專利名稱：液體透鏡裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電潤濕現(xiàn)象的液體透鏡裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，利用電潤濕現(xiàn)象的光學(xué)元件得到了發(fā)展。電潤濕現(xiàn)象是這樣一種現(xiàn)象當(dāng) 將電壓施加在其間夾有絕緣體的彼此相對(duì)的電極和導(dǎo)電液體之間時(shí)，使絕緣體帶電以將絕 緣體和液體之間的界面的自由能改變，從而改變液體表面的形狀(接觸角)。例如，可以將這種光學(xué)元件應(yīng)用于可變焦距透鏡(例如，參見日本專利公開第 2007-225779號(hào)(第W039]段，圖1))。在該專利文件中，描述了一種光學(xué)元件，該光學(xué)元 件具有由存儲(chǔ)在液室中的導(dǎo)電性第一液體和絕緣性第二液體之間的界面所形成的透鏡表 面。通過透明基板、透光容器以及插入在透明基板和透光容器之間的密封構(gòu)件來限定該液 室。透明基板具有覆蓋有絕緣膜的電極層。容器設(shè)置有與第一液體保持接觸的棒狀電極。 將電壓施加在棒狀電極和電極層之間時(shí)，呈現(xiàn)電潤濕現(xiàn)象從而改變透鏡表面的形狀。在制造上述光學(xué)元件中，對(duì)液室進(jìn)行密封以避免液體的泄。將密封構(gòu)件用作液室 的組件。在將液體裝入液室中以后，對(duì)液室施加壓力以壓緊密封部件，從而通過密封構(gòu)件的 彈力來密封液室。

發(fā)明內(nèi)容
然而，存在在液室的密封步驟中將作為超負(fù)荷的壓力施加給液室的情況。此外，在 這種情況下，密封構(gòu)件被壓緊，由于超負(fù)荷使液室中的壓力增大，從而可能損壞液室。因此， 對(duì)于液體的密封操作需要技巧或者需要高精度壓力，這導(dǎo)致了可操作性降低并且設(shè)備成本 增大。期望提供一種可以改善密封液室過程中的可操作性的液體透鏡裝置的制造方法。還期望提供一種通過這種方法制造的液體透鏡裝置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種用于液體透鏡裝置的制造方法，該制造方法包 括制備具有液室、存儲(chǔ)在液室中的導(dǎo)電性第一液體、存儲(chǔ)在液態(tài)腔中的絕緣性第二液體以 及用于使液室的內(nèi)部和外部之間連通的中空電極管的本體的步驟。液室由在其上形成有電 極層的第一透明基板、與第一透明基板相對(duì)的第二透明基板以及介于第一透明基板和第二 透明基板之間的環(huán)形密封構(gòu)件限定。第一液體和第二液體具有不同的折射率并且彼此不混 溶。中空電極管具有與第一液體保持接觸的第一端和位于液室的外部的第二端。該方法進(jìn) 一步包括以下步驟將壓力施加到第一透明基板和第二透明基板，從而壓緊密封構(gòu)件并且 從中空電極管的第二端流出第一液體；以及封閉中空電極管的第二端。
在將壓力施加給第一透明基板和第二透明基板從而壓緊密封構(gòu)件的步驟中，存儲(chǔ) 在液室中的第一液體從電極管的第二端流出。因此，即使當(dāng)將作為超負(fù)荷的壓力施加給液 室時(shí)，也可以抑制液室中的壓力的過度增大，從而防止損壞液室。因此，對(duì)于液體腔的密封 操作不需要技巧，也不需要高精度壓力。因此，可以改善密封液室過程中的可操作性。優(yōu)選地，制備本體的步驟包括以下步驟將電極管安裝至密封構(gòu)件，使得電極管的 第一端從密封構(gòu)件的內(nèi)表面伸出而電極管的第二端從密封構(gòu)件的外表面伸出；將具有電極 管的密封構(gòu)件置于第一透明基板上；將第一液體和第二液體裝入由第一透明基板和密封構(gòu) 件所形成的空間中；以及將第二透明基板置于密封構(gòu)件上。由于將電極管安裝至密封構(gòu)件，所以可以通過密封構(gòu)件的彈力來密封電極管和密 封構(gòu)件之間的間隔。因此，在用來安裝電極管的部分處不需要任何額外的密封構(gòu)件來確保 液室的密封條件，從而可以防止密封液室過程中的可操作性降低。此外，在將電極管安全地 安裝至密封構(gòu)件以后，將密封構(gòu)件置于第一透明基板上，從而可以改善密封液室的可靠性。優(yōu)選地，封閉第二端的步驟包括擠鍛(swaging)第二端的步驟。通過擠鍛第二端 進(jìn)行封閉是一種簡單的操作，從而可以抑制裝置成本的增加。優(yōu)選地，制造方法還包括將壓力進(jìn)一步施加給第一透明基板和第二透明基板的步 驟，從而在執(zhí)行封閉第二端的步驟以后，進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件。甚至在封閉步驟以后進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件或者調(diào)節(jié)液室中的壓力時(shí)，由于第一液 體在封閉步驟以前流出，從而抑制了液室中的壓力過度增大以減小液室損壞的可能性。優(yōu)選地，進(jìn)一步施加壓力的步驟包括通過使用固定構(gòu)件將第一透明基板和第二透 明基板彼此固定的步驟。