CN117148644A - 一种液晶透镜及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶透镜及其制备工艺，其中，液晶透镜包括：第一基板；第一基板上设置有第一电极和第二电极；第一电极和第二电极上覆盖设置有高阻导电层；第一电极和第二电极之间的高阻导电层上设置有若干个导电跨越带；设置于第一基板对向的第二基板，第二基板上设置有公共面电极；设置于第一基板和第二基板之间的液晶层，液晶层内填充有液晶分子；其中，液晶透镜被配置为：响应于透镜的构建需求，向第一电极施加第一电位，向第二电极施加第二电位，向公共面电极施加第三电位，液晶层内的液晶分子受电场作用形成透镜。本发明在保证液晶透镜良好的光学特性的同时，简化液晶透镜制备流程，提高液晶透镜适用范围。

Description

一种液晶透镜及其制备工艺

技术领域

本发明涉及液晶透镜领域，特别是涉及一种液晶透镜及其制备工艺。

背景技术

透镜是基本的光学器件，在光学仪器和设备中随处可见。随着光学技术的发展，对透镜的要求越来越高，其一是要求透镜的焦距连续可调，其二是要求提供大焦距透镜。

液晶透镜(liquid crystal lens)是一种利用液晶材料所具有的独特物理及光学特性所创造出的技术。不同于传统的玻璃透镜，液晶透镜可以依据施加于其上的电场以聚集或发散入射光，特别地，液晶透镜的焦距可以藉由改变供应电压来进行调整。因为液晶透镜不需要使用到机械动作来调整焦距，因此，液晶透镜比传统玻璃透镜更适合应用在许多图像获取技术中。

在液晶透镜实际应用过程中，相邻两个电极的间距(pitch)往往会远大于液晶透镜的间隙(cell gap)。使得电力线的分布会被局限在电极附近，而使液晶透镜无法具有良好的光学特性。

发明内容

经申请人研究发现：当液晶透镜的电极间距与其间隙差距过大时，电力线的分布会被局限在电极附近，而使液晶透镜无法具有良好的光学特性。现有技术有通过在电极之间设置两种不同电阻的导电图案从而形成多段电压降(低电阻导电图案充当导线，高电阻导电图案充当电阻)，利用多段电压降，电极之间的电压差在液晶层中形成的电力线可理想地分布在电极之间，而不易局限在电极附近，进而使液晶透镜具有良好的光学特性。但是现有技术中，两种导电图案都需要经过刻蚀形成，步骤繁琐，而且一旦刻蚀完成就无法难以通过更改电阻阻值改变液晶透镜的光学特性，适用面较窄。

有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种液晶透镜及其制备工艺，旨在保证液晶透镜良好的光学特性的同时，简化液晶透镜制备流程，提高液晶透镜适用范围。

为实现上述目的，本发明第一方面公开了一种液晶透镜，所述液晶透镜包括：

第一基板；所述第一基板上设置有第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极上覆盖设置有高阻导电层；所述第一电极和所述第二电极之间的所述高阻导电层上设置有若干个导电跨越带；其中，所述导电跨越带用于拉平所述导电跨越带两端之间的电位；

设置于所述第一基板对向的第二基板，所述第二基板上设置有公共面电极；

设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层内填充有液晶分子；其中，所述液晶透镜被配置为：

响应于透镜的构建需求，向所述第一电极施加第一电位，向所述第二电极施加第二电位，向所述公共面电极施加第三电位，所述液晶层内的所述液晶分子受电场作用形成透镜；其中，所述第一电极和所述第二电极通过之间的所述高阻导电层及所述导电跨越带形成导电回路，并根据各个所述导电跨越带之间的各个等效电阻，为各个导电跨越带赋予多段渐变的阶梯电位，所述液晶层中的所述液晶分子受到各个所述阶梯电位与所述公共面电极的第三电位之间的电位差影响而形成所述透镜。

可选的，所述第一电极为环形电极，所述第二电极为圆形电极，所述第二电极设置在所述第一电极的圆心位置，当构建透镜时，所述透镜范围与所述第一电极的环形面积相匹配。

可选的，所述第一电极为条状电极且数量为二，所述第二电极也为条形电极，且所述第二电极设置在两个所述第一电极的中间。

可选的，所述第一电极和所述第二电极之间的所述高阻导电层上以预设间隔均匀设置有若干个所述导电跨越带，在所述第一电极和所述第二电极施加电位时，各个导电跨越带的阶梯电位均匀变化。

