專利名稱：增強對比度的背投影屏的制作方法
背景本發(fā)明一般涉及透射屏，尤其涉及適用于背投影系統(tǒng)的透射屏。
背投影屏通常設計用來將投影到屏背后的圖像透射到觀看空間。投影系統(tǒng)的觀看空間可以相對地大(例如背投影電視)或相對地小(例如背投影數(shù)據(jù)監(jiān)視器)。背投影屏的性能可用屏的各種特性加以描述。用來描述屏之性能的屏的典型特性包括增益、視角、分辨率、對比度、存在諸如彩色和斑點等不希望有的贗像，等等。一般希望背投影屏具有高分辨率、高對比度和大的增益。還希望屏在整個較大的觀看空間中傳播光。不幸的是，如下面將詳述的，當一個屏特性得到改善時，常降低一個或多個其他的屏特性。例如，為了用相同的總體結構來提高屏增益，就必須減小屏的借以方便觀看的視角。結果，為了生產在特定的背投影顯示應用中具有總體可接受性能的屏，要在屏特性和性能方面作出某些折衷。
因此，需要改善屏幕的總體性能，同時滿足在采用屏的背投影顯示應用中所需要的最低性能標準。
概要一般來說，本發(fā)明涉及投影屏組件。具體地說，本發(fā)明涉及包括一個或多個雙折射延遲層和一個或多個偏振層的投影屏組件。延遲層和偏振層減少了不希望有的背景光和圖像光的反射。
在一個實施例中，屏組件包括色散層和第一延遲層，其中色散層的輸入側接收來自光源的光，而第一延遲層經(jīng)放置用于改變透過色散薄膜的光的偏振狀態(tài)。第一偏振器大體上透過從第一延遲層接收到的且呈第一偏振狀態(tài)的光，并吸收從第一延遲層接收到的且呈第二偏振狀態(tài)的光，其中第二偏振狀態(tài)垂直于第一偏振狀態(tài)。
本發(fā)明的另一實施例是一投影系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有屏和圖像投影機，投影機將具有第一偏振狀態(tài)的圖像投射到屏上。屏包括光色散元件、第一延遲層和第一偏振層。第一延遲層經(jīng)取向，將其中透過的圖像的偏振狀態(tài)轉換成大體上平行偏振層之透射偏振方向的透射偏振狀態(tài)。
本發(fā)明的另一實施例是一屏組件，它包括色散裝置、第一雙折射延遲裝置和第一偏振裝置，其中第一雙折射延遲裝置經(jīng)放置用于延遲來自色散裝置的光，而第一偏振狀態(tài)經(jīng)放置用于接收來自第二雙折射延遲裝置的光。
本發(fā)明的另一實施例是一屏組件，用于顯示具有第一偏振狀態(tài)的圖像。該屏包括第一偏振層，其取向大體上能夠透射第一偏振狀態(tài)下的光；和第一延遲層，其放置用于接收來自第一偏振層的光。放置光色散層，用于接收來自第一延遲層的光。
上述本發(fā)明的概要并不打算用來描述本發(fā)明的每個所說明的實施例或每一種實施。附圖與下面的詳細說明更具體地例示這些實施例。
附圖簡述結合附圖，閱讀以下對本發(fā)明各種實施例的詳細描述，將更完整地理解本發(fā)明，這些附圖是

圖1示出了一投影屏組件；圖2A-2B說明了用于表征屏組件之分辨率的機理；圖3A-3B分別示出了背景光和像光線在屏組件內的漫反射；圖4A-4B示出了依照本發(fā)明一實施例的投影屏組件；圖5示出了依照本發(fā)明另一實施例的投影屏組件；圖6示出了依照本發(fā)明再一實施例的投影屏組件；圖7示出了依照本發(fā)明又一實施例的投影屏組件；圖8示出了依照本發(fā)明另一實施例的投影屏組件；圖9示出了依照本發(fā)明另一實施例的投影屏組件；圖10示出了依照本發(fā)明另一實施例的投影屏組件；圖11示出了依照本發(fā)明另一實施例的投影屏組件；圖12示出了依照本發(fā)明另一實施例的投影屏組件；圖13示出了透過本發(fā)明屏組件的透射率曲線，其中透射率是波長的函數(shù)。
盡管本發(fā)明可以修改成各種變化和替代形式，但在附圖中通過舉例顯示了其具體方案，并將對這些方案作詳細描述。但是，應該理解，本發(fā)明不限于所述的特定實施例。相反，本發(fā)明將覆蓋落在后附權利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍內的所有變化、等效物和替代物。
詳細說明本發(fā)明一般適用于許多不同的屏組件，特別適用于背投影系統(tǒng)中所用的屏組件。
參照圖1，描述背投影屏100。背投影屏100包括色散元件101和吸收偏振器元件103。色散元件101將投影機105投射然后入射到屏100之背面的偏振圖像的光在屏的觀察側擴展至所需的視角107。依應用需要，視角既可以對稱也可以不對稱。吸收偏振元件103的一個作用是，在背景光109下使用屏100時，提高屏100的對比度。通過吸收一部分入射于屏觀察側的背景光(未經(jīng)偏振)，來提高對比度，否則屏將反射這些背景光并降低圖像的對比度。使偏振元件103的透射方向與投影圖像的偏振方向一致，從而將偏振元件103對投影圖像的吸收減到最低。如將被理解的那樣，在背景光下測量時，吸收近一半背景光但不顯著吸收通過屏組件100透射的圖像，這將增強屏的對比度。
偏振元件103所吸收的圖像光量部分地取決于屏的保偏能力。因而，一般愿意采用色散元件101，因為當圖像光經(jīng)色散元件101色散并透射時，色散元件101不會對圖像光作顯著的消偏振。色散元件亦常稱為漫散元件。在一個實施例中，將一種保偏的體漫射器用作色散元件101，所述漫射器由懸浮在結合層內的粒子組成。所用粒子的類型及其分散在結合劑中的方式都會影響色散元件的保偏特性。為獲得良好的保偏性能，一般希望粒子為球形、結合層薄，并且加入結合劑的粒子少。結合層的厚度和粒子加載還會影響屏的增益和視角，在設計色散元件101時必須考慮這些影響。
本發(fā)明的屏組件特別適用于利用偏振圖像源的投影系統(tǒng)。依照本發(fā)明的一個實施例，例如基于液晶顯示器(LCD)的投影機可用于投影系統(tǒng)，將偏振圖像投射到這里所述的那類屏組件上。投影系統(tǒng)的尺寸可以從相對較小的數(shù)據(jù)監(jiān)示器變到大屏幕TV和視頻壁面。投影系統(tǒng)也可依賴于折疊式的圖像投影路徑，如題為“投影圖像”的歐洲專利申請EP783133所述的各種投影系統(tǒng)，該專利的內容通過引用包括在此。從以下描述將理解到，采用這里所述的各種屏組件將特別有益于這種系統(tǒng)。凡使用EP783133所述偏振靈敏反射鏡的投影系統(tǒng)，在屏組件中加用吸收偏振器將進一步增強投影系統(tǒng)的性能。屏組件的吸收偏振器還可用作投影系統(tǒng)中其他部件(例如，諸如LCD成像器等成像器、偏振靈敏分束器和反射鏡、延遲器等)的清除偏振器(clean-up polarizer)。
