專(zhuān)利名稱(chēng)：液晶顯示器件及制造方法和投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括微透鏡陣列的液晶顯示器件及其制造方法、以及使用該液晶顯示器件作為燈泡(light bulb)的投影儀。
背景技術(shù)：
使用LCD(液晶顯示器件)、DMD(數(shù)字鏡像器件)或LCOS(硅基LC)作為燈泡的投影儀得到了積極地發(fā)展。從功能和形狀的觀點(diǎn)出發(fā)，把投影儀分為主要用于個(gè)人電腦監(jiān)視顯示的數(shù)據(jù)投影儀、主要用于家庭影院等視聽(tīng)設(shè)備(AV)的正面投影儀或背面投影儀、以及用于電視(TV)的背面投影儀。同時(shí)，從燈泡數(shù)量的觀點(diǎn)出發(fā)，投影儀被分為單-屏式，雙-屏式和三-屏式。燈泡被分為透射型和反射型。
未來(lái)投影儀可需要更高的亮度特性。要滿(mǎn)足這一需要，主要期望對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的改進(jìn)。例如，期望提高所使用光源的亮度，以便在使用弧光燈時(shí)縮短弧長(zhǎng)(以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)光源)、優(yōu)化光學(xué)元件，以及實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件的小型化。
為了滿(mǎn)足上述要求，其次期望增大作為投影儀關(guān)鍵器件的燈泡的孔徑比(aperture ratio)。在這方面，基本上需要實(shí)現(xiàn)像素級(jí)器件的更精細(xì)結(jié)構(gòu)和更高的孔徑比。但是，如果使用液晶作為電-光媒質(zhì)，僅通過(guò)提供簡(jiǎn)單精細(xì)的器件結(jié)構(gòu)是不能提高像素的孔徑比的。原因如下即，由于液晶是連續(xù)體，必須提供一屏蔽黑色矩陣，其要有足夠大的面積以防止光從背面傾斜區(qū)泄漏并防止用于驅(qū)動(dòng)液晶的薄膜晶體管的光泄漏，因此會(huì)相應(yīng)犧牲像素的孔徑比。
為了改善光源發(fā)射光的利用率，同時(shí)也為了提高亮度，人們開(kāi)始嘗試在液晶顯示器件上安裝微透鏡陣列(microlens arrays)。例如，在日本專(zhuān)利特-開(kāi)No.Hei 2000-206894中就公開(kāi)了一種包括微透鏡陣列的平面顯示器件。通過(guò)使用玻璃基板，例如石英基板或新陶瓷(neoceram)玻璃基板(在下文中，用于微透鏡陣列的玻璃基板有時(shí)被稱(chēng)為“蓋玻璃”)，一種用于現(xiàn)有技術(shù)液晶投影儀的包含在高精度液晶顯示器件(液晶面板)中的微透鏡陣列已經(jīng)生產(chǎn)出來(lái)了。更詳細(xì)地講，一種通過(guò)濕-刻蝕或干-刻蝕工序或2P(光-聚作用)工序使用蓋玻璃(cover glass)來(lái)形成微透鏡陣列的方法已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。在每種情況下，要形成微透鏡陣列的區(qū)域都是由透明樹(shù)脂組成的。用于支撐這樣的透明樹(shù)脂的蓋玻璃的厚度已經(jīng)通過(guò)受控方式下的拋光或研磨被減小，同時(shí)，作為需要，用于顯示器件的透明導(dǎo)電薄膜(例如，ITO膜)已經(jīng)被形成在蓋玻璃上。
參照?qǐng)D1A～1D，將介紹一種通過(guò)濕法刻蝕工序制造微透鏡陣列的現(xiàn)有技術(shù)方法。
在圖1A所示的步驟中，在清洗了石英基板后，抗蝕劑(resist)被加在石英基板上，且通過(guò)曝光和顯影被構(gòu)圖成與像素的陣列圖形相應(yīng)的圖案。在圖1B所示的步驟中，經(jīng)由抗蝕劑各向同性地刻蝕石英基板以形成球形透鏡面R。此外，可以使用金屬、多晶硅、或化學(xué)抗蝕性?xún)?yōu)良的非晶硅薄膜代替抗蝕劑來(lái)作為掩模?？赏ㄟ^(guò)使用基于HF或BHF基的刻蝕劑來(lái)完成刻蝕。
在步驟1C中，在石英基板的表面上粘接一蓋玻璃，通過(guò)真空注入、旋涂或噴霧在兩者之間的間隙中填充折射率不同于石英的折射率的透明樹(shù)脂。通過(guò)UV(紫外線)照射或加熱，將濕法刻蝕形成的球形透鏡面內(nèi)的樹(shù)脂完全固化。這里所使用的樹(shù)脂實(shí)例包括環(huán)氧基樹(shù)脂、丙烯酸基樹(shù)脂、硅基樹(shù)脂和氟基樹(shù)脂，每一種都通過(guò)UV--照射或加熱進(jìn)行固化。這樣，就形成了以對(duì)應(yīng)于像素陣列圖案的圖案排布的微透鏡。最后，在步驟1D中，將蓋玻璃拋光，并形成ITO透明電極，以形成對(duì)向基板。圖中沒(méi)有示出，對(duì)向基板粘接在預(yù)先形成了像素電極和薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)基板上，且將液晶注入到其間的間隙中，就得到了有源矩陣型液晶顯示器件。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)投影儀光學(xué)系統(tǒng)(主要是照明光學(xué)系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)示意圖。該投影儀包括光源1101、第一微透鏡陣列1102、第二微透鏡陣列1103、PS合成元件1104、聚光透鏡1105、向場(chǎng)透鏡1106、液晶面板1107和投影透鏡1108，它們按此順序沿光軸1100排列。微透鏡陣列1102包括多個(gè)按二維圖案排布的微透鏡，且微透鏡陣列1103包括多個(gè)按二維圖案排布的微透鏡。PS合成元件1104包括多個(gè)均位于與第二微透鏡陣列1103的兩相鄰微透鏡間的空間相應(yīng)位置處的半-波板1104A。
在該投影儀中，從光源1101發(fā)射的照明光通過(guò)微透鏡陣列1102和1103后被分成多個(gè)微-光束。從微透鏡陣列1102和1103出來(lái)的光入射到PS合成元件1104上。入射到PS合成元件1104上的光L10含有在與光軸1100垂直的平面內(nèi)的相互正交的P-偏振分量和S-偏振分量。PS合成元件1104將入射到其上的光L10分成兩種偏振光分量L11和L12(P-偏振分量和S-偏振分量)。在這些偏振光分量L11和L12中，偏振光分量L11(例如P-偏振分量)從PS合成元件1104中出射并保持了其原有的偏振方向(如P-偏振)，而偏振光分量L12(如S-偏振分量)被半-波板1104A轉(zhuǎn)換為另一種偏振光分量(例如P-偏振分量)，并且轉(zhuǎn)換的光分量L12從PS合成元件1104射出。結(jié)果，兩個(gè)分離的偏振光分量L11和L12被定向在一定方向。
從PS合成元件1104出射的光穿過(guò)聚光透鏡1105和向場(chǎng)透鏡1106，且為液晶面板1107提供照明。被微透鏡陣列1102和1103從光束分割的微-光束被放大，且放大率由聚光透鏡1105的焦距“fc”和第二微透鏡陣列1103的微透鏡1103M的焦距“f”確定，以照亮液晶面板1107的整個(gè)入射平面。因此，多個(gè)放大后的光束被疊加到液晶面板1107的入射平面上，以實(shí)現(xiàn)整體上的均衡照明。液晶面板1107根據(jù)圖象信號(hào)對(duì)入射光進(jìn)行立體調(diào)整，且通過(guò)投影透鏡1108把從液晶面板1107出射的光投射到屏幕(沒(méi)有示出)上，在屏幕上形成圖象。
圖3是一例液晶面板的典型透視圖。圖中所示的液晶面板(液晶顯示器件)具有包括一對(duì)基板1201和1202以及置于其間的液晶1203的平板結(jié)構(gòu)。像素陣列部分1204和驅(qū)動(dòng)電路部分集成在下基板1201上。驅(qū)動(dòng)電路部分分為垂直驅(qū)動(dòng)電路1205和水平驅(qū)動(dòng)電路1206。外部連接端子1207形成在下基板1201的外圍上端。端子1207經(jīng)布線1208連接到垂直驅(qū)動(dòng)電路1205和水平驅(qū)動(dòng)電路1206。在像素陣列部分1204上形成柵極線G和信號(hào)線S。在柵極線G和信號(hào)線S的每個(gè)交點(diǎn)處形成像素電極1209和用于驅(qū)動(dòng)像素電極1209的薄膜晶體管(TFT)1210。像素P由像素電極1209和薄膜晶體管1210的組合體構(gòu)成。薄膜晶體管1210的柵極電極連接著相應(yīng)的柵極線G，它的漏極樹(shù)脂連接著相應(yīng)的像素電極1209，且它的源極區(qū)連接著相應(yīng)的信號(hào)線S。柵極線G連接著垂直驅(qū)動(dòng)電路1205，且信號(hào)線S連接著水平驅(qū)動(dòng)電路1206。垂直驅(qū)動(dòng)電路1205經(jīng)柵極線G依次選擇每個(gè)像素P。水平驅(qū)動(dòng)電路1206經(jīng)信號(hào)線S將圖象信號(hào)寫(xiě)入到選中的像素P。集成了像素電極和薄膜晶體管(TFTs)的下基板1201被稱(chēng)為T(mén)FT基板。對(duì)向電極和彩色濾光片形成在上基板1202上但沒(méi)有示出，因此上基板1202被稱(chēng)為對(duì)向基板。
這樣的微透鏡陣列必須滿(mǎn)足較高精度和較高亮度的要求。例如，當(dāng)液晶顯示器件的面板尺寸變小時(shí)，像素尺寸要隨之成比例變小，相應(yīng)地，蓋玻璃必須做得很薄。雖然蓋玻璃已經(jīng)通過(guò)拋光或研磨變薄了，但這樣的拋光或研磨在按照需要的精度減薄蓋玻璃時(shí)受到限制，這使得確保設(shè)計(jì)要求的均衡性和平整性變得困難。如果用于微透鏡陣列的蓋玻璃的平面精度和平整度不足，在將微透鏡陣列組裝到液晶顯示器件中時(shí)，可能產(chǎn)生出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力的問(wèn)題。同樣的，隨著對(duì)面板更高清晰度的要求，在將蓋玻璃減薄到30μm或更薄時(shí)，會(huì)引起另一個(gè)問(wèn)題，由于固化形成微透鏡陣列的光學(xué)樹(shù)脂或光學(xué)樹(shù)脂和蓋玻璃間不同的熱膨脹率導(dǎo)致的收縮應(yīng)力，可能出現(xiàn)蓋玻璃起伏或翹曲。
在使用上述有源矩陣型液晶顯示器件作為投影儀燈泡的情況下，更強(qiáng)烈要求這樣的液晶顯示器件具有更高的清晰度和高亮度?？紤]到這一點(diǎn)，把能實(shí)現(xiàn)高清晰度的高溫多晶硅薄膜晶體管用作驅(qū)動(dòng)各個(gè)像素的開(kāi)關(guān)器件。順應(yīng)對(duì)更精密開(kāi)關(guān)器件的需要，就要求微透鏡陣列具有更精密的結(jié)構(gòu)。為了滿(mǎn)足這些要求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出將微透鏡陣列結(jié)合到有源矩陣型液晶顯示器件的基板上的技術(shù)。例如，在日本專(zhuān)利特-開(kāi)No.Hei 5-341283、Hei 10-161097和2000-147500的文件中就公開(kāi)了一種結(jié)合微透鏡陣列的基板的制造方法。
一種雙微透鏡陣列結(jié)構(gòu)被看作是可以實(shí)現(xiàn)最大亮度的理想結(jié)構(gòu)，其中具有聚光透鏡功能的微透鏡陣列被安裝到光入射側(cè)的對(duì)向基板中，而具有向場(chǎng)透鏡功能的微透鏡陣列被安裝到TFT基板側(cè)上。這種雙微透鏡陣列可以將像素的有效孔徑比提高到最大；然而，由于制造雙微透鏡陣列最為困難，目前還沒(méi)有公開(kāi)一種其任何實(shí)際制造方法。值得關(guān)注的是一種具有雙微透鏡陣列結(jié)構(gòu)的LCD通常稱(chēng)為MTMLCD，是“Microlens Substrate-TFTSubstrate-Microlens Substrate LCD”的縮寫(xiě)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種包括微透鏡陣列的液晶顯示器件。
本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種使用上述液晶顯示器件的投影儀。
本發(fā)明要解決的第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有雙微透鏡陣列的液晶顯示器件的合理制造方法。
為了解決第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種平板結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件，它包括其上至少形成了像素電極和用于驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)基板；其上至少形成了對(duì)向電極的對(duì)向基板；以及插在驅(qū)動(dòng)基板和對(duì)向基板之間的液晶層，其中兩基板接合使像素電極與對(duì)向電極相對(duì)且兩者間留有一定間隙。在該器件中，由以對(duì)應(yīng)于像素電極陣列圖形的二維圖形排布的微透鏡組成的微透鏡陣列被至少裝配在對(duì)向基板上。微透鏡陣列具有與對(duì)向基板接合的后表面和整平的前表面，對(duì)向電極經(jīng)保護(hù)膜形成在該微透鏡陣列的整平前表面上。
優(yōu)選地，在將預(yù)先形成在支撐上的保護(hù)膜粘合(bond)到微透鏡陣列的整平前表面上后，將該支撐去除以露出保護(hù)膜，并在暴露的保護(hù)膜上形成對(duì)向電極。
保護(hù)膜優(yōu)選由Al2O3、a-DLC、TiO2、TiN或Si制成。
該微透鏡陣列優(yōu)選具有雙重結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在遠(yuǎn)離液晶層一側(cè)的、具有聚光透鏡功能的第一微透鏡和設(shè)置在靠近液晶層一側(cè)的、基本相當(dāng)于向場(chǎng)透鏡功能的第二微透鏡，并且將每個(gè)第二微透鏡的主點(diǎn)(principal point)與液晶層的距離值設(shè)置在10μm或更小的范圍內(nèi)。
值得注意的是，如果第二微透鏡的焦距對(duì)應(yīng)著兩第一和第二微透鏡之間的距離，則第二微透鏡的效能變成100％，而實(shí)際上，如果第二微透鏡的焦距與兩第一和第二微透鏡間的距離相差大約在10％以?xún)?nèi)，則第二微透鏡完全具備向場(chǎng)透鏡的功能。
為了解決第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種投影儀，包括用于發(fā)光的光源、具有對(duì)入射光進(jìn)行光學(xué)調(diào)制功能的液晶顯示器件、以及投射通過(guò)液晶顯示器件調(diào)制的光的投影透鏡。平板結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件包括其上至少形成了像素電極和用于驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)基板、其上至少形成了對(duì)向電極的對(duì)向基板、以及插在驅(qū)動(dòng)基板和對(duì)向基板之間的液晶層，其中兩基板接合使像素電極與對(duì)向電極相對(duì)且兩者間留有一定間隙。在該器件中，由以對(duì)應(yīng)于像素電極陣列圖形的二維圖形排布的微透鏡組成的微透鏡陣列被至少裝配在對(duì)向基板上。微透鏡陣列具有與對(duì)向基板接合的后表面和整平的前表面，且對(duì)向電極經(jīng)保護(hù)膜形成在該微透鏡陣列的整平前表面上。
為了解決第三個(gè)技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種平板結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件的制造方法，該器件包括第一基板、第二基板以及插在第一基板和第二基板之間的液晶層，其中兩基板接合使像素電極與對(duì)向電極相對(duì)且兩者間留有一定間隙；在第一基板的前表面上至少形成了像素電極和用于驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件，且第一基板的后表面與其前表面相對(duì)；在第二基板的前表面上至少形成了對(duì)向電極，且第一基板的后表面與其前表面相對(duì)。由用于分別會(huì)聚光到像素電極上的、二維排列的微透鏡組成的第一微透鏡陣列被結(jié)合形成到第一和第二基板中的其中一個(gè)上。由使分別會(huì)聚到像素電極的光穿過(guò)、二維排列的微透鏡組成的第二微透鏡陣列被結(jié)合形成在第一和第二基板的另一個(gè)上。該方法包括粘合(bonding)步驟，將一底板粘合到第一和第二基板的每一個(gè)的前表面上；拋光(polishing)步驟，在基板被固定在所述底板上時(shí)，拋光該基板后表面，以減小基板厚度；粘接(sticking)步驟，通過(guò)具有高于或低于所述基板的折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂將第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)的一個(gè)粘接到基板的拋光后表面上；剝離(peeling)步驟，將所述底板從基板前表面上剝離并清洗該基板，由此將相應(yīng)的微透鏡陣列結(jié)合到基板的后表面上。
如果第一和第二基板中的至少一個(gè)是具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的區(qū)域的多芯片模塊基板，則該方法還可以包括分割步驟，將多芯片模塊分割成對(duì)應(yīng)于獨(dú)立面板的單個(gè)基板。這樣，當(dāng)經(jīng)過(guò)粘合(bonding)步驟、拋光(polishing)步驟、粘接(sticking)步驟，和剝離(peeling)步驟，將對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的多個(gè)第一和第二微透鏡陣列相應(yīng)其一結(jié)合在多芯片模塊基板后，該多芯片模塊基板可以在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾A段被分割成相應(yīng)于獨(dú)立面板的單個(gè)基板。
在第一和第二基板中的一個(gè)是具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的區(qū)域的多芯片模塊基板、而另一個(gè)是單-芯片模塊基板的情況下，優(yōu)選將對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的多個(gè)第一和第二微透鏡陣列相應(yīng)其一形成在多芯片模塊基板上；在分割步驟中，該多芯片模塊基板立刻被分割成對(duì)應(yīng)于獨(dú)立面板的單個(gè)基板；制備每一個(gè)預(yù)先結(jié)合了第一和第二微透鏡陣列相應(yīng)其一的單-芯片模塊基板；并按一對(duì)一的關(guān)系將從多芯片模塊基板分割出來(lái)的單個(gè)基板疊加到單-芯片模塊基板上且其間保留一定間隙，以便被組裝進(jìn)獨(dú)立面板中。
