CN100483157C - 微透镜阵列及其制造方法和系统 - Google Patents

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Abstract

液晶显示(LCD)板具有用于进入背光的开口。微透镜阵列包括在透明基板上的树脂微透镜。基板与每个微透镜具有在预定范围内的或限制于预定范围的表面能量差。每个微透镜的形状使得大致垂直地入射到微透镜的准直光线压缩为进入一个开口的密集光束。

Description

微透镜阵列及其制造方法和系统
技术领域
本发明涉及让足够的光量通过用于进入背光的每个开口的方法。
背景技术
透反射式(transflective)液晶显示(LCD)器件使用从室内自然光或阳光反射的亮度和从背光透射的亮度。在透反射式LCD器件中，每个像素都有反射区和透射区。入射到反射区的自然光被反射器反射。被反射的光进入反射区。反射器具有用于允许背光进入透射区的开口。入射到每个像素的背光中除了进入开口的一部分背光以外，其余背光被反射器阻挡。增加反射器的开口的面积能够增加背光进入开口的效率，因而能够增加每个像素的亮度。但是，不可能将开口面积显著增加到满意的程度。已经提出了增加背光光源的功率和/或有效的光透射，以便让足够的光量通过反射器的开口，从而将亮度增加到满意的程度。各种已知的这类提议都不令人满意，原因在于这些提议要求对现有的LCD板进行修改，并且/或者，要求投资以提高对现有的LCD板的各种规范的适应性。
仍然存在这样的需要，即，可以在不对LCD板的现有构成要素进行任何修改的情况下，在各种现有的LCD板中实现提高光透射。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供了一种微透镜阵列，用于具有用于进入背光的开口的液晶显示(LCD)板，该微透镜阵列包括：
透明基板；以及
在基板上的树脂微透镜，
基板与每个微透镜具有在预定范围内的表面能量差，
其中，每个微透镜的形状使得大致垂直地入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入一个开口的密集光束。
按照本发明的另一个方面，提供了一种方法，用于使足够的光量通过每个用于进入背光的开口，到达液晶显示(LCD)板的液晶(LC)，该方法包括如下步骤：
利用喷墨头(inkjet head)使液体树脂合成物小滴与开口对齐地沉积在透明基板上；
将每个小滴与基板之间的表面能量差限制在预定范围；
利用表面能量差使小滴成为具有一形状的微透镜；
使微透镜固化以保持该形状，使得大致垂直地入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入一个开口的密集光束；并且
将承载微透镜的基板暴露于背光。
按照本发明的另一个方面，提供了一种系统，用于使足够的光量通过每个用于进入背光的开口，到达液晶显示(LCD)板的液晶(LC)，该系统包括：
喷墨头，被配置为使液体树脂合成物小滴与开口对齐地沉积在透明基板上；
用于利用被限制在预定范围的表面能量差，使小滴成为具有形状的微透镜的装置；
单元，被配置为使微透镜固化以保持形状，使得大致垂直地入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入一个开口的密集光束；以及
用于将承载微透镜的基板暴露于背光的装置。
按照本发明的另一个方面，提供了一种微透镜制作设备，包括：
液晶显示(LCD)板，具有用于进入背光的开口和透明基板，开口按照行和列排列；
固定器(holder)，LCD板与透明基板一起安放在固定器上；
照相机，被配置为拾取开口的图像；
装置，用于对拾取的开口图像进行处理，以确定LCD板到达准确定位的位置应该转过的转角，在准确定位的位置中，开口的列沿着x方向延伸，并且，提供表示已经确定的转角的控制信号；
装置，用于响应表示已经确定的转角的控制信号，使固定器和LCD板转过已经确定的转角，到达准确定位的位置；
喷墨头，具有多个喷嘴，该喷墨头具有原位置和各种倾斜位置；
罐，用于盛放液体树脂合成物；
装置，用于使喷墨头处于在各种倾斜位置中选择的一个倾斜位置，在这个倾斜位置中，多个喷嘴与开口的至少某些列分别对齐；
装置，用于使LCD板沿着x方向移动；
喷墨控制器，被配置为对液体树脂合成物通过喷嘴流出，以将液体树脂合成物小滴沉积在透明基板上进行控制，每个小滴与一个开口对齐；以及
装置，用于使沉积的小滴固化，形成微透镜.
