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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Bahn mit einem Mikrolinsen-Array bzw. Mikrolinsenraster mit
verbessertem Betrachtungswinkel. Das Verfahren umfasst die Ausbildung
von Mikrostrukturen auf einem transparenten Substrat oder einer
transparenten Folie, das Unterwerfen der Mikrostrukturen einem chemisch-mechanischen Polierverfahren,
dem rasterförmigen
Aufbringen von Mikrolinsen auf die polierten Mikrostrukturen und
das Ausbilden eines zwischenraumausfüllenden Films auf der erhaltenen
Anordnung.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Mikrolinsen,
die in mikrooptischen Systemen in großem Umfang eingesetzt werden,
werden in optischen Aufnahmeköpfen,
Bildsensoren und dergleichen verwendet. Seit neuerem werden Studien
zur Anwendung der Mikrolinsen in verschiedenen Wiedergabe- oder Displaysystemen
intensiv unternommen. In spezielleren Fällen, in denen die Mikrolinsen in
Abbildungssystemen verwendet werden, werden die Mikrolinsen in einem
Rückprojektionsbildschirm zur
Vergrößerung eines
Bildes eingesetzt, das von einer Lichtquelle projiziert wird, und
um es auf den Bildschirm zu richten. In LCD Panelen werden sie zur Verbesserung
der Performance des Kontrastes der Pixel eingesetzt.
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In
den zuvor erwähnten
Fällen
wird eine Bahn mit einem Mikrolinsen-Array bzw. Mikrolinsenraster,
die zum Aufbringen auf die Rückseite
einer Projektionsbildschirms bestimmt ist, nun im Detail beschrieben.
Das Projektionswiedergabesystem wird zur Vergrößerung und Projektion eines
von einer Lichtquelle auf einen Bildschirm projizierten Bildes eingesetzt,
um so das Bild den Betrachtern zur Verfügung zu stellen. Die Performance
des Rückprojektionsbildschirms
wird durch verschiedene Eigenschaften bestimmt, wie die Verstärkung, den
Betrachtungswinkel, den Kontrast, die Auflösung und die Gleichmäßigkeit.
Bildschirmgleichmäßigkeit,
die ein wesentlicher Faktor für
das Betrachten von hochwertigen Bildern ist, ist mittels des Herstellungsverfahrens
kontrollierbar.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer bekannten Bahn mit einem Mikrolinsen-Array
zum Einsatz in einem Rückprojektionsbildschirm.
Wie in 1 dargestellt, sind Sockel bzw. Basen oder Füße 3 zur
Verwirklichung von Lichtstreuung auf einem transparenten Trägersubstrat
oder einem transparenten Film 1 ausgebildet und sind Mikrolinsen 4 rasterförmig auf
den Sockeln 3 angeordnet. Über die Oberflächen der
Mikrolinsen ist ein zwischenraumausfüllender Film 5 ausgebildet.
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Die
Unregelmäßigkeit
der Höhe
und die Oberflächenrauhigkeit
jedes Sockels sind Faktoren, die die optische Qualität der Bahn
mit dem Mikrolinsen-Array verschlechtern. Die Ungleichmäßigkeit
der Höhe
der Sockel führt
zu einer Veränderung
der optischen Eigenschaften einer einzelnen Mikrolinse. Wenn eine
Bahn mit einem Mikrolinsen-Array mit diesen Sockeln bzw. Basen mit
ungleichmäßiger Höhe auf einem
Rückprojektionsbildschirm
eingesetzt wird, wird sie die Form und Dichte der schwarzen Matrices beeinflusst
und wenn sie in einer optischen Schicht eines Bildsensors verwendet
wird, wird sie die Genauigkeit des Sensors verschlechtern. Auch
die mangelnde Gleichmäßigkeit
der Oberflächenrauhigkeit der
Sockel beeinflusst die auf jedem Sockel vorgesehene Mikrolinse,
was die Herstellung eines Bildschirms oder Bildsensors hoher Qualität schwierig macht.
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Wie
oben erwähnt,
wirkt die Ungleichmäßigkeit
der Höhe
der Sockel oder die Oberflächenrauhigkeit,
die während
der Herstellung der Bahn mit dem Mikrolinsen-Array entsteht, als
ein Umstand der Verschlechterung der optischen Performance der Bahn mit
dem Mikrolinsen-Array.
Insbesondere im Falle eines Rückprojektionsbildschirms
wird, wenn die Höhe der
Sockel ungleichmäßig ist,
die Brennweite der einzelnen Mikrolinsen variieren und wird die
Form und Dichte der schwarzen Matrices, die durch Selbstausrichtung
auf Mirkolinsen entstehen, beeinflusst.
