CN101238411A - 双凸透镜片 - Google Patents

Abstract

本发明是一种双凸透镜片，在入射面侧具有由多个柱面透镜构成的透镜列，在所述透镜列的非聚光部上具有凸部，在该凸部上具有光吸收层，其特征在于，该透镜列的间距小于0.5mm，所述凸部的最下部与片主面所成的角度θ1为45°以上，比所述凸部的顶部与片主面所成的角度θ2大，从凸部的顶点在片厚度方向上离开10μm的位置上的凸部的宽度为150μm以下。在透镜列的间距较小的情况下，能够以简单的方法使形成于双凸透镜的凸部的遮光层形成得充分厚并且均匀，因此可提高外光的对比度。

Description

双凸透镜片

技术领域

本发明涉及构成在背面投射型电视等中所使用的背面投射型屏幕的双凸透镜片。

背景技术

一直以来在背面投射型显示装置中使用背面投射型投影仪、菲涅耳透镜以及纵条纹的双凸透镜。图1是表示背面投射型屏幕的一个结构例的剖面图。如图1所示，背面投射型屏幕1具有双凸透镜片11、菲涅耳透镜片12、遮光图形13。

双凸透镜片11由将双凸透镜110设置在光入射面侧的片材构成。该双凸透镜110由半圆柱体形的多个纵长柱面透镜构成，分别以等间隔配置。菲涅耳透镜片12由将菲涅耳透镜120设置在光出射面的片材构成。菲涅耳透镜120是以等间隔的细微间距排列成同心圆状的透镜。遮光图形13是由黑油墨等构成的光吸收层，设置在由双凸透镜110的聚光部以外的部位。

如图1所示，透镜片11、12接近，由此，构成背面投射型屏幕1。在背面投射型屏幕1中，来自未图示的背面投射型投影仪的光从菲涅耳透镜120的相反侧入射。所入射的光通过菲涅耳透镜片12内，向菲涅耳透镜120侧出射。该所出射的平行光或会聚光由于双凸透镜片11而在水平方向上扩散得很大。由此，在水平方向的较宽的视野范围内可以观察到影像。

在双凸透镜中，在出射面上形成遮光层图形，可谋求外光对比度的改善。作为在双凸透镜片上形成遮光图形的方法，在双凸透镜片的出射面侧设置凸状部，应用针对凸状部的丝网印刷、滚筒印刷等。该凸状部需要作成不遮挡从双凸透镜出射的影像光的形状。

此外，近年来，作为背面投射型投影仪，使用了液晶显示装置(以下称为LCD)或数字微镜器件(以下称为DMD)的背面投影显示装置也使用得比较广泛。

以往，双凸透镜中的透镜列的间距为1～0.5mm等，但是，近年来根据影像的精细化等的要求，要求间距比0.5mm小的双凸透镜片。

而且，在将LCD或DMD作为影像源的背面投射型显示装置中，由于屏幕的周期性结构，存在产生波纹干扰的情况。为了避免这种波纹干扰，双凸透镜的间距具有变成0.3mm以下等越发变小的倾向。

但是，在现有的设置有凸状部的双凸透镜中，在向间距较小的双凸透镜的凸状遮光部涂敷油墨的情况下，如图4所示，凸状遮光部的角(箭头)部分的油墨厚度变薄，容易产生油墨厚度不均。因此，外光对比度恶化。这被认为是由油墨的表面张力等的影响所导致的。

图2是表示透镜列的间距和油墨厚度的关系的例子。作为如图4的形状的双凸透镜，制作使遮光层的宽度为间距的70％的透镜，利用辊涂机涂敷黑油墨。由图2可知，若双凸透镜的间距变小，则整体上油墨的厚度变薄，具有对比度下降的倾向。

并且，图3中示出对油墨的涂敷厚度与光线透过率进行评价后的结果的一例。若油墨的涂敷厚度为4μm以下，则光线透过率急剧增加。即，这表示不能充分地吸收外光。

油墨中的遮光材料一般使用碳颜料等，但是，若考虑涂敷性、硬化性等，则在颜料的混合比例上存在上限，因此为了得到充分的黑色，在对比度改善上，使油墨的厚度变大是重要的。

为了增加油墨厚度，在单纯地增加涂敷在双凸透镜片上的油墨厚度时，在具有如图4的现有的梯形形状的凸状部的双凸透镜的情况下，顶部的油墨厚度变得过多，存在在油墨的硬化性上产生问题的情况，另一方面，在以图4的箭头所示的部分，油墨厚度未充分变厚，存在不能得对比度的改善效果的问题。