附图说明
以下将参照附图对本发明进行进一步说明。在附图中：
图1为示出了本发明的一个实施例的，透反射式LCD板的一部分的示意截面图。
图2为沿着图1的箭头2的方向看的示意底平面图，微透镜的直径被过度放大到相互接触。
图3为示出了本发明的另一个实施例的，LCD板的示意底平面图，该LCD板具有沿着行和列排列的用于进入背光的开口，使得属于相邻两列的两个开口分别属于相邻两行。
图4为示出了对大致垂直地入射到一个微透镜的准直光被压缩为进入开口的密集光束的情况进行仿真的结果的示意图。
图5(a)为喷墨头的示意图。
图5(b)为具有原位置和各种倾斜位置的喷墨头的示意图，示出了在一个选择的倾斜位置的喷墨头，其中，其喷嘴与开口的列分别对齐，如图5(c)所示。
图5(c)为在精确定位的位置中的LCD显示器的一部分的示意底平面图，其中，10个开口列沿着x方向延伸。
图6为被配置为将LCD板实物旋转到准确定位位置的机构以及被配置为使喷墨头位于从各个倾斜位置中选择的一个倾斜位置的机构的示意图。
图7为按照本发明的微透镜制作设备的一个实施例的前透视图。
图8为图7所示的微透镜制作设备的后透视图。
具体实施方式
参照图1，透反射式LCD板包括在两个玻璃片102和102之间的液晶(LC)层101。在外面，每个玻璃片102承载偏振器薄膜103或被偏振器薄膜103覆盖。众所周知，LCD板包括大量像素。在图1中，示出了属于同一行的六个像素，每个像素包括反射器10a、10b、10c、10d、10e、10f以及由105表示的滤色片。参照图2，形成具有用于进入背光的矩形开口11a、11b、11c、11d、11e和11f的反射器10a到10f。在图1中，实线箭头106表示背光，而虚线箭头107表示室内自然光或阳光.当同时使用反射和透射两个模式时，在光路方面的差异，如果有的话，使得难以使输出，如亮度和对比度最优化。为了消除在光路方面的差异，在每个像素的反射区中的滤色片105的厚度和LCD层的厚度为透射区中的滤色片105的厚度和LCD层的厚度的一半。每个反射器的厚度为滤色片105与玻璃片102的内表面之间的距离的一半。
在实施例中，如图1所示，在偏振器薄膜103或光学薄膜形式的透明基板上，形成与开口11a、11b、11c、11d、11e和11f分别对齐的树脂微透镜12a、12b、12c、12d、12e和12f。微透镜12a到12f中的每一个的形状使得大致垂直入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入开口11a到11f的密集光束。
如图2所清楚地示出的，同一行像素的开口11a到11f属于同一行。LCD板使用这样的开口排列，每个微透镜的直径的扩大受到用于属于同一行的像素的相邻微透镜的限制。
为了缓解这个问题，图3中示出的另一个实施例选择了所谓的折线(zig zag)排列的开口15a到15j。换句话说，开口15a到15j被排列在四行和五列中，使得开口15a到15j中属于相邻两列的两个开口分别属于相邻两行。当然，与开口对齐形成的微透镜16a到16j被排列在行和列中，使得微透镜16a到16j中属于相邻两列的两个微透镜分别属于相邻两行。这种排列与结合图1和2描述的前面的排列相比，有利之处在于，可以在偏振器薄膜或光学薄膜形式的透明基板上，形成宽度更大的微透镜。
图3示出了用于排列在两行和五列中的10个像素的反射器14a到14j.每个微透镜的最大直径可以表示为与两个相邻反射器例如14b和14c的两个开口之间的距离的一半。相邻的两个微透镜16g与16h之间的间隙至少需要15微米，例如，为了提供这样的排列，其中使大致垂直入射到每个微透镜的准直光线在通过偏振器的厚度和玻璃片的厚度之后聚焦在一个点，需要形成具有充分大曲率的微透镜。
