RU2332696C1 - Projection screen and method of manufacturing thereof - Google Patents

Projection screen and method of manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2332696C1
RU2332696C1 RU2007100414/28A RU2007100414A RU2332696C1 RU 2332696 C1 RU2332696 C1 RU 2332696C1 RU 2007100414/28 A RU2007100414/28 A RU 2007100414/28A RU 2007100414 A RU2007100414 A RU 2007100414A RU 2332696 C1 RU2332696 C1 RU 2332696C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
layers
refractive index
projection screen
light
Prior art date
Application number
RU2007100414/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Петров (RU)
Николай Иванович Петров
Original Assignee
Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самсунг Электроникс Ко., Лтд. filed Critical Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority to RU2007100414/28A priority Critical patent/RU2332696C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2332696C1 publication Critical patent/RU2332696C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: projection screen contains the first and second optical layers, each having external surface and opposite internal surface which profile is designed in the form of pyramidal prism body. Internal surfaces of layers are inserted to each other to make a clearance where the third, fourth and fifth thin optical layers are located, each layer being designed in the form of pyramidal identical elements body having the same shape as internal surfaces of the first and second layers. The third and fourth layers have low refractive index, white the first, second and fifth layers have high refractive index. The fifth layer is made of material with abnormal dispersion of refractive index, the third layer is located on internal surface of the first layer, the fourth layer is located on internal surface of the second layer, and the fifth layer is located between the third and fourth layers. External surface of the second layer is provided with reflecting layer containing supporting layer. Internal surfaces of the first and second layer, as well as the third, fourth and fifth layers, form zigzag structure transmitting projected light beams of specified incidence angle and wavelength due to effect of resonant diffraction and scattering of incoherent ambient light due to reflection from internal surface of the first layer.
EFFECT: increased operational reliability.
9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области оптики, а более конкретно к проекционным экранам отражательного типа, и может быть использовано для визуализации изображения, формируемого проекторами.The invention relates to the field of optics, and more particularly to projection screens of a reflective type, and can be used to visualize the image formed by projectors.

Обычный проекционный экран отражательного типа состоит из диффузного слоя, поглощающего слоя, отражательного слоя и основы. Диффузный слой, как правило, состоит из дисперсных частиц в полимерном слое и рассеивает свет, увеличивая угол обзора. Для увеличения угла обзора используют также массивы микролинз. В качестве поглощающих слоев используют черные пленки или поляризационные пластины. Проекционные экраны разделяют на спектрально-избирательные, поляризационно-избирательные и экраны с угловой избирательностью.A conventional reflective projection screen consists of a diffuse layer, an absorbent layer, a reflective layer, and a substrate. The diffuse layer, as a rule, consists of dispersed particles in the polymer layer and scatters the light, increasing the viewing angle. Arrays of microlenses are also used to increase the viewing angle. Black films or polarizing plates are used as absorbing layers. Projection screens are divided into spectral-selective, polarization-selective and screens with angular selectivity.

В выложенной заявке США №2005/0280898 [1] описан избирательный по длине волны отражательный экран, который имеет отражающий элемент, светорассеивающий элемент и связывающий слой, соединяющий отражающий элемент со светорассеивающим элементом, причем связывающий слой содержит окрашивающий материал, который поглощает свет в определенном диапазоне длин волн. Отражающий элемент отражает свет во множестве определенных диапазонов длин волн, то есть свет проектора или свет, формирующий изображение, и поглощает свет в видимом диапазоне длин волн вне данных определенных диапазонов длин волн. Отражающий элемент содержит отражающий слой и оптическое покрытие, которое содержит диэлектрическую пленку и светопоглощающую тонкую пленку, обладающую пропускающими свойствами.U.S. Patent Application Laid-Open No. 2005/0280898 [1] describes a wavelength-selective reflective screen that has a reflective element, a light scattering element and a bonding layer connecting the reflective element to the light scattering element, the bonding layer containing a coloring material that absorbs light in a certain range wavelengths. The reflective element reflects light in a plurality of specific wavelength ranges, i.e., projector light or image forming light, and absorbs light in the visible wavelength range outside of these specific wavelength ranges. The reflective element contains a reflective layer and an optical coating that contains a dielectric film and a light-absorbing thin film having transmission properties.

Однако данный проекционный экран дорог в изготовлении, так как имеет сложную структуру из-за наличия большого числа слоев.However, this projection screen is expensive to manufacture, since it has a complex structure due to the presence of a large number of layers.

