TW202201049A - 使用微透鏡陣列之光擴散板及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可在減少繞射之影響下照射均勻之擴散光，並且可利用壓印而容易地製成之光擴散板及其製造方法。 光擴散板之複數個微透鏡於包含第1方向及與該第1方向交叉之第2方向之平面上排列。複數個微透鏡之頂點自於上述第1方向及上述第2方向上分別以週期P1及週期P2排列之複數個基準點分別於上述平面內在上述第1方向之位移寬δ1及上述第2方向之位移寬δ2之範圍內無規地位移而配置，一部分相鄰之微透鏡間之邊界部具有相同高度H之平坦部F，上述光擴散板之上述平坦部之面積相對於上述平面之面積之比率為1.0%以下。

Description

使用微透鏡陣列之光擴散板及其製造方法
本發明係關於一種使用微透鏡陣列之光擴散板及其製造方法。
光擴散板可用於反射型液晶顯示裝置、半透射型液晶顯示裝置、光碟用讀頭、投影機(投影型顯示裝置)等各種用途。藉由於光擴散板中使用微透鏡陣列而可於照明區域中獲得光之均勻性。
專利文獻1及2揭示有，藉由以規則排列之透鏡陣列為基準，自該基準點使透鏡之頂點無規地分佈，而向透鏡序列導入不規則性，藉此，減少由規則排列所導致之光之繞射帶來之影響(參照圖22)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-38314號公報 [專利文獻2]日本專利特開2018-200489號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，若欲將如專利文獻1及2中記載之不規則性導入至凹面形狀之微透鏡，則相鄰之透鏡頂點間之距離亦會變得無規，故相鄰之透鏡之邊界部之高度變得不同。尤其是凹面之透鏡彼此之邊界部成為凹曲面交叉而形成之凸部，亦存在縱橫比高之凸部。若欲使用壓印類之模藉由轉印而製作此種微透鏡，則不易轉印縱橫比高之凸部。尤其於藉由壓印將凹凸圖案轉印至如溶膠凝膠材料之無機材料之情形時，進行凝膠化時材料收縮，故高且尖之邊界部易產生裂紋等。
本發明之目的在於提供一種可在減少繞射之影響下照射均勻之擴散光，並且可利用壓印而容易地製成之光擴散板及其製造方法。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之第1態樣，可提供一種光擴散板，其係複數個微透鏡於包含第1方向及與該第1方向交叉之第2方向之平面上排列而成者， 上述複數個微透鏡之頂點自以上述第1方向之週期P1及上述第2方向之週期P2排列之複數個基準點分別於上述平面內在上述第1方向之位移寬δ1及上述第2方向之位移寬δ2之範圍內無規地位移而配置， 上述複數個微透鏡中之一部分相鄰之微透鏡間之邊界部具有相同高度之平坦部， 上述光擴散板之上述平坦部之面積相對於上述平面之面積之比率為1.0%以下。
於上述光擴散板中，可滿足δ1＜0.23×P2及δ2＜0.23×P1。
於上述光擴散板中，若將自上述微透鏡之頂點至上述微透鏡間之邊界之高度之最大值設為H，將上述微透鏡之曲率半徑設為r，將上述微透鏡之開口於與上述平面平行之平面上之最大距離設為D，則可滿足下述式： r－√(r2 －D2 /4)≦H＜r－√(r2 －(D＋2δD )2 /4) 式中，δD ＝√(δ1＋δ2)2 。
於上述第1方向與上述第2方向正交時，於將上述複數個基準點各者設為原點時，上述複數個微透鏡之頂點之位置可配置於由分別以(δ1、δ2)、(-δ1、δ2)、(δ1、-δ2)、(-δ1、-δ2)為中心，以長度2×δ2為第2方向之軸、以長度2×δ1為第1方向之軸之4個圓或橢圓所包圍之區域內。
於上述光擴散板中，可為，上述基準區域之上述1方向之週期P1小於第2方向之週期P2且上述1方向之位移寬δ1大於上述2方向之位移寬δ2。
於上述光擴散板中，上述複數個微透鏡之上述第1方向之曲率半徑與上述第2方向之曲率半徑可大致相等。
於上述光擴散板中，可於上述複數個微透鏡相鄰之複數個邊界部無規地存在上述平坦部。又，上述複數個微透鏡相鄰之複數個邊界部中之若干邊界部可不具有上述平坦部。
於上述光擴散板中，上述複數個微透鏡之頂點可位於同一平面上。
根據本發明之第2態樣，可提供一種上述光擴散板之製造方法，其係製造複數個微透鏡於包含第1方向及與該第1方向交叉之第2方向之平面上排列而成之光擴散板者，該方法包括如下步驟： 製造如下光擴散板之原板：上述複數個微透鏡之頂點自以上述第1方向之週期P1及上述第2方向之週期P2排列之複數個基準點分別於上述平面上在上述第1方向之位移寬δ1及上述第2方向之位移寬δ2之範圍內無規地位移而配置， 一部分相鄰之微透鏡間之邊界部具有相同高度之平坦部， 上述光擴散板之上述平坦部之面積相對於上述平面之面積之比率為1.0%以下； 藉由將上述原板轉印至樹脂而製作樹脂模具； 將上述樹脂模具轉印至溶膠凝膠材料並進行乾燥及焙燒。 [發明之效果]
由於本發明之光擴散板之複數個微透鏡之頂點無規配置，故可減少由微透鏡週期排列導致之繞射光之影響。另一方面，藉由複數個微透鏡之頂點無規配置，而透鏡邊界部之高度不同，雖然一部分邊界部中產生尖頭較尖之邊界部，但此種尖頭較高之邊界部會成為被切除特定高度之平坦部，故可容易地利用壓印進行製造。
進而，由於將平坦部之面積相對於排列有微透鏡之平面之面積之比率設為1%以下，故可抑制由直線進入平坦部之光導致之重影。因此，可藉由壓印尤其是使用如溶膠凝膠材料之無機材料之壓印法而以高產率製造本發明之光擴散板。
以下一面參照圖式一面對本發明之光擴散板及其製造方法之實施方式進行說明。
本發明之光擴散板之典型例為如圖1所示之凹面形狀之複數個微透鏡L於平面上以格子狀排列而成之微透鏡陣列MA。本發明之光擴散板不僅將具有凹面形狀之微透鏡之微透鏡陣列作為對象，亦將具有凸面形狀之微透鏡之微透鏡陣列作為對象，但以下說明中，例舉具有凹面形狀之微透鏡L之微透鏡陣列進行說明。圖1中，以黑圓點表示各個微透鏡(以下簡稱為「透鏡」)L之凹面之最深部(頂點)。如圖2a所示，微透鏡陣列MA之各透鏡L分別存在於在縱方向(Y方向)及橫方向(X方向)上週期性地排列之區域SA(以下適當稱為「基準區域」)上。圖1、圖2a、2b之具體例中，例舉矩形之基準區域SA進行說明，但如後文中所敍述，亦可能存在多邊形。如圖2b之剖視圖所示，各透鏡L之頂點PT1、PT2位於同一平面(XY平面)上。基準區域SA之中心或基準點(白圈)均存在於矩形之中心，但該等透鏡L之頂點(黑圓點)存在於使矩形之中心於X方向及Y方向上無規地位移後之位置。因此，相鄰之透鏡之邊界(實線)自表示基準區域SA之虛線之位置略微偏移。如此，藉由使透鏡之頂點自基準點於X方向及Y方向上無規地偏移，即使平行光入射至週期排列之複數個透鏡L，亦可減少向相同方向出射之光之繞射之影響。然而，藉由使透鏡L之頂點無規地位移，而相鄰之透鏡之邊界部之高度於相鄰之位置上分別變得不同。參照圖3及4對該情況進行說明。
