液体透镜装置及其制造方法

专利名称：液体透镜装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种利用电润湿现象的液体透镜装置及其制造方法。
背景技术：
近年来，利用电润湿现象的光学元件得到了发展。电润湿现象是这样一种现象当 将电压施加在其间夹有绝缘体的彼此相对的电极和导电液体之间时，使绝缘体带电以将绝 缘体和液体之间的界面的自由能改变，从而改变液体表面的形状(接触角)。例如，可以将这种光学元件应用于可变焦距透镜(例如，参见日本专利公开第 2007-225779号(第W039]段，图1))。在该专利文件中，描述了一种光学元件，该光学元 件具有由存储在液室中的导电性第一液体和绝缘性第二液体之间的界面所形成的透镜表 面。通过透明基板、透光容器以及插入在透明基板和透光容器之间的密封构件来限定该液 室。透明基板具有覆盖有绝缘膜的电极层。容器设置有与第一液体保持接触的棒状电极。 将电压施加在棒状电极和电极层之间时，呈现电润湿现象从而改变透镜表面的形状。在制造上述光学元件中，对液室进行密封以避免液体的泄。将密封构件用作液室 的组件。在将液体装入液室中以后，对液室施加压力以压紧密封部件，从而通过密封构件的 弹力来密封液室。

发明内容
然而，存在在液室的密封步骤中将作为超负荷的压力施加给液室的情况。此外，在 这种情况下，密封构件被压紧，由于超负荷使液室中的压力增大，从而可能损坏液室。因此， 对于液体的密封操作需要技巧或者需要高精度压力，这导致了可操作性降低并且设备成本 增大。期望提供一种可以改善密封液室过程中的可操作性的液体透镜装置的制造方法。还期望提供一种通过这种方法制造的液体透镜装置。根据本发明的实施例，提供了一种用于液体透镜装置的制造方法，该制造方法包 括制备具有液室、存储在液室中的导电性第一液体、存储在液态腔中的绝缘性第二液体以 及用于使液室的内部和外部之间连通的中空电极管的本体的步骤。液室由在其上形成有电 极层的第一透明基板、与第一透明基板相对的第二透明基板以及介于第一透明基板和第二 透明基板之间的环形密封构件限定。第一液体和第二液体具有不同的折射率并且彼此不混 溶。中空电极管具有与第一液体保持接触的第一端和位于液室的外部的第二端。该方法进 一步包括以下步骤将压力施加到第一透明基板和第二透明基板，从而压紧密封构件并且 从中空电极管的第二端流出第一液体；以及封闭中空电极管的第二端。
在将压力施加给第一透明基板和第二透明基板从而压紧密封构件的步骤中，存储 在液室中的第一液体从电极管的第二端流出。因此，即使当将作为超负荷的压力施加给液 室时，也可以抑制液室中的压力的过度增大，从而防止损坏液室。因此，对于液体腔的密封 操作不需要技巧，也不需要高精度压力。因此，可以改善密封液室过程中的可操作性。优选地，制备本体的步骤包括以下步骤将电极管安装至密封构件，使得电极管的 第一端从密封构件的内表面伸出而电极管的第二端从密封构件的外表面伸出；将具有电极 管的密封构件置于第一透明基板上；将第一液体和第二液体装入由第一透明基板和密封构 件所形成的空间中；以及将第二透明基板置于密封构件上。由于将电极管安装至密封构件，所以可以通过密封构件的弹力来密封电极管和密 封构件之间的间隔。因此，在用来安装电极管的部分处不需要任何额外的密封构件来确保 液室的密封条件，从而可以防止密封液室过程中的可操作性降低。此外，在将电极管安全地 安装至密封构件以后，将密封构件置于第一透明基板上，从而可以改善密封液室的可靠性。优选地，封闭第二端的步骤包括挤锻(swaging)第二端的步骤。通过挤锻第二端 进行封闭是一种简单的操作，从而可以抑制装置成本的增加。优选地，制造方法还包括将压力进一步施加给第一透明基板和第二透明基板的步 骤，从而在执行封闭第二端的步骤以后，进一步压紧密封构件。甚至在封闭步骤以后进一步压紧密封构件或者调节液室中的压力时，由于第一液 体在封闭步骤以前流出，从而抑制了液室中的压力过度增大以减小液室损坏的可能性。