CN109073941A - 集成有乱序阵列、透明有源矩阵的眼科镜片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括有源矩阵的眼科镜片，所述有源矩阵包括：像素(70'‑72')；地址行(50'‑52')，用于控制所述像素；数据列(60'‑62')，用于为像素供电；以及针对每个像素的至少一个晶体管(80'‑82')。所述眼科镜片的矩阵的特征在于：每一行(50'‑52')或列(60'‑62')在连接所述行或列的两个末端端点的理论直地址线或理论直数据线的两侧上连续但非周期性地波动。

Description

集成有乱序阵列、透明有源矩阵的眼科镜片

技术领域

本发明涉及一种透明有源矩阵眼科镜片。眼科镜片是被设计成装配在眼镜架中以保护眼睛和/或矫正视力的镜片，并且可以是矫正眼科镜片或非矫正眼科镜片(后一种类型的镜片也被称为平光镜片或无焦镜片)。矫正镜片可以是单焦的、双焦的，可以包括三焦点，或者可以是渐变镜片。

背景技术

透明有源矩阵阵列常规地包括：

◆像素，

◆地址行，用于控制所述像素，

◆数据列，用于为所述像素供电，

◆针对每个像素的至少一个晶体管，所述至少一个晶体管连接到被分配给所述像素的地址行和数据列。

在已知的有源矩阵镜片中，地址行和数据列是直线的并且处于两个不同(且平行)的平面中，但是形成镜片前表面的规则的、并且通常是方形的网格。在下文的所有内容中，术语“镜片或矩阵阵列的轴向方向”是指与此前表面正交的方向。

贯穿本说明书，当通过光学部件(比如眼科镜片)观察图像感知没有明显对比度损失时，这个部件被认为是“透明的”。换言之，在图像与其观察者之间介入透明光学部件并未明显降低图像品质。

有源矩阵眼科镜片的第一透明度损失是由于使用了不透明材料(即，不透射光线的材料)而导致的。

为了获得透明有源矩阵阵列，为了产生地址行和数据列，可以使用诸如ITO(氧化铟锡的首字母缩写)等透明导电材料，如有时针对无源矩阵阵列所进行的那样。

这种解决方案仅对于小尺寸的有源矩阵阵列可能是令人满意的，因为目前已知的透明导电材料不是足够好的导体。具体地，为了补偿过高的线损，必须增大线的宽度，这不可能无限地进行。因此，必须限制线的长度并因此限制矩阵阵列的尺寸，以便保证将电力正确地供应给线的末端。

因此，最终优选由诸如铜等导电金属材料(更好的是导体)来产生眼科镜片的有源矩阵阵列的地址行和数据列，所述材料不是透明的。由此导致了矩阵阵列的第一透明度损失，所述第一透明度损失可以通过尽可能地减小行和列的宽度来进行限制。

同样，晶体管的存在增大了有源矩阵阵列的不透明区域的比例。已知多种用于生产透明晶体管的技术，但是这些技术的成本价格极高，与如例如眼科镜片或显示屏等日常使用的光学部件的工业生产并不兼容。

在以上给出的术语“透明”的意义上，第二透明度损失是由有源矩阵阵列的行列网络引起的宏观衍射而导致的。

具体地，每行或每列具有有限的宽度(与眼科镜片的前表面平行)，这引起了对到达与所述行或列处于同一水平的有源矩阵阵列的光的微观衍射。入射光通量中分别被所有行和列衍射的各部分被聚集在某些分离的方向上。由此导致了由矩阵阵列透射或反射的光在某些方向上的聚集所组成的宏观衍射：对于具有方形网络的常规有源矩阵阵列，在所透射或反射的光束中出现发光十字的形成。

晶体管也参与了这种宏观衍射效应。

发明内容

本发明旨在减轻这些缺点并提供一种尽管存在金属(并且因此不透明的)行和列但仍具有改善的透明度的有源矩阵眼科镜片，即，在不会相对于已知镜片大幅增加眼科镜片的成本价格或者特别是在响应时间方面降低有源矩阵阵列的性能的情况下显著降低或甚至防止宏观衍射效应的有源矩阵眼科镜片。

为此，本发明提出了一种配备有源矩阵阵列的眼科镜片，所述有源矩阵阵列包括：

√像素，

√地址行，用于控制所述像素，每个地址行在两个相反的末端端点之间延伸，而不与另一行相交或形成环，所述地址行由导电金属材料(因其导电特性而被选择，但因此不透明的——非透明)制成，

√数据列，用于为所述像素供电，每个数据列在两个相反的末端端点之间延伸，而不与另一列相交或形成环，所述数据列由导电(并且因此是不透明的)金属材料制成，

√针对每个像素的至少一个晶体管，所述至少一个晶体管用作允许将特定于所述像素的电极(导电区域)电连接到数据列的开关，所述开关经由因此与所述像素相关联的地址行来控制。

