CN1831564A - 制造微透镜基板的方法、微透镜基板、透射屏和背投 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种制造微透镜基板(1)的方法。所述微透镜基板(1)包括基部基板(4)和透镜部分(2)，所述基部基板具有两个主表面，并且具有透光性，所述透镜部分具有多个微透镜(21)。所述透镜部分(2)设置在所述基部基板(4)的这两个主表面(24)的其中之一上。所述方法包括以下步骤：准备具有两个主表面的基板，所述基板具有凹部，多个凹部形成在具有凹部的基板的两个主表面的其中之一上；将用于形成所述透镜部分(2)的树脂材料供应到上面形成所述多个凹部的所述基板的所述一个主表面上，所述树脂材料由具有光固化性质的光敏聚合物作为主要成份构成，并且包含由漫射剂和着色剂的至少一个构成的添加剂，所述漫射剂具有使入射光漫射到所述树脂材料的功能；准备所述基部基板(4)；将所述基部基板(4)安装在所述供应的树脂材料上；在所述基部基板(4)与所述树脂材料接触的状态下，利用光光固化所述树脂材料，以形成所述透镜部分(2)，由此所述基部基板(4)结合至所述光固化的树脂材料；以及从所述光固化的树脂材料去除所述具有凹部的基板，以获得设置有所述透镜部分(2)的所述微透镜基板(1)。

Description

制造微透镜基板的方法、微透镜基板、透射屏和背投

相关申请的交叉引用

本申请要求于2005年3月10日提交的日本专利申请No.2005-67863的优选权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及制造微透镜基板的方法、微透镜基板、透射屏和背投。

背景技术

近年来，作为用于家庭影院、大屏幕电视等的监视器的适合的显示器，对背投的需求日益强烈。在这种背投中，为了提高待投影的图像的对比度，要求阻止外部光从背投的图像光(image light)的发射侧(即，观众侧)反射，同时阻止图像光的强度降低。为了实现这种目的，其中微透镜基板(微透镜阵列片)设置有基部基板和透镜部分的屏幕(背投式屏幕)，其中在所述基部基板的整个表面上供给着色剂，所述透镜部分在所述基部基板的光入射面侧上具有多个微透镜(例如，参看JP-A-2004-45803)。

然而，在所述屏幕中，由于着色剂供给其上的基部基板定位在其观众侧而不是透镜部分处，所以难以充分提高投影的图像的对比度。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种制造用于透射屏和/或背投的微透镜基板的方法，其中所述透射屏和/或背投能有效获得具有优良的对比度的图像。

本发明的另一目的是提供一种用于透射屏和/或背投的微透镜基板的方法，其中所述透射屏和/或背投能获得具有优良对比度的图像。

进而，本发明的又一目的是提供一种设置有所述微透镜基板的透射屏和背投。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种制造微透镜基板的方法。所述微透镜基板包括基部基板和透镜部分，所述基部基板具有两个主表面(major surface)，并且具有透光性，所述透镜部分具有多个微透镜。所述透镜部分设置在所述基部基板的这两个主表面的其中之一上。所述方法包括以下步骤：

准备具有两个主表面的基板，所述基板具有凹部，多个凹部形成在具有凹部的基板的两个主表面的其中之一上；

将用于形成所述透镜部分的树脂材料供给到上面形成所述多个凹部的所述基板的所述一个主表面上，所述树脂材料由具有光固化性质的光敏聚合物(photopolymer)作为主要成份构成，并且包含由漫射剂(diffusingagent)和着色剂(coloring agent)的至少一个构成的添加剂，所述漫射剂具有使入射光漫射到所述树脂材料的功能；

准备所述基部基板；

将所述基部基板安装在所述供应的树脂材料上；

在所述基部基板与所述树脂材料接触的状态下，利用光光固化所述树脂材料，以形成所述透镜部分，由此所述基部基板结合至所述光固化的树脂材料；以及

从所述光固化的树脂材料去除所述具有凹部的基板，以获得设置有所述透镜部分的所述微透镜基板。

这使得可能制造用于透射屏和/或背投的微透镜基板，其中所述透射屏和/或背投能有效获得具有优良对比度的图像。

在本发明的所述方法中，优选的是，漫射剂包括由聚苯乙烯、玻璃或有机交联聚合物(organic cross-linking polymer)构成的微粒。

这使得可能防止树脂材料上的有害影响(例如，树脂材料几乎没有被光固化，或没有被光固化)发生在树脂材料光固化步骤中。

在本发明的所述方法中，优选的是，着色剂包括涂料和染料的至少之一。

这使得可能提高树脂材料和着色剂之间的亲和性。

在本发明的所述方法中，优选的是，包含在所述树脂材料中的所述添加剂的量在重量百分比0.01％到10％的范围内。

这使得可能防止树脂材料上的有害影响(例如，树脂材料几乎没有光固化，或没有被光固化)发生在树脂材料光固化步骤中。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述方法进一步包括以下步骤：

在所述树脂材料光固化步骤之前，向着所述具有凹部的基板的所述凹部的每个的底侧吸引包含在所述树脂材料中的所述着色剂。

因此，在所制造的微透镜基板用在透射屏和/或背投中的情形下，可能获得具有更优良的对比度的投影的图像。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述着色剂具有磁性，其中在所述着色剂吸引步骤中，磁性材料被准备，并且被放置在具有凹部的基板上面没有形成所述多个凹部的一侧，由此所述着色剂向着所述凹部的每个的底侧吸引，以便形成所述着色材料层。

这使得可能向着具有凹部的基板的凹部的每个的底侧快速吸引着色剂，因此，可能有效制造微透镜基板。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述方法进一步包括以下步骤：

