CN1926469A - 光漫射屏 - Google Patents

Abstract

一种结合菲涅耳透镜片使用、用于单光源的背投电视中的光漫射屏，其减少了闪烁，同时调节屏表面的粗糙度，从而可以提供优良的图像。一种用于透光型投射屏的光漫射屏，其为结合菲涅耳透镜片使用且用于单光源背投电视的光漫射屏，其包括：能够水平折射投射光的透镜层；以及被设置在透镜层的光出射侧上的光漫射层，其中将由透光材料构成的光漫射材料精细颗粒散布到透光基材中，其特征在于，该光漫射层具有多层结构，其中光漫射层的光出射侧上的最外层是漫射光最强的层，该光漫射屏的光出射侧上的该最外表面层的粗糙度Ra满足：0.2μm≤Ra≤1.0μm。

Description

光漫射屏

技术领域

本发明涉及一种用于例如单光源的透射投影电视中的光漫射屏。

背景技术

CRT光源至今已经主要用作背投型投影电视的光源。然而，近年来，例如LCD或DMD的单管型光源正逐渐成为主流。

为了减小从电视表面的外部光反射，优选在屏表面上形成低反射层或者在屏表面上形成细微凹陷和凸起(后面称为“消光处理”)。

另外，在常规的透射屏中，由于通常使用树脂材料，不利的是，屏表面很可能会被刮坏并会沉积灰尘。为了解决该问题，通常在屏表面上形成硬膜层或者对屏表面进行抗静电处理。

发明内容

和使用CRT光源的投影电视相比，在单光源型投影电视中，出于光源结构的原因，更可能出现出射光亮度轻微不均(后面称为“闪烁”)的问题。

另外，关于对屏表面的消光处理，当屏表面的粗糙度小时，减少外部光反射的效果也小。另一方面，当屏表面粗糙度过高时，图像面看上去发白并且对比度降低。因此，在这种情况下，应将屏表面粗糙度调节到合适水平。

因此，本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是，提供一种光漫射片，其能够减少单光源型投影电视的闪烁，能够进一步调节屏表面粗糙度，以及能够提供优良的图像。

通过下面的装置来实现上述目的。

具体是，权利要求1所限定的本发明旨在提供一种结合菲涅耳透镜片使用的、用于单光源型背投电视的光漫射屏，其特征在于

所述光漫射屏包括：能够水平折射投射光的透镜层；以及与所述透镜层相比被设置在光出射侧上的光漫射层，所述光漫射层包括透光基体和光漫射精细颗粒，所述光漫射精细颗粒由散布在透光基体中的透光材料形成，

光漫射层具有多层结构，其中光漫射层的光出射侧上的最外层是漫射光最强的层，以及

光漫射层的光出射侧上的最外表面层的粗糙度Ra满足：0.2μm≤Ra≤1.0μm。

权利要求2所限定的本发明旨在提供一种根据权利要求1的光漫射屏，其中构成所述光漫射层的至少一层包括满足公式[I]的所述透光基体和所述光漫射精细颗粒

0＜|Np-Ns|≤0.05                        [I]

其中Np表示所述透光基体的折射率；而Ns表示构成所述光漫射精细颗粒的所述透光材料的折射率。

权利要求3所限定的本发明旨在提供一种根据权利要求1或2的光漫射屏，其中所述光漫射层的光出射侧上的所述最外层是所述光漫射屏的光出射侧上的最外表面层。

权利要求4所限定的本发明旨在提供一种根据权利要求1至3中任意一项的光漫射屏，其中所述光漫射层的光出射侧上的所述最外层包括所述透光漫射精细颗粒的突起，其至少一部分从所述透光基体内突出。

权利要求5所限定的本发明旨在提供一种根据权利要求1、2和4中任意一项的光漫射屏，其中在所述光漫射层的光出射侧上的所述最外层的表面上还设置有硬膜层，且所述硬膜层是所述光漫射屏的光出射侧上的最外表面层。

