專(zhuān)利名稱(chēng)：透射式屏幕和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)提高對(duì)比度的透射式屏幕和顯示裝置。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，已知有在映像源上使用CRT(陰極射線顯像管)，從背面向透射式投影屏幕投射映像的背面投射型投影儀。
在這種背面投射型投影儀中，為提高對(duì)比度，需要抑制映像光的強(qiáng)度的降低，同時(shí)抑制外光反射。
例如，為達(dá)到該目的，在特許第3335588號(hào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)中公開(kāi)了一種在雙凸透鏡狀透鏡的入射光面上具有著色層，將雙凸透鏡狀透鏡的透鏡部間隙和著色層厚度設(shè)定在預(yù)定范圍內(nèi)的透射式屏幕。此外，還公開(kāi)了對(duì)著色層厚度用其與雙凸透鏡狀透鏡的截面形狀的關(guān)系進(jìn)行限定的透射式屏幕。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特許第3335588號(hào)。
但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的透射式屏幕中，由其與透鏡間距的關(guān)系決定合適的著色層厚度。此外，在對(duì)比度方面還存在著改進(jìn)余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)提高對(duì)比度的透射式屏幕和顯示裝置。
在這種狀況下，本發(fā)明者進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并不限于透光性薄片的表面形狀，通過(guò)使著色層的濃度和厚度在規(guī)定范圍內(nèi)，可以提供對(duì)比度優(yōu)異的透射式屏幕，由此完成本發(fā)明。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具備透光性薄片的透射式屏幕，其中，所述的透光性薄片在入射光側(cè)設(shè)置有厚度在2(angstrm)以上和5μm以下、OD值在0.2以上、優(yōu)選為0.3～3.0的著色層。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將設(shè)置在入射光側(cè)上的著色層的濃度和厚度設(shè)定在規(guī)定范圍中，可以獲得對(duì)比度良好的透射式屏幕。因此，也可以容易地應(yīng)用于具有各種形狀的透光性屏幕中，在設(shè)計(jì)著色層時(shí)，無(wú)需復(fù)雜的設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將設(shè)置在入射光側(cè)上的著色層的光學(xué)密度(OD值)設(shè)定在規(guī)定范圍中，可以獲得對(duì)比度優(yōu)異的透射式屏幕。因此，也可以應(yīng)用于具有各種形狀的透光性屏幕中，在設(shè)計(jì)著色層時(shí)，無(wú)需復(fù)雜的設(shè)計(jì)。在此，所謂的對(duì)比度，指的是從光源發(fā)出的光的透射率(白色輝度)與從外界進(jìn)入的光(外光)的反射率(黑色輝度)的比(白色輝度/黑色輝度)。
上述著色層的厚度優(yōu)選在2以上、3μm以下。通過(guò)使著色層的厚度在上述范圍內(nèi)，對(duì)比度將更加優(yōu)異。
上述透光性薄片優(yōu)選由聚碳酸酯或丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂構(gòu)成。采用這種樹(shù)脂，其透明度、加工性、機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異。
上述著色層中使用的著色劑優(yōu)選為染料。由于染料在溶劑中可溶，因此其分散性好，并且可以容易地對(duì)著色層濃度進(jìn)行大致均勻的調(diào)整，可以容易地進(jìn)行制造。
