專利名稱：制造具有凹面部分的基材的方法、具有凹面部分的基材、微透鏡基材、傳輸屏和背投的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造具有凹面部分的基材的方法，具有凹面部分的基材，微透鏡基材，傳輸屏和背投。
背景技術：
近年來，作為一種適用于家庭影院、大屏幕電視等的用于監(jiān)控的顯示器，對背投的需要正不斷增大。在用于背投機的傳輸屏中，一般使用雙凸透鏡。但具有這些雙凸透鏡的常規(guī)背投的問題在于盡管其水平視角大，但是其垂直視角小(即，存在視角偏差)。
為了解決這種問題，提出了使用微透鏡陣列片材(微透鏡基材)替代雙凸透鏡的傳輸屏(例如，參見JP-A-2000-321675)。但在這種傳輸屏中，因為傳輸屏具有其中多個微透鏡以正方形晶格方式排列的微透鏡陣列片材，因此問題在于，通過每個微透鏡的光相互干涉，并且尤其是與使用雙凸透鏡的情形相比容易產(chǎn)生波紋(moire)。另外，問題在于，因為微透鏡以正方形晶格方式等排列，因此具有微透鏡的傳輸屏的光使用效率變低，其對比度變低，而且產(chǎn)生其中傳輸屏的亮度在其視角特性中的預定水平角下急劇變暗的現(xiàn)象(所謂，必然畫面(certain-drawing)現(xiàn)象)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋和具有優(yōu)異視角特性的傳輸屏和背投。
本發(fā)明的另一目的以提供一種可合適地用于制造上述傳輸屏和背投的微透鏡基材和用于該制造微透鏡基材的具有多個凹面部分的基材。
另外，本發(fā)明的另一目的是提供一種有效地制造上述具有多個凹面部分的基材的方法。
為了實現(xiàn)以上目的，在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明涉及一種制造具有多個凹面部分的基材的方法。該基材用于制造具有多個作為凸面透鏡的微透鏡的微透鏡基材，所述多個微透鏡使用多個凹面部分形成。該方法包括如下步驟制備基底基材，所述基底基材具有兩個主表面；在基底基材的兩個主表面之一上形成至少一層；在所述至少一層中形成多個開口以形成掩模，所述多個開口中的每個的直徑是0.8至20μm；通過將具有其上已形成多個開口的掩模的基底基材進行蝕刻過程以使所形成的每個凹面部分具有基本上橢圓形狀，從而在基底基材中形成多個凹面部分；和從基底基材上去除掩模，其中多個所形成的凹面部分在基底基材上以犬牙織紋方式(houndstooth check manner)排列，其中，如果每個所形成的凹面部分在垂直于基底基材主表面的方向上的深度被定義為D(μm)，并且通過將每個所形成的凹面部分在長軸方向上的長度和每個所形成的開口的直徑之間的差值除以2而得到的值被定義為S(μm)，那么D和S滿足關系0.90≤S/D≤1.40，和其中，如果從基材的一個主表面之上觀察，則所有的多個所形成的凹面部分在其中形成多個凹面部分的可用面積中所占的面積相對于全部可用面積的比率是90％或更大。
這樣可提供一種制造具有多個凹面部分的基材的方法，該基材可合適用于制造可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋和具有優(yōu)異視角特性的傳輸屏和背投。
在根據(jù)本發(fā)明制造具有多個凹面部分的基材的方法中，優(yōu)選的是，如果從基材的一個主表面之上觀察，則在開口形成步驟中，多個開口形成使得第一列凹面部分在其短軸方向上相對鄰近第一列凹面部分的第二列凹面部分而言移動多個凹面部分中的每個的一半節(jié)距。
因此，使用利用本發(fā)明方法制造的具有多個凹面部分的基材所制造的具有微透鏡基材的傳輸屏和背投可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明制造具有多個凹面部分的基材的方法中，優(yōu)選的是，形成所述至少一層的步驟包括如下步驟在基材的一個主表面上形成由作為主要材料的鉻構(gòu)成的第一層；和在第一層上形成由作為主要材料的氧化鉻構(gòu)成的第二層。
這樣可容易地并確切地形成各個都具有所需形狀的開口，并提高基底基材和掩模之間在蝕刻過程的粘附性。結(jié)果，可容易地并確切地形成每個都具有所需形狀的多個凹面部分。
在根據(jù)本發(fā)明制造具有多個凹面部分的基材的方法中，優(yōu)選的是，所述開口形成步驟包括將其上已形成至少一層的基材用激光束照射的步驟。
這樣可容易地并確切地形成每個都具有所需形狀的開口。
在根據(jù)發(fā)明制造具有多個凹面部分的基材的方法中，優(yōu)選在凹面部分形成步驟中，蝕刻過程使用包含作為蝕刻劑的二氟化氫銨的液體進行。
這樣可有效地在基材上進行蝕刻，同時充分防止產(chǎn)生對掩模等的有害影響，因此可容易地并確切地形成每個都具有所需形狀的多個凹面部分。另外，因為含4重量％二氟化氫銨的溶液沒有毒性，因而可更確切地防止其對工作中的人體和對環(huán)境的影響。
在根據(jù)本發(fā)明制造具有多個凹面部分的基材的方法中，優(yōu)選的在基底基材制備步驟中，使用由具有透明性的材料構(gòu)成的基底基材。
因此，例如，可適當?shù)厥褂盟@得的具有多個凹面部分的所得基材作為傳輸屏和/或背投的元件(透鏡基材)。另外，例如，如果使用所得的具有多個凹面部分的基材用于制造微透鏡基材，可合適進行例如以下過程在沒有從微透鏡基材上脫離具有多個凹面部分的基材的情況下形成黑色基質(zhì)。
在根據(jù)本發(fā)明制造具有多個凹面部分的基材的方法中，如果具有基本上橢圓形狀的每個所形成的凹面部分在其短軸方向上的長度被定義為L1(μm)和每個所形成的凹面部分在其長軸方向上的長度被定義為L2(μm)，那么優(yōu)選L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99。
因此，使用具有多個凹面部分的基材制造的具有微透鏡基材的傳輸屏和背投可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性，其中所述具有多個凹面部分的基材使用本發(fā)明方法制造。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種具有多個凹面部分的基材。具有多個凹面部分的所述基材使用上述的本發(fā)明方法制造。
這樣可提供一種用于制備微透鏡基材的具有多個凹面部分的基材，該微透鏡基材可適當?shù)赜糜谥圃炜煞乐褂捎诠飧缮娑a(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性的傳輸屏和背投。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種微透鏡基材。所述微透鏡基材使用根據(jù)本發(fā)明的上述具有多個凹面部分的基材制造，其中所述微透鏡基材具有兩個主表面，而且多個微透鏡在微透鏡基材的一個主表面上形成。
這樣可提供一種微透鏡基材，該基材可適當?shù)赜糜谥圃炜煞乐褂捎诠飧缮娑a(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性的傳輸屏和背投。
在本發(fā)明的微透鏡基材中，如果從微透鏡基材的一個主表面之上觀察，則優(yōu)選的是，所述多個微型透鏡在微透鏡基材的一個主表面上形成使得第一列微透鏡在其短軸方向上相對鄰近第一列微透鏡的第二列微透鏡而言移動多個微透鏡中的每個的一半節(jié)距。
因此，具有本發(fā)明微透鏡基材的傳輸屏和背投可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性。
在本發(fā)明的微透鏡基材中，優(yōu)選的是，如果具有基本上橢圓形狀的多個微透鏡中的每個在其短軸方向上的長度被定義為L1(μm)，而且多個微透鏡中的每個在其長軸方向上的長度被定義為L2(μm)，那么L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99。
因此，具有微透鏡基材的傳輸屏和背投可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異的視角特性，所述微透鏡基材使用本發(fā)明的具有多個凹面部分的基材制造。
在本發(fā)明的微透鏡基材中，優(yōu)選的是，微透鏡基材由具有透明性的材料構(gòu)成。
因此，例如，可合適使用所得微透鏡基材作為傳輸屏和/或背投的元件。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及傳輸屏。本發(fā)明的傳輸屏包括在其一個主表面上形成有多個同心棱鏡的Fresnel透鏡，所述Fresnel透鏡的一個主表面構(gòu)成其發(fā)射表面；和上述的本發(fā)明微透鏡基材，所述微透鏡基材安裝在Fresnel透鏡的發(fā)射表面?zhèn)?，使得其主表面朝向Fresnel透鏡。
這樣就能夠提供可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性的傳輸屏。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及背投。本發(fā)明的背投包括上述的本發(fā)明傳輸屏。
這樣就可能夠提供可防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋并具有優(yōu)異視角特性的背投。


根據(jù)以下參考附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細描述，本發(fā)明的前述和其它目的、特點和優(yōu)點更容易表現(xiàn)出來。
圖1是縱向橫截面視圖，其示意性地示出在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中的微透鏡基材。
圖2是圖1所示微透鏡基材的平面圖。
圖3是縱向橫截面視圖，其示意性地示出在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中的具有圖1所示微透鏡基材的傳輸屏。
圖4是縱向橫截面視圖，其示意性地示出本發(fā)明具有多個凹面部分的基材。
圖5是縱向橫截面視圖，其示意性地示出一種制造圖4所示具有多個凹面部分的基材的方法。
圖6是縱向橫截面視圖，其示意性地示出制造圖1所示微透鏡基材的方法的一個實例。
圖7示意性地示出其上應用有本發(fā)明傳輸屏的背投的配置。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的制造具有凹面部分的基材的方法、具有凹面部分的基材、微透鏡基材、傳輸屏和背投的優(yōu)選實施方案。
在這方面，在本發(fā)明中，“基材”表示一種概念，包括具有相對大的壁厚度且基本上是沒有柔韌性的、片材形、膜形、等的基材。另外，盡管本發(fā)明的微透鏡基材等的應用并不特別限定，但在本實施方案中，針對其中微透鏡基材主要用作包括在傳輸屏和/或背投中的元件(凸面透鏡基材)的情形進行描述。
首先描述本發(fā)明的微透鏡基材的配置。
