光学基板、使用其的显示器件及其制造方法

专利名称：光学基板、使用其的显示器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用在液晶显示器件等中的光学收集基板及其制造方法。本发明还涉及一种使用该光学收集基板的显示器件及其制造方法。
背景技术：
公开了液晶面板，其具有其中在背光和显示电极之间设置一组透镜的结构，并在像素基础上在各个显示电极中从背光收集光(例如，参见专利参考文献1)。
日本专利申请特许公开No.89025/90(第2-3页和图1-3)在这篇参考文献中公开的液晶面板中，作为上述的一组透镜，采用透镜阵列板，其中在不同于使用的液晶面板基板的透明板上以矩阵形式形成以高折射率部分、凸起球体等为基础的大量透镜，或者液晶面板基板本身具有相同结构的透镜阵列。通过该透镜阵列，已经在显示电极周围的不透光部分中被截止的背光的光大部分被收集到显示电极上，该光趋于有效地被利用，并且可以在不增加背光的驱动功率的情况下提高像素的亮度。
然而，在现有技术中，使用具有球形凸起表面的平凸型透镜作为将光收集到显示电极即像素电极上的透镜。因此，可能在透射光中产生色差等，这不是优选的，特别是，可能对于显示彩色图像的显示器件产生相当大的问题。
此外，存在对用于形成合适球形中的透镜凸面的制造工艺添加额外的负担。特别是，随着由于高分辨率图像的需求而使像素的最小化的发展，必须越来越多地减小透镜的尺寸，并因此现有技术具有缺点。
此外，除了用于透镜的部件或结构之外，液晶显示器件等一般使用各种光学元件或其它结构元件，因此实际状况是所谓的可加工性不得不考虑透镜部件和结构元件的组合。

发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种光学收集基板和使用它的显示器件，可以有效地利用光同时避免在传输光中产生色差等。
本发明的另一目的是提供一种光学收集基板及使用它的显示器件，可以有效地利用光和可以简单地进行制造。
本发明的又一目的是提供一种光学收集基板和使用它的显示器件，实现了与其它结构元件相组合的高可加工性。
本发明的再一目的是提供一种制造这种光学收集基板和显示器件的方法。
为了实现上述目的，根据本发明的方案的光学收集基板是光学传输材料的光学收集基板，它具有以下结构来自基板的一个主平面侧的入射光在朝向形成在另一主平面外部的光可利用区阵列的每个位置中局部地被收集，其中一个主平面设有凹槽，凹槽包括具有与光可利用区相关的至少一个倾斜平面的轮廓，用预定折射率的光学透射填料填充该凹槽，该被填充的凹槽部分作为允许来自一个主平面侧的入射光被收集到各个光可利用区的基础。
根据这个方案，代替使用球形透镜，使用被光学透射填料填充的凹槽部分将入射光收集到各个光可利用区，由此在收集的光中几乎不会产生由球形透镜引起的色差等问题，并且可以容易地和高效率地使用合适的光用于彩色显示器。此外，由于只需要在光学收集基板的一个主平面侧上形成凹槽，因此这种结构不需要常规复杂的工艺来形成球形透镜，因此是很简单的。特别是，这种结构有利于控制精细像素的显示器件。此外，由于凹槽形成在光入射的一侧(光学收集基板的一个主平面)上，并且不形成在设置光可利用区的一侧(另一个主平面)上，因此例如在使用光学收集基板作为典型液晶显示器件的背基板时，可以利用保持平坦或未处理的平面来使用另一个主平面，产生具有使在另一个主平面上形成显示器件所需的其它结构元件如用于驱动像素的薄膜晶体管(TFT)更容易的优点。除了这个优点之外，用于填充凹槽的光学透射填料容易形成为具有等于除了一个主平面中的凹槽以外的其它部分的高度的高度，由此即使在光学收集基板的一个主平面中也可以保持高度的平坦性，并且容易将其它结构元件例如偏振板粘贴到该平面等上。因此这种结构呈现高可加工性。
在这个方案中，凹槽可以沿着光可利用区的边缘的至少一部分延伸。由此可以形成具有简单图形的凹槽。
