CN1770004A - 屏幕、具有该屏幕的图像投影系统以及制造该屏幕的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种接缝不明显的大面积投影仪屏幕以及生产该屏幕的方法。根据本发明的屏幕是通过将具有预定雾度值和近似各向同性地漫射进入光的表面漫射片和多个定向漫射片排列并粘接在一起而生产出来的。在这里，该定向漫射片对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果。结果，即使当利用分割为多个区域的定向散射片形成大屏幕时，由于表面漫射片的漫射作用，也难于在视觉上识别出各分割区域间的边界，进而使更自然的图像投影成为可能。

Description

屏幕、具有该屏幕的图像投影系统以及制造该屏幕的方法

技术领域

本发明涉及一种在其上投影来自高亮度CRT、液晶投影仪等的光学图像的屏幕，具有该屏幕的图像投影系统，以及制造该屏幕的方法。

背景技术

图像投影系统例如投影仪装置，通过利用高亮度CRT、液晶投影仪等投影光学图像而显示图像，它们可以简单且容易地在大屏幕上显示高清晰度图像，因此以多种方式被用作多个用户之间的信息通信工具。例如，如JP 11-52107 A中所公开的，利用在屏幕的表面上涂覆白色材料或反射膜的结构，可改善用在这种图像投影系统中的传统屏幕的光利用效率，并且通过整个屏幕表面的珠状物分布所引起的光漫射来增加屏幕对于多个观看者的可见度。可替换地，如JP2002-169224 A中所描述的，通过为屏幕表面提供定向反射的结构，例如双凸透镜，则让多个观察者观看一个图像显示器成为可能。

此外，存在一种大屏幕，其图像区域通过在一个平面内排列多个屏幕而增加。

然而，这种通过将多个区域接合在一起而实现的大屏幕具有各区域之间接缝明显的问题，由此削弱了投影图像的自然度，因此不可能完成高品质图像投影。而且，将多个区域接合在一起来制造大屏幕很困难。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于投影仪的屏幕，利用该屏幕，即使当通过将屏幕构造元件分割为多个区域来增加图像面积时，也能无明显接缝地投影自然的图像，同时可以保持方向性、宽视角特性以及高图像亮度。本发明的另一目的是提供一种能以低成本制造具有高精度的投影仪屏幕的制造方法。

根据本发明的屏幕是通过从观看者的视点侧以表面漫射片和定向漫射片的顺序将其接合在一起来构建的，其中表面漫射片在其表面近似各向同性地漫射入射光，定向漫射片对于以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对于从其它方向入射的光具有较小的散射效果。表面散射片具有不分割的和单片的构造，而定向漫射片具有被分割为多个区域的结构。利用这种结构，即使大屏幕是利用被分割为多个区域的定向散射片形成时，各分割区域之间的边界由于表面漫射片的漫射作用也变得难于在视觉上识别，进而更自然的图像投影成为可能。另外，在屏幕上适当地排列漫射特性调整过的、并被分割为多个区域的定向漫射片变得容易，并且改善投影图像的视角特性和亮度分布也成为可能。

附图说明

在附图中：

图1是示意性地示出根据本发明的屏幕的透视图；

图2是示出根据本发明的屏幕制造方法的步骤的流程图；

图3是在根据本发明的屏幕制造方法的接合剂施加步骤中使用的施加装置的示意图；

图4是在根据本发明的屏幕制造方法的切割步骤中使用的切割装置的示意图；

图5是在根据本发明的屏幕制造方法的接合步骤中使用的接合装置的示意图；

图6是示出根据本发明的屏幕构造的放大的横截面图；

图7是示出根据本发明的屏幕构造的另一放大的横截面图；

图8A和图8B各自是示意性地示出根据本发明的屏幕的透镜排列的平面图；

图9是示出在本发明中使用的定向漫射片的特性的曲线图；以及

图10是示出漫射表面片的雾度值(haze value)和定向漫射片的接合间隙之间的关系的曲线图。

具体实施方式

根据本发明的屏幕是显示投影光学图像的屏幕，它包括：近似各向同性地漫射入射光的表面漫射片：以及定向漫射层，其对于以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对于从其它方向入射的光具有较小的散射效果，其中该定向漫射层被分割为多个区域并且该表面漫射片被构建为在定向漫射层的多个区域之上延伸。可替换地，表面漫射片可构建为覆盖定向漫射层的多个区域。利用这种构造，定向漫射层的分割区域之间的边界由于表面漫射片的漫射作用而变得难于在视觉上识别，所以，更自然的图像投影成为可能。另外，对定向漫射层的多个区域的每一个给出适当的漫射特性也成为可能，所以容易地改善投影图像的视角特性和亮度分布也成为可能。

而且，定向漫射层的多个分割区域的每一个都与表面漫射片相接合。另外，在与光学图像的投影方向相反的一侧提供了光反射层。此外，在表面漫射片和光反射层之间提供了定向漫射层，并通过接合剂将它与光反射层相接合。可替换地，在漫射表面片和光反射层之间提供定向漫射层并通过接合剂将它与漫射片相接合。在这里，上述的接合剂的厚度在5μm至30μm的范围内。利用这种构造，构建没有接合皱纹并具有足够接合强度的屏幕成为可能。

