TW589904B - Rear projection screen, optical component of rear projection screen and method for manufacturing thereof - Google Patents

Description

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(一）、【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種螢幕、螢幕之光學元件及其製造方 法，特別係關於一種背投螢幕、背投螢幕之光學元 = 製造方法。 ' (二）、【先前技術】 隨著HDTV與DVD Player的普及，大尺寸顯示器之影 像品質越來越受到市場的重視。在大尺寸顯示器中，投影 顯示裝置因其在使用場合與價格上的考量，一直受到很Z 的重視，特別是背投影電視。在背投影電視中，背投螢幕 的主要功能是投映出投影機中的影像，在市場上以大尺 寸、南晝質及輕薄為其特點，因此，設計背投螢幕須考慮 到的重點包含：觀察角度的亮度、增加影像對比度及解^ 度等問題。 近年來’投影電視的光學引擎藉由LCD，DLP (Digital light Processing)及反射式液晶微型顯示器 (LCOS, Liquid-crystal-on-si 1 icon)技術的逐漸成熟， 投影機解析度及亮度的提高，因而大幅提升了顯像品質。 雖然如此’製程最成熟的CRT光學引擎，依舊因為成本的 因素在市場上佔有極大的比例。一般而言，CRT光學引擎 的缺點有亮度、解析度較低以及色差的問題。為了克服色 差的問題’在光擴散板的設計上是採用雙面柱狀透鏡的設 冲’並於其中添加光擴散粒子以增加螢幕可視角。請參照 圖ΙΑ、1B、及2C (圖1B及1C為圖1A之局部放大圖）所示，

第5頁 589904 五、發明說明（2) ------ ，：决上述問題’習知的背投螢幕丄包括了 一菲涅耳透鏡 resnel lens)及—柱狀透鏡 n(lenticular ， 柱狀透鏡11具有一第一表面11〇與一第二表面⑴，第一表 面11 〇與第一表面111分別具有複數個柱狀凸部11 Oa與 lllaj且第二表面Ul之各柱狀凸部丨丨丨^間各形成有一條 狀凸邛111 b，並在各條狀凸部丨丨1 b上塗佈有一光線吸收層 12 0，用以吸收環境的干擾及散射光線；另外，亦在柱狀 透鏡11的内部混有光擴散微粒130，用以增加背投螢幕1的 視角/然而，當入射光1〇〇〇通過第一表面n〇在第二表面 111聚焦（聚焦點P)後散射，出射光1001將被光線吸收層 120所阻擋，導致壳度下降，如此一來，導致各光線吸收 層120有一定的寬度及高度的限制。值得一提的是，前述 現象更會因為生產柱狀透鏡時的厚度公差（亦即，因製作 時之厚度公差而使聚焦點p往前或往後移動）而更加嚴重， 如此將會導致光吸收層的寬度進一步縮小。 另外’請參照圖1 C所示，由於光線吸收層1 2 〇有寬度 的限制’環境干擾光線1 〇 〇 2有可能會穿透未形成有光線吸 收層120的區域，進一步地，將有多次反射光線1〇〇3由未 形成有光線吸收層1 2 0的區域穿透而出，此一現象將會限 制對比及解析度的提昇。 此外，在習知之背投螢幕1的製造方法中，由於光線 吸收層120係形成於柱狀透鏡11之各條狀凸部mb之上， 因此各條狀凸部111 b之表面平整度及印刷時的壓力控制皆 為製造流程之重要參數，因此也導致印刷光線吸收層丨2 〇

589904 五、發明說明（3) 時製程上良率提昇之另一瓶頸。 綜上所述，尋求在不影響螢幕亮度之前提下提昇背投 螢幕之對比與解析度之方法以及如何突破光吸收層製程良 率、效率之瓶頸應是當前背投螢幕改良之重要課題。 (三）、【發明内容】 針對上述問題，本發明之目的為提供一種高對比度、 高解析度與高亮度之背投螢幕。 本發明之另一目的為提供一種使背投螢幕具有高對比 度、面解析度與局亮度之光學元件。 此外’本發明更提供一種上述背投螢幕之光學元件的 製造方法。 而， 柱狀凸部 一光線吸 擾及色散 有高對比 緣是 元件與一 相對而設 相對之第 杈狀凸部 部，各凹 部間之相 本發明之特徵係背投螢幕之一光學元 數個凹部，且該等複數個凹 ，便可以有效地吸 大凹部的面積，使 間具有複 收物質， 光線，且 及高解析 ’本發明 第二光學 ’第二光 —表面， ’第二表 部係相對 對位置， 如此一來 也可以增 度。 提供一種 元件，第 件的複數個 部内塗佈有 收環境的干 背投螢幕擁 一第一光學 一光學元件 與第一表面 面與第二表面皆形成有複數個 狀凸部相隔之位置形成有一凹 面之柱狀凸部而形成於柱狀凸 内填佈有一光線吸收物質；另 背投螢幕，其包含 二光學元件係與第 干元件包括一第一表面及一 且第一表 面之各柱 於第一表 且各凹部

