CN109613783A - 光束方向控制元件及其制造方法以及显示装置 - Google Patents

光束方向控制元件及其制造方法以及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光束方向控制元件及其制造方法以及显示装置。一种光束方向控制元件包括：第一透明基板；与第一透明基板相对的第二透明基板；第一导电膜图案，其具有开口并且形成在第一透明基板的与第二透明基板相对的表面上；第二导电膜图案，其具有开口并形成在第二透明基板的与第一透明基板相对的表面上；电泳元件，其夹在第一导电膜图案和第二导电膜图案之间，并包括具有表面电荷的遮光电泳粒子和透明分散介质；以及光透射区域，设置在第一透明基板和第二透明基板之间并夹在第一导电膜图案的开口的至少一部分和第二导电膜图案的开口的至少一部分之间，具有与第一导电膜图案和第二导电膜图案平行的表面，并且具有被电泳元件包围的侧壁。

Description

光束方向控制元件及其制造方法以及显示装置
技术领域
本发明涉及光束方向控制元件、该光束方向控制元件的制造方法以及显示装置。
背景技术
平板显示设备用作诸如移动电话、PDA(个人数字助理)、ATM(自动柜员机)以及个人计算机的各种信息处理装置的显示装置，近年来，具有宽视角的平板显示装置已经投入实际使用。
这种平板显示装置的例子例如是液晶显示装置。液晶显示装置的公知的结构是这样的结构，液晶显示装置在其中安装有调整从背面入射的光的输出方向的光学元件、向光学元件发射均匀光的背光源、以及显示图像的液晶显示器。
而且，随着液晶显示装置的尺寸增大并用于更多应用，需要各种光取向特性。
特别是，需要诸如限制视角以防止其他人看到屏幕从而防止信息泄漏、以及防止向不需要的方向发光。作为能够满足这种需求的光学元件，能够限制显示器的视角(或光输出范围)的光学膜已被提出并投入实际使用。
然而，在具有这种光学膜的液晶显示装置中，每次从多个方向同时观察显示器时，需要除去光学膜。这要求用户进行复杂且耗时的处理，因此，越来越需要能够在宽视角和窄视角之间容易地切换而无需用户去除光学膜。
因此，提出了一种能够使显示器根据需要在宽视角模式和窄视角模式之间切换的光束方向控制元件。与光束方向控制元件有关的这种技术的示例包括美国专利No.7751667(专利文献1)的说明书和WO2015/122083(专利文献2)。
图16是专利文献1中公开的光束方向控制元件的剖视图。专利文献1中公开的光束方向控制元件611具有：透明基板621；设置在透明基板621的主表面621a上的透明导电膜631；在透明导电膜631的主表面631a上形成为彼此分离的多个透明柱640；以及设置在透明柱640之间的混合体660，混合体660是透明溶剂和光吸收元件的混合物。另外，在专利文献1中公开的光束方向控制元件611中，在透明柱640的上表面640a上设置有透明盖622，透明盖622具有设置有透明导电膜632的主表面622a。
图17是专利文献2中公开的光束方向控制元件的剖视图。专利文献2中公开的光束方向控制元件711具有：第一透明基板721；在第一透明基板的主表面721a上设置有彼此分离的多个导电遮光膜图案731；设置在各导电遮光膜图案731的主表面731a上的电泳元件760；以及形成在第一透明基板的主表面721a上且在电泳元件760之间的光透射区域740。另外，在专利文献2中公开的光束方向控制元件711中，在光透射区域740的上表面740a上设置第二透明基板722，第二透明基板722具有设置有透明导电膜732的主表面722a。
然而，通过专利文献1中公开的光束方向控制元件611的光束在透明基板621与透明导电膜631之间的界面、在透明导电膜631与透明柱640之间的界面、在透明柱640与透明导电膜632之间的界面、以及在透明导电膜632与透明盖622之间的界面上反射，这使得透射率减小。
类似地，通过专利文献2中公开的光束方向控制元件711的光束在光透射区域740与透明导电膜732之间的界面、以及在透明导电膜732与第二透明基板722之间的界面上反射，这使得透射率减小。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高透射率的光束方向控制元件。本发明的一个方面采用以下结构来解决上述问题。一种光束方向控制元件，包括：第一透明基板；第二透明基板，所述第二透明基板设置为与所述第一透明基板相对；第一导电膜图案，所述第一导电膜图案具有开口并且形成在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的第一表面上；第二导电膜图案，所述第二导电膜图案具有开口并形成在所述第二透明基板的与所述第一透明基板相对的第二表面上；电泳元件，所述电泳元件夹在所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案之间，并且包括具有表面电荷的遮光电泳粒子和透明分散介质；以及多个光透射区域，所述多个光透射区域设置在所述第一透明基板与所述第二透明基板之间，夹在所述第一导电膜图案的开口的至少一部分与所述第二导电膜图案的开口的至少一部分之间，具有与所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案平行的表面，并且具有被所述电泳元件包围的侧壁。
