TW201502648A - 液晶透鏡以及液晶透鏡模組 - Google Patents

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Abstract

一種液晶透鏡，包括一液晶層以及至少兩塊驅動電極板，且兩塊相鄰的驅動電極板夾持液晶層。各驅動電極板包括一透明基板、一線路層、一絕緣層、一電極層、至少一導電柱以及至少一配向層。透明基板具有一平面，而線路層形成於平面上。絕緣層覆蓋線路層，電極層形成於絕緣層上。導電柱位於絕緣層內，並連接電極層以及線路層。配向層接觸液晶層，而電極層位於配向層以及絕緣層之間。至少一驅動電極板的電極層包括至少兩個環型電極。

Description

液晶透鏡以及液晶透鏡模組
本發明是有關於一種透鏡以及透鏡模組，且特別是有關於一種液晶透鏡以及液晶透鏡模組。
液晶透鏡為一種可變焦距的透鏡，其包括一液晶層、一對配向層以及一對電極層。配向層分別位於液晶層的兩側，且可以使得液晶層中的液晶分子具有一預定的排列方式。而電極層則分別位於配向層的兩側。
在使用液晶透鏡時，是對電極層施加一電壓訊號，使得位於液晶層兩側的電極層可產生一電場。所述電場可以用來控制液晶層中液晶分子的偏轉，以使排列後的液晶分子能產生類似光學透鏡的效果。當光線通過液晶透鏡時，光線會受到液晶分子排列的方式影響，進而產生類似光學透鏡的效果。
本發明提供了一種液晶透鏡，當光線通過時可以產生類似光學透鏡的效果。
本發明提供了一種液晶透鏡模組，其包括相鄰兩個如上所述的液晶透鏡。
本發明提供了一種液晶透鏡，包括一液晶層以及至少兩塊相鄰的驅動電極板，用以夾持液晶層。每個驅動電極板包括透明基板、線路層、絕緣層、電極層、導電柱以及配向層。透明基板具 有一平面，線路層形成於平面上。絕緣層覆蓋線路層，而電極層形成於絕緣層上。導電柱位於絕緣層內，並且連接電極層以及線路層。配向層接觸液晶層，而電極層位於配向層以及絕緣層之間。此外，至少一驅動電極板的電極層包括至少兩環型電極，且其中一環型電極圍繞另一環型電極，且該些環型電極具有相同的幾何中心。
本發明提供一種液晶透鏡模組，其包含了相鄰兩個如上所述的液態透鏡。液態透鏡，包括一液晶層以及至少兩塊相鄰的驅動電極板，用以夾持液晶層。每個驅動電極板包括透明基板、線路層、絕緣層、電極層、導電柱以及配向層。透明基板具有一平面，線路層形成於平面上。絕緣層覆蓋線路層，而電極層形成於絕緣層上。導電柱位於絕緣層內，並且連接電極層以及線路層。配向層接觸液晶層，而電極層位於配向層以及絕緣層之間。此外，至少一驅動電極板的電極層包括至少兩環型電極，且其中一環型電極圍繞另一環型電極，且該些環型電極具有相同的幾何中心。
綜上所述，本發明提供一種液晶透鏡以及液晶透鏡模組。液晶透鏡的驅動電極板包括一線路層以及一電極層，線路層利用會利用導電柱與電極層電性連接。由於線路層以及電極層位於不同層，因此可降低走線的佈線對電極設計的影響程度。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
1‧‧‧液晶透鏡模組
10‧‧‧液晶透鏡
100‧‧‧液晶層
110‧‧‧液晶分子
200‧‧‧主驅動電極板
210、310‧‧‧配向層
220、320、220’‧‧‧電極層
222a、222b、222’a、
222’b、222’c、222’d‧‧‧環型電極
230、330‧‧‧絕緣層
240、340‧‧‧導電柱
250、350‧‧‧線路層
252a、252b、352、252’a、252’b、252’c、252’d‧‧‧走線
260、360、260’‧‧‧透明基板
262、362‧‧‧平面
300‧‧‧輔助驅動電極板
322‧‧‧電極
400、400’‧‧‧外接電源
C、C’‧‧‧幾何中心
θ、θ’‧‧‧夾角
圖1A為本發明第一實施例之液晶透鏡剖面示意圖。
圖1B為圖1A中其中一電極層佈線示意圖。
圖1C為本發明第一實施例之液晶透鏡模組的剖面示意圖。
圖2為本發明第二實施例之電極層俯視示意圖。
圖1A為本發明第一實施例之液晶透鏡10剖面示意圖。請參閱圖1A，液晶透鏡10包括一液晶層100、至少兩塊驅動電極板以及至少一外接電源400a。驅動電極板分別是主驅動電極板200以及輔助驅動電極板300，且主驅動電極板200以及輔助電極板300分別位在液晶層100的兩側，並且夾持液晶層100。
