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TWI412791B - 雙層液晶透鏡裝置 - Google Patents

雙層液晶透鏡裝置 Download PDF

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TWI412791B
TWI412791B TW099109060A TW99109060A TWI412791B TW I412791 B TWI412791 B TW I412791B TW 099109060 A TW099109060 A TW 099109060A TW 99109060 A TW99109060 A TW 99109060A TW I412791 B TWI412791 B TW I412791B
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Chi Lone Chang
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Silicon Touch Tech Inc
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Description

雙層液晶透鏡裝置
本發明是有關於一種可微調液晶透鏡品質、高穿透率及可利用薄膜電晶體控制之液晶透鏡，特別是有關於一種雙層液晶透鏡裝置。
歷年來，已有許多文獻資料陸續揭露各種液晶(liquid crystal,LC)光學元件技術，探討利用液晶材料具有可受外加電壓以調變其折射率的特殊光學特性，來改變透鏡之焦距，並應用於各種產品領域中。最早使用液晶來製作折射式光學元件的觀念是被揭露在美國專利號第4066334號中，其利用外加電壓之調變改變液晶分子之轉向以變化折射率，進而使入射光束在液晶材料中發生偏折。後續利用液晶可調變之特性所揭露之液晶光學元件創作不勝枚舉；如美國專利號第6577376號中，將驅動液晶之電極設計成同心圓狀之區帶片(zone plate)繞射圖案，成為繞射型之液晶光學元件，對特定偏極化方向之入射光束產生一階之繞射光束與零階之非繞射光束，搭配聚焦物鏡以產生兩不同位置之聚焦光點，應用於光學讀寫頭(optical pickup head)之多層資料的讀寫，亦有應用於像差修正元件(aberration correction unit)。
另外，於美國專利號第6690500號中，亦將液晶光學元件之驅動電極設計成同心圓狀之週期性環狀結構，並在每一環狀電極上以高、低不同電壓驅動，使成連續之壓降，造成電極作用下之液晶分子的折射率為連續式分佈，其光程差(optical path difference,OPD)之相位調變形成如菲涅爾透鏡(Fresnel lens)之結構，亦應用於光學讀寫頭之聚焦光點的像差修正上。又有如揭露於美國專利號第7262820號中，其電極之設計為上下兩半圓之對稱區域，亦應用於光學讀寫頭之像差修正，特別是在於因傾斜而造成之彗差(coma aberration)修正上。
另外，於美國專利號第6864951號中，利用非均勻性(inhomogeneous)高分子發散型液晶(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)與搭配紫外光束(UV light)之照射，使液晶分子形成非均勻尺寸之顆粒(droplet)，可經由外加電壓之變化連續調變其光學聚焦特性。更有如發表於APPLIED OPTICS國際期刊(Vol. 43,No. 35,p. 6407,December,2004)中，將電極設計於遠比液晶介質層厚的玻璃之另一面，透過較高電壓之作用，使電位分佈穿透過玻璃後，在液晶介質層形成連續曲面之分佈，進而造成液晶折射率之連續分佈，猶如一連續相位分佈之透鏡，其聚焦特性甚佳，元件結構亦簡單；然而其驅動電壓要高達100伏特，遠比一般液晶元件約5伏特以下之驅動電壓高出許多。
前述習知液晶光學元件，如US 6577376與US 6690500採用帶狀片或菲涅爾透鏡之繞射元件設計，其因繞射產生之各繞射階會降低光束之整體利用效率。而US 6864951採用高分子發散型液晶之架構又因為紫外光之曝照製程嚴格，介質因散射造成光穿透率低與元件驅動電壓高等因素，產生諸多限制。最重要的是，因液晶之雙折射率(birefringence)特性，故其光學調變性僅針對特定之偏極化入射光束有作用，因此亦限制了其應用之範圍，前述之習知技術，只能使用於如以雷射為光源或包含有極化器(polarizer)與檢光器(analyzer)之光學系統，並無法有效地應用於採用一般光源之成像系統。
