CN109683422A - 一种液晶透镜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种液晶透镜及其制备方法，涉及液晶技术领域，可调制自然光，且不增加液晶透镜的厚度。该液晶透镜包括设置在第一衬底和第二衬底之间的液晶层；液晶层包括交替排布的第一区域和第二区域，位于第一区域的液晶取向方向为第一取向方向，位于第二区域的液晶取向方向为第二取向方向，第一取向方向和第二取向方向的夹角小于90°；液晶区域的宽度逐渐减小；第一取向层和第二取向层均包括第一取向区和第二取向区，第一取向层的第一取向区和第二取向层的第一取向区均与第一区域对应，第一取向层的第二取向区和第二取向层的第二取向区均与第二区域对应；设置在第一衬底远离液晶层一侧的偏光片；偏光片的透光轴与第一取向方向平行。

Description

一种液晶透镜及其制备方法
技术领域
本发明涉及液晶技术领域，尤其涉及一种液晶透镜及其制备方法。
背景技术
液晶显示器是目前大规模使用的显示器件，其具有色域高，轻薄化，响应时间快等一系列优点，在理论研究以及实际工艺方面都有着成熟的技术。随着人们对液晶光学了解的深入，液晶不限于应用在显示领域，一些液晶光学器件的研究正在逐步深入，例如液晶透镜、液晶棱镜等。
由于液晶分子具有近似于单轴晶体的特性，因此大部分液晶光学器件只能调制单一线偏振光。例如，液晶透镜只能调制单一偏振态的光线。为了调制自然光，目前的液晶透镜主要采用双层液晶盒结构，两层液晶盒中的液晶取向方向相互垂直，例如一层液晶盒中的液晶水平排列，另一层液晶盒中的液晶竖直排列。然而，双层液晶盒的设计会增加液晶透镜的厚度，不利于液晶透镜轻薄化。
发明内容
本发明的实施例提供一种液晶透镜及其制备方法，可调制自然光，且不增加液晶透镜的厚度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种液晶透镜，包括：相对设置的第一衬底和第二衬底；设置在所述第一衬底和所述第二衬底之间的液晶层；所述液晶层划分为多个液晶区域，所述多个液晶区域包括依次交替排布的第一区域和第二区域，位于所述第一区域的液晶取向方向为第一取向方向，位于所述第二区域的液晶取向方向为第二取向方向，所述第一取向方向和所述第二取向方向的夹角小于90°；在所述第一区域和所述第二区域的排布方向上，沿所述液晶透镜的中间到边缘，所述液晶区域的宽度逐渐减小；设置在所述第一衬底靠近所述液晶层一侧的第一取向层和设置在所述第二衬底靠近所述液晶层一侧的第二取向层；所述第一取向层和所述第二取向层均包括第一取向区和第二取向区，所述第一取向层的第一取向区和所述第二取向层的第一取向区均与所述第一区域对应，所述第一取向层的第二取向区和所述第二取向层的第二取向区均与所述第二区域对应；设置在所述第一衬底远离所述液晶层一侧的偏光片；所述偏光片的透光轴与所述第一取向方向平行。
在一些实施例中，所述第一取向方向与所述第二取向方向的夹角为45°。
在一些实施例中，所述液晶区域的形状为条状。
在一些实施例中，位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的形状为圆形，其它的所述液晶区域的形状为同心圆环或断环。
在一些实施例中，其中，f为焦距，λ为波长，j≥2；在所述液晶区域的形状为条状的情况下，d1为位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的宽度；在位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的形状为圆形，其它的所述液晶区域的形状为同心圆环或断环的情况下，d1为位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的直径；dj为在所述第一区域和所述第二区域的排布方向上，沿所述液晶透镜中间到边缘，第j个所述液晶区域的宽度。
在一些实施例中，所述液晶透镜还包括：设置在所述第一衬底上透明的第一电极和设置在所述第二衬底上透明的第二电极。
在一些实施例中，所述液晶透镜还包括控制器，所述控制器分别与所述第一电极和所述第二电极相连接，用于控制所述第一电极和所述第二电极的通电或断电。
