一種電控連續變焦透鏡、制備方法和曝光系統技術方案

本發明專利技術公開了一種電控連續變焦透鏡、制備方法和曝光系統，電控連續變焦透鏡包括上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通過密封件封裝形成液晶盒；所述液晶盒內封裝有聚合物液晶材料，所述上基板、下基板其中一個面為電極面，所述上基板、下基板分別以相應的電極面為內表面，所述內表面設有透明導電膜，至少一個所述內表面的透明導電膜上鍍有菲涅爾波帶圖案；通過控制所述電極面被施加電壓的大小連續改變聚合物液晶材料的焦距，能夠使光束穿過聚合物液晶材料時按照菲涅爾波帶進行匯聚或者發散。可連續變焦且變焦能力大、制備簡單、可大批量大面積制備的聚合物液晶變焦透鏡。

【技術實現步驟摘要】
一種電控連續變焦透鏡、制備方法和曝光系統
本專利技術涉及光電器件領域，尤其涉及一種電控連續變焦透鏡、制備方法和曝光系統。
技術介紹
透鏡作為一種最常用到的光學元件之一廣泛應用在各種光學設備或者實驗中。隨著光電學科的不斷發展，傳統光學元件正向集成化、可控化進行蛻變。目前在成像系統中，光學元件焦距的調節通常是通過機械運動的方法改變組合透鏡的組合焦距，整體系統體積比較大，變焦速度慢，變焦能力小，不能適應如今設備小型化的要求。隨后發展出一些電控變焦液體透鏡，①公開號為“CN1367398A”的專利技術專利公開了一種連續變焦的菲涅爾透鏡，其是在電極上刻蝕菲涅爾波帶結構，在液晶盒中添加液晶材料，通過在液晶盒上施加電壓來改變液晶的折射率分布，從而得到變焦的目的；②公開號為“CN102608814A”的專利技術專利也公開了一種連續變焦菲涅爾透鏡，其同樣在電極上刻蝕了菲涅爾波帶結構，將菲涅爾波帶環上不同級次的結構分別單獨引出單獨電控，增大了變焦能力。以上兩種方案將變焦透鏡的體積明顯縮小了，但是也存在缺點：前者的變焦能力有限，只能在有效焦距的0.5～2倍之間變焦，通光孔徑有限；后者是電極控制復雜，調控難度比較高，無法實現焦距的連續變化；兩者共同的缺點是：液晶盒中填充液晶材料，液晶盒雖然可以達到通透狀態的但純液晶的響應時間比較長，影響觀感，同時純液晶材料也會增加液晶盒的電控響應時間。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種電控連續變焦透鏡、制備方法和曝光系統，電控連續變焦透鏡為可連續變焦且變焦能力強、制備簡單、可大批量大面積制備。根據本專利技術的一個方面，提供一種電控連續變焦透鏡，包括：上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通過密封件封裝形成液晶盒；所述液晶盒內封裝有聚合物液晶材料，所述聚合物液晶材料包括具有雙折射率的液晶以及與液晶尋常光折射率或非尋常光折射率相同的聚合物；所述上基板、下基板其中一個面為電極面，所述上基板、下基板分別以相應的電極面為內表面，所述內表面設有透明導電膜，至少一個所述內表面的透明導電膜上鍍有菲涅爾波帶圖案；通過控制所述電極面被施加電壓的大小連續改變聚合物液晶材料的焦距，能夠使光束穿過聚合物液晶材料時按照菲涅爾波帶進行匯聚或者發散。與現有技術相比，本申請的有益效果在于：1、聚合物液晶材料包括具有雙折射率的液晶以及與液晶尋常光折射率或非尋常光折射率相同的聚合物，聚合物在光照情況下會發生聚合反應固化形成包絡結構，將液晶分割成多個小的液晶微滴，由于液晶微滴尺寸變小后，加電反應比較靈敏，對響應時間的提高有比較大的貢獻，同時，由于聚合物的固化，可以進行連續變焦，可以從無焦距的平板連續調焦至確定焦距，變焦能力強；驅動電壓低至4V，響應時間由毫秒量級縮減到微秒量級，可以大批量大面積制備，制備簡單、安全、成本低廉，特別適合應用在顯示方面，譬如智能眼鏡、平視顯示器等；若液晶盒的厚度若在5-15μm時，即使聚合物與液晶的折射率不匹配其透明度也會比較高，此時，聚合物的折射率與液晶的尋常光折射率或非尋常光折射率相同均可，液晶盒在不變焦(不加電)時相當于透明基板，優選的，為了控制液晶盒在不工作時處于通透狀態，減少能耗，選取聚合物的折射率與液晶的尋常光折射率相同。進一步的，按重量份計，所述聚合物液晶材料包括液晶35～45份，與液晶尋常光折射率或非尋常光折射率相同的聚合物35～45份、引發劑8～12份以及表面活化劑8～12份。