CN101008777A - 一种高清信号显示背投屏幕 - Google Patents

Abstract

一种高清信号显示背投屏幕，包括光输入侧的透镜层和光输出侧的屏幕显像层两部分，透镜层为菲涅尔透镜层；屏幕显像层包括：一单柱状侧面的半圆柱状侧面，即其朝向透镜层的侧面为若干竖直的半圆柱状结构构成的半圆柱状表面，其另一个侧面为竖直平面；一黑光栅，为相互平行有一定间距的黑条纹，竖直或水平横向地设置在半圆柱状透镜层的另一个侧面竖直平面上；一微光管材料光学散射板，由输入和输出两个光滑竖直平面构成，其输入面与半圆柱状透镜层和黑光栅用透明装置连接；输出光滑竖直平面涂粗糙度为10－20微米的表面透明保护层。本背投屏幕可提高屏幕的亮度、对比度和分辨率。提高图像显示质量，增加光线的散射角度，同时，也使得组装工艺变得简单方便，并可以使后投影空间薄形化设计。微光管材料在显示屏幕上应用还具有节约电力能耗的作用。

Description

一种高清信号显示背投屏幕

技术领域

本发明涉及一种背面投影型屏幕，其可以适用于与各种投影成像光引擎结合使用，尤其在与LCOS、DLP、LCD等高清晰信号投影成像光引擎结合，能够显示出高清晰图像，本发明提供的背投屏幕还用于微显示背投电视机使用的背投屏幕和数据显示墙类及其它背投显示设备的背投屏幕技术领域。

背景技术

传统的背投电视或背投显示用背面投影屏幕，主要由保护板、双凸柱面透镜和菲涅尔透镜三部分组成，菲涅尔透镜具有发射平行光及减轻画面中心和周围亮度差的作用，双凸柱面透镜具有成像和改善视场角的作用，这种屏幕还带有黑条纹，相邻黑条纹之间具有一定间距。其上的黑条纹，可以反射周围环境光线，提高屏幕的对比度；与这种投影屏幕结合使用的成像光学引擎为阴极射线管CRT。

随着投影显示技术的发展，透射式液晶微显芯片LCD和数字微镜芯片器件DLP及硅基液晶反射芯片LCOS成为三大主流微显示器件，这三种高清晰投影成像器件使得图像更加清晰，色彩更加逼真。同时数字电视节目所呈现的影像越来越清晰，因此背投显示屏幕必须提高总体性能，才能满足数字高清信号的显示要求。

就传统的广播电视系统，如NTSC和PAL彩色电视机而言，上述的一般背投屏幕存在这样一个问题，即显示图像比较粗糙，特别是数字高清晰度的图像被投射在现有的屏幕上时，显示的图像会显得非常粗糙，屏幕表面看起来就像盖了一层细网，成像质量偏低，屏幕上的影像对比度较低，在外界光线较强的时候影像变白，锐度不足。又由于背投屏幕经常受到细小颗粒的摩擦，由于屏幕表面被磨擦使得上述问题会变得更加严重。

背投电视也逐步向薄型化发展，能够使背投电视机实现薄型化设计的背投屏幕更为重要。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种可以呈现高清晰度、实现色彩高保真再现的具有高对比度和锐度的数字高清信号显示用背投屏幕，

进一步地，本发明的目的在于提供一种高清信号显示背投屏幕，其具有抗细微颗粒摩擦性。

本发明再一个目的在于提供一种能够实现背投电视或背投拼接墙等的薄型化设计要求的高清信号显示背投屏幕。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种高清信号显示背投屏幕，包括光输入侧的透镜层和光输出侧的屏幕显像层两部分，