以這種方式，在通過使用固定構(gòu)件來固定第一透明基板和第二透明基板期間，可 以由第一透明基板和第二透明基板進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件。此外，在調(diào)節(jié)液室中的壓力期間， 可以通過安裝至第一透明基板和第二透明基板的固定構(gòu)件進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件。其后，可 以固定第一透明基板和第二透明基板。因此，通過固定構(gòu)件來固定第一透明基板和第二透 明基板，從而確保液室的密封條件。優(yōu)選地，制造方法進(jìn)一步包括將封閉的第二端和電極層連接至設(shè)置在本體的外部 的電源電路的步驟。因此，電極管被用作用于呈現(xiàn)電潤濕現(xiàn)象的端子。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種液體透鏡裝置，其包括導(dǎo)電性第一液體； 具有與第一液體不同的折射率的絕緣性第二液體；以及本體，該本體具有一個(gè)密封的液室， 該液室由具有透光區(qū)域的第一透明基板、與第一透明基板相對(duì)的具有透光區(qū)域的第二透明 基板、以及介于第一透明基板和第二透明基板之間的環(huán)形密封構(gòu)件限定，該液室存儲(chǔ)彼此 不混溶的第一液體和第二液體。該液體透鏡裝置進(jìn)一步包括電極層，形成在液室的部分內(nèi) 表面上，該電極層具有由導(dǎo)電層和覆蓋導(dǎo)電層的絕緣層所構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)；以及中空電極 管，包括具有與在液室中的第一液體保持接觸的作為開口端的第一端和位于液室的外部的 作為封閉端的第二端的中空導(dǎo)電管，其中，當(dāng)通過電極管將電壓施加在第一液體和電極層 之間時(shí)，第一液體和第二液體之間的界面形狀改變。在該液體透鏡裝置中，為了使得在密封液室的過程中第一液體可以從第二端流 出，電極管的第二端最初為打開的。以這種方式，使用電極管可以改善密封液室過程中的可 操作性。最終，封閉第二端以確保液室的密封條件。將具有如此封閉的第二端的電極管用作用來呈現(xiàn)電潤濕現(xiàn)象的端子。因此，既可以將電極管用作用來改善密封液室過程中的可 操作性的組件也可以將其用作用來呈現(xiàn)電潤濕現(xiàn)象的端子。優(yōu)選地，密封構(gòu)件的內(nèi)表面形成液室的部分內(nèi)表面；并且穿過密封構(gòu)件插入電極 管，從而第一端從密封構(gòu)件的內(nèi)表面伸出而第二端從密封構(gòu)件的外表面伸出。由于將電極管安裝至密封構(gòu)件，所以電極管和密封構(gòu)件之間的間隔可以由密封構(gòu) 件的彈力來密封。因此，在用來安裝電極管的部分處不需要任何額外的密封構(gòu)件來確保液 室的密封條件。即，無需增加液體透鏡裝置的部件的數(shù)量就可以確保液室的密封條件。優(yōu)選地，液體透鏡裝置進(jìn)一步包括用于將第一透明基板和第二透明基板彼此固定 的固定構(gòu)件。由于通過固定構(gòu)件來固定第一透明基板和第二透明基板，所以可以進(jìn)一步確 保液室的密封條件。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，可以改善密封液室過程中的可操作性。


圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的液體透鏡裝置的示意性截面圖；圖2為用于示出在圖1所示的液體透鏡裝置中安裝電極管的位置處的固定構(gòu)件的 形狀的示圖；圖3為將電壓施加到導(dǎo)電層和電極管的情況下的液體透鏡裝置的示意性截面圖。圖4A 圖4D是用來示出液體透鏡裝置的制造方法中第一透明基板的裝配步驟的 截面圖；圖5A 圖5D是示出了制造方法中本體的裝配步驟的截面圖；圖6A 圖6C是示出了制造方法中液室的密封步驟的截面圖；圖7為示出了圖1中所示的液體透鏡裝置中的電極管的安裝位置的修改實(shí)例的示 意性截面圖；圖8A為具有圖1中所示的閉合的第二端的電極管的放大截面圖；以及圖8B是與圖8A類似的示圖，示出了對(duì)其所作的修改。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。盡管在以下描述中示出了各種材料 等的實(shí)例，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明實(shí)施方式的材料等不僅限于這些實(shí)例。液體透鏡裝置的配置圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的液體透鏡裝置100的示意性截面圖。液體 透鏡裝置100包括具有密封液室1、存儲(chǔ)在液室1中的第一液體3、存儲(chǔ)在液室1中的第二 液體4以及中空電極管5的本體2。本體2包括由透光基板6和粘結(jié)至透光基板6的一個(gè)表面7的基底基板8所構(gòu)成 的第一透明基板9?；谆?形成有通孔13。本體2進(jìn)一步包括第二透明基板10和安 裝在基底基板8和第二透明基板10之間的環(huán)形密封構(gòu)件11。