采用上述進一步技術方案的有益效果在于：聚合物的選擇，一是可以使得液晶盒在不工作時處于通透狀態，減少能耗；二是通過引發劑、表面活化劑可以縮減聚合物液晶材料的響應時間。進一步的，所述液晶為混晶，且所述混晶的尋常光折射率與非尋常光折射率差為0.2～0.4。采用上述進一步技術方案的有益效果在于：混晶的尋常光折射率與非尋常光折射率差為0.2～0.4，可以增大焦距調節范圍，聚合物的選擇可以使得液晶盒在不工作時處于通透狀態，減少能耗。進一步的，所述表面活化劑為聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯；和/或所述引發劑對光的吸收峰與激光器的波長接近，通過吸收激光能量引發光聚合反應。采用上述進一步技術方案的有益效果在于：引發劑對光的吸收峰與激光器的波長接近，譬如當激發光為532nm的綠色激光時，引發劑可以是玫瑰紅；當激發光為632.8nm的紅色激光時，引發劑可以是亞甲基藍等，有利于引發光聚合反應。進一步的，所述菲涅爾波帶圖案占內表面面積的50％-80％，且所述菲涅爾波帶圖案位于液晶盒內；和/或所述內表面均鍍有菲涅爾波帶圖案的透明導電膜，上下基板透明導電膜的菲涅爾波帶圖案關于液晶盒中心對稱。采用上述進一步技術方案的有益效果在于：上下兩塊菲涅爾波帶圖案錯開相向放置，如圖3，兩透明導電膜的加電位置距離較遠，可以充分調節液晶盒中液晶分子的旋轉，同時可以讓波帶片的級次相對準。進一步的，所述菲涅爾波帶圖案中，相鄰的奇數波帶或偶數波帶之間絕緣隔開，且各奇數波帶或偶數波帶分別以一公共引線電極引出。進一步的，所述密封件為帶有襯墊物的邊框膠，所述襯墊物為直徑為11～17μm的聚苯乙烯球，所述邊框膠為紫外膠與熱敏膠組成的混合膠水。進一步的，所述上基板和/或下基板上設置有與密封件的位置相對應的標記物。采用上述進一步技術方案的有益效果在于：能夠方便裝配密封件，使菲涅爾波帶圖案全部落入液晶盒中。根據本專利技術的另一個方面，提供一種電控連續變焦透鏡的制備方法，包括以下步驟，在所述上基板和下基板的內表面上涂覆透明導電膜；對至少一個所述內表面的透明導電膜鍍菲涅爾波帶圖案；根據各材料的重量比，配制聚合物液晶材料，并將聚合物液晶材料在避光條件下乳化24-48小時；封裝密封件，使所述上基板和下基板通過密封件封裝形成液晶盒，向所述液晶盒內填充聚合物液晶材料。進一步的，對至少一個所述內表面的透明導電膜鍍菲涅爾波帶圖案，包括：方式一：在所述上基板的透明導電膜上刻蝕菲涅爾波帶圖案，相鄰的奇數波帶或偶數波帶之間絕緣隔開，且各奇數波帶或偶數波帶分別以一公共引線電極引出；或者方式二：在所述上基板的透明導電膜和所述下基板的透明導電膜上均刻蝕所述菲涅爾波帶圖案，且兩個所述透明導電膜的菲涅爾波帶圖案關于液晶盒中心對稱，相鄰的奇數波帶或偶數波帶之間絕緣隔開，且各奇數波帶或偶數波帶分別以一公共引線電極引出。進一步的，封裝密封件，使所述上基板和下基板通過密封件封裝形成液晶盒，向所述液晶盒內填充聚合物液晶材料，包括：封裝步驟：在透明導電膜上粘接密封件，密封件寬度為1mm左右，留有若干開口，確認菲涅爾波帶圖案完全落在邊框膠范圍內后，使用紫外固化燈將邊框膠最終固化；填充步驟：將液晶盒加熱至45-60℃，再用滴槍將配制好的聚合物液晶材料滴在液晶盒的一個開口處，至聚合物液晶材料充滿液晶盒，完成填充。根據本專利技術的另一個方面，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種電控連續變焦透鏡，其特征在于，包括：/n上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通過密封件封裝形成液晶盒；/n所述液晶盒內封裝有聚合物液晶材料，所述聚合物液晶材料包括具有雙折射率的液晶以及與液晶尋常光折射率或非尋常光折射率相同的聚合物；/n所述上基板、下基板其中一個面為電極面，所述上基板、下基板分別以相應的電極面為內表面，所述內表面設有透明導電膜，至少一個所述內表面的透明導電膜上鍍有菲涅爾波帶圖案；/n通過控制所述電極面被施加電壓的大小連續改變聚合物液晶材料的焦距，能夠使光束穿過聚合物液晶材料時按照菲涅爾波帶進行匯聚或者發散。/n

