CN108153102A - 投影屏幕及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种投影屏幕及其制造方法。所述投影屏幕包括基础层、形成于所述基础层邻近观看者一侧的柱面透镜层、形成于所述基础层背向观看者一侧的菲涅耳结构、形成于所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧的反射层，及形成于所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧的吸光层，所述反射层包括反射颗粒及与所述反射颗粒粘结在一起的粘结剂，该反射层用于将从所述菲涅耳结构入射的入射光在与所述反射颗粒的粒径相对应的立体角度范围内进行散射及反射而形成反射光，所述柱面透镜层包括多条柱面透镜，所述柱面透镜的轴线垂直于水平方向，所述柱面透镜对所述菲涅耳结构射出的光进行散射以提高所述投影屏幕水平方向的可视角度，所述吸光层用于吸收透过所述反射层的环境光。

Description

投影屏幕及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种投影屏幕及其制造方法。

背景技术

投影仪目前被广泛用作图像投影装置，以将图像投射到投影屏幕上。通常，投影仪通过将光源发出的光会聚到DMD(数字微镜器件)或Lcos等空间光调制器上来进行彩色图像的显示。

近年来，已经开发了在投影仪和屏幕之间的距离为50cm的投影系统，能够实现超过100英寸大屏幕的图像投影显示。所述投影系统中，由于将固定至墙壁的投影屏幕与包括光源装置的投影仪之间的距离布置得更近，因此可以克服安装空间的限制，从而能在50cm的短距离实现超过100英寸大屏幕的图像投影显示。

然而，上述投影系统中，由于投影仪和投影屏幕之间具有更短的距离，因此与传统投影系统相比，其投影屏幕趋向于使投影仪发出的投影光相对于投影屏幕具有更大的入射角。因而，响应于大的入射角以及对更高图像质量的要求，可以采用反射式投影屏幕，而如何提供与制作光利用率较高、均匀性较好、易操作、成本较低的反射式投影屏幕是值得研究的课题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种光利用率较高、均匀性较好、易操作、制作成本低等优点的反射式投影屏幕及其制造方法。

一种投影屏幕，用于接收投影仪的投影光并向观看者提供投影图像，所述投影屏幕包括基础层、形成于所述基础层邻近观看者一侧的柱面透镜层、形成于所述基础层背向观看者一侧的菲涅耳结构、形成于所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧的反射层，及形成于所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧的吸光层，所述反射层包括反射颗粒及与所述反射颗粒粘结在一起的粘结剂，该反射层用于将从所述菲涅耳结构入射的入射光在与所述反射颗粒的粒径相对应的立体角度范围内进行散射及反射而形成反射光，所述柱面透镜层包括多条柱面透镜，所述柱面透镜的轴线垂直于水平方向，所述柱面透镜对所述菲涅耳结构射出的光进行散射以提高所述投影屏幕水平方向的可视角度，所述吸光层用于吸收透过所述反射层的环境光。

在一种实施方式中，所述反射颗粒的粒径大小位于0.02～5μm范围内,所述立体角度相应地在5～15度范围内变化。

粒径在一种实施方式中，所述反射颗粒包括金属银颗粒、金属铝颗粒、金属铂颗粒、金属钯颗粒中的一种、两种或几种。

在一种实施方式中，所述反射层的厚度大于等于1μm。

在一种实施方式中，所述柱面透镜的宽度在100μm～500μm的范围内。

在一种实施方式中，所述菲涅耳结构包括多条呈同心圆环状排列的稜镜结构，所述多条稜镜的高度沿指向所述同心圆环的圆心的方向逐渐减小，且所述多条稜镜结构的倾斜角沿所述指向所述同心圆环的圆心的方向逐渐增大。

在一种实施方式中，所述柱面透镜对所述菲涅耳结构射出的光进行散射使得散射光在预设水平角度范围内，所述预设水平角度在25度～35度的范围内。

在一种实施方式中，所述基础层的材料包括树脂及加入所述树脂中的染色剂，所述染色剂吸收至少部分环境光。

一种投影屏幕的制造方法，其包括如下步骤：

提供基础层；

在所述基础层一侧形成菲涅耳结构；

在所述基础层的另一侧形成柱面透镜层；

在所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧形成反射层；及

在所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧形成吸光层，所述吸光层采用吸光材料涂覆于所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧再进行固化的方式形成，

