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一种液晶盒、透镜、终端及液晶盒的制备方法

申请号 CN202211450878.6 申请日 2022-11-18 公开(公告)号 CN118057235A 公开(公告)日 2024-05-21
申请人 华为技术有限公司; 发明人 耿巍; 林弘峻; 石华; 邓力源; 赵旭鹏;
摘要 本 申请 提供一种 液晶 盒、透镜、终端及液晶盒的制备方法,涉及光学技术领域,每个高阻结构可以对应至少三个环形 电极 ,使得高阻结构的中间区域也对应有环形电极;当通过引线向对应的环形电极通入驱动 电压 ,高阻结构可以对驱动电压产生平滑效果,且每个环形电极均可以通过对应的引线施加各自的驱动电压,从而,可以精准地控制高阻结构上方各 位置 的驱动电压分布,形成平滑且精准的 电场 分布,在液晶分子位于该电场范围内时,可以精准地控制高阻结构上方各位置的液晶分子的朝向,从而提高对液晶分子 相位 的精准控制,在液晶分子对入射光进行折射时,使得液晶盒对光具有优异的会聚作用或发散作用,从而实现屈光度的精准调节。
权利要求

1.一种液晶盒,其特征在于,包括:基板、盖板和液晶层,所述基板和所述盖板相对设置,所述液晶层位于所述基板和所述盖板之间;
所述基板包括:衬底、以及依次位于所述衬底之上且间隔开的引线层、电极层和高阻层;所述电极层包括同心设置的多个环形电极,所述引线层包括与各所述环形电极一一对应连接的引线;所述高阻层包括同心设置的多个高阻结构;
所述基板还包括同心设置的多个菲涅尔区域;每个所述菲涅尔区域内:设有一个所述高阻结构和至少三个所述环形电极,且所述至少三个所述环形电极中位于最外侧的所述环形电极在所述衬底上的正投影与所述高阻结构在所述衬底上的正投影交叠;至少部分所述菲涅尔区域内的所述环形电极的数量不同。
2.如权利要求1所述的液晶盒,其特征在于,从位于中心的所述菲涅尔区域指向位于边缘的所述菲涅尔区域的方向上,各所述菲涅尔区域内的所述环形电极的数量递减。
3.如权利要求1所述的液晶盒,其特征在于,任意相邻两个所述环形电极之间的间距均相等且小于10μm。
4.如权利要求1‑3任一项所述的液晶盒,其特征在于,每个所述菲涅尔区域内,位于最外侧的所述环形电极的宽度小于位于非最外侧的所述环形电极的宽度。
5.如权利要求4所述的液晶盒,其特征在于,位于最外侧的所述环形电极的宽度与所述液晶盒的盒厚之差小于±10%。
6.如权利要求4所述的液晶盒,其特征在于,每个所述菲涅尔区域内,从位于最外侧的所述环形电极指向位于中心的所述环形电极的方向上,所述环形电极的宽度递增。
7.如权利要求1‑6任一项所述的液晶盒,其特征在于,相邻两个所述高阻结构之间的间距满足以下关系式:
S2≤S1+w1+w2;
其中,相邻两个所述高阻结构对应相邻的第一菲涅尔区域和第二菲涅尔区域,所述第一菲涅尔区域内设有第一外侧环形电极,所述第二菲涅尔区域内设有第二外侧环形电极,所述第一外侧环形电极与所述第二外侧环形电极相邻时,S2表示相邻两个所述高阻结构之间的间距,S1表示所述第一外侧环形电极和所述第二外侧环形电极之间的间距,w1表示所述第一外侧环形电极的宽度,w2表示所述第二外侧环形电极的宽度。
8.如权利要求1‑7任一项所述的液晶盒,其特征在于,每个所述菲涅尔区域内,所述高阻结构分别与位于最外侧的所述环形电极接触
9.如权利要求8所述的液晶盒,其特征在于,所述基板还包括:位于所述高阻层与所述电极层之间的绝缘层,所述绝缘层在相邻两个所述菲涅尔区域的交界处具有开口,所述开口的宽度满足以下关系式:
S2≤S3≤S1+w1+w2;
其中,相邻两个所述高阻结构对应相邻的第一菲涅尔区域和第二菲涅尔区域,所述第一菲涅尔区域内设有第一外侧环形电极,所述第二菲涅尔区域内设有第二外侧环形电极,所述第一外侧环形电极与所述第二外侧环形电极相邻时,S2表示相邻两个所述高阻结构之间的间距,S1表示所述第一外侧环形电极和所述第二外侧环形电极之间的间距,w1表示所述第一外侧环形电极的宽度,w2表示所述第二外侧环形电极的宽度,S3表示相邻两个所述高阻结构对应的所述开口的宽度。
10.一种透镜,其特征在于,包括:
镜片,具有镜面;
液晶盒,贴合于所述镜面,所述液晶盒如权利要求1‑9任一项所述。
11.如权利要求10所述的透镜,其特征在于,所述液晶盒设置有两个,两个所述液晶盒堆叠贴合;
所述液晶盒中设置有配向层,两个所述液晶盒中的所述配向层的配向方向相互正交
12.一种终端,其特征在于,包括架体和如权利要求10或11所述的透镜,所述透镜与所述架体固定连接。
13.根据权利要求12所述的终端,其特征在于,包括眼镜、镜头或相机。
14.根据权利要求12或13所述的终端,其特征在于,还包括:
设于所述架体中的驱动控制部,所述驱动控制部与所述液晶盒中的引线电连接且基于控制信号向所述环形电极提供驱动电压
设于所述架体中的连接端子,所述连接端子与所述驱动控制部电连接,所述连接端子将接收到的外部提供的所述控制信号传输至所述驱动控制部;
以及,设于所述架体中的储能部,所述储能部与所述驱动控制部电连接且向所述驱动控制部提供电能
15.一种液晶盒的制备方法,其特征在于,包括:
提供基板,所述基板包括:衬底、以及依次位于所述衬底之上且间隔开的引线层、电极层和高阻层;所述电极层包括同心设置的多个环形电极,所述引线层包括与各所述环形电极一一对应连接的引线;所述高阻层包括同心设置的多个高阻结构;所述基板还包括同心设置的多个菲涅尔区域;每个所述菲涅尔区域内:设有一个所述高阻结构和至少三个所述环形电极,且所述至少三个所述环形电极中位于最外侧的所述环形电极在所述衬底上的正投影与所述高阻结构在所述衬底上的正投影交叠;至少部分所述菲涅尔区域内的所述环形电极的数量不同;
提供盖板;
将所述基板与所述盖板进行对盒处理;
向所述基板和所述盖板之间添加液晶分子形成液晶层。

说明书全文

一种液晶盒、透镜、终端及液晶盒的制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及光学技术领域,尤其涉及一种液晶盒、透镜、终端及液晶盒的制备方法。

背景技术

[0002] 近视和老花已经成为全球普遍的公共卫生问题,人们在面临近视、远视或老花等视问题时,通常通过佩戴眼镜来矫正视力。不同的用户可以根据人眼的不同视力缺陷来选择对应的镜片。例如,近视用户所需的镜片为凹透镜,远视和老花用户所需的镜片为凸透镜。对于不同用户,所需的镜片的屈光度是有所不同的,并且,镜片的屈光度与镜片的形状是高度相关的,在出厂时便已成型,且不可以被随意调整,因此,同一副眼镜不能适配不同的用户。另外,当用户的视力产生变化时,当前佩戴的镜片的屈光度已经不能很好的与人眼进行良好的适配,会影响用户的视觉观感,甚至会加速人眼的视力恶化。因此,常规的镜片已不能满足用户的使用需求。发明内容
[0003] 本申请提供了一种屈光度可调的液晶盒、透镜、终端及液晶盒的制备方法。
[0004] 第一方面,本申请实施例提供了一种液晶盒,包括:基板、盖板和液晶层,基板和盖板相对设置,液晶层位于基板和盖板之间;液晶层中包括液晶分子,基板和盖板中均包括配向层,且基板和盖板中的配向层的配向方向相同,这样,液晶层中的液晶分子可以沿同一配向方向进行排列,从而通过配向层实现对液晶分子的排列方式的控制。
[0005] 基板包括同心设置的多个菲涅尔区域,在液晶盒用于透镜时,由于透镜一般为抛物线型,所以如果按照等光程差划分菲涅尔区域时,越靠近中心点A的菲涅尔区域的宽度越大,越远离中心点A的菲涅尔区域的宽度越小。
[0006] 并且,基板还包括:衬底、以及依次设于衬底之上的引线层、第一绝缘层、电极层、第二绝缘层、高阻层和配向层,所以引线层与电极层可以通过第一绝缘层间隔开,电极层与高阻层可以通过第二绝缘层间隔开,而高阻层与配向层直接接触
[0007] 对于电极层而言:在电极层中包括同心设置的多个环形电极,且这些环形电极分布于不同的菲涅尔区域中,使得每个环形电极可以在其所在的菲涅尔区域中沿着该菲涅尔区域环绕设置;在每个菲涅尔区域内设有至少三个环形电极,且至少部分菲涅尔区域内的环形电极的数量是不同的。
