CN1823295A - 制造反射镜以及包括这种反射镜的液晶显示器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造漫反射镜的方法，该漫反射镜用于反射或透反射液晶显示器(400)。该反射镜包括通过光压花工艺构造的表面(452)。其中，提供包含光可扩散单体(102)的混合物层(100)，其中在选择性地施加的辐射的影响下，该光可扩散单体(102)可以在该层中传输。由此形成层起伏，优选在提高的温度下显影该层起伏。通过交叉连接步骤使该层固定和稳定，该交叉连接步骤优选包括热致和/或光致聚合。在最终步骤中，在如此形成的聚合物起伏表面上提供反射材料(154)。

Description

制造反射镜以及包括这种反射镜的液晶显示器件的方法
技术领域
本发明涉及制造应用于液晶显示器中的反射光学元件的方法。
背景技术
液晶显示器(LCD)越来越多地应用到计算机监视器、电视机、手携器件等。归功于低功耗、可靠性和低价格，对于移动应用领域，LCD已经成为标准显示器。
LCD的操作是基于液晶(LC)材料构成的有源层中的光调制。通过变化电场，改变有源层的光调制，且调节通过LC层的光的特性。通常有源层调节通过光的偏振状态。
从LCD的观察面看去，有源层夹在前基板与后基板之间。处于前基板与后基板之间的LCD部分通常被称之为单元。因此，单元包括由液晶材料构成的有源层，还可选地包括一个或多个单元内光学部件，且在彩色LCD中还包括滤色镜。
例如，LCD依赖于扭转向列(TN)效应。在前基板和后基板的外表面上设置偏光镜，这些偏光镜具有它们彼此相互垂直取向的极化轴。线性偏振光进入单元，且取决于所施加的电场，扭转向列液晶材料的双折射可以改变线性偏振光的偏振状态。具体而言，光的偏振向量可以旋转。
通过前偏光镜的光的量取决于由有源层引起的偏振的改变。通过在单元上施加的电势差，由此改变所施加的电场来改变从单元发射出的光强度。
LCD通常可在一种或两种模式下操作，即透射模式和反射模式。在透射LCD中，源自相邻于后基板的背景光的光被调制。透射LCD通常具有良好的对比度，然而，当用于户外环境时，显示器实际变得看不清楚。
反射LCD中的有源层调制射在显示器上的环境光。反射LCD依赖于优选定位在单元内的反射镜。它将被调制的环境光朝向观察者反射回。因此，在反射模式中，环镜光通常穿过有源层两次。通常以相邻于后基板或在其上的镜面的形式设置反射镜。
移动器件可以包含所谓的透反射(transflective)LCD，其同时在透射和反射模式下操作。这具有显示器能够在亮和暗的外部光条件下使用的优点。在后一种情况下，来自背景光源的光用于观察显示器。
为了该目的，在透反射LCD中，使用包括部分反射镜的反射镜。即，反射层设置有开口用作单元的透射部件，来自背景光的光能够穿过该开口。在透反射LCD中，反射镜可以包括用于建立单元的透射和反射部件的不同单元厚度的结构层。反射材料设置在该结构层的顶部上，通常在与单元的反射部件相应的那些部分上。
优选地，反射或透反射LCD中的反射镜还将入射在其上的光扩散。以给定入射角射在反射镜上的光被重新分配在包含一定反射角范围的观察锥体中。当观察者在观察锥体内时，将光朝向其反射，以便于他能够读取显示器。当观察锥体相对较大时，观察者能够通过大的视角范围来观察显示器。当观察锥体窄时，图像亮，但是仅能在有限的视角范围内观察。因此最优化的观察锥体依赖于观察角和显示亮度之间权衡，且最优值(optised value)取决于应用。
漫反射镜的优点是使反射LCD的观察性提高。
常规地，在完全真空的工艺中制得漫反射镜。该镜面布置在设置有表面起伏的涂敷了聚合物膜的衬底上。通过穿过被构图的掩模辐射聚合物膜，且随后利用在真空下执行的光刻工艺来蚀刻聚合物膜被辐射的部分，来形成该起伏。为了最优化反射光的再分布，该表面起伏必须被控制得很好但成形不规则状。在最终的步骤中，例如，借助于金属蒸镀沉积，将反射材料设置在该构成的表面上。
