制造具有凹面部分的基材的方法、具有凹面部分的基材、微透镜基材、传输屏和背投的制作方法

专利名称：制造具有凹面部分的基材的方法、具有凹面部分的基材、微透镜基材、传输屏和背投的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造具有凹面部分的基材的方法，具有凹面部分的基材，微透镜基材，传输屏和背投。
背景技术：
近年来，作为一种适用于家庭影院、大屏幕电视等的用于监控的显示器，对背投的需要正不断增大。在用于背投机的传输屏中，一般使用双凸透镜。但具有这些双凸透镜的常规背投的问题在于尽管其水平视角大，但是其垂直视角小(即，存在视角偏差)。
为了解决这种问题，提出了使用微透镜阵列片材(微透镜基材)替代双凸透镜的传输屏(例如，参见JP-A-2000-321675)。但在这种传输屏中，因为传输屏具有其中多个微透镜以正方形晶格方式排列的微透镜阵列片材，因此问题在于，通过每个微透镜的光相互干涉，并且尤其是与使用双凸透镜的情形相比容易产生波纹(moire)。另外，问题在于，因为微透镜以正方形晶格方式等排列，因此具有微透镜的传输屏的光使用效率变低，其对比度变低，而且产生其中传输屏的亮度在其视角特性中的预定水平角下急剧变暗的现象(所谓，必然画面(certain-drawing)现象)。

发明内容
本发明的一个目的是提供可防止由于光干涉而产生波纹和具有优异视角特性的传输屏和背投。
本发明的另一目的以提供一种可合适地用于制造上述传输屏和背投的微透镜基材和用于该制造微透镜基材的具有多个凹面部分的基材。
另外，本发明的另一目的是提供一种有效地制造上述具有多个凹面部分的基材的方法。
为了实现以上目的，在本发明的一个方面，本发明涉及一种制造具有多个凹面部分的基材的方法。该基材用于制造具有多个作为凸面透镜的微透镜的微透镜基材，所述多个微透镜使用多个凹面部分形成。该方法包括如下步骤制备基底基材，所述基底基材具有两个主表面；在基底基材的两个主表面之一上形成至少一层；在所述至少一层中形成多个开口以形成掩模，所述多个开口中的每个的直径是0.8至20μm；通过将具有其上已形成多个开口的掩模的基底基材进行蚀刻过程以使所形成的每个凹面部分具有基本上椭圆形状，从而在基底基材中形成多个凹面部分；和从基底基材上去除掩模，其中多个所形成的凹面部分在基底基材上以犬牙织纹方式(houndstooth check manner)排列，其中，如果每个所形成的凹面部分在垂直于基底基材主表面的方向上的深度被定义为D(μm)，并且通过将每个所形成的凹面部分在长轴方向上的长度和每个所形成的开口的直径之间的差值除以2而得到的值被定义为S(μm)，那么D和S满足关系0.90≤S/D≤1.40，和其中，如果从基材的一个主表面之上观察，则所有的多个所形成的凹面部分在其中形成多个凹面部分的可用面积中所占的面积相对于全部可用面积的比率是90％或更大。
这样可提供一种制造具有多个凹面部分的基材的方法，该基材可合适用于制造可防止由于光干涉而产生波纹和具有优异视角特性的传输屏和背投。
在根据本发明制造具有多个凹面部分的基材的方法中，优选的是，如果从基材的一个主表面之上观察，则在开口形成步骤中，多个开口形成使得第一列凹面部分在其短轴方向上相对邻近第一列凹面部分的第二列凹面部分而言移动多个凹面部分中的每个的一半节距。
因此，使用利用本发明方法制造的具有多个凹面部分的基材所制造的具有微透镜基材的传输屏和背投可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性。
在根据本发明制造具有多个凹面部分的基材的方法中，优选的是，形成所述至少一层的步骤包括如下步骤在基材的一个主表面上形成由作为主要材料的铬构成的第一层；和在第一层上形成由作为主要材料的氧化铬构成的第二层。
这样可容易地并确切地形成各个都具有所需形状的开口，并提高基底基材和掩模之间在蚀刻过程的粘附性。结果，可容易地并确切地形成每个都具有所需形状的多个凹面部分。
在根据本发明制造具有多个凹面部分的基材的方法中，优选的是，所述开口形成步骤包括将其上已形成至少一层的基材用激光束照射的步骤。
这样可容易地并确切地形成每个都具有所需形状的开口。
在根据发明制造具有多个凹面部分的基材的方法中，优选在凹面部分形成步骤中，蚀刻过程使用包含作为蚀刻剂的二氟化氢铵的液体进行。
这样可有效地在基材上进行蚀刻，同时充分防止产生对掩模等的有害影响，因此可容易地并确切地形成每个都具有所需形状的多个凹面部分。另外，因为含4重量％二氟化氢铵的溶液没有毒性，因而可更确切地防止其对工作中的人体和对环境的影响。
在根据本发明制造具有多个凹面部分的基材的方法中，优选的在基底基材制备步骤中，使用由具有透明性的材料构成的基底基材。
因此，例如，可适当地使用所获得的具有多个凹面部分的所得基材作为传输屏和/或背投的元件(透镜基材)。另外，例如，如果使用所得的具有多个凹面部分的基材用于制造微透镜基材，可合适进行例如以下过程在没有从微透镜基材上脱离具有多个凹面部分的基材的情况下形成黑色基质。
在根据本发明制造具有多个凹面部分的基材的方法中，如果具有基本上椭圆形状的每个所形成的凹面部分在其短轴方向上的长度被定义为L1(μm)和每个所形成的凹面部分在其长轴方向上的长度被定义为L2(μm)，那么优选L1和L2满足关系0.10≤L1/L2≤0.99。
因此，使用具有多个凹面部分的基材制造的具有微透镜基材的传输屏和背投可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性，其中所述具有多个凹面部分的基材使用本发明方法制造。
在本发明的另一方面，本发明涉及一种具有多个凹面部分的基材。具有多个凹面部分的所述基材使用上述的本发明方法制造。
这样可提供一种用于制备微透镜基材的具有多个凹面部分的基材，该微透镜基材可适当地用于制造可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性的传输屏和背投。
在本发明的另一方面，本发明涉及一种微透镜基材。所述微透镜基材使用根据本发明的上述具有多个凹面部分的基材制造，其中所述微透镜基材具有两个主表面，而且多个微透镜在微透镜基材的一个主表面上形成。
这样可提供一种微透镜基材，该基材可适当地用于制造可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性的传输屏和背投。
在本发明的微透镜基材中，如果从微透镜基材的一个主表面之上观察，则优选的是，所述多个微型透镜在微透镜基材的一个主表面上形成使得第一列微透镜在其短轴方向上相对邻近第一列微透镜的第二列微透镜而言移动多个微透镜中的每个的一半节距。
因此，具有本发明微透镜基材的传输屏和背投可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性。
在本发明的微透镜基材中，优选的是，如果具有基本上椭圆形状的多个微透镜中的每个在其短轴方向上的长度被定义为L1(μm)，而且多个微透镜中的每个在其长轴方向上的长度被定义为L2(μm)，那么L1和L2满足关系0.10≤L1/L2≤0.99。
因此，具有微透镜基材的传输屏和背投可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异的视角特性，所述微透镜基材使用本发明的具有多个凹面部分的基材制造。
在本发明的微透镜基材中，优选的是，微透镜基材由具有透明性的材料构成。
因此，例如，可合适使用所得微透镜基材作为传输屏和/或背投的元件。
在本发明的另一方面，本发明涉及传输屏。本发明的传输屏包括在其一个主表面上形成有多个同心棱镜的Fresnel透镜，所述Fresnel透镜的一个主表面构成其发射表面；和上述的本发明微透镜基材，所述微透镜基材安装在Fresnel透镜的发射表面侧，使得其主表面朝向Fresnel透镜。
这样就能够提供可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性的传输屏。
在本发明的另一方面，本发明涉及背投。本发明的背投包括上述的本发明传输屏。
这样就可能够提供可防止由于光干涉而产生波纹并具有优异视角特性的背投。


根据以下参考附图对本发明优选实施方案的详细描述，本发明的前述和其它目的、特点和优点更容易表现出来。
图1是纵向横截面视图，其示意性地示出在根据本发明的优选实施方案中的微透镜基材。
图2是图1所示微透镜基材的平面图。
图3是纵向横截面视图，其示意性地示出在根据本发明的优选实施方案中的具有图1所示微透镜基材的传输屏。
图4是纵向横截面视图，其示意性地示出本发明具有多个凹面部分的基材。
图5是纵向横截面视图，其示意性地示出一种制造图4所示具有多个凹面部分的基材的方法。
图6是纵向横截面视图，其示意性地示出制造图1所示微透镜基材的方法的一个实例。
图7示意性地示出其上应用有本发明传输屏的背投的配置。
具体实施例方式
现在参考附图详细描述根据本发明的制造具有凹面部分的基材的方法、具有凹面部分的基材、微透镜基材、传输屏和背投的优选实施方案。
在这方面，在本发明中，“基材”表示一种概念，包括具有相对大的壁厚度且基本上是没有柔韧性的、片材形、膜形、等的基材。另外，尽管本发明的微透镜基材等的应用并不特别限定，但在本实施方案中，针对其中微透镜基材主要用作包括在传输屏和/或背投中的元件(凸面透镜基材)的情形进行描述。
首先描述本发明的微透镜基材的配置。
图1是纵向横截面视图，示意性地示出在根据本发明的优选实施方案中的微透镜基材。图2是图1所示微透镜基材的平面图。现在，在使用图1的以下解释中，为了便于解释，图1的左侧和右侧分别被称作“光入射侧(或光入射表面)”和“光发射侧(或光发射表面)”。在这方面，在以下描述中，“光入射侧”和“光发射侧”相应表示用于得到图像光的光的“光入射侧”和“光发射侧”，并且如果没有另外说明则它们不相应表示外侧光等的“光入射侧”和“光发射侧”。