下面更詳細地描述屏的各種特性。一個重要的屏特性是增益。屏的增益是屏之亮度的表示，而屏的亮度是視角的函數(shù)。通常用理想的Lambertian反射器來校準增益，而理想的Lambertian標準增益對于所用角度被設置為1。屏(或屏元件)的峰值增益對應于某一角度上的最高增益。例如，從背后正入射體擴散器屏，一般以垂直于屏表面的角度可以對屏透射過的光觀察到其峰值增益。
另一個重要屏特性是視角。這里所用的屏的視角是屏增益跌落至峰值增益一半或者軸向增益一半時的角度。視角通常對應于透射圖像強度跌落到垂直屏表面透射的光強的一半時的角度。
屏性能的一個重要量度是對比度。對比度一般指投影白色圖像之亮度與投影黑色圖像之亮度的比值。因此，對比度數(shù)值依賴于光源和成像光學器件。對比度隨著屏亮度增加以及投影黑色圖像更黑而傾向于增大。在一種場合中，對比度用系統(tǒng)的動態(tài)范圍來量度。動態(tài)范圍是在沒有背景光的情況對對比度的量度。當在背景光下使用投影顯示器時，屏會反射一些背景光。反射光一般包括鏡面分量和漫射分量兩者。背景反射降低了屏的對比度。因而，如果在背景光下使用屏，那么對比度還依賴于屏吸收背景光的能力，特別希望降低屏的背景反射量。因此，背景反射量提供了對屏性能的又一個有用的量度。
屏的另一個特性是其消除彩色和斑點影響的能力。在某些屏中，可觀察到色彩在屏上形成由不同顏色的、類似像素的點所組成的隨機圖案。這種彩色贗像一般是由與波長有關的作用所引起的，諸如按不同方向或以不同效率散射不同波長的散射作用。在與波長相關的作用影響下，不同的色彩變得可以在空間上相互分離，并且在投影屏的觀察側可以觀察到不同的顏色。用體漫射器增加屏的厚度直至觀看者不能分辨任何色分離，由此減少了屏上的彩色贗像。體漫射器的厚度不必被選擇成唯一用于減少彩色效應的自由變量，一般將漫射器的厚度選擇成為一折衷值，用于優(yōu)化屏的幾個不同特性。
由于在分辨率要求不斷提高的場合中使用背投影顯示器(例如高清晰度電視)，所以背投影屏的分辨率變得更加重要。屏的分辨率通常定義為，能夠區(qū)分在屏上投影的圖像中最精細細節(jié)的尺度。測量分辨率的一種方法是，在屏上投影一幅表示許多組亮線和暗線的圖像，亮暗線之間的間隔逐漸變小，以確定能夠分辨的每毫米的極限線數(shù)。用此法，屏的分辨率可定量為，分辨不同空間頻率下水平和/或垂直線條的能力。
以圖2A和2B所示的方式，通過測量屏的調制深度(MD)能對屏的分辨率進行定量。如圖2A所示，通過考察透過屏的圖案201來測量調制深度，在圖案201中，重復亮線205和暗線207的圖像，并具有規(guī)定的空間頻率。沿垂直于線條的線203掃描圖案201。該掃描將光強測量成為沿掃描線203的位置的函數(shù)。如圖2B所示，該掃描結果可以通過將強度描繪成沿掃描線203的位置的函數(shù)而圖形表示出來。
用掃描得到的強度可以計算字符間對比度(ICC)的值，ICC是按下式關系的強度比ICC=Imax/Imin，其中Imax是掃描的最大強度211,Imin是掃描的最小強度213。
按下式，可以從ICC計算同屏的調制深度MD=(ICC-1)/(ICC+1)，它代表一歸一化值。如將被理解的那樣，任何被測元件的調制深度介于0和1之間，其中1是理想的分辨率，而0是不能分辨的圖像。一般認為，ICC越高，則調制深度越高。對于確定屏的性能以及比較不同屏和屏組件的相對性能來說，屏組件的調制深度提供了一種特別有用的量度。背景光強度較高的情況下，Imax和Imin一般偏移相同的量。結果，ICC降低，從而減小調制深度。因此，對于保持較高的對比度和較高的分辨率來說，減少背景光反射是很重要的。
來自屏觀察側的背景光會被漫反射或鏡面反射。通常通過在屏表面上使用減反射(AR)涂層或者使用無光面層，或者兩種方法的結合，來減小鏡面反射。由于屏幕不同層之間的折射率匹配，所以發(fā)生這些層之間界面上的鏡面反射通常較少。但是，折射率匹配一般不理想，會發(fā)生一些鏡面反射。另外，通常存在漫反射，尤其當屏幕包括漫散射層時。圖3示出了這種情況，其中屏300處于背照明結構，圖像投影機302位于入射側。背景光304入射到屏300的輸出側306。屏304包括許多不同的層310、312、314和316。屏300的正面306反射入射背景光的一部分R0。另一些部分R1、R2和R3在第一層310和第二層312之間的界面、第二層312和第三層314之間的界面以及第三層314和第四層316之間的界面上反射。背景光300的剩余部分R4從第四層316的入射面318反射。另外，在某一層，一般為散射層，漫反射掉一部分光RD。所有反射光的相當大部分向著屏300之輸出側的觀察者方向透射出屏300。從屏出射的背景光降低了所需圖像的對比度，并由此對分辨率產生負作用。因此，減少屏300內向觀察者方向反射的背景光是很重要的。
還應該注意，例如如圖3B所示，屏300可以部分地反射從圖像投影機302入射到屏300上的圖像光320。圖像光320可以在各層310、312、314和316之間的界面上，以及在入射和出射表面318和306上被鏡面反射。為清楚起見，圖中未示出直接的鏡面反射。鏡面反射光會產生觀察者看到的假像。入射面318通常具有一無光面層，用以減少鏡面反射。
考慮軸向光320a。除了鏡面反射之外，在第二層312漫反射掉軸向光320a的一部分RD。例如通過第三層314和第四層316之間界面上的鏡面反射，經(jīng)漫反射的光可以被反射回到正方向，如光線R5所示；以及通過入射面318的鏡面反射，如光線R6所示被反射回到正方向。另外，如果在屏300和圖像投影機302之間存在諸如光學鏡片、折疊式反射鏡等任何光學元件(一般性地圖示為元件322)，那么會存在附加的反射，例如反射R7。這些反射R5、R6和R7會產生較亮的背景光強，從而增大Imin的值。較高的背景光強降低了字符間的對比度ICC，并由此減小了調制深度MD。結果，較亮的背景光導致對比度下降，并由此導致分辨率下降。應該理解，此等討論一般地適用于入射到屏300上的所有圖像光320。因此，減少由屏300向圖像投影機302方向反射的光也是很重要的。
