具有凹面部分的構件、製造具有凸面部分的構件的方法、透射屏和背面投影裝置的製作方法

2023-05-17 21:45:01 1

專利名稱：具有凹面部分的構件、製造具有凸面部分的構件的方法、透射屏和背面投影裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有凹面部分的構件、一種製造具有凸面部分的構件的方法、一種透射屏和一種背面投影裝置。
背景技術：
近年來，對作為用於家庭影院、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，通常使用配備有多個透鏡的透鏡襯底。迄今為止，通常將配備有雙面凸透鏡的雙面凸透鏡襯底用作所述的透鏡襯底。但是，配備有這種雙面凸透鏡襯底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，提出了這樣一種嘗試使用其上形成有多個微透鏡的微透鏡片(微透鏡襯底)，以使凹面部分或凸面部分具有光學旋轉對稱性(例如，參見JP-A-2000-131506)。
已經使用一種方法(例如，所謂的2P方法)常規地製造如上所述的透鏡片(特別是，微透鏡襯底)。在2P方法中，向配備有用於形成多個透鏡的多個凹面部分的襯底上供給未固化樹脂，將具有凹面部分的襯底的表面形狀轉印至所供給的樹脂(例如，參見JP-A-2003-279949)。
但是，在如上所述的2P方法中，存在一個問題，即難以從具有凹面部分的襯底中釋放固化的樹脂。此外，在製造配備有作為透鏡的微透鏡的透鏡襯底(微透鏡襯底)情況下，在將形成的每個透鏡的尺寸小(即，每個透鏡具有微小的結構)的情況下，在微透鏡襯底具有大量透鏡的情況下，在透鏡以高密度方式形成在微透鏡襯底中(例如，1,000片/cm2或以上)的情況下，在將製造的透鏡襯底面積大(例如，其對角長度為60cm或以上的襯底)，等，這個問題變得更加顯著。據認為這是因為在具有凹面部分的襯底的表面上形成的微小圖案成為這樣一種狀態它由於固著效果而粘住所製造的透鏡襯底。
此外，存在一個問題，即當將具有凹面部分的襯底強制地從透鏡襯底除去時，在具有凹面部分的襯底和/或通過轉印而形成的透鏡襯底的任何凸面部分(凸透鏡)中產生缺陷如裂紋。因此，由於上面所述的原因，還存在一個問題，即，使透鏡襯底的產率非常低。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種具有凹面部分的構件，其可以適宜地用於製造具有凸面部分的構件，其中每個凸面部分具有所需要的形狀。
本發明的另一個目的是提供一種製造具有凸面部分的構件的方法，通過該方法，可以容易而確保地製造具有凸面部分的構件，其中每個凸面部分具有所需要的形狀。
本發明的再一個目的是提供具有凹面部分的構件。
此外，本發明的另外再一個目的是提供一種配備有具有凸面部分的構件的透射屏和背面投影裝置。
為了實現上面所述的目的，在本發明的一個方面，本發明涉及一種具有凹面部分的構件，其被用來製造具有凸面部分的構件。具有凹面部分的構件和具有凸面部分的構件各自具有兩個主表面，並且多個凸面部分是形成在具有凸面部分的構件的兩個主表面之一上的。本發明具有凹面部分的構件包括第一區域，所述的第一區域被提供在具有凹面部分的構件的兩個主表面之一上，多個第一凹面部分形成在第一區域中並且用來形成具有凸面部分的構件的多個凸面部分；和第二區域，所述第二區域被提供在具有凹面部分的構件的一個主表面上，所述的第二區域位於第一區域附近，多個第二凹面部分形成在第二區域中，多個第二凹面部分每個的深度比所述多個第一凹面部分每個的深度淺。
這使得可以提供一種具有凹面部分的構件，其可以適宜地用於製造具有凸面部分的構件，其中每個凸面部分具有所需要的形狀。更具體而言，當在製造具有凸面部分的構件的過程中從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，可以有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選的是所述具有凸面部分的構件是配備有由所述多個凸面部分形成的多個微透鏡的微透鏡襯底。
這使得可以適宜地使用具有凸面部分的構件作為例如透射屏和/或背面投影裝置的組件(即，微透鏡襯底)，所述的具有凸面部分的構件是使用具有凹面部分的構件製造的。此外，在以常規方法製造的具有凸面部分的構件是微透鏡襯底的情況下，在具有凹面部分的構件和/或所要形成的任何凸面部分(微透鏡)中，特別容易出現缺點如裂紋。但是，根據本發明，甚至在製造微透鏡襯底的過程中，也可以有效地防止產生各種問題。換言之，在將本發明具有凹面部分的構件用來製造微透鏡襯底的情況下，特別顯著地達到本發明的效果。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選多個第一凹面部分每個的深度在8至500μm的範圍內。
當在製造具有凸面部分的構件的過程中從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，這使得可以更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。此外，在例如使用具有凸面部分的構件作為透鏡襯底(微透鏡襯底)的情況下，可以改善配備有所要製造的具有凸面部分的構件的屏幕的視角特性。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選的是在多個第二凹面部分的每一個的深度在5至400μm的範圍內。
當在製造具有凸面部分的構件的過程中從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，這使得可以更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所要形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選的是，在將所述的多個第一凹面部分每個的深度定義為D1(μm)並且所述的多個第二凹面部分每個的深度定義為D2(μm)的情況下，D1和D2滿足關係3≤D1-D2≤495。
當在製造具有凸面部分的構件的過程中從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，這使得可以更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所要形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選的是當從具有凹面部分的構件的一個主表面的上方觀看時，多個第一凹面部分每個具有基本上為橢圓的形狀，其中其長軸方向的長度長於其垂直於長軸的短軸方向的長度。
當在製造具有凸面部分的構件的過程中從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，這使得可以再更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所要形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。此外，在使用具有凸面部分的構件作為透鏡襯底(微透鏡襯底)的情況下，可以改善配備有所製造的具有凸面部分的構件的屏幕的視角特性，同時防止由於光的幹涉而產生波紋。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選的是所述的具有凹面部分的構件是由具有透明性的材料形成的。
因而，例如，在具有凹面部分的構件被用來製造微透鏡襯底的情況下，可以適宜地進行處理如黑底的形成，而不用從具有凸面部分的構件(微透鏡襯底)中除去具有凹面部分的構件。結果，可以特別改善配備有所要製造的微透鏡襯底的透射屏的光使用效率。
在本發明具有凹面部分的構件中，優選的是在將所述的多個第一凹面部分每個在其短軸方向的長度定義為L1(μm)並且將所述的多個第一凹面部分每個在其長軸方向的長度定義為L2(μm)的情況下，L1和L2滿足關係0.10≤L1/L2≤0.99。
當在製造具有凸面部分的構件的過程中從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，這使得可以更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所要形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。此外，在例如使用具有凸面部分的構件作為透鏡襯底(微透鏡襯底)的情況下，可以改善配備有所製造的具有凸面部分的構件的屏幕的視角特性，同時防止由於光的幹涉而產生波紋。
在本發明的另一方面，本發明涉及一種製造具有凸面部分的構件的方法。所述的具有凸面部分的構件是通過使用上面所述的具有凹面部分的構件製造的。
這使得可以提供一種製造具有凸面部分的構件的方法，通過該方法，可以容易和確保地製造具有凸面部分的構件，其中每個凸面部分具有所需要的形狀。更具體而言，可以製造具有凸面部分的構件，同時當從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。
在本發明製造具有凸面部分的構件的方法中，優選的是該方法包括以下步驟製備具有凹面部分的構件；向具有凹面部分的構件的一個主表面上供給具有流動性的樹脂材料，所述的一個主表面上形成有多個凹面部分；固化樹脂材料形成基礎構件；和從具有凹面部分的構件中釋放所述的基礎構件。
這使得可以製造具有凸面部分的構件，同時當從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。
在本發明製造具有凸面部分的構件的方法中，優選的是基礎構件釋放步驟包括以下步驟從具有凹面部分的構件的第二區域釋放基礎構件；和從具有凹面部分的構件的第一區域釋放基礎構件。
這使得可以製造具有凸面部分的構件，同時當從具有凹面部分的構件中釋放具有凸面部分的構件時，更加有效地防止在具有凹面部分的構件和/或具有凸面部分的構件所形成的任何凸面部分中產生缺陷如裂紋。
在本發明的再一方面，本發明涉及一種具有凸面部分的構件，其是使用上面所述製造具有凸面部分的構件的方法製造的。
這使得可以提供具有凸面部分的構件，每個凸面部分具有所需要的形狀(將具有凹面部分的構件的表面形狀真實地轉印至該構件)。
在本發明具有凸面部分的構件中，優選的是具有凸面部分的構件是由具有透明性的材料形成的。
這使得可以適宜地使用具有凸面部分的構件作為例如透射屏和/或背面投影裝置的組件(透鏡襯底)。
在本發明的再一方面，本發明涉及一種透射屏。本發明的透射屏包括菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡由位於其一個主表面上的多個同心稜鏡形成，所述菲涅耳透鏡的一個主表面構成其出射表面；和上面所述的具有凸面部分的構件，該具有凸面部分的構件被安置在菲涅耳透鏡的出射表面側，使得其上形成有多個凸面部分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，其中可以有效防止產生所投影的圖像由於任何透鏡的缺陷所造成的問題。
在本發明的再另一方面，本發明涉及一種背面投影裝置。本發明的背面投影裝置包括上面所述的透射屏。
這使得可以提供一種背面投影裝置，其中可以有效防止產生所投影的圖像由於任何透鏡的缺陷所造成的問題。


本發明的上面所述和其它目的、特徵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容易明白。
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(具有凸面部分的構件)的縱截面視圖。
圖2是圖1中所示微透鏡襯底的平面圖。
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是示意性顯示在本發明的一個實施方案中具有凹面部分的構件的平面圖。
圖5A和5B分別是圖4所示的具有凹面部分的構件的局部放大圖和縱截面視圖。
圖6是示意性顯示製造圖4和5所示的具有凹面部分的構件的方法的縱截面視圖。
圖7是示意性顯示製造圖1所示的透鏡襯底(微透鏡襯底)的方法的一個實例的縱截面視圖。
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結構的視圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖詳細描述根據本發明具有凹面部分的構件、製造具有凸面部分的構件的方法、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襯底、片狀襯底、膜狀襯底等的概念。此外，雖然不特別限制本發明具有凹面部分的構件和具有凸面部分的構件等的應用，但是，在本實施方案中，將針對具有凸面部分的構件主要用作在透射屏和/或背面投影裝置中包括的微透鏡襯底(凸透鏡襯底)，並且具有凹面部分的構件主要用作用於製造如上所述的微透鏡襯底的模具(用於製造微透鏡襯底的具有凹面部分的構件)的情況進行描述。
首先，在描述根據本發明的具有凹面部分的構件和製造具有凸面部分的構件的方法之前，將描述本發明微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)的結構。
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(具有凸面部分的構件)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，為了便於解釋，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」分別表示用於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(具有凸面部分的構件)1是一種包含在稍後描述的透射屏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(凸面部分)21；和黑底(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)22。