其中在所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧形成反射层的步骤包括：

将反射颗粒与粘结剂的混合物涂覆于所述菲涅耳结构的远离所述基础层一侧的螺纹面上；及

采用光固化或热固化的方式固化所述反射颗粒与粘结剂的混合物以形成所述反射层。

在一种实施方式中，在所述基础层一侧形成菲涅耳结构的步骤包括：

在所述基础层的一侧涂布树脂层，将含有菲涅耳结构的模具按照Roll To Roll的方式在所述树脂层上进行转印以在所述树脂层上形成所述菲涅耳结构；及

固化所述树脂层以形成所述菲涅耳结构。

在一种实施方式中，在所述基础层的另一侧形成柱面透镜层的步骤包括：

在所述基础层的另一侧涂布柱面透镜材料层，将含有所述柱面透镜层结构的模具按照Roll To Roll的方式在所述柱面透镜材料层上进行转印以形成所述多条柱状透镜；及

固化所述柱面透镜材料层以形成所述多条柱状透镜。

相较于现有技术，所述反射层可以将反射光控制在一定预设立体角度范围内散射，可以提高所述投影屏幕的光效率和均匀性，而被散射的光进一步再被所述投影屏幕的柱面透镜层进一步散射，可使使出射光更加均匀，提高对比度及避免产生炫光。特别是，柱面透镜层可以在不扩展垂直方向可视角情况下，只扩展水平方向的可视角，既优化了屏幕的可视角，又提高光能利用率。

进一步地，所述反射层的进一步设置吸光层，用于吸收透过反射层的环境光，可以提高所述投影屏幕显示图像的对比度。更进一步地，由于所述反射层和吸光层依次完全覆盖整个菲涅耳结构的螺纹面上，使得所述投影屏幕可以吸收各个方向的环境光，提高投影图像对比度。此外，所述染色的基础层也可以加强对环境光的吸收，提高投影图像对比度。

更进一步地，所述反射层可以采用反射颗粒与粘接剂的混合物涂覆在菲涅耳结构上再进行固化，由于涂覆所述反射层的工艺简单易操作，从而使得所述投影屏幕的制造工艺简单，可降低制作成本。此外，所述吸光层也可以采用涂覆吸光材料涂覆于所述反射层上再进行固化，同样使得所述投影屏幕具有工艺简单，制作成本较低的优点。

特别地，可以理解，通过改变所述反射层的反射颗粒的粒径、反射颗粒与粘结剂的混合比例、固化光波长、热固化温度等控制反射层表面粗糙度和颗粒大小，可以控制反射光的散射角度，使反射光在所述预设立体角度范围内，以提高光效率和均匀性，且采用上述工艺获得的反射层不易脱落、操作简单、成本较低。

综合来说，由于所述柱面透镜层、所述菲涅耳结构的柱面透镜尺寸与菲涅耳结构的稜镜尺寸可以被精确控制，从而所述投影屏幕实现对光传播也可以被精确控制，使得所述投影屏幕的投影图像较佳。另外，采用上述制造方法获得投影屏幕也具有可卷曲、便于运输的优点。

附图说明

图1是一种投影屏幕的结构示意图。

图2是本发明投影屏幕应用于投影系统中的结构示意图，

图3是图2所示投影屏幕的部分立体结构示意图。

图4是图2所示菲涅耳结构的参数计算示意图。

图5是采用超精密金刚石车床加工圆柱体以制备制作图2所述的菲涅耳结构的硬性模具的工艺示意图。

图6是图2所示反射层的反射光的立体角度范围示意图。

图7是图2所示投影屏幕的制造方法的流程图。

主要元件符号说明

投影屏幕 10

投影仪 20、6

观看者 30

投影系统 40

圆柱体 50

柱面透镜层 100、3

柱面透镜 100a

基础层 101、1

菲涅耳结构 102、2

第二直角边 105

斜边 104

反射层 103

反射颗粒 1031

粘结剂 1032 吸光层 106

步骤 S1、S2、S3、S4、S5

反射面 4

表面 5

方向 X

水平角度范围 H

立体角度范围 F

入射光 I

反射光 R、R'

入射点 P1、P2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

在反射式投影屏幕中，环境光对投影图像的质量会产生较大影响，如降低图像对比度，而高光强的投影仪可以降低环境光对投影图像质量的影响，提高对比度，但是高光强的投影仪首先不节能，更重要的是容易因为光不均匀造成刺眼等现象。

