專利名稱：透射式顯示屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及透射式顯示屏。更具體而言，本發(fā)明涉及包括蠅眼透鏡的透射式顯示屏。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，在日本專利申請公開No.2000-131506中已經(jīng)提出一種用于投射來自光學(xué)引擎的光學(xué)圖像的透射式顯示屏，通過使用具有旋光軸對象的透鏡裝置單元的蠅眼透鏡(或微透鏡)加寬了視角亮度分布。
但是，觀看顯示屏?xí)r，在水平方向上和在垂直方向上的視角范圍通常存在差別。因此，美國專利No.4,666,248和日本專利申請公開No.2000-111708建議通過將透鏡裝置單元的形狀形成為扭曲的或具有任意的曲面，單獨控制水平方向和垂直方向的視角亮度分布，其在水平方向上和垂直方向上是不對稱的。
同時，盡管通過加強透鏡裝置單元的透鏡光學(xué)能力擴寬了視角亮度分布，但是，降低了顯示屏從前方觀看時的亮度。另外，盡管顯示屏的視角被認(rèn)為在水平方向上具有相當(dāng)寬的范圍，但是，其在垂直方向上卻不是這樣。因此，對于透鏡裝置單元的形狀而言，需要在水平方向和垂直方向均具有適當(dāng)?shù)囊暯欠秶?。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有提出和出現(xiàn)透鏡裝置單元的任何專用形狀，問題在于，不可能總是獲得相對于水平方向和垂直方向均具有理想的光學(xué)特征的顯示屏。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷之一的透射式顯示屏(transmission type screen)。通過獨立權(quán)利要求所描述的技術(shù)方案可以實現(xiàn)上述和其它目的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的其它優(yōu)點和示范性技術(shù)方案。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種透射式顯示屏，包括蠅眼透鏡(fly-eye lens)，其包括多個透鏡裝置單元(lens unit cells)，每個透鏡裝置單元的一側(cè)為凸透鏡形狀；以及光屏蔽層，設(shè)置在蠅眼透鏡的透鏡表面的相對側(cè)上，具有多個設(shè)置在多個透鏡裝置單元的每個焦點的附近的開口(多個靠近每個焦點設(shè)置的開口)；其中，當(dāng)使用顯示屏?xí)r，多個透鏡裝置單元中的每個在水平方向的橫截面相對于設(shè)置在第一透鏡曲線(lens curve)和第二透鏡曲線之間的區(qū)域是任意的凸透鏡形狀，該橫截面通過多個透鏡裝置單元的每個的中心，該區(qū)域包括第二透鏡曲線，其中，對于第一透鏡曲線，當(dāng)垂直于透鏡裝置單元的光軸的均勻光入射到透鏡表面上時，顯示屏的出射側(cè)的亮度在透鏡裝置單元的光軸方向上最高，透鏡裝置單元的橫截面上在光軸方向上的、從透鏡裝置單元的有效透鏡表面和光軸之間的交點到與相鄰的一個透鏡裝置單元的邊界的距離最長，其中，對于第二透鏡曲線，當(dāng)在出射側(cè)觀看顯示屏?xí)r，從相對于光軸方向傾斜最大水平視角的方向觀看顯示屏?xí)r的亮度，相對于從光軸方向觀看顯示屏?xí)r的亮度是一基準(zhǔn)的比率(a proportion of areference，也可以稱為參考比例或基準(zhǔn)比例)，該比率小于1，該最大水平視角是在水平方向預(yù)定的，以及，當(dāng)使用顯示屏?xí)r，多個透鏡裝置單元中的每個在垂直方向的橫截面相對于設(shè)置在該第二透鏡曲線和第三透鏡曲線之間的區(qū)域是任意的凸透鏡形狀，該橫截面通過每個透鏡裝置單元的中心，該區(qū)域不包括第二透鏡曲線，其中，對于該第三透鏡曲線，當(dāng)垂直于光軸的均勻光入射到透鏡表面上時，從相對于光軸方向傾斜最大垂直視角的方向觀看顯示屏?xí)r的亮度，和從光軸方向觀看所述顯示屏?xí)r的亮度相比，是該基準(zhǔn)的比率，該最大垂直視角小于該最大水平視角，該最大垂直視角是在垂直方向預(yù)定的。
最大水平視角是27度，最大垂直視角是16度，基準(zhǔn)的比率是50％第一透鏡曲線對應(yīng)于當(dāng)將折射率比較小的透光塑料用于蠅眼透鏡時的透鏡形狀。在這種情況下，折射率優(yōu)選為1.4。
第二透鏡曲線對應(yīng)于當(dāng)將折射率比較大的透光塑料用于蠅眼透鏡時的透鏡形狀。在這種情況下，折射率優(yōu)選為1.65。
第三透鏡曲線對應(yīng)于當(dāng)將折射率比較大的透光塑料用于蠅眼透鏡時的透鏡形狀。在這種情況下，折射率優(yōu)選為1.65。
如果將折射率比較小的透光塑料用于蠅眼透鏡，則第二透鏡曲線是一透鏡形狀，采用該透鏡形狀時，從垂直方向以最大視角觀看顯示屏?xí)r的亮度，與從光軸方向觀看時的亮度相比，等于或大于該基準(zhǔn)的比率。在這種情況下，折射率優(yōu)選為1.4。
如果蠅眼透鏡的透鏡點距(lens pitch)Pr以及每個透鏡裝置單元的中心軸的距離分別用Pr和r表示，那么分別將第一透鏡曲線、第二透鏡曲線和第三透鏡曲線定義為下面的表格和公式示出的第一參數(shù)組、第二參數(shù)組和第三參數(shù)組。
zr=Σk=115ak(1pr)2k-1r2k]]>

其中，Zr是光軸方向上到透鏡的頂點的距離，k是對應(yīng)于上表中各項的從1到15的數(shù)字。
透射式顯示屏還包括朝向蠅眼透鏡的透鏡表面的菲涅耳透鏡。
在蠅眼透鏡的出射側(cè)上形成有防反射涂層，在蠅眼透鏡的入射側(cè)也形成有防反射涂層?？蛇x地，可以僅在蠅眼透鏡的入射側(cè)上形成防反射涂層。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種透射式顯示屏，包括蠅眼透鏡，包括多個透鏡裝置單元，每個透鏡裝置單元的一側(cè)具有凸透鏡形狀；以及光屏蔽層，設(shè)置在蠅眼透鏡的透鏡表面的相對側(cè)上，具有多個設(shè)置在多個透鏡裝置單元的每個焦點的附近的開口(多個靠近每個焦點設(shè)置的開口)；其中，如果垂直于透鏡裝置單元的光軸的均勻光入射到透鏡表面上，則使用顯示屏?xí)r從相對于透鏡的光軸在水平方向傾斜預(yù)定角度的方向觀看時的亮度，大于使用顯示屏?xí)r從在垂直方向傾斜與在水平方向傾斜的角度相同的角度的方向觀看時的亮度。