所述透镜层为菲涅尔透镜层；所述屏幕显像层从里向外包括如下几层：

一半圆柱状透镜层，其为单柱状侧面的半圆柱状侧面，即其朝向透镜层的侧面为若干竖直的半圆柱状结构构成的半圆柱状表面，其另一个侧面为竖直平面；

一黑光栅，为相互平行具有一定间距的黑条纹，竖直或水平横向地设置在半圆柱状透镜层的另一个侧面竖直平面上；

一光学散射板，该板的两个侧面为光输入侧和光输出侧的两个光滑竖直平面，其光输入面与半圆柱状透镜层的设有黑光栅的侧面用透明装置连接；

一表面透明保护层，其是在光散射板的该光输出侧面光滑竖直平面上涂设的透明材料保护层。

所述透明保护层的粗糙度为10-20微米。

所述透明保护层的厚度为10-20微米。

所述光散射板的一个优选技术方案是：所述光散射板是由微光管材料构成的，一系列的微光管管轴线基本垂直于光散射板板面排列，在微光管之间的缝隙和管子上包裹透明材料。

这种带有微光管材料的光散射板可以大大提高光线散射和透射，减少光线能量的损耗，节省电能，不发生光学干涉等。

所述微光管材料散射板是采用微米级光管固体粉末材料，添加到含有3％-5％四氯化碳光散射剂的透明材料甲基丙烯酸甲脂中，光管材料在甲基丙烯酸甲脂内部，管与管之间交联反应并规律排列，光管密度分布为光管直径与板材面积成正比。透明甲基丙烯酸甲脂材料全面包覆光管材料及管与管之间的缝隙，并固化成型双面光滑的具有一定厚度的微光管材料光学散射板，其厚度可以为0.5-6毫米。

微光管的加入重量：其与要制作的散射板的面积相关，其与微光管的截面积(管径)倍数为微光管的数量，再与单位数量微光管的质量相关联即可得到微光管的加入的重量值。

透明材料的加入重量：其与要制作的散射板的重量相关，由于微光管重量极小，故透明材料加入量基本上等于散射板的重量。

所述透明材料还可以是聚苯乙烯、聚碳酸脂。

所述微光管是截面5-50微米直径，长度150-200微米的微细固体粉末材料，并由入光口、出光口和管壁三部分组成。目前市售最小微光管材料截面直径为5微米。

本微光管散射板的制作方法是：将上述方法计算出的加入量的直径为5-50微米的微光管材料，加入到与散射板的重量对应量的融化成流态状的透明材料中，再将该混合物注入到预定大小、厚度的散射板模具腔中，在25-60℃下静置，直到凝固，从模具中取出即可。也可采用挤出机械成型。

所述透明装置为与光散射板材料折射率基本相同的透明粘接材料，可以是丙烯酸类透明粘接材料。

所述表面透明保护层由内层和外层组成。内层材料为有机硅透明涂料，优选的内层材料为国产牌号GTS-103硅树脂和醋酸铵的乙酸溶液均匀混合涂布形成，其原料比例按顺序为硅树脂∶醋酸铵∶乙酸为1∶2∶3，其醋酸铵的乙酸溶液误差为2％-5％。外层为氟塑料23-14材料与酮类或酯类溶剂按1∶10混合涂布形成，固化后表面粗糙度10-20微米。

内层和外层的厚度分别为：内层10-20微米，外层0.1微米。

所述菲涅尔透镜可采用同心圆型、同心离轴型、同心偏离轴型、同心椭圆型、直线型五种透镜轮廓中任一种。

本发明提供的高清信号显示用背投屏幕包括垂直排列的单柱状侧面的半圆柱状透镜层，黑光栅水平横直或垂直排列；用折射率基本相同的透明粘接材料与微光管材料散射板连接，并在微光管散射材料板另一侧面设置表面粗糙度为10-20微米的透明保护层。其中的柱状透镜层区别与现有技术的背投屏幕，变现有的双半圆柱状侧面的透镜层变为单柱状侧面，由此，可以提高屏幕的亮度和分辨率，实现高清的发明目的。黑光栅上的黑条纹如果是竖直设置，需要与柱状透镜层的半圆柱状表面对位设置，如果黑条纹水平设置，则在组装时可以不用进行对位，这样，可以将柱状透镜层的柱状表面的直径做得比较小，解决现有屏幕柱状表面间距较粗大无法匹配高像素显示要求的问题，提高图像显示质量，增加光线的散射角度，同时，这也使得组装工艺变得简单方便。微光管散射板具有使屏幕不发生光的干涉、色偏移和由周期性透镜阵列造成的衍射图案现象。

