專利名稱：微鏡列及轉(zhuǎn)印始模的制法、凹凸模、迭片、漫射板與液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過聚焦、散射、反射、衍射等控制光所需的技術(shù)領(lǐng)域，例如諸如顯示器、發(fā)光、醫(yī)療、光學(xué)通信、電腦等需要微型透鏡的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種制造反射型液晶顯示裝置和要求高效的太陽能電池的漫反射板所用的微型透鏡陣列、一種制造用于微型透鏡陣列的轉(zhuǎn)印原始模型的方法、從轉(zhuǎn)印原始模型中所獲得的凹凸面模型、一種轉(zhuǎn)印迭片和一種液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
微型透鏡陣列已被用于形成一種衍射光柵過濾器、用于光學(xué)通信的光學(xué)零件或照相機零件的調(diào)焦玻璃。所述微型透鏡陣列采用直徑大約為10到30μm的圓形或環(huán)形形狀并且其深度為0.6到50μm。通常，將微型透鏡陣列設(shè)計為相對于其中心軸向地對稱的球面形狀。對于制造微型透鏡的手段，已知的有未經(jīng)審查的日本專利申請No.平9-327860和平11-42649中所披露的壓印系統(tǒng)和未經(jīng)審查的日本專利申請No.平6-194502中披露的照相平版印刷系統(tǒng)(下文中簡稱為Photolitho系統(tǒng))，即在曝光后執(zhí)行蝕刻的系統(tǒng)。已知有一種快速切削系統(tǒng)，其中在旋轉(zhuǎn)切割工具的同時旋轉(zhuǎn)地切割透鏡面。
其中以等節(jié)距布置的微型透鏡的透鏡陣列的一個例子包括用作光學(xué)零件或光學(xué)通信零件的衍射光柵過濾器。另一方面，其中以不均勻節(jié)距布置的微型透鏡的類型的透鏡陣列的一個例子包括用以防止虹彩色反射和反射白光的反射板，或包括用于反射型液晶的反射電極部件。為此，必須形成幾百萬到幾千萬的微型透鏡。
為了加工球面設(shè)計的微型透鏡，根據(jù)照相平版印刷方法，頻繁地形成這樣的微型透鏡。作為機械地控制微型透鏡的加工尺寸的手段，分別使用壓印技術(shù)和采用轉(zhuǎn)動切割的快速切削技術(shù)。
液晶顯示器(下文中簡稱為LCD)利用了這些特征以便在尺寸上更薄、更小并且能耗更低，并且這種液晶顯示器已被用作手表、臺式計算器、電視機、個人電腦等的顯示單元。此外，近年來，已經(jīng)開發(fā)出了彩色LCD并開始在各個領(lǐng)域使用，這些領(lǐng)域除了那些OA裝置和AV裝置以外還包括那些導(dǎo)航系統(tǒng)、探視器、個人電腦的監(jiān)視器等。這樣，預(yù)計它的市場將急劇擴大。尤其是，反射型LCD已經(jīng)引起人們重視，其中來自外部的入射光為了顯示而被反射，因此，反射型LCD適用于能耗低且不需要背光的便攜式終端設(shè)備，并且能夠使這種設(shè)備更薄且重量更輕。作為傳統(tǒng)的反射型LCD，已經(jīng)采用了扭轉(zhuǎn)向列系統(tǒng)和超扭轉(zhuǎn)向列系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使得顯示器變暗，這是因為在線性偏振器的影響下，1/2的入射光沒有用于顯示。為了避免這種情況，已經(jīng)提出了這樣一種系統(tǒng)顯示模式，其中將偏振器在數(shù)量上減為一個，并使其與相位片或相轉(zhuǎn)印客系統(tǒng)或主系統(tǒng)聯(lián)合。
為了通過有效地利用外界光在反射型LCD中獲得光亮顯示，必須相對于來自所有角度的入射光增加在垂直于顯示面方向的散射光強度。因此，應(yīng)該控制反射板上的反射膜以將適當(dāng)?shù)姆瓷涮卣鱾鬟f到其上。
在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平4-243226中已提出了一種形成漫反射板的方法，其中將感光樹脂涂覆到基板上，并用光掩模成型以形成細(xì)小的不規(guī)則點，每個點的尺寸為幾微米，并在其上形成金屬薄膜。
此外，在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平11-42649中提出了一種制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法，其中具有球面頂部的壓印器受壓，從而連續(xù)形成凹面結(jié)構(gòu)，而且還提出了一種通過將模型轉(zhuǎn)印到反射基板上而形成反射板的方法。
而且，在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平7-110476中披露了一種在基板上形成一種由分散在樹脂中的微粒制成的以便控制擴散能力的薄膜的方法。
當(dāng)根據(jù)照相平版印刷系統(tǒng)形成一種微型透鏡陣列時，是通過化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行加工的，所以控制單個微型透鏡面的形狀或結(jié)構(gòu)是困難的。尤其是，在其中是以不規(guī)則或不均勻節(jié)距布置微型透鏡的類型的反射板中，相鄰微型透鏡的尺寸彼此不同會有深度控制的問題，因此，對于結(jié)構(gòu)上的控制變得很困難。因此，難于實現(xiàn)軸向?qū)ΨQ球面的布置。
圖20是壓印工具和壓印原始模的透視圖，其中示出了根據(jù)壓印系統(tǒng)構(gòu)成微型透鏡的方法。為了在圖中所示的壓印系統(tǒng)中形成軸向?qū)ΨQ的球面結(jié)構(gòu)，必須利用具有球面形狀的工具。這種工具通常采用金剛石壓印器60。如果金剛石壓印器60可由單晶體構(gòu)成，那么就可獲得具有完全球面的工具。根據(jù)晶體取向，金剛石具有堅硬面和柔軟面，因此很難完成具有完全球面的工具。嚴(yán)格說來，工具的結(jié)構(gòu)具有各向異性。尤其是，如果期望一種軸向?qū)ΨQ形狀的非球面結(jié)構(gòu)，非常難于獲得期望的結(jié)構(gòu)形狀。在這一點上，使用金剛石壓印器60在壓印基體63中形成期望結(jié)構(gòu)的微型透鏡62是困難的。盡管當(dāng)使用易于獲得期望的工具形狀的超硬度材料時能夠使用這樣的工具，但是由多晶體材料制成的工具是有缺點的，這些缺點不僅在于其頂部的表面粗糙度變差了，而且當(dāng)形成大量壓痕時耐久性也是不良的。而且，該壓印方法還具有這樣的問題，即，由于材料的塑性流動會導(dǎo)致不規(guī)則的節(jié)距，不規(guī)則節(jié)距的密度會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的差異。
對于使用轉(zhuǎn)動切割的快速切削，可在二維方向上對工具的型面精度進(jìn)行控制，使得可加工出具有高精度結(jié)構(gòu)的工具。為了獲得軸向?qū)ΨQ的微型透鏡，必須以高精度設(shè)定工具的刃口半徑和轉(zhuǎn)動中心的位置，在微型透鏡的直徑為約10μm或更低的情況下，非常難于確定轉(zhuǎn)動中心。另外，難于加工非球面的軸向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)。
在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平4-243226中披露的方法中，凹凸面結(jié)構(gòu)的形成包括通過光掩模和顯影使每個基板曝光的步驟，這樣使程序變得復(fù)雜，因此費用既不低，產(chǎn)量又不高。另外，在制造光掩模的步驟中，在較大區(qū)域上隨意形成模型是困難的。
在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平11-42649所披露的方法中，通過對微壓印器施壓來逐一構(gòu)成尺寸為幾微米的凹面結(jié)構(gòu)，因此在較大區(qū)域上加工是困難的。
在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平11-38214中，提出了這樣一種方法，其中將顆粒噴向條帶狀的溝槽中以任意地制造凹面部分。然而，很難獲得滿意的加工精度。
在未經(jīng)審查的日本專利申請No.平7-110476的方法中，發(fā)現(xiàn)了一些問題，即，微粒難以均勻擴散，并且只有當(dāng)以一個直接反射角的反射增強時，才能獲得在所需范圍內(nèi)的反射強度，因此能夠出現(xiàn)光源被反射的情況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，并提供一種制造軸向?qū)ΨQ的球面或非球面的形式的微型透鏡陣列的技術(shù)、一種具有優(yōu)異反射特征的微型透鏡陣列、一種轉(zhuǎn)印原始模型和用于制造諸如具有優(yōu)異反射特征的反射型LCD的漫反射板的凹凸面模型、用于制造這些模型的方法、使用該方法的轉(zhuǎn)印迭片、漫反射板以及使用該反射板的反射型液晶顯示裝置。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，依據(jù)本發(fā)明的第一實施例，提供一種微型透鏡陣列，所述陣列包括微型透鏡，并且使每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同彎曲形狀。
依據(jù)本發(fā)明的第二實施例，提供一種微型透鏡陣列，所述陣列包括微型透鏡，每個微型透鏡的形狀基本上為環(huán)形，并且使每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有一定尺寸的半徑。
依據(jù)本發(fā)明的第三實施例，提供一種微型透鏡陣列，所述陣列包括微型透鏡，每個微型透鏡的形狀基本上為環(huán)形，并且使每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀具有給定的非球面形狀。
依據(jù)本發(fā)明的第四實施例，提供一種微型透鏡陣列，所述陣列包括微型透鏡，并且使每個微型透鏡布置成在其長軸和短軸處相交成90度，在分別垂直于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同彎曲形狀或具有由在各個方向上的曲線和直線組合的相同彎曲形狀。
