CN107209449A - 透射型屏幕和使用该透射型屏幕的平视显示器装置 - Google Patents

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Abstract

为了提供在规定的散射角内使散射光强度平坦的透射型屏幕，本发明的透射型屏幕(50)的特征在于，其具有第1面(51)和与所述第1面(51)对置的第2面(52)，在所述第1面(51)上设置有具有多个微透镜的微透镜阵列(57)，在所述第2面(52)上设置有光扩散面(60)，所述光扩散面(60)的扩散角相对于所述微透镜阵列(57)的扩散角的扩散角比例在0.2以上且0.4以下。

Description

透射型屏幕和使用该透射型屏幕的平视显示器装置
技术领域
本发明涉及能够抑制图像周边部的亮度降低的透射型屏幕和使用了这样的透射型屏幕的平视显示器装置。
背景技术
例如，车辆用平视显示器(Head Up Display：HUD)装置将驾驶信息(例如，速度显示或导航显示等)作为虚像重叠地投影在由驾驶员观察时的前挡风玻璃的对面侧、即前方视野的前景上。根据使用这样的HUD的车辆用的显示系统，在目视确认驾驶信息时，能够尽量减少驾驶员的视线移动。
此外，在上述那样的平视显示器或投影仪的领域中，提出了将微透镜阵列(MicroLens Array：MLA)用作透射型屏幕的方案。
作为将微透镜阵列用作透射型屏幕的装置的例子，在专利文献1(日本特开2010-145745号公报)中公开了如下的图像形成装置，其具有：激光投影仪，其以激光作为光源，投影由多个像素的排列所形成的影像；微透镜阵列，其中排列有多个微透镜；聚光透镜，其被配设在所述激光投影仪与所述微透镜阵列的光路之间，进行校正以使得射入各微透镜的激光的射入角收敛于该微透镜的孔径张角，来进行投影；以及光学系统扩大元件，其使形成于所述微透镜阵列的放射面上的影像放大。
专利文献1：日本特开2010-145745号公报
发明内容
发明欲解决的课题
在平视显示器装置中，如现有例所述，使用作为各向异性的扩散板的微透镜阵列来作为透射型屏幕用的光学元件，由此能够将视角内的光强的分布控制得较小。
这里，对使用微透镜阵列来作为平视显示器装置的透射型屏幕时的问题点进行说明。图23是说明现有的微透镜阵列的课题的图，图23的(A)是微透镜阵列的示意图，图23的(B)是示出该微透镜阵列的散射光强度的散射角依存性特性的图。
该特性通过下述方式而取得：使光从设置有微透镜的第1面入射，并对从第2面射出的光进行测定。根据该特性，可知在散射光强度中产生了P1和P2这2个峰值。
对于平视显示器装置而言，要求视角内的光强均匀。即，平视显示器装置的透射型屏幕所要求的特性是在规定的散射角内优选使散射光强度尽量平坦，而在现有的微透镜阵列的透射型屏幕中，如图23的(B)所示，散射光强度不平坦，这是个问题。
另外，这样的问题被认为是由微透镜与微透镜之间的边界部所引起的。
用于解决课题的手段
本发明用于解决以上的课题，本发明的透射型屏幕的特征在于，该透射型屏幕具有：第1面；以及与所述第1面对置的第2面，在所述第1面上设置有具有多个微透镜的微透镜阵列，在所述第2面上设置有光扩散面，所述光扩散面的扩散角相对于所述微透镜阵列的扩散角的扩散角比例在0.2以上且0.4以下。
此外，本发明的透射型屏幕的特征在于，所述光扩散面由细微凹凸构成。
此外，本发明的透射型屏幕的特征在于，所述细微凹凸的周期是随机的。
此外，本发明的透射型屏幕的特征在于，所述光扩散面的算术平均表面粗糙度在0.13μm以上且1.30μm以下。
此外，本发明的透射型屏幕的特征在于，所述光扩散面的雾度值在35％以上且70％以下。
此外，本发明的透射型屏幕的特征在于，所述多个微透镜在第1方向和与所述第1方向交叉的第2方向上配置，所述微透镜在第1方向上的曲率半径与在第2方向上的曲率半径不同。
此外，本发明的平视显示器装置的特征在于，所述平视显示器装置使用上述任意一项中所述的透射型屏幕。
此外，本发明的平视显示器装置的特征在于，该平视显示器装置具有：激光光源，其产生激光；以及扫描部，其使所述激光在所述透射型屏幕上扫描。
此外，本发明的平视显示器装置的特征在于，该平视显示器装置具有：LED，其产生光；以及LCOS元件，其将所述光反射到所述透射型屏幕上。
此外，本发明的平视显示器装置的特征在于，该平视显示器装置具有：LED，其产生光；以及DMD元件，其将所述光反射到所述透射型屏幕上。
发明效果
根据本发明的透射型屏幕，在规定的散射角内，散射光强度变得更加均匀。
此外，由于本发明的平视显示器装置使用上述那样的透射型屏幕，因此视角内的光强变得更为均匀。
附图说明
图1是示出搭载有本发明的实施方式的平视显示器装置100的车辆5的图。
图2是示出本发明的实施方式的平视显示器装置100的结构的图。
图3是示出通过本发明的实施方式的平视显示器装置100进行信息的重叠图像显示的情形的图。
图4是本发明的实施方式的透射型屏幕50的立体图。
图5是从z轴方向观察在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
图6是说明扩散角的定义的图。
图7是说明ΔL和S80-20的定义的图。
