CN1637588A - 反射式屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射式屏幕(10)，其包括用于反射入射光的铝膜反射层(20)、由粘合剂制成的下粘合层(18)、用于透射偏振光的偏振板(16)、由粘合剂制成的上粘合层(14)、以及内部分散地包含有散射剂的表面散射层(12)，该表面散射层用于透射一部分入射光及散射并反射另一部分入射光，并且上粘合层(14)分散地包含散射剂(30)。

Description

反射式屏幕

本专利申请要求于2003年12月25日提交的日本专利申请第2003-430942号以及2004年6月8日提交的日本专利申请第2004-170495号的优先权，将其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种反射偏振光的反射式屏幕。更具体地说，本发明涉及用于反射通过光学引擎投射的偏振图像的反射式屏幕。

背景技术

传统上，提供了一种反射式屏幕，其包括偏振板和表面散射层，它们通过粘合层按照一定顺序在经过辊轧的铝膜反射层上层叠。在这种反射式屏幕中，在铝膜反射层的表面上形成被称为“细线”(hairline)的微小线性不均匀部分，并且沿某一方向延伸。传统的反射式屏幕通过该细线来散射和反射光，从而改善屏幕的视角。

细线是表面的不均匀部分，其由辊轧而产生，由于该细线的存在而使得屏幕的水平方向和垂直方向的散射性能彼此不同。

此外，为了改善屏幕的散射性能，已知有加入光散射油墨层的技术，在该光散射油墨层中掺杂了一种散射剂(日本专利第2,953,289号)。

然而，如果铝膜通过辊轧而形成，则在铝膜反射层上将不可避免地产生细线，因而很难控制细线具有所需要的形状。因此，难以通过改善铝膜反射层的散射性能来改善屏幕的散射性能。另外，因为增加光散射油墨层的技术增加了屏幕中层的数量，从而存在生产成本昂贵的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种反射式屏幕，它能够克服上述伴随传统技术的缺陷。通过独立权利要求中所描述的各种组合可以实现上述和其他的目的。从属权利要求进一步限定了本发明的有利的和示范性的组合。

发明内容

为了实现这些目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于反射偏振光的反射式屏幕，包括：用于反射入射光的反射层；包含粘合材料的下粘合层；用于透射偏振光的偏振板；包含粘合材料的上粘合层；以及表面散射层，内部包含有散射剂，用于散射和透射一部分入射光，并在其表面上散射和反射另一部分入射光，所述反射层、所述下粘合层、所述偏振板、所述上粘合层、以及所述表面散射层从光源的相对侧以这种顺序进行层叠，并且所述上粘合层分散地包含散射剂。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于反射偏振光的反射式屏幕，包括：用于反射入射光的反射层；包含粘合材料的下粘合层；用于透射偏振光的偏振板；包含粘合材料的上粘合层；以及内部分散地包含有散射剂的表面散射层，用于散射和透射一部分入射光，并在其表面上散射和反射另一部分入射光，所述反射层、所述下粘合层、所述偏振板、所述上粘合层和所述表面散射层按照这种顺序从光源的相对侧层叠；并且所述上粘合层分散地包括散射剂。

在本发明的第二方面中，所述下粘合层可以分散地包括所述散射剂。

在本发明的第一方面和第二方面中，所述上粘合剂层和所述下粘合剂层中的至少一个可包括光吸收剂，并吸收一部分透射光。

在本发明的第一方面和第二方面中，反射式屏幕可以进一步包括介于表面散射层和上粘合层之间的吸收剂层，用于吸收一部分透射光。

可选地，反射式屏幕可进一步包括介于上粘合层和偏振板之间的吸收剂层，用于吸收一部分透射光。

可选地，反射式屏幕可进一步包括介于偏振板和下粘合层之间的吸收剂层，用于吸收一部分透射光。

可选地，反射式屏幕可进一步包括介于下粘合层和反射层之间的吸收剂层，用于吸收一部分透射光。

在本发明的第一方面和第二方面中，反射层可包括用于散射光的不均匀部分，而反射式屏幕可进一步包括介于下粘合层和反射层之间的增加反射层，该增加反射层包括银薄膜层，其高度低于不均匀部分(unevenness)的高度。

