專利名稱：可調(diào)變式菲涅耳透鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種菲涅耳透鏡(Fresnel lens)，且特別涉及一種可調(diào)變式 (switchable)的菲涅耳透鏡。
背景技術：
菲涅耳透鏡，又稱螺紋透鏡，其保留了傳統(tǒng)透鏡的曲面和弧度，并利用微分原理制作效果相當于傳統(tǒng)厚玻璃透鏡的薄型透鏡，故能夠節(jié)省透鏡材料，進而使得在制作大型透 鏡時能以體積輕薄取勝。菲涅耳透鏡最早是被應用于燈塔，目前也多被應用于顯示裝置上。一般而言，在顯 示領域中，菲涅耳透鏡可以用來放大顯示屏幕的顯示畫面，特別是應用于由多個面板所拼 湊而成的大型面板時，通過菲涅耳透鏡的光學修飾效果，可以使面板間的接合縫隙較不會 被人眼察覺。然而，使用菲涅耳透鏡會降低顯示畫面的質(zhì)量以及限制顯示器的視角，因此， 是否要使用菲涅耳透鏡來達到特定的光學效果是設計者經(jīng)常面對的抉擇之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其可依據(jù)需求決定是否要被開啟。本發(fā)明提出一種可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其適于讓一偏振光通過?？烧{(diào)變式菲涅耳 透鏡包括一菲涅耳透鏡部以及一光學材料層。菲涅耳透鏡部具有一入光面以及一出光面。 菲涅耳透鏡部具有雙折射性。偏振光由入光面進入菲涅耳透鏡部，并從出光面離開菲涅耳 透鏡部。菲涅耳透鏡部對偏振光的折射率適于通過一電場來調(diào)變。光學材料層配置于菲涅 耳透鏡部的出光面上，其中光學材料層具有單一折射率nx。在本發(fā)明的一實施例中，上述的菲涅耳透鏡部的材料包括一雙折射液晶。在本發(fā)明的一實施例中，上述的雙折射液晶包括一正型液晶。正型液晶具有一長 軸折射率與一短軸折射率n。，而長軸折射率大于短軸折射率η。。舉例而言，上述的短 軸折射率η0 <單一折射率ηχ <長軸折射率η—在本發(fā)明的一實施例中，上述的單一折射率^實質(zhì)上等于短軸折射率η。或長軸折
射率ηε。在本發(fā)明的一實施例中，上述的雙折射液晶包括一負型液晶。負型液晶具有一長 軸折射率與一短軸折射率n。，而長軸折射率小于短軸折射率η。。在本發(fā)明的一實施例中，上述的長軸折射率~ <單一折射率ηχ <短軸折射率η。。 舉例而言，上述的單一折射率ηχ實質(zhì)上等于短軸折射率η0或長軸折射率ne。在本發(fā)明的一實施例中，上述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡還包括兩個電極層。菲涅耳 透鏡部及光學材料層配置于兩個電極層之間，而菲涅耳透鏡部對偏振光的折射率適于通過 兩個電極層所提供的電場來調(diào)變。在本發(fā)明的一實施例中，上述的光學材料層具有一接合表面以及一頂表面。接合 表面與菲涅耳透鏡部的出光面接合，而頂表面為一平面。
除此之外，本發(fā)明提出另一種可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其適于讓一光線通過?？烧{(diào)變 式菲涅耳透鏡包括一可調(diào)變式偏振單元、一菲涅耳透鏡部以及一光學材料層?？烧{(diào)變式偏 振單元適于將光線轉(zhuǎn)換成一偏振光，其中可調(diào)變式偏振單元決定偏振光的偏振方向。菲涅 耳透鏡部具有一入光面以及一出光面，其中菲涅耳透鏡部具有雙折射性。偏振光由入光面 進入菲涅耳透鏡部，并從出光面離開菲涅耳透鏡部。可調(diào)變式偏振單元適于提供不同偏振 方向的偏振光，以使菲涅耳透鏡部對偏振光的折射率的改變。光學材料層配置于菲涅耳透 鏡部的出光面上，其中光學材料層具有單一折射率nx。在本發(fā)明的一實施例中，上述的可調(diào)變式偏振單元包括一液晶胞?；谏鲜觯捎谇笆龅目烧{(diào)變式菲涅耳透鏡可以通過電場或可調(diào)變式偏振單元來 改變菲涅耳透鏡部對偏振光的折射率，故能依據(jù)設計需求決定是否要將可調(diào)變式菲涅耳透 鏡開啟。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下參照實施例，并配合附圖進行 詳細說明如下。


