一种投影屏幕及投影装置

文档序号:1920493 发布日期:2021-12-03 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 一种投影屏幕及投影装置 (Projection screen and projection device ) 是由 张海鹏 于 2021-09-27 设计创作,主要内容包括:本申请公开了一种投影屏幕及投影装置,涉及投影显示技术领域,用于解决现有技术中的投影屏幕抗环境光能力较差的问题。投影屏幕包括层叠设置的表面层、偏光片层、菲涅尔透镜层以及反射层。偏光片层被配置为透过预设偏振方向的线偏振光。该投影屏幕用于显示投影机投射的影像。(The application discloses projection screen and projection arrangement relates to projection display technical field for solve the relatively poor problem of projection screen anti ambient light ability among the prior art. The projection screen comprises a surface layer, a polarizer layer, a Fresnel lens layer and a reflecting layer which are arranged in a stacked mode. The polarizer layer is configured to transmit linearly polarized light of a preset polarization direction. The projection screen is used for displaying images projected by the projector.)

一种投影屏幕及投影装置

技术领域

本申请涉及投影显示技术领域,尤其涉及一种投影屏幕及投影装置。

背景技术

在投影显示技术领域,尤其是超短焦激光投影显示领域,为达到较好的亮度及显示效果,投影机一般搭配具有菲涅尔微结构的投影屏幕使用。

参照图1,具有菲涅尔微结构的投影屏幕一般包括层叠设置的表面层101、第一基材层102、着色扩散层103、第二基材层104、菲涅尔透镜层105以及反射层106。表面层101用于保护投影屏幕。着色扩散层103内分布有扩散粒子107,扩散粒子107用于沿不同方向扩散进入投影屏幕内的光线。同时,着色扩散层103内还添加有暗色染料,用于提升投影屏幕的对比度。第一基材层102和第二基材层104作为投影屏幕的支撑基础,此外,第一基材层102可作为制作表面层101和着色扩散层103的基底,第二基材层104可作为制作着色扩散层103和菲涅尔透镜层105的基底。反射层106涂覆于菲涅尔透镜层105远离第二基材层104一侧的表面上,进入投影屏幕的光线到达反射层106时被反射,光线反射后从表面层101射出。

但是,上述投影屏幕抗环境光干扰的能力较差,投影屏幕容易受到环境光的影响,导致投影屏幕的投影效果较差。

发明内容

本申请提供一种投影屏幕及投影装置,用于解决现有技术中的投影屏幕抗环境光能力较差的问题。

为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:

第一方面,本申请提供了一种投影屏幕,包括层叠设置的表面层、偏光片层、菲涅尔透镜层以及反射层。偏光片层被配置为透过预设偏振方向的线偏振光。

本申请提供的投影屏幕,包括偏光片层,偏光片层被配置为透过预设偏振方向的线偏振光。由于偏光片层仅能让预设偏振方向的光线透过,其它偏振方向的光线无法透过偏光片层,因此,环境光中仅有部分光线能够透过偏光片层,从而使得投影屏幕对环境光的反射降低,提升投影屏幕抗环境光的能力。同时,因为投影机发出的光线本身就为线偏振光,所以偏光片层对于投影机发出的光线没有影响,光线可以正常通过偏光片层,不会对投影屏幕原有的光学性能造成不良影响。通过设置偏光片层,依靠偏光片层本身的属性来降低投影屏幕对于环境光的反射,极大的提升投影屏幕的抗环境光能力。相比现有技术而言,本申请提供的投影屏幕,通过设置偏光片层,使得投影屏幕的抗环境光的能力提高,进而使得投影屏幕的投影效果更佳。

进一步地,投影屏幕还包括扩散层,扩散层位于表面层与菲涅尔透镜层之间。

进一步地,投影屏幕还包括基材层,偏光片层位于扩散层与表面层之间,基材层位于扩散层与菲涅尔透镜层之间。

进一步地,扩散层内添加有暗色染料。

进一步地,反射层内分布有扩散粒子。

进一步地,投影屏幕还包括基材层和粘接层,基材层位于偏光片层与菲涅尔透镜层之间,粘接层位于基材层与偏光片层之间。

进一步地,表面层远离偏光片层一侧的表面为雾化表面。

进一步地,反射层内添加有暗色染料。

进一步地,偏光片层为碘系偏光片层。

第二方面,本申请提供了一种投影装置,包括投影机和第一方面中的任一种投影屏幕,因此能够解决与上述投影屏幕相同的技术问题,并达到相同的技术效果,此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中具有菲涅尔微结构的投影屏幕的结构示意图;

