TW202006402A - Methods of manufacturing liquid lenses - Google Patents
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Abstract
Description
本申請案依專利法主張於2018年5月22日提申之美國臨時專利申請案第62/674,787號之優先權,該美國臨時專利申請案之整體藉由引用方式併入本文。This application claims the priority of US Provisional Patent Application No. 62/674,787 filed on May 22, 2018 according to the Patent Law, and the entirety of the US Provisional Patent Application is incorporated herein by reference.
本揭示內容涉及液態透鏡,且更具體而言,涉及製造液態透鏡之方法。The present disclosure relates to liquid lenses, and more specifically, to methods of manufacturing liquid lenses.
液態透鏡通常包括設置在空腔內的兩種不混溶液體。改變施加到液體的電場可改變所述液體中之一者相對於空腔的壁之潤濕性(wettability),這具有改變形成在所述兩種液體之間的介面(彎液面)的形狀之效果。進而,在各種應用中,介面形狀的改變導致透鏡焦距的改變。The liquid lens usually includes two immiscible liquids disposed in the cavity. Changing the electric field applied to the liquid can change the wettability of one of the liquids with respect to the wall of the cavity, which has the shape of the interface (meniscus) formed between the two liquids Of effect. Furthermore, in various applications, changes in the shape of the interface cause changes in the focal length of the lens.
在液態透鏡的製造期間,必須將精確量的兩種液體分配至空腔中。然而,問題在於難以在高速下將精確量的兩種液體分配至液態透鏡的空腔中,且需要複雜的設備。此外,目前分配兩種液體的方法以防止兩種液體在空腔內混合的方式進行。在此揭示內容之前,主流想法是非常不希望兩種液體在空腔內有任何形式的混合。During the manufacture of liquid lenses, precise amounts of two liquids must be dispensed into the cavity. However, the problem is that it is difficult to dispense an accurate amount of two liquids into the cavity of the liquid lens at high speed, and complicated equipment is required. In addition, current methods of dispensing the two liquids are performed in a manner that prevents the two liquids from mixing in the cavity. Prior to this disclosure, the mainstream idea was that it was very undesirable for the two liquids to mix in any form in the cavity.
本揭示內容藉由混合一定體積的兩種液體、將兩種液體乳化成為乳化液體、將乳化液體分配至一或多個空腔中並接著將乳化液體破乳化(demulsifying)回成分液體使得兩種液體之間的介面形成,以解決前述那些問題,並顛覆了主流想法。The present disclosure makes the two by mixing a volume of two liquids, emulsifying the two liquids into an emulsified liquid, distributing the emulsified liquid into one or more cavities, and then demulsifying the emulsified liquid back into the component liquid The interface between the liquids was formed to solve the aforementioned problems and subvert the mainstream ideas.
根據本揭示內容的第一態樣,一種形成液態透鏡之方法包含以下步驟:乳化第一液體及第二液體以形成乳化液體,其中第一液體及第二液體彼此實質上不混溶;將乳化液體沉積至界定於窗上方之空腔中,以及將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體,其中第一液體及第二液體具有彼此不同的折射率,使得第一液體與第二液體之間的介面界定可變透鏡。According to the first aspect of the present disclosure, a method of forming a liquid lens includes the following steps: emulsifying the first liquid and the second liquid to form an emulsified liquid, wherein the first liquid and the second liquid are substantially immiscible with each other; emulsifying The liquid is deposited into the cavity defined above the window, and the emulsified liquid is de-emulsified into a first liquid and a second liquid, wherein the first liquid and the second liquid have different refractive indexes from each other, so that the first liquid and the second liquid The interface between them defines a variable lens.
根據第二態樣,第一態樣的方法,其中以渦流乳化器(vortex emulsifier)進行乳化第一液體及第二液體以形成乳化液體。According to a second aspect, the method of the first aspect, wherein the first liquid and the second liquid are emulsified with a vortex emulsifier to form an emulsified liquid.
根據第三態樣,第一和第二態樣中任一者的方法進一步包含以下步驟:從乳化液體之共同主體源將乳化液體沉積至設置在基板上之複數個空腔中。According to the third aspect, the method of any one of the first and second aspects further includes the step of depositing the emulsified liquid into a plurality of cavities provided on the substrate from a common source of emulsified liquid.
根據第四態樣,第一至第三態樣中任一者的方法,其中在破乳化步驟發生之溫度或溫度範圍下,第一液體之密度與第二液體之密度不同;且其中由於重力之故,將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體在約1小時至48小時的時間內發生。According to the fourth aspect, the method of any one of the first to third aspects, wherein the density of the first liquid is different from the density of the second liquid at the temperature or temperature range at which the demulsification step occurs; and wherein due to gravity For this reason, the demulsification of the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid occurs within a period of about 1 hour to 48 hours.
根據第五態樣,第一至第三態樣中任一者的方法,其中在破乳化步驟發生之溫度或溫度範圍下,第一液體之密度與第二液體之密度不同;且其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體之步驟包含:使用離心機以施加離心力至乳化液體。According to the fifth aspect, the method of any one of the first to third aspects, wherein the density of the first liquid and the density of the second liquid are different at the temperature or temperature range at which the demulsification step occurs; and wherein the emulsification The step of demulsifying the liquid into the first liquid and the second liquid includes using a centrifuge to apply centrifugal force to the emulsified liquid.
根據第六態樣,第一至第三態樣中任一者的方法,其中第一液體及第二液體在室溫下具有至少約略相同的密度,但在不同於室溫之第二溫度下具有不同的密度;且其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體之步驟包含:將乳化液體之溫度升高至所述第二溫度。According to the sixth aspect, the method of any one of the first to third aspects, wherein the first liquid and the second liquid have a density of at least about the same at room temperature, but at a second temperature different from room temperature Having different densities; and wherein the step of demulsifying the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid includes: raising the temperature of the emulsified liquid to the second temperature.
根據第七態樣,第一至第三態樣中任一者的方法,其中第一液體及第二液體在室溫下具有至少約略相同的密度;且其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體之步驟包含:將電壓施加至設置在空腔之側壁上之驅動電極。According to a seventh aspect, the method of any one of the first to third aspects, wherein the first liquid and the second liquid have a density of at least about the same at room temperature; and wherein the emulsified liquid is broken into the first liquid The steps of the second liquid include: applying a voltage to the driving electrode provided on the side wall of the cavity.
根據第八態樣,第一至第七態樣中任一者的方法,其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體發生在從約-80°C至約100°C之溫度下。According to the eighth aspect, the method of any one of the first to seventh aspects, wherein demulsifying the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid occurs at a temperature from about -80°C to about 100°C .
根據第九態樣,第一至第八態樣中任一者的方法,其中乳化液體中之第二液體對第一液體的體積比為從約0.4至約0.6。According to the ninth aspect, the method of any one of the first to eighth aspects, wherein the volume ratio of the second liquid to the first liquid in the emulsified liquid is from about 0.4 to about 0.6.
根據第十態樣,第四態樣的方法進一步包含以下步驟:分割基板以形成複數個液態透鏡,各該複數個液態透鏡包含該複數個空腔中的一個空腔。According to the tenth aspect, the method of the fourth aspect further includes the following steps: dividing the substrate to form a plurality of liquid lenses, each of the plurality of liquid lenses including one cavity of the plurality of cavities.
根據本揭示內容之第十一態樣,一種形成液態透鏡之方法包含以下步驟:混合第一液體及第二液體,其中第一液體及第二液體彼此實質上不混溶;乳化第一和第二液體以形成乳化液體;將乳化液體沉積至界定於窗上方之空腔中;以及將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體,第一液體及第二液體具有彼此不同的折射率,使得第一液體與第二液體之間的介面界定可變透鏡。According to an eleventh aspect of the present disclosure, a method of forming a liquid lens includes the following steps: mixing a first liquid and a second liquid, wherein the first liquid and the second liquid are substantially immiscible with each other; emulsifying the first and the second liquid Two liquids to form an emulsified liquid; depositing the emulsified liquid into the cavity defined above the window; and breaking the emulsified liquid into a first liquid and a second liquid, the first liquid and the second liquid having different refractive indexes from each other, The interface between the first liquid and the second liquid defines a variable lens.