圖1A為本發(fā)明第一實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意圖。圖1B為本發(fā)明第一實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的另一剖面示意 圖。圖1C為雙折射液晶的放大示意圖。圖2A為本發(fā)明第二實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意圖。圖2B為本發(fā)明第二實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的另一剖面示意 圖。圖3A為本發(fā)明第三實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意圖。圖3B為本發(fā)明第三實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的另一剖面示意 圖。圖4A為本發(fā)明第四實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意圖。圖4B為本發(fā)明第四實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的另一剖面示意 圖。其中，附圖標記說明如下100、300、400、600 菲涅耳透鏡110、310、420、620 菲涅耳透鏡部112、312、412a、422、612a、622 雙折射液晶120、320、430、630 光學材料層130、230:電極層200、500 顯示面板410,610 可調(diào)變式偏振單元412,612 液晶胞dl 長軸d2 短軸
L1、L3:偏振光L2 光線S1 入光面S2:出光面S3:接合表面S4 頂表面ne 長軸折射率n0 短軸折射率nx 單一折射率
具體實施例方式第一實施例圖1A與圖1B為本發(fā)明第一實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意 圖。圖1A與圖1B分別為可調(diào)變式菲涅耳透鏡在被施加電場之前與之后的剖面示意圖。請 參照圖1A，本實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡100適于讓一偏振光(例如為偏振光L1)通過， 且菲涅耳透鏡100包括菲涅耳透鏡部(Fresnel lens part) 110以及光學材料層120。在本 實施例中，偏振光L1例如為通過顯示面板200的偏振光，且顯示面板200例如是液晶顯示 面板。如圖1A所示，菲涅耳透鏡部110具有一入光面S1以及一出光面S2。除此之外，菲 涅耳透鏡部110具有雙折射性(birefringence)，且偏振光L1由入光面S1進入菲涅耳透鏡 部110，并從出光面S2離開菲涅耳透鏡部110。在本實施例中，菲涅耳透鏡部110的材料為 雙折射液晶112。圖1C為雙折射液晶的放大示意圖。如圖1C所示，雙折射液晶112分別具有一長 軸dl與一短軸d2，當光線通過雙折射液晶112且其偏振方向與長軸dl平行時，雙折射液 晶112對光線的折射率定義為一長軸折射率\，而當光線通過雙折射液晶112且其偏振方 向與短軸d2平行時，雙折射液晶112對光線的折射率定義為一短軸折射率n。。在本實施例 中，雙折射液晶112例如為一正型液晶，也就是說，在圖1A中，雙折射液晶112的長軸折射 率~大于短軸折射率n。。因此，當施加電場于雙折射液晶112(正型液晶)時，雙折射液晶 112的長軸dl會平行于電場的方向，如圖1B所示。請繼續(xù)參照圖1A，光學材料層120配置于菲涅耳透鏡部110的出光面S2上，且光 學材料層120具有單一折射率nx。另外，在本實施例中，單一折射率nx實質(zhì)上等于雙折射 液晶112的短軸折射率n。。除此之外，如圖1A所示，光學材料層120具有一接合表面S3以 及一頂表面S4。接合表面S3與菲涅耳透鏡部110的出光面S2接合，而頂表面S4例如為一 平面。在本實施例中，光學材料層120例如是利用壓模(stamper)以翻模(replica)的方 式制作而成，而菲涅耳透鏡部110則例如是通過將雙折射液晶112注入由接合表面S3所形 成的不規(guī)則空腔內(nèi)而形成。除此之外，本實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡100還包括兩個電極層130。在本實 施例中，兩個電極層130的材料例如為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, ITO)、銦鋅氧化物 (Indium Zinc Oxide, IZO)或其它透光導電材料。