全文摘要
本公开公开了一种液晶透镜和液晶眼镜。该液晶透镜包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板；液晶层，设置于第一透明基板和第二透明基板之间；多个同心透明电极，设置在第一透明基板朝向液晶层的一侧，其中最内侧透明电极为圆形或环形，其它透明电极为与最内侧透明电极同心的环形透明电极；多个分压引线段，分别与多个同心透明电极中的两个透明电极电连接，使得当最内侧透明电极和最外侧环形透明电极分别处于第一电位和第二电位时，多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于第一电位和第二电位之间的多个不同电位；以及片状透明电极板，设置在第二透明基板朝向液晶层的一侧，电连接到参考电位。由此，可以方便地实现液晶透镜。
主设计要求
1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板；液晶层，设置于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；多个同心透明电极，设置在所述第一透明基板朝向所述液晶层的一侧，其中最内侧透明电极为圆形或环形，其它透明电极为与最内侧透明电极同心的环形透明电极；多个分压引线段，分别与所述多个同心透明电极中的两个透明电极电连接，使得当最内侧透明电极和所述最外侧环形透明电极分别处于第一电位和第二电位时，所述多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于所述第一电位和所述第二电位之间的多个不同电位；以及片状透明电极板，设置在所述第二透明基板朝向所述液晶层的一侧，电连接到参考电位。
设计方案
1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：
相对设置的第一透明基板和第二透明基板；
液晶层，设置于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；
多个同心透明电极，设置在所述第一透明基板朝向所述液晶层的一侧，其中最内侧透明电极为圆形或环形，其它透明电极为与最内侧透明电极同心的环形透明电极；
多个分压引线段，分别与所述多个同心透明电极中的两个透明电极电连接，使得当最内侧透明电极和所述最外侧环形透明电极分别处于第一电位和第二电位时，所述多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于所述第一电位和所述第二电位之间的多个不同电位；以及
片状透明电极板，设置在所述第二透明基板朝向所述液晶层的一侧，电连接到参考电位。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，
所述多个分压引线段中的每一个的电阻值被设置为，当相对于所述片状透明电极板，所述最内侧透明电极和所述最外侧环形透明电极分别处于预定范围内的第一电位和第二电位时，所述多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于所述第一电位和所述第二电位之间的多个不同电位，使得所述液晶透镜具有与所述第一电位和所述第二电位对应的焦距。
3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，对于所述多个同心透明电极中的每一个，整个透明电极处于基本上相同的电位。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，
所述多个分压引线段沿所述多个环形透明电极的半径方向排列。
5.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述多个分压引线段与所述同心透明电极设置于同一层，分别设置在相邻两个同心透明电极之间。
6.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
与所述多个同心透明电极之间夹着绝缘介质的分压引线，所述分压引线从最内侧透明电极对应的位置延伸到最外侧透明电极对应的位置，并且通过多个通孔分别电连接到所述多个同心透明电极中的每一个，
所述分压引线上分别位于相邻两个通孔之间的多个引线段为所述多个分压引线段。
7.根据权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于，
设置有多个并联的所述分压引线；并且\/或者
所述分压引线设置在所述第一透明基板与所述多个同心透明电极之间。
8.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
第一电极端子，位于最外侧环形透明电极外侧，并且电连接到所述最内侧透明电极；以及\/或者
第二电极端子，位于最外侧环形透明电极外侧，并且电连接到所述最外侧环形透明电极；以及\/或者
参考电位端子，电连接到所述片状透明电极板。
9.根据权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
第一电位调整装置，用于调整所述第一电极端子的电位；以及\/或者
第二电位调整装置，用于调整所述第二电极端子的电位。
10.根据权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于，
在所述最外侧环形透明电极外侧设置有与所述多个同心透明电极同心的分压引线环，所述分压引线环具有缺口，
所述分压引线环在缺口处的一端连接到所述第一电极端子，另一端连接到所述第二电极端子，
每个透明电极分别通过导电引线依次电连接到所述多个分压引线环上的多个连接点，所述分压引线上分别位于相邻两个连接点之间的多个引线段为所述多个分压引线段，
所述导电引线与所述多个同心透明电极之间夹着绝缘介质层，并且通过通孔分别电连接到相应的透明电极。
11.根据权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于，
除所述最内侧透明电极外的每一个环形透明电极均具有缺口；
所述第一电极端子与所述最内侧透明电极之间的连接导线与所述多个同心透明电极设置于同一层，并且穿过所述多个环形透明电极的缺口延伸。
12.根据权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
设置在所述第一透明基板和所述多个同心透明电极之间的连接导线，用于连接所述最内侧透明电极和所述第一电极端子，所述连接导线与所述多个同心透明电极之间夹着绝缘介质。
13.根据权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于，
所述多个同心透明电极交替设置在至少两个同心透明电极子层上，所述至少两个同心透明电极子层之间夹着绝缘介质。
14.根据权利要求13所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
至少两组分压引线，与所述至少两个同心透明电极子层之间夹着绝缘介质层，分别对应于所述至少两个同心透明电极子层中的一个，每组分压引线通过通孔连接到其所对应的同心透明电极子层上的同心透明电极的相应位置处。
15.根据权利要求14所述的液晶透镜，其特征在于，
在所述最内侧透明电极所在同心透明电极子层上，除所述最内侧透明电极外的每一个环形透明电极均具有缺口，所述第一电极端子与所述最内侧透明电极之间的连接导线与所述多个同心透明电极设置于同一层，并且穿过所述多个环形透明电极的缺口延伸；
其它同心透明电极子层上最内侧的环形透明电极经由同层的分压引线段和穿过同心透明电极子层间绝缘介质的通孔电连接到所述最内侧透明电极。
16.根据权利要求13所述的液晶透镜，其特征在于，
在每个所述同心透明电极子层上，除所述最内侧透明电极外的每一个环形透明电极均具有缺口，每个所述同心透明电极子层上设置的连接导线穿过所述多个环形透明电极的缺口延伸以使本层最内侧的透明电极与所述第一电极端子连接。
17.根据权利要求16所述的液晶透镜，其特征在于，
不同同心透明电极子层上的所述连接导线之间设置有夹角。
18.根据权利要求13所述的液晶透镜，其特征在于，
在每个所述同心透明电极子层上，相邻两个同心透明电极之间设置有所述分压引线段，所述分压引线段与所述同心透明电极子层位于同一层。