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2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。
至於主襯底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，聚醯胺(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)，聚醯亞胺，聚醯胺-醯亞胺，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)，聚醚醯亞胺，聚縮醛(POM)，聚苯醚，變性聚苯醚，聚碸，聚醚碸，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、聚醯胺基彈性體、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，矽氧烷基樹脂，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面所述原料的兩層或多層的層壓體)。
構成主襯底2的樹脂材料的絕對摺射率通常大於各種氣體(即，微透鏡襯底1使用氣氛下)的每種氣體的絕對摺射率。優選樹脂材料的具體絕對摺射率在1.2至1.9的範圍內。更優選它在1.35至1.75的範圍內，並且進一步優選它在1.45至1.60的範圍內。在樹脂材料的絕對摺射率為在上面所述範圍內的預定值的情況下，可以進一步改善配備有微透鏡襯底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。
微透鏡襯底1在其光入射表面的一側上提供有多個作為凸透鏡的微透鏡21，每個微透鏡具有凸面，光可以從該光入射表面進入微透鏡襯底1。在本實施方案中，每個微透鏡21為扁平形狀(在此情況下，這樣的形狀包括基本上橢圓的形狀、基本上包形(bale shape)和其中將基本上圓形的上部和下部切割掉的形狀)，其中當從微透鏡襯底1的光入射表面的上方觀看時，其縱向寬度大於其橫向寬度。在每個微透鏡21為這樣的形狀的情況下，可以特別有效地改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性，同時有效地防止產生缺點如波紋。具體而言，在這種情況下，可以同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10在水平和垂直方向上的視角特性。
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在其短軸(或橢圓短軸)方向的長度(或間距)被定義為L1(μm)，並且在每個微透鏡21在其長軸(或橢圓長軸)方向的長度(或間距)被定義為L2(μm)的情況下，優選L1/L2的比率在0.10至0.99的範圍內(即，優選L1和L2滿足關係0.10≤L1/L2≤0.99)。更優選它在0.50至0.95的範圍內，進一步優選它在0.60至0.80的範圍內。通過限制L1/L2的比率在上面所述範圍內，上面所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21在橢圓短軸方向的長度(或間距)L1在10至500μm的範圍內。更優選它在30至300μm的範圍內，進一步優選它在50至100μm的範圍內。在每個微透鏡21在橢圓短軸方向的長度限制在上面所述範圍內的情況下，可以在透射屏10的投影圖像中得到足夠清晰度，還可以提高微透鏡襯底1(包括透射屏10)的生產率，同時有效防止缺點例如波紋產生。
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21在橢圓長軸方向的長度(或間距)L2在15至700μm的範圍內。更優選它在40至400μm的範圍內，進一步優選它在70至150μm的範圍內。在每個微透鏡21在橢圓長軸方向的長度限制在上面所述範圍內的情況下，可以在透射屏10的投影圖像中得到足夠清晰度，還可以提高微透鏡襯底1(包括透射屏10)的生產率，同時有效防止缺點例如波紋產生。
此外，優選每個微透鏡21在其橢圓短軸方向的曲率半徑(以下，簡稱為「微透鏡21的曲率半徑」)在5至150μm的範圍內。更優選它在15至150μm的範圍內，還更優選它在25至50μm的範圍內。通過將微透鏡21的曲率半徑限制在上面所述範圍內，可以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，在這種情況下，可以同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10在水平方向和垂直方向的視角特性。
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滿足關係0.20≤L1/H≤2.40。更優選H和L1滿足關係0.5≤L1/H≤1.9，進一步優選H和/L1滿足關係0.9≤L1/H≤1.4。在H和L1滿足這種關係的情況下，可以特別改善視角特性，同時有效防止由於光的幹涉而產生波紋。
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波紋產生。另一方面，例如，在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波紋產生。此外，在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，並且難以充分改善進入微透鏡襯底1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，在本實施方案中，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相對於與第一柱狀體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，同時有效防止由於光幹涉而產生波紋。
如上所述，通過嚴格地規定每個微透鏡(凸面部分)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，同時有效防止由於光的幹涉而產生波紋。
此外，每個微透鏡21都被形成為凸透鏡，其朝著其光入射側突出，並且被設計成其焦點f位於在黑底(遮光層)3上提供的每個開口31附近。換言之，從基本上垂直於微透鏡襯底1的方向進入微透鏡襯底1的平行光La(來自稍後描述的菲涅爾透鏡5的平行光La)被微透鏡襯底1的每個微透鏡21聚集，並且聚焦在黑底(遮光層)3上提供的每個開口31附近的焦點f上。如此，因為通過每個微透鏡21的光聚焦在黑底3的每個開口31附近，所以可以特別改善微透鏡襯底1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(即可用透鏡面積)中由所有微透鏡21佔據的面積(投影面積)相對於整個可用面積的比率在90％或更高的範圍內。更優選該比率在96％或更高的範圍內，進一步優選該比率在97％至99.5％的範圍內。在可用面積中所有微透鏡(凸透鏡)21佔據的面積相對於整個可用面積的比率為90％或更高的情況下，可以減少通過微透鏡21駐留的面積以外區域的直接光，這使得可以進一步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的從所述的一個微透鏡21中心至其上沒有形成相鄰的4個微透鏡2(包括所述的一個微透鏡2)的未形成面積中心方向上的長度被定義為L3(μm)，並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佔據的面積(投影面積)相對於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)。
在這點上，通常將其中形成凸面部分的區域提供在其中形成有如上所述的微透鏡21的可用透鏡區域的外面，所述凸面部分對應於具有凹面部分的構件6的第二凹面部分62(稍後將詳細描述)。這種凸面部分(對應於第二凹面部分62的凸面部分)在通過稍後描述的製造方法獲得主襯底2以後，可以通過諸如研磨和拋光之類的方法除去。備選地，可以通過將其中形成對應於第二凹面部分62的凸面部分的區域切割掉而將其除去。換言之，微透鏡襯底1可以不提供有對應於第二凹面部分62的凸面部分。
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的光可以有效穿透這種著色部分22，並且著色部分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(後面將描述)上供給著色液(特別是，具有特殊特徵組成的著色液)而形成的部分。如下詳細解釋這種特殊特徵，著色部分22是這樣一個部分，該部分是通過向主襯底2上供給著色液(後面將描述)，使著色液中的著色劑浸入到主襯底2(微透鏡21)的內部而形成的。在採用這種方式形成著色部分22的情況下，與在主襯底2的一個主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，可以更加確保地防止對微透鏡襯底的光學特性產生有害的影響，所述的影響是由在著色部分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)。這使得可以在投影圖像中防止缺點例如色不均勻性產生。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附近很難產生折射率等的快速變化。結果，容易整體上設計微透鏡襯底1的光學特性，並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。基於光譜透光度，優選用Y值(D65/2°視角)表示的著色層22的色密度在20至85％的範圍內。更優選它在35至70％的範圍內。在著色部分22的著色劑濃度被限制在上面所述範圍內的情況下，可以特別改善由穿透微透鏡襯底1的光形成的圖像的對比度。另一方面，在著色部分22的色密度低於上面給出的下限的情況下，入射光的透光率降低，並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的色密度超過上面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)，並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於藍色和紅色，棕色或黃色混合其中。此外，優選的是，用於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被選擇性吸收或者穿透著色部分22。這使得可以防止外部光被反射。由穿透微透鏡襯底1的光形成的圖像的色調能夠被精確顯示，並且色度坐標變寬(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並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(就投影圖像而言，外部光不是優選的)，因此，可以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。這種黑底3在穿透每個微透鏡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的平均厚度在0.01至5μm的範圍內。更優選它在0.01至3μm的範圍內，進一步優選它在0.03至1μm的範圍內。在黑底3的平均厚度限制在上面所述範圍內的情況下，可以更有效地履行黑底3的功能，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，可以改善投影至提供有微透鏡襯底1的透射屏10的屏幕上的圖像的對比度。
接著，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。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(即對於圖像而言，在光線的入射側)，並且構建透射屏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的光出射表面上的稜鏡。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，並且向微透鏡襯底1的光入射表面側輸出平行於微透鏡襯底1主表面的垂直方向的平行光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。然後，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，然後聚集的光被聚焦，並且通過黑底(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穿透微透鏡襯底1，然後穿透開口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，將對根據本發明的具有凹面部分的襯底(用於製造微透鏡襯底)及其製造方法進行描述，所述的具有凹面部分的襯底可以適宜地用來製造如上所述的微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1。
