JP2004326069A - Optical projector, its optical projection display member and its manufacturing method - Google Patents

Optical projector, its optical projection display member and its manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical projection display member capable of improving contrast and display efficiency and sharply reducing manufacturing costs and and shortening manufacturing time and to provide an optical projector capable of increasing display size and improving both of contrast and display efficiency. <P>SOLUTION: The optical projection display member comprises optical focusing structure, an optical panel and an optical absorption layer. The optical focusing structure has a plurality of micro optical focusing elements. The optical absorption layer is arranged between the optical focusing structure and the optical panel and provided with a plurality of optical transmission windows, and each of the optical transmission windows is allowed to correspond to each micro optical focusing element. The optical transmission windows are formed by an optical exposure/development method. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は光学投射装置とその光学投射表示部材及びその製造方法に関り、特に高コントラストを有する光学投射装置及びその光学投射表示部材とその製造方法に関る。   The present invention relates to an optical projection device, an optical projection display member thereof, and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical projection device having high contrast, an optical projection display member thereof, and a method of manufacturing the same.

現在の表示器は薄型化、大型化の方向に発展する傾向を見せており、このような発展状況では、投射表示器は厚みが薄く、寸法が大きいなどの特徴を有するので、投射表示器が次第に従来のテレビを取り替えて表示器の主流商品の一つとなりつつある。多種類の投射表示器の中では、バック投射表示器が最も重要である。   Current displays are showing a tendency to develop in the direction of thinning and enlargement.In such developments, projection displays have characteristics such as thin thickness and large dimensions. It is gradually replacing conventional televisions and becoming one of the mainstream products for display devices. Of the various types of projection displays, the back projection display is the most important.

現在のバック投射表示器において、そのスクリーンには下記の主な機能上の要求がある。
(1)表示器の視角を増大させて、可視範囲を拡大させる。
(2)表示器を保護して、表示器内の部品を外部のちりや、水気から影響を受けないようにする。
(3)外部の迷光の反射を制御して、表示器のコントラストを向上する。
In the current back projection display, the screen has the following main functional requirements.
(1) The viewing angle of the display is increased to increase the visible range.
(2) Protect the display so that the components inside the display are not affected by external dust or moisture.
(3) The contrast of the display is improved by controlling the reflection of external stray light.

目下のスクリーン製作技術では上記(1)、(2)の要求は容易に達成できるが、上記(3)の要求を達成しながら同時により高い有効光透過率を達成するには、目下のスクリーンでは理想的な効果を挙げるには至らない。   With the current screen manufacturing technology, the above requirements (1) and (2) can be easily achieved, but in order to achieve the higher effective light transmittance while simultaneously achieving the above requirement (3), the current screen needs to be It does not lead to the ideal effect.

一般に、現在のバック投射表示器のスクリーンはアメリカ特許第2378252号に開示された方法で達成されている。図1及び図2に示すように、スクリーン100は光学パネル102と光学球104の間に光吸収物質層106を加え、この光吸収物質層106が外部の迷光を吸収することでその反射を防ぎ、同時に光学球104及び光学パネル102により光線の角度を拡大して、可視範囲を増大させる。   In general, current back projection display screens are achieved in the manner disclosed in U.S. Pat. No. 2,378,252. As shown in FIGS. 1 and 2, the screen 100 includes a light absorbing material layer 106 between the optical panel 102 and the optical sphere 104, and the light absorbing material layer 106 absorbs external stray light to prevent its reflection. At the same time, the angle of the light beam is enlarged by the optical sphere 104 and the optical panel 102 to increase the visible range.

然しながら、この技術における一つの先天的な限度として、入射光が背後側から垂直角度で入射すると、容易にスクリーン全体を透過できる(図1に示す如く)。また光線が一定の角度θで入射すると、光吸収物質層106に吸収され易く、透過率が低下する(図2に示す如く)。図1及び図2から分かるように、光線の入射角度θが大きくなるほど、面する光吸収物質層106の厚みが大きくなる(図1ではL1であり、図2ではL2である)ので、スクリーン100全体の効率を大幅に低下させ、さらにスクリーン100全体の均一性にも影響する。図3に示すように、現在の技術では、光線が光学投射組立体108からスクリーン100に照射する入射角度θが20°〜30°に達するため、上述の現象は無視できない。   However, one innate limitation of this technique is that when incident light is incident at a vertical angle from behind, it can easily pass through the entire screen (as shown in FIG. 1). When a light beam enters at a fixed angle θ, it is easily absorbed by the light absorbing material layer 106, and the transmittance is reduced (as shown in FIG. 2). As can be seen from FIGS. 1 and 2, the larger the incident angle θ of the light beam, the larger the thickness of the light absorbing material layer 106 that faces (L1 in FIG. 1 and L2 in FIG. 2). It greatly reduces the overall efficiency and also affects the overall uniformity of the screen 100. As shown in FIG. 3, in the present technology, the above-described phenomenon cannot be ignored because the incident angle θ at which the light beam irradiates the screen 100 from the optical projection assembly 108 reaches 20 ° to 30 °.

上記の問題を解決するため、本発明はコントラストと表示効率を同時に向上させる、光学投射表示部材を提供することを目的とする。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an optical projection display member that simultaneously improves contrast and display efficiency.

また、本発明は製造コスト及び製造時間を大幅に低下させる光学投射表示部材を提供することをもう一つの目的とする。   It is another object of the present invention to provide an optical projection display member that significantly reduces manufacturing cost and manufacturing time.

この他、本発明は表示サイズをさらに拡大して、同時にコントラストと表示効率を向上させる光学投射装置を提供することを別の目的とする。   In addition, another object of the present invention is to provide an optical projection device that further increases the display size and simultaneously improves the contrast and the display efficiency.

