CN101685224A - 双层结构液晶透镜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双层结构液晶透镜及其制造方法。该双层结构液晶透镜包括第1透明基板、第2透明基板、第3透明基板、设置在第1透明基板和第2透明基板之间的第1液晶层以及设置在第2透明基板和第3透明基板之间的第2液晶层。第1透明基板的上表面设置有氧化铟锡透明电极和在该透明电极上的取向膜。第2透明基板的上、下表面各设置有取向膜。第3透明基板的上表面设置有圆形开口电极，下表面设置有取向膜。第1透明基板和第3透明基板用玻璃制成，第2透明基板用塑料材料制成。通过采用以塑料材料制成的更薄的透明基板作为第2透明基板，进一步减少双层结构液晶透镜的整体厚度。

Description

双层结构液晶透镜及其制造方法

技术领域

本发明涉及液晶透镜，尤其涉及双层结构液晶透镜以及该液晶透镜的制造方法。

背景技术

近年来，利用液晶作为光学材料的液晶透镜因为具备轻、薄且无须通过机械驱动的方式即可改变透镜的光学特性等特质，广泛地应用于电子设备，例如照相手机、数字相机、摄像机以及网络摄像头等。公知的双层结构液晶透镜具有三层透明玻璃基板，其中夹持两层液晶层。能以现有技术进行处理的玻璃基板厚度至少为0.4mm，具有三层透明玻璃基板的双层结构液晶透镜至少具有1.2mm的厚度。日本特开2006-313243号专利申请公开公报的图1即示出了该类型的双层结构液晶透镜。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种厚度更薄的双层结构液晶透镜及其制造方法。双层结构液晶透镜包括：第1透明基板、第2透明基板、第3透明基板、第1液晶层及第2液晶层，第1液晶层设置在第1透明基板和第2透明基板之间，第2液晶层设置在第2透明基板和第3透明基板之间，第1透明基板和第3透明基板用玻璃制成，而第2透明基板用塑料材料制成。由于以塑料材料制成第2透明基板，其厚度可达0.1mm以下，由此可进一步将双层结构液晶透镜的整体厚度减至1.0mm以下。

本发明另一方面可通过机械方式或化学方式进一步减薄第1透明基板和第3透明基板的厚度。

本发明所属技术领域中的普通技术人员在阅读此说明书之后，将可理解本发明其它目的及优点。

附图说明

图1显示根据本发明第1实施例的双层结构液晶透镜；

图2显示根据本发明第2实施例的双层结构液晶透镜；

图3显示根据本发明第3实施例的双层结构液晶透镜；

图4显示根据本发明第4实施例的双层结构液晶透镜；及

图5概要例示制造第1实施例双层结构液晶透镜的方法。

具体实施方式

图1中，本发明的双层结构液晶透镜整体以附图标记10表示。图1显示根据本发明第1实施例的双层结构液晶透镜10，由下而上依次包括：第1透明基板12、第1液晶层18、第2透明基板14、第2液晶层20和第3透明基板16。第1透明基板12和第3透明基板16用玻璃制成，而第2透明基板14用塑料材料制成，该塑料材料可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)以及JSR株式会社生产的商品名为ARTON的热塑性树脂中的任一种，或者还可以是具有与上述材料类似性质的材料，例如具有高透光率、耐高温、低热膨胀系数、低热收缩系数、低吸水率、低双折射率、高阻气性及耐化性等性质的材料。由于第2透明基板14用塑料材料制成，所以第2透明基板14的厚度可减至0.1mm以下。

第1透明基板12的上表面设置有氧化铟锡透明电极22和设置在该透明电极22上的第1取向膜24。第2透明基板的上、下表面分别设置有第2取向膜26和第3取向膜28。第3透明基板16的上、下表面分别设置有圆形开口电极32和第4取向膜30。

