CN101231461B - 光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种依据本发明的光学元件制造方法，包括：在透明光敏树脂上设置掩模；通过所述掩模向所述透明光敏树脂施加曝光光，使所述透明树脂形成图案，以形成透明层；通过用黑色可固化树脂填充所述透明层中的缝隙，来形成光吸收层；以及用所述曝光光以一定角度照射掩模的掩模表面。

Description

光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种称为“超微细百叶窗”(microlouver)的光学元件的制造方法，超微细百叶窗限制发射方向上的透射光范围。本发明还涉及一种具有按照该光学元件制造方法制造的光学元件的显示设备(如液晶显示器(LCD)、等离子显示器)、光学照明设备和电子设备。 

背景技术

液晶显示器用作各种信息处理装置，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、自动取款机(ATM)、和个人电脑的显示器。具有宽视角的液晶显示器在近年来已投入实际使用。随着液晶显示器的尺寸变大和多功能性增多，对具有各种光分布特性的液晶显示器的需求逐渐增大。特别是，出于让其他人看不见显示器以防止信息泄露以及防止光线发射到不需要的方向上的原因，对限制视角有了更多的要求。 

为了满足这些要求，已经提出了装备超微细百叶窗来限制视角(或光发射范围)的显示器，并且其中的一些已经投入实际使用。 

当观看者从显示器中心周围正前方观看大显示器时，大显示器的中心部分是明亮的，并且该部分显示的图像对于观看者来说也可见的。另一方面，接近大显示器边缘的区域是较暗的，并且该区域中显示的图像是模糊的。 

因此，降低了观看者观看大显示器上显示的整个图像的观看能力。这是因为，如图1所示，位于显示器200正面的超微细百叶窗201的光吸收层与显示器200的表面基本垂直。 

车载显示器需要定制的光分布特性。车载显示器用作导航监控器或电视监控器。这种车载显示器通常位于仪表板的中心部分。如果显示器上部的视角较宽，显示器上的图像将在挡风玻璃中反射，这将干  扰车辆的驾驶。因此，必须限制垂直方向上的视角。主要是驾驶者及乘客座位上的乘客需要显示的导航信息。因此，车载导航显示器需要能将光分布给驾驶者及乘客座位的超微细百叶窗。 

另一方面，电视监控器应当对于乘客来说是容易看见的，而不是驾驶者。因此，电视监控器的车载显示器需要这样一种超微细百叶窗301，其将光分布给位于乘客座位310c的乘客和后座310b的乘客，而不分布光给驾驶者310a。美国专利No.3919559公开了一种具有预定光分布特性的超微细百叶窗的制造方法。首先，形成由以相同角度设置的透明树脂层和不透明光吸收层组成的构件，并使其弯曲成拱形。随后，在弯曲的构件上施加压力使其变平整。这些步骤之后即形成了具有将光会聚至预定位置的光分布特性的超微细百叶窗。 

然而，美国专利No.3919559中公开的制造方法在暂时弯曲的构件上施加热和压力使其变回到平整来使光吸收层倾斜，从而在使光吸收层倾斜的阶段期间在透明树脂层部分中形成密度分布。也就是说，在由于光吸收层部分的倾斜而使相邻光吸收层部分之间的距离减小的区域内，透明树脂层部分的密度增大。另一方面，在相邻光吸收层部分之间的缝隙变宽的区域中，透明树脂层部分的密度则减小。也就是说，美国专利No.3919559公开的制造方法在定制光分布特性时需要考虑透明树脂层部分的密度效应。另外，美国专利No.3919559公开的制造方法是在热和压力下用机械力使构件变形。因此，在制造期间可能损伤超微细百叶窗，导致了产量较低。此外，在热和压力下构件的机械变形可使超微细百叶窗的透明层和光吸收层之间的界面弯曲，并因此变得难以确保界面的平整性。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种光学元件制造方法，其能制造出具有预定光分布特性的光学元件，而不会在透明层中形成密度分布且不会降低产量，并且能确保超微细百叶窗的透明层和光吸收层之间的界面的平整性。另一个目的是提供一种包括由依据本发明的制造方法制造的光学元件的光学照明设备、显示设备和电子设备。另一个目的是提供一种具有预定光分布特性的光学元件。

依据本发明的光学元件制造方法是透明层和光吸收层交替设置在平面中并且光吸收层限制透射通过透明层的光在光发射方向上的范围的方法，包括：在透明光敏树脂上设置掩模；通过掩模向透明光敏树脂施加曝光光，使透明树脂形成图案，以形成透明层；通过用黑色可固化树脂填充透明层中的缝隙来形成光吸收层；并用曝光光线以一定角度照射掩模的掩模表面；其中透明层和光吸收层交替设置在平面中，并由光吸收层来限制透射通过透明层的光在光发射方向上的范围。 

