一种液晶透镜制造技术

本实用新型专利技术提供了一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的液晶层；分别位于液晶层两侧且朝向第一基板和第二基板的第一配向层和第二配向层，位于第二配向层和第二基板之间的第一电极层，位于第一配向层和第一基板之间的高阻层，以及连接高阻层外边缘且位于第一配向层和第一基板之间的第二电极层；高阻层由液晶透镜中心位置至边缘呈水波纹型，高阻层上每处到第一电极层的距离满足该处的电场强度与理想电场强度相匹配的关系，高阻层和第一配向层之间的间隙还设有衬垫层。本实用新型专利技术能够使得高阻层液晶透镜的实际折射率分布更接近理想的二次抛物型分布曲线，减小液晶透镜成像时的像差，提高成像质量。提高成像质量。提高成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶透镜


[0001]本技术涉及液晶透镜
，更具体地，涉及一种液晶透镜。

技术介绍

[0002]以现有技术为理论基础可知，由于液晶具有双折射特性且液晶层内的电场强度分布不均一，则透镜不同位置处的折射率也不相同，对于给定孔径大小和高电阻层薄膜方阻的透镜，可以找到最佳频率的电压使透镜形成近似抛物线的理想折射率分布，进而使透镜呈现良好的成像效果。但是实际的有效折射率分布相较理想的折射率分布存在的偏差，会使液晶透镜存在像差，严重影响液晶透镜的成像质量。在一些使用固定焦距的透镜且需要改变焦平面的场景中，往往需要机械结构的驱动来达到目的，这无疑增加了系统的复杂性。
[0003]公开号为CN201410393200.8的中国专利，公开了一种液晶透镜制作方法及液晶透镜，通过利用第二透明高阻层中的阻抗分布与理想曲线中的光程差分布相匹配，进而应用于第二透明高阻层制作的液晶透镜中，通过在第二透明高阻层蚀刻环形凹槽和增加透明低阻环等方式，改变高阻层的阻抗分布，使距离液晶透镜中心不同位置处光程差分布曲线与液晶透镜中距离液晶透镜中心不同位置处光程差的理想分布曲线吻合度较高，提高了所述液晶透镜中光程差的利用率。
[0004]但是上述方案制备的液晶透镜需要对高阻层的结构上进行蚀刻或增加低阻环的方式才能改变阻抗分布，加工步骤复杂，且增加或减少阻抗的过程属于突变型，使距离液晶透镜中心不同位置处的阻抗分布呈阶段性变迁，过渡效果差，在阻抗变化过渡处的实际成像效果仍然存在一定像差。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服现有技术的高阻层液晶透镜在实际使用中，存在成像像差的问题，提供一种液晶透镜。本技术只改变高阻层的高度且高度变化是连续的，故能够使得高阻层液晶透镜的实际折射率分布更接近理想的二次抛物型分布曲线，减小液晶透镜成像时的像差，提高成像质量。
[0006]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：
[0007]一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的液晶层；分别位于液晶层两侧且朝向第一基板和第二基板的第一配向层和第二配向层，位于第二配向层和第二基板之间的第一电极层，位于第一配向层和第一基板之间的高阻层，以及连接高阻层外边缘且位于第一配向层和第一基板之间的第二电极层；高阻层由液晶透镜中心位置至边缘呈水波纹型，高阻层上每处到第一电极层的距离满足该处的电场强度与理想电场强度相匹配的关系，高阻层和第一配向层之间的间隙还设有衬垫层。
[0008]需要说明的是，由现有技术可知，理想状态下的电场强度分布可简单得到，已知一定结构的液晶透镜结构，在每个焦距下液晶透镜都有一个理想的有效折射率分布，沿着液晶透镜中心至边缘，理想有效折射率的分布呈抛物型二次曲线分布；理想折射率分布曲线
为抛物线型二次曲线，故理想有效折射率在液晶透镜上的分布与理想的电场强度具有相同位置下的一一对应关系，通过现有技术手段即可获得一定条件下的理想电场强度分布，由于实际情况下电场强度与理想有效折射率的关系不是线性关系，而这就导致了理想的电场强度分布不是抛物线型二次曲线，这样，通过优化高阻层在该结构下的高度分布，控制高阻层每个点所对应的液晶层区域的电场强度与理想强度相匹配，则可以使得实际的电场强度分布与理想的电场强度分布相匹配，从而优化实际的有效折射率分布，提高像差。