第1取向膜24和第2取向膜26的取向方向为相同方向，而第3取向膜28和第4取向膜30的取向方向为相同方向，且与第1取向膜和第2取向膜的取向方向互相垂直。

第1液晶层18设置在第1透明基板和第2透明基板之间并用胶框34围住，第2液晶层20设置在第2透明基板和第3透明基板之间并用胶框36围住。间隔微粒(spacer)掺入在胶框34、36中，以决定相邻透明基板之间的距离。

根据本发明第2实施例的双层结构液晶透镜10a显示于图2。与第1实施例的双层结构液晶透镜的不同之处在于，第1取向膜24直接设置在第1透明基板12的上表面，并且第1透明基板12的下表面设置圆形开口电极38。

根据本发明第3实施例的双层结构液晶透镜10b显示于图3。该双层结构液晶透镜10b基于第1实施例，进一步于圆形开口电极32上设置第1透明绝缘层40以及设置在该第1透明绝缘层40上的氧化铟锡透明电极42。

根据本发明第4实施例的双层结构液晶透镜10c显示于图4。该双层结构液晶透镜10c基于第2实施例，进一步于上方的圆形开口电极32上表面设置第1透明绝缘层40以及设置在该第1透明绝缘层40上的氧化铟锡透明电极42，并且在下方的圆形开口电极38下表面设置第2透明绝缘层44以及设置在该第2透明绝缘层44的下表面的氧化铟锡透明电极46。

第1透明绝缘层40和第2透明绝缘层44用玻璃或塑料材料制成，或者以镀膜方式形成。

上述双层结构液晶透镜可通过控制施加于形成在透明基板上的电极和/或形成在透明绝缘层上的电极的电压而改变液晶透镜的焦距，包括虚焦点(散光)至液晶透镜中心的距离和实焦点(聚光)至液晶透镜中心的距离。

以下将参照图5以制造第1实施例双层结构液晶透镜的步骤说明本发明的方法。

本发明的方法包括：

提供第1透明基板12；

在第1透明基板12的一侧形成氧化铟锡透明电极22；

在氧化铟锡透明电极22上形成第1取向膜24；

用长纤布沿第1定向摩擦第1取向膜24；

在第1透明基板12形成有第1取向膜24的一侧施加胶框34；

提供第2透明基板14；

在第2透明基板14的一侧形成第2取向膜26；

用长纤布沿第1定向摩擦第2取向膜26；

以第1取向膜24面向第2取向膜26的方式，将第1透明基板12与第2透明基板14热压贴合，以形成第1透明基板和第2透明基板的叠层体；

在第2透明基板14的另一侧形成第3取向膜28；

用长纤布沿第2定向摩擦第3取向膜28，该第2定向垂直于第1定向；

提供第3透明基板16；

在第3透明基板16的一侧形成圆形开口电极32；

在第3透明基板16的另一侧形成第4取向膜30；

用长纤布沿第2定向摩擦第4取向膜30；

在第3透明基板16形成有第4取向膜30的一侧施加胶框36；

以第4取向膜30面向第3取向膜28的方式，将第3透明基板16与第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合；

将第1透明基板、第2透明基板和第3透明基板的叠层体切割成多个透镜单元；以及

在每一个透镜单元中，将液晶注入到第1透明基板12与第2透明基板14之间以及第2透明基板14与第3透明基板16之间，并加以封口；

其中，第1透明基板12和第3透明基板16用玻璃制成，第2透明基板14用塑料材料制成。

这样，可以制成多个双层结构液晶透镜10。

可通过涂布高分子溶液而后进行干燥、烘干和/或固化处理，从而形成取向膜。也可以使用印刷、转印或贴附的方式来形成取向膜。

定向摩擦取向膜的方式，例如以滚轮形式的长纤布、棉布或绒布来实施。使取向膜相对于旋转中的滚轮移动，以便沿特定的方向摩擦取向膜。

根据上述方法，可将第1取向膜24直接设置在第1透明基板12的一侧(即上表面)，而在第1透明基板12的另一侧(即下表面)形成圆形开口电极38，从而取代氧化铟锡透明电极22的形成。这样，可以制成双层结构液晶透镜10a。