再者，於本案中，第1方向意為縱方向(Y方向)及橫方向(X方向)之一者，第2方向意為縱方向(Y方向)及橫方向(X方向)之另一者。又，以P1表示基準區域SA之第1方向之長度或基準點之週期，以P2表示第2方向之長度或基準點之週期。第1方向與第2方向較佳為正交，但未必僅存在正交之情形，亦包含交叉之情形。又，圖2b所示之具體例中，各透鏡L之頂點PT1、PT2位於同一平面(XY平面)上，但各透鏡L之頂點亦可不必位於同一平面上。即，於微透鏡陣列MA中，透鏡L之頂點之高度方向(圖中為Z方向)之位置可不同。於各透鏡L之頂點不位於同一平面上之情形時，透鏡L之頂點於X方向、Y方向上之位置設為如下位置：將任一透鏡之頂點所存在之X-Y平面設為規定面，向該規定面投影各透鏡之頂點位置時之X方向、Y方向上之位置。
圖3表示透鏡L1～L3之頂點PT(黑圓點)未自基準區域SA之中心進行位移之微透鏡陣列之俯視圖(上段)及其剖視圖(下段)。剖視圖表示於俯視圖中沿通過於X方向上排列之透鏡之頂點PT之虛線切割之剖面。自剖視圖可知，各透鏡L之頂點PT處於相同之高度位置，相鄰之透鏡L1及L2之邊界B12、相鄰之透鏡L2及L3之邊界B23之高度為相同之高度h0 。
圖4表示透鏡L1～L3之頂點(黑圓點)PT1～PT3自基準區域SA之中心以特定之位移寬無規地位移之微透鏡陣列之俯視圖(上段)及其剖視圖(下段)。然而，圖4中，為了容易理解說明，位移之方向僅設為X方向。如圖4之上圖所示，於相鄰之透鏡L1～L3之頂點PT1～PT3自基準區域之中心無規地位移之情形時，相鄰之透鏡之邊界部之高度不同。即，如相鄰之透鏡L1、L2般，以其等之頂點PT1、PT2互相遠離之方式自區域SA之中心(白圈)位移之情形時，透鏡L1、L2之邊界部B12之高度h12 較未進行位移之情形時之邊界高度h0 高。與此相反，相鄰之透鏡L2、L3之頂點PT2、PT3位移至互相接近之位置之情形時，2個透鏡L2、L3之邊界部B23之高度h23 較h0 低。藉此，不僅微透鏡陣列之頂點成為無規之位置，透鏡之邊界部之高度亦變得無規。
若欲使用壓印類之模製作如圖4所示之邊界部之高度無規之凹面形狀之微透鏡，則不易轉印如透鏡L1、L2之邊界部B12之高尖頭或突起部。尤其於使用如溶膠凝膠材料之無機材料之情形時，進行凝膠化時無機材料收縮，故高且尖之邊界部易產生裂紋等。
本發明中，關於微透鏡陣列之透鏡邊界部超過一定以上高度之部分，形成僅切除邊界部之上部之平坦部。於圖4中，邊界部B12之切割位置例如由虛線C-C部所表示。藉由以此方式切除邊界部之上部而產生之平坦部於圖2a之微透鏡陣列MA之俯視圖中如符號F所表示之區域所示僅於一部分且無規之位置之邊界部出現，並非於全部透鏡L之邊界部出現。
此處，如圖2b所示，自透鏡入射面垂直入射之光自平坦部直接直線進入而出射。其結果為，與自各透鏡L之出射面均勻地擴散之光不同，產生重影或雜散光。本發明中，為了抑制此種重影或雜散光之產生，而於微透鏡陣列MA中以如下方式設計微透鏡陣列：使透鏡邊界部之平坦部之面積之合計相對於微透鏡陣列MA之整體之面積(於X、Y平面上投影之面積)成為1%以下，尤其是成為0.5%以下。若透鏡邊界部之平坦部之面積之合計相對於微透鏡陣列MA之整體之面積之比率(以下適當稱為「平坦部比率」或「平坦部面積比」)超過1%，則於來自微透鏡陣列之照射光或投影面中，重影或雜散光易變得顯著。若平坦部比率接近0，則由於透鏡頂點無規配置，故邊界部之高度越不均，而產生極其細長且突出之部位，利用壓印等所進行之成型變得困難。因此，理想為以平坦部比率成為0.01%以上、尤其是成為0.03%以上之方式調整邊界部之高度。
[微透鏡陣列之設計] 如上所述構成微透鏡陣列MA之透鏡L分別設置於以格子狀排列之矩形之基準區域SA上，基準區域SA及基準點於同一平面上在X方向及Y方向上週期性地排列。基準區域SA之X方向之週期(橫方向長度或中心之週期)Px(P1)可設為1 μm～1000 μm，Y方向之週期(縱方向長度或中心之週期)Py(PY)可設為1 μm～1000 μm。可將基準區域SA設為正方形而使週期Px與週期Pyk相同，或者，亦可將基準區域SA設為長方形而使任一方向之週期較另一方向之週期長。基準區域SA之尺寸或形狀可根據欲使用微透鏡陣列進行投影之投影面或與屏幕之距離或其等之形狀而適當選擇。
各透鏡L之頂點可以如下方式設定：自基準區域之中心即基準點於X方向及Y方向上位移，且該位移量變得無規。為了設定無規之位移位置，例如於不超過X方向及Y方向之最大位移量(位移寬)δx及δy(或δ1及δ2)之範圍產生隨機數。然而，X方向及Y方向之最大位移量(位移寬)δx及δy理想為以各透鏡L之頂點不存在於基準區域SA外之方式設定。位移量之最大值δx及δy較佳為相對於基準區域之X方向及Y方向之週期Px、Py，分別設為50%以下，尤其是根據後文中敍述之實驗結果而設為未達23%。若δx/Py及δy/Px未達23%，則抑制基於參照圖4所說明之透鏡邊界部之高度之平坦部面積之增大，易防止重影之產生。於基準區域SA為長方形之情形時，較佳為於長邊方向上位移之透鏡頂點之位移量較於短邊方向上位移之位移量小。即，若Px＜Py，則較佳為以成為δy＜δx之方式使透鏡頂點位置無規配置。原因在於，如此一來，可使由縱方向及橫方向上之繞射光導致之影響變得更均等。
又，如圖15所示，於將基準區域之中心設為原點時，微透鏡之頂點之位置較佳為配置於由以(δx、δy)、(-δx、δy)、(δx、-δy)、(-δx、-δy)分別為中心，且以2δy為長軸、以2δx為短軸之4個橢圓(δx＝δy時成為圓)所包圍之區域內。若該區域內存在微透鏡之頂點，則由於與相鄰之微透鏡之頂點之距離不會變長(參照圖4中之透鏡L1、L2之邊界部B12)，故可抑制為了使透鏡邊界部之高度變低而增加平坦部之面積，其結果為，亦不易產生重影。
構成微透鏡陣列MA之各透鏡L之出射面可設為球面、非球面、抛物面之凹面形狀(或凸面形狀)。透鏡L之曲率r相對於基準區域SA之X方向及Y方向之週期Px、Py可設為50～500%。透鏡L之X方向之曲率rx與Y方向之曲率ry可相同亦可不同，藉由設為相同，而微透鏡透鏡陣列之加工變得容易。再者，透鏡之折射率雖由後文中敍述之透鏡材料、入射光之波長、用途等決定，但較佳為1.4～1.7(對λ＝450 nm之光之折射率)。