权利要求6所限定的本发明旨在提供一种根据权利要求5的光漫射屏，其中所述硬膜层中包含抗静电剂。

权利要求7所限定的本发明旨在提供一种制造光漫射屏的方法，其特征在于，当利用热收缩性彼此不同的透光漫射精细颗粒和透光基体形成根据权利要求1至6中任意一项的光漫射屏中的光漫射层时，在其中的冷却固化和/或固化中包含的热收缩过程中，至少一部分所述透光漫射精细颗粒从所述透光基体内突出。

本发明提供的光漫射屏能够减少单光源型投影电视的闪烁，同时能够进一步调节屏表面的粗糙度，并且能够提供优良的图像。

附图说明

图1是示出根据本发明的光漫射屏的优选实施例的透视图；

图2是示出根据本发明的光漫射屏的结构的截面图；

图3是示出漫射屏的横截面图，该光漫射屏包括设置在图2所示的光漫射屏上的硬膜层；

图4是在实例1中获得的根据本发明的光漫射屏的透视图；

图5是示出在实例和对比实例中进行估测时所使用的光漫射屏的截面图；

图6是在实例2至12中进行估测时所使用的光漫射屏的截面图；

图7是在实例13至16中进行估测时所使用的光漫射屏的截面图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述根据本发明的光漫射屏的实施例。

图1是示出根据本发明的透射屏的一个优选实施例的示图。该实施例中的透射屏1包括菲涅耳透镜片2以及光漫射屏3，其中该光漫射屏3相比于菲涅耳透镜片2被设置在观察者侧(也就是，光出射侧)。

光漫射屏3包括透镜层4以及光漫射层5，其中透镜层4用于折射和/或全反射向光入射侧水平投射的投射光，而光漫射层5被设置在观察者侧(也就是，光出射侧)并包括透光基体和由透光材料形成的光漫射精细颗粒。

透镜层4不限于图1所示的透镜层，还可以是其他任何形式，只要它能够用于水平折射光即可，例如，可以是双凸透镜形式。例如通过挤压、注入模塑或者压制，利用用于光学应用的树脂，可以形成透镜层4，所述树脂例如是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或者甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂(MS)。可选的是，可以通过以下步骤形成透镜层4：将电离辐射可固化树脂充入压辊和透明基材之间，以及从透明基材侧施加电离辐射以固化该树脂，并且同时将作为树脂模制产物的透镜聚合接合到透明基材。在这种情况下，不特定限于采用该材料来形成透镜层4。

图2是示出光漫射屏3的结构的一个实施例的示图。

光漫射层5包括透光基体6和由透光材料形成的光漫射材料7。用于透光基体6的材料包括例如用于光学应用的树脂，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂(MS)或者聚碳酸酯(PC)。可以通过挤压、注入模塑或者压制，利用这些材料形成光漫射层5。光漫射材料7的实例包括，例如，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯的聚酯树脂、例如聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、例如聚苯乙烯树脂的交联树脂粒以及玻璃和硅珠。这些材料例如可以通过乳液聚合或者颗粒研磨来制造。可以根据透光基体和光漫射材料的类型和组合情况、所要获得的效果、根据本发明的光漫射屏的具体应用、目的等等，来适当的选择光漫射精细颗粒7的颗粒直径及其混合量。

在图2所示的实施例中，光漫射层5具有双层结构，包括光入射侧光漫射层8和表面层侧光漫射层9。在这种情况下，添加到表面层侧光漫射层9中的光漫射材料的量大于添加到光入射侧光漫射层8中的光漫射材料的量，而位于光漫射层5的光出射侧上的最外层(也就是，表面层侧上的光漫射层9)是在光漫射层5中最强地漫射光的层。可以通过如下使表面层侧光漫射层9成为最强地漫射光的层：考虑光漫射层5中的其它层的光漫射特性，适当选择将被结合到表面层侧光漫射层9中的漫射材料的类型、添加的漫射材料的量、透光基体的类型及其组合。以和上述相同的方式，也能够根据所要获得的效果、光漫射屏的具体应用、目的等等来适当选择结合到表面层侧光漫射层9中的光漫射精细颗粒7的量。

