TW200527027A - Optical element - Google Patents

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200527027 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 一投影電視典型地包括三陰極射線管⑴尺^)，其對應於 紅I及綠二主要顏色。一投影透鏡組合利用多個透鏡以 放大該顯現於CRT面板上之影像，並將該影像投射到一較 大的觀看螢幕上。使用在投影電視機中的CRTs傳統上具一3 至9吋之直徑。該投射到螢幕上之影像通常具有一以對角線 測量從40至60吋或更大之尺寸大小。 【先前技術】 每-CRT具有-緊鄰該CRT面板裝設之相聯放大透鏡系 統。通常地’該透鏡組合包括至少一「A」透鏡元件、至少 B」透鏡元件、及至少—「c」透鏡元件。不管該透鏡 凡件之數量多少，通常在本藝中統稱其為「A」，「B」及「C」 透鏡群。亦即，每一「群」可由一或多個透鏡元件所構成。 該「B」透鏡群通常包括—玻璃製透鏡，而該「a」及「C」 透鏡群則可為塑膠製者。然而，_ 了解每—群可包括一或」 多個玻璃製之透鏡及一或多個塑膠製之透鏡。或者，該等 透鏡組合T包括所有玻璃透鏡或所有塑膠透鏡。 這些透鏡典型地包括—連接至該透鏡之固定凸緣。此凸 緣可被予遮蔽以阻擋不需要的光透射穿過或接近該凸緣。 該遮蔽範圍可沿著光學曲線向上伸展至-在該曲線上之一 位置，在此處光線被允許穿過該透鏡或「通光孔徑」。 該遮蔽可被塗佈於該凸緣上。然而，在遮蔽面上塗佈的 缺點包括：需要-額外之遮蔽塗佈及後續清洗程序、從塗 94500.doc 200527027 佈過程中釋放出不需要之揮發性有機成分、從塗佈及清洗 過程中產生有害廢料、及後續處理步驟困難等等，僅列— 些如上。 【發明内容】 大體而I，本發明係、有關於光學a件，封應用於許多 用途，例如包括顯示器之光學透鏡組合，諸如投影電視機、 顯示器及其他包括該光學元件之裝置。 在一實施例中，一光學元件包括一非平面透鏡，其具有 一透鏡周緣，而圍繞該透鏡周緣的是一與該周緣形成整體 之凸緣。該凸緣具有一第一平面及一相對該第一平面之第 二平面。一環狀塑膠製不透光遮蔽層被熔接至該凸緣第一 平面或該凸緣第二平面，並伸展到該非平面透鏡上。 在另一實施例中，一投影電視機包括一光源、一顯示媒 介、及一置於該光源與該顯示媒介間之透鏡元件。該透鏡 元件包括一非平面透鏡，其具有一透鏡周緣，而圍繞該透 鏡周緣的是一與該周緣形成整體之凸緣。該凸緣具有一第 一平面及一相對該第一平面之第二平面。一環狀塑膠製不 透光遮蔽層被熔接至該凸緣第一平面或該凸緣第二平面。 在又一貫施例中，一形成一光學元件之方法包括形成一 具有一透鏡周緣之非平面透鏡及一圍繞該透鏡周緣之凸 緣。該凸緣具有一第一平面及一相對該第一平面之第二平 面。一環狀塑膠製不透光遮蔽層被熔接至該凸緣第一平面 或該凸緣第二平面，並伸展到該非平面透鏡上。 以上有關本發明之概要說明並非意圖敘述本發明之每一 94500.doc 200527027 已揭示實施例或每一實施狀況。下列所附圖式、詳細說明 及範例將尤其可作為本發明諸實施例之例示說明。 【實施方式】 本發明之光學元件及製造光學元件之方法被認為係可適 用在許多需要經遮蔽光學元件之應用上，包括例如光學組 合，光學投影系統如投影電視、顯示器及其他包含該光學 組合之裝置。