專利名稱：具有直射光控制部分的透鏡基板及其制造方法、透射屏和背面投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法，一種具有直射光控制部分的透鏡基板，一種透射屏和一種背面投影儀。
背景技術(shù)：
近年來，背面投影儀作為用于家庭影院、大屏幕電視等等的顯示器的的適合的顯示裝置，對其的需求日益增加。在應(yīng)用于背面投影儀的透射屏(半透明屏)中，普遍采用了雙凸透鏡基板。然而，這種配備有雙凸透鏡基板的傳統(tǒng)的背面投影儀有以下的問題，即，盡管其橫向視角大，但垂直視角小(即，存在視角的偏差)。
作為這一問題的解決方案，已經(jīng)提出了使用微透鏡陣列板(微透鏡基板)代替雙凸透鏡基板(例如，參見日本已公開的發(fā)明申請No.2000-131506)的透射屏，在該微透鏡陣列板上形成有多個(gè)微透鏡，其中每一個(gè)微透鏡具有光學(xué)旋轉(zhuǎn)對稱的凹或凸結(jié)構(gòu)。然而，盡管這種微透鏡陣列板具有垂直和水平視角的分布充分大的特點(diǎn)，要獲得足夠的視角特性仍是困難的，因?yàn)榕c視角(即，觀察角)相一致的光強(qiáng)差異變得更大了。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有直射光控制部分的透鏡基板及其制造方法，其具有極佳的視角特性。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種透射屏和一種背面投影儀，其配備了具有直射光控制部分的透鏡基板。
為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，本發(fā)明提出一種制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法，在該透鏡基板的表面上配備有多個(gè)凸透鏡。該透鏡基板這樣使用，使光從透鏡基板的設(shè)置有多個(gè)凸透鏡的表面一側(cè)進(jìn)入透鏡基板。本發(fā)明的方法包括以下步驟準(zhǔn)備在其一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部的基板；利用具有多個(gè)凹部的基板形成多個(gè)凸透鏡；以及在多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的頂點(diǎn)附近形成直射光控制部分，該直射光控制部分用于控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的光中所占的比例。
這使得有可能制造具有直射光控制部分的透鏡基板，其具有極佳的視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制部分主要由直射光控制劑構(gòu)成。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括以下步驟準(zhǔn)備在其一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部的基板；和將添加有直射光控制劑的樹脂材料涂敷到基板的設(shè)置有多個(gè)凹部的一個(gè)表面上，然后在對應(yīng)每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)的多個(gè)凹部中的每一個(gè)的底部附近沉淀直射光控制劑，以此形成多個(gè)凸透鏡，并且其中的每個(gè)凸透鏡具有在其頂點(diǎn)附件形成的直射光控制部分，所述直射光控制部分用于控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的光中所占的比例。
這使得有可能制造具有直射光控制部分的透鏡基板，其具有極佳的視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制劑主要由具有漫射光的功能的光漫射劑制成。
這使得有可能在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)，控制通過每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近的直射光。從而，能夠充分減小根據(jù)視角的光強(qiáng)差異，并且這使得有可能改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制劑主要由光屏蔽劑制成，所述光屏蔽劑具有減少整個(gè)透鏡基板所透射的光量的功能。
這使得有可能更有效地控制直射光在通過每個(gè)凸透鏡的光中所占的比例。從而，能夠充分減小與視角相應(yīng)的光強(qiáng)的差異，這使得有可能改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，在直射光控制部分的光透射比定義為X1(％)及直射光控制部分中不包含直射光控制劑的情況下的光透射比定義為X2(％)的情況下，X1和X2滿足關(guān)系式0.1≤X1/X2≤1.0。
這使得有可能更有效地控制直射光在進(jìn)入每個(gè)凸透鏡的光中所占的比例。從而，能夠充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異，這樣使得有可能改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制劑呈微粒狀，該直射光控制劑的平均顆粒直徑在0.1至200μm的范圍內(nèi)。
這使得有可能使光使用效率整體上保持高水平的同時(shí)進(jìn)一步改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制劑的比重在0.7至3.0g/cm3的范圍內(nèi)。
這使得有可能更容易地形成直射光控制部分。此外，能夠提高具有直射光控制部分的透鏡基板的生產(chǎn)率。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，形成多個(gè)凸透鏡并且其中每個(gè)凸透鏡具有直射光控制部分的步驟包括使含有至少直射光控制劑的液體與每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近相接觸的步驟。
這使得有可能更容易地形成直射光控制部分。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制部分由粘結(jié)劑和直射光控制劑形成。
這使得有可能進(jìn)一步提高具有直射光控制部分的透鏡基板的生產(chǎn)率，因?yàn)橄鄬τ谑褂萌軇┑姆椒ǘ院苋菀赘稍镎辰Y(jié)劑。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，形成多個(gè)凸透鏡并且其中每個(gè)凸透鏡具有直射光控制部分的步驟包括以下步驟將粘結(jié)劑涂敷到每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近；以及將直射光控制劑涂敷到粘結(jié)劑上。
這使得有可能進(jìn)一步提高具有直射光控制部分的透鏡基板的生產(chǎn)率，因?yàn)橄鄬τ谑褂萌軇┑姆椒ǘ院苋菀赘稍镎辰Y(jié)劑。此外，從節(jié)約能量和資源的角度看上述方法也是優(yōu)選的。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，其中每個(gè)凸透鏡形成微透鏡。
這使得有可能提供一種具有極佳的視角特性的微透鏡基板。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，在從透鏡基板的頂點(diǎn)觀看時(shí)微透鏡的平均直徑和直射光控制部分的平均直徑分別設(shè)定為D和d的情況下，D和d滿足關(guān)系式1≤D/d≤50。
通過滿足上述關(guān)系式，就能夠在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，就能夠更有效地改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，其中每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度在0.5至500μm的范圍內(nèi)。
