台湾专利TW201324000A 液晶透鏡及其製造方法

专利PDF首页>>台湾专利

专利附录

专利说明

权利要求

类似技术

同族专利

引用文献

法律状态

优先权

专利摘要:
一種液晶透鏡包含一透鏡光軸、一第一複數扇形區域及一第二複數扇形區域。該第一複數扇形區域具有在該透鏡光軸上的一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值。該第二複數扇形區域具有在該透鏡光軸上的一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
公开号:TW201324000A
申请号:TW101147288
申请日:2012-12-13
公开日:2013-06-16
发明作者:Chia-Rong Sheu；Che-Ju Hsu
申请人:Univ Nat Cheng Kung；
IPC主号:G02F1-00

专利说明:
液晶透鏡及其製造方法
本發明是關於一種透鏡，且特別是關於一種液晶透鏡及其製造方法。
通常，液晶透鏡和習用的液晶胞元具有相似的構造，且均具有一液晶層。該液晶層被設置在帶有導電薄膜的平行玻璃基板之間。當液晶透鏡在所施加電壓下而操作時，穿過該液晶透鏡的入射光將被聚焦或散焦。液晶透鏡具有許多種類，比如球形液晶透鏡、具有非均勻聚合物網路的液晶透鏡、和孔圖案的液晶透鏡。通常，液晶透鏡根據一所施加電壓而具有一可調焦距。藉由該可調焦距，液晶透鏡通常被應用在多個特定領域上，該多個特定領域包含眼科應用、用於藍光數位視訊光碟(DVD)的像差補償、影像系統、三維顯示系統等等。
為了擴展液晶透鏡在光學資料儲存、自動立體術(比如積分照相術)、和其它方面的應用，需要進一步發展具有特定結構的液晶透鏡。
本發明的一目的在於提供一種具有共軸雙焦距的液晶透鏡及其製造方法。
本發明的一實施例在於提供一種液晶透鏡。該液晶透鏡包含一透鏡光軸、一第一複數扇形區域及一第二複數扇形區域。該第一複數扇形區域具有在該透鏡光軸上的一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值。該第二複數扇形區域具有在該透鏡光軸上的一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
本發明的另一實施例在於提供一種液晶透鏡。該液晶透鏡包含一第一複數扇形區域及一第二複數扇形區域。該第一複數扇形區域具有一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值。該第二複數扇形區域具有一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
本發明的又另一實施例在於提供一種製造一液晶透鏡的方法。該方法，包含下列步驟：提供一第一相位調變材料，其中該第一相位調變材料形成第一複數扇形區域；以及使該第一相位調變材料的一第一部分聚合，以拘束該第一相位調變材料的一第二部分，俾在一可變有效電壓下，該第一複數扇形區域具有一固定焦距。
請參閱第1A圖和第1B圖，其分別為在本發明一些實施例中一液晶透鏡20的前剖視示意圖和俯剖視示意圖。如第1A圖和第1B圖所示，液晶透鏡20包含複數扇形區域211、212、213和214、及複數扇形區域221、222、223和224。複數扇形區域211、212、213和214具有一焦距f1，且在一可變有效電壓V1下維持焦距f1之值。複數扇形區域221、222、223和224具有一焦距f2，且響應可變有效電壓V1而變化焦距f2之值。例如，複數扇形區域211、212、213和214分別耦合於複數扇形區域221、222、223和224。
在一些實施例中，液晶透鏡20更包含一透鏡光軸AX1和一環形區域25。焦距f1和焦距f2均位於透鏡光軸AX1上。複數扇形區域211、212、213和214及至少複數扇形區域221、222、223和224組成一透鏡區域26。環形區域25圍繞透鏡區域26。複數扇形區域211、212、213和214的每一區域徑向地從環形區域25延伸到透鏡光軸AX1。複數扇形區域221、222、223和224的每一區域徑向地從環形區域25延伸到透鏡光軸AX1。複數扇形區域211、212、213和214相對於透鏡光軸AX1是對稱的。複數扇形區域221、222、223和224相對於透鏡光軸AX1是對稱的。複數扇形區域211、212、213和214與複數扇形區域221、222、223和224交錯。透鏡區域26是一圓形區域。
在一些實施例中，液晶透鏡20更包含一基板11、一基板12、一電極層13、一電極層14和一相位調變層15。基板12設置於基板11的對面。電極層13根據環形區域25而被設置於基板11上，且具有對應於透鏡區域26的一孔131。電極層14設置於基板12上。相位調變層15設置於基板11和電極層14之間，且包含環形區域25、複數扇形區域211、212、213和214和至少複數扇形區域221、222、223和224。環形區域25包含複數液晶分子251和複數聚合物單體252，具有一第一定向，且響應可變有效電壓V1而使該第一定向是可變的。
在一些實施例中，複數扇形區域211、212、213和214的每一區域包含複數液晶分子291和耦合於複數液晶分子291的一聚合物網絡結構292，具有一第二定向，且在可變有效電壓V1下，聚合物網絡結構292維持該第二定向之值。複數扇形區域221、222、223和224的每一區域包含複數液晶分子295和複數聚合物單體296，具有一第三定向，且響應可變有效電壓V1而使該第三定向是可變的。液晶透鏡20在電極層13和電極層14之間接收可變有效電壓V1。電極層13是透明的或不透明的，且電極層14是透明的。當可變有效電壓V1具有一特定有效電壓值時，焦距f1等於焦距f2。
