO透明上電極6分別鍍在下玻璃襯底7和上玻璃襯底I的一面上，且均與外界電源相連。ITO透明上電極6具有四個呈十字形對稱排列的子電極。在本實施方式中，子電極的形狀為近似條形，且條形寬度為250微米，四個子電極所圍成的區域為圓形，該圓形的直徑為500微米。 ITO透明下電極3為圓形，且直徑為300微米，其圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊。PI定向層2是鍍在ITO透明下電極3和ITO透明上電極6上。上玻璃襯底I和下玻璃襯底7是上下設置，且液晶層4灌注在上玻璃襯底I和下玻璃襯底7之間。在本實施方式中，液晶層4為向列型液晶。玻璃間隔子5設置在上玻璃襯底I和下玻璃襯底7之間，且位于上玻璃襯底I和下玻璃襯底7的邊緣處。以下詳細描述本實用新型的工作原理:當外界電源對四個子電極提供電壓的幅值相同時，在ITO透明下電極與ITO透明上電極之間的區域將產生對稱的非均勻電場，其強度由中心到邊緣逐漸增加。液晶層中液晶分子指向矢的傾斜角也會隨之電場變化，在圓中心最小在邊緣處最大。由于液晶的折射率和介電常數與液晶分子的排列有關，它們是各向異性，在外電場的影響下易變形。當液晶分子的方向與電場方向一致時，其形變自由能最小。如果入射光與光軸平行，電場被分解為X軸和I軸兩個正交偏振分量，當兩個分量都垂直于光軸時液晶的折射率為η。，沒有相位差，入射光經過透鏡后不發生變化。如果入射光與光軸成Θ角時，電場的截面曲線變為橢圓，在橢圓的短軸方向折射率為n。，在橢圓的長軸方向入射光的非常光折射率為ne( θ )=n。ne / Oie2Sin2 Θ +H02Cos2 θ )1/2，該函數曲線具有鐘形分布，能夠產生傳統凸透鏡的聚焦效果。當外界電源對四個子電極提供電壓的幅值不相同時，可使焦點在焦平面內任意方向擺動。[0027] 本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡,其特征在于， 包括上玻璃襯底、PI定向層、ITO透明下電極、液晶層、玻璃間隔子、ITO透明上電極以及下玻璃襯底； 所述ITO透明下電極和所述ITO透明上電極分別鍍在所述下玻璃襯底和所述上玻璃襯底的一面上，且均與外界電源相連； 所述ITO透明上電極具有四個呈十字形對稱排列的子電極； 所述子電極的形狀為近似條形，四個子電極所圍成的區域為圓形； 所述ITO透明下電極為圓形，其圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊； 所述PI定向層是鍍在所述ITO透明下電極和所述ITO透明上電極上； 所述上玻璃襯底和所述下玻璃襯底是上下設置，且所述液晶層灌注在所述上玻璃襯底和所述下玻璃襯底之間； 所述玻璃間隔子設置在所述上玻璃襯底和所述下玻璃襯底之間，且位于二者的邊緣處。
2.根據權利要求1所述的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，其特征在于，所述子電極的條形寬度為250微米，四個子電極所圍成的圓形區域的直徑為500微米。
3.根據權利要求1所述的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，其特征在于，所述ITO透明下電極的直徑為300微米。
4.根據權利要求1所述的電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，其特征在于，所述液晶層為向列型液晶。
專利摘要本實用新型公開了一種電掃描焦點可擺動液晶微透鏡，包括上玻璃襯底、PI定向層、ITO透明下電極、液晶層、玻璃間隔子、ITO透明上電極以及下玻璃襯底，ITO透明下電極和ITO透明上電極分別鍍在下玻璃襯底和上玻璃襯底的一面上，且均與外界電源相連，ITO透明上電極具有四個呈十字形對稱排列的子電極，子電極的形狀為近似條形，ITO透明下電極的圓心與四個子電極所圍成的圓形的圓心對齊，PI定向層是鍍在ITO透明下電極和ITO透明上電極上，液晶層灌注在上玻璃襯底和下玻璃襯底之間。本實用新型能夠解決現有技術中存在的制作工藝難度大、三層電極結構需要較大驅動電壓、驅動電壓必須保持同相位從而給應用帶來不便、焦點擺動效果不理想的問題。
文檔編號G02F1/133GK203012311SQ201220593590
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者康勝武, 佟慶, 張新宇, 桑紅石, 張天序 申請人:華中科技大學