19.根据权利要求13至18中任何一项所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：
设置在最外侧透明电极之外的环状电极，所述环状电极的内侧尺寸小于所述片状透明电极板，而其外侧尺寸大于所述片状透明电极板，所述环状电极不与所述分压引线相连接；
第三电极端子，电连接到所述环状电极；以及
切换开关，所述第三电极端子通过所述切换开关连接到电源。
20.一种液晶眼镜，其特征在于，包括：
根据权利要求1至19中任何一项所述的液晶透镜；以及
电源，用于向所述分压引线段提供电流，并向所述片状透明电极板提供参考电位。
设计说明书
技术领域
本公开涉及液晶技术，特别涉及一种液晶透镜和使用该液晶透镜的液晶眼镜。
背景技术
液晶透镜自1979日本科学家Sato最早提出后经过近四十年的发展，形成了多种液晶透镜理论。主流技术是利用环形电极形成递变的环形梯度电场，改变液晶层内折射率空间分布，使进入透镜的光汇聚于理论的焦点处。液晶透镜，理论上具有焦距可调，厚度薄，可控变焦、易于集成、响应时间快等优点。液晶透镜聚焦与变焦的控制主要取决于环形电极的分布状态及环形电极上电压的控制。当环形电极数量较多时对每条环形电极分别独立进行控制变得难以实现。
实用新型内容
本公开要解决的一个技术问题是提供一种更加容易实现的液晶透镜。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种液晶透镜和液晶眼镜。该液晶透镜包括：相对设置的第一透明基板和第二透明基板；液晶层，设置于第一透明基板和第二透明基板之间；多个同心透明电极，设置在第一透明基板朝向液晶层的一侧，其中最内侧透明电极为圆形或环形，其它透明电极为与最内侧透明电极同心的环形透明电极；多个分压引线段，分别与多个同心透明电极中的两个透明电极电连接，使得当最内侧透明电极和最外侧环形透明电极分别处于第一电位和第二电位时，多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于第一电位和第二电位之间的多个不同电位；以及片状透明电极板，设置在第二透明基板朝向液晶层的一侧，电连接到参考电位。
优选地，多个分压引线段中的每一个的电阻值被设置为，当相对于片状透明电极板，最内侧透明电极和最外侧环形透明电极分别处于预定范围内的第一电位和第二电位时，多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于第一电位和第二电位之间的多个不同电位，使得液晶透镜具有与第一电位和第二电位对应的焦距。
优选地，对于多个同心透明电极中的每一个，整个透明电极处于基本上相同的电位。
优选地，多个分压引线段沿多个环形透明电极的半径方向排列。
可选地，多个分压引线段与同心透明电极设置于同一层，分别设置在相邻两个同心透明电极之间。
可选地，该液晶透镜还包括：与多个同心透明电极之间夹着绝缘介质的分压引线，分压引线从最内侧透明电极对应的位置延伸到最外侧透明电极对应的位置，并且通过多个通孔分别电连接到多个同心透明电极中的每一个。分压引线上分别位于相邻两个通孔之间的多个引线段为多个分压引线段。
可选地，设置有多个并联的分压引线；并且\/或者分压引线设置在第一透明基板与多个同心透明电极之间。
可选地，该液晶透镜还包括：
第一电极端子，位于最外侧环形透明电极外侧，并且电连接到最内侧透明电极；以及\/或者
第二电极端子，位于最外侧环形透明电极外侧，并且电连接到最外侧环形透明电极；以及\/或者
参考电位端子，电连接到片状透明电极板。
可选地，该液晶透镜还包括：
第一电位调整装置，用于调整第一电极端子的电位；以及\/或者
第二电位调整装置，用于调整第二电极端子的电位。
可选地，在最外侧环形透明电极外侧设置有与多个同心透明电极同心的分压引线环，分压引线环具有缺口。分压引线环在缺口处的一端连接到第一电极端子，另一端连接到第二电极端子。每个透明电极分别通过导电引线依次电连接到多个分压引线环上的多个连接点，分压引线上分别位于相邻两个连接点之间的多个引线段为多个分压引线段。导电引线与多个同心透明电极之间夹着绝缘介质层，并且通过通孔分别电连接到相应的透明电极。
可选地，除最内侧透明电极外的每一个环形透明电极均具有缺口；第一电极端子与最内侧透明电极之间的连接导线与多个同心透明电极设置于同一层，并且穿过多个环形透明电极的缺口延伸。
可选地，该液晶透镜还包括：设置在第一透明基板和多个同心透明电极之间的连接导线，用于连接最内侧透明电极和第一电极端子，连接导线与多个同心透明电极之间夹着绝缘介质。
可选地，多个同心透明电极交替设置在至少两个同心透明电极子层上，至少两个同心透明电极子层之间夹着绝缘介质。
可选地，该液晶透镜还包括：至少两组分压引线，与至少两个同心透明电极子层之间夹着绝缘介质层，分别对应于至少两个同心透明电极子层中的一个，每组分压引线通过通孔连接到其所对应的同心透明电极子层上的同心透明电极的相应位置处。
可选地，在最内侧透明电极所在同心透明电极子层上，除最内侧透明电极外的每一个环形透明电极均具有缺口，第一电极端子与最内侧透明电极之间的连接导线与多个同心透明电极设置于同一层，并且穿过多个环形透明电极的缺口延伸；其它同心透明电极子层上最内侧的环形透明电极经由同层的分压引线段和穿过同心透明电极子层间绝缘介质的通孔电连接到最内侧透明电极。
可选地，在每个同心透明电极子层上，除最内侧透明电极外的每一个环形透明电极均具有缺口，每个同心透明电极子层上设置的连接导线穿过多个环形透明电极的缺口延伸以使本层最内侧的透明电极与第一电极端子连接。
优选地，上述不同同心透明电极子层上的连接导线之间设置有夹角。
可选地，在每个同心透明电极子层上，相邻两个同心透明电极之间设置有分压引线段，分压引线段与同心透明电极子层位于同一层。
可选地，该液晶透镜还包括：设置在最外侧透明电极之外的环状电极，环状电极的内侧尺寸小于片状透明电极板，而其外侧尺寸大于片状透明电极板，环状电极不与分压引线相连接；第三电极端子，电连接到环状电极；以及切换开关，第三电极端子通过切换开关连接到电源。
根据本实用新型的另一个方面，提供了一种液晶眼镜，包括：如上的液晶透镜；以及电源，用于向分压引线提供电流，并向片状透明电极板提供参考电位。
本公开应用通电引线的分压原理(降压原理)，将分压引线在长度方向上依序电连接到环带形电极上，通过分压引线两端电位的控制，简单而精确地控制每条环形电极上的电位，使环带电极形成高精度可控的梯度电场分布，解决了液晶透镜梯度电场控制的难题，简化了控制电路。
在优选实施例中，首创性地使用了双层电极结构，使电极间的梯度电场变化更平滑，提高传统液晶透镜的成像质量。使液晶透镜大范围取代固体透镜成为可能。
在此基础上，还进一步公开了一种可正负焦距调节的调焦液晶透镜的解决方案。
本公开的液晶适镜，适用于各种需要光学透镜器件的产品。如像机、摄像机、变焦放大镜、显微镜、变焦眼镜、聚光透镜等，也可扩展到光伏产业。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了具有两个液晶盒的液晶透镜分层结构。
图2示出了单盒液晶透镜分层结构。
图3是本公开液晶透镜的电路示意图。
图4A示意性地示出了根据本公开实施例1的液晶透镜的环带透明电极和分压引线的布置。
图4B示意性地示出了根据本公开实施例2的液晶透镜的环带透明电极和分压引线的布置。
图5示意性地示出了根据本公开实施例3的液晶透镜中透明环带电极层120和分压引线的布置。
图6示出了具有两个环带透明电极层的液晶盒分层结构。
图7示意性地示出了根据本公开实施例4的液晶透镜中环带透明电极层和分压引线的布置。
图8A示意性地示出了根据本公开实施例5的液晶透镜中环带透明电极层和分压引线的布置。
图8B示意性地示出了实施例5的分压引线层。
图9示意性地示出了根据本公开实施例6的液晶透镜中环带透明电极层和分压引线的布置。
图10A示意性地示出了实施例7的液晶透镜中第一透明环带电极层的布置图。
图10B示意性地示出了实施例7的液晶透镜中第二透明环带电极层的布置图。
图10C示意性地示出了实施例7的液晶透镜中第一透明环带电极层和第二透明环带电极层叠加的情况。
图11A至11G分别示意性地示出了实施例8的液晶透镜中与透明环带电极层相关的多个层及其叠加效果。
图12示意性地示出了根据本公开实施例9的液晶透镜中透明环带电极层中环带电极与分压引线的布置。
图13A至13C示意性地示出了根据本公开实施例10的液晶透镜中的透明环带电极层和分压引线层。
