DK176592B1 - A rear projection screen - Google Patents

Description

DK 176592 B1 iDK 176592 B1 i

Opfindelsen angår en projektionsskærm af den art, der belyses bagfra, og som på frontsiden har lysspredningsmidler til modtagelse af stråler fra en billedkilde og til modtagelse af stråler med henblik på fremvisning af billedet med i hovedsa-3 gen ensartet lysstyrke over en bred synsvinkel.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a projection screen of the kind illuminated from the rear and having on the front side light scattering means for receiving rays from an image source and for receiving rays for displaying the image with substantially uniform brightness over a wide field of view.

Sådanne projektionsskærme anvendes i forskellige apparater til frembringelse af et for seerne synligt billede, f.eks fremvisning af fjernsyn, videospil, videomonitorer og computerdata /0 med projiceret billede og fremvisning af film med projektion bagfra. Hos sådanne apparater projicerer en bag skærmen anbragt billedkilde lys fremad langs en projektionsakse imod skærmen med henblik på i skærmens plan at danne et billede, der spredes til alle de foran skærmen værende seere.Such projection screens are used in various apparatus to produce an image visible to the viewer, such as the display of television, video games, video monitors and computer data / 0 with projected image and display of films with rear projection. In such devices, a behind-the-scenes image source projects light along a projection axis toward the screen in order to create, in the plane of the screen, an image that is spread to all the front-screen viewers.

/5 Når flere seere er tilstede, vil de sædvanligvis sprede sig vandret, hvorfor det er ønskeligt at få en bred fordeling af lyset over en stor vinkel i det horisontale plan. Dette gør sig især gældende for fjernsynsmodtagere med bagfra belyst i-O skærm, hvor der er flere seere, der sidder foran skærmen over en i forhold til skærmen relativt bred vinkel i det vandrette plan./ 5 When more viewers are present, they will usually spread horizontally, which is why it is desirable to have a wide distribution of light over a wide angle at the horizontal plane. This is especially true for television receivers with a backlit i-O screen, where there are several viewers sitting in front of the screen over a relatively wide angle in relation to the screen in the horizontal plane.

Et af de problemer man støder på hos systemer med belysning ClS bagfra er, at det meste af lyset projiceres langs projektionsaksen, således at biliedlysstyrken bliver desto større som iagttageren sidder tættest ved projektionsaksen. Farvevideo-apparater med bagfra belyst skærm anvender sædvanligvis tre katodestrålerør, nemlig ét rør for hver af de primære farver S O se Fig. 1, dvs. rødt, grønt og blåt, hvilket rør projicerer billedet på skærmen gennem hver sin projektionslinse. I et sædvanligt vandret arrangement af katodestrålerørerne placeres det grønne rør sædvanligvis centreret på projektionsaksen, DK 176592 B1 2 medens det røde og det blå katodestrålerør placeres med deres optiske akser under en vinkel på 5 til 10 gader med projektionsaksen for det grønne rør. Med mindre skærmen kompenserer for disse forskudte placeringer, forekommer der et fænomen, 3 der kaldes f arvef orskydning. Dette fænomen kommer til udtryk ved, at hvis lysstyrkerne for de tre farver ved midten af seergruppen er normaliseret, varierer lysstyrke-forholdet med vinkelpositionen over hele synsvinklen i det horisontale plan. Dette indebærer, at en seers opfattelse af f & billedet afhænger af hans plads i det vandrette plan foran skærmen.One of the problems encountered with systems with lighting ClS from behind is that most of the light is projected along the projection axis, so that the image brightness becomes greater as the observer sits closest to the projection axis. Color video devices with a backlit screen usually use three cathode ray tubes, namely one tube for each of the primary colors S O see FIG. 1, i.e. red, green and blue, which tube projects the image on the screen through each projection lens. In a conventional horizontal arrangement of the cathode ray tubes, the green tube is usually centered on the projection axis, while the red and blue cathode ray tubes are positioned with their optical axes at an angle of 5 to 10 blocks with the projection axis of the green tube. Unless the screen compensates for these staggered locations, there is a phenomenon, 3 called color offset. This phenomenon is expressed by the fact that if the brightness of the three colors at the center of the viewer group is normalized, the brightness ratio varies with the angular position over the entire angle of view in the horizontal plane. This implies that a viewer's perception of the image depends on his or her space in the horizontal plane in front of the screen.