本发明提供的背投屏幕中使用的微光管材料散射板，其中的微光管对光线传输的全反射，使得本屏幕的光线能量的损耗减少。用低功率的光源，就可显示出高亮度的图像；使用光源功率降低，节约了电能。如用40英寸规格的屏幕，光源为80瓦的灯泡显示的屏幕亮度相当于使用120瓦灯泡现有屏幕的亮度，单机每小时可节约电能40瓦，整个行业如果采用本发明屏幕，节约的电能非常大。

通过采用不同透镜轮廓的菲涅尔透镜，可满足薄型化设计、增大垂直角度、提高屏幕边缘亮度、低成本等各种不同的需要。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为传统背投影装置结构示意图

图2为传统背投屏幕结构示意图；

图3为本发明的背投屏幕结构示意图；

图4为本发明背投屏幕中显像部分结构示意图；

图5为本发明背投屏幕中微光管散射板平面结构示意图；

图6为图5所示的微光管散射板中的一根光管中光线传输示意图；

图7为本发明背投屏幕中半圆柱状透镜层结构垂直排列结构示意图；

图8为本发明背投屏幕中黑光栅水平横直排列结构示意图；

图9为本发明背投屏幕中黑光栅垂直排列结构示意图；

图10为本发明背投屏幕中半圆柱状透镜结构层垂直排列而黑光栅的黑条纹水平横直排列组合结构示意图；

图10a为传统技术中双半圆柱状侧面的透镜层与垂直排列的黑光栅结合结构示意图，图中示出传统屏幕结构中水平视角情况；

图10b为本发明背投屏幕通过单柱状层面的透镜层与水平横直排列的黑光栅组合结构示意图，图中示出其水平视角情况；

图11为本发明背投屏幕中柱状结构垂直排列和黑光栅垂直组合结构示意图；

图12为本发明背投屏幕中的表面平滑层的一种结构示意图；

图13a、13b为本发明中同心圆轮廓的菲涅尔透镜轮廓的结构示意图；

图14a、14b为本发明中同心离轴型菲涅尔透镜轮廓的结构示意图；

图15a1、15a2为本发明中的左偏的同心偏离轴型菲涅尔透镜轮廓的结构示意图；

图15b1、1562为本发明中的右偏的同心偏离轴型菲涅尔透镜轮廓的结构示意图；

图16a、16b为本发明中的同心椭圆型菲涅尔透镜的轮廓结构示意图；

图17a、17b为本发明中的直线型菲涅尔透镜的轮廓结构示意图；

上述各图中的带有箭头的直线均表示光线的传输路径。

具体实施方式

本发明一般适用于LCOS、DLP、LCD等信号显示的背投电视机和背投数据显示墙等的高清信号显示或其它背投显示设备用背投屏幕。以便提高整个屏幕的清晰度、对比度和亮度的均匀性及背投空间的薄型化。

如图1所示为传统背投影装置结构示意图。其中的带箭头直线表示光线传输路径。

图像光线由彩色阴极射线管(CRT)01发出，经投影透镜02射出至带有倾斜角度的平面反光镜面04上，光线经镜面反射到背投屏幕03上，形成图像。

如图2所示为传统背投屏幕03结构图。光线经过菲涅尔透镜031后，经凸镜032聚焦到另一侧的发散凸镜面033上形成图像，再经屏幕保护板034射出呈现给观众。其中，黑光栅为垂直排列，与双柱状侧面的透镜层对位。

本发明提供的背投屏幕结构如图3所示，其为本发明背投屏幕的断面结构示意图：本发明背投屏幕30由菲涅尔透镜10和屏幕成像部分20共计两部分组成。屏幕显像部分20从里向外包括如下几层：

