專利名稱：光學(xué)基板、使用其的顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在液晶顯示器件等中的光學(xué)收集基板及其制造方法。本發(fā)明還涉及一種使用該光學(xué)收集基板的顯示器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
公開了液晶面板，其具有其中在背光和顯示電極之間設(shè)置一組透鏡的結(jié)構(gòu)，并在像素基礎(chǔ)上在各個顯示電極中從背光收集光(例如，參見專利參考文獻1)。
日本專利申請?zhí)卦S公開No.89025/90(第2-3頁和圖1-3)在這篇參考文獻中公開的液晶面板中，作為上述的一組透鏡，采用透鏡陣列板，其中在不同于使用的液晶面板基板的透明板上以矩陣形式形成以高折射率部分、凸起球體等為基礎(chǔ)的大量透鏡，或者液晶面板基板本身具有相同結(jié)構(gòu)的透鏡陣列。通過該透鏡陣列，已經(jīng)在顯示電極周圍的不透光部分中被截止的背光的光大部分被收集到顯示電極上，該光趨于有效地被利用，并且可以在不增加背光的驅(qū)動功率的情況下提高像素的亮度。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，使用具有球形凸起表面的平凸型透鏡作為將光收集到顯示電極即像素電極上的透鏡。因此，可能在透射光中產(chǎn)生色差等，這不是優(yōu)選的，特別是，可能對于顯示彩色圖像的顯示器件產(chǎn)生相當(dāng)大的問題。
此外，存在對用于形成合適球形中的透鏡凸面的制造工藝添加額外的負(fù)擔(dān)。特別是，隨著由于高分辨率圖像的需求而使像素的最小化的發(fā)展，必須越來越多地減小透鏡的尺寸，并因此現(xiàn)有技術(shù)具有缺點。
此外，除了用于透鏡的部件或結(jié)構(gòu)之外，液晶顯示器件等一般使用各種光學(xué)元件或其它結(jié)構(gòu)元件，因此實際狀況是所謂的可加工性不得不考慮透鏡部件和結(jié)構(gòu)元件的組合。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)收集基板和使用它的顯示器件，可以有效地利用光同時避免在傳輸光中產(chǎn)生色差等。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光學(xué)收集基板及使用它的顯示器件，可以有效地利用光和可以簡單地進行制造。
本發(fā)明的又一目的是提供一種光學(xué)收集基板和使用它的顯示器件，實現(xiàn)了與其它結(jié)構(gòu)元件相組合的高可加工性。
本發(fā)明的再一目的是提供一種制造這種光學(xué)收集基板和顯示器件的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的方案的光學(xué)收集基板是光學(xué)傳輸材料的光學(xué)收集基板，它具有以下結(jié)構(gòu)來自基板的一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔庠诔蛐纬稍诹硪恢髌矫嫱獠康墓饪衫脜^(qū)陣列的每個位置中局部地被收集，其中一個主平面設(shè)有凹槽，凹槽包括具有與光可利用區(qū)相關(guān)的至少一個傾斜平面的輪廓，用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料填充該凹槽，該被填充的凹槽部分作為允許來自一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔獗皇占礁鱾€光可利用區(qū)的基礎(chǔ)。
根據(jù)這個方案，代替使用球形透鏡，使用被光學(xué)透射填料填充的凹槽部分將入射光收集到各個光可利用區(qū)，由此在收集的光中幾乎不會產(chǎn)生由球形透鏡引起的色差等問題，并且可以容易地和高效率地使用合適的光用于彩色顯示器。此外，由于只需要在光學(xué)收集基板的一個主平面?zhèn)壬闲纬砂疾郏虼诉@種結(jié)構(gòu)不需要常規(guī)復(fù)雜的工藝來形成球形透鏡，因此是很簡單的。特別是，這種結(jié)構(gòu)有利于控制精細(xì)像素的顯示器件。此外，由于凹槽形成在光入射的一側(cè)(光學(xué)收集基板的一個主平面)上，并且不形成在設(shè)置光可利用區(qū)的一側(cè)(另一個主平面)上，因此例如在使用光學(xué)收集基板作為典型液晶顯示器件的背基板時，可以利用保持平坦或未處理的平面來使用另一個主平面，產(chǎn)生具有使在另一個主平面上形成顯示器件所需的其它結(jié)構(gòu)元件如用于驅(qū)動像素的薄膜晶體管(TFT)更容易的優(yōu)點。除了這個優(yōu)點之外，用于填充凹槽的光學(xué)透射填料容易形成為具有等于除了一個主平面中的凹槽以外的其它部分的高度的高度，由此即使在光學(xué)收集基板的一個主平面中也可以保持高度的平坦性，并且容易將其它結(jié)構(gòu)元件例如偏振板粘貼到該平面等上。因此這種結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)高可加工性。