上記の目的を達成するため、本発明は光学集束構造と、光学パネル及び光吸収層と、を有する光学投射表示部材を提供する。前記光学集束構造は複数のマイクロ光学集束素子を有する。前記光吸収層は前記光学集束構造と前記光学パネルの間にあって、複数の光学透過窓を備え、前記複数の光学透過窓のそれぞれは各マイクロ光学集束素子と互いに対応する。前記光学透過窓は光学露光現像法により形成される。   In order to achieve the above object, the present invention provides an optical projection display member having an optical focusing structure, an optical panel and a light absorbing layer. The optical focusing structure has a plurality of micro optical focusing elements. The light absorbing layer is provided between the optical focusing structure and the optical panel, and includes a plurality of optical transmission windows, each of the plurality of optical transmission windows corresponding to each micro optical focusing element. The optical transmission window is formed by an optical exposure and development method.

本発明は、光学集束構造と光吸収層を有する光学投射表示部材、をさらに提供する。前記光学集束構造は複数のマイクロ光学集束素子を備える。前記光吸収層は、前記光学集束構造の焦点付近にあって、複数の光学拡散反射窓を有し、前記複数の光学拡散反射窓のそれぞれは各マイクロ光学集束素子と互いに対応する。前記光学拡散反射窓は光学露光現像法により形成される。   The present invention further provides an optical projection display member having an optical focusing structure and a light absorbing layer. The optical focusing structure includes a plurality of micro optical focusing elements. The light absorption layer has a plurality of optical diffuse reflection windows near a focal point of the optical focusing structure, and each of the plurality of optical diffuse reflection windows corresponds to each micro optical focusing element. The optical diffuse reflection window is formed by an optical exposure and development method.

さらに、上述の光学投射表示部材において、光学集束構造と光吸収層の間に光学拡散透過材料層を形成してもよい。   Further, in the above-described optical projection display member, an optical diffusion transmission material layer may be formed between the optical focusing structure and the light absorbing layer.

上述の光学投射表示部材において、光学透過窓若しくは光学拡散反射窓を形成する方法は露光現像法である。この他、光学透過窓又は光学拡散反射窓の位置は光線が光学集束構造に照射された後、集束したスポットの位置によって変化し、且つ光学透過窓または光学拡散反射窓の形状は前記光線の光路の形状に対応する。   In the optical projection display member described above, a method of forming an optical transmission window or an optical diffuse reflection window is an exposure and development method. In addition, the position of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window changes according to the position of the focused spot after the light beam is applied to the optical focusing structure, and the shape of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window is the optical path of the light beam. Corresponding to the shape.

この他、本発明は、光学投射組立体及び光学投射表示部材を備える光学投射装置をさらに提供し、前記光学投射組立体は光学映像ビームを提供するために設けられ、前記光学投射表示部材は光学集束構造と、光学パネルと、光吸収層とを有し、前記光学投射組立体からの光学映像ビームを受けるために設けられる。前記光学集束構造は複数のマイクロ光学集束素子を有する。前記光吸収層は前記光学集束構造と前記光学パネルの間にあって、複数の光学透過窓を備え、前記複数の光学透過窓のそれぞれは各マイクロ光学集束素子と互いに対応し、なお、前記複数の光学透過窓は光学露光現像法により形成される。   In addition, the present invention further provides an optical projection device including an optical projection assembly and an optical projection display member, wherein the optical projection assembly is provided to provide an optical image beam, and the optical projection display member is optical. It has a focusing structure, an optical panel, and a light absorbing layer, and is provided for receiving an optical image beam from the optical projection assembly. The optical focusing structure has a plurality of micro optical focusing elements. The light absorbing layer is provided between the optical focusing structure and the optical panel, and includes a plurality of optical transmission windows, each of the plurality of optical transmission windows corresponding to each micro optical focusing element, and further including the plurality of optical transmission windows. The transmission window is formed by an optical exposure and development method.

また、本発明は、光学投射組立体及び光学投射表示部材を備える光学投射装置をさらに提供し、前記光学投射組立体は光学映像ビームを提供するために設けられ、前記光学投射表示部材は光学集束構造、及び光吸収層を有し、前記光学投射組立体からの光学映像ビームを受けるために設けられる。前記光学集束構造は複数のマイクロ光学集束素子を有する。前記光吸収層は前記光学集束構造の焦点付近にあって、複数の光学拡散反射窓を備え、前記複数の光学拡散反射窓のそれぞれは各マイクロ光学集束素子と互いに対応し、なお、前記複数の光学拡散反射窓は光学露光現像法により形成される。   The present invention further provides an optical projection device comprising an optical projection assembly and an optical projection display member, wherein the optical projection assembly is provided for providing an optical image beam, and the optical projection display member is provided with an optical focusing device. And a light absorbing layer, and is provided for receiving an optical image beam from the optical projection assembly. The optical focusing structure has a plurality of micro optical focusing elements. The light absorbing layer is near a focal point of the optical focusing structure, and includes a plurality of optical diffuse reflection windows, each of the plurality of optical diffuse reflection windows corresponding to each micro optical focusing element, The optical diffuse reflection window is formed by an optical exposure and development method.

上記本発明の光学投射表示部材において、光学透過窓若しくは光学拡散反射窓を形成する方法は露光現像法である。この他、光学透過窓又は光学拡散反射窓の位置は光線が光学集束構造に照射された後、集束したスポットの位置によって変化し、且つ光学透過窓または光学拡散反射窓の形状は前記光線の光路の形状に対応する。   In the optical projection display member of the present invention, the method of forming the optical transmission window or the optical diffuse reflection window is an exposure and development method. In addition, the position of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window changes according to the position of the focused spot after the light beam is applied to the optical focusing structure, and the shape of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window is the optical path of the light beam. Corresponding to the shape.

この他、上記本発明の光学投射表示部材において、ホログラム(Hologram)型またはフレネル・レンズ(Fresnel lens)型のような超薄型拡大鏡をさらに備える。   In addition, the optical projection display member of the present invention may further include an ultra-thin magnifier such as a hologram type or a Fresnel lens type.