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五、發明說明（4) 外，本發明亦提供一背投螢幕用之光學元件，其係相 上述之第二光學元件。 、 、又，本發明係提供一種背投螢幕之光學元件製造方 法，其包括提供一原料、將原料經過一組相對滾輪壓製， 使原料形成一具有第一表面與相對之一第二表面之平板狀 3元件’使得第一表面與第二表面分別形成複數個柱狀 邛，第二表面之各柱狀凸部相隔之位置形成有一凹部， ^凹部係相對於該第一表面之柱狀凸部而形成於柱狀凸部 曰之相對位置及、以及塗佈一光線吸收物質於各凹部内。 承上所述，由於依本發明之背投螢幕、光學元件及1 ^方法，光學元件之一表面上的各柱狀凸部間形成有二 〇 且光吸收物質係塗佈於凹部内，因此，可增加光線 :2物質的面積，而使亮度沒有降低，同日夺，由於凹部的 積可以增加，使環境的干擾及散射光線得已 =之對比度及解析度也可以提昇…卜，依=明； 鮮决了習知技術中光吸收層塗佈之問題，更進一 了產品製程之良率。 曰 (四）、【實施方式】 以下將參照相關圖式，來說明依本發明較佳實施例之 才又勞幕’其中，相同元件將以相同符號加以說明。 請參照圖2Α、2Β及2C (圖2Β及2C為圖2Α之局部放大 所示’依本發明較佳實施例之背投螢幕2包括一第一 學70件20及一第二光學元件21。

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五、發明說明（5) 、，該第-光學元件20 ’其係用以收集光線，使原本發散 的光線可以收集進入觀眾的視線内。在本實施例中，該第 一光學7L件20可以為菲涅耳透鏡，如此一來，各光線便可 已被聚集，並以互相平行的方式離開菲涅耳透鏡。 該第二光學元件21具有一第一表面21〇與相對之一第 二表面211，該第一表面210與該第一光學元件2〇相鄰而 設，該第一表面210具有複數個柱狀凸部2i〇a，該第二表 面211具有複數個柱狀凸部211a，該第二表面21ι之各柱狀 凸部211a相隔之位置形成有一凹部2iib，各凹部2lib内塗 佈有光線吸收物質2 2 0，且各凹部2 11 b係相對於該第一表 面2 1 0之柱狀凸部2 1 0 a而形成於柱狀凸部2 11 a間之相對位 置。在本實施例中，該第二光學元件2 1為柱狀透鏡，故熟 知該項技術者可以輕易的瞭解，光線離開該第二表面211 後之水平方向的光能量能夠重新的被分佈，影像中心亮度 增益也可以增加，且可以控制影像亮度分布之角度。另 外，如圖2 B所示，在本實施例中，由於該光線吸收物質 2 2 0係塗佈於各凹部2 11 b内，故熟悉該項技術者可以輕易 的明白，入射光2000平行進入該第一表面210之各柱狀凸 部2 10a後，只要聚焦在該第二表面211之各柱狀凸部21 la 上之一點（一小區域），各凹部2 11 b的寬度就可以增大，如 此一來，該光線吸收物質2 2 0的面積也可以增大，且射出 光2 0 0 1將不會被阻礙，亮度便不受影響，即使由於加工物 的厚度公差，會使得聚焦的位置未必在弧頂的位置亮度亦 不受影響，另外，為了要減低色差或是為了光學上的設

