微透鏡襯底及其制造方法、透射屏和背面投影裝置的制作方法

專利名稱：微透鏡襯底及其制造方法、透射屏和背面投影裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制造微透鏡襯底的方法、一種具有凹面部分的襯底、一種微透鏡襯底、一種透射屏和一種背面投影裝置。
背景技術：
近年來，對作為用于家庭影院、大屏幕電視機等的監視器的合適的顯示器的背面投影裝置的需求變得日益強烈。在這種背面投影裝置使用的透射屏中，通常使用雙面凸透鏡。但是，提供這種雙面凸透鏡的傳統背面投影裝置具有一個問題，即其垂直視角小，雖然其橫向視角大(即，存在視角偏差)。
為了解決這個問題，提出了一種使用提供多個微透鏡的光擴散元件(微透鏡襯底)代替雙面凸透鏡的透射屏(例如，參見JP-A-2000-321675)。為了改善投影圖像的對比度，在這種光擴散元件(例如微透鏡襯底)中提供黑色掩模(遮光層或黑底)。但是，與在這種光擴散元件(微透鏡襯底)中不提供黑色掩模(遮光層或黑底)的情況相比，透光率(即，發射光的量相對于進入光擴散元件的光的量的比率)傾向于大大降低。此外，在這種光擴散元件中不提供黑色掩模(遮光層或黑底)的情況下，可以提高透光率。但是，在這種情況下，得到的圖像對比度傾向于大大降低。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種透射屏和一種背面投影裝置，它們可以獲得具有優異對比度的圖像，并且具有優異的光使用效率和優異的視角特性。
本發明的另一目的是提供一種可以適宜地用于制造上面所述的透射屏和背面投影裝置的微透鏡襯底。
此外，本發明再一個目的是提供一種可以有效地制造上面所述的微透鏡襯底的方法。
為了達到上面所述的目的，在本發明的一個方面，本發明涉及一種制造配備有多個凸透鏡的微透鏡襯底的方法。該方法包括以下步驟制備由具有透光性的組成材料形成的襯底，在襯底的一個主表面上的可用區域形成多個凹面部分；向其上已經形成多個凹面部分的襯底的一個主表面上供給具有流動性的樹脂材料；固化樹脂材料，以使固化樹脂材料的絕對折射率大于具有多個凹面部分的襯底的組成材料的絕對折射率，由此獲得具有多個凸透鏡的基礎襯底；向基礎襯底的一個主表面上供給用于形成遮光層的材料，所述的基礎襯底的一個主表面與其面對具有多個凹面部分的襯底的另一個主表面相反；通過具有多個凹面部分的襯底，曝光用于形成遮光層的材料，而在基礎襯底的一個主表面上形成遮光層；和從具有多個凹面部分的襯底中釋放基礎襯底。
這使得可以提供一種可以適宜地用于制造透射屏和背面投影裝置的微透鏡襯底的方法，所述的透射屏和背面投影裝置可以獲得具有優異對比度的圖像，并且具有優異的光使用效率和優異的視角特性。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，在將固化樹脂材料的絕對折射率定義為n1，并且將具有多個凹面部分的襯底的組成材料的絕對折射率定義為n2的情況下，n1和n2滿足關系0.01≤n1/n2≤0.80。
這使得可以進一步提高獲得圖像的對比度，采用了使用本發明的方法制造的微透鏡襯底的透射屏和背面投影裝置的光使用效率和優異的視角特性。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，固化樹脂材料的絕對折射率n1在1.35至1.9的范圍內。
這使得可以進一步提高采用了使用本發明的方法制造的微透鏡襯底的透射屏和背面投影裝置的光使用效率和優異的視角特性。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，具有多個凹面部分的襯底的組成材料的絕對折射率n2在1.2至1.8的范圍內。
這使得可以進一步提高獲得圖像的對比度，采用了使用本發明的方法制造的微透鏡襯底的透射屏和背面投影裝置的光使用效率和優異的視角特性。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，具有多個凹面部分的襯底是由作為主要材料的玻璃形成的。
這使得可以進行處理，以有效地曝光用于形成遮光層的材料。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，樹脂材料固化步驟包括以下步驟制造具有平坦部分的構件；和在用構件的平坦部分擠壓樹脂材料的同時，固化樹脂材料。
因此，可以使構成微透鏡襯底的每個微透鏡的焦距更一致。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，將多個隔離物分散在樹脂材料中，所述的多個隔離物的每一個絕對折射率基本上與固化樹脂材料的絕對折射率相同，并且在樹脂材料固化步驟中，在將多個隔離物提供在具有多個凹面部分的襯底上的可用區域中的同時，用構件的平坦部分擠壓樹脂材料。
因此，可以使構成微透鏡襯底的每個微透鏡的焦距更一致。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，該方法還包括以下步驟在樹脂材料固化步驟之前，將多個隔離物提供在具有多個凹面部分的襯底上的可用區域中，所述的多個隔離物的每一個絕對折射率基本上與固化樹脂材料的絕對折射率相同，其中在樹脂材料固化步驟中，以隔離物被安置在供給的樹脂材料中的狀態用構件的平坦部分擠壓樹脂材料。
因此，可以使構成微透鏡襯底的每個微透鏡的焦距更一致。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，在樹脂材料供給步驟之前，其中對所制造的具有多個凹面部分的襯底的一個主表面進行脫模處理，所述的一個主表面上已經形成多個凹面部分。
這使得可以平穩地進行從具有多個凹面部分的襯底釋放基礎襯底的步驟，同時防止在形成的微透鏡的任何微透鏡中產生缺陷，如裂紋。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，所制造的具有多個凹面部分的襯底的可用區域進行脫模處理，并且在所制造的具有多個凹面部分的襯底的所述可用區域之外的至少部分不可用區域不進行脫膜處理。
這使得可以例如有效地從主襯底的表面上除去構件，所述的構件擠壓樹脂材料其上形成有遮光層的表面側，同時防止具有多個凹面部分的襯底從主襯底上脫落。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，所制造的具有多個凹面部分的襯底的可用區域進行脫模處理，并且在所制造的具有多個凹面部分的襯底的所述可用區域之外的至少部分不可用區域不進行脫膜處理。
這使得可以例如有效地從主襯底的表面上除去構件，所述的構件擠壓樹脂材料其上形成有遮光層的表面側，同時防止具有多個凹面部分的襯底從主襯底上脫落。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，在基礎襯底釋放步驟，通過切割掉具有多個凹面部分的襯底的不可用區域和/或切割掉對應于具有多個凹面部分的襯底的不可用區域的基礎襯底的部分，將基礎襯底從具有多個凹面部分的襯底中釋放出來。
這使得可以有效地防止由于光的干涉導致產生波紋。
在根據本發明的制造微透鏡襯底的方法中，優選的是，多個凸透鏡構成微透鏡，并且每一個微透鏡在從基礎襯底的一個主表面的上方觀看時具有基本上橢圓的形狀。
這使得可以進一步提高視角特性。
在本發明的另一方面，本發明涉及一種微透鏡襯底。所述的微透鏡襯底是使用根據本發明上面所述的制造配備有多個凸透鏡的微透鏡襯底的方法制造的。
因此，可以使用所得到的微透鏡襯底作為透射屏和/或背面投影裝置的組件(微透鏡襯底)。
在本發明的再一方面，本發明涉及一種透射屏，該透射屏包括菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡由位于其一個主表面上的多個同心棱鏡形成，所述菲涅耳透鏡的一個主表面構成其出射表面；和本發明上面所述的微透鏡襯底，該微透鏡襯底被安置在菲涅耳透鏡的出射表面側，使得其上形成了多個微透鏡的一個主表面面對菲涅耳透鏡。
這使得可以提供一種透射屏，其可以獲得具有優異對比度的圖像，并且具有優異的光使用效率和優異的視角特性。
在本發明的再一方面，本發明涉及一種背面投影裝置。該背面投影裝置包括本發明上面所述所述的的透射屏。
這使得可以提供一種透射屏，其可以獲得具有優異對比度的圖像，并且具有優異的光使用效率和優異的視角特性。


本發明的上述和其它目的、特征和優點將隨著如下參照附圖進行的本發明優選實施方案的詳細描述而變得更加顯而易見。
圖1是示意性顯示根據本發明一個優選實施方案中的微透鏡襯底的縱截面視圖。
圖2是圖1中所示透鏡襯底的平面圖。
圖3是示意性顯示在本發明一個優選實施方案中的配備有圖1所示微透鏡襯底的透射屏的縱截面視圖。
圖4是示意性顯示本發明配備有多個凹面部分的襯底的縱截面視圖。
圖5是示意性顯示制造圖4所示的配備有多個凹面部分的襯底的方法的縱截面視圖。
圖6是示意性顯示制造圖1所示的微透鏡襯底的方法的一個實例的縱截面視圖。
圖7是用于解釋曝光光聚合物時的光折射和輻照至光聚合物的光的發光強度分布的視圖。
圖8是示意性顯示應用了本發明的透射屏的背面投影裝置的視圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖詳細描述根據本發明的微透鏡襯底制造方法、微透鏡襯底、透射屏和背面投影裝置的優選實施方案。
在這點上，本發明中，“襯底”是指包括具有相當大的壁厚和基本無撓性的那種、片狀那種、薄膜狀那種等的概念。此外，雖然不特別限制本發明的微透鏡襯底的應用，但是，在本實施方案中，將針對微透鏡襯底主要用作在透射屏和/或背面投影裝置中包括的元件(凸透鏡襯底)的情況進行描述。
首先，在描述根據本發明制造微透鏡襯底的方法之前，將描述本發明的微透鏡襯底(凸透鏡襯底)的構造。
圖1是示意性顯示根據本發明一個優選實施方案中微透鏡襯底1的縱截面視圖。圖2是圖1中所示微透鏡襯底1的平面圖。現在，在如下使用圖1的解釋中，為了便于解釋，將圖1中的左側和右側分別稱作“光入射側(或光入射表面)”和“光出射側(或光出射表面)”。在這點上，在如下描述中，“光入射側”和“光出射側”分別表示用于獲得圖像光的光線的“光入射側”和“光出射側”，而它們不分別表示外部光等的“光入射側”和“光出射側”，除非另外指明。
微透鏡襯底(凸透鏡襯底)1是包含在稍后描述的透射屏10中的構件。如圖1所示，微透鏡襯底1包括主襯底2，在其一個主表面(光入射表面)以預定圖案配備有多個微透鏡(凸透鏡)21；黑底(遮光層)3，在其另一個主表面(光出射表面)由具有遮光效果的材料形成。此外，微透鏡襯底1在其光入射表面(即，每個微透鏡21的光入射側)提供有著色部分(外部光吸收部分)；和光擴散部分4，其具有通過使擴散的入射光反射而將入射光擴散到微透鏡襯底1的功能。
主襯底2通常由具有透明性的材料構成。不特別限制主襯底的構成材料，但是主襯底2是由作為主材料的樹脂材料組成的。樹脂材料是具有預定折射率的透明材料。
至于主襯底2的具體構成材料，可以提及，例如，聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等，環狀聚烯烴，變性聚烯烴，聚氯乙烯，聚1，1-偏二氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺(如尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、尼龍6-12、尼龍6-66)，聚酰亞胺，聚酰胺-酰亞胺，聚碳酸酯(PC)，聚-(4-甲基戊烯-1)，離子交聯聚合物，丙烯酸類樹脂，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)，丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂)，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)，聚酯如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚對苯二甲酸環己酯(polycyclohexaneterephthalate)(PCT)，聚醚，聚醚酮(PEK)，聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酰亞胺，聚縮醛(POM)，聚苯醚，變性聚苯醚，聚砜，聚醚砜，聚苯硫，多芳基化合物，液晶聚合物如芳香族聚酯，氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(polyfluorovinylidene)等，各種熱塑性彈性體如苯乙烯基彈性體、聚烯烴基彈性體、聚氯乙烯基彈性體、聚氨酯基彈性體、聚酯基彈性體、聚酰胺基彈性體、聚丁二烯基彈性體、反式聚異戊二烯基彈性體、碳氟橡膠基彈性體、氯化聚乙烯基彈性體等，環氧樹脂，酚醛樹脂，尿素樹脂，三聚氰胺樹脂，不飽和聚酯，硅氧烷基樹脂，氨基甲酸酯基樹脂等；以及含有這些原料中的至少一種作為主成分的共聚物，共混體和聚合物合金等。此外，在本發明中，可以使用這些原料的兩種或多種的混合物(例如，共混樹脂，聚合物合金，包含使用兩種或多種上述原料的兩層或多層的層壓體)。
