CN1873527A

CN1873527A - 背投型屏幕

Info

Publication number: CN1873527A
Application number: CNA2006100830050A
Authority: CN
Inventors: 兵部行远
Original assignee: Future Co Ltd
Current assignee: Miraial Co Ltd; Future Co Ltd
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2006-12-06
Also published as: KR20060124565A; JP2006330631A; US20060268404A1; TW200708879A; EP1729172A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种在使用微型透镜片的屏幕中，不降低亮度和视角特性、提高对外界光的遮光效果、对比度良好的价格低廉的背投型屏幕，同时提供一种由于不易吸附灰尘而可长期使用也不会引起画质劣化的背投型屏幕。其至少包括：透明的微型透镜阵列片(1)，在一个面上排列有将平行入射的光在焦点会聚的微型透镜(3)；以及定向性吸光片(2)，包括使来自特定方向的光通过、且吸收除此以外的光的开口；其中，该开口是将在该微型透镜(3)的焦点附近开口的针孔(5)进行排列的针孔阵列，该针孔的开口部形成为锥台形的结构。

Description

背投型屏幕

技术领域

本发明涉及一种使用于背投型投影电视等影像显示装置的背投型屏幕。

背景技术

近年来，作为以低价格即可得到大画面图像的影像显示装置，背投型投影电视的市场正在被不断扩大。

对于背投型投影电视投影的图像的亮度、对比度、视角特性，其中所使用的背投型屏幕的特性具有很大的贡献。因此，为了改善屏幕的特性，如图18所示，公知有一种双凸透镜型屏幕，其利用菲涅耳透镜片103将来自投影器的发散光105转变为平行光106，再利用作为微型圆柱透镜阵列的双凸透镜片102使转换为平行光的光高效率地在黑条(彩色显像管)101的间隙104上聚光后发散射出。另外，在这种双凸透镜型屏幕中，为了进一步改善视角特性，通常利用光漫射片100使通过黑条(Black Stripe)101的光进一步漫射，使其成为出射角较大的辐射光108。在这种结构中，菲涅耳透镜103和双凸透镜片102具有提高亮度的作用，黑条101具有抑制表面的外界光反射、提高对比度的作用。

双凸透镜型的背透型屏幕存在以下问题：因为双凸透镜片只能将光在一维方向上聚光，所以为了控制屏幕的上下和左右两个方向的光出射角，必须组合使用棱线相互正交的两片双凸透镜片，因此光利用效率下降，并且部件数量增加，从而增大了成本。为了解决上述的问题，提出了一种代替双凸透镜片而使用排列有微型透镜的微型透镜阵列片的背投型屏幕，该微型透镜具有在上下和左右方向上曲率不同的椭圆面(日本特开2000-131506号公报(第3页，第2图))。

此外，还公开了一种通过在黑条和光漫射片之间排列百页状的吸光壁列而形成减小外界光的影响的背投型屏幕的例子(日本特开平11-167167号公报(第5页，第2图))。

但是，现有的使用微型透镜阵列片的背投型屏幕是以印刷、影印法或者自微调法制作遮光层即针孔阵列，所以遮光层难以作厚，其结果是，存在难以提高对照明等外界光的遮光效果的问题。

另一方面，当百页状吸光壁列不与黑条同时使用时，光通过方向的开口变得过大，百页状吸光壁列不能充分遮蔽外界光，所以导致部件数量增多、成本高而价格高的问题。

另外，现有的屏幕容易带电，所以，如果长时间使用，存在着因静电而吸附灰尘、并使画质劣化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背投型屏幕，在使用现有的微型透镜阵列的屏幕中，不降低亮度和视角特性，并提高对外界光的遮光效果，其对比度好，价格便宜，由于不易吸附灰尘，所以长期使用也不会引起画质劣化。

本发明的背投型屏幕至少包括：透明的微型透镜阵列片，在一个面上排列有将平行入射的光在焦点聚光的微型透镜；以及定向性吸光片，包括使来自特定方向的光通过、且吸收除此以外的光的开口；其中，上述开口是将在上述微型透镜的焦点附近开口的针孔进行排列的针孔阵列；上述针孔的开口部形成锥台形。

这样，通过使用使针孔形成锥台形的定向性吸光片，可在维持最小开口的状态下，有效地吸收照明光等具有大于等于特定大小的入射角、并倾斜入射的光，所以在可显示高对比度的图像的基础上，可有效地射出来自微型透镜侧的会聚光，从而不会降低亮度，并可解决上述问题。