圖4是示意性顯示在本發明的實施方案中具有凹面部分的構件6的平面圖。圖5A和5B分別是圖4所示的具有凹面部分的構件6的局部放大圖和縱截面視圖。圖6是示意性顯示製造圖4和5所示的具有凹面部分的構件6的方法的縱截面視圖。在這點上，即使在製造用於製造微透鏡襯底1的配備有多個凹面部分61的構件6的過程中，實際上在基礎構件7的一個主表面上形成用於形成微透鏡21的多個凹面部分，並且在製造微透鏡襯底1的過程中，實際上在主襯底2的一個表面上形成多個凸面部分，但是為了使解釋可以理解，顯示的是具有凹面部分的構件6的部分，以在圖4至6中進行強調。
首先將描述具有凹面部分的構件6(用於製造微透鏡襯底)的結構，所述的具有凹面部分的構件6能夠用來製造微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1。
例如，用來製造微透鏡襯底1的具有凹面部分的構件6可以由任何材料如各種金屬材料、各種玻璃材料和各種樹脂材料形成。特別地，在具有凹面部分的構件6由任何具有優異的其形狀穩定性的材料形成的情況下，可以特別改善多個第一凹面部分61每個的形狀穩定性(可靠性)，並且可以改善使用具有凹面部分的構件6的多個第一凹面部分61形成的每個微透鏡21的尺寸準確度。此外，還可以提高作為透鏡襯底的微透鏡襯底1光學特性的可靠性。至於這種具有優異的第一凹面部分61每個的形狀穩定性的材料，例如，可以提及各種金屬材料、各種玻璃材料等。
此外，在具有凹面部分的構件6由具有透明性的材料形成的情況下，在製造微透鏡襯底1的方法中，可以在主襯底2的一個主表面上形成黑底3，同時具有凹面部分的構件6與主襯底2緊密接觸(即，具有凹面部分的構件6沒有從主襯底2中除去)。這使得可以適宜地改善主襯底2的可處理性並且在其上形成黑底3。至於這種具有透明性的材料，例如，可以提及各種樹脂材料、各種玻璃材料等。
用於製造微透鏡襯底1的具有凹面部分的構件6具有其中第一凹面部分61對應於構成微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1的微透鏡(凸面部分)21的形狀，並且提供有用於形成微透鏡21的多個第一凹面部分61，所述的第一凹面部分61以對應於微透鏡襯底1的微透鏡21的排列圖案的方式排列。每個第一凹面部分61通常具有與每個微透鏡21基本上相同的大小(除了每個微透鏡21是凸面部分而每個第一凹面部分61是凹面部分，並且它們彼此具有鏡像關係之外，是相同的)，並且第一凹面部分61具有與微透鏡21相同的排列圖案。
為了詳細解釋，每個第一凹面部分61(用於形成微透鏡21)為扁平形狀(在此情況下，這樣的形狀包括基本上橢圓的形狀、基本上包形和其中將基本上圓形的上部和下部切割掉的形狀)，其中當從用於製造微透鏡襯底1的具有凹面部分的構件6的一個主表面的上方觀看時，其垂直長度大於其橫向寬度(即，其在其長軸方向的長度大於其在其短軸方向的長度)。在每個第一凹面部分61為這樣的形狀的情況下，在製造微透鏡襯底1(即，主襯底2)作為具有凸面部分的構件的過程中，將具有凸面部分的構件(主襯底2)從具有凹面部分的構件6中釋放時，可以更加有效地防止具有凹面部分的構件6和/或在微透鏡襯底1中形成的微透鏡21產生缺陷如裂紋。此外，可以適宜地用於製造微透鏡襯底1，所述的微透鏡襯底1可以特別改善視角特性，同時防止缺點如波紋產生。
此外，當從具有凹面部分的襯底6的一個主表面的上方觀看時，在每個第一凹面部分61在短軸(或橢圓短軸)方向的長度(或間距)被定義為L1(μm)並且在每個第一凹面部分61在長軸(或橢圓長軸)方向的長度(或間距)被定義為L2(μm)的情況下，優選L1/L2的比率在0.10至0.99的範圍內(即，L1和L2滿足關係0.10≤L1/L2≤0.99)。更優選它在0.50至0.95的範圍內，進一步優選它在0.60至0.80的範圍內。通過限制L1/L2的比例在上面所述範圍內，上面所述效果可以變得明顯。
此外，當從具有凹面部分的構件6的一個主表面的上方觀看時，優選每個第一凹面部分61在其短軸方向的長度(或間距)L1在10至500μm的範圍內。更優選它在30至300μm的範圍內，進一步優選它在50至100μm的範圍內。在每個第一凹面部分61在其短軸方向的長度L1限制在上面範圍的情況下，可以在透射屏10上投影的圖像中得到足夠的清晰度，並且進一步提高微透鏡襯底1(和具有凹面部分的構件6)的生產率，同時有效地防止缺點例如波紋產生。
此外，當從具有凹面部分的襯底6的一個主表面的上方觀看時，優選每個第一凹面部分61在其長軸方向的長度L2在15至700μm的範圍內。更優選它在40至400μm的範圍內，進一步優選它在70至150μm的範圍內。在每個第一凹面部分61在其長軸方向的長度L2限制在上面範圍的情況下，可以在透射屏10上投影的圖像中得到足夠的清晰度，並且進一步提高微透鏡襯底1(和具有凹面部分的構件6)的生產率，同時有效防止缺點例如波紋產生。
此外，優選每個第一凹面部分61在其短軸方向的曲率半徑(以下，簡稱為「第一凹面部分61的曲率半徑」)在5至150μm的範圍內。更優選它在15至150μm的範圍內，進一步優選它在25至50μm的範圍內。通過將每個第一凹面部分61的曲率半徑限制在上面所述範圍內，可以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，可以同時改善配備有微透鏡襯底1的透射屏10在水平方向和垂直方向上的視角特性。
此外，優選第一凹面部分61每個的深度在8至500μm的範圍內。更優選它在15至150μm的範圍內，進一步優選它在25至50μm的範圍內。在將第一凹面部分61每個的深度限制在上面所述範圍內的情況下，在製造微透鏡襯底1(即，主襯底2)作為具有凸面部分的構件的過程中，將具有凸面部分的構件(主襯底2)從具有凹面部分的構件6中釋放時，可以更加有效地防止具有凹面部分的構件6和/或在微透鏡襯底1中形成的微透鏡21產生缺陷如裂紋。此外，可以改善配備有所製造的微透鏡襯底1的透射屏的視角特性。
此外，在每個第一凹面部分61的深度被定義為D1(μm)和每個第一凹面部分61在其短軸方向的長度被定義為L1(μm)的情況下，優選D和L1滿足關係0.20≤L1/D1≤2.40。更優選D和L1的比率滿足關係0.5≤L1/D1≤1.9，進一步優選D和L1的比率滿足關係0.9≤L1/D≤1.4。在D和L1滿足如上所述這種關係的情況下，可以特別地改善製造的微透鏡襯底1的視角特性，同時有效地防止由於光的幹涉而產生波紋。
此外，即使不特別限制第一凹面部分61在形成第一凹面部分61的第一區域67(即，與微透鏡襯底1的可用透鏡區域相對應的區域)中的密度，但是優選第一凹面部分61在第一區域67中的密度在1,000至500,000片/cm2的範圍內。更優選它在5,000至200,000片/cm2的範圍內，進一步優選它在10,000至100,000片/cm2的範圍內。在將第一凹面部分61的密度限制在上面所述範圍內的情況下，在配備有通過使用具有凹面部分的構件6製造的微透鏡襯底1的透射屏10中，可以獲得具有充分高清晰度的投影圖像。此外，在稍後描述的製造微透鏡襯底1的方法中，可以更加有效地防止在具有凹面部分的構件6和/或微透鏡21中產生缺陷如裂紋。
此外，以犬牙織紋方式在具有凹面部分的構件6的一個主表面上排列多個第一凹面部分61。通過以這種方式排列多個第一凹面部分61，可以有效防止缺點例如波紋產生。另一方面，例如，在以方格方式等在具有凹面部分的構件6的一個主表面上排列第一凹面部分61的情況下，難以有效防止缺點例如波紋產生。此外，在以隨機方式在具有凹面部分的構件6的一個主表面上排列第一凹面部分61的情況下，難以充分地改善第一凹面部分61在形成第一凹面部分61的可用面積(可用透鏡面積)中的份額，並且難以充分地改善進入微透鏡襯底和/或具有凹面部分的構件的透光率(即，光使用效率)。此外，得到的圖像變暗。
此外，如上所述，當從具有凹面部分的構件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構件6上排列第一凹面部分61，但是優選的是，當從具有凹面部分的構件6的一個主表面的上方觀看時，將第一凹面部分61的第一柱狀體相對於與第一凹面部分61的第一柱狀體相鄰的第一凹面部分61的第二柱狀體移位每個第一凹面部分61在其短軸方向的一半間距。這使得在製造微透鏡襯底1(即，主襯底2)作為具有凸面部分的構件的過程中，將具有凸面部分的構件(主襯底2)從具有凹面部分的構件6中釋放時，可以更加有效地防止具有凹面部分的構件6和/或微透鏡襯底1形成的任何微透鏡21中產生缺陷如裂紋。此外，在所製造的微透鏡襯底1中，可以特別地改善視角特性，同時有效地防止由於光的幹涉而產生波紋。
現在，在使用具有凹面部分的構件製造具有凸面部分(凸透鏡)的構件的情況下，所述的具有凸面部分的構件具有與具有凹面部分的構件的大量凹面部分相對應的大量凸面部分，存在具有凸面部分的構件難以從具有凹面部分的構件中釋放出來的問題。據認為這是因為在具有凹面部分的襯底的表面上形成的微小圖案成為這樣一種狀態它由於固著效果而粘住所製造的透鏡襯底。此外，當將具有凹面部分的構件強制地從由此製造的具有凸面部分的構件中除去時，存在一個問題，即在具有凹面部分的構件和/或通過轉印凹面部分的形狀而形成的凸面部分(凸透鏡)中產生缺陷如裂紋。因此，由於上面所述原因，還有一個問題是使具有凸面部分的構件的產率特別低。因而，本發明人為了解決上面所述問題，一直堅持試驗。結果，本發明人發現，在將具有凸面部分的構件從具有凹面部分的構件中釋放時，在釋放的開始階段(更具體而言，在開始階段，進行從對應的凹面部分釋放凸面部分的釋放步驟)，對於具有凹面部分的構件和具有凸面部分的構件的應力變得更大，並且一旦進行在凹面部分形成的凸面部分從凹面部分的釋放，應力變小。此外，本發明人發現，通過在其中形成與所形成的凸面部分相對應的凹面部分(第一凹面部分)的區域(第一區域，或可用區域)之外提供凹面部分(第二凹面部分)，可以防止在具有凹面部分的構件和/或所形成的凸面部分中產生缺陷。具體而言，本發明人發現，即使在重複使用具有凹面部分的構件的情況下，也可以防止如上所述的問題產生。
在本實施方案中，除了如上所述的第一凹面部分61之外，具有凹面部分的構件6(用於製造微透鏡襯底)在其中形成第一凹面部分61的區域(即，與微透鏡襯底1的可用透鏡區域相對應的第一區域67)之外提供有多個第二凹面部分62。更具體而言，其中形成有第二凹面部分62的第二區域(不可用區域)68被提供在形成第一凹面部分61的第一區域67在其縱向方向上的兩側的每一側上(兩側之一對應於主襯底(具有凸面部分的構件)2從具有凹面部分的構件6的釋放開始側)。
通過以這種方式在相對於其中形成有第一凹面部分61的第一區域67的釋放開始側提供第二凹面部分62(第二區域68)，在將主襯底2從具有凹面部分的構件中釋放時，可以將對具有凹面部分的構件6和/或所形成的主襯底2的應力吸收到第二凹面部分62的形成區域中(即，與微透鏡襯底1的不可用透鏡區域相對應的具有凹面部分的構件的第二區域68)。從而，在第一凹面部分61的形成區域(即，第一區域67)和微透鏡襯底1的可用透鏡區域中降低了釋放時的應力，因此，可以用相對小的力穩定地進行釋放。此外，可以有效地防止在具有凹面部分的構件6和/或主襯底2的凹-凸圖案中產生缺陷。結果，可以提高具有凹面部分的構件6的使用壽命。此外，通過使用本發明具有凹面部分的構件6，可以穩定地製造微透鏡襯底1(主襯底2)，並且這使得可以提高微透鏡襯底1的生產率。在使用本發明具有凹面部分的構件6所製造的本發明的微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1中，可以有效地防止缺點如凹-凸圖案的裂紋產生，並且本發明的微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1具有優異的質量(特別是，光學特性)。此外，這使得可以提高微透鏡襯底1的生產率。
雖然不特別限制第二凹面部分62每個的深度，只要它比第一凹面部分61每個的深度淺即可，但是優選第二凹面部分62每個的深度在5至400μm的範圍內。更優選它在15至150μm的範圍內，再優選它在25至50μm的範圍內。在第二凹面部分62的每個的深度限制在上述範圍內的情況下，當在製造微透鏡襯底1(即，主襯底2)作為具有凸面部分的構件的過程中，將具有凸面部分的構件(主襯底2)從具有凹面部分的構件6中釋放時，可以再更加有效地防止具有凹面部分的構件6和/或微透鏡襯底1中要形成的任何微透鏡21中產生缺陷如裂紋。
此外，在將多個第一凹面部分每個的深度定義為D1(μm)和多個第二凹面部分每個的深度定義為D2(μm)的情況下，優選D1和D2滿足關係3≤D1-D2≤495。更優選D1和D2滿足關係5≤D1-D2≤200，再優選D1和D2滿足關係10≤D1-D2≤50。在D1和D2滿足上面這種關係的情況下，當在製造微透鏡襯底1(即，主襯底2)作為具有凸面部分的構件的過程中，將具有凸面部分的構件(主襯底2)從具有凹面部分的構件6中釋放時，可以更加有效地防止在具有凹面部分的構件6和/或微透鏡襯底1中要形成的任何微透鏡21中產生缺陷如裂紋。
此外，在本實施方案中，當從具有凹面部分的構件6的一個主表面的上方觀看時，第二凹面部分62每個的大小比第一凹面部分61每個的大小小。在採用這種方式使第二凹面部分62每個的大小比第一凹面部分61的每個的大小小的情況下，可以有效地吸收在第二凹面部分62的附近中對具有凹面部分的構件6和/或主襯底2的應力，可以更顯著地達到上述的效果。此外，在第二凹面部分62的每個的大小相對小時，可以減少在第二凹面部分62的附近的應力。此外，可以特別改善具有凹面部分的構件6(具體地，在第二凹面部分62的附近)的形狀的穩定性。結果，可以特別改善具有凹面部分的構件6的耐久性，並且可以提高微透鏡襯底1的生產率。
