CN1667468B - 角隅棱镜反射器、其制作方法及有该器件的反射显示装置 - Google Patents

角隅棱镜反射器、其制作方法及有该器件的反射显示装置 Download PDF

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Abstract

一种角隅棱镜反射器包含单元的二维排列。该单元按200μm或更小的节距排列。当从入射光入射的方向看时，每个单元有一个峰点和一个谷点。一个包含峰点的峰区，与理想角隅棱镜的理想峰区相比，有一个过余区域和/或一个缺失区域。峰点的高度低于理想角隅棱镜的理想峰点之高度。谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2小于峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1。

Description

角隅棱镜反射器、其制作方法及有该器件的反射显示装置
发明背景
1.发明领域：
本发明涉及一种角隅棱镜反射器，一种制作该角隅棱镜反射器的方法，以及一种含有该角隅棱镜反射器的反射显示装置。
2.相关技术之描述
关于带有回射器的反射液晶显示装置，已有各种各样的结构被提出过(例如，见日本已公开专利公布号2002-107519，日本专利号3216584，日本已公开专利公布号2002-287134)。那些反射液晶显示装置中的每一种都不用偏振器，因而能够以增强的亮度发挥显示功能，并可望获得更大对比率的显示。这里所说的“回射器”是指一种光学元件，它具有非常小的单元的二维排列，故无论光束来自何方，均可通过其多个反射面将任何入射光束反射回其光源。
图16显示了如日本已公开专利公布号2002-107519所揭示的一个含有回射器的反射显示装置的示例性结构。
图16中所示的反射显示装置9包含一个电极4，一个对准膜2，一个液晶层1，另一对准膜3，另一电极5和一个回射器8，并按此顺序在两基体6和7之间堆叠(当观察者从显示装置上方观察时)。液晶层1由散射型液晶材料制成，可在两种状态——透射入射光的透射态和散射入射光的散射态之间转换。
以下将从原理上描述反射显示装置9是如何发挥显示功能的。
首先，当液晶层1处于传输态时，一束来自观察者眼睛附近的入射光10在被折射的同时，透过基体6和液晶层1，入射到回射器8上，然后从回射器8反射回来，成为反射光束11。反射光束11在经过一个类似的折射后，返回到观察者眼睛附近。同时，来自观察者眼睛附近之外的任何其它入射光束，则被回射器8恰好回射到其光源，永远不会到达观察者眼睛附近。结果，只有来自观察者眼睛附近的入射光束10才会被他或她(观察者)感知，因而得到黑显示状态。然后，当液晶层1处于散射态时，进入液晶层1的光被液晶层1向前散射或向后散射，或通过液晶层1传输。向后散射的光返回到观察者，造成白显示方式。另一方面，那些被液晶层1向前散射或透过液晶层1的光束则被回射器8回射，然后再次进入处于散射状态的液晶层1，从而再经受液晶层1的散射作用。因而，被回射器8回射的大部分光返回到观察者，用以得到白显示方式。通过这种方式，不仅被液晶层1向后散射的光，而且透过液晶层1或被过液晶层1向前散射的光也可被用于显示目的。从而得到了高亮度的显示。
欲使反射显示装置9按此原理工作，回射器8的单元排列节距需要至多约等于、最好是小于像素节距。如果单元排列节距大于像素节距，则已透过液晶层1的一个像素、然后被回射器8回射的入射光束10在返回途中可能穿过液晶层1的另一像素。在此情况下，显示可能呈异常状态。例如，一束在到达回射器8之前已穿过一个红色过滤器的入射光，在返回途中可能穿过一个绿色或蓝色过滤器，从而可能造成意外的颜色混合。
反射显示装置9的显示性能强烈地依赖于回射器8的回射特性。除其它一些因素外，在许多情况下，黑显示方式的亮度主要由回射器8的回射比所决定。也就是说，回射器8的回射特性越高，则白显示方式的亮度(辉度)与黑显示方式的亮度之比(即反差比)越大，实现的显示质量越高。
因而，对于一个具有回射器的反射显示装置，如反射显示装置9，要达到优良的显示性能，其回射器8需是一个包含具有足够小排列节距并具有较高回射特性的单元的反射器。
用作回射器8的反射器实例包括一种通过紧密地包裹球形珠子而获得的反射器，以及一种通过规则地排列像角隅棱镜等的单元而获得的反射器。在这些各种各样的反射器中，一种具有角隅棱镜排列的反射器(通常被称为“角隅棱镜反射器”)通常被认为能达到最高可能的回射特性。另一方面，在紧密包裹有珠子的反射器中，无论珠子被包裹得多么紧密，在珠子之间不可避免地会产生缝隙，而这样的缝隙从不对回射有所贡献。例如，在一个二维地非常紧密地包裹着相同直径的珠子的反射器中，单位面积中那些非回射部分(即缝隙)的总面积占总表面积的百分比估计高达略低于10％(如9.3％)。同时，在各种各样称为“角隅棱镜反射器”的回射器中，有一种排列有三棱锥形凹进区域的反射器，其单位面积中非回射部分总面积占总表面积的百分比估计约为30％。由上可看出，在这些由紧密裹有珠子或排列有三棱锥形凹进区域的反射器中，该非回射部分占整个反射器的比例太高，以至不能完成足够高的回射比。另一方面，在各种各样的回射器中，有一种方形角隅棱镜反射器(即，一种具有方形角隅棱镜阵列的反射器，其方形角隅棱镜阵列是通过规则地排列许多称为“方形角隅棱镜”的单元而获得的，每个单元包含三个互相垂直对立的方形平面)，从理论上说，在俯视图平面上，其非回射部分的百分比估计为零。因而，这种方形角隅棱镜反射器可望获得足够高的回射特性。这里所说的“角隅棱镜”或“方形角隅棱镜”包含一个基本上具有角隅棱镜形状或基本上具有方形角隅棱镜形状的结构。更确切地说，一个方形角隅棱镜是一个具有至少三组山脉线和山谷线的结构。
鉴于这些考虑，如果使用方形角隅棱镜反射器作为回射器8，则理论上讲，可获得较高的回射特性，并可实现高质量显示。
然而实际上要制作这样小排列节距(例如250μm或更小)的方形角隅棱镜反射器是极端困难的。以上所引用的参考资料(即日本已公开专利公布号2002-107519，日本专利号3216584，日本已公开专利公布号2002-287134)均未提供一种制作那样小排列节距的方形角隅棱镜反射器的具体方法。同样地，其它用机械方法制作方形角隅棱镜的传统方法，如电镀法和针形束化法(pinbundling method)，均不适于制作那样小排列节距的方形角隅棱镜反射器。
同时，日本已公开专利公布号7-205322揭示了一种利用光化学技术制作方形角隅棱镜阵列的方法。在该方法中，一层感光耐蚀膜被具有许多等边三角形透明区域的掩模构图。该掩模上的每个透明区域有不同的透射比，从中心向周边逐渐递减。通过对这样的掩模进行曝光和显影工序，在一个基体上形成许多三棱锥形光刻图案元。然后，对该被部分地覆盖有那些光刻图案元的基体利用预定技术蚀刻，从而形成许多与光刻图案元形状相同的凸起。以这种方式，即可在基体上形成角隅棱镜阵列。
此外，在《应用光学》第35卷第19期第3466-3470页，《由选择性外延生长的(100)硅平面形成的光栅精密晶体角隅棱镜阵列》中描述了一项形成包含三个互相垂直对立的方形平面的、非常小尺寸的、立方形角隅棱镜的技术。根据该项技术，一层用于控制晶体生长的氧化膜被局部地供给到硅基体的(111)平面上，以便造成晶体在基体上的外延生长，从而在其上形成非常小尺寸的角隅棱镜阵列。
这样，根据日本已公开专利公布号7-205322或《应用光学》第35卷第19期第3466-3470页所揭示的非机械方法，可以形成甚至更小排列节距的方形角隅棱镜阵列。为规模生产方形角隅棱镜阵列，最好利用例如电铸技术，通过转印由上述方法得到的方形角隅棱镜阵列的表面形状，来制备一个冲模(例如用Ni制成)。如果该模具的表面形状被转印到树脂材料，例如通过利用模具作为主基体，则可用同一模具来成型大量角隅棱镜反射器。
然而，此时要用上述任何方法制作足够小排列节距并具有足够高回射特性的方形角隅棱镜反射器仍很困难。
其原因是方形角隅棱镜反射器的回射特性强烈地依赖于构成一个单元(即单个方形角隅棱镜)的三个方形平面中每一个的形状精度、那些平面中每一个的平面度(planarity)(即各个平面的角度精度)或两相邻平面连接区域的精度，所有这些在本文中将统称为“形状精度”。根据上述非机械方法，制作具有接近理想形状的方形角隅棱镜阵列很困难，从而，与理想情况相比，实际回射特性显著恶化。
更具体来说，对于一个由日本已公开专利公布号7-205322所揭示的光化学方法获得的方形角隅棱镜，很难保证较高的平面精度(即平面度)。在该方法中，一个方形角隅棱镜的各个侧面的平面精度依赖于基体上的三棱锥形光刻图案元的精度。然而，要增加光刻图案元的平面精度，应通过例如使掩模的透射比或不透明度变化恒定，来足够严格地控制光阻层的曝光和显影工序。但是，实际上，这样严格的工艺控制很难实现。
此外，根据由《应用光学》第35卷第19期第3466-3470页所揭示的利用硅的选择性生长的方法，则很难控制晶体的横向生长。而且，一个欲沉积在硅基体上用于确定方形角隅棱镜图案的二氧化硅膜，以及一个欲堆叠于其上的膜均易于在其端面处严重变形。因而，欲用这种方法制作具有所期望形状的方形角隅棱镜阵列也并不容易。
如上所述，各种增加包含以足够小节距(例如200μm或更小)排列的单元并用于提高其回射特性的方形角隅棱镜阵列形状精度的方法均有局限性。特别地，单元的排列节距越小，则方形角隅棱镜阵列的形状精度越低，且欲充分地提高回射特性则越困难。
发明概述
为了克服上述问题，本发明的一个目的是提供一种角隅棱镜反射器，它含有许多以非常小间距排列的单元，以便呈现出优良的回射特性，并提供一种容易地制作这样的角隅棱镜反射器的方法。
本发明的另一个目的是提供一个包含这样的角隅棱镜反射器的、能实现优良显示性能的反射显示装置。
依据本发明的一个优先的实施方案的一个角隅棱镜反射器最好是包含单元的二维排列。单元最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述单元最好有一个峰点和一个谷点。一个包含峰点的峰区，与理想角隅棱镜的理想峰区相比，最好有一个过余区域和/或一个缺失区域。峰点的高度最好低于理想角隅棱镜的理想峰点之高度。谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，最好小于峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1。
在本发明的一个优先的实施方案中，峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1与排列节距之比值最好大于0％，且小于或等于2.5％。
在另一个优先的实施方案中，谷点高度与理想谷点高度之间的平均高度差h2与排列节距之比值最好介于0％和1.7％之间。
在另外一个优先的实施方案中，谷点高度最好高于理想谷点高度。
在再另外一个优先的实施方案中，单元最好为方形角隅棱镜。
