CN1497268A - 制造微透镜矩阵和投影类液晶显示设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个目的是提供制造能够提高光线的使用效率的微透镜矩阵和液晶显示设备，以及方便制造微透镜矩阵的方法和降低设备成本。通过只是用具有对应于第二微透镜矩阵形状的强度分布的平行光线照射第一透镜(12)以及采用透射光线来照射紫外线固化树脂层(33)，就可以高对准精度的相互位置关系来设置第一和第二透镜(12，14)。通过用平行光线照射第一透镜(12)，就可能均匀地曝光一较大的区域，并且有可能曝光晶片。
Description
技术领域
本发明涉及制造微透镜矩阵和投影类液晶显示设备的方法，并涉及例如应用于包括液晶板等图像投影器件的技术。
在本发明中，术语“柱面形状”是部分柱面形状的同义语。
背景技术
液晶显示设备一般可分成直视类和投影类。例如，在液晶投影机或类似的设备中，投影机通过使用透镜将显示单元中的内容投影到屏幕上，投影类的设备利于大屏幕的显示。与投影类阴极射线管显示设备相比较，投影类液晶显示设备可具有较宽的彩色复现范围，并且体积小重量轻，因此在便携方面是非常优秀的。因为投影类液晶显示设备的关学系统并不会受几何尺寸和会聚调整的影响，即，在投影类液晶显示设备中不需要色差校正。因为，投影类液晶显示设备具有上述性能，以及比直视类更易制成大屏幕，所以，可以相信它将成为主要的家用图像显示设备。
采用液晶显示元件的投影类彩色图像显示系统可分成使用对应于三基色的三个液晶显示元件的三板片系统和只使用一个液晶显示元件的单板片系统。在图像显示系统的三板片系统结构中，光学系统将白光分成红、绿和蓝三基色，并且这些液晶显示元件控制各自彩色的光通量和形成相互独立设置的图像，并且图像的相应彩色光学重叠并以全彩色显示。
在图像显示系统的单板片系统结构中，三基色的滤色镜是设在各个像素上的，彩色图像是由一个液晶显示元件投影的。因为该单板片系统只使用了一个液晶显示元件并与三板片系统相比其光学系统的结构更加简单，所以就有可能减少投影类液晶显示设备的元件数量和降低制造成本，以及也有可能减小体积。
采用液晶显示元件的单板片系统所装备的投影类液晶显示设备，所披露的这类投影类液晶显示设备并没有滤色镜，故常称之为无滤色镜(例如，参考日本未审查专利出版公告JP-A 7-181487(1995)，第七页，图1)。在该液晶显示元件中，第一微透镜矩阵结合在板的光输入侧的一个端面上。而在光输入侧的另一个端面上，结合了第二微透镜矩阵。
在图中，通过二向色性的镜子(未示出)将来自白光源的白光分成红色R、绿色G和蓝色B的各种颜色。各个分出的彩色的光通量再由第一微透镜矩阵会聚到第二微透镜矩阵的光输出的位置附近。第二微透镜使多个输入光通量的主要光线平行，并使之从液晶显示元件的输出。通过热下垂方法、离子交换方法、热传递方法、机械方法等方法来制成第一和第二微透镜矩阵，以及通过将所制成的第一和第二微透镜矩阵结合在屏板上，同时将它们的光轴相互对准，制成双层的微透镜矩阵。
已经提出了各种制成双层微透镜矩阵的制造方法(例如，参考日本未审查专利出版公告JP-A 2000-98102(2000)，第8页，图13-16)。在日本未审查专利出版公告JP-A 2000-98102(2000)，第8页，图13-16中所披露的制造方法中，使用紫外线照射可固化的紫外线固化树脂的所谓2P(2P：光聚合)方法来使双层微透镜成型。特别是，在由工作台支承的板上设置能够垂直驱动的垂直驱动机构。
在垂直驱动的机械来粘合地支撑压模的状态下，将紫外线固化树脂涂覆在压模和板之间，垂直驱动机构被驱动，并使用压模使所涂覆的紫外线固化树脂以所要求的形状成型。之后，采用紫外线照射使紫外线固化树脂固化，并再使用垂直驱动机构取走压模。通过重复进行涂覆树脂、用垂直驱动机构和压模成型、紫外线固化以及释放压模的操作，就可以在两板之间成型双层微透镜矩阵。
在上述所讨论的三板片系统的现有技术中，有可能有效地使用白光所发射出的光线，并且色彩的纯度高，然而，这种情况需要彩色分离系统和彩色同步系统，这就使得光学系统复杂并增加元件的数量。因此，在这类投影类液晶显示设备的情况中，不仅制造成本高，而且制造的方法也很复杂。
在使用滤色镜的单板片系统的现有技术中，有可能降低制造的成本，且与三板片系统相比可减少体积，在这种情况下，因为由滤色镜来吸收或反射光线，例如，只可以使用近似三分之一的入射光线。因此，光线的使用效率差，且显示屏较暗。
在JP-A 7-181487中所披露的相关技术中，有可能通过设置第二微透镜矩阵使得显示屏更亮，在这种情况下，当第一和第二微透镜矩阵结合在板上时，需要将它们对准，使得第一微透镜矩阵的微小透镜图形中的多个透镜的中心与第二微透镜矩阵的多个透镜所对应的中心相匹配。因为第一和第二微透镜矩阵的对准是困难的，并需要高精度的对准器具和结合器具，所以设备的成本很高。
在JP-A-98102中所披露的相关技术中，通过垂直驱动机构的多次移动压模，来产生第一和第二微透镜。垂直驱动结构具有，例如，强度很高的直接作用轴承，并且第一和第二微透镜的对准精度基本上是由直接作用轴承的强度所确定的。然而，即使采用上述的高强度的直接作用轴承，仍难以将对准的精度限制在指标所需要的像素间距的10％以内。在第一和第二微透镜的对准精度超出所必需的指标数值的情况下，不仅光线的使用效率会明显下降，而且不希望的光通量也会进入到相邻的像素。因此，就会引起所谓的色混合，并且图像的质量就会明显下降。
然而，为了能减小第一和第二微透镜的偏差，就需要在第一微透镜成型之后将板和压模支撑至该装置的状态来成型第二微透镜。因此，第一微透镜的形状和第二微透镜的形状就不可避免地成为相同的形状。于是，就明显地限制了设计的自由性，并且不可能实现具有最佳光线使用效率的双层微透镜。由于明显地限制了设计的自由性，也就不可能采用相关技术来制造JP-A181487所披露的双层微透镜矩阵。
此外，在JP-A 2000-98102第8页图13-16所披露的相关技术中，需要以第一微透镜、第二微透镜和板的次序中增加折射率。然而，既然UV(紫外线)树脂的折射率的范围是有限制的，那么在透镜的表面上就不能够实现足够大的折射率差值，并难以制成具有短焦距的透镜。
另外，在2P方法或注入成型方法中，难以在相邻的微透镜之间形成垂直的壁。即使在采用2P方法或注入成型方法形成垂直壁时，仍存在问题，即垂直壁、也就是微透镜自身在脱模时发生断裂。
发明内容
