專利名稱：光學元件的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種稱為"超微細百葉窗"(microlouver)的光學元件 的制造方法，超微細百葉窗限制發(fā)射方向上的透射光范圍。本發(fā)明還 涉及一種具有按照該光學元件制造方法制造的光學元件的顯示設備 (如液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器)、光學照明設備和電子設備。
背景技術：
液晶顯示器用作各種信息處理裝置，諸如移動電話、個人數字助 理(PDA)、自動取款機(ATM)、和個人電腦的顯示器。具有寬視角 的液晶顯示器在近年來已投入實際使用。隨著液晶顯示器的尺寸變大 和多功能性增多，對具有各種光分布特性的液晶顯示器的需求逐漸增 大。特別是，出于讓其他人看不見顯示器以防止信息泄露以及防止光 線發(fā)射到不需要的方向上的原因，對限制視角有了更多的要求。為了滿足這些要求，己經提出了裝備超微細百葉窗來限制視角 (或光發(fā)射范圍)的顯示器，并且其中的一些已經投入實際使用。當觀看者從顯示器中心周圍正前方觀看大顯示器時，大顯示器的 中心部分是明亮的，并且該部分顯示的圖像對于觀看者來說也可見的。 另一方面，接近大顯示器邊緣的區(qū)域是較暗的，并且該區(qū)域中顯示的 圖像是模糊的。因此，降低了觀看者觀看大顯示器上顯示的整個圖像的觀看能 力。這是因為，如圖1所示，位于顯示器200正面的超微細百葉窗201 的光吸收層與顯示器200的表面基本垂直。車載顯示器需要定制的光分布特性。車載顯示器用作導航監(jiān)控器 或電視監(jiān)控器。這種車載顯示器通常位于儀表板的中心部分。如果顯 示器上部的視角較寬，顯示器上的圖像將在擋風玻璃中反射，這將干擾車輛的駕駛。因此，必須限制垂直方向上的視角。主要是駕駛者及 乘客座位上的乘客需要顯示的導航信息。因此，車載導航顯示器需要 能將光分布給駕駛者及乘客座位的超微細百葉窗。另一方面，電視監(jiān)控器應當對于乘客來說是容易看見的，而不是 駕駛者。因此，電視監(jiān)控器的車載顯示器需要這樣一種超微細百葉窗301，其將光分布給位于乘客座位310c的乘客和后座310b的乘客，而 不分布光給駕駛者310a。美國專利No. 3919559公開了一種具有預定 光分布特性的超微細百葉窗的制造方法。首先，形成由以相同角度設 置的透明樹脂層和不透明光吸收層組成的構件，并使其彎曲成拱形。 隨后，在彎曲的構件上施加壓力使其變平整。這些步驟之后即形成了 具有將光會聚至預定位置的光分布特性的超微細百葉窗。然而，美國專利No. 3919559中公開的制造方法在暫時彎曲的構 件上施加熱和壓力使其變回到平整來使光吸收層傾斜，從而在使光吸 收層傾斜的階段期間在透明樹脂層部分中形成密度分布。也就是說， 在由于光吸收層部分的傾斜而使相鄰光吸收層部分之間的距離減小的 區(qū)域內，透明樹脂層部分的密度增大。另一方面，在相鄰光吸收層部 分之間的縫隙變寬的區(qū)域中，透明樹脂層部分的密度則減小。也就是 說，美國專利No. 3919559公開的制造方法在定制光分布特性時需要 考慮透明樹脂層部分的密度效應。另外，美國專利No. 3919559公開 的制造方法是在熱和壓力下用機械力使構件變形。因此，在制造期間 可能損傷超微細百葉窗，導致了產量較低。此外，在熱和壓力下構件 的機械變形可使超微細百葉窗的透明層和光吸收層之間的界面彎曲， 并因此變得難以確保界面的平整性。發(fā)明內容本發(fā)明的一個目的是提供一種光學元件制造方法，其能制造出具 有預定光分布特性的光學元件，而不會在透明層中形成密度分布且不 會降低產量，并且能確保超微細百葉窗的透明層和光吸收層之間的界 面的平整性。另一個目的是提供一種包括由依據本發(fā)明的制造方法制 造的光學元件的光學照明設備、顯示設備和電子設備。另一個目的是提供一種具有預定光分布特性的光學元件。依據本發(fā)明的光學元件制造方法是透明層和光吸收層交替設置 在平面中并且光吸收層限制透射通過透明層的光在光發(fā)射方向上的范 圍的方法，包括在透明光敏樹脂上設置掩模；通過掩模向透明光敏 樹脂施加曝光光，使透明樹脂形成圖案，以形成透明層；通過用黑色 可固化樹脂填充透明層中的縫隙來形成光吸收層；并用曝光光線以一 定角度照射掩模的掩模表面；其中透明層和光吸收層交替設置在平面 中，并由光吸收層來限制透射通過透明層的光在光發(fā)射方向上的范圍。依據上述制造方法，曝光光以一定角度通過掩模進入透明光敏樹 脂。因此，在透明光敏樹脂上形成其表面相對掩模表面成一定角度的 透明層。通過用黑色可固化樹脂填充具有一定角度表面的透明層部分 之間的縫隙來形成光吸收層。因為在形成光學元件的成一定角度的透 明層部分和光吸收層部分時不需要加熱和加壓，因此不會改變透明層 部分的密度，并且在制造過程期間不會使光學元件發(fā)生應變。依據本發(fā)明的制造方法，通過以一定角度向透明光敏樹脂施加曝 光光，形成了傾斜的光吸收層部分，因此不需要對這些層進行機械變 形或加熱或加壓。因此，不會改變透明層部分的密度，并可以防止由 于光學元件的損壞而導致的產量降低。


