專利名稱：襯有吸光黑條及采取表面發(fā)散方式的正面投影反射屏幕及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬應(yīng)用光學(xué)(幾何光學(xué)及漫射光學(xué))領(lǐng)域。
正面投影反射屏幕，以其使用方便、重量輕、省空間等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于諸多場(chǎng)所，但傳統(tǒng)的反射屏幕容易受環(huán)境光的影響，表現(xiàn)為對(duì)比度惡化，光能的有效利用率不高，較嚴(yán)重的影響了使用效果及限制了其應(yīng)用范圍，一些改進(jìn)型反射屏幕如偏振光反射屏幕，玻璃微粒反射屏幕等雖在一定程度上改善了屏幕對(duì)比度及增益，但效果并不顯著，而且不能兼顧二者。直到1998的一項(xiàng)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?8104765.3，高對(duì)比度，低損耗正面投影反射屏幕)才從本質(zhì)上解決了這一問(wèn)題，屏幕對(duì)比度及增益的兼顧性上有了突破性的改善，但對(duì)大偏斜角度下的環(huán)境光的抑制還應(yīng)有進(jìn)一步改善的潛力。
本發(fā)明的目的就在于克服已有技術(shù)的不足之處，在專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?8104765.3，高對(duì)比度，低損耗正面投影反射屏幕)的基礎(chǔ)上，又給出了一種改進(jìn)型反射屏幕，能更好的克服環(huán)境光的影響，較大的提高了增益，對(duì)比度及光能的有效利用率。
本發(fā)明的特點(diǎn)是從空間上分離環(huán)境光及投影光，使絕大部分環(huán)境光不能進(jìn)入觀眾區(qū)域。屏幕內(nèi)所襯有吸光黑條在幾乎不吸收投影光的同時(shí)，能進(jìn)一步吸收大偏斜角度的環(huán)境光，采取表面微粒透境層來(lái)發(fā)散光束，即能減少投影光的額外損耗，同時(shí)也不至于過(guò)多的惡化視頻解像度。透明基板的啞光處理(即糙化表面處理，使反射光有一定的雜亂度，而又不過(guò)多的增加表面對(duì)光能的吸收)能有效的減少鏡像影像的影響，也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻鎳娡刻幚?，噴涂后表面具有相同的啞光性質(zhì)。局域菲涅耳條紋陡脊面上所加工的凸凹波浪形狀，更有利于將射入其上的環(huán)境光雜散反射到觀眾的可視區(qū)域之外。
本發(fā)明產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)先制造出透明基板(利用熱溶拉制或熱塑壓制等方法)，基板的材質(zhì)即可以是無(wú)色全透，也可以是略帶黑色，以便改善對(duì)比度，曝露給觀眾的表面部分，可進(jìn)行啞光處理(利用打沙或噴涂工藝等)。然后在透明基板的表面上加工上吸光黑條(可考慮采用印刷方法)，即可以是將已有的黑條覆于表面，也可以用黑色材料填充在透明基板已有的溝道中。然后在帶有吸光黑條的透明基板表面上覆蓋一層微粒透鏡發(fā)散層(可通過(guò)粘接，膠溶也可以是在制造基板時(shí)的直接重力雜質(zhì)沉積法，后者也就意味著省去了本道工藝過(guò)程)。再將該發(fā)散層的表面上加工上局域菲涅耳條紋，即可通過(guò)直接成型壓制法，也可以通過(guò)粘覆法粘覆菲涅耳條紋。條紋的表面要求有較高的光潔度，最后再在條紋的表面加工上一層反射層(可通過(guò)鍍膜或是噴涂方法)。