這使得有可能在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，就能夠更有效地改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，直射光控制部分的平均直徑d在10至500μm的范圍內(nèi)。
這使得有可能在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，就能夠更有效地改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，優(yōu)選的是，微透鏡的平均直徑D在10至500μm的范圍內(nèi)。
這使得有可能使投射在屏幕上的圖像保持足夠的分辨率的同時(shí)進(jìn)一步提高具有直射光控制部分的透鏡基板的生產(chǎn)率。
在發(fā)明的另一個(gè)方面中，本發(fā)明提出一種具有直射光控制部分的透鏡基板。該具有直射光控制部分的透鏡基板由上面提到的方法制造。
這使得有可能提供一種具有直射光控制部分的透鏡基板，該透鏡基板具有極佳的視角特性。
此外，本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板包括其表面上設(shè)置有多個(gè)凸透鏡的透鏡基板；和多個(gè)直射光控制部分，用來控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的光中所占的比例，每個(gè)直射光控制部分設(shè)置在每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近。
這使得有可能充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異，從而能夠改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板中，優(yōu)選的是，每個(gè)凸透鏡形成微透鏡。
這使得有可能提供一種具有極佳的視角特性的微透鏡基板。
在根據(jù)本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板中，優(yōu)選的是，在從透鏡基板的頂部觀看時(shí)微透鏡的平均直徑和直射光控制部分的平均直徑分別設(shè)定為D和d的情況下，D和d滿足關(guān)系式1≤D/d≤50。
通過滿足上述關(guān)系式，就能夠在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，就能夠更有效地改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板中，優(yōu)選的是，每個(gè)直射光控制部分形成在每個(gè)微透鏡的外表面上以及每個(gè)微透鏡的頂點(diǎn)附近。
在具有直射光控制部分的透鏡基板具有這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，能夠容易地形成直射光控制部分。此外，例如，能夠根據(jù)微透鏡基板的使用目的等任意調(diào)整直射光控制部分的尺寸等。此外，能夠容易地處理不同種類的和小批量的生產(chǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板中，優(yōu)選的是，每個(gè)直射光控制部分形成在每個(gè)微透鏡的內(nèi)部并位于每個(gè)微透鏡的頂點(diǎn)附近。
這使得有可能容易地調(diào)整每個(gè)直射光控制部分的形狀。此外，由于直射光控制部分形成了與相應(yīng)的微透鏡集成為一體的形式，因此微透鏡基板具有優(yōu)良的強(qiáng)度，并具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，幾乎不可能出現(xiàn)例如直射光控制部分分離的缺陷。
在根據(jù)本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板中，優(yōu)選的是，每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度在0.5至500μm的范圍內(nèi)。
這使得有可能在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，就能夠更有效地改善視角特性。
在根據(jù)本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板中，優(yōu)選的是，直射光控制部分由含有微粒狀的直射光控制劑的材料形成，該直射光控制劑的平均顆粒直徑在0.1至200μm的范圍內(nèi)。
這使得有可能在光使用效率整體上保持高水平的同時(shí)進(jìn)一步改善視角特性。
在發(fā)明的另一個(gè)方面中，本發(fā)明提出一種透射屏。本發(fā)明的透射屏包括上面提到的本發(fā)明所限定的具有直射光控制部分的透鏡基板。
這使得有可能提供一種具有極佳的視角特性的透射屏，因?yàn)槌浞譁p小了取決于視角的光強(qiáng)的差異。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的透射屏還包括具有多個(gè)菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡部分，該菲涅耳透鏡部分具有發(fā)光面，該多個(gè)菲涅耳透鏡形成在發(fā)光面上，其中具有直射光控制部分的透鏡基板布置在菲涅耳透鏡部分的發(fā)光面一側(cè)上。
這使得有可能提供一種具有極佳的視角特性的透射屏，因?yàn)槌浞譁p小了取決于視角的光強(qiáng)的差異。
在發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種背面投影儀。本發(fā)明的背面投影儀包括上面提到的本發(fā)明所闡述的透射屏。
這使得有可能提供一種背面投影儀，其配備了具有高顯示質(zhì)量的透射屏。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的背面投影儀還包括投影光學(xué)裝置；和導(dǎo)光鏡。
這使得有可能提供一種背面投影儀，其配備了具有高顯示質(zhì)量的透射屏。


通過結(jié)合相關(guān)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所進(jìn)行的以下詳細(xì)的描述，本發(fā)明的前述及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清晰。
圖1是縱向剖面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的具有直射光控制部分的透鏡基板。
圖2是平面視圖，示出了設(shè)置有圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的微透鏡基板。
圖3是縱向剖面視圖，示出配備了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的透射屏。
圖4是縱向剖面視圖，示出了制造圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的方法的一個(gè)例子。
圖5是縱向剖面視圖，示出制造圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的方法的一個(gè)例子。
圖6是縱向剖面視圖，示出制造圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的方法的一個(gè)例子。
圖7是縱向剖面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的具有直射光控制部分的透鏡基板。
圖8是縱向剖面視圖，示出了制造圖7所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的方法的一個(gè)例子。
圖9是示意圖，示出應(yīng)用了本發(fā)明的透射屏的背面投影儀。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將要參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法、具有直射光控制部分的透鏡基板以及配備了具有直射光控制部分的透鏡基板的透射屏和背面投影儀。