Наиболее близким к заявленному изобретению является проекционный экран, описанный в патенте США №6,437,921 [2], который состоит из двух отражающих элементов. Первый отражающий элемент имеет призматическую внутреннюю поверхность и противолежащую наружную рабочую поверхность. Второй отражающий элемент имеет призматическую внешнюю поверхность и противолежащую внутреннюю поверхность. Внешняя поверхность второго элемента соединена с внутренней поверхностью первого элемента. Между соединенными поверхностями оставлен воздушный зазор. Данный экран выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.Closest to the claimed invention is the projection screen described in US patent No. 6,437,921 [2], which consists of two reflective elements. The first reflective element has a prismatic inner surface and an opposing outer working surface. The second reflective element has a prismatic outer surface and an opposing inner surface. The outer surface of the second element is connected to the inner surface of the first element. An air gap is left between the connected surfaces. This screen is selected as a prototype of the claimed invention.

Задачей заявленного изобретения является создание дешевого проекционного экрана с увеличенной яркостью и контрастом изображения.The objective of the claimed invention is to create a cheap projection screen with increased brightness and contrast of the image.

Поставленная задача решена путем создания проекционного экрана с многослойной структурой, селективного по длине волны, углу падения света и поляризации, который содержит первый и второй оптические слои, каждый из которых имеет внешнюю поверхность и противоположную ей внутреннюю поверхность, профиль которой выполнен в форме массива одинаковых вогнутых и выпуклых пирамидальных призм, причем внутренние поверхности слоев вставлены в друг друга с образованием зазора, в котором расположены третий, четвертый и пятый тонкие оптические слои, каждый из которых имеет профиль в форме массива одинаковых элементов пирамидальной формы, повторяющих форму вогнутых и выпуклых пирамидальных призм внутренних поверхностей первого и второго слоев, третий и четвертый слои имеют низкий показатель преломления, а первый, второй и пятый слои имеют высокий показатель преломления, причем пятый слой выполнен из материала с аномальной дисперсией показателя преломления, при этом третий слой расположен на внутренней поверхности первого слоя, четвертый слой расположен на внутренней поверхности второго слоя, а пятый слой расположен между третьим и четвертым слоем, кроме того, на внешней поверхности второго слоя нанесен отражающий слой, на котором расположен поддерживающий слой, при этом внутренние поверхности первого и второго слоя, а также третий, четвертый и пятый тонкие оптические слои образуют зигзагообразную структуру, выполненную с возможностью пропускания лучей проецируемого света с определенным углом падения и длиной волны за счет эффекта резонансной дифракции, и рассеивания некогерентного окружающего света за счет отражения от внутренней поверхности первого слоя.The problem is solved by creating a projection screen with a multilayer structure, selective in wavelength, angle of incidence of light and polarization, which contains the first and second optical layers, each of which has an outer surface and an opposite inner surface, the profile of which is made in the form of an array of identical concave and convex pyramidal prisms, the inner surfaces of the layers being inserted into each other with the formation of a gap in which the third, fourth and fifth thin optical layers are located, Each of which has a profile in the form of an array of identical pyramidal elements repeating the shape of concave and convex pyramidal prisms of the inner surfaces of the first and second layers, the third and fourth layers have a low refractive index, and the first, second and fifth layers have a high refractive index, and the fifth the layer is made of a material with an anomalous dispersion of the refractive index, while the third layer is located on the inner surface of the first layer, the fourth layer is located on the inner surface in the second layer, and the fifth layer is located between the third and fourth layer, in addition, on the outer surface of the second layer there is a reflective layer on which the supporting layer is located, while the inner surfaces of the first and second layer, as well as the third, fourth and fifth thin optical layers form a zigzag structure made with the possibility of transmitting projected light rays with a certain angle of incidence and wavelength due to the effect of resonant diffraction, and scattering incoherent ambient light due to CONTROL from the inner surface of the first layer.

Для функционирования экрана важно, чтобы первый оптический слой был выполнен из полимера с расположенными в нем частицами, которые рассеивают свет.For the screen to function, it is important that the first optical layer is made of polymer with particles located in it that scatter light.

Для функционирования экрана важно, чтобы пятый слой был выполнен с возможностью пропускания проецируемого света с определенным состоянием поляризации и отражения окружающего света с другим состоянием поляризации за счет анизотропного распределения показателя преломления.For the screen to function, it is important that the fifth layer is capable of transmitting projected light with a certain state of polarization and reflection of ambient light with a different state of polarization due to the anisotropic distribution of the refractive index.

