CN100451826C

CN100451826C - 背投屏幕、光学元件及其制造方法

Info

Publication number: CN100451826C
Application number: CNB021593736A
Authority: CN
Inventors: 张仁怀; 王志鸿; 刘江兴
Original assignee: Prodisc Technology Inc
Current assignee: Prodisc Technology Inc
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: CN1510505A

Abstract

一种背投屏幕，包含一第一光学元件及一第二光学元件。该第二光学元件与该第一光学元件相邻而设，且该第二光学元件具有一第一表面与相对的一第二表面，该第一表面与该第二表面分别具有复数个柱状凸部，该第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，各凹部内填布有一光线吸收物质。本发明更提供一种光学元件及其制造方法。

Description

背投屏幕、光学元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种屏幕、屏幕的光学元件及其制造方法，特别涉及一种背投屏幕、背投屏幕的光学元件及其制造方法。

背景技术

随着HDTV与DVD Player的普及，大尺寸显示器的影像品质越来越受到市场的重视。在大尺寸显示器中，投影显示装置因其在使用场合与价格上的考量，一直受到很大的重视，特别是背投影电视。在背投影电视中，背投屏幕的主要功能是投映出投影机中的影像，在市场上以大尺寸、高画质及轻薄为其特点，因此，设计背投屏幕须考虑到的重点包含：观察角度的亮度、增加影像对比度及分辨率等问题。

近年来，投影电视的光学引擎藉由LCD，DLP(Digital lightProcessing)及反射式液晶微型显示器(LCOS，Liquid-crystal-on-silicon)技术的逐渐成熟，投影机分辨率及亮度的提高，因而大幅提升了显像品质。虽然如此，制程最成熟的CRT光学引擎，依旧因为成本的因素在市场上占有极大的比例。一般而言，CRT光学引擎的缺点有亮度、分辨率较低以及色差的问题。为了克服色差的问题，在光扩散板的设计上是采用双面柱状透镜的设计，并于其中添加光扩散粒子以增加屏幕可视角。请参照图1A、1B、及1C(图1B及1C为图1A的局部放大图)所示，为解决上述问题，现有技术中的背投屏幕1包括了一菲涅耳透镜10(Fresnel lens)及一柱状透镜11(lenticular lens)，柱状透镜11具有一第一表面110与一第二表面111，第一表面110与第二表面111分别具有复数个柱状凸部110a与111a，且第二表面111的各柱状凸部111a间各形成有一条状凸部111b，并在各条状凸部111b上涂布有一光线吸收层120，用以吸收环境的干扰及散射光线；另外，亦在柱状透镜11的内部混有光扩散微粒130，用以增加背投屏幕1的视角。然而，当入射光1000通过第一表面110在第二表面111聚焦(聚焦点P)后散射，出射光1001将被光线吸收层120所阻挡，导致亮度下降，如此一来，导致各光线吸收层120有一定的宽度及高度的限制。值得一提的是，前述现象更会因为生产柱状透镜时的厚度公差(亦即，因制作时的厚度公差而使聚焦点P往前或往后移动)而更加严重，如此将会导致光线吸收层的宽度进一步缩小。

另外，请参照图1C所示，由于光线吸收层120有宽度的限制，环境干扰光线1002有可能会穿透未形成有光线吸收层120的区域，进一步地，将有多次反射光线1003由未形成有光线吸收层120的区域穿透而出，此一现象将会限制对比及分辨率的提升。

此外，在现有技术的背投屏幕1的制造方法中，由于光线吸收层120形成于柱状透镜11的各条状凸部111b之上，因此各条状凸部111b的表面平整度及印刷时的压力控制皆为制造流程的重要参数，因此也导致印刷时光线吸收层120在制程上良率提升的另一瓶颈。

综上所述，寻求在不影响屏幕亮度的前提下提升背投屏幕的对比与分辨率的方法以及如何突破光线吸收层制程良率、效率的瓶颈应是当前背投屏幕改良的重要课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的为提供一种高对比度、高分辨率与高亮度的背投屏幕。