微透镜基材1是包括在以后描述的传输屏10中的元件。如图1所示，微透镜基材1包括在其一个主表面(光入射表面)上提供有成预定图案的多个微透镜21的主基材2；和在其另一主表面(光发射表面)上的由具有光遮蔽作用的材料形成的黑色基质(光遮蔽层)3。另外，微透镜基材1根据需要在其光入射表面(即，每个微透镜21的光入射侧)具有着色部分(外侧光吸收部分)22。
主基材2一般由具有透明性的材料构成。主基材2的构成材料并不特别限定，但主基材2由作为主要材料的树脂材料构成。树脂材料是一种具有预定折射指数的透明材料。
至于主基材2的具体构成材料，可提及例如有，聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等，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(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)，离子交联聚合物，丙烯酸树脂，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)，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚对苯二甲酸环己基(烷)酯(PCT)，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，液晶聚合物如芳族聚酯，氟树脂如聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯等，各种热塑性弹性体如苯乙烯基弹性体、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、氟碳橡胶基弹性体、氯化聚乙烯基弹性体等，环氧树脂，酚类树脂，脲树脂，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；和共聚物，具有至少一种这些材料作为主要成分的共混体和聚合物合金等。另外，在本发明中，可使用两种或更多种这些材料的混合物(例如，共混树脂，聚合物合金，由使用两种或更多种上述材料的两层或更多层组成的层压体)。
构成主基材2的树脂材料通常具有超过各种气体(即，使用微透镜基材1时的气氛)中的每种的绝对折射指数。优选的是，树脂材料的具体绝对折射指数是1.2至1.9。更优选它是1.35至1.75，进一步更优选它是1.45至1.60。如果树脂材料的绝对折射指数具有在以上范围内的预定值，则可进一步提高具有微透镜基材1的传输屏10的视角特性，同时保持传输屏10的光使用效率。
微透镜基材1在其光入射表面的那侧提供有每个都具有作为凸面透镜的凸面表面的多个微透镜21，所述光入射表面允许光进入微透镜基材1。在本实施方案中，每个微透镜21具有基本上椭圆形状(平整形状或基本上捆包形状)，其中如果从微透镜基材1的光入射表面之上观察，则其垂直宽度小于侧向宽度。如果每个微透镜21具有这种形状，则可尤其提高具有微透镜基材1的传输屏10的视角特性，同时有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。尤其在这种情况下，可提高具有微透镜基材1的传输屏10的水平和垂直方向的视角特性。
如果每个微透镜21在其短轴(或次轴)方向上的长度(或节距)被定义为L1(μm)，并且每个微透镜21在其长轴(或主轴)方向上的长度(或节距)被定义为L2(μm)，则当从微透镜基材1的光入射表面之上观察时，优选的是，比率L1/L2是0.10至0.99(即，优选的是，L1和L2满足关系0.10≤L1/L2≤0.99)。更优选它是0.50至0.95，进一步更优选它是0.60至0.80。通过将比率L1/L2限制在以上范围内，上述效果可变得显然。
优选的是，如果从微透镜基材1的光入射表面观察，每个微透镜21在其次轴方向上的长度L1是2至500μm。更优选它是20至300μm，进一步更优选它是30至100μm。如果每个微透镜21在其次轴方向上的长度被限制在以上范围内，则在投影传输屏10上的图像能够得到足够的分辨率，并进一步增加微透镜基材1(包括传输屏10)的生产率，同时有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。
另外优选的是，如果从微透镜基材1的光入射表面之上观察，每个微透镜21在其主轴方向上的长度L2是5至750μm。更优选它是25至500μm，进一步更优选它是50至150μm。如果每个微透镜21在其主轴方向上的长度被限制在以上范围内，则投影在传输屏10上的图像能够得到足够的分辨率，并进一步增加微透镜基材1(包括传输屏10)的生产率，同时有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。
此外，优选的是，每个微透镜21在其次轴方向上的曲率半径(以下，简单地称作“微透镜21的曲率半径”)是5至150μm。更优选它是15至150μm，进一步更优选它是25至50μm。通过将微透镜21的曲率半径限制在以上范围内，可提高具有微透镜基材1的传输屏10的视角特性。尤其在这种情况下，可提高具有微透镜基材1的传输屏10的水平和垂直方向的视角特性。
此外，如果每个微透镜21的高度被定义为H(μm)和微透镜21在其短轴(或次轴)方向上的长度被定义为L1(μm)，那么H和L1满足关系0.3≤L1/H≤5。更优选H和L1满足关系0.9≤L1/H≤1.4，还更优选H和L1满足关系1.2≤L1/H≤1.4。如果H和L1满足这种关系，则可尤其提高视角特性，同时有效地防止由于光干涉而产生波纹。
另外，多个微透镜21在主基材2上排列成犬牙织纹方式。通过如此排列多个微透镜21，可有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。另一方面，例如，如果微透镜21在主基材2上排列成正方形晶格方式等，则难以充分防止产生诸如波纹之类的缺点。另外，如果微透镜21在主基材2上排列成任意方式，则难以充分提高微透镜21在其中形成微透镜21的可用面积中的份额，并且难以充分提高光在微透镜基材1中的传输(光使用效率)。另外，所得图像变暗。
尽管如上所述当从微透镜基材1的一个主表面之上观察时微透镜21在主基材2上排列成犬牙织纹方式，优选的是，由多个微透镜21构成的第一列25在其短轴方向上相对邻近第一列25的第二列26而言移动每个微透镜21的一半节距。这样可尤其提高视角特性，同时又有效地防止由于光干涉而产生波纹。
如上所述，通过严格地规定微透镜21的形状、微透镜21的排列图案、微透镜21的份额等，可尤其提高视角特性，同时又有效地防止由于光干涉而产生波纹。可使用利用下面描述的方法制备的具有多个凹面部分的基材制造如上所述的微透镜基材。
另外，每个微透镜21形成为朝其光入射侧凸出的凸面透镜，并且设计成使其焦点f位于在黑色基质(光遮蔽层)3上提供的每个开口31的附近。换句话说，从基本上垂直至微透镜基材1的方向进入微透镜基材1的平行光La(来自以后描述的Fresnel透镜5的平行光La)被微透镜基材1的每个微透镜21聚光，并且在黑色基质(光遮蔽层)3上提供的每个开口31的附近的焦点f上聚焦。这样，因为通过每个微透镜21的光在黑色基质3的每个开口31的附近聚焦，因而可特别增加微透镜基材1的光使用效率。另外，因为通过(patting through)每个微透镜21的光在每个开口31的附近聚焦，因而可降低每个开口31的面积。
另外优选的是，如果从微透镜基材1的光入射表面(即，图2所示的方向)观察，在其中形成微透镜21的可用面积中，所有微透镜21所占的面积(投影面积)相对于整个可用面积的比率是90％或更多。更优选该比率是96％或更多，进一步更优选该比率是97至99.5％。如果所有微透镜(凸面透镜)22在可用面积中所占的面积相对于整个可用面积的比率是90％或更多，则可减少通过其中存在微透镜21的区域之外的区域的直线光，并可进一步增加具有微透镜基材1的传输屏10的光使用效率。在这方面，如果一个微透镜21在从一个微透镜21的中心至非形成面积(其上不形成包括一个微透镜2的四个相邻微透镜2)的中心的方向上的长度被定义为L3(μm)，并且当从微透镜基材1的光入射表面之上观察时一个微透镜21的中心和非形成面积的中心之间的长度被定义为L4(μm)，则所有微透镜21在其中形成微透镜21的可用面积中所占的面积(投影面积)相对于整个可用面积的比率可近似为线段L3的长度(μm)与线段L4(μm)的长度的比率(即，L3/L4×100(％))(参见图2)。
另外，如上所述，着色部分22被提供在微透镜基材1的光入射表面上(即，在每个微透镜21的光入射侧)。从其光入射表面进入微透镜基材1的光可有效地透过这种着色部分22，且着色部分22具有防止外侧光被反射到微透镜基材1的光发射侧的功能。通过提供这种着色部分22，可得到具有优异对比度的投影图像。
尤其是，在本发明中，着色部分22通过将着色液体(尤其，具有特殊组成特征的着色液体)供给到主基材2(以后进行描述)上而形成。为了详细解释该特殊特征，着色部分22通过将着色液体(以后进行描述)供给到主基材2上使得着色液体中的着色剂浸渍主基材2(微透镜21)的内部而形成。如果着色部分22如此形成，那么与其中着色部分22被层压在主基材2的外周表面上的情形相比，可增大着色部分22的粘附性。结果，例如，可更确切地防止由于着色部分22和主基材2之间界面附近的折射指数变化而产生对微透镜基材的光学特性的有害影响。