液室1由第一透明基板9、與 第一透明基板9相對(duì)的第二透明基板10、插入所述兩透明基板之間的密封構(gòu)件11的內(nèi)表面 12、以及形成通孔13的基底基板8的內(nèi)表面所包圍的空間形成。透光基板6和第二透明基板10各自由諸如玻璃或者丙烯酸類樹脂的具有高透明度的材料形成，并且具有作為光進(jìn)入液體透鏡裝置100或者光從液體透鏡裝置100發(fā)出的 通道的透光區(qū)域A。穿過透光區(qū)域A的光通過基底基板8的通孔13進(jìn)入或者發(fā)出，從而，通 孔13的平面圖(從圖1所示的Z方向看去)形狀對(duì)應(yīng)于透光區(qū)域A的形狀。通孔13的平 面圖形狀的實(shí)例包括卵形、圓形、橢圓形以及矩形。作為修改，基底基板8可以形成有多個(gè) 通孔13，以使可以將液體透鏡裝置100用作透鏡陣列。例如，基底基板8由合成樹脂、金屬、玻璃或者陶瓷形成。例如，密封構(gòu)件11由彈 性體或者合成樹脂形成，以能夠密封存儲(chǔ)在液室1中的第一液體3和第二液體4。在基底基板8的內(nèi)表面上形成導(dǎo)電層14。通過在基底基板8和透光基板6之間的 間隔將導(dǎo)電層14連接至電源電路(未示出)。此外，在第一透明基板9上形成用于覆蓋導(dǎo) 電層14的絕緣層15。形成絕緣層15以避免導(dǎo)電層14與液室1中的第一液體3和第二液 體4接觸。在第一透明基板9的上表面上也形成絕緣層15作為液室1的內(nèi)表面。在通孔 13的內(nèi)表面上層疊導(dǎo)電層14和絕緣層15，并且導(dǎo)電層14和絕緣層15的這種層疊結(jié)構(gòu)形 成電極層16。例如，導(dǎo)電層14為通過例如濺射或者電鍍所形成的氧化錫或者IT0(氧化銦錫) 的透明薄膜。絕緣層15具有防水性并且其為例如通過諸如CVD(化學(xué)氣相沉積)的各種涂 方法所形成的聚對(duì)二甲苯(對(duì)亞二甲苯樹脂)薄膜或者無機(jī)材料薄膜。存儲(chǔ)在液室1中的第一液體3和第二液體4具有不同的折射率(絕對(duì)折射率)并 且在液室1中彼此不混溶。第一液體3和第二液體4可以具有相同的比重。第一液體3和 第二液體4之間的界面17對(duì)應(yīng)于液體透鏡裝置100中的透鏡表面(下文中，將該透鏡表面 稱作透鏡表面17)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，第二液體4的折射率大于第一液體3的折射率。然 而，第一液體3的折射率可以大于第二液體4的折射率。第一液體3為透明導(dǎo)電液體。例如，可以將諸如水和電解質(zhì)溶液(諸如氯化鉀、氯 化鈉或者氯化鋰的電解質(zhì)的水溶液)的無機(jī)液體用作第一液體3。此外，還可以將諸如具 有低分子量的醇(例如甲醇或者乙醇)和常溫熔鹽(離子液體)的有機(jī)液體用作第一液體 3。另一方面，第二液體4為透明絕緣液體。例如，可以將諸如癸烷、十二烷、十六烷或 者十一烷的碳?xì)浠衔锊牧系姆菢O性溶劑用作第二液體4。此外，還可以將諸如硅油或者氟 材料的疏水性材料的非極性溶劑用作第二液體4。如圖1所示，存儲(chǔ)在液室1中的第一液體3和第二液體4彼此不混溶，從而它們分 為兩層。在本優(yōu)選實(shí)施例中，在第一透明基板9上形成具有防水性的絕緣層15。因此，第一 液體3被絕緣層15排斥從而聚集到第二透明基板10附近。另一方面，第二液體4使絕緣 層15的表面潤濕。將中空電極管5安裝至密封構(gòu)件11，使得中空電極管穿過密封構(gòu)件。電極管5具 有第一端51和第二端52。第一端51為從密封構(gòu)件11的內(nèi)表面12伸出至液室1中以與第 一液體3接觸的開口端。第二端52為從密封構(gòu)件11的外表面18伸出的封閉端。電極管 5進(jìn)一步穿過下文中要描述的固定構(gòu)件19，并且第二端52位于固定構(gòu)件19的外部并且被 連接至電源單元(未示出)。中空電極管5由諸如金或者鋁的導(dǎo)電材料形成。例如，電極管5具有0. 5mm的內(nèi) 徑。電極管5可以由導(dǎo)電材料所形成的中空導(dǎo)電管和形成在導(dǎo)電管的表面上的絕緣保護(hù)膜
7構(gòu)成。該導(dǎo)電管具有作為開口端的第一端和作為封閉端的第二端，其中，開口端從密封構(gòu)件 11的內(nèi)表面12伸出以與第一液體3接觸，封閉端從密封構(gòu)件11的外表面18伸出。液體透鏡裝置100進(jìn)一步包括用于將第一透明基板9和第二透明基板10彼此固 定的固定構(gòu)件19。固定構(gòu)件19由第一構(gòu)件20、第二構(gòu)件21以及用于粘結(jié)第一構(gòu)件20和 第二構(gòu)件21的粘結(jié)構(gòu)件22構(gòu)成。通過第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21分別在夾置密封構(gòu)件11 的方向擠壓第一透明基板9和第二透明基板10，從而使密封構(gòu)件11發(fā)生彈性變形以密封液 室1。在這種情況下，第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件22通過粘結(jié)構(gòu)件22來固定，從而保持了液室 1的密封條件。第一構(gòu)件20具有鄰接第一透明基板9的鄰接表面20a和通過粘結(jié)構(gòu)件22粘結(jié)至 第二構(gòu)件21的粘結(jié)表面20b。鄰接表面20a形成有與第一透明基板9的透光區(qū)域A相對(duì)應(yīng) 的透光孔20c。例如，第一構(gòu)件20由金屬或者合成樹脂形成。