圖4A是一截面示意圖，示出了依照本發(fā)明一特定實施例的屏。屏400包括若干層。屏400設計為如背投影屏一般工作，光沿箭頭420所示的方向從左到右傳播通過屏。第一層402是偏振延遲層。第二層404是色散層，并且固定在色散層襯底406上。第四層408是第二偏振延遲層，而第五層是起偏層410，它固定在一玻璃片412上。AR層414位于玻璃片412的輸出側。玻璃片412可以是透明的、可以具有選定的漫射特性、或者具有選定的吸收特性，諸如提供中性密度。應該理解，可以用幾種不同的方法將一層與另一層固定，所述方法包括但不限于將一層涂敷在另一層上，將一層層疊在另一層上，兩層之間可以使用或不使用粘合層，等等。
偏振延遲層402和408是雙折射的，換句話說，對于正交的偏振狀態(tài)，折射率是不同的。因此，當具有混合偏振的光線傳播通過延遲層時，兩種偏振狀態(tài)之間的相位關系會改變。例如，如果輸入延遲層的光具有兩個彼此同相的正交偏振狀態(tài)，并且振幅相同，那么該光相對于延遲器的偏振軸呈45°線偏振。但是，在傳播通過具有一定厚度的延遲層之后，兩個偏振狀態(tài)之間出現(xiàn)π/2的相位延遲，這樣光變成圓偏振光。如果延遲層的厚度使得該層引起的兩偏振狀態(tài)之間的相位延遲為π/2，那么該層稱為1/4波長偏振延遲器?？梢赃x擇延遲層402和408的延遲量，以適應入射到屏上的不同偏振狀態(tài)。例如，可以使入射光420不偏振、橢圓偏振、線偏振，或者圓偏振。一般選擇延遲層的延遲量，以控制光420的偏振狀態(tài)，使其與偏振層410的通過偏振狀態(tài)匹配，產生最大透射。
在某些情況下，屏400可以只使用第二延遲層408，而省略第一延遲層。例如，當入射到屏400上的光420是圓偏振光，并且第二延遲層408是1/4波長延遲器時，光420的偏振狀態(tài)會轉換成線偏振，然后通過偏振層410。
延遲層402和408可以由經(jīng)拉伸產生雙折射現(xiàn)象的聚合物片制成，選擇厚度，使其成為可見光的1/4波長延遲器。將延遲量設置在光譜中可見部分之中心的某個波長(例如550納米左右)的1/4波長處。由于聚合物材料的相速度色散一般較小，所以1/4波長延遲器施加的延遲量在整個可見光譜上相對均勻。聚合物延遲片可以由任何合適的聚合物制成，包括聚丙烯腈和丙烯酸甲酯或其共聚物、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚烯烴和聚苯乙烯。如美國專利5,867,239所揭示的，丙烯腈基聚合物特別適于用作大角度延遲器，因為ny≈nz，這里ny是延遲層對沿y方向偏振的光的折射率，而nz是對沿z方向偏振的光的折射率。所述美國專利的內容通過引用包括在此。由于沿某一軸的折射率與沿另一軸的折射率相同，所以稱其為單軸材料。對于雙軸材料，沿所有三個軸x、y和z的折射率都是不同的。
色散層404的常用類型是體漫射器，一般在體漫射器中，具有第一折射率的粒子懸浮在具有第二折射率的材料內。其它類型的色散層也可以使用，諸如雙面凸狀層、珠狀層、表面漫射層、全息漫射層，或者微結構漫射層，或其各種組合。雙面凸狀層是在一側或兩側具有一系列雙凸透鏡的薄膜。珠狀層已在美國專利申請09/095,835中描述過。表面漫射和微結構漫射層具有特殊設計的表面，用于漫射從中通過的光。全息漫射層可以是面全息圖或體全息圖，用以漫射從中通過的光。如以上所討論的，由色散層產生的視角可以是對稱的或者不對稱的。
對于屏400中不同的位置，圖示了通過屏400的光的偏振狀態(tài)。位置z1、z2、z3、z4、z5、z6、z7和z8分別位于第一1/4波長延遲薄膜402的輸入面(z1)；1/4波長延遲薄膜402和色散薄膜404之間(z2)；色散薄膜404和色散層襯底406之間(z3)；色散層襯底406和第二1/4波長延遲薄膜408之間(z4)；1/4波長延遲薄膜408和吸收偏振薄膜410之間(z5)；吸收偏振薄膜410和玻璃片412之間(z6)；玻璃片412和AR層414之間(z7)；以及AR層414的輸出面(z8)上。來自圖像投影機的光束420的各種偏振狀態(tài)被圖示成好像是沿從左到右通過屏400的方向觀察到的。
屏的工作方式如下來自圖像投影機的光420一般是線偏振的，并且圖示成在位置z1處呈垂直偏振。選擇第一1/4波長延遲器402的光軸，使得來自位置z1的偏振光以圓偏振狀態(tài)射出延遲器402(如圖所示，在位置z2)，并且相對于來自圖像投影機的光的偏振方向，一般呈±45°。色散層404和色散層襯底406對偏振的影響不明顯，因此在位置z3和z4處，光的偏振狀態(tài)保持不變。在此特定實施例中，第一和第二延遲層402和408的光軸平行，致使光420以垂直于位置z1處線偏振狀態(tài)的線偏振狀態(tài)射出第二延遲層408。在本例中，為水平偏振。換句話說，兩個延遲層402和408如半波長延遲器一樣工作，將偏振方向旋轉了90°。剩余各層，即線偏振器410、玻璃層412和AR層414，基本上不影響光的偏振。因此光420在位置z8處以水平偏振狀態(tài)射出屏。偏振層410與其透射軸水平對準，即平行于從第二1/4波長延遲層408入射偏振層410的光偏振方向。
如圖4B所示，屏400的結構對于減少背景光反射是有效的。從屏400之右側入射的背景光422一般不偏振。圖中，沿反方向通過的背景光422的偏振狀態(tài)示于a)行。背景光422進入屏400，具有混合的偏振狀態(tài)，圖中在位置z8處示為水平和垂直的偏振混合。非偏振的背景光通過AR涂層414和玻璃片412，到達位置z6，不發(fā)生明顯的偏振變化。然后，背景光通過偏振器410，偏振器410吸收垂直偏振光，致使在位置z5處出射偏振器的光為水平偏振。因此，吸收掉一半背景光。在通過第二1/4波長延遲薄膜408后，背景光為圓偏振，如位置z4所示。在通過襯底406和色散薄膜404之后，背景光保持圓偏振，如位置z3和z2所示。通過第一1/4波長延遲層402的任何背景光以垂直偏振狀態(tài)射出，如位置z1所示。