此外，若作为专利文献1所示的凸部形状，则可以发挥不遮挡影像光的效果，但是，为了凸部的下部的倾斜平稳，向倾斜部涂敷的油墨的厚度变薄，对比度恶化。并且，双凸透镜中的透镜列的间距越小，所述的油墨的厚度不均的问题就越大。

此外，专利文献2中公开了利用粘着性来转印遮光层的小间距的印刷的方法，但是，该步骤比较复杂。在转印印刷法中，需要转印片的保护薄膜或基底膜等，但是，也存在废弃物较多这一问题。

因此，特别是，在间距较小的双凸透镜片的遮光层形成中，要求以简单的方法将遮光层的厚度形成得充分厚并且均匀的方法。

专利文献1：实新昭59-87042号公报

专利文献2：特开平9-120101号公报

发明内容

鉴于所述问题，本发明的目的在于提供一种双凸透镜片，在双凸透镜中的透镜列的间距较小的情况下，也能够容易地形成可发挥较高的对比度性能的遮光层。

解决课题的本发明是一种双凸透镜片，在入射面侧具有由多个柱面透镜构成的透镜列，在所述透镜列的非聚光部上具有凸部，在该凸部上具有光吸收层，其特征在于，该透镜列的间距小于0.5mm，所述凸部的最下部与片主面所成的角度θ1为45°以上，比所述凸部的顶部与片主面所成的角度θ2大，在从凸部的顶点在片厚度方向上离开10μm的位置的凸部的宽度为150μm以下。

此外，本发明是一种所述凸部的顶部的剖面形状为大致圆形的一部分的双凸透镜片。

此外，本发明是一种剖面形状为大致圆形的所述凸部的顶部的曲率半径为1mm以下的所述的双凸透镜片。

并且，本发明是一种所述凸部的最下部与片主面所成的角度为60°以上且小于90°的所述的双凸透镜片。

并且，本发明是一种从所述凸部的顶点在片厚度方向上离开10μm的位置的凸部的宽度相对于所述凸部的最下部的宽度为80％以下的所述的双凸透镜片。

根据本发明，在双凸透镜的透镜列的间距较小的情况下，也能够以简单的方法使形成于双凸透镜的凸部的遮光层充分厚并且均匀地形成，因此可使外光对比度变高。此外，能够作成不遮挡从双凸透镜出射的影像光的凸部形状。并且，由于没有使遮光层的厚度过厚，因此在油墨的硬化性上难以产生问题。此外，由于只将凸部的形状变为本发明的形状即可，因此不需要变更透镜的形状。

附图说明

图1是背面投射型屏幕的概略结构图。

图2是表示现有技术中的透镜列的间距与油墨厚度的关系的图。

图3是表示油墨的涂敷厚度与光线透过率的图。

图4是表示现有技术中的凸部的剖面形状的图。

图5是表示本发明的一个实施方式的凸部的剖面形状的图。

图6是表示本发明的一个实施方式的凸部的剖面形状的图。

图7是表示本发明的一个实施方式的遮光层的剖面形状的图。

图8是表示本发明的一个实施方式的遮光层的剖面形状的图。

图9是表示本发明的凸部顶部的宽度的图。

图10是表示本发明的θ1及θ2的图。

图11是表示现有技术中的遮光层的剖面形状的图。

图12是表示用于制造本发明的双凸透镜片的一个实施方式的图。

图13是表示本发明的实施例以及比较例的凸部位置与油墨厚度的图。

图14是表示本发明的实施例1以及2的凸部的剖面形状的图。

图15是表示本发明的实施例3以及4的凸部的剖面形状的图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的优选的方式进行说明。

就本发明而言，从凸部的顶点在片厚度方向上离开10μm的位置的凸部的宽度的含义是，如图9所示，在凸部剖面中，在从凸部的顶点在片侧厚度方向上离开10μm的位置上画出与片的主面平行的直线，该直线与凸部的剖面交叉的点与点之间的距离，在图9中以宽度A来表示。该宽度A比150μm大时，如图11中箭头所示可知，凸部的平坦的部分一端的油墨变薄，对比度下降。

此处，利用图10，对本发明所讲的角度θ1、θ2进行说明。如图10所示，θ1是凸部的最下部的凸部斜面与片主面所成的角度，θ2是凸部的顶部与片主面所成的角度。此处，所谓主面，是将屏幕作为2维平面时的与屏幕平行的假想的平面。

使用图5对本发明的双凸透镜片的一例进行说明。图5是表示本发明的双凸透镜片的一例的概略图。如该图所示，该例的双凸透镜片的透镜列的间距约是300μm，在凸状遮光部的顶部，平坦部的长度约是75μm。涂敷在所述凸状顶部的油墨因表面张力而变圆，但是，由于所述平坦部的长度较短，因此不会产生油墨厚度较薄的地方，可发挥较高的对比度。