图8是说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图9是示意性地说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图10是示意性地说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图11是示意性地说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图12是示意性地说明本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图13是示意性地说明本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图14是示意性地说明本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图15是示意性地说明本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图16是示意性地说明本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图17是说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的效果的图。
图18是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
图19是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
图20是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
图21是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
图22是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
图23是说明现有的微透镜阵列的课题的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出搭载有本发明的实施方式的平视显示器装置100的车辆5的图。此外，图2是示出本发明的实施方式的平视显示器装置100的结构的图。另外，以下说明的附图是示意性地示出的图，有可能与实际的形状、尺寸、配置不同。
本发明的实施方式的平视显示器装置100搭载于车辆5等，其从投影单元85将速度信息显示或导航信息显示等作为虚像而投影在挡风玻璃6或设置于驾驶员与挡风玻璃6之间的合成器(未图示)上，由此使所述虚像重叠显示于前方视野的前景中。
图3是示出通过本发明的实施方式的平视显示器装置100进行信息的重叠图像显示的情形的图。图3是以车辆5的驾驶员的视点E来观察的挡风玻璃6的像的一例。
接着，对构成平视显示器装置100的投影单元85的详细情况进行说明。图2主要示出了本发明的实施方式的平视显示器装置100的投影单元85的结构的一例。另外，利用图2所示的xyz的3维垂直坐标来定义投影单元85内的坐标。例如，从第1光源11射出的光是向与x方向平行的方向射出的光。此外，透射型屏幕50的光轴处于与z方向平行的方向。透射型屏幕50的光轴被定义为通过微透镜阵列57的重心的第1面的法线。
另外，有时将与x轴平行的轴的方向称作第1方向，并且将与y轴平行的轴的方向称作第2方向(与所述第1方向满足垂直的关系)。
从投影部10射出所显示的图像的光。投影部10具有第1光源11、第2光源12、第3光源13、第1二向棱镜21、第2二向棱镜22、准直透镜26等。
第1光源11、第2光源12和第3光源13射出互不相同的波长的光，从第1光源11射出第1波长的光，从第2光源12射出第2波长的光，从第3光源13射出第3波长的光。在本实施方式中，例如，可以将从第1光源11射出的第1波长的光设为蓝色的光，将从第2光源12射出的第2波长的光设为绿色的光，将从第3光源13射出的第3波长的光设为红色的光。
作为第1光源11、第2光源12和第3光源13，可使用射出作为相干光的激光的半导体激光装置(激光光源)等各种激光装置。
在本实施方式中配置成：由第1光源11射出的第1波长的光和由第2光源12射出的第2波长的光分别射入第1二向棱镜21的不同的面，而由第3光源13射出的第3波长的光射入第2二向棱镜22。
在第1二向棱镜21中，使由第1光源11射出的第1波长的光透射，并使由第2光源12射出的第2波长的光反射。由此，第1波长的光和第2波长的光被合波。
像这样合波后的第1波长的光和第2波长的光射入第2二向棱镜22。
在第2二向棱镜22中，由第1光源11射出的第1波长的光和由第2光源12射出的第2波长的光透射，由第3光源13射出的第3波长的光被反射。由此，第1波长的光、第2波长的光、第3波长的光被合波。
这样，在第2二向棱镜22中被合波的第1波长的光、第2波长的光和第3波长的激光经由准直透镜26在投影反射镜30上被反射而射入透射型屏幕50。投影反射镜30具备能够2维地改变角度的功能，由此，能够对所射入的光2维地进行扫描，从而形成所期望的基于激光的投影像。
另外，投影反射镜30能够在以与y轴平行的第1轴(未图示)为中心转动的(a)方向上移动，并且能够在以与所述第1轴垂直的第2轴(未图示)为中心转动的(b)方向上移动。