由于公知的工艺包括光刻工艺的使用且必须完全在真空条件下执行，所以其具有比较复杂并且昂贵的缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于制造反射或透反射LCD中的反射镜的方法，该方法比较简单且不昂贵。
借助于如独立权利要求1所述的根据本发明的制造方法来达到该目的。在从属权利要求2-17中限定更有利的实施方式。
本发明的另一目的是提供具有可以相对容易地制造的改良的漫反射镜的液晶显示器。
借助于如独立权利要求18所述的根据本发明的液晶显示器来达到该目的。在从属权利要求19、20和21中限定更有利的实施方式。
根据本发明，借助于光压花工艺来构造反射镜的表面。该工艺依赖于光可扩散单体在混合物中的光致扩散。通过施加诸如紫外(UV)光的适合的辐射，光可扩散单体能够扩散穿过所述层。
通过利用被构图的辐射，可以利用该光感扩散效应来构造该层。被构图的辐射限定出层中的亮区和暗区。光可扩散单体朝向辐射区扩散。结果，发生从暗区朝向亮区的有效的材料传输。层的厚度在亮区增加而在暗区中减小。该工艺在本文献中还被称之为光压花。
对于曝光(亮)区，光可扩散单体扩散到该区域中，其中局部体积增大。优选地，光可扩散单体为包含至少一种在聚合后形成交叉链接聚合物网的可聚合基团的单体。在这种情况下，曝光区中的单体的至少一部分聚合并交叉链接。由此固定传输材料，以防止反向扩散。
借助于剩余单体的光引发聚合反应或优选热聚合反应，最终具有被减小的层体积的未曝光(暗)区随后也会被交叉链接。在该交叉链接步骤中，整个层被永久固定并被稳定。为了该目的，该混合物包括热引发剂。
因此，容易获得具有期望表面结构的聚合物层，而不需要附加溶剂冲洗或其它显影方法。可以形成表面起伏，而不利用光刻和/或真空，以便于降低制造复杂度并将低成本。
根据本发明，可以选择两种或多种具有不同扩散特性的单体的混合物。优选地，混合物中的一种材料的扩散系数低于光可扩散单体。
最为优选地，除光可扩散单体之外，混合物还包括聚合物。将聚合物合并到材料***中的优点是：在曝光之前，形成基本上为固体的不粘膜，其与掩模接触，不变形或不污染掩模。因此，该混合物容易处理。此外，干膜不如湿膜那样对吸收灰尘敏感。
在这种情况下，表面起伏会特别高，因为混合物中的聚合物基本上稳定。由此，反扩散效应最小化。
在最终的制造步骤中，在光压花和交叉链接层上沉积反射材料。在反射LCD中，反射材料基本上设置在所构造的表面的整个区域上。在透反射LCD中，反射材料仅设置在所构造的层的表面的预定部分上，留下开口，来自背景光源的光能够穿过该开口。
优选地，在加热步骤期间，主要显影辐射混合物中的结构。这允许层结构被更好地显影，并改良光压花工艺中的控制。当通过辐射来完全显影表面起伏时，在表面起伏形成期间，光路径发生改变，因为变形表面以连续变化的方式折射光。
因此，优选地，在辐射步骤期间，在混合物层中仅形成潜像。为了该目的，必须选择在诸如室温的辐射温度下具有相对较低的迁移率的单体。结果，表面起伏在辐射期间保持相对较低。
在随后的加热步骤中显影潜像，在这期间，显著地发生实际的扩散。因此，聚合物的特性和混合物中单体的浓度优选为使得光可扩散单体的扩散迁移率在室温下相对较低，且在提高的温度下相对较高。还优选该聚合物的玻璃转化温度在执行辐射的温度和提高的温度之间，以进一步减小辐射期间的单体迁移率。
现在，提高的温度能够使单体扩散。优选，将被辐射的混合物加热到至少60摄氏度，更为优选地大约80摄氏度。例如，聚合物的玻璃转化温度为至少40摄氏度。
在包括热交叉链接的交叉链接步骤的情况下，混合物优选包括热引发剂且优选被加热到大约130摄氏度，以便于表面起伏的显影和尤其是未被辐射的区域的热交叉链接同时发生。发明者发现，在这种情况下，表面起伏的高度不受消极影响。在扩散和聚合动力学之间的平衡看起来有利于扩散。