Dertil kommer, at når bagfra belyste projektionsskærme anvendes i og udsættes for omgivende lys, påvirkes det projicerede /5 billedes kontrast af lysrefleksionen på frontsiden af skærmen.In addition, when backlit projection screens are used in and exposed to ambient light, the projected / 5 image contrast is affected by the light reflection on the front of the screen.

Det er derfor ønskeligt at reducere refleksion af ongivende lys fra frontsiden af skærmen. Til nedsættelse af lysrefleksionen er der foreslået forskellige maskeringsteknikker, hvori der mellem linserne er anbragt en sort, ikke-reflekterende *2.® flade.Therefore, it is desirable to reduce reflection of the emitting light from the front of the screen. To reduce the light reflection, various masking techniques have been proposed, in which a black, non-reflective * 2.® surface is placed between the lenses.

Baglysprojektion skærm, som ovenfor omtalt, består generelt af en kombination af et fresnel linseelement samt et lentikulær element. Se Fig. 1 og 2. Det lenticulære element Fig. 2 er £3 normalt udformet med en konveks cylinder linse på begge sider af linseelementet for at kompensere for den tidligere omtalte farveforskydning. Linseelementet kan også være forsynet med sorte streger mellem de konvekse linser på forsiden af linseelementet for at øge kontrasten i TV-skærmen. Sorte streger 3 O er ikke tilstrækkelige til at forhindre dagslyset i at trænge ind i TV-skærmens bageste konvekse linseelement Fig. 3., idet den er udformet som en parabel eller parabel lignende element og derfor vil reflektere alt udefra kommende lys som rammer DK 176592 B1 3 disse. Hertil kommer, at det teknisk ikke er muligt at fremstille linseelementer, som har en indbyrdes afstand på mindre end 0,62 mm. Det er indlysende, at CRT billedrør i Fig. 1 giver begrænsning i billedets kvalitet, da alle tre billedrør, S rød, grøn og blå skal ramme de konvekse linseelementer fuldstændig præcist ellers vil projektorenes lys gå tabt i de sorte streger.The taillight projection screen, as discussed above, generally consists of a combination of a fresnel lens element as well as a lenticular element. See FIG. 1 and 2. The lenticular element FIG. 2, £ 3 is usually designed with a convex cylinder lens on both sides of the lens element to compensate for the aforementioned color shift. The lens element may also have black lines between the convex lenses on the front of the lens element to increase the contrast of the TV screen. Black dashes 30 are not sufficient to prevent daylight from entering the rear convex lens element of the TV screen. 3., in that it is designed as a parabola or parabola-like element and therefore will reflect anything from outside light that strikes these. In addition, it is technically not possible to produce lens elements having a spacing of less than 0.62 mm. It is obvious that the CRT image tubes in Figs. 1 provides limitation of image quality, as all three image tubes, S red, green and blue must hit the convex lens elements completely precisely otherwise the projector's light will be lost in the black bars.

