本發(fā)明涉及可抑制圖像周邊部的亮度降低的透射型屏幕和使用了這樣的透射型屏幕的平視顯示器裝置。

背景技術(shù)：

例如，車(chē)輛用平視顯示器(headupdisplay：hud)裝置將駕駛信息(例如，速度顯示或?qū)Ш斤@示等)作為虛像重疊地投影在由駕駛員觀察時(shí)的前擋風(fēng)玻璃的對(duì)面?zhèn)取⒓辞胺揭曇暗那熬吧?。根?jù)使用這樣的hud的車(chē)輛用的顯示系統(tǒng)，在目視確認(rèn)駕駛信息時(shí)，能夠盡量減少駕駛員的視線移動(dòng)。

此外，在上述那樣的平視顯示器或投影儀的領(lǐng)域中，提出了將微透鏡陣列(microlensarray：mla)用作透射型屏幕的技術(shù)。

特別地，在平視顯示器的領(lǐng)域內(nèi)，使用微透鏡陣列作為透射型屏幕部件的理由在于，能夠使出射光的強(qiáng)度在一定的出射角范圍內(nèi)變得均勻。另一方面，已知在使用1塊微透鏡陣列的情況下會(huì)發(fā)生過(guò)度的像素亮點(diǎn)。于是，還提出了在平視顯示器中使用兩片微透鏡陣列的技術(shù)。

作為將兩片微透鏡陣列用作透射型屏幕的裝置的例子，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1(日本特許第5149446號(hào)公報(bào))中公開(kāi)了如下的裝置：一種光源單元，其具有光源和光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有排列有多個(gè)微透鏡的第1微透鏡陣列部和第2微透鏡陣列部，其中，所述第1微透鏡陣列部和所述第2微透鏡陣列部對(duì)置地配置在按照比配置于所述第1微透鏡陣列部的所述微透鏡的焦點(diǎn)距離更長(zhǎng)的距離而彼此分離的位置處。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特許第5149446號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

根據(jù)具備專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的使用了兩片微透鏡陣列的透射型屏幕的平視顯示器，可抑制過(guò)度的像素亮點(diǎn)的發(fā)生。然而，在使用兩片微透鏡陣列的透射型屏幕中，存在從該透射型屏幕射出的出射光的均勻性受損且喪失圖像的銳度(分辨率下降)的課題。

用于解決課題的手段

本發(fā)明用于解決以上所述的課題，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，該透射型屏幕具有：微透鏡陣列基材，其具有第1面，在該第1面上設(shè)置有包括多個(gè)微透鏡的微透鏡陣列；以及光擴(kuò)散基材，其具有第2面，在該第2面上設(shè)置有光擴(kuò)散面，所述微透鏡陣列基材的設(shè)置有所述微透鏡陣列的第1面和所述光擴(kuò)散基材的設(shè)置有所述光擴(kuò)散面的第2面對(duì)置地配置。

此外，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，所述微透鏡陣列基材與所述光擴(kuò)散基材之間的對(duì)置間隔在0μm以上且100μm以下。

此外，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，所述微透鏡陣列在第1方向和與所述第1方向交叉的第2方向上配置，所述微透鏡陣列基材的第1方向上的擴(kuò)散角與所述微透鏡陣列基材的第2方向上的擴(kuò)散角不同。

此外，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，所述光擴(kuò)散基材的擴(kuò)散角在5°以上且6°以下。

此外，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，所述光擴(kuò)散面由細(xì)微凹凸構(gòu)成。

此外，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，所述凹凸的周期是隨機(jī)的。

此外，本發(fā)明的平視顯示器裝置的特征在于，該平視顯示器裝置使用了前述的任意一項(xiàng)中記載的透射型屏幕。

此外，本發(fā)明的平視顯示器裝置的特征在于，該平視顯示器裝置具有：激光光源，其產(chǎn)生激光；以及掃描部，其使所述激光在所述透射型屏幕上掃描。

此外，本發(fā)明的平視顯示器裝置的特征在于，該平視顯示器裝置具有：光源，其產(chǎn)生光；以及l(fā)cos元件，其將所述光反射到所述透射型屏幕上。

此外，本發(fā)明的平視顯示器裝置的特征在于，該平視顯示器裝置具有：光源，其產(chǎn)生光；以及dmd元件，其將所述光反射到所述透射型屏幕上。

發(fā)明效果

與使用兩片微透鏡陣列的結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的透射型屏幕不會(huì)損害出射光的亮度的均勻性，還能夠維持圖像的銳度。

此外，本發(fā)明的平視顯示器裝置不會(huì)損害圖像的均勻性，還能夠維持亮度的銳度。

附圖說(shuō)明

圖1是示出搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100的車(chē)輛5的圖。

圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100的結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是將本發(fā)明的實(shí)施方式的透射型屏幕40抽出進(jìn)行示出的圖。

