光学元件及使用该光学元件的显示装置、电子设备、照明装置的制造方法
【专利说明】光学元件及使用该光学元件的显示装置、电子设备、照明装
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求2014年9月12日提交的日本专利申请N0.2014-186545和2015年6月2日提交的日本专利申请N0.2015-112070的优先权的权益，这些日本专利申请的全文通过引入并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及可变地控制透射光的射出方向的范围的光学元件及使用该光学元件的显示装置、电子设备、照明装置。
【背景技术】
[0004]液晶显示装置等显示装置例如用作电视机、个人计算机监视器、笔记本型个人计算机、功能手机、智能手机、平板PC、PDA(个人数字助理)以及ATM(自动取款机)等各种信息处理装置的信息显示模块。
[0005]另外，随着显示器的大型化和多功能化，对显示装置要求各种光强度分配特性。特别地，从信息泄露的观点出发，具有限制可视范围使得其他人不能窥视显示器的需求以及不向非期望的方向射出光的需求。为了应对这些需求，提出能够限制显示装置的可视范围(或发光范围)的光学膜，且该光学膜已被投入到实际使用。但是，在从多个方向同时观察显示装置的情况下，需要每次取出光学膜。因此，越来越需要能够任意地获得宽的可视范围和窄的可视范围的状态而不经历取出光学膜的麻烦。
[0006]为了满足这种需求，已经提出能够在宽视场模式和窄视场模式之间切换显示装置的可视范围的光学元件。
[0007]如图32所示，通过将由分散材料142和电泳粒子141构成的电泳元件140配置在以平面方式独立地配置在基板110上的高宽高比的光透射区域120之间，并利用由外部的电压产生的电场控制电泳元件140中的电泳粒子141的分散状态，该光学元件能够任意地获得在广阔范围射出光650的宽视场模式(参照图32B)和在狭窄范围射出光650的窄视场模式(参照图32A)的两种状态。
[0008]例如，该光学元件是通过如下方式获得的光学元件:使用透明基板；涂覆、曝光、显影透明感光性树脂层并施加热使透明感光性树脂层硬化来形成光透射区域120 ;以及将电泳元件140配置在光透射区域之间。
[0009]图33是示出相关技术的光学元件900的剖视图。光学元件900包括:第一透明基板110 ;形成在第一透明基板110的表面上的透明导电膜123 ;相互分离地形成在透明导电膜123的顶面的多个光透射区域120 ;配置在这些光透射区域120之间的电泳元件140 ;以及配置在光透射区域120上并且在与光透射区域120接触的面上包括另一透明导电膜125的第二透明基板115。该光学元件900被公开于例如US7，751，667B2(专利文献1)的图8。
[0010]然而，在专利献1的图8中公开的相关技术中，透明导电膜123和透明导电膜125两者均以面状配置在第一透明基板110和第二透明基板115的元件区域上，因此电泳元件140中的电泳粒子141在透明导电膜123和透明导电膜125上同时沿着同一方向迀移，因此能够稳定地实现的运行模式局限于如图32A所示的窄视场模式和如图32B所示的宽视场模式这两种。
[0011]例如，在从如图39A、图39B所示的电泳元件140中的电泳粒子141均匀分布的窄视场模式转移到如图42A、图42B所示电泳元件140中的电泳粒子141聚集于透明导电膜123附近的宽视场模式的过程中，即、在如图40A、图40B所示电泳元件140中的电泳粒子141分布于从透明导电膜123和透明导电膜125的中间位置到透明导电膜123的区间的状态下，通过由透明导电膜123和透明导电膜125停止电场的产生，能够获得暂时的中间状态。但是，之后，如图41A、图41B所示，电泳粒子141自然分散，模式转移到窄视场模式。
[0012]另外，在从如图42A、图42B所示电泳元件140中的电泳粒子141聚集于透明导电膜123的附近的宽视场模式转移到如图39A、图39B所示电泳元件140中的电泳粒子141均匀分布的窄视场模式的过程中，即、在如图43A、图43B所示电泳元件140中的电泳粒子141分布于从透明导电膜123和透明导电膜125的中间位置到透明导电膜123的区间的状态下，通过由透明导电膜123和透明导电膜125停止电场的产生也能够实现该中间状态。但是，之后，如图44A、图44B所示，电泳粒子141自然分散，该模式转移到窄视场模式。
[0013]如上所述，窄视场模式和宽视场模式之间的中间状态可在模式转移的过程中暂时实现，但是，难以将电泳粒子141持续维持在宽视场模式和窄视场模式之间的中间状态，因此难以稳定地获得作为窄视场模式和宽视场模式之间的中间状态的中间模式。
【发明内容】
[0014]因此，本发明的示例性目的是提供除了能够稳定地实现窄视场模式和宽视场模式以外，还能够实现作为两种模式的中间状态的中间模式的光学元件、以及使用该光学元件的显示装置、电子设备、及照明装置。
[0015]为了实现上述目的，根据本发明的示例性方面的光学元件包括:第一透明基板；与所述第一透明基板相对设置的第二透明基板；配置在所述第一透明基板的与所述第二透明基板相对的面上的第一导电性图案和第二导电性图案；光透射区域，其以从所述第一透明基板的表面到达所述第二透明基板的表面的方式分别配置在所述第一导电性图案和所述第二导电性图案之间，并且其图案横跨元件区域；配置在所述第二透明基板的与所述第一透明基板相对的面上的透明导电膜；以及电泳元件，其配置在相邻的光透射区域之间，并由特定电荷的遮光性的电泳粒子和透射性分散材料构成。
[0016]作为根据本发明的示例性优势，本发明通过独立地控制配置在第一透明基板上的多个系列的导电性图案能够针对每个导电性图案使电泳粒子动作。因此，除了能够稳定地实现窄视场模式和宽视场模式以外，还能够无论时间推移都能够稳定地实现具有两种模式的中间特性的中间模式。
【附图说明】
