液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法
【專利摘要】一種液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，以特定的電壓輸入模式輸入控制電壓于相配合的驅(qū)動電極設(shè)計來控制液態(tài)透鏡的焦距。液態(tài)透鏡包括兩種不互溶的透明液體，一驅(qū)動電極，一封裝機構(gòu)件，一透明蓋板。兩種液體中具有較高折射率者為第一液體，具有較低折射率的液體為第二液體。驅(qū)動電極包括有M個驅(qū)動電極，M大于等于2。驅(qū)動電極為同心圓環(huán)電極，第一液體位于驅(qū)動電極之上。驅(qū)動電極由外至內(nèi)分別是第一至第M電極。相鄰兩個電極彼此極性相反。當(dāng)驅(qū)動電壓輸入至第一至第N電極時，第一液體的邊緣會落在第N電極的最內(nèi)緣位置，N大于等于2且小于等于M。
【專利說明】液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，特別涉及一種可調(diào)制焦距液態(tài)透鏡的驅(qū)動 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 液態(tài)透鏡為一種可變焦距的透鏡，其包括兩種互不相溶的液體，其中，這兩種液體 的接觸面會形成一預(yù)定的軸對稱圓球形曲面，其光學(xué)行為如同固體透鏡的曲面。
[0003] 目前液態(tài)透鏡的驅(qū)動模式通常是對單一個電極組施加電壓，以使液液界面產(chǎn)生形 變，并且通過調(diào)制輸入電壓的數(shù)值以產(chǎn)生不同程度的液液界面曲率變化，進而調(diào)整液態(tài)透 鏡的焦距。也就是說，已知液態(tài)透鏡是采用類似類比的方式來驅(qū)動。然而，采用類比的驅(qū)動 方式可能會因為基板表面上的缺陷、微粒或者是電壓的誤差導(dǎo)致第一液體無法精準(zhǔn)地控制 焦距調(diào)制量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法以調(diào)制由第一液體與第二液體形成的液液 界面的曲面，此驅(qū)動方法是電壓僅輸入選定的電極內(nèi)，使得第一液體的邊緣落在特定的電 極的最內(nèi)緣位置，因而可以精準(zhǔn)地控制第一液體表面的曲率變化，從而得到特定的焦距。
[0005] 液態(tài)透鏡包括兩種不互溶的透明液體、一驅(qū)動電極、一封裝機構(gòu)件。兩種不互溶的 液體所形成的具有曲率液液界面為液態(tài)透鏡的軸對稱圓球形曲面。驅(qū)動電極的作用為產(chǎn)生 通過兩種不互溶液體界面的電場，以調(diào)制兩種不互溶液體界面的形狀，而達到調(diào)制液態(tài)透 鏡焦距的目的。封裝機構(gòu)件為提供密封兩種液體的機構(gòu)件。
[0006] 驅(qū)動電極包括有Μ個驅(qū)動電極，Μ大于或等于2。電極的形狀為同心圓環(huán)電極，第 一液體所形成的液滴位于驅(qū)動電極之上。驅(qū)動電極由外至內(nèi)分別是第一至第Μ電極。相鄰 兩個電極彼此極性相反。當(dāng)驅(qū)動電壓輸入至第一至第Ν電極時，第一液體的邊緣會落在第 Ν電極的最內(nèi)緣位置，而Ν大于或等于2且小于或等于Μ。
[0007] 綜上所述，本發(fā)明實施例提供一種液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法。此液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法 可以通過電壓輸入的電極位置來精準(zhǔn)控制第一液體的邊緣落在特定的電極最內(nèi)緣上，其位 置控制精準(zhǔn)度可達到次微米等級，而得到精準(zhǔn)焦距變化，并且通過將輸入電壓區(qū)分為驅(qū)動 電壓與維持電壓的電壓輸入模式，同時達成快速反應(yīng)時間以及低電能損耗的效果。
[0008] 為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說 明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權(quán)利要求范圍作 任何的限制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1Α為本發(fā)明第一實施例的液態(tài)透鏡俯視圖。
[0010] 圖1Β為本發(fā)明第一實施例的液態(tài)透鏡剖面圖。
