TW201044013A - Optical component for refracting light rays passing through the optical component - Google Patents

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201044013 六、發明說明： I發明所屬之技術領域] [0001] [0002] Ο 本發明係一種使穿過光學構件之、· nu ^ 光束偏轉的光學構件。 此外，本發明還包括—種具有此種光學構件的顯示器， 以及製造此種光學構件的方法。 I先前技術】 本文開頭提及之光學構件非常適合裝設在顯示器或視覺 重現裝置t。WO 2005/06.0270 Al揭示的自動立體顯示 器（ASD)能夠偵測到至少一位鹳察者的最新的眼睛位置， 並根據最新的眼睛位置將立髏光學圖像偏轉到觀察者之 左眼及右眼的方向。這是利用背板快門 (Backplane-Shutter)裝置遠剎這個效果。這種顯示器 的缺點是総提供的大部分不此被用於要顯不之 圖像的重現。因此有必要提Μ — ° $ 2006/027228 Α1揭 樣的，WO 2006/06691 9 Al^wu 示的全息攝影顯示器也有類似& $@ Λ 9005/093489 Α2有提出 液體室屬於先前技術。例如 /Λ J*有雙重折射特性的光 單一的液體室，這種液體室中的开 /术同電極化特性的光束 學介質能夠將穿過液體室的具#t rtr應用於DVD或CD播放器 偏轉到不同的方向。此種液雜多 资吼，或是經由.改變光束 ，以掃描來自不同聚焦平面的育， __ c·术乎坦。這個專利揭示 聚焦以抵銷光學數據載體之表面个 么圖像的對比度’其中 的技術亦可用於優化顯微鏡攝付 在顯微鏡的光程上有安裝此種浪 【發明内容】 表單煸號A0101 第3頁/共48貢 201044013 [0003] 本發明的目的是提出及進一步改良本文開頭提及的光學 構件，以解決或至少是改善以上提及的問題及缺點。此 外，本發明還要提出及進一步改良一種顯示器及製造此 種光學構件的方法，以解決或至少是改善以上提及的問 題及缺點。 採用具有申請專利範圍第1項之特徵的光學構件即可達到 上述目的。光學構件是用來偏轉穿過光學構件的光束。 光學構件具有多個並排成規則結構的液體室及一個調節 器。一個液體室含有至少兩種不相混合的流體。在液體 室的兩種流體之間會形成一個交界面或分隔面。透過調 節器可以將交界面調整及/或改變成一可預先給定的形狀 。另外一種可行的替代或補充方式是，透過調節器可以 調整及/或改變交界面的定向，或是可以影響交界面的定 向。一個液體室至少含有一種光學介質。光學介質與液 體室的一種流體相鄰。光學介質面對相鄰之流體的那一 個表面的形狀是不能改變的。透過光學介質可使穿過液 體室的光束偏轉一可預先給定的角度。光學構件之液體 室的光學介質的構造及/或形狀可以實現光學構件的光學 成像功能。 在本發明中，所謂規則結構是指將多個液體室一個接一 個排列形成的結構。例如這些液體室可以構成六角形、 菱形、或矩陣形的光柵結構。在本發明中，所謂流體是 指一種液體或氣體或含有氣體的液體。可以將固體微粒 混合到流體中。 根據本發明，透過在液體室旁邊設置光學介質的方式， 可以使穿過液體室的光束偏轉一個角度，視光學構件的 表單編號A0101 第4頁/共48頁 201044013 應用目的而定，這個角度可能會大於沒有光學介質時可 以偏轉的角度。另外一種可能的方式是在一個液體室内 設置兩種或兩種以上的流體，以實現一較大的偏轉角度 ，當然先決條件是兩種流體的折射率差異要盡可能的大 。但是這樣做的話，兩種流體中的一種流體的折射率必 須很高，例如nl = l，6，另外一種流體的折射率則較低， 例如n2=l，3。具有這麼高的折射率的流體的一個例子是 油脂。但是這種油脂的黏滯性很高，因此液體室可能的 開關時間會變長。因此本發明是將光學介f發配給光學 〇 冑件的液體室’以便透過繞射或折射使穿過液想室的光 束偏轉一可預先給定的角度，尤其是偏轉一較大的角度 。光學構件可以具有多個液體室，而且液體室可以實現 的光束偏轉分成固定的部分及可變化的部分，其中固定 、P刀來自於光學介質及相鄰流體之間的過渡，可變化 的°卩刀來自於可調整或變化成可預先給定之形狀的交界 面及夜體室之兩種相鄰流體在交界面之間的過渡。 光學介質可以含有一種玻璃或固體或硬化的聚合物或經 w 逆固化或硬化的流體。以下均為光學介質可以含有 的材料·環氧樹脂、形成表面晶起用的聚碳酸酯或聚甲 基丙歸酸甲酯（PMMA)、形成GRIN(漸變折射率）平坦構件 用的光化聚合物（杜邦公司生產的HRF或〇miidxTM或 Bayer~Mai；eriai Science公司生產的TapestryTM)。 光學；丨質可以具有不同的幾何形狀。例如可以將光學構 件製作成平面平行板，並使平面平行板的一個面與平液 體至相接。另一種方式是將光學介質製作成棱形，並與 J液體相相接。在這種情況下，光學介質對每.一個液 表單煸號A0101 第5頁/共48‘頁 201044013 體室而言就等同於一面棱鏡。光學介質也可以具有複合 的形狀，例如由多個單一的棱形組成的行列，或是經由 成型程序產生的形狀。光學介質的一個表面可以是平坦 的表面，光學介質的另外一個表面則可以是帶有鋸齒狀 或三角形凸起的表面。 一種特別有利的方式是，光學介質面對相鄰流體的那一 個表面基本上是平坦的。換句話說就是，光學介質及相 鄰流體之間的交界面基本上是平坦的。這樣穿過液體室 的光束基本上就可以在整個斷面上以相同的方式（也就是 以相同的角度）被偏轉。此斷面是以垂直於液體室之光學 軸的方向或平行於被光束穿過之液體室的表面的方向為 準。這對於自動立體顯示器或全息攝影顯示器是非常有 利的。 根據本發明的一種實施方式，液體室的光學轴基本上垂 直於與其相鄰之液體室共有的一個表面。雖然可能存在 一對稱轴（例如旋轉對稱轴）或對稱平面，但是穿過光學 構件的光束的行進路徑並不一定要對稱於光學軸。例如 可以用光學軸標示穿過光學構件之光束的主要行進方向 的特徵。 一種特別有利的方式是，透過調整及/或改變交界面的形 狀及/或透過調整及/或改變交界面相對於光學軸的定向 ，以便使穿過液體室的光束偏轉。透過調整及/或改變交 界面的形狀及/或定向，可以使光束偏轉，以及將光束引 導到一可預先給定的方向。這對於實現自動立體顯示器 或全息攝影顯示器是很有利的，例如W0 2005/027534 A2、WO 2006/0669 1 9 A1 或W0 2006/027228 A1 揭示 表單編號A0101 第6頁/共48頁 201044013 的顯示器。例如這樣就可以將光線偏轉，以追蹤觀察者 的頭部或眼睛移動，也就是W0 2006/06691 9 A1探及的 “目標跟蹤”。 原則上穿過液體室的光束會因為從流體過渡到與流體相 鄰的光學介質而可以相對於光學轴被偏轉。這可以是因 為折射產生的偏轉，但前提是光學介質及相鄰流體的折 射率是不一樣的。一種可比較的情況是，穿過液體室的 光束在從一種流體過渡到相鄰的流體時，在交界面被折 射。在這種情況下，這兩種彼此相鄰的流體的折射率最 好是相差一可預先給定的值，這個折射率差異值能夠使 光束的偏轉程度達到使用該光學構件的目的。 相鄰流體之間的交界面的可預先給定的形狀可以被調整 成平面狀、圓柱形、或歪曲形狀。