CN102645814B - 一种液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备。该液晶透镜包括：第一电极层和第一透明基板；第二透明基板，附着于所述第一电极层的下表面；第二电极层，附着于所述第一透明基板的上表面，包括相分离的第一子电极层和第二子电极层；液晶，位于所述第二透明基板和所述第二电极层之间。本发明实施例提供的液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备，通过调整第一子电极层和第二子电极层的电压，确定液晶透镜的聚焦点，实现小面积透镜大面积投影的效果，而且由于电路驱动较少，构造也比较简单，电场相互干扰相对较小。

Description

一种液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备

技术领域

本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备。

背景技术

现有技术中，液晶材料具有电学和光学各向异性，其光学性能具有电学可控性，因此经常被用来制作光电设备。

液晶透镜的构造方式多种多样，如多层液晶堆垛型，双电压驱动型和基于三电极体系的可变焦液晶透镜等。该基于三电极体系的可变焦液晶透镜的结构基本为：上下各一层ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)电极，中间一层为铝电极，上ITO电极与铝电极之间填充液晶。该铝电极平分成四个子电极，当每个子电极上所施加的电压大小相同时，整个液晶区域将发生相同的相位移，得到对称型液晶透镜，此时该液晶透镜的聚焦点落在铝电极的中心轴线上；当对每个子电极施加完全不同或不完全相同的电压时，不同子电极所对应的液晶区域产生不同的相位移，从而导致整个液晶透镜发生不对称形变，入射光通过这种形状不对称的液晶透镜后聚焦点落在铝电极的中心轴线的上下或左右，也就是与对称透镜相比，聚焦点发生上下或左右方向的偏移。

这样通过控制子电极的电压即可控制聚焦点同一平面内的移动情况。而且ITO电极电压的大小直接影响液晶透镜焦距的长短，可以通过控制其电压来控制液晶透镜的焦距。

但是，该铝电极分成四个子电极，所需电路驱动较多，构造也比较复杂，电场相互干扰比较严重。

发明内容

本发明实施例提供的一种液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备，可以实现小面积透镜大面积投影的效果，而且由于电路驱动较少，构造也比较简单，电场相互干扰相对较小。

本发明实施例提供了一种液晶透镜，包括：

第一电极层和第一透明基板；

第二透明基板，附着于所述第一电极层的下表面；

第二电极层，附着于所述第一透明基板的上表面，包括相分离的第一子电极层和第二子电极层；

液晶，位于所述第二透明基板和所述第二电极层之间。

较佳的，所述第一透明基板和第二透明基板为玻璃基板。

较佳的，所述第一子电极层和第二子电极层由石墨烯或石墨烯与导电聚合物的复合材料构成。

较佳的，所述第一电极层为公共电极层。

较佳的，该液晶透镜，还包括：第一驱动电路，连接所述第一子电极层；

第二驱动电路，连接所述第二子电极层。

本发明实施例提供了一种光电设备，包括，上述液晶透镜。

相应的，本发明实施例提供了一种液晶透镜的制作方法，包括：

在第一电极层下表面制作第二透明基板；

在第一透明基板上表面制作第二电极层，所述第二电极层包括相分离的第一子电极层和第二子电极层；

在所述第二透明基板和第二电极层之间填充液晶。

较佳的，所述方法还包括：

将所述第一子电极层连接第一驱动电路；

将所述第二子电极层连接第二驱动电路。

相应的，本发明实施例提供了一种液晶透镜的使用方法，包括：

预置第一电极层的电压；

通过分别调节第二电极层包括的相分离的第一子电极层和第二子电极层的电压，确定位于第一电极层下表面的第二透明基板和第二电极层之间的液晶的聚焦点。

较佳的，所述第一子电极层的电压与所述第二子电极层的电压相等时，液晶透镜为对称性凸透镜，所述液晶透镜的聚焦点位于对称轴上；

所述第一子电极层的电压大于所述第二子电极层的电压时，所述液晶透镜的聚焦点向所述第二子电极层区域偏移；

所述第一子电极层的电压小于所述第二子电极层的电压时，所述液晶透镜的聚焦点向所述第一子电极层区域偏移。

较佳的，通过第一驱动电路调节第一子电极层的电压；通过第二驱动电路调节第二子电极层的电压。

通过使用本发明实施例提供的液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备，通过调整第一子电极层和第二子电极层的电压，确定液晶的聚焦点。由于液晶各个区域的光折射率变的不均匀，使得透过该液晶透镜的光线的延迟不均匀，进而实现小面积透镜大面积投影的效果。而且由于电路驱动较少，构造也比较简单，电场相互干扰相对较小。