另外，目前主要有以下方式提高前投屏幕对比度：1)在反射屏幕的菲涅耳结构的特定区域选择性涂覆吸光层；2)使环境光在屏幕内部发生全发射；3)利用活性层对不同偏振态的光的反射或者吸收；及4)在屏幕的透明结构如散射层中设置染色层等吸光结构。前两种方式与对环境光的入射角度有限制，只有特定方向入射的环境光才能被充分吸收；而第三种方式的偏振投射会降低显示图像的质量，且只能减少一半的环境光，难以制作，成本高。最后一种通常和前三种一起实施，同样也会存在上述三种方式存在的对环境光的吸收不彻底、难于制作以及成本高等技术问题。

但是，经分析可知，在投影系统中，观众的位置往往比较固定。人们希望投影系统显示在投影屏幕上图像的反射光只反射到观众区域，而其他无效区域的反射光减少，由此提高投影系统的效率及提高观众看到投影屏幕上图像的亮度。一般地，反射光的出射角度实际上有水平和竖直两个方向的出射角度，其中水平方向的可视角度相对于垂直方向可视角更大。因此，通常可以考虑用物理(如喷丸)或化学(如腐蚀)的方法在投影屏幕表面增加随机的微结构，并用一定的控制方法统计所述微结构对一定出射角度增益，从而达到利用微结构控制反射光的出射角度的目的。然而，上述方法中微结构的形态、分布和尺寸均不容易控制，并且上述微结构也存在加工难度大的问题。

另外，关于菲涅耳结构上的反射层，虽然可以采用喷涂、镀膜等方式，但是喷涂的方式形成的结构对光的散射为高斯散射，不能很好的控制光散射的角度，而镀膜方式形成的薄膜则存在容易脱落的问题。

以下结合几种实例对上述问题进行详细说明。

具体地，在一种消除环境光的投影屏幕的技术方案中，该投影屏幕面邻近观看者的一侧为遮光层，所述遮光层表面有平行的水平方向延伸的微凸条，其中所述微凸条的截面为三角形，且所述微凸条的上表面涂有遮光层。在遮光层的背离观看者的一侧是屏幕的反射结构单元。该技术方案中，所述投影屏幕只能吸收从投影屏幕上方入射的光束，当入射光从其他方向投射到投影屏幕时，这些水平微凸条则不能很好的吸收环境光，从而不利于提高光利用率与对比度。

进一步地，在另一种反射面为圆形菲涅耳结构的投影屏幕的技术方案中，请参阅图1，图1是所述投影屏幕的截面图，所述投影屏幕包括透光的基础层1、位于基础层1背面的菲涅耳结构2、位于所述菲涅耳结构2远离所述基础层一侧的反射面4、设置于所述基础层1的面向观众的一面用于提高水平方向扩散性的柱面透镜层3。来自投影仪6的光通过基础层1被反射面4反射到观看者所在区域。投影屏幕上方的环境光透过所述基础层1并被所述反射层4反射后在所述基础层1的一个表面5发生全反射，且最终被着色的基础层1吸收。然而，由于环境光的吸收主要基于在所述基础层1表面5上发生全发射，这样导致所述基础层1可吸收的环境光的入射角度受到限制，即存在较多不符合入射角度的环境光难于被吸收的情形，可见，所述技术方案也不利于光利用率与对比度的提高。

更进一步地，在一种具有多层结构的反射式投影屏幕的技术方案中，所述投影屏幕从所述投影仪侧往后依次为保护层、扩散层、基础层、菲涅耳透镜层、涂覆在所述菲涅耳透镜层倾斜面上的反射层和保护层。其中所述反射层的制备流程简述如下：用真空涂覆法在树脂上形成金属膜，移除树脂层并粉碎金属膜，通过控制粉碎程度来调节金属片的纵横比，在将粉碎后的金属片与粘合剂混合形成溶液，再将所述溶液喷涂在菲涅耳透镜表面，蒸发形成反射层。可见，上述反射层的制造方法复杂，特别是金属片的纵横比不易调控。另外，扩散层是通过在树脂表面涂覆扩散珠的方式形成，该方式的缺点是扩散层与基础层均要用到粘合剂，较多的粘合界面会影响光传播，即对光传播产生不利的影响，降低成像质量，此外，扩散珠涂覆的均匀性和扩散珠的尺寸均不易控制，而且上述方式形成的扩散层对光在垂直和水平方向所起的作用一样，不能起到单纯扩大水平方向可视角度的效果，可见，上述反射层的制造方法较为复杂，成本较高，且通过上述制造方法获得投影屏幕存在成像质量不佳的技术问题。