在所述基板去除步骤后，应用包含着色剂的着色液到上面设置所述多个微透镜的所述微透镜基板的所述一个主表面上，从而所述微透镜基板的所述一个主表面用所述着色剂着色。

因此，在所制造的微透镜基板用在透射屏和/或背投中的情形下，可能获得具有更优良的对比度的投影的图像。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述着色液应用步骤通过浸渍执行。

这使得可能容易而可靠地形成着色部分(特别是，具有均匀密度的着色部分)。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述具有凹部的基板由具有透光性的材料形成。

因此，可能从离树脂材料较近的点发射光，并且这使得可能可靠地光固化所述树脂材料。

在本发明的所述方法中，优选的是，在所述树脂材料光固化步骤中，所述光通过所述具有凹部的基板进入所述树脂材料。

因此，可能从离树脂材料较近的点发射光，并且这使得可能可靠地光固化所述树脂材料。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述光是紫外线。

这使得可能有助于提高制造微透镜基板的安全性和降低成本。

在本发明的所述方法中，优选的是，所述着色剂层的平均厚度在1μm到200μm的范围内。

这使得可能防止树脂材料上的有害影响(例如，树脂材料非常难光固化，或不能被光固化)发生在树脂材料光固化步骤中。

本发明的另一方面提供了一种微透镜基板。在一个实施例中的微透镜基板是使用上述限定的方法制造的。

因此，在本发明的微透镜基板用在透射屏和/或背投中的情形下，可能获得具有更优良的对比度的投影的图像。

另一实施例中的微透镜基板包括：

基部基板，具有两个主表面，并且具有透光性；以及

透镜部分，设置有多个微透镜，所述透镜部分结合到所述基部基板的所述两个主表面的一个上，

其中所述透镜部分由树脂材料形成，所述树脂材料由具有光固化性质的光敏聚合物作为主要成份构成，且所述树脂材料包含由漫射剂和着色剂的至少一个构成的添加剂，其中所述漫射剂具有使入射光漫射到所述树脂材料的功能。

这使得可能提供一种用于透射屏和/或背投的微透镜基板，其中所述透射屏和/或背投能获得具有优良对比度的图像。

在本发明的微透镜基板中，优选的是，所述透镜部分在上面形成所述多个微透镜的所述微透镜基板侧设置有所述着色剂层，且所述透镜部分中的几乎全部着色剂都包括在所述层中。

因此，在本发明的微透镜基板用在透射屏和/或背投中的情形下，可能获得具有更优良的对比度的投影的图像。

本发明的再一方面提供了一种包括如上述限定的微透镜基板的透射屏。

这使得可能提供能获得具有优良对比度的透射屏。

本发明的又一方面提供了一种包括如上述限定的透射屏的背投。

这使得可能提供能获得具有优良对比度的背投。根据以下结合附图给出的描述，本发明的上述和其它目的、特性、和优点将是显然的，其中所述附图示出作为实例的本发明的优选实施例。

附图简要说明

根据以下参看附图作出的对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的前述和其它目的、特性、和优点将变得更加显而易见。

图1示意性地示出根据本发明的第一实施例中的微透镜基板的纵截面图。

图2是图1中所示的微透镜基板的平面图。

图3示意性地示出透射屏的纵截面图，其中所述透射屏设置有根据本发明的第一实施例中的图1中所示的微透镜基板。

图4示意性地示出具有凹部的基板的纵截面图，所述凹部用于使用制造的微透镜基板形成微透镜。

图5示意性地示出制造图4中所示的具有凹部的基板的方法的纵截面图，所述基板用于形成微透镜。

图6示意性地示出制造图1中所示的微透镜基板的方法的每个过程的纵截面图。

图7示意性地示出制造图1中所示的微透镜基板的方法的每个过程的纵截面图。

图8示意性地示出制造图1中所示的微透镜基板的方法的每个过程的纵截面图。

图9示意性地示出制造图1中所示的微透镜基板的方法的每个过程的纵截面图。

图10示意性地示出背投的构造的图示。

图11示意性地示出根据本发明的第二实施例中的微透镜基板的纵截面图。

图12示意性地示出制造图11中所示的微透镜基板的方法的每个过程的纵截面图。

图13示意性地示出根据本发明的第三实施例中的微透镜基板的纵截面图。

具体实施方式

现在将参看附图详细描述根据本发明的制造微透镜基板的方法、微透镜基板、透射屏和背投的优选实施例。

<第一实施例>

图1示意性地示出根据本发明的第一实施例中的微透镜基板的纵截面图。图2是图1中所示的微透镜基板的平面图。现在，在下面使用图1的说明中，为了说明方便起见，分别将图1中的左侧和右侧称为“光入射侧(或光入射表面)”和“光发射侧(或光发射表面)”。就此而言，在以下的描述中，“光入射侧”和“光发射侧”分别表示用于获得图像光的光的“光入射侧”和“光发射侧”，并且它们不是分别表示外部光等的“光入射侧”和“光发射侧”，除非另外指定。

首先，现在将描述本发明的微透镜基板1。

微透镜基板(以下简称为“透镜基板”)1是包括在透射屏10(稍后描述)中的部件。如图1中所示，微透镜基板1设置有基部基板4和透镜部分2，其中所述基部基板4具有两个主表面，并且具有透光性，所述透镜部分2设置在基部基板4的光入射表面侧(一个主表面)处。