根據第十二態樣,第十一態樣的方法,其中第一液體包含極性液體,且第二液體包含非極性液體。According to a twelfth aspect, the method of the eleventh aspect, wherein the first liquid includes a polar liquid and the second liquid includes a non-polar liquid.
根據第十三態樣,第十一和第十二態樣中任一者的方法進一步包含以下步驟:從乳化液體之共同主體源將乳化液體沉積至設置在基板上的複數個空腔中。According to the thirteenth aspect, the method of any one of the eleventh and twelfth aspects further includes the steps of depositing the emulsified liquid from a common source of emulsified liquid into a plurality of cavities provided on the substrate.
根據第十四態樣,第十一至第十三態樣中任一者的方法,其中分批混合第一液體及第二液體。According to the fourteenth aspect, the method of any one of the eleventh to thirteenth aspects, wherein the first liquid and the second liquid are mixed in batches.
根據第十五態樣,第十一至第十四態樣中任一者的方法,其中實質上同步進行混合該第一液體和該第二液體及乳化該第一液體和該第二液體之步驟。According to the fifteenth aspect, the method of any one of the eleventh to fourteenth aspects, wherein mixing the first liquid and the second liquid and emulsifying the first liquid and the second liquid are performed substantially simultaneously step.
根據第十六態樣,第十一至第十五態樣中任一者的方法,其中在破乳化步驟發生之溫度或溫度範圍下,第一液體具有與第二液體不同的密度;且其中由於重力之故,將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體在約1小時至48小時的時間內發生。The method according to any one of the sixteenth aspect, the eleventh to fifteenth aspect, wherein the first liquid has a different density from the second liquid at the temperature or temperature range at which the demulsification step occurs; and wherein Due to gravity, the demulsification of the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid occurs within a period of about 1 hour to 48 hours.
根據第十七態樣,第十一至第十五態樣中任一者的方法,其中在破乳化步驟發生之溫度或溫度範圍下,第一液體具有與第二液體不同的密度;且其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體包含:使用離心機以施加離心力至乳化液體。The method according to any one of the seventeenth aspect and the eleventh to fifteenth aspect, wherein the first liquid has a different density from the second liquid at the temperature or temperature range at which the demulsification step occurs; and wherein Demulsifying the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid includes using a centrifuge to apply centrifugal force to the emulsified liquid.
根據第十八態樣,第十一至第十五態樣中任一者的方法,其中第一液體及第二液體在室溫下具有至少約略相同的密度,但在不同於室溫之第二溫度下具有不同的密度;且其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體之步驟包含:將乳化液體之溫度升高至第二溫度。According to the eighteenth aspect, the method of any one of the eleventh to fifteenth aspects, wherein the first liquid and the second liquid have a density at least about the same at room temperature, but at a temperature different from the room temperature. The two temperatures have different densities; and the step of demulsifying the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid includes: raising the temperature of the emulsified liquid to the second temperature.
根據第十九態樣,第十一至第十五態樣中任一者的方法,其中第一液體及第二液體在室溫下具有至少約略相同的密度;且其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體之步驟包含:將電壓施加至設置在空腔之側壁上之驅動電極。According to the nineteenth aspect, the method of any one of the eleventh to fifteenth aspects, wherein the first liquid and the second liquid have at least about the same density at room temperature; and wherein the emulsified liquid is broken into The steps of the first liquid and the second liquid include: applying a voltage to the driving electrode provided on the sidewall of the cavity.
根據第二十態樣,第十一至第十九態樣中任一者的方法進一步包含以下步驟:分割基板以形成複數個液態透鏡,各該複數個液態透鏡包含該複數個空腔中的一個空腔。According to the twentieth aspect, the method of any one of the eleventh to nineteenth aspects further includes the steps of: dividing the substrate to form a plurality of liquid lenses, each of the plurality of liquid lenses including the plurality of cavities A cavity.
根據本揭示內容之第二十一態樣,一種形成液態透鏡之方法包含以下步驟:混合第一液體及第二液體,其中第一液體及第二液體在室溫下具有彼此不同的折射率和不同的密度,且其中第一液體係極性液體且第二液體係非極性液體;乳化第一和第二液體以形成乳化液體;將乳化液體沉積至界定於窗上方之空腔中;以及將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體,使得第一液體與第二液體的介面界定可變透鏡,且在破乳化後,第一液體接觸共同電極(common electrode)。According to the twenty-first aspect of the present disclosure, a method of forming a liquid lens includes the following steps: mixing a first liquid and a second liquid, wherein the first liquid and the second liquid have different refractive indexes and Different densities, and wherein the first liquid system is a polar liquid and the second liquid system is a non-polar liquid; emulsifying the first and second liquids to form an emulsified liquid; depositing the emulsified liquid into the cavity defined above the window; and emulsifying The liquid is demulsified into a first liquid and a second liquid, so that the interface between the first liquid and the second liquid defines a variable lens, and after demulsification, the first liquid contacts a common electrode.
根據第二十二態樣,第二十一態樣的方法,其中以渦流乳化器(vortex emulsifier)進行乳化第一液體及第二液體以形成乳化液體。According to the twenty-second aspect, the method of the twenty-first aspect, wherein the first liquid and the second liquid are emulsified with a vortex emulsifier to form an emulsified liquid.
根據第二十三態樣,第二十一或第二十二態樣中任一者的方法進一步包含以下步驟:從乳化液體之共同主體源將乳化液體沉積至設置在基板上的複數個空腔中。According to the twenty-third aspect, the method of any one of the twenty-first or twenty-second aspect further includes the steps of: depositing the emulsified liquid from a common source of emulsified liquid to a plurality of voids provided on the substrate Cavity.
根據第二十四態樣,第二十一至第二十三態樣中任一者的方法,其中由於重力之故,乳化液體破乳化成第一液體及第二液體在室溫下且在約1小時至48小時的時間內發生。According to the twenty-fourth aspect, the method of any one of the twenty-first to twenty-third aspects, wherein due to gravity, the emulsified liquid is broken into the first liquid and the second liquid at room temperature and at Occurs within a period of about 1 hour to 48 hours.
根據第二十五態樣,第二十一至第二十三態樣中任一者的方法,其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體在室溫下發生,並包含:使用離心機以施加離心力至乳化液體。The method according to any one of the twenty-fifth aspect and any one of the twenty-first to twenty-third aspects, wherein demulsifying the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid occurs at room temperature, and includes: using Centrifuge to apply centrifugal force to the emulsified liquid.
根據第二十六態樣,第二十一至第二十三態樣中任一者的方法,其中將乳化液體破乳化成第一液體及第二液體在室溫下發生,並包含:將電壓施加至設置在空腔之側壁上之驅動電極。The method according to any one of the twenty-sixth aspect and any one of the twenty-first to twenty-third aspects, wherein demulsifying the emulsified liquid into the first liquid and the second liquid occurs at room temperature, and includes: The voltage is applied to the driving electrode provided on the side wall of the cavity.
根據第二十七態樣,第二十一至第二十六態樣中任一者的方法,其中乳化液體中之第二液體對第一液體之體積比係從約0.4至約0.6。According to the twenty-seventh aspect, the method of any one of the twenty-first to twenty-sixth aspects, wherein the volume ratio of the second liquid to the first liquid in the emulsified liquid is from about 0.4 to about 0.6.
根據第二十八態樣,第二十三態樣的方法,其中將乳化液體沉積至複數個空腔中之步驟包含:同時將乳化液體沉積至超過一個空腔中。According to the twenty-eighth aspect, the method of the twenty-third aspect, wherein the step of depositing the emulsified liquid into the plurality of cavities includes: simultaneously depositing the emulsified liquid into more than one cavity.
根據第二十九態樣,第二十三或第二十八態樣中任一者的方法進一步包含以下步驟:分割基板以形成複數個液態透鏡,各該複數個液態透鏡包含該複數個空腔中的一個空腔。According to the twenty-ninth aspect, the method of any one of the twenty-third or twenty-eighth aspect further includes the following steps: dividing the substrate to form a plurality of liquid lenses, each of the plurality of liquid lenses including the plurality of empty A cavity in the cavity.
根據第三十態樣,第二十一至第二十九態樣中任一者的方法,其中第一液體包含水,且第二液體包含油。According to the thirtieth aspect, the method of any one of the twenty-first to twenty-ninth aspects, wherein the first liquid includes water and the second liquid includes oil.