發(fā)明內(nèi)容部分沒有描述本發(fā)明的所有特征。本發(fā)明還可以包含上述特征的子集。通過結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖1是示出涉及本發(fā)明的示范性實施例的背投顯示器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是示出透射式顯示屏的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是示出蠅眼透鏡裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是示出相對于蠅眼透鏡裝置的光線路徑的示意圖。
圖5是示出蠅眼透鏡裝置的示范性透視圖。
圖6是示出蠅眼透鏡裝置在水平方向上的橫截面的示意圖。
圖7是示出蠅眼透鏡裝置在垂直方向上的橫截面的示意圖。
圖8是示出當(dāng)蠅眼透鏡裝置的透鏡光學(xué)能力太強時光線路徑的示意圖。
圖9是示出當(dāng)蠅眼透鏡裝置的透鏡光學(xué)能力不夠強時光線路徑的示意圖。
圖10是示出在背投顯示器的水平方向觀看時的示意圖。
圖11是示出在背投顯示器的垂直方向觀看時的示意圖。
圖12是示出透鏡裝置單元的透鏡形狀的范圍的示意圖。
圖13是示出在采用第一透鏡曲線、折射率是1.4的情況下的視角亮度分布的曲線圖。
圖14是示出在采用第二透鏡曲線、折射率是1.65的情況下的視角亮度分布的曲線圖。
圖15是示出在采用第二透鏡曲線、折射率是1.4的情況下的視角亮度分布的曲線圖。
圖16是示出在采用第三透鏡曲線、折射率是1.65的情況下的視角亮度分布的曲線圖。
圖17示出了透鏡裝置單元的橫截面的形狀的部分發(fā)生彎曲時光線的路徑。
圖18示出了如果透鏡裝置單元的橫截面的形狀的部分發(fā)生彎曲，開口擴大時光線的路徑。
圖19是示出和相鄰的透鏡裝置單元交界的邊界區(qū)域的形狀的示意圖。
圖20示范性地示出了透鏡裝置單元的結(jié)構(gòu)。
圖21是示出從光軸方向觀看時設(shè)置成六邊形形狀的蠅眼透鏡的示意圖。
圖22是示出從光軸傾斜的方向觀看時設(shè)置成六邊形形狀的蠅眼透鏡的示意圖。
圖23示出蠅眼透鏡裝置308的另一結(jié)構(gòu)。
圖24示出不包括前板312的透射式顯示屏306的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面將根據(jù)優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，這些優(yōu)選實施例并不用于限制本發(fā)明的范圍，而是用于說明本發(fā)明。在實施例中描述的特征及其組合對于本發(fā)明來說并不是必需的。
圖1示出了涉及本發(fā)明的示范性實施例的背投顯示器300的結(jié)構(gòu)。背投顯示器300包括光學(xué)引擎302、反射鏡304、和透射式顯示屏306。來自光學(xué)引擎302的光學(xué)圖像輸出被反射鏡304反射，入射到透射式顯示屏306上。透射式顯示屏306通過向觀眾側(cè)散射和射出入射的光學(xué)圖像，實現(xiàn)適當(dāng)?shù)挠^看區(qū)域。
同時，在使用(觀看)時，本實施例的透射式顯示屏306的在水平方向的觀看區(qū)比在垂直方向的觀看區(qū)寬。也就是說，從在水平方向傾斜一定角度的方向觀看顯示屏?xí)r的亮度高于從在垂直方向傾斜相同角度的方向觀看顯示屏?xí)r的亮度。另外，當(dāng)從垂直于其表面的方向觀察顯示屏?xí)r，顯示屏的亮度是最高的。從而，透射式顯示屏306分別在水平方向和垂直方向?qū)崿F(xiàn)了足夠等級的視角亮度分布。
圖2示出了圖1中的透射式顯示屏306的A部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。透射式顯示屏306包括菲涅耳透鏡310、蠅眼透鏡裝置308、以及前板312。菲涅耳透鏡310將光學(xué)引擎302射出的、在傳播方向的光收集到蠅眼透鏡裝置308的光軸方向。蠅眼透鏡裝置308在水平方向和垂直方向分別以不同的角度漫散入射光。另外，前板312用于保護蠅眼透鏡裝置308，還通過采用諸如在前板的表面上涂覆AR涂層等防眩措施來減少外部光線反射。
圖3示出了蠅眼透鏡裝置308的結(jié)構(gòu)。蠅眼透鏡裝置308包括蠅眼透鏡171，多個透鏡裝置單元170以相鄰的方式設(shè)置在其中，透鏡裝置單元具有凸透鏡形狀；基底材料172，用于支撐蠅眼透鏡171；以及光屏蔽層173，設(shè)置在基底材料172朝向蠅眼透鏡171的一側(cè)的相對側(cè)。光屏蔽層173包括多個開口174，位于每個透鏡裝置單元170的焦點附近。另外，光屏蔽層173比透鏡裝置單元170更靠近觀眾側(cè)(出射側(cè))設(shè)置。因此，需要透鏡裝置單元170的透鏡形狀能夠?qū)⑷肷涔饩劢沟奖韧哥R裝置單元170更接近觀眾側(cè)(出射側(cè))的位置。
對蠅眼透鏡171所使用的材料，其折射率大約在1.4至1.65的范圍內(nèi)，用于至少傳播(通過其的光中的)可見光。如果使用折射率低于1.4的材料，則透鏡裝置單元170不能具有足夠的透鏡光學(xué)能力以合適的角度漫射入射光線。相反，如果使用折射率高于1.65的材料，則入射到透鏡裝置單元170上的光會因為透鏡的形狀而向內(nèi)反射，降低了顯示屏的透射效率。由于存在大量的折射率在1.4至1.65范圍內(nèi)的塑料和玻璃材料，優(yōu)選根據(jù)制造方法或材料成本來選擇用于蠅眼透鏡171的材料。下面將描述蠅眼透鏡裝置308的制造方法。另外，如果使用折射率為1.4至1.65的材料，由于材料屬性的變化，折射率可能低于1.4或高于1.65。這樣的變化在本實施例可接受的范圍內(nèi)。盡管變化范圍會隨著材料的類型或材料制造者的不同而不同，但其大約為1.4±0.05和1.65±0.05。