另外，因为着色部分22通过将着色液体供给到主基材2上而形成，因而可减少相应部分的厚度差异(尤其是，不对应于主基材2的表面形状的厚度差异)。这样可防止在投影图像中产生如颜色不均一性的缺点。另外，尽管着色部分22由包含着色剂的材料构成，但其主要组分一般与主基材2(微透镜基材1)的主要组分相同。因此，折射指数等的急剧变化在着色部分22和其它非着色部分之间的边界附近几乎不产生。因此，容易总体上设计微透镜基材1的光学特性，而且可稳定微透镜基材1的光学特性并增大其可靠性。
着色层22的颜色密度并不特别限定。优选的是，由基于光谱透光度的Y值(D65/2°视角)表示的着色层22的颜色密度是20至85％。更优选它是35至70％。如果着色剂在着色部分22中的浓度被限制在以上范围内，可尤其提高由透过微透镜基材1的光形成的图像的对比度。另一方面，如果着色部分22的颜色密度低于以上给出的下限，那么入射光的光透射下降且所得图像不能具有足够的亮度。结果，图像的对比度可能变得不足。另外，如果着色部分22的颜色密度在以上给出的上限之上，则难以防止外侧光(即，从与光入射侧相反的那侧进入微透镜基材1的外部光)被充分反射，而且因为黑色标记的前侧亮度(黑色亮度)的增加量在明亮场所完全关掉光源时变大，因而不能充分得到提高投影图像的对比度的作用。
着色部分22的颜色不特别限定。优选的是，着色部分22的颜色是无色的，尤其是黑色外观，其中混有其颜色基于蓝色和红色，棕色或黄色的着色剂。另外优选的是，具有用于控制光源的光三原色(RGB)平衡的特定波长的光被选择性地吸收在着色部分22中或透过着色部分22。这样有可能防止外侧光被反射。由透过微透镜基材1的光形成的图像的颜色色调可被准确表达，而且色度坐标被加宽(颜色色调的表达宽度被充分加宽)，因此可表达更深的黑色。因此，可尤其提高图像的对比度。
另外，黑色基质3被提供在微透镜基材1的光发射表面上。在这种情况下，黑色基质3由具有光遮蔽作用的材料构成并以层压方式形成。通过提供这种黑色基质3，可吸收黑色基质3中的外侧光(这对于形成投影图像不是优选的)，因此可改善在具有优异对比度的屏幕上投影的图像。尤其是，通过提供如上所述的着色部分22和黑色基质3，可增加微透镜基材1所投影的图像的对比度。这种黑色基质3在透过每个微透镜21的光的光程上具有多个开口31。因此，由每个微透镜1聚集的光可有效地通过黑色基质3的开口31。结果，可增高微透镜基材1的光使用效率。
另外优选的是，黑色基质3的平均厚度是0.01至5μm。更优选它是0.01至3μm，进一步更优选它是0.03至1μm。如果黑色基质3的平均厚度被限制在以上范围内，可更有效地实现黑色基质3的功能，同时更确切地防止偶然的缺点如黑色基质3的分离和开裂。例如，可提高投影到具有微透镜基材1的传输屏10的屏幕上的图像的对比度。
以下描述具有如上所述微透镜基材1的传输屏10。
图3是纵向横截面视图，示意地显示在根据本发明的优选实施方案中的具有图1所示微透镜基材的传输屏10。如图3所示，传输屏10具有Fresnel透镜5和上述的微透镜基材1。Fresnel透镜5被安置在微透镜基材1的光入射表面侧(即，在用于图像的光的入射侧)，而且构造传输屏10，以使得已由Fresnel透镜5传输的光进入微透镜基材1。
Fresnel透镜5具有在Fresnel透镜5的光发射表面上以基本上同心方式形成的多个棱镜。Fresnel透镜5使用于投影图像的光偏离投影透镜(在附图中未示)，并将平行于微透镜基材1的主表面的垂直方向的平行光La输出至微透镜基材1的光入射表面侧。
在如上所述构造的传输屏10中，来自投影透镜的光被Fresnel透镜5偏斜而变成平行光La。然后，平行光La从其上形成有多个微透镜21的光入射表面进入微透镜基材1，从而被微透镜基材1的每个微透镜21聚集，而且该被聚集的光随后被聚焦并通过黑色基质(光遮蔽层)3的开口31。此时，进入微透镜基材1的光以足够透光度透过微透镜基材1，而且透过开口31的光随后被扩散，这样传输屏10的观察者(视者)观察(注视)到平整图像。
接着，现在描述本发明可适当地用于制造如上所述的微透镜基材的具有多个凹面部分(用于形成微透镜)的基材及其制造方法。
图4是纵向横截面视图，示意地表示本发明具有多个凹面部分61的基材6。图5是纵向横截面视图，示意地表示制造图4所示具有多个凹面部分61的基材6的方法。在这方面，尽管用于形成微透镜21的多个凹面部分实际上在制造用于制造微透镜基材1的基材6时形成于基底基材7的主表面上，并且多个微透镜21(凸面透镜)实际上在制造微透镜基材时形成于主基材2的一个表面上，为了更容易理解，示出具有凹面部分的基材6的一部分，以在图4-6中加以强调。
首先描述可用于制造微透镜基材1的具有多个凹面部分61的基材6的配置。
具有用于形成微透镜21的凹面部分的基材6例如可由诸如各种金属材料、各种玻璃材料和各种树脂材料之类的任何材料形成。如果具有凹面部分的基材6由任何具有优异的形状稳定性的材料形成，那么可尤其提高每个凹面部分61的形状的稳定性(可靠性)，而且可尤其提高使用具有凹面部分的基材6形成的每个微透镜21的尺寸精度。另外，也可增高作为透镜基材的微透镜基材1的光学特性的可靠性。至于凹面部分61的具有优异形状稳定性的材料，例如可提及各种金属材料、各种玻璃材料等。
另外，如果具有凹面部分的基材6由具有透明性的材料形成，则可在主基材2的一个主表面上形成黑色基质3，同时具有凹面部分的基材6与主基材2在制造微透镜基材1的方法中紧密接触(即，没有从主基材2上脱离具有凹面部分的基材6)。这样有可能提高主基材2的操作性能并且在其上适当地形成黑色基质3。另外，如果具有凹面部分的基材6由具有透明性的材料形成，则可适当地使用具有凹面部分的基材6自身作为光学装置如传输屏和背投的元件或微透镜基材(即，具有多个凹面部分作为凹面透镜的微透镜基材)。至于具有透明性的这些材料，例如可提及各种树脂材料、各种玻璃材料等。
具有用于形成微透镜21的凹面部分的基材6具有其中凹面部分61对应于构成微透镜基材1的微透镜21的形状，并且提供用于形成其以对应于微透镜基材1的微透镜21排列图案的方式排列的微透镜21的多个凹面部分61。每个凹面部分61一般具有基本上与每个微透镜21相同的尺寸(除每个微透镜21是凸面部分，并且每个凹面部分61是凹面部分，以及相互具有镜像关系的情形之外其它都相同)，而且凹面部分61具有与微透镜21相同的排列图案。
为了详细说明，如果从具有用于形成微透镜21的凹面部分的基材6的一个主表面之上观察，每个凹面部分61(用于形成微透镜21的凹面部分61)具有基本椭圆形状(或平整形状，基本上的捆包形状)，其中垂直长度小于侧向宽度(即，其在长轴方向上的长度大于其在短轴方向上的长度)。因为每个凹面部分61具有这种形状，因此可合适利用制备能够尤其提高视角特性且又同时有效地防止产生诸如波纹之类缺点的微透镜基材1。另外，从具有用于形成微透镜21的凹面部分的基材6的一个主表面之上观察时，如果每个凹面部分61具有这种基本上椭圆形状(或平整形状，基本上捆包形状)，其中其垂直长度小于其侧向宽度(即，其在长轴方向上的长度大于其在短轴方向上的长度)，那么即使当具有凹面部分的基材6自身用于例如，光学装置如传输屏和背投的元件，尤其是透镜基材(即，具有多个微透镜作为凹面透镜的微透镜基材)时，也能够尤其提高视角特性，同时有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。在这种情况下，可尤其提高水平和垂直方向的视角特性。
此外，如果当从具有凹面部分的基材6的外周表面上观察时，每个凹面部分61在其短轴(或次轴)方向上的长度(或节距)被定义为L1(μm)，以及每个凹面部分61在其长轴(或主轴)方向上的长度(或节距)被定义为L2(μm)，则优选的是，比率L1/L2是0.10至0.99(即，L1和L2满足关系0.10≤L1/L2≤0.99)。更优选它是0.50至0.95，进一步更优选它是0.60至0.80。通过将比率L1/L2限制在以上范围内，上述效果可变得明显。
另外优选的是，如果从具有凹面部分的基材6的外周表面之上观察，则每个凹面部分61在其次轴方向上的长度L1是2至500μm。更优选它是20至300μm，进一步更优选它是30至100μm。如果每个凹面部分61在其次轴方向上的长度被限制在以上范围内，则可在传输屏10上投影的图像中得到足够的分辨率并进一步增加微透镜基材1(和具有凹面部分的基材6)的生产率，同时有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。
另外优选的是，如果从具有凹面部分的基材6的外周表面之上观察，则每个凹面部分61在其主轴方向上的长度L2是5至750μm。更优选它是25至500μm，进一步更优选它是50至150μm。如果每个凹面部分61在其主轴方向上的长度被限制在以上范围内，则可在传输屏10上投影的图像中得到足够的分辨率并进一步增加微透镜基材1(和具有凹面部分的基材6)的生产率，同时有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。
此外，优选的是，每个凹面部分61在其次轴方向上的曲率半径(以下，简单地称作“凹面部分61的曲率半径”是5至150μm。更优选它是15至150μm，进一步更优选它是25至50μm。通过将凹面部分61的曲率半径限制在以上范围内，则可提高具有微透镜基材1的传输屏10的视角特性。尤其在这种情况下，可提高具有微透镜基材1的传输屏10的水平和垂直方向的视角特性。