微透鏡襯底1配備有多個微透鏡21，每個微透鏡在其光入射表面側上具有作為凸透鏡的凸表面，從該表面允許光進入微透鏡襯底1。在本實施方案中，每個微透鏡21具有基本上橢圓的形狀(扁平形狀或基本包形(baleshape))，其中當從微透鏡襯底1的光入射表面的上方觀看時，其縱向寬度大于橫向寬度。在每個微透鏡21具有這種形狀的情況下，可以特別改善提供有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性，同時有效防止缺點例如產生波紋。具體而言，在這種情況下，可以改善提供有微透鏡襯底1的透射屏10的水平和垂直方向的視角特性。
當從微透鏡襯底1的光入射表面的上方觀看時，在每個微透鏡21的短軸(或橢圓短軸)方向的長度(間距)被定義為L1(μm)并且在每個微透鏡21的長軸(或橢圓長軸)方向的長度(間距)被定義為L2(μm)的情況下，優選L1/L2的比率為0.10至0.99(即，優選L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99)。更優選它為0.50至0.95，再優選它為0.60至0.80。通過限制L1/L2的比例在上述范圍內，上述效果可以變得明顯。
當從微透鏡襯底1的光入射表面的上方觀看時，優選每個微透鏡在橢圓短軸方向的長度L1為10至500μm。更優選它為30至300μm，再優選它為50至100μm。在每個微透鏡21在橢圓短軸方向的長度限制在上述范圍內的情況下，可以在透射屏10的投影圖像中得到足夠清晰度，還提高微透鏡襯底1(包括透射屏10)的生產率，同時有效防止缺點例如產生波紋。
此外，當從微透鏡襯底1的光入射表面的上方觀看時，優選每個微透鏡在橢圓長軸方向的長度L2為15至750μm。更優選它為45至450μm，再優選它為70至150μm。在每個微透鏡21在橢圓短軸方向的長度限制在上述范圍內的情況下，可以在透射屏10的投影圖像中得到足夠清晰度，還提高微透鏡襯底1(包括透射屏10)的生產率，同時有效防止缺點例如產生波紋。
此外，優選微透鏡21在其橢圓短軸方向中的曲率半徑(以下，簡稱為“微透鏡21的曲率半徑”)為5至150μm。更優選它為15至150μm，還更優選它為25至50μm。通過將微透鏡21的曲率半徑限制在上述范圍內，可以改善配備有微透鏡襯底1的透射屏的視角特性。具體而言，在這種情況下，可以改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的水平方向和垂直方向上的視角特性。
此外，優選微透鏡21每個高度為5至250μm。更優選它為15至150μm，再優選為25到100μm。在將每個微透鏡21的高度限制在上述范圍內的情況下，可以特別地改善光使用效率和視角特性。
此外，在每個微透鏡21的高度被定義為H(μm)和每個微透鏡21在其短軸(或橢圓短軸)方向的長度被定義為L1(μm)的情況下，H和L1滿足關系0.90≤L1/H≤1.9。更優選H和L1滿足關系1.0≤L1/H≤1.8，再優選H和/L1滿足關系1.2≤L1/H≤1.6。在H和L1滿足這種關系的情況下，可以特別改善視角特性，同時有效防止由于光的干涉而產生波紋。
此外，以犬牙織紋方式在主襯底2上排列多個微透鏡21。通過以這種方式排列多個微透鏡21，可以有效防止缺點例如產生波紋。另一方面，例如，以方格方式等在主襯底2上排列微透鏡21的情況下，難以有效防止缺點例如產生波紋。此外，以隨機方式在主襯底2上排列微透鏡21的情況下，難以充分改善微透鏡21在形成微透鏡21的可用面積中的份額，并且難以充分改善進入微透鏡襯底的光線的透光率(光使用效率)。此外，得到的圖像變暗。
如上所述，當從微透鏡襯底1的一個主表面的上方觀看時，雖然以犬牙織紋方式在主襯底2上排列微透鏡21，但是優選由多個微透鏡21構成的第一柱狀體25相對于與第一柱25相鄰的第二柱狀體26移位一半間距。這使得可以特別改善視角特性，同時有效防止由于光干涉而產生波紋。
如上所述，通過嚴格地規定微透鏡21的形狀、微透鏡21的排列圖案、微透鏡21的份額等，可以特別改善視角特性，同時有效防止由于光的干涉而產生波紋。
此外，每個微透鏡21都被形成為凸透鏡，朝著其光入射側突出，并且被設計成其焦點f位于在黑底(遮光層)3上提供的每個開口(非遮光部分)31附近。換言之，從基本上垂直于微透鏡襯底1的方向進入微透鏡襯底1的平行光La(來自稍后描述的菲涅爾透鏡5的平行光)通過微透鏡襯底1的每個微透鏡21聚集，并且聚焦在黑底(遮光層)3上提供的每個開口31附近。如此，因為通過每個微透鏡21的光聚焦在黑底(遮光層)3的每個開口31附近，所以可以特別改善微透鏡襯底的光使用效率。此外，因為通過每個微透鏡21的光聚焦在每個開口31的附近，所以可以減少每個開口31的面積。
此外，當從微透鏡襯底1的光入射表面的上方(即圖2中所示的方向)觀看時，優選在形成微透鏡21的可用面積中由所有微透鏡21占據的面積(投影面積)相對于整個可用面積的比率為90％至100％或更高。更優選該比率為96％至100％，再優選該比率為97％至100％。在可用面積中所有微透鏡(凸透鏡)21占據的面積相對于整個可用面積的比率被限制在上述范圍的情況下，可以減少通過微透鏡21駐留的面積以外區域的直接光，這使得可以提高配備有微透鏡襯底1的透射屏10的光利用效率。在這點上，在從微透鏡襯底1的光入射表面上方觀看的情況下，在一個微透鏡21從所述的一個微透鏡21的中心至相鄰的4個微透鏡2沒有形成的未形成面積(包括所述的一個微透鏡2)的中心方向上的長度被定義為L3(μm)，并且所述的一個微透鏡21的中心與未形成面積的中心之間的長度被定義為L4(μm)的情況下，在形成微透鏡21的可用面積中由所有微透鏡21占據的面積(投影面積)相對于整個可用面積的比率可以近似為線段L3(μm)的長度與線段L4(μm)的長度的比率(即，L3/L4×100(％))(參見圖2)。
此外，如上所述，在微透鏡襯底1的光入射表面上(即在每個微透鏡21的光入射側上)提供著色部分22。從其光入射表面進入微透鏡襯底1的光可以有效滲透這種著色部分22，并且著色部分22具有防止外部光被反射到微透鏡襯底1光出射側的作用。通過提供這種著色部分22，可以獲得具有優異對比度的投影圖像。
具體而言，在本發明中，著色部分22是通過向主襯底2(后面將描述)上供給著色液(特別是，具有特殊特征組成的著色液)形成的部分。為了詳細解釋這種特殊特征，著色部分22是通過向主襯底2(后面將描述)上供給著色液形成的部分，使得在著色液中的著色劑浸入到主襯底2(微透鏡21)的內部。在采用這種方式形成著色部分22的情況下，與在主襯底2的外圍表面上層壓著色部分22的情況下相比，可以加強著色部分22的粘合力。結果，例如，可以更加明確地防止對微透鏡襯底的光學特性產生有害的影響，所述的影響的原因在于在在著色部分22和主襯底2之間的界面附近折射率的改變造成的。
此外，因為著色部分22是通過向主襯底2上供給著色液而形成的，因而可以減少相應部分的厚度變化(具體而言，與主襯底2的表面形狀不相對應的厚度變化)。這使得可以防止缺點例如在投影圖像中產生色不均勻性。此外，雖然著色部分22是由含有著色劑的材料構成的，但是其主要組分通常與主襯底2(微透鏡襯底1)的主要組分相同。因此，在著色部分22和另外的未著色部分之間的邊界部分很難產生折射率的快速變化。結果，容易整體上設計微透鏡襯底1的光學特性，并且可以穩定微透鏡襯底1的光學特性和加強其可靠性。
不特別限制著色層22的色密度。基于光譜透光度，優選著色層22的色密度用Y值(D65/2°視角)表示為20至85％。更優選它為35至70％。在著色部分22的著色劑濃度被限制在上述范圍內的情況下，可以特別改善通過光滲透微透鏡襯底1而形成的圖像對比度。另一方面，在著色部分22的著色劑濃度低于上述給出的下限的情況下，入射光的透光率降低，并且得到的圖像不能具有足夠的亮度。結果，存在圖像對比度變得不足的可能性。此外，在著色部分22的著色劑濃度超過上述給出的上限的情況下，難以有效地防止外部光的反射(即，外部光從光入射側相反的一側進入微透鏡襯底1)，并且當在亮室中完全關掉光源時，因為黑色指志(黑亮度)的前側亮度的提高量變大，存在不能充分地得到改善投影圖像對比度的效果的可能性。
對著色部分22的顏色沒有特別限制。優選著色部分22的顏色是消色，特別是如使用這樣一種著色劑而出現的黑色，所述著色劑的顏色基于藍色和紅色，棕色或黃色混合其中。此外，優選的是，用于控制光源的光三原色(RGB)的平衡的具有特定波長的光在著色部分22被選擇性吸收或者滲透著色部分22。這使得可以防止外部光被反射。由滲透微透鏡襯底1的光形成的圖像的色調能夠被精確顯示，并且色度坐標變寬(色調顯示的寬度被充分加寬)，因此可以顯示更深的黑色。結果，特別地，可以提高圖像的對比度。
此外，在主襯底2(微透鏡襯底1)的光出射表面上提供黑底3。在這種情況下，黑底3由具有遮光效果的材料構成并且是以層壓方式形成的。通過提供這樣的黑底3，可以在黑底3中吸收外部光(從投影圖像而言，外部光不是優選的)，因此，可以進一步改善投影到屏幕上的具有優異對比度的圖像。具體而言，通過同時提供如上所述的著色部分22和黑底3，可以提高通過微透鏡襯底1投影的圖像的對比度。優選這種黑底3在滲透每個微透鏡21的光路上提供有多個開口31。從而，被每個微透鏡21聚集的光能夠有效通過黑底3的開口31。結果，可以提高微透鏡襯底1的光使用效率。
此外，優選黑底3的平均厚度為0.3至8μm。更優選它為0.8至7μm，再優選它為1.4至6μm。在黑底3的平均厚度限制在上述范圍內的情況下，可以更有效地履行黑底3的功能(即，改善將被投影的圖像的對比度)，同時更確保地防止偶然的缺點例如黑底3的分離和裂紋。例如，可以改善投影圖至提供有微透鏡襯底1的透射屏10的屏幕的對比度。
當從微透鏡襯底1的一個主表面的上方觀看時，黑底3中的每個開口31通常具有與每個微透鏡21的形狀相應的形狀(基本上相似的形狀)，并且比每個微透鏡21更小。換言之，在本實施方案中，每個開口31具有基本上橢圓的形狀(或扁平形狀或基本包形)，其中當從上面的微透鏡襯底1的一個主表面的上方觀看時，垂直長度大于橫向寬度(即，其在長軸方向的長度大于其在短軸方向的長度)。因為每個開口31具有這種形狀，所以可以充分地改善投影圖像的對比度，并且特別改善視角特性，同時有效防止缺點例如波紋產生。
當從主襯底2的一個主表面觀看的上方時，優選每個開口31在短軸方向的長度為5至250μm。更優選它為7至150μm，再優選它為10至100μm。在每個開口31在短軸方向的長度限制在上述范圍的情況下，可以特別改善得到的被投影的圖像的對比度，同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10和/或背面投影裝置300的光使用效率。另一方面，在每個開口31在短軸方向的長度低于上面給出的下限的情況下，存在難以充分地提高光使用效率的可能性。此外，在每個開口31在短軸方向的長度高于上面給出的上限的情況下，存在難以充分地改善得到的被投影的圖像的對比度的可能性。