另外，於美國專利號第P6859333號中，液晶透鏡採用雙層液晶之架構，解決液晶元件對光偏極化選擇性(polarization selectivity)之問題，但此創作採用球面電極基板，搭配均勻之液晶介質層，透過電壓之調變驅動液晶來補償球面電極已固定之曲率，達到可變焦距之目的，其球面電極之製作亦為此創作之主要困難所在。更有如發表於OPTICS EXPRESS國際期刊(Vol. 15,No. 6,p. 2900,March,2007)中，利用光配向(photo-alignment)之方式來實現與光偏極化方向無關之液晶透鏡，然而其製程之複雜，亦是必須考量之主要重點。
本發明提供一種雙層液晶透鏡裝置，其結構較簡單、並具有較佳的光學調焦能力。
本發明提出一種雙層液晶透鏡裝置，包括一第一電極元件、一第二電極元件、一第三電極元件以及二液晶層。第一電極元件包括一第一基板、至少一第一主動元件、一第一電極及一第一配向層。第一主動元件、第一電極及第一配向層配置於第一基板上。第一主動元件電性連接第一電極，且第一電極具有一第一開孔。第二電極元件包括一第二基板、至少一第二主動元件、一第二電極及一第二配向層。第二主動元件、第二電極及第二配向層配置於第二基板上。第二主動元件電性連接第二電極，且第二電極具有一對應第一開孔的第二開孔。第三電極元件配置於第一電極元件與第二電極元件之間。第三電極元件包括一第三基板、一共通電極、一第三配向層與一第四配向層。共通電極、第三配向層與第四配向層配置於第三基板上。第三配向層與第四配向層分別位於第三基板的不同側，而共通電極位於第三配向層與第三基板之間。二液晶層分別配置於第一電極元件與第三電極元件之間以及第二電極元件與第三電極元件之間。第一配向層與第三配向層會對液晶層其中之一配向，而第二配向層與第四配向層會對液晶層其中另一配向。
在本發明之一實施例中，第一主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，汲極與第一電極電性連接，且當閘極被驅動時，源極與汲極透過主動層彼此電性連接。在本發明之一實施例中，第二主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，汲極與第二電極電性連接，且當閘極被驅動時，源極與汲極透過主動層彼此電性連接。
在本發明之一實施例中，第一電極與第二電極的電位相同，而第一電極與第二電極的電位不同於共通電極的電位。在本發明之另一實施例中，第一電極與第二電極的電位不同，而第一電極與第二電極的電位不同於共通電極的電位。
在本發明之一實施例中，至少一第一主動元件與至少一第二主動元件分別為多個第一主動元件與多個第二主動元件時，雙層液晶透鏡裝置更包括至少一第一環型電極與至少一第二環型電極，第一環型電極配置於第一開孔內，且第一主動元件分別電性連接第一電極與第一環型電極，第二環型電極配置於第二開孔內，而第二主動元件分別電性連接第二電極與第二環型電極。
在本發明之一實施例中，各第一主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，各第一主動元件的汲極分別電性連接第一電極與第一環型電極，且當閘極被驅動時，源極與汲極透過主動層彼此電性連接。
在本發明之一實施例中，各第二主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，各第二主動元件的汲極分別電性連接第二電極與第二環型電極，且當閘極被驅動時，源極與汲極透過主動層彼此電性連接。
在本發明之一實施例中，位於第一開孔內的至少一第一環型電極呈同心圓排列，而位於第二開孔內的至少一第二環型電極呈同心圓排列。
在本發明之一實施例中，第一電極與至少一第一環狀電極的電位至少部分相同。
在本發明之一實施例中，第一電極與至少一第一環狀電極的電位不同。
在本發明之一實施例中，第二電極與至少一第二環狀電極的電位至少部分相同。
在本發明之一實施例中，第二電極與至少一第二環狀電極的電位不同。
在本發明之一實施例中，第一配向層的一配向方向平行且相反於第三配向層的一配向方向，而第二配向層的一配向方向平行且相反於第四配向層的一配向方向，且第一配向層的配向方向與第二配向層的配向方向垂直。