在一些实施例中，所述第一取向层的材料和所述第二取向层的材料均为光取向材料。
另一方面，提供一种液晶透镜的制备方法，包括：在第一衬底的第一表面上形成第一取向层，所述第一取向层包括第一取向区和第二取向区；在第二衬底的第一表面上形成第二取向层，所述第二取向层包括第一取向区和第二取向区；将形成有所述第一取向层的所述第一衬底和形成有所述第二取向层的所述第二衬底对盒，并在所述第一衬底和所述第二衬底之间注入液晶，形成液晶层；所述液晶层划分为多个液晶区域，所述多个液晶区域包括依次交替排布的第一区域和第二区域，在所述第一区域和所述第二区域的排布方向上，沿所述液晶透镜的中间到边缘，所述液晶区域的宽度逐渐减小；其中，所述第一取向层的第一取向区和所述第二取向层的第一取向区均与所述第一区域对应，以使位于所述第一区域的液晶取向方向为第一取向方向，所述第一取向层的第二取向区和所述第二取向层的第二取向区均与所述第二区域对应，以使位于所述第二区域的液晶取向方向为第二取向方向，所述第一取向方向和所述第二取向方向的夹角小于90°；在所述第一衬底的第二表面形成偏光片，以形成液晶透镜；所述偏光片的透光轴与所述第一取向方向平行。
在一些实施例中，在第一衬底的第一表面上形成第一取向层，包括：在第一衬底的第一表面上形成第一取向薄膜；利用第一偏振光照射所述第一取向薄膜，对所述第一取向薄膜进行第一次取向；利用掩膜板遮挡所述第一取向薄膜，并利用第二偏振光照射第一取向薄膜，对所述第一取向薄膜中未被所述掩膜板遮挡的区域进行第二次取向，以形成第一取向层；所述第一取向层包括第一取向区和第二取向区，所述第一取向区为所述第一取向层中未被所述第二偏振光照射的区域，所述第二取向区为所述第一取向层中被所述第二偏振光照射的区域；和/或，在第二衬底的第一表面上形成第二取向层，包括：在第二衬底的第一表面上形成第二取向薄膜；利用第一偏振光照射所述第二取向薄膜，对所述第二取向薄膜进行第一次取向；利用掩膜板遮挡所述第二取向薄膜，并利用第二偏振光照射第二取向薄膜，对所述第二取向薄膜中未被所述掩膜板遮挡的区域进行第二次取向，以形成第二取向层；所述第二取向层包括第一取向区和第二取向区，所述第一取向区为所述第二取向层中未被所述第二偏振光照射的区域，所述第二取向区为所述第二取向层中被所述第二偏振光照射的区域。
本发明实施例提供一种液晶透镜及其制备方法，当自然光入射到液晶透镜时，自然光分解成相互正交的线偏振光，由于液晶透镜可以对相互正交的线偏振光分别进行汇聚，从而可以实现对自然光的调制，即实现自然光的汇聚效果。此外，由于本发明实施例提供的液晶透镜是采用单层液晶盒实现自然光的汇聚，因此与现有技术中的液晶透镜为双层液晶盒相比，具有轻薄化以及低成本等优点，更有利于应用在光学系统中如智能照明、汽车车灯以及液晶眼镜领域中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种菲涅尔波带片的结构示意图；
图2为图1中AA向的截面示意图；
图3为现有技术提供的一种菲涅尔柱透镜的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种液晶透镜的结构示意图一；
图5a为本发明实施例提供的一种液晶层的结构示意图；
图5b为本发明实施例提供的一种第一取向层或第二取向层的结构示意图；
图6a为本发明实施例提供的另一种液晶层的结构示意图；
图6b为本发明实施例提供的另一种第一取向层或第二取向层的结构示意图；
图7a为本发明实施例提供的一种第一线偏振光经过液晶器件的结构示意图；
图7b为图7a中第一线偏振光汇聚的原理示意图；
图8a为本发明实施例提供的一种第二线偏振光经过液晶器件的结构示意图；
图8b为图8a中第二线偏振光汇聚的原理示意图；
图9为本发明实施例提供的一种液晶透镜的结构示意图二；
图10为本发明实施例提供的一种液晶透镜的结构示意图三；
图11为本发明实施例提供的一种液晶透镜的制备方法的流程示意图。
附图标记：