藉由參考以下說明書、申請專利範圍和隨附圖式,本案所屬技術領域中具通常知識者將進一步理解和領會本揭示內容的該等和其他特徵、優點和目的。By referring to the following specification, patent application scope, and accompanying drawings, those with ordinary knowledge in the technical field to which this case belongs will further understand and appreciate these and other features, advantages, and purposes of this disclosure.
本發明的額外特徵和優點將在下文的詳細描述中闡述,並且對於本案所屬技術領域中具通常知識者來說將從描述中顯而易見,或者藉由實施如以下描述中所描述的本發明以及申請專利範圍還有隨附圖式而認知。Additional features and advantages of the present invention will be set forth in the detailed description below, and will be apparent to those of ordinary skill in the technical field to which this case belongs, or by implementing the present invention and applications as described in the following description The scope of the patent is also recognized by the accompanying drawings.
如本文所用,當將術語「及/或(and/or)」用在兩個或更多個項目之列表中時,表示可單獨採用所列項目中的任何一個,或可採用所列項目中的兩個或更多個之任何組合。舉例而言,若將成分描述為含有組分A、B及/或C,則成分可僅含有A;僅含有B;僅含有C;含有A及B之組合;含有A及C之組合;含有B及C之組合;或含有A、B及C之組合。As used herein, when the term "and/or" is used in a list of two or more items, it means that any of the listed items can be used alone, or in the listed items Any combination of two or more. For example, if an ingredient is described as containing components A, B, and/or C, the ingredient may contain only A; only B; only C; the combination of A and B; the combination of A and C; A combination of B and C; or a combination containing A, B and C.
在本文中,關係術語,例如第一和第二,頂部和底部等,僅用於將一個實體或動作與另一個實體或動作區分開來,而不一定要求或暗示該等實體或動作之間的任何實際的這種關係或順序。In this article, relational terms, such as first and second, top and bottom, etc., are only used to distinguish one entity or action from another entity or action, and do not necessarily require or imply between such entities or actions Any actual such relationship or order.
出於本揭示內容之目的,術語「耦接」(以其所有時態:現在式耦接、現在進行式耦接、過去式耦接等)通常意指兩個(電氣或機械)組件彼此直接或間接地連結。這種連結本質上可以是固定的或本質上是可移動的。這種連結可由兩個(電氣或機械)組件來實現,且任何額外的中間元件可以彼此一體地形成為單個整體,或者與這兩個組件一體地形成。除非另有說明,這種連結本質上可為永久性的,或本質上可為可移除的或可釋放的。For the purposes of this disclosure, the term "coupled" (in all its tenses: present-day coupling, present-day coupling, past-style coupling, etc.) generally means that two (electrical or mechanical) components are directly connected to each other Or indirectly. This connection may be fixed in nature or movable in nature. This connection may be achieved by two (electrical or mechanical) components, and any additional intermediate elements may be formed integrally with each other as a single unitary body, or formed integrally with these two components. Unless otherwise stated, this connection may be permanent in nature, or may be removable or releasable in nature.
如本文所用,術語「約」意指含量、尺寸、配方、參數和其他數量及特性不是也不需要是精確的,而可根據需要為近似及/或大於或小於、反映容差、轉換因素、四捨五入、量測誤差等,及本案所屬技術領域中具通常知識者所知的其他因素。當使用術語「約」來描述數值或範圍的端點時,應將所揭示之內容理解為包括所指的具體數值或端點。無論說明書中之數值或範圍的端點是否記載「約」,數值或範圍的端點欲包括兩種實施例:一種由「約」修飾,而一種未由「約」修飾。將進一步理解的是,每個範圍的端點相對於另一個端點都是有意義的,並且獨立於另一個端點。As used herein, the term "about" means that the content, size, formulation, parameters, and other quantities and characteristics are not and need not be precise, but can be approximated and/or greater or less than, reflect tolerance, conversion factors, Rounding, measurement errors, etc., and other factors known to those with ordinary knowledge in the technical field to which this case belongs. When the term "about" is used to describe a numerical value or an endpoint of a range, the disclosure should be understood to include the specific numerical value or endpoint referred to. Regardless of whether the numerical value or the end point of the range describes "about", the numerical value or the end point of the range is intended to include two embodiments: one modified by "about" and one not modified by "about". It will be further understood that the endpoint of each range is meaningful relative to the other endpoint and is independent of the other endpoint.
本文所用之術語「實質」、「實質上」及其變化形式欲標註所描述的特徵等於或近似等於值或描述。舉例而言,「實質上平面的」表面欲指示平面或近似平面的表面。並且,「實質上」欲表示兩個值相等或近似相等。在一些實施例中,「實質上」可表示彼此在約10%內的值。As used herein, the terms "substantial", "substantially" and variations thereof are intended to indicate that the features described are equal to or approximately equal to the value or description. For example, a "substantially planar" surface is intended to indicate a planar or nearly planar surface. Also, "substantially" is intended to mean that the two values are equal or approximately equal. In some embodiments, "substantially" may mean values within about 10% of each other.
同樣重要的是,請注意,本揭示內容之示例性實施例所示之元件的構造和佈置僅為說明性質。儘管在此揭示內容中僅詳述本發明的幾個實施例,本案所屬技術領域中具通常知識者參酌此揭示內容將容易理解到,可以進行許多可能的修飾(如,各種元件之尺寸、維度、結構、形狀及比例、參數數值、安裝佈置、材料的使用、顏色、取向等的變化),而不會實質上脫離本案所記載標的之新穎教示和優點。舉例而言,示出為一體成形的元件可以由多個部件構成,或者示出為多個部件的元件可以一體成形,介面的操作可以顛倒或以其他方式變化,可改變結構的長度或寬度及/或構件或連接器或系統的其他元件,且可改變提供在元件之間的調節位置的性質或數量。應該注意的是,系統的元件及/或組件可由以各種顏色、紋理和組合呈現、能提供足夠的強度或耐久性之多種材料中的任何材料構成。因此,所有這些修飾欲包括在本發明的範疇內。在不脫離本發明的精神的情況下,可在期望的和其他示例性實施例的設計、操作條件和佈置中進行其他替換、修改、改變和省略。It is also important to note that the construction and arrangement of the elements shown in the exemplary embodiments of this disclosure are illustrative only. Although only a few embodiments of the present invention are described in detail in this disclosure, persons with ordinary knowledge in the technical field to which this case belongs will readily understand that with reference to this disclosure, many possible modifications (eg, sizes and dimensions of various elements) can be made , Structure, shape and ratio, parameter values, installation layout, use of materials, color, orientation, etc.), without substantially departing from the novel teachings and advantages of the subject matter described in this case. For example, an element shown as integrally formed may be composed of multiple parts, or an element shown as multiple parts may be integrally formed, the operation of the interface may be reversed or otherwise changed, and the length or width of the structure may be changed and /Or components or connectors or other elements of the system, and may change the nature or number of adjustment positions provided between the elements. It should be noted that the elements and/or components of the system may be composed of any of a variety of materials that can be presented in various colors, textures, and combinations to provide sufficient strength or durability. Therefore, all these modifications are intended to be included within the scope of the present invention. Other substitutions, modifications, changes, and omissions may be made in the design, operating conditions, and arrangement of the desired and other exemplary embodiments without departing from the spirit of the present invention.