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In
der europäischen
Patentanmeldung
EP 1411376
A1 und der US Patentanmeldung
US 2003/0136759 sind Mikrolinsen-Arrays
mit Mikrolinsen auf Sockel oder Stützteilen offenbart, bei denen die
Sockel oder Stützen
durch lithographische Musterungsverfahren oder Ätzen hergestellt worden sind. Eine ähnliche
Lehre ergibt sich aus der europäischen Patentanmeldung
EP 160 002 945 A1 ,
die vor dem Anmeldetag der Patentanmeldung für die vorliegende Erfindung
eingereicht aber erst danach veröffentlicht
wurde.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Als
Folge hiervon wurde die vorliegende Erfindung gemacht, um die genannten
Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein Verfahren zur Herstellung
einer Bahn mit einem Mikrolinsen-Array zu schaffen, das gleichförmige optische
Performance zeigt.
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Das
Problem ist durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung führt
zu Verbesserungen in der Gleichmäßigkeit
der Höhe
und der Oberflächenrauhigkeit
der Sockel.
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Die
ebene Struktur der Sockel des Mikrolinsen-Arrays kann eine kreisförmige Form,
eine ovale Form, eine polygonale Form oder dergleichen haben, die
vorzugsweise die Formgebung eines Abschnitts einer auf jedem Sockel
bzw. jeder Basis vorzusehenden Mikrolinse aufweist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird der zwischenraumausfüllende Film
vorzugsweise mittels wenigstens einem Verfahren erzeugt, das aus
dem Galvanisieren, nicht-elektrischen Plattieren, Aufdampfen, Sublimationsniederschlagen,
chemischen Aufdampfen und Ausschleuder- oder Sprühbeschichten ausgewählt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer Bahn mit einem Mikrolinsen-Array
gemäß dem Stand der
Technik.
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2a ist
eine Querschnittsansicht, die den Schritt des Einbringens der Sockel
zeigt.
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2b ist
eine Querschnittsansicht, die den Schritt des Einebnens der Sockel
zeigt.
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2c ist
eine Querschnittsansicht, die den Schritt des Entfernens der die
Sockel formenden Sockelform zeigt.
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2d ist
eine Querschnittsansicht, die den Schritt des Aufbringens der Mikrolinsen
auf die Sockel zeigt.
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2e ist
eine Querschnittsansicht, die den Schritt des Aufbringens eines
zwischenraumausfüllenden
Films zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend
wird eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung untere Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Elemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen und sind die ausführliche Beschreibung bekannter
Funktionen und Konstruktionen, die als den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung unnötig
unbestimmt werden lassend, angesehen werden, fortgelassen worden.
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Die 2a bis 2e sind
Querschnittsansichten, die ein Verfahren zur Herstellung einer Bahn mit
einem Mikrolinsen-Array in einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung einer Bahn mit einem Mikrolinsen-Array
wird nun unter Bezugnahme auf die 2a bis 2e erläutert.
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2a zeigt
den Schritt des Einbringens der Sockel 30. Wie in 2a gezeigt,
wird eine Sockelform (Formeinsatz) 20 mit der von einem
Benutzer gewünschten
Formgebung und Dicke auf einem transparenten Trägersubstrat oder einer Trägerfolie 10 vorgesehen
und ein Werkstoff, der für
die Sockel bzw. Basen verwendet werden soll, wird in die Sockelform 20 eingebracht.
Die Sockel 30 bzw. Basen werden vorzugsweise aus einem
Werkstoff geformt, der aus Silizium, Glas, transparentem Metall
und organischem Polymer ausgewählt
ist. Die einzelnen Formen für
die Sockel sind selektiv aus der Sockelform 20 geätzt worden
sind. Die ebene Struktur jeder der Sockel bzw. Basen kann eine Kreisform,
eine ovale Form, eine polygonale Form oder eine andere Form aufweisen,
je nach der Form der die Sockel (Basen) bildenden Formen.
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2b zeigt
den Schritt des Einebnens der Sockel 30. Wie in 2b gezeigt,
ist der für
die Sockel zu verwendende Werkstoff einem chemisch mechanischen
Polieren (CMP) unterworfen worden, um Sockel bzw. Basen 30 der
gewünschten
Dicke zu bilden.
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2c zeigt
den Schritt des Entfernens der die Sockel bildenden Formen, bei
dem die Sockelform 20 selektiv entfernt wird.
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2d zeigt
den Schritt des Aufbringens der Mikrolinsen 40, bei dem
die Mikrolinsen 40 auf den Sockeln bzw. Basen 30 vorgesehen
werden.
