透镜阵列片、透射型屏幕以及背投型显示器制造技术

本发明专利技术提供一种可以控制画面的水平方向及垂直方向的视场角的透镜阵列片和采用这种透镜阵列片的透射性屏幕以及背投型显示装置，且不会出现由于过度采用光扩散剂（微粒）而引起的、由光的吸收而导致的增益低下（亮度）、或由白色散射的增加而导致的Ｓ／Ｎ比值降低的问题。形成透镜阵列层（１３ｂ）和遮光层（１６）而构成透镜阵列片，进而与菲涅耳透镜组合而构成透射型屏幕。其中上述透镜阵列层为将多个半圆柱状的圆筒型透镜（１７、１９）平行排列而形成的第一透镜阵列（１８）与第二透镜阵列（２０）、以该圆筒型透镜（１７、１９）的长方向相互正交的方式配置在同一平面上（基材层１３ａ的单面上）、并一体化而形成的；上述遮光层在其成像面侧对光线不透过的部分进行遮光。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及投影电视、显示器等投影式显示器。尤其涉及适合用于投影式显示器的透镜阵列片以及采用透镜阵列片的投影屏幕。作为上述显示器，以投影具备CRT、LCD(液晶显示装置)、DMD(数字微镜设备一TI公司的商标)等的光学引擎的投影仪的图像的各种投影电视为代表，尤其具有代表性的是透射型(以下称投射型、背投型、背面型)投影电视。以下，主要就透射型投影电视用的屏幕，对本专利技术进行说明。
技术介绍
作为以往的投影电视用的屏幕，图10所示构成的、使用于具有CRT投影仪的投影型电视的屏幕是周知的。所述屏幕，通常从观察者一侧来看，依次由在两面具有构成透镜部的凹凸的双凸透镜片320、菲涅耳透镜片310的两片透镜片构成。而且，有时在观察者侧的最外侧位置上配置平坦的保护板(未图示)。双凸透镜片320，是将在水平方向连续排列多个以垂直方向为长方向的纵长的圆筒形透镜的透镜部322、328形成在它的两面的结构，并且具有具有将从R、G、B的三管式投影仪投射的图像光向水平方向进行折射扩散的作用的投影侧的透镜部322；具有向水平方向折射扩散的作用，并且具有通过与投影侧的透镜322的相乘作用而修正色差的作用的观察者侧的透镜部328(以下有时也称为两面双凸透镜片)。两面双凸透镜片320一般由挤压法形成，此时两面透镜部的光轴必须一致。另一方面，在投影屏幕中，不仅要求上述的透镜部(由于在水平方向并设圆筒形透镜组，图像光可以扩展到水平方向)有向水平方向折射扩散的作用，也要求有对显示的图像向垂直方向扩大视野(扩大垂直视场角)的作用。作为扩大在较宽视野的视场角的具体例子，要求垂直半值角(从正面向垂直方向移动视点时，正面的显示图像光的亮度降低到1/2时的、从垂直于正面(＝屏幕)变位的角度)在10度以上。而且，在投影屏幕中，也要求以高对比度感觉到显示的图像光，为了在屏幕表面不反射显示图像光以外的光而对观察造成影响，或提高对比度(＝画面的明亮度/暗亮度)的数值，缩小所述公式的分子，而需要形成由对应于圆筒形透镜的非聚光部(即，相当于图像光的非透射部)的黑条(BS)构成的遮光层325。两面双凸透镜片320，如上所述，用于具备多台(一般是R、G、B三台)的CRT投影仪的形式的投射式投影电视。另一方面，也有只有一台(即，从单独的透镜投射全彩色显示影像)式的投射型投影电视，作为投影仪内的光学引擎部，采用LCD或DMD的方式。在只有一台(称单管式)投射型投影电视用的屏幕的投影仪中，由于没有必要补正R、G、B的图像光的色差(色差)，只要简单地扩宽图像光的射出范围(视场角)即可，因此，只要为由圆筒形透镜组构成的透镜部，仅位于透镜片的单面(单片透镜片)的构成即可。图11是表示用于单管式投影电视的透射型屏幕的构成例的说明图。透射型屏幕基本上由双凸透镜片370和菲涅耳透镜片360两个部件构成。凸透镜片370只在单面形成透镜部71，而在没有形成透镜部371的平坦面上形成遮光层375。具备单面双透镜片的屏幕的情况，也与所述的两面透镜片一样，要求扩大垂直方向的视场角。图5是表示用于液晶投影电视等的以往的透射型屏幕的构成的一例的详图。图中的符号1是菲涅耳透镜，该菲涅耳透镜1由在板状的基材层1a的单面上设置着形成为同心圆状的凹凸的透镜层1b而构成。一般在液晶投影电视内，将投影仪配置在基材层1a侧。然后，在菲涅耳透镜1的透镜1b侧，配置双凸透镜片2，构成由这些菲涅耳透镜1和双凸透镜片2形成的透射型屏幕。