Для функционирования экрана важно, чтобы внешняя поверхность первого слоя представляла собой массив одинаковых микролинз в виде полусферы, выполненных с возможностью увеличения угла расхождения отраженного луча света.For the screen to function, it is important that the outer surface of the first layer is an array of identical microlenses in the form of a hemisphere, configured to increase the angle of divergence of the reflected light beam.

Для функционирования экрана важно, чтобы внешняя поверхность первого слоя представляла собой массив микролинз с градиентным профилем распределения показателя преломления, выполненных с возможностью увеличения угла расхождения отраженного луча света.For the screen to function, it is important that the outer surface of the first layer is an array of microlenses with a gradient distribution profile of the refractive index, configured to increase the divergence angle of the reflected light beam.

Для функционирования экрана важно, чтобы угол наклона боковых граней пирамидальных призм и элементов пирамидальной формы менялся по мере удаления от центра экрана соответственно изменению угла падения проецируемого света, при этом поверхность отражающего слоя имела призматический рельеф для отражения света в противоположном, но в параллельном направлении.For the screen to function, it is important that the angle of inclination of the side faces of the pyramidal prisms and pyramidal elements changes with distance from the center of the screen, corresponding to a change in the angle of incidence of the projected light, while the surface of the reflecting layer has a prismatic relief for reflecting light in the opposite, but in the parallel direction.

Для функционирования экрана важно, чтобы толщина третьего, четвертого и пятого тонких слоев менялась при отдалении от центра экрана для компенсации изменения угла падения проецируемого света.For the screen to function, it is important that the thickness of the third, fourth, and fifth thin layers change with distance from the center of the screen to compensate for changes in the angle of incidence of the projected light.

Для функционирования экрана важно, чтобы показатель преломления третьего и четвертого слоев был меньше показателя преломления первого, второго и пятого слоев.For the screen to function, it is important that the refractive index of the third and fourth layers is less than the refractive index of the first, second and fifth layers.

Технический результат заявленного изобретения заключается в удешевлении экрана за счет применения более простой конструкции с дешевыми слоями, а также в увеличении яркости и контраста изображения путем применения конструкции с хроматической, угловой и поляризационной фильтрацией проецируемого света от постороннего (окружающего) света, при этом угловая и спектральная фильтрация происходит за счет резонансной дифракции (эффекта НПВО - нарушенного полного внутреннего отражения) при прохождении света через многослойную структуру с активным слоем, обладающим аномальной дисперсией показателя преломления, а поляризационное отделение окружающего света происходит за счет выполнения активного слоя из анизотропного материала.The technical result of the claimed invention is to reduce the cost of the screen due to the use of a simpler design with cheaper layers, as well as to increase the brightness and contrast of the image by applying a design with chromatic, angular and polarization filtering of the projected light from extraneous (ambient) light, while angular and spectral filtering occurs due to resonance diffraction (the ATR effect - impaired total internal reflection) when light passes through a multilayer structure with an act an apparent fiber having anomalous dispersion in the refractive index, and polarization separation of ambient light occurs by performing an active layer of an anisotropic material.

Для лучшего понимания настоящего изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the present invention, the following is a detailed description thereof with corresponding drawings.

Фиг.1: вид 1.1 - схема резонансного прохождения волны через систему двух потенциальных барьеров; вид 1.2 - схема распределения коэффициента преломления в слоях заявленного проекционного экрана, выполненного согласно изобретению.Figure 1: view 1.1 is a diagram of the resonant passage of a wave through a system of two potential barriers; view 1.2 is a distribution diagram of the refractive index in the layers of the claimed projection screen made according to the invention.

Фиг.2 - схема варианта проекционного экрана, выполненного согласно изобретению.Figure 2 - diagram of a variant of the projection screen made according to the invention.

Фиг.3 - график зависимости угла падения от длины волны при резонансном пропускании. Вид 3.1 - активный слой с нормальной дисперсией показателя преломления; вид 3.2 - активный слой с аномальной дисперсией показателя преломления.Figure 3 is a graph of the dependence of the angle of incidence on the wavelength with resonant transmission. View 3.1 - active layer with a normal dispersion of the refractive index; view 3.2 — active layer with anomalous dispersion of the refractive index.

Фиг.4 - схема альтернативного варианта проекционного экрана с микролинзовой внешней поверхностью, выполненного согласно изобретению.4 is a diagram of an alternative embodiment of a projection screen with a microlens external surface, made according to the invention.

Фиг.5 - схема изменения угла наклона боковых граней пирамидальных призм и элементов пирамидальной формы по мере удаления от центра экрана соответственно изменению угла падения проецируемого света.5 is a diagram of a change in the angle of inclination of the side faces of the pyramidal prisms and elements of a pyramidal shape with distance from the center of the screen, respectively, the change in the angle of incidence of the projected light.