詳細而言，主驅動電極板200包括透明基板260、線路層250、多個導電柱240、絕緣層230、電極層220以及配向層210。透明基板260具有一平面262。線路層250形成於平面262上，線路層250包括兩條走線252a、252b。絕緣層230覆蓋線路層250以及平面262，且絕緣層230可以避免走線之間短路。電極層220位於絕緣層230上，電極層220包括至少兩個環型電極222a、222b，也就是說，環型電極的數量會等於走線的數量。此外，環型電極222b會圍繞環型電極222a，且該些環型電極具有相同的幾何中心C。而環型電極222b與環型電極222a之間的間距為0.1mm。然而，本發明不限定環型電極222a、222b之間的間距。
導電柱240位於絕緣層230內，並且電性連接電極層220以及線路層250。環型電極222a會利用導電柱240電性連接走線252a，而環型電極222b會利用導電柱240電性連接走線252b。換句話說，在本實施例中，走線252a、252b和環型電極222a、222b分別位於不同層。因此，可降低走線252a、252b的佈線對環型電極222a、222b設計的影響程度。
另外，請參閱圖1B，圖1B圖1A中電極層220佈線示意圖。須說明的是，在此是針對本實施例主驅動電極板200中，環型電極222a以及222b進行說明，因此僅繪示出電極層220、線路層250、透明基板260以及外接電源400。另外，圖1A的液晶透鏡10大致上是沿著圖1B中A-A剖面線進行剖面而得。
從圖1B的內容可知，環型電極222b圍繞環型電極222a，且環型電極222a以及環型電極222b具有共同的幾何中心C。另外， 環型電極222a會電性連接線路層的走線252a，環型電極222b會電性連接線路層的走線252b。須說明的是，走線252a以及走線252b是以環型電極222a、222b的幾何中心C為中心呈等角分布。由於走線的數量為兩條，因此走線252a以及252b之間的夾角θ為180度。由於走線252a、252b是呈等角分布，走線252a、252b不會集中在一側，並且會從不同方位連接到電源供應。當外接電源400提供電壓給環型電極222a、222b時，可以減少集中電壓造成電場不均勻的現象。
請再次參閱圖1A，配向層210位於絕緣層230之上，並覆蓋絕緣層230以及電極層220。而環型電極222a以及222b位於絕緣層230以及配向層210之間。此外，配向層210會接觸液晶層100，以使得液晶層100內的液晶分子110具有一預定的排列方式。
另外，輔助驅動電極板300的結構和主驅動電極板200大致相同。輔助驅動電極板300也包括透明基板360、線路層350、多個導電柱340、絕緣層330、電極層320以及配向層310，各層的排列方式在此不多做贅述。然而，和主驅動電極板200不同的地方在於，本實施例中，電極層320僅包括一個電極322，而線路層350僅包括一條走線352。電極322會利用導電柱340電性連接走線350。由於在本實施例中，走線352和電極322位於不同層。因此，可降低走線352的佈線對電極322設計的影響程度。
外接電源400會電性連接線路層250、350，並藉由走線352控制電極322，藉由走線252a、252b控制環型電極222a、222b，使得電極322與環型電極222a、222b之間產生電場，進而驅動液晶層100中液晶分子110的偏轉。如圖1A所示，在本實施例中，由於電極層220的電極為環型，在施加電壓後，液晶分子110的折射率會被改變，以達到類似凸透鏡的效果。並且可以透過所施加電壓的大小來調控液晶分子110排列的曲率。
須說明的是，在其他實施例中，電極322也可以是環型電極， 且數量可以大於一個，本發明不以此為限。走線352的數量可以會和電極322的數量相同。當電極322為環型電極時，走線352的佈線方式可以和主驅動電極板200相同。
接著，請參閱圖1C，圖1C為本發明第一實施例之液晶透鏡模組1的剖面示意圖。在實際操作時，單一液晶透鏡10會有雙折射率的問題，因此使用者可利用液晶透鏡模組1來改善雙折射率的問題。請參閱圖1C，在本實施例中，液晶透鏡模組1實際上包括兩並排且相鄰的液晶透鏡10。在其他實施例中，兩個液晶透鏡10實際上位於一光線的傳遞路徑上。
