[发明专利]电视投影屏

说明书

本发明涉及显示设备的投影屏。

背投电视例如包括在其中形成图像的投影型阴极射线管(CRT)。所形成的图像经投影透镜投射到背投屏幕。背投屏幕具有表面，在表面上显示用于观看的最终图像。背投屏幕将来自投影透镜的光线扩张锥重定向成将预定观众位置包括在内的有限的方向范围内，从而得到图像亮度增益。背投屏幕也会减少降低显示图像对比度的环境光的反射。

背投屏幕通常包括用于引导光线的菲涅耳透镜状元件和用于产生光线角扩散的独立的双凸透镜状元件。菲涅耳屏幕元件起单个大视野透镜的作用，它聚集来自投影仪的光线并重定向光线，以使光线近似平行地到达透镜状屏幕元件。因此，菲涅耳透镜的焦距由所需的平行光和到投影仪的光程来确定。菲涅耳屏幕元件由一片透明的光学材料形成，与单独透镜状屏幕元件的投影仪侧接触放置。

可以利用光线被菲涅耳透镜状元件重定向后传播的主要方法对投影屏幕进行分类。三种类别分别是漫射、折射及反射/折射。漫射结构由小曲面特性随机图案(pattern)和/或散布在传播光线的双凸透镜体上的光线散射粒子组成。折射结构由谨慎规定的类似曲面特性的小透镜组成，和/或以定义好节距的一个或两个尺寸进行复制。这种透镜排列引入了投影图像的定期空间采样，不利的是后者会形成与菲涅耳透镜结构的投影像素的莫尔拍频(beat)。

背投显示器的典型透镜屏幕部件有形成在观察器表面上的透镜状元件。相同的透镜状元件覆盖整个透镜状屏幕部件并按恒定位移水平重复。透镜状元件的高度仅在跨越屏幕水平方向上变化；沿经过任何给定水平位置的垂直方向上没有变化。给定的透镜体或透镜状元件线性跨越透镜状屏幕部件的整个高度，从尖端边缘到底边缘没有变化。给定的透镜状元件有一对反射侧面和介于侧面之间的透镜部分。透镜状元件通过反射和折射组合来改变光线的方向。反射主要发生在进行反射的透镜状元件的侧面上。折射发生在光线朝观众射出的透镜部分上。

采用创造性特征的投影屏的双凸透镜部件包括透镜状元件。每个透镜状元件沿垂直或高度方向延伸并高水平或宽度方向重复从而形成平面，该平面确定垂直于平面的第一轴。给定的透镜状元件包括一对反射侧面部分和插在两个侧面部分之间的折射尖端部分。一对侧面部分的其中之一在一个侧面部分和相邻透镜状元件的侧面部分之间的连接处形成倾斜区，倾斜区相对于第一轴的角度介于5和15度范围内。一个侧面部分至少在包括连接处的一个侧面部分的区域内覆盖有反射涂层。该对反射侧面部分将从投影仪入射的光线朝折射尖端部分反射，将反射光线通过面对观众的折射尖端部分的表面进行折射。每个折射光线被折射尖端部分的凸面折射。

环境光的陷阱结构设在透镜状元件之间。散射结构设在投影仪侧面上(和/或体内部)。

一种体现创造性特征的投影屏幕的双凸透镜包括多个透镜状元件。每个透镜状元件沿第一方向延伸并沿第二方向重复以形成平面，该平面确定垂直于平面的第一轴。给定的透镜状元件包括折射尖端部分及一对反射侧面部分。侧面部分在其一对端部边缘之间分别具有插入的折射尖端部分。一对侧面部分中至少有一个具有与相邻透镜状元件的侧面部分一样的连接边和包括公用连接边缘的倾斜区。倾斜区相对于第一轴形成小于15度的角。一个侧面部分至少在包括公用连接边缘的倾斜区上覆盖有反射涂层。该对反射侧面部分将从投影仪射入的光线朝反射尖端部分方向进行反射，用于通过面对观众的反射尖端部分的表面折射反射光。来自尖端部分的每个折射光线都被凸面折射。

图1所示为体现创造性特征的背投屏幕，其包括菲涅耳屏幕部件及透镜状屏幕部件；

图2a以简化方式示出了图1的透镜状屏幕部件的透镜状元件内的光路；

图2b和2c以简化方式示出了图2a中的透镜状元件及相邻的透镜状元件的结构和操作；及

图3a和3b以简化方式示出了图1中的透镜状屏幕部件的透镜状元件的第二实施例的结构和操作。

图1所示为背投屏幕200，它包括传统菲涅耳屏幕部件98，菲涅耳屏幕部件98具有面向例如包括CRT(未示出)的投影仪的侧面98a。体现创造性特征的透镜屏幕部件99具有底面101，底面101可以是相对扁平地面对菲涅耳屏幕部件98的侧面98。透镜屏幕部件99的相对表面101’面对观众。轴Z既与表面101垂直或正交，又与相对表面101’的平均面垂直或正交。透镜状屏幕部件99可用聚合材料形成。所投射的图像光线经图1的菲涅耳透镜部件98近似垂直入射到透镜状屏幕部件99的表面101。