此外，當從主襯底2的一個主表面的上方觀看時，優選每個開口31在長軸方向的長度為10至500μm。更優選它為12至200μm，再優選它為15至152μm。在每個開口31在長軸方向的長度限制在上述范圍的情況下，可以特別改善得到的被投影的圖像的對比度，同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10和/或背面投影裝置300的光使用效率。另一方面，在每個開口31在長軸方向的長度低于上面給出的下限的情況下，存在難以充分地提高光使用效率的可能性。此外，在每個開口31在長軸方向的長度高于上面給出的上限的情況下，存在難以充分地改善得到的被投影的圖像的對比度的可能性。
此外，在每個微透鏡21在短軸方向(在其橫向方向)的長度被定義為L1(μm)和當從主襯底2的一個主表面觀看的上方時每個開口31在短軸方向(在其橫向方向)的長度被定義為L1′(μm)的情況下，優選L1和L1′滿足關系0.1≤L1/L1′≤0.9。更優選L1和L1′滿足關系0.2≤L1/L1′≤0.8，再優選L1和L1′滿足關系0.3≤L1/L1′≤0.6。在L1和L1′滿足上面的關系的情況下，可以特別改善得到的被投影的圖像的對比度，同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10和/或背面投影裝置300的光使用效率。
此外，在每個微透鏡21在長軸方向(在其縱向方向)的長度被定義為L2(μm)，并且當從主襯底2的一個主表面觀看的上方時在每個開口31在長軸方向(在其縱向方向)的長度被定義為L2′(μm)的情況下，優選L2和L2′滿足關系0.1≤L2/L2′≤0.9。更優選L2和L2′滿足關系0.2≤L2/L2′≤0.8，再優選L2和L2′滿足關系0.3≤L2/L2′≤0.6。在L2和L2′滿足上面的關系的情況下，可以特別改善得到的被投影的圖像的對比度，同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10和/或背面投影裝置300的光使用效率。
此外，在微透鏡襯底1的光出射表面上提供光擴散部分4。光擴散部分4具有通過使擴散的入射光反射而將入射光擴散到微透鏡襯底1的功能。通過提供這種光擴散部分4，可以改善視角特性。此外，在比主襯底2的光出射表面更遠的黑底3(在微透鏡襯底1的光出射表面的最遠部分)上形成光擴散部分4。在微透鏡襯底1具有這種構造的情況下，可以充分地將進入光擴散部分4的入射光直接導向微透鏡襯底1的光出射側(與其光入射側相反的方向)，這使得可以特別改善透射屏的視角特性(即，可以特別擴大視角，可以適宜地觀看被投影至透射屏10的屏幕的圖像的視角)。在本實施方案中，構造光擴散部分4，以便光擴散介質被分散進入具有優異透光率的基本上透明的材料(例如，丙烯酸基樹脂、聚碳酸酯樹脂等)。至于光擴散介質，例如，可以提及珠狀硅石、玻璃和樹脂。對光擴散介質的平均粒子直徑沒有特別限制。但是，優選光擴散介質的平均粒子直徑為1至50μm，更優選它為2至10μm。
此外，對光擴散部分4的厚度沒有特別限制。但是，優選光擴散部分4的厚度為0.05至5mm。更優選它為0.7至4mm，再優選它為1.0至3mm。在光擴散部分4的厚度被限制在上述范圍的情況下，可以特別改善視角特性，同時充分地提高光使用效率。另一方面，在光擴散部分4的厚度低于上面給出的下限的情況下，存在不能充分達到通過提供光擴散部分4的效果的可能性。此外，在光擴散部分4的厚度高于上面給出的上限的情況下，與光擴散介質碰撞的光(即，光子)的概率(頻率)傾向于迅速提高，因此，容易出現消光(light quenching)。此外，進入光擴散部分4的光(光子)再次返回到光擴散部分4的光入射側的概率傾向于提高。結果，存在難以充分地提高光使用效率的可能性。
因為本發明的微透鏡襯底1是通過使用稍后描述的制備微透鏡襯底的方法制備的，所以微透鏡襯底1具有優異的光使用效率。在這點上，優選微透鏡襯底1的光使用效率(即，由微透鏡襯底1的光出射表面出射的出射光的量與從其光入射表面進入微透鏡襯底1的光量的比例)為60％或以上。更優選它為70％或以上，再優選它為80％至95％。
接著，現在將描述配備有如上所述的微透鏡襯底1的透射屏10。
圖3是示意性顯示在根據本發明的一個優選實施方案中配備有圖1中所示的微透鏡襯底1的透射屏10的縱截面視圖。現在，在使用使用圖3進行下面的解釋中，為了便于解釋，將圖3中的左側和右側分別稱作“光入射側(或光入射表面)”和“光出射側(或光出射表面)”。在這點上，在如下描述中，“光入射側”和“光出射側”分別表示用于獲得圖像光的光線的“光入射側”和“光出射側”，而它們不分別表示外部光等的“光入射側”和“光出射側”，除非另有指明。如圖3所示，透射屏10配備有菲涅爾透鏡5和如上所述的微透鏡襯底1。菲涅爾透鏡5被安置在微透鏡襯底1的光入射表面側(即對于圖像而言，在光線的入射側)，并且構建透射屏10使得由菲涅爾透鏡5透射的光進入微透鏡襯底1。
菲涅爾透鏡5配備有多個以基本上同心方式形成在菲涅爾透鏡5的光出射表面上的棱鏡。菲涅爾透鏡5將來自投影透鏡(附圖中未顯示)的投影圖像用的光線偏轉，并且向微透鏡襯底1的光入射表面側輸出平行于微透鏡襯底1主表面垂直方向的平行光La。
在如上所述構建的透射屏10中，來自投影透鏡的光被菲涅爾透鏡5偏轉，變成平行光La。然后，平行光La從其上形成多個微透鏡21的光入射表面進入微透鏡襯底1，被微透鏡襯底1的每個微透鏡21聚集，然后聚集的光被聚焦，并且通過黑底(遮光層)3的開口31。此時，進入微透鏡襯底1的光以足夠的透光率滲透微透鏡襯底1，然后滲透開口31的光被漫射，從而透射屏10的觀看者(觀眾)觀看(看)到平面圖像(flat image)。
接著，現在將描述本發明的配備有多個凹面部分(用于形成為微透鏡)的襯底及其制備它的方法，所述的凹面部分可以適當用來制備如上所述的微透鏡襯底。
圖4是示意性顯示本發明配備有多個凹面部分61的襯底6的縱截面視圖。圖5是示意性顯示制造圖4所示的配備有多個凹面部分61的襯底6的方法的縱截面視圖。在這點上，雖然用于形成微透鏡21的多個凹面部分事實上在制備用于形成微透鏡襯底1的襯底時被形成在基礎襯底7的一個主表面上，和多個微透鏡21(凸透鏡)事實上在制備微透鏡襯底時被形成主襯底2的一個主表面上，但是，為了使解釋更容易理解，顯示具有凹面部分的襯底6的部分，以便在圖4和5中強調。
首先解釋配備有多個凹面部分61的襯底6的構造，所述凹面部分可以用于制備微透鏡襯底1。
優選配備有多個凹面部分(用于形成微透鏡21)的襯底6是由具有透光性的材料，即基本上透明的材料形成的。至于具有用于形成微透鏡21的凹面部分的襯底6的構成材料，可以提及，例如，任何材料，如各種金屬材料、各種玻璃材料和各種樹脂材料。至于玻璃材料，可以提及鈉鈣玻璃、結晶玻璃、石英玻璃、鉛玻璃、鉀玻璃、硼硅玻璃、無堿玻璃等。此外，至于樹脂材料，可以提及，例如，各種樹脂材料，包括聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等，環狀聚烯烴，變性聚烯烴，聚氯乙烯，聚1，1-偏二氯乙烯，聚苯乙烯，聚酰胺(如尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、尼龍6-12、尼龍6-66)，聚酰亞胺，聚酰胺-酰亞胺，聚碳酸酯(PC)，聚-(4-甲基戊烯-1)，離子交聯聚合物，丙烯酸類樹脂，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)，丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS樹脂)，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)，聚酯如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚對苯二甲酸環己酯(PCT)，聚醚，聚醚酮(PEK)，聚醚醚酮(PEEK)，聚醚酰亞胺，聚縮醛(POM)，聚苯醚，變性聚苯醚，聚砜，聚醚砜，聚苯硫，多芳基化合物，液晶聚合物如芳香族聚酯，氟樹脂如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(polyfluorovinylidene)等，各種熱塑性彈性體如苯乙烯基彈性體、聚烯烴基彈性體、聚氯乙烯基彈性體、聚氨酯基彈性體、聚酯基彈性體、聚酰胺基彈性體、聚丁二烯基彈性體、反式聚異戊二烯基彈性體、碳氟橡膠基彈性體、氯化聚乙烯基彈性體等，環氧樹脂，酚醛樹脂，尿素樹脂，三聚氰胺樹脂，不飽和聚酯，硅氧烷基樹脂，氨基甲酸酯基樹脂等；以及含有這些原料中的至少一種作為主成分的共聚物，共混體和聚合物合金等。此外，在本發明中，可以使用這些原料的兩種或多種的混合物。在這些材料中，作為具有凹面部分的襯底6的構成材料，優選玻璃材料。玻璃材料通常具有其優異的形狀穩定性。為此，可以特別改善每個凹面部分61形狀的穩定性(可靠性)，并且可以特別改善使用具有凹面部分的襯底6而形成的每個微透鏡21的尺寸精度。此外，還可以提高微透鏡襯底1作為透鏡襯底的光學特性的可靠性。如此，因為玻璃材料通常具有其優異的形狀穩定性，所以可以改善在稍后描述的制備微透鏡襯底1的方法中主襯底2的處理性。此外，玻璃材料通常具有優異的透明性和優異的透光性。為此，在具有凹面部分的襯底6由玻璃材料形成的情況下，可以容易和確保地形成配備有開口31的黑底(遮光層)3，在稍后描述的制備微透鏡襯底1的方法中，每個開口具有最佳的大小。
構成主襯底2的樹脂材料(固化狀態的樹脂材料)通常具有比各種氣體(即，在使用微透鏡襯底1時的氣氛)的絕對折射率大。優選樹脂材料的具體絕對折射率為1.35至1.9，更優選它為1.40至1.75。在樹脂材料的具體絕對折射率具有上述預定值的情況下，可以進一步改善提供有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性，同時保持透射屏10的光使用效率。
具有凹面部分的襯底6的構成材料的絕對折射率通常高于各種氣體(例如，空氣、各種惰性氣體等)的絕對折射率，并且小于構成上述主襯底2的樹脂材料(固化樹脂材料)的絕對折射率。這使得可以在制備微透鏡襯底1的方法(稍后描述)中用具有適當的發光強度分布的光輻照光聚合物32，因此，可以容易和確保形成提供有開口31的黑底，每個開口具有適當的大小。結果，可以改善通過使用微透鏡襯底1的透射屏10而得到的圖像的對比度，并且改善透射屏10和/或背面投影裝置300的光使用效率和視角特性。
對具有凹面部分的襯底6的構成材料的絕對折射率沒有特別限制，只要它小于構成主襯底2的樹脂材料(固化樹脂材料)的絕對折射率即可。但是，優選具有凹面部分的襯底6的構成材料的絕對折射率為1.2至1.8，更優選它為1.35至1.65。在具有凹面部分的襯底6的構成材料的絕對折射率限制在上面范圍的情況下，可以進一步顯著達到如上所述的效果。
此外，在將構成主襯底2的樹脂材料(固化樹脂材料)的絕對折射率被定義為n1和具有凹面部分的襯底6的構成材料的絕對折射率被定義為n2的情況下，優選n1和n2滿足關系0.01≤n1/n2≤0.8。更優選n1和n2滿足關系0.01≤n1/n2≤0.4，再優選n1和n2滿足關系0.01≤n1/n2≤0.25。在n1和n2滿足這種關系的情況下，在制備微透鏡襯底1的方法(稍后詳細描述)中，可以用具有適當的發光強度分布的光輻照光聚合物32，因此，可以容易和確保地形成提供各自具有最佳大小的開口31的黑底。結果，可以改善通過使用微透鏡襯底1的透射屏10而獲得的圖像的對比度，并且進一步改善透射屏10和/或背面投影裝置300的光使用效率和視角特性。
具有用于形成微透鏡21的凹面部分的襯底6具有這樣的形狀，其中凹面部分61對應于構成微透鏡襯底1的微透鏡21，并且襯底6被提供有多個用于形成微透鏡21的凹面部分，所述的凹面部分以與微透鏡襯底1的微透鏡21的排列圖案相對應的方式安排。每個凹面部分61通常具有基本上與每個微透鏡21相同的大小(除每個微透鏡21是凸面部分，同時每個凹面部分61是凹面部分，并且彼此具有鏡像關系外，是相同的)，并且凹面部分61具有與微透鏡21相同的排列圖案。
為了詳細解釋它，在本實施方案中，每個凹面部分61(用于形成微透鏡21的凹面部分61)具有基本上橢圓的形狀(或扁平面形狀、基本包形)，其中當從具有用于形成微透鏡21的凹面部分的襯底6的一個主表面的上方觀看時，垂直長度大于橫向寬度(即，其在長軸方向的長度大于其在短軸方向的長度)。因為每個凹面部分61具有這種形狀，所以可以適宜用來制造微透鏡襯底1，所述的微透鏡襯底1可以特別改善視角特性，同時有效地防止缺點例如產生波紋。