另外，上述背投型屏幕的上述微型透镜的排列形状为正方形或矩形。

由此，不但可有效地将来自投影器的全部光会聚，而且即使是上下方向和左右方向上曲率不同的微型透镜，也可以细致地进行填充，其结果，可实现提高亮度，并可解决上述问题。

另外，关于上述背投型屏幕的结构，上述针孔的排列间隔形成为从屏幕中央部向周边部逐渐变宽。

由此，对于来自投影器的散射光，不使用菲涅耳透镜也可有效地从各针孔射出以微型透镜会聚的光，能以低价格形成高亮度的屏幕，从而可解决上述问题。

另外，关于上述背投型屏幕的结构，上述微型透镜阵列片的上述针孔阵列的开口面为弯曲成凸面或凹面的透镜面。

这样，通过使开口弯曲，从而可控制来自开口的出射光的束散角，其结果是可显示视角较宽的图像，从而可解决上述问题。

另外，在背投型屏幕中，形成上述针孔的锥台形的开口部的上底面侧朝向上述微型透镜阵列片侧，上述微型透镜的焦点配置在上述上底面附近。

根据这样的结构，可防止以大于等于某个角度倾斜入射的外界光到达开口面，其结果是可防止外界光的表面反射，并提高对比度，从而可解决上述问题。

另外，在上述背投型屏幕中，在形成上述锥台形的针孔内部配有分散于透明树脂中的漫射粒子。或者，在与上述微型透镜阵列片的微型透镜相对的面上，至少在通过上述针孔露出的面上还形成有用于使光散射的褶皱。

由此，出射光漫射，形成视角宽广的背投型屏幕，从而可解决上述问题。

另外，关于上述背投型屏幕的结构，形成上述针孔的锥台形开口部的下底面朝向上述微型透镜阵列片侧；在与上述微型透镜阵列片的微型透镜相对的面上，一体地形成有与形成上述针孔的锥台形相似的锥台形的突起；在形成上述针孔的锥台中镶嵌有上述锥台形的确突起。

利用这种结构，可准确地使针孔的开口位置和微型透镜的焦点位置一致，其结果是，不会损失亮度，可得到明亮的图像，从而可解决上述问题。

在形成上述针孔的锥台上，其上底面倾斜为离屏幕面的中心最远的端部的高度最低；上述倾斜的角度形成为离屏幕中心越远的锥台的角度越大。

由此，在微型透镜片的光入射侧，不必通过使用菲涅耳透镜片等对光散射角度进行调整，从屏幕的任一点都能以同样的光辐射角射出投影光，可降低亮度分布的视角依存性，从而可解决上述问题。

另外，上述锥台突起的上底面形成为用于使光散射的光散射面。

由此，可扩大来自屏幕的射出光的辐射角，其结果是可形成视角宽广的屏幕，从而可解决上述问题。

此外，上述定向性吸光片的射出侧的面形成为用于使光散射的光散射面。

由此，可减少从定向性吸光片表面入射到视野的光量，其结果是，提高了定向性吸光片表面的黑色程度，可提高显示图像的对比度，从而可解决上述问题。

另外，上述定向性吸光片和微型透镜阵列片由热塑性高分子材料形成，形成上述定向性吸光片的材料的软化点高于形成上述微型透镜阵列片的材料的软化点。并且，该定向性吸光片和微型透镜阵列片通过热粘接形成为一体。