在如第一到第三實施例中所述的本發(fā)明的第五實施例中，構(gòu)成所述微型透鏡表面的曲面，在形成所述微型透鏡的轉(zhuǎn)印原始模型的水平面處，具有23°或更低的切角。
依據(jù)本發(fā)明的第六實施例，提供一種制造微型透鏡轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括，通過控制具有與微型透鏡的長軸和短軸之一的斷面形狀或者截面形狀相同的突出部分或者邊緣型面的切割工具，使切割工具畫出另一條軸線的斷面形狀的軌跡而在基板上形成微型透鏡結(jié)構(gòu)。
依據(jù)本發(fā)明的第七實施例，提供一種制造微型透鏡陣列的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括以下步驟以與微型透鏡的長軸和短軸之一相同的斷面形狀構(gòu)成用作切割工具的金剛石尖部的突出部分型面，通過控制所述切割工具的軌跡來加工基板，以制造與微型透鏡另一條軸線的相同的斷面形狀，從而形成微型透鏡結(jié)構(gòu)。
在如第六或第七實施例中所述的本發(fā)明的第八實施例中，以基本上為環(huán)形的方式構(gòu)成微型透鏡，其中當(dāng)將所述環(huán)的直徑設(shè)為D并且將所述突出部分型面的半徑設(shè)為R時，D/R為0.73或更低。
在如第六或第七實施例中所述的本發(fā)明的第九實施例中，通過沿水平方向移動切割工具或者基板，并且沿垂直方向移動用于微動的驅(qū)動機構(gòu)來形成微型透鏡。
在如第九實施例中所述的本發(fā)明的第十實施例中，所述用于微動的驅(qū)動機構(gòu)由壓電元件制成，并且通過向所述壓電元件施加電壓和以很小的角度使所述切割工具沿垂直方向移動來形成微型透鏡。
在本發(fā)明的第十一實施例中，反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型包括微型透鏡，每個所述微型透鏡的形狀都基本上為環(huán)形，其中每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同彎曲形狀，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距形成在一個平面上，并且相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的半徑的50-100％范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的第十二實施例中，反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型包括微型透鏡，每個微型透鏡的長軸和短軸以90°相交，并且在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同彎曲形狀或具有由在各個方向上的曲線和直線組合的相同彎曲形狀，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距形成在一個平面上，并且相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的半徑的50-100％范圍內(nèi)。
在如第六、第七或第八實施例中所述的第十三實施例中，提供一種制造反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括在一個平面上以不規(guī)則節(jié)距形成微型透鏡，每個所述微型透鏡的形狀都基本上為環(huán)形，其中每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同彎曲線，相鄰微型透鏡之間的節(jié)距被設(shè)定為在所述微型透鏡的半徑的50-100％范圍內(nèi)。
在如第六或第七實施例中所述的本發(fā)明的第十四實施例中，提供一種制造反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括，在一個平面上以不規(guī)則節(jié)距形成微型透鏡，每個微型透鏡的長軸和短軸以90°相交，并且在分別垂直于一條平行于長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同彎曲線或具有由在各個方向上的曲線和直線組合的相同彎曲線，相鄰微型透鏡之間的節(jié)距設(shè)定為在所述微型透鏡的寬度的50-100％范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的第十五實施例中，提供一種制造凹凸面模型的方法，其中提供了如第十一到第十四實施例中所述的轉(zhuǎn)印原始模型并且將需要轉(zhuǎn)印的基板固定于轉(zhuǎn)印原始模型上以形成凹凸面模型。
在如第十五實施例中所述的本發(fā)明的第十六實施例中，所述需要轉(zhuǎn)印的基板由包括塑料薄膜或基底層的迭片制成。所述塑料膜或基底層的材料類型不是重要的，只要其確保轉(zhuǎn)印原始模型能夠相對于轉(zhuǎn)印結(jié)構(gòu)可靠復(fù)制以及結(jié)構(gòu)上的高穩(wěn)定性即可。
在本發(fā)明的第十七實施例中，凹凸面模型是由如第十五或第十六實施例中所述的方法制成的。
在本發(fā)明的第十八實施例中，通過將如第十七實施例中所述的凹凸面模型用作臨時支撐，并且在所述臨時支撐的凹或凸面微型透鏡結(jié)構(gòu)模型表面上疊置薄膜層，以使所述薄膜層中的與接觸所述臨時支撐的一個表面相對的表面，用作與貼合基板的粘合表面，從而形成一種轉(zhuǎn)印迭片。
在如第十八實施例中所述的本發(fā)明的第十九實施例中，還在所述薄膜層的粘合表面上疊置一種保護(hù)膜。
根據(jù)本發(fā)明的第二十實施例，提供一種制造漫反射板的方法，所述方法包括以下步驟將保護(hù)膜已被去除的如第十九實施例中所述的轉(zhuǎn)印迭片固定于所述貼合基板上，并使所述薄膜層的所述粘合表面與所述基板接觸，使所述臨時支撐分離，從而在所述薄膜層的凹凸模型表面上形成反射膜。
在本發(fā)明的第二十一實施例中，提供一種用于制造漫反射板的方法，該方法包括以下步驟將如第十七實施例中所述的凹凸面模型固定于形成在防護(hù)基板上的薄膜層上，以使凹凸面模型表面與薄膜層相接觸，分離所述凹凸面模型，從而在所述薄膜層的凹凸表面模型在其上被轉(zhuǎn)印的表面上形成反射膜。
在第二十二實施例中，將反射膜疊置于如第十五實施例中所述的凹凸面模型的凹凸表面上。
在第二十三實施例中，提供一種液晶顯示裝置，所述裝置包括根據(jù)如第十八或十九實施例中所述的制造漫反射板的方法制造的漫反射板。
在實施本發(fā)明的過程中，可通過用金剛石刀切割而加工微型透鏡，并且切割工具的型面控制取決于切削刃的二維型面模型控制，從而可獲得高精確度的工具?？上鄬τ谄谕臄嗝嫘螤罨蛳鄬τ诖庸さ牟考腞面來使用和控制所述工具，在這種情況下進(jìn)行加工以使切割方向與沿著穿過微型透鏡的中心并以90°相交的軸線中的一條的延伸方向一致。這樣，相對于與切割方向平行的中心線的斷面形狀形成了與工具型面相同的形狀。關(guān)于相對于沿著垂直于切割方向的中心線的斷面形狀，所獲得的尺寸取決于對工具的移動控制。在這兩種情況中，都可機械地控制尺寸，這樣可形成高精度的微型透鏡結(jié)構(gòu)模型。因此，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的方法所獲得微型透鏡而不采用軸向?qū)ΨQ成型技術(shù)時，可形成高精度的透鏡陣列。
此外，當(dāng)本發(fā)明的微型透鏡結(jié)構(gòu)模型用作用于轉(zhuǎn)印成型的反射部件的轉(zhuǎn)印原始模型時，在轉(zhuǎn)印原始模型的基板的表面中連續(xù)地形成大量的微型透鏡結(jié)構(gòu)。在這種情況下，最好應(yīng)隨意布置所形成的凹面微型透鏡結(jié)構(gòu)，而不是規(guī)則布置它們。
轉(zhuǎn)印原始模型的結(jié)構(gòu)被反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印到諸如薄膜等的待轉(zhuǎn)印的材料上，從而提供凹或凸面微型透鏡結(jié)構(gòu)模型，諸如凹凸面模型支撐膜等。這種模型作為臨時支撐，并且將薄膜層疊置于凹凸表面上以獲得轉(zhuǎn)印迭片。該迭片與由玻璃基板等制成的貼合基板(永久基板)以這種方式相接觸，即，使薄膜層中不與臨時支撐接觸的表面被固定于永久基板上，隨后分離臨時支撐，在薄膜層上形成反射膜。因此，可高生產(chǎn)率地制造漫反射板，并可有效地生產(chǎn)大尺寸的漫反射板。其中已連續(xù)形成有大量微型透鏡結(jié)構(gòu)的原始模型的基板(可用作轉(zhuǎn)印原始模型)被用于制造基于其的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印模型，并且多個所述反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印模型彼此連接，作為原始模型以制造其它反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)印原始模型。當(dāng)使用最后提到的原始模型時，可以以更高生產(chǎn)率制造大尺寸的漫反射板。
或者，可這樣來制造漫反射板，即可通過在用作臨時支撐的凹凸面模型的凹或凸表面上形成反射膜，在其上疊置薄膜層以提供轉(zhuǎn)印迭片，使薄膜層中的與接觸臨時支撐的表面相對的一個表面與永久基板接觸，以使薄膜固定于基板上，并分離所述臨時支撐。
再或者，通過在使凹或凸表面與薄膜層相接觸以將表面固定于所述層上的同時將凹凸面模型的凹或凸表面轉(zhuǎn)印到預(yù)先形成于永久基板上的薄膜層上并且在薄膜層上形成反射膜，也可制造具有優(yōu)異反射特征的漫反射板。
因為所述轉(zhuǎn)印原始模型的單個的凹凸面結(jié)構(gòu)被這樣控制，即，減少以一個直接反射角度的反射，減少了光源本身的反射，這樣可容易地制造在所需范圍內(nèi)具有均勻反射強度的漫反射板。
本發(fā)明的漫反射板具有帶以高復(fù)制性形成的良好漫反射特征的凹凸面結(jié)構(gòu)，并可通過簡單程序進(jìn)行制造。