在第一和第二基板中的一個(gè)是具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的區(qū)域的多芯片模塊基板、而另一個(gè)是單-芯片模塊基板的情況下，優(yōu)選將對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的多個(gè)第一和第二微透鏡陣列相應(yīng)其一形成在多芯片模塊基板上；制備每一個(gè)預(yù)先結(jié)合了第一和第二微透鏡陣列相應(yīng)其一的單-芯片模塊基板；將單-芯片模塊基板裝配到多芯片模塊基板上；以及裝有單-芯片模塊基板的多芯片模塊基板在分割步驟中被分割成獨(dú)立面板。
在第一和第二基板中的一個(gè)是結(jié)合有用于多個(gè)面板的、多個(gè)第一和第二微透鏡陣列相應(yīng)其一的多芯片模塊基板、而第一和第二基板的另一個(gè)也是結(jié)合有用于多個(gè)面板的、多個(gè)第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)另一個(gè)的多芯片模塊基板的情況下，優(yōu)選將多芯片模塊基板相互疊加起來(lái)并在其間保留一定間隙，以便被組裝進(jìn)相應(yīng)于多個(gè)面板的面板基座中；并在分割步驟中將面板基座分割成獨(dú)立面板。
分割步驟可以包括第一小方塊切割步驟和第二小方塊切割步驟，通過(guò)第一小方塊切割，沿著將多芯片模塊基板分割成獨(dú)立面板所定義的邊界，對(duì)多芯片模塊基板進(jìn)行部分切割，以形成帶有V-形截面的凹槽；通過(guò)第二小方塊切割，完全切割凹槽，從而形成帶有斜切端面的單個(gè)基板。
該方法可以包括配向(alignment)步驟，當(dāng)在剝離步驟中從基板的前表面上剝離底板并清洗基板后，在不損害結(jié)合到基板上的微透鏡陣列的耐熱性的溫度范圍內(nèi)，在基板的暴露前表面上形成用于配向液晶層的配向?qū)印?br> 該方法可以包括配向步驟，在基板前表面上形成用于配向液晶層的配向?qū)樱黄渲型ㄟ^(guò)粘合步驟、拋光步驟、粘接步驟和剝離步驟，在將微透鏡陣列結(jié)合到基板后表面上前進(jìn)行所述配向步驟。
拋光步驟可以通過(guò)適合光學(xué)適用等級(jí)的打擦(buffing)，微粒噴砂(particleblasting)，化學(xué)-機(jī)械拋光和化學(xué)刻蝕的一種或兩種或多種的組合來(lái)進(jìn)行。
在拋光步驟中，優(yōu)選通過(guò)按下述方式拋光基板的后表面來(lái)減小基板的厚度，即，在將第一和第二基板組裝進(jìn)面板時(shí)，使作為向場(chǎng)透鏡使用的第二微透鏡陣列的每個(gè)微透鏡的焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)于作為聚光透鏡使用的第一微透鏡陣列的每個(gè)微透鏡的主點(diǎn)(principal point)。
粘接步驟可以包括通過(guò)對(duì)具有較低折射率的光學(xué)玻璃材料進(jìn)行加工，來(lái)制備以二維圖形排布的微透鏡面組成的微透鏡陣列的步驟；以及將微透鏡陣列定位到基板的拋光后表面上，將微透鏡陣列以特定的間隙疊加到該處，用折射率高于或低于基板的折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂填充所述間隙，并對(duì)該透明光學(xué)樹(shù)脂進(jìn)行固化的步驟。
粘接步驟可以包括用密封材料將基板的拋光后表面固定到微透鏡陣列上且其間保持一定的間隙，用折射率高于或低于基板的折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂填充所述間隙，并密封該間隙的步驟。
所述微透鏡面優(yōu)選被制作成球面形、非球面形或菲涅耳(Fresnel)形。
該方法還可以包括清洗步驟，清洗在剝離步驟中作為產(chǎn)品廢料被剝離下的底板，以便再利用該底板。
該方法還可以包括預(yù)備(preliminary)步驟，將第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)其一結(jié)合到第二基板上；以及裝配步驟，將結(jié)合了微透鏡陣列的第二基板裝配到第一基板的前表面上。這樣的話，粘合步驟可以包括將底板粘合到裝配在第一基板前表面上的第二基板的前表面?zhèn)壬系牟襟E；拋光步驟可以包括在面板被底板固定的情況下，對(duì)第一基板的后表面進(jìn)行拋光的步驟；而粘接步驟可以包括將第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)其一粘接到第一基板的拋光后表面上的步驟。
拋光步驟可以包括在形成于第一基板上的、用于外部連接的多個(gè)端子保持相同的電勢(shì)的狀態(tài)下，拋光第一基板的后表面的步驟。
粘合步驟可以包括將面板的第二基板一側(cè)安裝到固定在用于拋光步驟的拋光工作臺(tái)上的底板上的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于微透鏡陣列的表面通過(guò)刻蝕、平面沖壓(flat stamping)、或旋涂被整平，因而可以不再需要提供玻璃基板(蓋玻璃)。這有利于減薄微透鏡陣列和去除在將微透鏡陣列裝配到液晶顯示器件上時(shí)的機(jī)械應(yīng)力。此外，由于通過(guò)使用例如刻蝕、平面沖壓或旋涂這樣的整平技術(shù)，兩個(gè)微透鏡陣列可以很準(zhǔn)確地相互接合，因此可以穩(wěn)定地制造出所謂雙微透鏡陣列。
根據(jù)本發(fā)明，制備包括微透鏡陣列的TFT基板包括步驟用粘合劑將底板粘接到TFT基板的前表面上；通過(guò)光學(xué)適用等級(jí)的單面拋光方法對(duì)TFT基板的后表面進(jìn)行拋光，從而形成具有一定厚度的TFT薄基板；并用一種具有高折射率的透明樹(shù)脂粘合劑將微透鏡陣列粘接到該TFT薄基板上。一包括微透鏡陣列的對(duì)向基板也通過(guò)與上述類(lèi)似的工序被制備。這些基板相互間以一定的間隙疊加在一起，液晶被封入該間隙中并被密封，以制造一種具有雙微透鏡陣列的液晶顯示器件。這樣的雙微透鏡型液晶顯示器件適合用作例如投影儀的燈泡。由于作為液晶層聚光透鏡的微透鏡陣列和另一個(gè)作為向場(chǎng)透鏡的微透鏡陣列可以被彼此緊-鄰地設(shè)置，所以可以獲得最優(yōu)效能的微透鏡，并因此使像素的有效孔徑比獲得顯著提高。


下面結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更清楚，其中圖1A～1D是現(xiàn)有技術(shù)中液晶顯示器件制造方法的工序圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)投影儀的一個(gè)例子的典型示意圖；圖3是裝在圖39中所示的投影儀中的液晶顯示器件的一個(gè)例子的典型透視圖；圖4A～4D是根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列制造方法的工序圖；圖5A～5C’是根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列另一制造方法的工序圖；圖6A～6D是根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列又一制造方法的基本步驟的工序圖；圖7是雙微透鏡陣列參考例的典型剖視圖；圖8是圖7所示微透鏡陣列的光學(xué)特性曲線圖；圖9A～9E是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的工序圖；圖10A～10E是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一液晶顯示器件的工序圖；圖11A～11E是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的又一液晶顯示器件的工序圖；圖12是普通液晶顯示器件參考例的典型局部剖視圖；圖13A～13F是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的又一液晶顯示器件的工序圖；圖14A和圖14B是圖13A～13F中所示液晶顯示器件的放大視圖；圖15A～15F是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的又一液晶顯示器件的工序圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件光學(xué)特性的典型視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的整體配置的透視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明投影儀的一個(gè)例子的典型視圖；圖19A～19E是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法的工序圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法實(shí)施例的工序圖；圖21A和圖21B是該制造方法的分割步驟的典型視圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法另一實(shí)施例的工序圖；圖23是該制造方法的裝配步驟的典型視圖；圖24A和圖24B是包括微透鏡陣列的對(duì)向基板的制造方法的典型視圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的工序圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的工序圖；
圖27是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的工序圖；圖28是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的工序圖；圖29是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的工序圖；圖30是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的工序圖；圖31是根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件制造方法又一實(shí)施例的典型視圖；圖32是一種采取抗靜電措施的面板的典型視圖；圖33是另一種采取抗靜電措施的面板的典型視圖；圖34是拋光步驟的典型視圖；圖35是另一拋光步驟的典型視圖；圖36是使用光學(xué)樹(shù)脂的粘接步驟的截面圖；圖37是圖36中使用光學(xué)樹(shù)脂的粘接步驟的平面視圖；圖38A～38C是另一拋光步驟的典型截面圖；圖39是根據(jù)本發(fā)明制造的液晶顯示器件的一個(gè)例子的截面圖；以及圖40是根據(jù)本發(fā)明制造的液晶顯示器件的一個(gè)例子的典型視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列的制造方法、使用該微透鏡陣列的液晶顯示器件、使用液晶顯示器件的投影儀、以及液晶顯示器件的制造方法按此順序進(jìn)行描述，其中示出了優(yōu)選實(shí)施例。
1.微透鏡陣列的制造方法參照附圖4A～4D，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列的制造方法的第一實(shí)施例進(jìn)行描述。
在圖4A所示的構(gòu)圖步驟中，在由透明玻璃等構(gòu)成的基板1上形成具有第一折射率的第一光學(xué)樹(shù)脂層2，并在第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面上形成多個(gè)按二維圖形排布的微透鏡面。在本實(shí)施例中，由具有低折射率的UV-固化型樹(shù)脂構(gòu)成的第一光學(xué)樹(shù)脂層2被預(yù)先形成在玻璃基板1上，將具有多個(gè)微透鏡面的Ni-電鑄原型(electroformed original)沖壓(stamped)在第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面上，把該微透鏡面轉(zhuǎn)移到第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面。通過(guò)從所述玻璃基板1的背面用紫外線照射第一光學(xué)樹(shù)脂層2來(lái)固化由UV-固化型樹(shù)脂構(gòu)成的第一光學(xué)樹(shù)脂層2，以固定轉(zhuǎn)移到第一光學(xué)樹(shù)脂層2上的微透鏡面。
在圖4B所示的接合步驟中，通過(guò)密封材料5，將其上預(yù)先形成了透明保護(hù)膜3的支撐層4接合到玻璃基板1側(cè)。該支撐層4由蓋玻璃制成。在后續(xù)步驟對(duì)由蓋玻璃制成的支撐層4進(jìn)行拋光的時(shí)候，預(yù)先形成在支撐層4的一個(gè)表面上的保護(hù)膜3作為拋光阻劑使用。保護(hù)膜3可由例如SiO2、SiN、a-DLC(無(wú)定形類(lèi)-金剛石碳)、或Al2O3的絕緣材料構(gòu)成。用于將支撐層4和玻璃基板1側(cè)接合在一起的密封材料5由沿支撐層4的外邊緣部分添加的樹(shù)脂構(gòu)成，其包含直徑在2～3μm的范圍內(nèi)作為間隔物的玻璃纖維。將外邊緣部分涂有密封劑5的支撐層4粘合到玻璃基板1側(cè)，在兩者之間形成一內(nèi)空間。
在圖4C所示的填充/整平步驟中，用具有第二光學(xué)折射率的液態(tài)樹(shù)脂來(lái)填充由第一光學(xué)樹(shù)脂層2和保護(hù)膜3圍成的內(nèi)空間，并固化該液態(tài)樹(shù)脂，從而在第一光學(xué)樹(shù)脂層2和保護(hù)膜3之間形成一微透鏡陣列。在本實(shí)施例中，將具有高折射率的樹(shù)脂在真空條件下注入到第一光學(xué)樹(shù)脂層2和保護(hù)膜3之間的內(nèi)空間中，并通過(guò)加熱固化該樹(shù)脂。替代地，可以將一種UV-固化型樹(shù)脂注射到該內(nèi)空間中，并通過(guò)紫外線(UV)照射來(lái)固化。這樣，形成于第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面上的微透鏡面的不規(guī)則處就被具有第二光學(xué)折射率的液態(tài)樹(shù)脂所填充，而與此同時(shí)，把與微透鏡面相對(duì)的樹(shù)脂表面整平。接著把該樹(shù)脂固化以形成一第二光學(xué)樹(shù)脂層6。因此通過(guò)把相互間具有不同折射率的第一光學(xué)樹(shù)脂層2和第二光學(xué)樹(shù)脂層6堆疊起來(lái)形成微透鏡陣列。在本實(shí)施例中，由于將用于形成第二光學(xué)樹(shù)脂層6的液態(tài)樹(shù)脂注入到玻璃基板1和支撐層4之間的間隙中，因此相對(duì)于微透鏡面的第二光學(xué)樹(shù)脂層6表面被自動(dòng)整平了。
在圖4D所示的去除步驟中，在保護(hù)膜3作為阻劑使用的情況下，通過(guò)拋光或研磨將由蓋玻璃制成的支撐層4去除，直到在第二光學(xué)樹(shù)脂層6上只留下保護(hù)膜3。
通過(guò)這一系列的步驟，可以制成不帶蓋玻璃的微透鏡陣列。
根據(jù)本實(shí)施例，接合步驟在填充/整平步驟之前進(jìn)行，以形成其后的填充/整平步驟所需的間隙。更具體地，將支撐層4接合到第一光學(xué)樹(shù)脂層2上且在其間保留一定的間隙，將液態(tài)樹(shù)脂注入到該間隙中并進(jìn)行固化。在該步驟中，相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面被同時(shí)整平。
根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列的制造方法不僅限于本實(shí)施例，但可以包括一在透明基板上形成具有第一折射率的第一光學(xué)樹(shù)脂層和在第一光學(xué)樹(shù)脂層的表面上形成多個(gè)以二維圖形排布的微透鏡面的構(gòu)圖步驟；一用具有第二折射率的樹(shù)脂填充微透鏡面上的不規(guī)則處并整平相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面，以形成第二光學(xué)樹(shù)脂層的填充/整平步驟；一將其上預(yù)先形成了透明保護(hù)膜的支撐層接合到整平的第二光學(xué)樹(shù)脂層的接合步驟；以及一將該支撐層去除而在第二光學(xué)樹(shù)脂層上只保留保護(hù)膜的去除步驟。
參照?qǐng)D5A～5C’，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列的制造方法的第二實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，通過(guò)沖壓(stamping)方法，整平相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面。
在圖5A所示的構(gòu)圖步驟中，在玻璃基板1的表面形成一具有第一折射率的第一光學(xué)樹(shù)脂層2，并將一具有多個(gè)微透鏡面的Ni-電鑄原型沖壓到第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面，將該微透鏡面轉(zhuǎn)移到第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面上。與第一實(shí)施例類(lèi)似，第一光學(xué)樹(shù)脂層是由具有低折射率的UV-固化型樹(shù)脂構(gòu)成。從玻璃基板1的背面?zhèn)?，用能量?000mJ的紫外線(波長(zhǎng)接近365nm)對(duì)第一光學(xué)樹(shù)脂層2進(jìn)行照射，以固化該UV-固化型樹(shù)脂，由此固定轉(zhuǎn)移到第一光學(xué)樹(shù)脂層2上的微透鏡面。
在圖5B所示的填充/整平步驟中，用具有第二折射率的樹(shù)脂填充微透鏡面的不規(guī)則處，并通過(guò)平面壓模FS整平相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面，以形成第二光學(xué)樹(shù)脂層6。在本實(shí)施例中，將具有高折射率的UV-固化型樹(shù)脂點(diǎn)滴(drop)在微透鏡面的不規(guī)則處內(nèi)，并用平面壓模FS整平相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面。在這種情況下，通過(guò)紫外線照射將第二光學(xué)樹(shù)脂層6固化，以固定整平的第二光學(xué)樹(shù)脂層6表面。此外，可以用旋涂法代替點(diǎn)滴法將液態(tài)樹(shù)脂提供給微透鏡面的不規(guī)則處。
在圖5C所示的成膜步驟中，通過(guò)CVD(化學(xué)氣相沉積)或?yàn)R射在整平的第二光學(xué)樹(shù)脂層6表面形成一由SiO2或SiN構(gòu)成的保護(hù)膜3，然后在保護(hù)膜3的表面形成由ITO(氧化錫銦)構(gòu)成的透明電極7。