可选的，所述第一电极和所述第二电极之间的所述高阻导电层上根据透镜要求按照不同间隔设置若干个所述导电跨越带；在所述第一电极和所述第二电极施加电位时，各个导电跨越带的阶梯电位按照需求进行变化。

可选的，相邻的各个所述导电跨越带之间的距离小于预设距离，所述预设距离根据所述液晶透镜需求精度进行确定；其中，所述液晶透镜需求精度越高，所述预设距离越小。

本发明第二方面公开了一种液晶透镜的制备工艺，所述制备工艺应用于上述所述液晶透镜，包括：

步骤S201、在第一基板上覆盖电极层，在所述电极层表面涂敷第一光致抗蚀剂，通过掩模对所述电极层除第一电极和第二电极对应区域外的其它区域进行曝光；

步骤S202、采用第一显影液对所述电极层上的第一光致抗蚀剂进行溶解，只保留所述第一电极和所述第二电极对应区域的所述第一光致抗蚀剂；对所述电极层进行腐蚀，在所述第一基板上形成所述第一电极和所述第二电极；

步骤S203、在所述第一基板、所述第一电极以及所述第二电极上覆盖电阻层，在所述电阻层表面涂敷第二光致抗蚀剂，通过掩模对所述电阻层要刻蚀去除区进行曝光；

步骤S204、采用第二显影液对所述电极层上的第二光致抗蚀剂进行溶解，保留除所述刻蚀去除区外其它区域的所述第二光致抗蚀剂；对所述电阻层进行腐蚀，在所述第一基板、所述第一电极以及所述第二电极上形成高阻导电层；

步骤S205、在所述高阻导电层上设置有若干个导电跨越带；

步骤S206、在第二基板上设置公共面电极，在所述第一基板和所述第二基板之间设置液晶层。

本发明的有益效果：1、本发明的第一基板上设置有第一电极和第二电极；第一电极和第二电极上覆盖设置有高阻导电层；第一电极和第二电极之间的高阻导电层上设置有若干个导电跨越带。导电跨越带用于拉平导电跨越带两端之间的电位。本发明通过导电跨越带在高阻导电层上拉平导电跨越带两端之间的电位，以使高阻导电层在第一电极和第二电极之间形成多个等效电阻，在第一电阻和第二电阻施加电位时，可以为各个导电跨越带赋予多段渐变的阶梯电位，液晶层中的液晶分子受到各个阶梯电位与公共面电极的第三电位之间的电位差影响而形成透镜。这样的结构有以下好处：一、本发明通过阶梯电位在液晶层中形成的电力线可理想地分布在电极之间，而不易局限在电极附近，进而使液晶透镜具有良好的光学特性。二、相较于现有技术通过刻蚀的方式将不同电阻导电图案相结合的结构，本发明直接将导电跨越带设置在高阻导电层，用以拉平导电跨越带两端之间的电位，在实现同等效果的同时，减少了液晶透镜制备过程部分刻蚀步骤，简化制备流程。三、相较于现有技术，导电图案刻蚀已经固定，本发明由于是在高阻导电层上直接设置导电跨越带，可以根据需求调整导电跨越带的数量与间隔，达到通过更改第一电极和第二电极之间的多个等效电阻，改变液晶透镜的光学特性，提高液晶透镜适用范围。

2、本发明第一电极和第二电极之间的高阻导电层上根据透镜要求按照不同间隔设置若干个导电跨越带；在第一电极和第二电极施加电位时，各个导电跨越带的阶梯电位按照需求进行变化。本发明可以根据需求对导电跨越带的数量以及间隔进行调整，以更改液晶透镜的光学特性至需求程度，满足不同的使用需求。

3、相较于现有技术两个导电图案都需要经过刻蚀，才能使低阻态导电图案像钉子一样埋入高阻态导电图案中。本发明液晶透镜对应的制备工艺，在设置导电跨越带，无需经过刻蚀，简化了制备工艺，提高了生产效率。