本发明的另一目的为提供一种使背投屏幕具有高对比度、高分辨率与高亮度的光学元件。

此外，本发明更提供一种上述背投屏幕的光学元件的制造方法。

而，本发明的特征为背投屏幕的一光学元件的复数个柱状凸部间具有复数个凹部，且该等复数个凹部内涂布有一光线吸收物质，如此一来，便可以有效地吸收环境的干扰及色散光线，且也可以增大凹部的面积，使背投屏幕拥有高对比及高分辨率。

由此，本发明提供一种背投屏幕，其包含一第一光学元件与一第二光学元件，第二光学元件与第一光学元件相对而设，第二光学元件包括一第一表面及一与第一表面相对的第二表面，且第一表面与第二表面皆形成有复数个柱状凸部，第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，且各凹部内填布有一光线吸收物质，各凹部呈圆弧形；另外，本发明亦提供一背投屏幕用的光学元件，其相同于上述的第二光学元件。

同时，本发明亦提供一种背投屏幕的光学元件制造方法，其包括提供一原料，将原料经过一组相对滚轮压制，使原料形成一具有第一表面与相对的一第二表面的平板状光学元件，使得第一表面与第二表面分别形成复数个柱状凸部，第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置以及涂布一光线吸收物质于各凹部内。

承上所述，由于依本发明的背投屏幕、光学元件及其制造方法，光学元件的一表面上的各柱状凸部间形成有一凹部，且光吸收物质系涂布于凹部内，因此，可增加光线吸收物质的面积，而使亮度没有降低，同时，由于凹部的面积可以增加，使环境的干扰及散射光线得已被吸收，背投屏幕的对比度及分辨率也可以提升。另外，依本发明不但解决了现有技术中光吸收层涂布的问题，更进一步增加了产品制程的良率。

附图说明

图1A为现有技术的背投屏幕的剖面示意图。

图1B为现有技术的背投屏幕的一局部放大示意图。

图1C为现有技术的背投屏幕的另一局部放大示意图。

图2A为本发明较佳实施例的背投屏幕的剖面示意图。

图2B为本发明较佳实施例的背投屏幕的一局部放大示意图。

图2C为本发明较佳实施例的背投屏幕的另一局部放大示意图。

图3为本发明较佳实施例的背投屏幕的一剖面示意图。

图4为本发明较佳实施例的背投屏幕的一剖面示意图。

图5为本发明较佳实施例的背投屏幕另一剖面图示意图。

图6为本发明较佳实施例的背投屏幕又一剖面图示意图。

图7为本发明较佳实施例的背投屏幕再一剖面图示意图。

图8为本发明较佳实施例的背投屏幕再一剖面图示意图。

图9为本发明较佳实施例的光学元件制造方法的流程图。

图10为本发明较佳实施例的光学元件制造方法的另一流程图。

图11为本发明较佳实施例的光学元件制造方法的又一流程图。

图中符号说明

1背投屏幕

10菲涅耳透镜

11柱状透镜

110第一表面

110a柱状凸部

111第二表面

111a柱状凸部

111b条状凸部

120光线吸收层

130光扩散微粒

1000入射光

1001出射光

1002环境干扰光线

1003多次反射光线

2背投屏幕

20第一光学元件

21第二光学元件

210第一表面

210a柱状凸部

211第二表面

211a柱状凸部

211b凹部

220光线吸收物质

2000入射光

2001出射光

2002环境干扰光线

2003多次反射光线

330光扩散微粒

440抗静电层

550光扩散层

601～605光学元件制造方法的流程步骤

具体实施方式

以下将参照相关附图，来说明依本发明较佳实施例的背投屏幕，其中，相同元件将以相同符号加以说明。

请参照图2A、2B及2C(图2B及2C为图2A的局部放大图)所示，依本发明较佳实施例的背投屏幕2包括一第一光学元件20及一第二光学元件21。

该第一光学元件20，其用以收集光线，使原本发散的光线可以收集进入观众的视线内。在本实施例中，该第一光学元件20以为菲涅耳透镜，如此一来，各光线便可已被聚集，并以互相平行的方式离开菲涅耳透镜。