依据上述制造方法，曝光光以一定角度通过掩模进入透明光敏树脂。因此，在透明光敏树脂上形成其表面相对掩模表面成一定角度的透明层。通过用黑色可固化树脂填充具有一定角度表面的透明层部分之间的缝隙来形成光吸收层。因为在形成光学元件的成一定角度的透明层部分和光吸收层部分时不需要加热和加压，因此不会改变透明层部分的密度，并且在制造过程期间不会使光学元件发生应变。 

依据本发明的制造方法，通过以一定角度向透明光敏树脂施加曝光光，形成了倾斜的光吸收层部分，因此不需要对这些层进行机械变形或加热或加压。因此，不会改变透明层部分的密度，并可以防止由于光学元件的损坏而导致的产量降低。 

附图说明

图1是示出了用于现有技术的大显示器的超微细百叶窗例子的示意图； 

图2是示出了车载显示器的示意图，该车载显示器是需要定制光分布特性的显示器的例子； 

图3A、3B、3C、3D和3E是示意性示出依据本发明第一实施例的超微细百叶窗的制造方法的图，图解了在透明基底上形成透明光敏树脂层的过程； 

图3F示出了掩模的几何图案； 

图4A、4B、4C是示出了依据本发明第一实施例的超微细百叶窗的另一制造方法的图； 

图5是示出了当使用依据本发明第一实施例的制造方法制造的超微细百叶窗时从背光透射出的光的光分布特性的概念图； 

图6是示出了使用二维倾斜透明层获得的光分布特性的概念图； 

图7A、7B和7C是示意性示出了依据本发明第二实施例的超微细百叶窗的制造方法的图； 

图8是示出了当使用依据本发明第二实施例的制造方法制造的超微细百叶窗时从背光透射出的光的光分布特性的概念图； 

图9A、9B和9C是示意性示出了依据本发明第二实施例的超微细百叶窗的另一制造方法的图； 

图10是示出了当另一超微细百叶窗由依据本发明第二实施例的制造方法制造时从背光透射出的光的光分布特性的概念图； 

图11是示出了二维倾斜透明层的例子的示意图； 

图12是示出了形成二维倾斜透明层的二维阵列掩模的例子的图； 

图13A、13B和13C是示意性示出了依据本发明第三实施例的超微细百叶窗的制造方法的图； 

图14A、14B和14C是示意性示出了依据本发明第三实施例的超微细百叶窗的另一制造方法的简图； 

图15A、15B和15C是示意性示出了依据本发明第三实施例的超微细百叶窗的另一制造方法的图； 

图16A和16B示出了在依据本发明第三实施例的超微细百叶窗制造方法的多个超微细百叶窗生产步骤中掩模和透镜的排列； 

图17是示出了在显示器屏幕上设置本发明的超微细百叶窗的显示器设备的结构的截面图； 

图18是示出了其上设置有本发明的超微细百叶窗的显示器设备的截面图； 

图19是示出了包括透射-漫射切换元件的光学照明设备的结构的截面图；以及 

图20是示出了包括透射-漫射切换元件以及其上设置有本发明的超微细百叶窗的显示器的结构的截面图。 

具体实施方式

第一实施例 

图3A-3E示意性示出了依据本发明第一实施例的作为一个光学元件的超微细百叶窗的制造方法。 

首先，在透明基底50上形成透明光敏树脂层51(参见图3A)。可利用诸如狭缝挤压涂布(slit die coating)、线缆涂布(wire coating)、干膜转移(dry film transfer)、和斜钻孔涂布(splay coating)的膜形成方法来形成透明光敏树脂层51。透明基底50由玻璃、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PC(聚碳酸酯)形成。来自Kayaku MicroChemCorporation的放大光致抗蚀剂(标记为SU-8)用作透明光敏树脂层51。透明光敏树脂层51中含有的光敏引发剂是环氧类型(双酚A酚醛清漆树脂的缩水甘油醚衍生物)负性抗蚀剂，该光敏引发剂在暴露于紫外线时产生酸。这种质子酸起到使可固化单体聚合的催化剂作用。透明光敏树脂层51在可见光波谱中表现出高透明特性。透明光敏树脂层51含有的可固化单体在固化前具有相对较小的分子量，并因而易溶于诸如环戊酮、丙二醇甲醚乙酸酯(PEGMEA)、γ-丁内酯(GBL)和异丁酮(MIBK)的溶剂中。因此，可形成单体制成的厚膜。另外，透明光敏树脂51在近紫外区域的波长具有非常高的光透射率。因此，即使非常厚的透明光敏树脂51的膜也可透射紫外光。在第一实施例中，透明光敏树脂51的厚度57在100μm至200μm之间的范围内(参见图3B)。 

由于这些特性，可在透明光敏树脂51中形成长宽比高达5或更大的图案。此外，因为可固化单体包含许多官能团，固化的透明光敏树脂51可起到超高密度桥的作用，并在热和化学方面是很稳定的。因此，透明光敏树脂51在形成图案后易于处理。当然，用于本发明的透明光敏树脂51并不限于上述给出的透明光敏树脂51(产品名：SU-8)。任意具有与上述类似的特性的光固化材料均可使用。 