在本發明之一實施例中，第一電極設置於第一基板的一側，而第一配向層設置於第一基板的另一側。
在本發明之一實施例中，第一電極與第一配向層位於第一基板的同側，且第一電極位於第一配向層與第一基板之間。
在本發明之一實施例中，第二電極設置於第二基板的一側，而第二配向層設置於第二基板的另一側。
在本發明之一實施例中，第二電極與第二配向層配置於第二基板的同側，且第二電極位於第二配向層與第二基板之間。
在本發明之一實施例中，第一電極元件、第二電極元件與第三電極元件共用同一驅動電源或各別使用不同驅動電源。
在本發明之一實施例中，雙層液晶透鏡裝置更包括多個膠框，分別配置於第一電極元件與第三電極元件之間以及第二電極元件與第三電極元件之間，以分別於第一電極元件與第三電極元件之間保持一第一容置空間以及於第二電極元件與第三電極元件之間保持一第二容置空間，其中液晶層分別設置於第一容置空間與第二容置空間內。
基於上述，本實施例之雙層液晶透鏡裝置藉由第一電極元件、第二電極元件與第三電極元件來形成雙層液晶透鏡的結構，並適當地控制施於液晶透鏡上的電壓，使雙層液晶透鏡裝置具有較佳的調焦能力，而不易產生雙焦點的情況。另外，由於雙層液晶透鏡裝置是以主動元件(如薄膜電晶體)來控制雙層液晶透鏡的折射率，因此可有效地縮小雙層液晶透鏡裝置的整體體積以及減少外部電路IC的使用而降低製作成本與簡化其結構。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例之雙層液晶透鏡裝置的局部示意圖，圖2A繪示圖1之第一主動元件與第一電極配置於第一基板或第二主動元件與第二電極配置於第二基板的局部示意圖，圖2B則繪示第一電極元件或第二電極元件的局部剖示圖，圖2C則繪示第一電極元件上的第一主動元件或第二電極元件上的第二主動元件的局部示意圖，而圖2D為共通電極配置於第三基板上的局部示意圖。請同時參考圖1、圖2A～圖2D，本實施例之雙層液晶透鏡裝置1000包括一第一電極元件1100、一第二電極元件1200、一第三電極元件1300以及二液晶層1420、1440。
第一電極元件1100包括一第一基板1120、至少一第一主動元件1140、一第一電極1160及一第一配向層1180。第一主動元件1140、第一電極1160及第一配向層1180配置於第一基板1120上。第一主動元件1140電性連接第一電極1160，且第一電極1160具有一第一開孔1162。在本實施例中，第一基板1120具有一第一表面1122與一第二表面1124，其中第一主動元件1140與第一電極1160位於第一基板1120的第一表面1122上，而第一配向層1180則位於第一基板1120的第二表面1124上，如圖1、圖2A與圖2B所繪示。在本實施例中，第一開孔1162的形狀是以圓形為舉例說明，但不限於此，於其他實施例中，第一開口1162亦可根據使用者所欲達到的光學效果而適當地調整。另外，第一電極1160可以是透光或不透光，本實施例係以透光為舉例說明，但不限於此。
詳細來說，第一主動元件1140包括一閘極1142、一主動層1144、一源極1146以及一汲極1148，其中汲極1148與第一電極1160電性連接，且當閘極1142被驅動時，源極1146與汲極1148透過主動層1144彼此電性連接，以使來自源極1146的一電壓訊號可依序地通過主動層1144、汲極1148而傳遞至第一電極1160上。換言之，第一主動元件1140主要是用來作為第一電極1160的開關，其中第一主動元件1140例如是一薄膜電晶體。
在本實施例中，第一電極1160又可與一儲存電容1143電性連接，因此可對儲存電容1143進行充放電。在本實施例中，儲存電容1143的一電極1143a與閘極1142屬於同一膜層，而儲存電容1143的另一電極1143b與源極1146或汲極1148屬於同一膜層。
請繼續參考圖1、圖2A～圖2D，第二電極元件1200包括一第二基板1220、至少一第二主動元件1240、一第二電極1260及一第二配向層1280。第二主動元件1240、第二電極1260及第二配向層1280配置於第二基板1220上。第二主動元件1240電性連接第二電極1260，且第二電極1260具有一對應第一開孔1162的第二開孔1262。在本實施例中，第二基板1220具有一第一表面1222與一第二表面1224，其中第二主動元件1240與第二電極1260位於第二基板1220的第一表面1222上，而第二配向層1280則位於第二基板1220的第二表面1224上，如圖1、圖2A與圖2B所繪示。在本實施例中，第二開孔1262的形狀是以圓形為舉例說明，但不限於此，於其他實施例中，第二開孔1262亦可根據使用者所欲達到的光學效果而適當地調整。