さらに、本発明の光学投射表示部材の製造方法は、先ず光学集束構造を用意し、この光学集束構造上に複数のマイクロ光学集束素子を形成し、その後、この光学集束構造上に感光材料層を形成し、次に露光現像法を行って、この感光材料層に複数の光学窓形状のパターンを形成してから、一部の感光材料層を除去して、感光材料層内に複数の光学窓の形状を有するパターン・ブロックを形成する。   Further, in the method for manufacturing an optical projection display member of the present invention, first, an optical focusing structure is prepared, a plurality of micro optical focusing elements are formed on the optical focusing structure, and then a photosensitive material layer is formed on the optical focusing structure. After forming a plurality of optical window-shaped patterns in the photosensitive material layer by performing exposure and development methods, a part of the photosensitive material layer is removed, and a plurality of optical windows are formed in the photosensitive material layer. Is formed.

この他、上記本発明の光学投射表示部材の製造方法において、感光材料層の形成方法はフォトレジストを塗布して形成される。また、上記本発明の光学投射表示部材の製造方法において、パターン・ブロックに材料層を形成してもよく、さらにはこの材料層及び感光材料層上に光学パネルを形成してもよい。感光材料層の材料が光吸収物質を含む場合は、前記材料層は光学透過材料層または光学拡散反射材料層である。   In addition, in the method of manufacturing the optical projection display member of the present invention, the photosensitive material layer is formed by applying a photoresist. In the method of manufacturing an optical projection display member of the present invention, a material layer may be formed on the pattern block, and further, an optical panel may be formed on the material layer and the photosensitive material layer. When the material of the photosensitive material layer contains a light absorbing substance, the material layer is an optically transmissive material layer or an optically diffusely reflective material layer.

また、上記本発明の光学投射表示部材の製造方法において、パターン・ブロックに材料層を形成した後、感光材料層を除去して、除去された部分に別の材料層を形成してもよく、さらには前記材料層の上に光学パネルを形成しても良い。   Further, in the method of manufacturing an optical projection display member of the present invention, after forming a material layer on the pattern block, the photosensitive material layer may be removed, and another material layer may be formed on the removed portion. Further, an optical panel may be formed on the material layer.

この他、上記本発明の光学投射表示部材の製造方法において、前記露光現像ステップは所定の光源使用位置に露光光源を提供し、この露光光源が光学集束構造によって感光材料層に集束する。このうち、前記感光材料層に用いられるフォトレジストはポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジストである。また、感光材料層の一部を除去する方法として、既に露光された感光材料層を除去してもよく、若しくはまだ露光されていない感光材料層を除去してもよい。   In addition, in the method of manufacturing an optical projection display member according to the present invention, the exposing and developing step provides an exposing light source at a predetermined light source use position, and the exposing light source converges on the photosensitive material layer by an optical converging structure. Among them, the photoresist used for the photosensitive material layer is a positive photoresist or a negative photoresist. As a method of removing a part of the photosensitive material layer, the photosensitive material layer which has been already exposed may be removed, or the photosensitive material layer which has not been exposed may be removed.

上記から分かるように、本発明の光学投射表示部材によれば、光学透過窓または光学拡散反射窓の形成方法は光学露光現像法であって、且つ露光光源がこの光学投射表示部材の所定の光源位置にあるので、光学透過窓の形状、位置は入射したビームが前記光学集束構造に集束された後の光路と対応して、所定光源からの光が必要のない損耗を最低限に抑え、表示効率を大幅に向上できる。   As can be seen from the above, according to the optical projection display member of the present invention, the method of forming the optical transmission window or the optical diffuse reflection window is an optical exposure and development method, and the exposure light source is a predetermined light source of the optical projection display member. Since the optical transmission window is located at the position, the shape and the position of the optical transmission window correspond to the optical path after the incident beam is focused on the optical focusing structure, and the wear from which the light from the predetermined light source is unnecessary is minimized, and the display is performed. Efficiency can be greatly improved.

また、所定の不透過区に光吸収物質層を形成するので、外部または光学投射組立体からの迷光を有効に吸収することができる。さらに、外部の入射光が光学投射表示部材に入射する場合も、屈折率の違いでその入射光を光吸収物質層に屈折することができるので、コントラストを大幅に向上することができる。   In addition, since the light absorbing material layer is formed in the predetermined opaque area, stray light from the outside or the optical projection assembly can be effectively absorbed. Further, even when external incident light is incident on the optical projection display member, the incident light can be refracted to the light absorbing material layer by a difference in refractive index, so that the contrast can be greatly improved.

本発明の光学投射表示部材の光学透過窓または光学拡散反射窓が簡易な光学露光現像原理により容易に位置合わせができるので、製造コストと時間を大幅に減少させることができる。   Since the optical transmission window or the optical diffuse reflection window of the optical projection display member of the present invention can be easily aligned by a simple optical exposure and development principle, the production cost and time can be greatly reduced.

この他、本発明による光学投射表示部材の光学透過窓または光学拡散反射窓の形状、サイズは光の入射角の変化に伴って自動的に調整されるので、光学投射表示部材の表示サイズが増大しても、光学透過窓または光学拡散反射窓はなお最適の透過若しくは反射位置にあり、且つ光学透過窓または光学拡散反射窓の開口面積を最小サイズに保持できる。   In addition, since the shape and size of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window of the optical projection display member according to the present invention are automatically adjusted according to the change of the incident angle of light, the display size of the optical projection display member increases. Even so, the optical transmission window or the optical diffuse reflection window is still in the optimal transmission or reflection position, and the opening area of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window can be kept to a minimum size.

さらに、本発明の光学投射装置は、上記の光学投射表示部材を表示スクリーンとして使用するので、表示サイズを拡大するとき、同時に最適のコントラストと表示効率を得ることができる。   Furthermore, since the optical projection device of the present invention uses the above-mentioned optical projection display member as a display screen, it is possible to obtain optimal contrast and display efficiency at the same time when the display size is enlarged.

本発明による表示部材は、光学透過窓または光学拡散反射窓の形成方法が光学露光法であり、且つ露光光源が表示部材の所定光源の位置にあるので、光学透過窓の形状、位置は所定の光源のビームが前記光学集束構造に集束された後のビームの経路と互いに対応して、所定光源の光が必要ない損耗を最小限に抑え、表示効率を大幅に向上させることができる。   In the display member according to the present invention, since the method of forming the optical transmission window or the optical diffuse reflection window is an optical exposure method, and the exposure light source is located at a position of a predetermined light source of the display member, the shape and position of the optical transmission window are predetermined. Corresponding to the path of the beam after the beam of the light source is focused on the optical focusing structure, the wear that does not require the light of the predetermined light source can be minimized, and the display efficiency can be greatly improved.