(第一實(shí)施例)首先，將要描述本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板和透射屏。
圖1是縱向剖面視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中的具有直射光控制部分的透鏡基板。圖2是平面視圖，示出配備有圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的微透鏡基板。圖3是縱向剖面視圖，示出配備有根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的、圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的透射屏。關(guān)于這方面，在以下的描述中，圖1和3的左側(cè)和右側(cè)分別被稱為“光入射側(cè)(或光入射面)”和“光出射側(cè)(或光出射面)”。
具有直射光控制部分的透鏡基板1A是構(gòu)成將在后面進(jìn)行描述的透射屏10的組成部分。如圖1所示，具有直射光控制部分的透鏡基板1A包括微透鏡基板(透鏡基板)3，其具有會(huì)聚入射光的功能；和多個(gè)直射光控制部分4，其中每一個(gè)具有控制直射光在入射到微透鏡基板3上的入射光中所占比例的功能。
微透鏡基板3具有光入射面和與光入射面相對的光出射面。此外，微透鏡基板3具有形成在微透鏡基板3的光入射面(即，樹脂層31的入射側(cè)表面)上的大量微透鏡(透鏡部分)32。微透鏡基板3主要由具有預(yù)定折射率的透明樹脂材料構(gòu)成。
優(yōu)選的是，微透鏡32的平均直徑D在10至500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在30至300μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在50至100μm的范圍內(nèi)。通過將微透鏡32的平均直徑D限制在上述范圍內(nèi)，就能夠使投射在屏幕上的圖像保持足夠分辨率的同時(shí)，進(jìn)一步提高具有直射光控制部分的透鏡基板1A(透射屏10)的生產(chǎn)率。關(guān)于這方面，優(yōu)選的是，微透鏡基板3上相鄰的微透鏡32之間的間距在10至500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是間距在30至300μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是間距在50至100μm的范圍內(nèi)。
此外，優(yōu)選的是，多個(gè)微透鏡32的每一個(gè)的曲率半徑在5至250μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在25至50μm的范圍內(nèi)。通過將多個(gè)微透鏡32的每一個(gè)的曲率半徑限制在上述范圍內(nèi)，就能夠進(jìn)一步增加垂直和水平視角的分布。因此，就能夠更有效地改善視角特性。
此外，并不特別限定微透鏡32的排列形式。該排列形式可以是微透鏡32以如圖2所示的規(guī)則方式排列的排列形式，也可以是微透鏡32以光學(xué)隨機(jī)方式排列的形式(當(dāng)從微透鏡基板3的光入射面頂部(當(dāng)從具有直射光控制部分的透鏡基板1A的主表面看時(shí))看時(shí)微透鏡32是隨機(jī)排列的)。通過將微透鏡32以隨機(jī)方式排列，就能夠有效防止液晶光閥等與菲涅耳透鏡發(fā)生干涉，從而幾乎完全能夠防止波動(dòng)光柵(moire)的出現(xiàn)。這使得有可能獲得極佳的具有高顯示質(zhì)量的透射屏10。關(guān)于這方面，說明書中的術(shù)語“以光學(xué)隨機(jī)順序”意思是多個(gè)微透鏡32不規(guī)則排列或隨機(jī)排列，以便能夠充分防止和抑制光學(xué)干涉例如波動(dòng)光柵的出現(xiàn)。
同時(shí)，盡管傳統(tǒng)的微透鏡基板已經(jīng)具有垂直和橫向視角的分布充分大的特點(diǎn)，要獲得足夠的視角特性仍很困難，因?yàn)榕c視角(即，觀察角)相應(yīng)的光強(qiáng)差異變得更大了。本發(fā)明的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，能夠通過在每個(gè)微透鏡(凸透鏡)的頂點(diǎn)附近設(shè)置直射光控制部分，并由此控制(或保持)通過每個(gè)微透鏡的頂點(diǎn)附近的直射光，來減小取決于視角的光強(qiáng)差異，從而就能夠改善視角特性。
在本實(shí)施例中，如圖1所示，每個(gè)直射光控制部分4形成在每個(gè)微透鏡32的外表面上并位于每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近。在具有直射光控制部分的透鏡基板1A具有這種結(jié)構(gòu)的情況下，能夠容易地形成直射光控制部分4。另外，例如，能夠根據(jù)微透鏡基板的使用目的等任意調(diào)整直射光控制部分4的尺寸等。此外，能夠容易地處理不同種類和小批量的生產(chǎn)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，直射光控制部分4主要由具有漫射光的功能的光漫射劑(直射光控制劑)制成。在直射光控制部分4由直射光控制劑以這種方式形成的情況下，能夠在整體上有效地保持光使用效率、所透射的光量等等的同時(shí)，控制通過微透鏡32的頂點(diǎn)附近的直射光。從而，能夠充分地減小取決于視角的光強(qiáng)差異，這使得有可能改善視角特性。特別地，與傳統(tǒng)透鏡基板相比，通過由光漫射劑構(gòu)造直射光控制部分4，就能夠提高具有直射光控制部分的透鏡基板的從其傾斜方向觀看時(shí)的光強(qiáng)，同時(shí)抑制從其頂部觀看時(shí)的光強(qiáng)。因此，能夠更有效地改善視角特性。
并不特別限定光漫射劑。例如微粒(珠狀)形式的二氧化硅、玻璃、樹脂等等都能用作漫射劑51。優(yōu)選的是這種光漫射劑(直射光控制劑)的平均顆粒直徑在0.1至200μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在1.0至20μm的范圍內(nèi)。這使得有可能在光使用效率整體上保持高水平的同時(shí)進(jìn)一步改善視角特性。
優(yōu)選的是，在從具有直射光控制部分4的透鏡基板1A的頂部觀看時(shí)，將微透鏡32的平均直徑和直射光控制部分4的平均直徑分別設(shè)定為D和d的情況下，D和d滿足關(guān)系式1≤D/d≤50，更優(yōu)選的是他們滿足關(guān)系式1.2≤D/d≤5。通過滿足上述關(guān)系式，就能夠在整體上有效地保持光使用效率、透射光量等等的同時(shí)充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，能夠更有效地改善視角特性。如果D/d低于上面給出的下限，就難以充分保持整個(gè)微透鏡基板3的光強(qiáng)。另一方面，如果D/d超過了上面給出的上限，就難以充分減小直射光所占的比例，導(dǎo)致難以減小取決于視角的光強(qiáng)差異。
優(yōu)選的是，直射光控制部分4的平均直徑d在10至500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在20至100μm的范圍內(nèi)。這使得有可能在整體上有效地保持光使用效率、透射光量等的同時(shí)，充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，能夠更有效地改善視角特性。如果平均直徑d低于上面給出的下限，就難以充分減小直射光所占的比例，從而難以減小取決于視角的光強(qiáng)差異。另一方面，如果平均直徑d超過了上面給出的上限，就難以整體上有效地保持光使用效率、透射光量等等。
此外，優(yōu)選的是，每個(gè)凸透鏡32的頂點(diǎn)附近的直射光控制部分4的平均厚度在0.5至500μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在1.0至20μm的范圍內(nèi)。這使得有可能在整體上有效地保持光使用效率、透射光量等的同時(shí)，充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異。從而，能夠更有效地改善視角特性。
