TW200817724A - Curvature reduction for switchable polymer lenticulars - Google Patents

Description

200817724 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 此揭示内容係關於電子組件製造，且更特定言之係關於 具有減低曲率之改良高分子透鏡的顯示器件。 【先前技術】 極化敏感透鏡（PS透鏡）已用於許多應用，例如用以補償 ’、、、頁示為件内之球形像差。此類透鏡可由雙折射材料形成， 例如液晶。雙折射表示光束之兩種極化組件具有不同折射 率。雙折射材料具有非常折射率（ne)及普通折射率（n。），折 射率間差異為。藉由確保相同或不同波長入射至具 有不同極化之透鏡上，PS透鏡可用於為單一或不同波長提 供不同焦點。 為形成具有期望光學特性之透鏡，需要沿特定方位定位 ’夜曰曰分子。感應此方位之材料可包括聚醯亞胺。通常經由 疋轉布塗敷聚醯亞胺（pi)，而隨後採用無毛布加以磨 擦’以感應聚醯亞胺對準層之特定方位，其隨後決定放置 於v玄層上之液晶分子的方位。 然而’若必須定向液晶分子的基板係彎曲的（或其他形 狀例如具有階梯結構），基板磨擦通常不能恢復。另 外’建立具有特定期望曲率之適當成形基板相對困難及昂 貴。 透鏡包括透過稜鏡效應放大光之凸透鏡。此類透鏡可藉 由在透鏡形狀内提供空腔並在其中使用雙折射材料（例如 、 ）末產生。使用液晶允許透鏡根據施加於液晶材料之 120072.doc 200817724 電場變為可切換式透鏡。 在可切換式透叙情形中，通常將透鏡結構層壓或複製於 由玻离裝成之基板上，然後執行結構之聚酿亞胺旋轉塗 布。然後供烤結構，並隨後磨擦聚醯亞胺以設定液晶方 位、。此種處理排除透鏡落之使用’因為使用此類落將成為 透鏡引人不需要之曲率的來源’並導致若干故障機制啟 動。此通常係基板玻璃及箱材料間不同膨服係數以及其他 原因之結果。 例如，高分子箔與玻璃板或基板間熱膨脹係數之差異會 因為/皿度變化導致之膨脹及收縮而成為更高曲率之應力來 源。冋分子透鏡結構與玻璃間之不同膨脹及收縮率可在處 理期間及產品壽命期間導致許多問題。熱係數差異越高或 ，低’透鏡曲率越高。有時較大曲率會導致處理期間的產 里問題。曲率越高’結構材料内應力越高。嚴重故障問題 可隨之出現。 因此有利的係提供一種製造程序及器件，其致能透鏡箔 之使用並減低透鏡曲率。 【發明内容】 夜根據本原理，製造透鏡之方法包括在透鏡結構上施加磨 *曰在平板上安裝/應用該透鏡結構前，烘烤透鏡結 構上之磨擦層。烘烤後，將透鏡結構應用於平板。 另一種用於製造具有可切換式透鏡之顯示器的方法包 括··在具有形成於其中之凸透鏡形狀的透鏡箔上施加一磨 在ϋ亥顯示為之頂部平板上安裝透鏡箔前，烘烤透鏡 120072.doc 200817724 泊上之磨擦層，以便透鏡箔在烘 接，骆久細AA、头 ^間不受約束；烘烤 後將冷部的透鏡箱應用於頂部 、占曰』m ^ & ?祭5亥磨擦層；以 液曰曰材枓填充透鏡羯内之凸透鏡形狀；應用具有 擦層之基板，以密封透鏡空腔内之液晶，… " 郴&郝、（、悉拉 日攸而形成透鏡； a成㈤近透鏡之電極，以便改變一 x 4. 电％ ’從而允許透鏡之 切換，以及提供一顯示部分，以 ^ ^ ^ 用像素照壳可切換式透 鏡’並控制透鏡之切換操作。 將明 結合附圖閱讀以下說明性具體實施例之詳細說明 白本揭示内容的該等及其他目的'特徵及優點。 