圖1是縱向橫截面視圖，示意性地示出在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中的微透鏡基材。圖2是圖1所示微透鏡基材的平面圖。現(xiàn)在，在使用圖1的以下解釋中，為了便于解釋，圖1的左側(cè)和右側(cè)分別被稱作“光入射側(cè)(或光入射表面)”和“光發(fā)射側(cè)(或光發(fā)射表面)”。在這方面，在以下描述中，“光入射側(cè)”和“光發(fā)射側(cè)”相應表示用于得到圖像光的光的“光入射側(cè)”和“光發(fā)射側(cè)”，并且如果沒有另外說明則它們不相應表示外側(cè)光等的“光入射側(cè)”和“光發(fā)射側(cè)”。
微透鏡基材1是包括在以后描述的傳輸屏10中的元件。如圖1所示，微透鏡基材1包括在其一個主表面(光入射表面)上提供有成預定圖案的多個微透鏡21的主基材2；和在其另一主表面(光發(fā)射表面)上的由具有光遮蔽作用的材料形成的黑色基質(zhì)(光遮蔽層)3。另外，微透鏡基材1根據(jù)需要在其光入射表面(即，每個微透鏡21的光入射側(cè))具有著色部分(外側(cè)光吸收部分)22。
主基材2一般由具有透明性的材料構(gòu)成。主基材2的構(gòu)成材料并不特別限定，但主基材2由作為主要材料的樹脂材料構(gòu)成。樹脂材料是一種具有預定折射指數(shù)的透明材料。
至于主基材2的具體構(gòu)成材料，可提及例如有，聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等，環(huán)狀聚烯烴，變性聚烯烴，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺(如尼龍6，尼龍46，尼龍66，尼龍610，尼龍612，尼龍11，尼龍12，尼龍6-12，尼龍6-66)，聚酰亞胺，聚酰胺-酰亞胺，聚碳酸酯(PC)，聚-(4-甲基戊烯-1)，離子交聯(lián)聚合物，丙烯酸樹脂，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)，丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂)，丁二烯-苯乙烯共聚物，聚甲醛，聚乙烯醇(PVA)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚酯如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚對苯二甲酸環(huán)己基(烷)酯(PCT)，聚醚，聚醚酮(PEK)，聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酰亞胺，聚縮醛(POM)，聚苯醚，變性聚苯醚，聚砜，聚醚砜，聚苯硫醚，多芳基化合物，液晶聚合物如芳族聚酯，氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯等，各種熱塑性彈性體如苯乙烯基彈性體、聚烯烴基彈性體、聚氯乙烯基彈性體、聚氨酯基彈性體、聚酯基彈性體、聚酰胺基彈性體、聚丁二烯基彈性體、反式-聚異戊二烯基彈性體、氟碳橡膠基彈性體、氯化聚乙烯基彈性體等，環(huán)氧樹脂，酚類樹脂，脲樹脂，三聚氰胺樹脂，不飽和聚酯，硅氧烷基樹脂，氨基甲酸乙酯基樹脂，等；和共聚物，具有至少一種這些材料作為主要成分的共混體和聚合物合金等。另外，在本發(fā)明中，可使用兩種或更多種這些材料的混合物(例如，共混樹脂，聚合物合金，由使用兩種或更多種上述材料的兩層或更多層組成的層壓體)。
構(gòu)成主基材2的樹脂材料通常具有超過各種氣體(即，使用微透鏡基材1時的氣氛)中的每種的絕對折射指數(shù)。優(yōu)選的是，樹脂材料的具體絕對折射指數(shù)是1.2至1.9。更優(yōu)選它是1.35至1.75，進一步更優(yōu)選它是1.45至1.60。如果樹脂材料的絕對折射指數(shù)具有在以上范圍內(nèi)的預定值，則可進一步提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的視角特性，同時保持傳輸屏10的光使用效率。
微透鏡基材1在其光入射表面的那側(cè)提供有每個都具有作為凸面透鏡的凸面表面的多個微透鏡21，所述光入射表面允許光進入微透鏡基材1。在本實施方案中，每個微透鏡21具有基本上橢圓形狀(平整形狀或基本上捆包形狀)，其中如果從微透鏡基材1的光入射表面之上觀察，則其垂直寬度小于側(cè)向?qū)挾?。如果每個微透鏡21具有這種形狀，則可尤其提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的視角特性，同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。尤其在這種情況下，可提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的水平和垂直方向的視角特性。
如果每個微透鏡21在其短軸(或次軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L1(μm)，并且每個微透鏡21在其長軸(或主軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L2(μm)，則當從微透鏡基材1的光入射表面之上觀察時，優(yōu)選的是，比率L1/L2是0.10至0.99(即，優(yōu)選的是，L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99)。更優(yōu)選它是0.50至0.95，進一步更優(yōu)選它是0.60至0.80。通過將比率L1/L2限制在以上范圍內(nèi)，上述效果可變得顯然。
優(yōu)選的是，如果從微透鏡基材1的光入射表面觀察，每個微透鏡21在其次軸方向上的長度L1是2至500μm。更優(yōu)選它是20至300μm，進一步更優(yōu)選它是30至100μm。如果每個微透鏡21在其次軸方向上的長度被限制在以上范圍內(nèi)，則在投影傳輸屏10上的圖像能夠得到足夠的分辨率，并進一步增加微透鏡基材1(包括傳輸屏10)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。
另外優(yōu)選的是，如果從微透鏡基材1的光入射表面之上觀察，每個微透鏡21在其主軸方向上的長度L2是5至750μm。更優(yōu)選它是25至500μm，進一步更優(yōu)選它是50至150μm。如果每個微透鏡21在其主軸方向上的長度被限制在以上范圍內(nèi)，則投影在傳輸屏10上的圖像能夠得到足夠的分辨率，并進一步增加微透鏡基材1(包括傳輸屏10)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。
此外，優(yōu)選的是，每個微透鏡21在其次軸方向上的曲率半徑(以下，簡單地稱作“微透鏡21的曲率半徑”)是5至150μm。更優(yōu)選它是15至150μm，進一步更優(yōu)選它是25至50μm。通過將微透鏡21的曲率半徑限制在以上范圍內(nèi)，可提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的視角特性。尤其在這種情況下，可提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的水平和垂直方向的視角特性。
此外，如果每個微透鏡21的高度被定義為H(μm)和微透鏡21在其短軸(或次軸)方向上的長度被定義為L1(μm)，那么H和L1滿足關系0.3≤L1/H≤5。更優(yōu)選H和L1滿足關系0.9≤L1/H≤1.4，還更優(yōu)選H和L1滿足關系1.2≤L1/H≤1.4。如果H和L1滿足這種關系，則可尤其提高視角特性，同時有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋。
另外，多個微透鏡21在主基材2上排列成犬牙織紋方式。通過如此排列多個微透鏡21，可有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。另一方面，例如，如果微透鏡21在主基材2上排列成正方形晶格方式等，則難以充分防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。另外，如果微透鏡21在主基材2上排列成任意方式，則難以充分提高微透鏡21在其中形成微透鏡21的可用面積中的份額，并且難以充分提高光在微透鏡基材1中的傳輸(光使用效率)。另外，所得圖像變暗。
盡管如上所述當從微透鏡基材1的一個主表面之上觀察時微透鏡21在主基材2上排列成犬牙織紋方式，優(yōu)選的是，由多個微透鏡21構(gòu)成的第一列25在其短軸方向上相對鄰近第一列25的第二列26而言移動每個微透鏡21的一半節(jié)距。這樣可尤其提高視角特性，同時又有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋。
如上所述，通過嚴格地規(guī)定微透鏡21的形狀、微透鏡21的排列圖案、微透鏡21的份額等，可尤其提高視角特性，同時又有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋?？墒褂美孟旅婷枋龅姆椒ㄖ苽涞木哂卸鄠€凹面部分的基材制造如上所述的微透鏡基材。
另外，每個微透鏡21形成為朝其光入射側(cè)凸出的凸面透鏡，并且設計成使其焦點f位于在黑色基質(zhì)(光遮蔽層)3上提供的每個開口31的附近。換句話說，從基本上垂直至微透鏡基材1的方向進入微透鏡基材1的平行光La(來自以后描述的Fresnel透鏡5的平行光La)被微透鏡基材1的每個微透鏡21聚光，并且在黑色基質(zhì)(光遮蔽層)3上提供的每個開口31的附近的焦點f上聚焦。這樣，因為通過每個微透鏡21的光在黑色基質(zhì)3的每個開口31的附近聚焦，因而可特別增加微透鏡基材1的光使用效率。另外，因為通過(patting through)每個微透鏡21的光在每個開口31的附近聚焦，因而可降低每個開口31的面積。
另外優(yōu)選的是，如果從微透鏡基材1的光入射表面(即，圖2所示的方向)觀察，在其中形成微透鏡21的可用面積中，所有微透鏡21所占的面積(投影面積)相對于整個可用面積的比率是90％或更多。更優(yōu)選該比率是96％或更多，進一步更優(yōu)選該比率是97至99.5％。如果所有微透鏡(凸面透鏡)22在可用面積中所占的面積相對于整個可用面積的比率是90％或更多，則可減少通過其中存在微透鏡21的區(qū)域之外的區(qū)域的直線光，并可進一步增加具有微透鏡基材1的傳輸屏10的光使用效率。在這方面，如果一個微透鏡21在從一個微透鏡21的中心至非形成面積(其上不形成包括一個微透鏡2的四個相鄰微透鏡2)的中心的方向上的長度被定義為L3(μm)，并且當從微透鏡基材1的光入射表面之上觀察時一個微透鏡21的中心和非形成面積的中心之間的長度被定義為L4(μm)，則所有微透鏡21在其中形成微透鏡21的可用面積中所占的面積(投影面積)相對于整個可用面積的比率可近似為線段L3的長度(μm)與線段L4(μm)的長度的比率(即，L3/L4×100(％))(參見圖2)。