また、所定の不透過区に光吸収物質層を形成するので、外部または光学投射組立体における迷光を有効に吸収することができ、さらには外部の入射光が表示部材に入射する場合も、その入射光を屈折率の違いで光吸収物質層に屈折するので、コントラストを大幅に向上することができる。   Further, since the light-absorbing material layer is formed in a predetermined opaque zone, stray light in the outside or the optical projection assembly can be effectively absorbed.Furthermore, even when external incident light is incident on the display member, Since the incident light is refracted by the light absorbing substance layer due to the difference in the refractive index, the contrast can be greatly improved.

本発明の表示部材の光学透過窓または光学拡散反射窓は簡易な光学露光現像原理によって容易に位置合わせができるので、製造コストと時間を大幅に減少することができる。   Since the optical transmission window or the optical diffuse reflection window of the display member of the present invention can be easily aligned by a simple optical exposure and development principle, the manufacturing cost and time can be greatly reduced.

この他、本発明の表示部材の光学透過窓または光学拡散反射窓の形状、サイズは入射角の変化に伴って自動的に調整されるので、表示部材の表示サイズを拡大した場合でも、光学透過窓または光学拡散反射窓は最適の透過若しくは反射位置にあって、しかも光学透過窓または光学拡散反射窓の開口面積を最小サイズに保持することができる。   In addition, the shape and size of the optical transmission window or the optical diffuse reflection window of the display member of the present invention are automatically adjusted according to the change of the incident angle. The window or optical diffuse reflection window is in the optimal transmission or reflection position, and the opening area of the optical transmission window or optical diffuse reflection window can be kept to a minimum size.

さらに、本発明による光学投射装置は、前記表示部材を表示スクリーンとして使用するので、表示サイズを拡大した際に、同時に最適のコントラストと表示効率を得ることができる。   Furthermore, the optical projection device according to the present invention uses the display member as a display screen, so that when the display size is enlarged, optimal contrast and display efficiency can be obtained at the same time.

以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。よって、本発明は後付する特許請求の範囲により限定される。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and there are design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention. Accordingly, the invention is limited by the appended claims.

本発明の上記目的と、特徴をさらに明確にするため、以下で実施の形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。   In order to further clarify the above objects and features of the present invention, embodiments will be described in detail below with reference to the drawings.

図4は本発明による表示部材の局部略図である。図4に示すように、表示部材200は光学集束構造206と、光学パネル202と、光学露光現像法により形成された光学透過窓208を有する光吸収物質層204と、を備える。   FIG. 4 is a partial schematic view of a display member according to the present invention. As shown in FIG. 4, the display member 200 includes an optical focusing structure 206, an optical panel 202, and a light absorbing material layer 204 having an optical transmission window 208 formed by an optical exposure and development method.

光学パネル202はその片方の面からの入射光を他方の面から散乱させる。その作用原理は、光学パネル202と外部の空気の間の屈折率の違いによって、光が光学パネル202の表面から出る際に比較的大きい散乱角を生成させるので、広視角の目的を達することができる。   Optical panel 202 scatters incident light from one surface from the other surface. The principle of operation is that the difference in the refractive index between the optical panel 202 and the outside air creates a relatively large scattering angle when light exits the surface of the optical panel 202, so that it can achieve the purpose of a wide viewing angle. it can.

光学集束構造206は複数のマイクロ光学集束素子210を備える。各マイクロ光学集束素子210は片側からの入射光をもう一側に集束させて、入射した光源を一焦点に集束させる。   The optical focusing structure 206 includes a plurality of micro optical focusing elements 210. Each micro optical focusing element 210 focuses incident light from one side to the other side and focuses the incident light source to one focal point.

光吸収物質層204は、光学パネル202と光学集束構造206の間にあって、必要ない迷光を吸収できる。このほか、光吸収物質層204内に複数の光学透過窓208を備え、光学透過窓208の位置はマイクロ光学集束素子210の集束焦点と互いに対応する。また、光学透過窓208の材料は例えば、空気、光学拡散透過物質または光学透過物質である。このほか、光学透過窓208の形成方法は例えば露光現像法などの光学露光現像法である。   The light absorbing material layer 204 is located between the optical panel 202 and the optical focusing structure 206 and can absorb unnecessary stray light. In addition, a plurality of optical transmission windows 208 are provided in the light absorbing material layer 204, and the positions of the optical transmission windows 208 correspond to the focal points of the micro optical focusing element 210. The material of the optical transmission window 208 is, for example, air, an optical diffusion transmission material, or an optical transmission material. In addition, the method of forming the optical transmission window 208 is an optical exposure and development method such as an exposure and development method.

次に、第1実施の形態で本発明による表示部材300の製造方法を説明する。図5Aに示すように、まず、複数のマイクロ光学集束素子314を有する光学集束構造302を用意する。次に、光学集束構造302上に、光吸収物質をドープした感光材料層304aを形成する。感光材料層304aの材料は例えばポジ型感光材料、ネガ型感光材料もしくは前記のうちいずれの感光材料を含んだフォトレジストである。   Next, a method for manufacturing the display member 300 according to the present invention will be described in the first embodiment. As shown in FIG. 5A, first, an optical focusing structure 302 having a plurality of micro optical focusing elements 314 is prepared. Next, a photosensitive material layer 304a doped with a light absorbing substance is formed on the optical focusing structure 302. The material of the photosensitive material layer 304a is, for example, a positive photosensitive material, a negative photosensitive material, or a photoresist containing any of the above photosensitive materials.

そして、所定の使用光源の位置(大体図6における光学投射組立体310の位置)に、例えばUV光源などの露光光源(図示せず)を設置する。またこの露光光源の発光タイプは光学投射組立体310のタイプと同様である。   Then, an exposure light source (not shown) such as, for example, a UV light source is installed at a predetermined position of the used light source (approximately the position of the optical projection assembly 310 in FIG. 6). The light emission type of the exposure light source is the same as that of the optical projection assembly 310.