I de seneste 10 år er der sket en kraftig udvikling af LCD /O (flydende krystaller) for projektions TV, således at disse iOver the past 10 years, LCD / O (liquid crystals) have been heavily developed for projection TV, so

dag kan fremvise en billedkvalitet med en linse, se Fig. 6, hvilket letter montagen af projektoren væsentligt,som svarer til eller er betydelig bedre især til computer data end CRT billedrør. Derfor har der været en stor efterspørgsel efter /5 baglysprojektionsskærme, som kan opfylde krav til en LCDday can show an image quality with a lens, see Fig. 6, which facilitates the mounting of the projector substantially, which corresponds to or is significantly better especially for computer data than CRT picture tubes. Therefore, there has been a great demand for / 5 rear projection screens that can meet the requirements of an LCD

projektor. LCD baglysprojektionskærme er sædvanligvis konstrueret som Fig. 4. Det projekterede billed fra projektoren Fig. S belyser baglysprojektionsskærmen via et spejl og derved fremkommer med et billed på baglysprojektionsskærmen.projector. LCD backlight projection screens are usually constructed as Figs. 4. The projected image from the projector Fig. S illuminates the taillight projection screen via a mirror, thereby displaying an image on the taillight projection screen.

2 O2 O

Med det forøgede ønske om et skarpere billed, har det været nødvendigt de senere år at forøge antallet af pixels i LCD projektorerne fra titusinde til flere end en million pixels.With the increased desire for a sharper image, it has become necessary in recent years to increase the number of pixels in the LCD projectors from tens of thousands to more than one million pixels.

Som følge heraf er det absolut nødvendigt at formindske rille-afstanden mellem linseelementerne til langt mindre end det nuværende minimum på 0,62 mm. Baggrunden er, at pixels vil danne moiré mønster periodisk på skærmen, hvilket medfører at billedet er umuligt at betragte. Forsøg har vist at rilleafstanden mellem linseelementerne som maximum skal være under _3θ 0,24 mm, fortrinsvis 0,125 mm for at fænomenent moiré ikke skal fremkomme på TV-skærmen.As a result, it is imperative to reduce the groove distance between the lens elements to far less than the current minimum of 0.62 mm. The background is that pixels will form moiré patterns periodically on the screen, which makes the image impossible to view. Tests have shown that the groove spacing between the lens elements as a maximum must be below _3θ 0.24 mm, preferably 0.125 mm, in order for phenomenal moiré not to appear on the TV screen.

Der er tidligere foreslået bagfra belyste projektionsskærme 4 DK 176592 B1 til dette formål. European patent Application, EP 0770902 Al og US Patentskrift nr. 4.919.515 og US 5.428.476 beskriver et linsesystem, hvor der anvendes en skærm, som har en bagflade, såsom en fresnellinse, som er i stand til at colliminere lyset 0 fra billed til paralelle stråler samt en frontflade, der er udformet med en spredningslinse med vertikale fortløbende ribber/toppe til spredning af lyset over en given horisontal synsvinkel.Previously illuminated rear projection screens 4 DK 176592 B1 have been proposed for this purpose. European Patent Application, EP 0770902 A1 and US Patent Nos. 4,919,515 and US 5,428,476 disclose a lens system employing a screen having a back surface such as a fresnel lens capable of collimating light 0 from image for parallel beams as well as a front surface designed with a spreading lens with vertical continuous ribs / peaks for scattering the light over a given horizontal angle of view.

/ O Det er formålet med den foreliggende opfindelse, at overvinde problemet med moiré fuldstændig.The object of the present invention is to overcome the problem of moiré completely.

Baglysprojektionsskærme er iflg. Den foreliggende opfindelse ejendommelig ved at linseelementer er erstattet af meget fine krystaller af Ytterbium Oxide og Ytterium Oxide påført en bæreplade f.eks. af acryl eller andet tilsvarende materiale, eller indstøbt i selve bareelementet. Det har vist sig, at disse ytterbium oxide og ytterium oxide danner et skarpt og klart billed med helt ensartet betragtningsvinkel, se Fig. 6,Rear projection screens are as follows. The present invention is characterized in that lens elements are replaced by very fine crystals of Ytterbium Oxide and Ytterium Oxide applied to a support plate e.g. of acrylic or other similar material, or embedded in the bare element itself. It has been found that these extremium oxide and extremium oxide form a sharp and clear image with a very uniform viewing angle, see Figs. 6