即使當(dāng)上述透光性薄片為在入射光側(cè)上形成有多個(gè)凸?fàn)钗⑼哥R的微透鏡陣列薄片時(shí)，也可以獲得良好的對(duì)比度。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，不用根據(jù)透光性薄片的表面構(gòu)造(形狀)，也可以獲得良好的對(duì)比度，因此即使為具有復(fù)雜構(gòu)造的微透鏡陣列薄片，也可以容易地進(jìn)行制造。因此，可以獲得能在任意方向上具有視野角控制特性且具有良好的對(duì)比度的透射式屏幕。
上述透光性薄片的兩個(gè)表面也可大致為平坦。即使在這種情況下，也可以獲得良好的對(duì)比度。
本發(fā)明的其它形式提供了使用上述任何一種所述的透射式屏幕的顯示裝置。根據(jù)該形式，可以提供對(duì)比度良好的顯示裝置。
在此，作為顯示裝置，可舉出例如背面透射式顯示裝置。


圖1為用于說(shuō)明本發(fā)明透射式屏幕的一個(gè)實(shí)例的圖。
圖2為用于說(shuō)明本發(fā)明中使用的透光性薄片的圖。
圖3為顯示本發(fā)明所用的透光性薄片的變形例的圖。
圖4為用于說(shuō)明作為本發(fā)明的顯示裝置的一個(gè)實(shí)例的背面透光性圖像顯示裝置的圖。
圖5為顯示明室1中相對(duì)透射率的對(duì)比度的測(cè)定結(jié)果的圖。
圖6為顯示明室2中相對(duì)透射率的對(duì)比度的測(cè)定結(jié)果的圖。
圖7為用于說(shuō)明作為比較例的透光性薄片10b的圖。
圖中10-透光性薄片，10b-透光性薄片，12-著色層，14-基底材料層，16-入射面，18-出射面，20-入射光，22-外光，30-微透鏡，500-背面透射式圖像顯示裝置，502-框體，504-映像投射裝置，506-反射鏡，508-映像光。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施方式)圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明透射式屏幕的一個(gè)實(shí)例的圖。
如圖1(A)所示，對(duì)于透射式屏幕100的結(jié)構(gòu)，是從入射光側(cè)包含菲涅耳透鏡60以及來(lái)自未圖示的光源的光所入射的面上設(shè)置著色層12的透光性薄片10。
圖1(B)用于說(shuō)明從光源發(fā)出的入射光的通路。從一定方向上入射的光20通過(guò)菲涅耳透鏡60形成為平行光后，通過(guò)具有著色層12的透光性薄片10，由此被擴(kuò)散，并且向外面射出。
圖2是用于說(shuō)明在本發(fā)明中使用的透光性薄片10的圖。
如圖2所示，透光性薄片10在來(lái)自光源(未圖示)的光20所入射的入射面16上具有著色層12。在本實(shí)施方式中，對(duì)于透光性薄片10的表面，在入射面16和出射面18兩個(gè)表面上均形成為大致平坦的表面。
透光性薄片10由可透射光的透光性材料構(gòu)成。作為這種透光性材料，從機(jī)械強(qiáng)度和加工性觀點(diǎn)看，優(yōu)選采用樹(shù)脂。特別是從透明度高的觀點(diǎn)看，優(yōu)選聚碳酸酯或丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯)。此外，根據(jù)需要，可以在用于形成透光性薄片10的樹(shù)脂中混入擴(kuò)散劑。這種擴(kuò)散劑用于使來(lái)自光源的入射光20進(jìn)行擴(kuò)散，例如可以使用玻璃珠、聚苯乙烯珠粒、有機(jī)交聯(lián)聚合物等。這種擴(kuò)散劑可混入到整個(gè)樹(shù)脂中，此外，也可以?xún)H混入到其中的一部分中。例如，當(dāng)出射面18側(cè)存在大量擴(kuò)散劑時(shí)，外光22在到達(dá)著色層12之前便擴(kuò)散，作為反射光射出，因此優(yōu)選降低在出射面18附近的擴(kuò)散劑的濃度。因此，可以從入射面16至出射面18形成擴(kuò)散劑濃度降低的濃度梯度，此外，也可以?xún)H在入射面16側(cè)設(shè)置擴(kuò)散層。擴(kuò)散劑的濃度只要可達(dá)到本發(fā)明的目的，則對(duì)其沒(méi)有特別限制，例如相對(duì)樹(shù)脂100重量份，可以添加0.1～10重量份的擴(kuò)散劑。
