CN1442749A - 透射式投影屏及使用该投影屏的透射式投影显示装置 - Google Patents

Abstract

透射式投影屏(3)由集中从背面侧入射的投影光从观察侧射出的菲涅耳透镜片(11)单独或者由配置在背面侧的菲涅耳透镜片(11)和配置在观察侧的双凸透镜(21)组合而构成。在菲涅耳透镜片(11)的观察侧表面上形成菲涅耳透镜(12)，在背面侧的表面上形成粗糙面(13)。菲涅耳透镜片(11)的粗糙面(13)是具有带抗反射性的规定粗糙度的面，优选是菲涅耳透镜片(11)具有规定范围的混浊度值，最好是菲涅耳透镜片(11)的粗糙面(13)具有规定范围的光洁度。

Description

透射式投影屏及使用该投影屏的透射式投影显示装置

技术领域

本发明涉及一种具备菲涅耳(Fresnel)透镜片的透射式投影屏，特别是涉及可显示无重叠图像和双重图像的鲜明图像的透射式投影屏以及使用该透射式投影屏的透射式投影显示装置。

背景技术

作为大画面显示装置，已公知有所谓的透射式投影显示装置，该显示装置是把从背面投影来的投影光(图像光)投影到透射式投影屏上。

如图3所示，一般的透射式投影显示装置101具备透射式投影屏103，向透射式投影屏103发出投影光106的投射器105，反射从投射器105发出的投影光106、并使其入射到透射式投影屏103的背面的反射镜104。

因此，透射式投影屏103、投射器105及反射镜104以图3所示的位置关系容纳于壳体102内。即，透射式投影屏103被设置在壳体102的观察侧前面上部的开设窗上，投射器105设置在壳体102的内侧下部上。另外，反射镜104被配置在壳体102的内侧上部，从而可将从投射器105发出的投影光106由反射镜104反射，使投影光入射到透射式投影屏103的背面侧上。

图4是示出由图3的透射式投影显示装置101使用的具有代表性的透射式投影屏103。

如图4所示，代表性的透射式投影屏103具备配置在背面侧上的菲涅耳透镜片111和配置在观察侧的双凸透镜片121。菲涅耳透镜片111和双凸透镜片121彼此靠近(通常贴紧)。

其中，菲涅耳透镜片111是在观察侧表面上形成菲涅耳透镜112的，背面侧的表面为平坦面114。

在双凸透镜片121的背面侧的表面上以其槽方向朝着垂直方向形成双凸透镜122。观察侧表面中，在背面侧的相当于双凸透镜片122的非集光部的位置上形成防止从观察侧面入射的光反射的黑条123。

对于这种构成的透射式投影显示装置101，从投射器105发出的投影光106由反射镜104反射而入射到透射式投影屏103的背面侧上时，该入射光的一大半穿透透射式投影屏103成为图像光107。

然而，入射光的一部分成为由透射式投影屏103的背面侧的表面反射的反射光108，由反射镜104反射后，再入射到透射式投影屏103上。因此，如此地再入射到透射式投影屏103上的光入射到与最初的投影光106的入射位置不同的位置上，最终作为重叠光109从观察侧射出。

因此，对于这种透射式投影显示装置101而言，当观察透射式投影屏103时，除了原本的图像外，在与其偏离的位置上还可看到重叠的图像。这种重叠图像由于投射器105和透射式投影屏103之间的光路长度(即投影距离)越短则越容易产生，另外，透射式投影屏103和反射镜104间的距离越短越容易产生，因此，其成为使透射式投影显示装置101制作得更薄的大障碍。

然而，为了消除这种重叠图像，目前已提出了在透射式投影屏背面侧的表面上形成防反射层的手段。

但是，这种手段，虽然可减弱重叠图像的强度，但要想完全地消除重叠图像是非常困难的。另外，由于必须在透射式投影屏背面侧的表面上通过蒸镀等手段形成防反射层，因此，制造效率降低，工业应用手段更为复杂。

另一方面，特开平5-158153号公报记载了在由透射式投影屏使用的菲涅耳透镜片的背面上利用梨纹、细线、双凸透镜片等设计凹凸，特别地设计槽方向朝着水平方向的双凸透镜来消除重叠图像的方案。

然而，如特开平5-158153号公报记载的那样，若单纯地在菲涅耳透镜背面上设计凹凸，图像的清晰度容易降低，另外，对比度也容易降低。在菲涅耳透镜背面上设计菲涅耳透镜片时，会进一步助长产生波纹。