換句話說就是，相鄰 流體之間的交界面的形狀基本上是平面狀、圓柱形、或 歪曲形狀。最好是使交界面的形狀為平面狀，而且可以 透過調節器調整交界面的形狀。可以透過液體室内的一 種或數種流體實現稜鏡功能，尤其是液體室在具有一矩 形或正方形斷面的情況下。 為了使液體室能夠按照電濕潤的原被理運，在本發明的 一種實施方式中，至少有一種流體是電極化及/或導電的 ，以至少有另外一種流體是非電極化及/或不導電的。例 如可以將適當的鹽或離子加到一種流體中，使其變成電 極化及/或導電。另外一種可行的方式是所選擇的流體本 身就是一種適當的電極化流體。在將流體注入液體室時 ，要使電極化及/或導電的流體與接觸電極接觸。 根據一種特別有利的實施方式，一個液體室至少含有兩 表單編號A0101 第7頁/共48頁 201044013 種具有不同光學折射率的流體。如果這兩種流體的光學 折射率差異很大，就可以在兩種流體之間的交界面產生 較大的偏轉角度。這種情況對自動立體顯示或全息攝影 方面的應用也是很有利的。 如果光學構件被應用在有不同波長之光線的裝置，例如 彩色顯示器，則液體室的兩種流體的阿貝數都應相當高 ，而且二者的阿貝數最好是大致相同。換句話說，這兩 種流體的色散性都很低。另外一種可能的方式是，至少 有一種流體的折射率變化是可以預先給定的。所謂折射 率變化是指光學介質或流體的折射率隨光線的波長而改 變。因此一種有利的方式是，使至少一種流體具有基本 上固定的折射率變化，或是使用在所應用的波長範圍内 具有低色散性的液體。另外一種可行的方式是使可預先 給定的流體的折射率變化基本上與相鄰流體之折射率變 化相反，這樣就可以產生消色差的條件。另外一種可能 的方式是盡可能使兩種相鄰流體的主色散相等，或是彼 此適配。 原則上調整及/或改變兩種流體之間的交界面的形狀及/ 或調整及/或改變兩種流體之間的交界面的定向是按照電 濕潤的原理進行。液體室的調節器通常具有至少一個接 觸電極及至少一個調整電極。這至少一個接觸電極與一 種電極化或導電的流體接觸。在調整電極及流體之間有 一個厚度在若干nm至若干μιη之間的絕緣層。一個液體室 最好具有2、4或8個調整電極。所有的液體室可以有一個 共同的接觸電極，例如該接觸電極是一個透明導電層， 該透明導電層與每一個液體室的電極化及/或導電的流體 表單編號A0101 第8頁/共48頁 201044013 直接接觸。例如ΙΤ0層（氧化銦錫層）就是一種適當的透明 導電層，該透明導電層係設置在光學構件之液體室的共 同保護層上。 根據本發明的一種特別有利的實施方式，光學介質是電 極化及/或導電的，因此可以作為接觸電極。根據這種實 施方式，液體室電極化及/或導電的流體與作為接觸電極 的光學介質接觸及/或相鄰。因此無需為液體室另外設置 接觸電極。如果光學介質是平板狀的，而且有一個面與 液體室連接，則僅需為每一個液體室設置調整液體室之 流體的交界面的形狀及/或定向所需數量的調整電極即可 。這樣在光學構件運轉時，電極化及/或導電的光學介質 具有相同的電位。在製造過程中可以將適當的物質（例如 離子）添加到光學介質中，以便使光學介質電極化及/或 可導電。 以下將說明不同設計方式之光學介質的各種實施方式， 透過這些光學介質可使穿過液體室的光束產生一可預先 給定的偏轉角度。 一種特別有利的方式是，光學介質可以使穿過液體室的 光束因為折射的關係偏轉一可預先繪定的角度。為此可 以將光學介質設計成稜形。也就是說穿過液體室的光束 會因為在光學介質及相鄰液體之間的過渡區及/或交界面 發生折射，而偏轉一可預先給定的角度。交界面及/或光 學判質面對相鄰流體的那一個表面與光學轴所夾的角度 不會是0度。 根據另外一種實施方式，一種可行的替代或補充方式是 使光學介質具有一局部改變的折射率。光學介質的這種 表單編號Α0101 第9頁/共48頁 201044013 設計方式稱為漸變折射率。折射率的改變最好是發生在 垂直於光學轴的方向上。穿過液體室的光束之所以會被 偏轉是因為在從流體過渡到相鄰之光學介質時會發生折 射。 根據另外一種實施方式，光學介質的構造方式會使穿過 液體室的光線因為繞射的關係被偏轉一可預先給定的角 度。也就是說光學介質具有使穿過光學介質之光射產生 繞射的結構。例如光學介質可以具有一使穿過液體室及 光學介質的光束產生繞射的光柵結構。此光柵結構可以 是一種體光栅或全息光柵。此外，光學介質還可以具有 一種所謂的“閃耀式光柵”（blazed Grating)，也就 是由許多稜形結構為每一個液體室形成的光柵。光線之 所以會偏轉是因為光線在這些稜形結構上發生折射。光 線在“閃耀式光柵”上之所以會偏轉是因為光線在“閃 耀式光柵”上發生繞射。 如果光學介質具有局部改變的折射率，或是如果穿過液 體室的光束由於繞射的關係偏轉一可預先給定的角度， 則一種特別有利的方式是將光學介質製作成平面平行的 形狀。這樣做可以降低光學介質的製造成本，例如可以 利用不可逆的曝光製程使一個適當的平面平行層（例如光 化聚合物層或掺雜稀土元素的玻璃層）具有局部改變的折 射率。然後將這個層安置在按規則結構排列的液體室上 〇 根據一種特別有利的實施方式，光學介質具有至少一個 可透過調節器控制的可開關光柵，透過對這個光柵的控 制，可使穿過可開關光柵的光束在至少兩個方向上繞射 表單編號A0101 第10頁/共48頁 201044013 在這種實施方式中，最好是將光學介質設置在液體室 的入口端》 以下將詳㈣明靜態及動態可開縣柵或體光栅的使用 方式，以及相關構件在光學介質中的功能。 為了使作為光學介質的截光柵的繞射效率具有可開關性 ’可以將LC材料（液晶材料）埋入可聚合的單體_募聚物混 合物中，此種混合物含有光啟㈣統，因此可以接受像 攝影曝光。I合反應會將LC材料擠出，導致混合物分離 ’因為產生折射率調整的效果。， 例如可以利用電場將LC材料調整成上升的定向電極化， 也就是說從非定向狀態轉變成定向狀態。這個電場是由 調節器所提供或產生。液晶偶極的調整程度與择通電壓u 成正比。因此動態可調整的折射率會隨著所接通的電壓 而改變（例如△nHJ)。 足以將繞射效率從〇提高到接近！的最高繞射效率的折射 率調整是由光柵形狀及級的波長蚊。例如繞射效率 <0·01，這表示這種體光栅含有液晶材料，而且在>11^2 的範圍可㈣㈣的方式被調整，這是因為液晶材料僅 需偏轉报小的角度，即可產生低折射率變化。 因此使用可開關的PDLC體光柵（PDLC=高分子分散液晶材 料）即可擴大透過液體室（例如動態液體室—稜形）可達到 的動‘%'可調整的偏轉角度。由於體光柵的角度及波長選 擇性夠高，因此光柵在主動狀態（0N狀態）下基本上只會 對預先給定的波長（設計波長）產生作用，例如只對 入卜132如產生作用，但是對Xb=47〇nm&Ar = 633n^g 不產生作用。 表單煸號A0101 第11頁/共48頁 201044013 例如可以設置數個體光柵，尤其是設置3個體光拇，而且 每一個體光柵分別針對一可預先給定的設計波長而設計 。最好是將這些體光柵設計成對所有的波長都能夠以可 開關的形式實現相同的偏轉角度。來自一個背景照明單 元的平面波具有一相對於光學構件或顯示器之光學軸的 可預先給定的角度，這個角度相當於體光柵之可開關角 度的一半，例如-8度。例如在主動狀態（〇N狀態）下，可 開關的偏轉角度為+ 16度。這樣就可以在液體室的出口端 實現-8度至+ 8度的二元可開關角度。應選擇能夠使設計 波長之繞射效率達到最大的電壓。