光束方向控制元件及其制造方法
【專利摘要】一種光束方向控制元件，具有交替設(shè)置在基板表面上的透明區(qū)域和光吸收區(qū)域，其中，光吸收區(qū)域用作控制光的光束方向的遮板。光束方向控制元件以如下方式制造：把光透明材料布置在第一透明基板上，以形成組成透明區(qū)域的透明隆起；在透明隆起之間的間隙中填充可固化且光吸收流體；以及隨后對(duì)該流體進(jìn)行固化，以形成光吸收區(qū)域。
【專利說明】光束方向控制元件及其制造方法
[0001]本申請(qǐng)是2012年6月21日向中國專利局遞交的題為“光束方向控制元件及其制造方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)201210212382.5的分案申請(qǐng)。該發(fā)明專利申請(qǐng)201210212382.5是2007年5月10日向中國專利局遞交的題為“光束方向控制元件及其制造方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)200710146408.X的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種控制發(fā)射光的方向性的光束方向控制元件，即遮板，及其制造方法，以及應(yīng)用這種光束方向控制元件的各種裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]液晶顯示器(LCD)的特點(diǎn)在于形狀薄、重量輕和能耗低，因而廣泛地應(yīng)用于各種裝置中，諸如薄型電視機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、筆記本型個(gè)人電腦等，作為它們的顯示單元。傳統(tǒng)的LCDs的顯示清晰度很大程度上依賴于它們的視角，這就導(dǎo)致了翻轉(zhuǎn)的圖像或不可見的圖像依賴于一個(gè)人觀看屏幕的角度的問題。然而近些年來，隨著克服視角依賴性的補(bǔ)償膜和諸如利用水平電場(chǎng)的平面內(nèi)開關(guān)(IPS)方案、利用垂直對(duì)準(zhǔn)的垂直對(duì)準(zhǔn)(VA)方案等的顯示方案的向前發(fā)展，LCDs已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在任一視角處消除視角依賴性，并且甚至與陰極射線管(CRT)相比具有寬范圍的視角。這種IXDs日益受到歡迎。
[0004]具有良好便攜性的個(gè)人數(shù)字助理能夠在會(huì)議中或類似情形中使用，在這些情形中，顯示在個(gè)人數(shù)字助理上的屏幕由多個(gè)人共享。另外，個(gè)人數(shù)字助理在各種環(huán)境下使用，甚至在諸如列車、飛機(jī)或類似的公共空間中輸入信息的情形下。因此，在共享個(gè)人數(shù)字助理的環(huán)境下，如首先描述的，個(gè)人數(shù)字助理優(yōu)選地提供可能的最大范圍的屏幕視角，以便顯示的屏幕能夠同時(shí)被多人觀看。另一方面，當(dāng)個(gè)人數(shù)字助理在公共空間中使用時(shí)，如其次描述的，過寬范圍的視角會(huì)使得其他人看到屏幕，這樣就不能保持信息的秘密和保護(hù)隱私。因此，在這種使用環(huán)境中，視角的范圍優(yōu)選地限制在用戶能夠單獨(dú)觀看屏幕的范圍內(nèi)。
[0005]為了響應(yīng)這種視角范圍的需求，微遮板(micro-louver)薄膜在光束從光源或顯示裝置發(fā)出來后限制其發(fā)散(spreading)。微遮板薄膜包括以等間隔布置在薄膜表面上的光吸收條板(slat)。條板在相對(duì)于垂直于薄膜表面的方向上具有特定高度,所以入射光束與條板方向大致平行，即大致垂直地觸碰到薄膜表面上的光束能透過微遮板薄膜，而以與薄膜方向成大角度觸碰到薄膜表面上的光束，即傾斜地觸碰到薄膜表面上的光束被條板吸收從而不能透過微遮板薄膜。制造這種微遮板薄膜的方法已被披露，例如在JP-A-50-092751、W092/11549、JP-A-6-305066、JP-A-6-294903 和 W002/41048 中。
[0006]JP-A-50-92751和W092/11549中都披露了通過交替層壓透明薄膜和薄的光吸收薄膜、軟化(melt)和壓縮所合成的層壓板(laminate)以形成具有期望厚度的塊、以及在垂直于薄板平面方向上從該塊切去微遮板薄膜而制造微遮板薄膜的方法。
[0007]JP-A-6-305066中披露的微遮板薄膜具有如圖1所示結(jié)構(gòu)，其中在透明基底薄膜I和保護(hù)透明薄膜4之間，離子福射固化樹脂(ionizing radiation-curing resin) 2、離子福射固化樹脂2’和光吸收(photo-absorbent)材料3等間隔地布置在薄膜的內(nèi)平面方向上。這里，保護(hù)透明薄膜4可以省略。以下描述集中于制造這種微遮板薄膜的過程。
[0008]首先，該過程從供應(yīng)模具開始，該模具由具有期望寬度的線性突出部和凹進(jìn)部在底部以期望的間距形成。聚四氟乙烯(PTFE)涂在模具表面上，除了自凹進(jìn)部向上的垂直壁的表面。其次，用電沉積方式把光吸收成分涂在垂直壁上。這樣，離子輻射固化樹脂2填充模具凹進(jìn)部，而透明基底薄膜I置于離子輻射固化樹脂2上并與之結(jié)合。然后，照射紫外(UV)線以固化離子輻射固化樹脂2，從而利用光吸收材料對(duì)離子輻射固化樹脂進(jìn)行制模以形成層壓薄膜，并且隨后從模具上去除該層壓薄膜。在層壓薄膜的凹進(jìn)部再次填充并固化離子輻射固化樹脂2’，之后對(duì)所形成的層壓薄膜表面進(jìn)行平滑。從而，提供的微遮板薄膜如圖1所示。應(yīng)當(dāng)注意，經(jīng)由前述如圖1所示過程制造的層壓薄膜沒有被設(shè)置有保護(hù)透明薄膜4。當(dāng)添加保護(hù)透明薄膜4時(shí)，在離子輻射固化樹脂2’被填充后，離子輻射固化樹脂2’和層壓薄膜被透明薄膜4覆蓋，從而可以對(duì)離子輻射固化樹脂2’進(jìn)行固化。
[0009]JP-A-6-294903中所描述的微遮板薄膜具有如圖2所示結(jié)構(gòu)，其中在透明基底75和保護(hù)透明薄膜78之間，在薄膜的內(nèi)平面方向上交替布置有具有期望圖案的光吸收器76和光學(xué)透明樹脂77。下面描述制造這種微遮板薄膜的方法。首先，把用來形成光吸收器的材料涂在透明基底75的整個(gè)表面上，用于噴砂處理的抗蝕劑以預(yù)定厚度涂在該材料上、并被曝光和顯影以形成垂直上升光吸收器76的圖案。在該過程中，噴砂掩模根據(jù)預(yù)期圖案形成于形成光吸收器的材料上。然后，通過該掩模對(duì)所產(chǎn)生的層壓薄膜進(jìn)行噴砂處理，之后使用脫模劑(remover)剝掉掩模抗蝕劑。在該過程中，光吸收器76形成為垂直地在透明基底75上上升。隨后，涂上UV固化丙烯酸樹脂以填充光吸收器76之間的間隙，并刮掉過剩的樹月旨。然后利用紫外線照射所產(chǎn)生的層壓板。隨后，保護(hù)透明薄膜78通過粘合劑與層壓板結(jié)合，以保護(hù)該層壓板的表面。從而，微遮板薄膜如圖2所示而制造。JP-A-6-294903中所描述的微遮板薄膜使用噴砂處理，噴砂處理為能獲得高縱橫比的各向異性處理，從而光吸收層能夠以高縱橫比形成圖案，根據(jù)JP-A-6-294903，這便于對(duì)光束發(fā)散角度范圍進(jìn)行控制。