同樣地，第二主動元件1240包括一閘極1242、一主動層1244、一源極1246以及一汲極1248，其中汲極1248與第二電極1260電性連接，且當閘極1246被驅動時，源極1246與汲極1248透過主動層1244彼此電性連接，以使來自源極1246的一電壓訊號可依序地通過主動層1244、汲極1248而傳遞至第二電極1260上。換言之，第二主動元件1240主要是用來作為第二電極1260的開關，其中第二主動元件1240為一薄膜電晶體。
另外，第二電極1260又可與另一儲存電容1243電性連接，因此可對儲存電容1243進行充放電。在本實施例中，儲存電容1243的一電極1243a與閘極1242屬於同一膜層，而儲存電容1243的另一電極1243b與源極1246或汲極1248屬於同一膜層。
請繼續參考圖1、圖2A～圖2D，第三電極元件1300配置於第一電極元件1100與第二電極元件1200之間。第三電極元件1300包括一第三基板1320、一共通電極1340、一第三配向層1360與一第四配向層1380。共通電極1340、第三配向層1360與第四配向層1380配置於第三基板1320上。第三配向層1360與第四配向層1380分別位於第三基板1320的不同側，而共通電極1340位於第三配向層1360與第三基板1320之間。在本實施例中，第三基板1320具有一第一表面1322與一第二表面1324，其中第三配向層1360位於第三基板1320的第一表面1322上，而第四配向層1380則位於第三基板1320的第二表面1324上，如圖1圖2C所繪示。在本實施例中，儲存電容1143、1243的電極1143a、1243a可共用共通電極1340的電位，意即以共通電極1340的電位作為接地電位(GND)，此時便可分別外接電壓源1520、1540以電性連接第一主動元件1140與第二主動元件1240，如圖1、圖2A、圖2C與圖2D所示。
在本實施例中，第一配向層1180的一配向方向平行且相反於第三配向層1360的一配向方向，而第二配向層1280的一配向方向平行且相反於第四配向層1380的一配向方向，且第一配向層1180的配向方向與第二配向層1280的配向方向垂直。
請繼續參考圖1、圖2A～圖2D，液晶層1420、1440分別配置於第一電極元件1100與第三電極元件1300之間以及第二電極元件1200與第三電極元件1300之間。其中，由於液晶層1420夾設於第一配向層1180與第三配向層1360之間，且第一配向層1180的配向方向平行且相反於第三配向層1360的配向方向，因此第一配向層1180與第三配向層1360便可對液晶層1420進行配向；而液晶層1440夾設於第二配向層1280與第四配向層1380之間，且第二配向層1280的配向方向平行且相反於第四配向層1380的配向方向，因此第二配向層1280與第四配向層1380便可對液晶層1440進行配向。
基於上述結構可知，夾設於第一電極元件1100與第三電極元件1300之間的液晶層1420可透過第一電極元件1100上的第一主動元件1140來控制第一電極1160與共通電極1340之間電壓差，使得液晶層1420產生折射率變化。由於第一電極1160具有第一開孔1162，因此位於第一開孔1162位置內的液晶層1420的整體折射率分佈便會有不同，意即形成於第一電極元件1100與第三電極元件1300之間的電場分佈會隨著第一開孔1162邊緣往越靠近第一開孔1126中央的方向而逐漸遞減，如此一來，位於第一開孔1162內的液晶層1420便可形成一種具有漸變型折射率透鏡(Gradient-Index Lens，GRIN Lens)的折射率分佈，進而可具有如同凸透鏡之光線聚焦之調焦功能，其中此聚焦之效果可以藉由控制施於第一主動元件1140的驅動訊號之電壓大小來加以控制。
同樣地，夾設於第二電極元件1200與第三電極元件1300之間的液晶層1440可透過第二電極元件1200上的第二主動元件1240來控制第二電極1260與共通電極1340之間電壓差，使得液晶層1440產生折射率變化。由於第二電極1260具有相對第一開孔1162的第二開孔1262，因此位於第二開孔1262位置內的液晶層1440的整體折射率分佈便會有不同，意即形成於第二電極元件1200與第三電極元件1300之間的電場分佈會隨著第二開孔1262邊緣往越靠近第二開孔1226中央的方向而逐漸遞減，如此，位於第二開孔1262內的液晶層1440便可形成一種上述具有漸變型折射率透鏡的折射率分佈，從而可具有如同凸透鏡之光線聚焦之調焦功能，其中此聚焦之效果可以藉由控制施於第二主動元件1240的驅動訊號之電壓大小來加以控制。