图2为本申请实施例提供的投影装置使用时,投影机和投影屏幕的位置关系示意图;

图3为本申请实施例提供的偏光片层的结构示意图;

图4为本申请实施例提供的另一种投影屏幕的结构示意图;

图5为本申请实施例提供的又一种投影屏幕的结构示意图;

图6为本申请实施例提供的再一种投影屏幕的结构示意图;

图7为本申请实施例提供的再一种投影屏幕的结构示意图;

图8为本申请实施例提供的一种表面层的结构示意图;

图9为本申请实施例提供的一种表面层设有透光凸起时的立体结构示意图;

图10为光线经过图9所示表面层时的路径示意图;

图11为本申请实施例提供的另一种表面层的结构示意图;

图12为本申请实施例提供的又一种表面层的结构示意图;

图13为本申请实施例提供的一种反射层的结构示意图;

图14为本申请实施例提供的另一种反射层的结构示意图。

附图标记:

101-表面层;102-第一基材层;103-着色扩散层;104-第二基材层;105-菲涅尔透镜层;106-反射层;107-扩散粒子;

100-投影装置;1-投影屏幕;11-表面层;111-透光凸起;12-偏光片层;121-保护膜层;122-三醋酸纤维素层;123-聚乙烯醇层;124-压敏胶层;125-离型膜层;13-菲涅尔透镜层;14-反射层;15-扩散粒子;16-扩散层;17-基材层;18-粘接层;2-投影机;21-入射光线;22-出射光线;3-观众;4-环境光光源。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接。可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请实施例中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言,使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

参照图2,本申请实施例提供了一种投影装置100,包括投影屏幕1以及投影机2。当投影装置100使用时,投影机2可以放置在投影屏幕1的前下方,观众3位于投影屏幕1的前方并看向投影屏幕1。投影机2发出的入射光线21照向投影屏幕1,入射光线21经过投影屏幕1的反射最终形成出射光线22照向观众3,同时在投影屏幕1中成像。环境光光源4发出的光线被投影屏幕1反射到非观众3观看的地方。其中,环境光光源4可以为灯具。

需要说明的是,投影机2包括激光器,该激光器可以为单色激光器、双色激光器或者三色激光器中的一种。通常来说,激光器发射的蓝色激光的波长范围可设置为430nm~460nm,发射的绿色激光的波长范围可设置为500nm~540nm,发射的红色激光的波长范围可设置为610nm~650nm。

下面,对投影装置100中的投影屏幕1做进一步介绍。

参照图2,本申请实施例提供了一种投影屏幕1,包括层叠设置的表面层11、偏光片层12、菲涅尔透镜层13以及反射层14。偏光片层12被配置为透过预设偏振方向的线偏振光。

本申请实施例提供的投影屏幕1,包括偏光片层12,偏光片层12被配置透过预设偏振方向的线偏振光。由于偏光片层12仅能让预设偏振方向的光线透过,其它偏振方向的光线无法透过偏光片层12,因此,环境光光源4发出的环境光中仅有部分光线能够透过偏光片层12,从而使得投影屏幕1对环境光的反射降低,提升投影屏幕1抗环境光的能力。同时,因为投影机2发出的光线本身就为线偏振光,所以偏光片层12对于投影机2发出的光线没有影响,该光线能够正常通过偏光片层12,不会对投影屏幕1原有的光学性能造成不良影响。通过设置偏光片层12,依靠偏光片层12本身的属性来降低投影屏幕1对于环境光的反射,极大的提升投影屏幕1的抗环境光能力。相比现有技术而言,本申请实施例提供的投影屏幕1,通过设置偏光片层12,使得投影屏幕1的抗环境光的能力提高,进而使得投影屏幕1的投影效果更佳。

可以理解的是,预设偏振方向与投影机2发出的激光的偏振方向相同,以保证激光器发出的激光能够顺利的通过偏光片层12。

其中,本申请实施例中所使用的偏光片层12可以为碘系偏光片层。碘系偏光片层容易获得高透过率、偏振度高的光学特性,即滤光能力比较强。可以理解的是,偏光片层12的长度和宽度与投影屏幕1中其它层的尺寸保持一致。

