DE60128441T2

DE60128441T2 - Durchlichtschirm und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60128441T2
Application number: DE60128441T
Authority: DE
Inventors: Shoichi Suwa-Shi UCHIYAMA; Hironori Suwa-Shi HASEI; Hiroshi Suwa-shi Kiguchi; Satoru Suwa-shi Miyashita
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: CN1388917A; EP1217426B1; US20020149709A1; EP1672424A1; EP1217426A4; US6839178B2; US6621637B2; KR20020029397A; EP1217426A1; WO2002003136A1; KR100521731B1; US20040012857A1; DE60128441D1; CN1203367C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Projektionsbildschirmtechnologie und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms, der als Anzeige-Bildschirm von beispielsweise eines Projektionsfernseh- oder Mikrofilmlesegeräts verwendet wird.
In den vergangenen Jahren hat ein Durchlichtprojektor, der ein Flüssigkristall-Lichtventil oder eine CRT (cathode ray tube; Katodenstrahlröhre) als Großbildschirm verwendet, Aufmerksamkeit erregt. Die Anzeige zeigt ein Bild an, indem ein Bild auf einem Durchlichtschirm unter Verwendung des Bildlichtes von einem Bildprojektionsabschnitt gebildet wird. Dieser Typ Durchlichtschirm ist hell, wenn ein Betrachter das Bild betrachtet, und hat vorgegebene sehr kleine darauf ausgebildete Linsenelemente, um den Betrachtungswinkel zu vergrößern.
Wie aus 10 hinsichtlich der Lichtverteilungseigenschaft eines solchen hellen Bildschirms mit einem weiten Betrachtungswinkel zu ersehen ist, wird ein Betrachtungswinkel 1101, der in horizontaler Richtung weiter ist als in vertikaler Richtung, vorzuziehen. Der Grund dafür ist, dass der Betrachtungswinkel eines Menschen in horizontaler Richtung weiter als in vertikaler Richtung ist. Wenn die Lichtverteilung in vertikaler und horizontaler Richtung gleich gemacht wird, wird Licht auch in vertikaler Richtung verteilt, was hinsichtlich des Betrachtungswinkels eines Menschen nicht wirklich notwendig ist, so dass die Helligkeit insgesamt verringert wird.
Repräsentative Beispiele der Strukturen des Durchlichtschirms enthalten folgende:

(1) Eine Linsenrasterfolie mit einem Linsenabschnitt, der aus nebeneinander angeordneten konvexen zylindrischen Linsen (halbkreisförmigen, zylindrischen, konvexen Linsen) gebildet ist. Wie 8(a) zeigt, hat die Linsenrasterfolie im Allgemeinen eine Struktur, die entsteht, indem beide Oberflächen der Folie zu konvexen zylindrischen Linsenoberflächen 901 geformt werden, die Vorsprünge an Grenzabschnitten zwischen den jeweiligen zylindrischen Linsen auf einer der Oberflächen der Folie (die Oberfläche, aus der Bildlicht 201 austritt), und eine Lichtabschirmschicht (eine schwarzen Streifen mit Lichtabsorptionseigenschaft) 902 auf dem oberen Abschnitt jedes der Vorsprünge bilden. Die Linsenrasterfolie wird durch Ausführen einer Press-Formoperation mit einer transparenten thermoplastischen Harzfolie erhalten oder durch Formen beider Oberflächen der Harzfolie zur gleichen Zeit, in der Schmelzextrudieren erfolgt.
(2) Eine Planarlinse mit sehr kleinen zweidimensional angeordneten Kugeln (offenbart z. B. in den US-Patenten Nr. 2,378,252 und 3,552,822 sowie im japanischen Gebrauchsmuster-Registrierungsamtsblatt Nr. 2513508 ). Wie aus 9(a) ersichtlich ist, sind ca. 50% des Durchmessers jeder sehr kleinen transparenten Kugel 1002 der Planarlinse in einer lichteinfallseitigen transparenten Schicht 1001 eingebettet und werden von dieser gehalten, und die übrigen 50% sind in einer lichtaustrittsseitigen Licht absorbierenden Schicht 1003 eingebettet.

Die Planarlinse wird erhalten, indem eine Folie mit einer transparenten Schicht, sehr kleinen transparenten Kugeln und einer Licht absorbierenden Schicht gebildet und dann mit einem transparenten Substrat 1004 verbunden wird.
Derartige herkömmliche Durchlichtschirme sind jedoch mit den folgenden Problemen behaftet.
Bei der Lentikularlinse ist es schwierig, bei einem der oben beschriebenen Formverfahren mit dem thermoplastischen Harz eine feine Rasterung zu erzielen, so dass dann, wenn die Lentikularlinse als Schirm eines Durchlichtprojektors verwendet wird, dessen Auflösung in den vergangenen Jahren ständig höher wurde, sich ein Problem dadurch ergibt, dass eine Verschlechterung der Bildqualität aufgrund einer verringerten Auflösung und der Erzeugung von Moiré eintritt. Außerdem werden normalerweise sehr kleine Teilchen aus Licht streuendem Material in den inneren Abschnitt der Lentikularlinse gemischt, um den Betrachtungswinkel in vertikaler Richtung (Richtung parallel zur Lentikularlinse, die in 8(b) mit dem Bezugszeichen 903 gekennzeichnet ist) zu vergrößern, in der die Lentikularlinse keine optische Wirkung hat. Dies bringt das Problem mit sich, dass die Bildqualität schlechter wird, da Flecken aufgrund der Interferenz des Bildlichtes durch das Licht streuende Material erzeugt werden. Ferner erfordern beide Formverfahren für das thermoplastische Harz große Formmaschinen oder Gesenke mit Diagonalen gleich oder größer als 50 Zoll (127 cm), die gleich groß sind wie die des Schirms des Durchlichtprojektors, wodurch sich das Problem sehr hoher Produktionskosten ergibt.
Andererseits werden in der Planarlinse, die sehr kleine transparente, zweidimensional angeordnete Kugeln aufweist, wie in 9(b) dargestellt ist, bei der die Planarlinse von der Bildlicht-Einfallsseite aus gesehen wird, "tote" Räume, die das Bildlicht nicht durchlassen, zwischen den einzelnen sehr kleinen Kugeln 1002 gebildet, so dass das auf diese einfallende Bildlicht nicht zur Betrachterseite durchgelassen wird. Außerdem ist es sehr schwierig, mit den sehr kleinen Kugeln eine delikate Fülloperation vollständig auszuführen, so dass die Größe der toten Räume zunimmt. Da ferner die dünne Licht absorbierende Schicht auf den betrachterseitigen Oberflächen der sehr kleinen transparenten Kugeln verbleibt, wird Licht absorbiert. Diese drei Fakten sind die Ursache für das Problem, dass die Lichtdurchlässigkeit des Durchlichtschirms gering ist.
Da die Vergrößerung des Betrachtungswinkels durch die sehr kleinen Kugeln rein isotrop ist, wird Licht auch in vertikaler Richtung gestreut, in der der Betrachtungswinkel normalerweise nicht im gleichen Ausmaß wie in horizontaler Richtung vergrößert zu werden braucht. Dadurch entsteht das Problem einer unzureichenden Helligkeit, wenn das Bild von vorne betrachtet wird.
