專利名稱：雙面透鏡片及投影屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于面向背面投影型投影TV的圖象顯示屏(以下稱為透過(guò)型投影屏或背面型投影屏)有效的透鏡片。
圖15是備有現(xiàn)有三管式投影機(jī)的電視概略圖。圖15中參照號(hào)51，52，53各自為R，G，B各顏色的圖象投影裝置。54為鏡子，55為透過(guò)型投影屏。
圖16中的菲涅爾透鏡片56是把來(lái)自投影機(jī)的投影光(從小口徑透鏡發(fā)散)根據(jù)凸透鏡特性使其成為大致平行光，并出射到雙凸透鏡片57側(cè)。
雙凸透鏡片57是把從菲涅耳透鏡片56以大致平行光入射的投影光根據(jù)在水平方向并列的圓柱形透鏡組的特性擴(kuò)散到水平方向，向觀察者側(cè)以顯示光出射。
還有，背面型投影屏上一般形成有光擴(kuò)散層，其目的是把顯示光還擴(kuò)散到垂直方向，成像來(lái)自投影機(jī)的投影光，減少投影機(jī)的小口徑透鏡引起的叫做閃爍的圖象不必要的閃光等。
光擴(kuò)散層至少是由雙凸透鏡片、菲涅耳透鏡片、或起保護(hù)板作用的最外面的前面板等形成，形成時(shí)采用涂敷、層疊、混入等適當(dāng)方法。
背面投影型投影TV根據(jù)投影機(jī)(光源)方式大致區(qū)別，有三管式(R、G、B)的CRT方式，液晶方式、TI(美國(guó)德州儀器公司)公司的注冊(cè)商標(biāo)“DMD(數(shù)碼微鏡裝置)或叫做DLP(數(shù)碼光投影機(jī))的反射型光閥方式等，液晶方式和反射型光閥方式是一臺(tái)投影機(jī)的所謂“單管式”。
以往，三管式的CRT方式中的用于面向背面投影型投影TV的背面型投影屏的雙凸透鏡片是，表里透鏡部均由排列方向相等的半圓柱狀凸圓柱形透鏡組構(gòu)成，表里單位透鏡的排列間距為1∶1，是表里單位透鏡正確對(duì)中的構(gòu)成(未圖示)。
采用上述構(gòu)成的理由是，在R，G，B三臺(tái)投影機(jī)的配置中，在水平方向橫排三臺(tái)，從各投影機(jī)的投影光以相互抵消的角度出射。
如果來(lái)自R，G，B各投影機(jī)的投影光以抵消的角度出射，則三原色的圖象將沒(méi)有位置偏移地合成，限定能夠視覺(jué)到的觀察方向，如果左右移動(dòng)視點(diǎn)則圖象將偏紅或偏藍(lán)等給視覺(jué)帶來(lái)顏色變化。這種現(xiàn)象叫做“顏色變化”。
為了消除顏色變化，需要采用在表里形成半圓柱狀圓柱形透鏡組，且表里相互單位透鏡排列間距為1∶1的關(guān)系，表里成對(duì)的單位透鏡之間被正確定位(對(duì)準(zhǔn))的構(gòu)成的雙面雙凸透鏡片。
還有，表里單位透鏡形狀是，微妙地抵消光路的R，G，B各原色的圖象以均等的光強(qiáng)度重疊的范圍擴(kuò)寬等，考慮到對(duì)應(yīng)各自波長(zhǎng)的折射率等進(jìn)行設(shè)計(jì)。
為了提供高清晰度的圖象畫質(zhì)，對(duì)于構(gòu)成屏幕的透鏡片也要求單位透鏡的排列為窄間距化(細(xì)距化)，因此，雙面雙凸透鏡片制造中表里單位透鏡的對(duì)中進(jìn)一步困難。
還有，隨著單位透鏡并列間距的高精細(xì)化，形成于反透鏡部側(cè)的遮光圖案(BM＝黑矩陣)的透光部也高精細(xì)化，要求在根據(jù)微透鏡陳列部的聚光部鮮明形成開口部的精度。
黑矩陣，當(dāng)具有精細(xì)間距(高精細(xì))透鏡部的透鏡片時(shí)，通過(guò)利用對(duì)形成于透鏡片的反透鏡面的感光性樹脂層的透鏡部自身的聚光特性，正確規(guī)定各個(gè)透鏡部相當(dāng)于非聚光部位置的，所謂自對(duì)準(zhǔn)方式形成。
自對(duì)準(zhǔn)方式有對(duì)暴光后感光性樹脂層實(shí)施顯影處理后形成遮光圖案的濕法，以及不對(duì)暴光后的感光性樹脂層實(shí)施顯影處理而是著色形成遮光圖案的干法。
干法中使用根據(jù)感光/非感光情況產(chǎn)生有無(wú)粘接性的具有這種特性的感光性粘合劑，對(duì)應(yīng)其有無(wú)粘接性來(lái)進(jìn)行著色。
為了形成作為透過(guò)型液晶投影屏適合遮光率(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為60％以上范圍在圖象對(duì)比度方面優(yōu)異)的黑矩陣，根據(jù)透鏡部的聚光(聚焦)位置不在感光性樹脂層的出射面?zhèn)龋窃诟泄庑詷渲瑢拥膬?nèi)部，根據(jù)形成圖案的遮光率適當(dāng)選擇。
透鏡形狀為球面時(shí)，因像差不同而焦點(diǎn)位置(透鏡中心部和端部)也不同，所以根據(jù)自對(duì)準(zhǔn)方式形成遮光圖案時(shí)，無(wú)法明確決定感光性樹脂層變性之處，開口部與遮光部的界限不鮮明。
尤其為了實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度化而提高遮光率時(shí)，單位透鏡的并列間距高精細(xì)，而單個(gè)單位透鏡越微小，微小開口部與遮光部的界限鮮明的黑矩陣越難以形成。
還有，現(xiàn)在市售的用于背面投影型電視等的，現(xiàn)有型的透過(guò)型屏幕一般是，大概在單面形成同心圓上凹凸的菲涅耳透鏡片和、在一個(gè)方向配置了圓筒狀圓柱形透鏡的雙凸透鏡片和、其中的一個(gè)在單面或者分別在基材上設(shè)置擴(kuò)散層的構(gòu)成。
構(gòu)成這些透過(guò)屏的部件為把從投影機(jī)照射的光線首先在菲涅耳透鏡片幾乎以平行光射出的光學(xué)配置，然后通過(guò)把該射出光在雙凸透鏡片向畫面的水平方向適度擴(kuò)大以得到水平視角，通過(guò)用擴(kuò)散劑向畫面的垂直方向擴(kuò)大光線以得到垂直視角。
進(jìn)一步，通過(guò)把不使用擴(kuò)散劑也能夠同時(shí)得到水平視角和垂直視角的透鏡片即微透鏡陳列片與雙凸透鏡片取代配置，取消/減量擴(kuò)散劑，而能得到更明亮清晰的畫質(zhì)的透過(guò)型屏幕也為大家所知。
還有，把雙層雙凸透鏡層層疊成各自圓柱形透鏡軸方向正交來(lái)使用，或者在一個(gè)基材層的兩面各自多個(gè)排列圓柱形透鏡時(shí)，設(shè)置成各自圓柱形透鏡軸方向正交的方法也為大家所知。
進(jìn)一步，在構(gòu)成該雙凸透鏡的各個(gè)圓柱形透鏡的聚光部分，或構(gòu)成微透鏡陳列片的各個(gè)微透鏡的聚光部分設(shè)置具有開口部的遮光層，以提高屏幕的S/N比的構(gòu)成也為大家所知。
還有，也有時(shí)根據(jù)這些透過(guò)屏的用途，在最外面等設(shè)置硬涂層層或防反射膜層(AR層)。