在這個方案中，凹槽可以沿著光可利用區(qū)的邊緣的至少一部分延伸。由此可以形成具有簡單圖形的凹槽。
而且，優(yōu)選一個主平面具有在凹槽以外的區(qū)域中以基本上相等的高度延伸的平面。通過這種方式，由于這些平面具有彼此相等的高度，因此還可以實現(xiàn)在光學(xué)收集基板的一個主平面中的上述其它結(jié)構(gòu)元件的有效粘貼。
此外，在這個方案中，光學(xué)透射填料可以具有將附加膜粘貼到一個主平面上的功能。通過這種方式，在形成附加膜，即在光學(xué)收集基板的一個主平面上形成其它結(jié)構(gòu)元件時，光學(xué)透射填料還用做粘合劑。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方案的顯示器件是使用上述光學(xué)收集基板的顯示器件，包括用于形成圖像的顯示媒質(zhì)，顯示媒質(zhì)設(shè)置在另一個主平面上并承載于光學(xué)收集基板上，該顯示器件具有對應(yīng)光可利用區(qū)的像素或預(yù)定顯示單元。
根據(jù)這個方案，由于光被收集到用于形成顯示器件中的圖像的媒質(zhì)的像素或預(yù)定顯示單元，因此可以使每個像素或預(yù)定顯示單元變亮和在整體上顯示清晰圖像。此外，這個方案優(yōu)選導(dǎo)致關(guān)于色差等的上述問題的緩解。此外，由于光學(xué)收集基板的另一個主平面是平坦的或未處理的，因此容易形成顯示器件所需的其它結(jié)構(gòu)元件，由此提供方便。當(dāng)通過光學(xué)透射填料將附加膜粘貼于一個主平面上時，由于可以消除用于將附加膜如光學(xué)膜粘貼到基板上而常規(guī)制備的粘合劑，因此簡化了工藝。該顯示器件的結(jié)構(gòu)可適用于使用液晶媒質(zhì)作為形成顯示圖像的媒質(zhì)的液晶顯示器件，并且在掩蔽光損失方面是顯著有效的，其中光損失是由于用在一般液晶顯示器件中的偏振板等所必然產(chǎn)生的。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方案的光學(xué)收集基板的制造方法是制造具有以下結(jié)構(gòu)的光學(xué)透射材料的光學(xué)收集基板的方法來自基板的一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔庠诔蛐纬稍诹硪恢髌矫嫱獠康墓饪衫脜^(qū)陣列的每個位置中局部地被收集，包括在一個主平面中形成凹槽的第一步驟，凹槽包括具有與光可利用區(qū)相關(guān)的至少一個傾斜平面的輪廓；和用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料填充凹槽的第二步驟，除此之外，光學(xué)透射填料可以具有粘接性能，并且該方法還可包括使用光學(xué)透射填料的粘接性能在一個主平面上粘接附加膜的第三步驟，或者除此之外，第二步驟可包括向光學(xué)收集基板的一個主平面全部地施加光學(xué)透射填料的過程。
根據(jù)這個方案，可以容易地制造具有上述優(yōu)點的光學(xué)收集基板。當(dāng)使用沿著光可利用區(qū)的邊緣的至少一部分的圖形形成凹槽時，與常規(guī)形成球形透鏡相比，大大減少了制造上的負(fù)擔(dān)。此外，第一步驟可以包括用掩模覆蓋一個主平面的掩蔽過程、以及用能刻蝕光學(xué)收集基板的材料的物質(zhì)噴射光學(xué)收集基板的被掩蔽的一個主平面的噴射過程，其中掩模具有使凹槽的區(qū)域形成為暴露出來和使其它區(qū)域被掩蔽的圖形，并在噴射過程中，可以使用噴嘴噴射能刻蝕的物質(zhì)，噴嘴相對于從掩模外部地顯現(xiàn)的凹槽區(qū)域而設(shè)置，并沿著凹槽區(qū)域的延伸圖形移動，同時在噴嘴位于凹槽區(qū)域中心的條件下，在橫穿噴嘴移動方向的方向上噴灑能刻蝕的物質(zhì)，由此有利地形成凹槽。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的又一方案的制造顯示器件的方法是使用具有以下結(jié)構(gòu)的光學(xué)透射材料的光學(xué)收集基板的方法來制造顯示器件的方法來自基板的一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔庠诔蛐纬稍诹硪恢髌矫嫱獠康墓饪衫脜^(qū)陣列的每個位置中局部地被收集，其中一個主平面設(shè)有凹槽，凹槽包括具有與光可利用區(qū)相關(guān)的至少一個傾斜平面的輪廓，用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料填充凹槽，被填充的凹槽部分作為允許來自一個主平面的入射光被收集在各個光可利用區(qū)上的基礎(chǔ)，該制造方法包括形成包括用于在光學(xué)收集基板的另一個主平面?zhèn)壬闲纬蓤D像的顯示媒質(zhì)的這種顯示機構(gòu)構(gòu)造的步驟，使得該構(gòu)造具有對應(yīng)光可利用區(qū)的預(yù)定顯示單元或像素，此外，該方法還可以包括將附加膜粘貼于光學(xué)收集基板的一個主平面上的步驟，其中光學(xué)透射填料的粘接性能粘接附加膜。由此可以制造能滿意地呈現(xiàn)上述優(yōu)點的顯示器件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光學(xué)收集基板的示意平面圖。