此外，在本實施方案中，當從具有凹面部分的構件6的一個主表面的上方觀看時，第二凹面部分62在第二區域68(即，第二凹面部分62的形成區域)中的密度，即第二凹面部分62的每單位面積片數，低於在第一區域67中的第一凹面部分61的密度。通過以這種方式提供第二凹面部分62(第二區域68)，可以更加顯著地達到如上所述的效果，並且可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性。因此，可以改善具有凹面部分的構件6的耐久性，並且這使得可以提高微透鏡襯底1的產率。
雖然不特別限制第二凹面部分62的第二區域68(第二凹面部分62在其中形成)中的密度，但是優選第二凹面部分62在第二區域68中的密度在1,000至500,000片/cm2的範圍內。更優選它在5,000至200,000片/cm2的範圍內，進一步優選它在10,000至100,000片/cm2的範圍內。在將第二凹面部分62的密度限制在上面所述範圍內的情況下，可以再更加顯著地達到如上所述的效果。因而，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別提高具有凹面部分的構件6的耐久性。
此外，在將第一凹面部分61在第一區域67中的密度定義為d1(片/cm2)並且將第二凹面部分62在第二區域68中的密度定義為d2(片/cm2)的情況下，那麼優選d1/d2滿足關係0.001≤d1/d2≤0.999。更優選d1/d2滿足關係0.01≤d1/d2≤0.90，進一步更優選d1/d2滿足關係0.05≤d1/d2≤0.80。最優選d1/d2滿足關係0.1≤d1/d2≤0.68。在d1/d2滿足這種關係的情況下，可以再更顯著地達到如上所述的效果。因而，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別提高具有凹面部分的構件6的耐久性。
此外，在本實施方案中，安排第二凹面部分62，使得第二凹面部分62的密度從其中形成第一凹面部分61的一側(即，第一區域67側)向具有凹面部分的構件6的末端部分逐漸變稀疏。這使得可以再更顯著地達到如上所述的效果。因而，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別提高具有凹面部分的構件6的耐久性。
對第二凹面部分62每個的形狀(其在從具有凹面部分的構件6的一個主表面的上方觀看時的形狀)不特別限制。至於這樣的形狀，可以提及，例如，圓形，其中第二凹面部分62每個的垂直長度長於其水平長度的扁平形狀(包括橢圓形)，其中第二凹面部分62每個的水平方向的長度長於其垂直長度的扁平形狀，其中其垂直和水平長度之一隨機地長於另一個的扁平形狀，等。
此外，對第二凹面部分62在第二區域68中的數量不特別限制。在以線性方式(即，在與釋放方向基本上垂直的方向上成線性)在第二區域68中提供第二凹面部分62的情況下，優選由此提供的第二凹面部分62的排列數量在約10至50,000的範圍內。更優選它在約500至10,000的範圍內，進一步優選它在約2,000至5,000的範圍內。這使得可以有效而顯著地達到如上所述的效果，同時防止微透鏡襯底1的不可用透鏡區域超過需要地擴大。此外，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別提高具有凹面部分的構件6的耐久性。
此外，在以線性方式(即，在與釋放方向基本上垂直的方向上成線性)在第二區域68中提供第二凹面部分62的情況下，對第二凹面部分62兩相鄰排的平均間距沒有特別限制。例如，優選兩相鄰排的平均間距在20至1,000μm的範圍內。更優選它在30至700μm的範圍內，進一步優選它在50至500μm的範圍內。在將兩相鄰排的平均間距限制在上面所述的範圍內的情況下，可以再更顯著地達到如上所述的效果。因而，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別提高具有凹面部分的構件6的耐久性。
對第二區域68在其釋放方向上的長度(即，圖4中由L5指示的長度)沒有特別限制。例如，優選第二區域68在其釋放方向上的長度在20μm至500μm的範圍內。更優選它在30μm至350μm的範圍內，進一步優選它在50μm至200μm的範圍內。在將第二區域68在其釋放方向上的長度限制在上面所述的範圍內的情況下，可以充分而顯著地達到如上所述的效果，同時防止微透鏡襯底1的不可用透鏡區域超過需要地擴大。此外，可以特別提高具有凹面部分的構件6的耐久性。
如上所述，在從具有凹面部分的構件(用於製造微透鏡襯底)中釋放微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1時，將對兩種構件的應力吸收在第二凹面部分62(即，第二區域68)附近。由此，可以防止微透鏡形成區域的凹-凸圖案受到損壞。因此，具有凹面部分的構件6具有長的使用壽命和優異的可處理性。
此外，通過使用具有凹面部分的構件6作為模具，可以有效地防止凹面部分或凸面部分的破裂(斷裂)或其變化產生，並且可以將具有凹面部分的構件的表面形狀真實地轉印至微透鏡襯底1。因此，可以獲得具有優異光學特性的微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1。此外，可以在配備有這種微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1的透射屏10和背面投影裝置300中穩定地顯示具有高質量的投影圖像。
在這點上，在上面的解釋中，已經描述了每個第一凹面部分61具有與由微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1提供的每個微透鏡(凸面部分)21基本上相同的形狀(大小)，並且第一凹面部分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(具有凸面部分的構件)1的主襯底2的構成材料傾向於容易收縮的情況下(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(和大小)、份額等相對於每個微透鏡21和第一凹面部分61可以彼此不同，其中微透鏡(凸面部分)21是由微透鏡襯底1提供的，而第一凹面部分61是由具有凹面部分(用於形成微透鏡襯底1)的構件6提供的。此外，在此情況下，即使在常規方法中(即，使用常規的具有凹面部分的襯底的方法中)在具有凹面部分的構件和/或微透鏡襯底中容易產生缺點，如裂紋，但是，在本發明中，即使在這種情況下也可以有效地防止如上所述的缺點產生。
接著，現在將參考圖6描述根據本發明製造具有凹面部分的構件6的方法。在這點上，即使實際上在基礎構件7上形成了具有多個用於形成微透鏡21的第一凹面部分61和多個第二凹面部分62，但是為了可以理解所述的解釋，只顯示了基礎構件7的一部分，以在圖6中強調。
首先，在製造具有凹面部分的構件6時，製備基礎構件7。
優選將基本上為柱狀體形或基本上為圓柱體形的基礎材料用於基礎構件7。此外，還優選將表面經過衝洗等而清潔的基礎材料用於基礎構件7。
即使可以提及鈉鈣玻璃、結晶玻璃、石英玻璃、鉛玻璃、鉀玻璃、硼矽酸鹽玻璃、無鹼玻璃等作為基礎構件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、結晶玻璃或無鹼玻璃，容易加工用於基礎構件7的材料，並且從具有凹面部分的構件6的製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6A所示，在製備的基礎構件7的表面上形成用於形成掩模的膜85(塗層處理)。用於形成掩模的膜85通過在隨後的處理中形成多個開口(起始孔)而起掩模的功能。然後，在基礎構件7的背面(即與其上形成用於形成掩模的膜85的表面相反的表面側)上形成背面保護膜89。無需贅述，可以同時形成用於形成掩模的膜85和背面保護膜89。
對用於形成掩模(掩模8)的膜85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)，矽，樹脂等。
此外，用於形成掩模(掩模8)的膜85可以是例如具有基本上均勻組成的掩模，也可以是多層的層壓結構體。
如上所述，對用於形成掩模(掩模8)的膜85的結構沒有特別限制。優選用於形成掩模(掩模8)的膜85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。具有這種結構的用於形成掩模(掩模8)的膜85相對於具有各種結構的蝕刻劑具有優異的穩定性(即，在蝕刻處理(稍後描述)中更加確保地保護基礎構件7)，並且通過稍後描述的用雷射束等的輻照，可以容易和確保地形成開口(起始孔81)，其中每個開口具有需要的形狀。此外，在用於形成掩模(掩模8)的膜85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(稍後描述)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，具有這種結構的用於形成掩模(掩模8)的膜85使得可以有效地減少用於形成掩模(掩模8)的膜85的內部應力，特別是，這種用於形成掩模(掩模8)的膜85與基礎構件7具有優異的粘合力(即，特別是，在蝕刻處理時，用於形成掩模(掩模8)的膜85與基礎構件7的粘合力)。為了這些原因，通過使用具有上面所述結構的用於形成掩模(掩模8)的膜85，可以容易和確保地形成多個第一凹面部分61，其中每個第一凹面部分具有需要的形狀。
對形成用於形成掩模(掩模8)的膜85的方法沒有特別限制。在用於形成掩模(掩模8)的膜85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，用於形成掩模(掩模8)的膜85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，在用於形成掩模(掩模8)的膜85是由矽形成的情況下，用於形成掩模(掩模8)的膜85可以通過例如濺射方法，CVD方法等適當地形成。
即使用於形成掩模(掩模8)的膜85的厚度也根據構成用於形成掩模(掩模8)的膜85的材料而變化，但是優選用於形成掩模(掩模8)的膜85的厚度在0.01至2.0μm的範圍內，更優選它在0.03至0.2μm的範圍內。如果用於形成掩模(掩模8)的膜85的厚度低於上面所給出的下限，則在起始孔形成處理(或稍後描述的開口形成處理)時形成的起始孔(特別是第一起始孔81)的形狀可能根據構成用於形成掩模(掩模8)的膜85的材料等而變形。此外，在蝕刻步驟(稍後描述)溼法蝕刻處理過程中，存在不能獲得對基礎構件7的掩模部分進行充分保護的可能性。另一方面，如果用於形成掩模(掩模8)的膜85的厚度超過上面所給出的上限，除了在起始孔形成處理(或開口形成處理)時難以形成穿透掩模8的第一起始孔81外，還存在掩模8因其內部應力而趨向於容易移動的情況，所述內部應力根據用於形成掩模(掩模8)的膜85的構成材料等而定。
提供背面保護膜89的目的是在隨後的處理中保護構件7的背面。由背面保護膜89，可以適當地防止基礎構件7背面的侵蝕、劣化等。由於背面保護膜89具有例如與用於形成掩模的膜85相同的結構，所以它可以在形成用於形成掩模的膜85的同時，用類似於形成用於形成掩模的膜85的方式提供。
A2接著，如圖6B所示，在用於形成掩模的膜85中，形成將要在蝕刻處理(稍後描述)時用作掩模開口的多個第一起始孔81和多個第二起始孔82(起始孔形成處理)。由此，獲得具有預定開口圖案的掩模8。對形成第一起始孔81和第二起始孔82的方法沒有特別限制，但是優選第一起始孔81和第二起始孔82是用雷射束輻照形成的。這使得可以更容易和精確地形成第一起始孔81和第二起始孔82，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第一凹面部分61和第二凹面部分62每個的形狀，其排列圖案等。此外，通過雷射束輻照形成第一起始孔81和第二起始孔82，可以高生產率地製造具有凹面部分的構件6。特別是，可以容易地在相對大型的襯底上形成凹面部分。而且，在用雷射束輻照形成起始孔(包括第一起始孔81和第二起始孔82)的情況下，通過控制其輻照條件，可以只形成起始孔(包括第一起始孔81和第二起始孔82)而不形成起始凹面部分(稍後描述)，或者除了起始孔(包括第一起始孔81和第二起始孔82)外，還可以形成起始凹面部分(第一起始凹面部分71)，其中容易而確保地使其形狀、大小和深度的變化小。此外，通過雷射束輻照在用於形成掩模的膜85中形成第一起始孔81和第二起始孔82，與用傳統光刻法在掩模中形成開口的情況相比，可以容易和低成本地在用於形成掩模的膜85中形成開口(第一起始孔81和第二起始孔82)。
此外，在第一起始孔81和第二起始孔82是通過用雷射束輻照形成的情況下，對使用的雷射束的類型沒有特別限制，但是可以提及紅寶石雷射器，半導體雷射器，YAG雷射器，毫微微秒雷射器，玻璃雷射器，YVO4雷射器，Ne-He雷射器，Ar雷射器，二氧化碳雷射器，受激準分子雷射器等。而且，可以採用諸如SHG(二次諧波產生)，THG(三次諧波產生)，FHG(四次諧波產生)等的雷射波形。
如圖6B所示，當在用於形成掩模的膜85中形成第一起始孔81和第二起始孔82時，除第一起始孔81和第二起始孔82外，還可以通過除去基礎構件7的部分表面而在基礎構件7中形成第一起始凹面部分71。這使得當對具有掩模8的基礎構件7進行蝕刻處理(稍後描述)時，可以增加基礎構件7和蝕刻劑的接觸面積，從而可以適當地開始侵蝕。此外，通過調節每個第一初始凹面部分71的深度，還可以調節第一凹面部分61和第二凹面部分62每個的深度(即透鏡(微透鏡21)的最大厚度)。具體而言，在本發明的實施方案中，如圖6所示，起始凹面部分71僅在對應於第一凹面部分61的部分(即，第一起始孔81)中形成，同時在對應於第二凹面部分62的部分(即，第二起始孔82)中沒有形成起始凹面部分。因此，可以容易和確保使第一凹面部分61每個的深度與第二凹面部分62每個的深度的差別變得相對大。通過控制雷射束的輻照條件，可以容易和確保地控制這種起始凹面部分的形成或不形成。