在一些實施例中，相位調變層15具有相對於透鏡光軸AX1的一極座標平面。複數扇形區域211、212、213和214在該極座標平面中均勻分佈，且複數扇形區域221、222、223和224在該極座標平面中均勻分佈。
在根據第1A圖和第1B圖的一些實施例中，液晶透鏡20包含一透鏡光軸AX1、複數扇形區域211、212、213和214、及複數扇形區域221、222、223和224。複數扇形區域211、212、213和214具有在透鏡光軸AX1上的一焦距f1，且在一可變有效電壓V1下維持焦距f1之值。複數扇形區域221、222、223和224具有在透鏡光軸AX1上的一焦距f2，且響應可變有效電壓V1而變化焦距f2之值。
請參閱第2A圖和第2B圖，其分別為在本發明一些實施例中一液晶透鏡10的前剖視示意圖和俯剖視示意圖。液晶透鏡10是液晶透鏡20的一實施結構。液晶透鏡10包含一基板11、一基板12、一電極層13、一電極層14和一相位調變層15。
在一些實施例中，基板12設置於基板11的對面。在一些實施例中，基板11和基板12分別為兩個玻璃基板。例如，基板11的厚度可以大於、等於或小於基板12的厚度。例如，基板11的厚度為1.4mm，且基板12的厚度為0.7mm。在一些實施例中，基板11和基板12的厚度是根據液晶透鏡10的結構尺寸而被設定。
在一些實施例中，電極層13設置於基板11上。基板11具有一表面111及與表面111相對之一表面112，其中表面112面向基板12。電極層13可以設置於表面111或表面112上。例如，在第2A圖中，電極層13設置於基板11的表面111(上表面)上。
在一些實施例中，電極層13是一圖案化電極層，且可以為一金屬層或一透明導電層。例如，該金屬層的材料為鋁，且該透明導電層的材料為銦錫氧化物(indium-tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium-zinc oxide,IZO)、鋁鋅氧化物(aluminum-zinc oxide,AZO)、鎵鋅氧化物(GZO)、或鋅氧化物(zinc oxide,ZnO)。例如，在第2A圖中，電極層13是一金屬層。
如第2A圖所示，電極層13具有一孔131，且沒有電極設置於孔131中。例如，電極層13設置於基板11的表面111上；表面111的一第一部分由電極層13所覆蓋，且表面111的一第二部分是與孔131對應的一空白表面且沒有由電極層13所覆蓋。在一些實施例中，孔131的形狀是一對稱形狀。例如，孔131的形狀是一圓形，且其直徑可以等於7mm。當然，在其它的實施例中，孔131的直徑也可具有不同值。在一些實施例中，當基板11與基板12的厚度同為0.7mm，且孔131的直徑小於1mm時，則電極層13也可設置於基板11的表面112上，且表面112也可以部分具有電極層並留有空白區域。
在一些實施例中，電極層14設置於基板12面向基板11的一表面121上。例如，電極層14為一透明導電層，且設置於基板12的上表面上。相位調變層15設置於基板11與基板12之間。
在一些實施例中，液晶透鏡10更包含一透鏡光軸AX1和一間隙子Z1(spacer)。透鏡光軸AX1具有一光軸方向AD1。間隙子Z1設置於基板11與基板12之間，並環繞相位調變層15。間隙子Z1使相位調變層15夾設於基板11與基板12之間。例如，相位調變層15的厚度為125μm。例如，相位調變層15包含環形區域25、複數扇形區域211、212、213和214、及至少複數扇形區域221、222、223和224。複數扇形區域211、212、213和214具有一焦距f1，且響應一可變有效電壓V1而變化焦距f1之值。複數扇形區域221、222、223和224具有一焦距f2，且在可變有效電壓V1下維持焦距f2之值。例如，焦距f1和焦距f2均位於透鏡光軸AX1上。
在一些實施例中，環形區域25包含複數液晶分子251和與複數液晶分子251混合的複數聚合物單體252。複數扇形區域211、212、213和214的每一區域包含複數液晶分子291和耦合於複數液晶分子291的一聚合物網絡結構292。複數扇形區域221、222、223和224的每一區域包含複數液晶分子295和與複數液晶分子295混合的複數聚合物單體296。例如，第2A圖通過複數扇形區域211、212、213和214中的兩個區域而顯示液晶透鏡10的剖視示意圖。
在一些實施例中，複數聚合物單體252和複數聚合物單體296的每一個為一光反應型聚合物單體(reactive mesogen,RM)。複數液晶分子251、複數液晶分子291和複數液晶分子295的每一個為一向列型(nematic)液晶分子。例如，該光反應型聚合物單體為Merck公司所生產的#RM257聚合物單體，且該向列型液晶分子亦為Merck公司所生產的#E7型液晶分子。一光反應型聚合物單體具有照光後可反應的液晶單體，亦即，在照光後可與一液晶分子產生光聚合反應。例如，複數液晶分子251與複數聚合物單體252混合後形成一水平配向式的液晶層。