此外，當從具有凹面部分的襯底6的外圍表面的上方觀看時，在每個凹面部分61在短軸(或橢圓短軸)方向的長度(間距)被定義為L1(μm)并且在每個凹面部分61在長軸(或橢圓長軸)方向的長度(間距)被定義為L2(μm)的情況下，優選L1/L2的比率為0.10至0.99(即，L1和L2滿足關系0.10≤L1/L2≤0.99)。更優選它為0.50至0.95，再優選它為0.60至0.80。通過限制L1/L2的比例在上述范圍內，上述效果可以變得明顯。
此外，當從具有凹面部分的襯底6的外圍表面觀看的上方時，優選每個凹面部分61在短軸方向的長度L1為10至500μm。更優選它為30至300μm，再優選它為50至100μm。在每個凹面部分61在短軸方向的長度限制在上面范圍的情況下，可以在透射屏10上投影的圖像中充分地得到足夠的清晰度，并且進一步提高微透鏡襯底1(和具有凹面部分的襯底6)的生產率，同時有效防止缺點例如產生波紋。
此外，當從具有凹面部分的襯底6的外圍表面觀看的上方時，優選每個凹面部分61在長軸方向的長度L2為15至750μm。更優選它為45至450μm，再優選它為75至150μm。在每個凹面部分61在長軸方向的長度限制在上面范圍的情況下，可以在透射屏10上投影的圖像中充分地得到足夠的清晰度，并且進一步提高微透鏡襯底1(和具有凹面部分的襯底6)的生產率，同時有效防止缺點例如產生波紋。
此外，優選每個凹面部分61在其短軸方向的曲率半徑(以下，簡稱為“凹面部分61的曲率半徑”)為5至150μm。更優選它為15至150μm，再優選它為25至50μm。通過將凹面部分61的曲率半徑限制在上述范圍內，可以特別地改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性。具體而言，在此情況下，可以在水平方向和垂直方向上改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性。
此外，優選每個凹面部分61的深度為7至375μm，更優選它為22至225μm，再優選它為37至75μm。在通過將每個凹面部分61的深度限制在上述范圍內的情況下，可以改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的光使用效率和視角特性。
此外，在每個凹面部分61的深度被定義為D(μm)和每個凹面部分61在短軸方向的長度被定義為L1(μm)的情況下，優選D和L1的比率滿足關系0.02≤L1/D≤50。更優選D和L1的比率滿足關系0.1≤L1/D≤1.4，再優選D和L1的比率滿足關系0.5≤L1/D≤1.0。在D和L1滿足上述這種關系的情況下，可以特別地改善制備的微透鏡襯底1的視角特性，同時有效地防止由于光的干涉產生波紋。
此外，以犬牙織紋方式在具有凹面部分的襯底6的外周表面上排列多個凹面部分61。通過以這種方式排列多個凹面部分61，可以有效防止缺點例如產生波紋。另一方面，例如，以方格方式等在具有凹面部分的襯底6的外周表面上排列多個凹面部分61的情況下，難以有效防止缺點例如產生波紋。此外，以隨機方式在具有凹面部分的襯底6的外周表面上排列多個凹面部分61的情況下，難以充分地改善凹面部分61在形成微透鏡21的可用面積中的份額，并且難以充分地改善進入微透鏡襯底和/或具有凹面部分的襯底的透光率(即，光使用效率)。此外，得到的圖像變暗。
此外，當從上述的具有凹面部分的襯底6的一個主表面的上方觀看時，雖然以犬牙織紋方式在具有凹面部分的襯底6上排列凹面部分61，但是優選的是，將凹面部分61的第一柱狀體相對于與凹面部分61的第一柱狀體相鄰的第二柱狀體移位每個凹面部分61在其短軸方向的一半間距。這使得可以特別改善視角特性，同時有效防止由于光的干涉而產生波紋。
在這點上，在上面的解釋中，已經描述了每個凹面部分61具有與每個微透鏡21基本上相同的形狀(尺寸)，由此提供微透鏡襯底1，并且凹面部分61具有與微透鏡21基本上相同的排列圖案。但是，例如，在微透鏡襯底1的主襯底2的構成材料傾向于容易收縮情況下(即，在構成主襯底2的樹脂材料通過固化等而收縮的情況下)，考慮到收縮百分比等，形狀(和尺寸)、份額等相對于每個微透鏡21和凹面部分61可以彼此不同，由微透鏡21是由微透鏡襯底1提供的，而凹面部分61是由具有凹面部分(用于形成微透鏡21)的襯底6提供的。
此外，在本實施方案中，在由具有凹面部分的襯底6形成的凹面部分61的區域(可用面積)的表面附近，提供已經進行脫模處理處理的脫模處理部分62，而在沒有形成凹面部分的區域(不可用面積)中，提供沒有進行脫模處理處理的脫模未處理部分63。如此，例如，通過提供脫模處理部分62和脫模未處理部分63，在制備微透鏡襯底1的方法(稍后詳細描述)中在形成主襯底2后(即，固化樹脂材料23后)，可以有效地從主襯底2的表面除去用于擠壓其上形成有遮光層(黑底3)的樹脂材料23的表面的元件(平板9)，同時防止具有凹面部分的襯底6從主樹脂襯底2脫落。此外，在本實施方案中，脫模未處理部分63是由粘附元件64形成的。因此，在形成主襯底2后(即，固化樹脂材料23后)，當從主襯底2的表面除去用于擠壓其上形成有遮光層(黑底3)的樹脂材料23的表面的元件(平板9)時，可以有效地防止具有凹面部分的襯底6從主樹脂襯底2脫落。
接著，將參照圖5描述根據本發明的具有凹面部分的襯底6的制造方法。在這點上，盡管實際上在基礎襯底7上形成了具有多個用于形成微透鏡21的凹面部分61，但是為了可以理解所述的解釋，只顯示了基礎襯底7的一部分，以在圖5中強調。
首先，在制造具有凹面部分的襯底6時，制備基礎襯底7。
優選將基本上為柱狀體形或基本上為圓柱體形的基礎襯底用作基礎襯底7。此外，還優選將表面經過沖洗等而清潔的襯底用作基礎襯底7。
盡管可以提及鈉鈣玻璃、結晶玻璃、石英玻璃、鉛玻璃、鉀玻璃、硼硅玻璃、無堿玻璃等作為基礎襯底7的構成材料，但是，它們當中，優選鈉鈣玻璃和結晶玻璃(例如neoceram等)。通過使用鈉鈣玻璃、結晶玻璃或無堿玻璃，可以改善如上所述的形狀穩定性和透光率，并且容易加工用于基礎襯底7的材料。此外，從具有凹面部分的襯底6的制造成本考慮也是有利的，因為鈉鈣玻璃或結晶玻璃相對便宜。
<A1>如圖5A所示，在制備的基礎襯底7的表面上形成掩模(層)8(掩模形成處理)。然后，在基礎襯底7的背面(即與形成掩模8的表面相反的表面)上形成背面保護薄膜89。無需贅述，可以同時形成掩模8和背面保護薄膜89。
對掩模8的構成材料沒有特別限制，可以提及，例如金屬如Cr、Au、Ni、Ti、Pt等，含有兩種或多種選自這些金屬中的金屬的金屬合金，這些金屬的氧化物(金屬氧化物)，硅，樹脂等。
此外，掩模8可以是具有由基本上均勻的組合物的掩膜，也可以是多層的層壓結構體。
如上所述，對掩模8的結構沒有特別限制。優選掩模8具有層壓結構，所述的層壓結構是由鉻作為主要材料形成的層和由氧化鉻作為主材料形成的層構成的。具有這種結構的掩模8具有相對于具有各種結構的蝕刻劑具有優異的穩定性(即，在蝕刻處理(稍后描述)中更加確保地保護基礎襯底7)，并且通過稍后描述的用激光束等的輻照，可以容易和確保地形成開口(起始孔81)，每個開口具有需要的形狀。此外，在掩模8具有這種如上所述的結構的情況下，例如，可以適當使用包含二氟氫銨(NH4HF2)的溶液作為蝕刻處理(稍后描述)時的蝕刻劑。因為含有二氟氫銨的溶液是無毒的，可以更加確保地防止在操作過程中對人體的影響以及對環境的影響。此外，具有這種結構的掩模8使得可以有效地減少掩模8的內部應力，特別是，這種掩模8具有與基礎襯底7的優異的粘合力(即，特別是，在蝕刻處理時，掩模8與基礎襯底7的粘合力)。為此，通過使用具有上述結構的掩模8，可以容易和確保地形成凹面部分61，每個凹面部分具有需要的形狀。
對形成掩模8的方法沒有特別限制。在掩模8是由任何金屬材料(包括金屬合金)如Cr和Au或者金屬氧化物如氧化鉻構成的情況下，掩模8可以通過例如蒸發方法，濺射方法等而適當地形成。另一方面，在掩模8是由硅形成的情況下，掩模8可以通過例如濺射方法，CVD方法等適當地形成。
盡管掩模8的厚度也根據構成掩模8的材料而變化，但是優選掩模8的厚度為0.01至2.0μm，更優選它為0.03至0.2μm。如果掩模8的厚度低于上面所給出的下限，則在起始孔形成處理(稍后描述)時形成的起始孔81的形狀可能根據構成掩模8的材料等變形。此外，在蝕刻步驟(稍后描述)濕法蝕刻處理過程中，存在不能獲得對基礎襯底7的掩模部分進行充分保護的可能性。另一方面，如果掩模8的厚度超過上面所給出的上限，根據掩模8的構成材料等，除了在起始孔形成處理(稍后描述)時難以形成滲透掩模8的起始孔81外，還存在掩模8因其內部應力而趨向于容易移動的情況，所述內部應力根據掩模8的構成材料等而定。
提供背面保護薄膜89的目的是在隨后的處理中保護襯底7的背面。由背面保護薄膜89，可以適當地防止基礎襯底7背面的侵蝕、劣化等。由于背面保護薄膜89具有與掩模8相同的結構，所以它可以在形成掩模8的同時，用類似于形成掩模8的方式提供。
<A2>接著，如圖5B所示，在掩模8中以隨機方式形成多個將要在蝕刻處理(稍后描述)時用作掩模開口的起始孔81(起始孔形成處理)。對形成起始孔81的方法沒有特別限制，但是優選起始孔81是用物理方法或者用激光束輻照形成的。這使得可以更容易和精確地形成起始孔81，每個起始孔具有需要形狀，所述的起始孔按照需要的圖案排列。結果，可以更加確保地控制每個凹面部分61的形狀、排列圖案等。此外，通過激光輻照形成起始孔81，可以高生產率地制備具有凹面部分的襯底6。特別是，可以容易地在相對大型的襯底上形成凹面部分。
此外，在起始孔81是通過用激光束輻照形成的情況下，對使用的激光束的類型沒有特別限制，但是可以提及紅寶石激光器，半導體激光器，YAG激光器，毫微微秒激光器，玻璃激光器，YVO4激光器，Ne-He激光器，Ar激光器，二氧化碳激光器，受激準分子激光器等。而且，可以采用諸如SHG(二次諧波產生)，THG(三次諧波產生)，FHG(四次諧波產生)等的激光波形。
如圖5B所示，當在掩模8中形成起始孔81時，還可以通過除除去了起始孔81外的基礎襯底7的部分表面而在基礎襯底7中形成起始凹面部分71。這使得當對具有掩模8的基礎襯底7進行蝕刻處理(稍后描述)時，可以增加基礎襯底7和蝕刻劑的接觸面積，從而可以適當地開始侵蝕。此外，通過調節每個起始凹面部分71的深度，還可以調節凹面部分61的深度(即透鏡(微透鏡21)的最大厚度)。盡管對每個起始凹面部分71的厚度沒有特別限制，但是優選其為5.0μm或以下，更優選在約0.01到0.5μm范圍內。在通過激光束輻照而進行起始孔81的形成的情況下，可以確保減小與起始孔81一起形成的多個起始凹面部分71每一個的深度變化。這使得可以減小構成具有凹面部分的襯底6的每個凹面部分61的深度變化，因此可以減小在最終獲得的微透鏡襯底1中每個微透鏡21的大小和形狀的變化。結果，特別是，可以減小每個微透鏡21的透鏡直徑、焦距和厚度的變化。
對本方法中形成的每個起始孔81的形狀和尺寸沒有特別限制。每個起始孔81的形狀基本上為圓形。在每個起始孔81的形狀基本上是圓形的情況下，優選每個起始孔81的直徑為0.8至20μm。更優選它為1.0至10μm，再優選它為1.5至4μm。在每個起始孔81的直徑限制在上面范圍內的情況下，可以確保形成凹面部分61，每個凹面部分在蝕刻處理(稍后描述)中具有上述形狀。另一方面，在每個起始孔81的形狀基本上是扁平形狀例如橢圓形的情況下，可以用其短軸方向(即，其寬度)的長度代替其直徑。即，在該處理中形成的每個起始孔81基本上是橢圓形的情況下，對每個起始孔81的寬度(短軸方向的長度)沒有特別限制，但是每個起始孔81的寬度為0.8至20μm。更優選它為1.0至10μm，再優選它為1.5至4μm。在每個起始孔81的寬度限制在上面范圍內的情況下，可以在蝕刻處理(稍后描述)中確保形成每個具有上述形狀的凹面部分61。
此外，在該處理中形成的每個起始孔81基本上是橢圓形的情況下，對每個起始孔81的長度(長軸方向的長度)沒有特別限制，但是每個起始孔81的長度為0.9至30μm。更優選它為1.5至15μm，再優選它為2.0至6μm。在每個起始孔81的長度限制在上面范圍內的情況下，可以在蝕刻處理(稍后描述)中確保形成每個具有上述形狀的凹面部分61。
