TW201133039A - Double-layer liquid crystal lens apparatus - Google Patents

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Description

201133039 X uux-νυ ι -TW 32775twf.doc/n 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種可微調液晶透鏡品質 及可利用薄膜電晶體控制之液晶透鏡，特別是 種 雙層液晶透鏡裝置。 、種 【先前技術】 歷年來，已有許多文獻資料陸續揭露各種液 crystal，LC)光學元件技術’探討液晶材料具有可 加電壓以調變其折射率的特殊絲特性，來改變透鏡=隹 員域中。最早使用液晶來製作㈣ ，先子7L件的贿疋被揭露在美國專利號第條63 ^其利料加電壓之調變改變液晶分子之轉向以變化^ 射率’進而狀射光束在液糾料巾發生偏折。後續利用 液晶可調變之·所減讀晶光學元件_不勝枚舉； 如美國專利號第6577376號中，將驅動液晶之電極設計成 ^心圓狀之區帶片（纖e plate)繞射圖案，成為繞射型之液 晶光學元件，對特定偏極化方向之入射光束產生一階之繞 射光束與零階之非繞射絲，搭配聚焦物鏡以產生兩不同 位置之聚焦光點，應用於光學讀寫頭(Qptieal卿叩head) 之多層資料的讀寫’亦有應用於像差修正元件⑽抓也⑽ correction unit) 〇 _另外，於美國專利號第6690500號中，亦將液晶光學 几件之驅動電極設計成同心圓狀之週期性環狀結構，並在 201133039 u7iuu^.-u01-TW 32775twf.doc/n 每一環狀電極上以高、低不同電壓驅動，使成連續之壓降， 造成電極作用下之液晶分子的折射率為連續式分佈，其光 程差(optical path difference，OPD)之相位調變形成如菲涅 爾透鏡(Fresnel lens)之結構，亦應用於光學讀寫頭之聚焦 光點的像差修正上。又有如揭露於美國專利號第726282〇 號中，其電極之設計為上下兩半圓之對稱區域，亦應用於 光學讀寫頭之像差修正，特別是在於因傾斜而造成之彗差 (coma aberration)修正上。 另外，於美國專利號第6864951號中，利用非均勻性 (inhomogeneous)高分子發散型液晶（p〇lymer dispersed liquid crystal, PDLC)與搭配紫外光束(Uvlight)之照射，使 液晶分子形成非均勻尺寸之顆粒(dr〇plet)，可經由外加電 壓之變化連續調變其光學聚焦特性。更有如發表於 APPLIED OPTICS 國際期刊（ν〇ι· 43, No. 35，p. 6407, December，2004)中，將電極設計於遠比液晶介質層厚的玻 璃之另一面’透過較高電壓之作用，使電位分佈穿透過玻 • 璃後’在液晶介質層形成連續曲面之分佈，進而造成液晶 折射率之連續分佈，猶如一連續相位分佈之透鏡，其聚焦 特性甚佳’元件結構亦簡單；然而其驅動電壓要高達1〇〇 伏特’遠比一般液晶元件約5伏特以下之驅動電壓高出許 多。
W述習知液晶光學元件，如US 6577376與US 6690500採用帶狀片或菲涅爾透鏡之繞射元件設計，其因 繞射產生之各繞射階會降低光束之整體利用效率。而US TW 32775twf.doc/n 201133039 6864951採用高分子發散型液晶之架構又因為紫外光之 曝照製程嚴格，介質因散射造成光穿透率低與元件驅動電 壓而等因素，產生諸多限制。最重要的是，因液晶之雙折 射率(birefringence)特性，故其光學調變性僅針對特定=偏 極化入射光束有作用，因此亦限制了其應用之範圍，前述 之習知技術，只能使用於如以雷射為光源或包含有極化= (polarizer)與檢光器（analyzer)之光學系統，並無法有效地^ 用於採用一般光源之成像系統。 μ 另外，於美國專利號第Ρ6859333號中，液晶透鏡採 用雙層液晶之架構，解決液晶元件對光偏極化選擇性 (polarization selectivity)之問題，但此創作採用球面電極美 板，搭配羽之液晶介質層，透過電壓之調_動液晶^ 補償球面電極已©定之㈣，相可變焦距之目的， 面電極之製作減關作之主要_所在。