背面投影型屏幕及背面投影型显示器制造技术

一种背面投影型屏幕及背面投影型显示器，在至少包含微透镜板３２及菲涅耳透镜板３１的背面投影型屏幕３中，微透镜板３２，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子，满足０．５μｍ≤ΔＮ１×ｄ１≤０．９μｍ。式中，ΔＮ１是光漫射微粒子与微透镜板基体材料的折射率差，ｄ１是光漫射微粒子的平均粒径。按照这种结构，仅使用具有一般特性的树脂材料即可制成漫射特性的波长相关性小的背面投影型屏幕。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本第I专利技术及本第II专利技术都涉及背面投影型(背投式)屏幕及采用了该屏幕的背面投影型显示器(背面投影型图象显示装置)。
技术介绍
近年来，以电视接收机为中心对大屏面的需求日益高涨，而背面投影型显示器作为适用于大屏面显示的装置越来越引人注目。作为背面投影型显示器，一般将CRT用作图象源。另外，还提出了一种可以进一步实现小型轻量化的采用液晶等空间调制元件的引人注目的方式。首先，说明将CRT用作图象源的方式。图6示意地示出其基本结构。在该显示器中，将在三基色的单色CRT1(1R、1G、1B)上形成的图象由分别对应的投影透镜2(2R、2G、2B)进行放大投影并重叠在屏幕上，从而形成彩色图象。图中，符号R、G、B分别对应于红、绿、蓝。如图所示，从中心部向周边部发散并在局部上具有极强的指向性的光，入射到设置于成像面的屏幕3上。此外，入射到各部分的光具有随红绿蓝而不同的角度。在屏幕3上，通过适当地分配这种投影光，可以起到能够进行良好的图象识别的作用。即使将简单的光漫射板用作屏幕3，也有可能进行最低限度的图象观察。但是，如上所述，投影光以发散的形式入射，所以周边部具有向外的指向性，因而在屏面的亮度上将产生显著的不均匀，即从屏幕正面观察时周边亮度比中心亮度暗得多、从斜的方向观察时近的一端明亮而远的一端非常暗等。为消除这种不均匀性，一般，将菲涅耳透镜板31挨着漫射装置配置在投影侧。该菲涅耳透镜板31，具有将从投影透镜2以发散的形式入射到屏幕3的投影光变换为近似平行光的作用。借助于这种作用，可将绿的投影光变换为与屏幕表面垂直的平行光，而将蓝和红的投影光变换为相对于屏幕表面的法线在水平面内具有一定角度的平行光。如仅在这种状态下简单地使投影光漫射，则使绿的投影光沿屏幕表面的法线方向对称地射出，而与此相反，红和蓝的投影光则以非对称的形式射出，因而将使色彩随观察方向而变化。这种现象被称作「彩色偏移」，将导致图象质量的降低。因此，为了对指向性很强的投影光进行漫射从而能从各个角度进行观察并将上述彩色偏移消除，采用着一种被称作BS双透镜的具有特殊结构的微透镜板32。用图7说明其功能。图7是微透镜板32的水平方向断面放大图，以实线(G)表示绿的投影光的光线轨迹，以虚线(R)表示红的投影光的光线轨迹。如图所示，通过将入射侧微透镜321和出射侧微透镜322以共有光轴的形式成对配置，对倾斜入射的红光线的出射角度进行校正而使其与绿光线一样沿屏幕表面的法线方向对称漫射，从而减小彩色偏移。进一步，由于出射面上的光透过部分由入射侧微透镜321的聚光作用限定，所以可以在非透光部设置光吸收层323。由于该光吸收层为黑色并按条状形成，所以将其称作黑条或简称为BS，设置黑条可以明显地减小在明亮环境下的屏幕对外来光的漫反射从而使对比度得到改善。另外，微透镜通常以垂直方向作为长度方向形成，微透镜的折射只在水平方向起作用而对垂直方向的漫射没有影响。因此，通过将由折射率与基体材料不同的材料构成的光漫射微粒子分散在微透镜板的内部，即使在垂直方向上也可以对光进行漫射。按照斯内尔定律，在基体材料与光漫射微粒子的界面上根据其折射率差Δn使光线发生折射，从而对光进行各向同性漫射。基体材料与光漫射微粒子的折射率差越大该折射作用越强，因此，基体材料与光漫射微粒子的折射率差越大则将呈现出更强的漫射。一般来说，在物质中具有波长越短折射率越大的倾向，这种现象被称作折射率的波长分散，并用阿贝数νd表示。存在着材料的折射率越大分散程度越大而阿贝数νd越小的倾向。以光学树脂材料为代表的物质的折射率nd与阿贝数νd之间的关系，示于表1和附图说明图10。表1 注)「」为注册商标。