專利名稱：光學(xué)折光器及折光板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)折光器，且特別是涉及一種液體光學(xué)折光器和折光板。
背景技術(shù)：
電濕潤(electrowetting)現(xiàn)象的機(jī)制已被人們所了解。在電濕潤現(xiàn)象中，當(dāng)兩 種液體之間所施加的電壓改變時(shí)，表面張力也改變，從而導(dǎo)致液體移動。在其他研究中， 若電極的金屬表面是通過具有若干微米的厚度的絕緣薄膜(insulation film)來形成，則 操作可靠性可得到改良。可保護(hù)電極以免受損害。此改良技術(shù)則被稱作介電質(zhì)上電濕潤 (electrowetting-on-dielectric, EffOD)。EWOD技術(shù)可例如用于實(shí)驗(yàn)室芯片(Lab-on-a-chip，L0C)或光學(xué)應(yīng)用中。光學(xué)應(yīng) 用可具有液體透鏡以及電子紙。電濕潤現(xiàn)象的操作機(jī)構(gòu)如下。舉例而言，將液滴安置于上 面具有薄絕緣層的金屬基板上。接著，將電壓施加于金屬基板上，液滴與金屬基板的接觸角 可改變。當(dāng)將此液滴用作光學(xué)透鏡時(shí)，使用具有相等密度的兩種液體。一種液體為絕緣的 且另一種液體為導(dǎo)電的。由于電壓改變，兩種液體之間的界面的曲率相應(yīng)地改變，從而導(dǎo)致 透鏡焦點(diǎn)改變。在已知應(yīng)用中，例如，美國專利第6，369，954號已提出應(yīng)用的技術(shù)。圖1為示意性 地說明具有可變焦點(diǎn)的已知透鏡的橫截面圖。在圖1中，絕緣液滴11位于填充有導(dǎo)體液體 13的介電腔室12的壁的內(nèi)表面上。絕緣液體11以及導(dǎo)體液體13皆為透明不可混溶的、具 有不同光學(xué)折射系數(shù)且具有實(shí)質(zhì)上相同密度。相對于導(dǎo)體液體13，介電質(zhì)12自然地具有低 濕潤。確保介電腔室的壁相對于導(dǎo)體液體13的高濕潤的表面處理14圍繞絕緣液滴11與 腔室12的壁之間的接觸區(qū)域15。表面處理14維持液滴11的定位，從而防止絕緣液體擴(kuò)展 超出所要接觸表面。當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)，絕緣液滴11自然地呈現(xiàn)由參考A所指定的形狀。當(dāng)在 電極16與電極17之間建立電壓V時(shí)，產(chǎn)生電場，根據(jù)上文所提及的電濕潤原理，電場將增 加區(qū)域15相對于導(dǎo)體液體13的濕潤。因此，導(dǎo)體液體13移動絕緣液滴11且使絕緣液滴 11變形為由參考B所指定的形狀。然而，若干其他技術(shù)也已由，例如，WO 2004/051323以及US 7，245，439所提出。
已知液體光學(xué)設(shè)備基本上需要將若干零件組裝于設(shè)備中?；蛘?，在已知結(jié)構(gòu)中，將氧化銦錫 (ITO)電極以及疏水性絕緣層涂布于玻璃空腔的內(nèi)表面上，且接著將玻璃空腔粘附至下部 透明基板。液體光學(xué)折光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及其他的應(yīng)用仍繼續(xù)在研發(fā)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光學(xué)折光器，包括基板，電極層安置于該基板上，絕緣層安置于該 電極層上預(yù)定的周緣區(qū)域，曝露該電極層的中間部分。第一電極夾層壁安置于該絕緣層上。 第二電極夾層壁安置于該絕緣層上，與該第一電極夾層壁相對。該第一電極夾層壁與該第 二電極夾層壁之間構(gòu)成內(nèi)部空間。外壁圍繞于該第一電極夾層壁以及該第二電極夾層壁等的外部。上蓋層覆蓋于該外壁上。第一液體填充于內(nèi)部空間中與該電極層接觸。第二液體 填充于內(nèi)部空間中，在第一液體上且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體界面。本發(fā)明提供一種折光板，包括基板；電極層，安置于該基板上；絕緣層，安置于該 電極層上，曝露該電極層的多個(gè)區(qū)域。又、多個(gè)第一電極夾層壁安置于該絕緣層上。多個(gè) 第二電極夾層壁，安置于該絕緣層上，分別與該多個(gè)第一電極夾層壁相對，構(gòu)成多個(gè)結(jié)構(gòu)單 元。多對絕緣壁分別配置在該多個(gè)結(jié)構(gòu)單元的該多個(gè)第一電極夾層壁與該多個(gè)第二電極夾 層壁之間，構(gòu)成多個(gè)內(nèi)部空間。外壁位于該基板上，圍繞該多個(gè)結(jié)構(gòu)單元。上蓋層覆蓋于該 外壁上。第一液體，填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中與該電極層接觸。第二液體， 填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中，在該第一液體上且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體 界面。