由于加热步骤，在辐射(亮)区和掩模(暗)区之间的层厚度的差进一步增加，且提高表面起伏。而且，期望的图形首先被曝光，然后被显影，以便于对表面结构有更好的控制。
在优选的实施例中，混合物包括作为光可扩散单体和/或作为聚合物的丙烯酸盐化合物。合适的丙烯酸盐化合物例如包括季戊四醇四丙烯酸盐(pentaerythritoltertaacrylate)、三甲基苯丙烷三丙烯酸盐和苯氧乙基。合适的聚合物例如包括聚苯乙烯、聚(联苯酰异丁烯酸盐)和聚(同分异构-冰片基甲基丙烯酸)。
优选地，通过利用具有与将要在混合物层中限定的图形相应的透射和不透明部分的构图掩模来实现被构图的辐射。
或者，借助于全息曝光，利用在混合物层表面上干涉的两个或多个辐射光束来获得合适的图形。
优选地，在根据第一图形的辐射后，执行涉及根据与第一图形不同的第二图形的辐射的辐射步骤。这样，可以形成更复杂的表面结构，该表面结构通过反射将入射光更加充分地扩散，且/或特别适用于透反射LCD。
同样，优选地，通过利用第二构图掩模或随后的全息曝光，获得第二图形。
优选，被构图的掩模之一为灰度掩模。即掩模包括灰度图形，该灰度图形具有其中掩模的透射率以渐进或阶跃方式从透射改变为吸收。利用灰度掩模，会容易地形成诸如锯齿结构的不对称脊。
该脊结构包括与LCD的衬底呈一角度的第一和第二倾斜表面部分。从一个斜面反射入射光，以便于反射光作为不期望地被前基板反射的环境光而大部分地被射向一个不同的方向。因此，在观察到反射光的最高强度的观察角度，图像不受在基板直接反射的环境光源的影响。
该反射镜操作与在US专利6,285,426中公开的一样。然而，该专利中的反射镜通常设置在后基板的外侧，而借助于上述光压花工艺，可以将根据本发明的反射镜制造在LCD的单元内。在后基板的内部表面的顶部上形成脊结构，其内表面朝向有源层。
优选地，脊结构的第一倾斜表面部分被反射材料覆盖，而第二倾斜表面部分基本上保持没有反射材料。这样，获得包括局部镜面的反射镜，其特别有利地应用于透反射液晶显示器。反射镜将相对较大量的入射光反射，但是另一方面，第二倾斜表面部分限定用于穿过来自背景光的相对较大的开口。
通过沉积蒸气化的金属颗粒来在光压花结构上设置反射材料。例如，可以沉积蒸气化的银(Ag)或铝(Al)。
在优选的实施例中，在透反射LCD器件中，以相对于衬底表面呈诸如20至30度的掠射角来沉积金属颗粒。在这种情况下，部分表面保持没有反射材料，因为通过光压花结构的凸起特征来遮蔽这些部分不受入射金属颗粒的影响。在这种情况下，自动获得用于透过来自背景光源的光的开口，且在沉积反射材料的步骤期间不需要掩模。
在另一实施例中，以包含反射薄片的溶液的形式提供反射材料。这些薄片通常很薄，例如100nm，且另外的维度具有几微米数量级，诸如10μm。例如，可以使用分散在有机易蒸发溶剂中的铝薄片。借助于诸如刮刀涂布、挤压涂敷或旋涂等低成本涂敷技术，来将该薄片溶液提供到光压花结构上。对于需要在反射材料中开口的透反射LCD，另外可以使用印刷技术来施加薄片溶液。在施加薄片溶液后，蒸发该溶液，且薄片保留附着在光压花表面上。
该另外的实施例是有利的，因为不需要用于涂敷反射材料的真空条件。此外，薄片通常分布成不规则取向的分布状态，提高了入射光在反射镜上的散射并因此获得更宽的观察锥体。
附图的简要描述
下面结合附图介绍本发明。其中：
图1A-1D示出制造具有光压花表面起伏的反射镜的实施例；
图2A-2B示出漫反射镜的表面结构以及适用于光压花这种表面结构的构图掩模；
图3A-3B是具有光压花表面和包含反射薄片的镜面的漫反射镜；
图4示出具有漫反射镜的反射LCD器件的实施例；
图5A-5B示出具有漫反射镜的透反射LCD器件的第一实施例；
图6A-6B示出具有漫反射镜的透反射LCD器件的第二实施例，以及漫反射镜的细节，和
图7A-7C示出具有锯齿表面起伏的漫反射镜和适用于光压花这种表面起伏的构图掩模。