此外，除了用激光束輻照外，在在掩模8中還可以通過下面的方法形成起始孔81例如，當掩模8在基礎襯底7上形成時，預先在具有預定圖案的基礎襯底7上安排外來物體，然后在具有外來物體的基礎襯底7上形成掩模8，以形成掩模8中的缺陷，如此設計，使得將該缺陷用作起始孔81。
<A3>接著，如圖5C所示，通過使用其中形成了起始孔81的掩模8，對基礎襯底7進行蝕刻處理，從而以隨機方式在基礎襯底7中形成大量凹面部分61(蝕刻處理)。對蝕刻方法沒有特別限制，而至于蝕刻方法，可以提及，例如濕法蝕刻處理，干法蝕刻處理等。在如下解釋中，以使用濕法蝕刻處理的情況作為實例進行描述。
如圖5C所示，通過將覆蓋有其中形成了起始孔81的掩模8的基礎襯底7進行濕法蝕刻處理，沒有掩模8存在的基礎襯底7的部分被侵蝕，從而在基礎襯底7中形成大量凹面部分61。如上所述，由于形成在掩模8中的起始孔81是以犬牙織紋方式排列的，還可以在基礎襯底7的表面上以犬牙織紋方式形成凹面部分61。
此外，在本實施方案中，當在步驟<A2>中在掩模8中形成起始孔81時，在基礎襯底7的表面上形成起始凹面部分71。這使得蝕刻處理過程中基礎襯底7和蝕刻劑的接觸面積增加，從而能夠適當地開始侵蝕。而且，通過采用濕法蝕刻處理，可以適當地形成凹面部分61。例如，在使用含有二氟氟銨的蝕刻劑作為蝕刻劑的情況下，可以更有選擇性地侵蝕基礎襯底7，這使得可以適當地形成凹面部分61。
在掩模8主要是由鉻構成(即掩模8是由以Cr作為其主要原材料的材料形成)的情況下，二氟氫銨溶液特別適合作為氫氟酸基蝕刻劑。因為含有二氟氫銨的溶液是無毒的，可以更加確保防止在操作過程中對人體的影響以及對環境的影響。而且，例如在使用二氟氫銨溶液作為蝕刻劑的情況下，在蝕刻劑中可以含有過氧化氫。這使得可以加快蝕刻速度。
此外，與干法蝕刻處理相比，可以用更簡單的設備進行濕法蝕刻處理，并且可以同時處理大量基礎襯底7。這使得可以提高具有凹面部分的襯底6的生產率，并且可以低成本配備有凹面部分的襯底6。
<A4>接著，如圖5D所示，除去掩模8(掩模除去處理)。此時，背面保護薄膜89也和掩模8一起被除去。在掩模8是如上所述由鉻作為其主要原材料形成的層和由氧化鉻作為其主要原材料形成的層構成的層壓結構體構成的情況下，掩模8可以通過例如使用硝酸銨鈰和高氯酸的混合物的蝕刻處理除去。
<A5>接著，如圖5E所示，將與分離片13粘附的粘附元件64應用到其中在基礎襯底7中沒有形成凹面部分61的不可用面積(相對于形成多個凹面部分61的可用面積的不可用面積)。粘附元件64主要由粘合劑形成，其兩個主表面具有與被粘物緊密接觸(粘結)的功能。至于粘合劑，可以提及，例如，丙烯酸基粘合劑、聚酯基粘合劑、氨基甲酸酯基粘合劑、橡膠基粘合劑等。
與粘附元件64相反的分離片13的表面由具有脫模性的材料(脫模劑)形成，并且根據需要，用相對小的力可以將分離片13從粘附元件64中釋放出來。至于脫模劑，可以提及，硅氧烷基樹脂例如烷基聚硅氧烷，氟基樹脂例如聚四氟乙烯，各種蠟，醇酸樹脂，聚酯樹脂，丙烯酸樹脂，纖維素樹脂，通過甲硅烷基化試劑的硅烷化材料例如六甲基二硅氮烷([(CH3)3Si]2NH)等。
<A6>然后，對其上提供凹面部分61的基礎襯底7的表面進行脫模處理(參見圖5F)。因此，得到具有凹面部分的襯底6(更具體而言，分離片13粘附的具有凹面部分的襯底6)。通過對具有凹面部分的襯底6進行這種脫模處理，可以在制備微透鏡襯底1的制備(稍后詳細描述)中，從微透鏡襯底1中容易地除去具有凹面部分的襯底6，同時有效地防止缺陷例如在微透鏡襯底1的微透鏡21中產生裂紋。具體而言，在本實施方案中，對基礎襯底7進行脫模處理，同時將與分離片粘附的粘附元件64應用到沒有形成凹面部分61的不可用面積。為此，在不可用面積中提供從沒有進行脫模處理的脫模未處理部分63。因此，例如，在制備微透鏡襯底1的方法(稍后詳細描述)中，形成主襯底2后(即，固化樹脂材料23后)，可以從主襯底2的表面有效地除去元件(平板9)，所述的元件用于擠壓其上形成有遮光層(黑底3)的樹脂材料23的表面，同時防止具有凹面部分的襯底6從主樹脂襯底2中脫落。
至于脫模處理，可以提及，形成由具有脫模性能的材料形成的膜，所述的材料例如硅氧烷基樹脂，如烷基聚硅氧烷，氟基樹脂如聚四氟乙烯，通過甲硅烷基化試劑的硅烷化材料例如六甲基二硅氮烷([(CH3)3Si]2NH)的表面處理，用氟基氣體方法的表面處理等。
至于上面的處理結果，如圖5F和4所示，得到具有凹面部分的襯底6，其中用犬牙織紋方式在基礎襯底7中形成大量的凹面部分61。
對用犬牙織紋方式在基礎襯底7的表面上形成多個凹面部分61的方法沒有特別限制。在通過上述方法形成凹面部分61的情況下，即，通過用激光束輻照在掩模8中形成起始孔81，然后使用掩模8對基礎襯底7進行蝕刻處理而在基礎襯底7中形成凹面部分61的方法的情況下，可以得到下面的效果。
即，通過激光束輻照在掩模8中形成起始孔81，與用傳統光刻法在掩模8中形成開口的情況相比，可以容易和便宜地在掩模8中形成具有預定圖案的開口(起始孔81)。這使得可以提高具有凹面部分的襯底6的生產率，因此可以較低成本配備有凹面部分的襯底6。
此外，根據上述的方法，可以容易對大型襯底進行處理。此外，根據這種方法，在制備這種大型襯底的情況下，不需要像傳統方法中結合多個襯底，因此，可以除去結合接縫的出現。這使得可以提供以低成本、簡單方法制備高質量大型的具有用于形成微透鏡21的凹面部分的襯底6(即，微透鏡襯底1)。
此外，在通過激光束輻照形成起始孔81的情況下，可以容易和確保地控制將形成的每個起始孔81的形狀和大小、其排列等。
接著，現在描述使用具有凹面部分的襯底6制備微透鏡襯底1的方法。
圖6是示意性顯示制備圖1中所示微透鏡襯底的方法的一個實例的縱截面視圖。圖7是用于解釋當曝光光聚合物時光的反射和輻照光聚合物的光的發光強度分布的視圖。現在，在下面使用圖6的解釋中，為了便于解釋，圖6中的下側和上側分別稱為“光入射側”和“光出射側”。
<B1>如圖6A所示，將具有流動性的樹脂材料23(例如處于軟化狀態的樹脂材料23，非聚合的(未固化的)樹脂材料23)供給到具有用于形成微透鏡21的凹面部分的襯底6的表面，所述襯底6的表面上在分離片13已經被除去的狀態下形成有凹面部分61，然后通過平板9擠壓樹脂材料23。具體而言，在本實施方案中，由平板11擠壓(或者推擠)樹脂材料23，同時在具有凹面部分的襯底6和平板9之間提供隔離物20。因此，可以更加確保控制所形成的微透鏡襯底1的厚度，并且這使得可以更加確保地控制最終獲得的微透鏡襯底1中各個微透鏡21的焦點。此外，可以更有效地防止缺點例如色不均勻性產生。
每個隔離物20是由具有與樹脂材料23(固化狀態的樹脂材料23)的折射率幾乎相等的折射率的材料形成。通過使用由這種材料形成的隔離物20，可以防止隔離物20對得到的微透鏡襯底1的光學特性產生不利影響，即使在形成具有凹面部分的襯底6的任何凹面部分61的每個位置安置隔離物20的情況下。這使得可以在具有凹面部分的襯底6的一個主表面上的全部可用面積上提供相當大量的隔離物20。結果，可以有效地消除由于具有凹面部分的襯底6和/或平板9等的撓曲產生的影響，并且這使得可以更確保控制得到的微透鏡襯底1的厚度。
雖然隔離物20是由如上所述的具有與樹脂材料23(固化狀態的樹脂材料23)的折射率幾乎相等的折射率的材料形成的，更具體地，優選的是，隔離物20的構成材料的絕對折射率和固化狀態的樹脂材料23的絕對折射率之間的差值的絕對值為0.20或以下，更優選它為0.10或以下。再優選它為0.02或以下，最優選隔離物20是由與固化狀態的樹脂材料23的相同的材料形成的。
對每個隔離物20的形狀沒有特別限制。優選隔離物20的形狀基本上是球形或基本上是圓柱形。在每個隔離物20具有這種形狀的情況下，優選隔離物20的直徑為10至300μm，更優選它為30至200μm。再優選它為30至170μm。
在這點上，在使用上述的隔離物20的情況下，當固化樹脂材料23時，可以將隔離物20提供在具有凹面部分的襯底6和平板9之間。因此，對供給隔離物20的時間沒有特別限制。此外，例如，可以使用其中預先分散有隔離物20的樹脂材料23作為供給到具有凹面部分的襯底6的表面上的樹脂，在所述的表面上形成有凹面部分，或可以向其上供給樹脂材料23，同時在具有凹面部分的襯底6的表面上提供隔離物20。備選地，可以在向其供給樹脂材料23后，向具有凹面部分的襯底6的表面上供給隔離物20。
此外，對用于擠壓樹脂材料23的平板9的表面可以進行如上所述的脫模處理。這使得可以有效地從主襯底2的表面除去平板9，同時防止具有凹面部分的襯底6在接下來的步驟中從主襯底6中脫落。
<B2>接著，將樹脂材料23固化(在這點上，包括硬化(聚合))，然后除去平板9(參見圖6B)。這樣，獲得的是配備有多個微透鏡21(具體地，滿足上述的條件例如形狀、排列等的微透鏡21)的主襯底2，所述微透鏡21由填充在多個凹面部分61的樹脂材料23構成，這些凹面部分的每一個都充當一個凸透鏡。在樹脂材料23的固化是通過硬化(聚合)而進行的情況下，對其方法沒有特別限制，可以根據樹脂的種類適當選擇。例如，可以提及用諸如紫外線的光輻照，加熱，電子束輻照等。
<B3>接著，將要描述在如上所述制造的主襯底2的光出射表面上形成黑底(遮光層)3的方法。
在本發明中，使用這樣一種方法進行遮光層的形成其中，向基礎襯底2的一個主表面上供給用于形成遮光層的材料，然后曝光用于形成遮光層的材料。用于形成遮光層的材料可以是任何一種材料，只要它包括具有光敏性的組分即可。在下面的解釋中，將描述作為用于形成遮光層的材料的正型光聚合物32。
首先，如圖6C所示，將具有遮光(封閉)效果的正型光聚合物32供給到主襯底2的光出射表面上。至于將正型光聚合物32供給到主襯底2光出射表面上的方法，例如可以采用各種涂布方法如浸涂法、刮刀法、旋涂法、刷涂法、噴涂法、靜電涂布法、電沉積涂布法、輥涂布機法等。正型光聚合物32可以由具有遮光(封閉)效果的樹脂構成，或者可以是通過將具有遮光(封閉)效果的材料分散或溶解在具有低遮光(封閉)效果的樹脂材料中而獲得的物質。如果需要，在供給了正型光聚合物32之后，可以進行例如加熱處理，如預烘焙處理。
<B4>接著，如圖6D所示，將用于曝光的光Lb在垂直于主襯底2的光入射表面的方向上通過具有凹面部分的襯底6輻照到主襯底2上。用于曝光的輻照光Lb通過進行每個微透鏡21而被反射和聚集。通過聚集輻照的光Lb，在輻照具有大發光強度(光通量)的聚集光的位置處的正型光聚合物32被曝光，并且對應于除被聚集光Lb輻照的部分之外的部分的正型光聚合物32沒有被曝光或者只是輕微曝光(即曝光度小)。這樣，只有在被具有大發光強度(光通量)的聚集光輻照的位置的正型光聚合物32才被曝光。
然后進行顯影。在這種情況下，由于光聚合物32是正型光聚合物，因而通過顯影，在被具有大發光強度(光通量)的聚集光輻照的位置處的正型光聚合物32被熔化并除去。結果，如圖6E所示，提供黑底3，其中在相應于微透鏡22的光軸L的部分上形成開口31。顯影方法可以根據正型光聚合物32的組成等任意選擇。例如，本實施方案中的正型光聚合物32的顯影可以用堿性水溶液如氫氧化鉀溶液等來進行。
現在，在將具有凹面部分的襯底6粘附到主襯底2上的同時，進行用于曝光的光Lb的輻照。如上所述，具有凹面部分的襯底6的構成材料的絕對折射率大于各種氣體(例如，空氣、各種惰性氣體等)的絕對折射率，并且小于由構成主襯底2的樹脂材料(固化樹脂材料)的絕對折射率。因此，當使用于曝光的光Lb進入到主襯底2，同時將如上所述的具有凹面部分的襯底6粘附其上時，與使曝光用的光Lb進入到主襯底2同時沒有將具有凹面部分的襯底6粘附其上的情況相比，用于曝光的光Lb的折射度小。因此，在使用于曝光的光Lb進入到主襯底2，同時沒有將具有凹面部分的襯底6粘附其上的情況下，與使用于曝光的光Lb進入到主襯底2同時將如上所述的具有凹面部分的襯底6粘附其上的情況相比，可以增加光的折射度。為此，考慮到開口(未遮光部分)31的選擇性形成和圖像對比度的改善，似乎優選在將如上所述的具有凹面部分的襯底6粘附其上的同時，使曝光用的光Lb進入到主襯底2。但是，本發明人發現在這種情況下出現任何下面的問題。即，由微透鏡21聚集的光在光輻照位置沒有均勻的發光強度(光通量)，而是具有預定的發光強調分布(參見圖7B)。為此，但是不能在發光強度(光通量)相對低(即，發光強度(光通量)低于曝光需要的發光強度Z0)的位置使用于形成遮光層的材料曝光，盡管用光輻照該位置。換言之，主襯底2的光出射表面側的光點的尺寸變得比形成的每個開口(未遮光部分)31的尺寸大。結果，當使平行光La進入最終得到的微透鏡襯底1時，在黑底3中吸收的光(折射光)的比率變高，因此，這使得提供有微透鏡襯底1的透射屏10的光使用效率變低。