更有如録於 〇PTICS EXPRESS 國際期刊（ν〇ι 15, n〇 & p 、 嫩ch，薦）中，利用光配向(_〇哉腿_之方式來容 =先偏極化方向錢之液晶透鏡，㈣其製程之複雜， 亦疋必須考量之主要重點。 ’ 【發明内容】 、，呈雙層液晶透鏡褒置，其結構較簡單、 亚具有較佳的光學調焦能力。 置’包括一第一電極 電極元件以及二液晶層。 第 本發明提出一種雙層液晶透鏡裴 元件、一第二電極元件、 -TW 32775twf.d〇c/n 201133039 \J7 1 第-電極it件包括—第—基板、至少―第—主動元件、一 第-電極及1-配向層。第—主動元件、第—電極及第 -配向層配置於第—基板上。第—线元件電性連接第一 電極’且第-電極具有—第__開孔。第二電極元件包括一 第二基板、至少一第二主動元件、一第二電極及一第二配 向層。第二主動元件、第二電極及第二配向層配置於第二 基板上。第二主動元件電性連接第二電極，且第二電極具 有-對應第-開孔的第二開孔。第三電極元件配置於第一 電極兀件與第二電極元件之間。第三電極元件包括一第三 基板、二共通電極、-第三向層與—第四配向層。共通 電極、第，配向層與第四配向層配置於第三基板上。第三 配向層與細配向層分別位於第三基板的不同側，而 電極位於第三配向層與第三基板之間。二液晶層分= 於第一電極元倾第三電極元狀㈣及第二電極元件盘 第二電極兀件之間。第—g己向層與第三配向層會對^ 其中之一配向’而第二配向層與第四配向層會對液晶ϋ 中另一配向。 队日日層具 在本發明之—實施例中，第一主動元件包括 -主動及―祕’沒極與第—電“、 且當閘極被驅動時’源極與汲極 生連接’ 接。在本發明之-實施例中，第二主動元:包^ 一主動層、一源極以及一沒極，沒極與第二電=、 且當動時，源極魏極透過主動層彼:， 在柄明之—實施例中，第1極與第連^ 7 201133039 wiuu^-wi-TW 32775twf.doc/n 相同而第^極與第二電極的電位不同於共通電極的電 位。在本發明之另一實施例中，第一電極與第二電極的電 =不同’㈣-電極與第二電極的電位不同於共通電極的 電位。 在本發明之—實施射，至少―第—主動元件與至少 主動元件分縣多個第—主動元件與多個第二主動 :小二雙f液晶透鏡裝置更包括至少-第-環型電極與 極’第—環型電極配置於第-開孔内， 第=動元件分別電性連接第—電極與第—環型電極， 性連接第二電極與第二環型電極。而第一主動兀件分別電 極、之一^施例中，各第—主動元件包括-間 動層一祕以及—汲極，各第-主⑽杜_ 極分別電性連接第一電極與第一 w 叙祌 1， 衣翌電極’且當閘極被驅 τ，/原極與汲極透過主動層彼此電性連接。 極、月之^\例中’各第二主動元件包括-閘 極分別電“ 及一汲極’各第二主動元件的汲 動時，诉減接弟一電極與第二環型電極，且當間極被驅 f原極與汲極透過主動層彼此電性連接。 發明之-實施例中，位於第一開孔内的至少一第 ί極呈同心圓排列’而位於第二開孔内的至少-第 ，型電極呈同心圓排列。 ㈣主〆弟 電發明之一實施例中，第一電極與至少一第-變狀 包極的電位至少部分相同。 ^弟娘狀 201133039 32775twf.doc/n 在本發明之一實施例中，第一電極與至少一第一環狀 電極的電位不同。 在本發明之一實施例中，第二電極與至少一第二環狀 電極的電位至少部分相同。 在本發明之一實施例中，第二電極與至少一第二環狀 電極的電位不同。 在本發明之一實施例中，第一配向層的一配向方向平 •行且相反於第三配向層的一配向方向，而第二配向層的一 配向方向平行且相反於第四配向層的一配向方向，且第一 配向層的配向方向與第二配向層的配向方向垂直。 在本發明之一實施例中，第一電極設置於第一基板的 一側’而第一配向層設置於第一基板的另一側。 在本發明之一實施例中，第一電極與第一配向層位於 第一基板的同側’且第一電極位於第一配向層與第一基板 之間。 在本發明之一實施例中，第二電極設置於第二基板的 • —側，而第二配向層設置於第二基板的另一側。 在本發明之一實施例中，第二電極與第二配向層配置 於第二基板的同侧，且第二電極位於第二配向層與第二基 板之間。 在本發明之一實施例中，第一電極元件、第二電極元 件與第三電極元件共用同一驅動電源或各別使用不同驅動 電源。 在本發明之一實施例中，雙層液晶透鏡裝置更包括多 201133039 uyiuuz-uui-TW 32775twf.doc/n 個膠框，分別配置於第一電極元件與第三電極元 及第二電極元件與第三電極元件之間，以分別於 間以 元件與第三電極元件之間保持—第—容置空間以及^極 電極元件與第三電極元件之間料—第二容置空間 液晶層分別設置於第一容置空間與第二容置空間内。