專利名稱:顯示裝置元件的對準的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及顯示裝置。此顯示裝置可以是定向顯示裝置,諸如可切換二維(2D)/三維(3D)自動立體顯示裝置;可切換高亮度反射型顯示裝置;或多用戶顯示裝置。這種顯示裝置可用于計算機監(jiān)視器、電信手持機、數(shù)字照相機、膝上型和臺式電腦、游戲裝置、汽車和其它移動顯示應(yīng)用。
更具體地,本發(fā)明涉及對顯示裝置元件進行對準,即利用包括諸如透鏡的光學(xué)元件陣列的元件基板對包括像素陣列的顯示基板進行對準。
背景技術(shù):
正常人類視覺為立體的,即每只眼睛看到略微不同的世界圖像。大腦合并這兩幅圖像(稱為立體對)來給出深度感覺。三維立體顯示器將一副單獨的、一般為平的圖像(對應(yīng)于觀看真實世界景象將看到的圖像)重放到每只眼睛。大腦再次合并立體對以給出圖像中的深度外觀。
圖1a以平面圖示出了顯示面1中的顯示表面。右眼2看到顯示面上的右眼同源像點(homologous point)3,左眼4看到顯示面上的左眼同源像點5,而生成由用戶所感知的屏幕面后面的視在圖像點(apparentimage point)6。
圖1b以平面圖示出了顯示面1上的顯示表面。右眼2看到顯示面上的右眼同源像點7,左眼4看到顯示面上的左眼同源點8,而生成在屏幕面前面的外觀圖像點9。
圖1c示出了左眼圖像10和右眼圖像11的外觀。左眼圖像10中的同源點5位于基準線12上。右眼圖像11中的相應(yīng)同源點3位于與基準線12不同的相對位置3處。點3距基準線12的間距13稱為像差(disparity),并且在這種情況下是位于屏幕面后面的點的正像差。
對于景象中的一般的點來說,在如圖1a所示的立體對的各圖像中存在對應(yīng)的點。這些點稱為同源點。兩幅圖像之間的同源點的相對間距稱為像差;具有零像差的點對應(yīng)于在顯示器的深度平面上的點。圖1b示出具有非交叉像差的點出現(xiàn)在顯示器后面,而圖1c示出具有交叉像差的點出現(xiàn)在顯示器前面。同源點的間距幅值、距觀察者的距離、以及觀察者兩眼間距給出了在顯示器上感知的深度量。
立體式顯示器在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的,立體式顯示器指這樣的顯示器,其中用戶戴有某種觀看輔助設(shè)備以將發(fā)送到左眼和右眼的視圖基本上分離開。例如,觀看輔助設(shè)備可以是濾色器,其中圖像是彩色編碼的(例如紅色和綠色);偏振鏡,其中以正交偏振態(tài)對圖像進行編碼;或者快門鏡,其中與鏡的快門打開同步地將視圖編碼為時間序列圖像。
自動立體顯示器不需要觀察者戴有觀看輔助設(shè)備而進行操作。在自動立體顯示器中,如圖2所示,從空間上受到限制的區(qū)域可以看到各視圖。
圖2a示出了具有附帶的視差(parallax)光學(xué)元件17的顯示設(shè)備16。該顯示設(shè)備為右眼通道生成右眼圖像18。視差光學(xué)元件17沿箭頭19所示的方向引導(dǎo)光,以在顯示器前面的區(qū)域中生成右眼視窗20。觀察者將其右眼22放在窗20的位置處。示出左眼視窗24的位置用作參考。視窗20也可稱為垂直延伸的光瞳。
圖2b示出了左眼光學(xué)系統(tǒng)。顯示設(shè)備16為左眼通道生成左眼圖像26。視差光學(xué)元件17沿箭頭28所示方向引導(dǎo)光,以在顯示器前面的區(qū)域內(nèi)生成左眼視窗30。觀察者將左眼32放在窗30的位置處。示出了右眼視窗20的位置用作參考。
該系統(tǒng)包括顯示器和導(dǎo)光機構(gòu)。將來自左圖像26的光發(fā)送到顯示器前面的稱為視窗30的受限區(qū)。如果眼睛32放在視窗30的位置處,則觀察者在整個顯示器16上看到適當?shù)膱D像26。類似地光學(xué)系統(tǒng)將希望用于右圖像18的光發(fā)送到單獨的窗20。如果觀察者將其右眼22放在該窗上,則在整個顯示器上將看到右眼圖像。通常,來自任一圖像的光都可以看作已經(jīng)光學(xué)導(dǎo)入(即引入)各自的定向分布中。
圖3以平面圖在顯示面34上示出了顯示設(shè)備16、17,顯示設(shè)備16、17在窗平面42上產(chǎn)生左眼視窗36、37、38和右眼視窗39、40、41。窗平面距顯示器的間距稱為標稱觀看距離43。相對顯示器的在中央位置的窗37、40處于零級波瓣44中。在零級波瓣44右側(cè)的窗36、39位于+1級波瓣46中,而零級波瓣左側(cè)的窗38、41位于-1級波瓣48中。
顯示器的視窗平面表示距顯示器的距離,在視窗平面處橫向觀看自由度最大。如圖3中平面圖所示,對于離開窗平面的點,存在菱形自動立體觀看區(qū)。如圖所示,來自顯示器上各點的光以寬度有限的圓錐照射到視窗上。圓錐的寬度被定義為角寬度。
如果眼睛位于的一對觀看區(qū)(諸如37、40)中的一個中,則在顯示器的整個區(qū)域內(nèi)將看到自動立體圖像。最重要的是(to a first order),顯示器的縱向觀看自由度由這些觀看區(qū)的長度來確定。
圖4a中示出了顯示器的窗平面上的強度50隨理想窗的位置51的變化(構(gòu)成一種實際形式的光的定向分布)。右眼窗位置強度分布52對應(yīng)于圖3中的窗41,而強度分布53對應(yīng)于窗37,強度分布54對應(yīng)于窗40,而強度分布55對應(yīng)于窗36。
圖4b示意性地示出了強度隨更實際的窗的位置的分布。右眼窗位置強度分布56對應(yīng)于圖3中的窗41,而強度分布57對應(yīng)于窗37,強度分布58對應(yīng)于窗40,而強度分布59對應(yīng)于窗36。
如圖4中所示,圖像分離的質(zhì)量以及顯示器橫向和縱向觀看自由度的程度由窗的質(zhì)量來確定。圖4a示出了理想視窗,而圖4b是可能從顯示器輸出的實際視窗的示意圖。由于窗性能的不適宜可能會出現(xiàn)幾個假像。當左眼看到來自右眼圖像的光時會發(fā)生串擾,反之亦然。這是重要的三維圖像劣化機理,其會導(dǎo)致用戶的視疲勞。另外,較差的窗質(zhì)量會導(dǎo)致觀察者的觀看自由度的減少。對光學(xué)系統(tǒng)進行了設(shè)計以使視窗的性能最優(yōu)化。
視差元件可以是包括相交替的不透光區(qū)和透光區(qū)的陣列的視差柵。視差柵需要阻擋來自顯示器區(qū)域的光,結(jié)果降低了亮度和設(shè)備效率,一般降低到初始顯示亮度的大約20-40%。由于為了使顯示器的觀看自由度最優(yōu)而對柵相對于顯示器的像素結(jié)構(gòu)的子像素對準公差的要求,因此去除和更換視差柵并不容易。二維模型是一半分辨率的。
本領(lǐng)域公知的、在立體顯示中使用的、替代視差柵的另一種視差光學(xué)器件為透鏡屏(lenticular screen),透鏡屏是垂直延伸的柱狀微透鏡陣列。