另外，如上所述，著色部分22被提供在微透鏡基材1的光入射表面上(即，在每個微透鏡21的光入射側(cè))。從其光入射表面進入微透鏡基材1的光可有效地透過這種著色部分22，且著色部分22具有防止外側(cè)光被反射到微透鏡基材1的光發(fā)射側(cè)的功能。通過提供這種著色部分22，可得到具有優(yōu)異對比度的投影圖像。
尤其是，在本發(fā)明中，著色部分22通過將著色液體(尤其，具有特殊組成特征的著色液體)供給到主基材2(以后進行描述)上而形成。為了詳細解釋該特殊特征，著色部分22通過將著色液體(以后進行描述)供給到主基材2上使得著色液體中的著色劑浸漬主基材2(微透鏡21)的內(nèi)部而形成。如果著色部分22如此形成，那么與其中著色部分22被層壓在主基材2的外周表面上的情形相比，可增大著色部分22的粘附性。結(jié)果，例如，可更確切地防止由于著色部分22和主基材2之間界面附近的折射指數(shù)變化而產(chǎn)生對微透鏡基材的光學特性的有害影響。
另外，因為著色部分22通過將著色液體供給到主基材2上而形成，因而可減少相應部分的厚度差異(尤其是，不對應于主基材2的表面形狀的厚度差異)。這樣可防止在投影圖像中產(chǎn)生如顏色不均一性的缺點。另外，盡管著色部分22由包含著色劑的材料構(gòu)成，但其主要組分一般與主基材2(微透鏡基材1)的主要組分相同。因此，折射指數(shù)等的急劇變化在著色部分22和其它非著色部分之間的邊界附近幾乎不產(chǎn)生。因此，容易總體上設計微透鏡基材1的光學特性，而且可穩(wěn)定微透鏡基材1的光學特性并增大其可靠性。
著色層22的顏色密度并不特別限定。優(yōu)選的是，由基于光譜透光度的Y值(D65/2°視角)表示的著色層22的顏色密度是20至85％。更優(yōu)選它是35至70％。如果著色劑在著色部分22中的濃度被限制在以上范圍內(nèi)，可尤其提高由透過微透鏡基材1的光形成的圖像的對比度。另一方面，如果著色部分22的顏色密度低于以上給出的下限，那么入射光的光透射下降且所得圖像不能具有足夠的亮度。結(jié)果，圖像的對比度可能變得不足。另外，如果著色部分22的顏色密度在以上給出的上限之上，則難以防止外側(cè)光(即，從與光入射側(cè)相反的那側(cè)進入微透鏡基材1的外部光)被充分反射，而且因為黑色標記的前側(cè)亮度(黑色亮度)的增加量在明亮場所完全關掉光源時變大，因而不能充分得到提高投影圖像的對比度的作用。
著色部分22的顏色不特別限定。優(yōu)選的是，著色部分22的顏色是無色的，尤其是黑色外觀，其中混有其顏色基于藍色和紅色，棕色或黃色的著色劑。另外優(yōu)選的是，具有用于控制光源的光三原色(RGB)平衡的特定波長的光被選擇性地吸收在著色部分22中或透過著色部分22。這樣有可能防止外側(cè)光被反射。由透過微透鏡基材1的光形成的圖像的顏色色調(diào)可被準確表達，而且色度坐標被加寬(顏色色調(diào)的表達寬度被充分加寬)，因此可表達更深的黑色。因此，可尤其提高圖像的對比度。
另外，黑色基質(zhì)3被提供在微透鏡基材1的光發(fā)射表面上。在這種情況下，黑色基質(zhì)3由具有光遮蔽作用的材料構(gòu)成并以層壓方式形成。通過提供這種黑色基質(zhì)3，可吸收黑色基質(zhì)3中的外側(cè)光(這對于形成投影圖像不是優(yōu)選的)，因此可改善在具有優(yōu)異對比度的屏幕上投影的圖像。尤其是，通過提供如上所述的著色部分22和黑色基質(zhì)3，可增加微透鏡基材1所投影的圖像的對比度。這種黑色基質(zhì)3在透過每個微透鏡21的光的光程上具有多個開口31。因此，由每個微透鏡1聚集的光可有效地通過黑色基質(zhì)3的開口31。結(jié)果，可增高微透鏡基材1的光使用效率。
另外優(yōu)選的是，黑色基質(zhì)3的平均厚度是0.01至5μm。更優(yōu)選它是0.01至3μm，進一步更優(yōu)選它是0.03至1μm。如果黑色基質(zhì)3的平均厚度被限制在以上范圍內(nèi)，可更有效地實現(xiàn)黑色基質(zhì)3的功能，同時更確切地防止偶然的缺點如黑色基質(zhì)3的分離和開裂。例如，可提高投影到具有微透鏡基材1的傳輸屏10的屏幕上的圖像的對比度。
以下描述具有如上所述微透鏡基材1的傳輸屏10。
圖3是縱向橫截面視圖，示意地顯示在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中的具有圖1所示微透鏡基材的傳輸屏10。如圖3所示，傳輸屏10具有Fresnel透鏡5和上述的微透鏡基材1。Fresnel透鏡5被安置在微透鏡基材1的光入射表面?zhèn)?即，在用于圖像的光的入射側(cè))，而且構(gòu)造傳輸屏10，以使得已由Fresnel透鏡5傳輸?shù)墓膺M入微透鏡基材1。
Fresnel透鏡5具有在Fresnel透鏡5的光發(fā)射表面上以基本上同心方式形成的多個棱鏡。Fresnel透鏡5使用于投影圖像的光偏離投影透鏡(在附圖中未示)，并將平行于微透鏡基材1的主表面的垂直方向的平行光La輸出至微透鏡基材1的光入射表面?zhèn)取?br> 在如上所述構(gòu)造的傳輸屏10中，來自投影透鏡的光被Fresnel透鏡5偏斜而變成平行光La。然后，平行光La從其上形成有多個微透鏡21的光入射表面進入微透鏡基材1，從而被微透鏡基材1的每個微透鏡21聚集，而且該被聚集的光隨后被聚焦并通過黑色基質(zhì)(光遮蔽層)3的開口31。此時，進入微透鏡基材1的光以足夠透光度透過微透鏡基材1，而且透過開口31的光隨后被擴散，這樣傳輸屏10的觀察者(視者)觀察(注視)到平整圖像。
接著，現(xiàn)在描述本發(fā)明可適當?shù)赜糜谥圃烊缟纤龅奈⑼哥R基材的具有多個凹面部分(用于形成微透鏡)的基材及其制造方法。
圖4是縱向橫截面視圖，示意地表示本發(fā)明具有多個凹面部分61的基材6。圖5是縱向橫截面視圖，示意地表示制造圖4所示具有多個凹面部分61的基材6的方法。在這方面，盡管用于形成微透鏡21的多個凹面部分實際上在制造用于制造微透鏡基材1的基材6時形成于基底基材7的主表面上，并且多個微透鏡21(凸面透鏡)實際上在制造微透鏡基材時形成于主基材2的一個表面上，為了更容易理解，示出具有凹面部分的基材6的一部分，以在圖4-6中加以強調(diào)。
首先描述可用于制造微透鏡基材1的具有多個凹面部分61的基材6的配置。
具有用于形成微透鏡21的凹面部分的基材6例如可由諸如各種金屬材料、各種玻璃材料和各種樹脂材料之類的任何材料形成。如果具有凹面部分的基材6由任何具有優(yōu)異的形狀穩(wěn)定性的材料形成，那么可尤其提高每個凹面部分61的形狀的穩(wěn)定性(可靠性)，而且可尤其提高使用具有凹面部分的基材6形成的每個微透鏡21的尺寸精度。另外，也可增高作為透鏡基材的微透鏡基材1的光學特性的可靠性。至于凹面部分61的具有優(yōu)異形狀穩(wěn)定性的材料，例如可提及各種金屬材料、各種玻璃材料等。
另外，如果具有凹面部分的基材6由具有透明性的材料形成，則可在主基材2的一個主表面上形成黑色基質(zhì)3，同時具有凹面部分的基材6與主基材2在制造微透鏡基材1的方法中緊密接觸(即，沒有從主基材2上脫離具有凹面部分的基材6)。這樣有可能提高主基材2的操作性能并且在其上適當?shù)匦纬珊谏|(zhì)3。另外，如果具有凹面部分的基材6由具有透明性的材料形成，則可適當?shù)厥褂镁哂邪济娌糠值幕?自身作為光學裝置如傳輸屏和背投的元件或微透鏡基材(即，具有多個凹面部分作為凹面透鏡的微透鏡基材)。至于具有透明性的這些材料，例如可提及各種樹脂材料、各種玻璃材料等。
具有用于形成微透鏡21的凹面部分的基材6具有其中凹面部分61對應于構(gòu)成微透鏡基材1的微透鏡21的形狀，并且提供用于形成其以對應于微透鏡基材1的微透鏡21排列圖案的方式排列的微透鏡21的多個凹面部分61。每個凹面部分61一般具有基本上與每個微透鏡21相同的尺寸(除每個微透鏡21是凸面部分，并且每個凹面部分61是凹面部分，以及相互具有鏡像關系的情形之外其它都相同)，而且凹面部分61具有與微透鏡21相同的排列圖案。
為了詳細說明，如果從具有用于形成微透鏡21的凹面部分的基材6的一個主表面之上觀察，每個凹面部分61(用于形成微透鏡21的凹面部分61)具有基本橢圓形狀(或平整形狀，基本上的捆包形狀)，其中垂直長度小于側(cè)向?qū)挾?即，其在長軸方向上的長度大于其在短軸方向上的長度)。因為每個凹面部分61具有這種形狀，因此可合適利用制備能夠尤其提高視角特性且又同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類缺點的微透鏡基材1。另外，從具有用于形成微透鏡21的凹面部分的基材6的一個主表面之上觀察時，如果每個凹面部分61具有這種基本上橢圓形狀(或平整形狀，基本上捆包形狀)，其中其垂直長度小于其側(cè)向?qū)挾?即，其在長軸方向上的長度大于其在短軸方向上的長度)，那么即使當具有凹面部分的基材6自身用于例如，光學裝置如傳輸屏和背投的元件，尤其是透鏡基材(即，具有多個微透鏡作為凹面透鏡的微透鏡基材)時，也能夠尤其提高視角特性，同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。在這種情況下，可尤其提高水平和垂直方向的視角特性。
此外，如果當從具有凹面部分的基材6的外周表面上觀察時，每個凹面部分61在其短軸(或次軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L1(μm)，以及每個凹面部分61在其長軸(或主軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L2(μm)，則優(yōu)選的是，比率L1/L2是0.10至0.99(即，L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99)。更優(yōu)選它是0.50至0.95，進一步更優(yōu)選它是0.60至0.80。通過將比率L1/L2限制在以上范圍內(nèi)，上述效果可變得明顯。
另外優(yōu)選的是，如果從具有凹面部分的基材6的外周表面之上觀察，則每個凹面部分61在其次軸方向上的長度L1是2至500μm。更優(yōu)選它是20至300μm，進一步更優(yōu)選它是30至100μm。如果每個凹面部分61在其次軸方向上的長度被限制在以上范圍內(nèi)，則可在傳輸屏10上投影的圖像中得到足夠的分辨率并進一步增加微透鏡基材1(和具有凹面部分的基材6)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。
另外優(yōu)選的是，如果從具有凹面部分的基材6的外周表面之上觀察，則每個凹面部分61在其主軸方向上的長度L2是5至750μm。更優(yōu)選它是25至500μm，進一步更優(yōu)選它是50至150μm。如果每個凹面部分61在其主軸方向上的長度被限制在以上范圍內(nèi)，則可在傳輸屏10上投影的圖像中得到足夠的分辨率并進一步增加微透鏡基材1(和具有凹面部分的基材6)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。