上述需要說明的是，由於液晶分子對於某一特定入射方向之入射光束的兩不同極化方向而言為雙折射率材料，其折射率呈現為為非尋常光(extraordinary ray,E-ray)折射率(ne )與尋常光(ordinary ray,O-ray)折射率(no )。因此，一般的液晶透鏡若未設有偏光片時，則入射光束在通過液晶透鏡之後通常會產生雙焦點，且若設置有偏光片時則會減弱入射光束的光強。因此，本實施例之雙層液晶透鏡裝置1000透過上述的結構可改善雙焦點的問題，而具有較佳之光學調焦品質。
詳細而言，若入射光束通過液晶層1420時，由於液晶層1420屬於雙折射材料，因此，在未設置有偏光片以將入射光束偏極化，便會產生上述雙焦點的情況，因此，本實施例之液晶透鏡裝置1000透過設置另一液晶透鏡結構(即上述的第二電極元件、第三電極元件與液晶層1440所構成的液晶透鏡結構)，其中此液晶層1440的配向方向不同於液晶層1420的配向方向，如此便可藉由適當地電壓控制將上述雙焦點的情況補償，從而可使雙層液晶透鏡裝置1000具有較佳之光學調焦品質。
另外，本實施例之雙層液晶透鏡裝置1000由於使用主動元件1140、1240來分別控制第一電極1160與第二電極1260的電位，因此，除了可適當地縮減雙層液晶透鏡1000的整體體積外，亦可具有較佳的電性表現及減少外部IC的使用，而具有節省成本的目的。
基於上述可知，在一實施例中，第一電極1160與第二電極1260的電位相同，而第一電極1160與第二電極1260的電位不同於共通電極1340的電位。在一實施例中，第一電極1160與第二電極1260的電位不同，而第一電極1160與第二電極1260的電位不同於共通電極1340的電位。
在本實施例中，雙層液晶透鏡裝置1000更包括多個膠框1620、1640，如圖1所示。膠框1620、1640分別配置於第一電極元件1100與第三電極元件1300之間以及第二電極元件1200與第三電極元件1300之間，以分別於第一電極元件1100與第三電極元件1300之間保持一第一容置空間L1以及於第二電極元件1200與第三電極元件1300之間保持一第二容置空間L2，其中液晶層1420、1440分別設置於第一容置空間L1與第二容置空間L2內。
一般來說，通常是利用膠著劑設置於第一電極元件1100、第二電極元件1200或第三電極元件1300上，並將第一電極元件1100、第二電極元件1200與第三電極元件1300進行對位與貼合，而後當膠著劑固化後即形成上述的膠框1620、1640。在本實施例中，膠框膠框1620、1640例如是採用封裝液晶顯示面板(LCD panel)的膠框技術，或是其他適當的膠框技術與材料，上述僅為舉例說明，本發明並不僅限於此。在一實施例中，上述的膠框1620、1640亦可以是間隙物(spacer)。
值得一提的是，本實施例係以第一電極1160與第一配向層1180設置於第一基板1120的不同側為舉例說明，如圖1所示。然而，在一未繪示的實施例中，第一電極1160與第一配向層1180亦可以是位於第一基板1120的同側，即位於第一基板1120的第二表面1124上，其中第一電極1160是位於第一配向層1180與第一基板1120之間，如此一來，由於第一電極1160與共通電極1340之間的距離縮小，相對地，施於第一電極1160的電壓亦可適當地減少，從而可節省部分電力。類似地，第二電極1260與第二配向層1280亦可設置於第二基板1220的同側。
圖3為本發明另一實施例之雙層液晶透鏡裝置的局部剖面示意圖，圖4A繪示圖3之第一主動元件、第一電極與第一環型電極配置於第一基板或第二主動元件、第二電極與第二環型電極配置於第二基板的局部示意圖，圖4B則繪示圖3之第一電極元件或第二電極元件的局部剖示圖。請同時參考圖1、圖2A～圖2D、圖3與圖4A～圖4B，本實施例之雙層液晶透鏡裝置2000與前述雙層液晶透鏡裝置1000結構相似，其中相同的構件標示相同的符號，惟二者不同處在於，雙層液晶透鏡裝置2000具有多個上述的第一主動元件1140、多個上述的第二主動元件1240、至少一第一環型電極2100與至少一第二環型電極2200。其中本實施例之第一環型電極2100與第二環型電極2200的數量分別以四個為舉例說明，但不限於此。