而且，优选一个主平面具有在凹槽以外的区域中以基本上相等的高度延伸的平面。通过这种方式，由于这些平面具有彼此相等的高度，因此还可以实现在光学收集基板的一个主平面中的上述其它结构元件的有效粘贴。
此外，在这个方案中，光学透射填料可以具有将附加膜粘贴到一个主平面上的功能。通过这种方式，在形成附加膜，即在光学收集基板的一个主平面上形成其它结构元件时，光学透射填料还用做粘合剂。
为了实现上述目的，根据本发明另一方案的显示器件是使用上述光学收集基板的显示器件，包括用于形成图像的显示媒质，显示媒质设置在另一个主平面上并承载于光学收集基板上，该显示器件具有对应光可利用区的像素或预定显示单元。
根据这个方案，由于光被收集到用于形成显示器件中的图像的媒质的像素或预定显示单元，因此可以使每个像素或预定显示单元变亮和在整体上显示清晰图像。此外，这个方案优选导致关于色差等的上述问题的缓解。此外，由于光学收集基板的另一个主平面是平坦的或未处理的，因此容易形成显示器件所需的其它结构元件，由此提供方便。当通过光学透射填料将附加膜粘贴于一个主平面上时，由于可以消除用于将附加膜如光学膜粘贴到基板上而常规制备的粘合剂，因此简化了工艺。该显示器件的结构可适用于使用液晶媒质作为形成显示图像的媒质的液晶显示器件，并且在掩蔽光损失方面是显著有效的，其中光损失是由于用在一般液晶显示器件中的偏振板等所必然产生的。
为了实现上述目的，根据本发明另一方案的光学收集基板的制造方法是制造具有以下结构的光学透射材料的光学收集基板的方法来自基板的一个主平面侧的入射光在朝向形成在另一主平面外部的光可利用区阵列的每个位置中局部地被收集，包括在一个主平面中形成凹槽的第一步骤，凹槽包括具有与光可利用区相关的至少一个倾斜平面的轮廓；和用预定折射率的光学透射填料填充凹槽的第二步骤，除此之外，光学透射填料可以具有粘接性能，并且该方法还可包括使用光学透射填料的粘接性能在一个主平面上粘接附加膜的第三步骤，或者除此之外，第二步骤可包括向光学收集基板的一个主平面全部地施加光学透射填料的过程。
根据这个方案，可以容易地制造具有上述优点的光学收集基板。当使用沿着光可利用区的边缘的至少一部分的图形形成凹槽时，与常规形成球形透镜相比，大大减少了制造上的负担。此外，第一步骤可以包括用掩模覆盖一个主平面的掩蔽过程、以及用能刻蚀光学收集基板的材料的物质喷射光学收集基板的被掩蔽的一个主平面的喷射过程，其中掩模具有使凹槽的区域形成为暴露出来和使其它区域被掩蔽的图形，并在喷射过程中，可以使用喷嘴喷射能刻蚀的物质，喷嘴相对于从掩模外部地显现的凹槽区域而设置，并沿着凹槽区域的延伸图形移动，同时在喷嘴位于凹槽区域中心的条件下，在横穿喷嘴移动方向的方向上喷洒能刻蚀的物质，由此有利地形成凹槽。
为了实现上述目的，根据本发明的又一方案的制造显示器件的方法是使用具有以下结构的光学透射材料的光学收集基板的方法来制造显示器件的方法来自基板的一个主平面侧的入射光在朝向形成在另一主平面外部的光可利用区阵列的每个位置中局部地被收集，其中一个主平面设有凹槽，凹槽包括具有与光可利用区相关的至少一个倾斜平面的轮廓，用预定折射率的光学透射填料填充凹槽，被填充的凹槽部分作为允许来自一个主平面的入射光被收集在各个光可利用区上的基础，该制造方法包括形成包括用于在光学收集基板的另一个主平面侧上形成图像的显示媒质的这种显示机构构造的步骤，使得该构造具有对应光可利用区的预定显示单元或像素，此外，该方法还可以包括将附加膜粘贴于光学收集基板的一个主平面上的步骤，其中光学透射填料的粘接性能粘接附加膜。由此可以制造能满意地呈现上述优点的显示器件。


图1是根据本发明一个实施例的光学收集基板的示意平面图。
图2是沿着图1中的线II-II截取的光学收集基板的示意剖面图。
图3是图1和图2的光学收集基板的一部分的透视图。
图4是表示使用图1-3的光学收集基板的透射型液晶显示器件的一部分的大致结构的剖面图。
图5是表示TFT复合层和图4的液晶显示器件的黑色矩阵的组合形式的示意平面图。