随后，用掩模52来使透明光敏树脂51形成图案(参见图3B)。如图3F所示的掩模几何图案是线和间隙的图案。掩模间距56在50μm至100μm之间的范围内。 

形成图案的步骤是光刻领域已知的。在该实施例中，用点光源1来提供散射光2。设置点光源1的位置使得散射光2从掩模52的中心朝向掩模52的边缘。实施例中的点光源1是UV光源。例如，具有365nm波长的UV光可作为曝光光。因为从点光源1发出的散射光2朝着掩模52分散，除去掩模52的中心之外，散射光2以一定角度到达掩模52的掩模表面52a上。 

从点光源1发出的曝光光以一定角度穿过掩模52(参见图3C)，并在透明光敏树脂层51上形成在朝着点光源1会聚的方向上倾斜的图案51b。也就是说，形成的图案51b在透明光敏树脂层51的中心处基本与透明光敏树脂层51的表面相垂直，入射角θ朝着透明光敏树脂层51的边缘变小(参见图3D)。 

其后，用作为光吸收层的黑色可固化树脂53填充形成图案的透明光敏树脂层51的透明层部分51b之间的缝隙(参见图3E)。利用涂刷器和/或涂布机的涂布/填充方法来填充可固化树脂53。填充优选在真空(足够抽空的容器内)中进行，以防止可固化材料的粗劣填充。 

刻蚀黑色可固化树脂53以暴露透明光敏树脂层51的表面，随后黑色可固化树脂53固化。如果黑色可固化树脂53在黑色可固化树脂53填充期间没有粘附到透明光敏树脂层51表面上，可省略刻蚀步骤。 

最后，将透明基底54连接在透明光敏树脂层51和黑色可固化树脂53上，来完成超微细百叶窗60(参见图3E)。透明基底54可通过层压法连接在透明光敏树脂层51和黑色可固化树脂53上，或可通过使用透明粘附层来连接在透明光敏树脂层51和黑色可固化树脂53上。 

以下将参考图4A-4C描述依据第一实施例的超微细百叶窗的另一制造方法。 

使用如上述制造方法中使用的类似的曝光方法来使透明光敏树脂51形成图案(图4A)。随后，将透明基底54连接到形成了图案的透明光敏树脂层51上(图4B)。透明基底54通过热压或UV冲压粘附到透明光敏树脂层51上。如果透明基底54通过粘附没有牢固地粘附到形成了图案的透明光敏树脂层51上，在透明基底54和形成了图案的透明光敏树脂层51之间形成一个粘附层(可由与光敏树脂51相  同的光敏树脂制成)，随后通过热压或UV冲压粘附在一起。这样，透明基底54可牢固地粘附到形成了图案的透明树脂层51上。 

随后，在空气或真空下利用毛细现象将黑色可固化树脂53填入形成了图案的透明光敏树脂层51中的缝隙中(图4C)。之后，UV固化或热固化黑色可固化树脂53，按该制造方法完成超微细百叶窗。 

在固化黑色可固化树脂53时透明基底可更牢固地粘结。因而，可以避免诸如透明基底脱落的缺陷。另外，黑色可固化树脂53的固化可以防止诸如黑色可固化树脂泄漏的缺陷。黑色可固化树脂53优选为无溶剂的材料。在溶剂型可固化树脂的情况中，填充后溶剂蒸发并且在填充层中出现体积收缩，导致整个基底上用黑色可固化树脂(光吸收层)填充的区域中出现不均匀的遮光特性。因此，出现显示不均匀。 

如上所述，第一实施例的光学元件制造方法能在不进行透明光敏树脂层51的弯曲处理或在热和压力下使弯曲的透明光敏树脂层51变平整的处理的情况下，形成倾斜的透明层和光吸收层。因此，在透明基底54附近和在透明基底50附近的超微细百叶窗60的透明层部分51b的密度都是均匀的。此外，因为基底在制造过程中没有经过机械变形或加热或加压来形成倾斜的透明层部分和光吸收层部分，因此可以防止由于出现损坏导致的产量降低。依据本发明，可不经过在热和压力下对部件进行机械变形，形成透明层部分和光吸收层部分。因此，透明层和光吸收层之间的界面80不是弯曲的而是平整的。应当注意的是，界面80是平整的，但由于它们是利用散射光形成的，因此它们之间彼此并不平行。 

图5示出了当使用了依据该实施例的制造方法制造的超微细百叶窗60时从背光透射出的光的光分布特性的概念图。 

超微细百叶窗60位于背光10的前面。如此设置超微细百叶窗60使得黑色可固化树脂53的会聚一侧面对观看者100。背光10发出并透射通过超微细百叶窗60的光70会聚到观看者100。如果该实施例的超微细百叶窗60应用在大显示器上，观看者100可以清楚地观看到显示器边缘附近区域以及显示器中心区域附近的图像。 