另外，如果每个凹面部分61的深度被定义为D(μm)和每个凹面部分61在其短轴方向上的长度被定义为L1(μm)，则优选的是，D和L1满足关系0.3≤L1/D≤5。更优选D和L1满足关系0.9≤L1/D≤1.4，进一步更优选D和L1满足关系1.2≤L1/D≤1.4。如果H和L1满足如上所述的关系，则可尤其提高所制造的微透镜基材1的视角特性，同时有效地防止由于光干涉而产生波纹。
另外，多个凹面部分61以犬牙织纹方式排列在具有凹面部分的基材6的外周表面上。通过如此排列多个凹面部分61，可有效地防止产生诸如波纹之类的缺点。另一方面，例如，如果凹面部分61在具有凹面部分的基材6的外周表面上以正方形晶格方式等排列，难以充分防止产生诸如波纹之类的缺点。另外，如果凹面部分61在具有凹面部分的基材6的外周表面上以任意方式排列，则难以充分提高凹面部分61在其中形成凹面部分61的可用面积中的份额，而且难以充分提高光在微透镜基材和/或具有凹面部分的基材中的传输(即，光使用效率)。另外，所得图像变暗。
另外，尽管从如上所述的具有凹面部分的基材6的一个主表面之上观察时，凹面部分61在具有凹面部分的基材6上以犬牙织纹方式排列，但是优选的是，第一列凹面部分61在其短轴方向上相对邻近第一列凹面部分61的第二列凹面部分61而言移动每个凹面部分61的一半节距(如果从如上所述的具有凹面部分的基材6的一个主表面之上观察)。这样可尤其提高视角特性，同时有效地防止由于光干涉而产生波纹。
如上所述，通过严格地规定用以提供具有凹面部分的基材6的凹面部分61的形状、排列图案、份额等，可严格地确定微透镜21的形状、排列图案、份额等，具有所述微透镜21的微透镜基材1使用具有凹面部分的基材6制造。结果，可尤其提高具有微透镜基材1的屏幕的视角特性，同时有效地防止由于光干涉而产生波纹。
在这方面，在以上解释中已经描述每个凹面部分61具有与提供有微透镜基材1的微透镜21基本上相同的形状(尺寸)，且凹面部分61具有与微透镜21基本上相同的排列图案。但例如，如果微透镜基材1的主基材2的构成材料往往容易收缩(即，如果构成主基材2的树脂材料利用凝固等方式而收缩)，那么考虑到收缩百分比等，相对于微透镜基材1具有的微透镜21以及具有凹面部分(用于形成微透镜21)的基材6所具有的凹面部分61中的每一个的形状(和尺寸)、份额等可能都相互不同。
接着，现在参考图5描述制造根据本发明的具有凹面部分的基材6的方法。在这方面，尽管用于形成微透镜21的多个凹面部分61实际上在基底基材7上形成，但是为了更容易理解，显示基材7的一部分以在图5中加以强调。
首先，基底基材7在制造具有凹面部分的基材6时准备。
优选的是，具有基本上的柱形状或基本上圆柱体形状的基材用于基底基材7。另外，也优选的是，表面通过洗涤或类似处理而清洁的基材用于基底基材7。
尽管碱石灰玻璃，结晶玻璃，石英玻璃，铅玻璃，钾玻璃，硼硅(酸盐)玻璃，无碱玻璃等可被提及为用于基底基材7的构成材料，但碱石灰玻璃和结晶玻璃(例如，新陶瓷(neoceram)等)是其中优选的。通过使用碱石灰玻璃、结晶玻璃或无碱玻璃，容易处理用于基底基材7的材料，而且从具有凹面部分的基材6的制造成本角度上也是有利的，因为碱石灰玻璃或结晶玻璃是相对便宜的。
<A1>如图5A所示，掩模8在所准备的基底基材7上形成(掩模形成工艺)。然后，背面保护膜89在基底基材7的背面(即，与其上形成掩模8的表面相对的表面侧)上形成。不用说，掩模8和背面保护膜89可同时形成。
掩模8的构成材料并不特别限定，例如可以提及的有金属如Cr，Au，Ni，Ti，Pt，等，包含选自这些金属中的两种或更多种金属的金属合金，这些金属的氧化物(金属氧化物)，硅，树脂，等。
另外，掩模8可以是，例如具有基本上均匀的组成的掩模，或由多个层构成的层压结构。
如上所述，掩模8的配置并不特别限定，优选的是，掩模8具有层压结构，该层压结构由作为主要材料的铬形成的层和由作为主要材料的氧化铬形成的层构成。具有这种结构的掩模8相对具有各种结构的各种蚀刻剂而言具有优异的稳定性(即，可在蚀刻工艺(以后进行描述)中更确切地保护基底基材7，而且可容易地并确切地通过下面要描述的用激光束照射等方式形成每个都具有所需形状的开口(起始孔81)。另外，如果掩模8具有如上所述的这种结构，那么例如含二氟化氢铵(NH4HF2)的溶液可合适地用作蚀刻工艺(以后描述)的蚀刻剂。因为含二氟化氢铵的溶液没有毒性，因此可更确切地防止其对工作中的人体和对环境的影响。另外，具有这种结构的掩模8可有效地减少掩模8的内应力，而且这种掩模8尤其具有优异的与基底基材7的粘附性(即，尤其是掩模8与基底基材7在蚀刻工艺时的粘附性)。因为这些原因，通过使用具有上述结构的掩模8，可容易地并确切地形成每个都具有所需形状的多个凹面部分61。
形成掩模8的方法并不特别限定。如果掩模8由任何金属材料(包括金属合金)如Cr和Au或金属氧化物如氧化铬构成，那么掩模8例如可合适地通过蒸发方法，溅射法等形成。另一方面，如果掩模8由硅形成，那么掩模8例如可合适地利用溅射法，CVD法等形成。
尽管掩模8的厚度也取决于构成掩模8的材料而改变，优选的是，掩模8的厚度是0.01至2.0μm，更优选它是0.03至0.2μm。如果掩模8的厚度低于以上给出的下限，那么可能使在起始孔形成工艺(或开口形成工艺，这将在以后进行描述)所形成的起始孔(开口)81的形状取决于掩模3的构成材料等而变形。另外，在在蚀刻步骤(以后描述)的湿蚀刻工艺过程中可能不能充分获得对基底基材7的遮蔽部分的足够保护。另一方面，如果掩模8的厚度在以上给出的上限之上，则除了难以在起始孔形成工艺(以后描述)中形成透过掩模8的起始孔81，还存其中掩模8往往由于其内应力而容易被去除的情形，这取决于掩模8的构成材料等。
背面保护膜89提供用于在随后工艺时保护基底基材7的背面。基底基材7的背面的侵蚀、变质等可利用背面保护膜89而适当防止。因为背面保护膜89具有，例如，与掩模8相同的配置，它可以一种类似于形成掩模8的方式在形成掩模8的同时提供。
<A2>然后，如图5B所示，在蚀刻工艺(以后描述)用作掩模开口的多个起始孔81在掩模8中形成(起始孔形成工艺)。形成起始孔81的方法并不特别限定，但优选的是，起始孔81通过用激光束照射而形成。这样可容易地和准确地形成每个都具有所需形状的多个起始孔81，这些起始孔81排列成所需图案。结果，可更确切地控制每个凹面部分61的形状、其排列图案等。另外，通过利用激光束照射而形成起始孔81，可在高生产率下制造具有凹面部分的基材6。尤其是，凹面部分可容易地在相对大尺寸的基材上形成。另外，如果起始孔81利用激光束照射而形成，那么通过控制其照射条件，可仅形成起始孔81而不形成起始凹面部分71(以后进行描述)，或除了起始孔81，可容易地并确切地形成其中其形状、尺寸和深度的差异变小的起始凹面部分71。另外，通过借助用激光束照射在掩模8中形成起始孔81，与利用常规照相平版印刷方法在掩模中形成开口的情形相比，可容易地以低成本在掩模8中形成开口(起始孔81)。
另外，如果起始孔81利用激光束照射而形成，那么所要使用的激光束的种类并不特别限定，但可以提及的有红宝石激光，半导体激光，YAG激光，费秒激光(femtosecond laser)，玻璃激光，YVO4激光，Ne-He激光，Ar激光，二氧化碳激光，受激准分子激光等。另外，可使用激光如SHG(二次谐波产生)，THG(三次谐波产生)，FHG(四次谐波产生)等的激光波形。
如图5B所示，如果起始孔81在掩模8中而形成，起始凹面部分71也可在基底基材7中通过去除除了起始孔81之外的基底基材7的表面部分而形成。这样可当将具有掩模8的基底基材7进行蚀刻工艺(以后描述)时增加基底基材7与蚀刻剂的接触面积，这样侵蚀可合适地开始。另外，通过调节每个起始凹面部分71的深度，也可调节每个凹面部分61的深度(即，透镜(微透镜21)的最大厚度)。尽管每个起始凹面部分71的深度并不特别限定，但是优选它是5.0μm或更低，更优选它是约O.1至0.5μm。如果起始孔81的形成利用激光束照射而进行，则可确切地减少与起始孔81一起形成的多个起始凹面部分71中每一个的深度差异。这样可减少构成具有凹面部分的基材6的每个凹面部分61的深度差异，因此可减少最终得到的微透镜基材1中的每个微透镜21的尺寸和形状差异。结果，可尤其减少每个微透镜21的透镜直径、焦距和厚度的差异。
在该工艺中所要形成的起始孔(开口)81满足与在随后步骤(即，蚀刻工艺)中所要形成的凹面部分的预定关系。即，如果在随后工艺中所要形成的每个凹面部分61在垂直于基底基材7的主表面的方向(即，在具有凹面部分的基材6的厚度方向)上的深度被定义为D(μm)，并且通过将在其长轴方向(在具有凹面部分的基材6的表面方向)所要形成的每个凹面部分61的长度和每个所形成开口(起始孔)81的直径的差值除以2得到的值被定义为S(μm)，那么D和S满足关系0.90≤S/D≤1.40。如果D和S满足这种关系，则可制造具有微透镜21的微透镜基材1，所述微透镜21具有如上所述的合适的形状和排列。通过在传输屏10和/或背投300中采用这种微透镜基材1，可有效地防止由于光干涉而产生波纹，因此这种微透镜基材1可合适地用于制造具有优异视角特性的传输屏10和背投300。这样，在本发明中，尽管D和S仅需满足关系0.90≤S/D≤1.40，但是优选D和S满足关系0.92≤S/D≤1.20，更优选D和S满足关系0.93≤S/D≤1.04。考虑到在随后工艺中所要形成的凹面部分61的形状、排列、份额等，在该工艺中所要形成的起始孔81形成使其具有预定排列和预定密度。
