与发散照明源一起使用的高对比度后投影屏幕制造技术

一种投影屏幕包括具有前侧和后侧的透明基板、遍及透明基板的前侧设置的暗色膜、设置为穿过暗色膜的孔阵列、设置在透明基板和暗色膜之间的扩散层、以及遍及透明基板的后侧的透镜阵列设置。透镜阵列排列为将通过透镜阵列入射的显示光朝着孔阵列聚焦，并且扩散层扩散显示光以射出孔阵列作为扩散显示光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及显示技术，特别是后投影屏幕。
技术介绍
传统的后投影屏幕使用磨砂屏幕形式的薄扩散层。图像投影到扩散层的背面，在这里它扩散和散射到观看环境中。扩散层提供图像表面且其扩散性质用于增大视角，图像从所述视角可以被观察。通常，这些简单的扩散层投影屏幕在灯火通明的空间中具有很差的对比度。该很差的对比度至少部分地是由于环境光散射回观看环境中，因此有害地影响了后透明屏幕的黑色水平和对比度。图1A和1B示出了传统的后投影屏幕50，其采用嵌入在平面玻璃板60上的黑色粘合剂61中的小玻璃球62。从顶侧看，大部分屏幕表面由黑色粘合剂61覆盖，因此减少了环境光的反向反射(backreflections)，并且改善了显示屏幕的对比度。每个玻璃球62形成通过黑色粘合剂61的窄通道，并且将入射光通过针孔66聚焦，针孔66与对应的玻璃球62自对准。玻璃球62聚集大部分后侧入射光且将其通过针孔66聚焦。图1B示出了垂直于后投影屏幕50的同轴光(on-axislight)64由玻璃球62通过针孔66聚焦的情形。然而，离轴光65(图1A所示)必须采用菲涅耳透镜63弯曲。菲涅耳透镜63作用以接收倾斜入射光且将其弯曲，使得光以接近法向角通过玻璃球62入射到玻璃板60。离轴光65必须弯曲到法线轨道以保持在屏幕前侧上的角亮度均匀性。这样的设计作用以保持屏幕输出效率，同时增加灯火通明空间中的屏幕对比度。然而，它要求后侧入射光以接近法向角入射以实现可接受的角亮度均匀性，并且利用菲涅耳透镜63实现。图1C和1D示出了另一个传统的后投影屏幕75。后投影屏幕75以类似于后投影屏幕50的方式作用。后投影屏幕75包括小透镜(lenslets)83的阵列，所述小透镜83被遍及基板82的后表面复制，基板82具有深色材料层81，所述深色材料层81在顶表面上被图案化。深色材料81采用指向小透镜83的高功率激光图案化。小透镜83将光束聚焦到深色材料81以燃烧或熔化掉自对准到小透镜83的针孔。与后投影屏幕50类似，入射光必须沿着基本上垂直或正交于基板82表面的方向指向到小透镜83上。再者，利用菲涅耳透镜84实现法向入射。这样的设计也作用为保持屏幕输出效率，同时提高灯火通明空间中的屏幕对比度。然而，如前面一样，它要求后侧入射光以接近法向角入射以实现可接受的角亮度均匀性，并且利用菲涅耳透镜84实现。附图说明本专利技术的非限制性和非穷尽的实施例参考下面的附图描述，其中类似的附图标记在不同的图中表示类似的部件，除非另有规定。附图不必按比例，而是重点放在说明要描述的原理。图1A和1B(现有技术)示出了传统的后投影屏幕，其利用菲涅耳透镜实现光的接近法向入射。图1C和1D(现有技术)示出了另一个传统的后投影屏幕，其利用菲涅耳透镜实现光的接近法向入射。图2是示出根据本公开实施例的后投影显示器的功能层的透视图。图3A是根据本公开实施例的后投影显示器的功能层的横截面图。图3B示出了根据本公开实施例、后投影显示器如何平铺以形成较大的无缝显示器。图3C示出了根据本公开实施例的与由发散光照射的后投影显示器相关的角亮度均匀性问题。图4是示出根据本公开实施例的后投影屏幕一部分的横截面图。图5是示出根据本公开实施例的采用波长转换层的后投影屏幕一部分的横截面图。图6A-C示出了根据本公开实施例的各种透镜体系结构。具体实施方式这里描述了与发散照明源一起使用的高对比度后投影屏幕的装置、系统和制造方法的实施例。在下面的描述中，很多具体细节阐述为提供实施例的透彻理解。然而，相关