^2.® uden udefra kommende lys influerer på den belyste baglysprojektionsskærm. Selv i solskin vil denne opfindelse kunne fremvise skarpe og klare billeder, som f.eks. i butiksvinduer, showrooms, banker og som data og videomonitor i kontorer, lufthavne og andre meget oplyste lokaler. En lysfordelings-2^ kurve er vist i Fig. 7. Som det ses af kurven, skal LCD^ 2.® without outside light influences on the illuminated taillight projection screen. Even in sunshine, this invention will be able to show sharp and clear images such as. in store windows, showrooms, banks and as a data and video monitor in offices, airports and other highly lit rooms. A light distribution curve is shown in FIG. 7. As seen by the curve, the LCD should

projektoren forskydes i forhold til skærmens midterakse med 15 - 45 grader for at undgå at LCD projektorens linse ses igennem skærmen. Da alle LCD projektorer i dag er udstyret med "keystone" korrektion (d.v.s. evnen til elektronisk at 2>C< danne et skarpt trapez billed) er denne vinkel helt acceptabel .the projector is displaced from the center axis of the screen by 15 - 45 degrees to prevent the lens of the LCD projector from seeing through the screen. Since all LCD projectors are now equipped with "keystone" correction (i.e. the ability to electronically 2> C <form a sharp trapezoidal image) this angle is perfectly acceptable.

For baglysprojektion, som vist i Fig. 5 blandes ytterbium DK 176592 B1 5 oxide, ytterium oxide med siliciumoxide. Hermed har det været muligt ved anvendelse af en LCD projektor, at opnå en billed-dannende skærm, se kurven Fig. 8, uden moiré problemet med en stor lysgennemgang, høj kontrast og klarhed, samt en helt 5 ensartet lysfordeling, som kendes fra almindelige et-rørs CRT.For taillight projection, as shown in Figs. 5, outer bium DK 176592 B1 5 is mixed with oxide, outerium oxide with silica. This has made it possible to use an LCD projector to obtain an image-forming screen, see the curve Fig. 8, without the moiré problem of a large light transmission, high contrast and clarity, as well as a completely 5 uniform light distribution, which is known from ordinary one-tube CRT.

For at øge kontrasten, kan skærmen farves grønblå eller røgfarvet.To increase the contrast, the screen can be stained green blue or smoky.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning IO til tegninger, hvor:The invention will then be explained in more detail with reference to the drawings in which:

Fig. 1. viser et 3-rørs projektionssystem med dobbelt kon veks lenticular og sorte streger af kendt konstruktion med fresnel linse.FIG. 1. shows a 3-tube projection system with double convex lenticular and black lines of known design with fresnel lens.

/5/ 5

Fig. 2. viser et snit gennem den i Fig. 1 viste dobbelte konvekse bi11eddannende skærm og lysgangen gennem denne.FIG. 2 shows a section through the one shown in FIG. 1 shows the double convex image forming screen and the light passage through it.

lO Fig. 3. viser samme snit som Fig. 2 hvor udefra kommende lys reflekteres af den konvekse linse.10 FIG. 3 shows the same section as FIG. 2 where exterior light is reflected by the convex lens.

Fig. 4. viser en baglysprojektionsskærm for LCD uden kon veks linse på forsiden mellem de sorte streger.FIG. 4. shows a backlight projection screen for LCD without a convex lens on the front between the black bars.

Fig. 5. viser et projektionsapparat for LCD med en projek tionslinse.FIG. 5. shows an LCD projection apparatus with a projection lens.

Fig. 6. viser en LCD projektor belyse en projektionsskærm iflg. opfindelsen.FIG. 6. shows an LCD projector illuminating a projection screen according to. invention.

Fig. 7. viser to lyskurver for henholdsvis ytterbium oxide og ytterium oxide samt silicium oxide.FIG. 7. shows two light curves for outer bium oxide and outerium oxide and silicon oxide respectively.