示例性的,参照图3,偏光片层12包括层叠设置的保护膜层121、三醋酸纤维素(Tri-cellulose Acetate,简称:TAC)层122、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol vinylalcoholpolymer,简称:PVA)层123、TAC层122、压敏胶(pressure sensitive adhesives,简称:PSA)层124以及离型膜层125。其中,起到偏振作用的是PVA层123。通过将PVA透明基膜进行染色、拉伸和固化等操作,使得碘离子附着在PVA分子链上并随着拉伸方向而取向,使其具有偏光性。

由于PVA极易水解,因此,在PVA层123的两侧各设置一个TAC层122。TAC层122具有高光透过率、耐水性好的优点。两个TAC层122和一个PVA层123组成偏光片原板。

此外,根据不同的使用需求,在其中一个TAC层122远离PVA层123的一侧设置有PSA层124,并在PSA层124远离TAC层122一侧设置离型膜层125,离型膜层125对PSA层124起到保护作用。在另一个TAC层122远离PVA层123的一侧设置保护膜层121。

在一些实施例中,参照图2,反射层14内分布有扩散粒子15。扩散粒子15用于扩散进入投影屏幕1的光线。当光线进入反射层14时,在扩散粒子15的作用下,光线会沿着各个方向扩散,进而扩大投影屏幕1的观看视角。其中,扩散粒子15的材料可以为聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,简称:PMMA)。

此外,由于扩散粒子15分布在反射层14内,无需额外设置单独的扩散层。这样,在增大投影屏幕1观看视角的同时,也能够保证投影屏幕1的厚度不会过厚。此种方案下,偏光片层12还可以作为制作菲涅尔透镜层13的基底。

在一些实施例中,参照图4,表面层11远离偏光片层12一侧的表面为雾化表面。由于投影机2射出的入射光线21在表面层11远离偏光片层12的表面处会发生镜面反射,发生镜面反射的光线会在别处(如天花板)形成影像,进而影响观众3的观看体验。通过将表面层11远离偏光片层12一侧的表面设置为雾化表面,可以减少该表面发生镜面反射的光线的比例,提升观众3的观看体验。

其中,表面层11远离偏光片层12一侧的表面的雾度值可以为12%-20%。例如,雾度值可以设置为12%、15%、18%或20%。当表面层11远离偏光片层12一侧的表面的雾度值在该范围内时,入射光线21射到表面层11远离偏光片层12一侧的表面上发生镜面反射的概率较低。

将表面层11远离偏光片层12一侧的表面的雾度值设置在12%-20%的范围内,可以通过至少以下两种方式实现:1、对表面层11远离偏光片层12一侧的表面进行AG处理(即防眩光处理);2、在表面层11远离偏光片层12一侧的表面通过模具压印出咬花纹路。

当然,在一些实施例中,设置表面层11远离偏光片层12的表面的雾度值大于20%,也能够降低光线在表面层11远离偏光片层12的表面发生镜面反射的比例。

下面,以图2所示的投影屏幕1为例,对制作表面层11和菲涅尔透镜层13的过程做示例性的说明。

菲涅尔透镜层13可以由柔性材料制成。例如,菲涅尔透镜层13可以由无影胶(Ultraviolet Rays,简称:UV)制成,UV胶又称光敏胶、紫外光固化胶。制作菲涅尔透镜层13时,将UV胶涂布在偏光片层12远离表面层11一侧的表面上,然后用专门的模具对菲涅尔透镜层13进行压印,使得菲涅尔透镜层13成型,再使用UV光源灯对UV胶进行固化,然后脱模即可完成菲涅尔透镜层13的制作。当然,在其它一些实施例中,菲涅尔透镜层13也可以由热固化胶水制成。

表面层11也可以由柔性材料制成。例如,表面层11也可以由UV胶制成。在制作表面层11时,将UV胶涂布在偏光片层12远离菲涅尔透镜层13一侧的表面上,然后使用UV光源灯对UV胶进行固化,即可完成表面层11的制作。当然,在其他一些实施例中,表面层11也可以由热固化胶水加热固化制成。

在一些实施例中,参照图5,投影屏幕1还包括扩散层16,扩散层16位于表面层11与菲涅尔透镜层13之间。可以理解的是,扩散层16内分布有扩散粒子15,光线经过扩散层16时,会被扩散粒子15扩散,沿不同方向进行散射。同样的,扩散粒子15的材料也可以选择PMMA。