可选地，反射式屏幕可进一步包括介于下粘合层和反射层之间的增加反射层，该增加反射层包括介电多层膜，该介电多层膜包括低折射率膜和高折射率膜，高折射率膜的折射率高于低折射率膜的折射率，并且低折射率膜和高折射率膜交替层叠，满足等式λ/4＝n₁d₁＝n₂d₂，其中低折射率膜的膜厚度为d₁，高折射率膜的膜厚度为d₂，低折射率膜的折射率为n₁，高折射率膜的折射率为n₂，绿光的波长(550nm)为λ。

发明内容部分没有必要描述本发明的所有必要特征。本发明还可以是上述特征的从属组合。结合附图，通过下面对实施例的描述，本发明的上述和其他特征将更加显而易见。

附图说明

图1示出了反射式屏幕10的第一实施例的横截面图；

图2示出了反射式屏幕10的第二实施例的横截面图；

图3示出了反射式屏幕10的第三实施例的横截面图；

图4示出了反射式屏幕10的第四实施例的横截面图；

图5示出了反射式屏幕10的第五实施例的横截面图；

图6示出了反射式屏幕10的第六实施例的横截面图；

图7示出了反射式屏幕10的第七实施例的横截面图；以及

图8示出了反射式屏幕10的第八实施例的横截面图。

具体实施方式

下面将根据优选实施例来说明本发明，这些优选实施例的目的并不是用来限定本发明的范围，而只是举例说明本发明。实施例中所描述的本发明的所有特征及其组合并不一定是本发明所必需的。

图1-3示出了针对反射式屏幕10的各层的基本结构的横截面图。反射式屏幕10包括铝膜反射层20、下粘合层18、偏振板16、上粘合层14、以及表面散射层12，它们从光源的相对侧按照这种顺序进行设置。铝膜反射层20用于反射入射光。下粘合层18和上粘合层14由粘合剂制成。偏振板16透射偏振光。包含散射剂30的表面散射层12散射和透射一部分入射光，并在其表面上散射和反射另一部分入射光。

在图1所示的第一实施例中，上粘合层14在其内部分散地包括散射剂30。可选地，在图2所示的第二实施例中，代替上粘合层14，下粘合层18可分散地包括散射剂。因此，与传统的反射式屏幕相比，反射式屏幕10能够显示宽视角图像，而不会增加层数。

作为更优选的结构，如图3所示的第三实施例，上粘合层14和下粘合层18都分散地包括散射剂30。因此，可以将散射剂30添加到上粘合层14和下粘合层18中，使得上粘合层14和下粘合层18都具有散射剂30。因此，可以将添加至上粘合层14的散射剂30的量或添加至下粘合层18的散射剂30的量限制为一个阈值，如果添加的散射剂30超过该阈值，则由于内聚力，将产生较差的外观，例如条纹等。换而言之，通过添加散射剂30到上粘合层14和下粘合层18，可以使得反射式屏幕10具有所需要的散射性能，而不会产生较差外观，例如条纹等。

此外，下粘合层18具有一定含量的散射剂30，使得通过下粘合层18的偏振光的偏振光轴不发生改变。另一方面，上粘合层14中的散射剂30的含量高于下粘合层18中的散射剂的含量。因此，可获得较宽的视角，而不会降低投影仪投射的偏振图像的透射比。

举例来说，表面散射层12为包含散射剂30的透明树脂膜。就树脂膜而言，可以采用TAC(三乙酸纤维素)、聚丙烯、氯乙烯、丙烯、或聚碳酸酯，将散射剂30捏和到其中。例如，表面散射层12的厚度约为80μm。另外，通过诸如压纹工艺或涂布工艺这样的的防目眩工艺，使表面散射层12的表面具有一定的表面硬度和防目眩效果。在这个实施例中，将诸如掺杂有二氧化硅填料的防目眩涂布剂涂布到其中捏和有散射剂30的TAC上，从而制得表面散射层12。另外，在这个实施例中，表面散射层12的雾度值约为60。

将压敏型丙烯酸粘合剂用作上粘合层14和下粘合层18。就粘合剂而言，可以采用例如丙烯酸粘合剂、或氨基甲酸乙酯粘合剂、或聚酯粘合剂的高透光性粘合剂。优选地，上粘合层14和下粘合层18中的每一层的厚度约为30μm。

可以将染料偏振板用作偏振板16。对于偏振板而言，优选地，其偏振度等于或高于90％。在这个实施例中，使用的是碘偏振板，其偏振度为95％、厚度为120μm。偏振板16使得反射式屏幕10具有偏振屏幕的功能。换而言之，反射式屏幕10可挡住约一半的外部光，并透射来自投影仪的约100％的偏振光。因此，可以增加亮室条件下的对比度。