圖2是沿著圖1中的線II-II截取的光學(xué)收集基板的示意剖面圖。
圖3是圖1和圖2的光學(xué)收集基板的一部分的透視圖。
圖4是表示使用圖1-3的光學(xué)收集基板的透射型液晶顯示器件的一部分的大致結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是表示TFT復(fù)合層和圖4的液晶顯示器件的黑色矩陣的組合形式的示意平面圖。
圖6是表示在本發(fā)明中將膜粘接于光學(xué)收集基板上的實際形式的示意剖面圖。
圖7是表示使用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)收集基板的反射型液晶顯示器件的一般結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。
圖8是表示使用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)收集基板的透反射型液晶顯示器件的一般結(jié)構(gòu)的部分剖面圖。
圖9是表示用在圖8的液晶顯示器件中的像素電極的結(jié)構(gòu)的示意平面圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的光學(xué)收集基板的示意剖面圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的光學(xué)收集基板的示意剖面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的上述方案和其它實施例。
圖1表示從其前側(cè)截取的根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光學(xué)收集基板的一個主平面的示意圖。圖2表示沿著圖1中的線II-II截取的光學(xué)收集基板的剖面結(jié)構(gòu)。圖3是傾斜截取光學(xué)收集基板的一部分的示意圖。
光學(xué)收集基板20由光學(xué)透射材料如玻璃構(gòu)成，并形成為平板形狀，其具有覆蓋預(yù)定顯示區(qū)的區(qū)域的一個主平面21和在與平面21相反側(cè)上的另一個主平面22。如在常規(guī)技術(shù)中那樣，光學(xué)收集基板20具有在朝向在另一個主平面22外部上形成的光可利用區(qū)(下述)的陣列201的每個位置上，從一個主平面21一側(cè)局部地收集入射光Li的功能。然而，在本實施例的光學(xué)收集基板20中，代替球形結(jié)構(gòu)，在與光可利用區(qū)201相關(guān)的一個主平面21上形成V形凹槽2v。更具體地說，每個凹槽2v由向光可利用區(qū)201之一傾斜的傾斜表面2v0，和向另一個(相鄰)光可利用區(qū)201傾斜的傾斜表面2v1構(gòu)成。用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料2m填充V形凹槽2v，其中所述預(yù)定折射率不同于基板本體的折射率(優(yōu)選小于基板本體的折射率)，并且填充的凹槽部分2V作為用于允許將來自一個主平面21側(cè)的入射光Li作為如圖2中所示的透射光Lo收集到各個光可利用區(qū)201的基礎(chǔ)。
這里將光可利用區(qū)陣列201稱為將要施加的設(shè)置在另一個主平面22側(cè)上的顯示器件中需要光收集的區(qū)域。具體例子將在下面說明。V形凹槽2v形成得與光可利用區(qū)201相關(guān)，從而V形凹槽部分2V將光收集到光可利用區(qū)201，另一方面，可以實際上形成在與不利用光的區(qū)域22相對的位置中。在圖1的平面圖中，光可利用區(qū)201示意性地由重疊的交替長短虛線表示。
V形凹槽2v沿著光可利用區(qū)201的邊緣的至少一部分延伸，在本例中，是以包圍區(qū)域201的形式。因而，可以容易地構(gòu)圖V形凹槽2v，同時不需要復(fù)雜的光學(xué)考慮。V形凹槽2v具有在剖面圖中形成V形輪廓的一對傾斜表面，并且光學(xué)收集基板20的一個主平面21具有在傾斜表面以外，即V形凹槽部分2V以外的區(qū)域中以基本上相等高度延伸的多個平坦表面2p(對應(yīng)圖1中的交叉陰影區(qū)域，另一個平坦表面是相同的)。
任選地，作為填料的透射填料2m可以是具有粘接性能的材料，如粘性或粘合材料，例如丙烯酸酯共聚物和聚氨酯樹脂。根據(jù)粘接性能，有利于使附加膜如其它光學(xué)膜與光學(xué)收集基板20的一個主平面21緊密接觸。光固化樹脂也可以用做光學(xué)透射填料2m的材料。
在如此構(gòu)成的光學(xué)收集基板20中，代替使用球形透鏡，使用V形凹槽部分2V，每個V形凹槽部分2v用光學(xué)透射填料2m填充，并具有作為用于折射光的界面的平坦傾斜表面，該入射光朝向每個光可利用區(qū)201被收集。因此，收集的光Lo幾乎不受到色差等的影響，在用球形透鏡的球形表面作為光折射的界面時可能產(chǎn)生這些色差等，并且可以容易地和高效率地使用合適的光用于彩色顯示。此外，由于只需要在光學(xué)收集基板20的一個主平面21上形成由兩個平坦傾斜表面構(gòu)成的V形凹槽2v，因此導(dǎo)致具有高度精確的處理方案和簡化了過程。這個特征對于處理精細(xì)像素的顯示器件尤其有利。
