共面電極藍相液晶透鏡及其制備方法
【專利摘要】共面電極藍相液晶透鏡及其制備方法，屬于3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決向列相液晶透鏡存在的響應(yīng)速度慢帶來動態(tài)圖像模糊、液晶盒厚變化對電壓及響應(yīng)時間要求高及3D畫面串擾等問題。本發(fā)明包括上基板、下基板、m組共面電極、絕緣阻隔條帶和藍相液晶層；上基板與下基板相對平行設(shè)置；上基板與下基板之間從左至右等間距設(shè)置m組共面電極，每相鄰兩組共面電極之間設(shè)置絕緣阻隔條帶；共面電極由條狀電極和公共電極平行構(gòu)成，條狀電極和公共電極均與上基板垂直，條狀電極和公共電極之間填充藍相液晶層。并設(shè)計兩種制備方法來制備共面電極藍相液晶透鏡。
【專利說明】
共面電極藍相液晶透鏡及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于3D顯示技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]早期的立體顯示技術(shù)主要通過佩戴眼鏡、立體頭盔等附加裝置觀看立體畫面，而目前主流的裸眼3D顯示主要是利用在平板顯示屏前面綁定一個狹縫光柵或柱透鏡光柵等分光器件，該分光器件的主要作用是對通過的光進行空間光調(diào)制，也就是根據(jù)設(shè)計需要將不同視點圖像的光進行不同的調(diào)制，使其到達相應(yīng)的視區(qū)，經(jīng)大腦融合后獲得立體感知。狹縫光柵利用光遮擋原理進行分光，使奇偶子像素分別顯示左右視差圖像;柱透鏡光柵利用光折射原理進行分光，使觀看者的左右眼看到不同視差的圖像。這兩種光柵自由立體顯示器具有工藝簡單、擺脫了附加裝置的桎梏及3D顯示效果良好等優(yōu)點，但同時又存在3D圖像分辨率、亮度損失及3D顯示畫面串擾等問題。
[0003]一種自適應(yīng)的液晶透鏡，由于具有重量輕、體積少且可實現(xiàn)2D/3D切換的優(yōu)勢，受到廣泛關(guān)注。這種可變焦透鏡主要利用向列相液晶分子在電場中改變?nèi)∠颍虼穗S著顯示尺寸變大，盒厚增加，液晶分子響應(yīng)在毫秒級以上，給觀看者欣賞時容易出現(xiàn)動態(tài)圖像模糊，直接影響到3D畫面顯示品質(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的是為了解決向列相液晶透鏡存在的響應(yīng)速度慢帶來動態(tài)圖像模糊、液晶盒厚變化對電壓及響應(yīng)時間要求高及3D畫面串擾等問題，提供了一種共面電極藍相液晶透鏡。
[0005]本發(fā)明所述共面電極藍相液晶透鏡，包括上基板、下基板、m組共面電極、絕緣阻隔條帶和藍相液晶層；
[0006]上基板與下基板相對平行設(shè)置；
[0007]上基板與下基板之間從左至右等間距設(shè)置m組共面電極，每相鄰兩組共面電極之間設(shè)置絕緣阻隔條帶；
[0008]共面電極由條狀電極和公共電極平行構(gòu)成，條狀電極和公共電極均與上基板垂直，條狀電極和公共電極之間填充藍相液晶層。
[0009]優(yōu)先的，條狀電極和公共電極為透明導電金屬氧化物或透明導電有機高分子材料。
[0010]優(yōu)先的，條狀電極和公共電極的電極高度H1<D，D為共面電極藍相液晶透鏡的盒厚。
[0011]優(yōu)先的，絕緣阻隔條帶長度為L2、高度為H2，滿足關(guān)系L2<L1，L1為條狀電極的寬度;H2 = D。
[0012]共面電極藍相液晶透鏡的第一種制備方法:該方法包括以下步驟:
[0013]步驟Al、在下基板鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層并在其表面形成光刻層，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光；該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按共面電極的布局設(shè)計；
[0014]步驟A2、在曝光后透明電極層蝕刻出m組共面電極，即預設(shè)高度H1、寬度LI的條狀電極和公共電極；
[0015]步驟A3、然后在m組共面電極的間隙處填充預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層，然后在絕緣阻隔層和m組共面電極的共同上表面涂布光刻層，通過另一預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行二次UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度以擋住m組共面電極及相鄰共面電極之間的間隙為標準設(shè)計；