現(xiàn)有使用雙凸透鏡片或微透鏡陳列片的透過(guò)型屏幕中，為了進(jìn)行水平方向和垂直方向的視角控制而組合雙凸透鏡層和擴(kuò)散層，以及因微透鏡陳列需要所需量以上寬的視角，所以產(chǎn)生擴(kuò)散層帶來(lái)的光吸收、或白色散射帶來(lái)的畫質(zhì)劣化、寬擴(kuò)散帶來(lái)的屏幕增益下降等弊病。
還有，也想過(guò)通過(guò)把雙層的雙凸層層疊成各自圓柱形透鏡軸方向正交來(lái)使用，或者在一個(gè)基材層的兩面各自多個(gè)排列圓柱形透鏡時(shí)，設(shè)置成各自圓柱形透鏡軸方向正交，以控制水平方向及垂直方向視角的方法，但構(gòu)成圓柱形透鏡的材料實(shí)際上成兩倍，而且還需要進(jìn)行兩次微細(xì)的透鏡加工，因此存在材料成本、加工成本上升的問(wèn)題。
還有，配置成在同一平面上正交兩組雙凸透鏡的這種結(jié)構(gòu)的屏幕是，因成為兩組雙凸透鏡互相重疊的結(jié)構(gòu)，所以如果改變一方雙凸透鏡的形狀，由此另一方雙凸透鏡的光學(xué)特性也會(huì)變化，無(wú)法完全獨(dú)立進(jìn)行視角控制。因此，其視角的控制范圍被限制，在實(shí)際應(yīng)用中不好。
進(jìn)一步，把微透鏡陳列作為透過(guò)型屏幕使用時(shí)，需要適合于其的尺寸，如對(duì)角50英寸的大面積制作，但此時(shí)為了得到寬視角，需要大致一半元件透鏡直徑程度的透鏡垂度(sag)(折射面的厚度)，從其成型形狀的深度，難以與畫面大小兼?zhèn)洹Ｒ虼?，如果是小面積可以實(shí)現(xiàn)必要的光學(xué)性能，但從加工上問(wèn)題，其大面積化變得困難。
進(jìn)一步，本發(fā)明的目的在于提供，尤其對(duì)于作為面向根據(jù)與菲涅耳透鏡片的組合的由兩片透鏡片構(gòu)成的透過(guò)型投影屏的透鏡片適合的微透鏡片，單位透鏡組以200μm以下的高精細(xì)間距并列，能夠把根據(jù)透鏡部的顯示光的出射方向(范圍)控制成寬視場(chǎng)的微透鏡片。
本發(fā)明的目的在于進(jìn)一步提供，在上述微透鏡片的反透鏡部側(cè)形成遮光率高(75％以上)黑矩陣外，其構(gòu)成為開口部/遮光部的界限鮮明且容易形成高精細(xì)黑矩陣的微透鏡片。
進(jìn)一步，本發(fā)明的課題為，容易且大面積地提供光吸收少，增益降低少，抑制白色散射，使用了作為屏幕充分的光學(xué)特性的微透鏡的投影屏。
還有，另一課題為提供使用了材料成本、加工成本等廉價(jià)的微透鏡的投影屏。
本發(fā)明的第一形態(tài)為一種雙面透鏡片，其特征在于對(duì)于表里形成構(gòu)成透鏡部的周期性凹凸的透鏡片，表里單位透鏡的排列間距比處于1∶2～1∶30的范圍。
上述雙面透鏡片中，表里透鏡部大多主要以如下形態(tài)使用。
(1)均為排列方向相等的半圓柱狀凸圓柱形透鏡組(2)均為單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部(3)一方由半圓柱狀凸圓柱形透鏡組構(gòu)成，另一方為單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部上述(3)的情況時(shí)，半圓柱狀凸圓柱形透鏡組和微透鏡陳列部?jī)?yōu)選其單位透鏡的排列間距比處于2∶1～30∶1的范圍。
所述微透鏡陳列部由放射線固化性樹脂的反應(yīng)固化物構(gòu)成，可以含有具有非球面形狀曲面的單位透鏡，也可以是只含有具有球面形狀曲面的單位透鏡的構(gòu)成。為了以高精細(xì)間距并列單位透鏡組，所述微透鏡陳列部適合由放射線固化性樹脂成型。
所述微透鏡陳列部可以只由具有球面形狀曲面的單位透鏡構(gòu)成。
單位透鏡的排列可以是任意排列，也可以是以正方形網(wǎng)格狀(網(wǎng)格狀)井然的矩陣排列，單位透鏡間的距離相等的三角形配置，或在該三角形配置把單位透鏡區(qū)域形狀做成六角形的蜂窩狀配置。還有，也可以是在格子狀排列中，構(gòu)成透鏡陳列部的第n列和第n+1列(n為1以上的整數(shù))以半間距位移的配置。單位透鏡區(qū)域的形狀可以是矩形、三角形等形狀。鄰近單位透鏡區(qū)域形成的三角形有正三角形的情況和不是的情況，因其不同水平、垂直方向的光擴(kuò)散特性也會(huì)不同。
所述微透鏡陳列部根據(jù)各單位透鏡的透鏡功能的光擴(kuò)散性可以在水平方向和垂直方向不同。
上述雙面透鏡片制造中，在單面形成構(gòu)成透鏡部的周期性凹凸，另一面為把平坦的透鏡片之間相互對(duì)接其平坦面層疊的構(gòu)成，從制造上來(lái)講容易。
為了提高顯示圖象的對(duì)比度，優(yōu)選在至少一方透鏡片，在透鏡部相反側(cè)的平坦表面，在相當(dāng)于根據(jù)各單位透鏡的非聚光部之處形成遮光層。
還有，所述透鏡部可以是由凸透鏡的單位透鏡排列的構(gòu)成，至少一方透鏡部的焦點(diǎn)面存在于雙面透鏡片內(nèi)，對(duì)于其一單位透鏡入射的平行光從另一方透鏡部側(cè)出射時(shí)，通過(guò)所述另一方透鏡部側(cè)的多個(gè)單位透鏡的構(gòu)成。
組合上述任何所述的雙面透鏡片和菲涅耳透鏡片構(gòu)成的背面型投影屏的特征在于對(duì)置雙面透鏡片的單位透鏡配置間距大的一方的透鏡部和菲涅爾透鏡片的透鏡部，菲涅爾透鏡片成為多臺(tái)投影機(jī)側(cè)(光源側(cè))的這種組合。
上述背面型投影屏非常適用于以三管式CRT投影機(jī)為光源的顯示裝置，下面說(shuō)明其原理。
在圖1A中表示根據(jù)只在單面具有排列著單位透鏡(凸透鏡)的透鏡部構(gòu)成的“單面透鏡片”的光學(xué)特性。對(duì)于單面透鏡片，從形成透鏡部側(cè)把圖象光照射至，向透鏡片中心部垂直地B(藍(lán))投影機(jī)、向透鏡片中心部稍微偏移地從左右G(綠)、R(紅)投影機(jī)，則從另一面的平坦面出射的各顏色圖象光的亮度分布如圖1A的圖表所示。
同圖中，B曲線是以0°為最高峰的左右對(duì)稱分布，而G、R曲線是從0°向前后稍微偏移了最高峰的分布，三色均等地混色的部分是以0°為中心的前后(圖中為左右)很小的范圍，如果超出其范圍，在左側(cè)成為綠色強(qiáng)的圖象，在右側(cè)成為紅色強(qiáng)的圖象。
在圖1B中表示根據(jù)在雙面具有排列著單位透鏡(凸透鏡)的透鏡部構(gòu)成的“雙面透鏡片”的光學(xué)特性。
雙面透鏡片中，與出射面平坦的情況相比，從入射側(cè)的一個(gè)單位透鏡入射的平行光受到折射出射的范圍擴(kuò)大，表示各顏色亮度分布的曲線為平緩地向左右擴(kuò)展的形狀，三色均等地混色的部分是以0°為中心，成為比圖1A更向前后(圖中為左右)擴(kuò)大的范圍，綠色強(qiáng)的圖象和紅色強(qiáng)的圖象從比圖1A更向左右擴(kuò)大的角度能夠視覺(jué)化。
這意味著顏色變化的減少，但如果想進(jìn)一步減少顏色變化，則需要擴(kuò)大三色均等地混色的范圍，減少相當(dāng)于綠色強(qiáng)的圖象和紅色強(qiáng)的圖象的區(qū)域。
