TWI484224B - 液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板 - Google Patents

液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板 Download PDF

Info

Publication number
TWI484224B
TWI484224B TW099108568A TW99108568A TWI484224B TW I484224 B TWI484224 B TW I484224B TW 099108568 A TW099108568 A TW 099108568A TW 99108568 A TW99108568 A TW 99108568A TW I484224 B TWI484224 B TW I484224B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
patterned film
period
film
Prior art date
Application number
TW099108568A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201133038A (en
Inventor
Kuei Chu Hsu
Tzu Pin Kao
Ching Cherng Sun
Original Assignee
Univ Nat Central
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Central filed Critical Univ Nat Central
Priority to TW099108568A priority Critical patent/TWI484224B/zh
Priority to US12/797,221 priority patent/US20110234954A1/en
Publication of TW201133038A publication Critical patent/TW201133038A/zh
Priority to US13/610,454 priority patent/US20130003002A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI484224B publication Critical patent/TWI484224B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection

Description

液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板
本發明係關於一種液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及一種液晶配向基板，尤指一種使用雷射光蝕刻微影形成配向膜之液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及一種液晶配向基板。
焦距可調式液晶透鏡係一種電可調整焦距之透鏡。其主要分為兩種設計，一種是利用複雜電極的設計造成預定的液晶分子排列圖樣，另一種則是直接使用配向法達呈液晶排列的變化。而一般使用液晶來做成可調焦距之透鏡時，通常不施加電壓的自然狀態時液晶分子都是沿單一方向排列，而且前後需要黏貼偏振片來使用極化光達成聚焦效果。具軸對稱排列之液晶透鏡只能透過複雜的軸對稱電極之設計來達成，且必須搭配偏振片的結果是至少損耗一半的光強，因此以省電的觀點較為不理想。因此透過適當設計來製造不施加電壓的自然狀態時液晶分子具備軸對稱之排列，便可利用未偏振的自然光在未施加電壓時就達成圓形凸透鏡和凹透鏡的功能，而施加不同的電壓時更可改變焦距大小，達到更簡易且多功能的應用。
傳統使用配向法來使液晶分子按照特定圖樣排列係將配向膜表面進行機械摩擦來達成。傳統接觸式摩擦配向為使用絨布在配向層產生類似溝槽的起伏讓液晶分子順著溝槽平躺，但傳統的接觸式摩擦配向法容易產生靜電和碎片污染，且亦無法製作精細複雜的配向結構。
另有研究提出了一種微摩擦配向法，其是使用奈米球來進行接觸式摩擦配向製作精細微小的配向結構，雖然藉此可達到軸對稱液晶配向方式，但此方法仍會有靜電以及碎片污染的問題，且均勻度也不易控制。
此外，亦有使用非接觸式光配向法(photo-alignment)來使液晶排列，其係將摻雜有染料的液晶照光後，使染料鍵結並沉積在基板表面而形成類似溝槽的結構，讓液晶分子可於溝槽結構中排列，而達到如同摩擦配向的效果。此種方法可見於WO 2009080271、US 5389698、US 5838407等。然而，此種非接觸式光配向法所需曝光時間長，因此難以提升生產效率；且此非接觸式光配向方法是利用添加染料在液晶結構中照光後產生液晶配向，但染料在液晶內容易引致光被吸收損耗或樣品劣化之問題。
因此，本領域亟需一種液晶透鏡之製造方法，使可解決傳統摩擦配向造成靜電以及碎片污染的問題，並提升圖案化薄膜的解析度以達到不施加電壓時液晶可自然達到軸對稱性的排列方式，並可製作更複雜軸對稱排列的液晶波板，更進一步地可減少製作時間及避免額外添加物，提升生產效率，製作出高品質之液晶透鏡。
