多層複合屏及帶該多層複合屏的正投影系統的製作方法
2023-11-01 01:37:52
專利名稱：多層複合屏及帶該多層複合屏的正投影系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種在正投影系統中使用的屏幕以及一種帶該屏幕的正投影系統。
背景技術：
投影系統是把影像投射到屏幕上形成可視畫面的系統，屏幕是其終端元件。除屏幕以外的其它元件我們統稱為投影器。屏幕質量的好壞直接關係到成像畫面的質量。因此，獲得更佳質量的屏幕一直是投影領域不懈追求的目標。根據觀眾觀看投影畫面的方式可把投影系統分為正投影系統和背投影系統，相應的屏幕稱為正投影屏幕(簡稱正投屏幕)和背投影屏幕(簡稱背投屏幕)。在正投影系統中觀眾與投影器處於屏幕的同一側，觀眾觀看到的是由屏幕反射的投影光線所形成的影像。而在背投影系統中，觀眾與投影器分處屏幕的兩側，觀眾觀看到的是光線穿過屏幕後形成的影像。可以說，背投屏幕是透射式成像，正投屏幕是反射式成像。本實用新型主要涉及正投屏幕反射成像。與正投屏幕相對應的投影器稱為投影機。
正投屏幕的質量大致包括增益、抗幹擾度、視角等方面。增益是指屏幕的反射能力，一般約定白色牆面的增益為1，屏幕的增益是指其反射能力相對於白牆壁的倍數。抗幹擾度主要反映屏幕對環境光線的抗幹擾能力。環境光線越亮，畫面中暗區越亮，對比度越低，對比度降低的幅度越大越快，抗幹擾度越低。視角反映的是屏幕在各個方向上反射光線的均勻性，視角越大，獲得同等畫質的觀賞角度就越大。
目前，正投屏幕大致可以分為以下四種白塑幕、玻珠幕、金屬幕以及灰幕。
白塑幕增益低，約1.0～1.2，相當於白牆壁，抗幹擾度低，受環境光影響大；玻珠幕是通過在幕布表面粘合許多玻璃微珠而製成的，其利用玻璃微珠的高折射率，使得從投影機的方向看過去，增益較高，約1.5～2.5，在該方向上，抗幹擾度略高於白塑幕。實際上，玻珠幕並沒有真正提高總體增益，只是把光線儘量會聚到一個方向，即投影機方向，只在局部形成較高增益，在其它方向上的增益則不如白塑幕。
金屬幕是通過在幕基上塗布一層金屬微粒而製成的。由於金屬微粒反射率高，所以金屬幕的總體增益最高。按照所採用的幕基材料，金屬幕可分為軟幕和硬幕。金屬幕的增益一般大於4.0，抗幹擾度也相對較高。
灰幕或黑幕採用強吸光材料，因而增益很低，僅僅只有約0.5～1.0，但是受環境影響較小。
現有技術的這四種屏幕有一個共同的缺點，即無法把環境光線與投影機所投射的有效光線區別開來，對這兩種光線的吸收和反射都是同等的。如果提高屏幕增益，加強對投影機有效光線的反射，則對環境光線的反射也相應增加，比如金屬幕；如果加強對環境光線的吸收，則會同等地削弱對投影機有效光線的反射，增益就會降低，如灰幕。抗幹擾度與增益兩者很難同時達到較高的水平。如果使用高增益的屏幕，因其抗幹擾度較低，往往在白天或夜晚燈光明亮的地方，畫面對比度較差。在這種情況下如想提高對比度，只能提高投影機的光輸出，增加明暗對比，但投影機的成本會大幅度增加，同時投影機太亮，會增加觀看者眼睛的不適感。如果改為使用高抗幹擾度的屏幕，由於屏幕增益低，投影機光輸出被吸收太多，整個畫面的亮度都大大降低，要增加畫面亮度也必須提高投影機的光輸出。綜上所述，需要有一種屏幕能夠同時獲得高增益和高抗幹擾度，即需要有一種全天候的屏幕，即便是在較為明亮的場所都能獲得極佳的畫面質量，從而為投影機進入家庭構建家庭影院系統鋪平道路。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種正投影屏幕以及一種帶有該屏幕的正投影系統，該正投影屏幕和正投影系統能夠克服現有技術的上述缺點。
