專利名稱：可變換液晶透鏡陣列的曲率減小的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子器件的制造，尤其涉及具有帶減小曲率的改進(jìn)型聚合物透 鏡的顯示器件。
背景技術(shù)：
偏#^感透4^且(PS"Lenses)已錄許多應(yīng)用中使用，例如，以^M嘗顯示 器件中的球面像差。這種透鏡可以由例如液晶的雙折射材料形成。雙折射表示 對于一束光的兩個偏振^*存在不同的折射率。雙折射材料具有特別的折射率 (nj和"fit的折射率(nj，而折射率之間的差^t^Ane-no。通過使得相同或 者不同的波長M到具有不同偏振的透鏡上，偏振敏感透^i且可以用來為單個 或不同的波長^^不同的焦點(diǎn)。
為了形成具有理想光學(xué)特性的透鏡，液晶分子需要輪陣定的取向定向。引 起這種取向的材料可以包括，亞胺。，亞胺(PI)通常經(jīng)由旋涂M布， 且隨后利用無絨^"研磨，以引起聚^胺取向?qū)拥奶囟ㄈ∠?，這隨后決定了 加在層上的液晶分子的取向。
然而，如果在其上必須對液晶^取向的^1^生彎曲(或^形狀，例 如，具有臺躲構(gòu))，對狄的研絲常是不能重復(fù)的。Jtt^卜，制造具有特定理 想曲率的合適形^tM目當(dāng)困難和昂貴。
透鏡包M過棱4^:應(yīng)放大光的凸透鏡。這種透鏡可以通過將腔設(shè)置為透 鏡的形狀，JL^其中^JD諸如液晶的雙折射材料來制造。^J^液晶允許透鏡變 為基于施加到液晶材料上電場的可變換型透鏡。
在可變換型透鏡的情況下，透鏡結(jié)構(gòu)通常層壓或者復(fù)制到由玻璃制成的基 板上，再加上所述結(jié)構(gòu)的,亞胺旋轉(zhuǎn)涂層。然后烘烤結(jié)構(gòu)，接著是研磨， 亞胺以設(shè)置液晶的取向。這一工藝無需使用透鏡箔，因為佳月這種箔將成為向 透鏡引入不需要的彎曲、且引^動幾個^t機(jī)制的來源。其中，itit常是由 于J^^璃和箔材料之間不同膨脹系數(shù)的結(jié)果。
例如，由于溫度變化引起的膨 ^，聚^/箔和玻璃板或J4l之間的 熱膨脹系^1^#是較高曲率的應(yīng)力源。在工藝過程以站產(chǎn)品的使用壽命中， 聚*透鏡結(jié)構(gòu)和玻璃之間的不同膨#收縮速率可能引發(fā)許多問題。熱系數(shù) 差越高或越低，透鏡的曲率M大。在某種情況下，大曲率將在工藝過程中引M品率問題。曲率越大，結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)力越大。嚴(yán)重的^:問題可能接著 產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
因此，有益的是，提[種能^^1透鏡箔、又減小透鏡曲率的制備工藝和 器件。
依據(jù)目前的原理， 一種制備透鏡的方法包括將摩擦層(rubbinglayer)施 加到透鏡結(jié)構(gòu)上。在將透鏡結(jié)構(gòu)安^/加^Ji之前，在透鏡結(jié)構(gòu)上烘烤摩擦層。 烘烤后，^^4^構(gòu)加到^tSLh。
另一種制備具有可變換透鏡的顯示器的方法包括將摩擦層施加到具有在 其中形成凸透鏡形狀的透鏡箔上；在將透鏡箔安^5"顯示器頂;tlJi之前，烘烤 透鏡箔上的摩擦層，以^it鏡箔在烘烤時是不受約束的；烘烤后，當(dāng)透鏡箔冷 卻時，將其加到頂^Ji;研磨該摩擦層；利用液晶材料填^it鏡箔中的凸透鏡 形狀；將第二摩擦層^到^i^密封透^J^內(nèi)的液晶，從而形成透鏡；形成 與透^;鄰近的電極，用于改變電場以允^Ht鏡的開關(guān)；和4^供顯示器部分，以 ^f^D象素照亮可變^it^^^控制透鏡的切換操怍。
本發(fā)明的這些和其它目的、特^優(yōu)點(diǎn)將在隨后說明性實施例的詳細(xì)描述 中顯而易見，這些實施例需結(jié)合附圖,解。


4^H^內(nèi)^lf參考以下附圖詳細(xì)描述的^t實施例，其中
圖1是示出了依據(jù)本發(fā)明原理的制備在例如液晶顯示屏的顯示器中使用的 可變換透鏡結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