藉此，本發明提供了一種液晶透鏡之製造方法，尤其是指其配向層之製造方法，包括：(A)提供一第一基板；(B)形成一第一導電層於該第一基板之表面；(C)形成一第一光阻層於該第一導電層之表面；(D)以雷射光於該第一光阻層中形成一具次微米週期之第一圖案；(E)將該第一光阻層顯影，以形成一具次微米週期之第一圖案化薄膜於該第一導電層之表面；(F)提供一第二基板；以及(G)形成一液晶層於該具次微米週期之第一圖案化薄膜與該第二基板之間，以形成一依序為該第一基板、該第一導電層、該具次微米週期之第一圖案化薄膜、該液晶層、以及該第二基板之層狀結構。
本發明之液晶透鏡之製造方法，係使用雷射光直接寫入方法來形成圖案(如，同心圓形狀、軸對稱之多邊形狀、或螺旋形狀)，尤其指高強度雷射光利用非線性光學的效果產生次微米等級的週期性結構來形成液晶配向膜。本發明之液晶透鏡之製造方法中，可於雷射光寫入進行時，同時將基板旋轉，而形成圖案；或是於雷射光寫入進行時，將基板固定不動，而旋轉雷射光源來形成圖案。上述二種方法皆可行，只要可使雷射光寫入進行時，雷射光與基板之間具有相對旋轉運動即可。
較佳地，本發明之液晶透鏡之製造方法中，該具次微米週期之第一圖案可為一軸對稱之圖案(如，同心圓形狀、軸對稱之多邊形狀等)。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，形成於基板上之圖案化薄膜係可使液晶分子依照預定圖案排列，亦即圖案化薄膜係包含次微米等級的週期性結構來作為液晶分子之配向膜。
本發明之液晶透鏡之製造方法，使用雷射光直接寫入方法在基板上形成圖案化之液晶配向層，因此可避免傳統摩擦配向造成靜電以及碎片污染的問題，並提升圖案化薄膜的解析度。此外，相較於非接觸式光配向法(photo-alignment)，本發明之液晶透鏡之製造方法的雷射寫入所需時間較短，可提升生產效率。
本發明中所使用之雷射光較佳為鈦藍寶石雷射光，以具有雙光子效應。雙光子效應是一種非線性光學的現象，需將雷射光聚焦，在焦點處的光能量夠高時，才足以激發具有該吸收能隙之有機物質，使該有機物質吸收兩個光子的能量，而激發一個電子到激發態之能階，並自發性地放射出波長大約為原激發光波長一半之螢光。在本發明中，製備配向膜所用之光阻為有機物單體，可引致聚合的波長約為紫外光到藍綠光的範圍，為原先鈦藍寶石雷射光之波長(約800nm)的一半。而高強度雷射引致之雙光子聚合現象，若對欲寫入之光阻層掃瞄時，會發生次微米等級的週期性結構，如期刊論文(Chee Heng Lee,Hiroyuki Yoshida,Yusuke Miura,Akihiko Fujii,and Masanori Ozaki,“Local liquid crystal alignment on patterned micrograting structures photofabricated by two photon excitation direct laser writing,”Applied Physics Letters 93,173509(2008))所示，其次微米等級的週期性結構之週期與深度與掃瞄速度及雷射功率有關，週期性結構之光柵方向與寫入雷射光之偏振態有關。因為一般達成液晶水平配向之配向層的溝槽的起伏週期必須為次微米等級才能有效地將液晶層配向，而配向層之週期大小和起伏深度會影響液晶分子配向時的錨定力大小和施加電壓之後是否容易轉向。所以本發明之雙光子現象達成之光阻聚合圖案，可藉由控制雷射光寫入之偏振方向來製作不同方向之溝槽，利用雷射光寫入之掃瞄速度方向來製作不同週期和起伏深度之溝槽，而藉由適當設計之週期大小和週期性圖案方向，可用來作為複雜軸對稱性液晶排列幾何圖案之配向層。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，步驟(F)與步驟(G)之間較佳可更包括步驟：(F1)形成一第二導電層於該第二基板之表面；(F2)形成一第二光阻層於該第二導電層之表面；(F3)以雷射光寫入路徑，於該第二光阻層中產生雙光子效應聚合效果，而形成一具次微米週期結構之第二圖案；以及(F4)將該第二光阻層顯影，以形成一具次微米週期之第二圖案化薄膜於該第二導電層之表面，且該步驟(G)中該液晶層係形成於該第二圖案化薄膜以及該第一圖案化薄膜之間，該層狀結構係依序包括有該第一基板、該第一導電層、該第一圖案化薄膜、該液晶層、該第二圖案化薄膜、該第二導電層、以及該第二基板。如此，第一基板以及第二基板之表面分別具有第一以及第二圖案化薄膜，而第一以及第二圖案化薄膜之對稱軸(或螺旋軸)需為同一直線，但第一以及第二圖案化薄膜之圖案可為相同或不同。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，第一導電層及/或第二導電層較佳可為氧化銦錫(ITO)層。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，第一圖案以及第二圖案是雷射光寫入路徑之幾何形狀所決定，第一圖案以及第二圖案較佳可各自獨立地係為：一同心圓形狀、軸對稱之多邊形狀(如，六角形狀)、螺旋形狀、或其組合，更佳為軸對稱之圖形。