[发明专利]一种基于频率信号驱控的液晶聚光微镜阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于频率信号驱控的液晶聚光微镜阵列，其通过在液晶聚光微镜阵列上加载频率可调，最大均方幅值仅约几伏的电压信号，基于电绝缘微线圈间的信号感应和电压放大作用，构建微镜阵列所需要的特定强度与空间分布的控制电场或磁场，完成基于频率信号驱控液晶聚光微镜阵列的聚光操作，具有精细调控液晶聚光微镜阵列聚光效能，功耗低，频率调压装置与液晶聚光微镜集成，易与其他功能化光学、光电、发光与电子学结构匹配耦合等优点。

技术领域

本发明属于光学透镜技术领域，更具体地，涉及一种基于频率信号驱控的液晶聚光微镜阵列及其制备方法。

背景技术

对于工作在可见光或红外谱域的常规电控液晶聚光微镜阵列而言，通过在微镜中的控制电极上加载特定频率的电压信号，在微米级间隔的控制电极间产生阵列化的非均匀空间电场或磁场，驱动布设在控制电极间的液晶材料产生阵列化的特定空间分布形态，使液晶材料呈现具有阵列化聚光效能的折射率分布模态。通过直接调变所加载的电压信号其均方幅值，调节作用在液晶材料上的阵列化电场或磁场其强度与空间分布，相应于调节阵列化排布的液晶材料其折射率的空间分布形态，实现液晶聚光微镜阵列的电控聚光。

通常情况下，所加载的电压信号均方幅值会在几伏、几十伏甚至高达百伏的范围内变动，这会在调控电控液晶聚光微镜阵列的聚光效能过程中产生一系列技术问题：1、其对电压信号的产生、调变、精细控制、电压信号与液晶聚光微镜阵列的有效耦合、功耗、液晶聚光微镜阵列有效散热等存在较高要求；2、其会导致电压信号输出装置的外形尺寸大，结构复杂，成本高，难以小/微型化，并难以与液晶聚光微镜阵列集成；3、其会显著降低液晶聚光微镜与其他光学、光电、发光或电子学结构的匹配性，从而导致微镜的使用效能差，应用范围小。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于频率信号驱控的液晶聚光微镜阵列及其制备方法，其目的在于，解决现有常规电控液晶聚光微镜阵列在调控其聚光效能过程中由于加载的电压信号在大范围内变动，所导致的对电压信号的产生、调变、精细控制、电压信号与液晶聚光微镜阵列的有效耦合、功耗、液晶聚光微镜阵列有效散热等存在较高要求的技术问题，以及电压信号输出装置的外形尺寸大，结构复杂，成本高，难以小/微型化，并难以与液晶聚光微镜阵列集成的技术问题，以及容易导致液晶聚光微镜的使用效能差，应用范围小的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于频率信号驱控的液晶聚光微镜阵列，包括从上至下依次平行设置的第一增透膜、第一基片、微孔阵图案电极、第一定向层、液晶层、第二定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，第一微线圈组设置于第一基片背离第一增透膜的一面与第一定向层之间，并设置在微孔阵图案电极的边缘处，第一微线圈组的一端与微孔阵图案电极电连接，另一端通过第一电连接线从第一基片背离微孔阵图案电极的另一面上引出，第二微线圈组设置于第二基片背离第二增透膜的一面与第二定向层之间，并设置在公共电极的边缘处，第二微线圈组的一端连接到外部电压信号，另一端通过第二电连接线从第二基片背离公共电极的另一面引出后，该引出端与第一微线圈组从第一基片引出的一端电连接。

优选地，第一增透膜是由常规光学增透材料制成，其厚度为100纳米到700纳米，第一基片是由透光材料制成，其厚度为1毫米到5毫米。

优选地，微孔阵图案电极中的微孔为圆形、方形、或三角形，圆形微孔的孔径在5微米到900微米。

优选地，第一微线圈组是由金属或金属氧化物导电材料制成，第一微线圈组中单元微线圈的形状是圆环形、三角环形、四边环形、五边环形、或六边环形。

优选地，液晶层设置于第一定向层和第二定向层之间，其厚度为5微米到500微米，第一定向层和第二定向层采用相同的材料制成，且厚度在100纳米到700纳米。

优选地，公共电极设置于第二定向层和第二基片之间，其与微孔阵图案电极具有完全相同的材料、形状与结构尺寸，公共电极是由金属或金属氧化物导电材料制成，且厚度在100纳米到700纳米。