類似地，第二構(gòu)件21具有鄰接第二透明基板10的鄰接表面21a和通過粘結(jié)構(gòu)件 22粘結(jié)至第一構(gòu)件20的粘結(jié)表面21b。鄰接表面21a形成有與第二透明基板10的透光區(qū) 域A相對(duì)應(yīng)的透光孔21c。例如，第二構(gòu)件21也由金屬或者合成樹脂形成。圖2是用來示出在安裝了電極管5的位置處的固定構(gòu)件19的形狀的示圖。即，圖 2為從液體透鏡裝置100的電極管5伸出的一側(cè)看去液體透鏡裝置100的側(cè)視圖(沿圖1 中的方向X的側(cè)視圖)。在圖2中，省略了在圖1中所示的粘結(jié)構(gòu)件22。如圖2所示，第一構(gòu)件20形成有從第二透明基板10側(cè)朝向第一透明基板9側(cè)延 伸的凹槽23。類似地，第二構(gòu)件21形成有從第一透明基板9側(cè)朝向第二透明基板10側(cè)延 伸的凹槽24。粘合第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21，以使凹槽23和24在安裝電極管5的位置 處彼此重疊。即，電極管5穿過固定構(gòu)件19的凹槽23和24插入。沒有具體限制凹槽23和24的形狀，而是可以采用允許電極管5穿過固定構(gòu)件19 而插入的任何形狀。例如，在第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21由金屬形成的情況下，存在電極管 5可以與第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21接觸的可能性，這會(huì)導(dǎo)致短路電流的產(chǎn)生。因此，在這 種情況下，考慮形成凹槽23和24以避免電極管5與第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21之間的接 觸。盡管在圖2中沒有示出，但是可以通過在第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21之間插入板 狀構(gòu)件來設(shè)置粘結(jié)構(gòu)件22，其中，該板狀構(gòu)件具有與第一構(gòu)件20的凹槽23類似的凹槽。可 選地，可以通過在第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21之間的間隔中填充例如熱固性樹脂、紫外線 (UV)固化樹脂或者壓敏粘合劑來設(shè)置粘結(jié)構(gòu)件22。液體透鏡裝置的操作現(xiàn)在，將描述液體透鏡裝置100的操作。如上所述，透鏡表面17由液室1中的第 一液體3和第二液體4來形成。在本優(yōu)選實(shí)施例中，透鏡表面17由具有凸面的第一液體3 和具有凹面的第二液體4來形成。此外，在本優(yōu)選實(shí)施例中，光從第二透明基板10進(jìn)入液 體透鏡裝置100而從第一透明基板9發(fā)出。由于在本優(yōu)選實(shí)施例中第二液體4的折射率大 于第一液體3的折射率，所以從第二透明基板10所進(jìn)入的光在透鏡表面17上發(fā)散后從第 一透明基板9發(fā)出。從第一透明基板9發(fā)出的光的發(fā)散程度，即，穿過透鏡表面17的光的焦距由透鏡 表面17的曲率來確定。在沒有將電壓施加給連接至電源電路的導(dǎo)電層14和電極管5的情況下，例如，透鏡表面17的曲率由第一液體3、第二液體4以及絕緣層15的物理性質(zhì)和基底 基板8的通孔13的形狀和尺寸來確定。因此，為了獲得期望的光學(xué)特性，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置第一 液體3、第二液體4以及絕緣層15的材料。此外，還適當(dāng)?shù)卦O(shè)置通孔13的形狀和尺寸。例 如，可以設(shè)置通孔13的截面形狀以便基底基板8的內(nèi)表面為錐形或者曲線形的。圖3為在將電壓施加給導(dǎo)電層14和電極管5的情況下的液體透鏡裝置100的示 意性截面圖。當(dāng)將預(yù)定電壓施加給導(dǎo)電層14和電極管5時(shí)，電荷聚集在絕緣層15置于其 間的彼此相對(duì)的導(dǎo)電層14和第一液體3中。導(dǎo)電層14中的電荷吸引第一液體3中的電 荷，從而使得通過第一液體3使絕緣層15的表面潤濕(電潤濕現(xiàn)象)。在本優(yōu)選實(shí)施例中， 絕緣層15的表面在第二透明基板10側(cè)上的通孔13的端部處(圖3中所示的圓圈部分B) 由第一液體3潤濕。結(jié)果，第二液體4由第一液體3推動(dòng)而聚集在液室1的中部處。因此， 如圖3所示，透鏡表面17的曲率減小，從而從第一透明基板9發(fā)出的光的發(fā)散程度也減小。 換句話說，穿過透鏡表面17的光的焦距增大。