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，步驟(E)所形成之第一圖案化薄膜及/或步驟(F4)所形成之第二圖案化薄膜之雷射光寫入掃瞄速度可由薄膜中心向外遞增或遞減，以達成聚合後之次微米週期性結構的週期和起伏深度漸增或漸減，所以液晶分子所感受之配向錨定力會遞增或遞減，達成光打入液晶薄膜沿半徑方向的等效相位差遞增或遞減而有圓形聚焦透鏡的效果。第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜之等效相位差可經由改變雷射光掃描(寫入)速率而調整。而當薄膜中心向外之等效相位差為遞增時，液晶由薄膜中心向外排列之等效折射率會遞增，如此則可形成一具有軸對稱性凸透鏡功能之液晶透鏡。反之，當薄膜中心向外之等效相位差為遞減時則可形成一具有軸對稱性凹透鏡功能之液晶透鏡。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，步驟(D)中之雷射光較佳可為脈衝雷射光。並且，本發明之液晶透鏡之製造方法中，步驟(E)所形成之第一圖案化薄膜及/或步驟(F4)所形成之第二圖案化薄膜之部分表面較佳可呈現軸對稱性次微米週期之波浪狀。當增加雷射光掃描速度時，可使第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜之表面呈軸對稱性次微米週期之波浪狀(光柵般之微結構)。因此，藉由調整雷射光掃描速度的快慢，可產生出部分表面為軸對稱性次微米週期之波浪狀以及部分表面為平坦狀之圖案化薄膜。本發明中，上述光柵般之微結構的週期是由雷射光掃描速度來調整，而光柵的方向是由雷射光寫入的偏振方向來決定，因此本發明係利用雷射光寫入的偏振及掃描速度互相搭配來製作具有軸對稱性複雜幾何結構液晶配向膜(第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜)，而進一步製作出軸對稱性液晶透鏡。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，第一光阻層及/或第二光阻層較佳可為一正型光阻或一負型光阻。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，其步驟(G)較佳可為：將第一基板與第二基板組立後，使用液晶注入(LC injection)方法將液晶注入於第一基板與第二基板之間，以形成一依序為第一基板、第一導電層、第一圖案化薄膜、液晶層、(選擇性地：第二圖案化薄膜、第二導電層)、以及第二基板之層狀結構。或是，步驟(G)較佳可為：使用液晶滴入法(one drop fill,ODF)於第一基板之該第一圖案化薄膜之表面形成一液晶層後，再將第一基板與該第二基板組立，以形成一依序為第一基板、第一導電層、第一圖案化薄膜、液晶層、(選擇性地：第二圖案化薄膜、第二導電層)、以及第二基板之層狀結構。
本發明之另提供一種液晶透鏡，係包括：一第一基板，其表面係配置有一第一導電層，且第一導電層之表面係配置有一具次微米週期之第一圖案化薄膜，其中具次微米週期之第一圖案化薄膜之圖形係為一螺旋形狀、同心圓形狀、或軸對稱之多邊形狀；一第二基板；以及一液晶層，係配置於該第一基板與該第二基板之間；其中，該第一基板、第一導電層、第一圖案化薄膜、液晶層、以及第二基板係形成一層狀結構。
本發明之液晶透鏡中，基板上之圖案化薄膜可使液晶分子依照預定圖案排列，亦即圖案化薄膜係作為液晶分子之配向膜。其中，圖案化薄膜較佳係由光阻經由曝光顯影而形成，更佳係使用雷射光蝕刻微影(laser photolithography)方法形成表面呈軸對稱性次微米週期之波浪狀。使用雷射光蝕刻微影方法可提升圖案化薄膜的解析度，並避免傳統摩擦配向造成靜電以及碎片污染的問題。
本發明之液晶透鏡中，具次微米週期之第一圖案化薄膜之圖形較佳可為一軸對稱之圖案。
此外，本發明之液晶透鏡中，第二基板之表面較佳可更配置有一第二導電層，且該第二導電層之表面較佳係配置有一具次微米週期之第二圖案化薄膜，其中具次微米週期之第二圖案化薄膜之圖形係為一螺旋形狀、同心圓形狀、或軸對稱之多邊形狀，並且第二圖案化薄膜與第一圖案化薄膜相對配置，使液晶層係配置於第二圖案化薄膜以及第一圖案化薄膜之間。本發明之液晶透鏡中，第二圖案化薄膜之圖形較佳可為一軸對稱之圖案。
本發明之液晶透鏡中，第一導電層及/或第二導電層較佳可為氧化銦錫(ITO)層。
本發明之液晶透鏡中，第一及/或第二圖案化薄膜之底部或頂部之等效相位差係由薄膜中心向外遞增或遞減。第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜之等效相位差可經由改變雷射光寫入速率而調整。而當薄膜中心向外之等效相位差為遞增時，如此液晶自然形成圓形對稱之排列方式，而由於沿半徑方向配向層的波浪起伏週期不同而呈現對液晶錨定力的大小不同，施加電壓時液晶由薄膜中心向外排列之旋轉角度會遞增，如此則可形成一具有軸對稱性凸透鏡功能之液晶透鏡，且藉由施加電壓的大小可控制液晶透鏡之焦距。反之，當薄膜中心向外之等效相位差為遞減時則可形成一具有軸對稱性凹透鏡功能之液晶透鏡。
本發明之液晶透鏡中，當第一及/或第二圖案化薄膜使用脈衝雷射光製作時，由於非線性光學效應產生的螢光會聚合產生具次微米週期之圖案化薄膜，藉由調整雷射光掃描速度的快慢，可使第一及/或第二圖案化薄膜之部分表面呈現具次微米週期之波浪狀(光柵般之微結構)，而此為習知摩擦配向製得之配向膜所不具有的特徵。