优选地，进一步施加压力的步骤包括通过使用固定构件将第一透明基板和第二透 明基板彼此固定的步骤。以这种方式，在通过使用固定构件来固定第一透明基板和第二透明基板期间，可 以由第一透明基板和第二透明基板进一步压紧密封构件。此外，在调节液室中的压力期间， 可以通过安装至第一透明基板和第二透明基板的固定构件进一步压紧密封构件。其后，可 以固定第一透明基板和第二透明基板。因此，通过固定构件来固定第一透明基板和第二透 明基板，从而确保液室的密封条件。优选地，制造方法进一步包括将封闭的第二端和电极层连接至设置在本体的外部 的电源电路的步骤。因此，电极管被用作用于呈现电润湿现象的端子。根据本发明的另一实施例，提供了一种液体透镜装置，其包括导电性第一液体； 具有与第一液体不同的折射率的绝缘性第二液体；以及本体，该本体具有一个密封的液室， 该液室由具有透光区域的第一透明基板、与第一透明基板相对的具有透光区域的第二透明 基板、以及介于第一透明基板和第二透明基板之间的环形密封构件限定，该液室存储彼此 不混溶的第一液体和第二液体。该液体透镜装置进一步包括电极层，形成在液室的部分内 表面上，该电极层具有由导电层和覆盖导电层的绝缘层所构成的层叠结构；以及中空电极 管，包括具有与在液室中的第一液体保持接触的作为开口端的第一端和位于液室的外部的 作为封闭端的第二端的中空导电管，其中，当通过电极管将电压施加在第一液体和电极层 之间时，第一液体和第二液体之间的界面形状改变。在该液体透镜装置中，为了使得在密封液室的过程中第一液体可以从第二端流 出，电极管的第二端最初为打开的。以这种方式，使用电极管可以改善密封液室过程中的可 操作性。最终，封闭第二端以确保液室的密封条件。将具有如此封闭的第二端的电极管用作用来呈现电润湿现象的端子。因此，既可以将电极管用作用来改善密封液室过程中的可 操作性的组件也可以将其用作用来呈现电润湿现象的端子。优选地，密封构件的内表面形成液室的部分内表面；并且穿过密封构件插入电极 管，从而第一端从密封构件的内表面伸出而第二端从密封构件的外表面伸出。由于将电极管安装至密封构件，所以电极管和密封构件之间的间隔可以由密封构 件的弹力来密封。因此，在用来安装电极管的部分处不需要任何额外的密封构件来确保液 室的密封条件。即，无需增加液体透镜装置的部件的数量就可以确保液室的密封条件。优选地，液体透镜装置进一步包括用于将第一透明基板和第二透明基板彼此固定 的固定构件。由于通过固定构件来固定第一透明基板和第二透明基板，所以可以进一步确 保液室的密封条件。
根据如上所述的本发明，可以改善密封液室过程中的可操作性。


图1为示出了根据本发明的优选实施例的液体透镜装置的示意性截面图；图2为用于示出在图1所示的液体透镜装置中安装电极管的位置处的固定构件的 形状的示图；图3为将电压施加到导电层和电极管的情况下的液体透镜装置的示意性截面图。图4A 图4D是用来示出液体透镜装置的制造方法中第一透明基板的装配步骤的 截面图；图5A 图5D是示出了制造方法中本体的装配步骤的截面图；图6A 图6C是示出了制造方法中液室的密封步骤的截面图；图7为示出了图1中所示的液体透镜装置中的电极管的安装位置的修改实例的示 意性截面图；图8A为具有图1中所示的闭合的第二端的电极管的放大截面图；以及图8B是与图8A类似的示图，示出了对其所作的修改。
具体实施例方式现在，将参照附图描述本发明的优选实施例。尽管在以下描述中示出了各种材料 等的实例，但是应该理解的是，本发明实施方式的材料等不仅限于这些实例。液体透镜装置的配置图1为示出根据本发明的优选实施例的液体透镜装置100的示意性截面图。液体 透镜装置100包括具有密封液室1、存储在液室1中的第一液体3、存储在液室1中的第二 液体4以及中空电极管5的本体2。本体2包括由透光基板6和粘结至透光基板6的一个表面7的基底基板8所构成 的第一透明基板9。基底基板8形成有通孔13。本体2进一步包括第二透明基板10和安 装在基底基板8和第二透明基板10之间的环形密封构件11。