圖4表示使用光學(xué)收集基板20構(gòu)成的透射型液晶顯示器件的例于。
在圖4中，光學(xué)收集基板20用做與前基板60一起承載液晶媒質(zhì)40的后基板。光學(xué)收集基板20的一個主平面21位于顯示器件的外部，而另一個主平面22位于顯示器件的內(nèi)部。
光學(xué)收集基板20在其外部設(shè)有偏振板10，同時在其內(nèi)部設(shè)有TFT復(fù)合層30。前基板60在其外部設(shè)有另一個偏振板70，而在其內(nèi)部設(shè)有濾色器50。
應(yīng)該指出的是，除了上述那些部件之外，還可以形成專用于液晶顯示器件的各種其它膜和層，但是為了簡明起見，省略了它們。
如圖4所示，濾色器50設(shè)有用于掩蔽其中相對于顯示表面?zhèn)炔恍纬上袼氐膮^(qū)域的黑色矩陣5b。不形成一層黑色矩陣5b的非屏蔽區(qū)5d被著色層5c占據(jù)，并且光學(xué)收集基板20被應(yīng)用和使用非屏蔽區(qū)5d作為上述光可利用區(qū)201而結(jié)合。
黑色矩陣5b的非屏蔽區(qū)5d將在下面參照圖5進行具體說明。
圖5表示用于像素的黑色矩陣5b、以及用于TFT復(fù)合層30中的像素的薄膜晶體管(TFT)31和像素電極彼此重疊的平面圖。
TFT 31基本上具有從柵極總線3G引出的柵電極3g、經(jīng)柵極絕緣膜(未示出)淀積在電極3g上的半導(dǎo)體層3c、與半導(dǎo)體層3c從層3c的其中一側(cè)相接觸的漏電極3d、和與層3c從層3c的另一側(cè)相接觸并從源極總線3S引出的源電極3s。漏電極3d在與源電極3s相對的方向延伸，并連接到由透明導(dǎo)電材料如ITO(氧化銦錫)構(gòu)成的像素電極3P。利用TFT 31，對應(yīng)像素信息的電壓經(jīng)漏電極3d施加于像素電極3P，并且像素電極3P將該區(qū)域中的電壓局部地施加于面對電極3P的液晶媒質(zhì)40的一部分上。
如圖5中的粗體線所示的，黑色矩陣5b形成為掩蔽總線3S和3G、整個TFT 31和像素電極3P的外邊緣。因而，將圖5中的傾斜線所示的區(qū)域(非屏蔽區(qū))設(shè)置為光可利用區(qū)201，實現(xiàn)了上述光學(xué)收集基板20所特有的優(yōu)點。應(yīng)該指出的是，如從圖5看出的，非屏蔽區(qū)5d不是完美的矩形，因為存在TFT 31。然而，假設(shè)區(qū)域5d大致具有矩形形狀，則可以規(guī)定V形凹槽部分的圖形。圖5中的交替長和短虛線表示中心位置或后端部，即光學(xué)收集基板20的V形凹槽2v的底部。在本實施例中，底部位置位于黑色矩陣5b的圖形的橫向方向的中心。
在本實施例中，光可利用區(qū)201設(shè)置為黑色掩模層的非屏蔽區(qū)5d，但是可以是形成在TFT復(fù)合層30中的像素電極3P的區(qū)域。此外，在頂柵型TFT結(jié)構(gòu)中，代替所謂的底柵型TFT結(jié)構(gòu)，光屏蔽膜一般設(shè)置在TFT復(fù)合層的下層部分中，因而來自背光的光不會進入TFT的半導(dǎo)體層，并且沒有被屏蔽膜屏蔽的區(qū)域可以用做光可利用區(qū)201。在任何情況下，構(gòu)成液晶顯示器件，從而相對于(相關(guān)于)光可利用區(qū)201形成像素結(jié)構(gòu)。應(yīng)該指出的是，本實施例采用了其中一個光可利用區(qū)對應(yīng)一個像素區(qū)(意味著基本上被認(rèn)為像素區(qū)的區(qū)域)的形式，但是一個光可利用區(qū)可以是預(yù)定的顯示單元，即兩個或更多個像素區(qū)，或者是作為一個像素區(qū)的分割部分的子區(qū)。
V形凹槽2v形成在光入射在其上的側(cè)面21上，并且不形成在其上設(shè)置光可利用區(qū)201的側(cè)面22上。因此，在使用光學(xué)收集基板20作為背基板的液晶顯示器件中，另一個主平面22可以用做保持平坦或未被處理的平面22。因而，具有主平面22容易形成結(jié)構(gòu)元件如TFT31和其上的像素電極3P的優(yōu)點。
如圖2所示，還易于使用于填充V形凹槽2v的光學(xué)透射填料2m的高度等于主平面21的V形凹槽2v以外的部分中的高度，以形成作為整體的平坦表面。平坦主平面21增強了其他結(jié)構(gòu)元件，如偏振板10與平面21的粘接性。此外，光學(xué)收集基板20的主平面21具有除了V形凹槽部分2v以外具有相同高度的平坦平面2p，因此對于緊密粘貼是有利的。作為額外要注意的，由于用并非空氣的光學(xué)透射填料2m填充了V形凹槽2v，因此固定到主平面21上的膜難以去除。
這樣，在該液晶顯示器件中，來自背光的光從原始光屏蔽區(qū)離開，并朝向像素或作為光可利用區(qū)的預(yù)定顯示單元被收集。因而，可以使每個像素或預(yù)定顯示單元明亮，且在整個顯示屏上顯示清楚的圖像。此外，可以減輕上述的色差等的問題，從而實現(xiàn)優(yōu)異的彩色顯示。
而且，具有粘接性的光學(xué)透射填料2m便于將偏振板20粘貼于基板上。
這里，作為簡單評估，下面將在使用沒有光收集功能的普通透明基板作為液晶顯示器件中的背基板的情況、與使用本例的光學(xué)收集基板20作為背基板的情況進行比較。
