专利名称：微观结构的背投屏幕的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及背投屏幕，尤其涉及结合了引导光线通过屏幕的微观结构以及增加对比度的光吸收层的背投屏幕。
背景背投屏幕一般被设计成将投影到屏幕背面的图像发送到观察空间。投影系统的观察空间可以相对很大(如，背投电视机)，或者相对很小(如，背投数据监视器)。背投屏幕的性能可以用屏幕的各种特性来描述。用于描述屏幕性能的典型屏幕特性包括增益、视角、分辨率、对比度、诸如颜色和斑点等不期望人工假像的存在、等等。一般期望具有高分辨率、高对比度和大增益的背投屏幕。也可能期望该屏幕使光线遍布在大的观察空间。不幸的是，随着一种屏幕特性的改进，一种或多种其它屏幕特性通常降级。例如，为了适应位于相对于屏幕的很大范围内的观察者，可以改变水平视角。然而，增加水平视角也会造成垂直视角增加到特定应用所需的视角之上，并且因此减少了总屏幕增益。因此，为了生产对于特定背投显示应用具有总的可接受性能的屏幕，需要在屏幕特性和性能之间作出折衷。
发明摘要某些背投屏幕包括引导光线通过屏幕朝向观察者的微观结构，波导管之间的空间用吸收材料装满来提高对比度。然而，在这种结构中，由于光吸收材料中的吸收，可能会损失某些要在波导管内被内部反射的光。其原因之一可能在于，波导管中光的入射角小于波导管中完全内反射所需的临界角，完全内反射给出波导管材料和光吸收材料之间的折射率差异。
在本发明中，提供一种结合了锥形波导管以及屏幕前部的波导管之间的光吸收层的背投屏幕，光吸收层产生可由空气或其它低折射率媒质组成的波导管之间的间隙空间。这使波导管/间隙区域分界面的折射率差异大于整个间隙区域用吸收材料填满时的折射率差异。较大的折射率差异可以用来增加屏幕效率以及允许进一步提高对比度的屏幕设计、提供较大的视角，等等。
一方面，本发明提供了包括多个淀积在透射衬底上的波导管的背投屏幕，波导管的锥形从衬底附近较宽后部逐渐变细直到远离衬底的较窄前部，光吸收层淀积在邻近波导管之间并且位于波导管前部或其附近，从而限定了邻近波导管和光吸收层之间的间隙区域，间隙区域的折射率小于波导管的折射率。
另一方面，本发明提供了一种制造背投屏幕的方法，包括将多个波导管淀积在透射衬底上，波导管的锥形从衬底附近的较宽后部逐渐变细直到远离衬底的较窄前部；以及将光吸收层淀积在邻近波导管之间并且位于波导管前部或其附近，从而限定了邻近波导管和光吸收层之间的间隙区域，间隙区域的折射率小于波导管的折射率。
附图简述
图1(a)是按照本发明的背投屏幕的部分截面图；图1(b)是图1(a)的区域1b的放大视图；图2(a)-(c)是按照本发明的背投屏幕的部分透视图；图3是按照本发明的背投屏幕的部分截面图；图4是按照本发明的背投屏幕的部分截面图；图5是按照本发明的背投屏幕的部分截面图；图6是按照本发明的背投屏幕的部分截面图。
详细说明图1(a)示出包括淀积在衬底120上的一系列波导管110的背投屏幕100。或者，波导管110和衬底120可以是一个整体。波导管110的锥形从邻近于衬底的后部逐渐变细直到朝向观察者位置160的前部。锥形程度可由邻近波导管间包括的角度来测量，指定为图1(a)中的θ。虽然说明性地示出波导管110带有对称的截面，然而它们的截面也可以是不对称的，例如一个侧壁比另一侧壁更陡。另外，尽管图1(a)中示出波导管110的锥形壁为直线，然而它们也可以是曲线的，譬如凹入或凸起。
光吸收层130存在于邻近波导管之间并且位于波导管前部。光吸收层130增加了屏幕100的对比度并且减少了来自观察者一边(由160表示的观察者位置)存在的环境光的眩光。间隙区域140存在于邻近波导管和吸收层之间。操作中，可以定向投射屏幕100以便来自投影仪或其它适当显示器的光150可以通过屏幕100被发送到观察者位置160。光可以直接地通过波导管到达观察者或者可从波导管侧壁被反射然后通过波导管到达观察者。
在某些示例性实施例中，投射屏幕可包括在屏幕的前部或后部的任一面(或两面)的刚性衬底(未示出)，从而得到结构上的整合性。
