CN101458412B - 电驱动液晶透镜和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电驱动液晶透镜，和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备。该液晶透镜包括彼此相对布置且每个都限定多个透镜区域的第一和第二基板，形成在所述第一基板上的多条金属线，形成在所述第一基板上的第一绝缘膜，在各个透镜区域中形成在所述第一绝缘膜上以与所述多条金属线交叉的多个第一电极，形成在所述第一电极上的第二绝缘膜，在与所述第一电极交替的位置处形成在所述第二绝缘膜上的多个第二电极，在所述第一电极与所述金属线之间、使用与所述第二电极同一层的透明电极图案的第一触点结构，在所述第二电极与所述多条金属线之间的第二触点结构，形成在第二基板整个表面之上的公共电极，和填充在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层。

Description

电驱动液晶透镜和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备
本申请要求2007年12月14日提交的韩国专利申请No.P2007-130926的权益，其完全包括在这里并作为参考，就像在这里全部列出一样。
技术领域
本发明涉及一种立体显示设备，且更具体地说涉及一种电驱动液晶透镜，和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备，其中可使用最小的掩模数实现细微地分开的电极与用于向分开的电极施加信号的信号线之间的电连接，且其中将信号可不受线电阻影响地施加到细微地分开的电极。
背景技术
目前，基于高速信息通信网络构建的用于快速分发信息的服务已从简单的诸如当前的电话这样的“听说”服务发展为基于用于对字符、语音和图像进行高速处理的数字终端的“视听”多媒体型服务，并期望最终发展为不受时间和空间的限制而实现虚拟现实和立体观看的信息空间3维立体信息通信服务。
一般根据立体视觉的原理通过观看者的眼睛实现表现3维的立体图像。然而，因为观看者的眼睛彼此隔开大约65mm，即具有双眼体视视差，所以由于左右眼之间的位置差别，左眼和右眼感受到稍微不同的图像。由于眼睛的位置差别而导致的图像之间的这种差别称作双眼视差。根据双眼视差设计3维立体图像显示设备，使左眼仅看到用于左眼的图像，右眼仅看到用于右眼的图像。
具体地说，左眼和右眼分别看到不同的2维图像。如果两个不同的图像通过视网膜传输到大脑，则大脑精确地融合所述图像，给出实际3维图像的印象。这种能力一般被称作立体法。
用于显示上述3维立体图像的技术可被分类为立体显示型、体积测量型和全息图型。在这些类型中，立体显示型被分类为两种类型，使用3D眼镜的一种类型和不使用眼镜的另一种类型。接着，根据用于实现3D的结构的形状，不使用眼镜的所述类型被分类为体视视差隔板型和透镜型。下面讨论透镜型立体显示器。
之后，将参照附图描述现有的透镜型立体液晶显示设备。
图1是图解现有的透镜型立体液晶显示设备的透视图，且图2是图解图1的立体液晶显示设备的截面图。
如图1中所示，常规的透镜型立体液晶显示设备包括由之间填充有液晶10c的上下基板10a和10b组成的液晶面板10、位于液晶面板10后表面处并用于将光导向液晶面板10的背光单元20、和位于液晶面板10前表面处并用于实现立体图像的透镜板30。
如图2中所示，上基板10a的上表面和下基板10b的下表面分别附有第一和第二偏振器11和12。
通过在平坦基板上形成具有凸透镜形状的上表面的材料层形成透镜板30。
当穿过液晶面板10的图像离开透镜板30时，观看者的眼睛感觉到不同组的图像，由此可实现3维立体图像。
在上述现有的立体液晶显示设备中，通过结构(没有示出)支撑透镜板30和液晶面板10，液晶面板10上的第一偏振器11与透镜板30隔开预定的距离。
然而对于该构造，液晶面板10或透镜板30会下垂或弯曲到液晶面板10上的第一偏振器11与透镜板30之间的空间内。该弯曲现象导致穿过背光单元20、液晶面板10和透镜板30的异常光路，由此恶化了图像质量。
为了减小液晶面板10与透镜板30之间的空间，可考虑在液晶面板10与透镜板30之间插入粘结剂，从而将液晶面板10和透镜板30彼此附着。然而，液晶面板10的面积越大，所需的粘结剂的量越大。此外，粘结剂会有问题地导致透射率降低。
与上述透镜板的附着有关的其他问题包括使用粘结剂、由于弯曲现象导致恶化的视觉灵敏度、或者在平滑透镜板的处理中具有困难。
由于这些原因，代替将透镜平面变圆为凸起平面，引入了电驱动液晶透镜，其中当向液晶施加电场时，填充在上下基板之间的液晶根据电位平面在其光路中产生差别。
然而，在上述电驱动液晶透镜中，由于由线形电极导致的线电阻，电驱动液晶透镜的尺寸越大，在施加给电驱动液晶透镜上下端的电压中产生差别的可能性越大。
此外，当以两层布置电极时，需要用于在各个层的电极和信号线之间形成触点的工序。这增加了使用的掩模数，因而，增加了相应的曝光和显影工序的数目，导致生产率降低。
发明内容