应理解的是，前面的概述和以下的详述都是示例性和说明性的，而不旨在限制本发明。
本发明可以提供具有高透射率的光束方向控制元件。
附图说明
通过以下结合附图的描述可以理解本发明，其中：
图1是表示根据实施方式1的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图2是表示根据实施方式1的宽视角模式(宽视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图3是表示实施方式1的光束方向控制元件和相关技术的光束方向控制元件的各波长的正面透射率的仿真结果的曲线图。
图4是根据实施方式1的光束方向控制元件的示例的平面图。
图5是根据实施方式1的光束方向控制元件的示例的平面图。
图6是根据实施方式1的光束方向控制元件的示例的平面图。
图7A是表示根据实施方式1的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透明导电膜图案形成步骤)的示例的说明图。
图7B是表示根据实施方式1的光束方向控制元件的制造方法的步骤(光敏树脂层叠步骤)的示例的说明图。
图7C是表示根据实施方式1的光束方向控制元件的制造方法的步骤(曝光光线辐射步骤和位置控制步骤)的示例的说明图。
图7D是表示根据实施方式1的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透射区域形成步骤)的示例的说明图。
图7E是表示根据实施方式1的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透明基板布置步骤)的示例的说明图。
图7F是表示根据实施方式1的光束方向控制元件的制造方法的步骤(电泳元件填充步骤)的示例的说明图。
图8是表示根据实施方式2的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图9是表示根据实施方式2的光束方向控制元件的制造方法的步骤(照射形成步骤)的示例的说明图。
图10是表示根据实施方式3的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图11是表示根据实施方式3的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图12A是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透明导电膜图案形成步骤)的示例的说明图。
图12B是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(绝缘膜层叠步骤)的示例的说明图。
图12C是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(光敏树脂层叠步骤)的示例的说明图。
图12D是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(曝光光线辐射步骤和位置控制步骤)的示例的说明图。
图12E是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透射区域形成步骤)的示例的说明图。
图12F是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透明基板布置步骤)的示例的说明图。
图12G是表示根据实施方式3的光束方向控制元件的制造方法的步骤(电泳元件填充步骤)的示例的说明图。
图13是表示根据实施方式4的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图14是表示根据实施方式4的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图15是表示具有根据实施方式5的光束方向控制元件的显示装置的示例的说明图。
图16是表示根据相关技术的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图17是表示根据相关技术的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图18是表示根据实施方式6的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图19是表示根据实施方式6的窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。