【技術特征摘要】
1.一種電控連續變焦透鏡，其特征在于，包括：
上基板和下基板，所述上基板和下基板透明，所述上基板和下基板通過密封件封裝形成液晶盒；
所述液晶盒內封裝有聚合物液晶材料，所述聚合物液晶材料包括具有雙折射率的液晶以及與液晶尋常光折射率或非尋常光折射率相同的聚合物；
所述上基板、下基板其中一個面為電極面，所述上基板、下基板分別以相應的電極面為內表面，所述內表面設有透明導電膜，至少一個所述內表面的透明導電膜上鍍有菲涅爾波帶圖案；
通過控制所述電極面被施加電壓的大小連續改變聚合物液晶材料的焦距，能夠使光束穿過聚合物液晶材料時按照菲涅爾波帶進行匯聚或者發散。


2.根據權利要求1所述的電控連續變焦透鏡，其特征在于，按重量份計，所述聚合物液晶材料包括液晶35～45份、聚合物35～45份、引發劑8～12份以及表面活化劑8～12份。


3.根據權利要求2所述的電控連續變焦透鏡，其特征在于，所述液晶為混晶，且所述混晶的尋常光折射率與非尋常光折射率差為0.2～0.4。


4.根據權利要求2或3所述的電控連續變焦透鏡，其特征在于，所述表面活化劑為聚氧乙烯山梨醇酐單油酸酯或聚乙二醇山梨糖醇單油酸酯或山梨醇酐十二酸酯；
和/或
所述引發劑對光的吸收峰與激光器的波長接近，通過吸收激光能量引發光聚合反應。


5.根據權利要求1所述的電控連續變焦透鏡，其特征在于，
所述菲涅爾波帶圖案占內表面面積的50％-80％，且所述菲涅爾波帶圖案位于液晶盒內；
和/或
所述內表面均鍍有菲涅爾波帶圖案的透明導電膜，上下基板透明導電膜的菲涅爾波帶圖案關于液晶盒中心對稱。


6.根據權利要求1所述的電控連續變焦透鏡，其特征在于，所述菲涅爾波帶圖案中，相鄰的奇數波帶或偶數波帶之間絕緣隔開，且各奇數波帶或偶數波帶分別以一公共引線電極引出。


7.根據權利要求1所述的電控連續變焦透鏡，其特征在于，所述密封件為帶有襯墊物的邊框膠，所述襯墊物為直徑為11-17μm的聚苯乙烯球，所述邊框膠為紫外膠與熱敏膠組成的混合膠水。


8.一種電控連續變焦透鏡的制備方法，其特征在于，包...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張夢華，葛平蘭，馮振軍，徐忠法，
申請(專利權)人：奧提贊光晶山東顯示科技有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37