專(zhuān)利名稱(chēng)：微透鏡、其制造方法、其陣列以及電光裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如使用于液晶裝置等電光裝置中的微透鏡、微透鏡陣列、它們的制造方法以及具備該微透鏡的電光裝置和電子設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在液晶裝置等的電光裝置中，例如在對(duì)向基板上裝入與各像素對(duì)應(yīng)的微透鏡，或者粘貼裝入了這種多個(gè)微透鏡的微透鏡陣列板。通過(guò)利用這種微透鏡陣列，能在電光裝置中實(shí)現(xiàn)明亮的顯示。也就是說(shuō)，微透鏡通過(guò)將從像背光源一樣的光源所出射的光無(wú)損耗地聚光到各像素的開(kāi)口區(qū)域上，使從光源所出射的光的利用效率得到提高。例如，包括這種微透鏡的液晶裝置一般是通過(guò)在除圖像顯示區(qū)域之外的部分上采用粘接樹(shù)脂將對(duì)向基板和元件基板邊進(jìn)行間隙調(diào)整邊加以密封并且在其中封入液晶來(lái)制造的，該對(duì)向基板內(nèi)置有微透鏡陣列，該元件基板對(duì)各像素形成有像素電極及薄膜晶體管之類(lèi)的開(kāi)關(guān)元件等。
在這種液晶裝置中，為了減低亮度不均勻及色彩不均勻，使液晶層的厚度在液晶面板整體上變得均勻成為重要的因素。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的技術(shù)，按原狀使微透鏡的周邊部成為曲面，使微透鏡的中央部成為平坦面。因此，減低微透鏡的厚度，并通過(guò)使形成于微透鏡上的樹(shù)脂層厚度盡可能變薄，減低液晶層的厚度不均。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2000-193928號(hào)公報(bào)對(duì)于這種電光裝置，一般要求裝置的長(zhǎng)壽命化。
但是，由本申請(qǐng)發(fā)明人等確認(rèn)出，一般情況下若使用微透鏡，則對(duì)于例如液晶和取向膜之中的位于各像素開(kāi)口區(qū)域中央的部分，因?yàn)楣庠垂馔ㄟ^(guò)微透鏡局部集中進(jìn)行照射，所以在該部分上明顯產(chǎn)生劣化。
另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)用來(lái)減低液晶層的厚度不均，沒(méi)有考慮到本申請(qǐng)發(fā)明人等考慮到的對(duì)于因聚光而引起的像素區(qū)域內(nèi)劣化所理解的敘述。再者，由于微透鏡的中央部分為平坦面，因而本申請(qǐng)發(fā)明人等預(yù)想到微透鏡的透鏡特性不良。也就是說(shuō)，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的微透鏡不對(duì)入射到作為平坦面的中央部分上的光進(jìn)行聚光，而按原狀使之透射，中央部不作為透鏡發(fā)揮作用。因而，存在下述技術(shù)性問(wèn)題所在，也就是難以通過(guò)在開(kāi)口區(qū)域內(nèi)有效對(duì)光進(jìn)行聚光來(lái)提高光的利用效率，因而難以提高顯示亮度及對(duì)比度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題所在而做出的，其目的為提供微透鏡的制造方法、微透鏡、微透鏡陣列以及電光裝置和電子設(shè)備，可以在不損害如亮度及對(duì)比度這樣的顯示性能的狀況下抑制因使光聚光到一點(diǎn)上而引起的液晶裝置等壽命的下降。
本發(fā)明所涉及的微透鏡的制造方法為了解決上述問(wèn)題，具備下述四種工序，第一工序?yàn)?，在透明基板上的形成微透鏡的透鏡曲面的透鏡形成區(qū)域中，形成平面形狀為島狀的腐蝕阻擋層；第二工序?yàn)?，在上述腐蝕阻擋層上形成中間層；第三工序?yàn)椋谏鲜鲋虚g層上形成腐蝕掩模層，該腐蝕掩模層在與上述腐蝕阻擋層對(duì)向的位置上設(shè)置有開(kāi)口部；第四工序?yàn)楦g工序，采用各向同性腐蝕法，從上述開(kāi)口部對(duì)上述中間層進(jìn)行腐蝕，再?gòu)纳鲜龈g阻擋層的側(cè)面將上述透明基板與上述中間層一并進(jìn)行腐蝕。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法，首先在例如石英基板或玻璃基板這樣的透明基板上的透鏡形成區(qū)域內(nèi)，形成腐蝕阻擋層。腐蝕阻擋層在透明基板上具有島狀的平面形狀，例如具有比經(jīng)過(guò)后述腐蝕工序最后形成了微透鏡時(shí)的透鏡形成區(qū)域在結(jié)果上小的尺寸。另外，在透明基板上例如形成多個(gè)微透鏡的透鏡曲面時(shí)將形成多個(gè)腐蝕阻擋層，該多個(gè)腐蝕阻擋層對(duì)準(zhǔn)最后形成的多個(gè)微透鏡的位置分散成島狀。
接著，在腐蝕阻擋層上形成中間層。中間層例如是采用像CVD法或者濺射法這樣的廣泛使用的膜形成方法來(lái)形成的。接著，在中間層上形成腐蝕掩模層，該腐蝕掩模層在與腐蝕阻擋層對(duì)向的位置上設(shè)置了開(kāi)口部。腐蝕掩模層例如也可以直接形成到中間層上，使之避開(kāi)與腐蝕阻擋層對(duì)向的位置。此外，開(kāi)口部例如在形成腐蝕掩模層使之覆蓋中間層上的整體之后，將包括與腐蝕阻擋層對(duì)向的位置在內(nèi)的區(qū)域除去，來(lái)形成。這樣一來(lái)，在透明基板上形成腐蝕阻擋層、中間層及腐蝕掩模層之后，采用各向同性腐蝕法從開(kāi)口部對(duì)中間層進(jìn)行腐蝕，再?gòu)母g阻擋層的側(cè)面將透明基板與中間層一起進(jìn)行腐蝕。更為具體而言，隨著中間層從開(kāi)口部朝向外側(cè)被腐蝕，腐蝕阻擋層外露，一邊對(duì)通過(guò)除去中間層而從腐蝕阻擋層的側(cè)面外露的透明基板進(jìn)行腐蝕，一邊繼續(xù)對(duì)中間層進(jìn)行腐蝕。
其結(jié)果為，在透明基板上借助于腐蝕阻擋層的存在，而形成特殊形狀的透鏡曲面。更為具體而言，從腐蝕阻擋層的側(cè)面朝向腐蝕阻擋層的內(nèi)側(cè)行進(jìn)的腐蝕面在腐蝕阻擋層的下方相遇，形成在腐蝕阻擋層側(cè)變凸的透鏡曲面。另一方面，朝向腐蝕阻擋層的外側(cè)行進(jìn)的腐蝕面形成在與形成于腐蝕阻擋層下方的透鏡曲面相反側(cè)變凸的透鏡曲面。因?yàn)橥该骰鍙母g阻擋層的側(cè)面及腐蝕后的中間層的下方進(jìn)行腐蝕，所以上述的透鏡曲面在透明基板的透鏡形成區(qū)域上構(gòu)成連續(xù)連結(jié)的一個(gè)透鏡曲面。
如果對(duì)如上所形成的透鏡曲面例如填充具有光透過(guò)性的樹(shù)脂，就可以形成微透鏡，該微透鏡具有中央部分比周?chē)枷莸耐哥R曲面。這種微透鏡可以將比周?chē)枷莸耐哥R中央部分和位于透鏡中央部分周?chē)闹芫壊糠值碾p方作為透鏡，使之發(fā)揮作用。再者，還可以借助于特殊的透鏡曲面，使從光源所出射的光聚光到像素區(qū)域上，并且將光邊適當(dāng)分散以免集中到像素區(qū)域的一點(diǎn)上，邊進(jìn)行聚光。因而，可以在不損害像素區(qū)域上的光透過(guò)性的狀況下，抑制因光集中到一點(diǎn)上而引起的像素區(qū)域各部的劣化。據(jù)此，例如可以抑制像素區(qū)域內(nèi)的取向膜產(chǎn)生劣化，能夠延長(zhǎng)液晶裝置等的壽命。另外，作為該微透鏡也可以不對(duì)腐蝕面填充樹(shù)脂等，而將腐蝕后的透明基板的腐蝕面直接作為透鏡曲面來(lái)使用。
還有，本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法并不限定于像液晶裝置這樣的電光裝置所具備的微透鏡的制造，不言而喻只要是具備微透鏡的電光裝置，對(duì)任何裝置都可以使用。另外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法，還可以通過(guò)變更腐蝕阻擋層的形狀或者變更腐蝕阻擋層和開(kāi)口部之間的位置關(guān)系、尺寸及形狀等，來(lái)形成多個(gè)微透鏡的組合。