10-第一衬底；20-第二衬底；30-液晶层；301-第一区域；302-第二区域；40-第一取向层；50-第二取向层；601-第一取向区；602-第二取向区；70-偏光片；80-第一电极；90-第二电极；100-控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的液晶透镜汇聚光的原理与菲涅尔波带片(或菲涅尔透镜)的工作原理相同。以下对菲涅尔波带片的结构和工作原理进行详细描述。图1为菲涅尔波带片的结构示意图，图2为图1中AA向的截面示意图。如图1所示，菲涅尔波带片包括一系列同心圆环结构，其中的奇数环或偶数环的材料为黑色吸光材料。如图2所示，当光经过菲涅尔波带片时，在焦点处光是相干相长的，从而可以达到汇聚光的作用。菲涅尔柱透镜的工作原理与菲涅尔波带片的工作原理相同。菲涅尔柱透镜的结构如图3所示，奇数列或偶数列的材料为黑色吸光材料。
本发明实施例提供一种液晶透镜，如图4所示，包括：相对设置的第一衬底10和第二衬底20；设置在第一衬底10和第二衬底20之间的液晶层(Liquid Crystal，简称LC)30；液晶层30划分为多个液晶区域，多个液晶区域包括依次交替排布的第一区域301和第二区域302，位于第一区域301的液晶取向方向为第一取向方向，位于第二区域302的液晶取向方向为第二取向方向，第一取向方向和第二取向方向的夹角小于90°；在第一区域301和第二区域302的排布方向上，沿液晶透镜的中间到边缘，液晶区域的宽度逐渐减小；设置在第一衬底10靠近液晶层30一侧的第一取向层40和设置在第二衬底20靠近液晶层30一侧的第二取向层50；第一取向层40和第二取向层50均包括第一取向区601和第二取向区602，第一取向层40的第一取向区601和第二取向层50的第一取向区601均与第一区域301对应，以使位于第一区域301的液晶取向方向为第一取向方向，第一取向层40的第二取向区602和第二取向层50的第二取向区602均与第二区域302对应，以使位于第二区域302的液晶取向方向为第二取向方向；设置在第一衬底10远离液晶层30一侧的偏光片70；偏光片70的透光轴与第一取向方向平行。
本发明实施例提供的液晶透镜在实际应用时，光由第二衬底20远离液晶层30的一侧入射，依次经过液晶层30、第一衬底10、偏光片70出射。
此处，对于第一衬底10的材料和第二衬底20的材料不进行限定。在一些实施例中，第一衬底10的材料和第二衬底20的材料为玻璃。
本领域技术人员应该明白，第一取向层40的取向方向和第二取向层50的取向方向决定着液晶层30中液晶分子的取向方向。需要说明的是，由于第一取向层40的第一取向区601和第二取向层50的第一取向区601均与第一区域301对应，因而可以通过设置第一取向区601的取向来调整位于第一区域301的液晶取向方向，即第一取向方向。同理，由于第一取向层40的第二取向区602和第二取向层50的第二取向区602均与第二区域302对应，因而可以通过设置第二取向区602的取向来调整位于第二区域302的液晶取向方向，即第二取向方向。
对于液晶层30中液晶区域(液晶区域包括第一区域301和第二区域302)的形状不进行限定。应当理解到，第一取向层40中第一取向区601的形状和第二取向层50中第一取向区601的形状均与液晶层30中第一区域301的形状相同；第一取向层40中第二取向区602的形状和第二取向层50中第二取向区602的形状均与液晶层30中第二区域302的形状相同。
在一些实施例中，如图5a所示，液晶区域的形状为条状。
在液晶区域的形状为条状的情况下，如图5b所示，第一取向层40和第二取向层50中第一取向区601和第二取向区602的形状也为条状。
在另一些实施例中，如图6a所示，位于液晶透镜中间位置的液晶区域的形状为圆形，其它的液晶区域的形状为同心圆环或断环。
应当理解到，圆形的圆心和同心圆环或断环的圆心重合。
在位于液晶透镜中间位置的液晶区域的形状为圆形，其它的液晶区域的形状为同心圆环或断环的情况下，如图6b所示，位于液晶透镜中间位置的取向区的形状为圆形，其它的取向区的形状为同心圆环或断环。
此处，可以是位于液晶透镜中间位置的第一区域301为圆形，其它的第一区域301和第二区域302为同心圆环或断环；也可以是如图6a所示，位于液晶透镜中间位置的第二区域302为圆形，其它的第一区域301和第二区域302为同心圆环或断环。