微透鏡陣列MA如圖2b之剖視圖所示，光入射之面(圖之微透鏡陣列MA之下表面)平坦，於出射之面(圖之微透鏡陣列MA之上表面)形成有複數個凹面。將透鏡之頂點PT1及PT2所通過之平面(XY平面)之上方及下方分別稱為透鏡部10及板狀部20。透鏡部10之高度H自透鏡L之頂點由透鏡邊界部之平坦部F之高度方向之位置決定。該具體例中，所有透鏡L之頂點存在於同一平面上，平坦部之表面存在於與透鏡L之頂點所屬之同一平面平行之面內。如上所述，若平坦部比率變大，則重影增加，故以平坦部比率成為1%以下之方式決定透鏡部10之高度H。再者，於本案說明書中，於表示平坦部之高度之情形時，平坦部之高度意為自透鏡之光入射之面至平坦部之高度(距離)。
若將透鏡部之高度設為H，將微透鏡之曲率半徑設為r(rx或ry)，將微透鏡之開口於與XY平面平行之平面上之最大距離設為D，則較佳為滿足下述內容。 r－√(r2 －D2 /4)≦H＜r√(r2 －(D＋2δD )2 /4) δD ＝√(δx＋δy)2 藉由滿足該關係，就兼具重影光之抑制及形狀加工之容易化之原因而言，因擴散角變得更均勻，故較佳。
就如上所述之觀點而言，例如，將基準區域SA設為正方形，其一邊之長度可設為10～500 μm，較佳可設為20～100 μm，透鏡部10之高度H可設為1～100 μm，較佳可設為1～12 μm，透鏡之曲率半徑(rx＝ry)可設為40～2000 μm，較佳可設為70～350 μm。又，板狀部20之高度HP可設為0.01～50 μm，較佳可設為0.01～10 μm。透鏡部10與板狀部20可利用壓印成型等而形成為一體，但亦可為獨立之構件。
基準區域SA並非僅侷限於如正方形或長方形之矩形，亦包含如六邊形之多邊形。作為微透鏡陣列之另一實施方式，圖21中展示有具有六邊形之基準區域SA'之微透鏡之微透鏡陣列MA'。如圖所示，基準區域SA'以蜂巢狀排列，於橫方向(X方向)上排列之透鏡之基準點(基準區域之中心)位於同一直線上，但於與橫方向正交之縱方向(Y方向)上相鄰之透鏡之基準點並非位於相同直線上而以鋸齒格子狀排列。於此種情形時，將連結相鄰之兩個基準區域中基準點之間隔最短之基準區域(最接近基準區域)之基準點的線之方向設為第1方向，將與第1方向正交之方向設為第2方向。圖21中，X方向為第1方向，Y方向成為第2方向。因此，第2方向上之基準點之週期成為於上下方向上相鄰之兩個基準區域之Y軸方向之長度。
藉由設定如上所述之基準點之X方向及Y方向之週期Px、Py、最大位移量δx、δy、曲率半徑rx、ry、透鏡高度H、平坦部F之高度HP等，而可特定出微透鏡陣列之形狀。
[微透鏡陣列之材料] 作為構成微透鏡陣列MA之材料，例如可使用氧化矽、SiN、SiON等Si系材料、TiO2 等Ti系材料、ITO(氧化銦錫)系材料、ZnO、ZnS、ZrO2 、Al2 O3 、BaTiO3 、Cu2 O、MgS、AgBr、CuBr、BaO、Nb2 O5 、SrTiO2 等無機材料。該等無機材料為藉由溶膠凝膠法而使該等無機材料之前驅物(溶膠凝膠材料)硬化而成者。溶膠凝膠材料之硬化物為由Si-O鍵等緊固之共價鍵構成之三維網絡，具有充分之機械強度。然而，無機材料存在乾燥及硬化時收縮或加熱時產生裂紋之情形。因此，藉由使用溶膠凝膠法之壓印製造此種細尖或尖頭之結構並不容易。然而，如上所述，本發明之微透鏡陣列以如下方式設置：以透鏡邊界部成為特定之高度以下之方式導入平坦部，不產生細尖或尖頭結構。因此，本發明之微透鏡陣列較佳為藉由使用溶膠凝膠法之壓印而製造。
可使用使上述無機材料與如WO2016/056277號中記載之熱塑性樹脂、紫外線硬化型樹脂等複合化而獲得之材料。又，為了調整折射率、高硬度化等，可使上述無機材料包含公知之微粒子或填料。進而，可使用使上述材料含有紫外線吸收材料而成者。紫外線吸收材料具有藉由吸收紫外線且將光能轉換為如熱之無害形式，而抑制第1凹凸結構體50之劣化之作用。作為紫外線吸收劑，可使用WO2016/056277號中例示之紫外線吸收劑等任意者。
除如上所述之無機材料以外，可使用樹脂材料構成微透鏡陣列。作為此種樹脂材料，例如可使用：聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、AS樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、玻璃強化聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮、氟樹脂、聚芳酯、聚碸、聚醚碸、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、熱塑性聚醯亞胺等熱塑性樹脂；酚系樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、矽酮樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂等熱硬化性樹脂；紫外線硬化型(甲基)丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型丙烯酸胺基甲酸酯系樹脂、紫外線硬化型聚酯丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型環氧丙烯酸酯樹脂、紫外線硬化型多元醇丙烯酸酯樹脂、紫外線硬化型環氧樹脂等紫外線硬化型樹脂；亦可使用將該等摻合2種以上而成之材料等樹脂材料。進而，可使用使上述樹脂材料與上述無機材料複合化而成之材料。又，為了增大折射率或獲得硬塗性等，可含有包含ZrO2 、Nb2 O5 、TiO2 等之微粒子或填料。進而，可使用使上述材料中含有紫外線吸收材料而成者。紫外線吸收材料具有藉由吸收紫外線且將光能轉換為如熱之無害形式，而抑制凹凸結構層之劣化之作用。作為紫外線吸收劑，可使用先前公知者，例如可使用苯并三唑系吸收劑、三𠯤系吸收劑、水楊酸衍生物系吸收劑、二苯甲酮系吸收劑等。
[微透鏡陣列之製造方法] 關於由上述材料形成之微透鏡陣列之製造方法，雖例舉包含凹面形狀之透鏡之微透鏡陣列進行說明，但自不必說亦可適用於包含凸面形狀之透鏡之微透鏡陣列之製造。微透鏡陣列例如如圖5(a)所示，主要可藉由如下步驟而製造：第1步驟S100，其係準備具有基於微透鏡陣列之設計而製作之包含凹透鏡之第1圖案之母模；第2步驟S200，其係使用母模製作具有與第1圖案對應之第2圖案之模具；及第3步驟S300，其係使用模具形成具有與第2圖案對應之第3圖案之微透鏡陣列。
＜第1步驟＞ 以下對製造母模之具體例進行說明。首先於矽、金屬、石英、樹脂等之基板上塗佈抗蝕劑。藉由光微影法、電子束微影法等而形成抗蝕圖案。以抗蝕圖案為遮罩並藉由乾式蝕刻法而對基板進行蝕刻，於基板之表面上形成上述微透鏡陣列之設計中設計之包含凹透鏡圖案之第1圖案。其後將殘存之抗蝕圖案去除。藉此，獲得具有第1圖案之母模。