在本發(fā)明所涉及的微透鏡陣列制造方法的一個(gè)方式中，上述中間層的腐蝕速率比上述透明基板的腐蝕速率要大。
根據(jù)這種方式，由于上述中間層的腐蝕速率比上述透明基板的腐蝕速率大，因而可以形成非球面的透鏡曲面。中間層例如是采用像CVD法或?yàn)R射法一樣的廣泛使用的膜形成方法來(lái)形成的，中間層的腐蝕速率及透明基板的大小關(guān)系成為決定經(jīng)腐蝕工序所形成的微透鏡的透鏡曲面形狀之重要因素。
在本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法的其他方式中，上述腐蝕阻擋層的平面形狀為圓形。
根據(jù)這種方式，從腐蝕阻擋層的側(cè)面整體開(kāi)始腐蝕透明基板，在腐蝕阻擋層的下方腐蝕面相遇。在此，所謂腐蝕阻擋層的平面形狀意味著，透明基板表面內(nèi)的腐蝕阻擋層形狀。相遇后的腐蝕面沿腐蝕阻擋層圓周方向構(gòu)成平滑的透鏡曲面。
在本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法的其他方式中，上述開(kāi)口部的平面形狀為圓形。
根據(jù)這種方式，以開(kāi)口部為中心，中間層以各向同性的方式進(jìn)行腐蝕。更為具體而言，沿中間層的橫向也就是透明基板上中間層延伸的方向，中間層以各向同性的方式進(jìn)行腐蝕。據(jù)此，可以通過(guò)設(shè)定開(kāi)口部和腐蝕阻擋層的形狀、尺寸或者位置關(guān)系，將預(yù)期的透鏡曲面形成在透明基板上。
在本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法的其他方式中，上述開(kāi)口部和上述腐蝕阻擋層在上述透明基板上平面看位于同軸。
根據(jù)這種方式，因?yàn)殚_(kāi)口部及腐蝕阻擋層平面看上去位于同軸，所以可以使從開(kāi)口部到腐蝕阻擋層側(cè)面的距離沿腐蝕阻擋層的圓周方向相等，能夠在腐蝕阻擋層的側(cè)面整體上同時(shí)或者保持若干時(shí)間的偏差從腐蝕阻擋層的側(cè)面開(kāi)始進(jìn)行對(duì)透明基板實(shí)施的腐蝕。更為具體而言，例如在開(kāi)口部及腐蝕阻擋層的平面形狀為圓形時(shí)，可以從腐蝕阻擋層的側(cè)面整體同時(shí)實(shí)施對(duì)透明基板的腐蝕。在此，所謂“平面看上去”意味著，從腐蝕阻擋層的上方看到上述各層的情形。因而，通過(guò)對(duì)透明基板從腐蝕阻擋層的側(cè)面朝向腐蝕阻擋層的內(nèi)側(cè)實(shí)施的腐蝕，具有沿腐蝕阻擋層的圓周方向相等的曲率半徑之透鏡曲面平面看上去形成為同心圓狀?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)被這種透鏡曲面所包圍的空間，填充例如具有光透過(guò)性的透鏡形成材料，來(lái)形成透鏡曲面，該透鏡曲面從腐蝕阻擋層及開(kāi)口部的中心以各向同性的方式更為具體而言按同心圓狀使等高線(xiàn)擴(kuò)展。
在本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法的其他方式中，在上述透鏡形成區(qū)域內(nèi)形成有上述腐蝕阻擋層的區(qū)域尺寸比形成有上述開(kāi)口部的區(qū)域尺寸要大。
根據(jù)這種方式，從面對(duì)透鏡形成區(qū)域內(nèi)開(kāi)口部的中間層朝向腐蝕阻擋層的側(cè)面進(jìn)行腐蝕，并從腐蝕阻擋層上方的中間層到腐蝕阻擋層的側(cè)面依次進(jìn)行腐蝕。據(jù)此，對(duì)透明基板的腐蝕從腐蝕阻擋層的側(cè)面開(kāi)始，在腐蝕阻擋層的下方平面看上去形成同心圓狀的透鏡曲面。再者，從腐蝕阻擋層的側(cè)面向周?chē)愿飨蛲缘姆绞竭M(jìn)行腐蝕，透鏡曲面整體最后具有同心圓狀的等高線(xiàn)地成為連續(xù)的曲面。
另外，在中間層的腐蝕速率比透明基板的腐蝕速率大時(shí)，可以在腐蝕阻擋層的內(nèi)側(cè)及外側(cè)形成透鏡曲面的曲率半徑不同的透鏡曲面。在作為各向同性腐蝕法例如采用濕法腐蝕時(shí)，由于中間層比透明基板腐蝕得快，因而可以使形成于腐蝕阻擋層外側(cè)的透鏡曲面成為非球面。更為具體而言，位于腐蝕后的中間層下方的透明基板一部分與透明基板的其他區(qū)域相比，其接觸到腐蝕液的接觸區(qū)域變大，僅僅接觸區(qū)域較大的透明基板的一部分比其他區(qū)域易于腐蝕。因此，能夠使形成于腐蝕阻擋層外側(cè)的透鏡曲面成為非球面。另一方面，在中間層及透明基板的腐蝕速率相同時(shí)，腐蝕后的透明基板的腐蝕面為球面。通過(guò)對(duì)具有和透明基板的腐蝕速率相同或者比透明基板的腐蝕速率大的腐蝕速率的中間層進(jìn)行選擇，可以選擇非球面或球面的任一個(gè)來(lái)作為透鏡形成面，能夠調(diào)整微透鏡的透鏡曲面的曲率半徑使之成為預(yù)期的透鏡特性。
本發(fā)明的第1發(fā)明所涉及的微透鏡為了解決上述問(wèn)題，具備透鏡周緣部，以包括在一個(gè)平面的法線(xiàn)的周?chē)由斐森h(huán)狀的棱線(xiàn)的方式朝向棱線(xiàn)外側(cè)及內(nèi)側(cè)的各自?xún)A斜，沿著上述法線(xiàn)從上述一個(gè)平面突出；和透鏡中央部，被上述透鏡周緣部所包圍，沿著上述法線(xiàn)朝向上述一個(gè)平面凹陷；從上述透鏡周緣部表面到上述透鏡中央部表面的區(qū)域是透鏡曲面。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡，通過(guò)將透鏡周緣部及透鏡中央部的表面作為透鏡曲面，可以形成為使透鏡曲面的一個(gè)區(qū)域從一個(gè)平面突出，并且使透鏡曲面的其它區(qū)域朝向一個(gè)平面凹陷的形狀。根據(jù)這種透鏡曲面，首先利用透鏡周緣部的表面聚光到2維面上的光的光強(qiáng)度分布，沿著利用透鏡中央部的表面同樣聚光到2維面上的光的光強(qiáng)度分布的圓周方向而存在。也就是說(shuō)，通過(guò)透鏡中央部及透鏡周緣部分別進(jìn)行聚光，可以作為一個(gè)微透鏡整體對(duì)入射到其形成區(qū)域上的光進(jìn)行聚光，并且在與該一個(gè)微透鏡對(duì)應(yīng)的像素開(kāi)口區(qū)域內(nèi)使之分散，以免該光聚光到一點(diǎn)上。
本發(fā)明的第2發(fā)明所涉及的微透鏡為了解決上述問(wèn)題，具備透鏡周緣部，其具有第1透鏡曲面，該第1透鏡曲面以包括在一個(gè)平面的法線(xiàn)周?chē)由斐森h(huán)狀的棱線(xiàn)的方式朝向棱線(xiàn)外側(cè)及內(nèi)側(cè)的各自?xún)A斜，并沿上述法線(xiàn)從上述一個(gè)平面突出；和透鏡中央部，其具有第2透鏡曲面，該第2透鏡曲面被上述透鏡周緣部所包圍，和上述第1透鏡曲面連續(xù)連結(jié)，沿上述法線(xiàn)朝向上述一個(gè)平面凹陷。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡，可以通過(guò)具有第1透鏡曲面的透鏡周緣部及具有第2透鏡曲面的透鏡中央部使之分散，以免光聚光到一點(diǎn)上。在此，本發(fā)明所涉及的所謂“一個(gè)平面”例如意味著透鏡中央部及透鏡周緣部的底面，也就是微透鏡的底面。透鏡周緣部在微透鏡底面上的法線(xiàn)周?chē)由欤哥R周緣部的棱線(xiàn)在法線(xiàn)的周?chē)由斐森h(huán)狀。透鏡周緣部具有朝向棱線(xiàn)外側(cè)及內(nèi)側(cè)的各自?xún)A斜的第1透鏡曲面，并沿著底面的法線(xiàn)從微透鏡的底面突出。另一方面，透鏡中央部具有被透鏡周緣部所包圍，并且和第1透鏡曲面連續(xù)連結(jié)的第2透鏡曲面。第2透鏡曲面與第1透鏡曲面不同，朝向一個(gè)平面凹陷。更為具體而言，若平面看微透鏡，則具有第1透鏡曲面和被第1透鏡曲面所包圍的第2透鏡曲面，并且通過(guò)這些曲面連續(xù)連結(jié)而形成平滑的一個(gè)透鏡曲面。還有，透鏡中央部的凹槽包括兩種情況，一種是透鏡周緣部朝向微透鏡的中心在一點(diǎn)上進(jìn)行結(jié)合的情況，另一種是凹槽的底部具有若干擴(kuò)展的情況。