本實用新型所提供的正投影屏幕具有一個反光材料層，該反光材料層包括一個反光表面，在該反光表面上覆蓋有一個偏光層。所述反光材料層能對光線產生很強的反射，為屏幕提供高增益。所述偏光層能讓某個偏振方向的偏振光通過，而吸收與該方向相垂直的偏振光，從而可以吸收大約一半的環境光線。所以，所述正投影屏幕能夠把環境光線與投影機的光線區別開來，儘量多地吸收環境光線而儘量少地吸收投影機的有效光線，從而在實現較高增益的同時，獲得很高的抗幹擾度，這使得投影畫面能夠很容易地獲得接近或達到彩色顯象管電視才能擁有的對比度和色彩層次感。
優選地，在所述偏光層與所述反光材料層相背的表面上覆蓋有一個擴散層，該擴散層與所述偏光層相背的表面具有儘可能小的反光率。該擴散層具有很高的透光率，表面可形成漫反射，避免在屏幕上出現燈光的影子。
優選地，所述偏光層與所述反光材料層相背的表面是一個啞光面。從而可以起到擴散層的作用，而可以無需擴散層。
優選地，所述反光材料層還包括一個與所述反光表面相背的背面，該背面貼敷到一張基材上。
優選地，所述反光材料層由金屬微粒製成。
優選地，所述金屬微粒是一種超細鋁粉末。
優選地，所述偏光層是由聚乙烯醇製成的。
本實用新型還提供一種正投影系統，該正投影系統包括一個投影機和一個根據本實用新型的正投影屏幕。
圖1為本實用新型正投影屏幕工作原理的示意圖；圖2為本實用新型正投影屏幕一種具體實施方式
的結構示意圖。
在以上附圖中1屏幕、2擴散層、3偏光層、4反光材料層、5環境光線、6幕基、7隔離層、8偏光材料層、9反光表面、10擴散層外表面、11偏光層外表面。
具體實施方式
從圖1中可以看出，環境光線5投射到擴散層2上。擴散層2具有較高的透光率，且其外表面10如圖2所示凸凹不平。應該指出的是，在圖2中為了清楚地圖示而誇大示出了擴散層外表面10的凸凹不平。從而，有少量光線在擴散層外表面10處形成初次反射，但大部分光線通過擴散層2進入其下面的偏光層3。由於環境光線通常為自然光，所以在通過偏光層3後，有大約一半的光線被偏光層3吸收，而剩下的光線成為與偏光層3偏振方向相同的偏振光。此通過偏光層後得到的偏振光經反光材料層4反射後，重新穿越偏光層3，再經擴散層2穿出。在重新穿越偏光層3時，由於此偏振光的偏振方向與偏光層偏振方向相同，所以偏光層3不會對其產生吸收。
另外，儘管圖1中沒有示出，但是實際上，當光線穿越擴散層2和偏光層3的邊界時仍有少量反射，但反射量很小。
由於基於液晶面板的投影機所投射的光線通常為偏振光，因此當把屏幕偏光層的偏振方向與該偏振光的偏振方向設置為相同的方向時，投影機所投射的光線在穿越偏光層3時並不會被吸收，從而經反光材料層4反射獲得很高的增益。
由此可見，通過利用偏光原理，本實用新型的屏幕可以將環境光線與投影機投射的有效光線區分開來，從而大幅度地吸收環境光線，而較少地吸收投影機投射的有效光線，以此方式在高增益的情況下獲得了很高的抗幹擾度。