施加給導(dǎo)電層14和電極管5的電壓可以為 DC電壓或者AC電壓。透鏡表面17的曲率根據(jù)施加給導(dǎo)電層14和電極管5的電壓而改變。當(dāng)透鏡表面 17的曲率改變時(shí)，穿過透明表面17的光的焦距也改變。因此，可以將根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的 液體透鏡裝置100用作可變焦透鏡裝置。液體透鏡裝置的制造方法現(xiàn)在，將描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的液體透鏡裝置的制造方法。在以下描述中，將 描述上述液體透鏡裝置100的制造方法。第一透明基板的裝配步驟圖4A 圖4D示出了第一透明基板9的裝配步驟的截面圖。如圖4A所示，穿過基 底基板8形成通孔13。例如，通過諸如注入成型的成型方式來形成通孔13。如圖4B所示， 在通孔13的內(nèi)表面和基底基板8的下表面25上連續(xù)形成導(dǎo)電層14。例如，通過濺射或者 電鍍來形成導(dǎo)電層14。如所需要的，導(dǎo)電層14可以被圖案化并形成在通孔13的內(nèi)表面和 基底基板8的下表面25上。如圖4C所示，將透光基板6粘結(jié)至在其上形成有導(dǎo)電層14的基底基板8的下表 面25。粘結(jié)至基底基板8的透光基板6的上表面對(duì)應(yīng)于以上參照?qǐng)D1描述的表面7。通過 諸如粘合、超聲波焊接、擴(kuò)散粘結(jié)、擠鍛、螺栓連接或者陽極粘結(jié)(anodic bonding)的任何 方法將基底基板8和透光基板6彼此粘結(jié)。如圖4D所示，形成絕緣層15以蓋形成在通孔13上的導(dǎo)電層14。通過諸如如上 所述的CVD的任何涂方法來形成絕緣層15。在本優(yōu)選實(shí)施例中，絕緣層15以與通孔13的 內(nèi)表面連續(xù)的方式還形成在透光基板6沒有粘結(jié)到基底基板8的區(qū)域的表面7上和基底基 板8的與下表面25相對(duì)的另一表面(上表面)上。然而，用于形成絕緣層15的區(qū)域不僅 限于上述區(qū)域，而是絕緣層15可以形成在其能夠蓋導(dǎo)電層14的任何區(qū)域。例如，可以在透 光基板6的表面7上的預(yù)定區(qū)域中不連續(xù)地形成絕緣層15。因此，如圖4D所示，在通孔13 的內(nèi)表面上形成了具有由導(dǎo)電層14和絕緣層15所構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)的電極層16。本體的裝配步驟圖5A 圖5D是用來示出本體2的裝配步驟的截面圖。如圖5A所示，將環(huán)形密封 構(gòu)件11置于第一透明基板9的基底基板8上。例如，可以在基底基板8上形成槽，并且在將密封構(gòu)件11置于基底基板8上的過程中密封構(gòu)件11可以與該槽嚙合。如圖5A所示，中 空電極管5預(yù)先穿過密封構(gòu)件11插入。沒有具體限制將電極管5安裝至密封構(gòu)件11的安裝方法。例如，可以將電極管5 的第一端51或者第二端52形成得很尖銳，可以用具有尖銳端51或者52的電極管5來刺 穿密封構(gòu)件11?？蛇x地，可以在密封構(gòu)件11中預(yù)先形成通孔并且可以穿過該通孔將電極管 5插入。在該階段，電極管5的第一端51和第二端52這兩者都是開口的，以使密封構(gòu)件11 的內(nèi)表面12和外表面18通過電極管5的開口端51和52彼此連通。
如圖5B所示，將導(dǎo)電性第一液體3裝入由通孔13的內(nèi)表面和密封構(gòu)件11的內(nèi)表 面12所限定的空間。只要裝入的第一液體3的量大于最終獲得的要存儲(chǔ)在液體透鏡裝置 100的液室1中的第一液體3的量，裝入的第一液體3的量就不受到具體限制。例如，可以 以將第一液體3充分裝滿該空間的量將第一液體3裝入由通孔13的內(nèi)表面和密封構(gòu)件11 的內(nèi)表面12所限定的空間，從而防止在稍后形成的液室1中產(chǎn)生氣泡。作為用于第一液體 3的填充方法，可以將如圖5A所示具有置于其上的密封構(gòu)件11的第一透明基板9浸入包含 在槽中的第一液體3中，從而將第一液體3裝入由通孔13的內(nèi)表面和密封構(gòu)件11的內(nèi)表 面12所限定的空間中?？蛇x地，可以通過使用注射器等裝入第一液體3。如圖5C所示，將絕緣性第二液體4裝入由通孔13的內(nèi)表面和密封構(gòu)件11的內(nèi)表 面12所限定的空間中。更具體地，例如，通過使用注射器將第二液體4裝入第一透明基板9 的通孔13中。形成在第一透明基板9上的絕緣層15具有防水性，從而第二液體4使絕緣 層15的表面潤濕以向上推動(dòng)第一液體3。如圖5D所示，將第二透明基板10置于密封構(gòu)件11上。通過執(zhí)行該步驟，將液室 1限定為由第一透明基板9、第二透明基板10以及密封構(gòu)件11所包圍的空間。從而，制備 了具有液室1的本體2。液室1填充有彼此分離的第一液體3和第二液體4，并且電極管5 的第一端51與第一液體3接觸。在將第二透明基板10置于密封構(gòu)件11上時(shí)，第一液體3 可以從電極管5的第二端52流出或者不流出。