專利名稱：制微透鏡基材的模具，方法，微透鏡基材，傳輸屏和背投的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造微透鏡基材的模具，制造微透鏡基材的方法，微透鏡基材，傳輸屏，和背投。
背景技術(shù)：
近年來，作為一種適用于家庭影院，大屏幕電視，或類似物的監(jiān)視器的顯示器，對背投的需要正不斷增強。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)背投的問題在于其垂直視角小，盡管其水平視角大(即，存在視角偏離)。
為了解決這種問題，已經(jīng)提出使用其上形成多個微透鏡使得凹面部分或凸面部分具有光學(xué)旋轉(zhuǎn)對稱的微透鏡片材(例如，參見JP-A-2000-131506)。如上所述的微透鏡片材(微透鏡基材)通常使用所謂2P法制造。在2P法中，未固化樹脂被供給到具有多個用于形成多個微透鏡的凹面部分的基材，所供給的樹脂通過將平整和透明基材與樹脂接觸而被壓和牢固地粘附至具有凹面部分的基材，并隨后將樹脂固化(例如，參見JP-A-2003-279949)。
但在如上所述的2P法中，問題在于難以將固化樹脂具有凹面部分的基材上脫離。另外，這種問題在其中所要制造的微透鏡基材具有大面積的情況下變得更加明顯。因為該原因，在制造大尺寸微透鏡基材時的產(chǎn)率可能非常低。
另外，如果所要制造的微透鏡基材具有大尺寸(例如，其對角長度是140cm或更多)的基材，如上所述的問題變得更加明顯。另外，用于制造微透鏡基材的具有凹面部分的基材的尺寸變得較大，因此問題在于，用于微透鏡基材的制造設(shè)備進一步變大。另外，伴隨近年來用于家庭影院，顯示器或類似物的監(jiān)視器的迅速發(fā)展，要求對應(yīng)于監(jiān)控器或類似物的具有凹面部分的基材變得更大，這樣需要制造各種類型(尺寸)的對應(yīng)于各種尺寸監(jiān)控器或類似物的基材與凹面部分。結(jié)果，出現(xiàn)的問題是，阻礙了微透鏡基材的價格下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于制造微透鏡基材的模具，它使得可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材并可合適地用于制造具有高生產(chǎn)率的微透鏡基材。
本發(fā)明的另一目的是提供一種微透鏡基材和一種制造微透鏡基材的方法，其中微透鏡的缺陷如裂縫可被有效地防止。
另外，本發(fā)明的另一目的是提供具有上述微透鏡基材的傳輸屏和背投。
為了實現(xiàn)以上目的，在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明涉及一種用于制造具有多個分別具有預(yù)定凸形的微透鏡的微透鏡基材的方法。該模具用于壓微透鏡基材的基材以在其上形成多個微透鏡。在這種情況下，該模具具有卷形(具有外周表面)，且分別具有預(yù)定形狀(對應(yīng)于每個微透鏡的凸形)的多個凹面部分被提供在用于壓微透鏡基材的基材的模具的外周表面上，和多個凹面部分利用刻蝕工藝使用掩模而形成。
這樣可提供一種用于制造微透鏡基材的模具，它合適地以高生產(chǎn)率用于制造微透鏡基材。
在本發(fā)明的模具中，優(yōu)選的是，掩模具有層壓結(jié)構(gòu)，包括由鉻作為主要材料形成的層和由氧化鉻作為主要材料形成的層。
因此，如果制造用于制造微透鏡基材的模具，可容易地和確切地形成多個開口，所述開口用于形成分別具有掩模中的所需形狀的凹面部分。另外，可尤其提高基底(卷形基底)和掩模在刻蝕工藝時的粘結(jié)性。因此，可形成多個分別具有所需形狀的凹面部分，這樣容易地和確切地提供用于制造微透鏡基材的模具，因此可形成分別具有所需形狀的微透鏡用以容易地和確切地提供微透鏡基材。
在本發(fā)明的模具中，優(yōu)選的是，多個凹面部分中的每個具有基本上橢圓形狀。
因此，使用這種用于制造微透鏡基材的模具制造的微透鏡基材尤其難以產(chǎn)生缺點如波紋，而且可提高具有如此制造的微透鏡基材的傳輸屏的視角特性。
在本發(fā)明的模具中，優(yōu)選的是，多個凹面部分中的每個在其長軸方向上的長度是15至750μm。
這樣可防止在投影到具有微透鏡基材(使用用于制造微透鏡基材的模具制造)的傳輸屏的屏幕上的圖像中產(chǎn)生缺點如波紋，而且可在投影圖像中得到足夠的屏幕分辨率。另外，可提高微透鏡基材的生產(chǎn)率。
在本發(fā)明的模具中，優(yōu)選的是，多個凹面部分中的每個在其短軸方向上的長度是10至500μm。
這樣可防止在投影到具有微透鏡基材(使用用于制造微透鏡基材的模具制造)的傳輸屏的屏幕上的圖像中產(chǎn)生缺點如波紋，而且可在投影圖像中得到足夠的屏幕分辨率。另外，可提高微透鏡基材的生產(chǎn)率。
在本發(fā)明的模具中，優(yōu)選的是，多個凹面部分中的每個的深度是5至250μm。
這樣可提高具有微透鏡基材(使用用于制造微透鏡基材的模具制造)的傳輸屏的視角特性，和可更有效地防止在制造微透鏡基材時在每個微透鏡的形狀中產(chǎn)生缺陷。
在本發(fā)明的模具中，優(yōu)選的是，模具由具有旋轉(zhuǎn)軸的卷形基底制成，并在其上已應(yīng)用掩模的卷形基底圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時進行刻蝕工藝。
這樣可尤其減少每個凹面部分的形狀多樣性，和尤其可改善所要制造的微透鏡基材的特性。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造具有多個分別具有預(yù)定凸形的微透鏡的微透鏡基材的方法。在這種情況下，微透鏡基材使用本發(fā)明用于制造微透鏡基材的模具制造。
這樣可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材。尤其是，可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材，同時有效地防止每個微透鏡產(chǎn)生缺陷如裂縫。
在根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材的方法中，優(yōu)選的是，該方法包括步驟制備由樹脂材料作為主要材料構(gòu)成的基礎(chǔ)材料；制備本發(fā)明用于制造微透鏡基材的模具；和用模具壓該基礎(chǔ)材料，同時加熱該模具和相對基礎(chǔ)材料相互移動該模具以將模具的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至基礎(chǔ)材料的表面上。
這樣可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材。尤其是，可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材，同時有效地防止每個微透鏡產(chǎn)生缺陷如裂縫。
在根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材的方法中，優(yōu)選的是，該方法包括步驟制備具有板狀形狀或片材狀的基材，所述基材具有兩個主表面；制備權(quán)利要求1所定義的用于制造微透鏡基材的模具；和用模具壓具有流動性的樹脂材料，同時將該樹脂材料供給到作為基礎(chǔ)材料的基材的一個主表面上和相對基材相互移動該模具以將模具的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至樹脂材料的表面上。
這樣可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材。尤其是，可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材，同時有效地防止每個微透鏡產(chǎn)生缺陷如裂縫。
在根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材的方法中，優(yōu)選的是，在壓基礎(chǔ)材料或樹脂材料時的模具溫度高于樹脂材料的玻璃轉(zhuǎn)變點。
這樣可將模具的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至基礎(chǔ)材料或樹脂材料。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種微透鏡基材，它使用根據(jù)本發(fā)明用于制造微透鏡基材的模具制造。
這樣可提供一種微透鏡基材，其中有效地防止每個微透鏡產(chǎn)生缺陷如裂縫。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種使用本發(fā)明制造方法制造的微透鏡基材。
這樣可提供一種微透鏡基材，其中有效地防止每個微透鏡產(chǎn)生缺陷如裂縫。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及一種傳輸屏。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透鏡的所述一個主表面構(gòu)成其發(fā)射表面；和上述的本發(fā)明微透鏡基材，所述微透鏡基材在Fresnel透鏡的發(fā)射表面的那側(cè)排列使得其所述主表面朝向Fresnel透鏡。
這樣可提供可穩(wěn)定地顯示優(yōu)異圖像的傳輸屏。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明涉及背投。本發(fā)明的背投包括定義如上的傳輸屏。
這樣可提供可穩(wěn)定地顯示優(yōu)異圖像的背投。


本發(fā)明的前述和其它目的，特點和優(yōu)點根據(jù)以下參考附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細描述而更容易顯然得出。
圖1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，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。
圖4是透視圖，示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造微透鏡基材的模具。
圖5是縱向橫截面視圖，示意地顯示圖4所示的用于制造微透鏡基材的模具。
圖6是縱向橫截面視圖，示意地顯示一種制造圖4和5所示用于制造微透鏡基材的模具的方法。
圖7是縱向橫截面視圖，示意地顯示用于制造微透鏡基材的裝置的一個例子，該裝置可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材的方法。
圖8是縱向橫截面視圖，示意地顯示一種在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中制造微透鏡基材的方法。
圖9是縱向橫截面視圖，示意地顯示一種在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中制造微透鏡基材的方法。
圖10是縱向橫截面視圖，示意地顯示用于制造微透鏡基材的裝置的另一例子，該裝置可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材的方法。
圖11是縱向橫截面視圖，示意地顯示在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案中的制造微透鏡基材的方法。
圖12示意地顯示其上應(yīng)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)明的用于制造微透鏡基材的模具，制造微透鏡基材的方法，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和基本上是沒有柔韌性的，片材形的，膜形的，和類似物。另外，盡管本發(fā)明的微透鏡基材和類似物的應(yīng)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，本發(fā)明微透鏡基材的配置在描述用于制造微透鏡基材的模具，使用這種用于制造微透鏡基材的模具制造微透鏡基材的方法，傳輸屏，和背投之前進行描述。
圖1是縱向橫截面視圖，示意地顯示在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中的微透鏡基材。圖2是圖1所示微透鏡基材的平面圖?，F(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)”分別表示用于得到圖像光的光的“光入射側(cè)”和“光發(fā)射側(cè)”，但是它們不分別表示外側(cè)光或類似光的“光入射側(cè)”和“光發(fā)射側(cè)”，除非另有說明。