图6是表示本发明的其他的例子的概略图。该例的双凸透镜片的间距约是300μm，与图5相同。如图6所示，凸状顶部的曲率半径约是0.2mm。该种情况下，距凸部的顶部10μm的宽度约是125μm。此处，这样，凸部的剖面形状在顶部为平滑的曲线的情况下，θ2为0°。

这样，若凸部顶部为带有指定的圆度的形状，则同样不产生油墨厚度变薄的地方，可发挥较高的对比度。此外，图5、图6的形状以外，也能够采取多角形或将多角形与曲线进行组合后的形状等的任意的形状。

并且，所述凸部的最下部与片主面所成的角度θ1优选为60°以上。图7中示出本发明的双凸透镜片的一例。在本例中，将θ1设定为75°。另一方面，在图8所示的例子中，θ1为55°。在θ1小于60°的情况下，如图8所示，存在从凸部斜面的遮光层的正面进行观察时的外观的厚度变薄的情况。

在使用将紫外线硬化性树脂作为基体材料的油墨(以下称为UV油墨)的情况下，本发明的效果显著。一般地，对于UV油墨来说，在使涂敷厚度增加的情况下、或使碳颜料等的光吸收材的浓度增加的情况下，产生仅表面硬化而内部不硬化的问题。因此，在单纯地增加涂敷在图4的双凸透镜片上的油墨厚度的情况下、或仅增加了光吸收材的浓度的情况下，产生较厚的部分的油墨硬化不良的问题。对于本发明的双凸透镜片来说，能够以均匀的厚度对油墨进行涂敷，而不会过厚、过薄。

更具体地说，可使被遮光层覆盖的面积中的遮光层的厚度是1μm以上且10μm以下的面积的比例为90％以上。

而且，在本发明中，所谓凸状部的剖面形状，是指与透镜列的排列方向平行并在与片面垂直的方向上进行切断时的形状。

本发明的双凸透镜片的形成方法不特别限定，可以使用例如由挤压成型、紫外线硬化树脂的成型等。

形成本发明的双凸透镜片的遮光层的方法不特别限定，可使用例如滚筒印刷、丝网印刷等。其中，在能够一边对双凸透镜片进行成形一边进行印刷这一点上，优选滚筒印刷，特别是，在图12所示的滚筒刮刀涂敷机的涂敷厚度均匀这一点、也可对凸状部的斜面进行印刷这一点上特别优选。

实施例

实施例1、2

制作如图14所示的具有顶部为大致圆形、包括凸部的最下部的一部分为直线状的斜面的凸状部的双凸透镜片。如图14所示，凸部的最下部与片平面所成的角度为85°。凸部的最下部的宽度为透镜间距的70％。实施例1及2的双凸透镜的间距分别为0.265mm和0.311mm。凸部顶部的最小曲率半径分别为0.148mm和0.187mm，在从凸部的顶点离开10μm的宽度分别为103μm、124μm。之后，使用图12中所示的辊涂机，在所述大致圆形凸部的整个面上涂敷紫外线硬化性黑油墨。

在投射型显示装置上安装实施例1及2的双凸透镜片，在屏幕面的发光强度为360勒克司的室内观察影像的结果是，可以观察到对比度优良的影像。此外，在从水平方向约60°观察影像的情况下也没问题。

实施例3、4

如图15所示，制作具有如下凸状部的双凸透镜片：在顶部具有平坦部，包括凸部的最下部的一部分为直线状的斜面，中间为大致圆弧的一部分。凸部的最下部与片平面所成的角度为85°。实施例3及4的双凸透镜的间距分为0.265mm和0.311mm这2种。距凸部的顶点10μm的宽度分别为70μm、80μm。之后，使用图12中所示的辊涂机，在所述凸状部上涂敷紫外线硬化性黑油墨。涂敷在该凸状部上的油墨的硬化后的厚度几乎在整个面上为11μm。

在投射型显示装置上安装本实施例1的双凸透镜片，若在屏幕面的发光强度为360勒克司的室内观察影像，则可以观察到在对比度上优良的影像。

实施例5

在实施方式1及2中，除了使双凸透镜的间距为0.15mm、使凸部顶部的最小曲率半径为0.063mm以外，与实施方式1及2同样地制作双凸透镜片。距凸部的顶点10μm的宽度为68μm。之后，使用图12中所示的辊涂机，在所述大致圆形凸部整个面上涂敷有紫外线硬化性黑油墨。