【實施方式】 ” 本具體實施例係針對透鏡結構及料製造此類結構之方 法’其中減低透鏡曲率。特別有用之方法中，可在切換式 透鏡結構之處理期間使用透鏡羯。有利的係、，本方法減L 透鏡曲率，允許在處理期間使用高分子落，並防止功能層 曝露於高溫。根據此揭示内容’高分子透鏡結構之供烤係 在^结構層Μ至基板前執行（例如玻璃板）。有利地提供使 用高分子透鏡箔之顯示螢幕’減低應力及曲率，並增加 量。 曰 應瞭解’本原理係就可切換式透鏡提出；但本具體實施 例之教導内容更為廣泛，可應用於任何透鏡或透鏡組件， 例如GRIN鏡頭或透鏡或其他具有薄層之器件，例如太陽 能電池。本文所述材料可料他適#材料來替代1外應 瞭解，處理序列之說明性範例可係調適成包括額外步驟以 完成顯示器件或其部分。圖式中所描述的元件可實施於各 120072.doc 200817724 種硬體組合中，並媒很π —口口 徒么、叮在早一元件或層或者多個元件或 層中、、、且σ的功能。此外，雖然透鏡結構較佳的係可使用液 晶材料，主要顯示器件可使用任何類型之顯示技術，包括 但不限於LCD、或其他像素矩陣顯示器類型。 現在參考圖式，其中相似數字代表相同或相似元件，而 首先^考圖1，流程圖顯示用於製造具有可切換式透鏡之 員杰件的步驟。步驟i 〇2中，提供透鏡結構、箔或薄 片。透鏡結構可包括箱或薄片或固定複製結構。複製結構 可包括與平坦側面相反之側面，其具有形成之透鏡形狀。 y使用力知技術製造落’例如熱壓&、uv固化、壓禱 等。 步驟104中，可接闲府4由 了彳木用磨擦層（例如高分子）塗布透鏡形 狀…項具體實施例中，高分子包括聚醯亞胺，並且係旋 土或P刷於透鏡結構上。可代替聚酿亞胺或除聚酿亞胺外 而，用/、他材料。應注意，本方法可在用於微影、印刷等 中熱知的任何其他薄層材料之製造程序中提供利益，其需 要額外高溫步驟以完成特定層之處理，如下文所述。 步驟1 0 6中，扭蚀甘^ a , + /、烤其上施加磨擦層之透鏡結構。有利的 在磨擦層内執行供烤’其中透鏡結構不受約束。加熱 私f中不“及顯不益件堆疊之其他層或部分，因此其不 =可由加熱導致的應力及劣化。允許透鏡結構自由膨脹 Γ縮(不受約束)。顯示器件之熱敏感部分有利地避免曝 露於此加熱程序。加熱程序可包括大約攝氏120度至大約 攝氏180度之間的供烤溫度。溫度及加熱時間取決於使用 120072.doc 200817724 的高分子類型。一範例中 酿亞胺，加熱時間可為大約15二=佳具體實施狀聚 亞胺類型，洪烤溫度可 :而’對於其他㈣ 加熱時間可盘下部古八问刀子泪允許條件一樣高及 型的箱，二二:子"允許條件-樣長。對於某些類 、巧，皿度可向至搌吒以八也 ^ 烤時間將取決於應用及材料選擇。度。其他溫度及適當供 步驟108中，導雷声，也丨丄τ r \ 箱上、玻璃基板上二ΡΜ。τ〇,係鄰近透鏡形成(例如 電極，以便S;將用S Χ期望結構及應用）。導電層形成 t 詩透鏡中之液晶材料施加電場。 v驟110中，透鏡結構係 佳的在％ # 至玻璃板或基板。平板較 佳的係頌不螢幕之頂部平， ^ Tf ^ 或連接至可用於保護顯示器 之頂。卩平板。透鏡結構至顯 , 只丁口口内如色像素之距離（焦點/ 距離）取決於設計。因&，對於較大營幕尺寸，可 =板（距離平板）。對於較小顯示器（例如可攜式類型）， ==鏡結構附著於所述顯示器玻璃(頂部平板)(或偏 口"白〆、係LCD内之頂部層）。玻璃板較佳的係透明 對玻璃板應用透鏡結構較佳的係包括對透鏡結構之平 坦側面塗敷黏合劑（例如 _ 此U中，與凸透鏡形狀相 反）’將基板與透鏡結構對進芬脸 構對準及將兩個部分接合（或對顯示 器玻璃應用黏合基板）。