透镜状薄层的对齐的制作方法

专利名称：透镜状薄层的对齐的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示器的制造，尤其涉及通过控制显示器件的有源间距来对齐透镜状薄层的改进方法。
显示器，如液晶显示器，在现代电子器件中有广泛的应用。随着观看质量的改进和对观看角度限制的降低，液晶显示器对于大量新应用而言变得越来越有吸引力，对于旧应用同样也越来越必要。这些显示屏有时要求不同的效果。通过加入透镜状薄层可实现其中的一个效果。
透镜状阵列或薄层可被应用于显示屏或相片上以使所显示的图像产生深度的外观。透镜状薄层或阵列以要求的方式把光聚焦以提供改进的观看角度或使观看者的眼睛看到整个图像的不同元素。透镜状薄层通常包括多个平行突起线，其用作透镜，用于导引来自下面的像素或图像的光。
在很多例子中，尤其是对于显示屏而言，必须把透镜状薄层与下面的部件对齐。在显示器的情况下，要求把透镜状薄层相对于在玻璃上图案化的黑色矩阵层对齐。黑色矩阵用来阻挡像素电极等光发射部件附近产生的任何不需要的光透射或反射。透镜状薄层的对齐需要在显示器的整个宽度上与下面的部件以例如几个微米的准确度保持一致，该整个宽度可以是28cm或更宽。
当每个显示器例如需要上千或更多的透镜状线时，任何间距误差都将导致庞大的累积间距误差，因此很难以需要的准确度来制造透镜状薄层。而且，当制造过程中产生透镜状薄层中的移动或发生温度变化时，也出现问题。
例如，对于小于20微米的间距误差，各个透镜状间距应具有小于0.02微米的系统偏差。这是由于用于透镜状薄层的塑料的热膨胀系数大，因而需要非常精确的温度控制的缘故。
因此，存在一种对透镜状薄层的对齐方法的需要，其解决了工艺和温度偏差的问题。还存在一种通过有源控制来准确对齐透镜状薄层的方法的需要。
根据本发明，用于对齐透镜状薄层的一种方法包括对表面施加可固化的优选是透明的粘结剂和把透镜状薄层放置在表面上的可固化粘结剂上。在透镜状薄层的第一端部分固化粘结剂，使得第一端部分与第一参考位置对齐。调整透镜状薄层的温度来对齐透镜状薄层的第二端部分与第二参考位置。粘结剂的剩余部分被固化以固定透镜状薄层。
在另一种方法中，可固化粘结剂优选通过施加辐射来固化。表面可包括用于显示器件的偏光器。表面可包括用于显示器件的滤色片。第一参考位置可包括像素和黑色矩阵层的一个部件二者之一。第二参考位置可包括像素和黑色矩阵层的一个部件二者之一。调整透镜状薄层的温度的步骤可包括加热表面以膨胀透镜状薄层的步骤。调整透镜状薄层的温度的步骤可包括冷却表面以收缩透镜状薄层的步骤。调整透镜状薄层的温度的步骤可包括以红外加热器加热透镜状薄层的步骤。第一端部分可通过使用对齐标志与第一参考位置对齐。第二端部分可通过使用对齐标志与第二参考位置对齐。调整透镜状薄层的温度的步骤可包括改变透镜状薄层的温度、观看透镜状薄层的位置相对于第二参考位置的改变并再调整温度以提供透镜状薄层与第二参考位置之间的对齐的步骤。
根据本发明，用于对齐透镜状薄层的另一种方法包括步骤提供具有多个透镜状体的透镜状薄层；在显示器件的表面上施加可固化的粘结剂，显示器件包括多个像素；把透镜状薄层放置在可固化粘结剂上；把透镜状薄层的第一透镜状体与第一像素位置对齐；固化第一像素位置处的粘结剂以在第一像素位置处固定透镜状薄层；调整透镜状薄层的温度以对齐透镜状薄层的第二透镜状体与第二像素位置，其中，第一和第二像素位置彼此分开设置，并且固化粘结剂的剩余部分以固定透镜状薄层，使得在第一和第二像素位置之间实现多个像素与该多个透镜状体之间的对齐。