由此，容易粘接定向性吸光片和微型透镜阵列片，并且，通过使定向性吸光片和微型透镜阵列片一体化，可稳定地保持上述开口位置和微型透镜焦点位置的关系。

形成上述定向性吸光片的热塑性材料中分散有碳粒子或金属粒子。

由此，可提高定向性吸光片的吸光效果，从而可解决上述问题。

上述定向性吸光片由表面上形成有吸光层的金属板形成。

由此，可低价格且容易制作本发明的背投型屏幕，从而可解决上述问题。

上述定向性吸光片和微型透镜阵列片通过镶嵌成形构成为一体。

由此，在制造的同时，可使定向性吸光片和微型透镜阵列片一体化，能以低价格制造品质稳定的背投型屏幕，从而可解决上述问题。

上述定向性吸光片的厚度约大于等于40μm。

由此，可充分确保定向性吸光片的定向性，从而可解决上述问题。

在上述微型透镜阵列片的光入射面的前面配置有用于控制投影光的束散角的菲涅耳透镜片。

这样，通过使用菲涅耳透镜，可容易制造本发明的背投型屏幕，从而可解决上述问题。

上述定向性吸光片、微型透镜阵列片、以及菲涅耳透镜片由防静电材料形成、或者经过了防静电处理，由此形成本发明的背投型屏幕。

如上所述，可防止本发明的背投型屏幕的各构成元器件带电，并且，其结果是，不会由于吸附灰尘而使对比度特性劣化，从而可解决上述问题。

本发明的背投型屏幕不受照明等外界光的影响，并且可高效地射出来自投影器的投影光，所以，即使在明亮的房间，也具有可显示对比度高且明亮图像的效果。

另外，其结果是，即使使用较低功率的光源也可得到明亮的图像，所以可延长使用于投影器的光源寿命，同时具有提高液晶显示元件的寿命、并使其显示质量稳定的效果。

此外，其结果是，具有可降低使用本发明的背投型显示装置价格的效果。

附图说明

图1是本发明的背投型屏幕的主要部分立体图；

图2是使用了本发明的背投型屏幕的背投型显示装置的剖视图；

图3是本发明的背投型屏幕的主要部分剖视图；

图4是本发明的背投型屏幕的主要部分剖视图；

图5是本发明的背投型屏幕的主要部分立体图；

图6是本发明的背投型屏幕的主要部分剖视图；

图7是本发明的背投型屏幕的主要部分立体图；

图8是本发明的背投型屏幕的主要部分剖视图；

图9是本发明的背投型屏幕的主要部分剖视图；

图10是本发明的背投型屏幕的主要部分立体图；

图11是本发明的背投型屏幕的局部立体图；

图12是本发明的背投型屏幕的局部剖视图；

图13是本发明的背投型屏幕的局部剖视图；

图14是本发明的背投型屏幕的局部立体图；

图15是本发明的背投型屏幕的局部剖视图；

图16是本发明的背投型屏幕的局部剖视图；

图17是使用了本发明的背投型屏幕的背投型显示装置的剖视图；以及

图18是本发明的双凸透镜屏幕的剖视图。

具体实施方式

下面，使用附图对用于实施本发明的背投型屏幕的优选实施例进行说明。

在图2中示出使用了本发明的背投型屏幕的背投型显示装置的一个实施例。本发明的背投型屏幕至少包括微型透镜阵列片25和定向性吸光片24。该屏幕和框架28形成暗箱，在该暗箱中配置有投影器26和反射镜27。从该投影器26投影的光学图像由反射镜27反射，在每个被分割为例如行列状的微小区域上用微型透镜阵列片25聚光，然后从形成于定向性吸光片24上的未图示的针孔向上述暗箱外射出，进入图像观看者的视野。

如果来自投影器26的光学图像的亮度越大、屏幕透射率越高、由该背投型图像显示装置可得到越清晰的图像。并且，来自投影器26的投影图像的对比度越高、暗箱内部越暗、屏幕外表面的光反射越小，则显示图像的对比度越高。

本发明的目的在于提供一种背投型屏幕，其提高上述屏幕透射率、降低暗箱内部的亮度、减小屏幕外表面反射率，从而能以高亮度显示高对比度的图像。

微型透镜阵列片25至少在一面排列形成有可使平行光会聚的微型透镜。形成该微型透镜的面通常呈非球面，但多数情况以设计和加工容易的球面构成。这种微型透镜通常排列成行列状，但也可以错开并密集填充成锯齿状。

另一方面，定向性吸光片具有如下功能：使具有特定范围内的入射角的光透射，并遮断除此以外的光。在本发明中，具体构成为：至少可透射由上述微型透镜会聚的光。

为了实现这种结构，本发明的定向性吸光片在吸光性基板上形成有针孔，该针孔具有锥台形的开口。该针孔在上述微型透镜的焦点附近形成。因此，通过微型透镜会聚于焦点的光不受针孔阻碍地透射。另一方面，外界光也从开口入射，但因为开口本身为针孔，所以光仅从开口部分进入屏幕内部，因此可以减小在背投型显示装置内部形成杂散光、成为干扰成分的影响。此外，因为开口呈锥台形，所以倾斜入射的外界光成分被锥台形的侧面遮断，因此不会从开口进入到屏幕内部，与现有技术中使用的通常的针孔相比，实质上起到开口率小的针孔作用。另一方面，对于由屏幕表面反射的外界光成分，也由于上述原因，来自开口部表面的反射光实质上比通常的针孔少。因此，本发明的背投型屏幕与现有的背投型屏幕相比，黑色程度更高。其结果是，即使在外界光存在的情况下，显示在本发明的屏幕上的图像的亮度(即白色程度)和黑色程度较高，所以可提供具有高对比度的高品质图像。

本发明的背投型屏幕的另一目的在于：防止因静电在屏幕表面附着灰尘所引起的图像显示品质随时间而劣化。

即，在本发明中，微型透镜阵列片和定向性吸光片使用非带电材料或经过非带电处理，从而不会带电。其结果是，本发明的屏幕即使长时间使用，也不会有因带电导致的灰尘堆积，可长期保持良好的显示品质。

具体而言，本发明的背投型屏幕使用的各元器件通常由高分子材料形成，定向性吸光片由内部包括染料或颜料的高分子材料、或由吸光性材料形成的高分子材料形成，微型透镜阵列片由透明的高分子材料形成。

对于定向性吸光片，可以通过将碳粒子或金属粉末进行混合而提高导电性。并且，对于定向性吸光片和微型透镜阵列片，通过在内部混炼可溶型界面活性剂、共聚型界面活性剂、或聚合物型界面活性剂，或者使用这些活性剂并进行表面处理，从而可形成非带电材料。

另外，本发明的背投型屏幕可通过例如辊轧成形、加压成形、或者根据片厚度通过注射成形来形成定向性吸光片和微型透镜阵列片。此时，例如，形成定向性吸光片后，进行将微型透镜阵列片与其重叠并进行成型加工的所谓镶嵌成形，由此可准确地将形成于微型透镜阵列片上的微型透镜和形成于定向性吸光片上的针孔的位置对准并完成制作。

在进行上述镶嵌成形时，形成定向性吸光片的高分子材料的软化点比形成微型透镜阵列片的高分子材料的软化点高，在这方面，可取得较大的成形条件的自由度，并且还具有良好的加工精度。