現(xiàn)在考慮在屏400內反射的背景光。通過屏400處于襯底406和第二1/4波長延遲層408之間位置z4處界面上的背景光是圓偏振光。在z4界面上反射的任何背景光在位置z5上以垂直偏振狀態(tài)離開第二1/4波長延遲層，即偏振狀態(tài)垂直于原通過偏振器410時的偏振狀態(tài)。此情況示于b)行。因此，此反射光被偏振器410吸收，不再向后通過屏400射向觀察者。符號“n/a”表示沒有可應用的偏振狀態(tài)可示，因為光被吸收了。
c)行示出了色散層404中在位置z3和z2之間被漫反射的背景光的偏振狀態(tài)。到達位置z3之界面的背景光是圓偏振光。因此，被反射的背景光也是圓偏振的，并且保持圓偏振直到作為垂直偏振光從第二1/4波長延遲層408射出。具有此偏振狀態(tài)的光被偏振器410吸收。因此，從位置z3之界面上反射的背景光不會逃離屏400。
應該理解，在位置z2之界面上反射的背景光同樣在偏振器410中被吸收。因此，在屏400內被反射的背景光被偏振器410所吸收，從而減少了屏對背景光的反射量。這種屏的結構對于增大屏的對比度乃至屏的分辨率是有效的。
圖4C示出了屏450的另一個實施例，它在許多方面與屏400類似。屏400與450的主要差別在于，屏450中第二1/4波長延遲層408a的光軸垂直于第一1/4波長延遲層402的光軸。因此，并不象前述屏400的情況那樣用兩個1/4波長延遲層的組合使通過屏的光偏振狀態(tài)旋轉90°，通過兩個1/4波長延遲層402和408a之后的凈效應是偏振不旋轉。因此，對于圖示在位置z1處進入屏450的垂直偏振光，從第二1/4波長延遲層408離開的光也具有垂直偏振狀態(tài)。相應地對偏振層410a定向，以透射該垂直偏振光。屏450按類似于對屏400描述的方式吸收反射光。
使用延遲層光軸交叉的屏可以獲得某些好處。例如，1/4波長延遲薄膜402和408的偏振延遲效應有些依賴于入射光的波長。因此，延遲層402和408只對可見光譜中的一部分光起理想的1/4延遲器的作用。延遲器一般針對可見光譜中心處的光進行設計，因此對于光譜的藍色端和紅色端，延遲量通常小于理想的1/4波長。通過從一個延遲層作用中減去另一個延遲層的作用，可以消除延遲對波長的依賴關系。另一方面，如果兩延遲層具有平行的光軸，那么兩個延遲層的合并效果是相加的，因而導致通過屏的光發(fā)生色移。另外，如果延遲層的作用是相減的，那么允許薄膜的不理想性有更大的容限。如果延遲層的作用是相加的，那么要求延遲層的性能非常好，以證明在延遲層經(jīng)歷的波長范圍和入射角內具有相同的延遲量。另外，兩個延遲層的延遲量必須匹配，以產生理想的半波延遲，否則的話，透射光會發(fā)生色移，并使透射光強度下降，偏移最佳值。
施加于通過延遲層的光上的延遲量不僅依賴于材料雙折射，而且依賴于延遲層內的路徑長度。因此，延遲量隨光通過延遲層的角度而變化。一般針對光以正入射通過延遲層的情況來設計延遲層。經(jīng)過色散層散射的光以非直角通過延遲層，光會被延遲一個非最佳的延遲量。但是，如美國專利5,867,239所述的丙烯腈基寬角度延遲層特別適于此應用，因此減小了離軸效應。
因此，1/4波長延遲層會呈現(xiàn)波長和角度的影響，導致彩色效應，降低屏的性能。這些影響可以被減小，方法是例如用準直光減小角度作用，以及用由低色散材料制成的零階延遲層來增大延遲層成為有效1/4波長延遲器的波長范圍。
用圖4C所示的屏450可以進一步減小波長和角度的影響。在本例中，由于延遲層402和408a的光軸是交叉的，所以一個延遲層的波長和角度作用將抵消另一延遲層的作用，由此減小整個屏450的波長和角度作用。這與屏400中延遲層402和408的波長和角度作用相加的情況形成對比。因此，屏450中延遲層402和408a的相對定向為減小波長和角度作用提供了益處。
應該理解，由圖像投影機投影在屏組件上的光不需要線偏振化。在這種情況下，屏組件適于接收從圖像投影機接收到的圖像光，并將其偏振狀態(tài)轉換成偏振層可以透射的狀態(tài)。這只要求使用單個延遲層。例如，如果圖像投影機射出圓偏振光，那么色散層和圖像投影機之間沒有任何延遲層，并且色散層將圓偏振光透射到位于色散層和偏振層之間的延遲層。延遲層將圖像光的偏振狀態(tài)轉換成偏振層可以透射的偏振狀態(tài)。因此，這種屏組件只要求單個延遲層，它位于色散層和偏振層之間，同時仍有效地降低被漫反射的背景光量。
圖5示出了依照本發(fā)明另一實施例的屏。圖中用相同的標號表示屏500中與屏450各元件相同的元件。在本實施例中，屏500在輸入側504具有一偏振層502。在(a)行中示出了沿正方向從圖像投影機通過屏到達觀察者的光在位置z1-z8和z10處的各種偏振狀態(tài)。位置z10是第一偏振器502的輸入面。位置z1-z8與前述相同。偏振層502和410a的取向是平行的，即這兩個偏振層的透射偏振方向是平行的，并且1/4波長延遲層402和408的光軸也相應對準，以允許來自圖像投影機的光透過。來自圖像投影機并入射到屏500上的光一般沿平行于偏振層401a和502之透射偏振方向被線偏振化，因此增加第一偏振層502不會影響圖像光通過屏500的透射率。
第一偏振層502可用于減少反射回光源的圖像光強(或者是漫射，或者是鏡面反射)。例如，考慮(從左到右)正向傳播的光在位置z4處的界面上反射，其中位置z4位于襯底406和第二1/4波長延遲層408a之間。(b)行示出了反射光的偏振狀態(tài)。此反射光以圓偏振狀態(tài)通過襯底406和色散層404返回至第一1/4波長延遲層402。當光在位置z1處從1/4波長延遲層402射出時，光是線偏振的，偏振方向垂直于第一偏振層502的透射方向，從而被吸收。因此，第一偏振器502可用來減少反射回圖像投影機的圖像光量。這對于將折疊式反射鏡放置在屏500之輸入面504附近的折疊式投影系統(tǒng)來說特別有用。如果沒有第一偏振器502，那么屏內漫反射的光會從反射鏡反射回到屏500的輸入面504上，并向觀察者方向透射。按這種方式反射的光構成漫射背景強度，而這種漫射背景強度會降低屏的對比度，從而對分辨率產生負面影響。偏振層502減少了漫反射光的量，因此增強了對比度，并保持較高的分辨率。這種屏還可以有效地減小來自觀察側的背景光的反射，如同以上對屏400和450所描述的。