图14A至14C示意性地示出了根据本公开实施例11的液晶透镜中的透明环带电极层和分压引线的连接方案。
图15示意性地示出了可以实现正负透镜转换的液晶透镜中的透明环带电极层。
图16示意性地示出了环带电极层的带电区域面积小于片状公共电极层的带电区域面积时的液晶分子指向矢排布。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
【液晶透镜总体分层结构】
本公开的液晶透镜与其它的液晶透镜的分层结构基本一致，可以由一层或多层液晶盒组合而成。
一般而言，向列相液晶因其分子结构的特点，更适合用于液晶透镜。向列相液晶分为正性向列相液晶与负性向列相液晶。
当液晶选用正性向列相液晶时，因正性向列相液晶水平于基板取向时有双折射现像，一般需要两层取向方向相互垂直的液晶盒组合成液晶透镜，一个液晶盒用于调节快线性偏振分量，一个液晶盒用于调节慢线性偏振分量，如图1所示。
而当液晶选用负性向列相液晶时，负性液晶垂直于基板取向时则可以避免双折射现像。一层液晶盒就可以满足液晶透镜功能，如图2所示。
每个液晶盒具有位于第一透明基板的公共电极层和位于第二透明基板的环带电极层，以及夹在两个电极层之间的液晶材料层。
当液晶透镜包括多层的液晶盒时，相邻的两个液晶盒之间可共用一个透明基板。
当液晶透镜的期望调焦范围比较宽且对成像质量要求较高时，可以通过多层透镜叠加的方式来实现。
不同于现有液晶透镜方案，本公开利用引线的分压(降压)原理来控制各环带电极的电位。分压引线具有连续降压的特性，在分压引线上可以取出足够数量的节点，用于连接环带电极层中的每一条环带电极。控制电路控制分压引线两端的电压，即可在液晶材料层中形成递变的环形梯度电场。
当液晶透镜为一变焦透镜时，控制电路中可以包括至少一个可调电位器，以数字电位器为佳，用于调节施加于液晶盒中环带电极引出的调焦端子间的电压。
下面参考图1和图2进一步描述根据本公开的液晶透镜示例的总体分层结构。
图1示出了使用正性向列相液晶的具有两个液晶盒的液晶透镜分层结构。
如图1所示，该液晶透镜包括两个液晶盒100和200。例如，液晶盒 100与其上部的液晶盒200中的一个可以用于调节快线性偏振分量，另一个可以用于调节慢线性偏振分量。
两个液晶盒100和200的分层结构可以是对称的，也可以是相同的。图1所示液晶透镜中，两个液晶盒100和200的分层结构是对称的。
这里详细描述液晶100的分层结构。
液晶盒100从下往上依次包括第一透明基板110、透明环带电极层120、液晶层140、片状透明电极板160以及第二透明基板170。
这里示出了片状透明电极板160设置在与液晶盒200共用的第二透明基板170上的情形。应当明白，也可以将透明环带电极层120设置在与液晶盒200共用的透明基板上，而将片状透明电极板160设置在远离液晶盒 200的透明基板上。
液晶层140内可以包含必要的间隙子或垫料。
另外，液晶层140的两侧还可以分别设置有第一配向膜130和第二配向膜150。配向膜例如可以是具有直条状刮痕的薄膜，作用是引导液晶分子的排列方向。一般地，正性液晶水平取向，负性液晶垂直取向。
片状透明电极板160可以是整片电极，一般地，可以连接到参考电位，例如地电位。
图1中，D0为片状透明电极板160的接线端子，D1为从环带电极层的最外侧环带电极引出的接线端子，D2为从环带电极层的中心电极引出的接线端子。如下文所述，环带电极层以及连接D1、D2的引线的布置方式可以有很多种，这里只是示意，后续附图中的布置及连接方式有可能与图1和2所示不完全相同。
透明环带电极层120可以具有多个子层，例如，可以有两个子环带电极层，还可有一个引线层，每个子环带电极层及引线层之间可以设有绝缘层。优选地，引线层靠近第一透明基板110布置。环带电极层120内的环带电极子层或引线层内还可设置有分压引线。或者，引线也可以设计在子环带电极层中。或者，也可以只有一个子层，其中包括引线和环带电极。
同一子环带电极层中的相邻两环形电极间有间隙。两层间环形电极交替分布。这样，可以使得两个子层的环形电极叠加组合而成的环带电极层的投影基本上不留有间隙。两层间的相邻电极间可有局部的重叠区域。由此，使得整个电极面上形成连续递变的电位分布。
下文中将详细描述分压引线与环带电极的布局及环带电极层梯度电位的分布方法。
透明环带电极层120可以具有多个同心透明电极。最内侧透明电极可以为圆形或环形，优选为圆形。其它透明电极为与最内侧透明电极同心的环形透明电极。
工作时，最内侧透明电极和最外侧环形透明电极分别连接到第一电位和第二电位。第一电位和第二电位在预定范围之内。通过分压控制，多个同心透明电极可以分别处于第一电位和第二电位之间的多个不同的电位。于是在片状透明电极板160和透明环带电极层120之间，也即液晶层140 中，形成渐变的电场。在渐变电场作用下，不同位置的液晶分子发生不同程度的扭曲，产生不同程度的屈光效果，由此使得液晶透镜具有与相应的焦距。
可以在环形透明电极之间设置多个分压引线段，分别与多个同心透明电极中的两个透明电极电连接。当最内侧透明电极和最外侧环形透明电极分别处于第一电位和第二电位时，多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于第一电位和第二电位之间的多个不同电位。
多个分压引线段中的每一个的电阻值可以被设置为，当相对于片状透明电极板，最内侧透明电极和最外侧环形透明电极分别处于预定范围内的第一电位和第二电位时，多个同心透明电极中的其它同心透明电极分别处于第一电位和第二电位之间的多个不同电位，使得液晶透镜具有与第一电位和第二电位对应的焦距。
加电工作时，对于多个同心透明电极中的每一个，整个透明电极应当尽可能处于基本上相同的电位，换言之，每个环形透明电极上不应具有沿着弧线方向的电流。
多个分压引线段可以沿着多个环形透明电极的半径方向排列。
或者，根据需要，多个分压引线段也可以不沿着多个环形透明电极的半径方向排列。例如，可以沿着偏离多个环形透明电极的半径方向的方向排列，或者还可以不排成线形。
图2示出了使用负性向列相液晶的单盒液晶透镜分层结构。其基本结构与图1中100的结构基本一致。
使用负性向列相液晶的液晶透镜，其环带电极层120可以包括两个或更多个子环带电极层(图1所示的液晶透镜的环带电极层120同样可以具有两个或多个子环带电极层)。优选地，可以设置成两个子层的环形电极结构，同一子环带电极层中的相邻两环形电极间有间隙，两层间环形电极交替分布，两个子层的环形电极叠加组合而成的环带电极层的投影不可留有间隙，两层间的相邻电极间可有局部的重叠区域。使得整个电极面上形成连续递变的电场。
图2中环带电极层120与片状透明电极板160外形大小不同且有共同的中心，相对大出的这部分图形应是完整的封闭环形。并且液晶层140的外形要大于两电极中外形较小的电极的外形。
图2中D0为片状透明电极板160的接线端子，D1为从环带电极层的中心电极引出的接线端子，D2为从分压引线上与次外环带电极对应的节点引出的接线端子。
另外，图2中还进一步示出了接线端子D3，电连接到转换电极Rv。接线端子D3为环带电极层用于调整电场面积用的专用转换电极Rv引出的接线端子，用于正负焦距间转换。当D1，D2间通电且D3通电时环带电极层电场面积大于片状透明电极板160的面积，当D1，D2通电，但 D3不通电时，环带电极层的电场面积小于片状透明电极板160的面积。关于正负焦距转换，将在后文中进一步详细描述。
【分压引线与环带电极的布局和控制原理】
图3是本公开液晶透镜的电路示意图。
图3中D1、D2之间为一通电导线，起分压(降压)作用。j1、j2、j3、……、 ji为分压引线上的节点，r1、r2、r3、……、ri电连接到相应的环形电极，最中心环电极为r1。D0接线端子连接到公共片状电极，D1是从分压引线靠近j1节点一侧的接线端子。D2是从分压引线靠近最外侧环形电极ji节点处引线出的接线端子。
D0设置于基准电位V0，VR1，VR2为电位器，通常为数字电位器，在节点J1处设置VR1的电压检测点，并通过手动或自动调整VR1，使J1 节点的电压一直处于恒定电压值V1(V1-V0为液晶分子开始扭转的阈值电压)，从电中路原理图可知，V1<V2<V3<...<Vi,此时，液晶透镜聚焦在 F1焦点处。
需要调整焦距时，调整VR2到另一值，同时通过自动或手动调整VR1，同样使J1节点位的电压为定值V1，此时液晶透镜焦跑从F1变更到F2.