圖4示出了相對于蠅眼透鏡裝置308的光線的路徑。來自透鏡裝置單元170的透鏡表面的入射光線93基本上平行于透鏡裝置單元170的光軸，相對于透鏡的入射表面以一定角度折射，聚集在透鏡裝置單元170的光軸上的焦點上，并從光屏蔽層173的開口174射出。光屏蔽層173的最小尺寸的開口174允許射出的光線94在透鏡裝置單元170的附近通過它們。因此，使得有選擇地僅允許應(yīng)被射出的光線通過并屏蔽產(chǎn)生噪聲的光線。從而，透射式顯示屏306能夠?qū)⒏邔Ρ榷鹊膱D像投射到觀眾側(cè)。
下面，將說明透鏡裝置單元170的形狀。
圖5是示范性示出透鏡裝置單元170的透視圖。主要通過在水平面102上通過透鏡裝置單元170的光軸101的橫截面以及在水平面103上通過同樣的光軸101的橫截面限定透鏡裝置單元170的有效表面的形狀。水平面102和垂直面103之間的透鏡的形狀優(yōu)選平滑地互補，使得透鏡的曲面上沒有彎曲點。
圖6示出了水平方向的透鏡裝置單元170的橫截面。水平截面111上有一曲線，透鏡裝置單元170的有效透鏡表面通過此曲線穿過水平面102。水平橫截面111和透鏡材料的折射率確定了透鏡裝置單元170在水平方向的視角亮度分布。相應(yīng)地，對于水平橫截面111來說，如果從與光軸101的交點到與相鄰的透鏡裝置單元170的邊界的在光軸101方向的距離用ZH表示，透鏡點距是固定的，那么，ZH越長，透鏡裝置單元170在水平方向上的透鏡光學(xué)能力就越強。
圖7示出了透鏡裝置單元170在垂直方向的橫截面。垂直橫截面121上有一曲線，透鏡裝置單元170的有效透鏡表面通過此曲線穿過垂直面103。垂直橫截面121和透鏡材料的折射率確定了透鏡裝置單元170在垂直方向的視角亮度分布。相應(yīng)地，對于垂直橫截面121來說，如果從與光軸101的交點到與相鄰的透鏡裝置單元170的邊界的在光軸101方向的距離用ZV表示，透鏡點距是固定的，那么，ZV越長，透鏡裝置單元170在垂直方向上的透鏡光學(xué)能力就越強。
因此，對于根據(jù)本發(fā)明的透鏡裝置單元170的來說，可以建立以下公式ZH＞ZV從而，在水平方向上的透鏡光學(xué)能力大于在垂直方向上的透鏡光學(xué)能力，可以在水平方向上獲得比在垂直方向上更大的觀看區(qū)域。
但是，如果透鏡光學(xué)能力超過預(yù)定的值，則顯示屏的透射效率下降。
圖8示出了當(dāng)透鏡裝置單元170的透鏡光學(xué)能力太強時的射線路徑。對于本圖中的透鏡裝置單元170，從有效透鏡表面和光軸的交點到與相鄰的透鏡裝置單元170的邊界的距離大于將在下面描述的上限。在這種情況下，入射光中以虛線箭頭示出的光線31在進入透鏡裝置單元170后，反射到透鏡的內(nèi)部，所以其不能從開口174發(fā)出，而是被光屏蔽層173阻擋。結(jié)果，顯示屏的透射效率降低，相對于觀看面的亮度減少。
同時，如果透鏡裝置單元170的透鏡光學(xué)能力太弱，則入射光不能以足夠的角度漫射。
圖9示出了當(dāng)透鏡裝置單元170的透鏡光學(xué)能力不夠強時的光線的路徑。對于本圖中的透鏡裝置單元170，從有效透鏡表面和光軸的交點到與相鄰的透鏡裝置單元170的邊界的距離小于下述的下限。在這種情況下，入射光通過開口174射出，但是其不能以足夠的角度漫射。
因此，為了使得透射式顯示屏306分別在水平方向和垂直方向?qū)崿F(xiàn)足夠等級的視角亮度分布，需要將透鏡裝置單元170的有效透鏡表面的形狀形成在預(yù)定的區(qū)域內(nèi)。
這里，在使用顯示屏的條件的范圍內(nèi)，優(yōu)化顯示屏所需要的視角亮度分布是重要的。
圖10示出了在背投顯示器300的水平方向的觀看狀態(tài)。假定觀眾320在垂直于透射式顯示屏306表面的方向與透射式顯示屏306的水平方向的一端的距離為D的位置，觀看透射式顯示屏306的水平方向的另一端。因此，如果透射式顯示屏306的水平方向的觀看角度在這種情況下被認(rèn)為是水平方向上最大的水平視角θH，則要求透射式顯示屏306在觀看角度從0度到最大的水平視角θH的觀看范圍內(nèi)具有足夠的亮度等級。特別地，要求當(dāng)從水平方向的最大的水平視角θH觀看顯示屏?xí)r的亮度等于或大于當(dāng)從0度的觀看角度(也就是在光軸方向)觀看顯示屏?xí)r的亮度的50％。
同時，圖11示出了背投顯示器300的垂直方向的觀看狀態(tài)。假定觀眾320在垂直于透射式顯示屏306表面的方向與透射式顯示屏306的垂直方向的一端的距離為D的位置，觀看透射式顯示屏306的垂直方向的另一端。因此，如果透射式顯示屏306的水平方向的觀看角度在這種情況下被認(rèn)為是垂直方向上最大的垂直視角θV，則要求透射式顯示屏306在觀看角度從0度到最大的垂直視角θV的觀看范圍內(nèi)具有足夠的亮度等級。特別地，要求當(dāng)從垂直方向的最大的垂直視角θV觀看顯示屏?xí)r的亮度等于或大于當(dāng)從0度的觀看角度(也就是在光軸方向)觀看顯示屏?xí)r的亮度的50％。
另外，對于主流的16∶9寬的顯示屏來說，由于水平尺寸H大于垂直尺寸V，最大水平視角θH大于最大垂直視角θV。也就是，透射式顯示屏306所需要的水平方向的觀看區(qū)域最小寬于垂直方向的觀看區(qū)域。
另外，在本實施例中，假設(shè)從3米的觀看距離處觀看70英寸寬的顯示屏。在這種情況下，最大水平視角θH和垂直水平視角θV分別為27度和16度。如果顯示屏尺寸大于70英寸，觀看距離與顯示屏尺寸的擴展而成比例地延長，而θH和θV為常量。另一方面，如果顯示屏尺寸小于70英寸，觀看距離隨著顯示屏尺寸的縮小而成比例地變短，而θH和θV為常量。相對于從較遠的位置觀看，從上述確定的觀察距離處觀看時，顯示屏具有特別優(yōu)良的視角亮度分布。
圖12示出當(dāng)透鏡點距Pr是100微米(micrometer)時，透鏡裝置單元170穿過光軸的橫截面的一半形狀的范圍的示意圖。垂直軸對應(yīng)于透鏡裝置單元170的光軸，代表在光軸方向到透鏡的頂點的距離Z。水平軸代表到透鏡的中心軸(光軸)的距離r。水平軸和垂直軸的原點(0，0)是透鏡裝置單元170的光軸和有效透鏡表面的交點。
第一透鏡曲線200是透鏡裝置單元170的形狀時，透鏡裝置單元170的透鏡光學(xué)能力最強，如果平行于光軸的均勻光從透鏡的表面入射，顯示屏光軸方向相對于出射側(cè)的亮度最大，從有效透鏡表面和透鏡裝置單元170的光軸的交點(0，0)到與透鏡裝置單元的橫截面的邊界的距離最大。
