一种液晶盒及液晶透镜的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种液晶盒及液晶透镜，一种液晶盒，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；位于第一基板表面的第一电极和位于第二基板表面的第二电极；位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶；其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。即本实用新型中将第一基板和第二基板由现有技术中的平面改变为具有一定曲率的曲面，从而第一基板和第二基板组合后形成的液晶盒，在第一电极和第二电极没有施加电压的情况下，本身就具有一个屈光度，液晶盒的屈光度范围由现有技术中的工作时关于0对称，向某一方向偏移一定量形成新的屈光度范围，从而满足更多场合下液晶盒的应用。
【专利说明】—种液晶盒及液晶透镜
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及成像【技术领域】，更具体的说是涉及一种液晶盒及液晶透镜。
【背景技术】
[0002]液晶透镜(liquid crystal lens)是一种利用液晶材料所具有的独特物理及光学特性所创造出的技术。不同于传统的玻璃透镜，液晶透镜可以依据施加于其上的电压来聚集或发散入射光，特别地，液晶透镜的焦距可以借由改变供电电压来进行调整。因为液晶透镜不需要使用到机械动作来调整焦距，因此，液晶透镜比传统玻璃透镜更适合应用在许多图像获取技术中。
[0003]具体的，液晶透镜通常由两个液晶盒通过胶黏剂层叠在一起，达到透镜效果。现有技术中的液晶盒如图1所示，包括相对设置的第一基板01和第二基02板，位于第一基板01和第二基板02之间的液晶层03以及边框胶04，所述边框胶04与两个基板将液晶封装在密闭空间中，液晶盒还包 括位于第一基板01朝向液晶层表面的第一电极(图中未不出)和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极(图中未示出)。在第一电极和第二电极上施加不同的电压可以控制盒内液晶分子排列，从而达到凸透镜或者凹透镜的效果。
[0004]液晶透镜的焦距范围可以通过调节液晶盒的厚度、液晶本身的折射率特性、液晶透镜的半径等来调节，从而得到具有不同焦距范围的液晶透镜。评价一个液晶透镜的好坏主要有两个指标，透镜屈光度范围以及清晰度。焦距的倒数叫做透镜焦度，或屈光度，用Φ表示。如果焦距是0.1m,那么Φ=10?ο
[0005]现有技术中不同的液晶透镜具有不同的屈光度范围，如-4D—4D、-7D—7D、-1OD—IOD等，在不同的应用场景可以选用不同屈光度的液晶透镜。但是发明人发现，现有技术中的液晶透镜还存在工作范围受限的问题。
实用新型内容
[0006]有鉴于此，本实用新型提供一种液晶盒及液晶透镜，以扩宽液晶透镜的工作范围。
[0007]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0008]一种液晶盒，包括:
[0009]相对设置的第一基板和第二基板；
[0010]位于第一基板和第二基板之间的液晶层；
[0011 ]位于第一基板朝向液晶层表面的第一电极和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极；
[0012]位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶；
[0013]其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。
[0014]优选地，沿第一基板指向第二基板的方向上，所述第一基板的曲率为正，所述第二基板的曲率为负。
[0015]优选地，沿第一基板指向第二基板的方向上，所述第一基板的曲率为负，所述第二基板的曲率为正。
[0016]优选地，所述第一基板和所述第二基板的曲率相等。
[0017]优选地，所述第一基板和所述第二基板均为二次曲面。
[0018]优选地，所述第一基板和所述第二基板均为玻璃基板。
[0019]本实用新型还提供了一种包括上述液晶盒的液晶透镜。