图20A是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透明导电膜图案形成步骤)的示例的说明图。
图20B是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(绝缘膜层叠步骤)的示例的说明图。
图20C是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(绝缘膜局部去除步骤)的示例的说明图。
图20D是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(光敏树脂层叠步骤)的示例的说明图。
图20E是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(曝光光线辐射步骤和位置控制步骤)的示例的说明图。
图20F是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透射区域形成步骤)的示例的说明图。
图20G是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(透明基板布置步骤)的示例的说明图。
图20H是表示根据实施方式6的光束方向控制元件的制造方法的步骤(电泳元件填充步骤)的示例的说明图。
具体实施方式
下面将参照附图说明实施方式。本实施方式仅是用于实现本发明的示例，应当注意的是，实施方式不旨在限制本发明的技术范围。在各图中相同的附图标记被分配给共同的部件。附图中示出的形状不一定对应于实际尺寸和比率。
[实施方式1]
图1是示出窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。图2示出了宽视角模式(宽视角状态)下的光束方向控制元件的示例。
光束方向控制元件11包括第一透明基板21、透明导电膜图案31、光透射区域40、电泳元件60、第二透明基板22以及透明导电膜图案32。透明导电膜图案31形成在第一透明基板21的表面21a(主表面)上。透明导电膜图案32形成在第二透明基板22的表面22a(主表面)上。第一透明基板21和第二透明基板22设置成使得透明导电膜图案31的主表面31a和透明导电膜图案32的主表面32a彼此相对。
电泳元件60设置成夹在透明导电膜图案31的主表面31a和透明导电膜图案32的主表面32a之间。电泳元件60包括电泳粒子61和分散介质62。在图1和图2的示例中，电泳元件60的整个上表面60a与透明导电膜图案32接触，并且电泳元件60的整个下表面60b与透明导电膜图案31接触。
为了便于观察，将光透射区域40和分散介质62的剖面图示为没有阴影图案。光透射区域40包括在第一透明基板21、透明导电膜图案31、第二透明基板22以及透明导电膜图案32之间的间隙中。
通过将电泳元件60中的电泳粒子61分散遍布设置在每个光透射区域40之间的间隙中的分散介质62中，实现图1中所示的窄视角模式。因此，图中从下到上穿过的光束的加宽被第一透明基板21和第二透明基板22之间的电泳元件60限制。其结果，光束在穿过之前和之后的比较表明视角变窄，并且窄视角模式被设定。相比之下，通过将电泳粒子61集中在透明导电膜图案31附近，实现图2中所示的宽视角模式。例如，通过将透明导电膜图案31相对于透明导电膜图案32的电位设定为与电泳粒子61的表面电荷相反的极性，将电泳粒子61聚集在透明导电膜图案31的附近。因此，在图中从下到上穿过的光束的加宽基本上不受第一透明基板21和第二透明基板22之间的电泳粒子61的限制。其结果，光束穿过之前和之后的比较表明视角的差异基本上消除，宽视角模式被设定。
换句话说，如果电泳粒子61的表面电荷为负(-)，则透明导电膜图案31设定为正极。如果电泳粒子61的表面电荷为正(+)，则透明导电膜图案31设定为负极。
下面，将描述电泳粒子61的表面电荷为负(-)的结构的情况。即使电泳粒子61的表面电荷为正(+)，也可以通过将透明导电膜图案31的极性设定为相反的极性来实现类似的结构。
图16中的透明导电膜631设置为覆盖透明基板621的主表面621a，但是在图1的示例中，透明导电膜图案31和透明导电膜图案32形成为具有开口，并且光透射区域40设置在该开口中。特别是在图1的示例中，光透射区域40不与透明导电膜图案31的主表面31a或透明导电膜图案32的主表面32a接触。
因此，可以增加入射到光透射区域40的光束中的未通过具有高反射率的界面(例如，光透射区域和透明导电膜之间的界面以及透明导电膜和透明基板之间的界面)的光束的比例。其结果，可以实现透射率高的光束方向控制元件11。