此外，相較於非接觸式光配向法(photo-alignment)，本發明之液晶透鏡除了具有具軸對稱性次微米週期之波浪狀結構(光柵般之微結構)以外，圖案化薄膜更具有較佳的解析度。
本發明又提供一種液晶配向基板，係包括：基板；導電層，係配置於基板上；以及具次微米週期之圖案化薄膜，其中圖案化薄膜之圖形為一螺旋形狀、同心圓形狀、或軸對稱之多邊形狀。
本發明之液晶配向基板中，具次微米週期之圖案化薄膜之圖形較佳可為一軸對稱圖案。
本發明之液晶配向基板係為具配向功能之基板，其係由於圖案化薄膜係作為液晶分子之配向膜，因此基板上之圖案化薄膜可使液晶分子依照預定圖案排列。另外，由於本發明之液晶配向基板之圖案化薄膜係為軸對稱性具次微米週期之圖案化薄膜，故較佳可應用於軸對稱性液晶透鏡之製作。
本發明之液晶配向基板中，具次微米週期之圖案化薄膜之底部或頂部之等效相位差較佳係由薄膜中心向外遞增或遞減。
本發明之液晶配向基板中，具次微米週期之圖案化薄膜之部分表面較佳係呈波浪狀。
本發明之液晶配向基板中，具次微米週期之圖案化薄膜較佳係以雷射光蝕刻微影(laser photolithography)方法製得。
[實施例1]
如圖1A至1F所示，其係本實施例之液晶透鏡之製造流程圖。首先，(A)提供一第一基板21(如圖1A所示)。接著，(B)形成一第一導電層22於第一基板21之表面(如圖1B所示)，本實施例中第一導電層22係為ITO導電層。接著，(C)形成一第一光阻層23於第一導電層22之表面(如圖1C所示)。接著，(D)以脈衝雷射光24於第一光阻層23中形成一具次微米週期之第一圖案25(如圖1D所示)。在此，第一光阻層23係為一正型光阻，而雷射光24掃描時，基板係繞著雷射光24旋轉。接著，(E)將第一光阻層23顯影，以形成一第一圖案化薄膜26於第一導電層22之表面(如圖1E所示)，而製得一第一液晶配向基板20。並且，(F)提供一第二基板31。最後，(G)形成一液晶層28於第一液晶配向基板20之第一圖案化薄膜26與第二基板31之間，以形成一依序為第一基板21、第一導電層22、第一圖案化薄膜26、液晶層28、以及第二基板31之層狀結構的液晶透鏡2(如圖1F所示)。
如圖2A-2C所示，其係分別為本實施例之圖1E中第一基板21之沿著A-A’、B-B’、以及C-C’方向之剖面圖。本實施例中，第一圖案化薄膜26係具有一同心圓形狀，其底層次微米波浪之週期是由薄膜中心向外遞增，如圖2C所示，位於基板較外圍之次微米波浪之週期H1相較於位於基板較接近中心的次微米波浪之週期H2密(即，H1<H2)，而位於基板最中心之次微米波浪之週期H3是最疏的。亦即，位於第一圖案化薄膜26外圍之圖案底部A-A’表面係呈現較密之波浪狀(光柵般之微結構)，而位於第一圖案化薄膜26較接近中心之圖案底部B-B’之次微米波浪之週期較為較疏，而位於第一圖案化薄膜26最中心之圖案底部C-C’之次微米波浪之週期較為最疏。其係由於使用雷射掃描時，中心部分(C-C’)掃描速度較慢，外圍部份掃描速度較快(A-A’)，因此可使第一圖案化薄膜26底部部分之次微米波浪之週期較為較密，而部分呈現明顯之波浪狀。此外，調整雷射光的偏振方向，可控制波浪狀之方向(圖未示)。
在此，步驟(D)之第一圖案25係為一同心圓圖案(如圖3所示)，但視需求其亦可為螺旋形狀(如圖4所示)、或軸對稱之多邊形狀(如圖5所示之同心六角形狀)。
[實施例2]
如圖1F所示，其係本實施例之液晶透鏡2，其包括：一第一基板21，其表面係配置有一第一導電層22，且第一導電層22之表面配置有一具次微米週期之第一圖案化薄膜26，其中第一圖案化薄膜26之圖形係為一同心圓形狀；一第二基板31；以及一液晶層28，係配置於第一基板21與第二基板31之間；其中，第一基板21、第一導電層22、第一圖案化薄膜26、液晶層28、以及第二基板31係依序形成一層狀結構，即本實施例之液晶透鏡2。
[實施例3]
如同實施例1中所述之相同方法(步驟(A)-(E))製作出一表面具有第一導電層22及具軸對稱性次微米週期之第一圖案化薄膜26之第一基板21。接著，如圖6A-6D所示，進行步驟(F1)-(F4)製作出一具有具軸對稱性次微米週期之第二圖案化薄膜36之第二液晶配向基板30。其中(F1)-(F4)係分別為，(F1)形成一第二導電層32於第二基板31之表面(如圖6A)；(F2)形成一第二光阻層33於該第二導電層32之表面(如圖6B)；(F3)以脈衝雷射光24於第二光阻層33中形成一具次微米週期之第二圖案35(如圖6C)；以及(F4)將第二光阻層33顯影，以形成一具軸對稱性次微米週期之第二圖案化薄膜36於第二導電層32之表面(如圖6D)。在此，第二光阻層33係使用負型光阻(而非正型光阻)，而所製得之第二液晶配向基板30係如圖6D所示。接著，如圖7所示，將第一液晶配向基板20與第二液晶配向基板30組立並灌入液晶28，所得到之液晶透鏡2之層狀結構係依序包括：第一基板21、第一導電層22、第一圖案化薄膜26、液晶層28、第二圖案化薄膜36、第二導電層32、以及第二基板31，如圖7所示。
本實施例中，第二基板31上之具軸對稱性次微米週期之第二圖案化薄膜36係使用負型光阻製得，第二圖案化薄膜36之頂部等效相位差係由薄膜中心向外遞增。而第一圖案化薄膜26以及第二圖案化薄膜36之圖案之軸係為同一軸線D(如圖7所示)，使符合光學特性之要求。