应了解的是，本发明的方法并不以上述顺序为限，还可以在将第3透明基板16与第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合后，形成圆形开口电极32、38。

根据本发明的方法，可在第3透明基板16与第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合后，并且在形成圆形开口电极32、38前，以研磨方式(机械方式)自第1透明基板和第3透明基板外侧进一步薄化第1透明基板和第3透明基板，或以浸渍于氢氟酸的方式(化学方式)腐蚀第1透明基板和第3透明基板的外侧表面，从而将第1透明基板和第3透明基板进一步减薄。

圆形开口电极32、38可以是透明或不透明的，例如能以氧化铟锡制成，因而呈透明状，或通过印刷导电银胶而制成，因而呈不透明状。

虽然本发明参照优选实施例进行了说明示范，但应了解的是在不脱离本发明的精神及范畴内，对于本发明所属技术领域中的普通技术人员而言，仍可以有许多变化和修改。因此，本发明并不限于所公开的实施例，而是以后附权利要求的文字记载为准，即不偏离本发明权利要求所作的均等变化与修饰，应仍属本发明的涵盖范围。

Claims (36)

1.一种双层结构液晶透镜，包括：

第1透明基板，该第1透明基板的一个表面上设置有氧化铟锡透明电极和设置在该透明电极上的第1取向膜；

第2透明基板，该第2透明基板的一个表面上设置有第2取向膜，而另一表面上设置有第3取向膜，该第2透明基板设置第2取向膜的一侧面向该第1透明基板设置第1取向膜的那一侧，该第1取向膜和第2取向膜的取向方向为相同方向；

第3透明基板，该第3透明基板的一个表面上设置有圆形开口电极，而另一表面上设置有第4取向膜，该第3透明基板设置第4取向膜的一侧面向该第2透明基板设置第3取向膜的那一侧，该第3取向膜和第4取向膜的取向方向为相同方向，且与该第1取向膜和第2取向膜的取向方向垂直；

第1液晶层，设置在该第1透明基板和该第2透明基板之间并用胶框围住；及

第2液晶层，设置在该第2透明基板和该第3透明基板之间并用胶框围住；

其特征在于，该第1透明基板和第3透明基板用玻璃制成，而该第2透明基板用塑料材料制成。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，其中制成该第2透明基板的塑料材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜或ARTON树脂。

3.如权利要求1或2所述的液晶透镜，其中设置于该第3透明基板的圆形开口电极由氧化铟锡形成或通过印刷导电银胶形成。

4.如权利要求1或2所述的液晶透镜，进一步包含第1透明绝缘层，其设置在该第3透明基板上，该第1透明绝缘层的上表面设置有氧化铟锡透明电极，通过控制施加于该第1透明基板、该第3透明基板和该第1透明绝缘层的电极的电压而改变该液晶透镜的焦距。

5.如权利要求4所述的液晶透镜，用于聚光和/或散光。

6.如权利要求4所述的液晶透镜，其中该第1透明绝缘层用玻璃或塑料材料制成，或是以镀膜方式形成。

7.一种双层结构液晶透镜，包括：

第1透明基板，该第1透明基板的一个表面上设置有第1取向膜，而另一表面上设置有圆形开口电极；

第2透明基板，该第2透明基板的一个表面上设置有第2取向膜，而另一表面上设置有第3取向膜，该第2透明基板设置第2取向膜的一侧面向该第1透明基板设置第1取向膜的那一侧，该第1取向膜和第2取向膜的取向方向为相同方向；

第3透明基板，该第3透明基板的一个表面上设置有圆形开口电极，而另一表面上设置有第4取向膜，该第3透明基板设置第4取向膜的一侧面向该第2透明基板设置第3取向膜的那一侧，该第3取向膜和第4取向膜的取向方向为相同方向，且与该第1取向膜和第2取向膜的取向方向垂直；