此外，優(yōu)選的是，每個凹面部分61在其次軸方向上的曲率半徑(以下，簡單地稱作“凹面部分61的曲率半徑”是5至150μm。更優(yōu)選它是15至150μm，進一步更優(yōu)選它是25至50μm。通過將凹面部分61的曲率半徑限制在以上范圍內(nèi)，則可提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的視角特性。尤其在這種情況下，可提高具有微透鏡基材1的傳輸屏10的水平和垂直方向的視角特性。
另外，如果每個凹面部分61的深度被定義為D(μm)和每個凹面部分61在其短軸方向上的長度被定義為L1(μm)，則優(yōu)選的是，D和L1滿足關系0.3≤L1/D≤5。更優(yōu)選D和L1滿足關系0.9≤L1/D≤1.4，進一步更優(yōu)選D和L1滿足關系1.2≤L1/D≤1.4。如果H和L1滿足如上所述的關系，則可尤其提高所制造的微透鏡基材1的視角特性，同時有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋。
另外，多個凹面部分61以犬牙織紋方式排列在具有凹面部分的基材6的外周表面上。通過如此排列多個凹面部分61，可有效地防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。另一方面，例如，如果凹面部分61在具有凹面部分的基材6的外周表面上以正方形晶格方式等排列，難以充分防止產(chǎn)生諸如波紋之類的缺點。另外，如果凹面部分61在具有凹面部分的基材6的外周表面上以任意方式排列，則難以充分提高凹面部分61在其中形成凹面部分61的可用面積中的份額，而且難以充分提高光在微透鏡基材和/或具有凹面部分的基材中的傳輸(即，光使用效率)。另外，所得圖像變暗。
另外，盡管從如上所述的具有凹面部分的基材6的一個主表面之上觀察時，凹面部分61在具有凹面部分的基材6上以犬牙織紋方式排列，但是優(yōu)選的是，第一列凹面部分61在其短軸方向上相對鄰近第一列凹面部分61的第二列凹面部分61而言移動每個凹面部分61的一半節(jié)距(如果從如上所述的具有凹面部分的基材6的一個主表面之上觀察)。這樣可尤其提高視角特性，同時有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋。
如上所述，通過嚴格地規(guī)定用以提供具有凹面部分的基材6的凹面部分61的形狀、排列圖案、份額等，可嚴格地確定微透鏡21的形狀、排列圖案、份額等，具有所述微透鏡21的微透鏡基材1使用具有凹面部分的基材6制造。結(jié)果，可尤其提高具有微透鏡基材1的屏幕的視角特性，同時有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋。
在這方面，在以上解釋中已經(jīng)描述每個凹面部分61具有與提供有微透鏡基材1的微透鏡21基本上相同的形狀(尺寸)，且凹面部分61具有與微透鏡21基本上相同的排列圖案。但例如，如果微透鏡基材1的主基材2的構(gòu)成材料往往容易收縮(即，如果構(gòu)成主基材2的樹脂材料利用凝固等方式而收縮)，那么考慮到收縮百分比等，相對于微透鏡基材1具有的微透鏡21以及具有凹面部分(用于形成微透鏡21)的基材6所具有的凹面部分61中的每一個的形狀(和尺寸)、份額等可能都相互不同。
接著，現(xiàn)在參考圖5描述制造根據(jù)本發(fā)明的具有凹面部分的基材6的方法。在這方面，盡管用于形成微透鏡21的多個凹面部分61實際上在基底基材7上形成，但是為了更容易理解，顯示基材7的一部分以在圖5中加以強調(diào)。
首先，基底基材7在制造具有凹面部分的基材6時準備。
優(yōu)選的是，具有基本上的柱形狀或基本上圓柱體形狀的基材用于基底基材7。另外，也優(yōu)選的是，表面通過洗滌或類似處理而清潔的基材用于基底基材7。
盡管堿石灰玻璃，結(jié)晶玻璃，石英玻璃，鉛玻璃，鉀玻璃，硼硅(酸鹽)玻璃，無堿玻璃等可被提及為用于基底基材7的構(gòu)成材料，但堿石灰玻璃和結(jié)晶玻璃(例如，新陶瓷(neoceram)等)是其中優(yōu)選的。通過使用堿石灰玻璃、結(jié)晶玻璃或無堿玻璃，容易處理用于基底基材7的材料，而且從具有凹面部分的基材6的制造成本角度上也是有利的，因為堿石灰玻璃或結(jié)晶玻璃是相對便宜的。
<A1>如圖5A所示，掩模8在所準備的基底基材7上形成(掩模形成工藝)。然后，背面保護膜89在基底基材7的背面(即，與其上形成掩模8的表面相對的表面?zhèn)?上形成。不用說，掩模8和背面保護膜89可同時形成。
掩模8的構(gòu)成材料并不特別限定，例如可以提及的有金屬如Cr，Au，Ni，Ti，Pt，等，包含選自這些金屬中的兩種或更多種金屬的金屬合金，這些金屬的氧化物(金屬氧化物)，硅，樹脂，等。
另外，掩模8可以是，例如具有基本上均勻的組成的掩模，或由多個層構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)。
如上所述，掩模8的配置并不特別限定，優(yōu)選的是，掩模8具有層壓結(jié)構(gòu)，該層壓結(jié)構(gòu)由作為主要材料的鉻形成的層和由作為主要材料的氧化鉻形成的層構(gòu)成。具有這種結(jié)構(gòu)的掩模8相對具有各種結(jié)構(gòu)的各種蝕刻劑而言具有優(yōu)異的穩(wěn)定性(即，可在蝕刻工藝(以后進行描述)中更確切地保護基底基材7，而且可容易地并確切地通過下面要描述的用激光束照射等方式形成每個都具有所需形狀的開口(起始孔81)。另外，如果掩模8具有如上所述的這種結(jié)構(gòu)，那么例如含二氟化氫銨(NH4HF2)的溶液可合適地用作蝕刻工藝(以后描述)的蝕刻劑。因為含二氟化氫銨的溶液沒有毒性，因此可更確切地防止其對工作中的人體和對環(huán)境的影響。另外，具有這種結(jié)構(gòu)的掩模8可有效地減少掩模8的內(nèi)應力，而且這種掩模8尤其具有優(yōu)異的與基底基材7的粘附性(即，尤其是掩模8與基底基材7在蝕刻工藝時的粘附性)。因為這些原因，通過使用具有上述結(jié)構(gòu)的掩模8，可容易地并確切地形成每個都具有所需形狀的多個凹面部分61。
形成掩模8的方法并不特別限定。如果掩模8由任何金屬材料(包括金屬合金)如Cr和Au或金屬氧化物如氧化鉻構(gòu)成，那么掩模8例如可合適地通過蒸發(fā)方法，濺射法等形成。另一方面，如果掩模8由硅形成，那么掩模8例如可合適地利用濺射法，CVD法等形成。
盡管掩模8的厚度也取決于構(gòu)成掩模8的材料而改變，優(yōu)選的是，掩模8的厚度是0.01至2.0μm，更優(yōu)選它是0.03至0.2μm。如果掩模8的厚度低于以上給出的下限，那么可能使在起始孔形成工藝(或開口形成工藝，這將在以后進行描述)所形成的起始孔(開口)81的形狀取決于掩模3的構(gòu)成材料等而變形。另外，在在蝕刻步驟(以后描述)的濕蝕刻工藝過程中可能不能充分獲得對基底基材7的遮蔽部分的足夠保護。另一方面，如果掩模8的厚度在以上給出的上限之上，則除了難以在起始孔形成工藝(以后描述)中形成透過掩模8的起始孔81，還存其中掩模8往往由于其內(nèi)應力而容易被去除的情形，這取決于掩模8的構(gòu)成材料等。
背面保護膜89提供用于在隨后工藝時保護基底基材7的背面。基底基材7的背面的侵蝕、變質(zhì)等可利用背面保護膜89而適當防止。因為背面保護膜89具有，例如，與掩模8相同的配置，它可以一種類似于形成掩模8的方式在形成掩模8的同時提供。
<A2>然后，如圖5B所示，在蝕刻工藝(以后描述)用作掩模開口的多個起始孔81在掩模8中形成(起始孔形成工藝)。形成起始孔81的方法并不特別限定，但優(yōu)選的是，起始孔81通過用激光束照射而形成。這樣可容易地和準確地形成每個都具有所需形狀的多個起始孔81，這些起始孔81排列成所需圖案。結(jié)果，可更確切地控制每個凹面部分61的形狀、其排列圖案等。另外，通過利用激光束照射而形成起始孔81，可在高生產(chǎn)率下制造具有凹面部分的基材6。尤其是，凹面部分可容易地在相對大尺寸的基材上形成。另外，如果起始孔81利用激光束照射而形成，那么通過控制其照射條件，可僅形成起始孔81而不形成起始凹面部分71(以后進行描述)，或除了起始孔81，可容易地并確切地形成其中其形狀、尺寸和深度的差異變小的起始凹面部分71。另外，通過借助用激光束照射在掩模8中形成起始孔81，與利用常規(guī)照相平版印刷方法在掩模中形成開口的情形相比，可容易地以低成本在掩模8中形成開口(起始孔81)。
另外，如果起始孔81利用激光束照射而形成，那么所要使用的激光束的種類并不特別限定，但可以提及的有紅寶石激光，半導體激光，YAG激光，費秒激光(femtosecond laser)，玻璃激光，YVO4激光，Ne-He激光，Ar激光，二氧化碳激光，受激準分子激光等。另外，可使用激光如SHG(二次諧波產(chǎn)生)，THG(三次諧波產(chǎn)生)，F(xiàn)HG(四次諧波產(chǎn)生)等的激光波形。
如圖5B所示，如果起始孔81在掩模8中而形成，起始凹面部分71也可在基底基材7中通過去除除了起始孔81之外的基底基材7的表面部分而形成。這樣可當將具有掩模8的基底基材7進行蝕刻工藝(以后描述)時增加基底基材7與蝕刻劑的接觸面積，這樣侵蝕可合適地開始。另外，通過調(diào)節(jié)每個起始凹面部分71的深度，也可調(diào)節(jié)每個凹面部分61的深度(即，透鏡(微透鏡21)的最大厚度)。盡管每個起始凹面部分71的深度并不特別限定，但是優(yōu)選它是5.0μm或更低，更優(yōu)選它是約O.1至0.5μm。如果起始孔81的形成利用激光束照射而進行，則可確切地減少與起始孔81一起形成的多個起始凹面部分71中每一個的深度差異。這樣可減少構(gòu)成具有凹面部分的基材6的每個凹面部分61的深度差異，因此可減少最終得到的微透鏡基材1中的每個微透鏡21的尺寸和形狀差異。結(jié)果，可尤其減少每個微透鏡21的透鏡直徑、焦距和厚度的差異。
在該工藝中所要形成的起始孔(開口)81滿足與在隨后步驟(即，蝕刻工藝)中所要形成的凹面部分的預定關系。即，如果在隨后工藝中所要形成的每個凹面部分61在垂直于基底基材7的主表面的方向(即，在具有凹面部分的基材6的厚度方向)上的深度被定義為D(μm)，并且通過將在其長軸方向(在具有凹面部分的基材6的表面方向)所要形成的每個凹面部分61的長度和每個所形成開口(起始孔)81的直徑的差值除以2得到的值被定義為S(μm)，那么D和S滿足關系0.90≤S/D≤1.40。如果D和S滿足這種關系，則可制造具有微透鏡21的微透鏡基材1，所述微透鏡21具有如上所述的合適的形狀和排列。通過在傳輸屏10和/或背投300中采用這種微透鏡基材1，可有效地防止由于光干涉而產(chǎn)生波紋，因此這種微透鏡基材1可合適地用于制造具有優(yōu)異視角特性的傳輸屏10和背投300。這樣，在本發(fā)明中，盡管D和S僅需滿足關系0.90≤S/D≤1.40，但是優(yōu)選D和S滿足關系0.92≤S/D≤1.20，更優(yōu)選D和S滿足關系0.93≤S/D≤1.04。考慮到在隨后工藝中所要形成的凹面部分61的形狀、排列、份額等，在該工藝中所要形成的起始孔81形成使其具有預定排列和預定密度。