一半圆柱状透镜层11，其朝向菲涅尔透镜10的一个侧面具有若干竖直的半圆柱状表面构成的柱状表面，其另一个侧面为竖直平面，即其为垂直排列的单侧柱状透镜层；

一黑光栅12，为相互平行有一定间距的若干黑条纹，竖直或水平横向地设置在半圆柱状透镜层的另一个侧面竖直平面上；

一光学散射板13，由两个光滑竖直平面构成，其输入面与半圆柱状透镜层、黑光栅用透明装置14连接；输出侧光滑竖直平面涂布粗糙度为10-20微米的透明保护层。

光散射板是该光学散射板由微光管散射材料与透明材料交联反应并规律排列固化而构成的光学散射板，这种带有微光管材料的光散射板可以大大提高光线散射和透射，减少光线能量的损耗。

所述微光管材料散射板是采用微米级光管固体粉末材料，添加到含有3％-5％四氯化碳光散射剂的透明材料甲基丙烯酸甲脂中，光管材料在甲基丙烯酸甲脂内部，管与管之间交联反应并规律排列，光管密度分布为光管直径与板材面积成正比。透明甲基丙烯酸甲脂材料全面包覆光管材料及管与管之间的缝隙，并固化成型双面光滑的具有一定厚度的微光管材料光学散射板，其厚度为0.5-6毫米。

微光管的加入重量：其与要制作的散射板的面积相关，其与微光管的截面积(管径)倍数为微光管的数量，再与单位数量微光管的质量相关联即可得到微光管的加入的重量值。

透明材料的加入重量：其与要制作的散射板的重量相关，基本上等于散射板的重量。

所述透明材料还可以是聚苯乙烯；聚碳酸酯。

所述微光管是采用截面5-50微米直径，长度150-200微米的微细固体粉末材料，并由入光口、出光口和管壁三部分组成。微光管材料是市售可以得到的。目前市售最小微光管材料截面直径为5微米，可从华东理工大学化工学院购得，其产品名称为：微光管材料，型号可以是：SG。

本微光管散射板的制作方法是：将上述方法计算出的加入量的直径为5-50微米的微光管材料，加入到与散射板的重量对应量的融化成流态状的透明材料中，再将该混合物注入到预定大小、厚度的散射板模具腔中，在25-60℃下静置，直到凝固，从模具中取出即可。也可用挤出机械成型。

在具体实施例中，用直径为5-15微米、圆形截面，长度150-200微米材质的微光管材料加入含有3％的四氯化碳光散射剂熔融的甲基丙烯酸甲脂，在室温30℃的环境中注入散射板模具中定型，待凝固后取出。

所述透明装置为与光散射板材料折射率基本相同的透明粘接材料，可以是丙烯酸类透明粘接材料例如，为丙烯酸胶粘剂，国内型号为：S-40。

本背投屏幕的工作原理是：光线经过菲涅尔透镜10，投向柱状结构透镜层11和黑光栅12，穿过透明装置14汇聚到微光管散射板13内部的微光管接收侧16a上，光线在微光管16内部全反射，光线以非常低的损耗在微光管的输出侧16b上形成图像并透过表面保护层15显示图像。

背投屏幕中显像部分20的结构如图4所示，其为本发明的背投屏幕中显像部分20的结构图：微光管散射板13的输出侧面上采用涂布法设置粗糙度为10-20微米的平滑层15，另一输入侧面与透明材料层14一侧相邻，透明材料14另一侧与黑光栅12、半圆柱状透镜层11相连接，形成显像部分20。其中：柱状结构11提供聚集和散射光线的功能，黑光栅12的作用是提高整体屏幕的对比度，表面保护层15起防划、抗静电、低反射抗细微颗粒摩擦的保护作用。这种结构不仅提高了屏幕的清晰度和亮度，还降低了屏幕的生产成本。

