微角隅棱镜阵列、其制造方法和显示装置制造方法及图纸

一种制造微角隅棱镜阵列的方法，该方法包括： ａ）提供一个衬底，该衬底至少有一表面部分由立方单晶组成，该衬底具有基本上与这些晶体的｛１１１｝平面平行的表面； ｂ）使用与衬底能反应的腐蚀气体以各向异性方式对该衬底的表面进行干法腐蚀，从而在该衬底表面上形成微角隅棱镜阵列的许多个单位元件，各所述单位元件由以比晶体的｛１１１｝平面的腐蚀速率低的速率腐蚀露出的一些晶体平面构成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及微角隅棱镜阵列、其制造方法以及包括这种微角隅棱镜阵列的显示装置。2.相关技术描述近几年，已经开发了各种类型具有极小尺寸的光学元件(即所谓的“微光学元件”)，包括微透镜、微反射镜和微棱镜，并日益广泛地应用于光通信和显示装置领域。人们预期有了这些微光学元件会使光学技术和显示技术进一步发展前进。这种光学元件的例子包括按规则图形排列许多个角隅棱镜形成的角隅棱镜反射器。这些角隅棱镜的形状都对应于立方体的一个角和三个垂直相对的反射面。角隅棱镜反射器是一类逆反射器，它通过由这三个反射面中的每一个相继将入射的光线反射，从而向其光源反射入射光。不管入射光的入射角如何，这种角隅棱镜反射器总能将其朝光源反射。下面先描述制造角隅棱镜的传统方法。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一些V形槽，结果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移动，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，获得用来制造角隅棱镜阵列的模具。在平板法中，就使用这种模具制造角隅棱镜阵列。然而，根据此方法，必须相对于邻近平板准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或更小的角隅棱镜。针束法在针束法中，在六棱柱形金属针的一端提供一个具有三个正方形面的棱镜，这三个正方形面彼此基本上垂直相对，再将许多个这种针捆在一起形成棱镜的集合。用这种方法，角隅棱镜由三个邻近针的各自端点上形成的三个棱镜的三个面组成，然而，根据这种方法，要集合为相互不同的引线分别形成的多个棱镜来制造角隅棱镜。因此，实际上很难制造小尺寸的角隅棱镜。用这种方法可以制造的角隅棱镜的最小可能尺寸约为1mm。三棱镜法在三棱镜法中，例如，从三个方向在一金属平板表面上切出一些V形槽，以此形成多个三角锥凸起并获得棱镜的集合。然而，用这种方法形成的棱镜除了三角锥形状外，不能是其它形状。此外，日本公报公开No.7-205322揭示了用光化学技术制造微角隅棱镜阵列的一种方法。该方法使用具有多个等边三角形透明(或不透明)区域的掩模。该掩模这些透明(或不透明)区域中的每一个区域都具有可变的透明度(或不透明度)，该透明度值从其中心向边缘逐渐减小。通过使用这种掩模进行曝光和显影步骤，在一衬底上形成多个三角锥光致抗蚀剂图形单元。然后，各向异性地腐蚀(例如干法腐蚀)部分涂覆有这些光致抗蚀剂图形单元的衬底，使得衬底上具有与光致抗蚀剂图形单元相同形状的多个凸起。这样在衬底上就形成了多个三角锥凸起，每个凸起具有彼此基本上垂直相对的三个等腰三角形面。例如，美国专利No.5,182,663揭示了一种液晶显示装置，它使用这种角隅棱镜反射器作为逆反射器。下面将参考附图说明图11描述包括这种角隅棱镜反射器的传统液晶显示装置。在图11所示的液晶显示装置900中，一个散射型液晶层60夹在两个透明衬底80和90之间，衬底80接近观察者，衬底90远离观察者(未图示)，以下分别将它们称为“观察者侧衬底”和“非观察者侧衬底”。在非观察者侧衬底90面对液晶层60的表面上，依次提供作为逆反射器的角隅棱镜反射器95和透明电极65。另一方面，在观察者侧衬底80面对液晶层60的表面上，依次提供滤光层70和另一透明电极65。通过向夹住散射型液晶层60的一对透明电极65施加电压或者不施加电压，可使液晶层60在透为散射状态和散射状态之间转换。当应该显示白色时，此散射型液晶层60就得进入散射状态。在这种模式中，从外部光源(如太阳)入射到散射型液晶层60的一部分入射光被液晶层60散射。另一部分入射光被角隅棱镜95反射回来，然后被液晶层60散射。通过接受以此方式散射的入射光，可显示明亮的影像。另一方面，当应该显示黑色时，散射型液晶层60就得进入透射状态。在这种模式中，通过散射型液晶层60透射的一部分入射光被角隅棱镜90反射回其光源。因此，只有接近观察者的光源发出的一部分光能到达观察者的眼睛，因此实现了较佳的黑色显示。此外，没有环境光的规则反射部分到达观察者的眼睛。结果，可避免不必要的环境光线的背反射。在这种液晶显示装置900中，要求角隅棱镜反射器95的每个单位元件(即每个微角隅棱镜)的尺寸L1等于或小于每个像素区域的尺寸L2。原因如下。