圖6示出了依照本發(fā)明另一實施例的屏。圖中，1/4波長延遲層602和608、色散層604、色散層襯底606、吸收偏振器610、玻璃片612和AR層614與上述類似。第一1/4波長延遲層602通過第一層光學粘合劑603層疊在色散層襯底606上。在本實施例中，色散層襯底606面向屏組件600的輸入側620。與圖5相比，色散層604和色散層襯底606的位置顛倒了。
在本文所說明的所有實施例中，要求將輸入面(即圖像投影表面)處理成能夠減少鏡面反射。在本實施例中，將輸入面620處理成具有無光紋理，減少鏡面反射。在另一個實施例中，在輸入面620上施加一AR涂層作為另一種或附加的方法，以減少投影在屏組件600之輸入面620上的圖像光的鏡面反射。
圖7示出了屏組件的又一個實施例。屏組件700包括1/4波長延遲層702和708、色散層704、偏振層710、玻璃片712和AR層714。第二1/4波長延遲層可以例如通過層疊固定于偏振層710，并且將1/4波長延遲層708和偏振層710的組合用作襯底，涂覆色散層706，隨后固化色散層706。然后，將偏振層710固定于屏組件的其它元件上，例如通過光學粘合層711固定于玻璃712上。玻璃片712可以具有AR層714和消斑點涂層716。第一1/4波長延遲層702可以直接層疊在色散層704上。
此屏組件700的一個突出優(yōu)點是，避免用一個分立的色散層襯底來支撐色散層704。避免使用分立的漫射襯底可以消除例如因漫射襯底雙折射而引起性能的劣化。
在另一實施例中，屏組件700可通過下述方式來制造，即先在轉移襯底(未畫出)上涂覆色散層704，然后固化色散層704。然后，通過粘合劑(未圖示)將固化色散層706與轉移襯底相對的表面層疊到第二1/4波長延遲層708上。在除去轉移襯底之后，將第一1/4波長延遲層層疊在層704上，其間可以使用或不使用光學粘合劑。得到了確實不包含分立色散層襯底的屏組件。轉移襯底可以具有一個結構化表面，例如微結構的壓花表面，所述色散層704形成于該表面上。在除去轉移襯底之后，轉移襯底之結構化表面賦予色散層704互補的無光面層。
圖8示出了本發(fā)明的再一個實施例。色散層804經(jīng)由漫射粘合劑805層疊到1/4波長延遲層808上。漫射粘合劑805為通過屏組件800的圖像光提供附加的色散，由此在獲得同樣的總體色散大小的情況下，允許減小色散層804的厚度。這使得整個屏組件的厚度減小。隨后，將第一1/4波長延遲層802和偏振層810層疊到層804和第二1/4波長延遲層808的相應表面上。
應當理解，雖然圖8中沒有示出屏組件的其他選用元件，但如需要作上述用途時也可以提供。例如，可以通過漫射粘合劑805將色散層804層疊到色散層襯底(未圖示)上，并將襯底層疊到1/4波長延遲層808上。當使用漫射粘合劑805時，其色散特性應該與色散層804的色散特性兼容。例如，漫射粘合劑805應該大體上不對光消偏振。在公告的PCT專利申請WO97/01610中描述了一種漫射粘合劑，題為“光漫射粘合劑”，其內容通過引用包括在此。
圖9圖示了本發(fā)明另一個實施例的屏組件900。屏組件900包括第一1/4波長延遲層902、色散層904、第二1/4波長延遲層908和偏振層910。用粘合劑(未畫出)將不同層層疊在一起?？梢赃B同所述的屏元件提供附加的屏元件。還應注意，未畫出色散層襯底。雖然可以用襯底，但在一個實施例中，色散層904可直接涂在1/4波長延遲薄膜902和908之一上，于是它們也起到色散層襯底的作用。可以將美國專利5,867,239揭示的丙烯腈基延遲層直接層疊在色散層上，或者與色散層接觸。
圖10示出了依照本發(fā)明再一實施例的另一個屏組件1000。屏組件1000包括第一偏振層1002、第一1/4波長延遲層1003、色散層1004、第二1/4波長延遲層1008和偏振層1010。用粘合劑(未圖示)將屏組件1000的不同層層疊在一起。連同所述的屏元件還可以提供附加屏元件。
圖11示出了依照本發(fā)明另一實施例的另一屏組件1100。屏組件1100包括第一偏振層1101、1/4波長延遲層1102、色散層1104和玻璃片1112。此結構特別適用于減少屏組件1100向圖像投影機1110漫反射的圖像光量。可以用一層或多層粘合層(未圖示)層疊屏組件1100的不同層。
可以將諸如Fresnel透鏡等聚焦元件1116與屏組件1100一起使用，以改變光從圖像投影機1110射入屏組件1100時的發(fā)散度。聚焦元件1116可以將圖像準直，或者用其它方式改變從圖像投影機1110接收到的圖像的發(fā)散度，例如所述其它方式是減小但不完全消除發(fā)散。沿非法向通過第一延遲層的任何光線，其延遲量與沿法向通過的光線不同。Fresnel透鏡的準直作用可以使光線更平行于法向，從而降低不同光線穿越屏組件1100時延遲的不均勻性。
圖12示意地示出了另一實施例屏組件1200。圖像投影機1210將偏振光1202射到屏組件1200上，屏組件1200包括色散層1204、延遲層1208、偏振層1210和用于支撐的玻璃片1212。入射到屏組件1200上的光1202具有第一偏振狀態(tài)，該偏振狀態(tài)經(jīng)選擇使得在透過延遲層1208之后，光1202具有可通過偏振層1210的第二偏振狀態(tài)。延遲層的延遲程度可以是任何有用的值。
例如，第一偏振狀態(tài)可以是圓偏振，并且延遲層1208可以是1/4波長延遲器。圖像投影機1210可以投射圓偏振光本身，或者投射具有其它偏振狀態(tài)的光，然后由位于圖像投影機和屏組件1200之間的延遲器1220將其轉換成圓偏振。本實施例的優(yōu)點包括減少屏組件1200中的層數(shù)，以及可以象屏組件400中的那樣使用比屏組件輸入側包含的延遲器更小的延遲器1220。
不需要嚴格按以上所述結構投影屏組件。例如，可以組裝一種這樣的屏組件，其1/4波長延遲層可以位于色散層的任何一側，而偏振層位于1/4波長延遲層之外，這樣偏振層的透射軸是交叉的，而不象所述為平行的。應該理解，應該對延遲層的光軸作相應的取向，以使投影圖像透過屏組件。還應該理解，屏組件中還可以包括其它層，例如那些主要目的是為了提高生產率或者為屏組件提供支撐的層。另外，當輸入圖像光不是線偏振而是橢圓偏振時，可以設置延遲層的雙折射程度，使得偏振器透射到色散層輸出側上的光發(fā)出最大的光量。延遲層不需要是1/4波長延遲器，它可以具有其它的雙折射值，即使來自圖像投影機的輸入光是線偏振的。