本发明的最佳执行方式
在根据本发明的光压花工艺中，在层100中形成表面起伏，例如通过旋涂或刮刀涂布将其设置在衬底101上。通常以湿法涂布的形式提供该层，优选对其加热以便于将其干燥。
层100包括光可扩散单体102和聚合物104的混合物。在初始结构(图1A)中，单体和聚合物均匀地分布在整个干燥层上。
作为举例，可以如下来准备该层：
由：
40％的三甲基苯丙烷三丙烯酸盐
20％的苯氧乙基丙烯酸盐
38％的聚(苯氧乙基丙烯酸盐)和
2％的光引发剂(Irgacure651)
来形成混合物。
随后将该混合物溶解在乙甲基纤维素溶剂(ethylmethylcellosolve)中。将所获得的湿材料作为湿涂料涂敷在玻璃基板上，涂敷层的厚度例如为12μm。可以借助于医用刀片或者通过在例如500rpm或100rpm下的旋涂，来涂敷湿涂料。接着，例如在60摄氏度下干燥湿涂料30分钟。
在上面的实例中，光可扩散单体为作为丙烯酸盐化合物的三甲基苯丙烷三丙烯酸盐(trimethylolpropane triacrylate)和苯氧乙基丙烯酸盐(phenoxyethylacrylate)。其它适合的单体包括季戊四醇四丙烯酸盐(pentaerythritoltertraacrylate)、三甲基苯丙烷三丙烯酸盐(trimethylolpropane)、己烷二醇丙烯酸盐(hexanedioldiacrylate)和同分异构-冰片基甲基丙烯酸(isobomylmethacrylate)。
该聚合物为聚(poly)(苯氧乙基丙烯酸盐)，选择地，例如可以使用聚苯甲基异丁烯酸盐(polybenzylmethacrylate)和聚苯乙烯。
在下一步骤(图1B)中，通过穿过构图掩模110来辐射层100，获得(上述实例中)光可扩散单体102的光致扩散。单体102在适当的辐射的影响下扩散，该辐射光优选为被准直的紫外(UV)光。构图掩模110包括暗区112和亮区114，所施加的辐射基本上仅穿过亮区114传输。在这种情况下，单体102扩散到层100与掩模110的亮区114相邻的那部分。另一方面，聚合物104基本上稳定，以至于基本上不发生聚合物材料的反扩散。结果在层100中显影表面起伏。通过在该层中交叉连接聚合物材料的步骤来将表面起伏固定在该层中。
需要“负掩模”来形成合适的表面结构。负掩模为与在常规光刻工艺中需要形成相同的表面结构的“正掩模”相反的掩模。在常规工艺中被辐射的部分层现在被掩盖，反之亦然。
优选利用设置有365nm带通滤波器和灰度滤波器的汞灯(Ushio；辐射功率5,3W cm-2)来执行辐射。大约执行20分钟辐射。
或者，通过混合物层的全息曝光来执行构图辐射。在这种情况下，两种或多种辐射光束在该层的表面上干涉。例如这可以通过利用常规的全息装备来获得。
使辐射光束，例如来自氩激光的351nm波长UV光束偏振，并且例如通过分束器将被极化的光束***成相同强度的两个光束。两束光射向该混合物层中要被辐射的部分，以便于它们在该层的表面再次重叠。最终的辐射图形为正弦干涉图形。通过改变两光束之间的角度可以调节该图形的周期。
通过实施加热步骤可以提高表面起伏。应该值得注意的是，该加热步骤是可选的，但是优选的以便于获得更好地形成的起伏。获得对光压花工艺控制的改善。在辐射期间，在混合物层中形成潜像，随后在加热步骤中显影该图像。实际的漫射主要发生于在提高的温度下通过掩模的曝光之后。这样，大大地防止了层起伏中不期望的赝象。这种赝象是由于变形表面以连续改变的方式折射光而引起的。
在形成表面结构之后，未曝光区中的剩余单体需要被聚合或交叉链接。这通过所谓的整片(flood)曝光来执行，其中在不存在掩模的情况中辐射该样品。但是优选地，该聚合或交叉链接步骤包括热交叉链接，且将层100加热到80度，保持约10分钟，这期间，发生单体扩散，随后加热到130摄度，保持约5分钟，这期间发生未曝光区域中的交叉链接。这具表面起伏很好地显影的优点，同时在该加热步骤期间该层被固化和热交叉链接。不需要另外显影或固化该层。获得设置有期望表面起伏的网状聚合物结构(图1C)。为了该目的，优选地，向混合物添加诸如有机过氧化物的热引发剂，其在80℃下稳定但是在130℃下迅速分解成引发交叉链接反应的诸如有机自由基的反应颗粒。
