[发明专利]高对比度投影屏

说明书

技术领域

本发明所述的是把图像投射于屏，以在该屏上显示该图像的显示系统。更为显著的特点是，本发明所述之投影屏通过使背景反射光偏离观察者以完全消除背景干扰而具有改良的对比度。

背景技术

在前投影屏上的图像显示，通常会遭遇这样的难题，该图像的观察者在观察时，由于发生从投影屏上反射的背景光的干扰而难以获得良好的对比度。这种由背景反射形成的干扰在光照充足的房间内则尤为突出。为此，就经常要求把房间内的灯光关闭以能较好的观察被显示的图像。一种能克服这种观察图像效果不良的方法是以较高的亮度来投影该图像。然而当前投影屏用强光源投影仪投照时，背景反射常常使观察者的眼睛看到刺目的眩光。而用以提供高对比度投影屏的常规技术仍被一些困难局限着，这就是把屏或者制造成多层的，或者需要特殊的工艺或材料。这种多层的屏或经特殊加工的表面的制作工艺复杂且成本高昂。因此，应用反射型显示屏的前投影显示，就受到这些技术难题的困扰且也受到经济条件的限制，因为要提供消除或减弱背景光的高对比度投影屏，耗资是很大的。

Braun等人在专利5,335,022中披露了一种前投影视频显示系统，它实现了一种元件组合方法来克服由背景反射所引起的困难。该视频显示系统包含的组件有：一个前投射视频投影仪，它投射一个具有特定偏振方向的图像；几个偏振透镜，它们使从房间灯具上发射的光发生偏振，其方向与投影图像的偏振方向相互正交；一个偏振滤光器，它能大量通过偏振与投影图像相平行的光且大量地阻断与该投影图像相互正交的光；以及一个偏振(PM)保持投影屏来接收投影图像以供观察者观看。然而，由于所需要的若干个元件应组合于一个低对比度的视频投影系统以内，这样的系统成本更高且更难制造。该偏振投影屏会进而减小光强，并由于仅仅是特定偏振的光束发生反射而导致显示图像亮度降低的不良结果。通过应用偏振器，这个方法能把背景光减少一半，由于仍然存在剩余的无用背景光引起的相当严重的干扰，它并不能完全解决问题。

Lambert等人在专利6,597,501中披露了一种投影屏，改善了投射光与背景光之间的对比度。该投影屏包括一个光吸收层和一个位于该光吸收层之前的活性层。此活性层对具有第一种偏振方向的光是通透的，对于具有第二种偏振方向的光则是反射的。能反射的偏振层可置于活性层与光吸收层之间。同样，这种具有偏振反射的多层屏成本也很高，且难以制作。此外，如上所述，偏振投射会降低显示图像的亮度从而恶化图像质量。再者，与以上讨论过的情形相似，应用偏振器，这种方法可减少一半背景光，但是由于剩余的无用背景光形成相当严重的干扰也就不能完全解决问题。

Kuoda等人在专利6,842,282中披露了一种前投影屏，它具有一个正面屏蔽薄片面对着用透光材料制成的观察侧。该正面屏蔽薄片有一个具备大量水平的平行的微小突脊的正表面，这些微小突脊有三角形的横切面，且每一个的上侧表面均覆盖一屏蔽层。该投影屏还包含一个后面的透光填充物层，它是用折射率和正面屏蔽薄片透光材料的折射率几乎相同的材料形成的。此外，在该透光填充物层的后表面的一平面内均匀的嵌置着透光玻璃球，并且该透光填充物层的后表面覆盖以白色反射粘附层。在该反射粘附层的后表面上涂附一层不透光的暗黑色薄膜。该正面投影屏具有大视角，即使在光照明环境中也不反射环境的图像并且能够显示具有高黑度和高对比度的高清晰度图像。不过显而易见，这种嵌置着玻璃球的多重分层投影屏成本很高且不便制造。并且正如所披露的，那些水平突脊只能减少从屏上方来的入射光束的背景干扰。当入射光束是从观察者的方向或从屏的其他侧边投射时，这些水平的突脊则无减少背景干扰的效果。所以，由于背景反射的减少受到限制，图像显示的对比度仅能得到部分改进。

专利申请登记公报20050128583披露了一种应用宽带投射接收表面的高对比度投射屏。这种投影屏的表面是用专门的表面制造工艺构成的，该工艺采用了在亚波长结构情形所用的合乎特定要求的材料区分方法，该亚波长结构的抛光，它乃是用于制作超波长结构的方法。然而，这种专门的制作方法需要特殊的加工设备和材料，也就大幅度地提高了成本和制作该投影屏的复杂性。