透明的热固或光固化的液体树脂合成物在树脂合成物已经固化之后的优选折射率最好在1.30到1.70之间。需要对在上面提到的范围内的折射率进行适当的选择，以便构成到焦点的距离足够长的微透镜。可以通过改变微透镜与基板之间的表面能量差来对微透镜的曲率进行调节。在实施例中，使用了属于或限制于从5达因/cm2到20达因/cm2的预定范围的表面能量差。
用于透明基板的优选材料包括用作液晶显示(LCD)器件的现有偏振器薄膜和光学薄膜的基底材料的三醋酸纤维素(TAC)。透明基板具有表面能量。可以通过表面涂料来改变透明基板的表面能量。优选的表面涂料包括油和使用氟化的防水涂料或硅涂料液。
优选的用于微透镜的透明的热固化或光固化液体环氧或丙烯酸树脂合成物包括紫外光固化树脂合成物。作为一种基本成分，紫外光固化树脂合成物包含从乙烯乙醚树脂、脂环环氧树脂、絮状邻苯二甲酸环氧树脂、氟化环氧树脂、溴化环氧树脂、含硫环氧树脂以及氧杂环丁烷单体等中选择的至少一种环氧树脂。紫外光固化树脂合成物可以包含一种环氧树脂或在混合物中的多种环氧树脂。但是，最好将混合物用作对折射率进行调节，以便提供具有理想的折射率的紫外光固化树脂合成物。
乙烯乙醚树脂的合适种类包括2羟乙基乙烯乙醚、4-羚基丁乙烯乙醚、二乙二醇单乙烯乙醚以及14-环己烷二甲醇乙烯基醚等。
脂环环氧树脂的合适种类包括3，4-环氧基环己基甲基-3，4-环氧基环已烷羧酸酯、3，4-环氧基环已基乙基-3，4-环氧基环己烷羧酸酯、乙烯基环己烯二氧化物和烯丙基环己烯二氧化物。氟化环氧树脂的合适种类包括已知的环氧树脂。
溴化环氧树脂的合适种类包括二溴甲基苯基缩水甘油醚、二溴苯基缩水甘油醚、溴甲基苯基缩水甘油醚、溴苯基缩水甘油醚、溴化酚醛环氧树脂和二溴新戊基二醇二缩水甘油醚等。含硫环氧树脂的合适种类包括(二4-(2，3-环氧基丙基硫)苯基硫醚)。
丙烯酸树脂合成物包括众所周知的化合物，称为反应物低聚物或者预聚物，它与丙烯酸盐化合物混合，并且具有至少一个分子内碳双键。这样的化合物的合适种类包括丙二醇、马来酸酐、聚亚乙基糖基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸低聚酯、环氧基(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸氨基甲酸乙酯等。
对于在LCD器件中使用来说，最常用的塑料片偏振器包括薄的、非轴向拉伸的聚乙烯醇(PVA)薄膜，它以或多或少平行的方式使PVA聚合物链整齐。为了对易碎的PVA薄膜进行机械支撑，用硬的三醋酸纤维(TAC)层覆盖在PVA薄膜的两个侧面上。对在可以在市场上买到的传统的LCD器件的几个例子中使用的玻璃片和偏振器薄膜的进行了测量。偏振器薄膜的厚度为100微米，而玻璃片的厚度为400微米和500微米之间。利用喷墨(ink-jet)工艺，在上述类型的偏振器薄膜上分别形成15个不同直径的微透镜。确保所有微透镜具有相同的曲率。
利用喷墨工艺，在上述类型的偏振器薄膜的第一面上连续形成微透镜。这些微透镜在z方向上的高度为10微米，在x-y平面中的直径约为150微米。利用由Keyence Co.，Ltd，Japan制造的“紫激光色3D断面显微镜(Violetlaser color 3D profile microscope)”对这些微透镜中的每一个进行测量。数据被用作对由Cybernet System Co.，Ltd提供的，称为“LightTools”(注册商标)的光线测量工具的输入。