此外，作为投影反射镜30，只要能够对所射入的光2维地进行扫描，就可以适当置换为其他的光学部件，作为这样的光学部件，可适当地利用检流计反射镜、检流计扫描器、多角镜、棱镜、音响光学元件、采用了MEMS(Micro Electro Mechanical System：微机电系统)技术的光学元件等。
此外，在本实施方式中，激光射入投影反射镜30中并反射的点和透射型屏幕50的光轴与投影反射镜30相交的点一致，投影反射镜30上的激光的反射点r0与透射型屏幕50的最上端部处的扫描点s1之间的光路长度、和投影反射镜30上的激光的反射点r0与透射型屏幕50的最下端部处的扫描点s2之间的光路长度相等。
从投影反射镜30射出的激光在透射型屏幕50上扫描。这里，透射型屏幕50是由具有规定以上的透过率的透明基材构成的光学部件。
透射型屏幕50既可以通过使用有机树脂材料进行成型来构成，也可以通过使用玻璃等无机材料而构成。
图4是本发明的实施方式的透射型屏幕50的立体图。将与x轴平行的轴的方向定义为第1方向，并将于y轴平行的轴的方向定义为第2方向(与第1方向是垂直关系)。
在上述定义之下，透射型屏幕50具有：第1面51，其在第1方向和与所述第1方向垂直的第2方向上扩展；以及第2面52，其与第1面51对置，并且在所述第1方向和所述第2方向上扩展。
此外，在透射型屏幕50的第1面51上设置有由多个微透镜55周期性排列而构成的微透镜阵列57。图5是从z轴方向观察在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。如图所示，在本实施方式的透射型屏幕50中，在从z轴方向观察时，微透镜55采用了1边的长度为d的正方形的微透镜。另外，配置微透镜55的间距优选在第1方向和第2方向上相等。这是为了使微透镜55的配置变得紧密以减少直线行进透射光。
此外，各微透镜55是球面透镜或非球面透镜，在第1面51侧的顶点处，在第1方向上具有曲率半径R1的曲率，在第2方向上具有曲率半径R2的曲率。另外，顶点指的是各微透镜55在z轴方向上最突出的点。
并且，优选使各微透镜55在与第1方向平行且包含有微透镜55的光轴的面上的截面形状和在与第2方向平行且包含有微透镜55的光轴的面上的截面形状不同。具体而言，各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1与第2方向的曲率半径R2可以相等，然而优选使它们不同。
其原因在于，一般来说，通过平视显示器装置100显示的图像信息的纵横比不同，为了使针对图像周边部的亮度降低的抑制在图像的上下端部周边和图像的左右端部周边为同等的程度，优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1与第2方向的曲率半径R2不同。
进而，一般来说，如果考虑到通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的，则优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1大于第2方向的曲率半径R2。
在透射型屏幕50的第2面52上设置有光扩散面60，该光扩散面60作为各向同性的光扩散部发挥功能。该光扩散面60由周期随机的细微凹凸构成。另一方面，透射型屏幕50的除光扩散面60以外的部分(也包含微透镜阵列57部分在内)是透明的，作为各向异性扩散部发挥功能。
另外，关于设置有周期随机的细微凹凸的光扩散面60的具体结构，根据后述的制造工序的说明能够明确，但光扩散面60与毛玻璃同样地是通过在平滑面上设置细微的伤痕而构成的。
另外，作为平视显示器装置100的透射型屏幕，还可以使用扩散板等，特别是，在使用了激光光源来作为平视显示器装置100的光源的平视显示器中，与扩散板相比，通过使用微透镜阵列57，具备可抑制由激光造成的斑点噪声的优点。
在本发明的透射型屏幕50中，由于像这样通过微透镜阵列57来形成像，因此，与使用屏幕来形成像的情况相比，能够在目视确认方向上有效地传递光，从而能够实现亮度的增加。此外，通过较少的光量也能够得到充分的亮度，因此可抑制各激光光源等的输出以实现低功率化。
在以上那样的透射型屏幕50的微透镜阵列57中形成的基于激光的像被凹面反射镜80反射，并投影在挡风玻璃6上。
由此，驾驶员对在挡风玻璃6上被反射的图像进行识别。另外，对于投影单元85，存在如下的结构：在车辆的挡风玻璃6上投影图像的构造；以及在被设置于驾驶员与挡风玻璃6之间的合成器(未图示)上投影图像的构造。
另外，在本实施方式中，采用了将透射型屏幕50的具有微透镜阵列57的第1面51配置在激光等光源侧的布局，但也可以采用将透射型屏幕50的第2面52配置于光源侧的布局。其中，前者的布局时，光路变得明确，能够提高设计微透镜阵列57时的模拟的精度。
此外，作为在透射型屏幕50与挡风玻璃6或合成器(未图示)之间设置的光学部件，不限于凹面反射镜80，还可以根据透射型屏幕50与挡风玻璃6或合成器(未图示)的布局，使用其他的适当的光学部件。