請參見第1A及1B圖,提供了液態透鏡100的某些實例之截面圖。根據多種實例,液態透鏡100包括透鏡主體102及空腔104,空腔104形成於透鏡主體102中。第一液體106及第二液體108設置於空腔104內。下文詳細描述的形成液態透鏡100之方法涉及了改進將第一液體106及第二液體108沉積於空腔104內。Please refer to FIGS. 1A and 1B, which provide cross-sectional views of some examples of the
根據多種實例,第一液體106可為極性液體或導電液體。第一液體106可為載有離子化合物(如一或多種鹽類)的水,所述離子化合物基本上或完全解離成水中的陽離子和陰離子。陰離子的實例包括,但不限於:鹵化物,如,氯化物、溴化物、碘化物、硫酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、乙酸鹽等,還有它們的混合物。陽離子的實例包括,但不限於:鹼、鹼土和金屬陽離子。可解離的離子化合物之實例包括,但不限於:乙酸鉀、氯化鎂、溴化鋅、溴化鋰、溴化鈉、氯化鋰、氯化鈣、硫酸鈉等,以及它們的混合物。第一液體106可為或可包括離子化液體(即,在與液態透鏡100之應用相關的溫度下為液體之離子化合物)。According to various examples, the
第二液體108可為非極性液體或絕緣液體。實例包括油、烷烴或烷烴的混合,包括鹵代烷類,或不與第一液體106混溶的任何其他非極性或絕緣液體。此非導電性流體包含有機或無機(礦物)化合物或其混合物。此類有機或無機化合物之實例包括Si系單體或寡聚物、Ge系單體或寡聚物、Si-Ge系單體或寡聚物、烴類或前述者之混合物。具體的烴類包括直鏈或支鏈烴類,如癸烷(C10
H22
)、十二烷(C12
H24
)、鯊烷(squalene) (C30
H62
)等;包含一個或多個環的烷烴類,如叔丁基環己烷(tert-butylcyclohexane) (C10
H20
)等;稠和環系統,如α-氯萘(α- chloronaphthalene)、α-溴萘(α-bromonaphthalene)、順、反式-十氫化萘(C10
H18
)等;烴類的混合物,如以Isopar® V、Isopar® P (來自Exxon Mobil)獲得者等;及前述者之混合物。矽系物種的具體實例包括:六甲基矽烷(hexamethyidisilane)、二苯基二甲基矽烷(diphenyldimethylsilane)、氯苯基三甲基矽烷(chlorophenyltrimethylsilane)、苯基三甲基矽烷(phenyltrimethyl-silane)、苯乙基三(三甲基甲矽烷氧基)矽烷(phenethyltris(trimethylsiloxy)silane)、苯基三(甲基矽氧基)矽烷(phenyltris(trimethylsiloxy)silane)、聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane)、四苯基四甲基矽氧烷(tetra-phenyltetramethyltrisiloxane)、聚(3,3,3-三氟丙基甲基矽氧烷) (poly(3,3,3-trifluoropropylmethylsiloxane))、3,5,7-三苯基壬基甲基-五矽氧烷(3,5,7-triphenylnonamethyl-pentasiloxane)、3,5-diphenyloctamethyltetrasiloxane (3,5-二苯基八甲基四矽氧烷)、1,1,5,5-tetraphenyl-1,3,3,5-tetramethyl-trisiloxane (1,1,5,5-四苯基-1,3,3,5-四甲基-三矽氧烷)及六甲基環三矽氧烷(hexamethylcyclotrisiloxane)。鍺系物種的具體實例包括:六甲基二鍺烷(hexamethyldigermane)、二苯基二甲基鍺烷(diphenyldimethylgermane)及苯基三甲基鍺烷(phenyltrimethylgermane)。第一液體106及第二液體108可包括抗氧化劑化合物,如BHT類(二丁羥基甲苯)抗氧化劑,如2,6-二-四-丁基-4-甲基苯酚。The
根據多種實例,第一液體106及第二液體108彼此不混溶,且具有不同的折射率,使得第一液體106與第二液體108之間的介面110形成可變透鏡。在一些實施例中,第一液體106及第二液體108在欲使用液態透鏡100之溫度範圍內可具有實質上相同的密度,這可有助於避免因為(如,由於重力所致)液態透鏡100的物理性取向(physical orientation)改變而導致介面110的形狀改變。在一些實施例中,第一液體106及第二液體108在室溫下(20°C至25°C / 68°F至77°F)可具有實質相同的密度(如,小於0.5%的差異)。根據其他實施例,第一液體106及第二液體108的密度在室溫下充分不同(如,差異為0.5%或更大),使得由於重力發生之故導致第一液體106及第二液體108分離或區隔開。根據其他實施例,第一液體106及第二液體108的密度在不同於室溫的溫度下充分不同(如,差異為0.5%或更大),使得由於在所述不同的溫度下之重力發生之故導致第一液體106及第二液體108分離或區隔開。According to various examples, the
根據液態透鏡100的多種實例,空腔104包括第一部分(或頂部空間) 104A及第二部分(或基部) 104B。舉例而言,如下文所述,可由液態透鏡100的中間層中之孔來界定空腔104的第二部分104B。附加或替代地,空腔104的第一部分104A由液態透鏡100的第一外層118中之凹部界定,及/或設置在中間層120中之孔的外部。根據多種實例,第一液體106的至少一部分設置在空腔104的第一部分104A中,且第二液體108設置在空腔104的第二部分104B內。舉例而言,實質上所有的第二液體108或第二液體108的一部分設置在空腔104的第二部分104B內。可將介面110的周緣111 (如,與空腔104的側壁接觸之介面110的邊緣)設置在空腔104的第二部分104B內。According to various examples of the
根據多種實例,可透過電潤濕(electrowetting)來調節液態透鏡100的介面110。舉例而言,可在第一液體106與空腔104的表面(如,如於下文更詳細地描述之位於空腔104的表面附近並與第一液體106絕緣之電極)之間施加電壓,以升高或降低空腔104的表面相對於第一液體106之潤濕性,並改變介面110的形狀。調節介面110可改變介面110的形狀,從而可改變液態透鏡100的焦距或焦點。舉例而言,這類對焦距的改變可使液態透鏡100能夠執行自動對焦功能。附加或替代地,調節介面110可使介面110相對於液態透鏡100的光軸112傾斜。舉例而言,這類使介面110傾斜可使液態透鏡100能夠執行光學影像穩定(optical image stabilization;OIS)功能。可在不需要使液態透鏡100相對於影像感測器、固定透鏡或透鏡層疊、外殼或可結合液態透鏡100之相機模組的其他部件移動之情況下調節介面110。此外,如下文所討論,施加電壓可有助於分離第一液體106及第二液體108之乳化組合物。According to various examples, the
液態透鏡100的透鏡主體102可包括第一窗114和第二窗116。空腔104設置於第一窗114與第二窗116之間。根據多種實例,透鏡主體102包括協同形成透鏡主體102之複數個層。舉例而言,透鏡主體102可包括第一外層118、中間層120及第二外層122。中間層120可界定穿過其而形成之孔。第一外層118可接合至中間層120的一側(如,物側)。舉例而言,第一外層118可在接合部134A處接合至中間層120。接合部134A可為黏著接合部、雷射接合部(如,雷射焊接)或能夠將第一液體106及第二液體108維持在空腔104內之另一合適的耦接。附加或替代地,第二外層122可接合至中間層120的相對側(如,像側)。舉例而言,第二外層122可在接合部134B及/或接合部134C處接合至中間層120,各所述接合部134B及接合部134C可如本文關於接合部134A所述那樣配置。根據多種實例,中間層120位在第一外層118與第二外層122之間,而第一外層118和第二外層122覆蓋在中間層120的孔之相對側上,且在所述孔內界定空腔104的至少一部分。因此,覆蓋空腔104之第一外層118的部分作為第一窗114,且覆蓋空腔104之第二外層122的部分作為第二窗116。The
如上文所解釋,空腔104包括第一部分104A和第二部分104B。在所描繪的實例中,由中間層120中之孔界定空腔104的第二部分104B,且空腔104的第一部分104A設置於空腔104的第二部分104B與第一窗114之間,但將理解到,此配置可顛倒過來。第一外層118包括凹部,且空腔104的第一部分104A設置於第一外層118中之凹部內。因此,空腔104的第一部分104A設置於中間層120中之孔的外側。As explained above, the
空腔104 (如,空腔104的第二部分104B)可為錐形,使得空腔104的截面積在從液態透鏡100的物側往像側之方向上沿著光軸112減小。舉例而言,空腔104的第二部分104B包括窄端105A和寬端105B。術語「窄」和「寬」為相對性術語,意指窄端105A比寬端105B還窄。空腔104的這種錐形實例可有助於維持第一液體106及第二液體108之間的介面110沿著光軸112對準。在其他實例中,空腔104為錐形,使得空腔104的截面積在從物側往像側之方向上沿著光軸112增加,或者空腔104為非錐形,使得空腔104的截面積沿著光軸112基本上維持恆定。The cavity 104 (eg, the