Im Allgemeinen wird eine Planarlinse durch die Schritte Bilden einer Folie mit einer transparenten Schicht, sehr kleinen transparenten Kugeln und einer Licht absorbierenden Schicht und Verbinden der Folie mit einem transparenten Substrat hergestellt. Beim Schritt des Verbindens der Folie mit dem transparenten Substrat treten jedoch Unebenheiten auf, so dass die Bildanzeige ungleichmäßig wird. Außerdem ergeben sich durch eine unzureichende Adhäsion zwischen der Folie und dem transparenten Substrat mehrfache Grenzflächen-Reflexionen, was das Problem einer verringerten Auflösung mit sich bringt.
Die WO 99/36830 offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Bei einer Technik wird das Substrat mit einem Muster mit einem durch mit einem polymerisierbaren Monomer benetzbaren Material entsprechend den gewünschten Orten der Linsen bedruckt, während das Substrat durch das Monomer nicht benetzbar ist, oder die Grenzen zwischen den gewünschten Linsenorten werden mit einem nicht benetzbaren Material (wobei das Substrat benetzbar ist) bedruckt, und das so bedruckte Substrat wird mit dem Monomerfluid beschichtet, das vorzugsweise auf den benetzbaren Zonen haftet und Tröpfchen oder Perlen bildet, die anschließend ausgehärtet werden, um die Mikrolinsen zu bilden. Bei einer anderen Technik werden aufeinander folgende Schichten aus schmelzbarem transparentem Toner elektrografisch auf dem Substrat abgeschieden. Bei einer weiteren Technik werden transparente Tröpfchen auf das Substrat durch ein ähnliches Mittel wie einen Tintenstrahldrucker "aufgedruckt".
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die kostengünstige Herstellung eines Durchlichtschirms zu verwirklichen, der hell ist, einen hohen Kontrast und eine hohe Auflösung hat und qualitativ hochwertige Bilder ohne Moiré und Zittern anzeigen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die einzelnen auf der Oberfläche des Durchlichtschirms ausgebildeten Linsenelemente werden durch Ausstoßen der Linsenzusammensetzungen aus einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf gebildet, der z. B. durch einen Piezo-Strahlaufzeichnungskopf verkörpert wird, der sich dadurch auszeichnet, dass er sehr feine Formen über eine große Fläche bilden kann. Deshalb können sehr feine Linsenelemente gebildet werden. Es ist demzufolge möglich, einen Durchlichtschirm bereitzustellen, der eine hervorragende Auflösung bietet und dessen Bildqualität durch Moiré nicht beeinträchtigt wird. Außerdem kann dieses Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms mittels einer Fertigungsvorrichtung angewendet werden, die einen Mechanismus enthält, der den Piezo-Strahlaufzeichnungskopf den Bildschirm in dessen horizontaler/vertikaler Richtung abtasten lässt. Deshalb sind teure Herstellungsvorrichtungen wie große Gesenke und Formvorrichtungen nicht erforderlich, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden können.
Da benachbarte Linsenelemente aus verschiedenen Zusammensetzungen gebildet werden, die sich nicht leicht miteinander mischen, ist es möglich, die Abstände zwischen benachbarten Linsenelementen zu verringern, so dass die toten Räume kleiner werden. Deshalb kann ein Durchlichtschirm mit hoher Lichtdurchlässigkeit verwirklicht werden.
Bei einer Ausführungsform wird die Oberflächenform jedes der Linsenelemente durch Einregeln der Oberflächenspannung und Viskosität jeder der Linsen-Flüssigkeitszusammensetzungen sowie der Benetzbarkeit jeder der Linsen-Flüssigkeitszusammensetzungen und eine Oberfläche beschränkt, mit der jede der Linsenzusammensetzungen in Kontakt kommt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist keine Bearbeitungsoperation unter Verwendung eines Gesenks erforderlich, so dass die Form der Linsenelemente in einem einfachen Schritt genau gesteuert werden kann, was eine Senkung der Produktionskosten ermöglicht.
Wenn das Muster aus Licht absorbierendem Material in Form einer Reihe auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats vor der Ausbildung der Linsenelemente und deren Vorstufen gebildet wird, werden die flüssigen Harzzusammensetzungen für die Linsen in der Nachbarschaft der lichtdurchlässigen Abschnitte des reihenförmigen Muster aus Licht absorbierendem Material abgeschieden, um die Linsenelemente zu bilden, so dass das Muster aus Licht absorbierendem Material und die Linsenelemente mit hoher Präzision fluchten, wodurch die Lichtdurchlässigkeit des Durchlichtschirms erhöht wird.
Wenn die Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats, auf dem das Muster aus dem Licht absorbierenden Material ausgebildet ist, verschieden von der Oberfläche ist, auf der die Linsenelemente ausgebildet sind, braucht die chemische Reaktion zwischen den Zusammensetzungen des Musters aus dem Licht absorbierenden Material und den Zusammensetzungen für die Linsenelemente nicht mehr berücksichtigt zu werden, wodurch die Vielfalt der Materialien, die gewählt werden können, größer wird, so dass ein niedrigpreisiger Durchlichtschirm unter Verwendung kostengünstiger Materialien bereitgestellt werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Muster aus Licht absorbierendem Material oder Vorstufen desselben gebildet, indem sehr kleine Tropfen der Zusammensetzungen des Musters aus dem Licht absorbierenden Material ausgestoßen und abgeschieden werden. Das Mittel, mit dem die sehr kleinen Tropfen aus den Zusammensetzungen des Musters aus dem Licht absorbierenden Material ausgestoßen und abgeschieden werden, ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf. Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ist vorzugsweise ein Piezo-Strahlaufzeichnungskopf.
Da bei dieser Form das Muster aus Licht absorbierendem Material und die Linsenelemente durch das Verfahren des Ausstoßens und Abscheidens sehr kleiner Tropfen gebildet werden kann, wird der Herstellungsprozess vereinfacht, wodurch es möglich ist, einen niedrigpreisigen Durchlichtschirm bereitzustellen.
Da außerdem das Muster aus Licht absorbierendem Material gebildet wird, indem Zusammensetzungen des Musters aus dem Licht absorbierenden Material aus dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ausgestoßen werden, der z. B. durch einen Piezo-Strahlaufzeichnungskopf verkörpert wird, der sich dadurch auszeichnet, dass er sehr feine Formen über eine große Fläche bilden kann, kann ein sehr feines Muster aus Licht absorbierendem Material gebildet werden. Deshalb kann ein Durchlichtschirm bereitgestellt werden, der eine hervorragende Auflösung bietet und dessen Bildqualität durch Moiré nicht beeinträchtigt ist. Außerdem kann dieses Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms mittels einer Fertigungsvorrichtung verwendet werden, die einen Mechanismus enthält, der den Piezo-Strahlaufzeichnungskopf den Bildschirm in dessen horizontaler/vertikaler Richtung abtasten lässt. Deshalb sind teure Herstellungsvorrichtungen wie große Gesenke und Formvorrichtungen nicht erforderlich, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden können.
