專利名稱：顯示板的制造方法和顯示板的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示板的制造方法和顯示板的制造裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器、等離子體顯示器、電致發(fā)光顯示器或場(chǎng)致發(fā)射顯示器等顯示器能以平面狀形成，可薄型化。這些顯示器正在成為電視接收機(jī)等的主流。這些顯示器中，液晶顯示器從重量輕、耗電低等觀點(diǎn)著眼，其普及比其它薄型顯示器快。液晶顯示板不僅用于電視接收機(jī)，而且用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜電話或個(gè)人用便攜信息終端(Personal Digital AssistancePDA)等，是有望進(jìn)一步擴(kuò)大需求的顯示板。
要求液晶顯示板進(jìn)一步提高性能。例如，電視接收機(jī)中為了開(kāi)展顯示屏大型化且在大顯示屏上達(dá)到圖像質(zhì)量高，渴望提高顯示屏亮度、進(jìn)一步擴(kuò)大視場(chǎng)角。
為了提高顯示質(zhì)量，提出在表面配置微透鏡以謀求改善亮度和改善視場(chǎng)角的液晶板。這里，舉便攜電話、PDA等作移動(dòng)用途的產(chǎn)品為例，說(shuō)明設(shè)置微透鏡陣的液晶顯示板。在這些移動(dòng)產(chǎn)品中，適合采用具有設(shè)置背后照明并利用背后照明的光進(jìn)行顯示的透射型液晶顯示板和利用外光進(jìn)行顯示的反射型液晶顯示板這兩者的功能的半透射型液晶顯示板。
形成半透射型液晶顯示板，使其在對(duì)光進(jìn)行反射的反射片上形成微小開(kāi)口部，從而能一方面利用反射片反射外光、一方面又使背后照明的光通過(guò)開(kāi)口部透射。要使背后照明的光的透射顯示明亮，則需要加大反射片的開(kāi)口部。然而，加大反射片的開(kāi)口部，反射片的顯示面積就減小，所以產(chǎn)生進(jìn)行反射顯示時(shí)顯示畫(huà)面變暗的問(wèn)題。即，正面亮度降低。
為了消除此問(wèn)題，例如提出一種方法，其中在與反射片的開(kāi)口部對(duì)應(yīng)的位置形成微透鏡，提高有效開(kāi)口率，使透射顯示明亮，而不加大開(kāi)口部。通過(guò)將微透鏡形成為與開(kāi)口部對(duì)應(yīng)，能使透射顯示的亮度和反射顯示的亮度兩者都提高(例如參考特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào))。
作為微透鏡的制造方法，有一種方法在玻璃襯底的表面形成光刻膠層，用通過(guò)反射片的開(kāi)口部的光進(jìn)行光刻膠層的圖案制作，對(duì)已進(jìn)行圖案制作的光刻膠層進(jìn)行加熱，使其產(chǎn)生熱松弛，形成與微透鏡形狀對(duì)應(yīng)的形狀后，對(duì)玻璃襯底進(jìn)行干蝕刻，從而與光刻膠層對(duì)應(yīng)地得到微透鏡陣襯底。
特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中揭示的制造方法預(yù)先制造與像素圖案對(duì)應(yīng)的母盤(壓模)后，將微透鏡母盤按壓在配置紫外線硬化樹(shù)脂的透明絕緣襯底上，展開(kāi)高折射率樹(shù)脂。接著，將微透鏡母盤脫模，并照射紫外線，使紫外線硬化樹(shù)脂硬化，從而形成半圓球狀的微透鏡。
特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)中揭示的制造方法，還在TFT襯底與對(duì)置襯底接合后，在與對(duì)置襯底的接合面相反的表面形成含有感光材料的聚光層，并從TFT襯底側(cè)照射光，通過(guò)使與遮光層的開(kāi)口部對(duì)置的聚光層的部分感光，而且去除聚光層的未感光的部分，從而形成微透鏡。
另一方面，為了不用微透鏡而謀求改善液晶顯示板的視場(chǎng)角，提出一種施加電壓時(shí)的液晶分子取向狀態(tài)在多個(gè)區(qū)域分別不同的液晶顯示板(例如特開(kāi)2004-93846號(hào)公報(bào))。此液晶顯示板中，在取向方向不同的邊界區(qū)域形成遮光部。其中揭示通過(guò)形成遮光部，能遮斷從斜方向看液晶顯示板時(shí)產(chǎn)生的漏光，使顯示質(zhì)量提高。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開(kāi)2004-93846號(hào)公報(bào)上述特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)記載的技術(shù)中，需要預(yù)先制作微透鏡母盤，存在透鏡形狀自由度小且得不到大的透鏡效應(yīng)的問(wèn)題。而且，由于將微透鏡形成在TFT襯底的表面后將TFT襯底與對(duì)置襯底粘合，產(chǎn)生定位偏差，存在亮度降低的問(wèn)題。為了充分發(fā)揮微透鏡的透鏡效應(yīng)，將微透鏡配置在表面用的襯底以薄為佳。然而，產(chǎn)生撓曲等操作等方面的限制，所以必須將襯底做厚，存在透鏡效應(yīng)減小的問(wèn)題。
特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)揭示的制造方法中，將紫外線用作對(duì)聚光層進(jìn)行感光的光。濾色片吸收紫外線，因此不能通過(guò)濾色片將紫外線照射到感光材料。因此，存在配置濾色片的液晶顯示板不能用上述公報(bào)的方法的問(wèn)題。