圖2是示出了使用依據(jù)本發(fā)明原理的可變換透鏡的一個模式所產(chǎn)生的三維 才莫式的顯示器件剖浮見圖；以及
圖3是示出了^^]依據(jù)本發(fā)明原理的可變換透鏡的一個模式所產(chǎn)生的二維 模式的顯示器件剖視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例旨在提出減少了透鏡曲率的透鏡結(jié)構(gòu)^于制iiii種結(jié)構(gòu)的 方法。在特別有用的方法中，在可變換透鏡結(jié)構(gòu)的工藝過程中，可以偵月透鏡 箔。有利地，本方法減少透鏡的曲率，允許在工藝過程中佳冗聚合物箔，且防 止功肯^暴露于高溫中。依據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容，在聚^7透鏡結(jié)構(gòu)層壓在M (例如，玻璃板)上之前，烘烤該結(jié)構(gòu)。有利地，提^f^)聚，透鏡箔的顯 示屏，減小了應(yīng)力和曲率，并且提高了成品率(yield)。需要理解的是，本發(fā)明原理將通過可變換透絲闡述，然而，本發(fā)明的教導(dǎo)更加廣泛，且可適用于任何透M透鏡件，例如，GRIN鏡頭或透M具有 薄層的雞器件(例如，太陽能電池)。處所描述的材料可以用^/^適的材 M代。還要理解的是，工藝順序的說明性示例還適于包括附加的步驟，以完 成顯示器件或其"-^分。附圖中所描述的元件可以用硬件的不同組合來實現(xiàn)， 且提供可以^f在單個元件或單層或多個元件或多層中的功能。另外，雖然透 鏡結(jié)構(gòu)可以優(yōu)i^W吏用液晶材料，但^i要顯示器件可以^^]伶阿類型顯示技 術(shù)，包括但不僅限于LCD或，象素矩P車顯示器類型。i^參看附圖，其中相同的數(shù)字^J^目同或相似的元件。首先，對于圖l， 流程圖示出了用于制備具有可變換透鏡的顯示器件的步驟流程圖。在方框102 中，提供了透鏡結(jié)構(gòu)，箔或薄片。透鏡結(jié)構(gòu)可以包括箔或薄片或固定的復(fù)制結(jié) 構(gòu)。復(fù)制結(jié)構(gòu)可以包括具有相對于扁平側(cè)面形成的透鏡形狀的側(cè)面。箔可以采 用諸如熱壓印、UV固化、鑄造等已知的技術(shù)來制備。在方框104中，透鏡形狀涂附有摩擦層(例如，聚合物)。在一個實施例中， 聚合物包括fJlt亞胺，iL^壓或印制到透鏡結(jié)構(gòu)上。代替,亞胺或者除了聚 酰亞胺O卜，可以^JU^M^料。值得指出的是，在需要附加高溫步驟以完成 那些特殊層工藝的平板印刷術(shù)、印刷術(shù)等已知技術(shù)中，本方法在制造^H可其它 薄層材料的過程中，可以提供益處，這將在下文中進(jìn)fr^述。在方框106中，烘烤在其J^口有摩擦層的透皿構(gòu)。有利地，烘烤在透鏡 結(jié)構(gòu)不受約束的摩^層上進(jìn)行。顯示器件堆疊的M層或部分不涉及熱處理， 且因而也不經(jīng)受可由加熱引起的應(yīng)力和老化。透鏡結(jié)構(gòu)允許自由地(不受約束 地)膨^收縮。顯示器件的熱敏感部分可以有益地不暴露于該熱處理。熱處 理可能包括在大約120攝氏度到大約180攝氏度之間的烘烤溫度。溫度和加熱 時間取決于所使用的聚合物類型。在一個示例中，對于#^優(yōu)先實施例的^ 亞胺(polyimide)，加熱時間可以大約是15分鐘。然而，對于其他的，亞胺 類型，當(dāng)下面的聚合箔允許時，烘烤溫度可以同樣高，加熱時間可以同樣長。 某些類型箔的烘^S度可以ii^ 350攝ML。絲溫度和適當(dāng)?shù)暮婵緯r間將取 決于應(yīng)用和材料的選擇。在方框108中，鄰近于透鏡(例如，在箔上、在玻璃J^Ji或取決于理想 結(jié)構(gòu)和應(yīng)用)形成導(dǎo)電層(例如，ITO)。導(dǎo)電層形成電極，用于將電場施加到 將^it鏡中^J I的液晶材料上。在方框110中，透鏡結(jié)構(gòu)層壓到玻璃^J^Ji。板M為顯示屏的頂板或與可以用來保護(hù)顯示器的頂^^i^接。透鏡結(jié)構(gòu)到顯示器中彩色象素(焦點(diǎn)/焦 距)的距離絲于設(shè)計。因此，對于大型屏尺寸，可以^^]中間板(間隔板)。 對于小型顯示器(例如，手持型)，透鏡結(jié)構(gòu)可以直接固定到與如上所述的顯示