本发明的一个目的是提供制造微透镜矩阵的方法，以及提供制造投影类液晶显示设备的方法，该方法能够提高光线使用效率，并利于制造微透镜矩阵的方法来降低设备成本。
本发明提供了一种用于制造微透镜的方法，该方法包括：
产生第一微透镜矩阵的第一步骤；
形成由光敏材料制成的层的第二步骤；以及，
第三步骤，其中通过利用具有与第二微透镜矩阵的形状相对应的强度分布的平行光线照射第一微透镜矩阵平行光，并用第一微透镜矩阵所透射的光线来照射光敏材料所制成的层。
根据本发明，在第一步骤中产生了第一微透镜矩阵，并且在第二步骤中形成由光敏材料所制成的层。然后，在第三步骤中，用具有与第二微透镜矩阵的形状相对应的强度分布的平行光线来照射第一微透镜矩阵。在第二步骤所制成的光敏材料的层用由第一微透镜矩阵所透射的透射光线来照射。从而形成了第二微透镜矩阵。
以这种方式，通过利用具有与第二微透镜矩阵的形状相对应的强度分布的平行光线来照射第一微透镜矩阵、并用由第一微透镜矩阵所透射的透射光线来照射由光敏材料所制成的层的操作，第一和第二微透镜矩阵就设置成在相互间位置关系中高对准精度。因此，就有可能提高第一和第二微透镜矩阵的光学性能，且有可能防止由于产生次品而导致的产量的下降。此外，还无需在每次制造一微透镜时通过机械操作来对准第一微透镜矩阵和第二微透镜矩阵，并且还可能缩短间歇的时间。另外，不需要高精度的对准器具和粘合器具，就有可能降低设备的成本。
特别是，通过用平行光线照射第一微透镜矩阵，就能够曝光整个板的区域，且能够曝光晶片。
此外，在本发明中，推荐的光敏材料可以是光敏树脂，通过透射光线来照射和曝光该光敏树脂所制成的层来制成第二微透镜矩阵。
根据本发明，在第三步骤中，通过透射光线对光敏树脂所制成层的透射进行照射和曝光，就有可能制成第二微透镜矩阵。
另外，在本发明中，推荐通过使具有一预设透射率分布的掩模元件来透射平行光线，从而提供所需的强度分布。
根据本发明，通过使具有一预设透射率分布的掩模元件来透射平行光线，从而提供了与第二微透镜矩阵相对应的强度分布，并有可能实现所需形状的第二微透镜矩阵。
另外，在本发明中，较佳地是：
在第一步骤中，通过使用形状与第一微透镜矩阵的形状相对应压模来制成第一微透镜矩阵；
在第二步骤之后，在第三步骤中，用具有与第二微透镜矩阵的形状相对应的强度分布的平行光线、经由与压模成形为一体的掩模元件照射第一微透镜矩阵；以及，
用透射第一微透镜矩阵的透射光线来照射光敏材料，从而形成第二微透镜矩阵。
根据本发明，在第一步骤中，用一压模来制成第一微透镜矩阵。之后，用具有与第二微透镜矩阵的形状相对应的强度分布的平行光线、并能经由与压模形成为一体的掩模元件来照射第一微透镜矩阵。采用透射第一微透镜矩阵的透射光线来照射光敏材料所制成的层，从而能够制成第二微透镜矩阵。
此外，在本发明中，还推荐在光线透射板上涂覆能改变特定波长的光线透射率的材料来制成掩模元件。
根据本发明，掩模元件是通过在光线透射板上涂覆能改变一定波长的光线透射的材料制成的。通过使用该掩模，就能够制成第二微透镜矩阵。
此外，在本发明中，在第一步骤通过使用压模制成第一微透镜矩阵之后，就可以在第一微透镜矩阵和压模保持成一体时来形成第二微透镜矩阵。
根据本发明，在第一步骤中，用压模制成第一微透镜矩阵。之后，在第一微透镜矩阵和压模保持成一体时形成第二微透镜矩阵。正如以上所讨论的，可以在保持第一微透镜矩阵和压模成一体的同时形成第二微透镜矩阵，即，无需将压模从第一微透镜矩阵脱开的条件下来形成第二微透镜矩阵，从而有可能稳定地确保第一微透镜矩阵和第二微透镜矩阵的高精度对准。
另外，本发明提供一种微透镜矩阵，该微透镜矩阵包括：
设置在其厚度方向的一端面上的第一微透镜矩阵；以及，
设置在其厚度方向的另一端面上、并形成柱面的形状的第二微透镜矩阵。
根据本发明，设置在其厚度方向的另一端面上的第二微透镜矩阵形成柱面的形状，可避免光的散射。光的散射是由于光线进入到第二微透镜矩阵中所不希望的位置所造成的。因此，就有可能提高微透镜矩阵的光学性能。
另外，本发明提供一种微透镜矩阵，该微透镜矩阵包括：
设置在其厚度方向的一端面上的第一微透镜矩阵；以及，
设置在其厚度方向的另一端面上、并形成非球面的形状的第二微透镜矩阵。
根据本发明，设置在其厚度方向的另一端面上的第二微透镜矩阵形成了非球面的形状，所以可抑制可能由第二微透镜矩阵所引起的像差。因此，就有可能进一步提高光线的使用效率。
另外，本发明提供采用制造微透镜矩阵的方法所制造的微透镜矩阵。
根据本发明，可以容易地采用以上所述的制造微透镜矩阵的方法来制造微透镜矩阵。然而，并不需要使用高精度对准设备和键合设备，就可以相互间位置关系高对准精度来设置第一和第二微透镜矩阵。因此，就有可能更加方便于制造微透镜矩阵的方法，同时能确保高的对准精度，并能降低装置的成本。
另外，本发明提供了投影类液晶显示设备，该设备包括：
液晶显示元件；以及，
使得来自光源的光线能会聚在液晶显示元件的像素位置上的微透镜矩阵。
根据本发明，有可能容易地实现包括液晶显示元件和引起来自光源的光线会聚的微透镜矩阵的投影类液晶显示设备。
此外，本发明还包括：
光源；以及，
用于将光源的白光通量分离成多个光通量的光通量分离部件；
其中，液晶显示元件透射由光通量分离部件所分离的多个光通量，并且有选择性地改变这些光通量的强度分布。
根据本发明，有可能容易地实现包括光源、用于将光源的白光通量分离成多个光通量的光通量分离部件、以及微透镜矩阵的液晶显示设备。从光源发射出的白光是由光线分离部件分离成多个光通量。通过将投射液晶显示元件的光线分离成多个光通量，有选择性地改变这些光通量的强度分布，并且投影，这就有可能在屏幕上显示图像。
另外，本发明提供了用于制造微透镜矩阵的设备，该设备包括：
用于形成第一微透镜矩阵的压模，该压模具有对应于第一微透镜矩阵的形状；以及，
用于形成第二微透镜矩阵的压模，该压模具有预设的光线透射率分布，
压模和掩模元件形成为一体。
根据本发明，就有可能使用具有对应于第一微透镜矩阵形状的压模来制成第一微透镜矩阵。此外，有可能使用具有预设光线透射率分布的掩模部件来制成第二微透镜矩阵。压模和掩模形成为一体，就有可能在保持它们为一体即在压模不脱模的同时，形成第一和第二微透镜矩阵。因此，就有可能稳定地确保第一微透镜矩阵和第二微透镜矩阵的高对准精度。
附图简述
本发明的各种目的、性能和优点都将从以下结合附图的详细描述中变得更加清晰。附图包括：
图1A至1D是显示本发明一个实施例的制成投影类液晶显示设备的工艺的各个步骤的剖面图，且显示了在包括光通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵；