而且，定向漫射层的多个区域被排列为使定向漫射层的相邻区域之间的每个间隙成为300μm或更小。利用这种构造，所获得的屏幕其各分割区域之间的边界不明显。此外，表面漫射片的雾度值在10％至70％的范围内。因此，使各分割区域之间的边界不明显，减少由于来自投影仪的镜面反射而导致的热点，以及投影自然的大屏幕图像都成为可能。

有可能引用以下方法作为上述表面漫射片的制造方法。通过在透明片上施加混合有漫射颗粒的紫外线固化树脂、并在进行加热时通过辐射紫外光将漫射颗粒固定到透明片上而形成表面漫射片。利用这种方法，能容易地调节表面漫射片的雾度值，从而使更自然的大屏幕图像的投影成为可能。

此外，根据本发明的图像投影系统包括：具有上述任一构造的屏幕和将光学图像投影到该屏幕上的光学图像投影仪。

此外，根据本发明的屏幕制造方法包括：把接合剂施加到在其表面近似各向同性地漫射进入光的表面漫射片的一个表面上的步骤；以及下述步骤，即，将表面漫射片固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，将多个定向漫射片排列并固定到第二台，这些定向漫射片对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果，然后将施加有接合剂的表面漫射片的表面和多个定向漫射片对齐并接合在一起；以及热处理步骤，用于在加压环境中将接合在一起的表面漫射片和多个定向漫射片加热。

可替换地，根据本发明的屏幕制造方法包括：接合剂第一施加步骤，用于将接合剂施加到近似各向同性地漫射进入光的表面漫射片的一个表面上；接合剂第二施加步骤，用于将接合剂施加到光反射片的光反射表面上；第一接合步骤，用于将表面漫射片固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，将多个定向漫射片排列并固定到第二台上，这些定向漫射片对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果，然后将施加有接合剂的表面漫射片的表面和多个定向漫射片对齐并接合在一起；第二接合步骤，用于将光反射片固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，将接合在一起的表面漫射片和多个定向漫射片排列并固定到第二台上，使得多个定向漫射片面朝上，然后将施加有接合剂的光反射片的表面和多个定向漫射片对齐并接合在一起；以及热处理步骤，用于在加压环境中将接合在一起的表面漫射片、多个定向漫射片和光反射片加热。

利用该制造方法，可获得均匀的接合强度，并且同时将相邻分割区域之间的每个间隙减小到200μm或更小。

(实施例)

在下文中，将参照附图来描述本实施例中的屏幕。图1是本实施例中屏幕的示意性排列透视图。参照图1，在该屏幕的图像投影部分中，表面漫射片1、定向漫射片2和光反射片3依序层叠并接合在一起。在本实施例中，定向漫射片2包括三个分割区域2a，2b和2c。分割区域的数目由屏幕的尺寸以及下文将描述的定向漫射片的特性来决定，因此并不是一定要求包括三个区域。

此外，该屏幕具有这样的构造，其中表面漫射片1、定向漫射片2和光反射片3是从观察者的视点侧以该顺序排列。适合于该屏幕的投影仪并不局限于使用CRT、液晶或是微镜装置作为是光调制元件的投影仪，还包括通过胶片等完成图像投影的普通投影仪。

在本实施例中，表面漫射片1、定向漫射片2和光反射片3被接合在一起且夹在支承框架4和压制框架5之间。在此构造中，支承框架4和压制框架5每一个都起到屏幕支撑基构件的作用。可替换地，表面漫射片1、定向漫射片2和光反射片3可被接合在具有足够机械强度的支撑基底上。在这种情况中，支撑基底起到屏幕支撑基构件的作用。支撑基底可夹在上述支承框架和压制框架之间。另外，漫射颗粒可散布在定向漫射片2中。

图8A和8B各自都示出了定向漫射片2的具体构造。定向漫射片2是具有交替地形成第一区域和第二区域的结构的条形透镜，其中第一区域在厚度方向上连续形成并具有低折射率，第二区域在厚度方向上连续形成并具有高于第一区域的折射率，定向漫射片2具有在厚度方向上引导光的功能。图8A是示意性地示出条形透镜的顶视图。在该附图中，图示了一个例子，其中第一区域和第二区域排列为它们的纵向方向平行于片的短边而延伸。如上所述，条形透镜具有这样的结构，其中高折射率层33夹在低折射率层34之间。可替换地，定向漫射片2是具有如下结构的柱状透镜，即，在平面上提供多个柱状结构，其中折射率高于其周边区域的区域在厚度方向上连续形成。柱状透镜具有在厚度方向上引导光的功能。图8B是示意性地示出柱状透镜的顶视图。在该附图中，图示了这样的结构，其中柱状透镜排列在一平面中，并且高折射率区域33被低折射率区域34环绕。条状透镜和柱状透镜不必要求按规则方式排列，且可按不规则方式排列。然而，当定向漫射片2利用条形透镜构建时，优选的是第一区域和第二区域的层叠方向被设置为平行或垂直于屏幕。

在根据本发明的屏幕中，条形透镜或是柱状透镜被排列为使得其光轴方向(下文称为“取向方向”)与投影仪投射的光学图像的光轴方向近似重合。也就是说，条形透镜或是柱状透镜被排列为在定向漫射片的平面中的视点侧向下倾斜。在此毋庸多言，定向漫射片可通过在透明支撑基构件上取向形成膜厚度约为1μm至20μm的薄透镜层或是柱状透镜层来形成。尽管未在图1中示出，支撑基底可被排列或接合在光反射片3外侧。通过以这种方式在光反射片3外侧排列支撑基底，可保护光反射片3使其免受外部机械压力、湿气等等并防止发生光反射能力的下降。