基部基板4具有平坦的形状。尽管基部基板4的构成材料没有被特别限制，但是它由具有均匀的折射率的透明树脂材料作为主要成份构成。

作为基部基板4的具体构成材料，例如，可使用例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等聚烯烃、环状聚烯烃、变性聚烯烃、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(例如尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙6-12、尼龙6-66)、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚-(4-甲基戊烯-1)、离聚物、丙烯酸类树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、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)、例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、和聚对苯二甲酸环己二酯(polycyclohexane terephthalate)(PCT)等聚酯、聚醚、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺、聚缩醛(POM)、聚苯醚、变性聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、多芳基化合物、例如芳香族聚酯等液晶聚合物、例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(polyfluorovinylidene)等氟树脂、例如苯乙烯基弹性体、聚烯烃基弹性体、聚氯乙烯基弹性体、聚氨酯基弹性体、聚酯基弹性体、聚酰胺基弹性体、聚丁二烯基弹性体、反式-聚异戊二烯基弹性体、碳氟橡胶基弹性体、氯化聚乙烯基弹性体等多种热塑性弹性体、环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、硅氧烷基树脂、氨基甲酸乙酯基树脂等；并且可提及将这些材料的至少之一作为主要成份的共聚物、混合体和聚合物合金等。并且，在本发明中，这些材料的两种或更多种的混合物可被使用(例如，混合树脂、聚合物合金、使用上述材料的两种或更多种的包括两个或更多个层的层压体)。在这些材料中，从透明度的观点看，优选的是，基部基板2的构成材料是聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、和丙烯酸基树脂，具体而言，更优选地是丙烯酸基树脂。由于丙烯酸基树脂具有优良的耐热性、耐光性、和可加工性、除了优良透明度外在形成时形成的尺寸精度和机械强度，所以丙烯酸基树脂适于用作基部基板4的构成材料。因此，具体而言，使用本发明中的由丙烯酸基树脂作为主要材料形成的基部基板4，可能提供具有多种优良的特征和可靠性的透镜基板(微透镜基板1)。并且，由于丙烯酸基树脂通常较廉价，所以考虑到微透镜基板1的制造成本，这是有利的。

作为丙烯酸基树脂，例如，可使用包括丙烯酸或其诱导物(例如，丙烯酸酯)作为构成单体的丙烯酸树脂，包括甲基丙烯酸或其诱导物(例如，甲基丙烯酸酯)作为构成单体的甲基丙烯酸树脂、包括丙烯酸(甲基丙烯酸)或其诱导物作为构成单体的共聚物(例如，苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-氯丙烯酸甲基共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物等)。可使用它们中的一种或选自它们的两种或更多种的组合。

如图2中所示，透镜部分2具有多个微透镜(凸透镜)21。

优选的是，微透镜21的平均直径在10μm到500μm的范围内，更优选地，在30μm到300μm的范围内，进一步更优选地，在50μm到100μm的范围内。通过将每个微透镜21的平均直径都限制在上述范围内，可能进一步提高微透镜基板1(透射屏10设置有微透镜基板1)的生产率，同时保持投影在所述屏幕上的图像的充分高的分辨率。就此而言，优选的是，微透镜基板1中的相邻微透镜21之间的间距在10μm到500μm的范围内，更优选地，所述间距在30μm到300μm的范围内，进一步更优选地，所述间距在50μm到100μm的范围内。

并且，优选的是，所述多个微透镜21的每个的平均曲率半径都在5μm到250μm的范围内，更优选地，在15μm到150μm的范围内。最优选地，平均曲率半径在25μm到50μm的范围内。通过将每个微透镜21的平均曲率半径限制在上述范围内，可能显著地提高视角特征。具体而言，可能提高水平方向和垂直方向上的视角特征。

此外，微透镜21的布置图样没有被特别限制。所述布置图样可以是其中微透镜21以规则形式(例如，网格形状形式、犬牙织纹形式)布置的布置图样或其中微透镜21以光学上的随机形式(在从微透镜基板1的光入射面(一个主表面)上方看时，微透镜21彼此随机布置)布置的布置图样。然而，优选的是，微透镜21以如图2中所示的随机形式布置。在微透镜21以这样的随机形式布置的情形下，可能更有效地防止光对液晶和菲涅耳透镜等的光阀的干涉，因此可能几乎完全防止莫尔条纹出现。这使得可能获得具有高显示质量的优良透射屏10。就此而言，在本说明书中的术语“以光学上随机的顺序”是指多个微透镜21被不规则地或随机地布置，从而可能有效防止和抑制例如莫尔条纹等光干涉出现。

并且，如图1中所示，每个微透镜21都形成为凸透镜，所述凸透镜向微透镜基板1的光入射侧凸出，并且被设计为使得其焦点定位在微透镜基板1的光发射表面24附近中。换言之，从大体垂直于微透镜基板1的方向进入微透镜基板1的平行光La(来自菲涅耳透镜5的平行光La将在稍后描述)由微透镜基板1的每个微透镜21聚集，并且聚焦在微透镜基板1的光发射表面24附近中的焦点f上。

并且，优选的是，在从微透镜基板1的光入射面上方(即，图2中所示的方向)看时，在形成微透镜21的可用区域中的由全部微透镜(凹透镜)21占用的面积与整个可用面积之比为90％或更大。更优选地，此比值为96％或更大。在可用区域中的由全部微透镜(凹透镜)21占用的面积与整个可用面积之比为90％或更大的情形下，可能减少经过与微透镜21存在的区域不同的区域的直射光，这使得可能进一步提高设置有微透镜基板1的透射屏10的光使用效率。

透镜部分2由树脂材料23形成，所述树脂材料由具有光固化性质的光电聚合物作为主要成份构成，且树脂材料23包含由漫射剂25的至少一种构成的添加剂。在此方面，所述漫射剂25具有使入射光从光源漫射到所述微透镜基板1的功能。

并且，漫射剂25大致均匀地存在于整个光固化树脂材料23(整个透镜部分2)中(其具有大致均匀的密度)(参看图1和2)。

漫射剂25没有被特别限制，但是例如，可将由聚苯乙烯、玻璃或有机交联聚合物构成的微粒(熔珠)可用作漫射剂25。这样，可能适当地漫射入射光。这使得可能充分防止和抑制莫尔条纹等光干涉发生。并且，在微透镜基板应用于透射屏10的情形下，可能获得具有优良对比度的投影图像。

