专利名称：衬有吸光黑条及采取表面发散方式的正面投影反射屏幕及其加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明属应用光学(几何光学及漫射光学)领域。
正面投影反射屏幕，以其使用方便、重量轻、省空间等优点应用于诸多场所，但传统的反射屏幕容易受环境光的影响，表现为对比度恶化，光能的有效利用率不高，较严重的影响了使用效果及限制了其应用范围，一些改进型反射屏幕如偏振光反射屏幕，玻璃微粒反射屏幕等虽在一定程度上改善了屏幕对比度及增益，但效果并不显著，而且不能兼顾二者。直到1998的一项专利申请(申请号98104765.3，高对比度，低损耗正面投影反射屏幕)才从本质上解决了这一问题，屏幕对比度及增益的兼顾性上有了突破性的改善，但对大偏斜角度下的环境光的抑制还应有进一步改善的潜力。
本发明的目的就在于克服已有技术的不足之处，在专利申请(申请号98104765.3，高对比度，低损耗正面投影反射屏幕)的基础上，又给出了一种改进型反射屏幕，能更好的克服环境光的影响，较大的提高了增益，对比度及光能的有效利用率。
本发明的特点是从空间上分离环境光及投影光，使绝大部分环境光不能进入观众区域。屏幕内所衬有吸光黑条在几乎不吸收投影光的同时，能进一步吸收大偏斜角度的环境光，采取表面微粒透境层来发散光束，即能减少投影光的额外损耗，同时也不至于过多的恶化视频解像度。透明基板的哑光处理(即糙化表面处理，使反射光有一定的杂乱度，而又不过多的增加表面对光能的吸收)能有效的减少镜像影像的影响，也可以进行适当的表面喷涂处理，喷涂后表面具有相同的哑光性质。局域菲涅耳条纹陡脊面上所加工的凸凹波浪形状，更有利于将射入其上的环境光杂散反射到观众的可视区域之外。
本发明产品的工艺特点先制造出透明基板(利用热溶拉制或热塑压制等方法)，基板的材质即可以是无色全透，也可以是略带黑色，以便改善对比度，曝露给观众的表面部分，可进行哑光处理(利用打沙或喷涂工艺等)。然后在透明基板的表面上加工上吸光黑条(可考虑采用印刷方法)，即可以是将已有的黑条覆于表面，也可以用黑色材料填充在透明基板已有的沟道中。然后在带有吸光黑条的透明基板表面上覆盖一层微粒透镜发散层(可通过粘接，胶溶也可以是在制造基板时的直接重力杂质沉积法，后者也就意味着省去了本道工艺过程)。再将该发散层的表面上加工上局域菲涅耳条纹，即可通过直接成型压制法，也可以通过粘覆法粘覆菲涅耳条纹。条纹的表面要求有较高的光洁度，最后再在条纹的表面加工上一层反射层(可通过镀膜或是喷涂方法)。
本发明的技术关键是①屏幕中的吸光黑条的位置正好处于投影光束经透明基板汇聚后所不能通过到的地方，因而对于来自投影机的投影光就几乎没有损失，而大部分方位的环境光则能部分或全部照射(经透明基板表面汇聚后)到吸光黑条上；因而被大大衰减。
②在基板表面附近所加工的微粒透镜发散层，能够将投影光在较薄的尺度内进行一定程度的发散，因而出射到观众视角以外及射到吸光黑条的比例就要减少，从而增加了光能的有效利用率，也有利于对图像的解像度(分辨率)的提高。
③局域菲涅耳条纹陡脊面上的凸凹波浪形状，可以使射入其上的环境光杂散到观众以外的区域，有利于改善对比度。(本文中的菲涅耳条纹指的是与普通菲涅耳透镜一样的管状凸起)④在透明基板的表面可喷涂有哑光层，或将表面进行哑光处理，哑光的特点及作用是反射面有一定的糙化度，使反射光(约4％)有一定的杂乱性，不能形成反射影像而表面的光线吸收率很小，大部分入射光则是被杂散折射。以下结合附图就一个较佳实施例对本发明作进一步说明
图1衬有吸光黑条及采取表面发散方式的正面投影反射屏幕结构示意图。
图2吸光黑条对杂散环境光的吸收作用。
图3菲涅耳条纹的陡脊面上的凸凹形状对杂散光的偏斜反射作用。
图4菲涅耳透镜、局域菲涅耳透镜或反射镜上的表面哑光涂层的杂散反光及折射光的散射作用示意图。
图5菲涅耳条纹的陡脊面及工作面示意图。