通过这种方式，当关注表面层周围的位置上的光漫射效果时，菲涅耳透镜片中的漫射以及光漫射屏中的漫射位于两个层中。因此，能够以准方式增加光瞳直径，因此，能够减少闪烁。

表面层侧光漫射层9的光出射面10具有凹陷和凸起，其通过透光光漫射精细颗粒7的一部分从透光基体6突出而形成。在图1中，表面层侧光漫射层9是位于光漫射屏3的光出射侧上的最外表面层。

该凹陷和凸起通过在形成光漫射层9的步骤中进行冷却固化或者固化时透光基体6和透光光漫射精细颗粒7之间的收缩差异而形成。对于光出射面10，通过改变添加的漫射材料的量以及制造条件，以制备表面粗糙度Ra(相对于利用接触型测量装置测量的精细凹陷和凸起的幅度的中心线平均粗糙度)相互不同的若干屏样品，并对其进行评估，从而调节其表面粗糙度。因此，发现通过将表面粗糙度调节到0.2μm≤Ra≤1.0μm则能够获得优良的图像效果。当Ra小于0.2μm时，减小外部光反射的效果并不令人满意。另一方面，当Ra超过1.0μm时，表面粗糙度又太高了，以至于图像平面变得有些发白并且对比度降低。在本发明中，基于ISO468-1982以及ISO4287/1-1984中规定的方法来确定Ra。

在图2所示的实施例中，光漫射层5具有双层结构，包括光入射侧光漫射层8和表面层侧光漫射层9。漫射材料的添加量、漫射材料的类型以及漫射层的数量不特别限定，只要表面层侧光漫射层能够最强地漫射即可。

用于透光基体6和光漫射材料7的材料可以从多种材料中适当选择或者结合使用，以使得折射率差为0＜|Np-Ns|≤0.05。当折射率差|Np-Ns|超过0.05时，应当减少光漫射材料7的量，以维持高亮度水平。在这种情况下，入射光通过光漫射材料7漫射的次数减少。因此，通过透光基体6离开而无漫射的光量增加。这就是闪烁恶化的原因。

接着，结合图3来详细描述在光漫射层的最外层的表面上进一步设置硬膜层的结构。

图3示出的结构为：在观察者侧(也就是，光出射侧)，在图2所示的光漫射片3上进一步设置硬膜层11。

该硬膜层可以例如通过将液体电离辐射固化硬膜层剂涂敷到光漫射层3的表面上而形成，例如通过浸涂或者转动镀膜并且对涂层施加电离辐射。在图3中，硬膜层11是光漫射屏3的光出射侧上的最外表面层。

如上所述，为了提供良好的图像作为屏，应当进行调节，使得还是在硬膜层形成之后，将光出射面12的表面粗糙度Ra设置为0.2μm≤Ra≤1.0μm。为此，应当在硬膜层形成之前调节光漫射片的表面粗糙度以及硬膜层的厚度。在硬膜层形成之前的光漫射片的表面粗糙度Ra优选为0.5μm≤Ra，而硬膜层的厚度th为2μm≤th≤10μm。当th＜2μm时，不能获得令人满意的硬膜层特性。另一方面，当10μm＜th时，硬涂敷之后的表面粗糙度又太小，从而不能获得令人满意的减小外部光反射的效果。

实例

<实例1>

利用图4所示的双凸透镜层13和光漫射层14来制备结合菲涅耳透镜片使用的、用于单光源型背投电视的光漫射屏。通过形成如下的双凸透镜来制备双凸透镜层13，所述双凸透镜由125μm厚PET上的、透镜间距P＝150μm、透镜横向直径a＝0.08毫米以及透镜纵向直径b＝0.07毫米的紫外线固化树脂的固化产物来形成。