在本发明中，光吸收层是位于波导管前部或其附近的一层，由此产生间隙区域。间隙区域无须用任何特定材料来填满，实际上可由空气或折射率为1或接近于1(1是真空的折射率)的其它气体媒质组成。或者，间隙区域可以用非气体材料填满，最好是低折射率的材料。通过具有相对低的间隙折射率，最好接近真空的折射率，波导管和间隙区域间的折射率差异可能相对大，这取决于波导管的材料。
对于以超过临界角的入射角入射到波导管侧壁上的光，光完全被内部反射，从而被导出波导管到达观察者位置。波导管110的折射率(折射率表示为nw)与间隙区域140的折射率(折射率表示为ni)之比越大，临界角越小，很可能光完全被内部反射并且以最小的损耗到达观察者。这可以增加通过量，并从而提高屏幕效率。为了简化，并且不丧失一般性，本文件中将波导管侧壁和间隙区域的媒质间表面处的折射率之比(nw/ni)指定为N。使用了该术语以后，可以说较大的N会导致更高效率的屏幕，这是由于即使在较宽范围的入射角上，光也很可能完全被内部反射，而没有由于穿透间隙区域引起的很大损耗。
较大的N也允许具有对呈现给观察者的光吸收材料的较大比例表面区域覆盖的屏幕设计，从而得到较大的对比度。这个概念可通过参考图1(b)来理解，该图示出图1(a)的区域1b的放大视图。图1(b)示出以角度α1(从入射点处侧壁的法线测得)入射到锥形波导管的侧壁上的光线R。光线R被反射并且在离开波导管之前遇到另一个波导管侧壁。由于波导管侧壁呈锥形，也就是它们在接近锥形基部处较宽而在接近锥形顶部处较窄，光线R在第二波导管侧壁上的入射角α2小于α1。如果N足够大，则α2和α1都可能超出临界角，并且两个反射可能都会发生完全内反射(TIR)。然而当N较小时，α1可能超出临界角，而α2可能小于临界角。在这些情况下，由于缺少TIR可能会丢失某些光，除非使波导管较短以便像光线R这样的光线在遇到第二侧壁之前就能离开波导管。
虽然减短波导管可以减少由波导管中多次反射的非TIR反射引起的损耗，它也减少了屏幕前部光吸收材料对波导管顶部的覆盖面积比例。参考图1(b)，所示层130的部分横跨波导管顶部附近邻近波导管110之间的间隙。如果波导管被截断，则邻近波导管之间的间隙较小，从而减小光吸收层的面积覆盖，从而降低了对比度。通过提供较大的N，本发明的投射屏幕允许较高波导管(对于特定的锥形角)的设计，这是由于TIR的临界角较小，从而适应诸如图1(b)所示的多重反射情况。这又增加了屏幕前部光吸收层的覆盖面积比例，从而增加了对比度。
除了提高效率并且允许波导管中的多次TIR反射之外，波导管和间隙区域间较大的N能允许较大包含的侧壁角(如图1中的θ)而保持高通量。较大的侧壁角能导致邻近波导管在其顶部的更大空间，这可以导致吸收层的较大覆盖比例以及较大的对比度。如果没有这种波导管侧壁间的大折射率差异，那么增加的侧壁角会导致光很可能不被完全内反射(较大的侧壁角减少给定光线的入射角，当从入射表面到法线测量时)。这种效应可由增加的N来抵消，从而较少了临界角并允许较大的侧壁角而保持TIR。当在一维或多维中增加可视角度范围是期望的属性时，较大的侧壁角能允许较大的视角范围。
具有相对大N的本发明的投射屏幕也能提供较大范围的视角而不会在较大的视角处损失大量光强。如上所述，较大的N意味着较小的临界角，这允许较大角度范围的光能经受波导管中的TIR并且不损失大量光强而通过波导管到达观察者。结果，较大角度范围的光能离开投射屏幕，它在较大范围的视角上都具有相对均匀的强度。
波导管110可以是任何适当的材料，它在期望范围的波长内大致能透射光，并且可通过模压或者其它方式形成适当形状。例如，波导管可由丙烯酸盐、聚碳酸酯、环氧树脂及其它适当材料制成。为了获得波导管和间隙区域间的大折射率，波导管最好具有相对大的折射率，例如大约1.3或更大，更好的是大约1.4或更大。
