CN1670618A - 反射式屏幕装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射式屏幕，包括具有锯齿外观的基底、以及在该基底的各锯齿的一个边缘上的光吸收层。该基底由白色树脂组成，并且包括多个投影仪侧斜面以及非投影仪侧斜面，将投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面进行交替设置以形成锯齿外观。投影仪侧斜面被定向以使来自投影仪的成像光可以被入射到这些投影仪侧斜面上，而非投影仪侧斜面被定向以使来自投影仪的成像光不可以入射到这些非投影仪侧斜面上。光吸收层形成于基底的各非投影仪侧斜面上以吸收光。投影仪侧斜面将成像光从投影仪反射到该反射式屏幕的观看者的正前部。

Description

反射式屏幕装置

本专利申请要求于2004年3月15日提交的美国临时申请第60/552,720号和于2004年11月4日提交的美国非临时申请第10/980,339号的优先权，这些申请的全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于显示从投影仪投射的图像的反射式屏幕，以及一种安装有该反射式屏幕的反射式屏幕装置。

背景技术

传统上，存在着对通过短距离处以一定角度将图像投射到反射式屏幕而向位于屏幕正前部的观看者显示屏幕上图像的需求。当将通常使用的白色无光泽反射式屏幕用于该目的时，由于从短焦距投影仪投射的大部分成像光被反射至没有观看者的地方，因此不能向位于该反射式屏幕正前部的观看者提供均匀且明亮的图像。

例如，作为一种克服了上述缺陷的反射式屏幕，日本专利申请公开No.2000-347297和日本专利申请公开No.2000-241888披露了一种在反射面使用了全息元件的全息型反射式屏幕，其将所投射的成像光散射(diffuse，漫射)和衍射给观看者。此外，日本专利公开JP 1144805A披露了一种透明树脂面板，在该面板上形成遮光层，在此该面板的横截面具有通过交替设置的垂直面和倾斜面形成的锯齿外观，来作为一种减少设置在如汽车仪表前的透明盖上光的反射的技术。

然而，全息型反射式屏幕的全息元件具有色散的局限。因此，当投射包含预定波长范围的成像光(例如，来自投影仪的成像光)时，例如，由于全息元件的色散可能在屏幕周围出现色移。

而且，全息元件通过曝光感光树脂或所谓的曝光方法记录全息信息。当要使用的是曝光方法时，由于制造方法的局限而难以增加屏幕的尺寸。此外，为了获得在垂直方向和水平方向之间不同的可视角特性，需要多次曝光，这使得制造方法更加复杂。

此外，当将披露于日本专利公开No.11-44805的透明树脂面板使用于反射式屏幕时，存在这样一个问题，即，难以在锯齿形横截面上提供反射式屏幕所需要的反射性和散射性。

发明内容

因此，本发明的目的是解决前述问题。即，本发明的目的是提供一种具有高对比度、良好可视角、以及均匀亮度分布，便于制造大尺寸反射式屏幕的反射式屏幕。通过独立权利要求所述的组合，可以实现上述及其他目的。从属权利要求进一步限定了本发明的优点和示范性组合。

为了实现该目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于以相对于观看者成一定角度向基本垂直于反射式屏幕(即，观看者的正前部)的方向反射从投影仪所投射的成像光的反射式屏幕。该反射式屏幕包括：基底，由白色树脂组成，并且包括投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面，投影仪侧斜面被定向以使来自投影仪的成像光入射到投影仪侧斜面上，而非投影仪侧斜面被定向以使来自投影仪的成像光不入射到非投影仪侧斜面上，其中，将投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面进行交替设置以形成锯齿外观；以及光吸收层，该光吸收层吸收光，光吸收层形成于基底的各非投影仪侧斜面上，其中投影仪侧斜面将来自投影仪的成像光在基本上垂直于反射式屏幕的方向反射。

根据上述结构，入射角相对于屏幕小的成像光可以沿基本上垂直于该反射式屏幕的方向被反射，即，观看者的正前部，以及室外光，如室内照明，是可有效吸收的。因此，观看者可以观看到高对比度图像。

交替设置的投影仪侧斜面的倾角沿着从投影仪近侧向投影仪远侧的方向逐渐地变宽，以将成像光向基本上垂直于反射式屏幕的方向反射，入射角根据到投影仪的距离而互不相同。由此，在该屏幕上的亮度分布变得均匀，并且易于放大该屏幕的尺寸。