的技术人员应理解，这里描述的技术可在没有一个或多个具体细节的情况下实施，或采用其它方法、部件、材料等实施。在其它情况下，已知的结构、材料或操作没有示出或详细描述以避免混淆特定的方面。本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的称谓意味着结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性包括在本专利技术的至少一个实施例中。因此，在该说明书中不同地方出现的词语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必全部表示相同的实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。图2和3A示出了根据本公开实施例的后投影显示器200的功能层。图2是显示器200的层的透视图，而图3A是它们的横截面图。显示器200的所示实施例包括照明层205、显示层210和屏幕层215。照明层205的所示实施例包括照明源阵列220和透镜化层221(为了清楚起见仅示出在图3A中)。显示层210的所示实施例包括由间隔区域235彼此分开的透射像素阵列230。屏幕层215的所示实施例被分成用于显示整体统一图像的图像部分250的区域。后投影显示器200由多个像素构成，其每一个包括照明源220、透射像素阵列230和用于显示图像部分250的屏幕区域，全部排列在通过显示器200的列内。在所示的实施例中，每个照明源220在对应像素阵列230下排列以用灯光照射对应像素阵列的后侧。照明源220可实施为独立的光源(例如，彩色或单色LEDs、量子点等)，以发射具有限定的角展度或角锥的光而充分照明位于显示层210之上的它们对应的透射像素阵列230。照明层205和显示层210彼此分开固定距离245(例如，8mm)。该分开可采用透明中间物(例如，玻璃或塑料层)实现，并且可进一步包括一个或多个透镜化层221(包括透镜、光圈、光束限制器等)以控制或操纵从照明源220发射的灯光的角范围和横截面形状。在一个实施例中，照明控制器可耦合到照明源220以控制它们的照明强度。照明层205可包括其上设置照明源220的基板。透射像素阵列230设置在显示层210上，并且其每一个包括透射像素的阵列(例如，100个像素乘100个像素)。在一个实施例中，透射像素可实施为背光液晶像素。每个透射像素阵列230是独立的显示阵列，在显示层210上与相邻透射像素阵列230由间隔区域235分开。将相邻像素阵列230彼此分开的内部间隔区域235的宽度可为周边间隔区域235的两倍，周边间隔区域235将给定的像素阵列230与显示层210的外边缘分离。在一个实施例中，内部间隔区域235具有4mm的宽度，而周边间隔区域235具有2mm的宽度。当然，可实施其它的尺寸。如所示，透射像素阵列230在显示层210上分隔成具有间隔区域235的矩阵，该间隔区域分开每个透射像素阵列230。在一个实施例中，透射像素阵列230的每一个表示显示像素(例如，背光LCD像素)的分开的和独立的阵列。间隔区域235显著地大于给定透射像素阵列230的像素之间的像素间分隔。间隔区域235为布置信号线或包括例如显示控制器的附加电路，提供改进的灵活性。沿着显示层210的外周边设置的间隔区域235还提供用于显示器200的边框修饰206的空间。边框修饰206作用为用于显示器200的外壳的侧面。沿着外周边设置的间隔区域235还提供用于电源和/或通信端口的空间。尽管图2将显示层210显示为包括排列成两行和三列的六个透射像素阵列230，但是应理解，显示器200的各种实施方式可包括组织成不同行列组合的更多或更少的透射像素阵列230。这样，在具有一比一的照明源220对透射像素阵列230的比率的实施例中，照明层205上的照明源220的数量和布局也可变化。