分级式电光装置及方法制造方法及图纸

公开一种具有一或多个空间可变光学响应特性的光学装置。所述光学装置包含单元，所述单元包含含于一对衬底之间的液晶材料，每一衬底具有设置于其上的透明导电层。电极连接件接触每一透明导电层。驱动信号源与每一电极连接件电连通以用于将驱动信号施加到所述单元。从所述驱动信号源到所述电极连接件的所施加驱动信号在沿着所述对透明导电层远离所述电极连接件引出的梯度方向上产生电压梯度。所述电压梯度由所述液晶材料接收以在所述装置的至少一部分上产生至少一个光学响应特性的梯度。少一部分上产生至少一个光学响应特性的梯度。少一部分上产生至少一个光学响应特性的梯度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】分级式电光装置及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张2020年8月31日提交的标题为分级式电光装置及方法(GRADUATED ELECTRO
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OPTIC DEVICE AND METHOD)的美国临时专利申请第63/072,361号的优先权和任何其他权益，所述专利申请的全部公开内容完全以引用的方式并入本文中。


[0003]本专利技术涉及光学装置。

技术介绍

[0004]如眼镜、透镜、相机滤光器以及窗玻璃(glazing)的常规光学装置通常具有固定光学性质，如色调、反射或焦距。这通过在某些应用中具有次优性能而导致用户体验受损。在一些日常实例中，光学装置的质量和多功能性并非如此苛刻。在其它环境中，例如，在需要专业和最优照明的电影拍摄期间，相机的光学性质是至关重要的。因此，在这些应用中，共同方法为取决于环境条件而改变光学装置。这对光学装置的多功能性产生极大约束。此外，存在不可能物理地改变光学装置的许多例子。为了克服此情况，使用分级装置。这些分级装置是光学装置，其中光学性能取决于所使用的位置而变化。这些的常见实例包含太阳镜的分级色调、多焦点处方透镜、汽车挡风玻璃的日光定级以及分级相机滤光器。举例来说，在自然日光使图片的亮度饱和的电影拍摄期间，使用具有分级色调的滤光器，其中在日光进入相机透镜最多的“顶部”处，色调最暗(图1A)。因为这些滤光器不是按需可调整的，所以当日光条件改变时，必须改变这些滤光器。因此，甚至对于这些系统，对于不同光照条件，需要具有“较宽”或“较窄”(空间可变)色调区的多个滤光器。
[0005]为了克服常规光学装置的挑战，需要可根据周围环境状况和/或用户的需求来调整其光学响应的可调适光学装置。在这种情况下，例如，可取决于环境光照条件来更改光学装置的色调。替代地，透镜的焦距(可调整折射率)可以是可调整的。这已使用电光材料，如液晶(LC)来证实。举例来说，将电信号供应到透明导体，如ITO。这更改电光材料且因此装置的光学性质。已需要实现“梯度”像素化或某一其它电极图案化。在这种情况下，将电信号施加到与常规LCD中所使用的特定像素类似的特定像素。因此，制备在光学性质上具有空间“分级”改变的装置需要各自具有不同光学性质的多个区。这又意味着透明导体、多个电极触点以及复杂驱动器的复杂像素化。即使在这些条件下，也仅实现“逐步”改变。这一方法不适合于某些应用，例如，用于摄影或电影拍摄。“逐步”滤光器在两个邻近区之间产生光学界面，这导致入射光的折射或强度发生寄生改变。这种改变通常由相机传感器记录且通常被视为不合需要的。为了说明此，图1A展示平稳渐进的固定色调相机滤光器的现有技术实例，其中色调转变是渐进但固定的。图1B展示具有具备不同色调的各种像素或片段的现有技术LC可变色调装置。这一装置可达成不同色调水平，但色调转变为逐步且急剧的。图1C展示说明沿着滤光器的侧面(Y轴)的“逐步”光透射率T％与距离D之间的关系的曲线图。
[0006]分级式色调装置的另一类型是人造虹膜。一个实例为包含若干可单独寻址的同心
LCD环的人工晶状体，参见图2(来自Smet，Herbert De等人的“用作动态人造虹膜的弯曲宾主LCD环(Curved Guest
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Host LCD used as a dynamic artificial iris)”(2014)国际信息显示学会，中欧分会，2014年春季会议；摘要书.第22
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22页)。这些环可以打开或关闭，且可电控每一环或区域的暗度。在图式中，仅展示极端状态(最大透射和最大吸收)。这些LCD环的开/关开关产生虹膜类特征，这可用于帮助具有虹膜缺陷(如无虹膜或平滑肌瘤)的人。这种类型的多环虹膜的一个缺点在于，人们仅可以逐步方式调整着色区，但无法创建模拟天然虹膜的连续梯度着色区。
[0007]光的透射率/吸收率为可调整的一种类型的光学响应。存在可通过控制装置的折射率来实现的其它光学响应。此的共同实例为透镜。光学装置的焦距通常由三个不同因素确定：光学装置的曲率(凹面或者凸面)、透镜的厚度以及材料的折射率。因为三者均为透镜自身的物理性质，所以一旦制造出透镜，单个透镜的焦距便是不可调整的。为了具有可调整的聚焦深度，通常需要具有不同焦距的一组透镜。或替代地，使用固定焦距透镜的复杂移动来调整图像位置或聚焦深度。这些笨重方法在例如双焦或三焦眼镜中，或在需要可变焦距的相机透镜中是不可行的。为了消除对多个透镜的需求且创建具有可调整焦距特征的单个透镜系统，已尝试且提出可产生可调整折射率的装置。归因于其高双折射和低功率消耗，液晶是适合这种类型的应用的电光材料(例如，美国公开案第2004/0179148A1号、美国专利第7,009,757号；以及美国专利第10,330,970号)。使用LC材料来产生可变折射率的现有实例通常涉及复杂图案化电极和/或复杂对准层，以便使LC层的不同区具有不同所施加电压。参见例如图3(采用自美国公开案第2006/164593A1号的具有可变焦距的自适应电活性透镜(Adaptive Electro
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Active Lens With Variable Focal Length))。除未达成渐进转变以外，这些图案化方法还需要许多复杂的制造步骤。
[0008]综上所述，常规光学装置的静态、不可调谐或逐步光学性质(如色调和光学长度)限制其在各种情形下的使用，且需要具有可调谐的、空间可调整的光学性质的更好光学装置从而消除逐步转变且简化制造。本文中所描述的专利技术旨在解决上文所论述的一些问题。