在图6和7中示意性地示出了根据本发明的屏幕的放大的结构以及进入光的状态。构成定向漫射片的条形透镜或柱状透镜包括如上所述的高折射率区域33和作为其周围区域的低折射率区域34。为了便于描述，在附图中示出了高折射率区域33和低折射率区域34之间的清晰的边界，尽管在渐变折射率柱状透镜的情况中在高折射率区域33和低折射率区域34之间并不存在这种清晰的边界。值得注意的是，在条形透镜的情况中，在垂直于图6和图7所在纸面的方向中并不存在这种折射率的差异。制造条形透镜或柱状透镜以使得其中心轴即光轴相对于胶片平面上的垂直线具有大约为0至70度的任意倾斜度是可能的。

例如可通过使紫外光经过已经受过渐变处理的光掩模辐射到由两种或多种光聚合化合物制成的液体反应层来制造定向漫射片，其中该光聚合化合物中已经混合有漫射颗粒并具有不同的折射率。此时，可通过改变辐射光的强度以及调节光聚合化合物中光聚合速度的差异来控制折射率分布。

当漫射颗粒混合到定向漫射片中时，所用的漫射颗粒其直径与条形透镜的宽度或是柱状透镜的直径相比足够小。使用其它的漫射颗粒，条形透镜或是柱状透镜的透镜功能会失去，另外，不可能有效地产生光聚合反应。典型地，优选的是漫射颗粒的颗粒直径为透镜层宽度或是柱状透镜直径的1/5或更小。

还可能通过调节辐射紫外光的角度来控制条形透镜或柱状透镜光轴的倾斜度。当如此做时，可通过凭借旋涂、浸渍等将光聚合化合物直接施加在支撑基构件上并固化所施加的化合物来获得定向漫射层，以及可通过将光聚合化合物施加到反应台或反应辊上、固化所施加的化合物并剥离已固化的化合物来获得定向漫射片。

在图6中，以进入光37和进入光38为例图示了从外侧入射到定向漫射片上的光的光路。投影到屏幕上的光入射到柱状透镜，该光具有在投影光学图像的发散的角中分布的不同进入角。在阶状折射率定向漫射片的情况中，象图6中示出的进入光光路，入射到高折射率区域33的光根据斯涅尔定律进一步朝向定向漫射片入射平面的法线侧折射。到高折射率区域33上的进入光入射到与低折射率区域34对齐的边界表面，当边界表面上的进入角大于临界角时，该入射的光被全反射。入射光由此被高折射率区域33和低折射率区域34之间的边界表面反复反射，向下引导，然后被光反射层35反射，向上引导，最后从定向漫射片的入射平面出射。这里，定向漫射片2和光反射片3通过接合层22接合在一起。接合层22有可能使用普通的环氧基或是丙烯基透明接合剂或是透明粘接剂。

通过凭借金属材料汽相沉积在片基构件36上形成光反射层35来获得光反射片3，金属材料例如是铝(Al)银(Ag)合金或是银(Ag)钯(Pd)合金，其在片基构件36上具有高反射性。对于光反射层35，可使用介电多层反射镜的膜，其中例如二氧化硅或氟化镁的低折射率材料，和例如氧化钛或氧化锆的低折射率材料的膜按预定的膜厚度交替层叠。

此处，从定向漫射片出射的光的输出位置和输出方向由定向漫射片的片厚度和入射到高折射率区域33的光的进入角和进入位置决定。图6中的光路37和光路38具有不同的输出角，在该角度上光被引导经过定向漫射片的内部部分然后再次从定向漫射片的表面出射。产生这种情况是因为光路37和光路38的进入角相同但彼此的进入位置不同。来自投影仪的投影图像是以不同的进入角和在不同的进入位置入射的。因此，投影图像要经受类似于以某个散射角在前表面上散射的动作。该散射角由高折射率区域33和低折射率区域34之间的折射率差或是折射率梯度、片厚度和柱状透镜的透镜直径决定。换言之，当定向漫射片的折射率差或是折射率梯度变大时，输出光的散射角也变大。同样，当定向漫射片的片厚度变厚、透镜半径变小、以及在片平面内柱状透镜的数量和密度增大时，雾度值变大。此外，当光的进入角超出一特定角度时，入射光直线传播并无散射地透射。进入光线被散射的进入角范围在下文被称为“散射进入角”，以及进入光线被直线传播且透射的进入角范围在下文被称作“线性透射角”。当不提供光反射层35时，以散射进入角入射的光将在透射通过片时被散射且将出射。这种情况相应于图1中省略光反射片3的情况，还相应于将投影仪安排在屏幕之后并且观察投影和透射光的背面屏幕的情况。

