[发明专利]可调谐液晶光学装置及制造可调谐液晶光学装置的方法

说明书

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。

本申请是申请号为200980129924.9、申请日为2009年6月5日、发明名称为“用于可调谐液晶光学装置的接触结构”的PCT国际发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及可调谐液晶光学装置及其制造领域。更具体地，本发明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。

背景技术

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)。已研究出几种代替电机变焦的方法，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匀液晶层(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))[S.T.Kowel,P.G.Kornreich,D.S.Cleverly,Adaptiveliquid crystal lens,美国专利4,572,616，1986][N.A.Riza,M.C.DeJulie,Three-terminal adaptive nematic liquid-crystal lens device,Opt.Lett.19,1013-1015页，1994]。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[LiquidCrystal Lens with SphericalElectrode,B.Wang,M.Ye,M.Honma,T.Nose,S.Sato,Jpn.J.Appl.Phys.Vol.41(2002),pp.L1232-L1233,Part 2,No.11A,11月1日]。非均匀(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匀(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)。