综上，本发明可以在保证液晶透镜良好的光学特性的同时，简化液晶透镜制备流程，提高液晶透镜适用范围。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种液晶透镜的剖面结构示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的一种液晶透镜等效电阻的剖面结构示意图；

图3是本发明一具体实施例提供的一种液晶透镜制备工艺的流程示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种液晶透镜及其制备工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

经申请人研究发现：当液晶透镜的电极间距与其间隙差距过大时，电力线的分布会被局限在电极附近，而使液晶透镜无法具有良好的光学特性。现有技术有通过在电极之间设置两种不同电阻的导电图案从而形成多段电压降(低电阻导电图案充当导线，高电阻导电图案充当电阻)，利用多段电压降，电极之间的电压差在液晶层中形成的电力线可理想地分布在电极之间，而不易局限在电极附近，进而使液晶透镜具有良好的光学特性。但是现有技术中，两种导电图案都需要经过刻蚀形成，步骤繁琐，而且一旦刻蚀完成就无法难以通过更改电阻阻值改变液晶透镜的光学特性，适用面较窄。

因此，本发明实施例提供了一种液晶透镜，如图1和图2所示，该液晶透镜包括：

第一基板1；第一基板1上设置有第一电极2和第二电极3；第一电极2和第二电极3上覆盖设置有高阻导电层4；第一电极2和第二电极3之间的高阻导电层4上设置有若干个导电跨越带5；其中，导电跨越带5用于拉平导电跨越带5两端之间的电位；

设置于第一基板1对向的第二基板6，第二基板6上设置有公共面电极7；

设置于第一基板1和第二基板6之间的液晶层8，液晶层8内填充有液晶分子9；其中，液晶透镜被配置为：

响应于透镜的构建需求，向第一电极2施加第一电位，向第二电极3施加第二电位，向公共面电极7施加第三电位，液晶层8内的液晶分子9受电场作用形成透镜；其中，第一电极2和第二电极3通过之间的高阻导电层4及导电跨越带5形成导电回路，并根据各个导电跨越带5之间的各个等效电阻，为各个导电跨越带5赋予多段渐变的阶梯电位，液晶层8中的液晶分子9受到各个阶梯电位与公共面电极7的第三电位之间的电位差影响而形成透镜。

需要说明的是，在本发明实施例中本来高阻导电层4是一块完整的电阻，但是通过低阻值的导电跨越带5(相当于导线)，拉平导电跨越带5两端之间的电位，使高阻导电层4成为了多个电阻。据此，为各个导电跨越带5赋予多段渐变的阶梯电位。这样液晶层8中的液晶分子9受到的电力线可按照理想状态进行分布，进而使得透镜的光学特性更加优异。

此外，本发明实施例的导电跨越带5直接设置于高阻导电层4上方，不用通过刻蚀的方式使二者互相嵌套，在保证降压效果的同时，减少了制备工艺中的刻蚀步骤，提高了生产效率。

在一具体实施例中，第二电位和第三电位为相同电位，且均小于第一电位。尤其是，在一般应用场景中，第二电位和第三电位均为0V。

在一具体实施例中如图2所示，图2中左侧，在第一电极2和第二电极3施加电位后，三个导电跨越带5将第一电极2和第二电极3之间的高阻导电层4分为四个等效电阻R0、R1、R2以及R3，各个等效电阻两侧电位分别为U0、U1、U2、U3以及U4，且按照序号递增的顺序，电压递减形成透镜。

值得一提的是，各个电位求解可以如下：

在一具体实施例中，第一电极2为环形电极，第二电极3为圆形电极，第二电极3设置在第一电极2的圆心位置，当构建透镜时，透镜范围与第一电极2的环形面积相匹配。

进一步地，高阻导电层4为圆形，导电跨越带5为环形，通过这样导电跨越带5可以拉平导电跨越带5两端之间的电位，使高阻导电层4成为一个个环状等效电阻。

需要说明的是，该实施例适用于圆形透镜的应用，如镜头等。

在一具体实施例中，第一电极2为条状电极且数量为二，第二电极3也为条形电极，且第二电极3设置在两个第一电极2的中间。

需要说明的是，该实施例形成透镜为矩形，适用于矩形透镜的应用，如裸眼3D显示器等。

在一具体实施例中，第一电极2和第二电极3之间的高阻导电层4上以预设间隔均匀设置有若干个导电跨越带5，在第一电极2和第二电极3施加电位时，各个导电跨越带5的阶梯电位均匀变化。