图2是显示投影类液晶显示设备的整体结构的示意图；
图3是显示在包括光通量2R的主射线3的垂直平面上切开的微透镜矩阵的液晶显示屏的剖面视图；
图4是显示第一透镜的外形并以垂直透镜形成面的方向看第一透镜的平面视图；
图5是显示第二透镜的外形并以垂直透镜形成面的方向看第二透镜的平面视图；
图6是显示以垂直于其透镜形成面的方向看第一透镜和第二透镜之间的位置关系的描述图；
图7是显示在第二透镜和所对应于红色、绿色和蓝色光通量的像素之间位置关系的描述图；
图8是第二透镜矩阵立体视图；
图9是制造微透镜矩阵方法的流程图；
图10A至10D显示了制造微透镜矩阵的工艺，这些图是在该工艺过程中的微透镜矩阵的剖面图；
图11A至11C显示了图10A至10D的工艺的改进工艺，这些图是该工艺过程中的微透镜矩阵的剖面图；
图12A、12B显示了图11A至11C的工艺的改进工艺，这些图是在该工艺过程中的微透镜矩阵的剖面图；
图13是显示在厚度方向的一边所见的掩模部件的平面示意图，该掩模部件可以在单个晶片上暴露四行乘三列总共十二个小片；
图14是图13所示主要部分的放大的平面图，它显示了各个小片中的透射率分布图形；
图15是示出图14所示的X-X线上的透射率分布；
图16是示出在使用呈现出图15所示透射率分布的掩模部件的情况下第二透镜形成区域中的光线强度分布的图；
图17是示出在第二微透镜具有柱面形状的情况下X-X线上的透射率分布的图；
图18是示出在第二微透镜具有非球面形状的情况下X-X线上的透射率分布的图；
图19是示出在第二微透镜具有非球面形状的情况下Y-Y线上的透射率分布的图；
图20是以厚度方向显示压模和掩模部件之间的位置关系的描述图；
图21是形成为柱面形状的的第二微透镜的立体图；
图22是形成为非球面形状的的第二微透镜的立体图；
图23A至23D是分阶段地显示本发明另一实施例的制造微透镜矩阵的工艺示意图，该图显示了在包括光通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵；
图24A至24C显示了图23A至23D所示工艺过程的改进工艺的剖面图，并显示了在包括光通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵；以及，
图25A至25C是分阶段地显示图24A至24D所示工艺过程的改进工艺的剖面图，并显示了在包括光通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵。
具体实施方式
以下将参考附图描述较佳的实施例。
图1A至1D是显示本发明一个实施例的投影类液晶显示设备中的微透镜矩阵的制造工艺的剖面图，且显示了在包括光通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵。图2是显示投影类液晶显示设备4的整体结构的示意图。该实施例显示了本发明的微透镜矩阵的一个应用的例子，例如，投影类液晶显示设备。值得注意的是，图1A对应于以下将要讨论的图10C，图1B对应于以下将要讨论的图10D，图1C对应于以下将要讨论的图11A，以及图1D对应于以下将要讨论的图11B。以下将描述制造微透镜矩阵的方法。
正如投影类液晶显示设备一样，液晶投影仪4包括：作为光源的白光源5、积分器6、镜子7，作为光通量分离器的色分离镜8R，8G和8B、液晶板单元9、投影透镜10和屏幕11。在白光源5中，可以采用卤素灯、高压汞灯等光源。在该白光源5的光线发射方向的一边，设置了诸如鱼眼透镜之类的的积分器6。由积分器6均匀来自白光源5的光线的光源分布和正交分布。
在积分器6的光发射方向的一边，设置了镜子7。该镜子7设置成，相对平行于光发射方向并垂直于其光反射方向的一虚拟平面，成45度的倾斜角，即，成一在其离开光源5时倾斜向光线反射方向的倾斜角度。在镜子7的光线反射方向中，设置了三种色分离镜8R，8G和8B(也可称之为二向色镜8R，8G和8B)。在这些彩色镜8R，8G和8B的光线反射方向上，设置了包括微透镜矩阵的液晶板单元9、投影透镜10和屏幕11，并以这样的次序设置。更具体的说，所设置的投影透镜与液晶板单元9隔开一定的间距，并在投影透镜10的光线输出的方向设置屏幕11。
分别以各种不同的角度来设置三种类型的色分离镜8R、8G和8B。入射色分离镜8R、8G和8B的白光光通量分别被分离成红色、绿色和蓝色三基色，并且相应的被分离的光通量分别以不同的角度入射到第一微透镜矩阵12，该第一微透镜矩阵12将在下文中进行讨论。色分离镜8R、8G和8B具有选择地反射具有对应于红色、绿色或蓝色的相应波长频带的光线并透射其余光线的性质。
沿镜子7的光线反射方向依次设置绿色、红色和蓝色的色分离镜8G，8R和8B。设置红色的色分离镜8R，使得来自镜子7的光通量能以例如近似45度的倾斜角度入射。该倾斜角度是相对于正交各个色分离镜8G，8R和8B的平面部分的法线的角度。蓝色的色分离镜8B设置在沿来自光源的光线传播方向的、红色的色分离镜8R的前面，且色分离镜8B设置成相对包括色分离镜8R的虚拟平面成一倾斜角度θ，，且使得其倾斜角度小于来自镜子7的光通量相对色分离镜8R的角度。绿色的色分离镜8G设置在沿来自光源的光线传播方向的、红色的色分离镜8R的后面，且绿色的色分离镜8G设置成相对包括色分离镜8R的虚拟平面成一倾斜角度θ，且使得其倾斜角度大于来自镜子7的光通量相对色分离镜8R的角度。
在以上述方式设置绿色、红色和蓝色8G，8R和8B色分离镜的情况下，绿色波长频带、红色波长频带和蓝色波长频带的相应光通量2G，2R和2B以2θ的角度偏差入射到第一微透镜矩阵12。特别是，红色波长频带的光通量垂直入射到第一微透镜矩阵2的光线输出面上。
图3是显示在光通量2R的主射线3的垂直平面上切开的的液晶板单元9的剖面图，该液晶板单元9包括微透镜矩阵1。液晶板单元9主要包括微透镜矩阵1(这种情况称之为双层微透镜矩阵1)和液晶显示元件13。微透镜矩阵1具有通过第一微透镜矩阵12和第二微透镜矩阵14的协作向液晶显示元件13的图像元件位置有效地透射光通量2R，2G，2B的作用。特别是，第二微透镜矩阵14发挥着这样的作用，即将绿色波长频带和蓝色波长频带的相应光通量2G，2B的主射线15，16折射2θ度以沿着使得它们能够基本平行于红色波长频带的光通量2R的主射线3的方向。