圖5示出了采用透鏡屏的現(xiàn)有技術(shù)顯示設(shè)備的典型結(jié)構(gòu)。背光60產(chǎn)生入射到LCD輸入起偏器64上的光輸出62。該光透過TFT LCD基板66,并入射到在LCD像素平面67上成行成列排列的重復(fù)的像素陣列中。紅色像素68、71、73,綠色像素69、72、75以及藍色像素70、73中的每一個都包括單獨可控的液晶層并且由稱為黑掩模(black mask)76的不透光的掩模區(qū)域分離開。每個像素包括透光區(qū)或像素孔78。由LCD像素平面74上的液晶材料對穿過像素的光進行相位調(diào)制,并且由位于LCD濾色基板80上的濾色器對穿過像素的光進行顏色調(diào)制。然后光穿過輸出起偏器82,在該輸出起偏器82后設(shè)置有透鏡屏基板94和形成在該透鏡屏基板92表面上的透鏡屏96。對于視差柵,如來自像素69的光線88所示出的,透鏡屏94用來將來自交替像素列69、71、73、75的光導(dǎo)入右眼,并且如來自像素68的光線90所示出的,將來自中間列68、70、72、74的光導(dǎo)入左眼。觀察者看到發(fā)自基礎(chǔ)像素的光,該光照亮了單個透鏡(透鏡屏96中的98)的孔徑。由被捕獲的光線100示出被捕獲的光錐的范圍。
在上述配置中,LCD像素平面用作空間光調(diào)制器(SLM)。如在本文檔中使用的,術(shù)語空間光調(diào)制器或SLM既包括諸如液晶顯示器的“光閥”設(shè)備,也包括諸如電致發(fā)光顯示器和發(fā)光二極管(LED)顯示器的發(fā)射設(shè)備。
如上所述,利用視差光學(xué)器件來生成空間多路三維顯示將各圖像的分辨率限制到最多全顯示分辨率的一半。在很多應(yīng)用中,打算將顯示器在三維模式中使用一段時間,并要求顯示器具有全分辨率的無假像二維模式。
下面來說明圖6中以平面圖示出的可切換二維-三維顯示器的示例。背光102產(chǎn)生LCD輸入起偏器106的照明104。光穿過薄膜晶體管(TFT)基板108,并入射到包括可分開控制的相位調(diào)制像素112-126的像素層110上。像素成行成列地排列,并包括像素孔128和分隔黑掩模130。隨后光穿過LCD相對基板(counter substrate)132和透鏡承載基板136,雙折射微透鏡陣列138形成在透鏡承載基板136上。雙折射微透鏡陣列138包括各向同性透鏡微結(jié)構(gòu)140和具有光軸方向142的經(jīng)配向的雙折射材料。然后雙折射透鏡的輸出穿過透鏡基板144和偏振改變設(shè)備146。
透鏡陣列中的每個雙折射透鏡都是柱狀的;透鏡陣列138是透鏡屏并且透鏡的幾何軸在頁面外。本示例中透鏡的間距被設(shè)置為基本是顯示器像素間距的兩倍,從而產(chǎn)生了兩視圖自動立體顯示器。
在第一模式操作下,偏振改變設(shè)備146被構(gòu)造為發(fā)射具有平行于微透鏡陣列的雙折射材料的尋常軸的偏振態(tài)的光。該材料(諸如液晶材料)的尋常折射率基本與各向同性微結(jié)構(gòu)140的折射率匹配。因此透鏡不具有光學(xué)作用,并且顯示器輸出的定向分布基本沒有變化。在這種模式下,觀察者每只眼睛都將看到顯示器的全部像素112-126,并將產(chǎn)生二維圖像。
在第二模式操作下,偏振改變設(shè)備146被構(gòu)造為發(fā)射具有平行于雙折射微透鏡陣列的非常軸的偏振態(tài)的光。該材料(諸如液晶材料)的非常折射率不同于各向同性微結(jié)構(gòu)140的折射率。因此透鏡具有光學(xué)作用,并且顯示器輸出的定向分布存在變化。可以如本領(lǐng)域中所眾所周知地那樣設(shè)置定向分布,使得正確位于顯示器前面的觀察者將用左眼看到對應(yīng)于來自左圖像像素112、116、120、124的光的左圖像,而用右眼將看到對應(yīng)于右圖像像素114、118、122、126的右圖像。這樣,可產(chǎn)生可切換二維到三維的自動立體顯示器。
由于透鏡陣列組合了以下功能效率高、光斑小并能夠利用公知的光刻工藝技術(shù)進行制造,因此其特別適用于自動立體顯示器。
為了定向地切換光,而提供電切換雙折射透鏡是已知的。利用這種透鏡在二維模式操作和三維模式操作之間切換顯示器是已知的。
在三維自動立體顯示器中,透鏡陣列(或透鏡屏)可以用來把光導(dǎo)入包括適當視窗的定向分布中。這種透鏡陣列還可用來把光導(dǎo)入其他定向分布。WO-03/015,424中公開了這種定向分布的示例,并且示例包括增強了亮度的分布,其中光被導(dǎo)入標稱觀看平面上的寬水平窗。在該窗中,觀察者將看到亮度的增加與面板的垂直孔徑比成比例。在視窗之外,觀察者將看到像素間間隙,并且顯示器亮度降低。
圖8示出為了在顯示表面上的不同點處獲得所要求的對準,自動立體兩視圖顯示器中的透鏡相對于像素的對準。為了簡化說明,透鏡以俯視圖示出,而以平面圖標出了與透鏡相對對準的像素。為了簡化說明,只示出了選出的面板像素。
如圖8所示,在理想對準的兩視圖三維自動立體顯示器中,來自右眼像素列304和左眼像素列302之間的間隙的中心的光線300被第一相鄰?fù)哥R312導(dǎo)入窗的中心。為了實現(xiàn)此目的,透鏡幾何軸的位置直接穿過中央透鏡的像素間隙的中心306,而對于顯示器邊緣處的透鏡308、310,幾何透鏡軸位置318離開像素間隙中心314偏向顯示器的中心。這種對準條件稱為視點校正。
在制造中,設(shè)備的對準公差必須滿足使得可以舒服地觀看顯示器。具體地,橫向透鏡光軸位置優(yōu)選地與各自像素孔徑對準到例如小于像素尺寸的5%之內(nèi)。
如果窗中心沒有對準到顯示器的中心線上,則觀察者在觀看立體圖像時會感覺不舒適,另外可能發(fā)現(xiàn)最佳的觀看位置是偏離顯示器中心的。對于很多顯示器類型,諸如例如具有彩色子像素尺寸在水平間距為40-100μm范圍內(nèi)的那些顯示器類型,這要求在顯示器區(qū)域內(nèi)幾何透鏡軸對于面板像素布局的對準公差為2-5μm,這類似于濾色器基板對TFT基板的對準公差。
如果幾何透鏡軸306不與像素垂直軸316平行,則窗的中心會變化到面板的高度之下。這將導(dǎo)致面板觀看自由度減少,這是所不希望的。
在本領(lǐng)域內(nèi)其他公知的立體顯示系統(tǒng)使用其它類型的光學(xué)元件陣列,例如可切換液晶透鏡陣列、固定透鏡陣列、棱鏡陣列、孔陣列(稱為視差柵)以及全息陣列。所有這些設(shè)備都要求相似的微光學(xué)元件對顯示器設(shè)備像素的對準公差。
在本領(lǐng)域中還公知顯示多于兩幅視圖的顯示器(包括那些其中柱透鏡相對于像素列傾斜的)。在這種情況下,希望視窗中心與顯示器中心線對準,從而使觀看自由度關(guān)于中央觀看位置對稱。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明,提供了一種將包括光學(xué)元件陣列的元件基板與包括像素陣列的顯示基板對準的方法,該方法包括形成具有面板陣列和針對各面板的第一對準構(gòu)件(feature)的顯示玻璃母板,每個面板包括足夠單個顯示基板的像素陣列,第一對準構(gòu)件具有與像素陣列對準的表面凹凸(relief);將所述顯示玻璃母板分成多個顯示基板,每個顯示基板都包括像素陣列和第一對準構(gòu)件;形成元件基板,每個元件基板都具有光學(xué)元件陣列和第二對準構(gòu)件,第二對準構(gòu)件具有與光學(xué)元件陣列對準的表面凹凸,第二對準構(gòu)件中的表面凹凸被構(gòu)形為與第一對準構(gòu)件中的表面凹凸對齊(register);并且利用彼此對齊的第一和第二對準構(gòu)件,將顯示基板接合到各元件基板上。