该第二光学元件21具有一第一表面210与相对的一第二表面211，该第一表面210与该第一光学元件20相邻而设，该第一表面210具有复数个柱状凸部210a，该第二表面211具有复数个柱状凸部211a，该第二表面211的各柱状凸部211a相隔的位置形成有一凹部211b，各凹部211b内涂布有光线吸收物质220，且各凹部211b相对于该第一表面210的柱状凸部210a而形成于柱状凸部211a间的相对位置。在本实施例中，该第二光学元件21为柱状透镜，故熟知该项技术者可以轻易的了解，光线离开该第二表面211后的水平方向的光能量能够重新的被分布，影像中心亮度增益也可以增加，且可以控制影像亮度分布的角度。另外，如图2B所示，在本实施例中，由于该光线吸收物质220涂布于各凹部211b内，故熟悉该项技术者可以轻易的明白，入射光2000平行进入该第一表面210的各柱状凸部210a后，只要聚焦在该第二表面211的各柱状凸部211a上的一点(一小区域)，各凹部211b的宽度就可以增大，如此一来，该光线吸收物质220的面积也可以增大，且射出光2001将不会被阻碍，亮度便不受影响，即使由于加工物的厚度公差，会使得聚焦的位置未必在弧顶的位置，则亮度亦不受影响，另外，为了要减低色差或是为了光学上的设计，聚焦点也有可能是在弧顶之前或是之后的位置，甚至是在非球面透镜的设计下，而成为散焦的一种设计。(非球面设计为目前柱状透镜光学设计的主流)即使如此，本发明设计上也比传统的设计，可以有更大光线吸收物质的面积；再者，如图2C所示，由于该光线吸收物质220宽度可以增大，故环境干扰光线2003将被该光线吸收物质220所吸收，即使该环境干扰光线2002穿透未涂有该光线吸收物质220的区域，形成一多次反射光线2003，该多次反射光线2003也终将被该光线吸收物质220所吸收，故对于背投屏幕2的对比及分辨率的提升有很大的帮助。须注意者，各凹部211b的形状可以是圆弧形，或是任何的形状，比如是倒三角形(图3所示)、梯形(图4所示)。

接着，请参照图5所示，本发明的较佳实施例中，更可以在该第二光学元件21内混入一光扩散微粒330，故熟悉该项技术者可以轻易地明白，背投屏幕2的视角便可以增加。

请参照图6所示，在本发明的较佳实施例中，更可以在该第二光学元件21的第二表面211及该光线吸收物质220上设置一抗静电层440。须注意者，在本实施例中，亦可以是设置一抗反射层(图中未显示)或一防刮层(图中未显示)，且更可以是任何两种以上的任何排列组合。

另外，请参照图7所示，在本发明的较佳实施例中，更可以在该第二光学元件21的第二表面211及该光线吸收物质220上设置一光扩散层550，如此一来，视角可以增加。另外，在该光扩散层550上亦可以设置一抗静电层440、一抗反射层(图中未显示)或一防刮层(图中未显示)，且更可以是任何两种以上的任何排列组合。

请参照图8所示，本发明的较佳实施例，在该第二光学元件21内混入少量的光扩散微粒330，并且更形成一光扩散层550于该第二表面211与该光线吸收物质220上，如此一来，除了视角可以增加外，更可以使影像亮度更具均匀性。另外，亦可以在该光扩散层550上设置一抗静电层550，如此一来，更可以提高背投屏幕2的品质。须注意者，在本实施例中，亦可以是设置一抗反射层(图中未显示)或一防刮层(图中未显示)，且更可以是任何两种以上的任何排列组合。

本发明亦揭露一种光学元件，其等同于上述背投屏幕2的第二光学元件21，为避免赘述，故于本实施例中不再详细说明。

另外，为使本发明的内容更容易理解，以下将举一实例，以说明依本发明较佳实施例的光学元件制造方法的流程。

首先，请参照图9所示，步骤601提供一原料。在本实施例中，所提供的原料可以为PMMA(Polymethyl Methacrylate)、PETG(Polyethylene Terephthalate Glycol)、PS(Polystyrene)、PC(Polycarbonate)或其它的共聚合物(Copolymer)。须注意，在本实施例中，所提供的原料更可以是混有光扩散物质。

接着，步骤602将原料经过一组相对滚轮压制形成一具有一第一表面与相对的一第二表面的平板状光学元件，且使得该第一表面与该第二表面分别具有复数个柱状凸部，该第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置。须注意，各凹部可以是任意的形状，比如是梯形、倒三角形或圆弧形。