利用大致垂直地入射到在偏振器薄膜的第一面上形成的每个微透镜上的准直光线来进行仿真。由折射率在1.30到1.70之间的树脂制成每个高度为10微米，x-y平面中的直径为150微米的微透镜。使用厚度为100微米的偏振器薄膜。厚度为500微米的玻璃片位于偏振器薄膜的第二面上。偏振器薄膜由折射率为1.51(在1.49与1.53之间)的聚乙烯醇(PVA)薄膜和折射率为1.474的三醋酸纤维(TAC)构成。玻璃片为折射率为1.52的无碱玻璃。
图4示出了仿真结果，仿真结果示出，入射到每个微透镜的准直光线被压缩为密集光束，沿z方向进入距离偏振器薄膜的第一面600微米的开口。准直入射光线被聚焦在沿z方向距离大于600微米的点上。离开玻璃片进入开口的密集光束在x-y平面中具有40微米的直径。开口为在x-y平面中边长为40微米的正方形开口。
对于根据上述(发明)的具有微透镜(高10微米，直径150微米)的透反射式LCD和现有的没有微透镜的透反射式LCD器件，二者都具有反射器层，而具有开口的反射器层覆盖了在偏振器薄膜(100微米厚)上的玻璃片(500微米厚)的出口面(exit face)，对这二者的在反射器层的出口面的最大亮度、在反射器层的出口面的总光通量以及在反射器层的出口面的平均亮度进行了测量。
在以下的表格1中列出了对本发明的和现有技术的测量值。
表格1
 
本发明(微透镜) 控制(现有技术) 本发明/现有技术
最大亮度 165512832cd/m<sup>2</sup> 10496930cd/m<sup>2</sup> 15.76
总光通量 0.55805Lm 0.05111Lm 10.92
平均亮度 133753714cd/m<sup>2</sup> 5488203cd/m<sup>2</sup> 24.37
如上述数据清楚地表示的，在偏振器薄膜上形成的微透镜提供了极好的，使LCD器件更亮的光传输。本发明的总光通量约为现有技术的10。9倍。本发明的平均亮度约为现有技术的24.4倍。
计算位置的图像处理，在每个位置要发生流出(discharge)：
为了在基板如偏振器薄膜或光学薄膜上形成微透镜，进行用于确定在基板上的位置的图像处理，从而可以在每个确定的位置，使经过校准的量的树脂合成物流出。由于要在基板上形成与反射器的开口分别对齐的微透镜，需要对开口进行机内检测，以确定在基板上的位置。由于从玻璃片切割LCD板的精度很差，因此将零点放在LCD板的轮廓线上之后对开口进行检测是不能接受的。因此，强烈建议进行用于检测开口和用于确定LCD的当前角位置的图像处理。在使LCD的偏振器薄膜的面以高精度沿着x-y平面延伸之后，需要对多个开口进行检测，以确定在x-y平面中的LCD的当前角位置。
由于当没有电流通过其中时液晶(LC)是不透明的，因为不能使用传输光束，因此利用同心垂直入射光源对开口进行检测。由于LCD的规格清楚地说明了开口的数量以及它们的水平和垂直间距，因此这些数据被有利地用于建立算法和图像处理条件。算法和图像处理条件被用于确定转角，LCD通过转过这个转角进入准确定位的位置，在这个准确定位的位置中，每列中的所有开口与沿着x方向延伸的线对齐，并且，还表示出关于x坐标和y坐标的准确定位位置。将建立的算法和图像处理条件作为指令提供给控制装置42(见图8)。
生成对流出进行控制的最佳数据：