[0010]另一方面，微遮板83，即W002/41048中描述的光控制元件，具有如圖3所示的結(jié)構(gòu)，其中具有光吸收區(qū)域81A的光學(xué)透明薄膜80A被布置在具有光吸收區(qū)域81B的光學(xué)透明薄膜80B上。接下來描述制造這種微遮板的方法。首先，通過建模、鑄造和擠壓、和/或直接機(jī)械處理，對(duì)光學(xué)透明薄膜80A和80B中的每一個(gè)形成凹槽或柱狀凹進(jìn)部。然后，把光吸收材料填充或涂在凹槽或柱狀凹進(jìn)部以形成光吸收區(qū)域80A和80B。隨后，分別具有光吸收區(qū)域80A和80B的兩個(gè)光學(xué)透明薄膜81A和81B通過光學(xué)清潔粘合劑等而相互結(jié)合，使得光吸收區(qū)域80A和80B相互對(duì)齊，從而制成微遮板83。
[0011]然而，在上述傳統(tǒng)微遮板薄膜中仍存在一些沒有解決的問題。
[0012]第一個(gè)問題在于，難以以低成本提供大面積的微遮板薄膜，這是由于在制造中包括了大量的制造過程和復(fù)雜的過程。
[0013]例如，在JP-A-50-092751和W092/11549中，對(duì)透明薄膜和薄光吸收薄膜多次交替地進(jìn)行層壓以形成塊，這其中經(jīng)歷了形成具有均勻厚度的大薄膜的困難，特別是薄光電吸收薄膜。并且，隨著微遮板薄膜面積增加，必須通過層壓大量薄膜來形成塊，導(dǎo)致制造需要更高成本和更長時(shí)間。此外，經(jīng)歷的困難也體現(xiàn)在以均勻的厚度從層壓薄膜制成的塊中切割具有統(tǒng)一厚度的、可能的最大和最長的薄膜。即使可以從塊中切割出這種大且長的薄膜，該薄膜由于光學(xué)上的粗糙表面因而需要平滑處理，這可能包括例如加熱和擠壓，導(dǎo)致成本進(jìn)一步增加。
[0014]JP-A-6-305066中描述的制造方法包括以下步驟，在模具凹進(jìn)部側(cè)表面形成光吸收器、將光吸收器和離子輻射固化混合物或樹脂集成在一起以形成模制品(molding)、以及從模具上去除該模制品。因而，由于微遮板薄膜會(huì)更大，所以在精確控制光吸收器厚度方面會(huì)經(jīng)歷更多困難。因此，光吸收器的厚度發(fā)生變化，導(dǎo)致控制基底薄膜表面上光線發(fā)散的改變，減少了微遮板薄膜的產(chǎn)量。而且，這種制造方法包括復(fù)雜過程和不可避免的大量步驟，這是因?yàn)殡x子輻射固化混合物必須被再次填充并固化，然后在從模具上去除層壓薄膜后，對(duì)離子輻射固化混合物的表面進(jìn)行平滑。
[0015]JP-A-6-294903中描述的制造方法除了使光吸收器形成材料的噴砂處理外，還需要涂覆、曝光、顯影、和剝掉噴砂掩模掩?？刮g劑的步驟，以在透明基底上以期望的圖案形成光吸收器。這導(dǎo)致制造過程步驟增加以及產(chǎn)品昂貴。另外，由于制造微遮板薄膜中使用噴砂處理，透明基底的表面變得粗糙，并且研磨劑能保持在表面上，這可能導(dǎo)致更低的產(chǎn)量。
[0016]在W002/41048描述的微遮板中，光學(xué)透明薄膜經(jīng)歷建模、鑄造和擠壓、和/或直接機(jī)械加工以在其中形成凹槽或柱形凹進(jìn)部。這種制造方法需要相對(duì)于所形成的凹槽或柱形凹進(jìn)部的側(cè)壁有大的側(cè)壁角，對(duì)光吸收元件更高的縱橫比造成了妨礙。此外，從制造觀點(diǎn)看，實(shí)質(zhì)上很難提供具有包含高縱橫比的光吸收元件的結(jié)構(gòu)的單一薄膜，而這個(gè)單一薄膜能夠充分發(fā)揮遮板的功能。為此，W002/41048中描述的微遮板通過提供兩個(gè)光學(xué)透明薄膜而獲得了更高的縱橫比，其中每一個(gè)光學(xué)透明薄膜都具有彼此相鄰的光吸收區(qū)域。然而，由于需要以下步驟，即在兩個(gè)光學(xué)透明薄膜上都形成凹槽或凹進(jìn)部、對(duì)凹槽或凹進(jìn)部填充或涂覆光吸收材料、以及將兩個(gè)光學(xué)透明薄膜相互結(jié)合在一起，W002/41048的缺陷在于制造過程個(gè)數(shù)的增加和更高的成本。
[0017]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微遮板的第二個(gè)問題在于，對(duì)發(fā)散光的限制方向造成了限制。
[0018]在JP-A-50-092751和W092/11549中，由于對(duì)透明薄膜和薄光吸收薄膜進(jìn)行層壓以產(chǎn)生上述的塊，所制造的微遮板從而可簡(jiǎn)單地具有包括基板表面上透明區(qū)域7和光吸收區(qū)域5發(fā)生交替的線性圖案，如圖4所示。換句話說，光吸收區(qū)域不能形成為在基板表面上具有任意圖案。因此，所產(chǎn)生的微遮板對(duì)光線進(jìn)行限制，使其僅在透明區(qū)域7和光吸收區(qū)域5發(fā)生交替的方向6上發(fā)散。在克服了僅在一個(gè)方向上控制發(fā)散光的能力的難題的方法中，對(duì)兩個(gè)微遮板薄膜進(jìn)行層壓，使得從上面看時(shí)它們的光吸收區(qū)域以柵格圖案而設(shè)置。然而，這種方法使用至少兩個(gè)微遮板薄膜，導(dǎo)致整個(gè)薄膜厚度增加以及微遮板的更高成本。
[0019]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微遮板的第三個(gè)問題在于，難以同時(shí)獲得高的光透射率和限制光束發(fā)散角度范圍。
[0020]例如，在能夠以高縱橫比形成光吸收層的圖案的JP-A-6-294903中，一個(gè)實(shí)施例中示出的微遮板薄膜包括光吸收器，每個(gè)光吸收器為40 μ m寬、并以間距120μπι布置。根據(jù)這些尺寸，排除由于界面反射損耗等所做貢獻(xiàn)，所計(jì)算的透射率為66.67% (=(120 μ m-40 μ m)/120 μ m)。另一方面,一些商業(yè)上可用的微遮板薄膜展示出大約65%的透射率，這包括由于界面反射造成的損耗等。換句話說，JP-A-6-294903中所示微遮板薄膜盡管具有能以高縱橫比形成圖案的光吸收層，但考慮到由于界面反射所造成的損耗，甚至僅展示出比市場(chǎng)上當(dāng)前可用的微遮板薄膜更低的透射率。并且，由于該微遮板薄膜受到由于噴砂而造成的透明基底表面粗糙化的影響，并且難以完全去除研磨劑，該微遮板薄膜分散透射光以進(jìn)一步降低透射率?；椎拇植诨砻婧褪Ｓ嗟难心┓恋K了均勻地填充光固化樹脂。進(jìn)一步地，噴砂處理趨向于在吸收器底部(例如與基底接觸的表面)向前擴(kuò)展，導(dǎo)致錐形的凹進(jìn)部。這導(dǎo)致縱橫比減小，即透明區(qū)域相對(duì)于間距的比率減小，從而進(jìn)一步減小了光透射率。
[0021]光吸收器可在寬度上減小以提高光透射率。JP-A-6-294904中描述，能形成噴砂掩模以獲得幾微米的線寬，但是沒有描述光吸收器自身可以在該間距下被處理。利用當(dāng)前的噴砂處理技術(shù)，處理過的光吸收器的線寬的下界為大約20 μ m,從而在提高透射率方面遭遇困難。
[0022]通常，可以增加光學(xué)透明樹脂的寬度以提高光透射率。然而，由于光學(xué)透明樹脂更寬的寬度導(dǎo)致光吸收器高度相對(duì)于光學(xué)透明樹脂寬度的比率更小，光束可在更寬入射角范圍內(nèi)透過遮板，從而降低了微遮板薄膜的性能。