本發(fā)明提供一種面狀折光板，包括多個(gè)液體光學(xué)折光器構(gòu)成陣列面，每一個(gè)該液 體光學(xué)折光器用以接收入射光，通過每一個(gè)該液體光學(xué)折光器的液態(tài)界面的傾斜狀態(tài)，以 使從該入射光分出的穿透光往第一方向射出，以及使反射光往第二預(yù)定方向射出。本發(fā)明提供一種光學(xué)折光器，包括第一基板；第一電極層，安置于該第一基板 上；第二基板；第二電極層，安置于該第二基板上；第一絕緣層，安置于該第一電極層上的 周緣區(qū)域，曝露該第一電極層的中間部分；第二絕緣層，安置于該第二電極層上預(yù)定的周緣 區(qū)域，曝露該第二電極層的中間部分；第一電極夾層壁，安置于該第一絕緣層與該第二絕緣 層之間；第二電極夾層壁，安置于該第一絕緣層與該第二絕緣層之間，與該第一電極夾層壁 相對。該第一電極夾層壁與該第二電極夾層壁之間，構(gòu)成內(nèi)部空間。第一液體填充于該內(nèi) 部空間中。第二液體填充于該內(nèi)部空間中。第三液體，填充于該內(nèi)部空間中在該第一液體 與該第二液體之間且彼此不會溶解，以構(gòu)成第一液體界面與第二液體界面。本發(fā)明提供一種折光板，包括第一基板；第一電極層，安置于該第一基板上；第 二基板；第二電極層，安置于該第二基板上；多個(gè)第一電極夾層壁，絕緣安置于該第一電極 層與該第二電極層之間；多個(gè)第二電極夾層壁，絕緣安置于該第一電極層與該第二電極層 之間，分別與該多個(gè)第一電極夾層壁相對，構(gòu)成多個(gè)結(jié)構(gòu)單元，每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元有一個(gè)內(nèi)部 空間。第一液體填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中。第二液體填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu) 單元的該內(nèi)部空間中。第三液體填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中，在該第一液體 與該第二液體之間且彼此不會溶解，以構(gòu)成第一液體界面與第二液體界面。為讓本發(fā)明的 上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說 明如下。


圖1繪示為示意性地說明具有可變焦點(diǎn)的已知透鏡的橫截面圖。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)折光器的在側(cè)向的橫截面示意圖。圖3至圖5為示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的操作機(jī)構(gòu)的橫截面圖。圖6繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，另一種光學(xué)折光器的結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖。圖7A 7B繪示圖6的二種橫剖面示意圖。圖8(a)、(b)繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，光學(xué)折光器的應(yīng)用機(jī)制示意圖。圖9(a)、(b)繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，光學(xué)折光器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖11繪示水液體對不同波長的吸收系數(shù)示意圖。圖12(a) c)繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板于窗戶上的應(yīng)用機(jī)制示意圖。圖13繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的平面示意圖。圖14繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的平面示意圖。圖15A 15D繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，另一種光學(xué)折光 器結(jié)構(gòu)示意圖。圖16 18C繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的光路徑示意圖。附圖標(biāo)記說明11 絕緣液滴/絕緣液體12:介電腔室/介電質(zhì)13 導(dǎo)體液體14 表面處理15:接觸區(qū)域16 電極17:電極100 基板102 電極層104 絕緣層104a 絕緣底層104b 絕緣壁106A、106B、106C、106D 電極壁108、108a:絕緣層108b:內(nèi)絕緣壁108c 外絕緣壁108d、108e 側(cè)絕緣壁110:液體112:液體114:透明頂蓋層116、20放、20邪液體界面118:夕卜壁120 絕緣壁200 入射光300:折光板300a、300b、300c 液體光學(xué)折光器302:共同電極層304 絕緣壁306 電極層308 上蓋層400 紅外線區(qū)域
500 入射光502 折射光504 反射光
500A、500B:基板502A、502B 電極層504a 504d 絕緣層504e、504f 側(cè)絕緣壁506、506，、508、508，電極層514、516、518 液體520 外壁522,524 液體界面600a,600b,600c 入射光 600a，、600b，、600c，入射可見光600a，，、600b，，、600c” 入射紅外光600:折光板602,604 折光單元606 液體700:出射可見光