因此，本发明涉及一种电驱动液晶透镜和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备，其基本克服了由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种电驱动液晶透镜和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备，其中可使用最小的掩模数实现细微地分开的电极与用于给分开的电极施加信号的信号线之间的电连接，且其中将信号不受线电阻影响地施加到细微地分开的电极。
在下面的描述中将部分列出本发明其它的优点，目的和特征，且根据下面的解释，部分对于本领域熟练技术人员是显而易见的，或者可从本发明的实践领会到。通过所写说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了获得这些和其它的优点，根据本发明的目的，如这里具体表示和广义描述的，电驱动液晶透镜包括：彼此相对布置的第一和第二基板，每个基板都限定有与另一个基板的透镜区域对应的多个透镜区域；在第一基板的一侧处形成在所述第一基板上的多条金属线；形成在包括所述金属线的第一基板上的第一绝缘膜；在各个透镜区域中形成在所述第一绝缘膜上的与所述多条金属线交叉的多个第一电极；形成在所述第一电极上的第二绝缘膜；对于各个透镜区域，在与所述第一电极交替的位置处，形成在包括所述第一电极的第二绝缘膜上的多个第二电极；在所述第一电极与所述多条金属线之间的第一触电结构，其使用与所述第二电极相同层的透明电极图案；在所述第二电极与所述多条金属线之间的第二触点结构；形成在第二基板整个表面上的公共电极；和填充在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层。
应当理解，本发明前面的一般性描述和下面的详细描述都是典型性的和解释性的，意在提供如权利要求中所述的本发明进一步的解释。
附图说明
给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方案并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是图解现有的透镜型立体液晶显示设备的透视图；
图2是图1的截面图；
图3是图解根据本发明的包括电驱动液晶透镜的立体显示设备的截面图；
图4是图解取决于图3的电驱动液晶透镜的距离的电位分布和单元间隙的模拟图；
图5是将图4的电驱动液晶透镜与抛物线透镜进行比较的示图；
图6是图解图3的电驱动液晶透镜的可选构造的截面图；
图7是图解图6的电驱动液晶透镜的透视图；
图8是图解在根据本发明的立体显示设备中包含的电驱动液晶透镜的电压施加的平面图；
图9是图解根据本发明的电驱动液晶透镜的信号线与电极之间的连接关系的平面图；
图10是图解根据本发明的电驱动液晶透镜的信号线与电极之间的连接关系的另一实施例的平面图；
图11A到11E是图解根据本发明第一个实施例的用于在电驱动液晶透镜中形成电极和金属线的方法的工序平面图；
图12A到12D是沿图11A的线I-I’所取的顺序的工序截面图；
图13A和13B是沿图11E的线II-II’所取的顺序的工序截面图；
图14A到14D是图解根据本发明第二个实施例的用于在电驱动液晶透镜中形成电极和金属线的方法的工序平面图；
图15A到15D是沿图14C的线III-III’所取的顺序的工序截面图；
图16A和16B是沿图14C的线IV-IV’所取的顺序的工序截面图；
图17是图解根据本发明第三个实施例的电驱动液晶透镜的平面图。
具体实施方式
现在将详细描述根据本发明实施例的电驱动液晶透镜和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备，在附图中图解了其实施例。在任何时候，在整个附图中使用形同的参考标记指代相同或相似的部件。
图3是图解根据本发明的包括电驱动液晶透镜的立体显示设备的截面图。图4是图解取决于图3电驱动液晶透镜的距离的电位分布和单元间隙的模拟图。图5是将图4的电驱动液晶透镜与抛物线透镜进行比较的示图。
如图3中所示，根据本发明的立体显示设备包括在接收电压时被驱动以用作透镜的电驱动液晶透镜1000、设置在电驱动液晶透镜1000下并用于发射2维图像信息的显示面板350、和设置在显示面板350下并用于将光导向显示面板350的光源700。
必要时，如果显示面板350是自发光设备，可省略光源700。
显示面板350包含交替并重复布置的用于分别显示第一和第二图像IM1和IM2的第一和第二图像像素P1和P2。显示面板350可选自各种平板显示器，包括液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)、等离子体显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)等。显示面板350位于电驱动液晶透镜1000下并用于向电驱动液晶透镜1000发送2维图像信号。
与透镜外形类似的根据本发明的电驱动液晶透镜1000用于通过2维图像信号发射3维图像信号。电驱动液晶透镜1000位于实现2维图像的显示面板350之上，并用于根据是否向其施加电压，来选择性地发射3维图像信号，或者不转换而直接发射2维图像信号。具体地说，当没有施加电压时，电驱动液晶透镜1000具有直接透射光的特征，因而其可用作当没有施加电压到其时显示2维图像，且当施加电压到其时显示3维图像的切换设备。