由导线电阻公式R＝ρ*L\/s。可求得该导线从D1点到任一节点Ji间的导线上的电阻值。D1、D2两端通电时，利用导体的降压原理，用公式U＝IR，可得任一节点Ji位的电位Vi，其中ρ为导线材料的电阻率系数。L导线长度，s为引线的截面积，当导线由透明导电膜蚀刻制成时，截面s＝h*d， h为引线宽度，d为引线厚度，其中电阻率ρ＝Rs*d，其中Rs为导电膜方阻。当用均厚度的透明导电膜做分压引线时，通过节点间长度与宽度的调节，可精确调节相应节点上的电位分布。现代透明导电膜的镀膜工艺与蚀刻工艺已达微纳米级精度。将电极与分压引线节点电连接后，电极上的电位与分压引线上对应节点的电位一致。且分压引线任一节点的电位与分压引线上经过的电流成正比关系。利用这个特性，即可以通过控制分压引线节点间电阻值控制环带电极层上电场分布的规律。
分压引线节点间的引线部分可以称之为分压引线段，可以想到分压引线段的线型可以有多种选择。
分压引线可以具有均匀的宽度，这样，只需要调整各节点间的曲线长度，即可调节分压引线两节点间的阻值比例。当然，分压引线也可以具有预先设计的不均匀宽度，结合节点之间的曲线长度，可以调节各分压引线段的阻值比例。
通过环带电极层120中梯度电位分布的形成与控制，可以实现液晶透镜聚焦与变焦控制。
分压引线的线型可以是等宽的直线，也可以是变宽的曲线，当厚度一致时，通过节点间宽度与长度的调节，就可以调节节点间的电阻值，通电时相应节点处的电位即可按预设的规律递变。夹于公共电极与环电极层间的液晶层内就会形成所需的递变的电场分布，在电场作用力下，相应地在液晶层内形成递变电场。当分压引线两变的折射率分布空间，使进入液晶层的入射光聚焦于预定的焦点上。节点间的电位发生变化时，每一条环形电极的电位也相应地发生变化。液晶层内的折射率分布也相应变化。
在一定调焦范围内，只需使分压引线上节点间的电阻值分布符合液晶透镜环形电极面上环电极所需的电位与环电极的半径间的关系曲线的变化规律，即可使液晶透镜在这个调焦范围内聚焦与变焦。
下文中，参考附图描述了几种利用分压引线控制电场分布的环带电极层的布置方案。图中示出的分压引线段是等宽的直线段。实际应用中完全可以用其它的线型替代。
另外，图3中示出接线端子D1、D2与分压引线两端直接连接。本领域技术人员应当明白，接线端子D1、D2和分压引线两端之间还可以有连接导线，考虑到连接导线的电阻，接线端子D1、D2处的电位与分压引线两端的电位会有一定的差别。为便于描述，下文的描述中忽略了这种上述连接导线的电阻，相应地忽略了这种电位差别。本领域技术人员应当明白，当连接导线的电阻不能忽略时，如何进行D1、D2处的电位，以使得分压引线两端的电位为期望的电位。
下文中将重点描述透明环带电极层120的布置方案以及相应的分压控制方式。
【实施例1】
图4A示意性地示出了根据本公开实施例1的液晶透镜的环带透明电极和分压引线的布置。
在实施例1中，分压引线位于透明环带电极层120之外的导电材料层中。
图4A中示出了三个具有导电材料的层的叠加图，即片状透明电极板 160、透明环带电极层120(包括中心圆形透明电极和多个环形透明电极 365(图4A中较宽的环形带)，相邻透明电极365之间具有环带间隔367) 以及与透明环带电极层120隔着介质层的引线层(第一连接导线310、第二连接导线320、分压引线330)。图4A中忽略了液晶层140、第一和第二基板以及其它绝缘层。片状透明电极板160隔着液晶层与透明环带电极层 120和引线层相对。
引线层和透明环带电极层120可以均设置在第一透明基板110的面向液晶层的一面上，两层之间隔着绝缘介质层(未示出)。优选地，透明环带电极层120可以更加靠近液晶层140，而引线层可以更加靠近第一透明基板110。
在引线层，四条并联的分压引线330沿着半径方向分别从最内侧透明电极对应的位置延伸到最外侧透明电极对应的位置。并且，分压引线330 通过多个通孔分别电连接到多个同心透明电极中的每一个。这样，分压引线上分别位于相邻两个通孔之间的多个引线段为上面描述的多个分压引线段，用于实现多个同心透明电极365的电位设置。应当明白，可以只使用一条分压引线330。而采用多条并联的分压引线则可以消减因加工制作误差引起的实际分压情况与设计值不一致问题。
应当理解，实施例4中并联的分压引线还可以是其它的数量，分压引线与两层环电极层的电连接方式还可以有其它的等效的连接方法。
多条分压引线的并联，可有效降低在分压引线加工过程中产生的加工误差对液晶透镜成像质量的影响。
引线层上的第一连接导线310从第一电极端子D1延伸到最内侧透明电极对应的位置，并通过通孔连接到最内侧透明电极。
引线层上的第二连接导线320从第二电极端子D2延伸到四个分压引线的最外侧连接点，也即最外侧透明环形电极对应的位置，并通过通孔连接到最外侧透明环形电极。
参考电位端子D0连接到片状透明电极板160。
这样，当第一电极端子D1和第二电极端子D2分别处于不同的电位 V0和V1时，分压引线330上对应各个通孔位置处依次处于V0和V1之间的电位，相应地，各同心透明电极依次处于V0和V1之间的电位。片状透明电极板160的电位为地电位。透明环带电极层120和片状透明电极板160之间的液晶层140中呈现出从中心到外周渐变的电场。
在给定V0和V1的情况下，各同心透明电极365各自的电位由各个通孔位置之间的引线段的电阻值确定。换言之，通过设计各引线段的电阻值分布，可以设定各同心透明电极365的电位分布。
引线层上的各连接导线和分压引线可以具有均匀厚度。这样便于加工，例如，只需要均匀涂布后进行蚀刻成形即可。在这种情况下，可以通过设计连接导线和分压引线的宽度来调节电阻分布。
如上所述，实施例1中，第一连接导线310、第二连接导线320以及分压引线330位于透明环带电极层120之外的另一个引线层中。
图4A中示出了四条对称设置的分压引线330。也可以设置其它数量的分压引线330，或者也可以只设置一条分压引线330。
优选地，每条分压引线上在对应相应各通孔位置之间的电阻分布基本上相同，这样可以实现基本上相同的分压效果。同一个同心透明电极365 上与不同分压引线330相接的地方具有相同的电位，同心透明电极365整体上处于这个相同的电位，环形的同心透明电极365上就不会出现沿弧线方向上的电流。
【实施例2】
图4B示意性地示出了根据本公开实施例2的液晶透镜的环带透明电极和分压引线的布置。
图4B中示出了三个具有导电材料的层的叠加图，即片状透明电极板 160(连接到参考电位端子D0)、透明环带电极层120(包括中心圆形透明电极和多个环形透明电极465(图4A中较宽的环形带)，相邻透明电极465 之间具有环带间隔467)以及与透明环带电极层120隔着介质层的引线层 (415)，而忽略了液晶层140、第一和第二透明基板以及其它绝缘层。片状透明电极板160隔着液晶层140与透明环带电极层120和引线层相对。
在实施例2中，第一透明基板110的面向液晶层140的一面上设置有透明环带电极层120和引线层，两层之间隔着绝缘介质层(未示出)。优选地，透明环带电极层120可以更加靠近液晶层140，而引线层可以更加靠近第一透明基板110。引线层上设置有分压引线430。