本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是①屏幕中的吸光黑條的位置正好處于投影光束經(jīng)透明基板匯聚后所不能通過(guò)到的地方，因而對(duì)于來(lái)自投影機(jī)的投影光就幾乎沒(méi)有損失，而大部分方位的環(huán)境光則能部分或全部照射(經(jīng)透明基板表面匯聚后)到吸光黑條上；因而被大大衰減。
②在基板表面附近所加工的微粒透鏡發(fā)散層，能夠?qū)⑼队肮庠谳^薄的尺度內(nèi)進(jìn)行一定程度的發(fā)散，因而出射到觀眾視角以外及射到吸光黑條的比例就要減少，從而增加了光能的有效利用率，也有利于對(duì)圖像的解像度(分辨率)的提高。
③局域菲涅耳條紋陡脊面上的凸凹波浪形狀，可以使射入其上的環(huán)境光雜散到觀眾以外的區(qū)域，有利于改善對(duì)比度。(本文中的菲涅耳條紋指的是與普通菲涅耳透鏡一樣的管狀凸起)④在透明基板的表面可噴涂有啞光層，或?qū)⒈砻孢M(jìn)行啞光處理，啞光的特點(diǎn)及作用是反射面有一定的糙化度，使反射光(約4％)有一定的雜亂性，不能形成反射影像而表面的光線吸收率很小，大部分入射光則是被雜散折射。以下結(jié)合附圖就一個(gè)較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1襯有吸光黑條及采取表面發(fā)散方式的正面投影反射屏幕結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2吸光黑條對(duì)雜散環(huán)境光的吸收作用。
圖3菲涅耳條紋的陡脊面上的凸凹形狀對(duì)雜散光的偏斜反射作用。
圖4菲涅耳透鏡、局域菲涅耳透鏡或反射鏡上的表面啞光涂層的雜散反光及折射光的散射作用示意圖。
圖5菲涅耳條紋的陡脊面及工作面示意圖。
如圖1所示從該屏幕的局部剖面圖可清楚的看見(jiàn)其基本的結(jié)構(gòu)；1為透明基板。2為吸光黑條。3為微粒透鏡發(fā)散層。4為局域菲涅耳條紋(溝紋)。5為反射層(覆蓋于局域菲涅耳條紋之上的)其基本工作原理是從投影機(jī)所發(fā)出的投影光6經(jīng)過(guò)透明基板1表面上的條形透鏡的匯聚后經(jīng)微粒透鏡發(fā)散層3散射后經(jīng)反射層5反射后再次經(jīng)由微粒透鏡發(fā)散層3進(jìn)一步散射后，由透明基板1折射發(fā)散到屏幕之外。
如圖2所示吸光黑條2可以將大部分較偏斜投射的環(huán)境光20、21吸收掉，以便最大限度的增加圖像對(duì)比度。來(lái)自投影機(jī)的投影光23，由于受到透明基板的有效折射，而照射不到吸光黑條上。
如圖3所示投影光(從投影機(jī)發(fā)出)一般不會(huì)直接照射到菲涅耳條紋的陡脊面30上，當(dāng)環(huán)境光31從一定角度照射到菲涅耳條紋的陡脊面時(shí)其中部分還是可以射入觀眾所在區(qū)域。因而當(dāng)把菲涅耳條紋的陡脊面加工成凸凹的波浪形狀32后，使投射在其上的大部分雜散光被散亂反射到觀眾以外的區(qū)域。
如圖4所示透明基板表面上的啞光涂層35起到了一種表面糙化的作用，因而當(dāng)一束投影光36、37在投射到其表面后的反射光呈散亂狀態(tài)，進(jìn)入基板1內(nèi)部的折射光線也同樣呈散亂狀態(tài)。
如圖5所示菲涅耳條紋的突脊有2個(gè)面，一個(gè)是傾角較小的平脊面60，用于反射或透射來(lái)自投影機(jī)的投影光線，另一個(gè)方面是陡脊面61，而投影光62則一般投射不到陡脊面上。較偏斜的環(huán)境光一部分能投射到陡脊面上，這部分光線的少量部分是有可能射入觀眾區(qū)域，如上所述，如果陡脊面如有凸凹波浪形狀則能將其主要部分散射出觀眾區(qū)域以外。