利用單個玻璃母板制造多個顯示基板是公知的技術(shù),其顯著地降低了生產(chǎn)成本。類似地,可以利用單個玻璃母板制造多個元件基板。然而,由于分割工藝(通常包括對玻璃母板進行刻劃和加壓)的特性,非常希望在顯示器和元件玻璃母板接合之前將他們分割開。因此不太可能在玻璃母板階段將顯示器和元件基板對準。
本發(fā)明中使用對準構(gòu)件允許在顯示玻璃母板的制造過程中對待固定的光學(xué)元件進行對準,從而可將其同時應(yīng)用到多個面板中。元件基板與各顯示基板的對齊是簡單的機械對齊或配合工藝,因此利用已提供的對準構(gòu)件的優(yōu)點只要求很低的公差。不必使用高精度對準裝置。因此較之在將各元件基板接合至顯示基板時進行高精度對準的制造,該制造要便宜許多。因此本發(fā)明為制造過程中提供對準提供了一種成本相對校低的技術(shù)。
本發(fā)明適用于三維自動立體顯示裝置、或者增強亮度型顯示裝置或可切換二維-三維顯示裝置的大規(guī)模制造,而無需切割多個玻璃層的復(fù)雜性,同時對于視差光學(xué)元件的形式的光學(xué)元件的像素結(jié)構(gòu)提供了一種精確且成本低的對準。因此,本發(fā)明可被用于多種顯示裝置,包括自動立體顯示對準裝置;可切換高亮度透射型或反射型顯示系統(tǒng)對準裝置;或者多觀看者顯示裝置。
光學(xué)元件可以是任意類型的,但本發(fā)明尤其適用于以透鏡或其他元件形式的、用來改變來自顯示基板的像素的光的定向分布的光學(xué)元件。
有利地,第一對準構(gòu)件具有光學(xué)功能,其可能是光學(xué)元件光學(xué)功能的表現(xiàn)。在這種情況下,利用光學(xué)對準技術(shù),第一對準構(gòu)件可被接合至顯示玻璃母板上。例如,這可以包括測量各元件上的基準標志以產(chǎn)生位置信號;照亮第一對準構(gòu)件以基本在像素陣列平面上產(chǎn)生光斑;改變照明方向;以及利用檢測器測量強度對于照明方向的變化并產(chǎn)生位置標記。
為了進一步降低成本,元件基板可從元件玻璃母板上分離。
第二對準構(gòu)件可以形成在與光學(xué)元件的部分結(jié)構(gòu)的公共層上。這就使得第二對準構(gòu)件和光學(xué)元件的部分結(jié)構(gòu)可在單一制造步驟中生成。因此,無需任何附加制造成本就可以引入第二對準構(gòu)件。此外,通過與光學(xué)元件同時地制造第二對準構(gòu)件,可以保持高精度對準公差。
有利地,第一和第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),沿著該方向,光學(xué)元件以基本等于光學(xué)元件的間距或光學(xué)元件間距的整數(shù)倍的間距來重復(fù)。
這樣,對準構(gòu)件可在多個相對位置上對齊,在每個位置上對準顯示器和元件基板。因此減小了用來接合顯示器和元件基板所需的公差,進一步降低了制造的復(fù)雜性和成本。
根據(jù)本發(fā)明另一方面,提供了一種光學(xué)對準裝置,該光學(xué)對準裝置包括顯示基板,其上形成有像素陣列;顯示基板對準元件,其包括微結(jié)構(gòu)表面陣列,并被對齊地接合至顯示基板的像素陣列;微光學(xué)基板,包含至少一個微光學(xué)成像元件,該微光學(xué)成像元件至少以一種模式設(shè)置以改變來自顯示器的光的定向分布;以及微光學(xué)基板對準元件,其包括微結(jié)構(gòu)表面陣列,其中,微光學(xué)基板對準元件在其至少一部分區(qū)域上具有與顯示基板對準元件基本相反的微結(jié)構(gòu),并且,在組裝步驟中,以機械對齊將微光學(xué)對準元件與微光學(xué)基板對準元件基本對準。
根據(jù)本發(fā)明的其他方面,提供了顯示基板和元件基板以及用于此方法的母板。
下面將參照附圖,僅通過示例說明本發(fā)明的實施例,在附圖中圖1a示出了對于屏幕面后面的物體的三維顯示中表觀深度的產(chǎn)生;圖1b示出了對于屏幕面前面的物體的三維顯示中的表觀深度的產(chǎn)生;圖1c示出了在圖像立體對的各圖像中對應(yīng)同源點的位置;圖2a示意性地示出了在自動立體三維顯示器前面右眼視窗的形成;圖2b示意性地示出了在自動立體三維顯示器前面左眼視窗的形成;圖3以平面圖示出了根據(jù)三維顯示器的輸出錐產(chǎn)生的觀看區(qū);圖4a示出了自動立體顯示器的理想窗輪廓;圖4b示出了來自自動立體三維顯示器的視窗的輸出輪廓的示意圖;圖5示出了透鏡屏顯示器的結(jié)構(gòu);圖6示出了現(xiàn)有技術(shù)偏振啟動型微透鏡顯示器;圖7示出了用來重復(fù)液晶聚合物結(jié)構(gòu)的裝置;圖8示出自動立體顯示器中透鏡和像素的相對對準;圖9以平面圖示出常規(guī)LCD玻璃母板的布局圖;圖10以側(cè)視圖示出了常規(guī)LCD玻璃母板的結(jié)構(gòu);圖11以側(cè)視圖示出了可切換二維-三維玻璃母板的結(jié)構(gòu);圖12以平面圖示出作為本發(fā)明實施例的LCD玻璃母板的結(jié)構(gòu);
圖13示出了對準構(gòu)件在組裝后的玻璃母板上的定位;圖14示出了用來確定對準構(gòu)件的最佳對準的裝置;圖15示出了對對準構(gòu)件進行劃線;圖16示出了對玻璃母板進行劃線;圖17示出了將面板組裝到經(jīng)組裝的透鏡陣列;圖18示出了經(jīng)組裝的面板結(jié)構(gòu);以及圖19示出了另選的對準構(gòu)件。
圖20示出本發(fā)明的又一實施例,其包括配合凸透鏡形狀。
具體實施例方式
一些不同實施例采用共同的元件,為簡化起見,將對這些共同元件給出共同參考標號并將不再重復(fù)對其的說明。此外,對各實施例中的元件的說明等同地應(yīng)用到其他實施例中的相同元件,并且應(yīng)用于經(jīng)過必要的修改具有對應(yīng)效果的元件。另外,為清晰起見,例示顯示器的實施例的圖僅示出顯示器的一部分。實際上,可以在顯示器的整個區(qū)域內(nèi)重復(fù)該結(jié)構(gòu)。
在該說明書中,雙折射材料的光軸方向(指向矢方向(directordirection),或非常軸方向)將稱為雙折射光軸。不應(yīng)當將其與透鏡的光軸相混淆,透鏡的光軸是以幾何光學(xué)的常見方式來定義的。