於液態透鏡100的操作中,影像光(或期望被液態透鏡100折射之電磁輻射的任何其他波長)可透過第一窗114進入第1A及1B圖中所描繪之液態透鏡100、在第一液體106與第二液體108之間的介面110處被折射,並透過第二窗116離開液態透鏡100。根據多種實例,第一外層118及/或第二外層122具有足夠的透明度以使影像光(或電磁輻射的任何其他相關波長)能夠通過。舉例而言,第一外層118及/或第二外層122包括聚合物材料、玻璃材料、陶瓷材料、玻璃-陶瓷材料、其他透明材料及/或前述材料之組合。第一外層118及/或第二外層122的外表面可為實質上平面的。因此,即使液態透鏡100可用作透鏡(如,藉由折射通過介面110之影像光),液態透鏡100的外表面也可以是平坦的,而不像固定透鏡(fixed lens)的外表面那樣彎曲。附加或替代地,第一外層118及/或第二外層122的外表面是彎曲的(如,內凹或外凸)。因此,液態透鏡100可包括整合的固定透鏡。中間層120可包括金屬材料、聚合物材料、玻璃材料、陶瓷材料、玻璃-陶瓷材料、複合材料及/或前述材料之組合。由於影像光可穿過中間層120中的孔,故中間層120可以是透明的或可以不是透明的。In the operation of the
將理解到,儘管將液態透鏡100的透鏡主體102描述為包括第一外層118、中間層120及第二外層122,但液態透鏡100可有不同的構造。舉例而言,可省略第一外層118、中間層120及/或第二外層122中之一或多者。進而,中間層120中之孔可經配置為不完全延伸穿過中間層120之盲孔,且可省略第二外層122。儘管在本文中將空腔104的第一部分104A描述為設置在第一外層118中之凹部內,但可思及其他構造。舉例而言,可省略凹部,且空腔104的第一部分104A設置在中間層120中之孔內。在這樣的實例中,空腔104的第一部分104A為所述孔的上方部,且空腔104的第二部分104B為所述孔的下方部。在其他實例中,空腔104的第一部分104A部分地設置在中間層120中的孔內,且部分地設置在所述孔的外部。It will be understood that although the
液態透鏡100可包括共同電極124,共同電極124與第一液體106電連通。進而,液態透鏡100可包括驅動電極126,驅動電極126設置在空腔104的側壁上並與第一液體106及第二液體108絕緣。可向共同電極124和驅動電極126供應不同電壓,或者可調節共同電極124和驅動電極126之間的電壓差,以改變介面110的形狀。進而,如上文所提及並在下文進一步描述,施加電壓可在以乳化組合物將第一液體106及第二液體108分配至空腔中之後分離第一液體106及第二液體108。The
液態透鏡100可包括傳導層128。傳導層128的至少一部分可設置於空腔104內。舉例而言,傳導層128包括導電塗層,其中在將第一外層118及/或第二外層122接合至中間層120之前,將所述導電塗層施加至中間層120。傳導層128可包括金屬材料、導電性聚合物材料、導電性氧化物、另一種合適的導電材料,及/或前述材料之組合。附加或替代地,傳導層128可包括單層或複數個層,所述複數個層之某些或全部可導電。根據多種實例,傳導層128界定共同電極124及/或驅動電極126。舉例而言,在將第一外層118及/或第二外層122接合至中間層120之前,可將傳導層128施加至中間層120的實質上整個外表面。在將傳導層128施加至中間層120後,可將傳導層128隔成多個導電元件(如,共同電極124、驅動電極126等)。液態透鏡100可包括傳導層128中之刻劃線130A,以將共同電極124和驅動電極126彼此隔離(如,電性隔離)。刻劃線130A包括傳導層128中之間隙。舉例而言,刻劃線130A為具有以下寬度之間隙:約5 µm、約10 µm、約15 µm、約20 µm、約25 µm、約30 µm、約35 µm、約40 µm、約45 µm、約50 µm,或其間任何和所有數值及範圍。The
根據多種實例,液態透鏡100包括設置於空腔104內之絕緣元件132。舉例而言,絕緣元件132包括在將第一外層118及/或第二外層122接合至中間層120之前施加至中間層120之絕緣塗層。絕緣元件132可包括絕緣塗層,其中在將第二外層122接合至中間層120之後且在將第一外層118接合至中間層120之前,將所述絕緣塗層施加至傳導層128及第二窗116。因此,絕緣元件132覆蓋至少在空腔104內之傳導層128的部分還有第二窗116。絕緣元件132可足夠透明以使影像光(或電磁輻射之任何相關波長)能通過第二窗116,如上文所述。According to various examples, the
絕緣元件132可覆蓋驅動電極126的至少一部分(如,驅動電極126設置於空腔104內之部分),以使第一液體106及第二液體108與驅動電極126絕緣。共同電極124的至少一部分可設置於空腔104內且未由絕緣元件132覆蓋。因此,共同電極124可電連通第一液體106。絕緣元件132可包括空腔104的第二部分104B的疏水性表面層。此類疏水性表面層可有助於將第二液體108維持在空腔104的第二部分104B內(如,藉由非極性的第二液體108與疏水性材料之間的吸引力),及/或可使介面110的周緣111能沿著疏水性表面層移動(如,藉由電潤濕)以改變介面110的形狀。至少部分地基於絕緣元件132,液態透鏡100可表現出不超過3°之接觸角遲滯(contact angle hysteresis) (即,在第一液體106與第二液體108之間的介面110處)。如本文所用,「接觸角遲滯(contact angle hysteresis)」意指在對驅動電極126施加一系列的驅動電壓(如,供應至驅動電極126的驅動電壓與供應至共同電極124的共同電壓之間的差)時,測得之有絕緣元件132的第二液體108的觸角差,所述驅動電壓從0V至最大驅動電壓,接著返回0V (即,相對於共同電極124)。沒有電壓之初始接觸角最大為25°,並因電潤濕效應之故而在「最大驅動電壓」下增加成至少15°的接觸角。最大驅動電壓可為約10V、或約20V、或約30V、或約40V、或約50V、或約60V、或約70V,或其間任何和所有數值及範圍。The insulating
在第1A圖描繪之實例中,液態透鏡100經配置使得驅動電極126設置於空腔104的側壁上,且藉由絕緣元件132而與第一液體106及第二液體108絕緣。絕緣元件132包括絕緣外層132A,如圖示,絕緣外層132A接觸第一液體106及第二液體108。在所描繪之實例中,絕緣元件132為單體式(monolithic),即絕緣外層132A具有相對於第一液體106、第二液體108和驅動電極126電性絕緣之雙重功能。絕緣元件132可為疏水性的(如,以避免被第一液體106潤濕)。從製程及/或製造觀點來看,絕緣元件132的單體式實例可為有利的。絕緣元件132的絕緣外層132A之厚度可為從約0.5 µm至約10 µm、或從約1 µm至約10 µm、或從約1 µm至約9 µm、或從約1 µm至約8 µm、或從約1 µm至約7 µm、或從約1 µm至約6 µm、或從約1 µm至約5 µm、或從約1 µm至約4 µm、或從約1 µm至約3 µm、或從約1 µm至約2 µm,及其間任何和所有數值及範圍。在具體實例中,液態透鏡100的絕緣外層132A之厚度為從約0.5微米至約2微米。In the example depicted in FIG. 1A, the
在第1B圖描繪之實例中,液態透鏡100經配置而使得驅動電極126設置在空腔104的側壁上並藉由絕緣元件132而與第一液體106及第二液體108絕緣。如第1B圖所示,絕緣元件132包括絕緣外層132A和基層132B,絕緣外層132A接觸第一液體106及第二液體108,且基層132B介於絕緣外層132A與驅動電極126之間。絕緣元件132可為多層層疊,其包括絕緣外層132A和基層132B。在第1B圖中,基層132B和絕緣外層132A相對於第一液體106及第二液體108和驅動電極126是電絕緣的。此外,絕緣外層132A可以是疏水性的。In the example depicted in FIG. 1B, the
絕緣元件132的絕緣外層132A之厚度可為從約0.01 µm至約2 µm、或從約0.01 µm至約1.5 µm、或從約0.01 µm至約1微米、或從約0.05 µm至約2 µm、或從約0.05 µm至約1 µm、或從約0.05 µm至約0.5 µm、或從約0.05 µm至約0.4 µm、或從約0.1 µm至約2 µm、或從約0.1 µm至約1.5 µm、或從約0.1 µm至約1 µm、或從約0.1 µm至約0.5 µm,或其間任何和所有數值及範圍。The thickness of the insulating
現請參見第2圖,其所描繪的是形成液態透鏡100之方法150的流程圖。方法150可始於步驟154,混合第一液體106及第二液體108。如上文所解釋,第一液體106及第二液體108可為彼此實質上不混溶的,且具有彼此不同的折射率。進而,如上文所解釋,第一液體106可為極性液體且第二液體108可為非極性液體。Please refer to FIG. 2, which depicts a flowchart of a