圖1是示出了用于現有技術的大顯示器的超微細百葉窗例子的示 意圖；圖2是示出了車載顯示器的示意圖，該車載顯示器是需要定制光 分布特性的顯示器的例子；圖3A、 3B、 3C、 3D和3E是示意性示出依據本發(fā)明第一實施例 的超微細百葉窗的制造方法的圖，圖解了在透明基底上形成透明光敏 樹脂層的過程；圖3F示出了掩模的幾何圖案；圖4A、 4B、 4C是示出了依據本發(fā)明第一實施例的超微細百葉窗 的另一制造方法的圖；圖5是示出了當使用依據本發(fā)明第一實施例的制造方法制造的超 微細百葉窗時從背光透射出的光的光分布特性的概念圖；圖6是示出了使用二維傾斜透明層獲得的光分布特性的概念圖；圖7A、 7B和7C是示意性示出了依據本發(fā)明第二實施例的超微 細百葉窗的制造方法的圖；圖8是示出了當使用依據本發(fā)明第二實施例的制造方法制造的超 微細百葉窗時從背光透射出的光的光分布特性的概念圖；圖9A、 9B和9C是示意性示出了依據本發(fā)明第二實施例的超微 細百葉窗的另一制造方法的圖；圖10是示出了當另一超微細百葉窗由依據本發(fā)明第二實施例的 制造方法制造時從背光透射出的光的光分布特性的概念圖；圖11是示出了二維傾斜透明層的例子的示意圖；圖12是示出了形成二維傾斜透明層的二維陣列掩模的例子的圖；圖13A、 13B和13C是示意性示出了依據本發(fā)明第三實施例的超 微細百葉窗的制造方法的圖；圖14A、 14B和14C是示意性示出了依據本發(fā)明第三實施例的超 微細百葉窗的另一制造方法的簡圖；圖15A、 15B和15C是示意性示出了依據本發(fā)明第三實施例的超 微細百葉窗的另一制造方法的圖；圖16A和16B示出了在依據本發(fā)明第三實施例的超微細百葉窗制 造方法的多個超微細百葉窗生產步驟中掩模和透鏡的排列；圖17是示出了在顯示器屏幕上設置本發(fā)明的超微細百葉窗的顯 示器設備的結構的截面圖；圖18是示出了其上設置有本發(fā)明的超微細百葉窗的顯示器設備 的截面圖；圖19是示出了包括透射-漫射切換元件的光學照明設備的結構的 截面圖；以及圖20是示出了包括透射-漫射切換元件以及其上設置有本發(fā)明的 超微細百葉窗的顯示器的結構的截面圖。
具體實施方式
第一實施例圖3A-3E示意性示出了依據本發(fā)明第一實施例的作為一個光學元 件的超微細百葉窗的制造方法。首先，在透明基底50上形成透明光敏樹脂層51 (參見圖3A)。 可利用諸如狹縫擠壓涂布(slit die coating)、線纜涂布(wire coating)、 干膜轉移(dry film transfer)、和斜鉆孔涂布(splay coating)的膜形成 方法來形成透明光敏樹脂層51。透明基底50由玻璃、PET (聚對苯 二甲酸乙二醇酯)或PC (聚碳酸酯)形成。來自Kayaku MicroChem Corporation的放大光致抗蝕劑(標記為SU-8)用作透明光敏樹脂層 51。透明光敏樹脂層51中含有的光敏引發(fā)劑是環(huán)氧類型(雙酚A酚 醛清漆樹脂的縮水甘油醚衍生物)負性抗蝕劑，該光敏引發(fā)劑在暴露 于紫外線時產生酸。這種質子酸起到使可固化單體聚合的催化劑作用。 透明光敏樹脂層51在可見光波譜中表現出高透明特性。透明光敏樹脂 層51含有的可固化單體在固化前具有相對較小的分子量，并因而易溶 于諸如環(huán)戊酮、丙二醇甲醚乙酸酯(PEGMEA)、 Y-丁內酯(GBL)和 異丁酮(MIBK)的溶劑中。因此，可形成單體制成的厚膜。另外， 透明光敏樹脂51在近紫外區(qū)域的波長具有非常高的光透射率。因此， 即使非常厚的透明光敏樹脂51的膜也可透射紫外光。在第一實施例 中，透明光敏樹脂51的厚度57在100um至200um之間的范圍內 (參見圖3B)。由于這些特性，可在透明光敏樹脂51中形成長寬比高達5或更 大的圖案。此外，因為可固化單體包含許多官能團，固化的透明光敏 樹脂51可起到超高密度橋的作用，并在熱和化學方面是很穩(wěn)定的。因 此，透明光敏樹脂51在形成圖案后易于處理。當然，用于本發(fā)明的透 明光敏樹脂51并不限于上述給出的透明光敏樹脂51(產品名SU-8)。 