続いて、露光光源を駆動して光線を発光させる。この光線は(図の矢印が示すように)入射角度θで光学集束構造302に入射して、そのマイクロ光学集束素子314の集束作用により、感光材料層304a上に集束スポットを形成すると共に、この部分の感光材料層304aを露光させる。また、この部分の形状は露光光源の光路と対応している。   Subsequently, the exposure light source is driven to emit light. This light beam enters the optical focusing structure 302 at an incident angle θ (as indicated by the arrow in the figure), and forms a focused spot on the photosensitive material layer 304a by the focusing action of the micro-optical focusing element 314. A portion of the photosensitive material layer 304a is exposed. The shape of this portion corresponds to the optical path of the exposure light source.

その後、図5Bに示すように、露光された感光材料層304aを除去して複数の開口部306aを有し、光吸収物質層304bとする感光材料層を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 5B, the exposed photosensitive material layer 304a is removed to form a photosensitive material layer having a plurality of openings 306a and serving as a light absorbing material layer 304b.

次に、図5Cに示すように、開口部306aにおいて光学透過材料層を形成して光学透過窓306bとする。このほか、光学透過窓306bは直接空気から構成してもよい。その後、光学透過窓306b及び光吸収物質層304b上に光学パネル308を形成する。このようにして、表示部材300の製作が完了する。   Next, as shown in FIG. 5C, an optically transmissive material layer is formed in the opening 306a to form an optically transmissive window 306b. Alternatively, the optical transmission window 306b may be directly made of air. After that, the optical panel 308 is formed on the optical transmission window 306b and the light absorbing material layer 304b. Thus, the production of the display member 300 is completed.

図6に示すように、上記本発明の表示部材300と光学投射組立体310を組み合わせると本発明による光学投射装置312が得られる。光学投射組立体310は光学投射装置312が必要な映像ビームを提供する。光学投射組立体310は、例えば映像を生じる光弁(lightvalve)及び投射レンズから構成され、光弁が生じた映像が投射レンズを通してすい状体の角度で表示部材300に入射する。この他、光学投射組立体310は、映像ビームを生じる光弁のみにより構成してもよい。また、表示部材300は前記すい状体の角度の範囲内の光線を受光でき、且つこの光線に含まれる光情報を表示する。   As shown in FIG. 6, when the display member 300 of the present invention and the optical projection assembly 310 are combined, an optical projection device 312 according to the present invention is obtained. The optical projection assembly 310 provides the image beam required by the optical projection device 312. The optical projection assembly 310 includes, for example, a light valve and a projection lens that generate an image, and the image generated by the light valve enters the display member 300 at an angle of the cone through the projection lens. Alternatively, the optical projection assembly 310 may be configured with only a light valve that produces an image beam. In addition, the display member 300 can receive a light ray within the range of the angle of the cone-shaped body, and displays optical information included in the light ray.

本発明による光学透過窓306bは形成される過程で、光学投射組立体310にある露光光源が生成した光線によりパターン化の効果を達成し、この露光光源の発光タイプと光学投射組立体310が使用する光源は類似し且つその照射角度も光学投射組立体310の照射角度と類似するので、露光光源が発した光線の光路は光学投射組立体310と類似し、故に光学透過窓304bも光学投射組立体310の光源光路の形状と対応する。   In the process of forming the optical transmission window 306b according to the present invention, the patterning effect is achieved by the light rays generated by the exposure light source in the optical projection assembly 310, and the light emitting type of the exposure light source and the optical projection assembly 310 are used. Since the light source is similar and the irradiation angle is similar to the irradiation angle of the optical projection assembly 310, the optical path of the light beam emitted by the exposure light source is similar to the optical projection assembly 310, and therefore the optical transmission window 304b is also the optical projection assembly. It corresponds to the shape of the light path of the light source of the solid 310.

本発明の一好適な実施の形態は例えば、その面積が光弁の有効面積とほぼ等しくなるように露光光源を採り、且つこの露光光源の位置を光弁の所在位置とほぼ等しくなるようにする。なお、投射レンズを用いることによって露光光源の拡大率が本来光弁を使用する場合の拡大率にほぼ等しくする。このようにして、表示部材300の各位置に照射された露光ビームが光弁の使用時の映像ビームとほぼ等しくなるので、露光光源により形成された光学透過窓304bの位置及びサイズは、光弁の使用時の映像ビームに必要な位置及びサイズと等しい。   One preferred embodiment of the present invention, for example, takes the exposure light source so that its area is approximately equal to the effective area of the light valve and makes the position of this exposure light source approximately equal to the location of the light valve. . By using the projection lens, the magnification of the exposure light source is made substantially equal to the magnification when the light valve is originally used. In this manner, since the exposure beam applied to each position of the display member 300 becomes substantially equal to the image beam when the light valve is used, the position and size of the optical transmission window 304b formed by the exposure light source are Is equal to the position and size required for the image beam when using.

また、光学透過窓304bの位置は入射光線の角度の違いにより自動的に調整される。このため、集束後の光が最大の透過効果を有する状況においても、最小の窓開口面積を保持することができる。   Further, the position of the optical transmission window 304b is automatically adjusted according to the difference in the angle of the incident light beam. For this reason, the minimum window opening area can be maintained even in the situation where the focused light has the maximum transmission effect.

上記から分かるように、この表示部材上の光学透過窓の位置と形状がともに最適であるので、この表示部材を使用した光学投射装置も同時に最適なコントラストと表示効率を有する。   As can be seen from the above, since the position and shape of the optical transmission window on this display member are both optimal, the optical projection device using this display member also has the optimal contrast and display efficiency.

この他、図7Aから図7Eが示すのは、本発明の第2の実施形態である表示部材の製造フローチャートである。   7A to 7E show a manufacturing flowchart of the display member according to the second embodiment of the present invention.