在本工藝中所要形成的起始孔81的形狀和尺寸并不特別限定。如果每個起始孔81是基本上圓形形狀，則優(yōu)選每個起始孔81的直徑是0.8至20μm。更優(yōu)選它是1.0至10μm，進一步更優(yōu)選它是1.5至4μm。如果每個起始孔81的直徑被限制在以上范圍內(nèi)，則可在蝕刻工藝(以后進行描述)中確切地形成每個都具有如上所述形狀的凹面部分61。另一方面，如果每個起始孔81是扁平狀如基本上橢圓形狀，則可將其在短軸方向上的長度(即，其寬度)替代其直徑。即，如果在本工藝中所要形成的每個起始孔81是基本上橢圓形狀，則每個起始孔81的寬度(在其短軸方向上的長度)并不特別限定，但每個起始孔81的寬度可是0.8至20μm。更優(yōu)選它是1.0至10μm，進一步更優(yōu)選它是1.5至4μm。如果每個起始孔81的寬度被限制在以上范圍內(nèi)，則可在蝕刻工藝(以后進行描述)中確切地形成每個都具有如上所述形狀的凹面部分61。
此外，如果在本工藝中所要形成的每個起始孔81是基本上橢圓形狀，則每個起始孔81的長度(在其長軸方向上的長度)并不特別限定，但每個起始孔81的寬度是0.9至30μm。更優(yōu)選它是1.5至15μm，進一步更優(yōu)選它是2.0至6μm。如果每個起始孔81的寬度被限制在以上范圍內(nèi)，則可在蝕刻工藝(以后進行描述)中更確切地形成每個都具有如上所述的形狀的凹面部分61。
另外，除利用激光束照射之外，起始孔81可在形成掩模8中通過例如以下步驟形成當掩模8在基底基材7上形成時預先將外來物體安置在具有預定圖案的基底基材7上，并隨后在具有外來物體的基底基材7上形成掩模8，以通過設計在掩模8中形成缺陷，這樣缺陷被用作起始孔81。
<A3>然后，如圖5C所示，大量的凹面部分61在基底基材7中通過將基底基材7進行使用其中形成有起始孔81(蝕刻工藝)的掩模8的蝕刻工藝而形成。該蝕刻方法并不特別限定，至于蝕刻方法，例如可提及的有濕蝕刻工藝、干蝕刻工藝等。在以下解釋中，以使用濕蝕刻工藝的情形作為實例進行描述。
通過將覆蓋有掩模8(其中形成有起始孔81)的基底基材7進行濕蝕刻工藝，如圖5C所示，基底基材7從其中不存在掩模8的部分進行腐蝕，這樣大量的凹面部分61在基底基材7中形成。如上所述，因為在掩模8中形成的起始孔81以犬牙織紋方式排列，因而所要形成的凹面部分61也在基底基材7的表面上以犬牙織紋方式排列。
另外，在本實施方案中，當起始孔81在步驟<A2>形成于掩模8中時，起始凹面部分71在基底基材7的表面上形成。這使得基底基材7與蝕刻劑的接觸面積在蝕刻工藝過程中增加，這樣可適當?shù)亻_始進行腐蝕。另外，凹面部分61可適當通過采用濕蝕刻工藝而形成。如果包含例如二氟化氫銨的蝕刻劑用作蝕刻劑，那么基底基材1可更選擇性地被侵蝕，這樣可合適地形成凹面部分61。
如果掩模8主要由鉻構(gòu)成(即，掩模8由包含作為其主要材料的Cr的材料形成)，那么二氟化氫銨的溶液特別適用作氫氟酸-基蝕刻劑。因為包含二氟化氫銨的溶液沒有毒性，因此可更確切地防止其對工作中的人體和對環(huán)境的影響。另外，如果二氟化氫銨的溶液用作蝕刻劑，那么例如過氧化氫可被包含在蝕刻劑中。這樣可加速蝕刻速度。
另外，濕蝕刻工藝可與干蝕刻工藝相比使用更簡單的設備進行，這樣能夠一次處理大量的基底基材7。這樣可增加具有凹面部分的基材6的生產(chǎn)率，并可以以較低的成本提供具有凹面部分的基材6。
<A4>然后，掩模8如圖5D(掩模去除工藝)所示被去除。此時，背面保護膜89還與掩模8一起被去除。如果掩模8由層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，且該層壓結(jié)構(gòu)由作為主要材料的鉻形成的層構(gòu)成以及如上所述該層由作為主要材料的氧化鉻形成，那么掩模8的去除可利用蝕刻工藝使用例如硝酸鈰銨和高氯酸的混合物而進行。
如圖5D和4所示，作為如上處理的結(jié)果，得到具有凹面部分的基材6，其中大量凹面部分62在基底基材7中以犬牙織紋方式形成。
在基底基材7的表面上以犬牙織紋方式形成多個凹面部分61的方法并不特別限定。如果凹面部分61利用如上所述的方法而形成，即，通過利用激光束照射在掩模8中形成起始孔81，然后使用該掩模8將基底基材7進行蝕刻工藝，從而在基底基材7中形成凹面部分61的方法，那么可得到以下效果。
即，通過利用激光束照射而在掩模8中形成起始孔81，與利用常規(guī)照相平版印刷方法在掩模8中形成開口的情形相比，可容易地且便宜地以預定圖案在掩模8中形成開口(起始孔81)。這樣可增加具有凹面部分的基材6的生產(chǎn)率，由此可以以較低的成本提供具有凹面部分的基材6。
另外，根據(jù)如上所述的方法，可容易地針對大尺寸基材進行處理。另外，根據(jù)該方法，如果制造這種大尺寸基材，無需如常規(guī)方法那樣粘結(jié)多個基材，這樣可消除粘結(jié)接縫的外觀。這樣可利用簡單的方法以低成本制造用于形成微透鏡21(即，微透鏡基材1)的具有凹面部分的高質(zhì)量大尺寸基材6。
另外，如果利用照射激光束形成起始孔81，可容易地并確切地控制所要形成的每個起始孔81的形狀和尺寸、其排列等。
接著，現(xiàn)在描述一種使用具有凹面部分的基材6制造微透鏡基材1的方法。
圖6是縱向橫截面視圖，示意地示出制造圖1所示微透鏡基材的方法的一個實例?，F(xiàn)在，在使用圖6的以下解釋中，為了便于解釋，圖6中的下側(cè)和上側(cè)分別稱作“光入射側(cè)”和“光發(fā)射側(cè)”。
<B1>如圖6A所示，具有流動性的樹脂材料23(例如，處于軟化態(tài)的樹脂材料23、未聚合(未固化)樹脂材料23)被供給至用于形成微透鏡219(在其上形成有凹面部分61)的具有凹面部分的基材6的表面，隨后樹脂材料23利用平板9進行按壓。尤其是，在本實施方案中，樹脂材料23利用平板9被按壓(或推壓)，同時將隔片20提供在具有凹面部分的基材6和平板9之間。因此，可更確切地控制所形成的微透鏡基材1的厚度，這樣可更確切地控制最終得到的微透鏡基材1中的相應微透鏡21的焦點。另外，可更有效地防止產(chǎn)生如顏色不均一性的缺點。
每個隔片20由折射指數(shù)幾乎等于樹脂材料23(處于凝固態(tài)的樹脂材料23)的折射指數(shù)的材料形成。通過使用由這種材料形成的隔片20，即使當隔片20排列成其中每個部分都形成具有凹面部分的基材6的任意凹面部分61的多個部分時，也可防止隔片20對所得微透鏡基材1的光學特性產(chǎn)生有害影響。這樣可在具有凹面部分的基材6的一個主表面的寬區(qū)域中安置相對大量的隔片20。結(jié)果，可有效地消除由于具有凹面部分的基材6和/或平板9等的彎曲所造成的影響，這樣可更確切地控制所得微透鏡基材1的厚度。
盡管隔片20由如上所述的折射指數(shù)幾乎等于樹脂材料23(處于凝固態(tài)的樹脂材料23)的折射指數(shù)的材料形成，更具體地，優(yōu)選的是，隔片20的構(gòu)成材料的絕對折射指數(shù)和處于凝固態(tài)的樹脂材料23的絕對折射指數(shù)之間的絕對差值是0.20或更低，更優(yōu)選它是0.10或更低。進一步更優(yōu)選它是0.20或更低，并且最優(yōu)選隔片20由與處于凝固態(tài)的樹脂材料23相同的材料形成。
每個隔片20的形狀并不特別限定。優(yōu)選的是，每個隔片20的形狀是基本上球形形狀或基本上圓柱形狀。如果每個隔片20都具有這種形狀，則優(yōu)選的是，隔片20的直徑是10至300μm，更優(yōu)選它是30至200μm。還更優(yōu)選，它是30至170μm。
在這方面，在使用如上所述的隔片20的情況下，隔片20可在凝固樹脂材料23時被提供在具有凹面部分的基材6和平板9之間。因此，供給隔片20的時機并不特別限定。另外，例如，其中事先分散有隔片20的樹脂材料23可用作樹脂材料以供給至在其上形成凹面部分61的具有凹面部分的基材6的表面，或樹脂材料23可在隔片20被提供在具有凹面部分的基材6的表面上的同時被供給在其上。另外，隔片20可在樹脂材料23被供給到具有凹面部分的基材6的表面上之后再供給其上。
另外，在樹脂材料23的供給并利用平板9的按壓工藝之前，脫模劑等可被施用到其上形成多個凹面部分61的具有凹面部分的基材6的表面和/或用于按壓樹脂材料23的平板9的表面上。這樣可容易地并確切地在以下步驟中將微透鏡基材1從具有凹面部分的基材6和平板9上分離。
<B2>然后，樹脂材料23被凝固(在這方面，包括硬化(聚合))，并隨后將平板9脫離(參見圖6B)。這樣，得到具有由樹脂材料23構(gòu)成的多個微透鏡21(尤其是，滿足如上所述的條件如形狀、排列等的微透鏡21)的主基材2，所述樹脂材料被填充在每個都用作凸面透鏡的多個凹面部分61中。
如果樹脂材料23的凝固通過硬化(聚合)而進行，那么其方法并不特別限定，并根據(jù)樹脂材料的種類適當選擇。例如，可以提及的有用光如紫外線照射、加熱、電子束照射等。
<B3>接著，將描述黑色基質(zhì)3在如上所述制造的主基材2的光發(fā)射表面上形成的方法。
首先，如圖6C所示，具有光遮蔽(阻斷)作用的正型光聚合物32被供給到主基材2的光發(fā)射表面上。作為將正型光聚合物32供給到主基材的光發(fā)射表面上的方法，例如可以采用各種類型的涂覆方法如浸涂法，刮刀法，旋涂法，刷涂法，噴涂，靜電涂覆，電沉積涂覆，輥涂器等。正型光聚合物32可由具有光遮蔽(阻斷)作用的樹脂構(gòu)成，或可以是其中具有光遮蔽(阻斷)作用的材料被分散或溶解到具有低光遮蔽(阻斷)作用的樹脂中的正型光聚合物。熱處理如預烘烤工藝，例如，可根據(jù)需要在供給正型光聚合物32之后進行。
<B4>然后，如圖6D所示，用于曝光的光Lb在垂直于主基材2的光入射表面的方向上被照射至主基材2。用于曝光的照射光Lb通過從每個微透鏡21中經(jīng)過而被聚光。將每個微透鏡21的焦點f附近的正型光聚合物32曝光，并將對應于除焦點f附近之外的部分的正型光聚合物32不曝光或稍微曝光(即，曝光度小)。這樣，僅在相應焦點f的附近的正型光聚合物32被曝光。
隨后進行顯影。在這種情況下，因為光聚合物32是正型光聚合物，在各個焦點f附近的曝光光聚合物32通過顯影而被熔化和去除。結(jié)果，如圖6E所示，提供了其中開口31在對應于微透鏡22的光學軸L的部分上形成的黑色基質(zhì)3。顯影方法可根據(jù)正型光聚合物32等的組成而任意選擇。例如，在本實施方案中的正型光聚合物32的顯影可使用堿性水溶液如氫氧化鉀等的溶液而進行。
這樣，在制造本實施方案的微透鏡基材1的方法中，例如因為黑色基質(zhì)3通過將光聚合物32用被多個微透鏡21聚集的用于曝光的光照射而形成，因此與使用照相平版印刷技術的情形相比可以以更簡單的工藝形成黑色基質(zhì)3。
另外，熱處理如后烘烤工藝可根據(jù)需要在正型光聚合物32曝光之后進行。