第一環型電極2100位於第一開孔1162內並配置於第一基板的第一表面1122上，且這些第一主動元件1140其一電性連接第一電極1160，而剩餘的第一主動元件1140則各別電性連接四個第一環型電極2100。在本實施例中，這些第一主動元件1140的汲極1148分別電性連接第一電極1160與第一環型電極2100，且當閘極1142被驅動時，源極1146與汲極1148透過主動層1144彼此電性連接。換言之，第一電極1160與第一環型電極2100便可透過各自電性連接的第一主動元件1140而分別地被驅動或施加電壓。
同樣地，第二環型電極2200位於第二開孔1262內並配置於第二基板1220的第一表面1222上，且這些第二主動元件1240其一電性連接第二電極1260，而剩餘的第二主動元件1240則各別電性連接四個第二環型電極2200，如圖4A所示。在本實施例中，這些第二主動元件2200的汲極1248分別電性連接第二電極1260與第二環型電極2200，且當閘極1242被驅動時，源極1246與汲極1248透過主動層1244彼此電性連接。因此，第二電極1260與第二環型電極2200便可透過各自電性連接的第二主動元件1240而分別地被驅動或施加電壓。
在本實施例中，位於第一開孔1162內的第一環型電極2100呈同心圓排列，而位於第二開孔1262內的第二環型電極2200呈同心圓排列，如圖4A所示。另外，由於各環型電極2100或2200之電壓的控制是採如薄膜電晶體控制方式，並結合第三電極元件1300上的共通電極1340的結構，便可形成類似平行板電容器之架構。因此，若藉由施加在每一環型電極2100或2200上不同之電壓，則可調變液晶透鏡裝置2000之聚焦特性。
舉例而言，對一般正單軸型液晶(ne >no )而言，若在靠近內圈的環型電極上施加較低之電位而在較靠近外圈的環型電極上施加較高之電位，則較靠近內圈之液晶層1420、1440的相位延遲量將會高於靠近外圈之液晶層1420、1440的相位延遲量，如此一來，整個液晶透鏡將呈現為一正透鏡之光學效果。反之，若在靠近內圈的環型電極上施加較高之電位而在較靠近外圈的環型電極上施加較低之電位，則較靠近內圈之液晶層1420、1440的相位延遲量將會低於靠近外圈之液晶層1420、1440的相位延遲量，如此，整個液晶透鏡便可呈現為一負透鏡之光學效果。換言之，透過藉由上述的電壓之設計，可將液晶透鏡裝置2000操作在無聚焦特性(外圈與內圈等電壓)、正透鏡聚焦特性(外圈電壓高於內圈電壓)與負透鏡聚焦特性(外圈電壓低於內圈電壓)等多種不同聚焦模式，此為本實施例之液晶透鏡裝置2000所具有的主要特點之一。
基於上述可知，根據液晶透鏡裝置1000或2000所採用的驅動電源數量、以及使用者的設計與需求，上述的第一電極1160與第一環狀電極2100的電位至少部分相同，或者，第一電極1160與第一環狀電極2100的電位不同。同樣地，第二電極1260與第二環狀電極2200的電位至少部分相同，又或者，第二電極1260與第二環狀電極2200的電位不同。
由於液晶透鏡裝置2000與液晶透鏡裝置1000的差異僅在於，液晶透鏡裝置2000分別設置至少一第一環型電極與至少一第二環型電極於第一開孔1162與第二開孔1262中。因此，液晶透鏡裝置2000除了具有上述的提到的優點外，其同樣具有液晶透鏡裝置1000所提及的優點，在此便不再贅述。
需要說明的是，圖1與圖3皆以第一電極元件1100、第二電極元件1200與第三電極元件1300各別使用不同驅動電源來進行作動。然而。於其他實施例中，亦可以是共用相同的驅動電源。另外，上述的第一基板1120、第二基板1220與第三基板1320例如是使用透光基板。
綜上所述，本發明之雙層液晶透鏡裝置至少具有下列優點。首先，透過第一電極元件、第二電極元件、第三電極元件形成雙層液晶透鏡的結構，並且藉由適當地控制施於液晶透鏡上的電壓，可使其產生漸變型折射率透鏡的折射率分佈，以及補償通過其中的光線使得雙層液晶透鏡裝置具有較佳的調焦能力，而不易產生雙焦點的情況。如此，雙層液晶透鏡裝置便可具有如同凸/凹透鏡之光線聚焦/發散之調焦功能。另外，由於雙層液晶透鏡裝置是以主動元件(如薄膜電晶體)來控制雙層液晶透鏡的折射率，如此一來除了可有效地縮小雙層液晶透鏡裝置的整體體積外，亦可減少外部電路IC的使用而降低製作成本與簡化其結構。再者，由於雙層液晶透鏡裝置具有多個位於開孔內的環型電極，因此，可透過微調每一環型電極的電壓，亦可使得雙層液晶透鏡裝置具有較佳的光學表現。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1000、2000．．．雙層液晶透鏡裝置
