透射式屏幕和显示装置的制作方法

专利名称：透射式屏幕和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可以通过简单的设计提高对比度的透射式屏幕和显示装置。
背景技术：
一直以来，已知有在映像源上使用CRT(阴极射线显像管)，从背面向透射式投影屏幕投射映像的背面投射型投影仪。
在这种背面投射型投影仪中，为提高对比度，需要抑制映像光的强度的降低，同时抑制外光反射。
例如，为达到该目的，在特许第3335588号(专利文献1)中公开了一种在双凸透镜状透镜的入射光面上具有着色层，将双凸透镜状透镜的透镜部间隙和着色层厚度设定在预定范围内的透射式屏幕。此外，还公开了对着色层厚度用其与双凸透镜状透镜的截面形状的关系进行限定的透射式屏幕。
专利文献1特许第3335588号。
但是，在专利文献1中记载的透射式屏幕中，由其与透镜间距的关系决定合适的着色层厚度。此外，在对比度方面还存在着改进余地。

发明内容
本发明的目的是提供一种可以通过简单的设计提高对比度的透射式屏幕和显示装置。
在这种状况下，本发明者进行了专门研究，结果发现并不限于透光性薄片的表面形状，通过使着色层的浓度和厚度在规定范围内，可以提供对比度优异的透射式屏幕，由此完成本发明。
为了解决上述问题，本发明提供一种具备透光性薄片的透射式屏幕，其中，所述的透光性薄片在入射光侧设置有厚度在2(angstrm)以上和5μm以下、OD值在0.2以上、优选为0.3～3.0的着色层。
根据本发明，通过将设置在入射光侧上的着色层的浓度和厚度设定在规定范围中，可以获得对比度良好的透射式屏幕。因此，也可以容易地应用于具有各种形状的透光性屏幕中，在设计着色层时，无需复杂的设计。此外，根据本发明，通过将设置在入射光侧上的着色层的光学密度(OD值)设定在规定范围中，可以获得对比度优异的透射式屏幕。因此，也可以应用于具有各种形状的透光性屏幕中，在设计着色层时，无需复杂的设计。在此，所谓的对比度，指的是从光源发出的光的透射率(白色辉度)与从外界进入的光(外光)的反射率(黑色辉度)的比(白色辉度/黑色辉度)。
上述着色层的厚度优选在2以上、3μm以下。通过使着色层的厚度在上述范围内，对比度将更加优异。
上述透光性薄片优选由聚碳酸酯或丙烯酸类树脂构成。采用这种树脂，其透明度、加工性、机械强度优异。
上述着色层中使用的着色剂优选为染料。由于染料在溶剂中可溶，因此其分散性好，并且可以容易地对着色层浓度进行大致均匀的调整，可以容易地进行制造。
即使当上述透光性薄片为在入射光侧上形成有多个凸状微透镜的微透镜阵列薄片时，也可以获得良好的对比度。根据本发明的结构，不用根据透光性薄片的表面构造(形状)，也可以获得良好的对比度，因此即使为具有复杂构造的微透镜阵列薄片，也可以容易地进行制造。因此，可以获得能在任意方向上具有视野角控制特性且具有良好的对比度的透射式屏幕。
上述透光性薄片的两个表面也可大致为平坦。即使在这种情况下，也可以获得良好的对比度。
本发明的其它形式提供了使用上述任何一种所述的透射式屏幕的显示装置。根据该形式，可以提供对比度良好的显示装置。
在此，作为显示装置，可举出例如背面透射式显示装置。


图1为用于说明本发明透射式屏幕的一个实例的图。
图2为用于说明本发明中使用的透光性薄片的图。
图3为显示本发明所用的透光性薄片的变形例的图。
图4为用于说明作为本发明的显示装置的一个实例的背面透光性图像显示装置的图。
图5为显示明室1中相对透射率的对比度的测定结果的图。
图6为显示明室2中相对透射率的对比度的测定结果的图。
图7为用于说明作为比较例的透光性薄片10b的图。