任意具有與上述類似的特性的光固化材料均可使用。隨后，用掩模52來使透明光敏樹脂51形成圖案(參見圖3B)。 如圖3F所示的掩模幾何圖案是線和間隙的圖案。掩模間距56在50 um至100um之間的范圍內。形成圖案的步驟是光刻領域已知的。在該實施例中，用點光源1來提供散射光2。設置點光源1的位置使得散射光2從掩模52的中心 朝向掩模52的邊緣。實施例中的點光源1是UV光源。例如，具有 365nm波長的UV光可作為曝光光。因為從點光源1發(fā)出的散射光2 朝著掩模52分散，除去掩模52的中心之外，散射光2以一定角度到 達掩模52的掩模表面52a上。從點光源1發(fā)出的曝光光以一定角度穿過掩模52 (參見圖3C)， 并在透明光敏樹脂層51上形成在朝著點光源1會聚的方向上傾斜的圖 案51b。也就是說，形成的圖案51b在透明光敏樹脂層51的中心處基 本與透明光敏樹脂層51的表面相垂直，入射角9朝著透明光敏樹脂層 51的邊緣變小(參見圖3D)。其后，用作為光吸收層的黑色可固化樹脂53填充形成圖案的透 明光敏樹脂層51的透明層部分51b之間的縫隙(參見圖3E)。利用涂 刷器和/或涂布機的涂布/填充方法來填充可固化樹脂53。填充優(yōu)選在 真空(足夠抽空的容器內)中進行，以防止可固化材料的粗劣填充。刻蝕黑色可固化樹脂53以暴露透明光敏樹脂層51的表面，隨后 黑色可固化樹脂53固化。如果黑色可固化樹脂53在黑色可固化樹脂 53填充期間沒有粘附到透明光敏樹脂層51表面上，可省略刻蝕步驟。最后，將透明基底54連接在透明光敏樹脂層51和黑色可固化樹 脂53上，來完成超微細百葉窗60 (參見圖3E)。透明基底54可通過 層壓法連接在透明光敏樹脂層51和黑色可固化樹脂53上，或可通過 使用透明粘附層來連接在透明光敏樹脂層51和黑色可固化樹脂53上。以下將參考圖4A-4C描述依據第一實施例的超微細百葉窗的另 一制造方法。使用如上述制造方法中使用的類似的曝光方法來使透明光敏樹 脂51形成圖案(圖4A)。隨后，將透明基底54連接到形成了圖案的 透明光敏樹脂層51上(圖4B)。透明基底54通過熱壓或UV沖壓粘 附到透明光敏樹脂層51上。如果透明基底54通過粘附沒有牢固地粘 附到形成了圖案的透明光敏樹脂層51上，在透明基底54和形成了圖 案的透明光敏樹脂層51之間形成一個粘附層(可由與光敏樹脂51相同的光敏樹脂制成)，隨后通過熱壓或UV沖壓粘附在一起。這樣，透明基底54可牢固地粘附到形成了圖案的透明樹脂層51上。隨后，在空氣或真空下利用毛細現象將黑色可固化樹脂53填入 形成了圖案的透明光敏樹脂層51中的縫隙中(圖4C)。之后，UV固 化或熱固化黑色可固化樹脂53，按該制造方法完成超微細百葉窗。在固化黑色可固化樹脂53時透明基底可更牢固地粘結。因而， 可以避免諸如透明基底脫落的缺陷。另外，黑色可固化樹脂53的固化 可以防止諸如黑色可固化樹脂泄漏的缺陷。黑色可固化樹脂53優(yōu)選為 無溶劑的材料。在溶劑型可固化樹脂的情況中，填充后溶劑蒸發(fā)并且 在填充層中出現體積收縮，導致整個基底上用黑色可固化樹脂(光吸 收層)填充的區(qū)域中出現不均勻的遮光特性。因此，出現顯示不均勻。如上所述，第一實施例的光學元件制造方法能在不進行透明光敏 樹脂層51的彎曲處理或在熱和壓力下使彎曲的透明光敏樹脂層51變 平整的處理的情況下，形成傾斜的透明層和光吸收層。因此，在透明 基底54附近和在透明基底50附近的超微細百葉窗60的透明層部分 51b的密度都是均勻的。此外，因為基底在制造過程中沒有經過機械 變形或加熱或加壓來形成傾斜的透明層部分和光吸收層部分，因此可 以防止由于出現損壞導致的產量降低。依據本發(fā)明，可不經過在熱和 壓力下對部件進行機械變形，形成透明層部分和光吸收層部分。因此， 透明層和光吸收層之間的界面80不是彎曲的而是平整的。應當注意的 是，界面80是平整的，但由于它們是利用散射光形成的，因此它們之 間彼此并不平行。圖5示出了當使用了依據該實施例的制造方法制造的超微細百葉 窗60時從背光透射出的光的光分布特性的概念圖。超微細百葉窗60位于背光10的前面。如此設置超微細百葉窗60 使得黑色可固化樹脂53的會聚一側面對觀看者100。背光10發(fā)出并 透射通過超微細百葉窗60的光70會聚到觀看者100。如果該實施例 的超微細百葉窗60應用在大顯示器上，觀看者100可以清楚地觀看到 顯示器邊緣附近區(qū)域以及顯示器中心區(qū)域附近的圖像。雖然圖1中的圖案51a是一維傾斜的，但是圖6示出的是由于用點光源1進行曝光，在透明光敏樹脂層51中形成了二維傾斜的透明層部分51b。