[0023]根據(jù)前述理解，現(xiàn)有技術(shù)仍留有未解決問題，即難以同時(shí)獲得較高的光透射率和限制光束入射到微遮板薄膜上的角度范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]本發(fā)明的目的是提供一種制造光束方向控制元件的方法，該元件獲得較高的光透射率，同時(shí)維持較高的方向性，以允許透射光高度筆直地從其中穿過。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光束方向控制元件，該元件獲得較高的光透射率，同時(shí)維持較高的方向性，以允許透射光高度筆直地從其中穿過。
[0026]本發(fā)明的其他目的是提供使用光束方向控制元件的各種裝置，例如光源、顯示裝置等等，，所述光束方向控制元件獲得較高的光透射率，同時(shí)維持較高的方向性，以允許所傳送的光高度筆直地從其中穿過。
[0027]本發(fā)明的目的通過一種光束方向控制元件的制造方法而達(dá)到，所述光束方向控制元件的透明區(qū)域和光吸收區(qū)域交替布置在基板表面上，其中光吸收區(qū)域用作控制光束方向的遮板。該方法包括:透明圖案形成步驟，用于處理第一透明基板上的光透明材料，以形成構(gòu)成透明區(qū)域的透明隆起；流體填充步驟，在透明隆起之間的間隙中填充可固化且光吸收的流體；以及流體固化步驟，對(duì)該流體進(jìn)行固化以形成光吸收區(qū)域。
[0028]在本發(fā)明的制造方法中，由于光束方向控制元件中光吸收區(qū)域的厚度由透明隆起的厚度來支配，可以容易地控制光吸收區(qū)域的厚度以增加光吸收區(qū)域的縱橫比，并提高光束方向控制元件的透射率，同時(shí)維持特定范圍的光束發(fā)射角度。這里所使用的光吸收區(qū)域的縱橫比是指光吸收區(qū)域橫截面的高度與寬度之比。
[0029]在具有上述特征的本發(fā)明中，優(yōu)選地，通過基于光刻處理而形成圖案的方式來形成透明隆起。當(dāng)通過光刻處理形成透明隆起時(shí)，可防止光束方向控制元件透射率的降低，否則噴砂處理所造成的基板的粗糙化表面和剩余的研磨劑導(dǎo)致透射率降低，因而，能夠展示出比以前更高的透射率。利用基于分步曝光的光刻處理，相同的透明隆起能重復(fù)地在整個(gè)基板上曝光，從而容易地提供具有更大面積的光束方向控制元件。
[0030]通常認(rèn)為，難以依靠光刻處理形成具有足夠縱橫比的透明隆起，但是，如隨后將要描述的那樣，本發(fā)明通過使用例如包含雙酚A酚醛清漆的對(duì)羥苯基甘氨酸衍生物的負(fù)光刻膠、并在借助光固化引發(fā)劑中產(chǎn)生的酸作為催化劑而進(jìn)行的聚合中進(jìn)行固化，允許形成具有光束方向控制元件所需的適當(dāng)?shù)目v橫比的透明隆起，即微遮板。
[0031]通過將這種光束方向控制元件合并到終端裝置的顯示屏，當(dāng)終端裝置在公共場(chǎng)合或在公共交通設(shè)施中使用時(shí)，信息可以保密且隱私可以得到保護(hù)。
[0032]相應(yīng)地，本發(fā)明的制造方法能制造光束方向控制元件，該元件獲得了較高的光透射率以及從其中發(fā)射的透射光的小角度范圍。而且，本發(fā)明可在這種光束方向控制元件的基板表面上形成具有任意形狀的光吸收區(qū)域的圖案，且能以低成本制造更大面積的光束方向控制元件。此外，本發(fā)明能提供使用這種光束方向控制元件的光源和顯示裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的典型微遮板薄膜結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0034]圖2是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的另一典型微遮板薄膜結(jié)構(gòu)的截面視圖；
[0035]圖3是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的典型微遮板結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0036]圖4是示出了現(xiàn)有技術(shù)中的微遮板薄膜一般結(jié)構(gòu)的平面圖；
[0037]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光束方向控制元件的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0038]圖6是示出了圖5所示光束方向控制元件中光吸收區(qū)域的布局圖案的平面圖；
[0039]圖7A-7F中每一個(gè)是示出了圖5所示光束方向控制元件中光吸收區(qū)域的布局圖案的不同示例的平面圖；
[0040]圖8A-8E是按順序示出了圖5所示光束方向控制元件的制造方法的截面圖；
[0041]圖9A-9D是按順序示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的截面圖；
[0042]圖10A-10C是按順序示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的截面圖；
[0043]圖11A-11C是按順序示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的截面圖；
[0044]圖12A-12C是按順序示出了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的截面圖；
[0045]圖13A-13B是示出了利用僅形成在一個(gè)基板上的透明隆起而制造的光束方向控制元件的截面圖；
[0046]圖14A-14C是按順序示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的截面圖；
[0047]圖15是不出了本發(fā)明第七實(shí)施例中表面光源的截面圖；
[0048]圖16是示出了用在圖15所示表面光源中的光束方向控制元件的截面圖；
[0049]圖17是示出了包括布置在圖15所示表面光源上的IXD面板的顯示裝置的截面圖；
[0050]圖18是示出了根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的顯示裝置的截面圖；
[0051]圖19是示出了根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的方向性轉(zhuǎn)換光源的配置的截面圖；以及
[0052]圖20是示出了根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的顯示裝置的配置的截面圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0053]圖5和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光束方向控制元件(例如微遮板)55，包括在基板11表面上交替形成的由光固化材料制成的光吸收區(qū)域12和透明區(qū)域13。從圖5的截面圖所示結(jié)構(gòu)可以看出，光束方向控制元件55的透明區(qū)域13在兩透明基板11、14之間以規(guī)則間隔而設(shè)置，而在這些透明區(qū)域13之間的間隙中填充光吸收區(qū)域12。由于光束方向控制元件55包括以這種方式與透明區(qū)域13相鄰而布置的光吸收區(qū)域12，以小角度經(jīng)過基板11而入射到透明區(qū)域13上的光線，即大致垂直于基板表面而入射的光，穿過透明區(qū)域13，而以大角度入射的光被光吸收區(qū)域12吸收。這里，光吸收區(qū)域12用作控制光束方向的遮板，使得通過使入射光經(jīng)過光束方向控制元件55，而把該入射光限制在特定的角度范圍內(nèi)。