從下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體的描述中，可以清楚地看出本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點。
圖1A是本發(fā)明所涉及的微型透鏡結(jié)構(gòu)的透視圖，圖1B是沿圖1A的線A-A所截的剖面圖，圖1C是沿圖1A的線B-B所截的剖面圖，以及圖1D是表示具有多個微型透鏡結(jié)構(gòu)的微型透鏡轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖；圖2A是表示用于制造轉(zhuǎn)印原始模型的切割工具的正視圖，所述轉(zhuǎn)印原始模型用于形成本發(fā)明所涉及的微型透鏡陣列，以及圖2B是切割工具和轉(zhuǎn)印原始模型的側(cè)剖面；圖3A是表示與轉(zhuǎn)印原始模型垂直的金剛石尖部的齒面的側(cè)視圖，用以說明切割工具的齒面與轉(zhuǎn)印原始模型之間的關(guān)系，圖3B是表示相對于轉(zhuǎn)印原始模型進(jìn)一步傾斜的金剛石尖部的齒面的側(cè)視圖，以及圖3C是表示透鏡表面的切角的轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖；圖4是一條特性曲線，其中示出了根據(jù)球形的示例所形成的微型透鏡結(jié)構(gòu)的幾何誤差；
圖5是一條特性曲線，其中示出了最大幾何誤差；圖6是用以說明根據(jù)本發(fā)明所形成的微型透鏡的另一個實施例的橢圓曲線；圖7是表示通過安排多個本發(fā)明所涉及的微型透鏡結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的反射板的實施例的正視圖；圖8A到圖8F是分別示出了用于制造本發(fā)明所涉及的反射板的加工過程的實施例的剖面圖；圖9是示出了使用本發(fā)明所涉及的反射板的反射型液晶顯示裝置的實施例的剖面圖；圖10是說明本發(fā)明所涉及的反射板的反射特征的測量方法的透視圖；圖11是示出了反射特征的特征圖；圖12A到12D是分別示出了本發(fā)明所涉及的利用轉(zhuǎn)印原始模型生產(chǎn)凹凸面模型的加工過程的實施例的剖面圖；圖13是示出了本發(fā)明所涉及的凹凸膜的示例的剖面圖；圖14A到14E是分別示出了利用轉(zhuǎn)印迭片制造漫反射器板的方法的局剖側(cè)視圖；圖15是示出了本發(fā)明所涉及的漫反射器板的示例的剖面圖；圖16是本發(fā)明所涉及的反射型液晶顯示器(LCD)裝置的示例的局剖側(cè)視圖；圖17A是示出了本發(fā)明所涉及的半月形的微型透鏡結(jié)構(gòu)的透視圖，圖17B是沿圖17A的線A-A所剖的剖面圖，圖17C是沿圖17A的線B-B所剖的剖面圖，以及圖17D是設(shè)有多個微型透鏡結(jié)構(gòu)的微型透鏡轉(zhuǎn)印原始模型；圖18A是示出了用于制造形成半月形的微型透鏡所用的轉(zhuǎn)印原始模型的切割工具的正視圖，以及圖18B是切割工具和轉(zhuǎn)印原始模型的側(cè)截面圖；圖19A是用于形成微型透鏡的加工裝置的正視圖，以及圖19B是示出了該加工裝置的側(cè)視圖；以及圖20是表示根據(jù)壓印系統(tǒng)構(gòu)成微型透鏡的方法的壓印工具和壓印基體的透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行描述。
應(yīng)該注意的是，在本發(fā)明的實施過程中，穿過微型透鏡的中心并相互垂直交叉的微型透鏡的直徑中的一條被稱為長軸，另一條被稱為短軸。在這方面，長軸和短軸在長度上彼此相等的情況也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，而與長軸和短軸的術(shù)語無關(guān)。
圖1A是本發(fā)明所涉及的微型透鏡結(jié)構(gòu)的透視圖，圖1B是沿圖1A的線A-A所截的剖面圖，圖1C是沿圖1A的線B-B所截的剖面圖，以及圖1D是示出了具有多個微型透鏡結(jié)構(gòu)的微型透鏡轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖。在圖1A中，用附圖標(biāo)記1表示轉(zhuǎn)印原始模型，并且轉(zhuǎn)印原始模型上設(shè)有透鏡面2。附圖標(biāo)記3表示穿過透鏡面2的中心的X中心線，附圖標(biāo)記4表示垂直于X中心線3并穿過透鏡面2的中心的Y中心線。沿著中心線3的透鏡面2的直徑被設(shè)為D1，沿著Y中心線4的透鏡面2的直徑被設(shè)為D2。盡管直徑D1、D2具有基本上相同的長度，但是為了將直徑D1、D2彼此區(qū)分開，在下文中，一條被稱為長軸，另一條被稱為短軸。在圖1B中示出X中心線3的斷面形狀，即沿圖1A的線A-A所截的剖面，在圖1C中示出了Y中心線4的斷面形狀，即沿圖1A的線B-B所截的剖面。
本示例的微型透鏡結(jié)構(gòu)具有相對于穿過X中心線3的斷面形狀的半徑R1，和在穿過Y中心線的斷面形狀中的半徑R2。在這種狀態(tài)下，當(dāng)在透鏡面的任何位置處相對于與X中心線3垂直相交的面取斷面形狀時，就獲得了半徑R2的斷面形狀，即Y中心線的斷面形狀。更具體地說，在圖1B中，線a到d的斷面形狀是，如圖1C中點劃線所表示的圓a到d，所有的圓a到d都有半徑R2。在相對于與Y中心線4垂直相交面設(shè)定斷面形狀的情況下，在透鏡面的任何位置處所取得的斷面形狀是，對應(yīng)于X中心線3的斷面形狀的半徑R1的形狀。
本示例中的微型透鏡的結(jié)構(gòu)應(yīng)用，能夠基于設(shè)計值構(gòu)成高精密度的微型透鏡形狀的轉(zhuǎn)印原始模型。在本示例中，透鏡面2處的尺寸是這樣的，即，D1＝10μm、D2＝10μm、R1＝20μm以及R2＝10μm。
圖1D是具有多個透鏡面2的微型透鏡轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖，其中示出了透鏡面2的深度為d。
圖17A是示出了本發(fā)明所涉及的半月形的微型透鏡結(jié)構(gòu)的透視圖，圖17B是沿圖17A的線A-A所取得的剖面圖，圖17C是沿圖17A的線B-B所取得的剖面圖，以及圖17D示出了其中有多個微型透鏡結(jié)構(gòu)的微型透鏡轉(zhuǎn)印原始模型。在圖17中，附圖標(biāo)記1表示設(shè)有半月形型面的透鏡面102的轉(zhuǎn)印原始模型。附圖標(biāo)記103表示沿著透鏡面102的高度等分一個距離的X中心線，附圖標(biāo)記104表示Y平行線，即垂直于X中心線103并平行于半月形透鏡面102的直線段的線。將透鏡面102在X中心線103上的寬度設(shè)為D3，將透鏡面102在Y平行線104上的距離設(shè)為D4。在沿圖17A的線A-A所剖得的剖面圖17B中，示出了X中心線103的斷面形狀，在沿圖17A的線B-B所剖得的剖面圖17C中，示出了Y平行線104的斷面形狀。
本實施例的微型透鏡結(jié)構(gòu)具有這樣一個型面，即，它具有穿過X中心線103并帶有沿一個直線段的半徑R1的斷面形狀。相對于與X中心線103垂直相交的面，在透鏡面的任一位置處的斷面形狀是具有半徑R2的斷面形狀，也就是Y平行線104的斷面形狀。更具體地說，在圖17B中，在線a到d處的斷面形狀分別具有半徑R2，如同圖17C中點劃線所表示的圓a到d。而且，在與Y中心線104垂直相交的面處設(shè)定斷面形狀的情況下，獲得一個斷面形狀，所述斷面形狀在透鏡面任何位置處具有由半徑R1和直線段構(gòu)成的相同型面，并且所述型面對應(yīng)于X中心線103的斷面形狀。
本示例的微型透鏡結(jié)構(gòu)的使用能夠基于設(shè)計值構(gòu)成非常精密的微型透鏡形狀的轉(zhuǎn)印原始模型。
圖2A是示出了用于制造轉(zhuǎn)印原始模型的切割工具的正視圖，所述轉(zhuǎn)印原始模型用于形成本發(fā)明所涉及的微型透鏡陣列，以及圖2B是切割工具和轉(zhuǎn)印原始模型的側(cè)剖面圖。在本實施例中，根據(jù)使用金剛石刀的切割系統(tǒng)構(gòu)成了透鏡面2。在該圖中，附圖標(biāo)記11表示切割工具，附圖標(biāo)記12表示金剛石尖部12。在金剛石尖部12尖端處的突出部分型面12a的形狀在微型透鏡的透鏡面構(gòu)成期間具有一個方向的斷面形狀。更具體地說，從圖1中所示的在透鏡面2的斷面形狀中所選擇的斷面形狀是這樣成形的，即，提供了半徑R1，所述半徑R1由在A-A剖面的側(cè)面處的曲線所表示。加工裝置(未示出)上的工具移動軌跡13被如此控制，即，使圖2的切割工具11相對于材料沿半徑R1移動，轉(zhuǎn)印原始模型(即基板1a)形成于所述材料中，當(dāng)一次切割透鏡面時，可用所述材料形成微型透鏡。
切割工具的工具移動軌跡13被轉(zhuǎn)印到透鏡面2上以形成圖1B中所示的微型透鏡結(jié)構(gòu)的A-A斷面形狀。金剛石尖部的突出部分型面12a形成了圖1C中所示的微型透鏡結(jié)構(gòu)的B-B斷面形狀。
關(guān)于工具移動軌跡13，使用了市場上可買到的超精度的加工設(shè)備，將切割工具11和轉(zhuǎn)印原始模型1分別連接于加工機器的驅(qū)動軸上，繼而使切割工具11和轉(zhuǎn)印原始模型相對移動以獲得經(jīng)過加工的轉(zhuǎn)印原始模型1。由于工具的移動軌跡小到亞微米的數(shù)量級并且為了減小由于加工設(shè)備驅(qū)動軸的齒隙所產(chǎn)生的幾何誤差，通過使用壓電元件的用于微動的驅(qū)動機構(gòu)來執(zhí)行切割工具11的移動，從而獲得具有極好幾何精度的轉(zhuǎn)印原始模型。
圖18A是示出了用于制造形成半月形的微型透鏡所用的轉(zhuǎn)印原始模型的切割工具的正視圖，以及圖18B是切割工具和轉(zhuǎn)印原始模型的側(cè)截面圖。在這些圖中，附圖標(biāo)記11a表示切割工具，附圖標(biāo)記12a表示半月形的金剛石片。切割工具的尖部12a處的突出部分型面12b在形成微型透鏡的透鏡面102的情況下具有沿著一個方向的斷面形狀。也就是說，從圖17中所示的透鏡面102的那些斷面形狀中所選擇的這樣一種斷面形狀是如此構(gòu)成的，即，提供半徑R1，半徑R1由在A-A剖面的側(cè)面處的曲線表示。加工裝置(未示出)上的工具移動軌跡13被如此控制，即，使圖18的切割工具11a相對于材料沿半徑R1移動，轉(zhuǎn)印原始模型(即基板1a)形成于所述材料中，當(dāng)一次切割透鏡面時，可用所述材料形成微型透鏡。