发明内容

本发明考虑到以上问题而提出的，其目的在于提供一种可有效地防止因由透射式投影屏背面反射的投影光引起的重叠图像发生，而且制造效率高，不会引起图像的清晰度及对比度下降和助长波纹等的透射式投影屏及具备该透射式投影屏的透射式投影显示装置。

本发明的目的还在于提供一种因湿度变化等环境变化不易导致图像清晰度下降的透射式投影屏及透射式投影显示装置。

本发明另一目的在于提供一种具备集中从背面侧入射的投影光从观察侧射出的菲涅耳透镜片，在上述菲涅耳透镜片观察侧表面上形成菲涅耳透镜，在背面侧的表面上形成粗糙面的透射式投影屏。

对于本发明，对上述菲涅耳透镜片的由JIS(日本工业标准)K7105规定的混浊度值最好是15％-40％，上述菲涅耳透镜片的上述粗糙面的由JIS K7105规定的60°镜面光洁度是20％-45％，20°镜面光洁度最好是5％-15％。

对于本发明，上述菲涅耳透镜片具有使电离放射线硬化性树脂硬化构成的硬化物层和重叠在上述硬化物层上的透明基片，在上述硬化物层上形成上述菲涅耳透镜，优选在上述透明基片中至少不面对上述硬化物层那一侧的表面上形成上述粗糙面。

对于本发明，最好上述菲涅耳透镜片的上述透明基片、于23℃时的24小时浸渍吸水率在0.2％以下。

本发明中，上述菲涅耳透镜片的厚度最好是0.2mm-1.5mm。

本发明中，最好对上述菲涅耳透镜片的上述粗糙表面实施防静电处理。

对于本发明，最好还具备配置在上述菲涅耳透镜片的观察侧上的双凸透镜片。

本发明还可以提供具备上述透射式投影屏，向上述透射式投影屏发出投影光的投射器，反射从上述投射器发出的投影光并使其入射到上述透射式投影屏背面侧上的反射镜的透射式投影显示装置。

根据本发明，由于在菲涅耳透镜片的背面侧表面上形成了粗糙面，因此，能够有效地防止因被菲涅耳透镜背面反射的投影光引起的重叠图像的发生。

根据本发明，通过把菲涅耳透镜片的由JIS K7105规定的混浊度(haze)值定为15％-40％，从而能够有效地防止图像清晰度和对比度的下降。

根据本发明，通过把菲涅耳透镜片的粗糙面的由JIS K7105规定的60°镜面光洁度定为20％-45％，图像的对比度不会降得极低，而且，能够确保被反射镜再次反射、以大角度入射的入射光的反射性，进一步有效地防止重叠图像发生。

此外，根据本发明，通过把上述菲涅耳透镜片的上述粗糙面的由JIS K7105规定的20°镜面光洁度定为5％-15％，就能够抑制以接近于垂直角度入射的入射光的反射，防止图像对比度降得极低。

根据本发明，通过由电离放射线硬化性树脂硬化构成的硬化物层和重叠在上述硬化物层上的透明基片构成上述菲涅耳透镜片，使形成菲涅耳透镜的层和形成粗糙面的层分层，从而能够容易发挥各自的功能，提高制造效率。

根据本发明，通过使菲涅耳透镜片的上述透明基片、于23℃时的24小时浸渍吸水率在0.2％以下，从而，即使因湿度变化等的环境变化也不易翘曲，且不容易降低图像的清晰度。

根据本发明，通过把菲涅耳透镜片的厚度定为0.2mm-1.5mm，则能够有效抑制翘曲和菲涅耳透镜片下部的重叠图像的发生。

根据本发明，通过对菲涅耳透镜片的上述粗糙表面实施防静电处理，就能够提高防尘性及防污性。

附图的简要说明

图1是示出具备本发明一实施形式的透射式投影屏的透射式投影显示装置。

图2A是示出图1的透射式投影屏的一例图。

图2B是示出图1所示的透射式投影屏的另一例图。

图3是示出具备现有透射式投影屏的透射式投影显示装置。

图4是示出图3所示的现有透射式投影屏。

优选实施形式的详细说明

下面，参照附图说明本发明实施形式。

首先，根据图1，说明具备本实施形式的透射式投影屏的透射式投影显示装置的整体构成。

如图1所示，透射式投影显示装置1具备透射式投影屏3，向透射式投影屏3发出投影光6的投射器5，反射由投射器5发出的投影光6并使其入射到透射式投影屏3的背面侧上的反射镜4。