与图4A所示实施例1不同，图4B所示实施例2中，分压引线430 没有从最内侧透明电极延伸到最外侧透明电极，而是例如以环形形式(分压引线环)，设置在最外侧透明电极之外。
如图4B所示，该分压引线环430具有缺口，一端连接到第一电极端子D1，另一端连接到第二电极端子D2。分压引线环430从第一电极端子 D1绕圆周弧线延伸到第二电极端子D2。
在上述引线层上，除第一连接导线410从第一电极端子D1延伸到最内侧透明电极并通过通孔与最内侧透明电极连接之外，还设置有多个导电引线415。每个导电引线415的一端通过通孔连接到一个环带透明电极，另一端连接到分压引线环430上，使得各环带透明电极依次连接到分压引线环430上多个预定位置(连接点)，并分别与该预定位置同电位。分压引线环430上相邻连接点之间的部分可以称为“分压引线段”。
分压引线环430可以位于透明环带电极层120上，通过通孔与各导电引线415连接。分压引线环430也可以位于引线层上，与分压引线环430 直接连接。
分压引线环430上，对应于最内侧透明电极的连接点最接近第一电极端子D1，对应于最外侧透明电极的连接点最接近第二电极端子D2。从最内侧透明电极到最外侧透明电极，对应的连接点依次排列。
第二电极端子D2到对应于最外侧透明电极的连接点的引线段可以视为前述第二连接导线。
分压引线环430可以具有均匀的宽度，这样，只需要调整各连接点之间的弧线距离，即可调节各分压引线段的阻值比例。当然，分压引线环430 也可以具有预先设计的不均匀宽度，结合连接点之间的弧线距离，可以调节各分压引线段的阻值比例。
由此，当参考电位端子D0连接到参考电压，第一电极端子D1和第二电极端子D2分别处于不同的电位V0和V1时，从最内侧透明电极到最外侧透明电极，各同心透明电极依次具有V0至V1之间的电位。于是在夹在片状透明电极板160和透明环带电极层120之间的液晶层140中呈现从中心到外周渐变的电场。
【实施例3】
图5示意性地示出了根据本公开实施例3的液晶透镜中透明环带电极层120和分压引线的布置。图5中只示出了透明环带电极层120所在的导电材料层。
在实施例3中，分压引线与透明环带电极层120位于同一个导电材料层中。
如图5所示，透明环带电极层120上布置有多个同心透明电极565。相邻两个同心透明电极565之间具有环带间隔567。
多个同心透明电极565中，除了最内侧透明电极之外，其它各透明电极上可以均设置有缺口563，即不再是完整的环形。第一连接导线510穿过这些缺口563从第一电极端子D1延伸，直到最内侧透明电极。
图5示出的多个缺口563沿各环带透明电极的半径方向排列成一条直线，第一连接导线510呈直线段形状。然而，本公开的技术方案不限于此。例如，各个缺口563可以并不排列成一直线，这样，穿过这些缺口563而延伸的第一连接导线510可以呈弯曲形状。
从最内侧透明电极到最外侧透明电极，相邻两个同心透明电极之间的环带间隔567上设置有连接相邻同心透明电极的分压引线段530。
多个分压引线段530也可以不排列成一线。然而，优选地，多个分压引线段530沿环带同心透明电极的半径方向排列成一条直线。
第二连接导线520从第二电极端子D2延伸到第二连接导线520与最外侧透明电极之间的连接点。优选地，该连接点也与上述多个分压引线段 530排列成一条直线。
这样可以尽量减少各透明电极内部的电流分布，至少可以减少圆周方向上的电流，使得同一环带同心透明电极上各处的电位基本上相同。
这样，当在第一电极端子D1和第二电极端子D2上施加电压使得最内侧透明电极和最外侧透明电极的电位分别为V0和V1时，通过分压引线段530的分压作用，使得其它各透明电极处于V0和V1之间的电位。
通过这种结构，在同一个导电材料层中形成了环带同心透明电极565、第一连接导线510、第二连接导线520和分压引线段530，制造工艺较为简单。
上面描述了环带同心透明电极位于同一导电材料层上的情形。
这种情况下，相邻同心透明电极之间存在环带间隔，环带间隔处没有施加电压，整个环带透明层上的电位分布存在空白区域，可以称为“空场区”。
【双层环带透明电极层】
下面描述使用中间夹着绝缘层的两个导电材料层来形成环带同心透明电极的情形。换言之，这里引入了双层环带电极的概念，双层环带电极可以相互覆盖另一层电极间的电极间隙，双层环带电极交替布置，必要的情况下上下层中相邻的电极间可有部分重叠区域，以保证环带电极间不存在空场区。
这两个导电材料层可以均位于第一透明基板110的面向液晶层140的一侧，隔着液晶层140与片状透明电极板160相对。
多个同心透明电极可以交替设置在两个环带透明电极层上，即相邻两个同心电极可以分别位于两个环带透明电极层上。通过设计各同心透明电极的位置和宽度，可以使得它们的内外侧边缘正好基本上对齐，必要的情况下上下层中相邻的电极间可有部分重叠区域。这样，两个环带透明电极层的投影可以不具有间隙，可以使得在整个面上施加连续递变的电位，消除“空场区”。
图6示出了具有两个环带透明电极层的液晶盒分层结构。
该液晶盒从下往上依次设置有第一透明基板110、第一透明环带电极层661、第二透明环带电极层662、分压引线层630、第一配向膜130、液晶层140、第二配向膜150、片状透明电极板160以及第二透明基板170。
第一透明基板110、片状透明电极板160、第一配向膜130、液晶层 140、第二配向膜150以及第二透明基板170均可以与上面参考图1和2 描述的内容相同。
图1和2中的透明环带电极层120在图6中被两个透明环带电极层661、 662取代。
第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662可以均具有多个同心环带透明电极。其中的一个，例如第一透明环带电极层661，可以具有中心圆形透明电极。
第一透明环带电极层661上的同心透明电极的内侧边缘与第二透明环带电极层662上相邻且半径较小的同心透明电极的外侧边缘对齐。第一透明环带电极层661上的同心透明电极的外侧边缘与第二透明环带电极层 662上相邻且半径较大的同心透明电极的内侧边缘对齐。换言之，一个透明环带电极层上各个同心透明电极的内径基本上与另一个透明环带电极层上相应同心透明电极的外径相等。
这样，两个环带透明电极层在液晶层140上的投影基本上不具有间隙。
图6示出了在同一个导电材料层上布置分压引线630的情况。分压引线630在相应位置处，分别通过通孔连接到第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662上的同心透明电极，以实现分压效果。
优选地，分压引线630设置在第二透明环带电极层662和第一透明基板110之间。这样，相对于第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662，分压引线630远离液晶层140，不会直接影响液晶层140中的电场分布。另外，从第一电极端子D1(图6中未示出)延伸到最内侧透明电极的第一连接导线也可以位于与分压引线630相同的导电材料层中。
或者，也可以为第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662 设置位于不同导电材料层中的两组分压引线。两组分压引线分别在相应分压点处通过通孔连接到相应的透明环带电极层上的同心透明电极。