接着，现在将描述设置有如上所述微透镜基板1的透射屏10。

图3示意性地示出透射屏10的纵截面图，其中所述透射屏设置有根据本发明的第一实施例中的图1中所示的微透镜基板。现在，在使用下面使用图3的说明中，为了说明方便起见，分别将图3中的左侧和右侧称为“光入射侧(或光入射表面)”和“光发射侧(或光发射表面)”。如图3中所示，透射屏10设置有菲涅耳透镜5和上述微透镜基板1。菲涅耳透镜5布置在微透镜基板1的光入射表面侧上(即，在用于图像的光入射侧上)，且透射屏10被构造为使得由菲涅耳透镜5传输的光进入微透镜基板1。

菲涅耳透镜5设置有多个棱镜，所述棱镜以大致同心形式形成在菲涅耳透镜5的光发射表面上。菲涅耳透镜5使用于投影的图像的光从投影透镜(图中未示出)偏转，并且输出平行于微透镜基板1的主表面的垂直方向的平行光La到微透镜基板1的光入射表面侧。

在如上所述构造的透射屏10中，来自投影透镜图像光由菲涅耳透镜5偏转，以变成平行光La。接着，平行光La从上面形成多个微透镜21的光入射表面进入微透镜基板1，以由微透镜基板1的微透镜21的每个聚集，接着，聚集的光经过基部基板4被输出。同时，进入微透镜基板1的光以充分的透射比穿过微透镜基板1，接着透射屏10的观察者(观众)观察(观看)作为平面图像的光。

并且，由于漫射剂25设置在如上所述的微透镜基板1的透镜部分2中，所以可能适当地漫射入射光。因此，透射屏10可具有优良的对比度。

接着，现在将描述制造上述微透镜基板1的方法。

图4是示意性地示出具有凹部的基板的纵截面图，所述凹部用于使用制造的微透镜基板形成微透镜。图5示意性地示出制造图4中所示的具有凹部的基板的方法的纵截面图，所述基板用于形成微透镜。图6至图9示意性地示出制造图1中所示的微透镜基板的方法的过程的纵截面图。就此而言，在以下的描述中，将图6至图9中的下侧和上侧分别称为“光入射侧(或光入射表面)和“光发射侧(或光发射表面)”。

并且，用于形成微透镜21的许多凹部实际上在制造具有用于形成微透镜21的凹部的基板6中形成在基板上，许多凸部(凸透镜)实际上在制造微透镜基板1中形成在基板上。然而，为了使得解释更易理解，示出用于形成微透镜21和微透镜基板1的具有凹部的一对基板6，以便在图4至图9中被强调。

首先，将在描述制造微透镜基板1的方法之前描述具有用于形成微透镜21的凹部的基板6的结构及其制造方法，其中所述基板6用于制造微透镜基板1。

如图4中所示，具有用于形成微透镜21的凹部的基板6具有许多以随机形式布置在其上的凹部(用于形成微透镜21)61。

通过使用所述具有用于形成微透镜21的凹部的基板6，可能获得如上所述上面以随机形式布置多个微透镜21的微透镜基板1。就此而言，在本说明书中的术语“以光学上随机的顺序”是指多个微透镜21被不规则地或随机地布置，从而可能有效防止和抑制例如莫尔条纹等光干涉发生。

接下来，将参看图5描述制造具有用于形成微透镜21的凹部的基板6的方法的一个实例。就此而言，尽管用于形成微透镜21的许多凹部61实际上形成在基板上，但为了简化对其的解释，仅放大示出其部分。

首先，在制造具有用于形成微透镜21的凹部61的基板6中准备基板7。优选的是，将具有均匀厚度但无弯曲和瑕疵的基板用作基板7。并且，也是优选的是，将表面通过清洗等清洁的基板用作基板7。

尽管可将碱石灰玻璃、微晶玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅玻璃、无碱玻璃等用作基板7的构成材料，但是在这些玻璃中碱石灰玻璃、微晶玻璃(例如，微晶玻璃(neoceram)等)、和无碱玻璃是优选的。通过用碱石灰玻璃、微晶玻璃、或无碱玻璃构成基板7，基板7(具有用于形成微透镜21的凹部61的基板6)可具有透光性。

<A1>如图5A中所示，掩模8形成在准备的基板7的表面上(掩模形成工艺)。接着，背面保护膜89形成在基板7的背面(即，与上面形成掩模8的表面相对的表面侧)上。毋庸置疑，掩模8和背面保护膜89可同时形成。优选的是，掩模8允许初始孔81(稍后将描述)通过用激光束辐射等形成在其中，并且在蚀刻工艺(稍后将描述)中具有抗蚀性。换言之，优选的是，掩模8构成为使得掩模8的蚀刻速度几乎等于或小于基板7的蚀刻速度。

根据这样的观点，例如，诸如Cr、Au、Ni、Ti、Pt等金属、包含选自这些金属的两种或更多种金属的金属合金(金属氧化物)、硅、树脂等可作为掩模8的构成材。可选地，通过由不同材料形成的多个层(例如Cr/Au或铬氧化物/Cr层压板等)，可使掩模8具有层压结构。

形成掩模8的方法没有被特别限制。在掩模8由例如Cr和Au或例如铬氧化物等金属氧化物构成的情形下，掩模8举例来说可通过蒸发方法、溅射方法等适当形成。另一方面，在掩模8由硅形成的情形下，掩模8举例来说可通过溅射方法、CVD方法等适当形成。