1100．．．第一電極元件
1120．．．第一基板
1122、1222、1322．．．第一表面
1124、1224、1324．．．第二表面
1140．．．第一主動元件
1142、1242．．．閘極
1143、1243．．．儲存電容
1143a、1143b、1243a、1243b．．．電極
1144、1244．．．主動層
1146、1246．．．源極
1148、1248．．．汲極
1160．．．第一電極
1162．．．第一開孔
1180．．．第一配向層
1200．．．第二電極元件
1220．．．第二基板
1240．．．第二主動元件
1260．．．第二電極
1280．．．第二配向層
1262．．．第二開孔
1300．．．第三電極元件
1320．．．第三基板
1340．．．共通電極
1360．．．第三配向層
1380．．．第四配向層
1420、1440．．．液晶層
1520、1540．．．電壓源
1620、1640．．．膠框
2100．．．第一環型電極
2200．．．第二環型電極
L1．．．第一容置空間
L2．．．第二容置空間
圖1為本發明一實施例之雙層液晶透鏡裝置的局部示意圖。
圖2A繪示圖1之第一主動元件與第一電極配置於第一基板或第二主動元件與第二電極配置於第二基板的局部示意圖。
圖2B則繪示第一電極元件或第二電極元件的局部剖示圖。
圖2C則繪示第一電極元件上的第一主動元件或第二電極元件上的第二主動元件的局部示意圖。
圖2D為共通電極配置於第三基板上的局部示意圖。
圖3為本發明另一實施例之雙層液晶透鏡裝置的局部剖面示意圖。
圖4A繪示圖3之第一主動元件、第一電極與第一環型電極配置於第一基板或第二主動元件、第二電極與第二環型電極配置於第二基板的局部示意圖。
圖4B則繪示圖3之第一電極元件或第二電極元件的局部剖示圖。
1000．．．雙層液晶透鏡裝置
1100．．．第一電極元件
1120．．．第一基板
1122、1222、1322．．．第一表面
1124、1224、1324．．．第二表面
1160．．．第一電極
1162．．．第一開孔
1180．．．第一配向層
1200．．．第二電極元件
1220．．．第二基板
1260．．．第二電極
1280．．．第二配向層
1262．．．第二開孔
1300．．．第三電極元件
1320．．．第三基板
1340．．．共通電極
1360．．．第三配向層
1380．．．第四配向層
1420、1440．．．液晶層
1520、1540．．．電壓源
1620、1640．．．膠框
L1．．．第一容置空間
L2．．．第二容置空間

Claims (17)

  1. 一種雙層液晶透鏡裝置，包括：一第一電極元件，包括一第一基板、至少一第一主動元件、一第一電極及一第一配向層，該第一主動元件、該第一電極及該第一配向層配置於該第一基板上，該第一主動元件電性連接該第一電極，且該第一電極具有一第一開孔；一第二電極元件，包括一第二基板、至少一第二主動元件、一第二電極及一第二配向層，該第二主動元件、該第二電極及該第二配向層配置於該第二基板上，該第二主動元件電性連接該第二電極，且該第二電極具有一對應該第一開孔的第二開孔；一第三電極元件，配置於該第一電極元件與該第二電極元件之間，該第三電極元件包括一第三基板、一共通電極、一第三配向層與一第四配向層，該共通電極、該第三配向層與該第四配向層配置於該第三基板上，且該第三配向層與該第四配向層分別位於該第三基板的不同側，而該共通電極位於該第三配向層與該第三基板之間；以及二液晶層，分別配置於該第一電極元件與該第三電極元件之間以及該第二電極元件與該第三電極元件之間，且該第一配向層與該第三配向層會對該些液晶層其中之一配向，而該第二配向層與該第四配向層會對該些液晶層其中另一配向，其中該至少一第一主動元件與該至少一第二主動元件分別為多個第一主動元件與多個第二主動元件時， 