器玻璃(頂板)(或為LCD中頂層的^箔)上。玻璃;fel優(yōu)選為透明的。
鏡結(jié)構(gòu)加到玻璃^Ji優(yōu)選包含將膠粘劑涂布在透鏡結(jié)構(gòu)的扁平側(cè)面(例如， 在這種情況下，與凸透鏡形樹目對)，將J^與透鏡結(jié)構(gòu)對齊，并將兩部分連接 起來(或?qū)⒄掣叫詉^tl^加到顯示器玻璃上)。優(yōu)選的，將透鏡結(jié)構(gòu)加到;tUi之 前冷卻該透鏡結(jié)構(gòu)，或可替換地，板和透鏡結(jié)構(gòu)應(yīng)該溫度相同(優(yōu)選地，在結(jié) 構(gòu)將運(yùn)行時的溫度)。
應(yīng)該理解的是，透鏡結(jié)構(gòu)可能包括可以增加到透鏡結(jié)構(gòu)表面的M層。例 如，銦錫氧化物(ITO)等的導(dǎo)電材料可以涂布到透鏡結(jié)構(gòu)的扁平側(cè)面上，以提 供電^UM^制液晶，該液晶設(shè)置^it^lt中以形成可變換(switehable)透鏡結(jié) 構(gòu)。透鏡結(jié)構(gòu)可以包括^f^向且可以包括i午多圖案和結(jié)構(gòu)。
在方框112中，在具有聚楊(例如，^tJL胺)層的透艦構(gòu)粘附到基 ^Ji后，研磨該摩擦層(rubbinglayer)以為將在顯示器件運(yùn)行時與^J^iE胺接 觸的液晶材料4€^^取向。研磨(rubbing)典型地包括佳月柵網(wǎng)或纖維類 的材料，且按預(yù)先設(shè)定的方式研磨^UE胺層。研磨技^本領(lǐng)域中是已知的。
在方框114中，透鏡結(jié)構(gòu)的凸面腔填充有液晶材料并被密閉，以封入液晶 材料。在方框116中，使用用來密封液晶的薄片或者^來密閉液晶單元。這 種薄片^i^包括與液晶接觸的摩擦層(例如，^tiL胺)。薄片ill^l也可 以包括形成的導(dǎo)電層(如ITO)和用于^i4行時用于取向液晶的電極(見方框 110)。方框114和116可以M們的順序轉(zhuǎn)換。例如，首先產(chǎn)生腔，然后用LC 液糾雄。這絲于設(shè)計/工藝技絲求。
在方框118中，工藝?yán)^續(xù)形成顯示器件的余下部分。顯示器的透鏡部分可 以作為整個顯示器結(jié)構(gòu)的""^分獨(dú)立制造。主要的顯示器結(jié)構(gòu)與透鏡部^^。 主要的顯示器結(jié)構(gòu)可以包拾具有象素的液晶顯示器、起動晶體管、地址線、 背iUT等。也可以^f^D，的顯示器類型。
主要的顯示器件可以包括控制透鏡開關(guān)操作的控制電路。可以進(jìn)行開關(guān) 操作，用于不同的作用和結(jié)果?？勺儞Q透鏡結(jié)構(gòu)使得顯示器件能夠在不同模式 下運(yùn)行。在一個應(yīng)用實例中，透^^供了三維(3D)模式中的第一狀態(tài)和二維 (2D)模式中的第1態(tài)。
參考圖2和3，示例'14J4示出了具有可變換透鏡220的顯示器件200在三維
7(3D)圖像(圖2)模式和二維(2D)圖^f斜莫式(圖3)中的剖視圖。在三維 模式中，液晶210按與摩擦表面208和212平行的方向取向。由于平行取向，
透鏡220提供非零折射率差。折射率的變化為^=1^-1^,其中，lle為特別的折射 率，且nr為有效折射率。圖2示出了處于"開(on)"狀態(tài)的光學(xué)效應(yīng)，而圖3 示出了處于"關(guān)(off)"狀態(tài)的光學(xué)效應(yīng)。在"開，，狀態(tài)的三,式中，透皿 焦(示意性示出)可以浮見為實現(xiàn)。由于透M件的透^;作用，與透衞目關(guān)聯(lián)的 不同象素的圖像沿W目不同的方向射向觀蕃者的眼睛，因而觀蕃者每只眼睛中 看見不同的象素列。透4^L件的透鏡作用在靠近眼睛位置形成鄰近像素列的圖 像。在"關(guān)(off)"狀態(tài)的二,式中，去)^it鏡作用，XC^者用每只眼睛看見 所有象素的圖像。
參考圖2，扭行過程中，當(dāng)加在第一電極204和第二電極214之間的電壓 216為零時，液晶210處于導(dǎo)致折射率變化的平行取向狀態(tài)。才娥透鏡的形狀， 液晶折射來自象素陣列218的折射光222,以衞^^維圖4象。