之后，将更详细地描述电驱动液晶透镜1000。
如图3中所示，根据本发明的实施例的电驱动液晶透镜1000包括彼此相对布置且每个都限定有与另一个基板的透镜区域相对应的多个透镜区域的第一和第二基板100和200、根据各个透镜区域，以相同的间隔布置在第一基板100上的多个第一电极101、形成在第二基板200整个表面之上的第二电极201、给各个第一电极101施加不同电压的电压信号源Vmin，V1，V2，...Vmax、和填充在第一和第二基板100和200之间的液晶层300。
第一和第二电极101和201由透明金属制成并防止在其位置处的透射率损耗。
对于每个透镜区域L，向透镜区域L的中心O施加等于近似阈值电压的第一电压Vmin，而向位于透镜区域L边缘E处的第一电极101施加最高第n个电压Vmax。在该情形中，施加给位于透镜区域L的中心O与边缘E之间的第一电极101的电压在从透镜区域L的阈值电压Vmin到第n个电压Vmax的范围内，并随着距透镜区域L中心O的距离增加而逐渐增加。当向多个第一电极101施加电压时，向第二电极201施加地电压，在第一电极101与第二电极201之间产生垂直电场。
关于透镜区域L的边缘E水平对称地形成多个第一电极101。各个第一电极101通过焊盘区域(即显示面板350的非显示区域)中的电压施加线与相应的电压信号源Vmin，V1，V2，...Vmax连接，由此向第一电极101施加相应的电压。
施加给形成于透镜区域L中心O处的第一电极101的最低阈值电压是具有大约1.4V到2V峰值的AC方波电压。阈值电压Vmin由 V = π K 1 Δϵϵ 0 (其中Δε是液晶介电常数各向异性，K1是液晶的弹性模数，且ε0是自由空间介电常数)给出。此外，施加给形成于透镜区域L边缘E处的第一电极101的最高电压是具有大约2.5V到10V峰值的AC方波电压。
当向电驱动液晶透镜1000中设置的多个第一电极101施加在上述阈值电压(即具有1.4V到2V峰值的AC方波电压)到最高电压(即具有2.5V到10V峰值的AC方波电压)范围内的电压，并向第二电极201施加地电压时，类似于光学抛物线透镜，电驱动液晶透镜1000用于将从显示面板350发射的第一和第二图像IM1和IM2分别透射到第一和第二观看区V1和V2。如果第一观看区V1和第二观看区V2之间的距离被设为观看者眼睛之间的距离，则观看者将透射到第一和第二观看区V1和V2的第一和第二图像IM1和IM2相组合，根据双眼视差感知到3维图像。
另一方面，当不向第一电极101和第二电极201施加电压时，电驱动液晶透镜1000简单地用作透明层，没有折射地直接显示显示面板350的第一和第二图像IM1和IM2。因此，不管观看区，第一和第二图像IM1和IM2被直接透射给观看者，因而观看者感知到2维图像。
在附图中，电驱动液晶透镜1000的一个透镜区域L被构造成具有与位于电驱动液晶透镜1000下的显示面板350的两个像素P1和P2的总宽度相同的宽度。必要时，多个像素可对应于一个透镜区域L。此外，透镜区域L可相对于像素以预定角度倾斜，必要时，可相对于像素阶梯式布置所有的透镜区域L(更具体地说，第n个像素水平线的透镜区域从第(n+1)个像素水平线移动了预定的距离)。
限定每个透镜区域L为具有与间距P相等的宽度，且具有相同间距的多个透镜区域L在指定方向上(例如，在如图3中所示的水平方向上)周期性重复。这里，“间距P”是指单个透镜区域L的水平宽度。注意，透镜区域L不具有物理上的凸透镜形状，但根据当液晶在电场影响下而取向时导致的光路中的差别可获得视觉透镜效果。
在图4和5中，透镜区域L的中心O与边缘E之间的距离等于P/2。这意味着向从透镜区域L的边缘E到中心O的对称的第一电极101施加对称值的电压。
在包括第一电极101的第一基板100和包括第二电极201的第二基板200上分别形成第一取向膜102和第二取向膜202。在该情形中，为了使电驱动液晶透镜1000在没有施加电压到其时的初始状态中用作透明层，第一取向膜102具有与第一电极101的方向相同的摩擦方向，且第二取向膜202具有与第一取向膜202交叉的摩擦方向、或反平行的摩擦方向。由此，电驱动液晶透镜1000直接将从位于其下的显示面板350传输的图像直接传递给观看者。
上述透镜区域L表现出如图4和5中所示的形状并以间距P的间隔水平重复。
多个第一电极101具有沿第一基板100的十字交叉方向(在进入附图中的方向上)延伸的棒形。每个第一电极101都具有5μm到10μm的宽度，且相邻第一电极101之间的距离在从5μm到10μm的范围内。例如，根据第一电极101的上述宽度和距离，间距P可变为在90μm到1,000μm范围内的各种值，可在每一透镜区域基础上形成大约十到一百个或更多的第一电极。
尽管没有示出，但在根据本发明实施例的电驱动液晶透镜1000中，在第一和第二基板100和200的外围区域(对应于包括显示面板350的焊盘区域的非显示区域)处形成有密封图案(没有示出)，以支撑第一和第二基板100和200。为了形成电驱动液晶透镜1000的足够相位，第一基板100和第二基板200之间的液晶层300必须具有等于大约15μm或更大的足够厚度。为了稳定地保持液晶层300的厚度，可进一步设置球形间隔体或柱形间隔体，以支撑第一基板100和第二基板200之间的单元间隙。在该情形中，有利的是将间隔体定位在不扭曲电驱动液晶透镜的相位的位置。