在还有另外一个优先的实施方案中，排列节距最好为20μm或更小。
依据本发明的一个优先的实施方案的一个主基体最好包含单元的一个二维排列，这些单元最好为角隅棱镜。这些角隅棱镜最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述角隅棱镜最好有一个峰点和一个谷点。一个包含谷点的谷区，与理想角隅棱镜的理想谷区相比，最好有一个过余区域和域一个缺失区域。谷点的高度最好高于理想角隅棱镜的理想谷点之高度。峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1，最好小于谷点高度与理想谷点高度之间的平均高度差h2。
依据本发明的一个优先的实施方案的一种制作主基体的方法最好包含一个制备角隅棱镜阵列主体的步骤，该主体具有一个确定了单元的二维排列的表面。这些单元最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述单元最好有一个峰点和一个谷点。一个包含峰点的峰区和/或一个包含谷点的谷区，与理想角隅棱镜阵列的理想峰区或理想谷区相比，最好有一个过余区域和/或一个缺失区域。该方法最好还包含以下步骤：通过转印角隅棱镜阵列主体的表面，来作出第一次转印；通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而得到第k次转印，成为主基体，其中k和n都是整数，n≥1，k≥2。在角隅棱镜阵列主体中，如果峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1大于谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，则k最好是一个奇数；但如果平均高度差h1小于平均高度差h2，则k最好是一个偶数。
在依据本发明的一个优先的实施方案的一种制作角隅棱镜反射器的方法中，角隅棱镜反射器最好使用依据上述优先实施方案的方法形成的主基体来制作。
依据本发明的一个优先的实施方案的一种制作角隅棱镜反射器的方法优选包括一个制备角隅棱镜阵列主体的步骤，该主体具有一个确定了单元的二维排列的表面。这些单元最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述单元最好有一个峰点和一个谷点。一个包含峰点的峰区和/或一个包含谷点的谷区，与理想角隅棱镜阵列的理想峰区或理想谷区相比，最好有一个过余区域和/或一个缺失区域。该方法最好还包含以下步骤：通过转印角隅棱镜阵列主体的表面，来作出第一次转印；通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而得到第k次转印，其中k和n都是整数，n≥1，k≥2。在角隅棱镜阵列主体中，如果峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1大于谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，则k最好是一个奇数；但如果平均高度差h1小于平均高度差h2，则k最好是一个偶数。该方法最好还包含一个通过用第k次转印作为主基体来获得角隅棱镜反射器的步骤。
在本发明的一个优先的实施方案中，至少有一个角隅棱镜阵列主体的表面区域最好由立方晶体材料制成，角隅棱镜阵列主体的单元最好通过对该表面区域构图而获得。
在另一个优先的实施方案中，晶体材料最好包含砷化镓。
在另外一个优先的实施方案中，角隅棱镜阵列主体的单元最好是方形角隅棱镜，该方形角隅棱镜包含有由晶体材料的{100}平面族所确定的表面。
在再另外一个优先的实施方案中，制备角隅棱镜阵列主体的步骤最好包含以下步骤：在包含有晶体材料的基体上确定具有三维形状的单元；通过供给第一活性物种到基体上使晶体生长，而该活性物种包含一种在晶体材料中含有的元素。
一种依据本发明另一个优先实施方案制作角隅棱镜反射器的方法最好包含一个制备角隅棱镜阵列主体的步骤，该主体具有一个确定了单元的二维排列的表面。这些单元最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述单元最好有一个峰点和一个谷点。一个包含谷点的谷区，与理想角隅棱镜的理想谷区相比，最好有一个过余区域和/或一个缺失区域。谷点的高度最好高于理想角隅棱镜的理想谷点之高度。峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1，最好小于谷点高度与理想谷点高度之间的平均高度差h2。该方法最好还包含以下步骤：通过转印角隅棱镜阵列主体的表面，来作出第一次转印；通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而获得第k次转印，其中k和n都是整数，k是一个偶数，n≥1，k≥2，而且至少有一个第n次转印(其中n从1到k-1)是由树脂材料制成的。该方法最好还包含一个通过用第k次转印作为主基体来获得角隅棱镜反射器的步骤。
一个依据本发明一个优先实施方案的角隅棱镜反射器，最好用依据上述本发明任意一种优先实施方案的方法来制作。
一个依据本发明一个优先实施方案的主基体，最好用依据上述优先实施方案的方法来制作。
一个依据本发明一个优先实施方案的反射显示装置，最好包含：一个回射层；以及一个调制层。调制层比回射层距离观察者更近，而且能在两种具有不同光学特性的第一和第二状态之间转换。回射层最好包含一个单元的二维排列。单元最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述单元最好有一个峰点和一个谷点。一个包含峰点的峰区，与理想角隅棱镜的理想峰区相比，最好有一个过余区域和/或一个缺失区域。峰点的高度最好低于理想角隅棱镜的理想峰点之高度。谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，最好小于峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1。
一个依据本发明一个优先实施方案的角隅棱镜阵列结构，最好包含一个单元的二维排列。单元最好按200μm或更小的节距排列。从入射光入射的方向看，每个所述单元最好有一个峰点和一个谷点。谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2与排列节距之比值最好为1.7％或更小。峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1与排列节距之比值最好为1.7％或更小。
这里所说的“角隅棱镜阵列结构”是对任何包含一个角隅棱镜阵列的结构的一个通称术语，不仅可指一个角隅棱镜反射器，也可指一个用于制作角隅棱镜反射器的主基体或者一个主体。
依据上述本发明各种优先实施方案，可提高含有许多以非常小节距排列的单元的角隅棱镜反射器的回射特性。除了其它优点外，本发明的特别优点在于，即使不增加一个角隅棱镜反射器的形状精度，其回射特性也可被提高。
此外，依据上述本发明各种优先实施方案，可容易地获得这样的一个角隅棱镜反射器。
而且，如果是用这样的一个角隅棱镜反射器制成回射器，则包含有这样的回射器的反射显示装置能呈现出改良的显示性能。
本发明的其它属性、要素、工艺、步骤、特征和优点可从以下关于参照附图对本发明优先实施方案的详细描述中变得更清晰。
附图说明
图1A和1B分别是一个俯视图和一个透视图，表达了一个理想方形角隅棱镜阵列的一个区域。
图2是一个剖面图，示意性地表达了依据本发明一个优先实施方案的一个方形角隅棱镜反射器的示例性结构。
图3A至3F表示了依据本发明一个优先实施方案制作一个角隅棱镜反射器的各个工艺步骤。
图4表示了依据本发明一个优先实施方案的一个回射特性评价系统的结构。
图5A是依据本发明第一个具体优先实施方案的一个角隅棱镜阵列主体的剖面图。
图5B和5C是依据本发明第一个优先实施方案的一个角隅棱镜反射器的剖面图。
图6A至6I为俯视图，表达了依据本发明第一个优先实施方案制作一个角隅棱镜反射器的各个工艺步骤。
图7A至7I为剖面图，表达了分别由图6A至6I所示的各个工艺步骤得到的结构。
图8为一个俯视图，表达了依据第一个优先实施方案的、在制作一个角隅棱镜阵列的方法中使用的一个光掩模。
图9是一个示意性剖面图，表示了依据第一个优先实施方案，在制作一个角隅棱镜阵列的方法中，如何确定一个具有三维形状的单元。
图10A至10D为剖面图，表达了依据第一个优先实施方案制作一个角隅棱镜阵列的详细工艺步骤。
图11A是一个角隅棱镜阵列主体的剖面图。
图11B是一个沿构成谷区的平面之一来观察时的俯视图，表达了图11A中所示的角隅棱镜阵列主体的一个谷区。
图12A至12C表示了依据第一个优先实施方案，在制作一个角隅棱镜阵列的方法中的一个转印工艺步骤。
图13A和13B是依据第一个优先实施方案，用于评价一个角隅棱镜阵列回射特性的样本反射器D1和D2的剖面图。
图14是一个表示回射比Rr如何随H/p比值而变化的图形。
图15是一个示意性剖面图，表达了依据本发明第二个具体优先实施方案的一个反射显示装置的结构。
图16是一个剖面图，表达了一个常规的含有回射器的反射显示装置的结构。
图17A和17B为剖面图，表示了峰点、峰区、谷点和谷区在一个角隅棱镜反射器中的位置。
优先实施方案的详细描述
如上所述，角隅棱镜阵列的排列节距越小，欲充分精确地确定构成角隅棱镜阵列的单元(即角隅棱镜)则越困难。因而，得到的角隅棱镜阵列的实际形状，与其理想形状相比，至少有部分变形。
因此，本发明者进行了广泛的研究，试图找到一种角隅棱镜阵列，即使其形状与其理想形状相比有部分变形，仍可呈现出较高的回射特性。结果，本发明者发现，可以通过控制这样的变形区域在每个角隅棱镜反射表面上的位置来提高回射特性。
更特别地，本发明者发现，可以通过分别将这样的变形区域布置在一个角隅棱镜的顶点周围，而将一个角隅棱镜反射表面上形状较好(即更接近于其理想形状)的区域布置在角隅棱镜的底部周围，来获得一个具有足够高回射特性的角隅棱镜阵列。这里所说的一个角隅棱镜的“顶点”是指峰点(即距离入射光束光源最近的点)，而一个角隅棱镜的“底部”是指谷点(即距离入射光束光源最远的点)。
在下文中，将以具体实例的方式描述一个方形角隅棱镜阵列。
首先，将参见图1A和1B描述具有理想形状的一个方形角隅棱镜阵列200i的结构。方形角隅棱镜阵列200i具有这样的结构：其中许多方形角隅棱镜单元200U排列成一个阵列，每个单元包含由已生长晶体的{100}平面族所确定的三个平面S1，S2和S3。构成一个单元200U的三个平面S1，S2和S3是三个互相垂直对立的、基本上为方形的平面。并且，以这种方式得到的方形角隅棱镜阵列200i具有一个由峰区200a和谷区200b联合而成的三维形状；每个峰区200a包含一个峰点20i，每个谷区200b包含一个谷点21i。当从方形角隅棱镜阵列200i上面观察时，每个方形角隅棱镜单元200U具有正六边形的形状，包含峰点20i和鞍点22i，或谷点21i和鞍点22i。方形角隅棱镜单元200U的排列节距(即两相邻谷点21i之间的最短距离)应为至多200μm，若为20μm或更小则更好。