在其它方法中，可固化粘结剂优选通过施加紫外辐射来固化。表面可包括用于显示器件的偏光器。调整透镜状薄层的温度的步骤可包括加热表面以膨胀透镜状薄层或冷却表面以收缩透镜状薄层的步骤。调整透镜状薄层的温度的步骤可包括改变透镜状薄层的温度、观看透镜状薄层的位置相对于第二像素位置的改变并再调整温度以提供透镜状薄层与第二像素位置之间的对齐的步骤。
本发明的这些和其他目的、特征和优点通过参照附图来阅读实施例的具体描述将变得明显。
下面参照附图详细描述本发明优选实施例，其中

图1是根据本发明的透镜状薄层的对齐方法的流程图；图2是示出根据本发明对齐的第一透镜状体的显示器的横截面图；图3是根据本发明示出加热后对齐的第二透镜状体的图2中显示器的横截面图。
本发明包括在向显示器安装期间调整透镜状薄层的方法。该方法解决了在对齐处理期间可能发生的透镜状薄层的温度和其他错位问题。这限制了透镜状薄层中的间距误差，从而减少了最终部件中的错位。下面通过液晶显示器件来示意性地说明本发明，但是，本发明更宽并且不由这里提出的图示的例子来限制。
现在参考附图，附图中相同的标号表示相同或相似的元件，先看图1表示出根据本发明用于对齐透镜状薄层的方法。在块102中，透镜状薄层层叠在表面上，例如在后偏光器上。透镜状薄层可包括塑料材料，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或其它材料，如丙烯酸、聚碳酸酯或乙烯。后偏光器可被安装于有源或无源矩阵显示器，如液晶显示器，以偏振经显示器的液晶材料传送的光。低粘性的紫外光(UV)粘结剂，例如Norland光学粘结剂72或83H，来自Norland Products，可被用于把透镜状薄层堆叠在后偏光器上。也可使用其他可固化的粘结剂。
叠层允许透镜状薄层被移动来对齐。在块104中，移动透镜状薄层的第一部分来对齐。在一个实施例中，透镜状薄层的一个边缘与使用对齐标志或其它对齐装置，如基准标志、经开口发射来的光或其它装置的显示器的例如黑色矩阵层或一个像素或多个像素对齐。有源控制器件可被用于相对于反馈控制调整透镜状薄层。例如，可以使用光传感器来在预定位置提供光强信息。监测光强以优化透镜状薄层的对齐。一旦对齐第一边缘，UV粘结剂通过暴露于如块106中的UV光等辐照沿着那一边缘来固化。
在块108中，提高或降低透镜状薄层的温度。加热可通过使用红外(IR)灯、对流加热器，如加热枪或其它加热装置来实现。冷却可通过对流冷却，例如在透镜状薄层上的冷却空气或通过其他冷却装置来实现。监测沿着显示器的第二边缘的透镜状薄层的对齐，例如使用对齐标记将透镜状薄层的位置与黑色矩阵或黑色矩阵中的一列或一行像素开口加以比较。调整透镜状薄层的温度，使得实现最佳对齐。优选地在前面的温度实现了平衡后再调整温度。温度的调整可以以一系列增量台阶的形式来执行。一旦第二边缘已经被对齐，通过暴露于块110中的UV光来固化剩余的UV粘结剂。
透镜状薄层的调整优选通过加热生长透镜状薄层来执行。尽管冷却透镜状薄层来收缩该层也可被执行。期望透镜状体间距的任何系统误差都位于“短”边一侧上，因为这样更容易加热透镜状薄层，之后再冷却该层。如果透镜状体间距是“长”的，则冷却是必要的。尽管上面的例子考虑透镜状薄层边缘来描述，可根据上述方法对齐中间透镜状体(例如边缘之间)。期望中间像素可对齐于中间透镜状体以进一步降低间距误差，并且在调整温度对齐时在对齐位置固化粘结剂。这可以在沿着透镜状薄层的多个中间位点处来执行。
本发明人已经例示地证明了透镜状体间距可通过温度来加以调整。在一次实验中，在把用水层叠于滤色片的UV铸造透镜状薄层放置在50度的炉子中后，发现透镜状薄层的未固定的边缘已经从其初始位置移动了大约90微米。这在将透镜状薄层与黑色矩阵或像素电极进行对准以校正二者之间的任何间距误差时提供了极大的误差。