根據(jù)這種透鏡中央部及透鏡周緣部，首先利用透鏡周緣部聚光到2維面上的光的光強(qiáng)度分布，沿著利用透鏡中央部同樣聚光到2維面上的光的光強(qiáng)度分布的圓周方向而存在。也就是說(shuō)，由于通過(guò)透鏡中央部及透鏡周緣部分別進(jìn)行聚光，因而可以作為一個(gè)微透鏡整體對(duì)入射到其形成區(qū)域上的光進(jìn)行聚光，并且在與該一個(gè)微透鏡對(duì)應(yīng)的像素開(kāi)口區(qū)域內(nèi)使之分散，以免該光聚光到一點(diǎn)上。根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡，能夠一邊將透鏡周緣部及透鏡中央部的雙方作為分別具備不同的第1透鏡曲面及第2透鏡曲面的透鏡使之發(fā)揮作用，一邊將微透鏡整體作為一個(gè)透鏡使之發(fā)揮作用。據(jù)此，可以邊將入射到微透鏡上的全部光高效聚光到預(yù)定區(qū)域例如各像素的開(kāi)口區(qū)域內(nèi)，邊適當(dāng)使光分散，能夠使顯示的亮度及對(duì)比度得到提高，并且延長(zhǎng)液晶裝置等的壽命。
在本發(fā)明的第1及第2發(fā)明所涉及的微透鏡的一個(gè)方式中，上述透鏡周緣部及上述透鏡中央部以上述法線(xiàn)為中心軸被同軸形成。
根據(jù)這種方式，平面看上去，透鏡周緣部同心圓狀地位于透鏡中央部的周?chē)＠眠@種透鏡中央部及透鏡周緣部而聚光的光表現(xiàn)出分散成同心圓狀的光強(qiáng)度分布，可以抑制光聚光到一點(diǎn)上。
根據(jù)本發(fā)明的第2發(fā)明所涉及的微透鏡的其他方式，上述第1透鏡曲面及上述第2透鏡曲面其曲率半徑不同。
根據(jù)這種方式，可以按照第1透鏡曲面及第2透鏡曲面的曲率半徑不同調(diào)整光強(qiáng)度分布，例如可以調(diào)整位于像素區(qū)域的取向膜上的光強(qiáng)度分布，以便不僅是一點(diǎn)變強(qiáng)。另外，還可以使之高效聚光到像素區(qū)域的整體上，并且使光強(qiáng)度分布在像素區(qū)域內(nèi)進(jìn)行分散。
在本發(fā)明的第2發(fā)明所涉及的微透鏡的其他方式中，以與上述棱線(xiàn)延伸的延伸方向正交的面截上述第1透鏡曲面后的剖面形狀是球面形狀或者非球面形狀。
根據(jù)這種方式，由于第1透鏡曲面的剖面形狀是球面形狀或非球面形狀，因而可以使所聚光的光的光強(qiáng)度分布進(jìn)行分散，并且將微透鏡的厚度設(shè)計(jì)成預(yù)期的厚度。特別是，在第1透鏡曲面是非球面形狀時(shí)，能夠讓光聚光到特定的范圍內(nèi)，并且使微透鏡的厚度變薄。
本發(fā)明所涉及的微透鏡陣列為了解決上述問(wèn)題，排列多個(gè)上述本發(fā)明的微透鏡。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡陣列，與上述微透鏡相同，能夠在不損害像素區(qū)域的光透過(guò)率的狀況下，抑制光聚光到一點(diǎn)上。尤其是，其排列為各微透鏡面對(duì)電光裝置每個(gè)像素的微透鏡陣列可以通過(guò)針對(duì)各像素對(duì)光進(jìn)行聚光來(lái)提高像素的亮度等，并且抑制因聚光而引起的像素區(qū)域的各部劣化。
本發(fā)明所涉及的電光裝置為了解決上述問(wèn)題，具備上述本發(fā)明的微透鏡。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的微透鏡，與上述微透鏡相同，能夠在不損害像素區(qū)域的光透過(guò)率的狀況下，抑制光聚光到一點(diǎn)上。因而，可以提供一種顯示性能優(yōu)良的電光裝置。另外，由于本發(fā)明所涉及的電光裝置如上所述具備有透鏡特性?xún)?yōu)良的微透鏡，因而可以通過(guò)微透鏡來(lái)提高光的利用效率，并且還能夠使各像素中的光透過(guò)率及對(duì)比度得到提高。因而，本發(fā)明所涉及的電光裝置可以進(jìn)行高品質(zhì)的圖像顯示，并且具有高壽命。
本發(fā)明所涉及的電子設(shè)備為了解決上述問(wèn)題，具備上述本發(fā)明的電光裝置。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的電子設(shè)備，由于具備有上述本發(fā)明所涉及的電光裝置，因而能夠?qū)崿F(xiàn)具有高壽命且可進(jìn)行高品質(zhì)顯示的投影型顯示裝置、液晶電視機(jī)、便攜式電話(huà)機(jī)、電子記事本、文字處理機(jī)、取景器式或監(jiān)視器直觀式磁帶錄像機(jī)、工作站、電視電話(huà)、POS終端及觸摸面板等的各種電子設(shè)備。另外，作為本發(fā)明所涉及的電子設(shè)備，例如除電子紙張等的電泳裝置之外，還可以實(shí)現(xiàn)利用電子放射元件的顯示裝置(Field EmissionDisplay(場(chǎng)發(fā)射顯示器)及Surface-Conduction Electron-Emitter Display(表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射顯示器))以及DLP(Digital Light Processing(數(shù)字光處理))等。
本發(fā)明的這種作用及其他有用之處可以通過(guò)下面說(shuō)明的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明。


圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡陣列板結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是對(duì)本實(shí)施方式所涉及的微透鏡之中相鄰的微透鏡進(jìn)行放大所示的平面圖。
圖3是對(duì)本實(shí)施方式所涉及的微透鏡陣列板的剖面一部分進(jìn)行放大所示的主要部分放大圖。
圖4是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡制造工序的工序剖面圖(其1)。
圖5是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡制造工序的工序剖面圖(其2)。
圖6是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡制造工序的工序剖面圖(其3)。
圖7是表示本實(shí)施方式的掩模層2及開(kāi)口部5配置狀態(tài)的平面圖。
圖8是從腐蝕面一側(cè)看本實(shí)施方式的透明板部件210的平面圖。
圖9是圖8的IX-IX′線(xiàn)剖面圖。
圖10是對(duì)圖6(a)進(jìn)行放大所示的放大圖。
圖11是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡外觀形狀的立體圖。
圖12表示的是本實(shí)施方式所涉及的微透鏡形狀和光強(qiáng)度分布之間的關(guān)系。
圖13是模式地表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡及以往微透鏡的光路徑的模式圖。
圖14是作為本實(shí)施方式所涉及的電光裝置一個(gè)示例的液晶裝置的平面圖。
圖15是圖14的H-H′線(xiàn)剖面圖。
圖16是模式地表示本實(shí)施方式的微透鏡陣列板上所配置的遮光膜及微透鏡的配置關(guān)系的平面圖。
圖17是更為詳細(xì)表示圖15所示的剖面的剖面圖。
圖18是表示本實(shí)施方式所涉及的電子設(shè)備一個(gè)示例的剖面圖。