另一方面，依据本发明一个优先实施方案的一个角隅棱镜反射器201具有如图2所示的结构。图2所示的横截面对应于在如图1A中所示的平面II-II上观察时，如图1A中所示的角隅棱镜阵列200i的横截面。在角隅棱镜反射器201中，单元也以至多200μm的节距排列。将角隅棱镜反射器201与如图1A和1B所示的角隅棱镜阵列200i的形状相比较，可以看出，峰点周围的一个区域24(这里将称为“峰区”)有部分缺失，这个缺失的部分27在这里将被称为“缺失区域”。当峰区24有这样一个缺失区域27时，峰点20r的高度将低于理想峰点20i的高度。相应地，峰区24具有一个圆滑的形状。同时，将角隅棱镜反射器201与如图1A和1B所示的角隅棱镜阵列200i的形状相比较，还可以看出，谷点21r周围的一个区域23(这里将称为“谷区”)有一个“未蚀刻部分”，因而在确定谷点的各平面之间产生一条不尖锐的边。这样的一个未蚀刻部分26在这里将被称为“过余区域”。当谷区23有这样一个过余区域26时，谷点21r的高度将高于理想谷点21i的高度。
如图2所示，“谷区23”是一个三棱锥形区域，其顶点由角隅棱镜阵列200i的理想谷点21i所确定，其高度H0大约为理想谷点21i与理想峰点20i之间距离的一半。另一方面，“峰区24”是一个三棱锥形区域，其顶点由理想峰点20i所确定，其高度等于H0。此外，如图17A和17B所示，峰点20、谷点21、峰区24和谷区23由入射光束入射的方向唯一确定。相应地，如图17B所示，如果角隅棱镜反射器201由半透明材料制成，并且如果入射光束通过其非角隅棱镜阵列一侧进入角隅棱镜反射器201，则峰区24将具有一个过余区域26，而谷区23将具有一个缺失区域27。
假设角隅棱镜反射器201的非理想形状的平面(即那些对回射没有贡献的平面)被称为“冗余平面”，则由谷区23处的过余区域26所产生的冗余平面的百分比小于由峰区24处的缺失区域27所产生的冗余平面的百分比。换句话说，谷区23比峰区24更接近于理想形状。
在角隅棱镜反射器201中，通过比较峰点20r和理想峰点20i之间的平均高度差h1与谷点21r和理想谷点21i之间的平均高度差h2，则在峰区24和谷区23处的变形程度(即其冗余平面的百分比)即可被相互比较。通过利用例如原子力显微镜(AFM)测量峰区24和谷区23处的表面粗糙度，可以获得这些高度差h1和h2。按这种方法，在该角隅棱镜反射器201中，谷区23处的高度差h2应小于峰区24处的高度差h1。
依据本发明该优先实施方案的角隅棱镜反射器201具有一个这样的结构，因而能达到足够高的回射特性。除了其它优点外，角隅棱镜反射器201的特别优点在于，即使不增加其反射平面的形状精度，回射特性也可被提高。因而，通过使用该角隅棱镜反射器201，则一个具有优良显示性能的反射显示装置得以实现。而且，角隅棱镜反射器201具有圆滑的峰区24，因而可被简易、方便地操作。
角隅棱镜反射器201的排列节距最好为20μm或更小。特别地，如果用于一个显示装置的角隅棱镜反射器201的排列节距为20μm或更小，则可避免上述颜色混合问题。然而，排列节距最好至少等于100nm。这是因为如果排列节距小于100nm，欲制作高精度的角隅棱镜反射器将很困难。若排列节距至少等于500nm则更好。
欲进一步提高角隅棱镜反射器201的回射特性，谷区23处的平均高度差h2与排列节距之比值最好介于0％和1.7％之间，而峰区24处的平均高度差h1与排列节距之比值最好大于0％，且小于或等于2.5％。
在制作许多角隅棱镜反射器201的过程中，最好使用一个主基体。主基体最好用Ni或其它任何具有较高机械强度的合适材料制成。主基体最好有一个表面，其正好是角隅棱镜反射器201反射表面的倒置。也就是说，主基体最好有一个角隅棱镜的二维排列，排列节距为200μm或更小。并且每个角隅棱镜的谷区最好有一个过余区域。相应地，谷点的高度最好高于理想角隅棱镜的理想谷点之高度。峰区处的平均高度差h1最好大于谷区处的平均高度差h2。
角隅棱镜反射器201以及用于制作角隅棱镜反射器201的主基体可以下述方式获得。
首先，如图3A所示，准备一个具有单元(例如在本例中为方形角隅棱镜)的二维排列的角隅棱镜阵列主体203。在主体203中，单元以200μm或更小的节距排列。每个单元有一个峰区24和一个谷区23。峰区24有一个缺失区域(未显示出)，谷区23有一个过余区域26。缺失区域的体积小于过余区域的体积。相应地，峰点20r的高度与理想峰点20i的高度之间的平均高度差h1，小于谷点21r的高度与理想谷点21i的高度之间的平均高度差h2。
然后，如图3B所示，转印角隅棱镜阵列主体203，从而作出第一次转印。接下来，如图3C所示，由第一次转印作出第二次转印。随后，如图3D所示，通过用第二次转印作为主基体，便得到作为终产品角隅棱镜反射器201的第三次转印。应当指出的是，转印次数并不局限于3次。作为一种选择，通过用角隅棱镜阵列主体203本身作为主基体，即可得到作为角隅棱镜反射器201的第一次转印。更普遍来讲，如图3C和3E所示，通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而形成具有与角隅棱镜阵列主体203表面形状相同的第k次转印(其中k是一个偶数)，并用作主基体，其中k和n都是整数，n≥1，k≥2。如图3D和3F所示，通过转印该主基体的表面形状，可以得到第k+1次转印(这里k是一个偶数)，其表面形状为角隅棱镜阵列主体203表面形状的倒置。需要的话，可在获得的第k+1次转印的表面上沉积一个反射性金属层。然后，即可得到角隅棱镜反射器201。
作为选择，也可如图3B所示，准备一个角隅棱镜阵列主体203’。在主体203’中，单元以200μm或更小的节距排列。每个单元有一个峰区24和一个谷区23。峰区24有一个缺失区域，谷区23有一个过余区域(未显示出)。缺失区域的体积大于过余区域的体积。相应地，峰点20r的高度与理想峰点20i的高度之间的平均高度差h1，大于谷点21r的高度与理想谷点21i的高度之间的平均高度差h2。在该情况下，如果将角隅棱镜阵列主体203’的第一次转印用作一个主基体，则可得到成为角隅棱镜反射器201的第二次转印。作为选择，主基体可通过将角隅棱镜阵列主体203’转印奇数次而获得。也就是说，如图3C和3E所示，通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而形成第k次转印(其中k是一个奇数)，其表面形状为角隅棱镜阵列主体203’表面形状的倒置，其中k和n都是整数，n≥1，k≥2。如图3D和3F所示，通过转印该主基体的表面形状，可以得到成为角隅棱镜反射器201的第k+1次转印。
以这种方式，根据该优先实施方案的方法，通过控制转印次数，获得了一个作为终产品的方形角隅棱镜反射器201，其中，在方形角隅棱镜阵列主体203或203’中具有较少数量冗余非回射表面的峰区24或者谷区23被用作谷区23。这样，根据这种方法，可以容易地得到一个具有优良回射特性的角隅棱镜反射器201。除了其它优点外，该方法的特别优点在于，无需进行任何复杂的工艺来增加角隅棱镜阵列的形状精度，其回射特性也可被提高。
在下文中，将以附图为参考，描述一种评价一个角隅棱镜反射器回射特性的方法。
评价回射特性的方法
依据本发明，一个角隅棱镜反射器回射特性是通过测量其回射比来评价的。回射比可用如图4所示的评价系统300来测量，该系统与入射光显微镜有基本相同的结构。
评价系统300包含一个用于将样本回射器120固定于其上的载物台119、一个垂直于载物台119而放置的物镜121(具有例如7.5度的聚焦角)、一个用于发出白光的光源124、一个半反射镜122以及一个光电探测器123。半反射镜122被这样布置，以使从光源124发出的光被反射镜122反射后，垂直入射到固定在载物台119上的样本回射器120上。光电探测器123布置在物镜121的正上方，以便接收从样本回射器120垂直反射出、并穿过物镜121的光。
下文将描述如何用该评价系统300测量回射比Rr。
首先准备一个要评价的样本回射器120(例如尺寸为10mm至200mm)。样本回射器120可以是一个角隅棱镜阵列或者一个通过在角隅棱镜阵列的反射表面上沉积一个金属层而获得的回射器。
接着，将样本回射器120固定到载物台119上。随后，从光源124发出的光被半反射镜122反射后，经由具有7.5度聚焦角的物镜121，垂直入射到样本回射器120上。在此情况下，入射光在样本回射器120上形成一个射束点125(例如直径D为100μm)。然后，入射光被样本回射器120反射。在该反射光中，被基本垂直地反射的那部分光经由物镜121，被光电探测器123所接收。结果，便测得被基本垂直地反射的光的强度I1。
同时，准备一个介质镜(未显示出)(例如尺寸为10mm至100mm)作为参考，代替样本回射器120放在评价系统300的载物台119上。随后，如同样本回射器120中那样，从光源124发出的光被半反射镜122反射后，经由物镜121，垂直入射到介质镜上。被介质镜基本垂直地反射的那部分光经由物镜121，被光电探测器123所接收。结果，便测得被基本垂直地反射的光的强度Ir。
然后，计算比值I1/Ir，即被样本回射器120反射的光的强度I1与被介质镜反射的光的强度Ir之比值。这个比值I1/Ir(％)在这里将被称为样本回射器120的回射比Rr。
在该优先实施方案的评价方法中，首先测得被样本回射器120反射的光的强度I1，然后测得被介质镜反射的光的强度Ir。作为选择，也可首先测得强度Ir。
该评价方法被用于评价用在特别是个人使用的显示面板中的角隅棱镜阵列(或回射器)。这样的一个回射器具有例如大约等于或小于显示屏像素节距的排列节距。相应地，欲用这种评价方法评价的样本回射器120最好具有至多为200μm的排列节距，若为小于或等于20μm则更好。
欲用这个评价系统作出更可靠的评价，由光源124发出的光在样本回射器120上形成的束斑125的直径D最好被加以控制，以使其至少等于样本回射器120的单元排列节距。这是因为如果束斑125的直径D小于单元排列节距，则测得的回射比Rr将随束斑125在样本回射器120上的具体位置而变化很大。例如，如果束斑125形成在一个单元的中心，则测得的回射比Rr会很高。另一方面，如果束斑125形成在一个单元的周围(即两相邻单元连接处周围)，则被回射的光将较少可能地进入光电探测器123，因而测得的回射比Rr会减小。在该情况下，欲精确地评价样本回射器120的回射特性将更困难。优选地，束斑125的直径D至少为排列节距的3倍。在此情况下，测得的回射比Rr受束斑125具体位置或单元之间回射特性变动的影响的程度将小得多。因而能够以更高的可靠性作出评价。更优选地是，束斑125的直径D至少为排列节距的5倍。