[0008] 对于引线层而言:引线层中包括与各环形电极一一对应连接的引线,使得每个环形电极对应连接一条引线,不同环形电极对应连接不同引线;由于引线与环形电极异层设置,所以可以较方便地基于实际需要设置每个环形电极对应的引线的位置;这样可以使得各引线规则地排列,便于将引线规则的引出至液晶盒的外部,方便与外部的驱动控制部电连接,同时还可以与对应的环形电极电连接,通过引线向对应环形电极输入驱动电压,并且还可以避免因引线与环形电极同层设置而产生的波像差,从而可以消除波像差。
[0009] 对于高阻层而言:高阻层中包括同心设置的多个高阻结构,在每个菲涅尔区域内设有一个高阻结构;以某一个菲涅尔区域为例,高阻结构与该菲涅尔区域内的四个环形电极在衬底上的正投影是交叠的,且最外侧的环形电极在衬底上的正投影与高阻结构在衬底上的正投影可以完全交叠或部分交叠,位于非最外侧的环形电极在衬底上的正投影落入高阻结构在衬底上的正投影内。
[0010] 这样,每个高阻结构可以对应至少三个环形电极,使得高阻结构的两端不仅对应有环形电极,中间区域同样对应有环形电极;当通过引线向对应的环形电极通入驱动电压,一方面高阻结构可以对其下方环形电极上施加的驱动电压进行平滑,进而在高阻结构的上方形成平滑的电场分布,另一方面每个环形电极均可以通过对应的引线施加各自的驱动电压,从而,可以精准地控制高阻结构上方各位置的驱动电压分布,形成平滑且精准的电场分布,在液晶分子位于该电场范围内时,可以精准地控制高阻结构上方各位置的液晶分子的朝向,从而提高对液晶分子相位的精准控制,在液晶分子对入射光进行折射时,使得液晶盒对光具有优异的会聚作用或发散作用。
[0011] 在一种可能的实施方式中,在对引线层、电极层、第一绝缘层、第二绝缘层、高阻层和配向层进行设置时,可以采用以下方式:
[0012] 采用透明导电材料制作引线层和电极层,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,引线层和电极层的厚度均可以设置为10nm至100nm,这样既可以避免引线层和电极层过薄时电阻过大导致导电性变差,还可以避免引线层和电极层过厚而导致液晶盒的厚度过大;
[0013] 采用透明绝缘材料制作第一绝缘层和第二绝缘层,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,第一绝缘层和第二绝缘层的厚度均可以设置为1μm至2μm,这样可以避免第一绝缘层和第二绝缘层过薄时而无法实现较好的绝缘效果,还可以避免第一绝缘层和第二绝缘层过厚时导致液晶盒的厚度过大;
[0014] 采用透明高阻材料制作高阻层,且高阻材料的电阻率大于导电材料的电阻率且小于绝缘材料的电阻率,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,高阻层的厚度可以设置为5nm至100nm之间,这样既可以保证高阻层具有合适的电阻率以保证具有较好的电场平滑效果,还可以避免高阻层过厚时导致液晶盒的厚度过大;
[0015] 采用透明有机材料制作配向层,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,配向层的厚度可以设置为10nm至100nm,这样既可以保证配向层基本的配向功能,还可以避免配向层过厚时导致液晶盒的厚度过大;
[0016] 因此,总体来看,在采用透明材料制作引线层、电极层、第一绝缘层、第二绝缘层、高阻层和配向层时,可以使得光入射至液晶层的液晶分子中,以实现液晶分子对光的折射;在将引线层、电极层、第一绝缘层、第二绝缘层、高阻层和配向层设置为合适的厚度时,不仅可以实现最基本的功能,还可以避免液晶盒的厚度过大,从而可以实现液晶盒轻薄化的设计。
[0017] 下面分别对环形电极和高阻结构的进一步设置进行说明。
[0018] 1、环形电极。
[0019] 在一种可能的实施方式中,任意相邻两个环形电极之间的间距设置为均相等,且各间距均小于10μm。这样,可以避免间距过大时对处于间距之间的液晶分子的相位无法实现精准控制,还可以避免间距过小时造成相邻环形电极的短路,从而在实现精准控制的同时,提高液晶盒的可靠性。
[0020] 当然,在实际情况中,任意相邻两个环形电极之间的间距还可以设置为不同,这样可以满足不同应用场景设计的需要,提高设计的灵活性。
[0021] 在一种可能的实施方式中,在沿着从位于中心的菲涅尔区域指向位于边缘的菲涅尔区域的方向上,各菲涅尔区域的宽度呈递减趋势时,各菲涅尔区域内的环形电极的数量,同样可以沿着从位于中心的菲涅尔区域指向位于边缘的菲涅尔区域的方向上,呈递减趋势;并且,部分相邻的菲涅尔区域内的环形电极数量可以相同。这样,可以使得每个菲涅尔区域的宽度与环形电极的设置相匹配,避免菲涅尔区域的宽度且设置较多的环形电极时而导致环形电极的挤兑,进而避免环形电极短接时影响电场分布,并且还可以使得不同菲涅尔区域具有类似的调整精度,进而使得每个菲涅尔区域内形成准确且平滑的电场分布,从而实现对液晶分子相位地有效控制。
[0022] 在一种可能的实施方式中,以某一个菲涅尔区域为例,该区域对应的电场分布情况为:从一侧到另一侧电势逐渐增加,这种电场分布可以称之为电势梯度,这使得在相邻两个菲涅尔区域的交界处的驱动电压相差较大,形成相位重置点。并且,不同菲涅尔区域内电势梯度不同,距离中心点A越远的菲涅尔区域对应的电势梯度越陡。
[0023] 理想情况下,在相邻两个菲涅尔区域的交界处,从其中一个菲涅尔区域到另一个菲涅尔区域的相位变化为垂直相位变化;为了保证实际调制相位接近理想情况,可以对环形电极的宽度进行设置,具体可以设置为:
[0024] 每个菲涅尔区域内,位于最外侧的环形电极的宽度小于位于非最外侧的环形电极的宽度。并且,位于最外侧的两个环形电极的宽度可以设置为相同,当然也可以设置为不同,具体可以根据实际需要而定,在此不作限定。这样一来,由于位于最外侧的环形电极的宽度较小,可以缩小最外侧的环形电极作用的区域面积,有利于交界处的相位突变,从而实现交界处的相位变化为垂直相位变化。
[0025] 并且,位于最外侧的环形电极的宽度可以与液晶盒的厚度相近,且位于最外侧的环形电极的宽度与液晶盒的盒厚之差可以小于±10%(当然,并不限于10%,还可以为8%或5%等其他数值)。这样,可以使得最外侧的环形电极的宽度与液晶盒的盒厚较接近,进而保证边缘电场效应较小,产生的相位突变更加垂直,从而更加有利于实现相位重置点的垂直相位变化。
[0026] 此外,在每个菲涅尔区域内,对于非最外侧的环形电极而言,其宽度的设置方式可以包括:非最外侧的各环形电极的宽度均相同,或沿着从位于最外侧的环形电极指向位于中心的环形电极的方向上,非最外侧的各环形电极的宽度呈递增趋势,具体的递增方式包括:线性递增、指数递增或二次递增等其他递增方式;所以对于非最外侧的环形电极的宽度的具体设置方式,可以根据实际需要而定,在此不作限定。这样,可以使用最少数量的环形电极,实现相位的精确控制。
[0027] 应理解,对于最靠近中心点A的菲涅尔区域而言,中心设有圆盘状电极,该圆盘状电极与环形电极均位于电极层,在圆盘状电极之外,依次设置有同心的环状电极;对于除最靠近中心点A的菲涅尔区域之外的其他菲涅尔区域,只设有环形电极。并且,每个菲涅尔区域中,距离菲涅尔区域的边缘最近的环形电极即为位于最外侧的环形电极。此外,对于除最靠近中心点A的菲涅尔区域之外的任一个菲涅尔区域而言,具有靠近中心点A的内边缘,以及远离中心点A的外边缘,若将内边缘与外边缘之间距离的二分之一作为参考线,从内边缘指向参考线的方向,以及从外边缘指向参考线的方向,即为从位于最外侧的环形电极指向位于中心的环形电极的方向;对于最靠近中心点A的菲涅尔区域而言,具有远离中心点A的外边缘(即靠近相邻菲涅尔区域的边缘),若将中心点A与外边缘之间距离的二分之一作为参考线,从中心点A指向参考线的方向,以及从外边缘指向参考线的方向,即为从位于最外侧的环形电极指向位于中心的环形电极的方向。
[0028] 2、高阻结构。
[0029] 在一种可能的实施方式中,在各菲涅尔区域的宽度,沿着从位于中心的菲涅尔区域指向位于边缘的菲涅尔区域的方向上,呈递减趋势时,在该方向上,各高阻结构的宽度同样可以呈递减趋势,且任意相邻两个高阻结构之间的间隙可以设置为均相同,以避免某个菲涅尔区域内的高阻结构宽度过小而难以覆盖大部分菲涅尔区域,进而避免对菲涅尔区域的交界处的液晶分子无法进行有效地相位控制,从而实现对液晶分子的相位的精准控制。
