跨國產學研合作突破物理限制，研發全球首支「梯度折射率液晶眼鏡」

發佈日期： 2025年09月01日

發佈單位： 國科會

聯絡人： 國科會自然處劉芳君科技研發管理師電話：02-2737-7022

國立陽明交通大學林怡欣特聘教授領導的研究團隊，在國科會補助下，攜手烏克蘭基輔大學、英國利茲大學與群創光電，並在美國google gift的支持下，成功突破液晶的物理與化學本質上對梯度折射率型液晶鏡片(LC gradient Index lenses)的限制，研發出全球第一支具量產性的「梯度折射率液晶眼鏡」。成果已於今(2025)年8月刊登於國際權威期刊《Physical Review Applied》，並獲美國物理學會選為特別報導，顯示臺灣在液晶光學領域的創新實力受到國際高度肯定。

此種眼鏡能自由調整焦距，無須調整視角或者姿勢，不僅能幫助眼科醫療，更可望應用於擴增實境(AR)、虛擬實境(VR)頭戴裝置與人工智慧機器視覺，為未來光學科技帶來新契機。

打造全球首支電池供電「梯度折射率液晶眼鏡」，突破液晶物理限制

雙焦點眼鏡自18世紀問世以來，一直是同時矯正遠近視力的重要工具，但配戴者必須仰賴頭部或視角調整，才能在不同距離看清楚物體。雖然科學界早在50年前就提出液晶鏡片的構想，透過電場控制液晶分子排列以改變光線傳播速度，進而實現電子切換液晶鏡片度數，但受限於液晶折射率變化與鏡片結構厚度限制等因素，一般的研究主要聚焦在「菲涅耳液晶鏡片(Fresnel LC lens)」，由於該種鏡片的微結構、繞射、色差及波前不是連續可調等因素，會造成非相干光下成像品質會下降，故無法真正應用於日常眼鏡。

相較之下，「梯度折射率液晶鏡片(Gradient index LC lens)」具有連續可調的波前與焦距，並能透過電控方式修正像差與光軸，但先前由於缺乏「不需偏光片」的理論機制與實驗驗證，因此國際學界對其應用始終抱持保留態度。

研究團隊首次完整釐清梯度折射率液晶鏡片在電場作用下的光學特性。研究中詳細分析了鏡片在不同度數切換時的響應速度與色彩失真程度等，並詳細考慮了規模生產這些鏡片的注意事項，成功設計並製造出全球第一支使用電池供電、可電子調整度數的「梯度折射率液晶眼鏡」。其製造流程是在臺灣群創光電3.5代工廠完成的，基板玻璃總尺寸可同時製造36個液晶電子鏡片。
國科會持續積極推動技術落地至產業，本次研究所產出的電子可調光學度數之液晶眼鏡具有量產潛力、具高附加價值與全球廣大市場，其將可重新定義近視老花眼鏡的未來。

論文標題： Polarization-independent electronically tunable liquid-crystal spectacles

期刊： Physical Review Applied, 2025

文章連結： https://journals.aps.org/prapplied/accepted/10.1103/3m2d-k24l

梯度折射率液晶眼鏡

國立陽明交通大學林怡欣特聘教授領導的研究團隊，成功突破液晶的物理與化學本質上對梯度折射率型液晶鏡片(LC gradient Index lenses)的限制，研發出全球第一支具量產性的「梯度折射率液晶眼鏡」。

合照，其中第一排右4為林怡欣特聘教授，第一排右3為群創光電技術長楊秋蓮博士。

研究團隊合照

梯度折射率液晶眼鏡

全球第一支使用電池供電、可電子調整度數的「梯度折射率液晶眼鏡」。

跨國產學研合作 突破物理限制，研發全球首支「梯度折射率液晶眼鏡」

跨國產學研合作突破物理限制，研發全球首支「梯度折射率液晶眼鏡」