第二透鏡曲線202是透鏡裝置單元170的形狀時，如果在出射側(cè)觀看顯示屏，和從光軸方向觀察顯示屏?xí)r的亮度相比，當(dāng)從在水平方向相對于光軸方向傾斜預(yù)定的最大水平視角的方向觀看顯示屏?xí)r的亮度，與從光軸方向觀看顯示屏?xí)r的亮度相比，是一基準(zhǔn)的比率，該比率小于1。此處，如上所述，最大水平視角是27度，相對于該基準(zhǔn)的比率是50％。
第三透鏡曲線204是透鏡裝置單元170的形狀時，如果平行于光軸的均勻光從透鏡的表面入射，和從光軸方向觀察顯示屏?xí)r的亮度相比，當(dāng)從在水平方向相對于光軸方向傾斜最大垂直視角的方向觀看顯示屏?xí)r的亮度，和從光軸方向觀看顯示屏?xí)r的亮度相比，是上述基準(zhǔn)的比率，該最大垂直視角是在垂直方向預(yù)定的。此處，如上所述，最大垂直視角是16度，與基準(zhǔn)的比率是50％。
在使用顯示屏的水平方向，透鏡穿過透鏡裝置單元170的中心的橫截面的形狀相對于第一透鏡曲線200和第二透鏡曲線202之間設(shè)置的區(qū)域是凸透鏡形狀的，該區(qū)域包括第二透鏡曲線202。從而，透鏡裝置單元170可以實現(xiàn)在水平方向具有足夠的亮度等級的視角亮度分布。
另外，在使用顯示屏的垂直方向，透鏡穿過透鏡裝置單元170的中心的橫截面的形狀相對于第二透鏡曲線202和第三透鏡曲線204之間設(shè)置的區(qū)域是凸透鏡形狀的，該區(qū)域不包括第二透鏡曲線202。從而，透鏡裝置單元170可以實現(xiàn)視角亮度分布，其中，在垂直方向的亮度等級既不太高也不太低，尤其在顯示屏的前方具有較高的亮度等級。
如果蠅眼透鏡171的透鏡點距和到每個透鏡裝置單元170的中心軸的距離分別用Pr和r表示，第一透鏡曲線200、第二透鏡曲線202、以及第三透鏡曲線204分別被限定為如下表和下面的公式所示的第一參數(shù)組、第二參數(shù)組、以及第三參數(shù)組。
zr=Σk=115ak(1Pr)2k-1r2k]]>

其中，Zr是在光軸方向到透鏡的頂點的距離，k是對應(yīng)于上表中各項的從1到15的數(shù)字。
圖13是示出視角亮度分布的曲線圖，其中，折射率是1.4，透鏡通過透鏡裝置單元170的中心的橫截面的形狀是第一透鏡曲線200。水平軸示出相對于光軸方向傾斜的觀看角度。垂直軸是示出顯示屏對應(yīng)于觀看角度的亮度，其中，當(dāng)在0度的觀看角度(也就是從光軸方向)觀看顯示屏?xí)r的亮度是1。對于第一透鏡曲線200的視角亮度分布來說，當(dāng)在0度的觀看角度(也就是從光軸方向)觀看顯示屏?xí)r的亮度最大。另外，在27度的觀看角度(最大的水平視角)實現(xiàn)了大于0.5的亮度比率的亮度等級。
相對于透鏡的橫截面的形狀，如果從有效透鏡表面和光軸的交點到透鏡與相鄰的透鏡裝置單元170的橫截面交界在光軸上的距離大于第一透鏡曲線200，透鏡光學(xué)能力強于采用第一透鏡曲線200時的透鏡光學(xué)能力，亮度比率超過大于零度的觀看角度處的亮度比率。在這種情況下，當(dāng)從前方觀看時的亮度高于從傾斜方向觀看時的亮度，所以，存在視角亮度分布不自然的問題。另外，即使相對于第一透鏡曲線200選擇折射率高于1.4的材料，亮度比率也會超過透鏡光學(xué)能力較強和觀看角度大于零時的亮度比率。因此，在透鏡裝置單元170的形狀是第一透鏡曲線200的情況下，優(yōu)選使用折射率為1.4的材料。但是，如果折射率小于約1.65，視角亮度也分布在可接受的范圍內(nèi)。
圖14是示出在采用第二透鏡曲線202、折射率為1.65的情況下的視角亮度分布的曲線圖。對于第二透鏡曲線202的視角亮度分布，亮度比率在觀看角度為27度(最大水平視角)時為0.5。也就是說，通過將透鏡在使用顯示屏?xí)r的水平方向的通過透鏡裝置單元170中心的橫截面的形狀設(shè)置在第一透鏡曲線200和第二透鏡曲線202之間，并在包括第二透鏡曲線202的區(qū)域?qū)⑵湫纬赏雇哥R形狀，水平方向的視角亮度分布可以在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。
圖15是示出在采用第二透鏡曲線202、折射率為1.4的情況下的視角亮度分布的曲線圖。在這種情況下，在觀看角度為27度(最大水平視角)時不能實現(xiàn)亮度比率0.5。從而，如果透鏡裝置單元170在水平方向的橫截面的形狀是第二透鏡曲線202，透鏡材料的折射率優(yōu)選等于或大于1.65。
同時，對于在第二透鏡曲線202的情況下的折射率為1.4的視角亮度分布，在觀看角度為16度(最大垂直視角)時能夠?qū)崿F(xiàn)亮度比率0.5。因此，在第二透鏡曲線202被用作透鏡裝置單元170在垂直方向的橫截面的形狀時，有可能根據(jù)垂直方向的觀看條件實現(xiàn)亮度的足夠等級的視角亮度分布。
圖16是示出在采用第三透鏡曲線204、折射率為1.65的情況下的視角亮度分布的曲線圖。在這種情況下，在觀看角度為16度(最大垂直視角)時能夠?qū)崿F(xiàn)亮度比率0.5。另外，如果在采用第三透鏡曲線204、折射率小于1.65的情況下，在觀看角度為16度時不能實現(xiàn)亮度比率0.5。從而，在透鏡裝置單元170在垂直方向的橫截面是第三透鏡曲線204的情況下，理想的是，透鏡材料的折射率等于或大于1.65。
也就是，在使用顯示屏的垂直方向，通過將透鏡通過透鏡裝置單元170的在垂直方向的橫截面設(shè)置在第二透鏡曲線202和第三透鏡曲線204之間，將其在包括第二透鏡曲線202的區(qū)域中形成凸透鏡形狀，垂直方向的視角亮度分布能夠在合適的范圍內(nèi)。
從以上描述顯然可知，在本實施例的透射式顯示屏306中，使用時水平方向的視角亮度分布在觀看角度上寬于在垂直方向上的視角亮度分布。另外，垂直方向上的亮度分布被限制在既不過大也不過小的范圍內(nèi)，作為顯示屏的使用條件被考慮。因此，透射式顯示屏306可以具有合適的視角亮度分布，在水平方向和垂直方向具有高等級的亮度。
圖17和圖18示出了透鏡裝置單元170的形狀部分彎曲時光線的路徑。入射到彎曲區(qū)域的光線被折射到開口174，但被光屏蔽層173屏蔽，如圖17所示。從而，顯示屏的透射效率降低，可觀看的光的亮度降低。就此點而言，盡管可以通過擴大開口174來增加透射效率，如圖18所示，但是，此時，屏蔽產(chǎn)生噪音的外部光的能力降低，存在著減小圖像的對比度的問題。因此，理想的情況是，透鏡裝置單元170的橫截面的形狀是水平方向或垂直方向的上述區(qū)域中的形狀，此外，透鏡的特定橫截面的形狀朝外凸起。