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種光學(xué)折光器，其例如通過水與油兩種液體來達(dá)成電濕潤的現(xiàn)象。 此兩種液體密度實(shí)質(zhì)上相同且不互溶，其中水的特性為可導(dǎo)電，而油的特性為絕緣，利用電 潤濕技術(shù)，在兩電極施加電壓形成電場進(jìn)而改變水相液體的接觸角度，并控制液體的傾斜 面以達(dá)到光線偏折或反射的目的。每個(gè)折光器(折光元件)基本包含兩個(gè)電極及絕緣層， 利用電壓控制將改變兩相接觸面的傾斜角度。由于兩種液體具有不同折射系數(shù)，可經(jīng)由光學(xué)設(shè)計(jì)出液面傾斜角，使光在穿透時(shí)， 通過水的特性可以將紅外線反射及吸收，并將光反射或偏折。折光元件例如可以以陣列方 式構(gòu)成折光板，配置于窗戶，其中透過可控制的折光元件及其陣列裝置，能使太陽光線中會 使室內(nèi)發(fā)熱的紅外光偏折及吸收，且同時(shí)將可見光偏折至室內(nèi)形成照明。折光裝置并可 控制每個(gè)單元(折光元件)液面傾斜角，使不同角度入射至折光裝置的太陽光線偏折至 室內(nèi)增加有效照明。且因太陽光中紅外線可分為近紅外線(0. 75 1.4 μ m)、短波長紅外 線(1. 4 3 μ m)、中波長紅外線(3-8 μ m)、長波長紅外線(8 15 μ m)和遠(yuǎn)紅外線(15 1，000μπι)。太陽光中有49%是紅外線，而地球白天從太陽吸收能量之后不分晝夜、持續(xù)發(fā) 散的熱輻射大部分屬于中波長紅外線。大部份紅外光例如被水吸收及反射，可見光則是偏 折至室內(nèi)。此偏光裝置亦可將夜晚室內(nèi)光源所發(fā)散的光線，再反射回室內(nèi)增加照明效果。進(jìn)一步而言，不僅限于兩種液體，亦可用三種或更多種不互溶的液體造成多層液 面，通過控制各層的液面傾斜角度來達(dá)到改變?nèi)肷涔獾男羞M(jìn)方向的目的。要達(dá)成三種以上 液體的方式，例如可以在相同單元中直接填充三層不互溶的液體取代填充兩種液體，其例 如于圖15會更舉一些實(shí)施例較具體描述。至于電極壁可以是單一電壓或是多重電壓的控 制。換句話說，電壓的控制方式可依填充液體的不同而變化。
以下舉一些實(shí)施例來說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅受限于所舉實(shí)施例。又、所舉實(shí) 施例之間也可以相互結(jié)合，得到其他變化組合。先就液體光學(xué)折光器的結(jié)構(gòu)來說明，以兩種液體的方式為例，圖2繪示依據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的液體光學(xué)折光器的在側(cè)向的橫截面示意圖。在圖2中，液體光學(xué)折光器可(例 如)包括下部透明基板100。電極層102安置于基板100上以充當(dāng)(例如)共同電極。電 極層102可(例如)在實(shí)際操作中被施加接地電壓。絕緣層104包含絕緣底層104a及絕 緣壁104b，安置于電極層102上。又絕緣底層104a是在電極層102上。電極層102預(yù)定的 中間區(qū)域要被暴露，而絕緣底層104a在此中間區(qū)域的周緣區(qū)域，使中間區(qū)域被暴露出來。 第一電極壁106A以及第二電極壁106B安置于基板100上且自基板100豎直。第一電極壁 106A以及第二電極壁106B通過絕緣壁104b及絕緣底層104a而與電極層102絕緣。電極 壁106A、106B可為(例如)導(dǎo)電光聚合物。絕緣層108安置于第一電極壁106A與106B的 表面上?；旧?，第一電極壁106A以及第二電極壁106B形成平行電極對以稍后用以控制 電濕潤機(jī)構(gòu)中的液體界面。絕緣層108的材料可為(例如)疏水性的，使得可較容易地控 制電濕潤現(xiàn)象。液體110填充于包容空間中以與基板100上的電極層102接觸。液體110包括 (例如)水或?qū)щ娙芤?。另一液體112填充于包容空間中以具有與液體110的界面而彼此 不會溶解。液體112可包括(例如)油或絕緣液體。然而，一般而言，例如，兩種液體中之 一者為導(dǎo)電的且另一者為絕緣的。透明頂蓋層114密封于包容空間上以形成光學(xué)折光器 (Optical Deflector)單元。兩種液體可經(jīng)選擇以形成界面平面，其中可控制界面的傾斜 角。此外，兩種液體的密度優(yōu)選地為實(shí)質(zhì)上相同。因此，折光器不受重力影響。圖3至圖5為示意性地說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的操作機(jī)構(gòu)的橫截面圖。舉例而 言，描述操作機(jī)構(gòu)。在圖3中，利用相等電壓(諸如，以30V的電壓)來分別施加相對于共 同電極102的電極106A以及電極106B。在此情形下，產(chǎn)生電場。液體界面的角度保持水 平。對于垂直入射光而言，行進(jìn)方向不偏轉(zhuǎn)。在圖4中，例如，當(dāng)利用電壓V2來施加電極壁 106A且利用電壓V1來施加電極壁106B時(shí)，產(chǎn)生電場。根據(jù)電濕潤現(xiàn)象，液體界面202A傾 斜。兩種液體具有不同折射率。相對于液體界面202A，入射光200具有入射角Θ”接著射 出光經(jīng)偏轉(zhuǎn)至右側(cè)。在圖5中，當(dāng)利用電壓V1來施加電極壁106A且利用電壓V2來施加電極 壁106B時(shí)，產(chǎn)生另一電場。根據(jù)電濕潤現(xiàn)象，液體界面202B傾斜。相對于液體界面202B， 入射光200具有入射角θ 2，接著射出光經(jīng)偏轉(zhuǎn)至左側(cè)。通常，第一液體與第二液體之間的 液體界面具有角度?？赏ㄟ^在電極壁106Α上施加第一電壓且在第二電極壁106Β上施加第 二電壓來控制此角度。視電極壁上的所施加電壓的值而定，可控制液體界面的傾斜角。此 時(shí)，入射光可在操作中經(jīng)偏轉(zhuǎn)至所要的方向。 