微透镜矩阵1具有保护板17、平整层18、第一微透镜矩阵12(这种情况也可称之为第一微透镜12，或简称之第一透镜12)、中间板19，第二微透镜矩阵14(这种情况也可称之为第二微透镜14，或简称之第二透镜14)、平整层20、以及黑色基体21。在由透光树脂制成的保护板17的表面部分17a上，通过平整层18形成第一透镜12。可通过使用折射率较低的树脂来制成平整层18，这将在下文中进行讨论，第一透镜12可采用折射率较高的树脂来制成，这也将在下文中进行讨论。
平整层18的一表面部分18a和第一透镜12的平面部分12a形成为相同的平面，中间板19附着在该一表面部分18a和平面部分12a上。较佳的是，作为中间板19，采用其透射可见照射和紫外照射的效率高且其热膨胀系数较小的材料来制成。更具体的说，例如，可以采用磨削成一定厚度的石英来作为中间板19。在该中间板19的表面部分19a上，可制成第二透镜14，此外，还可以通过第二透镜14制成具有低折射率的平整层20(也可以称之为低折射率层20)。第二透镜14是采用折射率高于第一透镜12树脂的树脂制成的。在低折射率层20的表面上，以一定的间隔形成黑色的矩阵21。
在面对着黑色基体21的微透镜矩阵1的表面上，定位着、即放置和设置着液晶显示元件13。液晶显示元件13包括由氧化铟锡(ITO)等成的透明电极22、液晶层23、包括薄膜晶体管(TFT)等的电极层24、以及板25。电极层24附着在板25的一表面部分25a上，且液晶层23夹在透明电极22和电极层24之间。
图4是第一透镜12的外形平面图，且是从正交于透镜形成面的方向的所看到的第一透镜12。图5是第二透镜14的外形平面图，且使从正交于透镜形成面的方向的所看到的第二透镜14。图6是显示在正交于透镜形成面的方向上所见的第一透镜和第二透镜之间的位置关系的描述图。图7是显示在第二透镜14和对应于红色、绿色和蓝色各种光通量的各像素之间定位关系的示意图。图8是显示第二透镜14的立体图。
第一透镜12包括多个向凸面突出的球面透镜12b。对各个球面透镜12b来说，当以正交于透镜形成面的方向观察时，面对着中间板19的外围部分26(见图3)就形成了规则的六边形。各个球面透镜12b的外围部分26都分别邻接所邻近的球面透镜12b的外围部分26，并且当以厚度方向来观察时，多个球面透镜12b都呈类似蜂窝的紧排的结构来设置的。正如图3所示，相对于垂直红色光通量2R的主射线3的虚拟平面，一对相邻球面透镜12b都共享着外围部分26的一边且彼此相邻，两者的间距由垂直间距P1定义，垂直间距P1设置为，例如，近似为30μm。相对该虚拟平面，一个球面透镜12b设置在其外围部分26的一边或两边的另一球面透镜12b的外围部分26的上面，在每一个球面透镜和其他球面透镜之间的一间距是由水平间隙P2定义。该水平间隙P2设置为，例如，近似为45μm。各个球面透镜12b的曲率半径设置为，例如，近似为15μm。这样，就可以一定间距设置第一透镜12的多个球面透镜12b。
第二透镜14放置成一紧排的结构，其像素排列采用三角形的布置。更具体的说，以图3所示的结构来设置各个透镜14a，各个透镜14a的主要尺寸，各个透镜14a的长边，可定义为D1。该长边D1可设置为，例如，近似为45μm。在主要尺寸中，透镜14a的短边定义为D2。该长边D1可设置为，例如，近似为15μm。在主要尺寸中，透镜14a厚度方向上的尺寸可定义为H1，该高度尺寸可设置为，例如，近似为20μm。
在以上所讨论的投影类液晶显示设备4中，通过积分器6来均匀白光源5所发射光线的光源分布和方向分布。之后，所产生的均匀光线通过镜子7进入到各个色分离镜8R、8G、8B，并且对应于红色、绿色和蓝色各颜色的相应波长频带的光线由这些色分离镜8R、8G、8B中的各个镜子选择性的反射。之后，绿色波长频带、红色波长频带和蓝色波长频带的相应光通量2G，2R，2B进入液晶板单元9。
对这些光通量2G，2R，2B来说，红色波长频带的光通量2R由第一透镜12折射，并且作为会聚的光线进入到第二透镜14。这里，将第一透镜12的聚焦位置设计在黑色基体21的开放部分21R的中心附近，在附图中没有显示的第二透镜14的主点和第一透镜12的聚焦位置被认为是相互接近的，使得第二透镜14的影响较小。第二透镜14所透射的红色波长频带的光线可由投影透镜10投影到屏幕11上。
对多个光通量2G，2R，2B来说，蓝色波长频带的光通量2B的主射线16通过蓝色的色分离镜8B相对红色波长频带的光通量2R的主射线倾斜2θ度，并且进入液晶板单元9。蓝色波长频带的光通量2B的主射线16进入到第二透镜14，同时像以上所讨论的那样，即使是在第一透镜12透射之后，也与红色波长频带的光通量2R的主射线3保持相同的倾斜角度。该第二透镜14折射蓝色波长频带的光线，其方向基本平行于红色波长频带的光通量2R的主射线3的方向。通过第一透镜12和第二透镜14的这类作用，蓝色波长频带的光线会聚在黑色基体21的开放部分21B的中心附近。绿色波长频带的光通量2G的主射线15与蓝色波长频带的光通量2B的主射线16具有相对于红色波长频带的光通量2R的主射线3的对称关系。因此，在通过第一透镜12进入到第二透镜14之后，绿色波长频带的光线就会聚在黑色基体21的开放部分21G的中心附近。由黑色基体21所透射的红色、绿色和蓝色各自颜色可在液晶层23的液晶屏像素部分28中进行调制，并由投影透镜10投影至屏幕11上。
根据上述所讨论的投影类液晶显示设备4，通过液晶板单元9的微透镜矩阵的第一透镜12的会聚效应，使得更多的光线能通过黑色基体21的开放部分和液晶屏像素部分28，从而有利于提高光线的使用效率。因此，光的使用效率的提高，这也使得显示屏幕能更加明亮。此外，绿色和蓝色的主射线15和16由绿色和蓝色的色分离镜8G和8B来保持与红色的主射线3的角度为2θ。通过使用微透镜矩阵1的第二透镜14来校正这些绿色和蓝色的主射线15和16，使之能基本平行于红色的主射线3，从而抑制了由液晶板单元9所透射后的光通量的发散角度。
通过抑制了第二透镜14的光通量的发散角度的效果，就有可能避免由投影透镜的“蚀暗”所产生光线的损失。因此，通过第一透镜12和第二透镜14的配合效应，与在出版物中所披露的相关技术相比较，就有可能大大提高光线的使用效率。通过抑制第二透镜14的光通量发散角度的效应，就有可能将第一透镜12的球面透镜12b的焦距设置为，例如，近似一半或小于一半。
