专利名称：反射型投影屏的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及反射型投影屏。较具体地，本发明涉及在水平方向和垂直方向具有优良的反射方向性且可产生一具有优良的增益和对比度的反射图像的反射型投影屏。
背景技术：
对生产在合适的对比度下具有一较宽的反射角的反射型投影屏的需求是已知的。在例如影院或家庭观看区等环境中，观看者通常位于一相对于来自投影仪的投影图像的方向即入射投影光线方向的较大角度处。因此，该屏必须具有比如果单独使用一种反射介质时可能产生的角度更大的一有效观察视角。
人们已经作了许多努力来克服这一问题。Ogura的美国专利No.3653740(“740专利”)公开了一种具有一附着在一支承元件上的双辊压延铝箔片和一作为防止划痕、指纹等的保护涂层的覆盖该箔片的刷光树脂膜的投影屏。该文献没有提到所采用的刷光技术和该树脂膜经刷光后得到的表面特征。
Orikasa的美国专利No.6144491(“491专利”)公开了一种具有一基体/底物、一反光层以及一透明的光漫射层的反射型投影屏，其中，该反光层由其中散布有反光材料薄片的透明树脂制成，该透明的光漫射层由其中散布有微小的方解石晶状颗粒以及一颜料的透明树脂制成。491专利的膜复杂、昂贵并且尤其难以获得。
Miwa的美国专利No.6040941(“941专利”)公开了一种具有一层压到一透光聚合物层上的反光基体的反射型投影屏，该透光聚合物层具有散布在其中的规则定向的吸光狭缝或“裂纹”。该狭缝填充有一吸光物质例如一黑色颜料或染料。
Niwa的美国专利No.6233095 B1(“095专利”)公开了一种包括与一基体的一表面上的一内部反射层成一体的第一层以及由粘结在该第一层的一表面上的一折射膜形成的第二层的反射型屏。将该095专利的屏开发用于可弯曲-例如不用时可卷起-的屏。在沉积一金属反射层之前将小珠例如丙烯酸珠或硅珠施加到基体的表面上，这使得附着金属反射层的过程更加复杂。
Nezu的美国专利No.5456967(“967专利”)公开了一种反射型屏，该类型的屏可以以一卷状物的形式卷绕起来并在需要时展开，并包括其上层压有一高密度光漫射-反射层和一包含一软氯乙烯片的半透明光漫射层的一基体片，该半透明光漫射层具有一形成有微小的不平坦的光漫射图案的表面。
Matsuda的美国专利No.5361163(“163专利”)公开了一种包含一黑色塑料基体、一玻璃纤维制成的纤维片、一白色不透明基底材料片以及一其上结合有带光泽的颜料或方解石粉末的半透明塑料制成的光漫射层的反射型投影屏。该光漫射层的外表面上形成有一压纹。在邻近该光漫射层的基底材料表面上，每一对应于一压纹的凹部处都设置有吸光条。
Yamada的美国专利No.5148309(“309专利”)公开了一种包含一反射表面层、一位于该反射表面层前方的适当位置处的折射板层以及一位于该折射板层前方的漫射层，其特征在于，该反射表面层、折射板层及漫射层通过一粘合剂层压在一起以形成一整体结构。在该309专利中公开了其它实施例，也许是为了便于所述屏上的投影图像的特殊应用，这些实施例都需要一折射层。
Kikuchi的美国专利No.4232939(“939专利”)公开了一种其一侧附着有一铝制镜面而另一侧附着有一具有低漫射性能的漫射镜面层的透明基板。可以在该镜面的反射性能不变的同时按需要调整该漫射镜面层的漫射性能。该漫射镜面层成形为具有多个设有朝向观看者的凸面的细长柱状透镜体。该透镜体的曲率取决于屏和观看者之间的距离。该透镜体的外侧凸面通过喷砂进行处理。该透镜体以牺牲垂直方向性的垂直延长方式布置。
Campoin的美国专利No.4201449(“449专利”)说明了一种具有一基体、一施加在一基体的一表面上的反射性铝粉墨涂层和一用于保护该反射膜的保护涂层的正投影屏，该保护层优选地由一具有光漆的透明丙烯酸制成。该公开文献指明，所述涂层在某种程度上降低了屏的反射效率。因此，这种屏的方向性可能极窄。
Ferro的美国专利No.4190320(“320专利”)说明了一种具有两个由一透光层分开的反射层以及一设置在最前面的反射层上的光漫射表面涂层的正投影屏。该屏形成一跨越其前表面的压印图案。