通过例如用铝等金属材料形成定向性吸光片、且使用经过黑色防蚀铝处理等光吸收处理的材料，可更加简单地进行上述镶嵌成形。

以下使用附图对于本发明的照明装置的相关实施例进行详细说明。

实施例1：

图1是表示本发明背投型屏幕所涉及的一实施例的主要部分放大立体剖视图。在图1中，微型透镜阵列片1是在一个面上形成有微型透镜3的透明片。微型透镜3是以球面、椭圆面、非球面等形成表面的微小透镜。形成为与用途等的各种条件适应的形状。微型透镜阵列片1可由丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、聚乙烯树脂等透明的高分子材料制成。

微型透镜3形成为以被分割成正方形或矩形的区域的中心为对称中心的球面或者椭圆面等。该被分割成正方形或矩形的区域间距是100至500μm，典型优选150至220μm。

另外，微型透镜阵列片1的片厚优选为约大于等于400μm，但是，根据使用材料的折射率或微型透镜阵列片的间距也可以更薄。

形成微型透镜3的区域是如上所述的微小的区域，所以对于微型透镜3的各个区域，可以认为来自投影器的投影图像近似是平行光。

从微型透镜3侧入射的平行光在定向性吸光片侧的预定的点(焦点)上聚光。在微型透镜3是球面透镜时，该定向性吸光片侧的焦点通常是一点，但在微型透镜3是椭圆透镜时形成为像散，在椭圆的长轴方向和短轴方向上不同的两点上聚光。但是，无论哪种情况，这些焦点都位于在定向性吸光片2上形成的针孔5的附近。此外，在此设定为微型透镜3的焦点位于定向性吸光片2的内侧，但也可以是与定向性吸光片2匹配的位置、及定向性吸光片2的外侧位置。根据各种条件适当设定。

针孔5的尺寸设定为：与在上述微型透镜3的焦点附近利用微型透镜3聚光后的入射光光束(直径)大致相等的尺寸、或比该光束尺寸大。由此，在使用微型透镜3聚光后的入射光全部透射到外部的同时，可尽量不使来自外部的光侵入到微型透镜阵列片1的内部。另外，与利用微型透镜3聚焦的光的形状对应，将针孔5的形状适当设定为圆形、椭圆形、四角形(正方形、长方形)等。

如图1所示，针孔5的开口6的形状形成锥台形。在图1所示的例子中，具有上底面(图1中的右侧面)与针孔5一致、下底面(图1中的左侧面)开放的台状圆锥形(截面形状为梯形)。此外，当入射光设定为在上下左右方向上以相同角度漫射时，如图1所示，该开口6的形状形成为圆锥形状，但根据所要求的条件，适当设定为横向长或纵向长的椭圆形圆锥状、正方形或长方形的四角锥状等。另外，如后所述，也可以形成为阶梯台形。

定向性吸光片2的开口6以外的部分由吸光性材料制成，所以照射到开口6以外的部分上的光被吸收而不能透射。作为该吸光材料，可以使用在高分子材料中混合金属粉或碳粉后着色的材料、或者混合黑色染料后着色的材料。

定向性吸光片2的开口6部分根据设定而填充透明的合成树脂、或者形成空洞。有时也使用与微型透镜阵列片1同样的材料，但定向性吸光片2的开口6和上述微型透镜阵列片1的折射率之比通常设定为：在其边界，从针孔5朝向外部透射的光被偏转向适当的方向。具体而言，使用如下折射率的透明材料：该折射率由与在微型透镜阵列片1中使用的材料的折射率的关系决定，即从针孔5朝向外部透射的光被漫射的折射率。

图1所示的光相对于背投型屏幕的偏转如图3所示。图3表示平行光垂直入射到屏幕表面的情况。这样，光垂直入射到屏幕表面是在屏幕的中央附近。

在此，对微型透镜3是球面透镜的情况进行说明。如果将形成微型透镜3的球面的中心设为C，朝向中心C入射的光直接进行直线传播并通过焦点F。焦点F的位置由形成微型透镜阵列片1的材料的折射率、微型透镜3的曲率半径、以及空气的折射率决定。在图3中，焦点F位于微型透镜阵列片1的内部，但只要是在针孔5的附近，也可以位于微型透镜阵列片1的外部。

另一方面，入射到微型透镜3端部的光30由微型透镜3折射后通过焦点F，入射到微型透镜阵列片1的另一面，按照斯涅尔(Snell)定律被折射，作为光线32射出。形成微型透镜阵列片1的材料的折射率比出射侧的介质(空气)的折射率大，所以出射光32的出射角比朝向入射面的入射角大。其结果是，可进一步扩大视角。

定向性吸光片2的开口6形成圆锥台形。该圆锥台的顶角与来自微型透镜阵列片1的光出射角为同等程度或比其大。因此，从微型透镜阵列片1射出的光不会被定向性吸光片2吸收而是射出。

另一方面，像外界光35那样从照明7以较大的入射角入射到屏幕的光由定向性吸光片2吸收。即使在该外界光的入射角小于圆锥台的顶角时，除了直接入射到针孔5的光以外，全部由定向性吸光片2吸收。多数情况下，室内照明设置在天棚上，并且来自窗外的光等也多数从背投型显示装置的侧面入射，所以可以认为多数外界光是以大于圆锥台顶角的入射角入射。因此，本发明的屏幕吸收多数外界光，可实现较高的黑色程度。