透光性薄片10的厚度只要可達(dá)到本發(fā)明的目的，則對(duì)其沒(méi)有特別限制，從強(qiáng)度、析像度、辨認(rèn)性等觀點(diǎn)看，例如為1～3mm。此外，對(duì)于透光性薄片10的Haze(混濁度Td/Tt、Td擴(kuò)散光線透射率、Tt全部光線透射率)，只要可以達(dá)到本發(fā)明的目的，在對(duì)其也沒(méi)有特別限制，但從視野角特性觀點(diǎn)看，例如優(yōu)選為30～99％左右。
著色層12可以采用例如染料或顏料等著色劑進(jìn)行著色。特別是在采用染料作為著色劑的情況下，在任意溶劑中可溶，因此其分散性良好，可容易地對(duì)著色層濃度進(jìn)行調(diào)整使其大致均勻。此外，通過(guò)在溶解有著色劑的溶液中浸漬并對(duì)浸漬時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，可一容易地制造出所需厚度的著色層12，因此優(yōu)選。著色劑例如能夠使用類(lèi)似灰色的非彩色的著色劑，或者可以選擇性吸收或透射對(duì)未圖示的光源的3原色(紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B))的平衡進(jìn)行控制的特定波長(zhǎng)的光的著色劑。
在本申請(qǐng)中，通過(guò)采用包含分散染料、陰離子表面活性劑以及作為載體的苯基苯酚類(lèi)化合物的染色液，對(duì)合成樹(shù)脂進(jìn)行染色。作為用作著色成分的反應(yīng)染料的實(shí)例，可舉出如染料便覽(有機(jī)合成化學(xué)協(xié)會(huì)編，丸善(1970)，880頁(yè))等中公開(kāi)的內(nèi)容，可以舉出(1)具有氯-三嗪基的染料、(2)具有乙烯-磺?；娜玖?、(3)具有烷基硫酸基的染料等?？梢跃唧w舉出C.I.Reactive Blue 19、C.I.Reactive Blue 27、C.I.Reactive Blue28、C.I.Reactive Violet 5、C.I.Reactive Black 5、C.I.Reactive Black 14等。著色層12的厚度限定為可保持以下所述著色層12的濃度，如果將上述著色成分的著色劑混入單分子層程度的樹(shù)脂中的話，可以獲得良好的對(duì)比度。由于一般的著色劑的1個(gè)分子大小為2埃左右，因此，著色層12的厚度在2以上、5μm以下，優(yōu)選為2埃以上、3μm以下。當(dāng)使得著色層12的厚度在該范圍中時(shí)，入射光20的透射率和外光22的反射率的平衡性?xún)?yōu)異。即，來(lái)自未圖示的光源的入射光20的透射率不會(huì)降得太低，而且可以抑制從外界向透光性薄片10入射的光(外光)22的反射，因此使得對(duì)比度良好。
此外，透光性薄片10的OD值為0.2以上，優(yōu)選為0.3～3.0。據(jù)此，通過(guò)將設(shè)置在入射光側(cè)上的著色層的光學(xué)密度(OD值)設(shè)定在上述范圍中，可以獲得對(duì)比度優(yōu)異的透射式屏幕。因此，可以容易地應(yīng)用于具有各種形狀的透光性屏幕，并且在設(shè)計(jì)著色層時(shí)，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)計(jì)。此外，在明亮環(huán)境下的亮度和對(duì)比度的平衡性?xún)?yōu)異。
此外，進(jìn)一步優(yōu)選使出射面18側(cè)的層(基底材料層14)不進(jìn)行著色，或者即使著色低濃度也低于透光性薄片10的著色層12。即，優(yōu)選由著色層12而大致達(dá)到上述OD值。當(dāng)基底材料層14被著色時(shí)，入射光20的透射效率傾向于下降，通過(guò)這樣，可使從光源發(fā)出的入射光20的透射率不會(huì)降得太低，可以降低外光22的反射。
(變形例1)圖3是表示本發(fā)明中使用的透光性薄片的變形例的圖。
在第一實(shí)施方式中，使用表面大致平坦的薄片作為透光性薄片10，但是，也可以如圖3所示，在入射面16上使用多個(gè)凸?fàn)畹奈⑼哥R30形成二維形狀的微透鏡陣列薄片。對(duì)微透鏡30的平面形狀沒(méi)有特別限制，但例如可以為大致圓形，大致橢圓形。