第9頁 589904 五、發明說明（6) f ’聚焦點也有可能是在弧頂之前或是之後的位置，甚至 是在非球面透鏡的設計下，而成為散焦的一種設計。（非 球面設計為目前柱狀透鏡光學設計的主流）即使如此，本 發明設計上也比傳統的設計，可以有更大光線吸收物質的 面積；再者’如圖2C所示，由於該光線吸收物質220寬度 可以心大’故環境干擾光線2 0 0 3將被該光線吸收物質2 2 0 所吸收’即使該環境干擾光線2 〇 〇 2穿透未塗有該光線吸收 物質220之區域，形成一多次反射光線2003，該多次反射 光線2 0 0 3也終將被該光線吸收物質22〇所吸收，故對於背 投榮幕2之對比及解析度的提昇有很大的幫助。須注意 者，各凹部2 11 b的形狀可以是圓弧形，或是任何的形狀， 比如疋倒二角形（圖3所示）、梯形（圖4所示）。 接著’請參照圖5所示，本發明之較佳實施例中，更 可以在该第二光學元件2 1内混入一光擴散微粒3 3 〇，故熟 悉該項技術者可以輕易地明白，背投螢幕2的視角便可以 增加。 清參照圖6所示’在本發明之較佳實施例中，更可以 在該第二光學元件21之第二表面21 }及該光線吸收物質22〇 上設置一抗靜電層440。須注意者，在本實施例中，亦可 以是設置一抗反射層（圖中未顯示）或一防刮層（圖中未 顯示），且更可以是任何兩種以上的任何排列組合。 另外，清參照圖7所示，在本發明之較佳實施例中， 更可以在該第二光學元件21之第二表面211及該光線吸收 物質2 2 0上設置一光擴散層55〇，如此一來，視角可以增

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加。另外，在該光擴散層5 5 0上亦可以設置一抗靜電層 4 4 〇、一抗反射層（圖中未顯示）或一防刮層（圖中未顯 示）’且更可以是任何兩種以上的任何排列組合。 請參照圖8所示，本發明之較佳實施例，在該第二光 學元件2 1内混入少量的光擴散微粒3 3 0，並且更形成一光 擴散層550於該第二表面211與該光線吸收物質22〇上，如 此一來，除了視角可以增加外，更可以使影像亮度更具均 勻性。另外，亦可以在該光擴散層5 50上設置一抗靜電層 550，如此一來，更可以提高背投螢幕2的品質。須注意曰 者’在本實施例中，亦可以是設置一抗反射層（圖中未顯 示）或一防刮層（圖中未顯示），且更可以是任何兩種以 上的任何排列組合。 本發明亦揭露一種光學元件，其係等同於上述背投螢 幕2之第二光學元件21，為避免贅述，故於本實施例中不 再詳細說明。 另外，為使本發明之内容更容易理解，以下將舉一實 例，以說明依本發明較佳實施例之光學元件製造方法的流 程。 首先，請參照圖9所示，步驟6 0 1係提供一原料。在本 實施例中，所提供的原料可以為PMMA (Pol y methyl Methacrylate ) 、 PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol ) 、 PS (Polystyrene ) 、 PC (Polycarbonate )或 其他的共聚合物（C ο p o 1 y m e r )。須注意者，在本實施例 中，所提供的原料更可以是混有光擴散物質。

第11頁 589904 五、發明說明（8) J著笛步驟602係將原料經過—組相對滾輪壓製形成 表面與相對之一第二表面之平板狀光學元 :邱Ϊ:該第一表面與該第二表面分別具有複數個柱狀 凸#，該第二表面之各柱狀凸部相隔之位置形成有一凹 凹Γ係相對於該第一表面之柱狀凸部而形成於柱狀 。B之目對位置。須注意者，各凹部可以是任意的形 狀，比如是梯形、倒三角形或圓弧形。

步驟603係塗佈一光線吸收物質於各凹部。在本實施 例中，光線吸收物質可以為一深色油墨；另外，塗佈方式 可以利用滾輪印刷法（R〇Uer coating)、浸鍍（DippirJ

Coating)或淋鍍（Curtain Coating)等方式。 另外，請參照圖1 0所示，本發明之較佳實施例更包括 有一步驟604，其係用以硬化光線吸收物質。在本較佳實 施例中，硬化該光線吸收物質的方式可以紫外線烘烤（uv

Curing)、熱烘烤（Thermal Curing)或是熱乾燥 (Thermal Drying )等方式。 請參照圖11所示，本發明之較佳實施例更包括有一步 驟6 0 5，其係用將一光擴散層塗佈於該第二表面上。在本^ 較佳實施例中，塗佈的方式可以為習知的滾輪印刷方式， 或是使用貼膜方式。 承上所述’由於本發明之背投螢幕及光學元件，第二 光學元件之第二表面之各柱狀凸部相隔位置形成有一凹 部，並將光線吸收物質塗佈於凹部内，如此一來，可將光 線吸收物質面積提昇約至佔該表面積之70%左右，甚至更