如圖1A所示，菲涅耳透鏡部110及光學材料層120皆配置于兩個電極層130之間，而菲涅耳透鏡部110對偏振光Ll的折射率適于通過兩個電極層130所提供的電場來調(diào)變。舉例來說，請參照圖1A，當兩個電極層130之間未被施加電壓而使得兩個電極層 130之間的電場等于0(即E = O)時，菲涅耳透鏡部110中的雙折射液晶112 (例如為正型 液晶)的長軸dl方向(參見圖1C)為垂直紙面的方向且與偏振光Ll的偏振方向平行。換 句話說，雙折射液晶112短軸d2方向與偏振光Ll的偏振方向垂直，因此當偏振光Ll通過 雙折射液晶112時，雙折射液晶112的等效折射率為長軸折射率I。當偏振光Ll從菲涅耳 透鏡部110的出光面S2離開并進入光學材料層120時，由于本實施例的光學材料層120的 折射率為n。，其不同于菲涅耳透鏡部110的等效折射率對于偏振光Ll而言)，故偏振光 Ll會在菲涅耳透鏡部110與光學材料層120的界面發(fā)生折射現(xiàn)象。換句話說，在本實施例 中，當兩個電極層130之間的電場等于0時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡100處于開啟狀態(tài)，而此 時的可調(diào)變式菲涅耳透鏡100具有類似傳統(tǒng)透鏡(凸透鏡、凹透鏡)的功能。在本實施例 中，處于開啟狀態(tài)的可調(diào)變式菲涅耳透鏡100可放大顯示面板200的影像畫面。如此一來， 當需要將多個小尺寸顯示面板200組合成單一大型面板時，便可通過將可調(diào)變式菲涅耳透 鏡100開啟以放大顯示面板200的顯示影像，進而使面板間的接合縫隙較不會被人眼察覺。圖IB為可調(diào)變式菲涅耳透鏡于被施加電場后的剖面示意圖。如圖IB所示，當施加 電壓于兩個電極層130而使兩個電極層130間產(chǎn)生電場E時，菲涅耳透鏡部110的雙折射 液晶112(例如為正型液晶)的長軸dl方向會平行于電場E方向并與偏振光Ll的偏振方 向垂直。換句話說，雙折射液晶112短軸d2方向與偏振光Ll的偏振行進方向平行，因此當 偏振光Ll通過雙折射液晶112時，雙折射液晶112的等效折射率為短軸折射率η。。當偏振 光Ll從菲涅耳透鏡部110的出光面S2離開并進入光學材料層120時，由于本實施例的光 學材料層120的折射率為η。，其等于偏振光Ll于菲涅耳透鏡部110內(nèi)所看到的折射率η。， 故偏振光Ll不會在菲涅耳透鏡部110與光學材料層120的界面發(fā)生折射現(xiàn)象，而是直接穿 透菲涅耳透鏡部110與光學材料層120。換句話說，在本實施例中，當兩個電極層130提供 電場給可調(diào)變式菲涅耳透鏡100時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡100處于關閉的狀態(tài)，故不會影響 影像畫面。值得一提的是，在本實施例中，雙折射液晶112雖為正型液晶且光學材料層120的 單一折射率^實質(zhì)上等于雙折射液晶112的短軸折射率η。。然而，在其它實施例中，單一 折射率ηχ也可以介于短軸折射率η0與長軸折射率之間，即，短軸折射率η0 <單一折射率 ηχ <長軸折射率rv在此情況下，設計者同樣也可依據(jù)單一折射率nx來調(diào)整電場大小，進 而調(diào)變菲涅耳透鏡部110對偏振光Ll的折射率。如此一來，同樣能夠利用電場的變化來開 啟或關閉菲涅耳透鏡100，由于所應用原理與前述示例相同，故在此不加贅述。另一方面，在其它實施例中，雙折射液晶112也可以是一負型液晶，其中負型液晶 的長軸折射率小于短軸折射率η。。換句話說，當施加電場于負型液晶的兩端時，負型液 晶的短軸d2(參見圖1C)會沿著電場的方向排列而形成如圖IA的狀態(tài)。即，負型液晶的長 軸dl方向在有施加電場的情況與偏振光Ll的偏振方向平行，故負型液晶的等效折射率為 長軸折射率IV由此可知，當菲涅耳透鏡部110中的雙折射液晶112為負型液晶，且兩個電 極層130又提供電場給菲涅耳透鏡部110時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡100處于開啟的狀態(tài)。相對地，當沒有施加電場于負型液晶的兩端時，負型液晶的短軸d2會垂直于紙面的方向，如圖IB所示。即，負型液晶的短軸d2方向在沒有施加電場的情況下與偏振光Ll的偏振方向相同，故負型液晶的等效折射率為短軸折射率η。。