專利名稱：微透鏡陣列片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微透鏡，尤其是，微透鏡陣列片。
背景技術(shù)：
一般地，廣泛用于精細(xì)光學(xué)系統(tǒng)的微透鏡被應(yīng)用于光學(xué)讀取頭、影像傳感器、多種顯示設(shè)備等。應(yīng)用例子之一是具有以規(guī)則的間隔或特定間隔的二維排列的幾毫米到幾十毫米的微透鏡的微透鏡陣列片。
微透鏡陣列片被用于影像傳感器、LCD(液晶顯示)板、投影顯示系統(tǒng)等，并且被逐漸擴(kuò)大應(yīng)用于多種顯示系統(tǒng)。例如，微透鏡陣列片可以被應(yīng)用于背投屏幕以放大和投射由光源投射的影像到屏幕上，可以被應(yīng)用于影像傳感器如CCD(電荷耦合組件)或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)影像設(shè)備，相當(dāng)于影像傳感器的象素從而提高靈敏度并減少象素間的干擾，或者可以被應(yīng)用于LCD顯示板來提高象素對(duì)比度性能。
以下，被應(yīng)用于背投屏幕的微透鏡陣列片將被描述。
首先，投影顯示系統(tǒng)是放大和投影由光源投射的影像到屏幕上來提供影像給觀眾的系統(tǒng)。應(yīng)用于投影顯示系統(tǒng)的背投屏幕的性能決定于多種因素，例如增益、視角、對(duì)比度、分辨率等。然而，這些性能之中，當(dāng)多個(gè)觀眾同時(shí)觀看投影顯示系統(tǒng)時(shí)，需要大的光學(xué)視角。如果光學(xué)視角小，位于投影顯示系統(tǒng)側(cè)面的觀眾不能觀看到準(zhǔn)確的圖像。
圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于背投屏幕的微透鏡陣列片的截面圖。
如圖所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微透鏡陣列片包括透明基片1；排列在透明基片1上的微透鏡2；和形成于基片1和微透鏡2上的縫隙填充層3。
形成在透鏡2之間的縫隙是引起微透鏡陣列片透光度退化的主要因素。因此，為了阻止這樣的退化，縫隙填充層3被形成在微透鏡2之間的縫隙處。
通過縫隙填充層3微透鏡陣列片的填充因子被最大化。然而，因?yàn)榭p隙填充層3不僅被形成在微透鏡2的表面上，在縫隙填充層3形成過程中也沿垂直方向被形成在微透鏡2之間被暴露的透明基片1的表面上，各個(gè)透鏡2(包括縫隙填充層的透鏡)的曲率半徑變得大于初始設(shè)定值。另外，各個(gè)透鏡2的下陷高度(sag height)降低在暴露的透明基片1的表面上垂直形成的縫隙填充層3的高度(H)。
因此，由于垂直形成于被暴露透明基片1的表面上的縫隙填充層3，微透鏡陣列片的視角被減小。
圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)說明關(guān)于圖1微透鏡陣列片的光學(xué)路徑的截面圖。
如圖所示，在穿過光學(xué)系統(tǒng)例如菲涅爾透鏡等后垂直地入射到微透鏡陣列片5上的準(zhǔn)直光束6被各個(gè)設(shè)置在微透鏡陣列片5上的微透鏡2以某一角度折射并射出。
因?yàn)槲⑼哥R2的曲率半徑被縫隙填充層3增大(微透鏡2的曲率半徑表示包括縫隙填充層的微透鏡的曲率半徑，并且縫隙填充層也是微透鏡的一部分)，在微透鏡2的低端部分折射的出射光的角度變得小于初始設(shè)定值。因此，觀眾從側(cè)面觀看投影顯示系統(tǒng)很困難。
盡管描述是針對(duì)應(yīng)用于背投屏幕的微透鏡陣列片的，視角的減小也是應(yīng)用于不同種類的影像傳感器或顯示系統(tǒng)的微透鏡陣列片的問題如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的微透鏡陣列片通過用縫隙填充層以填充微透鏡之間的縫隙來提高透光度。然而，因?yàn)榭p隙填充層甚至形成于暴露在微透鏡之間的透明基片上，微透鏡的曲率半徑被不利地提高。