尽管掩模8的厚度根据构成掩模8的材料而改变，但是优选的是，掩模8的厚度在0.01μ到2.0μm的范围内，更优选地在0.03μ到0.2μm的范围内。在掩模8的厚度低于上面给出的下限的情形下，存在使在初始孔形成工艺(稍后将描述)中形成的初始孔81的形状变形的可能性。此外，存在在蚀刻工艺的湿蚀刻工艺(稍后将描述)期间不能获得对基板7的掩模部分的充分保护的可能性。另一方面，在掩模8的厚度高于上面给出的上限的情形下，除了在初始孔形成工艺(稍后将描述)中形成穿过掩模8的初始孔81的困难外，还存在掩模8由于其取决于掩模8的构成材料等的内部应力趋向于容易被去除的情形。

背面保护膜89为了在随后的工艺中保护基板7的背面而设置。利用背面保护膜89可适当防止基板7的背面的变差(deterioration)等。由于使用与掩模8相同的材料形成背面保护膜89，所以它可能以类似于形成掩模8的方式与掩模8的形成同时被设置。

<A2>接下来，如图5B中所示，将在蚀刻工艺(稍后将描述)中用作掩模开口的多个初始孔81以随机的形式形成在掩模8中(初始孔形成工艺)。尽管初始孔81可以任何方法形成，但优选的是，初始孔81通过物理方法(例如鼓风工艺和蚀刻工艺等)或利用激光束辐射(例如红宝石激光器和半导体激光器等)形成。这使得可能以高生产率制造具有用于形成微透镜21的凹部的基板6。具体而言，凹部61可易于形成在较大尺寸的基板7上。

优选的是，初始孔81均匀地形成在掩模8的整个表面上。并且，优选的是，初始孔81以使得小孔以预定规则间隔布置的方式形成，从而待形成的基板7的表面上不存在平坦部分，从而在步骤<A3>(稍后将描述)使具有掩模8的基板7经受蚀刻工艺时基板7的表面几乎无空间地用凹部61覆盖。

如图5B中所示，在初始孔81形成在掩模8中时，除了初始孔81外，通过去除基板7的表面的部分，初始凹部71也可形成在基板7中。这使得可能提高具有掩模8的基板7经受蚀刻工艺(稍后将描述)时基板7与蚀刻剂的接触面积，由此可使得腐蚀适当开始。并且，通过调节每个初始凹部71的深度，也可能调节每个凹部61的深度(即，微透镜21的最大深度)。尽管每个初始凹部71的深度没有被特别限制，但是优选的是，它为5.0μm或更小，更优选地，所述深度在约0.1到0.5μm的范围内。

<A3>接下来，如图5C中所示，通过使用其中形成初始孔81的掩模8使基板7经受蚀刻工艺，许多凹部61以随机形式形成在基板7中(蚀刻工艺)。蚀刻工艺没有被特别限制，作为蚀刻方法，举例来说可使用湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺等。在以下说明中，将使用湿蚀刻工艺的情形作为实例描述。

通过使用其中形成初始孔81的掩模8覆盖的基板7经受湿蚀刻工艺，从不存在掩模8的部分腐蚀基板7，由此许多凹部61形成在基板7中。如上所述，由于形成在掩模中的初始孔81被以随机方式布置，所以待形成的凹部61也可以随机方式布置在基板7的表面上。

并且，在本实施例中，在步骤<A2>初始孔81形成在掩模8中时，初始凹部71形成在基板7的表面上。这使得基板7与蚀刻剂的接触面积在蚀刻工艺期间增加，从而可使得腐蚀适当开始。此外，凹部61可利用湿蚀刻工艺适当形成。在将包含氢氟酸(氟化氢)的蚀刻剂(即，氢氟酸基蚀刻剂)用作蚀刻剂的情形下，例如，可更有选择地腐蚀基板7，这使得可能适当形成凹部61。

<A4>接下来，如图5D中所示去除掩模8(掩模去除工艺)。同时，背面保护膜89也与掩模8一起被去除。

作为上述工艺的结果，如图5D和4中所示，获得具有用于形成微透镜21的凹部的基板6，其中许多凹部61以随机方式形成在基板7中。

接下来，现在将描述使用具有用于形成上述微透镜21的凹部的基板6制造微透镜基板1的方法。

<B1>如图6中所示，具有流体性的(未固化的)树脂材料26被供给具有用于形成微透镜21的凹部的基板6，其中凹部61形成在所述基板6上(树脂材料供应工艺)。树脂材料23由具有光固化性质的光电聚合物作为主要成份构成，并且包含漫射剂25。

就此而言，优选的是，包含在树脂材料23中的漫射剂25的百分比含量在重量百分比0.01％到10％的范围内，更优选地，在重量百分比0.1％到1.0％的范围内。在漫射剂25的百分比含量限制在上述范围内的情形下，可能防止树脂材料光固化工艺中树脂材料23上的有害影响发生在光固化树脂材料23时(例如，树脂材料23几乎没有被光固化，或没有被光固化)。

并且，在由聚苯乙烯、玻璃或有机交联聚合物构成的微粒用作上述漫射剂25的情形下，可能防止树脂材料23上的有害影响发生在光固化树脂材料23时(例如，树脂材料23几乎没有被光固化，或没有被光固化)。

此外，尽管漫射剂25的平均粒径没有被特别限制，但是举例来说，优选的是，它在1到20μm的范围内，更优选地，它在3到10μm的范围内。在漫射剂25的平均粒径限制在上述范围内的情形下，可能适当漫射入射光，同时防止或抑制将最终获得的透镜部分2的透光性变坏。并且，可能防止树脂材料23上的有害影响发生在光固化树脂材料23时(例如，树脂材料23几乎没有被光固化，或没有被光固化)。

并且，在本实施例中，在此步骤，衬垫9设置在没有形成具有用于形成微透镜21的凹部的基板6的凹部61的区域处，接着在随后的步骤利用基部基板4压(或推)树脂材料23(安装工艺)。这样，可能更确定地控制待形成的透镜部分2的厚度，并且这使得可能更确定地控制最终获得的微透镜基板1中的相应微透镜21的焦点f。