由此可知，當菲涅耳透鏡部110 中的雙折射液晶112為負型液晶，且兩個電極層130并未提供電場給菲涅耳透鏡部110時， 可調(diào)變式菲涅耳透鏡100處于關閉的狀態(tài)。在其它實施例中，雙折射液晶112也可以為負型液晶，且光學材料層120的單一折 射率ηχ是介于長軸折射率與短軸折射率η。之間，即，長軸折射率<單一折射率ηχ <短 軸折射率η。。在此情況下，設計者同樣也可依據(jù)單一折射率ηχ來調(diào)整電場大小，進而調(diào)變 菲涅耳透鏡部110對偏振光Ll的折射率。如此一來，同樣能夠利用電場的變化來開啟或關 閉菲涅耳透鏡100，由于所應用原理與前述示例相同，故在此不加贅述。第二實施例圖2Α與圖2Β為本發(fā)明第二實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意 圖，其中圖2Α與圖2Β分別為可調(diào)變式菲涅耳透鏡在被施加電場之前與之后的剖面示意圖。 請參照圖2Α，本實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡300與圖IA的可調(diào)變式菲涅耳透鏡100類 似，但兩者的主要差異之處在于可調(diào)變式菲涅耳透鏡300的光學材料層320所具有的單一 折射率ηχ實質(zhì)上等于雙折射液晶312的長軸折射率ne。在本實施例中，雙折射液晶312例如為一正型液晶，也就是說，在圖2A中，雙折射 液晶312的長軸折射率~大于短軸折射率η。。因此，當施加電場于雙折射液晶312時，正 型液晶的長軸dl與電場的方向平行，如圖2B所示。詳細來說，請參照圖2A，當兩個電極層130之間未被施加電壓而使得兩個電極層 130之間的電場等于0(即E = O)時，菲涅耳透鏡部310中雙折射液晶312 (例如為正型液 晶)的長軸dl方向與偏振光Ll的偏振方向平行，因此當偏振光Ll通過雙折射液晶312時， 雙折射液晶312的等效折射率為長軸折射率IV由于雙折射液晶312的等效折射率~和 光學材料層320的折射率ne相同，故偏振光Ll不會在菲涅耳透鏡部310與光學材料層320 的界面發(fā)生折射現(xiàn)象。即，在本實施例中，當兩個電極層130之間的電場等于0時，可調(diào)變 式菲涅耳透鏡300處于關閉的狀態(tài)，故不會影響影像畫面。圖2B為可調(diào)變式菲涅耳透鏡于被施加電場之后的剖面示意圖。如圖2B所示，當 施加電壓于兩個電極層130而使兩個電極層130間產(chǎn)生電場E時，菲涅耳透鏡部310的雙 折射液晶312(例如為正型液晶)的長軸dl方向會平行于電場E方向并與偏振光Ll的偏 振方向垂直。換句話說，雙折射液晶312的短軸d2方向與偏振光Ll的偏振方向平行，因此 當偏振光Ll通過雙折射液晶312時，雙折射液晶312的等效折射率為短軸折射率η。。由于 光學材料層320的折射率與雙折射液晶312的等效折射率為短軸折射率η。不同，故偏振 光Ll會在菲涅耳透鏡部310與光學材料層320的界面發(fā)生折射現(xiàn)象。即，在本實施例中， 當兩個電極層130提供電場給可調(diào)變式菲涅耳透鏡300時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡300處于 開啟狀態(tài)。值得一提的是，在本實施例中，雙折射液晶312雖為正型液晶且光學材料層320的 單一折射率~實質(zhì)上等于雙折射液晶312的長軸折射率~。然而，在其它實施例中，單一 折射率ηχ也可以介于短軸折射率η0與長軸折射率之間，即，短軸折射率η0 <單一折射率 ηχ <長軸折射率rv在此情況下，設計者同樣也可依據(jù)單一折射率nx來調(diào)整電場大小，進 而調(diào)變菲涅耳透鏡部310對偏振光Ll的折射率。如此一來，同樣能夠利用電場來開關菲涅耳透鏡300，由于所應用原理與前述示例相同，故在此不加贅述。除此之外，在本實施例中，雙折射液晶312雖為正型液晶，然而在其它實施例中，雙折射液晶312也可以是一負型液晶，其中負型液晶的長軸折射率小于短軸折射率η。。 換句話說，當施加電場于負型液晶的兩端時，負型液晶的短軸d2平行于電場的方向，如圖 2A所示。即，負型液晶的長軸dl在有施加電場的情況下與偏振光Ll的偏振方向平行，故 負型液晶的等效折射率為長軸折射率I。由此可知，當菲涅耳透鏡部310中的雙折射液晶 312為負型液晶，且兩個電極層130又提供電場給菲涅耳透鏡部310時，可調(diào)變式菲涅耳透 鏡300處于關閉狀態(tài)。