圖19示出了與相鄰的透鏡裝置單元170的邊界區(qū)域的形狀。由于蠅眼透鏡171高效地和有選擇地僅射出可被發(fā)送的光線，優(yōu)選地是，透鏡的形狀是朝向透鏡裝置單元170的邊界區(qū)域的外側(cè)的曲面。在這種情況下，然而，透鏡裝置單元170的邊界區(qū)域是不連續(xù)的并具有陡沿，如圖19A所示。這樣的陡沿造成諸如制造蠅眼透鏡308時的邊際損失的問題。因此，對于透鏡邊緣而言，需要連接透鏡裝置單元170的邊界，使得它們變得連續(xù)和具有曲面，如圖19B所示。
然而，如果透鏡裝置單元170的邊界被連續(xù)連接并具有曲面，入射到邊界區(qū)域的光線不能通過開口174，透射效率降低。從而，理想地是，代表透鏡裝置單元170的邊界區(qū)域的范圍的ΔPr的值盡可能小。盡管蠅眼透鏡171或其制造方法要求改變量ΔPr最小，優(yōu)選其滿足以下關(guān)系ΔPr＜1/10Pr，其中Pr是透鏡點距。
圖20示出透鏡裝置單元170的第一結(jié)構(gòu)實例。蠅眼透鏡171中的透鏡裝置單元170的邊界形狀由每個透鏡裝置單元170的結(jié)構(gòu)確定。例如，如圖20所示，如果透鏡裝置單元170被設(shè)置為使得當(dāng)從光軸方向觀看時透鏡裝置單元170的邊界形狀是圓形的，那么，在蠅眼透鏡171中存在對于透鏡來說是無效的空間151。由于入射到空間151的光線被蠅眼透鏡171的出射側(cè)上的光屏蔽層173吸收，蠅眼透鏡171的透射效率降低。
但是，優(yōu)選通過將多個透鏡裝置單元靠近設(shè)置來去除空間151。如果靠近設(shè)置多個透鏡裝置單元，則根據(jù)設(shè)置結(jié)構(gòu)，透鏡裝置單元170的邊界形狀是多邊形，例如，三角形、四邊形、六邊形、八邊形。
圖21和圖22分別是示出從光軸方向觀看是六邊形狀的蠅眼透鏡171的示意圖和從偏離光軸的方向觀察的立體圖。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，不存在空間151，透射效率高。
下面，將說明制造蠅眼透鏡裝置308的方法。通過應(yīng)用制造雙凸透鏡或菲涅爾透鏡的傳統(tǒng)方法或使用下述的新方法可以實現(xiàn)制造根據(jù)本實施例的蠅眼透鏡裝置308的方法。
理想的情況是，透鏡材料至少傳輸可見光，其折射率的范圍為從約1.4到1.65。例如，可以采用已知的熱固樹膠、光固樹脂、熱塑樹脂、玻璃等。也就是，可以采用以下方法通過將填充到陰模中的樹脂用作基底材料的方法；將諸如紫外固化樹脂的光固樹脂均勻地涂覆到基底材料上，用光線照射將被形成透鏡的部分使其硬化，并除去非必要的部分，機械地切割基底材料的表面并形成透鏡的形狀的方法；將這些方法結(jié)合起來的方法等。
其中通過將透鏡材料填充到陰模和基底材料之間進行模塑的方法是最有效和最可行的，優(yōu)選用來制造蠅眼透鏡171。也就是，如圖3所示，基底材料172是透明塑料膜，設(shè)置在蠅眼透鏡171和在透鏡的表面的相對側(cè)上的光屏蔽層173之間。
對于用于制造陰模的方法，已知有對其上部分形成有掩模的玻璃進行蝕刻、切割/機床加工、光刻技術(shù)、MEMS(Micro-machine，微機械)等，可以使用它們中的任意一種。在這種情況下，盡管陰?？梢员恍纬杀P狀的，在基底材料172具有可塑性的情況下優(yōu)選使用作用成形陰模(role-shaped female die)。在使用作用成形陰模的情況下，使用具有可塑性的基底材料可以在其寬廣的區(qū)域連續(xù)形成蠅眼透鏡171。從而，可以非常高效地制造蠅眼透鏡171。
另外，可以使用以下方法，即，層壓諸如紫外固化樹脂的能量射線固化樹脂，僅用諸如紫外線的固化能量照射所需要的部分，使得所需要的部分硬化，除去沒有硬化的部分。
對于透鏡材料，光固化樹脂由于其可加工性、精確成形、以及生產(chǎn)工具簡單而非常理想。特別地，如果基底材料172是薄塑料膜，則考慮到可加工性、精確成形、以及生產(chǎn)工具簡單性，優(yōu)選將可被光線固化的光固化樹脂(特別是紫外固化樹脂)用作透鏡材料。通過改變光固化樹脂組分(諸如單體、預(yù)聚物、聚合體、光聚合引發(fā)劑等)可以調(diào)整光固化樹脂的屬性。
盡管優(yōu)選用作構(gòu)成光固化樹脂的一種組分的單體和預(yù)聚物基本上包括至少一個官能團，如果起作用的固化能量射線是紫外射線，除了主要的組分之外，有必要用固化能量射線照射以增加產(chǎn)生離子或原子團的屬性，稱之為光聚合引發(fā)劑(photopolymerizationinitiator)。
這里，盡管官能團是指原子團或諸如乙烯基團、羧基團、羥基團等鍵合模式，其是反應(yīng)的原因，但考慮到固化屬性，優(yōu)選使用具有諸如丙烯?；鶊F的乙烯基團的物質(zhì)，原因在于在本發(fā)明中可以通過用固化能量射線照射來硬化樹脂合成物。
可以從已知的單體中適當(dāng)?shù)剡x擇并使用這樣具有丙烯?；鶊F的單體，但不局限于此。作為典型的例子，可以選用單官能團物質(zhì)，諸如丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、四氫糠基酯及其丙烯酸酯衍生物；可以選用雙官能團物質(zhì)，諸如丙烯酸雙環(huán)戊烯基酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、(7-羥基新戊酸新戊二醇酯)的酯及其二丙烯酸酯衍生物、三丙二醇二丙烯酸酯、二羥甲基三環(huán)癸烷二丙烯酸酯(dimethyloltricyclodecane diacrylate)；以及三官能團或更多官能團物質(zhì)，例如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate)、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯。
理想的是，在上述單體中使用三官能團或更低數(shù)量官能團的物質(zhì)，原因在于，薄膜固化后的硬度為HB或更低，從而使得可塑性優(yōu)良、交聯(lián)密度小，又因為很多物質(zhì)的體積收縮率低，使得彎曲阻抗優(yōu)良。