[0054]如圖6的平面圖所示，當(dāng)從光束方向控制元件55的任意基板表面觀看時(shí)，光透明區(qū)域13形成了作為整體的透明圖案。特別地，光吸收區(qū)域12以重復(fù)圖案而形成，使得每一光吸收區(qū)域12看起來為連續(xù)的正弦形狀。利用這種形狀，當(dāng)從入射光觀看時(shí)，光吸收區(qū)域12存在于基板表面上的任何方向上，從而能夠把入射光在基板表面上的任何方向上限制在特定的角度范圍內(nèi)。
[0055]應(yīng)當(dāng)理解，該實(shí)施例中光束方向控制元件的光吸收區(qū)域12并不局限于如圖6所示的在基板表面上以規(guī)則間隔而形成的正弦形狀或布局。例如，如圖7A所闡述，具有均勻?qū)挾鹊亩鄠€(gè)正弦光吸收區(qū)域12可布置在基板11表面上，使得透明區(qū)域13的寬度在具有交替圖案的鄰接光吸收區(qū)域12之間有所相同。在該布置中，雖然光吸收區(qū)域12沒有在X方向上以規(guī)則間隔而重復(fù)，然而所產(chǎn)生的光束方向控制元件仍提供與前述類似的優(yōu)點(diǎn)?；蛘撸鐖D7B所示，在y方向上延伸的多個(gè)正弦光吸收區(qū)域12可在X方向上相鄰的各個(gè)光吸收區(qū)域之間移相180度，這種情況下所產(chǎn)生的光束方向控制元件仍提供與前述類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0056]當(dāng)所示的光吸收區(qū)域12被定義為具有在y方向上延伸的周期性曲線形狀時(shí)，這里為了簡(jiǎn)便起見僅定義了 X方向和y方向，且不需如上文所述那樣而定義周期性曲線的方向。并且，光吸收區(qū)域12不局限于周期性曲線，而是能夠以任意曲線而形成，只要該曲線具有多個(gè)彎曲的區(qū)域。
[0057]如上所述，在該實(shí)施例的光束方向控制元件中，當(dāng)從垂直于基板表面的方向看時(shí)，光吸收區(qū)域可形成折線形、曲線形、柵格形和網(wǎng)狀形中的任意形狀，使得光束方向控制元件可在任意方向上將光限制在某個(gè)角度范圍內(nèi)。這種形狀的光吸收區(qū)域不能通過傳統(tǒng)的方法形成，所述傳統(tǒng)方法包括:交替層壓光吸收薄膜和透明薄膜，軟化和壓縮所產(chǎn)生的層壓板以形成具有期望厚度的塊，以及在垂直于層壓板平面方向上從該塊中切割出微遮板薄膜。需強(qiáng)調(diào)的是，這種形狀的光吸收區(qū)域可專門由本發(fā)明的方法形成。當(dāng)然，本發(fā)明的方法也可以容易地制造具有線性光吸收區(qū)域12的光束方向控制元件，該光吸收區(qū)域12例如可在基板上以規(guī)則間隔或以可變間距而設(shè)置，如圖4所示。
[0058]如上所述，該實(shí)施例的光束方向控制元件55可由呈折線形的多個(gè)光吸收區(qū)域12形成，如圖7C或7D所示，或由網(wǎng)狀形或柵格形的多個(gè)光吸收區(qū)域12形成，如圖7E或7F所示。即使光吸收區(qū)域12以這樣的折線形、網(wǎng)狀形或柵格形而形成，該實(shí)施例的光束方向控制元件仍可提供與前述類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0059]該實(shí)施例的光束方向控制元件55的特征在于，通過使用光固化材料以光刻處理；搜制造光束方向控制元件55，光吸收區(qū)域12的縱橫比與傳統(tǒng)的光束方向控制元件相比可以增大，從而增大了光透射率，同時(shí)維持光束在光束方向控制元件55上入射的特定角度范圍。這里使用的縱橫比是指前面提到的高度與線寬之比。
[0060]在這種類型的光束方向控制元件(即微遮板)中，入射光限制在一定角度范圍內(nèi)，該范圍由形成光透明區(qū)域13材料的折射率以及透明隆起的縱橫比來支配。由于光透明區(qū)域13通過光刻處理而形成隆起狀，光透明區(qū)域13的每個(gè)形成圖案的部分也被稱作透明隆起。例如，假定每個(gè)透明區(qū)域13都具有1.5的折射率、50 μ m的寬度、60 μ m的間距和100 μ m的高度，所產(chǎn)生的透明隆起的縱橫比為2，準(zhǔn)許光束方向控制元件限制入射光與基板表面上的正常方向脫離42.13度或更多。為了更嚴(yán)格地限制入射光的角度范圍，縱橫比原則上可增加。這里，透明區(qū)域13的間距是指透明區(qū)域13周期性設(shè)置的周期。在這里所示的示例中，由于間距為60 μ m且隆起寬度為50 μ m,光吸收區(qū)域12具有10 μ m的線寬。
[0061]當(dāng)透明區(qū)域和光吸收區(qū)域的線寬分別被選定為等于或小于可見光波長時(shí)，因?yàn)楣馕諈^(qū)域吸收了在光吸收區(qū)域的寬度方向上振動(dòng)的入射光，所以入射光產(chǎn)生偏振。這種光束方向控制元件可用作線網(wǎng)(wire grid)型偏光鏡，盡管它具有與微遮板相同的結(jié)構(gòu)。這種類型的偏光鏡的特征還在于發(fā)射高定向性的光。
[0062]接下來，參考圖8A-8E描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法。
[0063]首先，執(zhí)行透明隆起形成過程，該過程用于在第一透明基板上布置光透明材料，以形成構(gòu)成光透明區(qū)域的透明隆起。如圖8A所示，透明隆起形成過程中的第一步是透明層形成步驟，該步驟包括使用光固化材料以與透明隆起相一致的厚度來涂覆透明基板11，以形成透明層39。光固化材料在可見光中是透明的?；?1可以是玻璃基板或薄膜基板，只要它是能夠透射波長至少為365nm或更高的光的透明基板。在這個(gè)過程中，例如可以從光固化材料的粘性和生產(chǎn)率的角度來適當(dāng)?shù)剡x擇光固化材料的涂覆方法。例如，涂覆的方法可以包括旋涂法、棒涂法、屏幕印刷法、噴墨法、狹縫擠壓涂布(slit die coater)等等?；蛘?，干膜可轉(zhuǎn)印(transfer)到基板上。在這個(gè)過程中，當(dāng)干膜比期望厚度更薄時(shí)，可對(duì)干膜再次進(jìn)行層壓直到達(dá)到期望厚度。此外，在該實(shí)施例中干膜的支撐基底可用作基板11。在把基板11涂上光固化材料后，可用電爐或電熱板對(duì)基板11進(jìn)行預(yù)烘烤。
[0064]這里，用于透明層39的光固化材料是可從Kayaku MicroChem公司和其它經(jīng)銷商獲得的化學(xué)增強(qiáng)光致抗蝕劑(商品名:SU_8)。該光固化材料為基于環(huán)氧樹脂的負(fù)抗蝕齊U，該抗蝕劑用質(zhì)子酸(proton acid)作為催化劑對(duì)可固化單體進(jìn)行聚合，并通過用波長365nm的紫外線照射光固化材料而從光固化引發(fā)劑中生成質(zhì)子酸。更具體地，光固化材料為雙酚A酚醛清漆樹脂的縮水甘油醚衍生物的負(fù)抗蝕劑。而且，該光固化材料特有地在可見光區(qū)域內(nèi)展示出高透明度。包含在該光固化材料中的可固化單體在固化前具有相對(duì)小的分子量，因而可充分溶解于例如環(huán)戊酮、丙二醇甲基醚醋酸鹽(PEGMEA)，Y 丁基內(nèi)酯(GBL)、異丁基酮(MIBK)等溶劑，使其自身形成厚膜。進(jìn)一步地，由于該厚膜在近紫外線區(qū)域的波長上具有高的光透明度，即使由光固化材料制成的厚膜也能透射紫外線。