根据本发明的屏幕，可使用具有柱状透镜的定向漫射片，柱状透镜的透镜直径为1μm至500μm，并且透镜高度(定向漫射片厚度)为1μm至2mm。然而，当考虑到制造产量、光利用效率、易于加工等等时，则优选地将透镜直径设置为5μm至100μm，并且在用作片的时候将透镜高度设置为20μm至200μm。此外，有可能使用具有0.01至0.05折射率差的柱状透镜。另外，有可能相对于柱状透镜片平面上的垂直线来设置大约为0至70度的任意角度的倾斜角。当在支撑基底上形成定向漫射层并使用它时，有可能将定向漫射层的厚度减小到约1μm至20μm。

接下来，将参照图7来描述光以线性透射角入射到定向漫射片上的情况。在该附图中的构造与图6中的相同，所以在此省略对其的描述。进入光39以等于或大于散射进入角的较大进入角入射到定向漫射片的入射平面上。在这种情况中，到高折射率区域33的进入光被折射进入该片，向内穿入，并到达低折射率区域34的边界。然而在这种情况中，对于边界的进入角非常小，所以光不被全反射，而穿入到低折射率区域34。穿入到低折射率区域34的光再次进入高折射率区域33，并被在支撑基底36上形成的光反射层35反射，然后从定向漫射片的入射平面出射到外侧。这样做时，当由光反射层35反射的光的进入角在散射进入角范围内时，从入射平面出射的光被散射。另外，当由光反射层35反射的光的进入角在线性透射角范围内时，从入射平面出射的光被无散射地镜面反射。此外，当不存在光反射层35时，进入光39基本线性透射。

另一方面，在图6和图7所示的两种情况中的、其描述被省略的表面漫射片漫射进入光或是外出光。因此，通过展宽视角，表面漫射片降低了分割为多个区域的定向漫射片的接缝的可见度，展宽视角是通过增大来自投影仪的投影光和来自接缝的漫射光的漫射角而进行的。当表面漫射片的雾度值增大时，可见度的下降增大并且接缝变得更难于见到。然而在这种情况中，也降低了由定向漫射片2所拥有的定向性，这降低了屏幕前亮度。当表面漫射片的雾度值设置在约10％或更大时，获得了降低接缝可见度的效果，但当雾度值超过约70％时，定向漫射片的定向性显著降低。因此，优选地表面漫射片的雾度值设置在约10％至70％。

另外，表面漫射片还具有抑制热点的作用，热点是一种来自投影仪的光被镜面反射且直接进入观察者的视点并使观察者目眩的现象。尽管其还依赖于表面漫射片的表面光反射率，但是当表面漫射片的雾度值设置在约30％至55％时，表面漫射片有助于消除热点的作用。

由上可见，表面漫射片的雾度值设置在约10％至70％是足够的，并且雾度值最好设置在30％至55％。

如上所述，在本发明中使用的定向漫射片拥有优良的定向性，所以在光被散射和反射的视野方向中获得非常明亮和清晰的图像成为可能。另一方面，在光不被散射和反射的定向漫射片方向中，投影图像的亮度急剧降低并削弱了可见度。表面漫射片和漫射颗粒具有通过补偿这种由定向漫射片的高定向性引起的窄视野角度特性而展宽视野角度的作用。

图9示出了在本发明中使用的定向漫射片的光透射特性。这些特性相应于将根据本发明的屏幕用作背面屏幕的情况。应该注意到，没有漫射颗粒混合到定向漫射片中。在图9中，水平轴代表到定向漫射片的光的进入角，而垂直轴代表以每个进入角透射的光的强度。图9中的特性曲线40指示在取向方向为0度的情况中定向漫射片的特性，而特性曲线41指示在取向方向为α度的情况中定向漫射片的特性。应当注意的是，测量是在大气中进行的。

特性曲线40示出了在角度为±β处，对于该定向漫射片而言，光强度基本上变为零。当进入角在-β至+β的范围内时，光被反射和透射，并且当进入角的绝对值等于或大于β时，光被无散射地线性透射。换言之，在透射的情况中，-β至+β范围内的进入角是散射进入角，而该范围之外的进入角是线性透射角。在本说明书中，为了便于理解，角度β被称为“散射进入角”。应当注意的是，当漫射颗粒混合到定向漫射片中时，由于漫射颗粒的光漫射，即使在进入角β处透射率也不变为零。

另一方面，特性曲线41示出了当柱状透镜的取向方向倾斜α度时，与取向方向为零度的情况比较，散射进入角的范围移动α度。在这种情况中，散射进入角的角宽度基本上不改变，并且散射进入角的范围在(α-β)至(α+β)的范围内移动。因此，在图9中，以角α入射的光在透射时被散射，而以角-α入射的光被无散射地线性透射。因此，有可能通过相对于屏幕将来自投影仪的投影图像的光轴倾斜α角度地照射该光学图像以及通过把该投影图像的发散的角设置为±β，而获得具有宽视野角的明亮图像。

接下来，将利用图9来描述被应用到根据本发明的投影仪屏幕的定向漫射片的特性，该投影仪屏幕被用作反射型屏幕(前屏幕)。

首先，将考虑取向方向设为0度时的特性曲线40的情况。在这种情况中，从投影仪投射并以β至-β角入射的光被投影仪屏幕的光反射层反射和散射。然而，当设γ为一个大于β的角时，以进入角γ入射的光被镜面反射而不被散射。因此，具有等于或大于β的进入角的外部进入光不对投影图像产生任何影响，因此获得具有良好图像质量的投影图像成为可能。

