TWI702437B - 可撓曲電可調諧液晶透鏡、電可調諧透鏡及製造液晶單元之方法 - Google Patents

可撓曲電可調諧液晶透鏡、電可調諧透鏡及製造液晶單元之方法 Download PDF

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Abstract

採取液晶(LC)作為用於實現電可調諧光學器件之材料之可撓曲光學元件係可摺疊的。製造該可撓曲元件之方法包括圖案化光聚合。該等LC光學器件可包括一對具有正交配向之LC指向矢用於無偏振器性質之LC層、可撓曲聚合配向層、可撓曲基板及用於控制電場之模組。該等LC光學器件之透鏡焦度可藉由控制電場在光學區上之分佈來改變。

Description

可撓曲電可調諧液晶透鏡、電可調諧透鏡及製造液晶單元之方法
本發明係關於電活性光學器件及使用該等光學器件之透鏡，且具體而言係關於可撓曲液晶單元及透鏡。
當軟性隱形眼鏡由隱形眼鏡佩戴者處置時，其經受變形。在一些情形中，透鏡可在小至2毫米左右之短摺疊半徑上對折。因此，軟性隱形眼鏡應足夠可撓曲以在合理的可用壽命期間承受此變形而無損害。亦期望透鏡在自變形恢復後能恢復其大小及形狀並保留光學性質之意義上係有彈性的。已開發出慮及撓性及彈性之許多聚合物(包括水凝膠隱形眼鏡及聚矽氧水凝膠隱形眼鏡)。
在電活性透鏡中，電活性組件(例如液晶單元)可嵌入由可撓曲及彈性聚合物製成之透鏡本體中。然而，電活性組件整體上可限制透鏡本體之撓性及彈性二者。
期望提供具有可撓曲及彈性二者之電活性組件之透鏡。
闡述彈性或可撓曲、電可調諧液晶透鏡。液晶透鏡包括在其經摺疊並返回至其初始形狀之後單元間隙厚度實質上保持之單元。因此，液晶透鏡之形狀及光學性質在摺疊後可恢復。
所闡述之實施例包括在聚合配向層之間之間隙中包含液晶之電活性單元，其中聚合物柱陣列安置於配向層間之間隙中。
在本文所述之實例中，配向層中之一或多者包含包括嵌入液晶部分之可撓曲聚合材料。
本文所闡述之電可調諧透鏡之一些實例包含第一配向層及第二配向層；在該第一配向層與該第二配向層之間之間隙中之彈性聚合物柱陣列，陣列中之柱自第一配向層延伸至第二配向層；液晶，其約束於該等第一及第二配向層之間之間隙中圍繞該陣列中之柱；及一或多個電極，其經配置以在液晶中誘導電場。
偏振無關之實例包括第三配向層及在該第二配向層與該第三配向層之間之第二間隙中之彈性體柱之第二陣列，第二陣列中之柱自第二配向層延伸至第三配向層。而且，液晶約束於第二間隙中圍繞第二陣列中之柱。實例中之第二配向層可包括液晶部分，該等部分具有經配向正交於光路徑且靠近第一表面毗鄰第一所提及間隙平行之指向矢及經配向靠近第二表面毗鄰第二所提及間隙正交於光路徑且正交於靠近第一表面之指向矢的指向矢。
闡述製造可撓曲液晶單元之方法，其包括藉由光聚合根據圖案在液晶層中形成聚合物柱。在本文所述之實施例中，方法包括組裝第一可撓曲配向層及第二可撓曲配向層，其間具有間隙；形成延伸跨越第一可撓曲配向層與第二可撓曲配向層之間之間隙之可撓曲或彈性聚合物柱；及提供在間隙中環繞柱之液晶材料。在本文所述之實施例中，方法包括提供在間隙中提供液晶材料及聚合物前體材料之組合，及藉由誘導聚合物前體與液晶之相分離及根據圖案使聚合物前體聚合形成彈性柱。
下文闡述關於裝置及方法之各種組合及添加。
在查閱以下圖、詳細說明及申請專利範圍時可看出本發明之其他態樣及優點。
5:z軸
10:透鏡
11:電活性單元
12:區域
20:層/介電層/可撓曲介電層
21:圓形孔圖案化電極層/圖案化電極層
22:層/介電層/可撓曲介電層
23:電阻層
24:上部(第一)聚合層/上部聚合層/聚合層
25:液晶層
26:柱
27:下部(第二)聚合層/下部聚合層/聚合層
28:透明墊電極層/墊電極層/透明墊電極
29:層/介電層/可撓曲介電層
40:層
41:電阻層
42:圖案化電極層/上部圖案化電極層
43:層
44:上部(第一)液晶聚合層/上部聚合層/聚合層
45:第一液晶層/液晶層
46:柱
47:中間(第二)液晶聚合層/中間液晶聚合層/中間聚合層/聚合層
48:第二液晶層/液晶層
49:柱
50:下部(第三)液晶聚合層/下部聚合層/聚合層
51:透明墊電極層
52:層
60:聚醯亞胺層
70:基板介電材料
71:電極材料/上部電極材料
72:基板介電材料
73:電阻層
74:配向層/上部聚合層/聚合層
75:Mylar膜間隔件
76:間隙
77:配向層/下部聚合層/聚合層
78:電極材料/下部電極材料
79:基板介電材料
80:上部玻璃層/玻璃層(蓋板)
82:上部玻璃層/玻璃層(蓋板)
100:液晶單體部分
101:光起始劑
102:液晶部分
110:微影遮罩
111:光化輻射/曝光
112:孔
113:孔
120:液晶單體
121:液晶單體
125:液晶部分
135:聚合物鏈
250:圓形孔
251:圓形孔
320:層
321:圖案化電極層
322:層
323:電阻層
324:上部聚合層/聚合層
325:液晶層
326:柱
327:下部聚合層/聚合層
328:墊電極層
329:層
421:圖案化電極層
423:電阻層
424:上部(第一)液晶聚合層/上部聚合層/聚合層
425:第一液晶層/液晶層
426:柱
427:中間(第二)液晶聚合層/中間液晶聚合層/中間聚合層/聚合層
428:第二液晶層/液晶層
429:柱
430:下部(第三)液晶聚合層/下部聚合層/聚合層
431:墊電極層
432:層
433:層
434:層
500:介電聚合物基板
501:聚醯亞胺層
502:電阻層
503:圖案化電極層
504:上部垂直配向層/上部配向層/介電聚合物基板
505:第一液晶層/液晶層
506:柱
507:中間聚合層
508:第二液晶層/液晶層
509:柱
510:下部垂直配向層/介電聚合物基板/下部配向層
511:墊電極層
512:介電聚合物基板
521:電阻膜
522:聚醯亞胺膜
523:圖案化電極
600:層
601:透明電極/扁平透明電極
602:層
603:上部(第一)液晶聚合層/上部聚合層/聚合層
603A:上部表面
604:第一液晶層/液晶層
605:柱
606:中間(第二)液晶聚合層/中間液晶聚合層/中間聚合層/聚合層
607:第二液晶層/液晶層
608:柱
609:下部(第三)液晶聚合層/下部聚合層/聚合層
610:透明電極/扁平透明電極
611:層
700:介電基板層
701:扁平透明電極/扁平透明電極層
702:彎曲聚合層
703:上部垂直配向層/上部配向層/垂直配向層
703A:彎曲表面
704:第一液晶層/液晶層
705:柱
706:中間聚合層
707:第二液晶層/液晶層
708:柱
709:下部垂直配向層/垂直配向層/下部配向層
710:扁平透明電極/扁平透明電極層
711:介電基板層
800:玻璃層
801:玻璃層/玻璃蓋板
802:各別層/導電ITO層
803:配向層
804:Mylar間隔件
805:配向層
806:各別層/導電ITO層
810:間隙
850:光起始劑
851:單體
852:液晶部分
854:分子定向
855:分子定向
856:單體
857:液晶部分
860:聚合物網絡
900:電源
910:光化UV輻射
950:層
951A:接觸聚醯亞胺層
951B:電阻層
952:圖案化電極層
953:上部(第一)液晶聚合層/上部聚合層/聚合層
954:第一液晶層/液晶層
955:柱
956:中間(第二)液晶聚合層/中間液晶聚合層/中間聚合層/聚合層
957:第二液晶層/液晶層
958:柱
959:下部(第三)液晶聚合層/下部聚合層/聚合層
960:透明墊電極層
961:層
962:層
1000:聚合層
圖1係顯示如本文所述具有電活性單元之可撓曲透鏡之摺疊的簡化圖解。
圖2圖解說明具有單一液晶層之可撓曲液晶電活性單元。
圖3A、3B、3C及3D圖解說明具有兩個液晶層之偏振無關、可撓曲液晶電活性單元之替代實施例。
圖4(a)、4(b)、4(c)、4(d)、4(e)及4(f)圖解說明在可撓曲電活性單元之製造方法中之各階段。
圖5顯示如圖4(a)、4(b)、4(c)、4(d)、4(e)及4(f)之方法中所用微影遮罩之實例佈局。
圖6(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)及6(f)圖解說明在製造如圖2及3A、3B、3C及3D之結構中所用之聚合層之各階段。
圖7圖解說明彎曲、可撓曲液晶電活性單元之實例。
圖8圖解說明具有兩個液晶層之彎曲、可撓曲液晶電活性單元之實例。
圖9圖解說明液晶層中具有混合配向之雙層液晶單元的實例。
圖10圖解說明在液晶層中具有混合配向及替代電極位置之雙層液晶單元的實例。
圖11圖解說明具有彎曲介電層之雙層液晶單元的實例。
圖12圖解說明具有彎曲介電層之雙層液晶單元的另一實例，其中液晶層中具有混合配向。
圖13圖解說明雙層液晶單元之實例，其中液晶聚合膜中具有透鏡焦度。
參考圖1-13提供本發明實施例之詳細描述。
圖1圖解說明具有嵌入其中之電活性單元11之透鏡10。透鏡10係可撓曲的且可包含(例如)水凝膠材料或聚矽氧水凝膠材料。電活性單元11包括電活性材料及至少一個用於改變透鏡折射力之電子組件。如圖1中所圖解說明，當透鏡10由可撓曲材料製成時，在其由使用者處置時可經摺疊。舉例而言，當透鏡10係隱形眼鏡時，則在將其插入眼睛及自眼睛移除時，使用者可摺疊透鏡。當透鏡如圖之下部部分中所圖解說明摺疊時，摺疊半徑R可極小，特別地在區域12中。舉例而言，透鏡可在大約1至9mm之摺疊半徑上摺疊。當透鏡經摺疊時，電活性單元11可變形。
在本文所述之實施例中，電活性單元在摺疊後返回至其初始形狀時恢復其形狀及其可調諧或可調整光學特徵之意義上係有彈性的。
圖2圖解說明在上文所述之意義上係有彈性之可撓曲單層液晶單元。液晶單元包括安置於上部(第一)聚合層24與下部(第二)聚合層27之間之間隙中之液晶層25，其中聚合層24、27包含與液晶部分混合且經構形以充當液晶層25之配向層之可撓曲或彈性聚合物。聚合層24、27具有在層之中心區域中具有垂直指向矢且在表面上具有水平指向矢之液晶部分。在此實例之上部聚合層24中，靠近表面之指向矢正交於z軸5(其可為光學軸)且相對於液晶層25之主表面水平，其延伸至圖解平面中並自該 平面延伸出。在此實例之下部聚合層27中，相對表面上之指向矢相對於液晶層25之主表面係水平的，延伸至圖解平面中並自該平面延伸出。此實例中之指向矢之定向導致液晶層25之上部及下部表面上之配向方向彼此平行。
在此實例中，液晶層25至少在液晶單元之有效孔徑上在聚合層24、27之間具有均勻厚度T。出於此說明書之目的，當單元之使用者察覺光學性能落在具有標稱均勻厚度之單元所預期之範圍內時，液晶層在單元之有效孔徑上具有均勻厚度，此乃因此一範圍可發生於經歷環境、製造及材料差異之商業製造環境中。
柱(例如柱26)之陣列安置於液晶層內部之聚合層24、27之間之間隙中。陣列中之柱自上部聚合層24延伸至下部聚合層27，且有助於維持厚度T。柱(例如26)可包含聚合物或聚合材料。較佳地，柱係有彈性的。而且，較佳地，聚合層包含彈性聚合物或彈性體。
液晶材料約束於第一及第二聚合層之間之間隙中圍繞柱陣列中之柱，且充當單元之主動元件，因應於所施加電場改變單元之光學特徵。
在此實例中，用於在液晶層25中施加電場之電組件安置於介電聚合物(在此實例中，包括層20、22、29)中。電組件包括電阻層23、上部聚合層24上方之圓形孔圖案化電極層21及下部聚合層27下方之透明墊電極層28。在此及本文所述之其他實施例中，圖案化電極層可具有除一些實施例中之圓形孔以外之圖案(包括像素化圖案及環形圖案)，用於液晶層中電場向量之形狀的更複雜控制。
在一個代表性實施例中，液晶單元之基板包括包含聚二甲 基矽氧烷(PDMS)之介電層20、22，其各自約17μm厚。介電層29同樣包含約17μm厚或以下之PDMS。圖案化及墊電極層21、28可包含約1μm厚或以下之可撓曲電極材料。液晶層25可為約30-40μm厚，例如約34μm厚。上部及下部聚合層可為約6至7μm厚。在此實例中，單元具有約98μm之總厚度。
在另一實施例中，液晶單元之基板包括包含PDMS之介電層20、22，各介電層具有15μm至20μm之厚度。類似地，介電層29可包含PDMS且具有15μm至20μm之厚度。圖案化及墊電極層21、28可包含厚度為0.1μm至1μm之可撓曲電極材料。液晶層25可為25μm至45μm厚。上部及下部聚合物層各自可具有5μm至10μm之厚度。
在代表性實施例中，液晶層25之厚度T係約34μm。
在一些實施例中，厚度T貫穿液晶層25之光學區係恆定厚度，其中光學區係利用可調諧透鏡效應之有效孔徑。
在此實例中，單元之均勻厚度可為自光學器件之中心至有效孔徑之邊緣變化小於1.2微米之厚度。在一些實施例中，厚度T在有效孔徑內之變化可維持在0.5微米內。
本文所述液晶單元之實施例在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持光學性質。舉例而言，在包含具有平均初始厚度T之單元間隙且摺疊前液晶層為約10μm之實施例中，平均厚度T可返回至其初始厚度的10%內，或返回至9至11μm範圍內之平均厚度。在其他實施例中，平均厚度T可返回至其初始厚度的2%內，或返回至9.8至10.2μm範圍內之平均厚度。單元間隙或液晶層之平均厚度可藉由以下測定：在多個位置量測厚度並將該等量測值相加並除以量測次數。量測可沿液晶層之單一 直徑進行(若其具有圓形)，或其可沿圍繞液晶層之隨機點進行。
端視特定實施方案之要求而定，充當液晶層之基板的可撓曲介電層20、22、29之材料可選自適於在透鏡中利用之各種聚合物及彈性體及其組合，包括含PDMS之材料、含PET(聚對苯二甲酸乙二酯)之材料及含甲基丙烯酸羥乙基酯(HEMA)之材料。
端視特定實施方案之要求而定，可用於圖案化電極層21及透明墊電極28之代表性材料可為聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT：PSS)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、石墨烯、銀奈米線及銅金屬網格及各材料之組合。
電阻層23之功能係幫助將電場分佈至透鏡之有效孔徑之中心。電阻層23相對於電極具有相對較高之電阻，且可稱為高電阻層。在一些實例中，利用電阻層23可降低操作電壓。電阻層之薄片電阻可為約106至108Ω/sq，其取決於透鏡材料及規格。電阻層可藉由混合PEDOT：PSS溶液及PVA(聚(乙烯醇))溶液製得。薄片電阻可(例如)藉由兩種溶液間之重量比控制。
液晶(LC)係具有雙折射性質之光學各向異性材料。考慮垂直入射於LC光學器件之線性偏振光且偏振方向與LC分子之長軸在同一平面中。光經歷有效折射率，該有效折射率係由光之偏振方向與LC之指向矢間之角度測定。另外，LC分子之定向可由外電場控制。因此，具有均勻厚度之LC層上之不均勻電場將造成LC分子定向之空間分佈。LC分子定向之空間分佈亦將形成有效光路徑之空間分佈。藉由適當設計，有效光路徑之空間分佈可實現具有不同透鏡焦度之透鏡效應。
LC可係偏振相關的，其與偏振器組合使用時可消耗至少 50%之光效率。為實現偏振無關LC光學器件，可使用一對具有相同厚度及正交配向之LC指向矢之LC層，如圖3A至3D中所示之實例中所執行。使用具有正交指向矢之該對LC層，光之兩個本徵偏振經歷相同相移，產生偏振無關、可調諧透鏡。
圖3A-3D圖解說明在上文所述之意義上係有彈性之可撓曲、雙層液晶單元之替代實施例。該等替代實施例可使用上文關於圖2所討論之材料製成。
在圖3A中，單元包括第一液晶層45及第二液晶層48。第一液晶層45安置於上部(第一)液晶聚合層44與中間(第二)液晶聚合層47之間之間隙中。第二液晶層48安置於中間液晶聚合層47與下部(第三)液晶聚合層50之間之間隙中。
上部聚合層44具有在下部表面上毗鄰液晶層45之指向矢，其平行於液晶層45之表面且正交於圖解平面。中間聚合層47具有在上部表面上毗鄰液晶層45之指向矢，其平行於液晶層45之表面且正交於圖解平面(即，平行於上部聚合層44之下部表面上之指向矢)。中間聚合層47具有在下部表面上毗鄰液晶層48之指向矢，其平行於液晶層48之表面且平行於圖解平面(即正交於中間聚合層47之上部表面上之指向矢)。下部聚合層50具有在其上部表面上毗鄰液晶層48平行於液晶層48之表面且平行於圖解平面之指向矢(即，平行於中間聚合層47之下部表面上之指向矢)。
聚合層44、47、50充當液晶層之配向層。中間聚合層47在其上部及下部表面上具有正交指向矢。在一些實施例中，上部及下部聚合層44、50可由其他配向層材料(例如拉絨聚醯亞胺層)替代。由於光學損失及其他問題，在中間聚合層中利用拉絨聚醯亞胺可能並不實際。因此，在 較佳實施例中，液晶層之間之配向技術涉及使用在上部及下部表面上具有正交指向矢之液晶聚合層。
液晶層45及48包含約束於間隙中之液晶材料，且在合理的製造及光學性能公差內，聚合層之間具有相同厚度。
柱(例如46)之陣列安置於上部聚合層44與中間聚合層47之間之間隙中，且由液晶層45中之液晶材料環繞。陣列中之柱自上部聚合層44延伸至中間聚合層47，其如上文所討論有助於維持厚度。
柱(例如49)之第二陣列安置於中間聚合層47與下部聚合層50之間之間隙中。柱之第二陣列由液晶層48中約束於間隙中之液晶材料環繞。
在此實例中，電組件安置於介電聚合物基板(包括層40、43、52)中。電組件包括電阻層41、安置於上部聚合層44上方之圖案化電極層42及下部聚合層50下方之透明墊電極層51。
圖3A之液晶單元在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持其光學性質。
一般而言，當藉助圖案化電極施加電場時，雙層液晶單元可為非偏振光提供正透鏡焦度。由液晶層附加之透鏡焦度可藉由改變所施加電場之幅值、頻率或二者調諧。
圖3B至3D圖解說明如圖3A之雙層液晶單元的替代構形。相同參考數字用於指相似組件，在一些情形中不再闡述。圖3B-3D之液晶單元同樣在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持其光學性質。
如圖3B中所示，在替代構形中，聚醯亞胺層可與電阻層一起使用以改良其均勻性。因此，在圖3B中，雙層液晶單元藉由添加與電 阻層41接觸之聚醯亞胺層60而經修改。
在圖3C中，圖解說明一實施例，其中雙層液晶單元藉由添加與電阻層41接觸之聚醯亞胺層60及藉由移動上部圖案化電極層42與上部聚合層44之上部表面接觸而經修改，由此消除圖3A及3B中所示介電基板之層43之區域。此具有降低可撓曲液晶單元之所需操作電壓及總厚度之效應。
在圖3D中，圖解說明一實施例，其中雙層液晶單元藉由移動電阻層41與上部聚合層44之上部表面接觸、消除介電基板之層43之大部分區域及消除圖3B及圖3C之聚醯亞胺層而相對於圖3A之結構經修改。此進一步減小結構之總體厚度並消除對聚醯亞胺層之需要。
圖4(a)至圖4(f)中圖解說明製造如圖2之可撓曲液晶單元之方法的實施例。
圖4(a)圖解說明在製程中作為第一圖解說明階段之空製程單元。空製程單元由上部及下部玻璃層80、82組成，其在單元形成期間充當覆蓋層。將玻璃層用基板介電材料70、72、79、電極材料71、78、電阻層73及配向層74、77(在此實例中其係如上所討論之聚合層)塗佈。將上部電極材料71圖案化以界定如上所討論用以誘導可變電場之孔，以提供可調諧透鏡焦度。將下部電極材料78安置成墊形狀。將Mylar膜間隔件75安置於上部聚合層74與下部聚合層77之間以界定其中欲形成液晶層及柱陣列之間隙76。在此實例中，Mylar膜間隔件75界定35μm之間隙厚度。
如圖4(b)中所示，在下一階段之製造中，將液晶材料及聚合物前體之組合依靠(例如)毛細管力注入間隙76。在一些實施例中，組合 包括液晶單體部分100、光起始劑101及液晶部分102。更具體而言，在一個實例製程中，組合係由向列型LC(LCM-1656)、液晶單體(RM257)及光起始劑(IRG184)以99wt%：0.5wt%：0.5wt%之比率組成。LCM-1656可自LC Matter Corp.(例如Orlando,FL,USA；lcmatter.com)獲得，RM-257及IRG-184可自Merck或Merck KgaA(Darmstadt,Germany,merckgroup.com)獲得。所選材料較佳導致形成具有足夠剛度以抵抗嚴重變形、但具有良好彈性以在彎折後恢復結構中之單元間隙之聚合物柱。
圖4(c)圖解說明製造製程中之下一階段。使具有注入於間隙76中之組合材料之單元與界定孔112、113之陣列之微影遮罩110對準。然後將結構曝光於光化輻射111，例如在本實例中之UV輻射。在曝光期間，在相分離製程中，液晶部分125藉助孔112、113漂移離開曝光於紫外光之區域，同時液晶單體120、121漂移進入曝光區域中。
如圖4(d)中所圖解說明，在曝光111期間，藉由光聚合在液晶單體120、121中形成聚合物鏈135，以形成在聚合層74、77之間延伸之柱陣列。
曝光111可在低於100℃且在所闡述之實例中接近室溫(約20-25℃)之低溫下實施。此低溫光聚合允許在光聚合製程期間在不損害由玻璃蓋板支撐之結構層之情況下製造。
在下一階段中，如圖4(e)中所示，將單元自微影系統移除，其中彈性聚合物柱自下部聚合層77之上部表面延伸至上部聚合層74之下部表面，且其中液晶填充間隙且環繞柱。
圖4(f)圖解說明後續階段，其中移除玻璃層(蓋板)80、82，留下例如圖2中所示之可撓曲、可調諧液晶單元。
在此實例中，藉由Mylar間隔件使用UV可固化聚合物密封液晶單元。在此實例中，藉由光聚合在固化期間在液晶及單體之混合物中形成柱。在另一實施例中，可在第一步驟中形成柱，隨後移除未固化材料，留下柱網絡，且然後在移除後圍繞柱網絡注入液晶。在一些實例中，液晶單元可在固化期間藉由使用圖案化遮罩以界定密封區域並藉由與用於製作柱相同之材料封閉單元來密封。
此製造製程可藉由添加中間聚合層及第二Mylar間隔件以界定第二間隙而擴展至雙層單元(例如圖3A-3D中所示)。在其他方面，將類似處理步驟應用於雙層單元。
圖5圖解說明微影遮罩110之代表性佈局，其可用於參照圖4(c)及圖4(d)所述之製程階段中。在此實例中，遮罩佈局包含直徑為約50μm且在水平及垂直尺寸上之節距為約500μm之圓形孔250、251之陣列。此佈局使用以上所討論材料選擇用於約35μm厚液晶層。根據特定實施例之需要，可選擇其他佈局。孔之密度轉化為安置於聚合層間之間隙中之柱的密度。密度應經選擇以便不會顯著干擾單元之電光性能，同時在上文所討論意義上維持足夠彈性，以使得單元之形狀在因摺疊而變形之後返回至其初始形狀。
孔無需如圖5中所圖解說明那樣為圓形，而是可為橢圓形、矩形或其他更複雜形狀。較佳形狀及形狀之密度可使用經驗方法或模擬來測定。
圖6(a)至6(f)圖解說明用於製造在以上所討論實施例中用作配向層之聚合層之方法之實施例的各階段。圖6(a)圖解說明包括空製程單元之製程階段，該空製程單元係由導體(例如ITO)之各別層802、806及 配向層803、805(例如拉絨聚醯亞胺)塗佈之玻璃層800、801組成，該等經構形以使聚合層中液晶材料之指向矢根據上述實例中所需之定向在聚合層之相對表面上配向。Mylar間隔件804維持玻璃層800、801間之間隙810，其中厚度可端視設計而調整。舉例而言，圖2中之上部及下部聚合層24、27之厚度為約7μm，且圖3A-3D中之聚合層47之厚度為約35um。
如圖6(b)中所圖解說明，將包括液晶部分852、單體851及光起始劑850之液晶材料之混合物在約90℃之溫度下注入空製程單元。由於配向層803、805，可為具有液晶性質之中介體(mesomer)之單體及液晶根據由配向層803、805設定之方向在混合物中配向。在此實例中，此液相中之指向矢在圖解平面中配向且與配向層803、805之平面平行。
如圖6(c)中所示，將導電ITO層802、806連接至900處之電源，該電源施加高AC電壓使得單體(例如856)及液晶部分(857)二者之分子平行於z軸5且正交於玻璃蓋板之表面重定向。然而，由於配向層所提供之強錨定力，靠近配向層表面之分子定向(例如854、855)仍保持平行於摩擦方向。
如圖6(d)中所圖解說明，在施加AC電場的同時將結構曝光於光化UV輻射910。此輻射觸發光起始劑並激活單體之光聚合。當單體反應以形成聚合物鏈時，在兩個玻璃蓋板之間形成具有嵌入液晶部分之聚合膜。由聚合形成之聚合物網絡(例如860)陷獲並幫助維持聚合層中液晶分子之定向。
如圖6(e)中所圖解說明，在聚合完成後，可移除電場及UV輻射。然後，如圖6(f)中所示，將玻璃蓋板800、801以及ITO及配向層(802、803及805、806)剝離聚合層1000。
因此，此實例中之聚合層可係光學各向異性的，此乃因穿過中心之大部分聚合層離開與配向層接觸之表面的液晶部分之指向矢位於z軸上。聚合層之表面上的液晶分子保持平行於配向層之表面安置並由聚合物網絡約束。因此，聚合層之表面可用於使上述結構中液晶層中之液晶分子配向。
此製程可藉由在製作期間改變配向層803、805之摩擦方向及材料用於設定液晶分子在聚合層之表面上之不同定向。而且，藉由在聚合期間施加可變電場，可引起整個聚合層之配向方向傾斜，導致被動透鏡效應。
在一具體實例中，聚合層係由反應性液晶原(RM257)、液晶(MLC2 144)及光起始劑(IRG184)以RM257：MLC2144：IRG184=79wt%：20wt%：1wt%之比率組成。RM257係1,4-雙-[4-(3-丙烯醯基氧基丙基氧基)苯甲醯基氧基]-2-甲苯，其具有CAS 174063-87-7。IRG184係1-羥基環己基苯基酮，其具有CAS 947-19-3。
在一個實施例中，如參照圖4(a)至4(f)所討論用於形成柱之目的所用之反應性單體可與用作聚合層形成中之反應性單體者相同(例如RM257)。在其他實施例中，聚合物前體在兩個程序中可不同。而且，在一些實施例中，不同的聚合物前體及液晶材料可用於不同聚合層。
製作聚合層之材料並不限於RM257、IRG184及MLC2144。替代材料可包括其他液晶單體及光起始劑。而且，液晶(MLC2144)可由其他向列型液晶代替。
圖7圖解說明在彎曲基板上形成之可撓曲單層液晶單元。此結構可使用上述製程製得，例如，其中製程單元中之玻璃蓋板具有彎曲 表面。液晶單元包括安置在聚合層324與聚合層327之間之間隙中之液晶層325，其中聚合層324及327包含與液晶部分混合且經構形以充當液晶層325之配向層之可撓曲或彈性聚合物。聚合層324、327具有在層之中心區域中具有垂直指向矢且在表面上具有水平指向矢之液晶部分。在此實例中之上部聚合層324中，表面上之指向矢相對於液晶層325之主表面係水平的，且平行於圖解平面。在此實例中之下部聚合層327中，上部表面上之指向矢相對於液晶層325之主表面係水平的，且平行於圖解平面。在下部聚合層327之下部表面上，指向矢平行於彼等在上部表面上者。此實例中指向矢之定向導致液晶層325之上部及下部表面上之配向方向彼此平行。
柱(例如柱326)之陣列安置於液晶層325中。陣列中之柱自上部聚合層324延伸至下部聚合層327，且有助於維持液晶層325之厚度。
較佳地，柱及聚合層包含彈性聚合物或彈性體。
液晶約束於第一及第二聚合層之間之間隙中圍繞柱陣列中之柱。
在此實例中，電組件安置於介電聚合物(在此實例中，包括層320、322、329)中。電組件包括電阻層323、上部聚合層324上方之圖案化電極層321及下部聚合層327下方之墊電極層328。
在一個代表性實施例中，液晶單元之基板包括包含PDMS之介電層320、322。
在各實施例中，單元之曲率半徑可在約100mm至8mm或以下之範圍內。舉例而言，曲率半徑可在100mm至1mm之範圍內。
圖7中所示液晶單元之實施例在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持光學性質。
圖8圖解說明形成於彎曲基板上之可撓曲雙層液晶單元。在圖8中，單元包括第一液晶層425及第二液晶層428。第一液晶層425安置於上部(第一)液晶聚合層424與中間(第二)液晶聚合層427之間之間隙中。第二液晶層428安置於中間液晶聚合層427與下部(第三)液晶聚合層430之間之間隙中。
上部聚合層424具有在下部表面上毗鄰液晶層425之指向矢，該等指向矢正交於單元之z軸5且平行於圖解平面。中間聚合層427具有在上部表面上毗鄰液晶層425之指向矢，該等指向矢正交於z軸5且平行於圖解平面(即平行於上部聚合層424之下部表面上之指向矢)。中間聚合層427具有在下部表面上毗鄰液晶層428之指向矢，該等指向矢正交於z軸5且正交於圖解平面(即正交於中間聚合層427之上部表面上之指向矢)。下部聚合層430具有在其上部表面上毗鄰液晶層428之指向矢，該等指向矢正交於z軸5且正交於圖解平面(即平行於中間聚合層427之下部表面上之指向矢)。
聚合層424、427、430充當液晶層之配向層。中間聚合層427在其上部及下部表面上具有正交指向矢。在一些實施例中，上部及下部聚合層424、430可由其他配向層材料(例如拉絨聚醯亞胺層)代替。
柱(例如426)之陣列安置於上部聚合層424與中間聚合層427之間之間隙中，且由液晶層425中約束於間隙中之液晶材料環繞。陣列中之柱自上部聚合層424延伸至中間聚合層427，此如上所討論有助於維持厚度。
柱(例如429)之第二陣列安置於中間聚合層427與下部聚合層430之間之間隙中。柱之第二陣列由液晶層428中約束於間隙中之液晶 材料環繞。
在此實例中，電組件安置於介電聚合物基板(包括層432、433、434)中。電組件包括電阻層423、安置於上部聚合層424上方之圖案化電極層421及在下部聚合層430下方之墊電極層431。
圖7及8中之彎曲實施例可為單元之電活性組件提供被動、加性透鏡焦度。
圖7及8中所示之液晶單元之實施例在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持光學性質。
圖9圖解說明利用液晶層中液晶分子之混合配向之雙層液晶單元之另一實施例。單元包括第一液晶層505及第二液晶層508。第一液晶層505安置於上部垂直配向層504(其可包含例如PDMS)與中間聚合層507之間之間隙中。第二液晶層508安置於中間聚合層507與下部垂直配向層510之間之間隙中。
中間聚合層507具有在上部表面上毗鄰液晶層505之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層505之表面)且正交於圖解平面。中間聚合層507具有在下部表面上毗鄰液晶層508之指向矢，該等指向矢正交於z軸5且平行於圖解平面(即正交於中間聚合層507之上部表面上之指向矢)。