上述的液體光學(xué)折光器，不是唯一的設(shè)計(jì)。圖6繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，另一種液 體光學(xué)折光器的結(jié)構(gòu)縱剖面示意圖。圖7Α 7Β繪示圖6的二種橫剖面示意圖。參閱圖6 與圖7Α，本實(shí)施例的液體光學(xué)折光器，例如包括基板100。以基板100為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，液體光 學(xué)折光器還包括電極層102安置于基板100上。底部的絕緣層108a安置于電極層102上 的周緣區(qū)域，曝露電極層102的中間部分。第一電極夾層壁安置于底部絕緣層108a上。第 一電極夾層壁例如包括第一內(nèi)絕緣壁108b、電極壁106A以及第一外絕緣壁108c。底部絕 緣層108a、內(nèi)絕緣壁108b與外絕緣壁108c都是絕緣層，以及側(cè)絕緣壁108d、108e將電極壁106A包圍，以保護(hù)電極壁106A。內(nèi)絕緣壁108b在底部的絕緣層108a上，向上延伸。電極 壁106A內(nèi)絕緣壁108b上。外絕緣壁108c在電極壁108A上。另外一個(gè)電極壁106B也與 電極壁106A—樣，夾在內(nèi)絕緣壁108b與外絕緣壁108c之間，構(gòu)成第二電極夾層壁。一對 絕緣壁120，參見圖7A，在第一電極夾層壁與第二電極夾層壁之間，圍繞構(gòu)成內(nèi)部空間。此 內(nèi)部空間可以是封閉的或是開放的空間。如果此對的二個(gè)絕緣壁120與第一電極夾層壁與 第二電極夾層壁接觸密合的話，就構(gòu)成封閉空間。如果此對的二個(gè)絕緣壁120與第一電極 夾層壁與第二電極夾層壁是分離不密合，如圖7A所示，就構(gòu)成開放的空間。當(dāng)然，電極夾層 壁的數(shù)量不必是二個(gè)，但是至少二個(gè)，以達(dá)到電濕潤現(xiàn)象的控制。電極夾層壁配合數(shù)量可以 配置成多邊形的配置，以控制液體界面的傾斜狀態(tài)。例如，圖7B是具有四個(gè)電極夾層壁的 實(shí)施例。以設(shè)置電極壁106A的相同方式可以配置再電極壁106C與電極壁106D。外壁118圍繞于絕緣壁120，第一電極夾層壁，以及該第二電極夾層壁等的外部。上蓋層114覆蓋于外壁118上，也可以例如覆蓋于電極夾層壁上，其依實(shí)際需要有多種變化 選擇。第一液體110填充于前述內(nèi)部空間中與電極層接觸102。第二液體112填充于前述 內(nèi)部空間中，在第一液體110上且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體界面。如圖7中，絕緣壁120與二個(gè)電極夾層壁所構(gòu)成的內(nèi)部空間是開放空間，延伸到外 壁118。如此二個(gè)液體110與112是由外壁所容置。液體110與112的選擇例如是水與油， 其不相溶解且密度相近。更于后續(xù)例如窗戶的應(yīng)用中，水可以吸收紅外光，水與油的折射系 數(shù)不同，具有折射效果達(dá)到多種應(yīng)用。然而，絕緣壁120是有助于內(nèi)部空間的建立，以利于 控制液體界面的傾斜狀態(tài)，但并不是絕對必要的構(gòu)件。電極層102做為共用地電極與電極層106A及電極層106B分別構(gòu)成電壓差，以控 制液體界面116的傾斜狀態(tài)。圖8繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，液體光學(xué)折光器的應(yīng)用機(jī)制示意圖。參閱圖8 (a)，如 果基板，電極層與上蓋層是透光材料，通過對電極層106A，106B施加適當(dāng)?shù)目刂齐妷海钥?制液體界面116的傾斜角度。由于二種液體的折射系數(shù)不同，使得穿過的折射光的行進(jìn)方 向被偏折，因此可以依照需要導(dǎo)向所要的方向。參閱圖8(b)反之，如果改變控制電壓，就會 改變液體界面116的傾斜角度。圖9繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，液體光學(xué)折光器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖9 (a)，液 體光學(xué)折光器的結(jié)構(gòu)中，例如電極層102’，例如是金屬材料，具有反射光的功能，則入射到 電極層102’的光會被反射，再經(jīng)由液體界面116的偏折，往預(yù)定的反射方向行進(jìn)。類似地， 參閱圖9 (b)，改變控制電壓可以改變反射光的行進(jìn)方向。利用上述的液體光學(xué)折光器，可以用來組成大面積的折光板，例如可以配置在窗 戶上，提升窗戶的效能。圖10繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖 10，就基本的結(jié)構(gòu)而言，折光板300利用多個(gè)液體光學(xué)折光器組成面板。以三個(gè)液體光學(xué)折 光器300a、300b、300c為例，在共同電極層302上相鄰組成折光板300。于此，本實(shí)施例的共 同電極層302例如前述是透明導(dǎo)電材料，設(shè)置在基板上，但是實(shí)際上無需僅限于如此結(jié)構(gòu)。 利用電極層306，絕緣壁304以及上蓋層308構(gòu)成多個(gè)單元以陣列等方式組成。如此對于大 面積的入射光，例如日光而言，折光板接收大面積的光，而偏折到方向。又，由于日光是平行 光，因此每一個(gè)液體光學(xué)折光器300a、300b、300c的液體界面的傾斜角度可以相同。然而， 如果需要，也可以使液體光學(xué)折光器300a、300b、300c具有分別的控制。于此，控制電路的部分可通過一般的技術(shù)來達(dá)成，為此技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可了解，不予詳述。