當(dāng)液晶層40固定到預(yù)定光學(xué)調(diào)制狀態(tài)，和假設(shè)偏振板10和70的透射率為Tp、濾色器50的透射率為Tc、和孔徑比(所有非屏蔽區(qū)的有效面積與所有顯示區(qū)的有效面積之比)為AR時，則前種情況的設(shè)備的透射率T大致計算如下T≈Tp×Tc×AR≈50％×33％×0.6≈10％。
相反，當(dāng)考慮由于光學(xué)收集基板20的光收集功能而AR＝1.0時，在相同條件下后種情況的設(shè)備的透射率T大致計算如下T≈Tp×Tc×AR≈50％×33％×1.0≈17％。
因而，后種情況，即本實施例使亮度增加了大致1.7倍之多。
通過這種方式，即使在偏振板10和70中產(chǎn)生光損失時，也可以提高整個顯示器件中的亮度。由于在大多數(shù)液晶顯示器件中都需要使用偏振板，因此這種結(jié)構(gòu)是很有用的。
優(yōu)選地，根據(jù)使用的顯示器件，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置光學(xué)收集基板20的凹槽部分2v用于最佳規(guī)格。例如，當(dāng)假設(shè)光可利用區(qū)的垂直和水平尺寸分被為a和b(見圖1)時，光學(xué)透射填料2m的折射率是n1，光學(xué)收集基板20的主體的折射率為n2，屏蔽區(qū)5b的寬度2x，從凹槽部分2V到基板20的距離為y，并且凹槽2v的高度為z(見圖4)，則在a＝300μm、b＝100μm、n1＝1.3、n2＝1.5、2x＝20μm、y＝400μm、和z＝2μm的條件下獲得優(yōu)異結(jié)果。應(yīng)該指出的是，空氣可以用做光學(xué)透射填料2m的替代物，但是在空氣的情況下不能獲得優(yōu)異的光學(xué)收集功能。這是因為在V形凹槽部分設(shè)置在液晶面板外部的結(jié)構(gòu)中，由空氣構(gòu)成的V形凹槽部分趨于使光過度地傳播。進一步應(yīng)該指出的是，假設(shè)從凹槽部分2V到基板20的距離為y的原因是考慮到其中實際上不使用光的結(jié)構(gòu)部分3b(見圖4)，如總線和/或光屏蔽膜，存在于屏蔽件5b下面；并且光被收集而離開該結(jié)構(gòu)部分。由于層30、40和50一般都形成為具有比基板20極其更薄的厚度，因此還存在即使存在這種結(jié)構(gòu)部分，也能通過假設(shè)從凹槽部分2V到屏蔽件5b的距離為y來設(shè)計最佳結(jié)構(gòu)的情況。
光學(xué)收集基板20如下制造。
基本進行如下(1)第一步驟，在與光可利用區(qū)201相關(guān)的一個主平面21上形成V形凹槽2v；和
(2)第二步驟，用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料2m填充V形凹槽部分2v。
在第一步驟中，進行掩蔽過程，其中一個主平面21被具有一定圖形的矩陣形式的掩模覆蓋，所述圖形使V形凹槽2v的區(qū)域形成得被露出并使其他區(qū)域被掩蔽。然后，進行噴射過程，其中用能刻蝕光學(xué)收集基板20的材料的物質(zhì)噴射光學(xué)收集基板20的被掩蔽的一個主平面21。在本例中，光學(xué)收集基板20的材料是玻璃(SiO2)，并且作為能刻蝕玻璃的物質(zhì)，即刻蝕劑，在霧狀態(tài)下噴灑氫氟酸溶液。
更具體地說，在噴射過程中，使用噴嘴來噴灑氫氟酸溶液。噴嘴具有與在矩陣形式的掩模中未被掩蔽的V形凹槽的區(qū)域相對的實際出口面，并且沿著V形凹槽的區(qū)域的延伸圖形而移動。在這種情況下，優(yōu)選從噴嘴噴灑的溶液是以束的形式噴射的，并利用位于橫穿噴嘴移動方向的方向上V形凹槽2v的寬度中心的噴嘴來噴射刻蝕劑。通過這種方式，可以將凹槽的底部精確地定位在凹槽圖形的寬度中心上，并適當(dāng)?shù)匦纬蒝形橫截面。
當(dāng)光學(xué)透射填料2m是粘貼填料時，例如丙烯酸酯共聚物和聚氨酯的混合物，可以在第三步驟中使用光學(xué)透射填料2m的粘接性能將偏振板10粘貼于一個主平面21上。應(yīng)該指出的是，代替偏振板，可以按照需要在所使用系統(tǒng)中，粘貼其它各種膜和層，如保護膜和四分之一波片。
此外，在第二步驟中，可以通過用光學(xué)透射填料2m以旋涂而涂覆光學(xué)收集基板20的一個主平面21的整個表面來進行填充步驟。相應(yīng)地，如圖6所示，光學(xué)透射填料2m實際上不僅設(shè)置在平坦平面2p上，而且設(shè)置在V形凹槽2v內(nèi)部。
代替使用上述粘貼填料，可以使用光固化樹脂作為光學(xué)透射填料2m。在這種情況下，首先將糊狀的樹脂涂敷于V形凹槽上和主平面上，在其上設(shè)置附加膜，然后從相對的主平面施加光，由此使樹脂固化，形成凹槽部分2v，并且將附加膜粘接于其上。
為了制造使用光學(xué)收集基板的液晶顯示器件，可以主要進行以下步驟按照如下方式形成包括顯示媒質(zhì)的結(jié)構(gòu)，用于在光學(xué)收集基板20的另一主平面22一側(cè)上形成圖像，使所述結(jié)構(gòu)具有對應(yīng)于在光學(xué)收集基板20上限定的光可利用區(qū)201(在上述實施例中，為黑色矩陣5b的層中的非屏蔽區(qū)5d)的像素或預(yù)定顯示單元。可以在這種情況下進行第三步驟。