微光管散射板的结构如图5所示，其为本发明的显像部分20中的微光管散射板的结构图：其包括微光管材料散射板的基板材料13a和微光管材料16。基板材料13a为透光性比较好的聚合物材料，常用的有聚苯乙烯、聚碳酸酯、甲基丙稀酸甲酯等。微光管16是采用高分子塑料材料经聚合而成的5-50微米直径的微细固体粉末材料，混合在上述透明材料中管与管之间交联反应并规律分布排列，其密度分布为光管直径和板材面积成正比。如图6所示，每个微光管由入光口16a、管壁和出光口16b组成，可有效的提高微光管的光聚集效率，并在出光口大面积散射，从而对光进行充分的全反射和低能耗传输，不被吸收。在混合排列的微光管之间会产生空隙17，应用中通过在空隙中分散光散射材料，透明材料内部含有光散射剂四氯化碳3％-5％，缓解了光及图像信号传输时遇到的亮度和视角的问题。使用微光管散射板同时还可以使屏幕不发生光的干涉、色偏移和由周期性透镜阵列造成的衍射图案现象。微光管是空心或实心的其为圆形截面，最好的选择是采用空心圆形截面或矩形截面微光管，这样可以尽可能减小空隙17，在本发明中采用圆形截面空心的光管材料。

图6显示出光线在单个微光管中的传输情况，在微光管16内部，光线经入口16a入射，经过微光管管壁内表面进行全反射传播后，由出口16b散射出。这样利用全反射进行光的传输可以对光进行有效的利用而不被吸收。微光管的直径可以设计为三种：40-50微米；20-30微米；10-20微米。三种不同光管材料的应用，经实验会产生不同数据的透光率和分辨率。见下表：

光管直径	板材规格mm	透光率	分辨率
				40-50微米	1200×900	86％	100线对/mm
20-30微米	1200×900	89％	100线对/mm
				10-20微米	1200×900	93％	120线对/mm

不同直径大小的微光管对于透光率和分辨率影响较大，因此本发明优选采用了直径≤15微米的空心微光管材料。其光管外经为5-15微米，壁厚1.5-15微米，内经3.5-10微米，其长度为150-200微米。

半圆柱状结构11为垂直排列，如图7所示。柱状结构越精密，屏幕的分辨率越高，图像越清晰。柱状结构11的设计间距T为≤150微米以下，以适应高清信号扫描线的要求，焦点D位于黑光栅外表面处。间距T的优选值为50-150微米之间。柱状结构垂直排列目的是为了聚集和散射投影光线，增加屏幕的亮度均匀性和水平视角。

如图8所示为黑光栅水平横直排列结构示意图：本发明中水平横直排列黑光栅12的目的是提高屏幕的对比度和背投屏幕的水平视角的作用。黑光栅采用狭缝式衍射光栅结构。设计的黑光栅的透光率范围为20％-80％之间，黑条所占整体比例范围为80％-20％之间。当黑白条占有比例为80％∶20％时，屏幕亮度最低，对比度最大；黑白条占有比例为20％∶80％时，屏幕亮度最高，对比度最小。黑光栅设计范围和加工精度对屏幕的亮度、对比度的技术参数将在本发明中有直接的影响关系。

如图9所示为黑光栅垂直排列图：黑光栅12垂直排列时，要求黑光栅中黑条的间距Ta和白条的间距Tb要满足半圆柱状结构凸镜的聚焦范围，即黑光栅应对位在半圆柱状结构焦点部分的区域以外20％-80％的范围，才能有效的聚集光线，增强屏幕的亮度。

前已述及，要提高屏幕的分辨率，使图像越清晰，则柱状结构就要越精密，那么，黑光栅的对位难度也就越大，而黑光栅横向设置就不需要对位，其制作更加简单。其对比度即黑光栅的黑白条间距的大小也可以根据使用需要而任意设计。

如图10所示为柱状结构11和黑光栅12水平横直排列组合结构图。由于黑光栅的水平横直排列，屏幕的水平视角显著增加。现与传统屏幕用图示对比说明：图10a为传统屏幕的水平视角散射示意图，当光线经凸镜032汇聚到焦点另一侧的散射凸镜D面射出时，光线最大散射角度为左右各45°的范围，超过这个角度，受到黑条033的阻隔，因而视角范围较小。而本发明中的黑光栅水平横直排列，水平视角不受黑条的阻隔，可在180°范围内散射由柱状结构凸镜聚集的光线。图10b为本发明屏幕水平视角散射图示，其中光线经柱状凸镜汇聚光线到焦点D1时，光线没有黑条的阻隔，可在水平180°范围内散射光线。因此，本发明提供的黑光栅水平横直设置的屏幕具有较大的观看视角。