透射式投影屏3、投射器5及反射镜4按图1所示的位置关系容纳在壳体2内。即，透射式投影屏3被设置在壳体2的观察侧前面上部的开设窗上，投射器5设置在壳体2的内侧下部上。另外，反射镜4被配置在壳体2的内侧上部，从而可将从投射器5发出的投影光6通过反射镜4反射，使投影光入射到透射式投影屏3的背面侧上。

图2A是示出图1的透射式投影屏3的一例图。

图2A所示的透射式投影屏3中，单独设计了集中从背面侧入射的投影光从观察侧射出的菲涅耳透镜片11。

在菲涅耳透镜片11的观察侧表面上形成具有菲涅耳凸透镜形状等的菲涅耳透镜12，在背面侧表面上形成粗糙面13。菲涅耳透镜12除了与菲涅耳透镜片11一体形成外，还可以使佛瑞透镜片11为透明基片和树脂层的叠层构造，再在透明基片上重叠树脂层来形成。对于后者的情况，作为形成菲涅耳透镜12的树脂层，可以使用使电离放射线硬化性树脂硬化物层，在透明基片上至少不面对硬化物层那一侧的表面上形成粗糙面13。

菲涅耳透镜片11的粗糙面13是具有抗反射性的规定的粗糙度，最好地，菲涅耳透镜片11持有规定范围的混浊度值，更好地，菲涅耳透镜片11的粗糙面13具有规定范围的光洁度。

具体地，菲涅耳透镜片11的混浊度值优选为15％-40％。若混浊度值低于15％，则粗糙面13的抗反射性不够而不佳。另一方面若混浊度值超过40％，则由于图像清晰度和对比度下降，同样也不好。而本实施形式的“混浊度值”是由JIS K7105规定的。

菲涅耳透镜片11的粗糙面13的光洁度最好是在规定的范围内。特别是由JIS K7105规定的60°镜面光洁度最好是20％-45％。若60°镜面光洁度未满20％，则虽然具有抗反射性，但透过菲涅耳透镜片11的光较少而不好。另一方面，若60°镜面光洁度超过45％，则由菲涅耳透镜片11的背面反射的投影光造成的重叠图像不能忽视而不好。

菲涅耳透镜片11的粗糙面13最好是由JIS K7105规定的20°镜面光洁度为5％-15％。在20°镜面光洁度未满5％时，则虽然具有抗反射性，但透过菲涅耳透镜片11的光较少而不好。另一方面，若20°镜面光洁度超过15％，则由菲涅耳透镜片11的背面反射的投影光造成的重叠图像不能忽视而不好。

虽然可用各种方法形成菲涅耳透镜片11的粗糙面13，但更好的是，使用能够提供规定粗糙度的粗糙面的凹凸模具，通过对菲涅耳透镜片11定型而形成。菲涅耳透镜片11为由透明基片和树脂层的叠层构造时，通过对该透明基片定型，就能够形成粗糙面13。

这样形成的粗糙面13虽然宏观上为平坦的面，但也可以形成有各种凹凸形状的面。这种凹凸形状，可以使用(1)各方同性或各方异性的单位透镜配置成纵横向等矩阵状，所谓苍蝇眼睛透镜形状，和(2)配置多个棱镜的棱镜面形状等。

然而，这样构成的透射式投影屏3中，菲涅耳透镜片11因湿度变化等的环境变化产生翘曲时，其图像的清晰度下降。

因此，作为构成菲涅耳透镜片11的素材，最好有选择地使用吸收性极小的材料。特别地，菲涅耳透镜片11由透明基片和树脂层重叠构造的情况，作为透明基片的素材，最好选择使用吸水性极小的材料。

作为吸水性的程度，由JIS K7209规定的吸水率，即23℃的水中浸泡24小时时的吸水率(23℃时的24小时浸渍吸水率)最好在0.2％以下。

因此，若23℃时的24小时浸渍吸水率超过0.2％时，则不能无视因吸水而造成的翘曲，由于图像清晰度将会下降而不好。

具体地，例如，23℃时的24小时浸渍吸水率在0.2％以下时，即使菲涅耳透镜片11于自由状态下支承上边，相对于1000mm宽度，可看见数十mm的翘曲程度，在菲涅耳透镜片11和双凸透镜12之间只不过产生仅数mm的间隔。相对地，在23℃时的24小时浸渍吸水率为0.5％时，相对于1000mm的宽度，可看到100mm程度的翘曲，从图像清晰度角度考虑是不可以忽略的。