[0065]由于上述特性，該光固化材料可形成等于或大于五的高縱橫比的圖案。由于可固化單體包含多個(gè)功能組，固化后的可固化單體高度密集地交叉結(jié)合，從而不僅變?yōu)楦叨葻岱€(wěn)定，而且也變?yōu)楦叨然瘜W(xué)穩(wěn)定，并且便于在圖案形成后進(jìn)行處理。例如，在J.M.Shaw、J.D.Gelorme、N.C.LaBianca、ff.E.Conley 和 S.J.Holmes 的 “Negative photoresists foroptical lithography,，，IBM J.Res.Develop., Vol.41, N0.1/2, pp.81-94 (1997)中公開了該光固化材料(商品名:SU-8)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，本發(fā)明中所用光固化材料不局限于這里介紹的一種(商品名:SU-8)，而是可以使用任何光固化材料，只要該材料具有類似特性。
[0066]然后，執(zhí)行構(gòu)圖(patterning)過程，該過程用于通過使用與透明隆起相對(duì)應(yīng)的光掩模進(jìn)行光刻處理而形成透明層的圖案，從而在第一基板上形成由固化后的光固化材料制成的透明隆起。如圖8B所示，在該構(gòu)圖過程中，形成在基板11上的透明層39通過具有預(yù)定透明圖案的光掩模41而曝光于紫外線42下。透明層39被紫外線42自垂直于基板11表面的方向照射。這樣，透明層39中被紫外線42照射過的的部分被光固化，而透明層39中被光掩模41覆蓋的部分維持未被固化。隨后，透明層39可按需進(jìn)行后烘烤。
[0067]然后，如圖SC所示，使用專用顯影劑對(duì)透明層39進(jìn)行顯影，以去除光透明材料的未固化部分。這樣，光刻處理在基板11上形成具有高縱橫比的透明隆起40，從而完成光束方向控制元件55的透明區(qū)域13。
[0068]然后，在圖8D所示基板層壓過程中，另一透明基板14與基板11上的透明隆起40的凸出部緊密接觸，并且被紫外線照射或被加熱。通過該過程，透明隆起40完全固化并與另一個(gè)基板14緊密接觸。當(dāng)基板14和透明隆起40之間的沒有充分地緊密接觸時(shí)，可在另一個(gè)基板14的表面上布置粘合劑層，利用該粘合劑層，透明隆起40應(yīng)當(dāng)與基板11緊密地接觸。適合用于基板14表面的粘合劑層可以由具有光固化特性或熱固特性的材料制成，只要該材料是透明的?；蛘撸晒袒芊獠牧峡裳鼗?1的外圍涂覆，以使兩基板11和14相互緊密接觸。當(dāng)涂上密封材料時(shí)，基板11外圍的密封材料可部分地打開以允許隨后執(zhí)行填充步驟。通過這個(gè)基板層壓處理，兩基板11和14通過透明隆起40而緊密接觸，并且基板14被層壓到基板11的透明隆起40上，導(dǎo)致間隙的形成，間隙的尺寸等于透明隆起40的厚度。
[0069]在該實(shí)施例中，與基板11上的透明隆起40緊密接觸的基板14不局限于透明基板，而可以是濾色器基板或用在顯示裝置中的有源矩陣基板，或可選擇地是例如偏振膜的半透明基板。例如，有源矩陣基板為薄膜晶體管(TFT)基板或薄膜二極管(MIM ;金屬-絕緣體-金屬)基板等。
[0070]然后,在如圖8E所示流體填充過程中，利用毛細(xì)行為把光吸收流體58填充或注入透明區(qū)域40之間的間隙。光吸收流體58具有的特性包括:在流體填充過程中為流體，并且可以用熱、光等進(jìn)行固化。在流體填充過程后，例如用流體固化過程中的紫外線或熱等對(duì)流體58進(jìn)行固化。利用這些過程，在該實(shí)施例的光束方向控制元件55中形成光吸收區(qū)域12。當(dāng)流體58未充分固化時(shí)，可再次用紫外線或熱對(duì)流體58進(jìn)行固化。在該實(shí)施例中，可利用毛細(xì)行為把流體58填充到透明隆起40之間的間隙中，從而提高產(chǎn)量。為此，流體填充過程優(yōu)選地在真空或減壓下進(jìn)行。
[0071]這里，光吸收流體58或填充物可以是:丙烯樹脂，包含碳粒子且可以用熱、紫外線、或紫外線和熱進(jìn)行固化；環(huán)氧樹脂，包含炭黑或黑色顏料且可以用紫外線等進(jìn)行固化。然而，組成流體58或填充物的材料不局限于上述材料，而可以采用任何流體，只要該流體是可固化的并在固化后至少具有光吸收特性。而且，當(dāng)光吸收流體58具有親水性時(shí)，通過先前進(jìn)行透明區(qū)域40的表面處理而使透明區(qū)域40具有親水性，可以把流體58平滑地填充在透明區(qū)域40之間的間隙中。當(dāng)透明區(qū)域40表面具有親水性時(shí)，也可選擇具有親水性的流體58。
[0072]如上所述，該實(shí)施例中的制造方法把具有光吸收特性的可固化流體58填充在兩基板11和14之間形成的透明隆起40之間的間隙中，并對(duì)流體58進(jìn)行固化以產(chǎn)生光束方向控制元件55，導(dǎo)致產(chǎn)量提高。并且，與傳統(tǒng)方法相比，由于消除了對(duì)表面平滑處理的需求，該實(shí)施例中的方法減少了制造過程的數(shù)目并且能以較低成本制造光束方向控制元件。
[0073]由于該制造方法使用能夠形成高縱橫比的隆起的光固化材料、通過光刻處理而產(chǎn)生透明隆起40，該縱橫比可在光吸收區(qū)域中增大，即光吸收區(qū)域橫截面的高度與寬度之比可以增大，從而還能夠制造大面積的光束方向控制元件。因此，該方法可增大光透射率，同時(shí)維持光束入射角度范圍的可控性。特別地，該方法可通過光掩模41設(shè)計(jì)的改變而有利地按照期望而改變對(duì)入射光角度范圍的限制。此外，由于該方法能夠在基板表面內(nèi)形成任意形狀的精確圖案，所以可以制造適合于多種應(yīng)用的光束方向控制元件。例如，當(dāng)選擇透明區(qū)域和光吸收區(qū)域的線寬等于或小于可見光的波長時(shí)，光束方向控制元件吸收在光吸收區(qū)域?qū)挾确较蛏险駝?dòng)的入射光，從而光束方向控制兀件可用作偏光鏡。
[0074]應(yīng)當(dāng)注意，假如流體58可填充在通過毛細(xì)效應(yīng)而形成在基板11上的透明隆起40之間的間隙中，則該實(shí)施例中并不總是需要基板14。當(dāng)省略基板14時(shí)，光束方向控制元件能以較低成本制造，所減少的是基板14的成本。
[0075]以下描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
[0076]盡管與上述第一實(shí)施例中的光束方向控制元件類似，第二實(shí)施例的光束方向控制元件與第一實(shí)施例的不同在于:用透明保護(hù)層91取代基板14以及該光束方向控制元件的制造方法。圖9A-9D是描述了根據(jù)第二實(shí)施例的光束方向控制元件制造方法的視圖。第二實(shí)施例中的制造過程與第一實(shí)施例中的制造過程的不同在于:基板層壓過程在可固化光吸收流體的填充過程之后進(jìn)行。