通常，每个像素，就像特定于其的电极一样，优选地由两个连续地址行(到矩阵的正面上)的投影和两个连续数据列的投影所界定，所述晶体管位于所述像素的一角。

然而，本发明不限于这种具体情况：其还适用于具有像素的矩阵的情况，这些像素各自经由占据像素中心位置的晶体管连接到穿过所述像素的行和列。

此外，地址行和数据列可以处于不同的平面中，并且地址行处于与包括特定于像素的电极的平面不同的平面中，所述包括电极的平面可以是包含数据列的平面。替代性地，地址行和数据列主要位于同一平面中，这些行或列偏离到与在行与列之间的每个交叉在同一水平上的另一个平面中，使得这些行和列不会彼此相交。在后一种情况下，导电突起可以将行和列连接到晶体管。

根据本发明的眼科镜片的特征在于：

√每个地址行从被称为理论直地址线的直线的一侧连续但非周期性地波动到另一侧，所述理论直地址线连接所述地址行的所述两个末端端点。换言之，每个地址行在其末端端点之间具有一个或多个拐点。虽然每个地址行可以在其整个长度上(在其两个末端端点之间)弯曲，但术语“波动”并不排除地址行(或数据列，如下面所限定的)可能包括一个或多个直线段的可能性，

√同样地，每个数据列从被称为理论直数据线的直线的一侧连续但非周期性地波动到另一侧，所述理论直数据线连接所述数据列的所述两个末端端点。

有利地，根据本发明的眼科镜片还具有以下特征中的一项或多项：

√每个地址行相对于相应的理论直地址线的振荡的振幅绝对值是具有小于或等于所述理论直地址线的平均交替周期、并且优选地小于或等于所述理论直地址线的所述平均交替周期的三分之二、一半或甚至三分之一的3σ标准偏差的伪随机变量或随机变量；

√每个地址行的振荡的平均频率，限定为地址行的空间频谱的平均值，包括于所述地址行与所述数据列交叉处的平均频率的1/10与10倍之间；如上文所解释的，地址行和数据列处于至少与行与列之间的每个“交叉”点在同一水平上的不同平面中，因此术语“交叉(crossing)”和“交叉(to cross)”并不意味着行和列彼此相交(这将会导致短路)，而是它们重叠而不会在其交叉点处接触；

√每个数据列相对于相应的理论直数据线的振荡的振幅绝对值是具有小于或等于所述理论直数据线的平均交替周期、并且优选地小于或等于所述理论直数据线的所述平均交替周期的三分之二、一半或甚至三分之一的3σ标准偏差的随机变量；

√每个数据列的振荡的平均频率包括于所述数据列与所述地址行交叉处的平均频率的1/10与10倍之间；

√应当指明：

◆理论直地址线的平均交替周期是理论直地址线之间间隔的平均值，例如，算术平均值或可选的几何平均值；在平行的理论直地址线的情况下，这具体地是矩阵阵列的一侧(或另一侧)上的地址行的两个连续末端端点之间间隔的(例如，算术)平均值的问题；

◆同样地，数据列的平均交替周期是理论直数据线之间间隔(可以例如在与末端端点同一水平上被测量的间隔，如果理论直数据线是平行的，则所述间隔在矩阵阵列的一侧或另一侧上是无差别地测量的)的平均值，例如，算术平均值。

因此，本发明提出了向规则起始结构中引入乱序，以便使衍射方向尽可能均匀地分布并获得具有限制衍射中的相干干涉效应的变形且不规则结构的有源矩阵阵列，比如图3中所展示的变形矩阵。经由地址行和/或数据列的非周期性波动来引入乱序。

因此，衍射对由包括这种变形且不规则结构的光学部件所透射的图像的影响将均匀地分布在光学部件的整个区域上。换言之，由这种光学部件透射的相对强度分布将不会发生变化。

具体地，对于眼科领域，这种乱序导致镜片在透射时具有在其整个区域上均匀的雾度(比如在标准ASTM D1003中限定的)。

另外，可以使波动的振幅是随机的，以便增加乱序。

有利地，并且根据本发明，每个地址行的平均线是相应的理论直地址线；这意味着地址线“竖直”居中在理论直地址线上。这种特征，与具有如上文关于地址行的平均交替周期所述那样被限制的3σ标准偏差的振幅相结合，允许在矩阵阵列的设计期间大大减小两个连续地址行交叉或接触的概率，从而限制了设计在两行之间存在短路风险的系统的概率。

然而，在地址行的振荡振幅的高斯分布的情况下，两个地址行冲突的概率无法完全为零。在一种用于设计根据本发明的矩阵阵列的方法的一个实施例中，可以提出以下步骤：分别检查两个连续地址行、两个连续数据列之间的交叉点或接触点的潜在存在；以及移除所述相交点或接触点，包括在适当时分别对所讨论的地址行、数据列中的一者或另一者或两者的形状进行局部修改。

根据另一实施例，振荡振幅的分布函数在振幅上受到限制。例如，每个地址行相对于其理论直地址线的振荡的振幅绝对值小于或等于地址行的平均交替周期。

类似地，每个数据列的平均线优选地是相应的理论直数据线(换言之，数据列“水平”居中在其理论直数据线上)。以上关于地址行进行的观察和给出的变型在经过必要修正之后适用于数据列。

