CN1804716A - 多层复合屏及带该多层复合屏的正投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正投影屏幕，该正投影屏幕具有一个反光材料层，该光材料层包括一个反光表面，在该反光表面上覆盖有一个偏光层。从而所述正投影屏幕能够把环境光线与投影机的光线区别开来，尽量多地吸收环境光线而尽量少地吸收投影机的有效光线，从而在实现较高增益的同时，获得很高的抗干扰度，这使得投影画面能够容易地获得接近或达到彩色显象管电视才能拥有的对比度和色彩层次感。

Description

多层复合屏及带该多层复合屏的正投影系统
技术领域
本发明涉及一种在正投影系统中使用的屏幕以及一种带该屏幕的正投影系统。
背景技术
投影系统是把影像投射到屏幕上形成可视画面的系统，屏幕是其终端元件。除屏幕以外的其它元件我们统称为投影器。屏幕质量的好坏直接关系到成像画面的质量。因此，获得更佳质量的屏幕一直是投影领域不懈追求的目标。根据观众观看投影画面的方式可把投影系统分为正投影系统和背投影系统，相应的屏幕称为正投影屏幕(简称正投屏幕)和背投影屏幕(简称背投屏幕)。在正投影系统中观众与投影器处于屏幕的同一侧，观众观看到的是由屏幕反射的投影光线所形成的影像。而在背投影系统中，观众与投影器分处屏幕的两侧，观众观看到的是光线穿过屏幕后形成的影像。可以说，背投屏幕是透射式成像，正投屏幕是反射式成像。本发明主要涉及正投屏幕反射成像。与正投屏幕相对应的投影器称为投影机。
正投屏幕的质量大致包括增益、抗干扰度、视角等方面。增益是指屏幕的反射能力，一般约定白色墙面的增益为1，屏幕的增益是指其反射能力相对于白墙壁的倍数。抗干扰度主要反映屏幕对环境光线的抗干扰能力。环境光线越亮，画面中暗区越亮，对比度越低，对比度降低的幅度越大越快，抗干扰度越低。视角反映的是屏幕在各个方向上反射光线的均匀性，视角越大，获得同等画质的观赏角度就越大。
目前，正投屏幕大致可以分为以下四种：白塑幕、玻珠幕、金属幕以及灰幕。
白塑幕增益低，约1.0～1.2，相当于白墙壁，抗干扰度低，受环境光影响大；
玻珠幕是通过在幕布表面粘合许多玻璃微珠而制成的，其利用玻璃微珠的高折射率，使得从投影机的方向看过去，增益较高，约1.5～2.5，在该方向上，抗干扰度略高于白塑幕。实际上，玻珠幕并没有真正提高总体增益，只是把光线尽量会聚到一个方向，即投影机方向，只在局部形成较高增益，在其它方向上的增益则不如白塑幕。
金属幕是通过在幕基上涂布一层金属微粒而制成的。由于金属微粒反射率高，所以金属幕的总体增益最高。按照所采用的幕基材料，金属幕可分为软幕和硬幕。金属幕的增益一般大于4.0，抗干扰度也相对较高。
灰幕或黑幕采用强吸光材料，因而增益很低，仅仅只有约0.5～1.0，但是受环境影响较小。
现有技术的这四种屏幕有一个共同的缺点，即无法把环境光线与投影机所投射的有效光线区别开来，对这两种光线的吸收和反射都是同等的。如果提高屏幕增益，加强对投影机有效光线的反射，则对环境光线的反射也相应增加，比如金属幕；如果加强对环境光线的吸收，则会同等地削弱对投影机有效光线的反射，增益就会降低，如灰幕。抗干扰度与增益两者很难同时达到较高的水平。如果使用高增益的屏幕，因其抗干扰度较低，往往在白天或夜晚灯光明亮的地方，画面对比度较差。在这种情况下如想提高对比度，只能提高投影机的光输出，增加明暗对比，但投影机的成本会大幅度增加，同时投影机太亮，会增加观看者眼睛的不适感。如果改为使用高抗干扰度的屏幕，由于屏幕增益低，投影机光输出被吸收太多，整个画面的亮度都大大降低，要增加画面亮度也必须提高投影机的光输出。综上所述，需要有一种屏幕能够同时获得高增益和高抗干扰度，即需要有一种全天候的屏幕，即便是在较为明亮的场所都能获得极佳的画面质量，从而为投影机进入家庭构建家庭影院系统铺平道路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正投影屏幕以及一种带有该屏幕的正投影系统，该正投影屏幕和正投影系统能够克服现有技术的上述缺点。
本发明所提供的正投影屏幕具有一个反光材料层，该反光材料层包括一个反光表面，在该反光表面上覆盖有一个偏光层。所述反光材料层能对光线产生很强的反射，为屏幕提供高增益。所述偏光层能让某个偏振方向的偏振光通过，而吸收与该方向相垂直的偏振光，从而可以吸收大约一半的环境光线。所以，所述正投影屏幕能够把环境光线与投影机的光线区别开来，尽量多地吸收环境光线而尽量少地吸收投影机的有效光线，从而在实现较高增益的同时，获得很高的抗干扰度，这使得投影画面能够很容易地获得接近或达到彩色显象管电视才能拥有的对比度和色彩层次感。
优选地，在所述偏光层之与所述反光材料层相背的表面上覆盖有一个扩散层，该扩展层之与所述偏光层相背的表面具有尽可能小的反光率。该扩散层具有很高的透光率，表面可形成漫反射，避免在屏幕上出现灯光的影子。