图3是表示本实施方式的光束方向控制元件11和作为相关技术文献的专利文献2中公开的光束方向控制元件711的各波长的正面透射率的仿真结果的曲线图。在此，“正面”表示从垂直于基板表面的方向的视角。图3示出了本实施方式的光束方向控制元件11的透射率301和图17的光束方向控制元件711的透射率302。图3的仿真结果表示在所有的波长中光束方向控制元件11的透射率比光束方向控制元件711的透射率高3％至8％。
接下来，将参照图1更详细地描述光束方向控制元件11的结构。第一透明基板21例如由玻璃基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或环烯烃聚合物(COP)制成。这同样适用于第二透明基板22。
透明导电膜图案31的适合的厚度为10nm至1000nm，在本实施方式中，厚度为50nm。可以使用ITO(铟锡氧化物)、ZnO、IGZO(铟镓锌氧化物)等来形成透明导电膜图案31，并且在本实施方式中使用ITO。这同样适用于透明导电膜图案32。
在第一透明基板21的与透明导电膜图案31互补的的位置上形成光透射区域40。“互补位置”表示透明导电膜图案31和光透射区域40交替地设置在第一透明基板21的主表面上的位置关系，并且优选地透明导电膜图案31和光透射区域40不重叠。这同样适用于第二透明基板22上的透明导电膜图案32与光透射区域40之间的位置关系。
光透射区域40的合适的高度为3μm至300μm，在本实施方式中，高度为60μm。另外，光透射区域40的合适的宽度(光透射图案宽度)为1μm至150μm，在本实施方式中，宽度为20μm。另外，光透射区域40之间的合适的间隙是0.25微米至40微米，在本实施方式中，间隙为5μm。
如上所述，光透射区域40之间设置电泳元件60，电泳元件60是电泳粒子61和分散介质62的混合物。
接下来，参照图4至图6描述光透射区域40和电泳元件60的三个布置示例。图4至图6示出了光束方向控制元件11的平面图的示例。在图4至图6中，未示出透明导电膜图案32和第二透明基板22。
图4的正方形图案结构的示例(第一示例)中具有正方形光透射区域40设置成网格图案的平面图形状，电泳元件60(透明导电膜图案31和32)形成嵌入到多个光透射区域40之间的间隙的正方形网格图案。换句话说，这种情况下的光束方向控制元件11形成为使得与光透射区域40的宽度相对应的光透射图案宽度41a和光透射图案宽度42a彼此相等，并且还形成为使得与电泳元件60的宽度(光透射区域40之间的间隙)相对应的遮光膜图案宽度41b和遮光膜图案宽度42b彼此相等。
在图5的具有矩形图案结构的示例(第二示例)中，光透射区域40和电泳元件60(透明导电膜图案31和32)的平面图形状是矩形网格图案的形状。换言之，该情况下的光束方向控制元件11形成为使得光透射图案宽度42a比光透射图案宽度41a长。另一方面，遮光膜图案宽度41b和遮光膜图案宽度42b形成为长度相等。
在图6的条纹图案结构的示例(第三示例)中，光透射区域40和电泳元件60(透明导电膜图案31和32)在平面图中形成条纹。换言之，这种情况下的光束方向控制元件11形成为使得每个光透射区域40的光透射图案宽度41a和电泳元件60的遮光膜图案宽度41b交替且连续地形成。在条纹图案的情况下，多个透明导电膜图案31和32在外部(未示出)电连接并被驱动。
下面，参照图7A至图7F对本实施方式的光束方向控制元件11的制造方法的步骤的示例进行说明。首先，如图7A所示，在第一透明基板21的表面(主表面)上形成透明导电膜图案31(透明导电膜图案形成步骤)。接下来，如图7B所示，在形成有透明导电膜图案31的第一透明基板21的主表面侧上层叠透明光敏树脂层41作为负型光刻胶膜(光敏树脂层叠步骤)。透明光敏树脂层41是将在下面描述的透射区域形成步骤之后成为光透射区域40的构件。
接下来，如图7C所示，曝光光线75经由包括掩模图案71的光掩模70辐射到透明的光敏树脂层41，由此曝光透明光敏树脂层41(曝光光线辐射步骤)。当进行曝光光线辐射步骤时，使用形成在第一透明基板21和光掩模70中的对准标记(图未示)，以使掩模图案71的位置与透明导电膜图案31重叠，从而进行调整光掩模70和第一透明基板21的位置的控制(位置控制步骤)。
接下来，通过对曝光的透明光敏树脂层41进行显影处理，形成如图7D所示的彼此分离的多个光透射区域40(透射区域形成步骤)。
接下来，使用形成在第二透明基板22和第一透明基板21上的对准标记(未示出)，如图7E所示，将设有透明导电膜图案32的第二透明基板22设置于光透射区域40的表面上(透明基板布置步骤)。
然后，如图7F所示，用电泳元件60填充在透明导电膜图案31、光透射区域40和透明导电膜图案32之间形成的间隙(电泳元件填充步骤)。
在基于图7A至图7F的说明中，描述了在透明基板布置步骤之后执行电泳元件填充步骤的方法，但是即使这两个步骤的顺序颠倒，也可以以相同的方式制造光束方向控制元件11。
