专利名称：投影屏微透镜阵列片，及其生产方法
技术领域：
本发明涉及到一种投影屏，特别是涉及一种投影屏微透镜阵列片及其生产方法，该微透镜阵列片可以获得投影屏上形成的图像的横向和纵向视角，很方便的获得单个透镜间的微小间隙，进行大量生产，并降低生产的单位成本。
背景技术：
投影电视系统主要是将形成于液晶显示屏(LCD)或阴极射线管(CRT)上的小图像进行放大并投影，并在投影屏上形成图像，从而使用者可以观看大的屏幕。由于消费者对大屏幕的需求不断增长，投影电视系统已经得到显著的发展。
图1是对投影屏幕的一种实例进行说明的透视图。
参考图1，一个投影屏包括一个具有规定面积的菲涅耳透镜组件100，用于从观察者的方向水平地引出一束从投影镜头上发射出的图像光束，并将此图像光束聚焦；一个双凸透镜阵列片200，贴近菲涅耳透镜组件100放置，用于扩散来自菲涅耳透镜组件100的图像光束。
菲涅耳透镜组件100由具有规定厚度和面积的透镜片，及一个具有规定形状的并与透镜片110粘附在一起的菲涅耳透镜120构成。菲涅耳透镜组件100处于投影镜头的一侧。菲涅耳透镜120带有扩散剂或扩散层。投影图像光束的扩散按照扩散剂的浓度或扩散层厚度变化。
双凸透镜阵列片200包括在具有规定厚度和面积的透镜片210的一个表面上排布为柱面透镜221的双凸透镜的多个双凸透镜220；一个黑底230，位于透镜片210的另一侧面，形成发射光线的光孔；一个位于黑底一侧的光学扩散层240，用于扩展视角；以及一个保护膜250，用以保护光学扩散层240。如图2中所示，在双凸透镜220中，长度与透镜片210相等的柱面双凸透镜221排列成一行。
在投影屏中，图像光束从投影镜头中发出后，通过菲涅耳透镜组件100进行扩散，再通过双凸透镜阵列片200进行进一步扩散。经过上面的步骤，使用者就可以在投影屏幕上看到投影图像。
该投影屏幕采用双凸透镜阵列片200横向扩展视角。在高清晰投影电视中，譬如HDTV，双凸透镜220的间隙要大大的减小。特别是在采用LCD的投影电视中，要将液晶板的像素和凸透镜220的像素结合在一起以产生波纹图案。为此，双凸透镜220的间隙必须在几百微米以下。
一种传统的用于制造双凸透镜阵列片200的方法通过精密机械加工工艺制造具有双凸透镜形状的模子，并使用该模子成形或注入热塑性树脂，从而制造排布双凸透镜220的透镜片210。
由于热量分布的不均匀，传统的制造双凸透镜阵列片200的方法难以成功的获得微小的间隙，因此增加了生产成本。
另一方面，在双凸透镜220的排列中，具有一个方向的柱面双凸透镜221排布成一行。如此便扩展了横向视角，但是却不能扩展纵向视角，因为它仅仅依赖于光学扩散层240。因此，就需要同时扩展横向视角和纵向视角的技术，并需要排布微透镜，以保证高亮度和高清晰度。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种投影屏微透镜阵列片及其生产方法，该投影屏微透镜阵列片能够通过获取投影屏上形成的图像的横向和纵向视角，及很方便的得到镜头之间的细微间隙形成明亮高清晰度的图像。
本发明的另一个目的是提供一种投影屏微透镜阵列片及其生产方法，该投影屏微透镜阵列片能够进行大量生产并降低单位生产成本。
与本发明的目的一致，为达到上述以及其它的优点，如文中的具体实例以及概述，提供一种投影屏微透镜阵列片，包括一个具有规定面积的透镜片；沿横向和纵向方向排布于透镜片上的微透镜；一个带有与微透镜相对应的孔的黑底，粘附在透镜片的另一表面上；一个形成于透镜片上以覆盖黑底的光学扩散层，用于扩展视角；以及一个用于保护光学扩散层的保护膜。