PMMA用作光漫射层14的透光基体15，而PMMA和通过调节PMMA和PS之间的聚合比率而制备的材料用作光漫射材料16。

在开始，将透光基体15的折射率Np固定为1.49，而将光漫射材料16的折射率调节为1.52。利用这些材料，制备如图5所示的具有三个光漫射层结构的样品。对于这三种样品，峰值增益(利用小角度照度计进行测量)被调节为4，而光漫射层的厚度为t＝2毫米。图5A(对比实例1)示出具有单层结构的光漫射层17，而图5B和5C分别示出分成光入射侧光漫射层和表面层侧光漫射层的光漫射层。图5B(实例1)所示的光漫射层的结构是这样的：添加漫射材料，以使得表面层侧光漫射层18中的漫射材料的浓度三倍于光入射侧光漫射层19中的漫射材料的浓度，表面层侧漫射层的厚度为t18＝0.5毫米，而光入射侧漫射层的厚度为t19＝1.5毫米。图5C(对比实例2)所示的光漫射层的结构是这样的：添加漫射材料，以使得光入射侧光漫射层20中的漫射材料的浓度三倍于表面层侧光漫射层21中的漫射材料的浓度，光入射侧漫射层的厚度为t20＝0.5毫米，而表面层侧漫射层的厚度为t21＝1.5毫米。通过使得光从屏背面(投影仪侧)进入屏幕、测量向前发射的光的亮度的角度分布以及通过屏幕中的照度(lux)的关系式来确定增益，从而获得该增益的值。峰值增益是在多个观察位置的增益值中的最大值。通常当从屏幕的前面观测屏幕的中心部分时获得增益的最大值。

对于所有样品，利用TOKYO SEIMITSU制造的表面粗糙度形式测量装置Surfcom 575A，基于ISO 468-1982以及ISO 4287/1-1984来测量表面粗糙度Ra。

将这三种屏幕样品结合到菲涅耳透镜片，其包括如下的菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜具有110μm的透镜间距，其由形成于耐冲击丙烯酸片上的紫外线固化树脂的固化产物形成，所述耐冲击丙烯酸片中结合有平均颗粒直径为30μm的丙烯酸珠漫射剂。利用具有LCD光源的50英寸背投型电视，通过感官(视觉)来估测所获得的组件的闪烁、从屏表面上的外部光反射以及屏幕的对比度，所述背投型电视具有33毫米的投射透镜的光瞳直径、750毫米的投影仪距离以及1201x的入射面照度。通过相对估测方法来估测闪烁，其中+3表示所有样品的结果当中的最佳结果，而-2表示所有样品的结果当中的最差结果。通过相对估测方法估测从屏表面的外部光反射以及屏幕的对比度，其中+3表示所有样品的结果当中的最佳结果，而0表示所有样品的结果当中的最差结果。结果在表1中示出。

估测结果显示，其中大量添加漫射材料的层被设置在光出射侧上的多层结构(实例1)，提供具有最低水平闪烁的高质量图像。

<实例2至6>

利用图6中示出的双凸透镜层22以及具有双层结构的光漫射层23来制备结合菲涅耳透镜片使用的、用于单光源型背投电视的光漫射屏。

通过形成双凸透镜来制备双凸透镜层22，其中该双凸透镜由125μm厚的PET上的、透镜间距P＝150μm、透镜横向直径a＝0.08毫米以及透镜纵向直径b＝0.07毫米的紫外线固化树脂的固化产物来形成。

PMMA用作光漫射层23的透光基体24，而PMMA和通过调节PMMA和PS之间的聚合比率而制备的材料用作光漫射材料25。透光基体15的折射率Np固定为1.49，而将光漫射材料的折射率调节为1.52。