在本工艺中所要形成的起始孔81的形状和尺寸并不特别限定。如果每个起始孔81是基本上圆形形状，则优选每个起始孔81的直径是0.8至20μm。更优选它是1.0至10μm，进一步更优选它是1.5至4μm。如果每个起始孔81的直径被限制在以上范围内，则可在蚀刻工艺(以后进行描述)中确切地形成每个都具有如上所述形状的凹面部分61。另一方面，如果每个起始孔81是扁平状如基本上椭圆形状，则可将其在短轴方向上的长度(即，其宽度)替代其直径。即，如果在本工艺中所要形成的每个起始孔81是基本上椭圆形状，则每个起始孔81的宽度(在其短轴方向上的长度)并不特别限定，但每个起始孔81的宽度可是0.8至20μm。更优选它是1.0至10μm，进一步更优选它是1.5至4μm。如果每个起始孔81的宽度被限制在以上范围内，则可在蚀刻工艺(以后进行描述)中确切地形成每个都具有如上所述形状的凹面部分61。
此外，如果在本工艺中所要形成的每个起始孔81是基本上椭圆形状，则每个起始孔81的长度(在其长轴方向上的长度)并不特别限定，但每个起始孔81的宽度是0.9至30μm。更优选它是1.5至15μm，进一步更优选它是2.0至6μm。如果每个起始孔81的宽度被限制在以上范围内，则可在蚀刻工艺(以后进行描述)中更确切地形成每个都具有如上所述的形状的凹面部分61。
另外，除利用激光束照射之外，起始孔81可在形成掩模8中通过例如以下步骤形成当掩模8在基底基材7上形成时预先将外来物体安置在具有预定图案的基底基材7上，并随后在具有外来物体的基底基材7上形成掩模8，以通过设计在掩模8中形成缺陷，这样缺陷被用作起始孔81。
<A3>然后，如图5C所示，大量的凹面部分61在基底基材7中通过将基底基材7进行使用其中形成有起始孔81(蚀刻工艺)的掩模8的蚀刻工艺而形成。该蚀刻方法并不特别限定，至于蚀刻方法，例如可提及的有湿蚀刻工艺、干蚀刻工艺等。在以下解释中，以使用湿蚀刻工艺的情形作为实例进行描述。
通过将覆盖有掩模8(其中形成有起始孔81)的基底基材7进行湿蚀刻工艺，如图5C所示，基底基材7从其中不存在掩模8的部分进行腐蚀，这样大量的凹面部分61在基底基材7中形成。如上所述，因为在掩模8中形成的起始孔81以犬牙织纹方式排列，因而所要形成的凹面部分61也在基底基材7的表面上以犬牙织纹方式排列。
另外，在本实施方案中，当起始孔81在步骤<A2>形成于掩模8中时，起始凹面部分71在基底基材7的表面上形成。这使得基底基材7与蚀刻剂的接触面积在蚀刻工艺过程中增加，这样可适当地开始进行腐蚀。另外，凹面部分61可适当通过采用湿蚀刻工艺而形成。如果包含例如二氟化氢铵的蚀刻剂用作蚀刻剂，那么基底基材1可更选择性地被侵蚀，这样可合适地形成凹面部分61。
如果掩模8主要由铬构成(即，掩模8由包含作为其主要材料的Cr的材料形成)，那么二氟化氢铵的溶液特别适用作氢氟酸-基蚀刻剂。因为包含二氟化氢铵的溶液没有毒性，因此可更确切地防止其对工作中的人体和对环境的影响。另外，如果二氟化氢铵的溶液用作蚀刻剂，那么例如过氧化氢可被包含在蚀刻剂中。这样可加速蚀刻速度。
另外，湿蚀刻工艺可与干蚀刻工艺相比使用更简单的设备进行，这样能够一次处理大量的基底基材7。这样可增加具有凹面部分的基材6的生产率，并可以以较低的成本提供具有凹面部分的基材6。
<A4>然后，掩模8如图5D(掩模去除工艺)所示被去除。此时，背面保护膜89还与掩模8一起被去除。如果掩模8由层压结构构成，且该层压结构由作为主要材料的铬形成的层构成以及如上所述该层由作为主要材料的氧化铬形成，那么掩模8的去除可利用蚀刻工艺使用例如硝酸铈铵和高氯酸的混合物而进行。
如图5D和4所示，作为如上处理的结果，得到具有凹面部分的基材6，其中大量凹面部分62在基底基材7中以犬牙织纹方式形成。
在基底基材7的表面上以犬牙织纹方式形成多个凹面部分61的方法并不特别限定。如果凹面部分61利用如上所述的方法而形成，即，通过利用激光束照射在掩模8中形成起始孔81，然后使用该掩模8将基底基材7进行蚀刻工艺，从而在基底基材7中形成凹面部分61的方法，那么可得到以下效果。
即，通过利用激光束照射而在掩模8中形成起始孔81，与利用常规照相平版印刷方法在掩模8中形成开口的情形相比，可容易地且便宜地以预定图案在掩模8中形成开口(起始孔81)。这样可增加具有凹面部分的基材6的生产率，由此可以以较低的成本提供具有凹面部分的基材6。
另外，根据如上所述的方法，可容易地针对大尺寸基材进行处理。另外，根据该方法，如果制造这种大尺寸基材，无需如常规方法那样粘结多个基材，这样可消除粘结接缝的外观。这样可利用简单的方法以低成本制造用于形成微透镜21(即，微透镜基材1)的具有凹面部分的高质量大尺寸基材6。
另外，如果利用照射激光束形成起始孔81，可容易地并确切地控制所要形成的每个起始孔81的形状和尺寸、其排列等。
接着，现在描述一种使用具有凹面部分的基材6制造微透镜基材1的方法。
图6是纵向横截面视图，示意地示出制造图1所示微透镜基材的方法的一个实例。现在，在使用图6的以下解释中，为了便于解释，图6中的下侧和上侧分别称作“光入射侧”和“光发射侧”。
<B1>如图6A所示，具有流动性的树脂材料23(例如，处于软化态的树脂材料23、未聚合(未固化)树脂材料23)被供给至用于形成微透镜219(在其上形成有凹面部分61)的具有凹面部分的基材6的表面，随后树脂材料23利用平板9进行按压。尤其是，在本实施方案中，树脂材料23利用平板9被按压(或推压)，同时将隔片20提供在具有凹面部分的基材6和平板9之间。因此，可更确切地控制所形成的微透镜基材1的厚度，这样可更确切地控制最终得到的微透镜基材1中的相应微透镜21的焦点。另外，可更有效地防止产生如颜色不均一性的缺点。
每个隔片20由折射指数几乎等于树脂材料23(处于凝固态的树脂材料23)的折射指数的材料形成。通过使用由这种材料形成的隔片20，即使当隔片20排列成其中每个部分都形成具有凹面部分的基材6的任意凹面部分61的多个部分时，也可防止隔片20对所得微透镜基材1的光学特性产生有害影响。这样可在具有凹面部分的基材6的一个主表面的宽区域中安置相对大量的隔片20。结果，可有效地消除由于具有凹面部分的基材6和/或平板9等的弯曲所造成的影响，这样可更确切地控制所得微透镜基材1的厚度。
尽管隔片20由如上所述的折射指数几乎等于树脂材料23(处于凝固态的树脂材料23)的折射指数的材料形成，更具体地，优选的是，隔片20的构成材料的绝对折射指数和处于凝固态的树脂材料23的绝对折射指数之间的绝对差值是0.20或更低，更优选它是0.10或更低。进一步更优选它是0.20或更低，并且最优选隔片20由与处于凝固态的树脂材料23相同的材料形成。
每个隔片20的形状并不特别限定。优选的是，每个隔片20的形状是基本上球形形状或基本上圆柱形状。如果每个隔片20都具有这种形状，则优选的是，隔片20的直径是10至300μm，更优选它是30至200μm。还更优选，它是30至170μm。
在这方面，在使用如上所述的隔片20的情况下，隔片20可在凝固树脂材料23时被提供在具有凹面部分的基材6和平板9之间。因此，供给隔片20的时机并不特别限定。另外，例如，其中事先分散有隔片20的树脂材料23可用作树脂材料以供给至在其上形成凹面部分61的具有凹面部分的基材6的表面，或树脂材料23可在隔片20被提供在具有凹面部分的基材6的表面上的同时被供给在其上。另外，隔片20可在树脂材料23被供给到具有凹面部分的基材6的表面上之后再供给其上。
另外，在树脂材料23的供给并利用平板9的按压工艺之前，脱模剂等可被施用到其上形成多个凹面部分61的具有凹面部分的基材6的表面和/或用于按压树脂材料23的平板9的表面上。这样可容易地并确切地在以下步骤中将微透镜基材1从具有凹面部分的基材6和平板9上分离。
<B2>然后，树脂材料23被凝固(在这方面，包括硬化(聚合))，并随后将平板9脱离(参见图6B)。这样，得到具有由树脂材料23构成的多个微透镜21(尤其是，满足如上所述的条件如形状、排列等的微透镜21)的主基材2，所述树脂材料被填充在每个都用作凸面透镜的多个凹面部分61中。
如果树脂材料23的凝固通过硬化(聚合)而进行，那么其方法并不特别限定，并根据树脂材料的种类适当选择。例如，可以提及的有用光如紫外线照射、加热、电子束照射等。
<B3>接着，将描述黑色基质3在如上所述制造的主基材2的光发射表面上形成的方法。
首先，如图6C所示，具有光遮蔽(阻断)作用的正型光聚合物32被供给到主基材2的光发射表面上。作为将正型光聚合物32供给到主基材的光发射表面上的方法，例如可以采用各种类型的涂覆方法如浸涂法，刮刀法，旋涂法，刷涂法，喷涂，静电涂覆，电沉积涂覆，辊涂器等。正型光聚合物32可由具有光遮蔽(阻断)作用的树脂构成，或可以是其中具有光遮蔽(阻断)作用的材料被分散或溶解到具有低光遮蔽(阻断)作用的树脂中的正型光聚合物。热处理如预烘烤工艺，例如，可根据需要在供给正型光聚合物32之后进行。
<B4>然后，如图6D所示，用于曝光的光Lb在垂直于主基材2的光入射表面的方向上被照射至主基材2。用于曝光的照射光Lb通过从每个微透镜21中经过而被聚光。将每个微透镜21的焦点f附近的正型光聚合物32曝光，并将对应于除焦点f附近之外的部分的正型光聚合物32不曝光或稍微曝光(即，曝光度小)。这样，仅在相应焦点f的附近的正型光聚合物32被曝光。
随后进行显影。在这种情况下，因为光聚合物32是正型光聚合物，在各个焦点f附近的曝光光聚合物32通过显影而被熔化和去除。结果，如图6E所示，提供了其中开口31在对应于微透镜22的光学轴L的部分上形成的黑色基质3。显影方法可根据正型光聚合物32等的组成而任意选择。例如，在本实施方案中的正型光聚合物32的显影可使用碱性水溶液如氢氧化钾等的溶液而进行。
这样，在制造本实施方案的微透镜基材1的方法中，例如因为黑色基质3通过将光聚合物32用被多个微透镜21聚集的用于曝光的光照射而形成，因此与使用照相平版印刷技术的情形相比可以以更简单的工艺形成黑色基质3。
另外，热处理如后烘烤工艺可根据需要在正型光聚合物32曝光之后进行。