圖4是將本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的透射型屏幕40抽出進(jìn)行示出的圖。

圖5是示出通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100進(jìn)行信息的重疊圖像顯示的狀況的圖。

圖6是將本發(fā)明的實(shí)施方式的透射型屏幕40的微透鏡陣列基材50與光擴(kuò)散基材60之間的對(duì)置間隔放大并示出的立體圖。

圖7是從z軸方向觀察在第1方向和第2方向上擴(kuò)展的微透鏡陣列54的圖。

圖8是對(duì)擴(kuò)散角的定義進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖9是示意性地說(shuō)明微透鏡陣列基材50的制造工序的一例的圖。

圖10是示意性地說(shuō)明光擴(kuò)散基材60的制造工序的一例的圖。

圖11是示意性地說(shuō)明光擴(kuò)散基材60的制造工序的一例的圖。

圖12是示意性地說(shuō)明光擴(kuò)散基材60的制造工序的一例的圖。

圖13是對(duì)微透鏡陣列基材和光擴(kuò)散基材的配置圖案進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖14是示出基于(1)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖15是示出基于(2)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖16是示出基于(3)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖17是示出基于(4)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖18是示出基于(5)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖19是示出基于(6)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖20是示出基于(7)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖21是示出基于(8)的配置圖案的結(jié)果的圖。

圖22是示出基于光擴(kuò)散基材60的有無(wú)和類(lèi)別的觀察方式的差異的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100的車(chē)輛5的圖。此外，圖2是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100的結(jié)構(gòu)的圖。另外，在以下說(shuō)明的附圖是示意性地示出的圖，與實(shí)際的形狀、尺寸、配置有可能不同。

本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100搭載于車(chē)輛5等，其從投影單元85將速度信息顯示或?qū)Ш叫畔@示等作為虛像而投影在擋風(fēng)玻璃6或設(shè)置于駕駛員與擋風(fēng)玻璃6之間的合成器(未圖示)上，由此使所述虛像重疊顯示于前方視野的前景中。

圖5是示出通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100進(jìn)行信息的重疊圖像顯示的狀況的圖。圖5是以車(chē)輛5的駕駛員的視點(diǎn)e來(lái)觀察的擋風(fēng)玻璃6的像的一例。

接著，對(duì)構(gòu)成平視顯示器裝置100的投影單元85的詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。圖2主要示出本發(fā)明的實(shí)施方式的平視顯示器裝置100的投影單元85的結(jié)構(gòu)的一例。另外，利用圖2所示的xyz的3維正交坐標(biāo)來(lái)定義投影單元85內(nèi)的坐標(biāo)。例如，從第1光源11射出的光是向與x方向平行的方向射出的光。此外，透射型屏幕40的光軸處于與z方向平行的方向。透射型屏幕40的光軸被定義為構(gòu)成透射型屏幕40的一部分的微透鏡陣列基材50的形成有微透鏡陣列54的主表面上的、通過(guò)微透鏡陣列54的重心的該主表面的法線。

這里，本發(fā)明的透射型屏幕40由微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60構(gòu)成。關(guān)于這樣的透射型屏幕40的詳細(xì)結(jié)構(gòu)將在后文描述。

另外，有時(shí)將與x軸平行的軸的方向稱作第1方向，并將與y軸平行的軸的方向稱作第2方向(與所述第1方向?yàn)榇怪标P(guān)系)。此外，在圖1所示的實(shí)施方式中，以第1方向是鉛直方向且第2方向是水平方向的布局為例進(jìn)行說(shuō)明，然而平視顯示器裝置100中的透射型屏幕40的配置方式不限于這樣的布局。

從投影部10射出所顯示的圖像的光。投影部10具有第1光源11、第2光源12、第3光源13、第1二向棱鏡21、第2二向棱鏡22、準(zhǔn)直透鏡26等。

第1光源11、第2光源12和第3光源13射出互不相同的波長(zhǎng)的光，從第1光源11射出第1波長(zhǎng)的光，從第2光源12射出第2波長(zhǎng)的光，從第3光源13射出第3波長(zhǎng)的光。在本實(shí)施方式中，例如，可以將從第1光源11射出的第1波長(zhǎng)的光設(shè)為藍(lán)色的光，將從第2光源12射出的第2波長(zhǎng)的光設(shè)為綠色的光，將從第3光源13射出的第3波長(zhǎng)的光設(shè)為紅色的光。

作為第1光源11、第2光源12和第3光源13，可使用射出作為相干光的激光的半導(dǎo)體激光裝置(激光光源)等各種激光裝置。

在本實(shí)施方式中配置為：由第1光源11射出的第1波長(zhǎng)的光和由第2光源12射出的第2波長(zhǎng)的光分別射入第1二向棱鏡21的不同的面，而由第3光源13射出的第3波長(zhǎng)的光射入第2二向棱鏡22。