同時(shí)，由于微透鏡的曲率半徑被提高，光折射和出射到微透鏡低端部分的角度變得小于初始設(shè)定值。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)采用微透鏡陣列片的顯示系統(tǒng)的視角被減小。
根據(jù)另一現(xiàn)有技術(shù)微透鏡陣列片被公開在2004年9月10日的美國專利5555476號(hào)中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種微透鏡陣列片，可以通過保持填充因子同時(shí)減小微透鏡陣列片的微透鏡的曲率半徑而改善視角。
為達(dá)到這些和其他的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，在下文中具體廣泛地?cái)⑹?，這里被提供的透鏡陣列片包括一個(gè)基片，被排列在基片上的透鏡；形成在基片和透鏡的暴露表面上的縫隙填充層，其中透鏡被排列在等于或高于形成在基片上排列的透鏡之間的縫隙處的縫隙填充層的高度的位置。
為達(dá)到這些和其他的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，在下文中具體廣泛地?cái)⑹觯@里被提供的微透鏡陣列片包括一個(gè)基片；排列在基片上的底座；形成在底座上的微透鏡；形成在基片、底座和微透鏡暴露表面上的縫隙填充層。
為達(dá)到這些和其他的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，在下文中具體廣泛地?cái)⑹?，這里被提供的用于投影顯示系統(tǒng)的微透鏡陣列片包括透明基片；形成于透明基片的底座并且形成于微透鏡被排列的位置的底座；形成在底座上的微透鏡；和形成在透明基片、底座和微透鏡的暴露表面上的縫隙填充層，其中縫隙填充層被形成在形成于底座上的微透鏡之間的空隙處，并且形成在縫隙處的縫隙填充層的最小高度低于或等于底座的高度。
為達(dá)到這些和其他的優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，在下文中具體廣泛地?cái)⑹?，這里被提供的微透鏡陣列片包括具有凹槽的透明基片；排列在透明基地上的微透鏡；和形成在凹槽和微透鏡暴露表面上的縫隙填充層，其中凹槽位于排列在透明基片上的微透鏡之間。
參考附圖，本發(fā)明的上述和其他的目的、特征、方案和優(yōu)點(diǎn)將從下面對(duì)本發(fā)明的具體敘述中變得更加明顯。


附圖，提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解并且被包括和組成本說明書的一個(gè)部分，說明本發(fā)明的實(shí)施例并與說明書共同解釋本發(fā)明的原理。
在圖中圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于背投屏幕的微透鏡陣列片的截面圖。
圖2為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)說明關(guān)于圖1的微透鏡陣列片光學(xué)路徑的截面圖。
圖3為說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微透鏡陣列片結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖4為說明關(guān)于根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖1的微透鏡陣列片光學(xué)路徑的視圖。
圖5A到圖5D為說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例微透鏡陣列片結(jié)構(gòu)及其制造方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其實(shí)施例將在附圖中說明。
