rp-tv萤幕的要求特性

大型rp-tv萤幕的要求特性分别如下：

(1)可以忠实表现影像。电视主要功能是显示影像资讯，因此属于终端显示元件的萤幕，必需忠实表现预期的影像画质；

(2)影像光线可以无衰减穿透萤幕，有效遮断外乱光。相较于在黑暗环境中使用的前投式投影机，rp-tv通常是在明亮室内空间内使用，萤幕表面的室内外乱光往往成为影像对比降低主要原因，因此要求rp-tv萤幕可以吸收室内的外乱光，只让影像光线无障碍穿透萤幕；

(3)可以有效扩散影像光线。rp-tv萤幕主要功能是使投影机投射的影像光线均匀扩散，然而实际上rp-tv受限于灯泡消费电力等考量，通常影像本身的亮度都非常暗，因此要求萤幕可以大范围扩散影像光线。

rp-tv萤幕的动作原理

(图一)是典型md方式（micro display；它是指dlp、htps与lcos等微型成像元件构成的投影光机引擎而言）rp-tv用萤幕的构造，如图一所示从背面投射的影像光线，通过fresnel lens之后收敛成平行光再入射至萤幕，由于rp-tv用萤幕设有珠粒状镜片阵列，所以又称为珠粒状萤幕（lenticular screen）。

珠粒状萤幕是由珠状镜片、遮光部与扩散部构成，珠状镜片部的各镜片可以使入射的影像光线集光，遮光部的栅栏状开口设在各珠粒状镜片的集光位置上。



(图一)　背投电视用光学萤幕的结构

如(图二)所示从lenticular lens入射影像光线在镜片焦点附近集光，由于遮光部的开口设于各镜片的集光位置，因此影像光线在遮光部不会被遮蔽可以顺利穿透萤幕，行进方向未定的外乱光线则被遮光部吸收，由此可知rp-tv用萤幕是利用镜片与遮光部的特性，达成影像光线穿透外乱光被吸收的目的。

如上所述rp-tv用萤幕通常是在明亮室内环境中使用，对rp-tv萤幕而言阻断室内外乱光提高影像对比（contrast）非常重要。影像光线穿透时不会被遮光部遮蔽的前提下，通常开口部的面积越小，亦即遮光部的面积比率越大，遮蔽外乱光的能力越强，影像对比也越高。

lenticular lens除了可以收敛遮光部开口位置的光线之外，它还会将入射的影像光线扩散到水平方向，此外lenticular lens为了支援高解析度（hd）影像，因此要求非常微细的镜片间距（lens pitch），因为粗大的镜片间距可能会导致fresnel lens、lenticular lens与投影影像画素出现波纹。

至于扩散部可以使影像光线朝水平方向扩散，不过极端强调扩散性极易造成对比、辉度与影像解析度降低等后果，因此扩散性的最佳化往往成为萤幕设计上重点之一。



(图二)　光学萤幕的动作原理

如(图三)(a)、(b)所示rp-tv可以分成rgb三色crt投影鎗投影的crt背投电视，以及md方式背投电视两种，crt背投电视具历史有悠久、低制作成本、技术成熟等优点，体积笨重、观视范围狭窄则是它的主要缺点；相较之下dlp、htps、lcos等微型成像元件构成的rp-tv，不论是外型体积、影像改善裕度、制作成本都具有极佳的竞争优势，一般认为未来可望取代crt背投电视成为市场主流。



(图三)　(a)crt背投电视的结构；(b)md背投电视的结构

(图四)(a)是传统crt背投电视萤幕的动作特性图，由图可知rgb各影像光线分别从相异方向投射到萤幕，当影像光线从萤幕出射时必需进行光线整合，因此观视方向的萤幕表面通常会设置lenticular lens；图四(b)是md方式背投电视萤幕的动作特性图，由图可知它使用md方式投影机投射影像，所以观视方向的萤幕表面不需设置lenticular lens。



(图四)　crt与md背投萤幕的比较

事实上早期的md方式rp-tv都是使用crt背投电视萤幕，因此始终无法充分发挥md方式rp-tv的特性，有监于此日本凸版印刷公司首度开发如(图五)所示md方式rp-tv专用萤幕，由图可知md方式rp-tv专用萤幕的lenticular lens与遮光部各自独立设置，尤其是遮光部设于扩散部后面革命性设计，使得该md方式rp-tv专用萤幕可以具备极佳的光学特性。

如上所述微细的镜片间距可以获得高解析度萤幕，然而传统萤幕结构若维持镜片的发散角大幅降低镜片间距，萤幕本身的厚度可能无法保持必要的刚性，换言之镜片间距的削减有一定的限制，lenticular lens与遮光部各自独立制作膜片状再加以贴合，可以同时获得镜片间距微细化与确保萤幕强度两种特性。



(图五)　背投萤幕的结构差异

本萤幕另一项特徵是将扩散部移到前面，如此一来除了可以忽视遮光部开口造成的影像光线损耗之外，还可以有效控制影像光线的扩散性，尤其是传统萤幕的遮光部设于观视方向，观