考虑到，在制作第一取向层40和第二取向层50的第一取向区601和第二取向区602时，若取向区的形状为圆形、圆环或断环，则制作第一取向层40和第二取向层50的工艺难度较大，因此本发明实施例优选的，取向区的形状为条状，即液晶区域的形状为条状。
应当理解到，自然光可以分解成相互正交的线偏振光。
以下对本发明实施例中液晶透镜调制自然光的原理进行详细说明。图7a和图8a中的双箭头表示偏振方向，图8a中圆圈中的叉号表示垂直于纸面的方向。
当自然光入射到液晶透镜时，自然光分解成相互正交的线偏振光，如第一线偏振光和第二线偏振光，如图7a所示，第一线偏振光的偏振方向与位于液晶层30中第一区域301的液晶取向方向(即第一取向方向)平行，这样第一线偏振光经过液晶层30中第一区域301时，液晶层30中位于第一区域301的液晶不会改变第一线偏振光的偏振方向，由于偏光片70的透光轴与第一取向方向平行，因而第一线偏振光可以透过偏光片70出射，从而形成亮区。由于第一取向方向和第二取向方向的夹角小于90°，第一线偏振光的偏振方向与第一取向方向平行，因此第一线偏振光的偏振方向与第二取向方向既不垂直，也不平行。这样一来，第一线偏振光经过液晶层30中第二区域302时，液晶会改变第一线偏振光的偏振方向，改变后的第一线偏振光的偏振方向与偏光片70的透光轴不平行，这样第一线偏振光不会透过偏光片70，会被偏光片70吸收，从而形成暗区。第一线偏振光经过依次交替的第一区域301和第二区域302时，形成如图7b所示的依次交替的亮区和暗区，根据菲涅尔波带片的原理，第一线偏振光会汇聚，图7b示意性表示第一线偏振光的汇聚结果。
如图7a所示，由于第一线偏振光和第二线偏振光相互正交，第一线偏振光的偏振方向与第一取向方向平行，因此第二线偏振光的偏振方向与第一取向方向相互垂直，第二线偏振光经过液晶层30中第一区域301时，液晶层30中位于第一区域301的液晶不会改变第二线偏振光的偏振方向，由于偏光片70的透光轴与第二线偏振光的偏振方向垂直，因而第二线偏振光不能透过偏光片70，会被偏光片70吸收，从而形成暗区。由于第一线偏振光和第二线偏振光相互正交，第一线偏振光的偏振方向与第一取向方向平行，第一取向方向和第二取向方向的夹角小于90°，因此第二线偏振光的偏振方向与第二取向方向既不垂直，也不平行。这样一来，第二线偏振光经过液晶层30中第二区域302时，液晶会改变第二线偏振光的偏振方向，改变后的第二线偏振光的偏振方向与偏光片70的透光轴平行，这样第二线偏振光会透过偏光片70出射，从而形成亮区。第二线偏振光经过依次交替的第一区域301和第二区域302时，形成如图8b所示的依次交替的暗区和亮区，根据菲涅尔波带片的原理，第二线偏振光会汇聚，图8b示意性表示第二线偏振光的汇聚结果。
基于上述，由于第一线偏振光和第二线偏振光是基于相同的波带片实现汇聚，即波带片的带的宽度、位置都是按照同一焦距设计，因此第一线偏振光和第二线偏振光可以实现相同的聚焦效果，从而实现了自然光聚焦效果。
如图7a和图8a所示，以偏光片70的透光轴方向为水平方向，位于液晶层30中第一区域301的液晶取向方向为水平方向(既第一取向方向为水平方向)，位于液晶层30中第二区域302的液晶取向方向与水平方向成45°(即第二取向方向与水平方向成45°)为例，提供一具体的实施例详细说明液晶透镜调制自然光的原理。自然光入射方向为垂直于液晶透镜的方向。自然光分解成竖直和水平正交的线偏振光。对于水平偏振光，如图7a所示，可以透过水平取向的液晶层30中的第一区域301，形成亮区，经过45°取向的液晶层30中的第二区域302后被偏光片70吸收，形成暗区。对于竖直偏振光，如图8a所示，位于液晶层30中第一区域301的液晶水平取向，不改变竖直偏振光的偏振方向，竖直偏振光被偏光片70吸收，形成暗区，经过45°取向的液晶层30中的第二区域302后，45°取向的液晶会改变竖直偏振光的偏振方向，这样竖直偏振光可以透射出，形成亮区。
本发明实施例提供一种液晶透镜，当自然光入射到液晶透镜时，自然光分解成相互正交的线偏振光，由于液晶透镜可以对相互正交的线偏振光分别进行汇聚，从而可以实现对自然光的调制，即实现自然光的汇聚效果。此外，由于本发明实施例提供的液晶透镜是采用单层液晶盒实现自然光的汇聚，因此与现有技术中的液晶透镜为双层液晶盒相比，具有轻薄化以及低成本等优点，更有利于应用在光学系统中如智能照明、汽车车灯以及液晶眼镜领域中。