图5(a)为喷墨打印机的喷墨头20的示意图。图中，喷墨头20具有十个等距离的喷嘴20a到20n，所提供的每个喷墨头用于在与十列中的一列开口对齐并且在该开口之上的每个位置进行喷墨处理。喷嘴20a到20n具有喷嘴间距P1，即两个相邻喷嘴中心之间的距离。实际上，使用了每英寸150个喷嘴，即150DPI(Dot Per Inch，每英寸点)，的喷墨头。在横向的开口间距P2方面，即，在同一行中的两个相邻像素的两个相邻开口的中心之间沿y方向的距离，不同类型的LCD板可能不同。图5(a)中示出的喷墨头20本身能够适应一种具有与喷嘴间距P1对应的横向开口间距的LCD板，但是，它本身不能适应横向开口间距P2小于喷嘴间距P1的另一种LCD板，见图5(b)。
为了增加喷墨头对不同类型的LCD板的横向开口间距的变化的适应性，已经对喷墨打印机的喷墨头20进行了改进，使得喷墨头20能够在x-y平面内，沿着轨道从其喷嘴20a到20n沿着与y轴平行的直线排列的原位置连续移动到各个倾斜位置。在每个倾斜位置，在其中排列了喷嘴20a到20n的直线的延长线与y轴之间形成了一个角度θ，即偏移角θ。图5(b)和5(c)清楚地表示了，通过使喷墨头20沿着轨道移动到图5(b)中示出的P1·cosθ等于P2的倾斜位置，喷墨头20能够将自身调节到图5(c)中的开口22a到22n所示的图案。一旦指定了开口的横向间距P2，则可以计算偏移角θ，并且，可以计算轨道角(orbitangle)ψ，喷墨头20可以沿着轨道移过轨道角ψ，直到形成计算的偏移角θ的倾斜位置。将计算的轨道角ψ作为输入数据提供给控制装置42(见图8)。参照图5(b)，在示出的喷墨头20的倾斜位置中，喷嘴20a到20n在到达喷墨头的原位置之前与沿着x方向运动的LCD板相遇。这清楚地表示，相对于LCD板沿着x方向向着原位置的运动，处在所示的倾斜位置的喷墨头20的喷嘴20a到20n位于原位置之前的提前位置。根据喷嘴间距P1和偏移角θ可以计算喷嘴20a到20n中的每一个距离原位置的提前量。将处在倾斜位置的喷墨头20的所有喷嘴20a到20n的计算的提前量作为输入数据提供给控制器。
在使LCD板转过预定转角之后，LCD板处在准确定位的位置。按照由LCD板的规格指定的开口横向间距P2和预定的喷嘴间距P1，计算偏移角θ。喷墨头20沿着轨道移过轨道角ψ，直到喷墨头20处于在角度上偏离原位置偏移角θ的倾斜位置为止。在已经处于倾斜位置之后，沿着y方向对喷墨头20进行调节，直到每个喷嘴与在一列中的如在22a所代表的开口对齐为止。在已经建立了这样的关系之后，LCD板沿着x方向向喷墨头20移动。在对流出的时间和量的大小进行控制的算法下，每个喷嘴能够在偏振器薄膜或光学薄膜的表面上，沉积量的大小适当的树脂合成物液体，达到开22a到22n中的一个开口的尺寸。
利用微致动器的位置控制：
前面的描述清楚地说明，需要在检测了开口的位置之后对LCD板进行位置控制，并且，需要对喷墨头进行位置控制，使之距离原位置偏移角θ。由于开口是矩形的或圆形的，并且具有沿着x方向和y方向30微米与50微米之间的宽度，因此需要在上述两种情况下进行非常准确的位置控制的机构。在形成了偏移角θ之后，LCD板需要被送去在其上建立微透镜。在传送LCD板时还需要对位置和方向进行准确控制。
