专利名称：具有黑矩阵的显微透镜阵列薄片及其制造方法
技术领域：
本发明总的来说涉及可应用于显示系统的屏幕的光学薄片，并且更具体地说，涉及具有黑矩阵的显微透镜阵列薄片及其制造方法，其中，为了形成作为覆盖除了光孔之外的区域的光阻塞层的黑矩阵，通过向显微透镜薄片并在显微透镜薄片下的光敏树脂层执行的曝光工艺形成光孔式样，和将除了光孔之外的区域填充具有相当低的光反射指数和相当低的透射率的黑色颜料。
背景技术：
在投影型显示系统中使用的屏幕包括显微透镜阵列薄片，其用于空间地分配经过光学系统校准的发射光使得光可以具有所需的视角；黑矩阵层，其用于通过吸收外部光和最小化外部光的反射来改进对比度；和光扩散层，其用于扩散发射光并除去斑点。具体地，使用比如Cr/CrOx金属化法、树脂黑矩阵法、黑矩阵移植法等方法制造当前用于改进对比度的黑矩阵。
使用主要在液晶显示器(LCD)中采用的Cr/CrOx的黑矩阵形成法，使用具有大于3.5的光学密度的Cr，使得其具有卓越的光阻塞性能和化学阻力的特点。但是，黑矩阵形成法在其工艺复杂和设备成本高方面存在缺点，从而增加制造成本，这是因为具有0.1～0.2μm厚度的Cr/CrOx层必须一层接一层地顺序铺设然后被蚀刻。因此，由于Cr具有高反射指数，用于实现低反射特性的附加工艺是必需的。
使用包括黑色颜料的树脂的树脂黑矩阵法在以下方面是有利的，由于它在应用树脂之后使用光刻法形成黑矩阵而简单。但是，其在以下方面是不利的，由于需要大量黑色颜料以获得高光学密度并且由于比如用于光刻法的紫外线光的曝光，一般不能在其深度方向穿透高密度材料而难以进行光刻法。为了获得所需光学密度，必须增加黑色颜料量并且必须减少树脂量，使得由于相对小的树脂比例通过成像工艺形成的图形形状变得粗糙，从而导致在具有由上述方法形成的黑矩阵的光学薄片的亮度和视角方面退化。
使用图形传送技术的黑矩阵形成法包括使用光敏粘着层的方法和使用光热转换层的方法。
使用光敏粘着层的方法利用在其中光在其上辐射的部分损失粘度的材料的特性。这个方法是在将光辐射在具有光敏粘着层的显微透镜薄片上之后传送黑矩阵的方法。这个方法在以下方面是不利的，由黑矩阵的传送形成的光孔的边界面是粗糙的，使得损失穿过光孔的某些光。
其间，使用光热转换层的方法是将黑矩阵从具有基底、光热转换层和传送层的施主基底传送到具有在其上形成黑矩阵的受主基底。这个方法是在以下方面是不利的，施主基底相对复杂，使得其制造成本增加。
发明内容
因此，本发明谨记现有技术中发生的上述问题，并且本发明的目标是提供黑矩阵和形成黑矩阵的方法，其可以改进显微透镜阵列薄片的对比度。
本发明的另一目标是提供黑矩阵和形成黑矩阵的方法，其不影响显微透镜阵列薄片的亮度和视角。
为了达到上述目标，根据本发明的制造具有黑矩阵层的显微透镜阵列薄片的方法包括步骤a)通过在一层接一层地顺序铺设显微透镜阵列层、透明支撑基底或薄膜层和负型光敏树脂层之后辐射和会聚平行光，而在负型光敏树脂层中，形成会聚光穿过的光孔的区域的步骤；和b)去除除了在光敏树脂层中形成的光孔的区域之外的部分，并且在已去除部分的区域中形成黑矩阵层。
优选地，本发明进一步包括去除在光敏树脂层中形成的、会聚光穿过的光孔的区域的步骤。
优选地，本发明进一步包括在黑矩阵层底面上的光扩散层。
在本发明中，形成在光敏树脂层中形成的、会聚光穿过的光孔的区域以使会聚光进入的每个区域的面积小于会聚光发出的区域的面积。
优选地，在本发明中，光敏树脂层具有大于90％的光透射率。
从下面的与附图一起的具体说明中将更清楚地理解本发明的上述和其他目标、特点和优点，其中图1是现有显示屏幕的截面图；图2是示出根据本发明的实施例的具有黑矩阵层的显微透镜阵列薄片的分解透视图；图3A至3D是示出根据本发明的实施例的形成黑矩阵层的过程的视图；图4A至4C是示出根据本发明的另一实施例的形成黑矩阵层的过程的视图；图5是示出根据本发明的实施例的具有光扩散层的投影显示屏的截面图。
具体实施例方式