在第1二向棱鏡21中，使第1光源11射出的第1波長(zhǎng)的光透射，并使第2光源12射出的第2波長(zhǎng)的光反射。由此，第1波長(zhǎng)的光和第2波長(zhǎng)的光被合波。

像這樣合波后的第1波長(zhǎng)的光和第2波長(zhǎng)的光射入第2二向棱鏡22。

在第2二向棱鏡22中，由第1光源11射出的第1波長(zhǎng)的光和由第2光源12射出的第2波長(zhǎng)的光透射，由第3光源13射出的第3波長(zhǎng)的光被反射。由此，第1波長(zhǎng)的光、第2波長(zhǎng)的光、第3波長(zhǎng)的光被合波。

這樣，在第2二向棱鏡22中被合波的第1波長(zhǎng)的光、第2波長(zhǎng)的光和第3波長(zhǎng)的激光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡26在投影反射鏡30上被反射而射入透射型屏幕40。投影反射鏡30具備能夠2維地改變角度的功能，由此，能夠?qū)λ淙氲墓?維地進(jìn)行掃描，從而形成所期望的基于激光的投影像。

另外，投影反射鏡30能夠在以與y軸平行的第1軸(未圖示)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的(a)方向上移動(dòng)，并且能夠在以與所述第1軸垂直的第2軸(未圖示)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的(b)方向上移動(dòng)。

此外，作為投影反射鏡30，只要能夠?qū)λ淙氲墓?維地進(jìn)行掃描，就可以適當(dāng)置換為其他的光學(xué)部件，作為這樣的光學(xué)部件，可適當(dāng)?shù)乩脵z流計(jì)反射鏡、檢流計(jì)掃描器、多角鏡、棱鏡、音響光學(xué)元件、采用了mems(microelectromechanicalsystem：微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)的光學(xué)元件等。

此外，在本實(shí)施方式中，激光射入投影反射鏡30中并反射的點(diǎn)和透射型屏幕40的光軸與投影反射鏡30相交的點(diǎn)一致，投影反射鏡30上的激光的反射點(diǎn)r0與透射型屏幕40的最上端部處的掃描點(diǎn)s1之間的光路長(zhǎng)度、和投影反射鏡30上的激光的反射點(diǎn)r0與透射型屏幕40的最下端部處的掃描點(diǎn)s2之間的光路長(zhǎng)度相等。

本發(fā)明的透射型屏幕40具有微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60，從投影反射鏡30射出的激光在透射型屏幕40的微透鏡陣列基材50上進(jìn)行掃描。這里，透射型屏幕40是由具備規(guī)定以上的透過(guò)率的透明基材構(gòu)成的光學(xué)部件。

透射型屏幕40既可以通過(guò)使用有機(jī)樹(shù)脂材料進(jìn)行成型來(lái)構(gòu)成，也可以通過(guò)使用玻璃等無(wú)機(jī)材料而構(gòu)成。

圖3是將本發(fā)明的實(shí)施方式的透射型屏幕40抽出進(jìn)行示出的圖。此外，圖6是將本發(fā)明的實(shí)施方式的透射型屏幕40的微透鏡陣列基材50與光擴(kuò)散基材60之間的對(duì)置間隔放大后示出的立體圖。

在圖3的實(shí)施方式中，將與x軸平行的軸的方向定義為第1方向，并將與y軸平行的軸的方向定義為第2方向(與第1方向是垂直關(guān)系)。

基于上述的定義，透射型屏幕40具有在第1方向和與所述第1方向垂直的第2方向上延展的主表面。

微透鏡陣列基材50具有微透鏡陣列基材50的第1主表面51(以下，也稱作第1面)、微透鏡陣列基材50的第2主表面52(以下，也稱作第3面)，在第1面51上設(shè)置有由多個(gè)微透鏡53周期性排列而成的微透鏡陣列54，第3面52成為平滑面55。該微透鏡陣列基材50由透明基材成。另外，這里所說(shuō)的平滑面是指沒(méi)有進(jìn)行設(shè)置在第1面上的微透鏡那樣的結(jié)構(gòu)性加工的面。

圖7是從z軸方向觀察在第1方向和第2方向上擴(kuò)展的微透鏡陣列54的圖。如圖所示，在對(duì)本實(shí)施方式的透射型屏幕40中，在從z軸方向觀察時(shí)，微透鏡53采用了1邊的長(zhǎng)度為d的正方形的微透鏡。另外，配置微透鏡53的間距優(yōu)選在第1方向和第2方向上相等。這是為了使微透鏡53的配置變得密集以減少直線行進(jìn)透射光。

此外，各微透鏡53是球面透鏡或非球面透鏡，在第1面51側(cè)的頂點(diǎn)處，在第1方向上具有曲率半徑r1的曲率，在第2方向上具有曲率半徑r2的曲率。另外，頂點(diǎn)是指各微透鏡53在z軸方向上最突出的點(diǎn)。