[0009]这样，水波纹型的高阻层的高度在其半径方向的相同位置处相同，高度在其半径方向的不同位置呈变径环形变化，由于高电阻层与液晶层之间高度的差异，使得高阻层在一定的电势下其在半径方向不同的位置具有的电场强度不同，水波纹型的高阻层在各处具有的电场强度与理想状态下的电场强度分布相匹配，即可使得液晶透镜的有效折射率近似理想有效折射率，改善像差，提高成像质量。
[0010]另需说明的是，高阻层与第一配向层间的空隙采用聚合物进行填充，而不选择玻璃材料的原因是因为聚合物可以很容易地加工成任何曲面。
[0011]进一步的，第一基板与高阻层接触的一侧与高阻层的水波纹表面相匹配。
[0012]进一步的，第二基板的厚度为0.2mm
‑
0.4mm。这样，基板的厚度控制在一定范围内，可以减小透光的损失，保证折射效果。
[0013]进一步的，高阻层的厚度均匀一致。
[0014]进一步的，第一基板和第二基板由玻璃制成，玻璃的透光率至少为90％。这样，一定的透光率能保证折射效果，提高成像效果。
[0015]进一步的，液晶层为向列相液晶。这样，向列相液晶分子间短程相互作用微弱，这种分子长轴彼此相互平行的自发取向过程能够使液晶产生高度的双折射性。
[0016]进一步的，第二电极层为环形电极层，高阻层与第二电极层为电连接。这样，高阻层通过第二电极层的电连接，能够通过在第二电极层和第一电极层之间增加一定电压，使得第二电极层和第一电极层之间形成等效电路，高阻层形成等效电阻，液晶层形成等效电容，通过调节电压幅值和频率能够使液晶层的液晶取向发生变化，可以使折射率更加接近理想电场，进一步提高成像效果。
[0017]进一步的，衬垫层为聚合物层，聚合物层的透光率至少为90％。这样，聚合物选择透光率较高的物质，能够更好的适应折射需求，同时也更容易加工。
[0018]进一步的，第一配向层和第二配向层相对的一侧的摩擦方向相反。
[0019]进一步的，高阻层的制作材料包括TiOx、ZnO、ZnS、SnO、Sb
‑
Sn
‑
O、ZrO和VO中的任意一种。这样，结合材料的电导率与相对介电常数，高阻层选择阻值较高的材料，能够使其达到更好的效果。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0021](1)本技术通过改变高阻层距离液晶层的高度变化，使得高阻层上每处到第一电极层的距离满足该处的电场强度与理想电场强度相匹配的关系，可大大减小液晶透镜成像时的像差，提高液晶透镜的成像质量。
[0022](2)本技术无需在高阻层上增加其他结构，或者对高阻层进行蚀刻改造等操作，通过调整高阻层在液晶透镜中的高度分布，有效折射率过渡流畅，结构简单有效，使其有效折射率与理想有效折射率重合度更高，成像效果越接近理想状态。
附图说明
[0023]图1为本技术的结构示意图。
[0024]图示标记说明如下：
[0025]1‑
第一基板，2
‑
第二基板，3
‑
液晶层，4
‑
第一配向层，5
‑
第二配向层，6
‑
第一电极层，7
‑
高阻层，8
‑
第二电极层，9
‑
衬垫层。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式对本技术作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板(1)和第二基板(2)，位于第一基板(1)和第二基板(2)之间的液晶层(3)；分别位于所述液晶层(3)两侧且朝向所述第一基板(1)和第二基板(2)的第一配向层(4)和第二配向层(5)，位于所述第二配向层(5)和第二基板(2)之间的第一电极层(6)，位于所述第一配向层(4)和所述第一基板(1)之间的高阻层(7)，以及连接所述高阻层(7)外边缘且位于所述第一配向层(4)和所述第一基板(1)之间的第二电极层(8)；其特征在于，所述高阻层(7)由液晶透镜中心位置至边缘呈水波纹型，所述高阻层(7)上每处到第一电极层(6)的距离满足该处的电场强度与理想电场强度相匹配的关系，所述高阻层(7)和所述第一配向层(4)之间的间隙还设有衬垫层(9)。2.根据权利要求1所述的一种液晶透镜，其特征在于，所述第一基板(1)与所述高阻层(7)接触的一侧与所述高阻层(7)的波浪型表面相匹配。3.根据权利要求2所述的一种液晶透镜，其特征在于，所述第二基板(2)的厚度为0.2mm

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海明，苏树钊，谢康，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：