[0077]與第一實(shí)施例類似，使用光刻處理在基板11上形成由光固化材料制成的透明隆起40。隨后,如圖9A所示,流體58施加到透明隆起40的末端側(cè)(end side),并使用橡膠滾筒90把流體58擴(kuò)散或掃描(scan)到對(duì)面的末端側(cè)，從而把流體58填充到透明隆起40之間的間隙中。這里所用的流體58可以是如第一實(shí)施例中的可固化光吸收流體。應(yīng)當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)展或掃描以消除橡膠滾筒和透明隆起40的表面之間的凈空(clearance)。這樣，在流體58由橡膠滾筒90擴(kuò)散或掃描后，流體58幾乎不會(huì)殘留在透明隆起40的上表面上。這里，上表面是指隨后將與保護(hù)層91接觸的透明隆起40的表面。當(dāng)流體58殘留在任意透明隆起40的上表面上時(shí)，剩余流體58可被擦去，或者透明隆起40的表面可在流體58固化后進(jìn)行光學(xué)拋光，從而清潔透明隆起40的上表面，使得任何光吸收部件不會(huì)殘留在任何透明隆起40的上表面上。該填充過程優(yōu)選地在真空中進(jìn)行，以減少有缺陷的填充，有缺陷的填充包括把空隙(void)、外界物質(zhì)引入透明隆起40之間的間隙中。
[0078]然后，如圖9B所示，紫外線42從與基板11相對(duì)的一側(cè)照射，以對(duì)流體58進(jìn)行固化。通過該處理，如圖9C所示而形成光吸收區(qū)域13，以完成光束方向控制元件。隨后，在該光束方向控制元件的表面上布置保護(hù)層91，如圖9D所示。這里所用的保護(hù)層91可以是第一實(shí)施例中的基板14、硬涂層、可去除的粘合劑層、抗反射層或這些層的層壓板?；蛘?，保護(hù)層91可以省略。[0079]雖然第二實(shí)施例采用與第一實(shí)施例中的方法不同的方法對(duì)透明隆起之間的間隙中的可固化光吸收流體進(jìn)行填充和固化，然而根據(jù)第二實(shí)施例的光束方向控制元件提供了與根據(jù)第一實(shí)施例的光束方向控制元件類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0080]以下描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。
[0081]盡管與第一和第二實(shí)施例中的光束方向控制元件類似，然而第三實(shí)施例中的光束方向控制元件與第一和第二實(shí)施例中的元件的不同在于:第三實(shí)施例的光束方向控制元件用兩個(gè)基板制造，每一基板形成有透明隆起。圖10A-10C是描述了這種第三實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的視圖。
[0082]首先，如圖1OA所示，通過光刻處理在每一基板11、14上形成由光固化材料制成的透明隆起40。組成透明隆起40的光固化材料可以與第一和第二實(shí)施例中所用的光固化材料相同。這里，形成在基板11、14上的透明隆起可以是具有與第一和第二實(shí)施例中類似的高縱橫比的透明隆起，或者可以是具有大約為第一和第二實(shí)施例中透明隆起的縱橫比的一半大小的縱橫比的透明隆起。
[0083]然后，使用匹配標(biāo)記等把兩基板11、14上的透明隆起40的凸出部相互對(duì)齊，以使凸出部相互緊密接觸。在這個(gè)過程中，可以在任一基板上的透明隆起的凸出部的峰表面上形成透明粘合劑層，然后可以把兩基板11、14上的透明隆起40相互緊密接觸。為了只在凸出部的峰表面上形成透明粘合劑層，透明隆起的凸出部可以與先前涂有均勻透明粘合劑層的平坦表面接觸，就像把郵票按壓在印泥上使得郵票涂有油墨那樣。然而，透明粘合劑層的布置方式不局限于此前的描述，而是可以使用任何方法，只要透明粘合劑層能形成在透明隆起的凸出部的峰表面上。
[0084]然后，當(dāng)兩基板11、14上的透明隆起40的凸出部保持相互緊密接觸時(shí)，通過用紫外線照射層壓板、或向該層壓板施加熱量、或既使用紫外線又使用熱量，把兩基板11、14上的透明隆起40相互緊密地粘附在一起。這樣，透明隆起40在其接觸面上結(jié)合，從而能夠防止在隨后的填充過程中流體進(jìn)入該接觸面。隨后，如圖1OC所示，流體58填充到被兩基板11和14夾在中間的透明隆起40之間的間隙中，并且用紫外線或熱對(duì)流體58進(jìn)行固化，以形成第三實(shí)施例中的光束方向控制元件。這里所用的流體58可以是與第一和第二實(shí)施例中所用相類似的可固化光吸收流體。
[0085]根據(jù)第三實(shí)施例具有與第一和第二實(shí)施例類似的縱橫比的，每個(gè)透明隆起40形成在兩基板11和14上，使得縱橫比大體上可以增加到第一和第二實(shí)施例中的縱橫比的兩倍，從而把透射光限制在更窄范圍內(nèi)?；蛘?，具有第一和第二實(shí)施例中的縱橫比的一半大小的縱橫比的每個(gè)透明隆起40形成在兩基板11和14上并緊密接觸，從而導(dǎo)致基本上與第一和第二實(shí)施例中相同的縱橫比。還可選擇地，基板11上透明隆起40的縱橫比和另一基板14上透明隆起40的縱橫比可以被任意地設(shè)置，使得在整體上實(shí)現(xiàn)期望的縱橫比。
[0086]如上所述，與只在一基板上形成透明隆起的光束方向控制元件相比，根據(jù)第三實(shí)施例的光束方向控制元件可容易地制造為具有更高的縱橫比。對(duì)于其它方面，第三實(shí)施例提供了與第一和第二實(shí)施例中類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0087]以下描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。
[0088]盡管與第一實(shí)施例中的光束方向控制元件類似，然而第四實(shí)施例中的光束方向控制元件以不同的方法制造。圖11A-11C是用于描述根據(jù)第四實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的視圖。
[0089]首先，以與第一到第三實(shí)施例中相類似的過程在基板11上產(chǎn)生透明隆起49然后，把光吸收可固化流體材料51涂在其上已經(jīng)形成有透明隆起49的基板11上，如圖1lA所示。這里所用的可固化流體材料51為具有當(dāng)被紫外線等照射時(shí)的光電吸收性和可固化性的流體材料，即光固化流體材料，但不局限于此，也可用熱固性材料等替代?？晒袒黧w材料51優(yōu)選地由包括黑色的著色材料形成。隨后，在如圖1lB所示可固化流體擴(kuò)散過程中，透明基板50的一端置于可固化流體材料51上，并且基板50粘附到基板11上，同時(shí)通過掃描或按壓滾輪52等把可固化流體材料51從基板50的一端到基板50的另一端而擴(kuò)散在基板50上。
[0090]然后，如圖1lC所示，用紫外線42從兩基板11和50之一的上面對(duì)相互粘附的兩基板11和50進(jìn)行照射，以對(duì)可固化流體材料51進(jìn)行固化。當(dāng)熱固性流體材料用作可固化流體材料51時(shí)，把熱施加到基板11和50上而不是照射紫外線。這樣，形成了第四實(shí)施例中的光束方向控制元件。
[0091]在上述第四實(shí)施例中，由于可固化流體材料51填充在透明隆起的間隙中，同時(shí)基板11和50相互粘附，所以進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率。因此，能以較低成本制造光束方向控制元件。此外，與單一薄片處理(例如批處理)相比，第四實(shí)施例能顯著提高生產(chǎn)率，因?yàn)榭梢酝ㄟ^使用對(duì)棍(roll-to-roll)技術(shù)形成透明隆起、以及對(duì)可固化材料進(jìn)行填充和固化而使用滾壓(rolled)薄膜作為基板來制造光束方向控制元件。