除了上述的單體外，在本實施例中，預(yù)聚物經(jīng)常和單體一起使用。并不將在本實施例中使用的預(yù)聚物特別限制為和單體一樣。其通常是丙烯酸聚酯、環(huán)氧丙烯酸酯、丙烯酸氨基甲酸乙酯等，以及具有三官能團或更低數(shù)量官能團的物質(zhì)，考慮到體積收縮率、可塑性等因素，優(yōu)選使用具有雙官能團或三官能團的物質(zhì)。
盡管并不對光聚合引發(fā)劑進行特別的限制，但是通?？梢圆捎弥T如苯乙酮、羰基化合物、苯并苯、米希勒酮、苯甲基、苯偶姻、苯偶姻醚、苯甲基二甲基縮酮、苯酸苯偶姻酯(benzoin benzoate)、α-?；旷サ鹊聂驶衔?，諸如一硫化四甲基秋蘭姆、噻噸酮等的含硫化合物，或者諸如2，4，6-三甲基苯甲酰二苯基環(huán)氧化膦(2，4，6-trimethyl benzoyl diphenyl phosphine oxide)等的含磷化合物，這些物質(zhì)可以被單獨使用，也可以兩種或多種混合使用。
理想的是，待添加的光聚合引發(fā)劑為每100重量份單體和/或預(yù)聚物組分中有0.1至20重量份(也就是，重量百分比為0.1％-20％)，優(yōu)選為0.5至15重量份(也就是，重量百分比為0.5％-15％)。非理想的情況是，如果光聚合引發(fā)劑低于上述范圍，則固化特性較差，如果其超過上述范圍，則在固化后會發(fā)生滲出。
另外，在本實施例中，為了在樹脂化合物的固化之前、過程中、或之后，控制樹脂的特性和屬性以及固化膜的特性和屬性，可以使用各種添加劑。此處，作為在固化前控制特性和屬性的材料，可以使用涂層穩(wěn)定劑(防止膠凝、防止固化)、增稠劑(改善被覆性能)等。另外，作為在固化過程中控制特性和屬性的材料，可以采用光聚合助催化劑、光吸收劑(均用于調(diào)整固化性能)等。另外，作為在固化后控制薄膜屬性的材料，可以使用增塑劑(可塑性改善)、UV-吸收劑(抗光性)等。
此處，可以將聚合物增加到本實施例中使用的可光致固化樹脂，用于增加強度、可塑性、抗彎曲度等。并不對這種聚合物進行特別限制，可以采用眾所周知的聚合物、聚脂樹脂、丙烯樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂等?？紤]到耐用性、粘附性等因素，在這些聚合物中，特別優(yōu)選使用含氯的聚合物。含氯的聚合物可以分成兩類含氯的單體聚合物，例如，聚乙烯氯化物(polyvinyl chloridepolyvinylchloride)及其共聚物，聚乙二烯氯化物及其共聚物，氯丁二烯橡膠；通過對各種聚合物進行氯化處理所得到的所謂過氯化化合物，例如氯化聚丙烯、聚氯乙烯、聚氯乙烯酯、氯化橡膠、含氯的聚異戊二烯等。在本實施例中優(yōu)選使用過氯化化合物。
盡管并不對用于對聚合物進行氯化處理的方法進行特別的限制，但是，以下生產(chǎn)方法是最簡單的，在諸如四氯化碳、氯仿等氯基溶液中溶解橡膠或聚合物，在40攝氏度至90攝氏度的溫度執(zhí)行氯化處理，進行蒸餾、洗滌、和烘干等。氯化聚合物的量為每100重量份的單體和預(yù)聚物中的10至100重量份，優(yōu)選為20至60重量份。非理想的是，如果氯化聚合物的量小于上述范圍，則添加物的效率較低，如果氯化聚合物的量超過上述范圍，可光致固化樹脂的光敏性降低。
在本實施例中，作為設(shè)置在蠅眼透鏡171和光屏蔽層173之間的基底材料172，優(yōu)選使用塑料板或薄膜。此處，作為塑料膜的材料，可以采用丙烯酸樹脂、甲基丙烯樹脂(metacryl resin)、聚苯乙烯、聚酯、聚烯烴、聚酰胺、聚醚、砜(sulfone)、馬來酰亞胺樹脂、聚氯乙烯、聚(間位)丙烯酸酯(poly(meta)acrylic ester)、三聚氰胺甲醛樹脂、三乙酰纖維素樹脂、降冰片烯樹脂等。另外，盡管可以使用其共聚物、混合材料或另外的關(guān)聯(lián)材料，在這些聚酯薄膜中，考慮到諸如透明度等的光學(xué)屬性的差異和機械強度，優(yōu)選使用雙向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(biaxially orientedpolyethylene telephtalate film)。
上述用于制造蠅眼透鏡171的方法適用于在焦距相對于排列間隔較小的情況下的蠅眼透鏡，例如，透鏡裝置單元170的點距等于或小于200微米和焦距等于或小于200微米。特別地，如果透鏡裝置單元170的點距等于或小于100微米，其適于在焦距小于排列間隔的情況下精確和穩(wěn)定地制造蠅眼透鏡板。
當(dāng)光屏蔽層173的開口174被精確地設(shè)置在與透鏡裝置單元170的光軸匹配的位置處時，可以實現(xiàn)外部光線反射的有效縮小值(effective reduction)。也就是，開口174的位置與透鏡裝置單元170的光軸的精確對準(zhǔn)是控制蠅眼透鏡裝置308的光學(xué)屬性的重要因素。從而，有必要精確地控制透鏡裝置單元170和光屏蔽層173之間的位置關(guān)系。
使用已知的公開技術(shù)進行單元對準(zhǔn)可以解決這一問題。因此，由于通過相對于透鏡裝置單元170的單元對準(zhǔn)操作，形成開口174，盡管在測量蠅眼透鏡171時有一些改變，但是，高精確度地和容易地控制蠅眼透鏡和光屏蔽層之間的位置關(guān)系是可能的。另外，即使蠅眼透鏡板具有超過100平方厘米的較大面積，也有可能精確維持開口174和透鏡裝置單元170之間的位置關(guān)系，可以高效地制造透射率和對比度優(yōu)良的蠅眼透鏡板。
可以根據(jù)所獲得的蠅眼透鏡板的屬性，不同地選擇蠅眼透鏡171上射出的能量射線的平行度和蠅眼透鏡表面的均勻度。為了獲得對應(yīng)于透鏡裝置單元分布圖案的多條能量射線的密度分布，當(dāng)用全部寬度的最大值的一半表示時，使用平行度為6度或更低的能量射線。另外，在考慮到均勻度的情況下，理想的是，在照射表面中的任意9個點上的照射強度的最小值等于或高于其最大值的80％。
然而，在這種方法中，實際使用時，照射的能量射線(諸如紫外射線)的路徑和可見光的路徑通常根據(jù)蠅眼透鏡171和基底材料172的折射率的波長關(guān)系而不同。為了修正這種差別(差值)，可以使照射的光具有合適的漫射度，可以同時采用從透鏡裝置單元170的光軸在±10度的范圍掃描和曝光(暴露)的方法。