亦可藉由以下方法取代上述方法而製造具有包含凹透鏡之第1圖案之母模。首先於附熱氧化膜之矽基板上塗佈抗蝕劑。藉由微影法形成抗蝕圖案。以抗蝕圖案為遮罩並藉由乾式蝕刻或濕式蝕刻對熱氧化膜進行蝕刻，從而形成熱氧化膜圖案。其後，將殘存之抗蝕圖案去除。其次，以熱氧化膜圖案為遮罩並藉由乾式蝕刻法對矽基板進行蝕刻。藉此，獲得具有第1圖案之母模。
＜第2步驟＞ 形成母模之後，例如可以如下方式形成具有與第1圖案對應之第2圖案之模具。例如，於將硬化性樹脂塗佈於支持基板上之後，將母模之圖案壓抵於樹脂層並使樹脂層硬化。作為支持基板，例如可例舉：包含玻璃、石英、矽等無機材料之基材；包含矽酮樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、環烯烴聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚醯亞胺(PI)、聚芳酯等有機材料之基材；鎳、銅、鋁等金屬材料。又，支持基板之厚度可設為1～500 μm之範圍。
作為硬化性樹脂，例如可例舉：環氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧雜環丁烷系、胺基甲酸酯系、三聚氰胺系、尿素系、聚酯系、聚烯烴系、酚系、交聯型液晶系、氟系、矽酮系、聚醯胺系等單體、低聚物、聚合物等各種樹脂。硬化性樹脂之厚度較佳為0.5～500 μm之範圍內。其原因在於，若厚度為上述範圍內，則硬化樹脂層之表面上形成之凹凸之高度充分，變得易良好地形成凹凸形狀。
作為塗佈硬化性樹脂之方法，例如可採用旋轉塗佈法、噴塗法、浸漬塗佈法、滴加法、凹版印刷法、網版印刷法、凸版印刷法、模嘴塗佈法、淋幕式塗佈法、噴墨法、濺鍍法等各種塗佈方法。進而，作為使硬化性樹脂硬化之條件，根據使用之樹脂之種類而不同，例如較佳為硬化溫度為室溫～250℃之範圍內，硬化時間為0.5分鐘～24小時之範圍內。又，可為藉由照射如紫外線或電子束之能量線而使其硬化之方法，於該情形時，照射量較佳為20 mJ/cm2 ～10 J/cm2 之範圍內。
其次，自硬化後之硬化樹脂層將母模卸除。作為卸除母模之方法，並不限定於機械剝離法，可採用公知之方法。
亦可進而將上述母模或模具轉印1次以上而製作模具。
＜第3步驟＞ 用於製造微透鏡陣列之第3步驟為將溶膠凝膠材料轉印至第2圖案之製程，如圖5(b)所示，主要具有溶液製備步驟、塗佈步驟、乾燥步驟、按壓步驟、暫時焙燒步驟、剝離步驟及硬化步驟。 (1)溶液製備步驟 首先製備無機材料之前驅物之溶液。於使用溶膠凝膠法形成包含無機材料之凹凸結構層之情形時，製備金屬烷氧化物之溶液作為無機材料之前驅物之溶液。例如，於形成包含氧化矽之凹凸結構層之情形時，作為氧化矽之前驅物，可使用：四甲氧基矽烷(TMOS)、四乙氧基矽烷(TEOS)、四異丙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丁氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、四第二丁氧基矽烷、四第三丁氧基矽烷等四烷氧基矽烷所代表之四烷氧化物單體、甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、異丙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷(MTES)、乙基三乙氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、異丙基三乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、乙基三丙氧基矽烷、丙基三丙氧基矽烷、異丙基三丙氧基矽烷、苯基三丙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、乙基三異丙氧基矽烷、丙基三異丙氧基矽烷、異丙基三異丙氧基矽烷、苯基三異丙氧基矽烷、甲苯基三乙氧基矽烷等三烷氧基矽烷所代表之三烷氧化物單體、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二丙氧基矽烷、二甲基二異丙氧基矽烷、二甲基二正丁氧基矽烷、二甲基二異丁氧基矽烷、二甲基二第二丁氧基矽烷、二甲基二第三丁氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二乙基二乙氧基矽烷、二乙基二丙氧基矽烷、二乙基二異丙氧基矽烷、二乙基二正丁氧基矽烷、二乙基二異丁氧基矽烷、二乙基二第二丁氧基矽烷、二乙基二第三丁氧基矽烷、二丙基二甲氧基矽烷、二丙基二乙氧基矽烷、二丙基二丙氧基矽烷、二丙基二異丙氧基矽烷、二丙基二正丁氧基矽烷、二丙基二異丁氧基矽烷、二丙基二第二丁氧基矽烷、二丙基二第三丁氧基矽烷、二異丙基二甲氧基矽烷、二異丙基二乙氧基矽烷、二異丙基二丙氧基矽烷、二異丙基二異丙氧基矽烷、二異丙基二正丁氧基矽烷、二異丙基二異丁氧基矽烷、二異丙基二第二丁氧基矽烷、二異丙基二第三丁氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、二苯基二丙氧基矽烷、二苯基二異丙氧基矽烷、二苯基二正丁氧基矽烷、二苯基二異丁氧基矽烷、二苯基二第二丁氧基矽烷、二苯基二第三丁氧基矽烷等二烷氧基矽烷所代表之二烷氧化物單體。進而，亦可使用烷基之碳數為C4～C18之烷基三烷氧基矽烷或二烷基二烷氧基矽烷。
亦可使用：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等具有乙烯基之單體、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等具有環氧基之單體、對苯乙烯基三甲氧基矽烷等具有苯乙烯基之單體、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等具有甲基丙烯醯基之單體、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等具有丙烯醯基之單體、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等具有胺基之單體、3-脲基丙基三乙氧基矽烷等具有脲基之單體、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等具有巰基之單體、雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫化物等具有硫基之單體、3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等具有異氰酸基之單體、使該等單體少量聚合而成之聚合物、以向上述材料之一部分中導入官能基或聚合物為特徵之複合材料等金屬烷氧化物。