以下描述本發(fā)明的不同屏組件以及一些測得的屏特性。這些例子示范了如何組合1/4波長延遲器和偏振層來減少背景光和圖像光的漫反射并由此提高對比度和分辨率，從而提高屏的總體性能。這些例子還顯示了具有交叉光軸的延遲層所提供的優(yōu)點。第一組試樣(2和3)說明了具有圖4A-4C所示類型的屏，它們具有單個位于色散層輸出側的偏振層。第二組試樣(4-12)說明了具有圖5所示類型的屏，它們具有兩個偏振層。
試樣1試樣1的屏組件按順序包括體漫射層、漫射襯底、線偏振層、透明玻璃片以及位于玻璃片輸出側的減反射涂層。試樣1用作對照。漫射層是將平均直徑大約為5微米、折射率為1.54、重量占25％的粒子分散在折射率為1.47、厚度大約為260微米的丙烯酸脂層內。漫射襯底是厚度為175微米的聚碳酸酯。偏振層是HNT42型吸收偏振片，厚度為175微米，可以從Polaroid公司獲得。各層用非雙折射的光學粘合劑層疊。
試樣2試樣2的結構與圖4A和4B所示的類似，并且依次包括以下各層第一1/4波長延遲層、色散層、色散層襯底、第二1/4波長延遲層、偏振層以及在輸出表面具有AR涂層的透明玻璃片。偏振層是與試樣1中所用相同的HNT42吸收偏振片。1/4波長延遲層由丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物BAREX制成，并且在大約555納米處對延遲層優(yōu)化1/4波長延遲量。延遲層的光軸相互平行，而偏振片的透射偏振方向相互垂直。第一偏振層的輸入面是無光面層，用以減少鏡面反射。
試樣3試樣3與試樣2相同，除了延遲層的光軸大致垂直，并且偏振片的透射偏振平行。
試樣4試樣4的結構類似于圖5所示的結構，并且依次包括以下各層偏振層、第一1/4波長延遲層、色散層、色散層襯底、第二1/4波長延遲層、偏振層以及在輸出面上帶有AR涂層的透明玻璃片。試樣4與試樣2的主要區(qū)別是在屏組件的輸入側包括一偏振層。該偏振層相同于試樣1所用的HNT42吸收偏振片。1/4波長延遲層由丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物BAREX制成，并且在大約555納米處對1/4波長延遲進行優(yōu)化。延遲層的光軸相互平行，而偏振片的透射偏振方向相互垂直。第一偏振層的輸入面是無光面層，用以減少鏡面反射。
試樣5試樣5與試樣4相同，除了延遲層的光軸大致垂直，并且偏振片的透射偏振方向平行。
試樣6試樣6與試樣4相同，除了在大約450納米處對延遲層優(yōu)化1/4波長延遲量。
試樣7試樣7與試樣6相同，除了延遲層的光軸是交叉的，大致垂直，并且偏振片的透射偏振方向是平行的。
試樣8試樣8與試樣4相同，除了延遲層比試樣4中的延遲層薄。
試樣9試樣9與試樣8相同，除了延遲層的光軸是交叉的，大致垂直，并且偏振片的透射偏振方向是平行的。
試樣10試樣10與試樣4相同，除了延遲層比試樣4中的延遲層厚，并且在550納米和700納米之間的某個波長處對延遲層優(yōu)化1/4波長延遲量。
試樣11試樣11與試樣10相同，除了延遲層的光軸是交叉的，大致垂直，并且偏振片的透射偏振方向是平行的。
在所有試樣中，各層是用非雙折射光學粘合劑層疊在一起的。表Ⅰ概述了不同試樣的特征性能。
項d*Δn表示延遲層之延遲量對波長的依賴程度，并且是延遲層厚度d與雙折射Δn(λ)=nx(λ)-ny(λ)的積，其中λ是特定波長，nx和ny是兩個正交偏振狀態(tài)的折射率。給出了三個不同波長450納米、550納米、700納米下的積d*Δn。對于特定波長處的1/4波長延遲量，積d*Δn等于波長的四分之一。因此，關于λ=450納米處的1/4波長延遲量，d*Δn=112.5納米；在λ=550納米處，d*Δn=137.5納米；而在λ=700納米處，d*Δn=175納米。表中所列的值表示在每個給定波長處獲得的實際薄膜延遲值，單位為納米。試樣4和5在大約550納米處獲得最優(yōu)的1/4波長延遲量，延遲量為d*Δn=138.8納米。試樣6和7在大約450納米處獲得最優(yōu)的1/4波長延遲量，延遲量為d*Δn=112.4納米。試樣8和9在450納米波長處的延遲量為d*Δn=107.9納米，略小于最佳值112.5納米。試樣10和11在700納米波長處的延遲量為d*Δn=145.5納米，小于最佳的1/4波長延遲量175納米，但其在550納米波長處的延遲量為168.4納米，大于最佳的1/4波長延遲量137.5納米。因此，試樣10和11之1/4波長延遲量的最佳波長在550納米和700納米之間。
表Ⅰ屏組件特性
“PG”列給出了峰值即薄膜的軸向增益。給出了每處薄膜沿水平方向“Hor”和沿垂直方向“Ver”的視角“VA”。反射率表示為屏的兩表面的百分值，即源側或輸入側“S”的百分值以及觀察側或輸出側“V”的百分值。
接下來的兩列描述了薄膜的色移，用Δu′和Δv′標注。用于測量的光源是D65源，其色坐標為u′=0.19766和v′=0.46857。列Δu′和Δv′給出了光在通過薄膜后色坐標的變化。最后一例給出了調制深度MD的增量，用ΔMD表示。
首先考慮峰值增益。試樣1之對照薄膜的峰值增益為0.85，而其它試樣的峰值增益小些，因為它們都包括一附加的偏振層，而該偏振層的透射率大致為90％。試樣3、5、7、9和11的薄膜具有光軸交叉的延遲層，而試樣2、4、6、8和10的薄膜具有光軸平行的延遲層，一般來說，前者的峰值增益大于后者的峰值增益。此現(xiàn)象的一個原因是，對于光軸交叉的那些薄膜，即試樣3、5、7、9和11，一個延遲器的作用與另一個相減，因此抵消了延遲器中的任何缺陷。但是，在試樣2、4、6、8和10中，偏振器是垂直的，這要求通過第一偏振器的光偏振方向必須旋轉90°，以便通過第二偏振器。光在經(jīng)過第一偏振器后，偏振方向未被準確旋轉90°的任何部分在第二偏振器中被吸收。由不同波長的薄膜延遲值可以看出，延遲薄膜在可見光譜上不是理想的1/4波長延遲器。用具有交叉光軸的延遲器可以減小此非理想的作用。