在一些實施例中，複數扇形區域211、212、213和214經由一光罩(顯示於第3A圖和第3B圖中)和一紫外線(ultraviolet ray)的照射而被形成，以使液晶透鏡10具有焦距f1和焦距f2。在一些實施例中，為了使液晶透鏡10具有焦距f1和焦距f2，預先將第一複數液晶分子和第一複數聚合物單體均勻混合來形成一混合物，且將該混合物注入在基板11和基板12之間的一空間。該第一複數液晶分子包含在複數扇形區域211、212、213和214中的複數液晶分子291，且該第一複數聚合物單體包含在複數扇形區域211、212、213和214中的第二複數聚合物單體。接著，使該紫外線經由該光罩在光軸方向AD1朝向電極層13的孔131而照射，以對於複數液晶分子291和該第二複數聚合物單體而產生一光聚合作用來形成聚合物網絡結構292。例如，聚合物網絡結構292的特性可以取決於該紫外線的照射能量和照射時間。
請參閱第3A圖和第3B圖，其分別為在本發明一些實施例中一光罩30的俯視示意圖和前剖視示意圖。如第3A圖和第3B圖所示，光罩30包含一參考軸AX2、一透光區域單元31和一不透光區域單元32。透光區域單元31包含複數扇形區域311、312、313和314。不透光區域單元32包含一環形區域35和從環形區域35延伸到參考軸AX2的複數扇形區域321、322、323和324。
在一些實施例中，複數扇形區域311、312、313和314與複數扇形區域321、322、323和324交錯。參考軸AX2與透鏡光軸AX1對應，環形區域35與環形區域25對應，複數扇形區域311、312、313和314分別與複數扇形區域211、212、213和214對應，且複數扇形區域321、322、323和324分別與複數扇形區域221、222、223和224對應。
在一些實施例中，相位調變層15經由光罩30和一紫外線(ultraviolet ray)的照射而被形成。在一些實施例中，光罩30更包含一半透明區域(未顯示)。該半透明區域包含複數扇形區域(未顯示)。液晶透鏡10可以經由該半透明區域的該複數扇形區域而使相位調變層15更包含第一複數扇形區域(未顯示)，其中相位調變層15的該第一複數扇形區域具有在透鏡光軸AX1上的一第一焦距。例如，該第一焦距是可變的或固定的。例如，該半透明區域的該複數扇形區域分別耦合於複數扇形區域311、312、313和314，及/或分別耦合於複數扇形區域321、322、323和324。
在一些實施例中，電極層13的孔131具有一第一特徵長度(比如一直徑)。複數扇形區域311、312、313和314具有與該第一特徵長度相關的一第二特徵長度(比如一直徑)。例如，該第一特徵長度是接近、等於、小於或大於該第二特徵長度。當該第一特徵長度接近該第二特徵長度時，該第一特徵長度和該第二特徵長度之間的誤差在百分之5以內。
請參閱第4A圖、第4B圖、第4C圖和第4D圖，其分別為在本發明一些實施例中與在第2A圖和第2B圖中液晶透鏡10相關的四個配置61、62、63和64的前剖視示意圖。配置61、62、63和64分別為在液晶透鏡10的一製造過程中的四個配置。如第4A圖所示，配置61包含一透鏡光軸AX1、一容器67和一原材料層70。透鏡光軸AX1具有一光軸方向AD1。原材料層70被容納在一容器67中，且容器67包含基板11、基板12、電極層13、電極層14和間隙子Z1。
在一些實施例中，基板11具有表面111及與表面111相對的表面112，其中表面112面向基板12。電極層13設置於基板11上。例如，電極層13設置於表面111上。基板12具有面向基板11的表面121，且電極層14設置於表面121上。
在一些實施例中，原材料層70包含複數液晶分子701和與複數液晶分子701混合的複數聚合物單體702，且設置於基板11與基板12之間。間隙子Z1設置於基板11與基板12之間，且使原材料層70夾設於基板11與基板12之間。例如，複數液晶分子701為複數向列型液晶分子，且複數聚合物單體702為複數光反應型聚合物單體。
如第4B圖所示，配置62包含透鏡光軸AX1、容器67、原材料層70和一交流電壓源68。交流電壓源68耦合於電極層13和電極層14之間，且在電極層13和電極層14之間施加一可變有效電壓V1。可變有效電壓V1在電極層13與電極層14之間形成一電場。例如，可變有效電壓V1可以具有一均方根值(Root-mean-square value,RMS，即有效值)，且可等於100伏特(Vrms)。如第3B圖所示，在電極層13與電極層14之間所形成的該電場具有梯度的變化，以使複數液晶分子701的旋轉角度亦具有梯度變化。為了將原材料層70轉換為相位調變層15，可變有效電壓V1被設定等於一特定有效電壓VA。在該特定有效電壓下，原材料層70被轉換為相位調變層15。例如，特定有效電壓VA的值與焦距f1具有的一固定焦距值相關。
如第4C圖所示，配置63包含透鏡光軸AX1、容器67、原材料層70、光罩30和一交流電壓源68，其中配置63在特定有效電壓VA下經由光聚合反應而將原材料層70轉換為相位調變層15。交流電壓源68在電極層13和電極層14之間施加特定有效電壓VA。光罩30設置於基板11之上，且光罩30的參考軸AX2與透鏡光軸AX1對齊。一光UV在光軸方向AD1朝向電極層13的孔131而被施加一段預定時間來產生該光聚合反應。例如，光UV是一紫外線。
在一些實施例中，在光UV照射該段預定時間後，將光罩30移除且施加可變有效電壓V1，以形成如第4D圖所示的配置64，其中配置64包含液晶透鏡10。如第4B圖、第4C圖、第2A圖和第2B圖所示，原材料層70包含環形區域35、複數扇形區域211、212、213和214、至少複數扇形區域221、222、223和224、在複數扇形區域211、212、213和214中的相位調變材料71、及在環形區域35和該至少複數扇形區域221、222、223和224中的相位調變材料72。例如，相位調變材料72包含複數液晶分子251、複數聚合物單體252、複數液晶分子295、和複數聚合物單體296。