[0030] 在一种可能的实施方式中,为了能够保证相位重置点的相位具有较好的陡直性,可以对相邻两个高阻结构之间的间距进行设置,使得相邻两个高阻结构之间的间距满足以下关系式(即关系式1):
[0031] S2≤S1+w1+w2;
[0032] 相邻两个高阻结构对应相邻的第一菲涅尔区域和第二菲涅尔区域,第一菲涅尔区域内设有第一外侧环形电极,第二菲涅尔区域内设有第二外侧环形电极,第一外侧环形电极与第二外侧环形电极相邻时,S2表示相邻两个高阻结构之间的间距,S1表示第一外侧环形电极和第二外侧环形电极之间的间距,w1表示第一外侧环形电极的宽度,w2表示第二外侧环形电极的宽度。
[0033] 其中,在一种可能的实施方式中,在各环形电极的宽度均相同时,也即w1=w2时,上述关系式1可以变换为:S2≤S1+2w1;并且,S2、S1和w1的具体设置关系,可以根据实际情况而定,在此不作限定。
[0034] 这样,按照上述关系式1设置相邻两个高阻结构之间的间距,可以避免间距过大时造成的相位重置点的陡直性不好,还可以避免间距过小时造成的相位调制量不足,从而在实现相位重置点具有较好的陡直性的同时,保证充足的相位调制量。
[0035] 在一种可能的实施方式中,不同高阻结构两端的压差设置为相同,可以使得不同菲涅尔区域内电势梯度的陡直性不同,从而可以调整液晶分子的取向分布,实现对光的折射。基于此,为了实现不同高阻结构两端的压差相同,减少不同高阻结构两端压差的差异,可以设置为:每个菲涅尔区域内,高阻结构分别与位于最外侧的环形电极接触;由于高阻结构与对应的位于最外侧的环形电极直接接触,可以将环形电极上的驱动电压直接施加到高阻结构之上,从而通过对施加的驱动电压的控制,可以尽可能地减少不同高阻结构两端的压差的差异,提高不同高阻结构两端的压差的一致性。
[0036] 基于此,为了实现高阻结构与对应的位于最外侧的环形电极直接接触,可以对高阻层与电极层之间的绝缘层(也即上述内容中提及的第二绝缘层,二者表示同一结构)设置开口,且开口位于相邻两个菲涅尔区域的交界处,高阻结构可以通过开口与对应的位于最外侧的环形电极直接接触。
[0037] 并且,对于开口的宽度设置,可以满足以下关系式(即关系式2):
[0038] S2≤S3≤S1+w1+w2;
[0039] 相邻两个高阻结构对应相邻的第一菲涅尔区域和第二菲涅尔区域,第一菲涅尔区域内设有第一外侧环形电极,第二菲涅尔区域内设有第二外侧环形电极,第一外侧环形电极与第二外侧环形电极相邻时,S2表示相邻两个高阻结构之间的间距,S1表示第一外侧环形电极和第二外侧环形电极之间的间距,w1表示第一外侧环形电极的宽度,w2表示第二外侧环形电极的宽度,S3表示相邻两个高阻结构对应的开口15的宽度。
[0040] 其中,在一种可能的实施方式中,在各环形电极的宽度均相同时,也即w1=w2时,上述关系式2可以变换为:S2≤S3≤S1+2w1;并且,S2、S3、S1和w1的具体设置关系,可以根据实际情况而定,在此不作限定。
[0041] 如此,在上述关系式2的基础上,可以使得开口具有合适的宽度,且开口的宽度与第一外侧环形电极和第二外侧环形电极的宽度和间距、以及相邻两个高阻结构之间的间距相匹配,避免开口的宽度过大时造成高阻结构与非最外侧的环形电极直接接触,进而避免多个环形电极短接,还可以避免开口的宽度过小时不能实现高阻结构与最外侧的环形电极的有效接触,进而避免不同高阻结构两端的压差的差异较大。
[0042] 应理解,在本申请实施例中涉及到的宽度均指的是:沿着各菲涅尔区域的排列方向上的长度。
[0043] 在具体应用时,上述实施例提供的液晶盒的驱动方法可以包括:
[0044] 在确定出液晶盒需要达到的目标屈光度时,根据该目标屈光度的理想透镜相位面型与液晶盒的光电特性曲线,确定出每个环形电极在所处位置上对应的驱动电压;
[0045] 基于各环形电极的所处位置,向各环形电极施加对应的驱动电压。
[0046] 这样,可以向各环形电极施加匹配的驱动电压,进而可以控制各位置的液晶分子的朝向,在经过对入射光进行折射后,达到目标屈光度,实现对光的折射。
[0047] 第二方面,本申请实施例还提供了一种液晶盒的制备方法,可以包括:
[0048] 步骤1、提供基板,基板包括:衬底、以及依次位于衬底之上且间隔开的引线层、电极层和高阻层;电极层包括同心设置的多个环形电极,引线层包括与各环形电极一一对应连接的引线;高阻层包括同心设置的多个高阻结构;基板还包括同心设置的多个菲涅尔区域;每个菲涅尔区域内:设有一个高阻结构和至少三个环形电极,且至少三个环形电极中位于最外侧的环形电极在衬底上的正投影与高阻结构在衬底上的正投影交叠;至少部分菲涅尔区域内的环形电极的数量不同;
[0049] 步骤2、提供盖板;
[0050] 步骤3、将基板与盖板进行对盒处理;
[0051] 步骤4、向基板和盖板之间添加液晶分子形成液晶层。
[0052] 具体来说,在一种可能的实施方式中,在上述步骤1中,以引线层为例,可以首先在衬底之上采用透明导电材料制作一导电层,然后依据引线的设计位置,采用刻蚀工艺刻蚀出各个引线,其他地方被刻蚀掉,从而形成由各个引线构成的引线层。
[0053] 并且,在引线层与电极层之间设有第一绝缘层时,在制作完成引线层后,可以采用透明绝缘材料在引线层之上制作第一绝缘层,且透明绝缘材料填充各个引线之间的间隙,以实现各个引线之间的绝缘,避免引线之间短接。
[0054] 当然,上述只是给出了引线层的其中一种制作方法,还可以采用本领域技术人员所熟知的其他可以实现引线层制作的方法,在此不作限定。
[0055] 应理解,电极层和高阻层均可以采用与引线层的制作方法类似的方式进行制作。
[0056] 在一种可能的实施方式中,高阻层之上还设置有配向层,盖板中同样具有配向层,在进行对盒处理时,可以将盖板中的配向层与基板中的配向层相对设置,使得两个配向层被基板中的衬底和盖板中的衬底夹在中间,从而有利于在基板和盖板之间添加有液晶分子时,可以使得液晶分子与配向层直接接触,实现对液晶分子的排列方式的控制。
[0057] 并且,基板与盖板之间可以设有胶框,且胶框可以设于盖板之上,或者设于基板之上;将基板与盖板进行对盒处理后,可以形成由基板、盖板和胶框构成的容置空间,该容置空间具有位于胶框的注液孔,通过该注液孔可以向该容置空间内注入液晶分子,之后再将注液孔封堵,以避免液晶分子泄露,同时在容置空间中形成液晶层。
[0058] 可以理解的是,在具体实施时,可以根据实际需求对液晶盒的制备工艺和顺序进行合理选择和调整,本申请对此不作具体限定。
[0059] 第三方面,本申请实施例还提供了一种透镜,包括液晶盒和镜片,镜片具有镜面,液晶盒贴合于镜面处,由于液晶盒中的高阻结构对应至少三个环形电极,使得中间区域同样设有环形电极,这样可以通过各环形电极对高阻结构上方各位置的电压进行精准控制,进而可以对液晶分子的相位进行精准控制,使得液晶分子的朝向均接近理想状态,提高液晶分子的利用率,实现对光的折射,提高对光的会聚作用或发散作用,从而实现透镜的屈光度的精准调节。
[0060] 在具体应用时,液晶盒和镜片可以分配给不同的厂商进行分别制作,从而能有效保证液晶盒和镜片的制作效率和质量。具体来说,由于液晶盒和镜片涉及不同的领域中,因此,生产液晶盒的厂家可能不善于制作镜片,相应的,生产镜片的厂家可能不善于制作液晶盒。因此,在本申请实施例提供的透镜中,液晶盒和镜片可以是相互独立的结构件,以便于对产业链进行有效的分配。不同的厂家可以根据透镜的具体形状或性能要求等对液晶盒和透镜进行分别制作,最后可以将液晶盒和镜片进行贴合。
[0061] 在一种可能的实施方式中,镜面可以为平面、凹面或凸面;对于镜面的具体类型,可以根据实际需要而定,在此不作限定。
[0062] 在一种可能的实施方式中,对于液晶盒而言,可以省略掉盖板,使得镜片代替盖板,以便于减小透镜的厚度。简单来说,可以将位于盖板上的配向层设置在镜片上。可以理解的是,由于液晶与许多有机材料具有互溶性,因此,当镜片采用树脂等有机材料时,可以在镜面设置等无机物涂层,从而能够对镜面起到保护作用。
[0063] 或者,还可以设置为:将镜片省略掉,以便于降低透镜的厚度尺寸。对应地,可以在盖板的外表面设置加硬膜、增透膜或抗污膜等功能膜层。可以理解的是,本申请对功能膜层的类型、数量或厚度等参数不作限制。