[0020]经由上述的技术方案可知，本实用新型提供的液晶盒，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；位于第一基板朝向液晶层表面的第一电极和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极；位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶；其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。即本实用新型中将第一基板和第二基板由现有技术中的平面改变为具有一定曲率的曲面，从而第一基板和第二基板组合后形成的液晶盒，在第一电极和第二电极没有施加电压的情况下，本身就具有一个屈光度，液晶盒的屈光度范围由现有技术中的工作时关于O对称，向某一方向偏移一定量形成新的屈光度范围，从而满足更多场合下液晶盒的应用。即本实用新型提供的液晶盒在其他参数无法再进行调节，而且保证清晰度的情况下，还能够改变屈光度范围，从而使液晶盒的应用范围更加广泛。
[0021 ] 如，现有技术中的液晶盒的在驱动时的屈光度范围为-5D — ，本实用新型提供的液晶盒的第一基板和第二基板为曲面，本身形成具有3D屈光度的透镜(不加驱动时)，再加上驱动带来的液晶 盒的屈光度范围，即本实用新型提供的液晶盒的屈光度范围为-2D—8D，可以使用在该屈光度要求范围内的产品中。
[0022]本实用新型还提供了一种液晶透镜，由上面所述的两个或多个液晶盒组成，由于液晶盒的屈光度范围发生改变，本实用新型中的液晶透镜也具有不对称的屈光度范围，其可以应用在需要不对称屈光度范围内的产品中。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为现有技术中液晶盒的剖面结构示意图；
[0025]图2为本实用新型提供的一种液晶盒的剖面结构示意图；
[0026]图3为本实用新型提供的另一种液晶盒的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]正如【背景技术】部分所述，现有技术中的液晶透镜的屈光度范围均关于O对称，需要液晶透镜工作在特殊屈光度范围，即不对称的屈光度范围时，现有技术中的液晶透镜的工作范围将有限，无法达到良好的实现效果。
[0028]发明人发现，出现上述现象的原因为，现有技术中的液晶透镜屈光度计算公式为 8xAn",xL
D=^^，其中D是以屈光度来表示，L和A则是以公尺来表示。A是通光口径的直 A —径，L是液晶层的厚度，Arke=Hp是中心(I。)和周边(nep)异常光(透镜的中心与周边)穿越时的实际折射率差。的最大值则受限于液晶的双折射性。其中是可以取值为正或负的。
[0029]由上面的公式可知，只要改变三个参数Λ r^、L、A，理论上是可以把D值做到-C?—+⑴的，而且是正负对称。但是考虑到材料特性、器件使用环境、制作工艺能力的限制，这三个参数不能随意取值。况且除了 D值外还有透镜成像清晰度的参数需考虑，一般的清晰度随D值的增大会逐渐变差。
[0030]因此，屈光度D值范围不可能无穷大，而且实际上是一个范围比较小的值。且在实际生产中，需要的液晶透镜工作范围不一定是对称的，在此情况下，要想实现液晶透镜工作在所述不对称屈光度范围内，需要牺牲清晰度，无法得到二者的统一。
[0031]如，假设一般工艺能做出在保证清晰度的情况下屈光度范围为-5D — 的液晶透镜。而有很多情况下需要用到液晶透镜的屈光度范围为-8D — 2D，为达到该屈光度范围，可以选择屈光度范围为-8D — 8D的液晶透镜，但是由于工艺限制，通过调节液晶盒厚度、液晶透镜半径或改变液晶本身的折射率特性难以实现，或者成本很高。在此情况下，可以通过牺牲清晰度来得到，但是清晰度较低的液晶透镜的实用性将很受限，市场竞争力降低。[0032]基于此，发明人经过研究发现，提供一种液晶盒，包括:
[0033]相对设置的第一基板和第二基板；
[0034]位于第一基板和第二基板之间的液晶层；
[0035]位于第一基板朝向液晶层表面的第一电极和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极；
[0036]位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶；
[0037]其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。
