[發明專利]制造設備、制造方法、光學元件、顯示裝置和電子設備

有效

• 申請號: 201310037633.5
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103323979B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 小糸健夫;高間大輔
• 申請（專利權）人: 株式會社日本顯示器西
• 主分類號: G02F1/1339
• 分類號: G02F1/1339;G02F1/1333;G02F1/1337;G02F1/29;G02B27/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 焦玉恒

技術領域

本發明涉及制造設備、制造方法、光學元件、顯示裝置和電子設備。特別是，本發明涉及適合于制造諸如液晶透鏡中包括的液晶層的且預期具有大的高度的間隔物（spacer）的制造方法和制造設備。本發明還涉及包括所制造間隔物的光學元件、顯示裝置和電子設備。

背景技術

液晶顯示裝置廣泛地用于各種領域，因為它們可形成為具有小的厚度。液晶顯示裝置的示例包括TFT基板和濾色器基板，TFT基板上像素電極和薄膜晶體管（TFT）設置成矩陣，濾色器基板上濾色器形成在對應于像素電極的區域中且濾色器基板面對TFT基板。液晶保持在TFT基板和濾色器基板之間。通過為每個像素控制液晶材料的光透過率而形成圖像。

TFT基板包括延伸在垂直方向上且布置在水平方向上的數據線和延伸在水平方向上且設置在垂直方向上的掃描線。像素形成在由數據線和掃描線圍繞的區域中。每個像素主要包括像素電極和作為轉換元件的薄膜晶體管（TFT）。顯示區域由設置成矩陣的很多像素形成。

已經提出了其中通過利用液晶材料的特性使得液晶層用作透鏡的液晶透鏡（例如，見日本未審查專利申請公開No.2008-9370、No.2007-226231和No.2008-83366）。具體而言，通過利用透鏡的材料和空氣之間的折射系數之差，透鏡控制在不同位置處入射到其上的光線的路徑。當不同的電壓施加給不同位置處的液晶層，而使得液晶層在不同的位置由不同的電場驅動時，在不同的位置入射到液晶層上的光線導致不同的相變。結果，類似于透鏡，液晶層能控制其上入射光線的路徑。

已經提出了在保持液晶的上述顯示區域上通過設置液晶透鏡可實現不用專用眼鏡的立體視覺。

發明內容

液晶顯示裝置具有約2至4μm的單元間隙。例如，在移動電話的顯示器中采用的液晶單元中，單元間隙在約3μm的量級上。然而，在用于液晶透鏡等中的液晶單元中，希望單元間隙很大，并且為10μm或更大。盡管液晶層的厚度取決于液晶的特性和顯示器的像素尺寸，但是厚度通常為15μm或更大，并且為了移動的目的為30μm或更大。

液晶單元通常這樣制造：圖案化電極和絕緣層，形成光學間隔物（photo spacers），印刷取向膜，然后執行摩擦。如上所述，液晶透鏡等的液晶單元的單元間隙大于液晶顯示裝置的液晶單元。因此，希望液晶透鏡的間隔物大于（高于）液晶顯示裝置的間隔物。

當液晶透鏡等的液晶單元通過與液晶顯示裝置的液晶單元相同的制造方法制造時，可能難以增加間隔物的高度。例如，將討論如上所述在間隔物形成后形成取向膜的步驟。例如，當取向膜在形成高間隔物后通過印刷形成時，可能由于高間隔物而難以施加用于形成取向膜的板。因此，可能難以形成取向膜。

甚至在可施加用于形成取向膜的板時，也存在間隔物因受到板的擠壓而分離的可能性。取向膜可通過旋涂而不是印刷形成。然而，在這樣的情況下，作為高間隔物影響的結果，可能形成條紋（streak）。

當間隔物具有大的高度時，可能難以充分地摩擦間隔物周圍的區域，并且易于發生取向失敗。另外，當間隔物具有大的高度時，存在由于例如間隔物分離引起產率降低的風險。此外，通常，當間隔物形成在電極上時，因為由有機樹脂制作的間隔物對電極的粘合力降低，所以不利地影響可靠性、產率和工藝余量。

因此，當間隔物的高度與根據現有技術的間隔物相比增加時，難以通過根據現有技術的制造間隔物的方法制造間隔物。如果間隔物通過根據現有技術的制造間隔物的方法制造，則存在降低產品可靠性的很大可能性。

間隔物可替代地通過分散形成。在此情況下，通常分散球形間隔物。因為間隔物是球形的，所以間隔物的垂直和水平長度等于間隔物的直徑，并且垂直和水平長度之間的比為1。通過增加間隔物的垂直長度，也就是通過增加球形間隔物的直徑，而增加單元間隙。結果，間隔物的尺寸增加。在分散大的間隔物時，存在由于間隔物引起的液晶透鏡的特性下降的可能性。在液晶透鏡包括在立體顯示裝置中的情況下，液晶透鏡的特性下降可導致例如串擾。

在分散球形間隔物時，單元間隙形成為僅球形間隔物的上部和下部與基板接觸的狀態。在此情況下，接觸面積是小的，并且存在難以增加單元強度的可能性。另外，因為分散間隔物，所以難以控制間隔物的設置，并且難以均勻地設置間隔物。當間隔物不能均勻地設置時，存在光學特性下降的可能性。

因此，難以利用分散間隔物形成大的單元間隙。

本發明已經考慮了上述問題，并且為希望具有大單元間隙的單元提供高間隔物的制造。