如果透明層部分51b形成為一維傾斜，可以使用在沿著與 圖3C的紙面垂直的方向上延伸的線光源，代替圖3C示出的點光源1。雖然在該實施例的例子中點光源1位于掩模52的中心上部，以 從掩模52的中心向著掩模52邊緣附近的區(qū)域施加散射光2，但本發(fā) 明并不受到這種限制。光源可位于顯示器發(fā)出的光將被會聚到的位置， 并從該位置向掩模發(fā)出散射光。因而，可以提供將光會聚到所需位置 的超微細百葉窗。依據本發(fā)明，可用準直光源來代替發(fā)出散射光到光會聚的位置的光源，并且在曝光期間，光源可以旋轉，來以一定角度向掩模施加曝 光光。第二實施例圖7A-7C示意性示出依據第二實施例的超微細百葉窗的制造過 程。出于簡潔的目的，在以下說明中，那些用于第一實施例的相同參 考數字用作諸如基底之類的元件的參考數字。在第二實施例中，兩次從光源(未示出)中發(fā)出平行的UV光12a 和12b (參見圖7A)。首先，平行UV光12a與掩模52垂直地施加到 掩模52上。隨后，平行UV光12b以一定角度施加到掩模52上。這 兩種曝光光線均是波長為365jim的UV光。曝光光可以首先以一定角 度施加到掩模52的掩模表面52a上，隨后垂直地施加到掩模表面52a 上。通過這樣兩次施加光，如圖7B所示在透明層部分51b之間形成 了溝槽，每個溝槽均有朝向透明基底50變窄的三角形剖面，溝槽的一 側與透明基底50垂直，另一側是傾斜的。透明層部分51b形成梯形形 狀， 一側是傾斜的，另一側是垂直的。隨后，用黑色可固化樹脂53填充形成了圖案的透明光敏樹脂層 51的透明層部分之間的縫隙。在黑色可固化樹脂53固化后，最后將 透明基底54連接到透明光敏樹脂層51和黑色可固化樹脂53上，完成 超微細百葉窗61 (參見圖7C)。通過曝光被填入三角形縫隙的黑色可 固化樹脂53變成具有三角形剖面的光吸收層，該剖面一側53a與透明基底54垂直，另一側53b傾斜。透明層51b變成梯形形狀。在黑色可固化樹脂53和每個透明層 部分51b之間形成與透明基底54垂直的界面80a和相對于透明基底 54傾斜的界面80b。界面80a和界面80b彼此并不平行，但界面80a 之間或界面80b之間彼此平行。圖8示出了當使用依據第二實施例的制造方法制造的超微細百葉 窗61時從背光透射出的光的光分布特性的概念圖。超微細百葉窗61位于使透明基底54面對背光10的位置上。也 就是說，超微細百葉窗61設置在背光10和觀看者100a-100c之間， 因此三角形的黑色可固化樹脂53的尖端51a'朝向觀看者100a-100c。 從背光10發(fā)出并透射通過超微細百葉窗61的光分配成透射光線70b 和70c。因此，超微細百葉窗61允許位于側面53a的延伸線上的觀看 者100b和位于側面53b的延伸線上的觀看者100c分別觀看到透射光 線70b和70c。然而，位于另一個方向上的觀看者100a不能觀看到透 射光線70b和70c。這樣，施加了兩次的超微細百葉窗61的平行UV 光具有光朝向位于屏幕中心正前的位置以及一個預定方向的光分布特 性。兩次施加的平行UV光線可均以一定角度施加在掩模52上。也 就是說，如圖9A所示平行UV光12a可從掩模52上部的左側進行施 加，并且平行UV光12b可從掩模52上部的右側進行施加。因此，由 黑色可固化樹脂53制成的光吸收層形成為具有與平行UV光12a平行 的傾斜側面53a以及與平行UV光12b平行的傾斜側面53b的形狀。 平行UV光12a和平行UV光12b可圍繞法線軸向對稱或以其他不同 的角度施加到掩模52上。如圖9B所示，形成圖案的透明光敏樹脂層51的透明層部分之間 的縫隙用黑色可固化樹脂53填充。最終，在黑色可固化樹脂53固化 后，透明基底54連接到透明光敏樹脂層51和黑色可固化樹脂53上， 完成超微細百葉窗62(參見圖9C)。每個透明層部分51b均是倒V形。 每個由黑色可固化樹脂53制成的光吸收層部分具有三角形的剖面。在 黑色可固化樹脂53和每個透明層部分51b之間形成與平行UV光12a平行的界面80a以及與平行UV光12b平行的界面80b。界面80a和 界面80b彼此并不平行，但界面80a之間或界面80b之間彼此平行。圖10示出了當使用由第二實施例的制造方法制造的超微細百葉 窗62時從背光透射出的光的光分布特性的概念圖。將超微細百葉窗62設置在使得透明基底54面對背光10的位置 上。也就是說，將超微細百葉窗62設置在背光10和觀看者100a-100c 之間，使得V形透明層51b的開口側面向觀看者100a-100c。從背光 10發(fā)出并透射通過超微細百葉窗62的光分配成透射光70a和70c。因 此，位于側面53a的延伸線上的觀看者100a和位于傾斜側面53b的延 伸線上的觀看者100c可分別觀看到透射光70a和70c。