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)上成預(yù)定圖案的具有多個微透鏡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組成。樹脂材料是一種具有預(yù)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，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)和類似物，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)，離聚體，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)，和聚環(huán)己烷對苯二甲酸酯(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，聚芳基化物，液晶聚合物如芳族聚酯，氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)，聚氟亞乙烯基和類似物，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和類似物，環(huán)氧樹脂，酚類樹脂，脲樹脂，蜜胺樹脂，不飽和聚酯，硅氧烷基樹脂，氨基甲酸乙酯基樹脂，和類似物；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和類似物。另外，在本發(fā)明中，可使用兩種或多種這些材料的混合物(例如，共混樹脂，聚合物合金，使用兩種或多種上述材料的由兩層或多層組成的層壓體)。
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，和進一步更優(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(yù)定值，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)具有分別具有凸面表面作為凸面透鏡的多個微透鏡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)，其中其縱向?qū)挾却笥趥?cè)向?qū)挾?，如果從微透鏡基材1的光入射表面之上觀察。如果每個微透鏡21具有這種形狀，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)生缺點如波紋。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)和每個微透鏡21在其長軸(或主軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L2(μm)，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(guān)系0.10≤L1/L2≤0.99)。更優(yōu)選它是0.50至0.95，和進一步更優(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10至500μm。更優(yōu)選它是30至300μm，和進一步更優(yōu)選它是50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)，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(包括傳輸屏10)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生缺點如波紋。
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15至750μm。更優(yōu)選它是45至450μm，和進一步更優(yōu)選它是75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)，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(包括傳輸屏10)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生缺點如波紋。
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，和進一步更優(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。
另外優(yōu)選的是，每個微透鏡21的高度是5至250μm。更優(yōu)選它是15至150μm，和進一步更優(yōu)選它是25至100μm。如果每個微透鏡21的高度被限制在以上范圍內(nèi)，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(guān)系0.90≤L1/H≤2.5。更優(yōu)選H和L1滿足關(guān)系1.0≤L1/H≤1.8，和進一步更優(yōu)選H和L1滿足關(guān)系1.2≤L1/H≤1.6。如果H和L1滿足這種關(guān)系，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)生缺點如波紋。另一方面，例如，如果微透鏡21在主基材2上以方點陣方式或類似方式排列，難以充分防止產(chǎn)生缺點如波紋。另外，如果微透鏡21在主基材2上排列成任意方式，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，和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相對鄰近第一列25的第二列26而言移動一半節(jié)距。
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)定微透鏡21的形狀，微透鏡21的排列圖案，微透鏡21的份額，和類似因素，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，每個微透鏡21形成為朝向其光入射側(cè)凸出的凸面透鏡，和設(shè)計使得其焦點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，和在黑色基質(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，可尤其增加微透鏡基材1的光使用效率。另外，因為通過每個微透鏡21的光在每個開口31的附近聚焦，可降低每個開口31的面積。
另外優(yōu)選的是，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)相對整個可用面積的比率是90％或更多，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。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)21所占的面積在可用面積中的比率(相對整個可用面積而言)是90％或更多，可減少通過其中存在微透鏡21的區(qū)域之外的區(qū)域的光，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)且一個微透鏡21的中心和非形成面積的中心之間的長度被定義為L4(μm)(當從微透鏡基材1的光入射表面之上觀察時)，所有微透鏡21所占的面積(投影面積)在其中形成微透鏡21的可用面積中的比率(相對整個可用面積而言)可近似為線段L3的長度(μm)與線段L4的長度(μm)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點，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，那么可增大著色部分22的粘結(jié)性，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。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(xué)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，可減少相應(yīng)部分的厚度差異(尤其是，不對應(yīng)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)生缺點如顏色不均一性。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)等的急劇變化難以在著色部分22和其它非著色部分之間的邊界附近產(chǎn)生。結(jié)果，容易總體上設(shè)計微透鏡基材1的光學(xué)特性，而且可穩(wěn)定微透鏡基材1的光學(xué)特性和增大其可靠性。
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，那么入射光的光傳輸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，難以防止外側(cè)光(即，從與光入射側(cè)相對的那側(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(guān)掉光源時變大，可能不能充分得到提高投影圖像的對比度的作用。
著色部分22的顏色并不特別限定。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，用于控制光源的光三原色(RGB)平衡的具有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)光的反射。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。結(jié)果，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)成和以層壓方式形式。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21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，和進一步更優(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，同時更確切地防止非故意的缺點如黑色基質(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。
以下描述如上所述具有微透鏡基材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被排列在微透鏡基材1的光入射表面的那側(cè)(即，在用于圖像的光的入射側(cè))，和傳輸屏10的構(gòu)造使得已由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使得用于投影圖像的光從投影透鏡(在附圖中未示)偏斜，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的光入射表面的那側(cè)。
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以被微透鏡基材1的每個微透鏡21聚光，而且該聚光隨后被聚焦和通過黑色基質(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。
現(xiàn)在描述本發(fā)明可適當?shù)赜糜谥圃煳⑼哥R基材的模具(它可適當?shù)赜糜谥圃烊缟纤龅奈⑼哥R基材)及其制造方法。
圖4是透視圖，示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造微透鏡基材1的模具6。圖5是縱向橫截面視圖，示意地顯示圖4所示的用于制造微透鏡基材1的模具6。圖6是縱向橫截面視圖，示意地顯示一種制造圖4和5所示用于制造微透鏡基材1的模具的方法。在這方面，盡管在制造用于制造微透鏡基材1的模具6時多個用于形成微透鏡21的凹面部分實際上在卷形基底的外周表面上形成以制造用于制造微透鏡基材1的模具6，為了使說明可以理解，顯示用于制造微透鏡基材1的模具6的一部分以在圖4至6中強調(diào)。
如圖4所示，用于制造微透鏡基材1的模具6具有卷形，和在其外周表面上具有多個凹面部分61。多個凹面部分61中的每個具有對應(yīng)于構(gòu)成上述微透鏡基材1的每個微透鏡21的形狀，且多個凹面部分61以對應(yīng)于微透鏡21的排列圖案的圖案排列。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(相同之處只是每個微透鏡21是凸面部分，而每個凹面部分61是凹面部分，以及具有相互轉(zhuǎn)化的形狀和空間關(guān)系情形)，而且凹面部分61具有與微透鏡21相同的排列圖案。