如果每个单位元件的尺寸L1大于每个像素区域的尺寸L2，那么通过预定像素区域透射并从角隅棱镜反射器逆向反射的光线会通过回路上的另一像素区域。这时，就不能实现所期望的显示。如上所述，要求例如液晶显示装置中所用的角隅棱镜具有很小的尺寸(如约100μm或更小，这个值甚至比像素区域的尺寸还小)。然而，根据上述任何一种制造角隅棱镜的机械方法，通常很难将角隅棱镜制成所期望的小尺寸，因为在实际制造过程中可能发生一些变化。此外，即使用上述的一种方法制造了很小尺寸的角隅棱镜，其每个反射面应该具有较低的镜面反射率，且两个反射面交点处的曲率半径R应该较大。结果，逆向反射效率将不利地减小。此外，对于用日本公报公开No.7-205322中所揭示光化学方法制造的微角隅棱镜，很难确保其每一侧面(或反射面)的高平面精度(即平面性)。在该方法中，微角隅棱镜每个侧面的平面精度依赖于衬底上形成的三角锥光致抗蚀剂图形单元。然而，为了增加光致抗蚀剂图形单元的平面精度，例如应该使掩模的透射比或不透明度恒定不变，来严格控制光致抗蚀剂层曝光和显影的步骤。然而，实际上，这种严格的过程控制很难实现。此外，根据该技术，每个角隅棱镜必须由三个等腰直角三角形平面组成。专利技术概要为了克服上述问题，本专利技术提供一种制造尺寸非常小且形状精确度足够高的微角隅棱镜阵列。本专利技术的另一目的是提供一种使用这种微角隅棱镜阵列的显示装置。本专利技术的优选实施例提供一种制造微角隅棱镜阵列的方法。该方法优选包括以下步骤a)提供衬底，该衬底至少有一表面部分由立方单晶体组成，该衬底具有基本上与这些晶体的{111}平面平行的表面；b)使用能与衬底反应的腐蚀气体以各向异性方式对该衬底的表面进行干法腐蚀，从而在该衬底表面上形成微角隅棱镜阵列的许多个单位元件。各单位元件优选由以比晶体的{111}平面的腐蚀速率低的速率腐蚀露出的一些晶体平面构成。在本专利技术的一个实施例中，步骤b)优选包括以低于其{111}平面的腐蚀速率的速率进行腐蚀将晶体的{100}平面露出。在这个特别优选的实施例中，步骤b)优选包括形成单位元件这样的步骤，使得每个单位元件由3个基本上互相垂直相对的{100}平面构成。或者或此外，步骤a)中制得的衬底的所述至少表面部分由具有闪锌矿结构的化合物半导体制成。在此情况下，所述化合物半导体优先是砷化镓，所述衬底的表面较佳基本上与由镓原子形成的{111}A平面平行。在本专利技术的另一优选实施例中，步骤b)优选包括使用包括卤素化合物在内的腐蚀气体，以各向异性的方式对衬底的表面进行干法腐蚀。在一特别优选的实施例中，腐蚀气体可包含砷和溴的化合物。在另一优选的实施例中，腐蚀气体可包含砷和氯的化合物。在又一优选的实施例中，步骤b)较佳包括对衬底的表面在表面反应限制的范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造微角隅棱镜阵列的方法，该方法包括a)提供一个衬底，该衬底至少有一表面部分由立方单晶组成，该衬底具有基本上与这些晶体的{111}平面平行的表面；b)使用与衬底能反应的腐蚀气体以各向异性方式对该衬底的表面进行干法腐蚀，从而在该衬底表面上形成微角隅棱镜阵列的许多个单位元件，各所述单位元件由以比晶体的{111}平面的腐蚀速率低的速率腐蚀露出的一些晶体平面构成。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述步骤b)包括以低于晶体{111}平面腐蚀速率的速率腐蚀露出晶体的{100}平面。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，上述步骤b)包括形成由3个相互之间基本上垂直相对的{100}平面构成的单位元件。4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤a)制得的衬底的至少该表面部分由具有闪锌矿结构的化合物半导体制得。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述化合物半导体是砷化镓，所述衬底的表面与镓原子形成的{111}A平面基本上平行。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)包括使用包含卤素化合物的腐蚀气体各向异性地干法腐蚀所述衬底的表面。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述腐蚀气体包括砷和溴的化合物。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述腐蚀气体包括砷和氯的化合物。9.如权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊原一郎，箕浦洁，泽山丰，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：