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2e zeigt
den Schritt des Aufbringens eines zwischenraumausfüllenden
Films 50, bei dem der zwischenraumausfüllende Film 50 auf
den Mikrolinsen 40 ausgebildet wird und so eine Bahn mit
einem Mikrolinsen-Array hergestellt wird. Wie in 2e gezeigt,
werden die Mikrolinsen 40, nachdem die Sockel 30 mit
Hilfe eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens auf die gleiche
Höhe gebracht
worden sind, auf den jeweiligen Sockeln bzw. Basen vorgesehen, und
so ein gleichmäßiges Mikrolinsen-Array
hergestellt. Die optische Performance der Mikrolinsen-Bahn mit Hilfe
des chemisch-mechanischen Polierverfahrens kann auch kontrolliert
werden.
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Wenn
die Sockel 40 eine geringere Höhe als die in 2e gezeigte
Höhe haben,
wird sich der Krümmungsradius
der oberen Fläche
des zwischenraumfüllenden
Films 50 vergrößern, so
dass der Lichtbetrachtungswinkel der resultierenden Array-Bahn geringer
ist als in dem Fall, der auf der Grundlage des Krümmungsradius
der Mikrolinsen 40 entworfen worden ist. Da nämlich der
Lichtbetrachtungswinkel einer herzustellenden Bahn mit einem Mikrolinsen-Array
in Abhängigkeit
von der Höhe
der Sockel 30 eingestellt werden kann, kann die Höhe der Sockel 30 durch
Ausführen
eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens entsprechend einem von
dem Konstrukteur angestrebten Lichtbetrachtungswinkel bestimmt werden.
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Der
gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebrachte zwischenraumausfüllende Film 50 kann durch
jedes allgemein bekannte dünnfilmbildende Verfahren
hergestellt werden, wie beispielsweise das Galvanisieren, das nicht-elektrische
Plattieren, das Aufdampfen, das Sublimationsniederschlagen, das chemische
Aufdampfen und das Aufschleuder- oder Sprühbeschichtungsverfahren.
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Das
oben beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Bahn mit einem
Mikrolinsen-Array kann für
die Massenherstellung eingesetzt werden. Es kann ebenfalls für die Master-Herstellung
für den Einsatz
in der Massenproduktion verwendet werden. Die Mikrostruktur der
Bahn mit dem Mikrolinsen-Array, die unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens
herge stellt worden ist, kann als eine Form für die Herstellung eines Masters
verwendet werden. Folglich kann die Verwendung der Bahn mit dem
Mikrolinsen-Array als ein Master zusammen mit der Anwendung von
Technologien, wie der Masterreproduktion und des Masterspritzens,
die Herstellung in großem
Umfang der Mikrolinsen-Array-Bahn erlauben.
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Die
Bahn mit dem Mikrolinsen-Array, die nach dem oben beschriebenen
Verfahren hergestellt worden ist, kann bei Rückprojektionsbildschirmen, LCD
Panels, Bildsensoren wie beispielsweise CCD oder CMOS Bildgeräten eingesetzt
werden. Sie kann auch eine gleichmäßige optische Qualität zur Verfügung stellen.
Ihre optische Performance kann auch leicht kontrolliert werden,
was zu einer großen
Verbesserung der optischen Performance der Bahn mit dem Mikrolinsen-Array
führt.
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Die
Mikrolinsen-Array-Bahn gemäß der vorliegenden
Erfindung wird als eine optische Bahn eingesetzt, die entsprechend
den Pixeln eines Rückprojektions-Bildschirms,
einer ladungsgekoppelten Geräts
(CCD) oder einem komplementären
Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS)-Abbildungsgerät angebracht
wird, um so die Empfindlichkeit der Geräte zu erhöhen und die Interferenz zwischen
den Pixeln der Geräte
zu vermindern. Die Bahn mit dem Mikrolinsen-Array kann auch als eine optische Bahn
zur Verbesserung der Kontrastperformance der Pixel eines LCD (Flüssigkristalldisplay)-Panels,
der Einstellung des Streuwinkels des emittierten Lichts oder zur
Einstellung der Lichtverstärkung
angewendet werden.
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Wie
oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung ein gleichförmiges
Mikrolinsen-Array durch zusätzliche
Ausführung
eines chemisch-mechanischen Polierverfahrens nach der Ausbildung
der Sockel hergestellt werden. Die erfindungsgemäße Bahn mit dem Mikrolinsen-Array
kann als Bildschirm eines hohe Qualität erfordernden Displaysystems
verwendet werden und kann ebenfalls auf die optische Schicht verschiedener
Bildsensoren aufgebracht werden, was zu einer deutlichen Verbesserung
der Genauigkeit der Sensoren führt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ebenfalls eine Technologie, die zur
Einstellung der Höhe
der Sockel geeignet ist, um die optische Performance der Bahn mit
dem Mikrolinsen-Array leicht kontrollierbar zu machen.
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Auch
wenn eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung beschrieben wurde,
werden die Fachleute erkennen, dass verschiedene Abwandlungen, Hinzufügungen oder
Ersetzungen innerhalb des Schutzbereiches der durch die beigefügten Patentansprüche definierten Erfindung
möglich
sind.