接下来，将考虑定向漫射片的取向方向倾斜α角度时的特性曲线41的情况。从投影仪投射的其进入角在(α-β)至(α+β)范围内的光学图像被散射和反射。此外，从投影仪投射的其进入角在(-α-β)至(-α+β)范围内的光被光反射层反射，沿着与进入角在(α-β)至(α+β)范围内的光的光路类似的光路前行，然后被表面散射并出射。换言之，存在上述两个角度范围，在其中光被屏幕散射。另一方面，以这两个散射进入角范围以外的角入射的光被光散射层散射，但被定向漫射片线性反射。因此，以这两个散射进入角范围以外的角入射的外部光对投影图像的影响很小，因此获得具有良好图像质量的投影图像成为可能。

可通过调节柱状定向漫射片的片厚度、柱状透镜的直径、柱状透镜的折射率差等等将β控制到假定在约为10至45的任意值。

现在，再次参照图1，可改变并设置由被分割为多个区域的、构成定向漫射片2a、2b和2c的层状透镜和柱状透镜的取向方向，以便以较宽的角度观察投影图像。特别是，通过倾斜在屏幕前方向中垂直或水平排列的屏幕定向漫射片的取向方向，有可能投影均匀自然的图像。

应该注意的是，图1仅示出了本发明的基本构造。换言之，具有与投影图像的像素节距(pitch)相同节距的黑条可被排列在定向漫射片的表面上。利用这种构造，有可能投影更明晰的图像。有可能通过印刷粘接剂来容易地形成黑条，粘接剂中混合有类似吸收光的着色剂的黑色染料、类似石墨的黑色颜料等等。黑条可在定向漫射片的任一表面上形成，但在图1所示的前屏幕的情况中优选地将黑条形成在与视点相反一侧的表面上，而在从图1所示的构造中省略光反射片的背面屏幕的情况中，黑条形成在与视点相同一侧的表面上。

而且，有可能使用所谓的百叶窗作为黑条，其通过沿垂直于透明丙烯酸板表面的方向形成层状的条纹图案而获得，该条纹图案中混合有吸收光的颜料或色素。吸收一般使用石墨粉末作为吸收光的颜料。百叶窗起到黑条片的作用，其中黑色区域和透明区域在面内方向以层方式交替层叠。应该注意的是，即使当黑条的节距是像素节距的几倍到几十倍大时，与不提供黑条的情况相比，可见度也得到改善。

此外，当投影仪5的图像调制元件是诸如液晶元件的偏振元件时，通过将偏振片附于表面漫射片1的视点侧的表面上，有可能提高投影图像的对比度。在这种偏振投影仪的情况中，光学图像被投影为相对于特定方向偏振的光。因此，当偏振片的偏振轴与投影光学图像的偏振方向对准时，抑制了来自偏振投影仪的投影图像的光学损失，但是从视点9一侧入射到屏幕上的外部光有一半被偏振片吸收，所以对比度提高。应该注意的是，当用偏振投影仪投影彩色图像时，仅当RGB图像的偏振方向相同时该效果才变得显著。

在下文中，将参照附图来描述根据本发明的屏幕的制造方法。将基于图2来描述具有图1所示构造的屏幕的制造方法。也就是说，图2是该屏幕制造方法的流程图。该制造方法包括：接合剂第一施加步骤6，用于将接合剂施加到表面漫射片1的一个表面上；表面漫射片切割步骤7，用于将表面漫射片1切割为预定尺寸；接合剂第二施加步骤9，用于将接合剂施加到光反射片3的光反射表面上；光反射片切割步骤10，用于将光反射片3切割为预定尺寸；定向漫射片切割步骤8，用于将定向漫射片2切割为预定尺寸；第一接合步骤11，用于将表面漫射片1固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，将定向漫射片2排列并固定到第二台，并通过转动/平行移动第一台和第二台来将施加有接合剂的表面漫射片1的表面和定向漫射片2对准并接合在一起；第二接合步骤12，用于将光反射片3固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，并将接合在一起的表面漫射片1和定向漫射片2排列并固定到第二台，使得定向漫射片2朝上，然后通过转动/平行移动第一台和第二台，将施加有接合剂的光反射片3的表面和定向漫射片2对准并接合在一起；热处理步骤13，用于在加压的大气中加热接合在一起的表面漫射片1、定向漫射片2和光反射片3；以及组装步骤14，用于将已热处理过的表面漫射片、定向漫射片和光反射片附接到支撑基元件上。

首先，将参照图3来描述表面漫射片接合剂施加步骤6和光反射片接合剂施加步骤9。图3示出了在表面漫射片接合剂施加步骤6和光反射片接合剂施加步骤9中使用的装置的例子。该装置移动传送台16a和16b上的片15，这里传送台16a和16b安置在底座17上，并在片15的表面上施加接合剂。片15为表面漫射片1和光反射片3。这里，在许多情况下，片15以滚动的方式由未示出的原材料辊供给。来自原材料辊的片在传送台16a和16b上通过馈送辊18a和18b沿箭头方向的旋转以设定的恒定速度移动。

