背投電視可以透過光學鏡頭將小型成像元件產生的影像投射到螢幕，形成大尺寸高畫質影像。由於背投電視具備成本與影像畫質等優勢，因此一般認為未來可望在電漿電視、液晶電視等大畫面電視領域中占有非常重。

背投電視的光學螢幕除了對影像畫質具有絕對性影響之外，同時也是最貼近觀視者的光學元件。光學螢幕主要目的是使投影機的投射影像光線均勻擴散，因此螢幕的要求特性隨著使用環境，與背投電視內部結構出現極大差異，有鑑於此本文要介紹背投電視（Rear Project Television；RP-TV）用光學螢幕的動作原理與最新技術動向。

RP-TV螢幕的要求特性

大型RP-TV螢幕的要求特性分別如下：

RP-TV螢幕的動作原理

(圖一)是典型MD方式（Micro Display；它是指DLP、HTPS與LCOS等微型成像元件構成的投影光機引擎而言）RP-TV用螢幕的構造，如圖一所示從背面投射的影像光線，通過Fresnel Lens之後收斂成平行光再入射至螢幕，由於RP-TV用螢幕設有珠粒狀鏡片陣列，所以又稱為珠粒狀螢幕（Lenticular Screen）。

珠粒狀螢幕是由珠狀鏡片、遮光部與擴散部構成，珠狀鏡片部的各鏡片可以使入射的影像光線集光，遮光部的柵欄狀開口設在各珠粒狀鏡片的集光位置上。

《圖一　背投電視用光學螢幕的結構》

如(圖二)所示從Lenticular Lens入射影像光線在鏡片焦點附近集光，由於遮光部的開口設於各鏡片的集光位置，因此影像光線在遮光部不會被遮蔽可以順利穿透螢幕，行進方向未定的外亂光線則被遮光部吸收，由此可知RP-TV用螢幕是利用鏡片與遮光部的特性，達成影像光線穿透外亂光被吸收的目的。

如上所述RP-TV用螢幕通常是在明亮室內環境中使用，對RP-TV螢幕而言阻斷室內外亂光提高影像對比（Contrast）非常重要。影像光線穿透時不會被遮光部遮蔽的前提下，通常開口部的面積越小，亦即遮光部的面積比率越大，遮蔽外亂光的能力越強，影像對比也越高。

Lenticular Lens除了可以收斂遮光部開口位置的光線之外，它還會將入射的影像光線擴散到水平方向，此外Lenticular Lens為了支援高解析度（HD）影像，因此要求非常微細的鏡片間距（Lens Pitch），因為粗大的鏡片間距可能會導致Fresnel Lens、Lenticular Lens與投影影像畫素出現波紋。

至於擴散部可以使影像光線朝水平方向擴散，不過極端強調擴散性極易造成對比、輝度與影像解析度降低等後果，因此擴散性的最佳化往往成為螢幕設計上重點之一。

《圖二　光學螢幕的動作原理》

如(圖三)(a)、(b)所示RP-TV可以分成RGB三色CRT投影鎗投影的CRT背投電視，以及MD方式背投電視兩種，CRT背投電視具歷史有悠久、低製作成本、技術成熟等優點，體積笨重、觀視範圍狹窄則是它的主要缺點；相較之下DLP、HTPS、LCOS等微型成像元件構成的RP-TV，不論是外型體積、影像改善裕度、製作成本都具有極佳的競爭優勢，一般認為未來可望取代CRT背投電視成為市場主流。

《圖三　(a)CRT背投電視的結構；(b)MD背投電視的結構》

(圖四)(a)是傳統CRT背投電視螢幕的動作特性圖，由圖可知RGB各影像光線分別從相異方向投射到螢幕，當影像光線從螢幕出射時必需進行光線整合，因此觀視方向的螢幕表面通常會設置Lenticular Lens；圖四(b)是MD方式背投電視螢幕的動作特性圖，由圖可知它使用MD方式投影機投射影像，所以觀視方向的螢幕表面不需設置Lenticular Lens。