此外，波动的平均频率可以与地址行和数据列交叉处的频率不同，从而通过形成没有长程有序的网络而有助于在交叉位置中添加乱序。

波动的平均频率通常包括于数据列与地址行交叉处的平均频率的1/10与10倍之间，并且优选地在1/5与5倍之间。

在一个特定实施例中，波动的平均频率与数据列同地址行交叉处的平均频率是不可比量的。因此，不存在网络节点的位置的周期性重复，并且所衍射光在镜片的面积上更均匀地分布。

有利地，并且根据本发明，有源矩阵阵列还具有以下特征：有源矩阵阵列的节点形成伪随机网络或随机网络，应当指明，如常规的那样，术语“节点”意指地址行和数据列交叉的点，即，所述地址行与所述数据列到包含所述地址行的平面上的投影之间的相交点。换言之，矩阵阵列中不存在长程有序。

应当注意，节点优选地由晶体管的存在来标记。晶体管通常经由其栅极与地址行电接触，并且经由其源电极或漏电极之一与数据列电接触。

在一个可能的实施例中，至少一个地址行或数据列包括一系列圆弧。在这一系列中，在两个圆弧之间的接合处，切线优选地重合。

在本发明的一个可能实施例中，理论直地址线互相平行。

在本发明的一个可能实施例中，理论直数据线互相平行。

在本发明的一个实施例中，正面上像素的面积，即，特定于所述像素的电极的面积，以小于或等于10％、优选地小于或等于5％、甚至小于或等于2％的标准偏差从一个像素到下一个像素变化。像素的主电容与其面积成比例，面积分布的低标准偏差(如以上所限定的)导致像素的主电容分布的低标准偏差，从而保证了像素响应的准均匀性。

在一个可能的实施例中，有源矩阵阵列包括为像素提供次电容的存储电容行。然后，对应于每个地址行，存在有根据本发明遵循所述地址行的振荡的存储电容行。然后，每个像素的次电容与存储电容行中面向(在轴向方向上)所述像素(即，位于界定所述像素的这两个连续数据列的投影之间)的部分(这里被称为单体部分)的面积成比例。

在本实施例的优选版本中，存储电容行被设计成使得像素的次电容补偿像素之间的面积(并且因此在主电容中)的变化。这允许系统稳定，特别是在频率方面。因此，存储电容行的每个单体部分的面积被调整为使得像素的总电容(主电容+次电容)从一个像素到下一个像素变化很小(例如，以小于或等于10％、优选地小于或等于5％、或甚至小于或等于2％的标准偏差变化)。

这种调整可以通过使存储电容行的每个单体部分的宽度从一个像素到下一个像素变化来获得(取决于所述单体部分的长度，所述长度是由矩阵阵列的节点位置来确定的，这些节点本身优选地具有如以上所解释的给定乱序)。

在配备有根据本发明的矩阵阵列的眼科镜片不具有关于主电容、或像素面积、以及次电容的上述特异性的情况下，仍然可以通过例如借助于每个像素的灰度级的补偿表控制像素被驱动的方式来获得均匀的像素响应。

如在引言中所指出的，每个像素包括用于驱动它的一个或多个晶体管。晶体管通常具有整体平行六面体形状，其中，纵向方向与其平行于矩阵阵列的正面的最大长度相对应。

在本发明的一个优选实施例中，有源矩阵阵列的晶体管具有伪随机或随机的纵向方向。于是，晶体管的各个边缘被定向成与相邻晶体管的相应边缘的方向不同的方向，这允许由晶体管、特别是由所述晶体管的边缘引起的宏观衍射受到限制。因此，这改善了有源矩阵阵列的透明度。

在本发明的另一个实施例中，有源矩阵阵列另外包括针对每个晶体管的屏蔽件。屏蔽件是不透明的，并且因此保护晶体管免受光干扰；这些屏蔽件掩蔽边缘，从而防止由所述边缘引起的宏观衍射，将宏观衍射替换为更容易适应的、与屏蔽件相关的衍射。

根据第一种版本，屏蔽件具有圆形或大致圆形的形状，使得与屏蔽件在同一水平上(即，与晶体管在同一水平上)的光线散射不会发生在特定的特权方向上，而是在每个方向上。如果屏蔽件是完美圆形的，则光的散射在每个方向上均匀分布。然后与晶体管相关的宏观衍射被减小，从而限制由于屏蔽件和晶体管引起的衍射导致的矩阵阵列的透明度损失。

根据第二种版本，屏蔽件根据晶体管进行调整，即，这些屏蔽件具有与晶体管类似的形状和尺寸(从矩阵阵列的正面看)，并且屏蔽件和晶体管具有随机或伪随机的纵向方向(沿着屏蔽件的最大尺寸的方向)。具体地，尽管晶体管具有多边形横截面，但使用盘形屏蔽件经由矩阵阵列的不透明材料的面积增大而导致了矩阵阵列的透明度损失。因此，可能有利的是，通过使屏蔽件成为除盘形以外的形状来减小由屏蔽件隐藏的面积，并且在这种情况下，提出伪随机或随机地定向所述屏蔽件(和晶体管)。

此外，根据另一实施例，晶体管的屏蔽件可以具有从一个晶体管到下一个晶体管不同的形状，或甚至具有随机轮廓。

优选地，每个晶体管和/或其屏蔽件的纵向方向与所述晶体管所连接到的地址行的理论直地址线形成包括于-22.5°与+22.5°之间的伪随机角度或随机角度。发明人已经确定，此角度限制允许在晶体管的取向上产生足够量的乱序，以便通过减少衍射来获得令人满意的矩阵阵列透明度的改善，而较大的角度使得矩阵阵列的生产太困难。