相對地，當沒有施加電場于負型液晶的兩端時，負型液晶的短軸d2會垂直紙面的 方向，如圖2B所示。即，負型液晶的短軸d2的方向在沒有施加電場的情況下與偏振光Ll 的偏振方向平行。因此，當偏振光Ll通過負型液晶時，負型液晶的等效折射率為短軸折射 率η。。由此可知，當菲涅耳透鏡部310中的雙折射液晶312為負型液晶，且兩個電極層130 并未提供電場給菲涅耳透鏡部310時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡300處于開啟的狀態(tài)。另一方面，在其它實施例中，雙折射液晶312也可以為負型液晶且光學材料層320 的單一折射率ηχ例如是介于長軸折射率與短軸折射率η0之間。即，長軸折射率<單 一折射率^ <短軸折射率η。。在此情況下，設計者同樣也可依據(jù)單一折射率ηχ來調(diào)整電場 大小，進而調(diào)變菲涅耳透鏡部310對偏振光Ll的折射率。如此一來，同樣能夠利用電場的 變化來開啟或關閉菲涅耳透鏡300，由于所應用原理與前述示例相同，故在此不加贅述。第三實施例圖3Α與圖3Β為本發(fā)明第三實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意 圖，其中圖3Α與圖3Β分別為可調(diào)變式菲涅耳透鏡有無施加電場的剖面示意圖。請參照圖 3Α，本實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡400適于讓一光線L2通過，且可調(diào)變式菲涅耳透鏡400 包括可調(diào)變式偏振單元410、菲涅耳透鏡部420以及光學材料層430。在本實施例中，光線 L2例如為通過顯示面板500的光線，且顯示面板500例如是液晶顯示面板。如圖3Α所示，可調(diào)變式偏振單元410適于將光線L2轉(zhuǎn)換成一偏振光L3?？烧{(diào)變 式偏振單元410決定偏振光L3的偏振方向，其中偏振光L3的偏振方向例如為垂直紙面的 方向或平行紙面的方向。另外，菲涅耳透鏡部420具有一入光面Sl以及一出光面S2。除此 之外，菲涅耳透鏡部420具有雙折射性，且偏振光L3由入光面Sl進入菲涅耳透鏡部420，并 從出光面S2離開菲涅耳透鏡部420。在本實施例中，菲涅耳透鏡部420的材料包括一雙折射液晶422，其中雙折射液晶 422例如為一正型液晶或負型液晶。也就是說，在圖3Α中，雙折射液晶422的長軸折射率ne 大于或小于短軸折射率η。。除此之外，如圖3Α與3Β所示，本實施例的雙折射液晶422的長 軸dl的方向是固定在與偏振光L3的偏振方向垂直的方向，且雙折射液晶422的排列是固 定的。請繼續(xù)參照圖3A，光學材料層430配置于菲涅耳透鏡部420的出光面S2上，且光 學材料層430具有單一折射率nx。另外，在本實施例中，單一折射率nx實質(zhì)上等于雙折射 液晶422的短軸折射率η。。除此之外，如圖3Α所示，光學材料層430具有一接合表面S3以 及一頂表面S4。接合表面S3與菲涅耳透鏡部420的出光面S2接合，而頂表面S4例如為一 平面。在本實施例中，光學材料層430例如是利用壓模以翻模的方式制作而成，而菲涅耳透鏡部420則例如是通過將雙折射液晶422注入由接合表面S3所形成的不規(guī)則空腔內(nèi)而形 成。除此之外，本實施例的可調(diào)變式偏振單元410包括液晶胞(liquid crystalcell)4120另外，兩個電極層230還分別配置于液晶胞412的相對兩表面。其中電 極層230的材料例如為銦錫氧化物或銦鋅氧化物等透光導電材料。如圖3A所示，可調(diào)變式 偏振單元410適于提供不同偏振方向的偏振光L3，以使菲涅耳透鏡部420對偏振光L3的折
射率改變。舉例來說，請參照圖3A，當有電壓施加于兩個電極層230而使得兩個電極層230提 供電場給可調(diào)變式偏振單元410時，液晶胞412內(nèi)的雙折射液晶412a(例如為正型液晶) 的長軸dl會沿電場方向(也就是平行紙面的方向)排列，故偏振光L3的偏振方向與光線 L2的偏振方向相同，并不會發(fā)生改變。舉例來說，當光線L2的偏振方向是垂直紙面的方向 時，通過可調(diào)變式偏振單元410的偏振光L3的偏振方向也是垂直紙面的方向。如此一來， 當偏振光L3進入菲涅耳透鏡部420時，雙折射液晶422的等效折射率為短軸折射率η。。由 于光學材料層430的折射率η0和雙折射液晶422的等效折射率η0相同，故偏振光L3不會 在菲涅耳透鏡部420與光學材料層430的界面發(fā)生折射現(xiàn)象，而是直接穿透菲涅耳透鏡部 420與光學材料層430。