为了制造用于反射或透反射LCD的漫反射镜，在图2A中显示出合适的构图掩模210。该掩模具有边长为q的正方形亮区214。暗区212将亮区214分离，将亮区的间距设置为p。例如，对于这一具有p＝10μm且q＝10μm的掩模，对该层进行光压花产生表面起伏200，在图2B中示出其扫描电子显微镜(SEM)图像。在该起伏中的凸起部分具有大约1μm的高度。
值得注意的是，在图2A中，该掩模为许多合适掩模实例的其中之一。选择地，可以使用具有相似图形的掩模，其中p和/或q具有不同值，或者可以使用不同构图的掩模。例如亮区和/或暗区可以具有不同的形状，或者其相对位置可以设置为不同的形式。
在优选实施例中，掩模具有不对称且非周期表面图形，以便于形成在涂敷反射层之后不受诸如干涉和波纹的光学干扰的表面结构。例如，可以利用打破对称性和周期性的七边形图形来构造掩模。
有利地，能够通过穿过两种不同构图的掩膜辐射该层来形成比较复杂的表面结构。特别地，以下事实尤其使这种情况能够实现，第一辐射结构不在所述曝光期间或其后形成，而是在加热步骤期间的第二曝光之后与第二掩模曝光的结构同时形成。这种复杂的结构有利于更好地重新分布反射光。作为实例，能够在不对称表面起伏的顶部上叠加对称表面起伏，或相反。例如，可以在相对大的基底结构之上叠加相对精细的上层构造。
在这种情况下，对于透反射LCD，构图掩模的其中之一可以限定单元的反射和透射部分。因此，通过辐射，形成结构层，从而建立用于反射和透射部分的不同单元厚度(单元间隙)。可以再次使用另一构图掩模来生成适用于漫射镜面的至少用于反射部分的上层构造。例如，后一种掩模为图2A中所示掩膜。
在最后的步骤(图1D)中，将反射材料的镜面154设置在光压花表面起伏之上。对此，可以使用常规方法，其中在表面上沉积诸如银或铝的蒸气金属颗粒的膜。在透反射LCD中，光刻工艺构造所沉积的膜以提供用于透射子像素的开口，该开口用来透过来自背景光源的光。然而，常规工艺比较复杂且昂贵。
现在将参考图3来描述在该起伏的表面上提供反射材料的可选择方法。该方法包括使用一般具有几微米尺度的反射薄片的溶液。通过诸如旋涂或刮刀涂布的涂敷技术，或者在需要构造反射层的情况下，例如在透反射LCD中，通过印刷工艺，在表面上提供该溶液。在涂敷该溶液之后，蒸发溶剂且反射薄片在表面上形成镜面。
值得注意的是，这里所述的反射薄片涂敷工艺不必在光压花表面上执行。可选择地，能够在平坦表面上提供薄片以便于制造反射镜。然而，这导致显著变小的观察锥体。同样，可以通过另一种方法来构造表面，然后用反射薄片来涂敷。
例如，合适的薄片溶液为可以通过商业途径得到的溶液“MetallureTMW-2002”，在Eckart之外可以获得该溶液。该溶液包含具有在大约3与大约45μm之间的尺度的反射铝薄片，一般为大约12μm。薄片的厚度在10与200nm之间。使用的有机溶剂为按照18∶1∶1的重量比例的乙醇、丙酮和2-丙酮构成的混合物。溶剂中铝薄片的量一般在2与40重量百分比之间。为了确保溶液很好地分布在所构造的表面上，添加低浓度的表面活性剂。
在图3A中示出设置有反射薄片320的镜面的光压花表面起伏300。入射在表面上的光322被反射并重新分布到观察锥体324中。反射光的角形分布被扩宽，因为归因于光压花表面结构，该表面充当漫反射镜。
在图3B的图表中示出反射光的角分布。通过光压花表面起伏并采用铝薄片溶液涂敷该表面起伏来准备如图3A中所示的漫反射镜的样品。