物镜121的聚焦角并非必须为7.5度，而是可被恰当控制，以使形成上述最好尺寸的射束点125。但是，物镜121的聚焦角最好不大于30度。这是因为如果聚焦角超过30度，则在样本回射器120上形成的束斑125的尺寸将大大减小。在此情况下，测得的回射比Rr将显著地随束斑125的具体位置而变化。此外，即使那些非回射的返回光(例如已偏离构成一个角隅棱镜的三个平面的散射光)更有可能意外地被聚焦。
该评价方法不能有效地用于评价一个包含大尺寸单元的回射器(例如用于交通标志的回射器)，因为在此情况下，欲形成上述合适尺寸的束斑125很困难。然而，如果能得到一个特别大尺寸的物镜121，以适应这样大的束斑125的直径D，则该评价方法也将会有效。
实施方案1
以下将描述依据本发明的第一个具体优先实施方案的一个角隅棱镜反射器。
如图5B或5C所示，本优先实施方案的角隅棱镜反射器202包含一个几乎没有冗余平面的谷区，和一个峰区，其中峰区有一个如图5B所示的由变形区域产生的圆滑形状，或有一个如图5C所示的部分缺失区域。相应地，峰点20r的高度低于理想峰点20i的高度。单元可具有例如10μm的排列节距。
本优先实施方案的角隅棱镜反射器202可通过例如以下方法制作。
下文中，将以图6A至6I及图7A至7I为参考，描述一种制作角隅棱镜阵列主体203的方法。图6A至6I为各个工艺步骤中基体的俯视图。图7A至7I为剖面图，示意性地表示了在图6I中所示平面VII-VII上观察时，各个工艺步骤中基体的表面部分。
首先，如图6A所示，准备一个具有闪锌矿结构的、由砷化镓(GaAs)晶体制成的基体61，作为立方单晶基体。如图7A所示，基体61的表面基本上平行于{111}B平面族，而且最好被镜面抛光。
接着，如图6B和7B所示，基体61的表面被旋涂上一个厚度大约为1μm的正性光刻胶层。光刻胶层可用例如OFPR-800(由Tokyo Ohka Kogyo有限公司生产)制成。随后，光刻胶层在100℃下被预烘烤30分钟后，在光刻胶层上布置一个光掩模，以使通过光掩模的辐射将该光刻胶层曝光。
在本优先实施方案中，可用一个如图8所示的光掩模65。如图8所示，在该光掩模65中，在由三角形三条边确定的三个方向上，等边三角形不透明区域65a和倒置的等边三角形透光区域65b交替排列。光掩模65在基体61上如此布置，以使代表一个不透明区域65a的每个等边三角形图案元的三条边之一平行于砷化镓(GaAs)晶体的<01-1>方向。需要指出的是，方向序号前的负号在这里表示方向序号为负。在本优先实施方案中，代表一个不透明区域65a的每个等边三角形图案元的各条边具有大约10μm的长度。
然后，用一种例如NMD-3％：TMAH[羟化四甲铵]2.38％(由Tokyo OhkaKogyo有限公司生产)的显影剂对已被曝光的光刻胶层进行显影，从而如图6B和7B所示，在基体61上形成光刻胶图案62。由图8所示的光掩模65确定的光刻胶图案62在基体61上被如此排列，以使每个等边三角形图案元(即不透明区域65a)的一条边平行于砷化镓(GaAs)晶体的<01-1>方向。换句话说，光刻胶图案62被如此排列，以使每个等边三角形图案元的三条边平行于砷化镓(GaAs)晶体的{100}平面族。
在本优先实施方案中，可根据光刻胶图案62的排列节距来控制欲形成的角隅棱镜的尺寸。更具体地，角隅棱镜的排列节距大约等于光刻胶图案62上的掩模单元的节距P0。在本优先实施方案中，节距P0最好约为10μm。
需要指出的是，蚀刻掩模层的图案并不局限于图6B所示的样子，而可以是任何其它各种图案。然而，欲以它们的期望形状形成角隅棱镜，蚀刻掩模层上光刻胶图案62的每个掩模单元的预定点(例如重心)最好位于蜂窝格点上。这里所说的“蜂窝格点”是指当一个预定平面被密集地布满了形状完全相同的六边形并且其间不留空隙时，各个正六边形(rectangular hexagons)的顶点和重心。“蜂窝格点”还相应于在预定平面中确定的第一和第二组平行线的交点。在此情况下，当第一组平行线沿第一个方向延伸，并以规则的间距互相间隔开来时，第二组平行线沿第二个方向延伸，以便同第一组平行线确定一个60度的夹角，并且以同第一组平行线相等的规则间距互相间隔开来。并且，蚀刻掩模层的每个掩模单元最好为一个关于三重旋转轴对称的平面形状(例如三角形或六边形)。
接下来，如图6C和7C所示，用一个磁体搅拌器搅拌蚀刻剂，对基体61进行湿法蚀刻。在本优先实施方案中，湿法蚀刻工艺可用NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶2∶7的混合物作蚀刻剂，在约20℃的温度下进行大约60秒。
在该蚀刻工艺中，包括(100)、(010)和(001)平面的砷化镓(GaAs)晶体的{100}平面族，不如其别的结晶平面易于蚀刻。因而，蚀刻工艺各向异性地前进，以便曝光{100}平面族。然而，在该蚀刻工艺中，由{111}B族平面之一确定的开口的蚀刻深度d1与由{100}族平面之一确定的同一开口的蚀刻深度d2最好满足如图9中所示的关系。
结果，当一个顶点63a形成时，就完成了包含一个底部(即一个平坦区域)63b的一个具有三维形状的单元63。以这种方式，在本优先实施方案中，如图6C和7C所示，在基体61表面上形成许多凸起区域63，成为三维形状的单元，每个凸起区域63在其相关联的掩模单元62之下具有一个顶点。
每个这样的凸起区域63最好具有一个三棱锥的形状，它由三个等腰直角三角形平面构成，而这些三角形平面是由三个互相垂直对立的{100}族平面确定的。也就是说，每个凸起区域63具有一个三棱锥的形状，相应于立方体之一角。并且，这些凸起区域63如此排列，以使它们的顶点位于蜂窝格点上，并使它们的排列节距与光阻图案(resist pattern)62的掩模单元的节距P0(例如在本优先实施方案中为10μm)基本相等。
应当指出的是，由湿法蚀刻工艺产生的不均匀性会随蚀刻条件，例如所采用的蚀刻剂类型或蚀刻时间而变化。例如，如果蚀刻速率比R{111}B/R{100}相对较高(例如约1.8或更高)，则产生的平坦区域63b与图7C所示的优先实施方案相比，面积将缩小。而且，所布置的三维形状的单元并不必须为如上所述的许多凸起区域，而也可为许多凹进区域，或者为凸起区域与凹进区域的联合。因而，在本发明的各种优先实施方案中，在基体上欲布置的三维形状的单元并不总是这样的三棱锥形凸起区域，而也可为任何其它三维形状。然而，无论在哪种情况下，那些三维形状的单元最好如此排列，以使它们的顶点位于蜂窝格点上。
随后，将在其上那些三棱锥形凸起区域63已确定了一个预定图案作为上述各向异性蚀刻工艺的结果的基体61；如图6D和7D所示，利用有机溶剂如丙酮，用超声波清洗，从而从基体61上去除残余的不必要的光阻图案(resist pattern)62。
然后，用一个气相沉积系统在基体的三维形状的单元上进行一个各向异性的晶体生长工艺。该气相沉积系统可为任何一种已知的系统，用于通过外延生长工艺沉积一个薄膜，如气相外延生长(VPE)工艺、分子束外延生长(MBE)工艺或金属—有机物蒸汽相外延生长(MOVPE)工艺。三甲基镓(Ga(CH3)3)和砷化三氢(AsH3)气体被引入气相沉积系统。通过将这些气体持续100分钟供应到一个真空度为10托(Torr)的氛围中，同时将基体加热到630℃，即可正如所期望那样实施晶体生长工艺。
应当指出，用于激发晶体生长的活性物种通常以一种气体来供应，该气体中包含一种在基体晶体材料中含有的元素(在本优先实施方案中即为镓或砷)。以这种方式，如上述三甲基镓(Ga(CH3)3)和砷化三氢(AsH3)气体中，包含活性物种的气体通常是一种包含一种在基体晶体材料中含有的元素的分子气体(在本优先实施方案中即为镓、镓化合物、砷以及砷化合物中至少之一)。这是因为在此情况下，可适当地完成晶体生长，以便获得同基体表面部分晶体材料匹配的晶格。
在此晶体生长工艺中，基体表面暴露于包含有在基体晶体材料[即砷化镓(GaAs)]中含有的元素(即镓和砷)的气体中。也就是说，活性物种被供应到基体上。然而，由于在基体表面上已经形成三维形状的单元(在本优先实施方案中即为凸起区域63)，砷化镓(GaAs)晶体几乎不会垂直于其{111}B平面族生长，而是选择性地垂直于其{100}平面族生长。换句话说，三甲基镓(Ca(CH3)3)和砷化三氢(AsH3)气体中含有的活性物种并未在底部(即{111}B平面族)上引起任何反应，但的确加速了晶体优先在侧壁(即{100}平面族)上生长。以这种方式，晶体生长各向异性地前进，以使其生长速率随具体的结晶平面取向而变化。
在这样的一个晶体生长工艺中，晶体选择性在预定的晶体平面族(在本优先实施方案中即为{100}平面族)上生长。在此情况下，晶体生长区可由三维形状单元的特定图案所确定，而该图案已经在基体表面上被确定。这样，如图6E所示，便在基体表面上确定了一个单元阵列，它主要由晶体的{100}平面族构成(在此有时被称为一个“初始单元阵列”)。在初始单元阵列中，晶体的非{100}平面族沿各自凸起区域的边线71被曝光。
图7E是一个剖面图，表达了包含边线71的基体的一部分。一个更详细的剖面显示于图10A中。如图10A所示，在已由蚀刻工艺确定的凸起区域63上，形成了一个晶体层64 ，而边线71(具有例如2.2μm的宽度)由晶体层64表面的各部分确定。这些边线71中的每一个通常包含围绕相关联的凸起区域顶点而产生的三角形{111}B平面族，以及从顶点出发并沿边线延伸的{110}平面族。这些边线71的产生是由于当晶体层64被形成时，晶体在<110>方向生长相对较慢。而且，如果晶体生长工艺在相同条件继续进行，边线71将会扩张。
如图6F和7F所示，为去除这些边线71，可确定一个如图6B所示的光阻图案72，以便覆盖晶体层64各个凸起区域的顶点。在该加工步骤中，该光阻图案72的每个掩模单元面积优选比图6C所示光阻图案62的其相关掩模面积小。
接下来，如图6G和7G所示，实施一个各向异性的湿法蚀刻工艺。在本优先实施方案中，湿法蚀刻工艺可用与图6C所示工艺步骤相同的蚀刻剂(即NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶2∶7的混合物)在约为20℃的温度下持续大约20秒来实施。也就是说，图6G所示的湿法蚀刻工艺的实施时间最好比图6C所示的湿法蚀刻工艺更短。该显法蚀刻工艺的结果是，被曝光的基体表面将具有一个如图7G所示的横截面形状。如图7G所示，边线71现在面积被缩小，但三角形非{100}晶体平面(这里将被称为“三角形区域73”)在基体的凹进区域被曝光，这是由于蚀刻剂也达到一个约为1.7的蚀刻速率比R{111}B/R{100}。然而，这些三角形区域73的总面积通常小于图6C中所示的凹进区域存在的对应部分的总面积。一个更详细的剖面显示于图10B中。如图10B所示，基体61的凹进区域的底部121将具有一个不尖锐区域122。不尖锐区域122是这样一个区域，其中以原子级别形成了大量的以{100}平面族为梯级的阶梯，而从宏观上看时，确定了围绕{100}平面族的斜坡。