或者，类似于上述实施例3的情况，也可以在第一透明环带电极层661 上相邻同心透明电极之间设置分压引线段，在第二透明环带电极层662上相邻同心透明电极之间也设置分压引线段，从而实现两个透明环带电极层上各个同心透明电极的电位调节。
或者，类似于上述实施例2的情况，也可以在最外侧同心透明电极之外设置分压引线环。各个同心透明电极通过另一个导电材料层上的连接引线连接到分压引线环上相应的分压点(连接点)。该分压引线环可以设置在第一透明环带电极层661上，也可以设置在第二透明环带电极层662上，还可以设置在与上述连接引线相同的导电材料层上。
下面具体描述几个双层透明环带电极层的实施例。在这些实施例中，重点描述分压引线与同心透明电极的布置关系。其它结构与上面相应描述的内容相同或相似，在此不再赘述。
【实施例4】
图7示意性地示出了根据本公开实施例4的液晶透镜中环带透明电极层和分压引线的布置。
图7中示出的各个圆环和中心的圆形均表示同心透明电极。图7中相邻两个同心透明电极分别位于上述第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662上。
位于第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662之外的另一个导电材料层上的分压引线630(图中示出了4条)分别沿半径方向从最内侧的同心透明电极的位置延伸到最外侧透明电极之外，并分别通过通孔连接到每个同心透明电极。
在图7所示实施例中，每条分压引线630都经由通孔与两个透明环带电极层661和662上每个同心透明电极相连接。连接导线610可以与分压引线630在同一个导电材料层上，从连接电极端子D1延伸到最内侧透明电极的位置，与分压引线630电连接，并进而与最内侧透明电极电连接。
除了具有两个环带透明电极层之外，图7所示实施例4的其它特征可以与图4A所示实施例1的特征基本上相同。在此不再赘述。
【实施例5】
图8A示意性地示出了根据本公开实施例5的液晶透镜中环带透明电极层和分压引线的布置。
图8A所示实施例5的情形与图7所示实施例4的情形基本相同，只是为第一透明环带电极层661和第二透明环带电极层662分别设置了一组分压引线631和632。图8中一组两条分压引线631用于第一透明环带电极层661，通过通孔分别连接到第一透明环带电极层661的各个同心透明电极；而另一组两条分压引线632用于第二透明环带电极层662，通过通孔分别连接到第二透明环带电极层662的各个同心透明电极。如图8A所示，分压引线631和分压引线632上示出的连接点分别对应于第一透明环带电极层661的各个同心透明电极和第二透明环带电极层662的各个同心透明电极
图8B示意性地示出了实施例5的分压引线层。作为示意图，图8B 的尺寸和相应的透明电极数不与图8A完全对应。分压引线631上设置的连接点通过相应地通孔分别连接到第一透明环带电极层661上的同心透明电极。分压引线632上设置的连接点通过相应地通孔分别连接到第二透明环带电极层662上的同心透明电极。
这两组分压引线631、632以及连接导线610可以位于同一个导电材料层中，也可以位于不同的导电材料层中。
在分压引线631或632与连接导线610位于不同导电材料层中的情况下，在对应于最内侧同心透明电极的位置处，分压引线631或632通过通孔连接到第一连接导线，而连接导线610则连接到前述第一电极端子D1。
【实施例6】
图9示意性地示出了根据本公开实施例6的液晶透镜中环带透明电极层和分压引线的布置。
图9所示实施例6的分压引线环设置方案与图4B所示实施例2的分压引线环设置方案非常相似，只是在图9所示实施例6中，设置了如上所述的两个透明环带电极层661和662。各同心透明电极与分压引线环430 的连接方式与图4B所示实施例2基本相同，一些具体细节在此不再赘述。
同样地，除第一连接导线410从第一电极端子D1延伸到最内侧透明电极并通过通孔与最内侧透明电极连接之外，还设置有多个导电引线415。每个导电引线415的一端通过通孔连接到一个环带透明电极，另一端连接到分压引线环430上，使得各环带透明电极依次连接到分压引线环430上多个预定位置(连接点)，并分别与该预定位置同电位。
在上述实施例4、5、6中，与上述实施例1、2类似地，需要设置环带透明电极层之外的导电材料层以实现各同心透明电极之间的分压配置。
下面将描述的实施例7与实施例3类似，无需在两个环带透明电极层之外的导电材料层即可实现各同心透明电极之间的分压配置，分压引线段布置在同一环带透明电极层上相邻两个同心透明电极之间。
【实施例7】
图10A示意性地示出了实施例7的液晶透镜中第一透明环带电极层 1061的布置图。图10B示意性地示出了实施例7的液晶透镜中第二透明环带电极层1062的布置图。图10C示意性地示出了实施例7的液晶透镜中第一透明环带电极层1061和第二透明环带电极层1062叠加的情况。
第一透明环带电极层1061和第二透明环带电极层1062可以分别与图 5所示实施例3的透明环带电极层120类似。只是第一透明环带电极层1061 和第二透明环带电极层1062中，相邻同心透明电极之间的电极间隔的宽度与环带同心透明电极的宽度可以基本上相同。并且，第一透明环带电极层1061的电极间隔正对着第二透明环带电极层1062的同心透明电极，而第一透明环带电极层1061的同心透明电极正对着第二透明环带电极层 1062的电极间隔。两个透明环带电极层上的同心透明电极交替覆盖基板面。
第一连接导线1011和1012分别通过环带透明电极上的缺口从外部的第一电极端子D1延伸到最内侧同心透明电极的位置。
分压引线1031和1032分别连接各同心透明电极。分压引线1031和 1032位于相邻同心透明电极之间的部分构成本公开的分压引线段。
分压引线1031和1032的外侧一端例如可以通过第二连接导线连接到第二电极端子D2。
这样，当第一和第二电极端子D1和D2分别处于电位V0和V1时，各同心透明电极可以处于V0和V1之间的电位。
如图10C所示，第一透明环带电极层1061和第二透明环带电极层1062 的叠加布置图中，分压引线1031和1032、第一连接导线1011和1012可以错开布置，即两者之间具有一个夹角，而不完全重合。这样可以有助于实现液晶层140中更好的电场分布，而不至于由于第一连接导线和分压引线的存在而对液晶层中的电场分布产生不期望的影响。
这里示出了在两个透明环带电极层1061和1062上分别设置第一连接导线1011和1012的情形。应当理解，也可以仅在一个透明环带电极层，例如最内侧圆形透明电极所在的第一透明环带电极层1061上设置穿过电极缺口的第一连接导线1011。第二透明环带电极层1062上可以不设置第一透明环带电极层1062，而是可以在中心位置处通过通孔连接到第一透明环带电极层1061上的最内侧圆形透明电极。
实施例7中需要在环带透明电极上设置缺口以布置第一连接导线，一定程度上破坏了整个环带透明电极层上的电场分布，进而影响液晶层中的电场分布。在下面将描述的实施例8中，不再在环带透明电极层中布置第一连接导线，从而避免了上述影响。
【实施例8】
图11A至11G分别示意性地示出了实施例8的液晶透镜中与透明环带电极层相关的多个层及其叠加效果。