即使對第一起始凹面部分71每個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0.1到0.5μm範圍內。在通過雷射束輻照而進行第一起始孔81和第二起始孔82的形成的情況下，可以確保減小與第一起始孔81和第二起始孔82一起形成的第一起始凹面部分71每個的深度變化。這使得可以減小構成具有凹面部分的構件6的第一凹面部分61每個的深度變化，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。
對本方法中形成的第一起始孔81每個的形狀和大小沒有特別限制。在第一起始孔81每個為基本圓形的情況下，優選第一起始孔81每個的直徑在0.8至20μm的範圍內。更優選它在1.0至10μm的範圍內，進一步優選它在1.5至4μm的範圍內。在每個第一起始孔81的直徑限制在上面範圍內的情況下，可以確保在蝕刻處理(稍後描述)中形成第一凹面部分61，每個第一凹面部分61具有上面所述形狀。另一方面，在每個第一起始孔81為扁平形狀例如橢圓形的情況下，可以用其短軸方向的長度(即，其寬度)代替其直徑。即，在該處理中形成的每個第一起始孔81為基本橢圓形的情況下，對每個第一起始孔81的寬度(其短軸方向的長度)沒有特別限制，但是每個第一起始孔81的寬度在0.8至20μm的範圍內。更優選它在1.0至10μm的範圍內，進一步優選它在1.5至4μm的範圍內。在每個第一起始孔81的寬度限制在上面範圍內的情況下，可以在蝕刻處理(稍後描述)中確保形成每個具有上面所述形狀的第一凹面部分61。
此外，在該處理中形成的每個第一起始孔81是基本上橢圓形的情況下，對第一起始孔81每個的長度(在其長軸方向的長度)沒有特別限制，但是第一起始孔81每個的寬度在0.9至50μm的範圍內。更優選它在1.5至20μm的範圍內，進一步優選它在2.0至15μm的範圍內。在第一起始孔81每個的寬度限制在上面範圍內的情況下，可以在蝕刻處理(稍後描述)中確保形成每個具有上面所述形狀的第一凹面部分61。
此外，除了用雷射束輻照外，在用於形成掩模的塗膜85中還可以通過下面的方法形成第一起始孔81和第二起始孔82例如，當將用於形成掩模的膜塗覆在基礎構件7上時，預先在具有預定圖案的基礎構件7上安排外來物體，然後在具有外來物體的基礎構件7上塗覆用於形成掩模的膜85，以形成掩模8中的缺陷，如此設計，使得將該缺陷用作第一起始孔81和第二起始孔82。
在這點上，在如圖6所示的構造中，即使已經描述了起始凹面部分僅在對應於第一凹面部分61的部分(即，第一起始孔81)中形成，起始凹面部分還可以在對應於第二凹面部分62的部分(即，第二起始孔82)中形成。在這種情況中，對應於第一凹面部分61的第一起始凹面部分71(即，第一起始孔81)每個的深度、形狀等可以與對應於第二凹面部分62的第二起始凹面部分(即，第二起始孔82)每個的那些不同。例如，對應於第二凹面部分62的第二起始凹面部分每個的深度可以比對應於第一凹面部分61的第一起始凹面部分71每個的深度淺。
A3接著，如圖6C所示，將具有耐蝕刻性的密封構件(帶)88供給到(對應於其中在掩模8中形成第二起始孔82的第二區域的)區域。
A4接著，對基礎構件7進行蝕刻處理。對蝕刻方法沒有特別限制，而至於蝕刻方法，可以提及，例如溼法蝕刻處理，幹法蝕刻處理等。在如下解釋中，以使用溼法蝕刻處理的情況作為實例進行描述。
首先，將由掩模8(具有第一起始孔81和第二起始孔82)和密封構件88包覆的基礎構件7進行蝕刻處理(在這種情況下，溼法蝕刻處理)。因而，如圖6D所示，蝕刻在與掩模8中第一起始孔81相對應的基礎構件7的部分中進行，同時這樣的蝕刻不在其中掩膜8包覆有密封構件88的區域進行。
然後，在蝕刻處理的過程中除去密封構件88。因而，蝕刻也在其中掩膜8包覆有密封構件88的部分開始，並且如圖6E所示，在基礎構件7中形成第一凹面部分61和第二凹面部分62，其中所述第二凹面部分62每個具有預定的深度，所述的深度淺於在基礎構件7中形成的第一凹面部分61每個的深度。
如上所述，在本實施方案中，由於形成在掩模8中的第一起始孔81是以犬牙織紋方式排列的，所形成的第一凹面部分61在基礎構件7的表面上也是以犬牙織紋方式排列的。此外，在掩模8中形成的第二起始凹面部分82比第一起始凹面部分81的密度低，且安排第二起始凹面部分82使得向具有掩模8的基礎構件7的外部變得逐漸稀疏。為此，所形成的第二凹面部分62的密度低於第一凹面部分61的密度，並且安排第二凹面部分62使得向基礎構件7的外部變得逐漸稀疏。
此外，在本實施方案中，當在步驟A2中在用於形成掩模的膜85中形成第一起始孔81和第二起始孔82時，在基礎構件7的表面上形成第一起始凹面部分71。這使得蝕刻處理過程中基礎構件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，通過採用溼法蝕刻處理，可以適當地形成第一凹面部分61和第二凹面部分62。例如，在使用含有二氟氫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構件7，這使得可以適當地形成第一凹面部分61和第二凹面部分62。
在掩模8主要是由鉻構成(即掩模8是由以Cr作為其主要材料的材料形成)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，與幹法蝕刻處理相比，可以用更簡單的設備進行溼法蝕刻處理，並且可以同時處理更大量的基礎構件7。這使得可以提高具有凹面部分的構件6的生產率，並且可以低成本提供具有凹面部分的構件6。
A5接著，如圖6F所示，除去掩模8(掩模除去處理)。此時，背面保護膜89也和掩模8一起被除去。在掩模8是如上所述以鉻作為其主要材料形成的層和以氧化鉻作為其主要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。
作為上面所述處理的結果，如圖6F、4和5所示，獲得的是具有凹面部分的構件6，其中在基礎構件7中以犬牙織紋方式形成大量的第一凹面部分61，並且以隨機方式在形成第一凹面部分61的區域之外形成大量的第二凹面部分62。
對在基礎構件7的表面上形成多個第一凹面部分61和多個第二凹面部分62的方法沒有特別限制。在採用如上所述的方式形成第一凹面部分61和第二凹面部分62的情況下，即採用通過用雷射束輻照方式在用於形成掩模的膜85中形成第一起始孔81和第二起始孔82以在基礎構件7上獲得掩模8，然後使用掩模8對基礎構件7進行蝕刻處理，可以獲得如下效果。
即，通過用雷射束輻照方式在用於形成掩模的膜85中形成第一起始孔81和第二起始孔82以獲得掩模8，與用常規的光刻法在用於形成掩模的膜中形成開口的情況相比，可以容易且廉價地以預定圖案在用於形成掩模的膜85中形成開口(第一起始孔81和第二起始孔82)。這使得可以提高具有凹面部分的構件6的生產率，從而可以低成本提供具有凹面部分的構件6。
此外，根據如上所述的方法，可以容易地對大型襯底進行處理。同樣，根據該方法，在製造這樣的大型襯底的情況下，不需要如常規方法那樣粘合多個襯底，從而可以消除粘合接縫的出現。這使得可以採用簡單方法低成本地製造高質量的、具有用於形成微透鏡21(即微透鏡襯底1)的凹面部分的大型構件6。
此外，在通過雷射束輻照方式形成第一起始孔81和第二起始孔82的情況下，可以容易而確保地控制所形成的第一起始孔81和第二起始孔82每個的形狀和大小、其排列等。
此外，在蝕刻過程中通過使用密封構件88，可以容易而確保地形成它們的深度相互不同的第一凹面部分61和第二凹面部分62。此外，可以容易而確保地控制所形成的第一凹面部分61和第二凹面部分62的深度。
接著，現在描述使用具有凹面部分的構件6製造微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1的方法。
圖7是示意性顯示製造圖1中所示微透鏡襯底1的方法的一個實例的縱截面視圖。現在，在下面使用圖7的解釋中，為了便於解釋，圖7中的下側和上側分別稱為「光入射側」和「光出射側」。
B1如圖7A所示，將具有流動性的樹脂材料23(例如處於軟化狀態的樹脂材料23，非聚合的(未固化的)樹脂材料23)供給到具有凹面部分的構件6的表面上，所述構件6的表面上形成有第一凹面部分61和第二凹面部分62，然後通過平板11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構件6和平板11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，並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，即使在形成具有凹面部分的構件6的任何第一凹面部分61的每個位置安置隔離物20的情況下，也可以防止隔離物20對得到的微透鏡襯底1的光學特性產生有害影響。這使得可以在具有凹面部分的構件6的一個主表面上的廣大區域中提供相當大量的隔離物20。結果，可以有效地消除由於具有凹面部分的構件6和/或平板11等的撓曲產生的影響，並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，更具體而言，優選的是，隔離物20的構成材料的絕對摺射率和固化狀態的樹脂材料23的絕對摺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。進一步優選它為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每個的形狀是基本上的球形或是基本上的圓柱形。在每個隔離物20具有這種形狀的情況下，優選隔離物20的直徑在10至300μm的範圍內，更優選它在30至200μm的範圍內。進一步優選它在30至170μm的範圍內。
在這點上，在使用如上所述的隔離物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構件6和平板11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構件6的表面上的樹脂材料，在所述的表面上形成有第一凹面部分61，或可以向其上供給樹脂材料23，同時在具有凹面部分的構件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後，向具有凹面部分的構件6的表面上供給隔離物20。
樹脂材料23通常是由與上面所述的主襯底2的構成材料相對應的材料形成的。此外，樹脂材料23中可以包括例如任何下列物質聚合引發劑、硬化抗堵塞劑(例如，胺基化合物)、分散劑、溶劑、漫射劑(diffusing agent)(例如，珠形玻璃、二氧化矽、無機基氧化物、無機基碳酸鹽(carbonation)、無機基硫酸鹽、有機基樹脂等)、紫外線吸收劑、光穩定劑、表面活性劑、防沫劑、抗靜電劑、氧化抑制劑、阻燃劑等。例如，在樹脂材料包括漫射劑的情況下，可以改善如上所述採用了微透鏡襯底1的透射屏10的視角特性。此外，例如，由於即使省略了漫射板等的結構，也可以改善透射屏10的視角特性，所以可以使透射屏10和/或背面投影裝置300更薄。
此外，在本發明中，當向具有凹面部分的構件6上施用樹脂材料23時，在具有凹面部分的構件6的一個末端部分提供可拆卸構件69，用於幫助微透鏡襯底1從具有凹面部分的構件6中釋放，並且將樹脂材料23向構件69上施用。
在用這種方式向具有凹面部分的構件6上供給(施用)樹脂材料23時使用構件69的情況下，可以通過在隨後的處理除去構件69(即，從具有凹面部分的構件6中釋放主襯底2的處理)而確保抓住所形成的主襯底2的一個末端部分附近。結果，可以在從具有凹面部分的構件6中釋放主襯底2的處理中，防止相對大的應力施加至任何第二凹面部分62和主襯底2的任何相應的凸面部分的附近，並且可以更平穩地開始和進行主襯底(具有凸面部分的構件)2的釋放。此外，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別改善具有凹面部分的構件6的耐久性。
即使構件69可以由任何材料形成，但是優選構件69與樹脂材料23的粘合力(即，在其具有流動性時供給其上後固化的樹脂材料23)小於具有凹面部分的構件6與樹脂材料23的粘合力。
對構件69的寬度(構件69在主襯底2的釋放方向上的長度，即圖7A中由L6指示的長度)沒有特別限制。例如，優選的是構件69的寬度在0.5至200mm的範圍內。更優選它在5至100mm的範圍內，進一步優選它在10至50mm的範圍內。在構件69的寬度被限制在上面所述範圍內的情況下，可以充分而顯著地達到上面所述效果，同時防止微透鏡襯底1的不可用透鏡區域超過需要地擴大。此外，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以再特別改善具有凹面部分的構件6的耐久性。
此外，可以向具有凹面部分的構件6的表面上和/或平板11的表面上施用脫模劑等，其中具有凹面部分的構件6形成有第一凹面部分61和第二凹面部分62，並且平板11用於擠壓樹脂材料23。這使得可以在下面的步驟中容易和確保地將微透鏡襯底1(主襯底2)從具有凹面部分的構件6和平板11中釋放出來。至於脫模處理，可以提及由具有脫模性的材料形成的膜的形成，所述的材料例如含氟有機矽化合物，矽氧烷基化合物如烷基聚矽氧烷，氟基化合物如聚四氟乙烯，和烷基季銨鹽；通過甲矽烷基化試劑如六甲基二矽氮烷([(CH3)3Si]2NH)的甲矽烷化材料的表面處理；通過氟基氣體的表面處理，等。
B2接著，將樹脂材料23固化(在這點上，包括硬化(聚合))，然後除去平板11(參見圖7B)。這樣，獲得的是配備有多個微透鏡21(具體地，滿足上面所述的條件例如形狀、排列等的微透鏡21)的主襯底2，所述微透鏡21由填充在多個第一凹面部分61中的樹脂材料23構成，這些凹面部分的每個都充當一個凸透鏡。通過固化樹脂材料23，除了微透鏡21外，還形成了對應於第二凹面部分62的凸面部分。這種凸面部分可以從最終製備的微透鏡襯底1中去除。備選地，這種凸面部分可以具有透鏡功能。