优选地，所述偏光层之与所述反光材料层相背的表面是一个哑光面。从而可以起到扩散层的作用，而可以无需扩散层。
优选地，所述反光材料层还包括一个与所述反光表面相背的背面，该背面贴敷到一张基材上。
优选地，所述反光材料层由金属微粒制成。
优选地，所述金属微粒是一种超细铝粉末。
优选地，所述偏光层是由聚乙烯醇制成的。
本发明还提供一种正投影系统，该正投影系统包括一个投影机和一个根据本发明的正投影屏幕。
附图说明
图1为本发明正投影屏幕工作原理的示意图；
图2为本发明正投影屏幕一种具体实施方式的结构示意图。
在以上附图中：1屏幕、2扩散层、3偏光层、4反光材料层、5环境光线、6幕基、7隔离层、8偏光材料层、9反光表面、10扩散层外表面、11偏光层外表面。
具体实施方式
从图1中可以看出，环境光线5投射到扩散层2上。扩散层2具有较高的透光率，且其外表面10如图2所示凸凹不平。应该指出的是，在图2中为了清楚地图示而夸大示出了扩散层外表面10的凸凹不平。从而，有少量光线在扩散层外表面10处形成初次反射，但大部分光线通过扩散层2进入其下面的偏光层3。由于环境光线通常为自然光，所以在通过偏光层3后，有大约一半的光线被偏光层3吸收，而剩下的光线成为与偏光层3偏振方向相同的偏振光。此通过偏光层后得到的偏振光经反光材料层4反射后，重新穿越偏光层3，再经扩散层2穿出。在重新穿越偏光层3时，由于此偏振光的偏振方向与偏光层偏振方向相同，所以偏光层3不会对其产生吸收。
另外，尽管图1中没有示出，但是实际上，当光线穿越扩散层2和偏光层3的边界时仍有少量反射，但反射量很小。
由于基于液晶面板的投影机所投射的光线通常为偏振光，因此当把屏幕偏光层的偏振方向与该偏振光的偏振方向设置为相同的方向时，投影机所投射的光线在穿越偏光层3时并不会被吸收，从而经反光材料层4反射获得很高的增益。
由此可见，通过利用偏光原理，本发明的屏幕可以将环境光线与投影机投射的有效光线区分开来，从而大幅度地吸收环境光线，而较少地吸收投影机投射的有效光线，以此方式在高增益的情况下获得了很高的抗干扰度。
对于基于数字微反射器(Digital Micromirror Device，简记为DMD)的投影机而言，因为其投射的光线为自然光线，所以使用该屏幕得不到所需效果。但是，如果在投影机的光学引擎中加入偏光器件，从而使其输出的光线为偏振光，仍可使用该屏幕获得较好效果。
如图2中所示意性示出的，屏幕1包括幕基6，幕基6可选用布料或PC、PVC等材料制成。紧邻幕基6的是一反光材料层4，该反光材料层4可通过在幕基上涂敷以一层金属微粒而形成。所述金属微粒可选用超细铝粉末，并通过胶水(图中没有示出)而粘接至幕基6。即该反光材料层4为一金属层，并且其具有一个反光表面9以及一个与该反光表面9相背的背面。反光材料层4的背面与幕基6胶接，而其反光表面9与一偏光层3胶接。如图2所示，偏光层3包括一个偏光材料层8。偏光材料层8由聚乙烯醇(PVA)薄膜经染色拉伸制成，也称为偏光原膜，是二向色性材料。另外，因为由PVA膜制成的偏光材料层8易因吸水、褪色而丧失偏光性能，因此在偏光材料层8的两侧各附着有一个隔离层7来隔绝水分和空气，从而保护偏光材料层8。所述隔离层7可以采用光学均匀性和透明性良好的三醋酸纤维素酯(TAC)膜。
在所述偏光层3之与所述反光材料层6相背的外表面11上覆盖有一个扩散层2。该扩散层2可采用PC、PMMA等高透光率材料制成。如图2中所示，该扩散层2的外表面10凸凹不平，为一个哑光面。该外表面具有尽可能小的反光率。
上述说明、例子和数据对本发明的屏幕提供了详细说明。由于在本发明的精神和范围内而可以得到不同于所述具体实施方式的具体屏幕，例如偏光材料层8外侧隔离层7的外表面11为高扩散的哑光面，足以消除镜面反射，则可不再需要上述实施例中的扩散层2。所以，本发明的保护范围由附带的权利要求限定。

Claims (8)

1.一种正投影屏幕，具有一个反光材料层，该反光材料层包括一个反光表面，在该反光表面上覆盖有一个偏光层。
2.如权利要求1所述的正投影屏幕，其特征在于，在所述偏光层之与所述反光材料层相背的表面上覆盖有一个扩散层，该扩展层之与所述偏光层相背的表面具有尽可能小的反光率。
3.如权利要求1所述的正投影屏幕，其特征在于，所述偏光层之与所述反光材料层相背的表面是一个哑光面。
4.如权利要求1-3之任一项所述的正投影屏幕，其特征在于，所述反光材料层还包括一个与所述反光表面相背的背面，该背面贴敷到一张基材上。
5.如权利要求1-4之任一项所述的正投影屏幕，其特征在于，所述反光材料层由金属微粒制成。
6.如权利要求5所述的正投影屏幕，其特征在于，所述金属微粒是一种超细铝粉末。
7.如权利要求1-3之任一项所述的正投影屏幕，其特征在于，所述偏光层是由聚乙烯醇制成的。
8.一种正投影系统，包括一个投影机和一个如权利要求1-7之任一项所述的正投影屏幕。
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