如图11所示为柱状结构和黑光栅垂直排列组合结构图，当黑光栅12垂直排列时，要求黑光栅与柱状结构11要精确对位，黑光栅黑条12a精密对位于柱状结构的聚焦点D以外的范围，从而有效的提高了光线的集聚效率，产生高亮度的图像。黑光栅12的位置必须对应于柱状结构聚焦点以外的区域范围，对应位置不准确，将产生光学干涉，图像亮度降低。

如图12所示为表面保护层15，其也可称为表面平滑层：表面平滑层15由内层15a和外层15b组成，15a选材料为折射率1.45以上的透明材料，如：有机硅树脂(折射率1.54-1.58)等；15b选材料为折射率低于1.45以下的透明材料，如氟塑料23-14(折射率1.429-1.435)等。内层采用有机硅透明涂料，牌号GTS-103硅树脂和醋酸铵的乙酸溶液均匀混合涂布形成，其比例按顺序为1∶2∶3，其醋酸铵的乙酸溶液误差为2％-5％，经固化成型，厚度为10-20微米；15b是在固化的15a上涂布氟塑料23-14与酮类(丁酮)或脂类(丙稀酸酯)溶剂按1∶10混合涂布而成，经固化成型，厚度为0.1微米，表面粗糙度为10-20微米。在本发明中保护层材料15通过涂布方法直接制作在微光管材料散射板13的一侧面上，代替了现有技术屏幕中的保护板，降低了屏幕的成本。

菲涅尔透镜可以采用同心圆型、同心离轴型、同心偏离轴型、同心椭圆型、直线型五种透镜轮廓中任一种。

如图13a、13b所示为本发明中菲涅尔透镜的同心圆型轮廓图。同心圆型菲涅尔透镜是采用在同一平面上由大量的同心圆状棱镜式结构形成。在菲涅尔透镜10中，菲涅尔透镜的圆心10a在屏幕的中心位置，透镜环带以此中心环绕。画面比例为4∶3(见图13a)和16∶9(见图13b)两种类型，菲涅尔透镜的间距为50-120微米，菲涅尔透镜的焦距根据不同的规格和使用要求设计。

如图14a、14b所示为本发明中菲涅尔透镜的同心离轴型轮廓图。在菲涅尔透镜10中，菲涅尔透镜的圆心10a在屏幕的中心O向下的位置离轴，也就是离轴型菲涅尔透镜的圆心位置，左右居中，上下位置在屏幕中心线向下的方向离轴，画面比例也为4∶3(见图14a)和16∶9(见图14b)两种类型。菲涅尔透镜的间距为50-300微米，离轴距离、焦距可根据不同使用要求设计。这种设计可缩短后投影距离，接受更陡角度的光线，减小入射光线反光镜角度，从而使背投影空间薄行化。

例：40英寸屏幕，投影物镜的投影距离为850厘米，当加一块倾斜角度为30度左右反光镜折射后，其空间可以缩短40-50％，其后距离为40厘米。如果要求后空间为20厘米，既要求在原40厘米上再缩短20厘米。这时使反光镜倾斜角度变小，约为10-15度，就可以满足20厘米的要求。但当倾斜角度变化后，其图象位置比原屏幕低10厘米(比如)左右，也就是图象高度不能充满整个屏幕，屏幕上部10厘米部分无图象。因向下离轴菲涅尔具有提高图象的能力，因而根据图象位置距离而定出菲涅尔透镜的离轴距离为10厘米(比如)左右。这样使用离轴菲涅尔透镜就可以使后空间变小，使背投影空间薄行化。