柱透鏡描述了一種這樣的透鏡,其中邊緣(其具有曲率半徑并可能具有其他的非球面部件)沿第一線性方向延伸。幾何微透鏡軸定義為沿第一線性方向上的透鏡中心的直線,即,平行于所述邊緣的延伸方向。這里采用的術(shù)語“柱狀”具有本領(lǐng)域中的一般意義,并且該術(shù)語不僅包括嚴格的球面透鏡形狀,而且還包括非球面透鏡形狀。
在二維-三維型顯示器中,幾何微透鏡軸是垂直的,從而其平行于顯示器像素列或與之成微小的角度。在本文如上所述的亮度增強型顯示器中,幾何微透鏡軸是水平的,從而其平行于顯示器的像素行。
對于兩視圖顯示器,透鏡陣列中的透鏡間距基本等于空間光調(diào)制器(該空間光調(diào)制器使用所述透鏡陣列)的像素間距的兩倍。實際上,在透鏡陣列中的透鏡間距略小于空間光調(diào)制器的像素間距的兩倍,而以通常公知為“視點校正”的方式將光導(dǎo)入視窗。透鏡的曲率基本設(shè)置為在窗平面上產(chǎn)生LCD像素的圖像。因為透鏡收集來自像素的圓錐內(nèi)的光,并將其分散到窗上,所以透鏡陣列提供了全亮度的入射光。
如圖9中的平面圖所示,薄膜晶體管一液晶顯示器(TFT-LCD)玻璃基板通常以玻璃母板的形式進行加工。玻璃母板320包括面板區(qū)322的陣列。各面板區(qū)322包括單個顯示器的可見像素陣列,例如包括TFT的單獨像素的陣列。因此,在單個玻璃基板上對顯示陣列的TFT進行加工。在面板區(qū)322之間,玻璃母板320具有間隙區(qū)324,在間隙區(qū)324中對多個面板區(qū)322生成劃線326。為濾色玻璃母板328生成相似的結(jié)構(gòu)。濾色玻璃母板328也被稱作TFT基板(或有源矩陣基板320)的相對基板(counter substrate)。
這就使得在單元組裝之前,可以同時加工多個面板,降低了總成本。實際中,需要這種玻璃母板加工以實現(xiàn)足夠低的成本來進行大量生產(chǎn)。在完成對各玻璃母板320的加工之后,如圖10中的剖面圖所示,經(jīng)構(gòu)圖的粘膠(adhesive)330可以應(yīng)用于繞玻璃母板內(nèi)各單獨面板的區(qū)域的一個表面上,利用間隔球332來保持兩個玻璃母板間的最佳間距。另一玻璃母板對準放置,然后使粘膠330固化。因為在多個面板上同時進行高精度對準,因此使用玻璃母板尤為有利。多次對準將極大地增加面板組裝的成本。
隨后通過利用工具334沿著劃線326進行劃線分割各面板。這可以通過公知的玻璃切割技術(shù)來進行,在公知的玻璃切割技術(shù)中例如使用金剛石劃線器或激光器對齊地刻劃各玻璃母板的外表面,并且對玻璃加壓以在用來分割出該面板的各玻璃基板中產(chǎn)生傳播裂紋。隨后面板被充入液晶材料并被密封。另選地,可以采用滴注(OneDrop Fill)機構(gòu)。這種情況下,通過對液晶充入材料內(nèi)混合的適當材料進行UV固化來實現(xiàn)單元接合。
圖11示出了將以玻璃母板形式制造的經(jīng)組裝的可切換二維-三維結(jié)構(gòu)。包括分割面板陣列的TFT基板320通過經(jīng)構(gòu)圖的粘膠330接合至濾色基板328,并通過間隔體332保持間距。包括一種三維自動立體光學(xué)元件的無源雙折射透鏡元件被接合至濾色基板的頂面。該無源雙折射透鏡元件包括透鏡相對基板204和包括表面凹凸微結(jié)構(gòu)的光學(xué)微結(jié)構(gòu)336,該表面凹凸微結(jié)構(gòu)限定了各向同性材料和雙折射材料之間的邊界。它被接合至透鏡基板200上。在分割面板期間,可以設(shè)置劃線工具334以在基板320和335的表面上劃線。
在某些配置中,附加的波片和起偏器(未示出)可位于濾色基板328與透鏡相對基板204之間的層內(nèi)。
以與TFT基板和濾色基板相同的方式,假定透鏡陣列優(yōu)選地制造在大玻璃母板上,從而降低處理大量分立元件的成本。因為光學(xué)微結(jié)構(gòu)336與形成在TFT基板320上的像素的對準具有與濾色基板328和TFT基板320的對準相似的公差,因此玻璃母板對準將是優(yōu)選方法。因此,大量同時進行對準將降低組裝顯示器的成本。這對于例如生產(chǎn)小面板(諸如手機中采用的面板)尤為有利。
然而在如圖11所示的可切換二維-三維顯示器的情況中,存在多個層,因此不可能利用劃線工具334,而與透鏡基板200和TFT基板320同時地對濾色基板328或透鏡相對基板204進行刻劃。尤為困難的是光學(xué)微結(jié)構(gòu)336通常是由至少一種聚合材料上制造的。因此,結(jié)構(gòu)很可能是薄片,并且難以分割。
在一些配置中,雙折射透鏡也可以包括透鏡相對基板204,該透鏡相對基板204也不容易被刻劃分割。
解決這個問題的一個方法是在與透鏡陣列基板組裝前預(yù)刻劃濾色基板。對于透鏡陣列,聚合材料也可以在刻劃區(qū)被去除,并且可以在組裝前預(yù)刻劃透鏡相對基板204。然而,這將產(chǎn)生易碎的元件,此元件在處理期間易破碎,因此降低了加工產(chǎn)量。
此方法的另一個缺點是LCD組裝線將不得不進行基本改造以適應(yīng)新的工藝,這就會增加要在同一條生產(chǎn)線上制造傳統(tǒng)二維面板的成本。
此方法的另一個缺點是透鏡基板200要求透鏡在透鏡玻璃母板的整個區(qū)域上對齊。透鏡的間隙公差可能是25nm量級,為了保證這些公差,可使用光刻技術(shù)來制造透鏡。然后透鏡可以轉(zhuǎn)化為重組襯墊(shim),其中必須精確設(shè)定透鏡陣列的相對位置以使得透鏡玻璃母板與面板在整個區(qū)域上正確對準。優(yōu)選地,在重組襯墊上產(chǎn)生的誤差不出現(xiàn)在透鏡陣列的定位中。有利地,本發(fā)明避免了重組對準誤差。
圖12以平面圖示出了本發(fā)明的第一實施例,其中對準構(gòu)件342接合至經(jīng)組裝的顯示玻璃母板338的頂面,如圖13所示,該顯示玻璃母板338包括基板320和328。玻璃母板338具有面板區(qū)340的陣列,每個面板區(qū)340都包括可見像素(例如包括TFT)的陣列。玻璃母板338在面板區(qū)340之間具有間隙區(qū)。間隙區(qū)沒有可見像素。通常,間隙區(qū)沒有TFT或其它光調(diào)制元件。作為替代,間隙區(qū)可以形成有TFT或光調(diào)制元件,但要遮蔽在黑掩模層后面,使得它們不可見。對準微結(jié)構(gòu)342形成在面板區(qū)外的間隙區(qū)中的玻璃母板338上。測量區(qū)337形成在對準區(qū)342的區(qū)域內(nèi)。
圖13以側(cè)視圖示出了對準結(jié)構(gòu)342和基板320、328(其為有源矩陣基板320和相對基板328)的詳情。對準結(jié)構(gòu)342包含對準構(gòu)件344以及可選的對準構(gòu)件基板346,該對準構(gòu)件基板346通過粘合材料348接合至玻璃母板基板320、328之一,例如接合至濾色玻璃母板328?;?46能夠保持對準構(gòu)件344的尺寸穩(wěn)定性。例如,基板346可以包括厚度為50-150μm的玻璃微片材料。另選地,對準構(gòu)件344可例如通過UV鑄造方法,直接應(yīng)用到要求區(qū)域內(nèi)的玻璃母板基板320、328之一,在UV鑄造方法中,在利用模具進行鑄造之前將UV可固化材料應(yīng)用到基板上,然后通過UV輻射對UV可固化材料進行照射來固化聚合物材料。