另外，通过针孔5入射到屏幕内部的光大致是入射角比开口6的圆锥台的顶角小的光，所以，由圆锥台形的开口6的侧面4吸收，因此与使用现有的针孔的情况相比，更加减少了入射到屏幕内部的光。即，与现有技术相比，可减少入射到背投型显示装置的暗箱内的光。

从以上结果可知，本发明的背投型屏幕可改善显示图像的对比度。

对图4中平行光相对于屏幕面倾斜入射的部分中的本发明的屏幕结构进行说明。此时，对外界光的作用与图3中说明的情况同样，所以省略其说明。

在图4中，入射光中的朝着微型透镜3的中心C入射的光直线通过微型透镜1内部，通过虚焦点F1后到达另一面。该虚焦点F1位于与垂直入射光的焦点F大致相同的平面上。另一方面，入射到微型透镜3的端部的光30在微型透镜3的表面上被折射，在虚焦点F1上聚光并到达另一面。

形成于定向性吸光片2上的针孔5设置在虚焦点F1附近。即，针孔5实际上设置在用于聚光的焦点附近。针孔5的中心可以由朝向微型透镜3的中心C入射的光的入射角、和中心C与另一面之间的距离决定。例如，当光入射角是30度、中心C和另一面之间的距离是250μm时，可以知道只要将针孔5的中心与图3所示的情况相比再向上错开约145μm后形成即可。

如图2所示，来自投影器的光的出射角在屏幕的中心和端部不同。这是可以对屏幕的上下方向和左右方向双方而言的。其不同的之处根据投影器的规格、画面的尺寸等而不同。因此，根据背投型显示装置的结构，本发明的背投型屏幕形成为：随着从屏幕中央部向周边部靠近，较宽地形成针孔5的排列间隔，来自投影器的投影图像从针孔高效率地射出。

实施例2：

图5表示本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的放大剖视示意图。图5所示的实施例与图1所示的实施例的不同之处在于：针孔5的形状呈正方形或矩形，并且开口6的形状呈四角锥台形。与除此以外的部分相关的功能与实施例1同样，所以省略其说明。

在图5所示的实施例中，针孔5的形状呈正方形或矩形，开口6的形状呈四角锥台形，所以可使定向性吸光片2在上下方向和左右方向上具有各向异性。如上所述，来自照明光、窗户等的外界光多数情况是从上下方向和左右方向入射到屏幕，由于这种结构，所以可有效地遮断各种外界光。

此外，在使来自屏幕的出射角在上下方向和左右方向上不同时，即，使用微型透镜3的上下方向和左右方向的球半径不同的椭圆透镜时，相对于上述出射角，通过优化开口6的四角锥台形状中的上下方向和左右方向的顶角，从而可以使出射效率和遮光效率都最大化。

此外，通过使开口6的截面形状形成为四角锥的梯形，用于通过压力成形或辊式成形来形成该形状的成形模的加工极其容易，能低价格地制造定向性吸光片。

实施例3：

图6表示本发明的背投型屏幕所涉及的实施例的放大剖视示意图。图6与图4的不同点在于：光散射粒子1与透明的粘合剂一起填充在形成于定向性吸光片2上的开口中。

如图4所示，通过在屏幕的端部使针孔5的位置向外侧错开，从而可以将来自投影器的光有效地从屏幕表面射出，但是其结果是，在屏幕中央部和端部，出射光的辐射分布不同，因此视角依存性不同。即，根据观看画面的角度，屏幕上的图像的明亮度不同。

在图6中，即使在这种情况下，可以减少来自屏幕的出射光的辐射分布的偏差，无论从哪个角度观看屏幕上的图像，都能以同样的亮度观察。即，由微型透镜3在焦点F1上聚光后的光从针孔5入射到圆锥台形的开口。在该开口中用未图示的透明粘合剂结合并填充光漫射粒子11，所以入射到开口的光被漫射后射出。其结果是，使出射光的辐射分布的偏差均匀，从而可提高视角依存性。

作为光漫射粒子，可以使用丙烯酸树脂、聚乙烯树脂等由透明的高分子形成的透明或透光性的颗粒。通过调节该光漫射粒子的粒径和折射率可控制从屏幕射出的光的漫射性能。例如，在使用上述丙烯酸树脂、聚乙烯树脂颗粒时，只要使粒径为1至20μm左右的颗粒具有适当的粒度分布即可。

图6中并没有明确表示，但是除了仅开口内部以外，上述光漫射粒子11也可以涂布在定向性吸光片2的表面。由此，可抑制定向性吸光片2的表面的光泽反射，可进一步实现黑屏幕面。

实施例4：

图7示出表示本发明的背投型屏幕所涉及的实施例的放大立体剖视示意图。在图7所示的实施例中，在微型透镜阵列片1中的微型透镜3的聚光点对应的位置上形成有圆锥台形的突起12。该突起12也可以与微型透镜阵列片1分开设置，但优选不形成光学界面而设置成一体的方式。