因此，在本發明中，在將具有凹面部分的襯底6(其是由具有預定絕對折射率的材料形成的，所述的折射率大于各種氣體(例如，空氣、各種惰性氣體等)的絕對折射率和小于構成主襯底2的樹脂材料(固化樹脂材料)的絕對折射率)粘附到主襯底2上的同時，進行用于形成遮光層的材料曝光處理。因此，如圖7A所示，與從主襯底6中除去具有凹面部分的襯底6的情況相比，可以用具有足夠發光強度(光通量)的光輻照更大范圍的遮光層。結果，可以特別提高配備有最終得到的微透鏡襯底1(已經除去了具有凹面部分的襯底6的微透鏡襯底1)的透射屏10的光使用效率。此外，通過在將具有凹面部分的襯底6粘附到主襯底2上的同時進行曝光用于形成遮光層的材料的處理，與在進行曝光處理同時從主襯底2除去具有凹面部分的襯底6的情況相比，可以減少在用反射光輻照區域中的發光強度(光通量)變化(即，最大值與最小值之間的差別)。為此，可以有效使用用于曝光形成遮光層的材料的曝光用光Lb的光能，并且這使得可以有效使用光能。此外，因為可以用發光強度(光通量)變化(即，最大值與最小值之間的差別)小的光輻照將成為開口(未遮光部分)31的部分，所以可以有效地防止該部分被具有比需要的發光強度(光通量)更大發光強度(光通量)的光輻照。這使得可以有效地防止問題例如構成主襯底2的材料產生惡化。
如上所述，在本發明中，通過在將具有凹面部分的襯底6粘附到主襯底2上的同時進行對用于形成遮光層的材料曝光處理，然后從主襯底2中除去具有凹面部分的襯底6，可以使在主襯底2的光出射表面側的折射光的光點的尺寸與每個開口31的尺寸(未遮光部分的尺寸)基本上相等。結果，可以特別地改善微透鏡襯底1的光使用效率，同時充分提高圖像的對比度。此外，在本發明中，由于具有凹面部分的襯底6是在隨后的步驟中從主襯底2上除去的，所以可以增大最終得到的微透鏡襯底2的光折射率，結果，可以改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性。此外，如上所述，通過在將具有凹面部分的襯底6粘附到主襯底2上的同時進行對用于形成遮光層的材料曝光處理，例如，即使在主襯底2的厚度相對薄的情況下，也可以改善主襯底2在形成黑底3時的形狀穩定性。這使得可以確保在需要部分形成配備有開口31的黑底3，每個開口形成需要的形狀。結果，可以改善最終得到的微透鏡襯底1的光學特性。
此外，因為黑底3是通過由多個微透鏡21聚集的曝光用光Lb輻照光聚合物32而得到的，與例如使用光刻技術的情況相比，可以用更簡單的方法形成黑底3。
在這點上，如果需要，在正型光聚合物32曝光后，可以進行熱處理例如后烘焙處理。
此外，在步驟<B3>和<B4>的上面解釋中，即使已經描述了使用正型光聚合物作為用于形成遮光層的材料來形成遮光層(黑底3)，但是也可以使用除光聚合物外的材料作為用于形成遮光層的材料。例如，可以使用反轉材料例如銀鹽感光材料作為用于形成遮光層的材料。在使用銀鹽感光材料的情況下，可以使用這樣的方法由第一曝光部分形成具有透光率的未遮光部分，和由在第一曝光部分外的部分形成遮光部分(遮光區域)，在該方法中，在上述曝光處理后，對遮光層進行處理，以使只有曝光部分脫鹽，然后曝光整個遮光層，顯影。
此外，可以重復進行上述的用于形成遮光層的材料供給和曝光的一系列過程。這使得可以形成更厚的遮光層(黑底)，并且可以進一步改善圖像的對比度。
此外，在步驟<B3>和<B4>的上面解釋中，即使已經描述了將用于形成遮光層的材料直接供給到主襯底2的光出射表面上，但是用于形成遮光層的材料可以不直接供給到主襯底2的光出射表面上。例如，在曝光后進行不能達到足夠遮光性能和顯影的光敏材料供給的一系列處理，對主襯底2的光出射表面可以進行如上所述的使用用于形成遮光層的材料的處理。這使得可以形成更厚的遮光層(黑底3)，可以進一步改善圖像的對比度。
<B5>接著，在其上提供黑底3的主襯底2的表面側上形成光擴散部分4(參見圖6F)。
可以通過下面的方法形成光擴散部分4例如預先將形成為板狀的光擴散板粘結至主襯底2的光出射表面上，或在將具有流動性的用于形成光擴散部分4的材料供給到主襯底2的光出射表面上后，固化用于形成光擴散部分4的材料。
至于將用于形成光擴散部分4的材料供給到主襯底2的光出射表面上的方法，可以提及，例如，各種涂布方法例如刮刀法、旋涂法、刷涂法、噴涂法、靜電涂布法、電沉積涂布法、輥涂布機法，和其中將主襯底2浸漬在用于形成光擴散部分4的材料中的浸涂法，等。
<B6>接著，以下面的方式將主襯底2從具有凹面部分的襯底6中釋放。
首先，通過將與具有凹面部分的襯底6的脫模未處理部分63緊密接觸的主襯底2的部分(對應于主襯底2的可用面積的部分)切割掉(參見圖6G)，而將其除去，并且將主襯底2從具有凹面部分的襯底6釋放(參見圖6H)。如此，在本實施方案中，通過一次性將與具有凹面部分的襯底6的脫模未處理部分63緊密接觸的主襯底2的部分切割掉而將其除去，與具有凹面部分的襯底6緊密接觸的部分僅是已經進行了脫模處理的脫模處理部分62。因此，可以容易地從主襯底2上除去具有凹面部分的襯底6，并且可以更加有效地防止在形成微透鏡21中產生缺陷例如裂紋。
此外，通過從主襯底2除去具有凹面部分的襯底6，可以有效地折射入射光La，這使得可以特別改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性。此外，當制備主襯底2(即，微透鏡襯底1)時，可以重復使用所除去的具有凹面部分的襯底6，并且這變得對降低主襯底2的制備成本和提高所制備的主襯底2(微透鏡襯底1)的質量穩定性有利。此外，在從主襯底2中除去具有凹面部分的襯底6之后，通過從具有凹面部分的襯底6中除去主襯底2的由此切割掉的部分(例如，如果需要，通過有機溶劑等，釋放或熔化粘附元件64)，可以重復使用具有凹面部分的襯底6作為模具，以便基本不改變其形狀和尺寸。結果，可以進一步提高具有凹面部分的襯底6的使用次數(usagecount)，這變得對降低主襯底2(即，微透鏡襯底1)的制備成本和提高所制備的主襯底2(微透鏡襯底1)的質量穩定性有利。
在這點上，在上面的解釋中，盡管已經描述了通過將與具有凹面部分的襯底6的脫模未處理部分63緊密接觸的主襯底2的部分切割掉而將其除去，但是，可以通過將脫模未處理部分63切割掉，而將它從具有凹面部分的襯底6上除去，或通過將主襯底2的預定部分和具有凹面部分的襯底6的相對于部分切割掉而將它們除去。即使在這些情況下，也可以得到如上所述的效果。
<B7>然后，通過向已經從具有凹面部分的襯底6中釋放的主襯底2上供給著色液，形成著色部分22，因此得到微透鏡襯底1(參見圖6I)。
對著色液沒有特別限制，在本實施方案中，著色液是一種包含著色劑和芐醇的液體。本發明發現通過使用這種著色液可以容易和確保地進行主襯底的著色。具體而言，根據這些處理，可以有效和確保進行由傳統著色方法難以著色的材料例如丙烯酸樹脂組成的主襯底2進行著色處理。據認為這是由于下面的原因。
即，通過使用含有芐醇的著色液，著色液中的芐醇深深地滲透主襯底2并且在其中擴散，從而構成主襯底2的分子的結合(分子間的結合)變松散，而確保了著色劑滲透其中的空間。著色液中的芐醇和著色劑被置換，由此著色劑被保留在空間中(可以將該空間比作著色劑的座位(著色位))，因此，將主襯底2的表面著色。
此外，通過使用如上所述的著色液，可以容易且確保地形成具有均勻厚度的著色部分22。特別是，即使被著色的主襯底(即制品(work))是其中在其表面上提供諸如微透鏡的微小結構體的主襯底(一種其中在其表面二維方向中不均勻性周期很小的主襯底)，或其中將要著色的區域是大面積的主襯底，也可以形成具有均勻厚度的著色部分22(即，沒有色不均勻性)。
至于將著色液供給到主襯底2的光入射表面上的方法，例如，可以提及各種涂布方法如刮刀法、旋涂法、刷涂法、噴涂法、靜電涂布法、電沉積涂布法、印刷、輥涂布面法，以及其中將主襯底2浸漬(浸泡)在著色液中的浸漬方法等。這些方法中，浸漬方法(特別是浸漬染料)是合適的。這使得可以容易和確保地形成著色部分22(特別是，具有均勻厚度的著色部分22)。此外，特別地，在通過浸漬染料向主襯底2上供給著色液的情況下，可以容易和確保地對即使是由傳統著色方法難以著色的材料例如丙烯酸樹脂形成的主襯底進行著色。據認為，這是因為可以用于浸漬的染料對丙烯酸基樹脂等具有的酯基(酯鍵)具有高的親和力。
優選在進行著色液供給步驟的同時，將著色液和/或主襯底2在60到100℃范圍內加熱。這使得可以有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上將形成的著色部分22的主襯底2產生有害影響(例如，主襯底2的構成材料的惡化)。
此外，可以在進行著色液供給步驟的同時，提高環境壓力(通過施加壓力)。這使得可以促進著色液向主襯底2中的滲透，結果，可以短時間有效地形成著色部分25。
在這點上，如果需要，可以重復(即，多次)地進行供給著色液的步驟(例如，在將形成的著色部分22的厚度相對厚的情況下)。此外，如果需要，在著色液供給后，可以對主襯底2進行熱處理例如加熱、冷卻等，用光輻照，加壓或減壓等。這使得可以促進著色部分22的固定(穩定性)。
以下，將詳細描述本步驟中使用的著色液。
對著色液中芐醇的百分比含量沒有特別限制。優選芐醇的百分比含量為0.01至10.0重量％。更優選它為0.05至8.0重量％，再優選它為0.1至5.0重量％。在將芐醇的百分比含量限制在上述范圍內的情況下，可以容易和確保地形成合適的著色部分22，同時更加有效地防止對其上將要形成的著色部分22的主襯底2產生有害影響(例如主襯底2的構成材料的惡化)。
著色液中包含的著色劑可以是任何著色劑，例如各種染料和各種顏料，但是，優選著色劑是染料。更優選它是分散染料和/或陽離子染料，再優選它是分散染料。這使得可以有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上將要形成的著色部分22的主襯底2產生有害影響(例如主襯底2的構成材料的惡化)。具體而言，可以容易和確保地對即使由傳統著色方法難以著色的材料例如丙烯酸形成的主襯底2進行著色。據認為這是因為著色這種材料容易，原因在于上述的著色劑使用丙烯酸劑樹脂等具有的的酯官能團(酯鍵)作為著色位。
如上所述，雖然在本實施方案中使用的著色液至少包含著色劑和芐醇，但是優選的是，著色液還包含至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的化合物。這使得可以更加有效地形成著色部分22，同時充分防止對其上將要形成的著色部分22的主襯底2產生有害影響(例如主襯底2的構成材料的惡化)。認為這是由于下面的原因。
即，通過使用包含芐醇和至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的化合物(以下，芐醇、二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物統稱為“添加劑”)的著色液，著色液中的添加劑滲透主襯底2和在其中擴散，從而構成主襯底2的分子的結合(分子間的結合)松散，而確保了著色劑滲透其中的空間。添加劑和著色劑被置換，由此著色劑被保留在空間中(可以將該空間比作的座位(著色位))，因此，將主襯底2的表面著色。據認為這是因為，通過將選自至少一種二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的化合物和芐醇一起使用，它們以互補方式相互作用，并且由著色液的著色變得良好。
至于二苯甲酮基化合物，可以使用具有二苯甲酮骨架的化合物，它的互變異構體，或者這些誘導物(例如加成反應產物，取代反應產物，還原反應產物，氧化反應產物等)。