[實施例4]
如圖7所示，其係本實施例之液晶透鏡2，其包括：一第一基板21，其表面係配置有一第一導電層22，且第一導電層22之表面配置有一具次微米週期之第一圖案化薄膜26，其中第一圖案化薄膜26之圖形係為一同心圓形狀；一第二基板31，其表面配置有一第二導電層32，且第二導電層32之表面係配置有一具軸對稱性次微米週期之第二圖案化薄膜36，其中第二圖案化薄膜36之圖形係為一同心圓形狀，第二圖案化薄膜36與第一圖案化薄膜26係相對配置，且第一以及第二圖案化薄膜26,36之圖案之對稱軸為同一軸線D；以及一液晶層28，係配置於第二圖案化薄膜36以及第一圖案化薄膜26之間。其中，該第一基板21、第一導電層22、第一圖案化薄膜26、液晶層28、第二圖案化薄膜36、第二導電層32、以及第二基板31係依序形成一層狀結構，即本實施例之液晶透鏡2。
如圖7所示，本實施例中，第一圖案化薄膜26之底部之等效相位差係由薄膜中心向外遞增，而第二圖案化薄膜36之頂部之等效相位差係由薄膜中心向外遞增。
綜上所述，本發明之液晶透鏡之製造方法，係使用雷射光直接寫入方法來形成具次微米週期之圖案(如，同心圓形狀、軸對稱之多邊形狀、或螺旋形狀)。本發明之液晶透鏡之製造方法中，可於雷射光寫入進行時，同時將基板旋轉，而形成圖案；或是於雷射光寫入進行時，將基板固定不動，而旋轉雷射光源來形成圖案。上述二種方法皆可行，只要可使雷射光寫入進行時，雷射光與基板之間具有相對旋轉運動即可。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，形成於基板上之圖案化薄膜係可使液晶分子依照預定圖案排列，亦即具次微米週期之圖案化薄膜係作為液晶分子之配向膜。
本發明之液晶透鏡之製造方法，使用雷射光直接寫入方法在基板上形成具軸對稱性次微米週期之圖案化之液晶配向層，因此可避免傳統摩擦配向造成靜電以及碎片污染的問題，並提升圖案化薄膜的解析度。此外，相較於非接觸式光配向法(photo-alignment)，本發明之液晶透鏡之製造方法的雷射寫入所需時間較短，可提升生產效率。
本發明之液晶透鏡之製造方法中，由於使用脈衝雷射光，因此具軸對稱性次微米週期之第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜之部分表面較佳可呈現波浪狀。當增加雷射光掃描速度時，可使第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜之表面呈不同週期之波浪狀(光柵般之微結構)。因此，藉由調整雷射光掃描速度的快慢，可產生出部分表面為較密波浪狀以及部分表面為較疏平坦狀之圖案化薄膜。本發明中，光柵般之微結構的週期可由雷射光掃描速度來調整，而光柵的方向可由雷射光寫入的偏振方向來決定，因此本發明利用雷射光寫入的偏振及掃描速度互相搭配來製作具有軸對稱性複雜幾何結構液晶配向膜(具軸對稱性次微米週期之第一圖案化薄膜及/或第二圖案化薄膜)，而進一步製作出液晶透鏡。為習知技術中所不具有的特徵。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
2．．．液晶透鏡
20．．．第一液晶配向基板
21．．．第一基板
22．．．第一導電層
23．．．第一光阻層
24．．．雷射光
25．．．第一圖案
26．．．第一圖案化薄膜
28．．．液晶層
30．．．第二液晶配向基板
31．．．第二基板
32．．．第二導電層
33．．．第二光阻層
35．．．第二圖案
36．．．第二圖案化薄膜
H1．．．厚度
H2．．．厚度
D．．．軸線
圖1A至1F係本發明實施例1之液晶透鏡之製造流程圖。
圖2A-2C係圖1E中第一基板之沿著A-A’、B-B’、以及C-C’方向之剖面圖。
圖3-5係本發明之第一及/或第二圖案之圖形。
圖6A-6D係本發明實施例3之表面具有第二導電層及第二圖案化薄膜之第二基板之製造流程圖。
圖7係本發明實施例4之液晶透鏡之剖面圖。
2．．．液晶透鏡
20．．．第一液晶配向基板
21．．．第一基板
22．．．第一導電層
23．．．第一光阻層
24．．．雷射光
25．．．第一圖案
26．．．第一圖案化薄膜
28．．．液晶層
31．．．第二基板

Claims (17)

  1. 一種液晶透鏡之製造方法，包括：(A)提供一第一基板；(B)形成一第一導電層於該第一基板之表面；(C)形成一第一光阻層於該第一導電層之表面；(D)以雷射光於該第一光阻層中形成一具次微米週期之第一圖案；(E)將該第一光阻層顯影，以形成一具次微米週期之第一圖案化薄膜於該第一導電層之表面，其中該具次微米週期之第一圖案之複數個溝槽的週期和起伏深度係由該薄膜中心向外遞增或遞減；(F)提供一第二基板；以及(G)形成一液晶層於該第一圖案化薄膜與該第二基板之間，以形成一依序為該第一基板、該第一導電層、該具次微米週期之第一圖案化薄膜、該液晶層、以及該第二基板之層狀結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該具次微米週期之第一圖案係為一軸對稱之圖案。