突起12的下底面13朝向微型透镜3侧形成，上底面5朝向屏幕表面侧形成，侧面4向微型透镜3侧开放地倾斜。

突起12与设置在定向性吸光片2上的针孔嵌合。定向性吸光片2的除针孔以外的部分由吸光性材料形成。

图8表示用于说明图7所示的本发明的背投型屏幕的中央部附近的光的偏转的说明图。在图8中，入射到微型透镜3的平行光中的入射到透镜中心C的光33直接直线传播并通过焦点F，然后从屏幕出射面直接射出。定向性吸光片2的针孔与突起12的上底面部对应，焦点F位于针孔的附近。在图8中，焦点F位于突起12的内部，但是只要是针孔的附近，也可以位于屏幕外部。

一方面，入射到微型透镜3的平行光中，入射到透镜周边部的光30由微型透镜3的表面折射后在焦点F上聚光，在突起12的上底面即针孔上受到折射，从屏幕表面射出。因为焦点F位于针孔附近，所以由微型透镜3会聚后的光，在形成于定向性吸光片2上的圆锥台形的开口的侧面4上几乎不被吸收，从而可有效地从屏幕射出。

另一方面，如光线35所示，来自照明7等的外界光倾斜入射到屏幕表面。在这种外界光中，照射到定向性吸光片2的没有形成针孔的表面的光直接被定向性吸光片2吸收，不会进入到屏幕内部，并且也不会进入到观察者的视野。另外，如图8所示，像光线35那样以大于等于某个入射角的角度入射到针孔内部的光在被折射并入射到突起12内部后，在侧面4上受到吸收，不会进入到屏幕内部。定向性吸光片2的开口率越小，定向性吸光片2的厚度越厚，该遮光效果越大。该定向性吸光片2的厚度典型地优选为大于等于40μm。

图9表示对本实施例的背投型屏幕的周边部上的光偏转的说明图。在屏幕周边部上，从投影器入射到微型透镜3的光相对微型透镜3的光轴倾斜。但是，入射光线中向微型透镜的曲率中心C入射的光线在微型透镜3的表面不会受到折射而直线传播，通过虚焦点F1，从突起的上底面被折射后如光线34那样射出。

另一方面，入射到微型透镜3的周边部的光线30在微型透镜3的表面上被折射，在虚焦点F1上聚光，然后从突起的上底面被折射后如光线32那样射出。

当然，形成圆锥台形的突起形成为在其旋转中心附近靠近虚焦点。该虚焦点F1距离焦点F的偏离量由微型透镜3的曲率半径中心C和焦点F的距离、以及光线33和直线CF所形成的角度决定。换句话说，由微型透镜3的曲率半径和微型透镜阵列片1的折射率、以及光线33和直线CF所形成的角度决定。

因此，形成于微型透镜阵列片1上的突起，换句话说，形成于定向性吸光片2上的针孔的间隔随着离开屏幕的中心而变宽。由此，可以将入射到本发明的屏幕的微型透镜阵列片1上的来自投影器的光全部有效地引导到形成于定向性吸光片2上的针孔，从而可实现高亮度的画面。

另外，此时，在屏幕中心部和周边部，投影图像的像素间隔出现不同，但是其数量最多是数百μm，所以在实际上观察的图像不会产生不协调感。

实施例5：

图10是使用放大剖视示意图表示本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例。图10与图7的不同点在于：形成于微型透镜阵列上突起形状或形成于定向性吸光片2上的针孔的开口形状呈四角锥台形。即，面对微型透镜阵列形成四角锥台形的突起阵列，该四角锥台形的突起阵列具有倾斜的侧面14，由连接于微型透镜阵列片的下底面16和作为针孔的上底面15构成。该四角锥台形的突起的间隙用定向性吸光片2填充。

根据上述结构，与实施例2同样，可以赋予定向性吸光片2面内方向的各向异性。即使使用左右和上下具有辐射角各向异性的微型透镜阵列时，也可以实现出射效率的优化。

并且，通过使突起和针孔开口的形状形成为四角锥台形，从而用于制造这些元器件的模具的加工变得容易，可降低制造成本。

实施例6：

图11表示关于本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的放大剖视示意图。关于设置在图11所示的背投型屏幕的微型透镜阵列片1上的突起以及设置在定向性吸光片2上的针孔的开口形状，随着靠向微型透镜阵列片1侧而形成阶梯状地逐渐增大的形状(阶梯台形)。此时，开口的侧面17不连续地形成为大致垂直的面。在本发明中，如下所述，形成从上底面18向下底面19阶梯状地逐渐地变大的形状也可以认为是锥台形。该阶梯形成为微小的无穷多后即是图10所示的四角锥台形的开口。

使图11所示的锥台的阶梯数为2至5左右，所以，制造这些突起或针孔开口变得极其容易。并且，通过这样形成，实际上还可以基本维持上述作为定向性吸光片的特性。

实施例7：

图12表示关于本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的放大剖视示意图。在图12所示的实施例中，使实施例4至实施例6所示的实施例中的突起的上底面20倾斜地形成。该倾斜角度倾斜成使入射到微型透镜3的曲率半径的中心C的光线33通过虚焦点F1后，从上述底面20射出时的出射角为零度。即、此时从屏幕表面射出的光线34与屏幕表面垂直地被射出。如果知道入射到上底面的光入射角和微型透镜1的折射率，则由斯涅尔定律可以很容易求出该角度。

