用于可调谐液晶光学装置的接触结构制造方法及图纸

一种可调谐液晶光学装置，其限定光学孔径并具有分层结构，所述装置包括：薄膜电极和接触结构，该薄膜电极形成在第一基板的表面上并被第二基板覆盖，该接触结构填充所述分层结构内的空间并接触所述薄膜电极，所述接触结构位于所述光学孔径的外侧并提供比所述薄膜电极的厚度大得多的电连接表面，由此形成到电极的可靠电连接，特别是在晶片尺寸制造这种装置的情况下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可调谐液晶光学装置及其制造领域。更具体地，本专利技术涉及用于可调 谐液晶光学装置的接触结构以及用于制造具有这种接触结构的可调谐液晶光学装置的方 法。
技术介绍
众所周知，智能的(可自动调节的)光学成像系统的成功实施需要能够可控地改 变其光学性质的装置。需要可调节的最重要的光学性能之一是聚焦能力和焦距。这些性质 对于例如用于制造高质量的手机摄像头、存储/读出系统和可调节玻璃视觉系统而言是很 必要地。在当今高性能的光学成像系统中，使用机械运动来获得光学变焦。因此，这样的成 像系统具有较大的尺寸(例如，为了容纳发动机)、沉重而且一般具有缓慢的变焦时间(大 约几秒)。已研究出几种代潜电机变焦的方法，包括使用液晶(LC)技术。已知的液晶可以 提供大的电控折射率改变。但是，调焦(光学变焦所需的)需要在液晶中生成空间变化折 射率改变，其通常依次需要空间非均勻液晶层(例如，遮掩在液晶单元中的透镜)或空间变 化电场。获得空间变化电场的简单方法是使用分布在液晶单元基板上的多个(至少 3 个)透明电极(例如氧化铟锡(ITO)) 。但是，这种结构的制造需要亚微米级的精度，其电驱动需要相当复杂 的电子微处理，并且光衍射和光散射会使其操作降级。另一种被提议的方法是将平面电极和曲面电极进行组合，其允许使用标准的(透 明的)电极，且液晶单元具有两个平面的内表面。非均勻(中心对称的)电场的获得归功于 被上电极涂覆的类透镜几何形状的“外部”曲面。实际上，平面液晶层是夹在两个玻璃基板 之间的。平面ITO电极涂覆在一个基板的底部(平面)表面，而将第二电极制造于弯曲区 域的顶部。这种结构很难制造并且具有零电压透镜化的特性(我们称为“作用于零电压”)， 如果发生不期望的电压错误，这种结构将导致问题。各种几何方法被提议来避免使用多个复杂电极。其中一个方法是基于二维几何形 状的电极的使用。例如，使用孔图案化的电极，其中具有夹在两个基板之间的液晶的标准单 元在上电极具有孔，氧化铟锡涂覆在该标准单元的底部。上电极和下电极之间电压的施加 产生中心对称的电场，该电场使液晶取向以空间非均勻(中心对称)的方式重新排列。这 种结构的主要缺点是必须使用很厚的液晶层，以获得液晶层中的电场所需的空间曲线并保 持透镜良好的光学特性(尤其是避免光学偏差)。在另一完全不同的方法中，已知的是利用材料在低频(例如，IkHz)电场中介电 系数的梯度来获得非均勻的电场。具体而言，将中间层插入两个控制电极之间来产生驱动 电场所需的梯度，其中该中间层由玻璃制成并具有空间非均勻的厚度。中间空间 的剩余部分由空气填充。由于中间介质介电常数的非均勻性，通过电极施加的低频电压产 生液晶单元内的空间非均勻电场。该单元中间部分的电场因而不同于(更弱于)靠近边缘 的电场。不幸地是，这种方法也有问题，明显的固有零电压透镜效应、必须具有多层增透膜 来避免由于多个玻璃_空气表面的菲涅耳反射产生的高光学损耗以及电场可获得的对比 度大大受限的事实。国际公开号 W02007/098602Al公开了一禾中对先前方 法的改进，其中使用材料介电系数对电场频率的依赖性来获得基于液晶的可调谐装置。具 体而言，将作为电场调节层的隐藏结构插入电极之间的透镜中，该隐藏结构是光学均勻的， 但用于低频电场时非常地不均勻。该隐藏结构用特殊材料来填充液晶单元与中间玻璃层之 间的剩余空间，该特殊材料具有低频介电系数和高频(光学)折射率(例如，水溶性溶液， 极性液体和凝胶)。通过在隐藏结构中使用这种水溶性容液与具有很低的光学折射率和低 频介电系数的中间材料(例如，氟化聚合物)的组合物，实际上解决所有上述在先技术的缺 陷是可能的。