三维栅格控制式液晶透镜及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种三维栅格控制式液晶透镜及其制作方法。该三维栅格控制式液晶透镜为堆叠至少二层以上多个有源元件阵列于第一基板上的结构，并配置相对应的多层液晶层于有源元件阵列上。然后，适当地控制施于各有源元件阵列的驱动电压，便可控制每层液晶层的液晶分子的转向，而使三维栅格控制式液晶透镜的内部产生一种相似于渐变型折射率透镜的折射率分布，而可具有如同凸／凹透镜的光线聚焦／发散的调焦功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种液晶透镜及其制作方法，且特别是有关于一种三维栅格控制 式液晶透镜及其制作方法。
技术介绍
在一般的镜头系统中，镜头装置具有光学变焦功能时，位于镜头装置内部的各镜 群必须配合变焦倍率的改变，产生相对应的位移。已知的小型光学变焦镜头机构设计，其机 构设计常需要两个以上的驱动装置，意即使用两个以上的步进马达、超音波马达、压电致动 器等等作为驱动源。然而，如此将会使得变焦镜头机构复杂且庞大，而违反可携式产品小型化的目 标。此外，各镜群的相对位移需要作位置回馈机制(position sensor及Close-loop Controller)才能达成光学变焦的功能，而违反消费性产品简单低价的要求。另外，一般的镜头装置所使用的机械传动式的对焦与变焦机构，除了使用高成本 的精密驱动元件驱动镜头组的动力来源(例如步进马达、超音波马达、压电致动器....等 等)外，更使用了相当多的微型齿轮、凸轮与蜗轮等传动元件。如此，不仅造成机械架构复 杂、组装步骤繁琐不易、体积大以及成本高昂外，同时还有耗电量大的严重缺点。因此，为了克服上述的问题，一种可电控调焦的液晶透镜应用于上述的镜头装置， 由此降低机构复杂度与缩小整体体积便显得越来越重要。其中，相关的专利研究可参照如 下说明。在美国专利技术专利案第7，079，203号中，揭示一种使用聚合物网脉液晶(PNLC， polymer network liquid crystal)的方式，达成镜头的光学功能，但由于其并非单一装置 /模块所构成，在实施上会有所困难不便，无法提供给产业利用。此外，在美国专利技术专利案第7，042，549号中，则揭示一种使用聚合分散显示液晶 (PDLC,polymer dispersed liquid crystal)的方式，其使用液晶滴下(droplets)方法形 成镜头功能，但无镜头缩放模块结构。在美国专利技术专利案第7，102，706号中，则揭示在聚合物网脉液晶(PNLC)中排组液 晶聚合体分子的方法，但同样地，并非是单一装置/模块结构，在实施上会有所困难不便， 无法提供给产业利用。另外，在美国专利技术专利案第6，898，021号中，揭示一种只有一个单一可调液晶镜 头(tunable LC lens)结构，而没有提及使用如聚合物网脉液晶(PNCL)的镜头功能，且该 光学系统并非是多重液晶镜头结构。在美国专利技术专利案第6，859，333号中，披露一种以电场改变而改变光线路径在LC 镜头的应用装置，但同样并没有模块结构，在实施上会有所困难不便，无法提供给产业利用。同样地，美国专利技术专利第5，867，238号案、第5，976，405号案、第6，002, 383号案、 第 6，271，898 号案、第 6，452，650 号案、第 6，476，887 号案、第 6，497，拟8 号案、第 6，665，042号案、第6，815，016号案、第6，864，931号案、第6，3897，936号案、第7，029，728号案、第 7，034，907号案、第7，038，743号案及第7，038，754号案等诸多专利技术专利案，披露了类似液 晶透镜的方法，即为聚合物网脉液晶混合物与光圈结构，但皆没有缩放装置及模块结构。
技术实现思路
本专利技术提供一种三维栅格控制式液晶透镜，其可通过电控调其内部的折射率分 布，而具有光学调焦的功能。本专利技术又提出一种制造三维栅格控制式液晶透镜的制造方法，可制作出上述的三 维栅格控制式液晶透镜。本专利技术提出一种三维栅格控制式液晶透镜，包括第一基板、多个第一有源元件阵 列、第一绝缘层、多个第一间隙物、多个第二有源元件阵列、第二绝缘层、多个第二间隙物、 多个第三有源元件阵列、第二基板、多个第三间隙物以及多层液晶层。第一有源元件阵列配 置于第一基板上，且各第一有源元件阵列包括薄膜晶体管、存储电容以及电性连接薄膜晶 体管的透明电极。第一绝缘层位于第一有源元件阵列之上。第一间隙物配置于第一基板上 并支撑该第一绝缘层，以使第一绝缘层与第一有源元件阵列之间具有第一容置空间。第二 有源元件阵列配置于第一绝缘层上，且各第二有源元件阵列包括薄膜晶体管、存储电容以 及电性连接薄膜晶体管的透明电极。