[0064] 在一种可能的实施方式中,透镜可以包括一个液晶盒,当然也可以包括两个液晶盒,在设置有两个液晶盒时,两个液晶盒堆叠贴合且均位于镜面处,并且两个液晶盒中的配向层的配向方向相互正交,使得两个液晶层中液晶分子的长轴方向正交,以便于对任何偏振方向的光线进行有效的折射。
[0065] 并且,在两个液晶盒堆叠贴合时,包括以下几种贴合方式:
[0066] 两个液晶盒的基板贴合;
[0067] 两个液晶盒的盖板贴合;
[0068] 其中一个液晶盒的基板与另一个液晶盒的盖板贴合。
[0069] 总之,在具体实施时,两个液晶盒的贴合方式可以根据实际需要而定,在此不作限定。
[0070] 在具体应用时,上述实施例提供的透镜的制备方法可以包括:
[0071] 步骤1、提供镜片;
[0072] 步骤2、提供液晶盒;
[0073] 步骤3、将液晶盒贴合于镜片的镜面。
[0074] 具体来说,在一种可能的实施方式中,在液晶盒具有两个时,以两个液晶盒的基板贴合为例,可以先将两个液晶盒的基板贴合,再将其中一个液晶盒的盖板贴合于镜片的镜面处,从而制作得到透镜。当然,在实际情况中,并不限于两个液晶盒的基板贴合,不管两个液晶盒采用何种贴合方式,最后均可以将其中一个液晶盒贴合于镜片的镜面处。并且,在其他的制备方法中,也可以将其中一个液晶盒与镜片的镜面贴合以后再与另一个液晶盒贴合。
[0075] 在固定贴合镜片和液晶盒时,可以在镜面或盖板的外板面涂覆胶,然后将镜面和盖板的外板面相向,使胶水压合在镜面和盖板的外板之间,实现镜片与液晶盒的固定。
[0076] 可以理解的是,在具体实施时,可以根据实际需求对透镜的制备工艺和顺序进行合理选择和调整,本申请对此不作具体限定。
[0077] 第四方面,本申请实施例还提供了一种终端,以终端为眼镜为例,眼镜包括架体,透镜可以固定在架体中,以供用户进行佩戴使用。在进行使用时,可以根据不同用户的视力缺陷对透镜的屈光度进行灵活调节,从而可以有效地对用户视力进行矫正。
[0078] 并且,架体与透镜的连接方式可以包括多种,其中一种连接方式为:透镜的边缘可以具有突出部,架体可以具有凹槽,突出部可以嵌入至凹槽中,以实现架体与透镜的固定连接,同时还可以方便透镜与架体的拆卸与安装,方便后期维护;并且,突出部可以设置为沿着透镜的边缘环绕一圈的闭合结构,或者还可以设置为离散的结构,且离散地分布于透镜的四周;除此连接方式之外,还可以采用其他可以实现连接的方式(如粘接),在此不作限定。
[0079] 另外,因透镜中包括液晶盒,液晶盒中包括环形电极,通过控制向环形电极施加的驱动电压,可以调整液晶盒中液晶分子的取向,实现屈光度的调节,所以为了便于向环形电极施加驱动电压,可以在终端中设置驱动控制部,该驱动控制部可以与液晶盒中的引线电连接,且基于接收到的控制信号通过引线向对应的环形电极施加驱动电压;并且,驱动控制部可以设于架体中,架体包括镜框和镜腿,驱动控制部可以设于镜腿中,透镜固定于镜框中,且镜腿和镜框中设有连接驱动控制部和引线的导线,以便于驱动电压的传输。
[0080] 另外,终端还可以包括设于架体中的连接端子,该连接端子可以作为终端与外界设备连接的端口,通过该连接端子可以接收外界设备提供的控制信号,再将控制信号传输至驱动控制部,以使驱动控制部接收到控制信号时,向液晶盒中提供相应的驱动电压,实现相关的操作。并且,连接端子可以与驱动控制部位于同一镜腿中,这样可以减少连接驱动控制部与连接端子的导线的距离,避免导线过长时出现断点而导致驱动控制部无法接收到控制信号,从而保证终端可以正常工作。
[0081] 另外,驱动控制部在工作时需要电能,所以终端还可以包括设于架体中的储能部,储能部与驱动控制部电连接,用于向驱动控制部提供电能;并且,储能部与驱动控制部可以设于同一镜腿中,以减少储能部与驱动控制部之间的设置距离,这样可以减少连接储能部和驱动控制部的导线的距离,避免导线过长时出现断点而导致液晶盒无法正常工作,从而保证驱动控制部可以正常地向液晶盒提供驱动电压,保证液晶盒的正常工作。
[0082] 其中,储能部可以采用可充电电池或纽扣电池等来实现,驱动控制部可以采用具有控制功能的器件来实现,在此不作限定。
[0083] 下面结合具体实施例解释眼镜的工作过程。
[0084] 以眼镜为近视调整眼镜为例。
[0085] 在获知使用者两眼的近视度数时,外界设备可以计算出该近视度数对应的屈光度(记为屈光度1),进而计算出液晶盒中各环形电极需要施加的驱动电压,这时外界设备通过近视调整眼镜中的连接端子输入携带有各环形电极需要施加的驱动电压的信息的控制信号,记为控制信号1;该控制信号1经过连接端子传输至驱动控制部中,驱动控制部从该控制信号1中可以提取出各环形电极需要施加的驱动电压,并施加至各环形电极中;在环形电极和高阻结构的作用下形成电场分布,从而调整液晶分子取向,使得近视调整眼镜达到屈光度1,实现近视度数的调整。
[0086] 在使用者使用一段时间后,如果近视度数发生了变化,外界设备可以重新计算变化后的近视度数对应的屈光度(记为屈光度2),进而重新计算出液晶盒中各环形电极需要施加的驱动电压,这时外界设备通过近视调整眼镜中的连接端子输入携带有各环形电极需要施加的驱动电压的信息的控制信号,记为控制信号2;该控制信号2经过连接端子传输至驱动控制部中,驱动控制部从该控制信号2中可以提取出各环形电极需要施加的驱动电压,并施加至各环形电极中;在环形电极和高阻结构的作用下形成电场分布,从而再次调整液晶分子取向,使得近视调整眼镜达到屈光度2,实现近视度数的调整。
[0087] 可以理解的是,透镜也可以应用到其他类型的设备中,例如,透镜可以应用到相机中,用户可以根据拍摄景物的远近对透镜的焦距进行调整,以提升拍摄效果。或者,透镜也可以应用到放大镜或显微镜等终端中,本申请对透镜的应用场景不作限制。附图说明
[0088] 图1为本申请实施例提供的一种镜片的正视图;
[0089] 图2为图1的侧视图;
[0090] 图3为本申请实施例提供的一种液晶盒的剖面结构示意图;
[0091] 图4为本申请实施例提供的一种液晶盒在某一电场中的剖面结构示意图;
[0092] 图5为本申请实施例提供的一种液晶盒在另一电场中的剖面结构示意图;
[0093] 图6为本申请实施例提供的一种液晶盒在另一电场中的剖面结构示意图;
[0094] 图7为本申请实施例提供的另一种液晶盒的剖面结构示意图;
[0095] 图8为本申请实施例提供的菲涅尔区域的示意图;
[0096] 图9为沿着图8中X1‑X2方向的剖视图;
[0097] 图10为沿着图8中X1‑X2方向的另一种剖视图;
[0098] 图11为沿着图8中X1‑X2方向的又一种剖视图;
[0099] 图12为本申请实施例提供的一种液晶盒的制备方法的流程图
[0100] 图13为本申请实施例提供的一种透镜的剖面图;
[0101] 图14为本申请实施例提供的另一种透镜的剖面图;
[0102] 图15为本申请实施例提供的一种终端的结构示意图。
[0103] 10‑基板,11‑衬底,12‑高阻结构,13‑环形电极,14‑引线,15‑开口,20‑盖板,30‑液晶层,31‑液晶分子,100‑镜片,101‑镜面,200‑液晶盒,H1‑透镜,H2‑架体,m1‑镜框,m2‑镜架,m3‑储能部,m4‑驱动控制部,m5‑连接端子,a1‑引线层,a2‑第一绝缘层,a3‑电极层,a4‑第二绝缘层,a5‑高阻层,a6‑配向层,Q1、Q2、Q3、Q4‑菲涅尔区域。

具体实施方式

[0104] 为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
[0105] 应注意的是,本申请的附图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。本申请中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本申请保护范围内。本申请的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
[0106] 在本申请实施例提供的一种应用场景中,液晶盒可以应用在透镜中,用于对透镜的屈光度进行调节。
[0107] 如图1和图2所示,在透镜H1中,可以包括可调屈光度区域A和固定屈光度区域B。具体的,可以将液晶盒200设置在镜片100中,其中,液晶盒200所对应的投影区域为可调屈光度区域A,其余的区域则为固定屈光度区域B。