符號(hào)說(shuō)明掩模層2、4，中間層3，開(kāi)口部5，透明板部件210，微透鏡500，透鏡周緣部500A，透鏡中央部500B，透鏡曲面12a，棱線(xiàn)501。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)于本發(fā)明所涉及的微透鏡的制造方法、微透鏡、微透鏡陣列以及電光裝置和電子設(shè)備，邊參照附圖邊進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(微透鏡陣列板)首先，對(duì)于使用本發(fā)明所涉及的微透鏡的微透鏡陣列板，參照?qǐng)D1到圖3進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡陣列板概略結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是對(duì)微透鏡陣列板所具備的微透鏡之中相鄰的4個(gè)微透鏡所涉及的部分進(jìn)行放大所示的平面圖。圖3是對(duì)本實(shí)施方式的微透鏡陣列板剖面一部分進(jìn)行放大所示的放大圖。
在圖1中，本實(shí)施方式的微透鏡陣列板20的結(jié)構(gòu)具備多個(gè)微透鏡500，該多個(gè)微透鏡500在作為本發(fā)明所涉及的“透明基板”一個(gè)示例的透明板部件210上平面排列成矩陣狀。透明板部件210例如是石英板等，按矩陣狀開(kāi)掘多個(gè)凹狀的凹槽。在透明板部件210上所開(kāi)掘的凹狀凹槽中，填充例如由感光性樹(shù)脂材料構(gòu)成的粘接劑。因使該粘接劑硬化而形成粘接層230，覆蓋透明板部件210地配置的玻璃罩200和透明板部件210被相互粘接。對(duì)玻璃罩200及透明板部件210進(jìn)行粘接的粘接劑例如是與透明板部件210相比其折射率高的透明粘接層。
在圖2及圖3中，微透鏡500的透鏡曲面利用相互折射率不同的透明板部件210和粘接層230被大致規(guī)定。微透鏡500在圖3中大致作為向下方突出成凸?fàn)畹耐雇哥R來(lái)形成。
本實(shí)施方式所涉及的微透鏡500如下所述是采用本發(fā)明特有的制造方法來(lái)制造的，微透鏡500的透鏡曲面的結(jié)構(gòu)具備曲率半徑相互不同的周緣部500A和中央部500B。透鏡周緣部500A是微透鏡500周緣一側(cè)的部分，是向附圖中下方成凸形狀的部分。透鏡中央部500B是構(gòu)成微透鏡500的部分之中的透鏡周緣部500A內(nèi)側(cè)的部分，是向附圖中上方成凸形狀的部分。更為具體而言，透鏡中央部500B是包括朝向微透鏡500的底面502凹陷的透鏡曲面在內(nèi)的部分。
微透鏡陣列板20在其使用時(shí)，微透鏡500對(duì)應(yīng)于下述液晶裝置等電光裝置的各像素地配置。因而，入射到各微透鏡500上的入射光利用微透鏡500的折射作用，朝向電光裝置中各像素的中央進(jìn)行聚光。還有，對(duì)于微透鏡500的結(jié)構(gòu)，將在下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
(微透鏡的制造方法)下面，對(duì)于本實(shí)施方式所涉及的微透鏡制造方法，通過(guò)參照?qǐng)D4至圖9進(jìn)行說(shuō)明。圖4至圖6是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡制造方法的一系列工序剖面圖，圖7是表示掩模層2及開(kāi)口部5配置狀態(tài)的平面圖。
在圖4(a)中，在透明板部件210上形成作為本發(fā)明所涉及的“腐蝕阻擋層”一個(gè)示例的掩模層2，并在其上依次形成中間層3及作為本發(fā)明所涉及的“腐蝕掩模層”一個(gè)示例的掩模層4。掩模層2例如是采用CVD(Chemical Vapor Deposition，化學(xué)氣相沉積)法等所形成的非結(jié)晶型硅膜或具有耐氫氟酸性的Cr膜、多晶硅膜等。在本實(shí)施方式中，透明板部件210表面內(nèi)掩模層2的形狀為圓形，掩模層2在透明板部件210上形成為島狀。
中間層3是以具有大于等于透明板部件210腐蝕速率的腐蝕速率的材料作為主要材料來(lái)形成的層。中間層3例如是采用CVD法或?yàn)R射法來(lái)形成的，使之具有預(yù)期的腐蝕速率。還有，在下面將對(duì)于中間層3的腐蝕速率比透明板部件210的腐蝕速率大的情形進(jìn)行說(shuō)明。如下所述，在中間層3的腐蝕速率比透明板部件210的腐蝕速率大時(shí)，可以使最終形成的微透鏡成為非球面，在中間層3的腐蝕速率與透明板部件210的腐蝕速率相同時(shí)，微透鏡的透鏡曲面可以成為球面。
掩模層4是采用與掩模層2相同的方法形成的，具備開(kāi)口部5，其設(shè)置為使中間層3表面的一部分外露。開(kāi)口部5是在與掩模層2的中心軸相同的軸上具有中心的圓形孔部，并且開(kāi)口部5的尺寸比掩模層2要小，更為具體而言圓形開(kāi)口部5的直徑比圓形掩模層2的直徑要小。也就是說(shuō)，換言之掩模層2的尺寸在透明板部件210的透鏡形成面上比開(kāi)口部5的尺寸要大。還有，掩模層2、4以及開(kāi)口部5的平面形狀、尺寸及位置關(guān)系是說(shuō)明本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法所用的一個(gè)示例，只要形成有掩模層2和開(kāi)口部5即可，該掩模層2在透明板部件210上形成為島狀，該開(kāi)口部5的配置為夾置中間層3與掩模層2對(duì)向。
開(kāi)口部5與掩模層2的中心軸位于同軸上。因而，在從掩模層4的上方看開(kāi)口部5及掩模層2時(shí)，掩模層2及開(kāi)口部5的邊緣部各自處于同心圓狀。還有，在下面雖然以掩模層2及開(kāi)口部5的平面形狀為圓形進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明所涉及的微透鏡制造方法并不將其他平面形狀從掩模層2及開(kāi)口部5的平面形狀排除，例如掩模層2及開(kāi)口部5的平面形狀也可以是正三角形、正方形、正六角形、正八角形或者對(duì)中心軸成旋轉(zhuǎn)對(duì)像的其他平面形狀。
此處，通過(guò)參照?qǐng)D7，說(shuō)明掩模層2及開(kāi)口部5的配置狀態(tài)。
在圖7中，在透明板部件210上依次形成掩模層2、中間層3及掩模層4，通過(guò)參照?qǐng)D4至圖6說(shuō)明的微透鏡制造方法相當(dāng)于除去下述工序所示的工序剖面圖，該工序?yàn)閺男纬捎谘谀?上的多個(gè)開(kāi)口部5之中的一個(gè)開(kāi)口部5對(duì)中間層3及透明板部件210進(jìn)行腐蝕的工序。
掩模層2在透明板部件210的透鏡形成區(qū)域500a各自上形成為島狀，此外，透鏡形成區(qū)域500a在使微透鏡完成之后，與重疊配置微透鏡板20的多個(gè)像素的配置一致地被規(guī)定，沿著附圖中的縱向及橫向形成為矩陣狀。由于從設(shè)置于掩模層4上的多個(gè)開(kāi)口部5一并對(duì)中間層3及透明板部件210進(jìn)行腐蝕，因而可以分別形成單個(gè)的微透鏡的透鏡曲面，能夠形成微透鏡陣列板20，該微透鏡陣列板20具備多個(gè)參照?qǐng)D1至圖3說(shuō)明的微透鏡。
再者，在圖4(b)中，從開(kāi)口部5對(duì)中間層3以各向同性的方式進(jìn)行腐蝕。在此，“各向同性的方式”意味著，從在掩模層2的中心軸A上位于同軸的開(kāi)口部5朝向附圖中的外側(cè)對(duì)中間層3均勻進(jìn)行腐蝕，在本實(shí)施方式中例如通過(guò)濕法腐蝕將中間層3沿著附圖中的橫向進(jìn)行腐蝕。還有，中間層3沿著附圖中的縱向也就是厚度方向進(jìn)行腐蝕，但是沿厚度方向的對(duì)中間層3的腐蝕一旦因掩模層2而停止，就只沿著橫向進(jìn)行對(duì)中間層3的腐蝕。
在圖4(c)中，若對(duì)中間層3的腐蝕進(jìn)一步行進(jìn)并從掩模層2的側(cè)面開(kāi)始外露透明板部件210的表面，則透明板部件210以掩模層2的側(cè)面為起點(diǎn)被腐蝕。在此，在本實(shí)施方式中，因?yàn)殚_(kāi)口部5與掩模層2的中心軸同軸設(shè)置，所以從開(kāi)口部5的中心到掩模層2的側(cè)面部2a的距離在掩模層2的側(cè)面部2a整體上都相等。因而，中間層3的腐蝕面同時(shí)到達(dá)掩模層2的側(cè)面部2a整體，并且對(duì)透明板部件210的腐蝕以掩模層2的側(cè)面部2a為起點(diǎn)在掩模層2的側(cè)面部2a整體上同時(shí)開(kāi)始。對(duì)透明板部件210的腐蝕以掩模層2的側(cè)面部2a為起點(diǎn)，沿著附圖中的橫向并沿著掩模層2的內(nèi)側(cè)及外側(cè)以及附圖下方的各自對(duì)著進(jìn)行，如下所述對(duì)于透明板部件210的至少被掩模層2覆蓋的區(qū)域，以各向同性的方式實(shí)施腐蝕。