换言之，在执行与参照图7A至图7D说明的步骤相似的步骤之后，可以执行如下工序：在透明基板布置步骤之前执行将电泳元件60填充到光透射区域40之间的间隙的电泳元件填充步骤，然后，执行透明基板布置步骤，在透明基板布置步骤中，将包括透明导电膜图案32的第二透明基板22布置在光透射区域40和电泳元件60的表面上。
这里，用于曝光的曝光光线75是平行于层叠方向(层叠透明光敏树脂层41等的方向)的平行光。UV光源用作曝光光线75的光源，在本实施方式的曝光光线辐射步骤中，例如，辐射波长为365nm的UV光作为曝光光线75。
辐射期间的合适的曝光量在100mJ/cm2至1000mJ/cm2的范围，并且在本实施方式中，曝光光线75的曝光量为200mJ/cm2。
作为在曝光光线辐射步骤中形成透明光敏树脂层41的方法，例如，可以使用采用狭缝式挤压涂布机、线涂布机、涂布器、干膜转印、喷涂、丝网印刷等的成膜方法。通过这种成膜方法，在本实施方式中，将适当的厚度为30μm至300μm的透明光敏树脂层41形成为60μm的厚度。
此外，例如，对于用于透明光敏树脂层41的透明光敏树脂，使用由MicroChem制造的化学放大的光致抗蚀剂(产品名“SU-8”)。透明光敏树脂的特性如下。
第一个特征是树脂是环氧类(具体而言，双酚A酚醛清漆的缩水甘油醚衍生物)的负性抗蚀剂，其中，通过在其上辐射紫外光，光引发剂产生酸并且使用该质子酸作为催化剂使可固化单体聚合。第二个特征是在可见光区域中树脂具有非常高的透明性。
第三个特征是透明光敏树脂中所含的可固化单体在固化前具有较低的分子量，因此，高度溶解于诸如环戊酮、丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)、γ-丁内酯(GBL)或异丁基酮(MIBK)的溶剂；因此，树脂可以容易地形成为厚膜。
第四个特征是在近紫外波长范围内树脂也具有非常高的透射性，因此，即使膜形成得较厚，也允许紫外光通过。第五个特征是，由于具有上述的特性，树脂可以以大于或等于3的大高宽比形成图案。第六个特征是可固化单体有许多官能团，因此，在固化后，单体形成极高密度的交联，这提供了非常高的热稳定性和化学稳定性。因此，在图案化之后其加工变得容易。
尽管使用上述的化学放大光致抗蚀剂(产品名“SU-8”)作为透明光敏树脂层41，但透明光敏树脂层不限于此，可以使用任何的光固化材料，只要可以获得相同的特性即可。
在图7D的透射区域形成步骤中，在曝光之后，对透明光敏树脂层41执行显影处理。换言之，通过使透明光敏树脂层41显影，然后在120℃至150℃下执行热退火(热退火工艺)30分钟至60分钟，透明光敏树脂层41被分成多个光透射区域40。例如，如果第一透明基板21是玻璃基板，则上述条件优选为150℃以及30分钟。
在此形成的光透射区域40之间的间隙宽度(遮光膜图案宽度)如上所述为5μm。而且，如果光透射区域40由SU-8制成，则其折射率为1.5至1.6。
在图7F的透明基板布置步骤中，将包括透明导电膜图案32的第二透明基板22设置在光透射区域40上。第二透明基板22通过粘合剂(未示出)固定到第一透明基板21的外周。用于将基板彼此固定的粘合剂可以是热固性或UV固化的粘合剂。
如上所述，在本实施方式的光束方向控制元件11中，透明导电膜图案31和透明导电膜图案32形成为不连续而是具有开口，并且开口接触光透射区域40。具体地，在图1的例子中，光透射区域40仅与开口接触，不与透明导电膜图案31的主表面31a或透明导电膜图案32的主表面32a接触。
因此，可以增加入射到光透射区域40的光束中的没有通过具有高反射率的界面(例如，光透射区域和透明导电膜之间的界面、以及透明导电膜和透明基板之间的界面)的光束的比例，因此，可以实现高透射率的光束方向控制元件11。
[实施方式2]
下面，将描述本实施方式的光束方向控制元件11。将描述与实施方式1的不同之处。图8是示出窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件的示例的剖视图。在实施方式2的光束方向控制元件11中，第一透明基板21的表面21a(主表面)上没有形成透明导电膜图案31而是形成导电遮光膜图案30。
用于导电遮光膜图案的适合的材料是诸如铝、铬、铜或氧化铬的遮光导电材料，在本实施方式中使用铝。导电遮光膜图案30的适合的厚度范围为10nm至1000nm，在本实施方式中厚度为300nm。
在图7A至图7F中所示的制造方法中，使用导电遮光膜图案30代替透明导电膜图案31，可以制造本实施方式的光束方向控制元件11。下面，将描述本实施方式的光束方向控制元件11的制造方法的另一示例。