为了从一般的透明树脂材料中选择上述基体材料及光漫射微粒子并在两者之间保持折射率差Δn，只能将高折射率高分散材料与低折射率低分散材料组合。其结果是，使折射率差Δn也产生与波长的相关性，并具有波长越短折射率差Δn越大的倾向。当按上述一般材料的组合形成光漫射微粒子及基体材料时，波长越短折射率差Δn越大因而呈现更强的漫射。其结果是，对波长短的蓝色光线的漫射，与对波长长的红色光线的漫射相比，将产生更强的波长相关性。作为微透镜板的基体材料，采用折射率约1.49的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、折射率1.52左右的MS树脂(苯乙烯与MMA(甲基丙烯酸甲酯)的共聚物)等透光性树脂。在这种情况下，作为光漫射微粒子，大多采用由折射率比基体材料大0.02～0.07左右的MS树脂构成的圆球状珠粒。用于基体材料及光漫射微粒子的MS树脂材料的折射率，可以根据MMA与苯乙烯的配合比率进行调整。由于MMA的折射率约为1.49、苯乙烯的折射率约为1.59，所以MS树脂的折射率可以在1.49～1.59的范围内调整。如图10的相关直线所示，MS树脂的折射率nd越大，其波长分散程度越大(折射率nd越大阿贝数νd越小)。当以上述材料结构形成微透镜时，根据上述原因，使基体材料与光漫射微粒子的折射率差Δn产生与波长的相关性，所以易于发生波长越短折射率差Δn越大因而呈现更强的漫射的倾向。其结果是，对波长短的蓝色光线的漫射，与对波长长的红色光线的漫射相比，将产生更强的波长相关性。特别是，如上所述，由于指向性非常强的光入射到背面投影型屏幕上，所以将明显地呈现出如从正面方向观察则带红色、而观察角度越大(越是从斜的方向观察)则带蓝色的色彩变化。但是，在采用了微透镜板的背面投影型屏幕上，主要由微透镜的折射作用进行水平方向的漫射，所以在垂直方向上色彩变化变得显著。这种随观察角度产生的色彩变化，与将上述三基色的图象源水平配置而产生的彩色偏移的原因不同，因而用上述的双透镜结构并不能使其减小。作为背面投影型屏幕，如图8所示，还有一种不在微透镜板32的内部分散光漫射微粒子而是在其观察侧配置光漫射板33的结构。当按这种方式构成时，可以减少在微透镜板32的内部漫射后入射到BS部的光损失，因而能提高效率并减低水平方向的彩色偏移。在这种结构中，与在微透镜板的内部分散了光漫射微粒子的情况一样，也易于发生由分散在光漫射板33的光漫射微粒子和用于基体材料的树脂材料的波长分散特性引起的上述垂直方向的色彩变化。进一步，在由图9示意地示出的将液晶板等空间调制元件5作为图象源而对来自灯4的光进行调制的方式中，一般在投影透镜6的前面将三基色图象合成后由一个投影透镜进行图象投影，所以不需要进行上述的彩色偏移校正。在这种情况下，还提出了一种采用将使出射面为平面并在该出射面的非透光部形成了BS(黑条)的透明微透镜板34与光漫射板33用透明粘结剂粘合后的板的方案。当按这种方式构成时，入射到光漫射板33的外来光，在由其背面进行漫反射之前被BS有效地吸收，所以能够改善在明亮环境下的对比度。在这种结构中，虽然不会发生水平方向的彩色偏移，但当使用一般的树脂材料时，同样易于发生垂直方向的色彩变化。作为减小漫射的波长相关性的手段，提出了一种将「由与基体材料相比为低折射率高分散的材料构成的光漫射微粒子和由与基体材料相比为高折射率低分散的材料构成的光漫射微粒子」之类的各自的漫射特性的波长相关性可相互抵消的多个光漫射微粒子组合的方法(特开平11-338057号公报)。按照这种方法，可以从总体上减小漫射的波长相关性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背面投影型屏幕，其特征在于：至少包含微透镜板及菲涅耳透镜板，上述微透镜板，在由树脂材料构成的基体材料内含有由折射率与上述基体材料的折射率不同的树脂材料构成的光漫射微粒子，上述光漫射微粒子，满足以下的式Ⅰ－１， 式Ⅰ－１∶０．５μｍ≤ΔＮ１×ｄ１≤０．９μｍ 式中Ⅰ－１中，ΔＮ１是光漫射微粒子与微透镜板基体材料的折射率差，ｄ１是光漫射微粒子的平均粒径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口博史，池田健一，酒井修，立见透，青木聪，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]