可以進(jìn)行圖5C’所示的步驟以取代圖5C所示的步驟。在該步驟中，將一薄蓋玻璃層4粘合到整平的第二光學(xué)樹(shù)脂層6上，并在蓋玻璃層4上形成透明電極7。這樣，在圖5C’所示的步驟中，蓋玻璃層4用來(lái)取代圖5C所示步驟中的保護(hù)膜3。如果需要，蓋玻璃層4可以通過(guò)拋光或研磨被減薄。
根據(jù)本實(shí)施例，因此可以制造一種包括結(jié)合了透明電極的微透鏡陣列的液晶顯示器的基板。該基板的優(yōu)點(diǎn)在于由于微透鏡陣列的表面經(jīng)過(guò)整平，所以在將該基板裝配到液晶顯示器件中的時(shí)候，不會(huì)產(chǎn)生任何不必要的應(yīng)力。具體地，通過(guò)采用圖5C所示的步驟，可以制造沒(méi)有蓋玻璃的微透鏡陣列。這有利于減少制造費(fèi)用。
參照?qǐng)D6A～6D，將對(duì)微透鏡陣列制造方法的第三實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，通過(guò)旋涂方法整平相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面。
在圖6A所示的第一旋涂步驟中，當(dāng)在透明玻璃基板1上形成具有第一折射率的第一光學(xué)樹(shù)脂層2，且在第一光學(xué)樹(shù)脂層2的表面形成多個(gè)以二維圖形排布的微透鏡面(深度大約7μm)之后，進(jìn)行第一次旋涂。在該第一旋涂過(guò)程中，在500～1000rpm的旋轉(zhuǎn)速度下，在微透鏡面上涂敷一粘度約為100cps的液態(tài)樹(shù)脂。這樣，在微透鏡面的底部就形成了一第二光學(xué)樹(shù)脂層6。
在圖6B所示的第二旋涂步驟中，在500～1000rpm的旋轉(zhuǎn)速度下，在凹進(jìn)的微透鏡面上再-涂敷粘度約為100cps的液態(tài)樹(shù)脂，進(jìn)行該第二旋涂。
在圖6C所示的第三旋涂步驟中，在500～1000rpm的旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生的離心力作用下，在凹進(jìn)的微透鏡面上再-涂敷粘度約為100cps的液態(tài)樹(shù)脂，進(jìn)行該第三旋涂。作為這三次重復(fù)旋涂的結(jié)果，凹進(jìn)的微透鏡面基本上被第二光學(xué)樹(shù)脂層6所填充。
最后，在圖6D所示的第四旋涂步驟中，進(jìn)行第四次旋涂，以便用樹(shù)脂將微透鏡面完全填充并整平相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面。在該步驟中，旋涂器的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)置為3000～5000rpm范圍內(nèi)的高值，用來(lái)平滑相對(duì)于微透鏡面的樹(shù)脂表面。
可以用噴射的方法取代旋涂的方法。在這種噴射方法中，用溶劑將液態(tài)樹(shù)脂的粘度設(shè)置在幾十cps，液態(tài)樹(shù)脂噴射同時(shí)被霧化成尺寸為幾十μm的顆粒，然后再進(jìn)行干燥。進(jìn)行噴射，可使液態(tài)樹(shù)脂顆粒被其表面張力弄平。反復(fù)進(jìn)行這樣的噴射和干燥。如果不使用溶劑，也可以使用低粘度的樹(shù)脂。
除了上述簡(jiǎn)單微透鏡陣列外，已經(jīng)研發(fā)出來(lái)將作為聚光透鏡的微透鏡陣列疊加到作為向場(chǎng)透鏡的微透鏡陣列上而形成的雙微透鏡陣列。同單微透鏡陣列相比，雙微透鏡陣列有利于提高光的利用率。
在一普通的三-面板式液晶投影儀中，從光源發(fā)出并入射到微透鏡陣列的的光的發(fā)散角一般設(shè)為大約10°。在使用微透鏡陣列的情況下，由于在液晶面板出射一側(cè)光的發(fā)散角變大，因此盡管入射角的發(fā)散角做得非常大，光被投影透鏡反沖(kick)而相應(yīng)降低了光的利用率。同樣，從防止隨入射到液晶面板上光的發(fā)散角的增加而造成對(duì)比度減小的觀點(diǎn)出發(fā)，也要將入射角限制在一定范圍內(nèi)。
相反，在雙微透鏡陣列的情況下，由于設(shè)置第二透鏡(向場(chǎng)透鏡)使其在入射光方向上離開(kāi)第一透鏡(聚光透鏡)第二透鏡焦距的距離，由雙微透鏡陣列的透鏡放大率(power)決定的發(fā)散角控制從(向場(chǎng)透鏡排布型)面板出射光的發(fā)散角，由此減小光被投影透鏡反沖的程度，從而提高光的利用率。
用于液晶面板的雙微透鏡陣列(DMLs)有兩種分布結(jié)構(gòu)。一般，一有源矩陣型液晶面板具有堆疊結(jié)構(gòu)，通過(guò)將提供了例如薄膜晶體管的開(kāi)關(guān)器件、像素電極等的驅(qū)動(dòng)基板接合到提供了對(duì)向電極的對(duì)向基板并固定在驅(qū)動(dòng)基板和對(duì)向基板之間的液晶而形成。第一種DML分布結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是DML被設(shè)置在對(duì)向基板一側(cè)。第二種DML分布結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是DML的一個(gè)微透鏡陣列被設(shè)置在對(duì)向基板側(cè)，而DML的另一個(gè)微透鏡陣列被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板側(cè)，其中將液晶固定在它們之間。
這樣的DML必須適應(yīng)像素高分辨率的發(fā)展趨勢(shì)。為減小面板尺寸，必須與減小的面板尺寸成比例地減小像素尺寸，相應(yīng)地，單個(gè)微透鏡的排布間距必須減小。這樣就需要縮短微透鏡的焦距并同時(shí)減薄蓋玻璃。在這些要求中，縮短微透鏡焦距比較容易實(shí)現(xiàn)；但是，減薄蓋玻璃要比單個(gè)微透鏡陣列情況下要困難許多。
一般通過(guò)將兩片單個(gè)微透鏡陣列(SMLs)相互粘接而制成DML結(jié)構(gòu)。這樣，為了滿(mǎn)足高分辨率的需要，對(duì)每一個(gè)SML的蓋玻璃和光學(xué)樹(shù)脂層的厚度等的控制都比普通SML中的控制更嚴(yán)格。
參照?qǐng)D7，將對(duì)在對(duì)向基板側(cè)形成DML的液晶顯示器件(液晶面板)的基本配置及其要解決的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，液晶顯示器件具有用密封材料31將驅(qū)動(dòng)基板10接合到對(duì)向基板20，并將液晶密封在基板10和20間的間隙而構(gòu)成的疊加結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)基板10由玻璃基座11形成，并在其表面以矩陣圖形結(jié)合例如薄膜晶體管的開(kāi)關(guān)器件和包括像素電極的像素12。像素12被網(wǎng)格-形黑色矩陣13相互分隔開(kāi)。
在對(duì)向基板20上形成雙微透鏡陣列DML和對(duì)向電極(未示出)。DML被固定在玻璃基板21和蓋玻璃22之間，并具有通過(guò)相互堆疊低折射率樹(shù)脂層23、高折射率樹(shù)脂層24、以及低折射率樹(shù)脂層25構(gòu)成的疊加結(jié)構(gòu)。低折射率樹(shù)脂層23和25均由氟-基樹(shù)脂、硅-基樹(shù)脂或丙烯酸-基樹(shù)脂構(gòu)成，而高折射率樹(shù)脂層24由丙烯酸-基樹(shù)脂、環(huán)氧-基樹(shù)脂或硫代氨基甲酸乙酯-基樹(shù)脂構(gòu)成。第一ML(聚光透鏡)形成在低折射率樹(shù)脂層23和高折射率樹(shù)脂層24之間的分界面上，而第二ML(向場(chǎng)透鏡)則形成在高折射率樹(shù)脂層24和低折射率樹(shù)脂層25之間的分界面上。
隨著對(duì)應(yīng)于像素高分辨率的發(fā)展趨勢(shì)，像素間距變窄，改善對(duì)第二ML的主點(diǎn)到蓋玻璃22表面的距離①、第一ML的主點(diǎn)到第二ML主點(diǎn)的距離②、以及第一ML和第二ML間的配向值③的控制和精度變得很重要。這些參數(shù)①、②和③決定了DML的光采集率(light collection ratio)。為了實(shí)現(xiàn)向場(chǎng)型DML的功能，在這些參數(shù)中，需要對(duì)第一ML的主點(diǎn)到第二ML主點(diǎn)的距離②進(jìn)行嚴(yán)格控制。
圖8是光采集率與參數(shù)①(第二ML的主點(diǎn)到蓋玻璃表面的距離)的關(guān)系曲線圖。值得注意的是，光采集率是用像素的有效孔徑比表示的。如曲線圖所示，為了獲得很高的光采集率值，優(yōu)選將參數(shù)①設(shè)置在大約≤5μm的范圍內(nèi)，而為了保持相應(yīng)較高的光采集率值，優(yōu)選將參數(shù)①設(shè)置在≤10μm的范圍內(nèi)。因此，需要將第二ML的蓋玻璃22的厚度變得很薄。圖8的曲線圖示出了兩條不同參數(shù)的曲線。正如以這兩條曲線任意一條為基礎(chǔ)，很明顯應(yīng)當(dāng)將參數(shù)①控制在≤10μm的范圍內(nèi)。值得注意的是，在將像素間距設(shè)置為18μm×18μm，且將從光源發(fā)射和入射到面板的光的發(fā)散角設(shè)置為10°的條件下，描繪測(cè)量數(shù)據(jù)而得到圖8的曲線。
2.液晶顯示器件參照?qǐng)D9A～9E，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的第一實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖9A～9E是表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的形成步驟的典型工序圖。
本實(shí)施例的特征在于將雙微透鏡陣列形成在對(duì)向基板側(cè)。
圖9A表示制備第一ML基板和第二ML基板的步驟。在第一ML基板21上形成一具有低折射率的樹(shù)脂層23，通過(guò)沖壓方法在樹(shù)脂層23的表面預(yù)先形成了微透鏡面。在第二ML基板22上形成一作為拋光阻劑的保護(hù)膜26，且在保護(hù)膜26上形成一具有低折射率的樹(shù)脂層25，通過(guò)沖壓方法在樹(shù)脂層25的表面預(yù)先形成了微透鏡面。保護(hù)膜26由Al2O3或a-DLC構(gòu)成。在接下來(lái)的步驟中對(duì)第二ML基板22進(jìn)行拋光的時(shí)候，作為阻劑的保護(hù)膜26可以確保拋光的均一性。由Al2O3或a-DLC構(gòu)成的保護(hù)膜是透明的，并可具有大約100nm或更厚的厚度，以實(shí)現(xiàn)有效的阻劑功能。可以通過(guò)濺射工藝或PECVD(等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積)工藝形成保護(hù)膜26。阻劑膜不必是透明的。例如，可以通過(guò)沉積厚度大約為1μm的a-Si等來(lái)形成該阻劑膜。形成于每個(gè)低折射率樹(shù)脂層23和25上的微透鏡面具有一曲率半徑和規(guī)定非球面常數(shù)的非球面形(橢圓形或雙曲線形)，以便與像素間距匹配，從而獲得最大的光校正效率。
圖9B表示將第一ML基板和第二ML基板相互接合的步驟。在第一ML基板21和第二ML基板22之一的外邊緣部分涂敷由環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸樹(shù)脂組成的密封材料27。當(dāng)?shù)谝籑L基板21和第二ML基板22的配向標(biāo)記被相互配向后，將第一ML基板21和第二ML基板22相互疊置。用于密封材料27的環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸樹(shù)脂屬于UV-固化型或UV-固化/熱-固化復(fù)合型。用作密封材料27的樹(shù)脂預(yù)先含有數(shù)量為1～5wt％的作為隔離物的玻璃纖維或塑料珠，用于使第一ML的主點(diǎn)和第二ML主點(diǎn)間的距離對(duì)應(yīng)于第二ML的焦距。例如，如果像素以18μm的像素間距排布，第一ML的焦距(空氣中等效值)大約為65μm，第二ML的焦距(空氣中等效值)大約為40μm；而第一ML和第二ML每一個(gè)的非球面常數(shù)K大約為-1.3。此外，將所述低折射率樹(shù)脂的折射率設(shè)置在1.41～1.45的范圍內(nèi)，而稍后介紹的高折射率樹(shù)脂的折射率設(shè)置在1.60～1.66的范圍內(nèi)。這樣，為了滿(mǎn)足向場(chǎng)分布條件，需要將第一ML的主點(diǎn)和第二ML主點(diǎn)的距離(空氣中等效值)設(shè)置為大約40μm。因此，在后續(xù)步驟中用折射率為1.60的高折射率樹(shù)脂填充第一和第二ML基板21和22之間間隙的情況下，可以將密封材料27的厚度設(shè)置為能夠確保間隙尺寸大約為40/1.6＝25μm的數(shù)值。具體地，可以將密封材料27中所含塑料珠的顆粒尺寸設(shè)置為接近由等式[25μm-(D1+D2)]計(jì)算出的值，如圖9B所示，其中D1是低折射率樹(shù)脂層23的厚度，D2是低折射率樹(shù)脂層25的厚度。事實(shí)上，考慮在沖壓樹(shù)脂時(shí)的樹(shù)脂沉降，必須確定密封材料27的厚度。
圖9C表示在第一和第二ML基板之間形成雙微透鏡陣列的步驟。將一種高折射率樹(shù)脂24真空注入到通過(guò)密封材料27彼此接合的第一ML基板21和第二ML基板22之間的間隙內(nèi)，以形成雙微透鏡陣列。在像素間距為14μm的情況下，優(yōu)選將第一ML基板21和第二ML基板22間的配向精度設(shè)置在小于±1.0μm的范圍內(nèi)。將注入到第一ML基板21和第二ML基板22之間的高折射率樹(shù)脂24加熱固化。如果樹(shù)脂24是UV-固化型樹(shù)脂，通過(guò)紫外線(UV)照射固化樹(shù)脂24。如果需要，可以使第一ML基板21和第二ML基板22之間的樹(shù)脂24保持液態(tài)。
圖9D表示通過(guò)拋光或研磨去除第二ML基板的步驟。通過(guò)拋光或研磨去除第二ML基板22，直到該去除深度到達(dá)作為阻劑的保護(hù)膜26。具體地，可以使用例如Ce2O3的CMP(化學(xué)-機(jī)械拋光)工藝對(duì)第二ML基板22進(jìn)行拋光。如果保護(hù)膜26由a-Si(非晶硅)構(gòu)成，當(dāng)通過(guò)拋光使作為阻劑的a-Si膜(保護(hù)膜)26暴露在外之后，可以通過(guò)使用硅石的拋光將a-Si膜26去除。
通過(guò)去除第二ML基板22，可以獲得在對(duì)向基板側(cè)上具有DML的結(jié)構(gòu)。在本步驟中，由于拋光是在以保護(hù)膜作為阻劑的條件下進(jìn)行的，所以可以徹底去除第二ML基板(蓋玻璃)，并同時(shí)增加拋光的均一性，因此可以提高光的利用率和圖象質(zhì)量。
圖9E表示完成液晶顯示器件的步驟。將對(duì)向電極28形成在由拋光露出的保護(hù)膜26的表面上，以得到結(jié)合了DML的對(duì)向基板20。用密封材料31將驅(qū)動(dòng)基板10接合到對(duì)向基板20上，并將液晶30密封在它們之間的間隙中，從而得到液晶顯示器件。此外，把例如薄膜晶體管(TFTs)的開(kāi)關(guān)器件和像素電極預(yù)先結(jié)合到驅(qū)動(dòng)基板10的表面上。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示器件具有面板結(jié)構(gòu)，包括了其上至少形成了像素電極和用于驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)基板10、其上至少形成了對(duì)向電極28的對(duì)向基板20、以及被置于兩基板10和20之間的液晶層30，其中兩基板10和20接合使像素電極面對(duì)對(duì)向電極28且其間設(shè)置一定間隙。將由以相應(yīng)于像素電極的排布圖形的二維圖形排布的微透鏡構(gòu)成的微透鏡陣列至少裝配在對(duì)向基板20上。
作為根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示器件的特點(diǎn)，微透鏡陣列具有與構(gòu)成對(duì)向基板20的第一ML基板21接合的后表面和整平的前表面。
通過(guò)保護(hù)膜26在微透鏡陣列的整平表面上形成對(duì)向電極28。更確切地，把預(yù)先形成在支撐(第二ML基板22)上的保護(hù)膜26粘合到微透鏡陣列的整平表面上，通過(guò)去除該支撐(第二ML基板22)使保護(hù)膜26暴露出來(lái)，并在露出的保護(hù)膜26上形成對(duì)向電極28。如上所述，保護(hù)膜26可以由Al2O3、a-DLC、TiO2、SiN或Si構(gòu)成。
根據(jù)本實(shí)施例，將微透鏡陣列配置成雙重結(jié)構(gòu)的雙微透鏡陣列，其具有被設(shè)置在遠(yuǎn)離液晶層30一側(cè)并作為聚光透鏡的第一微透鏡陣列以及被設(shè)置在靠近液晶層30一側(cè)并作為大致向場(chǎng)透鏡的第二微透鏡陣列。第二微透鏡陣列的每個(gè)微透鏡的主點(diǎn)與液晶層30之間的距離被確定在≤10μm的范圍內(nèi)。
圖10A～10E是表示作為參考例的液晶顯示器件的形成步驟的工序圖。在這些圖中，為了便于理解，與圖9A～9E所示的實(shí)施例中的液晶顯示器件的部件相對(duì)應(yīng)的部件使用相同的附圖標(biāo)記。
本參考例與圖9A～9E中所示的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于在第二ML基板(蓋玻璃)和低折射率樹(shù)脂層之間沒(méi)有插入任何作為拋光阻劑的保護(hù)膜。
在圖10A的步驟中，將第一ML基板21和第二ML基板22相對(duì)設(shè)置；在圖10B的步驟中，用密封材料27將第一ML基板21和第二ML基板22相互接合在一起；而在圖10C的步驟中，用高折射率樹(shù)脂24填充相互接合的第一ML基板21和第二ML基板22之間的間隙。由此形成了一雙微透鏡陣列。
在圖10D的步驟中，通過(guò)拋光或研磨去除第二ML基板(蓋玻璃)22。在該步驟中，如上所述，通過(guò)將蓋玻璃的厚度降為大約10μm，可以將第二ML的主點(diǎn)與蓋玻璃表面之間的距離(空氣中等效值)大致設(shè)置在≤5μm的范圍內(nèi)?？墒?，在不使用任何阻劑通過(guò)拋光把蓋玻璃的厚度降為大約10μm的情況下，由于蓋玻璃剩余厚度變得太薄，所以如圖10D’所示，蓋玻璃可經(jīng)常被傾斜拋光，或者在拋光步驟中，蓋玻璃可能會(huì)碎裂而導(dǎo)致其損壞。這會(huì)造成光采集率的改變或在投影到其上的圖象中玻璃和樹(shù)脂邊界的偏離，并由此導(dǎo)致圖象質(zhì)量的嚴(yán)重下降。
在圖10E的步驟中，在第二ML基板22的拋光表面上形成由ITO等制成的對(duì)向電極(未示出)，以形成對(duì)向基板20，并將對(duì)向基板和驅(qū)動(dòng)基板10相互接合在一起，然后將液晶30密封在它們之間的間隙中，由此得到一液晶面板。對(duì)于這樣獲得的液晶面板，如果第二ML基板22的厚度拋光不均勻，這種液晶面板會(huì)引起在投影到其上的圖象中蓋玻璃22和低折射率樹(shù)脂層25之間的邊界的偏離，并由此導(dǎo)致圖象質(zhì)量的嚴(yán)重下降。