較佳的係在對平板應用結構前冷 卻透鏡結構，或者，平板及透鏡結構應處於相同溫度（較 佳的係結構運作之溫度）。 應瞭解，透鏡結構可包括其他層，其可添加至透鏡結構 之表面。例如，可對透鐘姓播夕巫 筑、、Ό構之千坦側面施加導電材料， 120072.doc 200817724 例如氧化銦錫（ιτο)等，以提供電極來控制佈置於透鏡空 腔内之液晶’從而形成可切換式透鏡結構。透鏡結構可包 括其他方位，並可包括複數個圖案及結構。 步驟1 12中’將具有高分子（例如聚醯亞胺）層之透鏡結 構黏附於基板，磨擦該磨擦層以在顯示器件之運作期間為 接觸聚醯亞胺之液體材料提供分子方位。磨擦通常包括使 用台地或纖維類型材料，並按預定方式磨擦聚醯亞胺層。 磨擦技術在此項技術中係熟知的。 步驟114中’以液晶材料填充透鏡結構之凸起空腔並將 其封閉，卩密封液晶材料。步驟116中，使用用於密封液 晶之薄片或基板封閉液晶單元。&薄片較佳的係包括接觸 液晶之磨擦層(例如聚醯亞胺薄片或基板亦可包括導電 層（例如ITO)，以形成用於在操作 %你U朋間疋向液晶之電極（參 見步驟1 1 0)。步驟114及1丨6可交換苴 換/、順序。例如，首先建 立空腔’然後以LC液體填充空胪丄 ^ ^ 廷取決於設計/處理規 格0 步 Π8Τ，處理繼續形成顯 π β & ν 风4不夯件之剩餘部分。顯示 為之透鏡部分可與整個顯示哭姓视、 制_ 結構分離地或作為其部分來 製造。將主要顯不器6士谣伽、乐μ 為、、、。構與透鏡部分輕 構可包括具有像素、啟動電 a 主要”、、員不杰結 晶顯示器。也可使用1他頻干之'址線路、背光等之液 ，、他顯不态類型。 主要顯示器件可包括控制 作。可針對不同效果及結果執行:換^ 結構致能用於顯，之不同操作=作:=:透: 120072.doc 10 200817724 鏡提供三維（3D)模式内之第一狀態及二維（2D)模式内之 二狀態。 r 參考圖2及3，說明性地顯示具有可切換式透鏡咖之領 示器件200在三維（3D)影像（圖2)模式及二維（2d)影像模式 (圖3)内之斷面圖。三維模式中，液晶⑽係與磨擦表面⑽ 及212平行地定向。料平行定向之結果，透鏡220提供折 射率之非零差異。折射率變化係其中&係非常 折射率，而nr係有效折射率。圖2顯示”開，，狀況下之光學效 應，而圖3顯示，，關"狀況下之光學效應。”開"3d模式中， 可看見透鏡聚焦(示意性顯示)得以實現。與透鏡相關聯之 不同像素的影像係藉由透鏡元件之透鏡動作之效能以相互 不同之方向引導至觀察者眼睛，以便觀察者之每一眼睛看 見不同像素行。透鏡元件之透鏡動作形成接近眼睛位置之 «像素行的影像。，，關,,2D模式中，移除透鏡動作，而觀 祭者每一眼睛看見所有像素之影像。 >考圖2 ’操作期間，當橫跨第一電極⑽及第二電極 2M之電塵216為零時，液晶21〇處於平行方位，導致折射 率變化。此舉根據透鏡形狀折射來自像素陣列218之光 222，以模擬三維影像。 將透鏡220形成於複製層内或作為箔206，其提供透鏡 220之總體形狀。採用磨擦層2〇8塗布層2〇6(例如聚酿亞 胺）。在磨擦層208與212之間捕獲液晶21〇。主要顯示部分 或裝配件202可接觸導電層214。主要顯示部分⑽可包括 完整顯示器件’其可與透鏡結構整合或分離地形成。 120072.doc 200817724 參考圖3 ’說明性地顯示具有可切換式透鏡22〇之顯示器 件200在二維影像模式中的斷面圖。