尽管为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影屏幕，包括：透明基板，该透明基板具有前侧和后侧；暗色膜，该暗色膜遍及该透明基板的该前侧设置；孔阵列，该孔阵列设置为穿过该暗色膜；扩散层，该扩散层设置在该透明基板和该暗色膜之间；以及透镜阵列，该透镜阵列遍及该透明基板的该后侧设置，其中该透镜阵列排列为将通过该透镜阵列入射的显示光朝着该孔阵列聚焦，并且该扩散层扩散该显示光以射出孔阵列作为扩散显示光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.12 US 14/303,1901.一种投影屏幕，包括：透明基板，该透明基板具有前侧和后侧；暗色膜，该暗色膜遍及该透明基板的该前侧设置；孔阵列，该孔阵列设置为穿过该暗色膜；扩散层，该扩散层设置在该透明基板和该暗色膜之间；以及透镜阵列，该透镜阵列遍及该透明基板的该后侧设置，其中该透镜阵列排列为将通过该透镜阵列入射的显示光朝着该孔阵列聚焦，并且该扩散层扩散该显示光以射出孔阵列作为扩散显示光。2.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该扩散层包括光散射层。3.如权利要求2所述的透明屏幕，其中该光散射层包括悬浮在材料层内的散射颗粒。4.如权利要求3所述的投影屏幕，其中该散射颗粒包括聚四氟乙烯(“PTFE”)颗粒或硫酸钡。5.如权利要求2所述的投影屏幕，其中该光散射层包括磨砂玻璃。6.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该扩散层包括波长转换层，该波长转换层吸收具有第一波长的该显示光且输出具有与该第一波长不同的一个或多个其它波长的扩散显示光。7.如权利要求6所述的投影屏幕，其中该波长转换层包括量子点或荧光体之一。8.如权利要求7所述的投影屏幕，其中该波长转换层图案化成三色阵列，使得该孔阵列的每个孔输出与三个不同颜色之一相关的该扩散显示光。9.如权利要求6所述的投影屏幕，还包括：滤光器层，该滤光器层设置在该透镜阵列和该波长转换层之间，该滤光器层配置为通过具有该第一波长的该显示光，但是阻挡具有所述一个或多个其它波长的该扩散显示光以减少来自该波长转换层的反向散射光。10.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该透镜阵列一对一地对应于该孔阵列。11.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该透镜阵列各分开第一分隔间距，并且该孔阵列各分开第二分隔间距，其中该孔阵列的该第二分隔间距大于该透镜阵列的该第一分隔间距以适应入射在该透镜阵列上的发散的该显示光。12.如权利要求11所述的投影屏幕，其中该透镜阵列的焦距朝着该投影屏幕的周边增加。13.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该透镜阵列包括单面微透镜阵列，该单面微透镜包括：凹面阵列，该凹面阵列形成在第一透明片中；第二透明片，该第二透明片粘结到该第一透明片以覆盖该凹面阵列；以及光学粘合剂，其折射系数与该第一透明片的折射系数不同，设置在由该凹面阵列和该第二透明片限定的空隙中。14.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该透镜阵列中包括双面微透镜阵列，该双面微透镜阵列包括：第一凹面阵列，该第一凹面阵列形成在第一透明片中；第二凹面阵列，该第二凹面阵列形成在第二透明片中；光学粘合剂，其折射系数与该第一和第二透明片的折射系数不同，设置在通过夹设该第一透明片到该第二透明片且该第一和第二凹面阵列彼此对齐而限定的空隙中。15.如权利要求1所述的投影屏幕，其中该透镜阵列包...

【专利技术属性】
技术研发人员：AS卡兹米尔斯基，ML杰普森，B傅，
申请(专利权)人：X开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US