然后，如图6H和7H所示，实施一个与图6D所示相似的工艺步骤，从而从基体61上去除残余的不必要的光阻图案72。这样状态的基体61或可用作角隅棱镜阵列主体203，或者如果需要的话，进行进一步处理。
以下将描述那些进一步处理中的一个例子。首先，如图6I和7I所示，再次将基体61付诸于与图6E中所示相同的晶体生长工艺。通过将三甲基镓(Ga(CH3)3)气体和砷化三氢(AsH3)气体持续约20分钟供给到一个真空度为10托(Torr)的氛围中，同时将基体加热到630℃，即可正如所期望那样实施晶体生长工艺。也就是说，图6I所示的晶体生长工艺的实施时间(在本例中为约20分钟)最好比图6E所示的晶体生长工艺更短。该晶体生长工艺的结果是，冗余晶体平面(即三角形区域73)可从如图6I所示的凹进区域中消除，并在凸起区域上新形成具有比图6E中所示更小面积的附加边线(未显示出)。一个更详细的剖面显示于图10C中。该晶体生长工艺的结果是，如图10C所示，存在于基体61的凹进区域底部121的不尖锐区域122可被消除，但在凸起区域上新形成了边线71(具有例如1.5μm的宽度)。然而，图10C中所示的边线71的总面积小于图10A中所示的边线71的总面积。然后，如图10D所示，当用一个光阻图120’再次实施一个湿法蚀刻工艺(其中每个掩模单元的面积比图10A中所示的对应面积更小)时，在每个凹进区域的底部121上也形成一个不尖锐区域122。然而，图10D中所示的不尖锐区域122的面积比图10B中所示的不尖锐区域122的面积小得多。晶体生长和蚀刻工艺可重复进行，直到确定边线71和不尖锐区域122的冗余晶体平面的百分比进入容许范围。这样一个附加工艺的结果是，可得到一个角隅棱镜阵列主体203，以便具有更令人满意的形状。
然而，所产生的角隅棱镜阵列主体203将不可避免地会有冗余晶体平面。那些冗余晶体平面的形状和位置依据两种重复性构图工艺(即蚀刻和晶体生长工艺)中哪一个最后实施而变化。更具体地说，如果制作角隅棱镜阵列主体203的工艺以蚀刻工艺结束，则在谷区处的冗余平面(即三角形区域)的百分比大于在峰区处的冗余平面的百分比。也就是说，如图5A所示，在形成的角隅棱镜阵列主体203的谷区处产生一个过余区域26。另一方面，如果制作角隅棱镜阵列主体203的工艺以晶体生长工艺结束，则在峰区处的冗余平面(即边线区域)的百分比大于在谷区处的冗余平面的百分比。在此情况下，如图5B所示，在形成的角隅棱镜阵列主体203的峰区处具有一个缺失区域27。
本优先实施方案中的角隅棱镜阵列主体203的反射表面具有一个如图11A所示的形状，图11A是从图1A所示平面II-II上看去的剖面图。如图11A所示，在具有不尖锐表面的谷区23处有一个过余区域26。相应地，谷点21r的高度高于理想谷点21i的高度。另一方面，峰区24具有一个相对较好的形状。
如图11A所示，如果沿构成谷区23的平面之一观察谷区23，则过余区域26可看作如图11B所示的一个基本上呈三角形的“带”。通过测量该“带”顶点的高度H，可得到高度H与排列节距p(例如在本优先实施方案中为10μm)之比值(％)。谷区23处的变形程度(即冗余平面的百分比)可望通过该比值H/p之大小来衡量。本优先实施方案中的角隅棱镜阵列主体203具有一个大约为2.0％的比值H/p。
接下来，通过转印该角隅棱镜阵列主体203，可得到一个角隅棱镜反射器202。转印方法将参考图12A至12C来描述。在本例中，将使用已由上述方法得到的、如图5A所示的、在谷区处具有过余区域的角隅棱镜阵列主体203。
如图12A所示，在用2P法(光敏聚合物法(photo polymer法))将一种作为转印树脂的丙烯酸树脂131a(例如由Mitsubishi Rayon有限公司生产的MP-107)滴到一个玻璃基体130(例如科宁玻璃1737)上之后，在一个减压腔室中将角隅棱镜阵列主体203置于其上。以这种方式，基体130和角隅棱镜阵列主体203之间的缝隙可被丙烯酸树脂131a封填充，而不在其中引入气泡。优选的转印树脂样例不仅包括丙烯酸树脂，而且还包括双组分树脂，以及用于注塑成型工艺的热塑性树脂。
然后，将丙烯酸树脂131a固化。具体地说，如图12B所示，将基体130固定在例如石英盘135上，然后用压床134将其付诸于约1kg/cm2的压力，同时将丙烯酸树脂131a暴露于由高压汞灯发出的强度为3J/cm2的紫外光束136之下。固化方法和条件可能依转印树脂的类型而变化。欲固化转印树脂，可能需要加热树脂或者需要向其中添加固化加速剂。
随后，如图12C所示，从基体130上取下角隅棱镜阵列主体203，从而在基体130上得到一个具有方形角隅棱镜阵列形状的树脂层131b。该树脂层131b的表面形状是角隅棱镜阵列主体203表面形状的倒置。也就是说，该树脂层131b上凸起区域的峰区在显微镜下看时是圆滑的。
然后，由该树脂层131b制作一个主基体(未显示出)。这里所说的“主基体”是指一个用于通过转印技术获得最终产品角隅棱镜反射器202的模型。主基体可用一种已知技术来形成。例如，一个镍(Ni)或任何其它合适材料的主基体可通过电铸法和电镀法的联合来形成。由于电铸法是转印方法之一，所形成的主基体形状与角隅棱镜阵列主体203的形状近似相同。
最后，通过例如一种已知的转印技术，主基体的形状被转印到一种树脂材料，从而得到如图5B或5C所示的角隅棱镜反射器202。角隅棱镜反射器202的基片可以是例如PET的一个膜件(member plate)，也可以是其上包含若干薄膜晶体管(TFT)的一个基体。角隅棱镜反射器202的表面形状成为角隅棱镜阵列主体203表面形状的倒置。相应地，峰区24具有一个缺失区域，但谷区23具有一个更接近于理想谷区23i的形状。
如果需要的话，可在以这种方式获得的角隅棱镜反射器202上沉积一个例如银(Ag)反射层50。
为了用上述方法形成一个具有期望形状的角隅棱镜反射器202，要点在于：在已准备好角隅棱镜阵列主体203之后，并在得到最终产品角隅棱镜反射器202之前，控制要作出的转印次数。
例如，如上所述，若使用具有如图3A所示形状的角隅棱镜阵列主体203，则可通过作出奇数次转印，来获得表面形状为图3A所示形状之倒置的一个角隅棱镜反射器202。另一方面，若使用具有如图3B所示形状的角隅棱镜阵列主体203’，则可通过对主体203’作出偶数次转印，来获得一个角隅棱镜反射器202。作为选择，主体203’本身可用作角隅棱镜反射器202。
在上述优先实施方案中，基体61由砷化镓(GaAs)单晶制成。作为选择，基体61也可由任何其它具有闪锌矿结构的化合物如InP、InAs、ZnS或GaP的单晶制成。作为另外一种选择，也可使用由具有钻石结构的单晶(例如锗晶体)制成的基体。也可使用Si基体。
制作角隅棱镜阵列主体203的方法也并不局限于上述方法。例如，光掩模65也可以在基体上这样排列，以使等边三角形不透明区域65a的三条边之一平行于砷化镓(GaAs)晶体的<011>方向族。作为选择，也可使用一个与光掩模65形状不同的光掩模。此外，如《应用光学》第35卷第19期第3466-3470页所揭示，也可通过利用SiO2片在基体上形成三维形状单元，然后在其上实施一个晶体生长工艺来确定初始单元阵列。作为另一种选择，也可采用一种已知的机械加工技术，例如一个切削工艺。然而，如果用这种方法获得主体203，残留在主体203上的冗余平面的位置需要在某种程度上可被控制。在此情况下，可以通过控制转印次数来获得一个角隅棱镜反射器202，而其中依据其变形程度，用主体203的峰区或谷区作为角隅棱镜反射器202的谷区。
最好通过将已于其上确定了一个初始单元阵列的基体表面付诸于至少两种不同类型的构图工艺，来获得角隅棱镜阵列主体203或203’。这至少两种不同类型的构图工艺可以是任意数量的满足“互补关系”的构图工艺。这种满足“互补关系”的图案工艺可指：一种类型的构图工艺，它能在基体的一个表面区域A减少冗余平面，而在基体的另外一个表面区域B产生其它冗余平面(例如蚀刻工艺)；以及另外一种类型的构图工艺，它能在表面区域B减少冗余平面，而在表面区域A产生其它冗余平面(例如晶体生长工艺)。相应地，将要产生的冗余晶体平面的位置和形状将依据刚刚被实施过的那种构图工艺的类型而变，而且并不局限于以上所述。通过重复实施这至少两种不同类型的、满足互补关系的构图工艺，那些冗余平面占整个基体表面的总百分比可被逐渐减小。此外，通过决定以哪种类型的图案工艺来结束制造过程，可以控制绝大多数冗余晶体平面的位置。
转印方法并不局限于以上示例方法，而也可为各种其它已知方法。主基体材料也未作特别限制。砷化镓(GaAs)主体203本身可用作主基体。作为选择，可通过对主体203作出偶数或奇数次转印，即可制备出一个由优良机械强度的材料(例如Ni，其主基体被称为“Ni压模”)制成的主基体，或一个由树脂材料如有机硅树脂制成的主基体。
可用一种已知的转印材料作为角隅棱镜反射器202的材料。作为选择，可用一种透明材料如聚甲基丙烯酸甲酯(PMA)制作角隅棱镜反射器202。在此情况下，由于回射(或总反射)是通过利用透明材料与空气之间的折射率差异来实现的，故不必在表面上提供任何反射性金属层。
本发明者制作了一个样本反射器D1，并评价了其回射特性。稍后将描述其结果。
样本反射器D1是以下述方式获得的。
首先，用以图6A至7I为参考的、已描述过的方法制作一个角隅棱镜阵列主体203(具有10μm的排列节距)。在此例中，未实施进一步的构图工艺。这样，在实施如图6G所示的各向异性蚀刻工艺之后，如图6H所示，将光阻图从基体61上剥离，从而得到一个如图10B所示的角隅棱镜阵列主体203。
接下来，估计了角隅棱镜阵列主体203在谷区处的变形程度。在本例中，用以图11为参考的、已描述过的方法计算了比值H/p。结果显示在表1中。
随后，用图12A至12C所示的方法，将角隅棱镜阵列主体203的形状转印到一种丙烯酸树脂上，从而得到一个树脂层131b。通过一个气相沉积工艺，在具有角隅棱镜阵列形状的树脂层131b表面上，沉积一个例如厚度达1,500的银(Ag)金属层50。以这种方式，如图13A所示，通过对角隅棱镜阵列主体203作出奇数次(即一次)转印，从而获得一个样本反射器D1。为了简便，在样本反射器D1上仅用一种光敏树脂实施了一次转印工艺。然而，即使通过任何各种其它方法作出奇数次转印，也可得到基本相同形状的反射器。
同时，为了便于比较，还制备了一个形状与样本反射器D1倒置的样本反射器D2。如图13B所示，通过在具有角隅棱镜阵列形状的角隅棱镜阵列主体203的表面上直接沉积一个例如厚度达1,500
Figure 10003_1
的Ag金属层50，来获得样本反射器D2。在本例中，GaAs基体，即角隅棱镜阵列主体203被用作样本反射器D2。作为选择，即使通过将角隅棱镜阵列主体203作出偶数次转印，也可得到一个形状与样本反射器D2基本相同的反射器。