至于這樣的化合物，可以提及例如二苯甲酮，2，4-二羥基二苯甲酮，2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮，2，2’-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮，2，2’，4，4’-四羥基二苯甲酮，2-羥基-4-辛基二苯甲酮，4-芐氧基-2-羥基二苯甲酮，二苯甲酮苯胺，二苯甲酮肟，二苯甲酮氯化物(α，α’-二氯二苯基甲烷)等。這些化合物中，優選具有二苯甲酮骨架的化合物，更優選的化合物是2，2-二羥基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮和2，2’，4，4’-四羥基二苯甲酮中的任何一個。通過使用這樣的二苯甲酮基化合物，上述效果變得顯著。
此外，至于苯并三唑基化合物，可以使用具有苯并三唑骨架的化合物，它的互變異構體，或者這些誘導物(例如加成反應產物，取代反應產物，還原反應產物，氧化反應產物等)。
至于這樣的化合物，可以提及例如苯并三唑，2-(2-羥基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑，2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)-2H-苯并三唑等。這些化合物中，優選具有苯并三唑骨架的化合物，更優選的化合物是2-(2-羥基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑和2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)-2H-苯并三唑中的任何一個。通過使用這樣的苯并三唑基化合物，上述效果變得顯著。
在著色液中含有二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物的情況下，對著色液中二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的百分比含量沒有特別限制。優選著色液中二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物總的百分比含量為0.001至10.0重量％。更優選它為0.005至5.0重量％，再優選它為0.01至3.0重量％。在將二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物總的百分比含量限制在上述范圍內的情況下，可以容易且確保地形成合適的著色部分22，同時更加有效地防止對其上將要形成的著色部分22的主襯底2產生有害影響(例如主襯底2的構成材料的惡化)。
此外，在著色液中含有二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物，并且將著色液中二苯甲酮基化合物的百分比含量定義為X(重量％)，以及將著色液中二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物總的百分比含量定義為Y(重量％)的情況下，優選X和Y滿足關系0.001≤X/Y≤10000。更優選X和Y滿足關系0.05≤X/Y≤1000，再優選X和Y滿足關系0.25≤X/Y≤500。在X和Y滿足如上所述關系的情況下，通過將二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物和芐醇一起使用產生的協同效應得以更加顯著地發揮。此外，可以容易且確保地形成合適的著色部分，同時更有效地防止對其上將要形成的著色部分22的主襯底2產生有害影響(例如主襯底2的構成材料的惡化)。
此外，優選著色液還含有芐醇和表面活性劑。這使得即使在存在芐醇的條件下，也可以穩定和均勻地分散著色劑。即使其上將供給著色液的主襯底2是由例如用常規著色方法難以著色的丙烯酸基樹脂的材料形成的，也可以容易且確保地將主襯底2著色。至于表面活性劑，可以提及非離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，兩性表面活性劑等。至于非離子表面活性劑，可以提及例如醚基表面活性劑，酯基表面活性劑，醚酯基表面活性劑，含氮物基表面活性劑等。更具體而言，可以提及聚乙烯醇，羧甲基纖維素，聚乙二醇，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯等。此外，至于陰離子表面活性劑，可以提及例如各種松香，各種羧酸鹽，各種酯的硫酸鹽，各種磺酸鹽，各種酯的磷酸鹽等。更具體而言，可以提及松香，聚合松香，歧化松香，馬來松香，富馬松香，馬來松香五酯，馬來松香甘油酯，三硬脂酸鹽(例如，金屬鹽如鋁鹽)，二硬脂酸鹽(例如，金屬鹽如鋁鹽、鋇鹽)，硬脂酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽、鉛鹽、鋅鉛鹽)，亞麻酸鹽(例如，金屬鹽如鈷鹽、錳鹽、鉛鹽、鋅鹽)，辛酸鹽(例如，金屬鹽如鋁鹽、鈣鹽、鈷鹽)，油酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽、鈷鹽)，棕櫚酸鹽(例如，金屬鹽如鋅鹽)，環烷酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽、鈷鹽、錳鹽、鉛鹽、鋅鹽)，樹脂酸鹽(例如，金屬鹽如鈣鹽、鈷鹽、錳鹽、鋅鹽)，聚丙烯酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，聚甲基丙烯酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，聚馬來酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，丙烯酸鹽-馬來酸鹽共聚物(例如，金屬鹽如鈉鹽)，纖維素，十二烷基苯磺酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，烷基磺酸鹽，聚苯乙烯磺酸鹽(例如，金屬鹽如(例如，金屬鹽如鈉鹽)，烷基二苯基醚二磺酸鹽(例如，金屬鹽如鈉鹽)，等等。此外，至于陽離子表面活性劑，可以提及例如各種銨鹽，例如伯銨鹽，仲銨鹽，叔銨鹽，季銨鹽。更具體而言，可以提及一烷基胺鹽，二烷基胺鹽，三烷基胺鹽，四烷基胺鹽，苯甲烴銨鹽，烷基吡啶鎓鹽，咪唑鎓鹽等。此外，至于兩性表面活性劑，可以提及例如各種甜菜堿，例如羧基甜菜堿，磺基三甲銨乙內酯，各種氨基羧酸，各種酯的磷酸鹽等。
以下，將對使用上述透射屏的背面投影裝置給出描述。
圖8是示意性顯示應用了本發明透射屏10的背面投影裝置100的截面圖。如圖8所示，背面投影裝置300具有這樣的結構，其中將投影光學單元310、光導向鏡320和透射屏10安置在外殼340中。
由于背面投影裝置300使用如上所述的具有優異視角特性和光使用效率的透射屏10，所以可以獲得具有優異對比度的圖像。此外，因為在本實施方案中的背面投影裝置300具有如上所述的結構，特別地，可以獲得優異的視角特性和光使用效率。
此外，由于各自為橢圓形的微透鏡21在上述微透鏡襯底1上是以犬牙織紋方式安置的，所以背面投影裝置300幾乎不產生諸如波紋之類的問題。
如上所述，應當注意的是，即使對根據本發明制備微透鏡襯底1的方法、微透鏡襯底1、透射屏10和背面投影裝置300已經參照附圖中所示的優選實施方案進行了描述，但是本發明不限于這些實施方案。例如構成微透鏡襯底1、透射屏10和背面投影裝置300的每個構件(組分)可以被可以履行相同或類似功能的構件(組分)代替。
此外，在本實施方案中，即使已經描述了使用由具有與樹脂材料23(即，固化后的樹脂材料23)幾乎相等的折射率的材料形成的每個隔離物20作為隔離物，但是，在隔離物僅安置在未形成具有凹面部分的襯底6的凹面部分61的區域(不可用面積)的情況下，不需要每個隔離物20具有與樹脂材料23(即，固化后的樹脂材料23)幾乎相等的折射率的材料。此外，在制備微透鏡襯底1時，并不總是需要使用上面所述的隔離物20。
此外，在本實施方案中，即使已經描述了向具有凹面部分的襯底6的表面上供給樹脂材料23，但是微透鏡襯底1可以這樣制造，使得例如向平板9的表面上供給樹脂材料23，并且通過具有凹面部分的襯底6加壓樹脂材料23。
此外，在上述實施方案中，即使已經描述了在具有凹面部分的襯底6的制造方法中的起始孔形成步驟中，除了起始孔81外，在襯底7中還形成起始凹面部分71，但是，可以不需要形成這樣的起始凹面部分71。通過適當調節起始孔81的形成條件(例如，激光的能量強度，激光的束直徑，輻照時間等)，可以形成各自具有預定形狀的起始凹面部分71，或者可以選擇性地只形成起始孔81，從而不形成起始凹面部分71。
此外，在上述實施方案中，即使已經描述了將沒有進行脫模處理的脫模未處理部分63形成在具有凹面部分的襯底6的幾乎整個不可用面積上，但是，例如，可以在不可用面積的部分上提供脫模未處理部分63。即使在這種情況下，也可以得到如上所述的效果。此外，提供以這種方式在不可用面積的部分上提供脫模未處理部分63，可以更加容易地從主襯底2除去具有凹面部分的襯底6，并且這重新使用具有凹面部分的襯底6變得有利。
此外，在本實施方案中，即使已經描述了微透鏡襯底1提供有層狀光擴散部分4，但是光擴散部分4的形狀不限于此。例如，可以在與黑底3的開口31的位置相對應的位置處，以用凸出方式提供光擴散部分4。即使在這種情況下，也可以得到如上所述的效果。此外，通過在與黑底3的開口31的位置相對應的位置處形成這種光擴散部分4，因為可以更有效地防止外部光在除黑底3的開口31外的位置處反射。此外，微透鏡襯底1不是必須地需要提供有如上所述的具有光擴散部分4。
此外，在上述實施方案中，即使已經描述了透射屏10配備有透鏡襯底1和菲涅爾透鏡5，但是本發明的透射屏10不是必須地需要配備有菲涅爾透鏡5。例如，實際上，本發明的透射屏10可以只由透鏡襯底1構成，或可以僅由具有凹面部分的襯底6構成。
此外，在上述實施方案中，即使已經描述了微透鏡1是構成透射屏10或背面投影裝置300的元件，但是微透鏡襯底1沒有限制為上述使用的那些，并且它可以用于任何用途。例如，本發明的微透鏡襯底1可以應用到光擴散板、黑底屏、投影顯示器(正面投影裝置)的屏幕(正面投影裝置的屏幕)、投影顯示器(正面投影裝置)中的液晶光閥的構成元件。
實施例<微透鏡襯底和透射屏的制造>
(實施例1)用如下方式制造配備有多個用于形成微透鏡的凹面部分的具有凹面部分的襯底。
首先，制造具有1.2m(橫向)×0.7m(縱向)矩形形狀且厚度為4.8mm的鈉鈣玻璃襯底(鈉鈣玻璃襯底的絕對折射率n21.50)。
將鈉鈣玻璃浸漬在含有4重量％二氟氫銨和8重量％過氧化氫的清洗液中，進行6μm蝕刻處理，從而清潔其表面。然后，進行用純水的清洗并用氮氣(N2)的干燥(以除去純水)。
接著，通過濺射方法，在鈉鈣玻璃襯底的一個主表面上，形成鉻/氧化鉻的層壓結構(即，其中將由氧化鉻形成的層層壓在由鉻形成的層的外周上的層壓結構)。即，在鈉鈣玻璃襯底的兩個表面上，形成各自由層壓結構體制成的掩模和背面保護薄膜，所述層壓結構體由鉻形成的層和氧化鉻形成的層構成。在這種情況下，鉻層的厚度為0.03μm，而氧化鉻層的厚度為0.01μm。
接著，對掩模進行激光加工，在掩模中心部分113cm×65cm的區域內形成大量起始孔。在這點上，激光加工是用YAG激光器，在能量密度為1mW、束直徑為3μm和輻照時間為60×10-9秒的條件下進行的。束直徑(斑直徑)的掃描速度為1.0m/秒。
這樣，在上述掩模的基本上整個區域上，以犬牙織紋圖案形成各自具有預定長度的起始孔。每個起始孔的平均寬度為2μm，且其平均長度為2μm。此外，此時，在鈉鈣玻璃襯底表面上形成凹面部分和受損層(或受影響層)，所述凹面部分每一個的深度為約50。
接著，對鈉鈣玻璃襯底進行濕法蝕刻處理，由此在鈉鈣玻璃襯底上形成大量凹面部分(用于形成微透鏡的凹面部分)。當從鈉鈣玻璃襯底的主表面的上方觀看時，每個凹面部分的形狀為基本上橢圓的形狀(扁平形狀)。如此形成的大量凹面部分彼此具有基本上相同的形狀。形成的凹面部分每個在短軸方向(直徑)的長度、形成的凹面部分每個在長軸方向的長度、形成的凹面部分每個的曲率半徑和深度分別為54μm、72μm、38μm和37μm。此外，凹面部分在其中形成凹面部分的有用區域中的份額為100％。
在這點上，使用含有4重量％二氟氫銨和8重量％過氧化氫的的水溶液用于濕法蝕刻處理作為蝕刻劑，并且襯底的浸漬時間為125分鐘。
接著，通過用硝酸銨鈰和高氯酸的混合液進行蝕刻處理，除去掩模和背面保護薄膜。
然后，進行用純水的清洗并用N2的干燥(除去純水)。