图11A所示为第一透明基板110。
图11B所示为用于布置第一连接导线的引线层。该引线层靠近第一透明基板一侧，可以由透明薄膜导电材料制成，用于电连接环带电极层的中心电极与接线端子D1。该引线层的形状不必设定，但其外形优选不大于第一环带电极层的外形，以免影响环带电极形成的电场分布范围。可以整层为导电材料以作为第一连接导线(如图11B所示)，也可以在第一电极端子D1对应的位置和中心位置(对应于最内侧同心透明电极)之间形成第一连接导线。
图11C为绝缘材料层，用于引线层与第一环带透明电极层间的绝缘。其中在中心位置设置有通孔1101，在第一电极端子D1对应的位置设置有通孔1102，以便第一电极端子D1和图11D所示最内侧同心透明电极分别连接到图11B所示导电材料层上的第一连接导线。
图11D为第一环带透明电极层，其上布置有多个同心透明电极1161、将多个同心透明电极1161串联连接起来的分压引线1131和电极连接点 1103。电极连接点1103的位置对应于第一电极端子D1，以便第一电极端子D1通过通孔1102连接到图11B所示导电材料层上的第一连接导线。最内侧同心透明电极通过图11C中心位置的通孔1101连接到图11B所示导电材料层上的第一连接导线。分压引线1131外侧延伸到对应于第二电极端子D2的位置。
图11E为绝缘材料层，中心位置设置有通孔1104，以便将图11F所示第二环带透明电极层中心位置电连接到图11D所示最内侧同心透明电极。另外，在该绝缘材料层上对应于第一电极端子D1和第二电极端子D2 的位置设置有通孔1105和1106。通孔1105用于连接图11D所示电极连接点1103和图11F所示第一电极端子D1。通孔1106用于连接图11D所示分压引线1131最外侧和图11F所示分压引线1132最外侧(也即第二电极端子D2)。
图11F为第二环带透明电极层，其上布置有多个同心透明电极1162、将多个同心透明电极1162串联连接起来的分压引线1132和电极连接点 1105。第一电极端子D1经图11D所示的电极连接点1103而连接到图11B 所示导电材料层上的第一连接导线。分压引线1132外侧延伸到对应于第二电极端子D2的位置。分压引线1132的最内侧通过图11E所示中心位置的通孔1104连接到图11D所示最内侧同心透明电极。分压引线1132的最外侧(也即第二电极端子D2)通过图11E所示通孔1106连接到图11D所示分压引线1131最外侧。第一电极端子D1通过图11E所示通孔1105连接到图11D所示电极连接点1103，进而通过图11C所示通孔1102连接到图 11B所示第一连接导线。
图11D所示第一环带透明电极层和图11F所示第二环带透明电极层的位置可以互换。优选地，图11D中的分压引线和图11F中的分压引线并联，且应具有相同的分压效果。
第一透明环带电极层和第二透明环带电极层中，相邻同心透明电极之间的电极间隔的宽度与环带同心透明电极的宽度可以基本上相同。并且，第一透明环带电极层的电极间隔正对着第二透明环带电极层的同心透明电极，而第一透明环带电极层的同心透明电极正对着第二透明环带电极层的电极间隔。两个透明环带电极层上的同心透明电极交替覆盖基板面。
图11G示意性地示出了上述图11A至图11F各层依次叠加后的情况。
当在第一和第二电极端子D1和D2分别处于电位V0和V1时，分压引线上各位置分别处于V0和V1之间不同的电位，从而各同心透明电极处于相应的电位。而液晶层140另一侧的片状透明电极板160处于参考电位的情况下，在液晶层140中产生渐变的电场。
【实施例9】
图12示意性地示出了根据本公开实施例9的液晶透镜中透明环带电极层120中环带电极与分压引线的布置。
在实施例9中，分压引线与环形电极处于同一层面，为厚度均一的透明薄膜导电材质，由相同工艺方法直接制备而成。制造工艺较为简单。
如图12所示，透明环带电极层上布置有多个同心透明电极，从中心向外依次为标示为r1<\/sub>、r2<\/sub>、r3<\/sub>、r4<\/sub>、r5<\/sub>，r1<\/sub>为中心圆形透明电极。图12中示出了5个同心透明电极，本公开不限于此。
第一和第二电极端子D1、D2间为一分压引线，从中心电极r1<\/sub>开始相交穿过所有环电极。
分压引线上位于相邻两同心透明电极之间的导电引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、I3<\/sub>、I4<\/sub>可称为分压引线段。通过改变分压引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、I3<\/sub>、I4<\/sub>的宽度和长度即可调整分压引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、I3<\/sub>、I4<\/sub>的电阻值。
相邻同心透明电极之间存在环带间隔，一般地环带间隔越小越好，环带间隔处由绝缘材质填充，整个透明环带电极层上的电位分布存在空白区域。可以称为“空场区”。
从中心环形电极引出接线端子D1，此时环电极为不封闭环形，除中心环电极外每一环形电极有一缺口，用于引出D1端子。
最外部的环形电极引出接线端子D2，分压引线上各分压引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、 I 3<\/sub>、I4<\/sub>的两端分别电连接到相邻两个同心透明电极。
【实施例10】
图13A至13C示意性地示出了根据本公开实施例10的液晶透镜中的透明环带电极层和分压引线层。如图13A至13C所示，在实施例10中，分压引线与环形电极处于不同层面，可以均由透明薄膜导电材料制备。环形电极层与分压引线层间有透绝缘层，例如SiO2层。
图13A示意性地示出了根据本公开实施例10的液晶透镜中的透明环带电极层。r1<\/sub>、r2<\/sub>、r3<\/sub>、r4<\/sub>、r5<\/sub>为环形电极，r1<\/sub>为中心圆形电极。
图13B示意性地示出了根据本公开示例10的液晶透镜中的分压引线层。
D1、D2为电连接到分压引线1330两端的第一和第二电极端子。J1<\/sub>、 J 2<\/sub>、J3<\/sub>、J4<\/sub>、J5<\/sub>为分压引线1330上的节点，分压引线上的节点J1<\/sub>、J2<\/sub>、J3<\/sub>、 J 4<\/sub>、J5<\/sub>分别通过导电引线1315电连接到环形电极r1<\/sub>、r2<\/sub>、r3<\/sub>、r4<\/sub>、r5<\/sub>。在导电引线1315的远离分压引线的一端的连接点处，分别通过穿透绝缘层的通孔(未示出)电连接到环形电极r1<\/sub>、r2<\/sub>、r3<\/sub>、r4<\/sub>、r5<\/sub>。
优选地，图13B所示的分压引线层位于第一透明基板与环形电极层之间。
图13C示意性地示出了根据本公开实施例10的液晶透镜中的透明环带电极层与分压引线层的叠加效果。
【实施例11】
图14A至14C示意性地示出了根据本公开实施例11的液晶透镜中的透明环带电极层和分压引线的连接方案。