此外，在馈送辊18a和18b后面，安排有用于施加接合剂的第一施加辊20和第二施加辊21。第一施加辊20和第二施加辊21沿箭头方向转动，并且使馈送辊18a和18b的切向速率和第二施加辊21的切向速率严格一致。接合剂供给喷嘴19将恒定的接合剂供给量提供到第一施加辊20上。接合剂供给喷嘴19具有稍宽于施加宽度的狭缝形供给孔，其提供接合剂并以近似均匀的层厚度将其施加到接合剂第一施加辊20的表面上。通过调节接合剂的挤压力和狭缝宽度，可获得适当的接合剂供给量。然后，接合剂22从第二施加辊21传送并施加到片15上，该第二施加辊被提供为与片15以预定的距离间隔开。

另外，调节第一施加辊20和第二施加辊21之间的间隔以使辊20和21带着二者之间的接合剂转动，并且使接合剂以均匀的层厚度从第一施加辊20传送到第二施加辊21。可通过适当地选择第一施加辊20和第二施加辊21之间的设置间隙、辊的表面材料和接合剂的粘性，来调节传送到第二施加辊21的接合剂的层厚度。还可通过适当地选择片15和第二施加辊21之间的设置间隙、辊的表面材料和接合剂的粘性，来调节传送并施加到片15的接合剂的层厚度。更具体地说，通过使用由是一种弹性材料(例如橡胶基树脂或是聚合物弹性体)的辊表面材料制成的辊来将接合剂传送并施加到片15上，同时改变第一施加辊20和第二施加辊21之间的间隙以及片15和第二施加辊21之间的间隙，测量层厚度、并调节各辊的间隙以使层厚度呈预定值，可获得以所需层厚度施加接合剂22的条件。

为了防止灰尘等粘附到表面上以及丧失粘附力或是使表面产生裂缝的情形发生，要在具有高空气洁净度的空间中施加接合剂22并将其很快地送到下一步骤。然而，取决于制造环境或是步骤状况，还存在着一种情况，即在下一步骤之前有灰尘会粘附到接合剂上的危险。为了解决这个问题，在施加辊之后安排了保护片接合辊23，并且在接合剂22的表面上放置了保护片24。使用具有带接合剂的低接合力的高聚物片作为保护片24。利用这种构造，在接合剂22施加之后片15的处理也变得容易。

一般地，使用粘合剂(adhesive agent)作为接合剂22。然而，当需要强接合力时，也可能使用热固化粘接剂(bonding agent)、紫外线固化粘接剂等等。然而当粘接剂用作接合剂时，不可能使用前述的保护片24，所以需要在粘接剂施加之后快速地将片15送到下一步骤。

此外，当紫外线固化粘接剂用作粘接剂时，在热处理步骤13之前或是过程中，必须要有紫外光辐射步骤。紫外光辐射步骤是用于通过辐射紫外光来使紫外线固化粘接剂凝固以及通过接合来完成固定的步骤。

另外，当使用热固化粘接剂时，在热处理步骤13中粘接剂被固化并完成接合。毋庸多言，当在屏幕构造中不使用光反射片时，接合剂第二施加步骤9被省略。

图3中示出的经过接合剂施加步骤的片再次以滚动的方式被卷起，或是实际上被送到下一步骤，也就是无需被卷起。以这种方式，在接合剂第一施加步骤6中，接合剂被施加到表面漫射片1并且保护片被放置到接合剂上。同样，在接合剂第二施加步骤9中，接合剂被施加到光反射片3的光反射面上并且保护片被放置到接合剂上。

接下来，将参照图4来描述表面漫射片切割步骤7、定向漫射片切割步骤8以及光反射片切割步骤10。图4是示意性示出在上述片切割步骤中使用的切割装置构造的侧横截面图。在图4中被切割的片25是其上已施加有粘合剂22和保护片24的表面漫射片、其上已施加有粘合剂22和保护片24的光反射片、以及没有经过表面处理的定向漫射片。

图4中所示的切割装置对在图3所示的接合剂施加步骤之后以滚动方式卷绕的片进行处理，或是对在与图3中所示的接合剂施加装置共用的传送台上传送的片进行处理。通过底座17上的传送台16a和16b上的馈送辊18a和18b，片25以预定的速度被输送。切割刀片26被安排在馈送辊18a和18b之后，并通过沿图中的箭头方向移动来切割片25。图中所示的切割刀片26是压力切割型切割刀片，但具有上刃口和下刃口的剪切型切割刀片也是可用的。另外，超声波切割机、激光切割机等等都是可用的。

切割刀片26进行切割的时间根据片25的输送速度进行调节，并使得有可能以预定的宽度切割片25。

表面漫射片和光反射片的切割宽度被设置成等于投影仪屏幕的垂直宽度或水平宽度，并根据分割区域的尺寸来设置定向漫射片的切割宽度。由切割的精度来确定定向漫射片的相邻分割区域的接合精度。通过将接合精度设置在约300μm或更小，定向漫射片的接缝不易被见到的接合成为可能。

以上述方式切割的片25堆积并存储在储料器27中。理所当然地，切割片25可被直接输送到下一步骤而不被存储在储料器27中。毋庸多言，当在屏幕构造中不使用光反射片时，光反射片切割步骤10被省略。