照明光線的顏色是可 以有時間性的，例如經由同步接通光柵及該光柵所屬之 設計波長使顏色具有時簡性。也可以選擇由可開關光栅 的時間多工轉換及顏色的空間多工轉換構成的組合。 一般而言亦可在繞射級較高的情況下工作。也可以將光 柵製作成在皴摺内有埋入液晶材料的石英玻璃的表面凸 起。也就胃是說’在這種情況下就不再是聚合物内的液晶 分散。因此這個實施例必須透過足夠的蝕刻深度實現必 要的角度選擇性，例如深度15 AID的皺摺。 對光學構件而言，可以透過偏轉角度的選擇、光柵厚度 的選擇、以及照明波長的選擇’產生與所使用之光柵最 適配的角度及波長選擇性。 為了產生實現不同波長之不同偏轉角度或改建幾何形狀 的可開關PDLC的折射率調整’可以在一光柵内交又曝光 。選擇正確的電壓及正確的折射率調整決定了光栅在主 動狀態（0N狀態）下是用於何種波長的光線。原則上調節 器的控制電極是採平面形或條帶狀的配置方式。 表單編號A0101 第12頁/共48頁 201044013 一般而言亦可使用可開關的電極化選擇光極，以便以二 元形式實現可預先給定的不連續角度的可開關性。也可 以經由光定構件或顯示器的表面改變體光柵的設計角度 。每一個液體室都矸以分配到一個特定的體光柵。光學 構件的所有液體室也可·以具有一個共同的體光栅。 可以透過多級閃耀式光柵（Multiorder-Blazed Grating)使光學介質形成可用於3種波長的可開關光柵 ，而且可使每次只有一種波長會發生繞射，另外兩種波 長則不會。此處所謂的”多級”是指要選擇的表面凸起 結構餘刻深度，例如為本實施例中的3種波長選擇嘉入液 晶材料之最佳表面凸起結構蝕刻深度，以使光栅成為可 開關光柵。也可以將閃耀式光柵的設計最佳化成可開關 的第二級或可開關的更高級數。 也可以用其他材料取代液晶材料，這些取代材料需具備 的特性是在接通電壓、有電流通過、或是受到紫外線照 射時’折射率會發生可逆的變化，而且是以可受控制的 方式發生變化。以NL0P(非線性光學聚合物）作為埋入光 ® 化聚合物的材料’可以達到若干GHz的調整頻率。 一種非常有利的實施方式是在光線傳播方向上，將折射 率最大的交界面及/或流體設置於最後面c此處所稱的交 界面疋指兩個相鄰之不同光學構件之間的分隔面，例如 一種流體及相鄰光學介質之間的分隔面，或是兩個相鄰 机體之間的分隔面。如果在光線傳播方向上’將折射率 冑大的又界面及/或流體設置於最後面（在液體室内或液 體至旁邊）’則逯過液體室能夠將光束偏轉的程度（例如 由折射使光東偏轉）是以光束即將離開液體室之前在液 第13頁/共48頁 表單编號A0101 201044013 體室内行經的距離為準。因此可以將在液體室内因液體 室之内壁造成的全反射或吸收而被反射或吸收因而未能 離開液體室的光線所佔的比例維持在很低的程度。這樣 就可以將光束偏轉可能造成穿過液體室的光束發生光束 切割現象的機率保持在很低的程度。 為解決前面提及的問題，本發明提出之顯示器具有申請 專利範圍第20項之特徵。此種顯示器主要是用於顯示三 度空間的自動立體影像或全息攝影。本發明之顯示器的 特徵是具有如申請專利範圍第1項至第20項中任一項之光 學構件。換句話說，本發明的光學楱件可用於自動立體 顯示器（例如WO 2005/027534 A2揭示之顯示器），或是 用於全息攝影顯示器（例如WO 2006/066919 A1或WO 2006/027228 A1揭示的顯示器。 一種特別有利的方式是將光學構件置於一影像資訊編碼 元件及影像資訊的觀察者之間。在自動立體顯示器中， 傳送至觀察者之左眼及右眼的立體圖像會分別被寫入資 訊編碲元件。在全息攝影顯示器中，一個全息圖會被寫 入或編碼到資訊編碼元件，其中傅利葉全息攝影術的全 息圖含有要產生之三度空間影像的傅利葉變換。全息攝 影術通常是將這種影像資訊編碼元件稱為空間光線調節 器（SLM)。影像資訊編碼元件的設置方式可以參考影像資 訊編碼元件在WO 2005/027534 A2、WO 2006/0669 1 9 A1或WO 2006/027228 A1揭示之自動立體或全息攝影顯 示器的光程上的設置方式。 根據一種特別有利的實施方式，光學構件之液體室的光 學介質的構造及/或形狀可以實現光學構件的光學成像功 表單編號A0101 第14頁/共48頁 能。例如光學構件可以實現包含聚焦在内的光學成像功 能。這樣就無需使用顯示器通常會安裝的雙凸透鏡或場 透鏡，也無需安裝分離式的聚焦元件，因此有助於降低 顯示器的製造成本及/或製造出結構更緊密的顯示器。 光學成像功能可以包含透鏡功能。例如包含場透鏡功能 、稜面場透鏡功能、柱面透鏡功能、或聚光透鏡功能。 尤其是如果每一個液體室都具有一個基本上不同形狀的 光學構件，就可以構成稜面場透鏡的成像功能。例如在 這種情況下，彼此相鄰之液體室的光學界質之間的棱形 交界面與光學轴的角度會略有差異。 根據一種特別有利的實施方式，光學構件之可預先給定 的液體室的光學介質的構造及/或配置方式可以使光束被 偏轉到第一目標區。光學構件的不同的液體室的光學介 質的構造及/或配置方式可以使光束被偏轉到第二目標區 。此處所稱之目標區是指觀察者的一個眼睛或眼精之瞳 孔周圍的可預先給定的區域。換句話說，經由不同液體 室之光學介質的不同構造可以將光束偏轉及/或聚焦到兩 個不同的目標區，也就是偏轉及/或聚焦到觀察者的兩個 眼睛的方向。在自動攝影顯示器（例如W0 2005/027534 A2揭示的顯示器）中，這種目標區也稱為視窗（Viewing Window)或虛擬觀察視窗（Virtual Observer Window)。一特別有利的方式是，液體室的光學介質的構 造及/或配置方式使至少兩個目標區位於觀察者侧的中心 ，並與顯示器表面相隔一可預先給定的距離。例如兩個 目標區可以彼此相隔一個眼距（約6至8cm)。另外一種可 能的情況是，液體室的光學介質的構造及/或配置方式使 A0101 第15頁/共48頁 201044013 至少兩個目標區分別位於觀察者側的至少兩個子區的中 心，並與顯示器表面相隔一可預先給定的距離。例如兩 個目標區分別位於顯示器的兩個半空間的中心，也就是 說彼此相隔約lm，而且與顯示器的距離也互不相同。為 了使觀察者在觀察時也能夠移動頭部，可以透過液體室 使穿過液體室的光束產生額外的偏轉，以便這至少兩個 目標區能夠追蹤觀察者的眼睛的最新位置。為此必須利 用位置偵測裝置偵測觀察者的眼睛的最新位置，並根據 偵測出的察者的眼睛位置對液體室進行適當的控制，以 便將光束偏轉到目標區。經由光束偏轉時間移位（時間多 工）可以為多位觀察者產生圖像或三空空間影像。關於對 觀察者的眼睛的位置追蹤的進一步說明可以在W0 2006/06691 9 A1的“追蹤” 一詞中查得。 具體而言，可以用交錯排列的方式把光學構件將光束偏 轉到第一目標區的液體室設置在將光束偏轉到第二目標 區的液體室的旁邊。一種可供比較的方式是把第一組液 體室，也就是光電元件將光束偏轉到第一目標區的液體 室組，以交錯排列的方式設置在第二組液體室的旁邊， 也就是設置在將光束偏轉到第二目標區的液體室組的旁 邊。例如一個液體室組可以具有2x2或3x2個矩形排列的 液體室。這樣就可以將每一個液體室分派給資訊編碼元 件的產生一種.基本色（例如紅色、綠色及藍色）的像素。 這樣就可以經由液體室或資訊編碼元件的像素的空間多 工轉換，產生顏色。液體室組也可以含有一排或多排垂 直排列的液體室。一種可供比較的方式是，液體室組含 有一排或多排水平排列的液體室。