特別地，通過以下步驟形成帶有開口174圖案的光屏蔽層173應(yīng)用光敏樹脂合成物(此后，又稱之為正性光敏樹脂)，光敏樹脂合成物在溶劑中的溶解度根據(jù)蠅眼透鏡171的透鏡表面的相對側(cè)上的能量射線而增加，通過透鏡表面的曝光，僅溶解和去除光敏部分。
在這種情況下，優(yōu)選采用以下方法，在蠅眼透鏡171的透鏡表面的相對側(cè)上涂覆具有光敏性的正性樹脂合成物，用垂直于透鏡裝置單元170的光軸的能量射線照射透鏡，利用聚光機制溶解和去除不需要的部分。光敏樹脂合成物層可以是單層結(jié)構(gòu)也可以是多層結(jié)構(gòu)，在采用單層結(jié)構(gòu)時，層本身是具有光敏性的正性光敏樹脂層，采用多層結(jié)構(gòu)時，至少具有一個正性光敏樹脂層和一個具有光敏性的正性樹脂層。作為對后一方法的具體化，可以采用以下方法(1)將至少一個正性光敏樹脂層形成為第一層以及將具有光敏性的正性樹脂合成物層形成為第二層和隨后的層(在第二層之后的層)，其中第一層、第二層、和隨后的層在暴露給光的一側(cè)順序設(shè)置。
(2)將有光敏性的正性樹脂合成物層形成為第一層，將至少一個正性光敏樹脂層形成為第二層和隨后的層。
基于開發(fā)容易的事實，優(yōu)選采用方法(2)，另外，考慮到生產(chǎn)效率，理想的情況是，在顯影劑中溶解具有光敏性的樹脂合成物，溶解并去除曝光的正性光敏樹脂。
在形成具有高精確度的光屏蔽層的布置圖案的過程中，理想的是，增加曝光強度分布的對比度。從而，盡管要求光屏蔽層173設(shè)置在由透鏡裝置單元170的透鏡形狀確定的焦點處，通過調(diào)整設(shè)置在蠅眼透鏡171和光屏蔽層173之間的基底材料172的厚度，可以容易地、精確地控制蠅眼透鏡171和光屏蔽層173之間的距離。另外，可以容易地、精確地形成開口174的設(shè)置圖案。
另外，光屏蔽層173由已知的材料構(gòu)成，這些材料例如金屬膜、其氧化物、添加有染料或涂敷材料的樹脂合成物等。在這些材料中，優(yōu)選使用添加有染料或涂敷材料的樹脂合成物，其可以吸收產(chǎn)生噪聲的外部光。理想的是，光屏蔽層173在可見光下為黑色。例如，優(yōu)選使用樹脂合成物，在樹脂合成物中分散或溶解有諸如碳黑、鈦黑等的顏料或黑色染料。另外，在使用染料的情況下，考慮到耐光性，優(yōu)選使用對光的顏色堅牢度為5或更高的黑色染料，考慮到可分散性、與樹脂的兼容能力、多功能性，更優(yōu)選使用含氮的黑色染料。另外，作為用于分散或溶解上述顏料或染料的樹脂成分，可以使用諸如丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯、酚醛清漆樹脂、聚酰胺、環(huán)氧樹脂等。
根據(jù)上述制造方法，可以比常規(guī)方法更高精確度和更高生產(chǎn)率地獲得蠅眼透鏡裝置308。
另外，蠅眼透鏡裝置308的硬度僅靠基底材料172的厚度和硬度可能是不夠的。特別地，如果100微米或更小厚度的塑料膜用于基底材料172，當(dāng)施加壓力以支撐蠅眼透鏡裝置308時，蠅眼透鏡板延伸，使得難以支撐其。
在這種情況下，如圖23所示，優(yōu)選通過粘合劑或粘附層183粘附第二透明支撐板184，以增加蠅眼透鏡裝置308的硬度?？紤]到增加硬度的目的，理想的情況是，第二透明支撐板184的抗撓剛度等于或強于第一透明塑料膜的抗撓剛度。此處，抗撓剛度是指抗彎剛度，測試方法遵循JIS K-7106。和第一透明塑料膜一樣，第二透明支撐板184采用至少可透過可見光的板狀基底材料，可以被附著至光屏蔽層173側(cè)或被附著至蠅眼透鏡171的透鏡表面?zhèn)取?br> 另外，為了減少用于投射待投射圖像的光源的反射、斑點、波紋(moiré)，可以使附著到光屏蔽層側(cè)的透明支撐板184具有光漫射作用。可采用以下已知方法使透明支撐板184具有光漫射屬性(1)在諸如聚酯、聚碳酸酯、丙烯等的薄膜上涂敷涂料，涂料是通過分散和混合諸如TiO2，SiO2的無機化合物和諸如粘合劑中的聚苯乙烯(透明樹脂)的高分子材料形成的，薄膜的透光性非常優(yōu)良(透光率為80％或更高)，并將漫射膜附著到蠅眼透鏡裝置308的平面上。
(2)將涂料直接涂敷到蠅眼透鏡裝置308的平面上，而不將其涂敷和形成到薄膜上。
(3)分散和混合沒有形成涂料的無機化合物到蠅眼透鏡171。
(4)對蠅眼透鏡裝置308的出射面進行諸如消光處理(matprocess)、細(xì)紋處理(hairline process)等的機械處理。
支撐板184能夠使蠅眼透鏡308具有硬度，并保護光屏蔽層173。另外，通過在支撐板184的觀眾側(cè)提供防反射涂層或防斑點涂層，可以減少顯示屏表面上外部光線的反射。結(jié)果，可以省略結(jié)合圖2描述的前板312。在支撐板184的觀眾側(cè)上提供防反射涂層是在蠅眼透鏡裝置308的出射側(cè)上形成防反射涂層的示范性實施例。作為在蠅眼透鏡裝置308的出射側(cè)上形成防反射涂層的另一實施例，可以通過濺射或沉積形成直接覆蓋如圖3所示的光屏蔽層173的開口174的防反射涂層。
圖24示出了不包含前板312的透射式顯示屏306的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，至少在透射式顯示屏306的蠅眼透鏡裝置308的光出射側(cè)(觀眾側(cè))上形成防反射涂層。從而，由于沒有前板312，所以可以減少顯示屏表面上的外部光的反射。另外，通過在入射側(cè)上形成防反射涂層，減少了蠅眼透鏡裝置308的透鏡表面上的入射光的反射，增加了透射效率。在另一實施例中，僅在蠅眼透鏡裝置308的入射側(cè)形成防反射涂層。