Фиг.6 - схема способа изготовления проекционного экрана, выполненного согласно изобретению.6 is a diagram of a method of manufacturing a projection screen made according to the invention.

Заявленный экран эффективен в проекционных системах с белым лазерным лучом и со светоизлучающим диодом (СИД) в качестве источника света и позволяет осуществлять пространственное разделение проецируемого света и окружающего света с последующим отражением проецируемого света и рассеянием окружающего света. Пространственное разделение основано на эффекте резонансной дифракции при прохождении луча света через неоднородную многослойную структуру, то есть эффекте нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО), который состоит в хроматической и угловой фильтрации пропущенного луча света.The claimed screen is effective in projection systems with a white laser beam and with a light emitting diode (LED) as a light source and allows spatial separation of the projected light and ambient light, followed by reflection of the projected light and scattering of ambient light. Spatial separation is based on the effect of resonance diffraction when a light beam passes through an inhomogeneous multilayer structure, that is, the effect of impaired total internal reflection (ATR), which consists in the chromatic and angular filtering of a transmitted light beam.

Известно, что резонансные эффекты возникают при распространении электромагнитных волн в слоях неоднородной планарной тонкой пленки. Это происходит в случае, если на пути распространения волны расположены два или более слабопроницаемых непоглощающих слоя, которые и играют роль барьеров, и в области между барьерами формируются стоячие волны. При резонансе амплитуда стоячей волны между барьерами возрастает многократно по сравнению с амплитудой поля входящего света. Одновременно прозрачность барьера для входящей волны может резко возрастать. В заявленном изобретении барьерами являются слои экрана с низким коэффициентом преломления. Квантово-механическое представление аналогичных процессов в непланарных системах при резонансном прохождении волны Де-Бройля через систему двух потенциальных барьеров (эффект Рамзауэра) показано на Фиг.1. Данный резонансный эффект в планарных многослойных структурах наблюдается на практике: в акустике, при прохождении волн в плазме, в оптических системах типа интерференционных фильтров, резонансном туннелировании, эталонах Фабри-Перо и т.д.It is known that resonance effects occur during the propagation of electromagnetic waves in layers of an inhomogeneous planar thin film. This occurs if two or more low-permeable non-absorbing layers are located on the wave propagation path, which play the role of barriers, and standing waves form in the region between the barriers. At resonance, the amplitude of the standing wave between the barriers increases manyfold compared with the amplitude of the field of the incoming light. At the same time, the transparency of the barrier for the incoming wave can increase sharply. In the claimed invention, the barriers are the layers of the screen with a low refractive index. The quantum-mechanical representation of similar processes in non-planar systems with the resonant propagation of a De Broglie wave through a system of two potential barriers (the Ramsauer effect) is shown in Fig. 1. This resonant effect in planar multilayer structures is observed in practice: in acoustics, with the passage of waves in a plasma, in optical systems such as interference filters, resonant tunneling, Fabry-Perot etalons, etc.

Основные принципы функционирования проекционного экрана, выполненного в соответствии с заявленным изобретением, описаны со ссылкой на Фиг.2, на которой представлена схематическая модель одного из возможных вариантов выполнения экрана. Проекционный экран содержит первый и второй оптические слои 1 и 2, каждый из которых имеет внешнюю поверхность и противоположную ей внутреннюю поверхность, профиль которой выполнен в форме массива одинаковых пирамидальных призм, причем внутренние поверхности слоев вставлены друг в друга с образованием зазора, в котором расположены третий, четвертый и пятый тонкие оптические слои 3-5, каждый из которых имеет профиль в форме массива одинаковых элементов пирамидальной формы, повторяющих форму вогнутых и выпуклых пирамидальных призм внутренних поверхностей первого и второго слоев 1 и 2, третий и четвертый слои имеют низкий, а первый, второй и пятый слои имеют высокий показатель преломления, причем пятый слой выполнен из изотропного или анизотропного материала с аномальной дисперсией показателя преломления, при этом третий слой расположен на внутренней поверхности первого слоя, четвертый слой расположен на внутренней поверхности второго слоя, а пятый слой расположен между третьим и четвертым слоями, кроме того, на внешней поверхности второго слоя выполнен отражающий слой 6, на котором расположен поддерживающий слой 7.The basic principles of operation of a projection screen made in accordance with the claimed invention are described with reference to FIG. 2, which presents a schematic model of one of the possible embodiments of the screen. The projection screen contains the first and second optical layers 1 and 2, each of which has an outer surface and an opposite inner surface, the profile of which is in the form of an array of identical pyramidal prisms, the inner surfaces of the layers being inserted into each other with the formation of a gap in which the third , the fourth and fifth thin optical layers 3-5, each of which has a profile in the form of an array of identical elements of a pyramidal shape, repeating the shape of concave and convex pyramidal prisms of the inner of the surfaces of the first and second layers 1 and 2, the third and fourth layers have a low, and the first, second and fifth layers have a high refractive index, and the fifth layer is made of an isotropic or anisotropic material with anomalous dispersion of the refractive index, while the third layer is located on the inner surface of the first layer, the fourth layer is located on the inner surface of the second layer, and the fifth layer is located between the third and fourth layers, in addition, on the outer surface of the second layer there is a reflective layer 6, n which is the supporting layer 7.