為了詳細解釋，在本實施方案中，每個凹面部分(用于形成微透鏡21的凹面部分)61具有基本上橢圓形狀(或平整形狀，基本上捆包形狀)，其中垂直長度大于側(cè)向?qū)挾?，如果從用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面之上觀察。因為每個凹面部分61具有這種形狀，可合適采用微透鏡基材1的制造方法，這樣可尤其提高視角特性，同時有效地防止產(chǎn)生缺點如波紋。
如果每個凹面部分61在其短軸(或次軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L1(μm)和每個凹面部分61在其長軸(或主軸)方向上的長度(或節(jié)距)被定義為L2(μm)，當從用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面上觀察時，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(guān)系0.10≤L1/L2≤0.99)。更優(yōu)選它是0.50至0.95，和進一步更優(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。
另外優(yōu)選的是，如果從用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面之上觀察，每個凹面部分61在其次軸方向上的長度L1是10至500μm。更優(yōu)選它是30至300μm，和進一步更優(yōu)選它是50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)，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(和用于制造微透鏡基材1的模具6)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生缺點如波紋。
另外優(yōu)選的是，如果從用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面之上觀察，每個凹面部分61在其主軸方向上的長度L2是15至750μm。更優(yōu)選它是45至450μm，和進一步更優(yōu)選它是75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)，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(和用于制造微透鏡基材1的模具6)的生產(chǎn)率，同時有效地防止產(chǎn)生缺點如波紋。
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，和進一步更優(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)，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。
另外優(yōu)選的是，每個凹面部分61的深度是5至250μm。更優(yōu)選它是15至150μm，和進一步更優(yōu)選它是25至100μm。如果每個凹面部分61的深度被限制在以上范圍內(nèi)，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，如果每個凹面部分61的深度被定義為D(μm)和凹面部分61在其短軸(或次軸)方向上的長度被定義為L1(μm)，那么D和L1滿足關(guān)系0.90≤L1/D≤2.5。更優(yōu)選D和L1滿足關(guān)系1.0≤L1/D≤1.8，和進一步更優(yōu)選D和L1滿足關(guān)系1.2≤L1/D≤1.6。如果D和L1滿足這種關(guān)系，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，多個凹面部分61以犬牙織紋方式排列在用于制造微透鏡基材1的模具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)生缺點如波紋。另一方面，例如，如果凹面部分61在用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面上以方點陣方式或類似方式排列，難以充分防止產(chǎn)生缺點如波紋。另外，如果凹面部分61在用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面上以任意方式排列，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向微透鏡基材中的傳輸(即，光使用效率)。另外，所得圖像變暗。
另外，在本發(fā)明中，每個凹面部分61的長軸方向與用于制造微透鏡基材1的模具6的軸方向基本上相同。因此，在以后描述的制造微透鏡基材1的方法中，可更確切地在所要形成的每個微透鏡21中防止產(chǎn)生缺陷，如果要成為主基材2的樹脂材料(其中制造微透鏡基材1的模具6的表面形狀被轉(zhuǎn)移至其一個主表面上的樹脂材料)從用于制造微透鏡基材1的模具6上脫離的話。優(yōu)選的是，由每個凹面部分61的長軸方向和用于制造微透鏡基材1的模具6的軸方向構(gòu)成的角是0至10度。更優(yōu)選該角是0至7度和進一步更優(yōu)選該角是0至5度。因此，進一步明顯出現(xiàn)如上所述的效果。
另外，盡管凹面部分61在用于制造微透鏡基材1的模具6上以犬牙織紋方式排列(如果從如上所述的用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面之上觀察)，優(yōu)選的是，第一排凹面部分61在其短軸方向上相對鄰近第一排凹面部分61的第二排凹面部分61而言移動每個凹面部分61的一半節(jié)距(如果從如上所述的用于制造微透鏡基材1的模具6的一個外周表面之上觀察)。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。
在這方面，在以上解釋中已經(jīng)描述，每個凹面部分61具有與用于提供微透鏡基材1的每個微透鏡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的樹脂材料利用固化或類似過程而收縮)，那么考慮到收縮百分數(shù)或類似因素，用于提供微透鏡基材1的每個微透鏡21和用于提供用于制造微透鏡基材1的模具6的凹面部分61的形狀(和尺寸)，份額或類似因素可能相互不同。
另外，多個凹面部分61可以螺旋方式圍繞用于制造微透鏡基材1的模具6的軸62在其外周表面上排列。如果凹面部分61以這種方式排列，可在制造微透鏡基材1時形成具有如上所述的排列圖案的微透鏡21。另外，如果多個凹面部分61以螺旋方式排列，可在制造用于制造微透鏡基材1的模具6時容易地和確切地在起始孔形成工藝(以后進行描述)中形成起始孔(開口)81，所述孔用于形成分別具有在掩模8中的所需形狀的凹面部分，這樣可尤其提高用于模具6的基礎(chǔ)材料7和掩模的粘結(jié)性。因此，可形成分別具有所需形狀的凹面部分61，這樣容易地和確切地提供用于制造微透鏡基材1的模具6，因此可容易地和確切地在微透鏡基材1上形成分別具有所需形狀的微透鏡21。
用于制造微透鏡基材1的模具6可由任何材料形成。但優(yōu)選的是，用于制造微透鏡基材1的模具6的外周部分例如由任何一種以下物質(zhì)形成各種類型的金屬材料如Fe，Cu，Al，Ni，Cr，Zn，Sn，Ag，Au，Pb，Mg，Ti，ZrO2(氧化鋯)，W，Mo，Co，金屬不銹鋼，42％-Ni-Fe合金，黃銅和硬鋁，和各種類型的玻璃如鈉鈣玻璃，結(jié)晶玻璃，石英玻璃，鉛玻璃，鉀玻璃，硼硅酸鹽玻璃，和無堿玻璃。如果用于制造微透鏡基材1的模具6的外周部分由任何一種如上所述的材料形成，可更準確地轉(zhuǎn)移凹面部分61(用以提供用于制造微透鏡基材1的模具6)的形狀和排列圖案，而且可提高用于制造微透鏡基材1的模具6的耐久性。另外，如果用于制造微透鏡基材1的模具6的外周部分由任何一種如上所述的材料形成，那么可容易地和確切地在制造用于制造微透鏡基材1的模具6時形成分別具有所需形狀和排列圖案的凹面部分61。
另外，用于制造微透鏡基材1的模具6可在其中包括，例如，加熱器(加熱單元)(在附圖中未示)。因此，可更容易地使用以后描述的方法形成分別具有在所需排列圖案中的所需形狀的微透鏡21。
以下參考圖6描述根據(jù)本發(fā)明的制造用于制造微透鏡基材1的模具6的方法。
首先，在制造用于制造微透鏡基材1的模具6時準備卷形基礎(chǔ)材料7。
優(yōu)選的是，具有基本上為柱形狀或基本上圓柱體形狀的基礎(chǔ)材料用于基礎(chǔ)材料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礎(chǔ)材料7。
盡管鈉鈣玻璃，結(jié)晶玻璃，石英玻璃，鉛玻璃，鉀玻璃，硼硅酸鹽玻璃，無堿玻璃和類似物可被提及為用于基底基材7的構(gòu)成材料，但鈉鈣玻璃和結(jié)晶玻璃(例如，neoceram或類似物)是其中優(yōu)選的。通過使用鈉鈣玻璃，結(jié)晶玻璃或無堿玻璃，容易處理用于基礎(chǔ)材料7的材料，而且從用于制造微透鏡基材1的模具6的制造成本角度上也是有利的，因為鈉鈣玻璃或結(jié)晶玻璃是相對便宜的。
<A1>如圖6A所示，掩模8在所準備的基礎(chǔ)材料7的表面上形成(掩模形成工藝)。
掩模8的構(gòu)成材料并不特別限定，例如可以提及金屬如Cr，Au，Ni，Ti，Pt，和類似物，包含兩種或多種選自這些金屬的金屬的金屬合金，這些金屬的氧化物(金屬氧化物)，硅，樹脂，和類似物。另外，掩模8可以是，例如具有基本上均勻的組成的那種，或由多層構(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，和優(yōu)選的是，掩模8具有層壓結(jié)構(gòu)，包括由鉻作為主要材料形成的層和由氧化鉻作為主要材料形成的層。具有這種結(jié)構(gòu)的掩模8相對具有各種結(jié)構(gòu)的各種刻蝕劑而言具有優(yōu)異的穩(wěn)定性(即，可在刻蝕工藝(以后進行描述)時更確切地保護基礎(chǔ)材料7)，而且可容易地和確切地通過用激光束照射或類似方法形成分別具有所需形狀的開口。另外，如果掩模8具有如上所述的這種結(jié)構(gòu)，那么包含二氟化氫銨(NH4HF2)的溶液例如可合適地用作刻蝕工藝(以后描述)的蝕刻劑。因為包含二氟化氫銨的溶液不是毒性的，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(yīng)力，而且這種掩模8尤其具有優(yōu)異的與基礎(chǔ)材料7的粘結(jié)性(即，尤其是掩模8與基礎(chǔ)材料7在刻蝕工藝時的粘結(jié)性)。因為這些原因，通過使用具有上述結(jié)構(gòu)的掩模8，可容易地和確切地形成分別具有所需形狀的凹面部分61。
形成掩模8的方法并不特別限定。如果掩模8由任何的金屬材料(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可合適地例如利用蒸發(fā)方法，濺射法，或類似方法而形成。另一方面，如果掩模8由硅形成，那么掩模8可合適地例如利用濺射法，CVD法，或類似方法而形成。
盡管掩模8的厚度也隨著構(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，和更優(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，可能使在起始孔形成工藝(或開口形成工藝，以后進行描述)形成的起始孔(開口)81的形狀變形，這取決于掩模3的構(gòu)成材料或類似物。另外，在刻蝕步驟(以后描述)在濕刻蝕工藝過程中可能不能充分獲得對基礎(chǔ)材料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，除了難以形成在起始孔形成工藝(以后描述)中透過掩模8的起始孔81，存在這樣一種情形，其中掩模8往往由于其內(nèi)應(yīng)力而容易被去除，這取決于掩模8的構(gòu)成材料或類似物。
<A2>然后，如圖6B所示，在刻蝕工藝(以后描述)用作掩模開口的多個起始孔81在掩模8中以任意方式形成(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排列成所需圖案的分別具有所需形狀的起始孔81。結(jié)果，可更確切地控制每個凹面部分61的形狀，排列圖案，或類似因素。另外，通過利用激光照射而形成起始孔81，可在高生產(chǎn)率下制造用于制造微透鏡基材1的模具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，可形成僅起始孔81而沒有形成起始凹面部分71(以后進行描述)，或除了起始孔81外，可容易地和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，通過利用激光束照射而在掩模8中形成起始孔81，可容易地以低成本在掩模8中形成開口(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。另外，如果起始孔81利用激光束照射而形成，可有效地形成多個起始孔(開口)81，對應(yīng)于如上所述以螺旋方式排列的多個凹面部分61。更具體地，如果起始孔81利用激光束照射而形成，那么例如，通過間歇地實施激光束照射，同時圍繞其軸62旋轉(zhuǎn)該卷形基礎(chǔ)材料7并在一個軸方向上掃描激光束，可有效地形成多個起始孔(開口)81(對應(yīng)于如上所述以螺旋方式排列的多個凹面部分61)。結(jié)果，可提高用于制造微透鏡基材1的模具的生產(chǎn)率和微透鏡基材1的生產(chǎn)率。