液室1由第一透明基板9、与 第一透明基板9相对的第二透明基板10、插入所述两透明基板之间的密封构件11的内表面 12、以及形成通孔13的基底基板8的内表面所包围的空间形成。透光基板6和第二透明基板10各自由诸如玻璃或者丙烯酸类树脂的具有高透明度的材料形成，并且具有作为光进入液体透镜装置100或者光从液体透镜装置100发出的 通道的透光区域A。穿过透光区域A的光通过基底基板8的通孔13进入或者发出，从而，通 孔13的平面图(从图1所示的Z方向看去)形状对应于透光区域A的形状。通孔13的平 面图形状的实例包括卵形、圆形、椭圆形以及矩形。作为修改，基底基板8可以形成有多个 通孔13，以使可以将液体透镜装置100用作透镜阵列。例如，基底基板8由合成树脂、金属、玻璃或者陶瓷形成。例如，密封构件11由弹 性体或者合成树脂形成，以能够密封存储在液室1中的第一液体3和第二液体4。在基底基板8的内表面上形成导电层14。通过在基底基板8和透光基板6之间的 间隔将导电层14连接至电源电路(未示出)。此外，在第一透明基板9上形成用于覆盖导 电层14的绝缘层15。形成绝缘层15以避免导电层14与液室1中的第一液体3和第二液 体4接触。在第一透明基板9的上表面上也形成绝缘层15作为液室1的内表面。在通孔 13的内表面上层叠导电层14和绝缘层15，并且导电层14和绝缘层15的这种层叠结构形 成电极层16。例如，导电层14为通过例如溅射或者电镀所形成的氧化锡或者IT0(氧化铟锡) 的透明薄膜。绝缘层15具有防水性并且其为例如通过诸如CVD(化学气相沉积)的各种涂 方法所形成的聚对二甲苯(对亚二甲苯树脂)薄膜或者无机材料薄膜。存储在液室1中的第一液体3和第二液体4具有不同的折射率(绝对折射率)并 且在液室1中彼此不混溶。第一液体3和第二液体4可以具有相同的比重。第一液体3和 第二液体4之间的界面17对应于液体透镜装置100中的透镜表面(下文中，将该透镜表面 称作透镜表面17)。在本优选实施例中，第二液体4的折射率大于第一液体3的折射率。然 而，第一液体3的折射率可以大于第二液体4的折射率。第一液体3为透明导电液体。例如，可以将诸如水和电解质溶液(诸如氯化钾、氯 化钠或者氯化锂的电解质的水溶液)的无机液体用作第一液体3。此外，还可以将诸如具 有低分子量的醇(例如甲醇或者乙醇)和常温熔盐(离子液体)的有机液体用作第一液体 3。另一方面，第二液体4为透明绝缘液体。例如，可以将诸如癸烷、十二烷、十六烷或 者十一烷的碳氢化合物材料的非极性溶剂用作第二液体4。此外，还可以将诸如硅油或者氟 材料的疏水性材料的非极性溶剂用作第二液体4。如图1所示，存储在液室1中的第一液体3和第二液体4彼此不混溶，从而它们分 为两层。在本优选实施例中，在第一透明基板9上形成具有防水性的绝缘层15。因此，第一 液体3被绝缘层15排斥从而聚集到第二透明基板10附近。另一方面，第二液体4使绝缘 层15的表面润湿。将中空电极管5安装至密封构件11，使得中空电极管穿过密封构件。电极管5具 有第一端51和第二端52。第一端51为从密封构件11的内表面12伸出至液室1中以与第 一液体3接触的开口端。第二端52为从密封构件11的外表面18伸出的封闭端。电极管 5进一步穿过下文中要描述的固定构件19，并且第二端52位于固定构件19的外部并且被 连接至电源单元(未示出)。中空电极管5由诸如金或者铝的导电材料形成。例如，电极管5具有0. 5mm的内 径。电极管5可以由导电材料所形成的中空导电管和形成在导电管的表面上的绝缘保护膜
7构成。该导电管具有作为开口端的第一端和作为封闭端的第二端，其中，开口端从密封构件 11的内表面12伸出以与第一液体3接触，封闭端从密封构件11的外表面18伸出。液体透镜装置100进一步包括用于将第一透明基板9和第二透明基板10彼此固 定的固定构件19。固定构件19由第一构件20、第二构件21以及用于粘结第一构件20和 第二构件21的粘结构件22构成。通过第一构件20和第二构件21分别在夹置密封构件11 的方向挤压第一透明基板9和第二透明基板10，从而使密封构件11发生弹性变形以密封液 室1。在这种情况下，第一构件20和第二构件22通过粘结构件22来固定，从而保持了液室 1的密封条件。第一构件20具有邻接第一透明基板9的邻接表面20a和通过粘结构件22粘结至 第二构件21的粘结表面20b。邻接表面20a形成有与第一透明基板9的透光区域A相对应 的透光孔20c。例如，第一构件20由金属或者合成树脂形成。