因而，基于液晶技术的可调谐光学装置具有优于已知可选方案的很多优点，包括 其他方案中的平面结构。如现有技术已知的，容纳液晶并形成液晶层的平的透明板易于制 备以容纳液晶。由于液晶响应于电场，并且当电极之间的距离变小时电场变大，平的几何形 状是有利于保持结构紧凑。这种平的、紧凑的光学装置没有活动的部分且可调谐地改变光 学性质(如聚焦、放大、转向角等)，因此非常需要这种光学装置。但是，制造基于液晶技术 的可调谐光学装置是昂贵的。已公开了如果能并行地制造多个装置，与这种制造相关的费 用将显著地降低。并行制造的实施取得很大成功的一个领域是半导体装置的制造。半导体装置在 称为晶片的二维的、平面阵列中制造，该平面阵列仅仅在最后的处理步骤之一被单独化 (singulated)。这种方法一般涉及晶片尺寸处理。单独化的装置典型地采用顶面上的接触 垫连接以允许在每个装置的一个表面构成连接。多个可调谐液晶装置的并行制造可采用与用于半导体装置一样的简单方式实施， 但是，可调谐液晶装置在必须被连接的不同水平面具有独立的接触(例如，在透明电极之 间需要的电连接，从而为液晶的光学特性供电)。对可调谐液晶装置而言，已发现依照晶片 尺寸制造方法时具有几个问题。首先，接触垫可能干扰光学装置，其要么由于接触垫占据了 空间，要么由于会干扰被插入整个透镜组件的可调谐光学装置的接触元件的厚度占据了空 间。其次，由于传导层太薄而不能从被单独化的装置的侧边连接并且将所有的接触置于装 置的顶面或底面的花费是昂贵的，因此，必须通过处理层(如，玻璃层)提供电通孔，从而到 达透明电极层。总而言之，工业上存在提供一种用于可调谐液晶光学装置的改进的接触结构的需 要，从而允许成功地并行制造多个装置同时降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术涉及一种易于接触的用于被单独化的可调谐液晶装置的接触结构，由此在 对这样的装置采用晶片尺寸生产的情况下，在该液晶装置的传导层之间形成电连接。根据一个大的方面，本专利技术提供了一种可调谐液晶光学装置，该装置限定光学孔 径并具有分层结构。该装置包括形成在第一基板表面并被第二基板覆盖的薄膜电极，和填 充该装置分层结构中的空间并接触该薄膜电极的接触结构。该接触结构位于该光学孔径的 外侧，并提供比薄膜电极的厚度更大的电连接表面。在本专利技术的一个实施例中，接触结构是边缘接触结构，从而被单独化的装置的传 导层能被边缘连接。在本专利技术的变形实施例中，接触结构被限定在可调谐液晶装置的位于 非光学外围区域的分层结构内。即使后者需要在装置中提供合适的垂直通孔，但该装置内 的接触结构的存在使得与现有技术中通过基于孔的设计相比更容易形成接触。根据另一大的方面，本专利技术提供了一种制造可调谐液晶光学装置的方法，该光学 装置限定了光学孔径并具有包括液晶层和透镜结构层的分层结构。该方法包括在基板表面 形成薄膜电极，并形成连接该薄膜电极的接触结构，该接触结构提供比薄膜电极的厚度更 大的电接触表面。该方法还包括在该装置的分层结构的构造中使用具有薄膜电极和形成在 其上的接触结构的基板，由此该接触结构填充分层结构内的空间，且位于该装置的光学孔 径的外侧。附图说明参照附图，对专利技术的具体实施例进行以下非限制性的具体描述，以更好地理解本 专利技术，其中图IA和IB分别表示典型的现有的半个可调谐液晶装置(以下称为“TLCL”)的基 本结构的截面图和平面图；图2A、图2B、图2C和图2D表示典型的现有的半个TLCL和第二半个TLCL并列放 置，其中第二半个(图2C和2D所示的)在装置的平面内被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可调谐液晶光学装置，其限定光学孔径并具有分层结构，所述装置包括：ａ．薄膜电极，其形成在第一基板的表面上并被第二基板覆盖；和ｂ．接触结构，其填充所述分层结构内的空间并接触所述薄膜电极，所述接触结构位于所述光学孔径的外侧并提供比所述薄膜电极的厚度大得多的电连接表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·尼斯托姆，
申请(专利权)人：兰斯维克托公司，
类型：发明
国别省市：US