例如，如上所述的直射光控制部分4可由后面所描述的方法形成。
使用光漫射劑作為直射光控制劑的情形已在上文有所描述。然而，具有減少整個(gè)微透鏡基板3的透射光量的功能的光屏蔽劑可代替光漫射劑而用作直射光控制劑。光屏蔽劑可以是通過吸收入射光而減少透射光量的一種屏敝劑，或通過反射入射光來減少透射光量的一種屏敝劑。
通過利用光屏蔽劑形成直射光控制部分4，就能夠更有效地控制入射到微透鏡32上的入射光中直射光所占的比例。從而，能夠充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異，這使得有可能更有效地改善視角特性。在利用光屏蔽劑作為直射光控制劑的情況下，黑色阻膜、墨水等都能用作光屏蔽劑。
此外，在利用光屏蔽劑作為直射光控制劑的情況下，優(yōu)選的是，在直射光控制部分的光透射比設(shè)為X1(％)及直射光控制部分中不包含直射光控制劑的情況下的光透射比設(shè)為X2(％)的情況下，X1和X2滿足關(guān)系式0.1≤X1/X2≤1.0，更優(yōu)選的是滿足關(guān)系式0.5≤X1/X2≤0.9。這使得有可能更有效地控制進(jìn)入每個(gè)微透鏡32的光中的直射光所占的比例。從而，能夠充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異，這使得有可能更有效地改善視角特性。關(guān)于這方面，除了上述光漫射劑或光屏蔽劑以外，直射光控制部分4可以包含光漫射劑和光屏蔽劑的混合物、粘接劑、各種添加劑等等。
下面，將要描述配備了上述具有直射光控制部分1A的透鏡基板的透射屏。
如圖3所示，透射屏10配備有菲涅耳透鏡部分2和上述具有直射光控制部分的透鏡基板1A。菲涅耳透鏡部分2設(shè)置在具有直射光控制部分的透鏡基板1A的光入射面一側(cè)(即，在用于成像的光的入射側(cè))，且由菲涅耳透鏡部分2透射的光進(jìn)入具有直射光控制部分的透鏡基板1A中。
菲涅耳透鏡部分2設(shè)置了菲涅耳透鏡21，其中在菲涅耳透鏡部分2的光發(fā)射面上以基本同心的方式形成多個(gè)棱鏡。菲涅耳透鏡部分2使來自投影透鏡(圖中未示出)的用于投影圖像的光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并將平行于具有直射光控制部分的透鏡基板1A的主表面的垂直方向的平行光La輸出到具有直射光控制部分的透鏡基板1A的光入射面一側(cè)。
在如上所述構(gòu)造的透射屏10中，從投影透鏡發(fā)出的光由菲涅耳透鏡部分2偏轉(zhuǎn)而形成平行光La。然后，平行光La進(jìn)入微透鏡基板3而由微透鏡基板3的每個(gè)微透鏡32會(huì)聚，且會(huì)聚光被漫射，由此透射屏10的觀測者(觀看者)觀察(觀看)形成平面圖像的光。
同時(shí)，進(jìn)入每個(gè)透鏡32的頂點(diǎn)附近的光通常作為直射光從透鏡基板3輸出。然而，由于主要由光漫射劑構(gòu)成的直射光控制部分4形成在每個(gè)透鏡32的頂點(diǎn)附近，進(jìn)入每個(gè)透鏡32的頂點(diǎn)附近的光被直射光控制部分4漫射。從而，能夠充分減小取決于視角的光強(qiáng)差異，且透射屏10具有極佳的視角特性。
下面，將要描述具有直射光控制部分的透鏡基板1A的制造方法的例子。
圖4-6是縱向剖面視圖，示出制造圖1所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的方法的一個(gè)例子。關(guān)于這方面，在以下描述中，圖4-6的下側(cè)和上側(cè)分別被稱為“光入射側(cè)(或光入射面)”和“光出射側(cè)(或光出射面)”。根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法具有這樣的特點(diǎn)，即，該方法包括以下步驟準(zhǔn)備在其一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部的基板；利用具有多個(gè)凹部的基板形成具有多個(gè)凸透鏡(微透鏡)32的透鏡基板(微透鏡基板)；以及在多個(gè)凸透鏡32的每一個(gè)的頂點(diǎn)附近形成直射光控制部分。
關(guān)于這方面，盡管形成具有直射光控制部分的透鏡基板的步驟中在基板上實(shí)際形成了大量凸透鏡32，將僅僅放大地示出出它們中的一部分以便簡化說明。
首先，將描述具有凹部的基板的制造方法，該方法用于根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中。例如，在根據(jù)本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法中，具有凹部的基板可如下制造。
<具有凹部的基板6的制造>
在具有凹部的基板6的制造過程中，首先，準(zhǔn)備基板7。優(yōu)選的是，以不存在彎曲和瑕疵且厚度均勻的基板作為基板7。此外，優(yōu)選的是，表面通過清洗或類似處理被清潔過的基板用作基板7。盡管鈉鈣玻璃、結(jié)晶玻璃(crystalline glass)、石英玻璃、鉛玻璃、鉀玻璃、硼硅酸鹽玻璃、無堿玻璃等等都可以作為制造基板7的材料，它們之中優(yōu)選的是鈉鈣玻璃和結(jié)晶玻璃(例如，新陶瓷(neoceram)等等)。通過利用鈉鈣玻璃、結(jié)晶玻璃或無堿玻璃，很容易加工用來制造基板7的材料，從制造成本的角度看也是有利的，因?yàn)殁c鈣玻璃或結(jié)晶玻璃相對比較便宜。
<A1>如圖4A所示，掩模8形成在準(zhǔn)備好的基板7上(掩模形成工藝)。優(yōu)選的是，掩模8允許通過激光束等照射在其中形成后面所描述的初始孔81，并具有抗蝕刻性(在后面描述)。換言之，優(yōu)選的是，掩模8這樣構(gòu)成，使得它的蝕刻速率近似等于或小于基板7的蝕刻速率。
從這個(gè)角度看，例如，諸如Cr、Au、Ni、Ti、Pt等等這些金屬、包含從這些金屬中選出的兩種或兩種以上金屬的合金、這些金屬的氧化物(金屬氧化物)、硅、樹脂等都可以作為掩模8的材料?？蛇x地，掩模8可以是由不同材料形成的多層所構(gòu)成的層壓結(jié)構(gòu)，例如Cr/Au或氧化鉻/Cr層壓制品。不特別限定形成掩模8的方法。在掩模8由金屬材料(包括合金)，例如Cr或Au，或金屬氧化物例如氧化鉻構(gòu)成的情況下，掩模8能通過例如蒸鍍、濺射等方法適當(dāng)?shù)匦纬?。另一方面，在掩?由硅形成的情況下，掩模8能由例如濺射、CVD等方法適當(dāng)?shù)匦纬伞?br> 盡管掩模8的厚度根據(jù)構(gòu)成掩模8的材料也有所變化，優(yōu)選的是在0.01至2.0μm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在0.03至0.2μm的范圍內(nèi)。如果厚度低于上面給出的下限，在后面描述的初始孔形成工藝中形成的初始孔81有可能發(fā)生變形。除此之外，有可能在蝕刻步驟(在后面描述)的濕法蝕刻工藝中無法獲得對基板7的被掩蓋部分的充分保護(hù)。另一方面，如果厚度超過了上面給出的上限，除了在初始孔形成工藝(在后面描述)中進(jìn)行穿透形成初始孔81有困難以外，將出現(xiàn)掩模8可能會(huì)由于掩模8的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致被輕易去除的情況，這取決于掩模8的組成材料等等。
<A2>接下來，如圖4B所示，通過物理方法或激光束輻射的手段，在蝕刻(在后面描述)中將要用作掩模開口的多個(gè)初始孔81隨機(jī)地形成在掩模8中(初始孔形成過程)?？梢杂萌魏畏椒▉硇纬沙跏伎?1，但優(yōu)選的是初始孔61通過物理方法或激光束輻射而形成。例如，這使得有可能高生產(chǎn)率地制造微透鏡基板。特別地，凹部能容易地形成在相對大尺寸的基板上。
形成初始孔81的物理方法包括這些方法，如，例如噴丸、噴砂等噴射處理、蝕刻、沖壓、點(diǎn)打印、鉆孔、摩擦，諸如此類。在由噴射工藝形成初始孔81的情況下，即使是對于相對大面積(即，形成微透鏡32的區(qū)域面積)的基板7，也能夠以高效率在短時(shí)間內(nèi)形成初始孔81。