又，該等化合物之烷基或苯基之一部分或者全部可經氟取代。進而，可例舉：乙醯丙酮酸金屬、羧酸金屬、氯氧化物、氯化物或該等之混合物等，但並不限定於該等。作為金屬種，除Si以外亦可例舉Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等或該等之混合物等，但並不限定於該等。亦可使用適當混合有上述氧化金屬之前驅物者。又，藉由向該等材料中添加界面活性劑，而可形成中孔化之凹凸結構層。進而，作為氧化矽之前驅物，可使用分子中包含與氧化矽具有親和性、反應性之水解基及具有撥水性之有機官能基之矽烷偶合劑。例如，可例舉：正辛基三乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷等矽烷單體；乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷等乙烯基矽烷；3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等甲基丙烯醯基矽烷類；2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧矽烷；3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷等巰基矽烷；3-辛醯基硫-1-丙基三乙氧基矽烷等硫矽烷；3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷、使該等單體聚合而成之聚合物等。
於使用TEOS與MTES之混合物作為無機材料之前驅物之情形時，該等之混合比例如可設為以莫耳比計為1：1。該前驅物藉由進行水解及縮聚反應而生成非晶質氧化矽。為了調節作為合成條件之溶液之pH值，而添加鹽酸等酸或氨等鹼。pH值較佳為4以下或10以上。又，可為了進行水解而添加水。添加之水之量可設為相對於金屬烷氧化物種以莫耳比計為1.5倍以上。
作為前驅物溶液之溶劑，例如可例舉：甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)、丁醇等醇類；己烷、庚烷、辛烷、癸烷、環己烷等脂肪族烴類；苯(Benzene)、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烴類；二乙醚、四氫呋喃、二㗁烷等醚類；丙酮、甲基乙基酮、異佛爾酮、環己酮等酮類；丁氧基乙基醚、己基氧基乙基醇、甲氧基-2-丙醇、苄氧基乙醇等醚醇類；乙二醇、丙二醇等醇類；乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚類；乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯等酯類；苯酚、氯酚等酚類；N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類；氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、單氯苯、二氯苯等鹵素系溶劑；二硫化碳等含雜原子之化合物；水及該等之混合溶劑。尤其較佳為乙醇及異丙醇，又，亦較佳為於該等中混合水而成者。
作為前驅物溶液之添加物，可使用用於調節黏度之聚乙二醇、聚環氧乙烷、羥丙基纖維素、聚乙烯醇或作為溶液穩定劑之三乙醇胺等烷醇胺、乙醯丙酮等β二酮、β酮酯、甲醯胺、二甲基甲醯胺、二㗁烷等。又，作為前驅物溶液之添加物，可使用藉由照射準分子UV光等紫外線所代表之能量線等光而產生酸或鹼之材料。藉由添加此種材料，而可藉由照射光而使前驅物溶液硬化(凝膠化)而形成無機材料。
又，亦可使用聚矽氮烷作為無機材料之前驅物。聚矽氮烷藉由加熱或照射準分子等能量線而進行氧化進行陶瓷化(氧化矽改質)，形成氧化矽、SiN或SiON。再者，「聚矽氮烷」係指具有矽-氮鍵之聚合物，且為包含Si-N、Si-H、N-H等之SiO2 、Si3 N4 及兩者之中間固溶體SiOX NY 等陶瓷前驅物無機聚合物。更佳為如日本專利特開平8-112879號公報中記載之下述通式(1)所表示之於相對較低溫下進行陶瓷化而改性為氧化矽等之化合物。
通式(1)： -Si(R1)(R2)-N(R3)- 式中，R1、R2、R3分別表示氫原子、烷基、烯基、環烷基、芳基、烷基矽烷基、烷基胺基或烷氧基。
於上述通式(1)所表示之化合物之中，尤佳為R1、R2及R3全部為氫原子之全氫聚矽氮烷(亦稱為PHPS)或與Si鍵結之氫部分之一部分被烷基等取代而成之有機聚矽氮烷。
作為於低溫下進行陶瓷化之聚矽氮烷之另一例，亦可使用使聚矽氮烷與矽烷氧化物發生反應而獲得之矽烷氧化物加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平5-238827號公報)、使聚矽氮烷與縮水甘油發生反應而獲得之縮水甘油加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-122852號公報)、使聚矽氮烷與醇發生反應而獲得之醇加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-240208號公報)、使聚矽氮烷與金屬羧酸鹽發生反應而獲得之金屬羧酸鹽加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-299118號公報)、使聚矽氮烷與包含金屬之乙醯丙酮錯合物發生反應而獲得之乙醯丙酮錯合物加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-306329號公報)、向聚矽氮烷中添加金屬微粒子而獲得之添加有金屬微粒子之聚矽氮烷(例如日本專利特開平7-196986號公報)等。
作為聚矽氮烷溶液之溶劑，可使用脂肪族烴、脂環式烴、芳香族烴等烴溶劑、鹵代烴溶劑、脂肪族醚、脂環式醚等醚類。為了促進朝氧化矽化合物之改質，可添加胺或金屬之觸媒。
於使用聚矽氮烷作為無機材料之前驅物之情形時，可藉由加熱或照射準分子等能量線而使前驅物溶液硬化而形成無機材料。