<B5>然后，主基材2从具有凹面部分的基材6上脱离(参见图6F)。这样，通过从主基材2上脱离具有凹面部分的基材6，可在制造主基材2(即，微透镜基材1)时重复使用具有凹面部分的基材6，这样可减少用于主基材2的制造成本，和提高所要制造的主基材2(微透镜基材1)的质量稳定性。
<B6>然后，通过将着色液体供给到已从具有凹面部分的基材6上脱离的主基材2上，在其上形成着色部分22，由此得到微透镜基材1(参见图6G)。
着色液体并不特别限定，在本实施方案中，着色液体是包含着色剂和苄醇的那种。本发明发现，可容易地并确切地通过使用这种着色液体而进行主基材的着色。尤其是，根据该工艺，可容易地并确切地将由在常规着色方法中难以着色的丙烯酸基树脂之类材料形成的主基材2进行着色工艺。这被认为是存在以下原因。
即，通过使用含苄醇的着色液体，着色液体中的苄醇深入地透过主基材2并在其中扩散，这样构成主基材2的分子键(分子之间的键)被松开，且确保了其中着色剂所要透过的空间。着色液体中的苄醇和着色剂被替换，这样着色剂被固定在空间(可连接至着色剂的位置(着色位))中，因此，主基材2的表面被着色。
另外，通过使用如上所述的着色液体，可容易地并确切地形成具有均匀厚度的着色部分22。尤其是，即使所要着色的主基材(即，工件)是其中微观结构如微透镜提供在其表面上的那种(其中其表面在二维方向上的不匀周期小的那种)或其中所要着色的区域是大面积的那种，可形成具有均匀厚度(即，没有颜色不均一性)的着色部分22。
作为将着色液体供给到主基材2的光入射表面上的方法，例如可以提及的有各种类型的涂覆方法如刮刀法，旋涂法，刷涂法，喷涂，静电涂覆，电沉积涂覆，印刷，辊涂器，和其中主基材2浸渍(浸入)在着色液体中的浸渍方法等。浸渍方法(尤其是，浸染)是这些方法中的合适方法。这样可容易地并确切地形成着色部分22(尤其是，具有均匀厚度的着色部分22)。另外，尤其是，如果着色液体利用浸染被供给到主基材2上，即使在常规着色方法中难以着色的丙烯酸基树脂之类材料形成的主基材2也能够容易地并确切地进行着色。这被认为是因为用于浸染的染料对丙烯酸基树脂等所具有的酯基团(酯键)的具有高亲合性的缘故。
优选的是，着色液体供给步骤进行的同时，着色液体和/或主基材2在60至100摄氏度下被加热。这样可有效地形成着色部分22，同时充分防止对其上要形成着色部分22的主基材2所产生的有害影响(例如，主基材2的构成材料的变质)。
另外，着色液体供给步骤可在环境压力被增高(在施加压力时)的同时进行。这样可加速着色液体渗透至主基材2内部，因此可在短时间内有效地形成着色部分22。
在这方面，供给着色液体的步骤可根据需要(例如，如果所要形成的着色部分22的厚度较大)重复(即，多次)进行。另外，主基材2可根据需要在供给着色液体之后经受热处理如加热、冷却等，光照，气氛的加压或减压，等。这样可加速着色部分22的固定(稳定性)。
以下详细描述在该步骤使用的着色液体。
苄醇在着色液体中的百分含量并不特别限定。优选的是，苄醇的百分含量是0.01至10.0重量％。更优选它是0.05至8.0重量％，进一步更优选它是0.1至5.0重量％。如果苄醇的百分含量被限制在以上范围内，则可容易地并确切地形成合适的着色部分22，同时更有效地防止对其上要形成着色部分22的主基材2所产生的有害影响(例如，主基材2的构成材料的变质)。
包含在着色液体中的着色剂可以是如各种染料和各种颜料中的任何一种，但优选的是，着色剂是染料(die)。更优选它是分散染料和/或阳离子染料，进一步更优选它是分散染料。这样可有效地形成着色部分22，同时充分防止对其上要形成着色部分22的主基材2所产生的有害影响(例如，主基材2的构成材料的变质)。尤其是，可容易地并确切地着色由在常规着色方法中难以着色的丙烯酸基树脂之类材料形成的主基材2。这被认为是容易着色这种材料的原因是因为如上所述的着色剂使用丙烯酸基树脂或类似物所具有的酯官能(酯键)作为着色位。
如上所述，尽管用于本实施方案的着色液体至少包含着色剂和苄醇，但优选的是，着色液体进一步包含选自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的至少一种化合物以及苄醇。这样可更有效地形成着色部分22，同时充分防止对其上要形成着色部分22的主基材2所产生的有害影响(例如，主基材2的构成材料的变质)。这被认为是存在以下原因。
即，通过使用包含苄醇以及选自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的至少一种化合物(以下，苄醇，二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物通称为“添加剂”)的着色液体，着色液体中的添加剂透过主基材2并在其中扩散，这样构成主基材2的分子键(分子之间的键)被松开，且确保了其中着色剂所要透过的空间。添加剂和着色剂被替换，这样着色剂被固定在空间(可连接至用于着色剂的位置(着色位))中，因此，主基材2的表面被着色。这被认为是因为，通过一起使用选自二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物中的至少一种化合物和苄醇，它们以一种互补方式相互作用，这样着色液体的着色变得良好。
至于二苯甲酮基化合物，可以采用具有二苯甲酮骨架的化合物、其互变异构体、或这些诱导物(例如，加成反应产物，取代反应产物，还原反应产物，氧化反应产物等)。
至于这些化合物，例如可以提及的有二苯甲酮，2，4-二羟基二苯甲酮，2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮，2，2’，4，4-四羟基二苯甲酮，2-羟基-4-辛基二苯甲酮，4-苄基氧-2-羟基二苯甲酮，二苯甲酮缩苯胺，二苯甲酮肟，二苯甲酮氯化物(α，α’-二氯二苯基甲烷)等。这些化合物中优选具有二苯甲酮骨架的化合物，更优选该化合物是2，2’-二羟基-4，4’-二甲氧基二苯甲酮和2，2’，4，4-四羟基二苯甲酮中的任一种。通过使用这种二苯甲酮基化合物，明显出现如上所述的效果。
此外，至于苯并三唑基化合物，可以采用具有苯并三唑骨架的化合物，其互变异构体，或这些诱导物(例如，加成反应产物，取代反应产物，还原反应产物，氧化反应产物等)。
至于这些化合物，例如可以提及的有苯并三唑，2-(2-羟基-5-甲基苯基)-2H-苯并三唑，2-(2-羟基-4-辛基氧基苯基)-2H-苯并三唑等。具有苯并三唑骨架的化合物是这些化合物中优选的，更优选该化合物是2-(2-二羟基-5-甲苯基)-2H-苯并三唑和2-(2-羟基-4-辛基氧苯基)-2H-苯并三唑中的任一种。通过使用这种苯并三唑基化合物，明显出现如上所述的效果。
如果二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物包含在着色液体中，那么二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物在着色液体中的总百分含量并不特别限定。优选的是，二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物在着色液体中的总百分含量是0.001至10.0重量％。更优选它是0.005至5.0重量％，进一步更优选它是0.01至3.0重量％。如果二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物的总百分含量被限制在以上范围内，则可容易地并确切地形成合适的着色部分22，同时更有效地防止对其上要形成着色部分22的主基材2所产生的有害影响(例如，主基材2的构成材料的变质)。
另外，如果二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物包含在着色液体中，而且二苯甲酮基化合物在着色液体中的百分含量被定义为X(重量％)且二苯甲酮基化合物和苯并三唑基化合物在着色液体中的总百分含量被定义为Y(重量％)，那么优选的是，X和Y满足关系0.001≤X/Y≤10000。更优选X和Y满足关系0.05≤X/Y≤1000，进一步更优选X和Y满足关系0.25≤X/Y≤500。如果X和Y满足如上所述的关系，则通过二苯甲酮基化合物和/或苯并三唑基化合物与苄醇一起使用而更明显地产生协同作用。另外，可容易地并确切地高速形成合适的着色部分22，同时充分防止对其上要形成着色部分22的主基材2所产生的有害影响(如主基材2的构成材料的变质)。
另外优选的是，着色液体进一步包含苄醇和表面活性剂。这样即使在其中存在苄醇的条件下也能稳定地并均匀地分散着色剂。即使要向其供给着色液体的主要材料2由在常规着色方法中难以着色的丙烯酸基树脂之类材料形成，主基材2也可容易地并确切地着色。至于表面活性剂，可以提及的有非离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，两性表面活性剂等。至于非离子表面活性剂，例如可以提及的有醚基表面活性剂，酯基表面活性剂，醚酯基表面活性剂，氮基表面活性剂等。更具体地，可以提及的有聚乙烯醇，羧基甲基纤维素，聚乙二醇，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，等。另外，至于阴离子表面活性剂，例如可以提及的有各种类型的松香，各种类型的羧酸盐，各种类型的酯硫酸盐，各种类型的磺酸盐，各种类型的酯磷酸盐，等。更具体地，可以提及的有松香，聚合松香，歧化松香，马来酸松香，富马酸松香，马来酸松香五酯，马来酸松香甘油酯，三硬脂酸盐(例如，金属盐如铝盐)，二硬脂酸盐(例如，金属盐如铝盐、钡盐)，硬脂酸盐(例如，金属盐如钙盐、铅盐、锌铅盐)，亚麻酸盐(例如，金属盐如钴盐，锰盐，铅盐，锌盐)，辛酸盐(例如，金属盐如铝盐，钙盐，钴盐)，油酸盐(例如，金属盐如钙盐，钴盐)，棕榈酸盐(金属盐如锌盐)，环烷酸盐(例如，金属盐如钙盐，钴盐，锰盐，铅盐，锌盐)，树脂酸盐(例如，金属盐如钙盐，钴盐，锰盐，锌盐)，聚丙烯酸盐(例如，金属盐如钠盐)，聚甲基丙烯酸盐(例如，金属盐如钠盐)，聚马来酸盐(例如，金属盐如钠盐)，丙烯酸盐-马来酸盐共聚物(例如，金属盐如钠盐)，纤维素，十二烷基苯磺酸盐(例如，金属盐如钠盐)，烷基磺酸盐，聚苯乙烯磺酸盐，(例如，(例如，金属盐如钠盐)，烷基二苯基醚二磺酸盐(例如，金属盐如钠盐)，等。另外，至于阳离子表面活性剂，例如可以提及的有各种类型的铵盐如伯铵盐，仲铵盐，叔铵盐，季铵盐。更具体地，可以提及的有单烷基胺盐，二烷基胺盐，三烷基胺盐，四烷基胺盐，苄烷铵盐，烷基吡啶翁盐，咪唑啉翁盐，等。另外，至于两性表面活性剂，例如可以提及各种类型的甜菜碱如羧基甜菜碱，磺基甜菜碱，各种类型的氨基羧酸，各种类型的酯磷酸盐，等。