图中10-透光性薄片，10b-透光性薄片，12-着色层，14-基底材料层，16-入射面，18-出射面，20-入射光，22-外光，30-微透镜，500-背面透射式图像显示装置，502-框体，504-映像投射装置，506-反射镜，508-映像光。
具体实施例方式
(第一实施方式)图1是用于说明本发明透射式屏幕的一个实例的图。
如图1(A)所示，对于透射式屏幕100的结构，是从入射光侧包含菲涅耳透镜60以及来自未图示的光源的光所入射的面上设置着色层12的透光性薄片10。
图1(B)用于说明从光源发出的入射光的通路。从一定方向上入射的光20通过菲涅耳透镜60形成为平行光后，通过具有着色层12的透光性薄片10，由此被扩散，并且向外面射出。
图2是用于说明在本发明中使用的透光性薄片10的图。
如图2所示，透光性薄片10在来自光源(未图示)的光20所入射的入射面16上具有着色层12。在本实施方式中，对于透光性薄片10的表面，在入射面16和出射面18两个表面上均形成为大致平坦的表面。
透光性薄片10由可透射光的透光性材料构成。作为这种透光性材料，从机械强度和加工性观点看，优选采用树脂。特别是从透明度高的观点看，优选聚碳酸酯或丙烯酸类树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯)。此外，根据需要，可以在用于形成透光性薄片10的树脂中混入扩散剂。这种扩散剂用于使来自光源的入射光20进行扩散，例如可以使用玻璃珠、聚苯乙烯珠粒、有机交联聚合物等。这种扩散剂可混入到整个树脂中，此外，也可以仅混入到其中的一部分中。例如，当出射面18侧存在大量扩散剂时，外光22在到达着色层12之前便扩散，作为反射光射出，因此优选降低在出射面18附近的扩散剂的浓度。因此，可以从入射面16至出射面18形成扩散剂浓度降低的浓度梯度，此外，也可以仅在入射面16侧设置扩散层。扩散剂的浓度只要可达到本发明的目的，则对其没有特别限制，例如相对树脂100重量份，可以添加0.1～10重量份的扩散剂。
透光性薄片10的厚度只要可达到本发明的目的，则对其没有特别限制，从强度、析像度、辨认性等观点看，例如为1～3mm。此外，对于透光性薄片10的Haze(混浊度Td/Tt、Td扩散光线透射率、Tt全部光线透射率)，只要可以达到本发明的目的，在对其也没有特别限制，但从视野角特性观点看，例如优选为30～99％左右。
着色层12可以采用例如染料或颜料等着色剂进行着色。特别是在采用染料作为着色剂的情况下，在任意溶剂中可溶，因此其分散性良好，可容易地对着色层浓度进行调整使其大致均匀。此外，通过在溶解有着色剂的溶液中浸渍并对浸渍时间进行调整，可一容易地制造出所需厚度的着色层12，因此优选。着色剂例如能够使用类似灰色的非彩色的着色剂，或者可以选择性吸收或透射对未图示的光源的3原色(红色(R)、绿色(G)、蓝色(B))的平衡进行控制的特定波长的光的着色剂。
在本申请中，通过采用包含分散染料、阴离子表面活性剂以及作为载体的苯基苯酚类化合物的染色液，对合成树脂进行染色。作为用作着色成分的反应染料的实例，可举出如染料便览(有机合成化学协会编，丸善(1970)，880页)等中公开的内容，可以举出(1)具有氯-三嗪基的染料、(2)具有乙烯-磺酰基的染料、(3)具有烷基硫酸基的染料等。可以具体举出C.I.Reactive Blue 19、C.I.Reactive Blue 27、C.I.Reactive Blue28、C.I.Reactive Violet 5、C.I.Reactive Black 5、C.I.Reactive Black 14等。着色层12的厚度限定为可保持以下所述着色层12的浓度，如果将上述着色成分的着色剂混入单分子层程度的树脂中的话，可以获得良好的对比度。由于一般的着色剂的1个分子大小为2埃左右，因此，着色层12的厚度在2以上、5μm以下，优选为2埃以上、3μm以下。当使得着色层12的厚度在该范围中时，入射光20的透射率和外光22的反射率的平衡性优异。即，来自未图示的光源的入射光20的透射率不会降得太低，而且可以抑制从外界向透光性薄片10入射的光(外光)22的反射，因此使得对比度良好。