图4图解了根据本发明的上述电驱动液晶透镜的电位分布。在图4中所示的模拟中，液晶层300的厚度为20.000μm，液晶层300的液晶具有正的介电常数各向异性。
具体地说，液晶层300的单元间隙的最低坐标点0.000μm对应于第一基板100上的第一取向膜102的表面，最高坐标点20.000μm对应于第二基板200上的第二取向膜202的表面。因为所有都具有相同宽度的第一电极被布置在同一基板上并给第一电极施加从透镜区域的边缘到中心逐渐降低的不同电压，所以如图4中所示，产生通常平缓的垂直电场，且在相邻的第一电极之间还稍微产生水平电场。总之，观察到在透镜区域L的边缘E(图中的中心)处较强，在透镜区域L的中心O处较弱的平缓的水平电场。如表现在不同位置处取向的液晶根据电场的光路的图5中所示，可以理解，电驱动液晶透镜是与一般抛物线透镜类似的形状，其中透镜区域L的边缘E表现出最短的光路，且透镜区域L的中心O表现出最长的光路。在该情形中，在每一透镜区域基础上，电驱动液晶透镜包括多个细微地分开的电极，并给各个电极施加不同的电压，从而实现精细的波形透镜，而不是完全平滑的抛物线透镜，由此可实现大致与抛物线透镜平面类似的透镜外形。
在图4中，液晶层300的单元间隙是20.000μm。设置上述细微地分开的第一电极具有降低电驱动液晶透镜的垂度(透镜的最高点)的效果。这意味着可减小电驱动液晶透镜的液晶层300的厚度(单元间隙)。具体地说，为了实现与图5的模拟曲线相同的垂度，在其中仅在下基板上的透镜区域边缘处形成有限宽度的电极的电驱动液晶透镜的情形中，其液晶层必须具有大约50.000μm或更大的单元间隙(厚度)。然而，本发明通过透镜区域的平缓的电场分布可减小液晶层的厚度。
此外，在其中通过设置上述细微地图案化的第一电极101在一个透镜区域中设置多个视点的情形中，可以理解本发明的电驱动液晶透镜比现有的电驱动液晶透镜具有优点。例如，在现有的电驱动液晶透镜中，由于间距增加，透镜区域的中心不具有下基板的电极，且因此由于较弱的电场，很难调整液晶的取向。然而，本发明的电驱动液晶透镜很容易调整指定位置处的电场强度。
图6是图解图3的电驱动液晶透镜的可选构造的截面图，图7是图解图6的电驱动液晶透镜的透视图。
如图6和7中所示，在可选择的实施例中，将多个第一电极划分为多个层。例如，当在单个平面上将多个第一电极构图时，对于获得产生的图案的理想的精确距离和宽度存在限制。为了解决该问题，将第一电极划分为两层。在该情形中，形成在两层中上面一层上的第一电极可位于形成在下层上的第一电极之间。
更具体地说，如图6和7中所示，根据本发明该可选择的实施例的电驱动液晶透镜包括形成在不同层上的多个第一电极401a和401b。该可选择的实施例可应用于下述情形，即对于透镜区域间距来说需要大量的第一电极且很难以理想的间隔距离在单个层上布置第一电极。为了实现该可选择的实施例，在第一基板400上形成第一绝缘膜402或多个绝缘膜，从而分别在第一基板400和第一绝缘膜402上分布第一电极401a和401b。这里，多个第一电极401a和401b形成在第一基板400和第一绝缘膜402上，使得它们关于每个透镜区域L的边缘E水平对称。
尽管没有描述，但在附图中，参考标记403表示第一取向膜，参考标记500表示第二基板，参考标记501和502分别表示第二电极和第二取向膜。此外，参考标记600表示液晶层。这些组件具有与上述第一个实施例相同的功能，将省略其描述。
对于如图6和7中所示的其中与电驱动液晶透镜的第一基板400相关的第一电极401a和401b形成在两层上的上述构造，电极可具有更密集且更靠近的布置，导致比图5中所示的上述外形更类似于抛物线透镜的透镜外形。
之后，将描述用于向电驱动液晶透镜的各个电极施加信号的方法。
图8是图解在根据本发明的立体显示设备中包含的电驱动液晶透镜的电压施加的平面图。
如图8中所示，如参照图3，6和7所述的根据本发明的电驱动液晶透镜1000包括作为显示区域的有效区域151和其中向在有效区域151中布置的第一电极101和第二电极201施加电压信号的焊盘区域152。
每个焊盘区域152都包含从外部位置给所述电极施加电压信号的电压源。电压源包括给分开的电极供给分布电压的分布电压发生器160(见图8)、和将分布电压发生器160和焊盘区域152彼此连接的连线161。这里，电压源向多个第一电极(图3中的101，或图6和7中的401a和401b)施加不同的电压，还向第二电极(图3中的201或图6和7中的501)施加地电压。为了向多个第一电极101或401a和401b施加不同的电压，电压源的分布电压发生器160包括在用于最小和最大电压与其间的其他不同电压的电压输出端之间的电阻器、和设置在各个电压输出端处的缓冲器。在该情形中，可根据分布电压的幅度调整在用于最小和最大电压与其间的其他不同电压的各个电压输出端之间输出的电阻(resistanceffs)R1，...Rn-1的幅度。施加给各个第一电极101或401a和401b的电压从透镜区域L的边缘E到中心O逐渐增加。也可根据电阻的幅度调整这些电压。
这里，每个第一电极101，401a或401b的任一端与形成在焊盘区域中的金属线接触，向所述金属线施加从第一电压Vmin到第n个电压Vmax的总共n个电压信号中的任意一个。
图9是图解根据本发明的电驱动液晶透镜的信号线与电极之间的连接关系的平面图。