另外，在以上的实施方式中，作为平视显示器装置100的描绘方式，根据在采用由投影部10和投影反射镜30构成的激光投影仪方式的结构中应用透射型屏幕50的示例进行了说明，然而本发明的透射型屏幕50还可以用于如下等情况：采用使用了LED和LCOS(Liquid crystal on silicon：硅基液晶)元件的LCOS方式，或者采用使用了LED和DMD(Digital Mirror Device：数字镜像设备)元件的DLP(Digital Light Processing：数位光源处理)方式，来作为平视显示器装置100的描绘方式。
另外，LCOS方式的情况下，作为反射型的液晶元件的LCOS元件将来自作为光源的LED的光选择性地向透射型屏幕50反射，此外，在DLP方式的情况下，作为配置有多个微透镜的反射型的元件的DMD元件将来自作为光源的LED的光选择性地向透射型屏幕50反射，由此可实现平视显示器装置100。
接着，对透射型屏幕50的详细情况进行说明。首先，对成为透射型屏幕50的基材的母材的材质进行说明。成为透射型屏幕50的基材的母材的材质只要是透明材质，就可以使用任意材质，例如可使用热塑性树脂、热硬化性树脂、UV硬化性树脂、电子线硬化性树脂、玻璃等。
作为成为透射型屏幕50的基材的母材的材质，若使用热塑性树脂，则例如可以举出聚碳酸酯树脂、丙烯系树脂、氟系丙烯树脂、硅系丙烯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、聚乙烯树脂、环烯烃聚合物、甲基苯乙烯树脂、芴树脂、PET、聚丙烯等。
此外，透射型屏幕50不一定必须由一个基材母材形成，也可以是：使包含微透镜阵列57等的作为各向异性扩散部发挥功能的部分、和具有作为各向同性光扩散部发挥功能的光扩散面60的部分通过不同部件构成，并将它们通过粘结材料等接合起来。其中，这样的情况下，优选所有部件的折射率相等。进而，更优选的是，作为各向异性扩散部发挥功能的部分和具有光扩散面60的部分为相同的材质。
接着，对透射型屏幕50中的微透镜阵列57的加工方法进行说明。
例如，使用纳米加工装置通过机械切削而预先对模具加工出微透镜阵列的模具，通过该模具向透明树脂进行转印，由此能够加工出微透镜阵列57。此外，作为微透镜阵列57的加工方法，还可以使用通过所述的模具并利用注塑成形对树脂进行转印的方法。此外，还可以使用通过机械切削对透明树脂直接加工出微透镜阵列57的方法。
为了通过上述的加工来控制平视显示器装置100的视角的光强分布(扩散角或ΔL，均在后面叙述)，上述的纳米单位的非球面加工是有效的。
此外，作为微透镜阵列57的加工方法，可采用抗蚀剂回流法、喷射法、电子束曝光法、激光束描绘法、使用化学蚀刻或等离子体蚀刻的方法、使用冲压的方法等任意方法。
接着，对于在将透射型屏幕50用于平视显示器装置100的情况下作为透射型屏幕50而优选的光学特性进行说明。首先，以下会频繁使用扩散角，因此对其进行定义。
图6是说明扩散角的定义的图。在本说明书中，使光垂直射入透射型屏幕50，将从透射型屏幕50射出的光的最大散射光强度Imax的2分之1处的2个角度之差、即半峰全宽(FWHM)定义为扩散角θ。
在上述定义之下，作为透射型屏幕50，优选的是，在图4所示的水平方向(第2方向)的扩散角θH与垂直方向(第1方向)的扩散角θV之间存在θH＞θV的关系。其原因在于，通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的。
进而，优选使水平扩散角θH在20°以上且60°以下，并使垂直方向扩散角θV在5°以上且35°以下。更优选使水平扩散角θH在20°以上且50°以下，并使垂直方向扩散角θV在10°以上且30°以下，这样，作为用于平视显示器装置100的透射型屏幕50是最优的。
接着，对在选定用于平视显示器装置100的透射型屏幕50时公知的参数、即ΔL和S80-20这2个参数进行说明。
图7是说明ΔL和S80-20的定义的图。ΔL是从透射型屏幕50射出的光的被标准化的散射光强度的极大值与极小值之差相对于最大值的比例。此外，在不存在极小值的情况下将ΔL设为0。在这样的ΔL为7％以下、更优选为5％以下时，透射型屏幕50用于平视显示器装置100是最优的。
S80-20被定义为从透射型屏幕50射出的光的散射光强度的20％至80％的角度之差。在这样的S80-20为10％以下、更优选为7％以下时，透射型屏幕50用于平视显示器装置100是最优的。
另外，散射光强度基于XYZ表色系(CIE1931表色系)的Y值。
接着，对本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序例进行说明。图8至图11是示意性地说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
图8的(A)示出了第1模具件110。对这样的第1模具件110的一个面使用纳米加工装置(未图示)进行机械切削，得到图8的(B)所示那样的构成有与微透镜阵列57对应的图案的第1模具115。在本实施方式中，采用了使用这样的第1模具115并通过注塑成形来对树脂转印微透镜阵列57的方法，也可以采用通过机械切削对透明树脂直接加工微透镜阵列57的方法。
另外，为了提高透射型屏幕50的量产性，最优选的方法是：通过使用了纳米加工装置的机械切削来制作第1模具115，并通过注塑成形对树脂转印微透镜阵列57。
在透射型屏幕50中，为了控制视角的光强分布(扩散角或ΔL)，需要进行纳米单位的非球面加工，而纳米加工装置能够非常适用于进行这样的加工。