而液晶透鏡10的結構如同上述，在此不多做贅述。在實際應用上，可以利用外接電源400來驅動兩個液晶透鏡10的液晶分子排列成不同的形式。例如外接電源400可以控制靠近光源一側的液晶透鏡10，使其液晶分子110的折射率改變，以達到類似凹透鏡的效果。遠離光源一側的液晶透鏡10，其液晶分子110的折射率則會被改變以達到類似凸透鏡的效果。如此一來，可以消除雙折射率的問題。另外，在其他實施例中，液晶透鏡模組也可以僅包括一液晶透鏡以及一片偏振片，進而達到消除雙折射率的效果。本發明不以此為限。
另外，須說明的是，由於液晶透鏡是利用改變液晶的偏轉進而使得光線能夠產生類似光學透鏡的效果。因此，在本實施例中，液晶透鏡10的各層結構會選用透明的材料，讓光線通過的液晶透鏡10。例如，絕緣層230、330的材質可以是矽氮化合物(SiNx)、是矽氧化合物(SiOx)、樹脂、聚醯亞胺(Polyimide)、或者是其他有機以及無機絕緣材料。配向層210、310的材質可以是聚醯亞胺。
另外，走線252a、252b、352、電極222a、222b、322以及導電柱240、340的材質可以為金、銅、鋁、或其他的導電金屬或導電合金，也可以是數層不同金屬之複合導電層如鉻銅，钼鋁钼等。 另外，走線252a、252b、352、電極222a、222b、322以及導電柱240、340的材質還可以為透光的透明導電材料，例如是銦錫氧化物(Indium tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(Indium zinc oxide,IZO)或銦錄鋅氧化物(Indium gallium zinc oxide,IGZO)。然而本發明不以此為限。
除此之外，液晶透鏡10的各層結構所使用的厚度也會影響光線通過的液晶透鏡10的效果以及驅動液晶分子110偏轉的電場大小。在本實施例中，絕緣層230、330的厚度為20-25nm，而配向層210、310的厚度為35-40nm。然而，本發明不以此為限。
圖2為本發明第二實施例之電極層220’俯視示意圖。和前一實施例不同的是，在本實施例中，電極層220’包括多個環型電極222’a、222’b、222’c、222’d，而線路層250’包括多個走線252’a、252’b、252’c、252’d(圖2僅以四個環型電極以及四條走線作為例子)。環型電極222’a、222’b、222’c、222’d會利用導電柱與走線252’a、252’b、252’c、252’d電性連接。而外接電源400’則會電性連接走線252’a、252’b、252’c、252’d，以提供電壓給環型電極222’a、222’b、222’c、222’d，進而驅動液晶分子110的偏轉。
從圖2的內容可知，環型電極222’d會圍繞環型電極222’c，而環型電極222’c會圍繞環型電極222’b，環型電極222’b則會圍繞環型電極222’a。換句話說，環型電極222’a、222’b、222’c、222’d具有共同的幾何中心C’。而走線252’a、252’b、252’c、252’d是以幾何中心C’為中心呈等角分布。也就是說，由於走線的數量為四條，因此相鄰兩條走線之間的夾角θ’應為90度。同理可知，當環型電極的數量為n條時，相鄰兩條走線之間的夾角θ’應為360/n度。在此n為正整數，而n大於2。
此外，由於走線252’a、252’b、252’c、252’d是呈等角分布，不會集中在某一側，並且會從不同方位連接到電源供應。當外接電源400提供電壓給環型電極222’a、222’b、222’c、222’d時，可 以減少集中電壓造成電場不均勻的現象。另外，在本實施例中，環型電極222’a、222’b、222’c、222’d的間距皆為0.1mm。然而在其他實施例中，兩相鄰的環型電極彼此間距可以為不同，可以依據不同的透鏡需求進行設計，本發明不以此為限。
綜上所述，本發明提供一種液晶透鏡以及液晶透鏡模組。液晶透鏡包括一塊主驅動電極板，主驅動電極板皆包括一線路層以及一電極層，線路層利用會利用導電柱與電極層電性連接。線路層包括兩條走線，而電極層包括兩個環型電極。由於線路層以及電極層位於不同層，因此可降低走線的佈線對電極設計的影響程度。此外，走線是以電極的幾何中心為中心呈等角分布，不會集中在某一側。當外接電源提供電壓給環型電極時，可以減少集中電壓造成電場不均勻的現象。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
10‧‧‧液晶透鏡
100‧‧‧液晶層
110‧‧‧液晶分子