一中 —基於上述，本實施例之雙層液晶透鏡裝置藉由第—♦ 極兀件、第二電極元件與第三電極元件來形成雙層液晶】 鏡的結構’並適當地控制施於液晶透鏡上的電壓，使摊声 ^透鏡裝置具有較佳的、能力，而;^產生雙焦^ 情况。料，由於雙層液晶透鏡裝置是α主動元件(如薄膜 電晶體)來控制雙紅之晶透鏡的折射率，因此可有效地縮小 又曰液日日透鏡裝置的整體體積以及減少外部電路ic的使 用而降低製作成本與簡化其結構。 —為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉貫施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 圖1為本發明一實施例之雙層液晶透鏡裝置的局部示 Ζ圖2Α繪不圖i之第一主動元件與第一電極配置於 第二，板或第二主動元件與第二電極配置於第二基板的局 部圖’ ® 2B則繪示第—電極元件或第二電極元件的 局@ 2C騎示第—電極元件上的第一主動元 件或第二電極邱上的第二主動元件的局部示意圖，而圖 2D為共通電極配置於第三基板上的局部示意圖。請同時參 201133039 iVV^-001-TW 32775twf.doc/n 考圖1、圖2A〜圖2D，本實施例之雙層液晶透鏡裝置1000 包括一第一電極元件1100、一第二電極元件1200、一第三 電極元件1300以及二液晶層1420、1440。 第一電極元件1100包括一第一基板1120、至少一第 一主動元件1140、一第一電極1160及一第一配向層1180。 第一主動元件1140、第一電極1160及第一配向層1180配 置於第一基板1120上。第一主動元件1140電性連接第一 電極1160，且第一電極1160具有一第一開孔1162。在本 實施例中，第一基板1120具有一第一表面1122與一第二 表面1124 ’其中第一主動元件114〇與第一電極ι16〇位於 第一基板1120的第一表面1122上，而第一配向層118〇 則位於第一基板1丨2〇的第二表面1124上，如圖i、圖2A 與圖2B所繪示。在本實施例中，第一開孔HQ的形狀是 以圓形為舉例說明，但不限於此，於其他實施例中，第一 開口 1162亦可根據使用者所欲達到的光學效果而適當地 調整。另外，第-電極116〇可以是透光或不透光，本實施 例係以透光為舉例說明，但不限於此。 詳細來說，第一主動元件114〇包括一閘極1142、一 主動層1144、一源極1146以及一汲極1148，其中汲極ιΐ48 ，第-電極116G電性連接，且當閘極⑽被驅動時，源 ^ 1146與没極1148透過主動層1144彼此電性連接，以使 “自源極1146的—電壓訊號可依序地通過主紗1144、 没極⑽轉遞至第—電極上。齡之/第一主動 凡件1140主要是用來作為第-電極1160的開關，其中第 11 201133039 vj7iw«i.-v/vA-TW 32775twf.doc/n 一主動元件114G例如是1膜電晶體。 在本實施例中，第-電極U6G又可盘 電性連接，因此可對儲存電容 /古存电谷1143 例中，儲存電容m3的;;放電。在本實施 -膜層，而儲存電容1143的另二：1142屬於同 u-、 的另一電極1143b斑源梅〗ι.4ή 或没極1M8屬於同一膜層。 睛繼縯參考圖1、圖2a〜岡 包括—第二基板極元件· _ L 夕第一主動兀件1240、一笫-
電^260及-第二配向層！。第二主航件124〇、^ 二電極1260及第二配向層伽配置於第二聽咖上。 弟主動兀件124〇電性連接第二電極删，且第二電極 具有—對應第—開孔1162的第二開孔1262。在本實 施例中，第二基板1220具有一第一表面1222與一第二表 面1224,其中第二主動元件124〇與第二電極·位於第 板1220的第一表面1222上，而第二配向層·則位 於弟—基板1220的第二表面1224上，如圖！、圖2A盘圖