如图1所示从该屏幕的局部剖面图可清楚的看见其基本的结构；1为透明基板。2为吸光黑条。3为微粒透镜发散层。4为局域菲涅耳条纹(沟纹)。5为反射层(覆盖于局域菲涅耳条纹之上的)其基本工作原理是从投影机所发出的投影光6经过透明基板1表面上的条形透镜的汇聚后经微粒透镜发散层3散射后经反射层5反射后再次经由微粒透镜发散层3进一步散射后，由透明基板1折射发散到屏幕之外。
如图2所示吸光黑条2可以将大部分较偏斜投射的环境光20、21吸收掉，以便最大限度的增加图像对比度。来自投影机的投影光23，由于受到透明基板的有效折射，而照射不到吸光黑条上。
如图3所示投影光(从投影机发出)一般不会直接照射到菲涅耳条纹的陡脊面30上，当环境光31从一定角度照射到菲涅耳条纹的陡脊面时其中部分还是可以射入观众所在区域。因而当把菲涅耳条纹的陡脊面加工成凸凹的波浪形状32后，使投射在其上的大部分杂散光被散乱反射到观众以外的区域。
如图4所示透明基板表面上的哑光涂层35起到了一种表面糙化的作用，因而当一束投影光36、37在投射到其表面后的反射光呈散乱状态，进入基板1内部的折射光线也同样呈散乱状态。
如图5所示菲涅耳条纹的突脊有2个面，一个是倾角较小的平脊面60，用于反射或透射来自投影机的投影光线，另一个方面是陡脊面61，而投影光62则一般投射不到陡脊面上。较偏斜的环境光一部分能投射到陡脊面上，这部分光线的少量部分是有可能射入观众区域，如上所述，如果陡脊面如有凸凹波浪形状则能将其主要部分散射出观众区域以外。
以下对本文中所出现的局域菲涅耳条纹及菲涅耳条纹的陡脊面作进一步解释①局域菲涅耳条纹其条纹的大概走向相当于菲涅耳透镜(一种等效于光学凸或凹透镜的平板状的带有圆环型条纹的透镜)条纹的一个局部区域，该条纹的作用是将前方某一点光源所发出的光线，经条纹的平脊面反射后基本是平行光束状态，参见图5。(也可参见专利申请文件，申请号98104765.3高对比度，低损耗正面投影反射屏幕)②局域菲涅耳条纹的陡脊面，陡脊面的斜率要大于平脊面如图5所示投影机所发出的投影光一般照射不到陡脊面；一定角度下的杂散光可照射到陡脊面上，陡脊面上所加工的凸凹波浪形状能有效的散乱这些光线使之尽可能少的进入观众所在区域。从作用功能上讲以菲涅耳条纹所起的作用来看，这些条纹所组成的反射镜应称之为类局域菲涅耳反射镜。
③微粒透镜发散层，即可以全部覆盖于透明基板之上，并加工有连续菲涅耳条纹；也可以被突出于透明基板之外的吸光黑条隔成相互独立的条形区域，菲涅耳条纹也将是分立的条形区域的条纹族。
权利要求
1.衬有吸光黑条及采用表面发散方式的正面投影反射屏幕，由吸光黑条、局域菲涅耳条纹、微粒透镜发散层、反射层、透明基板等组成；其特征就在于，在该反射屏幕的内部或表面加工有吸光黑条；在透明基板的表面附近加工有微粒透镜发散层；透明在板的面向观众的光面是哑光的或是覆有哑光涂层；有发散层上加工有局域菲涅耳条纹；在局域菲涅耳条纹的表面加工有反射层。
2.如权利要求1所述屏幕，其特征就在于，所述的吸光黑条即可以是覆盖于透明基板表面上，也可以是工嵌于透明基板沟纹内的黑色条状物；微粒透镜发散层，即可以是覆着于基板及吸光黑条之上，也可以是被黑条隔离成相互独立的条形区域。
3.如权利要求1所述屏幕，其特征就在于，所述的透明基板即可以是无色的也可以是浅黑色的。
4.如权利要求1所述屏幕，其特征就在于，局域菲涅耳条纹的陡脊面被加工有凸凹的波浪形状。
5.衬有吸光黑条及采用表面发散方式的正面投影反射屏幕的加工工艺，其工艺流程特征是先制作透明基板，再在基板上加工吸光黑条，然后把微粒透镜发散层覆着于基板及吸光黑条上；再将发散层表面上加工上菲涅耳条纹，最后在菲涅耳条纹的表面上加工上一层反射层。
全文摘要
衬有吸光黑条及采用表面发散方式的正面投影反射屏幕及加工工艺,属应用光学(几何光学及漫射光学)领域。目前所使用的正面投影反射屏幕,易受环境光影响,光能的有效利用率也较低,如在屏幕内加工上吸光黑条及采用表面发射方式,就能大大改善屏幕的画质。本技术工艺简单可行,能广泛应用于视频正面投影显示领域。
文档编号H04N5/74GK1285528SQ9911153
公开日2001年2月28日 申请日期1999年8月20日 优先权日1999年8月20日
发明者朱朝阳, 肖鹏程, 吴小平 申请人:Tcl王牌电子(深圳)有限公司, 吴小平