在图9中，如图6和7中所示，第一电极401a和401b以两层布置，在有效区域151上面和下面的每个焊盘区域152中形成金属线410。更具体地说，对于在透镜区域L的边缘E(图的中心)与透镜区域L的中心O(图的左侧)之间的总共n条金属线410，从最下面的金属线410开始到第n条金属线410施加在从第一电压Vmin到第n个电压Vmax范围内的电压。此外，对于在透镜区域L的中心O(图的右侧)与透镜区域L的边缘E(图的中心)之间的总共n条金属线410，从最上面的金属线410开始连续施加在从第一电压Vmin到第n个电压Vmax范围内的电压。在该情形中，根据透镜区域L的边缘E，更具体地说，根据对应于边缘E的第一电极401a或401b和与第一电极401a或401b接触的金属线410，给上面和下面的金属线410施加从第n个电压Vmax下降到第一电压Vmin的对称的电压信号。使得各个第一电极401a和401b连续与金属线410接触，从而给第一电极401a和401b施加从透镜区域L的边缘E到中心O逐渐降低的电压。在该情形中，使得第一电极401a和401b和金属线410通过形成在钝化层(没有示出)中的接触孔彼此接触。
这里，多个第一电极401a和401b以相同的宽度和相同的距离布置在透镜区域L内，并形成在第一基板400上的不同层中。图6和7图解了其中第一电极401a和401b形成在第一基板400的表面上和绝缘膜402上的状态。
在与所示透镜区域相同的其他重复的透镜区域中，使得各个第一电极401a和401b以相同的方式与所示的金属线410接触。具体地说，对于单个金属线410，第一电极401a和401b具有与第一基板400上限定的透镜区域数目相同的触点。
对于形成在第二基板500整个表面之上的第二电极501，使得第二电极501与形成在其下面的施加有最低电压Vmin的第一电极401a和401b中的一个接触，由此接收最低电压Vmin，或者通过与单独的电压源连接的连接器接收电压Vmin。
图10是图解根据本发明的电驱动液晶透镜的信号线与电极之间的连接关系的另一个实施例的平面图。
在以平面图图解电驱动液晶透镜的另一个实施例的图10中，代替使用如图9中所示的对称的上下焊盘区域，仅在有效区域之上设置包括n条金属线420的单个焊盘区域，从而将形成位置和金属线420的触点最小化，因而增加有效区域。在该情形中，分别给n条金属线420施加从第一电压Vmin到第n个电压Vmax的总共n个电压信号，在单个透镜区域的相对边缘(与图中的中心对应的透镜区域的边缘和与图的左侧或右侧对应的透镜区域的中心)之间设置总共(2n-1)个第一电极401a和401b。除施加有第n个电压Vmax的金属线420之外，施加有从第一电压Vmin到第n-1个电压Vmax-1的电压信号的每个其余的金属线420具有与各个第一电极401a和401b的两个水平对称的触点。
除单个焊盘区域之外，上述构造与图9的上述构造相同，因而将省略相同构造的描述。
可选择地，考虑到第一电极401a和401b的线电阻，可在有效区域下面以及有效区域之上额外形成金属线420，从而获得垂直对称的形状。与图示的对称，在第一电极401a和401b与有效区域下的焊盘区域的金属线420之间设置下触点。
之后，将描述用于在第一电极与上述焊盘区域中的金属线之间形成触点的方法。
图11A到11E是图解根据本发明第一实施例的用于形成电极和信号线(金属线)的方法的工序平面图，图12A到12D是沿图11A的线I-I’所取的顺序的工序截面图，图13A和13B是沿图11E的线II-II’所取的顺序的工序截面图。
为了形成根据本发明第一实施例的电极和信号线，首先，如图11A和12A中所示，在第一基板400上沉积金属之后，选择性地移除沉积的金属，形成金属线410。这里，金属线410采取线的形式，每个金属线410的一端(图的左侧)通过FPC(没有示出)或连接器与外部电压源(没有示出)连接。金属线410在其端部附近弯曲，使得金属线410的弯曲部分在金属线410的初始部分的上面和下面平行于初始部分的上边缘或下边缘延伸。
金属线410适于从外部电压源接收电压信号，金属线410的数量与第一基板400上限定的一个透镜区域中形成的第一电极的数量有关。例如，在图9的构造中，如果在透镜区域中形成总共2n-1个第一电极，则就形成2n-1条金属线410。向与透镜区域的中心对应的金属线施加最小电压(第一电压Vmin)，向与透镜区域的边缘对应的金属线施加最大电压(第n个电压Vmax)。此外，向与透镜区域的边缘和中心之间的电极对应的其余金属线施加从最小电压到最大电压范围内的不同电压。这里，向在与透镜区域边缘对应的(施加有最大电压Vmax的)金属线上面和下面的对称金属线施加在Vmin到Vmax-1范围中的相同电压。
接着，如图11B和12B中所示，在包括金属线410的第一基板400的整个表面之上形成第一绝缘膜411。选择性地移除第一绝缘膜411，形成第一接触孔411a，该第一接触孔411a包含用于第一层的第一电极的触点。
接着，如图11C和12C中所示，当在第一绝缘膜411上沉积透明电极时，接触孔411a被掩埋。当选择性地移除沉积的透明电极时，第一层的第一电极401a形成为与金属线410交叉。第一电极401a通过第一接触孔411a与金属线410接触。金属线410的数量等于在每个透镜区域中形成的第一层的第一电极401a的数量。附图图解了其中单个透镜区域中的第一层的第一电极401a与金属线410接触的状态。将会理解到，即使其他透镜区域也可具有如图所示的金属线410与第一电极之间的接触。