如特開(kāi)2004-93846號(hào)公報(bào)揭示的液晶顯示板那樣具有遮光部的液晶顯示板中，開(kāi)口率比普通半透射型液晶顯示板的還小。因此，正面亮度降低?？裳芯客ㄟ^(guò)改變背后照明的結(jié)構(gòu)避免正面亮度降低，但存在原樣維持大視場(chǎng)角而提高正面亮度帶來(lái)相當(dāng)困難的問(wèn)題。因此，將微透鏡配置在配置背后照明的一方的襯底上，提高有效開(kāi)口率，使正面亮度和視場(chǎng)角兩者得到有效兼顧。
在微透鏡的形成中，如上述特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)所揭示那樣，從開(kāi)口部透射光，使感光材料硬化，以形成微透鏡。這是有效的。此方法能以低成本形成微透鏡，同時(shí)還以對(duì)開(kāi)口部自匹配的方式配置微透鏡，因此具有高精度配置微透鏡的特征。因此，充分發(fā)揮微透鏡的聚光功能，能制造可作高亮度顯示的液晶顯示板。而且，受微透鏡匯聚的光通過(guò)反射片的開(kāi)口部后，按其匯聚角原樣發(fā)散，所以獲得擴(kuò)大視場(chǎng)角的效果。
然而，將上述特開(kāi)2002-62818號(hào)公報(bào)揭示的制造方法用于具有遮光部的液晶顯示板，則形成微透鏡陣時(shí)，在遮光部的部分遮斷使感光樹(shù)脂硬化的部分光，通過(guò)開(kāi)口部的光的波面不均勻。因此，所形成的微透鏡的透鏡面上產(chǎn)生階梯差，透鏡特性變壞。其結(jié)果，存在不能得到良好的亮度和良好的視場(chǎng)角的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于在將遮光部形成為與各像素分別對(duì)應(yīng)的顯示板的制造方法中，提供一種具有透鏡特性良好的微透鏡的顯示板的制造方法和顯示板的制造裝置。

發(fā)明內(nèi)容
基于本發(fā)明的顯示板的制造方法，是一種具有形成在配置背后照明側(cè)的襯底表面的微透鏡和形成為對(duì)應(yīng)于形成像素用的開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)的遮光部的顯示板的制造方法，其中包含以下工序在襯底的配置背后照明側(cè)的表面配置感光材料的工序；以及從配置背后照明側(cè)的相反側(cè)通過(guò)開(kāi)口部照射光并使部分感光材料硬化的曝光工序。曝光工序包含一面使光的入射角度變化、一面進(jìn)行曝光，并使感光材料硬化成一個(gè)方向的截面為山形的工序，而且曝光工序包含使一個(gè)方向的入射角度的改變速度和光的強(qiáng)度中至少一方變化的工序。通過(guò)采用此方法，能提供具有透鏡特性良好的微透鏡的顯示板的制造方法。
所述發(fā)明中，曝光工序最好包含使曝光不連續(xù)變化的工序。通過(guò)采用此方法，不僅可使感光樹(shù)脂的曝光在非連續(xù)點(diǎn)變化，而且便于控制對(duì)感光樹(shù)脂的曝光。
所述發(fā)明中，最好曝光工序進(jìn)行成包含山形的頂部的部分的改變速度慢于包含山形的腳部的改變速度。或者曝光工序進(jìn)行成包含山形的頂部的部分的光的強(qiáng)度大于包含山形的腳部的部分的光的強(qiáng)度。通過(guò)采用這些方法中的任一方法，能抑制產(chǎn)生階梯差，形成截面形狀良好的微透鏡。
所述發(fā)明中，最好曝光工序進(jìn)行成具有曝光的變化為不連續(xù)的非連續(xù)點(diǎn)-θ1a和非連續(xù)點(diǎn)+θ1b，并且進(jìn)行成2個(gè)所述非連續(xù)點(diǎn)分別在下面的2個(gè)公式規(guī)定的范圍內(nèi)。
-tan-1{((PX-WX)/2)/(T/n)}≤-θ1a≤-tan-1{((PX-WX)/2-(WX-WA)/2)/(T/n)}……(1)tan-1{((PX-WX)/2-(WX-WA)/2)/(T/n)}≤+θ1b≤tan-1{((PX-WX)/2)/(T/n)}……(2)上述公式中，PX是所述一個(gè)方向的開(kāi)口部的間距，WX是一個(gè)方向的開(kāi)口部的寬度，WA是一個(gè)方向的遮光部的寬度，T是襯底的厚度，n是襯底的折射率，-θ1a和+θ1b是在一個(gè)方向上對(duì)襯底的主表面垂直的方向的光的入射角度，其一側(cè)為正，另一側(cè)為負(fù)。
所述發(fā)明中，最好作為顯示板，使用配置在遮光部對(duì)應(yīng)于開(kāi)口部的實(shí)質(zhì)上中央的位置并且遮光部形成島狀的顯示板。通過(guò)采用此方法，上述發(fā)明效果顯著。
基于本發(fā)明的顯示板的制造裝置，是一種具有形成在配置背后照明側(cè)的襯底表面的微透鏡和形成為對(duì)應(yīng)于形成像素用的開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)的遮光部的顯示板的制造裝置，其中具有進(jìn)行感光材料的曝光用的曝光單元。將曝光單元形成為能改變光的入射角度，并且曝光單元包含使曝光的入射角度的改變速度改變的單元和使光的強(qiáng)度變化的單元中的至少一方。通過(guò)采用此結(jié)構(gòu)，能提供具有透鏡特性良好的微透鏡的顯示板的制造裝置。
根據(jù)本發(fā)明，能提供具有透鏡特性良好的微透鏡的顯示板的制造方法和顯示板的制造裝置。


圖1是實(shí)施方式的第1液晶顯示板的概略放大剖視圖。
圖2是實(shí)施方式的第1液晶顯示板的概略立體圖。
圖3是說(shuō)明實(shí)施方式的第1液晶顯示板的1個(gè)像素的模式圖。
圖4是實(shí)施方式的第1液晶顯示板的概略放大剖視圖。
圖5是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的工序1的說(shuō)明圖。
圖6是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的工序2的說(shuō)明圖。