在本发明的一个可能实施例中，有源矩阵阵列以已知的方式另外包括针对每个地址行和/或数据列、和/或针对每个存储电容行(当后者存在时)的荫罩。这种荫罩增加了矩阵阵列所包含的不透明材料的面积，但是限制了在相位或折射率上的调制损失，后一项优点可能证明大于上述缺点。

优选地，荫罩覆盖有源矩阵阵列中不对光的相位进行调制(即，不面向像素的电极)的每个部分。这特别地涉及像素之间的区域，即分别在地址行、数据列与像素电极之间的区域。

在本发明的一个实施例中，荫罩中的至少某些具有相对于其所掩蔽的地址行或数据列或存储电容行例如伪随机地或随机地波动的轮廓。

在本发明的一个可能实施例中，像素包含具有不同折射率的物质。

在本发明的一个可能实施例中，每个像素由壁封闭。替代性地，对于没有壁的矩阵阵列，像素是由特定于所述像素的导电区域(像素的电极)界定的体积，并且连接到晶体管中除了连接到数据列的电极和连接到地址行的电极之外被分配给所述像素的电极。

具体地，像素可以包括包含在两个电极之间的活性溶液。这两个电极中的至少一个具有特定于像素的区域。另一个电极可以具有与特定于所述像素的区域相同的区域，或者可以对多个像素是共同的，或者甚至对于所有像素是共同的。在某些应用中，活性溶液并不与电极直接电接触，并且可以通过电绝缘体与电极分离；对于其他应用，活性溶液与电极进行电接触。

活性溶液包括活性元素，所述活性元素可以是电化学元素、液晶溶液或受施加在像素的这两个电极两端的电压影响的其他元素。

根据本发明的镜片的有源矩阵阵列可以直接形成在透明刚性基材的表面上，所述表面可以是凸面、凹面或平面的。作为变型，矩阵阵列可以形成在随后将添加的透明柔软膜的表面上，并且例如粘性地粘合到透明刚性基材上。

本发明包括一种有源矩阵眼科镜片，其特征在于上述和下文提到的特征中的所有或一些的组合。

本发明还提出了一种用于设计根据本发明的用于眼科镜片的有源矩阵阵列的方法。这种方法包括以下步骤，这些步骤以其被限定的顺序执行：

√选择规则的数字矩阵阵列结构，所述数字矩阵阵列结构包括以基本恒定的竖直周期彼此分离的基本上平行的直地址线，以及以基本恒定的水平周期彼此分离的基本上平行的直数据线，术语“数字矩阵阵列结构”意指矩阵阵列结构的数字表示；直地址线互相平行，就像直数据线一样，所选择的规则数字矩阵阵列结构是多边形单位单元的矩阵阵列；如果直数据线另外与直地址线正交，则所选数字矩阵阵列结构是方形或矩形单位单元的矩阵阵列；

√使最初选择的规则数字矩阵阵列结构变形，以便引入乱序并且优选地使衍射方向均匀地分布。在此步骤结束时，获得变形数字矩阵阵列(即，变形矩阵阵列的数字表示)。

在根据本发明的一个实施例中，通过在预先选择的规则数字矩阵阵列结构的每个初始直地址线的基础上限定地址行并且在规则数字矩阵阵列结构的每个初始直数据线的基础上限定数据列来执行此变形步骤，以使得：

√每个地址行从相应的初始直地址线的一侧连续但非周期性地波动到另一侧(应注意，初始规则数字矩阵阵列结构的直地址线对应于上述限定的理论直地址线)。

√每个数据列从初始直数据线的一侧连续但非周期性地波动到另一侧(应注意，初始规则矩阵阵列结构的直数据线对应于上述限定的理论直数据线)。

还可以使得：

√每个地址行相对于(规则矩阵阵列结构的)相应初始直地址线的振荡的振幅绝对值是具有小于或等于所述初始直地址线的平均交替周期(如以上所定义的)、并且优选地小于或等于所述初始直地址线的所述平均交替周期的三分之二、一半、或甚至三分之一的3σ标准偏差的随机变量，

√每个地址行的振荡的平均频率，限定为地址行的空间频谱的平均值，包括于所述地址行与所述数据列交叉处的平均频率的1/10与10倍之间；

√每个数据列相对于相应的初始直数据线的振荡的振幅绝对值是具有小于或等于所述初始直数据线的平均交替周期(如上所述)、并且优选地小于或等于所述初始直数据线的所述平均交替周期的三分之二、一半或甚至三分之一的3σ标准偏差的随机变量，

√每个数据列的振荡的平均频率，限定为数据列的空间频谱的平均值，包括于所述数据列与所述地址行交叉处的平均频率的1/10与10倍之间。

以下，术语“直地址线的单体段”意指由初始规则数字矩阵阵列结构中位于所述直地址线上的两个连续节点界定的直地址线段，换言之，由初始规则数字矩阵阵列结构的两条连续直数据线界定的直地址线段。类似地，术语“直数据线的单体段”意指由初始规则数字矩阵阵列结构中位于所述直数据线上的两个连续节点界定的直数据线段，换言之，由初始规则数字矩阵阵列结构的两条连续直地址线界定的直数据线段。