类似地，第二构件21具有邻接第二透明基板10的邻接表面21a和通过粘结构件 22粘结至第一构件20的粘结表面21b。邻接表面21a形成有与第二透明基板10的透光区 域A相对应的透光孔21c。例如，第二构件21也由金属或者合成树脂形成。图2是用来示出在安装了电极管5的位置处的固定构件19的形状的示图。即，图 2为从液体透镜装置100的电极管5伸出的一侧看去液体透镜装置100的侧视图(沿图1 中的方向X的侧视图)。在图2中，省略了在图1中所示的粘结构件22。如图2所示，第一构件20形成有从第二透明基板10侧朝向第一透明基板9侧延 伸的凹槽23。类似地，第二构件21形成有从第一透明基板9侧朝向第二透明基板10侧延 伸的凹槽24。粘合第一构件20和第二构件21，以使凹槽23和24在安装电极管5的位置 处彼此重叠。即，电极管5穿过固定构件19的凹槽23和24插入。没有具体限制凹槽23和24的形状，而是可以采用允许电极管5穿过固定构件19 而插入的任何形状。例如，在第一构件20和第二构件21由金属形成的情况下，存在电极管 5可以与第一构件20和第二构件21接触的可能性，这会导致短路电流的产生。因此，在这 种情况下，考虑形成凹槽23和24以避免电极管5与第一构件20和第二构件21之间的接 触。尽管在图2中没有示出，但是可以通过在第一构件20和第二构件21之间插入板 状构件来设置粘结构件22，其中，该板状构件具有与第一构件20的凹槽23类似的凹槽。可 选地，可以通过在第一构件20和第二构件21之间的间隔中填充例如热固性树脂、紫外线 (UV)固化树脂或者压敏粘合剂来设置粘结构件22。液体透镜装置的操作现在，将描述液体透镜装置100的操作。如上所述，透镜表面17由液室1中的第 一液体3和第二液体4来形成。在本优选实施例中，透镜表面17由具有凸面的第一液体3 和具有凹面的第二液体4来形成。此外，在本优选实施例中，光从第二透明基板10进入液 体透镜装置100而从第一透明基板9发出。由于在本优选实施例中第二液体4的折射率大 于第一液体3的折射率，所以从第二透明基板10所进入的光在透镜表面17上发散后从第 一透明基板9发出。从第一透明基板9发出的光的发散程度，即，穿过透镜表面17的光的焦距由透镜 表面17的曲率来确定。在没有将电压施加给连接至电源电路的导电层14和电极管5的情况下，例如，透镜表面17的曲率由第一液体3、第二液体4以及绝缘层15的物理性质和基底 基板8的通孔13的形状和尺寸来确定。因此，为了获得期望的光学特性，适当地设置第一 液体3、第二液体4以及绝缘层15的材料。此外，还适当地设置通孔13的形状和尺寸。例 如，可以设置通孔13的截面形状以便基底基板8的内表面为锥形或者曲线形的。图3为在将电压施加给导电层14和电极管5的情况下的液体透镜装置100的示 意性截面图。当将预定电压施加给导电层14和电极管5时，电荷聚集在绝缘层15置于其 间的彼此相对的导电层14和第一液体3中。导电层14中的电荷吸引第一液体3中的电 荷，从而使得通过第一液体3使绝缘层15的表面润湿(电润湿现象)。在本优选实施例中， 绝缘层15的表面在第二透明基板10侧上的通孔13的端部处(图3中所示的圆圈部分B) 由第一液体3润湿。结果，第二液体4由第一液体3推动而聚集在液室1的中部处。因此， 如图3所示，透镜表面17的曲率减小，从而从第一透明基板9发出的光的发散程度也减小。 换句话说，穿过透镜表面17的光的焦距增大。施加给导电层14和电极管5的电压可以为 DC电压或者AC电压。透镜表面17的曲率根据施加给导电层14和电极管5的电压而改变。当透镜表面 17的曲率改变时，穿过透明表面17的光的焦距也改变。