专利名称：背投屏幕、光学元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种屏幕、屏幕的光学元件及其制造方法，尤其是一种高亮度、高对比、以及高分辨率的背投屏幕、背投屏幕的光学元件及其制造方法。
背景技术：
随着HDTV与DVD-Player的普及，大尺寸电视影像的品质越来越受到市场的重视。近年来，背投屏幕的光学引擎技术逐渐地成熟，且由于背投显示屏幕由投影装置将影像投至背投显示屏幕，在穿越背投显示屏幕后，进入观看者的眼睛，故在设计背投显示屏幕时，必须考虑到观看者的视角、影像的对比、分辨率、以及亮度等问题。
请参照图1所示，现有技术的背投屏幕1包括有一菲涅耳透镜(Fresnel Lens)10及一柱状透镜(Lanticular Lens)11，柱状透镜11的光线入射面110形成有复数个柱状凸部110a，光线射出面111为一平面，而为吸收环境的干扰及散射光线以增加背投屏幕1的对比及分辨率，一般会将柱状透镜11染色(Tint)。
另外，也添加有光扩散微粒(Diffuser)120于柱状透镜11内，来增加背投屏幕1的视角。然而，因为染色的关系，对背投屏幕1的亮度及色温有不良的影响。
为了解决上述问题，请参照图2A、2B、及2C(图2A及2C为图2A的局部放大图)所示，如美国专利5870224所发明的背投屏幕2，包含有一菲涅耳透镜20及一柱状透镜21，柱状透镜21的光源入射面210形成有复数个柱状凸部210a，且光源射出面211为一平面。此外，在光源射出面211上形成一透明薄膜220，在透明薄膜220上形成有复数个光线吸收层230。而在光线吸收层230上设置一光扩散层240，此一构造虽可达到吸收环境的干扰及散射光线，以及增加背投屏幕2的视角。但是由于各光线吸收层230形成于该柱状透镜21之外，因此当入射光线2000在光源射出面211聚焦点P向外散射时(如图2B所示)，出射光线2001将可能会被光线吸收层230阻挡，如此将会导致各光线吸收层230有一定的宽度及高度的限制。值得一提的是，前述现象更会因为生产柱状透镜时的厚度公差(亦即，因制作时的厚度公差而使聚焦点P往前或往后移动)而更加严重，如此将会导致光吸收层的宽度进一步缩小。
另外，请参照图2C所示，由于光线吸收层230有宽度的限制，环境干扰光线2002有可能会穿透未形成有光线吸收层230的区域，进一步地，将有多次反射光线2003由未形成有光线吸收层230的区域穿透而出，此一现象将会限制对比及分辨率的提升。
另外，依照美国专利5870224所提的柱状透镜制造方法，其先涂布一黏性光反应层于透明薄膜上，藉由光线进入光源入射面的各柱状凸部后，使光源收敛地照射黏性光反应层一区域，使得该区域变成不具黏性，然后，形成一光线吸收物质于未被光线所照射的黏性区域上。然而，依此制造方法必须使光线进入光源入射面前先行相互平行，或者是必须使用光罩，以避免光反应层被照射的区域宽度及各被照射的区域间的间隔宽度不同。如此一来，制造方法变的困难与复杂。
因此，如何能有效地吸收环境的干扰及散射光线，来提升背投屏幕的亮度、增大光吸收物质所占的面积大小，以便增加背投屏幕的对比及分辨率、以及简化柱状透镜的制造流程，实为目前背投屏幕技术的一大课题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的为提供一种高亮度、高对比、以及高分辨率的背投屏幕。
本发明又另一目的为提供一背投屏幕用的光学元件，可以使背投屏幕拥有高亮度、高对比、以及高分辨率。
本发明的特征在于背投屏幕内的一光学元件的一面形成复数个凹部，并于凹部填有光线吸收物质，如此一来，便可以有效地吸收环境的干扰及色散光线，并且也可以增大凹部的面积，使背投屏幕拥有高对比及高分辨率。
由此可见，为达上述目的，依本发明的背投屏幕，包括一第一光学元件及一第二光学元件。在本发明中，第二光学元件具有一第一表面及一与第一表面相对的第二表面，第一表面上形成有复数个柱状凸部，而第二表面上形成有复数个凹部，各凹部相对于第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，各凹部内填布有一光线吸收物质；另外，本发明亦提供一背投屏幕用的光学元件，其相同于上述的第二光学元件。
本发明又提供一种光学元件的制造方法，其包括提供一原料、以一组相对滚轮挤压该原料，使该原料形成一光学元件，并包括一具有复数个柱状凸部的第一表面及一与该第一表面相对的第二表面，其中该第二表面上形成有复数个凹部，并使各凹部形成的位置投影至第一表面上时，为各柱状凸部间的区域、以及填布有一光线吸收物质于各凹部。