盡管上述第一步驟的具體例子取決于所謂的刻蝕處理，但是V形凹槽2v可以通過用劃片器進行劃割來形成，或者可以進行用研磨機研磨主平面從而形成凹槽的研磨過程來進行。
圖7表示使用光學(xué)收集基板構(gòu)成的反射型液晶顯示器件的例子。與圖4中類似的部分用與圖4相同的參考標(biāo)記來表示。
在圖7中，光學(xué)收集基板20’用做前基板，該基板的一個主平面面對顯示表面一側(cè)。背基板80是用于主要承載TFT復(fù)合層30’或其它層而制備的典型基板。在TFT復(fù)合層30’中，形成具有光反射性能的像素電極3P’，并且像素電極3P’具有反射從前側(cè)入射的光的功能以及局部地將電壓施加給液晶層40的功能。
光學(xué)收集基板20’也是使用黑色矩陣5b的層中的非屏蔽區(qū)5d作為光可利用區(qū)201來形成的，但是具有比圖4的情況從V形凹槽部分2V’到光可利用區(qū)201的更短距離，因此具有不同于圖4情況的條件來收集光。因而，光學(xué)收集基板20’形成為采用這種不同的條件。換言之，V形凹槽2v’的傾斜表面的傾斜度、光學(xué)透射填料2m’的反射率等根據(jù)條件進行優(yōu)化。由于使光變窄的程度高于圖4的情況，因此主要通過使V形凹槽2v’的傾斜表面更陡峭，和/或通過減小光學(xué)收集填料2m’的折射率來進行優(yōu)化。
應(yīng)該指出的是，其它結(jié)構(gòu)元件也可以在性能和結(jié)構(gòu)上進行修改，從而適應(yīng)于反射型液晶顯示器件，但是為了清楚起見這里省略了其說明。
圖8表示使用光學(xué)收集基板構(gòu)造的透反射型液晶顯示器件的例子，與圖4中相同的部分用與圖4中相同的參考標(biāo)記來表示。
在圖8中，使用兩個光學(xué)收集基板。一個光學(xué)收集基板20”用做背基板，而另一個光學(xué)收集基板20用做前基板。其上形成V形凹槽的光學(xué)收集基板20”的主平面面對設(shè)備的背側(cè)，而其上形成V形凹槽的光學(xué)收集基板20的主平面面對設(shè)備的顯示表面一側(cè)。在TFT復(fù)合層30”中，形成像素電極3P”，它由光反射性能的反射電極部件3Pr和光透射性能的透射電極3Pt構(gòu)成。
在這種類型的液晶顯示器件中，從前側(cè)入射的外部光對應(yīng)于要顯示的圖像而經(jīng)受光學(xué)調(diào)制，并被反射而指向前側(cè)，而由背光從背側(cè)產(chǎn)生的入射光也對應(yīng)于要顯示的圖像而經(jīng)受光學(xué)調(diào)制，并且被傳輸而指向前側(cè)。則，在使用環(huán)境照明條件很好時通過主要使用外部光(環(huán)境光)(反射模式)、或者在使用環(huán)境暗時通過主要使用來自背光的光(透射模式)而有效地顯示圖像。
像素電極3P”形成得適用于這種類型。例如，電極3P”可以形成在如圖9所示的平面結(jié)構(gòu)中，并且一個像素電極3P”包括位于中心的透射電極部件3Pt和在部件3Pt周圍的反射電極部件3Pr。相應(yīng)地，像素電極3P”進行向液晶層40的區(qū)域局部施加電壓，而透射電極部件3Pt使來自背光的入射光穿過在像素區(qū)中心部分的液晶層40，反射電極部件3Pr在環(huán)繞中心部分的外部環(huán)形區(qū)中反射來自前部的入射光(見圖8)。
因而，背側(cè)上的光學(xué)收集基板20”具有將來自背光的光收集到透射電極3Pt上的作用，而前側(cè)上的光學(xué)收集基板20具有將來自前側(cè)的光收集到反射電極部件3Pr上的功能。因此，在本例中，在光學(xué)收集基板20”中限定的光可利用區(qū)是中心處的透射電極部件3Pt的區(qū)域，并且在光學(xué)收集基板20中限定的光可利用區(qū)是外部區(qū)域中的反射電極部件3Pr的區(qū)域。
應(yīng)該指出的是，在這種情況下，從V形凹槽部分2V”和2V到光可利用區(qū)的距離、以及收集光的條件分別不同于圖4的情況。因此，光學(xué)收集基板20和20分別形成為適合于上述條件。
如從前面建議的，由于光學(xué)收集基板20”必須大大增加使光變窄的程度，因此使V形凹槽2v”的傾斜表面非常陡峭，或者將光學(xué)透射填料2m”的折射率設(shè)置為更小的值。光學(xué)收集基板20必須將光收集到占據(jù)外部區(qū)域的反射電極部件3Pr，并且相應(yīng)地設(shè)置V形凹槽2v的傾斜表面和光學(xué)透射填料2m的折射率。
盡管本實施例還可以在性能和結(jié)構(gòu)上對其它結(jié)構(gòu)元件進行修改，以便適合于透反射型液晶顯示器件，但是為了清楚起見這里省略了其說明。
在上述實施例中，形成在光學(xué)收集基板上的凹槽具有相對于剖面圖上的線對稱的V形外部輪廓。但是，也可以修改成其它各種形狀。
圖10表示一個修改例，其中光學(xué)收集基板20A使用一對修改的V形凹槽部分2AV0和2AV1，代替了上述V形凹槽部分。修改的V形凹槽部分2AV0和2AV1包括修改的V形凹槽分2Av0和2Av1，它們每個由形成在與光可利用區(qū)相關(guān)的光學(xué)收集基板20A的一個主平面21A上的一對傾斜平面2Aq0或2Aq1、和垂直地形成在一個主平面21A上的垂直平面2Ap0和2Ap1構(gòu)成；和被分別掩埋在修改的V形凹槽中的預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料2Am0和2Am1。