現(xiàn)在參考圖3到5D描述可以通過將微透鏡排列在等于或高于形成在微透鏡陣列片基片上排列的微透鏡之間的縫隙處的縫隙填充層高度的位置來減小微透鏡曲率半徑和提高視角的微透鏡陣列片的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例說明微透鏡陣列片結(jié)構(gòu)的截面圖。
如圖所示，微透鏡陣列片包括透明基片10，排列在透明基片10上并具有預(yù)定高度的底座20；形成在底座20上的微透鏡30；形成在透明基片10、底座20和微透鏡30的暴露表面上的縫隙填充層40。因?yàn)槲⑼哥R30可能通過多種已知的方法被形成，關(guān)于微透鏡30的詳細(xì)描述將被省略。
縫隙填充層40被形成在各個(gè)微透鏡30表面上和微透鏡30之間的縫隙中。
底座20被形成在與微透鏡30相同的位置上，對(duì)應(yīng)于微透鏡陣列。這里，底座20的高度等于或高于形成在縫隙中的縫隙填充層40的最小高度(H)。
因?yàn)槲⑼哥R30和透明基片40之間的高度高于現(xiàn)有技術(shù)中的值，包括縫隙填充層40的微透鏡30的曲率半徑將大大減少。由于底座20的高度等于或高于形成于透明基片10的暴露表面上的縫隙填充層40的最小高度，均勻厚度的縫隙填充層40形成在微透鏡40的表面上。因此，通過縫隙填充層40，微透鏡30的曲率半徑變得小于現(xiàn)有技術(shù)中微透鏡的曲率半徑。
相反，如果底座20的高度低于形成在透明基片10的暴露表面上的縫隙填充層的最小高度，包括縫隙填充層40的微透鏡30的曲率半徑被增大，因此減小光學(xué)視角。
因而，通過調(diào)整底座20的高度，微透鏡陣列片的光學(xué)視角可以被調(diào)整。因此，底座30的高度可以根據(jù)設(shè)計(jì)者需要的光學(xué)視角決定。
優(yōu)選地，底座30由硅、玻璃、透明金屬和有機(jī)聚合物中至少之一形成。底座30的平面結(jié)構(gòu)與微透鏡30的底面的結(jié)構(gòu)相同。微透鏡的底面可以具有圓形、橢圓形、多邊形或某一形狀。
微透鏡30可以由有機(jī)化合物或無機(jī)化合物制成。為提高微透鏡30的效率，微透鏡30可以進(jìn)一步包括從金屬薄膜、氧化硅薄膜、氮化硅薄膜和有機(jī)聚合物中選擇的至少一種。
縫隙填充層40通過普通薄膜形成方法被形成。例如，縫隙填充層40可以通過薄膜形成方法如電鍍、非電鍍、濺蝕、蒸鍍、化學(xué)汽相沉積(CVD)、旋鍍和噴涂形成。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例說明關(guān)于微透鏡陣列片光學(xué)路徑的視圖。
如圖所示，在穿過光學(xué)系統(tǒng)例如菲涅爾透鏡后，垂直地入射到微透鏡陣列片50上的準(zhǔn)直光束6被各個(gè)排列在微透鏡陣列片50上的微透鏡30以某一角度折射并射出。也就是，因?yàn)榘p隙填充層40的微透鏡30的曲率半徑小，各個(gè)微透鏡30保持半圓形。因此，在微透鏡30的低端被折射的出射光的角度要比相關(guān)技術(shù)中寬。
如果根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片50被應(yīng)用于投影顯示設(shè)備的背投屏幕，圖像可以通過寬視角提供給寬半徑內(nèi)的觀眾。
圖5A到圖5D為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例說明微透鏡陣列片結(jié)構(gòu)及其制造方法的截面圖。也就是，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微透鏡陣列片具有微透鏡22形成在透明基片11上形成的凹槽44所限定的凸起上而不形成底座20的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微透鏡陣列片包括具有凹槽44的透明基片11；被鄰近凹槽44排列在透明基片11上的微透鏡22；和形成在凹槽44和微透鏡22暴露表面的縫隙填充層33。