雖然本發明並不作如此的限制，但將透過以 下所提供針對諸多範例之討論而獲致對本發明各方面之理 解。 對下列已被界定了的名詞，所有之定義均將適用於本文 之中’除非一不同的定義被賦予在申請專利範圍或此說明 書中之任何地方。 「聚合物」一詞將被了解包括聚合物、共聚物（例如使用 二或多不同單體所構成之聚合物）、齊聚物與其組合，以及 可藉由例如共擠形成或包括酯基移轉作用之反應而形成一 可熔混之混合物型式之聚合物、齊聚物或共聚物。除非另 有指示說明，成塊及無規則共聚物兩者均被包含在内。 「塑膠」一詞係指一聚合物，通常是合成物，其可結合 其他成分，諸如治療劑、填充劑、強化劑、著色劑、塑化 劑等。該混合物可在加熱及壓力下被成形或模製，並以機 械加工成高尺寸精度，再經修整，並最後加工完成於其已 :化之：態。一熱塑性塑膠可藉由加熱而被再度軟化至其 取初狀一而一熱固性塑膠則不可藉由加熱被再度軟化至 其最初狀態。 94500.doc 200527027 “ ‘接」、「進行熔接」或「經熔接的」均係指，由r量 如熱能而將諸元件連接、組合、焊接在-起者。 之透Hi透：」一辭則意指—具有一球狀或非球狀透鏡 之透先物體，其中該透鏡係為 鏡、雙凸面透鏡、或其他類似者。凸透鏡、雙凹面透 :端點表示之數字範圍將包括所有納於該範圍中之數 子（例如，1至5包括 =於本說明書及所附中請專利範圍中者，該單數型式 之一」及「該」包含複數對象，除非本文内容中清楚地 作不同之規定。因此，請參考例如一包含「—化合物」之 組合物將包括-由二或多化合物所構成之混合物。如用於 本說明書及所时請專利範財者，「或」—詞通帶被用以 取其包括「及/或」之意義’除非本文内容中清楚地作不同 之規定。 圖1係根據本發明之—實施例所實施之—透鏡⑽之立體 圖。該非平面透鏡100之一f曲部份101具有一周緣ιι〇及一 形成整體之凸緣120,其中該凸緣12〇沿該周緣ιι〇處圍繞該 非平面透鏡1 〇 〇之該彎曲部份1 〇 1。 該凸緣丨20具有一第一平面123、一相對該第一平面123 之第二平面127、及一由介於該第一平面123與該第二平面 m間的距離所界定之凸緣厚度125。該凸緣12〇可具有任何 需要之厚度125。該凸緣120可具有一至少為01 mm或丨mm 至25 mm或1 mm至l〇 mm之厚度（mm為毫米）。該凸緣第一 表面123及凸緣第二表面127可為平面的。該透鏡1〇〇之凸緣 94500.doc 200527027 一熱塑性材料例如聚丙烯酸酯或多 120及彎曲部份101可用 元碳酸脂製成。 一環狀塑膠製不透光遮蔽層130被熔接至該周緣110且至 其内，並至該透鏡100該彎曲部份101上（以形成該通光孔 徑），亦被熔接至該第一表面123或該第二表面127之任一 者、或是第-表面123及該第二表面127兩者上。該環狀塑 膠製不透光遮蔽層130可被熔接至一部份該第一表面123或 整個該第-表面123。該環狀塑膠製不透光遮蔽層13〇可被 熔接至一部份該第二表面127或整個該第二表面127。該環 狀塑膠製不透光遮蔽層13 〇可被炼接至僅一部份該第二表 面127及/或一部份該第一表面123。該環狀塑膠製不透光遮 蔽層130可以不伸展至該周緣11〇之内，或甚至不伸展到該 彎曲部份1 0 1上，此端視該透鏡i 00之特別用途而定。 