透鏡220在復(fù)制層中形成或形成為提供透鏡220 ，形狀的箔206。層206 涂附有摩擦層208 (例如，員亞胺)。液晶210在摩擦層208和212之間收集。 主要的顯示部分或組件202可以接觸導(dǎo)電層214。主要的顯示部分202可以包括 可以與透鏡結(jié)構(gòu)M或者獨(dú)立形成的完整顯示器件。
參看圖3，示例'fi^示出了具有可變換透鏡220的顯示器件200在二維圖像 模式中的剖面圖。在這種模式下，液晶210按與研磨表面208和212垂直的方 向取向。由于垂直取向，折射率(nr)與通常折射率(no)^間零差值，而兩者之間 的差值為An^-iV^(也^i 110=11》，其中no為^it折射率，nr為有效折射率。
扭行過程中，當(dāng)?shù)谝浑姌O204和第二電極214之間的電壓217不為零時， 液晶210處于導(dǎo)致恒定折射率條降的垂直取向。這使得來自象素陣列218的光 224在補(bǔ)方向均勻M，以形成二維圖像。
器件200包括在三棘式和二輔式之間轉(zhuǎn)換的能力。有利地，圖2和3 中的結(jié)構(gòu)可以包括透鏡薄片或箔206，所述薄片或箔206具有在安敘'J組件 202中之前已熱處理的^t^胺或^f擦層。這樣，由于加熱過程中基t1226 (例如，玻璃)和復(fù)制層(replica layer) 206之間的熱膨脹系數(shù)不同，透鏡形 狀220不受熱導(dǎo)致的應(yīng)力的影響。由于在透鏡薄片上形^^擦層時所需烘烤造 成的破壞性影響，在前的器件不能^^I透鏡箔(lenticularfoU)。
才隊本發(fā)明公開的顯示器件的示例性應(yīng)用包括用于電子器件(例如，電
腦、個人數(shù)字助理、蜂窩式電話、M播放才;v錄制機(jī)、儀4ilM器件)的液晶顯示器。頭他的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)也^i可預(yù)期的。
在^^所附^F，J要求時，需要理解的是
a) 單詞"包拔，不排除存^定權(quán)利要求中所列元件或動作^卜的其 ^L件或動作；
b) 在元件前的單詞"一"不排除存在許多個這種元件；
c) 權(quán)利要求中的4封可參考才射己不限制似門的范圍；
d) 幾個"裝置"可以用實現(xiàn)結(jié)構(gòu)或功能的相同部件或硬件或軟件M 示；
e) 如無特殊說明，動作不要求^f可特定的順序。
在描述了用于可變換聚*透鏡的曲率減少的M實施例(僅是示例性的
且非限制性的)后，需^"指出的是，本領(lǐng)域的技^A員按照上述教導(dǎo)可以進(jìn)行 《資改和改變。因而需要理解的是，可以對所公開的公開內(nèi)M定實施例進(jìn)行改 動，該改動在如所附權(quán)利要求提出的此處所公開實施例的范圍之內(nèi)。因而，描 述了由專利法所特別要求的詳細(xì)內(nèi)容后，在附加權(quán)利要求書中闡述了要求和期 望受專利權(quán)保護(hù)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1. 一種制備透鏡的方法，其包括將摩擦層施加(104)在透鏡結(jié)構(gòu)上，在將透鏡結(jié)構(gòu)安裝到板上之前，烘烤(106)在透鏡結(jié)構(gòu)上處于無約束狀態(tài)的摩擦層，和烘烤后，將透鏡結(jié)構(gòu)施加(110)到板上。
2. 才 權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括研磨(112)所iLf擦層。
3. 才娥權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括利用液晶材料填充(114) 透鏡結(jié)構(gòu)中的空間。
4. ##權(quán)利要求1所述的方法，其中，摩擦層包拾皿亞胺，且烘烤(106) 包括 卩在大約120到大約180攝氏度之間的溫度。
5. 才緣權(quán)利要求1所述的方法，其中，所i^tl包括玻璃板，JU^口(110) 透#^構(gòu)包括將透鏡結(jié)構(gòu)層壓到^C璃^Ji。