可以采用將包含防反射劑的液體涂敷或噴射到蠅眼透鏡裝置308的方法來形成防反射涂層?？蛇x地，可以通過沉積，將防反射劑粘附到蠅眼透鏡裝置308。根據(jù)這些方法，可以按照想要的程度在蠅眼透鏡裝置308上形成防反射涂層。另外，可以通過所謂的浸涂法，將蠅眼透鏡裝置308浸泡在包含防反射劑的液體物質(zhì)中，從而形成防反射涂層。通過浸涂法，可以高效率地在蠅眼透鏡裝置308的兩側(cè)形成防反射涂層。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種透射式顯示屏，包括蠅眼透鏡，包括多個透鏡裝置單元，每個透鏡裝置單元的一側(cè)具有凸透鏡形狀；以及光屏蔽層，設(shè)置在所述蠅眼透鏡的透鏡表面的相對側(cè)上，具有多個設(shè)置在所述多個透鏡裝置單元的每個焦點的附近的開口，其中，當(dāng)使用所述顯示屏?xí)r，所述多個透鏡裝置單元中的每個在水平方向的橫截面相對于設(shè)置在第一透鏡曲線和第二透鏡曲線之間的區(qū)域是任意的凸透鏡形狀，所述橫截面通過所述多個透鏡裝置單元的每個的中心，所述區(qū)域包括所述第二透鏡曲線，其中，對于所述第一透鏡曲線，當(dāng)垂直于所述透鏡裝置單元的光軸的均勻光入射到所述透鏡表面上時，所述顯示屏的出射側(cè)在所述透鏡裝置單元的光軸方向上的亮度最高，所述透鏡裝置單元的橫截面上在光軸方向上的、從所述透鏡裝置單元的有效透鏡表面和所述光軸之間的交點到與相鄰的一個所述透鏡裝置單元的邊界的距離最長，其中，對于所述第二透鏡曲線，當(dāng)在所述出射側(cè)觀看所述顯示屏?xí)r，從相對于所述光軸方向傾斜最大水平視角的方向觀看所述顯示屏?xí)r的亮度，相對于從所述光軸方向觀看所述顯示屏?xí)r的亮度是一基準(zhǔn)的比率，所述比率小于1，所述最大水平視角是在水平方向預(yù)定的，以及當(dāng)使用所述顯示屏?xí)r，所述多個透鏡裝置單元中的每個在垂直方向的橫截面相對于設(shè)置在所述第二透鏡曲線和第三透鏡曲線之間的區(qū)域是任意的凸透鏡形狀，所述橫截面通過每個所述透鏡裝置單元的中心，所述區(qū)域不包括所述第二透鏡曲線，其中，當(dāng)垂直于所述光軸的均勻光入射到所述透鏡表面上時，從相對于所述光軸方向傾斜最大垂直視角的方向觀看所述顯示屏?xí)r的亮度，和從所述光軸方向觀看所述顯示屏?xí)r的亮度相比，是所述基準(zhǔn)的比率，所述最大垂直視角小于所述最大水平視角，所述最大垂直視角是在垂直方向預(yù)定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，所述最大水平視角是27度，所述最大垂直視角是16度，所述基準(zhǔn)的比率是50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，所述第一透鏡曲線對應(yīng)于當(dāng)將折射率比較小的透明塑料材料用于所述蠅眼透鏡時的透鏡形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，所述第二透鏡曲線對應(yīng)于當(dāng)將折射率比較大的透明塑料材料用于所述蠅眼透鏡時的透鏡形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，所述第三透鏡曲線對應(yīng)于當(dāng)將折射率比較大的透明塑料材料用于所述蠅眼透鏡時的透鏡形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透射式顯示屏，其中，用于所述蠅眼透鏡的材料的折射率為1.65。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，如果將折射率比較小的透明材料用于所述蠅眼透鏡，則所述第二透鏡曲線是一透鏡形狀，采用所述透鏡形狀時，在所述垂直方向以最大視角觀看所述顯示屏?xí)r的亮度，與從所述光軸方向觀看時的亮度相比，等于或大于所述基準(zhǔn)的比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透射式顯示屏，其中，用于所述蠅眼透鏡的材料的最小折射率是1.4。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，如果所述蠅眼透鏡的透鏡點距Pr以及到每個所述透鏡裝置單元的中心軸的距離分別用Pr和r表示，那么分別將所述第一透鏡曲線、所述第二透鏡曲線、和所述第三透鏡曲線定義為下面的表格和公式示出的第一參數(shù)組、第二參數(shù)組、和第三參數(shù)組zr=Σk=115ak(1pr)2k-1r2k]]>
其中，Zr是在所述光軸方向上到所述透鏡頂點的距離，k是對應(yīng)于上表中各項的從1到15的數(shù)字。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，還包括朝向所述蠅眼透鏡的透鏡表面的菲涅耳透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，在所述蠅眼透鏡的出射側(cè)上形成有防反射涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的透射式顯示屏，其中，在所述蠅眼透鏡的入射側(cè)上也形成有防反射涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透射式顯示屏，其中，在所述蠅眼透鏡的入射側(cè)上形成有防反射涂層。
14.一種透射式顯示屏，包括蠅眼透鏡，包括多個透鏡裝置單元，每個透鏡裝置單元的一側(cè)具有凸透鏡形狀；以及光屏蔽層，設(shè)置在所述蠅眼透鏡的透鏡表面的相對側(cè)上，具有多個設(shè)置在所述多個透鏡裝置單元的每個焦點的附近的開口，其中，如果垂直于所述透鏡裝置單元的光軸的均勻光入射到所述透鏡表面上，則使用所述顯示屏?xí)r從相對于所述透鏡的光軸在水平方向傾斜預(yù)定角度的方向觀看時的亮度，大于使用所述顯示屏?xí)r從在垂直方向傾斜與在所述水平方向傾斜的角度相同的角度的方向觀看時的亮度。
全文摘要
本發(fā)明提供了透射式顯示屏(306)，包括蠅眼透鏡(171)，其一側(cè)為凸透鏡形狀；光屏蔽層(173)，設(shè)置在蠅眼透鏡(171)的透鏡表面的相對側(cè)，具有多個設(shè)置在多個透鏡裝置單元(170)的每個焦點的附近的開口(174)，其中，如果垂直于透鏡裝置單元(170)的光軸的均勻光入射到透鏡表面上，則使用顯示屏?xí)r從相對于該透鏡裝置單元(170)的光軸方向在水平方向傾斜預(yù)定角度的方向觀看時的亮度，大于從使用顯示屏?xí)r在垂直方向傾斜與在水平方向傾斜的角度相同的角度的方向觀看時的亮度。
文檔編號H04N5/72GK1627182SQ200410086900
公開日2005年6月15日 申請日期2004年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者藥師寺謙一, 安達圭輔 申請人:株式會社有澤制作所