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該步驟(F)與該步驟(G)之間更包括步驟：(F1)形成一第二導電層於該第二基板之表面；(F2)形成一第二光阻層於該第二導電層之表面；(F3)以雷射光於該第二光阻層中形成一具次微米週期之第二圖案；以及(F4)將該第二光阻層顯影，以形成一具次微米週期之第二圖案化薄 膜於該第二導電層之表面，且該步驟(G)中該液晶層係形成於該第二圖案化薄膜以及該第一圖案化薄膜之間，該層狀結構係依序包括有該第一基板、該第一導電層、該第一圖案化薄膜、該液晶層、該具次微米週期之第二圖案化薄膜、該第二導電層、以及該第二基板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該具次微米週期之第一圖案係為：一同心圓形狀、軸對稱之多邊形狀、或螺旋形狀。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該具次微米週期之第二圖案係為：一同心圓形狀、軸對稱之多邊形狀、或螺旋形狀。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該步驟(E)所形成之具次微米週期之第一圖案化薄膜之底部或頂部之等效相位差係由薄膜中心向外遞增。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該步驟(E)所形成之具次微米週期之第一圖案化薄膜之底部或頂部之等效相位差係由薄膜中心向外遞減。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該步驟(D)中之雷射光係為脈衝雷射光。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡之製造方法，其中，該第一光阻層係為一正型光阻或一負型光阻。
  10. 一種液晶透鏡，係包括：一第一基板，其表面係配置有一第一導電層，且該第一導電層之表面係配置有一具次微米週期之第一圖案化薄 膜，其中該第一圖案化薄膜之圖形係為一螺旋形狀、同心圓形狀、或軸對稱之多邊形狀，且該具次微米週期之第一圖案之複數個溝槽的週期和起伏深度係由該薄膜中心向外遞增或遞減；一第二基板；以及一液晶層，係配置於該第一基板與該第二基板之間；其中，該第一基板、該第一導電層、該具次微米週期之第一圖案化薄膜、該液晶層、以及該第二基板係形成一層狀結構。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之液晶透鏡，其中，該具次微米週期之第一圖案化薄膜之圖形係為一軸對稱之圖案。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之液晶透鏡，其中，該第二基板之表面更配置有一第二導電層，且該第二導電層之表面係配置有一具次微米週期之第二圖案化薄膜，其中該具次微米週期之第二圖案化薄膜之圖形係為一螺旋形狀、同心圓形狀、或軸對稱之多邊形狀，並且該具次微米週期之第二圖案化薄膜與該具次微米週期之第一圖案化薄膜相對配置，使該液晶層係配置於該具次微米週期之第二圖案化薄膜以及該具次微米週期之第一圖案化薄膜之間。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之液晶透鏡，其中，該具次微米週期之第一圖案化薄膜之底部或頂部之等效相位差係由薄膜中心向外遞增。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之液晶透鏡，其中，該具次微米週期之第一圖案化薄膜之底部或頂部之等效相位差係由薄膜中心向外遞減。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之液晶透鏡，其中，該具次微米週期之第一圖案化薄膜之部分表面係呈波浪狀。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之液晶透鏡，其中，該具次微米週期之第二圖案化薄膜之部分表面係呈波浪狀。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之液晶透鏡，其中，該具次微米週期之第一圖案化薄膜係以雷射光蝕刻微影(laser photolithography)方法製得。
TW099108568A 2010-03-23 2010-03-23 液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板 TWI484224B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW099108568A TWI484224B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板
US12/797,221 US20110234954A1 (en) 2010-03-23 2010-06-09 Method of fabricating a liquid crystal lens, liquid crystal lens and liquid crystal alignment substrate for liquid crystal lens provided by the same