在圖5(a)中，透明板部件210以掩模層2的側(cè)面部2a為起點(diǎn)，使腐蝕行進(jìn)。透明板部件210從附圖中掩模層2的兩個(gè)側(cè)面部2a分別朝向附圖中的內(nèi)側(cè)及外側(cè)進(jìn)行腐蝕，在從附圖中的上方看透明板部件210時(shí)，從中心軸A朝向外側(cè)按同心圓狀形成具有等高線(xiàn)的腐蝕面。
在圖5(b)中，若透明板部件210的腐蝕進(jìn)一步行進(jìn)，則從掩模層2的側(cè)面部2a朝向中心軸A腐蝕透明板部件210所成的腐蝕面，在掩模層2下方的中心軸A上相遇，形成從掩模層2的中心軸A朝向外側(cè)具有下擺形的凸部11。凸部11是本發(fā)明所涉及的“透鏡中央部”一個(gè)示例，并具備朝向附圖中的上方翹起的頂點(diǎn)部。
在圖5(c)中，若進(jìn)一步使腐蝕行進(jìn)，則凸部11的頂點(diǎn)部從掩模層2離開(kāi)。因此，凸部11的頂點(diǎn)部形成具有平滑曲面的凸部13。在凸部13的周?chē)纬裳刂行妮SA的圓周方向延伸的凹部12。在此，從凸部11使腐蝕行進(jìn)后的凸部13也相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“透鏡中央部”一個(gè)示例。因而，既可以在形成了凸部11的階段將腐蝕工序停止來(lái)形成微透鏡，也可以在形成凸部13之前使腐蝕行進(jìn)來(lái)形成微透鏡。還有，在將凸部11作為微透鏡的透鏡中央部時(shí)，在凸部11的周?chē)由斓那鏋榍蛎妗?br> 在此，對(duì)于利用中間層3腐蝕速率的不同得到的腐蝕面形狀也就是最終形成的透鏡曲面形狀，進(jìn)行說(shuō)明。附圖中的虛線(xiàn)是圖5(b)所示的腐蝕面，因?yàn)橹虚g層3與透明板部件210相比腐蝕速率較高，所以掩模層2的側(cè)面部2a的外側(cè)的透明板部件210上的中間層3，與透明板部件210相比較早地沿著附圖中的橫向進(jìn)行腐蝕。因而，接近附圖中兩端的區(qū)域的透明板部件210除從掩模層2的側(cè)面部2a行進(jìn)的腐蝕之外，還從通過(guò)除去中間層3而外露的面進(jìn)行腐蝕。附圖中，透明板部件210的靠掩模層2的側(cè)面部2a外側(cè)的區(qū)域與從掩模層2的側(cè)面部2a朝向中心軸A行進(jìn)的腐蝕相比，腐蝕量增多。也就是說(shuō)，從掩模層2的側(cè)面部2a朝向中心軸A行進(jìn)的腐蝕面構(gòu)成以掩模層2的側(cè)面部2a為中心的球面一部分，另一方面從掩模層2的側(cè)面部2a向外側(cè)行進(jìn)的腐蝕面成為具有與掩模層2下方腐蝕面不同的曲率半徑的曲面，構(gòu)成和掩模層2下方的腐蝕面連續(xù)的非球面。因而，透明板部件210的腐蝕面成為在掩模層2的下方和掩模層2的外側(cè)分別不同曲率半徑的曲面連結(jié)而成的透鏡曲面。
這樣，若從圖5(b)的狀態(tài)使腐蝕進(jìn)一步行進(jìn)，則在結(jié)束腐蝕的時(shí)刻，在透明板部件210上形成凸部13和凹部12，該凸部13具有平緩的曲面，該凹部12在凸部13的周?chē)哂泻屯共?3同心圓狀地相等的深度。還有，本發(fā)明所涉及的“第1透鏡曲面”及“第2透鏡曲面”的邊界意味著，以形成凸部11后進(jìn)一步使腐蝕行進(jìn)的階段為界線(xiàn)于微透鏡的周緣部和中央部上分別形成的透鏡曲面的邊界。更為具體而言，進(jìn)一步對(duì)凸部11進(jìn)行腐蝕形成的凸部13的表面相當(dāng)于“第2透鏡曲面”的一個(gè)示例，凹部12的表面相當(dāng)于“第1透鏡曲面”的一個(gè)示例。通過(guò)在接下來(lái)的工序中填充像透明樹(shù)脂這樣的透鏡形成材料使之覆蓋凸部13和凹部12，可以形成具備透鏡曲面的微透鏡，該透鏡曲面反映出凸部13的曲面以及凹部12內(nèi)側(cè)的曲面。更為具體而言，如下所述微透鏡的透鏡中央部比透鏡中央部周?chē)耐哥R周緣部凹陷，可以形成在透鏡中央部和透鏡周緣部上具有不同透鏡曲面的微透鏡。
接著，在圖6(a)中，從形成有凸部13和凹部12的透明板部件210將掩模層2及掩模層4除去。掩模層2因腐蝕透明板部件210而成為脫離透明板部件210的狀態(tài)，在除去掩模層4時(shí)一并被除去。
在此，通過(guò)參照?qǐng)D8至圖10，詳細(xì)說(shuō)明透明板部件210上所形成的凸部13和凹部12的形狀。圖8是從腐蝕面一側(cè)看透明板部件210的平面圖，圖9是圖8的IX-IX′線(xiàn)的剖面圖。圖10是對(duì)圖9進(jìn)行放大所示的放大圖。
在圖8及圖9中，凸部13及凹部12從掩模層2的中心軸A朝向外側(cè)形成于透鏡形成區(qū)域500a內(nèi)。因?yàn)榫邆湎裢共?3及凹部12表面一樣的透鏡曲面的微透鏡例如對(duì)液晶裝置等所具備的多個(gè)像素之中的一個(gè)像素配置一個(gè)，所以包括凸部13及凹部12在內(nèi)的透鏡形成區(qū)域500a的尺寸是收置到一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)的尺寸。
在圖9中，凹部12內(nèi)側(cè)的曲面12a對(duì)于中心軸A是左右對(duì)稱(chēng)，并沿著凸部13的周?chē)瑯友由?。從凹?2的底部到凸部13的頂點(diǎn)部的高度比從凹部12的底部到凹部12的周緣部16的高度要低。凸部13的表面構(gòu)成曲面13a。曲面12a相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第1透鏡曲面”一個(gè)示例，曲面13a相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第2透鏡曲面”一個(gè)示例。因而，可以通過(guò)例如埋入像透明樹(shù)脂一樣的透鏡形成材料使之覆蓋凸部13及凹部12，來(lái)形成具有透鏡曲面的微透鏡，該透鏡曲面反映出曲面12a及13a的形狀。還有，也可以不填充像透明樹(shù)脂一樣的透鏡形成材料，而形成下述微透鏡，該微透鏡具備曲面13a及12a來(lái)作為連續(xù)的透鏡曲面。
在圖10中，對(duì)于曲面13a及12a進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。曲面13a構(gòu)成中心位于凸部13內(nèi)且以曲率半徑r規(guī)定的球面，曲面12a構(gòu)成中心位于凹部12的內(nèi)側(cè)也就是由曲面12a所包圍的空間上且以曲率半徑R規(guī)定的球面一部分。還有，曲率半徑R比曲率半徑r要大。曲面13a及12a構(gòu)成通過(guò)拐點(diǎn)連續(xù)的透鏡曲面。曲面12a構(gòu)成非球面，該非球面越是向附圖中的兩端越若干偏離球面。還有，在本實(shí)施方式中雖然曲面13a構(gòu)成以曲率半徑r規(guī)定的球面，但是也可以通過(guò)使對(duì)透明板部件210的腐蝕進(jìn)一步行進(jìn)，將曲面13a形成為比球面平坦的面。另外，與其相反也可以通過(guò)提前結(jié)束對(duì)透明板部件210的腐蝕，將凸部13的形狀作為圓錐形狀，使曲面13a進(jìn)行中心軸A上的一點(diǎn)相交。
再者，在圖6(b)中，將具有光透過(guò)性的粘接劑作為透鏡形成材料進(jìn)行涂敷，使之覆蓋凸部13及凹部12。通過(guò)在透明板部件210上按壓安裝上玻璃罩14并使粘接劑硬化，來(lái)形成粘接層230。其結(jié)果為，可以形成具備透鏡曲面的微透鏡500，該透鏡曲面分別反映出凸部13及凹部12的曲面。
