背投影屏幕的制作方法

专利名称：背投影屏幕的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种背投影屏幕，更具体地说，本发明涉及一种使来自投影仪的图像从其后表面传输并通过具有在其上形成的微细棱镜的光学片折射、然后在其前表面上形成的光学膜的散射层上散射从而使观看者能够通过前表面观看该图像的背投影屏幕。
背景技术：
投影屏被广泛用于显示来自投影仪等的投影像。这样的投影屏包括透射式背投影屏幕和反射式投影屏幕。这种投影屏要求具备下述两个重要因素。第一，在观看者一侧应存在很少的外界光(日光或周围的光线)的表面反射，这样不会产生表面反射图像。第二，应确保黑电平，这样可获得较高的对比率。
本发明涉及一种用于将投影像从投影仪显示至显示窗口或玻璃窗口的内表面上的透射式投影屏幕。也就是说，将来自投影仪的图像投射至该屏幕的后表面上。这种类型的屏幕已被实际用作在其上显示布告、广告、图像信息等的透射式背投影屏幕。
然而，传统的背投影屏幕存在的问题在于观看者逆着强烈外界光或在玻璃窗口表面上形成的反射图像不能看到图像，并且在明亮的光线诸如日光下，从观看者一侧看到的投影像变成了具有较低对比度的不清楚的图像。
传统的背投影屏幕是一种包括面对投影仪的光散射和用于向背投影屏幕的前面折射来自投影仪的光线的微细棱镜光学片的多层片屏幕。在背投影屏幕中，在微细棱镜的上表面上印刷了具有光屏蔽特性的墨水，从而克服由外界光引起的对比度降低。然而，由于在微细棱镜的上表面上印刷具有光屏蔽特性的墨水存在困难，所以难以制造背投影屏幕。此外，因为来自投影仪的光线首先通过散射层散射，然后通过微细棱镜光学片向观看者一侧折射，由于在该屏幕的前表面上形成的光屏蔽印刷层所以产生了光损失，由此降低了屏幕的亮度。
此外，将常规的LED灯设置在显示区域的图像显示装置被广泛地用作大型图像显示装置，但是这种图像显示装置是非常昂贵的而且安装它要花费大量的时间。

发明内容
技术问题因此，设计本发明以解决上述问题。本发明的第一目的是提供一种新的背投影屏幕，其中，在观看者一侧不存在从该屏幕的表面反射的图像，并且即使在诸如日光下的明亮环境中，也可获得具有高的黑电平的非常清晰的彩色图像；来自投影仪的光线首先通过微细棱镜光学片向该屏幕的前面折射，然后通过光散射层散射，这样可降低光损失，从而提高该屏幕的亮度；以及在平的光散射层上印刷具有光屏蔽特性的墨水，使得该屏幕可易于制造，从而可以以低成本制造大型屏幕。
本发明的第二目的是提供一种通过使用包括在垂直方向上具有连续可变角度的微细棱镜的光学片而能够阻止幻像现象的出现的背投影屏幕。
本发明的第三目的是提供一种使用微细非球面透镜层而可以具有更宽视角的背投影屏幕。
技术方案本发明的第一目的可通过一种通过接收在后面投射的光线而使观看者可以在正面观看图像的背投影屏幕而达到，该背投影屏幕包括透明板；光学片，其热压在透明板的后表面上，并且包括多个从一侧到另一侧形成的并彼此平行的微细棱镜，以折射光线并引导该折射的光线至正面，各个微细棱镜向后面突出；散射膜，其与透明板的前表面结合，并且包括透明膜以及在该透明膜的前表面和后表面上形成的散射层，以全方向地使通过光学片折射的光线色散并散射；以及光屏蔽印刷层，其彼此水平平行地形成在散射层的上表面上，并且面对在光学片的微细棱镜之间的部分。
本发明的第二目的可通过上述背投影屏幕而达到，其中，微细棱镜是不同角度的微细棱镜，相对于透明板的后表面形成的微细棱镜的角度在垂直方向上5至65度的范围内连续变化，从而在整体上形成梯度。
本发明的第三目的可通过上述背投影屏幕而达到，其中，该屏幕具有在光屏蔽印刷层之间形成的延长的微细非球面透镜层。
根据为达到本发明目的的技术方案，提供了一种通过接收在后面投射的光线而使观看者可以在正面观看图像的背投影屏幕，该背投影屏幕包括透明板；光学片，其热压在透明板的后表面上，并且包括多个从一侧到另一侧形成的并彼此平行的微细棱镜，以折射光线并引导该折射的光线至正面，各个微细棱镜向后面突出；散射膜，其与透明板的前表面结合，并且包括透明膜以及在该透明膜的前表面和后表面上形成的散射层，以全向地使通过光学片折射的光线色散并散射；以及光屏蔽印刷层，其彼此水平平行地形成在散射层的上表面上，并且面对在光学片的微细棱镜之间的部分。
优选的是，所述屏幕具有在光屏蔽印刷层之间形成的延长的微细非球面透镜层。
而且，所述微细棱镜可为固定角度的微细棱镜，该微细棱镜的角度相对于透明板的后表面是不变的。
此外，所述微细棱镜可为不同角度的微细棱镜，相对于透明板的后表面形成的微细棱镜的角度在垂直方向上5至65度的范围内连续变化，从而在整体上形成梯度。
优选的是，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液形成的。