然而，位于另 一個方向，即位于背光10正前的觀看者100b不能觀看到透射光70a 和70c。這樣，施加了兩次的超微細百葉窗62的平行UV光具有光指 向預定方向而不是朝向屏幕中心正前的位置的光分布特性。圖9C示出的超微細百葉窗62可具有如圖11所示的二維形成的 透明層51b。在此情況下，可限制左、右、上和下的視角。圖12示出形成具有如圖11所示的二維形狀的透明層51b的二維 陣列掩模的例子。在二維陣列掩模52a中形成多個開口 52a'。平行 UV光12a和平行UV光12b從兩個方向施加到開口 52a'上，將透明 光敏樹脂層51暴露在光線下。因此，如圖11所示透明層部分51b沒 有被曝光。在第一實施例中如圖6所示的朝向屏幕中心傾斜的透明層 51b同樣可通過組合如圖12所示的二維陣列掩模52a和點光源來形 成。第三實施例圖13A-13C示意性示出依據本發(fā)明第三實施例的超微細百葉窗 的制造方法。出于簡潔的目的，在以下說明中，那些用于第一實施例 的相同參考數字用作諸如基底之類的元件的參考數字。首先，平行UV光12施加到凸菲涅耳透鏡13a。由于菲涅耳透鏡 13a的效應，UV光會聚，通過掩模52并照射透明光敏樹脂51 (參見 圖13A)。在這個實施例中掩模52和透明光敏樹脂51設置在菲涅耳透 鏡13a的焦點位置的前面。由菲涅耳透鏡13a的焦點位置和透明光敏樹脂51之間的位置關 系來確定透明層部分51b的傾斜表面的角度。因此，依據使用超微細 百葉窗的應用所需要的傾斜表面的角度，來確定制造期間菲涅耳透鏡 13a和透明光敏樹脂51之間的距離。上述曝光的結果是，如圖13B所示形成第一實施例中的如圖3D 所示圖案的垂直倒轉的圖案。也就是說，形成傾斜為朝向透明基底50 會聚的透明層51b。在利用如第一實施例類似的方法用黑色可固化樹脂53填充縫隙 后，在透明光敏樹脂層51和黑色可固化樹脂53上層疊透明基底54(參 見圖13C)。這些步驟后，形成如圖13C的超微細百葉窗。如上所述， 超微細百葉窗的結構是第一實施例中給出的超微細百葉窗的結構的垂 直倒轉。因此，當這種超微細百葉窗用于以下將描述的特定模式中時， 超微細百葉窗是垂直倒轉的。雖然在第三實施例中用針對第一實施例 描述的填充方法來形成黑色可固化樹脂53，但該方法不限于此。如圖 4B和4C所示，黑色可固化樹脂53可在透明基底54已經被粘附到透 明光敏樹脂51上后利用毛細現象填入縫隙中。參看圖14A-14C描述依據第三實施例的超微細百葉窗的另一種 制造方法。該制造方法與上述制造方法的不同在于掩模52和透明光敏樹 脂51設置在距離菲涅耳透鏡13a的焦點位置更遠的位置上。通過將它 們設置在這種位置上并曝光透明光敏樹脂51來形成圖案，可像第一實 施例一樣形成傾斜的透明層部分51b。接下來的步驟與如上所述的制 造方法相同。因此，獲得圖14C示出的超微細百葉窗。參看圖15A-15C描述依據第三實施例的超微細百葉窗的另一種 制造方法。該制造方法與上述制造方法的不同在于使用了凹菲涅耳透鏡 13b。在平行UV光12穿過菲涅耳透鏡13b后，發(fā)生散射并穿過掩模 52照射透明光敏樹脂51 (參見圖15A)。由菲涅耳透鏡13b和透明光敏樹脂51之間的距離與菲涅耳透鏡 的焦點位置之間的位置相對關系，來確定透明層部分51b的傾斜表面的角度。如上所述的曝光的結果是形成了與在圖3D中第一實施例中形成 的類似的傾斜透明層部分51b。接下來的步驟與如上所述的制造方法相同。因此，獲得圖15C示 出的超微細百葉窗。雖然在上述實施例的制造方法中使用了菲涅耳透鏡，但實施例并 不限于此。例如，還可使用凸透鏡或凹透鏡。至此，已經描述了在透明基底上形成單個超微細百葉窗的方法。 接下來將描述在單個透明基底上形成多個超微細百葉窗的方法。首先，如圖16A所示在透明基底50的平面上按順序設置掩模52b 和多個菲涅耳透鏡13。如圖16B的截面圖所示，相鄰的菲涅耳透鏡之 間是互相光屏蔽的。通過用平行UV光一次照射來使整個透明光敏樹 脂51形成圖案。隨后，按照如上所述的相同方法進行黑色可固化樹脂 53的填充。依據上述方法，可在單個透明基底上形成多個超微細百葉窗。通過使相鄰的菲涅耳透鏡相互屏蔽，可在形成圖案后除去透明光 敏樹脂51。因此，形成的多個超微細百葉窗可容易地彼此分離。雖然如圖16A所示在這個實施例中形成多個相同的菲涅耳透鏡， 但是本發(fā)明并不限于此。例如，還可將不同尺寸的菲涅耳透鏡、具有 不同焦點位置的菲涅耳透鏡以及具有不同尺寸以及不同焦點位置的菲 涅耳透鏡組合使用于曝光。多個超微細百葉窗形成掩模52b至單個菲 涅耳透鏡的距離可以改變。因而，可同時在相同透明基底上形成具有 不同尺寸和不同傾斜角度的超微細百葉窗。