(微透鏡的結(jié)構(gòu))下面，通過(guò)參照?qǐng)D11至圖13，說(shuō)明微透鏡的結(jié)構(gòu)。圖11是表示本實(shí)施方式所涉及的微透鏡外形形狀的立體圖。圖12表示的是微透鏡的形狀和通過(guò)微透鏡所聚光的光的光強(qiáng)度分布之間的關(guān)系。圖13是對(duì)以往微透鏡的光強(qiáng)度分布及本實(shí)施方式所涉及的微透鏡的光強(qiáng)度分布進(jìn)行比較的附圖。還有，圖11至圖13所示的本實(shí)施方式所涉及的微透鏡是經(jīng)過(guò)圖4至圖10所說(shuō)明的微透鏡制造工序來(lái)形成的。下面，對(duì)于和圖4至圖10相同的部分，標(biāo)注相同的參照符號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式所涉及的微透鏡具有對(duì)中心軸A成旋轉(zhuǎn)體的透鏡曲面，但是本發(fā)明所涉及的微透鏡其透鏡曲面并不限定為對(duì)于中心軸成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的形狀，例如并不排除在以包括微透鏡中心軸的面截微透鏡后的剖面中，對(duì)于中心軸其透鏡曲面為非對(duì)稱(chēng)的形狀。
在圖11中，微透鏡500的結(jié)構(gòu)具備透鏡周緣部500A，在微透鏡500的中心軸A周?chē)由?；和透鏡中央部500B，被透鏡周緣部500A所包圍。
透鏡周緣部500A是在圖4至圖6中對(duì)透明板部件210進(jìn)行腐蝕所形成的凹部12中填充與透明板部件210相比折射率高的透鏡形成材料來(lái)形成的，具有下述透鏡曲面，該透鏡曲面反映出腐蝕后的透明板部件210的凹部12的透鏡曲面。透鏡曲面12a相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第1透鏡曲面”一個(gè)示例。
透鏡中央部500B具有透鏡曲面13a，該透鏡曲面13a被透鏡周緣部500A所包圍并且比透鏡周緣部500A凹陷。也就是說(shuō)，透鏡曲面13a相當(dāng)于本發(fā)明所涉及的“第2透鏡曲面”一個(gè)示例，更為具體而言是朝向底面502凹陷。微透鏡500的透鏡曲面是透鏡曲面13a及透鏡曲面12a通過(guò)拐點(diǎn)進(jìn)行平滑連結(jié)來(lái)構(gòu)成的，微透鏡500的結(jié)構(gòu)具備一體的透鏡中央部500B及透鏡周緣部500A。
透鏡中央部500B構(gòu)成曲率半徑r的球面一部分。透鏡周緣部500A所具備的透鏡曲面12a之中的與透鏡中央部500B相鄰的區(qū)域的透鏡曲面構(gòu)成曲率半徑R的球面一部分，并且形成球面，該球面越是占據(jù)透鏡曲面12a之中的接近微透鏡500外側(cè)的區(qū)域的透鏡曲面其曲率半徑越大。作為透鏡周緣部500A頂點(diǎn)的棱線(xiàn)501對(duì)微透鏡500的底面502突出，并在作為本發(fā)明所涉及的“法線(xiàn)”一個(gè)示例的中心軸A周?chē)由?。利用從棱線(xiàn)501朝向附圖中的外側(cè)延伸的曲面503a和朝向內(nèi)側(cè)延伸的曲面503b，來(lái)構(gòu)成透鏡曲面12a。
在圖12中，通過(guò)微透鏡500所聚光的光的光強(qiáng)度分布D在作為聚光目的地的2維平面內(nèi)成同心圓狀并具有相同的光強(qiáng)度。光強(qiáng)度分布D分為與微透鏡500的透鏡中央部500B對(duì)應(yīng)的中央?yún)^(qū)域I、在中央?yún)^(qū)域I的外側(cè)擴(kuò)展成環(huán)狀的周邊區(qū)域II以及向周邊區(qū)域II的外側(cè)擴(kuò)展的周邊區(qū)域III。這3個(gè)區(qū)域之中的周邊區(qū)域II與其他區(qū)域相比光強(qiáng)度較強(qiáng)，是光進(jìn)行集中的區(qū)域，該光是通過(guò)沿微透鏡500的中心軸A周?chē)由斓耐哥R周緣部500A所聚光的。因?yàn)橹苓厖^(qū)域II是在中央?yún)^(qū)域I的周?chē)鷶U(kuò)展成環(huán)狀的區(qū)域，所以與聚光到一點(diǎn)上的情形相比周邊區(qū)域II上的光強(qiáng)度變?nèi)?。因而，在通過(guò)微透鏡500聚光到像素上時(shí)，可以抑制在像素的一點(diǎn)上進(jìn)行聚光，能夠抑制像素所包括的各部因光而產(chǎn)生劣化。例如，可以抑制液晶裝置等中的取向膜或液晶因所聚光的光而產(chǎn)生劣化。
在圖13(a)中，在以包括中心軸的面截以往的微透鏡60后的剖面上，微透鏡60作為具有一個(gè)凸部的凸透鏡發(fā)揮作用。通過(guò)微透鏡60后的光L1聚光到作為聚光目的地的2維平面S的特定區(qū)域上。通過(guò)微透鏡60后的光L1例如聚光到微透鏡60的焦點(diǎn)f上。特別是，在微透鏡60是非球面透鏡時(shí)，因?yàn)榻裹c(diǎn)f準(zhǔn)確度良好地在一點(diǎn)上相一致，所以位于該焦點(diǎn)的區(qū)域上所配置的各部例如像素內(nèi)的取向膜易于產(chǎn)生劣化。另外，即使在焦點(diǎn)不位于2維平面S上時(shí)，通過(guò)微透鏡60所聚光的光也聚光到作為光出射目的地的2維平面S內(nèi)的狹小區(qū)域上。
另一方面，在圖13(b)中，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的微透鏡500，可以通過(guò)在以包括微透鏡500中心軸A的面截微透鏡500后的剖面上的位于左右對(duì)稱(chēng)的透鏡周緣部500A及透鏡中央部500B，使光L2分別進(jìn)行聚光，將以往聚光到一點(diǎn)上的光分散開(kāi)。更為具體而言，分別位于附圖中左右的透鏡周緣部500A在作為聚光目的地的2維平面S1上分別具有焦點(diǎn)f1及f2，通過(guò)透鏡周緣部500A及透鏡中央部500B所聚光的光L2聚光到焦點(diǎn)f1及f2上。焦點(diǎn)f1及f2位于以中心軸A及作為光聚光目的地的2維平面S1的交點(diǎn)為中心的圓上，與聚光到一點(diǎn)上的情形相比能分散2維平面S1上的光強(qiáng)度。因而，根據(jù)微透鏡500，可以減低像素內(nèi)所配設(shè)各部的劣化。再者，微透鏡500與以往的微透鏡相同，具有在特定區(qū)域例如在和微透鏡500對(duì)向配置的像素內(nèi)使光進(jìn)行聚光的功能，也可以通過(guò)提高像素的光透過(guò)率使像素的顯示性能得到提高。
(電光裝置)下面，邊參照?qǐng)D14至圖17，邊說(shuō)明使用本實(shí)施方式所涉及的微透鏡之電光裝置。圖14是從與形成于其上的各結(jié)構(gòu)要件一起作為對(duì)向基板來(lái)使用的微透鏡陣列板一側(cè)看到TFT陣列基板的平面圖，圖15是圖14的H-H′剖面圖。這里，以作為電光裝置一個(gè)示例的驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)置型TFT有源矩陣驅(qū)動(dòng)方式的液晶裝置為示例。另外，本實(shí)施方式中的微透鏡陣列板具備排列多個(gè)的本發(fā)明所涉及的微透鏡。
在圖14及圖15中，在液晶裝置100中TFT陣列基板10和作為對(duì)向基板來(lái)使用的微透鏡陣列板20被對(duì)向配置。在TFT陣列基板10和微透鏡陣列板20之間封入液晶層50，TFT陣列基板10和微透鏡陣列板20之間利用密封區(qū)域上所設(shè)置的密封部件52相互粘接，該密封區(qū)域位于圖像顯示區(qū)域10a的周?chē)?br> 密封部件52由用來(lái)粘貼兩個(gè)基板的例如紫外線(xiàn)硬化樹(shù)脂、熱硬化樹(shù)脂等構(gòu)成，在制造工藝中涂敷到TFT陣列基板10上之后，通過(guò)紫外線(xiàn)照射、加熱等令其硬化。另外，在密封部件52中散布著使TFT陣列基板10和微透鏡陣列板20之間的間隔(基板間間隙)為預(yù)定值所需的玻璃纖維或玻璃珠等間隔部件。也就是說(shuō)，本實(shí)施方式的電光裝置作為用于投影機(jī)的光閥適合小型且進(jìn)行放大顯示的裝置。
與配置有密封部件52的密封區(qū)域內(nèi)側(cè)并行，用來(lái)規(guī)定圖像顯示區(qū)域10a框緣區(qū)域的遮光性框緣遮光膜53設(shè)置到微透鏡陣列板20一側(cè)。但是，這種框緣遮光膜53的一部分或者全部也可以設(shè)置在TFT陣列基板10一側(cè)來(lái)作為內(nèi)置遮光膜。