而且在這種凹槽部分中，用于主要折射光的界面是平坦的，因此可以將來自一個主平面21A一側(cè)的入射光朝向光可利用區(qū)收集而不產(chǎn)生色差等。順便提及，第一傾斜平面2Aq0將光朝向一個光可利用區(qū)折射，而第二傾斜平面2Aq1將光朝向與一個光可利用區(qū)相鄰的另一個光可利用區(qū)進行折射。
此外，可以通過適當(dāng)?shù)亟M合如圖2所示的V形凹槽和修改的V形凹槽來構(gòu)造。
圖11表示另一個修改例，其中光學(xué)收集基板20B使用梯形凹槽部分2BV，代替上述凹槽部分。梯形凹槽部分2BV包括由形成在與光可利用區(qū)相關(guān)的光學(xué)收集基板20B的一個主平面21B上的傾斜平面2Bq0和2Bq1、以及基本上平行于一個主平面且在傾斜平面之間延伸的的底面2Bb構(gòu)成的梯形凹槽2Bv；以及被掩埋在梯形凹槽中的預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料2Bm。
而且在這種凹槽部分中，用于主要折射光的界面是平坦的，因此可以將來自一個主平面21B一側(cè)的入射光朝向光可利用區(qū)收集而不產(chǎn)生色差等。順便提及，第一傾斜平面2Bq0將光朝向一個光可利用區(qū)折射，而第二傾斜平面2Bq1將光朝向與一個光可利用區(qū)相鄰的另一個光可利用區(qū)進行折射。
此外，不僅可以通過適當(dāng)?shù)亟M合如圖2所示的V形凹槽和梯形凹槽，而且可以通過適當(dāng)?shù)卦黾尤鐖D10所示的修改V形凹槽的形式來構(gòu)造。
基本上，可以給將上述制造方法應(yīng)用于這種修改。
盡管上述介紹了這些實施例，本發(fā)明不限于這些實施例，而是可以以各種形式進行修改。例如，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)收集基板不必限于液晶顯示器件的應(yīng)用。它們基本上可適用于限定向其收集光的光可利用區(qū)陣列的任何顯示器件。
為了說明起見，這些實施例意圖用于具有設(shè)有黑色矩陣的濾色器，但是本發(fā)明不限于這種意圖，顯然本發(fā)明可以適用于其中其它結(jié)構(gòu)元件設(shè)有黑色矩陣或等效裝置的結(jié)構(gòu)、或者可以適用于其中不存在黑色矩陣的結(jié)構(gòu)。
如上所述，這里所述的優(yōu)選實施例只是示意性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書表示，并且落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有變形都趨于被包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
(參考標(biāo)記列表)10偏振板20、20’、20”、20、20A、20B光學(xué)收集基板21、21A、21B一個主平面22、22A、22B另一個主平面2v、2v’、2v”、2vV形凹槽2Av1、2Av0修改V形凹槽2Bv梯形凹槽2m、2m’、2m”、2m、2Am0、2Am1、2Bm光學(xué)透射填料2V、2V’、2V”、2VV形凹槽部分2AV0、2AV1修改V形凹槽部分2BV梯形凹槽部分2Ap0、2Ap1垂直平面2Aq0、2Aq1、2Bq0、2Bq1傾斜平面2Bb底面2p平坦表面2v0、2v1傾斜表面201光可利用區(qū)202光不可利用區(qū)30、30’、30”TFT復(fù)合層31TFT3S源極總線3G柵極總線3P、3P’、3P”像素電極
3r反射電極部件3Pt透射電極部件40液晶層50濾色器5c著色層5b黑色矩陣(屏蔽區(qū))5d非屏蔽區(qū)60透明基板70偏振板
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)透射材料的光學(xué)收集基板，其具有如下結(jié)構(gòu)其中來自基板的一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔庠诔蛐纬稍诹硪恢髌矫嫱獠可系墓饪衫脜^(qū)陣列的每個位置中局部地被收集，其中一個主平面設(shè)有凹槽，包括具有與光可利用區(qū)相關(guān)的至少一個傾斜平面的輪廓，用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料填充該凹槽，被填充的凹槽部分作為允許來自一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔獗皇占礁鱾€光可利用區(qū)的基礎(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)收集基板，其特征在于凹槽沿著光可利用區(qū)的邊緣的至少一部分延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)收集基板，其特征在于一個主平面具有在凹槽以外的區(qū)域中以基本上相等的高度延伸的平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的光學(xué)收集基板，其特征在于，光學(xué)透射填料具有將附加膜粘貼到一個主平面上的功能。