[0108] 在实际应用中,在外加电场的作用下,可以改变液晶盒200中液晶分子的取向分布,以实现不同的屈光度调节。其中,如图3所示的液晶盒200的结构示意图,液晶盒200包括:相对而置的基板10和盖板20、以及位于基板10和盖板20之间的液晶层30,液晶层30中具有液晶分子(图中未示出);基板10包括:衬底11、以及依次设于衬底11之上的高阻层、绝缘层和电极层,基板10还包括多个菲涅尔区域(如Q1、Q2、Q3和Q4所指示的区域),每个菲涅尔区域内:设有一个位于高阻层中的高阻结构12、以及两个位于电极层的环形电极13,两个环形电极13分别位于高阻结构12的两端。由于图示视的问题,环形电极13在图中示意为小方
[0109] 在向两个环形电极13施加不同的驱动电压时,虽然通过高阻结构12可以实现电场平滑,但对于每个菲涅尔区域中两个环形电极13之间的区域(如图3中虚线框n1内所示的区域,后续内容中均称之为中间区域)的驱动电压难以实现精准控制,进而可能会造成位于中间区域的液晶分子的偏转角度并未达到理想角度,导致液晶分子的相位控制出现误差,进而导致液晶盒对光的会聚作用或发散作用变差,无法实现透镜的屈光度的精准调节。
[0110] 为此,本申请实施例提供了一种能够对中间区域的驱动电压实现精准控制,进而对位于中间区域的液晶分子的偏转角度进行精准控制的液晶盒,从而实现屈光度的精准调节。
[0111] 为了便于理解本申请技术方案,下面首先介绍一下利用液晶分子实现透镜的屈光度可调的基本原理。
[0112] 对于某一特定角度的偏振光,当其偏振方向与液晶分子的长轴具有一定夹角θ时,其感受到的有效折射率neff(θ)符合以下公式:
[0113]
[0114] 式中ne为液晶分子的非寻常光折射率,no为液晶分子的寻常光折射率。即当液晶分子的长轴与偏振光的偏振方向存在夹角时,会对偏振光起到相位调制的作用,该相位调制的空间分布会使偏振光的传播方向发生改变。利用这一特性,将一层(或多层)液晶分子的朝向进行所需的空间分布,便可实现类似于凸透镜对光线的聚焦作用,或凹透镜对光线的扩散作用。
[0115] 在图1和图2中提供的示例中,液晶盒200大致为圆盘形。
[0116] 图4至图6中分别给出了该液晶盒200在不同的电场下的液晶分子的姿态分布情况。
[0117] 在图4至图6中,X轴表示电场强度,Y轴对应的是液晶盒200在径向上的相应位置。虚线为液晶盒200所处的电场强度分布情况;虚线箭头表示偏振光的传播路径,并且,偏振光的偏振方向与Y轴平行,液晶分子的长轴与XY平面平行。
[0118] 具体的,在图4中,液晶盒200所处的电场强度为零,液晶分子的长轴与偏振光的偏振方向平行,因此,不会改变光的传播方向,此时,液晶盒200可以看作为平面透镜。
[0119] 在图5中,电场强度由液晶盒200的中部向边缘逐渐增加,使得液晶分子的偏转角度由中部到边缘逐渐增大。最终使得液晶盒200对光线产生了聚焦的效果,即液晶盒200的屈光度为正。
[0120] 在图6中,电场强度由液晶盒200的中部向边缘逐渐减小,使得液晶分子的偏转角度由中部到边缘逐渐减小。最终使得液晶盒200对光线产生了扩散的效果,即液晶盒200的屈光度为负。
[0121] 参见图7所示,为本申请实施例提供的一种液晶盒200的剖面结构示意图,液晶盒200包括:基板10、盖板20和液晶层30,基板10和盖板20相对设置,液晶层30位于基板10和盖板20之间;液晶层30中包括液晶分子31,基板10和盖板20中均包括配向层(图3中未示出),且基板10和盖板20中的配向层的配向方向相同,这样,液晶层30中的液晶分子31可以沿同一配向方向进行排列,从而通过配向层实现对液晶分子31的排列方式的控制。
[0122] 参见图8中的(a)所示的菲涅尔区域的划分结果示意图,基板10包括同心设置的多个菲涅尔区域(如Q1、Q2、Q3和Q4所指示的区域),在液晶盒用于透镜时,由于透镜一般为抛物线型,所以如果按照等光程差划分菲涅尔区域时,越靠近中心点A的菲涅尔区域的宽度越大,越远离中心点A的菲涅尔区域的宽度越小。如图8中的(a)所示,图中仅示意性地示出了四个同心设置的菲涅尔区域,分别记为Q1、Q2、Q3和Q4,但在实际情况中,划分出的菲涅尔区域的数量并不限于四个,此处只是以四个为例进行说明而已。如图8中的(a)所示,这四个菲涅尔区域中,菲涅尔区域Q1距离中心点A最近,其次是菲涅尔区域Q2,再次是菲涅尔区域Q3,菲涅尔区域Q4距离中心点A最远,所以菲涅尔区域Q1的宽度d1最大,菲涅尔区域Q2的宽度d2次之,菲涅尔区域Q3的宽度d3再次之,最小的是菲涅尔区域Q4的宽度d4,也即四个菲涅尔区域的宽度按照从大到小的排列顺序为:d1、d2、d3、d4。
[0123] 并且,参见图9所示的沿着图8中X1‑X2方向的剖视图,基板10还包括:衬底11、以及依次设于衬底11之上的引线层a1、第一绝缘层a2、电极层a3、第二绝缘层a4、高阻层a5和配向层a6,所以引线层a1与电极层a3可以通过第一绝缘层a2间隔开,电极层a3与高阻层a5可以通过第二绝缘层a4间隔开,而高阻层a5与配向层a6直接接触。
[0124] 对于电极层a3而言:结合图8和图9所示,在电极层a3中包括同心设置的多个环形电极13,且这些环形电极13分布于不同的菲涅尔区域中,使得每个环形电极13可以在其所在的菲涅尔区域中沿着该菲涅尔区域环绕设置;在每个菲涅尔区域内设有至少三个环形电极13,且至少部分菲涅尔区域内的环形电极13的数量是不同的。例如,在图9中,菲涅尔区域Q2内设有四个环形电极13,菲涅尔区域Q3中设有三个环形电极13;在图8中的(b)中,菲涅尔区域Q1内设有6个环形电极13。应理解,在图8中,仅示出了菲涅尔区域Q1和菲涅尔区域Q2中的环形电极13,但这并不表示其他菲涅尔区域中并未设置有环形电极13,只是为了避免图过于复杂,其他菲涅尔区域内的环形电极13未示出而已,在实际情况中,每个菲涅尔区域内均设置有环形电极13。
[0125] 对于引线层a1而言:结合图8和图9所示,引线层a1中包括与各环形电极13一一对应连接的引线14,使得每个环形电极13对应连接一条引线14,不同环形电极13对应连接不同引线14;由于引线14与环形电极13异层设置,所以可以较方便地基于实际需要设置每个环形电极13对应的引线14的位置;如图8中的(a)所示,各引线14的其中一端可以依次排列设置,另一端可以分别与各环形电极13通过通孔电连接,使得引线14在衬底11上的正投影形状呈L型,当然也不限于L型还可以呈折线形或S型等其他形状,这样可以使得各引线14规则地排列,便于将引线14规则的引出至液晶盒的外部,方便与外部的驱动控制部电连接,同时还可以与对应的环形电极13电连接,通过引线14向对应环形电极13输入驱动电压,并且还可以避免因引线14与环形电极13同层设置而产生的波像差,从而可以消除波像差。应理解,在图8中,为了避免图过于复杂,仅示出了部分引线14。
[0126] 对于高阻层a5而言:结合图9所示,高阻层a5中包括同心设置的多个高阻结构12,在每个菲涅尔区域内设有一个高阻结构12;以菲涅尔区域Q2为例,高阻结构12与菲涅尔区域Q2内的四个环形电极13在衬底11上的正投影是交叠的,且最外侧的环形电极13在衬底11上的正投影与高阻结构12在衬底11上的正投影可以完全交叠或部分交叠(如图9中所示的为部分交叠的情况),位于非最外侧的环形电极13在衬底11上的正投影落入高阻结构12在衬底11上的正投影内。
[0127] 这样,每个高阻结构12可以对应至少三个环形电极13,使得高阻结构12的两端不仅对应有环形电极13,中间区域同样对应有环形电极13;当通过引线14向对应的环形电极13通入驱动电压,一方面高阻结构12可以对其下方环形电极上施加的驱动电压进行平滑(如图8中虚线框n2内所示),进而在高阻结构12的上方形成平滑的电场分布,另一方面每个环形电极13均可以通过对应的引线14施加各自的驱动电压,从而,可以精准地控制高阻结构12上方各位置的驱动电压分布,形成平滑且精准的电场分布,在液晶分子位于该电场范围内时,可以精准地控制高阻结构12上方各位置的液晶分子的朝向,从而提高对液晶分子相位的精准控制,在液晶分子对入射光进行折射时,使得液晶盒对光具有优异的会聚作用或发散作用。