根據多種實例,第一液體106及/或第二液體108可進一步包括抗乳化劑、黏度調整劑、密度調整劑、其他添加劑及/或前述者之組合。抗乳化劑可最小化或降低第一液體106及第二液體108一起混合或乳化。這種抗乳化劑的使用可有利於破壞(即,破乳化)第一液體106及第二液體108之乳化(如,在以第一液體106及第二液體108之乳化組合物填充空腔104之後)。黏度調整劑可經配置以增加或減少第一液體106及/或第二液體108在遭受溫度變化時之黏度變化。黏度調整劑可由聚合物材料、有機材料、無機材料及/或前述材料之組合所組成。舉例而言,黏度調整劑可包括二丁羥基甲苯(butylated hydroxytoluene)。黏度調整劑的此類使用可有利於破壞第一液體106及第二液體108之乳化。密度調整劑可用於增加或減少第一液體106及/或第二液體108相對於彼此的密度。密度調整劑可由聚合物材料、有機材料、無機材料及/或前述材料之組合所組成。密度調整劑的此類使用可有利於破壞第一液體106及第二液體108之乳化。任何上述添加劑或化合物之使用可有利於容許第一液體106及/或第二液體108在達到第1A及1B圖中所描繪之第一液體106或第二液體108的狀態而自選擇(self-selecting)。According to various examples, the
在第一液體106及第二液體108混合後,第二液體108對第一液體106之體積比可為:從約0.01至約0.99、或約0.1至約0.9、或約0.2至約0.8、或約0.3至約0.7,或約0.4至約0.6。舉例而言,第二液體108對第一液體106之體積比可為約0.01、或約0.05、或約0.1、或約0.15、或約0.2、或約0.25、或約0.3、或約0.35、或約0.4、或約0.45、或約0.5、或約0.55、或約0.6、或約0.65、或約0.7、或約0.75、或約0.8、或約0.85、或約0.9、或約0.95,或約0.99,或其間任何和所有數值及範圍。在實施例中,第二液體108對第一液體106之體積比為0.5或約0.5。將理解到,第一液體106及/或第二液體108可具有以下對混合的第一液體106及第二液體108之總體積的體積比:從約0.01至約0.99、或約0.1至約0.9、或約0.2至約0.8、或約0.3至約0.7,或約0.4至約0.6。After the
在實施例中,可在批料容器155的內容物用於方法150的後續步驟之前,在批料容器155 (見第3圖)中進行第一液體106和第二液體108的混合。舉例而言,可在批料容器155中混合並保持於方法150的製程運行中要用到的第一液體106及第二液體108的總體積,然後在方法150中處理。在步驟154之示例性實作中,一旦確定了第一液體106及第二液體108的最終目標體積比,便可在批料容器155中混合適當量的第一液體106及第二液體108。如此使用步驟154可有利於提供第一液體106及第二液體108的預混合批料,之後可從中抽取預混合批料以利用方法150。批料容器155中之組合的第一液體106及第二液體108之批料的體積大於待分配至任何特定液態透鏡100的空腔104中之組合的第一液體106及第二液體108的體積。第一液體106和第二液體106之組合體積可足以將組合之第一液體106及第二液體108分配至複數個液態透鏡100之空腔104內,複數個液態透鏡100可如一千(1000)個液態透鏡100或更少或更多。In an embodiment, the
接著,進行乳化第一液體106及第二液體108以形成乳化液體159之步驟158。如本文所用,將術語「乳液(emulsion)」和「乳化液體(emulsified liquid)」界定為第一液體106及第二液體108之混合物(如,第一液體及第二液體通常是不混溶或不可混合的),其中一種液體(如,第二液體108)處於分散相(dispersed phase)而另一種液體(如,第一液體106)處於分散介質相(dispersion medium phase)。將理解到,在第二液體108對第一液體106之體積比允許(如0.5)的實例中,第一液體106及第二液體108二者皆可處於分散相及分散介質相。藉此,乳化液體159可為第一液體106及第二液體108之均質混合物。在一些實施例中,乳液的分散相包含分散在分散介質相中之複數個液滴。舉例而言,液滴可包含具有以下平均直徑之微觀的液滴或微液滴:約100 µm、約90 µm、約80 µm、約70 µm、約60 µm、約50 µm、約40 µm、約30 µm、約20 µm、約10 µm、約1 µm、約0.5 µm、約0.1 µm,或其間任何和所有數值及範圍。Next, a
可以各種方式乳化第一液體106及第二液體108,以形成乳化液體159。舉例而言,可在渦流乳化器中,使用超音波振動(如,來自超音波探頭)、其他乳化方法及/或前述者之組合來乳化第一液體106及第二液體108。乳化液體159可在批料容器155中形成。The
根據多種實例,可實質上同步進行混合第一液體106及第二液體108之步驟154和乳化第一液體106及第二液體108之步驟158。在實施例中,方法150利用「按需求滴溶(droplet on demand)」技術。示例性按需求滴溶技術可包括高性能注射泵(如,微注射器)或高電壓脈衝,其可用以在微流體T型接頭或Y型接頭處引起單液滴形成。在按需求滴溶技術中,可在微流體晶片的T型接頭或Y型接頭處導入第一液體106及第二液體108。在接頭處,以第一液體106及第二液體108兩者均混合並同時乳化的方式,使第一液體106及第二液體108結合在一起。在其他實例中,於步驟154期間,可攪拌(如,藉由任何上述乳化製程)所述液體中之一種(如,第一液體106),同時將另一種液體(如,第二液體108)加入被攪拌的液體,使得第一液體106及第二液體108同時混合並乳化在一起,直到實現期望的乳化液體159成分為止。According to various examples, the
將理解到,若第一液體106及第二液體108於室溫下存在密度差的話,可在第一液體106及第二液體108的密度盡可能接近之不同溫度(高於或低於室溫)下進行步驟158,以促進乳化液體159的形成。舉例而言,方法可包括調節第一液體106及/或第二液體108的溫度,以在混合及/或乳化之前或同時,將第一液體106與第二液體108之間的密度差從第一較高密度差降低至第二較低密度差。第一液體106及第二液體108可在混合及/或乳化之前及/或期間處於相同或不同的溫度。It will be understood that if there is a difference in density between the
接著,現請參見第3及4圖,進行將乳化液體159沉積至界定於窗上方之空腔104中之步驟162。根據多種實例,所述窗為第二窗116。根據多種實例,複數個空腔104和複數個第一窗114或第二窗116可跨晶圓或基板165而排列成陣列163。在這樣的實例中,可在單一空腔104上或在複數個空腔104上進行步驟162。換言之,可跨基板165上之複數個空腔104串聯進行將乳化液體159沉積至空腔104中之步驟162,或並聯進行步驟162以實質上同步填充複數個空腔104。Next, referring now to FIGS. 3 and 4, a
一旦如上所述(並如第4圖所圖解)將乳化液體159置入空腔104中,進行步驟166,將乳化液體159破乳化成第一液體106及第二液體108,使得第一液體106與第二液體108之間的介面110界定可變透鏡(如第1A及1B圖所圖解)。換言之,一旦進行步驟166如第4圖所圖解般將乳化液體159破乳化成第一液體106及第二液體108,第一液體106及第二液體108可具有如結合第1A及1B圖所描繪之實質上相同的取向。舉例而言,破乳化可導致分散相的複數個液滴(如,微滴)聚結,直到實質上沒有分散相的液滴分散在分散介質相中為止。Once the emulsified
可以各種方式進行將乳化液體159破乳化成為第一液體106及第二液體108之步驟166。在第一實施例中,乳化液體159可因(地球的)重力之故而具有足夠高的分離驅動力,其容許乳化液體159靜置一段時間而足以將乳化液體159破乳化成第一液體106及第二液體108。換言之,第一液體106與第二液體108在某溫度或溫度範圍(如室溫)下可具有充分不同的密度(如,0.5%或更大的差異),使得乳化的破壞因重力而在一段時間後自然發生。舉例而言,可進行步驟166達以下時間段:從約1秒鐘至約48小時、或從約1小時至約48小時、或從約1分鐘至約40小時、或從約1分鐘至約32小時、或從約1分鐘至約24小時、或從約1分鐘至約16小時、或從約1分鐘至約8小時、或從約1分鐘至約7小時、或從約1分鐘至約6小時、或從約1分鐘至約5小時、或從約1分鐘至約4小時、或從約1分鐘至約3小時、或從約1分鐘至約2小時、或從約1分鐘至約1小時、或從約1分鐘至約30分鐘、或從約1分鐘至約15分鐘、或從約1分鐘至約10分鐘、或從約1分鐘至約5分鐘,或其間任何和所有數值及範圍。The
在第二實施例中,透過離心力進行步驟166,將乳化液體159破乳化成為第一液體106及第二液體108。舉例而言,可將含有乳化液體159空腔104 (如,以及諸如第一外層118及第二外層122等任何外圍結構)置入離心機中,使得第一液體106藉著離心力與第二液體108分離。離心機可以足夠的速度(如,每分鐘轉數)旋轉,使得第一液體106及第二液體108可達到第1A及1B圖中提供的取向。在此實施例中,在破乳化的步驟166發生之溫度或溫度範圍下,第一液體106具有與第二液體108足夠不同的密度(如,0.5%或更大的差異)。In the second embodiment,
在第三實施例中,第一液體106及/或第二液體108可具有對液態透鏡100及/或空腔104的其他結構(如,共同電極124、驅動電極126及/或絕緣元件132)足夠高的親和力或排斥力,使得乳化液體159本身傾向破乳化。舉例而言,第一液體106可在一個方向上被吸引,而第二液體108從該方向被排斥,使得乳化液體159破乳化。將理解到,在不悖離本文所提供之教示的情況下,第三實施例可與第一實施例結合使用。In the third embodiment, the