200‧‧‧主驅動電極板
210、310‧‧‧配向層
220、320‧‧‧電極層
222a、222b‧‧‧環型電極
230、330‧‧‧絕緣層
240、340‧‧‧導電柱
250、350‧‧‧線路層
252a、252b、352‧‧‧走線
260、360‧‧‧透明基板
262、362‧‧‧平面
300‧‧‧輔助驅動電極板
322‧‧‧電極
400‧‧‧外接電源

Claims (12)

  1. 一種液晶透鏡，包括：一液晶層；至少兩塊驅動電極板，其中兩相鄰驅動電極板夾持該液晶層，而各該驅動電極板包括：一透明基板，具有一平面；一線路層，形成於該平面上；一絕緣層，覆蓋該線路層；一電極層，形成在該絕緣層上；至少一導電柱，位在該絕緣層內，並連接該電極層以及該線路層；以及一配向層，接觸該液晶層，其中該電極層位於該配向層以及該絕緣層之間，且其中至少一驅動電極板的電極層包括至少兩個環型電極，而該些環型電極的其中一環型電極圍繞另一環型電極，且該些環型電極具有相同的幾何中心。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡，其中包括該些環型電極的驅動電極板為主驅動電極板，該主驅動電極板的線路層包括至少兩條走線，該些走線電性連接該些環型電極，且該些走線是以該些環型電極的幾何中心為中心呈等角分布。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡，其中各該驅動電極板的該絕緣層厚度為20-25nm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡，其中各該驅動電極板的配向層厚度為35-40nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡，其中相鄰兩個環型電極的間距為0.1mm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡，其中該主驅動電極板的線路層包括n個環型電極以及n條走線，該些環型電極分別連接其中一該走線，且該些走線以該些環型電極的幾何中心為中心 呈等角分布，其中n為正整數，且n大於2，且相鄰兩條走線之間的夾角呈360/n度。
  7. 一種液晶透鏡模組，其包含了兩個液晶透鏡，且該些液晶透鏡位於一光線的傳遞路徑上，其中各該液態透鏡包括：一液晶層；至少兩塊驅動電極板，其中兩相鄰驅動電極板夾持該液晶層，而各該驅動電極板包括：一透明基板，具有一平面；一線路層，形成於該平面上；一絕緣層，覆蓋該線路層；一電極層，形成在該絕緣層上；至少一導電柱，位在該絕緣層內，並連接該電極層以及該線路層；以及一配向層，接觸該液晶層，其中該電極層位於該配向層以及該絕緣層之間，且其中至少一驅動電極板的電極層包括至少兩個環型電極，而該些環型電極的其中一該環型電極圍繞另一該環型電極，且該些環型電極具有相同的幾何中心。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之液晶透鏡模組，其中包括該些環型電極的驅動電極板為主驅動電極板，該主驅動電極板的線路層包括至少兩條走線，該些走線電性連接該些環型電極，且該些走線是以該些環型電極的幾何中心為中心呈等角分布。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之液晶透鏡模組，其中各該驅動電極板的該絕緣層厚度為20-25nm。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之液晶透鏡模組，其中各該驅動電極板的配向層厚度為35-40nm。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之液晶透鏡模組，其中相鄰兩個環 型電極的間距為0.1mm。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之液晶透鏡模組，其中該主驅動電極板的線路層包括n個環型電極以及n條走線，該些環型電極分別連接其中一該走線，且該些走線以該些環型電極的幾何中心為中心呈等角分布，其中n為正整數，且n大於2，且相鄰兩條走線之間的夾角呈360/n度。
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