铝膜反射层20可以采用厚度等于或小于0.15mm、由坯料或板坯通过辊子制成的铝膜。具体地说，采用的是厚度为0.007mm的软铝膜。另外，通过在光源的相对侧将铝膜反射层20附着至基底材料22，来改善铝膜反射层20的加工性能(附着加工性能)。可将柔性树脂膜(例如50μm厚的PET膜)用作基底材料22。

将散射剂30添加到上粘合层14和下粘合层18中的至少一个中，同样也将其添加到表面散射层12中。在这个实施例中，就散射剂30而言，可以使用球形或不确定形状的、由硅氧烷、苯乙烯、或丙烯制成的高透光性填料。具体地说，可以使用平均粒度为5μm的球形硅氧烷珠粒。

其中分散有散射剂30的上粘合层14和下粘合层18按照如下方式形成。首先，将诸如硅氧烷、二氧化硅、苯乙烯或丙烯等的透明散射剂30与诸如丙烯酸粘合剂的透明粘合剂捏和，以生成散射粘合剂。使用诸如刮刀式(comma)方法这样的涂布工艺将这种散射(diffusion)粘合剂涂布到铝膜反射层20和偏振板16的表面上。

通过将散射剂30添加到表面散射层12、上粘合层14、和下粘合层18中的至少一个上，反射式屏幕10的散射性能得以提高，并且视角变宽。然而，由于散射性能的提高降低了峰值增益，因此优选根据反射式屏幕10所要求的视角和峰值特性，通过实验来确定各个适合的散射剂30的量。此外，进行加工时，添加到上粘合层14和下粘合层18中的散射剂30的添加量存在一个上限值。例如，如果丙烯酸粘合剂(基准试剂)的重量百分数为100的话，那么散射剂30的添加量被限定为1.5的重量百分数。如果添加量超过了这个极限，那么加工性能，也就是涂布加工性能将下降。

此外，添加到表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18中的各个散射剂30的量应该在一个阈值范围内。如果添加的散射剂30超过了这个阈值，那么由于内聚力，将产生较差的外观，例如条纹。添加量可分别通过上粘合层14和下粘合层18中的每一层的雾度值进行确定。例如，实验已经证实，当上粘合层14和下粘合层18中的每一层的雾度值小于80，更为优选的是其等于或小于70，由于散射剂30的内聚力引起的例如条纹的交叉外观不会产生。

此外，表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18中的每一个的雾度值不必像下面描述的实施例一样彼此相等。换而言之，只要在每一层中不产生由散射剂30的内聚力引起的例如条纹的较差外观，添加到表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18中的散射剂30就可以采用任意的组合。很明显，如果针对表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18的添加量的组合为任意的组合，那么反射式屏幕10的散射性能将得以提高。

下面将对散射剂30的粒度大小、表面散射层12的散射性能、上粘合层14的散射性能、和下粘合层18的散射性能之间的关系进行描述。当散射剂30、表面散射层12的粘合剂、上粘合层14的粘合剂、和下粘合层18的粘合剂中的每一个的反射率被调整为相同的值，并且当各个添加量的重量百分数恒定时，散射剂30的粒度越小，则表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18中的每一个的散射性能越高。换而言之，表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18中的每一个的雾度值增加，从而反射式屏幕10的散射性能得以提高。平均粒度的范围为1-20μm，优选为约5μm。随着粒度变大，上粘合层14和下粘合层18中的每一个的涂布加工性能下降。由于上粘合层14和下粘合层18中的每一个的厚度约为25-35μm，并且，例如，由于表面散射层12的厚度约为80μm，因此散射剂30的粒度必须足够小于该厚度。

另一方面，下面将对散射剂30的反射率、表面散射层12的散射性能、上粘合层14的散射性能、和下粘合层18的散射性能之间的关系进行描述。当散射剂30的粒度恒定、并且各次添加的重量百分比恒定时，如果散射剂30和表面散射层12的粘合剂之间的反射率差值越大，或者，如果散射剂30和上粘合层14的粘合剂之间的反射率差值越大，或者，如果散射剂30和下粘合层18的粘合剂之间的反射率差值越大，则表面散射层12、上粘合层14和下粘合层18中的每一个的散射性能也变得越大。换而言之，各层的雾度值变高，从而反射式屏幕10的散射性能得以提高。此外，散射剂30的反射率大约在1.4-1.6之间。例如，用作散射剂30的硅氧烷填料的反射率为1.42，用作粘合剂的丙烯粘合剂的反射率为1.47-1.49。