對準構(gòu)件344具有表面凹凸,在這種情況下包括光學(xué)微結(jié)構(gòu)。具體地,該光學(xué)微結(jié)構(gòu)可以是下面將詳述的、并入透鏡陣列基板376中的光學(xué)微結(jié)構(gòu)形式相反(即,相配合)的光學(xué)微結(jié)構(gòu)。因此,該光學(xué)微結(jié)構(gòu)將具有與透鏡基板上的透鏡基本相同的間距。玻璃母板328包括像素孔350和間隙352,此間隙在設(shè)置有對準構(gòu)件344的玻璃母板338的對準區(qū)下面包括黑色掩模層。像素孔350和間隙352可以與面板區(qū)340的像素孔354和間隙356相同,也可以不同,例如省略濾色器。
圖7示出將根據(jù)本發(fā)明這一方面的對準構(gòu)件直接應(yīng)用到玻璃母板328的裝置的一個示例。襯墊216環(huán)繞鼓222,并且包括玻璃母板232的基板沿方向226在轉(zhuǎn)動的鼓下面穿過。一池可固化液晶材料214被送至基板232上部并且由UV燈224固化。由光檢測工具228來檢查經(jīng)固化的基板230,這確定已經(jīng)獲得了工具216相對基板232的正確對準。誤差信號被發(fā)送至定位控制器234,該定位控制器234利用機械位置致動器236對工具216或基板232進行控制,來對位置誤差進行校正。
要求對準構(gòu)件342被定位為相對面板340的像素正確對準。例如如圖14所示,例如利用接合至對準構(gòu)件344的蓋滑片(cover slip)358和采用低折射率材料360來填充間隙,這可以在測量區(qū)337中得以實現(xiàn)。由此,有利地,在測量區(qū)337中的透鏡的曲率可被構(gòu)造為與透鏡陣列中的透鏡具有相同的光功率。另選地,測量區(qū)中的透鏡344的曲率可被構(gòu)造為當在空氣中操作而沒有蓋滑片358和材料360時,與透鏡陣列中的透鏡具有相同的光功率。例如,透鏡344的曲率半徑可以大于透鏡陣列中透鏡的曲率半徑。
例如通過準直激光束362照明透鏡,光斑364將基本形成在顯示器像素平面上。如果通過例如掃描系統(tǒng)366改變照明光束的角度,則光斑將從像素孔區(qū)越到黑掩模區(qū)。通過使用光檢測器370監(jiān)測穿過玻璃母板后部的透射光368的強度,可獲得對透鏡位置的精確測量。然后結(jié)構(gòu)342的物理位置被調(diào)整,從而對于后續(xù)對準階段,其設(shè)定在正確的位置處。
另選地,測量系統(tǒng)可被設(shè)置為以反射進行操作。例如,可由準直激光束對透鏡進行照明,將其成像在像素平面上。像素平面上定義的反射區(qū)能將光通過透鏡反射回去,該光被分束器塊分束并被導(dǎo)向光檢測器。于是如前所述,可測量顯示器相對于透鏡的位置。
這對于在結(jié)構(gòu)342上的多個測量區(qū)337都是重復(fù)的。當設(shè)定了結(jié)構(gòu)的位置時,則可將粘膠328應(yīng)用到選出的區(qū)域,并例如通過UV固化來固定。
另選地,如在本領(lǐng)域中所公知的,基準掩??杀粦?yīng)用到對準構(gòu)件上,并通過遠心測量系統(tǒng)與面板對準。
例如如圖15中所示,在面板間隙區(qū)中,可以通過使用劃線器372去除對準構(gòu)件342。對準構(gòu)件基板346具有對準構(gòu)件區(qū)和非對準構(gòu)件區(qū)。優(yōu)選地,從非對準構(gòu)件區(qū)略去粘膠。在對準間隙區(qū)中,使用劃線器來去除對準構(gòu)件基板346的材料。如圖16所示,為了分割所得的面板,通過劃線器374可使濾色基板與TFT基板一起被劃線。
分割面板區(qū)340以形成在面板區(qū)340之外具有結(jié)合在其頂部和底部的對準構(gòu)件342的單獨的顯示基板。然后如下面要描述的,它們將被用來對準透鏡結(jié)構(gòu)。
如圖17所示,透鏡被構(gòu)造為在透鏡基板376部分區(qū)域上的雙折射透鏡,其將覆蓋顯示器的有效區(qū)域。透鏡包括雙折射材料378(諸如液晶材料),其夾在形成在各向同性材料382中的光學(xué)微結(jié)構(gòu)380與其上形成有對準層386的光學(xué)平面基板384之間。光學(xué)微結(jié)構(gòu)380還可具有形成在其表面上的對準層(未示出)。光學(xué)微結(jié)構(gòu)380包括透鏡區(qū)和對準區(qū)388??蛇x地使用粘膠390來保留光學(xué)微結(jié)構(gòu)和透鏡陣列相對基板384之間的雙折射材料。
為了降低成本,基板376可以最初就被制造在玻璃母板上,隨后將其分割。分開的各向同性材料382的對準區(qū)388構(gòu)成了第二對準構(gòu)件。本實施例中的對準區(qū)388具有與光學(xué)微結(jié)構(gòu)380基本相同的結(jié)構(gòu),因此可以與光學(xué)微結(jié)構(gòu)同時進行控制,并具有相同的公差。間隙區(qū)392可被并入光學(xué)微結(jié)構(gòu)380和對準微結(jié)構(gòu)388之間。這可被用來在兩個結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生空間相位偏移以優(yōu)化測量裝置的設(shè)置。例如,由于如圖8所示的視點校正,在顯示器的邊緣,透鏡可以不與像素的中線對準。在對準區(qū)內(nèi),透鏡可定位在像素中央以優(yōu)化相關(guān)對準的測量。因此在位于光學(xué)微結(jié)構(gòu)和對準微結(jié)構(gòu)之間的透鏡的橫向位置上具有相位偏移。
形成透鏡基板376的對準構(gòu)件的對準區(qū)380具有表面凹凸,該表面凹凸具有與顯示基板的對準構(gòu)件342的表面凹凸相反的形狀,因此兩個表面凹凸相互配合。如圖18所示,在對準過程中,對準區(qū)388和對準構(gòu)件342機械地配合到一起。有利地,這可以使用簡單的對準裝置而獲得,因此在組裝單個面板期間不需要精密對準。配合處理可在顯示基板和透鏡基板376分離之后進行。在機械對準之后,透鏡基板376與顯示基板之間的間隙可以充有折射率匹配的材料,并固化對準??刹迦敫郊拥恼凵渎势ヅ洳牧?94,來降低從表面的反射。另選地,可省略微片386,在透鏡和基板表面上形成適當?shù)膶蕦印?梢酝ㄟ^UV可固化液晶材料或其它可固化粘膠來設(shè)定對準。液晶材料378可在對準步驟之后用來填充間隙。