需要说明的是，以预设间隔均匀设置导电跨越带5，可以使液晶透镜和理想光学透镜的光学特性接近，适用于模拟光学透镜的应用场景。

在一具体实施例中，第一电极2和第二电极3之间的高阻导电层4上根据透镜要求按照不同间隔设置若干个导电跨越带5；在第一电极2和第二电极3施加电位时，各个导电跨越带5的阶梯电位按照需求进行变化。

需要说明的是，根据透镜要求按照不同间隔设置导电跨越带5可以使液晶透镜的光学特性按照要求进行改变，可以适用于多种不同场合。

在一具体实施例中，相邻的各个导电跨越带5之间的距离小于预设距离，预设距离根据液晶透镜需求精度进行确定；其中，液晶透镜需求精度越高，预设距离越小。

需要说明的是，预设距离越小，阶梯电位差越小且越多，电力线变化越平滑，液晶透镜的光学特性越好。本发明实施例可以根据需求设定预设距离，预设距离越小光学性能越好，同时会使结构复杂化。预设距离越大，结构越简单，相对光学性能没有那么好，

本发明实施例的第一基板1上设置有第一电极2和第二电极3；第一电极2和第二电极3上覆盖设置有高阻导电层4；第一电极2和第二电极3之间的高阻导电层4上设置有若干个导电跨越带5。导电跨越带5用于拉平导电跨越带5两端之间的电位。本发明实施例通过导电跨越带5在高阻导电层4上拉平导电跨越带5两端之间的电位，以使高阻导电层4在第一电极2和第二电极3之间形成多个等效电阻，在第一电阻和第二电阻施加电位时，可以为各个导电跨越带5赋予多段渐变的阶梯电位，液晶层8中的液晶分子9受到各个阶梯电位与公共面电极7的第三电位之间的电位差影响而形成透镜。这样的结构有以下好处：一、本发明实施例通过阶梯电位在液晶层8中形成的电力线可理想地分布在电极之间，而不易局限在电极附近，进而使液晶透镜具有良好的光学特性。二、相较于现有技术通过刻蚀的方式将不同电阻导电图案相结合的结构，本发明实施例直接将导电跨越带5设置在高阻导电层4，用以拉平导电跨越带5两端之间的电位，在实现同等效果的同时，减少了液晶透镜制备过程部分刻蚀步骤，简化制备流程。三、相较于现有技术，导电图案刻蚀已经固定，本发明实施例由于是在高阻导电层4上直接设置导电跨越带5，可以根据需求调整导电跨越带5的数量与间隔，达到通过更改第一电极2和第二电极3之间的多个等效电阻，改变液晶透镜的光学特性，提高液晶透镜适用范围。

本发明实施例第一电极2和第二电极3之间的高阻导电层4上根据透镜要求按照不同间隔设置若干个导电跨越带5；在第一电极2和第二电极3施加电位时，各个导电跨越带5的阶梯电位按照需求进行变化。本发明实施例可以根据需求对导电跨越带5的数量以及间隔进行调整，以更改液晶透镜的光学特性至需求程度，满足不同的使用需求。

相较于现有技术两个导电图案都需要经过刻蚀，才能使低阻态导电图案像钉子一样埋入高阻态导电图案中。本发明实施例液晶透镜对应的制备工艺，在设置导电跨越带5，无需经过刻蚀，简化了制备工艺，提高了生产效率。

综上，本发明实施例可以在保证液晶透镜良好的光学特性的同时，简化液晶透镜制备流程，提高液晶透镜适用范围。

本发明实施例基于上述液晶透镜，提供了一种液晶透镜的制备工艺，该制备工艺应用于上述液晶透镜，如图3所示，包括：

步骤S201、在第一基板上覆盖电极层，在电极层表面涂敷第一光致抗蚀剂，通过掩模对电极层除第一电极和第二电极对应区域外的其它区域进行曝光；

步骤S202、采用第一显影液对电极层上的第一光致抗蚀剂进行溶解，只保留第一电极和第二电极对应区域的第一光致抗蚀剂；对电极层进行腐蚀，在第一基板上形成第一电极和第二电极；