技术实现思路

[0009]本文中描述具有空间可变光学响应特性的光学装置。
[0010]光学装置包含单元，所述单元包含含于一对衬底之间的液晶材料，每一衬底具有设置于其上的透明导电层。电极连接件接触每一透明导电层。驱动信号源与每一电极连接件电连通以用于将驱动信号施加到单元。从驱动信号源到电极连接件的所施加驱动信号在沿着所述对透明导电层远离电极连接件引出的梯度方向上产生电压梯度。电压梯度由液晶材料接收以在装置的至少一部分上产生至少一个光学响应特性的梯度。
附图说明
[0011]出于对本专利技术的目标、技术以及结构的全面理解，应参考以下详细描述和附图，其中：
[0012]图1(A)展示具有沿着方向D逐渐淡变的持久连续色调的静态光学装置的现有技术实例；(B)展示具有分段式可变色调的可变光学装置，(C)展示透射比率T％与距离D之间的关系的曲线图。
[0013]图2展示具有逐步色调可调整性的可调谐虹膜(隐形眼镜)的现有技术实例。
[0014]图3展示具有可调整折射率与图案化电极的装置现有技术实例。
[0015]图4展示在逐步色调改变时经由像素化(A)或分段(B)改变的可调整色调或虹膜隐形眼镜的现有技术实例。
[0016]图5为根据一些实施例的液晶单元的示意性横截面图。
[0017]图6(A1)展示不具有所施加驱动信号的根据一些实施例的液晶单元(L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有一或多个空间可变光学响应特性的光学装置，所述光学装置包括：单元，其包括含于一对衬底之间的液晶材料，每一衬底具有设置于其上的透明导电层；电极连接件，其接触每一透明导电层；以及驱动信号源，其与每一电极连接件电连通以用于将驱动信号施加到所述单元，其中：i)从所述驱动信号源到所述电极连接件的所施加驱动信号在沿着所述对透明导电层远离所述电极连接件引出的梯度方向上产生电压梯度；且ii)所述电压梯度由所述液晶材料接收以跨所述装置的至少一部分产生至少一个光学响应特性的梯度。2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述一或多个光学响应特性包含反射、折射、吸收或散射，或其组合。3.根据权利要求1或2所述的光学装置，其中所述液晶材料包括宾主混合物，且至少一个光学响应特性为吸收。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学装置，其中所述透明导电层不被像素化。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学装置，其中所述电极连接件各自位于所述装置内的大致相同位置处。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学装置，其中所述电极连接件各自在装置边缘处或附近、在装置拐角处或附近，在或装置中心处或附近协同定位。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学装置，其中所述驱动信号至少由电压和频率表征。8.根据权利要求7所述的光学装置，其中更改所述驱动信号的所述频率改变沿着所述梯度方向的至少一个光学响应特性。9.根据权利要求7或8所述的光学装置，其中所述电压大...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：阿尔法米克罗恩公司，
类型：发明
国别省市：