[0011] 圖2A至圖2J為本發(fā)明第一實施例的液態(tài)透鏡驅(qū)動方法示意圖。
[0012] 圖3為本發(fā)明第二實施例的液態(tài)透鏡剖面圖。
[0013] 圖4A至圖4J為本發(fā)明第二實施例的液態(tài)透鏡驅(qū)動方法示意圖。
[0014] 【主要元件符號說明】
[0015] 1 液態(tài)透鏡
[0016] 2 控制器
[0017] 3 電源裝置
[0018] 10 基板
[0019] 20 絕緣層
[0020] 30 電極
[0021] 32 第一電極
[0022] 34 第二電極
[0023] 36 第三電極
[0024] 38 第四電極
[0025] N 第N電極
[0026] Μ 第Μ電極
[0027] 40 低表面能層
[0028] 50 第一液體
[0029] 50a、50b 第一液體曲面
[0030] 60 第二液體
[0031] 70 封裝機構(gòu)件
[0032] 80 透明蓋板
[0033] bl 邊緣
[0034] Ε1、Ε2、Ε3、ΕΝ、ΕΓ、Ε2，、Ε3，、ΕΝ' 電場
[0035] Τ1、Τ2 時間
[0036] VI、VI' 維持電壓
[0037] V2、V2' 驅(qū)動電壓

【具體實施方式】
[0038] 圖1A為本發(fā)明實施例的液態(tài)透鏡1的俯視圖，而圖1B是本發(fā)明實施例的液態(tài)透 鏡1的剖面圖，其中，圖1B的剖面圖是根據(jù)圖1A的剖面線A-A進行剖面而得。請參閱圖1A， 液態(tài)透鏡1是由控制器2以及電源裝置3來控制液態(tài)透鏡1的驅(qū)動。請參閱圖1B，詳細(xì)而 言，液態(tài)透鏡1包括基板10、絕緣層20、驅(qū)動電極30、低表面能層40、第一液體50、第二液體 60、封裝機構(gòu)件70以及透明蓋板80。
[0039] 驅(qū)動電極30位于基板10上，驅(qū)動電極由Μ個同心圓環(huán)電極組成，須說明的是Μ為 正整數(shù)，且Μ大于或等于2。也就是說，液態(tài)透鏡1包括兩個或是兩個以上的同心圓環(huán)。而 在圖1Α中，僅示出四個同心圓環(huán)電極來做說明，分別是第一電極32、第二電極34、第三電極 36以及第四電極38。同心圓環(huán)電極之間彼此不相接觸，在電性上為斷路。此驅(qū)動電極30 由外至內(nèi)的排列依序分別是第一電極32、第二電極34、第三電極36、第四電極38到第Μ電 極。
[0040] 值得說明的是，驅(qū)動電極30的材料可以是不透光的金屬電極，例如是鑰、鉻、銅或 其他導(dǎo)電金屬合金。另外，驅(qū)動電極30的材料也可以是透光的透明導(dǎo)電材料，例如是銦錫 氧化物（Indium tin oxide，ΙΤ0)、銦鋒氧化物（Indium zinc oxide，ΙΖ0)或銦嫁鋒氧化物 (Indium gallium zinc oxide, IGZ0)。此外，每個同心圓環(huán)電極彼此間距大約為10 μ m。然 而，本發(fā)明并不限定驅(qū)動電極30的材料以及同心圓環(huán)電極的間距。
[0041] 請再次參閱圖1B,絕緣層20位于基板10以及驅(qū)動電極30上方,并且覆蓋基板10 以及驅(qū)動電極30。此外，絕緣層20能將驅(qū)動電極30彼此隔開，以防止第一電極32至第Μ 電極Μ之間產(chǎn)生電壓擊穿問題（voltage breakdown)。而在本實施例中，絕緣層20的厚度 可以小于2 μ m，而絕緣層20的材料為透明絕緣材料，例如是樹脂、氧化硅或者是聚酰亞胺 (Polyimide)。然而，本發(fā)明不限定絕緣層20的厚度大小與材料種類。
[0042] 低表面能層40位于絕緣層20之上。第一液體50配置于低表面能層40之上，并 位于驅(qū)動電極30的正上方。如圖1B所示，低表面能層40的邊緣約略位于第一電極32之 上。第二液體60位于第一液體50以及低表面能層40的上方，并覆蓋第一液體50以及低 表面能層40。須說明的是，在本實施例中，第一液體50和第二液體60均為不導(dǎo)電液體，其 中第一液體50為油相液體，例如是硅油，而第二液體60為水相液體，例如是水或者是醇類 溶液。因此，第一液體50和第二液體60為兩種不相溶的液體。此外，第一液體50的折射 率可大于第二液體60的折射率，以使得液態(tài)透鏡1具有聚焦功能。
[0043] 值得一提的是，第一液體50和第二液體60也為兩種互不相容的液體。例如，在其 他實施例中，第一液體50及第二液體60可以為一導(dǎo)電液體以及一非導(dǎo)電第二液體，此為電 濕潤式液態(tài)透鏡。此外，第一液體50及第二液體60還可為兩種不導(dǎo)電第二液體，此為介電 式液態(tài)透鏡。本發(fā)明不以此為限。