DK 176592 B1 6DK 176592 B1 6

Fig. 8. viser en kurve iflg. opfindelsen, hvor ytterbium oxide og ytterium oxid© er blandet med silicium oxide.FIG. 8. shows a curve according to. the invention in which extremium oxide and extremium oxide are mixed with silicon oxide.

5 Fig. 9. viser et projektionsapparat iflg. opfindelsen, således at dybden formindskes betydeligt.FIG. 9. shows a projection apparatus according to. the invention, so that the depth is greatly reduced.

Fig. 10. viser den iflg. opfindelsen skærm, hvor LCD projektoren er anbragt i en stejl vinkel i forhold til /O projektorens optiske akse, således at det er muligt for en betragter at se igennem projektionsskærmen samtidig med at der vises billed på projektionsskærmen f.eks. i banker og butikker.FIG. 10. shows it according to. the invention screen, wherein the LCD projector is positioned at a steep angle to the optical axis of the projector so that it is possible for a viewer to look through the projection screen while displaying an image on the projection screen e.g. in banks and stores.

/5/ 5

Eksempel 1Example 1

Mellem to glasplader blev der støbt en 2 mm aerylplade (PPMA) tilsat 5,5 g ytterbium oxide samt 2,0 g ytterium oxide med 2.0 kornstørrelse 1-30 pm pr.m2. Skærmen udviste den kurve som ses på Fig. 7 og havde fremragende egenskaber, når LCD projektoren blev placeret, som vist i Fig. 10.Between two glass plates, a 2 mm aeryl plate (PPMA) was molded with 5.5 g of outer bium oxide and 2.0 g of outer cerium oxide with 2.0 grain size 1-30 µm per m2. The screen showed the curve shown in FIG. 7 and had excellent properties when the LCD projector was positioned, as shown in FIG. 10th

Eksempel 2 15Example 2 15

Blev fremstillet som Eksempel 1, men med tilsætning af 45 g silicium oxide 10-30 pm pr. m2 samt blågrøn pigmentfarve for at forøge kontrasten. Skærmen udviste en meget jævn lyskurve både horisontalt og vertikalt.Was prepared as Example 1, but with the addition of 45 g of silica 10-30 µm per ml. m2 and blue-green pigment color to increase the contrast. The screen showed a very smooth light curve both horizontally and vertically.

2)02) 0

Eksempel 3Example 3

Blev udført som Eksempel 2, hvor den ene glasplade var svag DK 176592 B1 7 ætset for at undgå reflektion på den støbte TV-skærm fra udefra kommende lys.Was performed as Example 2, where one glass plate was slightly etched to avoid reflection on the cast TV screen from outside light.

Claims (3)

1. Baglysprojektionsskærm med et lysspredende medium, gennem hvilket lysstrålerne afbøjes fra en billedkilde til fremvis- S ning af billedet med en i hovedsagen ensartet lysstyrke over en bred synsvinkel, både horisontalt og vertikalt, hvilke lysspredende partikler er kendetegnet ved, at indeholde 5,5 g ytterbium oxide samt 2,0 g ytterium oxide med kornstørrelse 1-30 jim pr. m2. lo1. Rear light projection screen with a light-scattering medium through which the light beams are deflected from an image source to display the image with a substantially uniform brightness over a wide angle of view, both horizontally and vertically, which light-scattering particles are characterized by containing 5.5 g of outer bium oxide and 2.0 g of outerium oxide of grain size 1-30 µm per m2. lo 2. Baglysprojektionsskærm iflg. krav lkendetegnet ved, at skærmen er indfarvet.2. Taillight projection screen according to. requirements characterized by the color of the screen. 3. Baglysprojektionsskærm iflg. krav lkendetegnet /5 ved, at forsideoverfalden kan være blank, mat, semimat.3. Taillight projection screen according to. Claim characterized / 5 in that the front cover can be blank, matte, semi-matte.