5.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項定義的光學(xué)收集基板的顯示器件，包括用于形成圖像的顯示媒質(zhì)，其設(shè)置在另一個主平面一側(cè)上并承載于光學(xué)收集基板上，該顯示器件具有對應(yīng)光可利用區(qū)的預(yù)定顯示單元或像素。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的顯示器件，其特征在于利用光學(xué)透射填料將附加膜粘貼于一個主平面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的顯示器件，其特征在于顯示媒質(zhì)是液晶媒質(zhì)。
8.一種制造光學(xué)透射材料的光學(xué)收集基板的方法，所述光學(xué)收集基板具有以下結(jié)構(gòu)其中來自基板的一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔庠诔蛐纬稍诹硪恢髌矫嫱獠可系墓饪衫脜^(qū)陣列的每個位置中局部地被收集，所述方法包括在一個主平面中形成凹槽的第一步驟，凹槽包括具有與光可利用區(qū)相關(guān)的至少一個傾斜平面的輪廓；和用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料填充凹槽的第二步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于光學(xué)透射填料具有粘接性能，并且該方法還包括使用光學(xué)透射填料的粘接性能在一個主平面上粘接附加膜的第三步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的方法，其特征在于第二步驟包括向光學(xué)收集基板的一個主平面施加光學(xué)透射填料的過程。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10的方法，其特征在于第一步驟包括用掩模覆蓋該一個主平面的掩蔽過程，其中該掩模具有使凹槽的區(qū)域形成為暴露出來和使其它區(qū)域被掩蔽的圖形，以及用能刻蝕光學(xué)收集基板的材料的物質(zhì)噴射光學(xué)收集基板的被掩蔽的一個主平面的噴射過程。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于在噴射過程中，使用噴嘴噴灑能刻蝕的物質(zhì)，噴嘴相對于凹槽的區(qū)域定位，并沿著凹槽區(qū)域的延伸圖形移動，同時在噴嘴定位于凹槽區(qū)域中心的條件下、在橫穿噴嘴移動方向的方向上噴灑能刻蝕的物質(zhì)。
13.一種制造使用光學(xué)透射材料的光學(xué)收集基板的顯示器件的方法，所述光學(xué)收集基板具有以下結(jié)構(gòu)其中來自基板的一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔庠诔蛐纬稍诹硪恢髌矫嫱獠可系墓饪衫脜^(qū)陣列的每個位置中局部地被收集，其中該一個主平面設(shè)有凹槽，凹槽包括具有與光可利用區(qū)相關(guān)的至少一個傾斜平面的輪廓，用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料填充凹槽，被填充的凹槽部分作為允許來自一個主平面?zhèn)鹊娜肷涔獗皇占礁鱾€光可利用區(qū)的基礎(chǔ)，該制造方法包括形成包括用于在光學(xué)收集基板的另一個主平面?zhèn)壬闲纬蓤D像的顯示媒質(zhì)的這種顯示機構(gòu)構(gòu)造的步驟，使得該構(gòu)造具有對應(yīng)光可利用區(qū)的預(yù)定顯示單元或像素。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括將附加膜粘貼于光學(xué)收集基板的一個主平面上的步驟，其中光學(xué)透射填料的粘接性能進行附加膜的粘接。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)收集基板和使用它的顯示器件，可以有效地使用光同時避免在傳輸?shù)墓庵挟a(chǎn)生色差。光學(xué)透射材料的光學(xué)基板(20)具有如下結(jié)構(gòu)來自基板的一個主平面(21)側(cè)的入射光朝向形成在另一主平面(22)上的孔(201)陣列局部地被聚焦。一個主平面(21)設(shè)有用預(yù)定折射率的光學(xué)透射填料(2m)填充的凹槽(2v)，填充的凹槽(2V)允許來自一個主平面(21)一側(cè)的入射光被收集到各個孔(201)中。
文檔編號G02F1/1335GK1729420SQ200380107065
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者柴崎稔 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司