步骤603涂布一光线吸收物质于各凹部。在本实施例中，光线吸收物质可以为一深色油墨；另外，涂布方式可以利用滚轮印刷法(Rollercoating)、浸镀(Dipping Coating)或淋镀(Curtain Coating)等方式。

另外，请参照图10所示，本发明的较佳实施例更包括有一步骤604，其用以硬化光线吸收物质。在本较佳实施例中，硬化该光线吸收物质的方式可以紫外线烘烤(UV Curing)、热烘烤(Thermal Curing)或是热干燥(Thermal Drying)等方式。

请参照图11所示，本发明的较佳实施例更包括有一步骤605，其系用将一光扩散层涂布于该第二表面上。在本较佳实施例中，涂布的方式可以为现有技术的滚轮印刷方式，或是使用贴膜方式。

承上所述，由于本发明的背投屏幕及光学元件，第二光学元件的第二表面的各柱状凸部相隔位置形成有一凹部，并将光线吸收物质涂布于凹部内，如此一来，可将光线吸收物质面积提升约至占该表面积的70％左右，甚至更高，相较于现有技术将光吸收物质涂布于光学元件复数个凸部间的条状凸部的做法，大幅提升了光吸收物质的面积比，因此达到使背投屏幕的对比度与分辨率提高的目的，同时，也使亮度没有降低；另外，在光学元件制程中，由于本发明将光线吸收层涂布于该光学元件的凹部，相较于现有技术将该光吸收层涂布于该柱状透镜柱状的条状凸部的做法，免除了对条状凸部的表面平整度及印刷时的压力控制时需要极精细的控制参数的问题，更提升解决了产品的良率。综上所述，本发明不仅可以有效解决现有技术所存在的问题，更可提升了制程的良率。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求所限定的范围中。

Claims

1.一种背投屏幕，包含：

一第一光学元件；以及

一第二光学元件，其特征在于，该第二光学元件与该第一光学元件相邻而设，该第二光学元件具有一第一表面与相对的一第二表面，该第一表面与该第二表面分别具有复数个柱状凸部，该第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，且各凹部内填布有一光线吸收物质，且各凹部呈圆弧形。

2.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第一表面与该第一光学元件相邻而设。

3.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第一光学元件为一菲涅耳透镜，该第二光学元件为一柱状透镜。

4.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件混有光扩散微粒。

5.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上形成一光扩散层。

6.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件混有光扩散物质，且该第二光学元件的第二表面上形成有一光扩散层。

7.如权利要求4或5或6所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一抗静电层。

8.如权利要求4或5或6所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一防刮层。

9.如权利要求4或5或6所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一抗反射层。

10.一种光学元件，该光学元件具有一第一表面与相对的一第二表面，该第一表面与该第二表面分别具有复数个柱状凸部，其特征在于：

该第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，各凹部内填布有一光线吸收物质，各凹部呈圆弧形。

11.如权利要求10所述的光学元件，其特征在于，该光学元件混有光扩散微粒。

12.如权利要求10所述的光学元件，其特征在于，该光学元件的第二表面上形成一光扩散层。

13.如权利要求10所述的光学元件，其特征在于，该光学元件混有光扩散物质，且该光学元件的第二表面上形成一光扩散层。

14.一种光学元件制造方法，包含：

提供一原料；

将该原料经过一组相对滚轮压制，使该原料形成一具有第一表面与相对的一第二表面的平板状光学元件，且使得该第一表面与该第二表面分别形成复数个柱状凸部，该第二表面的各柱状凸部相隔的位置形成有一凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置；以及

将一光线吸收物质涂布于各凹部。

15.如权利要求14所述的光学元件制造方法，其特征在于，该凹部呈梯形。

16.如权利要求14所述的光学元件制造方法，其特征在于，该凹部呈倒三角形。

17.如权利要求14所述的光学元件制造方法，其特征在于，该凹部呈圆弧形。

18.如权利要求14所述的光学元件制造方法，其特征在于，该光学元件的原料混有光扩散微粒。

19.如权利要求14所述的光学元件制造方法，其特征在于，该光线吸收物质以滚轮印刷的方式涂布于该光学元件上。

20.如权利要求14所述的光学元件制造方法，其特征在于，该将该光线吸收物质硬化。

21.如权利要求14或18所述的光学元件制造方法，其特征在于，更形成一光扩散层于该第二表面上。