沈所费示。在本實施例中，第二開孔體的形狀是關 形為舉例說明，但不限於此，於其他實施例中，第二開孔 1262，可根據使用者所欲達到的光學效果而適當地調整。 同樣地，第二主動元件1240包括一閘極1242、一主 動層1244、一源極1246以及一沒極1248，其中汲極1248 與第二電極1260電性連接，且當閘極1246被驅動時，源 極1246與汲極1248透過主動層1244彼此電性連接，以使 來自源極1246的一電壓訊號可依序地通過主動層1244、 12 201133039 ------301-TW 32775twf.doc/n 汲極1248而傳遞至第二電極126〇上。換 元件主要是用來作為第二電極126〇:，第 二主動元件124G為-_電晶體。 其中弟 另外’弟一電極1260又可盘另一健六 連接’因此可對儲存電容1243,進充子电容1243電性 中，儲存電^ 進仃充放電。在本實施例 I储存“ 1243的1極124如與_ 12於 膜層，而儲存電容1243的另一## ώ 、 汲極篇屬於同,㈣電極12顿麵極1施或 配晋二η考圖1、圖2α〜圖2d，第三電極元件1300 配置於弟1極元件1100與第二電極元件mo之間。第 三ί極元件_包括—第三基板⑽、—共通電極1340、 ^第二配向層136G與-第四配向層i遍。共通電極浦、 第二，向層1360與第四配向層138〇配置於第三基板132〇 上。第二配向層1360與第四配向層1380分別位於第三基 板13加的不同側，而共通電極134〇位於第三配向層136〇 與第^基板1320之間。在本實施例中，第三基板132〇具 有-第-表面1322與-第二表面1324，其中第三配向層 1360位於第二基板132〇的第一表面1322上，而第四配向 層1380則位於第三基板1320的第二表面1324上，如圖2 圖所繪示。在本實施例中，儲存電容1143、1243的電 極1143a、1243a可共用共通電極1340的電位’意即以共 通電極1340的電位作為接地電位(GND)，此時便可分別外 接電壓源1520、1540以電性連接第一主動元件1丨4〇與第 一主動元件1240，如圖1、圖2A、圖2C與圖2D所示。 13 201133039 .........-TV/ 32775twf.doc/n 在本實施例中，第一配向層1180的一配向方向平行 且相反於第三配向層1360的一配向方向，而第二配向層 1280的一配向方向平行且相反於第四配向層1380的一配 向方向，且第一配向層1180的配向方向與第二配向層1280 的配向方向垂直。 請繼續參考圖1、圖2A〜圖2D，液晶層H20、1440 分別配置於第一電極元件1100與第三電極元件1300之間 以及第二電極元件1200與第三電極元件1300之間。其中’ 由於液晶層1420夾設於第一配向層1180與第三配向層 1360之間，且第一配向層1180的配向方向平行且相反於 第三配向層1360的配向方向，因此第一配向層1180與第 三配向層1360便可對液晶層1420進行配向；而液晶層 1440夾設於第二配向層1280與第四配向層1380之間，且 弟一配向層1280的配向方向平行且相反於第四配向層 1380的配向方向，因此第二配向層1280與第四配向層1380 便可對液晶層1440進行配向。 基於上述結構可知，夾設於第一電極元件11.00與第 三電極元件1300之間的液晶層1420可透過第一電極元件 1100上的第一主動元件1140來控制第一電極ιι6〇與共通 電極1340之間電壓差，使得液晶層1420產生折射率變化。 由於第一電極1160具有第一開孔1162，因此位於第一開 孔1162位置内的液晶層1420的整體折射率分佈便會有不 同’意即形成於第一電極元件1100與第三電極元件13〇〇 之間的電場分佈會隨著第一開孔1162邊緣往越靠近第一 14 201133039 ιυυ^-001-TW 32775twf.doc/n 開孔1120中央的方向而逐漸遞減，如此—來，位於 孔1162内的液晶層1420便可形成一種具有漸變型折射^ 透鏡(Gradient-Index Lens，GRIN Lens)的折射率分佈 而可具有如同凸透鏡之光線聚焦之調焦功能，皇 控制施於第—主動元件⑽的驅動訊號 之私壓大小來加以控制。 同樣地，夾設於第二電極元件12〇〇與第三電極 1·之間的液晶層需可透過第二電極元件12⑻上 -主動元件1240來控制第二電極i與共通電極⑽ 之間電壓差，使得液晶層1440產生折射率變化。由於 具有相對第一開孔U62的第二開孔1262 :因此 佈便=Γγ^62位置内的液晶層浦的整體折射率分 便曰有不同，思即形成於第二電極元件1200與第三電極 之間的電場分佈會隨著第二開孔1262邊緣“ 第—開孔1226中央的方向而逐漸遞減，如此 =^262内的液晶層_便可形成—種上述具有漸i 線聚i之Ϊί的折射率分佈’從而可具有如同凸透鏡之光 第l功能’其中此聚焦之效果可以藉由控制施於 —主動讀124G的鶴訊號之電壓大小來加以控制。 