用图4所示的评价系统300来测量通过这种方式获得的样本反射器D1和D2的回射比Rr。结果如下面表1所示：
表1
    主体的H/p     回射比Rr
    样本反射器D1     2.0％     50％
    样本反射器D2     2.0％     38％
从表1所示结果可以看出，即使由同一个角隅棱镜阵列主体203制成的、具有相似形状精度的角隅棱镜反射器202，其回射性能也会依据在形成角隅棱镜反射器202过程中作出的转印次数而显著地变化。也就是说，如果通过控制转印次数来形成一个角隅棱镜反射器202，其中在峰(或凸起)区域处的冗余平面的百分比大于在谷(或凹进)区域处的冗余平面的百分比，则回射性能可被提高。
并且，如果在制作角隅棱镜阵列主体203的过程中，重复实施这两种不同类型的构图工艺，则可获得一个具有甚至更高形状精度(即具有少得多的过余区域)的主体203。在上述制造过程中，最后的工艺步骤是如图6G和6H所示的蚀刻工艺。然而，如果在此之后再继续重复实施晶体生长和蚀刻工艺，则主体203的形状甚至可以更接近于理想形状。
这样，本发明者通过以不同的次数重复这两种工艺(但每个制造过程总是以蚀刻工艺来结束)，复制出许多角隅棱镜阵列主体203，并分析了角隅棱镜阵列主体203的比值H/p与角隅棱镜反射器202的回射性能之间的关系。在本例中，这两种具有相反形状的样本反射器D1和D2由每个角隅棱镜阵列主体203制成，其回射比Rr用图4所示的评价系统300来测量。结果如图14所示。
从图14所示的结果可以看出，即使形状精度相同，通过控制冗余平面的位置，回射比Rr也可被提高约10％之多。相应地，即使使用一个较低形状精度(即具有较高的比值H/p)的主体203，通过控制转印次数，仍能得到具有较高回射特性的角隅棱镜反射器。例如，如果通过重复实施两种不同类型的构图工艺，形成一个比值H/p为2.0％或更小(即比值h2/p为2.5％或更小)的主体203，则可在此之后，通过调整要作出转印的次数，从而获得一个回射比Rr为50％或更高的角隅棱镜反射器202。所产生的角隅棱镜反射器202的比值h1/p为2.5％或更小，而其比值h2/p低于比值h1/p。而且，如果形成了一个比值H/p为1.4％或更小(即比值h2/p为1.7％或更小)的主体203，则无论作出多少次转印，总能获得一个回射比Rr为50％或更高的角隅棱镜反射器202。所产生的角隅棱镜反射器202的比值h1/p和h2/p均为1.7％或更小。由比值H/p为1.4％的主体制成的样本反射器D2(具有1.7％的比值h2/p)将具有约为50％的回射比Rr。因此，角隅棱镜反射器的比值h2/p最好为1.7％或更小，因为这样可以更确定地得到50％或更高的回射比Rr。
实施方案2
以下将描述依据本发明一个优先实施方案的一个反射显示装置。
首先，将以图15为参考，描述一个依据本优先实施方案的反射显示装置400的结构。反射显示装置400包含一个角隅棱镜反射器(在本例中即为一个回射器)48和一个液晶单元40，液晶单元40置于比角隅棱镜反射器48距离观察者更近的地方。角隅棱镜反射器48包含一个角隅棱镜阵列49，以及沉积于角隅棱镜阵列49表面的一个金属层50。角隅棱镜阵列49是用同样方法形成的，并与上述第一个优先实施方案的角隅棱镜阵列202具有相同的结构。因而，在观察者眼看来，角隅棱镜阵列49包含许多具有相对较好形状的凹进区域，以及许多比凹进区域更不完整的凸起区域。在角隅棱镜阵列40中，每个凸起区域有一个圆滑的形状。方形角隅棱镜203的排列节距最好充分小于显示装置的像素节距，可例如为10μm。金属层50用高反射率材料制成。金属层50的金属反射率越高，回射器的回射比Rr也越高。在本优先实施方案中，鉴于其实际结构，金属层50最好用Ag制成，这是因为在各种容易获得的金属中，Ag具有相对较高的金属反射率。角隅棱镜反射器48可具有例如50％的回射比Rr。
液晶单元40包含一对互相面对的透明基体41和42，以及一个穿插于基体41和42之间的液晶层47。透明基体41和42由透明材料如玻璃或一种高分子膜制成。在距观察者较近的透明基体41表面上，按顺序叠放一个透明电极43和一个对准膜45，以面对液晶层47。在另一个透明基体42表面上，也按顺序叠放一个透明电极44和一个对准膜46，以面对液晶层47。液晶层47可由任何液晶材料制成，只要液晶层47能在两种具有不同的光学特性的状态(例如散射状态和透射状态)之间转换即可。液晶层47的材料可以是高分子量或低分子量散射液晶材料。
在本优先实施方案中，可用弥散高分子液晶材料作为液晶层47的材料。可通过制备一种处于易混合状态的低分子量液晶化合物和未聚合的预聚物的混合物，并将混合物注入基体41和42之间的缝隙，然后使未聚合的预聚物聚合，来形成液晶层47。可通过用激励射线如紫外线照射预聚物—液晶混合物，或者通过加热预聚物—液晶混合物来实施聚合化过程。然而，如果用加热方法产生聚合化，基体上另一个组件可能受到热的影响。因此，混合物最好通过紫外光束曝光来聚合化。相应地，最好使用具有液晶特性的UV-固化预聚物作为预聚物。例如，可通过将少量的聚合化引发剂(例如由Ciba-Geigy公司生产)加入已按约20∶80的重量比混合的UV-固化预聚物和低分子量液晶化合物的混合物，来得到预聚物—液晶混合物。以这种方式获得的预聚物—液晶混合物在室温下呈现出向列液晶相。
根据从透明电极43和44向液晶层47提供的电压，液晶层47能在散射状态和透射状态之间转换。在本优先实施方案中，液晶层47被设计成在无电压施加于其上时，呈现散射状态，而当向其施加一个预定电压时，则呈现出透射状态。
正如已经以图16为参考描述过的那样，反射显示装置400在白和黑显示方式之间转换。
反射显示装置400包含具有50％的高回射比Rr的角隅棱镜反射器48，因而得到一个具有高反差比的显示。应当指出，角隅棱镜反射器48的回射比Rr最好至少等于50％。这是因为如果回射比Rr为50％或更高，则可获得一个足够高的反差比(约1∶3或更高)。
在反射显示装置400中，角隅棱镜反射器48被置于液晶单元40之外，它们之间有一缝隙。作为选择，可将一个具有与透明基体42折射率近似相同的透明层置于此缝隙中。作为选择，角隅棱镜阵列49也可由透明材料制成，而且角隅棱镜反射器48可如此布置，以使角隅棱镜阵列49与液晶单元40上的透明基体42相接触。在此情况下，角隅棱镜阵列49也可起到透明基体42的作用。
而且，在反射显示装置400中，回射器48被如此布置，以使角隅棱镜阵列的表面面对观察者。作为选择，回射器48也可被如此布置，以使角隅棱镜阵列的表面面对相反方向。然而，回射器48的形状需要被调整，以使在回射器48被安装之后，在观察者眼看来，其凸起区域具有更不完整的形状。作为选择，可省去金属层50，则回射器48可利用角隅棱镜阵列49的内全反射。
上述本发明的各种优先实施方案提供了一种具有非常小间距排列并呈现出较高回射特性的角隅棱镜反射器。此外，依据本发明可容易地制作这样的角隅棱镜反射器。
本发明还提供了一个包含这样的角隅棱镜反射器的反射显示装置，并获得了优良的显示性能。
虽然已经在其优先实施方案方面描述了本发明，但显然对于那些本领域技术人员来说，可以对本公开的发明进行各种各样的修改，并且可以采用以上所述之外的多种实施方案。因而，将用所附的权利要求菡盖本发明的所有属于本发明真正精神和范围的各种修正。

Claims (18)

1.一个包含单元的二维排列的角隅棱镜反射器，
其中，该单元按200μm或更小的节距排列，并且
其中，当从入射光入射的方向看时，每个所述单元有一个峰点和一个谷点，并且
其中，一个包含峰点的峰区，与理想角隅棱镜的理想峰区相比，有一个过余区域或一个缺失区域，峰点的高度低于理想角隅棱镜的理想峰点之高度，并且
其中，谷点高度高于所述理想角隅棱镜的理想谷点高度，谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，小于峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1。
2.如权利要求1中的角隅棱镜反射器，其中，峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1与排列节距之比值大于0％，且小于或等于2.5％。
3.如权利要求1中的角隅棱镜反射器，其中，谷点高度与理想谷点高度之间的平均高度差h2与排列节距之比值为0％至1.7％。
4.如权利要求1中的角隅棱镜反射器，其中，谷点高度高于理想谷点高度。
5.如权利要求1中的角隅棱镜反射器，其中，该单元为方形角隅棱镜。
6.如权利要求1中的角隅棱镜反射器，其中，排列节距为20μm或更小。
7.一个包含单元的二维排列的主基体，
其中，这些单元为角隅棱镜，并且
其中，这些角隅棱镜按200μm或更小的节距排列，并且
其中，当从入射光入射的方向看时，每个所述角隅棱镜有一个峰点和一个谷点，并且
其中，一个包含谷点的谷区，与理想角隅棱镜的理想谷区相比，有一个过余区域或一个缺失区域，谷点的高度高于理想角隅棱镜的理想谷点之高度，并且
其中，峰点高度低于所述理想角隅棱镜的理想峰点高度，峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1小于谷点高度与理想谷点高度之间的平均高度差h2。
8.一种制作主基体的方法，包含以下步骤：
一个制备角隅棱镜阵列主体的步骤，该主体具有一个确定了单元的二维排列的表面，其中，该单元按200μm或更小的节距排列，从入射光入射的方向看，每个所述单元有一个峰点、一个谷点，以及峰区和谷区的至少一个，其中所述峰区包含所述峰点而所述谷区包含所述谷点，当峰区与理想峰区相比或谷区与理想谷区相比，所述峰区和谷区的至少一个有一个过余区域或一个缺失区域；
通过转印角隅棱镜阵列主体的表面，来作出第一次转印；并且
通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而得到第k次转印，成为主基体，其中k和n都是整数，n≥1，k≥2，其中，在角隅棱镜阵列主体中，谷点高度高于所述理想角隅棱镜的理想谷点高度，峰点高度低于所述理想角隅棱镜的理想峰点高度，如果峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1大于谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，则k是一个奇数，但如果平均高度差h1小于平均高度差h2，则k是一个偶数。
9.一种由权利要求8的方法制成的的主基体。
10.一种制作角隅棱镜反射器的方法，该方法包含以下步骤：
制备一个角隅棱镜阵列主体的步骤，该主体具有一个确定了单元的二维排列的表面，其中，这些单元按200μm或更小的节距排列，从入射光入射的方向看，每个所述单元有一个峰点、一个谷点，以及峰区和一谷区的至少一个，其中所述峰区包含所述峰点而所述谷区包含所述谷点，当峰区与理想峰区相比或谷区与理想谷区相比，所述峰区和谷区的至少一个有一个过余区域或一个缺失区域；