參照?qǐng)D11A～11E，將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的第二實(shí)施例。
圖11A～11E是本實(shí)施例中液晶顯示器件形成步驟的工序圖。
本實(shí)施例的特點(diǎn)在于在對(duì)向基板側(cè)形成雙微透鏡陣列，以及將圖4A～4D所示的單個(gè)微透鏡陣列(SML)的形成方法用于形成雙微透鏡陣列的方法。
圖11A表示第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列的形成步驟。
在第一支撐21上形成光學(xué)樹(shù)脂層23a，在該光學(xué)樹(shù)脂層23a的表面形成以二維圖形排布的第一微透鏡面。使用折射率不同于光學(xué)樹(shù)脂層23a的折射率的光學(xué)樹(shù)脂23填充第一微透鏡面的不規(guī)則處，并整平相對(duì)于微透鏡面的光學(xué)樹(shù)脂23的表面，由此形成第一微透鏡陣列。在本實(shí)施例中，用于填充微透鏡面的不規(guī)則處的光學(xué)樹(shù)脂23具有例如大約1.4的低折射率。可以使用上述沖壓方法、旋涂方法或噴射方法來(lái)整平光學(xué)樹(shù)脂23的表面。
類(lèi)似的，在第二支撐22上形成作為拋光阻劑的保護(hù)膜26，并在保護(hù)膜26上形成光學(xué)樹(shù)脂層25a，然后在光學(xué)樹(shù)脂層25a的表面形成以二維圖形排布的第二微透鏡面。用折射率不同于光學(xué)樹(shù)脂層25a的折射率的光學(xué)樹(shù)脂25填充第二微透鏡面的不規(guī)則處，并整平相對(duì)于微透鏡面的光學(xué)樹(shù)脂25的表面，由此形成第二微透鏡陣列。光學(xué)樹(shù)脂25也具有大約為1.4的低折射率?？梢允褂蒙鲜鰶_壓方法、旋涂方法或噴射方法來(lái)整平填充微透鏡面的光學(xué)樹(shù)脂25的表面。
圖11B表示將第一和第二微透鏡陣列疊置的步驟。用密封材料27涂敷在支撐21和22之一的外邊緣部分?；谂湎驑?biāo)記將支撐21和22相互配向并疊置在一起。密封材料27含有例如高精度塑料纖維的隔離物，這樣使密封材料27的厚度保持在≤10μm的范圍內(nèi)。
圖11C表示將第一和第二微透鏡陣列相互結(jié)合在一起的步驟。在第一微透鏡面和第二微透鏡面配向的狀態(tài)下，將第一微透鏡陣列的整平表面接合到第二微透鏡陣列的整平表面，從而把兩個(gè)微透鏡陣列相互結(jié)合在一起。結(jié)果，在支撐21和22之間形成了與密封材料27的厚度相當(dāng)?shù)拈g隙。
圖11D表示通過(guò)向間隙中注入樹(shù)脂形成雙微透鏡陣列的步驟。將折射率大約為1.6的高折射率液態(tài)樹(shù)脂24注入到由密封材料27的厚度確定的間隙中。然后加熱固化樹(shù)脂24來(lái)形成雙微透鏡陣列。為了使樹(shù)脂24中不殘留應(yīng)力，優(yōu)選非常慢地固化填充間隙的高折射率樹(shù)脂24。在用保護(hù)膜26作拋光阻劑的情況下，通過(guò)拋光去除支撐22，露出保護(hù)膜26的表面。在保護(hù)膜26露出的表面上形成由ITO等構(gòu)成的對(duì)向電極，以形成對(duì)向基板20。
圖11E表示完成液晶顯示器件的步驟。把對(duì)向基板20接合到預(yù)先制備的驅(qū)動(dòng)基板10上，并將液晶密封在其中。由此得到液晶面板。
根據(jù)本實(shí)施例，由于把預(yù)先整平的單個(gè)微透鏡陣列相互接合，因此可以獲得一種沒(méi)有應(yīng)力的高精度雙微透鏡陣列結(jié)構(gòu)。
圖12是具有DML結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件的普通配置參照?qǐng)D，其中將一個(gè)微透鏡陣列設(shè)置在對(duì)向基板側(cè)而另一個(gè)微透鏡陣列設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板側(cè)。圖中所示的液晶顯示器件具有用密封材料31將驅(qū)動(dòng)基板10和對(duì)向基板20相互接合并將液晶密封在其中的面板結(jié)構(gòu)。對(duì)向基板20由玻璃基板21和蓋玻璃22構(gòu)成。把第一ML插入到玻璃基板21和蓋玻璃22之間，其中作用為聚光透鏡的第一ML位于入射一側(cè)。通過(guò)將具有不同折射率的樹(shù)脂層23和24堆疊形成第一ML。
驅(qū)動(dòng)基板10一般包括結(jié)合了薄膜晶體管和像素電極的TFT基板11。TFT基板11通常通過(guò)拋光被減薄。把像素12結(jié)合到TFT基板11的表面上。像素12被網(wǎng)格-狀黑色矩陣13相互分割開(kāi)。將一作用為向場(chǎng)透鏡的第二ML插入到TFT基板11和一后側(cè)輔助基板之間。同樣通過(guò)將具有不同折射率的樹(shù)脂層15和16堆疊形成第二ML。
在具有這樣DML結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件中，拋光后的TFT基板11的厚度①、第一ML的主點(diǎn)和第二ML的主點(diǎn)之間的距離②、以及第一ML和第二ML間的配向精度③是重要的功能參數(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)所謂的場(chǎng)分布，該參數(shù)②(第一ML的主點(diǎn)和第二ML的主點(diǎn)之間的距離)需要對(duì)應(yīng)于第二ML的焦距。實(shí)際上，如果兩主點(diǎn)間的距離和第二ML的焦距之間的偏差在大約10％時(shí)，第二ML大致作為向場(chǎng)透鏡使用。為了實(shí)現(xiàn)該目的，需要參數(shù)①(拋光后的TFT基板11的厚度)小到大約為10～50μm。
然而，考慮到形成具有如此薄厚度的TFT基板，就出現(xiàn)了在拋光過(guò)程中TFT基板可能發(fā)生裂紋或碎裂的問(wèn)題，同時(shí)也可能在形成第二ML過(guò)程中由于樹(shù)脂固化時(shí)的收縮造成應(yīng)力或褶皺的問(wèn)題。
如下面所述，使用根據(jù)本發(fā)明的上述的整平技術(shù)，可以解決這樣的問(wèn)題。
為了提高液晶投影儀的亮度，圖9所示的、將DML的一個(gè)微透鏡陣列形成在驅(qū)動(dòng)基板一側(cè)而另一個(gè)形成在對(duì)向基板一側(cè)的結(jié)構(gòu)比將DML的兩個(gè)微透鏡陣列都形成在對(duì)向基板一側(cè)的結(jié)構(gòu)要好。
在將DML的微透鏡陣列形成在對(duì)向基板側(cè)的情況中，雖然通過(guò)DML的微透鏡陣列實(shí)現(xiàn)了對(duì)光的有效采集，但無(wú)效的樹(shù)脂諸如在驅(qū)動(dòng)基板側(cè)包圍像素的黑色矩陣會(huì)將采集的光反沖掉，從而減小有效孔徑比。相反地，在將DML的一個(gè)微透鏡陣列設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板一側(cè)而另一個(gè)設(shè)置在對(duì)向基板一側(cè)的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)縮短第一ML的焦距，可以盡可能多地采集從光源發(fā)出的光，并使如此多的采集光通過(guò)位于TFT基板側(cè)的像素孔徑。同時(shí)，作為向場(chǎng)透鏡第二ML以使第二ML的主點(diǎn)離開(kāi)第一ML的主點(diǎn)的距離等于第二ML焦距的方式設(shè)置，同時(shí)使第二ML與第一ML相對(duì)并使TFT基板位于它們之間。
參照?qǐng)D13A～13F，將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的第三實(shí)施例。
圖13A～13F是本實(shí)施例的液晶顯示器件形成步驟的工序圖。
本實(shí)施例的特點(diǎn)在于將DML結(jié)構(gòu)中的一個(gè)微透鏡陣列設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板一側(cè)，而將另一個(gè)設(shè)置在對(duì)向基板一側(cè)。
圖13A表示制備TFT基板的步驟。制備TFT基板11，在其上預(yù)先形成TFTs和像素電極。在圖中，只示出用于將像素相互分開(kāi)的黑色矩陣13，而沒(méi)有示出TFTs和像素電極。
圖13B表示將基座玻璃粘接到TFT基板上的步驟。由例如蠟的粘合劑41把基座玻璃40粘接到TFT基板11的表面上。
圖13C表示對(duì)TFT基板拋光的步驟。TFT基板11的后表面在由基座玻璃40固定的狀態(tài)下被拋光到20μm或更薄的厚度。
圖13D表示制備具有第二ML的玻璃基板的步驟。制備一其上預(yù)先形成了第二ML的玻璃基板14。第二ML具有由不同折射率的樹(shù)脂層15和16相互堆疊在一起而形成的結(jié)構(gòu)。使用上述沖壓方法或旋涂方法把相對(duì)于微透鏡面的第二樹(shù)脂層16的表面整平。用厚度為2～3μm的密封材料18涂敷在TFT基板11的拋光后表面的周?chē)糠稚稀?br> 圖13E表示通過(guò)將TFT基板接合到玻璃基板來(lái)形成驅(qū)動(dòng)基板的步驟。在把形成于TFT基板11側(cè)的像素與形成在玻璃基板14側(cè)的第二ML配向的狀態(tài)下，把TFT基板11疊置到玻璃基板14上。使用粘合劑19填充疊置的基板14和11之間的間隙，由此將基板14和11相互接合起來(lái)。這里，由于將第二ML的整平表面接合到TFT基板11的拋光后表面上，因此可以解決現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)應(yīng)力的問(wèn)題。這樣就得到了結(jié)合有第二ML的驅(qū)動(dòng)基板10。其后，把不必要的基座玻璃40除去，并將殘留在TFT基板11表面上的諸如蠟的粘合劑分離。
圖13F表示完成液晶顯示器件的步驟。制備預(yù)先結(jié)合了第一ML的對(duì)向基板20。該對(duì)向基板20包括一玻璃基板21、一蓋玻璃22、以及固定在它們之間的第一ML。第一ML具有由不同折射率的樹(shù)脂層23和24相互堆疊而形成的堆疊結(jié)構(gòu)。將結(jié)合了第一ML的對(duì)向基板20接合到結(jié)合了第二ML的驅(qū)動(dòng)基板10上，并將液晶封入到它們之間的間隙中，從而得到液晶顯示器件。包括在對(duì)向基板20中的第一ML作用為聚光透鏡，且形成在驅(qū)動(dòng)基板10上的第二ML作用為向場(chǎng)透鏡。
如上所述，圖13A～13F所示的液晶顯示器件具有面板結(jié)構(gòu)，包括其上至少形成了像素電極和用于驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)基板10，其上至少形成了對(duì)向電極的對(duì)向基板20，以及被置于兩基板10和20之間的液晶層，其中兩基板10和20接合使像素電極與對(duì)向電極相對(duì)且其間保持一定間隙。
將由以相應(yīng)于像素電極的排布間距的二維圖形排布的微透鏡構(gòu)成的微透鏡陣列至少包括在驅(qū)動(dòng)基板10中。該微透鏡陣列(第二ML)具有第一光學(xué)樹(shù)脂層15和第二光學(xué)樹(shù)脂層16的堆疊結(jié)構(gòu)，第一光學(xué)樹(shù)脂層15具有第一折射率并具有以二維圖形排布的微透鏡面，第二光學(xué)樹(shù)脂層16具有第二折射率并填充該微透鏡面的不規(guī)則處和具有整平表面。把該微透鏡陣列(第二ML)接合到TFT基板11，使第二光學(xué)樹(shù)脂層16的整平表面與TFT基板11的后表面相接觸。通過(guò)用樹(shù)脂(用于形成第二光學(xué)樹(shù)脂層16)填充第一光學(xué)樹(shù)脂層15的微透鏡面，并用具有平面的壓模沖壓該樹(shù)脂表面來(lái)整平與微透鏡面相對(duì)的第二樹(shù)脂層16的表面，以獲得該微透鏡陣列(第二ML)。替代地，可使用上述拋光技術(shù)取代使用壓模的沖壓來(lái)進(jìn)行整平工序。該拋光技術(shù)包括以下步驟將一其上預(yù)先形成了作為拋光阻劑的保護(hù)層的支撐層接合在第一光學(xué)樹(shù)脂層上，其間保持一定間隙；用液態(tài)樹(shù)脂填充該間隙并對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行固化，以形成第二光學(xué)樹(shù)脂層；并通過(guò)拋光去除支撐層以露出保護(hù)層。在本技術(shù)中，將保護(hù)層暴露的表面作為第二光學(xué)樹(shù)脂層的整平表面。
根據(jù)本實(shí)施例，微透鏡陣列(第一ML)以與設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板中的微透鏡陣列(第二ML)相匹配的方式被設(shè)置在對(duì)向基板20中。該微透鏡陣列(第一ML)用作聚光透鏡，而微透鏡陣列(第二ML)用作向場(chǎng)透鏡。對(duì)驅(qū)動(dòng)基板10的TFT基板11從其背面進(jìn)行拋光以使其變薄。將微透鏡陣列(第二ML)的第二光學(xué)樹(shù)脂層16的整平表面接合到TFT基板11的拋光后表面上。
圖14A是圖13A～13F所示液晶顯示器件的完成狀態(tài)的典型剖視圖，而圖14B是圖14A的局部放大視圖。
如上所述，通過(guò)一薄層粘合劑19把第二ML接合到TFT基板11的拋光后表面上。這里，把第二ML的預(yù)先整平表面接合到被減薄的TFT基板11的后表面上是特別重要的。
例如，在把TFT基板11作為SVGA(超級(jí)視頻圖形陣列)的0.7英寸TFT基板(像素間距為18μm)的情況下，如果第一ML的焦距(空氣中等效值)大約為35μm，而第二ML的焦距(空氣中等效值)大約為42μm，第一ML的主點(diǎn)到液晶層30的分界面的距離(空氣中等效值)大約為20μm，液晶層30的厚度(空氣中等效值)為2μm，并且液晶層30的分界面到第二ML的主點(diǎn)的距離(空氣中等效值)大約為20μm。在這種情況下，通過(guò)拋光將TFT基板11的厚度減小到大約27μm(空氣中等效值約18μm)的實(shí)際厚度。這樣，TFT基板11就非常薄了，因此，如同在現(xiàn)有技術(shù)方法，在高折射率樹(shù)脂16與TFT基板11接觸的情況下，如果通過(guò)UV-固化或加熱固化使高折射率樹(shù)脂16凝固，由于在固化中產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使TFT基板11變形。這樣的變形會(huì)對(duì)圖象質(zhì)量造成不利的影響。
為了解決這樣的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明，把第二ML的預(yù)先整平表面粘接到TFT基板11的后表面上，由此抑制應(yīng)力的出現(xiàn)。
如圖14B所示，在位置A、B、C處，第二ML的樹(shù)脂層16具有不同的厚度。如果在樹(shù)脂層16的表面沒(méi)有被整平的狀態(tài)下把第二ML接合到TFT基板11上，固化中樹(shù)脂層16的收縮量的局部性差異會(huì)造成TFT基板11的變形。
參照?qǐng)D15A～15F，將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的第四實(shí)施例。
圖15A～15F是表示本實(shí)施例的液晶顯示器件的形成步驟的工序圖。
本實(shí)施例的特點(diǎn)在于將DML結(jié)構(gòu)中的一個(gè)微透鏡陣列設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板側(cè)而另一個(gè)設(shè)置在對(duì)向基板側(cè)。
圖15A表示制備一完整液晶面板的步驟。制備一完整的液晶面板50，其具有通過(guò)把對(duì)向基板20堆疊到TFT基板11并在其間封入液晶30的堆疊結(jié)構(gòu)。對(duì)向基板20的厚度例如為1.1mm并包括一第一ML。TFT基板11的厚度為0.8～1.2mm，在其表面上結(jié)合TFTs和像素電極。
圖15B表示將一夾具(jig)堆疊到對(duì)向基板上的步驟。把由藍(lán)色平板玻璃構(gòu)成的夾具40通過(guò)蠟粘接到對(duì)向基板20一側(cè)。
圖15C表示對(duì)TFT基板進(jìn)行拋光的步驟。在面板被夾具40固定住的情況下，對(duì)TFT基板11的后表面進(jìn)行拋光，直到TFT基板11的厚度變?yōu)榇蠹s10～20μm。
圖15D表示制備具有第二ML的玻璃基板的步驟。在TFT基板11的拋光后表面的外圍部分涂敷密封材料18，與此同時(shí)，制備一其上預(yù)先形成了第二ML的玻璃基板14。該第二ML具有由不同折射率的光學(xué)樹(shù)脂層15和16堆疊而成的堆疊結(jié)構(gòu)。
圖15E表示把液晶面板接合到玻璃基板上的步驟。把液晶面板50同玻璃基板14配向，然后經(jīng)粘合劑(密封材料)18于該處接合。這時(shí)，結(jié)合有第二ML的玻璃基板14被接合到TFT基板11的拋光后表面上，以形成驅(qū)動(dòng)基板10。將高折射率樹(shù)脂19注入到TFT基板11和第二ML的整平表面之間的間隙中。
圖15F表示除去夾具的步驟。不需要的夾具40最終被除去。
這樣就得到了一具有以下結(jié)構(gòu)的面板將結(jié)合有第一ML的對(duì)向基板20接合到包括第二ML的驅(qū)動(dòng)基板10上，并將液晶30封入其間。對(duì)于這種面板，由于第二ML的表面經(jīng)過(guò)整平，而且與液晶層30的厚度相比，樹(shù)脂層19的厚度非常薄，所以可以防止產(chǎn)生在固化樹(shù)脂過(guò)程中的收縮應(yīng)力。
參照?qǐng)D16將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的第五實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖16是表示本實(shí)施例中液晶顯示器件光學(xué)特性的典型剖視圖，其具有將一對(duì)微透鏡陣列中的一個(gè)設(shè)置在對(duì)向基板側(cè)而另一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板側(cè)的面板結(jié)構(gòu)。更確切地，將具有聚光功能的透鏡面設(shè)置在對(duì)向基板一側(cè)，而將具有向場(chǎng)功能(field function)的透鏡面設(shè)置在TFT基板(驅(qū)動(dòng)基板)一側(cè)。該液晶面板包括一TFT基板50B和一對(duì)向基板50A，該對(duì)向基板50A以與TFT基板50B相對(duì)且其間夾有液晶層45的方式設(shè)置在TFT基板50B的光入射面一側(cè)。