先ず、図7Aに示すように、複数のマイクロ光学集束素子412を備える光学集束構造402を用意する。次に、光学集束構造402上に、例えばポジ型感光材料層またはネガ型感光材料層などの感光材料層404aを形成する。   First, as shown in FIG. 7A, an optical focusing structure 402 including a plurality of micro optical focusing elements 412 is prepared. Next, a photosensitive material layer 404a such as a positive photosensitive material layer or a negative photosensitive material layer is formed on the optical focusing structure 402.

その後、所定の使用光源の位置(大体図6に示す光学投射組立体310の位置)に、例えばUV光源などの露光光源(図示せず)を設置する。露光光源の発光タイプは光学投射組立体310のタイプと同様であり、例えば点光源である。   Thereafter, an exposure light source (not shown) such as, for example, a UV light source is installed at a predetermined position of the used light source (approximately the position of the optical projection assembly 310 shown in FIG. 6). The emission type of the exposure light source is the same as the type of the optical projection assembly 310, for example, a point light source.

次に、露光光源を駆動して光線を発生させ、光線(図の矢印に示すとおり)を入射角度θで光学集束構造402に入射させて、そのマイクロ光学集束素子412の集束作用により、感光材料層404a上に集束スポットを形成すると共に、この部分の感光材料層404aを露光させる。また、この部分の形状は露光光源の光路と対応する。   Next, the exposure light source is driven to generate a light beam, and the light beam (as indicated by the arrow in the figure) is made incident on the optical focusing structure 402 at an incident angle θ, and the focusing action of the micro-optical focusing element 412 causes the photosensitive material to emit light. A focused spot is formed on the layer 404a, and the photosensitive material layer 404a in this portion is exposed. The shape of this portion corresponds to the optical path of the exposure light source.

その後、図7Bに示すように、露光されていない感光材料層404aを除去して光学集束構造402を露出させた領域404cの感光材料層404bを形成する。続いて、図7Cに示すとおり、領域404c上に光吸収物質層406を形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 7B, the unexposed photosensitive material layer 404a is removed to form a photosensitive material layer 404b in a region 404c where the optical focusing structure 402 is exposed. Subsequently, as shown in FIG. 7C, a light-absorbing material layer 406 is formed over the region 404c.

次に、図7Dに示すように、残留した感光材料層404bを除去して開口部408aを形成する。続いて、図7Eに示すように、開口部408aに光学透過材料層を形成して、光学透過窓408bとする。光学透過窓408bの材料は、例えば光学拡散透過物質または光学透過物質である。この他、光学透過窓408bは直接空気から構成してもよい。その後、光学透過窓408b及び光吸収物質層406上に光学パネル410を形成する。このようにして、表示部材400の製作を完了する。   Next, as shown in FIG. 7D, the remaining photosensitive material layer 404b is removed to form an opening 408a. Subsequently, as shown in FIG. 7E, an optically transparent material layer is formed in the opening 408a to form an optically transparent window 408b. The material of the optical transmission window 408b is, for example, an optical diffusion transmission material or an optical transmission material. In addition, the optical transmission window 408b may be directly made of air. After that, the optical panel 410 is formed on the optical transmission window 408b and the light absorbing material layer 406. Thus, the production of the display member 400 is completed.

さらに、迷光が本発明の表示部材300、400に入射すると、その入射角度と所定の入射角度が異なるので、光吸収物質層304b、406に吸収されて、表示部材300、400が映像を表示する際に、迷光の干渉を受けずに、より好適なコントラストを有する。   Further, when the stray light is incident on the display members 300 and 400 of the present invention, the incident angle and the predetermined incident angle are different, so that the light absorbing material layers 304b and 406 absorb the stray light, and the display members 300 and 400 display an image. In this case, a more favorable contrast is obtained without receiving interference of stray light.

この他、本発明は光学透過窓を有する表示部材を例に説明したが、これに限らず、光学拡散反射窓を有する表示部材に変更してもよい。図8Aに示すように、本発明の表示部材500は前記ステップにおいて開口部306aまたは開口部408aを完成した後、開口部306a、408aにおいて光学拡散反射材料層506を形成することで、本発明の表示部材500を得ることができる。   In addition, although the present invention has been described with reference to a display member having an optical transmission window as an example, the present invention is not limited to this, and may be changed to a display member having an optical diffuse reflection window. As shown in FIG. 8A, after completing the opening 306a or the opening 408a in the above step, the display member 500 of the present invention forms the optical diffusion / reflection material layer 506 in the openings 306a and 408a. The display member 500 can be obtained.

この実施の形態において、光線が行進する経路は光路1、2、3から光学集束構造502のマイクロ光学集束素子508に入射して、マイクロ光学集束素子508を通して光学拡散反射材料層506上に集束する。その後、光学拡散反射材料層506が光路1、2、3を反射して、さらに光学集束構造502を通過して外部に屈折する(即ち光路4、5、6、7、8、9)。   In this embodiment, the path through which the light rays travel is incident on the micro-optical focusing element 508 of the optical focusing structure 502 from the optical paths 1, 2, and 3, and is focused on the optical diffuse reflection material layer 506 through the micro-optical focusing element 508. . Thereafter, the optically diffusive reflective material layer 506 reflects the light paths 1, 2, 3 and refracts further through the optical focusing structure 502 (ie, light paths 4, 5, 6, 7, 8, 9).

この他、図8Bに示すように、光路1、2、3が入射角度θで光学集束構造502に入射すると、光学拡散反射材料層506の位置が製造の際に、自動的に入射角度θの変化に伴って調整されるので、入射角θで入射した光路1、2、3は光吸収物質層504に吸収されることがなく、より好適な表示効率を保持することができる。   In addition, as shown in FIG. 8B, when the optical paths 1, 2, and 3 are incident on the optical focusing structure 502 at an incident angle θ, the position of the optical diffuse reflection material layer 506 is automatically adjusted to the incident angle θ during manufacturing. Since the light paths 1, 2, and 3 that are incident at the incident angle θ are not absorbed by the light-absorbing material layer 504, the display efficiency can be maintained more favorably.