图9的(A)示出了第2模具件120。对这样的第2模具件120的一个面实施喷砂加工，得到图9的(B)所示的中间处理件123。接着，在该中间处理件123的被实施了喷砂加工的面上进一步实施喷丸加工，得到图9的(C)所示的第2模具125。
在本实施方式中，采用了使用这样的第2模具件120并通过注塑成形对树脂转印细微凹凸的方法。这样的细微凹凸是喷射加工面的转印，因此凹凸的周期是随机的。这样制造的细微凹凸作为光扩散面60发挥功能，使得光进行各向同性扩散。此外，随机是指细微凹凸的排列没有规则性。
另外，在本实施方式中，在对第2模具件120实施了喷砂加工后进而实施喷丸加工，由此形成细微凹凸的转印图案，也可以是：仅通过任意一种喷射加工，在第2模具件120上形成细微凹凸的转印图案。
其中，若在对第2模具件120实施喷砂加工后进而实施喷丸加工来形成细微凹凸的转印图案，则通过喷砂对扩散性进行控制，并通过喷丸使表面变得光滑，由此能够减小由第2模具125制作出的光扩散面60的雾度。
图10示出了在第1模具115与第2模具125之间填充透明的树脂材料130的情形，图11示出了树脂材料130在硬化后(固化后)从第1模具115和第2模具125脱模而得到本发明的透射型屏幕50的情形。
以上的本发明的实施方式的透射型屏幕50的制造工序仅为一例，还可以采用其他的制造工序。图12至图16是示意性地说明本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的制造工序的图。
准备图12所示的具有2个主面的透明的基材150。作为这样的基材150的材料，例如可使用聚碳酸酯树脂等。
接着，如图13所示，在基材150的一个面上配置涂布有紫外线硬化树脂材料154的第1模具115，并在基材150的另一个面上配置基准片156，从基准片156侧照射紫外线，使紫外线硬化树脂材料154硬化。
接着，如图14所示，使第1模具115脱模，并将基准片156剥离，由此能够得到在一个面上设置有通过使紫外线硬化树脂材料154硬化而获得的微透镜阵列部157的基材150。
接着，在图15所示的工序中，对基材150的未设置微透镜阵列部157的另一个面实施喷砂加工。经过图15所示的工序，在基材150的另一个面上，对实施了喷砂加工的面接着如图16所示那样实施喷丸加工而得到细微凹凸，由此能够得到具有光扩散面60的透射型屏幕50。
另外，在本实施方式中，在对基材150的另一个面实施喷砂加工后，进而实施喷丸加工而形成了细微凹凸，但是，也可以仅通过任意一种的喷射加工来在基材150的另一个面上形成细微凹凸。
其中，如果在对基材150的另一个面实施了喷砂加工后进而实施喷丸加工来形成了细微凹凸，则通过喷砂对扩散性进行控制，并通过喷丸使表面变得平滑，由此能够减小由基材150的另一个面制作出的光扩散面60的雾度。
此外，在基材150的另一个面上形成细微凹凸而得到光扩散面60时，还可以采用在日本特开2012-1000号公报或日本特开2012-40878号公报中公开的喷射加工以外的方法。
另外，上述的细微凹凸可作为算术平均表面粗糙度Sa而求出。算术平均表面粗糙度Sa可根据国际标准ISO 25178:Geometric Product Specifications(GPS)–Surfacetexture:areal求出。此外，作为具体的测定方法，例如使用激光显微镜OLS4100(奥林巴斯)或VK-X(基恩士)进行测定，由此可得到算术平均表面粗糙度Sa。
若将A作为测定区域的面积，将Z(x,y)作为测定区域中的点(x,y)处的高度，则算术平均表面粗糙度Sa具有下式(1)的关系。
【算式1】
只要是光扩散面的细微凹凸(由于细微凹凸的结构不是波长以下的结构)，则Sa就能够通过激光显微镜OLS4100(奥林巴斯)或VK-X(基恩士)进行测定。
(实施例)
采用下述制造工序制作了各样品：使用前面说明的第1模具115和第2模具125，通过注塑成形制造透射型屏幕50。
作为第1模具件110和第2模具件120，使用日本大同特殊钢制造的NAK80，制作出能够对60mm×90mm×2mmt的外形进行注塑成形的嵌套模具。
接着，通过机械切削加工(FANUC公司制的ROBONANO)，形成在第1模具件110上使非球面的微透镜阵列反转而成的下述2种的第1模具115。
间距30μm，高度5μm，广度50mm×80mm
间距40μm，高度5μm，广度50mm×80mm
接着，对第2模具件120通过下述步骤进行加工，制作出13种形成有随机细微凹凸图案的第2模具125(其中，还包含1个省略了(步骤2)的第2模具125)。
(步骤1)
改变白色氧化铝(WA)的粒子直径而进行的喷砂加工。
(步骤2)
接着改变玻璃珠(GB)的粒子直径而进行的喷丸加工。
接下来，在将第1模具115和第2模具125组装起来后进行注塑成形，得到组合有微透镜阵列57和由细微凹凸构成的光扩散面60的透射型屏幕50。材料和注塑成形条件如下所述。
聚碳酸酯树脂：帝人化成制造Panlite
装置：新泻机械科技株式会社制造MD100X
模具温度：120℃
树脂温度：320℃
大致通过以上的制造工序，制作出下面的各样品，并利用三维变角分光测色系统(GCMS-13型，株式会社村上色彩技术研究所制)测量了基于变角的散射光强度，计算出各参数。