該環狀塑膠製不透光遮蔽層130可具有一為〇1 111111至1 mm(0.004至 〇·〇4口寸）或 0.2 mm至 0_4 mm(〇.〇〇7至 〇·〇ΐ5吁）之 尽度。δ亥凸緣120及環狀塑膠製不透光遮蔽層Bo可具有一 不超過1 mm、不超過〇·75 mm、或不超過〇·5 mm之同心度。 該塑膠製遮蔽層130玻璃態化溫度（Tg)可相等或大於該凹 或凸透鏡玻璃態化溫度（Tg)。該塑膠製遮蔽層130玻璃態化 溫度（Tg)較佳係1_5〇%、1-25%、1-15%、或ι_ι〇%大於該凹 或凸透鏡之玻璃態化溫度（T g)。該環狀塑膠製不透光遮蔽層 13 0可用一熱塑性材料例如聚丙烯酸酯、多元碳酸脂、及其 他類似物製成，且可包含一染料或顏料（黑色、灰色、棕色、 或其他顏色）以提供不透光性質。 94500.doc 200527027 雖然圖1顯示一「C」透鏡1 〇〇，但包括一遮蔽層之任何透 鏡均被涵蓋於此。此外，在一投影電視的說明中，該透鏡 100可為一「A」透鏡、「B」透鏡、「C」透鏡、或其他類似 物。 圖2係圖1所示之該非平面透鏡1〇〇之前視圖。該非平面透 鏡200具有一被一透鏡周緣210所圍繞之彎曲部份201及一 圍繞該透鏡210之凸緣表面223。該環狀塑膠製不透光遮蔽 層23 0可被熔接至該凸緣表面223，該透鏡周緣210及至該彎 曲部份201上。該凸緣具有一為1 mm至75 mm或3 mm至2 5 mm或5 mm至15 mm之寬度Fw。該環狀塑膠製不透光遮蔽層 230可具有一大於該凸緣寬度1^之寬度Mw，如此可導致該 環狀塑膠製不透光遮蔽層230可伸展於該凸緣表面223之整 個寬度且到達該透鏡200在該透鏡周緣210内之彎曲部份 201上。該環狀塑膠製不透光遮蔽層230可具有一寬度Mw， 其至少係1%、10%、20%、或30%大於該凸緣寬度匕。該環 狀塑膠製不透光遮蔽層230可具有一小於該凸緣寬度匕之 寬度Mw，如此可導致該環狀塑膠製不透光遮蔽層23〇可伸 展自該透鏡200之該彎曲部份201或該透鏡周緣21 〇並到達 該凸緣表面223上；而該環狀塑膠製不透光遮蔽層230寬度 Mw至少係1%、1〇%、20%、或30%小於該凸緣寬度Fw，並 留下一部份該凸緣表面223沒有該環狀塑膠製不透光遮蔽 層 230 〇 該凸緣223可具有一凸緣内徑Fid及一凸緣外徑F(>d。該遮 蔽23 0可具有一遮蔽内徑Mid及一遮蔽外徑Μ"。該遮蔽外徑 94500.doc -10- 200527027

Mod可等於或小於該凸緣外徑F()d。該遮蔽外徑M()d可為 1-20%、1_1〇%、或1-5%小於該凸緣外徑F()d。該遮蔽内徑 Mid可等於或小於該凸緣内徑Fid。該遮蔽内徑Mid可為 1-20%、1_1〇%、或1-5%小於該凸緣内徑Fid。因此，一部份 該遮蔽230可被熔接至該透鏡周緣21〇上並伸展至該透鏡 200之彎曲部份201上。 圖3根據本發明之一實施例所實施之一環狀塑膠製不透 光遮蔽層300之立體圖。該環狀塑膠製不透光遮蔽層3〇〇具 有一遮蔽第一表面323、一相對之遮蔽第二表面327、及一 由其間之距離所界定之遮蔽厚度Mt。在被熔接至該透鏡丨〇〇 及200之前，該環狀塑膠製不透光遮蔽層3〇〇可為平面的。 如前所述的，該環狀塑膠製不透光遮蔽層3〇〇具有一遮蔽内 徑Mid及一遮蔽外徑MQd。 圖4係供製造圖1所示之該透鏡1〇〇之一模面4〇〇的前視 圖。