间距误差可来源于环境温度改变等温度效应或用于透镜状薄层的基材的固有性能。例如，薄层中未释放的应力可能是间距误差的起因，或从周围吸附水气的原因。
在一些情况下，这些固有的性能对于一批透镜状薄层是共同的。在这些情况下，如果一批透镜状薄层间距误差非常近似，另一种对齐方法可包括把对齐工具(其直接与显示器和透镜状薄层接触)、显示器和透镜状体加热到需要的温度并且不对各个透镜状薄层作单独的温度调整。以这种方式，用于对齐器件和基片(例如滤色片、偏光器、玻璃等)的单一的设定温度通过设定透镜状薄层的生长量或收缩量应能解决任何间距误差。
参考图2，表示出显示器件200的横截面，描述本发明。透镜状薄层202以可UV固化粘结剂206被层叠在偏光器204上。粘结剂206可包括大约10微米的层厚。偏光器204被层叠在滤色板207上。基片209可被用来支持显示器件。透镜状薄层202可包括PET、丙烯酸、聚碳酸酯或乙烯。在一个实施例中，PET(透镜状薄层的基体塑料)的膨胀大约是15ppm/度。总的薄层可以是例如大约28cm宽。因此，1度的温度变化将导致这种材料的大约280,000×15×10-6×1=4微米的膨胀/收缩。第一透镜状体208与第一像素210对齐(像素图示地分为3个子像素，即红、绿和蓝子像素)。在这种情况下，透镜状体对准于各个像素的中心。也考虑了其它的对齐参考。例如，各个透镜或透镜状体可与像素边缘对齐，或透镜的边缘可与图案化的黑色矩阵层213的部件或与其他部件对齐，如下面的图像或部件。透镜状体208可通过视觉观看、反射/发射光反馈或通过使用透镜状薄层202与下面层或部件之间的对齐标记或者显示器的有源区域的外侧的特定标记对齐。
一旦透镜状体208被正确地沿着一个边缘对齐，通过暴露于UV光来固化那个区域中的可UV光固化粘结剂206以部分固定透镜状薄层202。通过把UV辐射排除在薄层202的其它部分之外而防止UV光固化其它区域。例如，局部化的UV光可仅用在要被固化的区域，或UV光可用还没有固化粘结剂206的区域中的遮光件来阻挡。
注意在图2所示的情况中，透镜状体间距误差E表现出像素212的中心和显示器另一边缘处的透镜状体214的中心线之间的偏差。透镜状体214大约被错位1/2像素。
参考图3，对透镜状薄层202施加热，使得其膨胀大于滤色板207。滤色板207可包括例如玻璃。在一个实施例中，可使用来自Corning公司的Corning1737玻璃，其具有大约3.7ppm/度的热膨胀系数。如果把PET用于薄层202，这小于15ppm/度。通过施加热量，透镜状体214正确地与像素212对齐(例如E(误差)大约是0)。然后施加UV光来固化剩余区域的粘结剂206，以固定透镜状薄层202。
透镜状薄层可包括塑料材料或其它韧性材料。刚性材料，如玻璃也可被用于透镜状薄层。应理解透镜状薄层的热膨胀系数(CTE)应与器件的安装透镜状薄层的下面层一致。例如，如果透镜状薄层的对齐通过加热或冷却来执行，并且器件被安装于玻璃基片上，则透镜状薄层应具有大于基片或包括透镜状体要被对齐的部件的其它层的CTE。
已经描述了用于对齐透镜状薄层的优选实施例(其意在图示并非限制)，应注意熟悉本领域的技术人员在上述教导的指引下可进行修改和改变。因此，应理解公开的本发明的特定实施例中可作改变，其处于后附权利要求概括的本发明的范围和精神之内。这样已经具体并且按专利法的特定要求描述了本发明，要求并需要专利证书所保护的部分在后面的权利要求中提出。
权利要求