以下参照图6到8，对微透镜制作设备50进行说明。在图6中，承载喷墨头20的喷墨头模块30可以围绕与z轴平行的轴线，沿着由双箭头31所示的一个方向或相对的方向旋转，使喷墨头20沿着围绕该轴线的轨道移动到包括在图5(b)中示出的倾斜位置的任何希望的倾斜位置。在图6中，标号32表示由固定器33支撑的LCD板。参照图7和8，固定器33被固定在旋转台34上。旋转台34可以围绕与z轴平行的轴线，沿着由双箭头34a所示的一个方向或相对的方向旋转，使LCD板32围绕与z轴平行的轴线转过确定的转角，到达前面结合图5(b)和5(c)描述的准确定位的位置。喷墨头模块30由z方向升降器36(见图7)支撑，而升降器36又被横向或y方向承载器37支撑。横向承载器37可以使承载喷墨头20的喷墨模块30沿着双箭头36a所示的y方向移动。升降器36能够使喷墨模块30沿着z方向移动，以调节喷嘴距离LCD板32的垂直间隙。承载固定器33和LCD板32的旋转台34被纵向或x方向承载器35固定支撑。纵向承载器35能够使LCD板32沿着由箭头35a所示的x方向移动(见图6)。
参照图8，标号39表示照相机。照相机39对开口22a到22n进行检测，见图5(a)，以确定旋转台34应该转过的转角，从而将LCD板33转到准确定位的位置。罐40盛放树脂合成物液体。喷墨控制器43有选择地进行通电，以便将喷墨头20的喷嘴打开并且对流出选择的喷嘴的树脂合成物液体的量进行控制。参照图7，微透镜制作设备50包括热或光硬化单元38，用于通过加热或UV光使沉积在LCD板33的偏振器薄膜上的树脂合成物液体固化。图8示出了微透镜制作设备50的控制装置42。
制作从将LCD板32放在固定器33上，使其偏振器薄膜的底面或第一面向上的步骤开始(见图6)。纵向承载器35使LCD板22移动到在照相机39之下的摄影位置.控制装置42内的计算机对由照相机39拾取的关于开口22a到22n(见图5(c))的图像数据进行处理。在根据由照相机39拾取的图像数据识别出LCD板32的当前位置之后，计算机确定LCD板32的当前位置与开口与沿着x方向延伸的直线对齐的准确定位的位置之间的转角。旋转台34转过这个过确定的转角，将LCD板32带到准确定位的位置。x方向承载器35使LCD板32从摄影位置移到起始位置，在起始位置，开口的前面的行位于沿着y方向延伸的起始线上。在对图像数据进行图像处理之后，或者，根据LCD板32的规格，计算机接收关于开口横向间距P2的信息。计算机还接收关于喷墨头20的喷嘴的喷嘴间距P1的信息，见图5(a)。根据开口横向间距P2和喷嘴间距P1，计算机对表示倾斜位置的喷墨头20应该采取的偏移角θ以及喷墨模块30应该转过的转角ψ进行计算，以便将喷墨头20沿着轨道移动到倾斜位置。喷墨模块30转过计算的转角ψ，将喷墨头20沿着轨道移动到如图5(b)所示的倾斜位置。在已经使喷墨头20处于倾斜位置之后，横向或y方向承载器37使喷墨头20沿着y方向移动，以便使喷嘴与图5(b)和5(c)所示的开口的列对齐。由z方向升降器36对喷墨头20进行垂直调节。
在对图像数据进行图像处理之后或根据LCD板32的规格，计算机接收关于开口纵向间距P3的信息。参照图5(c)，开口的纵向间距P3为每列中的开口的间距。根据包括偏移角θ、喷嘴间距P1、LCD 33的开口数量、喷墨头20的喷嘴数量以及每个开口的形状和尺寸等的数据，计算机建立流出的时间和量的计划表。建立的计划表被提供给喷墨控制器43。在计算机的控制下，纵向或x方向承载器35使LCD板33沿着x方向移动，并且，喷墨控制器43按照计划表进行通电，有选择地打开喷嘴，直到开口之上的偏振器薄膜上的所有位置被半球形的树脂合成物液体小滴覆盖为止。最后，LCD板33被放回到热或光硬化单元38。在本实施例中，将UV光作用在偏振器薄膜上的树脂合成物液体小滴上，使树脂合成物固化为微透镜。