US13/610,454 US20130003002A1 (en) 2010-03-23 2012-09-11 Method of fabricating a liquid crystal lens, liquid crystal lens and liquid crystal alignment substrate for liquid crystal lens provided by the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW099108568A TWI484224B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201133038A TW201133038A (en) 2011-10-01
TWI484224B true TWI484224B (zh) 2015-05-11

Family

ID=44656073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099108568A TWI484224B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20110234954A1 (zh)
TW (1) TWI484224B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI452396B (zh) * 2011-10-06 2014-09-11 Univ Nat Chiao Tung 可電壓控制之光學元件及其製備方法
US9046242B2 (en) 2012-08-10 2015-06-02 Groupe Ledel Inc. Light dispersion device
CN103472595B (zh) * 2013-08-20 2014-11-19 北京京东方光电科技有限公司 一种液晶镜片以及液晶眼镜
US9151971B2 (en) 2013-09-17 2015-10-06 Boe Technology Group Co., Ltd Liquid crystal lens and stereoscopic display device
CN103472652B (zh) * 2013-09-17 2014-10-22 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶透镜及立体显示装置
CN103995394B (zh) * 2014-03-19 2016-08-17 南开大学 一种基于激光直写的微纳区域液晶定向的方法及其系统
TWI653491B (zh) 2016-05-06 2019-03-11 友達光電股份有限公司 液晶透鏡
TWI608082B (zh) * 2016-10-11 2017-12-11 財團法人工業技術研究院 變焦透鏡與其形成方法
CN107229161A (zh) * 2017-07-28 2017-10-03 广西天山电子股份有限公司 一种偏振相关的平面液晶透镜及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020040892A1 (en) * 1996-08-13 2002-04-11 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Laser processing method to a glass substrate and an optical diffraction element obtained thereby, and a method for manufacturing optical elements
US20040114203A1 (en) * 2001-10-19 2004-06-17 Batchko Robert G. Digital focus lens system
TW200538793A (en) * 2004-04-30 2005-12-01 Asahi Glass Co Ltd Liquid crystal lens element and optical head
US20070182915A1 (en) * 2004-10-19 2007-08-09 Asahi Glass Co., Ltd. Liquid crystal diffraction lens element and optical head device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6888590B1 (en) * 1997-06-10 2005-05-03 Olympus Optical Co., Ltd. Optical elements (such as vari focal lens component, vari-focal diffractive optical element and variable declination prism) and electronic image pickup unit using optical elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020040892A1 (en) * 1996-08-13 2002-04-11 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Laser processing method to a glass substrate and an optical diffraction element obtained thereby, and a method for manufacturing optical elements