并且，優(yōu)選使各微透鏡53在與第1方向平行且包含有微透鏡53的光軸的面上的截面形狀和在與第2方向平行且包含有微透鏡53的光軸的面上的截面形狀不同。具體而言，各微透鏡53在第1面51側(cè)的頂點(diǎn)處的第1方向的曲率半徑r1與第2方向的曲率半徑r2可以相等，然而優(yōu)選使它們不同。

其原因在于，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)平視顯示器裝置100顯示的圖像信息的縱橫比不同，為了使針對(duì)圖像周邊部的亮度降低的抑制在圖像的上下端部周邊和圖像的左右端部周邊為同等的程度，優(yōu)選使各微透鏡53在第1面51側(cè)的頂點(diǎn)處的第1方向的曲率半徑r1與第2方向的曲率半徑r2不同。

進(jìn)而，一般來(lái)說(shuō)，如果考慮到通過(guò)平視顯示器裝置100顯示的圖像信息是橫長(zhǎng)的，則優(yōu)選使各微透鏡53在第1面51側(cè)的頂點(diǎn)處的第1方向的曲率半徑r1大于第2方向的曲率半徑r2。

另外，在使用激光光源來(lái)作為平視顯示器裝置100的透射型屏幕的平視顯示器中，通過(guò)使用微透鏡陣列54，由此具備可抑制由激光造成的斑點(diǎn)噪聲的優(yōu)點(diǎn)。

此外，光擴(kuò)散基材60具有第1主表面61(以下，也稱作第2面)、第2主表面62(以下，也稱作第4面)，在第2面61上設(shè)置有光擴(kuò)散面64，第4面62構(gòu)成為平滑面65。

該光擴(kuò)散面64由周期隨機(jī)的細(xì)微凹凸構(gòu)成。另外，關(guān)于設(shè)置有周期隨機(jī)的細(xì)微凹凸的光擴(kuò)散面64的具體結(jié)構(gòu)，參照后述的制造工序可以明確，但光擴(kuò)散面64例如與毛玻璃同樣地通過(guò)在平滑面上設(shè)置細(xì)微的傷痕而構(gòu)成。而且，這里所說(shuō)的第4面62的平滑面與上述的第3面同樣地是指未設(shè)置第2面的細(xì)微凹凸那樣的構(gòu)造的面。

此外，在本發(fā)明的透射型屏幕40中，微透鏡陣列基材50的設(shè)置有微透鏡陣列54的第1面51和光擴(kuò)散基材60的設(shè)置有光擴(kuò)散面64的第2面61對(duì)置地配置。進(jìn)而，微透鏡陣列基材50與光擴(kuò)散基材60之間的對(duì)置間隔優(yōu)選在0μm以上且100μm以下。

這里，上述的對(duì)置間隔是指微透鏡基材50的距光擴(kuò)散基材60最近的部分與光擴(kuò)散基材60的距微透鏡基材50最近的部分之間的距離。例如，是指微透鏡陣列基材50的微透鏡陣列54最突出的頂部與光擴(kuò)散基材60的光擴(kuò)散面64的最突出的頂部之間的間隔。另外，關(guān)于該對(duì)置間隔，與后述的x相同。

在上述的透射型屏幕40中，從投影反射鏡30射出并在微透鏡陣列基材50上進(jìn)行掃描的光在光擴(kuò)散基材60的光擴(kuò)散面64上形成像。

在本發(fā)明的透射型屏幕40中，像這樣通過(guò)微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60來(lái)形成像，因此，相比單純使用屏幕來(lái)形成像的情況而言，能夠在目視確認(rèn)方向上有效地傳遞光，可實(shí)現(xiàn)亮度的增加。此外，通過(guò)較少的光量也能夠得到充足的亮度，因此可抑制各激光光源等的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)低功率化。

形成于以上那樣的透射型屏幕40的微透鏡陣列54上的由激光形成的像被凹面反射鏡80反射，并投影在擋風(fēng)玻璃6上。

由此，駕駛員對(duì)在擋風(fēng)玻璃6上被反射的圖像進(jìn)行識(shí)別。另外，對(duì)于投影單元85，存在如下的結(jié)構(gòu)：在車(chē)輛的擋風(fēng)玻璃6上投影圖像的構(gòu)造；以及在被設(shè)置于駕駛員與擋風(fēng)玻璃6之間的合成器(未圖示)上投影圖像的構(gòu)造。

另外，在本實(shí)施方式中，采用了將微透鏡陣列基材50配置于激光等光源側(cè)的布局，也可以采用將透射型屏幕40的光擴(kuò)散基材60配置于光源側(cè)的圖4所示的布局。但是，通過(guò)后述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判明了前者的布局是優(yōu)選的。