[0044] 低表面能層40的材料包括聚對二甲苯（Poly-para-xylene)或者是聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethene，也就是鐵氟龍)，當(dāng)?shù)谝灰后w50放置在低表面能層40上時，第一 液體50的接觸角可以小于20度，然而，本發(fā)明不限定第一液體50在低表面能層40上的接 觸角大小。此外，根據(jù)低表面能層40的表面特性，第一液體50在低表面能層40上移動的 摩擦力極小，因此產(chǎn)生第一液體50形變所需的能量較低，從而達到低電壓驅(qū)動的效果。此 夕卜，在其他實施例中，液態(tài)透鏡1也可以選擇低表面能材料為絕緣層20的材料，如此將絕緣 層20與低表面能層40合而為一。
[0045] 另外，如圖1B所示，在本實施例中，液態(tài)透鏡1可包括一封裝機構(gòu)件70以及一透 明蓋板80。封裝機構(gòu)件70,驅(qū)動基板與透明蓋板80形成一密閉空間。第一液體50以及第 二液體60可以放置在此密閉空間之中。封裝機構(gòu)件70以及透明蓋板80的結(jié)構(gòu)可以減少 液態(tài)透鏡1在保存或者是移動時，造成第一液體50以及第二液體60漏液或者是液體蒸發(fā) 的可能性。
[0046] 以上所述為本實施例的液態(tài)透鏡1的結(jié)構(gòu)，接下來將配合圖1B的內(nèi)容，詳細(xì)說明 液態(tài)透鏡1的驅(qū)動方法。圖2A至圖2J為本發(fā)明第一實施例的液態(tài)透鏡1驅(qū)動方法示意圖。 在本實施例中，液態(tài)透鏡1包括驅(qū)動電極30。驅(qū)動電極30是由Μ個同心圓環(huán)電極組成，而 Μ大于等于2。在此，僅標(biāo)示出第一電極32、第二電極34、第三電極36、以及第四電極38以 及第Μ電極Μ，來做說明如何驅(qū)動第一液體50產(chǎn)生形變，并使得第一液體50的邊緣bl落在 不同同心圓環(huán)電極的最內(nèi)緣位置上。而驅(qū)動第一液體50的邊緣bl落在其他同心圓環(huán)電極 位置上的驅(qū)動方法均相同，將不再多做贅述。
[0047] 液態(tài)透鏡1是利用一控制器2以及一電源裝置3 (如圖1B所示）來提供并且控制 驅(qū)動第一液體50形變所需要的電壓。請先參閱圖2A，圖2A為液態(tài)透鏡1的驅(qū)動方法電壓 時序圖。液態(tài)透鏡1的驅(qū)動方法包括三個階段，分別是未施加電壓(時間從〇至T1)，其所對 應(yīng)到的圖示為圖2B、施加一驅(qū)動電壓V2 (driving voltage，Vdriving，時間從T1至T2,其 中，T1代表開始施加驅(qū)動電壓V2的時間，而T2代表施加完驅(qū)動電壓V2的時間，且從T2之后 開始施加維持電壓VI)，其所對應(yīng)到的圖示為圖2C、施加一維持電壓Vl(holding voltage， Vholding，施加時間在T2之后)，其所對應(yīng)到的圖示為圖2D。
[0048] 須說明的是，液態(tài)透鏡1的電壓輸入模式區(qū)分為兩種，一種為驅(qū)動電壓V2,一種為 維持電壓VI。驅(qū)動電壓V2的作用是使第一液體50產(chǎn)生形變，使第一液體50邊緣的位置從 一同心圓環(huán)電極的邊緣向內(nèi)移動到另外一同心圓環(huán)電極的邊緣，也就是從一焦距值變化到 另外一焦距值的電壓。另外，在本實施例中，液態(tài)透鏡1僅具有一驅(qū)動電壓V2。但在其他實 施例中，液態(tài)透鏡1可具有多個驅(qū)動電壓，詳細(xì)而言，在其他實施例中，除了第一電極32之 夕卜，驅(qū)動電極30中的每個電極，例如是第二電極34、第三電極36或者是第四電極38,均可 具有一驅(qū)動電壓，本發(fā)明不以此為限。
[0049] 維持電壓VI則為維持第一液體50形變量值所需要的電壓，此時維持電壓VI應(yīng) 該要大于或等于維持第一液體50形變量值所需要的最小電壓。另外，在本實施例中，液態(tài) 透鏡1僅具有一維持電壓VI。但在其他實施例中，液態(tài)透鏡1可具有多個維持電壓，詳細(xì) 而言，在其他實施例中，除了第一電極32之外，驅(qū)動電極30中的每個電極，例如是第二電極 34、第三電極36或者是第四電極38,均可具有一維持電壓，本發(fā)明不以此為限。
[0050] 在本實施例中，電源裝置3所提供的驅(qū)動電壓V2應(yīng)該大于液態(tài)透鏡1的維持電壓 VI。驅(qū)動電壓V2的值越大，所產(chǎn)生的作用力越大，第一液體50的形變速度也會越快。也就 是說，第一液體50的形變速度取決于電源裝置3所提供的驅(qū)動電壓V2大小。