第1液晶层，设置在该第1透明基板和该第2透明基板之间并用胶框围住；及

第2液晶层，设置在该第2透明基板和该第3透明基板之间并用胶框围住；

其特征在于，该第1透明基板和第3透明基板用玻璃制成，而该第2透明基板用塑料材料制成。

8.如权利要求7所述的液晶透镜，其中制成该第2透明基板的塑料材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜或ARTON树脂。

9.如权利要求6或7所述的液晶透镜，其中设置于该第1透明基板的圆形开口电极和/或设置于该第3透明基板的圆形开口电极由氧化铟锡形成或通过印刷导电银胶形成。

10.如权利要求6或7所述的液晶透镜，进一步包含与该第3透明基板相接的第1透明绝缘层以及与该第1透明基板相接的第2透明绝缘层，该第1透明绝缘层背离该第3透明基板的一侧设置有氧化铟锡透明电极，该第2透明绝缘层背离该第1透明基板的一侧设置有氧化铟锡透明电极，通过控制施加于该第1透明基板、第3透明基板和第1透明绝缘层、第2透明绝缘层上的电极的电压而改变该液晶透镜的焦距。

11.如权利要求10所述的液晶透镜，用于聚光和/或散光。

12.如权利要求10所述的液晶透镜，其中该第1透明绝缘层和第2透明绝缘层用玻璃或塑料材料制成，或是以镀膜方式形成。

13.一种制造双层结构液晶透镜的方法，包括下列步骤：

提供第1透明基板；

在该第1透明基板的一侧形成电极图案；

在该第1透明基板的电极图案上形成第1取向膜；

沿第1定向摩擦该第1取向膜；

在该第1透明基板形成有第1取向膜的一侧施加胶框；

提供第2透明基板；

在该第2透明基板的一侧形成第2取向膜；

沿该第1定向摩擦该第2取向膜；

以该第1透明基板形成有第1取向膜的一侧面向该第2透明基板形成有第2取向膜的那一侧的方式，将该第1透明基板与该第2透明基板热压贴合；

在该第2透明基板的另一侧形成第3取向膜；

沿垂直于该第1定向的第2定向摩擦该第3取向膜；

提供第3透明基板；

在该第3透明基板的一侧形成圆形开口电极图案；

在该第3透明基板的另一侧形成第4取向膜；

沿该第2定向摩擦该第4取向膜；

在该第3透明基板形成有该第4取向膜的一侧施加胶框；

以该第3透明基板形成有第4取向膜的一侧面向该第2透明基板形成有第3取向膜的那一侧的方式，将该第3透明基板与该第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合；

将该第1透明基板、第2透明基板和第3透明基板的叠层体切割成多个透镜单元；以及

在每一个透镜单元中，将液晶注入到该第1透明基板与该第2透明基板之间以及该第2透明基板与该第3透明基板之间，并加以封口；

其中，该第1透明基板和第3透明基板用玻璃制成，该第2透明基板用塑料材料制成。

14.如权利要求13所述的方法，其中在该第3透明基板的一侧形成圆形开口电极图案的步骤是在将该第3透明基板与该第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合后实施的。

15.如权利要求14所述的方法，在将该第3透明基板与该第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合后，并且在该第3透明基板的一侧形成圆形开口电极图案前，该方法进一步包括以机械方式或化学方式自该第1透明基板和第3透明基板外侧薄化该第1透明基板和第3透明基板。

16.如权利要求15所述的方法，其中以研磨方式薄化该第1透明基板和第3透明基板。

17.如权利要求15所述的方法，其中以腐蚀的方式薄化该第1透明基板和第3透明基板。

18.如权利要求17所述的方法，其中以浸渍于氢氟酸的方式薄化该第1透明基板和第3透明基板。

19.如权利要求13至18中任一项所述的方法，其中制成该第2透明基板的塑料材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜或ARTON树脂。

