CN203012311U

CN203012311U - 一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜

Info

Publication number: CN203012311U
Application number: CN 201220593590
Authority: CN
Inventors: 康胜武; 佟庆; 张新宇; 桑红石; 张天序
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-11-12

Abstract

本实用新型公开了一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜，包括上玻璃衬底、PI定向层、ITO透明下电极、液晶层、玻璃间隔子、ITO透明上电极以及下玻璃衬底，ITO透明下电极和ITO透明上电极分别镀在下玻璃衬底和上玻璃衬底的一面上，且均与外界电源相连，ITO透明上电极具有四个呈十字形对称排列的子电极，子电极的形状为近似条形，ITO透明下电极的圆心与四个子电极所围成的圆形的圆心对齐，PI定向层是镀在ITO透明下电极和ITO透明上电极上，液晶层灌注在上玻璃衬底和下玻璃衬底之间。本实用新型能够解决现有技术中存在的制作工艺难度大、三层电极结构需要较大驱动电压、驱动电压必须保持同相位从而给应用带来不便、焦点摆动效果不理想的问题。

Description

一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜

技术领域

本实用新型属于液晶透镜技术领域，更具体地，涉及一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜。

背景技术

随着液晶在显示器领域广泛的应用，各国研究人员发现液晶材料是一种良好的光电材料，尤其易受到外界条件影响导致介电常数、折射率发生改变，在一定条件下可以在平面液晶层形成梯度折射率分布。研究人员利用该特点研制出基于液晶的自适应微透镜，该透镜不仅具有梯度折射率透镜的特点，而且还具有电控调节焦距的特点，是性能突出、急切需要发展的新型光学成像元件。

现有的电扫描焦点可摆动液晶微透镜结构是采用三层电极的结构形式，底层是ITO平板电极，中间层是ITO图案电极，上层是铝电极。需要通过两个驱动电压来控制液晶微透镜，一个电压用于控制聚焦及焦点摆动，另一个电压用于抑制相错线的出现，两个电压必须保持同相位。这种微透镜结构存在几个问题：1，需三层电极，使制作工艺难度加大；2，三层电极结构需要较大的驱动电压；3，两个驱动电压必须保持同相位，这给实际应用带来不便；4，中间电极图案易使电场产生串扰，难以达到理想的焦点摆动效果。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜，旨在解决现有技术中存在的制作工艺难度大、三层电极结构需要较大驱动电压、驱动电压必须保持同相位从而给应用带来不便、焦点摆动效果不理想的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜，包括上玻璃衬底、PI定向层、ITO透明下电极、液晶层、玻璃间隔子、ITO透明上电极以及下玻璃衬底，ITO透明下电极和ITO透明上电极分别镀在下玻璃衬底和上玻璃衬底的一面上，且均与外界电源相连，ITO透明上电极具有四个呈十字形对称排列的子电极，子电极的形状为近似条形，四个子电极所围成的区域为圆形，ITO透明下电极为圆形，其圆心与四个子电极所围成的圆形的圆心对齐，PI定向层是镀在ITO透明下电极和ITO透明上电极上，上玻璃衬底和下玻璃衬底是上下设置，且液晶层灌注在上玻璃衬底和下玻璃衬底之间，玻璃间隔子设置在上玻璃衬底和下玻璃衬底之间，且位于二者的边缘处。

子电极的条形宽度为250微米，四个子电极所围成的圆形区域的直径为500微米。

ITO透明下电极的直径为300微米。

液晶层为向列型液晶。

通过本实用新型所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有以下的有益效果：

1、工艺制作简单，由于本实用新型采用两层ITO电极结构，与国外文献中现有的三层电极相比，制作工艺得到了简化。

2、驱动电压低，由于本实用新型所采用的两层ITO透明电极直接紧靠液晶层，使电极上的电压直接作用于液晶，使驱动电压的幅值得以降低。

3、有效地抑制了相错线，由于本实用新型采用了新型的图案电极，此电极形状能有效得抑制相错线的出现。

4、能使入射光有效聚焦并且焦点能在焦平面内任意摆动，由于本实用新型采用了新型的图案电极，当对四个子电极分别加不同驱动电压时，可以使焦点在焦平面内任意摆动，在30Vrms条件下最大摆动范围可达40微米。