可以将投影仪侧斜面进行粗糙处理，以在反射入射像时散射入射成像光。从而，扩宽了由投影仪侧斜面所反射的成像光的可视角。

将非投影仪侧斜面和投影仪侧斜面进行交替设置以形成锯齿形，并且来自投影仪的成像光不入射到非投影仪侧斜面上。在非投影仪侧斜面上生成用于吸收光的光吸收层，并且该光吸收层吸收室外光，如室内照明。从而，改善了在投影仪侧斜面上反射的图像的对比度。优选地，光吸收层为黑色层。因此，可以很有效地吸收室外日光。

根据本发明的第二方面，提供了一种反射式屏幕装置，包括反射式屏幕、以及可进行以相对于观看者成一定角度投射成像光的投影仪。该屏幕包括：基底，由白色树脂组成，并且包括投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面，投影仪侧斜面被定向以使来自投影仪的成像光入射到投影仪侧斜面上，而非投影仪侧斜面被定向以使来自投影仪的成像光不入射到非投影仪侧斜面上，其中，将投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面进行交替设置以形成锯齿外观；以及光吸收层，该光吸收层吸收光，光吸收层形成于基底的各非投影仪侧斜面上，其中投影仪侧斜面将来自投影仪的成像光在基本上垂直于反射式屏幕的方向反射。从而，可提供一种具有与第一方面同样作用的反射式屏幕装置。

本发明的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。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的反射式屏幕装置的示范性结构；以及

图2是反射式屏幕的截面图。

具体实施方式

下面将根据优选实施来说明本发明，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示出了根据本发明的实施例的反射式屏幕装置10的示范性结构。反射式屏幕装置10包括反射式屏幕1及投影仪2。例如，投影仪2是一种短焦距投影仪。投影仪2从反射式屏幕1的观看者侧以一定角度投射成像光。例如，成像光从前方下部被投射至反射式屏幕1。所设置的投影仪2距反射式屏幕1约为0.3米至0.7米。反射式屏幕1将来自投影仪2的成像光向位于反射式屏幕1正前方的观看者反射。本文所用术语“反射”包含“镜反射”，还包含“漫反射”。

图2是一个实施例中反射式屏幕1的截面图。反射式屏幕1包括基底6，其具有锯齿外观；以及光吸收层4，位于基底6的各锯齿的一个边缘上。基底6由白色树脂组成，并且包括多个投影仪侧斜面3以及非投影仪侧斜面5，将投影仪侧斜面3和非投影仪侧斜面5进行交替设置以形成锯齿外观。投影仪侧斜面3被定向以使来自投影仪2的成像光可以入射到其上面，而非投影仪侧斜面5被定向以使来自投影仪2的成像光不可以入射到其上面。光吸收层4在基底6的各非投影仪侧斜面5上形成以吸收光。投影仪侧斜面3将来自投影仪2的成像光以基本上垂直于反射式屏幕1的方向反射，即，反射式屏幕1的观看者的正前部。

根据上述结构，诸如日光这样的遮蔽光可被有效地吸收，而具有该屏幕上小入射角α的成像光则可以基本上垂直于该屏幕表面的方向反射，即，观看者的正前部。因此，观看者可以观看到高对比度图像。

由于反射式屏幕1足够柔软，以便可以被卷成圆筒，因此它易于进行存放和携带。

投影仪侧斜面3反射光。投影仪侧斜面3将来自投影仪2的成像光以基本上垂直于反射式屏幕1的方向反射，即，观看者的正前部。投影仪侧斜面3进行粗糙处理(mat finished)，例如，进行粗糙化处理以便反射光时将成像光散射。由此，投影仪侧斜面3扩宽了成像光的可视角。进行粗糙处理的另一实例为光散射树脂涂层。该涂层通过喷涂、涂布、或浸涂等等完成。

另一方面，光吸收层4吸收来自外界的光，如室内的照明。由此，改善了投影仪侧斜面3反射的成像光的对比度。例如，光吸收层4为黑色层。因此，室外日光被非常有效地吸收。

将反射式屏幕1的投影仪侧斜面3和非投影仪侧斜面5进行垂直而交替地排列。特别地，如图2所示，各投影仪侧斜面3在图2中锯齿的下侧形成，而各非投影仪侧斜面5在图2中锯齿的上侧形成。因此，本实施例涉及的一方面为，在反射式屏幕1下前方设置投影仪2以在反射式屏幕1的正前部观看成像光。