虽然图1中的图案51a是一维倾斜的，但是图6示出的是由于用  点光源1进行曝光，在透明光敏树脂层51中形成了二维倾斜的透明层部分51b。如果透明层部分51b形成为一维倾斜，可以使用在沿着与图3C的纸面垂直的方向上延伸的线光源，代替图3C示出的点光源1。 

虽然在该实施例的例子中点光源1位于掩模52的中心上部，以从掩模52的中心向着掩模52边缘附近的区域施加散射光2，但本发明并不受到这种限制。光源可位于显示器发出的光将被会聚到的位置，并从该位置向掩模发出散射光。因而，可以提供将光会聚到所需位置的超微细百叶窗。 

依据本发明，可用准直光源来代替发出散射光到光会聚的位置的光源，并且在曝光期间，光源可以旋转，来以一定角度向掩模施加曝光光。 

第二实施例 

图7A-7C示意性示出依据第二实施例的超微细百叶窗的制造过程。出于简洁的目的，在以下说明中，那些用于第一实施例的相同参考数字用作诸如基底之类的元件的参考数字。 

在第二实施例中，两次从光源(未示出)中发出平行的UV光12a和12b(参见图7A)。首先，平行UV光12a与掩模52垂直地施加到掩模52上。随后，平行UV光12b以一定角度施加到掩模52上。这两种曝光光线均是波长为365μm的UV光。曝光光可以首先以一定角度施加到掩模52的掩模表面52a上，随后垂直地施加到掩模表面52a上。 

通过这样两次施加光，如图7B所示在透明层部分51b之间形成了沟槽，每个沟槽均有朝向透明基底50变窄的三角形剖面，沟槽的一侧与透明基底50垂直，另一侧是倾斜的。透明层部分51b形成梯形形状，一侧是倾斜的，另一侧是垂直的。 

随后，用黑色可固化树脂53填充形成了图案的透明光敏树脂层51的透明层部分之间的缝隙。在黑色可固化树脂53固化后，最后将透明基底54连接到透明光敏树脂层51和黑色可固化树脂53上，完成超微细百叶窗61(参见图7C)。通过曝光被填入三角形缝隙的黑色可固化树脂53变成具有三角形剖面的光吸收层，该剖面一侧53a与透明  基底54垂直，另一侧53b倾斜。 

透明层51b变成梯形形状。在黑色可固化树脂53和每个透明层部分51b之间形成与透明基底54垂直的界面80a和相对于透明基底54倾斜的界面80b。界面80a和界面80b彼此并不平行，但界面80a之间或界面80b之间彼此平行。 

图8示出了当使用依据第二实施例的制造方法制造的超微细百叶窗61时从背光透射出的光的光分布特性的概念图。 

超微细百叶窗61位于使透明基底54面对背光10的位置上。也就是说，超微细百叶窗61设置在背光10和观看者100a-100c之间，因此三角形的黑色可固化树脂53的尖端51a’朝向观看者100a-100c。从背光10发出并透射通过超微细百叶窗61的光分配成透射光线70b和70c。因此，超微细百叶窗61允许位于侧面53a的延伸线上的观看者100b和位于侧面53b的延伸线上的观看者100c分别观看到透射光线70b和70c。然而，位于另一个方向上的观看者100a不能观看到透射光线70b和70c。这样，施加了两次的超微细百叶窗61的平行UV光具有光朝向位于屏幕中心正前的位置以及一个预定方向的光分布特性。 

两次施加的平行UV光线可均以一定角度施加在掩模52上。也就是说，如图9A所示平行UV光12a可从掩模52上部的左侧进行施加，并且平行UV光12b可从掩模52上部的右侧进行施加。因此，由黑色可固化树脂53制成的光吸收层形成为具有与平行UV光12a平行的倾斜侧面53a以及与平行UV光12b平行的倾斜侧面53b的形状。平行UV光12a和平行UV光12b可围绕法线轴向对称或以其他不同的角度施加到掩模52上。 

如图9B所示，形成图案的透明光敏树脂层51的透明层部分之间的缝隙用黑色可固化树脂53填充。最终，在黑色可固化树脂53固化后，透明基底54连接到透明光敏树脂层51和黑色可固化树脂53上，完成超微细百叶窗62(参见图9C)。每个透明层部分51b均是倒V形。每个由黑色可固化树脂53制成的光吸收层部分具有三角形的剖面。在黑色可固化树脂53和每个透明层部分51b之间形成与平行UV光12a  平行的界面80a以及与平行UV光12b平行的界面80b。界面80a和界面80b彼此并不平行，但界面80a之间或界面80b之间彼此平行。 

图10示出了当使用由第二实施例的制造方法制造的超微细百叶窗62时从背光透射出的光的光分布特性的概念图。 

将超微细百叶窗62设置在使得透明基底54面对背光10的位置上。也就是说，将超微细百叶窗62设置在背光10和观看者100a-100c之间，使得V形透明层51b的开口侧面向观看者100a-100c。从背光10发出并透射通过超微细百叶窗62的光分配成透射光70a和70c。因此，位于侧面53a的延伸线上的观看者100a和位于倾斜侧面53b的延伸线上的观看者100c可分别观看到透射光70a和70c。然而，位于另一个方向，即位于背光10正前的观看者100b不能观看到透射光70a和70c。这样，施加了两次的超微细百叶窗62的平行UV光具有光指向预定方向而不是朝向屏幕中心正前的位置的光分布特性。 