圖11繪示液體以水為實(shí)施例時(shí)對不同波長的吸收系數(shù)示意圖。一般而言，日光中 的紅外線部分，除產(chǎn)生熱外不會改變可見光線的明亮度。當(dāng)折光板在窗戶上的利用時(shí)，除了 能允許可見光進(jìn)入是室內(nèi)外，也希望排除紅外線進(jìn)入到室內(nèi)。水對于紅外線區(qū)域400有明 顯吸收效果。因此，本發(fā)的液體光學(xué)折光器例如特別包含使用水液體，可達(dá)到隔離紅外線的 功效，同樣地，亦可依不同液體對不同波長的吸收系數(shù)來變換運(yùn)用，亦可達(dá)到隔離紅外線的 功效。圖12繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板于窗戶上的應(yīng)用機(jī)制示意圖。參閱圖12(c)， 對于具有不同折射系數(shù)的界面，折射現(xiàn)象就如圖示，入射光500從第一種物質(zhì)進(jìn)入到第二 種物質(zhì)，會有折射光502。另外依入射角的大小，有一部分會被反射成為反射光504。參閱 圖12(a)的應(yīng)用，例如是窗戶的應(yīng)用。當(dāng)入射光500例如是日光，透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，如 果窗戶設(shè)置有折光板600，則折光板600可以將一部分的折射光502偏折到室內(nèi)。反射光 504的強(qiáng)度一般是隨入射角的增大而增大。又如果入射光從大的折射系數(shù)液體入射時(shí)，也可 以產(chǎn)生內(nèi)全反射。于此，可了解地，日光是平行光因此入射角度都相同，然而如果入射光500是點(diǎn)狀 的光源，則對于折光板600上的每一個(gè)液體光學(xué)折光器的入射角會有一些差異。如果折光 板600是設(shè)計(jì)成液體光學(xué)折光器是每一個(gè)可分別控制的或是多個(gè)折光器為區(qū)域可分別控 制等的設(shè)計(jì)時(shí)，可以調(diào)出所要的亮度。又例如于夜晚，如圖12(b)所示，由于外面的亮度不足于提供室內(nèi)的亮度，反之室 內(nèi)由燈具產(chǎn)生的容易穿透到室外。通過折光板600的調(diào)整，使一部份的反射光被反射回室 內(nèi)增加室內(nèi)亮度。圖13繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的平面示意圖。參閱圖13，折光板600例如 是由多個(gè)折光單元602所構(gòu)成，其單元例如是圖3的結(jié)構(gòu)。于本實(shí)施例，折光單元602是獨(dú) 立的單元有封閉的空間容置二種液體。圖14繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的平面示意圖。參閱圖14，折光板600例如 是由多個(gè)折光單元604所構(gòu)成，其單元例如圖7的結(jié)構(gòu)。于本實(shí)施例，折光單元604的單元 有開放的空間，因此通過外壁118來容置二種液體606。由于，每一個(gè)單元的折光單元604 的液體容置空間相通，因此液體是全面性的填入，也因此每一個(gè)單元的液體填入的量是一 致的，其在制造上也有其方便制造的優(yōu)點(diǎn)。然而，如何將多個(gè)液體折光器組合成大面積折光 板，可以采用多種方式無須特別限制。依相同的機(jī)制，前述以二種液體構(gòu)成液體界面的方式可以進(jìn)一步改變使用更多液 體構(gòu)成更多液體界面。以下舉使用三層液體構(gòu)成二個(gè)液體界面為例來說明。由于有二個(gè)液 體界面需要控制，因此控制的電極結(jié)構(gòu)需要適當(dāng)修改。圖15A 15D繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，另一種液體光學(xué)折光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖15A 是液體光學(xué)折光器結(jié)構(gòu)的側(cè)剖面示意圖。圖15B是液體光學(xué)折光器結(jié)構(gòu)的橫剖面示意圖。 圖15C是液體光學(xué)折光器另一種結(jié)構(gòu)的橫剖面示意圖。圖15D是液體光學(xué)折光器結(jié)構(gòu)的操 作機(jī)制示意圖。參閱圖15A，本實(shí)施例的三層液體例如是到二層導(dǎo)電的液體514、518以及 不導(dǎo)電的液體516在二層液體514、518之間。然而，本發(fā)明不限于三層液體的設(shè)置，且電極 的設(shè)置是控制液體即可。所舉的僅是一些實(shí)施例。導(dǎo)電的液體例如是水，不導(dǎo)電的液體例如是油。因?yàn)樗c油互不溶解構(gòu)成二個(gè)液體界面522、524。為了容置液體以及控制液體界 面，液體光學(xué)折光器如前述需要電極結(jié)構(gòu)與容置空間，但是由于有更多的液體界面需要控 制，電極結(jié)構(gòu)需要對應(yīng)改變。液體光學(xué)折光器的結(jié)構(gòu)，例如有基板500A。基板500A是透光材質(zhì)。允許光進(jìn)入。 電極層502A安置于基板500A上。電極層502A例如是導(dǎo)電透明材料?；?00A當(dāng)作下蓋 層使用。另外上蓋層與下蓋層相似，包含有基板500B以及透光的電極層502B，安置于基板 500B上。因此上蓋層與下蓋層可以互換。