可以通过压模、用模子铸造或固化材料(可固化材料的选择性聚合)、或者通过形成薄膜并选择性地移去薄膜部分而留下波导结构，从而将波导管提供在衬底上。波导管的基部，即后部，最好被紧密地压缩，从而完全或基本上覆盖它们在其上形成的衬底的表面。通过这种方式，大部分投射到屏幕后部的光可以通过波导管被发送到观察者。
波导管可以具有任何锥形形状以及适用于特定应用的维数。一般而言，波导管高度为约50微米到约250微米，最大宽度为约50微米到约800微米，最小宽度为约10微米到约400微米。波导管的侧壁呈锥形并且可以是扁平或弯曲的。如果波导管是弯曲的，它们可以凸起或凹入。弯曲的波导管包括那些分段线性的波导管。
虽然波导管最好大致透射可见光(或光谱的其它期望部分)，然而波导管也可以包括适当数量的诸如颜料或染料这样的着色剂来提供过滤以及/或者对屏幕的附加对比度。此外，波导管可以包括粒子、空隙、相位色散的材料、或其它当光通过波导管时使其散射和/或扩散的元素。这种“散射位置”可以对称或不对称，如果它们是不对称的，则它们可以定向，例如优先沿着期望的轴散射光。适当的波导管、材料、结构和制造方法在被转让的美国专利申请号为09/348809的文件中已作描述，其所揭示的内容通过引用被完全结合于此。
图2说明了可用波导管形状的一些实例。如同图1，为了说明使图2所示的波导管为对称的，但也可以使用不对称的波导管。图2(a)示出包括淀积在衬底204上的肋状波导管202的背投屏幕200。光吸收层206位于波导管202前部附近以及波导管之间而产生间隙区域208。通过使用肋状波导管，可以得到不对称的视角。通过改变波导管的侧壁角，可以改变不对称视角的量。
图2(b)示出包括淀积在衬底224上的柱状波导管222的背投屏幕220。所示波导管222具有正方形基部，然而也可以使用任何适当形状的基部。光吸收层226位于波导管222前部附近以产生间隙区域228。通过使用正方形、柱状的波导管，可以使视角对称。此外，柱状波导管在制造不对称波导管时提供另一种自由度。例如，可以使垂直屏幕方向上邻近柱状波导管之间的角度不同于水平方向上邻近柱状波导管之间的角度。例如，这可以提供不同范围的垂直和水平视角。这是设计不对称性的一种自由度。另一种自由度在于设计具有一面陡另一面平缓的侧壁的柱状波导管。这使从左到右和/或从上到下的视角不同。术语垂直、水平、左、右、上和下仅为了说明而被使用，它们尤其关于图2(b)，并且不应限制本发明的范围。除了提供更多设计自由度之外，如图2(b)所示，使用柱状波导管能提供由光吸收层226覆盖的大比例的屏幕220的前部区域。这能产生高对比度和眩光的减少。
图2(c)示出包括淀积在衬底244上的圆锥状波导管242的背投屏幕240。不像在图2(b)中所示，所示波导管222具有圆形基部。光吸收层246位于波导管242的前部来产生间隙区域248。同样，光吸收层246覆盖了大比例的屏幕240的前部区域，从而导致高对比度和眩光的减少。
当通过利用如六角形排列这样的密集柱状排列而使用柱状波导管时，可以增加通量。
回过头参考图1，衬底120可以使任何适当材料，它大致透射期望范围的波长并且选择性地向屏幕提供期望的机械整合性。适当材料的实例包括聚碳酸酯、玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、及其它适当的衬底材料。衬底120的材料可以与波导管110所用材料相同，并且可与波导管同时形成以便波导管和衬底成一整体。或者，波导管可以在铸模波导管期间或者通过层压附着(如，光学透明粘附)而连接到衬底。此外，波导管可以通过铸造和固化方法在衬底上形成。衬底120的折射率最好与波导管110的折射率大致相同。
可能期望给出衬底的背表面，这是方向离开波导管的衬底的表面，是减少来自图像光源的眩光的漫射面。根据所使用的特定结构，当衬底的背面不是漫射面时，某些来自成像器的光可从衬底的背面反射并且在与先前不同的位置处重新通过屏幕。这会引起幻象的形成。