Schudel的美国专利No.4089587(“587专利”)公开了一种具有由一可局部变形的弹性材料制成的一膜的投影屏。该膜的一表面结合有一不规则粗糙纹理和一基本上沿单向的条纹即槽和纹理。在该膜的上述表面上沉积有一反射材料层，以提供一高增益、防损坏的反射表面。587专利的屏适于为双覆盖(double-coverture)型，即绕至少两轴线弯曲以将反射图像聚焦在一限定区域内。587专利的另一实施例公开了一种平面屏。其设置有通常垂直对齐以分配反射膜的反射光的条纹。作为垂直槽的该条纹或透镜体的布置将定向性限制在几乎并排的观看区域，且不能从上到下或从斜向观看。
发明内容
因此，本发明的一目的是提供一克服前述缺陷和短处的正投影屏/前投型投影屏。
本发明的另一目的是提供一种沿相对于一垂直穿过投影屏中心线的法线的垂直轴线和水平轴线提供同一定向性即方向性的正投影屏。
本发明的另一目的是提供一种简单、制造成本低且重量轻但具有此前没有的方向性特征的投影屏。
根据这些及其它目的，本发明旨在提供一种包括一反射膜的投影屏，该反射膜在一侧通过利用粘合剂、金属沉积或本领域技术人员能想到的其它方法层压到一光漫射层上，并在另一侧通过粘合剂、金属沉积或本领域技术人员已知的其它技术层压到一基体上。该基体可以为刚性的或柔性的，平坦的或弯曲的。
该反射膜可以为真空镀金属银或真空镀金属铝或其它任何具有高反射系数的膜。可以根据所需的效果、投影图像光强、环境条件等调节该光漫射层的特性。该漫射层的一种形式为一凹凸膜/浮雕膜。这种凹凸膜的一种形式包含多个在该膜中浮凸的用作微透镜的凹部。与所述光漫射层相关的该表面特征-例如凹部-可通过例如热滚压花、超精蚀刻或类似技术形成。
该反射层可粘附到基体上或光漫射层的朝向基体的内表面上。
因此应该认识到，本发明的一实施例涉及一投影屏，其包括一具有一通常较平坦的前表面的基体；一由多个通常以相等距离间隔分开的用作微透镜的凹部形成的漫射层；一沉积在该漫射层的后表面上的反射材料层；该漫射层层压到该基体的前表面上以便将该反射材料层夹在其间。
依据下文结合附图进行的详细描述，本发明的这些和其它目的及特征将较容易理解，其中相应的部分由相应的参考标号表示图1是本发明一普通实施例的正面剖视分解图；图2是本发明一可选实施例的正面剖视分解图；图3是被部分切去的图2所示可选实施例的透视图；图4是被部分切去的图2和图3中可选实施例的分解透视图；图5是本发明的方法的流程图。
具体实施例方式
现在参考附图，本发明第一实施例的屏用参考标号10表示并包括一基体15，该基体根据特定应用的需要可以是平坦的或弯曲的，并在优选实施例中由在其两侧具有起刚性作用的塑料薄板的硬泡沫芯类制成。尽管本发明的屏可用于任何正投影图像，但是它尤其适合于与LCD投影或DLP以及类似投影系统一起使用。该基体厚度通常，且优选地，在1/4英寸到2英寸的范围内。基体15的厚度由诸如一给定尺寸屏的强度要求、该屏将用于其中的环境等参数指示。该基体限定一前向表面或前表面17。
(所述屏)包括一优选地镀有金属的反射膜层20，其限定一前向反射表面22和一适于连接到或邻近放置到基体15的表面17上的后表面24。
(所述屏)采用一将反射层20夹在其自身和基体15的前表面17之间的光漫射层30。该层30限定一前表面32和一后表面34。该后表面34邻近反射层20的前表面22设置。
反射层20可通过任何合适的方式例如金属沉积或使用透明粘合剂等粘附到光漫射层30的后表面34上。如果使用一粘合剂，则其应该为一可透光的光学透明配方粘合剂。反射层20可以通过真空镀金属可选地施加到光漫射层30的后表面34上或基体15的前表面17上。构成所述层20的优选材料为银或铝。此外，反射层20可为一金属膜例如铝膜，并可进行高度抛光的镜面精加工、糙面精整或本领域技术人员认为需要的其它任何表面处理。
光漫射层30优选地由一树脂制成，例如聚乙烯、聚丙烯或允许光能经前表面32进入并由反射层20经光漫射层30反射回去但能增加反射图像的观察视角以便能从一相对于代表投影在屏10上的一投影图像光线或光波的线I较宽的角度看到该图像的其它材料。
漫射角越大，能由观看该屏反射的图像的人感知的观察视角就越宽。通常，增加漫射角会导致反射光的亮度降低。选择光漫射层30的构成和物理结构以使得在反射光亮度最大的同时漫射角也最大同。同时，为了较好的画面清晰度，应使反射图像的对比度保持尽可能地高。光漫射层30的理想厚度范围在2到8密耳(mil)之间。