附图说明

图1为本发明实施例中液晶透镜示意图；

图2为本发明实施例中第二电极层的结构示意图；

图3为传统投影仪的投影原理图；

图4为使用本发明施例提供的液晶透镜的投影原理图；

图5为本发明实施例中液晶透镜的制作方法流程示意图；

图6-图8为本发明实施例中第一子电极层和第二子电极层电压变化时，液晶透镜的形状示意图；

图9为本发明实施例中液晶透镜的使用方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种液晶透镜，如图1所示，包括：

第一电极层11和第一透明基板12；

第二透明基板13，附着于所述第一电极层11的下表面；

第二电极层14，附着于所述第一透明基板12的上表面，包括相分离的第一子电极层141和第二子电极层142；

液晶15，位于第二透明基板13和第二电极层14之间。

其中，第一透明基板和第二透明基板的制作材料包括玻璃等。上述第一电极层11为公共电极层，其与第二电极层14均通电后，两者之间形成电场。如图2所示，第二电极层14由特殊阻抗材料制作，例如电导率和透过率都很高的材料，较佳的，该第一子电极层141和第二子电极层142由石墨或石墨烯与导电聚合物的复合材料构成。该第一子电极层141和第二子电极层142可以由同种材料制作，也可以由不同种材料制作。而且，第一子电极层141和第二子电极层142可以为任意形状，两者的大小可以相同，也可以不同。较佳的情况，两者的形状相同，且面积大小相同，如图2所示，两者为面积大小相同的矩形。

通过分别调节上述相分离的第一子电极层141和第二子电极层142，使得两者与第一电极层之间的电场产生变化，这样可以在电场的作用下液晶15的聚焦点产生移动，由此可以通过改变液晶透镜的聚焦点，得到不同的投影效果。

较佳的，该液晶透镜，还包括：第一驱动电路，连接第一子电极层141；第二驱动电路，连接所述第二子电极层142。驱动电路的数目与第二电极层包括的子电极层数目相对应，由于本实施例中驱动电路较少，因此，液晶透镜的所需的电路较少，结构较简单。而且，两个子电极层产生的电场之间的相互干扰也较弱。

上述液晶透镜可以应用于各种光电设备中，例如投影仪等。由于上述液晶透镜的聚焦点可以左右移动，因此，在达到同样投影效果的情况下，本实施例提供的液晶透镜与传统透镜相比体积较小，进而使用本实施例提供的液晶透镜的光电设备体积较小，更为轻便且方便携带。图3为传统投影仪的投影原理图，如图所示，光源1通过普通透镜2向屏幕3上进行投影。相应的，如图4所示，使用本发明实施例提供的液晶透镜时，同样的光源1在屏幕3上产生同样的投影时，液晶透镜4的体积明显小于普通透镜2。

基于同一构思，本发明实施例还提供了上述液晶透镜的制作方法，如图5所示，包括以下具体步骤：

步骤501、在第一电极层下表面制作第二透明基板；

步骤502、在第一透明基板上表面制作第二电极层，该第二电极层包括相分离的第一子电极层和第二子电极层；

步骤503、在上述第二透明基板和第二电极层之间填充液晶。

具体的，该第一电极层可以为公共电极层，其与第二电极层之间形成电场。一般情况下，第一电极层为恒压，通过改变第二电极层的两个子电子层的电压，控制液晶的聚焦点向左右的移动距离。例如：如图6所示，第一子电极层141的电压与第二子电极层142的电压相等时，液晶透镜为对称性凸透镜，液晶透镜的聚焦点位于对称轴上；如图7所示，第一子电极层141的电压大于第二子电极层142的电压时，液晶透镜的聚焦点向第二子电极层142区域偏移；如图8所示，第一子电极层的电压小于第二子电极层的电压时，液晶透镜的聚焦点向第一子电极层区域偏移。

较佳的，然后将第一子电极层连接第一驱动电路，将第二子电极层连接第二驱动电路。驱动电路的数目与第二电极层包括的子电极层数目相对应，由于本实施例中驱动电路较少，因此，液晶透镜的所需的电路较少，结构较简单。而且，子电极层数量较少时各自电场之间的相互干扰也较弱。