切割工具11a的工具移動軌跡13被轉(zhuǎn)印到透鏡面102上以提供17B中所示的微型透鏡結(jié)構(gòu)的A-A斷面形狀，并且金剛石片12a的突出部分型面12b形成了圖17C中所示的微型透鏡結(jié)構(gòu)的B-B斷面形狀。
關(guān)于工具移動軌跡13，使用市場上可買到的超精度的加工設(shè)備，將切割工具11和轉(zhuǎn)印原始模型1分別連接于加工設(shè)備的驅(qū)動軸上，繼而使切割工具11a和轉(zhuǎn)印原始模型相對移動以獲得經(jīng)過加工的轉(zhuǎn)印原始模型1。
圖19A是用于形成微型透鏡的加工設(shè)備的正視圖，以及圖19B是示出了該加工設(shè)備的側(cè)視圖。在這些圖中，附圖標(biāo)記120表示設(shè)備基座，附圖標(biāo)記121表示可沿X和Y方向移動的工作臺或加工臺，附圖標(biāo)記124表示可沿Z方向移動的Z軸驅(qū)動單元，以及附圖標(biāo)記123表示使用壓電元件的用于微動的微驅(qū)動機構(gòu)。將切割工具11連接到微驅(qū)動機構(gòu)123上，將轉(zhuǎn)印原始模型1連接于加工臺121上。附圖標(biāo)記125表示加工裝置的NC控制單元，附圖標(biāo)記126表示微驅(qū)動機構(gòu)的控制單元。最初，利用加工設(shè)備的Z軸驅(qū)動單元124使微驅(qū)動機構(gòu)123在Z軸的方向上移動，以使得切割工具11、11a和轉(zhuǎn)印原始模型彼此逐漸靠近到給定的可使它們被加工的程度。接著，通過驅(qū)動加工臺121使轉(zhuǎn)印原始模型1以給定的速度朝X方向移動。在這一階段，用微驅(qū)動機構(gòu)123以給定的小的程度使切割工具11在Z方向上往復(fù)移動。如此，可使切割工具11的尖部相對于轉(zhuǎn)印原始模型1移動以繪出圖2B或18B中所示的工具移動軌跡。由于在微驅(qū)動裝置123中使用了壓電元件，因此能夠在短時間內(nèi)在轉(zhuǎn)印原始模型1中形成多個微型透鏡。應(yīng)該注意的是，在本實施例中，壓電元件是用作微驅(qū)動機構(gòu)123的驅(qū)動源，驅(qū)動源不限于本發(fā)明的實施例中所特指的這種。只要可細(xì)微地驅(qū)動切割工具11或11a，任何形式的驅(qū)動源都可被采用。例如，可使用磁力控制元件、超聲波振蕩器等。
本示例的微型透鏡結(jié)構(gòu)具有這樣的斷面形狀，即在穿過透鏡面2中心并且相互以直角相交的兩條直線處分別具有半徑R1、R2，根據(jù)上述加工系統(tǒng)確實可獲得非常精確的微型透鏡結(jié)構(gòu)。
圖3A是示出了與轉(zhuǎn)印原始模型垂直的金剛石尖部的齒面的側(cè)視圖，用以說明切割工具的齒面與轉(zhuǎn)印原始模型之間的關(guān)系，圖3B是示出了相對于轉(zhuǎn)印原始模型進(jìn)一步傾斜的金剛石尖部的齒面的側(cè)視圖，以及圖3C是示出了透鏡表面的切角的轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖。盡管圖2A中所示的切割工具11和圖18A中所示的切割工具11a可分別用作本示例的切割工具，但在下文中用切割工具11作為本實施例的工具來進(jìn)行描述。如圖3A中所示的，在切割工具11的金剛石尖部的齒面12b相對于水平面1b處于垂直位置時，邊緣角設(shè)為θ2。相反，圖3B示出了切割工具以θ3進(jìn)一步傾斜的一個狀態(tài)。而且，如圖3C中所示的，在透鏡面2與轉(zhuǎn)印原始模型1的水平面1b相交處的切角為θ1。
在本實施例中，將微型透鏡結(jié)構(gòu)的切角θ1限定為23°或更小。該數(shù)值是在考慮到在形成透鏡面2時與切割工具11的金剛石尖部的邊緣角θ2之間的關(guān)系所限定的數(shù)值。下面將闡明其原因。
考慮到材料的晶體取向以及用作工具的使用壽命，金剛石尖部應(yīng)該具有20°或更小的θ2值。在加工時，可以在切割方向上轉(zhuǎn)動和以θ3傾斜的方式使用工具11。然而就此而論，關(guān)于θ3的大小，適合的切割狀態(tài)包括-3°到+3°的狀態(tài)。因此，用于加工的工具11可以θ2+θ3相對于水平面傾斜，并且該角度為23°。在要求轉(zhuǎn)印原始模型1相對于水平面1b以切角θ2+θ3或更大角度傾斜的情況下，通過與金剛石尖部的邊12a后面的后部12c相接觸可使透鏡面2的結(jié)構(gòu)變形，這樣可將切角θ1限定在23°或更小。透鏡面2的直徑最好應(yīng)該是金剛石尖部的突出部分或邊緣型面半徑的30％或更小。其原因是，本實施例的微型透鏡結(jié)構(gòu)在形狀上不同于傳統(tǒng)的、軸向?qū)ΨQ(即相對于中心軸軸向?qū)ΨQ的)的微型透鏡面，并且在光學(xué)特性上也不相同，這樣就必須減小幾何差異。
圖4是一條特性曲線，其中示出了在本實施例中所形成的球形微型透鏡幾何結(jié)構(gòu)的誤差，其中橫坐標(biāo)表示微型透鏡結(jié)構(gòu)的直徑(μm)，縱坐標(biāo)表示幾何誤差(μm)。圖中示出了，根據(jù)作為基準(zhǔn)的球形透鏡面的、關(guān)于本實施例的球形微型透鏡和微型透鏡的透鏡面2之間的斷面形狀上差異的幾何誤差的計算結(jié)果。為了計算，對應(yīng)于沿透鏡面2的切割方向的半徑R1被設(shè)定為20μm，透鏡面2的直徑被設(shè)定為10μm。在這種情況下，幾何誤差為0.03μm或更小，該誤差是處于傳統(tǒng)加工系統(tǒng)中的加工誤差范圍內(nèi)。因此，我們認(rèn)為將微型透鏡結(jié)構(gòu)應(yīng)用于被設(shè)計為球面的透鏡陣列中是有效的。盡管如此，由于當(dāng)透鏡面的直徑D和金剛石尖部12的突出部分型面12a的半徑R2的之間的比率(即D/R2)是0.73或更大時，幾何誤差會增加，因此在允許該幾何誤差的應(yīng)用上設(shè)置了一定的限度。
圖5是一條特性曲線，其中示出了最大幾何誤差，其中橫坐標(biāo)表示D和R的比率(D/R)，而D是透鏡的直徑、R是表示金剛石尖部的突出部分型面的半徑，縱坐標(biāo)表示最大誤差(μm)。如圖中所示，當(dāng)D與R的比值增大時，其中D是透鏡的直徑(在圖1中的情況為D1＝D2)、R是確保形成金剛石尖部的突出部分型面的半徑，最大誤差趨向于增加。根據(jù)我們所作的實驗，當(dāng)最大誤差為0.1μm或更大時，開始出現(xiàn)微型透鏡的特征略微退化。因此，最大誤差最好應(yīng)該處于0.1μm或更小的水平。
當(dāng)最大誤差為0.1μm時，D/R的數(shù)值為0.73。這樣，D/R的數(shù)值應(yīng)該最好為0.73或更小。如果D/R的數(shù)值為0.2或更小時，就難于處于形成微型透鏡的范圍了。
現(xiàn)在參見本發(fā)明的第二實施例，其中圖1B和1C以及圖17B和17C中的A-A斷面形狀和B-B斷面形狀不是圓形或球形的，而是非球面形的。在該實施例中，橢圓曲線20(圖6)的一部分，即曲線POQ，用于提供非球面形狀。該非球面形狀的使用可提高光學(xué)特性的自由設(shè)計。這樣，可形成具有更優(yōu)異的光利用效率的透鏡陣列。本發(fā)明的微型透鏡結(jié)構(gòu)是這樣構(gòu)成的，即，穿過X中心線3和Y中心線4的部分分別是所期望的非球面形狀?？蓪⒆鳛閳D6中所示的橢圓曲線20的一部分的曲線POQ設(shè)為非球面形狀。當(dāng)設(shè)定了橢圓曲線20的長軸和短軸的參數(shù)a、b時，隨之可確定一個曲線。當(dāng)使用與橢圓曲線的X中心線3和Y中心線4相同的曲線時，可形成基本為環(huán)形的微型透鏡。
在本實施例中，用于形成微型透鏡的曲線不局限于橢圓曲線，而且為此也可采用二次曲線或高次曲線。
圖7是示出了通過安排多個本發(fā)明所涉及的微型透鏡結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的反射板的實施例正視圖。為了相對于來自外部的入射光反射不包含反射光中的虹色的白光，以不均勻節(jié)距安排微型透鏡結(jié)構(gòu)。對于利用壓印加工系統(tǒng)而構(gòu)成或加工的微型透鏡，當(dāng)微型透鏡形成于先前形成的微型透鏡附近或在與先前形成的微型透鏡相接觸的位置處時，由于兩個微型透鏡之間的抵觸或在狹窄區(qū)域中的阻塞，導(dǎo)致出現(xiàn)了塑性流動，因此微型透鏡的形狀變化了，這樣就不能獲得預(yù)期的特性。當(dāng)使用本發(fā)明所涉及的微型透鏡2時，可根據(jù)切割系統(tǒng)以不均勻的節(jié)距加工出高精密度的微型透鏡結(jié)構(gòu)，從而可高效率地形成反射板。
經(jīng)實驗證實，在通過在一個平面上以不均勻節(jié)距形成微型透鏡的方式制成反射板的情況中，以相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在透鏡半徑的50-100％的范圍內(nèi)的方式安排微型透鏡是有利的。
圖8A到圖8F是分別示出了制造本發(fā)明所涉及的形成反射板的加工過程的實施例的剖面圖。圖8A是用作壓模的基板的剖面圖，其中根據(jù)圖2中所示的切割系統(tǒng)切割用作轉(zhuǎn)印原始模型1的基板1a。圖8B是加工以后的轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖，其中示出了其中形成有多個微型透鏡結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)印原始模型。圖8C是用于轉(zhuǎn)印原始模型1的反轉(zhuǎn)模型的剖面圖，其中示出了通過在轉(zhuǎn)印原始模型上覆蓋UV硬化樹脂而獲得反轉(zhuǎn)模型(凹凸模型)的步驟。該反轉(zhuǎn)使得凹形微型透鏡結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橥剐谓Y(jié)構(gòu)。圖8D是反轉(zhuǎn)模型的剖面圖，其中示出了凸形結(jié)構(gòu)支承面反轉(zhuǎn)模型(凸模型)31。圖8E是反轉(zhuǎn)模型和已形成的反射板的剖面圖，其中示出了在反射板的表面中形成反轉(zhuǎn)模型31的外部形狀的步驟。圖8F是其中具有微型透鏡結(jié)構(gòu)模型或已形成的陣列的反射板的斷面形狀，示出了其中已利用反轉(zhuǎn)模型3 1形成了微型透鏡結(jié)構(gòu)模型的反射板32。