实施例6

如图8所示，制作具有从凸部的顶部至最下部为大致圆形的凸状部的双凸透镜片。凸部的最下部与片平面所成的角度为54°。凸部的最下部的宽度为透镜间距的70％。实施例6的双凸透镜的间距分别为0.295mm。凸部顶部的最小曲率半径为0.118mm，距凸部的顶点10μm的宽度为98μm。之后，使用图12所示的辊涂机，在所述大致圆形凸部整个面上涂敷有紫外线硬化性黑油墨。

比较例1、2

制作具有图4所示的大致梯形凸状部的双凸透镜片。凸部的最下部与片平面所成的角度为85°。使比较例1及2的双凸透镜的间距分别为0.265mm和0.311mm，使距凸部的顶点10μm的宽度分别为160μm、190μm。之后，使用图12所示的辊涂机，在所述梯形凸状部上涂敷有紫外线硬化性黑油墨。

在投射型显示装置上安装比较例1及2的双凸透镜片，在屏幕面的发光强度为360勒克司的室内观察影像的结果是，与实施方式1及2的双凸透镜片相比较，对比度恶化。此外，从水平方向约60°观察影像的情况下，存在影像变暗的问题。并且，凸状部的顶部的油墨的硬化不充分。

为了评价屏幕的对比度，表1中示出在观察所述影像的室内测定双凸透镜片中央部正面的散射反射亮度的结果的一例。屏幕面的发光强度与目视评价相同地为360勒克司。

表1

	透镜的间距(mm)	反射亮度(cd/cm2)	改善比率
				实施例1	0.265	2.88	-24％
比较例2	0.311	3.77	(基准)

如表1可知，实施方式1的屏幕与比较例2的屏幕相比，散射反射亮度即黑色改善24％。

图13示出了硬化后的油墨厚度测定结果的一例。而且，在该图中，横轴表示将涂敷有黑油墨的宽度标准化为1后的值。

关于实施例6的0.295mm间距的双凸透镜片，涂敷为1μm以上的厚度的面积约为86％，此外，不存在被涂敷得超过10μm的部分。因此，不存在过度地涂敷得厚到妨碍油墨的硬化性的部分，在较宽的面积上涂敷成充分的厚度。

关于实施例5的0.15mm间距的双凸透镜片，涂敷成1μm以上的厚度的面积约为96％，此外，不存在涂敷得超过10μm的部分。因此，不存在过度地涂敷得厚到妨碍油墨的硬化性的部分，在较宽的面积上涂敷成充分的厚度。

关于实施例1的0.265mm间距的双凸透镜片，涂敷成1μm以上的厚度的面积约为95％，此外，不存在涂敷得超过10μm的部分。因此，不存在过度地涂敷得厚到妨碍油墨的硬化性的部分，在较宽的面积上涂敷成充分的厚度。

另一方面，关于比较例2的0.311mm间距的双凸透镜片，涂敷成1μm以上的厚度的面积约为84％，比实施例少。此外，涂敷得超过10μm的部分约为35％。在该部分产生油墨的硬化不良。

如以上说明那样，根据本发明，在双凸透镜的间距较小的情况下，也能够以简单的方法使形成于双凸透镜的凸部的遮光层形成得充分厚并且均匀，因此可以提高外光对比度。此外，能够将凸部作成不遮挡出射光的形状。此外，由于未将遮光层的厚度变得过厚，因此在油墨的硬化性上也不产生问题。

Claims (5)

1.一种双凸透镜片，在入射面侧具有由多个柱面透镜构成的透镜列，在所述透镜列的非聚光部上具有凸部，在该凸部上具有光吸收层，其特征在于，

该透镜列的间距小于0.5mm，所述凸部的最下部与片主面所成的角度θ1为45°以上，比所述凸部的顶部与片主面所成的角度θ2大，在从凸部的顶点在片厚度方向上离开10μm的位置的凸部的宽度为150μm以下。

2.如权利要求1的双凸透镜片，其特征在于，

所述凸部的顶部的剖面形状为大致圆形的一部分。

3.如权利要求2的双凸透镜片，其特征在于，

剖面形状为大致圆形的所述凸部的顶部的曲率半径为1mm以下。

4.如权利要求1～3的任意一项的双凸透镜片，其特征在于，

所述凸部的最下部与片主面所成的角度为60°以上且小于90°。

5.如权利要求1～3的任意一项的双凸透镜片，其特征在于，

从所述凸部的顶点在片厚度方向上离开10μm的位置的凸部的宽度，相对于所述凸部的最下部的宽度为80％以下。

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