可以在至少兩個不同 表單編號A0101 第16頁/共48頁 201044013 的方向上將不同的液體室或不同的液體室組交錯排列， 例如在水平及垂直方向上。 視窗或目標區通常與顯示器相隔一可預先給定的距離。 這個距離基本上相當於通常安裝在顯示器内的聚焦元件 的焦距，透過該聚焦元件可以顯示器的光源成像在觀察 平面上。在W0 2004/044659 A2、W0 2006/06691 9 A1或W0 2006/027228 A1揭示的全息攝影顯示器中，視 窗或目標區係設置在觀察平面上，也就是說影像資訊編 碼元件的編碼方式使全息攝影顯示器產生的三度空間影 〇 像可以經由視窗或目標區被觀察者看到。換句話說，觀 察者必須將他的眼睛定位在觀察平面或視窗或目標區， 才能看到三度空間的景像。但是沿著光學軸的距離是可 以改變的，例如可以透過對影像資訊編碼元件進行適當 的編碼以改變這個距離，此部分可參考W0 2006/066919 A1，尤其是“z-追蹤”的實施方式。另外一種可行的替 代或補充方式是透過對液體室進行適當的控制，以改變 視窗或目標區及顯示器之間的距離。通常顯示器内聚焦 〇 元件的景深内距離是可以改變的。同樣的，也可以透過 對液體室的控制使視窗或目標區與顯示區的距離產生橫 向改變。 根據一種特別有利的實施方式，顯示器之液體室的光學 介質的構造方式會使穿過液體室的光束可產生的偏轉角 度隨著與顯示器中心點的距離增加而變大。尤其是當顯 示器之液體室的光學介質的構造及/或配置方式使視窗或 目標區對準顯示器表面的中心被設置在觀察者侧更是如 此。在這種情況下，位於光學構件邊緣的液體室必須以 表單編號A0101 第17頁/共48頁 201044013 較大的偏轉角度才能將光束偏轉到目標區，此處所謂較 大的偏轉角度是指大於位於光學構件之中間區域的液體 室將光束偏轉到目標區所需的偏轉角度。 為解決前面提及的問題，本發明提出之製造光學構件的 方法具有申請專利範圍第29項或第30項之特徵。申請專 利範圍第29項方法可用於製造如申請專利範圍第1項至第 20項中任一項的光學構件。這種方法是先形成一具有多 個被一種彈性物質至少部分填滿的液體室的結構。這種 彈性物質是電極化或導電的，或是含有電極化或導電的 微粒。透過調節器將液體室内的彈性物質調整成一可預 先給定的形狀。接著在這種狀態下將彈性物質固定住並 構成光學介質（也就是由被固定的彈性物質構成光學介質 )。接著將至少兩種不相混合的流體注入結構的液體室， 並將結構的液體室封住。這樣就可以製成如申請專利範 圍第1項至第20項中任一項之光學構件。在本發明的方法 製造出的光學構件中，光學介質為電極化及/或導電的， 而且光學介質是作為接觸電極。 申請專利範圍第30項方法也可以用於製造如申請專利範 圍第1項至第20項中任一項的光學構件。這種方法是先形 成一具有多個被一種彈性物質及一種與該彈性物質不相 混合之流體至少部分填滿的液體室的結構。在彈性物質 及流體之間會形成一交界面。這種彈性物質或流體是電 極化或導電的，或是含有電極化或導電的微粒。透過調 節器將交界面及液體室内的彈性物質調整成一可預先給 定的形狀。接著在這種狀態下將彈性物質固定住並構成 光學介質（也就是由被固定的彈性物質構成光學介質）。 表單編號A0101 第18頁/共48頁 201044013 接著將至少另外一種流體注入結構的液體室，並將結構 的液體室封住，這樣就可以製成如申請專利範圍第1項至 第20項中任一項之光學構件。在本發明的方法製造出的 光學構件中，光學介質為非電極化及/或不導電的，因為 電濕潤原理所需的電極性或導電性是由一種流體所提供 〇 本發明中所謂的”結構”是指構成光學構件之液體室的 一部分。這可能是光學構件的一個單一的液體室，也可 能是光學構件的一行液體室，其中光學構件的液體室可 〇 以排列成矩陣狀的。 一種特別有利的方式是，彈性物質的可預先給定的形狀 具有一個基本上是平坦且面對相鄰流體的表面。經過適 當的固定後，這種彈性物質會構成一基本上是稜形的光 學介質。每一個液體室的彈性物質的平坦表面的定向都 可以按照預先給定的方式做不同的調整，當然前提是在 製造過程中要對調節器進行相應的控制。這樣液體室的 光學介質的構造及/或形狀就可以實現稜面場透鏡的光學 ❹ 成像功能。 當然，還有一種可能性是，不同的液體室含有不同形狀 及/或不同定向的彈性物質。因此可以設計出彈性物質的 表面為圓柱形、或歪曲形狀的液體室，因此在彈性物質 被固定後，光學介質的表面也是圓柱形或或歪曲形狀。 可以透過光化學反應或催化固化反應使彈性物質被固定 住。例如可以對液態聚合物構成的彈性物質照射紫線， 以引發光化學反應。但這樣做的前提是，該液態聚合物 在照射一預先給定之波長的光線後會固化。 表單編號A0101 第19頁/共48頁 201044013 有多種不同的可能性可以實現及進一步改良本發明的理 論。這些可能性記載於申請專利範圍的附屬申請項目中 ’以及以下配合圖式說明的本發明的各種有利的實施例 中。在以下關於圖式及本發明之有利的實施例的說明中 ’也會對本發明之理論的一般性的有利實施方式及改良 方式做一說明。 【實施方式】 [0004]第1、4 ' 7圖及第10圖至第17圖均以元件符號（1〇)代表 光學構件。光學構件（10)可以將穿過光學構件（10)的光 束偏轉。第1、4圖及第10圖至第17圏的光學構件具有多 個並排成規則結構的液體室（14)及一個如第2圖所示的調 節器（16)。第1、4圖及第10圖至第13圖僅顯示四個液體 室（14)，但這僅是光學構件（10)之一行液體室中的一部 分。第14圖至第16圖各顯示三個液體室（14)。第17圖顯 示六個液體室（14)。第1、4圖及第10圖至第17圖的上方 及下方都有連接其他未在圖式中繪出的液體室。其他的 液體室行列係設置在圖面的上方及下方。一個液體室 (14)含有至少兩種不相混合的流體（18、2〇)。由於流體 (18、20)此彼不相混合，因此在液體室（14)的兩種流體 (18、20)之間會形成交界面（22)。透過調節器（16)可以 將交界面（22)調整成一可預先給定的形狀，及/或改變交 界面（22)的定向。一個液韹室（14)至少含有一種光學介 質（26) ’該光學介質（26)與液體室（14)的一種流體 (18)相鄰。光學介質（26)面對相鄰之流體（18)的那一個 表面（24)的形狀是不能改變的。透過光學介質（26)可使 穿過液體室（14)的光束（12)偏轉一可預先給定的角度。 表單編號Α0101 第20頁/共48頁 201044013 第1圖及第4圖中的液體室（14)僅以示意方式顯示分隔壁 ，第2圖及第3圖則以較詳細的方式繪出分隔壁。 第1圖及第4圖之液體室（14)的光學介質（26)是以固化的 聚合物製成。光學介質（26)面對相鄰流體（18)的湔一個 表面（24)基本上是平坦的❶液體室（14)具有一光學轴 (28)，該光學軸（28)基本上與並排之液體室（14)共有的 一個表面（30)垂直。 透過調整及/或改變交界面（22)的形狀及/或透過調整及/ 或改變交界面（22)的定向，可以使穿過液體室的光東 (12)相對於光學軸（28)偏轉。第3圖中液體室（14)的一 個交界面（22)及位於液體室（14)内的兩個可以彼此相互 獨立被調整形狀及/或改變定向的交界面（22)就是這種情 況。此外，穿過液體室（14)的光束（12)會因為從流體 (18)過渡到相鄰的光學介質（26)而相對於光學軸（28)偏 轉。