換句話說，在本實施例中，當兩個電極層230提供電場給可調(diào)變式 偏振單元410時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡400是處于關閉狀態(tài)，故不會影響影像畫面。圖3Β為可調(diào)變式菲涅耳透鏡未施加電場時的剖面示意圖。如圖3Β所示，當兩個 電極層230之間未被施加電壓而使得兩個電極層230之間的電場等于0(即E = O)時，液 晶胞412中的雙折射液晶412a會改變光線L2的偏振方向。舉例來說，當光線L2的偏振方 向是垂直紙面的方向時，通過可調(diào)變式偏振單元410的偏振光L3的偏振方向會平行紙面的 方向。如此一來，當偏振光L3進入菲涅耳透鏡部420時，雙折射液晶422的等效折射率為 長軸折射率ne。由于光學材料層430的折射率η。和雙折射液晶422的等效折射率ne不同， 故偏振光L3會在菲涅耳透鏡部420與光學材料層430的界面發(fā)生折射現(xiàn)象。換句話說，在 本實施例中，當兩個電極層230提供電場給可調(diào)變式偏振單元410時，可調(diào)變式菲涅耳透 鏡400處于開啟狀態(tài)，而此時的可調(diào)變式菲涅耳透鏡400具有類似傳統(tǒng)透鏡(凸透鏡、凹透 鏡)的功能。在本實施例中，處于開啟狀態(tài)的可調(diào)變式菲涅耳透鏡400可放大顯示面板500的 影像畫面。如此一來，當需要將多個小尺寸顯示面板500組合成單一大型面板時，便可提供 將可調(diào)變式菲涅耳透鏡400開啟以放大顯示影像，而使面板間的接合縫隙較不會被人眼察覺。值得一提的是，在本實施例中，雙折射液晶422例如是正型液晶，且光學材料層 430的單一折射率nx實質(zhì)上等于雙折射液晶422的長軸折射率ne。然而，在其它實施例中， 單一折射率nx也可以介于短軸折射率n0與長軸折射率之間，即，短軸折射率n0 <單一折 射率nx<長軸折射率~。另外，在其它實施例中，雙折射液晶422也可以是一負型液晶，其中負型液晶的長 軸折射率小于短軸折射率η。。另外，光學材料層430的單一折射率ηχ例如介于長軸折射 率I與短軸折射率η。之間，即，長軸折射率<單一折射率ηχ <短軸折射率η。。在上述情 況的下，設計者同樣也可依據(jù)單一折射率ηχ來設計雙折射液晶422于菲涅耳透鏡部420的排列，并通過可調(diào)變式偏振單元410提供不同偏振方向的偏振光，以使菲涅耳透鏡部420對 偏振光L3的折射率改變。如此一來，同樣能利用電場的變化來開啟或關閉菲涅耳透鏡400， 由于所應用原理與前述示例相同，故在此不加贅述。除此之外，雖然本實施例的雙折射液晶412a是在沒有加電場的情況下改變光線 L2的偏振方向，然而在其它實施例中，雙折射液晶412a也可以在有施加電場的情況下改變 光線L2的偏振方向。第四實施例圖4A與圖4B為本發(fā)明第四實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡與顯示面板的剖面示意 圖，其中圖4A與圖4B分別為可調(diào)變式菲涅耳透鏡有無施加電場的剖面示意圖。請參照圖 4A，本實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡600與圖3A的可調(diào)變式菲涅耳透鏡400類似，但兩者 的主要差異之處在于可調(diào)變式菲涅耳透鏡600的光學材料層630所具有的單一折射率nx 實質(zhì)上等于雙折射液晶622的長軸折射率ne。如圖4A所示，可調(diào)變式偏振單元610適于提供不同偏振方向的偏振光L3，以使菲 涅耳透鏡部620對偏振光L3的折射率改變。舉例來說，請參照圖4A，當有電壓施加于兩個 電極層230而使得兩個電極層230間產(chǎn)生電場E時，液晶胞612內(nèi)的雙折射液晶612a(例 如為正型液晶)的長軸會沿電場方向(也就是平行紙面的方向)排列，故偏振光L3的偏振 方向與光線L2的偏振方向相同，并不會發(fā)生改變。如此一來，當偏振光L3進入菲涅耳透鏡 部620時，雙折射液晶622的等效折射率為短軸折射率η。。由于光學材料層630的折射率 ne和雙折射液晶622的等效折射率n0不同，故偏振光L3會在菲涅耳透鏡部620與光學材 料層630的界面發(fā)生折射現(xiàn)象。