<B5>然后，主基材2從具有凹面部分的基材6上脫離(參見圖6F)。這樣，通過從主基材2上脫離具有凹面部分的基材6，可在制造主基材2(即，微透鏡基材1)時重復使用具有凹面部分的基材6，這樣可減少用于主基材2的制造成本，和提高所要制造的主基材2(微透鏡基材1)的質(zhì)量穩(wěn)定性。
<B6>然后，通過將著色液體供給到已從具有凹面部分的基材6上脫離的主基材2上，在其上形成著色部分22，由此得到微透鏡基材1(參見圖6G)。
著色液體并不特別限定，在本實施方案中，著色液體是包含著色劑和芐醇的那種。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，可容易地并確切地通過使用這種著色液體而進行主基材的著色。尤其是，根據(jù)該工藝，可容易地并確切地將由在常規(guī)著色方法中難以著色的丙烯酸基樹脂之類材料形成的主基材2進行著色工藝。這被認為是存在以下原因。
即，通過使用含芐醇的著色液體，著色液體中的芐醇深入地透過主基材2并在其中擴散，這樣構(gòu)成主基材2的分子鍵(分子之間的鍵)被松開，且確保了其中著色劑所要透過的空間。著色液體中的芐醇和著色劑被替換，這樣著色劑被固定在空間(可連接至著色劑的位置(著色位))中，因此，主基材2的表面被著色。
另外，通過使用如上所述的著色液體，可容易地并確切地形成具有均勻厚度的著色部分22。尤其是，即使所要著色的主基材(即，工件)是其中微觀結(jié)構(gòu)如微透鏡提供在其表面上的那種(其中其表面在二維方向上的不勻周期小的那種)或其中所要著色的區(qū)域是大面積的那種，可形成具有均勻厚度(即，沒有顏色不均一性)的著色部分22。
作為將著色液體供給到主基材2的光入射表面上的方法，例如可以提及的有各種類型的涂覆方法如刮刀法，旋涂法，刷涂法，噴涂，靜電涂覆，電沉積涂覆，印刷，輥涂器，和其中主基材2浸漬(浸入)在著色液體中的浸漬方法等。浸漬方法(尤其是，浸染)是這些方法中的合適方法。這樣可容易地并確切地形成著色部分22(尤其是，具有均勻厚度的著色部分22)。另外，尤其是，如果著色液體利用浸染被供給到主基材2上，即使在常規(guī)著色方法中難以著色的丙烯酸基樹脂之類材料形成的主基材2也能夠容易地并確切地進行著色。這被認為是因為用于浸染的染料對丙烯酸基樹脂等所具有的酯基團(酯鍵)的具有高親合性的緣故。
優(yōu)選的是，著色液體供給步驟進行的同時，著色液體和/或主基材2在60至100攝氏度下被加熱。這樣可有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上要形成著色部分22的主基材2所產(chǎn)生的有害影響(例如，主基材2的構(gòu)成材料的變質(zhì))。
另外，著色液體供給步驟可在環(huán)境壓力被增高(在施加壓力時)的同時進行。這樣可加速著色液體滲透至主基材2內(nèi)部，因此可在短時間內(nèi)有效地形成著色部分22。
在這方面，供給著色液體的步驟可根據(jù)需要(例如，如果所要形成的著色部分22的厚度較大)重復(即，多次)進行。另外，主基材2可根據(jù)需要在供給著色液體之后經(jīng)受熱處理如加熱、冷卻等，光照，氣氛的加壓或減壓，等。這樣可加速著色部分22的固定(穩(wěn)定性)。
以下詳細描述在該步驟使用的著色液體。
芐醇在著色液體中的百分含量并不特別限定。優(yōu)選的是，芐醇的百分含量是0.01至10.0重量％。更優(yōu)選它是0.05至8.0重量％，進一步更優(yōu)選它是0.1至5.0重量％。如果芐醇的百分含量被限制在以上范圍內(nèi)，則可容易地并確切地形成合適的著色部分22，同時更有效地防止對其上要形成著色部分22的主基材2所產(chǎn)生的有害影響(例如，主基材2的構(gòu)成材料的變質(zhì))。
包含在著色液體中的著色劑可以是如各種染料和各種顏料中的任何一種，但優(yōu)選的是，著色劑是染料(die)。更優(yōu)選它是分散染料和/或陽離子染料，進一步更優(yōu)選它是分散染料。這樣可有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上要形成著色部分22的主基材2所產(chǎn)生的有害影響(例如，主基材2的構(gòu)成材料的變質(zhì))。尤其是，可容易地并確切地著色由在常規(guī)著色方法中難以著色的丙烯酸基樹脂之類材料形成的主基材2。這被認為是容易著色這種材料的原因是因為如上所述的著色劑使用丙烯酸基樹脂或類似物所具有的酯官能(酯鍵)作為著色位。
如上所述，盡管用于本實施方案的著色液體至少包含著色劑和芐醇，但優(yōu)選的是，著色液體進一步包含選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的至少一種化合物以及芐醇。這樣可更有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上要形成著色部分22的主基材2所產(chǎn)生的有害影響(例如，主基材2的構(gòu)成材料的變質(zhì))。這被認為是存在以下原因。
即，通過使用包含芐醇以及選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的至少一種化合物(以下，芐醇，二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物通稱為“添加劑”)的著色液體，著色液體中的添加劑透過主基材2并在其中擴散，這樣構(gòu)成主基材2的分子鍵(分子之間的鍵)被松開，且確保了其中著色劑所要透過的空間。添加劑和著色劑被替換，這樣著色劑被固定在空間(可連接至用于著色劑的位置(著色位))中，因此，主基材2的表面被著色。這被認為是因為，通過一起使用選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的至少一種化合物和芐醇，它們以一種互補方式相互作用，這樣著色液體的著色變得良好。
至于二苯甲酮基化合物，可以采用具有二苯甲酮骨架的化合物、其互變異構(gòu)體、或這些誘導物(例如，加成反應產(chǎn)物，取代反應產(chǎn)物，還原反應產(chǎn)物，氧化反應產(chǎn)物等)。
至于這些化合物，例如可以提及的有二苯甲酮，2，4-二羥基二苯甲酮，2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮，2，2’，4，4-四羥基二苯甲酮，2-羥基-4-辛基二苯甲酮，4-芐基氧-2-羥基二苯甲酮，二苯甲酮縮苯胺，二苯甲酮肟，二苯甲酮氯化物(α，α’-二氯二苯基甲烷)等。這些化合物中優(yōu)選具有二苯甲酮骨架的化合物，更優(yōu)選該化合物是2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮和2，2’，4，4-四羥基二苯甲酮中的任一種。通過使用這種二苯甲酮基化合物，明顯出現(xiàn)如上所述的效果。
此外，至于苯并三唑基化合物，可以采用具有苯并三唑骨架的化合物，其互變異構(gòu)體，或這些誘導物(例如，加成反應產(chǎn)物，取代反應產(chǎn)物，還原反應產(chǎn)物，氧化反應產(chǎn)物等)。
至于這些化合物，例如可以提及的有苯并三唑，2-(2-羥基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑，2-(2-羥基-4-辛基氧基苯基)-2H-苯并三唑等。具有苯并三唑骨架的化合物是這些化合物中優(yōu)選的，更優(yōu)選該化合物是2-(2-二羥基-5-甲苯基)-2H-苯并三唑和2-(2-羥基-4-辛基氧苯基)-2H-苯并三唑中的任一種。通過使用這種苯并三唑基化合物，明顯出現(xiàn)如上所述的效果。
如果二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物包含在著色液體中，那么二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物在著色液體中的總百分含量并不特別限定。優(yōu)選的是，二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物在著色液體中的總百分含量是0.001至10.0重量％。更優(yōu)選它是0.005至5.0重量％，進一步更優(yōu)選它是0.01至3.0重量％。如果二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的總百分含量被限制在以上范圍內(nèi)，則可容易地并確切地形成合適的著色部分22，同時更有效地防止對其上要形成著色部分22的主基材2所產(chǎn)生的有害影響(例如，主基材2的構(gòu)成材料的變質(zhì))。
另外，如果二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物包含在著色液體中，而且二苯甲酮基化合物在著色液體中的百分含量被定義為X(重量％)且二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物在著色液體中的總百分含量被定義為Y(重量％)，那么優(yōu)選的是，X和Y滿足關系0.001≤X/Y≤10000。更優(yōu)選X和Y滿足關系0.05≤X/Y≤1000，進一步更優(yōu)選X和Y滿足關系0.25≤X/Y≤500。如果X和Y滿足如上所述的關系，則通過二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物與芐醇一起使用而更明顯地產(chǎn)生協(xié)同作用。另外，可容易地并確切地高速形成合適的著色部分22，同時充分防止對其上要形成著色部分22的主基材2所產(chǎn)生的有害影響(如主基材2的構(gòu)成材料的變質(zhì))。