圖9是示出了使用本發(fā)明所涉及的反射板的反射型液晶顯示器的實施例的剖面圖。在該圖中，為反射型液晶顯示器40提供具有透鏡面2的反射板32，以不均勻或不規(guī)則節(jié)距形成的所述透鏡面2用作微型透鏡。
圖9的反射型液晶顯示器40具有一對顯示面玻璃襯底43和一個背面玻璃襯底49，每個都具有0.7mm的厚度，在它們之間設(shè)有液晶層46。在顯示面玻璃襯底43的上面上放設(shè)有相位差板42，在相位差板42的上面上又放置有第一偏振片41。將背面玻璃襯底49的下面與第二偏振片50以及本發(fā)明的反射板32連接。所述反射板32是這樣被連接到第二偏振片50的下面上的，即，使反射板32中的具有不均勻節(jié)距微型透鏡表面2的透鏡面2與所述下面保持面對面的關(guān)系。為了所述連接，在第二偏振片50和反射板32之間填充了自粘接體51，所述自粘接體51是由不會對光的折射率造成不良影響的材料制成的。透明電極層44、48分別形成于玻璃襯底43、49的相對的兩側(cè)面上，調(diào)整膜45、47分別形成于透明電極層44、48上。將液晶層46中的液晶以給定的角度扭轉(zhuǎn)，所述給定的角度取決于調(diào)整膜45、47之間的關(guān)系，并且來自于透明電極層44、48的電解效應(yīng)使所述液晶的分子排列改變，從而確保光的折射控制。如果在背面玻璃襯底49和透明電極層48之間形成有彩色濾光器(圖中未示出)，就可形成彩色液晶顯示器。
現(xiàn)在參考圖10，其中示出了測量反射板的反射特征的方法?，F(xiàn)將利用這種測量方法描述依照本發(fā)明所制成的反射板如何顯示出比依照其他方法所制成的反射板更優(yōu)異的效果。
圖10是說明本發(fā)明所涉及的反射板的反射特征的測量方法的透視圖。入射光線61進(jìn)入樣品56中，用亮度計57測量最終的反射光線59。當(dāng)入射光線61和反射光線59之間的角度為θ并且沿相對于漫反射板在θ的必要范圍內(nèi)(即反射強度)的法線所觀察到的亮度增加時，可獲得具有優(yōu)異反射特性的反射板。
圖11是示出了反射特征的特征曲線圖。在該圖中，附圖標(biāo)記63表示理想的反射特征曲線。更具體地，在用圖10的測量裝置將光源從20°轉(zhuǎn)動到30°的同時測量亮度，在180°轉(zhuǎn)動樣品的同時進(jìn)行同樣的測量，在任何反射角測量的亮度都是相同的。曲線64示出了根據(jù)噴砂法制成的反射板的反射特征曲線，顯示第一轉(zhuǎn)變增量隨著反射亮度的減弱而減弱。曲線65是根據(jù)壓印法形成的反射板的曲線，顯示反射角度的各向異性是嚴(yán)重的。曲線66示出了根據(jù)本發(fā)明制成的反射板的反射特征曲線，所述曲線66非常接近理想的反射特征曲線63。
還可通過如在上文中所述的程序獲得反射板，但是使用的是本發(fā)明另一個實施例所涉及的具有半月形透鏡面102的轉(zhuǎn)印原始模型1。對于通過使用具有這種透鏡面102的轉(zhuǎn)印原始模型1獲得的反射板的特征曲線，反射的方向可只朝向從0°到正角的方向集中，象曲線67那樣，因此當(dāng)保持與示出理想的反射特征曲線的曲線63相似的形狀時，可提高亮度。尤其是，曲線67的特征曲線能夠使人通過控制半月形透鏡面的直線部分的方向來控制亮度的提高方向。這樣，反射方向的可控性優(yōu)于通過壓印系統(tǒng)所獲得的不規(guī)則地出現(xiàn)各相異性的曲線65的樣品的可控性。
如在上文中所述的，本發(fā)明所涉及的微型透鏡結(jié)構(gòu)的透鏡面可通過上文中所述的切割系統(tǒng)形成，可獲得基于設(shè)計值的透鏡面。而且，可制造出非球面透鏡面結(jié)構(gòu)，因此形成的微型透鏡結(jié)構(gòu)在光學(xué)設(shè)計方面具有高的自由度。
此外，當(dāng)使用以不均勻節(jié)距布置微型透鏡的反射板時，可獲得具有根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)或數(shù)值的反射特征曲線的性能優(yōu)異的反射板。
圖12A到12D是分別示出了本發(fā)明所涉及的從轉(zhuǎn)印原始模型中生產(chǎn)凹凸面模型的加工過程的實施例的剖面圖。圖12A是基板的剖面圖，其中根據(jù)圖2中所示的切割系統(tǒng)切割基板1a。圖12B是通過切割基板1a而制成的轉(zhuǎn)印原始模型的剖面圖。圖12C是剖面圖，示出了轉(zhuǎn)印原始模型、一用于所轉(zhuǎn)印基板的支架和一形成于支架上的被轉(zhuǎn)印的基板，其中位于用于所述轉(zhuǎn)印基板的支架上的被轉(zhuǎn)印的基板71被壓在轉(zhuǎn)印原始模型1的凹面部分。圖12D是基板71和用于被轉(zhuǎn)印基板的支架的剖面圖，每個都具有形成于其中的凹凸面模型，其中基板71和用于所轉(zhuǎn)印基板71的支架與轉(zhuǎn)印原始模型1分離以提供凹凸面模型70。通過反轉(zhuǎn)成型形成于凹狀轉(zhuǎn)印原始模型1上的該微型透鏡結(jié)構(gòu)分別是圖12DF中所示的凸面。如此，通過將所轉(zhuǎn)印的且可變形的基板固定在轉(zhuǎn)印原始模型上可制成凹凸面模型。被轉(zhuǎn)印的基板71可用能夠變形的塑料膜制成，并且能變形的基板71被布置在用于所轉(zhuǎn)印基板的支架72上。(如果必要，在變形后被轉(zhuǎn)印的基板71可固化，)在固定步驟期間，可向基板71施加熱、光等。凹凸面模型70應(yīng)該最好是薄膜形式的。
圖13是示出了本發(fā)明所涉及的凹凸面模型-支撐膜的實施例的剖面圖，并示出了根據(jù)參照圖12所示的方法所制成的凹凸面模型-支撐膜80。圖13的凹凸面模型-支撐膜具有形成于基薄膜(或基板)82上的凹凸面模型-轉(zhuǎn)印基底層81。
本發(fā)明中所使用的基薄膜82是可變形的，并且最好是化學(xué)穩(wěn)定的和熱穩(wěn)定的。用作基薄膜82的材料的典型例子包括聚烯烴類，諸如聚乙烯、聚丙烯等；聚乙烯的鹵化物，諸如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等；纖維素衍生物，諸如醋酸纖維素、硝酸纖維素、賽璐玢等；聚酰胺；聚苯乙烯；聚碳酸脂；聚酰亞胺；聚脂；或金屬諸如鋁、銅等。在這些材料中，具有優(yōu)異尺寸穩(wěn)定性的雙向拉伸的聚對苯二甲酸乙酯薄膜是優(yōu)選的。
在形成了凹凸面模型以后，基底層81應(yīng)該最好比下文中所描述的薄膜層硬。例如，使用了從以下聚合物中選擇的至少一種有機聚合物，所述聚合物包括聚烯烴類，諸如聚乙烯、聚丙烯等；乙烯共聚物，諸如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯丙烯酸酯聚合物、乙烯乙烯醇共聚物等；聚氯乙烯；氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；氯乙烯-乙烯醇共聚物；聚偏二氯乙烯；聚苯乙烯；苯乙烯共聚物，諸如乙烯(甲)丙烯酸酯聚合物；聚乙烯甲苯；甲苯乙烯聚合物，諸如甲苯乙烯-(甲)丙烯酸酯聚合物；聚丙(甲基)烯酸酯；(甲基)丙烯酸酯，諸如乙烯基(甲基)丙烯酸酯-醋酸乙烯酯聚合物；纖維素衍生物，諸如醋酸纖維素、硝酸纖維素、賽璐玢等；聚酰胺；聚苯乙烯；聚碳酸脂；聚酰亞胺聚脂；合成橡膠等。
為了形成基底層81，如果必要，為了在形成凹凸面模型以后硬化，可預(yù)加入先光引發(fā)劑或具有雙烯鍵的單體。感光的類型可為陰性的或陽性的類型。
本發(fā)明中所使用的覆蓋基底層81的方式包括用輥涂機涂覆、用旋轉(zhuǎn)涂布機涂覆、噴涂、擊打涂覆、用浸漬涂布機涂覆、用隔板式流涂器涂覆、用線錠涂布機涂覆、用凹板式涂布機涂覆、用氣刀涂布機涂覆等。
圖14A到14E分別是示出了使用轉(zhuǎn)印迭片體制造漫反射器板的方法的局剖側(cè)視圖，在下文中將對其進(jìn)行詳細(xì)描述。圖14A是示出了本發(fā)明所涉及的用于轉(zhuǎn)印的迭片的一個實施例的局剖側(cè)視圖。在圖14A中，凹凸面模型-轉(zhuǎn)印基底層81積聚于基薄膜82上，在其上還進(jìn)一步形成有薄膜層83和覆蓋膜84，以提供用于轉(zhuǎn)印的迭片79。對于迭片79，覆蓋膜84可省略。
迭片79的薄膜層83可用能變形的有機聚合物、包括聚合物的組合物、無機化合物、金屬等制成。最好，由能夠被涂覆到支架上并以膜卷的形式存在的有機聚合物或其組合物制成。如果使用了包括有機聚合物的組合物，其中如果必要，可單獨或以組合物的形式包含染料、有機顏料、無機顏料、粉料和復(fù)合材料。作為薄膜層83，可使用感光樹脂組合物或熱固樹脂組合物。薄膜層83的介電常數(shù)、硬度、折射率和光譜透射系數(shù)不是重要的。薄膜層83最好由對于基板具有良好粘附力并可從基底層81上剝離的材料(如果使用沒有基底層81的塑料膜，該材料應(yīng)具有良好的從塑料膜上剝離的特性)制成，所述基板例如為液晶板85(諸如，玻璃襯底)。
用于薄膜層83的材料包括例如，聚丙烯樹脂；聚烯烴，諸如聚乙烯、聚丙烯等；聚乙烯鹵化物，諸如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯；纖維素衍生物，諸如醋酸纖維素、硝酸纖維素、賽璐玢等；聚酰胺；聚苯乙烯；聚碳酸脂；聚酰亞胺聚脂等。具有感光性的那些材料也可使用。在某些情況中，可以使用可用堿等進(jìn)行顯影以去除多余部分而只留下必要的凹面凸面構(gòu)成部分的感光樹脂。為了提高耐熱性和耐溶劑性以及形狀保持性，在形成凹凸面模型以后通過施加熱能和光而可凝固的樹脂組合物可被使用。而且，如果加入了偶聯(lián)劑和粘附力增強劑，可增強對于基板的粘附力。為了增強粘附力，可將粘附力增強劑涂覆到基板或薄膜層83的粘附表面。
能夠用堿進(jìn)行顯影的樹脂應(yīng)最好是那些具有20到300的酸值和重量平均分子量為1,500到200,000的樹脂。優(yōu)選實施例包括苯乙烯基單體和順丁烯二酸及其衍生物的共聚物(在下文中被稱為SM聚合物或共聚物)，和具有羧基(諸如丙烯酸、甲基丙烯酸等)的不飽和單體和苯乙烯單體、烷基甲基丙烯酸酯(諸如異丁烯酸甲脂、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸羥等)和具有與如上所述相似烷基的烷基丙烯酸酯的聚合物。