下面参考附图具体描述本发明。在下面的叙述中，将描述特定的项目，比如特定的元件。仅为帮助容易地理解本发明而通过那些并且因此，对于本领域的技术人员来说，很明显，如附加权利要求中所公开的，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，各种修改、附加和替换是可能的。
图2是示出根据本发明的实施例的具有黑矩阵层的显微透镜阵列薄片的透视图。
在上述实施例中，显微透镜阵列薄片包括显微透镜阵列层31，黑矩阵层32和光扩散层37。
这个实施例使用圆形凸透镜作为显微透镜，并且示意性地示出在元件铺设中的黑矩阵层的顺序位置。
参考图2，在显微透镜阵列薄片中，一个接一个地顺序铺设显微透镜层31、具有在与单个显微透镜对准形成的光孔的黑矩阵层32，和光扩散层37，从而形成投影屏幕。
图3A至3D是示出根据本发明的实施例的在显微透镜阵列薄片中形成黑矩阵的过程的视图。
在这个实施例中，显微透镜阵列薄片包括显微透镜阵列层31、透明支撑基底或薄膜层32，和黑矩阵层36。
本实施例示意性地示出形成其中光孔35为空的黑矩阵层36的过程。
图3A示出在光敏树脂层33中形成光孔35的过程。在这个过程中，当一个接一个地顺序铺设显微透镜阵列层31、透明支撑基底或薄膜层32和负型光敏树脂层33之后平行光34辐射时，由显微透镜阵列层31会聚平行光34，并且当在自对准时在负型光敏树脂层33中定义会聚光穿过的光孔区域35。
图3B示出去除除了在光敏树脂层33中形成的光孔35之外的部分的过程。在这个过程中，使用成像工艺去除除了曝光部分之外的部分。
图3C和3D示出形成黑矩阵层36和去除形成光孔35的光敏树脂层33的过程。在这个过程中，使用成像工艺去除除了曝光部分之外的部分，并且将去除部分的区域填充具有相当低的光透射率和相当低的反射系数的黑矩阵材料。通过选择性地去除光孔35和自对准并制图光敏树脂层来形成黑矩阵层36。
如上所述，通过在自对准形式中限定光孔35的模式和在除了光孔35之外的区域中形成黑矩阵层36来最小化光损，并且可以通过增加显微透镜阵列薄片的透射率来实现亮度的改进。因此，光孔35的形状是梯形的，使得起到防止由黑矩阵引起的视角损失的效果。
图4A至4C示出根据本发明的实施例的在显微透镜阵列薄片中形成另一黑矩阵层的过程。
在这个实施例中，显微透镜阵列薄片包括显微透镜阵列层31、透明支撑基底或薄膜层32、黑矩阵层36，和与单个显微透镜一起自对准并曝光的光敏树脂层33。
本实施例示意性地示出形成其中填充光孔35的黑矩阵层36的过程。
图4A示出在光敏树脂层33中定义光孔35的过程。在这个过程中，当一个接一个地顺序铺设显微透镜阵列层31、透明支撑基底或薄膜层32和负型光敏树脂层33之后辐射平行光34时，平行光34由显微透镜阵列层31自对准，并且在负型光敏树脂层33中以会聚阵列的形式定义光孔35。
图4B和4C示出去除除了在光敏树脂层33中定义的光孔35之外的部分和形成黑矩阵层36的过程。在这个过程中，去除除了在成像工艺中曝光的部分之外的部分，并且将去除的部分填充具有相当低的光透射率和相当低的光反射系数的黑矩阵材料，从而形成黑矩阵层36。为了改进显微透镜阵列薄片的透射率，优选地，负型光敏树脂材料层33具有大于90％的光透射率。也就是，在根据本发明的形成黑矩阵层的过程中，如图3D中所示，可以不去除负型光敏薄膜而完成黑矩阵形成。
图5是示出根据本发明的实施例的具有光扩散层的投影显示屏的截面图。
在这个实施例中，投影屏幕包括显微透镜阵列薄片31、透明支撑基底或薄膜层32、黑矩阵层36、光孔35，和光扩散层37。
本实施例示意性地示出投影屏幕，其中在显微透镜阵列薄片中包括光扩散层37。
参考图5，通过将光扩散层37添加到具有由图3A至图3D的过程形成的黑矩阵层36的显微透镜阵列薄片的底面，可以防止斑点并可以调整视角。为了获得所需的亮度和视角特性，可以以具有特定反射指数的材料代替光孔35。具体而言，透镜或全息表面型光扩散层37具有当粘着层接触到具有表面投影和负责扩散的消退的透镜或全息表面时，视角特性严重退化的特点。因此，当光孔35空置并将光扩散层37附于黑矩阵层36的底面上时，与光扩散层37的透镜或全息表面接触的表面在光孔35的区域中不存在，使得可以获得由透镜或全息表面型扩散层提供的所需的视角特性。