US20040114203A1 (en) * 2001-10-19 2004-06-17 Batchko Robert G. Digital focus lens system
TW200538793A (en) * 2004-04-30 2005-12-01 Asahi Glass Co Ltd Liquid crystal lens element and optical head
US20070182915A1 (en) * 2004-10-19 2007-08-09 Asahi Glass Co., Ltd. Liquid crystal diffraction lens element and optical head device

Also Published As

Publication number Publication date
US20130003002A1 (en) 2013-01-03
US20110234954A1 (en) 2011-09-29
TW201133038A (en) 2011-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI484224B (zh) 液晶透鏡之製造方法、以此方法所製得之液晶透鏡、以及液晶配向基板
TWI409494B (zh) An optical element, a display device, an optical part having a reflection preventing function, and a master disk
US8576486B2 (en) Optical film, antireflection optical element and master
Hassanfiroozi et al. Hexagonal liquid crystal lens array for 3D endoscopy
TWI387782B (zh) 光學元件及其製造方法，形成光學元件之複製基板及其製造方法
TWI425507B (zh) Production method and etching apparatus for micro-machined body
JP5402929B2 (ja) 光学素子
He et al. Novel liquid crystal photonic devices enabled by two-photon polymerization
KR20050069907A (ko) 광학 막, 프리즘 막 구조물, 광학 구조물, 백라이트디스플레이 장치, 광학 디스플레이 장치, 프리즘 막, 및광학 막 형성 방법
JP2006093644A (ja) 微細構造体の製造方法、露光装置、電子機器
TW201027195A (en) Retardation film, method of manufacturing the same, and display
JP6433895B2 (ja) 光回折格子
WO2018129766A1 (zh) 一种液晶显示器及其制备方法
US20180231846A1 (en) Photopatterning of molecular orientations
TW200928598A (en) Inclined exposure lithography system
US20120091552A1 (en) Optical devices based on non-periodic sub-wavelength gratings
Chen et al. Design, fabrication, and applications of liquid crystal microlenses
JP4280567B2 (ja) 偏光光学素子とその製造方法
JP2006339359A (ja) 微細構造体の製造方法、電子機器
JP2011002853A (ja) 微細加工体の製造方法、およびエッチング装置
KR100978367B1 (ko) 엠보싱 패턴의 제조 방법
JP2010506205A (ja) 偏光板及びこれを含む偏光照射装置
JP2007078979A (ja) 光学素子および光学素子製造方法
KR100667939B1 (ko) 액정 소자 및 그 제조 방법
KR100728368B1 (ko) 원뿔형 휘도 강화 막을 포함한 액정 표시 장치의 백라이트유닛 및 상기 원뿔형 휘도 강화 막 제작 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees