專利名稱：液晶光學(xué)透鏡、其制作方法及應(yīng)用其的鏡頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)透鏡及其制作方法，且特別涉及一種可調(diào)屈光度的液晶光學(xué) 透鏡及其制作方法，以及應(yīng)用此液晶光學(xué)透鏡的鏡頭裝置。
背景技術(shù)：
在一般的鏡頭系統(tǒng)中，鏡頭裝置具有光學(xué)變焦功能時，位于鏡頭裝置內(nèi)部的各鏡 群必須配合變焦倍率的改變，產(chǎn)生相對應(yīng)的位移。已知的小型光學(xué)變焦鏡頭機構(gòu)設(shè)計，其機 構(gòu)設(shè)計常需要兩個以上的驅(qū)動裝置，意即使用兩個以上的“步進馬達、超音波馬達、壓電致 動器....等等”作為驅(qū)動源。然而，如此將會使得變焦鏡頭機構(gòu)復(fù)雜且龐大，而違反可攜 式產(chǎn)品小型化的目標(biāo)。此外，各鏡群的相對位移需要作位置回饋機制(position sensor及 Close-IoopController)才能達成，而違反消費性產(chǎn)品簡單低價的要求。另外，一般的鏡頭裝置所使用的機械傳動式的對焦與變焦機構(gòu)，除了使用高成本 的精密驅(qū)動組件驅(qū)動鏡頭組的動力來源(例如步進馬達、超音波馬達、壓電致動器....等 等)外，更使用了相當(dāng)多的微型齒輪、凸輪與蝸輪等傳動組件。如此，不僅造成機械架構(gòu)復(fù) 雜、組裝步驟繁瑣不易、體積大以及成本高昂外，同時還有耗電量大的嚴重缺點。因此，為了克服上述的問題，一種可調(diào)焦的液晶透鏡應(yīng)用于上述的鏡頭裝置，由此 降低機構(gòu)復(fù)雜度與縮小整體體積便顯得越來越重要。其中，相關(guān)的專利研究可參照如下說 明。在美國發(fā)明專利案第7，079，203號中，揭示一種使用聚合物網(wǎng)脈液晶(PNLC， polymer network liquid crystal)的方式，達成鏡頭的光學(xué)功能，但由于其并非單一裝置 /模塊所構(gòu)成，在實施上會有所困難不便，無法提供給產(chǎn)業(yè)利用。此外，在美國發(fā)明專利案第7，042，549號中，則揭示一種使用聚合分散顯示液晶 (PDLC,polymer dispersed liquid crystal)的方式，其使用液晶滴下(droplets)方法形 成鏡頭功能，但無鏡頭縮放模塊結(jié)構(gòu)。在美國發(fā)明專利案第7，102，706號中，則揭示在聚合物網(wǎng)脈液晶(PNLC)中排組液 晶聚合體分子的方法，但同樣地，并非是單一裝置/模塊結(jié)構(gòu)，在實施上會有所困難不便， 無法提供給產(chǎn)業(yè)利用。另外，在美國發(fā)明專利案第6，898，021號中，揭示一種只有一個單一可調(diào)液晶鏡 頭(tunable LC lens)結(jié)構(gòu)，而沒有提及使用如聚合物網(wǎng)脈液晶(PNCL)的鏡頭功能，且該 光學(xué)系統(tǒng)并非是多重液晶鏡頭結(jié)構(gòu)。在美國發(fā)明專利案第6，859，333號中，揭露一種以電場改變而改變光線路徑在LC 鏡頭的應(yīng)用裝置，但同樣并沒有模塊結(jié)構(gòu)，在實施上會有所困難不便，無法提供給產(chǎn)業(yè)利用。同樣地，美國發(fā)明專利第5，867，238號案、第5，976，405號案、第6，002，383號案、 第 6，2711898 號案、第 6，452，650 號案、第 6，476，887 號案、第 6，497，擬8 號案、第 6，665，042 號案、第6，815，016號案、第6，864，931號案、第63897，936號案、第7，029，728號案、第7，034，907號案、第7，038，743號案及第7，038，754號案等諸多發(fā)明專利案，揭露了類似液 晶透鏡的方法，即為聚合物網(wǎng)脈液晶混合物與光圈結(jié)構(gòu)，但皆沒有縮放裝置及模塊結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種液晶光學(xué)透鏡，其可通過電控制而調(diào)整其內(nèi)部的折射率分布，進 而改變其屈光度。本發(fā)明又提出一種制造液晶光學(xué)透鏡的制造方法，可制作出上述的液晶光學(xué)透
^Mi ο本發(fā)明更提出一種鏡頭裝置，其應(yīng)用上述的液晶光學(xué)透鏡，而具有較佳的光學(xué)表 現(xiàn)。本發(fā)明提出一種液晶光學(xué)透鏡，包括第一組件基板、第二組件基板以及液晶層。第 一組件基板依序堆疊有第一電極層以及多個第一疊層。各第一疊層分別具有第一開口以暴 露出第一電極層，且各第一疊層包括第一導(dǎo)電層與位于第一導(dǎo)電層與第一電極層之間的第 一絕緣層。第二組件基板依序堆疊有第二電極層以及多個第二疊層，且第二組件基板相對 第一組件基板。各第二疊層分別具有第二開口以暴露出第二電極層，且各第二疊層包括第 二導(dǎo)電層與位于第二導(dǎo)電層與第二電極層之間的第二絕緣層。液晶層配置于第一組件基板 與第二組件基板之間，且位于第一開口與第二開口內(nèi)。在本發(fā)明的實施例中，各第一疊層的第一開口的寬度在遠離第一組件基板的方向 上越大，而各第二疊層的第二開口的寬度在遠離第二組件基板的方向上越大。在本發(fā)明的實施例中，這些第一疊層的第一開口分別對應(yīng)這些第二疊層的第二開 Π在本發(fā)明的實施例中，第一疊層的第一開口與第二疊層的第二開口為圓形開口。在本發(fā)明的實施例中，液晶光學(xué)透鏡還包括第一配向?qū)右约暗诙湎驅(qū)?。第一?向?qū)泳哂械谝慌湎蚍较蚯遗渲糜诘谝唤M件基板上，以覆蓋第一電極層以及各第一疊層的第 一導(dǎo)電層。第二配向?qū)泳哂械诙湎蚍较蚯遗渲糜诘诙M件基板上，以覆蓋第二電極層以 及各第二疊層的第二導(dǎo)電層。在本發(fā)明的實施例中，第一配向方向與第二配向方向垂直。在本發(fā)明的實施例中，液晶光學(xué)透鏡還包括膠框，配置于第一配向?qū)优c第二配向 層之間，以將第一組件基板與第二組件基板貼合。在本發(fā)明的實施例中，第一電極層與各第一疊層的第一導(dǎo)電層共享第一電位，而 第二電極層與各第二疊層的第二導(dǎo)電層共享第二電位，其中第一電位不同于第二電位。在本發(fā)明的實施例中，第一電極層與第二電極層共享第一驅(qū)動信號源，而各第一 疊層的第一導(dǎo)電層分別與各第二疊層的第二導(dǎo)電層共享第二驅(qū)動信號源。在本發(fā)明的實施例中，液晶層的材料為聚合物網(wǎng)脈液晶。在本發(fā)明的實施例中，第一疊層或第二疊層還包括溝道，連通第一開口或第二開 口，以使液晶層的材料由溝道而傳遞至第一開口或第二開口。在本發(fā)明的實施例中，第一電極層、第一導(dǎo)電層、第二電極層以及第二導(dǎo)電層的材 料為透明導(dǎo)電材料。本發(fā)明又提出一種液晶光學(xué)透鏡的制造方法，其包括下列步驟。首先，提供第一基 板與第二基板。然后，依序堆疊第一電極層與多個第一疊層于第一基板上以形成第一組件基板，其中各第一疊層分別具有第一開口以暴露出第一電極層，且各第一疊層包括第一導(dǎo) 電層與位于第一導(dǎo)電層與第一電極層之間的第一絕緣層。接著，依序堆疊第二電極層與多 個第二疊層于第二基板上，以形成第二組件基板，其中各第二疊層分別具有第二開口以暴 露出第二電極層，且各第二疊層包括第二導(dǎo)電層與位于第二導(dǎo)電層與第一電極層之間的第 一絕緣層。然后，組裝第一組件基板與第二組件基板，并注入液晶分子于第一組件基板與第 二組件基板之間以形成一液晶層。在本發(fā)明的實施例中，依序堆疊第一電極層與第一疊層于第一基板上以形成第一 組件基板的方法包括下列步驟。首先，進行步驟(a)，在第一基板上形成第一電極層。然后， 進行步驟(b)，依序形成絕緣材料層與導(dǎo)電材料層于第一電極層上。接著，進行步驟(c)，圖 案化絕緣材料層與導(dǎo)電材料層，以形成具有第一絕緣層與第一導(dǎo)電層的第一疊層。而后，反 復(fù)進行步驟(b)與步驟(c)以在第一電極層上堆疊多個第一疊層，其中各第一疊層的第一 開口會隨著越遠離第一基板的方向而越大。在本發(fā)明的實施例中，依序堆疊第二電極層與第二疊層于第二基板上以形成第二 組件基板的方法包括下列步驟。首先，進行步驟(a)，在第二基板上形成第二電極層。然后， 進行步驟(b)，依序形成絕緣材料層與導(dǎo)電材料層于第二電極層上。接著，進行步驟(C)，圖 案化絕緣材料層與導(dǎo)電材料層，以形成具有第二絕緣層與第二導(dǎo)電層的第二疊層。而后，反 復(fù)進行步驟(b)與步驟(C)以在第二電極層上堆疊多個第二疊層，其中各第二疊層的第二 開口會隨著越遠離第二基板的方向而越大。在本發(fā)明的實施例中，上述的液晶光學(xué)透鏡的制造方法還包括下列步驟。首先，形 成第一配向?qū)佑诘谝唤M件基板上，以覆蓋第一電極層以及各第一疊層的第一導(dǎo)電層，其中 第一配向?qū)泳哂械谝慌湎蚍较颉Ｈ缓?，形成第二配向?qū)佑诘诙M件基板上，以覆蓋第二電極 層以及各第二疊層的第二導(dǎo)電層，其中第二配向?qū)泳哂械诙湎蚍较?，且第二配向方向?同于第一配向方向。在本發(fā)明的實施例中，上述的液晶光學(xué)透鏡的制造方法還包括下列步驟。在第一 疊層或第二疊層形成溝道，以連通第一開口或第二開口，而使液晶層的材料可由溝道而傳 遞至第一開口或第二開口。本發(fā)明還提出一種鏡頭裝置，其包括第一透鏡群、第二透鏡群以及第三透鏡群。第 一透鏡群具有正屈光度，且第一透鏡群是由物側(cè)至像側(cè)依序排列的液晶光學(xué)透鏡及第一補 償鏡所組成。第二透鏡群配置于第一透鏡群與像側(cè)之間，且具有負屈光度。第三透鏡群配置 于第二透鏡群與像側(cè)之間，且具有正屈光度。第一透鏡群與第三透鏡群相對于鏡頭裝置的 位置固定不動，且第二透鏡群以多段且固定的距離在第一透鏡群與第三透鏡群之間移動。在本發(fā)明的實施例中，第二透鏡群為變焦鏡群，而第三透鏡群為補償鏡組。在本發(fā)明的實施例中，鏡頭裝置還包括折射鏡，配置于物側(cè)與第一透鏡群之間，其 中來自物側(cè)的一物光會被折射鏡折射而傳遞至第一透鏡群。在本發(fā)明的實施例中，液晶光學(xué)透鏡包括第一組件基板、第二組件基板以及液晶 層。第一組件基板依序堆疊有第一電極層以及多個第一疊層。各第一疊層分別具有第一開 口以暴露出第一電極層，且各第一疊層包括第一導(dǎo)電層與位于第一導(dǎo)電層與第一電極層之 間的第一絕緣層。第二組件基板依序堆疊有第二電極層以及多個第二疊層，且第二組件基 板相對第一組件基板。各第二疊層分別具有第二開口以暴露出第二電極層，且各第二疊層包括第二導(dǎo)電層與位于第二導(dǎo)電層與第二電極層之間的第二絕緣層。液晶層配置于第一組 件基板與第二組件基板之間，且位于第一開口與第二開口內(nèi)?；谏鲜?，本實施例的液晶光學(xué)透鏡的電極層與導(dǎo)電層主要是采用立體堆疊結(jié)構(gòu) 設(shè)計，其中導(dǎo)電層的形狀采用環(huán)形的設(shè)計，因此施予適當(dāng)?shù)碾妷河诟麟姌O時，則可使液晶光 學(xué)透鏡具有如同凸/凹透鏡的光線聚焦/發(fā)散的調(diào)焦功能，意即是可形成一種所謂的漸變 型折射率透鏡(Gradient-Index Lens, GRIN Lens)，而具有較佳的調(diào)焦功能。另外，本實施 例亦提供一種制作上述液晶光學(xué)透鏡的方法。此外，本實施例的鏡頭裝置采用了上述的液 晶光學(xué)透鏡，除了可具有較佳的調(diào)焦功能，還可降低整體機構(gòu)的復(fù)雜度以及制作成本。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖示 作詳細說明如下。


圖1為本發(fā)明實施例的液晶光學(xué)透鏡的剖面示意圖。圖2A與圖2B分別為圖1所繪示的第一組件基板與第二組件基板的示意圖。圖3A為第一組件基板與第二組件基板共享相同一電壓源的示意圖。圖;3B為第一組件基板與第二組件基板共同使用多組電壓源的示意圖。圖4A 圖4F為本發(fā)明實施例的制作液晶光學(xué)透鏡的流程示意圖。圖5為本發(fā)明另一實施例的鏡頭裝置的示意圖。圖6為本發(fā)明再一實施例的鏡頭裝置的示意圖。主要組件符號說明1000液晶1光學(xué)透鏡
1100第一-組件基板
IlOOa 第--基板
1120第—-電極層
1140第一i疊層
1140a 第-一開口
1142第—i導(dǎo)電層
1144第—-絕緣層
1200A-Ap . 弟一.組件基板
1200a 第:二基板
1220A-Ap . 弟一.電極層
1240A-Ap . 弟一.疊層
1240a 第:二開口
1242A-Ap . 弟一.導(dǎo)電層
1244A-Ap . 弟一.絕緣層
1300液晶丨層
1420第—-配向?qū)?br> 1440A-Ap . 弟一.配向?qū)?br> 1500膠框
1600 溝道5000、5000a 鏡頭裝置5100 第一透鏡群5120 液晶光學(xué)透鏡5140 第一補償鏡5200 第二透鏡群5300 第三透鏡群5400 折射鏡Pl 絕緣材料層P2:導(dǎo)電材料層Vc 電壓源Vsl Vs6 驅(qū)動信號源H1、H2:寬度Ll 物光
具體實施例方式圖1為本發(fā)明實施例的液晶光學(xué)透鏡的剖面示意圖，而圖2A與圖2B分別為圖1 所繪示的第一組件基板與第二組件基板的示意圖，其中為了方便說明，圖2A與圖2B主要繪 示電極層與導(dǎo)電層的部分，而省略其它可能的膜層。請同時參考圖1、圖2A與圖2B，本實施 例的液晶光學(xué)透鏡1000包括第一組件基板1100、第二組件基板1200以及液晶層1300。第一組件基板1100依序堆疊有第一電極層1120以及多個第一疊層1140，其中各 第一疊層1140分別具有第一開口 1140a以暴露出第一電極層1120，且各第一疊層1140包 括第一導(dǎo)電層1142與位于第一導(dǎo)電層1142與第一電極層1120之間的第一絕緣層1144，如 圖1與圖2A所繪示。在本實施例中，各第一疊層1140的第一開口 1140a的寬度Hl在遠離 第一組件基板1100的方向(如圖1所示的y軸方向)上越大。另外，第一疊層1140的第 一開口 1140a例如為圓形開口，如圖2A所示。在其它實施例中，第一開口 1140a的形狀也 可采用其它對稱性較佳的圖案，上述圓形開口僅為舉例說明，非僅限于此。此外，由圖1與圖2A可發(fā)現(xiàn)，本實施例的第一疊層1140除了其第一開口 1140a 的形狀為圓形與在遠離第一組件基板1100的方向上第一開口 1140a的寬度Hl會越來越 大外，且這些第一開口 1140a中心點的連線垂直于第一組件基板1100。意即這些第一疊層 1140皆為互相對稱地堆疊于第一組件基板1100上。在本實施例中，第一電極層1120與第一導(dǎo)電層1142例如是采用透明導(dǎo)電材料， 其中此透明導(dǎo)電材料例如是銦錫氧化物、銦鋅氧化物、銦錫鋅氧化物、氧化鉿、氧化鋅、氧化 鋁、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、鎘錫氧化物、鎘鋅氧化物、或上述的組合。另外，第一絕緣層 1144則是采用透明的絕緣材料，其例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉿、氧化 鋁、或上述的組合。請繼續(xù)參考圖1與圖2B，第二組件基板1200依序堆疊有第二電極層1220以及多 個第二疊層1對0，且第二組件基板1200相對于第一組件基板1100。各第二疊層1240分別 具有第二開口 1240a以暴露出第二電極層1220，且各第二疊層1240包括第二導(dǎo)電層1242與位于第二導(dǎo)電層1242與第二電極層1220之間的第二絕緣層1244。在本實施例中，各第 二疊層1240的第二開口 1240a的寬度H2在遠離第二組件基板1200的方向(如圖1所示 的-y軸方向)上越大。同樣地，第二疊層1240的第二開口 IMOa也可為圓形開口，如圖2B所示。在其它 實施例中，第二開口 1240a的形狀也可采用其它對稱性較佳的圖案，上述圓形開口僅為舉 例說明，但不限于此。需要說明的是，一般而言，第一開口 1140a與第二開口 1240a的形狀 通常會是采用相同的形狀，且第一開口 1140a分別對應(yīng)于第二開口 1240a，以使其整體結(jié)構(gòu) 能對稱。此外，采用上述相同且對稱的形狀在本實施例的液晶光學(xué)透鏡1000的實際運作上 也會得到較佳的表現(xiàn)，但上述的形狀與配置方式僅為舉例說明，本發(fā)明并不僅限于此，此部 分可視使用者的需求而可略微調(diào)整。同樣地，由圖1與圖2B可發(fā)現(xiàn)，本實施例的第二疊層1240除了其第二開口 IMOa 的形狀為圓形與在遠離第二組件基板1200的方向上第二開口 1240a的寬度H2越來越大 外，且這些第二開口 1240a中心點的連線垂直于第二組件基板1200。意即這些第二疊層 1240皆為互相對稱地堆棧于第二組件基板1200上。另外，本實施例的第二電極層1220與 第二導(dǎo)電層1242例如是采用上述第一電極層1120與第一導(dǎo)電層1142所提及的材料，而第 二絕緣層1244則是采用上述第一絕緣層1144所提及的材料，以上請參考上述說明，在此不 再贅言。另外，液晶層1300配置于第一組件基板1100與第二組件基板1200之間，且位于 第一開口 1140a與第二開口 1240a內(nèi)，如圖1所示。在本實施例中，液晶層1300的材料可 以使用聚合物網(wǎng)脈液晶，但不限于此，此部分視使用者的設(shè)計而定。另外，上述的第一疊層 1140或第二疊層1240還包括溝道1600，如圖1、圖2A或圖2B所示。在本實施例中，溝道 1600連通第一開口 1140a或第二開口 1240a，以使上述液晶層1300的液晶材料可由溝道 1600而傳遞至第一開口 1140a或第二開口 1240a。其中，關(guān)于上述溝道1600的必要性，主 要是取決于液晶光學(xué)透鏡1000是采用何種方式注入上述液晶層1300于第一組件基板1100 與第二組件基板1200之間。一般來說，注入液晶層1300的方式至少可分為真空注入法或 滴下式注入法(One Drop Filling, 0DF)，但此為舉例說明，本發(fā)明并不僅限于此。在本實施例中，液晶光學(xué)透鏡1000還包括第一配向?qū)?420以及第二配向?qū)?440， 如圖1所示。詳細而言，第一配向?qū)?420具有第一配向方向，且第一配向?qū)?420配置于第 一組件基板1100上，以覆蓋第一電極層1120以及各第一疊層1140的第一導(dǎo)電層1142。另 外，第二配向?qū)?440具有第二配向方向，且第二配向?qū)?440配置于第二組件基板1200上， 以覆蓋第二電極層1140以及各第二疊層1240的第二導(dǎo)電層1242。在本實施例中，第一配 向方向與第二配向方向垂直，以使液晶層1300的液晶分子沿y軸方向由第一配向?qū)?420 至第二配向?qū)?440依序旋轉(zhuǎn)排列，其中旋轉(zhuǎn)角度約為90度，如圖1所示。另外，液晶光學(xué)透鏡1000還包括膠框1500，如圖1所示。在本實施例中，膠框1500 配置于第一配向?qū)?420與第二配向?qū)?440之間，用以將第一組件基板1100與第二組件基 板1200貼合。一般來說，通常是利用膠著劑設(shè)置于組件基板1100、1200至少其中之一上， 并將組件基板1100、1200進行對位與貼合，而后當(dāng)膠著劑固化后即形成上述的膠框1500。 在本實施例中，膠框1500例如是采用封裝液晶顯示面板(LCD panel)的膠框技術(shù)，或是其 它適當(dāng)?shù)哪z框技術(shù)與材料，上述僅為舉例說明，本發(fā)明并不僅限于此。
承上述結(jié)構(gòu)可知，本實施例的液晶光學(xué)透鏡1000的電極層與導(dǎo)電層主要采用立 體堆疊結(jié)構(gòu)的設(shè)計，同時這些導(dǎo)電層的形狀采用環(huán)形的設(shè)計，如此一來，當(dāng)分別施予適當(dāng)?shù)?電壓于各電極時，則可由此控制位于第一組件基板1100與第二組件基板1200之間的液晶 分子的扭轉(zhuǎn)程度，而達到調(diào)制第一組件基板1100與第二組件基板1200之間的折射率分布， 進而使液晶光學(xué)透鏡1000具有如同凸/凹透鏡的光線聚焦/發(fā)散的調(diào)焦功能。亦即是，本 實施例的液晶光學(xué)透鏡1000采用上述的結(jié)構(gòu)，并同時搭配適當(dāng)?shù)尿?qū)動電壓于各導(dǎo)電層時， 即可形成一種所謂的漸變型折射率透鏡(Gradient-Index Lens，GRINLens)。為了進一步說明上述施加于各電極層與導(dǎo)電層的實施方式，佐以圖3A與圖;3B進 行說明，其中圖3A為第一組件基板與第二組件基板共享相同一電壓源的示意圖，而圖;3B為 第一組件基板與第二組件基板共同使用多組電壓源的示意圖。首先，由圖1與圖3A可看出，第一電極層1120與各第一疊層1140的第一導(dǎo)電層 1142共享同一第一電位，而第二電極層1220與各第二疊層1240的第二導(dǎo)電層1242則共 享同一第二電位，其中第一電位不同于第二電位。如此一來，施加于第一電極層1120與第 二電極層1220的電位差便等同施加于各第一疊層1140的第一導(dǎo)電層1142與相對應(yīng)的各 第二疊層1240的第二導(dǎo)電層1242的電位差，換言之，則可僅采用一個電壓源Vc并聯(lián)上述 電極層與導(dǎo)電層的設(shè)計，而達到前述形成一種所謂的漸變型折射率透鏡(Gradient-Index Lens，GRIN Lens)。詳細而言，由于第一電極層1120與第二電極層1220的電位差等同于各第一疊層 1140的第一導(dǎo)電層1142與相對應(yīng)的各第二疊層1240的第二導(dǎo)電層1242的電位差，而各 電極層之間的距離與各對應(yīng)的導(dǎo)電層的距離皆為不同，如圖1所示，因此位于第一組件基 板1100與第二組件基板1200之間的液晶分子的扭轉(zhuǎn)程度亦會不同，從而造成折射率分布 不同，此時若適當(dāng)?shù)卣{(diào)整電壓源的電壓，便可形成上述一種漸變型折射率透鏡，進而可使得 液晶光學(xué)透鏡1000具有如同凸/凹透鏡的光線聚焦/發(fā)散的調(diào)焦功能。另外，由圖1與圖;3B可得知，第一電極層1120與第二電極層1220共享第一驅(qū)動 信號源Vsl，而各第一疊層1140的第一導(dǎo)電層1142分別與相對應(yīng)的各第二疊層1240的第 二導(dǎo)電層1242共享一第二驅(qū)動信號源Vs2 Vs6。如此一來，施加于第一電極層1120與第 二電極層1220的電位差便可不等于施加于各第一疊層1140的第一導(dǎo)電層1142與相對應(yīng) 的各第二疊層1240的第二導(dǎo)電層1242的電位差，因此，采用多個電壓源Vsl Vs6分別電 性連接上述電極層與導(dǎo)電層的設(shè)計，可具有較為彈性的調(diào)控機制，以形成一種上述的漸變 型折射率透鏡。同樣地，若適當(dāng)?shù)卣{(diào)整電壓源Vsl Vs6的電壓形成一種漸變型折射率透 鏡，則可使液晶光學(xué)透鏡1000具有如同凸/凹透鏡的光線聚焦/發(fā)散的調(diào)焦功能。以下將提出一種制作上述液晶光學(xué)透鏡1000的制造方法。圖4A 圖4F為本發(fā)明實施例的制作液晶光學(xué)透鏡的流程示意圖。請參考圖4A， 首先，提供第一基板IlOOa與第二基板1200a，其中第一基板IlOOa與第二基板1200a為透 明基板，例如玻璃基板。而后，分別在第一基板IlOOa與第二基板1200a上形成上述的第一電極層1120與 第二導(dǎo)電層1220，如圖4B所示。在本實施例中，第一電極層1120與第二導(dǎo)電層1220的材料 例如是上述提及的材料，在此不再贅述。此外，形成第一電極層1120與第二導(dǎo)電層1220的 方式可以是采用濺鍍法(sputtering)、金屬有機化學(xué)氣相沉積(metal organic chemicalvapor deposition, M0CVD)法、或蒸鍍法(evaporation)，或其它適當(dāng)工藝。接著，依序形成絕緣材料層Pl與導(dǎo)電材料層P2于第一電極層1120與第二電極層 1220上，如圖4C所示。在本實施例中，形成絕緣材料層Pl的方式例如是使用化學(xué)氣相沉 積法，但不限于此。在其它實施例中，亦可使用其它適合的工藝方式，如網(wǎng)版印刷、涂布、噴 墨、能量源處理等。此外，絕緣材料層Pl例如采用上述絕緣層1144、1244所提及的材料，在 此不再贅述。而導(dǎo)電材料層P2的材料則可以采用上述第一電極層1142與第二電極層1242 所提及的材料。然后，圖案化位于第一基板1100a與第二基板1200a上的絕緣材料層Pl與導(dǎo)電材 料層P2，以分別形成上述具有第一絕緣層IlM與第一導(dǎo)電層1122的第一疊層1120以及具 有第二絕緣層12 與第二導(dǎo)電層1222的第二疊層1220，如圖4D所示。在本實施例中，圖 案化絕緣材料層Pl與導(dǎo)電材料層P2的方法例如采用眾所周知的光刻蝕刻工藝、干式蝕刻 法或濕式蝕刻法，或是其它適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?。接著，反?fù)進行上述圖4C與圖4D所提及的工藝方式以分別在第一電極層1120與 第二電極層1220堆疊上述的第一疊層1140與第二疊層1M0，如圖4E所示。需要注意的是， 各第一疊層1140的第一開口 1140a會隨著越遠離第一基板1100a的方向(如圖4E所示的 y軸方向)而越大，而各第二疊層1240的第二開口 IMOa會隨著越遠離第二基板1200a的 方向(如圖4E所示的y軸方向)而越大。至此，大致分別完成上述第一組件基板1100與 第二組件基板1200的制作。然后，組裝上述第一組件基板1100與第二組件基板1200，并注入液晶分子于第 一組件基板1100與第二組件基板1200之間以形成上述的液晶層1300，如圖4F所示。在 本實施例中，形成液晶層1300的方法可以是采用真空注入法或滴下式注入法(One Drop Filling，0DF)，其中若采用真空注入法時，可在上述的第一疊層1140或第二疊層1240上形 成上述的溝道1600，以連通第一開口 1140a或第二開口 1240a，而使液晶層1300的液晶材 料可由溝道而傳遞至第一開口 1140a或第二開口 1240a內(nèi)，但此為舉例說明，本發(fā)明并不僅 限于此。另外，組裝上述的第一組件基板1100與第二組件基板1200的方式則可采用上述 提及膠框1500的方式，此部分可參考上述，在此不贅言。在實施例中，亦可在第一組件基板1100形成上述的第一配向?qū)?420，以覆蓋第一 電極層1120以及各第一疊層1140的第一導(dǎo)電層1142，以及在第二組件基板1200形成上述 的第二配向?qū)?440，以覆蓋第二電極層1220以及各第二疊層1240的第二導(dǎo)電層1M2，如 圖1所示。在本實施例中，形成第一配向?qū)?420與第二配向?qū)?440的方式例如是采用涂 布工藝，而后在第一配向?qū)?420與第二配向?qū)?440進行配向處理，以使第一配向?qū)?420 與第二配向?qū)?440分別具有上述的第一配向方向與第二配向方向。至此，則完成如圖1所 繪示的液晶光學(xué)透鏡的制作方式。需要說明的是，圖4A 圖4F僅是一種制作如圖1的液晶光學(xué)透鏡1000的方式，但 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員從上述的制作方法所揭露的內(nèi)容，亦可略微調(diào)整其步驟或方法而形成 本實施例的液晶光學(xué)透鏡1000，(如依序地形成上述的電極層后、再形成上述的絕緣層， 以及再形成上述的導(dǎo)電層，接著再重復(fù)形成上述絕緣層與導(dǎo)電層的步驟)，惟此部分仍為本 發(fā)明所欲保護的范圍。另外，圖5為本發(fā)明另一實施例的鏡頭裝置的示意圖。請參考圖5，本實施例的鏡頭裝置5000包括第一透鏡群5100、第二透鏡群5200以及第三透鏡群5300。第一透鏡群 5100具有正屈光度，且第一透鏡群5100是由物側(cè)至像側(cè)依序排列的液晶光學(xué)透鏡5120及 第一補償鏡5140所組成。在本實施例中，液晶光學(xué)透鏡5120例如是采用上述的液晶光學(xué)透鏡1000，如此一 來，可透過電壓調(diào)制液晶光學(xué)透鏡5120的內(nèi)部的折射率分布，由此達到調(diào)整液晶光學(xué)透鏡 5120的焦距，而具有調(diào)焦的功能。在本實施例中，補償鏡5140例如是凹凸透鏡，但不限于 此。補償鏡5140主要是用來補償液晶光學(xué)透鏡5120的調(diào)焦距離，以使得鏡頭裝置5000具 有較佳的調(diào)焦質(zhì)量。請繼續(xù)參考圖5，第二透鏡群5200具有負屈光度，且配置于第一透鏡群5100與第 三透鏡群5300之間，而第三透鏡群5300具有正屈光度，且配置于第二透鏡群5200與像側(cè) 之間。在本實施例中，第二透鏡群5200為變焦鏡群，且第二透鏡5200主要是以多段且固定 的距離在第一透鏡群5100與第三透鏡群5300之間移動，由此達到鏡頭裝置5000的變焦功 能。另外，第一透鏡群5100與第三透鏡群5300相對于鏡頭裝置5000的位置固定不動，且 第三透鏡群5300為一補償鏡組，用以補償鏡頭裝置5000成像時的光學(xué)質(zhì)量。在本實施例中，由于鏡頭裝置5000的第一透鏡群5100主要是采用液晶光學(xué)透鏡 5120作為調(diào)焦的功能，而液晶光學(xué)透鏡5120可透過簡單的電壓控制即可達到調(diào)焦的功能， 相較于已知需要多組鏡片并搭配致動器的使用來達到調(diào)焦的目的，本實施例的鏡頭裝置 5000可降低機構(gòu)的復(fù)雜性。此外，由于第二透鏡5200主要是以多段且固定的距離在第一 透鏡群5100與第三透鏡群5300之間移動，以達到鏡頭裝置5000的變焦功能，因此也無需 采用已知的位置回饋機制(position sensor及close-loop controller)來達到變焦的目 的，而可達到省電、降低成本以及更進一步地降低機構(gòu)的復(fù)雜度。另外，圖5為一種采用直立式設(shè)計的鏡頭裝置，而在另一實施例中，若將圖5搭配 使用折射鏡則可形成另一種如圖6所繪示的潛望式的鏡頭裝置5000a，其中圖6為本發(fā)明再 一實施例的鏡頭裝置的示意圖。請同時參考圖5與圖6，鏡頭裝置5000a與鏡頭裝置5000相似，惟二者不同處在 于，鏡頭裝置5000a還包括折射鏡M00，其中折射鏡M00配置于物側(cè)與第一透鏡群5100之 間，而來自物側(cè)的物光Ll會被折射鏡M00折射而傳遞至第一透鏡群5100，如圖6所示。詳細而言，由于鏡頭裝置5000a設(shè)置有折射鏡M00，因此，可使物光Ll偏折而傳遞 至第一透鏡群5100，接著再依序地傳遞至像側(cè)以進行成像。換言之，鏡頭裝置5000a可接收 其它角度的光線，例如使物光偏折90度后，再傳遞至像側(cè)進行成像，而形成一種潛望式的 鏡頭裝置5000a。另外，由于鏡頭裝置5000a與鏡頭裝置5000相似，因此，鏡頭裝置5000a同樣具有 上述鏡頭裝置5000所提及的優(yōu)點，在此便不再贅述。綜上所述，本發(fā)明的液晶光學(xué)透鏡的電極層與導(dǎo)電層主要是采用立體堆疊結(jié)構(gòu)設(shè) 計，同時這些導(dǎo)電層的形狀采用環(huán)形的設(shè)計，如此一來，當(dāng)分別施予適當(dāng)?shù)碾妷河诟麟姌O 時，則可控制位于第一組件基板與第二組件基板之間的液晶分子的扭轉(zhuǎn)程度，而使其可具 有如同凸/凹透鏡的光線聚焦/發(fā)散的調(diào)焦功能。換言之，本發(fā)明的液晶光學(xué)透鏡采用上述的結(jié)構(gòu)，并同時搭配適當(dāng)?shù)尿?qū)動電壓于 各導(dǎo)電層時，即可形成一種所謂的漸變型折射率透鏡(Gradient-Index Lens,GRIN Lens),而具有較佳的調(diào)焦功能。另外，本發(fā)明亦提供一種制作上述液晶光學(xué)透鏡的方法。除此之外，本發(fā)明的鏡頭裝置采用了上述的液晶光學(xué)透鏡，除了可具有較佳的調(diào) 焦功能，還可降低整體機構(gòu)的復(fù)雜度以及制作成本。雖然本發(fā)明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本技術(shù)領(lǐng)域中 的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動與潤飾，故本發(fā)明的保 護范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種液晶光學(xué)透鏡，包括第一組件基板，依序堆疊有第一電極層以及多個第一疊層，其中各該多個第一疊層分 別具有第一開口以暴露出該第一電極層，且各該多個第一疊層包括第一導(dǎo)電層與位于該第 一導(dǎo)電層與該第一電極層之間的第一絕緣層；第二組件基板，依序堆疊有第二電極層以及多個第二疊層，且該第二組件基板相對該 第一組件基板，其中各該多個第二疊層分別具有第二開口以暴露出該第二電極層，且各該 多個第二疊層包括第二導(dǎo)電層與位于該第二導(dǎo)電層與該第二電極層之間的第二絕緣層；以 及液晶層，配置于該第一組件基板與該第二組件基板之間，且位于該第一開口與該第二 開口內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中各該多個第一疊層的該第一開口的寬度在 遠離該第一組件基板的方向上越大，而各該多個第二疊層的該第二開口的寬度在遠離該第 二組件基板的方向上越大。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該多個第一疊層的該多個第一開口分別對 應(yīng)該多個第二疊層的該多個第二開口。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該多個第一疊層的該多個第一開口與該多 個第二疊層的該多個第二開口為圓形開口。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，還包括第一配向?qū)樱哂械谝慌湎蚍较蚯遗渲糜谠摰谝唤M件基板上，以覆蓋該第一電極層以 及各該多個第一疊層的第一導(dǎo)電層；以及第二配向?qū)?，具有第二配向方向且配置于該第二組件基板上，以覆蓋該第二電極層以 及各該多個第二疊層的第二導(dǎo)電層。
6.如權(quán)利要求2所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該第一配向方向與該第二配向方向垂直。
7.如權(quán)利要求2所述的液晶光學(xué)透鏡，還包括膠框，配置于該第一配向?qū)优c該第二配 向?qū)又g，以將該第一組件基板與該第二組件基板貼合。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該第一電極層與各該多個第一疊層的該第 一導(dǎo)電層共享第一電位，而該第二電極層與各該多個第二疊層的該第二導(dǎo)電層共享第二電 位，其中該第一電位不同于該第二電位。
9.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該第一電極層與該第二電極層共享第一驅(qū) 動信號源，而各該多個第一疊層的該第一導(dǎo)電層分別與各該多個第二疊層的該第二導(dǎo)電層 共享第二驅(qū)動信號源。
10.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該液晶層的材料為聚合物網(wǎng)脈液晶。
11.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該多個第一疊層或該多個第二疊層還包 括溝道，連通該第一開口或該第二開口，以使該液晶層的材料由該溝道而傳遞至該第一開 口或該第二開口。
12.如權(quán)利要求1所述的液晶光學(xué)透鏡，其中該第一電極層、該多個第一導(dǎo)電層、該第 二電極層以及該多個第二導(dǎo)電層的材料為透明導(dǎo)電材料。
13.一種液晶光學(xué)透鏡的制造方法，包括提供第一基板與第二基板；依序堆疊第一電極層與多個第一疊層于該第一基板上以形成第一組件基板，其中各該 多個第一疊層分別具有第一開口以暴露出該第一電極層，且各該多個第一疊層包括第一導(dǎo) 電層與位于該第一導(dǎo)電層與該第一電極層之間的第一絕緣層；依序堆疊第二電極層與多個第二疊層于該第二基板上，以形成第二組件基板，其中各 該多個第二疊層分別具有第二開口以暴露出該第二電極層，且各該多個第二疊層包括第二 導(dǎo)電層與位于該第二導(dǎo)電層與該第一電極層之間的第一絕緣層；以及組裝該第一組件基板與該第二組件基板，并注入液晶分子于該第一組件基板與該第二 組件基板之間以形成一液晶層。