《圖四　CRT與MD背投螢幕的比較》

事實上早期的MD方式RP-TV都是使用CRT背投電視螢幕，因此始終無法充分發揮MD方式RP-TV的特性，有鑑於此日本凸版印刷公司首度開發如(圖五)所示MD方式RP-TV專用螢幕，由圖可知MD方式RP-TV專用螢幕的Lenticular Lens與遮光部各自獨立設置，尤其是遮光部設於擴散部後面革命性設計，使得該MD方式RP-TV專用螢幕可以具備極佳的光學特性。

如上所述微細的鏡片間距可以獲得高解析度螢幕，然而傳統螢幕結構若維持鏡片的發散角大幅降低鏡片間距，螢幕本身的厚度可能無法保持必要的剛性，換言之鏡片間距的削減有一定的限制，Lenticular Lens與遮光部各自獨立製作膜片狀再加以貼合，可以同時獲得鏡片間距微細化與確保螢幕強度兩種特性。

《圖五　背投螢幕的結構差異》

本螢幕另一項特徵是將擴散部移到前面，如此一來除了可以忽視遮光部開口造成的影像光線損耗之外，還可以有效控制影像光線的擴散性，尤其是傳統螢幕的遮光部設於觀視方向，觀視者側面觀賞電視正面時，超過某個角度畫面會變成全黑，相較之下MD用高階背投螢幕，遮光部設在擴散部後面，觀視者側面觀賞電視正面時畫面輝度會逐漸下降，不過畫面卻無變成全黑之虞。

(圖六)是傳統與MD背投螢幕遮光部的比較，由圖可知即使相同的珠粒狀螢幕，畫面細膩度與遮光面積比率卻截然不同。

《圖六　背投螢幕遮光部的比較》

高畫質RP-TV螢幕的未來發展

背投電視與電漿電視、液晶電視等平面顯示器比較時，具有結構簡單、低價、高畫質等優點，為了使RP-TV擁有更強大的競爭力，背投電視相關業者針對螢幕與投影光機進行下列改善：

擴大垂直視角

雖然背投電視水平方向的視角比其它平面顯示器大，不過垂直方向的視角明顯偏低，雖然實用上尚未出現困擾，然而置放在店面展示時畫面卻比比其它平面顯示器暗。

將垂直視角提高到與水平視角相同水準時，畫面的亮度會出現下跌等其它問題。(圖七)是日本業者開發的可以同時控制水平方向與垂直方向的Cross Lenticular的外觀，它是由Lenticular Lens Screen與Fresnel Lens Screen貼合製成，可以同時滿足畫面亮度與視角要求，因此備受相關業者高度重視。

《圖七　Cross Lenticular的外觀》

背投電視外觀薄型化

2000年日本三洋發表厚33cm、50吋背投電視，2002年三菱電機推出厚度只有23cm背投電視(圖八)，該公司也於2004年突破20cm門檻，一般認為未來背投電視的厚度可望媲美電漿電視。背投電視薄型化的結果，業者必需開發特殊離軸型Lenticular Lens Screen與Fresnel Lens Screen。

《圖八　新型超薄型背投電視》

支援高解析度影像

隨著數位技術進步與周邊設備的建構，未來大型電視勢必朝高解析方向發展。目前MD方式背投電視螢幕的Lenticular Lens間距為98μm，可以支援1920×1080高解析度影像。(圖九)是2005年問世的新型Fine Pitch螢幕遮光部結構，螢幕的Lenticular Lens間距為64μm，可以支援2560×2048的影像。

《圖九　新型Fine Pitch螢幕遮光部結構》

結語

以上介紹背投電視用光學螢幕的動作原理與最新技術動向。由於背投電視具備成本與影像畫質等優勢，因此一般認為未來螢幕視角與背投電視薄型化的改善，背投電視可望凌駕電漿電視、液晶電視，同時在大畫面平面電視領域中占有一席之地。

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