為了單純地?cái)U(kuò)大從入射側(cè)的一個(gè)單位透鏡入射的平行光受到折射出射的范圍，制成擴(kuò)大根據(jù)入射側(cè)單位透鏡取向角度構(gòu)成的單面透鏡片也能起到與上述相同的作用，但具有短焦點(diǎn)單位透鏡的透鏡片制造困難，控制三色的混色比率也困難，因此為了實(shí)現(xiàn)上述作用優(yōu)選采用雙面透鏡片。
本發(fā)明的各形態(tài)中，為了以高精細(xì)間距并列單位透鏡組，所述微透鏡陳列部適合由放射線固化性樹脂成型。
進(jìn)而，本發(fā)明的各形態(tài)中也可以是這樣一種微透鏡片，其特征在于對(duì)于在基板的至少單面具有單位透鏡以二維性大致矩陣排列的微透鏡陳列部的微透鏡片，所述微透鏡陳列部是放射線固化性樹脂的反應(yīng)固化物只在基板單面聚合粘接來(lái)構(gòu)成，含有具有非球面形狀曲面的單位透鏡，單位透鏡的排列間距為100μm以下。
所述微透鏡陳列部可以只由具有球面形狀曲面的單位透鏡構(gòu)成。
單位透鏡的排列可以是任意排列，也可以是以正方形網(wǎng)紋狀(網(wǎng)紋狀)井然的矩陣排列，單位透鏡間的距離相等的三角形配置，或在該三角形配置把單位透鏡區(qū)域形狀做成六角形的蜂窩狀配置。還有，也可以是在格子狀排列中，構(gòu)成透鏡陳列部的第n列和第n+1列(n為1以上的整數(shù))以半間距位移的配置。單位透鏡區(qū)域的形狀可以是矩形、三角形等形狀。鄰近單位透鏡區(qū)域形成的三角形有正三角形的情況和不是的情況，因其不同水平、垂直方向的光擴(kuò)散特性也會(huì)不同。
本發(fā)明的第二形態(tài)微透鏡片的特征在于，在基板的至少單面具有單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部，各個(gè)單位透鏡直徑及其排列間距為200μm以下，根據(jù)各個(gè)單位透鏡的光線射出角度范圍對(duì)于微透鏡片主平面的法線為±30°以上，并且，把根據(jù)各個(gè)單位透鏡產(chǎn)生的橫球面像差的范圍設(shè)計(jì)成對(duì)于透鏡直徑為0％＜橫球面像差≤50％。
本發(fā)明第三形態(tài)為一種投影屏，其特征在于對(duì)于使用了在基板的至少單面具有單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部的微透鏡片的投影屏，單位透鏡的特定方向的斷面形狀對(duì)于與所述方向正交方向的斷面形狀為小曲率，由這些連續(xù)性面構(gòu)成的復(fù)曲面形成，在透光性片的單面形成將上述單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部，在微透鏡陳列部相反側(cè)的所述片表面形成具有單位透鏡組和合并光軸的開口部的遮光層。
本發(fā)明的第四形態(tài)為，對(duì)于使用第一形態(tài)微透鏡片的投影屏，其特征在于在所述透光性片的單面形成將上述單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部時(shí)，各單位透鏡排列成曲率方向一致的構(gòu)成。
本發(fā)明的第五形態(tài)為，對(duì)于第三形態(tài)的投影屏，其特征在于所述復(fù)曲面為，對(duì)于特定方向斷面的曲率部厚度的，與所述方向正交方向的斷面的曲率部厚度，即透鏡垂度比為2/3以下的構(gòu)成。
本發(fā)明的第六形態(tài)為，對(duì)于使用第一形態(tài)微透鏡片的投影屏，其特征在于所述復(fù)曲面為，對(duì)于水平方向斷面的曲率部厚度的，垂直方向斷面的曲率部厚度，即透鏡垂度(1ens sag)比為2/3以下的構(gòu)成。
本發(fā)明的第七形態(tài)為，對(duì)于使用第一形態(tài)微透鏡片的投影屏，其特征在于所述微透鏡陳列部在作為透過(guò)型投影屏使用時(shí)，形成于成為入射側(cè)(投影機(jī)側(cè))的透光性片的單面。
本發(fā)明的第八形態(tài)為，對(duì)于任意所述形態(tài)所述的投影屏，其特征在于所述遮光層是在設(shè)置于透光性片的反透鏡部側(cè)表面的感光性樹脂層表面，在不會(huì)根據(jù)通過(guò)微透鏡陳列部的暴光而聚光的非感光區(qū)域形成，所述感光性樹脂層或在其表面形成的層的折射率低于透光性片。
本發(fā)明的第九形態(tài)的特征在于把使用第一形態(tài)微透鏡片的投影屏作為透過(guò)型投影屏使用時(shí)，在入射側(cè)(投影機(jī)側(cè))進(jìn)一步備有在單面具有同心圓上環(huán)帶結(jié)構(gòu)的菲涅耳透鏡。
圖2A～2D為本發(fā)明雙面透鏡片的單位透鏡區(qū)域形狀例子的示意圖。
圖3A為表示單位透鏡為球面形狀的情況(現(xiàn)有技術(shù))的光路的斷面圖，圖3B為表示橫球面像差的圖表。
圖4A為表示單位透鏡為如本發(fā)明規(guī)定非球面形狀的情況光路的斷面圖，圖4B為表示橫球面像差的圖表。
圖5A、5B為本發(fā)明中雙面透鏡片一例的斷面示意圖。
圖6為表示本發(fā)明中橫球面像差少的單位透鏡斷面形狀一例的曲線。
圖7為單位透鏡為如本發(fā)明規(guī)定非球面形狀的情況的，表示BM面暴光分布例的圖表。
圖8A、8B為用于本發(fā)明投影屏的微透鏡片元件透鏡的概略圖。
圖9為構(gòu)成用于本發(fā)明投影屏的微透鏡陳列片的元件透鏡的立體圖。
圖10為構(gòu)成用于本發(fā)明投影屏的微透鏡陳列片的元件透鏡的垂直方向斷面圖。
圖11為構(gòu)成用于本發(fā)明投影屏的微透鏡陳列片的元件透鏡的水平方向斷面圖。
圖12為使用本發(fā)明雙面透鏡片的背面型投影機(jī)顯示裝置的例子。
圖13為使用本發(fā)明雙面透鏡片的投影機(jī)顯示裝置的屏幕結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14A～14C為表示本發(fā)明雙面透鏡片各實(shí)施例的概觀圖。
圖15為備有現(xiàn)有三管式投影機(jī)的電視概略圖，圖16為圖15的屏幕結(jié)構(gòu)示意圖。
如果滿足上述條件，觀察者側(cè)的單位透鏡對(duì)于投影機(jī)及菲涅爾透鏡側(cè)的一個(gè)單位透鏡，一個(gè)肯定是能對(duì)應(yīng)的，即使不進(jìn)行嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)，向透鏡部31側(cè)的一個(gè)單位透鏡垂直入射的光能夠通過(guò)透鏡部32的單位透鏡出射。(圖5A、5B)。
圖5A中，向單位透鏡31側(cè)的一個(gè)單位透鏡垂直入射的平行光的焦點(diǎn)位置在透鏡部32的一個(gè)單位透鏡的頂部附近，為雙面透鏡片的大致出射面。