图9是示出光束方向控制元件11的制造工艺中的照射形成步骤的示例的说明图。在本实施方式的光束方向控制元件11的制造工艺中，可以采用图9所示的照射形成步骤，代替实施方式1的制造工艺的曝光光线辐射步骤和透射区域形成步骤。在曝光光线辐射步骤中，使用导电遮光膜图案30作为光掩模，从第一透明基板21的背面侧辐射曝光光线75，从而将透明光敏树脂层41图案化(照射形成步骤)。
使用平行光作为用于曝光的曝光光线75，并且使用UV光源作为光源。在本实施方式中，使用波长为365nm的UV光作为曝光光线75。关于曝光量，100mJ/cm2至1000mJ/cm2的范围是合适的，在这种情况下设定为200mJ/cm2。
以这种方式，使用导电遮光膜图案30作为光掩模，除了在实施方式1中获得的效果之外，还可以获得如下结构：即使不执行实施方式1的用于调整光掩模70和第一透明基板21的位置的位置控制步骤，光透射区域40和导电遮光膜图案30的相对位置也自然互补。此外，能够制造该光束方向控制元件11，使得不执行位置控制步骤，电泳元件60的上表面60a也与作为电极的透明导电膜图案32接触，电泳元件60的整个下表面60b也与作为电极的导电遮光膜图案30接触。
[实施方式3]
下面，将描述本实施方式的光束方向控制元件11。将描述与实施方式1的不同之处。图10和图11是表示窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件11的示例的剖视图。
图10的光束方向控制元件11还包括绝缘膜81和绝缘膜82。绝缘膜81以层状形成在第一透明基板21的表面21a(主表面)上，以覆盖透明导电膜图案31。绝缘膜82以层状形成在第二透明基板22的表面22a(主表面)上，以覆盖透明导电膜图案32。光透射区域40和电泳元件60夹置在绝缘膜81和绝缘膜82之间。用于形成绝缘膜81和绝缘膜82的材料的示例包括氧化硅、氮化硅等。
在图11的光束方向控制元件11中，形成导电遮光膜图案30，代替图10中的透明导电膜图案31。导电遮光膜图案30的细节如实施方式2中所述。
将参照图12A至图12G说明图10的光束方向控制元件的制造方法的示例。图12A的透明导电膜图案形成步骤与图7A的透明导电膜图案形成步骤相同，因此省略其说明。在图12B中，在形成有透明导电膜图案31的第一透明基板21上，通过诸如CVD(化学气相沉积)的方法，形成绝缘膜81，使其覆盖透明导电膜图案31(绝缘膜层叠步骤)。
接下来，如图12C所示，以类似于图7B的方式，在形成有透明导电膜图案31和绝缘膜81的第一透明基板21的主表面侧层叠透明光敏树脂层41作为负型光刻胶膜(光敏树脂层叠步骤)。
接下来，如图12D所示，以类似于图7C的方式，通过包括掩模图案71的光掩模70将曝光光线75辐射到透明光敏树脂层41上，从而曝光透明光敏树脂层41(曝光光线辐射步骤)。当执行曝光光线辐射步骤时，调整光掩模70和第一透明基板21的位置，使得掩模图案71的位置与透明导电膜图案31重叠(位置控制步骤)。
接下来，如图12E所示，以类似于图7D的方式，通过对曝光的透明光敏树脂层41执行显影处理，形成如图7D所示的彼此分离的多个光透射区域40(透射区域形成步骤)。
接下来，如图12F所示，将包括透明导电膜图案32和绝缘膜82的第二透明基板22设置在光透射区域40的表面上(透明基板布置步骤)。然后，如图12G所示，在透明导电膜图案31、光透射区域40和透明导电膜图案32之间形成的间隙中填充电泳元件60(电泳元件填充步骤)。
图11的光束方向控制元件11的制造方法类似于图10的光束方向控制元件11的制造方法，但是，可以采用在实施方式2中参照图8说明的照射形成步骤(背面曝光)，代替曝光光线辐射步骤和透射区域形成步骤。
在本实施方式的光束方向控制元件11中，由于绝缘膜设置在作为电极的透明导电膜(或导电遮光膜图案)的表面上，因此，电极之间的绝缘性提高。而且，可以减轻电泳粒子61在电极表面上的粘附。因此，可以减轻由于电泳粒子61粘附到电极表面上而导致的电泳元件60的劣化。而且，可以施加更强的电场并提高响应能力。
[实施方式4]
下面，将描述本实施方式的光束方向控制元件11。将描述与实施方式1的不同之处。图13是示出窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件11的示例的剖视图。在图13的光束方向控制元件11中，透明导电膜图案31和透明导电膜图案32的图案宽度A大于电泳元件60的宽度B。
具体地，在透光区域40的宽度为20μm并且透光区域40之间的电泳元件60的宽度B为5μm的本实施方式中，透明导电膜图案31和透明导电膜图案32的图案宽度A大于5μm且小于25μm，例如，其适合的宽度为6μm。此外，透明导电膜图案31和透明导电膜图案32的从电泳元件60突出的突出宽度C和D都大于0μm且小于20μm，例如1μm是适合的宽度。