图6是表示在本发明中将膜粘接于光学收集基板上的实际形式的示意剖面图。
图7是表示使用根据本发明的光学收集基板的反射型液晶显示器件的一般结构的部分剖面图。
图8是表示使用根据本发明的光学收集基板的透反射型液晶显示器件的一般结构的部分剖面图。
图9是表示用在图8的液晶显示器件中的像素电极的结构的示意平面图。
图10是根据本发明的另一实施例的光学收集基板的示意剖面图。
图11是根据本发明的再一实施例的光学收集基板的示意剖面图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细介绍本发明的上述方案和其它实施例。
图1表示从其前侧截取的根据本发明一个实施例的光学收集基板的一个主平面的示意图。图2表示沿着图1中的线II-II截取的光学收集基板的剖面结构。图3是倾斜截取光学收集基板的一部分的示意图。
光学收集基板20由光学透射材料如玻璃构成，并形成为平板形状，其具有覆盖预定显示区的区域的一个主平面21和在与平面21相反侧上的另一个主平面22。如在常规技术中那样，光学收集基板20具有在朝向在另一个主平面22外部上形成的光可利用区(下述)的阵列201的每个位置上，从一个主平面21一侧局部地收集入射光Li的功能。然而，在本实施例的光学收集基板20中，代替球形结构，在与光可利用区201相关的一个主平面21上形成V形凹槽2v。更具体地说，每个凹槽2v由向光可利用区201之一倾斜的倾斜表面2v0，和向另一个(相邻)光可利用区201倾斜的倾斜表面2v1构成。用预定折射率的光学透射填料2m填充V形凹槽2v，其中所述预定折射率不同于基板本体的折射率(优选小于基板本体的折射率)，并且填充的凹槽部分2V作为用于允许将来自一个主平面21侧的入射光Li作为如图2中所示的透射光Lo收集到各个光可利用区201的基础。
这里将光可利用区阵列201称为将要施加的设置在另一个主平面22侧上的显示器件中需要光收集的区域。具体例子将在下面说明。V形凹槽2v形成得与光可利用区201相关，从而V形凹槽部分2V将光收集到光可利用区201，另一方面，可以实际上形成在与不利用光的区域22相对的位置中。在图1的平面图中，光可利用区201示意性地由重叠的交替长短虚线表示。
V形凹槽2v沿着光可利用区201的边缘的至少一部分延伸，在本例中，是以包围区域201的形式。因而，可以容易地构图V形凹槽2v，同时不需要复杂的光学考虑。V形凹槽2v具有在剖面图中形成V形轮廓的一对倾斜表面，并且光学收集基板20的一个主平面21具有在倾斜表面以外，即V形凹槽部分2V以外的区域中以基本上相等高度延伸的多个平坦表面2p(对应图1中的交叉阴影区域，另一个平坦表面是相同的)。
任选地，作为填料的透射填料2m可以是具有粘接性能的材料，如粘性或粘合材料，例如丙烯酸酯共聚物和聚氨酯树脂。根据粘接性能，有利于使附加膜如其它光学膜与光学收集基板20的一个主平面21紧密接触。光固化树脂也可以用做光学透射填料2m的材料。
在如此构成的光学收集基板20中，代替使用球形透镜，使用V形凹槽部分2V，每个V形凹槽部分2v用光学透射填料2m填充，并具有作为用于折射光的界面的平坦倾斜表面，该入射光朝向每个光可利用区201被收集。因此，收集的光Lo几乎不受到色差等的影响，在用球形透镜的球形表面作为光折射的界面时可能产生这些色差等，并且可以容易地和高效率地使用合适的光用于彩色显示。此外，由于只需要在光学收集基板20的一个主平面21上形成由两个平坦倾斜表面构成的V形凹槽2v，因此导致具有高度精确的处理方案和简化了过程。这个特征对于处理精细像素的显示器件尤其有利。
图4表示使用光学收集基板20构成的透射型液晶显示器件的例于。
在图4中，光学收集基板20用做与前基板60一起承载液晶媒质40的后基板。光学收集基板20的一个主平面21位于显示器件的外部，而另一个主平面22位于显示器件的内部。