該所示之模面400係利用注射模製方法；然而，任何使 用熱與壓力以形成一透鏡的方法均被涵蓋於此。該模面4〇〇 可具有一非平面透鏡表面410。該所示之透鏡表面41〇係一 凸面。一凸緣凹槽420圍繞該透鏡表面41〇,且一轉換區4〇5 被設置於該凸緣凹槽420與該透鏡表面41〇之間。多個真空 口 430可被設置於該凸緣凹槽42〇内。一外壁415圍繞該凸緣 凹槽420。此外，一閘門440被設置以允許熔融的透鏡材料 得經由該凸緣凹槽420而進入該模4〇〇内。 圖5係沿圖4之線5_6所取之模面剖面圖，其中顯示其係於 形成該透鏡100之前。該模面500可具有一非平面透鏡表面 94500.doc -11 - 200527027 5 1 0。该所示透鏡表面5 l 〇係一凸面。一凸緣凹槽5 2 〇圍繞該 透鏡表面510,且一轉換區505被設置於該凸緣凹槽52〇與該 透鏡表面510之間。多個真空口 530可被設置於該凸緣凹槽 520内。一外壁515圍繞該凸緣凹槽52〇。此外，一閘門54〇 被設置以允許熔融的透鏡材料得經由該凸緣凹槽52〇而進 入該模5 0 0内。 一環狀塑膠製不透光遮蔽層550被顯示放置於該凸緣凹 槽520内。該環狀塑膠製不透光遮蔽層55〇包含一部份555， 其伸展超過該轉換區505而至該透鏡表面510上。該部份555 可伸展任何距離至該透鏡曲面510上，例如i 111111至5瓜瓜或二 mm至4 mm。該模500可為足夠地熱以便使該環狀塑膠製不 透光遮蔽層550可如圖5所示般地變形；或者，該環狀塑膠 製不透光遮蔽層550可因該被強制驅入該模之透鏡材料所 作用之壓力或如圖6所示之模面板壓力而如圖5所示般地變 形。 該真空口 530可施予一真空至該環狀塑膠製不透光遮蔽 層550以維持該環狀塑膠製不透光遮蔽層55〇於定位·，然 而，其他的校準裝置亦可被運用。該閘門540可被置於該外 土 5 1 5内，以便使仏融的透鏡材料流動於該該環狀塑膠製不 透光遮蔽層550頂面上。該遮蔽55〇可牢固地配置在該凸緣 凹槽520中，以形成一與該外壁515間之緊配合，或者該遮 蔽550可配置於該凸緣凹槽52〇中但與該外壁515分隔任何 之距離，例如〇」mm至i mm(〇〇〇4至〇〇4⑹或〇·2咖至〇·4 mm(0.007至 0.015吋）或 〇 3 mm(〇 • 012吋）。 94500.doc 200527027 圖6係沿圖4之線5-6所取之該模600之剖面圖，其中顯示 其係於形成該透鏡100之後。一模面板670可被置於該模面 6 1 0上，以構成一可成形該透鏡1 〇〇之穴。可為任何乾淨熱 塑性材料之熔融透鏡材料將經由該閘門640而進入該模6〇〇 内’並流至包含超出該轉換區605之該部份655之該環狀塑 膠製不透光遮蔽層650上。該熔融透鏡材料流至該透鏡表面 6 10上，以形成該透鏡之彎曲部份660。該熔融透鏡材料成 形該凸緣665及透鏡660。該熔融透鏡材料與該環狀塑膠製 不透光遮蔽層650熔合而構成一單一元件。 在該透鏡100成形期間，該模600之溫度可為任何足以將 該環狀塑膠製不透光遮蔽層650變形後進入該凸緣凹槽630 及透鏡表面610之溫度，例如70°C至100°C。該炼融透鏡材 料可為任何足以將該環狀塑膠製不透光遮蔽層650熔接至 該凸緣665及/或透鏡660之溫度，例如20〇°c至300°C。