在将衬垫9用于本实施例的情形下，衬垫9的形状没有被特别限制，但是优选的是，它为大致球形或大致柱形。在衬垫9具有所述形状的情形下，优选的是，每个衬垫9的直径在10μm到300μm的范围内，更优选地，在30μm到200μm的范围内。进一步更优选地，每个衬垫9的直径在30μm到170μm的范围内。

就此而言，在应用树脂材料23之前，可将脱模剂等应用于具有用于形成微透镜21的基板6的表面(上面形成凹部61)。这使得可能在随后的步骤使透镜部分2从具有用于形成微透镜21的凹部的基板6分离(去除步骤)。

<B2>接下来，如图7中所示，基部基板4被安装(即，覆盖)在树脂材料23上(安装工艺)。同时，利用基部基板4推(压)树脂材料23。这使得可能确定地使基部基板5紧密粘到树脂材料23，因此，可能确定地结合待光固化的树脂材料23(即，最终获得的透镜部分2)到基部基板4。

<B3>接下来，光固化树脂材料23(树脂材料光固化工艺)。如图8中所示，在本步骤，光Lb通过具有凹部的基板6被发射(进入)树脂材料23。由于具有用于形成微透镜21的凹部的基板6具有透光性，所以可能在基部基板4与树脂材料23接触的状态下从具有用于形成微透镜21的凹部的基板6的侧发射光Lb到树脂材料23。由于光Lb可被发射到树脂材料23，所以光源可被设置在(或嵌入)上面例如待安装具有用于形成微透镜21的凹部的基板6的台(图中未示出)。因此，可能从相对于树脂材料23较近的侧发射光Lb到树脂材料23。这使得可能确定地光固化树脂材料23。并且，在光固化树脂材料23的同时树脂材料23结合至基部材料4。就此而言，待发射的光Lb没有被特别限制。例如，可使用紫外线、电离辐射、激光等。从提高安全性和削减制造成本的观点来看，优选的是使用紫外线。

<B4>接着，如图9中所示，从光固化的树脂材料23去除具有用于形成微透镜21的凹部的基板6(去除步骤)。

通过如上所述的工艺，有效并确定地获得设置有具有漫射入射光的功能的透镜部分2的微透镜基板1。

下文中，将对使用上述透射屏的背投进行描述。

图10示意性地示出本发明的透射屏应用于的背投300的截面图，如图10中所示，背投300具有其中投影光学器件310、导光反射镜320、和透射屏10布置在壳体340中的结构。

由于背投300设置有如上所述的透射屏10，所以可能获得具有优良对比度的投影图像。另外，具体而言，由于背投300具有本实施例中如上所述的构造，所以可能获得优良的视角特征和光使用效率。

并且，由于微透镜21光学上以随机方式布置在上述微透镜基板1上，所以背投300几乎不会极端地产生例如莫尔条纹等问题。

<第二实施例>

图11示意性地示出根据本发明的第二实施例中的微透镜基板的纵截面图。图12示意性地示出制造图11中所示的微透镜基板的方法的每个过程的纵截面图。就此而言，在下面使用图12的说明中，为了说明方便起见，分别将图12中的下侧和上侧称为“光入射侧(或光入射表面)”和“光发射侧(或光发射表面)”。

下文中，将参看图11和12对第二实施例的微透镜基板进行说明；然而，主要描述上述第一实施例和第二实施例之间的差别，并且省略对类似部分的描述。除了透镜部分的构造外，本实施例中的微透镜基板类似于上述第一实施例。

如图11中所示，透镜部分2A由光固化的树脂材料23形成，其中所述树脂材料23包含着色剂27作为添加剂。着色剂27布置在微透镜基板1中的透镜部分2A的侧处(上面形成多个微透镜21)(即，着色剂27不均匀地分布在每个微透镜21的顶点侧处)。

并且，着色剂27可有效地从其光入射侧透射(transmit)入射光到微透镜基板1，并且具有防止外部光(例如，从其光发射侧等不情愿地进入微透镜基板1的外部光)反射到其光发射侧的功能。由于着色剂27不均匀地分布在微透镜基板1的光入射侧处(即，每个微透镜21的光入射侧处)，所以可能获得具有更优良的对比度的投影图像。

就此而言，着色剂27的颜色没有被特别限制。优选的是，着色剂27的颜色是非彩色(achromatic color)，特别是使用颜色基于蓝色和红色的、棕色或黄色混合在其中的着色剂以黑色作为外观。并且，优选的是，具有用于控制光源的光的三种基色(RGB)的平衡的特定波长的光被有选择地吸收在着色剂27中，或穿过着色剂27。这使得可能防止外部光被反射。由穿过微透镜基板1的光形成的图像的色调可被精确表示，且色度座标变宽(使得色调的表示宽度充分变宽)，因此，可表示深黑色。结果，具体而言，可能提高图像对比度。

接下来，将对制造具有透镜部分2A的微透镜基板1的方法进行描述，其中着色剂27布置在上面形成多个微透镜21的微透镜基板1中的透镜部分2A的侧处。

制造本实施例的微透镜基板1的方法类似于制造第一实施例中的微透镜基板的方法，但区别之处在于所述方法进一步包括着色剂吸引工艺。在着色剂吸引工艺中，在树脂材料光固化工艺(上述第一实施例中的[B3])之前，竖直材料23中的着色剂27被向着具有用于形成微透镜21的凹部的基板6中的每个凹部61的底部611侧吸引，即向着待制造的微透镜基板1的光入射侧吸引(参看图12)。