(2)塗佈步驟 將如上所述製備之無機材料之前驅物溶液塗佈於基材上而形成塗膜。為了提昇密接性而可於基材上設置表面處理或易接著層等。作為前驅物溶液之塗佈方法，可使用棒式塗佈法、旋轉塗佈法、噴塗法、浸漬塗佈法、模嘴塗佈法、噴墨法等任意之塗佈方法，就能夠於面積相對較大之基材上均勻地塗佈前驅物溶液、可於前驅物溶液硬化之前迅速地使塗佈結束而言，較佳為棒式塗佈法、模嘴塗佈法及旋轉塗佈法。
(3)乾燥步驟 塗佈前驅物溶液之後，為了使塗膜(前驅物膜)中之溶劑蒸發，而可於大氣中或減壓下保持基材。就凹凸圖案形成之穩定性之觀點而言，較理想為可使圖案轉印良好之乾燥時間範圍充分寬廣，其可藉由乾燥溫度(保持溫度)、乾燥壓力、前驅物之材料種、前驅物之材料種之混合比、製備前驅物溶液時使用之溶劑量(前驅物之濃度)等而調整。再者，僅直接保持基材，塗膜中之溶劑亦會蒸發，故不必進行加熱或送風等積極的乾燥操作，只要將形成有塗膜之基材直接放置特定時間或為了進行後續之步驟而於特定時間之間搬送即可。
(4)按壓步驟 其次，藉由將凹凸圖案轉印用之模具按壓至塗膜，而將模具之凹凸圖案轉印至塗膜，而形成凹凸結構層。可使用上述樹脂模具作為凹凸圖案轉印用之模具。樹脂模具具有柔軟性或可撓性，故較理想。又，使用卷狀模具之輥製程與使用板狀模具之加壓式製程相比，模具與塗膜相接之時間短，故具有如下優點：可防止由模具、基材及設置基材之載置台等之熱膨脹係數之差導致之圖案脫落，可防止因前驅物膜中之溶劑之爆沸而於圖案中產生氣體之氣泡或殘留氣體痕跡，由於前驅物膜與模具進行線接觸故可減小轉印壓力及剝離力，容易應對大面積化，按壓時不會混入氣泡等。又，可一面將模具壓抵於塗膜一面對基材進行加熱。
(5)暫時焙燒步驟 可於將模具壓抵於前驅物膜之後對前驅物膜進行暫時焙燒。藉由進行暫時焙燒，而使前驅物轉化為無機材料，塗膜硬化，凹凸圖案固化，剝離時不易變形。於進行暫時焙燒之情形時，較佳為於大氣中於室溫～300℃之溫度下進行加熱。再者，並非一定要進行暫時焙燒。又，於添加有藉由向前驅物溶液照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料之情形時，例如可藉由照射準分子UV光等紫外線所代表之能量線代替對前驅物膜進行暫時焙燒而使塗膜硬化。
(6)剝離步驟 對模具進行按壓或對前驅物膜進行暫時焙燒之後，自塗膜(前驅物膜或藉由使前驅物膜轉化而形成之無機材料膜)將模具剝離。作為模具之剝離方法，可採用公知之剝離方法。模具之凹凸圖案之凸部及凹部於一致之方向上延伸排列，故脫模性佳。模具之剝離方向可設為與凸部及凹部之延伸方向平行之方向。藉此，可進一步提昇模具之脫模性。可一面對塗膜進行加熱一面剝離模具，藉此，使自塗膜產生之氣體逸出，可防止塗膜內產生氣泡。於使用卷狀之模具之情形時，與使用板狀模具之加壓式相比，剝離力較小即可，可於塗膜不殘留於模具之條件下容易地將模具自塗膜剝離。尤其，藉由一面對塗膜進行加熱一面進行按壓而使反應易進行，剛按壓後，模具易自塗膜剝離。
(7)硬化步驟 可於自塗膜(凹面結構層)將模具剝離之後，對凹面結構層進行正式硬化。藉由正式焙燒而可使凹面結構層正式硬化。於使用藉由溶膠凝膠法而轉化為氧化矽之前驅物之情形時，構成凹凸結構層之氧化矽(非晶形二氧化矽)中包含之羥基等藉由正式焙燒而脫離，凹面結構層變得更緊固。正式焙燒較佳為於200～1200℃之溫度下進行5分鐘～6小時左右。此時，於凹面結構層包含氧化矽之情形時，根據焙燒溫度、焙燒時間而成為非晶質或晶質或非晶質與晶質之混合狀態。再者，並非一定要進行硬化步驟。又，於添加有藉由向前驅物溶液照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料之情形時，例如可藉由照射準分子UV光等紫外線所代表之能量線代替對凹面結構層進行焙燒而使凹面結構層正式硬化。
又，除上述無機材料以外，亦可使用硬化性樹脂材料形成凹面結構層。於使用硬化性樹脂形成凹面結構層之情形時，例如，於將硬化性樹脂塗佈於基材之後，藉由一面將具有凹面圖案之模具壓抵於塗佈之硬化性樹脂層一面使塗膜硬化，而可將模具之凹面圖案轉印至硬化性樹脂層。硬化性樹脂可於利用有機溶劑進行稀釋之後進行塗佈。作為該情形時使用之有機溶劑，可選擇使硬化前之樹脂溶解者使用。例如可自甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)等醇系溶劑、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮(MIBK)等酮系溶劑等公知者選擇。作為塗佈硬化性樹脂之方法，例如可採用旋轉塗佈法、噴塗法、浸漬塗佈法、滴加法、凹版印刷法、網版印刷法、凸版印刷法、模嘴塗佈法、淋幕式塗佈法、噴墨法、濺鍍法等各種塗佈方法。作為具有凹凸圖案之模具，例如可使用膜狀模具、金屬模具等所需之模具。進而，作為使硬化性樹脂硬化之條件，根據使用之樹脂之種類而不同，例如較佳為硬化溫度為室溫～250℃之範圍內，硬化時間為0.5分鐘～3小時之範圍內。又，可為藉由照射如紫外線或電子束之能量線而使其硬化之方法，於該情形時，較佳為照射量為20 mJ/cm2 ～10 J/cm2 之範圍內。
[關於光源] 作為入射至微透鏡陣列MA之光之光源，可使用雷射光源或燈光源等任意之光源。作為入射光之波長，可設為任意之波長，例如投影機用途中，可設為400～800 nm。
[評價方法] 關於如圖1及2所示之微透鏡陣列，關於改變了透鏡L之基準區域之橫寬Px(X方向週期)、縱寬Py(Y方向週期)、透鏡頂點位置之X方向及Y方向之最大位移量δx、δy、透鏡高度H、曲率r之微透鏡陣列，利用模擬求出特定之照射面中之擴散光分佈。於模擬中，將光源、微透鏡陣列MA及檢測監視器(照射面)設為如圖14之配置，該等之間之光之傳輸利用平面波譜法進行計算。微透鏡陣列如圖2b所示具有平坦之入射界面及具有凹凸結構之出射界面，將相當於板狀部之厚度之界面間之距離設為10 μm。板狀部與透鏡部由相同材料形成，將折射率設定為n＝1.44。來自微透鏡陣列MA之出射光之擴散角度設定為±0.5度。光源之波長為λ＝450 nm，將入射光之光束直徑設為500 μm。其他具體的條件根據以下每個實驗而決定，藉由模擬而求出照射面之每個X座標及Y座標之擴散光強度。
實驗1： 針對微透鏡陣列MA，於表1之條件下準備樣品No.0～No.6。該等樣品之微透鏡陣列MA之基準區域均設為X方向週期Px及Y方向週期Py為P＝60 μm之正方形，製成將其於X、Y方向上排列35個而成之陣列。透鏡頂點設為位於同一平面上，透鏡頂點之朝X、Y方向之無規位移之最大變量δx、δy分別改變為如表1所示之每個樣品均不同之值。關於透鏡高度H(距透鏡頂點之最大高度)，任一樣品均設定為5.06 μm。因此，根據最大位移量δx、δy之情況，透鏡邊界部之超過作為透鏡部之高度H之5.06 μm之高度部分(包含頂點之部分)被去除(沿與X、Y平面平行之面切割)而成為平坦部。表1中展示以此方式形成之平坦部比率(%)及δ/P(δx/Px＝δy/Py)。再者，於所有樣品中，透鏡之曲率180 μm與焦點距離400 μm設為相同。再者，平坦部之高度成為透鏡部之高度H與板狀部之厚度(10 μm)之和。