方向是，由於液晶分子對於某—特定入射 豆狀私#射先束的不同極化方向而言為雙折射率材料， ^ E~ray)#lt 妒的、、广曰、吊先(〇rdl職y叫，〇-ray)折射率0〇)。因此，一 又、〜透鏡若未設有偏光㈣，則人射光束在通過液晶 35 201133039、 ------—-1W 32775twf.doc/n 透鏡之後通常會產生雙焦點，且若設置有偏光片時則會減 弱入射光束的光強。因此，本實施例之雙層液晶透鏡裝置 1000透過上述的結構可改善雙焦點的問題，而具有較佳之 光學調焦品質。 詳細而言，若入射光束通過液晶層1420時，由於液 晶層142G屬於雙折射材料，因此，在未設置有偏光片以將 入射光束偏極化，便會產生上述雙焦點的情況，因此，本 實施例之液晶透鏡笨置1000透過設置另—液晶透鏡結構 (即上述的第二電極元件、第三電極元件與液晶層144〇所 構成的液晶透鏡結構），其中此液晶層i物的配向方向不 同於液晶層1420的配向方向，如此便可藉由適當地電壓^ 制將上述雙焦點的情況補償，從而可使雙層液晶透鏡裝^ 1000具有較佳之光學調焦品質。 边兄展置 另外，本實施例之雙驗晶透鏡裝置麵由 二Γ 1240來分別控制第—電極1曙 極1260的讀，因此，除了可適當地 1_的整Μ積外，亦可具有雛的 t 1C的使用，而具有節省成本的目的。少邛 基於上述可知，在—實施例中，第— 二電極1260的電位相同，而第一 D Λ _/、第 的電位不同於共通電極1340的電位7與第二電極 第-電極U6G與第二電極⑽的電。在—貫巧中， =。〇與第二電極篇的電位不同於共通電極而^ : 16 201133039 uyiuu^-uOl-TW 32775twf.doc/n 在本實施例中，雙層液晶透鏡裝置1000更包括多個 膠框1620、1.640，如圖丨所示。膠框162〇、164〇分別配 置於第一電極元件11〇〇與第三電極元件13〇〇之間以及第 二電極元件1200與第三電極元件13〇〇之間，以分別於第 一電極元件1100與第三電極元件13⑻之間保持一第一容 置二間L1以及於第二電極元件12〇〇與第三電極元件 之間保持一第二容置空間L2，其中液晶層 1420 、 1440 分 別設置於第一容置空間Li與第二容置空間L2内。 一般來說，通常是利用膠著劑設置於第一電極元件 1100、第二電極元件12〇〇或第三電極元件13〇〇上，並將 第一電極元件1100、第二電極元件1200與第三電極元件 1300進行對位與貼合，而後當膠著劑固化後即形成上述的 膠框1620、1640。在本實施例中，膠框膠框162〇、164〇 例如是採用封裝液晶顯示面板(LCDpanel)的膠框技術，或 是其他適當的膠框技術與材料，上述僅為舉例說明，本發 明並不僅限於此。在一實施例中，上述的膠框162〇、164〇 亦可以是間隙物(spacer)。 值得一提的是，本實施例係以第一電極116〇與第一 配向層1180設置於第一基板112〇的不同側為舉例說明， 如圖1所示。然而，在一未緣示的實施例中，第一電極 與第一配向層1180亦可以是位於第一基板112〇的同側， 即位於弟一基板112〇的第二表面1124上，其中第—電極 1160是位於第一配向層118〇與第—基板112〇之間，如此 一來，由於第一電極1160與共通電極134〇之間的距離縮 17 32775twf.doc/n 201133039 小，相對地，施於第一電極1160的電壓亦可適當地減少， 從而可節省部分電力。類似地，第二電極1260與第二^向 層1280亦可設置於第二基板1220的同側。 。 圖3為本發明另一實施例之雙層液晶透鏡裝置的局 剖面示意圖，圖4A繪示圖3之第一主動元件、第—電二 與第一環型電極配置於第一基板或第二主動元件、第二雷 極與第二環型電極配置於第二基板的局部示意圖，圖一4丘 則繪示圖3之第-電極元件或第二電極元件的局部剖示 圖。請同時參考圖1、圖2Α〜圖2D、圖3與圖4Α〜圖 本實施例之雙層液晶透鏡裝置2〇〇〇與前述雙層液晶透鏡 裝置1000結構相似，其中相同的構件標示相同的符號，g 者不同處在於，雙層液晶透鏡裝置2〇〇〇具有多個上1述的 第了主動元件1140、多個上述的第二主動元件124〇、=少 一環型電極2100與至少一第二環型電極22〇〇。