第12頁 589904 知技術將 凸部之做 使背投螢 度沒有降 光線吸收 該光吸收 除了對條 極精細的 上所述， ，更可提 僅為舉例 與範轉， 之申請專 光吸收物質 法，大幅提 幕之對比度 低；另外， 層塗佈於該 層塗佈於該 狀凸部之表 控制參數之 本發明不僅 昇了製程之 性，而非為 而對其進行 利範圍中。 五、發明說明（9) 高，相較於習 凸部間之條狀 比，因此達到 同時，也使亮 於本發明係將 於習知技術將 部的做法，免 力控制時需要 品之良率。綜 所存在的問題 以上所述 本發明之精神 應包含於後附 塗佈於光學元件 昇了光吸收物質 與解析度提高的 在光學元件製程 光學元件之凹部 柱狀透鏡柱狀之 面平整度及印刷 問題，更提昇解 可以有效解決習 良率。 限制性者。任何 之等效修改或變 複數個 之面積 目的， 中，由 ’相較 條狀凸 時的壓 決了產 知技術 未脫離 更，均

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(五）、【圖式簡單說明】 圖1A為習知的背投螢幕 圖1B為習知的背投營幕 圖1C為習知的背投勞幕 圖2 A為本發明較佳實施 圖2B為本發明較佳實施 意圖。 之别面示意圖。 之一局部放大示意圖。 之另一局部放大示意圖。 例之背投螢幕之剖面示音圖。 例之背投螢幕之一局部=示 圖 示意圖 圖 圖0 2。(：為本發明較佳實施例之背投螢幕之另一 ^ 3為本發明較佳實施例之背投螢幕之一剖面 圖 圖4為本發明較佳實施例之背投螢幕之一剖 圖5為本發明較佳實施例之背投螢幕另一剖简圖示意 圖6為本發明較佳實施例之背投螢幕又一剖面圖示意 圖7為本發明較佳實施例之背投螢幕再/剖面围示意 圖8為本發明較佳實施例之背投螢幕再〆剖面圖示意 圖9為本發明較佳實施例之光學元件製造方法之流程 圖1 0為本發明較佳實施例之光學元件製造方法之另一

589904 圖11為本發明較佳實施例之光學元件製造方法之又一 圖式簡單說明 流程圖。 流程 圖。 元件 符號說明： 1 :背投螢幕 10 : 菲淫耳透鏡 11 ： 柱狀透鏡 110 第一表面 110a :柱狀凸部 111 ： 第二表面 111a :柱狀凸部 111b :條狀凸部 120 : 光線吸收層 130 : 光擴散微粒 1000 :入射光 1001 :出射光 1002 :環境干擾光 線 1003 :多次反射光 線 2 :背投螢幕 20 ： 第一光學元件 21 ： 第二光學元件 210 ： :第一表面 210a •柱狀凸部

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589904 圖式簡單說明 211 :第二表面 2 11 a :柱狀凸部 2 11 b :凹部 2 2 0光線吸收物質 20 0 0 :入射光 20 0 1 :出射光 20 02 :環境干擾光線 2 0 0 3 :多次反射光線

3 3 0 ·光擴散微粒 440 :抗靜電層 55 0 :光擴散層 601〜605 :光學元件製造方法之流程

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Claims (1)

1. 589904 六、申請專利範圍 1、 一種背投螢幕，包含： 一第一光學元件；以及 一第二光學元件，其係與該第一光學元件相鄰而設，該第 二光學元件具有一第一表面與相對之一第二表面，該第 一表面與該第二表面分別具有複數個柱狀凸部，該第二 表面之各柱狀凸部相隔之位置形成有一凹部，各凹部係 相對於該第一表面之柱狀凸部而形成於柱狀凸部間之相 對位置，且各凹部内係填佈有一光線吸收物質。 2、 如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕，其中該第二光 學元件之第一表面係與該第一光學元件相鄰而設。 3、 如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕，其中該第一光 學元件為一菲涅耳透鏡。 4、 如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕，其中該第二光 學元件為一柱狀透鏡。 5、 如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕，其中該第二光 學元件之凹部為梯形。 6、 如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕，其中該第二光 學元件之凹部為倒三角形。