光学收集基板20在其外部设有偏振板10，同时在其内部设有TFT复合层30。前基板60在其外部设有另一个偏振板70，而在其内部设有滤色器50。
应该指出的是，除了上述那些部件之外，还可以形成专用于液晶显示器件的各种其它膜和层，但是为了简明起见，省略了它们。
如图4所示，滤色器50设有用于掩蔽其中相对于显示表面侧不形成像素的区域的黑色矩阵5b。不形成一层黑色矩阵5b的非屏蔽区5d被着色层5c占据，并且光学收集基板20被应用和使用非屏蔽区5d作为上述光可利用区201而结合。
黑色矩阵5b的非屏蔽区5d将在下面参照图5进行具体说明。
图5表示用于像素的黑色矩阵5b、以及用于TFT复合层30中的像素的薄膜晶体管(TFT)31和像素电极彼此重叠的平面图。
TFT 31基本上具有从栅极总线3G引出的栅电极3g、经栅极绝缘膜(未示出)淀积在电极3g上的半导体层3c、与半导体层3c从层3c的其中一侧相接触的漏电极3d、和与层3c从层3c的另一侧相接触并从源极总线3S引出的源电极3s。漏电极3d在与源电极3s相对的方向延伸，并连接到由透明导电材料如ITO(氧化铟锡)构成的像素电极3P。利用TFT 31，对应像素信息的电压经漏电极3d施加于像素电极3P，并且像素电极3P将该区域中的电压局部地施加于面对电极3P的液晶媒质40的一部分上。
如图5中的粗体线所示的，黑色矩阵5b形成为掩蔽总线3S和3G、整个TFT 31和像素电极3P的外边缘。因而，将图5中的倾斜线所示的区域(非屏蔽区)设置为光可利用区201，实现了上述光学收集基板20所特有的优点。应该指出的是，如从图5看出的，非屏蔽区5d不是完美的矩形，因为存在TFT 31。然而，假设区域5d大致具有矩形形状，则可以规定V形凹槽部分的图形。图5中的交替长和短虚线表示中心位置或后端部，即光学收集基板20的V形凹槽2v的底部。在本实施例中，底部位置位于黑色矩阵5b的图形的横向方向的中心。
在本实施例中，光可利用区201设置为黑色掩模层的非屏蔽区5d，但是可以是形成在TFT复合层30中的像素电极3P的区域。此外，在顶栅型TFT结构中，代替所谓的底栅型TFT结构，光屏蔽膜一般设置在TFT复合层的下层部分中，因而来自背光的光不会进入TFT的半导体层，并且没有被屏蔽膜屏蔽的区域可以用做光可利用区201。在任何情况下，构成液晶显示器件，从而相对于(相关于)光可利用区201形成像素结构。应该指出的是，本实施例采用了其中一个光可利用区对应一个像素区(意味着基本上被认为像素区的区域)的形式，但是一个光可利用区可以是预定的显示单元，即两个或更多个像素区，或者是作为一个像素区的分割部分的子区。
V形凹槽2v形成在光入射在其上的侧面21上，并且不形成在其上设置光可利用区201的侧面22上。因此，在使用光学收集基板20作为背基板的液晶显示器件中，另一个主平面22可以用做保持平坦或未被处理的平面22。因而，具有主平面22容易形成结构元件如TFT31和其上的像素电极3P的优点。
如图2所示，还易于使用于填充V形凹槽2v的光学透射填料2m的高度等于主平面21的V形凹槽2v以外的部分中的高度，以形成作为整体的平坦表面。平坦主平面21增强了其他结构元件，如偏振板10与平面21的粘接性。此外，光学收集基板20的主平面21具有除了V形凹槽部分2v以外具有相同高度的平坦平面2p，因此对于紧密粘贴是有利的。作为额外要注意的，由于用并非空气的光学透射填料2m填充了V形凹槽2v，因此固定到主平面21上的膜难以去除。
这样，在该液晶显示器件中，来自背光的光从原始光屏蔽区离开，并朝向像素或作为光可利用区的预定显示单元被收集。因而，可以使每个像素或预定显示单元明亮，且在整个显示屏上显示清楚的图像。此外，可以减轻上述的色差等的问题，从而实现优异的彩色显示。
而且，具有粘接性的光学透射填料2m便于将偏振板20粘贴于基板上。
这里，作为简单评估，下面将在使用没有光收集功能的普通透明基板作为液晶显示器件中的背基板的情况、与使用本例的光学收集基板20作为背基板的情况进行比较。