[0128] 注意,图8的(a)中只是给出了对光进行会聚时电场分布情况,为了避免图过于复杂,未示出对光进行发散时电场分布情况。
[0129] 在一种可能的实施方式中,在对引线层、电极层、第一绝缘层、第二绝缘层、高阻层和配向层进行设置时,可以采用以下方式:
[0130] 采用透明导电材料制作引线层和电极层,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,引线层和电极层的厚度均可以设置为10nm至100nm,这样既可以避免引线层和电极层过薄时电阻过大导致导电性变差,还可以避免引线层和电极层过厚而导致液晶盒的厚度过大;
[0131] 采用透明绝缘材料制作第一绝缘层和第二绝缘层,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,第一绝缘层和第二绝缘层的厚度均可以设置为1μm至2μm,这样可以避免第一绝缘层和第二绝缘层过薄时而无法实现较好的绝缘效果,还可以避免第一绝缘层和第二绝缘层过厚时导致液晶盒的厚度过大;
[0132] 采用透明高阻材料制作高阻层,且高阻材料的电阻率大于导电材料的电阻率且小于绝缘材料的电阻率,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,高阻层的厚度可以设置为5nm至100nm之间,这样既可以保证高阻层具有合适的电阻率以保证具有较好的电场平滑效果,还可以避免高阻层过厚时导致液晶盒的厚度过大;
[0133] 采用透明有机材料制作配向层,以避免对光造成遮蔽导致光无法入射至液晶层中,从而实现液晶分子对光的折射;并且,配向层的厚度可以设置为10nm至100nm,这样既可以保证配向层基本的配向功能,还可以避免配向层过厚时导致液晶盒的厚度过大;
[0134] 因此,总体来看,在采用透明材料制作引线层、电极层、第一绝缘层、第二绝缘层、高阻层和配向层时,可以使得光入射至液晶层的液晶分子中,以实现液晶分子对光的折射;在将引线层、电极层、第一绝缘层、第二绝缘层、高阻层和配向层设置为合适的厚度时,不仅可以实现最基本的功能,还可以避免液晶盒的厚度过大,从而可以实现液晶盒轻薄化的设计。
[0135] 下面分别对环形电极和高阻结构的进一步设置进行说明。
[0136] 1、环形电极。
[0137] 在一种可能的实施方式中,结合图10所示,任意相邻两个环形电极13之间的间距S1设置为均相等,且各间距S1均小于10μm。这样,可以避免间距S1过大时对处于间距S1之间的液晶分子的相位无法实现精准控制,还可以避免间距S1过小时造成相邻环形电极13的短路,从而在实现精准控制的同时,提高液晶盒的可靠性。
[0138] 当然,在实际情况中,任意相邻两个环形电极13之间的间距还可以设置为不同,这样可以满足不同应用场景设计的需要,提高设计的灵活性。
[0139] 在一种可能的实施方式中,结合图8所示,在沿着从位于中心的菲涅尔区域指向位于边缘的菲涅尔区域的方向(即沿着图8中虚线箭头指向的方向)上,各菲涅尔区域的宽度呈递减趋势时,各菲涅尔区域内的环形电极13的数量,同样可以沿着从位于中心的菲涅尔区域指向位于边缘的菲涅尔区域的方向上,呈递减趋势;并且,部分相邻的菲涅尔区域内的环形电极13数量可以相同。例如,结合图8所示,(a)图中示出的是菲涅尔区域Q1,该区域内设有6个环形电极13,(b)图中示出的菲涅尔区域Q2内设有4个环形电极13,假设菲涅尔区域Q3内设有a3个环形电极13,菲涅尔区域Q4内设有a4个环形电极13,其中4≥a3≥a4。这样,可以使得每个菲涅尔区域的宽度与环形电极13的设置相匹配,避免菲涅尔区域的宽度且设置较多的环形电极13时而导致环形电极13的挤兑,进而避免环形电极13短接时影响电场分布,并且还可以使得不同菲涅尔区域具有类似的调整精度,进而使得每个菲涅尔区域内形成准确且平滑的电场分布,从而实现对液晶分子相位地有效控制。
[0140] 在一种可能的实施方式中,结合图8中的(a)所示,以菲涅尔区域Q2为例,在虚线框n2内,电场分布情况为:从左侧到右侧电势逐渐增加,这种电场分布可以称之为电势梯度,这使得在相邻两个菲涅尔区域的交界处的驱动电压相差较大,形成相位重置点。并且,不同菲涅尔区域内电势梯度不同,距离中心点A越远的菲涅尔区域对应的电势梯度越陡。
[0141] 应理解,结合图8中的(b)所示,对于最靠近中心点A的菲涅尔区域Q1而言,中心设有圆盘状电极,该圆盘状电极与环形电极13均位于电极层,在圆盘状电极之外,依次设置有同心的环状电极;对于除菲涅尔区域Q1之外的其他菲涅尔区域,只设有环形电极13。
[0142] 理想情况下,在相邻两个菲涅尔区域的交界处,从其中一个菲涅尔区域到另一个菲涅尔区域的相位变化为垂直相位变化(如图8的(a)中虚线框n3内所示);为了保证实际调制相位接近理想情况,可以对环形电极13的宽度进行设置,具体可以设置为:
[0143] 结合图10所示,每个菲涅尔区域内,位于最外侧的环形电极13的宽度小于位于非最外侧的环形电极13的宽度。以菲涅尔区域Q2为例,该区域内设有四个环形电极13,最左侧的环形电极13和最右侧的环形电极13为菲涅尔区域Q2内位于最外侧的环形电极13,中间的两个环形电极13为菲涅尔区域Q2内位于非最外侧的环形电极13,最左侧的环形电极13的宽度为w2,中间的两个环形电极13的宽度分别为d5和d6,其中,d5和d6均大于w2;并且,位于最外侧的两个环形电极13的宽度可以设置为相同,当然也可以设置为不同,具体可以根据实际需要而定,在此不作限定。这样一来,由于位于最外侧的环形电极13的宽度较小,可以缩小最外侧的环形电极13作用的区域面积,有利于交界处的相位突变,从而实现交界处的相位变化为垂直相位变化。
[0144] 并且,位于最外侧的环形电极13的宽度可以与液晶盒的厚度相近,且位于最外侧的环形电极13的宽度与液晶盒的盒厚(如图7中的d7)之差可以小于±10%(当然,并不限于10%,还可以为8%或5%等其他数值)。这样,可以使得最外侧的环形电极的宽度与液晶盒的盒厚较接近,进而保证边缘电场效应较小,产生的相位突变更加垂直,从而更加有利于实现相位重置点的垂直相位变化。
[0145] 此外,在每个菲涅尔区域内,对于非最外侧的环形电极13而言,其宽度的设置方式可以包括:非最外侧的各环形电极13的宽度均相同,或沿着从位于最外侧的环形电极13指向位于中心的环形电极13的方向上,非最外侧的各环形电极13的宽度呈递增趋势,具体的递增方式包括:线性递增、指数递增或二次递增等其他递增方式;所以对于非最外侧的环形电极13的宽度的具体设置方式,可以根据实际需要而定,在此不作限定。这样,可以使用最少数量的环形电极,实现相位的精确控制。
[0146] 应理解,结合图10所示,以菲涅尔区域Q2为例,从位于最外侧的环形电极13指向位于中心的环形电极13的方向,可以理解为图10中实线箭头n4所指示的方向。结合图8所示,本申请实施例中提及的位于中心的菲涅尔区域,可以理解为:各菲涅尔区域中,位于最内部的菲涅尔区域,如图8中的菲涅尔区域Q1。
[0147] 2、高阻结构。
[0148] 在一种可能的实施方式中,在各菲涅尔区域的宽度,沿着从位于中心的菲涅尔区域指向位于边缘的菲涅尔区域的方向上,呈递减趋势时,在该方向上,各高阻结构12的宽度同样可以呈递减趋势,且任意相邻两个高阻结构12之间的间隙可以设置为均相同,以避免某个菲涅尔区域内的高阻结构12宽度过小而难以覆盖大部分菲涅尔区域,进而避免对菲涅尔区域的交界处的液晶分子无法进行有效地相位控制,从而实现对液晶分子的相位的精准控制。
[0149] 在一种可能的实施方式中,为了能够保证相位重置点的相位具有较好的陡直性,可以对相邻两个高阻结构12之间的间距进行设置,使得相邻两个高阻结构12之间的间距S2满足以下关系式(即关系式1):
[0150] S2≤S1+w1+w2;
[0151] 结合图10所示,以图中所示的最左侧的高阻结构12和中间的高阻结构12为例,这两个高阻结构12对应相邻的第一菲涅尔区域(即菲涅尔区域Q1)和第二菲涅尔区域(即菲涅尔区域Q2),第一菲涅尔区域内设有第一外侧环形电极(如图中最左侧的环形电极13),第二菲涅尔区域内设有第二外侧环形电极(如图中从左侧数第二个环形电极13),第一外侧环形电极与第二外侧环形电极相邻时,S2表示相邻两个高阻结构12之间的间距,S1表示第一外侧环形电极和第二外侧环形电极之间的间距,w1表示第一外侧环形电极的宽度,w2表示第二外侧环形电极的宽度。