對(duì)向基板50A包括一玻璃基板41、一樹(shù)脂層43A、一第一微透鏡陣列42A、以及一變薄的對(duì)向基板44A，它們從光入射一側(cè)按照上述順序設(shè)置。TFT基板50B包括像素電極46、黑色矩陣47、變薄的TFT基板44B、一第二微透鏡陣列42B、一樹(shù)脂層43B、以及一玻璃基板48，它們從光入射一側(cè)按照上述順序設(shè)置。
第一微透鏡陣列42A由一種光學(xué)樹(shù)脂構(gòu)成，并具有多個(gè)按照對(duì)應(yīng)于像素電極46的排布圖形的二維圖形排布的第一微透鏡42M-1。每一個(gè)微透鏡42M-1包括具有正放大率并作用為聚光透鏡的第一透鏡面R1。在本實(shí)施例中，樹(shù)脂層43A的折射率n1和第一微透鏡陣列42A的折射率n2滿(mǎn)足以下關(guān)系n2＞n1，而且第一透鏡面R1朝著光入射一側(cè)凸出(光源一側(cè))。
同第一微透鏡陣列42A類(lèi)似，第二微透鏡陣列42B由一種光學(xué)樹(shù)脂構(gòu)成，并具有多個(gè)按照對(duì)應(yīng)于像素電極46的排布圖形的二維圖形排布的第二微透鏡42M-2。每一個(gè)微透鏡42M-2包括具有正放大率并作用為向場(chǎng)透鏡的第二透鏡面R2。因此，第二微透鏡42M-2的第二透鏡面R2的焦點(diǎn)大致對(duì)應(yīng)于第一微透鏡42M-1的第一透鏡面R1的主點(diǎn)(見(jiàn)由圖中虛線部分所示的光學(xué)路徑)。在本實(shí)施例中，樹(shù)脂層43B的折射率n4和第二微透鏡陣列42B的折射率n3滿(mǎn)足以下關(guān)系n4＞n3，而且第二透鏡面R2朝著光入射一側(cè)凸出。
本實(shí)施例中的雙微透鏡陣列具有以下結(jié)構(gòu)每一個(gè)像素孔位于微透鏡42M-1和42M-2之間，更確切地，在透鏡面R1和R2之間。在光軸60上，微透鏡42M-1和42M-2的合成焦點(diǎn)的位置接近像素孔(見(jiàn)圖中實(shí)線表示的光學(xué)路徑)。可以通過(guò)調(diào)整每個(gè)微透鏡42M-1和42M-2與像素孔之間的厚度來(lái)控制合成焦點(diǎn)與像素孔的配向。這樣的配置對(duì)于提高有效孔徑比是最佳的；但是，這被認(rèn)為是最難制造的。根據(jù)本發(fā)明，可以克服這些制造中的困難，并實(shí)現(xiàn)如圖所示的雙微透鏡陣列結(jié)構(gòu)。
將參考圖17來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的第六實(shí)施例。
圖17是一表示具有本實(shí)施例的面板結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置整體結(jié)構(gòu)的典型截面圖。
本實(shí)施例的特征在于實(shí)現(xiàn)了具有高分辨率特點(diǎn)的小尺寸液晶顯示面板。
如圖所示的液晶顯示面板被構(gòu)造為使對(duì)向基板20粘接在驅(qū)動(dòng)基板10上，其間留有一特定的間隙，并且將液晶30封入該間隙中。如上所述，用作聚光透鏡的微透鏡ML形成在對(duì)向基板20中，用作向場(chǎng)透鏡的微透鏡ML結(jié)合在驅(qū)動(dòng)基板10上。
彼此垂直的掃描線104和信號(hào)線105被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板10的內(nèi)表面上。像素電極106以及作為像素開(kāi)關(guān)的薄膜晶體管(TFT)以矩陣形式設(shè)置在線104和105彼此相交的各交叉點(diǎn)。然而未示出的是，在驅(qū)動(dòng)基板10的內(nèi)表面上設(shè)置了一已受磨擦(rubbing)處理的配向膜。對(duì)向電極112形成在對(duì)向基板20的內(nèi)表面上。然而未示出的是，也在對(duì)向電極112的內(nèi)表面上設(shè)置了一已受磨擦處理的配向膜。
偏光板110和111設(shè)置在彼此接合的驅(qū)動(dòng)基板10和對(duì)向基板20組裝件的兩外側(cè)，其中偏光板110設(shè)置在驅(qū)動(dòng)基板10側(cè)上，其間留有一定間隙，偏光板111設(shè)置在對(duì)向基板20側(cè)上，其間留有一定間隙。一掃描脈沖施加到掃描線104上，以便沿掃描線104選擇TFTs；且一信號(hào)被施加到信號(hào)線105上，以便被寫(xiě)入位于掃描線104和信號(hào)線105之間的交叉點(diǎn)處的像素電極106上。一電壓施加在像素電極106和對(duì)向電極112之間，來(lái)激活液晶30。由于液晶層30被激活而產(chǎn)生的入射白光的透射量變化通過(guò)設(shè)置在正交尼科耳(nicol)位置處的一對(duì)偏光板110和111被提取，來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的圖像顯示。
投影儀的結(jié)構(gòu)是借助于放大投影光學(xué)系統(tǒng)，將該圖像顯示投射到位于液晶面板前面的屏幕上。如果該投影儀采用具有用作聚光透鏡的微透鏡陣列和用作向場(chǎng)透鏡的微透鏡陣列的組合體的雙微透鏡陣列結(jié)構(gòu)，那么可以預(yù)期提高從光源所發(fā)射的光線的利用率，從而獲得具有高亮度的屏幕。
下面描述應(yīng)用本發(fā)明的投影儀。
3.投影儀本發(fā)明的投影儀的一實(shí)施例將參考圖18進(jìn)行描述。圖18是表示一包括圖17所示液晶顯示面板的投影儀的典型示意圖。如圖所示的投影儀是一所謂的三-屏型，其中通過(guò)使用三塊透射型液晶面板來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色圖象顯示，其中各液晶面板包括根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造的微透鏡陣列。
本實(shí)施例的投影儀包括一光源211、一對(duì)第一和第二多-透鏡陣列結(jié)合器212和213、以及一全-反射鏡214，該全反射鏡214以使光程(光軸210)向第二多-透鏡陣列結(jié)合器213側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)近似90°的方式設(shè)置在第一和第二多-透鏡陣列結(jié)合器212和213之間。多個(gè)微透鏡212M以二維圖形設(shè)置在第一多-透鏡陣列結(jié)合器212中，類(lèi)似地，多個(gè)微透鏡213M以二維圖形設(shè)置在第二多-透鏡陣列結(jié)合器213中。多-透鏡陣列結(jié)合器212和213均用來(lái)均衡光亮度分配，且具有將入射光分割成多個(gè)小光通量的功能。
光源211發(fā)射包含彩色圖象顯示所需的紅光組分、藍(lán)光組分和綠光組分的白光。光源211由發(fā)射光線的發(fā)射器(未示出)以及用于反射并采集從發(fā)射器所發(fā)射光的凹透鏡組成。發(fā)射器(emitter)的例子包括鹵素?zé)?、金屬燈、和氙氣燈。凹透鏡優(yōu)選具有一能夠提高光采集效率的形狀，例如旋轉(zhuǎn)-對(duì)稱(chēng)的形狀(如旋轉(zhuǎn)橢圓面或旋轉(zhuǎn)拋物面)。
投影儀還包括PS合成元件215、聚光透鏡216以及分光鏡217，它們按這種順序被設(shè)置在第二多-透鏡陣列結(jié)合器213側(cè)的光線出射側(cè)。分光鏡217具有一分離入射光的功能，例如分成紅光組分LR和其他彩色光組分。
PS合成元件215設(shè)置了多個(gè)半-波板215A，每個(gè)半-波板215A的位置對(duì)應(yīng)于第二多-透鏡陣列結(jié)合器213的相鄰兩個(gè)微透鏡之間的間隙。PS合成元件215具有將入射光L0分成兩種偏振光組分(P-偏振光組分和S-偏振光組分)L1和L2的功能。PS合成元件215還具有通過(guò)半波板215A的作用，使偏振光組分L2(如P-偏振光組分)從PS合成元件215出射同時(shí)保持其偏振方向；并將偏振光組分L1(如S-偏振光組分)轉(zhuǎn)換成另一偏振光組分(如P-偏振光組分)的功能。
投影儀還包括一全-反射鏡218、一向場(chǎng)透鏡224R、以及一液晶面板225R，它們沿由分光鏡217分離出的紅光組分LR的光徑(optical path)上順序排列。全-反射鏡218將分光鏡217分離出的紅光組分LR反射到液晶面板225R?；趫D象信號(hào)，液晶面板225R具有通過(guò)向場(chǎng)透鏡224R對(duì)入射到其上的紅光組分LR進(jìn)行立體調(diào)制的功能。
投影儀還包括一分光鏡219，沿著由分光鏡217所分離出的其他彩色光組分的光徑設(shè)置。分光鏡219具有分離入射到其上的其他彩色光組分的功能，例如，分離出綠光組分LG和藍(lán)光組分LB。
投影儀還包括一向場(chǎng)透鏡224G和一液晶面板225G，按此順序沿由分光鏡219分離出的綠光組分LG的光徑設(shè)置?；趫D象信號(hào)，液晶面板225G具有通過(guò)向場(chǎng)透鏡224G對(duì)入射到其上的綠光組分LG進(jìn)行立體調(diào)制的功能。
投影儀還包括一中繼透鏡220、一全-反射鏡221、一中繼透鏡222、一全-反射鏡223、一向場(chǎng)透鏡224B、和一液晶面板225B，按此順序沿由分光鏡219分離出的藍(lán)光組分LB的光徑設(shè)置。全-反射鏡221將通過(guò)中繼透鏡220入射到其上的藍(lán)光組分LB反射到全-反射鏡223。全-反射鏡223將由全-反射鏡221反射、且經(jīng)中繼透鏡222入射到其上的藍(lán)光組分LB反射到液晶面板225B?；趫D象信號(hào)，液晶面板225B具有對(duì)由全-反射鏡223反射并經(jīng)向場(chǎng)透鏡224B入射到其上的藍(lán)光組分進(jìn)行立體調(diào)制的功能。
投影儀還包括具有合成三種彩色光組分LR、LG和LB功能的正交-棱鏡(cross-prism)226，該正交棱鏡226位于紅光組分LR、綠光組分LG以及藍(lán)光組分LB的光徑彼此交叉的位置處。投影儀還包括用來(lái)將從正交-棱鏡226出射的合成光投影到屏幕228上的投影透鏡227。正交-棱鏡226具有三個(gè)入射平面226R、226G和226B，以及一出射平面226T。從液晶面板225R出射的紅光組分LR入射到入射平面226R上；從液晶面板225G出射的綠光組分LG入射到液晶面板226B上；從液晶面板225B出射的藍(lán)光組分LB入射到入射平面226B上。正交-棱鏡226將入射到入射平面226R、226G和226B的三種彩色光組分合成，并使合成光從出射平面226T上出射。
4.液晶顯示器件的制造將參考圖19A～19E描述根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件的制造方法的第一實(shí)施例。
圖19A～19E是表示根據(jù)本實(shí)施例的液晶顯示器件的基本制造步驟的工序圖。
圖19A表示將TFT基板粘合到基座玻璃的步驟。一底板例如一基座玻璃1002通過(guò)可溶于水或有機(jī)溶劑的粘合劑1003粘合到TFT基板1001的前表面1001f上。
粘合劑1003的例子包括蠟(如熱熔型水-溶性的固態(tài)蠟，或水-溶性的液態(tài)蠟)，熱塑性聚合物粘合劑(商品名Crystal Bond，晶體粘合劑)，氰基丙烯酸酯(cyanoacrylate)基粘合劑，以及環(huán)氧基粘合劑。
熱熔型水-溶性的固態(tài)蠟可以從諸如Nikka Seiko有限公司的商品名稱(chēng)為“Aqua Wax 20/50/80”(主要成分脂肪酸甘油酯)、“Aqua Wax553/531/442/SE”(主要成分聚乙二醇，乙烯基-吡咯烷酮共聚物，甘油聚醚)、以及“PEG Wax 20”(主要成分聚乙二醇)的產(chǎn)品中得到。
水-溶性液態(tài)蠟作為基于合成樹(shù)脂的液態(tài)粘合劑可以從諸如Nikka Seiko有限公司的商品名稱(chēng)為“Aqua Liquid WA-302”(主要成分聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮衍生物，甲醇)、以及“WA-20511/QA-20566”(主要成分聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮衍生物，IPA(異丙醇)，水)的產(chǎn)品中得到。
基座玻璃1002可通過(guò)UV-固化型粘合劑雙面膠帶或熱-固化型粘合劑雙面膠帶粘接在TFT基板1001上。
如果需要的話，要保護(hù)TFT基板1001的表面或防止鹵素離子污染TFT基板1001的表面，TFT基板1001的前表面1001f可涂敷上一層抗蝕劑膜(resist film)。此外，基座玻璃材料可以是透明玻璃，如硼硅酸鹽玻璃或藍(lán)板玻璃(blue plate glass)。
在使用可溶于有機(jī)溶劑如丙酮的熱塑性聚合物粘合劑(商品名CrystalBond，晶體粘合劑)作為粘合劑1003的情況下，粘合步驟通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)將溶解在丙酮中的晶體粘合劑涂敷在基座玻璃1002上；使TFT基板1001與基座玻璃1002交疊設(shè)置；在150-160℃/13.3322Pa(0.1Torr)的真空條件下加熱彼此交疊的TFT基板1001和基座玻璃1002，以去除其間插入的氣泡，從而使TFT基板1001與基座玻璃1002緊密接觸；以及破壞真空狀態(tài)，借助于返回大氣壓而產(chǎn)生的壓力來(lái)促進(jìn)除氣，從而均衡粘合劑1003的厚度到，如1～3μm。
在使用熱熔型水-溶性固態(tài)蠟(例如，Nikka Seiko有限公司的“Aqua Wax80/553”或“PEG Wax 20”)作為粘合劑1003的情況下，粘合步驟可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)溶解30～40重量百分比(wt％)的蠟在甲醇中，并過(guò)濾蠟溶液以去除外來(lái)物質(zhì)；用旋涂法將蠟溶液涂敷在基座玻璃1002上；使TFT基板1001與基座玻璃1002相互交疊；在80-100℃/13.3322Pa(0.1Torr)的真空條件下加熱彼此交疊的TFT基板1001和基座玻璃1002，以去除其間插入的氣泡，從而使TFT基板1001與基座玻璃1002緊密接觸；以及破壞真空狀態(tài)，借助于返回大氣壓而產(chǎn)生的壓力來(lái)促進(jìn)除氣，從而均衡粘合劑1003的厚度到，如1～3μm。
在使用水-溶性液態(tài)蠟(例如，Nikka Seiko有限公司的“Aqua LiquidWA-302”)作為粘合劑1003的情況下，粘合步驟可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)用旋涂法將具有如4-5cps粘度的液態(tài)蠟涂敷在基座玻璃1002上；使TFT基板1001與基座玻璃1002相互交疊；在70-80℃/13.3322Pa(0.1Torr)的真空條件下加熱彼此交疊的TFT基板1001和基座玻璃1002，以去除其間插入的氣泡，從而使TFT基板1001與基座玻璃1002緊密接觸；以及破壞真空狀態(tài)，借助于返回大氣壓而產(chǎn)生的壓力來(lái)促進(jìn)除氣，從而均衡粘合劑1003的厚度到，如1～3μm。
在使用雙面膠帶作為粘合劑1003的情況下，粘合步驟可通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)通過(guò)使用兩面都涂有UV-固化型粘合劑(厚度10±1μm)的聚烯烴膠帶(厚度100±2μm)或使用兩面都涂有熱-固化型粘合劑的聚烯烴膠帶(厚度100±2μm)把基座玻璃1002粘合到TFT基板1001。在這一步驟，可以進(jìn)行真空除氣處理，以防止其間氣泡的產(chǎn)生。
圖19B表示TFT基板的拋光步驟。在TFT基板1001由基座玻璃1002所固定的狀態(tài)中，TFT基板1001的背面1001b受到拋光而變薄。例如，TFT基板1001的背面1001b通過(guò)光學(xué)適用級(jí)的單面拋光方法來(lái)進(jìn)行拋光，同時(shí)基座玻璃1002用作參考平面，以制備具有特定厚度(如20±3μm)的TFT薄基板1001。由于基座玻璃1002的尺寸精度，平行度設(shè)置為1～3μm且厚度為2mm。
光學(xué)適用級(jí)的單面拋光方法可通過(guò)按照粗打擦(buffing)、中級(jí)打擦和精打擦順序的單面打擦來(lái)進(jìn)行，其中研磨料如氧化鋁或氧化鈰的微粒尺寸可按照粗打擦、中級(jí)打擦和精打擦的順序來(lái)縮減，從而逐漸地提高拋光精度。
用作光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法的單面打擦可以與單面噴砂(blasting)相結(jié)合。該單面噴砂包括制備一高壓空氣的層狀流，其中散布著如金剛砂、碳化硼或金剛石的研磨料微粒；以及將特定數(shù)量的層狀流從一噴嘴前端的縫-狀開(kāi)口噴出，同時(shí)在TFT基板1001的背面1001b上沿往復(fù)方向來(lái)回掃描噴嘴，從而對(duì)TFT基板1001的背面1001b進(jìn)行拋光。噴砂接下來(lái)的步驟是精拋光，即精打擦，以進(jìn)一步提高拋光精度并去除由于微粒噴砂而產(chǎn)生的殘留應(yīng)力。
具有光學(xué)適用級(jí)的單面拋光方法可以通過(guò)CMP(Chemical MechanicalPolishing，化學(xué)機(jī)械拋光)來(lái)實(shí)現(xiàn)。象單面打擦一樣，CMP也可按照粗拋光、中級(jí)拋光和精拋光的順序來(lái)進(jìn)行。
用作光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法的單面打擦可與玻璃適用級(jí)的單面蝕刻方法相結(jié)合。該過(guò)程包括用玻璃適用級(jí)的蝕刻方法將TFT基板1001的厚度減小到一定值，并通過(guò)用作光學(xué)適用級(jí)拋光方法的精打擦來(lái)去除由玻璃適用級(jí)的蝕刻方法所產(chǎn)生的表面起伏。在這種情況下，需要使用能夠抗氫氟酸基蝕刻劑腐蝕的保護(hù)性粘合劑或膠帶。
用作光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法的單面CMP可以與光學(xué)適用級(jí)單面蝕刻方法相結(jié)合。該過(guò)程包括用氫氟酸基蝕刻劑將由石英玻璃制成的TFT基板1001的背面1001b蝕刻到一定值，并通過(guò)用作光學(xué)適用級(jí)的拋光方法的CMP來(lái)去除由玻璃蝕刻所產(chǎn)生的表面起伏。即使在這種情況下，也需要使用能夠抗氫氟酸基蝕刻劑腐蝕的保護(hù)性粘合劑或膠帶。
圖19C表示了將微透鏡陣列粘接到TFT基板上的步驟。微透鏡陣列通過(guò)光學(xué)樹(shù)脂1005粘接到TFT基板1001的拋光背面1001b上。更具體地，該步驟包括制備微透鏡基板(ML基板)1004的步驟，其中通過(guò)加工光學(xué)玻璃如石英玻璃或晶化玻璃(Neo Ceram，新陶瓷)來(lái)將微透鏡平面1004r設(shè)置成二維圖形；以及使ML基板1004和TFT基板1001的拋光背面1001b配向并交疊，用一種折射率高于各基板1001和1004折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂1005填充二者之間的間隙，并固化該光學(xué)樹(shù)脂1005的步驟。在這種情況中，通過(guò)用一種密封材料1006將ML基板1004粘合到TFT基板1001的背面1001b，在TFT基板1001和ML基板1004之間形成封閉的間隙，然后再用透明高折射率的光學(xué)樹(shù)脂1005填充該間隙。