更优选的是，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
有益效果在上述根据本发明的背投影屏幕中，即使在诸如日光下的明亮环境中，在观看者一侧也不存在表面上的反射图像，并且可获得具有高的黑电平非常清晰的的彩色图像。
而且，从投影仪中发出的光线首先通过微细棱镜光学片被折射、然后被散射，从而可以以低成本制造具有较小光损失的大型屏幕。
此外，本发明具有以下优点使用不同角度的微细棱镜阻止了幻像现象的出现，并且使用微细非球面透镜层可确保更宽的视角。


由下述结合附图给出的优选实施方式的描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中图1为举例说明根据本发明的实施方式的背投影屏幕的安装实例的视图；图2为根据本发明的第一实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图；图3为根据本发明的第二实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图；图4为根据本发明的第三实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图；图5为根据本发明的第四实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图；图6为示出根据本发明的实施方式的背投影屏幕的微细棱镜光学片的结构和作用的视图；图7为示出示根据本发明的实施方式的背投影屏幕的光屏蔽印刷层的结构和作用的视图；图8为应用于根据本发明的第二和第四实施方式的背投影屏幕的不同角度的微细棱镜光学片的纵向剖视图；
图9为示出投射至根据本发明的第三实施方式的背投影屏幕上的光线的路径的视图；图10为应用于根据本发明的第一和第三实施方式的背投影屏幕的固定角度的微细棱镜光学片的透视图；以及图11为应用于根据本发明的第二和第四实施方式的背投影屏幕的不同角度的微细棱镜光学片的透视图。
具体实施例方式
下文，将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细的描述。
尽管为了全面理解本发明而在此描述和在附图中举例说明了优选实施方式，但是应该理解的是，所述实施方式仅用于举例说明本发明而描述，而本发明并不受其限制。另外，在此将省略对可能致使本发明的保护范围不清楚的已知功能和结构的详细描述。
图1为示出根据本发明的实施方式的背投影屏幕的布置的视图，其中附图标记1指根据本发明的优选实施方式的背投影屏幕，以及附图标记P指用于发出组成图像的光线的投影仪。
如附图所示，观看者位于窗口(显示窗口)的外面，并且根据本发明的实施方式的背投影屏幕1安装在接近窗口的户内。此外，用于发出组成图像的光线的投影仪P安装在与屏幕1后面隔开的位置上方的天花板上。因此，观看者能够在户外通过窗口观看在屏幕1上显示的图像。
图2为根据本发明的第一实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图。根据第一实施方式的背投影屏幕1包括具有50～150μm厚度的透明板3；具有250～500μm厚度的光学片8，其热压在透明板3的后表面上，并且包括多个连续地从一侧到另一侧设置的并彼此平行的固定角度的微细棱镜5，以折射光线并引导该折射的光线向前，微细棱镜5是向后面突出形成的，并且具有相同的形状和50～500μm的尺寸(三角形的底部的尺寸或相邻的微细棱镜的拐角处之间的距离)；具有50～150μm厚度的散射膜20，其与透明板3的前表面结合，并且包括透明膜2以及在透明膜的前表面和后表面上形成的散射层6，以全方向地使通过光学片8折射的光线色散并散射；以及光屏蔽印刷层4，其形成在散射层6的上表面上，从而在光学片8的固定角度的微细棱镜5之间的位置上彼此水平平行并具有10～15μm的厚度。
优选的是，透明板3由具有高的透光率的材料制备，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)片。此外，优选的是，透明膜2和光学片8由挠性材料制备，从而使本发明的整个背投影屏幕1可以向上卷起并保存。
然而，位于透明板3和散射膜20之间的粘合层7可为由粘合剂形成的粘合层。在此情况下，散射膜20和光学片8可分离地被结合在透明板3上。因此，方格玻璃(a pane of a window)可直接用作透明板3，与散射层6一起形成的散射膜20和光屏蔽印刷膜20可粘附在窗口的外侧，并且具有在其上形成的微细棱镜5的光学片8可使用额外的粘合剂或结合剂粘附或结合在窗口的内侧。这种所得到的组合能够用作背投影屏幕1。