[0152] 其中,在一种可能的实施方式中,在各环形电极13的宽度均相同时,也即w1=w2时,上述关系式1可以变换为:S2≤S1+2w1;并且,S2、S1和w1的具体设置关系,可以根据实际情况而定,在此不作限定。
[0153] 这样,按照上述关系式1设置相邻两个高阻结构12之间的间距,可以避免间距过大时造成的相位重置点的陡直性不好,还可以避免间距过小时造成的相位调制量不足,从而在实现相位重置点具有较好的陡直性的同时,保证充足的相位调制量。
[0154] 在一种可能的实施方式中,结合图8中的(a)所示,不同高阻结构12两端的压差设置为相同,可以使得不同菲涅尔区域内电势梯度的陡直性不同,从而可以调整液晶分子的取向分布,实现对光的折射。基于此,为了实现不同高阻结构12两端的压差相同,减少不同高阻结构12两端压差的差异,可以设置为:每个菲涅尔区域内,高阻结构12分别与位于最外侧的环形电极13接触;由于高阻结构12与对应的位于最外侧的环形电极13直接接触,可以将环形电极13上的驱动电压直接施加到高阻结构12之上,从而通过对施加的驱动电压的控制,可以尽可能地减少不同高阻结构12两端的压差的差异,提高不同高阻结构12两端的压差的一致性。
[0155] 基于此,为了实现高阻结构12与对应的位于最外侧的环形电极13直接接触,结合图11所示,可以对高阻层与电极层之间的绝缘层(也即上述内容中提及的第二绝缘层,二者表示同一结构)设置开口15,且开口15位于相邻两个菲涅尔区域的交界处,高阻结构12可以通过开口15与对应的位于最外侧的环形电极13直接接触。
[0156] 并且,对于开口15的宽度设置,可以满足以下关系式(即关系式2):
[0157] S2≤S3≤S1+w1+w2;
[0158] 结合图11所示,以图中所示的最左侧的高阻结构12和中间的高阻结构12为例,这两个高阻结构12对应相邻的第一菲涅尔区域(即菲涅尔区域Q1)和第二菲涅尔区域(即菲涅尔区域Q2),第一菲涅尔区域内设有第一外侧环形电极(如图中最左侧的环形电极13),第二菲涅尔区域内设有第二外侧环形电极(如图中从左侧数第二个环形电极13),第一外侧环形电极与第二外侧环形电极相邻时,S2表示相邻两个高阻结构12之间的间距,S1表示第一外侧环形电极和第二外侧环形电极之间的间距,w1表示第一外侧环形电极的宽度,w2表示第二外侧环形电极的宽度,S3表示相邻两个高阻结构12对应的开口15的宽度。
[0159] 其中,在一种可能的实施方式中,在各环形电极13的宽度均相同时,也即w1=w2时,上述关系式2可以变换为:S2≤S3≤S1+2w1;并且,S2、S3、S1和w1的具体设置关系,可以根据实际情况而定,在此不作限定。
[0160] 如此,在上述关系式2的基础上,可以使得开口15具有合适的宽度,且开口15的宽度与第一外侧环形电极13和第二外侧环形电极13的宽度和间距、以及相邻两个高阻结构12之间的间距相匹配,避免开口15的宽度过大时造成高阻结构12与非最外侧的环形电极13直接接触,进而避免多个环形电极13短接,还可以避免开口15的宽度过小时不能实现高阻结构12与最外侧的环形电极13的有效接触,进而避免不同高阻结构12两端的压差的差异较大。
[0161] 应理解,在本申请实施例中涉及到的宽度均指的是:沿着各菲涅尔区域的排列方向上的长度。并且,为了避免图过于复杂,图10和图11中只是未示出了部分环形电极13。
[0162] 在具体应用时,上述实施例提供的液晶盒的驱动方法可以包括:
[0163] 在确定出液晶盒需要达到的目标屈光度时,根据该目标屈光度的理想透镜相位面型与液晶盒的光电特性曲线,确定出每个环形电极在所处位置上对应的驱动电压;
[0164] 基于各环形电极的所处位置,向各环形电极施加对应的驱动电压。
[0165] 这样,可以向各环形电极施加匹配的驱动电压,进而可以控制各位置的液晶分子的朝向,在经过对入射光进行折射后,达到目标屈光度,实现对光的折射。
[0166] 并且,需要调整液晶盒的屈光度时,可以基于调整后的屈光度重新确定出每个环形电极在所处位置上对应的驱动电压,并重新向各环形电极施加对应的驱动电压,以便于经过液晶分子折射后的光线在新的焦点上聚焦,实现屈光度的调节。
[0167] 应理解,屈光度为屈光力的大小单位,以D表示,即指平行光线经过屈光物质(如液晶盒),以焦点在1m时该屈光物质的屈光力为1屈光度或1D。所以屈光度与焦距相对应,屈光度越大,焦距越大,屈光度越小,焦距越小。
[0168] 在具体应用时,上述实施例提供的液晶盒的制备方法可以包括:
[0169] 结合图12所示的流程图。
[0170] S1201、提供基板,基板包括:衬底、以及依次位于衬底之上且间隔开的引线层、电极层和高阻层;电极层包括同心设置的多个环形电极,引线层包括与各环形电极一一对应连接的引线;高阻层包括同心设置的多个高阻结构;基板还包括同心设置的多个菲涅尔区域;每个菲涅尔区域内:设有一个高阻结构和至少三个环形电极,且至少三个环形电极中位于最外侧的环形电极在衬底上的正投影与高阻结构在衬底上的正投影交叠;至少部分菲涅尔区域内的环形电极的数量不同;
[0171] S1202、提供盖板;
[0172] S1203、将基板与盖板进行对盒处理;
[0173] S1204、向基板和盖板之间添加液晶分子形成液晶层。
[0174] 具体来说,在一种可能的实施方式中,在上述S1201中,以引线层为例,可以首先在衬底之上采用透明导电材料制作一导电层,然后依据引线的设计位置,采用刻蚀工艺刻蚀出各个引线,其他地方被刻蚀掉,从而形成由各个引线构成的引线层。
[0175] 并且,在引线层与电极层之间设有第一绝缘层时,在制作完成引线层后,可以采用透明绝缘材料在引线层之上制作第一绝缘层,且透明绝缘材料填充各个引线之间的间隙,以实现各个引线之间的绝缘,避免引线之间短接。
[0176] 当然,上述只是给出了引线层的其中一种制作方法,还可以采用本领域技术人员所熟知的其他可以实现引线层制作的方法,在此不作限定。
[0177] 应理解,电极层和高阻层均可以采用与引线层的制作方法类似的方式进行制作。
[0178] 在一种可能的实施方式中,高阻层之上还设置有配向层,盖板中同样具有配向层,在进行对盒处理时,可以将盖板中的配向层与基板中的配向层相对设置,使得两个配向层被基板中的衬底和盖板中的衬底夹在中间,从而有利于在基板和盖板之间添加有液晶分子时,可以使得液晶分子与配向层直接接触,实现对液晶分子的排列方式的控制。
[0179] 并且,基板与盖板之间可以设有胶框,且胶框可以设于盖板之上,或者设于基板之上;将基板与盖板进行对盒处理后,可以形成由基板、盖板和胶框构成的容置空间,该容置空间具有位于胶框的注液孔,通过该注液孔可以向该容置空间内注入液晶分子,之后再将注液孔封堵,以避免液晶分子泄露,同时在容置空间中形成液晶层。
[0180] 可以理解的是,在具体实施时,可以根据实际需求对液晶盒的制备工艺和顺序进行合理选择和调整,本申请对此不作具体限定。
[0181] 在具体应用时,可以将上述实施例提供的液晶盒应用至透镜中。
[0182] 在一种可能的实施方式中,如图13所示,透镜包括液晶盒200和镜片100,镜片100具有镜面101,液晶盒200贴合于镜面101处,由于液晶盒200中的高阻结构对应至少三个环形电极,使得中间区域同样设有环形电极,这样可以通过各环形电极对高阻结构上方各位置的电压进行精准控制,进而可以对液晶分子的相位进行精准控制,使得液晶分子的朝向均接近理想状态,提高液晶分子的利用率,实现对光的折射,提高对光的会聚作用或发散作用,从而实现透镜的屈光度的精准调节。
[0183] 在具体应用时,液晶盒200和镜片100可以分配给不同的厂商进行分别制作,从而能有效保证液晶盒200和镜片100的制作效率和质量。具体来说,由于液晶盒200和镜片100涉及不同的领域中,因此,生产液晶盒200的厂家可能不善于制作镜片100,相应的,生产镜片100的厂家可能不善于制作液晶盒200。因此,在本申请实施例提供的透镜中,液晶盒200和镜片100可以是相互独立的结构件,以便于对产业链进行有效的分配。不同的厂家可以根据透镜的具体形状或性能要求等对液晶盒200和透镜进行分别制作,最后可以将液晶盒200和镜片100进行贴合。