利用相对于表面法线呈-30度掠角的被校准的光来照射样品，并通过从0度(垂直于表面)至90度(平行于表面的)角度范围来测量反射光的强度。最大强度发生在与入射角一致的反射角处，即近似30度。然而，可以看出，反射光具有相对较宽的角分布。在15与55度之间，反射光的强度为最大强度的至少50％。该宽观察锥体允许观察者通过相对较大的视角范围来使用显示器。
在图4中示出根据本发明的反射LCD的实施例。
该LCD包括夹在在观察者一侧的前基板432与后基板434之间的单元430。单元430包括有液晶(LC)材料构成的有源层。
基板432、434为玻璃基板且包括用于寻址LCD的图像元件(像素)的驱动装置。这种驱动装置通常包括由行电极和列电极(未示出)构成的矩阵结构。单个像素相应于行电极与列电极的交叉点。通过在像素上施加电压差，来改变有源层进行的光调制。
例如，在包括扭转向列(TN)或者超扭转向列(STN)液晶材料构成的有源层的单元中，施加电压差通常在像素上产生垂直于基板432、434定向的电场。LC材料将其自身在电场方向上重新布置。在特定的电压差下，分子的长轴基本上与所施加的电场的场线一致。
结果，对于施加的不同电场，观察者会观察到不同的像素灰度值，因为有源层的有效光学双折射根据LC分子的取向而改变。
在有源矩阵型的LCD器件中，驱动装置还包括用于每一像素的薄膜晶体管(TFT)。
前基板432设置有线性偏振器442。单元430还包括在前基板432面对有源层的内部表面上的延迟器444和滤色镜446。延迟器444为例如四分之一波长延迟器，其与线性偏振器442一起形成圆偏振器。滤色镜446为与不同的三原色相关的一个滤色镜阵列，用于将白光分离成由不同的三原色光。不同的滤色镜在彩色LCD的像素内限定出子像素。通常，滤色镜阵列包括绿、红和蓝滤色镜，以便于LCD的每一个彩色像素由三个子像素构成。在附图中，仅示出一个具有单个滤色镜446的子像素。
反射LCD的操作依赖于入射到单元内的漫反射镜450上的环境光的反射。因此，环境光落到LCD上，被偏振器442和延迟器444形成圆形偏振光，穿过有源层，被反射回，并第二次穿过有源层、延迟器444和偏振器442。从反射LCD发出的光的量取决于通过有源层的光调制，该调制仍是通过有源层上所施加的电场来确定。
根据本发明，通过光压花工艺来形成漫反射器450。因此，其包括具有光压花表面起伏、被由诸如铝的反射材料构成的镜片454覆盖的层452。如果表面起伏的高度相对于单元间隙(有源层的厚度)较大，它需要使用额外的平坦化层(未示出)来覆盖，因为单元间隙变化过大会导致LCD的光学特性恶化。
如图5A中所示，透反射LCD的第一实施例在前基板532一侧使用相似的设计。因此，前基板532设置有线性偏振器542。单元530还包括在前基板532面对有源层的内部表面上的延迟器544和滤色镜546。延迟器544为例如与线性偏振器542一起形成圆偏振器的四分之一波长延迟器。
然而，在后基板534一侧，漫反射镜550现在包括在光压花层552上的局部镜面554，具有用于穿过来自背景光源560的光的开口556。后线性偏振器562设置在后基板上，用于在光进入单元530之前线性偏振来自背景光源560的光。
通过常规的蒸镀金属沉积工艺可以形成局部镜面554，由此优选地，颗粒流以在附图中由θ表示的掠角射向表面552。
因此，涂敷反射层的优选方法是通过以掠角蒸镀或溅射金属涂料。此外，在要被传送的金属材料的源与平均表面平面的法线之间的线之间形成大角度，即在60°与88°之间，但优选在70°与80°之间。在该膜形成期间，部分表面起伏被遮蔽而不受金属颗粒源的辐射，从而不被金属镜面覆盖。由此，获得了一种方向性，当在相对于显示器的注视者的最合理位置的显示器中的适当位置内涂敷时，该方向性提供在环境光反射与背景光透射之间的最佳平衡。
这样，可以形成局部镜面554而不需要利用光刻来构造。层552中的起伏的凸起特征遮蔽部分表面不被入射金属颗粒辐射，以便于这些部分基本上没有反射材料。这导致形成具有在表面的所述部分的位置处的开口556的局部镜面554。