雖然之前的描述是針對軸對稱菲涅耳透鏡給出的，但本發(fā)明并不 限于軸對稱菲涅耳透鏡。還可使用線性菲涅耳透鏡來產生同樣效果。如上所述的本發(fā)明的超微細百葉窗不僅可用于液晶顯示器，還可 用于具有顯示面板的其他顯示器設備，例如等離子顯示器。本發(fā)明的超微細百葉窗還可用于不同模式中。超微細百葉窗可置 于照射顯示面板的光學照明設備中，或可直接粘附在顯示面板表面， 或設置在顯示設備內部。如下將描述這些使用模式的配置。描述第一實施例中描述的超微細百葉窗60的使用模式作為示例。首先，將描述本發(fā)明的超微細百葉窗直接粘附在顯示面板表面的 模式。圖17示出了本發(fā)明的超微細百葉窗設置在顯示屏幕上的顯示設備的結構。參看圖17，顯示設備包括光控制元件、光學照明設備以及 超微細百葉窗60。如在第一實施例中所述，超微細百葉窗60具有從光控制元件發(fā) 出的光(內部光線)會聚到屏幕中心的光分布特性。光學照明設備包 括諸如冷陰極管之類的光源21、反射片22、光波導23、漫射板24、 以及棱鏡片25a和25b，并且用透射通過棱鏡片25a和25b的光照射 光控制元件。光源21是片狀光源。光波導23由諸如丙烯酸樹脂之類的材料制成。光源21發(fā)出的光 進入一個端面，入射光穿過光波導，均勻地通過右側(預定側)發(fā)射。 位于光波導23后面的是反射片22，其將通過后側發(fā)出的光朝著右側 反射。雖然未示出，在光波導23的另一端面和側面上也設置有反射裝 置。從光波導23的右側發(fā)出的光通過漫射板24和棱鏡片25a和25b 進入光控制元件。漫射板24用來漫射從光波導23進入的光。由于光 波導23的結構，使得從光波導23的右和左端發(fā)出的光線之間的亮度 存在差異。因此，用漫射板24來漫射從光波導23發(fā)出的光。棱鏡片25a和25b提高了從光波導23發(fā)出通過漫射板24進入的 光的亮度。棱鏡片25a包括沿預定方向以預定間隔設置的多個棱鏡。 棱鏡片25b除了棱鏡的規(guī)則排列與棱鏡片25a的規(guī)則排列的方向交叉 之外具有與棱鏡片25a相同的配置。棱鏡片25a和25b可提高漫射板 24漫射的光的方向性。雖然己經針對將冷陰極管用作光源描述了本實施例，但光源并不 限于此。光源還可以是白光LED或三色LED。雖然本實施例中的光 源是側光類型的光源，但光源并不限于此。光源還可以是直接光源。光控制元件具有液晶層32夾在兩個基底30a和30b之間的結構。 濾色鏡33形成在基底30a的一側(液晶層32偵0上，偏振片和延遲片(retarder)31a設置在另一側。偏振片和延遲片31b設置在基底30b 與液晶層32相對一側的表面上。濾色鏡33具有被黑色矩陣劃分的區(qū) 域，其中黑色矩陣是光吸收層。R (紅)、G (綠)和B (藍)濾色鏡 以矩陣形式設置在該區(qū)域上。每個濾色鏡對應于一個像素，像素是按 規(guī)則的間距排列的。液晶層32能依據來自控制器(未示出)的控制信 號以逐像素的基礎在透明狀態(tài)和遮光狀態(tài)之間切換。通過切換對入射 光進行空間調制。在圖17示出的顯示設備中，穿過棱鏡片25a和25b的光進入偏 振片和延遲片31b。在穿過偏振片和延遲片31b后，光通過基底30b 進入液晶層32，其中對每個像素進行空間調制。穿過液晶層32的光 (調制)穿過濾色鏡33和基底30a，進入偏振片和延遲片31a。穿過 偏振片和延遲片31a的光通過超微細百葉窗60發(fā)射。雖然在圖17中 一對偏振片和延遲片31a和31b用作光控制元件，但光控制元件可只 包括一個偏振片。在上述顯示設備中，超微細百葉窗60將來自偏振片和延遲片31a 的光(調制光)會聚到屏幕中心。這使得觀看者能清楚觀看到屏幕上 的圖像，甚至是屏幕邊緣附近的區(qū)域上的圖像?？稍诔⒓毎偃~窗60 的表面上形成防止顯示器受到刮傷的硬涂層以及防止外部光反射的抗 反射層。超微細百葉窗60可以是可分開的。這樣，超微細百葉窗60可粘 附到光控制元件上來獲得將光朝著屏幕中心會聚的光分布特性，并可 以去除來獲得將光漫射遍及整個屏幕的光分布特性。以下將描述包括了本發(fā)明的超微細百葉窗的顯示設備。圖18示出了包括本發(fā)明的超微細百葉窗的顯示設備的配置。第 一顯示設備包括光控制元件、照射光控制元件的光學照明設備、以及 位于光控制元件和光學照明設備之間的超微細百葉窗60。如針對第一實施例所述，超微細百葉窗60具有將來自光控制元 件的光(內部光)向屏幕中心會聚的光分布特性。如圖18所示，光學 照明設備包括光源21、反射片22、光波導23、漫射板24以及棱鏡片 25a和25b。穿過棱鏡片25a和25b的光通過超微細百葉窗60照射光控制元件。