Проекционный экран функционирует следующим образом (Фиг.2). Проецируемый луч 8 и луч 9 внешнего света входят в первый слой 1, нижняя часть которого имеет призматическую поверхность пирамидальной формы. Благодаря эффекту резонансной дифракции только луч с фиксированным углом падения и заданной длиной волны проходит через зигзагообразную структуру, образованную внутренними поверхностями первого и второго слоев, а также третьим, четвертым и пятым тонкими оптическими слоями, во второй слой с призматической внутренней поверхностью. Данный отфильтрованный свет отражается отражающим слоем 6 и проходит обратно через слоистую структуру в направлении наблюдателя. Свет с другими длинами волн и другими углами падения отражается от зигзагообразной многослойной структуры и рассеивается в разных направлениях.The projection screen operates as follows (Figure 2). The projected beam 8 and the beam 9 of external light enter the first layer 1, the lower part of which has a prismatic surface of a pyramidal shape. Due to the resonance diffraction effect, only a beam with a fixed angle of incidence and a given wavelength passes through a zigzag structure formed by the inner surfaces of the first and second layers, as well as the third, fourth and fifth thin optical layers, into the second layer with a prismatic inner surface. This filtered light is reflected by the reflective layer 6 and passes back through the layered structure in the direction of the observer. Light with different wavelengths and other angles of incidence is reflected from the zigzag multilayer structure and is scattered in different directions.

На Фиг.3 (вид 3.1) угол падения проецируемого света представлен в виде функции длины волны при резонансном пропускании. Видно, что для заданной величины угла падения резонансное условие выполняется лишь на определенной длине волны. Это означает, что только свет данной длины волны пройдет через систему. В случае аномальной дисперсии показателя преломления в пятом активном слое резонансное пропускание происходит для трех определенных длин волн для данного угла падения (Фиг.3, вид 3.2). Это показывает, что три основных цвета пройдут через систему при одном и том же угле падения светового пучка.In Fig. 3 (view 3.1), the angle of incidence of the projected light is presented as a function of wavelength with resonant transmission. It can be seen that for a given value of the angle of incidence, the resonance condition is satisfied only at a certain wavelength. This means that only light of a given wavelength will pass through the system. In the case of an abnormal dispersion of the refractive index in the fifth active layer, resonant transmission occurs for three specific wavelengths for a given angle of incidence (Figure 3, view 3.2). This shows that the three primary colors will pass through the system at the same angle of incidence of the light beam.

За счет анизотропного активного слоя 5 (жидкий кристалл и т.п.) многослойная структура заявленного дисплея функционирует как поляризационный фильтр, то есть только одно линейное состояние поляризации света пропускается через структуру.Due to the anisotropic active layer 5 (liquid crystal, etc.), the multilayer structure of the claimed display functions as a polarizing filter, that is, only one linear state of light polarization is passed through the structure.

Оптимизация спектральной и угловой полосы пропускания пропущенного света может быть проведена путем изменения толщины слоев и коэффициентов преломления материалов.The optimization of the spectral and angular transmission bands of transmitted light can be carried out by changing the thickness of the layers and the refractive indices of the materials.

В заявленном проекционном экране первый слой 1 с высоким коэффициентом преломления и призматической внутренней поверхностью может быть выполнен из полимера с расположенными в нем частицами, которые рассеивают свет, увеличивая угол обзора.In the claimed projection screen, the first layer 1 with a high refractive index and a prismatic inner surface can be made of polymer with particles located in it, which scatter light, increasing the viewing angle.

