CN102736352A

CN102736352A - 电子产品及其液晶变焦透镜

Info

Publication number: CN102736352A
Application number: CN2012102309190A
Authority: CN
Inventors: 王东岳; 毛航超; 李赣湘; 梁永超; 何基强
Original assignee: Truly Semiconductors Ltd
Current assignee: Truly Semiconductors Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102736352B

Abstract

本发明公开一种电子产品及其液晶变焦透镜。该液晶变焦透镜的上平面基板和下平面基板之间封装液晶层，上平面基板和下平面基板分别设有一个面电圾，并分别以相应面电极为内表面，上平面基板的面电极和下平面基板的面电极中至少一个形成菲涅尔波带图案电圾，菲涅尔波带图案电极中，第n环环状波带电极的宽度值按

(R₁：第1环的半径分布，相邻环状波带电圾间用等值电阻连接，并通过第一引线电极和和第二引线电极导出，其中两引线电极不相交。该液晶变焦透镜在设计上利用电极材料本身的电压分配实现了液晶透镜折射率分布的要求上，可简化基板电极结构及加工工艺，有助于降低生产成本。该电子产品的光学系统使用该液晶变焦透镜，连续变焦范围大、效果好。

Description

电子产品及其液晶变焦透镜

技术领域

本发明涉及光学器件，尤其涉及一种菲涅尔型的液晶变焦透镜及使用该液晶变焦透镜的电子产品。

背景技术

菲涅尔型的液晶变焦透镜在手机、数码相机等多种电子产品中得到广泛运用。普通的菲涅尔透镜由上下两个玻璃平面基板和液晶夹层组成，两个平面基板内表面的ITO(Indium Tin Oxides，铟锡金属氧化物)导电膜被刻蚀成波带电极结构，并分别用公共直带电极将相应环状波带电极连接起来。通过向控制电极施加驱动电压，可控制液晶层的折射率，使穿过相邻波带间的光束到主焦点之间产生180°相移，由此实现在预定范围内变焦。该菲涅尔透镜只有两条引线电圾，控制方式较为简单，但因各环状波带电极之间为等电势，不存在阶梯电场，因而只能简单模以菲涅尔透镜，变焦范围小，不能实现连续变焦。

图1表示一种改进型的液晶变焦透镜，其通过较少的引线电极就可形成阶梯电场，实现连续变焦。参见图1，基板30的透明电圾时刻成若干菲涅尔环状波带电极31，每个环状波带留有至少一个缺口以形成缺口通道35，最内圈的环状波带电圾31a引出第一引线电极33，最外圈的环状波带电圾31b引出第二引线电极34。该液晶变焦透镜中，相邻环状波带之间设有置于基板30内表面的导电介质32，其相当于等效电阻，在串联以后各导电介质32平分电压，在各环状波带电极31之间起到连接线作用。通过在相邻波带电极之间设置导电介质32，在环状波带的缺口通道引线电极，大大减少阶梯电场所需的引脚数量，控制简单，降低了对阶梯电场的干扰，减少了基板的占用空间。

但是，该液晶变焦透镜也存在一定的缺陷：根据液晶盒的液晶折射率控制原理可知，应保持环状波带及导电介质32的等效电阻相等；如图1所示，各环状波带电极的宽度相等，相邻环状波带电极之间的导电介质32均为扇形，故在实现上述要求时增加了结构设计难度，工艺也较为复杂，不利于降低生产成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种液晶变焦透镜，在保证菲涅尔透镜环状电极电压降相等的基础上，可以简化基板电极结构及加工工艺，有助于降低生产成本。在此基础上，本发明相应提供一种应用该液晶变焦透镜的电子产品，可以简便地实现连续变焦，并有助于实现产品薄型化要求。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：一种液晶变焦透镜，具有上平面基板和下平面基板，所述上平面基板和所述下平面基板之间封装液晶层，所述上平面基板和所述下平面基板分别设有一个面电圾，所述上平面基板和所述下平面基板分别以相应面电极为内表面，所述上平面基板的面电极和所述下平面基板的面电极中的至少一个形成菲涅尔波带图案电极，所述菲涅尔波带图案电极中，第n环环状波带电极的宽度值按

