[发明专利]液体控制光学元件及其制造方法与具有此元件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件，且特别是涉及一种利用电极施加电压改变两相液体的接触面斜率，而改变光线的路径的光学元件。

背景技术

在现今照相手机强劲需求下，手机关键零部件产业的上游材料与元件将涌现另一波商机。而其中相机模块更是重点发展的项目之一。在现今手机的发展上，大多是使用数字变焦的相机模块，由于手机的体积小，所以使用数字变焦是较为方便的选择，但是数字变焦已经不能满足现今的消费需求。而光学变焦模块应用在照相手机上，又会造成体积过大的缺点。因此，具备小体积的光学变焦模块是一大研发的课题。法国Varioptic公司与Philip公司分别有研发小体积液体控制的光学自动变焦模块，其中Varioptic公司将此技术授权韩国三星(Samsung)公司，将生产应用于照相手机的相机模块。但是液体镜头技术只针对光学变焦技术为主，其功能只在改变不同的焦距上，并无其它的功能。

例如在美国第6,369,954号“LENS WITH VARIABLE FOCUS”专利中提出一种具有可变换焦距的透镜，请参照图1所示。此具有可变换焦距的透镜中，包括一个腔体(Chamber)12中充满第一种液体13，而第二种滴状液体(Liquid Drop)11则放置在腔体12的内表面上的一个连接区域15。而腔体12的内表面上，连接区域15的四周则有特殊处理表面14，以维持第二种滴状液体11的形状。此两种液体11与13都是透明的且互相不相溶，且具有不同的光学参数(optical index)。而在腔体12的外表面上则有电极16铺设于连接区域15的周围，而电极17则与第一种液体13相连接。当电压施于电极16与17之间时，将产生对应的电场，而使得滴状液体11的形状改变。如此利用分层两相液体11与13，经由施加电压而改变其接触面曲度(如图所示的曲度A与曲度B)，而此曲度的变化进而使光线的聚焦点改变，此主要运用在光学镜头上。而此专利在加压后两液体的接触面改变的情形为曲度的变化，以便使光线的聚焦改变。但是，这样的架构仅改变不同的聚焦点，并没有其它的功能。

在美国第6,369,954号「DISPLAY ELEMENT AND DISPLAY DEVICEHAVING IT」专利中提出一种用于显示器上的显示元件，而此显示元件用于组成显示器所需要的像素(Pixel)。请参照图2A与图2B，此显示元件包含在第一与第二基底101与102内，其中有源元件阵列基底(Active Element ArraySubstrate)103当成第一电极，更包括绝缘层104、表面处理层(Surface TreatmentLayer)105、第一液体106、当成电导(Electroconductive)的电解液(ElectrolyteSolution)107、第二液体、反相电极108与光罩109。此专利利用不同的电压使液体接触面的曲度发生改变，进而控制焦聚点处可以有光线的穿透。除此焦聚点之外，光线是可以被遮档的，因此可以利用电压控制焦聚点，进而控制光线穿透的开与关，形成显示器的亮与暗，例如图2A中施加的电压为0(V)时，120即为显示器上的暗点(Dark Dot)，而施加的电压为V₀(V)时，图2B的122即为显示器上的亮点(Bright Dot)。但是此案功能只在改变不同焦聚上，控制显示的亮与暗，并无其它的功能，也就是单纯改变曲度来使光线的聚焦点改变。

发明内容

本发明提出一种液体控制光学元件，通过控制液体接触面的斜率，藉此可将液体镜头技术运用到多功能的用途上。

本发明提出一种液体控制光学元件，此元件包括两相液体。此两相液体互不相溶且具有不同的光学折射率(Optical Index)。利用电极施加电压形成电场进而改变两相液体的接触面斜率，目的在于改变两相接触面形状或移动或转动方向。如此可通过光学的全反射定律与折射定律，以制造光学的液体开关(Liquid Shutter)元件，或是穿过后进行扫描而制作液体扫描(Liquid Scanner)元件。