后一個(gè)填充/固化步驟將在下面更充分地描述。
在ML基板(微透鏡基板)1004周?chē)纬闪擞擅芊獠牧?006制成的、并具有一填充口的框架，并將通過(guò)拋光變薄了的TFT基板1001交疊在ML基板1004上。在這種狀態(tài)下，該密封材料發(fā)生固化。如果密封材料1006由熱-固化型粘合劑構(gòu)成，則通過(guò)在一定溫度下加熱來(lái)進(jìn)行固化，然而如果密封材料1006是由UV-固化型粘合劑構(gòu)成，則要通過(guò)用一定能量的UV-照射來(lái)進(jìn)行固化。替代地，如果密封材料由熱-固化/UV-固化混合型粘合劑構(gòu)成，則通過(guò)在一定溫度下加熱和一定能量的UV-照射相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行固化。
高折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂1005從該填充口注入到間隙中，且填充口由UV-固化型粘合劑密封。光學(xué)樹(shù)脂1005再進(jìn)行熱固化。在使用丙烯酸基或環(huán)氧丙烯酸基的高折射率透明樹(shù)脂(粘度20-100cps)作為光學(xué)樹(shù)脂1005的情況下，填充口被分配性-涂敷(dispense-coated)樹(shù)脂或被浸入在真空狀態(tài)的樹(shù)脂中，然后借助回復(fù)到大氣壓的壓力通過(guò)填充口被注入在間隙中。這時(shí)，可以添加適當(dāng)?shù)膲毫?，以便通過(guò)填充口將樹(shù)脂注入到間隙中。這樣的高折射率透明樹(shù)脂隨后在70～80℃的溫度下固化120分鐘，獲得具有折射率為1.59～1.67的高折射率透明光學(xué)樹(shù)脂1005。
由于高折射率光學(xué)樹(shù)脂1005注入到形成于具有相對(duì)低折射率的微透鏡基板1004中的透鏡平面1004r之中并且固化，因而微透鏡就自動(dòng)形成了。此外，為了將微透鏡基板1004側(cè)的透鏡平面1004r與TFT基板1001側(cè)的像素電極以一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系配向，通過(guò)形成于相互配向的TFT基板和ML基板上的配向標(biāo)記，TFT基板和ML基板彼此交疊，并且由密封材料1006所固定。
圖19D表示了剝離基座玻璃的步驟。廢的基座玻璃1002從TFT基板1001的前表面1001f上剝離，以便結(jié)合微透鏡陣列與TFT基板1001的后表面1001b。具體地，基座玻璃可通過(guò)加熱或紫外線照射來(lái)從TFT基板1001上剝離。在使用熱塑性聚合物(晶體粘合劑)或氰基丙烯酸酯基粘合劑作為粘合劑1003的情況下，基座玻璃通過(guò)加熱剝離以后，使用有機(jī)溶劑如丙酮、丙酮與乙醇混合物、甲醇或IPA超聲波清洗整個(gè)ML基板。在使用熱熔型水-溶性蠟(如Nikka Seiko有限公司的“Aqua Wax 80/553”或“PEG Wax 20”)作為粘合劑1003的情況下，使用純水或50～60℃熱的純水來(lái)超聲波清洗整個(gè)ML基板。此外，廢的高精度基座玻璃優(yōu)選在清洗后被再-利用。
圖19E表示完成液晶顯示器件的步驟。通過(guò)將單面拋光的TFT基板1001與微透鏡基板1004相結(jié)合而獲得的微透鏡TFT基板(MLTFT基板)1007與通過(guò)將微透鏡基板與對(duì)向基板相結(jié)合而獲得的微透鏡對(duì)向基板(ML對(duì)向基板)1017相互交疊，并在其間保持一定間隙，該間隙填充上液晶1009后被密封，以獲得具有雙微透鏡結(jié)構(gòu)的有源矩陣型液晶顯示器件。
微透鏡對(duì)向基板1017可以通過(guò)和獲得微透鏡TFT基板1007同樣的步驟來(lái)獲得。更具體地，對(duì)向基板1011的前表面?zhèn)缺粧伖?，微透鏡基板1014通過(guò)一密封材料1016粘接在對(duì)向基板1011的拋光面上。微透鏡平面1014r在微透鏡基板1014上預(yù)先形成。在單面拋光的對(duì)向基板1011和微透鏡基板1014之間的間隙中填充了高折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂1015并且固化，以獲得ML對(duì)向基板1017。此外，一對(duì)向電極預(yù)先形成在將要與液晶1009接觸的對(duì)向基板1011的前表面上。
通過(guò)根據(jù)本實(shí)施例的制造方法所制造出的液晶顯示器件具有一面板結(jié)構(gòu)，其中液晶1009被固定在形成于MLTFT基板1007側(cè)的像素電極與形成于ML對(duì)向基板1017側(cè)的對(duì)向電極之間。用作各像素電極聚光透鏡的微透鏡設(shè)置成二維圖形，由該微透鏡組成的微透鏡陣列一體化地形成在ML對(duì)向基板1017側(cè)。用作各像素電極向場(chǎng)透鏡的微透鏡設(shè)置成二維圖形，由該微透鏡組成的微透鏡陣列一體化地形成在MLTFT基板1007側(cè)。
在上述拋光步驟中，TFT基板1001和/或?qū)ο蚧?011被拋光來(lái)縮減厚度，使得在成品面板的狀態(tài)下，用作向場(chǎng)透鏡的各微透鏡的焦點(diǎn)與用作聚光透鏡的相應(yīng)微透鏡的主點(diǎn)(principal point)幾乎是相對(duì)應(yīng)的。例如，根據(jù)本實(shí)施例，由于TFT基板1001變薄到約20μm的厚度，上述的需要就能夠得到滿(mǎn)足。通過(guò)在TFT基板1001側(cè)和對(duì)向基板1011側(cè)均設(shè)置微透鏡陣列，使得各向場(chǎng)透鏡的焦點(diǎn)幾乎對(duì)應(yīng)于聚光透鏡的主點(diǎn)，就有可能將像素有效孔徑比擴(kuò)大到最大值。
沿著朝向更細(xì)分像素的方向，各微透鏡的焦點(diǎn)朝更短的方向發(fā)展，且相應(yīng)地，需要相當(dāng)大程度地縮減每個(gè)基板的厚度。從這一點(diǎn)上看，本發(fā)明的制造方法在合理性方面是有利的、有效地使TFT基板和對(duì)向基板均變薄。
微透鏡的透鏡平面1004r和1014r可以各自形成為球面、非球面或菲涅耳平面。球面透鏡在易于制造上比較有利；然而，由于能使焦距變得最短的透鏡的曲率半徑被像素尺寸限制，要將焦距縮短是困難的，除非能夠有效地確保在透鏡平面之間界面處的折射率差異。非球面和菲涅耳透鏡在焦距的縮短以及透鏡主平面的平面化上均是非常好的，并且對(duì)于抑制由光源發(fā)射而來(lái)的光線的發(fā)散角非常有效。
將參考圖20描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第二實(shí)施例。
圖20是表示本實(shí)施例液晶顯示器件的制造步驟的工序圖，其中在步驟S1到S6中執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S7和S8中執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S7和S8之間制備了ML對(duì)向基板(單-芯片模塊基板)。
在這一實(shí)施例中，大面積TFT基板(TFT大尺寸基板)用作多芯片模塊基板，以促進(jìn)制造工藝的合理化。更具體地，大面積基板(多芯片模塊基板)用在步驟S1到S6中，并在步驟S7中被分割為對(duì)應(yīng)于獨(dú)立面板的單個(gè)基板(單-芯片模塊基板)。
在步驟S1，制備一具有如8英寸直徑的TFT大尺寸基板。在步驟S2，具有8英寸直徑的基座玻璃粘接到TFT大尺寸基板上。在步驟S3，通過(guò)光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法將TFT大尺寸基板的厚度減小到20μm。在步驟S4，其中預(yù)先形成了微透鏡平面的ML基板(直徑8英寸)通過(guò)一密封材料粘接到TFT大尺寸基板的拋光表面上，且該微透鏡平面用高折射率樹(shù)脂填充，以在其間形成微透鏡陣列。在步驟S5，廢基座玻璃被剝離，并清洗TFT大尺寸基板。
在步驟S6，TFT大尺寸基板的暴露表面受到配向處理。例如，聚酰亞胺配向膜形成在TFT大尺寸基板的表面上并受到摩擦處理。在這種情況下，由于在前述步驟中將具有相對(duì)低熱阻的高折射率樹(shù)脂注入并形成微透鏡陣列，在步驟S6的配向處理中優(yōu)選是使用專(zhuān)門(mén)用作低溫可固化型的聚酰亞胺配向膜。然而，由于多種現(xiàn)有聚酰亞胺樹(shù)脂在相對(duì)低的溫度下都是可固化的，因此聚酰亞胺膜并不必須特定為低溫可固化型。DLC(diamond like carbon，類(lèi)金剛石碳)膜可用于替代聚酰亞胺配向膜，其中DLC膜可通過(guò)具有特定方向性的離子照射來(lái)進(jìn)行配向處理。替代地，由斜氣相-沉積SiOx形成的SiOx配向膜可以用來(lái)替換聚酰亞胺膜，其中SiOx的配向通過(guò)斜氣相-沉積來(lái)獲得。
在使用聚酰亞胺配向膜的情況下，聚酰亞胺膜通過(guò)輥-涂法或旋涂法來(lái)形成，并通過(guò)使用打擦材料受到摩擦處理。在使用DLC配向膜的情況下，具有約5nm厚度的DLC膜被形成并通過(guò)具有特定方向性的離子照射受到配向處理。在使用SiO配向膜的情況下，通過(guò)斜氣相-沉積SiO來(lái)形成SiO膜。
在步驟S7，具有8英寸直徑的TFT大尺寸基板分割為獨(dú)立的單個(gè)基板，每個(gè)基板具有0.9平方英寸的尺寸，例如，通過(guò)小方塊切割(dicing)或CO2激光切割。每個(gè)包括微透鏡陣列的單個(gè)TFT基板就這樣獲得了。
接下來(lái)，評(píng)為合格品的、各包括微透鏡陣列的單個(gè)對(duì)向基板也制備了。
在步驟S8，每個(gè)上述單個(gè)對(duì)向基板與評(píng)為合格品的、均包括微透鏡陣列的單個(gè)TFT基板中的一個(gè)相交疊，并在它們之間保持一定間隙，該間隙通過(guò)一填充口填充了諸如向列(nematic)液晶的液晶，接下來(lái)再密封該填充口。更具體地，沿著包括微透鏡陣列的TFT基板的外圍部分或者包括微透鏡陣列的對(duì)向基板的外圍部分形成具有一填充口的密封材料框架。包括微透鏡陣列的TFT基板與包括微透鏡陣列的對(duì)向基板相交疊，同時(shí)形成在各基板上的配向標(biāo)記彼此配向，然后密封材料固化。在液晶通過(guò)填充口注入到間隙中之后，填充口用UV-固化型粘合劑密封。液晶受到加熱并快速冷卻，來(lái)調(diào)整液晶的準(zhǔn)直性。
如前所述，根據(jù)本實(shí)施例，大面積基板(將被分割為多個(gè)對(duì)應(yīng)獨(dú)立面板的單個(gè)基板)經(jīng)受粘合步驟、拋光步驟、粘接步驟和剝離步驟，來(lái)結(jié)合對(duì)應(yīng)了多個(gè)單個(gè)微透鏡陣列的大面積微透鏡陣列，并在適當(dāng)步驟(步驟S7)分割成對(duì)應(yīng)獨(dú)立面板的單個(gè)基板。因此，這有可能促進(jìn)制造工藝的合理化。在本實(shí)施例中，TFT大尺寸基板，其上形成有對(duì)應(yīng)于多個(gè)單個(gè)微透鏡陣列的微透鏡陣列，被分割為單個(gè)TFT基板，每一單個(gè)TFT基板都與預(yù)先制備的其上形成有單個(gè)微透鏡陣列的單個(gè)對(duì)向基板之一相交疊，其間留有一定間隙，以獲得一面板(步驟S8)。此外，根據(jù)本實(shí)施例，在剝離步驟(步驟S5)，基座玻璃從TFT大尺寸基板的表面被剝離且TFT大尺寸基板得到清洗以后，在不會(huì)破壞步驟S4中形成的微透鏡陣列的熱阻性的溫度范圍內(nèi)，在TFT大尺寸基板的暴露表面上形成用于液晶層配向的配向?qū)?見(jiàn)步驟S6)。
圖21A和21B是表示圖20所示分割步驟(步驟S7)所使用的具體分割方法的典型示意圖。通過(guò)小方塊切割或CO2激光切割分割大尺寸基板來(lái)實(shí)現(xiàn)該分割方法，以制備均具有一定尺寸的、包括微透鏡陣列的單個(gè)TFT基板。
如圖所示，該方法包括兩步。在圖21A所示的第一步(第一小方塊切割)，通過(guò)使用V形-切口切割刀片1021，沿被定義用于將大尺寸基板1007分割為獨(dú)立面板的邊界部分切割大尺寸基板1007，在橫截面上形成V-形凹槽。在圖21B所示的第二步(第二小方塊切割)中，使用通用切割刀片1022，完全地切開(kāi)大尺寸基板1007的凹槽，將大尺寸基板分離成各個(gè)面板。通過(guò)這些步驟，就可以獲得具有錐形端面的單個(gè)基板。
通過(guò)在第一步驟中部分切割大尺寸基板來(lái)形成大尺寸基板中的V-形凹槽，以及在第二步驟中完全切割大尺寸基板來(lái)將大尺寸基板分離為單個(gè)基板，就可以斜切(chamfer)每一單個(gè)基板。在TFT基板裝配到面板中時(shí)，這樣被斜切的單個(gè)基板有利于防止TFT薄基板的端面破裂或缺口的發(fā)生。此外，優(yōu)選使用雙劃片機(jī)來(lái)連續(xù)進(jìn)行第一小方塊切割和第二小方塊切割。
將參考圖22描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第三實(shí)施例。
圖22是表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖，其中，在步驟S1～S7中執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S8中執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S6和S7之間制備ML對(duì)向基板(單-芯片模塊基板)。本實(shí)施例與圖20所示的前述實(shí)施例的不同之處在于，前述的步驟S7和S8彼此相反。本實(shí)施例中，在步驟S7，合格且已受配向處理的單個(gè)ML對(duì)向基板交疊在合格且已受配向處理的包括ML的TFT大尺寸基板之上，然后被組裝，并且液晶注入到其間的間隙中并被密封；在步驟S8，包括ML的TFT大尺寸基板被分割，以獲得獨(dú)立面板。與圖20中所示的前述實(shí)施例相比，本實(shí)施例是合理的，因?yàn)樵诰o鄰最后步驟前多芯片模塊工藝可連續(xù)。如前所述，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)在TFT大尺寸基板上形成對(duì)應(yīng)于多個(gè)單個(gè)微透鏡陣列的微透鏡陣列后，其上預(yù)先形成了單個(gè)微透鏡陣列的每一單個(gè)對(duì)向基板被裝配到TFT大尺寸基板上(步驟S7)，且TFT大尺寸基板被分割，以形成獨(dú)立面板(步驟S8)。
圖23是表示在圖22所示的前述裝配步驟S7中使用的具體裝配方法。如圖所示，合格的、包括微透鏡陣列的單個(gè)基板1017與包括微透鏡的TFT大尺寸基板1007的合格部分相交疊，其間具有一定間隙，并通過(guò)一密封材料1008將其固定，然后液晶1009注入到兩個(gè)基板1007和1017之間的間隙中并被密封。
更具體地，在MLTFT大尺寸基板10被涂敷UV-固化或熱-固化型的密封材料1008以后，通過(guò)使用其上設(shè)置的配向標(biāo)記，ML對(duì)向基板1017定位到MLTFT大尺寸基板1007的相應(yīng)部分且彼此交疊，其間具有一定間隙，并且通過(guò)用UV照射或加熱的方法固化密封材料1008來(lái)將其固定。接著通過(guò)填充口將液晶注入到間隙中，并用UV-固化型粘合劑密封該填充口。
在步驟S7的裝配工作完成以后，MLTFT大尺寸基板1007通過(guò)小方塊切割或激光切割分割為單個(gè)基板。如劃線所示，沿著各面板的邊界切割MLTFT大尺寸基板1007，以獲得面板。此時(shí)，為防止TFT薄基板1007的端面出現(xiàn)破裂或缺口，小方塊切割優(yōu)選如下進(jìn)行使用V形-切口切割刀片沿邊界部分切割TFT薄基板1007，形成V-形凹槽，然后使用通用切割刀片完全地切割TFT薄基板1007的凹槽，來(lái)將TFT薄基板分離成各面板。
圖24A和24B是表示圖23所示ML對(duì)向基板1017的制造方法的一個(gè)例子的工序圖。
如圖24A所示，圍繞其上預(yù)先形成了微透鏡平面1014r的ML基板1014的外圍部分形成一密封材料1016的框架。一蓋玻璃基板1011與ML基板1014相交疊，其間具有一定間隙。在這樣的狀態(tài)下，密封材料1016被固化。
如圖24B所示，一高折射率透明光學(xué)樹(shù)脂1015注入到蓋玻璃基板1011和ML基板1014之間的間隙中，并通過(guò)加熱固化，該間隙由UV-固化型粘合劑密封。通過(guò)光學(xué)適用級(jí)的單面拋光方法減小蓋玻璃基板1011的背面?zhèn)群穸龋灾苽銶L對(duì)向基板1017。一透明導(dǎo)電膜(如ITO)形成在蓋玻璃基板1011的拋光背面上，以形成對(duì)向電極1018。一聚酰亞胺配向膜1019形成在對(duì)向電極1018上，并受到諸如摩擦處理的配向處理。此時(shí)，依照光學(xué)級(jí)的雙面拋光方法拋光ML基板1014和蓋玻璃基板1011，可將ML對(duì)向基板1017的厚度調(diào)整到一定值。對(duì)于這種情況，當(dāng)通過(guò)用高折射率透明樹(shù)脂填充微透鏡平面1014r而形成ML基板1014之后，在相對(duì)于微透鏡平面的樹(shù)脂表面上可形成一透明樹(shù)脂膜，在其上還通過(guò)濺射或氣相-沉積形成一SiO2膜。形成這樣的堆疊層膜能消除對(duì)于提供蓋玻璃基板1014的需求，從而降低制造成本。
如圖23所示，這樣形成的單個(gè)ML對(duì)向基板1017裝配到多芯片模塊型大尺寸MLTFT基板1007上。
將參考圖25描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第四實(shí)施例。
圖25表示了本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟，其中在步驟S1～S6執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S7和S8執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S7和S8之間制備ML對(duì)向基板(單-芯片模塊基板)。
本實(shí)施例是從圖20所示的實(shí)施例修改而來(lái)。
在圖20所示的實(shí)施例中，在步驟S4，由高折射率樹(shù)脂制成的微透鏡陣列形成在TFT大尺寸基板和ML大尺寸基板之間；在步驟S6，聚酰亞胺配向膜在TFT大尺寸基板上形成，并受到配向處理。在這些步驟中，按照用于微透鏡陣列的高折射率樹(shù)脂的熱阻，用于配向處理的聚酰亞胺膜必須選擇低溫可固化型聚酰亞胺膜。