在光軸方向AD1下在原材料層70中不被光罩30遮蔽的區域即為曝光區域P1(比如複數扇形區域211、212、213和214)；亦即，曝光區域P1為在原材料層70中可被光UV照射到的區域。例如，電極層13的孔131是圓形的，且具有等於7mm的一直徑；光罩30的複數扇形區域311、312、313和314分別是一圓形區域的複數扇形部分，且該圓形區域也具有等於7mm的一直徑。在此條件下，複數扇形區域311、312、313和314分別具有第一複數面積，複數扇形區域211、212、213和214分別具有第二複數面積，且該第一複數面積分別接近該第二複數面積。如所述，孔131的直徑及該圓形區域的直徑只是範例尺寸，在其它的實施例中，兩者分別可為其它尺寸。
在一些實施例中，相位調變材料71包含在複數液晶分子701中的複數液晶分子291、和在複數聚合物單體702中的複數聚合物單體712，其中複數液晶分子711與複數聚合物單體712混合。如第4C圖所示，在光線UV照射光罩30該段預定時間之後，複數聚合物單體712發生一光聚合反應而形成用於拘束複數液晶分子291的聚合物網絡結構292，其中複數液晶分子291和聚合物網絡結構292的特性可以根據光UV的照射能量和照射時間而被決定。當光線UV的照射能量越高或照射時間越久時，則在複數聚合物單體712中更多的聚合物單體可以發生聚合反應而形成具有不同特性的聚合物網絡結構292。
在一些實施例中，由特定有效電壓VA所產生的在電極層13和電極層14之間的電場具有梯度的變化。亦即，在電極層13和電極層14之間具有透鏡區域26，越靠近透鏡區域26的兩側的任一側的電場強度越高，而越靠近透鏡區域26的中間的電場強度越低。如第4C圖所示，複數液晶分子291的旋轉角度亦具有梯度的變化，即越靠近透鏡區域26的兩側的任一側的液晶分子291的旋轉角度越大(因為複數液晶分子291為向列型液晶分子)，而越靠近中間部分的液晶分子291的旋轉角度越小。
在一些實施例中，液晶透鏡10是根據光UV的照射能量和照射時間(該段預定時間)而被形成；液晶透鏡10的複數扇形區域211、212、213和214具有一焦距f1，且在一可變有效電壓V1下維持焦距f1之值。亦即，在可變有效電壓V1的一有效電壓範圍中，焦距f1之值被維持。例如，該有效電壓範圍為小於或等於180Vrms的一電壓範圍。
在根據從第1A圖到第4C圖的複數圖形的一些實施例中，一種製造一液晶透鏡10的方法，包含下列步驟：提供一相位調變材料71，其中相位調變材料71形成複數扇形區域211、212、213和214；以及使相位調變材料71的一第一部分(比如複數聚合物單體712)聚合，以拘束相位調變材料71的一第二部分(比如複數液晶分子291)，俾在一可變有效電壓V1下，複數扇形區域211、212、213和214具有一固定焦距(比如焦距f1)。
在一些實施例中，該方法更提供一基板11、在基板11對面的一基板12、在基板11上的一電極層13、在基板12上的一電極層14、一相位調變材料72、和一光罩30。相位調變材料71和相位調變材料72被提供在基板11和電極層14之間。相位調變材料72形成一環形區域25和至少複數扇形區域221、222、223和224。
在一些實施例中，複數扇形區域211、212、213和214與複數扇形區域221、222、223和224交錯。環形區域25圍繞複數扇形區域211、212、213和214和至少複數扇形區域221、222、223和224。複數扇形區域211、212、213和214和至少複數扇形區域221、222、223和224組成一透鏡區域26。電極層13是根據環形區域25而被設置於基板11上，且具有對應於透鏡區域26的一孔131。光罩30具有複數扇形區域311、312、313和314，其中複數扇形區域311、312、313和314分別對應於複數扇形區域211、212、213和214。
在一些實施例中，該方法更包含下列步驟：在電極層13和電極層14之間施加一特定有效電壓VA；在特定有效電壓VA下通過光罩30而將相位調變材料71暴露至一光UV來形成複數扇形區域211、212、213和214；以及移除光罩30。例如，固定焦距(比如焦距f1)的值與特定有效電壓VA的值相關；光UV是一紫外光；以及複數扇形區域311、312、313和314分別是複數透光區域。
請參閱第5A圖、第5B圖、第5C圖和第5D圖，其分別為在本發明一些實施例中在不同有效電壓下液晶透鏡10的偏光干涉條紋示意圖。在電極層13、14之間施加可變有效電壓V1。第5A圖顯示當可變有效電壓V1未被施加(比如可變有效電壓V1等於0Vrms)時，液晶透鏡10的偏光干涉條紋示意圖。第5B圖顯示當可變有效電壓V1等於40Vrms時，液晶透鏡10的偏光干涉條紋示意圖。第5C圖顯示當可變有效電壓V1等於100Vrms時，液晶透鏡10的偏光干涉條紋示意圖。第5D圖顯示當可變有效電壓V1等於180Vrms時，液晶透鏡10的偏光干涉條紋示意圖。