[0051] 請參閱圖2Α以及圖2Β，在時間從0至Τ0的階段中，并未施加電壓給電極30。第 一液體曲面50a代表未施加電壓下的第一液體50。此時第一液體50的邊緣bl約略位于第 一電極32的上方。之后，請參閱圖2C，在時間從T0至Tdriving的階段中，電源裝置3會施 加一驅(qū)動電壓V2至電極30。第一液體曲面50b則代表施加電壓后的第一液體50的曲面。
[0052] 詳細(xì)而言，在圖1B中，控制器2會發(fā)出信號以控制電源裝置3提供一驅(qū)動電壓V2 給第一電極32、第二電極34以及第三電極36。以使得第一電極32、第二電極34之間產(chǎn)生 一第一電場E1，第二電極34、第三電極36之間產(chǎn)生依第二電場E2。此時，第一液體50的 邊緣會受到電場的影響而從第一電極32的上方向內(nèi)移動，并落在第三電極36的上方移動。 須說明的是，在本實施例中，電源裝置3所施加的電壓為交流電壓。然而在其他實施例中， 驅(qū)動電壓V2也可以是直流電壓。
[0053] 對介電式液態(tài)透鏡1從長焦距調(diào)制到短焦距，也就是第一液體從起始狀態(tài)到受力 凸起的控制方式如下，當(dāng)控制器2發(fā)出信號，控制電源裝置3提供一特定量值的電壓給第 一電極32、第二電極34、第三電極36,相鄰的兩個同心圓環(huán)電極的極性相反，因此相鄰的 兩個同心圓環(huán)電極之間會產(chǎn)生一電場。當(dāng)電場通過由兩種絕緣液體(第二液體與第一液 體）形成界面時，在界面上就會產(chǎn)生一表面極化電荷分布（surface polarization charge 虹81：1^13111：；[011)，此表面極化電荷在電場的作用下，在界面上產(chǎn)生一由高介電常數(shù)絕緣液體 (第二液體)向低介電常數(shù)的第一液體方向作用的介電力，在此介電力作用下第一液體50產(chǎn) 生形變，使得第一液體曲面50b的邊緣bl向中心移動，而由于第四電極38并沒有通入電 壓，因此在第三電極36與第四電極38間并沒有電場存在。最后，第一液體曲面50b的邊緣 bl會停在第三電極36的最內(nèi)緣位置上，也就是電場的最內(nèi)緣位置。因此液態(tài)透鏡1的焦 距調(diào)制量與電壓大小無關(guān)，而是決定于電壓輸入到第幾個同心圓環(huán)電極。因此液態(tài)透鏡1 的調(diào)控精準(zhǔn)度也就取決于電極尺寸的精準(zhǔn)度，也就是可以達到半導(dǎo)體黃光工藝的次微米尺 寸。
[0054] 對于電濕潤液態(tài)透鏡，導(dǎo)電液體也就是第二液體本身就是電極的一部分，此第二 液體通常是添加帶電荷離子于第二液體內(nèi)增加其導(dǎo)電度，其從長焦距調(diào)制到短焦距，也就 是第一液體從起始狀態(tài)到受力凸起的控制方式如下。當(dāng)控制器2發(fā)出信號，控制電源裝置 3提供一特定量值的電壓給第二液體與第一電極32、第二電極34、第三電極36,此時第一電 極32,第二電極34與第三電極36為相同極性，與第二液體極性相反，此時在第二液體界面 與第一電極32、第二電極34、第三電極36之間產(chǎn)生一電場，而第二液體表面的帶電荷離子 在電場作用下使第一液體50產(chǎn)生形變，使得第一液體曲面50b的邊緣bl向中心移動，而由 于第四電極38并沒有通入電壓，因此在第三電極36與第四電極38之間并沒有電場存在。 最后，第一液體曲面50b的邊緣bl會停在第三電極36的最內(nèi)緣位置上，也就是電場的最內(nèi) 緣位置。因此液態(tài)透鏡的焦距調(diào)制量與電壓大小無關(guān)，而是決定于電壓輸入到第幾個同心 圓環(huán)電極。因此液態(tài)透鏡的調(diào)控精準(zhǔn)度也就取決于電極尺寸的精準(zhǔn)度，也就是可以達到半 導(dǎo)體黃光工藝的次微米尺寸。
[0055] 更詳細(xì)的說明如下，請參閱圖2C，舉例來說，若要使得第一液體曲面50b邊緣bl落 在第三電極36的位置，電源裝置3需要提供一驅(qū)動電壓V2 (driving voltage，Vdriving) 給第一電極32、第二電極34、第三電極36。使得第一電極32與第二電極34之間產(chǎn)生電場 E1、第二電極34與第三電極36之間產(chǎn)生電場E2 (如圖2C所示)。
[0056] 而第一液體曲面50b的邊緣bl會先受到電場E1的驅(qū)動跑至第二電極34的位置 上。再受到電場E2的驅(qū)動跑至第三電極36的位置上。由于第三電極36與第四電極38之 間不存在電場，因此沒有作用力作用于液態(tài)液珠曲面50b上，所以第一液體曲面50b的邊緣 bl不會繼續(xù)向中心移動。