根据本发明的一个方面，一种用于制造投影屏微透镜阵列片的方法包括下列步骤制作一个模子，其上带有与已形成的凸微透镜相对应的凹曲面；通过用模子挤压透明片在该透明片的一个面上形成凸微透镜；将一个具有光敏性的粘膜粘在该片的另一个表面上，采用此粘膜形成一个黑底；在该片上形成一个光学扩散层；并在其上形成一个保护膜。
本发明的前述内容以及其他对象、特征、外观以及优点将在下面结合附图对本发明进行详细说明后更加明确。
用以说明本发明实施方式的附图与说明书一起对本发明的原理进行解释，这些附图被用来提供对发明的更进一步的理解，与说明书结合在一起并构成其中的一部分。
在附图中图1为一个水平截面视图，用以说明一种传统的投影屏；图2为一个平面图，用以说明一个传统投影屏上双凸透镜的排列；图3为一个水平截面视图，用以说明一个带有本发明的微透镜阵列片的投影屏；图4为一个前视图，用以说明本发明的投影屏的微透镜阵列片；图5为一个水平截面视图，用以说明本发明的投影屏微透镜阵列片的填充膜；图6和图7为前视图，用以说明本发明的投影屏微透镜阵列片的另一个实施例；图8为说明按照本发明的优选实施例生产投影屏微透镜阵列片的方法的连续步骤的流程图。
图9至16为说明生产本发明的投影屏微透镜阵列的方法的连续步骤的前视图。
图17至20均为透视图，用以说明采用本发明的生产投影屏显微阵列片的方法的另一个实施例的连续步骤。
图21为用以说明形成于基质上的槽的前视图；及图22为用以说明在传统技术和本发明中的横向和纵向视角的曲线图。
具体实施例方式
下面将对采用本发明的一个优选实施方式进行详细的说明，其实施例在附图中进行图解说明。
下面参照附图对按照本发明的投影屏微透镜阵列片及其生产方法进行详细的说明。
图3为一个水平截面图，用以说明包括根据本发明的微透镜阵列片的投影屏，图4为一个前视图，用以说明按照本发明的微透镜阵列片。在后面的描述中，对不同附图中相同的元件采用相同的附图标记进行标识。
如图3中所示，投影屏包括一个菲涅耳透镜组件100，用于沿着观察者方向水平引出从投影镜头发射出来的图像光束，并对图像光束进行聚焦；一个微透镜阵列片300，贴近菲涅耳透镜组件100放置，用于扩散从菲涅耳透镜组件100上来的图像光束。
菲涅耳透镜组件100的结构与上面所提到的传统的菲涅耳透镜组件100的结构相同。
微透镜阵列片300包括一个具有规定面积的矩形透镜片310；横向和纵向排布于透镜片310一个表面上的微透镜320；一个带有与微透镜320相对应的孔的黑底330，粘贴到透镜片310的另一侧表面上；一个光学扩散层340，形成于透镜片310上以覆盖黑底330，用于扩展视角；及一个用于保护光学扩散层340的保护膜350。
透镜片310优选采用透明树脂片。微透镜320在透镜片310的一侧表面上展开并突出。透镜片310和微透镜320由硅、玻璃、金属和有机质聚合物中的一种制成。
每一个微透镜320都做成六角形形状。在透镜片310上排布尽可能多的微透镜320。每个微透镜320的纵向长度都大于其横向长度。六角形的微透镜320按横向和纵向规则地排布。
微透镜320分别形成具有凸心的凸曲面形状。优选形成凸曲面形的微透镜320具有与其中心不同的顶、底、右和左曲率。
如图5所示，当在微透镜320之间形成细微的间隙时，采用填充膜360用以填充此间隙。在微透镜320上形成预定厚度的填充膜360。
填充膜360为通过电镀或无电镀方式形成的金属膜。
填充膜360的另外一个实施例包括通过喷射或蒸发方式形成的金属膜和有机质聚合物膜。填充膜360的再一个实施例包括通过化学汽相沉积(CVD)方法形成的氧化膜和氮化膜。填充膜360的再一个实施例包括通过旋涂或喷涂方法形成的有机质高聚合物构成。