液晶層505、508中毗鄰上部垂直配向層504及下部垂直配向層510之指向矢平行於z軸5在圖解平面中垂直配置。由於中間聚合層507之配向功能，液晶層中之指向矢在正交平面中在液晶層505、508之上部及下部表面之間扭曲，如所圖解說明。
在合理的製造及光學性能公差內，液晶層505及508在聚合 層之間具有相同厚度。
柱(例如506)之陣列安置於上部配向層504與中間聚合層507之間之間隙中，且由液晶層505中約束於間隙中之液晶材料環繞。陣列中之柱自上部配向層504延伸至中間聚合層507，此如上所討論有助於維持厚度。
柱(例如509)之第二陣列安置於中間聚合層507與下部配向層510之間之間隙中。柱之第二陣列由液晶層508中約束於間隙中之液晶材料環繞。
在此實例中，電組件安置於介電聚合物基板(包括層512、510、500、504)中。電組件包括電阻層502、聚醯亞胺層501、安置於上部配向層504上方之圖案化電極層503及在下部配向層510下方之墊電極層511。在此結構中，反應時間可快於參照圖3A-3D所闡述結構之反應時間。然而，可調諧範圍可較小。
圖10圖解說明如圖9之替代實施例，且相同參考編號用於指相同組件且不再闡述。在此實施例中，圖案化電極523之位置及電阻膜521/聚醯亞胺膜522結構經顛倒，以使得圖案化電極523上覆電阻膜521。在其他方面，結構係類似的，且可以類似方式運轉。
圖9及圖10之液晶單元在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持其光學性質。
在替代實施例中，可不利用圖案化電極。可藉由一對透明墊成型電極產生不均勻電場，其中將具有空間分佈之介電常數或表面之介電層添加於結構中。
圖11圖解說明具有透明電極601及610且無電極圖案化之結 構之一個實施例。
圖11中所示之單元包括第一液晶層604及第二液晶層607。第一液晶層604安置於上部(第一)液晶聚合層603與中間(第二)液晶聚合層606之間之間隙中。第二液晶層607安置於中間液晶聚合層606與下部(第三)液晶聚合層609之間之間隙中。
上部聚合層603具有在下部表面上毗鄰液晶層604之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層604之表面)且正交於圖解平面。中間聚合層606具有在上部表面上毗鄰液晶層604之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層604之表面)且正交於圖解平面(即平行於上部聚合層603之下部表面上之指向矢)。中間聚合層606具有在下部表面上毗鄰液晶層607之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層607之表面)且平行於圖解平面(即正交於中間聚合層606之上部表面上之指向矢)。下部聚合層609具有在其上部表面上毗鄰液晶層607之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層607之表面)且平行於圖解平面(即平行於中間聚合層606之下部表面上之指向矢)。
在合理的製造及光學性能公差內，液晶層604及607在聚合層之間具有相同厚度。
柱(例如605)之陣列安置於上部聚合層603與中間聚合層606之間之間隙中且由液晶層604中約束於間隙中之液晶材料環繞。陣列中之柱自上部聚合層603延伸至中間聚合層606，此如上所討論有助於維持厚度。
柱(例如608)之第二陣列安置於中間聚合層606與下部聚合層609之間之間隙中。柱之第二陣列由液晶層607中約束於間隙中之液晶 材料環繞。
在此實例中，電組件安置於介電聚合物基板(包括層600、602、611)中。電組件包括安置於上部聚合層603上方之扁平透明電極601及在下部聚合層609下方之扁平透明電極610。
在此類結構中，不需要電阻層或圖案化電極。然而，結構之總體厚度可增加。聚合層603、606、609充當液晶層之配向層。中間聚合層606在其上部及下部表面上具有正交指向矢。在此實例中，上部聚合層603之上部表面603A連同層602中介電材料之匹配曲線係彎曲的。當電壓施加至扁平透明電極601及610上時，該彎曲可導致產生不均勻電場。
圖11之液晶單元在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持其光學性質。
圖12圖解說明其中使用扁平透明電極而非圖案化電極之另一實施例。在圖12中，圖解說明利用液晶層中液晶分子之混合配向之雙層液晶單元。圖12中之單元包括第一液晶層704及第二液晶層707。第一液晶層704安置於上部垂直配向層703(其可包含例如PDMS)與中間聚合層706之間之間隙中。第二液晶層安置於中間聚合層706與下部垂直配向層709之間之間隙中。
中間聚合層706具有在上部表面上毗鄰液晶層704之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層704之表面)且正交於圖解平面。中間聚合層706具有在下部表面上毗鄰液晶層707之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層707之表面)且位於圖解平面中(即正交於中間聚合層706之上部表面上之指向矢)。彎曲聚合層702安置於上部配向層703上方並與其接觸。此在扁平透明電極701與710之間之電場路徑中形成 彎曲表面703A。
PDMS層充當結構之垂直配向層703、709。因此，液晶層704、707中毗鄰上部垂直配向層703及下部垂直配向層709之指向矢係沿光路徑垂直配置。由於中間聚合層706之配向功能，液晶層中之指向矢在正交平面中在上部及下部表面之間扭曲，如所圖解說明。
在合理的製造及光學性能公差內，液晶層704及707在聚合層之間具有相同厚度。
柱(例如705)之陣列安置於上部配向層703與中間聚合層706之間之間隙中且由液晶層704中約束於間隙中之液晶材料環繞。陣列中之柱自上部配向層703延伸至中間聚合層706，此如上所討論有助於維持厚度。
柱(例如708)之第二陣列安置於中間聚合層706與下部配向層709之間之間隙中。柱之第二陣列由液晶層707中約束於間隙中之液晶材料環繞。