以下描述使用上述传输屏的背投。
图7是横截面视图，示意地示出其上应用本发明传输屏10的背投300。如图7所示，背投300具有这样一种结构，其中投影光学元件310，光导镜320和传输屏10被安装在外壳340中。
因为背投300使用如上所述具有优异视角特性和光使用效率的传输屏10，因此可得到具有优异对比度的图像。另外，因为在本实施方案中的背投300具有如上所述的结构，因而可尤其得到优异视角特性和光使用效率。
另外，因为每个都具有基本上椭圆形状的微透镜21以犬牙织纹方式在上述的微透镜基材1中排列，因此背投300尤其几乎不产生如波纹之类的问题。
如上所述，应该注意，虽然根据本发明的制造具有凹面部分的基材6的方法、具有凹面部分的基材6、微透镜基材1、传输屏10和背投300已根据在附图中给出的优选实施方案进行了描述，但本发明并不限于这些实施方案。例如，构成微透镜基材1、传输屏10和背投300的每个元件(构件)可被替换为能够执行相同或类似功能的元件。
另外，在上述的实施方案中，虽然已经描述，每个都具有折射指数几乎等于树脂材料23(即，在凝固之后的树脂材料23)的折射指数的隔片20用作隔片，但是在其中隔片20仅在没有形成具有凹面部分的基材6的凹面部分61的区域(不可用的透镜面积)中安置的情形中，不必需每个都具有折射指数几乎等于树脂材料23(即，在凝固之后的树脂材料23)的折射指数的隔片20。另外，如上所述的隔片20不总是必须用于制造微透镜基材1。
另外，在上述的实施方案中，虽然已经描述，树脂材料23被供给到具有凹面部分的基材6的表面上，但是可制造微透镜基材1，因而例如树脂材料23被供给到平板9的表面上并且随后树脂材料23被具有凹面部分的基材6按压。
另外，在上述的实施方案中，虽然已经描述，在制造具有凹面部分的基材6的方法的起始孔形成步骤中，在基底基材7中除形成起始孔81之外还形成起始凹面部分71，但是这些起始凹面部分71是不需要形成的。通过合适调节用于起始孔81的形成条件(例如，激光的能量强度，激光的束直径，照射时间等)，可形成每个都具有预定形状的起始凹面部分71，或可选择性地仅形成起始孔81，而不形成起始凹面部分71。
另外，在上述的实施方案中，虽然已经描述，传输屏10具有微透镜基材1和Fresnel透镜5，但本发明的传输屏10不是必需要具有Fresnel透镜5。例如，传输屏10实际上可仅由本发明的微透镜基材1构成。
另外，在上述的实施方案中，虽然已经描述，微透镜基材1是构成传输屏10或背投300的元件，但微透镜基材1不限于如上所述的应用，而是可应用于任何用途。另外，例如，具有凹面部分的基材6自身可用作微透镜基材(即，多个微透镜作为凹面透镜的微透镜基材)。
另外，在上述的实施方案中，虽然已经描述，微透镜基材1通过从具有凹面部分的基材6上脱离而使用，但具有凹面部分的基材6可与微透镜基材1一起使用而不从所制造的微透镜基材上脱离(尤其是，它可用作光学装置如传输屏、背投等的元件)。
实施例<微透镜基材和传输屏的制造>
(实施例1)具有多个用于形成微透镜的凹面部分的具有凹面部分的基材按照以下方式制造。
首先，准备具有1.2m(侧向)×0.7m(纵向)的长方形形状和厚度4.8mm的碱石灰玻璃基材。
将碱石灰玻璃基材浸渍在含4重量％二氟化氢铵和8重量％硫酸的清洁液体中以进行6μm蚀刻工艺，由此可清洁其表面。然后，用纯水清洁和用氮(N2)气体(用于去除纯水)干燥。
然后，铬/氧化铬的层压结构(即，其中由铬形成的层被层压在由氧化铬形成的层的外周上的层压结构)在碱石灰玻璃基材的一个主表面上利用溅射法而形成。即，各自由层压结构(由铬形成的层和由氧化铬形成的层构成)的掩模和背面保护膜在碱石灰玻璃基材的两个表面上形成。在这种情况下，铬层的厚度是0.03μm，而氧化铬层的厚度是0.01μm。
然后，对掩模进行激光加工以在掩模的中心部分的113cm×65cm的区域内形成大量起始孔。在这方面，激光加工通过具有360片开口的掩模利用受激准分子激光在能量强度600mJ/cm2的条件下通过将激光束照射到其上已覆盖有掩模(铬/氧化铬的层压结构)的碱石灰玻璃基材上而进行。照射到其上已覆盖有掩模的碱石灰玻璃基材上的每个激光束斑的束直径(斑点直径)和能量强度是2.0μm和1mJ/cm2。另外，在受激准分子激光的主要扫描方向上的扫描速度被设定为0.1m/秒。
这样，起始孔以犬牙织纹图案在上述掩模的基本上整个区域上形成。每个起始孔的直径是2.0μm。另外，此时，每个具有深度约0.004μm和受损层(或作用层)的凹面部分在碱石灰玻璃基材的表面上形成。
然后，将碱石灰玻璃基材经受湿蚀刻工艺，这样在碱石灰玻璃基材的主表面上形成大量凹面部分(用于形成微透镜的凹面部分)。如果从碱石灰玻璃基材的主表面之上观察，每个凹面部分的形状是基本上椭圆形状(扁平形状)。如此形成的大量凹面部分具有基本上彼此相同的形状。每个所形成的凹面部分在其短轴方向上的长度(直径)、每个所形成的凹面部分在其长轴方向上的长度、每个所形成的凹面部分的曲率半径和深度分别是54μm、79.5μm、40μm和37.0μm。另外，凹面部分在其中形成凹面部分的可用面积中的份额是97％。
在这方面，含4重量％二氟化氢铵和4重量％硫酸的水溶液作为蚀刻剂用于湿蚀刻工艺，而基材的浸渍时间是125分钟。
然后，掩模和背面保护膜通过使用硝酸铈铵和高氯酸的混合物进行蚀刻工艺而去除。然后，用纯水清洁和用N2气体(用于去除纯水)干燥。
这样，得到对应于如图2所示微透镜基材的具有凹面部分的基材，其中大量用于形成微透镜的凹面部分以犬牙织纹方式在碱石灰玻璃基材的主表面上排列。如果从碱石灰玻璃基材的主表面之上观察，所得具有凹面部分的基材中所有凹面部分在其中形成凹面部分的可用面积中所占的面积相对于整个可用面积的比率是97％。
然后，将脱模剂(GF-6110)施用到如上所述得到的其上形成有凹面部分的具有凹面部分的基材的表面上，并将未聚合(未固化)丙烯酸基树脂(PMMA树脂(甲基丙烯酸树脂))施用到相同的表面侧。同时，由丙烯酸基树脂PMMA树脂(甲基丙烯酸树脂))的硬化材料形成的基本上球形形状的隔片(每个都具有2.0mm的直径)安置在具有用于形成微透镜的凹面部分的基材的基本上整个表面上。另外，隔片以0.1片/cm2的比率安置。
然后，将丙烯酸基树脂使用由碱石灰玻璃形成的平板的主表面按压(推压)。此时，进行该过程，使得空气不被引入具有凹面部分的基材和丙烯酸基树脂之间。另外，其表面上施用有脱模剂(GF-6110)的这种平板用作平板。
然后，通过加热具有凹面部分的基材，丙烯酸基树脂固化以得到主基材。所得主基材(即，固化丙烯酸基树脂)的折射指数是1.51。所得主基材(除形成微透镜的部分之外)的厚度是2.0mm。每个所形成的微透镜在其短轴方向上的长度(节距)、每个所形成的微透镜在其长轴方向上的长度、每个所形成的曲率半径和深度分别是54μm，79.5μm，39μm和36.5μm。另外，微透镜在其中形成凹面部分的可用面积中的份额是97％。
然后，将平板从主基材上脱离。然后，将主基材从具有凹面部分的基材上脱离。
随后着色液体利用浸染供给至主基材。进行该过程，以使得其上形成微透镜的整个表面与着色液体接触，但已用平板按压的表面不与着色液体接触。另外，当将第一工艺液体供给到主基材上时的主基材和着色液体的温度被调节至90摄氏度。另外，将气氛的压力在着色液体供给过程中加压成120kPa。包含如下物质的混合物用作着色液体分散染料(蓝色)(由Futaba Sangyo制造)2重量份，分散染料(红色)(由Futaba Sangyo制造)0.1重量份，分散染料(黄色)(由Futaba Sangyo制造)0.05重量份，苄醇10重量份，表面活性剂2重量份，和纯水1000重量份。
在主基材与着色液体在如上所述的条件下接触20分钟之后，将主基材从其中储存着色液体的浴中取出，并将主基材随后洗涤和干燥。
通过用纯水清洁主基材并用N2气体进行干燥(去除纯水)，得到其上已形成着色部分的微透镜基材。如此形成的着色部分的颜色密度是55％。
通过组装如上所述制造的微透镜基材和通过挤出成型制造的Fresnel透镜，得到如图3所示的传输屏。
(实施例2)具有凹面部分的基材中的每个凹面部分的形状和/或排列图案通过合适改变用于激光束的照射条件(即，所要形成的每个起始孔的形状)，和/或蚀刻剂的浸渍时间而改变。这样，主基材按照类似于实施例1的方式制造，只是微透镜基材中的所要形成的微透镜的形状和/或排列图案如表1所示改变。在这种情况下，通过此时改变每个隔片的尺寸，将主基材的树脂层(除了微透镜之外的部分)的厚度被设定为0.005μm。