同圖時(shí)，入射側(cè)和出射側(cè)的單位透鏡為1∶1的關(guān)系，向單位透鏡31側(cè)的一個(gè)單位透鏡垂直偏移入射的平行光通過(guò)透鏡部32的鄰近的另一單位透鏡出射，同樣成為1∶1的關(guān)系。
偏置入射的光相當(dāng)于來(lái)自入射角度不同的投影機(jī)的圖象光。
圖5B中，向單位透鏡31側(cè)的一個(gè)單位透鏡垂直入射的平行光的焦點(diǎn)位置存在于雙面透鏡片內(nèi)，對(duì)于其一個(gè)單位透鏡入射的平行光出射時(shí)，通過(guò)透鏡部32側(cè)的多個(gè)單位透鏡。
同圖為把在單面形成透鏡部31而另一面平坦的透鏡片和、在單面形成透鏡部32而另一面平坦的透鏡片相互對(duì)接平坦面層疊的這種構(gòu)成的雙面透鏡片，所述焦點(diǎn)位置相當(dāng)于形成透鏡部31的透鏡片的大致平坦面。
同圖時(shí)，入射側(cè)和出射側(cè)的單位透鏡為1∶n(復(fù)數(shù))的關(guān)系。
在對(duì)發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明之前，在這里說(shuō)明對(duì)應(yīng)于單位透鏡形狀的聚光特性和橫球面像差。
圖3A是表示單位透鏡為球面形狀的情況的光路的斷面圖，圖3B是表示橫球面像差的圖表。
圖4A是表示單位透鏡為如本發(fā)明規(guī)定非球面形狀的情況的光路的斷面圖，圖4B是表示橫球面像差的圖表。
圖3A中，從同圖左側(cè)向單位透鏡10入射的平行光線入射到球面形狀單位透鏡表面后受到折射，聚光成在同圖右側(cè)匯聚焦點(diǎn)，然后在同圖向上下擴(kuò)散出射。
此時(shí)根據(jù)球面像差，入射到單位透鏡中心部的光線焦點(diǎn)長(zhǎng)(在同圖位于右側(cè))，入射到單位透鏡端部的光線焦點(diǎn)短(在同圖位于左側(cè))。這叫做縱球面像差。
另一方面，根據(jù)球面像差，把單位透鏡的中心部記為y＝0作為橫軸(PY)，把出射光線和出射面相交位置離光軸的距離記為Δy(y＝0時(shí)，Δy＝0)作為縱軸(EY)制作曲線，則成為表示橫球面像差的圖表一圖3A。
圖4A、4B為球面像差少的單位透鏡形狀的情況。如圖4A所示，從單位透鏡的中心部到端部，焦點(diǎn)位置大致一致(縱球面像差少)。對(duì)應(yīng)于此，圖4B中EY的變動(dòng)小，表現(xiàn)出橫球面像差少。
圖6為表示橫球面像差少的本發(fā)明單位透鏡的斷面形狀一例的曲線。
本發(fā)明中微透鏡片的用途并不限定于透過(guò)型投影屏，還適用于反射型投影屏，或不是如透過(guò)型/反射型投影屏的大尺寸(30英寸以上)的，具備背光等內(nèi)藏光源的顯示器中，為了把來(lái)自所述光源的照明光在顯示畫面內(nèi)控制成均勻的亮度和/或均勻的出射方向的導(dǎo)光體。
根據(jù)對(duì)應(yīng)于單位透鏡形狀的光學(xué)特性，控制顯示光的出射方向(范圍)時(shí)，背面型投影屏的情況，從不依賴光擴(kuò)散劑來(lái)擴(kuò)展視場(chǎng)，不需要使用多量光擴(kuò)散劑，不導(dǎo)致屏幕的成本上升等方面來(lái)說(shuō)，優(yōu)選對(duì)光軸(對(duì)于屏幕主面的法線方向)擴(kuò)展。
本發(fā)明通過(guò)使各個(gè)透鏡的光線出射角對(duì)于光軸為±30°以上，能夠得到作為透過(guò)型屏幕必要的視角特性，進(jìn)一步期待如下作用效果。BM率的提高可以用根據(jù)后述自對(duì)準(zhǔn)方式在微透鏡片上的微細(xì)透鏡入射平行光線時(shí)的聚光圖案形成BM，但根據(jù)具有如本發(fā)明橫球面像差的微細(xì)單位透鏡，能夠?qū)⑵溟_口部面積做得極其小。
圖7為單位透鏡為如本發(fā)明規(guī)定非球面形狀的情況表示BM面暴光分布例的圖表，因聚光部為脈沖波狀尖銳的形狀，所以聚光部/非聚光部的界限明確，根據(jù)自對(duì)準(zhǔn)方式形成BM時(shí)，容易明確基于如上所述感光性粘合劑粘接部/非粘接部的遮光層形成部/非形成部，容易形成鮮明的遮光圖案。由此，能夠得到具有高遮光率(75％以上)的BM，得到能容易顯示高對(duì)比度圖象的屏幕。
把形成BM的表面(自對(duì)準(zhǔn)方式的情況為感光材料表面)與透鏡片基材的界限定義為“成像面)時(shí)，優(yōu)選通過(guò)把橫球面像差的變動(dòng)范圍定在單位透鏡直徑的50％以下，使BM面積率(遮光率)形成為75％以上，但通過(guò)進(jìn)一步把橫球面像差的變動(dòng)范圍定在透鏡直徑的31％以下，能夠使BM面積率(遮光率)成90％以上，能夠與對(duì)比度一起大幅度提高S/N。成品率的提高根據(jù)自對(duì)準(zhǔn)方式形成BM時(shí)，因球面像差少，所以在焦點(diǎn)的聚光高，因此，暴光部的照度提高，對(duì)于外界光(通過(guò)單位透鏡出射的非平行光)的S/N提高。其結(jié)果，能夠得到不易被干擾左右的具有正確遮光圖案的透鏡片。
還有，作為感光材料層，通過(guò)設(shè)置折射率比透鏡片低的層，并調(diào)節(jié)其厚度，能夠容易調(diào)節(jié)BM的精銳度。
下面，參照


本發(fā)明實(shí)施例。
圖13的參照號(hào)38為菲涅耳透鏡，39為微透鏡，40為黑矩陣部，43、44、45各自表示R、G、B各色的從圖象投影裝置投影的光線。
下面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖14A～14C為表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的雙面透鏡片30a、30b、30c的圖。
表里透鏡部31、32為，當(dāng)表側(cè)(投影機(jī)及菲涅爾透鏡側(cè))為31，里側(cè)(觀察者側(cè))為32時(shí)，可以是下述(1)～(3)中的任意形態(tài)。
(1)31、32均為縱向相等的半圓柱狀凸圓柱形透鏡組(圖14A)(2)31、32均為單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部(圖14B)(3)31為半圓柱狀凸圓柱形透鏡組，32為單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部(圖14C)如圖5A、5B所示，在至少一方透鏡片(同圖中只在入射側(cè)透鏡片)，在透鏡部的相反側(cè)的平坦表面，在相當(dāng)于根據(jù)各單位透鏡的非聚光部之處形成遮光層33，使用雙面透鏡片，適用于背面型投影屏及三管式CRT投影機(jī)作為光源的顯示裝置時(shí)，從提高顯示圖象的對(duì)比度方面考慮是好的。
通過(guò)采用單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部而不是半圓柱狀凸圓柱形透鏡組來(lái)作為表里任意單位透鏡，無(wú)須如現(xiàn)有具備雙凸透鏡片在某個(gè)位置必須具備具有充分光擴(kuò)散特性的光擴(kuò)散層。