○仅具有微透镜阵列57而不具有光扩散面60(各向同性扩散部)的两种试样。(图17的(B)所示的试样)
样品名：
MLA1，MLAX
○仅具有算术平均表面粗糙度Sa互不相同的光扩散面60而不具有微透镜阵列57的13种试样。(图17的(A)所示的试样)
样品名：
D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8，D9，D10，D11，D12，D13
另外，随着对样品名的D所附加的下标的值逐渐变大，光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa也逐渐变大。
○微透镜阵列57和光扩散面60(各向同性扩散部)重合的透射型屏幕50状的26种试样。(图17的(C)所示的试样)
样品名：
MLA1+D1，MLA1+D2，MLA1+D3，MLA1+D4，MLA1+D5，MLA1+D6，MLA1+D7，MLA1+D8，MLA1+D9，MLA1+D10，MLA1+D11，MLA1+D12，MLA1+D13
MLA2+D1，MLA2+D2，MLA2+D3，MLA2+D4，MLA2+D5，MLA2+D6，MLA2+D7，MLA2+D8，MLA2+D9，MLA2+D10，MLA2+D11，MLA2+D12，MLA2+D13
表1至表4示出了结果。在表2中，示出了第2模具125的加工条件和由第2模具125制作的光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa和光扩散面60的雾度值。另外，雾度值的测量方法依照JIS K 7136所述的方法。
此外，在表3和表4的“扩散角比例”的栏内记载了DX的扩散角/MLAY的扩散角的计算值。此外，在表3和表4中也示出了光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa和光扩散面60的雾度值。
在表3和表4中，将ΔL和S80-20都在7％以下的结构作为用于平视显示器装置100的透射型屏幕50是优选的。对于此时的DX的扩散角/MLAY的扩散角的值、算术平均表面粗糙度Sa、雾度值施加有阴影。
【表1】
只有微透镜阵列时的特性
【表2】
只有光扩散面时的特性
【表3】
组合有微透镜阵列与光扩散面时的特性(1)
【表4】
组合有微透镜阵列与光扩散面时的特性(2)
此外，在表3中，可知：DX的扩散角/MLAY的扩散角的值(扩散角的比例)在0.2以上且0.4以下的样品适合作为透射型屏幕50。
同样地，在表4中，可知，DX的扩散角/MLAY的扩散角的值(扩散角的比例)大致在0.2以上且0.6以下的样品适合作为透射型屏幕50。
根据上述内容，无论在表3的情况还是在表4的情况中，都采用扩散角的比例合适的结构来作为本发明的透射型屏幕50。即，在本发明的透射型屏幕50中，优选使光扩散面60的扩散角在微透镜阵列57的扩散角的0.2倍以上且0.4倍以下。优选使光扩散面60的扩散角相对于微透镜阵列57的扩散角的比例(光扩散角比例)在0.2以上且0.4以下。
此外，在表3中可知，光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa大致为0.13μm以上且1.30μm以下的样品适合作为透射型屏幕50。
同样地，在表4中可知，光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa大致为0.03μm以上且大致1.30μm以下的样品适合作为透射型屏幕50。
根据以上内容，无论在表3的情况下还是表4的情况下，都采用光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa合适的结构来作为本发明的透射型屏幕50。即，在本发明的透射型屏幕50中，优选使光扩散面60的算术平均表面粗糙度Sa在0.13μm以上且1.30μm以下。
此外，在表3中可知，光扩散面60的雾度值大致在35％以上且70％以下的样品适合作为透射型屏幕50。
同样地，在表4中可知，光扩散面60的雾度值大致在15％以上且大致70％以下的样品适合作为透射型屏幕50。
根据以上内容，无论在表3的情况下还是在表4的情况下，都采用光扩散面60的雾度值合适的结构来作为本发明的透射型屏幕50。即，在本发明的透射型屏幕50中，优选使光扩散面60的雾度值在35％以上且70％以下。
如果雾度值过大则透过率会变低，从而使得图像变暗。另一方面，如果雾度值过小则无法得到适当的扩散，因此可推定：在光扩散面60的雾度值为35％以上且70％以下的范围内构成透射型屏幕50是合适的。
图17是说明本发明的实施方式的透射型屏幕50的效果的图。在图17中，(A)示出了仅具有各向同性扩散部的情况下的散射光强度的散射角依存性的特性图，(B)示出了仅具有微透镜阵列57的情况下的散射光强度的散射角依存性的特性图，(C)示出了组合有各向同性扩散部和微透镜阵列57的本发明的透射型屏幕50的散射光强度的散射角依存性的特性图。
如果仅将(A)所示的各向同性扩散部用作透射型屏幕，则光的强度会成为高斯分布，中心(0°)的亮度变强。因此，光的强度在视角内的变化较大。
另一方面，在只有(B)所示的微透镜阵列57的情况下，则会在散射光强度中产生P1和P2这2个峰值，对于这样的情况，与在[发明欲解决的课题]部分中所述的相同。