图5B示出在实验期间制得的这种局部镜面的样品。与图2B中相似，形成光压花表面结构500，通过呈掠角的金属蒸镀沉积来在其上提供反射材料。在固化反射层之后，样品被从背后照明且产生图5B的图像。表面上的起伏遮蔽部分表面不被金属颗粒流辐射，以便于在表面上限定开口556’。在附图中，可以看到来自背景光源的光穿过这些开口556’。
图6A中示出透反射LCD的第二实施例。同样，该实施例在前基板632侧具有相似的构造。因此，前基板632设置有线性偏振器642。单元630还包括在前基板632面对有源层的内部表面上的延迟器644和滤色镜646。延迟器644为例如与线性偏振器642一起形成圆偏振器的四分之一波长延迟器。
漫反射镜650具有构造成锯齿状起伏的光压花层652，在其顶部上形成较精细的上层构造。利用诸如在图7A中显示的构图灰度掩模来光压花锯齿图形，该掩模间距例如为10或20μm。利用诸如先前参考图2A所述的第二构图掩模，将上层构造光压花在锯齿图形的顶部上。
在图6B中示出锯齿起伏的细节。锯齿起伏包括两个倾斜平面，即相对较长的斜坡657和相对较短的斜坡658。锯齿结构具有例如10或20μm的间距p1。将具有例如0.5或1μm的间距p2的漫射上层构造设置在长斜坡657上。
反射镜650在其长斜坡657上设置有反射材料，并保持在其短斜坡658上基本没有反射材料。在这种情况下，短斜坡658的平面形成用于穿过来自背景光源的光的开口656。形成局部镜面654，其中基本上仅在锯齿结构的长斜坡657的表面处发生光反射。
长斜坡657的平面相对于表面法线呈角度θ1。由此，相对于该表面和表面法线，具有反射光强度的最大值的反射角偏移了超过(90-θ1)度(参见图3A)。这是有利的，因为最大值强度反射不再受刺眼的光干扰，该刺眼的光即环境光源在诸如前平面的显示表面和衬底表面上直接反射。优选地，θ1在60与85度之间，最为优选地为大约80度。
同时，短斜坡658的平面相对于表面法线呈角度θ2。该角度应该大于零，以便于产生开口656，通过该开口来自背景光源的光可以进入显示器。然而，θ2不应该太大，因为这减小了反射镜650的有效反射表面面积。优选地，θ2在15度与45度之间，最为优选地为大约30度。与大约为80度的θ1结合，这导致表面起伏的高度大约为1,5μm，发明者发现这通过利用根据本发明的光压花制造工艺可以容易获得这一高度。
为了基本上仅在长斜坡657上提供反射材料，通过例如呈掠角来的蒸镀提供反射材料，在这种情况下，相对于表面法线的角度大于θ2。这样有效地遮蔽短斜坡658不受金属颗粒流辐射。
优选地，反射薄片溶液用于提供反射材料。由于溶液必须以被构图的方式提供，基本上仅在长斜坡657上留下反射薄片，所以优选使用印刷技术来提供薄片溶液。
在另一种涂敷工艺中，通过医用刮刀涂布刀来涂敷分散在溶液中的铝薄片。此外，在结构层上涂敷5μm的湿铝膜。在形成膜之后，同时进行溶剂蒸发和颗粒沉淀的工艺。当与铝薄片的沉淀相关的蒸发慢时，由于它们的各向异性形状，优选降落在所述层的长斜坡657上，而不降落在相对于衬底呈大角度的部分上，即不降落在相对于表面近乎垂直取向的短斜坡658。这样，自动留下周期性开口用于光透射。
反射强度的角形分布与图3B中所示的相似，然而移动了(90-θ1)度角。因此，如果利用成-30度入射的校准光照射锯齿结构样品，则最大值反射强度的角为大约20度。
借助于穿过诸如图7A中所示的构图灰度掩模710来辐射该光压花层652层，从而在该层上设置有锯齿图形。掩模透射率渐进改变，从在亮区712透射到在暗区714吸收。在实验中采用这种具有16μm的掩模间距的掩模。在辐射和显影该层之后，产生最终的被光压花的锯齿表面700的SEM图像。在图7B中示出该图像。
图7C示出设置有反射薄片720的这种表面700。入射到表面700上的光722被反射并被重新分布到观察锥体724中。观察锥体724的中心轴相对于入射光的方向呈角度θ3＝(90-θ1)度，在这种情况下垂直于表面法线。