分布，其中R₁为第1环的半径，且相邻环状波带电极之间用等值电阻连接，并通过第一引线电极和第二引线电极导出，其中第一引线电极和第二引线电极不相交。

较优地，菲涅尔波带图案电圾中，第一引线电极和第二引线电极与最内圈环状波带电极连接，并贯穿其余每个环状波带电圾。

较优地，第一引线电极和第二引线电极与最内圈环状波带电极连接分别形成的两个结点之间的距离尽可能短。

较优地，环状波带电极与第一引线电极只在导通结点处连通。

较优地，在第一引线电极上，相邻导通结点间电阻值是相同的。

较优地，导通结点处线宽在保障电导通性的情况下尽可能窄。

较优地，环状波带电极与第一引线电极、第二引线电极用同一层透明导电材料形成。

较优地，除最内圈环状波带电极外，其余每个环状波带电极在第二引线电极贯穿通过的区域以缺口通道与第二引线电极绝缘；其余每个环状波带电极与第一引线电极都以一个导通结点导通，且除导通结点外与第引线电极以缺口通道形成绝缘。

较优地，缺口通道尽可能窄。

较优地，在第一引线电极和第二引线电极上覆盖一层透明绝缘层，透明绝缘层的宽度适当大于上述缺口通道的宽度；且在透明绝缘层上再形成一层顶层透明导电层，顶层透明导电层的宽度适当大于透明绝缘层，并分别连通每个波带在缺口通道两侧的环状波带电圾，以填补每个环状波带电极因缺口通道形成的缺口；顶层透明导电层在每个波带之间的间隙处以尽可能小的绝缘间隙绝缘。

较优地，环状波带电极与第一引线电极、第二引线电极用两层透明导电材料分别形成，两层透明导电材料层之间用透明绝缘层绝缘分开，其中：一层透明导电材料用于形成菲涅尔波带图案，另一层透明导电材料用于形成第一引线电极和第二引线电极。

较优地，透明绝缘层覆盖整个菲涅尔图案区域或只覆盖第一引线电极和第二引线电极通过的区域；且透明绝缘层仅覆盖第一引线电极和第二引线电极与环状波带电圾导通结点外的区域。较优地，透明绝缘层在第一引线电极与每个环状波带电极交叠区域上开一个通孔，作为环状波带电极与第一引线电极导通的导通结点；透明绝缘层在且仅在第二引线电极与最内圈环状波带电极交叠区域上开一个通孔，作为环状波带电极与第二引线电极导通的导通结点。

较优地，第一引线电极在与每个环状波带电极交叠区域的位置设计线宽超出透明绝缘层的覆盖范围，且与相应环状波带电极相交导通以形成导通结点，非导通结点区域外的第一引线电极都被透明绝缘层覆盖以形成与环状波带电极绝缘；第二引线电极除与最内圈环状波带电极的导通结点不被透明绝缘层覆盖外，其他部分都被透明绝缘层覆盖，形成与环状波带电极绝缘。

较优地，菲涅尔波带图案层是在比第一引线电极和第二引线电圾层更靠近液晶层的一侧。

较优地，第一引线电极和第二引线电极宽尽可能小。

较优地，第一引线电极采用高电阻率导电材料。

较优地，第二引线电极尽可能采用直线。

较优地，相邻环状波带电极之间以尽可能小的绝缘间隙进行绝缘。

较优地，根据第一引线电极和第二引线电极的总阻抗的大小关系，调整施加在第一引线电极和第二引线电圾的总电压，让第一引线电极上所有导通结点相对于对置电极的电压降高于液晶材料的工作阈值电压，并且也控制了第一引线电极上的电压降，进行焦距调整。