吸收层130一般包括分布在粘合剂中的光吸收材料的混合。适当的光吸收材料包括炭黑、诸如黑染料或其它暗色染料这样的光吸收染料、光吸收颜料或其它暗色颜料、及其它适当材料。适当的粘合剂包括热塑塑料、辐射弯曲的或热固丙烯酸盐、环氧树脂、硅基材料、或其它适当的粘合剂材料。也可以包括其它材料，诸如分散剂、表面活性剂、粘度调节剂、固化剂，等等。在优选配置中，由光吸收层接触的波导管侧壁区域部分相对很小。这样，光吸收层和波导管之间的相对折射率就较不重要。当吸收层130是投射屏幕100的最外表面时，可能期望提供带有粗糙质地的外表面(朝向观察者的表面)。在某些情况下，光吸收层130不是投射屏幕100的最外面一层。例如，诸如线性偏振器或圆偏振器这样的偏振器、粗糙衬底、其它理想薄膜、组件或器件可以作为最外面的层。这些其它元件可以提供理想的光学、美学、机械的、和/或化学的属性以及附加的功能(例如，接触屏用户界面)。
吸收层130可以多种方式淀积在波导管110上。例如，光吸收层可被直接挤塑到波导管顶部。可以实现将适当吸收层材料挤塑到波导管上以便光吸收层材料遗留在波导管前部附近并且不填充间隙区域。不填充波导管之间的间隙区域而挤塑吸收层材料的能力取决于波导管的尺度(特别是波导管前面部分处波导管间的距离)、被挤塑的光吸收层的厚度、挤塑期间光吸收层的粘度、和/或波导管衬底的温度。最好是，当使用挤塑方法时，热塑塑料吸收层材料被挤塑在波导管上，热塑塑料吸收层材料在接触波导管后冷却得足够快以便光吸收层材料不流入或渗入间隙的谷部。
在光吸收层被挤塑在波导管上的某些情况下，剩余数量的光吸收层可能遗留在波导管的顶部，光在顶部离开波导管到达观察者。在某些情况下，由于剩余吸收层中的光吸收，这可能不期望地减少到达观察者的光强。于是，可能期望在波导管上共挤塑一个透明层和一个光吸收层，透明层朝向观察者位置。结果如图3所示，其中背投屏幕300包括淀积在衬底320上的多个波导管，共挤塑的双层330淀积在波导管300的前部。双屏330包括光吸收层332和透明层334。如图所示，双层330的一部分覆盖波导管顶部。由于双层的上层是透明的，因此双层可被挤塑在波导管上以便覆盖波导管顶部的双层部分是透明层而非光吸收层的一部分。双层最好足够薄以便在邻近波导管310和光吸收层332之间产生间隙区域340。同样，透明层334最好具有与波导管相同的折射率，从而减少由界面反射引起的光强损失。
虽然使用了术语透明层，然而可以理解，可以使用大致透射期望波长范围内的光的任何适当材料。同样可以构想，透明层可以包含材料来提高对比度并且/或者在光离开波导管时将其漫射或散射。此外，当透明层是屏幕的最外一层时，可以给予透明层一个粗糙的外表面来减少眩光，例如由环境光反射引起的眩光。
也可以将光吸收层挤塑在波导管上来改变波导管前部的形状。例如，当波导管由在挤塑光吸收层的温度处软化的热塑塑料材料组成时，经挤塑的吸收层与波导管的接触会引起波导管的顶部成“蘑菇状”。这可以从图4中所见，该图示出包括淀积在衬底420上的一系列波导管410的背投屏幕400。吸收层430已挤塑在热塑塑料波导管410上，因此波导管410的顶部软化而形成小透镜412。小透镜412的形成可以用来在光离开波导管到达观察者时改变其在一个或多个方向上的角色散。虽然经挤塑的吸收层足够热来软化波导管，然而光吸收层最好足够快地冷却来保持邻近波导管410和光吸收层430之间的间隙区域440。
图5示出与图4类似的情形，其中经挤塑的“层”是由光吸收材料532和透明材料534组成的双层530。屏幕500包括淀积在衬底520上的波导管510。波导管510具有挤塑双层530时在其前部形成的小透镜512。双层530可被挤塑以便小透镜512和观察者之间遗留的双层530的部分为透明层534。最好在邻近波导510和吸收层532间产生间隙区域540。
投射屏幕上锥形波导前部上的小透镜可以用除将光吸收层挤塑到热塑塑料波导管上之外的其它方法来形成。例如，可以提供包括淀积在衬底上的一系列锥形热塑塑料波导管的屏幕。其次，可以将光吸收材料填入波导管之间的空间。然后，可以通过使部件通过包胶夹辊、最好是加热的包胶夹辊来重新塑形波导管，使波导管顶部成“蘑菇状”，从而形成小透镜。本发明中构想了该形成小透镜的方法、上述挤塑方法、以及其它形成小透镜或重新塑形锥形波导管的方法的各种变体。