[0038]由上述的技术方案可知，本实用新型提供的液晶盒，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；位于第一基板朝向液晶层表面的第一电极和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极；位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶；其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。即本实用新型中将第一基板和第二基板由现有技术中的平面改变为具有一定曲率的曲面，从而第一基板和第二基板组合后形成的液晶盒，在第一电极和第二电极没有施加电压的情况下，本身就具有一个屈光度，液晶盒的屈光度范围由现有技术中的关于O对称偏移一定量形成新的屈光度范围，从而满足更多场合下液晶盒的应用。
[0039]以上是本申请的核心思想，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0041]其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0042]下面通过几个实施例具体描述本实用新型提供的液晶盒及液晶透镜。
[0043]现有技术中的液晶透镜在不工作的状态下，无透镜效果，其焦距是无穷大的。为获得更宽的焦距范围，就需要使得液晶透镜在工作时能达到一个更小的焦距，常规的做法是增大液晶的盒厚、增大液晶的双折射性、减小液晶透镜的通光孔径。然而，液晶盒的厚度越大，液晶的响应速度越慢；液晶的折射率特性是由液晶的材料性质决定，涉及到液晶的材料工艺和研发能力，改善幅度有限且生产成本较高；液晶透镜的通光孔径取决于它的应用环境，通光孔径越小，可以应用的条件越苛刻，会降低产品的市场竞争力。
[0044]因此，本实用新型实施例中提供了一种液晶盒，能够方便的在以上3个参数不可再做调整的情况下，进一步改变液晶透镜的焦距范围，也即屈光度范围，从而使得液晶透镜的应用范围更广。
[0045]实施例一
[0046]本实用新型实施例公开了一种液晶盒，如图2所示，包括相对设置的第一基板I和第二基板2 ;位于第一基板I和第二基板2之间的液晶层3 ;位于第一基板I朝向液晶层表面的第一电极(图中未不出)和位于第二基板2朝向液晶层表面的第二电极(图中未不出)；位于所述第一基板I和所述第二基板2之间的边框胶4 ;其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。
[0047]需要说明的是，本实施例中是采用将第一基板和第二基板设计为曲面，使得液晶盒在没有施加电压时，本身就存在一个屈光度。所述第一基板和所述第二基板组合后可以形成类凸透镜也可以形成类凹透镜，且可以为两个表面曲率相同的凸透镜或凹透镜，可以为两个表面曲率不相同的凸透镜或凹透镜。
[0048]本实施例中优选的所述第一基板和所述第二基板组合后形成的是双凸透镜或双凹透镜，即沿第一基板指向第二基板的方向上，第一基板的曲率与第二基板的曲率相反，即所述第一基板的曲率为负，所述第二基板的曲率为正，或所述第一基板的曲率为正，则所述第二基板的曲率为负。所述第一基板和所述第二基板的具体形状可以根据实际成像情况进行选择。
[0049]需要说明的是，为了实现产品的量产，且简化制作工艺，本实施例中更为优选的，所述第一基板和所述第二基板的曲率相同且均为二次曲面。
[0050]另外，本实施例中所述第一基板和所述第二基板优选为玻璃基板，由于玻璃具有一定的弹性，在液晶分子与大气压的共同作用下，使玻璃基板产生形变，形成凸透镜或凹透镜。具体的，液晶层的形成可以采用真空灌液或者真空ODF (One Drop Filling)的方法形成，其中，真空灌液方法为先做出液晶盒，再抽真空，再灌液晶，当液晶盒内液晶量很少时，由于外部大气压的作用，使玻璃基板凹陷，形成类似凹透镜，如图3所示；当液晶盒内液晶量很多时，则玻璃基板凸起，形成类似凸透镜，如图2所示，真空ODF方法同理。另外，玻璃基板的弯曲程度还与其自身的厚度有关，因此可以通过控制液晶的注入量以及玻璃基板的厚度控制第一基板和第二基板形成的液晶盒在不工作状态下的屈光度。
[0051]液晶盒在不工作状态下的屈光度范围受玻璃基板凸或凹的程度影响，形变越大，屈光度的改变量越大。例如，假设平面状的透镜对应的屈光度范围为-5D —:某一曲率的凹面状的透镜使其屈光度范围左移，可到-8D — 2D，若凹的程度(及曲率)加大，则可继续左移至-9D — 1D，随曲率加大逐渐左移；而凸面状透镜使其屈光度范围右移，随其凸面曲率的增大逐渐右移。
[0052]需要说明的是，受制作工艺以及材料特性的限制，不同的生产商不同的液晶透镜的具体屈光度范围是不一样的，但都可以通过本方案所述技术对原有屈光度范围进行调