此外，作為在透射型屏幕40與擋風(fēng)玻璃6或合成器(未圖示)之間設(shè)置的光學(xué)部件，不限于凹面反射鏡80，還可以根據(jù)透射型屏幕40與擋風(fēng)玻璃6或合成器(未圖示)的布局，使用其他的適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)部件。

另外，在以上的實(shí)施方式中，作為平視顯示器裝置100的描繪方式，根據(jù)在采用由投影部10和投影反射鏡30構(gòu)成的激光投影儀方式的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用透射型屏幕40的示例進(jìn)行了說(shuō)明，然而本發(fā)明的透射型屏幕40還可以用于如下等情況：采用使用了光源和lcos(liquidcrystalonsilicon：硅基液晶)元件的lcos方式，或者采用使用了光源和dmd(digitalmirrordevice：數(shù)字鏡像設(shè)備)元件的dlp(digitallightprocessing：數(shù)位光源處理)方式，來(lái)作為平視顯示器裝置100的描繪方式。

另外，lcos方式的情況下，作為反射型的液晶元件的lcos元件將來(lái)自光源的光選擇性地向透射型屏幕40反射，此外，在dlp方式的情況下，作為配置有多個(gè)微透鏡的反射型元件的dmd元件將來(lái)自光源的光選擇性地向透射型屏幕40反射，由此能夠?qū)崿F(xiàn)平視顯示器裝置100。

接著，對(duì)成為構(gòu)成透射型屏幕40的微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60的基體的母材的材質(zhì)進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于成為透射型屏幕40的基體的母材的材質(zhì)，只要是透明材質(zhì)就可以使用任意材質(zhì)，例如可使用熱塑性樹(shù)脂、熱硬化性樹(shù)脂、uv硬化性樹(shù)脂、電子線硬化性樹(shù)脂、玻璃等。

作為成為微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60的基體的母材的材質(zhì)，若使用熱塑性樹(shù)脂，則可以舉出例如聚碳酸酯樹(shù)脂、丙烯系樹(shù)脂、氟系丙烯樹(shù)脂、硅系丙烯樹(shù)脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、環(huán)烯烴聚合物、甲基苯乙烯樹(shù)脂、芴樹(shù)脂、pet、聚丙烯等。

此外，微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60無(wú)需一定由一個(gè)基體母材形成。例如，在微透鏡陣列基材50的情況下，也可以通過(guò)不同部件來(lái)構(gòu)成微透鏡陣列54等和基板狀部件，并通過(guò)粘結(jié)材料等將它們接合起來(lái)。但是，這樣的情況下，優(yōu)選使所有部件的折射率相等。

接著，對(duì)透射型屏幕40中的微透鏡陣列54的加工方法進(jìn)行說(shuō)明。

例如，使用納米加工裝置通過(guò)機(jī)械切削而預(yù)先對(duì)模具加工出微透鏡陣列的模具，通過(guò)該模具向透明樹(shù)脂進(jìn)行轉(zhuǎn)印，由此能夠加工出微透鏡陣列54。此外，作為微透鏡陣列54的加工方法，還可以使用通過(guò)所述模具并利用注塑成形對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行轉(zhuǎn)印的方法。此外，還可以使用通過(guò)機(jī)械切削對(duì)透明樹(shù)脂直接加工出微透鏡陣列54的方法。

為了通過(guò)上述的加工來(lái)控制平視顯示器裝置100的視角的光強(qiáng)分布(依賴于微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60等的擴(kuò)散角等)進(jìn)行控制，上述的納米單位的非球面加工是有效的。

此外，作為微透鏡陣列54的加工方法，可采用抗蝕劑回流法、噴射法、電子束曝光法、激光束描繪法、使用化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻的方法、使用沖壓的方法等任意方法。

接著，對(duì)于在將透射型屏幕40用于平視顯示器裝置100的情況下作為透射型屏幕40而優(yōu)選的光學(xué)特性進(jìn)行說(shuō)明。首先，以下會(huì)頻繁使用擴(kuò)散角，因此對(duì)其進(jìn)行定義。

圖8是說(shuō)明擴(kuò)散角的定義的圖。在本說(shuō)明書(shū)中，使光垂直射入構(gòu)成透射型屏幕40的微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60，將從微透鏡陣列基材50和光擴(kuò)散基材60射出的光的最大散射光強(qiáng)度imax的2分之1處的2個(gè)角度之差、即半峰全寬(fwhm)定義為擴(kuò)散角θ。

在上述定義之下，作為微透鏡陣列基材50，優(yōu)選的是，在圖6所示的水平方向(第2方向)的擴(kuò)散角θh與垂直方向(第1方向)的擴(kuò)散角θv之間存在θh＞θv的關(guān)系。其原因在于，通過(guò)平視顯示器裝置100顯示的圖像信息是橫長(zhǎng)的。

