[发明专利]可调式电子光学液晶透镜及形成此透镜的方法

说明书

相互参照

本申请案根据35 U.S.C§119主张于2009年6月19日提出申请的美国临时申请案第61/269,110号的优先权权益，整合于此以供参考。

政府权益声明

美国政府于本发明有使用权，并且在有限的情况之下有权利在合理的条款下要求本专利的拥有者授权给他人使用，如同美国空军颁发的合约第FA 7014-07-C-0013号中的条款。

技术领域

一种电子光学透镜，其包含液晶，其中此透镜的光学功率(power)能以施加一电场来修正。在一实施例中，液晶透镜包含环形电极，此环形电极具有位于相邻电极间的电阻电桥，而在一较佳的实施例中，数个电极环的输入接线被间隔设置在此透镜上。在一更进一步的实施例中，提出一种能通过使用相位重设来增加光学功率的液晶透镜，其中在一实施例中，一透镜包含位于液晶晶格的相对两侧的基板表面的环形电极，如此一固定的相位项则能被加到各组电极使各组电极的相位变化能够相等且也能与之前的群组匹配。

背景技术

利用双折射液晶来改变光学功率的电子光学透镜已经被披露了，相对于传统玻璃或塑料镜透镜而言其具有能以适宜地施加电场来改变光学功率的固有优点。现有液晶透镜的一缺点是单一透镜能产生的光学功率目前是受限的。

电子光学液晶透镜的一基本结构为两个透明基板将一液晶薄层夹在中间。在各个基板的内平面上，形成一透明的金属电极结构。当没有电场存在时，一配向层形成于电极层的顶部，以建立液晶分子特定的分子配向(orientation)。当在一电极层施加电压时，一跨越液晶层的电场则被建立而一电位则形成于电极间。若将电极结构图形化，则会形成电场梯度，如此则导致液晶层的屈光度(refraction)指数产生梯度的变化。有了适当设计的电极结构及施加的电压，就能制造一电子光学透镜。

利用电极结构使单一透镜产生几种光学功率的电子光学透镜已经被设计且制造出来了。

球形电子光学液晶透镜的基本结构是基于一个圆环形电极的设计，其中透明电极设置在一个或两个由复曲面环(toric ring)所构成的基板上，并与相邻的复曲面环绝缘。之前的透镜设计受限于用来确定透镜光学功率的环形电极的宽度及间隔。然而，若单组装大量极窄的电极，理论上，如此的透镜则应能产生多种光学功率。

鉴于各个相邻的电极间的光学相位变化应该少于约1/8个波且穿过一透镜的相位变化可能高达100个波，则首先出现的是可能需要由数百个输入接线连接到此装置的上百个环所构成的电极结构，以进行持续的调整。然而，这不是一个可行的解决方案，因为如此的电极结构所需的光微影技术会是令人怯步的。再者，制造如此的汇流线结构(buss structure)以连接并电性编址各个电极会是一个极为繁杂的程序且会使制造出来的装置极端复杂且不便使用。

相环绕(phase-wrapping)的使用能帮助缓解组装数百个输入接线至透镜的问题。此技术已由Joshua Naaman Haddock所提出的”液晶电子光学散射眼镜镜片及低操作电压向列型液晶(Liquid Crystal Electro-Optic Diffractive Spectacle Lenses and Low Operating Voltage Nematic Liquid Crystals)”所披露，其为交给光波科学学院的论文，以完成授予亚历桑那大学研究所2005年博士学位的部分必要条件，其中提到在一个群组的相位变化接近一个波的情况之下对电极进行分组。因此，输入接线的数量被每组的环数量所限制。然而，若是各组的相位变化非常接近一个波的倍数，此方法仅能提供高效率。因此，每个电极组间的相位变化无法以连续的方式来改变，此透镜从而无法被连续地调整到多种光学功率。

公开号2008/0212007的美国专利涉及一种电子光学装置，其包含在一对相对设置的透明基板间的液晶层；一电阻性图形化电极组，其位于液晶层与第一透明电极内表面之间；以及一导电层，其位于液晶层及第二透明电极内表面之间，其中导电层及电阻性图形化电极组电性连接，且其中所述电阻性图形化电极组包含一个或多个电性隔离的电极，其中所欲达到的电压降被施加于各个电极以提供所欲达到的相位延迟效果。

发明内容

本发明的一个目的是提供一可调式液晶透镜，其中降低了环形电极所需输入接线的数量。

而本发明的另一目的是提供一不需要重设或相环绕的可调式电子光学透镜。