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[0053]需要说明的是，所述第一基板上设置有第一电极，所述第二基板上也设置有第二电极，本实施例中更改了第一基板和第二基板的形状，第一电极的图案和第二电极的图案也会随第一基板和第二基板发生一些形变。本实施例中所述第一电极和所述第二电极优选为氧化铟锡层，在本实用新型的其他实施例中，所述第一电极层和所述第二电极层还可以为其他的透明电极。
[0054]本实施例中，所述液晶盒还包括第一定向层和第二定向层，所述第一定向层位于所述第一电极朝向液晶层的表面，所述第二定向层位于第二电极朝向所述液晶层的表面，与第一电极和第二电极相似的，所述第一定向层和所述第二定向层也为曲面形式，与所述第一基板和所述第二基板形状相似。
[0055]本实施例中提供的液晶盒，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；位于第一基板朝向液晶层表面的第一电极和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极；位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶；其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。
[0056]即本实用新型中将第一基板和第二基板由现有技术中的平面改变为具有一定曲率的曲面，从而第一基板和第二基板组合后形成的液晶盒，在第一电极和第二电极没有施加电压的情况下，本身就具有一个屈光度，然后再经过调节其他参数，液晶盒的屈光度范围由现有技术中的关于O对称偏移一定量形成新的屈光度范围，从而满足更多场合下液晶盒的应用。
[0057]另外，本实施例中提供的液晶盒制作方法简单，无需增加额外成本，且应用范围广泛，从而能够提高所述液晶盒的市场竞争力。
[0058]实施例二
[0059]本实施例公开了一种液晶透镜，所述液晶透镜包括至少两个上述实施例中所述的液晶盒，所述液晶盒之间通过粘胶层固定在一起，从而达到将光束会聚或发散的效果。
[0060]需要说明的是，所述两个液晶盒还可以通过外部设备进行固定，并不仅限于粘胶层粘接，本实施例中对此不作具体限定。
[0061]本实施例中提供的液晶透镜包含基板为曲面的液晶盒，由于所述液晶盒的基板设计为曲面形式，从而在液晶盒不施加电压的情况下，本身就具有一个屈光度值，再施加电压后，获得一个屈光度范围，两个屈光度叠加，形成新的屈光度范围，且该屈光度范围不再关于O对称，因此，所述液晶透镜能够使用在特殊屈光度范围要求的场景中，从而改善了液晶透镜的工作范围，提高了液晶透镜的市场竞争力。
[0062]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种液晶盒，其特征在于，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； 位于第一基板朝向液晶层表面的第一电极和位于第二基板朝向液晶层表面的第二电极； 位于所述第一基板和所述第二基板之间的边框胶； 其中，所述第一基板和所述第二基板均为曲面。
2.根据权利要求1所述的液晶盒，其特征在于，沿第一基板指向第二基板的方向上，所述第一基板的曲率为正，所述第二基板的曲率为负。
3.根据权利要求1所述的液晶盒，其特征在于，沿第一基板指向第二基板的方向上，所述第一基板的曲率为负，所述第二基板的曲率为正。
4.根据权利要求2或3所述的液晶盒，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板的曲率相等。
5.根据权利要求4所述的液晶盒，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板均为二次曲面。
6.根据权利要求1所述的液晶盒，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板均为玻璃基板。
7.一种液晶透镜，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的液晶盒。
【文档编号】G02F1/29GK203705777SQ201320877134
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】陈魁, 王东岳, 吴振忠, 刘亮, 阮小龙, 周鸣岐, 何基强 申请人:信利半导体有限公司