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，但可以提及紅寶石激光，半導(dǎo)體激光，YAG激光，費秒激光，玻璃激光，YVO4激光，Ne-He激光，Ar激光，二氧化碳激光，受激準分子激光或類似激光。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)或類似物的波形。
如果起始孔81在掩模8中如圖6B所示而形成，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之外的基礎(chǔ)材料7的表面的部分而形成。這樣可當將具有掩模8的基礎(chǔ)材料7進行刻蝕工藝(以后描述)時增加基礎(chǔ)材料7與刻蝕劑的接觸面積，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，優(yōu)選的是，它是5.0μm或更低，和更優(yōu)選它是約0.1至0.5μm。如果起始孔81的形成利用激光束照射而進行，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中的每個的深度的差異。這樣可減少構(gòu)成用于制造微透鏡基材1的模具6的每個凹面部分61的深度的差異，和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的透鏡的直徑，焦距，和厚度的差異。
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，優(yōu)選的是，每個起始孔81的直徑是0.8至20μm。更優(yōu)選它是1.0至10μm，和進一步更優(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)，可在刻蝕工藝(以后進行描述)中確切地形成分別具有如上所述的形狀的凹面部分61。另一方面，如果每個起始孔81是平整形狀如基本上橢圓形狀，可將其在短軸方向上的長度替代為其直徑。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的寬度是0.8至20μm。更優(yōu)選它是1.0至10μm，和進一步更優(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)，可在刻蝕工藝(以后進行描述)中更確切地形成分別具有如上所述的形狀的凹面部分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，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，和進一步更優(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)，可在刻蝕工藝(以后進行描述)中更確切地形成分別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，起始孔81可在形成的掩模8中通過例如以下步驟形成當掩模8在基礎(chǔ)材料7上形成時預(yù)先將外來物體排列在具有預(yù)定圖案的基礎(chǔ)材料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(shè)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6C，大量的凹面部分61在基礎(chǔ)材料7中以任意方式通過將基礎(chǔ)材料7進行使用掩模8(其中形成有起始孔81)的刻蝕工藝(刻蝕工藝)而形成。這樣，在本發(fā)明中，凹面部分61利用刻蝕工藝而形成。這樣可形成具有高生產(chǎn)率的模具。另外，如果凹面部分61利用除刻蝕方法之外的方法如壓，研磨，和拋光而形成，那么問題在于，制造成本變高并在其中出現(xiàn)大量缺陷，因此形成不勻的模具。另一方面，在本發(fā)明中，可以低制造成本形成分別具有較少缺陷和沒有不勻度的凹面部分61。
刻蝕方法并不特別限定，至于刻蝕方法，可例如提及濕刻蝕工藝，干刻蝕工藝和類似方法。在以下解釋中，以使用濕刻蝕工藝的情形作為例子進行描述。
通過將覆蓋有掩模8(其中形成起始孔81)的基材7進行濕刻蝕工藝，如圖6C所示，基材7從其中不存在掩模8的部分被侵蝕，這樣大量的凹面部分61在基材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，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在掩模8中在步驟<A2>形成時，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與刻蝕劑的接觸面積在刻蝕工藝過程中增加，這樣侵蝕可適當?shù)亻_始。另外，凹面部分61可合適地通過采用濕刻蝕工藝而形成。如果包含，例如，二氟化氫銨的蝕刻劑用作刻蝕劑，那么基底基材7可更選擇性地被侵蝕，和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Cr作為其主要材料的材料形成)，那么二氟化氫銨的溶液特別適用作氫氟酸-基刻蝕劑。因為包含二氟化氫銨的溶液不是毒性的，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刻蝕劑，例如，過氧化氫可被包含在刻蝕劑中。這樣可加速刻蝕速度。
另外，濕刻蝕工藝可與干刻蝕工藝相比使用更簡單的設(shè)備進行，這樣能夠每次處理大量的基底基材7。這樣可增加用于制造微透鏡基材1的模具6的生產(chǎn)率，和可以較低成本提供用于制造微透鏡基材1的模具6。
另外優(yōu)選的是，刻蝕工藝進行的同時將具有掩模8的基礎(chǔ)材料7圍繞軸71旋轉(zhuǎn)。這樣可減少每個凹面部分61的形狀差異，和可尤其提高所要制造的微透鏡基材1的特性(尤其是，光學(xué)特性)。尤其是，如果刻蝕工藝利用濕刻蝕工藝而進行，那么刻蝕工藝進行的速率可在各相應(yīng)部分通過由刻蝕劑深度差異所造成的示差壓力(水壓力的差異f)而不同。但通過如上所述旋轉(zhuǎn)基礎(chǔ)材料7，可有效地防止產(chǎn)生這種問題。
另外，如果基礎(chǔ)材料7在刻蝕工藝中旋轉(zhuǎn)(包括相對旋轉(zhuǎn))，優(yōu)選的是，基礎(chǔ)材料7的旋轉(zhuǎn)方向(即，相對旋轉(zhuǎn)方向)隨著時間改變。因此，例如，可更確切地防止由于刻蝕劑的液體流動或刻蝕氣體的氣體流動而產(chǎn)生的不均勻刻蝕?？蛇M一步合適地形成每個凹面部分61的形狀。
<A4>然后，掩模8如圖6D(掩模去除工藝)所示被去除。如果掩模8由層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述結(jié)構(gòu)如上所述包括由鉻作為主要材料形成的層和由氧化鉻作為主要材料形成的層，那么掩模8的去除可利用刻蝕工藝使用例如硝酸鈰銨和高氯酸的混合物而進行。
通過如上的處理，如圖6D和4所示，得到用于制造微透鏡基材1的模具6，其中大量凹面部分61在卷形基礎(chǔ)材料7中以犬牙織紋方式形成。
在卷形基礎(chǔ)材料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，利用激光束照射通過在掩模8中形成起始孔81而在卷形基礎(chǔ)材料7中形成凹面部分61并隨后將基材7進行使用掩模8的刻蝕工藝，那么可得到以下效果。
即，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，通過利用激光束照射而在掩模8中形成起始孔81，可容易地和便宜地以預(yù)定圖案在掩模8中形成開口(起始孔81)。這樣可增加用于制造微透鏡基材1的模具6的生產(chǎn)率，這樣可以較低成本提供用于制造微透鏡基材1的模具6。另外，在本發(fā)明中，因為用于制造微透鏡基材1的模具6具有卷形，如果開口在掩模中利用照相平版印刷方法而形成，那么特別難以形成符合設(shè)計的凹面部分(即，對應(yīng)于凹面部分的開口)。另一方面，如果開口在掩模中利用激光束照射而形成，那么可容易地和確切地形成分別具有所需形狀的所需排列圖案的凹面部分(即，對應(yīng)于凹面部分的開口)。
在這方面，任何通過脫模劑用于提高模具釋放性能的處理都可應(yīng)用于用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面。因此，可使使用用于制造微透鏡基材1的模具6制造的微透鏡基材1的微透鏡21的形狀、排列等進一步合適化。
現(xiàn)在描述一種使用用于制造微透鏡基材1的模具6制造微透鏡基材1的方法。
盡管微透鏡基材1使用根據(jù)本發(fā)明的用于制造微透鏡基材1的模具6制造，在以下實施方案中，微透鏡基材1尤其使用用于制造微透鏡基材1的裝置制造，該裝置具有用于制造微透鏡基材1的模具。
圖7是縱向橫截面視圖，示意地顯示用于制造微透鏡基材1的裝置的一個例子，該裝置可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材1的方法。圖8和9是縱向橫截面視圖，示意地顯示在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中制造微透鏡基材1的方法?，F(xiàn)在，在使用圖7的以下解釋中，為了便于解釋，圖7中的上側(cè)，較低側(cè)，右側(cè)和左側(cè)分別被稱作“上”，“下”，“右”和“左”。
首先，在描述根據(jù)本發(fā)明制造微透鏡基材1的方法之前，現(xiàn)在描述用于制造微透鏡基材1的裝置的配置的一個例子，該裝置應(yīng)用于本發(fā)明的制造微透鏡基材1的方法。
如圖7所示，用于制造微透鏡基材1的裝置100包括用于傳輸基材4作為微透鏡基材1的基礎(chǔ)材料的基材傳輸裝置110，和如上所述的用于制造微透鏡基材1的模具6。
基材傳輸裝置110具有傳輸基材4的功能。在圖7所示的配置中，基材傳輸裝置110構(gòu)造成將基材4從用于制造微透鏡基材1的裝置100的左邊傳輸至右邊，如圖7所示。
用于制造微透鏡基材1的模具6具有通過壓由基材傳輸裝置110傳輸?shù)幕?而將其外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至基材4的表面的功能。
另外，用于制造微透鏡基材1的模具具有卷形，和可圍繞軸(旋轉(zhuǎn)軸)62旋轉(zhuǎn)。此外，如上所述，用于制造微透鏡基材1的模具6具有多個凹面部分61，凹面部分61分別具有對應(yīng)于每個微透鏡21的形狀的預(yù)定凹面形狀。用于制造微透鏡基材1的模具6可圍繞軸62旋轉(zhuǎn)。用于制造微透鏡基材1的模具6可構(gòu)造成利用傳輸基材4進行壓而旋轉(zhuǎn)并隨著基材4的運動(傳輸)而旋轉(zhuǎn)(即，用于制造微透鏡基材1的模具6被可旋轉(zhuǎn)地固定)，或用驅(qū)動器如發(fā)動機(在附圖中未示)旋轉(zhuǎn)。如果用于制造微透鏡基材1的模具6具有這種驅(qū)動器，可根據(jù)基材4和類似物的傳輸速度而更準確地控制模具6用于制造微透鏡基材1的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果，可更確切地形成分別具有合適形狀的微透鏡21。
另外，這種用于制造微透鏡基材1的模具6排列成以預(yù)定距離與基材傳輸裝置110隔開。用于制造微透鏡基材1的模具6和基材傳輸裝置110之間的最短距離一般短于基材4的厚度。另外，用于制造微透鏡基材1的模具6可在其中具有加熱設(shè)備(在附圖中未示)。這樣可容易地和確切地將用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至基材4的表面。至于這種加熱設(shè)備，例如可以提及加熱絲，筒形加熱器和類似物。
現(xiàn)在描述使用用于制造微透鏡基材1的裝置100制造根據(jù)本發(fā)明的微透鏡基材1的方法，所述裝置如上所述具有用于制造微透鏡基材1的模具6。
<B1>首先，在制造微透鏡基材1時準備基材4。
基材4由對應(yīng)于上述主基材2的構(gòu)成材料的材料形成。具有均勻厚度和沒有擦傷等的基材合適地用作基材4。盡管基材4是任何一種，只要它利用用于制造微透鏡基材1的模具6進行壓而變形，優(yōu)選的是，基材4由樹脂材料(尤其是，熱塑性樹脂)作為主要材料而形成，這樣可精確形成其形狀和排列對應(yīng)于用于制造微透鏡基材1的模具6的凹面部分61的那些的微透鏡21。