因此，可以将根据本优选实施例的 液体透镜装置100用作可变焦透镜装置。液体透镜装置的制造方法现在，将描述根据本发明的实施例的液体透镜装置的制造方法。在以下描述中，将 描述上述液体透镜装置100的制造方法。第一透明基板的装配步骤图4A 图4D示出了第一透明基板9的装配步骤的截面图。如图4A所示，穿过基 底基板8形成通孔13。例如，通过诸如注入成型的成型方式来形成通孔13。如图4B所示， 在通孔13的内表面和基底基板8的下表面25上连续形成导电层14。例如，通过溅射或者 电镀来形成导电层14。如所需要的，导电层14可以被图案化并形成在通孔13的内表面和 基底基板8的下表面25上。如图4C所示，将透光基板6粘结至在其上形成有导电层14的基底基板8的下表 面25。粘结至基底基板8的透光基板6的上表面对应于以上参照图1描述的表面7。通过 诸如粘合、超声波焊接、扩散粘结、挤锻、螺栓连接或者阳极粘结(anodic bonding)的任何 方法将基底基板8和透光基板6彼此粘结。如图4D所示，形成绝缘层15以盖形成在通孔13上的导电层14。通过诸如如上 所述的CVD的任何涂方法来形成绝缘层15。在本优选实施例中，绝缘层15以与通孔13的 内表面连续的方式还形成在透光基板6没有粘结到基底基板8的区域的表面7上和基底基 板8的与下表面25相对的另一表面(上表面)上。然而，用于形成绝缘层15的区域不仅 限于上述区域，而是绝缘层15可以形成在其能够盖导电层14的任何区域。例如，可以在透 光基板6的表面7上的预定区域中不连续地形成绝缘层15。因此，如图4D所示，在通孔13 的内表面上形成了具有由导电层14和绝缘层15所构成的层叠结构的电极层16。本体的装配步骤图5A 图5D是用来示出本体2的装配步骤的截面图。如图5A所示，将环形密封 构件11置于第一透明基板9的基底基板8上。例如，可以在基底基板8上形成槽，并且在将密封构件11置于基底基板8上的过程中密封构件11可以与该槽啮合。如图5A所示，中 空电极管5预先穿过密封构件11插入。没有具体限制将电极管5安装至密封构件11的安装方法。例如，可以将电极管5 的第一端51或者第二端52形成得很尖锐，可以用具有尖锐端51或者52的电极管5来刺 穿密封构件11。可选地，可以在密封构件11中预先形成通孔并且可以穿过该通孔将电极管 5插入。在该阶段，电极管5的第一端51和第二端52这两者都是开口的，以使密封构件11 的内表面12和外表面18通过电极管5的开口端51和52彼此连通。
如图5B所示，将导电性第一液体3装入由通孔13的内表面和密封构件11的内表 面12所限定的空间。只要装入的第一液体3的量大于最终获得的要存储在液体透镜装置 100的液室1中的第一液体3的量，装入的第一液体3的量就不受到具体限制。例如，可以 以将第一液体3充分装满该空间的量将第一液体3装入由通孔13的内表面和密封构件11 的内表面12所限定的空间，从而防止在稍后形成的液室1中产生气泡。作为用于第一液体 3的填充方法，可以将如图5A所示具有置于其上的密封构件11的第一透明基板9浸入包含 在槽中的第一液体3中，从而将第一液体3装入由通孔13的内表面和密封构件11的内表 面12所限定的空间中。可选地，可以通过使用注射器等装入第一液体3。如图5C所示，将绝缘性第二液体4装入由通孔13的内表面和密封构件11的内表 面12所限定的空间中。更具体地，例如，通过使用注射器将第二液体4装入第一透明基板9 的通孔13中。形成在第一透明基板9上的绝缘层15具有防水性，从而第二液体4使绝缘 层15的表面润湿以向上推动第一液体3。如图5D所示，将第二透明基板10置于密封构件11上。通过执行该步骤，将液室 1限定为由第一透明基板9、第二透明基板10以及密封构件11所包围的空间。从而，制备 了具有液室1的本体2。液室1填充有彼此分离的第一液体3和第二液体4，并且电极管5 的第一端51与第一液体3接触。在将第二透明基板10置于密封构件11上时，第一液体3 可以从电极管5的第二端52流出或者不流出。