[0057] 以此類推，若要使得第一液體曲面50b邊緣bl落在第二電極36的位置時，電源裝 置3需要提供一驅(qū)動電壓V2給第一電極32以及第二電極34,使得第一電極32與第二電極 34之間產(chǎn)生電場E1。而第一液體曲面50b的邊緣bl會先受到電場E1的驅(qū)動跑至第二電 極34的位置上。
[0058] 再來，請參閱圖2D，待第一液體曲面50b形變到定位后，控制器2可以發(fā)信號通知 電源裝置3將電壓調(diào)降為維持電壓VI (holding voltage, Vholding)，以保持第一液體曲 面50b的邊緣bl在第三電極36的位置上。因此液態(tài)透鏡1除了在調(diào)制焦距變動時需要提 供較高電壓的驅(qū)動電壓V2外，大部分的時間都是以較小電壓的維持電壓VI以維持其液態(tài) 透鏡1的焦距，因此可以減少其電量損耗。
[0059] 另外，要保持第一液體50的邊緣bl落在某一電極，例如是第N電極N的方法有兩 種。首先，請參閱圖2E，當(dāng)?shù)谝灰后w50的邊緣bl落在第N電極時，電源裝置3可以將對第 一電極32至第N電極N所施加的驅(qū)動電壓V2調(diào)降為維持電壓VI。則第一液體50的邊緣 bl會受到第N電極N以及第N-1電極N-1之間的電場EN的影響而停留在第N電極N之上。
[0060] 由于停留在第N電極N時，第一液體50僅會受到第N電極N以及第N-1電極N-1 之間的電場EN的影響。因此，如圖2F所示，在其他實施例中，也可以僅對第N電極N以及 第N-1電極N-1施加維持電壓VI。而第一液體50的邊緣bl會因為第N電極N以及第N-1 電極N-1之間的電場EN的影響而停留在第N電極N之上。
[0061] 以上所述第一液體曲面50b的形變方向是由第一電極32的方向往內(nèi)部電極30移 動。接下來將說明第一液體曲面50b由內(nèi)部電極30往第一電極32移動的方法，也就是液 態(tài)透鏡1從短焦距變化為長焦距或回復(fù)起始焦距的控制模式。
[0062] 詳細(xì)而言，在第一液體曲面50b的邊緣bl落在第N電極N的位置之后，若不提供維 持電壓VI給第N電極N，僅提供維持電壓VI給第一至第L電極時，則第N電極N與第N-1 電極N-1之間的電場消失。此時第一液體曲面50b界面的作用力消失，而第一液體曲面50b 在表面張力的作用下會有回復(fù)到起始狀態(tài)的趨勢，也就是第一液體曲面50b的邊緣bl會向 外擴張至第L電極L的上方。當(dāng)?shù)谝灰后w曲面50b的邊緣bl落在第L電極上，第一液體曲 面50b的邊緣bl會受到第L電極L至第L-1電極L-1之間的作用力影響而停在第L電極 L之上。而L為第一到第N電極之中的任一電極，且L大于等于2,小于N。
[0063] 以圖2G以及圖2H為例，請參閱圖2G以及圖2H，在第一液體曲面50b的邊緣bl落 在第N電極N的位置之后，若控制器2發(fā)出信號通知電源裝置3不提供維持電壓VI給第N 電極N，僅提供維持電壓VI給第一至第四電極時，則第N電極N與第N-1電極N-1之間的電 場消失。此時第一液體曲面50b界面的作用力消失，而第一液體曲面50b在表面張力的作 用下會有回復(fù)到起始狀態(tài)的趨勢，也就是第一液體曲面50b的邊緣bl會開始向外擴張。
[0064] 但當(dāng)?shù)谝灰后w曲面50b的邊緣bl擴張到第四電極38的最內(nèi)邊緣時，由于第四電 場38與第三電場36之間存在一電場E3、第三電場36與第二電場34之間存在一電場E2、 而第二電極與第一電極間存在電場E1，此時維持電壓VI產(chǎn)生的電場開始作用于第一液體 的界面，第一液體曲面50b的邊緣bl停止移動，第一液體曲面50b的曲面停止變形(如圖2H 所示)。
[0065] 同理可知，若控制器2發(fā)出信號告知電源裝置3不提供電壓給第四電極38以及第 三電極36,則第一液體曲面50b僅受到第二電極34、第一電極32之間的電場E1的驅(qū)動，而 第一液體曲面50b的邊緣bl會落在第二電極34的位置上。若控制器2發(fā)出信號通知電源 裝置3不提供電壓給任何一個電極30,則第一液體曲面50b的邊緣bl會回到未形變的位置 上。
[0066] 另外，也可以僅提供維持電壓VI給第L電極L以及第L-1電極L-1，而第一液體曲 面50b的邊緣bl則會落在第L電極L之上。如圖21以及圖2J所示，在其他實施例中，當(dāng) 第一液體曲面50b的邊緣bl落在第四電極38的位置之后，控制器2可以發(fā)信號給電源裝 置3僅提供維持電壓VI給第三電極36以及第四電極38，并停止提供維持電壓VI給第一電 極32以及第二電極34。此時，由于第一液體曲面50b的邊緣bl已落在第四電極38上，因 此只需要利用電場E3來維持第一液體曲面50b的形變位置。而停止提供維持電壓VI給第 一電極32以及第二電極34可以更進一步地降低電源的耗損。
