光透射滤光器及其制造方法技术

一种光透射滤光器，包括光吸收层（１３）和具有微结构前表面（２２）及微结构背表面（２５）的透明层（１１），其中前表面被嵌入光吸收层（１３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及背投影屏幕和滤光器，具体而言，涉及用微结构制造的背投影屏幕和滤光器。
技术介绍
背投影屏幕将图像从屏幕后面透射到屏幕对面的观众。图像受屏幕或滤光器透射的光量或通过量影响。一般地，屏幕和滤光器能透射的光量受其构造影响。期望具有能提高光通过量以及改进对比度的构造。随着投影图像清晰度的提高，像素数目从传统的几万像素提高到超过百万像素。因此也需要投影屏幕具有更精细的透镜结构。按具体术语而言，需要将现有投影屏幕透镜结构三维中二维减小到0.36mm或更小。一般地，背投影屏幕的有角性(angularity)或曲率较差。术语有角性(angularity)用于描述观众以一定角度范围而不是近似正对屏幕面，从屏幕或滤光器上看见良好图像的能力。当观众移动至屏幕或滤光器的一侧，或比屏幕或滤光器高或低，图像亮度和/或质量都会下降。角亮度可对称或不对称，期望可调节屏幕和滤光器的图像亮度和/或角亮度，以最佳适应可能的观看条件。通过引导光线到观众最可能所处的区域，控制屏幕亮度的角度依赖性，这通常是有利的。例如，当背投影显示器为数据监视器时，观众通常处在相对于显示器的中间位置，距离显示器大约1～3英尺的范围内。观众的眼睛位于垂直屏幕中央的线上方，但观众通常不会从屏幕上方相距1或2英尺的位置观看屏幕。进一步，出于保密或安全起见，期望减小相对于垂直屏幕以一定角度或30°或更大角度显出的亮度。这降低了远离屏幕轴的人以及也许是没有权利观看屏幕内容的人看到屏幕信息的可能性。一般地，期望提供给背投影屏幕高分辨率、高对比度和大增益(gain)。美国专利US 4,431,266(Mori)涉及光学折射镜，该镜由具有第一和第二表面的透明材料板组成。同样尺寸的分段透镜元件被布置在板的第一和第二表面上，与板形成一体。第一表面上的分段透镜元件与第二表面上放置的分段透镜元件处于面对面的位置关系。美国专利US 4,490,010(Honda)涉及背投影屏幕，它由位于屏幕前面和后面的凸透镜阵列所组成。在前凸透镜周围装有投影或突出部分(projection or raised portions)，并向前延伸，在投影或突出部分(projection or raised portions)上方具有遮光带或遮光层。美国专利US 5,066,099(Yoshida)涉及后投影图像显示设备，包括一个或多个片状元件，光从屏幕的入射面一侧依次透过这些片状元件，最后一个片状元件包括透明材料作为基底，在基底的出射面一侧具有光漫射层。光漫射体本身带有颜色，以获得进一步增强的对比度。美国专利US 5,870,224(Saitoh)涉及透镜片，在其透明支撑体一面上，形成有包括可辐射固化树脂的圆柱形透镜部分，在该透镜片另一面的平面上，至少形成有光漫射层和光阻挡带。圆柱形透镜部分的小螺距可为0.3mm或更小。美国专利US 5,933,276(Magee)涉及部分透明、定向观看的片，由塑料制成，在片的前背表面，形成有椭圆形横截面的凸透镜和凹透镜。美国专利US 5,563,738和5,781,344(Vance)涉及低反射系数的光透射和光色散滤光器。多层滤光器将光学层加到基本的折射滤光器上，以便调节滤光器的增益、对比度和背景光抑制。美国专利US 6,076,933(DiLoreto等)描述了类似于Vance所述的光透射和色散滤光器，它在透明珠子的背面添加了光透射材料的共形层。专利技术概述本专利技术涉及光透射滤光器，包括(a)光吸收材料层，该层具有前表面和背表面，和(b)具有微结构化的第一表面和微结构化的第二表面的透明层，其中第一表面的微结构嵌入光吸收层，并有暴露表面，为光透射通过光吸收层提供通路，在微结构间形成基本为光吸收材料填充的填隙区域，第二表面的微结构与第一表面的微结构光学地对准，以控制光透射通过所述通路。