此外，在由激光束輻射手段形成初始孔81的情況下，并不特別限定所使用的激光束的種類，但紅寶石激光器、半導(dǎo)體激光器、YAG(釔鋁石榴石)激光器、毫微微秒激光器、玻璃激光器、YVO4激光器、Ne-He(氦氖)激光器、氬激光器、二氧化碳激光器、受激準(zhǔn)分子激光器等等都可以。此外，可以采用例如SHG(第二諧波生成)、THG(第三諧波生成)、FHG(第四諧波生成)等激光波形。在用激光束輻射手段形成初始孔81的情況下，能夠容易且精確地控制初始孔81的大小，相鄰的初始孔81之間的距離，等等。優(yōu)選的是，初始孔81均勻地形成在掩模8的整個(gè)表面上。
<A3>接下來，如圖4C所示，通過利用其中形成了初始孔81的掩模8對基板7實(shí)施蝕刻過程，在基板7上隨機(jī)地形成大量凹部61(蝕刻過程)。并不特別限定蝕刻方法，濕法蝕刻、干法蝕刻等都可以。在以下的說明中，將以采用濕法蝕刻工藝的情況為例進(jìn)行描述。
通過在覆蓋了掩模8(其中形成有初始孔81)的基板7上實(shí)施濕法蝕刻工藝，如圖4C所示，從沒有掩模8的部位開始腐蝕基板7，借此在基板7上形成大量凹部61，如圖4D所示。通過這樣的方式，凹部61的形成可通過應(yīng)用濕法蝕刻適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行。例如，在采用含有氫氟酸(氫氟化物)的蝕刻劑(即，基于氫氟酸的蝕刻劑)用作蝕刻劑的情況下，能夠更有選擇性地腐蝕基板7，這使得有可能更適當(dāng)?shù)匦纬砂疾?1。
<A4>接下來，如圖4E所示，掩模8被去除(掩模去除工藝)。掩模8能通過例如蝕刻等等的方法去除。如圖4D所示，作為上述工藝的結(jié)果，獲得了具有大量凹部61的帶凹部的基板6。
下面，將描述利用如上所述的帶凹部的基板6制造具有直射光控制部分的透鏡基板1A的方法的例子。
<形成透鏡基板3的步驟>
<B1>首先，如圖5A所示，未固化的具有預(yù)定折射率的樹脂材料31涂敷到帶凹部的基板6上，以便將樹脂材料31填充到凹部61中。
<B2>接下來，如圖5B所示，將透明基板28結(jié)合到樹脂材料31上，以便通過壓合使透明基板28與樹脂材料緊密接觸。關(guān)于這方面，例如，脫模劑等可以涂敷在將要與樹脂材料31接觸的凹部61的內(nèi)表面上。
<B3>接下來，樹脂材料31被固化。固化樹脂材料31的方法根據(jù)樹脂的種類恰當(dāng)?shù)剡x擇，例如，紫外線輻射、加熱、電子束輻射等都可以。這樣，樹脂層31′形成在透明基板28和帶凹部的基板6之間。
<B4>接下來，如圖5C所示，從樹脂層31′去除透明基板28和帶凹部的基板6。這樣，得到了設(shè)置有多個(gè)凸透鏡(微透鏡)32的透鏡基板3。在這種情況下，當(dāng)把未固化的樹脂材料31涂敷到帶凹部的基板6上時(shí)，可以在樹脂材料31中包括間隔塊(spacer)。這使得有可能高精度地設(shè)定透鏡基板3的厚度，并且能夠適當(dāng)?shù)胤乐雇哥R基板3和樹脂層31′中的每一個(gè)的厚度不均勻性。
<形成直射光控制部分4的步驟>
<C1>并不特別限定直射光控制部分4的形成方法，在本實(shí)施例中，如圖6A所示，首先通過將粘結(jié)劑涂敷在每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近形成粘結(jié)劑層41。將粘結(jié)劑涂敷到每個(gè)透鏡32的頂點(diǎn)上的方法并沒有特別限定。例如，刮刀法、旋涂法、刷涂法以及諸如噴涂法、靜電涂布、電鍍、滾筒涂布等各種涂布方法，以及浸漬涂敷都可以。粘結(jié)劑并沒有特別限定，只要如上所述的直射光控制劑能夠結(jié)合到每個(gè)透鏡32的頂點(diǎn)附近即可。例如，各種熱硬性粘結(jié)劑、各種熱塑性粘結(jié)劑、各種感光性粘結(jié)劑等等諸如此類中的任何一種均可使用。
<C2>接下來，準(zhǔn)備好其表面上設(shè)置有擴(kuò)散層42的平面基板，該擴(kuò)散層中均勻地?cái)U(kuò)散了直射光控制劑，且如圖6A所示，粘結(jié)劑層41和擴(kuò)散層42彼此面對地放置。
<C3>接下來，如圖6B所示，粘結(jié)劑層41結(jié)合到擴(kuò)散層42上，且直射光控制劑從擴(kuò)散層42轉(zhuǎn)移到粘結(jié)劑層41上，由此形成直射光控制劑層43。
<C4>接下來，對具有直射光控制劑層43的微透鏡基板3實(shí)施例如熱處理(例如加熱、冷卻等等)、光輻射、減小大氣壓力等等諸如此類的工藝，以根據(jù)需要硬化(或固化)粘結(jié)劑，借此，形成了由粘結(jié)劑層41和直射光控制劑層43組成的直射光控制部分4。通過如上所述的這種方式，制造出具有直射光控制部分的透鏡基板1A。在使用上述方法形成直射光控制部分4的情況下，能夠進(jìn)一步提高具有直射光控制部分的透鏡基板(或透射屏)的生產(chǎn)率，因?yàn)榕c后面所述的使用溶劑的方法相比，很容易干燥粘結(jié)劑。此外，從節(jié)約能量和資源的角度看，上述方法也優(yōu)選的。
關(guān)于這方面，盡管圖中示出的結(jié)構(gòu)中，粘結(jié)劑層41和直射光控制劑層43分別層疊而形成，然而圖示的結(jié)構(gòu)只是為了方便說明，它們可以整體地形成。此外，本實(shí)施例中描述了在設(shè)置了粘結(jié)劑層41之后，通過在其上涂敷直射光控制劑而形成直射光控制部分4的情形，但本發(fā)明并不局限于此。例如，含有直射光控制劑的液體(例如粘結(jié)劑和直射光控制劑的混合物)可以用來接觸每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近，以形成直射光控制部分4。這使得有可能更容易地形成直射光控制部分4。
使含有這種直射光控制劑的液體接觸每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近的方法并沒有特別的限制。例如，刮刀法、旋涂法、刷涂法和諸如噴涂法、靜電涂布、電鍍、滾筒涂布等等各種涂布方法以及浸漬涂敷都可以。此外，含有直射光控制劑的液體在大約室溫(例如，25℃)下的粘度系數(shù)并沒有特別的限制。優(yōu)選的是，該狀態(tài)下的液體粘度系數(shù)在10至1000cp的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在30至100cp的范圍內(nèi)。通過把液體的粘度系數(shù)限定在上述范圍內(nèi)，就能夠容易且穩(wěn)妥地形成直射光控制部分4，其中每個(gè)直射光控制部分都具有恰當(dāng)?shù)暮穸取４送?，溶劑、漫射介質(zhì)等等也可以包括在含有直射光控制劑的液體中。這使得有可能相對容易地使含有直射光控制劑的液體具有適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性。
(第二實(shí)施例)下面，將要描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中具有直射光控制部分的透鏡基板。圖7是縱向剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例中具有直射光控制部分的透鏡基板。關(guān)于這方面，在以下的描述中，圖7中的左側(cè)和右側(cè)分別稱為“光入射側(cè)(或光入射面)”和“光出射側(cè)(或光出射面)”。此外，在以下給出的描述中，描述的焦點(diǎn)在于上述第一實(shí)施例與第二實(shí)施例之間的區(qū)別點(diǎn)，相同的部分(點(diǎn))則省略了。
如圖7所示，在本實(shí)施例的具有直射光控制部分的透鏡基板1B中，直射光控制部分4形成在每個(gè)微透鏡(凸透鏡)32的頂點(diǎn)附近并位于每個(gè)微透鏡(凸透鏡)32內(nèi)部。通過以這種方式在微透鏡32的頂點(diǎn)附近的內(nèi)部形成直射光控制部分4，就能夠容易地調(diào)整每個(gè)直射光控制部分4的形狀。此外，由于直射光控制部分4與相應(yīng)的微透鏡32整體地形成，因此微透鏡基板3具有優(yōu)良的強(qiáng)度，并存在這樣的優(yōu)點(diǎn)，即幾乎不可能出現(xiàn)例如直射光控制部分4發(fā)生分離的缺陷。此外，通過使用根據(jù)本實(shí)施例的具有直射光控制部分的透鏡基板1B，和上述第一實(shí)施例中一樣，能夠獲得本發(fā)明的透射屏。
下面，將要描述制造第二實(shí)施例的具有直射光控制部分的透鏡基板1B的方法的一個(gè)例子。圖8是縱向剖面圖，示出制造如圖7所示的具有直射光控制部分的透鏡基板的方法的一個(gè)例子。