6. 才緣權(quán)利要求1所述的方法，其中，透鏡結(jié)構(gòu)包^t鏡箔，JL^f^t鏡 箔安^^M之前烘烤(106)透鏡結(jié)構(gòu)上的摩擦層包括烘烤透鏡箔上的摩擦 層。
7. 才 權(quán)利要求1所述的方法，其中，透鏡包括可變換透鏡，并進(jìn)一步 包括形成(108)轉(zhuǎn)換透皿式的導(dǎo)電電極。
8. 才娥權(quán)利要求1所述的方法，其中，施加(104)摩擦層包括在摩擦層 上進(jìn)行印刷或施醫(yī)中的一種。
9. 一種制名^具有可變^^透鏡的顯示器的方法，其包括 將摩擦層^口 ( 104) ^it鏡箔上；在將透鏡箔安裝到顯示器的^Ji之前，烘烤(106)在透鏡箔上處于無約束 狀態(tài)下的摩^J:;烘烤后，^ii鏡箔;^ (110)到;feUi;研磨(112)所錄擦層；利用液晶材料填充(114)透鏡箔中的透鏡控；對Jjt^口 (116)第二摩擦層來密封透鏡控中的液晶，從而形威jt鏡；形成(108)與透鏡鄰近的電極，用于改變電場以允ifit鏡的開關(guān)；和提供(118)顯示器部分，以使用象素照亮可變換透^^控制透鏡的開關(guān)操作。
10. 才娥權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括研磨(116)第二摩擦層。
11. 才娥權(quán)利要求9所述的方法，其中，摩擦層包括，亞胺，且烘烤 (106)包括 口在大約120攝氏度到大約180攝^^之間的溫度。
12. 才娥權(quán)利要求9所述的方法，其中，板包括玻璃板，JU^口(U0) 透鏡箔包括4^t皿構(gòu)層壓到玻璃Wi。
13. #4&權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成(108)與透鏡鄰近的電極包 括形成與透鏡箔鄰近的麟氧^g:,與摩擦層相對。
14. 才娥權(quán)利要求9所述的方法，其中，形成(108)與透鏡鄰近的電極包 括形成與第二摩擦層鄰近的40^氧化層。
15. 才娥權(quán)利要求9所述的方法，其中，可變換透^^供三維工作模式和二 維工作模式。
16. —種制備具有可變換透鏡的顯示器的方法，其包括 將摩擦層^口 (104)到具有在其中形成凸透鏡形狀的透鏡箔上； 在將透鏡箔安裝到顯示器的^Ji:^前，烘烤(106)在透鏡箔上處于無約束狀態(tài)下的摩擦層，以便透鏡箔在烘烤時是不受約束的， 烘烤后，當(dāng)透鏡箔^P時，將其^ (110)到;tSLh， 研磨(112)所錄擦層，利用液晶材料填充(114)透鏡箔中的凸透鏡形狀， 對^jtl^r口 (116)第二摩擦層來密封透4^內(nèi)的液晶，從而形成透鏡， 形成(108)與透鏡鄰近的電極，用于改變電場以允itit鏡的開關(guān)，和 提供(118)顯示器部分以^f^)象素照亮可變換透^^控制透鏡的開關(guān)操作。
17. 才Nt權(quán)利要求16所述的方法，其中，摩擦層包括fJt亞胺，且烘烤 (106)包括翻口在大約120攝氏度到大約180攝氏度之間的溫度。
18. 才Mt權(quán)利要求16所述的方法，其中，所i^l包括:玻璃板，JUfe加(110) 透鏡箔包括M皿構(gòu)層壓到玻璃M。
19. 才娥權(quán)利要求16所述的方法，其中，形成電極(108)包括形成銦錫 氧化層。
20. 才娥權(quán)利要求16所述的方法，其中，可變換透^a供三維工作模式和 二維工作模式。
全文摘要
一種制備透鏡的方法，其包括將摩擦層(208)施加到透鏡結(jié)構(gòu)(206)上。在將透鏡結(jié)構(gòu)(206)安裝到板(226)上之前，在透鏡結(jié)構(gòu)(206)上烘烤(106)摩擦層(208)。烘烤后，將透鏡結(jié)構(gòu)(206)施加到板(226)上。
文檔編號G02B3/00GK101506729SQ200780031504
公開日2009年8月12日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者H·朱德馬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司