圖7是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的工序3的說(shuō)明圖。
圖8是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的工序4的說(shuō)明圖。
圖9是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的另一工序1的說(shuō)明圖。
圖10是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的另一工序2的說(shuō)明圖。
圖11是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的另一工序3的說(shuō)明圖。
圖12是實(shí)施方式的液晶顯示板的制造方法的另一工序4的說(shuō)明圖。
圖13是說(shuō)明實(shí)施方式的曝光方法用的在與透鏡方向平行的面上剖切的概略剖視圖。
圖14是說(shuō)明實(shí)施方式的曝光方法用的在與透鏡棱線方向平行的面上剖切時(shí)的概略剖視圖。
圖15是說(shuō)明實(shí)施方式的曝光方法用的圖。
圖16是說(shuō)明實(shí)施方式的比較例的曝光方法用的圖。
圖17是說(shuō)明實(shí)施方式的曝光方法的曝光用的模式圖。
圖18是說(shuō)明實(shí)施方式的曝光方法的入射角度用的放大概略剖視圖。
圖19是說(shuō)明進(jìn)行基于本發(fā)明的曝光方法和比較例的曝光方法時(shí)的殘留膜厚的圖。
圖20是說(shuō)明進(jìn)行本發(fā)明的曝光方法時(shí)的透鏡高度的圖。
圖21是說(shuō)明進(jìn)行比較例的曝光方法時(shí)的透鏡高度的圖。
圖22是說(shuō)明實(shí)施方式的另一曝光方法的圖。
圖23是說(shuō)明實(shí)施方式的又一曝光方法的圖。
圖24是說(shuō)明實(shí)施方式的另一島狀遮光部的模式圖。
圖25是說(shuō)明實(shí)施方式的又一島狀遮光部的模式圖。
圖26是說(shuō)明實(shí)施方式的另一遮光部用的模式圖。
圖27是實(shí)施方式的第2液晶顯示板的概略立體圖。
圖28是說(shuō)明實(shí)施方式的第2液晶顯示板的1個(gè)像素的模式圖。
圖29是說(shuō)明實(shí)施方式的第2液晶顯示板的微透鏡截面形狀的第1概略剖視圖。
圖30是說(shuō)明實(shí)施方式的第2液晶顯示板的微透鏡截面形狀的第2概略剖視圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1是液晶顯示板，2是TFT襯底，3、17是微透鏡，4是對(duì)置襯底，5、5R、5G、5B是開(kāi)口部，6是黑矩陣部，7是濾色片，8是感光樹(shù)脂，9是液晶層，10是遮光層，11～14是遮光部，15a是硬化部，15b是未硬化部，20是像素，22是曝光量分布(掃描速度恒定時(shí))，24是曝光量分布(用于獲得理想透鏡形狀)，25是曝光量分布(本發(fā)明的情況下)，26是階梯差，41、42、43a、43b、44a、44b、45a、45b、46a、46b、50、55是箭頭號(hào)。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1至圖30說(shuō)明基于本發(fā)明的顯示板的制造方法和顯示板的制造裝置。本實(shí)施方式中對(duì)顯示板中的液晶顯示板進(jìn)行說(shuō)明。
圖1至圖4是本實(shí)施方式的制造方法制造的第1液晶顯示板的說(shuō)明圖。
圖1是本實(shí)施方式的第1液晶顯示板的概略剖視圖。本實(shí)施方式的液晶顯示板是彩色液晶顯示板。本實(shí)施方式的液晶顯示板為了改善視場(chǎng)角，形成多個(gè)液晶分子取向狀態(tài)不同的區(qū)域，在與取向狀態(tài)不同的區(qū)域的邊界對(duì)應(yīng)的位置形成遮光部。
液晶顯示板1具有表面形成TFT的TFT襯底2和對(duì)置襯底4。利用未圖示的密封材料粘合TFT襯底2和對(duì)置襯底4，使其主表面相互對(duì)置。在由TFT襯底2、對(duì)置襯底4和密封材料包圍的部分封入液晶。液晶層9具有幾微米程度的厚度。
在TFT襯底2的表面形成未圖示的TFT。TFT襯底2上形成遮光層10，遮光層10的一部分形成遮光部11。TFT襯底2上形成像素電極，使其分別對(duì)應(yīng)于紅、藍(lán)、綠的各相素。將像素電極連接形成為分別與各像素電極對(duì)應(yīng)的TFT。TFT襯底2上還形成驅(qū)動(dòng)TFT用的柵極總線和源極總線等電路(未圖示)。
在對(duì)置襯底4的表面配置濾色片7。濾色片7上形成開(kāi)口部5B。在開(kāi)口部5B配置藍(lán)濾色片。
此液晶顯示板中，如箭頭號(hào)50所示，從TFT襯底2側(cè)照射背后照明。TFT襯底2的主表面中，外側(cè)的主表面(配置背后照明側(cè)的主表面)上形成微透鏡3。將微透鏡3形成為截面形狀為山形。或者將微透鏡3形成為透鏡面為曲面。而且，排列多個(gè)微透鏡3，形成微透鏡陣。
圖2示出液晶顯示板的立體圖。圖2是從形成微透鏡的一側(cè)看時(shí)的立體圖。濾色片7包含配置紅濾色片的開(kāi)口部5R、配置綠濾色片的開(kāi)口部5G、配置藍(lán)濾色片的開(kāi)口部5B。各開(kāi)口部5R、5G、5B為相素。
將各開(kāi)口部形成為依次重復(fù)排列紅、綠、藍(lán)。即，對(duì)1列配置成3種相素依次直線狀排列。圖2中，形成在X方向配置具有相同的色的相素，在Y方向依次排列3種相素。