图9C示出的超微细百叶窗62可具有如图11所示的二维形成的透明层51b。在此情况下，可限制左、右、上和下的视角。 

图12示出形成具有如图11所示的二维形状的透明层51b的二维阵列掩模的例子。在二维阵列掩模52a中形成多个开口52a’。平行UV光12a和平行UV光12b从两个方向施加到开口52a’上，将透明光敏树脂层51暴露在光线下。因此，如图11所示透明层部分51b没有被曝光。在第一实施例中如图6所示的朝向屏幕中心倾斜的透明层51b同样可通过组合如图12所示的二维阵列掩模52a和点光源来形成。 

第三实施例 

图13A-13C示意性示出依据本发明第三实施例的超微细百叶窗的制造方法。出于简洁的目的，在以下说明中，那些用于第一实施例的相同参考数字用作诸如基底之类的元件的参考数字。 

首先，平行UV光12施加到凸菲涅耳透镜13a。由于菲涅耳透镜13a的效应，UV光会聚，通过掩模52并照射透明光敏树脂51(参见图13A)。在这个实施例中掩模52和透明光敏树脂51设置在菲涅耳透镜13a的焦点位置的前面。 

由菲涅耳透镜13a的焦点位置和透明光敏树脂51之间的位置关系来确定透明层部分51b的倾斜表面的角度。因此，依据使用超微细百叶窗的应用所需要的倾斜表面的角度，来确定制造期间菲涅耳透镜13a和透明光敏树脂51之间的距离。 

上述曝光的结果是，如图13B所示形成第一实施例中的如图3D所示图案的垂直倒转的图案。也就是说，形成倾斜为朝向透明基底50会聚的透明层51b。 

在利用如第一实施例类似的方法用黑色可固化树脂53填充缝隙后，在透明光敏树脂层51和黑色可固化树脂53上层叠透明基底54(参见图13C)。这些步骤后，形成如图13C的超微细百叶窗。如上所述，超微细百叶窗的结构是第一实施例中给出的超微细百叶窗的结构的垂直倒转。因此，当这种超微细百叶窗用于以下将描述的特定模式中时，超微细百叶窗是垂直倒转的。虽然在第三实施例中用针对第一实施例描述的填充方法来形成黑色可固化树脂53，但该方法不限于此。如图4B和4C所示，黑色可固化树脂53可在透明基底54已经被粘附到透明光敏树脂51上后利用毛细现象填入缝隙中。 

参看图14A-14C描述依据第三实施例的超微细百叶窗的另一种制造方法。 

该制造方法与上述制造方法的不同在于：掩模52和透明光敏树脂51设置在距离菲涅耳透镜13a的焦点位置更远的位置上。通过将它们设置在这种位置上并曝光透明光敏树脂51来形成图案，可像第一实施例一样形成倾斜的透明层部分51b。接下来的步骤与如上所述的制造方法相同。因此，获得图14C示出的超微细百叶窗。 

参看图15A-15C描述依据第三实施例的超微细百叶窗的另一种制造方法。 

该制造方法与上述制造方法的不同在于：使用了凹菲涅耳透镜13b。在平行UV光12穿过菲涅耳透镜13b后，发生散射并穿过掩模52照射透明光敏树脂51(参见图15A)。 

由菲涅耳透镜13b和透明光敏树脂51之间的距离与菲涅耳透镜的焦点位置之间的位置相对关系，来确定透明层部分51b的倾斜表面  的角度。 

如上所述的曝光的结果是形成了与在图3D中第一实施例中形成的类似的倾斜透明层部分51b。 

接下来的步骤与如上所述的制造方法相同。因此，获得图15C示出的超微细百叶窗。 

虽然在上述实施例的制造方法中使用了菲涅耳透镜，但实施例并不限于此。例如，还可使用凸透镜或凹透镜。 

至此，已经描述了在透明基底上形成单个超微细百叶窗的方法。接下来将描述在单个透明基底上形成多个超微细百叶窗的方法。 

首先，如图16A所示在透明基底50的平面上按顺序设置掩模52b和多个菲涅耳透镜13。如图16B的截面图所示，相邻的菲涅耳透镜之间是互相光屏蔽的。通过用平行UV光一次照射来使整个透明光敏树脂51形成图案。随后，按照如上所述的相同方法进行黑色可固化树脂53的填充。 