其中 ^實施例之第一環型電極2100與第二環型電極22〇〇 ^數 星分別以四個為舉例說明，但不限於此。 第一環型電極2100位於第一開孔1162内並配置於第 基板的第一表面1122上，且這些第一主動元件114〇其 電性連接第一電極1160,而剩餘的第一主動元件114〇 、J各另j电性連接四個第一壤型電極2100。在本實施例中， 廷些第—主動元件1140的汲極Π48分別電性連接第—電 極〗160與第一環型電極2100，且當閘極1142被驅動時笔 f極1146與汲極1148透過主動層1M4彼此電性連接。換 s之，第一電極1160與第一環型電極2100便可透過各自 18 32775twf.doc/n 201133039
\jy ιυυ^,- 001-TW 電性連接的第一主動元件114 壓。 同樣地，第二環型電極2200位於第二開孔1262内並 配置於第一基板1220的第一表面1222上，且這也第二主 動件1240其一電性連接第二電極126〇，而剩餘的第二 主動元件1240則各別電性連接四個第二環型電極， 如圖4A所示。在本實施例中，這些第二主動元件22〇〇 没極1248分別電性連接第二電極i細與第二環型電極 2200，且當閘極1242被驅動時，源極1246與及極⑽ ，過主動層⑽彼此電性連接。因此，第二電極兔 ^二環型電極纖便可透過各自電性連接的第二主航 件1240而分別地被驅動或施加電壓。 在本實施财，位於第—開孔U62内 極2100呈同心圓排列，而位於第二開孔12 ^ : 型電極謂呈同心圓排列，如圖4A戶斤示。另外的 =，極2則或2之電壓的控制是採如薄膜J = έ士構合弟二電極元件1300上的共通電極134“ '。冓’便縣成類似平行板電容器之架構。 —士 施加在每-環型電極21〇〇或22〇〇上不同之’=错由 變液晶透鏡裝置2GGG之聚歸性。 則可调 舉例而言，對一般正單軸型液 型電極上施加較高之電位，則較 孝乂罪近外圈的環 1440的相位延遲量將合 靠 ^ 之液晶層1420、 將曰间於#近外圈之液晶層H20、M40 19 201133039 uyiuu^-wi-TW 32775twf.doc/n 的相位=遲量，如此—來，整個液晶透鏡將呈現為一正透 之光學效果。反之，若在靠近内_環型電極上施加較 南之，位而在較4近外圈的環型電極上施加較低之電位， 較減㈣之液晶層142G、144G的相位延遲量將會低於 罪近外圈之液晶層1420、1440的相位延遲量，如此，整個 ，晶透鏡便可呈現為_負透鏡之光學效果。換言之，透過 藉由上述的電壓之設計’可將液晶透鏡裝置2_操作在無 ，焦特性(外圈與内圈等電壓）、正透鏡聚焦特性(外圈電壓
内圈錢)與貞透鏡織特性(外圈賴低於内圈電壓) 等多種不同聚焦模式，此為本實施例之液晶透鏡農置2000 所具有的主要特點之一。 基於上述可知，根據液晶透鏡裝置1000或2000所採 =驅動電源數量、以及使用者的設計與需求，上述的第 。、电極1160與第一環狀電極21〇〇的電位至少部分相同， j ’第一電極U60與第-環狀電極2100的電位不同。
地，第二電極126〇與第二環狀電極22〇〇的電位至少 口P刀相同’又或者，第二電極i與第二環狀電極 的電位不同。 由於液晶透鏡裝置2000與液晶透鏡裝置1〇〇〇的差 僅在於，液晶透鏡装置2000分別設置至少一第—環型電 與至少一第二環型電極於第一開孔Π62與第二開孔12 中。因此，液晶透鏡裝置2 _除了具有上述的提到的優 外，其同樣具有液晶透鏡裝置1000所提及的優點，在二 不再贅述。 20 201133039 vy ι uu^-υθ 1 -TW 32775twf.doc/n 第；Ϊ J to :圖3皆以第-電極元件110 0、 ^電極讀1·與第三電極元件·各職用 動電源來進行作動。然而。於其他實施例中 用相同的驅動電源。另外，上述 板1220鮮三基板咖例如是使用透光基板。基 &上所述，本發明之雙層 :點:首先’透過第-電極元件、第二=;:3 成雙層液晶透鏡的結構，並且藉由適當地控‘ 射^^鏡上的電壓’可使其產生漸變型折射 =二布:卿賞通過其中的光線使得雙層 : 調焦能力，而不易產生雙焦點的情況。如2 裝另Τ具有如同凸/凹透鏡之繼 於雙層液晶透鏡裝置是以主動元 如物電晶體)來控制雙層液晶透鏡的折射率，如此一 可有效地縮小雙層液晶透鏡裝置的整體體積外，亦 槿II卜部電路1c的使用而降低製作成本與簡化其結 由於雙層液晶透鏡裝置具有多個位於開孔内的 =電極’因此’可透過微調每一環型電極的電壓，亦可 使侍雙層液晶透鏡裝置具有較佳的光學表現。 