如上所述，由于依本发明的背投屏幕、光学装置及其制造方法，利用光学元件所形成的凹部，填有一光线吸收物质，使环境的干扰及色散光线得已被吸收，同时，由于光线吸收物质填布于凹部间，故可以增大凹部的面积，使得光线吸收物质所占的面积比例可以大大的提高，因此背投屏幕的对比及分辨率也可以提升。
图1已知的背投屏幕的剖面示意图。
图2A已知的背投屏幕的剖面示意图。
图2B已知的背投屏幕的一局部放大示意图。
图2C已知的背投屏幕的一局部放大示意图。
图3A依本发明较佳实施例的背投屏幕的一剖面示意图。
图3B依本发明较佳实施例的背投屏幕的一局部放大示意图。
图3C依本发明较佳实施例的背投屏幕的一局部放大示意图。
图4依本发明较佳实施例的背投屏幕的一剖面示意图。
图5依本发明较佳实施例的背投屏幕的一剖面示意图。
图6依本发明较佳实施例的背投屏幕的另一剖面示意图。
图7依本发明较佳实施例的背投屏幕的又一剖面示意图。
图8依本发明较佳实施例的背投屏幕的再一剖面示意图。
图9依本发明较佳实施例的背投屏幕的再一剖面示意图。
图10为依本发明较佳实施例的光学元件制造方法的流程图。
图11为依本发明较佳实施例的光学元件制造方法的另一流程图。
图12为依本发明较佳实施例的光学元件制造方法的又一流程图。
图中符号说明1 背投屏幕10 菲涅耳透镜11 柱状透镜110光源入射面111光源射出面110a 柱状凸部120光扩散微粒
2 背投屏幕20菲涅耳透镜21柱状透镜210 光源入射面210a 柱状凸部211 光源射出面220 透明薄膜230 光线吸收层240 光扩散层2000 入射光线2001 射出光线2002 环境干扰光线2003 多次反射光线3 背投屏幕30第一光学元件31第二光学元件310 第一表面310a 柱状凸部311 第二表面311a 凹部320 光线吸收物质330 抗反射层3000 入射光线3001 射出光线3002 环境干扰光线3003 多次反射光线440 光扩散微粒550 光扩散层601 605 光学元件制造方法的流程P 聚焦点
具体实施例方式
以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的背投屏幕、光学元件及其制造方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
请参照图3A、3B、及3C(图3B及3C为3A的局部放大图)所示，依本发明较佳实施例的背投屏幕3，包括一第一光学元件30及一第二光学元件31。
该第一光学元件30，其用以收集光线，使原本发散的光线可以收集进入观众的视线内。在本实施例中，该第一光学元件30可以为菲涅耳透镜，如此一来，各光线便可已被聚集，并以互相平行的方式离开菲涅耳透镜。
接着，该第二光学元件31具有一形成复数个柱状凸部310a的第一表面310及一与该第一表面310相对的第二表面311。该第二光学元件的第一表面310与该第一光学元件30相邻(分离或接合)而设；另外，该第二表面上形成有复数个凹部311a，各凹部311a相对形成于该第一表面310的柱状凸部310a间的位置，各凹部311a内填布有一光线吸收物质320。因此，如图3B所示，在本实施例中，熟悉该项技术者可以轻易的了解，入射光线3000平行进入各柱状凸部310a后，只要聚焦在各凹部311a间的位置上的一点(一小区域)，各凹部311a的宽度就可以增大，如此一来，该光线吸收物质320的面积也可以增大，且射出光线3001将不会被阻碍，亮度便不受影响；再者，如图3C所示，由于该光线吸收物质320可宽度可以增大，故环境干扰光线3002将被该光线吸收物质320所吸收，即使该环境干扰光线3002穿透未涂有该光线吸收物质320的区域，形成一多次反射光线3003，该多次反射光线3003也终将被该光线吸收物质320所吸收，故对于背投屏幕3的对比及分辨率的提升有很大的帮助。另外，该光线吸收物质320可以为已知的深色油墨。须注意者，该光线吸收物质320亦可填平各凹部311a，且各凹部311a的形状可以是圆弧形，或是任何的形状，比如是倒三角形(图4所示)、梯形(图5所示)；另外，各凹部311a相隔的区域可以为一平面，该第二光学元件31可以是一柱状透镜。
另外，请参照图6所示，本发明的较佳实施例，更在该第二表面311与该光线吸收物质320上设置一抗反射层330，如此一来，更可以提高背投屏幕3的品质。须注意者，在本实施例中，亦可以是一防眩层(图中未显示)、一防刮层(图中未显示)或一防静电层(图中未显示)，且更可以是任何两种以上的任何排列组合。