并且，着色剂27没有被特别限制，但是例如，优选的是使用多种涂料中的任何一种作为着色剂27。通过使用多种涂料中的任何一种作为着色剂27，可能提高树脂材料23和着色剂27之间的亲和力。这样，着色剂27可变成散布状态，其中着色剂27均匀散布在于树脂材料供应工艺(上述第一实施例中的[B1])供应的树脂材料23中。通过在此状态下执行着色剂吸引工艺，可能在树脂材料23(更确切地说，透镜部分2A)中形成具有大致均匀厚度的着色剂层27。

在此情形下，优选的是，着色剂层27的平均厚度在1μm到200μm的范围内，更优选在2μm到80μm的范围内。在平均厚度限制在上述范围内的情形下，可能防止当通过从待形成的微透镜基板的光入射侧辐射光光固化树脂材料时(即，在树脂材料光固化工艺中)树脂材料23上的有害影响(例如，透镜部分2A的构成材料变差)充分发生。

并且，优选的是，着色剂27具有磁性。在着色剂27具有磁性的情况下，通过准备磁性材料(或磁体)20并将其放置在具有凹部的基板6的一侧(如图12中所示上面没有形成多个凹部61)，可能向着待形成的微透镜基板1的光入射侧吸引着色剂27(也就是，不均匀地分布在微透镜基板1的光入射侧)。这样，可能向着待形成的微透镜基板1的光入射侧快速分布着色剂27，并且这使得可能有效地制造微透镜基板1。

此外，着色剂吸引工艺不限于利用如图12中所示的磁性件20向着待制造的微透镜基板1的光入射侧吸引着色剂27的方法，例如，可通过沉淀着色剂27自身向着光入射侧吸引着色剂27。

<第三实施例>

图13示意性地示出根据本发明的第三实施例中的微透镜基板的纵截面图。就此而言，在下面使用图13的说明中，为了说明方便起见，分别将图13中的下侧和上侧称为“光入射侧(或光入射表面)”和“光发射侧(或光发射表面)”。

下文中，将参看图13对第三实施例的微透镜基板进行说明；然而，主要描述上述第一实施例和第三实施例之间的差别，并且省略对类似部分的描述。

除了透镜部分的构造外，本实施例中的微透镜基板类似于上述第一实施例。

如图13中所示，着色部分(外部光吸收部分)22设置在透镜部分2B的光入射侧(即，每个微透镜21的光入射侧)。从其光入射侧进入微透镜基板1的光能有效穿过着色部分22，并且着色部分22具有防止外部光反射到微透镜基板1的光发射侧的功能。通过设置这样的着色部分22，可能在微透镜基板1应用于透射屏10和/或背投300的情形下获得具有更优良的对比度的投影图像。

就此而言，着色部分22的颜色没有被特别限制。优选的是，着色剂27的颜色是非彩色，特别是使用颜色基于蓝色和红色的、棕色或黄色混合在其中的着色剂以黑色作为外观。并且，优选的是，具有用于控制光源的光的三种基色(RGB)的平衡的特定波长的光被有选择地吸收在着色部分22中，或穿过着色部分22。这使得可能防止外部光被反射。由穿过微透镜基板1的光形成的图像的色调可被精确表示，且色度座标变宽(使得色调的表示宽度充分变宽)，因此，可表示深黑色。结果，具体而言，可能提高图像对比度。

接着，将对制造具有设置有着色部分22的透镜部分2B的微透镜基板的方法进行描述。

制造本实施例的微透镜基板的方法类似于制造第一实施例中的微透镜基板的方法，区别之处在于，所述方法进一步包括应用着色液的工艺。在着色液应用工艺中，在去除工艺后(上述第一实施例中的[B4])着色部分22形成在透镜部分2B的光入射表面上。

在着色液应用工艺中，包含着色剂的着色液被应用到上面设置多个微透镜21的微透镜基板1的一个主表面上，从而微透镜基板1的一个主表面(光入射表面)用着色剂着色。这样，着色部分22形成在微透镜基板1的透镜部分2B上。

作为应用着色液到微透镜基板1的光入射表面上的方法，例如，可使用各种类型的涂覆方法和其中透镜部分2浸(浸泡)在工艺液体中的浸渍法等，其中涂覆方法例如刮片法、旋涂法、blush coat方法、喷涂、静电涂覆、电沉积涂覆、辊筒、和印刷。在这些方法中浸渍法(具体而言，浸染)是适合的。这使得可能容易而可靠地形成着色部分22(特别是，具有均匀色彩密度的着色部分22)。

并且，可在升高环境压力的同时(随着压力的施加)执行着色液供应工艺。这使得可能减速着色剂渗入基部基板2内部，结果，可能在短时间内有效形成着色部分22。

此外，着色液供应工艺可根据需要(例如，在将待形成的着色部分22中的着色剂的浓度(或着色部分22的色彩密度)设定为较高(或较暗)的情形下)反复(即，多次)执行。并且，微透镜基板1在应用着色液到这里后可根据需要经受例如加热等热处理、冷却、用光辐射、大气的加压或减压等。这使得可能加快着色部分22的固定(稳定)。

接着，将详细描述在本步骤使用的着色液。

包含在着色液中的着色剂可以是例如各种染料和各种颜料的任何一种，但是优选的是，着色剂是染料。更优选地，着色剂是分散染料和/或阳离子染料，进一步更优选地，着色剂是分散染料。这使得可能有效形成着色部分22，同时充分防止上面待形成着色部分22的透镜部分2上的有害影响(例如，透镜部分2的构成材料的变差)发生。

如上所述，应指出，尽管已经参看附图中所示的优选实施例描述了根据本发明的制造微透镜基板1的方法、微透镜基板1、透射屏10和背投300，但本发明不限于这些实施例。例如，构成微透镜基板1、透射屏10和背投300的每个元件(部件)可用一个能执行相同或类似功能的元件(部件)代替。

并且，在上述第一实施例中，尽管已经描述了漫射剂25用作添加剂，但是本发明不限于此。例如，着色剂在上述第二实施例中用作添加剂，也可使用由漫射剂和着色剂构成的添加剂。