因此，就有可能使光源5所发出的、大部分不完全平行的光线射线通过黑色基体21的开放部分。这样，就可改变自由设计，从而能够提高光线使用的效率。换句话说，与相关技术相比较，由于明显地增加了微透镜矩阵1的设计灵活性，就有可能获得能实现最佳的光线利用效率的微透镜矩阵1。
接着描述第一透镜的焦距和从第二透镜出来后的光通量发散。假定传统的单层类型的微透镜矩阵的NA为NA1，焦距为f1，且液晶的图像元件间距为p，进入投影透镜的光通量的发散角度(半角)α是第一透镜的NA部分和进入到各个图像元件的主射线的倾斜角度的和，且可以获得以下的表达式：
α＝sin-1(p/f1)+tan-1(p/f1)
另一方面，在双层类的微透镜矩阵中，进入各个图像元件时的倾斜角度几乎为0度，从而可以从下式中获得进入投影透镜的光通量的发散角度(半角)α′，假定第一透镜的焦距长度为f2，
α′＝sin-1(p/f2)
其中，假定α＝α′，并满足f2＝f1/2。(在角度β很小的区间中，可满足sinβ≈tanβ)。
图9是显示制造微透镜矩阵方法的流程图。其中，Si(i＝1，2，3，...)表示步骤。图10A至10D分阶段地显示了制造微透镜矩阵的工艺方法，该图显示的是微透镜矩阵的剖面图。图11A至11C分阶段地显示了图10A至10D所示各步骤的改进工艺方法，该图所显示的也是微透镜矩阵的剖面图。图12A、12B显示了图11A至11C所示各步骤的改进工艺方法，该图所显示的也是微透镜矩阵的剖面图。
正如在图9和图10A至10D所示的步骤S1那样，通过使用压模29来产生第一透镜12，该压模具有与第一透镜12的形状相应的形状。压模29的折射率设置成高于形成第一透镜12的紫外线固化树脂的折射率，例如，将折射率设置为近似2.07。在压模29的厚度方向上的一端面，形成多个压模部分的凹入部分29a，其形状对应于第一透镜12的形状。特别是，压模29保持着沿基本垂直方向上的凹入部分29a，且形成第一透镜12。正如图10A所示，在压模29的厚度方向的另一端面上，定位、即放置和设置了与压模29成一体的掩模元件30。掩模元件30和压模29之间的位置关系将在下文中进行讨论。下文中将要讨论的掩模元件30是一个用于形成第二透镜14的元件(参考图11A至11C、12A、12B)，并且具有预设的透光率分布。
正如图10B所示，在压模29的多个凹入部分29a和压模29的厚度方向的所述一端面，放置第一紫外线固化树脂层31且与所述一端面基本平行。接着，正如图10C所示，采用适当的压力将中间板19压在所放置的紫外线固化树脂层31和压模29上面。通过在压模29和中间板19之间施加适当的压力，就有可能去除放置在多个凹入部分29a以外部分的紫外线固化树脂，即，多余的紫外线固化树脂。在持续一定的时间压紧中间板之后，采用紫外射线32从中间板19厚度方向的一侧照射成型成所要形状的紫外线固化树脂层31。其结果是，固化了紫外线固化树脂层31，并且形成第一透镜12。这里所使用的紫外线固化树脂具有高折射率。在该实施例中，使用折射率为，例如，近似1.59的紫外线固化树脂。
接着，正如图9和图10D所示的步骤S2，将是一光敏材料的光敏树脂涂覆在中间板19面对着压模29的、厚度方向的该一端面的背面、厚度方向的另一端面19a上。较佳地也是使用具有类似于紫外线固化树脂层31的高折射率的紫外线固化树脂层33作为该光敏树脂。特别是，在该实施例中，可以使用，例如，具有折射率近似为1.59的作为紫外线固化树脂。在将紫外线固化树脂涂覆在中间板19的厚度方向上的另一端面19a上时，需要适当地确定未显示的涂覆装置的树脂排出开口的位置、数量以及，所使用的树脂量，使得涂覆在另一端面19a上的紫外线固化树脂层33基本上是均匀的且具有所需要的厚度或更厚。换句话说，通过适当地确定树脂排出开口的数量和位置以及所需树脂的量，就有可能在中间板19厚度方向的另一端面上基本均匀地涂覆紫外线固化树脂层33，且达到所需的厚度或更厚。
接着，正如图9和图11A所示的步骤3，从掩模元件30的厚度方向的一边，通过第一透镜12，用紫外射线34照射第二紫外线固化树脂层33。由掩模元件30所透射的紫外光线可作为具有相应于第二透镜14的强度分布的平行光。更具体的说，使得由掩模元件30所透射的紫外光线进入第一透镜12。由于压模29的折射率设置成高于制成第一透镜12的紫外线固化树脂的折射率，所以由第一透镜12所透射的紫外光线会在第一透镜12的各个球面透镜12b和各个凹入部分29a之间的边缘部分35处产生透镜效应。因此，平行光的紫外光线就在边缘部分35变成发散的光通量。
通过这些发散的光通量，在第二紫外线固化树脂层33中，就会产生反映第二透镜14形状的光线量的分布。由于紫外线固化树脂的固化硬度是随着光线量而变化的，这就有可能制成第二透镜14。在该实施例中，要造成平行光的紫外光线在边缘部分35发散光通量的原因是第二透镜14的投影面是大于第一透镜12的投影面的，并且需要将由第一透镜所透射的曝光紫外光线放大和投影到第二透镜14的形成面上。
之后，正如图11B所示，通过使用有机溶液等来去除在中间板19上的不需要的紫外线固化树脂。正如图11C所示，从压模29中脱模中间板19和第一透镜12。接着，正如图12A所示，通过平整层18，使保护板17与中间板19和第一透镜12相结合。平整层18是由低折射率的紫外线固化树脂制成，特别是，这里所使用的平整层具有的折射率为，例如，近似1.41。因此，第一透镜12起着具有正的折射率的透镜作用。
此外，正如图12B所示，在将紫外线固化树脂涂覆到中间板19的一个表面上且固化之后，该紫外线固化树脂的一个表面被磨削并平整，从而形成低折射率的层20。该低折射率的层20也是由具有类似于平整层18的低折射率的紫外线固化树脂制成的。特别是，作为该低折射率的层20，使用具有的折射率为，例如，近似1.41的低折射率的层。之后，在低折射率的层的一个表面上，制成黑色基体(未显示)、ITO(未显示)和取向层(未显示)，从而形成液晶板单元的一单面板。
图13是显示在晶片的厚度方向的一边所见的掩模元件30的平面图，，该掩模元件能够暴露出4行乘3列总共为12个小片。图14是图13的放大平面图，它显示了各个小片透射率分布的图形，图15是示出图14的X-X线上的透射率分布的图。图16是示出在使用了呈现图15所示透射率分布的掩模元件的情况下在第二透镜形成区域中的光线强度的分布的图。在该实施例中，相对于图8所示的第二透镜14的形状，使用具有如下所述的强度分布的透射率分布的掩模元件。