随着从背投型屏幕的中心向周边部错开，光线33的倾斜度变大，所以突起的上底面20的倾斜也随着到达屏幕的周边部而变大。换句话说，上述上底面20的倾斜角度形成为越是远离屏幕中心的锥台其上底面20的倾斜角度越大，其上底面20倾斜成离屏幕面的中心最远的端部的高度最低。

如上所述，不必像现有的背投型屏幕那样使用菲涅耳透镜校正来自投影器的光的漫射角，从屏幕的任意位置射出的光的辐射分布都一样，从而可降低屏幕上的图像根据屏幕位置的视角依存性。

实施例8

图13表示用于说明本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的放大剖视示意图。在图13中，突起12的针孔侧的表面向外侧形成为凸面20a。在本发明中，如上所述，开口表面形成为凸面时的开口形状也称为锥台形的开口。

图13表示屏幕的中心附近的光的偏转。因此，朝向微型透镜3的曲率半径的中心C入射的光33不会被折射，并进入微型透镜阵列片1中，作为光线34从突起12的凸面向外部射出。在本实施例中，微型透镜3的焦点F位于微型透镜阵列片1的外面。另一方面，入射到微型透镜3的周边部的光30在入射到微型透镜3时被折射后，为在焦点F上聚光而作为光线31在微型透镜3内部传播。光线31在到达焦点F之前到达突起12的凸面20a，在未图示的微型透镜3和凸面20a的合成焦点上会聚并作为光线32射出。这样，通过形成微型透镜3和突起12的凸面20a的合成透镜系，从而可以在较宽的范围内控制出射光的发散程度，扩大屏幕的视角。

在本实施例中，突起12的凸面20a的顶点形成为比定向性吸光片2的表面还要突出的状态。当然，凸面20a的顶点既可以与定向性吸光片2的表面是同等程度，也可以位于比其凹陷的位置。此时，优选突起12的斜面与形成于定向性吸光片2上的开口斜面4大致一致。

另外，图13表示的是屏幕的中央附近，随着接近屏幕的周边部，焦点F的位置移动到移位于屏幕外侧的虚焦点上。当然突起12也随之移动到虚焦点附近。

实施例9：

图14表示用于说明本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的放大剖视示意图。图14所示的实施例与图12所示的实施例的不同点在于突起12的针孔侧的表面形成为凹面20b。在本发明中，像这样，开口表面形成为凹面时的开口形状也称为锥台形。

图14表示屏幕中心附近的光的偏转。因此，向微型透镜3的曲率半径的中心C入射的光33不会被折射，而进入到微型透镜阵列片1中，通过焦点F之后，作为光线34从突起12的凹面向外部射出。另一方面，入射到微型透镜3的周边部的光30在入射到微型透镜3时被折射后作为光线31在微型透镜3内部传播，且在焦点F上会聚。光线31在焦点F上会聚后到达突起12的凹面20b，如同从未图示的微型透镜3和凹面20b的合成焦点射出一样，作为光线32射出。如上所述，通过形成微型透镜3和突起12的凹面20b的合成透镜系，从而可以在较宽的范围内控制出射光的发散程度，扩大屏幕的视角。

在本实施例中，突起12的凹面20b的顶点位于比定向性吸光片2的表面凹陷的位置。当然，凹面20b的顶点既可以是与定向性吸光片2的表面同等程度，也可以是位于与其相比更突出的位置。此时，优选凸部12的倾斜面与形成于定向性吸光片2上的开口斜面4大致一致。

另外，图14表示屏幕的中央附近的情况，随着接近屏幕的周边部，焦点F的位置移动到移位于屏幕外侧的虚焦点上。当然，突起12也随之移动到虚焦点附近。

实施例10：

图15表示用于说明本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的局部放大剖视示意图。图15与图9的不同点在于：在突起表面上形成第一光散射面21，在定向性吸光片2的表面形成第二光散射面22。通过在突起表面形成第一光散射面，从而在来自投影器的入射光30、33通过屏幕后，可扩大从屏幕表面射出的辐射角，从而可进行视角较宽的图像显示。

并且，由于在定向性吸光片2的表面形成第二光散射面22，从而，外部的光通过该第二光散射面22漫射后不会进入到观看图像的人的视野，所以实际上可提高定向性吸光片2的表面的黑色程度。其结果是，即使在明亮的室内，也不会导致对比度降低，可显示清晰的图像。

另外，当突起的表面具有图12所示的倾斜的上底面、或图13所示的凸面20a、或图14所示的凹面20b时，该第一光散射面21也可以有效地发挥作用。

具体地，可通过在表面形成其程度相当于光的波长或比其稍大的凹凸结构而实现上述第一光散射面21和第二光散射面22。这些通过采用在用于形成这些表面的成形模的表面上形成褶皱结构的方式，在表面上形成褶皱图案，从而制作第一光散射面21和第二光散射面22。或者，也可以在如图8或图9所示加工屏幕后，通过喷沙器处理或光蚀刻处理使表面粗糙化。