Eine bevorzugte Ausführungsform weist den Schritt auf, in dem die ebene Form jedes der Linsenelemente auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats an der Seite, an der die Linsenelemente ausgebildet werden, vor der Bildung der Linsenelemente oder deren Vorstufen eingegrenzt wird, wobei es sich bei der Eingrenzungsoperation um eine chemische Operation oder eine Bildungsoperation einer eingegrenzten Form handelt, die die Ausbreitung der Linsenelementzusammensetzungen auf dem transparenten Substrat eingrenzt.
Da bei dieser Form die Form der Linsenelemente ohne Verwendung eines Gesenks genau gesteuert werden kann, ist es möglich, einen Durchlichtschirm mit beliebigem Betrachtungswinkel kostengünstig herzustellen.
Vorzugsweise ist der Schritt der Eingrenzung der ebenen Form jedes der Linsenelemente der gleiche wie der Schritt der Bildung des Musters aus Licht absorbierendem Material. Es ist dann möglich, auf zusätzliche Schritte der Eingrenzung der ebenen Formen zu verzichten, so dass der Prozess vereinfacht werden kann.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden Phasenobjekte des Volumentyps oder deren Vorstufen nebeneinander auf einer Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats, auf der die Linsenelemente gebildet sind, oder auf der Rückseite der Oberfläche gebildet. Das Mittel, mit dem die sehr kleinen Tropfen der Zusammensetzungen für die Phasenobjekte des Volumentyps ausgestoßen und abgeschieden werden, ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf. Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf ist vorzugsweise ein Piezo-Strahlaufzeichnungskopf.
Gemäß dieser Ausführungsform werden die Phasenobjekte des Volumentyps mit regelloser Phasenverteilung nebeneinander auf der Rückseite der die Linsen bildenden Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats bereitgestellt. Da die Interferenz durch eine Zufallsstörung einer Wellenoberfläche des Bildlichtes verringert werden kann, lassen sich Flecken deutlich reduzieren. Da außerdem die Phasenobjekte des Volumentyps unter Verwendung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes, der durch einen Piezo-Strahlaufzeichnungskopf verkörpert wird, gebildet werden, können die Produktionskosten gesenkt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt die Schritte einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht und eine Schnittansicht der Strukturelemente, die bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.
3 zeigt die Lichtverteilungsfunktion eines bei der ersten Ausführungsform verwendeten Linsenelements.
4 zeigt die Schritte einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt die Schritte einer dritten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt einen Spalt zwischen benachbarten Abscheidungszielorten und die ebene Form eines Linsenelements, das bei der dritten Ausführungsform zu bilden ist.
7 zeigt die Schritte einer vierten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Ansicht des Aufbaus der Linsenrasterfolie.
9 ist eine Ansicht des Aufbaus der Planarlinse.
10 zeigt die Lichtverteilung eines Durchlichtschirms.
Beste Art zur Verwirklichung der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms
1 zeigt die Schritte bei der ersten Ausführungsform in verallgemeinerter Form.
Zunächst wird wie in 1(a) dargestellt ein Licht absorbierendes Material 102 einer Strukturierungsoperation unterzogen, um die gewünschte Form auf einem lichtdurchlässigen Substrat 101 zu erzielen. Es ist wünschenswert, dass das lichtdurchlässige Substrat 101 über die gesamte sichtbare Zone eine im Wesentlichen gleichmäßige Lichtdurchlässigkeitseigenschaft hat und dass diese Lichtdurchlässigkeit hoch ist. Das lichtdurchlässige Substrat 101 kann mit Lichtstreueigenschaft ausgeführt werden, indem sehr kleine streuende Teilchen aus Licht streuendem Material in das Substrat diffundiert werden, oder indem seine Oberfläche als Streuoberfläche ausgebildet wird. Außerdem wird das lichtdurchlässige Substrat 101 vorzugsweise aus einem steifen Material gebildet, das seine Glätte beibehalten kann, wenn es in einen Durchlichtprojektor eingebaut wird. Beispiele eines solchen steifen Materials sind transparente Glas- und Acrylsubstrate, die jedoch keine Einschränkung bedeuten.
Außerdem ist das Licht absorbierende Material 102 vorzugsweise ein Material mit im Wesentlichen gleichmäßiger Absorptionseigenschaft über die gesamte sichtbare Zone, wobei die Lichtdurchlässigkeit des Materials niedrig sein soll. Die Eigenschaften des Materials werden unter Berücksichtigung verschiedener Eigenschaften im Hinblick auf das Strukturierungsverfahren und die chemischen Reaktionen zwischen den Linsenelementen gewählt.
Beispiele für Verfahren zur Strukturierung des Licht absorbierenden Materials 102 sind die Fotolithografie und verschiedene andere Drucktechniken sowie ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung eines Licht absorbierenden Materials von einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der durch einen Piezo-Strahlaufzeichnungskopf verkörpert wird, auf ausgewählten Stellen abgeschieden wird, wobei es jedoch keine Beschränkung auf ein bestimmten Verfahren gibt. Unter diesen Verfahren ist jedoch das Verfahren, bei dem ein Piezo-Strahlaufzeichnungskopf eingesetzt wird, am meisten zu bevorzugen, da es – ökonomisch gesehen – die Ausbildung einer sehr feinen Form über einen großen Bereich mit hoher Präzision gestattet.
Das Licht absorbierende Material 102 wird an Stellen abgeschieden, die in der Nähe von Grenzabschnitten einzelner Linsenelemente, die in einem späteren Schritt gebildet werden, gewählt werden. 2(a) zeigt den Zustand der Anordnung des Licht absorbierenden Materials 102 in der Draufsicht. 2(a) ist eine Draufsicht, bei der der Durchlichtschirm der Ausführungsform von der Seite aus betrachtet wird, von der Bildlicht einfällt, wobei die durchgezogenen Linien einzelne Linsenelemente 105 und die gestrichelten Linien das Licht absorbierende Material 102 kennzeichnen. Das Licht absorbierende Material 102 befindet sich in der Nähe der Grenzabschnitt der Linsenelemente 105, und offene Abschnitte 107, die Lichtstrahlen durchlassen, sind nahe den mittleren Abschnitten der Linsenelemente 105 ausgebildet.
2(b) zeigt den Aufbau des Durchlichtschirms und einen Bildlichtgang im Querschnitt entlang der Linie H-H' in 2(a). Das auf die Linsenelemente 105 fallende Bildlicht 201 wird von den Linsenelementen 105 gebrochen, passiert die offenen Abschnitte 107 und wird zu einem Betrachter geleitet. Dagegen wird der größte Teil eines Lichts 202 von außen, beispielsweise von einer Beleuchtungslampe, die auf der Betrachterseite im Raum angeordnet ist, vom Licht absorbierenden Material 102 absorbiert. Selbst wenn also die Beleuchtungsintensität im betrachterseitigen Raum hoch ist, lässt sich ein scharfes kontrastreiches Schwarz-Bild genießen.
Wenn hier die Breite 203 der Oberseite des Licht absorbierenden Materials 102 groß ist, wird der Anteil des absorbierten Bildlichtes 201 groß. Um deshalb die Durchlässigkeit des Bildlichtes zu erhöhen, wird die Breite 203 der Oberseite vorzugsweise so klein wie möglich ausgeführt.