相反，在這一實(shí)施例中，用于配向處理的聚酰亞胺膜首先在步驟S2形成，然后由高折射率樹(shù)脂制成的微透鏡陣列在步驟S5中形成。用于配向處理的聚酰亞胺膜因而就不需要選擇低溫可固化型聚酰亞胺膜了，但是可以選擇在性能和穩(wěn)定性上都很優(yōu)異的高溫可固化型聚酰亞胺膜。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例，在執(zhí)行一系列步驟，即粘合步驟、拋光步驟、粘接步驟和剝離步驟以將一微透鏡陣列結(jié)合到TFT大尺寸基板的背面之前，先執(zhí)行配向步驟(步驟2)，在TFT大尺寸基板表面上形成一用于液晶層配向的配向?qū)印?br> 普通的聚酰亞胺樹(shù)脂在約180℃高溫下是可固化的，然而普通的高折射率透明樹(shù)脂在60～120℃范圍的低溫下是可固化的。因此，不希望在其上預(yù)先安裝了由普通高折射率樹(shù)脂制成的微透鏡陣列的TFT大尺寸基板上形成由普通聚酰亞胺制成的膜。由于這個(gè)原因，在如圖20所示的實(shí)施例中，一低溫可固化聚酰亞胺膜或DLC膜用作配向膜。相反地，在這一實(shí)施例中，由于在用高折射率樹(shù)脂制成微透鏡陣列之前，用于配向處理的配向膜已經(jīng)形成，由在約180℃的高溫下可固化的普通聚酰亞胺樹(shù)脂制成的薄膜就可以用作配向膜。
將參考圖26描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第五實(shí)施例。
圖26是一表示了本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖，其中在步驟S1～S6執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S7和S8執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S6和S7之間制備ML對(duì)向基板(單-芯片模塊基板)。
在該本施例中，如圖22所示的前述實(shí)施例一樣，單個(gè)ML對(duì)向基板裝配到MLTFT大尺寸基板上，然后MLTFT大尺寸基板分割為對(duì)應(yīng)獨(dú)立面板的單個(gè)基板；然而，和圖22中所示的前述實(shí)施例不同的是，在步驟S2執(zhí)行使用配向膜的配向處理，然后在步驟S5執(zhí)行使用高折射率透明樹(shù)脂的微透鏡陣列的形成工序。因此，類(lèi)似圖25所示的實(shí)施例，由高溫可固化型聚酰亞胺樹(shù)脂制成的薄膜可以用作配向膜。
將參考圖27描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第六實(shí)施例。
圖27是一表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖，其中在步驟S1～S7執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S8執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S6和S7之間制備ML相對(duì)大尺寸基板(多芯片模塊基板)。
根據(jù)本實(shí)施例，在步驟S7，ML相對(duì)大尺寸基板裝配到MLTFT大尺寸基板上；在步驟S8，MLTFT大尺寸基板和ML相對(duì)大尺寸基板的組裝件被分割為獨(dú)立面板。由于兩個(gè)大尺寸基板是在緊鄰最后步驟之前使用，這種制造工藝就更加合理。然而，在本實(shí)施例中，在最后步驟以后，通過(guò)檢查單個(gè)產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行對(duì)于產(chǎn)品是合格或不合格的選擇。
如前所述，根據(jù)本實(shí)施例，ML相對(duì)大尺寸基板與MLTFT大尺寸基板相交疊，其間具有一特定間隙，以便裝配成對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的大尺寸面板部分(步驟S7)，其中該ML相對(duì)大尺寸基板包括對(duì)應(yīng)多個(gè)單個(gè)微透鏡陣列的微透鏡陣列，該MLTFT大尺寸基板也包括對(duì)應(yīng)多個(gè)單個(gè)微透鏡陣列的微透鏡陣列；然后該組裝件被分割為獨(dú)立面板(步驟S8)。此外，根據(jù)本實(shí)施例，使用高折射率透明光學(xué)樹(shù)脂的微透鏡陣列在步驟S4形成，用于配向處理的低溫可固化型聚酰亞胺膜或DLC膜在步驟S6形成。
將參考圖28描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第七實(shí)施例。
圖28是一表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖，其中在步驟S1～S7執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S8執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S6和S8之間制備ML相對(duì)大尺寸基板(多芯片模塊基板)。
在本實(shí)施例中，如圖27所示的前述實(shí)施例一樣，ML相對(duì)大尺寸基板裝配到TFT大尺寸基板上，然后該組裝件分割為獨(dú)立面板；然而，和圖27中所示的前述實(shí)施例不同的是，用于配向處理的配向膜在步驟S2形成，而使用高折射率透明樹(shù)脂的微透鏡陣列在步驟S5形成。因此，普通的高溫可固化型聚酰亞胺膜可以用作配向處理的配向膜。
將參考圖29描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第八實(shí)施例。
圖29是一表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖，其中在步驟S1執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S2～S8執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S7和S8之間制備ML對(duì)向基板(單-芯片模塊基板)。
在本實(shí)施例中，和前面的實(shí)施例不一樣，通過(guò)基本上采用單-芯片模塊工藝取代多芯片模塊工藝來(lái)獲得面板。
8英寸直徑的TFT大尺寸基板在步驟S1制備，然后通過(guò)小方塊切割或CO2激光切割分割為每個(gè)具有0.9平方英寸大小的TFT單個(gè)基板。如果需要的話，TFT單個(gè)基板可以涂敷上一抗蝕劑膜，以保護(hù)表面和防止來(lái)自鹵素氣體的污染。
在步驟S3，具有0.9平方英寸大小的基座玻璃粘接在每一TFT單個(gè)基板上?；ＡЭ梢允桥鸸杷猁}玻璃，TFT基板可以由人造石英玻璃制成。基座玻璃的平行度精確加工到1～2μm?；Ａㄟ^(guò)熱塑透明聚合物型或UV-固化型粘合劑的雙面膠帶，或熱固型粘合劑的雙面膠帶，與TFT基板相粘合。
在步驟S4，TFT基板的背面通過(guò)光學(xué)適用級(jí)的單面拋光方法受到拋光，以便減薄到20μm的厚度。TFT基板的厚度變化優(yōu)選地抑制在±3μm內(nèi)。在步驟S5，其中預(yù)先形成了微透鏡平面的具有0.9平方英寸大小的微透鏡基板(ML基板)疊加到變薄的TFT基板上，并且高折射率透明樹(shù)脂注入到它們之間的間隙并得到密封。
在步驟S6，基座玻璃通過(guò)如加熱而從TFT基板上剝離，TFT基板再用有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗。高精度加工的剝離的基座玻璃可以再次使用。此外，可以在隨后的步驟中密封材料通過(guò)UV照射固化以后，再剝離基座玻璃并清洗TFT基板。在步驟S7，可通過(guò)諸如形成低溫可固化型聚酰亞胺配向膜并使聚酰亞胺膜受到打擦材料的摩擦處理；或者通過(guò)形成DLC膜并使DLC膜受到具有方向性的離子照射，來(lái)進(jìn)行配向處理。
在步驟S8，單個(gè)ML對(duì)向基板與MLTFT基板相交疊，其間具有一特定間隙，且液晶注入到間隙中并被密封。更具體地，在一個(gè)基板上形成例如一UV-固化型密封材料的框架，另一基板則與其相交疊，其間具有一特定間隙，同時(shí)其上設(shè)置的配向標(biāo)記彼此配向。密封材料通過(guò)UV照射固化，來(lái)互相固定兩個(gè)基板?？彰姘?處于填充液晶之前的狀態(tài))就這樣得到了。液晶通過(guò)形成于密封材料中的填充口注入面板中并被密封，從而完成雙微透鏡陣列型的液晶顯示器件的制作。
將參考圖30描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第九實(shí)施例。
圖30是一表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖，其中在步驟S1執(zhí)行多芯片模塊工藝，在步驟S2～S8執(zhí)行單-芯片模塊工藝，在步驟S7和S8之間制備ML對(duì)向基板(單-芯片模塊基板)。
在本實(shí)施例中，與圖29所示的前述實(shí)施例一樣，面板通過(guò)基本上采用單-芯片模塊工藝來(lái)獲得；然而，與圖29所示的前述實(shí)施例不同的是，用于配向處理的配向膜在步驟S3形成，而當(dāng)在步驟S6中ML基板粘接到TFT基板上以后，使用高折射率透明光學(xué)樹(shù)脂的微透鏡陣列才形成。
將參考圖31描述根據(jù)本發(fā)明液晶顯示器件的制造方法的第十實(shí)施例。
圖31是一表示本實(shí)施例中液晶顯示器件的制造步驟的工序框圖。
在預(yù)備步驟，通過(guò)將一微透鏡陣列結(jié)合到其上預(yù)先形成了對(duì)向電極的第一基板，來(lái)獲得ML對(duì)向基板1017。在裝配步驟，結(jié)合了微透鏡陣列的對(duì)向基板(ML基板)1017與其上預(yù)先形成了像素電極和用于驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件的TFT基板1001的前表面1001f相交疊，其間具有一特定間隙，液晶注入間隙中并密封，以獲得一面板。在粘合步驟，通過(guò)使用一粘合劑1003，如基于熱熔的水-溶性蠟、蜂蠟、或氰基丙烯酸鹽基粘合劑，將基座玻璃1002粘合到與TFT基板1001的前表面1001f相交疊的ML對(duì)向基板1017上?？赏ㄟ^(guò)用無(wú)氯基有機(jī)溶劑(丙酮，丙酮與乙醇的混合物，或IPA)稀釋丙烯酸脂來(lái)獲得粘合劑1003。在拋光步驟，TFT基板的背面1001b在被基座玻璃1002固定的狀態(tài)下被拋光。在粘接步驟，微透鏡陣列粘接在TFT基板1001的拋光背面1001b上。
和前面實(shí)施例不同的是，在面板預(yù)先制備以后，TFT基板的背面被拋光，且微透鏡陣列被粘接到TFT基板的拋光背面上。
在圖31所示的制造方法中，由于其上預(yù)先結(jié)合了像素電極和薄膜晶體管的TFT基板1001被拋光，因此優(yōu)選采取一定措施來(lái)抵抗靜電產(chǎn)生的破壞。
圖32表示了抗靜電破壞的措施的一個(gè)例子，其中具有無(wú)殘留涂層部分的導(dǎo)電漿料1024用作抗靜電破壞的措施。如圖32所示，一膠帶，尤其是具有無(wú)殘留涂層部分的、厚度與包括微透鏡的對(duì)向基板1017的厚度幾乎相同的導(dǎo)電漿料膠帶，以與形成于TFT基板1001上的輸出端子短路的方式被設(shè)置，其中基座玻璃通過(guò)粘合劑1003固定到ML對(duì)向基板1017上。
圖33表示了抗靜電破壞的措施的另一個(gè)實(shí)施例。如圖33所示，由用于外部連接的柔性印刷板所構(gòu)成的連接器1026通過(guò)熱-壓粘合法裝配在TFT基板1001的連接端子上，基座玻璃1002通過(guò)粘合劑1003或雙面膠帶固定到ML對(duì)向基板1017上。要穩(wěn)定連接器1026，在基座玻璃1002和TFT基板1001之間的間隙填充粘合劑1003或厚度幾乎等同于包括微透鏡陣列的對(duì)向基板1017的厚度的膠帶部件1025。連接器1026可縮短至一定程度，而不會(huì)對(duì)隨后步驟中通過(guò)光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法對(duì)TFT基板1001所進(jìn)行的拋光產(chǎn)生不利影響，且連接器1026的端子被短路或覆蓋，從而不被研磨料等所污染。這樣，要采取抗靜電破壞的措施，TFT基板1001的背面應(yīng)該在如下的狀態(tài)下拋光，即形成在TFT基板上的多個(gè)外部連接端子保持相同的電勢(shì)。
圖34是表示對(duì)圖32所示的面板進(jìn)行拋光處理的典型示意圖。如圖所示，面板的基座玻璃1002側(cè)粘合在用于拋光的工作臺(tái)1029上，TFT基板1001的背面1001b以基座玻璃1002作為參照物被拋光。要防止封閉在面板中的液晶1009加熱到一臨界溫度或更高，在通過(guò)光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法進(jìn)行拋光期間，優(yōu)選對(duì)TFT基板1001進(jìn)行冷卻。這就使得保持液晶1009的配向狀態(tài)成為可能。在如圖所示例子中，單面打擦作為光學(xué)適用級(jí)單面拋光方法來(lái)執(zhí)行。通過(guò)對(duì)TFT基板1001施加一定負(fù)載，TFT基板1001的背面1001b被壓到拋光臺(tái)板(platen)1027上。此時(shí)，一定數(shù)量的研磨料輸送到拋光臺(tái)板1027上。
更具體地，拋光工作這樣進(jìn)行，即通過(guò)使拋光臺(tái)板1027(如錫臺(tái)板、乙烯臺(tái)板或布臺(tái)板)沿其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在拋光臺(tái)板1027上連續(xù)地滴入一定數(shù)量的液體，如包含了研磨料如金剛砂、氧化鋁或金剛石的水、油或有機(jī)溶劑；以及通過(guò)施加到工件的一定負(fù)載，將固定在工作臺(tái)1029上的工件壓到拋光臺(tái)板1027上；并拋光工件的表面。拋光是按照粗拋光、中級(jí)拋光和精拋光的順序進(jìn)行的，研磨料微粒尺寸相應(yīng)地縮減，從而逐漸提高拋光精度。如果待拋光量較大，則工件先通過(guò)粗-拋光將厚度減薄到接近于目標(biāo)厚度，然后再通過(guò)中級(jí)-拋光和精-拋光被加工。如果TFT基板1001具有800μm的厚度，基板100就先通過(guò)粗-拋光將厚度減薄到100μm，再進(jìn)一步通過(guò)中級(jí)-拋光將厚度減薄到50μm，最終通過(guò)精-拋光加工到20μm的厚度。在這種情況，假定TFT基板厚度的公差為20±3μm，則精拋光進(jìn)行的同時(shí)，剩余厚度由光學(xué)或激光型階梯深度表(step depth meter)檢測(cè)，在TFT基板表面上的配向標(biāo)記用作每次10μm拋光量的參考。在這樣拋光期間，面板不被剝離。這是因?yàn)門(mén)FT基板交疊到對(duì)向基板上，其間具有1～3μm的間隙，并通過(guò)密封材料固定起來(lái)，且該間隔物與每個(gè)像素都保持接觸。
圖35是表示使用微粒噴砂的拋光處理的典型示意圖。如圖所示，噴砂是這樣進(jìn)行的制備一高壓空氣的層狀流，其中散布著研磨料如金剛砂、碳化硼或金剛石的微粒；再?gòu)囊豢p-狀噴嘴1030前端的噴射口噴出一定數(shù)量的層狀流，同時(shí)在TFT基板1001的背面1001b上沿往復(fù)的方向掃描噴嘴，從而對(duì)TFT基板1001的背面1001b進(jìn)行拋光。噴砂過(guò)程按照粗噴砂、中級(jí)噴砂和精噴砂的順序進(jìn)行，研磨料微粒尺寸相應(yīng)地減小，從而逐漸地提高拋光精度。如果待拋光量較大，則工件先通過(guò)粗-噴砂將厚度減薄到接近于目標(biāo)厚度，然后再通過(guò)中級(jí)-噴砂和精-噴砂被加工。如果TFT基板1001具有800μm的厚度，基板100就先通過(guò)粗-噴砂將厚度減薄到300μm，再進(jìn)一步通過(guò)中級(jí)-噴砂將厚度減薄到200μm，最終通過(guò)精-噴砂加工到50μm的厚度。
假定TFT基板厚度的公差為20±3μm，則在TFT基板通過(guò)精-噴砂加工到50μm的厚度后，TFT基板可通過(guò)圖34所示的用作光學(xué)適用級(jí)拋光方法的精-打擦進(jìn)行進(jìn)一步加工。精拋光進(jìn)行的同時(shí)，剩余厚度由光學(xué)或激光型階梯深度表檢測(cè)，在TFT基板表面上的配向標(biāo)記用作每次10μm拋光量的參考。
圖36表示了在圖34所示的拋光步驟之后，將ML基板1004粘接到TFT基板1001的背面上的步驟。如圖所示，在基座玻璃1002、包括ML的對(duì)向基板1017、以及TFT基板1001彼此結(jié)合的狀態(tài)下，通過(guò)分配性-涂敷密封材料1006，圍繞TFT薄基板1001的背面外圍部分形成由UV-固化型粘合劑或UV-固化/熱-固化混合型粘合劑制成的密封材料1006的框架。ML基板1004與TFT薄基板1001相交疊，其間具有一特定間隙，同時(shí)其上設(shè)置的配向標(biāo)記彼此配向，且密封材料1006通過(guò)UV照射固化。此時(shí)，各微透鏡的焦距通過(guò)密封材料1006的厚度得到了微調(diào)。對(duì)于簡(jiǎn)易的微調(diào)(fineadiustment)，密封材料1006可包括一具有不會(huì)降低密封特性的一定尺寸、一定數(shù)量的間隔物(spacer)。該間隔物由金屬、玻璃、陶瓷等制成。這些材料可單獨(dú)使用或結(jié)合使用。該材料優(yōu)選以具有球形或纖維形的微粒形式來(lái)使用。
圖37表示了圖36所示粘接步驟之后的填充步驟。如圖所示，高折射率透明光學(xué)樹(shù)脂1005在真空下通過(guò)框架-形密封材料1006中設(shè)置的填充口被壓-注到間隙中，填充口用UV-固化型粘合劑密封。但未示出的，在使用氰基丙烯酸鹽基粘合劑作為粘合劑1003的情況下，氰基丙烯酸鹽基粘合劑通過(guò)加熱熔化，來(lái)剝離基座玻璃1002，緊接著用有機(jī)溶劑，如IPA、丙酮、丙酮與乙醇混合物或甲醇，對(duì)整個(gè)面板進(jìn)行清洗。在熱熔型水-溶性臘用作粘合劑1003的情況下，水-溶性臘通過(guò)加熱熔化，以剝離基座玻璃1002，緊接著是用純水或50～60℃的熱純水進(jìn)行整個(gè)面板的超聲波清洗。
圖38A表示了用夾具1002a替代基座玻璃來(lái)支撐面板的一個(gè)例子。用作基座玻璃的夾具1002a固定到拋光臺(tái)板的工作臺(tái)1029上。用于真空吸引的通路1002b形成在夾具1002a和工作臺(tái)1029中。通過(guò)裝配TFT基板1001到包括微透鏡陣列的對(duì)向基板1017上而獲得的面板在由夾具1002a固定的狀態(tài)下得到拋光。在這種情況下，要防止拋光中的靜電損壞，優(yōu)選對(duì)TFT基板1001的外部連接端子1001f和設(shè)置在夾具1002a上的導(dǎo)電焊接墊1002p進(jìn)行短路。
圖38B和38C表示了LCD面板固定到一大尺寸拋光臺(tái)板的工作臺(tái)1029上的例子，上面設(shè)置了多個(gè)用作基座玻璃的夾具1002a。每個(gè)面板的ML對(duì)向基板1017側(cè)設(shè)置在夾具1002a的凹槽中，TFT基板1001側(cè)朝向上方，并通過(guò)真空引力固定到其上，在這種狀態(tài)下，TFT基板的背面得到拋光。甚至在這種情況下，要防止拋光中的靜電損壞，優(yōu)選是將TFT基板的外部連接端子和設(shè)置在夾具1002a上的導(dǎo)電焊接墊進(jìn)行短路。