依据上述方法，可在单个透明基底上形成多个超微细百叶窗。 

通过使相邻的菲涅耳透镜相互屏蔽，可在形成图案后除去透明光敏树脂51。因此，形成的多个超微细百叶窗可容易地彼此分离。 

虽然如图16A所示在这个实施例中形成多个相同的菲涅耳透镜，但是本发明并不限于此。例如，还可将不同尺寸的菲涅耳透镜、具有不同焦点位置的菲涅耳透镜以及具有不同尺寸以及不同焦点位置的菲涅耳透镜组合使用于曝光。多个超微细百叶窗形成掩模52b至单个菲涅耳透镜的距离可以改变。因而，可同时在相同透明基底上形成具有不同尺寸和不同倾斜角度的超微细百叶窗。 

虽然之前的描述是针对轴对称菲涅耳透镜给出的，但本发明并不限于轴对称菲涅耳透镜。还可使用线性菲涅耳透镜来产生同样效果。 

如上所述的本发明的超微细百叶窗不仅可用于液晶显示器，还可用于具有显示面板的其他显示器设备，例如等离子显示器。 

本发明的超微细百叶窗还可用于不同模式中。超微细百叶窗可置于照射显示面板的光学照明设备中，或可直接粘附在显示面板表面，或设置在显示设备内部。如下将描述这些使用模式的配置。描述第一  实施例中描述的超微细百叶窗60的使用模式作为示例。 

首先，将描述本发明的超微细百叶窗直接粘附在显示面板表面的模式。 

图17示出了本发明的超微细百叶窗设置在显示屏幕上的显示设备的结构。参看图17，显示设备包括光控制元件、光学照明设备以及超微细百叶窗60。 

如在第一实施例中所述，超微细百叶窗60具有从光控制元件发出的光(内部光线)会聚到屏幕中心的光分布特性。光学照明设备包括诸如冷阴极管之类的光源21、反射片22、光波导23、漫射板24、以及棱镜片25a和25b，并且用透射通过棱镜片25a和25b的光照射光控制元件。光源21是片状光源。 

光波导23由诸如丙烯酸树脂之类的材料制成。光源21发出的光进入一个端面，入射光穿过光波导，均匀地通过右侧(预定侧)发射。位于光波导23后面的是反射片22，其将通过后侧发出的光朝着右侧反射。虽然未示出，在光波导23的另一端面和侧面上也设置有反射装置。 

从光波导23的右侧发出的光通过漫射板24和棱镜片25a和25b进入光控制元件。漫射板24用来漫射从光波导23进入的光。由于光波导23的结构，使得从光波导23的右和左端发出的光线之间的亮度存在差异。因此，用漫射板24来漫射从光波导23发出的光。 

棱镜片25a和25b提高了从光波导23发出通过漫射板24进入的光的亮度。棱镜片25a包括沿预定方向以预定间隔设置的多个棱镜。棱镜片25b除了棱镜的规则排列与棱镜片25a的规则排列的方向交叉之外具有与棱镜片25a相同的配置。棱镜片25a和25b可提高漫射板24漫射的光的方向性。 

虽然已经针对将冷阴极管用作光源描述了本实施例，但光源并不限于此。光源还可以是白光LED或三色LED。虽然本实施例中的光源是侧光类型的光源，但光源并不限于此。光源还可以是直接光源。 

光控制元件具有液晶层32夹在两个基底30a和30b之间的结构。滤色镜33形成在基底30a的一侧(液晶层32侧)上，偏振片和延迟  片(retarder)31a设置在另一侧。偏振片和延迟片31b设置在基底30b与液晶层32相对一侧的表面上。滤色镜33具有被黑色矩阵划分的区域，其中黑色矩阵是光吸收层。R(红)、G(绿)和B(蓝)滤色镜以矩阵形式设置在该区域上。每个滤色镜对应于一个像素，像素是按规则的间距排列的。液晶层32能依据来自控制器(未示出)的控制信号以逐像素的基础在透明状态和遮光状态之间切换。通过切换对入射光进行空间调制。 

在图17示出的显示设备中，穿过棱镜片25a和25b的光进入偏振片和延迟片31b。在穿过偏振片和延迟片31b后，光通过基底30b进入液晶层32，其中对每个像素进行空间调制。穿过液晶层32的光(调制)穿过滤色镜33和基底30a，进入偏振片和延迟片31a。穿过偏振片和延迟片31a的光通过超微细百叶窗60发射。虽然在图17中一对偏振片和延迟片31a和31b用作光控制元件，但光控制元件可只包括一个偏振片。 

在上述显示设备中，超微细百叶窗60将来自偏振片和延迟片31a的光(调制光)会聚到屏幕中心。这使得观看者能清楚观看到屏幕上的图像，甚至是屏幕边缘附近的区域上的图像。可在超微细百叶窗60的表面上形成防止显示器受到刮伤的硬涂层以及防止外部光反射的抗反射层。 

超微细百叶窗60可以是可分开的。这样，超微细百叶窗60可粘附到光控制元件上来获得将光朝着屏幕中心会聚的光分布特性，并可以去除来获得将光漫射遍及整个屏幕的光分布特性。 