進(jìn)而，優(yōu)選的是，水平擴(kuò)散角θh在20°以上且60°以下，垂直方向擴(kuò)散角θv在5°以上且35°以下。更優(yōu)選的是，水平擴(kuò)散角θh在20°以上且50°以下，垂直方向擴(kuò)散角θv在10°以上且30°以下，這樣，作為用于平視顯示器裝置100的透射型屏幕40是最優(yōu)的。

此外，對(duì)于光擴(kuò)散基材60而言，優(yōu)選使擴(kuò)散角θd在5°以上6°以下。在如本發(fā)明的透射型屏幕40那樣將微透鏡陣列基材50與光擴(kuò)散基材60組合在一起使用的情況下，為了保持微透鏡陣列基材50的各向異性擴(kuò)散的性質(zhì)(擴(kuò)散輪廓在水平方向和垂直方向上不同的性質(zhì))，優(yōu)選與擴(kuò)散角較小的光擴(kuò)散基材60進(jìn)行組合(這是由于，若與擴(kuò)散角較大的光擴(kuò)散基材組合，則光擴(kuò)散基材的各向同性擴(kuò)散的性質(zhì)處于支配地位，從而在整體上趨近于各向同性擴(kuò)散)。然而，光擴(kuò)散基材60的擴(kuò)散角在5°以下時(shí)，由折射光引起的彩虹圖案不會(huì)消失，因此在本發(fā)明中，作為擴(kuò)散基材60，采用了擴(kuò)散角θd在5°以上且6°以下的擴(kuò)散基材。

圖9是示意性地說(shuō)明微透鏡陣列基材50的制造工序的一例的圖。在實(shí)施例中，按照?qǐng)D9的(a)→圖9的(b)→圖9的(c)的順序進(jìn)行制造。

在圖9的(a)的工序中，首先，作為透明的樹(shù)脂材料，準(zhǔn)備由聚碳酸酯樹(shù)脂構(gòu)成的基材71。接著，通過(guò)機(jī)械切削加工(fanuc公司制的robonano)在鋼材上形成使非球面的微透鏡陣列反轉(zhuǎn)而成的凹形狀的模具75。

接著，在上述的形成有反轉(zhuǎn)微透鏡陣列的鋼材(模具75)上涂敷uv樹(shù)脂，如圖9的(b)所示，通過(guò)模具75和聚碳酸酯性的基準(zhǔn)片76夾住基材71，并從基準(zhǔn)片76側(cè)進(jìn)行uv照射。由此，在基材71上構(gòu)成微透鏡部73。

接著，如圖9的(c)所示，使模具75脫模，并且剝離基準(zhǔn)片76，從而可得到微透鏡陣列基材50。

接著，對(duì)光擴(kuò)散基材60的制造工序例進(jìn)行說(shuō)明。圖10至圖12是示意性地說(shuō)明光擴(kuò)散基材60的制造工序的一例的圖。

圖10的(a)示出了模具件。對(duì)這樣的模具件的一個(gè)面實(shí)施噴砂加工，得到圖10的(b)所示的中間處理件123。接著，對(duì)該中間處理件123的被實(shí)施了噴砂加工的面進(jìn)一步實(shí)施噴丸加工，得到圖10的(c)所示的第2模具125。

在本實(shí)施方式中，采用了使用這樣的模具件并通過(guò)注塑成型而對(duì)樹(shù)脂轉(zhuǎn)印細(xì)微凹凸的方法。這樣的細(xì)微凹凸是噴射加工面的轉(zhuǎn)印，因此凹凸的周期是隨機(jī)的。這樣制造出的細(xì)微凹凸作為光擴(kuò)散面60發(fā)揮功能，使得光進(jìn)行各向同性擴(kuò)散。此外，隨機(jī)是指細(xì)微凹凸的排列沒(méi)有規(guī)則性。

另外，在本實(shí)施方式中，在對(duì)模具件實(shí)施了噴砂加工后進(jìn)而實(shí)施噴丸加工，由此形成細(xì)微凹凸的轉(zhuǎn)印圖案，但也可以是：僅通過(guò)任意一種噴射加工，在模具件上形成細(xì)微凹凸的轉(zhuǎn)印圖案。

其中，若在對(duì)模具件實(shí)施噴砂加工后進(jìn)而實(shí)施噴丸加工來(lái)形成細(xì)微凹凸的轉(zhuǎn)印圖案，則通過(guò)噴砂對(duì)擴(kuò)散性進(jìn)行控制，并通過(guò)噴丸使表面變得光滑，由此能夠減小由第2模具125制作出的光擴(kuò)散面60的霧度。

圖11示出了在第1模具115與第2模具125之間填充透明的樹(shù)脂材料130的情形，圖12示出了樹(shù)脂材料130在硬化后(固化后)從第1模具115和第2模具125脫模而得到本發(fā)明的光擴(kuò)散基材60的情形。