如图15a1、15a2、15b1、15b2所示为本发明中菲涅尔透镜的同心偏离轴型轮廓图。在菲涅尔透镜10中菲涅尔透镜的圆心10a在屏幕的中心O向下和左(见图15a1、15a2)或右(见图15b1、15b2)的位置偏离轴，画面比例也为4∶3和16∶9两种类型。菲涅尔透镜间距为50-500微米，离偏轴距离和左右方向及焦距根据后投影距离和屏幕规格的不同而使用不同的数据。这种设计可缩短后投影距离，接受偏离角度投影(斜向投影)和更陡角度的光线，减小光线反射镜角度，使背投影空间薄行化。偏离轴菲涅尔的偏离距离要根据光源的偏离位置方向和距离确定其偏离方向和距离，如果光源偏离屏幕中心左方向，其透镜偏离方向为中心向左偏离同样的距离；偏离右方向，其透镜偏离方向为中心方向右偏离同样的距离，其离轴距离方式同离轴型菲涅尔透镜。

如图16a、16b所示为本发明中菲涅尔透镜的同心椭圆型轮廓图。在椭圆菲涅尔透镜10中菲涅尔透镜的圆心10a在屏幕的中心O位置，画面比例也为4∶3(如图16a)和16∶9(如图16a)两种类型。透镜环带不以同心圆的环绕方式环绕，而是按椭圆环带环绕，菲涅尔透镜间距为50-300微米，其长轴为屏幕的1/2的宽度，短轴为屏幕的1/2高度。这种类型的设计可以提高背投屏幕的垂直角度，适用于背投拼接墙和墙挂式背投电视类或宽比例画面装置使用。

如图17a、17b所示为本发明中菲涅尔透镜的直线型轮廓图。屏幕的比例在水平方向更宽，如画面比例为16∶9(如图17b)，必须使屏幕水平边缘的光通量不低于中心光通量的80％，直线型菲涅尔透镜同圆形菲涅尔透镜功能一致，具有将光束向内分别移向垂直面和水平轴方向，减少中心和边缘的亮度差功能，其间距为50-300微米。画面比例也为4∶3(如图17a)和16∶9(如图17b)两种类型。并且直线型菲涅尔透镜的加工比圆形菲涅尔透镜加更容易，制造成本也比圆形菲涅尔透镜低。

实验一：在屏幕显像部分中，微光管散射板面积1200mm×900mm，厚度1毫米，其透光率为92％。内部为使用直径15微米的微光管材料。半圆柱状结构间距为150微米，黑光栅采用水平横直排列，黑白条占有比例范围为50％∶50％。菲涅尔透镜部分采用同心圆轮廓类型，其厚度为2毫米，间距为100微米，中心透光率为86％。

实验二：在屏幕显像部分中，微光管散射板面积1200mm×900mm，厚度为1毫米，透光率为92％，内部为使用直径15微米的微光管材料。柱状结构间距为150微米，黑光栅采用水平横直排列，黑白条占有比例范围为70％∶30％。菲涅尔透镜部分采用同心圆轮廓类型，其厚度为2毫米，间距为100微米，中心透光率为86％。

实验三：在屏幕显像部分中，微光管散射板面积1200mm×900mm，厚度为1毫米，透光率为92％，内部为使用直径15微米的微光管材料。柱状结构间距为150微米，黑光栅采用水平横直排列，其黑白条占有比例范围为30％∶70％。菲涅尔透镜部分采用同心圆轮廓类型，其厚度为2毫米，间距为100微米，中心透光率为86％。

其实验目的为检验水平横置黑光栅比例范围不同对屏幕总体性能的影响，其数据为：

项目	实验一	实验二	实验三
				中心亮度	430cd/cm2	243cd/cm2	734cd/cm2
九点平均亮度	320cd/cm2	239cd/cm2	495cd/cm2
				对比度	80	91	67
均匀度	81％	86％	74％
				分辨率	120线对/mm	120线对/mm	120线对/mm

从上述数据中可以看出，黑光栅的黑白占有比例直接影响到屏幕的亮度和对比度，黑光栅黑条占有比例越大，屏幕亮度越低，对比度和均匀性越大。黑光栅黑条占有比例越小。屏幕亮度越高，对比度和均匀性越小。黑光栅占有比例对分辨率没有影响。