光漫射层具有双层结构，包括表面侧漫射层26和光入射侧漫射层27。在制备屏幕的过程中，调节添加到表面层的漫射材料的量，以使得光出射面上的表面粗糙度Ra为0.1至1.3μm。表面侧漫射层的厚度为t26＝0.2毫米，而光入射侧漫射层的厚度为t27＝1.8毫米。对于所有样品，将屏幕增益都调节为4。

将屏幕样品结合到上述菲涅耳透镜。利用上述50英寸背投型电视，通过感官(视觉)对所获得的组件估测闪烁、从屏表面上的外部光反射以及屏幕的对比度。通过相对估测方法来估测闪烁，其中+3表示所有样品的结果当中的最佳结果，而-2表示所有样品的结果当中的最差结果。通过相对估测方法来估测从屏表面的外部光反射以及屏幕的对比度，其中+3表示所有样品的结果当中的最佳结果，而0表示所有样品的结果当中的最差结果。结果在表1中示出。

估测结果显示，当光漫射屏的表面粗糙度Ra满足：0.2μm≤Ra≤1.0μm时，来自屏表面的外部光反射较少，而屏幕的对比度也比较优良。而且，表面粗糙度Ra优选满足：0.4μm≤Ra≤0.6μm。另一方面，当表面粗糙度Ra为Ra＜0.2μm时，减小外部光反射的效果不利地较小，而当表面粗糙度Ra为1.0＜Ra时，不利地，屏幕的图像平面发白，并且对比度降低。

[表1]

	漫射层结构	漫射材料添加量比率[浓度比](光出射层/光入射层)	表面粗糙度	对闪烁的估测	从屏表面的外部光反射	屏幕的对比度
							实例1	双层	3∶1	0.6	+2	+2	+1
对比实例1	单层	1∶1	0.1	-1	0	+3
							对比实例2	双层	1∶3	0.1	-2	0	+3
对比实例3	双层	3∶2	0.1	0	0	+3
							实例2	双层	2∶1	0.2	+1	+1	+2
实例3	双层	5∶2	0.4	+2	+2	+2
							实例4	双层	3∶1	0.6	+2	+2	+2
实例5	双层	4∶1	0.8	+3	+3	+1
							实例6	双层	6∶1	1.0	+3	+3	+1
对比实例4	双层	8∶1	1.1	+3	+3	0
							对比实例5	双层	10∶1	1.3	+3	+3	0

<实例7至12>

利用图6中示出的双凸透镜层22以及具有双层结构的光漫射层23来制备结合菲涅耳透镜片使用的、用于单光源型背投电视的光漫射屏。调节添加到表面层侧光漫射层的漫射材料的量，以使得光出射面上的表面粗糙度Ra＝0.5μm。

通过形成如下的双凸透镜来制备双凸透镜层22，所述双凸透镜由125μm厚PET上的、透镜间距P＝150μm、透镜横向直径a＝0.08毫米以及透镜纵向直径b＝0.07毫米的紫外线固化树脂的固化产物来形成。

PMMA用作光漫射层的透光基体24，而PMMA和通过调节PMMA和PS之间的聚合比率而制备的材料用作光漫射材料25。透光基体15的折射率Np固定为1.49，而将光漫射材料的折射率调节为1.49至1.55的范围，以使得折射率差(|Np-Ns|)在0至0.06的范围中变化。将所有屏幕样品结合到菲涅耳透镜片，并调节组件使得屏幕增益为3。

利用上述50英寸的背投型电视，通过感官(视觉)来估测光漫射屏样品的闪烁。通过相对估测方法来估测闪烁，其中+3表示所有样品的结果当中的最佳结果，而0表示所有样品的结果当中的最差结果。结果在表2中示出。

估测结果显示，当样品折射率差满足：0＜|Np-Ns|≤0.05时，闪烁较小。而且，折射率差优选为：0＜|Np-Ns|≤0.03。另一方面，当折射率差|Np-Ns|超过0.05时，闪烁不利地较高。