在上述的光擴(kuò)散基材60的制造工序例中，通過(guò)對(duì)設(shè)置于模具上的噴射加工部進(jìn)行轉(zhuǎn)印而得到光擴(kuò)散面64，但也可以是：對(duì)基材71這樣的在兩個(gè)面上具有平滑面的基材的一個(gè)面直接實(shí)施噴砂加工或噴丸加工，從而構(gòu)成細(xì)微凹凸。

如上所說(shuō)明的那樣，在本發(fā)明的透射型屏幕40中，特征在于，微透鏡陣列基材50的設(shè)置有微透鏡陣列54的第1面51和光擴(kuò)散基材60的設(shè)置有光擴(kuò)散面64的第2面61對(duì)置地配置，優(yōu)選采用這樣的對(duì)置配置的結(jié)構(gòu)是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)所確認(rèn)的，因此在以下進(jìn)行說(shuō)明。

圖13是說(shuō)明微透鏡陣列基材和光擴(kuò)散基材的配置圖案的圖。(1)至(8)示出了微透鏡陣列基材和光擴(kuò)散基材的不同的對(duì)置方式，(3)和(4)是本發(fā)明的配置圖案。在圖13中，通過(guò)箭頭示出了從投影部射出的光的朝向。

此外，x表示對(duì)置間隔，被定義為微透鏡陣列基材的向光擴(kuò)散基材側(cè)最突出的部位、與光擴(kuò)散基材的向微透鏡陣列基材側(cè)最突出的部位之間的距離。在上述這樣的(1)至(8)的圖案中，對(duì)于對(duì)置間隔x，分成x＝0、50、75、100、250、500、1000、2000[μm]這8個(gè)水準(zhǔn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。關(guān)于這樣的對(duì)置間隔x，能夠通過(guò)測(cè)隙規(guī)進(jìn)行確認(rèn)。

作為微透鏡陣列基材，使用了微透鏡的間距是31μm、高度是5μm的正方格子排列的基材。此外，作為光擴(kuò)散基材，使用了作為聚碳酸酯制的擴(kuò)散板的aroma-brightfg-2035c(日本聚酯制)。

使用(1)至(8)的配置圖案的透射型屏幕，在合成器(在玻璃板的背面上貼合了低反射膜而成)上投影白色圖像和文本圖像這2種圖像，并通過(guò)數(shù)字相機(jī)(3872×2592像素)對(duì)它們進(jìn)行了攝影。

關(guān)于對(duì)白色圖像攝影所得到的數(shù)據(jù)，使用imagej(1.47v)，對(duì)寫(xiě)真中央以256×256的像素尺寸進(jìn)行裁剪，求出各像素的灰度級(jí)(256級(jí)灰度)的平均亮度(meangrayvalue)、亮度方差(標(biāo)準(zhǔn)偏差(standarddeviation)的平方)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均亮度)，并制成曲線圖。

這里，對(duì)于作為明亮度的指標(biāo)的平均亮度而言，值越高越好，對(duì)于作為偏差的指標(biāo)的亮度方差而言，值越低越好。換言之，明亮且偏差小的情況是優(yōu)選的，因此根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均亮度而求出的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的值越低越好。

此外，將對(duì)文本圖像攝影所得到的數(shù)據(jù)用于觀察文本的判讀容易性的感官實(shí)驗(yàn)中。

圖14至圖21示出基于各配置圖案的結(jié)果。在各個(gè)圖中，(a)是各種配置圖案的對(duì)置間隔的平均亮度、亮度方差以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差的曲線圖，(b)是對(duì)文本圖像進(jìn)行攝影所得到的圖片，(c)是對(duì)計(jì)算(a)時(shí)的白色圖像進(jìn)行攝影所得到的圖片。此外，在(b)和(c)中，在圖像的右下顯示出對(duì)置間隔x。

特別地，根據(jù)圖16所示的基于(3)的配置圖案的結(jié)果可知，在x＝50[μm]時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差取得極小值，是最優(yōu)選的實(shí)施方式。而且可知：在x＝0～100[μm]時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差也取得較低的值，能夠作為透射型屏幕40充分發(fā)揮功能。此外，在x＝0～100[μm]的范圍內(nèi)，文本的判讀容易性較高。

同樣地，根據(jù)圖17所示的基于(4)的配置圖案的結(jié)果可知，在x＝50[μm]時(shí)，散斑對(duì)比度取得極小值，是最優(yōu)選的實(shí)施方式，而且可知：在x＝0～100[μm]時(shí)，散斑對(duì)比度也取得較低的值，能夠作為透射型屏幕40充分發(fā)揮功能。此外，在x＝0～100[μm]的范圍內(nèi)，文本的判讀容易性較高。