单独设置扩散层16,光线在投影屏幕1内的光程会增大,而光程增大使得光线经过扩散粒子15的扩散后,光线的扩散程度也会加大,从而减弱投影屏幕1上出现的散斑。

示例性的,参照图5,偏光片层12位于表面层11与扩散层16之间。此时,偏光片层12可以作为制作扩散层16的基底。当然,偏光片层12也可以位于扩散层16与菲涅尔透镜层13之间。

在一些实施例中,当偏光片层12位于扩散层16与表面层11之间时,参照图6,投影屏幕1还可以包括基材层17,基材层17位于扩散层16和菲涅尔透镜层13之间。一方面,基材层17可以作为投影屏幕1的支撑基础,另一方面,基材层17的设置,使得光线在该投影屏幕1内部的光程进一步增大,使得光线的扩散程度进一步加大,从而使得投影屏幕1上出现的散斑的程度减轻。

一般来说,偏光片层12的厚度与基材层17的厚度相比,偏光片层12的厚度较薄。所以,相比现有技术中的投影屏幕采用的双层基材层而言,利用偏光片层12和基材层17作为投影屏幕1的支撑基础,其厚度也相对较薄。当然,基材层17也可以为偏光片层12,即投影屏幕1具有两个偏光片层12,可以进一步减小厚度。当然,为了不影响投影屏幕1的光学性能,两个偏光片层12透过的光线的偏振方向要保持一致。

示例性的,偏光片层12的厚度在0.13~0.25mm之间,基材层17的厚度一般在0.25mm左右。由此可见,相比现有技术而言,在设置有单层基材层17的情况下,投影屏幕1整体的厚度也较薄。而在图2所示的方案中仅有偏光片层12,该投影屏幕1的厚度约为0.3mm~0.4mm,相比现有技术而言,厚度能减少0.4mm左右。

其中,基材层17可以由柔性材料制成。例如,基材层17可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,简称:PET)材料制成。当然,在其它一些实施例中,基材层17也可以由其他柔性材料制成,例如,可以由热塑性聚氨酯弹性体橡胶(Thermoplasticpolyurethanes,简称:TPU)材料制成基材层17。或者,基材层17还可以由苯乙烯系嵌段共聚物(Styrenic Block Copolymers,简称:SBC)柔性材料制成。

需要说明的是,基材层17也可以由甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(methylmethacrylate-styrene copolymer,简称:MS)材料制成。MS材料的硬度较大,平整性比较好。

在一些实施例中,参照图5和图6,扩散层16内可以添加有暗色染料。通过在扩散层16内添加暗色染料,能够进一步提升投影屏幕1的对比度。并且,在扩散层16内添加暗色染料,使得投影屏幕1无需单独设置着色层,进而可以减少投影屏幕1的层数和厚度,简化投影屏幕1的结构。暗色染料一般为有机染料,可选用偶氮类染料、酞菁类染料等。

在一些实施例中,参照图7,在反射层14内分布有扩散粒子15的基础上,投影屏幕1还可以包括基材层17和粘接层18,基材层17位于偏光片层12和菲涅尔透镜层13之间,粘接层18位于偏光片层12和基材层17之间。

基材层17可以作为投影屏幕1的基础,同时,设置基材层17能够增大光线在投影屏幕1内的光程,提升光线的扩散程度。通过设置粘接层18粘接偏光片层12和基材层17,使得偏光片层12和基材层17之间的连接更加容易,投影屏幕1的制作过程更加简单。

其中,粘接层18可以为UV胶层,通过UV胶将两者粘接到一起。同时,UV胶层内可以添加暗色染料,来提升投影屏幕1的对比度。

在一些实施例中,为了进一步的增强投影屏幕1的对比度,可以在反射层14内添加暗色染料。由此,环境光在经过反射层14时,会被暗色染料所吸收,进而能够提高投影屏幕1的抗环境光的能力,提升投影屏幕1的对比度。暗色染料一般为有机染料,可选用偶氮类染料、酞菁类染料等。当然,也可以在其它位置添加暗色染料,例如,表面层11或者基材层17。通常情况下,选择在投影屏幕1中的一个位置添加暗色染料,以防止出现因为暗色染料过多影响投影屏幕亮度的问题。

可以理解的是,由于本申请实施例提供的投影屏幕1包括偏光片层12,偏光片层12能够降低投影屏幕1对环境光的反射,因此,该投影屏幕中也可以不添加暗色染料。当然,添加暗色染料能够进一步提高投影屏幕1的对比度。