該模 600可被填充於任何有用之壓力下，例如7,〇〇〇仟巴（kpa)。 該透鏡100可被成形於任何有用之壓力下，例如7〇,〇〇〇 kpa。 圖7係投影電視機顯示系統之示意圖。一投影電視顯示系 統700包括一光源71 0例如一陰極射線管、一顯示媒介73 〇、 及一被置於該光源7 1 0及該顯示媒介730間之一透鏡組合 720。該光源710發射光線715。該透鏡組合72〇轉換該發射 出光線71 5成為反射光線7 2 5並投射在該顯示媒介上。一透 鏡組合720的細節可參，例如美國專利第6,441，976號及美國 專利申請公告第20〇2/0101668 Α1號案中。 本發明不應被認為是限定於上述之特定實施例，而是應 94500.doc -13 - 200527027 被了解後得涵蓋如申請專利範圍所完全界定之本發明各方 面之特質。各種的修改、均等方法及無數本 之結構對於熟習本藝之人丰而一如1 饭建用 士而吕，在檢閱過本說明書中所 者之後，均可㈣察知本發明被予應用於其中。 【圖式簡單說明】 本發明可經由考量針對各實施例之詳細說明並配合參照 下列之附圖而被完全地理解，其中·· 圖1係根據本發明之—實施例所實施之透鏡之立體圖； 圖2係圖1所示之透鏡之前視圖； …圖^係根據本發明之一實施例所實施之環狀塑膠製不透 光遮蔽層之立體圖； 圖4係供製造圖丨所示透鏡之模面之前視圖； 圖5係/σ圖4之線5-6所取之模面剖面圖，其中顯示其係於 形成該透鏡之前； 、、 圖6係沿圖4之線5.6所取之模面剖面圖，其中顯示其係於 形成該透鏡之後；及 圖7係投影電視機顯示系統之示意圖。 雖然本發明可作各種之修改及變更成不同之可替代型 式，但詳情均已透過圖式中之範例而顯示且亦已詳細說明 於上。然而，請了解本說明之意圖並非欲將本發明限制於 所述之諸特定實施例。相反地，本說明之意圖在於涵蓋所 有落入本發明精神及範圍内之修改、均等及可選擇替代例。 【主要元件符號說明】 100 非平面透鏡 94500.doc 200527027 101 彎曲部份 110 周緣 120 凸緣 123 第一平面 127 第二平面 130 環狀塑膠製不透光遮蔽層 200 非平面透鏡

201 彎曲部份 210 透鏡周緣 223 凸緣表面 230 環狀塑膠製不透光遮蔽層 300 環狀塑膠製不透光遮蔽層 323 遮蔽第一表面 327 遮蔽第二表面 400 模面

405 轉換區 410 透鏡表面 415 外壁 420 凸緣凹槽 430 真空口 440 閘門 500 模面 505 轉換區 510 非平面透鏡表面 94500.doc -15- 200527027 515 外壁 520 凸緣凹槽 530 真空口 540 閘門 555 部份 600 模 600 模面

605 轉換區 610 透鏡表面 640 閘門 650 環狀塑膠製不透光遮蔽層 655 部份 660 彎曲部份 670 模面板 700 投影電視顯示系統

710 光源 715 光線 725 光線 720 透鏡組合 730 顯示媒介 94500.doc -16-

Claims (1)