形成在透明基片11上的凹槽44被形成在微透鏡22之間的縫隙(空間)中，并且縫隙填充層33填充到凹槽44與凹槽44的深度一樣高或低于凹槽44的深度。
另外，微透鏡22被形成在凹槽44之間的透明基片11表面，并且微透鏡的曲率半徑22由凹槽44的深度決定。
如圖5A和圖5B所示，形成在透明基片11上的凹槽44通過采用光刻法過程蝕刻透明基片的一部分形成。對(duì)于蝕刻過程，干蝕刻或濕蝕刻可以根據(jù)透明基片11的材料有選擇地被應(yīng)用。蝕刻過程后形成在透明基片11表面上的凸起的表面結(jié)構(gòu)具有與微透鏡22底面的結(jié)構(gòu)相同的平面結(jié)構(gòu)。
如圖5C和5D所示，微透鏡22被安裝在被凹槽44形成的凸起上，縫隙填充層33被形成在凸起44和微透鏡22的暴露表面上。形成在凹槽44中的縫隙填充層33的最小高度(H)等于或低于凹槽44的深度，并且透明基片11的被凹槽44限定的凸起的表面結(jié)構(gòu)與微透鏡22的底部表面結(jié)構(gòu)相同。
由于形成在微透鏡22之間的縫隙(空間)的凹槽44中的縫隙填充層33的高度等于或低于凹槽44的深度，微透鏡22的曲率半徑被減小，并且微透鏡陣列片的光學(xué)視角被提高。
因此，本發(fā)明形成的微透鏡陣列片可以在保持與相關(guān)技術(shù)中微透鏡陣列片相似的填充因子的同時(shí)極大地提高視角，并且視角可以容易地根據(jù)設(shè)計(jì)者的意圖被調(diào)整。
微透鏡陣列片是用來形成大規(guī)模生產(chǎn)的原始板(original plate)。通過前述制造方法制造的微透鏡陣列片-原始板的精細(xì)結(jié)構(gòu)可以被用作制造原版的模子。通過應(yīng)用例如模子復(fù)制或注入的技術(shù)，具有相同結(jié)構(gòu)的微透鏡陣列片復(fù)制品可以被大規(guī)模生產(chǎn)。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片被應(yīng)用于背投屏幕，并且可以被應(yīng)用于需要高亮度和大視角的多種顯示系統(tǒng)。由于根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片被添加到各種影像傳感器例如CCD或CMOS成像設(shè)備，光接受敏感度和分辨率可以被提高。同時(shí)，它可以用于LCD板，因此提高了對(duì)比度性能。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片中，微透鏡被排列在與形成在微透鏡之間的縫隙處的縫隙填充層400的最小高度(H)相等或更高的位置。因此，微透鏡的曲率半徑可以被縫隙填充層減小。也就是，通過以縫隙填充層來減小微透鏡的范圍，應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片的多種顯示系統(tǒng)的光學(xué)視角可以被提高。因此，根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片可以被用于需要高亮度和大視角的多種顯示系統(tǒng)的屏幕中，也可以被用作多種影像傳感器的光學(xué)膜片，因此極大地提高光接受靈敏度和分辨率。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的微透鏡陣列片可以通過被應(yīng)用于LCD板來提高對(duì)比度性能。
因?yàn)楸景l(fā)明可以在不脫離其實(shí)質(zhì)和基本特征的前提下以多種形式被實(shí)現(xiàn)，可以理解上述實(shí)施例并不限制于前面具體描述的任何細(xì)節(jié)，因此除非特別說明，本發(fā)明應(yīng)在所附權(quán)利要求限定的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)被廣義地理解，并且因此落入權(quán)利要求的限定和范圍內(nèi)，或等同于被所附權(quán)利要求的限定和范圍的全部變換和修改包含在權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.透鏡陣列片，包括基片；被排列在基片上的透鏡；和形成在基片和透鏡的暴露表面的縫隙填充層，其特征在于透鏡被排列得與在被排列于基片上的透鏡之間的縫隙上形成的縫隙填充層高度相等或在更高的位置。