如圖第5A圖、第5B圖、第5C圖和第5D圖所示，當在電極層13、14之間施加不同的有效電壓時，複數扇形區域221、222、223和224的干涉條紋係產生了變化，而複數扇形區域211、212、213和214的干涉條紋幾乎沒有變化。具體而言，由於液晶透鏡10的複數扇形區域211、212、213和214的曝光時間較久，因此，複數扇形區域211、212、213和214的複數液晶分子291的旋轉角度(或定向)被固定。在這條件下，當可變有效電壓V1變化時，可變有效電壓V1所產生的電場只改變複數扇形區域221、222、223和224的焦距f2，而複數扇形區域211、212、213和214的焦距f1幾乎是不變的或焦距f1的變化是可忽略的。亦即，焦距f1在可變有效電壓V1下被維持。
請參閱第6圖，其為在本發明一些實施例中在不同有效電壓下液晶透鏡10的兩個焦距f1和f2的變化示意圖。如第6圖所示，複數扇形區域211、212、213和214的焦距f1(四方形的標記)在可變有效電壓V1下被維持；複數扇形區域221、222、223和224響應可變有效電壓V1而變化焦距f2(菱形的標記)之值。複數扇形區域211、212、213和214具有在透鏡光軸AX1上的一第一焦點，且複數扇形區域221、222、223和224具有在透鏡光軸AX1上的一第二焦點。當可變有效電壓V1等於20Vrms時，該第一焦點位於液晶透鏡10後方的約28cm處(焦距f1約等於28cm)。當可變有效電壓V1等於20Vrms時，該第二焦點位於液晶透鏡10後方的約78cm處(焦距f2約等於78cm)。當可變有效電壓V1被施加至100Vrms附近時，該第一焦點和該第二焦點合而為一。亦即，液晶透鏡10具有共軸雙焦距的特性。
在一些實施例中，複數扇形區域211、212、213和214在圓周方向均勻分佈，且複數扇形區域221、222、223和224在該圓周方向均勻分佈。此特殊的結構可以改善複數徑向分佈區域所構成共軸雙焦距液晶透鏡的問題，其中該問題源於徑向折射率的不連續分佈。液晶透鏡10可以應用於具有集成攝影(Integral Photography,IP)技術之裸眼3D的影像顯示裝置，並可達到改善物體之景深的目的。另外，液晶透鏡10也可以應用於多層光碟資料的同步存取。
實施例
1.一種液晶透鏡包含一透鏡光軸、一第一複數扇形區域及一第二複數扇形區域。該第一複數扇形區域具有在該透鏡光軸上的一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值。該第二複數扇形區域具有在該透鏡光軸上的一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
2.根據實施例1所述的液晶透鏡更包含一環形區域。該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域組成一透鏡區域。該環形區域圍繞該透鏡區域。該第一複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸。該第二複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸。該第一複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的。該第二複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的。該第一複數扇形區域與該第二複數扇形區域交錯。該透鏡區域是一圓形區域。
3.根據實施例1到2所述的液晶透鏡更包含一第一基板、一第二基板、一第一電極層、一第二電極層及一相位調變層。該第二基板設置於該第一基板的對面。該第一電極層根據該環形區域而被設置於該第一基板上，且具有對應於該透鏡區域的一孔。該第二電極層設置於該第二基板上。該相位調變層設置於該第一基板和該第二電極層之間，且包含該環形區域、該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域。
4.根據實施例1到3所述的液晶透鏡，該環形區域包含第一複數聚合物單體和第一複數液晶分子，具有一第一定向，且響應該可變有效電壓而使該第一定向是可變的。該第一複數扇形區域的每一區域包含第二複數液晶分子和耦合於該第二複數液晶分子的一聚合物網絡結構，具有一第二定向，且在該可變有效電壓下，該聚合物網絡結構維持該第二定向之值。該第二複數扇形區域的每一區域包含第二複數聚合物單體和第三複數液晶分子，具有一第三定向，且響應該可變有效電壓而使該第三定向是可變的。該液晶透鏡在該第一電極層和該第二電極層之間接收該可變有效電壓。該第一電極層是透明的或不透明的。該第二電極層是透明的。當該可變有效電壓具有一特定有效電壓值時，該第一焦距等於該第二焦距。
5.一種液晶透鏡包含一第一複數扇形區域及一第二複數扇形區域。該第一複數扇形區域具有一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值。該第二複數扇形區域具有一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
6.根據實施例6所述的液晶透鏡更包含一透鏡光軸和一環形區域。該第一焦距和該第二焦距均位於該透鏡光軸上。該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域組成一透鏡區域。該環形區域圍繞該透鏡區域。該第一複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸。該第二複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸。該第一複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的。該第二複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的。該第一複數扇形區域與該第二複數扇形區域交錯。該透鏡區域是一圓形區域。