第一光散射面21的模糊值优选55％至100％左右，第二光散射面22的模糊值优选35％至65％左右。

实施例11：

图16表示用于说明本发明的背投型屏幕所涉及的其他实施例的放大剖视示意图。在图16中，在由突起的上底面和定向性吸光片2的表面形成的背投型屏幕的整个出射面上，通过未图示的粘合剂涂覆固定有光漫射粒子23。该光漫射粒子23的功能与实施例10中的第一光漫射面及第二光漫射面相同。但是，在本实施例中，因为使用光漫射粒子23，虽然突起的表面、定向性吸光片2的表面都形成为相同的模糊值，但是，因为在与入射方向大致相同的方向上反射外界光，所以可很好地抑制外界光的影响，因此可进一步提高黑色程度。另外，对于来自微型透镜阵列片1的透射光，具有充分的光漫射功能。

作为光漫射粒子23，可使用与实施例3的情况同样的透明的树脂颗粒。

实施例12：

图17表示用于说明使用了本发明的背投型屏幕的背投型图像显示装置的构成例的剖视示意图。在本实施例中，背投型屏幕包括定向性吸光片24、微型透镜阵列片25、以及菲涅耳透镜片36。这样，用菲涅耳透镜片36将来自投影器26的投影光的束散角校正为平行光后照射到微型透镜阵列片25，由此部件数量增大，但是，因为形成于定向性吸光片24上的针孔的位置和微型透镜大致排列在同一光轴上，所以具有定向性吸光片24容易加工的优点。

变形例：

另外，在上述各实施例中，在图1所示的开口为向外侧扩展的形状和图7所示的开口为向内侧扩展的形状的情况下，列举了不同的实施例并进行说明，但是不限定于这些，关于在各实施例中列举的状态，对于向外侧扩展的开口以及向内侧扩展的开口中的任一种，也可将可以适用的所有方式进行组合。另外，在各实施例中列举的状态彼此之间也可以将可适用的所有方式进行组合。

另外，在上述实施例中，将定向性吸光片2与微型透镜阵列片1设置成一体，但是也可以将定向性吸光片2设置在微型透镜阵列片1以外的其他光学部件上。可以在需要使出射光高效射出的所有光学部件上使用。此时，作为定向性吸光片2的结构，可以从上述各实施例中适当选择与各光学部件对应的方式的结构并加以实施。也可以将多个实施例的结构进行组合。

由此，在各光学部件中，可以不受外界光的影响而使出射光高效地射出，即使是明亮的房间也可以形成对比度高的清晰画面。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种背投型屏幕，其特征在于，至少包括：

透明的微型透镜阵列片，使微型透镜在所述背投型屏幕的一个面上排列而形成，所述微型透镜将平行入射的光会聚于焦点；以及

定向性吸光片，包括使来自特定方向的光通过、且吸收除此以外的光的开口，

所述定向性吸光片的开口是将在所述微型透镜的所述焦点附近开口的针孔进行排列的针孔阵列；

所述针孔的开口部形成为锥台形或阶梯台形。

2.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：使所述微型透镜的排列形状为正方形或矩形。

3.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述针孔的排列间隔形成为从屏幕中央部向周边部逐渐变宽。

4.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述微型透镜阵列片的所述针孔阵列的开口面弯曲成凸面或凹面的透镜面。

5.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：形成所述针孔的锥台形的开口部的上底面侧朝向所述微型透镜阵列片侧，所述微型透镜的焦点配置在所述上底面附近。

6.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：在形成所述锥台形的针孔内部配置有分散在透明树脂中的漫射粒子。

7.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：在与所述微型透镜阵列片的微型透镜相对的面上，至少通过所述针孔露出的面形成为用于使光散射的褶皱。

8.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：

形成所述针孔的锥台形的开口部的下底面朝向所述微型透镜阵列片侧；

在与所述微型透镜阵列片的微型透镜相对的面上，一体地形成有与形成所述针孔的锥台形相似的锥台形的突起；

在形成所述针孔的锥台中镶嵌所述锥台形的突起。

9.根据权利要求8所述的背投型屏幕，其特征在于：

在形成所述针孔的锥台上，其上底面倾斜成离屏幕面的中心最远的端部的高度最低；

所述倾斜的角度形成为离屏幕中心越远的锥台的角度越大。

10.根据权利要求8所述的背投型屏幕，其特征在于：所述锥台形的突起的上底面为用于使光散射的光散射面。

11.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片的射出侧的面为用于使光散射的光散射面。

12.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片和微型透镜阵列片由热塑性高分子材料形成，形成所述定向性吸光片的材料的软化点高于形成所述微型透镜阵列片的材料的软化点。

13.根据权利要求12所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片和所述微型透镜阵列片通过热粘接形成为一体。

14.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：形成所述定向性吸光片的热塑性材料中分散有碳粒子或金属粒子。

15.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片由表面上形成有吸光层的金属板形成。

16.根据权利要求15所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片和所述微型透镜阵列片通过镶嵌成形构成为一体。

17.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片的厚度约大于等于40μm。

18.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：在所述微型透镜阵列片的光入射面的前面配置有用于控制投影光的束散角的菲涅耳透镜片。

19.根据权利要求1所述的背投型屏幕，其特征在于：所述定向性吸光片、微型透镜阵列片、或菲涅耳透镜片中的任意一个或全部由防静电材料形成、或经过了防静电处理。