以下對(duì)本文中所出現(xiàn)的局域菲涅耳條紋及菲涅耳條紋的陡脊面作進(jìn)一步解釋①局域菲涅耳條紋其條紋的大概走向相當(dāng)于菲涅耳透鏡(一種等效于光學(xué)凸或凹透鏡的平板狀的帶有圓環(huán)型條紋的透鏡)條紋的一個(gè)局部區(qū)域，該條紋的作用是將前方某一點(diǎn)光源所發(fā)出的光線，經(jīng)條紋的平脊面反射后基本是平行光束狀態(tài)，參見(jiàn)圖5。(也可參見(jiàn)專利申請(qǐng)文件，申請(qǐng)?zhí)?8104765.3高對(duì)比度，低損耗正面投影反射屏幕)②局域菲涅耳條紋的陡脊面，陡脊面的斜率要大于平脊面如圖5所示投影機(jī)所發(fā)出的投影光一般照射不到陡脊面；一定角度下的雜散光可照射到陡脊面上，陡脊面上所加工的凸凹波浪形狀能有效的散亂這些光線使之盡可能少的進(jìn)入觀眾所在區(qū)域。從作用功能上講以菲涅耳條紋所起的作用來(lái)看，這些條紋所組成的反射鏡應(yīng)稱之為類局域菲涅耳反射鏡。
③微粒透鏡發(fā)散層，即可以全部覆蓋于透明基板之上，并加工有連續(xù)菲涅耳條紋；也可以被突出于透明基板之外的吸光黑條隔成相互獨(dú)立的條形區(qū)域，菲涅耳條紋也將是分立的條形區(qū)域的條紋族。
權(quán)利要求
1.襯有吸光黑條及采用表面發(fā)散方式的正面投影反射屏幕，由吸光黑條、局域菲涅耳條紋、微粒透鏡發(fā)散層、反射層、透明基板等組成；其特征就在于，在該反射屏幕的內(nèi)部或表面加工有吸光黑條；在透明基板的表面附近加工有微粒透鏡發(fā)散層；透明在板的面向觀眾的光面是啞光的或是覆有啞光涂層；有發(fā)散層上加工有局域菲涅耳條紋；在局域菲涅耳條紋的表面加工有反射層。
2.如權(quán)利要求1所述屏幕，其特征就在于，所述的吸光黑條即可以是覆蓋于透明基板表面上，也可以是工嵌于透明基板溝紋內(nèi)的黑色條狀物；微粒透鏡發(fā)散層，即可以是覆著于基板及吸光黑條之上，也可以是被黑條隔離成相互獨(dú)立的條形區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述屏幕，其特征就在于，所述的透明基板即可以是無(wú)色的也可以是淺黑色的。
4.如權(quán)利要求1所述屏幕，其特征就在于，局域菲涅耳條紋的陡脊面被加工有凸凹的波浪形狀。
5.襯有吸光黑條及采用表面發(fā)散方式的正面投影反射屏幕的加工工藝，其工藝流程特征是先制作透明基板，再在基板上加工吸光黑條，然后把微粒透鏡發(fā)散層覆著于基板及吸光黑條上；再將發(fā)散層表面上加工上菲涅耳條紋，最后在菲涅耳條紋的表面上加工上一層反射層。
全文摘要
襯有吸光黑條及采用表面發(fā)散方式的正面投影反射屏幕及加工工藝,屬應(yīng)用光學(xué)(幾何光學(xué)及漫射光學(xué))領(lǐng)域。目前所使用的正面投影反射屏幕,易受環(huán)境光影響,光能的有效利用率也較低,如在屏幕內(nèi)加工上吸光黑條及采用表面發(fā)射方式,就能大大改善屏幕的畫(huà)質(zhì)。本技術(shù)工藝簡(jiǎn)單可行,能廣泛應(yīng)用于視頻正面投影顯示領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1285528SQ9911153
公開(kāi)日2001年2月28日 申請(qǐng)日期1999年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月20日
發(fā)明者朱朝陽(yáng), 肖鵬程, 吳小平 申請(qǐng)人:Tcl王牌電子(深圳)有限公司, 吳小平