[0067] 以上所述為本發(fā)明第一實施例的液態(tài)透鏡1的驅(qū)動方法，接下來將介紹本發(fā)明第 二實施例的液態(tài)透鏡Γ的驅(qū)動方法。圖3為本發(fā)明第二實施例的液態(tài)透鏡Γ的剖面示意 圖。圖4Α至圖4J為本發(fā)明第二實施例的液態(tài)透鏡Γ的驅(qū)動方法示意圖。請參閱圖3,本 實施例的液態(tài)透鏡Γ結(jié)構(gòu)大致和前一實施例相同。
[0068] 然而，在本實施例中，是將第二液體60'作為一電極，當(dāng)電源裝置3對第二液體 60'、第一電極32'、第二電極34'或第三電極36'施加電壓時，第二液體60'會與下方的第 一電極32'之間形成一電場Ε1'、與下方的第二電極34'之間形成一電場Ε2'、與下方的第 三電極36'之間形成一電場Ε3'（如圖3所示)。
[0069] 而液態(tài)透鏡Γ的驅(qū)動方式可以參考圖4Α至圖4D。如圖4Β所示，當(dāng)為施加電壓 時，第一液體曲面50b'會約略落在第一電極32'之上。之后，如圖4C所示，當(dāng)電源裝置3對 第二液體60'、第一電極32'、第二電極34'或第三電極36'施加電壓時，第一液體曲面50b' 的邊緣bl'會向中心移動。此時第一液體50'的邊緣會受到電場的影響而從第一電極32' 向中心移動，而由于第四電極38'并沒有通入電壓因此在第三電極36'與第四電極38'之 間并沒有電場存在。最后第一液體曲面50b'的邊緣bl'會停在第三電極36'的最內(nèi)緣位 置上。
[0070] 再來，請參閱圖4D，待第一液體曲面50b'形變到定位后，控制器2可以發(fā)信號通知 電源裝置3將電壓調(diào)降為維持電壓VI'，以保持第一液體曲面50b'的邊緣bl'在第三電極 36'的位置上。而圖4E、圖4F為兩種維持第一液體曲面50b'停留在某一電極位置，例如是 第N電極N，不產(chǎn)生形變的方式。首先，請參閱圖4E，當(dāng)?shù)谝灰后w50'的邊緣bl'落在第Ν' 電極時，電源裝置3可以將對第一電極32'至第Ν'電極Ν'所施加的驅(qū)動電壓V2'調(diào)降為 維持電壓VI'。則第一液體50'的邊緣bl'會受到第Ν'電極Ν'以及第Ν-Γ電極Ν-Γ之 間的電場ΕΝ'的影響而停留在第Ν'電極Ν'之上。
[0071] 由于停留在第Ν'電極Ν'時，第一液體50僅會受到第Ν'電極Ν'以及第Ν-Γ電 極Ν-Γ之間的電場ΕΝ'的影響。因此，如圖4F所示，在其他實施例中，也可以僅對第Ν'電 極Ν'以及第Ν-Γ電極Ν-Γ施加維持電壓VI'。而第一液體50'的邊緣bl'會因為第Ν' 電極Ν'以及第Ν-Γ電極Ν-Γ之間的電場ΕΝ'的影響而停留在第Ν'電極Ν'之上。
[0072] 另外，圖4G至圖4J則為第一液體曲面50b'由內(nèi)部電極30'往第一電極32'移動 的方法，也就是液態(tài)透鏡Γ從短焦距變化為長焦距或回復(fù)起始焦距的控制模式。其原理以 及方法和第一實施例大致上相同，在此不多做贅述。
[0073] 總結(jié)以上所述，本發(fā)明液態(tài)透鏡1的驅(qū)動方法包括，當(dāng)控制器2發(fā)出信號告知電源 裝置3提供一驅(qū)動電壓V2給第一至第N (例如是第四）電極時，第一液體曲面50b的邊緣 bl會形變至第N (例如是第四）電極的位置。第一液體50的形變位置是根據(jù)輸入電壓的同 心圓環(huán)電極的位置來決定。而液態(tài)透鏡1的驅(qū)動電極30具有Μ個同心圓環(huán)電極，因此第一 液體50可以具有Μ-1個形變位置。也就是說，液態(tài)透鏡1具有Μ-1種不同的焦距值。須說 明的是，Ν為正整數(shù)，且Ν大于等于2,小于等于Μ。
[0074] 另外，當(dāng)?shù)谝灰后w曲面50b的邊緣bl形變至第Ν電極位置之后，控制器2發(fā)出信 號通知電源裝置3僅提供驅(qū)動電壓V2給第N以及第N-1電極電壓，以降低電源的損耗。在 第一液體曲面50b形變至第N電極位置之后，控制器2可以發(fā)出信號通知電源裝置3不提 供電壓給第N電極。則第一液體曲面50b的邊緣bl會從第N電極的位置形變至第N-1電 極的位置。
[0075] 此外，液態(tài)透鏡1可以具有一個或多個維持電壓VI。當(dāng)液態(tài)透鏡1具有一個維持 電壓VI時，驅(qū)動電壓V2需要大于或等于此維持電壓VI。在液態(tài)透鏡1具有多個維持電壓 的情況下，除了第一電極32的其他電極30均分別具有一個維持電壓。當(dāng)驅(qū)動電壓第一液 體曲面50b形變至第N個電極時，驅(qū)動電壓需要大于或等于第N個電極的維持電壓。另外， 在驅(qū)動電壓大于維持電壓的情況下，第一液體曲面50b形變之后可將驅(qū)動電壓調(diào)降成維持 電壓，以降低電源的損耗。