基材4的平均厚度可根據(jù)各種條件如用于制造微透鏡基材1的模具6和基材傳輸裝置110之間的間隙(最低長度)，構(gòu)成基材4的材料，和其折射指數(shù)而改變。一般，優(yōu)選的是，基材4的平均厚度是約0.005至5mm，和更優(yōu)選它是約0.1至4mm。進一步更優(yōu)選它是約0.5至3mm，和最優(yōu)選它是約1至3mm。
在這方面，例如，光擴散介質(zhì)如粒狀硅石，玻璃，和樹脂(不同于構(gòu)成基材4的樹脂的樹脂)可被包括在構(gòu)成基材4的材料中。這樣可在微透鏡基材1應(yīng)用于傳輸屏10的情況下提高傳輸屏的視角特性。另外，例如，因為即使省略擴散板或類似物的配置也可提高傳輸屏10的屏幕的視角特性，因此可使傳輸屏10和/或背投300更薄。
<B2>上述的基材4利用基材傳輸裝置110而傳輸(參見圖8A)。此時，基材4可根據(jù)需要加熱。這樣可容易地和確切地轉(zhuǎn)移用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面。
利用基材傳輸裝置110傳輸?shù)幕?被加料到基材傳輸裝置110和用于制造微透鏡基材1的模具6之間的空間(參見圖8B)。因此，基材4通過用于制造微透鏡基材1的模具6進行壓。另外，用于制造微透鏡基材1的模具6圍繞其軸62在傳輸基材4時旋轉(zhuǎn)，和用于制造微透鏡基材1的模具6所壓的基材4的壓部分隨著時間而改變(參見圖8C)。結(jié)果，用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀被轉(zhuǎn)移到基材4的表面上。然后，通過固化(此時包括固化(聚合))基材4的構(gòu)成材料，得到主基材2，其中多個微透鏡21分別具有對應(yīng)于凹面部分61的凸形和排列(參見圖8D)。如果基材4的構(gòu)成材料的固化通過硬化(聚合)而進行，那么其方法并不特別限定，并根據(jù)基材4的構(gòu)成材料的種類適當選擇。例如，可以提及用如紫外線照射，加熱，電子束照射，或類似方法。
如果基材4由樹脂材料形成，優(yōu)選的是，用于制造微透鏡基材1的模具6的溫度在壓基材4(即，基礎(chǔ)材料)時高于樹脂材料的玻璃轉(zhuǎn)變點。這樣可確切地將模具6用于制造微透鏡基材1的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至基材4的表面。另一方面，如果用于制造微透鏡基材1的模具6的溫度太低，難以充分地將用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至基材4的表面，這取決于在壓基材4的構(gòu)成材料之前的基材4的溫度。
這樣，在本發(fā)明中，因為使用用于制造微透鏡基材1的卷形模具6，可容易地和確切地制造甚至具有大面積的微透鏡基材1。另外，這樣可提高所要制造的微透鏡基材1的特性(尤其是，光學(xué)特性)。另外，因為可連續(xù)制造微透鏡基材1，可提高微透鏡基材1的生產(chǎn)率。另外，可使用于制造微透鏡基材1的模具6的尺寸充分小于所要制造的微透鏡基材，而且可用于制造具有各種尺寸的各種類型的微透鏡基材，即使用于制造微透鏡基材1的模具6的尺寸(尤其是，直徑)相對較小。因此，可降低微透鏡基材1的制造成本。
另外，如果基材4是片材形狀，膜形狀，具有柔韌性的板形狀和類似形狀中的任何一種，例如，通過將用于制造微透鏡基材1的裝置100構(gòu)造使得基材4被卷繞至基材供給部分如輥上并隨后當基材傳輸裝置110傳輸基材4時將基材4從基材供給部分拉出，可進一步提高微透鏡基材1的生產(chǎn)率(和降低制造設(shè)備即用于制造微透鏡基材1的裝置100的尺寸)。另外，在這種情況下，如此制造的微透鏡基材1可利用微透鏡基材收集設(shè)備如輥而收集。
<B3>以下描述一種方法，其中黑色基質(zhì)3在如上所述制造的主基材2的光發(fā)射表面上形成。
首先，如圖9A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2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，刮片法，旋涂法，刷涂法，噴涂，靜電涂覆，電沉積涂覆，輥涂器，和類似方法。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)作用的樹脂中的那種。例如，可根據(jù)需要在供給正型光聚合物32之后進行熱處理如預(yù)烘烤工藝。
<B4>然后，如圖9B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(yīng)于非焦點f附近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(yīng)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，在相應(yīng)焦點f的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9C所示，提供了黑色基質(zhì)3，其中開口31在對應(yīng)于微透鏡22的光學(xué)軸L的部分上形成。顯影方法可根據(jù)正型光聚合物32或類似物的組成而任意選擇。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或類似物的溶液而進行。
這樣，在本發(fā)明制造微透鏡基材1的方法中，因為黑色基質(zhì)3通過將光聚合物32用被多個微透鏡21聚光的曝光用光照射而形成，與例如使用照相平版印刷技術(shù)的情形相比可以較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，通過將著色液體供給到在其上形成黑色基質(zhì)3的主基材2上，形成著色部分22，這樣得到微透鏡基材1(參見圖9D)。
著色液體并不特別限定，和在本實施方案中，著色液體是包含著色劑和芐醇的那種。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，可容易地和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，可容易地和確切地將由在常規(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。這被認為是由于以下原因。
即，通過使用包含芐醇的著色液體，著色液體中的芐醇深入地透過主基材2和在其中擴散，這樣構(gòu)成主基材2的分子的鍵(分子之間的鍵)被松開，且其中著色劑所要透過的空間被固定。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(可鍵接至用于著色劑的位(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，可容易地和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度小的那種)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，例如可以提及各種類型的涂覆方法如刮片法，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、和類似物中的浸漬方法。浸漬法(尤其是，浸染)是這些方法中較合適的。這樣可容易地和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，可容易地和確切地甚至著色由在常規(guī)著色方法中難以著色的材料如丙烯酸基樹脂之類形成的主基材2。這被認為是因為用于浸染的染料具有對丙烯酸基樹脂或類似物所具有的酯基團(酯鍵)的高親合性。
優(yōu)選的是，著色液體供給步驟在著色液體和/或主基材2在60至100攝氏度下被加熱的同時進行。這樣可有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上形成著色部分22的主基材2產(chǎn)生有害影響(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至主基材2內(nèi)部的滲透，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)需要重復(fù)(即，多次)進行(例如，如果所要形成的著色部分22的厚度較大時)。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，冷卻和類似處理，光照，氣氛的加壓或減壓，或類似處理。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，和進一步更優(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)，可容易地和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，著色劑是沖模。更優(yōu)選它是分散染料和/或陽離子染料，和進一步更優(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，可容易地和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。這被認為是由于容易著色這種材料，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，優(yōu)選的是，著色液體進一步包含至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的化合物和芐醇。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))。這被認為是由于以下原因。
即，通過使用包含芐醇，和至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的化合物(以下，芐醇，二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物通稱“添加劑”)的著色液體，著色液體中的添加劑透過主基材2和在其中擴散，這樣構(gòu)成主基材2的分子的鍵(分子之間的鍵)被松開，且其中著色劑所要透過的空間被固定。添加劑和著色劑被替換，這樣著色劑被固定在空間(可鍵接至用于著色劑的位(著色位))中，因此，主基材2的表面被著色。這被認為是因為，通過一起使用至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的化合物和芐醇，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(dǎo)物(例如，加成反應(yīng)產(chǎn)物，取代反應(yīng)產(chǎn)物，還原反應(yīng)產(chǎn)物，氧化反應(yīng)產(chǎn)物和類似物)。
至于這些化合物，例如可以提及二苯甲酮，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-芐基氧基-2-羥基二苯甲酮，二苯甲酮苯胺，二苯甲酮肟，二苯甲酮氯化物(α，α’-二氯二苯基甲烷)和類似物。在這些化合物中，優(yōu)選具有二苯甲酮骨架的化合物，更優(yōu)選化合物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。
另外，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(dǎo)物(例如，加成反應(yīng)產(chǎn)物，取代反應(yīng)產(chǎn)物，還原反應(yīng)產(chǎn)物，氧化反應(yīng)產(chǎn)物和類似物)。
