[发明专利]微隅角棱镜阵列、制造它的方法以及反射型显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及微隅角棱镜阵列、制造它的方法以及反射型显示装置。

背景技术

近几年，已经开发了各种类型具有极小尺寸的光学元件(也就是所谓的“微光学元件”)包括微透镜、微反射镜和微棱镜，并广泛地应用于光通信和显示装置领域。希望通过实现这些微光学元件使光学技术和显示技术进一步发展前进。

这种光学元件的实例包括通过以正规图形排列多个隅角棱镜形成的隅角棱镜反射器。这些隅角棱镜中每一个的形状对应于立方体的一个角和三个垂直相对的反射面。隅角棱镜反射器是一种类型的后向反射器，它通过获得这些反射面中每一个接连反射的光线，将输入光线反射回其光源。隅角棱镜反射器还总是能不管输入光线的入射角，将它反射回其光源。在下文中，将描述制造隅角棱镜的传统方法。

平板法

在平板法中，将多个平板彼此堆叠，每个平板具有两个相互平行的平面。在这些堆叠平板的侧端面上，垂直于平行面以相等的间距切割V形槽，以此形成一系列屋顶形的凸起，每个凸起的顶角约为90°。接着，这些平板中的每一个相对于相邻的平板水平偏移，使得前一板上形成的一系列屋顶形凸起的顶部对准后一板上形成的V形槽的底部。用这种方式，获得用于制造隅角棱镜阵列的模具。在平板法中，使用该模具制造隅角棱镜阵列。然而，根据该方法，必须相对于邻近平板精确地移动并固定具有屋顶形凸起的平板，使得两个平板满足所需的位置关系。因此，用这种方法很难制造尺寸约为100μm或更小的隅角棱镜。

引线集束法

在引线集束法中，在六棱柱金属引线的一端提供具有三个正方形面的棱镜，这三个正方形面彼此实质垂直相对，并且将多个这种引线捆在一起以形成棱镜集合。用这种方法，隅角棱镜由三个棱镜的三个面组成，在三个邻近引线的各自端点上形成这三个棱镜。然而，根据这种方法，通过收集多个棱镜制造隅角棱镜，这些棱镜在相互不同的引线上单独形成。因此，实际上很难制造小尺寸的隅角棱镜。用这种方法可以制造的隅角棱镜的最小可能尺寸约为1mm。

三棱镜法

在三棱镜法中，例如，从三个方向在金属平板表面切割V形槽，以此形成多个三角锥凸起并获得棱镜集合。然而，用这种方法形成的棱镜除了三角锥形状外，没有其它形状。

此外，日本公报公开号7-205322揭示了用光化学技术制造微隅角棱镜阵列的方法。该方法中，使用具有多个等边三角形透明(或不透明)区域的掩模。该掩模中这些透明(或不透明)区域中的每一个具有可变的透明度(或不透明度)，该值从其中心向边缘逐渐减小。通过使用这种掩模执行曝光和显影处理步骤，在基底上形成多个三角锥光致抗蚀剂图形单元。然后，各向异性地蚀刻(也就是干蚀刻)部分涂覆有这些光致抗蚀剂图形单元的基底，以具有与光致抗蚀剂图形单元相同形状的多个凸起。用这种方法，在基底上形成多个三角锥凸起，每个凸起具有彼此实质垂直相对的三个等腰三角形面。

此外，日本公报公开号9-76245揭示了制造微透镜阵列的方法，其特征在于用光束选择性地照射预定区域。

在光通信和显示装置领域中，这些微光学元件通常与液晶显示装置组合，液晶显示装置需要相对薄且轻的彩色显示板。和彩色液晶显示装置一样，液晶板后包括背光的透射型液晶显示装置越来越广泛地用于各种应用领域。另一方面，在诸如小区电话的移动通信单元领域中，常用反射型液晶显示装置，该显示装置使用环境光进行显示操作。与透射型液晶显示装置不同，反射型液晶显示装置不需要背光，因此削减了总功率损耗，并允许用户携带减小尺寸的电池。由于该原因，反射型液晶显示装置不仅能有效地应用于各种类型、尽可能轻且薄的移动电子单元，而且当包括反射型显示装置的单元被设计成与传统装置具有相同尺寸和重量时，还允许使用增大尺寸的电池。这是因为留给背光的空间可用于反射型显示装置中的其它目的。因此，期望反射型液晶显示装置飞跃地增加这些单元的最长工作时间。

此外，反射型液晶显示装置显示的图像的对比度优于任何其它类型的显示装置显示的图像，即使显示装置用于室外阳光下时。例如，当CRT即自发射光显示装置用于室外阳光下时，其显示图像的对比率显著地恶化。同样，即使是经历低反射处理的透射型液晶显示装置，当该装置在环境光比显示光强烈的环境中(如阳光直射中)工作时，也显示对比率显著恶化的图像。另一方面，反射型液晶显示装置增加其显示图像的亮度，使之与环境光的数量成正比，因此避免不必要的对比率恶化。由于该原因，反射型液晶显示装置尤其适用于经常用于室外的移动电子单元，如小区电话，笔记本电脑，数码相机和摄像机。