Wenn dagegen die Breite 203 an der Unterseite des Licht absorbierenden Materials 102 so groß wie möglich gemacht wird, ist der Absorptionseffekt beim Außenlicht hoch. Aus Obigen folgt, dass es wünschenswert ist, eine konische Querschnittsform des Licht absorbierenden Materials 102 so auszubilden, dass sie in Richtung des lichtdurchlässigen Substrats 101 weiter wird.
Um die Breite 204 der Unterseite des Licht absorbierenden Materials 102 so groß wie möglich zu machen, ist es wünschenswert, dass die offenen Abschnitte 107 in der Nähe der Brennpunkte der Linsenelemente 105 angeordnet werden. Dadurch wird die Höhe des Licht absorbierenden Materials 102 bestimmt.
Danach werden wie in 1(b) dargestellt Zusammensetzungen 108 der Linsenelemente in die vom Licht absorbierenden Material 102 begrenzten Räume aus einem Piezo-Strahlaufzeichnungskopf 103 abgeschieden, um die Linsenvorstufen 104 zu bilden.
Der Piezo-Strahlaufzeichnungskopf 103 stößt die zugeführten Zusammensetzungen 108 der Linsenelemente aus seiner Düse in einem bekannten Tintenstrahlverfahren aus. Zum besseren Verständnis der Ausführungsform ist nur ein Kopf dargestellt, aber es ist offensichtlich, dass die Produktivität erhöht werden kann, wenn eine Mehrzahl Köpfe nebeneinander angeordnet wird, um die Zusammensetzungen für die Linsenelemente über einen weiten Bereich abzuscheiden, und um die Mehrzahl Köpfe die gesamte Ebene des lichtdurchlässigen Substrats 101 abtasten zu lassen.
Die vom Licht absorbierenden Material 102 begrenzten Räume werden mit Tropfen 108 der ausgestoßenen Zusammensetzungen für die Linsenelemente gefüllt, und die Vorstufen 104 der Linsenelemente, deren Oberflächen in Form der Linsen gebildet werden, werden ausgeführt. Die Oberflächenformen der Vorstufen 104 werden hauptsächlich durch die Viskosität und Oberflächenspannung der Zusammensetzungen für die Linsenelemente sowie der Benetzbarkeit der Zusammensetzungen für die Linsenelemente hinsichtlich des Licht absorbierenden Materials bestimmt. Unter diesem Aspekt werden die chemischen Zusammensetzungen des Licht absorbierenden Material und der Linsenelement eingestellt.
Obwohl in 1(b) die Breite 109 der Grenze zwischen benachbarten Vorstufen 104 extrem klein eingezeichnet ist, kann die Breite 109 der Grenze hinsichtlich der Oberflächenformen der Vorstufen 104 auch groß sein. Wenn jedoch die Grenzbreiten 109 zu groß ausgeführt werden, verringert sich die Durchlässigkeit des Bildlichtes. Unter diesem Gesichtspunkt ist es günstig, ein Verfahren anzuwenden, bei dem verschiedene Typen von Zusammensetzungen, die sich nicht leicht miteinander vermische, für die Zusammensetzungen für die Linsenelemente verwendet werden, die aus benachbarten Düsen 103a und 103b ausgestoßen werden. Der Grund hierfür ist, dass bei Anwendung dieses Verfahrens die Grenzen zwischen den Linsenelementen selbst bei einer Ausbreitung der Zusammensetzungen für die Linsenelemente natürlich gebildet werden, wenn die Zusammensetzungen für die Linsenelemente miteinander in Kontakt kommen. Für die Zusammensetzungen für die Linsenelemente, die sich nicht leicht mischen, kann als der eine Typ der Zusammensetzung der Linsenelemente eine hydrophile Zusammensetzung und als der andere Typ der Zusammensetzung der Linsenelemente eine hydrophobe Zusammensetzung verwendet werden. Die Zusammensetzungstypen der Linsenelemente, die verwendet werden können, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
In einem in 1(c) dargestellten Nachbearbeitungsschritt werden dann die Vorstufen 104 zu den Linsenelementen 105 mit den gewünschten Merkmalen umgebildet. Ein Beispiel für die Nachbearbeitungsoperation kann etwa eine Aushärtungsreaktion z. B. durch Bestrahlung mit Licht oder Erwärmung sein. Der Typ der Nachbearbeitungsoperation ist jedoch nicht darauf beschränkt, so dass verschiedene andere Typen von Nachbearbeitungsoperationen auf Basis der chemischen Eigenschaften der verwendeten Zusammensetzungen für die Linsenelemente angewendet werden können. Der Nachbearbeitungsschritt enthält nicht nur eine Aushärtungsreaktion, sondern auch eine Nachbearbeitung zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit, eine Nachbearbeitung zur Umformung der Vorstufen 104, um bessere Formen zu erzielen usw. Wenn nach dem Vertropfen der flüssigen Zusammensetzungen für die Linsenelemente eine chemische Veränderung im Lauf der Zeit stattfindet, selbst ohne Ausführung irgendwelcher Bearbeitungsoperationen und ein gewünschtes Merkmal nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne erhalten wird, entfällt der Nachbearbeitungsschritt. Ein Beispiel für einen solchen Fall ist, dass chemisch miteinander reagierende Zusammensetzungen durch Mischen zweier Flüssigkeiten oder anaerobe Zusammensetzungen als Zusammensetzungen für die Linsenelemente verwendet werden.
Der folgende Schritt wird ausgeführt, um den Linsenelementen zusätzliche Merkmale zu verleihen. 1(d) zeigt ein Beispiel, bei dem eine transparente Schutzschicht 106 auf der Oberfläche jedes Linsenelements vorgesehen wird, um die mechanische Festigkeit des Durchlichtschirms zu erhöhen. Hier sind zusätzliche Eigenschaften außer der mechanischen Festigkeit eine erhöhte chemische Dauerhaftigkeit z. B. durch anaerobe Bearbeitung und verbesserte optische Eigenschaften auf Basis von z. B. einer Antireflex-(AR)-Beschichtung.
3 zeigt den Aufbau eines Linsenelements, das bei dieser Ausführungsform verwendet wird.
3(a) zeigt die untere Oberflächenform (die Form der Oberfläche, die mit dem lichtdurchlässigen Substrat 101 des Linsenelements 105 in Kontakt steht), bei der dann, wenn die Breite 301 in horizontaler Richtung WH und die Breite 302 in vertikaler Richtung WV ist, WH < WV. Eine derartige untere Oberflächenform wird durch die ebene Form des Licht absorbierenden Materials 102 bestimmt.
Die Oberflächenform des Linsenelements 105 wird hauptsächlich durch die Viskosität und Oberflächenspannung der Zusammensetzung für das Linsenelement sowie die Benetzbarkeit der Zusammensetzung für das Linsenelement bezüglich des Licht absorbierenden Materials bestimmt, so dass dann, wenn der Krümmungsradius 303 in horizontaler Richtung der Oberfläche des Linsenelements 105 entlang der Linie H-H' in 3(a) RH ist und der Krümmungsradius 304 in vertikaler Richtung der Oberfläche des Linsenelements 105 entlang der Linie V-V' RV ist, RH < RV.