在此實例中，電組件包括安置於彎曲聚合層702上方之扁平透明電極層701及在下部配向層709下方之扁平透明電極層710。介電基板層700、711安置於單元之相對表面上。
圖12之液晶單元在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持其光學性質。
如上所提及，液晶及聚合物膜中液晶分子之定向可由光聚合期間所施加之外電場界定。藉由在製程期間施加不均勻電場，所得液晶聚合物膜可具有固定透鏡焦度。使用液晶聚合物之透鏡焦度，透鏡與可撓曲電活性組件之組合可將透鏡焦度添加至結構。
具有由液晶聚合層附加之透鏡焦度之實例雙層液晶電活性單元顯示於圖13中。
在圖13中，單元包括第一液晶層954及第二液晶層957。第一液晶層954安置於上部(第一)液晶聚合層953與中間(第二)液晶聚合層956之間之間隙中。第二液晶層957安置於中間液晶聚合層956與下部(第三)液晶聚合層959之間之間隙中。
上部聚合層953具有在其表面之間經分佈以引起透鏡焦度之指向矢，且在其上部及下部表面上具有正交於z軸5(平行於液晶層954之表面)且正交於圖解平面之指向矢。在此實例中，上部聚合層953之表面間之指向矢的傾斜量係其在平行於z軸5及正交於圖解平面之平面中相對於光學區之中心線之位置的函數。
中間聚合層956具有在上部表面上毗鄰液晶層954之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層954之表面)且正交於圖解平面(即平行於上部聚合層953之下部表面上之指向矢)。中間聚合層956具有在下部表面上毗鄰液晶層957之指向矢，該等指向矢正交於z軸5(平行於液晶層957之表面)且平行於圖解平面(即正交於之上部表面上之指向矢中間聚合層956)。表面與中間聚合層956之間之指向矢係垂直配置。
下部聚合層959具有在其表面之間經分佈以誘導透鏡焦度之指向矢，且在其上部及下部表面上具有正交於z軸5(平行於液晶層957之表面)且平行於圖解平面(即平行於中間聚合層956之下部表面上之指向矢)之指向矢。在此實例中，下部聚合層959之表面間之指向矢之傾斜量係其在平行於z軸5及平行於圖解平面之平面中相對於光學區之中心線之位置的函數。因此，上部及下部聚合層中各表面之間之指向矢的定向彼此正 交。
聚合層953、956、959充當液晶層之配向層。
在合理的製造及光學性能公差內，液晶層954及957在聚合層之間具有相同厚度。
柱(例如955)之陣列安置於上部聚合層953與中間聚合層956之間之間隙中且由液晶層954中約束於間隙中之液晶材料環繞。陣列中之柱自上部聚合層953延伸至中間聚合層956，且如上文所討論有助於維持厚度。
柱(例如958)之第二陣列安置於中間聚合層956與下部聚合層959之間之間隙中。柱之第二陣列由液晶層957中約束於間隙中之液晶材料環繞。
在此實例中，電組件安置於介電聚合物基板(包括層950、961、962)中。電組件包括電阻層951B(具有接觸聚醯亞胺層951A)、安置於上部聚合層953上方之圖案化電極層952及在下部聚合層959下方之透明墊電極層960。
上部聚合層953及下部聚合層959中之分布式指向矢為電活性單元提供附加透鏡焦度。在一些實施例中，由聚合層953及959提供之被動透鏡焦度可與由液晶層提供之電活性功率組合，以能夠利用透鏡結構聚焦於近距物體及遠距物體上。
圖13之液晶單元在小半徑上摺疊並返回至初始形狀之後可維持其光學性質。
所闡述之可撓曲液晶單元技術適用於可撓曲透鏡(例如隱形眼鏡)，其在結構摺疊之後將返回至其初始形狀及初始光學性質之意義上 可為彈性的。
可撓曲液晶單元之實施例可包括所有基於聚合物之光學器件。在一些實施例中，液晶單元可包括偏振器或不需偏振器。在一些實施例中，存在單一液晶層。在其他實施例中，存在兩個或以上液晶層。
所闡述用於在液晶層內製造柱陣列之技術係基於包括聚合物前體及液晶材料之混合物在低溫下之光聚合。光聚合誘導前體之相分離及聚合以根據例如使用微影遮罩所形成之圖案形成柱陣列。
本文所述之可撓曲液晶單元可摺疊於自身上而不斷裂，且可返回至初始形狀，同時恢復電活性透鏡之光學性質。
舉例而言，在摺疊之前及之後可維持液晶層之厚度，使得摺疊之前及之後之平均厚度保持在初始厚度之10%內。而且，液晶層之厚度在摺疊之前及之後可係均勻厚度，自光學器件之中心至光學器件之有效孔徑的邊緣之變化例如小於1.2μm。
闡述該技術以實施使用液晶以實現電可調諧光學器件之可撓曲光學元件。液晶光學器件可包括一對具有正交配向之液晶指向矢以使無偏振器操作成為可能之液晶層以及可撓曲聚合配向層、可撓曲基板及用於控制電場之模組。液晶光學器件之透鏡焦度可藉由控制電場在整個光學區上之分佈來改變。對於患有近視及老花眼之患者而言，可使用本文所述之技術實施可撓曲隱形眼鏡，其中負透鏡焦度用於聚焦於遠距物體上之目的，且加性透鏡焦度用於聚焦於近距物體上之目的。在一些實例中，負透鏡焦度可由光學層堆疊之被動結構與液晶層之電光主動結構之組合提供。因此，可理解，可撓曲隱形眼鏡可包括使用液晶之可撓曲光學元件，如本文所述。
闡述採取液晶(LC)作為實現電可調諧光學器件之材料的可撓曲光學元件。LC光學器件可包括一對具有正交配向之LC指向矢用於無偏振器操作之LC層、可撓曲聚合配向層、可撓曲基板及用於控制電場之模組。LC光學器件之透鏡焦度可藉由控制電場在光學區上之分佈來控制。本文所述之液晶單元可包括在包含可撓曲聚合物之隱形眼鏡中。
對於同時患有近視及老花眼或遠視及老花眼之患者，闡述具有負透鏡焦度以支援聚焦於遠距物體上及具有附加正透鏡焦度以支援聚焦於近距物體上之可撓曲隱形眼鏡。LC光學器件可在電學上提供附加正透鏡焦度且可與具有被動、初始負透鏡焦度之可撓曲隱形眼鏡組合用於彼等患者。
已經以特定順序闡述本文所述之製造製程。一些步驟可經組合，並行實施或以不同序列實施而不影響所達成之功能。在一些情形中，如讀者應瞭解，步驟之重排僅在作出某些其他改變時才會達成相同結果。在其他情形中，如讀者將瞭解，步驟之重排僅在滿足某些條件時才會達成相同結果。
儘管本發明已參照上文詳細闡述之較佳實施例及實例揭示，但應理解，該等實例意欲為說明性的而非限制意義的。預期熟習此項技術者將易於進行修改及組合，該等修改及組合將在本發明之精神及隨附申請專利範圍內。