柱状结构间距采用150微米、菲涅尔间距采用100微米屏幕的分辨率达到120线对/mm，一般要求达到100线对/mm即可满足高清信号显示。

因而本发明背投屏幕具有较高的亮度、对比度、分辨率，可完全满足LCOS、LCD、DLP光引擎显示高清信号。

在本发明中微光管材料的应用，并利用微光管进行光的低能耗传输，对节约电能功耗，将产生较大的效果。同时采用微光管技术设计的背投屏幕，由于广泛的适用性，将会成为今后大尺寸影像显示背投屏幕的重要发展方向。

本发明的背投屏幕，还可以有其他各种不同的实施例，属于本发明的真实精神和范围的其他不同实施例均应包含在权利要求范围内。

Claims (11)

1、一种高清信号显示背投屏幕，包括光输入侧的透镜层和光输出侧的屏幕显像层两部分，其特征在于：

所述透镜层为菲涅尔透镜层；所述屏幕显像层从里向外包括如下几层：

一半圆柱状透镜层，其为单柱状的半圆柱状侧面，即其朝向透镜层的侧面为若干竖直的半圆柱状结构的半圆柱状表面，其另一个侧面为竖直平面；

一黑光栅，为相互平行有一定间距的黑条纹，水平横向或竖直地设置在半圆柱状透镜层的另一个侧面竖直平面上；

一光学散射板，该板的两个侧面为光输入侧和光输出侧的两个光滑竖直平面，其光输入面与半圆柱状透镜层的设有黑光栅的侧面用透明装置连接；

一表面透明保护层，其是在光散射板的该光输出侧面光滑竖直平面上涂设的透明材料保护层。

2、根据权利要求1所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述光学散射板是由微光管材料与透明材料交联反应并规律排列固化而构成的微光管材料散射板；和/或，

所述微光管材料散射板是包括光管微细固体粉末材料和含有光散射剂的透明材料，光管材料在透明材料内部，管与管交联反应后并规律排列，透明材料包覆光管材料及管与管之间的缝隙，并固化成型为双面光滑的具有一定厚度的微光管材料散射板，其厚度为0.5-6毫米。

3、根据权利要求2所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述微光管是空心，为圆形截面；每个空心微光管，由入光口、出光口和管壁三部分组成；或者，所述微光管为实心的；或者，所述微光管为矩形截面空心的所述微光管。

4、根据权利要求2-3其中之一所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述微光管是外径≤15微米，长度150-200微米的微光管材料；或者，

所述微光管为空心的，外径为5-15微米，管壁厚度1.5-5微米，内径3.5-10微米，长度150-200微米的微光管材料。

5、根据权利要求1所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述透明装置为与光散射板材料折射率相同的丙烯酸类透明粘接材料。

6、根据权利要求1所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述半圆柱状透镜层，其半圆柱状表面竖直排列间距为50-150微米，所述黑光栅黑条水平横向置放，面积占有范围为20％-80％。

7、根据权利要求1所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述菲涅尔透镜采用同心圆型、同心离轴型、同心偏离轴型、同心椭圆型、直线型五种透镜轮廓中任一种。

8、根据权利要求7所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述同心圆型菲涅尔透镜的间距为50-120微米；或者，同心离轴型间距为50-300微米；或者，同心偏离轴型的间距为50-500微米；或者，直线型的间距为50-300微米。

9、根据权利要求1所述的高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述表面透明保护层由内层和外层组成，内层材料为有机硅透明涂料；外层是氟树脂23-14材料，其表面粗糙度为10-20微米。

10、根据权利要求9所述高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述内层是由原料硅树脂和醋酸铵的乙酸溶液均匀混合涂布形成，其原料比例同前述名称顺序为1∶2∶3，其醋酸铵的乙酸溶液误差为2％-5％；所述外层是原料为氟树脂23-14材料与酮类或酯类溶剂按1∶10混合涂布形成。

11、根据权利要求10所述高清信号显示背投屏幕，其特征在于：所述内层和外层的厚度分别为：内层10-20微米，外层0.1微米。

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