7.根據實施例5到6所述的液晶透鏡更包含一第一基板、一第二基板、一第一電極層、一第二電極層及一相位調變層。該第二基板設置於該第一基板的對面。該第一電極層根據該環形區域而被設置於該第一基板上，且具有對應於該透鏡區域的一孔。該第二電極層設置於該第二基板上。該相位調變層設置於該第一基板和該第二電極層之間，且包含該環形區域、該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域。該環形區域包含第一複數聚合物單體和第一複數液晶分子，具有一第一定向，且響應該可變有效電壓而使該第一定向是可變的。該第一複數扇形區域的每一區域包含第二複數液晶分子和耦合於該第二複數液晶分子的一聚合物網絡結構，具有一第二定向，且在該可變有效電壓下，該聚合物網絡結構維持該第二定向之值。該第二複數扇形區域的每一區域包含第二複數聚合物單體和第三複數液晶分子，具有一第三定向，且響應該可變有效電壓而使該第三定向是可變的。該液晶透鏡在該第一電極層和該第二電極層之間接收該可變有效電壓。該第一電極層是透明的或不透明的。該第二電極層是透明的。當該可變有效電壓具有一特定有效電壓值時，該第一焦距等於該第二焦距。
8.一種製造一液晶透鏡的方法包含下列步驟：提供一第一相位調變材料，其中該第一相位調變材料形成第一複數扇形區域；以及使該第一相位調變材料的一第一部分聚合，以拘束該第一相位調變材料的一第二部分，俾在一可變有效電壓下，該第一複數扇形區域具有一固定焦距。
9.根據實施例8所述的方法更包含下列步驟：提供一第一基板、在該第一基板對面的一第二基板、在該第一基板上的一第一電極層、和在該第二基板上的一第二電極層；提供一第二相位調變材料，其中該第一相位調變材料和該第二相位調變材料被提供在該第一基板和該第二電極層之間，該第二相位調變材料形成一環形區域和至少第二複數扇形區域，該第一複數扇形區域與該第二複數扇形區域交錯，該環形區域圍繞該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域，該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域組成一透鏡區域，且該第一電極層是根據該環形區域而被設置於該第一基板上，且具有對應於該透鏡區域的一孔；提供具有第三複數扇形區域的一光罩，其中該第三複數扇形區域分別對應於該第一複數扇形區域；在該第一電極層和該第二電極層之間施加一特定有效電壓；在該預定有效電壓下通過該光罩而將該第一相位調變材料暴露至一光來形成該第一複數扇形區域；以及移除該光罩。
10.根據實施例8到9所述的方法，該固定焦距的值與該特定有效電壓的值相關。該光是一紫外光。該第三複數扇形區域分別是複數透光區域。
以上所述者僅為本案之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本案精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10、20‧‧‧液晶透鏡
11、12‧‧‧基板
111、112、121‧‧‧表面
13、14‧‧‧電極層
15‧‧‧相位調變層
131‧‧‧孔
211、212、213、214、221、222、223、224、311、312、313、314、321、322、323、324‧‧‧扇形區域
25‧‧‧環形區域
251、291、295、701‧‧‧液晶分子
252、296、702、712‧‧‧聚合物單體
26‧‧‧透鏡區域
292‧‧‧聚合物網絡結構
30‧‧‧光罩
31‧‧‧透光區域單元
32‧‧‧不透光區域單元
61、62、63、64‧‧‧配置
67‧‧‧容器
68‧‧‧交流電壓源
70‧‧‧原材料層
71、72‧‧‧相位調變材料
AD1‧‧‧光軸方向
AX1‧‧‧透鏡光軸
AX2‧‧‧參考軸
f1、f2‧‧‧焦距
P1‧‧‧曝光區域
UV‧‧‧光
V1‧‧‧可變有效電壓
VA‧‧‧特定有效電壓
Z1‧‧‧間隙子
本案得藉由下列圖式之詳細說明，俾得更深入之瞭解：第1A圖和第1B圖：分別為在本發明一些實施例中一液晶透鏡的前剖視示意圖和俯剖視示意圖；第2A圖和第2B圖：分別為在本發明一些實施例中一液晶透鏡的前剖視示意圖和俯剖視示意圖；第3A圖和第3B圖：分別為在本發明一些實施例中一光罩的俯視示意圖和前剖視示意圖；第4A圖、第4B圖、第4C圖和第4D圖：分別為在本發明一些實施例中與在第2A圖和第2B圖中液晶透鏡相關的四個配置的前剖視示意圖；第5A圖、第5B圖、第5C圖和第5D圖：分別為在本發明一些實施例中在不同有效電壓下液晶透鏡的偏光干涉條紋示意圖；以及第6圖：為在本發明一些實施例中在不同有效電壓下液晶透鏡的兩個焦距的變化示意圖。
20‧‧‧液晶透鏡
11、12‧‧‧基板
13、14‧‧‧電極層
15‧‧‧相位調變層
131‧‧‧孔
211、212、213、214、221、222、223、224‧‧‧扇形區域
25‧‧‧環形區域
251、291、295‧‧‧液晶分子
252、296‧‧‧聚合物單體
26‧‧‧透鏡區域
292‧‧‧聚合物網絡結構
AX1‧‧‧透鏡光軸
f1、f2‧‧‧焦距
V1‧‧‧可變有效電壓