其理由是，根據(jù)現(xiàn)有雙凸透鏡片的顯示光的視角(范圍)控制是，根據(jù)透鏡功能只能控制水平方向，而垂直方向控制則依賴于光擴(kuò)散層，但所述微透鏡陳列部可以控制不只水平方向的還包括垂直方向的所有方向的視角(范圍)。
優(yōu)選透鏡部31側(cè)的單位透鏡排列間距為0.3mm以下，透鏡部32側(cè)的單位透鏡排列間距為0.15mm以下，為了形成細(xì)距透鏡部，適合采用在基板表面聚合粘接由放射線固化性樹脂的反應(yīng)固化物構(gòu)成的透鏡部的方法(所謂2P法＝光聚合(Photo-Polymer)法。
微透鏡陳列部是單位透鏡在基板表面以大致矩陣狀排列來(lái)形成，其排列方法沒(méi)有限制，可以是井然的正方形網(wǎng)紋狀(網(wǎng)紋狀)矩陣排列，也可以是如三角形排列，也可以是蜂窩狀排列。(圖2A～2D)還有，單位透鏡形狀從平面圖看時(shí)，不必為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的正球形狀，可以是旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱的形狀。還有，如橢圓形狀時(shí)不必在整個(gè)區(qū)域弄齊長(zhǎng)軸和短軸來(lái)配置。
進(jìn)而，可以是鄰近單位透鏡之間邊相接的情況，或者相離的情況中的任意一種。
另外，在透鏡片的成為反透鏡部側(cè)的基板的平坦面形成遮光層時(shí)，優(yōu)選采用通過(guò)在所述平坦面整面形成感光層(通過(guò)感光粘接性消失的已知材料)后，由透鏡部側(cè)暴光，使相當(dāng)于聚光部部分的感光層變性，在相當(dāng)于非聚光部部分附著墨水或色劑的方法(所謂根據(jù)透鏡自身的叫做自對(duì)準(zhǔn)的公知方法)，因?yàn)槟軌蛟谡_位置形成遮光層。
本實(shí)施例中，鄰近單位透鏡區(qū)域是表示單位透鏡之間邊相接的情況。
在本發(fā)明中規(guī)定的單位透鏡是，在圖2A、2C中為矩形、在圖2B中為三角形、在圖2D中為六角形，圖2A中為在單位透鏡內(nèi)具有用圓形表示透鏡部(曲率)的構(gòu)成，也可以是由矩形、三角形、六角形等形狀形成的單位透鏡內(nèi)全體具有透鏡部(曲率)的構(gòu)成。鄰近單位透鏡在圖2中是指單位透鏡邊相接的情況，單位透鏡之間的排列間距是指單位透鏡中心的相離距離。
圖2A(正方形)、圖2B(正三角形)、圖2D(正六角形)的情況，鄰近單位透鏡之間的排列間距為等間隔，但如圖2C(長(zhǎng)方形)的情況，第n列間的單位透鏡陳列間距與第n列和第n+1列間的單位透鏡陳列間距則不同。
圖2A所示排列的情況，如在圖1所述，有鄰近單位透鏡13之間相接的情況和相離的情況。
在圖2B、2C、2D所示排列中，產(chǎn)生單位透鏡13的配置間距(假如100μm)以上精細(xì)的周期性(在圖2C的例子中，由周期a與周期b組合的新的100μm間距的周期)，能夠進(jìn)一步對(duì)減少?gòu)耐队皺C(jī)的與投影像素的間距比引起的莫爾條紋做貢獻(xiàn)，具有優(yōu)越性。
還有，從透鏡的頂部到谷底部分的位置(從基材表面的距離)是由單位透鏡的曲面形狀決定。單位透鏡為正方形或正六角形且旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的透鏡時(shí)，從頂部到谷底部分的長(zhǎng)度(高度)在單位透鏡的周邊部將不同。
單位透鏡的曲面形狀可以是球面也可以是非球面，還有，為了能夠把水平方向與垂直方向的擴(kuò)散特性控制得不同，需要嚴(yán)格控制所述凹部的形狀。
還有，在微透鏡片10的成為反透鏡部側(cè)的基板11的平坦面形成遮光層時(shí)，優(yōu)選采用通過(guò)在所述平坦面整面形成感光層(通過(guò)感光粘接性消失的已知材料)后，由微透鏡陳列側(cè)暴光，使相當(dāng)于聚光部部分的感光層變性，在相當(dāng)于非聚光部部分附著墨水或色劑的方法(所謂根據(jù)透鏡自身的叫做自對(duì)準(zhǔn)的公知方法)，因?yàn)槟軌蛟谡_位置形成遮光層(未圖示)。
這種細(xì)距化通過(guò)由放射線固化性樹脂的固化物以2P法(Photo-Polymer法)成型透鏡部而變得可能。
圖5的例子中，在折射率1.50，厚度75μm的透明支撐體3的單面，根據(jù)2P法，由放射線固化性樹脂的固化物形成非球面透鏡形狀且單位透鏡直徑為80μm的透鏡部。
同圖的情況，橫球面像差的最大幅度為6μm(對(duì)于透鏡直徑為7.5％)，能夠以92.5％的遮光率形成BM。
即使是同一材料與尺寸，當(dāng)單位透鏡形狀為球面時(shí)，橫球面像差的最大幅度為30μm(對(duì)于透鏡直徑為37.5％)，能夠形成的BM的遮光率最大達(dá)到62.5％。
通過(guò)把上述微透鏡片一片或接合多片用于畫面尺寸30英寸以上的背面投影機(jī)式顯示裝置，能夠觀察到對(duì)比度高，視場(chǎng)寬的圖象。
微透鏡片的情況，與具有圓柱形透鏡組的雙凸透鏡片相比，透鏡片的接合界限不明顯，大畫面化時(shí)弊病少。
還有，對(duì)于上述情況，如果在作為圖象光源的投影機(jī)側(cè)配置菲涅耳透鏡片，則在對(duì)微透鏡片入射平行光時(shí)，能夠縮短投影機(jī)和屏幕之間的距離，不僅能夠小型化顯示裝置的深度，而且能只在必要范圍出射亮度高的顯示圖象光，因此好。
還有，對(duì)于上述情況，也可以把分散光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層配置于菲涅耳透鏡片側(cè)和/或微透鏡片側(cè)的任意位置。
在這里使用的擴(kuò)散劑可以使用無(wú)機(jī)系材料的硅、鋁、鈣、或含有它們的氧化物的無(wú)機(jī)質(zhì)粉末或玻璃珠，由有機(jī)系材料的丙烯酸系樹脂、苯乙烯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、丙烯酸系/苯乙烯系共聚樹脂等構(gòu)成的微粒子。
光擴(kuò)散劑的選擇需要考慮與粘合劑樹脂的折射率差等光學(xué)性質(zhì)、表面光澤、成型為光擴(kuò)散基材或光擴(kuò)散墨水時(shí)的分散性、成型時(shí)的脆性等后加入。平均粒徑適合為5μm以上，優(yōu)選5～20μm，更優(yōu)選5～10μm程度。
通過(guò)光擴(kuò)散層的拼用，在控制視場(chǎng)時(shí)，在與正面有距離的觀察方向也能夠平滑降低亮度，同時(shí)根據(jù)微小的透鏡陳列的凹凸(粗糙面)成像，從而提高成像圖象光的作用。
單位透鏡越微細(xì)，微透鏡片的透鏡部表面越能夠起到與粗糙面同樣的功能，因此對(duì)使用光擴(kuò)散劑的光擴(kuò)散層的依賴度降低，但只根據(jù)所述透鏡部表面的成像及光擴(kuò)散性不充分時(shí)，拼用所述光擴(kuò)散層。