將微透鏡3形成為往開(kāi)口部5R、5G、5B的排列方向延伸。即，圖2中形成Y方向上具有長(zhǎng)度方向。形成多個(gè)微透鏡3。將各微透鏡3配置成在長(zhǎng)度方向相互實(shí)質(zhì)上平行。
參考圖2，本實(shí)施方式的液晶板，其微透鏡具有往長(zhǎng)度方向在一個(gè)面上剖開(kāi)圓柱的形狀。本發(fā)明中，將此微透鏡陣的形狀稱為圓柱透鏡陣形狀。本發(fā)明中，將截面形狀為山形的方向稱為透鏡方向，將高度恒定的方向稱為透鏡棱線方向。
圖3和圖4示出1個(gè)像素的說(shuō)明圖。圖3是1個(gè)像素的概略俯視圖。圖4是有關(guān)圖3的IV-IV線的向視剖視圖。由1個(gè)開(kāi)口部5R、1個(gè)開(kāi)口部5G和1個(gè)開(kāi)口部5B形成1個(gè)像素。本實(shí)施方式中，將各開(kāi)口部5R、5G、5B形成為平面形狀為長(zhǎng)方形。在與各開(kāi)口部5R、5G、5B的內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的位置配置遮光部11。本實(shí)施方式中，將遮光部11形成為平面形狀為圓。配置遮光部11，使其對(duì)應(yīng)于各開(kāi)口部5R、5G、5B的平面形狀(即長(zhǎng)方形)的重心位置。將遮光部11形成為正好配置在液晶分子的取向方向相互不同的邊界上。
在濾色片7的各開(kāi)口部5R、5G、5B配置濾色片，從而形成各相素。各開(kāi)口部5R、5G、5B之間形成黑矩陣部6?；蛘咴诤诰仃嚥可闲纬砷_(kāi)口部5R、5G、5B。各開(kāi)口部5R、5G、5B包圍黑矩陣部6。形成黑矩陣部6，以便遮斷光。
圖5至圖12示出本實(shí)施方式的微透鏡制造方法的工序圖。各圖中，為了簡(jiǎn)化記述，省略液晶層。背后照明具有從TFT襯底側(cè)照射的結(jié)構(gòu)。在TFT襯底的主表面中配置背后照明側(cè)的主表面上形成微透鏡陣。圖5至圖8是在平行于透鏡方向的面剖切時(shí)的概略剖視圖，圖9至圖12是在平行于透鏡棱線方向的面剖切時(shí)的概略剖視圖。
如圖5和圖9所示，以液晶層為中介將形成遮光層10的TFT襯底2與形成濾色片7的對(duì)置襯底4粘合。遮光部11使用配置在與濾色片7的開(kāi)口部5R、5G、5B的實(shí)質(zhì)上中央對(duì)應(yīng)的位置并形成島狀的。
如圖6和圖10所示，首先在TFT襯底2的外側(cè)的主表面配置作為感光材料的感光樹(shù)脂8。這里，感光樹(shù)脂8最好是對(duì)不短于400納米的波長(zhǎng)的光具有靈敏度的樹(shù)脂。進(jìn)行感光樹(shù)脂8的曝光用的光從對(duì)置襯底4側(cè)通過(guò)開(kāi)口部5R、5G、5B行進(jìn)，所以配置在開(kāi)口部5R、5G、5B的濾色片遮斷不長(zhǎng)于400納米的光。因此，感光樹(shù)脂8最好是對(duì)不短于400納米的波長(zhǎng)的光具有靈敏度的樹(shù)脂。例如，一般的感光材料對(duì)365納米～405納米附近具有靈敏度。本實(shí)施方式的感光樹(shù)脂最好在405納米附近具有靈敏度。
另一方面，硬化的感光樹(shù)脂8吸收紅、綠或藍(lán)的光時(shí)，液晶顯示板的亮度降低，所以最好不吸收可見(jiàn)光區(qū)(即700納米≥波長(zhǎng)≥420納米的區(qū)域)的光。即，最好在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)區(qū)沒(méi)有靈敏度。本實(shí)施方式中，作為感光樹(shù)脂8，采用負(fù)型干膜抗蝕樹(shù)脂。
接著，如圖7和圖11所示，進(jìn)行曝光工序。本實(shí)施方式中，從配置對(duì)置襯底4的一側(cè)，將具有405納米附近的波長(zhǎng)的平行光照射到箭頭號(hào)41和箭頭號(hào)42所示的方向。平行光在濾色片7中黑矩陣部6的區(qū)域受到遮斷。
這里，本實(shí)施方式中，用于曝光的包含405納米附近的波長(zhǎng)的光穿透濾色片7的開(kāi)口部5B、5R。另一方面，開(kāi)口部5G中，405納米附近的光被濾色片吸收，幾乎不參與硬化。因此，本實(shí)施方式中，主要利用入射到開(kāi)口部5R、5G、5B的光中穿透開(kāi)口部5R、5B的光使感光樹(shù)脂硬化，并形成微透鏡。
如圖7所示，通過(guò)在透鏡方向改變對(duì)與TFT襯底2的主表面垂直的方向的光的入射角度，使部分感光樹(shù)脂8硬化，形成硬化部15a。通過(guò)改變箭頭號(hào)41所示的光的入射角度，使部分感光樹(shù)脂8硬化，形成硬化部15a。硬化部15a具有圓柱透鏡陣的形狀。未硬化部15b是感光樹(shù)脂8未硬化的部分。
參考圖11，在透鏡棱線方向也主要通過(guò)開(kāi)口部15B進(jìn)行感光樹(shù)脂8的曝光。感光樹(shù)脂8中，形成因照射光而硬化的硬化部15a。通過(guò)在透鏡棱線方向改變光的入射角度，形成截面形狀的高度實(shí)質(zhì)上一樣的微透鏡陣。圖11中，通過(guò)改變箭頭號(hào)42所示的角度，將硬化部15a硬化成圓柱透鏡的形狀。感光樹(shù)脂8在微透鏡的外側(cè)的區(qū)域形成未硬化部15b。
如圖8和圖12所示，通過(guò)進(jìn)行顯像處理去除感光樹(shù)脂8中未硬化部15b，從而形成微透鏡3。
接著，詳細(xì)說(shuō)明將部分感光材料硬化的曝光工序。通過(guò)開(kāi)口部進(jìn)行感光樹(shù)脂的曝光。
圖13是在與透鏡方向平行的面上剖切時(shí)的放大概略剖視圖。此方向的截面上，將微透鏡陣形成為截面形狀為山形。即，進(jìn)行曝光，使硬化部15a的透鏡方向的截面形狀為山形。