通过转印角隅棱镜阵列主体的表面，来作出第一次转印；
通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而得到第k次转印，其中k和n都是整数，n≥1，k≥2，其中，在角隅棱镜阵列主体中，谷点高度高于所述理想角隅棱镜的理想谷点高度，峰点高度低于所述理想角隅棱镜的理想峰点高度，如果峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1大于谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2，则k是一个奇数，但如果平均高度差h1小于平均高度差h2，则k是一个偶数；并且
通过用第k次转印作为主基体，来获得该角隅棱镜反射器。
11.如权利要求10中的方法，其中，至少有一个角隅棱镜阵列主体的表面区域由立方晶体材料制成，并且
其中，角隅棱镜阵列主体的单元通过对该表面区域构图而获得。
12.如权利要求11中的方法，其中，晶体材料包含砷化镓。
13.如权利要求11中的方法，其中，这些角隅棱镜阵列主体的单元是方形角隅棱镜，该方形角隅棱镜包含有由晶体材料的{100}平面族所确定的表面。
14.如权利要求11中的方法，其中，制备角隅棱镜阵列主体的步骤包含以下步骤：
在包含有晶体材料的基体上确定这些具有三维形状的单元；并且
将第一活性物种喂送到基体上以使晶体生长，而该活性物种包含一种在晶体材料中含有的元素。
15.一种由权利要求10的方法制成的角隅棱镜反射器。
16.一种制作角隅棱镜反射器的方法，包含以下步骤：
制备一个角隅棱镜阵列主体，该主体具有一个确定了单元的二维排列的表面，其中，这些单元按200μm或更小的节距排列，从入射光入射的方向看，每个所述单元有一个峰点和一个谷点，以及一个包含谷点的谷区，与理想角隅棱镜的理想谷区相比，有一个过余区域或一个缺失区域，谷点的高度高于理想角隅棱镜的理想谷点之高度，峰点高度低于所述理想角隅棱镜的理想峰点高度，峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1小于谷点高度与理想谷点高度之间的平均高度差h2；
通过转印角隅棱镜阵列主体的表面，来作出第一次转印；
通过依次由第n次转印作出第n+1次转印，n从1到k-1一个接一个地递增，从而获得第k次转印，其中k和n都是整数，k是一个偶数，n≥1，k≥2，而且至少有一个第n次转印是由树脂材料制成的，其中n从1到k-1；并且
通过用第k次转印作为主基体，来获得该角隅棱镜反射器。
17.一种反射显示装置，包含：
一个回射层；以及
一个调制层，其比回射层距离观察者更近，而且能在两种具有不同光学特性的第一和第二状态之间转换，其中该回射层含有一个单元的二维排列，并且
其中，这些单元按200μm或更小的节距排列，并且
其中，从入射光入射的方向看，每个所述单元有一个峰点和一个谷点，并且
其中，一个包含峰点的峰区，与理想角隅棱镜的理想峰区相比，有一个过余区域或一个缺失区域，峰点的高度低于理想角隅棱镜的理想峰点之高度，并且
其中，谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2小于峰点高度与理想峰点高度之间的平均高度差h1，谷点高度高于所述理想角隅棱镜的理想谷点高度。
18.一种角隅棱镜阵列结构，包含一个单元的二维排列，
其中，这些单元按200μm或更小的节距排列，并且
其中，从入射光入射的方向看，每个所述单元有一个峰点和一个谷点，并且
一个包含峰点的峰区，和一个包含谷点的谷区的至少一个，与理想角隅棱镜阵列的理想形状相比，有一个过余区域或一个缺失区域，并且
其中，谷点高度高于所述理想角隅棱镜的理想谷点高度，谷点高度与理想角隅棱镜的理想谷点高度之间的平均高度差h2与排列节距之比值为1.7％或更小，并且
其中，峰点高度低于所述理想角隅棱镜的理想峰点高度，峰点高度与理想角隅棱镜的理想峰点高度之间的平均高度差h1与排列节距之比值为1.7％或更小。
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5340742A (en) 1988-09-07 1994-08-23 Omegatech Inc. Process for growing thraustochytrium and schizochytrium using non-chloride salts to produce a microfloral biomass having omega-3-highly unsaturated fatty acids
ATE530626T1 (de) 2001-10-18 2011-11-15 Council Scient Ind Res Cholesterinsenkende strukturierte lipide mit omega 6 pufa
KR101075816B1 (ko) 2004-09-22 2011-10-25 아지노모토 가부시키가이샤 종합 경장 영양 조성물
JP4139393B2 (ja) * 2005-02-01 2008-08-27 シャープ株式会社 反射型表示装置
JP4139395B2 (ja) * 2005-02-17 2008-08-27 シャープ株式会社 反射型表示装置
JP4046743B2 (ja) * 2005-07-26 2008-02-13 シャープ株式会社 反射型表示装置およびその製造方法
US8224189B1 (en) 2007-02-02 2012-07-17 Sunlight Photonics Inc. Retro-directive target for free-space optical communication and method of producing the same
US8465639B2 (en) * 2008-04-09 2013-06-18 Orafol Americas Inc. Pin based method of precision diamond turning to make prismatic mold and sheeting
TWI605276B (zh) 2009-04-15 2017-11-11 ３Ｍ新設資產公司 光學結構及包含該光學結構之顯示系統
EP2419266B1 (en) 2009-04-15 2017-03-08 3M Innovative Properties Company Retroreflective sheeting including a low index coating
US8891038B2 (en) 2009-04-15 2014-11-18 3M Innovative Properties Company Lightguide with optical film containing voids and blacklight for display system
CN102460125B (zh) 2009-04-15 2015-11-25 3M创新有限公司 防止光学耦合的光学膜
US9291752B2 (en) 2013-08-19 2016-03-22 3M Innovative Properties Company Retroreflecting optical construction
US8534849B2 (en) 2009-04-15 2013-09-17 3M Innovative Properties Company Retroreflecting optical construction
JP5986068B2 (ja) 2010-04-15 2016-09-06 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光学的に活性な領域及び光学的に不活性な領域を含む再帰反射性物品
KR101849889B1 (ko) 2010-04-15 2018-04-17 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 광학적 활성 영역 및 광학적 불활성 영역을 포함하는 재귀반사성 물품
US9791604B2 (en) 2010-04-15 2017-10-17 3M Innovative Properties Company Retroreflective articles including optically active areas and optically inactive areas
JP5709243B2 (ja) * 2010-07-23 2015-04-30 大成建設株式会社 反射材
US20120050876A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Stanley Electric Co., Ltd. Dihedral corner reflector array optical element and method for fabricating the same and display device using the same
JP2012108213A (ja) * 2010-11-16 2012-06-07 Koito Mfg Co Ltd 再帰反射鏡及びその製造方法
TW201224531A (en) * 2010-12-07 2012-06-16 Univ Nat Yang Ming Micro arrayed retro-reflector and its applications
US9244282B2 (en) 2011-10-12 2016-01-26 Corning Incorporated Curved bezel-concealing display device covers and bezel-free display devices
KR101998086B1 (ko) * 2012-08-31 2019-07-09 미래나노텍(주) 광각 재귀반사시트
AU2014328465A1 (en) * 2013-09-25 2016-03-24 Hutchinson, William A display system for ambient light discrimination
JP6014063B2 (ja) * 2014-01-31 2016-10-25 株式会社アスカネット 立体像表示装置及び立体像表示方法
USD810323S1 (en) * 2014-02-04 2018-02-13 Federico Gigli Tile
CN104133259A (zh) * 2014-07-04 2014-11-05 西南科技大学 基于基片组装技术的逆反射膜