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   其中該第二光 其中該第二光 其中係於該第 其中該第二 元件之第二表 A如申请專利範圍第1項所述之背投螢幕， 予兀件之凹部為圓弧形。 8風如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕， 干π件係混有光擴散微粒。 9_、如申請專利範圍第丨項所述之背投螢幕， 一光學元件之第二表面上形成一光擴散層。 2與如申請專利範圍第1項所述之背投螢幕， “予元件係混有光擴散物質，且該第二光學 面上形成有一光擴散層。 、如申請專利範圍第8、9或丨〇項所述之背投螢幕，其中 X第一光學元件之第二表面上更形成有一抗靜電層。 ^如申請專利範圍第8、9或1 〇項所述之背投螢幕，其中 戎第二光學元件之第二表面上更形成有一防刮層。 U、如申請專利範圍第8、9或丨〇項所述之背投螢幕，其中 6亥第二光學元件之第二表面上更形成有一抗反射層。 、一種光學元件，該光學元件具有/第一表面與相對之 第二表面，該第一表面與該第二表面分別具有複數個柱

   六' '申請專利範圍 該第°_卩，其特徵在於： 立了表面之各柱狀凸部相隔之位置形成有一凹部，各凹 ^係相對於該第一表面之枉狀凸部而形成於柱狀凸部間 相對位置’各凹部内係填佈有一光線吸收物質。 15 n 一、如申請專利範圍第14項所述之光學元件，其中該光學 件之凹部為梯形。 1 6 \ —、如申請專利範圍第14項所述之光學元件，其中該光學 疋件之凹部為倒三角形。 1J、如申請專利範圍第丨4項所述之光學元件，其中該光學 凡件之凹部為圓弧形。 1 8、如申請專利範圍第丨4項所述之光學元件，其中該光學 疋件係混有光擴散微粒。 1 9、如申請專利範圍第1 4項所述之光學元件，其中該光學 元件之第二表面上形成一光擴散層。 2 〇、如申請專利範圍第丨4項所述之光學元件，其中該光學 元件係混有光擴散物質，且該光學元件之第二表面上形成 —光擴散層。 —-

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   2 1 现如申請專利範圍第18、19或2〇項所述之光學元件，該 予70件之第二表面上更形成有一抗靜電層。 2 2 、如由《χ主 、如甲請專利範圍第18、19或2〇項所述之光學元件，該 “干元件之第二表面上更形成有一防剎層。 23、 如申請專利範圍第18、19或20項所述之光學元件，該 光學70件之第二表面上更形成有一抗反射層。 24、 一種光學元件製造方法，包含·· 提供一原料； 將該原料經過一組相對滾輪壓製，使該原料形成一具有第 一表面與相對之一第二表面之平板狀光學元件，且使得 該第一表面與該第二表面分別形成複數個柱狀凸部，該 第二表面之各柱狀凸部相隔之位置形成有一凹部，各凹 部係相對於該第一表面之枉狀凸部而形成於柱狀凸部間 之相對位置；以及 將一光線吸收物質塗佈於各凹部。 25、 如申請專利範圍第24項所述之光學元件製造方法，其 中該凹部為一梯形。 2 6、如申請專利範圍第2 4項所述之光學元件製造方法，其 中該凹部為一倒三角形。

   589904 六、申請專利範圍 2 7、如申凊專利範圍第2 4項所述之光學元件製造方法’其 中該凹部為一圓弧形。 28、 如申請專利範圍第24項所述之光學元件製造方法，其 中該光學元件之原料混有光擴散微粒。 29、 如申請專利範圍第24項所述之光學元件製造方法，其 中該光線吸收物質係以滾輪印刷的方式塗佈於該光學元件 上0 其 法 方 造 製 件 元 學 光 之 述 所。 項化 24硬 第質 圍物 範收 利吸 專線 請光 申該 如將 、該 30中 31中32中33中34 其 法 方 造 製。 件化 元硬 學式 光方 之的 述烤 所烘 項熱 30以 第係 圍質 範物 利收 專吸 請線 申光 如該 其 法 方 造 製。 件化 元硬 學式 光方 之的 述燥 所乾 項熱 30以 第係 圍質 範物 利收 專吸 請線 申光 如該 其 法 方。 造化 製硬 件式 元方 學的 光烤 之烘 述線 所外 項紫 ο 以 3 上 第係 圍質 範物 利收 專吸 請線 申光 如該 方 造 製 件 元 學 光 之 述 所 項 8 2 或 4 2 第 圍 範 利 專 請 如

   第21頁 589904 六、申請專利範圍 法，其中更形成一光擴散層該第二表面上。 第22頁