1．一种透镜状薄层的对齐方法，包括以下步骤对表面施加可固化的粘结剂；把透镜状薄层放置在表面上的可固化粘结剂上；在透镜状薄层的第一端部分固化粘结剂，使得第一端部分与第一参考位置对齐；调整透镜状薄层的温度使透镜状薄层的第二端部分与第二参考位置对齐；以及固化粘结剂的剩余部分以固定透镜状薄层。
2．根据权利要求1的方法，其中可固化粘结剂通过施加辐射来固化。
3．根据权利要求1的方法，其中表面包括用于显示器件的偏光器。
4．根据权利要求1的方法，其中表面包括用于显示器件的滤色片。
5．根据权利要求1的方法，其中第一参考位置包括像素和黑色矩阵层的一个部件二者之一。
6．根据权利要求1的方法，其中第二参考位置包括像素和黑色矩阵层的一个部件二者之一。
7．根据权利要求1的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括加热表面以膨胀透镜状薄层的步骤。
8．根据权利要求1的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括冷却表面以收缩透镜状薄层的步骤。
9．根据权利要求1的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括以红外加热器加热透镜状薄层的步骤。
10．根据权利要求1的方法，其中第一端部分通过使用对齐标志与第一参考位置对齐。
11．根据权利要求1的方法，其中第二端部分通过使用对齐标志与第二参考位置对齐。
12．根据权利要求1的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括改变透镜状薄层的温度；观看透镜状薄层相对于第二参考位置的位置改变；再调整温度以提供透镜状薄层与第二参考位置之间的对齐。
13．一种透镜状薄层的对齐方法，包括以下步骤提供具有多个透镜状体的透镜状薄层；在显示器件的表面上施加可固化的粘结剂，显示器件包括多个像素；把透镜状薄层放置在可固化粘结剂上；把透镜状薄层的第一透镜状体与第一像素位置对齐；固化第一像素位置处的粘结剂以在第一像素位置处固定透镜状薄层；调整透镜状薄层的温度使透镜状薄层的第二透镜状体与第二像素位置对齐，其中，第一和第二像素位置彼此分开设置；以及固化粘结剂的剩余部分以固定透镜状薄层，使得在第一和第二像素位置之间实现多个像素与该多个透镜状体之间的对齐。
14．根据权利要求13的方法，其中可固化粘结剂通过施加紫外辐射来固化。
15．根据权利要求13的方法，其中表面包括用于显示器件的偏光器。
16．根据权利要求13的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括加热表面以膨胀透镜状薄层。
17．根据权利要求13的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括冷却表面以收缩透镜状薄层的步骤。
18．根据权利要求13的方法，其中调整透镜状薄层的温度的步骤包括改变透镜状薄层的温度；观看透镜状薄层相对于第二像素位置的位置改变；再调整温度以提供透镜状薄层与第二像素位置之间的对齐。
全文摘要
根据本发明,一种用于对齐透镜状薄层的方法包括对表面施加可固化的粘结剂和把透镜状薄层放置在表面上的可固化粘结剂上。在透镜状薄层的第一端部分固化粘结剂,使得第一端部分与第一参考位置对齐。调整透镜状薄层的温度来对齐透镜状薄层的第二端部分与第二参考位置。固化粘结剂的剩余部分以固定透镜状薄层。
文档编号G03B35/24GK1318768SQ0111689
公开日2001年10月24日 申请日期2001年4月18日 优先权日2000年4月19日
发明者伊万·乔治·克尔甘, 平藤常夫, 野口通一, 铃木优 申请人:国际商业机器公司