在本发明的一个实施例中，变形步骤包括用圆弧或一系列的圆弧替换直地址线的每个单体段，并且用圆弧或一系列的圆弧替换直数据线的每个单体段。然后，所获得的矩阵阵列被限定为波动的数字矩阵阵列。

在不太有利但仍然根据本发明的一个变型中，此优选实施例不排除在变形数字矩阵阵列中保留直地址线或直数据线的一些直线单体段的可能性。

在本发明的可以与前一实施例相组合的另一实施例中，变形步骤包括移动初始规则数字矩阵阵列结构的每个节点。然后，所获得的矩阵阵列被限定为不规则的数字矩阵阵列。

有利地，节点在伪随机或随机选择的移动方向上移动。

优选地，移动节点以使得给定地址行或给定数据列上的两个直接相邻节点之间的欧几里德距离分别是其标准偏差包括于所述行或列的两个直接相邻节点之间的平均距离的10％与40％之间、并且优选地在20％与30％之间的随机变量。

在本实施例(具有节点的伪随机移动或随机移动)与前一实施例(用圆弧或一系列圆弧替换节点之间的直线段)的组合的情况下，可以以一种或另一种顺序执行这两个变形步骤。例如，可以首先移动节点以便获得不规则的数字矩阵阵列，然后利用圆弧或多个连续圆弧将每个节点链接到其直接邻居(仅仅是在初始规则数字矩阵阵列结构中已经链接到所述节点的相邻节点)，如以上所解释的，从而基于前述不规则数字矩阵阵列的节点形成波动的数字矩阵阵列，或者相反地，通过移动预先形成的波动矩阵阵列的节点来形成不规则矩阵阵列。

在根据本发明的设计方法的一个实施例中，所述方法另外包括以下特征中的一个或多个：

√所述方法包括在晶体管取向上产生乱序的附加步骤，在所述附加步骤中，方向被伪随机地或随机地限定并分配给变形数字矩阵阵列的每个节点，以便与然后定位在所述节点处的晶体管的纵向方向相对应，

√在晶体管的取向上产生乱序的步骤中，晶体管的纵向方向被伪随机或随机限定成使得每个纵向方向与穿过纵向方向所分配给的节点的初始直地址线形成包括于-22.5°与22.5°之间的角度，以便保证有源矩阵阵列易于生产，

√所述方法包括优化主电容的附加步骤，例如，包括计算变形数字矩阵阵列的单位单元中的每一个的面积的步骤，以及调整节点的位置以使得变形数字矩阵阵列的单位单元的面积以小于或等于10％、优选地小于或等于5％、优选地2％、或甚至1％的标准偏差变化；

√优化主电容的附加步骤使用梯度下降类型的优化算法；

√所述方法包括优化次电容的附加步骤，变形数字矩阵阵列的每个地址行遵循相同振荡的存储电容行而被加倍。此优化次电容的附加步骤包括：计算存储电容行的单体段的面积，单体段是由两个连续数据列限定的；以及调整存储电容行的每个单体段的宽度，使得所述段的面积以小于或等于10％、优选地小于或等于5％、或甚至2％的标准偏差变化。作为变型，存储电容行的所有单体段由具有预设单个长度和宽度的给定段所替换。应当注意，贯穿本说明书，表述“段的长度”应理解为意指，如常规的那样，沿着所述段的曲线从段的一端到另一端测量的段的尺寸(因此其不是所述段的这两端之间的欧几里德距离)。

附图说明

在阅读参考所附示意图并且涉及本发明的通过非限制性示例的方式提供并可以组合的实施例的以下描述之后，本发明的其他细节和优点将变得明显。在这些附图中：

√图1是常规液晶有源矩阵阵列的一部分的示意性横截面视图。

√图2是方形单位单元的有源矩阵阵列的常规规则矩阵阵列结构的第一示例的示意性顶视图。

√图3是根据本发明的有源矩阵阵列的示意性顶视图，其是使用根据本发明的方法通过使图2的规则矩阵阵列结构变形而获得的。

√图4是同样为方形单位单元并且包括与晶体管在同一水平上的屏蔽件的有源矩阵阵列的常规规则矩阵阵列结构的第二示例的示意性顶视图。

√图5是根据本发明的有源矩阵阵列的示意性顶视图，其是使用根据本发明的方法通过使图4的规则矩阵阵列结构变形而获得的。

√图6是同样为方形单位单元并且包括与晶体管在同一水平上的屏蔽件以及与直地址线和直数据线在同一水平行的荫罩的有源矩阵阵列的常规规则矩阵阵列结构的第三示例的示意性顶视图。

√图7是根据本发明的有源矩阵阵列的示意性顶视图，其是使用根据本发明的方法通过使图6的规则矩阵阵列结构变形而获得的。

具体实施方式

贯穿本说明书，术语“单体段(unitary segment)”意指矩阵阵列的两个连续节点之间的线段，而不管所讨论的线是地址行、还是数据列或次电容行，或者实际上是弯曲还是笔直的。