此模式中，係 與磨擦表面208及2：12垂直地^向。作為垂直方位之結果， 折射率（〜)與普通折射率（n。)間為零差異，該等折射率間之 、、係Δη n。nr _ 〇(即η。= ~)，其中％為普通折射率， 而nr為有效折射率。 操作期間，當横跨第一電極綱及第二電極214之電塵 217非零時’液晶21G處於垂直方位，產生_恆定折射率狀 況。此導致來自像素陣列218之光224均勾地散佈於所有方 向上’以提供二維影像。 器件200包括在三維模式與二維模式間切換之能力。有 利的係，圖2及3之結構可包括透鏡薄片或荡，直且有 聚醯亞胺或其他在安裝於I配件如内料以熱處理的磨 擦層。依此方透鏡形狀22〇在加熱期間不受由於(例 如，玻璃）基板226與複製層2〇6間之熱膨服係數差異引起 的熱感應應力之影響。先前器件由於製備形成於透鏡薄片 上之磨擦層所需之棋烤的破壞效應而不能使用透鏡箱。 。。依據此揭示内容之顯示器件的說明性應用包括用於電子 益件之液晶顯不器’例如電腦、個人數位助理、蜂巢式電 :二見訊播放器/記錄器、器具、或任何其他器件二可 考慮其他應用及結構。 在解釋隨附申請專利範圍時，應該瞭解： a)詞語包括”並不排除险 作以外的其他元件或動二:在，未項中㈣ 120072.doc -12- 200817724 -Λ, 调” i不排除複數個 D)凡件前的詞語 之存在； C) 月專利範圍中的任何參考符號並不限制其範缚； :)可以相同項目或硬體或軟體實施的結構或功能來代 表數個構件”；以及 e)，明確指出’否則任何特定的動作順序皆無必需 心用思。 已說明用於可切換式古八 — 、阿刀子透鏡之曲率減低的較佳旦體 貫轭例（其係說明性而非限制,^ _、t i η λ丄 升丨艮制性），應注意，熟習此項技術 =可按照上述教導内容作出修改及變[因此應瞭解， 戶:揭不之揭示内容之特定具體實施例中進行改變，其 屬於隨附申請專利範圍 之㈣乾圍所略述的本文已揭示之具體實施例 耗可内。因此已說明專利法 所而要的細即及特定性，隨 寸申5月專利範圍中提出受特許專利# 1 ' 的。 ^又付。干寻利保濩的主張及期望標 【圖式簡單說明】， U Θ合已參考以下圖式詳細陳述較佳具體實施例之 上述說明，其中·· 圖1係顯示用於製造可用於？ 結構之#幕内的可切換式透鏡 / "L程圖，例如根據本原理之液晶顯示螢幕. :2係顯示器件之斷面圖’其顯示使用根據本原理之可 刀換式透鏡的-模式產生之三维模式；以及 圖3係顯不裔件夕^ 甘War 件之斷面圖其顯示使用根據本原理之可

切換式透鏡的一模式產生之二維模式。 T I20072.doc 200817724 【主要元件符號說明】 200 202 204 206 208 210 212 214 218 220 222 224 226 顯示器件 裝配件/顯示部分 第一電極 箔/複製層 磨擦表面/磨擦層 液晶 磨擦表面/磨擦層 第二電極/導電層 像素陣列 可切換式透鏡/透鏡形狀 光 光 基板 120072.doc -14-

Claims (1)

1. 200817724 十、申請專利範圍： 1· 一種用於製造透鏡之方法，其包含： 在透鏡結構上施加（1 〇 4) —磨擦層； 在平板上安裝該透鏡結構前，在一不受約束狀況下 烘烤（106)該透鏡結構上之該磨擦層；以及 烘烤後，將該透鏡結構應用（丨丨〇)於該平板。 2·如叫求項丨之方法，其進一步包含磨擦（I〗2)該磨擦層。