光控制元件與圖2示出的相同。在上述顯示設備中，超微細百葉窗60將用來照射光控制元件的 光向屏幕中心會聚。這能確保位于屏幕中心正前的觀看者對即使是屏 幕邊緣附近區(qū)域的圖像也有很好的可見度。在圖18示出的配置中，超微細百葉窗60可利用透明粘附層連接 至作為光控制元件的偏振片和延遲片31b。利用這種配置，可減少超 微細百葉窗60與偏振片和延遲片31b之間界面處的表面反射損失，以 及獲得更亮的光。圖19示出了包括本發(fā)明的超微細百葉窗的光學照明設備的配置。透射-漫射切換元件設置在包含超微細百葉窗的光學照明設備上?？梢允荘NLC (聚合物網絡LC)的透射-漫射切換元件26包括其 上設有透明電極28a的基底27a、其上設有透明電極28b的基底27b 以及夾在基底27a和27b之間的液晶層29和聚合物鏈。當在透明電極28a和28b之間施加電壓時，聚合物鏈的折射率變 得與液晶29的折射率相同，透射-漫射切換元件處于透明狀態(tài)。在透 明狀態(tài)中，來自超微細百葉窗60的光直接穿過透射-漫射切換元件26。 另一方面，當沒有在透明電極28a和28b之間施加電壓時，其折射率 不與液晶29的折射率相匹配，來自超微細百葉窗60的光在穿過透射-漫射切換元件26時發(fā)生漫射。這樣，透射-漫射切換元件26在施加了 電壓時處于透明狀態(tài)，而在沒有施加電壓時處于漫射狀態(tài)。在圖19示出的光學照明設備中，當透射-漫射切換元件26處于透 明狀態(tài)時，可獲得將光向屏幕中心會聚的光分布特性。另一方面，在 漫射狀態(tài)時，從超微細百葉窗60發(fā)出的光發(fā)生漫射，并因此加大了光 的發(fā)射角。通過將透射-漫射切換元件26在透射狀態(tài)和漫射狀態(tài)之間 如此進行切換，可改變光學照明設備的光發(fā)射角。透射-漫射切換元件26可利用透明粘附層連接至超微細百葉窗 60。依據這種結構，可減少超微細百葉窗60和透射-漫射切換元件26 之間界面處的表面反射損失，并獲得更亮的照明光。圖20示出了包括本發(fā)明的超微細百葉窗60的另一顯示設備的配置。該顯示設備包括光控制元件、照射光控制元件的光學照明設備以 及位于光控制元件和光學照明設備之間的超微細百葉窗60和透射-漫射切換元件26。如在第一實施例中所述，超微細百葉窗60具有將來自光控制元件的光(內部光)向屏幕中心會聚的光分布特性。光學照明設備包括光源21、反射片22、光波導23、漫射板24、以及棱鏡片25a和25b。 穿過棱鏡片25a和25b的光通過超微細百葉窗60照射光控制元件。該 光控制元件與圖17示出的相同。透射-漫射切換元件26與圖19中示 出的相同。在圖20示出的顯示設備中，當透射-漫射切換元件26處于透明狀 態(tài)時，可獲得將光向屏幕中心會聚的光分布特性。另一方面，當透射-漫射切換元件26處于漫射狀態(tài)時，來自超微細百葉窗60的光發(fā)生漫 射并因而增大了顯示面板處的發(fā)射角。在這種狀態(tài)中，散射光將增寬 視角，并因此顯示屏幕同時對多個觀看者是可見的。在超微細百葉窗60和透射-漫射切換元件26的基底27b之間的界 面處和/或作為光控制元件的偏振片和延遲片31b與透射-漫射切換元 件26的基底27a之間的界面處可以設置透明粘附層，以使它們彼此粘 附。根據這種配置，可以減少超微細百葉窗60和基底27b之間界面處 和/或偏振片和延遲片31b與基底27a之間界面處的表面反射損失，并 獲得更亮的照明光。還可在上述顯示設備中加入輸入裝置。輸入裝置可以是所謂"觸 摸板"，其具有由上部透明電極和下部透明電極組成的對電極，并且可 根據上部透明電極上的局部壓力或電阻的改變來輸入與顯示面板上的 位置相關的信息。觸摸板并不限于電阻型觸摸板。還可以是電容型觸 摸板。上述顯示設備是將本發(fā)明應用于移動信息處理終端如移動電話、 膝上型個人電腦和PDA的例子。信息處理設備中的控制器接收來自諸 如鼠標和鍵盤的輸入裝置的輸入，并控制顯示設備在顯示設備上顯示 所需信息。
權利要求
1.一種光學元件制造方法，包括在透明光敏樹脂上設置掩模；通過所述掩模向所述透明光敏樹脂施加曝光光，使所述透明樹脂形成圖案，以形成透明層；通過用黑色可固化樹脂填充所述透明層中的縫隙，來形成光吸收層；以及用所述曝光光以一定角度照射所述掩模的掩模表面；其中所述透明層和所述光吸收層交替設置在平面中，并且由所述光吸收層來限制透射通過所述透明層的光在光發(fā)射方向上的范圍。
2. 依據權利要求1的光學元件制造方法，其中所述曝光光是散 射光。
3. 依據權利要求2的光學元件制造方法，其中所述曝光光從點 光源發(fā)出。