即，在本實施例中，當兩個電極層230提供電場給可調(diào)變式 偏振單元610時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡600處于開啟狀態(tài)。圖4B為可調(diào)變式菲涅耳透鏡于施加電場之前的剖面示意圖。如圖4B所示，當兩 個電極層230間的電場等于0(即E = O)時，液晶胞612內(nèi)的雙折射液晶612a會改變光線 L2的偏振方向。如此一來，當偏振光L3進入菲涅耳透鏡部620時，雙折射液晶622的等效 折射率為長軸折射率I。由于光學材料層630的折射率和雙折射液晶622的等效折射 率I相同，故偏振光L3不會在菲涅耳透鏡部620與光學材料層630的界面發(fā)生折射現(xiàn)象， 而是直接穿透菲涅耳透鏡部620與光學材料層630。即，在本實施例中，當兩個電極層230 提供電場給可調(diào)變式偏振單元610時，可調(diào)變式菲涅耳透鏡600的處于關閉狀態(tài)，故不會影 響影像畫面。值得一提的是，在本實施例中，雙折射液晶622例如是正型液晶，且光學材料層 630的單一折射率nx實質(zhì)上等于雙折射液晶622的長軸折射率ne。然而，在其它實施例中， 單一折射率nx也可以介于短軸折射率n0與長軸折射率之間，即，短軸折射率n0 <單一折 射率nx<長軸折射率~。另外，在其它實施例中，雙折射液晶622也可以是一負型液晶，其中負型液晶的長 軸折射率小于短軸折射率η。。另外，光學材料層630的單一折射率ηχ例如介于長軸折射 率I與短軸折射率η。之間，即，長軸折射率<單一折射率ηχ <短軸折射率η。。在上述情 況下，設計者同樣也可依據(jù)單一折射率ηχ來設計雙折射液晶622于菲涅耳透鏡部620的排 列，并通過可調(diào)變式偏振單元610提供不同偏振方向的偏振光，以使菲涅耳透鏡部620對偏 振光L3的折射率改變。如此一來，同樣能利用電場來開關菲涅耳透鏡600，由于所應用原理與前述示例相同，故在此不加贅述。除此之外，雖然本實施例的雙折射液晶612a是在并未加電場的情況下改變光線L2的偏振方向，然而在其它實施例中，雙折射液晶612a也可以在施加電場的情況下改變光 線L2的偏振方向。綜上所述，由于本發(fā)明的實施例的可調(diào)變式菲涅耳透鏡適于通過電場的變化或可調(diào)變式偏振單元來改變菲涅耳透鏡部對偏振光的折射率，故能依據(jù)設計需求決定要將可調(diào) 變式菲涅耳透鏡開啟或關閉。雖然本發(fā)明已以實施例披露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術領域中的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可進行適當?shù)淖兓c修飾，故本發(fā)明的 保護范圍當視所附權利要求書所限定的范圍為準。
權利要求
一種可調(diào)變式菲涅耳透鏡，適于讓一偏振光通過，該可調(diào)變式菲涅耳透鏡包括一菲涅耳透鏡部，具有一入光面以及一出光面，其中該菲涅耳透鏡部具有雙折射性，該偏振光由該入光面進入該菲涅耳透鏡部，并從該出光面離開該菲涅耳透鏡部，且該菲涅耳透鏡部對該偏振光的折射率適于通過一電場來調(diào)變；以及一光學材料層，配置于該菲涅耳透鏡部的該出光面上，其中該光學材料層具有單一折射率nx。
2.如權利要求1所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該菲涅耳透鏡部的材料包括雙折射 液晶。
3.如權利要求2所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該雙折射液晶包括正型液晶，該正 型液晶具有一長軸折射率與一短軸折射率n。，而該長軸折射率大于該短軸折射率η。。
4.如權利要求3所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中短軸折射率η。<單一折射率ηχ<長 軸折射率ηε。
5.如權利要求3所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中單一折射率ηχ等于短軸折射率η0或 長軸折射率~。
6.如權利要求2所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該雙折射液晶包括負型液晶，該負 型液晶具有一長軸折射率與一短軸折射率n。，而該長軸折射率小于該短軸折射率η。。
7.如權利要求6所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中長軸折射率<單一折射率ηχ<短 軸折射率η。。