在图5A所示的步骤中，可以不将电极管5安装至密封构件11。在这种情况下，可 以在执行图5D所示的步骤以后将电极管5安装至密封构件11。然而，优选地，与在本优选 实施例一样，在将密封构件11置于第一透明基板9上以前，将电极管5安全地安装至密封 构件11，从而改善稍后要描述的液室1的密封操作的可靠性。液室的密封步骤图6A 图6D是用来示出通过图5A 图5D所示的步骤所制备的本体2的液室1 的密封步骤的截面图。如图6A所示，利用压力施加装置C以图6A中箭头所示的相反方向 将压力施加到第一透明基板9和第二透明基板10，从而压紧密封构件11。结果，液室1的 体积减小，从而与电极管5的第一端51保持接触的第一液体3从第二端52流出。因此，即使当通过压力施加装置C将作为超负荷的压力施加给液室1时，也可以抑 制液室1中的压力过度增大从而防止损坏液室1。因此，对于液室1的密封操作不需要任何 技巧，并且也不需要高精度的压力。因此，可以改善密封液室1的可操作性。此外，由于将电极管5安装至密封构件11，所以可以通过密封构件11的弹力来密 封电极管5和密封构件11之间的间隔。因此，在用于安装电极管5的部分处不需要任何额 外的密封构件来确保液室1的密封条件，从而可以防止密封液室1的可操作性的降低。
如图6B所示，利用挤锻装置D通过挤锻封闭电极管5的第二端52。结果，将存储 第一液体3和第二液体4的液室1密封。例如，可以通过激光焊接或者填充粘合剂来执行 电极管5的第二端52的封闭。在本优选实施例中通过挤锻对第二端52的封闭是简单的操 作，从而可以抑制装置成本的增加。如图6C所示，用另一压力施加装置E将固定构件19安装至本体2，从而将第一透 明基板9和第二透明基板10彼此固定。即，通过压力施加装置E在图6C中箭头所示的相 对方向上挤压邻接第一透明基板9的固定构件19的第一构件20和邻接第二透明基板10 的固定构件19的第二构件21。结果，第一透明基板9和第二透明基板10受到挤压以进一 步压紧密封构件11。从而，进一步密封液室1。为了避免在挤压第二构件21期间，压力施加装置E和电极管5之间的接触，压力 施加装置E形成有凹槽。压力施加装置E的这个凹槽可以与以上提及的第二构件21的凹 槽24在形状上类似。然而，只要可以避免压力施加机构E和电极管5之间的接触，压力施 加装置E的该凹槽并不受形状限制。通过粘结构件22粘结第一构件20和第二构件21。因此，第一构件20和第二构件 21通过粘结构件22彼此固定。以这种方式，制造了液体透镜装置100。例如，通过焊接或者使用接线夹将液体透 镜装置100中的导电层14和电极管5连接至外部电源，从而将电极管5用作呈现电润湿现 象的端子。在图6C中所示的步骤中，可以通过上紧螺丝钉等将固定构件19安装至本体2。在 临时设置固定构件19以后上紧螺丝钉时，可以进一步压紧密封构件11。此外，在通过使用压力施加装置E安装固定构件19期间，可以调节液室1中的压 力。作为调节液室1中的压力的方法，可以采用以下方法。在图6A中所示的步骤中，可以 规定从电极管5的第二端52流出的第一液体3的量、由压力施加装置C施加的压力或者压 力施加装置C的行程。在上述特定条件下执行在图6A中所示的步骤以后，如图6B所示，封 闭电极管5的第二端52。其后，在图6C所示的步骤中，规定由压力施加装置E施加的压力 或者压力施加装置E的行程，并且接下来，在上述条件下，将固定构件19安装至本体2。通 过执行密封液室1的这一系列步骤，可以将液室1中的压力调解至预定压力。然而，在液室 1中获得预定压力的规定参数并不限于以上参数。以这种方式，在使用固定构件19固定第一透明基板9和第二透明基板10时，可以 通过第一透明基板9和第二透明基板10进一步压紧密封构件11。此外，在调节液室1中的 压力时，可以通过安装至第一透明基板9和第二透明基板10的固定构件19进一步压紧密 封构件11。其后，可以固定第一透明基板9和第二透明基板10。因此，第一透明基板9和 第二透明基板10由固定构件19来固定，从而确保了液室1的密封条件。此外，在封闭电极管5的第二端52之后安装固定构件19以前，可以通过压力施加 装置C进一步压紧密封构件11。在这种情况下，可以进一步密封液室1，可以调节液室1中 的压力，或者可以从本体2的相对侧安装固定构件11。如上所述，即使在图6B中所示的封闭步骤以后，进一步压紧密封构件11或者调节 液室1的压力时，由于第一液体3在封闭步骤之前流出，从而抑制了液室1中的压力过度增 大以减小损坏液室1的可能性。