至于這些化合物，例如可以提及苯并三唑，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-苯并三唑和類似物。具有苯并三唑骨架的化合物是這些化合物中優(yōu)選的，和更優(yōu)選該化合物是2-(2-二羥基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑和2-(2-羥基-4-辛基氧基苯基)-2H-苯并三唑中的任何一種。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，和進一步更優(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)，可容易地和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，和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(guān)系0.001≤X/Y≤10000。更優(yōu)選X和Y滿足關(guān)系0.05≤X/Y≤1000，和進一步更優(yōu)選X和Y滿足關(guān)系0.25≤X/Y≤500。如果X和Y滿足如上所述的關(guān)系，更明顯地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產(chǎn)生的協(xié)同作用。另外，可在高速下容易地和確切地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。這樣可在其中存在芐醇的條件下穩(wěn)定地和甚至均勻地分散著色劑。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，可容易地和確切地著色主基材2。至于表面活性劑，可以提及非離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑和類似物。至于非離子表面活性劑，例如可以提及醚基表面活性劑，酯基表面活性劑，醚酯基表面活性劑，氮基表面活性劑和類似物。更具體地，可以提及聚乙烯醇，羧基甲基纖維素，聚乙二醇，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，和類似物。另外，至于陰離子表面活性劑，例如可以提及各種類型的樹脂，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，和類似物。更具體地，可以提及松香，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)，聚丙烯酸酯(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)，和類似物。另外，至于陽離子表面活性劑，例如可以提及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，烷基吡啶鎓鹽，咪唑啉鎓鹽，和類似物。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，和類似物。
然后，現(xiàn)在描述另一使用用于制造微透鏡基材1的模具6制造微透鏡基材1的方法。
圖10是縱向橫截面視圖，示意地顯示用于制造微透鏡基材1的裝置的一個例子，該裝置可應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的制造微透鏡基材1的方法。圖11是縱向橫截面視圖，示意地顯示在根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案中的制造微透鏡基材1的方法。
在以下的解釋中，簡要地描述了上述實施方案和該實施方案之間的差異，并省略對類似說明的描述。如圖10所示，本實施方案的用于制造微透鏡基材1的裝置100’包括用于傳輸基材4作為微透鏡基材1的基礎(chǔ)材料的基材傳輸裝置110；用于將具有流動性的樹脂材料(流體樹脂材料)9供給到基材4上的流體樹脂供給部分120；和如上所述的用于制造微透鏡基材1的模具6。即，本實施方案的用于制造微透鏡基材1的裝置100’與上述以前實施方案的用于制造微透鏡基材1的裝置100的不同之處在于具有流體樹脂供給部分120。通過提供流體樹脂供給部分120，可將用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至樹脂材料，同時將基材4的溫度保持在相對低的溫度下。結(jié)果，可容易地和確切地得到具有多個具有合適形狀和排列的微透鏡21的微透鏡基材1，同時有效地防止基材4由于加熱而變形。
流體樹脂供給部分120的構(gòu)造使得所要供給的樹脂材料9被供給到基材4的基本上整個表面(對應(yīng)于微透鏡基材1的可用的透鏡區(qū)域的部分)。在本實施方案中，基材傳輸裝置110和用于制造微透鏡基材1的模具6之間的間隙(即，基材傳輸裝置110和用于制造微透鏡基材1的模具6之間的最小長度)被設(shè)定為長于上述以前實施方案中用于制造微透鏡基材1的裝置100的間隙的預(yù)定長度。在這種情況下，基材傳輸裝置110和用于制造微透鏡基材1的模具6之間的間隙并不特別限定，但它一般是被設(shè)定為大于基材4的厚度的預(yù)定長度。
現(xiàn)在描述使用用于制造微透鏡基材1的裝置100’制造根據(jù)本發(fā)明的微透鏡基材1的方法，所述裝置如上所述具有用于制造微透鏡基材1的模具6。
<B1’>首先，在制造微透鏡基材1時準備基材4和樹脂材料9。盡管可合適地使用與上述的以前實施方案相同的基材4作為基材4，考慮到由樹脂材料9所要形成的部分的厚度，可以使用厚度薄于基材4的那種。另外優(yōu)選的是，可在相對低的溫度下保持流動性的材料用作樹脂材料9。
優(yōu)選的是，樹脂材料9的玻璃轉(zhuǎn)化點是15至200攝氏度。更優(yōu)選它是20至150攝氏度，和進一步更優(yōu)選它是24至130攝氏度。如果樹脂材料9的玻璃轉(zhuǎn)化點被限制在以上范圍內(nèi)，可更確切地將用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至樹脂材料9。在這方面，例如，光擴散介質(zhì)如粒狀硅石、玻璃、和樹脂(不同于構(gòu)成基材4的樹脂的樹脂)可被包括在樹脂材料9中。這樣可在微透鏡基材1應(yīng)用于所述傳輸屏10的情況下提高傳輸屏的視角特性。另外，例如，因為即使省略擴散板或類似物的配置也可提高傳輸屏10的屏幕的視角特性，因此可使傳輸屏10和/或背投300更薄。
<B2’>上述的基材4利用基材傳輸裝置110而傳輸(參見圖11A)。此時，基材4可根據(jù)需要加熱。這樣可容易地和確切地轉(zhuǎn)移用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面。
利用基材傳輸裝置110傳輸?shù)幕?被加料到基材傳輸裝置110和用于制造微透鏡基材1的模具6之間的空間。此時，樹脂材料9利用流體樹脂供給部分120被供給至基材4和用于制造微透鏡基材1的模具6之間的空間(參見圖11B)。因此，樹脂材料9通過用于制造微透鏡基材1的模具6和基材4進行壓。在這方面，因為樹脂材料9處于軟化態(tài)(即，樹脂材料9具有適度的流動性)，樹脂材料9變形成對應(yīng)于用于制造微透鏡基材1的模具6的表面形狀的形狀。另外，用于制造微透鏡基材1的模具6圍繞其軸62在傳輸基材4時旋轉(zhuǎn)，和用于制造微透鏡基材1的模具6所壓的樹脂材料9的部分隨著時間而改變(參見圖11C)。結(jié)果，用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀又被轉(zhuǎn)移到樹脂材料9上而沒有連接到基材4上。然后，通過固化(此時包括固化(聚合))樹脂材料9的構(gòu)成材料，得到主基材2，其中多個微透鏡21分別具有對應(yīng)于凹面部分61的凸形和排列(參見圖11D)。如果樹脂材料9的構(gòu)成材料的固化通過硬化(聚合)而進行，那么其方法并不特別限定，并根據(jù)基材4的構(gòu)成材料的種類適當選擇。例如，可以提及用如紫外線照射，加熱，電子束照射，或類似方法。
優(yōu)選的是，在壓樹脂材料9時，用于制造微透鏡基材1的模具6的溫度高于樹脂材料9的構(gòu)成材料的玻璃轉(zhuǎn)變點。這樣可確切地轉(zhuǎn)移用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至樹脂材料9。另一方面，如果用于制造微透鏡基材1的模具6的溫度太低，難以充分地將用于制造微透鏡基材1的模具6外周表面的形狀轉(zhuǎn)移至樹脂材料9，這取決于在壓樹脂材料9的構(gòu)成材料之前的樹脂材料9的溫度。
在這方面，在圖11所示的配置中，盡管樹脂材料9在用于制造微透鏡基材1的模具6的附近被供給到基材4上，其中樹脂材料9被供給到基材4上的位置不限于該位置。例如，樹脂材料9可不被供給到基材4上但供給到用于制造微透鏡基材1的模具6上。
通過在如上所述以及上述實施方案得到的主基材2上形成黑色基質(zhì)3和著色部分22(參見上述的步驟<B3>至<B5>和圖9)，它可能得到微透鏡基材1。
以下描述使用上述傳輸屏的背投。
圖12是橫截面視圖，示意地顯示其上應(yīng)用本發(fā)明傳輸屏10的背投300。如圖12所示，背投300具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中投影光學(xué)單元310，光導(dǎo)鏡320和傳輸屏10被排列在外殼340中。
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.因為該原因，可使背投30變成大尺寸和具有高質(zhì)量。
另外，因為微透鏡21以犬牙織紋方式在上述的微透鏡基材1中排列，背投300尤其難以產(chǎn)生問題如波紋。
如上所述，應(yīng)該注意，即使根據(jù)本發(fā)明的用于制造微透鏡基材1的模具6，微透鏡基材1的制造方法，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)選實施方案進行描述，但本發(fā)明不限于這些實施方案。例如，構(gòu)成用于制造微透鏡基材1的模具6、微透鏡基材1、傳輸屏10和背投300的每個單元(元件)可被替換為能夠執(zhí)行相同或類似功能的那些。例如，在本發(fā)明的傳輸屏10中，光散射板，其它透鏡或類似物可進一步排列在微透鏡基材1的光發(fā)射表面上。
另外，在本發(fā)明制造微透鏡基材的方法，可根據(jù)需要為任意目的添加任何步驟。
另外，在上述的實施方案中，即使已經(jīng)描述，在制造用于制造微透鏡基材1的模具6的方法中，在起始孔形成步驟，起始凹面部分71除了在起始孔81處之外還在基礎(chǔ)材料7中形成，無需形成這些起始凹面部分71。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，照射時間或類似條件)，可形成分別具有預(yù)定形狀的起始凹面部分71，或可選擇性地僅形成起始孔81使得不形成起始凹面部分71。
另外，在上述的實施方案中，即使已經(jīng)描述，通過將卷形基礎(chǔ)材料直接進行刻蝕工藝，凹面部分61在卷形基礎(chǔ)材料的外周表面上形成以形成用于制造微透鏡基材1的模具6，例如用于制造微透鏡基材1的模具6可通過將片材材料(其上通過刻蝕工藝而形成凹面部分61)卷繞在卷形基礎(chǔ)材料的外周表面上而制造。
另外，在上述的實施方案中，即使已經(jīng)描述，黑色基質(zhì)3在基底基材2的一個主表面上在多個微透鏡21在基底基材2的另一主表面上形成之后形成，例如，所述多個微透鏡21可在這樣的狀態(tài)下形成，其中將光聚合物供給到基底基材2的一個主表面上，該主表面與其上事先形成多個微透鏡21的主表面相對。
另外，在上述的實施方案中，即使已經(jīng)描述，微透鏡基材1使用用于制造微透鏡基材1的模具6制造，例如，制造使用用于制造微透鏡基材1的模具6的元件可用作模具用于制造具有凹面部分的元件。換句話說，在其一個主表面上具有凸面部分的元件(即，用于制造具有凹面部分的元件的模具)通過將用于制造微透鏡基材1的模具6的外周表面形狀轉(zhuǎn)移到該元件的表面上而制造，在其一個主表面上具有凹面部分的元件可使用該元件，即，用于制造具有凹面部分的元件的模具制造。這樣可合適地例如制造具有凹面透鏡作為微透鏡的微透鏡基材或類似物。在這種情況下，用于制造具有凹面部分的元件的模具可具有板形狀或卷形。
另外，在上述的實施方案中，即使已經(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無需具有Fresnel透鏡5。例如，傳輸屏10可實際上僅由本發(fā)明的微透鏡基材1構(gòu)成。
另外，在上述的實施方案中，即使已經(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不限于如上所述進行應(yīng)用，而是可應(yīng)用于任何的用途。
實施例<微透鏡基材和傳輸屏的制造>
(實施例1)用于制造微透鏡基材的模具按照以下方式制造。
首先，準備作為基礎(chǔ)材料的具有35cm(直徑)×165cm(高度)圓柱形狀(或卷形)的鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料。
將鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料浸漬在包含4％重量二氟化氫銨和8％重量過氧化氫的清潔液體中以進行6μm刻蝕工藝，這樣清潔其表面。然后，用純水清潔和用氮(N2)氣體干燥(用于去除純水)。