在一些配置中,波片和/或起偏器可以在與光學(xué)元件組裝之前安裝到濾色基板上。它們可以在安裝可切換二維-三維元件之前安裝到面板或透鏡上??梢栽黾訉蕵?gòu)件區(qū)的高度以補償這些附加元件的厚度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會清楚在制造玻璃母板期間,可以固定對光學(xué)元件的對準,因此可以將其同時應(yīng)用到多個面板中。將光學(xué)元件安裝到各面板上是簡單的機械配合工藝,由此利用接合至玻璃母板上的″鍵″而具有低公差,并且是低成本的加工。通過與光學(xué)微結(jié)構(gòu)380同時制造對準區(qū)388,可保證高精度的對準公差。
對準構(gòu)件388、380的間距被設(shè)置為與光學(xué)微結(jié)構(gòu)中的透鏡間距相等或為透鏡間距的整數(shù)倍。這樣,如果在定位中存在相位誤差(即,透鏡1對應(yīng)于像素列3和4,而不是1和2),那么顯示器的輸出不會改變。這意味著透鏡對于面板的起始位置不需要嚴格控制,由此進一步提高了加工的產(chǎn)量。
這樣,在玻璃母板上實現(xiàn)了精密對準,利用該對準,可以令人滿意地分離玻璃母板并且單個面板對準是簡單的機械對齊,機械對齊是低成本、高產(chǎn)量的工藝。
在另選實施例中,例如圖19所示,對準區(qū)微結(jié)構(gòu)396可以不同于光學(xué)微結(jié)構(gòu)(例如具有更深的結(jié)構(gòu)或不同的輪廓形狀)以提高與對準構(gòu)件388的機械配合。然而,結(jié)構(gòu)的間距優(yōu)選地保持為光學(xué)微結(jié)構(gòu)間距的整數(shù)倍,從而產(chǎn)生對結(jié)構(gòu)的方便對準。在又一實施例中,對準構(gòu)件可以具有諸如圓錐、截錐或角錐的形式。
上述方法包括通過分割玻璃母板320形成顯示基板;以及通過分割玻璃母板形成透鏡基板376。實際中,根據(jù)對經(jīng)分割的顯示基板或透鏡基板376的檢查,希望本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚已經(jīng)在玻璃母板制造了對準元件,而不是在從玻璃母板分割之后在基板上制造對準元件。這是出于下面的原因。
在玻璃母板加工的對準構(gòu)件中,通常要求在分割面板玻璃之前切割聚合物。這種對玻璃上的聚合物進行的切割,通常會在對準聚合物和粘膠(使用處)上留下明顯的切割痕跡,其中粘膠用來將對準聚合物接合至玻璃。尤其是在對準構(gòu)件的頂部和底部能夠看到。如果對準構(gòu)件在面板分割之后才被應(yīng)用,則聚合物要么以條形(其為預(yù)切割且粘在玻璃上)被應(yīng)用,要么會在原處固化。
在聚合物被預(yù)切割并隨后被接合至面板的情況中,聚合物切割痕跡的形式將不同于玻璃母板聚合物切割痕跡。特別地,存在用于將構(gòu)件接合至玻璃上的粘膠會從構(gòu)件端部下面泄漏出來的證據(jù),這種情況不會在玻璃母板固化元件中發(fā)生。
在對準構(gòu)件原處固化到分割面板的情況中,通常在構(gòu)件的任意端部都不會出現(xiàn)切割痕跡,由此可以表明元件不是在玻璃母板階段制造的。
在已經(jīng)從玻璃母板分割下的面板中,在已將聚合物元件剝離而分開玻璃之后,將聚合物從其中去除的區(qū)域內(nèi),也存在接合至玻璃的殘留聚合物的證據(jù)。通常,這種聚合物是來自對準構(gòu)件邊界的薄層。這種殘留聚合物可以延伸到玻璃區(qū)域的邊緣,這表示聚合物覆蓋玻璃母板區(qū)域上的多于一個面板。也可以檢測去除這種過量聚合物的這些嘗試的證據(jù)。
在又一結(jié)構(gòu)中,例如圖20所示,構(gòu)件可以在接觸點數(shù)量減少的情況下進行配合。這種情況中的構(gòu)件例如可以是具有與光學(xué)透鏡相同的間隙的相反的凸透鏡結(jié)構(gòu)400。顯示基板上的結(jié)構(gòu)402也是相同間距的凸透鏡,但被水平偏移半個結(jié)構(gòu)間距。這種配置有利地減少了兩個元件相互之間的接觸點數(shù)量,從而減輕了落到顯示對準元件之間的間隙中的污染物的影響,由此提高了產(chǎn)量。
為了減少庫存,希望對準構(gòu)件安裝到所有的二維顯示面板中,而在后一階段或以低成本設(shè)備進行對三維元件的后續(xù)安裝。
相同的技術(shù)可以被用于其它光學(xué)元件中,例如視差柵、有源透鏡(active lense)、全息元件等,其中光學(xué)微結(jié)構(gòu)380由視差柵(例如可以是延遲柵)的狹縫或全息元件取代。另選地,對于非切換透鏡系統(tǒng),結(jié)構(gòu)可以并有固定折射率透鏡。
對準構(gòu)件也可以在面板組裝之后安裝到單個面板上,以允許對光學(xué)元件的后續(xù)安裝。光學(xué)元件例如另選地可以是視差柵。在將對準構(gòu)件與顯示玻璃母板對準的過程中,對準結(jié)構(gòu)被設(shè)置為在像素平面上提供一個照明斑,該照明斑與視差柵的狹縫所產(chǎn)生的光斑具有相似的尺寸。
盡管上述實施例涉及一種顯示基板,其中空間光調(diào)制器為TFT-LCD(即為透射型空間光調(diào)制器),但本發(fā)明同樣適用于任何其他類型的空間光調(diào)制器,包括發(fā)射型的空間光調(diào)制器。
實施例的不同特性可以單獨提供下述優(yōu)點或其任意組合。
使得可以用于光學(xué)元件的對準構(gòu)件進行玻璃母板組裝。
光學(xué)元件可以在生產(chǎn)線后被方便且便宜地進行裝配。
也可在生產(chǎn)裝配之后將定向顯示光學(xué)元件簡單組裝到已完成的顯示模塊中。
便于進行多于兩片玻璃基板的方便組裝。
用于透鏡的對準構(gòu)件集成到透鏡結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,并能夠在單個步驟中被加工。
不要求透鏡結(jié)構(gòu)的絕對對準。要求對準參照透鏡的中心是正確的,然而被對準的精密透鏡元件可以變化。
對準構(gòu)件也可以具有禮帽函數(shù)(top hat function)的形式。這樣,對準的橫向位置基本固定,但是為了保證橫向?qū)?,對準?gòu)件的相對高度就沒有那么嚴格。因此,當鍵的凹部與凸部配合時,凹部比凸部的高度要深,從而配合界面沒有設(shè)置元件之間垂直間距。
用來復(fù)制透鏡的相同工具可被用來復(fù)制對準構(gòu)件。
對準構(gòu)件可被方便地對準,并被接合至分割前的面板玻璃母板上,使得對各面板的對準得以實現(xiàn)。
起偏器和波片可在裝配顯示光學(xué)器件之前被接合至分割的顯示器上。
通過使用附帶的對準元件,可在面板組裝之后將光學(xué)元件裝配到面板上,對準公差最小,并且無需用于各單獨的面板的昂貴的對準設(shè)備。
微透鏡可被組裝到面板上,而無需對經(jīng)組裝的顯示玻璃母板表面進行加工。
權(quán)利要求