在此基础上，本发明相应提供一种电子产品，它包括光学系统，所述光学系统设置有以上所述的液晶变焦透镜。

与现有技术相比，本发明将液晶透镜环形的电极制作成某特定图案。在该图案中，环状波带电极用等阻抗值的连接线将相邻的环状波带电极连接起来，由此可取得以下主要技术效果：(1)用电极材料制作分压电阻，且和电极做在同一层，减少了工艺难度，降低了生产成本，有助于使得液晶透镜薄型化；(2)以这种特定图案的电阻连接线连接相邻环状波带电极，保证透镜环状波带电极的每一环所分得的电压降相同，通过使环形图案和电压降分摊组合起来，满足了液晶透镜折射率分布的要求，最终实现透镜的连续变焦。

附图说明

图1是现有液晶变焦透镜的电极图案示意图；

图2是本发明液晶变焦透镜的剖面图；

图3a是本发明液晶变焦透镜的电圾图案实施例一的示意图；

图3b是图3a中A部分的局部放大图；

图3c是图3b中透明电极填充区域后的示意图；

图3d是图3a中B部分的局部放大图；

图3e是图3d中透明电极填充区域示意图；

图4a是本发明液晶变焦透镜的电极图案实施例二的示意图；

图4b是图4a中C部分剖面图；

图4c是图4a中D部分剖面图；

图5a是本发明液晶变焦透镜的电圾图案实施例三的示意图；

图5b是图5a中E部分的局部放大图；

图5c是图5b的剖面图；

图5d是图5a中F部分的局部放大图；

图5e是图5d的剖面图；

图6a是本发明液晶变焦透镜的电圾图案实施例四的示意图；

图6b是图6a中G部分的局部放大图；

图6c是图6b的剖面图；

图6d是图6a中H部分的局部放大图；

图6e是图6d的剖面图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图2，表示本发明液晶变焦透镜的较优实施例结构。该液晶变焦透镜100的结构，包括第一平面基板110、第二平面基板130和封装于其中的液晶120，该第一平面基板110和第二平面基板130分别设置有面电圾，通过控制器面电极之间的PWM(脉冲宽度调制)信号驱动电压，实现液晶分子的偏转，进一步说明如下。

第一平面基板110和第二平面基板130，具体可由玻璃材料制成，它们对称地平行放置；该第一平面基板110和第二平面基板130的四周用封框胶(图未标示)密封，由此形成液晶容纳空间，其中填充液晶(可为平行取向型、垂直取向型、90度，180度扭曲型或其它类型液晶材料)120，最终形成约为3～4μm厚的液晶盒。此外，该上平面基板电圾110和下平面基板电极130的内侧表面上还分别均匀涂有液晶取向层，它们为聚酰亚胺取向层，优选地被单方向摩擦；当然，在一定情况下，也可以不设置液晶取向层，具体可根据液晶层的材料确定。

如图2所示，第一平面基板110的内侧表面设置ITO导电膜的第一面电圾140，第二平面基板130的内侧表面设置ITO导电膜的第二面电极150，该第一面电圾140和第二面电圾150中的至少一个设置菲涅尔图案。具体地，可采用上、下平面基板电极图案完全相同的方案，也可采用其中一个平面基板电圾内侧面设置电圾图案而另一平面基板电极内侧面无图案的实施方案。

上述菲涅尔波带图案电圾中，第n环环状波带电圾的宽度值按

分布，其中R₁为第1环的半径，且相邻环状波带电极之间用等值电阻连接，并通过第一引线电极和第二引线电极导出，该第一引线电极和第二引线电圾不相交。

环状波带电极图案的实现有不同的方式，不失一般性，下面以第一面电极140上设置菲涅尔波带的ITO图案电极进行说明，其中涉及环状波带电极和引线电极。

实施例一

参见图3a～图3e，表示电极图案实施例一。第一面电圾140上设置若干的环状波带电圾141，其中自内向外看，各环状波带电极141的宽度值逐渐减少，具体是按第n环环状波带电极的宽度值按