3(b) ist eine Schnittansicht des Linsenelements 105 entlang der Linie H-H' und 3(c) ist eine Schnittansicht des Linsenelements 105 entlang der Linie V-V'. Da wie oben erwähnt RG kleiner als RV ist, wird die optische Wirkung des Linsenelements 105 in Richtung H-H' in 3(b) stark. Die Ausbreitung des Bildlichtes 201 in dieser Richtung, nachdem es aus dem lichtdurchlässigen Substrat 101 ausgetreten ist, ist θH. Im Gegensatz dazu wird die optische Wirkung des Linsenelements 105 in Richtung V-V' schwächer. Wenn die Ausbreitung des Bildlichtes 201 in dieser Richtung, nachdem es aus dem lichtdurchlässigen Substrat 101 ausgetreten ist, als θV definiert wird, gilt θH > θV, so dass es möglich wird, den Betrachtungswinkel bezüglich der Eigenschaften des unter Bezugnahme auf 10 beschriebenen Betrachtungswinkels für einen Menschen geeignet einzuregeln.
Zweite Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms
4 zeigt die Schritte in verallgemeinerter Form, die bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.
Wie in 4(a) dargestellt wird auf dem lichtdurchlässigen Substrat 101 ein Muster 401 aus einem die Linsenform eingrenzenden Material gebildet, indem ausgewählte Stellen in der Nähe der Grenzabschnitte der einzelnen Linsenelemente, die in einem späteren Schritt gebildet werden, strukturiert werden. Beispiele für Verfahren zur Bildung des Eingrenzungsmuster 401 für die Linsenform durch Strukturieren sind die Fotolithografie und verschiedene andere Drucktechniken sowie ein Verfahren, bei dem eine Zusammensetzung eines Licht absorbierenden Materials von einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der durch einen Piezo-Strahlaufzeichnungskopf verkörpert wird, auf ausgewählten Stellen abgeschieden wird, wobei es jedoch keine Beschränkung auf ein bestimmten Verfahren gibt. Unter diesen Verfahren ist jedoch das Verfahren, bei dem ein Piezo-Strahlaufzeichnungskopf eingesetzt wird, am meisten zu bevorzugen, da es – ökonomisch gesehen – die Ausbildung einer sehr feinen Form über einen großen Bereich mit hoher Präzision gestattet.
Bevorzugt ist das Eingrenzungsmuster 401 für die Linsenform über die gesamte sichtbare Zone im Wesentlichen eben und die Lichtdurchlässigkeit hoch. Indem die chemischen Eigenschaften an seiner Oberfläche genutzt werden, grenzt jedes Eingrenzungsmuster 401 für die Linsenform die Formen der Linsenelemente ein, die in einem späteren Schritt gebildet werden. Die strukturierte Oberfläche kann z. B. eine hydrophile Eigenschaft und die Zusammensetzung für jedes Linsenelement kein eine hydrophobe Eigenschaft haben. Die Beispiele sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Ein Film 402 für das Licht absorbierende Material wird an Rückseite des Abschnitts des lichtdurchlässigen Substrats 101 gebildet, wo das Eingrenzungsmuster 401 für die Linsenform gebildet wird.
Der Film 402 für das Licht absorbierende Material ist ein lichtempfindlicher Film, und Abschnitte desselben, wo das Licht eingefallen ist und Abschnitte desselben, wo das Licht nicht eingefallen ist, haben unterschiedliche chemische und optische Eigenschaften.
Typische Beispiele eines solchen lichtempfindlichen Films sind ein positiver lichtempfindlicher Kleber, der seine Haftfähigkeit verliert, wenn er belichtet wird, und Chromarin-Film (hergestellt von E. I. Du Pont de Neumours Inc.), sind aber nicht auf diese beschränkt.
Dann werden wie in 4(b) dargestellt Zusammensetzungen 108 für die Linsenelemente auf die Oberfläche des transparenten Substrats ausgestoßen, die durch das Eingrenzungsmuster 401 für die Linsenform begrenzt sind, um die Linsenvorstufen 104 zu bilden. Dieser Schritt ist bei der ersten Ausführungsform detailliert beschrieben worden, so dass auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Danach wird wie in 4(c) dargestellt der Film 402 für das Licht absorbierende Material von der Seite der Linsenelemente 105 aus mit einer elektromagnetischen Welle 403 mit einer Wellenlänge bestrahlt, die eine Reaktion zur Fotosensibilisierung verursacht, und an jedem Linsenelement 105 konvergiert die elektromagnetische Welle 403 in der Nähe des Films 402 für das Licht absorbierende Material, damit an ausgewählten Stellen des Films 402 für das Licht absorbierende Material eine Fotosensibilisierung stattfindet.
Bei diesem Schritt kann sich jedes Linsenelement 105 im Stadium der Linsen-Vorstufe befinden. Wenn durch die elektromagnetische Welle 403 eine Aushärtungsreaktion, eine Reaktion zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit etc. bewirkt werden, so dass eine Änderung zu einem mehr bevorzugten Zustand erzielt werden kann, kann dieser Schritt vereinfacht werden, was zu bevorzugen ist.
Die Abschnitte 404, an denen eine Reaktion zur Fotosensibilisierung an ausgewählten Stellen des Films 402 für das Licht absorbierende Material stattfand, sind transparente Abschnitte, so dass Bildlicht, das von jedem Linsenelement 105 konvergiert wird, hindurchgeht. Abschnitte 405 dagegen, die nicht belichtet worden sind, sind Licht absorbierend, so dass sie das Außenlicht absorbieren.
Wenn der oben genannte Chromarin-Film verwendet wird, verlieren die Abschnitte 404, wo eine Reaktion zur Fotosensibilisierung stattgefunden hat, ihre Haftfähigkeit, während die Haftfähigkeit der Abschnitte 405, die nicht belichtet worden sind, erhalten bleibt. Deshalb wird in einem Nachbearbeitungsschritt (nicht dargestellt) z. B. ein Pulver mit Licht absorbierender Eigenschaft auf den Film 402 für das Licht absorbierende Material gestreut. Wenn dies selektiv ausgeführt wird, um auf den nicht belichteten Abschnitte 405 anzuhaften, ist es möglich, das Muster 406 aus Licht absorbierenden Material an ausgewählten Stellen zu bilden.
Wie aus 4(c) klar ersichtlich ist, ist bei der Ausführungsform die Dicke des lichtdurchlässigen Substrats 101 so eingestellt, dass sie im Wesentlichen gleich ist der Lichtkonvergenzstrecke jedes Linsenelements 105. Die Lichtkonvergenzstrecke ist die Strecke, die im Wesentlichen gleich ist f × n, wenn die Brennweite jedes Linsenelements 105 in Luft f und der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Substrats 101 n ist.
Dritte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms
5 zeigt die Schritte bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verallgemeinerter Form.
Zunächst wird wie in 5(a) dargestellt in einer Oberflächenbehandlung eine Schicht 501 mit hoher Durchlässigkeit gleichmäßig auf dem lichtdurchlässigen Substrat 101 ausgebildet. Die Oberflächenbehandlungsschicht 501 ist bezüglich jeder der Zusammensetzungen für die Linsenelemente, die auf dieser Schicht abzuscheiden sind, flüssigkeitsabweisend. Mit anderen Worten, wenn jede der Zusammensetzungen für die Linsenelemente ein hydrophobes Material ist, sind sie wasserabwei send, während sie dann, wenn jede der Zusammensetzungen für die Linsenelemente ein lipophiles Material ist, hydrophil sind.