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在以上制造的液体透镜装置100中，可以将电极管5既用作改善液室1的密封操 作的组件，又用作呈现电润湿现象的端子。因此，在通过溅射或者真空蒸发在第二透明基板 10上形成薄膜导体，例如，作为用于将电压施加给第一液体3的电极的情况下，可以抑制在 液体透镜装置100的制造过程中可操作性的降低和成本的增加。此外，如上所述，在安装电 极管5的部分处不需要任何额外的密封构件来确保液室1的密封条件，从而无需增加液体 透镜装置100的部件的数量就可以确保液室1的密封条件。
修改实例本发明并不限于以上优选实施例，而是在不脱离本发明的范围内可以进行各种修改。例如，图7示出了电极管5的安装位置的修改实例。如图7所示，电极管5被安装 至第二透明基板10而不是密封构件11。例如，通过夹物模压(insert molding)将电极管 5整体地安装至第二透明基板10。可选地，第二透明基板10可以形成有用于电极管5的插 入的孔，并且可以将电极管5插入该孔然后通过粘合固定。如图7所示，第二透明基板10 形成有用于允许电极管5的第一端51和第一液体3之间接触的凹槽26。然而，电极管5的 安装位置并不限于密封构件11和第二透明基板10，而是只要电极管5的第一端51与第一 液体3接触并且在液室1的密封步骤中第一液体3可以流出，就可以采用任何位置。可以修改电极管5的形状。例如，可以以多端形成与第一液体3保持接触的第一 端51或者位于液室1外部的第二端52。此外，电极管5可以是弯曲的。因此，可以根据液 体透镜装置100的形状或者尺寸来适当地设置电极管5的形状。在本优选实施例中，例如，虽然将电极管5的内径设置为0. 5mm，但是可以适当地 设置电极管5的内径。通过适当地设置电极管5的内径，可以适当地设置而使得第一液体3 从第二端52容易流出。例如，可以根据第一液体3的粘度来适当地设置电极管5的内径。可以将多个电极管5安装至本体2。例如，在基底基板8形成有多个通孔13以将 液体透镜装置100用作透镜阵列的情况下，考虑安装多个电极管5以分别对应于多个通孔 13。图8A为在图1中所示的具有封闭的第二端52的电极管5的放大截面图，图8B是 与图8A类似的示出其修改实例的示图。在每种情况下，将电极管5安装至密封构件11。在 图8A中所示的电极管5中，包括第二端52的区域F是封闭的。在图8B中所示的电极管5 中，不包括第二端52的区域G是封闭的。只要液室1被密封并且第一液体3不流出，就可 以通过图6B中所示的封闭步骤来使电极管5的任何区域封闭。作为另一个修改，电极管5可以设置有诸如开关阀的阀机构，其中，电极管5的第 二端52由阀机械装置来封闭。此外，电极管5可以设置有止回阀，其中，设置用于打开止回 阀的压力从而设置第二端52的封闭条件。即，当液室1中的压力变得小于用来打开止回阀 的压力时，第二端52是封闭的。因此，调节了液室1中的压力。此外，可以同时执行图6B中所示的第二端52的封闭步骤和图6A中所示的用于第 一透明基板9和第二透明基板10的压力施加步骤。例如，可以使用包括图6A中所示的压 力施加装置C和图6B中所示的挤锻装置D的压力施加装置，其中，正好在压力施加装置C 的操作结束之前开始通过挤锻装置D的封闭步骤来封闭第二端52。虽然已经参照具体实施例描述了本发明，但是该描述只是示例性的，并不能将该描述理解为是对本发明的范围的限制。在不脱离所附权利要求限定的本发明的实质和范围 内，本领域的技术人员可以做各种修改和变形。
权利要求
