费涅尔透镜和液晶显示装置制造方法及图纸

一种显示装置，包括液晶显示板、用于形成直立实象的会聚透过元件阵列、用于放大该图象的费涅尔透镜。费涅尔透镜的具有结构的表面，被设置在光入射侧。该具有结构的表面包括带有平坦的顶和倾斜表面的周期性的脊。在平坦的顶上设置了遮光层，以消除重影。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有遮光层的费涅尔透镜和一种显示装置，这种显示装置诸如包括放大费涅尔透镜的液晶显示装置。液晶显示装置可以具有较薄的结构，并已经被用在很多应用中。近来，已经开发了大屏幕投影式液晶显示装置。一种典型的投影式液晶显示装置，包括将放大图象投影到屏幕上的投影透镜。另外，可以用投影透镜以外的光学元件来放大图象。例如，Japanese Unexamined Patent Publication(Kokai)No.5-188340公布了一种投影式液晶显示装置，它包括液晶显示装置、用于放大液晶显示装置产生的图象的费涅尔透镜、以及一个屏幕。在此情况下，该液晶显示装置还包括会聚透射元件阵列和屏幕。每一个会聚透射元件阵列都适于形成一个与物大小相同的直立的实象，且各个费涅尔透镜都用于放大来自会聚透射元件阵列的图象。这些会聚透射元件，是由直径为1mm至2mm的透明杆形式的塑料或者玻璃制成的，从而使各个透明杆的折射率沿着其径向改变。通过适当选择其长度和折射率分布，可以用各个会聚透射元件来形成具有与物相同的大小的直立实象。多个会聚透射元件，以彼此接近的方式设置，且这些元件的端表面被设置成一行或在一个平面中，从而形成一行或一个阵列的会聚透射元件。会聚透射元件阵列，可以被用作成象装置，用于产生具有与物相同的大小的直立实象。与通常的球面透镜相比，采用这种会聚透射元件阵列的成象装置具有一些优点，即焦距非常短促，且光学性能在行或平面上是均匀的，从而不需要对透镜之间的距离进行调节。然而，当这种会聚透射元件阵列被用作成象装置时，不能改变图象的放大率，虽然可以通过改变元件的长度来改变各个会聚透射元件的放大率。这是由于各个会聚透射元件产生的放大图象，一个在一个之上地被不一致地重叠在阵列中，且不能形成正常的图象。因此，会聚透过元件阵列只能够被用作全尺寸的成象装置，且需要在会聚透过元件阵列之外提供一放大装置。Japanese Examined Patent Publications(Kokoku)No.58-33526和No.61-12249，公布了一种成象装置，它包括会聚透过元件阵列和作为放大装置的凸透镜和凹透镜，这些透镜被设置在会聚透过元件阵列的入射侧或外射侧。凸透镜或凹透镜可以是单透镜或由多个透镜元件组成的复合透镜，以实现所希望的放大率。然而，当把这种成象装置与放大装置一起用在液晶显示装置中时，产生了一问题，即透镜的分辨率从中心部分到周边区域是变化的。已经发现，如果在4(1p/mm)即每毫米四对白和黑点的条件下，如果分辨率MTF大于50％，则可以获得良好的图象。然而，在上述现有技术中，通常难于获得具有大于50％的分辨率MTF的图象。光需要以相对于液晶显示板的法线成大约10度的角度，通过液晶显示板的周边区域，以保证分辨率MTF大于50％。在周边区域的角度越小，装置的放大率越小。其结果，在与会聚透过元件阵列一起采用凸透镜或凹透镜的情况下，不可能实现具有薄结构的液晶显示装置，虽然会聚透过元件阵列本身能够提供具有薄结构的液晶显示装置。因此，需要一种放大元件，它能够与会聚透过元件阵列一起使用，且它能够实现具有薄结构的液晶显示装置。在上述Japanese-Unexamined Patent Publication(Kokai)No.5-188340中，公布了与会聚透过元件阵列一起采用的费涅尔透镜，但在此现有技术中没有公布这种费涅尔透镜的使用方式。本专利技术人近来发现，如果将费涅尔透镜用作放大元件，可以获得良好的结果。进一步地，在液晶显示装置中，一个问题是，在屏幕的周边区域上图象的亮度，相对于屏幕中心区域上的图象亮度，被减小了。本专利技术的目的，是提供一种费涅尔透镜，它具有这样的构造，即使得光入射到其具有结构的表面上。本专利技术的另一目的，是通过适当设置费涅尔透镜，来提供具有薄结构的显示装置。