步骤S203、在第一基板、第一电极以及第二电极上覆盖电阻层，在电阻层表面涂敷第二光致抗蚀剂，通过掩模对电阻层要刻蚀去除区进行曝光；

步骤S204、采用第二显影液对电极层上的第二光致抗蚀剂进行溶解，保留除刻蚀去除区外其它区域的第二光致抗蚀剂；对电阻层进行腐蚀，在第一基板、第一电极以及第二电极上形成高阻导电层；

步骤S205、在高阻导电层上设置有若干个导电跨越带；

步骤S206、在第二基板上设置公共面电极，在第一基板和第二基板之间设置液晶层。

相较于现有技术两个导电图案都需要经过刻蚀，才能使低阻态导电图案像钉子一样埋入高阻态导电图案中。本发明实施例液晶透镜对应的制备工艺，在设置导电跨越带，无需经过刻蚀，简化了制备工艺，提高了生产效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜包括：

第一基板；所述第一基板上设置有第一电极和第二电极；所述第一电极和所述第二电极上覆盖设置有高阻导电层；所述第一电极和所述第二电极之间的所述高阻导电层上设置有若干个导电跨越带；其中，所述导电跨越带用于拉平所述导电跨越带两端之间的电位；

设置于所述第一基板对向的第二基板，所述第二基板上设置有公共面电极；

设置于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述液晶层内填充有液晶分子；其中，所述液晶透镜被配置为：

响应于透镜的构建需求，向所述第一电极施加第一电位，向所述第二电极施加第二电位，向所述公共面电极施加第三电位，所述液晶层内的所述液晶分子受电场作用形成透镜；其中，所述第一电极和所述第二电极通过之间的所述高阻导电层及所述导电跨越带形成导电回路，并根据各个所述导电跨越带之间的各个等效电阻，为各个导电跨越带赋予多段渐变的阶梯电位，所述液晶层中的所述液晶分子受到各个所述阶梯电位与所述公共面电极的第三电位之间的电位差影响而形成所述透镜。

2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极为环形电极，所述第二电极为圆形电极，所述第二电极设置在所述第一电极的圆心位置，当构建透镜时，透镜范围与所述第一电极的环形面积相匹配。

3.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极为条状电极且数量为二，所述第二电极也为条形电极，且所述第二电极设置在两个所述第一电极的中间。

4.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间的所述高阻导电层上以预设间隔均匀设置有若干个所述导电跨越带，在所述第一电极和所述第二电极施加电位时，各个导电跨越带的阶梯电位均匀变化。

5.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极之间的所述高阻导电层上根据透镜要求按照不同间隔设置若干个所述导电跨越带；在所述第一电极和所述第二电极施加电位时，各个导电跨越带的阶梯电位按照需求进行变化。

6.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，相邻的各个所述导电跨越带之间的距离小于预设距离，所述预设距离根据所述液晶透镜需求精度进行确定；其中，所述液晶透镜需求精度越高，所述预设距离越小。

7.一种液晶透镜的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺应用于权利要求1至6所述液晶透镜，包括：

步骤S201、在第一基板上覆盖电极层，在所述电极层表面涂敷第一光致抗蚀剂，通过掩模对所述电极层除第一电极和第二电极对应区域外的其它区域进行曝光；

步骤S202、采用第一显影液对所述电极层上的第一光致抗蚀剂进行溶解，只保留所述第一电极和所述第二电极对应区域的所述第一光致抗蚀剂；对所述电极层进行腐蚀，在所述第一基板上形成所述第一电极和所述第二电极；

步骤S203、在所述第一基板、所述第一电极以及所述第二电极上覆盖电阻层，在所述电阻层表面涂敷第二光致抗蚀剂，通过掩模对所述电阻层要刻蚀去除区进行曝光；

步骤S204、采用第二显影液对所述电极层上的第二光致抗蚀剂进行溶解，保留除所述刻蚀去除区外其它区域的所述第二光致抗蚀剂；对所述电阻层进行腐蚀，在所述第一基板、所述第一电极以及所述第二电极上形成高阻导电层；

步骤S205、在所述高阻导电层上设置有若干个导电跨越带；

步骤S206、在第二基板上设置公共面电极，在所述第一基板和所述第二基板之间设置液晶层。