<D1>首先，和上述第一實(shí)施例中一樣，準(zhǔn)備帶凹部的基板6。
<D2>接下來，如圖8A所示，加入了直射光控制劑44的未固化的樹脂材料33涂敷(供應(yīng))到帶凹部的基板6上。在這種情況下，樹脂材料33可以包括除樹脂和直射光控制劑44之外的任何其他成分。
<D3>接下來，如圖8B所示，將直射光控制劑44沉淀在多個(gè)凹部61的每一個(gè)的底部，即，在對應(yīng)每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)將要形成的部位附近。
<D4>接下來，硬化(固化)樹脂材料33。根據(jù)樹脂的種類恰當(dāng)?shù)剡x擇固化樹脂材料31的方法，例如，紫外線輻射、加熱、電子束輻射等諸如此類都可以。這樣，就形成了設(shè)置有多個(gè)凸透鏡(微透鏡)32的微透鏡基板3，其中每個(gè)凸透鏡具有直射光控制部分4。
<D5>接下來，如圖8C所示，帶凹部的基板6從微透鏡基板3上去除。從而，可獲得具有直射光控制部分的透鏡基板1B。
如上所述，本實(shí)施例的具有直射光控制部分的透鏡基板1B具有這樣的特點(diǎn)，即，將直射光控制劑44添加到樹脂材料33中，以便供應(yīng)給帶凹部的基板6并沉淀在與將要形成的每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)對應(yīng)的部位附近。從而，就能夠更容易地獲得具有直射光控制部分的透鏡基板1B。關(guān)于這方面，優(yōu)選的是，直射光控制劑44的比重大于樹脂材料33的比重。更具體而言，優(yōu)選的是，直射光控制劑44的比重在0.7至3.0g/cm3的范圍內(nèi)，且更優(yōu)選的是在0.8至1.5g/cm3的范圍內(nèi)。這使得有可能更容易地形成直射光控制部分。此外，能夠提高具有直射光控制部分的透鏡基板1B的生產(chǎn)率。
下面，將要描述使用上述透射屏的背面投影儀。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的背面投影儀結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖9所示，背面投影儀300具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中，投影光學(xué)裝置310、導(dǎo)光鏡320和透射屏10布置在殼體340內(nèi)。由于背面投影儀300使用了如上所述的具有極佳視角特性的透射屏10作為其透射屏10，因此形成了具有高投影質(zhì)量的極佳的背面投影儀。
需要注意的是，如上所述，盡管參考如附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明的制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法、具有直射光控制部分的透鏡基板、配備有具有直射光控制部分的透鏡基板的透射屏和背面投影儀，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。例如，組成本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板1A、1B、透射屏10和背面投影儀300的每個(gè)元件(部件)可以由能夠執(zhí)行相同或類似功能的元件所代替。
此外，在本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板1A、1B中，可以在與透鏡基板的布置有凸透鏡(微透鏡)32的表面相反的表面上或相鄰的凸透鏡32之間設(shè)置黑底(black matrix)。此外，在上述實(shí)施例中，盡管在所描述的具有直射光控制部分的透鏡基板1A、1B的結(jié)構(gòu)中，直射光控制部分4設(shè)置在每個(gè)凸透鏡32的內(nèi)部或外表面上，但是，例如，直射光控制部分4也可以同時(shí)設(shè)置在每個(gè)凸透鏡32的內(nèi)部和外表面上。
此外，在上述實(shí)施例中，盡管描述了這樣的結(jié)構(gòu)，即，直射光控制部分4設(shè)置在每個(gè)凸透鏡32的頂點(diǎn)附近，但除了每個(gè)凸透鏡32的頂點(diǎn)附近以外，直射光控制部分4也可以這樣設(shè)置，例如，設(shè)置在不可用的透鏡區(qū)域，如相鄰的凸透鏡32之間。此外，在上述實(shí)施例中，盡管描述了采用蝕刻等方法制造的基板用作帶凹部的基板6，但任何基板(用任何方法制造的基板)都可以用作帶凹部的基板6。
此外，描述了當(dāng)從微透鏡基板3的頂部觀看時(shí)，各個(gè)大體呈圓形的微透鏡32規(guī)則地排列的情況，但微透鏡32的形狀和排列并不局限于此。例如，微透鏡32可以隨機(jī)地排列。此外，在上述實(shí)施例中描述了透射屏10配備了具有直射光控制部分的透鏡基板1A、1B以及菲涅耳透鏡21的情況，但本發(fā)明的透射屏10并非必須配備菲涅耳透鏡21。例如，實(shí)際上透射屏10可以僅僅由本發(fā)明的具有直射光控制部分的透鏡基板1A、1B組成。
此外，上述實(shí)施例中描述了這樣的結(jié)構(gòu)，其中微透鏡基板3(透鏡基板)配備有微透鏡32作為凸透鏡，但并不把凸透鏡限定成微透鏡32。例如，凸透鏡可以是雙凸透鏡。即使在這樣的結(jié)構(gòu)中，也能夠獲得與上述實(shí)施例相類似的功能和效果。此外，在上述第一實(shí)施例中，描述了通過把直射光控制劑44附加(粘結(jié))到每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近而形成直射光控制部分4的情況，但形成直射光控制部分4的方法并不局限于此。例如，直射光控制劑44可以通過染色、化學(xué)著色、脫色等諸如此類的方法結(jié)合到每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近?？蛇x地，可以通過諸如表面粗化等物理方法在每個(gè)微透鏡32的頂點(diǎn)附近制作出大量微小擦痕來形成直射光控制部分。
此外，在上述實(shí)施例中，描述了由一種直射光控制劑44構(gòu)成直射光控制部分4的情況，但本發(fā)明并不局限于此。例如，直射光控制部分4可以由兩種或兩種以上直射光控制劑構(gòu)成。此外，在上述第一實(shí)施例中，描述了直射光控制部分4由單層構(gòu)成的情況，但直射光控制部分4也可以由分層產(chǎn)品構(gòu)成，所述分層產(chǎn)品通過分別層疊(堆疊)包含多種直射光控制劑的多層而形成。
此外，在上述第一實(shí)施例中，描述了具有直射光控制部分的透鏡基板1A、1B是構(gòu)成透射屏10或背面投影儀300的部件的情況，但具有直射光控制部分的透鏡基板并不局限于應(yīng)用在透射屏或背面投影儀中，其還可以應(yīng)用于任何用途。例如，具有直射光控制部分的透鏡基板可以用作投影顯示裝置中的液晶光閥的構(gòu)成部件。
實(shí)例(例1)首先，準(zhǔn)備矩形的1.2m×0.7m以及厚度為4.8mm的鈉鈣玻璃基板。鈉鈣玻璃基板浸泡在含有4wt％的二氟氫銨和8wt％的過氧化氫的清潔液體中，以進(jìn)行6μm的蝕刻過程，由此清洗它的表面。然后，以純水進(jìn)行清洗并以氮?dú)?N2)進(jìn)行干燥(為了去除純水)。
其次，通過濺射方法在鈉鈣玻璃基板上形成鉻膜(掩模和背面保護(hù)膜)，其中每一層鉻膜具有0.03μm的厚度。即，均由鉻膜形成的掩模和背面保護(hù)膜形成在鈉鈣玻璃基板的兩個(gè)表面上。
接著，對掩模進(jìn)行激光加工，以便在掩模中間部分的113cm×65cm的區(qū)域內(nèi)形成大量初始孔。關(guān)于這方面，利用YAG激光器在能量密度為1mW、光束直徑為3μm、輻射時(shí)間為60×10-9秒的條件下進(jìn)行激光加工。這樣，初始孔在上面提到的掩模的整個(gè)區(qū)域形成。初始孔的平均直徑為5μm。
接著，鈉鈣玻璃基板經(jīng)受濕法蝕刻過程，由此在鈉鈣玻璃基板上形成大量凹部。所形成的大量凹部(即，凹面)的曲率半徑(35μm)基本上彼此相同。關(guān)于這方面，含有4wt％的二氟氫銨和8wt％過氧化氫的水溶液用作濕法蝕刻的蝕刻劑，基板的浸泡時(shí)間為5小時(shí)。
接著，利用硝酸高鈰銨和高氯酸的混合物執(zhí)行蝕刻過程以去除氧化鉻膜(掩模和背面保護(hù)膜)。然后，以純水進(jìn)行清洗并以N2氣進(jìn)行干燥(去除純水)。從而，獲得了具有凹部的晶片狀基板，其中在鈉鈣玻璃基板上形成了大量凹部。