分布；相邻环状波带电极141之间绝缘隔开，具体是第一面电极140在相邻的波带之间刻蚀出绝缘间隙142，该绝缘间隙越小越好，最好是宽度在10μm以下(更优地为5μm以下)；相邻环状波带电圾141之间用等值电阻连接，并通过第一引线电极160和第二引线电极170导出，其中第一引线电极160和第二引线电极170不相交。

如图3a所示，第一引线电圾160、第二引线电极170分别与环状波带的最内圈环状波带电极141a连接，且连接分别形成的两个结点之间的距离尽可能短(小于预设值)，且第一引线电圾160和第二引线电极170贯穿其余所有波带引出引线。不同的是：至最外圈环状波带电极141b的其余每个波带与第一引线电极160都有以一个尺寸尽可能小(5um以下)的导通结点处160a，除结点外与第一引线电极160以尽可能窄的缺口通道形成绝缘；至最外圈环状波带电极141b的其余每个波带在第二引线电圾170贯穿通过的区域同样以尽可能窄的缺口通道与第二引线电极170形成绝缘，该缺口通道的缺口线宽最好在5um以下。

本实施例一中，菲涅尔波带图案电极中的环状波带电极141与第一引线电极160、第二引线电极170用同一层透明导电材料形成，它们的线宽尽可能小，最好在5um以下；第一引线电极160采用高电阻率导电材料(200Ω以上)，其相邻导通结点160a之间的电阻值是相同的，其中应使导通结点160a线宽在保障电导通性的情况下尽可能窄；第二引线电极170尽可能采用直线。

本实施例一可根据第一引线电极160和第二引线电极170的总阻抗的大小关系，调整施加在第一引线电圾160和第二引线电圾170的总电压，让第一引线电圾160上所有导通结点160a相对于对置电极的电压降高于液晶材料的工作阈值电压，同时也控制第一引线电极160上的电压降，以进行焦距调整。

上述液晶变焦透镜100的实施例中，通过向第一引线电极160、第二引线电极170施加预设的驱动电压，即可使位于不同环状波带电极141下的液晶120的折射率按预定的分布规律发生变化(地物线规律)，由此改变光束通过液晶盒时的光程，使菲涅尔图案电极不同区域的光程差按菲涅尔波带聚集的要求分布，从而模拟出菲涅耳透镜的效果，实现液晶透镜的连续变焦。

实施例二

参见图4a～图4c，表示电极图案实施例二。与实施例一的不同之处在于同心环状波带电极141与第一引线电极160、第二引线电极170用两层透明导电材料分别形成，两层透明导电材料层之间用透明绝缘层180绝缘分开，其中：一层透明导电材料用于形成菲涅尔波带图案，另一层透明导电材料用于形成第一引线电极160和第二引线电圾170。

所述的透明绝缘层180可覆盖整个菲涅尔图案区域或只覆盖第一引线电极160和第二引线电极170通过的区域，且透明绝缘层仅覆盖第一引线电极和第二引线电极与环状波带电极导通结点外的区域。

其中：透明绝缘层180在第一引线电极160与每个环状波带电极141交叠区域上开一个通孔180a，作为环状波带电圾141与第一引线电圾160导通的导通结点；透明绝缘层180在且仅在第二引线电极170与最内圈环状波带电极141a交叠区域上开一个通孔，作为最内圈环状波带电圾141a与第二引线电圾170导通的导通结点。

此外，透明绝缘层180的设置方式也可以采取其它的方式，进一步举例说明如下。

实施例三

参见图5a～图5e，表示电极图案实施例三。与实施例二相同的是，环状波带电极141与第一引线电极160、第二引线电极170用两层透明导电材料分别形成，两层透明导电材料层之间用透明绝缘层180绝缘分开；不同的是，透明绝缘层180仅覆盖第一引线电极和160第二引线电极170与环状波带电极141导通结点外的区域。