这就是说，正如图15所示，图14的X-X线上所取的透射率分布形成梯形的形状，其图形类似于从正交于图8所示透镜14A的厚度方向和长边D1的方向所显示的透镜14a的梯形。此外，图14的Y-Y线所显示的透射率分布就变成对于Y-Y线的方向是均匀的。此外，图15所示的透射率分布被第一透镜12放大。因此，正如图16所示，在第二透镜形成的区域中，就形成了相应于紧排透镜的形状的连续梯形形状L2的强度分布。随后，正如图11A至11C所示，将在紫外线固化树脂层33中的第二透镜14制成所需的形状。第二透镜14的形状是由在紫外线固化树脂的固化厚度和该光线的强度之间的关系所确定的。
图17是显示在第二透镜具有柱面的形状的情况下线X-X上的透射率分布的图。图18是显示在第二透镜具有非球面的形状的情况下X-X线上的透射率分布的图。图19是显示在第二透镜具有非球面的形状的情况下Y-Y线上的透射率分布的图。用于形成第二透镜的掩模元件的透射率分布形成大体类似于如上述地产生的第二透镜的形状的图形。
然而，利用与固化光线强度有关的曝光所使用波长的透射率以及紫外线固化树脂的固化厚度，就能得到合适的透射率分布。这样，第二透镜14的形状就可由紫外树脂的固化厚度和该光线强度之间的关系来确定。特别是，在光线的强度和紫外线固化树脂的固化厚度之间的关系不是简单比例关系的情况下，即，在不能采用线性函数来表示的情况下，掩模元件的透射率分布就不形成类似于所要产生的第二透镜的形状的图形。
通过在作为透光板的石英板上涂覆可变化特定波长的光线的透射率的材料，来制成掩模元件30。特别是，通过在石英板上涂覆可以由电子束曝光的银基材料，就可以制成掩模元件30。该掩模元件30可以是黑色的，这取决于电子束的量，且可以改变从可见光线到紫外光线的透射率。掩模元件的结构并不局限于上述所讨论的结构。例如，可以通过制备能够透射紫外光线的板或片状材料来取代石英板，以及使用喷涂或涂覆诸如染料、着色剂或类似材料以改变透射率的方法来形成板或片状材料的一个表面上。上述的材料能够吸收或反射特定波长的光线。
光线的透射率可采用下列方法来设计。特别是，如在该实施例中，在将紫外线固化树脂作为光敏树脂使用的情况下，可将透射率设置成在想要透镜的厚度较大的位置上光线量变大，而在想要透镜的厚度较小的位置上光线量变小。此外，相对于第二透镜14所要求的透镜形状，来考虑由压模29和第一透镜12所放大和减小效应。特别是，由于该实施例的形状，使得第二透镜14的长边D1大于第一透镜的平面部分12a的外形尺寸，所以就要求一种方法，来通过第一透镜12将掩模元件30的强度分布形状放大并且投影至第二透镜形成区域。对压模29的材料来说，它采用了折射率大于制成第一透镜12的紫外线固化树脂的折射率的材料。
压模29的材料是，例如，由MurataManufacturing Company，Ltd.所生产的高折射率的半透明陶瓷。高折射率的半透明陶瓷具有的折射率为近似2.07，且紫外射线透射率约为50％。因而在第一透镜12和各个凹入部分29a之间边缘部分35起到凹透镜的作用。因此，在形成凹透镜的时候，进入压模29和掩模元件30的平行光线具有基于掩模元件30的强度分布形状的强度分布，并在边缘部分35处变成发散的光线通量。由于这有可能通过发散光线通量照射紫外线固化树脂层33来获得对应于强度分布的紫外线固化树脂的固化厚度，这就有可能形成透镜的形状。
这里，由于第一和第二透镜12，14都具有密排的结构，并且第一透镜12形成了以正交于透镜形成面方向所显示的规则六边形，而第二透镜14形成了以其厚度方向所显示的矩形，正如图4至图7所示，这就需要由第一透镜放大和投影图像，以便于通过第一透镜12所透射的光线来形成第二透镜14。如果第一透镜12透射的光线是不放大的，则不可能使得第一透镜12的透镜12b能一一对应于第二透镜14的透镜14a。如果第一透镜12所透射的光线是减小了的光线，则就不可能使第二透镜12形成密排的结构。因此，构造成使得在各个透镜12b和各个凹入部分29a之间的边缘部分35具有负的折射力，且平行光线进入到这些边缘部分35的光线通量就会发散。
图20是显示在压模29和掩模元件30之间位置关系的描述图，其中是以其厚度方向来显示的。当从厚度方向来看时，掩模元件30的用于透射光线的多个开口部分30a是分别类似于矩形开口的。所设置的各个开口部分30a，一一对应于压模29的各个凹入部分29a的定位位置，且当从厚度方向来看时，所设置的各个开口部分的中心和各个凹入部分的中心是基本上相匹配的。在该实施例中，术语“基本相匹配”包括“匹配”。
这需要压模29和掩模元件30的高精度对准。在该实施例中，压模29和掩模元件30的对准精度可设置为，例如，近似1μm和小于1μm，且包括积累误差。在生产压模29的时候，首先制成对准掩模，这是在附图中所没有显示的。该对准掩模是允许关于各个凹入部分29a相对于第一透镜12的透镜形状的位置相对检测的掩模。
之后，压模29的一个表面和掩模元件30的一个表面相结合。这时，通过使用未显示的电子束牵引设备来检测对准掩模，并根据所检测的对准掩模来进行牵引，就有可能使得压模29和掩模元件30的对准精度达到近似1μm和小于1μm，且包括积累误差。虽然，正如以上所讨论的，在生产微透镜矩阵1的工艺之前的准备工艺中，需要高精度的对准，但在实际生产微透镜矩阵的工艺中，有可能在不使用这类高精度对准的条件下，容易地制成双层微透镜矩阵1。换句话说，在结合和集成压模29和掩模元件30之后，就有可能使用该集成体并重复制成多个微透镜矩阵1，从而有可能容易地实现微透镜矩阵1的批量生产。
正如以上所讨论的，通过将第一透镜12的球面透镜12b的焦距设置得较小，此外，使得微透镜矩阵1具有双层结构，这就有可能获得近似两倍于相同尺寸的液晶板的光线使用效率，且同样有可能使得第一透镜12和第二透镜14之间的对准精度高于近似或小于1μm，从而有可能获得没有屏幕不规则和具有良好色彩重现性的投影类液晶显示设备。
此外，根据制造微透镜矩阵1的方法，通过采用具有对应于第二透镜14的形状的强度分布的平行光线来仅照射第一透镜12、并采用透射光线来照射紫外线固化树脂层33的操作，就可以相互的位置关系高精度地来设置第一透镜12和第二透镜14。因此，就有可能增加第一和第二透镜12和14的光学特性，并有可能防止由于缺陷产品所带来的产量下降。另外，在每次制造一个微透镜矩阵1的时候，不再需要采用机械操作来对准第一透镜12和第二透镜14，这就有可能缩短生产的周期。此外，也不需要高精度的对准设备和结合设备，这就有可能降低设备的成本。另外，由于第二透镜14的位置必定是相应于第一透镜12的确定的，所以就有可能高精度的设置第一和第二透镜12和14两个层，就有可能较容易地获得具有较高光线使用效率以及没有亮度不规则或混色的高质量的投影类液晶显示设备。特别是，用平行光线照射第一透镜12，就有可能均匀地曝光一较大的区域，即，整个微透镜矩阵1，还有可能采用晶片来曝光。换句话说，如果第一透镜12是采用发散的光线或者采用会聚的光线、而不是发散的光线来照射的，则根据第一透镜以及发散光线或会聚光线的光轴的位置，光线的角度是不同的。因此，就难以均匀地对整个微透镜矩阵1进行曝光。