另外優(yōu)選的是，著色液體進一步包含芐醇和表面活性劑。這樣即使在其中存在芐醇的條件下也能穩(wěn)定地并均勻地分散著色劑。即使要向其供給著色液體的主要材料2由在常規(guī)著色方法中難以著色的丙烯酸基樹脂之類材料形成，主基材2也可容易地并確切地著色。至于表面活性劑，可以提及的有非離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑等。至于非離子表面活性劑，例如可以提及的有醚基表面活性劑，酯基表面活性劑，醚酯基表面活性劑，氮基表面活性劑等。更具體地，可以提及的有聚乙烯醇，羧基甲基纖維素，聚乙二醇，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，等。另外，至于陰離子表面活性劑，例如可以提及的有各種類型的松香，各種類型的羧酸鹽，各種類型的酯硫酸鹽，各種類型的磺酸鹽，各種類型的酯磷酸鹽，等。更具體地，可以提及的有松香，聚合松香，歧化松香，馬來酸松香，富馬酸松香，馬來酸松香五酯，馬來酸松香甘油酯，三硬脂酸鹽(例如，金屬鹽如鋁鹽)，二硬脂酸鹽(例如，金屬鹽如鋁鹽、鋇鹽)，硬脂酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽、鉛鹽、鋅鉛鹽)，亞麻酸鹽(例如，金屬鹽如鈷鹽，錳鹽，鉛鹽，鋅鹽)，辛酸鹽(例如，金屬鹽如鋁鹽，鈣鹽，鈷鹽)，油酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽，鈷鹽)，棕櫚酸鹽(金屬鹽如鋅鹽)，環(huán)烷酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽，鈷鹽，錳鹽，鉛鹽，鋅鹽)，樹脂酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽，鈷鹽，錳鹽，鋅鹽)，聚丙烯酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，聚甲基丙烯酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，聚馬來酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，丙烯酸鹽-馬來酸鹽共聚物(例如，金屬鹽如鈉鹽)，纖維素，十二烷基苯磺酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，烷基磺酸鹽，聚苯乙烯磺酸鹽，(例如，(例如，金屬鹽如鈉鹽)，烷基二苯基醚二磺酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，等。另外，至于陽離子表面活性劑，例如可以提及的有各種類型的銨鹽如伯銨鹽，仲銨鹽，叔銨鹽，季銨鹽。更具體地，可以提及的有單烷基胺鹽，二烷基胺鹽，三烷基胺鹽，四烷基胺鹽，芐烷銨鹽，烷基吡啶翁鹽，咪唑啉翁鹽，等。另外，至于兩性表面活性劑，例如可以提及各種類型的甜菜堿如羧基甜菜堿，磺基甜菜堿，各種類型的氨基羧酸，各種類型的酯磷酸鹽，等。
以下描述使用上述傳輸屏的背投。
圖7是橫截面視圖，示意地示出其上應用本發(fā)明傳輸屏10的背投300。如圖7所示，背投300具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中投影光學元件310，光導鏡320和傳輸屏10被安裝在外殼340中。
因為背投300使用如上所述具有優(yōu)異視角特性和光使用效率的傳輸屏10，因此可得到具有優(yōu)異對比度的圖像。另外，因為在本實施方案中的背投300具有如上所述的結(jié)構(gòu)，因而可尤其得到優(yōu)異視角特性和光使用效率。
另外，因為每個都具有基本上橢圓形狀的微透鏡21以犬牙織紋方式在上述的微透鏡基材1中排列，因此背投300尤其幾乎不產(chǎn)生如波紋之類的問題。
如上所述，應該注意，雖然根據(jù)本發(fā)明的制造具有凹面部分的基材6的方法、具有凹面部分的基材6、微透鏡基材1、傳輸屏10和背投300已根據(jù)在附圖中給出的優(yōu)選實施方案進行了描述，但本發(fā)明并不限于這些實施方案。例如，構(gòu)成微透鏡基材1、傳輸屏10和背投300的每個元件(構(gòu)件)可被替換為能夠執(zhí)行相同或類似功能的元件。
另外，在上述的實施方案中，雖然已經(jīng)描述，每個都具有折射指數(shù)幾乎等于樹脂材料23(即，在凝固之后的樹脂材料23)的折射指數(shù)的隔片20用作隔片，但是在其中隔片20僅在沒有形成具有凹面部分的基材6的凹面部分61的區(qū)域(不可用的透鏡面積)中安置的情形中，不必需每個都具有折射指數(shù)幾乎等于樹脂材料23(即，在凝固之后的樹脂材料23)的折射指數(shù)的隔片20。另外，如上所述的隔片20不總是必須用于制造微透鏡基材1。
另外，在上述的實施方案中，雖然已經(jīng)描述，樹脂材料23被供給到具有凹面部分的基材6的表面上，但是可制造微透鏡基材1，因而例如樹脂材料23被供給到平板9的表面上并且隨后樹脂材料23被具有凹面部分的基材6按壓。
另外，在上述的實施方案中，雖然已經(jīng)描述，在制造具有凹面部分的基材6的方法的起始孔形成步驟中，在基底基材7中除形成起始孔81之外還形成起始凹面部分71，但是這些起始凹面部分71是不需要形成的。通過合適調(diào)節(jié)用于起始孔81的形成條件(例如，激光的能量強度，激光的束直徑，照射時間等)，可形成每個都具有預定形狀的起始凹面部分71，或可選擇性地僅形成起始孔81，而不形成起始凹面部分71。
另外，在上述的實施方案中，雖然已經(jīng)描述，傳輸屏10具有微透鏡基材1和Fresnel透鏡5，但本發(fā)明的傳輸屏10不是必需要具有Fresnel透鏡5。例如，傳輸屏10實際上可僅由本發(fā)明的微透鏡基材1構(gòu)成。
另外，在上述的實施方案中，雖然已經(jīng)描述，微透鏡基材1是構(gòu)成傳輸屏10或背投300的元件，但微透鏡基材1不限于如上所述的應用，而是可應用于任何用途。另外，例如，具有凹面部分的基材6自身可用作微透鏡基材(即，多個微透鏡作為凹面透鏡的微透鏡基材)。
另外，在上述的實施方案中，雖然已經(jīng)描述，微透鏡基材1通過從具有凹面部分的基材6上脫離而使用，但具有凹面部分的基材6可與微透鏡基材1一起使用而不從所制造的微透鏡基材上脫離(尤其是，它可用作光學裝置如傳輸屏、背投等的元件)。
實施例<微透鏡基材和傳輸屏的制造>
(實施例1)具有多個用于形成微透鏡的凹面部分的具有凹面部分的基材按照以下方式制造。
首先，準備具有1.2m(側(cè)向)×0.7m(縱向)的長方形形狀和厚度4.8mm的堿石灰玻璃基材。
將堿石灰玻璃基材浸漬在含4重量％二氟化氫銨和8重量％硫酸的清潔液體中以進行6μm蝕刻工藝，由此可清潔其表面。然后，用純水清潔和用氮(N2)氣體(用于去除純水)干燥。
然后，鉻/氧化鉻的層壓結(jié)構(gòu)(即，其中由鉻形成的層被層壓在由氧化鉻形成的層的外周上的層壓結(jié)構(gòu))在堿石灰玻璃基材的一個主表面上利用濺射法而形成。即，各自由層壓結(jié)構(gòu)(由鉻形成的層和由氧化鉻形成的層構(gòu)成)的掩模和背面保護膜在堿石灰玻璃基材的兩個表面上形成。在這種情況下，鉻層的厚度是0.03μm，而氧化鉻層的厚度是0.01μm。
然后，對掩模進行激光加工以在掩模的中心部分的113cm×65cm的區(qū)域內(nèi)形成大量起始孔。在這方面，激光加工通過具有360片開口的掩模利用受激準分子激光在能量強度600mJ/cm2的條件下通過將激光束照射到其上已覆蓋有掩模(鉻/氧化鉻的層壓結(jié)構(gòu))的堿石灰玻璃基材上而進行。照射到其上已覆蓋有掩模的堿石灰玻璃基材上的每個激光束斑的束直徑(斑點直徑)和能量強度是2.0μm和1mJ/cm2。另外，在受激準分子激光的主要掃描方向上的掃描速度被設定為0.1m/秒。
這樣，起始孔以犬牙織紋圖案在上述掩模的基本上整個區(qū)域上形成。每個起始孔的直徑是2.0μm。另外，此時，每個具有深度約0.004μm和受損層(或作用層)的凹面部分在堿石灰玻璃基材的表面上形成。
然后，將堿石灰玻璃基材經(jīng)受濕蝕刻工藝，這樣在堿石灰玻璃基材的主表面上形成大量凹面部分(用于形成微透鏡的凹面部分)。如果從堿石灰玻璃基材的主表面之上觀察，每個凹面部分的形狀是基本上橢圓形狀(扁平形狀)。如此形成的大量凹面部分具有基本上彼此相同的形狀。每個所形成的凹面部分在其短軸方向上的長度(直徑)、每個所形成的凹面部分在其長軸方向上的長度、每個所形成的凹面部分的曲率半徑和深度分別是54μm、79.5μm、40μm和37.0μm。另外，凹面部分在其中形成凹面部分的可用面積中的份額是97％。
在這方面，含4重量％二氟化氫銨和4重量％硫酸的水溶液作為蝕刻劑用于濕蝕刻工藝，而基材的浸漬時間是125分鐘。
然后，掩模和背面保護膜通過使用硝酸鈰銨和高氯酸的混合物進行蝕刻工藝而去除。然后，用純水清潔和用N2氣體(用于去除純水)干燥。
這樣，得到對應于如圖2所示微透鏡基材的具有凹面部分的基材，其中大量用于形成微透鏡的凹面部分以犬牙織紋方式在堿石灰玻璃基材的主表面上排列。如果從堿石灰玻璃基材的主表面之上觀察，所得具有凹面部分的基材中所有凹面部分在其中形成凹面部分的可用面積中所占的面積相對于整個可用面積的比率是97％。
然后，將脫模劑(GF-6110)施用到如上所述得到的其上形成有凹面部分的具有凹面部分的基材的表面上，并將未聚合(未固化)丙烯酸基樹脂(PMMA樹脂(甲基丙烯酸樹脂))施用到相同的表面?zhèn)取Ｍ瑫r，由丙烯酸基樹脂PMMA樹脂(甲基丙烯酸樹脂))的硬化材料形成的基本上球形形狀的隔片(每個都具有2.0mm的直徑)安置在具有用于形成微透鏡的凹面部分的基材的基本上整個表面上。另外，隔片以0.1片/cm2的比率安置。
然后，將丙烯酸基樹脂使用由堿石灰玻璃形成的平板的主表面按壓(推壓)。此時，進行該過程，使得空氣不被引入具有凹面部分的基材和丙烯酸基樹脂之間。另外，其表面上施用有脫模劑(GF-6110)的這種平板用作平板。
然后，通過加熱具有凹面部分的基材，丙烯酸基樹脂固化以得到主基材。所得主基材(即，固化丙烯酸基樹脂)的折射指數(shù)是1.51。所得主基材(除形成微透鏡的部分之外)的厚度是2.0mm。每個所形成的微透鏡在其短軸方向上的長度(節(jié)距)、每個所形成的微透鏡在其長軸方向上的長度、每個所形成的曲率半徑和深度分別是54μm，79.5μm，39μm和36.5μm。另外，微透鏡在其中形成凹面部分的可用面積中的份額是97％。
然后，將平板從主基材上脫離。然后，將主基材從具有凹面部分的基材上脫離。
隨后著色液體利用浸染供給至主基材。進行該過程，以使得其上形成微透鏡的整個表面與著色液體接觸，但已用平板按壓的表面不與著色液體接觸。另外，當將第一工藝液體供給到主基材上時的主基材和著色液體的溫度被調(diào)節(jié)至90攝氏度。另外，將氣氛的壓力在著色液體供給過程中加壓成120kPa。包含如下物質(zhì)的混合物用作著色液體分散染料(藍色)(由Futaba Sangyo制造)2重量份，分散染料(紅色)(由Futaba Sangyo制造)0.1重量份，分散染料(黃色)(由Futaba Sangyo制造)0.05重量份，芐醇10重量份，表面活性劑2重量份，和純水1000重量份。
在主基材與著色液體在如上所述的條件下接觸20分鐘之后，將主基材從其中儲存著色液體的浴中取出，并將主基材隨后洗滌和干燥。
通過用純水清潔主基材并用N2氣體進行干燥(去除純水)，得到其上已形成著色部分的微透鏡基材。如此形成的著色部分的顏色密度是55％。
通過組裝如上所述制造的微透鏡基材和通過擠出成型制造的Fresnel透鏡，得到如圖3所示的傳輸屏。
(實施例2)具有凹面部分的基材中的每個凹面部分的形狀和/或排列圖案通過合適改變用于激光束的照射條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀)，和/或蝕刻劑的浸漬時間而改變。這樣，主基材按照類似于實施例1的方式制造，只是微透鏡基材中的所要形成的微透鏡的形狀和/或排列圖案如表1所示改變。在這種情況下，通過此時改變每個隔片的尺寸，將主基材的樹脂層(除了微透鏡之外的部分)的厚度被設定為0.005μm。
然后，將其中加入有光遮蔽材料(炭黑)的正型光聚合物(PC405G由JSR公司制造)利用輥涂器供給到主基材的光發(fā)射表面(與其上已經(jīng)形成微透鏡的表面相反的表面)上，同時將主基材與具有凹面部分的基材緊密接觸(即，在將具有凹面部分的基材從主基材上脫離之前的狀態(tài)下)。光遮蔽材料在光聚合物中的百分含量是20重量％。