本专利技术的另一目的，是提供一种显示装置，其中屏幕的亮度得到了改善。根据本专利技术的一个方面，提供了一个费涅尔透镜，它包括本体，该本体具有平坦的表面和具有结构的表面并具有周期性的脊。每一个脊都包括平坦的顶—该顶与平坦的表面大于上平行地延伸—以及至少一个从平坦的顶向平坦的表面延伸的倾斜表面，以及设置在各个脊的平坦的顶上的遮光层。该平坦的顶最好具有根据脊的位置而变化的宽度。在此情况下，至少一个倾斜表面包括一个误解主倾斜表面—它被设置在平坦的顶的一侧并得到适当的设计，以使光主要从主倾斜表面和设置在平坦的顶的与主倾斜表面不同的另一侧上的副倾斜表面，入射到本体。平坦的顶的宽度最好由以下关系确定d=ptanrtan(90-θ1)+tanr×----(1)]]>其中d是平坦的顶的宽度，p是脊的间距，r是从主倾斜表面入射到本体上的主光线与轴之间的角度，θ1是主倾斜表面相对于平坦的表面的角度，且θ2是副倾斜表面相对于轴的角度。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种显示装置，它包括至少一个图象调节器、一个会聚透过元件阵列，它接收来自所述至少一个图象调节器的光以形成一个直立实象；一个费涅尔透镜，它包括具有平坦表面的本体和带有周期性的脊的具有结构的表面，该费涅尔透镜得到适当的设置，从而使光从会聚透过元件阵列入射到费涅尔透镜的具有结构的表面上；以及，一个屏幕，它接收经过会聚透过元件阵列和费涅尔透镜而来自所述至少一个图象调节器的光。各个脊最好包括一个平坦的顶和至少一个倾斜表面，该平坦的顶大于上与平坦表面平行地延伸，该倾斜表面从平坦的顶向着平坦表面延伸；且在各个脊的平坦的顶上提供了一个遮光层。这些平坦的顶最好具有根据脊的位置而改变的宽度。该至少一个倾斜表面最好包括一个主倾斜表面，它被设置在平坦的顶的一侧并得到适当的设计，从而使光主要从主倾斜表面入射到本体上；以及，一个副倾斜表面，它被设置在平坦的顶与主倾斜表面不同的一侧上。该至少一个图象调节器，最好包括多个液晶显示板，且会聚透过元件阵列和费涅尔透镜被设置在每一个液晶显示板上。最好设置四组液晶显示板、会聚透过元件阵列和费涅尔透镜，且各组被设置在矩形区域的各个四分之一部分中，屏幕的总显示区域，比从一组液晶显示板、会聚透过元件阵列和费涅尔透镜接收图象所需的显示区域大四倍。在屏幕上或附近且在相邻的液晶显示板、会聚透过元件阵列和费涅尔透镜组之间，设置有隔板，以防止光从一组散射到相邻的组中。屏幕最好具有预定的显示区域，且所述至少一个图象调节器具有适当设置的主显示区域和周边补偿区域，从而使主显示区域经过会聚透过元件阵列和费涅尔透镜而在预定的显示区域上形成一个图象，且周边补偿区域在预定的显示区域之外经过会聚透过元件阵列和费涅尔透镜而形成一个图象。所述至少一个图象调节器的周边补偿区域最好受到控制，以提供一个图象，该图象大体上与从周边补偿区域附近的至少一个图象调节器的主显示区域提供的一个图象的一部分，是大体相同的。在两个相邻液晶显示板之间，一个液晶显示板的所述周边补偿区域最好得到控制，以提供一个图象，该图象与从相邻的液晶显示板的主显示区域提供的图象的一部分大体上相同，该液晶显示板在所述一个液晶显示板的周边补偿区域的附近。根据本专利技术的另一方面，提供了一个显示装置，它包括至少一个图象调节器；光学透镜，用于放大所述至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种费涅尔透镜，包括一个本体，该本体具有一个平坦表面和一个带有周期性的脊的具有结构的表面；各个脊包括一个平坦的顶和至少一个倾斜表面，该平坦的顶与该平坦表面大体平行地延伸，且该倾斜表面从该平坦的顶向着该平坦表面延伸；以及设置在各个脊的平坦的顶上的遮光层。２．根据权利要求１的费涅尔透镜，其中平坦的顶的宽度根据脊的位置而改变。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：饭浜行生，福原元彦，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]