[发明专利]一种焦距可调液晶微透镜阵列

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种液晶透镜及阵列，尤其涉及一种模式控制电控可调焦液晶透镜及阵列的技术领域。

 

背景技术

液晶透镜阵列器件具有体积小，重量轻，功耗小等优势，其无需机械部件实现可调焦距的特点表现出独有的优势。经过近几年的发展，液晶可变焦透镜及阵列在光通讯器件、光纤开关、光偏转器件、3D显示、集成图像系统及图像处理等各种领域具有极大的潜在应用价值。

目前可调焦距液晶透镜形成的根本机制在于产生调制透镜中间和边缘的光程差，在液晶透镜中形成梯度折射率变化的轮廓，以实现电场调制焦距的变化。实现梯度折射率的变化按液晶层厚度是否均匀来分类，主要有两种，即均匀液晶层厚度结构和非均匀液晶层厚度结构。

均匀液晶层厚度结构，在由上下两块玻璃基板构成的液晶屏采用平行取向构成平行均匀排列的液晶。前基板从玻璃基板起，分别是公关电极层、取向层；后基板从玻璃基板起，依次是圆孔形电极层、取向层。液晶屏的厚度由分散在玻璃基板内表面的衬垫决定，液晶屏内部灌注向列相液晶。圆孔电极结构液晶可变焦透镜的工作原理是在圆孔行电极层上施加工作电压，在液晶区域产生非均匀电场分布，液晶分子在不均匀电场作用下，发生非均匀偏转，导致其折射率空间分布也发生非均匀变化，从而使光束聚焦在特定位置。当调控电压改变时，微透镜焦点位置发生变化，从而完成了微透镜焦点位置的调控过程。

非均匀液晶层厚度结构，调控区域内的液晶呈凹面或凸面型结构，由聚合物采用光刻或模压等方法控制，上下玻璃基板电极层均为平面或者随聚合物三维结构呈曲面。利用聚合物材料与液晶材料的折射率差，形成一个微透镜结构，使光束聚焦在特定位置。施加电压时，液晶折射率随电压发生变化，从而实现微透镜的焦距控制。

随着三维显示及光通信等技术的发展，对液晶透镜焦距变化范围要求进一步提高。

 

发明内容

本发明目的是提供一种能够电压控制液晶透镜焦距变化，调焦范围大，并且与液晶显示制造工艺相兼容的焦距可调液晶微透镜阵列。

一种焦距可调液晶微透镜阵列，包括平行布置的固定焦距透镜部分、液晶透镜部分，所述固定焦距透镜部分包括固定焦距透镜、高阻值的透明电极；所述液晶透镜部分包括平行布置的前基板、后基板，后基板包括后基底玻璃，后基板玻璃上远离前基板的一侧布置固定焦距透镜，固定焦距透镜上设置高阻值的透明电极。

比较好的是，本发明的前基板包括依次布置的前基底玻璃、透明导电薄膜构成的公共电极层、前取向层，上述后基板包括后基底玻璃、后取向层，前取向层、后取向层之间布置衬垫层；前取向层、后取向层、衬垫层之间封装向列相液晶。

比较好的是，本发明的前取向层、后取向层的厚度为100nm-5um。

比较好的是，本发明的前基板包括依次布置的前基底玻璃、透明导电薄膜构成的公共电极层，上述后基板包括后基底玻璃，公共电极层、后基底玻璃之间布置衬垫层；公共电极层、后基底玻璃、衬垫层之间封装蓝相液晶。

比较好的是，本发明的前基底玻璃的厚度为0.4-1.1mm。

比较好的是，本发明的衬垫层的厚度为2um-200um。

比较好的是，本发明的固定焦距透镜为通过点胶，光刻、模压方法得到的聚合物半球状曲面三维结构。

比较好的是，本发明的高阻值的透明电极通过磁控溅射，热蒸发方法得到。

比较好的是，本发明的聚合物半球状三维结构透镜孔径10um-10mm，高度5um-5mm。

比较好的是，本发明的透明电极的厚度为100nm-1um，阻值为10KΩ-100MΩ。

本发明采用上述技术方案与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1、本发明的新型结构焦距可调液晶微透镜阵列，利用高阻层曲面电极，通过控制电极阻值与曲面曲率等参数，可以得到理想的电场分布曲线。

2、本发明的新型结构焦距可调液晶微透镜阵列，可以选择合适的聚合物合物和液晶材料材料参数，可调焦距范围大。

3、采用固定焦距的聚合物透镜与液晶透镜进行级联，有利于实现短焦距电控可调透镜。

 

附图说明

图1是本发明焦距可调向列相液晶微透镜阵列的一种结构示意图。

图2是本发明焦距可调向列相液晶微透镜阵列的另一种结构示意图。

图3是本发明焦距可调蓝相液晶微透镜阵列的一种结构示意图。