   3·如明求項丨之方法，其進一步包含以液晶材料填充（I〗4) 該透鏡結構内之空間。 4· 士明求項1之方法，其中該磨擦層包括聚醯亞胺，並且 、烤（〇6)包括化加大約攝氏12〇度至大約攝氏⑽度間的 一溫度。 5.如請求項1之方 I ·，八U〜口 双碉极，向應用 6, ⑽）該透鏡結構包括將該透鏡結構層壓至該玻璃板。 :請求項1之方法’其中透鏡結構包括-透鏡笛，而在 :千板上安裝該透鏡薄片前供烤⑽)該透鏡結構上之該 …察層包括烘烤該透鏡绪上之該磨擦層。 項1之方法’其中該等透鏡包括可切換式透鏡， 式。進-步包含形成⑽)導電電極以切換該等透鏡之模 8·如請求項1之方法，直 ,μ 八中靶加（1〇4)一磨擦層包括該磨扒 層上之印刷及旋塗之—。 Μ擦 9. 一種用於製造具有可 包含： 狭式透鏡之—顯示器的方法，其 120072.doc 200817724 在一透鏡箔上施加（104)一磨擦層； 在平板上安裝該透鏡箔前，在一不受約束狀況下烘 烤（1〇6)該透鏡羯上之該磨擦層； 烘烤後，將該透鏡箔應用（110)於該平板； 磨擦（112)該磨擦層·， 以液晶材料填充（114)該透鏡箔内之透鏡空腔； 應用（11 6)具有一第二磨擦層之一基板，以密封該等透 鏡空腔内之液晶，從而形成透鏡； 形成（108)鄰近該等透鏡之電極，以便改變一電場，從 而允許該等透鏡之切換，以及 提供（11 8)—顯示部分，以使用像素照亮該等可切換式 透叙，並控制该等透鏡之切換操作。 10.如巧求項9之方法，其進一步包含磨擦16)該第二磨擦 層。 1 1.如明求項9之方法，其中該磨擦層包括聚醯亞胺，並且 供烤（1G6)包括施加大約攝氏m度至大約攝氏刚度間的 一溫度。 1 2·如明求項9之方法，其中該平板包括一玻璃板，並且應 用（11 〇)该透鏡箔包括將該透鏡結構層壓至該玻璃板。 13·如明求項9之方法，其中形成（1〇8)鄰近該等透鏡之電極 包括形成鄰近该透鏡箔之一氧化銦錫層，其與該磨擦層 相反。 14·如明求項9之方法，其中形成（1〇8)鄰近該等透鏡之電極 包括形成鄰近該第二磨擦層之一氧化銦錫層。 120072.doc 200817724 15.如叫求項9之方法，其中該等可切換式透鏡提供—三維 才呆作模式及一二維操作模式。 16· —種用於製造具有可切換式透鏡之一顯示器的方法，其 包含： μ 在具有形成於其中之凸透鏡形狀的一透鏡箔上施加 (104)—磨擦層； 在該顯示器之一平板上安裝該透鏡猪前，在一不受約 ^ H兄下棋烤（1G6)該透鏡_上之該磨擦層，以便該透鏡 箱在該烘烤期間不受約束； 烘烤後，將冷卻的該透鏡箔應用〇1〇)於該平板； 磨擦（112)該磨擦層； 以液晶材料填充（114)該透鏡箔内之該等凸透鏡形狀； 應用（116)具有一第二磨擦層之一基板，以密封該等透 鏡空腔内之該液晶，從而形成透鏡； 形成（108)鄰近該等透鏡之電極，以便改變一電場，從 I 而允許該等透鏡之切換，以及 提供（118)—顯示部分，以使用像素照亮該等可切換式 透鏡’並控制該等透鏡之切換操作。 17. 如請求項16之方法，其中該磨擦層包括聚醯亞胺，並且 烘烤（1 06)包括施加大約攝氏120度至大約攝氏i 8〇度間的 一溫度 〇 18. 如請求項16之方法’其中該平板包括—玻璃板，並且應 用（11 〇)該透鏡箔包括將該透鏡結構層壓至該 19·如請求項16之方法，其中形成電極（1G8)包括形成一氧化 120072.doc 200817724 銦錫層。 2 0.如請求項16之方法，其中該等可切換式透鏡提供一三維 操作模式及一二維操作模式。

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