请参照图7所示，本发明的较佳实施例，更混入光扩散微粒440于该第二光学元件31内，如此便可以增加视角。在本实施例中，熟悉该项技术者也可以在该第二表面311与该光线吸收物质320上设置一抗反射层330，如此一来，更可以提高背投屏幕3的品质。须注意者，在本实施例中，可以设置一防眩层(图中未显示)、一防刮层(图中未显示)或一防静电层(图中未显示)来取代该抗反射层330，且更可以设置任何两种以上的任何排列组合。
请参照图8所示，本发明的较佳实施例，亦可以形成一光扩散层550于该第二表面311与该光线吸收物质320上，如此亦可以增加视角。另外，可以在该光扩散层550上设置一抗反射层330，如此一来，背投屏幕3的品质可以提高。须注意者，在本实施例中，亦可以是设置一防眩层(图中未显示)、一防刮层(图中未显示)或一防静电层(图中未显示)，且更可以是设置任何两种以上的任何排列组合。
请参照图9所示，本发明的较佳实施例，在该第二光学元件31内混入少量的光扩散微粒440，并且更形成一光扩散层550于该第二表面311与该光线吸收物质320上，如此可以增加视角外，更可以使影像亮度更具均匀性。另外，可以在该光扩散层550上设置一抗反射层330，如此一来，更可以提高背投屏幕3的品质。须注意者，在本实施例中，亦可以是一防眩层(图中未显示)、一防刮层(图中未显示)或一防静电层(图中未显示)，且更可以是任何两种以上的任何排列组合。
本发明亦提供一种光学元件，其相同于上述的该第二光学元件31，故后不再阐述。
另外，为使本发明的内容更容易理解，以下将举一实例，以说明依本发明较佳实施例的光学元件制造方法的流程。
首先，请参照图10所示，步骤601为提供一原料。在本实施例中，所提供的原料可以为已知的PMMA(Polymethyl Methacrylate)、PETG(Polyethylene Terephthalate Glycol)、PS(Polystyrene)、PC(Polycarbonate)或其它的共聚合物(Copolymer)。另外，熟悉该项技术者可以轻易了解，所提供的原料亦可以是混有光扩散微粒。
接着，步骤602以一组相对滚轮挤压该原料，使该原料形成一平板状的光学元件，且使该光学元件的一第一表面形成复数个柱状凸部，以及使与该第一表面相对的一第二表面上形成复数个凹部，相对于该第一表面的柱状凸部，各凹部形成于柱状凸部间的位置。须注意者，各凹部可以是任意的形状，比如是梯形、倒三角形或圆弧形。
步骤603填布一光线吸收物质于各凹部。在本实施例中，光线吸收物质可以为一深色油墨，且填平各凹部；另外，填布的方法可以为已知的网板印刷(Screen Printing)、滚轮印刷(Roller Coating)、浸镀(Dipping Coating)或淋镀(Curtain Coating)等方式。
另外，请参照图11所示，本发明的较佳实施例的光学元件制造方法更包含一步骤604，其用以硬化光线吸收物质。在本较佳实施例中，硬化光吸收物质的方式可以是已知的紫外线烘烤(UV Curing)、热烘烤(Thermal Curing)或是热干燥(Thermal Drying)等方式。
请参照图12所示，本发明的较佳实施例的光学元件制造方法更可包含一步骤605，其用以涂布一光扩散层于第二表面与光线吸收物质上。在本较佳实施例中，涂布的方式可以为已知的滚轮印刷方式。
如上所述，由于依本发明的较佳实例的背投屏幕、光学元件及其制造方法，故可以大大地增加光吸收物质所占的面积，使得背投屏幕的对比及分辨率可以提高，同时也使得环境的干扰及色散光线得已被吸收。因此，对于背投屏幕的影像表现，实为一大帮助。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在本发明的专利范围中。
权利要求
1.一种背投屏幕，包含一第一光学元件；以及一第二光学元件，其特征在于，该第二光学元件具有一形成有复数个柱状凸部的第一表面及一与该第一表面相对的第二表面，该第二表面上形成有复数个凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，各凹部内填布有一光线吸收物质。
2.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第一光学元件为菲涅耳透镜，该第二光学元件为柱状透镜。
3.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第一表面与该第一光学元件相邻而设。
4.如权利要求1项所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的凹部呈梯形。