絕緣層504a安置于電極層電極層502A與電極 層502B上的周緣區(qū)域，曝露電極層502A、502B的中間部分。一個(gè)電極夾層壁，安置于二個(gè) 絕緣層504a之間。另一個(gè)電極夾層壁，安置于二個(gè)絕緣層504a之間與該第一電極夾層壁 相對。電極夾層壁是承載電極壁506、508，例如有絕緣壁504b當(dāng)作外壁。如果還考慮到與 填充的液體514、516、518有隔絕與保護(hù)，電極夾層壁還可以在設(shè)置另一絕緣壁504c當(dāng)作內(nèi) 絕緣壁。二個(gè)電極夾層壁之間構(gòu)成內(nèi)部空間。另外也可以再增加側(cè)絕緣壁504e、504f將電 極壁完全封閉達(dá)到更加保護(hù)效果。液體514，例如是導(dǎo)電的水填充于內(nèi)部空間中。另一液 體518，例如也是導(dǎo)電的水填充于內(nèi)部空間中。另一液體516，例如是不導(dǎo)電的油填充于該 內(nèi)部空間中在二液體514、518之間且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體，面522、524。換句話說， 控制多個(gè)液體界面，其需要對應(yīng)的電極結(jié)構(gòu)。還依照需要，可以再設(shè)置絕緣壁504d，以定義 出個(gè)別單元的內(nèi)部空間。內(nèi)部空間可以是開放空間或 是封閉空間。以圖15B的實(shí)施例，內(nèi) 部空間是開放空間延伸到外壁520。又位于上下的二對電極壁506、508是二個(gè)相對設(shè)立為 例。然而如先前圖7A 7B的描述，電極壁的數(shù)量無須限定成二個(gè)成對，例如圖15C所示， 其是以四個(gè)電極壁為例，上部的電極還包括另二個(gè)電極壁506’，下部的電極還包括另二個(gè) 電極壁508，。在圖15D中，其操作機(jī)制是利用電極壁506、508與共享的電極層502A、502B分別 夠成電壓Vl、V2、V3、V4。通過控制電壓Vl、V2、V3、V4的大小，可以改變液體界面522、524 的傾斜角度。多個(gè)液體光學(xué)折光器構(gòu)成折光板，可以應(yīng)用在窗戶上。由于有更多的液體界 面，可以更有效調(diào)整光的偏折方向。圖16 18C繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，折光板的光路徑示意圖。參閱圖16，入射光 可以有不同的入射角度，0度、30度、60度的入射光600a、600b，600c經(jīng)過液體光學(xué)折光器的 四個(gè)界面1 4，可以濾除紅外光等，但是通過調(diào)整界面3與2，可以在大致上相同的方向， 得到可見光，而紅外光可以被濾除。當(dāng)然如果必要，基板與空氣的界面1，可以配合再鍍上光 學(xué)膜達(dá)到濾除紅外光的更佳效果。圖17A 17C是針對可見光的入射光600a，、600b，、600c，在0度、30度、60度入
射的光路徑示意圖。以圖15的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過控制二個(gè)液體界面2與3，如此出射可見光 700仍可大致上維持一個(gè)方向出射，但是入射光的入射角度允許有相當(dāng)?shù)淖兓Ｈ绱?，?dāng)作 窗戶使用時(shí)，有更多的調(diào)整范圍。圖18A 18C是針對紅外光的入射光60(^”、60013”、600(；”在0度、30度、60度入射
的光路徑示意圖。由于在界面1上，例如鍍一層紅外光反射膜，其大部分紅外光會被反射。 一部分穿透進(jìn)入的紅外光會被水液體更進(jìn)一步吸收。因此，紅外光幾乎不會穿過。然而，如果是采用紫外光的鍍膜，則紫外光被反射，紅外光被水液體吸收，可以達(dá) 到雙重的過濾效果。
上面描述采用多個(gè)液體界面的設(shè)計(jì)，及配合得電極結(jié)構(gòu)。就實(shí)際應(yīng)用上，其不限于 所舉的實(shí)施例。液體的選用與排列也不限于「水/油/水」的方式。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明 ，任何本領(lǐng)域一 般技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種光學(xué)折光器，包括基板；電極層，安置于該基板上；絕緣層，安置于該電極層上預(yù)定的周緣區(qū)域，曝露該電極層的中間部分；第一電極夾層壁，安置于該絕緣層上；第二電極夾層壁，安置于該絕緣層上，與該第一電極夾層壁相對，其中該第一電極夾層壁與該第二電極夾層壁之間，構(gòu)成內(nèi)部空間；外壁，圍繞于該第一電極夾層壁以及該第二電極夾層壁等的外部；上蓋層，覆蓋于該外壁上；第一液體，填充于該內(nèi)部空間中與該電極層接觸；以及第二液體，填充于該內(nèi)部空間中，在該第一液體上且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體界面。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器， 其中該第一電極夾層壁包括第一內(nèi)絕緣壁，在該絕緣層上，向上延伸； 第一電極壁，在該第一內(nèi)絕緣壁上；以及第一外絕緣壁，在該第一電極壁上，其中該第一電極壁被夾置于該第一內(nèi)絕緣壁與該 第一外絕緣壁之間；其中該第二電極夾層壁包括 第二內(nèi)絕緣壁，在該絕緣層上，向上延伸； 第二電極壁，在該第二內(nèi)絕緣壁上；以及第二外絕緣壁，在該第二電極壁上的外側(cè)，其中該第二電極壁被夾置于該第二內(nèi)絕緣 壁與該第二外絕緣壁之間。