Активный слой 5 заявленного проекционного экрана может быть выполнен в виде анизотропной среды для полного пропускания света с поляризацией, соответствующей проецируемому свету и дискриминации половины постороннего света.The active layer 5 of the claimed projection screen can be made in the form of an anisotropic medium for the complete transmission of light with polarization corresponding to the projected light and discrimination of half of the extraneous light.

Внешняя поверхность первого слоя заявленного проекционного экрана может быть также выполнена в виде массива одинаковых микролинз в виде полусфер для увеличения угла расхождения отраженного луча света (см. Фиг.4).The outer surface of the first layer of the claimed projection screen can also be made in the form of an array of identical microlenses in the form of hemispheres to increase the angle of divergence of the reflected light beam (see Figure 4).

При реализации заявленного экрана важно учитывать тот факт, что угол падения проецируемого света неодинаков для центра экрана и удаленных от центра областей экрана. Для компенсации неравномерности освещения предлагается, чтобы при практической реализации заявленного экрана угол наклона боковых граней пирамидальных призм и элементов пирамидальной формы изменялся по мере удаления от центра экрана соответственно изменению угла падения проецируемого света. Для света, падающего в центр экрана перпендикулярно его поверхности, боковые грани призм должны быть наклонены к горизонтальной поверхности на угол φi, соответствующий углу резонансного пропускания. Для луча света, отклоненного от перпендикуляра на угол β, боковые грани призм должны быть наклонены к горизонтальной поверхности на углы φi+β и φi-β соответственно (Фиг.5). При этом поверхность отражающего слоя 6 должна иметь призматический рельеф для отражения света в противоположном, но параллельном направлении.When implementing the claimed screen, it is important to take into account the fact that the angle of incidence of the projected light varies for the center of the screen and the areas of the screen remote from the center. To compensate for the unevenness of lighting, it is proposed that, in the practical implementation of the claimed screen, the angle of inclination of the side faces of the pyramidal prisms and pyramidal elements changes with distance from the center of the screen according to a change in the angle of incidence of the projected light. For light incident at the center of the screen perpendicular to its surface, the side faces of the prisms should be inclined to the horizontal surface at an angle φ i corresponding to the angle of resonant transmission. For a ray of light deviated from the perpendicular by an angle β, the side faces of the prisms should be inclined to the horizontal surface at angles φ i + β and φ i -β, respectively (Figure 5). Moreover, the surface of the reflecting layer 6 should have a prismatic relief for reflecting light in the opposite, but parallel direction.

Для компенсации изменения угла падения проецируемого света представляется целесообразным варьировать толщину третьего, четвертого и пятого тонких слоев в зависимости от расстояния до центра экрана.To compensate for the change in the angle of incidence of the projected light, it seems advisable to vary the thickness of the third, fourth, and fifth thin layers depending on the distance to the center of the screen.

Для изготовления заявленного проекционного экрана из полимеров имеется возможность использовать разнообразные технологии, поскольку условиям правильного функционирования экрана удовлетворяют диапазоны коэффициентов преломления широко распространенных полимерных материалов, значения которых изменяются обычно от n=1.30 до n=1.77.For the manufacture of the claimed projection screen from polymers, it is possible to use a variety of technologies, since the conditions for the correct functioning of the screen are satisfied by the ranges of refractive indices of widely used polymeric materials, the values of which usually vary from n = 1.30 to n = 1.77.

Заявленный проекционный экран в описанном выше варианте изготовляется следующим способом (Фиг.6). На полимерном слое изготавливают первый слой 1 с призматической внутренней поверхностью и высоким показателем преломления. На внутреннюю призматическую поверхность первого слоя 1 наносят третий слой 3 с низким показателем преломления, например, путем напыления. Пятый слой 5 с высоким показателем преломления наносят на третий слой 3 с низким показателем преломления. На пятый слой 5 наносят четвертый слой 4 с низким показателем преломления. На четвертый слой 4 наносят второй слой 2 с высоким показателем преломления. После чего наносят отражающий слой 6 и присоединяют поддерживающий слой 7. Данный способ может также выполняться в обратном порядке.The claimed projection screen in the above embodiment is manufactured in the following manner (Fig.6). The first layer 1 with a prismatic inner surface and a high refractive index is made on the polymer layer. On the inner prismatic surface of the first layer 1 is applied the third layer 3 with a low refractive index, for example, by spraying. The fifth layer 5 with a high refractive index is applied to the third layer 3 with a low refractive index. On the fifth layer 5, a fourth layer 4 with a low refractive index is applied. A second layer 2 with a high refractive index is applied to the fourth layer 4. Then a reflective layer 6 is applied and a support layer 7 is attached. This method can also be performed in the reverse order.