更に、図9に示すように、本発明の表示部材300は、投射光線の輝度と均一度を向上させる光学部材である超薄型拡大鏡316を備えてもよい。超薄型拡大鏡316のタイプは例えばホログラムやフレネル・レンズタイプなどである。   Further, as shown in FIG. 9, the display member 300 of the present invention may include an ultra-thin magnifying mirror 316 which is an optical member for improving the brightness and uniformity of the projected light beam. The type of the ultra-thin magnifying glass 316 is, for example, a hologram or a Fresnel lens type.

また、外部の迷光が本発明の表示部材500に入射すると、その入射角度と所定の入射角度が異なるので光吸収物質層504に吸収されて、表示部材500が映像を表示する際に、外部の迷光の干渉を受けることなくより好適なコントラストを有する。   Further, when external stray light is incident on the display member 500 of the present invention, the incident angle is different from the predetermined incident angle, so that the light is absorbed by the light absorbing material layer 504, and when the display member 500 displays an image, It has a more favorable contrast without being affected by stray light.

この他、本発明による表示部材において、光学集束構造と光学透過窓との間に光学拡散材料層を形成してもよい。その形成方法は、例えば、先ず光学集束構造上に光学拡散透過材料層を塗布して、次にフォトレジストを塗布する。その後、上述の光学露光現像法により光学透過窓を形成すると、本発明の表示部材の別の実施の形態である構造が完成する。この他、この実施の形態では光学パネルを形成して、さらに別の実施の形態である表示部材の構造を得ることができる。   In addition, in the display member according to the present invention, an optical diffusion material layer may be formed between the optical focusing structure and the optical transmission window. The formation method is, for example, to apply an optical diffusion transmission material layer on the optical focusing structure, and then apply a photoresist. Thereafter, when an optical transmission window is formed by the above-described optical exposure and development method, a structure according to another embodiment of the display member of the present invention is completed. In addition, in this embodiment, an optical panel can be formed to obtain a structure of a display member according to still another embodiment.

従来の表示スクリーンの一部を示す略図である。1 is a schematic diagram showing a part of a conventional display screen. 角度θで図1の表示スクリーンに入射する光源を示す略図である。2 is a schematic diagram showing a light source incident on the display screen of FIG. 1 at an angle θ. 従来の光学投射装置を示す略図である。1 is a schematic view showing a conventional optical projection device. 本発明の表示部材の一部を示す略図である。It is the schematic which shows some display members of this invention. 本発明の第1実施に形態である表示部材の製造フローチャートである。3 is a manufacturing flowchart of a display member according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施に形態である表示部材の製造フローチャートである。3 is a manufacturing flowchart of a display member according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施に形態である表示部材の製造フローチャートである。3 is a manufacturing flowchart of a display member according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態である光学投射装置を示す略図である。1 is a schematic diagram illustrating an optical projection device according to an embodiment of the present invention. 本発明の第2実施の形態である表示部材の製造フローチャートである。6 is a flowchart for manufacturing a display member according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施の形態である表示部材の製造フローチャートである。6 is a flowchart for manufacturing a display member according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施の形態である表示部材の製造フローチャートである。6 is a flowchart for manufacturing a display member according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施の形態である表示部材の製造フローチャートである。6 is a flowchart for manufacturing a display member according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施の形態である表示部材の製造フローチャートである。6 is a flowchart for manufacturing a display member according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施の形態である表示部材の一部を示す略図である。13 is a schematic view showing a part of a display member according to a third embodiment of the present invention. 角度θで図8Aの表示部材に入射する光源を示す略図である。8B is a schematic diagram illustrating a light source incident on the display member of FIG. 8A at an angle θ. 本発明の第1実施の形態である光学投射装置の別の実施形態の略図である。5 is a schematic view of another embodiment of the optical projection device according to the first embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

1、2、3、4、5、6、7、8、9 光路
100 スクリーン
102、202、308、410 光学パネル
104 光学球
106、204、304b、406、504 光吸収物質層
108、310 光学投射組立体
110、312 光学投射装置
200、300、400、500 表示部材
206、302、402、502 光学集束構造
208、306b、408b 光学透過窓
210、314、412、508 マイクロ光学集束素子
304a、404a、404b 感光材料層
306b、408b 開口部
316 超薄型拡大鏡
404c 領域
506 光学拡散反射材料層
θ 入射角度
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 light path
100 screen
102, 202, 308, 410 optical panel
104 optical sphere
106, 204, 304b, 406, 504 Light absorbing material layer
108, 310 Optical projection assembly
110, 312 Optical projection device
200, 300, 400, 500 Display members
206, 302, 402, 502 Optical focusing structure
208, 306b, 408b Optical transmission window
210, 314, 412, 508 micro optical focusing element
304a, 404a, 404b photosensitive material layer
306b, 408b opening
316 ultra-thin magnifier
404c area
506 Optical diffuse reflection material layer θ Incident angle

Claims (8)