[0016]步驟A4、去除光刻層并蝕刻出共面電極與絕緣阻隔條帶分布的圖形；
[0017]步驟A5、在上基板和蝕刻有共面電極、絕緣阻隔條帶，并在m組共面電極內(nèi)部填充藍相液晶材料，形成藍相液晶層，制盒完成共面電極藍相液晶透鏡的制作。
[0018]共面電極藍相液晶透鏡的第二種制備方法:該方法包括以下步驟:
[0019]步驟B1、在下基板鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層并在其表面形成光刻層，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光；該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按共面電極的布局設(shè)計；
[0020]步驟B2、蝕刻m個預設(shè)高度H1、寬度LI的條狀電極和公共電極；
[0021]步驟B3、在上基板形成預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層并涂布光刻層，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按絕緣阻隔條帶的布局設(shè)計；
[0022]步驟B4、蝕刻出預定寬度L2的等距離間距的絕緣阻隔條帶；
[0023]步驟B5、將步驟B2及B4形成的部件對貼，并在蝕刻有絕緣阻隔條帶的上基板和蝕刻有共面電極單元的下基板之間填充藍相液晶材料，形成藍相液晶層，制盒完成共面電極藍相液晶透鏡的制作。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0025](I)藍相液晶響應(yīng)速度為亞毫秒級別，比傳統(tǒng)的向列相液晶分子依靠電場來改變?nèi)∠虻乃俣瓤欤瑥亩蟠鬁p少了動態(tài)圖像的模糊狀態(tài)；
[0026](2)從制造工藝上來說，藍相液晶不需要取向?qū)?，減少了定向?qū)拥耐坎寂c摩擦，直接降低了工藝成本和材料成本；
[0027](3)加載電壓采用徑向?qū)ΨQ的分布由中心位置向兩邊漸進遞增，有利于對驅(qū)動電壓的有效控制；
[0028](4)絕緣阻隔條帶能夠改善η個相鄰透鏡單元之間的3D畫面串擾問題。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明方式采用的共面電極藍相液晶透鏡加電的示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明方式采用的共面電極藍相液晶透鏡不加電的示意圖；
[0031]圖3為本發(fā)明方式共面電極藍相液晶透鏡在2D狀態(tài)下示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明方式共面電極藍相液晶透鏡在3D狀態(tài)下示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明方式共面電極中的條狀電極和公共電極分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明方式絕緣阻隔條帶分布結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7為本發(fā)明方式中共面電極藍相液晶透鏡的第一種制備方法示意圖；
[0036]圖8為本發(fā)明方式中共面電極藍相液晶透鏡的第二種制備方法示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合圖1至圖8說明本實施方式。
[0038]參見圖1，圖1為本發(fā)明采用的共面電極藍相液晶透鏡的示意圖(圖1只畫出了一個透鏡單元)。該共面電極藍相液晶透鏡包括上基板101、下基板102、m組共面電極、絕緣阻隔條帶105和藍相液晶層106;絕緣阻隔條105帶起到電場絕緣阻隔的效果;藍相液晶位于同一共面電極組合單元內(nèi)的條狀電極104和公共電極103之間，并通過條狀電極104和公共電極103之間形成的電場來驅(qū)動其發(fā)生形變。
[0039]藍相液晶的工作機理是基于克爾效應(yīng)的，不加電狀態(tài)下，為各向同性，藍相液晶分子呈球形狀，在強電場作用下，藍相液晶通過自身形變沿長軸伸展，藍相液晶分子呈橢圓形狀結(jié)構(gòu)，變成各向異性。受電場強弱的影響，藍相液晶分子自身產(chǎn)生由球形狀到橢圓形狀的變化，產(chǎn)生具有梯度折射率的變化。
[0040]參見圖1，圖1為對各個共面電極單元加載不同的電壓。加載的電壓為鏡像對稱分布且從中心至兩端漸進增加，藍相液晶分子在電場的作用下，長軸沿電場的方向平行分布，由于中心位置電壓為0，所以呈球狀型，往兩端的電壓越來越高。由于中心電壓逐步低于邊緣電壓，因此邊緣的有效光學折射率橢球變長的強度強于中心。