Заявленный проекционный экран может применяться в проекционных дисплеях, устройствах визуализации изображения и т.д.The claimed projection screen can be used in projection displays, image visualization devices, etc.

Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above embodiment of the invention has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention disclosed in the attached claims.

Claims (9)

1. Проекционный экран с многослойной структурой, селективный по длине волны, углу падения света и поляризации, содержащий первый и второй оптические слои, каждый из которых имеет внешнюю поверхность и противоположную ей внутреннюю поверхность, профиль которой выполнен в форме массива одинаковых вогнутых и выпуклых пирамидальных призм, причем внутренние поверхности слоев вставлены в друг друга с образованием зазора, в котором расположены третий, четвертый и пятый тонкие оптические слои, каждый из которых имеет профиль в форме массива одинаковых элементов пирамидальной формы, повторяющих форму пирамидальных призм внутренних поверхностей первого и второго слоев, третий и четвертый слои имеют низкий показатель преломления, а первый, второй и пятый слои имеют высокий показатель преломления, причем пятый слой выполнен из материала с аномальной дисперсией показателя преломления, при этом третий слой расположен на внутренней поверхности первого слоя, четвертый слой расположен на внутренней поверхности второго слоя, а пятый слой расположен между третьим и четвертым слоем, кроме того, на внешней поверхности второго слоя выполнен отражающий слой, на котором расположен поддерживающий слой, при этом внутренние поверхности первого и второго слоя, а также третий, четвертый и пятый тонкие оптические слои образуют зигзагообразную структуру, выполненную с возможностью пропускания лучей проецируемого света с определенным углом падения и длиной волны за счет эффекта резонансной дифракции, и рассеивания некогерентного окружающего света за счет отражения от внутренней поверхности первого слоя.1. A projection screen with a multilayer structure, selective in wavelength, angle of incidence of light and polarization, containing the first and second optical layers, each of which has an outer surface and an opposite inner surface, the profile of which is in the form of an array of identical concave and convex pyramidal prisms moreover, the inner surfaces of the layers are inserted into each other with the formation of a gap in which the third, fourth and fifth thin optical layers are located, each of which has a profile in the form of an array of of pyramidal shaped elements repeating the shape of the pyramidal prisms of the inner surfaces of the first and second layers, the third and fourth layers have a low refractive index, and the first, second and fifth layers have a high refractive index, and the fifth layer is made of a material with an anomalous dispersion of the refractive index, this third layer is located on the inner surface of the first layer, the fourth layer is located on the inner surface of the second layer, and the fifth layer is located between the third and fourth layer, to In addition, on the outer surface of the second layer there is a reflective layer on which the support layer is located, while the inner surfaces of the first and second layer, as well as the third, fourth and fifth thin optical layers form a zigzag structure configured to transmit projected light rays with a certain angle of incidence and wavelength due to the effect of resonant diffraction, and the scattering of incoherent ambient light due to reflection from the inner surface of the first layer. 2. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что первый оптический слой выполнен из полимера с расположенными в нем частицами, которые рассеивают свет.2. The projection screen according to claim 1, characterized in that the first optical layer is made of polymer with particles located in it that scatter light. 3. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что пятый слой выполнен с возможностью пропускания проецируемого света с заданным состоянием поляризации, отражая окружающий свет с другим состоянием поляризации, за счет анизотропного распределения показателя преломления.3. The projection screen according to claim 1, characterized in that the fifth layer is adapted to transmit projected light with a given state of polarization, reflecting ambient light with a different state of polarization, due to the anisotropic distribution of the refractive index. 4. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность первого слоя представляет собой массив одинаковых микролинз в виде полусферы, выполненных с возможностью увеличения угла расхождения отраженного луча света.4. The projection screen according to claim 1, characterized in that the outer surface of the first layer is an array of identical microlenses in the form of a hemisphere, configured to increase the angle of divergence of the reflected light beam. 5. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность первого слоя представляет собой массив микролинз с градиентным профилем распределения показателя преломления, выполненных с возможностью увеличения угла расхождения отраженного луча света.5. The projection screen according to claim 1, characterized in that the outer surface of the first layer is an array of microlenses with a gradient distribution profile of the refractive index, configured to increase the angle of divergence of the reflected light beam. 6. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что угол наклона боковых граней пирамидальных призм и элементов пирамидальной формы меняется по мере удаления от центра экрана соответственно изменению угла падения проецируемого света, при этом поверхность отражающего слоя имеет призматический рельеф для отражения света в противоположном, но в параллельном направлении.6. The projection screen according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the side faces of the pyramidal prisms and the elements of the pyramidal shape changes as you move away from the center of the screen according to the change in the angle of incidence of the projected light, while the surface of the reflective layer has a prismatic relief for reflecting light in the opposite but in a parallel direction. 7. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что толщина третьего, четвертого и пятого тонких слоев меняется при отдалении от центра экрана для компенсации изменения угла падения проецируемого света.7. The projection screen according to claim 1, characterized in that the thickness of the third, fourth and fifth thin layers varies with distance from the center of the screen to compensate for changes in the angle of incidence of the projected light. 8. Проекционный экран по п.1, отличающийся тем, что показатель преломления третьего и четвертого слоев меньше показателя преломления первого, второго и пятого слоев.8. The projection screen according to claim 1, characterized in that the refractive index of the third and fourth layers is less than the refractive index of the first, second and fifth layers. 9. Способ изготовления проекционного экрана, включающий выполнение следующих операций: на полимерном слое изготавливают первый слой с призматической внутренней поверхностью и высоким показателем преломления, на внутреннюю призматическую поверхность первого слоя наносят третий слой с низким показателем преломления, пятый слой с высоким показателем преломления наносят на третий слой с низким показателем преломления, на пятый слой наносят четвертый слой с низким показателем преломления, на четвертый слой наносят второй слой с высоким показателем преломления, после чего наносят отражающий слой и присоединяют поддерживающий слой.9. A method of manufacturing a projection screen, comprising the following operations: on the polymer layer, a first layer with a prismatic inner surface and a high refractive index is made, a third layer with a low refractive index is applied to the inner prismatic surface of the first layer, a fifth layer with a high refractive index is applied to the third a layer with a low refractive index, a fourth layer with a low refractive index is applied to the fifth layer, a second layer with a high p is applied to the fourth layer a refractive agent, after which a reflective layer is applied and a support layer is attached.
RU2007100414/28A 2007-01-12 2007-01-12 Projection screen and method of manufacturing thereof RU2332696C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100414/28A RU2332696C1 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Projection screen and method of manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007100414/28A RU2332696C1 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Projection screen and method of manufacturing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2332696C1 true RU2332696C1 (en) 2008-08-27