作为在透镜片310一个表面上形成的微透镜的另一个实例，如图6所示，每一个微透镜320都被做成矩形形状。微透镜320的纵向长度大于其横向长度。矩形微透镜320按照横向和纵向的方向规则地排布以尽可能多地填满透镜片310。
微透镜320分别形成具有凸心的凸曲面形。当在微透镜320之间产生细小的间隙时，采用填充膜用以填充此间隙。形成填充膜的方法已经在前面进行了说明。
还有另外一种类型的微透镜320，其中每一个微透镜320都呈包括五边形的多边形形状。多边形微透镜320规则地按横向和纵向方向排布以尽可能多地填充透镜片310。
还有另外一种形式的微透镜320，如图7中所示，每一个微透镜320都呈现椭圆形形状。椭圆形的微透镜320规则地按横向和纵向排布以尽可能多地填充透镜片310。
微透镜320分别形成具有凸心的凸曲面形状。当在微透镜320之间产生细微的间隙时，采用一种填充膜用来填充此间隙。用以形成填充膜的方法在前面已经进行了说明。
一种带有用于发射光的光孔的黑底330粘贴在透镜片310的另一个表面上。黑底330粘贴在透镜片与排布有微透镜320的一面相对的一面上。
用于扩展视角的光学扩散层340按预定的厚度形成于透镜片310上。用于保护光学扩散层340的保护膜350粘贴于光学扩散层340上。光学扩散层340用来覆盖黑底330。保护膜350由透明树脂片构成，用于防止静电和光反射。
图8为一幅流程图，用以说明按照本发明的优选实施例生产投影屏微透镜阵列片的方法的连续步骤。
参考图8，生产投影屏微透镜阵列片的方法的步骤包括生产一个模子，其上带有对应于凸面微透镜320的凹曲面；通过用模子对透明片进行挤压，在透明片一个表面上形成凸微透镜320；在该层的另一个表面上粘贴一个具有光敏性的粘膜，并利用该粘膜形成一个黑底；在该层上形成一个光学扩散层；及在其上形成一个保护膜。
图9所示为制造模子的方法的一个实例，通过在一个有规定厚度和面积的基质10上覆盖一种光敏剂形成光敏膜11，并通过采用带图案的光掩模和紫外线将光掩模上的图案转移到光敏膜11上。为了制造带有透镜阵列样式的模子，光掩膜的图案采用光学设计的方法形成。在光敏膜11上形成的图案将光敏膜11分成多个微小区域。在这里，这些微小区域沿横向和纵向排布。
如图10中所示，采用回流技术在光敏膜11上形成图案的各微小区域被做成凸球面形的微透镜阵列的样式。回流技术加热透明聚合材料超过其玻璃转化温度，并通过聚合材料的表面张力形成具有规定曲率的曲面。采用蚀刻的方法可以改变球形微透镜阵列形的表面。
如图11中所述，一个作为种层的金属薄膜12沉积于通过光敏膜11形成的微透镜阵列形上，在一个由微透镜阵列形和种层形成的电镀模子中制作模子13。通过微透镜阵列形在模子13的一个表面上形成一个与微透镜阵列形对应的凸曲面阵列。
金属薄膜12由铬或金构成，采用一种在生产半导体设备的过程中使用的方法沉积而成。
通过在电镀模子上电镀或无电镀一种适用于模子13的目的的金属，譬如镍，来制作模子13。模子13从基质10上分离并经过化学或机械抛光处理。
如图13中所示，使用模子13在透明树脂14上形成微透镜。透明树脂14为一种适合于成型处理的材料。在这里，透明树脂层14可以用硅和玻璃来代替。
如图14所示，在已形成微透镜的透明树脂14上形成黑底330。为了形成黑底330，在透明树脂14上照射紫外线。紫外线对粘膜的凝缩部分进行辐射固化以去除其粘性。一种黑色的涂层剂被涂覆于粘膜上，并因此粘贴到粘膜的残留的粘性部分，从而形成黑底330。