曝光工序中，一面改變?nèi)肷浣嵌?，使其從箭頭號(hào)43a所示的入射角度-θ1變化到箭頭號(hào)43b所示的入射角度+θ1，一面連續(xù)進(jìn)行曝光。本發(fā)明中，光的入射角度是對(duì)與襯底的主表面垂直的方向的角度，圖13中往左側(cè)傾斜的角度為負(fù)角度，往右側(cè)傾斜的角度為正角度。這樣一面從入射角度-θ1改變到入射角度+θ1、一面連續(xù)照射光或斷續(xù)照射光，將硬化部15a形成為截面形狀為山形。
圖14示出在與透鏡棱線方向平行的面剖切時(shí)的放大概略剖視圖。本實(shí)施方式中，也在透鏡棱線方向一面改變光的入射角度、一面進(jìn)行曝光。即，一面使平行光從箭頭號(hào)44a所示的曝光區(qū)旋轉(zhuǎn)到箭頭號(hào)44b所示的曝光區(qū)，一面進(jìn)行曝光。圖14中，一面改變?nèi)肷浣嵌?，使其從入射角?θ2變化到入射角度+θ2、一面進(jìn)行曝光。通過(guò)調(diào)整光的入射角度的改變速度，能使硬化部15a的高度實(shí)質(zhì)上一樣，可形成沿透鏡棱線方向高度一樣的微透鏡陣。
這樣，本實(shí)施方式中，一面分別對(duì)透鏡方向和透鏡棱線方向改變?nèi)肷浣嵌?、一面進(jìn)行曝光。本實(shí)施方式的曝光例如參照?qǐng)D3，一面如箭頭號(hào)55所示，使平行光移動(dòng)，一面進(jìn)行曝光。即，往透鏡棱線方向移動(dòng)平行光后，往透鏡方向挪一挪曝光位置，然后又往透鏡棱線方向移動(dòng)平行光。本實(shí)施方式中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)反射來(lái)自進(jìn)行曝光的光源的光的鏡，使進(jìn)行曝光的區(qū)域低速移動(dòng)。
圖15示出表示本實(shí)施方式的透鏡方向的光入射角度改變速度的圖。橫軸是曝光經(jīng)歷時(shí)間，縱軸是入射角度的改變速度。參照?qǐng)D13和圖15，將箭頭號(hào)43a所示的入射角度時(shí)的曝光經(jīng)歷時(shí)間取為0。又將成為箭頭號(hào)43b所示的入射角度時(shí)的曝光經(jīng)歷時(shí)間取為t3。在1次入射角度改變中從0至t3的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行入射角度的改變。
本實(shí)施方式的曝光工序中，如圖15所示，存在入射角度的改變速度變小的期間。在曝光經(jīng)歷時(shí)間t1至t2的期間以慢于其它時(shí)間的改變速度的改變速度進(jìn)行入射角度的改變。本實(shí)施方式中，以曝光經(jīng)歷時(shí)間t3的實(shí)質(zhì)上一半的時(shí)間為中心，入射角度的改變速度僅變慢一定時(shí)間長(zhǎng)度。即，在入射角度θ1為90度作為中心的一定角度范圍，入射角度的改變速度變慢。
圖16示出比較例的圖。圖16所示的曝光方法中，按恒定的改變速度進(jìn)行入射角度θ1的改變，不拘曝光經(jīng)歷時(shí)間。
圖17示出將感光材料受到的感光量的變遷圖形化的模式圖。各曝光量分布22、24是進(jìn)行箭頭號(hào)43a所示的入射角度-θ1至箭頭號(hào)43b所示的入射角+θ1的曝光時(shí)的分布。
曝光量分布24是獲得理想透鏡形狀用的曝光量分布，分布的形狀為梯形。與此相反，如圖16所示，以入射角度的改變速度恒定的方式進(jìn)行曝光時(shí)，曝光量為曝光量分布22所示的形狀。曝光量分布22形成入射角度在正側(cè)和負(fù)側(cè)具有階梯差。因此，形成山形的微透鏡截面形狀中在頂部附近具有階梯差的微透鏡。由于在進(jìn)行曝光的光路徑上配置遮光部11，會(huì)產(chǎn)生此階梯差。
針對(duì)這點(diǎn)，如圖15所示的本實(shí)施方式的曝光方法那樣，將入射角度的改變速度暫時(shí)減慢。具體而言，在透鏡方向?qū)⑵毓膺M(jìn)行成包含截面形狀為山形的頂部的部分的入射角度的改變速度慢于包含所述山形的腳部的入射角度的改變速度。這時(shí)的曝光量分布25成為階梯差26的一部分接近理想曝光量分布24的形狀。即，階梯差26被縮小，接近理想曝光量分布。因此，能形成在頂部附近具有流暢的形狀的微透鏡陣。
如圖15所示，本實(shí)施方式中，還以在透鏡方向使曝光不連續(xù)變化的方式進(jìn)行曝光工序。即，在曝光經(jīng)歷時(shí)間t1和曝光經(jīng)歷時(shí)間t2瞬時(shí)改變?nèi)肷浣嵌鹊母淖兯俣取Ｍㄟ^(guò)采用此方法，能方便地使曝光不連續(xù)變化、本發(fā)明的“曝光不連續(xù)變化”是指光照度×曝光時(shí)間的變化作不連續(xù)變化，是指圖15所示那樣在某時(shí)間瞬時(shí)改變?nèi)肷浣嵌鹊母淖兯俣龋蚝竺骊U述的那樣瞬時(shí)改變光的照度。
圖18示出本實(shí)施方式的開(kāi)口部5B的部分的透鏡方向的放大剖視圖。參考圖13和圖18，最好將啟動(dòng)入射角度改變時(shí)的入射角度-θ1和入射角度改變結(jié)束時(shí)的入射角度+θ1設(shè)定得無(wú)間隙地形成透鏡方向上相鄰的微透鏡。
而且，最好將微透鏡陣形成為相鄰的微透鏡的邊界接觸TFT襯底2。即，最好著眼于一微透鏡時(shí)箭頭號(hào)43a所示的曝光區(qū)的端部和形成相鄰的微透鏡陣時(shí)的箭頭號(hào)43b所示的曝光區(qū)的端部在TFT襯底2的外側(cè)表面不重疊且不接觸。本實(shí)施方式中，最好在相鄰的相素之間的黑矩陣部6的中點(diǎn)形成微透鏡的厚度為0，相鄰的微透鏡相互接觸。
圖18中，使透鏡方向(X方向)的相素間距(開(kāi)口部間距)為PX，相素寬度(開(kāi)口部寬度)為WX，TFT襯底2的厚度為T，并且TFT襯底2的折射率為n。為了上文所述那樣將微透鏡形成為相鄰的山形微透鏡的接觸點(diǎn)為相鄰的相素之間的中點(diǎn)，設(shè)定θ1，使其滿足下面的公式。根據(jù)下面的公式求出的角度，將入射角度從-θ1改變到+θ1。