通常，用作投影儀所用高溫多晶硅TFTLCD中的TFT基板和對(duì)向基板的材料的人造石英玻璃被規(guī)定加工成具有高精度的表面粗糙度和尺寸。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)圖31～38中所示實(shí)施例，在拋光期間，通過(guò)充分地檢測(cè)對(duì)向基板的膜厚，對(duì)向基板可用來(lái)取代基座玻璃，以消除設(shè)置基座玻璃的需求，從而降低制造成本。
圖39是根據(jù)本發(fā)明制造的液晶顯示器件的又一例子的典型截面圖。
包括微透鏡陣列的對(duì)向基板1017與包括微透鏡陣列的TFT基板1007相交疊并固定，其間具有一特定間隙，液晶1009封閉在其間的間隙中。其中，結(jié)合在經(jīng)拋光變薄的TFT基板1001背面上的微透鏡陣列構(gòu)造成使透鏡平面“r”具有雙重的結(jié)構(gòu)。更具體地，形成于折射率為“ng1-2”的透明樹(shù)脂層1004上的凸透鏡平面“r”通過(guò)密封材料1006與形成于折射率為“ng2-2”的透明樹(shù)脂層1004′上的凸透鏡平面“r”相對(duì)地隔開(kāi)；且折射率為“n1”的透明光學(xué)樹(shù)脂1005封閉在其間，以形成微透鏡陣列。這時(shí)，透明光學(xué)樹(shù)脂1005的折射率“n1”要低于透明樹(shù)脂層1004的折射率“ng1-2”和透明樹(shù)脂層1004′的折射率“ng2-2”。包括微透鏡陣列的對(duì)向基板1017側(cè)具有相同的結(jié)構(gòu)，其中折射率為“n1”的透明光學(xué)樹(shù)脂1015插入到折射率為“ng1-1”的透明樹(shù)脂層和折射率為“ng2-1”的透明樹(shù)脂層之間。
圖40表示了根據(jù)本發(fā)明制造的液晶顯示器件的具體形狀和尺寸的例子。MLTFT基板1007交疊并固定到ML對(duì)向基板1017上，其間具有一特定間隙，液晶1009封閉在其間的間隙中。ML對(duì)向基板1017側(cè)上的各微透鏡的焦距(空氣中等效值)為F1＝30.69μm。該微透鏡具有這樣的結(jié)構(gòu)折射率為1.45的透明樹(shù)脂層與折射率為1.66的透明樹(shù)脂層1015在由透鏡平面1014r定義的邊界處相接觸。對(duì)向基板1011由晶化玻璃“新陶瓷”(Neo Ceram)制成，并由拋光變薄。透鏡平面1014r的深度為10.3μm，對(duì)向基板1011則被減薄到20μm。另一方面，形成于MLTFT基板1007上的各微透鏡的焦距(空氣中等效值)為F2＝41.4μm(實(shí)際距離64.6μm)。折射率為1.44的透明樹(shù)脂層與折射率為1.596的透明光學(xué)樹(shù)脂1005在由透鏡平面1004r定義的邊界處相接觸，以形成微透鏡。折射率為1.46的石英玻璃1001被減薄到20μm。因此，形成于ML對(duì)向基板1017側(cè)上的、用作聚光透鏡的微透鏡的主點(diǎn)和形成于MLTFT基板1007側(cè)的、用作向場(chǎng)透鏡的微透鏡的主點(diǎn)之間的距離為64.6μm。此外，TFT像素間距為18μm。上面的尺寸除了焦距以外都是實(shí)際尺寸。
如前所述，本發(fā)明的作用是消除對(duì)設(shè)置蓋玻璃的需要，而該蓋玻璃一般是微透鏡陣列，如單微透鏡陣列(SML)或雙微透鏡陣列(DML)所必需的，因而本發(fā)明有助于微透鏡陣列的變薄。另一作用是，由于液晶面板中安裝了具有整平表面的微透鏡陣列，施加到微透鏡陣列的機(jī)械應(yīng)力縮小了。因此，本發(fā)明有利于制造高效率和高精度的微透鏡陣列，同時(shí)有利于提高微透鏡陣列的產(chǎn)量和性能。
本發(fā)明的又一作用是實(shí)現(xiàn)了具有雙微透鏡陣列結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件，其中一個(gè)微透鏡陣列設(shè)置在對(duì)向基板側(cè)，另一微透鏡陣列設(shè)置在TFT基板側(cè)。這樣一種顯示器件有利于提高有效孔徑比以及從光源發(fā)射光的利用效率，從而提高亮度。將根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器件應(yīng)用到一投影儀中，能夠?qū)崿F(xiàn)投影儀的尺寸小型化以及投影透鏡的成本降低。
由于通過(guò)部分切割TFT大尺寸基板從而形成V-形凹槽，再在V形-凹槽處徹底切割大尺寸基板，這樣來(lái)分割TFT大尺寸基板，因此有可能斜切單個(gè)基板。這樣被斜切的單個(gè)基板有利于防止TFT薄基板出現(xiàn)破裂和缺口，從而提高了產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，根據(jù)本發(fā)明，在用光學(xué)適用級(jí)的單面拋光法拋光TFT薄基板的過(guò)程中，能夠防止由于靜電而產(chǎn)生的損壞和TFT薄基板的開(kāi)裂，因此提高產(chǎn)量和質(zhì)量。
盡管用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這些描述也只是用于解釋的目的，可以理解，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的精神和范圍的條件下，可進(jìn)行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種具有面板結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件，包括驅(qū)動(dòng)基板，其上至少形成了像素電極和驅(qū)動(dòng)所述像素電極的開(kāi)關(guān)器件；對(duì)向基板，其上至少形成了對(duì)向電極；以及液晶層，插入在所述驅(qū)動(dòng)基板和所述對(duì)向基板之間，其中兩基板接合成使所述像素電極與所述對(duì)向電極相對(duì)且其間留有一特定間隙；其中至少在所述對(duì)向基板上裝配由以對(duì)應(yīng)所述像素電極陣列圖案的二維圖形排列的微透鏡組成的微透鏡陣列；以及其中所述微透鏡陣列具有接合到所述對(duì)向基板的背面和整平的前表面；以及所述對(duì)向電極通過(guò)保護(hù)膜形成在所述微透鏡陣列的整平前表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中，當(dāng)預(yù)先形成在支撐上的所述保護(hù)膜粘合到所述微透鏡陣列的整平前表面上以后，去除所述支撐使所述保護(hù)膜露出，且所述對(duì)向電極形成在所述暴露的保護(hù)膜上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中所述保護(hù)膜由Al2O3、a-DLC、TiO2、TiN或Si制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其中所述微透鏡陣列具有雙重結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在遠(yuǎn)離所述液晶層一側(cè)、用作聚光透鏡的第一微透鏡和設(shè)置在靠近所述液晶層一側(cè)、基本上用作向場(chǎng)透鏡的第二微透鏡；以及在各所述第二微透鏡的主點(diǎn)與所述液晶層之間的距離被設(shè)置為10μm或更小的范圍內(nèi)的值。
5.一種投影儀，包括光源，用于發(fā)射光線；液晶顯示器件，具有光學(xué)調(diào)制入射光的功能；以及投影透鏡，用于投影經(jīng)所述液晶顯示器件調(diào)制的光線；所述液晶顯示器件具有面板結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)基板，其上至少形成了像素電極和驅(qū)動(dòng)所述像素電極的開(kāi)關(guān)器件；對(duì)向基板，其上至少形成了對(duì)向電極；以及液晶層，插入在所述驅(qū)動(dòng)基板和所述對(duì)向基板之間，其中該兩基板接合成使所述像素電極與所述對(duì)向電極相對(duì)且其間留有一特定間隙；其中至少在所述對(duì)向基板上裝配由以對(duì)應(yīng)所述像素電極陣列圖案的二維圖形排列的微透鏡組成的微透鏡陣列；以及其中所述微透鏡陣列具有接合到所述對(duì)向基板的背面和整平的前表面；以及所述對(duì)向電極通過(guò)保護(hù)膜形成在所述微透鏡陣列的整平前表面上。
6.一種具有面板結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件的制造方法，該液晶顯示器件包括第一基板，具有其上至少形成了像素電極和驅(qū)動(dòng)所述像素電極的開(kāi)關(guān)器件的前表面和與該前表面相對(duì)的背面；第二基板，具有其上至少形成了對(duì)向電極的前表面和與該前表面相對(duì)的背面；以及液晶層，插入在所述第一和第二基板之間，其中該兩基板接合成使所述像素電極與所述對(duì)向電極相對(duì)且其間留有一特定間隙；其中由二維排列的、分別會(huì)聚光線到所述像素電極上的微透鏡組成的第一微透鏡陣列一體地形成在所述第一和第二基板之一上；以及由二維排列的、使得分別會(huì)聚在所述像素電極上的光穿過(guò)其中的微透鏡組成的第二微透鏡陣列一體地形成在所述第一和第二基板中的另一個(gè)上；所述方法包括粘合步驟，粘合底板和各所述第一和第二基板的前表面；拋光步驟，在所述基板由所述底板固定的狀態(tài)下，拋光所述基板的背面，以減小所述基板的厚度；粘接步驟，通過(guò)折射率高于或低于所述基板折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂，粘接所述第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)的一個(gè)到所述基板的拋光背面；以及剝離步驟，從所述基板的前表面上剝離所述底板并清洗所述基板，從而將所述相應(yīng)的微透鏡陣列結(jié)合到所述基板的背面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，還包括分割步驟，如果至少所述第一和第二基板之一是具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的區(qū)域的多芯片模塊基板，則將所述多芯片模塊分割為對(duì)應(yīng)獨(dú)立面板的單個(gè)基板；其中，當(dāng)對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的、多個(gè)所述第一和第二微透鏡陣列中的相應(yīng)其一通過(guò)所述粘合步驟、拋光步驟、粘接步驟和剝離步驟結(jié)合到所述多芯片模塊基板上以后，所述多芯片模塊基板在適當(dāng)階段分割為對(duì)應(yīng)獨(dú)立面板的單個(gè)基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器件的制造方法，其中所述第一和第二基板中的一個(gè)是具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的區(qū)域的多芯片模塊基板，另一個(gè)是單-芯片模塊基板；以及其中，所述對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的、多個(gè)第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)其一形成在所述多芯片模塊基板上；所述多芯片模塊基板立即在所述分割步驟中分割為對(duì)應(yīng)獨(dú)立面板的單個(gè)基板；制備已預(yù)先結(jié)合了所述第一和第二微透鏡陣列中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的所述單-芯片模塊基板；以及從所述多芯片模塊基板分割而來(lái)的所述單個(gè)基板以一對(duì)一的關(guān)系與所述單-芯片模塊基板交疊且其間留有一定間隙，將被裝配到獨(dú)立面板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器件的制造方法，其中所述第一和第二基板中的一個(gè)是具有對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的區(qū)域的多芯片模塊基板，另一個(gè)是單-芯片模塊基板；以及其中，對(duì)應(yīng)于多個(gè)面板的、多個(gè)所述第一和第二微透鏡陣列中的相應(yīng)其一形成在所述多芯片模塊基板上；制備已預(yù)先結(jié)合了所述第一和第二微透鏡陣列中對(duì)應(yīng)的一個(gè)的所述單-芯片模塊基板；所述單-芯片模塊基板裝配到所述多芯片模塊基板上；以及裝配了所述單-芯片模塊基板的所述多芯片模塊基板在所述分割步驟分割為獨(dú)立面板。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器件的制造方法，其中所述第一和第二基板中的一個(gè)是結(jié)合了用于多個(gè)面板的多個(gè)所述第一和第二微透鏡陣列中的相應(yīng)其一的多芯片模塊基板，以及所述第一和第二基板中的另一個(gè)也是結(jié)合了用于多個(gè)面板的多個(gè)所述第一和第二微透鏡陣列中的另一個(gè)的多芯片模塊基板；以及其中所述多芯片模塊基板彼此交疊且其間留有一定間隙，將被裝配到對(duì)應(yīng)多個(gè)面板的面板基座上；以及所述面板基座在所述分割步驟分割為獨(dú)立面板。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的液晶顯示器件的制造方法，其中所述分割步驟包括第一小方塊切割步驟，通過(guò)第一小方塊切割，沿著將所述多芯片模塊基板分割為獨(dú)立面板所定義的邊界，部分地切割所述多芯片模塊基板，以形成具有V-形橫截面的凹槽；以及第二小方塊切割步驟，通過(guò)第二小方塊切割完全地切割所述凹槽，從而形成具有斜切端面的單個(gè)基板。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，進(jìn)一步包括配向步驟，在所述剝離步驟中從所述基板的前表面剝離所述底板并清洗所述基板以后，在不損害結(jié)合在所述基板上的所述微透鏡陣列的熱阻的溫度范圍內(nèi)，在所述基板的暴露前表面上形成用來(lái)配向所述液晶層的配向?qū)印?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，進(jìn)一步包括配向步驟，在所述基板的前表面上形成用來(lái)配向所述液晶層的配向?qū)樱黄渲?，所述配向步驟是在所述微透鏡陣列通過(guò)所述粘合步驟、拋光步驟、粘接步驟和剝離步驟結(jié)合到所述基板背面上之前進(jìn)行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，其中所述拋光步驟是通過(guò)光學(xué)適用級(jí)打擦、微粒噴砂、化學(xué)-機(jī)械拋光和化學(xué)蝕刻的一種或兩種或多種組合來(lái)進(jìn)行的。
15.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，其中在所述拋光步驟，通過(guò)以下述方式拋光所述基板的背面來(lái)減薄所述基板的厚度，即，在裝配所述第一和第二基板到面板中時(shí)，使得用作向場(chǎng)透鏡的所述第二微透鏡陣列的各微透鏡的焦點(diǎn)對(duì)應(yīng)于用作聚光透鏡的所述第一微透鏡陣列的各微透鏡的主點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，其中所述粘接步驟包括通過(guò)加工具有相對(duì)低折射率的光學(xué)玻璃材料來(lái)制備由排列成二維圖形的微透鏡平面組成的所述微透鏡陣列的步驟；以及將所述微透鏡陣列定位到所述基板的拋光背面上，使所述微透鏡陣列在該處交疊并在其間留有一定間隙，用折射率高于或低于所述基板折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂來(lái)填充該間隙，以及固化該透明光學(xué)樹(shù)脂的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的液晶顯示器件的制造方法，其中所述粘接步驟包括用密封材料將所述基板拋光的背面固定到所述微透鏡陣列且其間保留一定間隙，用折射率高于或低于所述基板折射率的透明光學(xué)樹(shù)脂來(lái)填充該間隙，以及密封該間隙的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的液晶顯示器件的制造方法，其中該微透鏡平面形成球面、非球面或菲涅耳面的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，進(jìn)一步包括清洗步驟，為了再-利用所述底板，在所述剝離步驟中清洗作為廢產(chǎn)品被剝離的所述底板。
20.根據(jù)權(quán)利要求6的液晶顯示器件的制造方法，進(jìn)一步包括預(yù)備步驟，將所述第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)的一個(gè)結(jié)合到所述第二基板上；和裝配步驟，將結(jié)合了所述微透鏡陣列的所述第二基板裝配到所述第一基板的前表面上；其中所述粘合步驟包括將所述底板粘合到裝配在所述第一基板的前表面上的所述第二基板的前表面?zhèn)鹊牟襟E；所述拋光步驟包括在所述面板由所述底板固定的狀態(tài)下拋光所述第一基板的背面的步驟；以及所述粘接步驟包括將所述第一和第二微透鏡陣列中相應(yīng)的一個(gè)粘接到所述第一基板的拋光背面的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的液晶顯示器件的制造方法，其中所述拋光步驟包括在形成于所述第一基板上的用于外部連接的多個(gè)端子保持在相同電勢(shì)的狀態(tài)下拋光所述第一基板的背面的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的液晶顯示器件的制造方法，其中所述粘合步驟包括將所述面板的所述第二基板側(cè)安裝到固定在用于所述拋光步驟的拋光臺(tái)板上的所述底板。
全文摘要
提供一種液晶顯示器件及制造方法和投影儀，該液晶顯示器件包括驅(qū)動(dòng)基板，其上至少形成了像素電極和驅(qū)動(dòng)像素電極的開(kāi)關(guān)器件；對(duì)向基板，其上至少形成了對(duì)向電極；以及液晶層，插入在驅(qū)動(dòng)基板和對(duì)向基板之間，其中兩基板接合成使像素電極與對(duì)向電極相對(duì)且其間留有一特定間隙；其中至少在對(duì)向基板上裝配由以對(duì)應(yīng)像素電極陣列圖案的二維圖形排列的微透鏡組成的微透鏡陣列；以及其中微透鏡陣列具有接合到對(duì)向基板的背面和整平的前表面；以及對(duì)向電極通過(guò)保護(hù)膜形成在微透鏡陣列的整平前表面上。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1821837SQ20051007272
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
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