此外，透光性薄片10的OD值为0.2以上，优选为0.3～3.0。据此，通过将设置在入射光侧上的着色层的光学密度(OD值)设定在上述范围中，可以获得对比度优异的透射式屏幕。因此，可以容易地应用于具有各种形状的透光性屏幕，并且在设计着色层时，无需进行复杂的设计。此外，在明亮环境下的亮度和对比度的平衡性优异。
此外，进一步优选使出射面18侧的层(基底材料层14)不进行着色，或者即使着色低浓度也低于透光性薄片10的着色层12。即，优选由着色层12而大致达到上述OD值。当基底材料层14被着色时，入射光20的透射效率倾向于下降，通过这样，可使从光源发出的入射光20的透射率不会降得太低，可以降低外光22的反射。
(变形例1)图3是表示本发明中使用的透光性薄片的变形例的图。
在第一实施方式中，使用表面大致平坦的薄片作为透光性薄片10，但是，也可以如图3所示，在入射面16上使用多个凸状的微透镜30形成二维形状的微透镜阵列薄片。对微透镜30的平面形状没有特别限制，但例如可以为大致圆形，大致椭圆形。
即使当如上所述在表面上形成有多个微透镜30时，通过使得着色层12的厚度具有上述实施方式中所示的厚度，可以不通过透镜间距获得良好的对比度。此外，通过使用微透镜阵列薄片，使得在任意方向上具有视野角控制特性成为可能，可以获得视野角优异且对比度良好的透射式屏幕100。
此外，这种微透镜阵列薄片例如能够代替图1(A)中透光性薄片10而使用，可以获得视野角特性优异的透射式屏幕100。
(显示装置)本发明的透射式屏幕100适于在投影仪等显示装置(电气光学装置)中使用。作为这种显示装置，可举出例如背面透射式图像显示装置(例如背面投影TV)等。
图4是用于说明作为本发明一个显示装置实例的背面透射式图像显示装置的图。如该图所示，在背面透射式图像显示装置500中，在框体(cabinet)502内具备映像投射装置(例如投射型阴极射线显像管、液晶等)504。框体502的后方开口部由反射镜罩进行覆盖，在该反射镜罩内设置有反射镜506。在框体502的前面形成有长方形的开口部，透射式屏幕100以在入射光侧上形成的着色层12朝向面16的方式被设置。从映像投射装置504投射的映像光508被反射镜506反射后，被投影至作为透射式屏幕的透光性薄片100上。
通过采用这种本发明的透射式屏幕，可提供对比度良好的显示装置。
(实施例)以下示出了实施例，同时对本发明进一步作详细说明。
(实施例1)采用PMMA树脂(甲基丙烯酸树脂)作为成形树脂，形成着色层12的厚度约为3μm且整个薄片的厚度为1mm的、具有各种光学浓度的、两面(入射面16和出射面18)大致平坦的透光性薄片10。在此，作为形成着色层的着色剂，采用双业产业株式会社制造的商品名称为FSP的商品。准备了用水稀释使着色剂的浓度为1.48g/L的着色剂。此外，着色层的厚度可通过调整在染色剂中浸渍的时间而进行调整。结果，获得透射率I/I0(I出射光、I0入射光)约为30～95％(32.3％、42.8％、50.6％、66.6％、74.8％、78.4％、86.0％、94.58％)的8个透光性薄片10。此时，在全部透光性薄片10的成形时，相对成形树脂100重量份，向全部成形树脂中混入作为扩散剂的聚苯乙烯珠粒2重量份。此时的Haze全部为约70％。
对于这样形成的各透光性薄片10，根据以下方法测定在明室1和明室2中的对比度。结果示于图5和图6。