此外，在上述第二实施例中，尽管已经描述了着色剂27用作添加剂，但是本发明不限于此。例如，漫射剂在上述第一实施例中用作添加剂，也可使用由漫射剂和着色剂构成的添加剂。

并且，在上述第三实施例中，尽管已经描述了漫射剂25用作添加剂，但是本发明不限于此。例如，着色剂在上述第二实施例中用作添加剂，也可使用由漫射剂和着色剂构成的添加剂。

并且，如在第三实施例中描述的着色部分22可设置在第一实施例中的透镜部分2上。在此情形下，添加剂不是限制于仅由漫射剂25构成的添加剂，而是可以是由漫射剂和着色剂构成的添加剂。

此外，如在第三实施例中描述的着色部分22可设置在第二实施例中的透镜部分2上。在此情形下，添加剂不是限制于仅由着色剂27构成的添加剂，而是可以是由漫射剂和着色剂构成的添加剂。

并且，在上述第三实施例中，尽管已经描述了着色部分22设置在微透镜基板1(更确切地说，透镜部分2)的整个光入射表面上，但是着色部分22也可设置在微透镜基板1的光入射表面的部分上。

并且，在上述第一至第三实施例中，尽管已经描述了在从微透镜基板1的光入射表面或光发射表面上方观看时以随机方式布置微透镜21，但是微透镜21的形状和布置不限于上述。例如，微透镜21可以网格形图样布置，或可以蜂窝图样形成。

此外，在上述第一实施例中，尽管已经描述了透射屏10设置有微透镜1和菲涅耳透镜5，本发明的透射屏10不必必须设置有菲涅耳透镜5。例如，实际上透射屏10可仅由本发明的微透镜基板1构成。

并且，在上述第一至第三实施例中，尽管已经描述了微透镜基板1是构成透射屏10或背投300的部件，但是本发明的微透镜基板1不限于应用于透射屏10或背投300，它也可应用于任何用途。例如，微透镜基板1可应用于投影显示器(正面投影)或所谓的正面屏幕中的液晶光阀的构成部件。

并且，在需要时黑底可作为光屏蔽层设置在微透镜基板1的光发射表面上。通过将黑底设置在微透镜基板1的光发射表面上，所述黑底能吸收外部光(用于形成投影图像的不想要的外部光)，并且这使得可能获得投影到屏幕上的具有进一步优良的对比度的图像。

Claims (17)

1.一种制造微透镜基板的方法，所述微透镜基板包括基部基板和透镜部分，所述基部基板具有两个主表面并且具有透光性，所述透镜部分具有多个微透镜，所述透镜部分设置在所述基部基板的两个主表面的其中之一上，所述方法包括以下步骤：

准备具有两个主表面的基板，所述基板具有凹部，多个凹部形成在具有凹部的基板的两个主表面的其中之一上；

将用于形成所述透镜部分的树脂材料供给到具有凹部的基板的其上形成所述多个凹部的所述一个主表面上，所述树脂材料由作为主要成份的、具有光固化性质的光敏聚合物构成，并且包含由漫射剂和着色剂中的至少一个构成的添加剂，所述漫射剂具有使入射光漫射到所述树脂材料的功能；

准备所述基部基板；

将所述基部基板安装在所述供给的树脂材料上；

在所述基部基板与所述树脂材料接触的状态下，利用光光固化所述树脂材料，以形成所述透镜部分，由此所述基部基板结合至所述光固化的树脂材料；以及

从所述光固化的树脂材料去除所述具有凹部的基板，以获得设置有所述透镜部分的所述微透镜基板。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述漫射剂包括由聚苯乙烯、玻璃或有机交联聚合物构成的微粒。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述着色剂包括涂料和染料中的至少之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中包含在所述树脂材料中的所述添加剂的量在重量百分比0.01％到10％的范围内。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

在所述树脂材料光固化步骤之前，向着所述具有凹部的基板的所述凹部中的每一个的底侧吸引包含在所述树脂材料中的所述着色剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述着色剂具有磁性，且其中在所述着色剂吸引步骤中，磁性材料被准备，并且被放置在具有凹部的基板的其上没有形成所述多个凹部的一侧，由此所述着色剂向着所述凹部中的每一个的底侧被吸引，以便形成着色剂层。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

在所述基板去除步骤后，将包含着色剂的着色液施加到其上设置所述多个微透镜的微透镜基板的所述一个主表面上，从而所述微透镜基板的所述一个主表面被用所述着色剂着色。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述着色液施加步骤通过浸渍执行。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述具有凹部的基板由具有透光性的材料形成。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述树脂材料光固化步骤中，所述光通过所述具有凹部的基板进入所述树脂材料。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述光是紫外线。

12.根据权利要求6所述的方法，其中所述着色剂层的平均厚度在1μm到200μm的范围内。

13.一种使用由权利要求1限定的方法制造的微透镜基板。

14.一种微透镜基板，包括：

基部基板，该基部基板具有两个主表面，并且具有透光性；以及

设置有多个微透镜的透镜部分，所述透镜部分结合到所述基部基板的所述两个主表面中的一个上，

其中所述透镜部分由树脂材料形成，所述树脂材料由具有光固化性质的作为主要成份的光敏聚合物构成，且所述树脂材料包含由漫射剂和着色剂中的至少一个构成的添加剂，其中所述漫射剂具有使入射光漫射到所述树脂材料的功能。

15.根据权利要求14所述的微透镜基板，其中所述透镜部分在其上形成所述多个微透镜的所述微透镜基板的一侧设置有所述着色剂层，且所述透镜部分中的几乎全部着色剂都包括在所述层中。

16.一种包括由权利要求13或14限定的微透镜基板的透射屏。

17.一种包括由权利要求16限定的透射屏的背投。

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