然后，將鉻/氧化鉻的層壓結(jié)構(gòu)(即，其中由氧化鉻形成的層被層壓在由鉻形成的層的外周上的層壓結(jié)構(gòu))利用濺射法在鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的外周上形成。即，由鉻/氧化鉻的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的掩模(用于掩模的膜)在鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的外周表面上形成。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整個外周表面上形成大量起始孔。在這方面，激光加工在能量強度1mW，束直徑2.0μm，和在主要掃描方向上的掃描速度100mm/秒的條件下使用YAG激光并用激光束間歇照射掩模而進行。另外，激光束照射進行使得卷形鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的在高度方向上的主要掃描操作從其外周表面的一端部分的附近進行至其另一端的附近，并在圍繞其旋轉(zhuǎn)軸以預(yù)定程度旋轉(zhuǎn)卷形鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料之后進行相同的掃描操作。
這樣，分別具有預(yù)定尺寸的起始孔以犬牙織紋圖案在上述掩模的基本上整個外周表面上形成。相鄰的兩個起始孔之間的平均寬度是2.0μm，和每個起始孔的平均長度是2.1μm。另外，此時，分別具有深度約0.05μm和受損層(或作用層)的凹面部分在鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的表面上形成。
然后，將鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料進行濕刻蝕工藝，這樣在鈉鈣玻璃基材的外周表面上形成大量凹面部分(用于形成微透鏡的凹面部分)。每個凹面部分的形狀是基本上橢圓形狀(平整形狀)，如果從鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的外周表面之上觀察。如此形成的大量凹面部分具有基本上相互相同的形狀。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，72μm，37.5μm和36.5μm。另外，凹面部分在其中凹面部分的可用面積中的份額是97％。
在這方面，包含4％重量二氟化氫銨和8％重量過氧化氫的水溶液作為刻蝕劑用于濕刻蝕工藝，和基材的浸漬時間是2小時。另外，濕刻蝕工藝在鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時在刻蝕劑中進行。另外，鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的旋轉(zhuǎn)方向每3.5圈鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料時反轉(zhuǎn)。
然后，掩模通過使用硝酸鈰銨和高氯酸的混合物進行刻蝕工藝而去除。然后，用純水清潔和用N2氣體干燥(用于去除純水)。
這樣，得到圖4所示的用于制造微透鏡基材的模具，其中大量用于形成微透鏡的凹面部分以犬牙織紋方式在鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的外周表面上形成。所得用于制造微透鏡基材的模具中的所有凹面部分所占的面積在其中形成凹面部分的可用面積中的比率(份額)(相對整個可用面積)是97％，如果從鈉鈣玻璃基礎(chǔ)材料的外周表面之上觀察。
在如上所述得到的用于制造微透鏡基材的模具中，由每個凹面部分的長軸方向和用于制造微透鏡基材的模具的軸方向構(gòu)成的角是0度。
然后，將脫模劑(GF-6110)施用到如上所述得到的用于制造微透鏡基材的模具的外周上(其上形成大量凹面部分)。
然后，圖7所示的用于制造微透鏡基材的裝置使用如上所述得到的用于制造微透鏡基材的模具而制造。
然后，準備基材作為用于形成主基材的基礎(chǔ)材料。制備由丙烯酸樹脂(其中玻璃轉(zhuǎn)化點是150攝氏度)構(gòu)成、和具有1.7m×1.1m和厚度2mm的長方形形狀的片材狀元件作為基材。
然后，將上述的基材定位在用于制造微透鏡基材的裝置的基材傳輸裝置上。
基材傳輸裝置上的基材在200攝氏度下通過加熱器加熱?；膫鬏斞b置隨后在預(yù)定速度下傳輸加熱基材，并利用用于制造微透鏡基材的模具將用于制造微透鏡基材的模具的表面形狀轉(zhuǎn)移至傳輸基材的表面上。此時，用于制造微透鏡基材的模具處于這樣的狀態(tài)下，其中用于制造微透鏡基材的模具的表面附近在185攝氏度利用加熱器進行加熱。
然后，通過冷卻基材的丙烯酸樹脂，丙烯酸樹脂固化得到主基材。所得主基材(即，固化樹脂)的折射指數(shù)是1.50。所得主基材(只是其中形成微透鏡的部分)的厚度是1.095μm。每個所形成的凹面部分在其短和長軸方向(直徑)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，72μm，38μm和36.0μm。另外，凹面部分在其中凹面部分的可用面積中的份額是97％。
著色液體隨后利用浸染被供給至主基材上。該工藝進行使得其上形成微透鏡的整個表面與著色液體接觸，但與其上壓用于制造微透鏡基材的卷形模具的表面相對的表面不與著色液體接觸。另外，主基材和著色液體在將第一工藝液體供給到主基材上時的溫度被調(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。包含分散染料(藍色)(由Futaba Sangyo制造)的混合物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重量份的混合物用作著色液體。
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氣體干燥(去除純水)，得到其上形成有著色部分的具有長方形形狀1.6m×1.0m的微透鏡基材。如此形成的著色部分的顏色密度是5％。
另外，通過重復(fù)使用用于制造微透鏡基材的模具進行如上所述的相同工藝，制造出總共500片微透鏡基材。然后，圖3所示的傳輸屏使用第一微透鏡基材和第500個微透鏡基材制造。
(實施例2)首先，用于制造微透鏡基材的模具按照上述實施例1那樣制造。
然后，將脫模劑(GF-6110)施用到用于制造微透鏡基材的模具的外周上(其上形成大量凹面部分)。
然后，圖10所示的用于制造微透鏡基材的裝置使用如上所述得到的用于制造微透鏡基材的模具而制造。
然后，準備作為用于形成主基材的基礎(chǔ)材料的基材和具有流動性的樹脂材料。制備由丙烯酸樹脂(其中玻璃轉(zhuǎn)化點是150攝氏度)構(gòu)成和具有1.7m×1.1m和厚度0.1mm的長方形形狀的片材狀元件作為基材。另外，制備丙烯酸樹脂(其中玻璃轉(zhuǎn)化點是110攝氏度)作為具有流動性的樹脂材料。
然后，將基材定位在制造微透鏡基材的裝置的基材傳輸裝置上，并將具有流動性的樹脂材料儲存在連接至流體樹脂供給單元上的樹脂儲存單元中。
基材傳輸裝置上的基材在180攝氏度下通過加熱器加熱。另外，儲存在樹脂儲存單元中的樹脂材料在190攝氏度下通過加熱器加熱?；膫鬏斞b置隨后在預(yù)定速度下傳輸加熱基材，并將樹脂材料供給到流體樹脂供給單元的傳輸基材上。將其上供給有樹脂材料的基材引入基材傳輸裝置和用于制造微透鏡基材的模具之間，并隨后在該區(qū)域?qū)⒂糜谥圃煳⑼哥R基材的模具的表面形狀轉(zhuǎn)移至提供在基材上的樹脂材料。此時，用于制造微透鏡基材的模具處于這樣的狀態(tài)下，其中用于制造微透鏡基材的模具的表面附近在185攝氏度利用加熱器進行加熱。
然后，通過用紫外線照射其上轉(zhuǎn)移有用于制造微透鏡基材的模具的表面形狀的樹脂材料，將提供在基材上的樹脂材料固化得到主基材。所得主基材(即，固化樹脂)的折射指數(shù)是1.62。所得主基材(除其中形成微透鏡的部分外)的厚度是0.05μm。每個所形成的凹面部分在短和長軸方向上的長度(直徑)，每個所形成的凹面部分的曲率半徑和深度分別是54μm，72μm，37.5μm和35.5μm。另外，凹面部分在其中凹面部分的可用面積中的份額是97％。
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)利用輥涂器供給到如上所述得到的主基材的光發(fā)射表面(該表面與其上已經(jīng)形成微透鏡的表面相反)。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)受預(yù)烘烤工藝90攝氏度×30分鐘。
然后，將80mJ/cm2的紫外線作為平行光照射通過與其上已經(jīng)供給光聚合物的表面相對的表面。因此，照射的紫外線通過每個微透鏡而聚光，并將每個微透鏡的焦點f附近(在黑色基質(zhì)的厚度方向附近)的光聚合物選擇性地曝光。將主基材使用包含0.5％重量KOH的水溶液經(jīng)受顯影工藝40秒。
然后，用純水清潔和用N2氣體干燥(用于去除純水)。另外，將主基材經(jīng)受后烘烤工藝200攝氏度×30分鐘。因此，形成具有多個分別對應(yīng)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5μm。
然后，通過在其上已經(jīng)形成黑色基質(zhì)的主基材的表面?zhèn)刃纬缮⑸洳糠郑玫骄哂虚L方形1.6m×1.0m的微透鏡基材。散射部分的形成利用熱封通過將擴散板連接到將主基材上而進行，所述板具有其中硅石顆粒擴散在作為擴散介質(zhì)的丙烯酸樹脂中的結(jié)構(gòu)。
另外，通過重復(fù)使用用于制造微透鏡基材的模具進行如上所述的相同工藝，制造出總共500片微透鏡基材。然后，圖3所示的傳輸屏按照上述實施例1那樣使用第一微透鏡基材和第500個微透鏡基材制造。
(實施例3和4)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用于制造微透鏡基材的模具的凹面部分的排列圖案通過改變掩模的配置、激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀)和刻蝕劑的浸漬時間中任一個而改變，這樣在微透鏡基材上所要形成的每個微透鏡的形狀和排列圖案如表1所示改變。
(實施例5和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用于制造微透鏡基材的模具的凹面部分的排列圖案通過改變掩模的配置、激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀)和刻蝕劑的浸漬時間中的任何一個而改變，這樣在微透鏡基材上所要形成的每個微透鏡的形狀和排列圖案如表1所示改變。
(實施例7)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用于制造微透鏡基材的模具的凹面部分的排列圖案通過改變激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀)和刻蝕劑的浸漬時間中的任何一個而改變，這樣在微透鏡基材上所要形成的每個微透鏡的形狀和排列圖案如表1所示改變。
(實施例8)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用于制造微透鏡基材的模具的凹面部分的排列圖案通過改變激光束照射的條件(即，所要形成的每個起始孔的形狀)和刻蝕劑的浸漬時間中的任一個而改變，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)具有凹面部分的板形基材按照以下方式制造，所述基材上形成有大量用于形成微透鏡的凹面部分(用于制造微透鏡基材的模具)。
首先，準備具有長方形形狀1.7m×1.1m的和厚度2.0mm的鈉鈣玻璃基材。
將鈉鈣玻璃通過在包含4％重量二氟化氫銨和8％重量過氧化氫的清潔溶液內(nèi)浸漬(或浸泡)而經(jīng)受6μm刻蝕工藝，這樣將其表面清潔。然后，用純水清潔和用N2氣體干燥(用于去除純水)。
然后，層壓結(jié)構(gòu)在鈉鈣玻璃基材上利用濺射法而形成，所述結(jié)構(gòu)包括由鉻形成的層和由氧化鉻形成的層(即，其中鉻被層壓在氧化鉻外周表面上的層壓結(jié)構(gòu))。即，分別由包括鉻層和氧化鉻層的層壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成的掩模和背面保護膜在鈉鈣玻璃基材的兩個表面上形成。在這方面，鉻膜的厚度是0.02μm，而氧化鉻膜的厚度是0.02μm。
然后，針對掩模進行激光加工以在掩模的中心部分在1.65m×1.05m區(qū)域內(nèi)形成大量起始孔。在這方面，激光加工使用YAG激光在能量強度1mW，束直徑3μm，和掃描速度0.1m/秒的條件下進行。這樣，分別具有預(yù)定長度的起始孔以方點陣圖案在上述掩模的整個區(qū)域形成。相鄰的兩個起始孔之間的平均寬度是2.0μm，和每個起始孔的平均長度是2.1μm。
另外，此時，分別具有深度約0.005μm和受損層(或作用層)的凹面部分在鈉鈣玻璃基材的表面上形成。