然而，投影仪2的位置并不限于反射式屏幕1的下前方。例如，当投影仪2位于反射式屏幕1的上前方时，投影仪侧斜面3在图2中的上侧形成，而各非投影仪侧斜面5在图2中的下侧形成。可选地，当投影仪2位于反射式屏幕1的左前方或右前方时，投影仪侧斜面3朝向位于左前方或右前方的投影仪2，而非投影仪侧斜面5朝向使来自投影仪2的光不反射至非投影仪侧斜面5的方向。在这种情况下，沿着水平方向交替地设置投影仪侧斜面3和非投影仪侧斜面5。可选地，将投影仪侧斜面3和非投影仪侧斜面5沿着倾斜方向交替地设置，或具有在面3及光吸收层4上反射面形成的锯齿外观的圆周投影可以位于投影仪2的同心圆上。

此外，投影仪侧斜面3和非投影仪侧斜面5形成于反射式屏幕1的前表面上，该前表面上基底6的锯齿外观是可见的。尽管可以在反射是屏幕1的前表面上设置薄膜和/或保护材料，在这种情况下，优选地，在反射式屏幕1的表面上还是可以看到基底6的锯齿外观。与将比锯齿外观的高度厚的树脂层设置在反射式屏幕的表面上以使反射式屏幕1的表面平坦化的情况相比，被反射到观看者的来自投影仪2的成像光更多确定性。当在反射式屏幕1的表面上层压另一透明树脂时，由于不得不考虑透明树脂的折射率等，因此使投影仪侧斜面3的设计变得更困难。然而，根据本实施例，简化了投影仪侧斜面3的设计，上述问题将不会发生。

优选地，交替设置的投影仪侧斜面3的倾角沿着从投影仪2近侧朝向投影仪2远侧的方向逐渐地变宽，以将成像光均匀地向反射式屏幕1的正前方反射，其中入射角是根据距投影仪的距离而互不相同的。

下文中将进一步详细地描述投影仪侧斜面3和非投影仪侧斜面5的锯齿外观。相对于基准面20，投影仪侧斜面3之一的倾角β可以由成像光的倾角α确定，其中α+2β＝90[度]。此外，倾角α可以由投影仪2与反射式屏幕1之间的距离L以及光图像进入反射式屏幕1的垂直位置(下文中“垂直位置”将指的是“高度”)确定。

投影仪侧的倾角，即，倾角β，随着倾角α的变化而变化，以满足上述等式。例如，当倾角α从反射式屏幕1的底部至顶部逐渐变小时，倾角β逐渐变大以满足上述等式。由此，入射到整个反射式屏幕1的成像光可以被均匀地反射至观看者侧。

在该实施例中，投影仪2是一种短焦距投影仪，其中锯齿之一的倾角β(棱镜倾角β)为40度，两个锯齿之间的间距为300μm，屏幕尺寸为60英寸(914mm×1219mm)，且距离L为700.89mm。

此外，反射式屏幕的倾角β可以不考虑各锯齿的位置而为常数。例如，将整个反射式屏幕1的倾角β设定为一预定角度以反射成像光，该成像光以基本上垂直于反射式屏幕1的方向，即，观看者的正前部，入射至反射式屏幕1的中心。在这种情况下，尽管入射至反射式屏幕1周围的那部分的成像光反射至反射式屏幕1的外面，但是与现有技术相比所获得的图像足够明亮。

倾角β根据对反射式屏幕1所要求的对比度来设定。当倾角β值增加时，光吸收层4的面积将增加，而投影仪侧斜面3的面积将减小。因此，反射式屏幕1的对比度提高，而屏幕亮度降低。

相反，当倾角β减小时，光吸收层4的面积将减小，而投影仪侧斜面3的面积将增大。因此，整个屏幕的对比度降低，而整个屏幕的亮度增加。优选地，将倾角β设定为10度至60度。

基底6由热塑性树脂组成，优选地为弹性热塑性弹性体。可选地，可以将聚氨酯型树脂、聚烯烃型树脂、聚氯乙烯型树脂等用于基底6。

基底6还可以包括具有高反射因子的高亮度填料。特别地，还可以包含包括二氧化硅、氧化钛、云母、硫酸钡、氯化钡、铝等的高亮度填料。由此，投影仪侧斜面3的反射因子增加，并且改善了图像的亮度。此外，可以加入硬化剂、抗静电剂、防污剂、紫外吸收剂等作为添加剂。