[0041]參見圖2，圖2為不加載電壓的示意圖，各藍相液晶分子為各向同性，呈球形狀分布。
[0042]參見圖3，圖3為條狀電極104和公共電極103之間不施加電壓，各藍相液晶透鏡單元中的藍相液晶層中心和邊緣沒有折射率差，2D顯示模組107顯示沒有視差的2D圖像，此時該裝置工作于2D模式。
[0043]參見圖4，圖4為藍相液晶透鏡單元中共面電極中心到兩端加載具有梯度分布的電壓，共面電極中心位置電壓為0，中心到兩端的電壓漸進遞增，根據(jù)藍相液晶克爾效應(yīng)，因此邊緣的有效光學折射率橢球變長的強度強于中心，類似于透鏡的相位輪廓，此時該裝置工作于3D模式。
[0044]圖5為蝕刻出的共面電極單元組，有條狀電極104和公共電極103組成，該電極為透明導電金屬氧化物或透明導電有機高分子材料。該電極高度Hl ，寬度為LI，D為共面電極藍相液晶透鏡的盒厚。每組共面電極為等距平行分布。
[0045]圖6為蝕刻出的絕緣阻隔條帶分布示意圖。絕緣阻隔條帶105可采用透明的樹脂材料構(gòu)成，透過率>90%，該絕緣阻隔條帶105長度為L2、高度為H2，滿足關(guān)系L2<LUH2 = D，D共面電極為藍相液晶透鏡的盒厚。
[0046]以下介紹本實施例共面電極藍相液晶透鏡的第一種制備方法:
[0047]如圖7所示，步驟Al、在下基板102鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層并在其表面形成光刻層202，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按共面電極的布局設(shè)計；
[0048]該步驟具體包括:
[0049]子步驟All、在下基板表面鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層201;
[0050]子步驟A12、在透明電極層201上形成光刻層202;
[0051]子步驟A13、利用預設(shè)間距及寬度的掩膜板通過UV紫外光進行曝光后顯影。
[0052]步驟A2、在曝光后透明電極層蝕刻出m組共面電極，即預設(shè)高度H1、寬度LI的條狀電極104和公共電極103;
[°°53]該步驟具體包括:
[0054]子步驟A21、蝕刻出寬度LI的條狀電極和公共電極；
[0055]子步驟A22、去除光刻層202，得到預定高度H1、寬度LI的條狀電極104和公共電極103；
[0056]步驟A3、然后在m組共面電極的間隙處填充預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層，然后在絕緣阻隔層和m組共面電極的共同上表面涂布光刻層202，通過另一預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行二次UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度以擋住m組共面電極及相鄰共面電極之間的間隙為標準設(shè)計；
[°°57]該步驟具體包括:
[0058]子步驟A31、在共面電極層形成預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層
[0059]子步驟A32、在絕緣阻隔層105形成光刻層202;
[0060]子步驟A33、利用另一種預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行二次UV紫外曝光后顯影；
[0061]在本步驟中，H1=D，如果H1<D，可以先蝕刻絕緣阻隔層再蝕刻共面電極層，只是工藝流程的先后順序。
[0062]本步驟中，選用的掩膜板與步驟Al中的存在差異；
[0063]步驟A4、去除光刻層202并蝕刻出共面電極與絕緣阻隔條帶105分布的圖形；
[0064]該步驟具體包括:
[0065]子步驟A41、蝕刻出含共面電極的絕緣阻隔條帶105;
[0066]子步驟A42、去除光刻層，得到預定高度H2、寬度L2的絕緣阻隔條帶105。
[0067]步驟A5、在上基板101和蝕刻有共面電極、絕緣阻隔條帶105，并在m組共面電極內(nèi)部填充藍相液晶材料，形成藍相液晶層106，制盒完成共面電極藍相液晶透鏡的制作。
[0068]共面電極藍相液晶透鏡的第二種制備方法。
[0069]如圖8所示，步驟B1、在下基板102鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層201并在其表面形成光刻層202，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按共面電極的布局設(shè)計；