图1展示了液晶矩阵阵列，包括第一玻璃层1和第二玻璃层2，所述第一玻璃层和第二玻璃层依次围合方形区域的第一ITO电极10(覆盖第一玻璃层1的整个区域)、液晶层3、第二ITO电极11、以及由SiN制成的绝缘层12。举例来说并且近似地，每个玻璃层1、2的厚度为1mm，第一ITO电极10和第二ITO电极11的厚度为100nm，绝缘层12的厚度为400nm，并且液晶层3的厚度为4.5μm。为了清楚起见，附图未按比例绘制，最小元件相对于其他元件被放大以便使图更容易阅读。

每个第二ITO电极11在X方向上位于两个连续的地址行50、51之间，并且在Y方向上位于两个连续的数据列60、61之间(参见例如图2，数据列未出现在图1的横截面中)。位于两个地址行50、51之间和两个数据列60、61之间的整个单元是像素70，所述像素的X和Y上的正面尺寸是相应的第二ITO电极11的正面尺寸。第一ITO电极10对于有源矩阵阵列的所有像素是共同的，而每个第二ITO电极11特定于一个像素。ITO电极10、11形成电容器(中间晶体3是绝缘的)，所述电容器的电容在此被称为像素的主电容，此电容也被称为“像素电容”或“液晶电容”。

针对每个像素，在第二ITO电极11与存储电容行13之间形成次电容130。在常规的有源矩阵阵列中，每个存储电容行13是与直地址线50、51相平行的具有恒定宽度的连续直线。在根据本发明的变形矩阵阵列中，每个存储电容行是连续或不连续的弯曲行，其遵循与相应像素的地址行50'相同的振荡并且可以具有如以下所解释的可变宽度(从一个像素到下一个像素)。

有源矩阵阵列、如图1横截面中所示的有源矩阵阵列可以例如在显示屏中找到。已知的屏幕都具有规则矩阵阵列结构，例如，具有方形单位单元的矩阵阵列结构，比如图2中所示的结构。这种规则结构的地址行50-52……是平行直线。同样地，数据列60-63……是平行直线。每个相应的ITO电极11的每个像素70、71、72、170、270……因此是方形的(从上方看)，在不考虑由用于控制像素的晶体管截断的角的情况下。

每个像素70、71、72……由晶体管80、81、82……控制，所述晶体管安排在像素的角落中并连接到地址行50、51、52……(晶体管的栅极侧或基极侧)和数据列60(晶体管的源极侧或发射极侧)。因此，每个像素经由相应的晶体管与地址行和数据列相关联。晶体管用作开关：当电流流过地址行50时(开关80、180、280……处于闭合位置)，为由此地址行控制的像素70、170、270……提供以流过它们各自的数据列60、61、62……的电流。当没有电流流过地址行50时(开关80、180、280……处于打开位置)，由此行控制的像素(像素70、170、270……)接收不到电流，并且因此关闭或不活动。

本发明提出了向规则起始结构中引入乱序，以便使衍射方向尽可能均匀地分布并获得具有限制衍射中的相干干涉效应的变形且不规则结构的有源矩阵阵列，比如图3中所展示的变形矩阵。

根据本发明的并且可以有利地由图2规则矩阵阵列结构构建的图3变形矩阵阵列包括由一系列圆弧形成的地址行50'、51'、52'。每个地址行50'、51'、52'从链接两个地址端点(未示出)——即，链接规则矩阵阵列的初始地址行的这两个末端——的理论直地址线的一侧波动到另一侧。理论直地址线在所附权利要求书的意义上与初始规则结构的地址行50、51、52相对应。

类似地，有源矩阵阵列包括数据列60'、61'、62'，这些数据列并不是直线的并且是由一系列圆弧形成的。因此，每个数据列60'、61'、62'从与初始规则矩阵阵列结构的列60、61、62相对应的理论直数据线的一侧波动到另一侧。

此外，在一个实施例中，晶体管80'、81'、82'至少关于最近邻的晶体管具有彼此不同的纵向方向d₁、d₂……。具体地，纵向方向不具有短程有序和中程有序，并且优选地不具有长程有序，以便还限制由晶体管衍射的光线的相干干涉。

图8中示出了一种已经允许基于图2规则(数字)矩阵阵列结构创建图3矩阵阵列的方法的示例。

在限定第一中间数字矩阵阵列的第一步骤中，限定表示每个晶体管80、81、82……的位置的晶体管块90、91、92……(参见图2和图8)，然后，在第二步骤中，这些晶体管块与初始有源矩阵阵列结构相隔离。在两个水平或竖直连续的晶体管块之间是直行段或直列段。在第三步骤中，通过使链接第一中间数字矩阵阵列的晶体管块的直行段和直列段更靠近在一起来限定第二中间数字矩阵阵列。

第四步骤包括通过移动预先获得的第二中间数字矩阵阵列的节点和/或通过用一个或多个连续的圆弧替换节点之间的直线段而在所述第二中间数字矩阵阵列的几何形状中生成乱序。

图3、图5和图7示出了如此利用在两个连续节点之间的具有60°孔径的奇异圆弧所计算出的有源矩阵阵列。当然，在地址行和数据列的每个单体段上提供多个圆弧，和/或从一个单体段到下一个单体段或在给定的单体段内改变圆弧的曲率，在衍射分布方面是可能的，甚至是优选的，但在设计和生产的简便性和快速性方面更不利。