根据本实施例的基底6将通过下述步骤制造。首先，制备白色聚氨酯型热塑性弹性体。接着，通过模涂布机(die coater)或类似的装置在载体材料7的表面上涂布聚氨酯型热塑性弹性体，该载体材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。接着，通过利用棱柱式滚轧模子(prism roll mold)的传热模制，使载体材料7上的树脂组合物具有锯齿形的横截面。

优选地，载体材料7是由诸如膜这样的柔韧性材料制成。例如，载体材料7为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、或类似物。

光吸收层4包括吸收光的填料和粘合剂树脂。光吸收层4中的填料为炭黑颜料、黑色着色物质等等，用于吸收自然光或白光。光吸收层4通过反向涂料机在基底6的非投影仪侧斜面5上涂布树脂组合物，并通过加热至100度干燥2分钟而形成，该树脂组合物是填料、作为粘合剂树脂的聚氨酯热塑性树脂、以及用于溶解聚氨酯热塑性树脂的稀释剂(例如，诸如乙二醇二丁醚、甲乙酮、以及甲苯这样的通用有机溶剂)的混合物。

另外，除了填料和粘合剂树脂外，光吸收层4还可以包括硬化剂、抗静电剂、防污剂、紫外吸收剂等。此外，可以通过代替反向涂布机的刮刀式涂布机(comma coater)、线锭涂布机(wire barcoater)等在光吸收层4上进行涂布。另外，光吸收层4的表面可以进行粗糙处理或磨砂处理。由此，由于通过散射减少了入射至光吸收层4上的室外光的镜反射，因此进一步改善了图像的对比度。

另外，当将上述高亮度填料加到基底6时，投影仪侧斜面3将被着色为白色或灰白色。在另一实施例中，铝淀积物或铝箔附着物可使投影仪侧斜面3具有金属光泽。

从前述解释显而易见，根据本发明的反射式屏幕1可以高对比度和良好可视角显示投影仪2所投射的图像。此外，屏幕上的亮度分布变得均匀，并且屏幕尺寸易于放大。

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 (5)

1.一种反射式屏幕，用于将从投影仪以相对于观看者成一定角度投射的成像光反射到基本上垂直于所述反射式屏幕的方向，即，所述观看者的正前部，所述反射式屏幕包括：

基底，由白色树脂组成，并且包括投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面，所述投影仪侧斜面被定向以使来自所述投影仪的所述成像光入射到所述投影仪侧斜面上，而所述非投影仪侧斜面被定向以使来自所述投影仪的所述成像光不入射到所述非投影仪侧斜面上，其中，将所述投影仪侧斜面和所述非投影仪侧斜面进行交替设置以形成锯齿外观；以及

光吸收层，所述光吸收层用于吸收光，所述光吸收层形成于所述基底的各所述非投影仪侧斜面上，其中

所述投影仪侧斜面将来自所述投影仪的所述成像光在基本上垂直于所述反射式屏幕的方向反射。

2.根据权利要求1所述的反射式屏幕，其中，交替设置的所述投影仪侧斜面的倾角沿着从所述投影仪近侧向所述投影仪远侧的方向逐渐地变宽，以将所述成像光向基本上垂直于所述反射式屏幕的方向反射，入射角根据到所述投影仪的距离而互不相同。

3.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，其中，将所述投影仪侧斜面进行粗糙处理，以在反射入射像时散射入射成像光。

4.根据权利要求1或2所述的反射式屏幕，其中，所述光吸收层为黑色层。

5.一种反射式屏幕装置，包括反射式屏幕、以及可进行以相对于观看者成一定角度投射成像光的投影仪，其中所述屏幕包括：

基底，由白色树脂组成，并且包括投影仪侧斜面和非投影仪侧斜面，所述投影仪侧斜面被定向以使来自所述投影仪的所述成像光入射到所述投影仪侧斜面上，而所述非投影仪侧斜面被定向以使来自所述投影仪的所述成像光不入射到所述非投影仪侧斜面上，其中，将所述投影仪侧斜面和所述非投影仪侧斜面进行交替设置以形成锯齿外观；以及

光吸收层，所述光吸收层用于吸收光，所述光吸收层形成于所述基底的各所述非投影仪侧斜面上，其中

所述投影仪侧斜面将来自所述投影仪的所述成像光在基本上垂直于所述反射式屏幕的方向反射。

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