图21是第二透镜14A的投影图，该第二透镜具有柱面的形状。第二透镜14A可以具有图21所示的柱面的形状。第二透镜14A在其平行于透镜14b的短边D3的轴线上形成部分柱面的形状，并在透镜14b的厚度方向的一侧形成密排的结构。由于将透镜14A制成了柱面，所以有可能避免光线的散射。因为光线进入到第二透镜14的不需要的位置(例如，角部)，就会引起光线的散射。因此，使用制成柱面的第二透镜14A，就有可能提高微透镜1的光学特性(见图3)。
图22是制成非球面形状的第二透镜14B的立体图。通过形成非球面形状的第二透镜，就有可能限制第二透镜14可能会引起的畸变。因此，有可能进一步提高光线使用的效率。
图23A至23D是本发明另一实施例制造微透镜矩阵1A的处理工艺的各步骤的示意图(参考图25C)，并显示了在包括光线通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵1A。图24A至24C是图23A至23D所示工艺步骤的改进工艺的剖面图，并显示了在包括光线通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵。图25A至25C是图24A至24D所示工艺步骤的改进工艺的剖面图，并显示了在包括光线通量的主射线的垂直平面上切开的微透镜矩阵。在该实施例中，与上述实施例所相同的元件将采用相同的标号进行标注，并且将省略对其的详细描述。
采用相应于第一透镜36形状的压模29A来生产第一透镜36。正如图23A所示，压模29A保持着多个沿基本垂直方向向上凹入部分29a。接着，正如图23B所示，在压模29A的多个凹入部分29a以及压模29A沿厚度方向的一个端面上，设置第一紫外线固化树脂层31。接着，正如图23C所示，使用适当的压力将中间板19压在这样设置的紫外线固化树脂层31和压模29A上。通过适当压力在压模29A和中间板19之间的压紧，就有可能去除在压模29A和中间板19之间多余的紫外线固化树脂。
在中间板19经过一段时间的压紧之后，紫外线固化树脂层31就以成型成所要的形状，并采用紫外射线32从中间板19的厚度方向的一侧进行照射。结果，紫外线固化树脂层31就固化了，并且制成了第一透镜36。所使用的紫外线固化树脂具有高的折射率。在该实施例中，所使用的紫外线固化树脂的折射率为，例如，近似1.59。
之后，正如图23D所示，在保持压模29A和中间板19之间位置关系的状态下，将紫外线固化树脂涂覆在中间板19的一个表面部分19a上。该一表面部分19a是中间板19面对着第一透镜36的表面的背面上的表面部分。作为紫外线固化树脂，可使用具有高折射率的树脂。在该实施例中，例如，可以在制成第一透镜36的时候所使用的紫外线固化树脂的折射率为1.59。在将紫外线固化树脂涂覆在中间板19的一个表面部分19a上时，需要适当地确定未显示的涂覆设备的树脂排出开口的数量和位置以及树脂的量，使得涂覆在表面部分19a的紫外线固化树脂数量基本上是均匀的，并且具有所需的厚度或更厚。换句话说，通过确定树脂排出开口的数量和位置以及树脂的量，就有可能在中间板19的一个表面部分19a上均匀地涂覆紫外线固化树脂37并达到所需的厚度或更厚。
接着，在紫外线固化树脂层37上涂覆一层负性光刻胶38。之后，正如图24A所示，从掩模元件30A的沿厚度方向的一侧，用平行紫外射线39照射掩模元件。考虑到掩模元件30A透射紫外射线39，掩模元件39A产生了一个光量的分布。此外，通过将压模29A的折射率设置成高于形成第一透镜36的紫外线固化树脂的折射率，例如，近似2.07，第一透镜36所透射的紫外光线39就会在第一透镜36的各个球面透镜36a和各个凹入部分29a之间的边缘部分40处出现透镜效应。因此，平行光线的紫外光线就在边缘部分40变成了发散的光线通量。
通过该发散光线通量，在第二紫外线固化树脂层37中就形成了反映第二透镜41形状的光量分布(参考图25A至25C)。因为负性光刻胶的曝光厚度是随着光量而变化的，就有可能形成类似于第二透镜41的外形42。在这种情况下，掩模元件30A的透射率具有如图18所示关于图14的X-X线方向的透射率分布。此外，掩模元件30A的透射率具有如图19所示的关于图14的Y-Y线方向的透射率分布。由具有该透射率分布的掩模元件30A所制成的第二透镜41形成为图22所示的非球面形状。
通过使用该第二透镜41，就有可能适当地校正在第一透镜36中所剩下的像差。因此，提高了光线使用的效率，有可能实现具有混色影响小的良好特性的微透镜矩阵1A(参考图5)。在该实施例制造微透镜矩阵的方法中，第二透镜的形状并没有限制。因为，这有可能使第二透镜制成各种形状，例如，梯形、柱面形状、球面形或非球面形，有可能选择具有良好光学特性和高可靠性的透镜形状。在该实施例中，在边缘部分40处使得平行光线的紫外光线要发散的原因是第二透镜41的投影面大于第一透镜36的投影面，因此需要能将第一透镜36所透射的曝光紫外线固化光线39放大和投影到第二透镜所形成的面上。
之后，正如图24B所示，将中间板19和第一透镜36从压模29A中脱模。接着，正如图24C所示，去除负性光刻胶所不需要的部分。例如通过使用显影剂，并正如图25A所示，可以采用干蚀刻的方法来蚀刻负性光刻胶的形成面38a。随后，有可能将负性光刻胶的形状转印到第二紫外线固化树脂层38。在干蚀刻时，通过提高第二紫外线固化树脂相对于负性光刻胶38的蚀刻速度的选择比例，有可能将负性光刻胶的曝光形状形成为厚度方向放大的形状，有可能满足更厚的透镜形状。接着，正如图25B所示，将保护板17通过平整层43与第一透镜36的一表面部分36b相结合。
平整层43是由低折射率的紫外线固化树脂所制成的，特别是，这里所使用的平整层43具有的折射率为，例如，近似1.41。因此，第一透镜36起着具有正的折射率的透镜的作用。此外，正如图25C所示，通过在第二透镜41的一个表面上涂覆和固化紫外线固化树脂，之后，磨削和平整该紫外线固化树脂的表面，就能形成低折射率的层44。该的折射率层44也是有具有类似于平整层43的低折射率的紫外线固化树脂所制成的。特别是，这里所使用的低折射率层44具有的折射率为，例如，近似1.41。之后，通过黑色基体21将液晶显示元件13结合在的低折射率层44的表面上。