于是，在本发明的透射型屏幕50中，采用了将(A)和(B)组合起来的结构、即将各向同性扩散部与微透镜阵列57组合起来的结构，从而将(A)与(B)的特性组合在一起。进而，在此时，通过实验得出：作为各向同性扩散部的光扩散面60的扩散角相对于微透镜阵列57的扩散角的比例(光扩散角比例)在0.2以上且0.4以下是合适的。
如以上内容所述，本发明的透射型屏幕50在第2面52上设置有光扩散面60，所述光扩散面60的扩散角在所述微透镜阵列57的扩散角的0.2倍以上且0.4倍以下，由此，根据本发明的透射型屏幕50，在规定的散射角内，散射光强度变为平坦。
此外，本发明的平视显示器装置100使用了上述那样的透射型屏幕50，因此根据本发明的平视显示器装置100，视角内的光强变得均匀。
接着，对本发明的另一实施方式进行说明。第2实施方式与前述的第1实施方式的不同之处仅在于设置于透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的结构，因此以下对这一点进行说明。
图18是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
设置于第1实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时是正方形，但是，设置于第2实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时构成为长方形。
这里，如果对微透镜55在第1方向上的长度d1与在第2方向上的长度d2进行比较，则优选d1＜d2。其原因在于，通过平视显示器装置100显示的图像信息一般是横长的。
此外，在本实施方式中，如果也考虑到通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的，则优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1大于第2方向的曲率半径R2。
根据以上的实施方式，能够起到与前述的第1实施方式同样的效果。
接着，对本发明的另一实施方式进行说明。第3实施方式与前述的第1实施方式的不同之处仅在于设置于透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的结构，因此，以下对这一点进行说明。
图19是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
设置于第1实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时是正方形，但是，设置于第3实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时构成为正六边形。
在本实施方式中，如果也考虑到通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的，则优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1大于第2方向的曲率半径R2。
根据以上的实施方式，也能够起到与前述的第1实施方式同样的效果。
接着，对本发明的另一实施方式进行说明。第4实施方式与前述的第1实施方式的不同之处仅在于设置于透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的结构，因此以下对这一点进行说明。
图20是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
设置于第1实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时是正方形，但是，设置于第4实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时构成为并非正六边形的六边形。
这里，作为构成微透镜55的六边形，优选为如下的横长的六边形：只有与第2方向平行的边比其它的边长。其原因在于，通过平视显示器装置100显示的图像信息一般是横长的。
此外，在本实施方式中，如果也考虑到通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的，则优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1大于第2方向的曲率半径R2。
根据以上的实施方式，也能够起到与前述的第1实施方式同样的效果。
接着，对本发明的另一实施方式进行说明。第5实施方式与前述的第1实施方式的不同之处仅在于设置于透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的结构，因此以下对这一点进行说明。
图21是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
设置于第1实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时是正方形，但是，设置于第5实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时构成为椭圆形。