在实施例中，使用了具有316个喷嘴的单个喷墨头。本发明不限于所描述的这个例子。如果希望，可以协同地使用多个喷墨头，以增加每单元时间流出的次数。如果希望，通过在一个喷墨头的后面布置另一个喷墨头，使得两个喷墨头的喷嘴交错，可以使看到的喷嘴间距为一个喷墨头的实际喷嘴间距的一半。可以通过使用多个喷墨头来调节喷嘴间距，这是非常必要的。
微透镜制作工艺和设备50使得高速地制作满足在类型和/或体积方面的各种要求的任何希望的图案或微透镜变得很简单。
在现有技术中，提出过用于散射光的树脂透镜阵列，并且提出过用于生产这种透镜阵列的喷墨工艺。在JP-A6-303017、JP-A2000-180605、JP-A2004-117955以及JP-A2004-240294中找到了例子。但是，现有技术未能预料到本发明的各个方面。
如前面描述的，微透镜阵列利用表面能量差来控制基板上的每个微透镜的曲率，并且，每个微透镜的形状使得大致垂直地入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入用于进入背光的开口中的一个开口的密集光束。
在使足够的光量通过每个用于进入背光的开口，到达液晶显示(LCD)板的液晶的方法中，有利地使用了微透镜阵列。该方法包括如下步骤：
利用喷墨头使液体的树脂合成物小滴与开口对齐地沉积在透明基板上；
将每个小滴与基板之间的表面能量差限制到预定范围；
利用表面能量差使小滴成为具有一形状的微透镜；
使微透镜固化以保持形状，使得大致垂直地入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入一个开口的密集光束；并且
将承载微透镜的基板暴露到背光。
在实施例中，由包括被配置为使液体的树脂合成物小滴与开口对齐地沉积在透明基板上喷墨头的系统来实现这个方法。该系统利用限制到预定范围的表面能量差使小滴成为具有形状的微透镜。见图7和8中的单元38，使用UV光使微透镜固化以保持形状，使得大致垂直地入射到每个微透镜的准直光线被压缩为进入一个开口的密集光束。
参照图5(b)、5(c)和6-8，微透镜制作设备包括固定器33，LCD板32放在固定器33上，偏振器薄膜103(见图1)形式的透明基板向上。提供照相机39以拾取用于进入背光的开口的图像。控制装置42对拾取的图像进行处理，以确定LCD板33到达准确定位的，其中开口的列沿着x方向延伸的位置应该转过的转角，并且，提供表示已经确定的转角的控制信号。响应于表示已经确定的转角的控制信号，旋转台34使固定器33和LCD板32转过已经确定的转角，到达准确定位的位置。喷墨头20具有多个喷嘴。喷墨头20具有原位置和各种倾斜位置，见图5(b)和5(c)。罐40盛放UV固化的液体树脂合成物。喷墨头模块30可以将喷墨头20带到在各种倾斜位置中选择的一个倾斜位置，在这个倾斜位置中，多个喷嘴与开口的至少某些列分别对齐。纵向或x方向承载器35使LCD板33沿着x方向移动。喷墨控制器43对液体树脂合成物通过喷嘴流出进行控制，以将液体树脂合成物小滴沉积在透明基板上，每个小滴与开口中的一个开口对齐。在38使沉积的小滴固化，形成微透镜。
对于这样描述的本发明，很明显，可以以许多方式使本发明改变。认为这样的改变不脱离本发明的精神和范围，并且，意图在于将所有这些对本领域技术人员来说很明显的修改包括在以下的权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种微透镜阵列，用于具有用于进入背光的开口的液晶显示板，所述微透镜阵列包括：
透明基板；以及
在所述基板的背光入射侧形成的树脂的微透镜，