可以通过除挤塑之外的方法在本发明投射屏幕的波导管上形成吸收层。例如，光吸收层可被层压在波导管上，或压入波导管。为了说明，图6示出包括淀积在衬底620上的一系列锥形波导管610的投射屏幕600。光吸收层632可被涂覆或者淀积在载体层634上以形成“层压部件”630。然后，可以将层压部件630层压(或压入)在波导管610上，其中光吸收层632与波导管顶部接触。光吸收层在层压期间最好至少有点是可流动的，以便波导管顶部和载流层之间的吸收层材料可被推出周遭区域。例如，光吸收层可包括当施加压力和/或加热时能流动的热熔性附着成分。作为另一例，光吸收层可包括辐射弯曲的材料，它能在弯曲前被压入波导管然后通过暴露在诸如紫外线等适当的辐射下而在波导管上硬化。
层压期间光吸收材料的粘度会影响以理想方式将光吸收层层压在波导管上的能力。如果粘度过低，光吸收层材料可能不期望地向下流入波导管间的凹槽。如果粘度过高，可能难以将光吸收层材料压出波导管顶部的空间。光吸收层材料的粘度在层压温度下最好为约50000cps到约200000cps。在光吸收层要被层压在波导管上的示例性情况下，光吸收层材料的粘度在层压温度下为约100000cps。
可以任选地将粘合剂用于波导管顶部和光吸收层之间来增加粘度。载体层634可被移去或者留在屏幕中。当载体层作为屏幕的一部分时，载体层最好能大致透射期望波长范围内的光，且载体层的折射率与波导管的折射率大致相同。载体层可任选地包括用于对比度增强、光漫射或散射等的材料。当载体作为屏幕的最外层时，可以给予一个漫射面来减少眩光。如上所述，也可以添加诸如线性或圆偏振器、刚性衬底、接触屏、及任何其它能提供理想特性和/或功能的适当元件。
实例通过下列实例进一步说明了本发明的目的和优点，然而这些实例中提到的特定材料和数量以及其它条件和细节不应被视作限制本发明的范围。
例1背投屏幕以下列方式制成。
按照下面步骤制造了肋状波导管，它们如图2(a)所示并且具有如图1(a)中所述的截面。树脂配方由80重量％的聚氨酯-丙烯酸酯低聚物和20重量％的甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯制成。树脂的折射率大约为1.51。然后，粒子被混合成树脂配方。粒子是甲基丙烯酸乙酯和聚苯乙烯的共聚物混合，且折射率大约为1.54。平均粒子直径约为5微米，标准差约为0.5微米。使用了相对于树脂为15重量％的粒子填充。粒子用高剪切搅拌机很好地分散开。对混合物添加了数量为树脂的2重量％的光引发剂。
然后，混合物铸造在金属模子上，它具有尺度相应于理想肋状波导管尺度的凹痕。大约0.25mm厚的聚碳酸酯薄膜(拜尔公司能商业上可供应)被施加在模子内树脂的顶部并且用滚筒来压制。过量的树脂被移去以便模子中的模型不会用形成斑块表面的过度树脂来填充。然后，树脂在适当位置被固化并附着到聚碳酸酯衬底。衬底和固化基体然后从工具上被移去，留下可再使用的干净的金属模子。产生的肋状波导管的高从衬底起测量约为250微米，在其基部约为162微米宽，且包括的侧壁角为18.5°，且具有对称截面。肋骨顶部约为81微米宽，从而在施加了大约为总屏幕区域的0.5的光吸收层之后给出吸收材料在屏幕前部的覆盖比例。
然后，在肋状波导管上挤塑光吸收材料。可挤塑的光吸收材料的粘合剂是酸/丙烯酸烟改良的乙烯基乙酸乙酯，它由DuPont公司在商标Bynel 3101下商业可供应。为了挤塑，使用了四分之三英寸的通用单螺旋Killion挤压机，它带有齿轮泵和六英寸的模具。挤压机中总共有四个区域，它们分别被保持在170℃、179℃、190℃和198℃的温度下。模具温度保持在219℃。聚乙烯/炭黑浓缩小球以相对于炭黑小球约为1重量％的浓度被添加到粘合剂。为了以每秒约2.3厘米(约每分钟4.5英尺)的速度产生大约50微米厚的薄膜，把齿轮泵设置为7.0rpm来保持恒定的通量。间隙被设为约0.4mm(或15mils)光吸收材料被挤塑到肋状波导管的顶部，其运动方向与肋状物平行。极少的光吸收材料遗留在波导管顶部且产生的屏幕类似于图1(a)所示的屏幕。