對於基於數字微反射器(Digital Micromirror Device，簡記為DMD)的投影機而言，因為其投射的光線為自然光線，所以使用該屏幕得不到所需效果。但是，如果在投影機的光學引擎中加入偏光器件，從而使其輸出的光線為偏振光，仍可使用該屏幕獲得較好效果。
如圖2中所示意性示出的，屏幕1包括幕基6，幕基6可選用布料或PC、PVC等材料製成。緊鄰幕基6的是一反光材料層4，該反光材料層4可通過在幕基上塗敷以一層金屬微粒而形成。所述金屬微粒可選用超細鋁粉末，並通過膠水(圖中沒有示出)而粘接至幕基6。即該反光材料層4為一金屬層，並且其具有一個反光表面9以及一個與該反光表面9相背的背面。反光材料層4的背面與幕基6膠接，而其反光表面9與一偏光層3膠接。如圖2所示，偏光層3包括一個偏光材料層8。偏光材料層8由聚乙烯醇(PVA)薄膜經染色拉伸製成，也稱為偏光原膜，是二向色性材料。另外，因為由PVA膜製成的偏光材料層8易因吸水、褪色而喪失偏光性能，因此在偏光材料層8的兩側各附著有一個隔離層7來隔絕水分和空氣，從而保護偏光材料層8。所述隔離層7可以採用光學均勻性和透明性良好的三醋酸纖維素酯(TAC)膜。
在所述偏光層3與所述反光材料層6相背的外表面11上覆蓋有一個擴散層2。該擴散層2可採用PC、PMMA等高透光率材料製成。如圖2中所示，該擴散層2的外表面10凸凹不平，為一個啞光面。該外表面具有儘可能小的反光率。
上述說明、例子和數據對本實用新型的屏幕提供了詳細說明。由於在本實用新型的精神和範圍內而可以得到不同於所述具體實施方式
的具體屏幕，例如偏光材料層8外側隔離層7的外表面11為高擴散的啞光面，足以消除鏡面反射，則可不再需要上述實施例中的擴散層2。所以，本實用新型的保護範圍由附帶的權利要求限定。
權利要求1.一種正投影屏幕，其特徵在於，具有一個反光材料層，該反光材料層包括一個反光表面，在該反光表面上覆蓋有一個偏光層。
2.如權利要求1所述的正投影屏幕，其特徵在於，在所述偏光層與所述反光材料層相背的表面上覆蓋有一個擴散層，該擴散層與所述偏光層相背的表面具有儘可能小的反光率。
3.如權利要求1所述的正投影屏幕，其特徵在於，所述偏光層與所述反光材料層相背的表面是一個啞光面。
4.如權利要求1-3之任一項所述的正投影屏幕，其特徵在於，所述反光材料層還包括一個與所述反光表面相背的背面，該背面貼敷到一張基材上。
5.如權利要求1-4之任一項所述的正投影屏幕，其特徵在於，所述反光材料層由金屬微粒製成。
6.如權利要求5所述的正投影屏幕，其特徵在於，所述金屬微粒是一種超細鋁粉末。
7.如權利要求1-3之任一項所述的正投影屏幕，其特徵在於，所述偏光層是由聚乙烯醇製成的。
8.一種正投影系統，其特徵在於，包括一個投影機和一個如權利要求1-7之任一項所述的正投影屏幕。
專利摘要本實用新型公開了一種正投影屏幕，該正投影屏幕具有一個反光材料層，該光材料層包括一個反光表面，在該反光表面上覆蓋有一個偏光層。從而所述正投影屏幕能夠把環境光線與投影機的光線區別開來，儘量多地吸收環境光線而儘量少地吸收投影機的有效光線，從而在實現較高增益的同時，獲得很高的抗幹擾度，這使得投影畫面能夠容易地獲得接近或達到彩色顯象管電視才能擁有的對比度和色彩層次感。
文檔編號B32B33/00GK2924590SQ200620000389
公開日2007年7月18日 申請日期2006年1月24日 優先權日2006年1月24日
發明者羅筱泠 申請人:羅筱泠