tanθ1＝((PX-WX)/2)/(T/n)……(3)雖然未圖示，但同樣為了將微透鏡形成為在微透鏡的透鏡棱線方向(Y方向)高度為恒定，按下面的公式算出的θ2設(shè)定光的入射角。設(shè)微透鏡的透鏡棱線方向的相素間距(開(kāi)口部間距)為PY，棱線方向的相素寬度(開(kāi)口部寬度)為WY，則θ2為下面的公式規(guī)定的角度。根據(jù)下面的公式求出的角度將入射角度從-θ2改變到+θ2。
tanθ2＝((PY/2)/(T/n)……(4)通過(guò)采用上述入射角度θ1或入射角度θ2中的至少一方，能形成透鏡效應(yīng)良好的微透鏡。
例如，本實(shí)施方式中，透鏡方向的開(kāi)口部間距PX為200微米，透鏡棱線方向的開(kāi)口部間距PY為200微米，透鏡方向的開(kāi)口部寬度WX為84微米，透鏡棱線方向的開(kāi)口部寬度WY為50微米，TFT襯底2的物理厚度T為400微米，TFT襯底2的折射率n為1.53。因此，上述θ1和θ2分別為下面的公式。
θ1＝tan-1(58/260)＝約13度……(5)θ2＝tan-1(100/260)＝約21度……(6)再者，穿透形成相素用的開(kāi)口部的光中，有時(shí)產(chǎn)生衍射的影響，使光擴(kuò)散。這時(shí)，算出上述θ1和θ2后，進(jìn)行校正。
接著，說(shuō)明曝光量變化不連續(xù)的非連續(xù)點(diǎn)。透鏡方向(X方向)上，在包含應(yīng)形成微透鏡的山形的腳部的部分中加快光的入射角度的改變速度，而減慢包含山形的頂部的部分的入射角度的改變速度。本實(shí)施方式中，決定此改變速度的非連續(xù)點(diǎn)，使入射角度的改變速度瞬時(shí)變化(參考圖15)。
參考圖18，2個(gè)箭頭號(hào)43a之間的區(qū)域是進(jìn)行曝光的光的區(qū)域，箭頭號(hào)45a是此區(qū)域的寬度方向的中線?；蛘呒^號(hào)45a是進(jìn)行箭頭號(hào)43a所示的曝光時(shí)通過(guò)開(kāi)口部5B的光的寬度方向的中線。表示曝光的掃描啟動(dòng)處的點(diǎn)Q是箭頭號(hào)45a與TFT襯底2的表面的交點(diǎn)。參考圖15，最好將減慢TFT襯底2的表面的入射角度改變速度用的點(diǎn)設(shè)定在點(diǎn)Q(箭頭號(hào)45a)的位置至掃描從開(kāi)口部5B的寬度WX減去遮光部11的寬度WA后得到的值之半距離時(shí)的點(diǎn)R(箭頭號(hào)46a)的范圍內(nèi)。即，入射角度的改變速度不連續(xù)的非連續(xù)點(diǎn)的入射角度θ1a最好為以下的范圍內(nèi)。
-tan-1{((PX-WX)/2)/(T/n)}≤-θ1a≤-tan-1{((PX-WX)/2-(WX-WA)/2)/(T/n)}……(1)對(duì)入射角度θ1為+側(cè)的范圍也相同，最好將非連續(xù)點(diǎn)的入射角度+θ1b設(shè)定在以下的范圍內(nèi)。箭頭號(hào)45b是進(jìn)行箭頭號(hào)43b所示的曝光時(shí)通過(guò)開(kāi)口部5B的光的寬度方向的中線。設(shè)使箭頭號(hào)43b所示的入射角度改變的掃描的終點(diǎn)上，表示曝光的寬度方向的中線的箭頭號(hào)45b與TFT襯底2的交點(diǎn)為Q’，則設(shè)定往內(nèi)側(cè)僅轉(zhuǎn)移與上文所述相同的寬度的點(diǎn)R’。入射角度的改變速度最好在點(diǎn)R’(箭頭號(hào)46b)至點(diǎn)Q’(箭頭號(hào)45b)之間改變。
tan-1{((PX-WX)/2-(WX-WA)/2)/(T/n)}≤+θ1b≤tan-1{((PX-WX)/2)/(T/n)}……(2)通過(guò)將非連續(xù)點(diǎn)的入射角度-θ1a和+θ1a設(shè)定在上述2式的范圍內(nèi)，如圖17所示，能進(jìn)一步有效減小遮光部11引起的曝光量分布22的階梯差26。
參考圖18，通過(guò)至少在點(diǎn)R至點(diǎn)R’之間使入射角度的改變速度相對(duì)減慢，能在曝光量分布的產(chǎn)生階梯差的部分增多曝光量，可減小曝光量分布的階梯差。
圖19示出本發(fā)明使入射角度的改變速度變化的情況和比較例使光的入射角度的改變速度等速的情況的殘留膜厚的圖。橫軸是透鏡方向上離開(kāi)相素中心的距離，在本實(shí)施方式中是離開(kāi)遮光部的中心的距離?？v軸表示與感光量對(duì)應(yīng)的感光材料的測(cè)量膜厚的厚度。通過(guò)將感光材料的靈敏度曲線與感光量相乘，決定硬化量。殘留膜厚是進(jìn)行顯像后的膜厚。
如圖19所示，比較例的曝光方法中，殘留膜厚產(chǎn)生階梯差26，但應(yīng)用本發(fā)明的曝光方法時(shí)，階梯差減小，形成總體上流暢的傾斜。
圖20示出利用本發(fā)明的曝光方法形成微透鏡時(shí)的透鏡高度的圖，圖21示出利用比較例的曝光方法形成微透鏡時(shí)的透鏡高度的圖。橫軸是透鏡方向上離開(kāi)相素中心的距離，縱軸是透鏡高度。各圖中一起描述目標(biāo)形狀的圖。本實(shí)施方式中，在透鏡方向使曝光啟動(dòng)時(shí)和結(jié)束時(shí)的入射角度的改變速度(掃描速度)為7.2度/秒，包含山形截面形狀的頂部的區(qū)域的入射角度的改變速度(掃描速度)為6.0度/秒。
如圖20所示，判明進(jìn)行本發(fā)明的曝光方法時(shí)，能形成接近目標(biāo)形狀的微透鏡。反之，如圖21所示，判明使光的入射角度改變速度恒定的曝光方法中，透鏡的形狀偏離目標(biāo)形狀，產(chǎn)生階梯差。