本發(fā)明的透射型屏幕40的特征在于，微透鏡陣列基材50的設(shè)置有微透鏡陣列54的第1面51和光擴(kuò)散基材60的設(shè)置有光擴(kuò)散面64的第2面61對(duì)置地配置，根據(jù)這樣的本發(fā)明的透射型屏幕40，與使用兩片微透鏡陣列的結(jié)構(gòu)相比，不會(huì)有損射出的出射光的均勻性，還能夠維持圖像的銳度。這樣的本發(fā)明的透射型屏幕40的效果可通過(guò)如上所述的實(shí)驗(yàn)得以確認(rèn)。

此外，由于本發(fā)明的平視顯示器裝置100使用了上述的透射型屏幕40，因此根據(jù)本發(fā)明的平視顯示器裝置100，不會(huì)有損圖像的均勻性，還能夠維持圖像的銳度。

接著，在本發(fā)明的透射型屏幕40中，優(yōu)選使光擴(kuò)散基材60的擴(kuò)散角θd在5°以上且6°以下也通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了確認(rèn)，因此在此進(jìn)行記載。另外，擴(kuò)散角θd是通過(guò)使用三維變角分光測(cè)色系統(tǒng)(gcms-13型，株式會(huì)社村上色彩技術(shù)研究所制)來(lái)測(cè)量基于變角的透射率測(cè)定中的y值而計(jì)算出來(lái)的。

作為作為透射型屏幕，圖22的(a)示出了僅使用微透鏡陣列基材50的情況下的觀察結(jié)果，圖22的(b)示出了將微透鏡陣列基材50與擴(kuò)散角θd為4.6°的光擴(kuò)散基材60組合在一起的情況下的觀察結(jié)果，圖22的(c)示出了將微透鏡陣列基材50與擴(kuò)散角θd是5.7°的光擴(kuò)散基材60組合在一起的情況下的觀察結(jié)果。

對(duì)于圖22的(a)的只有微透鏡陣列基材50的透射型屏幕，由折射光引起的彩虹色的條紋圖案表現(xiàn)得明顯，不適合作為透射型屏幕。

對(duì)于圖22的(b)的將微透鏡陣列基材50與擴(kuò)散角θd是4.6°的光擴(kuò)散基材60組合在一起的透射型屏幕，與圖22的(a)的情況相比，由折射光引起的彩虹色的條紋圖案減少，然而仍然不適合作為透射型屏幕。

對(duì)于圖22的(c)的將微透鏡陣列基材50與擴(kuò)散角θd是5.7°的光擴(kuò)散基材60組合在一起的本發(fā)明的透射型屏幕40，由折射光引起的彩虹色的條紋圖案消失，適合用作透射型屏幕。

如上所述，在本發(fā)明中，作為擴(kuò)散基材60，采用了擴(kuò)散角θd在5°以上6°以下的擴(kuò)散基材。

以上，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，微透鏡陣列基材的設(shè)置有所述微透鏡陣列的第1面和光擴(kuò)散基材的設(shè)置有所述光擴(kuò)散面的第2面對(duì)置地配置，根據(jù)這樣的本發(fā)明的透射型屏幕，與使用兩片微透鏡陣列的結(jié)構(gòu)相比，不會(huì)有損射出的出射光的均勻性，還能夠維持圖像的銳度。

此外，由于本發(fā)明的平視顯示器裝置使用上述的透射型屏幕，因此根據(jù)本發(fā)明的平視顯示器裝置，不會(huì)有損圖像的均勻性，還能夠維持圖像的銳度。

產(chǎn)業(yè)上的可使用性

以往，在使用了兩片微透鏡陣列的透射型屏幕中，存在從該透射型屏幕射出的出射光的均勻性受損且喪失圖像的銳度(分辨率降低)這樣的問(wèn)題。另一方面，本發(fā)明的透射型屏幕的特征在于，微透鏡陣列基材的設(shè)置有所述微透鏡陣列的主表面和光擴(kuò)散基材的設(shè)置有所述光擴(kuò)散面的主表面對(duì)置地配置，根據(jù)這樣的本發(fā)明的透射型屏幕，與使用了兩片微透鏡陣列的結(jié)構(gòu)相比，不會(huì)有損所射出的出射光的均勻性，還能夠維持圖像的銳度，產(chǎn)業(yè)上的可使用性非常大。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

5···車(chē)輛

6···擋風(fēng)玻璃

10···投影部

11···第1光源

12···第2光源

13···第3光源

21···第1二向棱鏡

22···第2二向棱鏡

26···準(zhǔn)直透鏡

30···投影反射鏡(掃描部)

40···透射型屏幕

50···微透鏡陣列基材

51···第1主表面(第1面)

52···第2主表面(第3面)

53···微透鏡

54···微透鏡陣列

55···平滑面

60···光擴(kuò)散基材

61···第1主表面(第2面)

62···第2主表面(第4面)

64···光擴(kuò)散面

65···平滑面

71···基材

73···微透鏡部

75···模具

76···基準(zhǔn)片

80···凹面反射鏡

85···投影單元

100···平視顯示器裝置

123···中間處理件

125···第2模具

130···樹(shù)脂材料