在第四實施例中,第一液體106及第二液體108在室溫下具有至少約略相同的密度,但在不同於室溫之第二溫度下具有足夠不同的密度(如,0.5%或更大的差異)。第一液體106或第二液體108的成分可導致各自的密度在室溫下約略相同(如,差異小於0.5%),但比第二溫度充分不同(如,差異超過0.5%),以允許如上文所述般透過重力或離心力破乳化。在此類實施例中,將乳化液體159破乳化成第一液體106及第二液體108包括將乳化液體159的溫度升高至第二溫度。在第二溫度下,將乳化液體159破乳化可包括利用來自離心機之離心力,或(地球的)重力和通過足夠的時間,如上文所解說。第二溫度可為從約-80°C至約100°C,或從約-25°C至約100°C。舉例而言,第二溫度可為約-80°C、或約-70°C、或約-60°C、或約-50°C、或約-40°C、或約-30°C、或約-20°C、或約-10°C、或約0°C、或約10°C、或約20°C、或約30°C、或約40°C、或約50°C、或約60°C、或約70°C、或約80°C、或約90°C、或約100°C,或其間任何和所有數值及範圍。第二溫度可在第一液體106及第二液體108之間產生以下密度差:從約0.5%至約10%、或從約0.5%至約8%、或從約0.5%至約7%、或從約0.5%至約6%、或從約0.5%至約5%、或從約0.5%至約4%、或從約0.5%至約3%、或從約0.5%至約2%、或從約0.5%至約1%,或從約0.5%至約5%。舉例而言,第一液體106及第二液體108在所述溫度下可具有以下密度差:約0.51%、或約1%、或約1.3%、或約1.4%、或約1.5%、或約1.6%、或約1.7%或約2%、或約2.5%、或約3%、或約3.5%、或約4%、或約4.5%、或約5%、或約5.5%、或約6%、或約6.5%、或約7%、或約7.5%、或約8%、或約8.5%、或約9%、或約9.5%或約10%或其間任何和所有數值及範圍。In the fourth embodiment, the
在第五實施例中,可對乳化液體159施加電壓、電位或磁場,以使第一液體106和第二液體108分離。舉例而言,若第一液體106或第二液體108中之一者表現出被電壓、電位或磁場拉引或排斥的趨勢,則這樣的力可用於將第一液體106及第二液體108破乳化。對驅動電極126施加偏壓(如,簡單DC電壓)可:(a)藉由其對第一液體106的作用,引起或促進第一液體106的液滴在乳化液體159內遷移;以及(b)導致較大的液滴變平及/或降低其表面張力,這促使合併或聚結成更大的液滴。In the fifth embodiment, a voltage, potential, or magnetic field may be applied to the emulsified liquid 159 to separate the
隨著第一液體106及第二液體108持續從乳化液體159分離,介面110開始重新形成。將震盪致動電壓波形施加至驅動電極126將透過一般電潤濕過程、以泵送方式物理性地移動液滴,導致介面110以週期性方式改變形狀。這些移動的液滴相互碰撞促進了聚結。泵送可產生亂流,並促使更大的液滴混合還有黏附至空腔104的壁之液滴的釋放,從而使所述液滴可聚結。與空腔104之壁的碰撞也可促進聚結和遷移。As the
將激發電壓波形施加至驅動電極126將導致液滴基於電聚結和電潤濕原理而結合。在電場的作用力下,懸浮的液滴合併在一起或聚結,以形成較大的液滴。此過程隨著越來越大的液滴形成而持續進行,直到最終產生較佳的單個主要液滴為止(即,第一液體106及第二液體108完全分離)。Applying the excitation voltage waveform to the
將理解到,可結合或單獨使用將乳化液體159破乳化成第一液體106及第二液體108之步驟166的各種實施例。It will be understood that various embodiments of
在將乳化液體159破乳化成第一液體106及第二液體108之步驟166之前或之後,可進行幾個額外步驟或行動。舉例而言,第一外層118可耦接至第二外層122並耦接(如,透過黏著接合、雷射接合或其他合適的接合製程),且在基板165上存在複數個空腔104的實例中,可切割、單分或無論以何種方式分割基板165來形成複數個液態透鏡100。Before or after the
將理解到,儘管將方法150描述為包括特定順序的數個步驟,但方法150可添加或省略一或多個步驟,可按照所描述的順序執行步驟,或者可實質上同步進行一或多個步驟而不會悖離本文提供之教示。It will be understood that although
根據額外的實例,方法150可包括將第二液體108的液滴置於第一液體106的頂部(如,其中第二液體108的密度大於第一液體106的密度),其中第一液體106及第二液體108二者位在空腔104中、以第一外層118密封空腔104,以及離心處理第一液體106及第二液體108,使得第一液體106及第二液體108達到第1A及1B圖所示之取向。According to additional examples, the
使用本文揭示之液態透鏡100及方法150可提供多種優點。Using the
首先,在一個製造步驟中將乳化液體159沉積至基板165內之複數個空腔104中之實施例中,可大幅度降低製造時間和成本。藉由在批料容器155中提供乳化液體159作為足以填充基板165內的複數個空腔104之第一液體106及第二液體108的預混合量,可節省時間和製造複雜度,這是因為可以串聯或並聯方式將乳化液體159供應至空腔104。相較其他方法,這些特徵有利於提高液態透鏡100的產率。First, in an embodiment in which the emulsified
第二,藉由在批料容器155中預混合第一液體106及第二液體108,或藉由混合第一液體106及第二液體108同時乳化,可避免與計量和在獨立的空腔104中分別分配少量的第一液體106及第二液體108有關之困難。舉例而言,由於乳化液體159已經含有所需比例之第一液體106及第二液體108,因此可實現更高的均勻性並減少生產液態透鏡100之生產時間。Second, by premixing the
第三,添加諸如溫度、添加劑、離心力及/或電壓等過程變量以將乳化液體159破壞成為第一液體106及第二液體108可增加製造彈性。實例 Third, adding process variables such as temperature, additives, centrifugal force, and/or voltage to break the emulsified
實例 1
– 製備第一液體106和第二液體108,第一液體106的成分具有50重量%的乙二醇、46.75重量%的水、3重量%的溴化鈉及0.25重量%的戊醇,且第二液體108的成分具有苯基三甲基鍺烷(phenyltrimethylgermane)、苯基三(三甲氧基矽氧烷基)矽烷及二丁羥基甲苯(butylated hydroxyltoluene)。第一液體106在室溫下具有1.0893 g/ml之密度,而第二液體108在室溫下具有1.0851 g/ml之密度,在室溫下之密度差為(~0.39%)。以0.5的體積比(就每2份第二液體108有1份第一液體106)組合兩種液體106、108。接著將組合的液體106、108乳化成乳化液體159。將乳化液體159沉積至空腔104中。以本領域中所知的方式覆蓋並密封空腔104,以完成液態透鏡100。將液態透鏡100的溫度升高至50°C,在此溫度下,兩種液體106、108中之第一液體106的密度偏離成1.0704 g/ml,而第二液體108的密度偏離成1.0558 g/ml,使得在50°C下的密度差為(~1.3%)。在該溫度下歷時24小時,乳化液體159因為重力而破乳化,分離的第一液體106及第二液體108形成介面110。接著使液態透鏡100的溫度回到室溫。在第5圖重製之作圖示出了此特定第一液體106及第二液體108之間的密度差,儘管在室溫下無實質差異,但隨著溫度升高而變寬。 Example 1 -Preparation of a
實例 2
– 製備與上述實例1相同的第一液體106及第二液體108。以0.5的體積比(就每2份第二液體108有1份第一液體106)組合兩種液體106、108。接著將組合的液體106、108乳化成乳化液體159。將乳化液體159沉積至空腔104中。以本領域中所知的方式覆蓋並密封空腔104,以完成液態透鏡100。如上文所述,將液態透鏡100的溫度升高至50°C,在此溫度下,兩種液體106、108中之第一液體106的密度偏離成1.0704 g/ml,而第二液體108的密度偏離成1.0558 g/ml,使得在50°C下的密度差為(~1.3%)。將液態透鏡100置入擺動桶式離心機中。在50°C下且離心機以3000 RPM旋轉歷時15分鐘,乳化液體159藉由離心力而破乳化,分離的第一液體106及第二液體108形成介面110。使液態透鏡100的溫度回到室溫。 Example 2 -Prepare the same
儘管已出於說明之目的闡述了示例性實施例和實例,但是在前描述並不欲以任何方式限製本揭示內容及隨附申請專利範圍的範疇。因此,在不背離本發明的精神和各種原理的情況下,可以對上述實施例和實例進行變化和修改。所有這些修改和變化欲包括在本揭示內容的範圍內並由隨附申請專利範圍所保護。Although exemplary embodiments and examples have been described for illustrative purposes, the foregoing description is not intended to limit the scope of the disclosure and accompanying patent applications in any way. Therefore, the above-mentioned embodiments and examples can be changed and modified without departing from the spirit and various principles of the present invention. All these modifications and changes are intended to be included within the scope of this disclosure and protected by the scope of the accompanying patent application.
