[發明專利]電掃描雙通光孔徑焦點可擺動液晶微透鏡及其制備方法

有效

• 申請號: 201310435104.0
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103543571A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 康勝武;佟慶;張新宇;桑紅石;張天序
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29;G02F1/1343;G02F1/133;G02F1/1333;G02F1/1337;G02F1/139
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于液晶透鏡技術領域，更具體地，涉及一種電掃描雙通光孔徑焦點可擺動液晶微透鏡及其制備方法。

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，另一個電壓用于控制相錯線的出現，兩個電壓必須保持同相位。這種微透鏡結構存在幾個問題：1，兩個驅動電壓必須保持同相位，這給實際應用帶來不便；2，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；3，通光孔徑固定，不能滿足實際應用大小視野切換所要求的通光孔徑可變的要求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種電掃描雙通光孔徑焦點可擺動液晶微透鏡，其目的在于解決現有技術中存在的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以及通光孔徑不可變的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種電掃描雙通光孔徑焦點可擺動液晶微透鏡，包括上玻璃襯底、PI定向層、上玻璃襯底ITO透明上電極、上玻璃襯底ITO透明下電極、液晶層、多個玻璃間隔子以及下玻璃襯底ITO透明上電極，上玻璃襯底的正反兩面和下玻璃襯底的一面上分別鍍有ITO透明電極，上玻璃襯底正反兩面的ITO透明電極分別都為具有四個呈十字形對稱排列的子電極，上玻璃襯底正反兩面的上下電極中心圓孔圓心對齊，上玻璃襯底正反兩面的上下電極圖案錯開45度，且子電極與外界電源相連，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，下玻璃襯底的ITO透明上電極為圓形，其圓心與上玻璃襯底的子電極所圍成的圓形的圓心對齊，PI定向層是鍍在上玻璃襯底的ITO透明下電極和下玻璃襯底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。

優選地，上玻璃襯底的ITO透明上電極的子電極的條形寬度為192微米，四個子電極所圍成的圓形區域的直徑為500微米。

優選地，上玻璃襯底的ITO透明下電極的子電極的條形寬度為114微米，四個子電極所圍成的圓形區域的直徑為300微米。

優選地，下玻璃襯底的ITO透明上電極的圓形電極直徑為300微米。

優選地，上玻璃襯底的ITO透明上電極和下電極所圍成的兩個圓形區域的圓心和下玻璃襯底的圓形電極的圓心對齊。

優選地，液晶層為向列型液晶。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

1、驅動電壓低，由于本發明所采用的兩層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。

2、有效地抑制了相錯線，由于本發明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。

3，能在上玻璃襯底的ITO透明上電極和下電極上分別形成直徑為500微米和300微米的兩個不同的通光孔徑，在需要大小視場切換的情況下，通過對不同的上下電極加電，解決了通光孔徑固定不變的問題。

4、能使入射光有效聚焦并且焦點能在焦平面內任意擺動，由于本發明采用了新型的圖案電極，當對上玻璃襯底的上下電極的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。

本發明的另一目的在于提供一種用于制備電掃描雙通光孔徑焦點可擺動液晶微透鏡的方法，旨在解決現有技術中尚不存在的制備雙通光孔徑液晶微透鏡的技術問題。

按照本發明的另一方面，提供了一種用于制備電掃描雙通光孔徑焦點可擺動液晶微透鏡的方法，包括以下步驟：

（1）清洗過程：依次采用丙酮、酒精和去離子水溶劑對上ITO玻璃襯底和下ITO玻璃襯底進行超聲清洗并烘干；

（2）涂膠過程：在干燥后的上ITO玻璃襯底的正反兩面和下ITO玻璃襯底的單面上用勻膠機涂覆正性光刻膠并烘干5至20分鐘；