該雙層液晶透鏡裝置更包括至少一第一環型電極與至少一第二環型電極，該第一環型電極配置於該第一開孔內，且該些第一主動元件分別電性連接該第一電極與該第一環型電極，該第二環型電極配置於該第二開孔內，而該些第二主動元件分別電性連接該第二電極與該第二環型電極，各該些第一主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，各該些第一主動元件的該汲極分別電性連接該第一電極與該第一環型電極，且當該閘極被驅動時，該源極與該汲極透過該主動層彼此電性連接，各該些第二主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，各該些第二主動元件的該汲極分別電性連接該第二電極與該第二環型電極，且當該閘極被驅動時，該源極與該汲極透過該主動層彼此電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，該汲極與該第一電極電性連接，且當該閘極被驅動時，該源極與該汲極透過該主動層彼此電性連接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第二主動元件包括一閘極、一主動層、一源極以及一汲極，該汲極與該第二電極電性連接，且當該閘極被驅動時，該源極與該汲極透過該主動層彼此電性連接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極與該第二電極的電位相同，而該第一電極與該第二電極的電位不同於該共通電極的電位。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極與該第二電極的電位不同，而該第一電極與該第二電極的電位不同於該共通電極的電位。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中位於該第一開孔內的該至少一第一環型電極呈同心圓排列，而位於該第二開孔內的該至少一第二環型電極呈同心圓排列。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極與該至少一第一環狀電極的電位至少部分相同。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極與該至少一第一環狀電極的電位不同。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第二電極與該至少一第二環狀電極的電位至少部分相同。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第二電極與該至少一第二環狀電極的電位不同。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一配向層的一配向方向平行並相反該第三配向層的一配向方向，而該第二配向層的一配向方向平行並相反該第四配向層的一配向方向，且該第一配向層的該配向方向與該第二配向層的該配向方向垂直。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極設置於該第一基板的一側，而該第一 配向層設置於該第一基板的另一側。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極與該第一配向層位於該第一基板的相同側，且該第一電極位於該第一配向層與該第一基板之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第二電極設置於該第二基板的一側，而該第二配向層設置於該第二基板的另一側。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第二電極與該第二配向層配置於該第二基板的同側，且該第二電極位於該第二配向層與該第二基板之間。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，其中該第一電極元件、該第二電極元件與該第三電極元件共用同一驅動電源或各別使用不同驅動電源。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之雙層液晶透鏡裝置，更包括多個膠框，分別配置於該第一電極元件與該第三電極元件之間以及該第二電極元件與該第三電極元件之間，以分別於該第一電極元件與該第三電極元件之間保持一第一容置空間以及於該第二電極元件與該第三電極元件之間保持一第二容置空間，其中該些液晶層分別設置於該第一容置空間與該第二容置空間內。
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