其中：第一引线电极160在与每个环状波带电极141交叠区域的位置设计线宽超出透明绝缘层的覆盖范围，且与相应环状波带电极141相交导通以形成导通结点，非导通结点区域外的第一引线电圾160都被透明绝缘层180覆盖以形成与环状波带电极141绝缘；第二引线电圾170除与最内圈环状波带电圾141a的导通结点不被透明绝缘层180覆盖外，其他部分都被透明绝缘层180覆盖，形成与环状波带电极141绝缘。

实施例四

参见图6a～图6e，表示电极图案实施例四。与实施例一的电极图案一样，环状波带电圾180与第一引线电极160、第二引线电极170用同一层透明导电材料分别形成，其中：除最内圈环状波带电极141a外，其余每个环状波带电极141在第二引线电极170贯穿通过的区域以缺口通道与第二引线电极170绝缘；其余每个环状波带电极与第一引线电极160都以一个导通结点导通，且除导通结点外与第一引线电极160以缺口通道形成绝缘。

与实施例一的电极图案不同的是，本实施例四在第一引线电极160和第二引线电极180上覆盖一层透明绝缘层180，透明绝缘层180的宽度适当大于上述缺口通道的宽度；且在透明绝缘层180上再形成一层顶层透明导电层141c，顶层透明导电层141c的宽度适当大于透明绝缘层180，并分别连通每个波带在缺口通道两侧的环状波带电极141，以填补每个环状波带电极141因缺口通道形成的缺口；顶层透明导电层141c在每个波带之间的间隙处以尽可能小的绝缘间隙绝缘。

本发明的上述实施例中，将液晶变焦透镜100的环形ITO电极制作成某一特定图案。在该图案中，用ITO环状波带电极141且用等阻抗值的ITO连接线将相邻的环状波带电极连接起来，可主要达到以下两个目的：(1)将电阻和电极做在同一层，减少了工艺，降低了成本，并可使得液晶透镜薄型化；(2)以这种特定图案的电阻，使得透镜的环形电圾的每一环所分得的电压降相同，使得环形图案和电压降分摊组合起来，满足了液晶透镜折射率分布的要求，从而最终实现液晶透镜的连续变焦。

在此基础上，使用上述液晶变焦透镜的电子产品的光学系统，具有连续变焦范围大、效果好的优点，其可采用常规工艺加工，制作成本不会增加，因而具有较好的市场前景。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.种液晶变焦透镜，具有上平面基板和下平面基板，所述上平面基板和所述下平面基板之间封装液晶层，所述上平面基板和所述下平面基板分别设有一个面电极，所述上平面基板和所述下平面基板分别以相应面电极为内表面，所述上平面基板的面电极和所述下平面基板的面电圾中的至少一个形成菲涅尔波带图案电极，其特征在于，所述菲涅尔波带图案电极中，第n环环状波带电极的宽度值按分布，其中R₁为第1环的半径，且相邻环状波带电极之间用等值电阻连接，并通过第一引线电极和第二引线电极导出，其中第一引线电极和第二引线电极不相交。

2.如权利要求1所述的液晶变焦透镜，其特征在于，菲涅尔波带图案电极中，第一引线电极和第二引线电极与最内圈环状波带电极连接，并贯穿其余每个环状波带电极。

3.如权利要求2所述的液晶变焦透镜，其特征在于，第一引线电极和第二引线电极与最内圈环状波带电极连接分别形成的两个结点之间的距离尽可能短。

4.如权利要求2所述的液晶变焦透镜，其特征在于，环状波带电极与第一引线电极只在导通结点处连通。

5.如权利要求4所述的液晶变焦透镜，其特征在于，在第一引线极，相邻导通结点间电阻值是相同的。

6.如权利要求5所述的液晶变焦透镜，其特征在于，导通结点处线宽在保障电导通性的情况下尽可能窄。

7.如权利要求4所述的液晶变焦透镜，其特征在于，环状波带电极与第一引线电极、第二引线电极用同一层透明导电材料形成。

8.如权利要求7所述的液晶变焦透镜，其特征在于，除最内圈环状波带电极外，其余每个环状波带电极在第二引线电极贯穿通过的区域以缺口通道与第二引线电极绝缘；其余每个环状波带电极与第一引线电极都以一个导通结点导通，且除导通结点外与第一引线电圾以缺口通道形成绝缘。