图13的光束方向控制元件11的制造方法例如类似于实施方式1的制造方法。在图13的光束方向控制元件11中，由于图案宽度A大于电泳元件60的宽度B，因此，即使在位置控制步骤中发生一定的位置偏移，也可以制造光束方向控制元件11，使得电泳元件60的上表面60a与作为电极的透明导电膜图案32接触，电泳元件60的整个下表面60b与作为电极的透明导电膜图案31接触。
图14是示出窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件11的示例的剖视图。图14的光束方向控制元件11与图19的光束方向控制元件11的不同之处在于，透明导电膜图案31的宽度A’大于透明导电膜图案32的图案宽度A。
具体地，如果透明导电膜图案32的图案宽度A例如是5μm，则适合于透明导电膜图案31的图案宽度A’是6μm至10μm。图14的光束方向控制元件11的制造方法例如与实施方式1的制造方法类似。
在图14的光束方向控制元件11中，由于透明导电膜图案31的图案宽度A’大于透明导电膜图案32的图案宽度A的事实，因此，不仅可以在位置控制步骤允许一定的位置偏移，而且在透明基板布置步骤也允许一定的位置偏移。因此，即使在透明基板布置步骤中发生一定位置偏移，能够制造光束方向控制元件11，使得电泳元件60的上表面60a与作为电极的透明导电膜图案32接触，电泳元件60的整个下表面60b与作为电极的透明导电膜图案31接触。
[实施方式5]
下面，在本实施方式中，将参照图15描述包括光束方向控制元件11的显示装置的示例。显示装置例如包括通过透明粘合层粘合在一起的光束方向控制元件11和显示图像的显示单元100。在图15的示例中，光束方向控制元件11设置在显示单元100的表面100a(显示表面)侧。换言之，第二透明基板22的主表面的相反面粘合到显示单元100。图15所示的示例中的光束方向控制元件11是导电遮光膜图案30形成在第一透明基板21上的、图11的光束方向控制元件11(或者可以是例如图8的光束方向控制元件11)。
在图15的示例中，光束方向控制元件11设置成使得导电遮光膜图案30位于观察者侧，或者换言之，使得透明导电膜图案32更靠近显示单元100的表面100a。通过以这种方式设置光束方向控制元件11，即使由于透明导电膜图案32和光透射区域40的相对位置的偏移而发生光学摩尔纹图案，观察者也看不到光学摩尔纹，能够保持良好的显示状态。
[实施方式6]
下面，将描述本实施方式的光束方向控制元件11。将描述与实施方式3的不同之处。图18和图19是示出窄视角模式(窄视角状态)下的光束方向控制元件11的示例的剖视图。
图18的光束方向控制元件11包括绝缘膜图案111和绝缘膜图案112。绝缘膜图案111以图案形成在第一透明基板21的表面21a(主表面)上。绝缘膜图案111的元件(不包括开口)覆盖透明导电膜图案31的元件(不包括开口)。并且，绝缘膜图案112以图案形成在第二透明基板22的表面22a(主表面)上。绝缘膜图案112的元件(不包括开口)覆盖透明导电膜图案32的元件。可以提供覆盖透明导电膜图案31的多个元件(不包括开口)的绝缘膜图案111的元件。
光透射区域40和电泳元件60夹置在第一透明基板21的表面21a(主表面)、绝缘膜图案111、第二透明基板22的表面22a(主表面)以及绝缘膜图案112之间。形成绝缘膜图案111和绝缘膜图案112的材料的示例包括氧化硅、氮化硅等。
在图19的光束方向控制元件11中，形成导电遮光膜图案30，代替图18中的透明导电膜图案31。导电遮光膜图案30的细节如实施方式2所述。
将参考图20A至图20H说明图18的光束方向控制元件的制造方法的示例。图20A的透明导电膜图案形成步骤和图20B的绝缘膜形成步骤类似于图12A的透明导电膜图案形成步骤和图12B的绝缘膜形成步骤，因此省略其说明。接下来，在图20C中，除去绝缘膜81的覆盖透明导电膜图案31的各元件的部分之外的部分，从而形成绝缘膜图案111(绝缘膜部分除去步骤)。
接下来，如图20D所示，以类似于图7B的方式，在第一透明基板21的形成有透明导电膜图案31和绝缘膜图案111的主表面侧层叠透明光敏树脂层41作为负型光刻胶膜(光敏树脂层叠步骤)。
接下来，如图20E所示，以类似于图7C的方式，通过包括掩模图案71的光掩模70将曝光光线75辐射到透明光敏树脂层41上，从而曝光透明光敏树脂层41(曝光光线辐射步骤)。当执行曝光光线辐射步骤时，调节光掩模70和第一透明基板21的位置以使掩模图案71的位置与透明导电膜图案31重叠(位置控制步骤)。
接下来，如图20F所示，以类似于图7D的方式，通过对曝光的透明光敏树脂层41执行显影处理，形成如图20F所示的彼此分离的多个光透射区域40(透射区域形成步骤)。
接下来，如图20G所示，将包括透明导电膜图案32和绝缘膜图案112的第二透明基板22设置在光透射区域40的表面上(透明基板布置步骤)。然后，如图20H所示，在第一透明基板21、绝缘膜图案111、第二透明基板22、绝缘膜图案112、透明导电膜图案31、光透射区域40以及透明导电膜图案32之间形成的间隙中填充电泳元件60(电泳元件填充步骤)。