在第1圖至第4圖的液體室（14)中，光線是因為折射 的關係而偏轉。 從第1圖至第6圖之侧面斷面圊可看出，位於相鄰流體（18 、20)之間的交界面（22)基本上是平坦的。透過調整也可 以將交界面（22)的形狀調整成圓柱形或歪曲形狀。 原則上流體室（14)至少有一種流體是電極化及/或導電的 ，另外一種流體則是非電極化及/或不導電的。在第2圖 及第3圖的流體室中，流體（18)是電極化的，流體（20) 則是非電極化的。第1圖至第6圖之液體室（14)的流體 (18、20)具有不同的光學折射率。 在第1圖至第6圖之光學構件（10)的液體室（14)中，調整 及/或改變位於兩種或3種流體（18、20)之間的交界面 表單編號A0101 第21頁/共48頁 201044013 (22)的形狀及/或調整及/或改變交界面（22)的定向都是 以電濕潤的原理進行。液體室（丨4)的調節器（16)具有至 少一個接觸電極（32)及至少一個調整電極（34、36、38 、40)。第2圖中的液體室（14)具有兩個接觸電極（32)及 4個調整.電極（34、36、38、40) ’也就是說每一個侧壁 都有兩個調整電極。液體室G4)的每一個側壁也可以只 有一個調整電極。流體（18、20)及調整電極（34、36、 38、40)之間設有位於液體室（14)之側壁上的絕緣層 (33)。接觸電極（32)與電極化或導電的流體（18)接觸。 另外一種可能的情況是，第3圖之液體室（14)的光學介質 (26)是電極化及/或導電的，因此可作為接觸電極。在這 種情況下就不會有第3圖中顯示的接觸電極（32)。作為接 觸電極的光學介質（26)的電學特性需適於與調節器（16) 的電路接觸。 第2、3、5圖及第6圖中配屬於液體室（14)的調節器（16) 具有與調整電極（34、36、38、40)及接觸電極（32)接觸 的線路。調節器（16)的構造方式使得在同一個液體室 (14)的調整電極（34、36、38、4〇)及至少一個接觸電極 (32)之間可以接通一可預先給定及可以改變的電壓，而 且这個電壓可以是直流電壓，也可以是交流電壓。 第1圊至第4圖之液體室（14)的光學介質（26)基本上是稜 形。穿過液體室（14)的光束（12)會因為折射的關係在交 界面（24)上被偏轉或折射一可預先給定的角度。 第5圖之液體室（14)的構造與第2圖之液體室（14)的構造 基本上是相同的。不過第5圖之液體室（14)的光學介質 (26)是一個平面平行構件，且具有一局部改變的折射率

表單編號麵 ^ 22 1/^ 48 I 201044013 ，也就是所謂的漸變折射率。第5圖之平面平行構件的灰 度值變化代表的就是漸變的折射率，其中折射率的變化 方式除了如第5圖顯示的線性變化外，也可以是週期性的 升高及降低的變化方式。在本實施例中，發射率的改變 是發生在垂直於光學軸（28)的方向上。穿過液體室（14) 的光東（12)是因為在流體（18)及光學介質（26)之間的過 渡區發生折射而偏轉，雖然折射率在光學介質（26)内的 變化是固定的，但是光束的偏轉卻會因各位置與光學軸 (28)的相交情形而有所區別。 Ο 在第6圖之實施例的液體室（14)中，光學介質（26)的形 狀使光學介質（26)由於繞射的關係將穿過液體室（14)的 光束（12)偏轉一可預先給定的角度。具體而言，光學介 質（26)具有一光柵結構，穿過液體室（14)的光束會在此 光柵結構上發生繞射，而且這個液體室（14)的光學介質 (26)是一個設置光線入射側的平面平行構件。 在第1圖至第4圖的液體室（14)中，折射率最大的交界面 (24)在光線傳播方向上被設置最後面的位置。 Ο 第7圖顯示本發明的一個實施例的顯示器（42)的俯視圖， 該顯示器（42)可以用自動立體或全息攝影的方式顯示三 度空間影像（41)。顯示器（42)具有一個光學構件（1〇)， 該光學構件（10)具有如第4圖顯示的液體室（14) ^此外 ，顯示器（42)還具有一個照明單元（（44)及一個影像資 訊編碼元件（46)。照明單元（44)包含至少一個光源，該 光源是由一個雷射或至少一個發光二極體（LED)所構成。 如果顯示器（42)是以全息攝影的方式顯示三度空間影像 (41) ’則照明單元（44)的至少一個光源會發出相干光。 表單第23頁/共48頁 201044013 如果顯不器（42)是以自動立想的方式顯示三度空間影像 ’則光源無需發出相干光。影像資訊編碼元件（46)可以 ”有個工間光線調節器（SLM)，這種空間光線調節器可 乂根據自身的空間位置使照明單元（44)之光線的振幅及/ 或相位隨著時間改變及/或調整。例如空間光線調節器可 以是一種電定址空間光線調節器（EASLM)或光定址空間光 線調節器（0ASLM)。例如液晶裝置（LCD)就是一種空間光 線調節器。照明單元（44)是由控制單元（48)控制。影像 資訊編碼元件（46)是由控制單元（5〇)控制。光學構件 (10)是由控制單元（52)經由未在第7圖中繪出的調節器 (16)控制。 光學構件（10)是設置在影像資訊編碼元件（46)及一位觀 察者（未在圖示中繪出）之間。影像資訊編碼元件（46)是 設置在光學構件（i〇)及照明元件（44)之間。因此照明元 件（44)的光線會穿過影像資訊編碼元件（46)及光學構件 (10)。在本實施例中，空間光線調節器（46)的每一個像 素都分配到一個液體室（14)。 光學構件（10)之液體室（14)的光學介質（26)的構造及形 狀可以實現光學構件（10)的光學成像功能。第7圖之光學 構件（10)的光學成像功能包含透鏡功能，具體而言就是 稜面場透鏡功能。第7圖之顯示器（42)是用以下的方式實 現稜面場透鏡功能： 光學構件（10)之可預先給定的液體室（14)的光學介質 (26)的構造及配置方式可以使穿過這個液體室（14)的光 束（12)被偏轉到第一目標區（54)。光學構件（1〇)的其他 不同的液體室（14)的光學介質的構造及配置方式則可以 表單編號A0101 第24頁/共48頁 使光束（12)被偏轉到一偏離第一方向的方向，因而被偏 轉到第二目標區（56)。如果是如W0 2006/06691 9 A1揭 示的全息攝影顯示器，則兩個目標區（54、56)都是視窗 ’而且是設置在觀察者的眼睛必須定位於其上的平面上 ’以便能夠看見被顯示或重現的景像（41)。具體而言， 這個平面就是顯示器（42)之透鏡功能的焦平面。元件符 號（58)代表觀察者的左眼，（60)代表右眼。顯示器（42) 是用以下的方式使觀察者看到一個三度空間影像（41)(第 7圖中的三度空間稜柱體）：以適當的數據描述空間光線 調節器（46)，以便為左目標區（54)及觀察者的左眼（58) 產生三度空間景像（41L)，為右目標區（56)及觀察者的 右眼（60)產生三度空間景像（41R)。三度空間景像（41L) 及三度空間景像（41R)是在同一個空間位置產生的，不過 為了便於理解起見，此處使用不同的元件符號表示。雖 然這兩個三度空間景像（41L、41R)是空間重疊的，但並 不會對三度空間景像（41)的視覺效果造成干擾，因為從 三度空間景像（41L)發出的光束只會傳播到第一目標區 (54) ’從三度空間景像（41R)發出的光束只會傳播到第 二目標區（56)。如果觀察者的眼睛相對於顯示器（42)移 動’光束就會被液體室（14)偏轉到目標區（54、56)相應 的新位置。這個動作是透過液體室（14)的可調整的交界 面（22)來進行。第7圖中以虛線顯示的目標區（54、56) 及觀察者的眼睛（58)代表的就是觀察者的一個新位置。 與此相對應的，以三度空間景像（41L、41R)也會來到虛 線顯示的新位置。 如第4圖所示，光學構件（10)將光束（12)偏轉到第一目