接着，如图11D和12D中所示，在包括第一层的第一电极401a的第一绝缘膜411的整个表面之上形成第二绝缘膜412。随后，如图13A中所示，选择性地移除第二绝缘膜412和第一绝缘膜411，形成第二接触孔412a。第二接触孔412a形成为不与第一接触孔交迭，并用于将金属线410暴露到外部。
接着，如图11E和13B中所示，当在第二绝缘膜412整个表面之上沉积透明电极时，第二接触孔412a被掩埋。当选择性地移除沉积的透明电极时，第二层的第一电极401b形成为在通过第二接触孔412a与金属线410接触的同时与金属线410交叉。
尽管在附图中显示了两条金属线410，但即使当形成多条金属线410，如n条金属线或2n-1条金属线时，也可以与图示相同的方式实现触点的形成。假定设置多条金属线410，则使得第一层的第一电极401a和第二层的第一电极401b交替地与金属线410接触。
上述根据本发明第一实施例的电极和金属线的形成需要用于形成金属线、形成第一接触孔、形成第一层的第一电极、形成第二接触孔和形成第二层的第一电极的总共五个掩模。然而，每个掩模的使用必然伴有用于构图光敏层的曝光和显影工序，且各个掩模之间的对准比较困难。因此，掩模数的增加导致生产率降低。由于该原因，已经提出了努力减少掩模数。
之后将描述根据第二实施例的使用减少数量的掩模在电极与金属线之间形成触点的方法。
图14A到14D是图解根据本发明第二实施例的用于形成电极和金属线的方法的工序平面图，图15A到15D是沿图14C的线III-III’所取的顺序的工序截面图，图16A和16B是沿图14C的线IV-IV’所取的顺序的工序截面图。
在图中，在第一基板上的焊盘区域中，仅示出了位于其中在电极与金属线之间形成触点的第一基板上侧或下侧的特定焊盘区域。
为了形成根据本发明第二实施例的电极和信号线，首先，如图14A和15A中所示，在第一基板400上沉积金属之后，选择性地移除沉积的金属，形成金属线430。这里，金属线430采取线的形式，并彼此间隔恒定的距离。尽管没有示出，但可参照图11A理解到，在整个第一基板400中，每条金属线的一端(图的左侧)都通过FPC(没有示出)或连接器与外部电压源(没有示出)连接。金属线430在其端部附近弯曲，使得金属线430的弯曲部分在金属线430的初始部分的上面和下面平行于初始部分的上边缘或下边缘延伸。
金属线430适于从外部电压源接收电压信号，金属线430的数量与第一基板400上限定的一个透镜区域中形成的第一电极的数量有关。例如，在图9的构造中，如果在透镜区域中形成总共2n-1个第一电极，则就形成2n-1条金属线410。向与透镜区域的中心对应的金属线施加最小电压(第一电压Vmin)，向与透镜区域的边缘对应的金属线施加最大电压(第n个电压Vmax)。此外，向与透镜区域的边缘和中心之间的电极对应的其余金属线施加从最小电压到最大电压范围内的不同电压。这里，向在与透镜区域边缘对应的(施加有最大电压Vmax的)金属线上面和下面的对称金属线施加在Vmin到Vmax-1范围中的相同电压。
接着，如图14B和15B中所示，在包括金属线430的第一基板400的整个表面之上形成第一绝缘膜431。
随后，在第一绝缘膜431上形成第一层的第一电极401a，以与金属线430交叉。
接着，如图14C，15C和16A中所示，在包括第一电极401a的第一绝缘膜431的整个表面之上形成第二绝缘膜432之后，选择性地移除第二绝缘膜432，形成暴露第一层的各个第一电极401a中的一些的第一接触孔432a。同时，选择性地移除第二绝缘膜432和第一绝缘膜431，形成暴露各个金属线430的所需部分的第二接触孔432b和第三接触孔432c。
接着，如图14D，15D和16B中所示，当在第二绝缘膜432的整个表面之上沉积透明电极时，第一到第三接触孔432a，432b和432c被掩埋。当选择性地移除沉积的透明电极时，第二层的第一电极401b形成在第一层的第一电极401a之间，该第二层的第一电极401b在与通过第三接触孔432c而暴露的一些金属线430接触的同时与金属线430交叉。同时，透明电极图案435形成为在第一接触孔432a上面经过，从而在与通过第二接触孔432b而暴露的一些金属线430接触的同时与金属线430交叉。
这里，第二接触孔432b和第一接触孔432a通过透明电极图案435彼此连接，且第三接触孔432c与第二层的第一电极401b连接。总之，金属线430、透明电极图案435和第一层的第一电极401a彼此连接，允许将信号施加到第一层的第一电极401a。此外，金属线430与第二层的第一电极401b连接，由此向第二层的第一电极401b施加信号。
上述第二实施例的方法需要用于形成金属线、形成第一层的第一电极、形成多个接触孔和形成第二层的第一电极的四个掩模。就是说，本实施例实现了掩模数的减小，因而消除了相应的曝光和显影工序。这导致生产率提高和各种成本的减小。
尽管在附图中显示了四条金属线430，但即使形成多条金属线430，如n条金属线或2n-1条金属线，也可以与图示相同的方式实现触点的形成。假定设置多条金属线430，则使得第一层的第一电极401a和第二层的第一电极401b交替与金属线430接触。