环境光的特征以及投影图像的光强指示为光漫射层30选定的特定特征。在所需漫射较少的情况下，例如在一观察视角不必太大的环境中，可用聚乙烯制造漫射层30。在一需要一较大漫射角的观看环境中，可用聚丙烯制造漫射层30。可通过图1中参考标号35表示的不规则压纹、微透镜、喷砂或任何等效处理对漫射层30的前表面32或后表面34或这两个表面进行处理和/或轮廓成形。处理方法35影响出自光漫射层30的反射图像的漫射等级。
如图2至4中所示，本发明的一可选或第二实施例包括一配备有一基体45的正投影屏40，该基体45可类似于与图1有关的描述中的基体并限定一前表面47。也同与图1相关的公开内容一样，该屏采用了一包括前向反射表面52的反射层50。(本实施例)采用一限定前表面62和后表面64的光漫射层60。在该可选实施例中，所述层60限定多个微透镜M，该透镜优选地为半球形、棱柱形、抛物面形或具有其它任何相对于其上的入射光起到一透镜或棱镜作用的突起结构的凹部。可通过一透明粘合剂(未示出)、真空沉积或本领域技术人员能想到的其它任何技术将所述层50层压到光漫射层60的内表面64上(或基体45的前表面47上)。所述层50可由图1中层20的任何组成成分制成。可通过超精刻蚀、压纹、热滚压花或其它任何能在光漫射层中产生小的透镜状凹部或凸出的实心光折射基元的成形技术在光漫射层60中形成微透镜M。微透镜M也可成形为其它形状，例如类似于Reflexsite公司制造的微棱镜。
可以改变微透镜的尺寸例如曲面透镜M的曲率半径或如果使用微棱镜时的棱镜高度和侧面斜度以影响漫射层60的漫射特性。一较大的曲率半径或一较小的斜度将分别产生较小的漫射角，而较小的曲率半径或较大的棱镜斜度将分别产生较大的漫射角。对一家用投影电视来说，优选一较大的漫射角，而在一影院环境中，可以允许一较低漫射(率)、较高集中(度)的反光层。
对于家用电视应用，可使反射光的亮度即反射层20和50的增益较低，而对于商业应用例如电影院，可分别使屏10、40的同一特征增强。
应该理解，可通过本领域技术人员可想到的任何合适的方法对此处的光漫射层30和60进行特殊的表面处理和/或轮廓成形。如果根据需要在光漫射层30、60的各自外表面32、62上附加保护膜(未示出)，也认为落在本发明的范围之内。
此处公开的屏适用于黑暗或充满日光的条件，并提供了在此之前未能获得的视觉性能特征。应该理解，材料和尺寸的变化被认为落在本发明的范围内，而没有脱离本发明的精神。
图5中概略描述的一方法用于制造本发明的屏，其包括以下步骤提供一合适的漫射层；在该漫射层中形成微透镜；在该漫射层上沉积反射层；并将该漫射层/反射层复合层接合到基体上。这样，便可提供非常廉价而性能却很高的根据本发明的投影屏。
对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本发明的各种改变和变型将变得明显，并且应该理解，本发明不局限于前面提出的示意性实施例。
权利要求
1.一投影屏，包括一限定一平坦的前表面的基体；一由多个一般以相等距离间隔分开的形成微透镜的凹部构成的漫射层；一沉积在该漫射层的后表面上的反射材料层；并且该漫射层层压到该基体的前表面上以便将该反射材料层夹在其间。
2.根据权利要求1所述的投影屏，其特征在于，所述微透镜呈半球形。
3.根据权利要求1所述的投影屏，其特征在于所述微透镜呈棱柱形。
4.根据权利要求1所述的投影屏，其特征在于，当俯视观察时，所述微透镜呈圆形。
5.权利要求1所述的投影屏通过包括下列步骤的方法制成提供该基体；使所述反射材料沉积在该漫射层的后表面上；以使得反射材料层被夹在中间的方式将基体的前表面层压到该反射材料层上。
6.一投影屏，包括一具有一前表面的支承材料；一限定多个微透镜的漫射层；一沉积在该漫射层的内表面上的反射膜；该微透镜由多个以相等距离间隔分开的圆形凸出部构成；该反射膜沉积在该漫射层上以便与包括所述微透镜的漫射层的内表面的轮廓一致。
全文摘要
一投影屏，包括一具有一通常较平坦的前表面的基体；一由多个通常以相等距离间隔分开的形成微透镜的凹部构成的漫射层；一沉积在该漫射层的后表面上的反射材料层；该漫射层层压到该基体的前表面上以便将该反射材料层夹在其间。
文档编号G03B21/60GK1653385SQ03811245
公开日2005年8月10日 申请日期2003年4月17日 优先权日2002年4月17日
发明者霍华德·辛科夫 申请人:霍华德·辛科夫