如图14A至14C所示，分压引线1430的主要部分与透明环带电极层处于同层，且以相同材质、相同工艺制备。而在透明环带电极层与第一透明基板之间另有一个引线层的情况。该引线层用于将中心圆形电极与第一电极端子D1导通。
图14A示意性地示出了根据本公开实施例11的液晶透镜中的透明环带电极层以及同层的分压引线。
r1<\/sub>、r2<\/sub>、r3<\/sub>、r4<\/sub>、r5<\/sub>为同心圆形\/为环形电极，其中r1<\/sub>为中心圆形电极。从中心电极r1<\/sub>开始有一条分压引线1430将所有环电极依次串接，并串接到第二电极端子D2。分压引线1430上位于相邻两同心透明电极之间的导电引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、I3<\/sub>、I4<\/sub>可称为分压引线段。通过改变分压引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、 I 3<\/sub>、I4<\/sub>的宽度和长度即可调整分压引线段I1<\/sub>、I2<\/sub>、I3<\/sub>、I4<\/sub>的电阻值。
图14B示意性地示出了根据本公开示例11的液晶透镜中的导电引线层。
导电引线层与透明环带电极层间有绝缘层，绝缘层对应于中心圆形电极的位置处设置有通孔，以使得导电引线层的连接点Jr1<\/sub>与中心圆形电极电连接。导电引线层可以为一整层导电材料，也可以仅仅在第一电极端子 D1的位置到上述连接点Jr 1<\/sub>之间设置有导电引线。
图14C示意性地示出了根据本公开实施例11的液晶透镜中的透明环带电极层与导电引线层的叠加效果。
【正负透镜转换】
图15示意性地示出了可以实现正负透镜转换的液晶透镜中的透明环带电极层。
片状透明电极板160(图15中未示出)电连接到参考电位端子D0(图15 中未示出，参见图1、图2、图3)。
最内侧同心电极通过导电引线(图15中未示出)电连接到第一电极端子D1。各透明环带同心电极1560均连接到分压引线1530实现电位分布控制。最外侧透明环带同心电极1560电连接到电极端子D2。
其中，图15示出了一种透明环带同心电极布置形式。然而，应当理解，这里的透明环带同心电极可以为前述任何一个实施例的形式。换言之，上述各实施例的最外侧透明环带电极之外均可以设置一个转换电极Rv。这里，优选地，采用两个甚至更多个透明环带同心电极子层的技术方案，以便透明环带同心电极能够完整地基本上不留缝隙地覆盖液晶区域。
Rv为一独立的环状电极，可称之为“转换电极”，设置于最外侧透明环带同心电极1560的外侧。
在具有两个甚至更多个透明环带同心电极子层的情况下，环状电极 Rv可以与最外侧透明环带同心电极1560在不同的子层上(例如参见图2)。这种情况下，环状电极Rv可以与最外侧透明环带同心电极1560部分重叠。或者，环状电极Rv也可以与最外侧透明环带同心电极1560位于相同的子层上。这样，环状电极Rv可以与最外侧透明环带同心电极1560之间具有间隙。
转换电极Rv的外径大于片状电极160的外径，而转换电极Rv的内径小于片状电极160的外径。这样，通过切换转换电极Rv的带电状态，可以改变透明环带电极层和片状电极层160的带电区域面积大小相对关系。
转换电极Rv不直接连接到分压引线1530上。转换电极Rv电连接到第三电极端子D3。
第三电极端子D3经由切换开关(图中未示出)电连接到例如图3所示的电路中(图3中未示出D3及其切换开关)。
在D2的电位被设置为高于D1的电位的情况下，D3的电位高于D2 的电位。在D2的电位被设置为低于D1的电位的情况下，D3的电位低于 D2的电位。
当切换开关导通，第三电极端子D3上施加电压时，环带电极层的带电区域面积大于片状公共电极层160的带电区域面积。此时处于转换电极 Rv边缘的电场向公共电极外形收敛倾斜，相应地，液晶分子指向矢沿电力线方向排布，如图2所示。
当切换开关关断，第三电极端子D3上不施加电压(或者例如与参考电位端子D0短接)时，环带电极层的带电区域面积小于片状公共电极层 160的带电区域面积。此时Rv电极处不产生电场，最外侧环带电极1560 外侧处形成的电场向公共电极外形发散倾斜，相应地，液晶分子指向矢沿电力线方向排布，如图16所示。
环带电极层形成的电场外形的变化引起电场在透镜边缘处向收敛或发散，从而影响边缘的液晶分子指向矢依电场收敛或发散。利用边缘液晶分子的预倾方向变化，可使液晶透镜的焦点在正负焦距上转换。
进一步说来，当接线端子D3通电且D1、D2通电时，环带电极层的带电区域面积大于片状电极160的外形。因为片状电极160与环带电极层 120的外形面积不同，在两电极的边缘处电场会发生倾斜，电场倾斜方向是从外形大的电极边缘向外形小的电极边缘处收缩。这个倾斜的方向会引导相邻的液晶分子产生相同方向的倾斜的倾向。当液晶层空间内电场强度逐步增强时，液晶分子从液晶透镜的外缘向中心逐步倾斜。从而形成递变的折射率空间分布。当这个折射率空间的分布符合聚焦透镜的特性时此液晶盒就是一个液晶透镜。
特别地，需要正负透镜转换前，需先将D1、D2短路，液晶分子恢复到垂直状态。然后先转换D3的通电状态，然后逐步从低到高恢复D1、 D2的电位。D0设定为基准电压，K1通电时，通过调整两电位器VR1与 VR2，使D1与D0间的电位差保持为V0(液晶分子扭转的阈值电压)，使D2电压值为所需焦距对应的V(Fi).此时透镜焦距为Fi。
在透镜为正透镜状态或负透镜状态下的调焦方法与上述方法一样，当需要正负透镜间进行转换时，需先闭合K3，短接D1与D2，使原本垂直取向的液晶分子恢复到原始状态，然后将K2开关设置在反状态(原先为开时设为合，原先为合时设为开。)然后断开K3.断开K3前可先将VR1 调到最大值，将VR2调到最小值时更有利于液晶分子恢复到原始的垂直取向状态。K3从断开到闭合再到断开的时间要长于液晶分子恢复到垂直取向状态的时间。
一般地，上述正负透镜切换方案适用于采用负性向列相液晶垂直取向的情形。
【应用】
至此已经参考附图详细描述了根据本公开的液晶透镜。该液晶透镜可以用做眼镜的镜片，可以用作手机摄像头的透镜，可以用作放大镜，可以在望远镜、显微镜中作为透镜使用。如上所述，透镜可以在正负透镜之间切换。通过调节电位，还可以在一定范围内调节屈光度。
在用于液晶眼镜的情况下，可以使用该液晶透镜作为眼镜片。液晶眼镜上另外设置电池，作为电源，用于向分压引线提供电流，并向片状透明电极板提供参考电位。另外，还可以向上述转换电极供电。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920034037.4
申请日:2019-01-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209460544U
授权时间:20191001
主分类号:G02F 1/1343
专利分类号:G02F1/1343;G02F1/29
范畴分类:30A;
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