[ΟΟΤ?]該步驟具體包括:
[0071 ]子步驟Bll、在下基板表面鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層201;
[0072]子步驟Β12、在透明電極層201上形成光刻層202;
[0073]子步驟Β13、利用預設(shè)間距及寬度的掩膜板通過UV紫外光進行曝光后顯影；
[0074]步驟Β2、蝕刻m個預設(shè)高度Η1、寬度LI的條狀電極104和公共電極103;
[0075]該步驟具體包括:
[0076]子步驟B21、蝕刻出寬度LI的條狀電極104和公共電極103;
[0077]子步驟B22、去除光刻層202，得到預定高度H1、寬度LI的條狀電極104和公共電極103；
[0078]步驟B3、在上基板101形成預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層并涂布光刻層202，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按絕緣阻隔條帶105的布局設(shè)計；
[0079]該步驟具體包括:
[0080]子步驟B31、在上基板101表面形成預設(shè)高度Hl的絕緣阻隔層；
[0081]子步驟B32、在絕緣阻隔層表面形成光刻層202;
[0082]子步驟B33、利用另一種預設(shè)間距及寬度的掩膜板通過UV紫外光進行曝光后顯影；
[0083]本步驟中，使用的掩膜板與步驟BI中存在差異；
[0084]步驟B4、蝕刻出預定寬度L2的等距離間距的絕緣阻隔條帶105;
[0085]該步驟具體包括:
[0086]子步驟B41:蝕刻出寬度L2的絕緣阻隔條帶105
[0087]子步驟B42:去除光刻層202，得到預定高度H2、寬度L2的絕緣阻隔條帶105。
[0088]步驟B5、將步驟B2及B4形成的部件對扣，并在蝕刻有絕緣阻隔條帶105的上基板101和蝕刻有共面電極單元的下基板102之間填充藍相液晶材料，形成藍相液晶層106，制盒完成共面電極藍相液晶透鏡的制作。
[0089]采用上述兩種方法中的任意一種方法均可完成本發(fā)明所述共面電極藍相液晶透鏡的制備。
【主權(quán)項】
1.共面電極藍相液晶透鏡，其特征在于，包括上基板(101)、下基板(102)、m組共面電極、絕緣阻隔條帶(105)和藍相液晶層(106); 上基板(101)與下基板(102)相對平行設(shè)置； 上基板(101)與下基板(102)之間從左至右等間距設(shè)置m組共面電極，每相鄰兩組共面電極之間設(shè)置絕緣阻隔條帶(105); 共面電極由條狀電極(104)和公共電極(103)平行構(gòu)成，條狀電極(104)和公共電極(103)均與上基板(101)垂直，條狀電極(104)和公共電極(103)之間填充藍相液晶層(106)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述共面電極藍相液晶透鏡，其特征在于，條狀電極(104)和公共電極(103)為透明導電金屬氧化物或透明導電有機高分子材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述共面電極藍相液晶透鏡，其特征在于，條狀電極(104)和公共電極(103)的電極高度Hl SD，D為共面電極藍相液晶透鏡的盒厚。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述共面電極藍相液晶透鏡，其特征在于，絕緣阻隔條帶(105)長度為L2、高度為H2，滿足關(guān)系L2<L1，L1為條狀電極(104)的寬度;H2 = D。5.共面電極藍相液晶透鏡的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟Al、在下基板(102)鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層(201)并在其表面形成光刻層(202)，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按共面電極的布局設(shè)計； 步驟A2、在曝光后透明電極層蝕刻出m組共面電極，即預設(shè)高度H1、寬度LI的條狀電極(104)和公共電極(103); 步驟A3、然后在m組共面電極的間隙處填充預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層，然后在絕緣阻隔層和m組共面電極的共同上表面涂布光刻層(202)，通過另一預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行二次UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度以擋住m組共面電極及相鄰共面電極之間的間隙為標準設(shè)計； 步驟A4、去除光刻層(202)并蝕刻出共面電極與絕緣阻隔條帶(105)分布的圖形； 步驟A5、在上基板(101)和蝕刻有共面電極、絕緣阻隔條帶(105)，并在m組共面電極內(nèi)部填充藍相液晶材料，形成藍相液晶層(106)，制盒完成共面電極藍相液晶透鏡的制作。