此外，在散射膜20上制备的散射层6是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液形成的，这是常规的方法。诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)的材料可用作透明板3。
选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组的材料可用作白色粉末。
图6为示出根据本发明的实施方式的背投影屏幕的微细棱镜光学片及其作用的视图，图10为应用于根据本发明的第一和第三实施方式的背投影屏幕的固定角度的微细棱镜光学片的透视图。从图6和图10可见，从投影仪P发出的光线由光学片8的微细棱镜5折射并向透明板3传送，以及在光学棱镜8上连续地设置具有相同形状和尺寸(三角形底部的尺寸或在相邻微细棱镜的拐角处之间的距离为50～500μm)的棱镜5。
此外，图7为示出根据本发明的实施方式的背投影屏幕的光屏蔽印刷层及其作用的视图。日光(外界光)在根据本发明的实施方式的背投影屏幕1的前表面上不被反射，而是大部分被光屏蔽印刷层4所吸收，从而阻止由于反射光观看者不能完全地观看到图像的现象。
如上所述，因为将光屏蔽印刷层4设置成不面对微细棱镜5而面对在微细棱镜之间的部分，所以它们不会截断由微细棱镜5折射的光线。因此，通过具有在其上表面上形成的光屏蔽层4的散射层6散射由微细棱镜5折射的光线。因此，在形成图像时，密集的线性图像成分的组合实现了一个图像。
换句话说，从投影仪P发出的光线首先由光学片8的微细棱镜5折射，然后穿过透明板3。穿过透明板3的光线在散射膜20的白色散射层6上形成图像。因此，减少了光损失并改善了亮度。因为散射层6设置在微细棱镜5的前面，所以在光学上广泛地散射从投影仪P投射出的图像，从而可以向观看者提供具有较宽视角的图像。
图3为根据本发明的第二实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图。除了光学片8’的微细棱镜5’的角度α、β和γ相对于透明板3的后表面在垂直方向上5至65度的范围内连续变化，以在整体上形成梯度使得从投影仪P发出的光线被准确地(一致地)折射并被向前引导，从而阻止幻像现象之外，这个实施方式的结构与第一实施方式的结构相同。
图8为应用于根据本发明的第二和第四实施方式的背投影屏幕的不同角度的微细棱镜光学片的视图，以及图11为不同角度的微细棱镜光学片的透视图。可以看出，从投影仪P发出的光线由光学片8’的不同角度的微细棱镜5’折射，在光学片8上以规则的间隔设置棱镜5’，并且相对于透明板3的后表面形成的微细棱镜5’的角度α、β和γ连续变化，从而在整体上形成梯度。在该实施方式中，确定α＞β＞γ的关系，从而使微细棱镜5’的较低的微细棱镜进一步突出，因此光学片8的较低部分变得更厚，这产生了在整体上具有梯度的倾斜屏幕1。
使用不同角度的微细棱镜5′，从投影仪P发出的为点光源的光线可被折射以更准确地被向前引导。原因在于从点光源射出至屏幕1上的光线的入射角根据点光源的位置和屏幕1上的位置而连续地变化，因此，为了确保可以在所有位置以不同角度折射光线并向前引导，各个微细棱镜5′的角度应该根据变化的光线入射角而变化。这使得在屏幕1上的图像更亮，导致了改善的亮度，并且还阻止了在使用固定角度的微细棱镜5时可能发生的幻像现象的出现。
图4为根据本发明的第三实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图。除了在光屏蔽印刷层4之间形成横向延长的微细非球面透镜层9之外，这个实施方式的结构与第一实施方式的结构相同。
图9为示出投射至根据本发明的第三实施方式的背投影屏幕上的光线的路径的视图。从投影仪P发出的光线由光学片8的微细棱镜5折射，然后穿过透明板3。穿过透明板3的光线在散射膜20的白色散射层6上形成图像。在散射层6上形成的图像在垂直方向被折射，并被引向微细非球面透镜层9，从而可以向观看者提供具有较宽视角的最后的图像。
图5为根据本发明的第四实施方式的背投影屏幕的纵向剖视图。如应用于第二实施方式，除了光学片8’的微细棱镜5’的角度α、β和γ相对于透明板3的后表面在垂直方向上5至65度的范围内连续变化，以在整体上形成梯度使得从投影仪P发出的光线被准确地(一致地)折射并被向前引导，从而确保较宽的视角并阻止幻像现象之外，这个实施方式的结构与第三实施方式的结构相同。
工业实用性在上述根据本发明的背投影屏幕中，即使在诸如日光下的明亮环境中，在观看者一侧也不存在表面上的反射图像，并且可获得具有高的黑电平的非常清晰的彩色图像。
此外，从投影仪发出的光线首先通过微细棱镜光学片被折射，然后被散射，从而可以以低成本制造具有较小光损失的大型屏幕。
此外，本发明具有以下优点使用不同角度的微细棱镜阻止了幻像现场的出现，并且使用微细非球面透镜层可确保较宽的视角。
权利要求