軸本發明已以實關鮮如上，财麟用以限定 ^明’任何所屬技術領域巾具錢常知識者，在不脫離 發明之精神和範_，t可作許之更動與潤飾，故本發 之保護範®當視後社巾請專觀®所界定者為準。 201133039 uyiuu^-uui-TW 32775twf.doc/n 【圖式簡單說明】 圖1為本發明一實施例之雙層液晶透鏡 意圖。 圖2A繪示圖1之第一主動元件與第〜 一基板或第二主動元件與第二電極配置於 示意圖。 骏置的局部示 電極配置於第 二基板的局部 圖則繪示第 示圖。 一丁 一藏極元件的局部吾 圖2C躲示第—電㈣件上的第—主㈤ 電極元件上的第二主動元件的局部示意圖。 二- 圖2D為共通電極配置於第三基板上的 圖3為本發明另—實施例之雙層液晶 ^回 剖面示意圖。 处纜裝置的局苦
圖4A繪示圖3之第一主動元件、第〜 型電極配置於第一基板或第二主動元件、苐 嘬型電極配置於第二基板的局部示意圖。 圖4B則繪示圖3之第一電極元件或第 局部剖示圖。 電極與第一環 〜電極與第二 二電極元件的
【主要元件符號說明】 1000、2000 :雙層液晶透鏡裝置 1100 .第一電極元件 1120 :第一基板 1122、1222 ' 1322 :第一表面 22 201133039
J01-TW 32775twf.doc/n 1124、1224、1324 :第二表面 1140 :第一主動元件 1142、 1242 :閘極 1143、 1243 :儲存電容 1143a、1143b、1243a、1243b :電極
1144、 1244 ··主動層 1146、1246 :源極 1148、1248 :汲極 1160 :第一電極 1162 :第一開孔 1180 :第一配向層 1200 :第二電極元件 1220 :第二基板 1240 :第二主動元件 1260 :第二電極 1280 :第二配向層 1262 :第二開孔 1300 :第三電極元件 1320 :第三基板 1340 :共通電極 1360 :第三配向層 1380 :第四配向層 1420、1440 :液晶層 1520、1540 :電壓源 23 201133039.1W 32775twf.doc/n 1620、1640 :膠框 2100 :第一環型電極 2200 ··第二環型電極 L1 :第一容置空間 L2 :第二容置空間 201133039.1W 32775twf.doc/n
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Claims (1)

  1. 201133039 L uu^-o01-TW 32775twf.doc/n 七、申請專利範圍： 1. 一種雙層液晶透鏡裝置，包括： 一第一電極元件，包括一第一基板、至少一第一主動 元件、一第一電極及一第一配向層，該第一主動元件、該 第一電極及該第一配向層配置於該第一基板上，該第一主 動元件電性連接該第一電極，且該第一電極具有一第一開 孔； 一第二電極元件，包括一第二基板、至少一第二主動 元件、一第二電極及一第二配向層，該第二主動元件、該 第二電極及該第二配向層配置於該第二基板上，該第二主 動元件電性連接該第二電極，且該第二電極具有一對應該 第一開孔的第二開孔； 一第三電極元件，配置於該第一電極元件與該第二電 極元件之間，該第三電極元件包括一第三基板、一共通電 極、一第三配向層與一第四配向層，該共通電極、該第三 配向層與該第四配向層配置於該第三基板上，且該第三配 向層與該第四配向層分別位於該第三基板的不同側，而該 共通電極位於該第三配向層與該第三基板之間；以及 二液晶層，分別配置於該第一電極元件與該第三電極 元件之間以及該第二電極元件與該第二電極元件之間，且 該第一配向層與該第三配向層會對該些液晶層其中之一配 向，而該第二配向層與該第四配向層會對該些液晶層其中 另一配向。 2. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 25 201133039 —-------iw 32775twf.doc/n 置，其中該第-主動元件包括一閘極、一主 以及i極’該沒極與該第—電極電性連接，二二源極 被，時，該源極與該沒極透過該主相 以及-祕‘=：：第包括主動層、ιί 被驅動時，該源極與該汲極透:亥:動生二，恤 置，其中如//3範圍* 1項所述^雙層液晶ίΐΐ 電極與該第二電極的電位相同，； 電極的電位 置，其中該第1 _4之雙層液晶透_ 電極與該第第一電極的電位不同，而竽第、 6·如申St同於該共通電極的電: 置，.