然后在第一中间数字矩阵阵列中替换每个弯曲的单体段(在所获得的变形网络的两个连续节点之间)。然后可能需要移动某些晶体管块以确保各个段与晶体管块之间的连接。

为了完成，可选地，晶体管块中的每一个可以采用包括于-22.5°与+22.5°之间的随机角度进行枢转，以便在晶体管的纵向方向d₁、d₂上生成乱序。发明人已经确定角度范围[-22.5°；+22.5°]既足够大以获得对由晶体管引起的衍射干扰的令人满意的减弱，又足够窄以防止生产太困难。

应注意，如果到达矩阵的光的波长长于晶体管的尺寸，则不需对要晶体管进行这种伪随机旋转或随机旋转；如果晶体管的尺寸大于波长或其数量级，并且特别是如果晶体管、它们的栅极或电极的所有尺寸、或它们的屏蔽件的尺寸都大于400nm，则所述伪随机或随机旋转基本上是令人感兴趣的。

如此限定的数字结构是具有光学乱序的有源数字矩阵阵列。为了满足某些电约束，比如像素主电容的相等或准相等，然后可以实施用于优化晶体管块位置的过程，以便将相对于像素面积平均值的偏差减小为小于或等于1％的值。再次，如果有必要，然后对行和列的弯曲段进行矫正，以便确保晶体管块级的连续性。

用于优化次电容的另一过程还可以作为变型或以组合的方式来实施。像素的次电容由与所讨论的像素相对应的存储电容行的单体段的面积来确定。由于存储电容行的单体段在根据本发明的变形矩阵中具有不同的长度，因此在存储电容行具有恒定宽度的情况下，所述单体段的面积从一个像素到下一个像素变化。因此，每个单体段400、401(参见图9，左图)的宽度可以被调整为使得对于所有像素而言单体段的面积基本相等，并且例如使得与面积平均值的偏差小于或等于1％。作为变型，每个单体段400、401(参见图9，左图)的宽度可以被调整为使得像素的主电容(像素的面积)和次电容(存储电容行的相应段的面积)的总和变化很小，即，例如使得对于每个像素而言这个总和与平均值的偏差小于或等于1％。

无论这是用于优化主电容(即，像素的面积)的过程还是用于优化次电容(即，存储电容行13的单体段的面积)的过程的问题，例如，都可以使用增强面积均匀性同时最小化节点相对于其原始位置的移动的梯度下降类型优化算法。针对用于优化像素面积的方法，示例优化例程以以下方式操作：

√计算每个像素的面积以及平均值。

√对于每个块并且对于每个X方向和Y方向，计算连续到晶体管的振幅“dp”的移动的所有像素的面积变化。实际上，只有与块直接相邻的那4个像素受到影响。

然后，在X上m个像素和Y上n个像素的网络的情况下，可以采用以下矩阵方程的形式来写出优化问题：

AdX＝B

其中

√计算晶体管的满足以下方程的运动矢量dX(由计算软件包(Matlab、C、Fortran等)给出结果)：

其中

在几何上，这意味着求解出允许在使晶体管块在X方向和Y方向上尽可能少地移动的同时使面积相等的解。多次重复此操作，以便获得关于平均值的+1％或-1％的面积分布。

增强次电容均匀性的另一种方式包括用弯曲段500、501替换连续存储电容行，这些弯曲段不必连接在一起但是从一个像素到下一个像素具有完全相同的长度和宽度，如图9中的右图所展示的。

因此，获得其像素都具有相同次电容的矩阵阵列。例如，如果预先没有使主电容完全均匀，则可以早期修改次电容，以便获得其像素都具有相同的总电容(主电容+次电容)的矩阵阵列。然后可以从一个像素到下一个像素地调整每个次电容(通过调整存储电容行的相应段的长度或可选地宽度)，以便补偿像素的主电容的剩余偏差。

其他优化程序是可能的。

图4和图6示出了其他已知的规则有源矩阵阵列，在此基础上，可以获得根据本发明的并且如图5和图7所展示的(变形)有源矩阵阵列。下面仅对这些矩阵阵列与上述图2和图3的矩阵阵列之间的差异进行评论。

除了上文关于图2矩阵阵列描述的元件之外，图4规则有源矩阵阵列包括掩蔽矩阵阵列的晶体管的屏蔽件15。在本示例中，这些屏蔽件整体上是具有截断角的方形。如果屏蔽件的尺寸大于或等于入射光束的波长，则这种屏蔽件在两个主(正交)方向上产生衍射。为了减弱这些影响，本发明不仅建议如以上所解释那样的枢转晶体管块，而且作为变型，还使用具有带有倒圆角的弯曲轮廓的屏蔽件，如图5中所示的屏蔽件16。这些屏蔽件不会阻止衍射，而是使衍射分布成使其对图像的影响是均匀或几乎均匀的。完美的圆形屏蔽件将使衍射方向均匀地分布，并且因此将移除衍射的不希望的影响，但是会极大地增大矩阵阵列的不透明材料的百分比，并且因此是不希望的。图5中所示的形状是一种很好的折衷。