(比较例1)图7是用于说明作为比较例的透光性薄片10b的图。在图4中，对于与图1对应的构成要素采用相同的符号，并且省略了对其的说明。如图7所示，形成了对整个基底材料层14b实施着色的透光性薄片10b。作为形成方法，通过预先在整个成形树脂中混入着色剂，形成透光性薄片10b。通过改变混入的着色剂的浓度，形成3个透光性薄片10b。所得的透光性薄片10的透射率I/I0为19.1％、37.9％、94.6％。
对于如此形成的各透光性薄片10b，根据以下方法测定在明室1和明室2中的对比度。结果示于图5和图6。
(实验方法)将已按照上述方法准备的透光性薄片和菲涅耳透镜组合，作为透射式屏幕，构成如图4所示的背面透射式图像显示装置，测定其在明亮的房间(明室)中的对比度。
作为对比度(CNT)，求出在暗室中入射4131x的全白光时的白色显示的正面辉度(白色辉度)LW(cd/m2)、和在明室中将全部光源熄灭时的黑色显示的正面辉度的增加量(黑色辉度增加量)LB(cd/m2)的比LW/LB。其中黑色辉度增加量指的是相对暗室的黑色显示的辉度的增加量。
通过明室进行测定，有外光照度约为651x(明室1)、和约为1851x(明室2)的房间。图5为显示明室1中相对透射率的对比度的测定结果的图。图6为显示明室2中相对透射率的对比度的测定结果的图。
通过比较图5和图6所示的实施例1和比较例1的数据，可知在透射率低于约95％的情况下，与在相同透射率下整个薄片被着色的情况相比，使着色层厚度变薄更能提高对比度。此外，在整个薄片被着色的情况下，对比度几乎不因透射率而发生变化，但是如本发明所示，在使着色层厚度非常薄且着色层的浓度较浓的情况下，显示出对比度依赖透射率发生改变。
此外，由参考例1的数据可知，在着色层12的厚度较厚的情况下，对比度降低。
从以上结果可知，对比度CNT依赖于透光性薄片10的透射率和着色层12的厚度，透射率越低(光学浓度越高)、着色层的厚度越薄，越是提高。
权利要求
1.一种透射式屏幕，其特征在于，具备在入射光侧设置了厚度为2以上5μm以下、OD值在0.2以上的着色层的透光性薄片。
2.如权利要求1所述的透射式屏幕，其特征在于，所述的OD值为0.3～3.0。
3.如权利要求1或者2所述的透射式屏幕，其特征在于，所述着色层的厚度在2以上3μm以下。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的透射式屏幕，其特征在于，所述透光性薄片由聚碳酸酯或丙烯酸类树脂构成。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的透射式屏幕，其特征在于，所述的着色层中使用的着色剂为染料。
6.如权利要求1～5中任意一项所述的透射式屏幕，其特征在于，所述的透光性薄片为在入射光侧形成多个凸状的微透镜的微透镜阵列薄片。
7.如权利要求1～5中任意一项所述的透射式屏幕，所述的透光性薄片的两面大致平坦。
8.一种显示装置，其特征在于，使用了权利要求1～7中任意一项所述的透射式屏幕。
全文摘要
本发明的目的是提供一种可以通过简单的设计提高对比度的透射式屏幕和显示装置。通过具备透光性薄片的透射式屏幕解决所述问题，其中，所述的透光性薄片在入射光侧设置有厚度为2以上5μm以下、OD值为0.2以上的着色层。所述OD值进一步优选为0.3～3.0，此外，所述着色层的厚度进一步优选在3μm以下。所述透光性薄片例如是由聚碳酸酯或丙烯酸类树脂构成。
文档编号G03B21/00GK1667502SQ20051006550
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月10日 优先权日2004年3月12日
发明者山下秀人, 清水信雄 申请人:精工爱普生株式会社