考虑到，第一取向方向和第二取向方向的夹角小于90°，第一线偏振光经过液晶层30中的第二区域302，液晶会改变第一线偏振光的偏振方向，但改变后的第一线偏振光的偏振方向与第一线偏振光初始的偏振方向若不是相互垂直的，则第一线偏振光经过液晶层30中的第二区域302后，部分第一线偏振光会透过偏光片70出射，这样一来，汇聚的第一线偏振光的量会减小。同理，第二线偏振光经过液晶层30中的第二区域302，液晶会改变第二线偏振光的偏振方向，但改变后的第二线偏振光的偏振方向与第二线偏振光初始的偏振方向若不是相互垂直的，则第二线偏振光经过液晶层30中的第二区域302后，部分第二线偏振光不会透过偏光片70出射，这样一来，汇聚的第二线偏振光的量会减小，从而导致汇聚的自然光的量减少。
基于此，本发明实施例优选的，第一取向方向与第二取向方向的夹角为45°。
本发明实施例，当第一取向方向与第二取向方向的夹角为45°时，第一线偏振光经过液晶层30中的第二区域302时，液晶会改变第一线偏振光的偏振方向，且使得改变后第一线偏振光的偏振方向与第一线偏振光初始的偏振方向垂直，这样改变后的第一线偏振光的偏振方向与偏光片70的透光轴垂直，因此第一线偏振光经过液晶层30中的第二区域302后就会完全不能透过偏光片70出射。第二线偏振光经过液晶层30中的第二区域302时，液晶会改变第二线偏振光的偏振方向，且使得改变后第二线偏振光的偏振方向与第二线偏振光初始的偏振方向垂直，这样改变后的第二线偏振光的偏振方向与偏光片70的透光轴平行，因此第二线偏振光经过液晶层30中的第二区域302后就可以全部透过偏光片70出射。根据菲涅尔波带片的工作原理，经过液晶透镜，汇聚的第一线偏振光和第二线偏振光的量增加，从而可以使得更多的自然光汇聚。
对于液晶透镜中液晶层30的厚度(液晶盒厚)不进行限定，可以根据需要进行相应设置。在一些实施例中，液晶层30的厚度d为：其中ne和no为液晶的折射率，λ为波长，优选为绿光的波长。
在液晶区域(液晶区域包括第一区域301和第二区域302)的形状为条状的情况下，对于液晶区域的宽度的不进行限定。在一些实施例中，如图5a所示，位于液晶透镜中间位置的液晶区域的宽度d1为：在第一区域301和第二区域302的排布方向上，沿液晶透镜中间到边缘，第j个液晶区域的宽度dj为：
在位于液晶透镜中间位置的液晶区域的形状为圆形，其它的液晶区域的形状为同心圆环或断环的情况下，对于液晶区域的宽度的不进行限定。在一些实施例中，如图6a所示，位于液晶透镜中间位置的液晶区域的直径(或宽度)d1为：在第一区域301和第二区域302的排布方向上，沿液晶透镜中间到边缘，第j个液晶区域的宽度dj为：
其中，上述的f为焦距，λ为波长，优选为绿光的波长，j≥2，液晶透镜的焦距f可以根据需要进行设置。
需要说明的是，位于液晶透镜中间位置的液晶区域为第1个液晶区域，在第一区域301和第二区域302的排布方向上，沿液晶透镜中间到边缘方向，依次是第2个液晶区域、第3个液晶区域、第4个液晶区域等。
在一些实施例中，如图9所示，液晶透镜还包括：设置在第一衬底10上透明的第一电极80和设置在第二衬底20上透明的第二电极90。
对于第一电极80的材料和第二电极90的材料不进行限定，示例的，第一电极80的材料和第二电极90的材料为ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)或IZO(Indium ZincOxide，氧化铟锌)等。
对于第一电极80的形状和第二电极90的形状不进行限定，第一电极80和/或第二电极90的形状可以为面状；也可以为条状或其它形状。本发明实施例优选的，第一电极80的形状和第二电极90的形状均为面状。
在此基础上，对于第一电极80在第一衬底10上的设置位置和第二电极90在第二衬底20上的设置位置不进行限定，可以根据需要进行设置。本发明实施例优选的，第一电极80设置在第一衬底10和第一取向层40之间，第二电极90设置在第二衬底20和第二取向层50之间。