所述基板和每个所述微透镜具有在预定范围内的表面能量差，
其中，每个所述微透镜的形状使得垂直地入射到每个所述微透镜的准直光线被压缩为进入对应的一个所述开口的密集光束，
所述微透镜按行和列排列，使得属于相邻两列的两个微透镜分别属于相邻两行。
2.如权利要求1所述的微透镜阵列，其中，所述预定范围为5达因/cm2到20达因/cm2。
3.如权利要求2所述的微透镜阵列，其中，所述微透镜具有沿着z方向不大于10微米的高度以及沿着x和y方向不大于150微米的宽度。
4.如权利要求2所述的微透镜阵列，其中，所述基板具有第一和第二面，所述第二面为平坦的，而所述第一面将所述微透镜承载在其上，其中，所述微透镜的形状和所述基板的厚度使得垂直地入射到每个所述微透镜的准直光线，在已经通过对应的一个所述开口之后，聚焦在离开所述基板的所述第二面的一个点上。
5.如权利要求1所述的微透镜阵列，其中，所述基板为偏振器薄膜。
6.如权利要求1所述的微透镜阵列，其中，所述基板为光学薄膜。
7.如权利要求4所述的微透镜阵列，其中，所述树脂具有在1.30与1.70之间的折射率。
8.一种方法，用于使足够的光量通过每个用于进入背光的开口，到达液晶显示板的液晶，该方法包括如下步骤：
利用喷墨头使液体树脂合成物小滴与所述开口对齐地沉积在透明基板上；
将每个所述小滴与所述基板之间的表面能量差限制到预定范围；
利用所述表面能量差使所述小滴成为具有一形状的微透镜；
使所述微透镜固化以保持所述形状，使得垂直地入射到每个所述微透镜的准直光线被压缩为进入对应的一个所述开口的密集光束；并且
将承载所述微透镜的所述基板暴露于背光，
其中，所述微透镜按行和列排列，使得属于相邻两列的两个微透镜分别属于相邻两行。
9.如权利要求8所述的方法，其中，当所述基板沿着x方向移动时，所述喷墨头使所述液体树脂合成物流出，使小滴在所述基板上按照行和列排列，使得属于相邻两列的两个所述小滴分别属于相邻两行。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述预定范围为5达因/cm2到20达因/cm2。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述微透镜具有沿着z方向不大于10微米的高度以及沿着x和y方向不大于150微米的宽度。
12.一种系统，用于使足够的光量通过每个用于进入背光的开口，到达液晶显示板的液晶，该系统包括：
喷墨头，被配置为使液体树脂合成物小滴与所述开口对齐地沉积在透明基板上；
用于利用被限制到预定范围的表面能量差，使所述小滴成为具有一形状的微透镜的装置；
单元，被配置为使所述微透镜固化以保持所述形状，使得垂直地入射到每个所述微透镜的准直光线被压缩为进入对应的一个所述开口的密集光束；以及
用于将承载所述微透镜的所述基板暴露于背光的装置，
其中，所述微透镜按行和列排列，使得属于相邻两列的两个微透镜分别属于相邻两行。
13.如权利要求12所述的系统，其中，当所述基板沿着x方向移动时，所述喷墨头使所述液体树脂合成物流出，使小滴在所述基板上按照行和列排列，使得属于相邻两列的两个所述小滴分别属于相邻两行。
14.如权利要求12所述的系统，其中，所述预定范围为5达因/cm2到20达因/cm2。
15.如权利要求12所述的系统，其中，所述微透镜具有沿着z方向不大于10微米的高度以及沿着x和y方向不大于150微米的宽度。
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