参照图15和16，在透明树脂14上形成一光学扩散层340，而在光学扩散层340上形成一个保护膜350。保护膜350由具有防静电和光反射功能的透明树脂膜构成。
另一方面，参考图17至20，用于生产模子的方法的另一个实例包括下列步骤将多个圆柱状纤维21排布并固定在基质20上；在该多个排布于基质20上的圆柱状纤维21上沉积作为种层的一金属薄膜；通过在金属种层上电镀一种金属形成模子23；然后将模子23从基质20上分离。
如图21所示，优选槽24形成于基质20之上以便圆柱状纤维21能够设置其上。槽24以规定的宽度和深度沿纵向形成于基质20上。
圆柱状纤维21由光纤或金属线构成。圆柱状纤维21采用一对滚筒(未示出)和一个导板(未示出)胶着地排布在基质20上。
圆柱状纤维21采用一种粘性材料被固定在基质20之上。即，粘性材料涂覆在基质20上，圆柱状纤维21排布于用粘性材料涂覆的基质20上并通过粘性材料与基质20相粘结。
模子23优选从基质20上分离并进行化学或机械抛光处理。
下面对采用本发明的投影屏微透镜阵列片及其生产方法的使用效果进行说明。
当图像光束从投影镜头发射出来时，发射的图像光束经过菲涅耳透镜组件100进行扩散，然后经过微透镜阵列片300进行进一步的扩散。
微透镜320以六角形形状形成于微透镜阵列片300上并沿横向和纵向排列，这样便使得微透镜320的纵向视角和横向视角一样都大大的提高了。图22是显示在传统的柱面镜头排列和本发明的六角形微透镜排列中的横向和纵向视角的曲线图。
即使当微透镜320为矩形或椭圆形时，微透镜320的横向和纵向视角也大大的提高了。
另外，微透镜320尽可能紧凑的排布于透镜片310上，以提高填充因数并得到细微的间隙。由于在生产微透镜320的过程中的生产技术所限，在微透镜320之间形成间隙的情况下，在间隙上形成填充膜360以提高填充因数。
在本发明中，生产投影屏微透镜阵列片的方法采用生产半导体设备的工艺，对模子采用回流处理和电镀的方法，这样便在处理微透镜320时降低了生产成本并提高了其形状的均匀性。另外，采用模子生产带有微透镜阵列的透明层，这样生产可以大规模进行。
另一方面，当采用圆柱状纤维生产模子时，得到与采用传统技术所得到的相同的双凸透镜形状。但是却获得了微小间隙，使生产模子的过程得到了简化，从而降低了生产的单位成本。
如前面所进行的讨论，采用本发明的投影屏微透镜阵列片及其生产方法提高了横向和纵向视角，从而提高了其光学亮度，并使填充因数最大化从而提高了其光学效率。
另外，微透镜320是细小的，而且存在于微透镜320之间的间隙也是细小的，以提高其清晰度，达到大量生产的程度，并减小单位成本。从而提高了产品的竞争力。
由于本发明在不脱离其精神或实质特征的条件下，可以以多种形式实施，应当理解，上面所说的实施方式并不局限于前面的详细说明中的任何一个细节，除非进行了另外的说明，否则应当在所附权利要求书的精神和范围中进行广义地理解，因此，所有的落入权利要求书的限定范围或者相当于这些限定范围之内的更改和修正，都包含在权利要求书中。
权利要求
1.一种投影屏微透镜阵列片，包括一个有规定面积的透镜片；按横向和纵向分布于透镜片一个表面上的微透镜；一个包含与微透镜相对应的孔的黑底，粘附在透镜片的另一侧表面上；一个形成于透镜片上覆盖黑底用于扩大视角的光学扩散层；及一个用于保护光学扩散层的保护膜。
2.如权利要求1所述的微透镜阵列片，其中的微透镜规则地横向和纵向排列。
3.如权利要求1所述的微透镜阵列片，其中每个微透镜都呈多边形的形状。
4.如权利要求3所述的微透镜阵列片，其中每个微透镜的纵向长度都大于其横向长度。
5.如权利要求1所述的微透镜阵列片，其中每个微透镜都呈椭圆形形状。