菲涅耳透镜片11的厚度，从抑制吸水造成的翘曲的观点出发虽然不存在直接的意义，但由于用框固定等很容易消除翘曲，因此，通常最好制作得薄一些。另外，通过使菲涅耳透镜片11的厚度更薄，就可以抑制由菲涅耳透镜片11的下部观察侧表面(菲涅耳透镜12)反射的、由菲涅耳透镜片11的背面侧表面再次反射的投影光引起的双重图像的发生。

作为菲涅耳透镜片11的厚度(菲涅耳透镜片11由透明基片和树脂层重叠构造时，透明基片的厚度)，最好是0.2-1.5mm。厚度不足0.2mm时，支承菲涅耳透镜片11的功能不足，而用模具制作粗糙面会过薄而不好。另一方面，厚度超过1.5mm时，因发生双重图像，清晰度变差而不好。

菲涅耳透镜片11由透明基片和树脂层重叠构成，在透明基片挤压成膜时，通过对透明基片定型形成粗糙面13时，透明基片的厚度最好是0.5mm-1.0mm。

然而，如上所述，作为菲涅耳透镜片11(或者构成菲涅耳透镜片11的透明基片)的素材，虽然最好选择使用吸水性极小的材料，但当吸水性下降时，必然容易带电。因此，菲涅耳透镜片11(或者构成菲涅耳透镜片11的透明基片)的23℃时24小时浸渍吸水率在上述范围时，菲涅耳透镜片11最好是施加了防静电处理的。防静电处理可以通过掺入防静电剂，直接涂抹防静电剂或者喷雾或者涂抹含防静电剂的组成物等进行。作为施加防静电处理的对象，虽然各个部位均可，但对于菲涅耳透镜片11为由透明基片和树脂层重叠构造时，最好对透明基片的暴露面(粗糙面13)侧实施防静电处理。

图2A所示的透射式投影屏3只由菲涅耳透镜片11构成，但如图2B所示，配置在背面测上的菲涅耳透镜片11的观察侧上也可以配置双凸透镜片21。对于图2B所示的透射式投影屏3，菲涅耳透镜片11及双凸透镜片21相互靠近(通常紧贴)。

对于图2B所示的透射式投影屏3，菲涅耳透镜片11的构成是与图2A所示的透射式投影屏3的构成一样，因此，此处省略说明。

以槽方向向着垂直方向在双凸透镜片21的背面侧的表面(面对菲涅耳透镜片11的表面)上形成双凸透镜22。在观察侧的表面中，相当于背面侧的双凸透镜22的非集光部的位置上形成防止从观察侧的表面入射的光的反射的黑条23。这里，省略黑条23，也可在背面侧表面上形成的双凸透镜片22的表面上形成由透明着色层构成的吸光层。

这里，双凸透镜22除了与双凸透镜片21一体地形成外，使双凸透镜片21为透明基片和树脂层的叠层构造，也可以对重叠在透明基片上的树脂层定型。

下面，根据图1及图2，说明这种构成的透射式显示装置1的作用。

如图1所示，对于透射式显示装置1，从投射器5发出的投影光6由反射镜4反射，然后，入射到透射式投影屏3的背面侧。这样入射的入射光穿透透射式投影屏3成为图像光7。

这里，虽然入射到透射式投影屏3的背面侧的入射光的一部分由透射式投影屏3的背面侧的表面反射，但由于在透射式投影屏3的背面侧的表面，即菲涅耳透镜片11的背面侧的表面上形成了粗糙面13，因此，该表面几乎不会产生反射，因而，难以产生重叠图像。

实施例

(实施例1)

挤压形成透明聚酯类树脂，对挤出的片使用模型辊，加工出粗糙面，得到单面是粗糙面，混浊度值25％，60°镜面光洁度是30％，20°镜面光洁度是7％，厚度是0.5mm的透明基片。这里，关于混浊度值，由混浊度表HR-100(村上色彩技术研究所制造)测定。关于60°镜面光洁度和20°镜面光洁度，用格罗斯表GM-26D(村上色彩技术研究所制造)来测定。

在这样得到的基片的无粗糙面的那一面上重叠定型菲涅耳透镜的硬化物层，该硬化物层通过使紫外线硬化性树脂硬化而形成，得到合计厚度是0.7mm，画面尺寸(对角尺寸)为1524mm(60型)的菲涅耳透镜片。