複数のマイクロ光学集束素子を有する光学集束構造と、
前記光学集束構造の焦点付近にある光吸収層であって、それぞれが前記複数のマイクロ光学集束素子のそれぞれと互いに対応し、光学露光法により形成された複数の光学窓を有する光吸収層と、を備える、
ことを特徴とする光学投射表示部材。
An optical focusing structure having a plurality of micro optical focusing elements,
A light absorbing layer near the focal point of the optical focusing structure, each light emitting layer corresponding to each of the plurality of micro optical focusing elements, and having a plurality of optical windows formed by an optical exposure method, Comprising,
An optical projection display member characterized by the above-mentioned.
前記複数の光学窓の位置は入射ビームが前記光学集束構造に照射した後に集束したスポットの位置に伴って変化し、且つ前記複数の光学窓の形状は前記入射ビームが前記光学集束構造に集束された後の光路の形状に対応し、
前記光学窓の材料が空気、光学拡散透過材料、光学透過材料及び光学拡散反射材料のグループから選ばれた一つであることを特徴とする請求項1に記載の光学投射表示部材。
The position of the plurality of optical windows changes with the position of the spot focused after the incident beam irradiates the optical focusing structure, and the shape of the plurality of optical windows is such that the incident beam is focused on the optical focusing structure. Corresponding to the shape of the optical path after
2. The optical projection display member according to claim 1, wherein a material of the optical window is one selected from the group consisting of air, an optical diffusion transmission material, an optical transmission material, and an optical diffusion reflection material.
光学映像ビームを提供する光学投射組立体と、
前記光学投射組立体からの光学映像ビームを受ける光学投射表示部材と、を備え、
前記光学投射表示部材が、
複数のマイクロ光学集束素子を有する光学集束構造と、
前記光学集束構造の焦点付近にある光吸収層であって、それぞれが前記複数のマイクロ光学集束素子のそれぞれと互いに対応し、光学露光法により形成された複数の光学窓を有する光吸収層と、を備えることを特徴とする光学投射装置。
An optical projection assembly for providing an optical image beam;
An optical projection display member for receiving an optical image beam from the optical projection assembly,
The optical projection display member,
An optical focusing structure having a plurality of micro optical focusing elements,
A light absorbing layer near the focal point of the optical focusing structure, each light emitting layer corresponding to each of the plurality of micro optical focusing elements, and having a plurality of optical windows formed by an optical exposure method, An optical projection device comprising:
前記複数の光学窓の位置は入射ビームが前記光学集束構造に照射した後に集束したスポットの位置に伴って変化し、且つ前記複数の光学窓の形状は前記入射ビームが前記光学集束構造に集束された後の光路の形状に対応し、
前記光学窓の材料が空気、光学拡散透過材料、光学透過材料及び光学拡散反射材料のグループから選ばれた一つであることを特徴とする請求項3に記載の光学投射装置。
The position of the plurality of optical windows changes with the position of the spot focused after the incident beam irradiates the optical focusing structure, and the shape of the plurality of optical windows is such that the incident beam is focused on the optical focusing structure. Corresponding to the shape of the optical path after
4. The optical projection device according to claim 3, wherein the material of the optical window is one selected from the group consisting of air, an optical diffusion transmission material, an optical transmission material, and an optical diffusion reflection material.
複数のマイクロ光学集束素子がその上に形成された光学集束構造を用意するステップと、
前記光学集束構造の焦点付近に感光材料層を形成するステップと、
光学露光現像法を行って、前記感光材料層に複数の第1パターンを形成するステップと、
前記感光材料層の一部を除去して前記感光材料層内に複数の第1パターン・ブロックを形成するステップと、
前記複数の第1パターン・ブロックに第1材料層を形成するステップと、を含むことを特徴とする光学投射表示部材の製造方法。
Providing an optical focusing structure having a plurality of micro optical focusing elements formed thereon;
Forming a photosensitive material layer near the focal point of the optical focusing structure;
Performing an optical exposure and development method to form a plurality of first patterns on the photosensitive material layer,
Removing a portion of the photosensitive material layer to form a plurality of first pattern blocks in the photosensitive material layer;
Forming a first material layer on the plurality of first pattern blocks. A method for manufacturing an optical projection display member, comprising:
前記感光材料層の材料が光吸収物質を含み、且つ前記第1材料層の材料が空気、光学拡散透過材料、光学透過材料及び光学拡散反射材料のグループから選ばれた一つであることを特徴とする請求項5に記載の光学投射表示部材の製造方法。   The material of the photosensitive material layer includes a light absorbing substance, and the material of the first material layer is one selected from the group consisting of air, an optically diffuse transmission material, an optically transparent material, and an optically diffusely reflective material. 6. The method for producing an optical projection display member according to claim 5, wherein 前記光学露光現像法のステップが、
露光光源により露光ビームを生成してから、前記露光ビームを前記感光材料層に投射し、且つ前記露光ビームの角度が実際の光学投射表示映像の源のビームの角度とほぼ等しいか、若しくは、
露光光源によりビームを生成し、このビームが露光投射レンズを通して露光ビームを生成してから、前記露光ビームを前記感光材料層に投射し、且つ前記露光ビームの角度が実際の光学投射表示映像の源のビームの角度とほぼ等しい、
ことを特徴とする請求項5に記載の光学投射表示部材の製造方法。
The step of the optical exposure development method,
After generating an exposure beam by an exposure light source, project the exposure beam onto the photosensitive material layer, and the angle of the exposure beam is substantially equal to the angle of the beam of the source of the actual optical projection display image, or
A beam is generated by an exposure light source, the beam generates an exposure beam through an exposure projection lens, and then the exposure beam is projected onto the photosensitive material layer, and the angle of the exposure beam is the source of the actual optical projection display image. Approximately equal to the angle of the beam of
6. The method for manufacturing an optical projection display member according to claim 5, wherein:
前記感光材料層を除去して、複数の第2パターン・ブロックを形成するステップと、
前記複数の第2パターン・ブロックに第2材料層を形成するステップと、
を更に含み、
前記第2材料層の材料が光吸収物質、空気、光学拡散透過材料、光学透過材料、及び光学拡散反射材料のグループから選ばれた一つであり、且つ
前記第2材料層の材料が光吸収物質を含むとき、前記第1材料層の材料が空気、光学拡散透過材料、光学透過材料、及び光学拡散反射材料のグループから選ばれた一つであり、
前記第2材料層の材料が空気、光学拡散透過材料、光学透過材料、及び光学拡散反射材料のグループから選ばれた一つであるときは、前記第1材料層の材料が光吸収物質を含む、
ことを特徴とする請求項5に記載の光学投射表示部材の製造方法。
Removing the photosensitive material layer to form a plurality of second pattern blocks;
Forming a second material layer on the plurality of second pattern blocks;
Further comprising
The material of the second material layer is one selected from the group consisting of a light absorbing substance, air, an optical diffusion transmission material, an optical transmission material, and an optical diffusion reflection material, and the material of the second material layer is a light absorption material. When containing a substance, the material of the first material layer is one selected from the group consisting of air, an optical diffusion transmission material, an optical transmission material, and an optical diffusion reflection material,
When the material of the second material layer is one selected from the group consisting of air, an optical diffusion transmission material, an optical transmission material, and an optical diffusion reflection material, the material of the first material layer includes a light absorbing material. ,
6. The method for producing an optical projection display member according to claim 5, wherein:
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