当液晶层40固定到预定光学调制状态，和假设偏振板10和70的透射率为Tp、滤色器50的透射率为Tc、和孔径比(所有非屏蔽区的有效面积与所有显示区的有效面积之比)为AR时，则前种情况的设备的透射率T大致计算如下T≈Tp×Tc×AR≈50％×33％×0.6≈10％。
相反，当考虑由于光学收集基板20的光收集功能而AR＝1.0时，在相同条件下后种情况的设备的透射率T大致计算如下T≈Tp×Tc×AR≈50％×33％×1.0≈17％。
因而，后种情况，即本实施例使亮度增加了大致1.7倍之多。
通过这种方式，即使在偏振板10和70中产生光损失时，也可以提高整个显示器件中的亮度。由于在大多数液晶显示器件中都需要使用偏振板，因此这种结构是很有用的。
优选地，根据使用的显示器件，适当地设置光学收集基板20的凹槽部分2v用于最佳规格。例如，当假设光可利用区的垂直和水平尺寸分被为a和b(见图1)时，光学透射填料2m的折射率是n1，光学收集基板20的主体的折射率为n2，屏蔽区5b的宽度2x，从凹槽部分2V到基板20的距离为y，并且凹槽2v的高度为z(见图4)，则在a＝300μm、b＝100μm、n1＝1.3、n2＝1.5、2x＝20μm、y＝400μm、和z＝2μm的条件下获得优异结果。应该指出的是，空气可以用做光学透射填料2m的替代物，但是在空气的情况下不能获得优异的光学收集功能。这是因为在V形凹槽部分设置在液晶面板外部的结构中，由空气构成的V形凹槽部分趋于使光过度地传播。进一步应该指出的是，假设从凹槽部分2V到基板20的距离为y的原因是考虑到其中实际上不使用光的结构部分3b(见图4)，如总线和/或光屏蔽膜，存在于屏蔽件5b下面；并且光被收集而离开该结构部分。由于层30、40和50一般都形成为具有比基板20极其更薄的厚度，因此还存在即使存在这种结构部分，也能通过假设从凹槽部分2V到屏蔽件5b的距离为y来设计最佳结构的情况。
光学收集基板20如下制造。
基本进行如下(1)第一步骤，在与光可利用区201相关的一个主平面21上形成V形凹槽2v；和
(2)第二步骤，用预定折射率的光学透射填料2m填充V形凹槽部分2v。
在第一步骤中，进行掩蔽过程，其中一个主平面21被具有一定图形的矩阵形式的掩模覆盖，所述图形使V形凹槽2v的区域形成得被露出并使其他区域被掩蔽。然后，进行喷射过程，其中用能刻蚀光学收集基板20的材料的物质喷射光学收集基板20的被掩蔽的一个主平面21。在本例中，光学收集基板20的材料是玻璃(SiO2)，并且作为能刻蚀玻璃的物质，即刻蚀剂，在雾状态下喷洒氢氟酸溶液。
更具体地说，在喷射过程中，使用喷嘴来喷洒氢氟酸溶液。喷嘴具有与在矩阵形式的掩模中未被掩蔽的V形凹槽的区域相对的实际出口面，并且沿着V形凹槽的区域的延伸图形而移动。在这种情况下，优选从喷嘴喷洒的溶液是以束的形式喷射的，并利用位于横穿喷嘴移动方向的方向上V形凹槽2v的宽度中心的喷嘴来喷射刻蚀剂。通过这种方式，可以将凹槽的底部精确地定位在凹槽图形的宽度中心上，并适当地形成V形横截面。
当光学透射填料2m是粘贴填料时，例如丙烯酸酯共聚物和聚氨酯的混合物，可以在第三步骤中使用光学透射填料2m的粘接性能将偏振板10粘贴于一个主平面21上。应该指出的是，代替偏振板，可以按照需要在所使用系统中，粘贴其它各种膜和层，如保护膜和四分之一波片。
此外，在第二步骤中，可以通过用光学透射填料2m以旋涂而涂覆光学收集基板20的一个主平面21的整个表面来进行填充步骤。相应地，如图6所示，光学透射填料2m实际上不仅设置在平坦平面2p上，而且设置在V形凹槽2v内部。
代替使用上述粘贴填料，可以使用光固化树脂作为光学透射填料2m。在这种情况下，首先将糊状的树脂涂敷于V形凹槽上和主平面上，在其上设置附加膜，然后从相对的主平面施加光，由此使树脂固化，形成凹槽部分2v，并且将附加膜粘接于其上。