8.如權利要求6所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中單一折射率ηχ等于短軸折射率η0或 長軸折射率~。
9.如權利要求1所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，還包括兩個電極層，其中該菲涅耳透鏡 部及該光學材料層配置于所述兩個電極層之間，而該菲涅耳透鏡部對該偏振光的折射率適 于通過所述兩個電極層所提供的該電場來調(diào)變。
10.如權利要求1所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該光學材料層具有一接合表面以 及一頂表面，該接合表面與該菲涅耳透鏡部的該出光面接合，而該頂表面為一平面。
11.一種可調(diào)變式菲涅耳透鏡，適于讓一光線通過，該可調(diào)變式菲涅耳透鏡包括一可調(diào)變式偏振單元，適于將該光線轉(zhuǎn)換成一偏振光，其中該可調(diào)變式偏振單元決定 該偏振光的偏振方向；一菲涅耳透鏡部，具有一入光面以及一出光面，其中該菲涅耳透鏡部具有雙折射性，該 偏振光由該入光面進入該菲涅耳透鏡部，并從該出光面離開該菲涅耳透鏡部，且該可調(diào)變 式偏振單元適于提供不同偏振方向的該偏振光，以使該菲涅耳透鏡部對該偏振光的折射率 改變；以及一光學材料層，配置于該菲涅耳透鏡部的該出光面上，其中該光學材料層具有單一折射率ηχ。
12.如權利要求11所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該菲涅耳透鏡部的材料包括雙折 射液晶。
13.如權利要求12所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該雙折射液晶包括正型液晶，該 正型液晶具有一長軸折射率與一短軸折射率n。，而該長軸折射率大于該短軸折射率n0。
14.如權利要求13所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中短軸折射率n0<單一折射率nx <長軸折射率ne。
15.如權利要求13所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中單一折射率^等于短軸折射率η。 或長軸折射率~。
16.如權利要求12所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該雙折射液晶包括負型液晶，該 負型液晶具有一長軸折射率與一短軸折射率n。，而該長軸折射率小于該短軸折射率n0。
17.如權利要求16所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中長軸折射率<單一折射率nx <短軸折射率η。。
18.如權利要求16所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中單一折射率^等于短軸折射率η。 或長軸折射率~。
19.如權利要求11所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該光學材料層具有一接合表面以 及一頂表面，該接合表面與該菲涅耳透鏡部的該出光面接合，而該頂表面為一平面。
20.如權利要求11所述的可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其中該可調(diào)變式偏振單元包括液晶胞。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可調(diào)變式菲涅耳透鏡，其適于讓一偏振光通過?？烧{(diào)變式菲涅耳透鏡包括一菲涅耳透鏡部以及一光學材料層。菲涅耳透鏡部具有一入光面以及一出光面。菲涅耳透鏡部具有雙折射性。偏振光由入光面進入菲涅耳透鏡部，并從出光面離開菲涅耳透鏡部。菲涅耳透鏡部對偏振光的折射率適于通過一電場來調(diào)變。光學材料層配置于菲涅耳透鏡部的出光面上，其中光學材料層具有單一折射率nx。
文檔編號G02F1/13GK101806967SQ201010170988
公開日2010年8月18日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權日2010年4月30日
發(fā)明者廖仁偉, 石志鴻, 鄭景升, 陳宜君 申請人:友達光電股份有限公司