测得所产生的屏幕样本的峰值增益为2.20、水平视角为46.5°(水平视角＝在半峰值增益点测得的垂直于肋状物方向的视角范围)、且垂直视角为18°(垂直视角＝在半峰值增益点测得的平行于肋状物方向的视角范围)。屏幕的总透射大约为72％。
例2背投屏幕以下列方式制成。
一系列平行肋状波导管如例1所示在聚碳酸脂衬底上形成。波导管和衬底为相同材料且与例1具有相同尺度。
然后，下面光吸收层涂覆配方被称重并混合10克的聚氨酯-丙烯酸酯(由Sartomer公司商业上可供应，Exton，PA，商标为CN963E75)、0.5克的炭黑分散物(由Penn Color公司商业上可供应，Doylestown，PA)、5克的甲乙酮(MEK)、以及0.2克的光引发剂(由Ciba Geigy公司商业上可供应，Hawthorne，NY，商标Daracure为4265)。配方被涂覆为约为0.13mm厚的聚乙烯薄膜。配方的涂覆用线绕杆来执行。所产生的涂覆的湿厚度约为55微米。在涂覆后，薄膜被空气晾干来蒸发MEK。涂覆的干厚度约为38微米。
然后，干的光吸收涂覆以室温被层压到肋状波导管的顶部。层压用带有两个橡皮滚筒的包胶夹辊来执行。然后，用剂量约为0.7Joules/cm2的熔化D灯(FusionD lamp)使层压结构暴露在紫外线辐射下，从而固化光吸收涂覆。所产生的屏幕结构类似于图6所示的屏幕结构。测得屏幕样本的峰值增益为3.2，水平视角为28°，垂直视角为17°，总通量为68％。
权利要求
1.一种背投屏幕，其特征在于包括淀积在透射衬底上的多个波导管，波导管的锥形从衬底附近的较宽后部逐渐变细直到远离衬底的较窄前部；以及淀积在邻近波导管之间并且位于波导管前部或其附近的光吸收层，由此定义了邻近波导管和光吸收层之间的间隙区域，间隙区域的折射率低于波导管的折射率。
2.一种制造背投屏幕的方法，其特征在于包括下列步骤在透射衬底上淀积多个波导管，波导管的锥形从衬底附近的较宽后部逐渐变细直到远离衬底的较窄前部；以及在波导管前部或其附近淀积邻近波导管之间的光吸收层，由此定义了邻近波导管和光吸收层之间的间隙区域，间隙区域的折射率低于波导管的折射率。
3.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管由丙烯酸盐、聚碳酸酯或环氧树脂组成。
4.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管包括一系列平行凸纹。
5.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管包括一列柱状凸起。
6.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管具有对称的截面剖面。
7.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管具有不对称的截面剖面。
8.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管包括漫射粒子。
9.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管还包括其最前部分上的小透镜。
10.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述衬底包括聚碳酸酯、玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
11.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光吸收层包括分布在粘合剂内的光吸收染料或颜料。
12.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光吸收层包括粘合剂内的炭黑。