作为双凸透镜片2的一个例子，大致由依次层叠的双凸透镜层3、感光树脂层5、遮光层6、粘接剂层7以及扩散层8构成，双凸透镜层3配置在菲涅耳透镜1侧，而扩散层8配置在观察者一侧。另外，在扩散层8的观察者的面上，为了保护表面而根据需要设置有硬膜层9。双凸透镜层3由板状的基材层3a以及在其单面设置的透镜层3b构成。透镜层3b比如将多根半圆柱状的圆筒型透镜4在其长方向平行排列而构成，其圆筒面4a配置在菲涅耳透镜1的一侧。以下，对该双凸透镜片2的构成，说明其制造操作的一例。在制造双凸透镜3时，在基材层3a的一方的面与具有透镜层3b的相反形状的成型模板(压模)之间，夹隔尚未硬化的状态的放射线硬化型树脂，从基材层3a的另一方的面侧照射规定的放射线，使所述树脂硬化，从而形成规定形状的透镜层3b，并且将所述透镜层3b与基材层3a重合粘接而得到双凸透镜层3。接着，在双凸透镜层3的基材层3a侧的面上涂布感光树脂层5。作为感光树脂层5，例示的是具备在未曝光状态下具有粘接性，一旦曝光就改变性质，其粘接性几乎丧失殆尽的特性的物质。那末，与实际上作为透射型屏幕使用时一样，当通过菲涅耳透镜1从透镜层3b侧照射光时，通过双凸透镜层3而聚光的条状的光线被照射到感光树脂层5上。于是，曝光部分的感光树脂层5就变性，失去粘接性。于是，在该感光树脂层5上押上具备包含黑碳等的黑色的复写层的复写薄膜后，复写层就会有选择地转移到具有粘接性的未曝光的部分，并形成多条黑色线并列的条状遮光层6。即，通过遮光层6遮住不透射光线部分的光。然后，通过薄膜状的粘结剂层7再层叠一层板状的扩散层8，通过牢固地一体化而得到双凸透镜片2。另外，扩散层8，比如是在丙烯类等塑料构成的基体中混合入由玻璃球构成的扩散材料而构成的。另外，根据必要，在扩散层8的表面层叠硬膜层8并一体化。另外，将该透射型屏幕如图5所示安装到具备投影仪的液晶投影仪等上，从投影仪照射光线后，则该光线通过菲涅耳透镜1成为基本平行的光线。然后，该光线透过双凸透镜层3，从而被赋予规定的配光角度，向画面的左右方向(水平方向)适当扩展，对该方向的视场角进行控制。另外，透过双凸透镜层3的光线成为与圆筒形透镜的长方向平行的条状光线，进而经过遮光层6，随后通过扩散层8的作用，将光线适度地扩散到画面的上下方向(垂直方向)，对该方向的视场角进行控制。另外，通过遮光层6，提高S/N比，可以提供对比度良好的图像。如上所述，以往的双凸透镜片以及透射型屏幕中，为了控制画面水平方向以及垂直方向的视场角，而采用双凸透镜层与扩散层的组合。但是，扩散层有如下的问题，即由光的吸收而导致的增益低下(亮度)、或由白色散射的增加而导致的S/N比值降低的问题。而且，页可以考虑将两张双凸透镜片分别与圆筒型透镜的长方向正交地重合安装使用，或在一张基材层的两面上分别排列多条圆筒型透镜时，通过表面和背面各自的圆筒型透镜的长方向正交地设置，进行水平方向以及垂直方向的视场角的控制的方法。但是，在前者的情况下，为了维持两张双凸透镜片各自的光学特性，必须严格控制两者的配置关系，而且构成圆筒型透镜的材料实质上成为两倍，而且由于必须进行两次微细的透镜的加工，存在材料成本、加工成本等增高的问题。后者的情况下，将各自的排列方向不同的圆筒型透镜组形成在一张基材层的表面上，也同样存在必须进行两次透镜加工的问题。进而，如微透镜阵列那样，页可以考虑将可以对垂直方向与水平方向两方赋予配光角度的各自独立的多个透镜、棱镜很密地配置到基材层的单面上的方法，但是必须进行复杂的加工，很难扩大面积或做到微细化，而且，由于生产效率低下，必然导致成本上升。进而，在特开平9-311203号公报中，公布了一种凸透镜片的构成，构成将具有双凸透镜形状的多个双凸透镜元件(圆筒型透镜)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透镜阵列片，其特征在于：具备透镜阵列层，该透镜阵列层具有：将多个半圆柱状的圆筒型透镜无间隙地平行排列而形成的第一透镜阵列与第二透镜阵列、以该圆筒型透镜的长方向相互正交的方式配置在同一平面上、并一体化的透镜层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉田勉，海老名一义，阿部崇，高桥进，
申请(专利权)人：凸版印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]