A0101 第 25 Ϊ/共 48 I 201044013 標區（54)的液體室組（14)與光學構件（10)將光束（12) 偏轉到第二目標區（56)的液體室組（14)係以交錯方式排 列。第4圖從上往下數的第一個及第三個液體室（14)及位 於第4圖之圖面上方及下方的液體室（14)均屬於光學構件 (10)將光束（12)偏轉到第一目標區（54)的液體室組 (14)，且其光學介質（26)的表面（24)基本上是朝第一方 向定向。第4圊從上往下數的第二個及第四個液體室（14) 及位於第4圖之圖面上方及下方的液體室（14)均屬於光學 構件（10)將光束（12)偏轉到第二目標區（56)的液體室組 (14) ’且其光學介質（26)的表面（24)基本上是朝第二方 向定向。在同一組液體室（14)中’各液體室（14)之光學 介質（26)的表面（24)相對於各自之光學轴（28)的傾斜角 可能會略有不同。原則上位於光學構件（1〇)之邊緣的液 體室（14)之光學介質（26)的表面（24)相對於各自之光學 軸（28)的傾斜角會大於位於光學構件（10)之中間區域且 靠近顯示器（42)之光學軸（62)的液體室（14)之光學介質 (26)的表面（24)相對於各自之光學軸（28)的傾斜角。因 此顯示器（42)之液體室（14)的光學介質（26)的構造方式 使穿過液體室（14)的光束（12)可產生的偏轉角度會隨著 與顯示器中心點的距離增加而變大。第7凸之光學構件 (10)的兩組液體室（14)是在垂直方向上交錯排列。透過 光學構件（10)之液體室（14)的光學介質（26)可以將光揀 (12)偏轉到不同的水平方向’也就是偏轉到兩個目標區 (54 、 56)。 從第7圖顯示之觀察者的眼睛（58、60)的兩個不同的位置 可以看出，液體室（14)必須能夠根據其在光學構件（1〇) 表單煸號A0101 第26頁/共48頁 201044013 内位置實現不同的偏轉角度範圍。因此位於光學構件 (10)之中間區域且靠近顯示器（42)之光學轴（62)的液體 室（14)必須能夠在水平方向上將光束向左及向右偏轉相 同的角度。圖式中的字母冷代表這些液體室（14)的整個 偏轉角度範圍。位於顯示器（42)右邊的液體室（14)必須 能夠在水平方向上將光束向右偏轉一個相當小的角度， 但是向左偏轉一個比向右大很多的角度。圖式中的字母 α代表這些液體室（14)的整個偏轉角度範圍。位於顯示 器（42)左邊的液體室（14)必須能夠在水平方向上將光束 向左偏轉一個相當小的角度，但是向右偏轉一個比向左 大很多的角度。圖式中的字母7代表這些液體室（14)的 整個偏轉角度耗圍.。這樣當交界面（22)被調整到中性位 置時，光學構件（10)的液體室（14)的光學介質（26)就可 以在液體室（14)之偏轉角度範圍的角等分線的方向上使 光束偏轉。 如果液體室（14)也需要能夠根據本身在光學構件（1〇)内 的垂直位置在垂直方向上將光束（12)朝兩個目標區（54、 56)，則各液體室（14)之光學介質（26)的表面（24)也要 對各自的光學軸（28)夹一個不同的傾斜角。 第8㈣示中請專利範圍㈣項之製造光學構件（⑻的方 法的流程圖。第一個製造步驟（1〇〇)是形成一具有多個被 -種彈性物質至少部分填滿的液體室(⑷的結構。該彈 !·生物質疋電極化或導電的’或是含有電極化或導電的微 粒。下一個製造步驟（102)是透過調節器（16)將彈性物 質調整成-可預先蚊的形狀。接著製造步驟（1()4)是這 種狀態下將彈性物質固定住，以構成光學介質（26)。接 表單編號A0101 第27頁/共48頁 201044013 著製造步驟（106)是將至少兩種不相混合的流體（18、 20)注入結構的液體室（14)。接著製造步驟（1〇8)是將結 構的液體室（14)封住。 第9圖顯示申請專利範圍第3〇項之製造光學構件（1〇)的方 法的流程圖。第一個製造步驟（200)是形成一具有多個被 一種彈性物質及一種與該彈性物質不相混合之流體至少 部分填滿的液體室（14)的結構。該彈性物質或流體是電 極化或導電的，或是含有電極化或導電的微粒。接著製 造步驟（202)是透過調節器（16)將交界面（22)及彈性物 質調整成一可預先給定的形狀。接著製造步驟（2〇4)是在 這種狀態下將彈性物質固定住，以構成光學介質（26)。 接著製造步驟（206)是將至少另外一種流體注入結構的液 體室（14)。接著製造步驟（2〇8)是將結構的液體室（14) 封住。 如果彈性物質之可預先給定的形狀具有一個基本上是平 坦且面對相鄰之流體（18)的表面（24)，則可以形構成如 第1圖至第4圖的液體家（14)。 製造步驟（104、204)可以透過光化學反應或催化固化反 應使彈性物質被固定住。 第10圖至第13圖各顯示一個本發明之其他實施例的光學 構件（10)的若干液體室（14)的側面斷面圖。每一個液體 室（14)都具有兩種流體（18、20)。光學介質（26)的折射 率可以和相鄰流體（18)的折射率相等或只有很小的差異 。在第11圖至第13圖之流體室（14)面對流體（18)的那一 個交界面（24)上最好設有一個氧化層（例如Si〇2或 A1203) ’其作用是作為流體（18)的擴散阻擋層。 表單煸號A0101 第28頁/共48頁 201044013 第10囷之液體室（14)的光學介質（26)具有一個使穿過光 學介質（26)的光束繞射及折射的結構（64：^每一個液體 室（14)的光學介質（26)都具有許多個這種又稱為“閃耀 式光栅”（blazed Grating)的稜形結構（64)。兩個相 鄰的稜形結構（64)面對流體（18)的傾斜面的定向是各自 指向不同的方向。 第11圖之液體室（14)的光學介質（26)的形狀和第4圖之 液體室（14)的光學介質的構造方式是類似的，也就是兩 個相鄰之液體室（14)的光學介質（26)是製作成一個構件 〇 第12圖及第13圖的液體室（14)具有一個基本上是平面平 行的光學介質（26) ’其中附加之稜形構件（66)將光學介 質（26)擴充成一個平面平行的組件^光學介質（26)的折 射率與附加之稜形構件（66)的折射率是不同的。在本實 施例中，光學介質（26)可以是一種聚合物，附加之稜形 構件（66)可以是一種玻璃或聚合物。這個組件可達到的 折射率差異Δη大於0.4。將本發明之光學構件（1〇)應用 於全息攝影顯示器時，可以將平面平行組件的層厚度控 制在小於液體室（14)之高度的範圍内。在第12圖及第I〗 圖中未繪出的調整電極可帶有穿過固態雙重稜形層或平 面平行組件的通路接觸孔及背板（未在圖式中繪出），並 與一個在第12圖及第13圖中未繪出的控制單元（52)連接 。在第12圖的液體室（14)中，流體（2〇)及附加之稜形構 件（66)的折射率較低，流體（18)及光學介質（26)的折射 率較高。在第13圖的液體室（14)中，流體（2〇)及附加之 稜形構件（66)的折射率較高，流體（18)及光學介質（26) 表單编號Α0101 第29頁/共仙頁 201044013 的折射率較低。在第10圖至第13圖中從液體室（14)斜上 方及斜下方向外射出的光東基本上會被偏轉到兩個未在 圖式中繪出的目標區。