图6中所展示的规则矩阵阵列另外包括面向其地址行和数据列的荫罩17、19，所述荫罩的宽度基本上对应于分离两个相邻像素的距离(分别在Y方向和X方向上)。在对与图6的矩阵阵列相同的规则数字矩阵阵列结构进行根据本发明的变换之后，获得一矩阵阵列(图7)，所述矩阵阵列的弯曲行和列被荫罩18、20遮蔽，所述荫罩也是弯曲的并且遵循变形矩阵阵列的地址行和数据列的振荡。荫罩的宽度可以是恒定的或略微变化，以便再次形成使衍射方向分布并且因此限制所衍射光线在特权方向上的聚集的波动。

本发明可以包括上文所描述和展示的实施例的许多变型，只要所述变型保持在由所附权利要求书限定的范围内。例如：

√根据本发明的方法可以应用于具有方形、矩形、菱形或六边形拼接的矩阵阵列结构；

√一个或多个地址行或数据列可以包括各个方向的直线部分，这些部分可以是连续的(例如，形成锯齿形)或不是连续的(即，放置在弯曲部分之间)。

最后，应当注意，本发明既适用于具有未分区的像素的有源矩阵阵列(比如图1的矩阵阵列)，也适用于包括由壁(例如，由聚合物制成)分离的分区像素的有源矩阵阵列。

本创新可以用于任何电控光学功能，并且特别是用于电致变色数字镜片，或用于能够处理光学信息的任何眼科镜片，其中，希望处理通过部件的振幅和光波(例如：振幅变化、镜片上的信息显示、相位处理(像差、视力矫正等))。

Claims (15)

1.一种包括有源矩阵阵列的眼科镜片，所述有源矩阵阵列包括：

√像素(70'-72'，170'，270')，

√地址行(50'-52')，用于控制所述像素，每个地址行在两个相反的末端端点之间延伸，而不与另一行相交或形成环，所述地址行由导电金属材料制成，

√数据列(60'-62')，用于为所述像素供电，每个数据列在两个相反的末端端点之间延伸，而不与另一列相交或形成环，所述数据列由导电金属材料制成，

√针对每个像素(70')的至少一个晶体管(80')，所述至少一个晶体管用作允许将特定于所述像素的电极(11)电连接到与所述像素相关联的数据列(60')的开关，所述开关经由因此与所述像素相关联的地址行(50')来控制,

其特征在于，每个地址行(50'-52')、每个数据列(60'-62')各自从分别被称为理论直地址线(50-52)、理论直数据线(60-62)的直线的一侧连续但非周期性地波动到另一侧，所述理论直地址线和所述理论直数据线分别连接所述地址行的所述两个末端端点、所述数据列的所述两个末端端点。

2.如权利要求1所述的眼科镜片，其特征在于，每个地址行(50'-52')、每个数据列(60'-62')各自相对于相应的理论直地址线(50-52)、相应的直数据线(60-62)的振荡的振幅绝对值分别是具有小于或等于所述理论直地址线、所述理论直数据线各自的平均交替周期的3σ标准偏差的伪随机变量或随机变量，所述平均交替周期分别被限定为是所述理论直地址线(50-52)之间间距、所述理论直数据线(60-62)之间间距的平均值。

3.如权利要求2所述的眼科镜片，其特征在于，每个地址行(50'-52')、每个数据列(60'-62')各自的振荡的振幅绝对值的3σ标准偏差分别小于或等于所述理论直地址线、所述理论直数据线的平均交替周期的一半。

4.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，每个地址行(50'-52')、每个数据列(60'-62')各自的振荡的平均频率分别包括于所述地址行(50'-52')、所述数据列(60'-62')各自与所述数据列(60'-62')、所述地址行(50'-52')交叉处的平均频率的1/10与10倍之间。

5.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，至少一个地址行或数据列包括一系列圆弧。

6.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，每个地址行(50'-52')、每个数据列(60'-62')各自的理论直地址线(50-52)、理论直数据线(60-62)分别与所述地址行、所述数据列各自的平均线重合。

7.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，所述理论直地址线(50-52)互相平行，并且其特征在于，所述理论直数据线(60-62)互相平行。

8.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，所述像素(70'-72'，170')的面积以小于或等于5％的标准偏差变化。

9.如以上权利要求之一所述的有源矩阵阵列，其特征在于，所述晶体管(80'-82'，180')具有随机或伪随机的纵向方向(d₁，d₂)。

10.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，所述眼科镜片另外包括针对每个晶体管(80'-82')的屏蔽件(16)，并且其特征在于，所述屏蔽件具有随机或伪随机的纵向方向(d₁，d₂)。

11.如权利要求7和8中任一项所述的眼科镜片，其特征在于，每个晶体管(80'-82')和/或其屏蔽件(16)的纵向方向与所述晶体管所连接到的地址行的理论直地址线(50-52)形成包括于-22.5°与+22.5°之间的伪随机角度或随机角度。

12.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，所述眼科镜片另外包括针对每个地址行(50'-52')或数据列(60'-62')的荫罩(18，20)。

13.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，所述眼科镜片针对每个地址行(50'-52')另外包括在所述地址行之后的存储电容行，并且其特征在于，存储电容行的在两个连续数据列之间延伸的单体部分(400，401，500，501)的面积的分布具有小于或等于5％的标准偏差。

14.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，所述像素包含具有不同折射率的物质。

15.如以上权利要求之一所述的眼科镜片，其特征在于，每个像素由壁封闭。