10:透鏡
11:電活性單元
12:區域

Claims (30)

  1. 一種可撓曲電可調諧液晶透鏡，其包含：液晶單元，其在彎折該液晶透鏡之前具有單元間隙厚度X且在彎折該液晶透鏡之後具有單元間隙厚度Y，其中Y=X±10%X，其中該液晶單元包含有效限制該單元間隙厚度之變化以維持Y=X±10%X之彈性柱。
  2. 如請求項1之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該液晶單元包含有效限制該單元間隙厚度之變化以維持Y=X±10%X之彈性聚合物柱。
  3. 如請求項1之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其包括包封該液晶單元之聚合物透鏡本體。
  4. 如請求項1之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該液晶單元包括第一及第二配向層及在該等第一及第二配向層之間之液晶層，該等第一及第二配向層包含可撓曲聚合材料。
  5. 如請求項4之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該液晶單元包含延伸穿過結合至該等第一及第二配向層之液晶層之彈性聚合物柱之陣列。
  6. 如請求項4之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該彎折包括在1至9mm之半徑上摺疊該液晶單元。
  7. 如請求項4之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該等第一及第二配向層中之至少一者具有液晶部分，該等液晶部分具有誘導被動透鏡焦度之分布式指向矢。
  8. 如請求項1之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該液晶單元包括第一、第二及第三配向層；在該等第一及第二配向層之間之第一液晶層；及在該等第二及第三配向層之間之第二液晶層；該第二配向層包含液晶及聚合物材料之組合。
  9. 如請求項8之可撓曲電可調諧液晶透鏡，其中該等第一及第三配向層中之至少一者具有液晶部分，該等液晶部分具有誘導被動透鏡焦度之分布式指向矢。
  10. 一種電可調諧透鏡，其包含：第一配向層及第二配向層；彈性聚合物柱之陣列，其在該第一配向層與該第二配向層之間之間隙中，該陣列中之柱自該第一配向層延伸至該第二配向層；液晶，其約束於該等第一及第二配向層之間之間隙中圍繞該陣列中之柱；及一或多個電極，其經配置以在該液晶中誘導電場。
  11. 如請求項10之電可調諧透鏡，其中該等第一及第二配向層中之該至 少一者及該柱陣列包含液晶原之聚合物。
  12. 如請求項10之電可調諧透鏡，其中該等第一及第二配向層包括經配向靠近毗鄰該間隙之表面的液晶部分。
  13. 如請求項10之電可調諧透鏡，其包括第三配向層及在該第二配向層與該第三配向層之間之第二間隙中之彈性體柱之第二陣列，該第二陣列中之柱自該第二配向層延伸至該第三配向層；及液晶，其約束於該第二間隙中圍繞該第二陣列中之柱。
  14. 如請求項13之電可調諧透鏡，其中該第二配向層包括液晶部分，該等液晶部分具有經配向正交於光路徑且靠近第一表面毗鄰該第一所提及間隙平行之指向矢，及經配向靠近第二表面毗鄰該第二所提及間隙正交於光路徑且正交於靠近該第一表面之該等指向矢之指向矢。
  15. 如請求項14之電可調諧透鏡，其中該等第一及第三配向層經構形用於垂直配向，以誘導在該第一所提及間隙中之該液晶中靠近該第一配向層之指向矢及在該第二間隙中之該液晶中靠近該第三配向層平行於該光路徑配向之指向矢。
  16. 如請求項14之電可調諧透鏡，其中該等第一及第三配向層經構形用於正交於光路徑配向，以誘導該第一所提及間隙中之該液晶中靠近該第一配向層之指向矢及該第二間隙中之該液晶中靠近該第三配向層正交於該光 路徑配向之指向矢。
  17. 如請求項14之電可調諧透鏡，其中該等第一及第三配向層中之至少一者具有被動透鏡焦度。
  18. 如請求項13之電可調諧透鏡，其中該等第一、第二及第三配向層包含聚合配向層。
  19. 如請求項10之電可調諧透鏡，其中該間隙在彎折之前在小於10mm之摺疊半徑上具有平均厚度X且自該彎折恢復後具有平均厚度Y，其中Y=X±10%X。
  20. 一種製造液晶單元之方法，其包含：組裝第一配向層及第二配向層，其間具有間隙；形成延伸跨越該第一配向層與該第二配向層之間之該間隙之彈性聚合物柱；及在該間隙中圍繞該等柱提供液晶材料。
  21. 如請求項20之方法，其包括藉由將聚合物前體置於該間隙中並在該間隙中誘導聚合形成該等彈性聚合物柱。
  22. 如請求項21之方法，其中該聚合物前體包含單體及光起始劑化合物之組合。
  23. 如請求項21之方法，其中該形成彈性聚合物柱包括藉助圖案化遮罩將該間隙中之該聚合物前體曝光於光化輻射。
  24. 如請求項21之方法，其中該聚合物前體包含液晶原及光起始劑化合物之組合。
  25. 如請求項20之方法，其包括用該液晶及聚合物前體填充該間隙，及根據圖案藉由誘導該聚合物前體之聚合形成該等彈性聚合物柱。
  26. 如請求項20之方法，其中該第一配向層及該第二配向層包含聚合膜。
  27. 如請求項20之方法，其中該第一配向層及該第二配向層包含具有嵌入液晶部分之聚合膜。
  28. 如請求項20之方法，其中該等第一及第二配向層及該等柱包含液晶原之聚合物。
  29. 如請求項20之方法，其包括將第三配向層與該等第一及第二配向層組裝在一起，其中在該第二配向層與該第三配向層之間具有第二間隙；及形成延伸跨越該第二間隙之彈性體柱；及用液晶材料環繞該第二間隙中之該等柱填充該第二間隙。
  30. 如請求項29之方法，其中該等第一、第二及第三配向層係經配置以誘導在該第一所提及間隙中之該液晶材料中之液晶在第一定向上之配向及在該第二間隙中之該液晶材料中之液晶在第二不同定向上之配向。
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