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，可以根據樹脂材料的種類適當選擇。例如，可以提及用諸如紫外線的光輻照，加熱，電子束輻照等。
在這點上，優選固化的樹脂材料23的硬度在肖氏D80至20的範圍內，並且更優選它在肖氏D60至30的範圍內。在樹脂材料23的硬度被限制在上面所述範圍內的情況下，主襯底(具有凸面部分的構件)2可以具有足夠的硬度，並且可以抑制在主襯底2從作為模具的具有凹面部分的構件6釋放時應力的增加。此外，可以特別改善主襯底2的凹-凸圖案的穩定性(即，其形狀的穩定性)。
B3接著，將要描述在如上所述製造的主襯底2的光出射表面上形成黑底3的方法。
首先，如圖7C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。至於將正型光聚合物32供給到主襯底2光出射表面上的方法，例如可以採用各種塗布方法如浸塗法、刮刀法、旋塗法、刷塗法、噴塗法、靜電塗布法、電沉積塗布法、輥塗布機法等。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之後，可以進行例如熱處理，如預烘焙處理。
B4接著，如圖7D所示，將用於曝光的光Lb在垂直於主襯底2的光入射表面的方向上輻照至主襯底2。用於曝光的輻照光Lb通過每個微透鏡21被聚集。在每個微透鏡21焦點f附近的正型光聚合物32被曝光，對應於焦點f附近以外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，只曝光各個焦點f附近的正型光聚合物32。
然後進行顯影。在這種情況下，由於光聚合物32是正型光聚合物，因而通過顯影，在各個焦點f附近的曝光光聚合物32被熔化並除去。結果，如圖7E所示，提供黑底3，其中在相應於微透鏡22的光軸L的位置上形成開口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，本實施方案中正型光聚合物32的顯影可以用鹼性水溶液如氫氧化鉀溶液等來進行。
這樣，在本實施方案製造微透鏡襯底1的方法中，由於黑底3是通過用多個微透鏡21聚集的曝光用光輻照光聚合物32而形成的，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。
而且，如果需要，可以在正型光聚合物32曝光後，進行諸如後烘焙處理的熱處理。
B5接著，將主襯底(具有凸面部分的構件)2從具有凹面部分的構件6中釋放。
首先，如圖7F所示，通過將構件69從具有凹面部分的構件6中除去，將構件69與主襯底2分離。因而，主襯底2與構件69相對應的一個末端部分成為它與具有凹面部分的構件6相分離的狀態。通過如此使用構件69，可以確保地抓握所形成的主襯底2的一個末端部分附近。結果，可以有效防止相對大的應力施加至具有凹面部分的構件6的任何第二凹面部分62和/或具有凸面部分的構件所形成的任何相應凸面部分的附近。另外，可以有效防止相對大的應力施加至具有凹面部分的構件6的任何第一凹面部分61和/或具有凸面部分的構件所形成的任何相應微透鏡21的附近，並且可以更平穩地開始和進行主襯底(具有凸面部分的構件)2的釋放。此外，可以改善第二凹面部分62每個的形狀穩定性，並且可以特別改善具有凹面部分的構件6的耐久性。
如圖7G所示，在主襯底2從具有凹面部分的構件6中釋放時，主襯底2彎曲。
此外，在主襯底2從具有凹面部分的構件6中釋放時，釋放方向是具有凹面部分的構件6中的第一凹面部分61的短軸方向。這使得可以進一步降低在釋放過程中對具有凹面部分的構件6和主襯底2的應力，並且可以防止它們的凹-凸圖案的缺陷產生。
此外，在主襯底2從具有凹面部分的構件6中釋放時，優選以基本上恆定的速度並且連續地(沒有間斷地)釋放主襯底2。這使得可以更穩定地釋放主襯底2。此外，在存在釋放操作間斷的情況下，使得在釋放操作重新開始時施加給具有凹面部分的構件6和/或主襯底2的應力增加，因而，存在未充分地達到如上所述效果的可能性。
如上所述，由於將第二凹面部分62提供在具有凹面部分的構件6中，所以可以容易而確保地用相對小的力將主襯底2從具有凹面部分的構件6中釋放出來(同時充分地防止在凹-凸圖案中的缺陷如裂紋產生)。
即使對釋放速度沒有特別限制，但是，例如，優選釋放速度在0.1至500mm/秒的範圍內。更優選它在1至100mm/秒的範圍內，並且進一步優選它在10至50mm/秒的範圍內。在將釋放速度限制在上面所述的範圍內的情況下，可以更加穩定地進行釋放操作。另一方面，在釋放速度低於上面給出的下限的情況下，需要很多時間來從具有凹面部分的構件6中釋放主襯底2，因而，考慮到微透鏡襯底1(主襯底2)的生產率，可能是不利的。此外，在釋放速度高於上面給出的上限的情況下，使得對具有凹面部分的構件6和主襯底2的應力增加，存在不能充分地達到如上所述效果的可能性。
即使對從具有凹面部分的構件6中釋放主襯底1時的力(拉伸強度)沒有特別限制，但是例如，優選力(拉伸強度)在5至1,000g/cm(寬度)的範圍內。更優選它在8至700g/cm(寬度)的範圍內，並且進一步優選它在10至500g/cm(寬度)的範圍內。通過將力(拉伸強度)限制在上面所述的範圍內，可以更加穩定地進行釋放操作。另一方面，在力(拉伸強度)低於上面給出的下限的情況下，需要很多時間來從具有凹面部分的構件6中釋放主襯底2，因而，考慮到微透鏡襯底1(主襯底2)的生產率，可能是不利的。此外，在力(拉伸強度)高於上面給出的上限的情況下，使得對具有凹面部分的構件6和主襯底2的應力增加，存在不能充分地達到如上所述效果的可能性。
這樣，如圖7H所示，獲得了主襯底(具有凹面部分的構件)2，其中在主襯底2的光出射表面上提供有黑底3。
B6然後，通過向已經從具有凹面部分的構件6中釋放的主襯底2上供給著色液，在其上形成著色部分22，因此得到微透鏡襯底1(參見圖7I)。
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苄醇的液體。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，可以容易和確保地對由諸如丙烯酸基樹脂的材料形成的主襯底2進行著色處理，所述的材料用傳統著色方法難以著色。據認為這是由於下面的原因。
即，通過使用含有苄醇的著色液，著色液中的苄醇深深地滲透主襯底2並且在其中擴散，從而構成主襯底2的分子的結合(分子間的結合)變鬆散，而確保了著色劑滲透其中的空間。著色液中的苄醇和著色劑發生置換，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(即製品(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)。
至於將著色液供給到主襯底2的光入射表面上的方法，例如，可以提及各種塗布方法如刮刀法、旋塗法、刷塗法、噴塗法、靜電塗布法、電沉積塗布法、印刷、輥塗布機法，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(特別是浸漬染色)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，在通過浸染向主襯底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2進行著色。據認為，這是因為可以用於浸染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℃範圍內加熱。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的構成材料的劣化)。
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內部的滲透，結果，可以短時間有效地形成著色部分22。
在這點上，如果需要(例如，在將形成的著色部分22的厚度相對厚的情況下)，可以重複(即，多次)地進行供給著色液的步驟。此外，如果需要，在著色液供給後，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。
對著色液中苄醇的百分比含量沒有特別限制。優選苄醇的百分比含量在0.01至10.0重量％的範圍內。更優選它在0.05至8.0重量％的範圍內，進一步優選它在0.1至5.0重量％的範圍內。在將苄醇的百分比含量限制在上面所述範圍內的情況下，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的構成材料的劣化)。
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，進一步優選它是分散染料。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的構成材料的劣化)。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基樹脂形成的主襯底2進行著色。據認為這是因為著色這種材料容易，原因在於上面所述的著色劑使用丙烯酸基樹脂等具有的酯官能團(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苄醇，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並三唑基化合物中的化合物和苄醇。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的構成材料的劣化)。認為這是由於下面的原因。
即，通過使用包含苄醇和至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯並三唑基化合物的化合物(以下，苄醇、二苯甲酮基化合物和苯並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)鬆散，而確保了著色劑滲透其中的空間。添加劑和著色劑發生置換，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。據認為這是因為，通過將至少一種選自二苯甲酮基化合物和苯並三唑基化合物的化合物和苄醇一起使用，它們以互補方式相互作用，並且由著色液的著色變得良好。
至於二苯甲酮基化合物，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)。
至於這樣的化合物，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-苄氧基-2-羥基二苯甲酮，二苯甲酮縮苯胺，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，如上所述的效果變得顯著。
此外，至於苯並三唑基化合物，可以使用具有苯並三唑骨架的化合物，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)。
至於這樣的化合物，可以提及例如苯並三唑，2-(2-羥基-5-甲基苯基)-2H-苯並三唑，2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)-2H-苯並三唑等。這些化合物中，優選具有苯並三唑骨架的化合物，更優選的化合物是2-(2-羥基-5-甲基苯基)-2H-苯並三唑和2-(2-羥基-4-辛氧基苯基)-2H-苯並三唑中的任何一個。通過使用這樣的苯並三唑基化合物，如上所述的效果變得顯著。
在著色液中含有二苯甲酮基化合物和/或苯並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並三唑基化合物的總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並三唑基化合物總的百分比含量在0.001至10.0重量％的範圍內。更優選它在0.005至5.0重量％的範圍內，進一步優選它在0.01至3.0重量％的範圍內。在將二苯甲酮基化合物和苯並三唑基化合物總的百分比含量限制在上面所述範圍內的情況下，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的構成材料的劣化)。
此外，在著色液中含有二苯甲酮基化合物和/或苯並三唑基化合物，並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並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滿足關係0.001≤X/Y≤10000。更優選X和Y滿足關係0.05≤X/Y≤1000，進一步優選X和Y滿足關係0.25≤X/Y≤500。在X和Y滿足如上所述關係的情況下，通過將二苯甲酮基化合物和/或苯並三唑基化合物和苄醇一起使用產生的協同效應得以更加顯著地發揮。此外，可以容易且確保地高速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的構成材料的劣化)。
此外，優選著色液還含有苄醇和表面活性劑。這使得即使在存在苄醇的條件下，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是由例如用傳統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。至於表面活性劑，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。至於非離子表面活性劑，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，至於陰離子表面活性劑，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，(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，至於陽離子表面活性劑，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，至於兩性表面活性劑，可以提及例如各種甜菜鹼，例如羧基甜菜鹼，磺基三甲銨乙內酯，各種氨基羧酸，各種酯的磷酸鹽等。