對本案所屬技術領域中具通常知識者且對那些製造或使用本揭示內容的人而言,將可想到本揭示內容的修改。因此,當理解,隨附圖式中所示出並於上文描述之實施例僅用於說明性目的,且不欲限制本揭示內容之範圍,本揭示內容之範圍由以下申請專利範圍所界定,根據專利法的原則解讀以下申請專利範圍,包括等價學說。For those with ordinary knowledge in the technical field to which this case belongs and for those who make or use the present disclosure, modifications of the present disclosure will be conceivable. Therefore, when understood, the embodiments shown in the accompanying drawings and described above are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of this disclosure, which is defined by the following patent applications Interpretation of the scope of the following patent applications, including the equivalent theory, based on the principles of the Patent Law.
本案所屬技術領域中具通常知識者將理解,所描述之揭示內容的構造和其他組件不限於任何特定材料。除非本文另有說明,否則本文揭示之本揭示內容的其他示例性實施例可以由多種材料形成。Those of ordinary skill in the technical field to which this case pertains will understand that the construction and other components of the disclosed content are not limited to any particular materials. Unless otherwise stated herein, other exemplary embodiments of the present disclosure disclosed herein may be formed from a variety of materials.
100‧‧‧液態透鏡
102‧‧‧透鏡主體
104‧‧‧空腔
104A‧‧‧第一部分(頂部空間)
104B‧‧‧第二部分(基部)
105A‧‧‧窄端
105B‧‧‧寬端
106‧‧‧第一液體
108‧‧‧第二液體
110‧‧‧介面
111‧‧‧周緣
112‧‧‧光軸
114‧‧‧第一窗
116‧‧‧第二窗
118‧‧‧第一外層
120‧‧‧中間層
122‧‧‧第二外層
124‧‧‧共同電極
126‧‧‧驅動電極
128‧‧‧傳導層
130A‧‧‧刻劃線
132‧‧‧絕緣元件
132A‧‧‧絕緣外層
134A、134B、134C‧‧‧接合部
150‧‧‧方法
154、158、162、166‧‧‧步驟
155‧‧‧批料容器
159‧‧‧乳化液體
163‧‧‧陣列
165‧‧‧基板100‧‧‧
以下是隨附圖式中之圖的說明。圖不一定按比例繪製,且為了清楚和簡明起見,可能以誇大的比例或以示意方式示出圖的某些特徵和某些視圖。The following is a description of the drawings in the accompanying drawings. The drawings are not necessarily drawn to scale, and for clarity and conciseness, certain features and certain views of the drawings may be shown in exaggerated scale or in a schematic manner.
在圖式中:In the diagram:
第1A圖為根據至少一個實例之液態透鏡的示意性剖面視圖,圖示第一液體在介面處與第二液體分離;FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a liquid lens according to at least one example, illustrating separation of a first liquid from a second liquid at an interface;
第1B圖為根據至少一個實例之液態透鏡的示意性剖面視圖,圖示第一液體在介面處與第二液體分離;FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a liquid lens according to at least one example, illustrating that the first liquid is separated from the second liquid at the interface;
第2圖為根據至少一個實例之形成第1A及1B圖中任一者之液態透鏡的方法之示意性流程圖;FIG. 2 is a schematic flowchart of a method of forming a liquid lens in any of FIGS. 1A and 1B according to at least one example;
第3圖為包括複數個空腔的基板之透視圖,且根據第2圖之方法將一批乳化液體(第一液體及第二液體之乳液)分配至複數個空腔中;Figure 3 is a perspective view of a substrate including a plurality of cavities, and a batch of emulsified liquid (emulsion of the first liquid and the second liquid) is distributed into the plurality of cavities according to the method of Figure 2;
第4圖為第3圖之基板的複數個空腔中的一個(但在進一步形成為第1A或1B圖中的液態透鏡之後)沿著IV-IV線截取的示意性剖面視圖,圖中示出在破乳化成為第1A圖中在介面處分離之第一液體及第二液體之前,含有乳化液體之液態透鏡的空腔;且Figure 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV-IV of one of the plurality of cavities of the substrate of Figure 3 (but after being further formed as a liquid lens in Figures 1A or 1B). Out of the cavity of the liquid lens containing the emulsified liquid before the demulsification becomes the first liquid and the second liquid separated at the interface in Figure 1A; and
第5圖為就示例的第一液體和示例的第二液體所測得之密度作為溫度的函數之作圖,圖中示出隨著溫度升高而變寬的密度差。Figure 5 is a plot of the measured density of the example first liquid and the example second liquid as a function of temperature, showing the density difference that widens with increasing temperature.
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國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無Overseas hosting information (please note in order of hosting country, institution, date, number) no
104‧‧‧空腔 104‧‧‧ Cavity
155‧‧‧批料容器 155‧‧‧ batch container
159‧‧‧乳化液體 159‧‧‧Emulsified liquid
163‧‧‧陣列 163‧‧‧Array
165‧‧‧基板 165‧‧‧ substrate
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