第二绝缘层位于第二有源元件阵列之上。第二间隙物 配置于第一绝缘层上，以使第二绝缘层与第二有源元件阵列之间具有第二容置空间。第三 有源元件阵列配置于第二绝缘层上，且各第三有源元件阵列包括薄膜晶体管、存储电容以 及电性连接该薄膜晶体管的透明电极。第二基板配置有共用电极并位于第一基板的对向， 其中共用电极位于第二基板与第三有源元件阵列之间。第三间隙物配置于第二绝缘层上并 支撑第二基板，以使第二基板与第三有源元件阵列之间具有第三容置空间。液晶层分别配 置于第一容置空间、第二容置空间与第三容置空间内。在本专利技术的实施例中，各第一、第二、第三有源元件阵列还包括栅极线以及源极 线。栅极线与源极线交错，且栅极线电性连接薄膜晶体管的栅极，源极线电性连接薄膜晶体 管的源极。在本专利技术的实施例中，三维栅格控制式液晶透镜还包括栅极控制器以及源极控制 器。栅极控制器分别电性连接第一、第二、第三有源元件阵列的栅极线，而源极控制器分别 电性连接第一、第二、第三有源元件阵列的源极线。在本专利技术的实施例中，第一基板上还配置有多条第一、第二、第三栅极线以及多条 第一、第二、第三源极线。第一栅极线与第一源极线分别电性连接第一有源元件阵列的薄膜 晶体管的栅极与源极。第二栅极线与第二源极线分别透过第一贯孔电性连接第二有源元件 阵列的薄膜晶体管的栅极与源极。第三栅极线与第三源极线分别透过第二贯孔电性连接第 三有源元件阵列的薄膜晶体管的栅极与源极。在本专利技术的实施例中，三维栅格控制式液晶透镜还包括栅极控制器以及源极控制 器。栅极控制器分别电性连接第一、第二、第三栅极线，而源极控制器分别电性连接第一、第 二、第三源极线。在本专利技术的实施例中，第一、第二、第三有源元件阵列的薄膜晶体管至少包括栅 极、有源层、源极以及漏极，其中漏极与透明电极实体连接。当栅极被驱动时，源极与漏极透过有源层彼此电性连接。在本专利技术的实施例中，各存储电容的电极与栅极属于同一膜层，而各存储电容的 另一电极与源极或漏极属于同一膜层。在本专利技术的实施例中，三维栅格控制式液晶透镜还包括胶框，配置于第一基板或 第二基板的周围并位于第一基板与第二基板之间。在本专利技术的实施例中，第一基板与第二基板为透明基板。在本专利技术的实施例中，第一有源元件阵列的透明电极上、第二有源元件阵列的透 明电极上、第三有源元件阵列的透明电极上与共用电极上还配置有配向层，以分别对这些 液晶层进行配向。在本专利技术的实施例中，第一间隙物与第二间隙物的材料为金属。本专利技术又提出一种三维栅格控制式液晶透镜的制造方法，其包括下列步骤。首先， 提供第一基板。然后，形成多个第一有源元件阵列于第一基板上，其中各第一有源元件阵列 包括薄膜晶体管、存储电容以及电性连接该薄膜晶体管的透明电极。接着，形成第一介电层 于第一基板上，以覆盖第一有源元件阵列。然后，图案化该第一介电层以形成暴露出该第一 基板的多个第一贯孔。接着，填入第一间隙材料于第一贯孔中，以形成多个第一间隙物于第 一基板上。而后，形成第一绝缘层于第一介电层上，其中第一间隙物本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种三维栅格控制式液晶透镜，包括：第一基板；多个第一有源元件阵列，配置于该第一基板上，且所述多个第一有源元件阵列的每个包括薄膜晶体管、存储电容以及电性连接该薄膜晶体管的透明电极；第一绝缘层，位于所述多个第一有源元件阵列之上；多个第一间隙物，配置于该第一基板上并支撑该第一绝缘层，以使该第一绝缘层与所述多个第一有源元件阵列之间具有第一容置空间；多个第二有源元件阵列，配置于该第一绝缘层上，且所述多个第二有源元件阵列的每个包括薄膜晶体管、存储电容以及电性连接该薄膜晶体管的透明电极；第二绝缘层，位于所述多个第二有源元件阵列之上；多个第二间隙物，配置于该第一绝缘层上并支撑该第二绝缘层，以使该第二绝缘层与所述多个第二有源元件阵列之间具有第二容置空间；多个第三有源元件阵列，配置于该第二绝缘层上，且所述多个第三有源元件阵列的每个包括薄膜晶体管、存储电容以及电性连接该薄膜晶体管的透明电极；第二基板，配置有共用电极并位于该第一基板的对向，且该共用电极位于该第二基板与该第三有源元件阵列之间；多个第三间隙物，配置于该第二绝缘层上并支撑该第二基板，以使该第二基板与所述多个第三有源元件阵列之间具有第三容置空间；以及多层液晶层，分别配置于该第一容置空间、该第二容置空间与该第三容置空间内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉龙，金际远，
申请(专利权)人：点晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]