即使當(dāng)如上所述在表面上形成有多個(gè)微透鏡30時(shí)，通過(guò)使得著色層12的厚度具有上述實(shí)施方式中所示的厚度，可以不通過(guò)透鏡間距獲得良好的對(duì)比度。此外，通過(guò)使用微透鏡陣列薄片，使得在任意方向上具有視野角控制特性成為可能，可以獲得視野角優(yōu)異且對(duì)比度良好的透射式屏幕100。
此外，這種微透鏡陣列薄片例如能夠代替圖1(A)中透光性薄片10而使用，可以獲得視野角特性?xún)?yōu)異的透射式屏幕100。
(顯示裝置)本發(fā)明的透射式屏幕100適于在投影儀等顯示裝置(電氣光學(xué)裝置)中使用。作為這種顯示裝置，可舉出例如背面透射式圖像顯示裝置(例如背面投影TV)等。
圖4是用于說(shuō)明作為本發(fā)明一個(gè)顯示裝置實(shí)例的背面透射式圖像顯示裝置的圖。如該圖所示，在背面透射式圖像顯示裝置500中，在框體(cabinet)502內(nèi)具備映像投射裝置(例如投射型陰極射線顯像管、液晶等)504。框體502的后方開(kāi)口部由反射鏡罩進(jìn)行覆蓋，在該反射鏡罩內(nèi)設(shè)置有反射鏡506。在框體502的前面形成有長(zhǎng)方形的開(kāi)口部，透射式屏幕100以在入射光側(cè)上形成的著色層12朝向面16的方式被設(shè)置。從映像投射裝置504投射的映像光508被反射鏡506反射后，被投影至作為透射式屏幕的透光性薄片100上。
通過(guò)采用這種本發(fā)明的透射式屏幕，可提供對(duì)比度良好的顯示裝置。
(實(shí)施例)以下示出了實(shí)施例，同時(shí)對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步作詳細(xì)說(shuō)明。
(實(shí)施例1)采用PMMA樹(shù)脂(甲基丙烯酸樹(shù)脂)作為成形樹(shù)脂，形成著色層12的厚度約為3μm且整個(gè)薄片的厚度為1mm的、具有各種光學(xué)濃度的、兩面(入射面16和出射面18)大致平坦的透光性薄片10。在此，作為形成著色層的著色劑，采用雙業(yè)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社制造的商品名稱(chēng)為FSP的商品。準(zhǔn)備了用水稀釋使著色劑的濃度為1.48g/L的著色劑。此外，著色層的厚度可通過(guò)調(diào)整在染色劑中浸漬的時(shí)間而進(jìn)行調(diào)整。結(jié)果，獲得透射率I/I0(I出射光、I0入射光)約為30～95％(32.3％、42.8％、50.6％、66.6％、74.8％、78.4％、86.0％、94.58％)的8個(gè)透光性薄片10。此時(shí)，在全部透光性薄片10的成形時(shí)，相對(duì)成形樹(shù)脂100重量份，向全部成形樹(shù)脂中混入作為擴(kuò)散劑的聚苯乙烯珠粒2重量份。此時(shí)的Haze全部為約70％。
對(duì)于這樣形成的各透光性薄片10，根據(jù)以下方法測(cè)定在明室1和明室2中的對(duì)比度。結(jié)果示于圖5和圖6。
(比較例1)圖7是用于說(shuō)明作為比較例的透光性薄片10b的圖。在圖4中，對(duì)于與圖1對(duì)應(yīng)的構(gòu)成要素采用相同的符號(hào)，并且省略了對(duì)其的說(shuō)明。如圖7所示，形成了對(duì)整個(gè)基底材料層14b實(shí)施著色的透光性薄片10b。作為形成方法，通過(guò)預(yù)先在整個(gè)成形樹(shù)脂中混入著色劑，形成透光性薄片10b。通過(guò)改變混入的著色劑的濃度，形成3個(gè)透光性薄片10b。所得的透光性薄片10的透射率I/I0為19.1％、37.9％、94.6％。
對(duì)于如此形成的各透光性薄片10b，根據(jù)以下方法測(cè)定在明室1和明室2中的對(duì)比度。結(jié)果示于圖5和圖6。
(實(shí)驗(yàn)方法)將已按照上述方法準(zhǔn)備的透光性薄片和菲涅耳透鏡組合，作為透射式屏幕，構(gòu)成如圖4所示的背面透射式圖像顯示裝置，測(cè)定其在明亮的房間(明室)中的對(duì)比度。