为了制造使用光学收集基板的液晶显示器件，可以主要进行以下步骤按照如下方式形成包括显示媒质的结构，用于在光学收集基板20的另一主平面22一侧上形成图像，使所述结构具有对应于在光学收集基板20上限定的光可利用区201(在上述实施例中，为黑色矩阵5b的层中的非屏蔽区5d)的像素或预定显示单元。可以在这种情况下进行第三步骤。
尽管上述第一步骤的具体例子取决于所谓的刻蚀处理，但是V形凹槽2v可以通过用划片器进行划割来形成，或者可以进行用研磨机研磨主平面从而形成凹槽的研磨过程来进行。
图7表示使用光学收集基板构成的反射型液晶显示器件的例子。与图4中类似的部分用与图4相同的参考标记来表示。
在图7中，光学收集基板20’用做前基板，该基板的一个主平面面对显示表面一侧。背基板80是用于主要承载TFT复合层30’或其它层而制备的典型基板。在TFT复合层30’中，形成具有光反射性能的像素电极3P’，并且像素电极3P’具有反射从前侧入射的光的功能以及局部地将电压施加给液晶层40的功能。
光学收集基板20’也是使用黑色矩阵5b的层中的非屏蔽区5d作为光可利用区201来形成的，但是具有比图4的情况从V形凹槽部分2V’到光可利用区201的更短距离，因此具有不同于图4情况的条件来收集光。因而，光学收集基板20’形成为采用这种不同的条件。换言之，V形凹槽2v’的倾斜表面的倾斜度、光学透射填料2m’的反射率等根据条件进行优化。由于使光变窄的程度高于图4的情况，因此主要通过使V形凹槽2v’的倾斜表面更陡峭，和/或通过减小光学收集填料2m’的折射率来进行优化。
应该指出的是，其它结构元件也可以在性能和结构上进行修改，从而适应于反射型液晶显示器件，但是为了清楚起见这里省略了其说明。
图8表示使用光学收集基板构造的透反射型液晶显示器件的例子，与图4中相同的部分用与图4中相同的参考标记来表示。
在图8中，使用两个光学收集基板。一个光学收集基板20”用做背基板，而另一个光学收集基板20用做前基板。其上形成V形凹槽的光学收集基板20”的主平面面对设备的背侧，而其上形成V形凹槽的光学收集基板20的主平面面对设备的显示表面一侧。在TFT复合层30”中，形成像素电极3P”，它由光反射性能的反射电极部件3Pr和光透射性能的透射电极3Pt构成。
在这种类型的液晶显示器件中，从前侧入射的外部光对应于要显示的图像而经受光学调制，并被反射而指向前侧，而由背光从背侧产生的入射光也对应于要显示的图像而经受光学调制，并且被传输而指向前侧。则，在使用环境照明条件很好时通过主要使用外部光(环境光)(反射模式)、或者在使用环境暗时通过主要使用来自背光的光(透射模式)而有效地显示图像。
像素电极3P”形成得适用于这种类型。例如，电极3P”可以形成在如图9所示的平面结构中，并且一个像素电极3P”包括位于中心的透射电极部件3Pt和在部件3Pt周围的反射电极部件3Pr。相应地，像素电极3P”进行向液晶层40的区域局部施加电压，而透射电极部件3Pt使来自背光的入射光穿过在像素区中心部分的液晶层40，反射电极部件3Pr在环绕中心部分的外部环形区中反射来自前部的入射光(见图8)。
因而，背侧上的光学收集基板20”具有将来自背光的光收集到透射电极3Pt上的作用，而前侧上的光学收集基板20具有将来自前侧的光收集到反射电极部件3Pr上的功能。因此，在本例中，在光学收集基板20”中限定的光可利用区是中心处的透射电极部件3Pt的区域，并且在光学收集基板20中限定的光可利用区是外部区域中的反射电极部件3Pr的区域。
应该指出的是，在这种情况下，从V形凹槽部分2V”和2V到光可利用区的距离、以及收集光的条件分别不同于图4的情况。因此，光学收集基板20和20分别形成为适合于上述条件。
如从前面建议的，由于光学收集基板20”必须大大增加使光变窄的程度，因此使V形凹槽2v”的倾斜表面非常陡峭，或者将光学透射填料2m”的折射率设置为更小的值。光学收集基板20必须将光收集到占据外部区域的反射电极部件3Pr，并且相应地设置V形凹槽2v的倾斜表面和光学透射填料2m的折射率。