Die Oberflächenbehandlungsschicht 501 wird nach einer beliebigen verschiedener Dünnfilm-Techniken wie Schleuderbeschichten, Tauchen, Drucken, Sprühen, Abscheidung aus der Dampfphase, Sputtern oder durch Bilden eines selbstorganisierenden Films gemäß den physikalischen Eigenschaften des Materials der Oberflächenbehandlungsschicht 501 aufgebracht.
Von diesen Techniken eignet sich die Technologie zur selbstorganisierenden Bildung eines Dünnfilms für die vorliegende Erfindung, da die flüssigkeitsabweisende Eigenschaft des selbstorganisierenden Films gut gesteuert werden kann und zur Bildung des selbstorganisierenden Films keine Spezialgeräte erforderlich sind.
Der selbstorganisierende Film ist ein molekularer Film, der organische Moleküle enthält. Die organischen Moleküle enthalten jeweils eine Funktionsgruppe, die sich mit dem lichtdurchlässigen Substrat 101 verbinden kann; eine Funktionsgruppe wie eine lyophile oder eine flüssigkeitsabweisende Gruppe, die gegenüber der vorigen Funktionsgruppe vorgesehen ist, um die Art der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 101 zu modifizieren (d. h. die Oberflächenenergie zu steuern); und eine normale Kohlenstoffkette, die sich mit diesen Funktionsgruppen verbindet, oder eine Kohlenstoffkette, von der ein Abschnitt abzweigt. Diese organischen Moleküle verbinden sich mit dem lichtdurchlässigen Substrat 101 und sind selbstorganisierend, um einen molekularen Film wie einen monomolekularen Film zu bilden. Der selbstorganisierende Film enthält eine bindende Funktionsgruppe, die mit Molekülen des lichtdurchlässigen Substrats 101 reagieren können, sowie andere Moleküle in geraden Ketten. Es handelt sich hier um einen Film, bei dem die Verbindungen mit sehr hohen Orientierungseigenschaften durch die Wechselwirkung zwischen den Molekülen in geraden Ketten ausgerichtet sind. Da der selbstorganisierende Film durch Ausrichten einzelner Moleküle gebildet wird, handelt es sich um einen gleichmäßigen Film auf molekularer Ebene. Mit anderen Worten, da sich die gleichen Moleküle auf der Oberfläche des Films befinden, ist die Oberfläche des Films gleichmäßig und kann mit Oberflächeneigenschaften wie hervorragende Flüssigkeitsabweisung und einer lyophilen Eigenschaft versehen werden.
Beispiele für Verbindungen, aus denen der selbstorganisierende Film besteht, sind u. a. Alkylsilane, die eine Alkylgruppe enthalten, oder Fluoralkylsilane wie Heptadecafluortetrahydrodecyltriethoxysilan oder Trifluorpropyltrimethoxysilan. Der selbstorganisierende Film ist ausführlich z. B. in "An Introduction to Uitrathin Organic Films", Ulman, Academic Press, offenbart.
Wenn die Oberflächenbehandlungsschicht 501 unter Verwendung des selbstorganisierenden Films gebildet wird, werden beliebige der oben genannten Materialverbindungen und des lichtdurchlässigen Substrats 101 in denselben abgedichteten Behälter eingebracht. Wenn die Temperatur der Raumtemperatur entspricht, wird die Oberflächenbehandlungsschicht 501 erzeugt, indem er einige Tage in diesem Zustand belassen wird. Wenn der gesamte abgedichtete Behälter auf einer Temperatur im Bereich von 100°C gehalten wird, kann die Oberflächenbehandlungsschicht 501 innerhalb von etwa drei Stunden gebildet werden. Da also der Schritt zur Bildung der Oberflächen behandlungsschicht 501 unter Verwendung des selbstorganisierenden Films sehr einfach ist und keine Spezialgeräte erfordert, ist er zur Herstellung eines großen Durchlichtschirms besonders geeignet.
Der Licht absorbierende Film 502 wird auf der Rückseite der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 101 gebildet, auf der sich die Oberflächenbehandlungsschicht 501 befindet. Die Licht absorbierende Schicht 502 besteht aus einem Material mit einer flachen Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren Bereich und mit einer hohen Absorptionsfähigkeit für Laserlicht. Gemäß den physikalischen Eigenschafen der Licht absorbierenden Schicht 502 wird diese nach einer beliebigen von verschiedenen Dünnfilmtechniken wie Schleuderbeschichten, Tauchen, Drucken, Sprühen, Abscheidung aus der Dampfphase, Sputtern oder durch Bilden eines selbstorganisierenden Films aufgebracht.
Dann werden wie in 5(b) dargestellt die Zusammensetzungen 108 für die Linsenelemente vom Piezo-Strahlaufzeichnungskopf 103 auf die Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 101, wo sich die Oberflächenbehandlungsschicht 501 befindet, ausgestoßen, wodurch die Vorstufen 104 entstehen. Da jedoch im Gegensatz zur ersten und zweiten Ausführungsform keine Strukturen oder Muster vorhanden sind, die benachbarte Linsen trennen, sind besondere Maßnahmen zur getrennten Ausbildung der einzelnen Linsenelemente erforderlich.
6(a) zeigt die Beziehung zwischen dem Durchmesser einer Linsenvorstufe 104 und einem Landezielpunkt 601 für die Zusammensetzung für das Linsenelement auf dem lichtdurchlässigen Substrat 101. Nachdem die Zusammensetzungen 108 für die Linsenelemente in der Nähe des Zielpunktes 601 aufgetroffen sind, verlaufen sie und breiten sich mit Kontaktwinkeln aus, die durch die Benetzbarkeit relativ zur Oberflächenbehandlungsschicht 501 bestimmt werden, wodurch die Linsenvorstufen 104 gebildet werden, deren Krümmungen von den Oberflächenspannungen der Zusammensetzungen 108 für die Linsenelemente bestimmt werden. Die ebenen Formen der Vorstufen 104 sind im Wesentlichen kreisförmig mit einem Durchmesser SP, wobei die Zielpunkte 601 im Wesentlichen die Mittelpunkte sind. Wenn also wie in 6(b) gezeigt der Abstand P zwischen benachbarten Zielpunkten 601 so ist, dass P > SP, können einzelnen Linsenvorstufen 104, die voneinander getrennt sind, gebildet werden. Wenn P sehr viel größer als SP ist, werden die toten Räume zwischen den Linsenvorstufen 104 zu groß, so dass die Lichtdurchlässigkeit des Durchlichtschirms verringert wird, was also nicht bevorzugt ist. Wenn außerdem wie in 6(c) gezeigt der Abstand P zwischen benachbarten Zielpunkten 601 so eingestellt ist, dass P < SP ist, nachdem die Zusammensetzungen 108 für die Linsenelemente aufgetroffen sind, vereinigen sich die Zusammensetzungen für benachbarte Linsenelemente, so dass keine getrennten Linsenvorstufen gebildet werden können.