在位于圖像顯示區(qū)域10a周邊的周邊區(qū)域之中的位于配置了密封部件52的密封區(qū)域外側(cè)的區(qū)域上，沿TFT陣列基板10的一條邊設(shè)置數(shù)據(jù)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路101及外部電路連接端子102。另外，掃描線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路104沿著與該一條邊相鄰的2條邊且覆蓋上述框緣遮光膜53地進(jìn)行設(shè)置。再者，為了對(duì)這樣設(shè)置于圖像顯示區(qū)域10a兩側(cè)的二條掃描線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路104間進(jìn)行連接，沿著TFT陣列基板10剩下的一條邊且覆蓋上述框緣遮光膜53來(lái)設(shè)置多條布線(xiàn)105。
在微透鏡陣列板20的4個(gè)角部上，配置作為兩個(gè)基板間的上下導(dǎo)通端子發(fā)揮作用的上下導(dǎo)通部件106。另一方面，在TFT陣列基板10上，在與這些角部對(duì)向的區(qū)域上設(shè)置上下導(dǎo)通端子。據(jù)此，可以在TFT陣列基板10和微透鏡陣列板20之間取得電導(dǎo)通。
在圖14中，在TFT陣列基板10上，于像素開(kāi)關(guān)用的TFT和形成掃描線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)等布線(xiàn)之后的像素電極9a上形成取向膜。另一方面，雖然對(duì)于詳細(xì)結(jié)構(gòu)將在下面說(shuō)明，但是在微透鏡陣列板20上除對(duì)向電極21之外，還形成格子狀或帶狀的遮光膜23，進(jìn)而在最上層部分形成取向膜。另外，液晶層50例如由一種或?qū)?shù)種向列液晶進(jìn)行混合后的液晶構(gòu)成，在這些一對(duì)取向膜間采取預(yù)定的取向狀態(tài)。
還有，在圖14及圖15所示的TFT陣列基板10上，除這些數(shù)據(jù)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路101、掃描線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路104等之外，還可以形成采樣電路、預(yù)充電電路及檢查電路等，該采樣電路用來(lái)對(duì)圖像信號(hào)線(xiàn)上的圖像信號(hào)進(jìn)行采樣將其供應(yīng)給數(shù)據(jù)線(xiàn)，該預(yù)充電電路用來(lái)在圖像信號(hào)之前向多條數(shù)據(jù)線(xiàn)分別供應(yīng)預(yù)定電壓電平的預(yù)充電信號(hào)，該檢查電路用來(lái)對(duì)制造過(guò)程中或出廠時(shí)該電光裝置的品質(zhì)、缺陷等進(jìn)行檢查。
對(duì)于上述液晶裝置100中所設(shè)置的微透鏡陣列板20的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和其功能，將參照?qǐng)D16及圖17進(jìn)行說(shuō)明。圖16是模式地表示微透鏡陣列板20上遮光膜23及微透鏡500的配置關(guān)系的平面圖，圖17是對(duì)于多個(gè)像素更為詳細(xì)表示液晶裝置100的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖。也就是說(shuō)，采用圖17來(lái)說(shuō)明微透鏡500的具體功能。
在圖16中，微透鏡陣列板20例如具備形成于透明基板210上的遮光膜23，遮光膜23具有格子狀的平面圖形。微透鏡陣列板20具有由遮光膜23規(guī)定的非開(kāi)口區(qū)域，由遮光膜23所劃分的區(qū)域?yàn)殚_(kāi)口區(qū)域700。還有，也可以將遮光膜23形成為帶狀，利用該遮光膜23和設(shè)置于TFT陣列基板10一側(cè)的電容電極300、數(shù)據(jù)線(xiàn)6a等各種結(jié)構(gòu)要件，來(lái)規(guī)定非開(kāi)口區(qū)域。
各微透鏡500的配置為與各像素對(duì)應(yīng)。更為具體而言，在微透鏡陣列板20上為每個(gè)像素設(shè)置微透鏡500，該微透鏡500在開(kāi)口區(qū)域700及至少部分包括位于該開(kāi)口區(qū)域700周邊的非開(kāi)口區(qū)域在內(nèi)的區(qū)域上具有矩形的平面形狀。
在圖17中，在透明板部件210上形成由透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的對(duì)向電極21使之覆蓋遮光膜23。進(jìn)而，在對(duì)向電極21上形成未圖示的取向膜。除此之外，還可以在透明基板210上的各開(kāi)口區(qū)域700內(nèi)形成濾色器。
另一方面，在TFT陣列基板10上與各開(kāi)口區(qū)域700對(duì)應(yīng)的區(qū)域上，形成像素電極9a。另外，像素開(kāi)關(guān)用的TFT30、用來(lái)驅(qū)動(dòng)像素電極9a的掃描線(xiàn)11a和數(shù)據(jù)線(xiàn)6a等各種布線(xiàn)以及存儲(chǔ)電容70等的電子元件形成于非開(kāi)口區(qū)域上。如果按上述方法來(lái)構(gòu)成，則可以將該電光裝置中的像素開(kāi)口率維持得較大。
入射到微透鏡陣列板20上的投影光等光通過(guò)由透鏡中央部500B及透鏡周緣部500A所整體形成的微透鏡500，進(jìn)行聚光。還有，在圖17中用單點(diǎn)劃線(xiàn)表示通過(guò)微透鏡500所聚光的光路徑概況。通過(guò)微透鏡500所聚光的光透過(guò)液晶層50照射到像素電極9a上，并通過(guò)該像素電極9a作為顯示光從TFT陣列基板10進(jìn)行出射。在此，從配置了光源的附圖中上方入射到微透鏡陣列板20中的光之中的朝向非開(kāi)口區(qū)域23的光也可以借助于微透鏡500的聚光作用，入射到開(kāi)口區(qū)域700上，能夠提高各像素上的執(zhí)行開(kāi)口率。另外，可以使各微透鏡500的透鏡周緣部500A成為非球面透鏡。因而，可以將包括透鏡周緣部500A在內(nèi)的微透鏡500形成為像差較小的透鏡，能夠使光利用效率得到提高。另外，可以利用位于透鏡中央部500B周?chē)耐哥R周緣部500A各個(gè)，對(duì)從光源入射到微透鏡500上的光進(jìn)行聚光，并且把像素電極9a上的光強(qiáng)度分布分散開(kāi)以免光集中在像素電極9a的一點(diǎn)上。再者，因?yàn)橥哥R中央部500B也作為凹透鏡發(fā)揮作用，所以可以抑制光強(qiáng)度較大的區(qū)域集中到一點(diǎn)上。再者，可以一邊將微透鏡500的整體作為透鏡發(fā)揮作用，一邊使各像素上光的透過(guò)率及對(duì)比度得到提高。其結(jié)果為，根據(jù)微透鏡500，可以通過(guò)抑制像素的劣化來(lái)延長(zhǎng)像液晶裝置一樣的電光裝置的壽命，并且能夠進(jìn)行高品質(zhì)的圖像顯示。
如同上面所說(shuō)明的那樣，作為本實(shí)施方式所涉及的電光裝置一個(gè)示例之液晶裝置100也可以取代將數(shù)據(jù)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路101或掃描線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路104設(shè)置到TFT陣列基板10之上，例如將TAB(Tape Automated bonding，帶自動(dòng)鍵合)基板上所安裝的驅(qū)動(dòng)用LSI，對(duì)外部電路連接端子102介由各向異性導(dǎo)電膜進(jìn)行電連接及機(jī)械性連接。另外，在微透鏡降列板20的投影光入射的一側(cè)及TFT陣列基板10的出射光出射的一側(cè)，分別例如也可以按照TN(Twisted Nematic，扭轉(zhuǎn)向列)模式、VA(Vertically Aligned，垂直取向)模式、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal，高分子散布液晶)模式等工作模式或者常時(shí)亮態(tài)模式/常時(shí)暗態(tài)模式的不同，以預(yù)定方向配置偏振膜、相位差膜和偏振板等。