如上文所述，本發(fā)明中，即使顯示板在形成像素用的開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)形成遮光部，通過(guò)使入射角度的改變速度在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)上變化，或通過(guò)在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)改變光的強(qiáng)度，也能形成具有減小階梯差的截面形狀的微透鏡?？尚纬删酃庑Ч己?即脫節(jié)特性良好)的微透鏡。結(jié)果，能制造可進(jìn)行亮度較高的顯示的液晶顯示板。例如，利用本實(shí)施方式的制造方法形成微透鏡時(shí)，能維持視場(chǎng)角特性原樣不變，而使正面亮度提高不小于1.3倍。
本實(shí)施方式的液晶顯示板的制造裝置，具有對(duì)感光材料進(jìn)行曝光用的曝光單元，并將曝光單元形成為能使曝光的入射角度變化。曝光單元形成改變使曝光的入射角度變化的速度用的單元。本實(shí)施方式中，用反射片(鏡)反射光源起振后形成的光。通過(guò)驅(qū)動(dòng)此鏡，使光的入射角度的改變速度變化。通過(guò)采用此結(jié)構(gòu)，能進(jìn)行上述使入射角度的改變速度變化的曝光方法，可形成透鏡特性良好的微透鏡。
又，將本實(shí)施方式的液晶顯示板的制造裝置形成為能使從光源入射到開(kāi)口部的平行光的入射角度連續(xù)或斷續(xù)變化。還形成為使入射角度的改變速度連續(xù)或不連續(xù)變化。
本實(shí)施方式的液晶顯示板的制造裝置用反射片使來(lái)自光源的光反射，并且一面用計(jì)算機(jī)控制該反射片的移動(dòng)、一面使對(duì)開(kāi)口部的入射角度和入射角度的改變速度變化。
作為使光的入射角度的改變速度變化的單元，不專門限于此方式，也可形成為光源本身移動(dòng)?；蛘哌€可形成為移動(dòng)配置液晶顯示板的載物臺(tái)。
本實(shí)施方式中，如圖15所示，在曝光經(jīng)歷時(shí)間t1和t2，使入射角度的改變速度瞬時(shí)改變。即，使曝光不連續(xù)變化，但不專門限于此方式，也可如圖22所示，使光的入射角度的改變速度連續(xù)(逐漸)變化。例如，可將曝光經(jīng)歷時(shí)間t1、t2當(dāng)作改變時(shí)間寬度的中心，使入射角度的改變速度逐漸減慢或逐漸加快?；蛘哌€可使入射角度的改變速度斷續(xù)變化。
本實(shí)施方式中，使入射角度的變化速度變化，但不專門限于此，也可使光的強(qiáng)度加大或減小。即，液晶顯示板的制造裝置中，可形成改變光的強(qiáng)度用的單元，使光的強(qiáng)度變化。
圖23示出使光的強(qiáng)度變化的曝光方法的圖。如圖23所示，在曝光經(jīng)歷時(shí)間t1使進(jìn)行曝光的光的強(qiáng)度加大。進(jìn)而，在曝光經(jīng)歷時(shí)間t2使進(jìn)行曝光的光的強(qiáng)度減小。這時(shí)的入射角度改變速度為恒定。通過(guò)采用此方法，也能形成具有良好的截面形狀的微透鏡。對(duì)使這時(shí)的曝光變化的點(diǎn)而言，也最好設(shè)定在上述式(1)和式(2)規(guī)定的角度的范圍內(nèi)。
又，本實(shí)施方式中，舉遮光部的平面形狀為圓且將遮光部形成為島狀的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此方式，也可用例如遮光部的平面形狀為任意的情況。
圖24是形成為與開(kāi)口部對(duì)置的另一遮光部的模式圖。將開(kāi)口部5形成為平面形狀為實(shí)質(zhì)上長(zhǎng)方形，并且在此長(zhǎng)方形的重心位置形成平面形狀為長(zhǎng)方形的遮光部12。
圖25是形成為與開(kāi)口部對(duì)置的又一遮光部的模式圖。將開(kāi)口部5形成為平面形狀為實(shí)質(zhì)上長(zhǎng)方形，并且在此長(zhǎng)方形的重心位置形成平面形狀為實(shí)質(zhì)上正六邊形的遮光部13。
圖26是形成為與開(kāi)口部對(duì)置的另一遮光部的模式圖。將開(kāi)口部5形成為平面形狀為實(shí)質(zhì)上長(zhǎng)方形，并且在此長(zhǎng)方形的重心位置形成平面形狀為實(shí)質(zhì)上正六邊形的遮光部14。而且，遮光部14具有從正六邊形的部分延伸為線狀的部分。對(duì)這樣對(duì)開(kāi)口部形成為島狀的遮光部以外的遮光部，也能應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示板的制造方法。
又，如圖3的箭頭號(hào)55所示，本實(shí)施方式中，沿透鏡棱線方向(Y方向)，一面使進(jìn)行曝光的區(qū)域移動(dòng)一面進(jìn)行曝光，但不專門限于此方式，也可往透鏡方向(X方向)一面使光移動(dòng)、一面進(jìn)行曝光。
再有，本實(shí)施方式中，還對(duì)具有圓柱形狀的微透鏡的制造方法進(jìn)行了說(shuō)明，但不專門限于此方式，本發(fā)明也能由于對(duì)各相素和各像素分別形成微透鏡的制造方法。
圖27示出本實(shí)施方式的第2液晶顯示板的概略立體圖。將液晶層9夾在TFT襯底2與對(duì)置襯底4之間。這點(diǎn)與圖2所示的第1液晶顯示板相同。圖27所示的液晶顯示板中，對(duì)1個(gè)像素形成各1個(gè)微透鏡17。
圖28示出1個(gè)像素的概略剖視圖，圖29和圖30分別示出有關(guān)圖28的XXIX-XXIX線和XXX-XXX線的向視剖視圖。