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器，還包括絕緣壁與該第一電極夾層壁及該第二電極 夾層壁連接使該內(nèi)部空間是封閉空間。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器，還包括絕緣壁與該第一電極夾層壁及該第二電極 夾層壁所構(gòu)成的該內(nèi)部空間是開放空間，延伸到該外壁。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器，其中該第一液體與該第二液體是水與油。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器，其中該電極層作為共用地電極與該第一電極夾層 壁及該第二電極夾層分別構(gòu)成電壓差，以控制該液體界面的傾斜狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器，其中該電極層上有光反射層或是該電極層是金屬 層，以產(chǎn)生光反射作用。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)折光器，其中該基板，該電極層與該上蓋層是透光材料。
9.一種折光板，包括 基板；電極層，安置于該基板上；絕緣層，安置于該電極層上，曝露該電極層的多個(gè)區(qū)域； 多個(gè)第一電極夾層壁，安置于該絕緣層上；多個(gè)第二電極夾層壁，安置于該絕緣層上，分別與該多個(gè)第一電極夾層壁相對，構(gòu)成多 個(gè)結(jié)構(gòu)單元，其中該多個(gè)第一電極夾層壁與該多個(gè)第二電極夾層壁之間，構(gòu)成多個(gè)內(nèi)部空間；外壁，位于該基板上，圍繞該多個(gè)結(jié)構(gòu)單元；上蓋層，覆蓋于該外壁上；第一液體，填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中與該電極層接觸；以及第二液體，填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中，在該第一液體上且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體界面。
10.如權(quán)利要求9所述的折光板，其中每一個(gè)該第一電極夾層壁包括第一內(nèi)絕緣壁，在該絕緣層上，向上延伸；第一電極壁，在該第一內(nèi)絕緣壁上；以及第一外絕緣壁，在該第一電極壁上，其中該第一電極壁被夾置于該第一內(nèi)絕緣壁與該 第一外絕緣壁之間；其中每一個(gè)該第二電極夾層壁包括第二內(nèi)絕緣壁，在該絕緣層上，向上延伸；第二電極壁，在該第二內(nèi)絕緣壁上；以及第二外絕緣壁，在該第二電極壁上的外側(cè)，其中該第二電極壁被夾置于該第二內(nèi)絕緣 壁與該第二外絕緣壁之間。
11.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元還包括絕緣壁與該第一電極 夾層壁及該第二電極夾層壁連接使該內(nèi)部空間是封閉空間，如此每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元中的液 體不相互流通。
12.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元還包括絕緣壁與該第一電極 夾層壁及該第二電極夾層壁所構(gòu)成的該內(nèi)部空間是開放空間，延伸到該外壁。
13.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中該第一液體與該第二液體是水與油。
14.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的該電極層作為共用地電極 與該第一電極夾層壁及該第二電極夾層分別構(gòu)成電壓差，以控制該液體界面的傾斜狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的該電極層上有光反射層或 是該電極層是金屬層，以產(chǎn)生光反射作用。
16.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的該基板，該電極層與該上 蓋層是透光材料。
17.如權(quán)利要求10所述的折光板，接收入射光，允許一部分的該入射光穿透與偏折。
18.如權(quán)利要求10所述的折光板，其中每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中的該液體界面是分別控制的 傾斜狀態(tài)。
19.如權(quán)利要求9所述的折光板，其中每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中接收入射光的接口是鍍紅外 光反射膜，鍍紫外光反射膜，或同時(shí)鍍紅外光反射膜與紫外光反射膜。
20.一種面狀折光板，包括多個(gè)液體光學(xué)折光器構(gòu)成陣列面，每一個(gè)該液體光學(xué)折光器用以接收入射光，通過每 一個(gè)該液體光學(xué)折光器的液態(tài)界面的傾斜狀態(tài)，以使從該入射光分出的穿透光往第一方向 射出，以及使反射光往第二預(yù)定方向射出。
21.如權(quán)利要求20所述的面狀折光板，其中每一個(gè)該液體光學(xué)折光器中接收入射光的 接口是鍍紅外光反射膜，鍍紫外光反射膜，或同時(shí)鍍紅外光反射膜與紫外光反射膜。