图19的光束方向控制元件11的制造方法类似于图18的光束方向控制元件11的制造方法，但是可以采用实施方式2中参照图8说明的照射形成步骤(背面曝光)，代替曝光光线辐射步骤和透射区域形成步骤。
在本实施方式的光束方向控制元件11中，由于对设置在作为电极的透明导电膜(或导电遮光膜图案)的表面上的绝缘膜进行图案化，因此，能够实现具有更高的透射率的光束方向控制元件11。
以上参照附图描述了实施方式的细节，但是本发明的具体结构不限于此，各种变更和等同结构均包括在所附权利要求书的精神实质内。

Claims (10)

1.一种光束方向控制元件，包括：
第一透明基板；
第二透明基板，所述第二透明基板设置成与所述第一透明基板相对；
第一导电膜图案，所述第一导电膜图案具有开口并且形成在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的第一表面上；
第二导电膜图案，所述第二导电膜图案具有开口并且形成在所述第二透明基板的与所述第一透明基板相对的第二表面上；
电泳元件，所述电泳元件夹在所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案之间，并且包括具有表面电荷的遮光电泳粒子和透明分散介质；以及多个光透射区域，所述多个光透射区域设置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间，夹在所述第一导电膜图案的开口的至少一部分和所述第二导电膜图案的开口的至少一部分之间，具有与所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案平行的表面，并且具有被所述电泳元件包围的侧壁。
2.根据权利要求1所述的光束方向控制元件，其中，
所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案是透明导电膜图案。
3.根据权利要求1所述的光束方向控制元件，其中，
所述第一导电膜图案是导电遮光膜图案，所述第二导电膜图案是透明导电膜图案。
4.根据权利要求1所述的光束方向控制元件，还包括：
第一绝缘膜，所述第一绝缘膜形成在所述第一表面上以覆盖所述第一导电膜图案；以及
第二绝缘膜，所述第二绝缘膜形成在所述第二表面上以覆盖所述第二导电膜图案，
其中，所述电泳元件夹在所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜之间。
5.根据权利要求1所述的光束方向控制元件，其中，
所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案的图案宽度大于所述电泳元件的宽度。
6.根据权利要求5所述的光束方向控制元件，其中，
所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案中的一者的图案宽度大于所述第一导电膜图案和所述第二导电膜图案中的另一者的图案宽度。
7.根据权利要求1所述的光束方向控制元件，还包括：
第一绝缘膜图案，所述第一绝缘膜图案形成在所述第一表面上以覆盖所述第一导电膜图案的除了开口以外的部分；
第二绝缘膜图案，所述第二绝缘膜图案形成在所述第二表面上以覆盖所述第二导电膜图案的除了开口以外的部分，
其中，所述电泳元件夹在所述第一绝缘膜图案和所述第二绝缘膜图案之间。
8.一种显示装置，包括：
根据权利要求3所述的光束方向控制元件；以及
显示单元，所述显示单元包括显示图像的显示面，
其中，所述第二透明基板的与所述第二表面相反的表面粘合到所述显示单元。
9.一种光束方向控制元件的制造方法，包括：
第一透明导电膜图案形成步骤：在第一透明基板的第一表面上形成具有开口的第一导电膜图案；
光敏树脂层叠步骤：在所述第一透明基板的形成有所述第一导电膜图案的所述第一表面上层叠透明光敏树脂层；
曝光光线辐射步骤：向层叠的所述透明光敏树脂层辐射由平行于层叠方向的平行光构成的曝光光线；
透射区域形成步骤：对被辐射曝光光线的所述透明光敏树脂层执行显影处理，从而形成彼此分离的多个光透射区域；
第二透明基板布置步骤：布置第二透明基板，所述第二透明基板的第二表面上形成有具有开口的第二导电膜图案，使得所述第二表面面向所述多个光透射区域；以及
电泳元件填充步骤：在所述第一导电膜图案、所述多个光透射区域和所述第二导电膜图案之间形成的间隙中填充电泳元件，所述电泳元件包括具有表面电荷的遮光电泳粒子和透明分散介质。
10.根据权利要求9所述的光束方向控制元件的制造方法，
其中，所述第一导电膜图案是导电遮光膜图案，并且
其中，在所述曝光光线辐射步骤中，从所述第一透明基板的与所述第一表面相反的表面辐射所述曝光光线。
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