将参照图5来描述把以上述方式切割的各片接合在一起的步骤。图5A和图5B各是一张横截面图，其示意性地示出了在根据本发明的投影仪屏幕制造中使用的接合装置的构造，图5A是示意性示出在向该接合装置中放切割片时状态的侧面图，而图5B是示意性示出切割片接合时状态的侧面图。在图5A和图5B中，该接合装置包括：底座31，接合驱动部分30，上吸附板28，下吸附板29和CCD照相机32a和32b。在其上放置有片的上吸附板28和下吸附板29的表面中，建有多个抽气和吸附孔。通过将片放置在上吸附板28和下吸附板29上并经抽气和吸附孔吸出空气，片可被吸附并固定。可在强、弱两个等级之间切换空气吸附力。可在空气吸附力设为弱等级且片半固定的状态下实现各片的对准，然后在各片被定位之后通过将空气吸附力设为强等级来固定各片。

如图5A所示，在向该接合装置中放各切割片的时候，上吸附板28以铰接门的方式打开并与下吸附板29分离开。在图5A中，已经施加有接合剂22的漫射表面片或光反射片15被定位在上吸附板28上并被上吸附板28吸附和固定，多个定向漫射片2被定位在下吸附板29上并被下吸附板29吸附和固定。在吸附并固定之后，剥除上吸附板28上的片上的保护片。

此时，通过使定向漫射片2的各切割端表面彼此邻接，实现该片的多个分割区域的对准。因此，由在参照图4描述的片切割步骤中的片切割精度来确定定向漫射片2的各相邻分割区域的对准精度。

为上吸附板28和下吸附板29分别安排了CCD照相机32a和32b，并且在上吸附板28和下吸附板29的预定位置处拾取图像用于片位置的测量。根据来自CCD照相机的图像计算出的数值或图像信息，由未示出的位置调节机构或是通过人工操作在半固定状态下来实现被吸附板吸附的各片的对准。关于对准的参考点，每个片的顶点可被设为参考点，或者可在各片上印刷对准标记作为参考点。以上述方式定位的各片的参考点的坐标分别由CCD照相机32a和32b读取并被记录在未示出的该接合装置的控制电路的储存器中。

当以上述方式把各片固定到上吸附板28和下吸附板29上之后，接合驱动部分30启动。结果，如图5B所示，使上吸附板28转动并平行移动，把上吸附板28的片固定表面移到与下吸附板29的片固定表面相对，并且用预设的压力挤压各片。上吸附板28和下吸附板29的接合位置根据记录在上述控制电路存储器中的各片的参考点坐标来确定，并且通过由接合驱动部分30进行的位置控制来完成接合。

以上述方式，在该步骤中，片15和定向漫射片2通过接合剂22被接合在一起。当接合剂被用作粘结剂时，在该步骤结束的同时完成各片的接合。此外，当接合剂为热固化粘接剂或是紫外线固化粘接剂时，需要小心地将已经接合的片输送到下一热处理步骤或是紫外光辐射步骤以使各片不会是未对准的。

在此，毋庸多言，当屏幕构造不使用光反射片时，只进行将表面漫射片1和定向漫射片2接合在一起的第一接合步骤11，而省略了将光反射片3和定向漫射片2接合在一起的第二接合步骤12。

当表面漫射片1和光反射片3以这种方式接合到定向漫射片2的两个表面上之后，执行下面的热处理步骤13。

当热固化粕接剂用作接合剂时，为了固化粘接剂并完成接合，进行热处理步骤13。在该步骤中，根据粘接剂的类型和片的材料适当地变化加热温度，但在本实施例中，在大气压下以60℃至120℃施行5至30分钟的加热。可用分批式炉完成加热。可替换地，可使用带式炉完成加热。

另一方面，当粘合剂用作接合剂时，为了能去除含在接合剂中的气泡而进行热处理步骤13。更具体地说，利用能够施行增压的分批式炉，在气压已经增加到两个大气压的情况下，在30℃至50℃施行约10至30分钟的加热。这种处理的结果是，去除了粘合剂中留有的气泡并可获得整个片表面上的均匀粘附。

最后，以上述这种方式接合在一起的表面漫射片1、定向漫射片2和光反射片3在组装步骤14中被夹入并固定在支撑框架(支承框架4和压制框架5)中，于是屏幕的制造过程结束。

应该注意的是，在上述这些步骤之中的片切割步骤中，各片可被切割为具有相当大的外围尺寸。在这种情况中，在组装步骤14之前，利用与屏幕外围形状相同尺寸的矩形刀片精密切割外围。通过施行这种精密切割，有可能校正片在外围部分中的失准，去除易于发生接合错误的外围区域并提高屏幕质量。

利用上述的根据本发明的投影仪屏幕制造方法，均匀的片接合成为可能，其中各片之间的接合间隙已经被减小到300μm或更小并且接合不均匀性已被消除，这使制造高质量屏幕成为可能。

下面，将描述根据本发明的屏幕的具体例子。

(具体例子)

形成了图1所示的屏幕，其具有表面漫射片、定向漫射片和光反射片。对于定向漫射片，使用了层厚为70μm且直径为50μm的柱状结构的片。柱状结构的取向角设为零度。还有，对于光反射片，使用了通过将银(Ag)真空沉积到聚乙烯片的表面上而得到的厚度约200nm的片。