尽管本实施例还可以在性能和结构上对其它结构元件进行修改，以便适合于透反射型液晶显示器件，但是为了清楚起见这里省略了其说明。
在上述实施例中，形成在光学收集基板上的凹槽具有相对于剖面图上的线对称的V形外部轮廓。但是，也可以修改成其它各种形状。
图10表示一个修改例，其中光学收集基板20A使用一对修改的V形凹槽部分2AV0和2AV1，代替了上述V形凹槽部分。修改的V形凹槽部分2AV0和2AV1包括修改的V形凹槽分2Av0和2Av1，它们每个由形成在与光可利用区相关的光学收集基板20A的一个主平面21A上的一对倾斜平面2Aq0或2Aq1、和垂直地形成在一个主平面21A上的垂直平面2Ap0和2Ap1构成；和被分别掩埋在修改的V形凹槽中的预定折射率的光学透射填料2Am0和2Am1。
而且在这种凹槽部分中，用于主要折射光的界面是平坦的，因此可以将来自一个主平面21A一侧的入射光朝向光可利用区收集而不产生色差等。顺便提及，第一倾斜平面2Aq0将光朝向一个光可利用区折射，而第二倾斜平面2Aq1将光朝向与一个光可利用区相邻的另一个光可利用区进行折射。
此外，可以通过适当地组合如图2所示的V形凹槽和修改的V形凹槽来构造。
图11表示另一个修改例，其中光学收集基板20B使用梯形凹槽部分2BV，代替上述凹槽部分。梯形凹槽部分2BV包括由形成在与光可利用区相关的光学收集基板20B的一个主平面21B上的倾斜平面2Bq0和2Bq1、以及基本上平行于一个主平面且在倾斜平面之间延伸的的底面2Bb构成的梯形凹槽2Bv；以及被掩埋在梯形凹槽中的预定折射率的光学透射填料2Bm。
而且在这种凹槽部分中，用于主要折射光的界面是平坦的，因此可以将来自一个主平面21B一侧的入射光朝向光可利用区收集而不产生色差等。顺便提及，第一倾斜平面2Bq0将光朝向一个光可利用区折射，而第二倾斜平面2Bq1将光朝向与一个光可利用区相邻的另一个光可利用区进行折射。
此外，不仅可以通过适当地组合如图2所示的V形凹槽和梯形凹槽，而且可以通过适当地增加如图10所示的修改V形凹槽的形式来构造。
基本上，可以给将上述制造方法应用于这种修改。
尽管上述介绍了这些实施例，本发明不限于这些实施例，而是可以以各种形式进行修改。例如，根据本发明的光学收集基板不必限于液晶显示器件的应用。它们基本上可适用于限定向其收集光的光可利用区阵列的任何显示器件。
为了说明起见，这些实施例意图用于具有设有黑色矩阵的滤色器，但是本发明不限于这种意图，显然本发明可以适用于其中其它结构元件设有黑色矩阵或等效装置的结构、或者可以适用于其中不存在黑色矩阵的结构。
如上所述，这里所述的优选实施例只是示意性的而非限制性的。本发明的范围由所附权利要求书表示，并且落入权利要求范围内的所有变形都趋于被包含在本发明的范围内。
(参考标记列表)10偏振板20、20’、20”、20、20A、20B光学收集基板21、21A、21B一个主平面22、22A、22B另一个主平面2v、2v’、2v”、2vV形凹槽2Av1、2Av0修改V形凹槽2Bv梯形凹槽2m、2m’、2m”、2m、2Am0、2Am1、2Bm光学透射填料2V、2V’、2V”、2VV形凹槽部分2AV0、2AV1修改V形凹槽部分2BV梯形凹槽部分2Ap0、2Ap1垂直平面2Aq0、2Aq1、2Bq0、2Bq1倾斜平面2Bb底面2p平坦表面2v0、2v1倾斜表面201光可利用区202光不可利用区30、30’、30”TFT复合层31TFT3S源极总线3G栅极总线3P、3P’、3P”像素电极
3r反射电极部件3Pt透射电极部件40液晶层50滤色器5c着色层5b黑色矩阵(屏蔽区)5d非屏蔽区60透明基板70偏振板
权利要求
1.一种光学透射材料的光学收集基板，其具有如下结构其中来自基板的一个主平面侧的入射光在朝向形成在另一主平面外部上的光可利用区阵列的每个位置中局部地被收集，其中一个主平面设有凹槽，包括具有与光可利用区相关的至少一个倾斜平面的轮廓，用预定折射率的光学透射填料填充该凹槽，被填充的凹槽部分作为允许来自一个主平面侧的入射光被收集到各个光可利用区的基础。