如圖28至圖30所示，微透鏡17對(duì)X方向和Y方向具有截面形狀為山形的形狀。即，將微透鏡17形成為X方向和Y方向?yàn)橥哥R方向。由沿Y方向的3個(gè)相素形成1個(gè)像素20。對(duì)包含作為相素的開(kāi)口部5R、5AG、5B的1個(gè)像素20形成1個(gè)山形的微透鏡。以對(duì)應(yīng)于各像素的方式形成各1個(gè)微透鏡17。
此微透鏡17中，Y方向也是透鏡方向，因此對(duì)Y方向也進(jìn)行與X方向相同的曝光，在與Y方向平行的截面上也能形成山形的微透鏡。
本實(shí)施方式中，舉具有濾色片的液晶顯示板為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不專門限于此方式，本發(fā)明也能用于具有像素的黑白液晶顯示板?；蛘卟幌抻诎胪干湫鸵壕э@示板，本申請(qǐng)的發(fā)明也能用于透射型液晶顯示板。通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明，能使亮度提高，而視場(chǎng)角不變小。
再者，現(xiàn)揭示的上述實(shí)施方式的各點(diǎn)均為范例，并非限制。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)示出，而非上述說(shuō)明。該范圍包含與權(quán)利要求書(shū)均等的含義和范圍內(nèi)的全部改變。
工業(yè)上的實(shí)用性本發(fā)明有利地適用于顯示板。
權(quán)利要求
1.一種顯示板的制造方法，該顯示板具有形成在配置背后照明側(cè)的襯底表面的微透鏡；以及形成為對(duì)應(yīng)于形成像素用的開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)的遮光部，其特征在于，所述制造方法包含以下工序在所述襯底的配置所述背后照明側(cè)的表面配置感光材料的工序；以及從配置所述背后照明側(cè)的相反側(cè)通過(guò)所述開(kāi)口部照射光并使部分所述感光材料硬化的曝光工序，所述曝光工序包含一面使所述光的入射角度變化、一面進(jìn)行曝光，并使所述感光材料硬化成一個(gè)方向的截面為山形的工序，而且所述曝光工序包含使所述一個(gè)方向的所述入射角度的改變速度和所述光的強(qiáng)度中至少一方變化的工序。
2.如權(quán)利要求1中所述的顯示板的制造方法，其特征在于，所述曝光工序包含在所述一個(gè)方向使曝光不連續(xù)變化的工序。
3.如權(quán)利要求2中所述的顯示板的制造方法，其特征在于，所述曝光工序進(jìn)行成具有所述曝光的變化為不連續(xù)的非連續(xù)點(diǎn)-θ1a和非連續(xù)點(diǎn)+θ1b，并且進(jìn)行成2個(gè)所述非連續(xù)點(diǎn)分別在下面的式(1)和式(2)規(guī)定的范圍內(nèi)。-tan-1{((PX-WX)/2)/(T/n)}≤-θ1a≤-tan-1{((PX-WX)/2-(WX-WA)/2)/(T/n)}……(1)tan-1{((PX-WX)/2-(WX-WA)/2)/(T/n)}≤+θ1b≤tan-1{((PX-WX)/2)/(T/n)}……(2)其中，PX是所述一個(gè)方向的所述開(kāi)口部的間距，WX是所述一個(gè)方向的所述開(kāi)口部的寬度，WA是所述一個(gè)方向的所述遮光部的寬度，T是所述襯底的厚度，n是所述襯底的折射率，-θ1a和+θ1b是在所述一個(gè)方向上對(duì)所述襯底的主表面垂直的方向的所述光的入射角度，其一側(cè)為正，另一側(cè)為負(fù)。
4.如權(quán)利要求1中所述的顯示板的制造方法，其特征在于，所述曝光工序進(jìn)行成包含所述山形的頂部的部分的所述改變速度慢于包含所述山形的腳部的所述改變速度。
5.如權(quán)利要求1中所述的顯示板的制造方法，其特征在于，所述曝光工序進(jìn)行成包含所述山形的頂部的部分的所述光的強(qiáng)度大于包含所述山形的腳部的部分的所述光的強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求1中所述的顯示板的制造方法，其特征在于，作為所述顯示板，使用配置在所述遮光部對(duì)應(yīng)于所述開(kāi)口部的實(shí)質(zhì)上中央的位置并且所述遮光部形成島狀的顯示板。
7.一種顯示板的制造裝置，該顯示板具有形成在配置背后照明側(cè)的襯底表面的微透鏡；以及形成為對(duì)應(yīng)于形成像素用的開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)的遮光部，其特征在于，具有進(jìn)行感光材料的曝光用的曝光單元，將所述曝光單元形成為能改變光的入射角度，并且所述曝光單元包含使所述曝光的入射角度的改變速度改變的單元和使所述光的強(qiáng)度變化的單元中的至少一方。
全文摘要
一種顯示板的制造方法，該顯示板具有形成TFT襯底(2)的表面的微透鏡；以及形成為對(duì)應(yīng)于開(kāi)口部(5B)的內(nèi)側(cè)的遮光部(11)，此制造方法包含在TFT襯底(2)的配置背后照明側(cè)的表面配置感光樹(shù)脂(8)的工序；以及通過(guò)開(kāi)口部(5B)照射光并使部分感光樹(shù)脂(8)硬化，從而形成硬化部(15a)的曝光工序。曝光工序包含一面使所述光的入射角度變化、一面進(jìn)行曝光，并使一個(gè)方向的光的入射角度的改變速度變化的工序。
文檔編號(hào)G02B3/00GK101076754SQ20058004239
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月15日
發(fā)明者長(zhǎng)坂由起子 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社