其中該至少—第二』^所述之雙層液晶透鏡裝 =多個第—主動元件該至少-第二主動元件 二:透鏡裝置更包括至少二：主動元件時’該雙層 = -*«型電極 =ΐ極與該第1型電極’ 件，連接内，而該些^ •如申請專利範圍第^以弟―％型電極。 置，其中各該此弟6項所述之雙層液晶透鮮 源〜1極二!主動= 動70件的該汲極分別電性 26 201133039 J01-TW 32775twf.doc/n 連接該第一電極與該第一環型電極，且當該閘極被驅動 時，該源極與該汲極透過該主動層彼此電性連接。 8. 如申請專利範圍第6項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中各該些第二主動元件包括一閘極、一主動層、一 源極以及' 没極，各該些第二主動元件的該 >及極分別電性 連接該第二電極與該第二環型電極，且當該閘極被驅動 時，該源極與該汲極透過該主動層彼此電性連接。 9. 如申請專利範圍第6項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中位於該第一開孔内的該至少一第一環型電極呈同 心圓排列，而位於該第二開孔内的該至少一第二環型電極 呈同心圓排列。 10. 如申請專利範圍第6項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第一電極與該至少一第一環狀電極的電位至少 部分相同。 11. 如申請專利範圍第6項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第一電極與該至少一第一環狀電極的電位不同。 12. 如申請專利範圍第6項所述之雙層液晶透鏡裝.. 置，其中該第二電極與該至少一第二環狀電極的電位至少 部分相同。 13. 如申請專利範圍第6項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第二電極與該至少一第二環狀電極的電位不同。 14. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第一配向層的一配向方向平行並相反該第三配 向層的一配向方向，而該第二配向層的一配向方向平行並 27 201133039,w 32775twf.doc/n 相反該第四配向層的一配向方向，且該第一配向層的該配 向方向與該第二配向層的該配向方向垂直。 15. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第一電極設置於該第一基板的一側，而該第一 配向層設置於該第一基板的另一側。 16. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第一電極與該第一配向層位於該第一基板的相 同側，且該第一電極位於該第一配向層與該第一基板之間。 17. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第二電極設置於該第二基板的一側，而該第二 配向層設置於該第二基板的另一側。 18. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第二電極與該第二配向層配置於該第二基板的 同側，且該第二電極位於該第二配向層與該第二基板之間。 19. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，其中該第一電極元件、該第二電極元件與該第三電極 元件共用同一驅動電源或各別使用不同驅動電源。. 20. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝 置，更包括多個膠框，分別配置於該第一電極元件與該第 二電極元件之間以及該第二電極元件與該第二電極元件之 間，以分別於該第一電極元件與該第二電極元件之間保持 一第一容置空間以及於該第二電極元件與該第三電極元件 之間保持一第二容置空間，其中該些液晶層分別設置於該 第一容置空間與該第二容置空間内。 28
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