還有，作為投影屏，不僅適用于背面投影型，而且通過(guò)把上述微透鏡片一片或接合多片，還能適用于畫面尺寸30英寸以上的正面投影機(jī)式顯示裝置。
作為反射型屏幕使用時(shí)，在微透鏡片的反透鏡部側(cè)整面形成光反射層。
進(jìn)一步，上述微透鏡片還能適用于為了把來(lái)自光源的照明光在顯示畫面內(nèi)控制成均勻的亮度和/或均勻的出射方向的導(dǎo)光體。
這種顯示器以具有背光的液晶顯示裝置(監(jiān)視器或攜帶式終端)為代表。
圖8A、8B為用于本發(fā)明投影屏的微透鏡片元件透鏡的概略圖。圖9為構(gòu)成用于本發(fā)明投影屏的微透鏡片的元件透鏡的立體圖。圖10為構(gòu)成用于本發(fā)明投影屏的微透鏡片的元件透鏡的垂直方向斷面圖。圖11為構(gòu)成用于本發(fā)明投影屏的微透鏡片的元件透鏡的水平方向斷面圖。在這里表示的透鏡陳列片為實(shí)際進(jìn)行透鏡形狀設(shè)計(jì)，并基于此制成的形狀圖。
圖8B中透鏡片的全體厚度(反透鏡面的平坦面到透鏡頂部的距離)相同，但對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的復(fù)曲面形狀的單位透鏡的情況，從透鏡的頂部到谷底部分的距離即使在同一單位透鏡內(nèi)，也在A-A’斷面的D1和B-B’斷面的D2會(huì)不同。
該透鏡陳列片的主要特征為構(gòu)成透鏡陳列層的元件透鏡的形狀。該透鏡陳列層是由板狀基材層和在其上面設(shè)置的透鏡層構(gòu)成。
構(gòu)成這些透鏡陳列的元件透鏡為非球面形狀，并且具有對(duì)于透鏡軸為非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的三維幾何形狀。其斷面形狀是根據(jù)其斷面的取決不僅有球面，而且還有包括橢圓面、拋物面或高次項(xiàng)的所謂非球面形狀。
如果使用這種非球面與非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的透鏡，可以利用光線射出時(shí)的折射角之差，對(duì)元件透鏡幾乎平行入射的入射光(3)在入射面(1)對(duì)應(yīng)于其入射位置折射，其結(jié)果對(duì)于正交于光軸的平面上的正交坐標(biāo)軸(對(duì)于垂直配置的屏幕則相當(dāng)于垂直方向和水平方向)，能夠具有各不相同的光線的折射率，因此，能夠得到對(duì)應(yīng)于目的的配光特性(參照?qǐng)D10、11)。
具體來(lái)說(shuō)，如圖10、11所示，射出光(4)的聚光位置表現(xiàn)為在厚度方向不同的現(xiàn)象，此時(shí)光線的射出角度即相當(dāng)于配光角度特性。
透鏡陳列層的材料可以不做限制地使用玻璃、塑料等透明材料且用于光學(xué)用部件的材料，從生產(chǎn)效率等方面考慮優(yōu)選使用塑料。
塑料原材料舉例有如聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸-苯乙烯共聚樹脂、苯乙烯系樹脂、聚氯乙烯樹脂等。
還有，因能夠進(jìn)行細(xì)距的微細(xì)加工，所以作為透鏡層材料優(yōu)選使用紫外線固化性樹脂或電子射線固化性樹脂等放射線固化性樹脂。放射線固化性樹脂可以使用如在聚氨酯(甲基)丙烯酸酯和/或環(huán)氧樹脂(甲基)丙烯酸酯低聚物中添加反應(yīng)稀釋劑、光聚合引發(fā)劑、光敏劑等的組合物等。聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物并不是特別限定的物質(zhì)，但可以用如乙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、聚己內(nèi)酯聚醇、聚酯聚醇、聚碳酸酯二醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等聚醇類和六甲撐二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯撐二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯等聚異氰酸酯類反應(yīng)得到。作為環(huán)氧樹脂(甲基)丙烯酸酯低聚物并不是特別限定的物質(zhì)，可以用如雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、酚醛清漆型環(huán)氧樹脂、雙酚A型環(huán)氧丙烷加成物的末端縮水甘油醚、芴環(huán)氧樹脂等環(huán)氧樹脂類和(甲基)丙烯酸反應(yīng)得到。
透鏡陳列層可以用以下方法制造。在由塑料構(gòu)成的基材層上，以未固化狀態(tài)涂敷放射線固化性樹脂，在其表面壓住成型用沖壓機(jī)(stamper)進(jìn)行沖壓的同時(shí)，照射給定放射線進(jìn)行固化，以形成透鏡層。
所述成型用沖壓機(jī)可以用如下方法形成透鏡層。使用光蝕刻法技術(shù)的方法是，準(zhǔn)備雕刻了元件透鏡的斷層形狀的多個(gè)掩模，使用該掩模順次進(jìn)行暴光硅片，RIE等各向異性蝕刻，在其深度方向順次反復(fù)雕刻，得到具有給定設(shè)計(jì)形狀的成型用沖壓機(jī)。
這樣，透鏡陳列片層可以用與用于現(xiàn)有雙凸透鏡制造等的方法相同的方法制造。
感光性樹脂層和遮光層可以用如下方法制造。實(shí)際上與作為投影屏使用的狀態(tài)相同來(lái)平行配置菲涅爾透鏡，經(jīng)該菲涅爾透鏡從透鏡陳列片的透鏡層側(cè)照射光線，則透過(guò)透鏡陳列層暴光部分的感光性樹脂層變性，粘接性消失。然后，對(duì)該感光性樹脂層壓緊具備含有碳黑等的黑色轉(zhuǎn)印層的轉(zhuǎn)印膜，則轉(zhuǎn)印層將選擇性地轉(zhuǎn)移到具有粘接性的未暴光部分，形成遮光層。
形成遮光層時(shí)，對(duì)應(yīng)于由復(fù)曲面微透鏡聚光光線引起的線段狀的成像圖案，該成像位置大概反映復(fù)曲面微透鏡的非點(diǎn)像差，因此在光軸方向(厚度方向)產(chǎn)生最大兩處。通過(guò)在該兩處的焦點(diǎn)(幾何光學(xué)上稱為徑向焦點(diǎn)和子午焦點(diǎn))中，在形成透鏡片最適合的位置插入低折射率層進(jìn)行調(diào)節(jié)(或如此設(shè)計(jì)透鏡)，并在該位置設(shè)置黑色遮光層，可以得到更高比率的BM圖案。
這里，使用低折射率層是因?yàn)?，因其折射力弱而能取大的?duì)厚度的公差，從而能夠提高其加工性。
然后，通過(guò)在該遮光層上根據(jù)需要設(shè)置粘合劑層、擴(kuò)散層、及硬涂層層等，制成透鏡陳列片。