本发明实施例，在液晶透镜包括第一电极80和第二电极90的情况下，当第一电极80和第二电极90不施加电压时，液晶透镜可以实现对自然光的调制即汇聚；当第一电极80和第二电极90施加电压例如第一电极80施加Vop驱动电压，第二电极90施加Vcom公共电压时，液晶层30中的液晶在第一电极80和第二电极90产生的电场的作用下竖直排列，自然光可以透过液晶透镜，液晶透镜不会对自然光进行调制。
在一些实施例中，如图10所示，液晶透镜还包括控制器100，控制器100分别与第一电极80和第二电极90相连接，用于控制第一电极80和第二电极90的通电或断电。
此处，当控制器100控制第一电极80和第二电极90通电时，自然光可以透过液晶透镜，液晶透镜不会对自然光进行调制；当控制器100控制第一电极80和第二电极90断电时，液晶透镜可以实现对自然光的调制即汇聚。
在一些实施例中，可以通过控制器100控制第一电极80和第二电极90的通电或断电，从而将液晶透镜应用于显示装置中，用于实现2D显示或3D显示。
本发明实施例中，在液晶透镜中设置控制器100，从而可以实现不同功能的切换。
由于第一取向层40和第二取向层50包括第一取向区601和第二取向区602，若分别单独制作第一取向区601和第二取向区602，则需要制作两次，从而导致液晶透镜的制作工艺难度增加。基于此，本发明实施例优选的，第一取向层40的材料和第二取向层50的材料均为光取向材料。
其中，光取向材料例如可以为偶氮苯类材料。
由于光取向材料对光的偏振敏感，且可以重复擦写，因而可以利用不同的偏振光对第一取向层40和第二取向层50的不同位置进行照射，以使第一取向层40和第二取向层50中的第一取向区601和第二取向区602的取向不同。
本发明实施例还提供一种液晶透镜的制备方法，如图11所示，包括：
S100、在第一衬底10的第一表面上形成第一取向层40，第一取向层40包括第一取向区601和第二取向区602。
此处，对于在第一衬底10的第一表面上形成第一取向区601和第二取向区602的方法不进行限定。在一些实施例中，可以先在第一衬底10的第一表面上形成第一取向区601，再在第一衬底10的第一表面上形成第二取向区602。
在另一些实施例中，S100包括：
S200、在第一衬底10的第一表面上形成如涂覆第一取向薄膜。
S201、利用第一偏振光照射第一取向薄膜，对第一取向薄膜进行第一次取向(即对第一取向薄膜进行整面取向)；利用掩膜板(mask)遮挡第一取向薄膜，并利用第二偏振光照射第一取向薄膜，对第一取向薄膜中未被掩膜板遮挡的区域进行第二次取向，以形成第一取向层40；第一取向层40包括第一取向区601和第二取向区602，第一取向区601为第一取向层40中未被第二偏振光照射的区域，第二取向区602为第一取向层40中被第二偏振光照射的区域。
需要说明的是，可以根据需要的第一取向层40中第一取向区601和第二取向区602的形状来设计掩膜板上镂空区域的形状。
由于第一取向薄膜的材料为光取向材料，光取向材料可以重复擦写，因此利用第一偏振光照射第一取向薄膜，对第一取向薄膜进行第一次取向后，利用第二偏振光照射第一取向薄膜时，第一取向薄膜中被第二偏振光照射到的区域会进行第二次取向，未被第二偏振光照射到的区域保留第一次取向。对于第一次取向的取向方向和第二次取向的取向方向不进行限定，以第一次取向的取向方向和第二次取向的取向方向的夹角小于90°为准。示例的，第一次取向的取向方向为水平方向，第二次取向的取向方向为与水平方向成45°的方向。
在上述实施例中，还可以分别利用第一线偏振光和第二线偏振光照射第一取向薄膜的不同位置，以形成第一取向区601和第二取向区602。
此处，由于光取向材料对紫光偏振光比较敏感，因而本发明实施例优选的，第一偏振光和第二偏振光为紫外光。
S101、在第二衬底20的第一表面上形成第二取向层50，第二取向层50包括第一取向区601和第二取向区602。
此处，对于在第二衬底20的第一表面上形成第一取向区601和第二取向区602的方法不进行限定。在一些实施例中，可以先在第二衬底20的第一表面上形成第一取向区601，再在第一衬底10的第一表面上形成第二取向区602。
在另一些实施例中，S101包括：
S300、在第二衬底20的第一表面上形成如涂覆第二取向薄膜。