將粘附分離片的粘附元件應用至未形成凹面部分的區域。
然后，將其上已經形成凹面部分的基礎襯底(已經應用了粘附元件)的表面側通過六甲基二硅氮烷進行氣相表面處理(硅烷化處理)。
這樣，獲得對應于如圖2所示的微透鏡襯底的具有凹面部分的襯底(已經應用了分離片的具有凹面部分的襯底)，其中在鈉鈣玻璃襯底的主表面上以犬牙織紋方式排列有大量用于形成微透鏡的凹面部分。在這點上，粘附元件的厚度為500μm。當從鈉鈣玻璃襯底的主表面上方觀察時，形成凹面部分的可用區域中，在得到的具有凹面部分的襯底中由所有凹面部分占有的面積相對于全部可用面積的比率為97％。
接著，從對應于具有凹面部分的襯底的粘附元件中除去分離片，并且將非聚合的(未固化的)丙烯酸基樹脂(PMMA樹脂(甲基丙烯酸樹脂))施用其上形成有凹面部分的具有到凹面部分的襯底的表面側。此時，將基本上為球形的隔離物(每個的直徑為30μm)安置在用于形成微透鏡的具有凹面部分的襯底的基本上整個表面上，所述的隔離物是由丙烯酸基樹脂(PMMA樹脂(甲基丙烯酸樹脂))的硬化材料形成的。此外，以3片/cm2的比率安排隔離物。
接著，用由鈉鈣玻璃形成的平板的主表面擠壓(推擠)丙烯酸基樹脂。此時，進行該處理使空氣不侵入具有凹面部分的襯底和丙烯酸基樹脂之間。用作平板的是這樣的平板，其表面由六甲基二硅氮烷進行過氣相表面處理(脫模處理)。
然后，通過在120℃加熱具有到凹面部分的襯底，將丙烯酸基樹脂固化，獲得主襯底。所得到的主襯底的折射率n1為1.51。所得到的主襯底的厚度(除形成微透鏡的部分外)為50μm。形成的凹面部分每個在短軸方向(直徑)的長度、形成的凹面部分每個在長軸方向的長度、形成的凹面部分每個的曲率半徑和深度分別為54μm、72μm、37.5μm和6.5μm。此外，凹面部分在其中形成凹面部分的有用區域中的份額為100％。
接著，從主襯底中除去平板。
接著，通過輥涂布機，將加入了遮光材料(碳黑)的正型光聚合物(PC405GJSR Corporation制造)供給到主襯底的光出射表面上(與其上形成微透鏡的表面相反的表面上)。在光聚合物中，遮光材料的百分比含量為20重量％。
接著，對主襯底進行90°×30分鐘的預烘焙處理。
接著，作為平行光，將60mJ/cm2的紫外線輻照通過與其上已經形成凹面部分的具有到凹面部分的襯底的表面相反的表面。結果，輻照的紫外線被每個微透鏡聚集，并且在用聚集的紫外線輻照的部分中的光聚合物被選擇性地曝光。
然后，用含有0.5重量％KOH的水溶液對主襯底進行顯影處理40秒。
然后，進行用純水的清洗并用N2的干燥(除去純水)。此外，對主襯底進行200℃×30分鐘的后烘焙處理。如此，形成具有分別和微透鏡相對應的多個開口的黑底。每個開口具有基本上橢圓的形狀，并且每個開口在其短軸方向上的長度為30μm，每個開口在其長軸方向上的長度為35μm。所形成的黑底的厚度為5.0μm。
接著，在其上已經形成黑底的主襯底的表面側，形成光擴散部分。形成光擴散部分是通過熱密封而將擴散板粘結至主襯底上進行的，擴散板具有這樣的結構，其中將擴散介質(平均粒徑為8μm的二氧化硅粒子)擴散在丙烯酸樹脂中。在這點上，光擴散部分的厚度為2.0mm。
接著，通過浸染，將著色液供給到主襯底上。進行該處理使其上形成了微透鏡的整個表面和著色液接觸，而其上形成黑底的表面不和著色液接觸。此外，當將著色液供給到主襯底上時，將主襯底和著色液的溫度調節到90℃。此外，在著色液供給過程中，將氣氛的壓力進行加壓，以使其為120kPa。使用含有下列物質的混合物作為著色液分散染料(藍)(FutabaSangyo制造)2重量份、分散染料(紅)(Futaba Sangyo制造)0.1重量份、分散染料(黃)(Futaba Sangyo制造)0.05重量份、芐醇10重量份、表面活性劑2重量份和純水1000重量份。
在將主襯底在如上所述條件下與著色液接觸20分鐘后，將主襯底從貯存著色液的浴槽中取出，然后將主襯底進行沖洗和干燥。
通過進行用純水的清洗并用N2的干燥(除去純水)，獲得其上形成了著色部分的微透鏡襯底。由此形成的著色部分的色密度為70％。
將如上所述制造的微透鏡襯底和通過擠壓模塑制造的菲涅耳透鏡組裝在一起，獲得如圖3所示的透射屏。
(實施例2到8)用類似于實施例1的那些的方式制造微透鏡襯底和透射屏，不同之處在于，通過改變下列中的任何一種而改變具有凹面部分的襯底的每個凹面部分的形狀和凹面部分的排列圖案掩模的結構、用激光束輻照的條件(即，將形成的每個初始孔的形狀和每個初始凹面部分的深度)、在蝕刻劑中的浸漬時間和用于形成主襯底的樹脂材料，由此如表1所示，改變將在微透鏡襯底上形成的每個微透鏡的形狀、微透鏡的排列圖案、主襯底的折射率等。
(比較例1)用類似于上面所述的實施例8中的那些的方式制造微透鏡襯底和透射屏，不同之處在于，在從主襯底中除去具有凹面部分的襯底之后，進行用于形成黑底的正型光聚合物的供給及其曝光。
(比較例2)用類似于上面所述的實施例8中的那些的方式制造微透鏡襯底和透射屏，不同之處在于，在主襯底的主表面上不形成黑底。
(比較例3)用類似于上面所述的實施例1中的那些的方式制造微透鏡襯底和透射屏，不同之處在于，將由絕對折射率為1.90的玻璃材料形成的襯底用作具有凹面部分的襯底。
將實施例1至8和比較例1至3每個中的以下作為一個整體示于表1中掩模的結構、在制備具有凹面部分的襯底時用激光束輻照而形成的每個初始孔的形狀和每個初始凹面部分的深度、在具有凹面部分的襯底中每個凹面部分的形狀和凹面部分的排列圖案、具有凹面部分的襯底的組成材料的折射率、所制造的每個微透鏡的形狀、所制造的每個微透鏡的排列圖案和主襯底的組成材料的折射率等。
表1

形狀 SC基本上圓形SE基本上橢圓形 排列圖案HC犬牙織紋 SL方格RD隨機
<光使用效率的評估>
對于上面所述的實施例1至8和比較例1至3每個的透射屏，進行光使用效率的評估。
當A(＝300)(cd/m2)的白光進入透射屏時，通過計算在透射屏的光出射表面側測量的光的亮度B(cd/m2)的比率(B/A)，進行光使用效率的評估。應當認為B/A值越大，光使用效率越優異。
<背面投影裝置的制造>
使用實施例1到8和比較例1到3中每個中制造的透射屏制造(組裝)圖8所示的背面投影裝置。
<對比度的評估>
計算LW/LB比率作為對比度(CNT)，其中LW(cd/m2)是當照度為413勒克斯的全部白光進入暗室中的背面投影裝置的透射屏時白指標的前側亮度，而LB(cd/m2)是在亮室中將光源全部關掉時黑指標的前側亮度增加量(黑亮度增加量)。在這點上，亮室中的測量是在外部光照度為約185勒克斯的條件下進行的，而暗室中的測量是在外部光照度為約0.1勒克斯的條件下進行的。
<視角的測量>
在實施例1到8和比較例1到3每個的背面投影裝置中透射屏上顯示樣品圖像時，從水平方向和垂直方向進行視角測量。在用測向(gonio)光度計以一度的間隔進行測量的條件下，進行視角測量。
<擴散光、波紋和色不均勻性的評估>
在上面所述的實施例1到8和比較例1和2每個中的背面投影裝置的透射屏上顯示樣品圖像。基于如下四級標準，評估顯示的樣品圖像中的擴散光、波紋和色不均勻性的產生狀態。
A沒有發現擴散光、波紋和色不均勻性。
B發現很少的擴散光、波紋和色不均勻性。
C發現輕微的擴散光、波紋和色不均勻性中的至少一種。
D顯著地發現擴散光、波紋和色不均勻性中的至少一種。
視角測量的這些結果作為一個整體顯示在表2中。
表2

如從表2清楚看出，在根據本發明實施例1至8每個中的背面投影裝置具有優異的光使用效率、優異的對比度和優異的視角特性。此外，在根據本發明實施例1至8每個中的每種背面投影裝置上，可以顯示沒有擴散光、波紋和色不均勻性的優異圖像。換言之，在根據本發明實施例1至8每個中的每種背面投影裝置上可以穩定地顯示優異的圖像。另一方面，從上面所述的比較例1至3每個中的背面投影裝置中，不能得到充分的結果。
權利要求
1.一種制造配備有多個凸透鏡的微透鏡襯底的方法，該方法包括以下步驟制備由具有透光性的組成材料形成的襯底，在襯底的一個主表面上的可用區域形成多個凹面部分；向其上已經形成多個凹面部分的襯底的一個主表面上供給具有流動性的樹脂材料；固化樹脂材料，以使固化樹脂材料的絕對折射率大于具有多個凹面部分的襯底的組成材料的絕對折射率，由此獲得具有多個凸透鏡的基礎襯底；向基礎襯底的一個主表面上供給用于形成遮光層的材料，所述的基礎襯底的一個主表面與其面對具有多個凹面部分的襯底的另一個主表面相反；通過具有多個凹面部分的襯底，曝光用于形成遮光層的材料，而在基礎襯底的一個主表面上形成遮光層；和從具有多個凹面部分的襯底中釋放基礎襯底。
2.根據權利要求1的方法，在將固化樹脂材料的絕對折射率定義為n1，并且將具有多個凹面部分的襯底的組成材料的絕對折射率定義為n2的情況下，n1和n2滿足關系0.01≤n1/n2≤0.80。
3.根據權利要求2的方法，其中固化樹脂材料的絕對折射率n1在1.35至1.9的范圍內。
4.根據權利要求2的方法，其中具有多個凹面部分的襯底的組成材料的絕對折射率n2在1.2至1.8的范圍內。
5.根據權利要求2的方法，其中具有多個凹面部分的襯底是由作為主要材料的玻璃形成的。
6.根據權利要求2的方法，其中樹脂材料固化步驟包括以下步驟制備具有平坦部分的構件；和在用構件的平坦部分擠壓樹脂材料的同時，固化樹脂材料。
7.根據權利要求6的方法，其中將多個隔離物分散在樹脂材料中，所述的多個隔離物每一個的絕對折射率基本上與固化樹脂材料的絕對折射率相同，并且在樹脂材料固化步驟中，在將多個隔離物提供在具有多個凹面部分的襯底上的可用區域中的同時，用構件的平坦部分擠壓樹脂材料。
8.根據權利要求6的方法，該方法還包括以下步驟在樹脂材料固化步驟之前，將多個隔離物提供在具有多個凹面部分的襯底上的可用區域中，所述的多個隔離物的每一個絕對折射率基本上與固化樹脂材料的絕對折射率相同，其中在樹脂材料固化步驟中，以隔離物被安置在供給的樹脂材料中的狀態用構件的平坦部分擠壓樹脂材料。
9.根據權利要求1的方法，其中在樹脂材料供給步驟之前，其中對所制備的具有多個凹面部分的襯底的一個主表面進行脫模處理，所述的一個主表面上已經形成多個凹面部分。
10.根據權利要求9的方法，其中所制備的具有多個凹面部分的襯底的可用區域進行脫模處理，并且在所制備的具有多個凹面部分的襯底的所述可用區域之外的至少部分不可用區域不進行脫膜處理。
11.根據權利要求10的方法，其中在基礎襯底釋放步驟，通過切割掉具有多個凹面部分的襯底的不可用區域和/或切割掉對應于具有多個凹面部分的襯底的不可用區域的基礎襯底的部分，將基礎襯底從具有多個凹面部分的襯底中釋放出來。
12.根據權利要求1的方法，其中多個凸透鏡構成微透鏡，并且每一個微透鏡在從基礎襯底的一個主表面的上方觀看時具有基本上橢圓的形狀。
13.根據權利要求1的方法，該方法還包括以下步驟在遮光層形成步驟之后，在基礎襯底的遮光層上由含有光擴散介質的材料形成光擴散部分。
14.一種使用根據權利要求1的方法制造的微透鏡襯底。
15.一種透射屏，該透射屏包括菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡由位于其一個主表面上的多個同心棱鏡形成，所述菲涅耳透鏡的一個主表面構成其出射表面；和權利要求13定義的微透鏡襯底，該微透鏡襯底被安置在菲涅耳透鏡的出射表面側。
16.一種背面投影裝置，該背面投影裝置包含權利要求15定義的透射屏。
全文摘要
公開了一種制備有多個凸透鏡的微透鏡襯底的方法。該方法包括以下步驟制備由具有透光性的組成材料形成的襯底6，在襯底6的一個主表面上的可用區域形成多個凹面部分；向其上形成了多個凹面部分的襯底的一個主表面上供給具有流動性的樹脂材料23；固化樹脂材料23，以使固化樹脂材料23的絕對折射率大于具有多個凹面部分的襯底6的組成材料的絕對折射率，由此獲得具有多個凸透鏡21的基礎襯底2；向基礎襯底2的一個主表面上供給用于形成遮光層的材料32，該主表面與其面對具有多個凹面部分的襯底6的另一個主表面相反；通過具有多個凹面部分的襯底6，曝光用于形成遮光層的材料32，而在基礎襯底2的一個主表面上形成遮光層；和從具有多個凹面部分的襯底6中釋放基礎襯底2。
文檔編號G03B21/62GK1769928SQ200510118058
公開日2006年5月10日 申請日期2005年10月26日 優先權日2004年10月26日
發明者清水信雄 申請人:精工愛普生株式會社