[0092]以下描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。
[0093]第五實(shí)施例中的光束方向控制元件用兩個(gè)基板制造，每一基板以類似于第三實(shí)施例的方式由透明隆起而形成，但是第五實(shí)施例中的光束方向控制元件與第三實(shí)施例中的不同在于:兩基板上的透明隆起以交錯(cuò)格式而設(shè)置，更具體地，一個(gè)基板上的透明隆起的凸出部與另一基板緊密接觸，而不足與另一基板上的透明隆起的凸出部相匹配。圖12A-12C是用于描述這個(gè)第五實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的視圖。
[0094]首先，如圖12A所示，以與第一至第四實(shí)施例中的過程相類似的過程產(chǎn)生具有透明隆起62的基板63和具有透明隆起69的基板67。隨后，如圖12B所示，基板63、67相互對(duì)準(zhǔn)，使得透明隆起62、69互不匹配，并且基板63、67通過透明隆起62、69相互緊密接觸。隨后，如圖12C所示，流體68填充在基板63、67之間的間隙中，并被固化以完成該光束方向控制元件。這里所用的流體68可以是第一到第三實(shí)施例中所用的流體。
[0095]與只在一個(gè)基板上形成透明隆起的光束方向控制元件相比，通過按照上述方式把具有透明隆起62、69的兩基板63、67進(jìn)行結(jié)合，第五實(shí)施例可以增大光吸收區(qū)域的縱橫比。例如，當(dāng)利用形成有透明凸出部/凹進(jìn)部圖案的基板制造光束方向控制元件時(shí)，其中透明凸出區(qū)域各自具有100 μ m中的65μπι寬度、IOOym中64 μ m厚度并以220 μ m中的66 μ m間距而設(shè)置，如圖13A所示，則光吸收區(qū)域的縱橫比是只在一個(gè)基板上具有透明隆起62的光束方向控制兀件(參見圖13B)的5/6,而第五實(shí)施例的光束方向控制兀件的光吸收區(qū)域的縱橫比增加到10，其中分別具有透明隆起62、69的兩個(gè)基板63、67相互結(jié)合在一起，如圖12C所示。
[0096]與只在一個(gè)基板上形成透明隆起的光束方向控制元件相比，第五實(shí)施例可以便于包括高縱橫比光吸收區(qū)域的光束方向控制元件的制造。對(duì)于其它方面，第五實(shí)施例提供了與第一實(shí)施例中相類似的優(yōu)點(diǎn)。
[0097]以下描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。
[0098]盡管與第一實(shí)施例中的光束方向控制元件類似，第六實(shí)施例中的光束方向控制元件與第一實(shí)施例中的不同在于:當(dāng)光固化材料曝光于紫外線下并進(jìn)行構(gòu)圖以形成透明隆起時(shí)，紫外線自相對(duì)于基板表面傾斜的方向照射。圖14A-圖14C是用于描述這個(gè)第六實(shí)施例的光束方向控制元件的制造方法的視圖。
[0099]如圖14A所示，在把光掩模41置于基板11上的透明層39之上后，通過傾斜光掩模41或傾斜紫外線源，利用紫外線自相對(duì)于基板11傾斜的方向照射光掩模41，從而進(jìn)行曝光?；蛘?，如圖14B所不,可把例如微棱鏡陣列45的等光束角度改變兀件置于光掩模41之上，并且紫外線42可從上方直接照射該光束角度改變?cè)?。通過以傾斜方向?qū)ν该鲗?9進(jìn)行曝光，所產(chǎn)生的透明隆起40相對(duì)于基板11傾斜。隨后，對(duì)光吸收流體58進(jìn)行填充和固化，以完成光束方向控制兀件，該光束方向控制兀件具有垂直于基板11表面方向上不對(duì)稱配置的光吸收區(qū)域。該光束方向控制元件可以將入射光限制在不對(duì)稱的角度范圍內(nèi)。
[0100]以下描述本發(fā)明的第七實(shí)施例，它是使用根據(jù)本發(fā)明的光束方向控制元件的表面光源。圖15是示出了第七實(shí)施例的表面光源的截面圖。
[0101]所不表面光源包括布置在光源10上的根據(jù)本發(fā)明的光束方向控制兀件55,并且能發(fā)射定向光。這里所用的光源10可以是采用白色發(fā)光二極管(白LED)或冷陰極光線管作光源的側(cè)光型背光或直下(direct-under)型背光，無機(jī)電致發(fā)光(EL)元件，有機(jī)EL元件等。這里所用的光束方向控制元件55可以是與第一到第六實(shí)施例中任何一個(gè)相類似的光束方向控制元件。通過設(shè)計(jì)光束方向控制元件55的光吸收區(qū)域的形狀和布置，該表面光源具有根據(jù)特定應(yīng)用而限制從光源10發(fā)出光的范圍的優(yōu)點(diǎn)。
[0102]進(jìn)一步地，如圖16所示，光束方向控制元件55可以附加地被設(shè)置有由鋁等制成的位于更接近光源的光吸收區(qū)域12表面上的反射薄膜61，以反射來自光源10、碰觸光吸收區(qū)域12并被光吸收區(qū)域12吸收的光,使得反射光可以再次使用作源光(souorce light)以改進(jìn)光源10的使用效率。這種光束方向控制元件能夠以如下方式制造。在透明層形成于基板11上之前，把鋁薄膜沉積到基板11上。把鋁薄膜圖案化為反射薄膜61，以使鋁薄膜只殘留在形成有反射薄膜61的位置上(即形成光吸收區(qū)域12的位置)。隨后，執(zhí)行上述從透明層形成過程開始的各個(gè)過程。
[0103]如圖17所示,顯示裝置可包括布置在圖15所示表面光源上的IXD面板57。所示顯示裝置能夠限制可以看見其上所顯示的屏幕的視角范圍。從而，該顯示裝置可相對(duì)試圖窺視屏幕的外人保持信息的保密性并保護(hù)隱私。另外，由于光束方向控制元件具有多種形狀上的變化，所以光束方向控制元件可以依照連同使用的任何具體顯示裝置而制造。該顯示裝置的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)是減少網(wǎng)紋干擾。
[0104]以下描述本發(fā)明的第八實(shí)施例，它是使用根據(jù)本發(fā)明的光束方向控制元件的另一個(gè)顯示裝置。圖18是示出了根據(jù)第八實(shí)施例的顯示裝置的截面圖。
[0105]所示顯示裝置包括IXD面板57和布置在光源10上用作背光的光束方向控制元件55。這里所用的光源方向控制元件55可以與第一到第六實(shí)施例中任何光束方向控制元件相類似。這里所用的LCD面板57可以是所示顯示裝置中的透射式LCD面板。
[0106]由于顯示裝置包括布置在與用戶相對(duì)的前端的光束方向控制元件55，即LCD面板57的顯示屏幕，該顯示裝置可以限制IXD面板57的視角范圍，只允許IXD面板57正前方的使用者看到LCD面板57上顯示的內(nèi)容。因此，該顯示裝置可以保持信息的保密性和保護(hù)隱私。雖然之前結(jié)合采用透射式LCD面板57來顯示屏幕的顯示設(shè)備進(jìn)行描述，然而第八實(shí)施例可以采用半透射式LCD面板而不是透射式LCD面板。進(jìn)一步地，取代光源10和透射式IXD面板57的組合，可以由反射式IXD、有機(jī)EL顯示裝置、等離子顯示裝置等提供顯示屏幕。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的光束方向控制元件在用于任何類型的顯示裝置中時(shí)都可以限制顯示在顯示裝置上的屏幕的視角范圍。具體地，當(dāng)本發(fā)明的光束方向控制元件應(yīng)用于例如有機(jī)EL顯示裝置、等離子顯示裝置等的自發(fā)射式顯示裝置時(shí)，光束方向控制元件可以令人滿意地控制這些顯示裝置的視角范圍。