虽然，在该实施例中显示了在液晶板单元上应用双层结构的微透镜的示例，但也有可能像本发明的其它实施例那样，将三个和更多层的微透镜施加在液屏单元上。在这种情况下，有可能显著地提高液晶板单元的光学特性。
取代该实施例中的压模，也可能采用以下的方法来生产压模。在第一种方法中，所制成的压模可以是，例如，将光刻胶涂覆在透光板的一个表面上，进行电子束曝光，使光刻胶的形状形成为第一透镜的转印形状，并采用诸如反应离子刻蚀(RIE)之类的干蚀刻方法将光刻胶形状转印到透光板。在这种情况下，通过以多层结构的方式来制成电子束的光刻胶和另一光刻胶，以及提高在干蚀刻时与光刻胶相关的板选择比，就有可能生产出较深的透镜形状。
在第二种方法中，提高使用与第一透镜相对应的透射率分布掩模，将涂覆在板的一表面上的光刻胶曝光成类似于透镜形状的形状。在曝光之后，通过采用诸如RIE的干蚀刻方法将光刻胶的形状转印到板上，就可以制成压模。也可以使用这样一种方法，即通过热下垂使曝光于相应于第一透镜的一较小区域的光刻胶变形为球面形状和非球面形状，随后使用蚀刻转印形状，这种方法称为回流法。也可以使用这样一种形成掩模层的方法，即在掩模层上制成了一个对应于第一透镜的小孔，并使用湿蚀刻来处理成球面形状。在采用湿法腐蚀来形成球面凹入部分的方法中，有可能通过改变掩模层的小孔直径，来产生具有非球面形状的透镜。
虽然，在该实施例中，在紫外线固化树脂涂覆和固化在中间板的一个表面和第二透镜之后，该紫外线固化树脂的一个表面被磨削并平整，但可以将在中间板的一个表面和第二透镜上添加一平整层。既然在这种情况下省略了磨削和平整，这就有可能进一步便于制造微透镜矩阵。此外，上述制造微透镜矩阵的实施例，也可以不超出本发明的范围地进行各种方式的局部改变。
虽然，在该实施例中，第二透镜是在第一透镜曝光和固化之后进行曝光和固化，但是只要压模和第一透镜之间的位置关系并没有改变，第一透镜也可以在第二透镜的曝光和固化的紫外光线照射的同时或之后进行曝光和固化，在这种情况下，就有可能预先涂覆用于制成第二透镜的光敏材料，有可能更便于处理工艺。
本发明可以在不脱离上述的精神和基本特性的条件下以其它特定的形式来实现。因此，无论从哪一方面，本实施例都应被认为是用于说明而不是限制的，本发明的范围将由所附的权利要求作限定，而不是由上述所作的描述来限制，因此所有在权利要求等效的含义和范围内的变化都将被本发明所包含。
Claims (14)
1.一种制造微透镜矩阵的方法，该方法包括：
产生第一微透镜矩阵(12，36)的第一步骤；
形成光敏材料所制成的层(33，37)的第二步骤；
第三步骤，其中通过利用具有对应于第二微透镜矩阵(14，41)的形状的强度分布的平行光线照射第一微透镜矩阵(12，36)和用由第一微透镜矩阵所透射的透射光线照射由光敏材料制成的层(33，37)来制成第二微透镜矩阵(14，41)。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，光敏材料是光敏树脂，且第二微透镜矩阵(14，41)是通过照射和暴露由所述光敏树脂所制成的层(33，37)于透射光线来制成的。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，通过使具有预设的光线透射率分布的掩模元件(30，30A)透射平行光线，而得到强度分布。
4.如权利要求1至3任一所述方法，其特征在于，
在第一步骤，第一微透镜矩阵(12，36)是通过使用具有对应于第一微透镜矩阵(12，36)形状的形状的压模(29，29A)来制成的；
在第二步骤之后，在第三步骤中，用具有对应于第二微透镜矩阵(14，41)形状的强度分布的平行光线、经由与压模(29，29A)成形为一体的掩模元件(30，30A)来照射第一微透镜矩阵(12，36)；以及，
用由第一微透镜矩阵(12，36)透射的透射光线来照射由光敏材料制成的层(33，37)，从而制成第二微透镜矩阵(14，41)。
5.如权利要求3所述方法，其特征在于，掩模元件(30，30A)是通过将改变一特定波长的光线的透射率的材料涂覆到透光板上制成的。
6.如权利要求4所述方法，其特征在于，掩模元件(30，30A)是通过将改变一特定波长的光线透射率的材料涂覆到透光板上制成的。
7.如权利要求4所述方法，其特征在于，在第一步骤中使用压模(29)制成第一微透镜矩阵(12)之后，在第一微透镜矩阵(12)和压模(29)保持为一体时形成第二微透镜矩阵(14)。
8.一种微透镜矩阵，它包括：
设置在沿厚度方向的一端面上的第一微透镜矩阵(12)；和
设置在沿厚度方向的另一端面上、并形成柱面的形状的第二微透镜矩阵(14A)。
9.一种微透镜矩阵，它包括：
设置在其沿厚度方向的一端面上的第一微透镜矩阵(12)；和
设置在其沿厚度方向的另一端面上、并形成非球面形的形状的第二微透镜矩阵(14B)。
10.一种通过如权利要求1至3和5至7任一所述的制造微透镜矩阵的方法所制造的微透镜矩阵。
11.一种通过如权利要求4所述的制造微透镜矩阵的方法所制造的微透镜矩阵。
12.一种投影类液晶显示设备，它包括：
液晶显示元件(13)；以及，
权利要求8和9所述的微透镜矩阵(1，1A)，该微透镜矩阵使来自光源的光线会聚在液晶显示元件(13)的像素位置上。
13.如权利要求12所述设备，还包括：
光源(5)，以及，
用于将来自光源(5)的白光光通量分离成多个光通量(2R，2G，2B)的光通量分离部件(8R，8G，8B)，
其特征在于，液晶显示元件(13)透射由光通量分离部件(8R，8G，8B)所分离的多个光通量(2R，2G，2B)，并且选择性地改变这些光通量(2R，2G，2B)的强度分布。
14.一种用于制造微透镜矩阵的设备，它包括：
用于形成第一微透镜矩阵(12，36)的压模(29，29A)，该压模(29，29A)具有对应于第一微透镜矩阵(12，36)的形状的形状；以及，
用于形成第二微透镜矩阵(14，41)的掩模元件(30，30A)，该掩模元件(30，30A)具有预设的光线透射率分布；
压模(29，29A)和掩模元件(30，30A)形成为一体。
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