S301、利用第一偏振光照射第二取向薄膜，对第二取向薄膜进行第一次取向；利用掩膜板遮挡第二取向薄膜，并利用第二偏振光照射第二取向薄膜，对第二取向薄膜中未被掩膜板遮挡的区域进行第二次取向，以形成第二取向层50；第二取向层50包括第一取向区601和第二取向区602，第一取向区601为第二取向层50中未被第二偏振光照射的区域，第二取向区602为第二取向层50中被第二偏振光照射的区域。
在上述实施例中，还可以分别利用第一线偏振光和第二线偏振光照射第二取向薄膜的不同位置，以形成第一取向区601和第二取向区602。
此处，在第二衬底20的第一表面上形成第二取向层50的方法可以与在第一衬底10的第一表面上形成第一取向层40的方法相同；也可以不相同。
此外，对于步骤100和步骤101的顺序不进行限定，可以先执行步骤S100，再执行S101；也可以先执行S101，再执行S100。
S102、将形成有第一取向层40的第一衬底10和形成有第二取向层50的第二衬底20对盒，并在第一衬底10和第二衬底20之间注入液晶，形成液晶层30；液晶层30划分为多个液晶区域，多个液晶区域包括依次交替排布的第一区域301和第二区域302，在第一区域301和第二区域302的排布方向上，沿液晶透镜的中间到边缘，液晶区域的宽度逐渐减小。其中，第一取向层40的第一取向区601和第二取向层50的第一取向区601均与第一区域301对应，以使位于第一区域301的液晶取向方向为第一取向方向，第一取向层40的第二取向区602和第二取向层50的第二取向区602均与第二区域302对应，以使位于第二区域302的液晶取向方向为第二取向方向，第一取向方向和第二取向方向的夹角小于90°。
其中，位于第一区域301的液晶取向方向与第一取向层40和第二取向层50的第一取向区601有关，位于第二区域302的液晶取向方向与第一取向层40和第二取向层50的第二取向区602有关。可以通过设置第一取向区601的取向方向来调整位于第一区域301的液晶取向方向(即第一取向方向)，通过设置第二取向区602的取向方向来调整位于第二区域302的液晶取向方向(即第二取向方向)。
S103、在第一衬底10的第二表面形成偏光片70，以形成液晶透镜；偏光片70的透光轴与第一取向方向平行。
应当理解到，第一衬底10的第一表面和第二表面是相对的两个表面。
本发明实施例提供一种液晶透镜的制备方法，液晶透镜的制备方法与上述实施例提供的液晶透镜具有相同的结构和有益效果，由于上述实施例已经对液晶透镜的结构和有益效果进行了详细的描述，因而此处不再赘述。
在一些实施例中，在步骤100之前，液晶透镜的制备方法还包括：在第一衬底10的第一表面上形成透明的第一电极80。
在步骤101之前，液晶透镜的制备方法还包括：在第二衬底20的第一表面上形成透明的第二电极90。
本发明实施例，在液晶透镜包括第一电极80和第二电极90的情况下，当第一电极80和第二电极90不施加电压时，液晶透镜可以实现对自然光的调制；当第一电极80和第二电极90施加电压时，液晶层30中的液晶在第一电极80和第二电极90产生的电场的作用下竖直排列，自然光可以透过液晶透镜，液晶透镜不会对自然光进行调制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：
相对设置的第一衬底和第二衬底；
设置在所述第一衬底和所述第二衬底之间的液晶层；所述液晶层划分为多个液晶区域，所述多个液晶区域包括依次交替排布的第一区域和第二区域，位于所述第一区域的液晶取向方向为第一取向方向，位于所述第二区域的液晶取向方向为第二取向方向，所述第一取向方向和所述第二取向方向的夹角小于90°；在所述第一区域和所述第二区域的排布方向上，沿所述液晶透镜的中间到边缘，所述液晶区域的宽度逐渐减小；
设置在所述第一衬底靠近所述液晶层一侧的第一取向层和设置在所述第二衬底靠近所述液晶层一侧的第二取向层；所述第一取向层和所述第二取向层均包括第一取向区和第二取向区，所述第一取向层的第一取向区和所述第二取向层的第一取向区均与所述第一区域对应，所述第一取向层的第二取向区和所述第二取向层的第二取向区均与所述第二区域对应；