2.根据权利要求1的光学收集基板，其特征在于凹槽沿着光可利用区的边缘的至少一部分延伸。
3.根据权利要求1或2的光学收集基板，其特征在于一个主平面具有在凹槽以外的区域中以基本上相等的高度延伸的平面。
4.根据权利要求1、2或3的光学收集基板，其特征在于，光学透射填料具有将附加膜粘贴到一个主平面上的功能。
5.一种使用根据权利要求1-4中任一项定义的光学收集基板的显示器件，包括用于形成图像的显示媒质，其设置在另一个主平面一侧上并承载于光学收集基板上，该显示器件具有对应光可利用区的预定显示单元或像素。
6.根据权利要求5的显示器件，其特征在于利用光学透射填料将附加膜粘贴于一个主平面上。
7.根据权利要求5或6的显示器件，其特征在于显示媒质是液晶媒质。
8.一种制造光学透射材料的光学收集基板的方法，所述光学收集基板具有以下结构其中来自基板的一个主平面侧的入射光在朝向形成在另一主平面外部上的光可利用区阵列的每个位置中局部地被收集，所述方法包括在一个主平面中形成凹槽的第一步骤，凹槽包括具有与光可利用区相关的至少一个倾斜平面的轮廓；和用预定折射率的光学透射填料填充凹槽的第二步骤。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于光学透射填料具有粘接性能，并且该方法还包括使用光学透射填料的粘接性能在一个主平面上粘接附加膜的第三步骤。
10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于第二步骤包括向光学收集基板的一个主平面施加光学透射填料的过程。
11.根据权利要求8、9或10的方法，其特征在于第一步骤包括用掩模覆盖该一个主平面的掩蔽过程，其中该掩模具有使凹槽的区域形成为暴露出来和使其它区域被掩蔽的图形，以及用能刻蚀光学收集基板的材料的物质喷射光学收集基板的被掩蔽的一个主平面的喷射过程。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于在喷射过程中，使用喷嘴喷洒能刻蚀的物质，喷嘴相对于凹槽的区域定位，并沿着凹槽区域的延伸图形移动，同时在喷嘴定位于凹槽区域中心的条件下、在横穿喷嘴移动方向的方向上喷洒能刻蚀的物质。
13.一种制造使用光学透射材料的光学收集基板的显示器件的方法，所述光学收集基板具有以下结构其中来自基板的一个主平面侧的入射光在朝向形成在另一主平面外部上的光可利用区阵列的每个位置中局部地被收集，其中该一个主平面设有凹槽，凹槽包括具有与光可利用区相关的至少一个倾斜平面的轮廓，用预定折射率的光学透射填料填充凹槽，被填充的凹槽部分作为允许来自一个主平面侧的入射光被收集到各个光可利用区的基础，该制造方法包括形成包括用于在光学收集基板的另一个主平面侧上形成图像的显示媒质的这种显示机构构造的步骤，使得该构造具有对应光可利用区的预定显示单元或像素。
14.根据权利要求13的方法，还包括将附加膜粘贴于光学收集基板的一个主平面上的步骤，其中光学透射填料的粘接性能进行附加膜的粘接。
全文摘要
本发明的目的是提供一种光学收集基板和使用它的显示器件，可以有效地使用光同时避免在传输的光中产生色差。光学透射材料的光学基板(20)具有如下结构来自基板的一个主平面(21)侧的入射光朝向形成在另一主平面(22)上的孔(201)阵列局部地被聚焦。一个主平面(21)设有用预定折射率的光学透射填料(2m)填充的凹槽(2v)，填充的凹槽(2V)允许来自一个主平面(21)一侧的入射光被收集到各个孔(201)中。
文档编号G02F1/1335GK1729420SQ200380107065
公开日2006年2月1日 申请日期2003年12月1日 优先权日2002年12月20日
发明者柴崎稔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司