[表2]

	光漫射材料			对闪烁的估测
					材料	拆射率	光漫射材料和基体之间的折射率差
	实例7	PMMA	1.49					0	+3
实例8				MS-1	1.50	0.01	+3
	实例9	MS-2	1.51					0.02	+2
实例10				MS-3	1.52	0.03	+2
	实例11	MS-4	1.53					0.04	+1
实例12				MS-5	1.54	0.05	+1
	对比实例6	MS-6	1.55					0.06	0

<实例13至16>

接下来，将描述在表面侧在光漫射层上形成硬膜层的实例。

如图7所示，将由电离辐射固化材料的固化产物形成的硬膜层30形成在光漫射片的观察者侧，所述光漫射片包括双凸透镜层28和具有双层结构的光漫射层29。制备样品，使得在形成硬膜层之前的光漫射层29的表面粗糙度Ra为0.2至1.3μm，接下来在其表面上形成电离辐射固化硬膜层。在这种情况下，将硬膜层的厚度调节为5μm。

表3示出每个样品中在硬涂敷之前和之后的光漫射片的表面的表面粗糙度的数据。

估测结果显示，在硬涂敷之后的表面粗糙度可以通过调节在硬涂敷之前的光漫射片的表面粗糙度来进行调节。

[表3]

	表面粗糙度		来自屏表面的外部光反射	屏幕的对比度
					在形成硬膜层之前	在形成硬膜层之后
	对比实例7	0.2					0.1	0	+3
实例13			0.5	0.2	+1	+2
	实例14	0.8					0.3	+2	+2
实例15			1.0	0.4	+2	+2
	实例16	1.3					0.4	+2	+2

如上详细所述，本发明提供的光漫射片能够减少单光源型投影电视的闪烁，同时，能够调节屏表面的粗糙度以及能够提供优良的图像。

Claims (7)

1.一种用于透射投影屏的光漫射屏，所述光漫射屏用于单光源型背投电视、并适于与菲涅耳透镜片结合使用，

所述光漫射屏包括：能够水平折射投射光的透镜层；以及光漫射层，其与所述透镜层相比被设置在光出射侧，所述光漫射层包括透光基体和光漫射精细颗粒，所述光漫射精细颗粒由散布在所述透光基体中的透光材料形成，

所述光漫射层具有多层结构，其中所述光漫射层的光出射侧上的最外层是最强地漫射光的层，

所述光漫射屏的光出射侧上的所述最外表面层的粗糙度Ra满足：0.2μm≤Ra≤1.0μm。

2.根据权利要求1所述的光漫射屏，其中构成所述光漫射层的所述透光基体和所述光漫射精细颗粒满足公式[I]

0＜|Np-Ns|≤0.05                     [I]

其中Np表示所述透光基体的折射率；而Ns表示构成所述光漫射精细颗粒的所述透光材料的折射率。

3.根据权利要求1所述的光漫射屏，其中所述光漫射层的光出射侧上的所述最外层是所述光漫射屏的光出射侧上的最外表面层。

4.根据权利要求1所述的光漫射屏，其中所述光漫射层的光出射侧上的所述最外层包括所述透光漫射精细颗粒的突起，其至少一部分从所述透光基体内突出。

5.根据权利要求1所述的光漫射屏，其中在所述光漫射层的光出射侧上的所述最外层的表面上还设置有硬膜层，且所述硬膜层是所述光漫射屏的光出射侧上的最外表面层。

6.根据权利要求5所述的光漫射屏，其中所述硬膜层中包含抗静电剂。

7.一种制造光漫射屏的方法，其特征在于，当利用热收缩性彼此不同的透光漫射精细颗粒和透光基体形成根据权利要求1至6中任意一项的光漫射屏中的光漫射层时，在其中的冷却固化和/或固化中包含的热收缩过程中，至少一部分所述透光漫射精细颗粒从所述透光基体内突出。

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