14.如權(quán)利要求13所述的液晶光學(xué)透鏡的制造方法，其中依序堆疊該第一電極層與該 多個第一疊層于該第一基板上以形成該第一組件基板的方法包括(a).在該第一基板上形成該第一電極層；(b).依序形成絕緣材料層與導(dǎo)電材料層于該第一電極層上；(c).圖案化該絕緣材料層與該導(dǎo)電材料層，以形成具有該第一絕緣層與該第一導(dǎo)電層的該第一疊層；反復(fù)進行步驟(b)與(c)以在該第一電極層上堆疊該多個第一疊層，其中各該多個第 一疊層的該第一開口會隨著越遠離該第一基板的方向而越大。
15.如權(quán)利要求13所述的液晶光學(xué)透鏡的制造方法，其中依序堆疊該第二電極層與該 多個第二疊層于該第二基板上以形成該第二組件基板的方法包括(a).在該第二基板上形成該第二電極層；(b).依序形成絕緣材料層與導(dǎo)電材料層于該第二電極層上；(c).圖案化該絕緣材料層與該導(dǎo)電材料層，以形成具有該第二絕緣層與該第二導(dǎo)電層的該第二疊層；反復(fù)進行步驟(b)與(c)以在該第二電極層上堆疊該多個第二疊層，其中各該多個第 二疊層的該第二開口會隨著越遠離該第二基板的方向而越大。
16.如權(quán)利要求13所述的液晶光學(xué)透鏡的制造方法，還包括形成第一配向?qū)佑谠摰谝唤M件基板上，以覆蓋該第一電極層以及各該多個第一疊層的 第一導(dǎo)電層，其中該第一配向?qū)泳哂械谝慌湎蚍较?；以及形成第二配向?qū)佑谠摰诙M件基板上，以覆蓋該第二電極層以及各該多個第二疊層的 第二導(dǎo)電層，其中該第二配向?qū)泳哂械诙湎蚍较?，且該第二配向方向不同于該第一配?方向。
17.如權(quán)利要求13所述的液晶光學(xué)透鏡的制造方法，還包括在該多個第一疊層或該多 個第二疊層形成溝道，以連通該第一開口或該第二開口，而使該液晶層的材料由該溝道而 傳遞至該第一開口或該第二開口。
18.一種鏡頭裝置，包括第一透鏡群，具有正屈光度，其中該第一透鏡群是由物側(cè)至像側(cè)依序排列的液晶光學(xué) 透鏡及第一補償鏡所組成；第二透鏡群，配置于該第一透鏡群與該像側(cè)之間，且具有負屈光度；以及第三透鏡群，配置于該第二透鏡群與該像側(cè)之間，且具有正屈光度，其中該第一透鏡群與該第三透鏡群相對于該鏡頭裝置的位置固定不動，該第二透鏡群以多段且固定的距離在該第一透鏡群與該第三透鏡群之間移動。
19.如權(quán)利要求18所述的鏡頭裝置，其中該第二透鏡群為變焦鏡群，而該第三透鏡群 為補償鏡組。
20.如權(quán)利要求18所述的鏡頭裝置，其中該液晶光學(xué)透鏡包括第一組件基板，依序堆疊有第一電極層以及多個第一疊層，其中各該多個第一疊層分 別具有第一開口以暴露出該第一電極層，且各該多個第一疊層包括第一導(dǎo)電層與位于該第 一導(dǎo)電層與該第一電極層之間的第一絕緣層；第二組件基板，依序堆疊有第二電極層以及多個第二疊層，且該第二組件基板相對該 第一組件基板，其中各該多個第二疊層分別具有第二開口以暴露出該第二電極層，且各該 多個第二疊層包括第二導(dǎo)電層與位于該第二導(dǎo)電層與該第二電極層之間的第二絕緣層；以 及液晶層，配置于該第一組件基板與該第二組件基板之間，且位于該第一開口與該第二 開口內(nèi)。
21.如權(quán)利要求20所述的鏡頭裝置，其中各該多個第一疊層的該第一開口的寬度在遠 離該第一組件基板的方向上越大，而各該多個第二疊層的該第二開口的寬度在遠離該第二 組件基板的方向上越大。
22.如權(quán)利要求20所述的鏡頭裝置，其中該多個第一疊層的該多個第一開口分別對應(yīng) 該多個第二疊層的該多個第二開口。
23.如權(quán)利要求20所述的鏡頭裝置，其中該多個第一疊層的該多個第一開口與該多個 第二疊層的該多個第二開口為圓形開口。
24.如權(quán)利要求20所述的鏡頭裝置，還包括第一配向?qū)?，具有第一配向方向且配置于該第一組件基板上，以覆蓋該第一電極層以 及各該多個第一疊層的第一導(dǎo)電層；以及第二配向?qū)?，具有第二配向方向且配置于該第二組件基板上，以覆蓋該第二電極層以 及各該多個第二疊層的第二導(dǎo)電層。
25.如權(quán)利要求18所述的鏡頭裝置，還包括折射鏡，配置于該物側(cè)與該第一透鏡群之 間，其中來自該物側(cè)的物光會被該折射鏡折射而傳遞至該第一透鏡群。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液晶光學(xué)透鏡、其制作方法及應(yīng)用其的鏡頭裝置，該液晶光學(xué)透鏡包括第一組件基板、第二組件基板及液晶層。第一組件基板依序堆疊第一電極層以及多個第一疊層。第一疊層具有第一開口以暴露第一電極層。各第一疊層包括第一導(dǎo)電層與位于第一導(dǎo)電層與第一電極層間的第一絕緣層。第二組件基板依序堆疊第二電極層及多個第二疊層。第二疊層具有第二開口以暴露第二電極層。各第二疊層包括第二導(dǎo)電層與位于第二導(dǎo)電層與第二電極層間的第二絕緣層。液晶層配置于第一組件基板與第二組件基板之間，并位于第一開口與第二開口內(nèi)。
文檔編號G02B15/14GK102096266SQ20091025324
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者張吉龍 申請人:點晶科技股份有限公司