2.權(quán)利要求1的透鏡陣列片，進(jìn)一步包括形成在基片上的底座，其特征在于透鏡被形成在底座上。
3.權(quán)利要求2的透鏡陣列片，其特征在于底座的高度等于或高于形成在縫隙處的縫隙填充層的最小高度。
4.權(quán)利要求2的透鏡陣列片，其特征在于底座的平面結(jié)構(gòu)與透鏡底面的結(jié)構(gòu)相同。
5.權(quán)利要求2的透鏡陣列片，其特征在于透鏡曲率半徑根據(jù)底座的高度決定。
6.權(quán)利要求1的透鏡陣列片，進(jìn)一步包括位于透鏡之間的縫隙處并形成于基片上的凹槽，其特征在于形成在凹槽處的縫隙填充層的高度低于或等于凹槽的深度。
7.權(quán)利要求6的透鏡陣列片，其特征在于凹槽限定的基片凸起的表面結(jié)構(gòu)與透鏡底面的結(jié)構(gòu)相同。
8.權(quán)利要求6的透鏡陣列片，其特征在于透鏡的曲率半徑根據(jù)凹槽深度決定。
9.權(quán)利要求6的透鏡陣列片，其特征在于透鏡的曲率半徑根據(jù)凹槽深度減小或增加。
10.微透鏡陣列片，包括基片；排列在基片上的底座；形成在底座上的微透鏡；和形成在基片、底座和微透鏡的暴露表面上的縫隙填充層。
11.權(quán)利要求10的微透鏡陣列片，其特征在于，在形成于底座上的微透鏡之間的縫隙中形成的縫隙填充層的高度低于或等于底座的高度。
12.權(quán)利要求10的微透鏡陣列片，其特征在于底座的平面結(jié)構(gòu)與微透鏡底面的結(jié)構(gòu)相同。
13.權(quán)利要求10的微透鏡陣列片，其特征在于微透鏡的曲率半徑由底座的高度決定。
14.用于投影顯示系統(tǒng)的微透鏡陣列片，包括透明基片；形成在透明基片上的底座；形成在底座上的微透鏡；和形成在透明基片、底座和微透鏡的暴露表面上的縫隙填充層，其特征在于縫隙填充層在形成于透明基片的底座上的微透鏡之間的縫隙處形成，并且形成在縫隙處的縫隙填充層的最小高度低于或等于底座的高度。
15.權(quán)利要求14的微透鏡陣列片，其特征在于底座由硅、玻璃、透明金屬和有機(jī)聚合物的至少一種形成。
16.權(quán)利要求14的微透鏡陣列片，其特征在于底座的平面結(jié)構(gòu)與微透鏡底面的結(jié)構(gòu)相同。
17.權(quán)利要求16的微透鏡陣列片，其特征在于底座的平面結(jié)構(gòu)為圓形、橢圓形和多邊形之一。
18.微透鏡陣列片，包括具有凹槽的透明基片；被排列在透明基片上的微透鏡；和形成在凹槽和微透鏡暴露表面上的縫隙填充層，其特征在于凹槽位于排列在透明基片上的微透鏡之間。
19.權(quán)利要求18的微透鏡陣列片，其特征在于形成在凹槽處的縫隙填充層的高度低于或等于凹槽的深度。
20.權(quán)利要求18的微透鏡陣列片，其特征在于被凹槽限定的透明基片凸起的表面結(jié)構(gòu)與微透鏡底面的結(jié)構(gòu)相同。
21.權(quán)利要求18的微透鏡陣列片，其特征在于微透鏡的曲率半徑按照凹槽的深度決定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微透鏡陣列片，能夠通過保持填充因子同時(shí)減小微透鏡陣列片的微透鏡曲率半徑來改善視角。因此，該微透鏡陣列片包括基片；被排列在基片上的透鏡；和形成在基片和透鏡的暴露表面的縫隙填充層，其中透鏡被排列在等于或高于在基片上排列的透鏡之間的縫隙中形成的縫隙填充層的高度的位置。
文檔編號(hào)B29D11/00GK1704773SQ20051007330
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者權(quán)赫, 吳昌勛, 李泳柱, 鄭志赫, 林泰宣 申請(qǐng)人:Lg電子有限公司