附图说明

图1是本实用新型电扫描焦点可摆动液晶微透镜的整体结构示意图。

图2是本实用新型的ITO透明上下电极的立体示意图。

图3是本实用新型的ITO透明上下电极的俯视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型电扫描焦点可摆动液晶微透镜包括上玻璃衬底1、PI（polyimide）定向层2、铟锡氧化物（Indium Tin Oxide，简称ITO）透明下电极3、液晶层4、玻璃间隔子5、ITO透明上电极6以及下玻璃衬底7。

ITO透明下电极3和ITO透明上电极6分别镀在下玻璃衬底7和上玻璃衬底1的一面上，且均与外界电源相连。

ITO透明上电极6具有四个呈十字形对称排列的子电极。在本实施方式中，子电极的形状为近似条形，且条形宽度为250微米，四个子电极所围成的区域为圆形，该圆形的直径为500微米。

ITO透明下电极3为圆形，且直径为300微米，其圆心与四个子电极所围成的圆形的圆心对齐。

PI定向层2是镀在ITO透明下电极3和ITO透明上电极6上。

上玻璃衬底1和下玻璃衬底7是上下设置，且液晶层4灌注在上玻璃衬底1和下玻璃衬底7之间。在本实施方式中，液晶层4为向列型液晶。

玻璃间隔子5设置在上玻璃衬底1和下玻璃衬底7之间，且位于上玻璃衬底1和下玻璃衬底7的边缘处。

以下详细描述本实用新型的工作原理：

当外界电源对四个子电极提供电压的幅值相同时，在ITO透明下电极与ITO透明上电极之间的区域将产生对称的非均匀电场，其强度由中心到边缘逐渐增加。液晶层中液晶分子指向矢的倾斜角也会随之电场变化，在圆中心最小在边缘处最大。由于液晶的折射率和介电常数与液晶分子的排列有关，它们是各向异性，在外电场的影响下易变形。当液晶分子的方向与电场方向一致时，其形变自由能最小。如果入射光与光轴平行，电场被分解为x轴和y轴两个正交偏振分量，当两个分量都垂直于光轴时液晶的折射率为n_o,没有相位差，入射光经过透镜后不发生变化。如果入射光与光轴成θ角时，电场的截面曲线变为椭圆，在椭圆的短轴方向折射率为n_o，在椭圆的长轴方向入射光的非常光折射率为n_e(θ)=n_on_e∕(n_e ²sin²θ+n_o ²cos²θ)^1/2，该函数曲线具有钟形分布，能够产生传统凸透镜的聚焦效果。当外界电源对四个子电极提供电压的幅值不相同时，可使焦点在焦平面内任意方向摆动。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜，其特征在于，

包括上玻璃衬底、PI定向层、ITO透明下电极、液晶层、玻璃间隔子、ITO透明上电极以及下玻璃衬底；

所述ITO透明下电极和所述ITO透明上电极分别镀在所述下玻璃衬底和所述上玻璃衬底的一面上，且均与外界电源相连；

所述ITO透明上电极具有四个呈十字形对称排列的子电极；

所述子电极的形状为近似条形，四个子电极所围成的区域为圆形；

所述ITO透明下电极为圆形，其圆心与四个子电极所围成的圆形的圆心对齐；

所述PI定向层是镀在所述ITO透明下电极和所述ITO透明上电极上；

所述上玻璃衬底和所述下玻璃衬底是上下设置，且所述液晶层灌注在所述上玻璃衬底和所述下玻璃衬底之间；

所述玻璃间隔子设置在所述上玻璃衬底和所述下玻璃衬底之间，且位于二者的边缘处。

2.根据权利要求1所述的电扫描焦点可摆动液晶微透镜，其特征在于，所述子电极的条形宽度为250微米，四个子电极所围成的圆形区域的直径为500微米。

3.根据权利要求1所述的电扫描焦点可摆动液晶微透镜，其特征在于，所述ITO透明下电极的直径为300微米。

4.根据权利要求1所述的电扫描焦点可摆动液晶微透镜，其特征在于，所述液晶层为向列型液晶。