9.如权利要求8所述的液晶变焦透镜，其特征在于，缺口通道尽可能窄。

10.如权利要求8所述的液晶变焦透镜，其特征在于，在第一引线电极和第二引线电极上覆盖一层透明绝缘层，透明绝缘层的宽度适当大于上述缺口通道的宽度；且在透明绝缘层上再形成一层顶层透明导电层，顶层透明导电层的宽度适当大于透明绝缘层，并分别连通每个波带在缺口通道两侧的环状波带电圾，以填补每个环状波带电圾因缺口通道形成的缺口；顶层透明导电层在每个波带之间的间隙处以尽可能小的绝缘间隙绝缘。

11.如权利要求4所述的液晶变焦透镜，其特征在于，环状波带电极与第一引线电极、第二引线电极用两层透明导电材料分别形成，两层透明导电材料层之间用透明绝缘层绝缘分开，其中：一层透明导电材料用于形成菲涅尔波带图案，另一层透明导电材料用于形成第一引线电极和第二引线电极。

12.如权利要求11所述的液晶变焦透镜，其特征在于，透明绝缘层覆盖整个菲涅尔图案区域或只覆盖第一引线电极和第二引线电极通过的区域；且透明绝缘层仅覆盖第一引线电极和第二引线电极与环状波带电极导通结点外的区域。

13.如权利要求12所述的液晶变焦透镜，其特征在于，透明绝缘层在第一引线电极与每个环状波带电极交叠区域上开一个通孔，作为环状波带电极与第一引线电极导通的导通结点；透明绝缘层在且仅在第二引线电极与最内圈环状波带电极交叠区域上开一个通孔，作为环状波带电极与第二引线电极导通的导通结点。

14.如权利要求11所述的液晶变焦透镜，其特征在于，第一引线电极在与每个环状波带电极交叠区域的位置设计线宽超出透明绝缘层的覆盖范围，且与相应环状波带电极相交导通以形成导通结点，非导通结点区域外的第一引线电极都被透明绝缘层覆盖以形成与环状波带电极绝缘；第二引线电极除与最内圈环状波带电极的导通结点不被透明绝缘层覆盖外，其他部分都被透明绝缘层覆盖，形成与环状波带电极绝缘。

15.如权利要求11所述的液晶变焦透镜，其特征在于，菲涅尔波带图案层是在比第一引线电极和第二引线电极层更靠近液晶层的一侧。

16.如权利要求1所述的液晶变焦透镜，其特征在于，第一引线电极和第二引线电极宽尽可能小。

17.如权利要求1所述的液晶变焦透镜，其特征在于，第一引线电极采用高电阻率导电材料。

18.如权利要求1所述的液晶变焦透镜，其特征在于，第二引线电极尽可能采用直线。

19.如权利要求1所述的液晶变焦透镜，其特征在于，相邻环状波带电极之间以尽可能小的绝缘间隙进行绝缘。

20.如权利要求1～19任一项所述的液晶变焦透镜，其特征在于，根据第一引线电极和第二引线电极的总阻抗的大小关系，调整施加在第一引线电极和第二引线电极的总电压，让第一引线电极上所有导通结点相对于对置电圾的电压降高于液晶材料的工作阈值电压，并且也控制了第一引线电极上的电压降，进行焦距调整。

21.一种电子产品，包括光学系统，其特征在于，所述光学系统设置有如权利要求1～20任一项所述的液晶变焦透镜。