设置在所述第一衬底远离所述液晶层一侧的偏光片；所述偏光片的透光轴与所述第一取向方向平行。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一取向方向与所述第二取向方向的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶区域的形状为条状。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的形状为圆形，其它的所述液晶区域的形状为同心圆环或断环。
5.根据权利要求3或4所述的液晶透镜，其特征在于，
其中，f为焦距，λ为波长，j≥2；在所述液晶区域的形状为条状的情况下，d1为位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的宽度；在位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的形状为圆形，其它的所述液晶区域的形状为同心圆环或断环的情况下，d1为位于所述液晶透镜中间位置的所述液晶区域的直径；dj为在所述第一区域和所述第二区域的排布方向上，沿所述液晶透镜中间到边缘，第j个所述液晶区域的宽度。
6.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜还包括：设置在所述第一衬底上透明的第一电极和设置在所述第二衬底上透明的第二电极。
7.根据权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜还包括控制器，所述控制器分别与所述第一电极和所述第二电极相连接，用于控制所述第一电极和所述第二电极的通电或断电。
8.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一取向层的材料和所述第二取向层的材料均为光取向材料。
9.一种液晶透镜的制备方法，其特征在于，包括：
在第一衬底的第一表面上形成第一取向层，所述第一取向层包括第一取向区和第二取向区；
在第二衬底的第一表面上形成第二取向层，所述第二取向层包括第一取向区和第二取向区；
将形成有所述第一取向层的所述第一衬底和形成有所述第二取向层的所述第二衬底对盒，并在所述第一衬底和所述第二衬底之间注入液晶，形成液晶层；所述液晶层划分为多个液晶区域，所述多个液晶区域包括依次交替排布的第一区域和第二区域，在所述第一区域和所述第二区域的排布方向上，沿所述液晶透镜的中间到边缘，所述液晶区域的宽度逐渐减小；
其中，所述第一取向层的第一取向区和所述第二取向层的第一取向区均与所述第一区域对应，以使位于所述第一区域的液晶取向方向为第一取向方向，所述第一取向层的第二取向区和所述第二取向层的第二取向区均与所述第二区域对应，以使位于所述第二区域的液晶取向方向为第二取向方向，所述第一取向方向和所述第二取向方向的夹角小于90°；
在所述第一衬底的第二表面形成偏光片，以形成液晶透镜；所述偏光片的透光轴与所述第一取向方向平行。
10.根据权利要求9所述的液晶透镜的制备方法，其特征在于，
在第一衬底的第一表面上形成第一取向层，包括：
在第一衬底的第一表面上形成第一取向薄膜；
利用第一偏振光照射所述第一取向薄膜，对所述第一取向薄膜进行第一次取向；利用掩膜板遮挡所述第一取向薄膜，并利用第二偏振光照射第一取向薄膜，对所述第一取向薄膜中未被所述掩膜板遮挡的区域进行第二次取向，以形成第一取向层；所述第一取向层包括第一取向区和第二取向区，所述第一取向区为所述第一取向层中未被所述第二偏振光照射的区域，所述第二取向区为所述第一取向层中被所述第二偏振光照射的区域；
和/或，在第二衬底的第一表面上形成第二取向层，包括：
在第二衬底的第一表面上形成第二取向薄膜；
利用第一偏振光照射所述第二取向薄膜，对所述第二取向薄膜进行第一次取向；利用掩膜板遮挡所述第二取向薄膜，并利用第二偏振光照射第二取向薄膜，对所述第二取向薄膜中未被所述掩膜板遮挡的区域进行第二次取向，以形成第二取向层；所述第二取向层包括第一取向区和第二取向区，所述第一取向区为所述第二取向层中未被所述第二偏振光照射的区域，所述第二取向区为所述第二取向层中被所述第二偏振光照射的区域。
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