在圖5A所示的步驟中，可以不將電極管5安裝至密封構(gòu)件11。在這種情況下，可 以在執(zhí)行圖5D所示的步驟以后將電極管5安裝至密封構(gòu)件11。然而，優(yōu)選地，與在本優(yōu)選 實(shí)施例一樣，在將密封構(gòu)件11置于第一透明基板9上以前，將電極管5安全地安裝至密封 構(gòu)件11，從而改善稍后要描述的液室1的密封操作的可靠性。液室的密封步驟圖6A 圖6D是用來示出通過圖5A 圖5D所示的步驟所制備的本體2的液室1 的密封步驟的截面圖。如圖6A所示，利用壓力施加裝置C以圖6A中箭頭所示的相反方向 將壓力施加到第一透明基板9和第二透明基板10，從而壓緊密封構(gòu)件11。結(jié)果，液室1的 體積減小，從而與電極管5的第一端51保持接觸的第一液體3從第二端52流出。因此，即使當(dāng)通過壓力施加裝置C將作為超負(fù)荷的壓力施加給液室1時(shí)，也可以抑 制液室1中的壓力過度增大從而防止損壞液室1。因此，對(duì)于液室1的密封操作不需要任何 技巧，并且也不需要高精度的壓力。因此，可以改善密封液室1的可操作性。此外，由于將電極管5安裝至密封構(gòu)件11，所以可以通過密封構(gòu)件11的彈力來密 封電極管5和密封構(gòu)件11之間的間隔。因此，在用于安裝電極管5的部分處不需要任何額 外的密封構(gòu)件來確保液室1的密封條件，從而可以防止密封液室1的可操作性的降低。
如圖6B所示，利用擠鍛裝置D通過擠鍛封閉電極管5的第二端52。結(jié)果，將存儲(chǔ) 第一液體3和第二液體4的液室1密封。例如，可以通過激光焊接或者填充粘合劑來執(zhí)行 電極管5的第二端52的封閉。在本優(yōu)選實(shí)施例中通過擠鍛對(duì)第二端52的封閉是簡單的操 作，從而可以抑制裝置成本的增加。如圖6C所示，用另一壓力施加裝置E將固定構(gòu)件19安裝至本體2，從而將第一透 明基板9和第二透明基板10彼此固定。即，通過壓力施加裝置E在圖6C中箭頭所示的相 對(duì)方向上擠壓鄰接第一透明基板9的固定構(gòu)件19的第一構(gòu)件20和鄰接第二透明基板10 的固定構(gòu)件19的第二構(gòu)件21。結(jié)果，第一透明基板9和第二透明基板10受到擠壓以進(jìn)一 步壓緊密封構(gòu)件11。從而，進(jìn)一步密封液室1。為了避免在擠壓第二構(gòu)件21期間，壓力施加裝置E和電極管5之間的接觸，壓力 施加裝置E形成有凹槽。壓力施加裝置E的這個(gè)凹槽可以與以上提及的第二構(gòu)件21的凹 槽24在形狀上類似。然而，只要可以避免壓力施加機(jī)構(gòu)E和電極管5之間的接觸，壓力施 加裝置E的該凹槽并不受形狀限制。通過粘結(jié)構(gòu)件22粘結(jié)第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件21。因此，第一構(gòu)件20和第二構(gòu)件 21通過粘結(jié)構(gòu)件22彼此固定。以這種方式，制造了液體透鏡裝置100。例如，通過焊接或者使用接線夾將液體透 鏡裝置100中的導(dǎo)電層14和電極管5連接至外部電源，從而將電極管5用作呈現(xiàn)電潤濕現(xiàn) 象的端子。在圖6C中所示的步驟中，可以通過上緊螺絲釘?shù)葘⒐潭?gòu)件19安裝至本體2。在 臨時(shí)設(shè)置固定構(gòu)件19以后上緊螺絲釘時(shí)，可以進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件11。此外，在通過使用壓力施加裝置E安裝固定構(gòu)件19期間，可以調(diào)節(jié)液室1中的壓 力。作為調(diào)節(jié)液室1中的壓力的方法，可以采用以下方法。在圖6A中所示的步驟中，可以 規(guī)定從電極管5的第二端52流出的第一液體3的量、由壓力施加裝置C施加的壓力或者壓 力施加裝置C的行程。在上述特定條件下執(zhí)行在圖6A中所示的步驟以后，如圖6B所示，封 閉電極管5的第二端52。其后，在圖6C所示的步驟中，規(guī)定由壓力施加裝置E施加的壓力 或者壓力施加裝置E的行程，并且接下來，在上述條件下，將固定構(gòu)件19安裝至本體2。通 過執(zhí)行密封液室1的這一系列步驟，可以將液室1中的壓力調(diào)解至預(yù)定壓力。然而，在液室 1中獲得預(yù)定壓力的規(guī)定參數(shù)并不限于以上參數(shù)。以這種方式，在使用固定構(gòu)件19固定第一透明基板9和第二透明基板10時(shí)，可以 通過第一透明基板9和第二透明基板10進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件11。此外，在調(diào)節(jié)液室1中的 壓力時(shí)，可以通過安裝至第一透明基板9和第二透明基板10的固定構(gòu)件19進(jìn)一步壓緊密 封構(gòu)件11。其后，可以固定第一透明基板9和第二透明基板10。因此，第一透明基板9和 第二透明基板10由固定構(gòu)件19來固定，從而確保了液室1的密封條件。此外，在封閉電極管5的第二端52之后安裝固定構(gòu)件19以前，可以通過壓力施加 裝置C進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件11。在這種情況下，可以進(jìn)一步密封液室1，可以調(diào)節(jié)液室1中 的壓力，或者可以從本體2的相對(duì)側(cè)安裝固定構(gòu)件11。如上所述，即使在圖6B中所示的封閉步驟以后，進(jìn)一步壓緊密封構(gòu)件11或者調(diào)節(jié) 液室1的壓力時(shí)，由于第一液體3在封閉步驟之前流出，從而抑制了液室1中的壓力過度增 大以減小損壞液室1的可能性。