定向漫射片被分割为两个区域，并且改变了两区域间的接合间隙。也就是说，两个定向漫射片被粘接到光反射片上，两定向漫射片之间的间隙用显微镜的刻度来测量，然后将表面漫射片粘接到定向漫射片的表面上。在此例子中，分别利用雾度值为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％和90％的表面漫射片生产出样品。从距离屏幕30厘米的位置目视观察用上述方法生产出的屏幕的接合部分，并检查接缝是否能被看到。应该注意的是，选择具有一般视敏度的五个主体，并对于目视观察的概率采用多数判断结果。也就是说，采用五个主体中三个或更多人的判断。目视观察的结果在图10中示出。这里，水平轴代表在百分比基础上表面漫射片的雾度值，而垂直轴代表以μm为单位的各定向漫射片间的接合间隙测量值。还有，每个不能辨别出接合间隙的情况用符号“○”表示，而每个能够观察到接合间隙的情况用符号“×”表示。

根据图10可以获知，当表面漫射片的雾度值增大，接合间隙变得难于被见到。另外，可以获知，即使当表面漫射片的雾度值为70％或更小，当接合间隙为约300μm或更小时，也可防止看到接缝。另一方面，当表面漫射片的雾度值超过约70％时，定向漫射片不能有效地履行定向作用，所以屏幕前亮度降低了。还有，当表面漫射片的雾度值约为10％或更小时，这导致一种不可取的情况，即其中因为表面光的漫射作用很小而出现热点，并且接缝明显，除非片接合精度设置在约100μm或更小。因此，优选的是，表面漫射片的雾度值在10％至70％的范围内。

如上所述，根据本发明，可提供一种具有良好的视角特性和亮度特性的薄、重量轻且面积大的投影仪屏幕。利用根据本发明的屏幕，可改善投影系统的显示质量并实现投影系统的小型化和重量减轻。

此外，利用根据本发明的屏幕，即使在照明环境下的明亮房间中，也可获得具有良好可见度的大屏幕图像，并可在会议或是培训现场实现明亮并令人满意的演示环境。另外，可投影大且自然的图像，所以可改善电影院、小型剧场等中的剧场环境。另外，利用根据本发明的屏幕制造方法，能以低成本实现高品质和大面积的屏幕。

Claims (13)

1.一种显示投影光学图像的屏幕，包括：

一表面漫射片，其近似各向同性地漫射进入光；以及

一定向漫射层，其对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果，

其中该定向漫射层被分割为多个区域，并且该表面漫射片被构建为在定向漫射层的多个区域之上延伸。

2.根据权利要求1的屏幕，其中表面漫射片被构建为覆盖定向漫射层的多个区域。

3.根据权利要求1的屏幕，其中定向漫射层的多个分割区域的每一个都与表面漫射片相接合。

4.根据权利要求1的屏幕，还包括在与光学图像的投影方向相反一侧上提供的光反射层。

5.根据权利要求4的屏幕，其中定向漫射层被提供在表面漫射片和光反射层之间并被与光反射层相接合。

6.根据权利要求4的屏幕，其中定向漫射层被提供在表面漫射片和光反射层之间并被与表面漫射片相接合。

7.根据权利要求5或6的屏幕，其中接合剂的厚度在5μm至30μm的范围内。

8.根据权利要求1的屏幕，其中定向漫射层的多个区域被排列为使定向漫射层各相邻区域之间的每个间隙成为300μm或更小。

9.根据权利要求1的屏幕，其中表面漫射片的雾度值在10％至70％的范围内。

10.根据权利要求1的屏幕，其中通过以下方式来形成表面漫射片，即：向透明片施加混合有漫射颗粒的紫外线固化树脂，并在施行加热时通过辐射紫外光而将漫射颗粒固定到透明片上。

11.一种图像投影系统，包括：

一屏幕；以及

一光学图像投影仪，其将光学图像投影到该屏幕上，

其中该屏幕包括一表面漫射片和一定向漫射层，该表面漫射片近似各向同性地漫射进入光，该定向漫射层对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果，以及

其中该定向漫射层被分割为多个区域，并且该表面漫射片被提供为在定向漫射层的多个区域之上延伸。

12.一种屏幕制造方法，包括以下步骤：

将接合剂施加到近似各向同性地漫射进入光的表面漫射片的一个表面上；

将该表面漫射片固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，将多个定向漫射片排列并固定到第二台，这些定向漫射片对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果，将施加有接合剂的表面漫射片的表面和多个定向漫射片对准并接合在一起；以及

在加压的大气中对接合在一起的表面漫射片和多个定向漫射片加热。

13.一种屏幕的制造方法，包括：

第一施加步骤，用于将接合剂施加到近似各向同性地漫射进入光的表面漫射片的一个表面上；

第二施加步骤，用于将接合剂施加到光反射片的光反射表面上；

第一固定步骤，用于将表面漫射片固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，将多个定向漫射片排列并固定到第二台上，这些定向漫射片对以预定角度入射的光具有较大的散射效果，而对从其它方向入射的光具有较小的散射效果，将施加有接合剂的表面漫射片的表面和多个定向漫射片对准并接合在一起；

将光反射片固定到第一台，使得施加有接合剂的表面朝上，排列以及将接合在一起的表面漫射片和多个定向漫射片固定到第二台上的第二固定步骤，使得多个定向漫射片面朝上，然后将施加有接合剂的光反射片的表面和多个定向漫射片对准并接合在一起；以及

在加压的大气中对接合在一起的表面漫射片、多个定向漫射片和光反射片加热。

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