一种液体透镜装置的制造方法，包括以下步骤制备具有液室、存储在所述液室中的导电性第一液体、存储在所述液室中的绝缘性第二液体以及用于使所述液室的内部和外部之间进行连通的中空电极管的本体，所述液室由形成有电极层的第一透明基板、与所述第一透明基板相对的第二透明基板以及介于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的环形密封构件限定，所述第一液体和所述第二液体具有不同的折射率并且彼此不混溶，所述中空电极管具有与所述第一液体保持接触的第一端和位于所述液室的外部的第二端；将压力施加给所述第一透明基板和所述第二透明基板，从而压紧所述密封构件并且使得所述第一液体从所述中空电极管的所述第二端流出；以及封闭所述中空电极管的所述第二端。
2.根据权利要求1所述的液体透镜装置的制造方法，其中，制备所述本体的步骤包括 以下步骤将所述电极管安装至所述密封构件，使得所述电极管的所述第一端从所述密封构件的 内表面伸出，而所述电极管的所述第二端从所述密封构件的外表面伸出； 将具有所述电极管的所述密封构件置于所述第一透明基板上； 将所述第一液体和所述第二液体装入由所述第一透明基板和所述密封构件所形成的 空间；以及将所述第二透明基板置于所述密封构件上。
3.根据权利要求1所述的液体透镜装置的制造方法，其中，封闭所述第二端的步骤包 括以下步骤挤锻所述第二端。
4.根据权利要求1所述的液体透镜装置的制造方法，还包括以下步骤在执行封闭所述第二端的步骤以后，进一步将压力施加给所述第一透明基板和所述第 二透明基板，从而进一步压紧所述密封构件。
5.根据权利要求4所述的液体透镜装置的制造方法，其中，进一步施加压力的步骤包 括以下步骤通过使用固定构件将所述第一透明基板和所述第二透明基板彼此固定。
6.根据权利要求1所述的液体透镜装置的制造方法，还包括以下步骤将封闭的所述第二端和所述电极层连接至设置在所述本体的外部的电源电路。
7.一种液体透镜装置，包括 导电性第一液体；绝缘性第二液体，具有与所述第一液体不同的折射率；本体，具有由具有透光区域的第 一透明基板和第二透明基板、以及介于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的环形 密封构件所限定的密封液室，所述液室存储彼此不混溶的所述第一液体和所述第二液体；电极层，形成在所述液室的部分内表面上，所述电极层具有由导电层和覆盖所述导电 层的绝缘层所构成的层叠结构； 以及中空电极管，包括具有在所述液室内部与所述第一液体保持接触的作为开口端的第一 端和位于所述液室的外部的作为封闭端的第二端的中空导电管，其中，当通过所述电极管将电压施加在所述第一液体和所述电极层之间时，所述第一液体和所述第二液体之间的界 面形状改变。
8.根据权利要求7所述的液体透镜装置，其中所述密封构件的内表面形成所述液室的部分内表面；以及穿过所述密封构件插入所述电极管，以使所述第一端从所述密封构件的内表面伸出， 而所述第二端从所述密封构件的外表面伸出。
9.根据权利要求7所述的液体透镜装置，还包括用于将所述第一透明基板和所述第二透明基板彼此固定的固定构件。
全文摘要
本发明公开了液体透镜装置及其制造方法。液体透镜装置的制造方法包括以下步骤制备具有液室、存储在液室中的导电性第一液体、存储在液室中的绝缘性第二液体、以及用于在液室的内部和外部之间进行连通的中空电极管的本体，所述液室由在其上形成有电极层的第一透明基板、与第一透明基板相对的第二透明基板、以及介于第一透明基板和第二透明基板之间的环形密封构件限定；将压力施加给第一透明基板和第二透明基板，从而压紧密封构件并且使得第一液体从中空电极管的第二端流出；以及封闭中空电极管的第二端。
文档编号G02B26/02GK101858996SQ20101014047
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月26日 优先权日2009年4月2日
发明者吉田哲之, 土屋美树, 高井雄一 申请人:索尼公司