1.一種將包括像素陣列的顯示基板與包括光學(xué)元件陣列的元件基板對準的方法,該方法包括形成具有面板陣列和用于各面板的第一對準構(gòu)件的顯示玻璃母板,各面板包括足夠單個顯示基板的可見像素陣列,第一對準構(gòu)件布置在可見像素陣列外并具有與各面板的像素陣列對準的表面凹凸;將所述顯示玻璃母板分成多個顯示基板,每個顯示基板都包括像素陣列和第一對準構(gòu)件;形成元件基板,每個元件基板都具有光學(xué)元件陣列和第二對準構(gòu)件,第二對準構(gòu)件具有與光學(xué)元件陣列對準的表面凹凸,第二對準構(gòu)件中的表面凹凸被構(gòu)形為與第一對準構(gòu)件中的表面凹凸對齊;并且利用彼此對齊的第一和第二對準構(gòu)件,將顯示基板接合到各元件基板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中形成顯示玻璃母板的步驟包括以下步驟形成具有面板陣列的顯示玻璃母板,各面板包括足夠單個顯示基板的像素陣列;以及將第一對準構(gòu)件接合至所述顯示玻璃母板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中第一對準構(gòu)件具有光學(xué)功能,并且將第一對準構(gòu)件接合至顯示玻璃母板的步驟包括以下步驟利用光學(xué)對準技術(shù),將第一對準構(gòu)件的表面凹凸與像素陣列對準。
4.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中形成元件基板的步驟包括形成具有面板陣列和用于各面板的第二對準構(gòu)件的元件玻璃母板,各面板包括足夠單個元件基板的光學(xué)元件陣列,第二對準構(gòu)件與光學(xué)元件陣列對準;以及將所述元件玻璃母板分成多個顯示基板,各顯示基板都包括光學(xué)元件陣列和第二對準構(gòu)件。
5.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述第二對準構(gòu)件形成在具有光學(xué)元件部分結(jié)構(gòu)的公共層上,并且形成元件基板的步驟包括形成具有所述第二對準構(gòu)件和所述光學(xué)元件部分結(jié)構(gòu)的公共層。
6.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距的間距重復(fù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中所述第一對準構(gòu)件具有與光學(xué)元件相同的光學(xué)功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距整數(shù)倍的間距重復(fù)。
9.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述第一對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距的間距重復(fù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法,其中所述第一對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距整數(shù)倍的間距重復(fù)。
11.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中光學(xué)元件具有焦距,而第一對準構(gòu)件在像素陣列上具有基本等于光學(xué)元件焦距的高度。
12.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述第一對準構(gòu)件在支撐層上包括微結(jié)構(gòu)層。
13.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述第一和第二對準構(gòu)件的表面凹凸具有相反的形狀。
14.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述顯示基板包括顯示面板的有源矩陣基板和相對基板。
15.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法,其中所述光學(xué)元件為透鏡。
16.一種顯示裝置,包括接合至包括光學(xué)元件陣列的元件基板的包括可見像素陣列的顯示基板,其中所述顯示基板具有布置在可見像素陣列外的、并與可見像素陣列對準的第一對準構(gòu)件,元件基板具有與光學(xué)元件陣列對準的第二對準構(gòu)件,并且第一和第二對準構(gòu)件具有彼此對齊的各表面凹凸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示裝置,其中所述第一對準構(gòu)件接合至所述顯示基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的顯示裝置,其中所述第一對準構(gòu)件具有光學(xué)功能。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的顯示裝置,其中所述第一對準構(gòu)件的光學(xué)功能與所述光學(xué)元件的光學(xué)功能相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項所述的顯示裝置,其中所述第二對準構(gòu)件形成在具有所述光學(xué)元件部分結(jié)構(gòu)的公共層上。
21.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項所述的顯示裝置,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距的間距重復(fù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16至20中任一項所述的顯示裝置,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距整數(shù)倍的間距重復(fù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項所述的顯示裝置,其中所述第一對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距的間距重復(fù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求16至22中任一項所述的顯示裝置,其中所述第一對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距整數(shù)倍的間距重復(fù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至24中任一項所述的顯示裝置,其中光學(xué)元件具有焦距,而第一對準構(gòu)件在像素陣列上具有基本等于光學(xué)元件焦距的高度。