Wenn deshalb eine Teilung PN zwischen den benachbarten Düsen 103a und 103b des Piezo-Strahlaufzeichnungskopfes 103 so ist, dass PN > SP, ist es möglich, benachbarte einzelne Linsenvorstufen 104 getrennt zu bilden. Obwohl hier das Beispiel der Einstellung der Teilung PN zwischen benachbarten Düsen beschrieben worden ist, ist offensichtlich, dass die gleichen Vorteile erzielt werden können, wenn eine Abtastteilung des Piezo-Strahlaufzeichnungskopfes 103 geeignet eingeregelt wird, indem die Teilung PN zwischen dem benachbarten Düsen so eingestellt wird, dass sie sich von den Teilungen zwischen den benachbarten Linsenvorstufen 104 unterscheidet.
Außerdem ist es möglich, den Betrachtungswinkel des Durchlichtschirms zu steuern, indem die die benachbarten Linsenvorstufen 104 stoffschlüssig zu einer integralen Struktur vereint werden.
Die Teilungen zwischen den Zielpunkten 601 brauchen über den gesamten Durchlichtschirm nicht gleichmäßig zu sein, so dass sie auf Basis der gewünschten Merkmale frei eingestellt werden können. Wenn beispielsweise die Teilungen in vertikaler Richtung variabel sind, kann die Anzahl der Zusammensetzungen für die Linsenelemente, die verschmelzen, gesteuert werden, um den vertikalen Betrachtungswinkel einzuregeln, oder die Teilungen und horizontaler und vertikaler Richtung können weniger regelmäßig sein, um Moiré zu verringern, das aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem Bildlicht und dem optisch regelmäßigen Muster der Linsenelemente auftritt.
Danach trifft wie in 5(c) dargestellt Laserlicht 503 von der Seite des Linsenelements 105 aus mit einer Intensität gleich dem oder größer als der Schwellenwert auf, das in konvergierten Zustand ein Verschmelzen/Verdampfen oder einen Abtrag des Materials von der Licht absorbierenden Schicht 502 verursacht, und in der Nähe der Licht absorbierenden Schicht 502 konvergiert. Das Verschmelzen/Verdampfen oder ein Abtrag wird an ausgewählten Stellen des Licht absorbierenden Schicht 502 in der Nähe des konvergierenden Abschnitts des Laserlichts 503 bewirkt, wodurch offene Abschnitte 504 gebildet werden. Bei diesem Schritt kann jedes Linsenelement 105 im Zustand der Linsenvorstufe sein, und wenn z. B. eine Aushärtungsreaktion oder eine Reaktion zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit durch das Laserlicht 503 erfolgt, so dass Änderungen in einen mehr bevorzugten Zustand erzielt werden, kann der Schritt vereinfacht werden, was zu bevorzugen ist.
Die offenen Abschnitte 504 eines Musters 505 aus Licht absorbierendem Material lassen das Bildlicht durch, das von jedem Linsenelement 105 konvergiert worden ist. Geschlossene Abschnitte 505 sind lichtabsorbierend, so dass sie das Außenlicht absorbieren.
Wie hinreichend bekannt ist, muss das Laserlicht einen hohen Energiewert haben, um ein Verschmelzen/Verdampfen oder einen Abtrag des Materials von der Licht absorbierenden Schicht zu bewirken. Beispiele für Laser, die ein solches Laserlicht erzeugen, sind ein Excimer-Laser mit z. B. XeF, ein Nd:YAG-Laser, ein YAG-Laser, ein Ti:Al₂O₃-Laser und ein Laser, der Licht erzeugt, nachdem Änderungen der Oberwelle und der Wellenlänge vorgenommen worden sind, sowie ein Farbstoff-Laser. Um das großflächige lichtdurchlässige Substrat 101 über seine ganze Fläche mit intensiven Laserlicht zu bestrahlen, ist das Abtasten der gesamten Fläche mit einem kleinflächigen Laserlichtfleck durch Licht ablenkende Mittel unter dem Gesichtspunkt wirksam, dass vermieden wird, dass der Lasergerät groß und kompliziert wird.
Vierte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms
7 zeigt die Schritte bei der vierten Ausführungsform in verallgemeinerter Form.
Wie in 7(a) dargestellt wird vom Piezo-Strahlaufzeichnungskopf 103 eine Phasenobjektzusammensetzung 801 des Volumentyps auf die Rückseite der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 101 ausgestoßen, wo das Muster 102 aus Licht absorbierendem Material und die Linsenelement 105 bereits gebildet worden sind, wodurch Phasenobjektvorläufer 802 des Volumentyps gebildet werden.
Die Phasenobjektvorläufer 802 des Volumentyps werden aus einem Material mit hoher Lichtdurchlässigkeit, die im Wesentlichen über die gesamte sichtbare Zone flach ist, und haben eine zufällige Form- und Anordnungsverteilung, die von dem Ausmaß abhängt, in dem die Kohärenz des Bildlichtes verringert wird. Eine solche Form- und Anordnungsverteilung ergibt sich, indem die Flüssigkeitsmenge der Phasenobjektzusammensetzung 801 des Volumentyps, die vom Piezo-Strahlaufzeichnungskopf 103 ausgestoßen wird, willkürlich geändert wird, oder indem die Abtastrichtung und Abtastdichte des Piezo-Strahlaufzeichnungskopfes 103 willkürlich geändert werden.
Danach wird wie in 7(b) dargestellt das Phasenobjekt 803 des Volumentyps mit mehr bevorzugten Eigenschaften versehen, indem die Phasenobjektvorläufer 802 des Volumentyps z. B. durch Bestrahlung mit Licht, Erwärmen oder dgl. ausgehärtet werden.
Durch Ausbilden des Phasenobjekts 803 des Volumentyps auf der Rückseite der Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats 101, wo die Linsenelemente 105 gebildet werden, kann also die Kohärenz des Bildlichtes verringert werden, so dass es möglich ist, ein qualitativ hochwertiges Bild mit wenigen Flecken zu genießen.
Fünfte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Durchlichtschirms
Obwohl bei der ersten bis vierten Ausführungsform die Zusammensetzungen für die Linsenelemente oder die Phasenobjektzusammensetzung des Volumentyps unter Bezugnahme auf optisch transparente Materialien beschrieben worden sind, die z. B. von einem Piezo-Strahlaufzeichnungskopf ausgestoßen werden, ist es möglich, sehr kleine Teilchen mit Licht streuender Eigenschaft zuzumischen, um die Lichtdiffusionswirkung jedes Linsenelements weiter zu erhöhen. Beispiele für solche sehr kleinen Teilchen sind Glas-, Styrol- und Acrylperlen, deren durchschnittliche Teilchendurchmesser im Bereich von wenigen Mikron bis zu 20 μm liegen. Die Typen der sehr kleinen Teilchen sind jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt
Die oben beschriebenen Zusammensetzungen für die Linsenelemente sind bei der ersten bis vierten Ausführungsform gleichermaßen anwendbar und stellen effektive Materialien zur Einstellung des Betrachtungswinkels des Durchlichtschirms dar.