图17是图解根据本发明第三实施例的电驱动液晶透镜的平面图。
如图17中所示，考虑到第一电极或金属线的长度越长，线电阻越大的事实，根据本发明第三实施例的电驱动液晶透镜提出防止远离信号施加位置的位置接收错误的电压，而导致可靠性降低。
为此，在第三实施例中，将第一基板800划分为多个分区A，B，C和D，分区A，B，C和D分别设置有第一电极811，812，813和814，还分别设置有使得与各个第一电极811，812，813和814接触的金属线831，832，833和834。
在上述构造中，假定向金属线831，832，833和834施加n个电压，如果各个分区A，B，C和D具有相同数量和范围的施加的电压，则期望分布从外部电压源产生的n个电压并施加给各个分区的金属线831，832，833和834。必要时，在每一分区基础上施加不同数量和范围的电压，这使得能在每一分区基础上进行选择性的驱动。
在图17中，例如对于第一分区A，假定一个透镜区域具有宽度P，则根据透镜区域的中心，向透镜区域施加对称的电压。具体地说，向透镜区域的中心施加最小电压，向透镜区域的边缘施加最大电压。
这里，如图7中所示的与第一基板800相对的第二基板(没有示出)设置有形成在第二基板的整个表面之上的作为公共电极的第二电极。
此外，根据第三实施例的电驱动液晶透镜如此构造，使得在以细微地分开的电极形式的第一电极811，812，813和814与第二电极(没有示出)之间产生的垂直电场导致液晶的有效折射率的差别，由此用于产生电驱动液晶透镜。除了在每一分区基础上分布电压和区分电压之外，电压施加方法遵从上述的方法。
下基板设置有透明的铟锡氧化物(ITO)电极，上基板在整个表面上设置有单个透明的ITO电极。如果下基板的ITO电极形成为如图所示的多个分开的电极，并给这些电极施加不同的电压以在上基板与下基板之间产生垂直电场，则所示的区域经历了液晶的有效折射率的变化，由此用作透镜。
考虑到下述事实设计了根据本发明第三实施例的电驱动液晶透镜，即假定较长的第一电极在没有划分的分区的第一基板的整个指定方向上延伸，如果一些第一电极包含导电残留物，则残留物会采取线的形式，因而比较脆弱。此外，电极或金属线的线电阻使电压随着距电压施加位置的距离增加而降低。在每一分区基础上采取上述划分的构造可解决金属线或第一电极的延长的路径。此外，即使一些第一电极表现出该路径，其余部分仍会正常驱动，使得缺陷的影响最小化。
另一个优点是，与划分的分区的数量成正比地减小了与单个金属线的触点数。例如，如果如图所示存在四个划分的分区，则可将与单个金属线的触点的数量减小为1/4。因而，可防止在触点形成工序过程中的电阻增加或电极之间的短路。尤其是，对于大面积的电驱动液晶透镜，上述第三实施例可获得更加均匀的线电阻和稳定的电压施加。
在图17中，在将分区A和B与分区C和D分开的水平虚线附近，设置一黑色矩阵层(没有示出)，从而在没有形成第一电极811，812，813和814的区域中视觉上感知不到该黑色矩阵层。此外，在各个相邻分区的边界处，以适于防止其短路的距离布置第一电极811，812，813和814。可选择地，第一电极811，812，813和814可以以除所示线形之外的其他不规则的形状布置，从而在视觉上感知不到。例如，对于相邻的分区A和D，分区A中的一些第一电极811较长，其他的较短，而分区D的第一电极814具有相反的构造，由此分区A和D的第一电极811和814具有交错的排列，可防止感知到线形非透镜区域。
上述第二和第三实施例可一起应用于液晶显示设备。例如，可制备如第三实施例中所述的具有划分的分区的第一基板，并使用第二实施例中所述的四个掩模形成在每一分区基础上划分的信号线和第一电极。
同时，根据本发明的立体显示设备包括用于发射2维图像信号的显示面板、和如上面几个实施例中所述的用于直接发射从显示面板透射的2维图像信号或者将2维图像信号转换为3维图像信号的上述电驱动液晶透镜。
在用于驱动立体显示设备的方法中，当希望使电驱动液晶透镜发射2维图像信号时，使第一和第二电极浮动或者给第一和第二电极施加零电压0V。另一方面，当希望显示3维图像信号时，给第一电极施加正电压，给第二电极(公共电极)施加地电压，由此引起向着电驱动液晶透镜的透镜区域驱动液晶层。由此，可发射来自显示面板的经转换的3维图像信号。
在不脱离本发明精神或范围的情况下，在本发明中可做各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等价物范围内的本发明的修改和变化。
从上面的描述很清楚，根据本发明的电驱动液晶透镜和使用该电驱动液晶透镜的立体显示设备具有下面的效果。
第一，根据本发明，第一电极布置为多个层。在该情形中，代替在每个层的第一电极与金属线之间形成触点，使得最上层的第一电极通过使用接触孔和与该接触孔连接的所需图案与金属线接触。这具有减小形成接触孔所需的掩模数的效果。例如，当第一电极形成为两层时，需要用于形成金属线、形成第一层的第一电极、形成多个接触孔和形成第二层的第一电极的四个掩模，由此实现了最小的使用的掩模数，因而消除了相应的曝光和显影工序。这导致生产率提高和各种成本的减小。