1. 200527027 十、申請專利範圍： 1. 一種光學元件，其包括： a) 一非平面透鏡，盆且右一读於闽 …、有透鏡周緣，而圍繞該透鏡周 緣的是-與該周緣形成整體之凸緣，該凸緣具有_第 一平面及一相對該第一平面之第二平面；及 b) -環狀塑膠製不透光遮蔽層，其㈣接至該凸緣第— 平面或該凸緣第二平面，並伸展到該非平面透鏡上。 2·如請求項1之光學元件，其中該環狀塑膠製不透光遮蔽層 具有一 0.2 mm至0.4 mm之厚度。 3·如請求項丨之光學元件，其中該凸緣具有一丨至以㈤瓜之厚 度。 4.如請求項丨之光學元件，其中該凸緣及該遮蔽具有一不超 過〇·5 mm之同心度。 士明求項1之光學元件’其中該塑膠製遮蔽層具有一塑膠 製遮蔽層玻璃態化溫度，且該凹或凸透鏡具有一凹或凸 透鏡破璃態化溫度，而該塑膠製遮蔽層玻璃態化溫度大 於該凹或凸透鏡玻璃態化溫度。 6·如請求項1之光學元件，其中該塑膠製遮蔽層係由一聚丙 烯酸酯製成，而該凹或凸透鏡亦由一聚丙晞酸酯製成。 7·如請求項1之光學元件，其中該塑膠製遮蔽層係被直接地 溶接至該凸緣第一平面或該凸緣第二平面。 8·如請求項1之光學元件，其中該塑膠製遮蔽層具有一寬 度’且該凸緣具有一寬度，而該塑膠製遮蔽層寬度大於 該凸緣寬度。 94500.doc 200527027 9. 10. 11. 12· 13. 14. 如請求項1之光學元件，其中該凸緣第一平面及該凸緣第 二平面係為平面的。 如請求項1之光學元件，其中該環狀塑膠製不透光遮蔽層 被熔接至該透鏡周緣及該整個第一平面或該整個第二平 面。 一種投影電視，其包括： a) —光源； b) —顯示媒介；及 c) 一透鏡元件，其被置於該光源及該顯示媒介之間；其 中該透鏡元件包含： i) 一非平面透鏡，其具有一透鏡周緣，及圍繞該透鏡 周緣之一與該周緣形成整體之凸緣，該凸緣具有一 第一平面及一相對該第一平面之第二平面；及 π) —裱狀塑膠製不透光遮蔽層，其被熔接至該凸緣第 一平面或該凸緣第二平面。 如明求項11之投影電視，其中該環狀塑膠製不透光遮蔽 層伸展到該非平面透鏡上。 如凊求項11項之投影電視’其中該光源係一陰極射線管。 -種製造-光學元件之方法’其包括下列步驟： a) 成形一非平面透鏡，1具有一透鏡周緣及一圍繞該透 鏡周緣之凸緣，其中該凸緣具有一第一平面及一相對 該第一平面之第二平面；及 b) 熔接一環狀塑膠製不透来冷齡 衣+逍尤巡献層至該凸緣第一平面或 該凸緣第二平面，並伸展到該非平面透鏡上。 94500.doc 200527027 15. 16. 17. 18. 19. 20. 如請求項14之方法，其中該嫁接_環狀塑膠製不透光遮 蔽層之步驟與該成形一非平面透鏡之步驟是同時發生 的；該非平面透鏡具有一透鏡周緣及一圍繞該透鏡周緣 之凸緣，其中該凸緣具有一第一平面及一相對該第一平 面之第二平面。 如請求項14之方法，其中該成形之步驟包括以注射模製 成形一具有一透鏡周緣之非平面透鏡及一圍繞該透鏡周 緣之平面凸緣，其中該平面凸緣具有一第一平面及一相 對該第一平面之第二平面。 如請求項16之方法’其中該成形之步驟另包括置放該環 狀塑膠製不透光遮蔽層於—模面上，且此係在該非平面 透鏡成形於該模面上之前。 如請求項17之方法，其中該成形之步驟另包括注射一非 平面透鏡材料於該環狀塑膠製不透光遮蔽層上，且此係 在一足以將該環狀塑膠製不透光遮蔽層熔接至該非平面 透鏡材料之溫度下。 如請求項18之方法，其中該成形之步驟包括置放該具有 一寬度之環狀塑膠製不透光遮蔽層及該具有一寬度之凸 緣’而在此處該遮蔽層寬度大於該凸緣寬度。 月求項19之方法，其中該溶接之步驟包括溶接該凸緣 及该遮蔽而具有不超過0.5 mm之同心度。 94500.doc