权利要求:
Claims (10)
[1] 一種液晶透鏡，包含：一透鏡光軸；一第一複數扇形區域，具有在該透鏡光軸上的一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值；以及一第二複數扇形區域，具有在該透鏡光軸上的一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
[2] 如申請專利範圍第1項所述的液晶透鏡，更包含一環形區域，其中：該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域組成一透鏡區域；該環形區域圍繞該透鏡區域；該第一複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸；該第二複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸；該第一複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的；該第二複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的；該第一複數扇形區域與該第二複數扇形區域交錯；以及該透鏡區域是一圓形區域。
[3] 如申請專利範圍第2項所述的液晶透鏡，更包含：一第一基板；一第二基板，設置於該第一基板的對面；一第一電極層，根據該環形區域而被設置於該第一基板上，且具有對應於該透鏡區域的一孔；一第二電極層，設置於該第二基板上；以及一相位調變層，設置於該第一基板和該第二電極層之間，且包含該環形區域、該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域。
[4] 如申請專利範圍第3項所述的液晶透鏡，其中：該環形區域包含第一複數聚合物單體和第一複數液晶分子，具有一第一定向，且響應該可變有效電壓而使該第一定向是可變的；該第一複數扇形區域的每一區域包含第二複數液晶分子和耦合於該第二複數液晶分子的一聚合物網絡結構，具有一第二定向，且在該可變有效電壓下，該聚合物網絡結構維持該第二定向之值；該第二複數扇形區域的每一區域包含第二複數聚合物單體和第三複數液晶分子，具有一第三定向，且響應該可變有效電壓而使該第三定向是可變的；該液晶透鏡在該第一電極層和該第二電極層之間接收該可變有效電壓；該第一電極層是透明的或不透明的；該第二電極層是透明的；以及當該可變有效電壓具有一特定有效電壓值時，該第一焦距等於該第二焦距。
[5] 一種液晶透鏡，包含：一第一複數扇形區域，具有一第一焦距，且在一可變有效電壓下維持該第一焦距之值；以及一第二複數扇形區域，具有一第二焦距，且響應該可變有效電壓而變化該第二焦距之值。
[6] 如申請專利範圍第5項所述的液晶透鏡，更包含一透鏡光軸和一環形區域，其中：該第一焦距和該第二焦距均位於該透鏡光軸上；該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域組成一透鏡區域；該環形區域圍繞該透鏡區域；該第一複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸；該第二複數扇形區域的每一區域徑向地從該環形區域延伸到該透鏡光軸；該第一複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的；該第二複數扇形區域相對於該透鏡光軸是對稱的；該第一複數扇形區域與該第二複數扇形區域交錯；以及該透鏡區域是一圓形區域。
[7] 如申請專利範圍第6項所述的液晶透鏡，更包含：一第一基板；一第二基板，設置於該第一基板的對面；一第一電極層，根據該環形區域而被設置於該第一基板上，且具有對應於該透鏡區域的一孔；一第二電極層，設置於該第二基板上；以及一相位調變層，設置於該第一基板和該第二電極層之間，且包含該環形區域、該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域，其中：該環形區域包含第一複數聚合物單體和第一複數液晶分子，具有一第一定向，且響應該可變有效電壓而使該第一定向是可變的；該第一複數扇形區域的每一區域包含第二複數液晶分子和耦合於該第二複數液晶分子的一聚合物網絡結構，具有一第二定向，且在該可變有效電壓下，該聚合物網絡結構維持該第二定向之值；該第二複數扇形區域的每一區域包含第二複數聚合物單體和第三複數液晶分子，具有一第三定向，且響應該可變有效電壓而使該第三定向是可變的；該液晶透鏡在該第一電極層和該第二電極層之間接收該可變有效電壓；該第一電極層是透明的或不透明的；該第二電極層是透明的；以及當該可變有效電壓具有一特定有效電壓值時，該第一焦距等於該第二焦距。
[8] 一種製造一液晶透鏡的方法，包含下列步驟：提供一第一相位調變材料，其中該第一相位調變材料形成第一複數扇形區域；以及使該第一相位調變材料的一第一部分聚合，以拘束該第一相位調變材料的一第二部分，俾在一可變有效電壓下，該第一複數扇形區域具有一固定焦距。
[9] 如申請專利範圍第8項所述的方法，更包含下列步驟：提供一第一基板、在該第一基板對面的一第二基板、在該第一基板上的一第一電極層、和在該第二基板上的一第二電極層；提供一第二相位調變材料，其中：該第一相位調變材料和該第二相位調變材料被提供在該第一基板和該第二電極層之間，該第二相位調變材料形成一環形區域和至少第二複數扇形區域，該第一複數扇形區域與該第二複數扇形區域交錯，該環形區域圍繞該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域，該第一複數扇形區域和至少該第二複數扇形區域組成一透鏡區域，且該第一電極層是根據該環形區域而被設置於該第一基板上，且具有對應於該透鏡區域的一孔；提供具有第三複數扇形區域的一光罩，其中該第三複數扇形區域分別對應於該第一複數扇形區域；在該第一電極層和該第二電極層之間施加一特定有效電壓；在該預定有效電壓下通過該光罩而將該第一相位調變材料暴露至一光來形成該第一複數扇形區域；以及移除該光罩。
[10] 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中：該固定焦距的值與該特定有效電壓的值相關；該光是一紫外光；以及該第三複數扇形區域分別是複數透光區域。