[表1]
   δ/P 平坦部比率 Px(μm) Py(μm) δx(μm) δy(μm) 高度H(μm)
No.0 0.000 0.00% 60 60 0 0 5.06
No.1 0.083 0.09% 60 60 5 5 5.06
No.2 0.167 0.43% 60 60 10 10 5.06
No.3 0.200 0.77% 60 60 12 12 5.06
No.4 0.217 0.90% 60 60 13 13 5.06
No.5 0.250 1.41% 60 60 15 15 5.06
No.6 0.333 3.28% 60 60 20 20 5.06
藉由模擬而求出自樣品No.0～No.6之微透鏡陣列照射之光強度分佈，將結果分別示於圖6(a)～(c)、圖7(a)、(b)、圖8(a)、(b)之曲線圖中。曲線圖中，X、Y分別表示X方向及Y方向位置中之光強度之實際之圖案。Xtarget、Ytarget表示X方向及Y方向位置中之光強度均勻之理想的分佈(頂帽形之分佈)。
據圖6(a)～(c)、圖7(a)、(b)、圖8(a)、(b)之曲線圖可知，若平坦部之面積超過1%，則實際之圖案中之光強度變化(雜訊)變大。認為其原因在於：由於平坦部之面積變大，故直進光增加，該直進光作為重影出現。圖9(a)中展示了相對於平坦部之面積比之重影之比率。重影之比率表示檢測部(投影部)之中央區域(於擴散角度範圍中為-0.5度～0.5度)中之所照射之光能之總照射能之比率。據曲線圖可知，若平坦部之面積比超過1%，則重影比率變高。又，自圖9(b)所示之相對於δ/P之重影比率可知，δ/P越低則重影比率越小。為了將重影比率保持為0.02以下，理想為δ/P未達0.23。
實驗2： 該實驗中，將基準區域之形設為縱長(Y方向長)之長方形，以與實驗1相同之方式，關於微透鏡陣列MA，於表2之條件下準備6個樣品No.0～No.5。透鏡頂點朝X、Y方向之無規位移之最大位移量δx、δy分別改變為如表2所示之每個樣品均不同之值。雖然基準區域之Y方向之長度Py較X方向之長度Px長(Py＜Px)，但關於最大值δx、δy，δy＜δx，設定為δx/Py＝Px/δy(δ/P)。關於透鏡高度H(距透鏡頂點之最大高度)，任一樣品均設定為5.73 μm。因此，根據最大位移量δx、δy之情況，透鏡邊界部之高度超過5.73 μm之高度部分被去除(沿與X、Y平面平行之面切割)而成為平坦部。表2中展示以此方式形成之平坦部比率(%)及δ/P(δx/Py＝δy/Px)。再者，於全部樣品中，透鏡之曲率180 μm與焦點距離400 μm設為相同。再者，微透鏡陣列之板狀部與實驗1相同。
[表2]
δ/P 平坦部比率 Px(μm) Py(μm) δx(μm) δy(μm) 高度H(μm)
No.0 0 0.00% 50 75 0 0 5.73
No.1 0.08 0.09% 50 75 6 4 5.73
No.2 0.16 0.43% 50 75 12 8 5.73
No.3 0.208 0.99% 50 75 15.6 10.4 5.73
No.4 0.24 1.22% 50 75 18 12 5.73
No.5 0.32 2.90% 50 75 24 16 5.73
藉由模擬而求出自樣品No.0～No.5之微透鏡陣列照射之光強度分佈，將結果分別示於圖10(a)～(c)及圖11(a)～(c)之曲線圖中。曲線圖中，X、Y分別表示X方向及Y方向位置中之光強度之實際之圖案，Xtarget、Ytarget表示X方向及Y方向位置中之光強度均勻之理想的分佈(頂帽形之分佈)。
自圖10(a)～(c)及圖11(a)～(c)之曲線圖可知，若平坦部比率超過1%，則實際之圖案中之光強度之變化(雜訊)變大。認為其原因在於：由於平坦部之面積增加，故通過微透鏡陣列之直進光增加，該直進光作為重影出現。圖12中展示了相對於平坦部比率之重影之比率。據曲線圖可知，若平坦部之面積比率超過1%，則重影比率變高。又，就圖13所示之相對於δ/P之重影比率而言，可知δ/P越低則重影比率越小。可知為了將重影比率保持為0.02以下，理想為δ/P未達0.23。
實驗3： 該實驗中，於實驗1中，將包含最大位移量δx、δy之範圍之條件設為與實驗1之No.4之樣品相同，但將以下設為追加條件：於將被圖15之斜線包圍之區域PA即基準區域之中心設為原點時，透鏡頂點之位置無規地配置於由分別以(δx、δy)、(-δx、δy)、(δx、-δy)、(-δx、-δy)為中心，以2δy為長軸、以2δx為短軸之4個橢圓所包圍之區域PA內。然而，實驗1之No.4之樣品中，由於δx＝δy(＝60 μm)，故並非橢圓而成為圓。
為了滿足該追加條件，而如圖16之流程圖所示：藉由產生隨機數，而使透鏡頂點於以(δx、δy)、(-δx、δy)、(δx、-δy)、(-δx、-δy)為頂點之長方形區域內無規地移動(S1)；判斷透鏡頂點是否位於區域PA內(S2)；於判斷位於該區域PA內之情形時，將該位置確定為透鏡之頂點(S2)。於判斷不位於區域PA內之情形時，再次，使透鏡頂點於上述長方形區域內無規地移動直至透鏡頂點位於區域PA內，藉由重複該操作，而透鏡頂點位於區域PA。
將以此方式使透鏡頂點位置於區域PA內無規地位移之情形時自微透鏡陣列獲得之光強度分佈示於圖17。可知圖17所示之光強度分佈曲線為大致梯形，與未附加透鏡頂點存在於區域PA之範圍內之條件之實驗1之No.4之樣品相比可知，曲線中央部之光強度之突出得以抑制。原因在於，藉由將透鏡頂點限制於以(δx、δy)、(-δx、δy)、(δx、-δy)、(-δx、-δy)為頂點之長方形之區域之中且限制於區域PA內，可防止相鄰之透鏡之頂點距離變長，使透鏡邊界部中產生之平坦部之面積更小。藉此，可減少產生通過平坦部之重影之直進光。如此，可知，藉由將透鏡頂點限制於區域PA內，平坦部之面積比率算出為0.18%，遠低於不設該限制之情形時之平坦部之面積比率0.90%(參照實驗1之No.4)。圖18及19中分別展示了使相對於平坦部比率之重影比率及相對於δ/P之重影比率與實驗1之No.4之結果之比較。
實驗4： 上述實驗1～3中，使用了包含凹面形狀之微透鏡之微透鏡陣列，但該實驗中，使用了如圖20(a)所示之包含剖面形狀具有平坦部F之凸面形狀之微透鏡的微透鏡陣列，針對該情形，以與實驗例1相同之方式藉由模擬求出光強度分佈。最大位移量δx、δy、基準區域之尺寸、平坦部比率設為與實驗1之No.4之樣品相同。將獲得之光強度分佈示於圖20(b)。若將圖20(b)所示之光強度分佈與自實驗1之No.4之樣品獲得之光強度分佈之結果(參照圖7(b))加以比較，則可知獲得與包含凹面形狀之透鏡之微透鏡陣列大致相等之光強度分佈之曲線。