接著，將脫模劑(GF-6110)涂敷到如上所述獲得的其中形成了凹部的具有凹部的基板的表面上，并將非聚合(未固化)紫外射線(UV)固化樹脂(UV-固化樹脂)(V-2403(由日本鋼鐵化學(xué)有限公司制造))涂敷到相同表面?zhèn)壬稀?br> 接著，用無堿玻璃構(gòu)成的平板擠壓(推壓)UV-固化樹脂。這時(shí)，執(zhí)行該過程，使得空氣不能擠入平板和UV-固化樹脂之間。這種情況下，脫模劑(GF-6110)事先涂敷到擠壓UV-固化樹脂時(shí)UV-固化樹脂與之相接觸的平板表面上。
然后，通過平板輻射10,000mJ/cm2的紫外射線，UV-固化樹脂被固化，平板和具有凹部的基板被去除，從而獲得設(shè)置有大量凸透鏡(微透鏡)的微透鏡基板。關(guān)于這方面，所獲得的凸透鏡(微透鏡)的平均直徑D為70μm，多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的曲率半徑為35μm。
接著，用輥涂機(jī)將粘結(jié)劑涂敷到所獲得的透鏡基板的每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近。
接著，準(zhǔn)備平基板，其表面上均勻地?cái)U(kuò)散有二氧化硅微粒(光漫射劑)。使每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的粘結(jié)劑與平基板表面上的二氧化硅微粒相接觸，由此二氧化硅轉(zhuǎn)移到每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近。關(guān)于這方面，使用的是平均顆粒直徑為5μm的二氧化硅微粒。
然后，通過干燥(固化)粘結(jié)劑，在每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近形成直射光控制部分。這樣形成在每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度為3μm。此外，從具有直射光控制部分的透鏡基板的頂部觀看時(shí)直射光控制部分的平均直徑d為30μm。
通過把如上所述制造的具有直射光控制部分的透鏡基板和通過擠壓模塑制造的菲涅耳透鏡部分組裝起來，就可獲得如圖3所示的透射屏。
(例2)以類似于上述例1中的方式形成帶凹部的基板。
其次，將脫模劑(GF-6110)涂敷到如上所述的其中形成了凹部的具有凹部的基板表面上，并將添加了作為光漫射劑的0.5wt％二氧化硅微粒的非聚合(未固化)紫外射線(UV)固化樹脂(UV-固化樹脂)(V-2403(由日本鋼鐵化學(xué)有限公司制造)，比重0.8g/cm3)涂敷到相同的表面?zhèn)壬?。關(guān)于這方面，采用的是平均顆粒直徑和比重分別為5μm和1.2g/cm3的二氧化硅微粒。在如上所述添加了光漫射劑的樹脂涂敷到帶凹部的基板上之后，光漫射劑微粒逐漸沉淀下來。
接著，用無堿玻璃構(gòu)成的平板擠壓(推壓)含有光漫射劑的UV-固化樹脂。這時(shí)，執(zhí)行該過程以便不讓空氣擠入平板和UV-固化樹脂之間。在這種情況下，脫模劑(GF-6110)事先涂敷到擠壓UV-固化樹脂時(shí)與UV-固化樹脂相接觸的平板的表面上。
在光漫射劑微粒的沉淀終止之后，通過平板輻射10,000mJ/cm2的紫外射線，UV-固化樹脂被固化，平板和具有凹部的基板被去除，從而獲得具有直射光控制部分的透鏡基板。關(guān)于這方面，所獲得的凸透鏡(微透鏡)的平均直徑D為70μm，多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的曲率半徑為35μm。此外，這樣形成在每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度為5μm。此外，從具有直射光控制部分的透鏡基板的頂部觀看時(shí)，直射光控制部分的平均直徑d為30μm。
(例3)除了利用黑阻膜(光屏蔽劑)作為直射光控制劑以外，以類似于上述例1中的方式形成具有直射光控制部分的透鏡基板。然后，利用所形成的具有直射光控制部分的透鏡基板得到透射屏。關(guān)于這方面，采用的是其平均顆粒直徑為6μm的黑阻膜(光屏蔽劑)。
此外，在所形成的具有直射光控制部分的透鏡基板的光透射比設(shè)為X1(％)，并且在直射光控制部分中不包含直射光控制劑的情況下的光透射比設(shè)為X2(％)的情況下，比例X1/X2為0.8。此外，這樣形成在每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度為4μm。此外，從具有直射光控制部分的透鏡基板的頂點(diǎn)觀看時(shí)，直射光控制部分的平均直徑d為30μm。
(例4)除了利用墨水(光屏蔽劑)作為直射光控制劑以外，以類似于上述例2中的方式形成具有直射光控制部分的透鏡基板。然后，利用所形成的具有直射光控制部分的透鏡基板得到透射屏。關(guān)于這方面，采用的是平均顆粒直徑為6μm的墨水(光屏蔽劑)。
此外，在所形成的具有直射光控制部分的透鏡基板的光透射比設(shè)為X1(％)，且在直射光控制部分中不包含直射光控制劑的情況下的光透射比設(shè)為X2(％)的情況下，比例X1/X2為0.9。此外，這樣形成在每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度為2μm。此外，從具有直射光控制部分的透鏡基板的頂部觀看時(shí)，直射光控制部分的平均直徑d為30μm。
(比較例)除了沒有形成直射光控制部分以外，以類似于上述例1中的方式形成微透鏡基板。然后，利用所形成的微透鏡基板得到透射屏。
(背面投影儀的制造及其評估)用例1至4中的每一個(gè)以及比較例所制造的透射屏制造(組裝)如圖9所示的背面投影儀。用測角光度計(jì)測量水平方向的視角(即，光強(qiáng)變成最大值的一半的角度(α角)，以及光強(qiáng)變成最大值的三分之一的角度(β角))。結(jié)果如表1所示。
表1

結(jié)果，證實(shí)了與配備了比較例中所獲得的透射屏的背面投影儀相比，配備了例1至4中所獲得的透射屏的背面投影儀具有極佳的視角特性，其中α和β角均很寬。特別地，配備有利用了光漫射劑的透射屏的背面投影儀具有更加優(yōu)異的視角特性。此外，在例1至4中的每一個(gè)所獲得的背面投影儀中，對應(yīng)于所測量的每個(gè)視角圖像均被明亮地顯示出來。
另一方面，配備了比較例中所獲得的透射屏的背面投影儀具有較差的視角特性，因?yàn)楣饬康牟町愝^大。
權(quán)利要求
1.一種制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法，該透鏡基板的表面上設(shè)置有多個(gè)凸透鏡，該透鏡基板這樣使用，以使光從透鏡基板的設(shè)置有多個(gè)凸透鏡的表面一側(cè)進(jìn)入該透鏡基板，該方法包括以下步驟準(zhǔn)備在其一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部的基板；利用所述具有多個(gè)凹部的基板形成多個(gè)凸透鏡；以及在多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)的頂點(diǎn)附近形成直射光控制部分，該直射光控制部分用于控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)凸透鏡的光中所占的比例。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中直射光控制部分由直射光控制劑形成。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中直射光控制劑主要由具有漫射光的功能的光漫射劑制成。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中直射光控制劑主要由光屏蔽劑制成，所述光屏敝劑具有減少整個(gè)透鏡基板的透射光量的功能。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在直射光控制部分的光透射比設(shè)為X1(％)及直射光控制部分中不包含直射光控制劑的情況下的光透射比設(shè)為X2(％)的情況下，X1和X2滿足關(guān)系式0.1≤X1/X2≤1.0。