22.一種光學(xué)折光器，包括第一基板；第一電極層，安置于該第一基板上； 第二基板；第二電極層，安置于該第二基板上；第一絕緣層，安置于該第一電極層上預(yù)定的周緣區(qū)域，曝露該第一電極層的中間部分；第二絕緣層，安置于該第二電極層上的周緣區(qū)域，曝露該第二電極層的中間部分； 第一電極夾層壁，安置于該第一絕緣層與該第二絕緣層之間； 第二電極夾層壁，安置于該第一絕緣層與該第二絕緣層之間，與該第一電極夾層壁相 對，其中該第一電極夾層壁與該第二電極夾層壁之間，構(gòu)成內(nèi)部空間； 第一液體，填充于該內(nèi)部空間中； 第二液體，填充于該內(nèi)部空間中；第三液體，填充于該內(nèi)部空間中在該第一液體與該第二液體之間且彼此不會溶解，以 構(gòu)成第一液體界面與第二液體界面。
23.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)折光器，還包括絕緣壁與該第一電極夾層壁及該第二電 極夾層壁連接使該內(nèi)部空間是封閉空間。
24.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)折光器，還包括外壁與絕緣壁，該絕緣壁與該第一電極 夾層壁及該第二電極夾層壁所構(gòu)成的該內(nèi)部空間是開放空間，延伸到該外壁。
25.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)折光器，其中該第一液體與該第二液體是導(dǎo)電體，第三 液體是絕緣體。
26.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)折光器， 其中該第一電極夾層壁包括第一外絕緣壁，在該第一絕緣層與該第二絕緣層之間；以及第一電極壁與第二電極壁，設(shè)置在該第一外絕緣壁上，分別與該第一電極層與該第二 電極層提供第一電壓與第二電壓； 其中該第二電極夾層壁包括第二外絕緣壁，在該第一絕緣層與該第二絕緣層之間；以及第三電極壁與第四電極壁，被夾置在第二外絕緣壁上，分別與該第一電極層與該第二 電極層提供第三電壓與第四電壓。
27.如權(quán)利要求26所述的光學(xué)折光器，其中該第一電極夾層壁還包括第一內(nèi)絕緣壁在 該第一絕緣層與該第二絕緣層之間，以將該第一電極壁與第二電極壁夾置在其間，其中該第二電極夾層壁還包括第二內(nèi)絕緣壁在該第二絕緣層與該第二絕緣層之間，以 將該第三電極壁與第四電極壁夾置在其間。
28.一種折光板，包括 第一基板；第一電極層，安置于該第一基板上； 第二基板；第二電極層，安置于該第二基板上；多個(gè)第一電極夾層壁，絕緣安置于該第一電極層與該第二電極層之間； 多個(gè)第二電極夾層壁，絕緣安置于該第一電極層與該第二電極層之間，分別與該多個(gè) 第一電極夾層壁相對，構(gòu)成多個(gè)結(jié)構(gòu)單元，每一個(gè)結(jié)構(gòu)單元有一個(gè)內(nèi)部空間； 第一液體，填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中； 第二液體，填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中；第三液體，填充于每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元的該內(nèi)部空間中，在該第一液體與該第二液體之 間且彼此不會溶解，以構(gòu)成第一液體界面與第二液體界面。
29.如權(quán)利要求28所述的折光板，其中該第一液體與該第二液體是導(dǎo)電體，第三液體 是絕緣體。
30.如權(quán)利要求28所述的折光板，其中每一個(gè)該第一電極夾層壁與每一個(gè)該第二電極夾層壁包括第一絕緣層與第二絕緣層，分別在該第一電極層及該第二電極層上； 外絕緣壁，在該第一絕緣層與該第二絕緣層之間；以及第一電極壁與第二電極壁，設(shè)置在該外絕緣壁上，分別與該第一電極層與該第二電極 層構(gòu)成第一電壓與第二電壓。
31.如權(quán)利要求30所述的折光板，其中每一個(gè)該第一電極夾層壁與每一個(gè)該第二電極 夾層壁還包括內(nèi)絕緣壁在該第一絕緣層與該第二絕緣層之間，分別將該第一電極壁與第二電極壁夾 置在該內(nèi)絕緣壁與該外絕緣壁之間。
32.如權(quán)利要求28所述的折光板，其中每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元還包括多個(gè)絕緣壁與該多個(gè) 第一電極夾層壁及該第二電極夾層壁連接使該內(nèi)部空間是封閉空間。
33.如權(quán)利要求28所述的折光板，還包括外壁且每一個(gè)該結(jié)構(gòu)單元還包括多個(gè)絕緣 壁，與該第一電極夾層壁及該第二電極夾層壁所構(gòu)成的該內(nèi)部空間是開放空間，延伸到外 壁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)折光器及折光板。該光學(xué)折光器包括基板，電極層安置于該基板上，絕緣層安置于該電極層上預(yù)定的周緣區(qū)域，曝露該電極層的中間部分。第一電極夾層壁安置于該絕緣層上。第二電極夾層壁安置于該絕緣層上，與該第一電極夾層壁相對。一對絕緣壁設(shè)置在該第一電極夾層壁與該第二電極夾層壁之間，構(gòu)成內(nèi)部空間。外壁圍繞于該對絕緣壁，該第一電極夾層壁，以及該第二電極夾層壁等的外部。上蓋層覆蓋于該外壁上。第一液體填充于內(nèi)部空間中與該電極層接觸。第二液體填充于內(nèi)部空間中，在第一液體上且彼此不會溶解，以構(gòu)成液體界面。
文檔編號G02B26/02GK101866025SQ200910134509
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者曲昌盛, 林俊全, 范植訓(xùn), 陳秀香, 黎育騰 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院