第二，考虑到下述事实设计了本发明，即假定较长的第一电极在没有划分的分区的第一基板的整个指定方向上延伸，且一些第一电极包含导电残留物，残留物会采取线的形式，因而比较脆弱。此外，电极或金属线的线电阻使电压随着距电压施加位置的距离增加而降低。根据本发明在每一分区基础上采取划分的构造可解决金属线或第一电极的延长的路径。此外，即使一些第一电极表现出该路径，其余部分仍会被正常驱动，使得缺陷的影响最小化。
第三，根据本发明，与划分的分区的数量成正比，可减小与单个金属线相关的触点数。例如，如果存在四个划分的分区，则可将单个金属线与第一电极之间的接触数减小为1/4。因而，可防止在接触形成工序过程中的电阻增加或电极之间的短路。尤其是，对于大面积的电驱动液晶透镜，上述第三个实施例可获得更加均匀的线电阻和稳定的电压施加。

Claims (7)

1.一种电驱动液晶透镜，包括：
彼此相对布置的第一和第二基板，其中所述第一基板被划分为多个分区，每个分区都包括多个透镜区域，在所述第一基板上限定的多个透镜区域与所述第二基板的透镜区域相对应；
在所述多个分区的一侧处在所述第一基板上形成的多条金属线；
在包括所述金属线的第一基板上形成的第一绝缘膜；
在每个分区的各个透镜区域中在所述第一绝缘膜上形成以与所述多条金属线交叉的多个第一电极；
在所述第一电极上形成的第二绝缘膜；
对于每个分区的各个透镜区域在与所述第一电极交替的位置处，在包括所述第一电极的第二绝缘膜上形成的多个第二电极；
在所述第一电极与所述多条金属线之间的第一触点结构，其使用与所述第二电极同一层的透明电极图案；
在所述第二电极与所述多条金属线之间的第二触点结构；
在第二基板的整个表面之上形成的公共电极；和
填充在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，其中在每一分区基础上划分金属线，所述金属线通过所述第一触点结构和所述第二触点结构连接到所述第一电极和第二电极，
其中，所述金属线的数量与所述第一基板上限定的一个透镜区域中形成的第一电极的数量有关，向与该透镜区域的中心对应的金属线施加最小电压，向与该透镜区域的边缘对应的金属线施加最大电压，并且向与该透镜区域的边缘和中心之间的电极对应的其余金属线施加从最小电压到最大电压范围内的不同电压。
2.根据权利要求1所述的透镜，其中，所述第一触点结构包括：
通过选择性地移除所述第一电极之上的所述第二绝缘膜而形成的第一接触孔；
通过选择性地移除所述金属线上的所述第二和第一绝缘膜而形成的第二接触孔；和
形成为在填充所述第一和第二接触孔的同时在所述第一接触孔和第二接触孔上面经过的所述透明电极图案。
3.根据权利要求2所述的透镜，其中，所述第二触点结构包括通过选择性地移除在所述金属线与所述第二电极的交点处的所述第二绝缘膜而形成的第三接触孔。
4.根据权利要求3所述的透镜，所述，形成所述第二电极为被掩埋在所述第三接触孔中。
5.一种电驱动液晶透镜，包括：
限定“n”(“n”是自然数)个划分的分区的第一基板，每个划分的分区都包括多个透镜区域；
在每一分区基础上，在第一基板的边缘处形成在所述第一基板上的多条金属线；
对于“n”个分区的每个透镜区域，在彼此隔开相同间隔的同时形成在所述第一基板上的多个第一电极；
在所述第一基板上形成的第一绝缘膜；
与所述第一基板相对的第二基板，其中在所述第一基板上限定的多个透镜区域与所述第二基板的透镜区域相对应；
形成在第二基板的整个表面之上的公共电极；和
填充在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，其中所述金属线通过穿过所述第一绝缘膜的接触孔连接到所述第一电极，
其中，所述金属线的数量与所述第一基板上限定的一个透镜区域中形成的第一电极的数量有关，向与该透镜区域的中心对应的金属线施加最小电压，向与该透镜区域的边缘对应的金属线施加最大电压，并且向与该透镜区域的边缘和中心之间的电极对应的其余金属线施加从最小电压到最大电压范围内的不同电压。
6.根据权利要求5所述的透镜，其中，所述第一电极在彼此不同的位置处形成在多个层上，从而对应于各个透镜区域。
7.一种立体显示设备，包括：
发射2维图像信号的显示面板；和
电驱动液晶透镜，其直接发射来自所述显示面板的2维图像信号，或者将2维图像信号转换为3维图像信号以发射3维图像信号，
其中所述电驱动液晶透镜包括：限定n个划分的分区的第一基板，每个划分的分区都包括多个透镜区域；在每一分区的基础上，在第一基板的边缘处形成在所述第一基板上的多条金属线；对于n个分区的每个透镜区域，在彼此隔开相同间隔的同时形成在所述第一基板上的多个第一电极；在所述第一基板上形成的第一绝缘膜；与所述第一基板相对的第二基板；形成在所述第二基板的整个表面上的第二电极；和填充在所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，
其中，在所述第一基板上限定的多个透镜区域与所述第二基板的透镜区域相对应；以及
其中，所述金属线通过穿过所述第一绝缘膜的接触孔连接到所述第一电极，
其中，所述金属线的数量与所述第一基板上限定的一个透镜区域中形成的第一电极的数量有关，向与该透镜区域的中心对应的金属线施加最小电压，向与该透镜区域的边缘对应的金属线施加最大电压，并且向与该透镜区域的边缘和中心之间的电极对应的其余金属线施加从最小电压到最大电压范围内的不同电压。
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