参照图8和图9,在一些实施例中,表面层11远离偏光片层一侧(即图8和图9的左侧)的表面上设有多个透光凸起111。示例的,设置于表面层11上的透光凸起111为呈直线状的半圆柱状结构,即透光凸起111被垂直于其长度延伸方向的面截取的截面呈半圆形。表面层11上的透光凸起111可在制作表面层11时由模具压制成型。

为了简化模具的形状,从而方便模具的制作和降低模具的制作成本。设置透光凸起111在其长度延伸方向上各处的半圆形截面的大小尺寸均相同,且表面层11上的各透光凸起111的形状和大小均相同。

示例的,图9中所示的各透光凸起111沿表面层11的宽度方向延伸,且沿表面层11的长度方向均匀排布。表面层11上的各透光凸起111沿表面层11的长度方向连续布置,即相邻的各透光凸起111依次相连。

参照图10,图10中的虚线及箭头为光线在经过表面层11后射入空气中的路径示意。光线射出过程中,会经过各透光凸起111后进入空气中,从而发生折射。例如,当使用UV胶制作表面层11时,因为UV胶的折射率必然大于空气的折射率,所以光线会产生扩散,并且光线会趋向于表面层11的长度方向扩散,则通过该透光凸起111能够提高投影屏幕1在投影屏幕1长度方向上的观看视角。

在其它一些实施例中,透光凸起111的长度也可以沿其它方向延伸,对应的,光线在出射过程中经过各透光凸起111后可以沿另外某一设定方向扩散,进而可以提高可卷曲投影屏幕1在该设定方向上的观看视角。

需要说明的是,上述透光凸起111为半圆柱状结构,并非要限定透光凸起111的形状为某一圆柱状结构的一半。在一些情况下,透光凸起111被垂直于其长度延伸方向的面截取的截面的面积也可以大于对应半圆的面积或小于对应半圆的面积。此外,可以理解的是,透光凸起111也可以为其他形状的凸起,如可以为一个柱状结构,同样可以实现光线的扩散。

参照图11,在一些实施例中,为了减少表面层11远离偏光片层一侧表面发生镜面反射的概率,在表面层11上设置透光凸起111的基础上,设置透光凸起111的表面的雾度值的取值范围为12%-20%。例如,雾度值可以设置为12%、15%、18%或20%。透光凸起111的表面的雾度值在该范围内时,可以降低反射面11远离偏光片层一侧的表面发生镜面反射的概率。

参照图12,在一些实施例中,表面层11远离偏光片层12一侧内还可以分布有扩散粒子15,进入表面层11内的光线,经过扩散粒子15的扩散作用,向各个方向进行扩散,从而增大投影屏幕的观看视角。其中,扩散粒子15的材料可以为PMMA。

在一些实施例中,参照图13和图14,菲涅尔透镜层13靠近反射面14一侧设有反射面131,反射层14可以涂覆直接在菲涅尔透镜层13的反射面131上。示例性的,可在菲涅尔透镜层13制成后,在各反射面131上涂覆反射层14。其中,反射层14的反射材料可以为铝;当然,在其它的一些实施例中,反射层14中的反射材料也可以为银,或者为银和铝的组合物。反射层14在制作时,一般将反射材料溶于溶剂中,然后再喷涂到反射面131上。

以反射材料选择铝为例,参照图13,为了提高投影屏幕1的增益,可以选择粉末状铝粉,可采用喷涂印刷或者蒸镀的方式涂覆在反射面131上。如此一来,因为粉末状铝粉更为细腻,方向性不明显,投影机2发出的光线大多能够根据菲涅尔透镜层13的反射面131的设置而定向反射出该可卷曲投影屏幕1,而不会造成光线的四处乱反射,所以使得该可卷曲投影屏幕1的增益较高。另外,采用粉末状铝粉作为反射材料时,反射层14的厚度可以做的很薄。反射层14做的越薄,投影屏幕的整体厚度也会减小。同时,反射材料铝的消耗越少,也可以节省成本。

当然,参照图14,反射层14的反射材料为铝时,也可以选择鳞片状铝粉。可以采用喷涂印刷的方式将鳞片状铝粉喷涂在反射面131上。因为鳞片状铝粉的径厚比较大,所以在喷涂于反射面131上时,铝的结合能力较强,不易脱落。其中,鳞片状铝粉的径厚比的范围可为(40:1)至(100:1)之间。

在本说明书的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

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