图4-8示出了增加光学功能层以改善反射式屏幕10的光学性能的附加实施例。图4-7示出了增加吸收剂层40以吸收一部分通过形成反射式屏幕10的一部分层透射的光的实施例。图8示出了加入增加反射层50以提高铝膜反射层20的反射率的实施例。这里，图4-8示出的实施例中上粘合层14和下粘合层18均包括散射剂30，而本发明的实施例并不限于这些实施例，也就是说，上粘合层14或下粘合层18都可以包含散射剂30。

图4示出的反射式屏幕10包括介于铝膜反射层20和下粘合层18之间的吸收剂层40。吸收剂层40包含光吸收剂，其由黑色染料或黑色颜料制成，同时具有粘合剂或胶粘物，并且，吸收剂层40通过涂布工艺而设置在铝膜反射层20的表面上。优选将黑色颜料用作光吸收剂，原因在于黑色颜料的光稳定性优于黑色染料。吸收剂层40的可见光透过比约为50-80％。吸收剂层40吸收诸如灯光这样的外部光，或诸如在屏幕中反射的多次反射光这样的散射光，因此，吸收剂层40能够从视觉上提高图像的对比度。下面将说明吸收剂层40提高视觉对比度所依据的原则。

吸收剂层40不仅吸收外部光和散射光，而且还吸收投影仪直接投射的白色图像和黑色图像，使得所吸收光的强度等于(100-透射比(％))％的强度。在这种情况下，由于人眼的特性，人们会感觉到图像的对比度增加。例如，如果白色图像的亮度为50，黑色图像的亮度为5，以及吸收剂层40的透射比为50％，那么在图像的光透过吸收剂层40后，白色图像的亮度变成50，黑色图像的亮度变成5。这里，已知可以用对应于物理量的对数函数表示人眼敏感量。这被称为韦伯-费克纳法则(Weber-Fechner Rule)，其表达为S(敏感量)＝Log P(物理量)+C。这里，如果假定C为零，上述物理量可被替换，如果物理量为100(白色图像)和10(黑色图像)，那么推出敏感量为1(黑色图像)和2(白色图像)。因此，敏感量的对比度表示为2∶1。另一方面，如果物理量是50(白色图像)和5(黑色图像)，则推出敏感量为1.7(黑色图像)和0.7(白色图像)。在这种情况下，敏感量的对比度为1.7∶0.7＝2.4∶1。换而言之，由于吸收剂层40的作用，敏感量的对比度为2∶1的图像的敏感量的对比度被提高至2.4∶1。

如图5所示，吸收剂层40可设置在偏振板16和下粘合层18之间。如图6所示，吸收剂层40可设置在上粘合层14和偏振板16之间。可选地，如图7所示，吸收剂层40可设置在表面散射层12和上粘合层14之间。只要吸收剂层40位于如图5-7所示的任意位置中，就可以实现同样的效果。

可选地，与如图4-7所示设置吸收剂层40不同，可以将光吸收剂分散在上粘合层14和下粘合层18中至少一部分，使得粘合剂吸收一部分透射光。在这种情况下，优选的是，将光吸收剂添加到上粘合层14或下粘合层18中，使得上粘合层14的可见光透射比或下粘合层18的可见光透射比约为50％-80％。如上所述，光吸收剂被分散在上粘合层14和下粘合层18的至少一个中，以吸收一部分透射光，从而实现与图4-7所示的吸收剂层40相同的效果，也就是说，可以获得提高反射式屏幕10的视觉敏感对比度的效果。

图8示出了反射式屏幕10的第八实施例的横截面图。在该实施例中，反射式屏幕10还包括介于铝膜反射层20和下粘合层18之间的增加反射层50，其厚度小于铝膜反射层20上所产生的不均匀部分(例如细线)的高度。增加反射层50提高反射率而不妨碍在铝膜反射层20上所产生的不均匀部分(例如细线)的光散射效应。例如，增加反射层50可以是银薄膜层。对于制备银薄膜层的方法，可使用溅射法或蒸镀法在铝膜反射层20上形成厚度约为1000的银薄膜。银的反射率约比铝的反射率高10％。试验结果表明，反射式屏幕的屏幕增益提高了约20％。包含氨基甲酸乙酯的透明树脂可以涂布银薄膜的表面。这样，可以防止银薄膜暴露在空气中并被腐蚀。