接下來，考慮反射率。試樣1作為對照屏，其輸入面的反射率是9.55％，而輸出面的反射率為4.26％。由于體漫射器的漫反射作用，所以這些值是基本的。對照屏輸入(源)側的反射率較高，因為在屏的源一側所作的測量是用偏振光進行的，以便模擬用偏振圖像源對屏的實際照明，而在屏的輸出(觀察)側所作的測量是用非偏振光進行的，以便模擬非偏振的室內背景光。位于屏輸出側的偏振器使到達漫射器的背景光量減小了大約50％；而從輸入側到達漫射器的光沒有被減小，因為試樣1在輸入側沒有偏振器，光直接照射漫射器。
試樣2-11之兩側的反射率都明顯小于對照試樣1。與試樣1一樣，用偏振光測量源側的反射率，該偏振光的取向與第一偏振器的通過偏振方向一致，并且用非偏振光測量觀察側的反射率。從任何一側測量試樣4-11(具有兩個偏振層)的反射率，其中大多數(shù)試樣的反射率在2-3％左右。試樣2和3的反射率(具有一個偏振層)并不象使用兩個偏振層時那樣低，但仍然明顯低于對照試樣1。因此，使用偏振層和延遲層對于減少背景光和圖像光漫反射并由此增強屏的對比度和分辨率是非常有效的。
接下來，考慮屏的彩色性能。在理想情況下，屏應該使光通過，不影響透射光的顏色。但是，由于延遲層的雙折射性依賴于波長，所以偏振旋轉量在可見光譜上會變化，從而導致彩色效應。彩色效應的量值通過色坐標的變化Δu′和Δv′來測量。改變越小，對透射光顏色的影響越小。試樣3、5、7、9和11的屏具有光軸交叉的偏振器，而試樣2、4、6、8和10的屏具有光軸平行的偏振器，一般來說，前者的色移小于后者的色移。例如，試樣10具有Δu′=-0.0192,Δv′=-0.0516，而試樣11的色坐標位移為Δu′=-0.0002,Δv′=-0.0125。對這些屏進行視覺比較，發(fā)現(xiàn)試樣10具有明顯的黃色，而試樣11具有相對中性的顏色，并類似于試樣1的對照薄膜。
圖13示出了通過試樣1、10和11的透射率，它是λ=400nm至λ=700nm范圍內波長的函數(shù)。用非偏振光源進行透射率的測量。試樣11的透射率(曲線1304)對于所有波長相對平坦，并且非常接近于試樣1的透射率(曲線1302)。試樣1和11之透射率曲線的差別主要是由試樣11在其源側增加偏振器而引起的。但是，試樣10的透射率(曲線1306)在短波長處表現(xiàn)出較低的透射率，特別是低于大約550納米的波長。藍光的低透射率解釋了試樣10呈現(xiàn)黃色的現(xiàn)象。
與試樣2、4、6、8和10相比，試樣3、5、7、9和11之間的色移差別是延遲薄膜中光軸之不同相對取向的結果。如以上所討論的，某些顏色通過第二偏振薄膜的程度大于其它顏色。當延遲薄膜的光軸平行時，每個薄膜的雙折射作用相加，而當光軸交叉時，雙折射作用相減。因此，當光軸交叉時，雙折射對波長的依賴關系互補；而當光軸平行時不存在這種互補。
最后，考慮調制深度的改變ΔMD。先前已將調制深度MD定義為MD=(ICC-1)/(ICC+1)，其中ICC是字符間對比度值，而ICC為Imax/Imin。Imax和Imin是相鄰的亮線和暗線對的最大強度和最小強度。在分辨率相對較高且為每毫米四條線對，并且背景光強為250lux的情況下測量MD。每個試樣的結果給出了試樣MD與對照試樣1之MD之間的差。試樣1的MD測量為0.355。每種試樣的MD都明顯大于對照試樣，并且與觀察側漫反射的減少量諧調。
如上所述，本發(fā)明可應用于背投影屏，并且特別適用于對背景光呈現(xiàn)低反射的、對比度較高的屏。本發(fā)明還特別適用于這樣的屏組件，它們可以減少向圖像投影機漫反射的圖像光量。這種性能增大了屏的分辨能力。
因此，不應將本發(fā)明局限于上述特定的例子，而應該認為本發(fā)明覆蓋了如后附權利要求書中清楚敘述的本發(fā)明的所有方面。對于本發(fā)明涉及的領域的熟練技術人員來說，當閱讀本說明書時，本發(fā)明適用的各種變化、等效過程以及各種結構都是顯而易見的。權利要求書試圖覆蓋這些變化和裝置。
權利要求
1．一種投影屏組件，其特征在于，包括色散層，它具有一輸入側，用于接收來自光源的光；第一延遲層，它經(jīng)放置用于改變透過色散薄膜的光的偏振；和第一偏振器，它經(jīng)設置用于基本上透過從第一延遲層接收到的且呈第一偏振狀態(tài)的光，并吸收從第一延遲層接收到的且呈第二偏振狀態(tài)的光，其中第二偏振狀態(tài)垂直于第一偏振狀態(tài)。
2．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，還包括第二延遲層，它經(jīng)放置用于在光進入色散層的輸入側之前進行透射。
3．如權利要求2所述的投影屏組件，其特征在于，第一和第二延遲層大體上是1/4波長延遲層。
4．如權利要求2所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層的光軸大體上平行于第二延遲層的光軸。
5．如權利要求2所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層的光軸與第二延遲層的光軸交叉。
6．如權利要求5所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層的光軸大致上垂直于第二延遲層的光軸。
7．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，還包括圖像投影機，它經(jīng)放置用于將具有預選偏振狀態(tài)的圖像光投射到色散層上，并且第一延遲層經(jīng)取向大體上可以將從色散層接收到的圖像光轉換成可以透過第一偏振器的線偏振光。
8．如權利要求7所述的投影屏組件，其特征在于，還包括第二延遲層，它位于圖像投影機和色散層之間。
9．如權利要求8所述的投影屏組件，其特征在于，第一和第二延遲層大體上是1/4波長延遲層。
10．如權利要求8所述的投影屏組件，其特征在于，第二延遲層固定在色散層上。
11．如權利要求8所述的投影屏組件，其特征在于，第二延遲層放置在圖像投影機和色散層之間的光路上，與色散層分立。
12．如權利要求2所述的投影屏組件，其特征在于，還包括第二偏振器，它位于第二延遲層的輸入側。
13．如權利要求12所述的投影屏組件，其特征在于，第一和第二偏振器按通過偏振狀態(tài)相互平行的方向取向。
14．如權利要求12所述的投影屏組件，其特征在于，第一和第二偏振器按通過偏振狀態(tài)不平行的方向取向。