[0184] 在一种可能的实施方式中,镜面101可以为平面、凹面或凸面;对于镜面101的具体类型,可以根据实际需要而定,在此不作限定。
[0185] 在一种可能的实施方式中,对于液晶盒200而言,可以省略掉盖板,使得镜片100代替盖板,以便于减小透镜的厚度。简单来说,可以将位于盖板上的配向层设置在镜片100上。可以理解的是,由于液晶与许多有机材料具有互溶性,因此,当镜片100采用树脂等有机材料时,可以在镜面101设置二氧化硅等无机物涂层,从而能够对镜面101起到保护作用。
[0186] 或者,还可以设置为:将镜片100省略掉,以便于降低透镜的厚度尺寸。对应地,可以在盖板的外表面(如图中的上表面)设置加硬膜、增透膜或抗污膜等功能膜层。可以理解的是,本申请对功能膜层的类型、数量或厚度等参数不作限制。
[0187] 在一种可能的实施方式中,透镜可以包括一个液晶盒200,当然也可以包括两个液晶盒200,如图14所示,在设置有两个液晶盒200时,两个液晶盒200堆叠贴合且均位于镜面101处,并且两个液晶盒200中的配向层a6的配向方向相互正交,使得两个液晶层中液晶分子31的长轴方向正交,以便于对任何偏振方向的光线进行有效的折射。
[0188] 并且,在两个液晶盒200堆叠贴合时,包括以下几种贴合方式:
[0189] 两个液晶盒200的基板10贴合,如图14所示;
[0190] 两个液晶盒200的盖板贴合,未给出图示;
[0191] 其中一个液晶盒200的基板与另一个液晶盒200的盖板贴合,未给出图示。
[0192] 总之,在具体实施时,两个液晶盒200的贴合方式可以根据实际需要而定,在此不作限定。
[0193] 应理解,图13和图14中并未示出液晶盒与镜面贴合的状态,这样只是为了便于清楚地表示各结构,但在实际情况中,液晶盒与镜面贴合。
[0194] 在具体应用时,上述实施例提供的透镜的制备方法可以包括:
[0195] 步骤1、提供镜片;
[0196] 步骤2、提供液晶盒;
[0197] 步骤3、将液晶盒贴合于镜片的镜面。
[0198] 具体来说,在一种可能的实施方式中,在液晶盒具有两个时,以两个液晶盒的基板贴合为例,可以先将两个液晶盒的基板贴合,再将其中一个液晶盒的盖板贴合于镜片的镜面处,从而制作得到透镜。当然,在实际情况中,并不限于两个液晶盒的基板贴合,不管两个液晶盒采用何种贴合方式,最后均可以将其中一个液晶盒贴合于镜片的镜面处。并且,在其他的制备方法中,也可以将其中一个液晶盒与镜片的镜面贴合以后再与另一个液晶盒贴合。
[0199] 在固定贴合镜片和液晶盒时,可以在镜面或盖板的外板面涂覆胶水,然后将镜面和盖板的外板面相向,使胶水压合在镜面和盖板的外板之间,实现镜片与液晶盒的固定。
[0200] 可以理解的是,在具体实施时,可以根据实际需求对透镜的制备工艺和顺序进行合理选择和调整,本申请对此不作具体限定。
[0201] 在具体应用时,上述实施例提供的透镜可以应用到多种不同类型的终端中,用于对光线进行折射。
[0202] 在一种可能的实施方式中,以终端为眼镜为例,如图15所示,眼镜包括架体H2,透镜H1可以固定在架体H2中,以供用户进行佩戴使用。在进行使用时,可以根据不同用户的视力缺陷对透镜H1的屈光度进行灵活调节,从而可以有效地对用户视力进行矫正。
[0203] 并且,架体H2与透镜H1的连接方式可以包括多种,其中一种连接方式为:透镜H1的边缘可以具有突出部,架体H2可以具有凹槽,突出部可以嵌入至凹槽中,以实现架体H2与透镜H1的固定连接,同时还可以方便透镜H1与架体H2的拆卸与安装,方便后期维护;并且,突出部可以设置为沿着透镜H1的边缘环绕一圈的闭合结构,或者还可以设置为离散的结构,且离散地分布于透镜H1的四周;除此连接方式之外,还可以采用其他可以实现连接的方式(如粘接),在此不作限定。
[0204] 另外,因透镜H1中包括液晶盒,液晶盒中包括环形电极,通过控制向环形电极施加的驱动电压,可以调整液晶盒中液晶分子的取向,实现屈光度的调节,所以为了便于向环形电极施加驱动电压,可以在终端中设置驱动控制部m4,该驱动控制部m4可以与液晶盒中的引线电连接,且基于接收到的控制信号通过引线向对应的环形电极施加驱动电压;并且,驱动控制部m4可以设于架体H2中,以图15所示为例,架体H2包括镜框m1和镜腿m2,驱动控制部m4可以设于镜腿m2中,透镜H1固定于镜框m1中,且镜腿m2和镜框m1中设有连接驱动控制部m4和引线的导线,以便于驱动电压的传输。
[0205] 另外,终端还可以包括设于架体H2中的连接端子m5,该连接端子m5可以作为终端与外界设备连接的端口,通过该连接端子m5可以接收外界设备提供的控制信号,再将控制信号传输至驱动控制部m4,以使驱动控制部m4接收到控制信号时,向液晶盒中提供相应的驱动电压,实现相关的操作。并且,以图15所示为例,连接端子m5可以但不限于与驱动控制部m4位于同一镜腿m2中,这样可以减少连接驱动控制部m4与连接端子m5的导线的距离,避免导线过长时出现断点而导致驱动控制部m4无法接收到控制信号,从而保证终端可以正常工作。
[0206] 另外,驱动控制部m4在工作时需要电能,所以终端还可以包括设于架体H2中的储能部m3,储能部m3与驱动控制部m4电连接,用于向驱动控制部m4提供电能;并且,以图15所示为例,储能部m3与驱动控制部m4可以但不限于设于同一镜腿m2中,以减少储能部m3与驱动控制部m4之间的设置距离,这样可以减少连接储能部m3和驱动控制部m4的导线的距离,避免导线过长时出现断点而导致液晶盒无法正常工作,从而保证驱动控制部m4可以正常地向液晶盒提供驱动电压,保证液晶盒的正常工作。
[0207] 其中,储能部m3可以采用可充电电池或纽扣电池等来实现,驱动控制部m4可以采用具有控制功能的器件来实现,在此不作限定。
[0208] 应理解,在图15中,储能部m3、驱动控制部m4和连接端子m5的设置位置,并不限于图15中所示,可以根据镜腿的结构、储能部m3、驱动控制部m4和连接端子m5的尺寸等其他因素进行设置,在此不作限定,此处只是意图15所示举例说明而已。
[0209] 下面结合具体实施例解释眼镜的工作过程。
[0210] 以眼镜为近视调整眼镜为例。
[0211] 在获知使用者两眼的近视度数时,外界设备可以计算出该近视度数对应的屈光度(记为屈光度1),进而计算出液晶盒中各环形电极需要施加的驱动电压,这时外界设备通过近视调整眼镜中的连接端子输入携带有各环形电极需要施加的驱动电压的信息的控制信号,记为控制信号1;该控制信号1经过连接端子传输至驱动控制部中,驱动控制部从该控制信号1中可以提取出各环形电极需要施加的驱动电压,并施加至各环形电极中;在环形电极和高阻结构的作用下形成电场分布,从而调整液晶分子取向,使得近视调整眼镜达到屈光度1,实现近视度数的调整。
[0212] 在使用者使用一段时间后,如果近视度数发生了变化,外界设备可以重新计算变化后的近视度数对应的屈光度(记为屈光度2),进而重新计算出液晶盒中各环形电极需要施加的驱动电压,这时外界设备通过近视调整眼镜中的连接端子输入携带有各环形电极需要施加的驱动电压的信息的控制信号,记为控制信号2;该控制信号2经过连接端子传输至驱动控制部中,驱动控制部从该控制信号2中可以提取出各环形电极需要施加的驱动电压,并施加至各环形电极中;在环形电极和高阻结构的作用下形成电场分布,从而再次调整液晶分子取向,使得近视调整眼镜达到屈光度2,实现近视度数的调整。
[0213] 可以理解的是,透镜也可以应用到其他类型的设备中,例如,透镜可以应用到相机中,用户可以根据拍摄景物的远近对透镜的焦距进行调整,以提升拍摄效果。或者,透镜也可以应用到放大镜或显微镜等终端中,本申请对透镜的应用场景不作限制。
[0214] 尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0215] 显然,本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例的精神和范围。这样,倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
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