通过上述描述可知，使用本发明实施例提供的液晶透镜的制作方法，通过第一子电极层和第二子电极层的电压，可以确定液晶透镜的聚焦点，液晶各个区域的光折射率变的不均匀，使得透过该液晶透镜的光线的延迟不均匀，进而实现小面积透镜大面积投影的效果。而且由于电路驱动较少，构造也比较简单，电场相互干扰相对较小。

基于同一构思，本发明实施例还提供了上述液晶透镜的使用方法，如图9所示，包括以下步骤：

步骤901、预置第一电极层的电压；

步骤902、通过分别调节第二电极层包括的相分离的第一子电极层和第二子电极层的电压，确定位于第一电极层下表面的第二透明基板和第二电极层之间的液晶的聚焦点。

上述第一电极层可以为公共电极层，其下表面具有第二透明基板。在第一透明基板上表面具有第二电极层，该第二电极层包括相分离的第一子电极层和第二子电极层。该第一子电极层连接第一驱动电路，第二子电极层连接第二驱动电路，可以通过分别调节第一子电极层和第二子电极层的电压，确定位于第一电极层下表面的第二透明基板和第二电极层之间的液晶的聚焦点，具体的，第一子电极层的电压与第二子电极层的电压相等时，液晶透镜为对称性凸透镜，液晶透镜的聚焦点位于对称轴上；第一子电极层的电压大于第二子电极层的电压时，液晶透镜的聚焦点向第二子电极层区域偏移；第一子电极层的电压小于第二子电极层的电压时，液晶透镜的聚焦点向第一子电极层区域偏移。

通过上述描述可知，使用本发明实施例提供的液晶透镜及其制作、使用方法和光电设备，通过第一子电极层和第二子电极层的电压，可以确定液晶的聚焦点。由于液晶各个区域的光折射率变的不均匀，使得透过该液晶透镜的光线的延迟不均匀，进而实现小面积透镜大面积投影的效果。而且由于电路驱动较少，构造也比较简单，电场相互干扰相对较小。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种液晶透镜，其特征在于，仅包括：

第一电极层和第一透明基板；

第二透明基板，附着于所述第一电极层的下表面；

第二电极层，附着于所述第一透明基板的上表面，包括相分离的第一子电极层和第二子电极层；

液晶，位于所述第二透明基板和所述第二电极层之间；

第一驱动电路，连接所述第一子电极层；

第二驱动电路，连接所述第二子电极层；

加载到所述第一子电极层的电压大于所述第二子电极层的电压，所述液晶透镜的聚焦点向所述第二子电极层区域偏移；或，

加载到所述第一子电极层的电压小于所述第二子电极层的电压，所述液晶透镜的聚焦点向所述第一子电极层区域偏移。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一透明基板和第二透明基板为玻璃基板。

3.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一子电极层和第二子电极层由石墨烯或石墨烯与导电聚合物的复合材料构成。

4.如权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极层为公共电极层。

5.一种光电设备，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一所述的液晶透镜。

6.一种液晶透镜的制作方法，其特征在于，仅包括：

在第一电极层下表面制作第二透明基板；

在第一透明基板上表面制作第二电极层，所述第二电极层包括相分离的第一子电极层和第二子电极层；

在所述第二透明基板和第二电极层之间填充液晶；

将所述第一子电极层连接第一驱动电路；

将所述第二子电极层连接第二驱动电路；

加载到所述第一子电极层的电压大于所述第二子电极层的电压，所述液晶透镜的聚焦点向所述第二子电极层区域偏移；或，

加载到所述第一子电极层的电压小于所述第二子电极层的电压，所述液晶透镜的聚焦点向所述第一子电极层区域偏移。

7.一种液晶透镜的使用方法，其特征在于，仅包括：

预置第一电极层的电压；

通过第一驱动电路调节第一子电极层的电压；通过第二驱动电路调节第二子电极层的电压；

通过分别调节第二电极层包括的相分离的第一子电极层和第二子电极层的电压，确定位于第一电极层下表面的第二透明基板和第二电极层之间的液晶的聚焦点，具体包括：

所述第一子电极层的电压大于所述第二子电极层的电压时，所述液晶透镜的聚焦点向所述第二子电极层区域偏移；

所述第一子电极层的电压小于所述第二子电极层的电压时，所述液晶透镜的聚焦点向所述第一子电极层区域偏移。