20.如权利要求13至18中任一项所述的方法，其中形成于该第3透明基板的圆形开口电极图案由氧化铟锡形成或通过印刷导电银胶形成。

21.如权利要求19所述的方法，其中形成于该第3透明基板的圆形开口电极图案由氧化铟锡形成或通过印刷导电银胶形成。

22.如权利要求13至18中任一项所述的方法，其中用棉布、绒布或长纤布定向摩擦这些取向膜。

23.如权利要求19所述的方法，其中用棉布、绒布或长纤布定向摩擦这些取向膜。

24.如权利要求20所述的方法，其中用棉布、绒布或长纤布定向摩擦这些取向膜。

25.一种制造双层结构液晶透镜的方法，包括下列步骤：

提供第1透明基板；

在该第1透明基板的一侧形成开口电极图案；

在该第1透明基板的另一侧形成第1取向膜；

沿第1定向摩擦该第1取向膜；

在该第1透明基板形成有第1取向膜的一侧施加胶框；

提供第2透明基板；

在该第2透明基板的一侧形成第2取向膜；

沿第1定向摩擦该第2取向膜；

以该第1透明基板形成有第1取向膜的一侧面向该第2透明基板形成有第2取向膜的那一侧的方式，将该第1透明基板与该第2透明基板热压贴合；

在该第2透明基板的另一侧形成第3取向膜；

沿垂直于该第1定向的第2定向摩擦该第3取向膜；

提供第3透明基板；

在该第3透明基板的一侧形成开口电极图案；

在该第3透明基板的另一侧形成第4取向膜；

沿该第2定向摩擦该第4取向膜；

在该第3透明基板形成有第4取向膜的一侧施加胶框；

以该第3透明基板形成有第4取向膜的一侧面向该第2透明基板形成有第3取向膜的那一侧的方式，将该第3透明基板与该第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合；

将该第1透明基板、第2透明基板和第3透明基板的叠层体切割成多个透镜单元；以及

在每一个透镜单元中，将液晶注入该第1透明基板与该第2透明基板之间以及该第2透明基板与该第3透明基板之间，并加以封口；

其中，该第1透明基板和第3透明基板用玻璃制成，该第2透明基板用塑料材料制成。

26.如权利要求25所述的方法，其中在该第1透明基板的一侧形成圆形开口电极图案的步骤以及在该第3透明基板的一侧形成开口电极图案的步骤是在将该第3透明基板与该第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合后实施的。

27.如权利要求26所述的方法，在将该第3透明基板与该第1透明基板和第2透明基板的叠层体热压贴合后，并且在该第1透明基板和第3透明基板的一侧形成圆形开口电极图案前，该方法进一步包括以机械方式或化学方式自该第1透明基板和第3透明基板外侧薄化该第1透明基板和第3透明基板。

28.如权利要求27所述的方法，其中以研磨方式薄化该第1透明基板和第3透明基板。

29.如权利要求27所述的方法，其中以腐蚀的方式薄化该第1透明基板和第3透明基板。

30.如权利要求29所述的方法，其中以浸渍于氢氟酸的方式薄化该第1透明基板和第3透明基板。

31.如权利要求25至30中任一项所述的方法，其中制成该第2透明基板的塑料材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚醚砜或ARTON树脂。

32.如权利要求25至30中任一项所述的方法，其中形成于该第1透明基板和第3透明基板的圆形开口电极图案由氧化铟锡形成或通过印刷导电银胶形成。

33.如权利要求31所述的方法，其中形成于该第1透明基板和第3透明基板的圆形开口电极图案由氧化铟锡形成或通过印刷导电银胶形成。

34.如权利要求25至30中任一项所述的方法，其中用棉布、绒布或长纤布定向摩擦这些取向膜。

35.如权利要求31所述的方法，其中用棉布、绒布或长纤布定向摩擦这些取向膜。

36.如权利要求32所述的方法，其中用棉布、绒布或长纤布定向摩擦这些取向膜。

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