[0017]图1A和图1B示出在窄视场模式下第一示例性实施方式的光学元件的示图，其中，图1A是示出以与光学元件的显示面正交的面剖开光学元件的纵向剖视图，以及图1B是从法线方向示出显示面的表面图；
[0018]图2A和图2B是在中间模式下示出第一示例性实施方式的光学元件的示图，其中，图2A是示出以与光学元件的显示面正交的面剖开光学元件的纵向剖视图，以及图2B是从法线方向示出显示面的表面图；
[0019]图3A和图3B是在宽视场模式下示出第一示例性实施方式的光学元件的示图，其中，图3A是示出以与光学元件的显示面正交的面剖开光学元件的纵向剖视图，以及图3B是从法线方向示出显示面的表面图；
[0020]图4A至图4F示出在连续的步骤中根据第一示例性实施方式的光学元件的制造方法的剖视图，其中，图4A是以简化方式示出在第一透明基板的表面上形成第一导电性图案和第二导电性图案的步骤的纵向剖视图，图4B是以简化方式示出形成透明感光性树脂层作为成为光透射区域的负型光致抗蚀剂膜的步骤的纵向剖视图，图4C是以简化方式示出经由光掩膜曝光透明感光性树脂层的步骤的纵向剖视图，图4D是以简化方式示出使透明感光性树脂层显影从而形成光透射区域的步骤的纵向剖视图，图4E是以简化方式示出在光透射区域的表面上配置包括透明导电膜的第二透明基板的步骤的纵向剖视图，以及图4F是以简化方式示出将电泳元件填充到第一导电性图案、第二导电性图案、透明导电膜、与光透射区域之间的空隙中的步骤的纵向剖视图；
[0021]图5A至图5F示出在连续的步骤中根据第一示例性实施方式的光学元件的另一制造方法的剖视图，其中，图5A是以简化方式示出在第一透明基板的表面上形成第一导电性图案和第二导电性图案的步骤的纵向剖视图，图5B是以简化方式示出形成透明感光性树脂层作为成为光透射区域的负型光致抗蚀剂膜的步骤的纵向剖视图，图5C是以简化方式示出经由光掩膜曝光透明感光性树脂层的步骤的纵向剖视图，图f5D是以简化方式示出使透明感光性树脂层显影从而形成光透射区域的步骤的纵向剖视图，图5E是以简化方式示出将电泳元件填充到第一导电性图案、第二导电性图案、透明导电膜、与光透射区域之间的空隙中的步骤的纵向剖视图，以及图5F是以简化方式示出在光透射区域的表面上配置包括透明导电膜的第二透明基板的步骤的纵向剖视图；
[0022]图6A至图6F示出在连续的步骤中根据第一示例性实施方式的光学元件的又一制造方法的剖视图，其中，图6A是以简化方式示出在第二透明基板的表面上形成透明导电膜的步骤的纵向剖视图，图6B是以简化方式示出在透明导电膜上形成透明感光性树脂层的步骤的纵向剖视图，图6C是以简化方式示出使用掩膜图案将透明感光性树脂层图案化的步骤的纵向剖视图，图6D是以简化方式示出进行曝光、显影以及退火处理的步骤的纵向剖视图，图6E是以简化方式示出在光透射区域上配置包括第一导电性图案和第二导电性图案的第一透明基板的步骤的纵向剖视图，以及图6F是以简化方式示出将电泳元件填充到第一透明基板和第二透明基板之间的空隙中的步骤的纵向剖视图；
[0023]图7A至图7C示出根据第三示例性实施方式的光学元件的示图，其中，图7A是示出在窄视场模式下的光学元件的纵向剖视图，图7B是示出在中间模式下的光学元件的纵向剖视图，以及图7C是示出在宽视场模式下的光学元件的纵向剖视图；
[0024]图8A至图8C示出根据第四示例性实施方式的光学元件的示图，其中，图8A是示出在窄视场模式下的该光学元件的纵向剖视图，图8B是示出在中间模式下的该光学元件的纵向剖视图，以及图8C是示出在宽视场模式下的该光学元件的纵向剖视图；
[0025]图9A至图9C示出当选择窄视场模式时第一示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图9A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图9B是其纵向剖视图，以及图9C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的示图；
[0026]图10A至图10C示出当选择中间模式时第一示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图10A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图10B是其纵向剖视图，以及图10C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的示图；
[0027]图11A至图11C示出当选择宽视场模式时第一示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图11A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图11B是其纵向剖视图，以及图11C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的不图；
[0028]图12A和图12B不出第一不例性实施方式的光学兀件的光透射区域、第一导电性图案、以及第二导电性图案的位置关系，其中，图12A是其俯视图，以及图12B是其立体图；
[0029]图13是示出在窄视场模式下第二示例性实施方式的光学元件的纵向剖视图；
[0030]图14A至图14F示出在连续的步骤中根据第二示例性实施方式的光学元件的制造方法的剖视图，其中，图14A是以简化方式示出在第一透明基板的表面上形成第一导电性图案和第二导电性图案的步骤的纵向剖视图，图14B是以简化方式示出在第一透明基板的表面上形成透明感光性树脂层的步骤的纵向剖视图，图14C是以简化方式示出通过使用第一导电性遮光图案和第二导电性遮光图案作为光掩膜从第一透明基板的背面侧照射曝光从而将透明感光性树脂层图案化的步骤的纵向剖视图，图14D是以简化方式示出使透明感光性树脂层显影从而形成光透射区域的步骤的纵向剖视图，图14E是以简化方式示出在光透射区域的表面上配置包括透明导电膜的第二透明基板的步骤的纵向剖视图，以及图14F是以简化方式示出将电泳元件填充到第一导电性图案、第二导电性图案、透明导电膜、以及光透射区域之间的空隙中的步骤的纵向剖视图；