然后，將鈉鈣玻璃基材經(jīng)受濕刻蝕工藝，這樣在鈉鈣玻璃基材上形成大量凹面部分(用于形成微透鏡的凹面部分)。如果從鈉鈣玻璃基材的一個主表面之上觀察，每個凹面部分的形狀是圓形形狀。如此形成的大量凹面部分具有基本上相互相同的形狀。每個所形成的凹面部分的直徑，曲率半徑和深度分別是100μm，60μm和48μm。另外，凹面部分在其中凹面部分的可用面積中的份額是100％。
在這方面，包含4％重量二氟化氫銨和8％重量過氧化氫的水溶液作為刻蝕劑用于濕刻蝕工藝，和基材的浸漬時間是2.5小時。
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刻蝕工藝而去除。然后，用純水清潔和用N2氣體干燥(用于去除純水)。
這樣，得到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方點陣方式在鈉鈣玻璃基材上排列。所有的凹面部分所占的面積在其中形成凹面部分的可用面積中的比率(相對整個可用面積而言)是100％，如果從鈉鈣玻璃基材的主表面之上觀察的話。
然后，將脫模劑(GF-6110)施用到其上形成有大量凹面部分的如上所述得到的具有凹面部分的基材的表面上，并將未聚合(未固化)丙烯酸基樹脂施用到具有凹面部分的基材的同一表面?zhèn)取?br> 然后，丙烯酸樹脂使用由鈉鈣玻璃形成的平板壓(推壓)。此時，該過程進行使得空氣不被引入平板和丙烯酸樹脂之間。在這種情況下，將脫模劑(GF-6110)事先施用到平板的表面上，所述平板與丙烯酸樹脂在推壓丙烯酸基樹脂時接觸。
然后，通過用紫外線經(jīng)由平板照射丙烯酸樹脂，丙烯酸基樹脂固化得到主基材。所得主基材(即，固化樹脂)的折射指數(shù)是1.5。所得主基材(只是其中形成微透鏡的部分)的厚度是2.0μm。分別具有圓形形狀的每個微透鏡的直徑、曲率半徑和深度分別是100μm，50μm和478μm。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100％。
然后，將平板和具有凹面部分的基材從主基材上去除。此時，可去除平板，同時非常難以去除具有凹面部分的基材。盡管十分小心地去除具有凹面部分的基材，在所形成的任何微透鏡上仍產(chǎn)生缺陷如裂縫或類似物。
然后，通過按照上述實施例1的相同方式在如上所述得到的主基材的表面上形成著色部分，得到微透鏡基材(具有長方形形狀1.6m×1.0m)。如此形成的著色部分的顏色密度是55％。
另外，通過重復(fù)使用具有凹面部分的基材(用于制造微透鏡基材的模具)進行如上所述的相同工藝，制造出總共500片微透鏡基材。然后，圖3所示的傳輸屏按照上述實施例1那樣使用第一微透鏡基材和第500個微透鏡基材制造。
(對比例2)微透鏡基材和傳輸屏按照對比例1的類似方式制造，只是著色部分不在主基材上形成。
實施例1至8和對比例1和2中每個中的掩模的構(gòu)型和在制造用于制造微透鏡基材的模具時利用激光束照射形成的每個起始孔的形狀，每個凹面部分的形狀和用于制造微透鏡基材的模具中的凹面部分的排列圖案，每個制造微透鏡的形狀，所制微透鏡基材中的所制微透鏡的排列圖案，和微透鏡基材(主基材)的生產(chǎn)率等在表1中整個地給出。
表1

從表1可清楚地看出，在本發(fā)明(實施例1至8)中，可以高生產(chǎn)率制造微透鏡基材。另一方面，在對比例1和2中，微透鏡基材的生產(chǎn)率非常低。為了詳細解釋該評估，在本發(fā)明中，可容易地和確切地將主基材(即，微透鏡基材)從用于制造微透鏡基材的模具上脫離。另一方面，在對比例1和2中，難以將主基材從具有凹面部分的基材(即，用于制造微透鏡基材的模具)上脫離，且與本發(fā)明相比需要大的力進行脫離。
<背投的制造>
圖12所示的背投使用在上述實施例1至8和對比例1和2每個中制造的傳輸屏制造(組裝)。
<對用于制造微透鏡基材的模具的耐久性的評估>
在實施例1至8和對比例1和2每個中其上已經(jīng)形成凹面部分的用于制造微透鏡基材的模具的表面在制造500片微透鏡基材之后(即，在重復(fù)進行500次主基材脫離之后)使用顯微鏡觀察。在上述的實施例1至8和對比例1和2每個中，用于制造微透鏡基材的模具的表面的凹面-凸面圖案狀態(tài)在以下四階標準的基礎(chǔ)上評估。
A沒有看出凹面-凸面圖案的裂縫。
B較少看出凹面-凸面圖案的裂縫。
C輕微看出凹面-凸面圖案的裂縫。
D明顯看出凹面-凸面圖案的裂縫。
<對失點(dot missing)和亮度不勻的評估>
樣品圖像在上述實施例1至8和對比例1和2每個的背投的傳輸屏上顯示。所顯示的樣品圖像中的失點的生成狀態(tài)和亮度的不勻度在以下四階標準的基礎(chǔ)上評估。
A沒有看出失點和亮度不勻。
B較少看出失點和亮度不勻。
C輕微看出失點和亮度不勻中的至少一項。
D明顯看出失點和亮度不勻中的至少一項。
<對衍射光，波紋和顏色不均一性的評估>
樣品圖像在上述實施例1至8和對比例1和2每個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)在以下四階標準的基礎(chǔ)上評估。
A沒有看出衍射光，波紋和顏色不均一性。
B較少看出衍射光，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。
<對比度評估>
對比度評估針對上述實施例1至8和對比例1和2每個的背投進行。
當具有照度413luces的總白色光在暗室中進入背投的傳輸屏?xí)r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(guān)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185luces的條件下進行，而在暗室中的測量在其中外側(cè)光的照度是約5luces的條件下進行。
實施例1至8和對比例1和2每個中的LW/LB所表示的對比度在以下四階標準的基礎(chǔ)上評估。
A由LW/LB表示的對比度是500或更多。
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。
<視角的測量>
在將樣品圖像在實施例1至8和對比例1和2每個的傳輸屏上顯示的同時，測量水平和垂直方向上的視角。視角的測量在以下條件下進行，其中測量以1度的間隔使用角光度計(gonio photometer)進行。視角的這些測量結(jié)果在表2中整個地給出。
表2

從表2清楚地看出，即使在重復(fù)進行微透鏡基材的制造(即，主基材的脫離)之后，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造微透鏡基材的模具中也沒有看出凹面-凸面圖案的裂縫。另外，根據(jù)本發(fā)明得到具有優(yōu)異圖像質(zhì)量的圖像，沒有失點，亮度不勻，衍射光，波紋，顏色不均一性等。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例1至8每個中的背投具有優(yōu)異對比度和優(yōu)異視角特性。換句話說，優(yōu)異圖像可穩(wěn)定地在本發(fā)明的每個背投上顯示。尤其是，甚至在具有微透鏡基材(在重復(fù)使用用于制造微透鏡基材的模具之后制造)的傳輸屏和背投中，也得到優(yōu)異的結(jié)果。
另一方面，在每個對比例1和2中，在已重復(fù)用于制造微透鏡基材(脫離主基材)的具有凹面部分的基材(用于制造微透鏡基材的模具)中看出凹面-凸面圖案的任何裂縫。另外，在使用所得主基材(微透鏡基材)得到的傳輸屏和背投中，也不能得到充分的結(jié)果。這被認為是因為，通過在具有凹面部分的基材中產(chǎn)生凹面-凸面圖案的缺陷如裂縫，不可能在所制微透鏡基材中形成具有所需形狀的微透鏡，或當主基材從具有凹面部分的基材上脫離時在微透鏡基材的任何微透鏡中產(chǎn)生凹面-凸面圖案的缺陷如裂縫。
最后，微透鏡基材，傳輸屏和背投按照類似于實施例1至8和對比例1和2的方式制造，只是采用其中模具通過加熱和冷卻被壓到軟化樹脂上的熱壓轉(zhuǎn)移方法(包括擠塑)，其中單體樹脂被聚合和硬化的鑄塑聚合方法，其中樹脂通過光而固化的2P法之類的方法。然后，進行上述的類似評估，這樣得到類似的上述結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種用于制造具有分別具有預(yù)定凸形的多個微透鏡的微透鏡基材的方法，所述模具用于壓微透鏡基材的基礎(chǔ)材料以在其上形成多個微透鏡，其中所述模具具有卷形，所述卷形具有外周表面，并且在用于壓微透鏡基材的基礎(chǔ)材料的模具的外周表面上提供多個凹面部分，每個凹面部分具有對應(yīng)于每個微透鏡的凸形的預(yù)定形狀，并且所述多個凹面部分利用刻蝕工藝使用掩模而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的模具，其中掩模具有層壓結(jié)構(gòu)，其是由以鉻作為主要材料形成的層和以氧化鉻作為主要材料形成的層構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的模具，其中多個凹面部分中的每個具有基本上橢圓形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所要求的模具，其中多個凹面部分中的每個在其長軸方向上的長度是15至750μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所要求的模具，其中多個凹面部分中的每個在其短軸方向上的長度是10至500μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的模具，其中多個凹面部分中的每個的深度是5至250μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的模具，其中模具由具有旋轉(zhuǎn)軸的卷形基底制造，并在其上已經(jīng)應(yīng)用掩模的卷形基底圍繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的同時進行刻蝕工藝。
8.一種制造具有分別具有凸面預(yù)定形狀的多個微透鏡的微透鏡基材的方法，其中微透鏡基材使用權(quán)利要求1所定義的用于制造微透鏡基材的模具制造。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所要求的方法，其中該方法包括步驟制備由樹脂材料構(gòu)成的基礎(chǔ)材料作為主要材料；制備由權(quán)利要求1所定義的用于制造微透鏡基材的模具；和在加熱模具和將模具相對于基礎(chǔ)材料進行相互移動以將模具的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)材料的表面上的同時，用模具壓基礎(chǔ)材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所要求的方法，其中該方法包括步驟制備具有板狀形狀或片材狀形狀的基材，所述基材具有兩個主表面；制備權(quán)利要求1所定義的用于制造微透鏡基材的模具；和在將樹脂材料供給到作為基礎(chǔ)材料的基材的一個主表面上并將模具相對于基材進行相互移動以將模具的外周表面的形狀轉(zhuǎn)移到樹脂材料上的同時，用模具壓具有流動性的樹脂材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所要求的方法，其中在壓基礎(chǔ)材料時的模具的溫度高于樹脂材料的玻璃轉(zhuǎn)變點。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所要求的方法，其中壓樹脂材料時的模具的溫度高于樹脂材料的玻璃轉(zhuǎn)變點。
13.一種微透鏡基材，它使用權(quán)利要求1所定義的用于制造微透鏡基材的模具制造。
14.一種使用權(quán)利要求8所定義的方法制造的微透鏡基材。
15.一種傳輸屏，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透鏡的所述一個主表面構(gòu)成其發(fā)射表面；和由權(quán)利要求13或14所定義的微透鏡基材，所述微透鏡基材在Fresnel透鏡的發(fā)射表面的那側(cè)排列使得其所述主表面朝向Fresnel透鏡。
16.一種包括權(quán)利要求15所定義的傳輸屏的背投。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造微透鏡基材1的模具6。該微透鏡基材具有多個分別具有預(yù)定凸形的微透鏡。該模具用于壓微透鏡基材的基礎(chǔ)材料以在其上形成多個微透鏡。該模具6具有卷形，所述卷形具有外周表面，且分別具有對應(yīng)于每個微透鏡的凸形的預(yù)定形狀的多個凹面部分61被提供在用于壓微透鏡基材的基礎(chǔ)材料的模具6的外周表面上。在這種情況下，多個凹面部分61利用刻蝕工藝使用掩模而形成。
文檔編號B29C33/38GK1762678SQ20051011644
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