以上雖藉由實施方式對本發明進行了說明，但藉由本發明之製造方法而製造之光學相位差構件並不限制於上述實施方式，可於申請專利範圍中記載之技術思想之範圍內進行適當改變。例如，上述說明中，關於微透鏡之尺寸及基準區域之尺寸，例舉了縱方向(Y方向)較橫方向(X方向)長之例進行說明，但反之亦可。又，縱方向與橫方向可不必正交，只要交叉即可。 [產業上之可利用性]
本發明之光擴散板可較佳地用於反射型液晶顯示裝置、半透射型液晶顯示裝置、光碟用讀頭、抬頭顯示器、投影機(投影型顯示裝置)等各種元件或裝置。
10:透鏡部 20:板狀部 B12:透鏡邊界部 B23:透鏡邊界部 F:平坦部 H:透鏡高度 HP:板狀部之高度 L:微透鏡 MA:微透鏡陣列 MA':微透鏡陣列 PA:區域 PT:透鏡頂點 PT1～3:透鏡頂點 Px:基準區域之X方向週期 Py:基準區域之Y方向週期 SA:基準區域 SA':基準區域 δx:X方向之無規位移量 δy:Y方向之無規位移量
圖1係表示實施方式之微透鏡陣列之表面形狀之概念圖。 圖2a係圖1所示之微透鏡陣列之俯視圖。 圖2b係沿圖2a之虛線t-t切割之剖視圖。 圖3係表示透鏡L1～L3之頂點PT未自基準區域SA之中心發生位移之微透鏡陣列之俯視圖(上段)及其剖視圖(下段)之概念圖。 圖4係透鏡L1～L3之頂點自基準區域之中心無規地於X方向上位移之微透鏡陣列之俯視圖(上段)及其剖視圖(下段)。 圖5(a)係表示微透鏡陣列之製造製程之一例之流程圖，圖5(b)係表示使用溶膠凝膠材料並藉由壓印法而製造微透鏡陣列之製程之流程圖。 圖6(a)～(c)分別表示實驗1中之自樣品No.0～No.2之微透鏡陣列照射之光強度分佈之曲線圖。 圖7(a)及(b)分別表示實驗1中之自樣品No.3及No.4之微透鏡陣列照射之光強度分佈之曲線圖。 圖8(a)及(b)分別表示實驗1中之自樣品No.5及No.6之微透鏡陣列照射之光強度分佈之曲線圖。 圖9(a)係表示實驗1中之樣品No.1～No.6之重影比率相對於平坦部比率之變化之曲線圖，圖9(b)係表示實驗1中之樣品No.1～No.6之重影比率相對於δ/P之變化之曲線圖。 圖10(a)～(c)分別表示實驗2中之自樣品No.1～No.3之微透鏡陣列照射之光強度分佈之曲線圖。 圖11(a)～(c)分別表示實驗2中之自樣品No.3～No.5之微透鏡陣列照射之光強度分佈之曲線圖。 圖12係表示實驗2中之No.1～No.5之重影比率相對於平坦部面積比率之變化之曲線圖。 圖13表示實驗2中之No.1～No.5之重影比率相對於δ/P之變化之曲線圖。 圖14係為了模擬各實驗中之微透鏡陣列之光強度分佈而使用之光源、微透鏡陣列MA及檢測監視器之配置圖。 圖15係表示基準區域內被4個橢圓包圍之微透鏡之頂點之較佳之區域PA之概念圖。 圖16係表示用於使透鏡頂點位於圖15所示之區域PA之處理之流程圖。 圖17係表示於實驗3中自使透鏡頂點位置於區域PA之範圍內無規地位移時之微透鏡陣列獲得之光強度分佈之曲線圖。 圖18係表示使實驗3中之相對於平坦部面積比率之重影比率與實驗1之No.4相比較時之圖。 圖19係表示使實驗3中之相對於δ/P之重影比率與實驗1之No.4相比較時之圖。 圖20(a)係實驗4中使用之包含具有平坦部F之凸面形狀之微透鏡之微透鏡陣列之概略剖視圖，圖20(b)係表示其光強度分佈之曲線圖。 圖21係微透鏡之基準區域為六邊形之微透鏡陣列之俯視圖。
F:平坦部
L:微透鏡
MA:微透鏡陣列
PT1:透鏡頂點
PT2:透鏡頂點
δx:X方向之無規位移量
δy:Y方向之無規位移量

Claims (10)

  1. 一種光擴散板，其係複數個微透鏡於包含第1方向及與該第1方向交叉之第2方向之平面上排列而成者， 上述複數個微透鏡之頂點自以上述第1方向之週期P1及上述第2方向之週期P2排列之複數個基準點分別於上述平面內在上述第1方向之位移寬δ1及上述第2方向之位移寬δ2之範圍內無規地位移而配置， 上述複數個微透鏡中之一部分相鄰之微透鏡間之邊界部具有相同高度之平坦部， 上述光擴散板之上述平坦部之面積相對於上述平面之面積之比率為1.0%以下。
  2. 如請求項1之光擴散板，其滿足δ1＜0.23×P2及δ2＜0.23×P1。
  3. 如請求項1之光擴散板，其中 若將自上述微透鏡之頂點至上述微透鏡間之邊界之高度之最大值設為H，將上述微透鏡之曲率半徑設為r，將上述微透鏡之開口於與上述平面平行之平面上之最大距離設為D，則滿足下述式： r－√(r2 －D2 /4)≦H＜r－√(r2 －(D＋2δD )2 /4) 式中，δD ＝√(δ1＋δ2)2 。
  4. 如請求項1之光擴散板，其中於上述第1方向與上述第2方向正交時，將上述複數個基準點各者設為原點時，上述複數個微透鏡之頂點之位置配置於由分別以(δ1、δ2)、(-δ1、δ2)、(δ1、-δ2)、(-δ1、-δ2)為中心，且以長度2×δ2為第2方向之軸、以長度2×δ1為第1方向之軸之4個圓或橢圓所包圍之區域內。
  5. 如請求項1之光擴散板，其中上述1方向之週期P1小於第2方向之週期P2，且上述1方向之位移寬δ1大於上述2方向之位移寬δ2。
  6. 如請求項1之光擴散板，其中上述複數個微透鏡之上述第1方向之曲率半徑與上述第2方向之曲率半徑大致相等。
  7. 如請求項1之光擴散板，其中於上述複數個微透鏡相鄰之複數個邊界部無規地存在上述平坦部。
  8. 如請求項1之光擴散板，其中上述複數個微透鏡之相鄰之複數個邊界部中，若干邊界部不具有上述平坦部。
  9. 如請求項1至8中任一項之光擴散板，其中上述複數個微透鏡之頂點位於同一平面上。
  10. 一種上述光擴散板之製造方法，其係製造複數個微透鏡於包含第1方向及與該第1方向交叉之第2方向之平面上排列而成之光擴散板者，該方法包括如下步驟： 製造如下光擴散板之原板：上述複數個微透鏡之頂點自以上述第1方向之週期P1及上述第2方向之週期P2排列之複數個基準點分別於上述平面上在上述第1方向之位移寬δ1及上述第2方向之位移寬δ2之範圍內無規地位移而配置， 一部分相鄰之微透鏡間之邊界部具有相同高度之平坦部，且 上述光擴散板之上述平坦部之面積相對於上述平面之面積之比率為1.0%以下； 藉由將上述原板轉印至樹脂而製作樹脂模具；及 將上述樹脂模具轉印至溶膠凝膠材料，並進行乾燥及焙燒。
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