然后，將主基材經(jīng)受90度×30分鐘的預烘烤工藝。
然后，將80mJ/cm2的紫外線作為平行光照射通過與具有凹面部分的基材表面(其上已形成凹面部分)相對的表面。因此，照射的紫外線被每個微透鏡聚光，并將每個微透鏡的焦點f附近(在黑色基質(zhì)的厚度方向的附近)的光聚合物選擇性地曝光。
將主基材隨后使用包含0.5重量％KOH的水溶液進行顯影處理40秒。
然后，用純水清潔并用N2氣體干燥(用于去除純水)。另外，主基材經(jīng)受200攝氏度×30分鐘的后烘烤工藝。因此，形成具有多個分別對應于微透鏡的開口的黑色基質(zhì)。所形成的黑色基質(zhì)的厚度是5.0μm。
然后，光散射部分在其上已經(jīng)形成黑色基質(zhì)的主基材的表面?zhèn)刃纬?。光散射部分的形成利用熱封通過將擴散板連接至主基材上而形成，所述擴散板具有其中二氧化硅顆粒在作為擴散介質(zhì)的丙烯酸樹脂中擴散的結(jié)構(gòu)。
然后，將具有黑色基質(zhì)和擴散板的微透鏡基材從具有凹面部分的基材上脫離。然后，傳輸屏如上實施例1所述那樣使用所得微透鏡基材制造。
(實施例3至11)微透鏡基材和傳輸屏按照類似于上述實施例1的方式制造，只是每個凹面部分的形狀和具有凹面部分的基材的凹面部分的排列圖案通過改變掩模任一配置，激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀和每個起始凹面部分的深度)和蝕刻劑的浸漬時間而改變，這樣在微透鏡基材上所要形成的每個微透鏡的形狀和微透鏡的排列圖案如表1所示改變。
(對比例1至6)微透鏡基材和傳輸屏按照類似于上述實施例1的方式制造，只是每個凹面部分的形狀和具有凹面部分的基材的凹面部分的排列圖案通過改變掩模的任一配置，激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀和每個起始凹面部分的深度)和蝕刻劑的浸漬時間而改變，這樣在微透鏡基材上所要形成的每個微透鏡的形狀和微透鏡的排列圖案如表1所示改變。
(對比例7)微透鏡基材和傳輸屏按照類似于上述對比例1的方式制造，只是每個凹面部分的形狀和具有凹面部分的基材的凹面部分的排列圖案通過改變掩模的任一配置，激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀和每個起始凹面部分的深度)和蝕刻劑的浸漬時間而改變，這樣在微透鏡基材上所要形成的每個微透鏡的形狀和微透鏡的排列圖案如表1所示改變，且著色部分不在主基材上形成。
實施例1至11和對比例1至7的掩模配置、利用激光束照射形成的每個起始孔的形狀和在制造具有凹面部分的基材時的每個起始凹面部分的深度、具有凹面部分的基材中的每個凹面部分的形狀和凹面部分的排列圖案、S/D值(通過將每個凹面部分在其長軸方向上的長度和每個起始孔的直徑之間的差異除以2得到的值S(μm)相對每個凹面部分的深度D(μm)的比率)、每個所制造微透鏡的形狀、所制微透鏡的排列圖案和黑色基質(zhì)(BM)的存在與否等都在表1中給出。
表1

形狀SE基本橢圓形，SC基本圓形，S正方形，R矩形排列圖案HC犬牙織紋，SL正方形晶格
<背投的制造>
如圖9所示的背投使用在每個實施例1至11和對比例1至7中制造的傳輸屏制造(組裝)。
<對比度評價>
對比度評價針對上述的每個實施例1至11和對比例1至7的背投進行。
當具有照度413勒(luces)的總白色光在暗室中進入背投的傳輸屏時的白色標記的前側(cè)亮度(白色亮度)LW(cd/m2)與當光源在亮室中被完全關掉時黑色標記的前側(cè)亮度的增加量(黑色亮度增加量)LB(cd/m2)的比率LW/LB被計算為對比度(CNT)。在這方面，黑色亮度增加量被稱作相對暗室中的黑色標記亮度的增加量。另外，在亮室中的測量在其中外側(cè)光的照度是約185勒的條件下進行，而在暗室中的測量在其中外側(cè)光的照度約為0.5勒的條件下進行。
每個實施例1至11和對比例1至7中由LW/LB所表示的對比度在以下四步標準的基礎上評價。
A由LW/LB表示的對比度是500或更高。
B由LW/LB表示的對比度是400至500。
C由LW/LB表示的對比度是300至400。
D由LW/LB表示的對比度是300或更低。
<對衍射光，波紋和顏色不均一性的評價>
樣品圖像在上述每個實施例1至11和對比例1至7中的背投的傳輸屏上顯示。在所顯示的樣品圖像中的衍射光、波紋和顏色不均一性的產(chǎn)生狀態(tài)在以下四步標準的基礎上評價。
A沒有看出衍射光，波紋和顏色不均一性。
B看出較少的衍射光，波紋和顏色不均一性。
C輕微地看出衍射光，波紋和顏色不均一性中的至少一項。
D顯著地看出衍射光，波紋和顏色不均一性中的至少一項。
<視角的測量>
在將樣品圖像在每個實施例1至11和對比例1至3的背投的傳輸屏上顯示的同時，測量水平和垂直方向的視角。視角測量在以5度的間隔使用角光度計進行測量的條件下進行。視角的這些測量結(jié)果全部在表2中給出。
表2

從表2可清楚地看出，根據(jù)本發(fā)明的每個實施例1至11中的背投都具有優(yōu)異對比度和優(yōu)異視角特性。另外，沒有衍射光，波紋和顏色不均一性的優(yōu)異圖像可在根據(jù)本發(fā)明的實施例1至11中每個實施例的每個背投上顯示。換句話說，在根據(jù)本發(fā)明的實施例1至11中每個實施例的每個背投上可穩(wěn)定地顯示優(yōu)異圖像。另一方面，上述每個對比例1至7中的背投都不能得到足夠的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種制造具有多個凹面部分的基材的方法，所述基材用于制造具有多個作為凸面透鏡的微透鏡的微透鏡基材，所述微透鏡使用所述多個凹面部分形成，所述方法包括步驟制備基底基材，所述基底基材具有兩個主表面；在基底基材的兩個主表面之一上形成至少一層；在所述至少一層中形成多個開口，以形成掩模，所述多個開口的每個的直徑是0.8至20μm；通過將具有其上已形成多個開口的掩模的基底基材進行蝕刻過程，以使每個所形成的凹面部分都具有基本橢圓形狀，從而在基底基材中形成多個凹面部分；和從基底基材上去除掩模，其中所述多個所形成的凹面部分在基底基材上以犬牙織紋方式排列，其中，如果每個所形成的凹面部分在垂直于所述基底基材主表面的方向上的深度被定義為D(μm)，并且通過將每個所形成的凹面部分在其長軸方向上的長度和每個所形成的開口的直徑之間的差值除以2而得到的值被定義為S(μm)，那么D和S滿足關系0.90≤S/D≤1.40，和其中從所述基底基材的一個主表面之上觀察時，所有的多個所形成的凹面部分在其中形成多個凹面部分的可用面積中所占的面積相對于可用面積的比率是90％或更大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其中在開口形成步驟中，從所述基底基材的一個主表面之上觀察時，多個開口形成使得第一列凹面部分在其短軸方向上相對鄰近所述第一列凹面部分的第二列凹面部分而言移動多個凹面部分中每個的一半節(jié)距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述至少一層的形成步驟包括如下步驟在所述基底基材的一個主表面上形成由作為主要材料的鉻構(gòu)成的第一層；和在所述第一層上形成由作為主要材料的氧化鉻構(gòu)成的第二層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其中所述開口形成步驟包括用激光束照射其上已經(jīng)形成所述至少一層的基底基材的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所要求的方法，其中在所述凹面部分形成步驟中，蝕刻工藝使用含作為蝕刻劑的二氟化氫銨的液體進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所要求的方法，其中在所述基底基材的制備步驟中，使用由具有透明性的材料構(gòu)成的基底基材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其中，如果每個所形成的具有基本橢圓形狀的凹面部分在其短軸方向上的長度被定義為L1(μm)，并且每個所形成的凹面部分在其長軸方向上的長度被定義為L2(μm)，那么L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99。
8.一種具有多個凹面部分的基材，其使用權(quán)利要求1所定義的方法制造。
9.一種微透鏡基材，其使用權(quán)利要求8所定義的具有多個凹面部分的基材制造，其中所述微透鏡基材具有兩個主表面，并且多個微透鏡形成于所述微透鏡基材的一個主表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所要求的微透鏡基材，其中從所述微透鏡基材的一個主表面之上觀察時，多個微透鏡在所述微透鏡基材的一個主表面上形成，使得第一列微透鏡在其短軸方向上相對鄰近所述第一列微透鏡的第二列微透鏡而言移動多個微透鏡中每個的一半節(jié)距。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所要求的微透鏡基材，其中，如果具有基本橢圓形狀的多個微透鏡中每個在其短軸方向上的長度被定義為L1(μm)，并且多個微透鏡中每個在其長軸方向上的長度被定義為L2(μm)，那么L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所要求的微透鏡基材，其中所述微透鏡基材由具有透明性的材料構(gòu)成。
13.一種傳輸屏，包括Fresnel透鏡，由在其一個主表面上的多個同心棱鏡形成，所述Fresnel透鏡的一個主表面構(gòu)成其發(fā)射表面；和權(quán)利要求9所定義的微透鏡基材，所述微透鏡基材安置在Fresnel透鏡的發(fā)射表面的那側(cè)，以使得其一個主表面朝向Fresnel透鏡。
14.一種背投，其包括權(quán)利要求13所定義的傳輸屏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造具有多個凹面部分61的基材6的方法。基材6用于制造具有多個作為凹面透鏡的微透鏡的微透鏡基材，所述微透鏡使用多個凹面部分61而形成。該方法包括步驟制備基底基材7，所述基底基材7具有兩個主表面；在基底基材1的兩個主表面之一上形成至少一層；在所述至少一層中形成多個開口81以形成掩模，所述多個開口81的每個的直徑是0.8至20μm；通過將具有其上已形成多個開口81的掩模8的基底基材進行蝕刻過程以使所形成的每個凹面部分61具有基本橢圓形狀，從而在基底基材7中形成多個凹面部分61；和從基底基材7(6)上去除掩模8。在這種情況下，多個所形成的凹面部分61在基底基材7上以犬牙織紋方式排列。
文檔編號G02B3/00GK1763566SQ200510116448
公開日2006年4月26日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者清水信雄 申請人:精工愛普生株式會社