以下，將對使用上面所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300結構的視圖。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。
由於背面投影裝置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，特別是，由於各自為基本橢圓形的微透鏡21在上面所述微透鏡襯底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，即使對根據本發明具有凹面部分的構件6、製造具有凹面部分的構件6的方法、具有凸面部分的構件(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，但是本發明不限於這些實施方案。例如構成微透鏡襯底1、透射屏10和背面投影裝置300的每個元件(組分)可以被能夠履行相同或類似功能的元件(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，固化後的樹脂材料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20僅安置在未形成具有凹面部分的構件6的第一凹面部分61的區域(不可用透鏡面積)的情況下，不需要每個隔離物20具有與樹脂材料23(即，固化後的樹脂材料23)幾乎相等的折射率。此外，在製備微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1時，並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構件6的表面上供給樹脂材料23，但是微透鏡襯底1可以這樣製造，例如向平板11的表面上供給樹脂材料23，並且通過具有凹面部分的構件6擠壓樹脂材料23。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了在具有凹面部分的構件6的製造方法中的起始孔形成步驟中，除了第一起始孔81和第二起始孔82外，在基礎構件7中還形成第一起始凹面部分71，但是，可以不需要形成這樣的第一起始凹面部分71。通過適當調節第一起始孔81和第二起始孔82的形成條件(例如，雷射的能量強度，雷射的束直徑，輻照時間等)，可以形成每個具有預定形狀的第一起始凹面部分71，或者可以選擇性地只形成第一起始孔81和第二起始孔82，從而不形成第一起始凹面部分71。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了透射屏10配備有微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)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可以只由具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)構成。
此外，在上面所述的實施方案中，即使已經描述了通過使用密封構件88和在蝕刻過程中去除密封構件88而形成深度相互不同的第一凹面部分61和第二凹面部分62，但是形成第一凹面部分61和第二凹面部分62的方法不受這些的限制。例如，可以通過對基礎構件7進行蝕刻處理同時塗布薄膜(密封構件)，其在第二起始孔82的表面附近可進行蝕刻處理，在第一起始孔81的表面附近中的薄膜不進行塗布，而適當形成深度相互不同的第一凹面部分61和第二凹面部分62。此外，可以通過在起始孔形成過程中不使用如上所述的密封構件88，在對應於第一凹面部分61的部分形成每個具有相對深的深度的起始凹面部分71和在相對於第二凹面部分62的部分不形成起始凹面部分，或可以通過改變在掩模8中的第一和第二起始孔(開口)81和82每個的大小，適當形成深度相互不同的第一凹面部分61和第二凹面部分62。
此外，在上面所述的實施方案中，即使已經描述了第二凹面部分62每個的密度低於第一凹面部分61每個的密度，第二凹面部分62每個的大小小於第一凹面部分61每個的大小。但是，第二凹面部分62可以是任何一種，只要第二凹面部分62每個的深度淺於第一凹面部分61每個的深度，並且對其形狀、大小、排列圖案、密度等沒有特別限制。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了微透鏡襯底(具有凸面部分的構件)1中的每個微透鏡21和具有凹面部分的構件6中的每個第一凹面部分61為扁平形狀(基本上橢圓形)並且它們是以犬牙織紋方式安置的，但是其形狀和/或排列圖案可以是任何一種。例如，它們可以以隨機方式安置。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了第一區域67僅由第一凹面部分61構成和第二區域68僅由第二凹面部分62構成，但是可以存在第一凹面部分61和第二凹面部分62混合的區域。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了每個微透鏡21和第一凹面部分61為扁平形狀，其中其垂直長度大於其水平長度，但是不特別限制微透鏡21的形狀和第一凹面部分61的形狀。例如，它可以是任何一種，如基本上圓形、基本上六角形和其中其水平長度大於其垂直長度的扁平形狀。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了與第一凹面部分61相對應的凸面部分起微透鏡21的功能，但是，例如，與第一凹面部分61相對應的凸面部分可以起任何一種如雙面凸透鏡的功能。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了將第二區域68提供在具有凹面部分的構件6的右邊末端部分和左邊末端部分的附近，但是，可以將第二區域68提供在具有凹面部分的構件6的兩個末端部分中至少一個附近。例如，可以將第二區域68提供在具有凹面部分的構件6的一個末端部分(例如，圖2中的右側或左側)。備選地，可以將第二區域68提供在具有凹面部分的構件6的所有邊緣附近。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了具有凹面部分的構件6和具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)各自為板形構件(即，襯底)(包括片形構件、膜型構件等)，但是，具有凹面部分的構件6和具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)各自可以是任何一種。例如，具有凹面部分的構件6可以是卷形構件。
此外，本發明具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)可以使用具有凹面部分的構件6製造，並且本發明具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)不限制於通過如上所述的方法製備的一種。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)是構成透射屏10或背面投影裝置300的構件，並且將具有凹面部分的構件用作用於製造具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)的模具，但是，具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)和具有凹面部分的構件不限於上面所採用的那些，並且它可以是用於任何用途的那些。例如，本發明的具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)可以用於光漫射板、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)等中的液晶光閥的構成元件。
此外，在上面所述實施方案中，即使已經描述了具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)在其從具有凹面部分的構件6中釋放後使用，但是，具有凹面部分的構件6可以與具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)一起使用，即，不從具有凹面部分的構件6中釋放具有凸面部分的構件(微透鏡襯底1)(特別是，它可以用作光學裝置如透射屏10和背面投影裝置300的組件)。
實施例
具有凹面部分的構件、具有凸面部分的構件和透射屏的製造
(實施例1)用如下方式製造配備有多個用於形成微透鏡的凹面部分的具有凹面部分的構件。
首先，製造具有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。
將鈉鈣玻璃襯底浸漬在含有4重量％二氟氫銨和8重量％硫酸的清洗液中，進行6μm蝕刻處理，從而清潔其表面。然後，進行用純水的清洗並用氮氣(N2)的乾燥(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膜層壓在由鉻形成的膜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製成的用於形成掩模的膜和背面保護膜，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0.02μm，而氧化鉻層的厚度為0.02μm。
接著，對用於形成掩模的膜進行雷射加工，在形成掩模的膜中心部分113cm×65cm的區域內形成以犬牙織紋方式安排的大量第一起始孔，由此獲得掩模。此外，在形成第一起始孔的區域的外面並且在鈉鈣玻璃襯底在其縱向方向上的兩端附近10cm×65cm的兩個區域內，同時形成大量的第二起始孔。第一起始孔每個的平均寬度和平均長度分別為2.0μm和2.2μm。此外，第二起始孔每個的平均寬度和平均長度分別為2.0μm和2.2μm。
在這點上，雷射加工是用YAG雷射器，在束直徑為3.0μm和在主掃描方向上的掃描速度為0.1m/秒的條件下進行的。此外，控制YAG雷射器的能量密度使得當形成第一起始孔時，能量密度為1mW，並且當形成第二起始孔時，能量密度為1mJ。
此外，以這樣的方式在形成第一起始孔的區域外面形成第二起始孔，即，使第二起始孔向鈉鈣玻璃襯底在其縱向方向上的末端逐漸變得稀疏。
此外，此時，在鈉鈣玻璃襯底表面上形成有第一起始孔的部分，形成凹面部分和受損層(或受影響層)，所述凹面部分每個的深度為約0.005μm。
接著，對其中在掩模上形成第二起始孔的區域(對應於第二區域)供給具有耐蝕刻性的密封構件(例如帶)。使用具有由聚對苯二甲酸乙二醇酯組成的基礎和由粘合劑組成的粘合層的粘合帶作為密封構件。
接著，對供給背面保護薄膜和密封構件的鈉鈣玻璃襯底進行溼法蝕刻處理。通過在溼法蝕刻處理的中期從鈉鈣玻璃襯底中去除密封構件，暴露第二起始孔，並且使它與蝕刻劑接觸。
接著，對鈉鈣玻璃襯底進行溼法蝕刻處理，由此在鈉鈣玻璃襯底的主表面上形成大量第一凹面部分(用於形成微透鏡的凹面部分)和大量第二凹面部分。當從鈉鈣玻璃襯底的一個主表面上方觀看時，第一凹面部分每個的形狀為基本上橢圓形狀(扁平形狀)，而第二凹面部分每個的形狀為基本上圓形。如此形成的大量第一凹面部分具有彼此基本上相同的形狀。形成的第一凹面部分每個在其短軸方向的長度(直徑)、形成的第一凹面部分每個在其長軸方向的長度、形成的第一凹面部分每個的曲率半徑和深度分別為54μm、72μm、37.0μm和36.5μm。此外，第一凹面部分在其中形成第一凹面部分的可用區域中的密度為260,000片/cm2。此外，如此形成的大量第二凹面部分具有彼此基本上相同的形狀。形成的第二凹面部分每個的直徑和深度分別為47.0μm和23.5μm。第二凹面部分在其中形成第二凹面部分的可用區域中的密度為100,000片/cm2。此外，在第二區域中的第二凹面部分的排列數量為7,000。此外，第二部分的鄰近排列的平均間距為100μm。第二區域在釋放方向中的長度為50mm。
在這點上，將含有4重量％二氟氫銨和8重量％過氧化氫的水溶液用於溼法蝕刻處理作為蝕刻劑，並且襯底的浸漬時間為2.5小時。
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膜。然後，進行用純水的清洗和用N2氣體的乾燥(除去純水)。
這樣，獲得如圖4所示的具有凹面部分的襯底，其中在鈉鈣玻璃襯底的主表面的第一區域以犬牙織紋方式排列有大量用於形成微透鏡的第一凹面部分，並且在鈉鈣玻璃襯底兩端附近形成有第一凹面部分的第一區域的外面(即，第二區域)形成大量第二凹面部分，使得第二凹面部分向鈉鈣玻璃襯底外面逐漸變稀疏。當從鈉鈣玻璃襯底的一個主表面上方觀察時，形成第一凹面部分的可用區域中第一凹面部分相對於全部可用面積(第一區域)的份額為100％。此外，當從鈉鈣玻璃襯底的一個主表面上方觀察時，形成第二凹面部分的區域(第二區域)中，第二凹面部分的份額為5％。
接著，將脫模劑(GF-6110)施用到如上所述獲得的其上形成了第一和第二凹面部分的具有凹面部分的構件表面上，並且將非聚合的(未固化的)丙烯酸基樹脂(PMMA樹脂(甲基丙烯酸樹脂))施用到相同的表面側。此時，將基本上為球形的隔離物(每個的直徑為20μm)安置在具有凹面部分的構件的基本上整個表面之上，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1片/cm2的比率安排隔離物。