US10236658B2 (en) * 2015-02-16 2019-03-19 Alan Lenef Light source utilizing wavelength conversion
USD791981S1 (en) * 2015-07-17 2017-07-11 Arktura Llc Architectural panel
JP6257723B2 (ja) * 2016-09-21 2018-01-10 株式会社アスカネット 立体像表示装置
EP3582918A1 (en) 2017-02-14 2019-12-25 3M Innovative Properties Company End milling methods for making microstructures, especially cube corner elements and articles comprising such microstructures
TWI608192B (zh) * 2017-02-17 2017-12-11 Mask optics
CN108469007B (zh) * 2017-02-22 2020-01-03 采资新技股份有限公司 光罩光学组件
WO2020097095A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-14 CLEARink Display, Inc. High brightness retroreflector for static and switchable image displays
WO2022097458A1 (ja) * 2020-11-03 2022-05-12 ナルックス株式会社 成形型、成形型の板部材及び成形型の製造方法
USD975452S1 (en) * 2021-03-18 2023-01-17 Trias Holding Ag Fabric
US11841223B2 (en) 2022-02-23 2023-12-12 Lockheed Martin Corporation Optical systems with controlled mirror arrangements
CN117601320B (zh) * 2024-01-24 2024-04-30 福建跃发光新材料股份有限公司 斜截面三棱镜阵列的反光材料模具、反光膜及制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0421810A2 (en) * 1989-10-05 1991-04-10 THORN EMI plc A directional reflector
US5182663A (en) * 1991-08-30 1993-01-26 Raychem Corporation Liquid crystal display having improved retroreflector
CN1392451A (zh) * 2001-06-15 2003-01-22 夏普株式会社 微隅角棱镜阵列、制造它的方法以及反射型显示装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3551979B2 (ja) 1994-01-11 2004-08-11 リコー光学株式会社 マイクロコーナーキューブ・マイクロコーナーキューブアレイの製造方法およびマイクロコーナーキューブアレイを用いる表示装置
JPH0829603A (ja) * 1994-07-12 1996-02-02 Stanley Electric Co Ltd 再帰型反射器
JPH08227071A (ja) * 1995-02-22 1996-09-03 Toshiba Corp 反射型液晶表示素子
US5558740A (en) * 1995-05-19 1996-09-24 Reflexite Corporation Method and apparatus for producing seamless retroreflective sheeting
JPH10123309A (ja) * 1996-10-22 1998-05-15 Nippon Carbide Ind Co Inc 三角錐型キューブコーナー再帰反射シート
US5734501A (en) * 1996-11-01 1998-03-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Highly canted retroreflective cube corner article
KR19990009290U (ko) * 1997-08-20 1999-03-15 김영남 반사형 액정표시장치
JP3216584B2 (ja) 1997-08-25 2001-10-09 松下電器産業株式会社 液晶表示素子及びその製造方法
JP3506978B2 (ja) * 1998-11-27 2004-03-15 シャープ株式会社 反射型液晶表示装置
JP4260962B2 (ja) * 1999-02-10 2009-04-30 住友電気工業株式会社 多重逆反射体とその製造方法
KR100608530B1 (ko) * 1999-04-07 2006-08-09 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니 복합면을 갖춘 기하학적 구조를 포함하는 구조체
US6540367B1 (en) * 1999-04-07 2003-04-01 3M Innovative Properties Company Structured surface articles containing geometric structures with compound faces and methods for making same
KR20010018578A (ko) 1999-08-20 2001-03-05 성재갑 입사광을 부분 내부 전반사시키는 변형 큐브코너 재귀반사체 및 그 제조방법
JP3975039B2 (ja) * 1999-12-13 2007-09-12 日本カーバイド工業株式会社 三角錐型キューブコーナー再帰反射素子
CA2399370A1 (en) * 2000-01-31 2001-08-09 Nippon Carbide Kogyo Kabushiki Kaisha Triangular pyramidal cube corner retroreflection element
JP3468418B2 (ja) * 2000-03-15 2003-11-17 日本カーバイド工業株式会社 三角錐型キユーブコーナー型再帰反射シート
JP3957986B2 (ja) * 2000-03-31 2007-08-15 シャープ株式会社 反射型表示装置
JP2001341136A (ja) * 2000-06-05 2001-12-11 Goyo Paper Working Co Ltd コーナーキューブ金型
JP3834458B2 (ja) * 2000-07-03 2006-10-18 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2002162912A (ja) * 2000-11-24 2002-06-07 Minolta Co Ltd 面状照明装置及び液晶表示装置
JP3818857B2 (ja) * 2001-02-07 2006-09-06 シャープ株式会社 表示装置
JP3847593B2 (ja) * 2001-02-20 2006-11-22 シャープ株式会社 コーナーキューブアレイなどの光学素子及びそれを備える反射型表示装置
JP2002287134A (ja) 2001-03-27 2002-10-03 Seiko Epson Corp 反射型液晶装置
US6626544B2 (en) * 2001-03-28 2003-09-30 Reflexite Corporation Prismatic retroreflector having a multi-plane facet
JP3946070B2 (ja) * 2001-06-15 2007-07-18 シャープ株式会社 反射型表示装置
JP3818886B2 (ja) * 2001-06-15 2006-09-06 シャープ株式会社 マイクロコーナーキューブアレイ、その作製方法、およびそれを用いた表示装置
JP3818906B2 (ja) * 2001-12-13 2006-09-06 シャープ株式会社 マイクロコーナーキューブアレイ、その作製方法、および表示装置
JP3776039B2 (ja) * 2001-12-26 2006-05-17 シャープ株式会社 コーナーキューブアレイを有する表示装置
US6843571B2 (en) * 2002-06-11 2005-01-18 3M Innovative Properties Company Methods of making a master and replicas thereof
JP2004086164A (ja) * 2002-06-27 2004-03-18 Sharp Corp コーナーキューブアレイおよびその作製方法
JP4204283B2 (ja) * 2002-09-11 2009-01-07 シャープ株式会社 コーナーキューブアレイの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0421810A2 (en) * 1989-10-05 1991-04-10 THORN EMI plc A directional reflector
US5182663A (en) * 1991-08-30 1993-01-26 Raychem Corporation Liquid crystal display having improved retroreflector
CN1392451A (zh) * 2001-06-15 2003-01-22 夏普株式会社 微隅角棱镜阵列、制造它的方法以及反射型显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4152861B2 (ja) 2008-09-17
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KR20050040768A (ko) 2005-05-03

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