這兩個目標區分別位於一個半空 間内，而且是設置在觀察者侧與顯示器表面相隔一可預 先給定之距離的位置β 第14圖至第17圖的液體室（14)都只具有兩種不同的流體 (18、20)。第14圖顯示具有一個光學介質（26)的光學構 件（10)的第一運轉狀態，第15圖顯示的是第二運轉狀態 。為了使圖面易於檢視，第14圖及第15圖是將光學介質 (26)繪於與液體室（14)相隔一段距離的位置。事實上光 學介質（26)是直接緊靠在液體室（14)上。第14圖及第15 圖之液體室（14)的光學介質（26)都構成可開關的可開關 光柵’這種光柵可以根據控制（以電連接及運轉狀態的符 號“ON”及“OFF”表示）讓波長λ i的光束（12)不發生 偏轉直接穿過可開關光柵（如第14圖的情況），或是使光 束（12)偏轉一可預先給定的角度（如第15圖的情況）。也 就是說可開關光栅可以根據控制使光束（12)偏轉〇度到 -16度。這些液體室（14)的光學介質（26)是設置在入口 端。 第14圖及第15圖顯示以可開關的PDLC體光栅作為光學介 質（26)的實施例。由於體光栅的角度選擇性及波長選擇 性很高，體光栅在ON狀態只對設計波長起作用，例如只 對λ i或λ g=532nm起作用，但是對又b = 470nm或 Ar = 633nm不起作用。第14圖及第15圖顯示的體光栅可 以是三個體光栅中的一個，這個體光柵是針對一設計波 長起作用，而且在可開關的情況下使所有波長均實現相 表單編號A0101 第30頁/共48頁 201044013 同的偏轉角度。第16圖顯示的就是這種情況。來自照明 單疋（未繪出）的平面波與光學轴（28)的夾角相當於可開 關之偏轉角度的一半，也就是_8度。在〇N狀態下，可開 關之偏轉角度是16度。在第16圖顯示的光學構件（10)的 運轉狀態中’只有中間的體光柵及/或光學介質（26)是有 作用的。因此只有波長；12被偏轉16度。也就是在液體室 (14)的入口端實現相對於光學轴（28)偏轉_8度或+ 8度的 二元控制。接通到3個體光栅的電壓需經過挑選’以便使 設計波長達到最高的繞射效率。顏色是可以隨時間變化 D 的’例如經由同步接通一個光栅及其相應之設計波長（時 間多工轉換）。也可以選擇由可開關光柵的時間多工轉換 及顏色的空間多工轉換構成的組合。 第17圖顯示由體光柵構成之光學介質（26)的空間多工轉 換，光學介質（26)可以是靜態或可開關的，例如PDLC。 體光柵位於液體室（14)的入口端。在這種形式的空間多 工轉換下，光學構件（10)可以配備條帶狀的濾色器（未繪 出），這代表不同波長的入射光（又l = 532nm， 〇 A2 = 470nm，λ3 = 633ηιη)。每一個液體室（14)都分配到 一個由可開關體光柵構成的光學介質（26)。每一個可開 關體光柵都是調到各自光線的波長’因此可以使配屬於 這個體光栅的照明光的波長偏轉。控制體光極用的控制 電極（未繪出）可以配置成平面狀或條帶狀，而且是以透 明材料製成，例如ΙΤΟ。第1 7圖之光學構件（1 〇)的液體 室（14)除了具有設置在入口端由體光柵構成的光學介質 (26)外，還具有設置在出口端由稜鏡（26)構成的光學介 質（26)。光學構件（10)的這個部分及附加的棱形構件 表單編號Α0101 第31頁/共48頁 201044013 (66)的構造與第12圖及第13圖的實施例的光學構件（10) 類似。 也可以透過紫外線發光二極體產生第14圖及第15圖之可 開關光栅的0N狀態及OFF狀態，但前提是要用一種折射率 會隨著所照射之紫外線強度而改變的材料取代液晶材料 〇這樣就可以實現光控制的可開關光柵。 最後要特別指出的是，以上提及的實施例僅是用於說明 本發明之學理，但本發明之範圍並不受這些實施例的裂 制。 I圖式簡單說明】 [0005].以下之圖式都是以示意方式繪製： 第1圖：本發明的一個實施例之光學構件的若干液體室的 側面斷面圖。 第2圖及第3圖：具有一部分調節器的一個實施例的液體 室的側面斷面圖。 第4圖：本發明之另外一個實施例的光學構件的若干液體 室的側面斷面圖。 第5圖及第6圖：具有一部分調節器的另外一個實施例的 液體室的侧面斷面圖。 第7圖：本發明的一個實施例之光學構件的上方侧視圖。 第8圖及第9圖：本發明之製造光學構件的方法的流程圖 〇 第10圖至第17圖：本發明之其他實施例的光學構件的若 干液體室的側面斷面圖。 在以上的圖式中，相同或相同作用的元件均以相同的元 件符號標示。 表單編號A0101 第32頁/共48頁 201044013 ί主要元件符號說明】 [0006] 10 :光學元件 12 :光束 14 :液體室/液體室組 16 :調節器 18、20 :流體 22 :交界面 24、30 :表面 26、62 :光學介質 〇 28 :光學軸 32 :接觸電極 33 :絕緣層 34、36、38、40 :調整電極 41、41L、41R :影像 42 :顯示器 44 :照明單元 46 :影像資訊編碼元件/空間光線調節器（SLM) 〇 48、50、52 :控制單元 5 2 :控制單元 54 :第一目標區/左目標區 56 :第二目標區/右目標區 5 8 .左眼 60 :右眼 64 :結構 66 :稜形構件 100、102、1D4、106、108 :製造步驟 表單編號Α0101 第33頁/共48頁 201044013 200、202、204、206、208 :製造步驟 表單編號A0101 第34頁/共48頁

Claims (1)

1. 201044013 七、申請專利範圍： 1 . 一種光學構件，其作用是使穿過光學構件（H))的光束 (12)偏轉’具有多個並排成規則結構的液體室（14)及一 個調節器（16) ’其中一個液體室〇4)含有至少兩種不相 混合的流體（18、20)，其中在液體室（14)的兩種流體 (18、20)之間會形成交界面（22)，透過調節器（16)可以 將交界面（22)調整成一可預先給定的形狀，及/或改變交 界面（22)的定向’其中一個液體室至少含有_種光 0 學介質（26)，該光學介質（26)與液體室（14)的一種流體 (18)相鄰’其中光學介質（26)面對相鄰之流體（18)的那 一個表面的形狀是不能改變的，其中透過光學介質（26) 可使穿過液體室（14)的光束（12)偏轉一可預先給定的角 度，同時光學構件（10)之液體室的光學介質（14)的構造 及/或形狀可以實現光學構件的光學成像功能。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之光學構件，其中光學介質 (26)含有一種玻璃或固體或硬化的聚合物或經不可逆固 化的流體。 〇 3.如申請專利範圍第i項或第2項所述之光學構件’其中光學 "質（26)面對相鄰之流禮（18)的那一個表面基本上是平 坦的。 4 .如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之光學構件， 其中液體室（14)具有一光學軸（28)，該光學軸（28)基本 上與並排之液體室（14)共有的一個表面（3〇)垂直。 5 .如申請專利範圍第4項所述之光學構件，其中透過調整及/ 或改變交界面（22)的形狀及/或透過調整及/或改變交界 表單編號A0101 第35 1/共48頁 201044013 面（22)的定向，可以使穿過液體室的光束（12)相對於光 學軸（28)偏轉。 .