[0031]图15是示出在窄视场模式下第五示例性实施方式的光学元件的纵向剖视图；
[0032]图16是示出在第一中间模式下第五示例性实施方式的光学元件的纵向剖视图；
[0033]图17是示出在第二中间模式下第五示例性实施方式的光学元件的纵向剖视图；
[0034]图18是示出在宽视场模式下第五示例性实施方式的光学元件的纵向剖视图；
[0035]图19A至图19C示出当选择窄视场模式时第五示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图19A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图19B是其纵向剖视图，以及图19C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的不图；
[0036]图20A至图20C是示出当选择第一中间模式时第五示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图20A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图20B是其纵向剖视图，以及图20C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的不图；
[0037]图21A至图21C示出当选择第二中间模式时第五示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图21A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图21B是其纵向剖视图，以及图21C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的不图；
[0038]图22A至图22C示出当选择宽视场模式时第五示例性实施方式的光学元件的状态的作用原理图，其中，图22A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的俯视图，图22B是其纵向剖视图，以及图22C是示出与电泳粒子的分散状态相对应的射出角度和亮度之间的关系的不图；
[0039]图23A和图23B示出第五示例性实施方式的光学元件的光透射区域、第一导电性图案、第二导电性图案和第三导电性图案的位置关系，其中，图23A是其俯视图，以及图23B是其立体图。
[0040]图24是示出在选择窄视场模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0041]图25是示出在选择第一中间模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0042]图26是示出在选择第二中间模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0043]图27是示出在选择宽视场模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0044]图28是示出在选择窄视场模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜和第二保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0045]图29是示出在选择第一中间模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜和第二保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0046]图30是示出在选择第二中间模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜和第二保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0047]图31是示出在选择宽视场模式的状态下、在第五示例性实施方式的光学元件中设有保护罩膜和第二保护罩膜的情况的构成例的纵向剖视图；
[0048]图32A和图32B示出相关技术的光学元件的动作原理的纵向剖视图，其中，图32A示出窄视场模式中电泳元件的状态，以及图32B示出宽视场模式中电泳元件的状态；
[0049]图33是示出相关技术的光学元件的结构的纵向剖视图；
[0050]图34是示出在显示屏幕上设置有根据另一示例性实施方式的光学元件的显示装置的结构的剖视图；
[0051]图35是示出在显示屏幕上固定有根据另一示例性实施方式的光学元件的显示装置的结构的剖视图；
[0052]图36是示出将根据另一示例性实施方式的光学元件装载在其内部的显示装置的结构的剖视图；
[0053]图37是示出将根据另一示例性实施方式的光学元件固定在其内部的显示装置的结构的剖视图；
[0054]图38是示出装载有根据另一示例性实施方式的光学元件的照明装置的结构的剖视图；
[0055]图39A和图39B示出当选择窄视场模式时相关技术的光学元件的状态的作用原理图，其中，图39A是电泳元件中电泳粒子的分散状态的纵向剖视图；以及图39B是示出与电泳粒子的分散状态相对应的、射出角度和亮度之间的关系的示图；
[0056]图40A和图40B示出中间状态下的相关技术的光学元件当从窄视场模式向宽视场模式转移时的状态的作用原理图，其中，图40A是示出电泳元件中电泳粒子的分散状态的纵向剖视图，以及图40B是示出