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在以上制造的液體透鏡裝置100中，可以將電極管5既用作改善液室1的密封操 作的組件，又用作呈現(xiàn)電潤濕現(xiàn)象的端子。因此，在通過濺射或者真空蒸發(fā)在第二透明基板 10上形成薄膜導(dǎo)體，例如，作為用于將電壓施加給第一液體3的電極的情況下，可以抑制在 液體透鏡裝置100的制造過程中可操作性的降低和成本的增加。此外，如上所述，在安裝電 極管5的部分處不需要任何額外的密封構(gòu)件來確保液室1的密封條件，從而無需增加液體 透鏡裝置100的部件的數(shù)量就可以確保液室1的密封條件。
修改實(shí)例本發(fā)明并不限于以上優(yōu)選實(shí)施例，而是在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修改。例如，圖7示出了電極管5的安裝位置的修改實(shí)例。如圖7所示，電極管5被安裝 至第二透明基板10而不是密封構(gòu)件11。例如，通過夾物模壓(insert molding)將電極管 5整體地安裝至第二透明基板10。可選地，第二透明基板10可以形成有用于電極管5的插 入的孔，并且可以將電極管5插入該孔然后通過粘合固定。如圖7所示，第二透明基板10 形成有用于允許電極管5的第一端51和第一液體3之間接觸的凹槽26。然而，電極管5的 安裝位置并不限于密封構(gòu)件11和第二透明基板10，而是只要電極管5的第一端51與第一 液體3接觸并且在液室1的密封步驟中第一液體3可以流出，就可以采用任何位置?？梢孕薷碾姌O管5的形狀。例如，可以以多端形成與第一液體3保持接觸的第一 端51或者位于液室1外部的第二端52。此外，電極管5可以是彎曲的。因此，可以根據(jù)液 體透鏡裝置100的形狀或者尺寸來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電極管5的形狀。在本優(yōu)選實(shí)施例中，例如，雖然將電極管5的內(nèi)徑設(shè)置為0. 5mm，但是可以適當(dāng)?shù)?設(shè)置電極管5的內(nèi)徑。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電極管5的內(nèi)徑，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置而使得第一液體3 從第二端52容易流出。例如，可以根據(jù)第一液體3的粘度來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電極管5的內(nèi)徑?？梢詫⒍鄠€(gè)電極管5安裝至本體2。例如，在基底基板8形成有多個(gè)通孔13以將 液體透鏡裝置100用作透鏡陣列的情況下，考慮安裝多個(gè)電極管5以分別對(duì)應(yīng)于多個(gè)通孔 13。圖8A為在圖1中所示的具有封閉的第二端52的電極管5的放大截面圖，圖8B是 與圖8A類似的示出其修改實(shí)例的示圖。在每種情況下，將電極管5安裝至密封構(gòu)件11。在 圖8A中所示的電極管5中，包括第二端52的區(qū)域F是封閉的。在圖8B中所示的電極管5 中，不包括第二端52的區(qū)域G是封閉的。只要液室1被密封并且第一液體3不流出，就可 以通過圖6B中所示的封閉步驟來使電極管5的任何區(qū)域封閉。作為另一個(gè)修改，電極管5可以設(shè)置有諸如開關(guān)閥的閥機(jī)構(gòu)，其中，電極管5的第 二端52由閥機(jī)械裝置來封閉。此外，電極管5可以設(shè)置有止回閥，其中，設(shè)置用于打開止回 閥的壓力從而設(shè)置第二端52的封閉條件。即，當(dāng)液室1中的壓力變得小于用來打開止回閥 的壓力時(shí)，第二端52是封閉的。因此，調(diào)節(jié)了液室1中的壓力。此外，可以同時(shí)執(zhí)行圖6B中所示的第二端52的封閉步驟和圖6A中所示的用于第 一透明基板9和第二透明基板10的壓力施加步驟。例如，可以使用包括圖6A中所示的壓 力施加裝置C和圖6B中所示的擠鍛裝置D的壓力施加裝置，其中，正好在壓力施加裝置C 的操作結(jié)束之前開始通過擠鍛裝置D的封閉步驟來封閉第二端52。雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是該描述只是示例性的，并不能將該描述理解為是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍 內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以做各種修改和變形。