SM共聚物包括通過使苯乙烯或其衍生物(例如苯乙烯基單體)聚合所獲得的，所述苯乙烯或其衍生物諸如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、間或?qū)籽趸揭蚁?、對甲基苯乙烯、對羥基苯乙烯、3-羥甲基-4-羥基苯乙烯等，和蘋果酸酐、順丁烯二酸或順丁烯二酸衍生物諸如順丁烯二酸單甲酯、順丁烯二酸單乙酯、順丁烯二酸單正丙基酯、順丁烯二酸單異丙基酯、順丁烯二酸正丁酯、順丁烯二酸單異丁基酯、順丁烯二酸單叔丁基酯等(這些聚合物在下文中被稱為共聚物(I))。共聚物(I)包括通過修正電抗性的雙鍵支撐化合物所獲得的一種(共聚物(II))。
通過共聚物(I)中的酸酐基或羧基的反應(yīng)可預(yù)備共聚物(II)，例如，用不飽和醇諸如烯丙醇、糖醇、油醇、肉桂醇、丙烯酸2-羥基乙基酯、甲基丙烯酸羥乙基酯、N-羥甲基丙烯酰胺等，或分別具有一個oxysilane環(huán)和一個電抗性雙鍵的環(huán)氧化合物，諸如丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚、丙稀酸α-乙基縮水甘油酯、衣康酸單烷基單縮水甘油酯等。然而在這一點上，本質(zhì)是實現(xiàn)堿顯影所需的羧基留在所述共聚物中。不同于上述具有電抗性雙鍵的SM共聚物，羧基支撐聚合物的修正在感光性方面是優(yōu)選的?？筛鶕?jù)諸如在日本已審定的專利申請Nos.昭和47-25470、昭和48-85679和昭和51-21572等中披露的方法來制備這些聚合物。以大于基底層81的凹凸面結(jié)構(gòu)中的峰值到谷值的高度的厚度形成的薄膜層83容易確保凹凸面結(jié)構(gòu)的復(fù)制。如果所述厚度與所述高度相等，會使凹凸面結(jié)構(gòu)變形。另外，凹凸面結(jié)構(gòu)的變形可存在下文中描述的一個問題。
薄膜層的覆蓋方法與基底層81的覆蓋方法相似，并包括以下涂覆用輥涂機涂覆、用旋轉(zhuǎn)涂布機涂覆、噴涂、擊打涂覆、用浸漬涂布機涂覆、用隔板式流涂器涂覆、用線錠涂布機涂覆、用凹板式涂布機涂覆、用氣刀涂布機涂覆等等。
用于轉(zhuǎn)印迭片79的覆蓋膜應(yīng)最好是化學(xué)穩(wěn)定的和熱穩(wěn)定的，并可容易地從薄膜層83上剝離。典型和優(yōu)選實施例包括具有光滑表面的聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙酯、聚乙烯醇等的薄板。為了取得良好的剝離特性，在其表面經(jīng)受脫模處理的那些板也包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
下面，參考圖14A到圖14E描述制造漫反射板的方法。
圖14A到14E分別是示出了制造使用轉(zhuǎn)印迭片的漫反射器板的方法的局剖側(cè)視圖。圖14A是示出了本發(fā)明所涉及的轉(zhuǎn)印迭片的實施例的剖面圖。圖14B示出了在覆蓋膜84從圖14A中所示的轉(zhuǎn)印迭片79上分離以后將薄膜層83與基板85粘合的情況。換句話說，圖14B是轉(zhuǎn)印迭片與液晶板緊密接觸的情況的局剖側(cè)視圖。如圖中所示，薄膜層83的暴露面被固定于貼合基板85諸如玻璃襯底，即液晶板上。為了滿意均勻地壓合，最好用熱壓膠輥進(jìn)行熱壓。然而，熱能不總是必需的。圖14C是感光樹脂用作圖14B中的薄膜層的情況的局剖側(cè)視圖。在將感光樹脂用作薄膜層83時，對于照射光化性光線諸如與14C中使用的UV光是有利的。通過這種照射，當(dāng)滿意地附著于玻璃襯底上時，可滿意地保持凹凸面形狀，并且可使得基底層81容易地從薄膜層83上剝離。應(yīng)該注意的是，在該實施例中，圖14C的步驟不是必需的。
圖14D是基薄膜和基底層與14B迭片分離的情況的局剖側(cè)視圖。如圖中所示，基底層81和薄膜層83(當(dāng)然包括作為一種材料的基薄膜82的去除)的分離導(dǎo)致凹凸面模型-支撐薄膜層83層壓在貼合基板85上。
另外，圖14E是在貼合基板上提供反射膜層的情況局剖側(cè)視圖。如圖中所示，在薄膜層83上形成有反射膜層87以制造漫反射板。
根據(jù)想要反射的反射區(qū)域來適當(dāng)選擇用于反射膜層87的材料類型。例如，對于反射LCD顯示裝置，通過真空沉積方法或濺射法，用在300nm到800nm的可見光區(qū)域內(nèi)顯示高反射性的金屬，例如鋁、金、銀等，形成膜。根據(jù)上述方法可再疊置反射-增加膜(如在KougakuGairon(Outlines of Optics)2(1976年由Jyunpei Tsujiuchi所著的，由Asakura Shoten出版的)中所述的)。反射膜層87應(yīng)最好具有0.01μm到50μm的厚度?？赏ㄟ^光刻法、掩模真空沉積方法等在模型中形成反射膜層87。
在基底層81和轉(zhuǎn)印迭片的薄膜層83之間形成有反射膜層87，在去除了覆蓋膜(如果有的話)以后，轉(zhuǎn)印迭片79被疊置成與貼合基板85的凹凸面模型-支撐薄膜層83相接觸，其后從反射膜層87上去除基底層81(包括去除基薄膜82)，從而制造漫反射板(見圖14E)?？梢杂门c上述的相同的方式將轉(zhuǎn)印迭片79涂覆在貼合基板85上。在下文中，以與上文中相同的方式，光化性光諸如UV光可被照射。
在轉(zhuǎn)印迭片79以與薄膜層接觸的方式疊置在基板上之前，為了提高粘附力，可用化學(xué)溶液漂洗基板，可將粘合劑涂覆在基板上，或者可用對基板照射UV光等的方法。作為將轉(zhuǎn)印迭片79疊置在貼合基板85上的裝置，最好使用輥層壓機，通過所述輥層壓機將貼合基板85夾持在熱壓橡膠輥和基薄膜之間，轉(zhuǎn)動所述輥以送出基板，同時將轉(zhuǎn)印迭片固定于貼合基板85上。
以這種方式形成于貼合基板表面上的薄膜層的厚度最好在0.1μm到50μm的范圍內(nèi)。在凹凸面結(jié)構(gòu)-支撐基底層81被固定之前，薄膜層83具有大于基底層81中的凹凸面結(jié)構(gòu)的峰值到谷值的數(shù)值的厚度時，凹凸面模型可以被復(fù)制。如果該厚度等于該數(shù)值，可用基底層的凸面部分穿透薄膜層83以制造平坦部，可能不會獲得高效的漫反射。
當(dāng)陰性類型感光樹脂用于薄膜層83時，如圖14C中所示的，為了在那里保持形狀，通過曝光裝置使感光部分曝光?？捎糜诒景l(fā)明的曝光裝置包括碳弧燈、超高壓水銀蒸汽燈、金屬鹵化物燈、熒光燈、鎢絲燈等。
曝光裝置可作為形成模型9(諸如象素和BM(黑色基質(zhì)))的平行校準(zhǔn)器。然而，能夠使預(yù)先形成的凹凸面結(jié)構(gòu)固化的任何裝置都可使用。所以，應(yīng)該提供比固化感光樹脂的曝光能力大的大量光能。因此，通常用作基板清潔裝置和利用散射光的UV照射系統(tǒng)成為直線式。與利用光掩模的技術(shù)相比，利用這種類型的系統(tǒng)，制造費用更低廉，并且曝光公差大于利用光掩模的曝光公差?？稍诨∧?2的臨時支撐與基底層81分開之前或之后執(zhí)行曝光。為了提高基板的粘附力和隨動活動，在基薄膜上可形成墊層。
在本發(fā)明的實施過程中，薄膜層83是預(yù)先形成于貼合基板85上的而且由基底層81和基薄膜82構(gòu)成的凹凸面模型-支撐薄膜被固定于薄膜層83，薄膜層83及其構(gòu)成方法可分別與上文中所述的相同。應(yīng)該注意的是，在凹凸面模型固定以后，薄膜層83最好被曝光。
將反射膜層87疊置在凹凸面模型-支撐膜80的凹凸表面上以獲得漫反射板。圖15示出了根據(jù)該方法所獲得的漫反射板。
圖15是本發(fā)明所涉及的漫反射板的實施例的剖面圖。在該圖中，基底層81被形成于基薄膜82上，反射膜層87被疊置在其上?？膳c上文中所述的方式相同的方式執(zhí)行在凹凸面模型-支撐膜的凹凸表面上構(gòu)成反射膜層87的方法。
將參考圖16進(jìn)行描述使用本發(fā)明所涉及的漫反射板的反射類型LCD裝置。
圖16是本發(fā)明所涉及的反射型液晶顯示器(LCD)裝置的局剖側(cè)視圖。在圖中，薄膜層83和反射膜層87被依次疊置在貼合基板85(由玻璃襯底構(gòu)成的)上，凹面部分用以形成漫反射板。在漫反射板的凹面部分中填充平面化或修平薄膜88以構(gòu)成平整表面。在平面化薄膜88上分別形成有透明電極100，所述透明電極100之上形成有調(diào)整薄膜89。這樣，就構(gòu)成了一個液晶固定基板。另一方面，在玻璃襯底96的表面上形成有黑色基質(zhì)94和彩色濾光器95，所述表面與貼合基板85保持面對面關(guān)系，而且在又形成一個平面化薄膜93后，透明電極92和調(diào)整薄膜91被依次迭置。玻璃襯底96具有一相位差薄膜97和一形成于其另一側(cè)上的偏振片98。如此，就構(gòu)成了另一個液晶固定基板。這兩個液晶固定基板是這樣布置的，即，調(diào)整薄膜91和調(diào)整薄膜89是面對著的，液晶90被容納在與隔板99、99′一起建立的空間中。
雖然在上文中已描述了反射型液晶顯示器(LCD)裝置，但是例如，本發(fā)明的漫反射板可用在需要外部光的漫反射的裝置中。例如，為了提高太陽能電池的效率裝備一個漫反射板。
由基底層81和基薄膜82構(gòu)成的凹凸面模型薄膜80，可用于制造遮光板、裝飾板、毛玻璃、保護(hù)投影屏的白板、濾光器、聚光板、吸光板等。因此本發(fā)明的凹凸面模型薄膜80可被轉(zhuǎn)印到玻璃板、合成樹脂板、合成樹脂薄膜、金屬板和金屬箔中的任何一個。被轉(zhuǎn)印的基板表面不僅可以是平的，而且可以是彎曲或立體的。
應(yīng)該注意的是，可將基底層81疊置在本發(fā)明的轉(zhuǎn)印迭片中的貼合基板85上。為此，基底層81和基薄膜82被如此布置，即，它們之間必須可互相剝離。將基底層81疊置在貼合基板85上的幾個原因如下在將反射膜層87用作電極的情況下，使基底層81起到電絕緣層的作用；使基底層81起到反射膜層87的凹凸面結(jié)構(gòu)的平面化層的作用；使基底層81起到反射膜層87的防蝕涂層的作用，其中感光樹脂用作反射膜層87；使基底層81起到反射膜層87的部分遮光層的作用，其中基底層是彩色的。
下面將描述更具體的實施例。
在面積為45平方毫米并且20毫米厚的不銹鋼基板的中央面積為15平方毫米的區(qū)域內(nèi)，用本發(fā)明的切割系統(tǒng)所涉及的金剛石刀，形成了每個都具有0.6μm深度的微型透鏡結(jié)構(gòu)以制造轉(zhuǎn)印原始模型。
接著，將100μm厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜用作是基薄膜，以20μm的干燥厚度，用涂覆機將具有以下配方的可光致固化的樹脂溶液涂覆到基薄膜上并進(jìn)行干燥。接著，將轉(zhuǎn)印原始模型固定于涂覆薄膜上，其后用UV光照射以凝固可光致固化的樹脂并從轉(zhuǎn)印原始模型上剝離，從而獲得凹凸面模型-支撐薄膜80，其中凹凸面構(gòu)形狀或結(jié)構(gòu)被形成于可光致固化的樹脂層(基底層)的表面中。
可光致固化的樹脂溶液(用于基底層)的配方丙烯酸/丙烯酸丁酯/醋酸乙烯酯共聚物 5重量份數(shù)醋酸丁酯(單體) 8重量份數(shù)醋酸乙烯酯(單體) 2重量份數(shù)丙烯酸(單體) 0.3重量份數(shù)丙烯酸己二醇(單體) 0.2重量份數(shù)苯甲酰苯基甲醇異丁基醚(引發(fā)劑) 2.5重量百分比然后，將具有以下配方的構(gòu)成薄膜層的溶液涂覆到可光致固化的樹脂層(基底層)上，所述可光致固化的樹脂層具有以8μm的干燥平均厚度用涂覆機形成于其中并干燥的凹凸面結(jié)構(gòu)，其后覆蓋用作覆蓋膜的聚乙烯薄膜以獲得轉(zhuǎn)印膜。
構(gòu)成薄膜層的溶液的配方如下作為聚合物，使用了苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的異分子共合樹脂(聚合物A)。分子量大約為35,000，酸值為110。這里所述的份數(shù)是重量份數(shù)，后面出現(xiàn)的份數(shù)也是重量份數(shù)。聚合物A 70份四丙烯酸五季戊四醇酯(單體) 30份Irgacure 369(Ciba-Geigy AG的商品名稱)(引發(fā)劑) 2.2份N，N-四乙基-4，4′-二氨基二苯酮(引發(fā)劑) 2.2份丙二醇單甲醚(溶劑) 492份p-甲氧基苯酚(阻聚劑)0.1份全氟烴基alcoxylate(表面活性劑) 0.01份當(dāng)剝離轉(zhuǎn)印膜的覆蓋膜時，在90℃的基板溫度下、80℃的輥溫度下、7kg/cm2的軋制壓力下和0.5m/分鐘的速度下用層壓機將轉(zhuǎn)印膜疊置在玻璃襯底上，以這樣的方式使薄膜層與玻璃襯底相接觸以在玻璃襯底上獲得具有疊置的薄膜層、可光致固化的樹脂層(基底層)和基薄膜的基板。接著，將可光致固化的樹脂層(基底層)和基薄膜剝離以獲得形如玻璃襯底上的轉(zhuǎn)印原始模型的凹凸面結(jié)構(gòu)的薄膜層。在烘爐中在230℃下經(jīng)受30分鐘的熱固化，其后，用真空淀積以疊置一0.2μm厚的鋁薄膜，從而形成反射層。
下面將描述第二個實施例。
通過真空淀積使凹凸面模型膜的凹凸表面被疊置0.2μm厚的鋁薄膜。這滿足了相對于-40°到40°的入射角范圍的反射強度，因此獲得了具有優(yōu)異反射特征的漫反射板。
接著，描述第三個實施例。
將如第一個實施例中所使用的構(gòu)成薄膜層的這種溶液，涂覆到用作永久基板的玻璃襯底上，并以2000轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)涂覆15秒鐘，其后在90℃下用加熱板加熱2分鐘以獲得8μm厚的薄膜層。接著，在90℃的基板溫度下、80℃的輥溫度下、7kg/cm2的軋制壓力下和0.5m/分鐘的速度下，用層壓機將第一個實施例中的凹凸面模型-支撐薄膜疊置，使之與薄膜層相接觸，以在玻璃襯底上獲得具有薄膜層、可光致固化的樹脂層(基底層)和基薄膜的基板。借助于調(diào)整器用UV光照射該基板，將可光致固化的樹脂層(基底層)和基薄膜剝離以獲得與玻璃襯底上的轉(zhuǎn)印原始模型的凹凸面構(gòu)造相同的薄膜層。接著，在烘爐中在230℃下執(zhí)行30分鐘的熱固化，其后以真空淀積的方法疊置一種0.2μm厚的鋁薄膜以形成反射層。因此，獲得了漫反射板。這滿足了相對于-40°到40°的入射角范圍的反射強度，因此所獲得的漫反射板具有優(yōu)異反射特征。
如上文中所述的，本發(fā)明的微型透鏡結(jié)構(gòu)的透鏡面是根據(jù)切割系統(tǒng)構(gòu)成的，并可獲得基于設(shè)計值的透鏡結(jié)構(gòu)。而且，可構(gòu)成非球面的透鏡面結(jié)構(gòu)，因此，相對于光學(xué)設(shè)計來說，形成的微型透鏡具有高的自由度。當(dāng)使用其中以不均勻節(jié)距布置有這樣的結(jié)構(gòu)的反射板時，所形成的反射板是如此優(yōu)異，即具有根據(jù)設(shè)計值的反射特征。
當(dāng)使用該微型透鏡結(jié)構(gòu)-支撐轉(zhuǎn)印原始模型時，可制造出根據(jù)本發(fā)明的凹凸面模型和轉(zhuǎn)印迭片和用在反射型液晶顯示裝置等中并具有良好反射特征的漫反射模型。當(dāng)預(yù)先適當(dāng)?shù)貥?gòu)成凹凸面時，漫反射板的反射特征可被任意控制，反射特征可再生產(chǎn)地獲得。另外，可容易地適當(dāng)?shù)亟o基板提供具有給定功能的表面形狀。
如上文中所述的，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)切割系統(tǒng)，可獲得基于設(shè)計值的透鏡結(jié)構(gòu)，并可構(gòu)成非球面的透鏡面結(jié)構(gòu)，所以可獲得光學(xué)設(shè)計上的具有高的自由度的微型透鏡。
此外，可獲得具有基于設(shè)計值的優(yōu)異反射特征的反射板。凹凸面的適當(dāng)預(yù)置使得漫反射板的反射特征可被任意控制，同時反射特征可再生產(chǎn)地獲得。可容易地適當(dāng)?shù)亟o基板提供具有給定功能的表面型面。
不脫離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，可以其他形式實施本發(fā)明。因此本發(fā)明的實施例在所有方面被認(rèn)為是說明性的，而不是限制性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由權(quán)利要求限定的而不是由上述說明書中的內(nèi)容限定的，因此在權(quán)利要求和其等同的范圍內(nèi)的所有變化包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微型透鏡陣列，其包括一基板和布置于所述基板上的、基本為環(huán)形型面的微型透鏡，并且使每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置處是由相同的彎曲形狀構(gòu)成的。
2.一種微型透鏡陣列，其包括一基板和布置于所述基板上的微型透鏡，每個微型透鏡都有基本上為環(huán)形的型面，并且使每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有一定尺寸的半徑。
3.一種微型透鏡陣列，其包括一基板和布置于所述基板上的微型透鏡，每個微型透鏡都有基本上為環(huán)形的型面，并且使每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀由一個給定的非球面形狀構(gòu)成的。
4.一種微型透鏡陣列，其包括一基板和布置于所述基板上的微型透鏡，并且使每個微型透鏡在其長軸和短軸處相交成90°，在分別垂直于所述長軸或所述短軸的面處的斷面形狀，在任意位置處是由相同彎曲線或具有由在各個方向上的曲線和直線組合的相同彎曲線構(gòu)成的。
5.權(quán)利要求1所述的微型透鏡陣列，其特征在于，構(gòu)成所述微型透鏡表面的曲面，在形成所述微型透鏡的轉(zhuǎn)印原始模型的水平面處，具有23°或更低的切角。
6.一種制造微型透鏡陣列轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括，通過控制具有與微型透鏡的長軸和短軸之一的斷面形狀相同的突出部分型面的切割工具，使切割工具畫出另一條軸線的斷面形狀的軌跡而在模具中形成微型透鏡結(jié)構(gòu)。
7.一種制造微型透鏡陣列轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括以下步驟以與微型透鏡的長軸和短軸之一相同的斷面形狀構(gòu)成用作切割工具的金剛石尖部的突出部分型面，通過控制所述切割工具的軌跡來加工模具，以制造與微型透鏡另一條軸線的相同的斷面形狀，從而形成微型透鏡結(jié)構(gòu)。
8.一種制造微型透鏡陣列轉(zhuǎn)印原始模型的方法，其特征在于，在依據(jù)權(quán)利要求7的制造基本上為環(huán)形形狀的微型透鏡的方法中，當(dāng)所述環(huán)形形狀的直徑為D，并且所述突出部分型面的半徑為R時，C/R為0.73或更低。
9.一種制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法，其特征在于，在依據(jù)權(quán)利要求7的制造微型透鏡的方法中，形成微型透鏡結(jié)構(gòu)的步驟包括，通過沿水平方向移動切割工具和其中形成有微型透鏡的基板，并沿垂直方向移動用于微動的驅(qū)動機構(gòu)，形成微型透鏡。
10.權(quán)利要求9所涉及的制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法，其特征在于，所述用于微動的驅(qū)動機構(gòu)由壓電元件制成，并且向所述壓電元件施加電壓，以很小的角度使所述切割工具沿垂直方向移動。
11.一種用于反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型，其包括一壓模和微型透鏡，所述微型透鏡設(shè)置于壓模中，每個所述微型透鏡的型面都基本上為環(huán)形，其中每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀，在任意位置處是由相同半徑構(gòu)成的，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距形成在一個平面上，并且相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的半徑的50-100％范圍內(nèi)。