15．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，色散層是漫射層。
16．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，色散層是珠狀層。
17．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，色散層是雙面凸狀層。
18．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，色散層是表面漫射層。
19．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，色散層是全息漫射層。
20．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，色散層是微結構漫射層。
21．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層由丙烯腈基聚合物制成。
22．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層由單軸材料制成。
23．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層的延遲值d*Δn在50納米-500納米的范圍內，其中d是第一延遲層的厚度，而Δn是第一延遲層的雙折射。
24．如權利要求23所述的投影屏組件，其特征在于，第一延遲層的延遲量在100-180納米范圍內。
25．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，還包括色散層襯底，它與色散層固定，起支撐作用。
26．如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，還包括一聚焦元件，它位于屏組件的輸入側，用于改變從光源進入屏組件的光的發(fā)散度。
27.如權利要求1所述的投影屏組件，其特征在于，在屏組件的輸入面上還包括一無光面層。
28．一種投影系統(tǒng)，其特征在于，包括屏，它包括光色散層，第一延遲層，和第一偏振層，它與光色散層和第一延遲層層疊在一起；和圖像投影機，它將具有第一偏振狀態(tài)的圖像投射到屏上；其中第一延遲層經(jīng)取向，將從中透過的圖像的偏振狀態(tài)轉換成大體上平行偏振層透射偏振方向的透射偏振狀態(tài)。
29．如權利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，屏還包括第二延遲層，它位于光色散元件的輸入側，用于將圖像轉換成第二偏振狀態(tài)，第一延遲層將第二偏振狀態(tài)轉換成透射偏振狀態(tài)。
30．如權利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一延遲層的光軸大體上平行于第二延遲層的光軸。
31．如權利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一延遲層的光軸與第二延遲層的光軸交叉。
32．如權利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，屏還包括第二偏振層，它位于第二延遲層和圖像投影機之間。
33．如權利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一延遲層大體上是1/4波長延遲層。
34．如權利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二延遲器，它位于圖像投影機和屏之間，用于將圖像的偏振狀態(tài)從第一偏振狀態(tài)轉換成第二偏振狀態(tài)。
35．一種屏組件，其特征在于，包括色散裝置，用于色散來自光源的光；第一雙折射延遲裝置，用于延遲從色散裝置接收到的光；和第一偏振裝置，用于偏振從第一雙折射延遲裝置接收到的光。
36．如權利要求35所述的屏組件，其特征在于，還包括第二雙折射延遲裝置，用于延遲透射到色散裝置的光。
37．如權利要求36所述的屏組件，其特征在于，還包括第二偏振裝置，用于偏振從中通過到第二雙折射延遲裝置的光。
38．一種用于顯示具有第一偏振狀態(tài)的圖像的屏組件，其特征在于，包括第一偏振層，其取向大體上能夠透射第一偏振狀態(tài)下的光，第一延遲層，經(jīng)放置用于接收來自第一偏振層的光；和光色散層，經(jīng)放置用于接收來自第一延遲層的光。
39．如權利要求38所述的屏組件，其特征在于，還包括圖像投影機，它經(jīng)放置用圖像照射第一偏振層的輸入面。
40．如權利要求38所述的屏組件，其特征在于，第一偏振層、第一延遲層和光色散層一起層疊在單個集成的屏中。
41．如權利要求38所述的屏組件，其特征在于，光色散層至少包括漫射層、珠狀層、雙面凸狀層、表面漫射層、全息漫射層和微結構漫射層中的一種。
42．如權利要求38所述的屏組件，其特征在于，還包括色散層襯底，它與色散層固定，起支撐作用。
43．如權利要求38所述的屏組件，其特征在于，還包括聚焦元件，它位于組件的輸入側，用于改變進入組件的光的發(fā)散度。
全文摘要
投影屏組件包括一個或多個雙折射延遲層以及一個或多個偏振層。延遲層和偏振層減少了不希望有的背景光和圖像光的反射。屏組件的一個實施例包括色散層和第一延遲層。色散層的輸入側接收來自光源的光,而第一延遲層經(jīng)放置用于改變透過色散薄膜的光的偏振狀態(tài)。第一偏振器大體上透過從第一延遲層接收到的且呈第一偏振狀態(tài)的光,并吸收從第一延遲層接收到的且呈第二偏振狀態(tài)的光,其中第二偏振狀態(tài)與垂直于第一偏振狀態(tài)。
文檔編號G03B21/60GK1312919SQ99809466
公開日2001年9月12日 申請日期1999年5月24日 優(yōu)先權日1998年6月11日
發(fā)明者R·S·莫什里芙扎達, P·A·托馬斯, H·薩歐阿尼, D·克羅斯韋爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司