以下将描述包括了本发明的超微细百叶窗的显示设备。 

图18示出了包括本发明的超微细百叶窗的显示设备的配置。第一显示设备包括光控制元件、照射光控制元件的光学照明设备、以及位于光控制元件和光学照明设备之间的超微细百叶窗60。 

如针对第一实施例所述，超微细百叶窗60具有将来自光控制元件的光(内部光)向屏幕中心会聚的光分布特性。如图18所示，光学照明设备包括光源21、反射片22、光波导23、漫射板24以及棱镜片25a和25b。穿过棱镜片25a和25b的光通过超微细百叶窗60照射光  控制元件。光控制元件与图2示出的相同。 

在上述显示设备中，超微细百叶窗60将用来照射光控制元件的光向屏幕中心会聚。这能确保位于屏幕中心正前的观看者对即使是屏幕边缘附近区域的图像也有很好的可见度。 

在图18示出的配置中，超微细百叶窗60可利用透明粘附层连接至作为光控制元件的偏振片和延迟片31b。利用这种配置，可减少超微细百叶窗60与偏振片和延迟片31b之间界面处的表面反射损失，以及获得更亮的光。 

图19示出了包括本发明的超微细百叶窗的光学照明设备的配置。透射-漫射切换元件设置在包含超微细百叶窗的光学照明设备上。 

可以是PNLC(聚合物网络LC)的透射-漫射切换元件26包括其上设有透明电极28a的基底27a、其上设有透明电极28b的基底27b以及夹在基底27a和27b之间的液晶层29和聚合物链。 

当在透明电极28a和28b之间施加电压时，聚合物链的折射率变得与液晶29的折射率相同，透射-漫射切换元件处于透明状态。在透明状态中，来自超微细百叶窗60的光直接穿过透射-漫射切换元件26。另一方面，当没有在透明电极28a和28b之间施加电压时，其折射率不与液晶29的折射率相匹配，来自超微细百叶窗60的光在穿过透射-漫射切换元件26时发生漫射。这样，透射-漫射切换元件26在施加了电压时处于透明状态，而在没有施加电压时处于漫射状态。 

在图19示出的光学照明设备中，当透射-漫射切换元件26处于透明状态时，可获得将光向屏幕中心会聚的光分布特性。另一方面，在漫射状态时，从超微细百叶窗60发出的光发生漫射，并因此加大了光的发射角。通过将透射-漫射切换元件26在透射状态和漫射状态之间如此进行切换，可改变光学照明设备的光发射角。 

透射-漫射切换元件26可利用透明粘附层连接至超微细百叶窗60。依据这种结构，可减少超微细百叶窗60和透射-漫射切换元件26之间界面处的表面反射损失，并获得更亮的照明光。 

图20示出了包括本发明的超微细百叶窗60的另一显示设备的配置。 

该显示设备包括光控制元件、照射光控制元件的光学照明设备以及位于光控制元件和光学照明设备之间的超微细百叶窗60和透射-漫射切换元件26。 

如在第一实施例中所述，超微细百叶窗60具有将来自光控制元件的光(内部光)向屏幕中心会聚的光分布特性。光学照明设备包括光源21、反射片22、光波导23、漫射板24、以及棱镜片25a和25b。穿过棱镜片25a和25b的光通过超微细百叶窗60照射光控制元件。该光控制元件与图17示出的相同。透射-漫射切换元件26与图19中示出的相同。 

在图20示出的显示设备中，当透射-漫射切换元件26处于透明状态时，可获得将光向屏幕中心会聚的光分布特性。另一方面，当透射-漫射切换元件26处于漫射状态时，来自超微细百叶窗60的光发生漫射并因而增大了显示面板处的发射角。在这种状态中，散射光将增宽视角，并因此显示屏幕同时对多个观看者是可见的。 

在超微细百叶窗60和透射-漫射切换元件26的基底27b之间的界面处和/或作为光控制元件的偏振片和延迟片31b与透射-漫射切换元件26的基底27a之间的界面处可以设置透明粘附层，以使它们彼此粘附。根据这种配置，可以减少超微细百叶窗60和基底27b之间界面处和/或偏振片和延迟片31b与基底27a之间界面处的表面反射损失，并获得更亮的照明光。 

还可在上述显示设备中加入输入装置。输入装置可以是所谓“触摸板”，其具有由上部透明电极和下部透明电极组成的对电极，并且可根据上部透明电极上的局部压力或电阻的改变来输入与显示面板上的位置相关的信息。触摸板并不限于电阻型触摸板。还可以是电容型触摸板。 

上述显示设备是将本发明应用于移动信息处理终端如移动电话、膝上型个人电脑和PDA的例子。信息处理设备中的控制器接收来自诸如鼠标和键盘的输入装置的输入，并控制显示设备在显示设备上显示所需信息。 

Claims (24)