還有，在上述的電光裝置中作為對(duì)向基板使用了排列多個(gè)圖11所示的微透鏡的微透鏡陣列板20，但是也可以將這種微透鏡陣列板20作為T(mén)FT陣列基板10加以利用?；蛘哒f(shuō)，也可以作為對(duì)向基板(并非微透鏡陣列板20)單純使用在玻璃基板等上形成了對(duì)向電極和取向膜的基板，在TFT陣列基板10一側(cè)安裝微透鏡陣列板20。也就是說(shuō)，本發(fā)明的微透鏡可以裝入或安裝到TFT陣列基板10一側(cè)。
另外，在圖17中表示出液晶裝置100的結(jié)構(gòu)，該液晶裝置100以朝向作為光出射方的像素電極一側(cè)使微透鏡500的透鏡周緣部500A成為凹形的方式，配置有微透鏡500，但是也可以以微透鏡500的透鏡周緣部500A朝向同一附圖中的上方成為凹形的方式配置微透鏡陣列板20。
(電子設(shè)備)對(duì)于將上述電光裝置作為光閥使用的電子設(shè)備一個(gè)示例的投影式彩色顯示裝置的實(shí)施方式，說(shuō)明其整體結(jié)構(gòu)特別是光學(xué)方面的結(jié)構(gòu)。在這里，圖18是投影式彩色顯示裝置的圖解剖面圖。
在圖18中，作為投影式彩色顯示裝置一個(gè)示例的液晶投影機(jī)1100的結(jié)構(gòu)為，備有3個(gè)包括驅(qū)動(dòng)電路裝載到TFT陣列基板上的液晶裝置在內(nèi)的液晶模塊，并且構(gòu)成分別將其作為RGB用的光閥100R、100G及100B來(lái)使用的投影機(jī)。在液晶投影機(jī)1100中若從金屬鹵化物燈等白色光源的光源組件1102發(fā)出了投影光，則通過(guò)3片反射鏡1106及2片分色鏡1108分成與RGB三原色對(duì)應(yīng)的光成份R、G及B，并分別被引導(dǎo)到與各色對(duì)應(yīng)的光閥100R、100G及100B上。此時(shí)，特別是B光為了防止因較長(zhǎng)的光程而引起的光損耗，要通過(guò)由入射透鏡1122、中繼透鏡1123及出射透鏡1124構(gòu)成的中繼透鏡系統(tǒng)1121進(jìn)行引導(dǎo)。而且，通過(guò)光閥100R、100G及100B分別調(diào)制后的與三原色對(duì)應(yīng)的光成份在通過(guò)分色棱鏡1112再次進(jìn)行合成之后，通過(guò)投影透鏡1114作為彩色圖像投影到屏幕上。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，而可以在不違反從技術(shù)方案的范圍及說(shuō)明書(shū)的全部所領(lǐng)會(huì)的發(fā)明宗旨或構(gòu)思的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更，并且伴隨那種變更的微透鏡的制造方法、采用該制造方法所制造的微透鏡、具備該微透鏡的電光裝置以及具備該電光裝置的電子設(shè)備，也仍然包括于本發(fā)明的技術(shù)范圍中。
權(quán)利要求
1.一種微透鏡的制造方法，其特征為，包括，在透明基板上的形成微透鏡的透鏡曲面的透鏡形成區(qū)域中，形成平面形狀為島狀的腐蝕阻擋層的工序；在上述腐蝕阻擋層上形成中間層的工序；在上述中間層上形成在與上述腐蝕阻擋層對(duì)向的位置上設(shè)置有開(kāi)口部的腐蝕掩模層的工序；以及采用各向同性腐蝕法，從上述開(kāi)口部對(duì)上述中間層進(jìn)行腐蝕，再?gòu)纳鲜龈g阻擋層的側(cè)旁將上述透明基板與上述中間層一并進(jìn)行腐蝕的腐蝕工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微透鏡的制造方法，其特征為，上述中間層的腐蝕速率比上述透明基板的腐蝕速率大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微透鏡的制造方法，其特征為，上述腐蝕阻擋層的平面形狀為圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的微透鏡的制造方法，其特征為，上述開(kāi)口部的平面形狀為圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的微透鏡的制造方法，其特征為，上述開(kāi)口部和上述腐蝕阻擋層在上述透明基板上平面看位于同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的微透鏡的制造方法，其特征為，在上述透鏡形成區(qū)域內(nèi)，形成有上述腐蝕阻擋層的區(qū)域的尺寸比形成有上述開(kāi)口部的區(qū)域的尺寸大。
7.一種微透鏡，其特征為，具備透鏡周緣部，其以包括在一個(gè)平面的法線(xiàn)的周?chē)h(huán)狀延伸的棱線(xiàn)的方式朝向該棱線(xiàn)外側(cè)及內(nèi)側(cè)的各自?xún)A斜，沿著上述法線(xiàn)從上述一個(gè)平面突出；和透鏡中央部，其被上述透鏡周緣部所包圍，沿著上述法線(xiàn)朝向上述一個(gè)平面凹陷；從上述透鏡周緣部的表面到上述透鏡中央部的表面的區(qū)域?yàn)橥哥R曲面。
8.一種微透鏡，其特征為，具備透鏡周緣部，其具有第1透鏡曲面，該第1透鏡曲面以包括在一個(gè)平面的法線(xiàn)的周?chē)h(huán)狀延伸的棱線(xiàn)的方式朝向該棱線(xiàn)外側(cè)及內(nèi)側(cè)的各自?xún)A斜，沿上述法線(xiàn)從上述一個(gè)平面突出；和透鏡中央部，其具有第2透鏡曲面，該第2透鏡曲面被上述透鏡周緣部所包圍，并且和上述第1透鏡曲面連續(xù)連結(jié)，沿上述法線(xiàn)朝向上述一個(gè)平面凹陷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的微透鏡，其特征為，上述透鏡周緣部和上述透鏡中央部以上述法線(xiàn)為中心軸同軸地形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微透鏡，其特征為，上述第1透鏡曲面及上述第2透鏡曲面的曲率半徑不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微透鏡，其特征為，以與上述棱線(xiàn)延伸的延伸方向正交的面截上述第1透鏡曲面后的剖面形狀，為球面形狀或者非球面形狀。
12.一種微透鏡陣列，其特征為，排列有多個(gè)權(quán)利要求7到11中任一項(xiàng)所述的微透鏡。
13.一種電光裝置，其特征為，具備權(quán)利要求7到11中任一項(xiàng)所述的微透鏡。
14.一種電子設(shè)備，其特征為，具備權(quán)利要求13所述的電光裝置。
全文摘要
本發(fā)明利用微透鏡來(lái)抑制光聚光到一點(diǎn)上。微透鏡(500)的結(jié)構(gòu)具備透鏡周緣部(500A)，在微透鏡(500)的中心軸(A)周?chē)由?；和透鏡中央部(500B)，由透鏡周緣部(500A)所包圍。通過(guò)透鏡中央部(500B)及透鏡周緣部(500A)所聚光的光在作為聚光目的地的2維平面上分布成同心圓狀使之具有相同的光強(qiáng)度。因而，可以抑制光聚光到一點(diǎn)。另外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)透鏡中央部(500B)及透鏡周緣部(500A)所聚光的光聚光到像素的開(kāi)口區(qū)域上，所以還可以使像素的執(zhí)行開(kāi)口率得到提高。
文檔編號(hào)G02B3/00GK1743916SQ200510093858
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者小澤宣彥 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社