權(quán)利要求
一種液體透鏡裝置的制造方法，包括以下步驟制備具有液室、存儲(chǔ)在所述液室中的導(dǎo)電性第一液體、存儲(chǔ)在所述液室中的絕緣性第二液體以及用于使所述液室的內(nèi)部和外部之間進(jìn)行連通的中空電極管的本體，所述液室由形成有電極層的第一透明基板、與所述第一透明基板相對(duì)的第二透明基板以及介于所述第一透明基板和所述第二透明基板之間的環(huán)形密封構(gòu)件限定，所述第一液體和所述第二液體具有不同的折射率并且彼此不混溶，所述中空電極管具有與所述第一液體保持接觸的第一端和位于所述液室的外部的第二端；將壓力施加給所述第一透明基板和所述第二透明基板，從而壓緊所述密封構(gòu)件并且使得所述第一液體從所述中空電極管的所述第二端流出；以及封閉所述中空電極管的所述第二端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體透鏡裝置的制造方法，其中，制備所述本體的步驟包括 以下步驟將所述電極管安裝至所述密封構(gòu)件，使得所述電極管的所述第一端從所述密封構(gòu)件的 內(nèi)表面伸出，而所述電極管的所述第二端從所述密封構(gòu)件的外表面伸出； 將具有所述電極管的所述密封構(gòu)件置于所述第一透明基板上； 將所述第一液體和所述第二液體裝入由所述第一透明基板和所述密封構(gòu)件所形成的 空間；以及將所述第二透明基板置于所述密封構(gòu)件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體透鏡裝置的制造方法，其中，封閉所述第二端的步驟包 括以下步驟擠鍛所述第二端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體透鏡裝置的制造方法，還包括以下步驟在執(zhí)行封閉所述第二端的步驟以后，進(jìn)一步將壓力施加給所述第一透明基板和所述第 二透明基板，從而進(jìn)一步壓緊所述密封構(gòu)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體透鏡裝置的制造方法，其中，進(jìn)一步施加壓力的步驟包 括以下步驟通過使用固定構(gòu)件將所述第一透明基板和所述第二透明基板彼此固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體透鏡裝置的制造方法，還包括以下步驟將封閉的所述第二端和所述電極層連接至設(shè)置在所述本體的外部的電源電路。
7.一種液體透鏡裝置，包括 導(dǎo)電性第一液體；絕緣性第二液體，具有與所述第一液體不同的折射率；本體，具有由具有透光區(qū)域的第 一透明基板和第二透明基板、以及介于所述第一透明基板和所述第二透明基板之間的環(huán)形 密封構(gòu)件所限定的密封液室，所述液室存儲(chǔ)彼此不混溶的所述第一液體和所述第二液體；電極層，形成在所述液室的部分內(nèi)表面上，所述電極層具有由導(dǎo)電層和覆蓋所述導(dǎo)電 層的絕緣層所構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)； 以及中空電極管，包括具有在所述液室內(nèi)部與所述第一液體保持接觸的作為開口端的第一 端和位于所述液室的外部的作為封閉端的第二端的中空導(dǎo)電管，其中，當(dāng)通過所述電極管將電壓施加在所述第一液體和所述電極層之間時(shí)，所述第一液體和所述第二液體之間的界 面形狀改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液體透鏡裝置，其中所述密封構(gòu)件的內(nèi)表面形成所述液室的部分內(nèi)表面；以及穿過所述密封構(gòu)件插入所述電極管，以使所述第一端從所述密封構(gòu)件的內(nèi)表面伸出， 而所述第二端從所述密封構(gòu)件的外表面伸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液體透鏡裝置，還包括用于將所述第一透明基板和所述第二透明基板彼此固定的固定構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明公開了液體透鏡裝置及其制造方法。液體透鏡裝置的制造方法包括以下步驟制備具有液室、存儲(chǔ)在液室中的導(dǎo)電性第一液體、存儲(chǔ)在液室中的絕緣性第二液體、以及用于在液室的內(nèi)部和外部之間進(jìn)行連通的中空電極管的本體，所述液室由在其上形成有電極層的第一透明基板、與第一透明基板相對(duì)的第二透明基板、以及介于第一透明基板和第二透明基板之間的環(huán)形密封構(gòu)件限定；將壓力施加給第一透明基板和第二透明基板，從而壓緊密封構(gòu)件并且使得第一液體從中空電極管的第二端流出；以及封閉中空電極管的第二端。
文檔編號(hào)G02B26/02GK101858996SQ20101014047
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者吉田哲之, 土屋美樹, 高井雄一 申請(qǐng)人:索尼公司