总的来说，本发明涉及制造用于反射或透反射液晶显示器的漫反射镜的方法。该反射镜包括通过光压花工艺构造的表面。这里，提供包含光可扩散单体的混合物层，在选择性地实施辐射的影响下该光可扩散单体可以通过该层传输。因此形成层起伏，优选在提高的温度下将其显影。通过交叉链接步骤来固定和稳固该层，优选包括热致和/或光致聚合。在最后的步骤中，在由此形成的聚合物起伏表面设置反射材料。

Claims (21)

1、一种制造用于反射或透反射液晶显示器件(400)的反射镜(450)的方法，包括下述步骤：
提供包括含有光可扩散单体(102)的混合物的层(100)；
根据第一图形来选择性地辐射所述混合物，以在所述层(100)中显影光压花的结构；
交叉链接所述混合物，和
至少在光压花层的被选择的表面部分上提供反射材料(154)。
2、如权利要求1所述的方法，其中该混合物还包括聚合物(104)。
3、如权利要求1所述的方法，其中该光可扩散单体(102)为包含至少一种在聚合后形成交叉链接聚合物网的可聚合基团。
4、如权利要求1所述的方法，其中该混合物还包括热引发剂，用于在该辐射步骤之后，热交叉链接至少剩余在该层中的未被辐射区中的光可扩散单体。
5、如权利要求1所述的方法，还包括在该辐射步骤之后加热该混合物的步骤，用于在提高的温度下增强光压花结构。
6、如权利要求5所述的方法，其中该提高的温度至少为60摄氏度。
7、如权利要求4和6所述的方法，其中该提高的温度为大约130摄氏度。
8、如权利要求1或2所述的方法，其中该光可扩散单体(102)和/或该聚合物(104)为丙烯酸盐化合物。
9、如权利要求1所述的方法，其中通过第一构图掩模(110)辐射该混合物。
10、如权利要求1所述的方法，其中通过全息曝光来辐射该混合物。
11、如权利要求1所述的方法，其中该方法还包括根据第二图形来选择辐射该层的步骤。
12、如权利要求11所述的方法，其中在通过第一构图掩模辐射之后通过第二构图掩模辐射该混合物。
13、如权利要求9或12所述的方法，其中第一构图掩模或第二构图掩模包括灰度图形(712，714)。
14、如权利要求9或12所述的方法，其中第一构图掩模或第二构图掩模包括非周期和/或非对称图形。
15、如权利要求1所述的方法，其中提供反射材料的步骤还包括在该层所选择的表面部分上沉积蒸气金属颗粒。
16、如权利要求15所述的方法，其中所述金属颗粒以相对于该衬底的外表面呈掠角被沉积。
17、如权利要求1所述的方法，其中提供反射材料的步骤还包括
提供包含反射薄片(320)的溶液，和
蒸发所述溶液，由此在该交叉链接层(300)的所选择的表面部分上留下随机分散的所述反射薄片(320)。
18、一种反射或透反射LCD器件(400)，包括
在前基板(432)与后基板(434)之间的单元(430)，所述单元包含由液晶材料构成的有源层，和用于将被所述有源层调制的环境光朝向观察者反射的反射镜，
其中所述反射镜(450)具有聚合物表面(452)，该聚合物表面(452)具有通过光压花工艺设置的表面起伏，且至少部分所述聚合物表面(452)设置有反射材料(454)。
19、如权利要求18所述的反射或透反射LCD器件，其中该表面起伏(652)包括包含第一(657)和第二(658)倾斜表面部分的脊结构。
20、如权利要求19所述的透反射LCD器件，其中在所述第一倾斜表面部分(657)上设置反射材料(654)，而第二倾斜表面部分(658)基本上限定用于穿过来自背景光源(660)的光的开口(656)。
21、如权利要求18所述的透反射LCD器件，其中该表面起伏基本上限定在该单元的反射与透射部分之间的单元间隙的差异，该反射材料基本上设置在与所述反射部分相应的表面部分上。
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