1.一种光学元件制造方法，包括：

在透明光敏树脂上设置掩模；

通过所述掩模向所述透明光敏树脂施加曝光光，使所述透明树脂形成图案，以形成透明层；

通过用黑色可固化树脂填充所述透明层中的缝隙，来形成光吸收层；以及

用所述曝光光倾斜照射所述掩模的掩模表面；

其中所述透明层和所述光吸收层交替设置在平面中，并且由所述光吸收层来限制透射通过所述透明层的光在光发射方向上的范围。

2.依据权利要求1的光学元件制造方法，其中所述曝光光是散射光。

3.依据权利要求2的光学元件制造方法，其中所述曝光光从点光源发出。

4.依据权利要求1的光学元件制造方法，其中所述曝光光是准直光；以及

在所述掩模的掩模表面上方设置透镜，并且通过用透射通过所述透镜的所述曝光光来照射所述透明层，使所述透明层形成图案。

5.依据权利要求4的光学元件制造方法，其中一个或多个所述透镜设置在所述掩模表面上方。

6.依据权利要求1的光学元件制造方法，其中所述曝光光是准直光；以及

所述方法还包括：在从一个方向施加所述曝光光后，从不同方向施加所述曝光光。

7.一种光学元件，包括：

透明层，由透明光敏酚醛清漆树脂型环氧树脂制成，其中所述透明层包括多个透明层部分，每一透明层部分具有V形结构，所述V形结构的开口侧面向所述透明层的发射表面；

光吸收层，包括多个光吸收部分，所述光吸收部分由设置在所述透明层部分之间的黑色可固化树脂制成；

其中，所述透明层部分和所述光吸收部分交替设置在平面中，所述透明层部分和所述光吸收部分之间的界面相对于所述平面倾斜，透射通过所述透明层的所述发射表面的光的范围被所述光吸收部分限制为不连续的多个角度，其中透射通过所述发射表面的光通过各自具有V形结构的所述多个透明层部分而被引导至多个方向。

8.依据权利要求7的光学元件，其中所述透明层部分和所述光吸收部分之间的所述界面相对于所述平面沿两个或更多方向倾斜。

9.依据权利要求7的光学元件，其中所述透明层部分和所述光吸收部分之间的所述界面相对于所述平面的角度在所述光学元件的边缘附近的区域较在所述光学元件的中心要小。

10.依据权利要求8的光学元件，其中所述透明层部分和所述光吸收部分之间的所述界面相对于所述平面的角度在所述光学元件的边缘附近的区域较在所述光学元件的中心要小。

11.依据权利要求7的光学元件，其中所述透明层部分和所述光吸收部分之间的所述界面包括彼此不平行的界面。

12.一种光学照明设备，包括权利要求7的光学元件以及位于所述光学元件后侧的片光源。

13.依据权利要求12的光学照明设备，其中所述片光源包括漫射从所述光源发出的光的漫射板、以及包括多个规则排列的棱镜的棱镜片，所述棱镜片将来自所述漫射板的散射光改变成一束向所述光学元件行进的光。

14.依据权利要求12的光学照明设备，还包括来自所述光学元件的光达到的透射-漫射切换元件，

其中所述透射-漫射切换元件能在不改变地发射入射光的透明状态以及将入射光发射为散射漫射光的漫射状态之间切换。

15.一种显示设备，包括：依据权利要求7的光学元件；其上排列了像素的显示面板；以及照射所述显示面板的片光源；

其中来自所述片光源的光通过所述光学元件施加在所述显示面板上。

16.依据权利要求15的显示设备，还包括在所述显示面板的显示屏幕侧设置的输入装置，

其中通过所述输入装置输入基于局部压力改变或局部电阻改变的信息。

17.一种显示设备，包括依据权利要求7的光学元件和其上规则排列了像素的显示面板，

其中来自所述显示面板的光通过所述光学元件发射。

18.依据权利要求17的显示设备，其中所述光学元件可分离地设置在所述显示面板的显示屏幕上。

19.依据权利要求17的显示设备，还包括在所述光学元件上设置的输入装置，

其中通过所述输入装置输入基于局部压力改变或局部电阻改变的信息。

20.一种显示设备，包括：依据权利要求7的光学元件；其上规则排列了像素的显示面板；照射所述显示面板的片光源；以及来自所述光学元件的光行进到的透射-漫射切换元件，该透射-漫射切换元件能在不改变地发射入射光的透明状态以及将入射光发射为散射漫射光的漫射状态之间切换；

其中用通过所述透射-漫射切换元件发出的光来照射所述显示面板。

21.依据权利要求20的显示设备，还包括在所述显示面板的显示屏幕侧设置的输入装置，

其中通过所述输入装置输入基于局部压力改变或局部电阻改变的信息。

22.一种电子设备，包括依据权利要求15的显示设备。

23.一种电子设备，包括依据权利要求20的显示设备，其中所述透射-漫射切换元件基于从外部源输入的信号在透射状态和漫射状态之间切换。

24.一种电子设备，包括依据权利要求21的显示设备，其中所述透射-漫射切换元件基于从外部源输入的信号在透射状态和漫射状态之间切换。

Images