[0076] 值得說明的是，驅(qū)動電壓的值越高，第一液體曲面50b到達預(yù)定電極30位置的時 間也就越短。也就是說，第一液體曲面50b到達預(yù)定焦距的時間也就越短，從而縮短液態(tài)透 鏡1的變焦時間。
[0077] 根據(jù)實施例以數(shù)據(jù)來說明在此驅(qū)動模式下，驅(qū)動電壓大小與反應(yīng)時間的關(guān)系，在 一實際測量的介電式液態(tài)透鏡驅(qū)動數(shù)據(jù)，當(dāng)輸入電壓恰恰好等于第一液體曲面50b停在某 個同心圓環(huán)電極最內(nèi)緣的最小維持電壓30伏特時，所需要的反應(yīng)時間為216毫秒。當(dāng)驅(qū)動 電壓增加為40伏特時，所需要的反應(yīng)時間縮短為88毫秒。當(dāng)驅(qū)動電壓再升高至60伏特時， 反應(yīng)時間縮短為40毫秒，也就是驅(qū)動電壓為30伏特的五分之一。
[0078] 由上述介紹的液態(tài)透鏡1的驅(qū)動方法可知，相較于已知液態(tài)透鏡采用類似類比方 式的驅(qū)動方法，本實施例的液態(tài)透鏡1驅(qū)動方法類似于數(shù)字的方式，而本實施例的驅(qū)動方 法是以第Μ個同心圓環(huán)電極的所在位置來控制第一液體50的形變，從而得到不同的焦距。 因此，本實施例的驅(qū)動方法不僅能加速第一液體50的形變，而且還比已知的驅(qū)動方法更準(zhǔn) 確地控制第一液體50的形變，以得到較為精確的焦距。
[0079] 綜上所述，本發(fā)明提供一種液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，以特定的電壓輸入模式輸入控 制電壓于相配合的驅(qū)動電極設(shè)計來控制液態(tài)透鏡的焦距。當(dāng)驅(qū)動第一液體形變時，控制器 可發(fā)出信號通知電源裝置提供驅(qū)動電壓給第一至第Ν個同心圓環(huán)電極，來驅(qū)動第一液體形 變，以使得第一液體的邊緣bl落在不同的同心圓環(huán)電極最內(nèi)緣上，而得到不同的焦距。此 夕卜，驅(qū)動電壓需大于或等于維持電壓。驅(qū)動電壓和維持電壓相差越大，第一液體能越快速地 達到預(yù)定的焦距，從而縮短液態(tài)透鏡進行變焦的時間。
[0080] 以上所述僅為本發(fā)明的實施例，其并非用以限定本發(fā)明的專利保護范圍。本領(lǐng)域 任何普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為 本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，所述液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法是以特定的電壓 輸入模式輸入電壓于相配合的驅(qū)動電極以控制液態(tài)透鏡的焦距，所述驅(qū)動電極為Μ個電極 且Μ大于或等于2,而所述電極由外至內(nèi)分別是一第一電極至一第Μ電極，所述液態(tài)透鏡的 驅(qū)動方法包括： 當(dāng)輸入一驅(qū)動電壓至所述第一電極至一第Ν電極時，一第一液體的邊緣落在所述第Ν 電極的內(nèi)緣位置，Ν大于或等于2且小于或等于Μ，所述驅(qū)動電壓調(diào)制所述液態(tài)透鏡焦距的 電壓； 當(dāng)所述第一液體的邊緣落在所述第Ν電極的內(nèi)緣位置后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為一維持 電壓以保持所述第一液體的形狀，所述維持電壓則為提供維持所述液態(tài)透鏡焦距的電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，所述驅(qū)動電壓大于或等 于所述維持電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，所述液態(tài)透鏡還包括一 第二液體，所述第一液體與所述第二液體互不相溶，且所述第一液體與所述第二液體均為 非導(dǎo)電液體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，所述電極為同心圓環(huán)電 極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，相鄰的兩個所述同心圓 環(huán)電極的極性彼此相反，且當(dāng)輸入所述驅(qū)動電壓至所述第一電極至所述第Ν電極時，兩個 相鄰的所述電極之間存在電場。