这里，作为构成微透镜55的椭圆形，优选是长轴与第2方向平行且短轴与第1方向平行的椭圆形、即横长的椭圆形。其原因在于，通过平视显示器装置100显示的图像信息一般是横长的。
此外，在本实施方式中，如果也考虑到通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的，则优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1大于第2方向的曲率半径R2。
根据以上的实施方式，也能够起到与前述的第1实施方式同样的效果。
接着，对本发明的另一实施方式进行说明。第6实施方式与前述的第1实施方式的不同之处仅在于设置于透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的结构，因此以下对这一点进行说明。
图22是从z轴方向观察本发明的另一实施方式的透射型屏幕50的在第1方向和第2方向上扩展的微透镜阵列57的图。
设置于第1实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时是正方形，但是，设置于第6实施方式的透射型屏幕50的第1面51上的微透镜阵列57的微透镜55在从z轴方向观察时构成为小判(古代日本的金币)形。
这里，作为构成微透镜55的小判形，优选是小判形的直线部与第2方向平行的横长的小判形。其原因在于，通过平视显示器装置100显示的图像信息一般是横长的。
此外，在本实施方式中，如果也考虑到通过平视显示器装置100显示的图像信息是横长的，则优选使各微透镜55在第1面51侧的顶点处的第1方向的曲率半径R1大于第2方向的曲率半径R2。
根据以上的实施方式，也能够起到与前述的第1实施方式同样的效果。
另外，本发明不仅限于第1至第6实施方式，将各个实施方式的结构适当组合起来而构成的实施方式也属于本发明的范畴。
产业上的可利用性
平视显示器装置的透射型屏幕所要求的特性在于，在规定的散射角内，优选使散射光强度尽可能平坦，但是，在现有的基于微透镜阵列的透射型屏幕中，散射光强度并不平坦而成为问题。另一方面，在本发明的透射型屏幕中，在所述第2面上设置有光扩散面，所述光扩散面的扩散角在所述微透镜阵列的扩散角的0.2倍以上且0.4倍以下，由此，根据本发明的透射型屏幕，在规定的散射角内，散射光强度变得平坦，产业上的可利用性非常大。
标号说明
5：车辆；
6：挡风玻璃；
10：投影部；
11：第1光源；
12：第2光源；
13：第3光源；
21：第1二向棱镜；
22：第2二向棱镜；
26：准直透镜；
30：投影反射镜(扫描部)；
50：透射型屏幕；
51：第1面；
52：第2面；
55：微透镜；
57：微透镜阵列；
60：光扩散面；
80：凹面反射镜；
85：投影单元；
100：平视显示器装置；
110：第1模具件；
115：第1模具；
120：第2模具件；
123：中间处理件；
125：第2模具；
130：树脂材料；
150：基材；
154：紫外线硬化树脂材料；
156：基准片；
157：微透镜阵列部。

Claims (10)

1.一种透射型屏幕，其特征在于，
该透射型屏幕具有：
第1面；以及
与所述第1面对置的第2面，
在所述第1面上设置有具有多个微透镜的微透镜阵列，
在所述第2面上设置有光扩散面，
所述光扩散面的扩散角相对于所述微透镜阵列的扩散角的扩散角比例在0.2以上且0.4以下。
2.根据权利要求1所述的透射型屏幕，其特征在于，
所述光扩散面由细微凹凸构成。
3.根据权利要求2所述的透射型屏幕，其特征在于，
所述细微凹凸的周期是随机的。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的透射型屏幕，其特征在于，
所述光扩散面的算术平均表面粗糙度在0.13μm以上且1.30μm以下。
5.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的透射型屏幕，其特征在于，
所述光扩散面的雾度值在35％以上且70％以下。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任意一项所述的透射型屏幕，其特征在于，
所述多个微透镜在第1方向和与所述第1方向交叉的第2方向上配置，所述微透镜在第1方向上的曲率半径与在第2方向上的曲率半径不同。
7.一种平视显示器装置，其特征在于，
所述平视显示器装置使用权利要求1至权利要求6中的任意一项所述的透射型屏幕。
8.根据权利要求7所述的平视显示器装置，其特征在于，
该平视显示器装置具有：
激光光源，其产生激光；以及
扫描部，其使所述激光在所述透射型屏幕上扫描。
9.根据权利要求7所述的平视显示器装置，其特征在于，
该平视显示器装置具有：
LED，其产生光；以及
LCOS元件，其将所述光反射到所述透射型屏幕上。
10.根据权利要求7所述的平视显示器装置，其特征在于，
该平视显示器装置具有：
LED，其产生光；以及
DMD元件，其将所述光反射到所述透射型屏幕上。
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