這樣，對(duì)于該透鏡陳列片，通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)曲面透鏡陳列的形狀，對(duì)透過(guò)該透鏡陳列層的光線能夠控制垂直方向和水平方向兩方向的配光特性(視角)，尤其通過(guò)把其比率設(shè)定為2/3以下，能夠?qū)崿F(xiàn)適合于投影屏的垂直/水平配光特性的分配，能夠得到作為屏幕良好的特性。
進(jìn)一步，與使用兩層透鏡陳列層或者在基材層兩面形成透鏡層的情況相比，能夠更低地控制材料成本、加工成本。
還有，能簡(jiǎn)化擴(kuò)散層，以減少擴(kuò)散層的光吸收或增益降低。其結(jié)果能夠抑制擴(kuò)散層引起的白色散射現(xiàn)象，能夠?qū)崿F(xiàn)高S/N比。
進(jìn)一步，通過(guò)加菲涅爾透鏡，能縮短自投影機(jī)的投射距離，通過(guò)與這些功能兼?zhèn)洌軌虻玫絻?yōu)異的屏幕。
另外，對(duì)于本發(fā)明透鏡陳列片的各層厚度、透鏡層的間距等不做特別限定，可以根據(jù)用途等適當(dāng)變更。實(shí)驗(yàn)例下面根據(jù)實(shí)驗(yàn)例進(jìn)一步具體說(shuō)明本發(fā)明。
本實(shí)驗(yàn)例中設(shè)計(jì)參數(shù)決定如下，進(jìn)行其結(jié)果的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于透鏡陳列層的基材層，其材料為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，厚度為0.075mm。對(duì)于透鏡陳列層的透鏡層，其材料為UV感光性樹脂，透鏡間間距為0.080mm，透鏡垂度(透鏡的最高峰的高度)的大斷面(對(duì)應(yīng)于屏幕左右方向)為橢圓，透鏡垂度的小斷面為球面，其垂度量比為2∶1的復(fù)曲面形狀。感光性樹脂層使用厚度20微米的克羅馬林(Cromalin)膜(商品名杜邦公司制造)。
對(duì)該透鏡陳列片的透鏡形成面照射平行校正為1～5°程度的平行光進(jìn)行感光層雕刻，轉(zhuǎn)印厚度2微米的墨箔(碳黑轉(zhuǎn)印箔)作為遮光層，得到具有對(duì)應(yīng)于構(gòu)成透鏡陳列的微透鏡的開口的遮光層。
這樣得到的透鏡陳列片把透鏡陳列面朝向光源側(cè)用于水平垂直方向的光擴(kuò)散，確認(rèn)能夠個(gè)別得到對(duì)應(yīng)于透鏡陳列形狀的視角。
根據(jù)本發(fā)明雙面透鏡片，如三管式CRT投影機(jī)，用于把多臺(tái)投影機(jī)作為光源的面向顯示裝置的背面型投影屏?xí)r，顏色變化減少而適用，同時(shí)即使把單位透鏡排列細(xì)距化，也沒(méi)有表里單位透鏡的對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，并且能夠得到制造容易的效果。
根據(jù)本發(fā)明微透鏡片，單位透鏡組以200μm以下的高精細(xì)間距并列設(shè)置，能夠把根據(jù)透鏡部的顯示光的出射方向(范圍)控制成寬視場(chǎng)。
尤其，根據(jù)本發(fā)明，在所述微透鏡片的反透鏡部側(cè)形成遮光率高(75％以上)的黑矩陣外，能夠容易地形成開口部/遮光部的界限鮮明的高精細(xì)黑矩陣。
進(jìn)一步，根據(jù)用于本發(fā)明投影屏的具有微透鏡陳列部的微透鏡片，對(duì)透過(guò)透鏡陳列層的光線，通過(guò)適當(dāng)變化元件透鏡的復(fù)曲面形狀能夠控制垂直方向和水平方向兩方向的配光特性(視角)。這表明能夠能動(dòng)性地控制屏幕的光學(xué)特性，對(duì)縮短開發(fā)期、減少費(fèi)用具有大效果。
還有，能夠用一片微透鏡片就可以自如設(shè)定垂直方向和水平方向獨(dú)立的視角，因此具有如下效果1)顯著降低加工成本；2)因能夠根據(jù)現(xiàn)有手頭上材料設(shè)定擴(kuò)散劑的量(效果)，所以不需要材料的開發(fā)/配合；3)因能夠最低限度地抑制光線吸收(光量損失)，所以能夠得到使用微透鏡片的容易明亮的投影屏。
還有，與現(xiàn)有屏幕相比能減少擴(kuò)散劑，所以能夠抑制外界光的亂散射，透明度提高而增加遮光層的光吸收作用，從而能夠得到使用了以往沒(méi)有的S/N提高的微透鏡片的投影屏。
權(quán)利要求
1.一種雙面透鏡片，是對(duì)于表里形成構(gòu)成透鏡部的周期性凹凸的透鏡片，其特征在于表里單位透鏡的排列間距比處于1∶2～1∶30的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面透鏡片，其特征在于表里透鏡部均由排列方向相等的半圓柱狀凸圓柱形透鏡組構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面透鏡片，其特征在于表里透鏡部均為單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙面透鏡片，其特征在于表里透鏡部是一方由半圓柱狀凸圓柱形透鏡組構(gòu)成，另一方為單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部，半圓柱狀凸圓柱形透鏡組的單位透鏡排列間距為0.3mm以下，微透鏡陳列部的單位透鏡排列間距為0.15mm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙面透鏡片，其特征在于所述微透鏡陳列部由放射線固化性樹脂的反應(yīng)固化物構(gòu)成，含有具有非球面形狀曲面的單位透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙面透鏡片，其特征在于所述微透鏡陳列部只含有具有球面形狀曲面的單位透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求3～5的任意一項(xiàng)中所述的雙面透鏡片，其特征在于所述微透鏡陳列部根據(jù)各單位透鏡的透鏡功能的光擴(kuò)散性在水平方向和垂直方向不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7的任意一項(xiàng)中所述的雙面透鏡片，其特征在于在單面形成構(gòu)成透鏡部的周期性凹凸，另一面為把平坦的透鏡片之間相互對(duì)接其平坦面層積的構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微透鏡片，其特征在于在至少一方透鏡片，在透鏡部相反側(cè)的平坦表面，在相當(dāng)于根據(jù)各單位透鏡的非聚光部之處形成遮光層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9的任意一項(xiàng)中所述的雙面透鏡片，其特征在于所述透鏡部是由凸透鏡的單位透鏡排列的構(gòu)成，至少一方透鏡部的焦點(diǎn)面存在于雙面透鏡片內(nèi)，對(duì)于其一單位透鏡入射的平行光從另一方透鏡部側(cè)出射時(shí)，通過(guò)所述另一方透鏡部側(cè)的多個(gè)單位透鏡的構(gòu)成。