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)輸入所述驅(qū)動電壓至 所述第一電極至所述第Ν電極時，所述第一液體的邊緣落在所述第Ν電極的內(nèi)緣位置，Ν大 于或等于2且小于或等于Μ，之后將所述驅(qū)動電壓調(diào)降為所述維持電壓以保持所述第一液 體的形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)所述第一液體的邊緣 落在所述第Ν電極的內(nèi)緣位置之后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為所述維持電壓，且所述維持電壓 僅提供給所述第Ν-1個電極以及所述第Ν個電極。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)所述第一液體的邊緣 落在所述第Ν電極的內(nèi)緣位置之后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為所述維持電壓，且所述維持電壓 僅提供給一第L電極以及所述第一電極，此時所述第一液體的邊緣會落在所述第L電極的 內(nèi)緣位置，L大于或等于2且小于Ν。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)所述第一液體的邊緣 落在所述第Ν電極的內(nèi)緣位置之后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為所述維持電壓，且所述維持電壓 僅提供給一第L電極以及一第L-1電極，此時所述第一液體的邊緣會落在所述第L電極的 內(nèi)緣位置，L大于或等于2且小于Ν。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，所述液態(tài)透鏡還包括一 第二液體，所述第一液體與所述第二液體互不相溶，且所述第一液體為非導(dǎo)電液體，而所述 第二液體為導(dǎo)電液體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，所述液態(tài)透鏡的驅(qū)動 方法還包括輸入所述驅(qū)動電壓至所述第二液體，相鄰的兩個所述同心圓環(huán)電極的極性彼此 相同，且當(dāng)輸入所述驅(qū)動電壓至所述第一電極至所述第N電極時，所述第二液體和各個所 述驅(qū)動電極之間存在電場。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)輸入所述驅(qū)動電壓 至所述第一電極至所述第N電極以及所述第二液體時，所述第一液體的邊緣落在所述第N 電極的內(nèi)緣位置，N大于或等于2且小于或等于M，之后將所述驅(qū)動電壓調(diào)降為所述維持電 壓以保持所述第一液體的形狀。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)所述第一液體的邊 緣落在所述第N電極的內(nèi)緣位置之后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為所述維持電壓，且所述維持電 壓僅提供給所述第N-1個電極、所述第N個電極以及所述第二液體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)所述第一液體的邊 緣落在所述第N電極的內(nèi)緣位置之后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為所述維持電壓，且所述維持電 壓僅提供給一第L電極、所述第一電極以及所述第二液體，此時所述第一液體的邊緣會落 在所述第L電極的內(nèi)緣位置，L大于或等于2且小于N。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的液態(tài)透鏡的驅(qū)動方法，其特征在于，當(dāng)所述第一液體的邊 緣落在所述第N電極的內(nèi)緣位置之后，將所述驅(qū)動電壓調(diào)為所述維持電壓，且所述維持電 壓僅提供給一第L電極、一第L-1電極以及所述第二液體，此時所述第一液體的邊緣會落在 所述第L電極的內(nèi)緣位置，L大于或等于2且小于N。
【文檔編號】G02B26/02GK104102000SQ201310146475
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】蔡智偉 申請人:齊發(fā)光電股份有限公司