12.一種用于反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型，其包括一壓模和微型透鏡，所述微型透鏡設(shè)置于壓模中，每個微型透鏡的長軸和短軸以90°相交，并且在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的面處的斷面形狀，在任意位置和在各個方向上是由相同彎曲線或具有由曲線和直線組合的相同彎曲線構(gòu)成的，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距形成在一個平面上，其中相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的半徑的50-100％范圍內(nèi)。
13.一種制造用于反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括以下步驟通過控制切割工具而在壓模中構(gòu)成微型透鏡結(jié)構(gòu)，以便畫出另一條軸線的斷面形狀的軌跡，其中所述切割工具具有與微型透鏡的、長度基本彼此相等的長軸或短軸中的一個的斷面形狀相同的突出部分型面，其中，所述微型透鏡分別都具有基本上為環(huán)形型面，其中每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同尺寸的半徑，在一個平面上以不規(guī)則節(jié)距形成微型透鏡，相鄰微型透鏡之間的節(jié)距被設(shè)定為在所述微型透鏡的半徑的50-100％范圍內(nèi)。
14.一種制造用于反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括以下步驟以與微型透鏡的長軸和短軸中的一個的斷面形狀相同的形狀構(gòu)成切割工具的金剛石尖部的突出部分型面，控制與另一條軸線重合的所述切割工具的軌跡以加工一個壓模，從而在壓模中形成微型透鏡結(jié)構(gòu)，其中所述微型透鏡分別都有基本上為環(huán)形的型面，其中每個微型透鏡的長軸和短軸在長度上基本彼此相等，所述長軸和短軸穿過所述基本環(huán)形型面的中心并以90°相交，并且在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀在任意位置具有相同尺寸的半徑，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距在同一平面上構(gòu)成，相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的透鏡半徑的50-100％范圍內(nèi)。
15.一種制造用于反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括以下步驟通過控制切割工具而在壓模中構(gòu)成微型透鏡結(jié)構(gòu)，以便畫出另一條軸線的斷面形狀的軌跡，其中所述切割工具具有與微型透鏡的、長度的彼此相等的長軸和短軸中的一個的斷面形狀相同的突出部分型面，其中，所述微型透鏡分別具有長軸和短軸，所述長軸和短軸以90°相交，并且在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀，在任意位置是由相同彎曲線或具有由在各個方向上的曲線和直線組合的相同彎曲線構(gòu)成的，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距在同一平面上構(gòu)成，相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的透鏡半徑的50-100％范圍內(nèi)。
16.一種制造用于反射板部件的轉(zhuǎn)印原始模型的方法，該方法包括以下步驟以與微型透鏡的長軸和短軸中的一個的斷面形狀相同的形狀構(gòu)成切割工具的金剛石尖部的突出部分型面，控制與另一條軸線的剖面形狀重合的所述切割工具的軌跡以加工一個壓模，從而在壓模中形成微型透鏡結(jié)構(gòu)，其中，所述微型透鏡分別具有長軸和短軸，所述長軸和短軸以90°相交，并且被布置成，在分別垂直于一條平行于所述長軸或短軸的軸線的面處的斷面形狀，在任意位置是由相同彎曲線或具有由在各個方向上的曲線和直線組合的相同彎曲線構(gòu)成的，所述微型透鏡以不均勻節(jié)距在同一平面上構(gòu)成，相鄰微型透鏡之間的節(jié)距在所述微型透鏡的透鏡半徑的50-100％范圍內(nèi)。
17.一種制造凹凸面模型的方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求14中所限定的制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法所制造的轉(zhuǎn)印原始模型，被固定于被轉(zhuǎn)印的基板上，從而形成凹凸面模型。
18.一種制造凹凸面模型的方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求16中所限定的制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法所制造的轉(zhuǎn)印原始模型，被固定于被轉(zhuǎn)印的基板上，從而形成凹凸面模型。
19.一種制造凹凸面模型的方法，其特征在于，在權(quán)利要求17中所限定的制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法中，所述被轉(zhuǎn)印的基板由其上疊置有塑料膜或基底層的基板制成。
20.一種制造凹凸面模型的方法，其特征在于，在權(quán)利要求18中所限定的制造轉(zhuǎn)印原始模型的方法中，所述被轉(zhuǎn)印的基板由其上疊置有塑料膜或基底層的基板制成。
21.一種凹凸面模型，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求17中所限定的方法制成。
22.一種凹凸面模型，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求18中所限定的方法制成。
23.一種轉(zhuǎn)印迭片，其包括用作臨時支撐的、權(quán)利要求21中所限定的凹凸面模型，一疊置在所述臨時支撐的凹凸面模型表面的薄膜，以及一與所述薄膜層的、與接觸所述臨時支撐的表面相對的表面粘合的貼合支撐。
24.一種轉(zhuǎn)印迭片，其包括用作臨時支撐的、權(quán)利要求22中所限定的凹凸面模型，一疊置在所述臨時支撐的凹凸面模型表面的薄膜，其中，與所述薄膜層的、與接觸所述臨時支撐的表面，用作粘合基板的貼合支撐。
25.權(quán)利要求23所涉及的轉(zhuǎn)印迭片，其特征在于，保護(hù)膜被疊置于所述薄膜層的粘合表面上。
26.權(quán)利要求24所涉及的轉(zhuǎn)印迭片，其特征在于，保護(hù)膜被疊置于所述薄膜層的粘合表面上。
27.一種制造漫反射板的方法，所述方法包括以下步驟提供用于轉(zhuǎn)印的、如權(quán)利要求25限定的迭片，將保護(hù)膜已被去除的迭片固定于所述貼合基板上，使所述薄膜層的所述粘合表面與所述基板接觸。
28.一種制造漫反射板的方法，所述方法包括以下步驟提供用于轉(zhuǎn)印的、如權(quán)利要求25限定的迭片，將保護(hù)膜已被去除的迭片固定于所述貼合基板上，使所述薄膜層的所述粘合表面與所述基板接觸，使所述臨時支撐分離，在所述凹凸模型的凹凸表面上形成反射膜。
29.一種制造漫反射板的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將如權(quán)利要求21所限定的凹凸面模型，固定于形成在防護(hù)基板上的薄膜層上，以使得凹凸表面與所述薄膜層相接觸，分離所述凹凸面模型，并且在所述薄膜層的凹凸表面在其上被轉(zhuǎn)印的表面上形成反射膜。
30.一種制造漫反射板的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將如權(quán)利要求22所限定的凹凸面模型，固定于形成在防護(hù)基板上的薄膜層上，以使得凹凸表面與所述薄膜層相接觸，分離所述凹凸面模型，并且在所述薄膜層的凹凸表面在其上被轉(zhuǎn)印的表面上形成反射膜。
31.一種漫反射板，其包括根據(jù)權(quán)利要求17中所限定的方法制造的凹凸面模型和一疊置于所述凹凸面模型的凹凸表面上的反射膜。
32.一種漫反射板，其包括根據(jù)權(quán)利要求18中所限定的方法制造的凹凸面模型和一疊置于所述凹凸面模型的凹凸表面上的反射膜。
33.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求27中所限定的方法制造的漫反射板。
34.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求28中所限定的方法制造的漫反射板。
35.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求29中所限定的方法制造的漫反射板。
36.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求30中所限定的方法制造的漫反射板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有基本上環(huán)形的微型透鏡結(jié)構(gòu)，當(dāng)在垂直于所述微型透鏡結(jié)構(gòu)的長軸或短軸的任何一個面取截面時，該結(jié)構(gòu)由在任何截面的圓形的一部分和非球面曲線構(gòu)成。本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)印迭片，該轉(zhuǎn)印迭片包括具有轉(zhuǎn)印原始模型的凹凸面形狀的凹凸面模型，在所述轉(zhuǎn)印原始模型中布置有多個如上所述的那樣的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)印到被轉(zhuǎn)印的基板上，并且薄膜層疊置于其凹或凸表面上，其中薄膜層的一個對著與臨時支撐相接觸表面的表面被用作是貼合基板的粘合面。而且，本發(fā)明還涉及一種制造漫反射板的方法，該方法包括以下步驟將轉(zhuǎn)印迭片固定于與薄膜層的粘合面接觸的貼合基板上，分離臨時支撐，在薄膜層的凹或凸表面上形成反射膜。
文檔編號G02B3/00GK1402021SQ0212762
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月7日
發(fā)明者吉川武尚, 前田幸雄, 田谷昌人, 太田共久, 石澤勛, 佐藤誠 申請人:株式會社日立制作所, 日立化成工業(yè)株式會社