如上所述，本分明提供可应用于投影屏幕的显微透镜阵列薄片及其制造方法，其可以防止当从显微透镜阵列薄片发出的光被黑矩阵层阻塞时发生的光损失，从而提供高亮度和更宽的视角给用户。
具体而言，本发明的在照相平薄片印刷之后以具有相当低的透射率和相当低的反射指数的黑色颜料填充必要区域的方法比现有的复杂工艺更简单，并且适合于光学薄片应用的投影屏幕的批量生产。
尽管为说明的目的公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员应意识到在不脱离本发明的范围和精神的情况下，如附加权利要求中所公开的，各种修改、附加和替换是可能的。
权利要求
1.一种制造具有黑矩阵层的显微透镜阵列薄片的方法，其包括步骤在通过一个接一个地顺序铺设显微透镜阵列层、透明支撑基底或薄膜层，和负型光敏树脂层之后辐射并会聚平行光，来在负型光敏树脂层中定义会聚光穿过的光孔区域；和去除除了在光敏树脂层中定义的光孔区域之外的部分，并且在其中已去除部分的区域中形成黑矩阵层。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在黑矩阵层的底面上形成光扩散层的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中，该光扩散层是透镜或全息表面型光扩散层。
4.如权利要求1所述的方法，其中，形成会聚光穿过的、在负型光敏树脂层中定义的光孔区域使得会聚光进入的每个区域的面积小于发出会聚光的区域的面积。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该光敏树脂层具有大于90％的光透射率。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括去除在光孔区域中形成的光敏树脂层的部分的步骤。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括在黑矩阵层的底面上形成光扩散层的步骤。
8.如权利要求7所述的方法，其中，该光扩散层是透镜或全息表面型光扩散层。
9.如权利要求7所述的方法，其中，形成该会聚光穿过的、在负型光敏树脂层中定义的光孔区域使得会聚光进入的每个区域的面积小于发出会聚光的区域的面积。
10.如权利要求7所述的方法，其中，该光敏树脂层具有大于90％的光透射率。
11.一种具有黑矩阵层的显微透镜阵列薄片，其包括显微透镜阵列层、透明支撑基底或薄膜层，和黑矩阵层，在该黑矩阵层中形成光孔区域使得会聚光进入的每个区域的面积小于发出会聚光的区域的面积，其中一个接一个地铺设显微透镜阵列层、透明支撑基底或薄膜层，和黑矩阵层。
12.如权利要求11所述的显微透镜阵列薄片，进一步包括黑矩阵层的底面上的光扩散层。
13.如权利要求12所述的显微透镜阵列薄片，其中，该光扩散层是透镜或全息表面型光扩散层。
14.如权利要求11所述的显微透镜阵列薄片，其中，该光孔区域被填充光敏层。
15.如权利要求14所述的显微透镜阵列薄片，进一步包括黑矩阵层的底面上的光扩散层。
16.如权利要求15所述的显微透镜阵列薄片，其中，该光扩散层是透镜或全息表面型光扩散层。
全文摘要
在此公开的是具有黑矩阵的显微透镜阵列薄片及其制造方法。该制造方法包括步骤a)通过一层接一层地顺序铺设显微透镜阵列层、透明支撑基底或薄膜层和负型光敏树脂层之后辐射和会聚平行光，在负型光敏树脂层中形成会聚光穿过的光孔的区域；和b)去除除了在光敏树脂层中形成的光孔的区域之外的部分，并且在已去除的部分的区域中形成黑矩阵层。
文档编号G02F1/1335GK1749826SQ200510092298
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月28日
发明者吴昌勋, 权赫, 林泰宣, 李泳柱, 朴纪垣, 成东默, 李根雨 申请人:Lg电子株式会社, Lg麦可龙电子公司