[0107]憑借豐富的形狀變化，本發(fā)明的光束方向控制元件可以依照采用光束方向控制元件的顯示裝置和顯示屏幕的具體規(guī)格而制造，或者依照顯示裝置的任意的具體使用情況而制造，并可以提供如下優(yōu)點(diǎn):減小當(dāng)顯示裝置與光束方向控制元件結(jié)合時(shí)趨于發(fā)生的網(wǎng)紋干擾。
[0108]以下結(jié)合方向性切換光源來描述本發(fā)明的第九實(shí)施例，該光源采用了根據(jù)本發(fā)明的光束方向控制元件。圖19是示出了根據(jù)第九實(shí)施例的方向性切換光源的截面圖。
[0109]所不方向性切換光源56包括,光束方向控制兀件55和能在透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間進(jìn)行電切換的透射/散射元件36。光束方向控制元件55和透射/散射元件36按照該順序被層壓在表面光源20上。這里所用的光束方向控制元件55可以與第一到第六實(shí)施例中任何光束方向控制元件相類似。
[0110]作為側(cè)光型背光源的表面光源20包括光導(dǎo)板20c、緊鄰光導(dǎo)板20c —端表面而布置的光源20a、以及沿著光導(dǎo)板20c背面而布置的反射體20b，即沿著非發(fā)光表面的表面而布置的反射體20b。
[0111]透射/散射元件36包括密封在一對(duì)基板23、27之間的聚合物分散(dispersed)液晶層25。電極24、26分別形成于基板23、27的表面上，并與聚合物分散液晶層25接觸。聚合物分散液晶層25包括分散在聚合物薄膜25a中的液晶分子25b，而且被設(shè)計(jì)為響應(yīng)施加到電極24、26之間的電壓而改變液晶分子25b的折射率。利用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)液晶分子25b的折射率基本上與聚合物薄膜25a的折射率匹配時(shí)，分散在液晶層25中的聚合物使入射到其上的光束直接通過。換句話說，透射/散射元件36變?yōu)橥该鞯?。另一方面，?dāng)液晶分子25b的折射率與聚合物薄膜25a的折射率不匹配時(shí)，入射到聚合物分散液晶層25b上的光束被散射，并朝不同方向發(fā)射。換句話說，透射/散射元件36變?yōu)樯⑸涞?。因此，透?散射元件36可以通過改變施加到電極24、26之間的電壓而在透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間切換。
[0112]第九實(shí)施例中的方向性切換光源可以通過在對(duì)透射/散射元件36進(jìn)行透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間的電切換這樣的方式而對(duì)表面光源20的方向性、即對(duì)從表面光源20中發(fā)射出的光的發(fā)散進(jìn)行切換。具體地，當(dāng)透射/散射元件36處于透明狀態(tài)時(shí)，從表面光源20發(fā)射的光基本上平行，而當(dāng)處于散射狀態(tài)時(shí)，所發(fā)射的光向四處發(fā)散。這樣，本發(fā)明可以提供能夠?qū)Πl(fā)射光的發(fā)散角度范圍進(jìn)行切換的方向性切換光源。
[0113]以下結(jié)合顯示裝置的另一個(gè)示例來描述本發(fā)明的第十實(shí)施例，該顯示裝置采用根據(jù)本發(fā)明的光束方向控制元件。圖20是示出了第十實(shí)施例中的顯示裝置的截面圖。
[0114]所示顯示裝置包括層壓在第九實(shí)施例中的方向性切換光源56上的IXD面板35。因此，顯示裝置包括:光束方向控制元件55、透射/散射元件36和LCD面板35，它們按照這個(gè)順序被層壓到表面光源20上。這里所用的光束方向控制元件55可以與第一到第六實(shí)施例中的任何光束方向控制元件相類似。這里所用的表面光源20和透射/散射元件36可以與第九實(shí)施例中所用的類似。
[0115]通過把透射/散射元件36在透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間進(jìn)行切換，顯示裝置可以控制從表面光源20發(fā)射且經(jīng)過光束方向控制元件55的光的發(fā)散，以改變?nèi)肷涞絃CD面板35上光的發(fā)散。因此，通過控制施加到透射/散射元件36上的電壓使其在透明狀態(tài)和散射狀態(tài)之間切換，可因顯示裝置而切換視角范圍。當(dāng)透射/散射元件36被切換到散射狀態(tài)時(shí)，顯示裝置具有更寬的視角范圍，因而可被用于多人共享信息的寬視野顯示模式中。相反，當(dāng)透射/散射元件36被切換到透明狀態(tài)時(shí)，顯示裝置具有更窄的視角范圍，因而可用于使用者希望相對(duì)于他人保持信息的保密性或保護(hù)隱私的窄視野顯示模式中。這樣，根據(jù)所使用的特定環(huán)境，根據(jù)第十實(shí)施例的顯示裝置可以在寬視野顯示模式和窄視野顯示模式之間切換使用。例如，裝備有這種顯示裝置的終端設(shè)備可根據(jù)使用情況選擇適當(dāng)模式顯示圖像。
[0116]進(jìn)一步地，由于該顯示裝置能夠根據(jù)該顯示裝置的規(guī)格而設(shè)置光束方向控制元件55中光吸收區(qū)域的形狀和布局，所以該顯示裝置可以減少網(wǎng)紋干擾以抑制顯示清晰度的降低。
【權(quán)利要求】
1.一種制造光束方向控制元件的方法，該元件具有交替設(shè)置在基板表面上的透明區(qū)域和光吸收區(qū)域，其中，所述光吸收區(qū)域用作控制光的光束方向的遮板，所述方法包括: 在第一透明基板上布置光透明材料，以形成組成透明區(qū)域的透明隆起； 在所述透明隆起之間的間隙中填充可固化且光吸收的流體；以及 對(duì)該流體進(jìn)行固化，以形成光吸收區(qū)域； 在第二透明基板上布置光透明材料，以形成透明隆起；以及 把所述第二基板放置在所述第一基板上，使得所述第一基板上透明隆起的凸出部的峰表面與所述第二基板表面緊密接觸，而且使得所述第二基板上透明隆起的凸出部的峰表面與所述第一基板表面緊密接觸， 其中，所述流體填充包括:把流體填充到由所述第一基板、所述第二基板和所述透明隆起而圍繞的空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一基板上的透明隆起的形成包括: 在所述第一基板上以和所述透明隆起一致的厚度涂覆光透明和光固化材料，以形成透明層；以及 使用與所述透明隆起相對(duì)應(yīng)的光掩模、通過光刻處理對(duì)所述透明層進(jìn)行構(gòu)圖，以形成由所述第一基板上的固化后的光固化材料制成的透明隆起，以及 其中，所述光固化材料包含雙酚A酚醛清漆縮水甘油基乙醚衍生物，并且經(jīng)聚合反應(yīng)而固化，該聚合反應(yīng)使用從光固化引發(fā)劑中產(chǎn)生的酸作為催化劑。
【文檔編號(hào)】G02B5/00GK103969713SQ201410196724
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2007年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2006年5月16日
【發(fā)明者】三村廣二, 住吉研 申請(qǐng)人:Nlt科技股份有限公司