13.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，光透射层淀积在光吸收层上。
14.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述间隙区域由空气组成。
15.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管和间隙区域之间的折射率差异约为0.3或更大。
16.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波导管的折射率与间隙区域的折射率之比约为1.3或更大。
17.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于还包括淀积在投射屏幕与透射衬底相反的一面上的线性偏振器。
18.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于还包括淀积在投射屏幕与透射衬底相反的一面上的圆偏振器。
19.如权利要求1所述的背投屏幕，其特征在于还包括淀积在投射屏幕与透射衬底相反的一面上的接触屏用户界面。
20.如权利要求1所述的背投屏幕或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述透射衬底还包括漫射面。
21.如权利要求2所述的方法，其特征在于，淀积光吸收层的步骤包括将光吸收材料挤塑在淀积在衬底上的波导管上。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述将光吸收材料挤塑在波导管上引起波导管前部的局部变形，从而形成小透镜。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述将光吸收材料挤塑在波导管上包括将光吸收材料和大致透明的材料共挤塑在波导管上。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述将光吸收材料挤塑在波导管上引起波导管前部的局部变形，从而形成小透镜。
25.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述淀积光吸收层包括将光吸收层层压在淀积在衬底上的波导管上。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述光吸收层在层压条件下的粘度范围约为50000cps到200000cps。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述层压光吸收层包括层压由光吸收层和第二层组成的分层结构，光吸收层在层压期间位于波导管和第二层之间。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第二层包括在层压步骤后可从光吸收层移去的释放层。
全文摘要
所揭示的背投屏幕包括多个锥形波导管以及淀积在波导管顶部的光吸收层，但不完全填充波导管之间的空间，从而形成光吸收层下以及波导管之间低折射率的间隙区域。低折射率的间隙区域可以包括空气或具有比波导管材料的折射率低的折射率的材料。这种背投屏幕结构产生增加了的效率和较高的对比度，并且允许在构造具有理想特性的屏幕时有更大的设计自由度，理想特性有视角、视角不对称性，等等。同样也揭示了制造所述微观结构的背投屏幕的方法。
文档编号G03B21/62GK1483156SQ01821227
公开日2004年3月17日 申请日期2001年5月10日 优先权日2000年12月27日
发明者R·S·莫什雷夫扎德, S·J·赖内尔, P·F·卡伦, P·A·托马斯, R·J·波科尔尼, J·C·纳尔逊, R S 莫什雷夫扎德, 卡伦, 托马斯, 波科尔尼, 纳尔逊, 赖内尔 申请人:3M创新有限公司