然后，将其中加入有光遮蔽材料(炭黑)的正型光聚合物(PC405G由JSR公司制造)利用辊涂器供给到主基材的光发射表面(与其上已经形成微透镜的表面相反的表面)上，同时将主基材与具有凹面部分的基材紧密接触(即，在将具有凹面部分的基材从主基材上脱离之前的状态下)。光遮蔽材料在光聚合物中的百分含量是20重量％。
然后，将主基材经受90度×30分钟的预烘烤工艺。
然后，将80mJ/cm2的紫外线作为平行光照射通过与具有凹面部分的基材表面(其上已形成凹面部分)相对的表面。因此，照射的紫外线被每个微透镜聚光，并将每个微透镜的焦点f附近(在黑色基质的厚度方向的附近)的光聚合物选择性地曝光。
将主基材随后使用包含0.5重量％KOH的水溶液进行显影处理40秒。
然后，用纯水清洁并用N2气体干燥(用于去除纯水)。另外，主基材经受200摄氏度×30分钟的后烘烤工艺。因此，形成具有多个分别对应于微透镜的开口的黑色基质。所形成的黑色基质的厚度是5.0μm。
然后，光散射部分在其上已经形成黑色基质的主基材的表面侧形成。光散射部分的形成利用热封通过将扩散板连接至主基材上而形成，所述扩散板具有其中二氧化硅颗粒在作为扩散介质的丙烯酸树脂中扩散的结构。
然后，将具有黑色基质和扩散板的微透镜基材从具有凹面部分的基材上脱离。然后，传输屏如上实施例1所述那样使用所得微透镜基材制造。
(实施例3至11)微透镜基材和传输屏按照类似于上述实施例1的方式制造，只是每个凹面部分的形状和具有凹面部分的基材的凹面部分的排列图案通过改变掩模任一配置，激光束照射的条件(即，所要形成的每个起始孔的形状和每个起始凹面部分的深度)和蚀刻剂的浸渍时间而改变，这样在微透镜基材上所要形成的每个微透镜的形状和微透镜的排列图案如表1所示改变。
(对比例1至6)微透镜基材和传输屏按照类似于上述实施例1的方式制造，只是每个凹面部分的形状和具有凹面部分的基材的凹面部分的排列图案通过改变掩模的任一配置，激光束照射的条件(即，所要形成的每个起始孔的形状和每个起始凹面部分的深度)和蚀刻剂的浸渍时间而改变，这样在微透镜基材上所要形成的每个微透镜的形状和微透镜的排列图案如表1所示改变。
(对比例7)微透镜基材和传输屏按照类似于上述对比例1的方式制造，只是每个凹面部分的形状和具有凹面部分的基材的凹面部分的排列图案通过改变掩模的任一配置，激光束照射的条件(即，所要形成的每个起始孔的形状和每个起始凹面部分的深度)和蚀刻剂的浸渍时间而改变，这样在微透镜基材上所要形成的每个微透镜的形状和微透镜的排列图案如表1所示改变，且着色部分不在主基材上形成。
实施例1至11和对比例1至7的掩模配置、利用激光束照射形成的每个起始孔的形状和在制造具有凹面部分的基材时的每个起始凹面部分的深度、具有凹面部分的基材中的每个凹面部分的形状和凹面部分的排列图案、S/D值(通过将每个凹面部分在其长轴方向上的长度和每个起始孔的直径之间的差异除以2得到的值S(μm)相对每个凹面部分的深度D(μm)的比率)、每个所制造微透镜的形状、所制微透镜的排列图案和黑色基质(BM)的存在与否等都在表1中给出。
表1

形状SE基本椭圆形，SC基本圆形，S正方形，R矩形排列图案HC犬牙织纹，SL正方形晶格
<背投的制造>
如图9所示的背投使用在每个实施例1至11和对比例1至7中制造的传输屏制造(组装)。
<对比度评价>
对比度评价针对上述的每个实施例1至11和对比例1至7的背投进行。
当具有照度413勒(luces)的总白色光在暗室中进入背投的传输屏时的白色标记的前侧亮度(白色亮度)LW(cd/m2)与当光源在亮室中被完全关掉时黑色标记的前侧亮度的增加量(黑色亮度增加量)LB(cd/m2)的比率LW/LB被计算为对比度(CNT)。在这方面，黑色亮度增加量被称作相对暗室中的黑色标记亮度的增加量。另外，在亮室中的测量在其中外侧光的照度是约185勒的条件下进行，而在暗室中的测量在其中外侧光的照度约为0.5勒的条件下进行。
每个实施例1至11和对比例1至7中由LW/LB所表示的对比度在以下四步标准的基础上评价。
A由LW/LB表示的对比度是500或更高。
B由LW/LB表示的对比度是400至500。
C由LW/LB表示的对比度是300至400。
D由LW/LB表示的对比度是300或更低。
<对衍射光，波纹和颜色不均一性的评价>
样品图像在上述每个实施例1至11和对比例1至7中的背投的传输屏上显示。在所显示的样品图像中的衍射光、波纹和颜色不均一性的产生状态在以下四步标准的基础上评价。
A没有看出衍射光，波纹和颜色不均一性。
B看出较少的衍射光，波纹和颜色不均一性。
C轻微地看出衍射光，波纹和颜色不均一性中的至少一项。
D显著地看出衍射光，波纹和颜色不均一性中的至少一项。
<视角的测量>
在将样品图像在每个实施例1至11和对比例1至3的背投的传输屏上显示的同时，测量水平和垂直方向的视角。视角测量在以5度的间隔使用角光度计进行测量的条件下进行。视角的这些测量结果全部在表2中给出。
表2

从表2可清楚地看出，根据本发明的每个实施例1至11中的背投都具有优异对比度和优异视角特性。另外，没有衍射光，波纹和颜色不均一性的优异图像可在根据本发明的实施例1至11中每个实施例的每个背投上显示。换句话说，在根据本发明的实施例1至11中每个实施例的每个背投上可稳定地显示优异图像。另一方面，上述每个对比例1至7中的背投都不能得到足够的结果。
权利要求
1.一种制造具有多个凹面部分的基材的方法，所述基材用于制造具有多个作为凸面透镜的微透镜的微透镜基材，所述微透镜使用所述多个凹面部分形成，所述方法包括步骤制备基底基材，所述基底基材具有两个主表面；在基底基材的两个主表面之一上形成至少一层；在所述至少一层中形成多个开口，以形成掩模，所述多个开口的每个的直径是0.8至20μm；通过将具有其上已形成多个开口的掩模的基底基材进行蚀刻过程，以使每个所形成的凹面部分都具有基本椭圆形状，从而在基底基材中形成多个凹面部分；和从基底基材上去除掩模，其中所述多个所形成的凹面部分在基底基材上以犬牙织纹方式排列，其中，如果每个所形成的凹面部分在垂直于所述基底基材主表面的方向上的深度被定义为D(μm)，并且通过将每个所形成的凹面部分在其长轴方向上的长度和每个所形成的开口的直径之间的差值除以2而得到的值被定义为S(μm)，那么D和S满足关系0.90≤S/D≤1.40，和其中从所述基底基材的一个主表面之上观察时，所有的多个所形成的凹面部分在其中形成多个凹面部分的可用面积中所占的面积相对于可用面积的比率是90％或更大。
2.根据权利要求1所要求的方法，其中在开口形成步骤中，从所述基底基材的一个主表面之上观察时，多个开口形成使得第一列凹面部分在其短轴方向上相对邻近所述第一列凹面部分的第二列凹面部分而言移动多个凹面部分中每个的一半节距。
3.根据权利要求1所要求的方法，其中所述至少一层的形成步骤包括如下步骤在所述基底基材的一个主表面上形成由作为主要材料的铬构成的第一层；和在所述第一层上形成由作为主要材料的氧化铬构成的第二层。
4.根据权利要求1所要求的方法，其中所述开口形成步骤包括用激光束照射其上已经形成所述至少一层的基底基材的步骤。
5.根据权利要求l所要求的方法，其中在所述凹面部分形成步骤中，蚀刻工艺使用含作为蚀刻剂的二氟化氢铵的液体进行。
6.根据权利要求4所要求的方法，其中在所述基底基材的制备步骤中，使用由具有透明性的材料构成的基底基材。
7.根据权利要求1所要求的方法，其中，如果每个所形成的具有基本椭圆形状的凹面部分在其短轴方向上的长度被定义为L1(μm)，并且每个所形成的凹面部分在其长轴方向上的长度被定义为L2(μm)，那么L1和L2满足关系0.10≤L1/L2≤0.99。
8.一种具有多个凹面部分的基材，其使用权利要求1所定义的方法制造。
9.一种微透镜基材，其使用权利要求8所定义的具有多个凹面部分的基材制造，其中所述微透镜基材具有两个主表面，并且多个微透镜形成于所述微透镜基材的一个主表面上。
10.根据权利要求9所要求的微透镜基材，其中从所述微透镜基材的一个主表面之上观察时，多个微透镜在所述微透镜基材的一个主表面上形成，使得第一列微透镜在其短轴方向上相对邻近所述第一列微透镜的第二列微透镜而言移动多个微透镜中每个的一半节距。
11.根据权利要求9所要求的微透镜基材，其中，如果具有基本椭圆形状的多个微透镜中每个在其短轴方向上的长度被定义为L1(μm)，并且多个微透镜中每个在其长轴方向上的长度被定义为L2(μm)，那么L1和L2满足关系0.10≤L1/L2≤0.99。
12.根据权利要求9所要求的微透镜基材，其中所述微透镜基材由具有透明性的材料构成。
13.一种传输屏，包括Fresnel透镜，由在其一个主表面上的多个同心棱镜形成，所述Fresnel透镜的一个主表面构成其发射表面；和权利要求9所定义的微透镜基材，所述微透镜基材安置在Fresnel透镜的发射表面的那侧，以使得其一个主表面朝向Fresnel透镜。
14.一种背投，其包括权利要求13所定义的传输屏。
全文摘要
本发明公开了一种制造具有多个凹面部分61的基材6的方法。基材6用于制造具有多个作为凹面透镜的微透镜的微透镜基材，所述微透镜使用多个凹面部分61而形成。该方法包括步骤制备基底基材7，所述基底基材7具有两个主表面；在基底基材1的两个主表面之一上形成至少一层；在所述至少一层中形成多个开口81以形成掩模，所述多个开口81的每个的直径是0.8至20μm；通过将具有其上已形成多个开口81的掩模8的基底基材进行蚀刻过程以使所形成的每个凹面部分61具有基本椭圆形状，从而在基底基材7中形成多个凹面部分61；和从基底基材7(6)上去除掩模8。在这种情况下，多个所形成的凹面部分61在基底基材7上以犬牙织纹方式排列。
文档编号G02B3/00GK1763566SQ200510116448
公开日2006年4月26日 申请日期2005年10月21日 优先权日2004年10月21日
发明者清水信雄 申请人:精工爱普生株式会社