类似技术:

公开号 | 公开日 | 专利标题

TWI504995B|2015-10-21|液晶透鏡及其製造方法

JP4383005B2|2009-12-16|回折型液晶レンズ及び多焦点回折型液晶レンズ

US10802302B2|2020-10-13|Waveplate lenses and methods for their fabrication

RU2457518C2|2012-07-27|Элемент, полученный с помощью микрообработки, способ его изготовления и устройство травления

US20110235181A1|2011-09-29|Optical film, antireflection optical element and master

US10120239B2|2018-11-06|Vertical photo alignment method with maintaining position of mask unchanged and manufacture method of liquid crystal display panel utilizing the same

Ren et al.2013|Polymer-stabilized liquid crystal microlens array with large dynamic range and fast response time

JP5698328B2|2015-04-08|液晶レンズ

WO2006115147A1|2006-11-02|撮像レンズ

CN103217850B|2016-03-23|一种基于光电导材料的液晶透镜及阵列

CN101059576A|2007-10-24|一种二元光子筛

JP2003302532A|2003-10-24|偏光板およびその製造方法

JP2014098892A|2014-05-29|位相差板の製造方法およびこれにより得られる位相差板

Bezruchenko et al.2016|Tunable liquid crystal lens based on pretilt angle gradient alignment

Chigrinov2016|Photoaligning and photopatterning technology: applications in displays and photonics

Li et al.2013|Near-diffraction-limited tunable liquid crystal lens with simplified design

US20120206666A1|2012-08-16|Display device using switching panel and method for manufacturing switching panel

CN103278994A|2013-09-04|一种基于牛顿环干涉全息记录的电控菲涅尔透镜制备方法

TW201250361A|2012-12-16|Diffractive optical element with multiple focus modes

Tabiryan et al.2015|Thin waveplate lenses: new generation in optics

CN110111683A|2019-08-09|一种超薄单向透光屏幕及其设计方法

JP2010506205A|2010-02-25|偏光板及びこれを含む偏光照射装置

Hwang et al.2013|Tunable liquid crystal microlenses with crater polymer prepared by droplet evaporation

JP2011002853A|2011-01-06|微細加工体の製造方法、およびエッチング装置

CN103792754B|2016-08-17|基于紫外光扫描光电导材料形成透镜像素的液晶透镜阵列

同族专利:

公开号 | 公开日

US20130148075A1|2013-06-13|

TWI504995B|2015-10-21|

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

US5751471A|1997-05-02|1998-05-12|Motorola, Inc.|Switchable lens and method of making|

US7267447B2|2004-05-27|2007-09-11|Angstrom, Inc.|Variable focal length lens comprising micromirrors|

GB0516711D0|2005-08-15|2005-09-21|Isis Innovation|Optical element and method of production|

TW201011350A|2008-09-04|2010-03-16|E Pin Optical Industry Co Ltd|Liquid crystal zoom lens|KR20160084908A|2015-01-06|2016-07-15|삼성디스플레이 주식회사|액정 표시 장치, 이의 제조 방법 및 마스크|

CN104749825B|2015-04-16|2018-01-30|京东方科技集团股份有限公司|一种液晶盒及其制作方法、显示装置|

CN106019762B|2016-07-27|2019-05-07|深圳市华星光电技术有限公司|一种裸眼3d透镜显示设备及其制作方法|

法律状态:
2020-07-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

TW100146045||2011-12-13||

TW101147288A|TWI504995B|2011-12-13|2012-12-13|液晶透鏡及其製造方法|TW101147288A| TWI504995B|2011-12-13|2012-12-13|液晶透鏡及其製造方法|

[返回顶部]