此外，增加反射层50可以是介电多层膜。该介电多层膜包括低折射率膜和折射率高于低折射率膜的折射率的高折射率膜，且它们交替进行层叠。满足这样的方程式λ/4＝n₁d₁＝n₂d₂，其中，低折射率膜的膜厚度为d₁，高折射率膜的膜厚度为d₂，低折射率膜的折射率为n₁，高折射率膜的折射率为n₂，以及绿光的波长(550nm)为λ。这样，图像的反射率可得以增加，并且，主要是位于图像的波长区域的中心处的绿光的反射率可得以增加。介电膜举例来说通过溅射法层叠在铝膜反射层20的表面上。介电多层膜举例来说具有以如下顺序排列的层结构：低折射率膜、高折射率膜、低折射率膜、和高折射率膜。MgF₂(氟化镁)是低折射率膜的一个实例，其折射率为1.38，CeO₂(二氧化铈)是高折射率膜的实例，其折射率为2.2。根据上述条件方程式，作为低折射率膜的实例的MgF₂的膜厚度d₁和作为高折射率膜的实例的CeO₂的膜厚度d₂表示如下：

d₁(MgF₂)＝550/4/1.38＝99.6nm

d₂(CeO₂)＝550/4/2.2＝62.5nm

此外，通过在满足上述条件表达式的膜厚度值的基础上控制各层的膜厚度，可以获得对入射角具有较小依赖性的增加反射层，也就是说，可获得具有较小的由于入射角引起的色差的增加反射层。根据实验，当将这样的介电多层膜设置成增加反射层50时，反射式屏幕10的反射率提高约10％。

从上述描述很容易知道，根据本实施例，可以低成本实现用于显示广角图像和明亮图像的反射式屏幕10。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于反射偏振光的反射式屏幕，包括：

反射层，用于反射入射光；

下粘合层，包含粘合材料；

偏振板，用于透射偏振光；

上粘合层，包含粘合材料；以及

表面散射层，内部包含有散射剂，用于散射和透射一部分入射光，并在其表面上散射和反射另一部分入射光；

其中所述反射层、所述下粘合层、所述偏振板、所述上粘合层、以及所述表面散射层从光源的相对侧以这种顺序进行层叠；以及

其中所述上粘合层分散地包含散射剂。

2.一种用于反射偏振光的反射式屏幕，包括：

反射层，用于反射入射光；

下粘合层，包含粘合材料；

偏振板，用于透射偏振光；

上粘合层，包含粘合材料；以及

表面散射层，内部分散地包含散射剂，用于散射和透射一部分入射光，并在其表面上散射和反射另一部分入射光；

其中所述反射层、所述下粘合层、所述偏振板、所述上粘合层、以及所述表面散射层从光源的相对侧以这种顺序层叠；以及

其中所述上粘合层分散地包含散射剂。

3.根据权利要求2所述的反射式屏幕，其特征在于，所述下粘合层分散地包含所述散射剂。

4.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，其特征在于，所述上粘合层和所述下粘合层中的至少之一分散地包含光吸收剂，并吸收一部分透射光。

5.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，进一步包括：

吸收剂层，介于所述表面散射层和所述上粘合层之间，用于吸收一部分透射光。

6.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，进一步包括：

吸收剂层，介于所述上粘合层和所述偏振板之间，用于吸收一部分透射光。

7.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，进一步包括：

吸收剂层，介于所述偏振板和所述下粘合层之间，用于吸收一部分透射光。

8.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，进一步包括：

吸收剂层，介于所述下粘合层和所述反射层之间，用于吸收一部分透射光。

9.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，其特征在于，所述反射层具有用于散射光的不均匀部分，并且所述反射式屏幕进一步包括：

增加反射层，介于所述下粘合层和所述反射层之间，所述增加反射层包括高度低于所述不均匀部分的银薄膜层。

10.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，进一步包括：

增加反射层，介于所述下粘合层和所述反射层之间，所述增加反射层包括介电多层膜，所述介电多层膜包括低折射率膜和折射率高于所述低折射率膜的折射率的高折射率膜，其中所述低折射率膜的膜厚度等于1/4的绿光波长，所述高折射率膜的膜厚度等于1/4的绿光波长，并且将所述低折射率膜和所述高折射率膜进行交替层叠，以及

其中满足方程式λ/4＝n₁d₁＝n₂d₂，这里，所述低折射率膜的膜厚度为d₁，所述高折射率膜的膜厚度为d₂，所述低折射率膜的折射率为n₁，所述高折射率膜的折射率为n₂，以及，绿光的波长(550nm)为λ。

Images