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，形成多個(gè)凸透鏡并且其中每個(gè)凸透鏡具有直射光控制部分的步驟包括使含有至少直射光控制劑的液體與每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近接觸的步驟。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其中直射光控制部分由粘結(jié)劑和直射光控制劑形成。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中形成多個(gè)凸透鏡并且其中每個(gè)凸透鏡具有直射光控制部分的步驟包括以下步驟將粘結(jié)劑涂敷到每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近；以及將直射光控制劑涂敷到粘結(jié)劑上。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)凸透鏡形成微透鏡。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在從透鏡基板的頂點(diǎn)觀看時(shí)微透鏡的平均直徑和直射光控制部分的平均直徑分別設(shè)定為D和d的情況下，D和d滿足關(guān)系式1≤D/d≤50。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度在0.5至500μm的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中直射光控制部分的平均直徑d在10至500μm的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中微透鏡的平均直徑D在10至500μm的范圍內(nèi)。
14.一種制造具有直射光控制部分的透鏡基板的方法，該透鏡基板的表面上設(shè)置有多個(gè)凸透鏡，該透鏡基板這樣使用，以使光從透鏡基板的設(shè)置有多個(gè)凸透鏡的表面一側(cè)進(jìn)入透鏡基板，該方法包括以下步驟準(zhǔn)備在其一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部的基板；和將添加有直射光控制劑的樹脂材料涂敷到基板的設(shè)置有多個(gè)凹部的一個(gè)表面上，然后在對應(yīng)每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)的多個(gè)凹部中的每一個(gè)的底部附近沉淀直射光控制劑，以此形成多個(gè)凸透鏡，并且其中的每個(gè)凸透鏡具有在其頂點(diǎn)附件形成的直射光控制部分，所述直射光控制部分用于控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)凸透鏡的光中所占的比例。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射光控制劑主要由具有漫射光的功能的光漫射劑制成。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射光控制劑主要由光屏蔽劑制成，所述光屏敝劑具有減少整個(gè)透鏡基板的透射光量的功能。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，在直射光控制部分的光透射比設(shè)為X1(％)及直射光控制部分中不包含直射光控制劑的情況下的光透射比設(shè)為X2(％)的情況下，X1和X2滿足關(guān)系式0.1≤X1/X2≤1.0。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射光控制劑呈微粒狀，該直射光控制劑的平均顆粒直徑在0.1至200μm范圍內(nèi)。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其中直射光控制劑的比重在0.7至3.0g/cm3的范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中每個(gè)凸透鏡形成微透鏡。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中，在從透鏡基板的頂點(diǎn)觀看時(shí)微透鏡的平均直徑和直射光控制部分的平均直徑分別設(shè)定為D和d的情況下，D和d滿足關(guān)系式1≤D/d≤50。
22.如權(quán)利要求14所述的方法，其中每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度在0.5至500μm的范圍內(nèi)。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中直射光控制部分的平均直徑d在10至500μm的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中微透鏡的平均直徑D在10至500μm的范圍內(nèi)。
25.一種使用如權(quán)利要求1所述的方法制造的具有直射光控制部分的透鏡基板。
26.一種使用如權(quán)利要求14所述的方法制造的具有直射光控制部分的透鏡基板。
27.一種具有直射光控制部分的透鏡基板，包括表面上設(shè)置有多個(gè)凸透鏡的透鏡基板；和多個(gè)直射光控制部分，用來控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡的每一個(gè)凸透鏡的光中所占的比例，每個(gè)直射光控制部分設(shè)置在每個(gè)凸透鏡的頂點(diǎn)附近。
28.如權(quán)利要求27所述的具有直射光控制部分的透鏡基板，其中每個(gè)凸透鏡形成微透鏡。
29.如權(quán)利要求28所述的具有直射光控制部分的透鏡基板，其中，在從透鏡基板的頂點(diǎn)觀看時(shí)微透鏡的平均直徑和直射光控制部分的平均直徑分別設(shè)定為D和d的情況下，D和d滿足關(guān)系式1≤D/d≤50。
30.如權(quán)利要求28所述的具有直射光控制部分的透鏡基板，其中每個(gè)直射光控制部分形成在每個(gè)微透鏡的外表面上并位于每個(gè)微透鏡的頂點(diǎn)附近。
31.如權(quán)利要求28所述的具有直射光控制部分的透鏡基板，其中每個(gè)直射光控制部分形成在每個(gè)微透鏡的內(nèi)部并位于每個(gè)微透鏡的頂點(diǎn)附近。
32.如權(quán)利要求27所述的具有直射光控制部分的透鏡基板，其中每個(gè)凸透鏡頂點(diǎn)附近的直射光控制部分的平均厚度在0.5至500μm的范圍內(nèi)。
33.如權(quán)利要求27所述的具有直射光控制部分的透鏡基板，其中直射光控制部分由含有微粒狀的直射光控制劑的材料形成，該直射光控制劑的平均顆粒直徑在0.1至200μm的范圍內(nèi)。
34.一種包括如權(quán)利要求27所述的具有直射光控制部分的透鏡基板的透射屏。
35.如權(quán)利要求34所述的透射屏，還包括具有多個(gè)菲涅耳透鏡的菲涅耳透鏡部分，該菲涅耳透鏡部分具有發(fā)光面，所述多個(gè)菲涅耳透鏡形成在該發(fā)光面上，其中具有直射光控制部分的透鏡基板置于菲涅耳透鏡部分的發(fā)光面一側(cè)。
36.一種包括如權(quán)利要求34所述的透射屏的背面投影儀。
37.如權(quán)利要求36所述的背面投影儀，還包括投影光學(xué)裝置；和導(dǎo)光鏡。
全文摘要
一種制造具有直射光控制部分的透鏡基板1A的方法，所述透鏡基板的表面上設(shè)置了多個(gè)凸透鏡(微透鏡)32，該透鏡基板這樣使用，以使光從透鏡基板的設(shè)置了多個(gè)凸透鏡32的表面一側(cè)進(jìn)入到該透鏡基板，該方法包括準(zhǔn)備在其一個(gè)表面上具有多個(gè)凹部的基板；利用具有多個(gè)凹部的基板形成多個(gè)凸透鏡32；以及在多個(gè)凸透鏡32的每一個(gè)的頂點(diǎn)附近形成直射光控制部分4。直射光控制部分4用于控制直射光在進(jìn)入多個(gè)凸透鏡32的每一個(gè)的光中所占的比例。
文檔編號G02B3/00GK1629656SQ20041010079
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者清水信雄 申請人:精工愛普生株式會(huì)社