之后，使这样得到的菲涅耳透镜片的粗糙面朝向背面侧，把画面同样大小的双凸透镜片组合在菲涅耳透镜片的观察侧上并贴紧，构成2块结构的透射式投影屏。然后，使用这样构成的透射式投影屏，构成图1所示的透射式显示装置。

由这样构成的透射式投影显示装置进行图像显示，由眼睛进行观察，则虽然使反射镜和透射式投影屏的最短距离(图1中上部左右方向的距离)接近50mm，但是没有发现由菲涅耳透镜片背面反射的投影光引起的重叠图像的发生，而且，图像清晰度也没有变差。

(实施例2)

添加光扩散剂的聚碳酸酯树脂和没有添加光扩散剂的聚碳酸酯树脂双层挤压成形，得到添加光扩散剂的那一层的表面为粗糙面的透明基片。

除了使用这样的透明基片以外，其它的采用与上述实施例1相同的手段，来构成透射式投影显示装置。

由这样构成的透射式投影显示装置进行图像显示，由眼睛进行观察，没有发现由菲涅耳透镜片背面反射的投影光引起的重叠图像的发生。但是，图像清晰度稍有变差，确认由菲涅耳透镜反射的投影光引起的双重图像的发生。

(比较例)

除了由丙烯树脂形成透明基片，混浊度值为10％，60°镜面光洁度是60％，20°镜面光洁度是25％以外，用与上述实施例1相同的手段构成透射式投影显示装置。

由这样构成的透射式投影显示装置进行图像显示，由眼睛进行观察，发现由菲涅耳透镜片背面反射的投影光引起重叠图像的发生。

(其它评估结果)

关于实施例1，实施例2及比较例使用的菲涅耳透镜片，无论如何，均要求出23℃下24小时浸渍吸水率，实施例1的吸水率是0.1％，实施例2的是0.1％，比较例的是0.5％。

把这些具备各种菲涅耳透镜片的透射式投影显示装置放置在温度为40℃，相对湿度为90％的环境下，达168小时(一个星期)，虽然实施例1及实施例2的透射式投影屏中没有发生变化，但比较例的透射式投影屏中，菲涅耳透镜片发生翘曲，对于组合了菲涅耳透镜片和双凸透镜片的透射式投影屏，两者的片间产生最大约5mm的间隔。

由具备比较例的透射式投影屏的透射式投影显示装置进行图像显示，用眼睛观察发现，图像清晰度大幅度下降。

Claims (11)

1.一种透射式投影屏，该透射式投影屏具备集中从背面侧入射的投影光从观察侧射出的菲涅耳透镜片，其特征在于，在上述菲涅耳透镜片观察侧表面上形成菲涅耳透镜，在背面侧的表面上形成粗糙面。

2.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，对上述菲涅耳透镜片的由JIS K7105规定的混浊度值是15％-40％。

3.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，上述菲涅耳透镜片的上述粗糙面的由JIS K7105规定的60°镜面光洁度是20％-45％，

4.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，上述菲涅耳透镜片的上述粗糙面的由JIS K7105规定的20°镜面光洁度是5％-15％。

5.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，上述菲涅耳透镜片的上述粗糙面的由JIS K7105规定的60°镜面光洁度是20％-45％，而且JISK7105规定的20°镜面光洁度是5％-15％。

6.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，上述菲涅耳透镜片具有使电离放射线硬化性树脂硬化构成的硬化物层和重叠在上述硬化物层上的透明基片，在上述硬化物层上形成上述菲涅耳透镜，在上述透明基片中至少不面对上述硬化物层那一侧的表面上形成上述粗糙面。

7.根据权利要求6所述的透射式投影屏，其特征在于，上述菲涅耳透镜片的上述透明基片、在23℃时的24小时浸渍吸水率在0.2％以下。

8.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，上述菲涅耳透镜片的厚度是0.2mm-1.5mm。

9.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，对上述菲涅耳透镜的上述粗糙面实施防静电处理。

10.根据权利要求1所述的透射式投影屏，其特征在于，还具备配置在上述菲涅耳透镜片的观察侧上的双凸透镜片。

11.一种透射式投影显示装置，该透射式投影显示装置具备上述透射式投影屏，向上述透射式投影屏发出投影光的投射器，反射从上述投射器发出的投影光并使其入射到上述透射式投影屏背面侧上的反射镜。

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