一种电扫描焦点可摆动液晶微透镜及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液晶透镜
，更具体地，涉及。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术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，本专利技术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。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果I、工艺制作简单，由于本专利技术采用两层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，由于本专利技术所采用的两层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，由于本专利技术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，由于本专利技术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。本专利技术的另一目的在于提供一种制备电扫描焦点可摆动液 晶微透镜的方法，旨在解决现有技术中存在的制备工艺难度大的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于制备电扫描焦点可摆动液晶微透镜的方法，其特征在于，包括以下步骤(I)清洗过程依次采用丙酮、酒精和去离子水溶剂对上ITO玻璃衬底和下ITO玻璃衬底进行超声清洗并烘干，(2)涂胶过程在干燥后的上ITO玻璃衬底和下ITO玻璃衬底上用匀胶机涂覆正性光刻胶并烘干5至20分钟，(3)光刻过程将光刻模板盖在上ITO玻璃衬底和下ITO玻璃衬底上，分别用光刻机的紫外光进行光刻10至20秒，(4)显影过程用显影液溶掉上ITO玻璃衬底和下ITO玻璃衬底上感光部分的光刻胶，留下未感光部分，然后用去离子水冲洗并烘干2至5分钟。(5)腐蚀过程用浓度为36. 8%的HCL溶液把上ITO玻璃衬底和下ITO玻璃衬底上未受光刻胶保护的ITO膜腐蚀掉，而将有光刻胶保护的ITO膜保存下来，最终分别形成ITO透明上电极和ITO透明下电极，具体而言，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，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，(6)清洗过程用丙酮和去离子水对腐蚀后的ITO透明上电极和ITO透明下电极进行清洗并烘干，(7)涂覆定向层过程用匀胶机在ITO透明上电极和ITO透明下电极上涂覆PI定向层，(8)烘干过程把涂覆了 PI定向层的上下ITO玻璃衬底放入退火炉中进行退火固化处理，(9)摩擦过程用绒布沿平行于上下ITO玻璃衬底边缘的方向摩擦PI定向层，形成取向层，(10)灌注过程将玻璃间隔子掺入上下ITO玻璃衬底之间，且位于二者的边缘处，用UV胶封住上下ITO玻璃衬底的左右两侧，通过渗透法灌注向列型液晶在二者之间，(11)封装过程UV胶封住上下ITO玻璃衬底的上下两侧并烘干。通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本专利技术具有以下的有益效果I、由于采用了步骤(I)至步骤(6)，可以得到设计所需要的ITO透明图案电极，ITO材料方块电阻小，对可见光的透过率高，非常适合用来做控制电极。2、由于采用了步骤(7)至(9)，可以液晶层的表面液晶分子呈反向平行排列，达到强锚定的效果。3、由于采用步骤(10)中的玻璃间隔子，可以使上下玻璃衬底隔开并保持平行，通过使用不同直径的玻璃间隔子可以调节液晶盒的厚度，从而达到调节液晶微透镜响应时间的作用。附图说明图I是本专利技术电扫描焦点可摆动液晶微透镜的整体结构示意图。图2是本专利技术的ITO透明上下电极的立体示意图。 图3是本专利技术的ITO透明上下电极的俯视图。图4是本专利技术的聚焦效果示意图。图5是本专利技术的焦点在焦平面摆动的效果示意图。图6是本专利技术制备电扫描焦点可摆动液晶微透镜的方法的流程图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。如图I所示，本专利技术电扫描焦点可摆动液晶微透镜包括上玻璃衬底I、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I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I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I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I和下玻璃衬底7之间，且位于上玻璃衬底I和下玻璃衬底7的边缘处。以下详细描述本专利技术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透明上电极之本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康胜武，佟庆，张新宇，桑红石，张天序，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：