1.一种通过接收在后面投射的光线使观看者可以在正面观看图像的背投影屏幕，其包括透明板；热压在所述透明板的后表面上的光学片，该光学片包括多个从一侧到另一侧形成的并彼此平行的微细棱镜，以折射光线并引导该折射的光线至正面，各个所述微细棱镜向后面突出；与所述透明板的前表面结合的散射膜，该散射膜包括透明膜以及在所述透明膜的前表面和后表面上形成的散射层，以全方向地使通过光学片折射的光线色散并散射；以及彼此水平平行地在所述散射层的上表面上形成的光屏蔽印刷层，该光屏蔽印刷层面对所述光学片的微细棱镜之间的部分。
2.如权利要求1所述的背投影屏幕，其中，所述屏幕具有在所述光屏蔽印刷层之间形成的延长的微细非球面透镜层。
3.如权利要求1所述的背投影屏幕，其中，相对于所述透明板的后表面，所述微细棱镜具有固定的角度。
4.如权利要求2所述的背投影屏幕，其中，相对于所述透明板的后表面，所述微细棱镜具有固定的角度。
5.如权利要求1所述的背投影屏幕，其中，所述微细棱镜为不同角度的微细棱镜，相对于所述透明板的后表面形成的角度在垂直方向上5至65度的范围内连续变化，从而在整体上形成梯度。
6.如权利要求2所述的背投影屏幕，其中，所述微细棱镜为不同角度的微细棱镜，相对于所述透明板的后表面形成的角度在垂直方向上5至65度的范围内连续变化，从而在整体上形成梯度。
7.如权利要求1所述的背投影屏幕，其中，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液而形成的。
8.如权利要求2所述的背投影屏幕，其中，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液而形成的。
9.如权利要求3所述的背投影屏幕，其中，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液而形成的。
10.如权利要求4所述的背投影屏幕，其中，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液而形成的。
11.如权利要求5所述的背投影屏幕，其中，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液而形成的。
12.如权利要求6所述的背投影屏幕，所述散射膜的散射层是通过涂覆并干燥混合有白色粉末和丙烯酸粘合剂的溶液而形成的。
13.如权利要求7所述的背投影屏幕，其中，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
14.如权利要求8所述的背投影屏幕，其中，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
15.如权利要求9所述的背投影屏幕，其中，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
16.如权利要求10所述的背投影屏幕，其中，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
17.如权利要求11所述的背投影屏幕，其中，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
18.如权利要求12所述的背投影屏幕，其中，，所述白色粉末选自包括二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或其组合的组。
全文摘要
本发明涉及一种通过接收在后面投射的光线而使观看者可以在正面观看图像的背投影屏幕(1)。所述背投影屏幕包括透明板(3)；光学片(8，8′)，其热压在透明板(3)的后表面上并且包括多个从一侧到另一侧形成的并彼此平行的微细棱镜(5，5′)，以折射光线并引导该折射的光线至正面，各个微细棱镜向后面突出；散射膜(20)，其与透明板(3)的前表面结合，并且包括透明膜(2)以及在该透明膜的前表面和后表面上形成的散射层(6)，以全方向地使通过光学片(8，8′)折射的光线色散并散射；以及光屏蔽印刷层(4)，其彼此水平平行地形成在散射层(6)的上表面上，并且面对光学片(8，8′)的微细棱镜(5，5′)之间的部分。根据如此设置的本发明的背投影屏幕，即使在诸如日光下的明亮环境中，在观看者一侧也不存在表面上的反射图像，并且可以获得具有高的黑电平的非常清晰的彩色图像。此外，通过首先由微细棱镜光学片折射从投影仪发出的光线、然后散射该折射的光线，可以以低成本制造具有较小光损失的大型屏幕。
文档编号G03B21/62GK1898602SQ200580001287
公开日2007年1月17日 申请日期2005年8月31日 优先权日2004年9月4日
发明者尹敬准, 金汉必, 李根熙, 金旭, 边锡柱 申请人:Lg化学株式会社, 因赛德光学株式会社