(Modifikationen)
Obwohl der Piezo-Strahlaufzeichnungskopf als das Kopfelement beschrieben worden ist, das Tropfen von z. B. Zusammensetzungen für die Linsen ausstößt, können auch andere Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe mit ähnlichen Funktionen verwendet werden. Ein typisches Beispiel ist ein Bubblejet-Aufzeichnungskopf.
Obwohl die untere Oberfläche jedes Linsenelements als rechteckige Form beschrieben worden ist, kann sie auch eine elliptische Form oder eine unbestimmte Form haben.
Obwohl ferner die Elemente aus Licht absorbierendem Material als im Querschnitt mit sich verjüngender Form beschrieben worden sind, können sie auch Querschnitte mit rechteckigen Parallelepipedformen oder gekrümmten Formen haben.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie detailliert oben beschrieben worden ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms bereitgestellt, dessen Aufbau Muster aus Licht absorbierendem Material an den Stellen aufweist, die den Stellen der Linsenelemente entsprechen, die nebeneinander auf einem lichtdurchlässigen Material angeordnet werden, sowie den den Grenzabschnitten zwischen den Linsenelementen entsprechenden Stellen. Bei diesem Verfahren werden sehr kleine Tröpfchen aus Zusammensetzungen für die Linsenelemente ausgestoßen und treffen auf das lichtdurchlässige Substrat. Aus den Tröpfchen der Zusammensetzungen für die Linsenelemente werden die Linsenelemente oder deren Vorstufen gebildet. Dadurch kann ein heller Durchlichtschirm kostengünstig hergestellt werden, der einen hohen Kontrast hat und qualitativ hochwertige Bilder mit geringerer Moirébildung und wenigen Flecken anzeigen kann.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Durchlichtschirms, aufweisend: Bilden einer Anordnung aus Linsenelementen (105) nebeneinander auf einer der Oberflächen eines lichtdurchlässigen Substrats (101); Bilden eines Musters aus Licht absorbierendem Material (102) auf der einen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats (101) oder auf der gegenüberliegenden Seite an Stellen, die den Grenzabschnitten zwischen den Linsenelementen (105) entsprechen; bei dem die Linsenelemente oder ihre Vorstufen dadurch gebildet werden, dass bewirkt wird, dass Tropfen (108) aus flüssigen Linsenzusammensetzungen ausgestoßen werden und auf der einen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats auftreffen, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Linsenelemente (15) aus verschiedenen flüssigen Zusammensetzungen für die Linsenelemente gebildet werden, die sich nicht leicht mischen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Mittel, durch das bewirkt wird, dass sehr kleine Tropfen der Linsenzusammensetzungen ausgestoßen werden und auftreffen, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (103) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (103) ein Piezo-Strahl-Aufzeichnungskopf ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Oberflächenform jedes der Linsenelemente (105) durch Einstellen der Oberflächenspannung und Viskosität jeder der flüssigen Linsenzusammensetzungen sowie der Benetzbarkeit jeder der flüssigen Linsenzusammensetzungen und der Oberfläche, mit der jede der flüssigen Linsenzusammensetzungen in Kontakt kommt, eingegrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das die Ausbildung des Musters aus Licht absorbierendem Material (102) in Form eines Damms auf der einen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats (101) oder auf seiner gegenüberliegenden Seite vor dem Bilden mindestens eines der Linsenelemente (105) oder seiner Vorstufen aufweist, indem sehr kleine Tropfen der flüssigen Linsenzusammensetzungen ausgestoßen werden und in der Nähe eines lichtdurchlässigen Abschnitts der dammförmigen Muster (102) aus Licht absorbierendem Material auftreffen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Muster aus Licht absorbierendem Material (102; 402; 502) und die Linsenelemente (105) auf verschiedenen Oberflächen des lichtdurchlässigen Substrats (101) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Muster aus Licht absorbierendem Material (102; 402; 502) oder seine Vorstufen gebildet wird bzw. werden, indem bewirkt wird, dass Tropfen einer flüssigen Licht absorbierenden Zusammensetzung ausgestoßen werden und auftreffen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Mittel, durch das bewirkt wird, dass die Tropfen der flüssigen Zusammensetzung aus dem Licht absorbierenden Material ausgestoßen werden und auftreffen, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (103) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (103) ein Piezo-Strahl-Aufzeichnungskopf ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das die Eingrenzung der ebenen Form jedes der Linsenelemente (105) auf der einen Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats (101) vor dem Ausbilden mindestens eines der Linsenelemente (105) oder ihrer Vorstufen aufweist, wobei die Eingrenzungsoperation mindestens eine chemische Operation und eine Bildungsoperation einer eingegrenzten Form ist, die die Ausbreitung der flüssigen Zusammensetzungen für die Linsenelemente auf dem transparenten Substrat (101) eingrenzt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Schritt der Eingrenzung der ebenen Form jedes der Linsenelemente (105) der gleiche ist wie der Schritt der Bildung der Muster aus Licht absorbierendem Material.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die spektralen Eigenschaften des lichtdurchlässigen Substrats (101), jedes der Linsenelemente (105) und des Musters aus Licht absorbierendem Material (102; 402; 502) im sichtbaren Bereich im Wesentlichen flach sind.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Linsenelemente (105) so gebildet werden, dass die Form ihrer Unterseite im Wesentlichen rechteckig ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem RH < RV, wobei RH der Krümmungsradius jedes der Linsenelemente (105) in horizontaler Richtung des Durchlichtschirms und RV der Krümmungsradius jedes der Linsenelemente (105) in vertikaler Richtung des Durchlichtschirms ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem WH < WV, wobei WH die Breite jedes der Linsenelemente (105) in horizontaler Richtung und WV die Breite jedes der Linsenelemente (105), das zu bilden ist, in vertikaler Richtung ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Abstände zwischen benachbarten Zielpunkten der Flüssigkeitstropfen der Linsenzusammensetzungen in der Ebene des Durchlichtschirms nicht gleichmäßig sind.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Abstände zwischen benachbarten Zielpunkten der Flüssigkeitstropfen der Linsenzusammensetzungen in horizontaler und vertikaler Richtung verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem PH > PV, wobei PH die Abstände zwischen benachbarten Zielpunkten der Flüssigkeitstropfen der Linsenzusammensetzungen in horizontaler und PV die Abstände in vertikaler Richtung sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner den Schritt der Bildung mindestens eines Phasenobjekts (802) des Volumentyps oder deren Vorstufen aufweisend, indem bewirkt wird, dass Tropfen der flüssigen Zusammensetzungen für die Phasenobjekte des Volumentyps ausgestoßen und abgeschieden werden, wobei die Phasenobjekte (802) des Volumentyps nebeneinander auf einer Oberfläche des lichtdurchlässigen Substrats (101), die die der einen Oberfläche, auf der die Linsenelemente (105) gebildet worden sind, gegenüberliegt in zufälliger Phasenverteilung angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms nach Anspruch 19, bei dem das Mittel, durch das bewirkt wird, dass die sehr kleinen Tropfen der flüssigen Zusammensetzungen für die Phasenobjekte des Volumentyps ausgestoßen werden und auftreffen, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (103) ist.
Verfahren zur Herstellung eines Durchlichtschirms nach Anspruch 20, bei dem der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf (103) ein Piezo-Strahl-Aufzeichnungskopf ist.