4. 依據權利要求1的光學元件制造方法，其中所述曝光光是準 直光；以及在所述掩模的掩模表面上方設置透鏡，并且通過用透射通過所述 透鏡的所述曝光光來照射所述透明層，使所述透明層形成圖案。
5. 依據權利要求4的光學元件制造方法，其中一個或多個所述 透鏡設置在所述掩模表面上方。
6. 依據權利要求1的光學元件制造方法，其中所述曝光光是準 直光；以及所述方法還包括在從一個方向施加所述曝光光后，從不同方向 施加所述曝光光。
7. —種光學元件，包括交替設置在平面中的透明層和光吸收 層，其中所述透明層由透明光敏酚醛清漆樹脂型環(huán)氧樹脂制成 ， 所述光吸收層由黑色可固化樹脂制成；所述透明層和所述光吸收層之間的界面形成為相對于所述平面 傾斜，并且由所述光吸收層來限制透射通過所述透明層的光在光發(fā)射 方向上的范圍。
8. 依據權利要求7的光學元件，其中所述透明層和所述光吸收 層之間的界面在所述平面中沿兩個或更多方向傾斜。
9. 依據權利要求7的光學元件，其中所述透明層和所述光吸收 層之間的傾斜界面相對于所述平面的角度在所述光學元件的邊緣附近 的區(qū)域較在所述光學元件的中心要小。
10. 依據權利要求8的光學元件，其中所述透明層和所述光吸收 層之間的傾斜界面相對于所述平面的角度在所述光學元件的邊緣附近 的區(qū)域較在所述光學元件的中心要小。
11. 依據權利要求7的光學元件，其中由多個所述透明層和多個 所述光吸收層形成的多個所述界面包括彼此不平行的界面。
12. 依據權利要求7的光學元件，其中所述光吸收層具有三角形 剖面。
13. —種光學照明設備，包括權利要求7的光學元件以及位于所 述光學元件后側的片光源。
14. 依據權利要求13的光學照明設備，其中所述片光源包括漫 射從所述光源發(fā)出的光的漫射板、以及包括多個規(guī)則排列的棱鏡的棱 鏡片，所述棱鏡片將來自所述漫射板的散射光改變成一束向所述光學 元件行進的光。
15. 依據權利要求13的光學照明設備，還包括來自所述光學元 件的光達到的透射-漫射切換元件，其中所述透射-漫射切換元件能在不改變地發(fā)射入射光的透明狀 態(tài)以及將入射光發(fā)射為散射漫射光的漫射狀態(tài)之間切換。
16. —種顯示設備，包括依據權利要求7的光學元件；其上排 列了像素的顯示面板；以及照射所述顯示面板的片光源；其中來自所述片光源的光通過所述光學元件施加在所述顯示面 板上。
17. 依據權利要求16的顯示設備，還包括在所述顯示面板的顯示屏幕側設置的輸入裝置，其中通過所述輸入裝置輸入基于局部壓力改變或局部電阻改變 的信息。
18. —種顯示設備，包括依據權利要求7的光學元件和其上規(guī)則排列了像素的顯示面板，其中來自所述顯示面板的光通過所述光學元件發(fā)射。
19. 依據權利要求18的顯示設備，其中所述光學元件可分離地 設置在所述顯示面板的顯示屏幕上。
20. 依據權利要求18的顯示設備，還包括在所述光學元件上設 置的輸入裝置，其中通過所述輸入裝置輸入基于局部壓力改變或局部電阻改變 的信息。
21. —種顯示設備，包括依據權利要求7的光學元件；其上規(guī)則排列了像素的顯示面板；照射所述顯示面板的片光源；以及來自所 述光學元件的光行進到的透射-漫射切換元件，該透射-漫射切換元件 能在不改變地發(fā)射入射光的透明狀態(tài)以及將入射光發(fā)射為散射漫射光 的漫射狀態(tài)之間切換；其中用通過所述透射-漫射切換元件發(fā)出的光來照射所述顯示面板。
22. 依據權利要求21的顯示設備，還包括在所述顯示面板的顯 示屏幕側設置的輸入裝置，其中通過所述輸入裝置輸入基于局部壓力改變或局部電阻改變 的信息。
23. —種電子設備，包括依據權利要求16的顯示設備。
24. —種電子設備，包括依據權利要求21的顯示設備，其中所 述透射-漫射切換元件基于從外部源輸入的信號在透射狀態(tài)和漫射狀 態(tài)之間切換。
25. —種電子設備，包括依據權利要求22的顯示設備，其中所 述透射-漫射切換元件基于從外部源輸入的信號在透射狀態(tài)和漫射狀 態(tài)之間切換。
全文摘要
一種依據本發(fā)明的光學元件制造方法，包括在透明光敏樹脂上設置掩模；通過所述掩模向所述透明光敏樹脂施加曝光光，使所述透明樹脂形成圖案，以形成透明層；通過用黑色可固化樹脂填充所述透明層中的縫隙，來形成光吸收層；以及用所述曝光光以一定角度照射掩模的掩模表面。
文檔編號G02F1/13GK101231461SQ200710305780
公開日2008年7月30日 申請日期2007年10月9日 優(yōu)先權日2006年10月13日
發(fā)明者三村廣二, 住吉研 申請人:Nec液晶技術株式會社