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共面電極藍相液晶透鏡的制備方法，其特征在于， 步驟Al的具體過程包括: 子步驟All、在下基板表面鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層(201); 子步驟A12在透明電極層(201)上形成光刻層(202); 子步驟A13利用預設(shè)間距及寬度的掩膜板通過UV紫外光進行曝光后顯影。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共面電極藍相液晶透鏡的制備方法，其特征在于， 步驟A2的具體過程包括: 子步驟A21、蝕刻出寬度LI的條狀電極和公共電極； 子步驟A22、去除光刻層(202)，得到預定高度Hl、寬度LI的條狀電極(104)和公共電極(103); 步驟A3具體的過程為包括: 子步驟A31、在共面電極層形成預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層 子步驟A32、在絕緣阻隔層105形成光刻層(202)； 子步驟A33、利用另一種預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行二次UV紫外曝光后顯影； 步驟A4的具體過程包括: 子步驟A41、蝕刻出含共面電極的絕緣阻隔條帶(105); 子步驟A42、去除光刻層，得到預定高度H2、寬度L2的絕緣阻隔條帶(105)。8.共面電極藍相液晶透鏡的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟B1、在下基板(102)鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層(201)并在其表面形成光刻層(202)，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光;該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按共面電極的布局設(shè)計； 步驟B2、蝕刻m個預設(shè)高度Hl、寬度LI的條狀電極(104)和公共電極(103); 步驟B3、在上基板(101)形成預設(shè)高度H2的絕緣阻隔層并涂布光刻層(202)，通過預設(shè)間距及寬度的掩膜板進行UV紫外曝光；該掩膜板的預設(shè)間距及寬度按絕緣阻隔條帶(105)的布局設(shè)計； 步驟B4、蝕刻出預定寬度L2的等距離間距的絕緣阻隔條帶(105); 步驟B5、將步驟B2及B4形成的部件對扣，并在蝕刻有絕緣阻隔條帶(105)的上基板(101)和蝕刻有共面電極單元的下基板(102)之間填充藍相液晶材料，形成藍相液晶層(106 )，制盒完成共面電極藍相液晶透鏡的制作。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的共面電極藍相液晶透鏡的制備方法，其特征在于， 步驟BI的具體過程包括: 子步驟B11、在下基板表面鍍預設(shè)高度Hl的透明電極層(201); 子步驟BI2、在透明電極層(201)上形成光刻層(202); 子步驟B13、利用預設(shè)間距及寬度的掩膜板通過UV紫外光進行曝光后顯影； 步驟B2和具體過程包括: 子步驟B21、蝕刻出寬度LI的條狀電極(104)和公共電極(103); 子步驟B22、去除光刻層(202)，得到預定高度Hl、寬度LI的條狀電極(104)和公共電極(103); 步驟B3的具體過程包括: 子步驟B31、在上基板(101)表面形成預設(shè)高度Hl的絕緣阻隔層； 子步驟B32、在絕緣阻隔層表面形成光刻層(202); 子步驟B33、利用另一種預設(shè)間距及寬度的掩膜板通過UV紫外光進行曝光后顯影； 步驟B4的具體過程包括: 子步驟B41:蝕刻出寬度L2的絕緣阻隔條帶(105) 子步驟B42:去除光刻層(202)，得到預定高度H2、寬度L2的絕緣阻隔條帶(105)。
【文檔編號】G02F1/29GK105929611SQ201610564330
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月15日
【發(fā)明人】王華波, 顧開宇, 李應(yīng)樵, 張春光
【申請人】寧波萬維顯示科技有限公司