5.如权利要求1项所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的凹部呈倒三角形。
6.如权利要求1项所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的凹部呈圆弧形。
7.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，第二光学元件的各凹部相隔的区域为一平面。
8.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，第二光学元件内的该光线吸收物质填平该凹部。
9.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件内填有光扩散微粒。
10.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件凹部填布的光线吸收物质为一深色油墨。
11.如权利要求1或9所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二面表上更形成有一光扩散层。
12.如权利要求1或9所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一抗反射层。
13.如权利要求1或9所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一防眩层。
14.如权利要求1或9所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一防刮层。
15.如权利要求1或9所述的背投屏幕，其特征在于，该第二光学元件的第二表面上更形成有一防静电层。
16.如权利要求11所述的背投屏幕，其特征在于，该光扩散层上更形成有一抗反射层。
17.如权利要求11所述的背投屏幕，其特征在于，该光扩散层上更形成有一防眩层。
18.如权利要求11所述的背投屏幕，其特征在于，该光扩散层上更形成有一防刮层。
19.如权利要求11所述的背投屏幕，其特征在于，该光扩散层上更形成有一防静电层。
20.一种光学元件，其具有一形成有复数个柱状凸部的第一表面及一与该第一表面相对的第二表面，其特征在于该第二表面上形成有复数个凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，各凹部内填布有一光线吸收物质。
21.如权利要求20所述的光学元件，其特征在于，各凹部相隔的区域为一平面。
22.如权利要求20所述的光学元件，其特征在于，该光线吸收物质填涂至切平该凹部。
23.如权利要求20所述的光学元件，其特征在于，该光学元件内填有光扩散微粒。
24.如权利要求20所述的光学元件，其特征在于，该光线吸收物质为一深色油墨。
25.一种光学元件制造方法，特征在于，包含提供一原料；以一组相对滚轮挤压该原料，使该原料形成一平板状的光学元件，且使该光学元件的一第一表面形成复数个柱状凸部，以及使与该第一表面相对的一第二表面上形成复数个凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置；以及填布一光线吸收物质于各凹部。
26.如权利要求25所述的光学元件制造方法，其特征在于，更将该光线吸收物质硬化。
27.如权利要求25所述的光学元件制造方法，其特征在于，更将光扩散微粒混于原料中。
28.如权利要求25项所述的光学元件制造方法，其特征在于，该凹部呈梯形。
29.如权利要求25项所述的光学元件制造方法，其特征在于，该凹部呈倒三角形。
30.如权利要求25项所述的光学元件制造方法，其特征在于，该凹部呈圆弧形。
31.如权利要求25项所述的光学元件制造方法，其特征在于，该光线吸收物质填满该凹部。
32.如权利要求25或27所述的光学元件制造方法，其特征在于，更将一光扩散层涂布于该第二表面上。
全文摘要
一种背投屏幕，包含一第一光学元件及一第二光学元件。第二光学元件包括一具有复数个柱状凸部的第一表面及一与该第一表面相对的第二表面，该第二表面上形成有复数个凹部，各凹部相对于该第一表面的柱状凸部而形成于柱状凸部间的相对位置，各凹部内填布有一光线吸收物质。本发明亦提供一背投屏幕用的光学元件及其制造方法。
文档编号H04N9/31GK1510506SQ0215937
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月26日 优先权日2002年12月26日
发明者张仁怀, 王志鸿, 张瑞祥 申请人:精碟科技股份有限公司