作為對(duì)比度(CNT)，求出在暗室中入射4131x的全白光時(shí)的白色顯示的正面輝度(白色輝度)LW(cd/m2)、和在明室中將全部光源熄滅時(shí)的黑色顯示的正面輝度的增加量(黑色輝度增加量)LB(cd/m2)的比LW/LB。其中黑色輝度增加量指的是相對(duì)暗室的黑色顯示的輝度的增加量。
通過(guò)明室進(jìn)行測(cè)定，有外光照度約為651x(明室1)、和約為1851x(明室2)的房間。圖5為顯示明室1中相對(duì)透射率的對(duì)比度的測(cè)定結(jié)果的圖。圖6為顯示明室2中相對(duì)透射率的對(duì)比度的測(cè)定結(jié)果的圖。
通過(guò)比較圖5和圖6所示的實(shí)施例1和比較例1的數(shù)據(jù)，可知在透射率低于約95％的情況下，與在相同透射率下整個(gè)薄片被著色的情況相比，使著色層厚度變薄更能提高對(duì)比度。此外，在整個(gè)薄片被著色的情況下，對(duì)比度幾乎不因透射率而發(fā)生變化，但是如本發(fā)明所示，在使著色層厚度非常薄且著色層的濃度較濃的情況下，顯示出對(duì)比度依賴(lài)透射率發(fā)生改變。
此外，由參考例1的數(shù)據(jù)可知，在著色層12的厚度較厚的情況下，對(duì)比度降低。
從以上結(jié)果可知，對(duì)比度CNT依賴(lài)于透光性薄片10的透射率和著色層12的厚度，透射率越低(光學(xué)濃度越高)、著色層的厚度越薄，越是提高。
權(quán)利要求
1.一種透射式屏幕，其特征在于，具備在入射光側(cè)設(shè)置了厚度為2以上5μm以下、OD值在0.2以上的著色層的透光性薄片。
2.如權(quán)利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，所述的OD值為0.3～3.0。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的透射式屏幕，其特征在于，所述著色層的厚度在2以上3μm以下。
4.如權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的透射式屏幕，其特征在于，所述透光性薄片由聚碳酸酯或丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的透射式屏幕，其特征在于，所述的著色層中使用的著色劑為染料。
6.如權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的透射式屏幕，其特征在于，所述的透光性薄片為在入射光側(cè)形成多個(gè)凸?fàn)畹奈⑼哥R的微透鏡陣列薄片。
7.如權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的透射式屏幕，所述的透光性薄片的兩面大致平坦。
8.一種顯示裝置，其特征在于，使用了權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的透射式屏幕。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種可以通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)提高對(duì)比度的透射式屏幕和顯示裝置。通過(guò)具備透光性薄片的透射式屏幕解決所述問(wèn)題，其中，所述的透光性薄片在入射光側(cè)設(shè)置有厚度為2以上5μm以下、OD值為0.2以上的著色層。所述OD值進(jìn)一步優(yōu)選為0.3～3.0，此外，所述著色層的厚度進(jìn)一步優(yōu)選在3μm以下。所述透光性薄片例如是由聚碳酸酯或丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂構(gòu)成。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1667502SQ20051006550
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者山下秀人, 清水信雄 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社