如申請專利範圍第4項或第5項所述之光學構件，其中穿過 液鱧室（14)的光束（12)會因為從流體（18)過渡到相鄰的 光學介質（26)而相對於光學軸（28)偏轉。 •如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之光學構件， 其中穿過液體室（14)的光束（12)在從流體（18)過渡到相 鄰的流體（20)時，會在交界面（22)上被折射。 •如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述之光學構件， 其中可以將相鄰流體（18、20)之交界面（22)的可預先給 疋的形狀調整為基本上是平面狀、圓柱形、或歪曲形狀。 •如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之光學構件， 其中流體（18)是電極化及/或導電的，液體室（14)的另外 一種流體（20)是非電極化及/或不導電的。 .如申請專利範圍第1項至第g項中任一項所述之光學構件， 其中液體室（14)的至少兩種流體（18、20)具有不同的光 學折射率。 .如申請專利範圍第1項至第項中任一項所述之光學構件 ’其中液體室（14)的兩種流體（18、20)的阿貝數都相當 向，而且二者的阿貝數最好是大致相同，或是至少有一種 流體（18、20)的折射率變化是可以預先給定的。 .如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述之光學構件 ’其中以電濕潤的原理調整及/或改變兩種流體（丨8、2 〇) 之交界面（22)的形狀’及/或調整及/或改變兩種流體（18 表辱· 、20)之交界面（22)的定向，其中調整液體室（14)用的 調節器（16)具有至少一個接觸電極（32)及至少一個調整 Α0101 第36頁/共48 1 201044013 電極（34、36、38、40)，同時該至少一個接觸電極（32) 與電極化或導電的流體（18)接觸》 13 .如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述之光學構件 ’其中光學介質是電極化及/或導電的，因此可作為接觸 電極（32)。 14 .如申請專利範圍第j項至第13項中任一項所述之光學構件 ’其中光學介質的形狀使穿過液體室（14)的光束（12)由 於折射的關係而能夠偏轉一可預先給定的角度，及/或光 學介質（26)基本上是棱形。

   Ο 15 .如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述之光學構件 ’其中光學介質具有一局部改變的折射率，其中折射率的 改變最好是發生在垂直於光學轴（28)的方向上。 16 .如申請專利範圍第！項至第14項中任一項所述之光學構件 ，其中光學介質的形狀使光學介質（26)由於繞射的關係 能夠將穿過液體室（14)的光束（12)偏轉一可預先給定的 角度。 17 .如申請專利範圍第16項所述之光學構件，其中光學介質 (16)具有一光柵結構，穿過液體室（14)的光束（12)會在 該光栅結構上被折射。 18 .如申請專利範圍第15項至第17項中任一項所述之光學構 件，其中將光學介質製作成一種平面平行構件。 19 .如申請專利範圍第15項至第18項中任一項所述之光學構 件，其中光學介質具有至少—可透過調節器控制的可開關 的光柵’透過對光栅的控制，可以使穿過可開關光拇的光 射朝至少兩個不同方向繞射。 20 .如申請專利範圍第！項至第2〇項中任一項所述之光學構件 表單編號A0101 第37頁/共48頁 201044013 ’其中在光線的傳播方向上，將折射率最大的交界面 (24)及/或流體（18)設置在最後面。 21 · —種可以用自動立體或全息攝影的方式顯示三度空間影像 的顯示器，其特徵為具有如申請專利範圍第^項至第項 中任一項之光學構件（1〇)。 22 ·如申請專利範圍第21項所述之顯示器，其中光學構件 (10)位於一影像資訊編碼元件（46)及影像資訊的觀察者 之間。 23 .如申請專利範圍第21項或第22項所述之顯示器，其中光 學構件（10)之液體室的光學介質（26)的構造及/或形狀可 以實現光學構件的光學成像功能.。 24 ·如申請專利範圍第23項所述之顯示器，其中成像功能包含 一透鏡功能，尤其是場透鏡功能 '稜面場透鏡功能、柱面 透鏡功能、或聚光透鏡功能。 25 .如申請專利範圍第21項至第24項中任一項所述之顯示器 ，其中光學構件（10)之可預先給定的液體室的光學介質 (26)的構造及/或配置方式可以使光束被偏轉到第一目標 區（54)，而光學構件（1〇)的其他不同的液體室的光學介 質的構造及/或配置方式則可以使光束被偏轉到一偏離第 一方向的方向，因而被偏轉到第二目標區（56)。 26 .如申請專利範圍第25項所述之顯示器，其中光學構件 (1〇)將光束偏轉到第一目標區（54)的液體室或液體室組 與光學構件（10)將光束偏轉到第二目標區（56)的液體室 或液體室組係以交錯方式排列。 27 .如申請專利範圍第25項或第26項所述之顯示器，其中交 錯排列的不同的液體室係排列在至少兩個不同的方向上， 表單編號删丨 I? %㈣#胃 201044013 28 29 ❹ 30 .〇 表單編號A0101 例如水平及垂直方向。 •如申請專利範圍第21項至第27項中任一項所述之顯示器 ’其中顯示器（42)之液體室的光學介質的構造方式使穿 過液體室（14)的光束（12)可產生的偏轉角度會隨著與顯 示器中心點的距離增加而變大。 .一種製造如申請專利範圍第1項至第2〇項中任一項所述之 光學構件的方法，這種方法是先形成一具有多個被一種彈 性物質至少部分填滿的液體室（14)的結構，該彈性物質 是電極化或導電的’或是含有電極化或導電的微粒，其中 透過調節器（16)將彈性物質調整成一可預先給定的形狀 ，接著在這種狀態下將彈性物質固定住並構成光學介質， 接著將至少兩種不相混合的流體（18、2〇)注入結構的液 體室（14)，並將結構的液體室（14)封住，這樣就可以製 成如申請專利範圍第1項至第20項中任一項之光學構件 (10)。 一種製造如申請專利範圍第【項至第2〇項中任一項所述之 光學構件的方法，這種方法是先形成一具有多個被一種彈 性物質及一種與該彈性物質不相混合之流體至少部分填滿 的液體室（14)的結構，其中在彈性物質及流體之間會形 成一交界面（22)，該彈性物質或流體是電極化或導電的 ’或是含有電極化或導電的微粒，其中透過調節器（16) 將父界面（22)及彈性物質調整成__可預先給定的形狀， 接者在這種狀態下將彈性物質固定住並構成光學介質，接 著將至少另外一種流體注入結構的液體室（14)，並將結 構的液體室（14)封住，這樣就可以製成如中請專利範圍 第1項至第20項中任—項之光學構件（1〇)。 第39頁/共48頁 201044013 31 .如申請專利範圍第29項或第30項所述之方法，其中彈性 物質之可預先給定的形狀具有一個基本上是平坦且面對相 鄰之流體（18)的表面。 32 .如申請專利範圍第29項至第31項中任一項所述之方法， 其中在不同之液體室（14)内的彈性物質具有不同的形狀 及/或定向。 33 .如申請專利範圍第29項至第32項中任一項所述之方法， 其中透過光化學反應或催化固化反應使彈性物質被固定住 表單編號A0101 第40頁/共48頁