11.一種背面型投影屏，是組合如權(quán)利要求1～10的任意一項(xiàng)中所述的雙面透鏡片和菲涅耳透鏡片構(gòu)成的背面型投影屏，其特征在于對(duì)置雙面透鏡片的單位透鏡配置間距大的一方的透鏡部和菲涅爾透鏡片的透鏡部，菲涅爾透鏡片成為多臺(tái)投影機(jī)側(cè)(光源側(cè))組合的構(gòu)成。
12.一種顯示裝置，其特征在于以三管式CRT投影機(jī)為光源，具備權(quán)利要求11所述的背面型投影屏。
13.一種微透鏡片，其特征在于對(duì)于在基板的至少單面具有單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部的微透鏡片，各個(gè)單位透鏡直徑及其排列間距為200μm以下，根據(jù)各個(gè)單位透鏡的光線射出角度范圍對(duì)于微透鏡片主平面的法線為±30°以上，并且，把由各個(gè)單位透鏡產(chǎn)生的橫球面像差的范圍設(shè)計(jì)成對(duì)于透鏡直徑為0％＜橫球面像差≤50％。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的微透鏡片，其特征在于在成為反微透鏡陳列部側(cè)的基板的另一面形成相當(dāng)于根據(jù)各個(gè)單位透鏡的聚光部處成為開口部的遮光層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的微透鏡片，其特征在于所述遮光層是以對(duì)于微透鏡陳列部的全體面積為75％以上的面積形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的微透鏡片，其特征在于所述遮光層形成于根據(jù)微透鏡陳列部自身的聚光特性而規(guī)定聚光部/非聚光部的感光性樹脂層的所述非聚光部表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微透鏡片，其特征在于所述感光性樹脂層是隔著折射率比基板低的透光性樹脂層形成于成為反微透鏡陳列部側(cè)的基板表面，或所述感光性樹脂層的折射率比基板低，并且直接形成于成為反微透鏡陳列部側(cè)的基板表面的構(gòu)成。
18.一種背面投影機(jī)式投影屏，其特征在于使用權(quán)利要求8所述的微透鏡片，其畫面尺寸為30英寸以上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的投影屏，其特征在于在作為圖象光源的投影機(jī)側(cè)配置菲涅爾透鏡片而構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的投影屏，其特征在于把分散光擴(kuò)散劑構(gòu)成的光擴(kuò)散層配置于菲涅耳透鏡片側(cè)和/或微透鏡片側(cè)的任意位置而構(gòu)成。
21.一種正面投影機(jī)式投影屏，其特征在于具有權(quán)利要求13所述的微透鏡片和、夾著基板設(shè)置于透鏡相反側(cè)的光反射側(cè)，畫面尺寸為30英寸以上。
22.一種具有背燈的顯示裝置，其特征在于把權(quán)利要求13所述的微透鏡片用于為了把來(lái)自光源的照明光在顯示畫面內(nèi)控制成均勻的亮度和/或均勻的出射方向的導(dǎo)光體。
23.一種投影屏，是對(duì)于使用了在基板的單面具有單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部的微透鏡片的投影屏，其特征在于單位透鏡的特定方向的斷面形狀對(duì)于與所述方向正交方向的斷面形狀為小曲率，由這些連續(xù)性面構(gòu)成的復(fù)曲面形成，在透光性片的單面形成將上述單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部，在微透鏡陳列部相反側(cè)的所述片表面形成具有單位透鏡組和合并光軸的開口部的遮光層的構(gòu)成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的投影屏，其特征在于在所述透光性片的單面形成將上述單位透鏡以二維性大致矩陣排列構(gòu)成的微透鏡陳列部時(shí)，各單位透鏡排列成曲率方向一致的構(gòu)成。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的投影屏，其特征在于所述復(fù)曲面為，對(duì)于特定方向斷面的曲率部厚度的，與所述方向正交方向的斷面的曲率部厚度，即透鏡垂度比為2/3以下的構(gòu)成。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的投影屏，其特征在于所述復(fù)曲面為，對(duì)于水平方向斷面的曲率部厚度的，垂直方向斷面的曲率部厚度，即透鏡垂度比為2/3以下的構(gòu)成。
27.根據(jù)權(quán)利要求23～26的任意一項(xiàng)中所述的投影屏，其特征在于所述微透鏡陳列部在作為透過(guò)型投影屏使用時(shí)，形成于成為入射側(cè)，即投影機(jī)側(cè)的透光性片的單面。
28.根據(jù)權(quán)利要求23～27的任意一項(xiàng)中所述的投影屏，其特征在于所述遮光層是在所述基板的反透鏡部側(cè)表面，形成于不會(huì)根據(jù)通過(guò)微透鏡陳列部的暴光而聚光的非聚光區(qū)域，所述感光性樹脂層或在其表面形成的層為折射率低于透光性片的透鏡基板。
29.一種投影屏，其特征在于把使用權(quán)利要求23所述的投影屏作為透過(guò)型投影屏使用時(shí)，在入射側(cè)，即投影機(jī)側(cè)進(jìn)一步備有在單面具有同心圓上環(huán)帶結(jié)構(gòu)的菲涅耳透鏡。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的投影屏，其特征在于單位透鏡區(qū)域的形狀為三角形、六角形、或矩形。
全文摘要
為了提供用于把多臺(tái)投影機(jī)作為光源的面向顯示裝置的背面型投影屏?xí)r，顏色變化減少，同時(shí)即使把單位透鏡排列細(xì)距化，表里單位透鏡定位也容易的構(gòu)成的雙面透鏡片，對(duì)于表里具有透鏡部的透鏡片，使表里單位透鏡的排列間距比處于1∶2～1∶30范圍，表里透鏡部均為排列方向相等的半圓柱狀凸圓柱形透鏡組。
文檔編號(hào)G03B21/62GK1463389SQ02802083
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者海老名一義, 阿部崇, 宮下勝, 高橋進(jìn) 申請(qǐng)人:凸版印刷株式會(huì)社