在本专利技术的一个具体实施方式中，光透射滤光器包括覆盖在透明层的微结构化的第二表面上的光学透明共形涂层，用以提高滤光器的透射率和/或改变通过滤光器的光分布。光透射滤光器也包括与光吸收层前表面结合的透明支撑层。本专利技术的光透射滤光器具有改进的光通过量和改进的有角性(angularity)。角亮度可对称或非对称，期望可调节屏幕和滤光器的亮度和/或角亮度，以最佳适应可能的观看条件。本专利技术进一步涉及制造光透射滤光器的方法，包括以下步骤(1)提供具有第一微结构化的表面和第二微结构化的表面的透明膜，其中第一表面的微结构在微结构之间形成填隙区域，并与第二表面的微结构光学地对准；(2)提供具有第一和第二表面的光吸收材料层；和(3)将透明膜第一表面的微结构嵌入光吸收材料到足够的深度，以形成通过光吸收层的光路，其中微结构间的填隙区域基本用光吸收材料填充。在另一方面，本专利技术涉及制造光透射滤光器的方法，包括以下步骤(1)提供具有第一和第二表面以及第一表面上的微结构的第一透明膜层；(2)提供具有微结构化的第一表面和第二表面的第二透明膜层；(3)提供具有第一和第二表面的光吸收材料层；(4)将第一透明膜层第一表面的微结构嵌入光吸收材料到足够的深度，以形成通过光吸收层的光通道，和(5)将第一透明膜层的第二表面层压在第二透明膜层的第二表面上，使得第一透明膜层的微结构与第二透明膜层的微结构光学地对准。附图简述附图说明图1为本专利技术中光透射滤光器中间部分的横截面图，用以说明与透明支撑层接触的第一微结构化的表面。图2为本专利技术中具有第一微结构化的表面和第二微结构化的表面的光透射滤光器的横截面图。图3为本专利技术中透明支撑层前表面具有透镜的光透射滤光器的横截面图。图4为光透射滤光器的三维图，其中第二表面的微结构形成凸透镜状透镜。图5为光透射滤光器的三维图，其中第二表面的微结构形成桶状透镜。图6为光透射滤光器的横截面图，其中第一表面的微结构为圆锥形结构。图7为光透射滤光器的横截面图，其中第一表面的微结构为圆柱形结构。图8a-8f为制造光透射滤光器的一个具体实施方式的横截面图。图9a-9f为制造光透射滤光器的一个具体实施方式的横截面图，其中在第二微结构化的表面上具有光学透明共形涂层。应当理解，下述工艺步骤和结构并非制造完整光透射滤光器的完整工艺流程。本专利技术可结合使用本领域现行采用的制造技术，只有那些通常采用的工艺步骤需要用于理解本专利技术。 具体实施例方式详述在本说明书和权利要求书中，术语“微结构”关于聚合物膜上的微结构。正如这里所用，术语“微结构”指至少2维特征为微观的特征构造。特征的局部和/或横截面图一定是微观的。光透射滤光器的作用依赖于微结构的形式，该微结构可由正和反特征组成。正如这里所用，术语“微观的”指足够小的空间特征，从任何面观察时，需要光学手段的辅助肉眼才能确定其形状。一个判据可见于Modem Optic Engineering，W.J.Smith，McGraw-Hill，1966，p104-105，其中视觉灵敏度，“…以可辨认的最小特征的角大小来定义和测定”。标准的视觉灵敏度被认为是当最小可辨认字母对着在视网膜上5’(弧分)高的角弧度内的情况。在通常的工作距离为250mm(10英寸)时，该物体的侧向尺寸为0.36mm(0.0145英寸)。微结构包括具有高度、长度和宽度的一系列特征。在一个具体实施方式中，微结构分别具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光透射滤光器，包括：（ａ）光吸收材料层，该层具有前表面和背表面，和（ｂ）具有微结构化的第一表面和微结构化的第二表面的透明层，其中第一表面的微结构嵌入光吸收层，并有暴露表面，为光透射通过所述光吸收层提供通路，在微结构之间形 成基本用光吸收材料填充的填隙区域，第二表面的微结构与第一表面的微结构光学地对准，以控制通过所述通路的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：ME海宁顿，
申请(专利权)人：艾利丹尼森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]