此時，在主襯底的一個末端上提供在釋放具有凸面部分的構件(固化的樹脂材料)時幫助從具有凹面部分的構件中釋放主襯底(具有凸面部分的構件)的構件(參見圖7)。幫助用的構件的寬度為20mm。
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構件和丙烯酸基樹脂之間。此外，將脫模劑(GF-6110)施用到其表面上的這樣的平板用作所述的平板。
然後，通過加熱具有凹面部分的構件，將丙烯酸基樹脂固化，獲得主襯底。所得到的主襯底(即，固化的丙烯酸基樹脂)的折射率為1.50。所得到的主襯底的厚度(除形成微透鏡的部分外)為22μm。形成微透鏡每個在其短軸方向的長度(間距)、形成的微透鏡每個在其長軸方向的長度、形成的微透鏡每個的曲率半徑和深度分別為54μm、72μm、37.5μm和37.0μm。此外，凹面部分在其中形成微透鏡的可用透鏡區域中的份額為100％。硬化的丙烯酸基樹脂的硬度為肖氏D54。
接著，從主襯底上除去平板。
接著，通過輥塗布機，將加入了遮光材料(碳黑)的正型光聚合物(PC405GJSR Corporation製造)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80mJ/cm2的紫外線輻照通過與其上已經形成凹面部分的具有凹面部分的構件的表面相反的表面。因而，輻照的紫外線被每個微透鏡聚集，並且在每個微透鏡焦點f附近(所形成的黑底在其厚度方向上的中心附近)的光聚合物被選擇性地曝光。
然後，用含有0.5重量％KOH的水溶液對提供有具有凹面部分的構件的主襯底進行顯影處理40秒。
然後，進行用純水的清洗並用N2的乾燥(除去純水)。此外，對主襯底進行200℃×30分鐘的後烘焙處理。因此，形成具有分別和微透鏡相對應的多個開口的黑底。所形成的黑底的厚度為5.0μm。
然後，以下面的方式，將主襯底從具有凹面部分的構件中釋放出來。
首先，將用於幫助釋放主襯底的構件從具有到凹面部分的構件中除去，並且也將其從由此形成的主襯底中除去。通過拉動主襯底的一個末端部分使主襯底彎曲，將主襯底以預定的恆定速度連續(沒有間斷)地釋放。將釋放方向設置為第一凹面部分每個的短軸方向(即，主襯底的縱向方向)。將此時的拉伸強度設置為80g/cm(寬度)，並且將釋放速度設置為20mm/秒。
然後，通過浸染，將著色液供給到已經從具有凹面部分的構件中釋放的主襯底上。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為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)(Futaba Sangyo製造)2重量份、分散染料(紅)(Futaba Sangyo製造)0.1重量份、分散染料(黃)(Futaba Sangyo製造)0.05重量份、苄醇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分鐘後，將主襯底從貯存著色液的浴槽中取出，然後將主襯底進行衝洗和乾燥。
通過進行用純水的清洗並用N2的乾燥(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％。
此外，通過使用具有凹面部分的構件重複地進行如上所述類似的處理，製造總共100片的微透鏡襯底。然後，使用第1片微透鏡襯底和第100片微透鏡襯底製造如圖3所示的透射屏。
(實施例2至5)
用類似於上面所述的實施例1的方式製造具有凹面部分的構件、微透鏡襯底和透射屏，不同之處在於，通過改變下列中的任何一種而如表1中所示改變具有凹面部分的構件的第一凹面部分每個和第二凹面部分每個的形狀和具有凹面部分的構件的第一凹面部分和第二凹面部分的排列圖案掩模(用於形成掩模的膜)的結構、用雷射束輻照的條件(即，所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等。
(實施例6)用類似於上面所述的實施例1的方式製造具有凹面部分的構件、微透鏡襯底和透射屏，不同之處在於，在具有凹面部分的構件的一個末端，不提供用於幫助主襯底從具有凹面部分的構件中釋放的構件，開始從具有凹面部分的構件中釋放主襯底。
(比較例1)用類似於上面所述的實施例1的方式製造具有凹面部分的構件、微透鏡襯底和透射屏，不同之處在於，在製造具有凹面部分的構件時，不形成第二凹面部分。
(比較例2)用類似於上面所述的比較例1的方式製造具有凹面部分的構件、微透鏡襯底和透射屏，不同之處在於，不形成著色部分。
(比較例3)用類似於上面所述的實施例1的方式製造具有凹面部分的構件、微透鏡襯底和透射屏，不同之處在於，通過改變下列中的任何一種而如表1中所示改變具有凹面部分的構件的第一凹面部分每個和第二凹面部分每個的形狀和具有凹面部分的構件的第一凹面部分和第二凹面部分的排列圖案雷射束輻照的條件(即，所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等。
將實施例1至6和比較例1至3每個中的以下方面作為一個整體示於表1中在製造具有凹面部分的構件時掩模的結構、由此製造的具有凹面部分的構件具有的凹面部分(第一和第二凹面部分)每個的形狀、第一和第二凹面部分的排列圖案、由此製造的微透鏡襯底所具有的所製造的微透鏡每個的形狀、所製造的微透鏡的排列圖案和微透鏡襯底(主襯底)的生產率等。
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方格如從表1清楚的是，在本發明(即，實施例1至6)中，可以高生產率地製造微透鏡襯底。另一方面，在比較例1至3中，微透鏡襯底的生產率相當低。為了詳細地解釋此評估，在本發明中，可以容易而確保地進行從具有凹面部分的構件中釋放主襯底(即，微透鏡襯底)。另一方面，在比較例1至3中，難以從具有凹面部分的構件中釋放主襯底，並且與本發明相比，釋放需要更大的力。
背面投影裝置的製造
使用上面所述實施例1到6和比較例1至3中每個中製造的透射屏製造(組裝)圖8所示的背面投影裝置。
具有凹面部分的構件耐久性的評估
使用顯微鏡觀察實施例1至6和比較例1至3中每個中的具有凹面部分的構件在製造100片微透鏡襯底之後(即，在重複地進行主襯底的釋放100次之後)的表面，其中在其上已經形成了凹面部分(即，第一凹面部分和第二凹面部分)。對上面所述的實施例1至6和比較例1至3中每個中的具有凹面部分的構件的凹-凸圖案的狀態基於下面的四級標準進行評估。
A沒有發現凹-凸圖案的裂紋。
B發現很少的凹-凸圖案的裂紋。
C輕微地發現凹-凸圖案的裂紋。
D顯著地發現凹-凸圖案的裂紋。
點缺少和亮度不均勻性的評估
在上面所述的實施例1至6和比較例1至3中每個中的背面投影裝置的透射屏上顯示樣品圖像。對在顯示的樣品圖像中的點缺少和亮度不均勻性的產生狀態基於下面的四級標準進行評估。
A沒有發現點缺少和亮度不均勻性。
B發現很少的點缺少和亮度不均勻性。
C輕微地發現點缺少和亮度不均勻性中的至少一種。
D顯著地發現點缺少和亮度不均勻性中的至少一種。
衍射光、波紋和色不均勻性的評估
在上面所述的實施例1至6和比較例1至3每個中的背面投影裝置的透射屏上顯示樣品圖像。對顯示的樣品圖像中的衍射光、波紋和色不均勻性的產生狀態基於如下四級標準進行評估。
A沒有發現衍射光、波紋和色不均勻性。
B發現很少的衍射光、波紋和色不均勻性。
C輕微地發現衍射光、波紋和色不均勻性中的至少一種。
D顯著地發現衍射光、波紋和色不均勻性中的至少一種。
對比度的評估
對於上面所述的實施例1至6和比較例1至3每個的背面投影裝置，進行對比度的評估。
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(luces)的全白光進入暗室中的背面投影裝置的透射屏時白信號(indication)的前側亮度(白亮度)，而LB(cd/m2)是在亮室中將光源全部關掉時黑信號的前側亮度增加量(黑亮度增加量)。在這點上，黑亮度增加量稱作在暗室中黑信號亮度的增加量。此外，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。
對實施例1至6和比較例1至3每個中由LW/LB表示的對比度基於如下四級標準進行評估。
A由LW/LB表示的對比度為500或以上。
B由LW/LB表示的對比度在400至500的範圍內。
C由LW/LB表示的對比度在300至400的範圍內。
D由LW/LB表示的對比度為300或以下。
視角的測量
在實施例1至6和比較例1至3每個的背面投影裝置中透射屏上顯示樣品圖像的同時，進行在水平方向和垂直方向上的視角測量。在用測角光度計以一度的間隔進行測量的條件下，進行視角測量。這些視角測量的結果作為一個整體示於表2中。
表2

如從表2清楚的是，即使在重複在進行具有凸面部分的構件(微透鏡襯底)的製造(即，主襯底的釋放)之後，在具有凹面部分的構件中也沒有發現凹-凸圖案的裂紋。此外，根據本發明得到的是具有優異圖像質量而沒有點缺少、亮度不均勻性、衍射光、波紋、色不均勻性等的圖案。此外，在根據本發明實施例1至6每個中的背面投影裝置具有優異的對比度和視角特性。換言之，在本發明的每個背面投影裝置上可以穩定地顯示優異的圖像。特別是，即使配備有在重複地使用具有凹面部分的構件之後製造的微透鏡襯底的透射屏和背面投影裝置中，也獲得了優異的結果。
另一方面，在比較例1至3每個中，在已經用於重複地製造微透鏡襯底(釋放主襯底)的具有凹面部分的構件中，發現有凹-凸圖案的裂紋。此外，在使用所獲得的主襯底(微透鏡襯底)製造的透射屏和背面投影裝置中，未獲得足夠的結果。據認為這是因為由在具有凹面部分的構件產生凹-凸圖案的缺陷如裂紋，不能在所製造的微透鏡襯底中形成具有需要形狀的微透鏡，或者，在從具有凹面部分的構件中釋放主襯底時，在任何微透鏡襯底的微透鏡中產生凹-凸圖案的缺陷如裂紋。
權利要求
1.一種具有凹面部分的構件，其被用來製造具有凸面部分的構件，具有凹面部分的構件和具有凸面部分的構件各自具有兩個主表面，多個凸面部分形成在具有凸面部分的構件的兩個主表面之一上，具有凹面部分的構件包括第一區域，所述的第一區域被提供在具有凹面部分的構件的兩個主表面之一上，多個第一凹面部分形成在第一區域中並且用來形成具有凸面部分的構件的多個凸面部分；和第二區域，所述第二區域被提供在具有凹面部分的構件的一個主表面上，所述的第二區域位於第一區域附近，多個第二凹面部分形成在第二區域中，所述多個第二凹面部分每個的深度比所述多個第一凹面部分每個的深度淺。
2.根據權利要求1所述的具有凹面部分的構件，其中所述具有凸面部分的構件是擁有多個微透鏡作為所述多個凸面部分的微透鏡襯底。
3.根據權利要求1所述的具有凹面部分的構件，其中所述多個第一凹面部分每個的深度為8至500μm。
4.根據權利要求1所述的具有凹面部分的構件，其中所述多個第二凹面部分每個的深度為5至400μm。
5.根據權利要求1所述的具有凹面部分的構件，其中，在將所述多個第一凹面部分每個的深度定義為D1(μm)並且所述的多個第二凹面部分每個的深度定義為D2(μm)的情況下，D1和D2滿足關係3≤D1-D2≤495。
6.根據權利要求1所述的具有凹面部分的構件，其中當從具有凹面部分的構件的一個主表面的上方觀看時，所述多個第一凹面部分的每個均具有基本上為橢圓的形狀。
7.根據權利要求1所述的具有凹面部分的構件，其中所述的具有凹面部分的構件是由具有透明性的材料形成的。
8.根據權利要求6所述的具有凹面部分的構件，其中，在將所述的多個第一凹面部分每個在其短軸方向的長度定義為L1(μm)並且將所述的多個第一凹面部分每個在其長軸方向的長度定義為L2(μm)的情況下，L1和L2滿足關係0.10≤L1/L2≤0.99。
9.一種製造具有凸面部分的構件的方法，所述的具有凸面部分的構件是通過使用權利要求1定義的具有凹面部分的構件製造的。
10.根據權利要求9所述的方法，該方法包括以下步驟製備具有凹面部分的構件；向具有凹面部分的構件的一個主表面上供給具有流動性的樹脂材料，所述的一個主表面上形成有所述多個第一和第二凹面部分；固化樹脂材料形成基礎構件；和從具有凹面部分的構件中釋放所述的基礎構件。
11.根據權利要求10所述的方法，其中基礎構件釋放步驟包括以下步驟從具有凹面部分的構件的第二區域釋放基礎構件；和從具有凹面部分的構件的第一區域釋放基礎構件。
12.一種具有凸面部分的構件，其是使用權利要求9定義的方法製造的。
13.根據權利要求12所述的具有凸面部分的構件，其中所述的具有凸面部分的構件是由具有透明性的材料形成的。
14.一種透射屏，其包含菲涅耳透鏡，該菲涅耳透鏡由位於其一個主表面上的多個同心稜鏡形成，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12定義的具有凸面部分的構件，該具有凸面部分的構件被安置在菲涅耳透鏡的出射表面側，使得其上形成有所述多個凸面部分的其一個主表面面對菲涅耳透鏡。
15.一種背面投影裝置，該背面投影裝置包含權利要求14定義的透射屏。
全文摘要
本發明公開了一種用來製造具有凸面部分的構件的具有凹面部分的構件6。具有凹面部分的構件和具有凸面部分的構件各自具有兩個主表面，並且多個凸面部分是形成在具有凸面部分的構件的兩個主表面之一上的。具有凹面部分的構件6包括第一區域67，所述的第一區域67被提供在具有凹面部分的構件6的兩個主表面之一上，多個第一凹面部分61形成在第一區域67中並且用來形成具有凸面部分的構件的多個凸面部分；和第二區域68，所述第二區域68被提供在具有凹面部分的構件6的一個主表面上，所述的第二區域68位於第一區域67附近，多個第二凹面部分62形成在第二區域68中。多個第二凹面部分62每個的深度比多個第一凹面部分61每個的深度淺。
文檔編號H04N5/74GK1804717SQ20051004889
公開日2006年7月19日 申請日期2005年11月2日 優先權日2004年11月2日
發明者清水信雄 申請人:精工愛普生株式會社