Family

ID=46274633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007100414/28A RU2332696C1 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Projection screen and method of manufacturing thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2332696C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112180672A (en) * 2019-07-05 2021-01-05 深圳光峰科技股份有限公司 Projection screen
EP3862809A1 (en) * 2020-02-06 2021-08-11 Palo Alto Research Center Incorporated Multi-layer optical device exhibiting anomalous dispersion

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112180672A (en) * 2019-07-05 2021-01-05 深圳光峰科技股份有限公司 Projection screen
EP3862809A1 (en) * 2020-02-06 2021-08-11 Palo Alto Research Center Incorporated Multi-layer optical device exhibiting anomalous dispersion
US11226537B2 (en) 2020-02-06 2022-01-18 Palo Alto Research Center Incorporated Multi-layer optical device exhibiting anomalous dispersion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7408707B2 (en) Multi-region light scattering element
CN107219685B (en) Display device and display method of display device
JP4655771B2 (en) Optical device and virtual image display device
JP4384214B2 (en) Surface light emitting device, image display device, and image display device using the same
US11048036B2 (en) Multiview displays having a reflective support structure
US11119268B2 (en) Display apparatus, backlight module in display apparatus, and method of displaying image
JP2019101055A (en) Aerial video display device
US20070058251A1 (en) Polarization beam splitter and optical system using the same, and image displaying apparatus, using the same
WO2021009943A1 (en) Optical structure, polarization plate equipped with optical structure, and display device
KR101687095B1 (en) Projection display apparatus
KR102118909B1 (en) Optical structure and display device
RU2332696C1 (en) Projection screen and method of manufacturing thereof
US7009766B2 (en) Transmissive screen and rear projection type image display apparatus using same
CN210666314U (en) Light control device, image source, projection curtain, projection system and imaging system
CA2910498C (en) Field inversion waveguide using micro-prism array
JP5245911B2 (en) screen
JP7161687B2 (en) Optical structure and display device
KR20190044564A (en) Optical isolating device
KR20190072429A (en) Optical isolating device
JP4742792B2 (en) Display device
JP7340155B2 (en) Optical structure and display device with optical structure
JPH116999A (en) Manufacture of liquid crystal substrate, liquid crystal display element and projection type liquid crystal display device
JPH08129168A (en) Projection type image display device
JPH11295507A (en) Light diffusing element and image display system using the same
JP2007241073A (en) Optical device and projection system using same

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200113