6.如权利要求1所述的微透镜阵列片，其中每个微透镜都呈有一个凸心的凸曲面形状。
7.如权利要求6所述的微透镜阵列片，其中每个微透镜具有与其中心不同的顶、底、右和左曲率。
8.如权利要求1所述的微透镜阵列片，其中用于填充微透镜之间间隙的填充膜形成于微透镜的外侧表面上。
9.如权利要求8所述的微透镜阵列片，其中的填充膜为一种通过电镀或无电镀方法制成的金属膜。
10.如权利要求8所述的微透镜阵列片，其中的填充膜为一种通过喷射或蒸发的方法形成的金属膜或有机质聚合物膜。
11.如权利要求8所述的微透镜阵列片，其中的填充膜为一种通过化学汽相沉积方法形成的氧化物膜或氮化物膜。
12.如权利要求8所述的微透镜阵列片，其中的填充膜为通过旋涂或喷涂方法制成的有机质聚合物膜。
13.一种投影屏微透镜阵列片，包括一个具有规定面积的透镜片；及按横向和纵向排列呈蜂巢形微透镜于透镜片一侧表面上的微透镜。
14.一种生产投影屏微透镜阵列片的方法，包括下列步骤制造一个模子，其上已形成对应于微透镜的凸曲面的凹曲面；通过使用模子挤压一透明片在该透明片一侧表面上形成凸微透镜；将一个具有光敏性的粘膜粘贴在该片的另一侧表面上，并使用该粘膜形成一个黑底；在该片上形成一个光学扩散层；并在其上形成一个保护膜。
15.如权利要求14中所述的方法，其中用于制造模子的步骤包括在基质上覆盖一层感光剂；使用带图案的光掩膜和紫外光将光掩膜的图案转移到光敏膜上；采用回流技术以凸球形微透镜阵列形状分别形成在光敏膜上形成图案的细微区域；沉积一个在微透镜阵列上的种层的金属薄膜；以及在一个由微透镜阵列和金属种层形成的电镀模子中制作一个模子。
16.如权利要求15所述的方法，其中的光掩模的图案由横向和纵向方向排列具有规定形状的细微区域形成。
17.如权利要求15所述的方法，其中的金属薄膜为铬或者金。
18.如权利要求15所述的方法，其中的模子在从基质上分离之后进行化学抛光或机械抛光处理。
19.如权利要求14所述的方法，其中的黑底通过对该层进行紫外光照射，用紫外光辐射固化粘膜的凝缩部分以去除其粘性，并在粘膜上覆盖一种黑色涂层剂以将其与剩余的粘性部分粘连的方法形成。
20.如权利要求14所述的方法，其中的保护层由具有防静电和光反射功能的透明树脂膜构成。
21.如权利要求14所述的方法，其中用于制作模子的步骤包括在基质上排布并固定多个圆柱形的纤维；在排布在基质上的多个圆柱形纤维上沉积形成一个金属薄膜作为种层；通过在该金属种层上镀金属形成模子；及从基质上分离模子。
22.如权利要求21所述的方法，其中的用来放置圆柱形纤维的槽形成于基质上。
23.如权利要求21所述的方法，其中的圆柱形纤维使用粘性材料固定在基质上。
24.如权利要求21所述的方法，其中的模子在从基质上分离之后采用化学或机械抛光的方法进行处理。
25.如权利要求21所述的方法，其中的圆柱形纤维为光纤或金属线。
全文摘要
本发明揭示了一种投影屏的微透镜阵列片，包括一个具有规定面积的透镜片；按横向和纵向排列于透镜片一侧表面上的微透镜；一个带有与微透镜相对应的小孔的黑底，并粘附在透镜片另一侧表面上；一个形成于透镜片上以覆盖黑底的光学扩散层，用于扩大视角；以及一个用于保护光学扩散层的保护膜。投影屏微透镜阵列片的生产采用了生产半导体设备的工艺，模子的回流和电镀工艺，在生产的低单位成本的条件下提高了投影屏的亮度和清晰度。
文档编号B29D11/00GK1573528SQ200410046318
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月24日
发明者权赫, 李泳柱, 吴昌勋 申请人:Lg电子有限公司