26.根據(jù)權(quán)利要求16至25中任一項所述的顯示裝置,其中所述第一對準構(gòu)件在支撐層上包括微結(jié)構(gòu)層。
27.根據(jù)權(quán)利要求16至26中任一項所述的顯示裝置,其中所述第一和第二對準構(gòu)件的表面凹凸具有相反的形狀。
28.根據(jù)權(quán)利要求16至27中任一項所述的顯示裝置,其中所述顯示基板包括顯示面板的有源矩陣基板和相對基板。
29.根據(jù)權(quán)利要求16至28中任一項所述的顯示裝置,其中所述光學(xué)元件為透鏡。
30.根據(jù)權(quán)利要求16至29中任一項所述的顯示裝置,其中所述顯示基板通過對玻璃母板的分割而形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求16至30中任一項所述的顯示裝置,其中所述元件基板已通過對玻璃母板的分割而形成。
32.一種顯示基板,包括像素陣列,用于接合至包括光學(xué)元件陣列的元件基板,其中所述顯示基板具有第一對準構(gòu)件,該第一對準構(gòu)件具有置于可見像素陣列外、且與像素陣列對準的表面凹凸。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的顯示基板,其中所述第一對準構(gòu)件接合至所述顯示基板。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的顯示基板,其中所述第一對準構(gòu)件具有光學(xué)功能。
35.根據(jù)權(quán)利要求32至34中任一項所述的顯示基板,其中所述第一對準構(gòu)件在支撐層上包括微結(jié)構(gòu)層。
36.根據(jù)權(quán)利要求32至35中任一項所述的顯示基板,其中所述顯示基板包括顯示面板的有源矩陣基板和相對基板。
37.根據(jù)權(quán)利要求32至36中任一項所述的顯示基板,其中所述顯示基板通過對玻璃母板的分割而形成。
38.一種元件基板,包括光學(xué)元件陣列,用于接合至包括可見像素陣列的顯示基板;以及第二對準構(gòu)件,布置在要與所述顯示基板的可見像素陣列對準的光學(xué)構(gòu)件陣列外,并且具有與光學(xué)元件陣列對準的表面凹凸。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的元件基板,其中所述第二對準構(gòu)件形成在具有所述光學(xué)元件部分結(jié)構(gòu)的公共層上。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的元件基板,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距的間距重復(fù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的元件基板,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距整數(shù)倍的間距重復(fù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求38至41中任一項所述的元件基板,其中所述光學(xué)元件為透鏡。
43.根據(jù)權(quán)利要求38至42中任一項所述的元件基板,其中所述元件基板通過對玻璃母板的分割而形成。
44.一種顯示玻璃母板,包括面板陣列和用于各面板的第一對準構(gòu)件,各面板包括足夠單個顯示基板的可見像素陣列,第一對準構(gòu)件布置在可見像素陣列外并具有與可見像素陣列對準的表面凹凸。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的顯示玻璃母板,其中所述第一對準構(gòu)件接合至所述顯示玻璃母板。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的顯示玻璃母板,其中所述第一對準構(gòu)件具有光學(xué)功能。
47.根據(jù)權(quán)利要求44至46中任一項所述的顯示玻璃母板,其中所述第一對準構(gòu)件在支撐層上包括微結(jié)構(gòu)層。
48.根據(jù)權(quán)利要求44至47中任一項所述的顯示玻璃母板,其中所述顯示玻璃母板包括顯示面板的有源矩陣基板和相對基板。
49.一種元件玻璃母板,包括面板陣列和用于各面板的第二對準構(gòu)件,各面板包括足夠單個元件基板的、用于接合至包括可見像素陣列的顯示基板的光學(xué)元件陣列,第二對準構(gòu)件布置在要與顯示基板的可見像素陣列對準的光學(xué)構(gòu)件陣列外并與光學(xué)元件陣列對準。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的元件玻璃母板,其中所述第二對準構(gòu)件形成在具有所述光學(xué)元件部分結(jié)構(gòu)的公共層上。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的元件玻璃母板,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距的間距重復(fù)。
52.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的元件玻璃母板,其中所述第二對準構(gòu)件的表面凹凸沿同一方向重復(fù),所述光學(xué)元件沿該方向以基本等于光學(xué)元件間距整數(shù)倍的間距重復(fù)。
53.根據(jù)權(quán)利要求49至52中任一項所述的元件玻璃母板,其中所述光學(xué)元件為透鏡。
全文摘要
為了將包括像素陣列的顯示基板與包括光學(xué)元件陣列的元件基板對準,將顯示基板從顯示玻璃母板上分離,該顯示玻璃母板上形成有面板陣列和對各面板的第一對準構(gòu)件,各面板包括足夠單個顯示基板的像素陣列,而第一對準構(gòu)件具有與像素陣列對準的表面凹凸。元件基板上形成有光學(xué)元件陣列和與光學(xué)元件陣列對準的第二對準構(gòu)件,所述第二對準構(gòu)件具有被構(gòu)形為與所述第一對準構(gòu)件對齊的表面凹凸。利用彼此對齊的所述第一和第二對準構(gòu)件,將所述顯示基板接合至所述元件基板。對于整塊玻璃母板,第一對準構(gòu)件與像素陣列的對準可在玻璃母板階段執(zhí)行。在接合過程中,對準構(gòu)件的對齊是簡單的配合過程,其不需要精密對準裝置。因此增加了產(chǎn)量。
文檔編號H04N13/00GK1823294SQ200480019822
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月10日
發(fā)明者喬納森·哈羅德, 格雷厄姆·約翰·伍德蓋特 申請人:奧庫提有限公司