鉴于以上，有必要提供一种反射光具有在一定出射角度增益、光利用率较高、均匀性较佳、易操作、制作成本低等优点的反射式投影屏幕及其制造方法。

请参阅2及图3，图2是本发明投影屏幕10应用于投影系统40中的结构示意图，图3是图2所示投影屏幕10的部分立体结构示意图。所述投影屏幕10包括基础层101、形成于所述基础层101邻近观看者30一侧的柱面透镜层100、形成于所述基础层101背向观看者30一侧的菲涅耳结构102、形成于所述菲涅耳结构102远离所述基础层一侧的反射层103、及形成于所述反射层103远离所述菲涅耳结构102一侧的吸光层106。

所述基础层101可以包括聚碳酸酯(如丙烯酸氨基甲酸酯树脂)等树脂材料，可以直接采用黑色树脂材料或采用透光性树脂材料再对所述透光性树脂材料进行染色而制成。具体地，在一种实施例中，可在所述基础层101的透光性树脂材料中添加染色剂，如注入炭黑，使得所述基础层101可以吸收环境光。另外，所述基础层101的厚度可以依据实际需要选择，本实施方式中，所述基础层101的厚度大于100μm。

具体地，在一种实施例中，所述基础层101可以采用如下方式制备：提供临时基础层，其中所述临时基础层可以为具有光滑表面的PET薄膜；在所述临时基础层上涂覆染色的透光性树脂材料，其中所述染色的透光性树脂材料可以在透光性树脂材料中加入染色剂，如在丙烯酸氨基甲酸酯树脂中注入炭黑，以提高光的吸收率至20％，所述染色的透光性树脂材料的涂覆厚度可以大于100μm；固化所述染色的透光性树脂材料以形成所述基础层101；及移除所述临时基础层。

所述柱面透镜层100包括多条柱面透镜100a，该柱面透镜100a用于对所述菲涅耳结构102射出的光进行散射以提高所述投影屏幕10水平方向的可视角度。本实施方式中，所述柱面透镜100a的轴线与地面垂直，换句话说看，所述柱面透镜100a的轴线与水平方向X垂直，且所述多条柱面透镜100a依次相接。

在一种实施方式中，所述柱面透镜100a对所述菲涅耳结构102射出的光进行散射使得散射光在一垂直于所述柱状透镜100a延伸方向与预设水平角度范围H内，所述预设水平角度在25～35度的范围内。可以理解，所述预设水平角度范围H为位于垂直于所述柱状透镜100a延伸方向的水平面内的以所述入射点P1为顶点的水平夹角范围内。所述柱面透镜100a的宽度可以在100μm～500μm的范围内，即大于等于100μm且小于等于500μm。

具体地，在一种实施方式中，在所述基础层101上形成所述柱面透镜层100可以包括如下步骤：在所述基础层101的另一侧涂布柱面透镜材料层，将含有所述柱面透镜层结构的模具按照Roll To Roll的方式在所述柱面透镜材料层上进行转印以形成所述多条柱状透镜100a；及固化所述柱面透镜材料层以形成所述多条柱状透镜100a。其中，所述柱面透镜材料可以为光固化材料(如UV固化胶)。

所述菲涅耳结构102包括光面与位于所述光面相反一侧的螺纹面，本实施方式中，所述菲涅耳结构102的光面与所述基础层101紧贴设置。具体地，所述菲涅耳结构102的螺纹面一侧包括多条稜镜结构，所述多条稜镜结构均朝向远离所述基础层101侧一侧凸出，其沿垂直于所述稜镜延伸方向的横截面呈直角三角形。所述直角三角形截面包括邻近所述基础层101的第一直角边、垂直所述第一直角边的第二直角边105及连接于所述第一直角边与所述第二直角边105之间的斜边104，所述第二直角边105与所述斜边104之间的夹角设为倾斜角αi(设所述菲涅耳结构102包括n条稜镜结构，n为自然数，i为大于等于1且小于等于n的自然数)。平面上，所述多条稜镜结构均为圆弧形且同心圆环状排列，且多条稜镜结构的宽度相等(即所述第一直角边的长度L，如可以均大于等于100μm)，但多条稜镜结构的高度(即第二直角边的长度)可以沿指向所述同心圆环的圆心的方向Z(如沿所述投影屏幕10的上方至下方的方向)逐渐减小，从而所述多条稜镜结构的倾斜角αn至α1可以沿所述方向Z逐渐增大。

进一步地，在所述基础层101上形成所述菲涅耳结构102可以包括如下步骤：

依据投影系统40中投影仪20和投影屏幕10的方位关系，计算菲涅耳结构102的参数；

依据计算获得的参数制作含有菲涅耳结构的硬性模具；

利用所述硬性模具制作可用于Roll TO Roll制程的含有菲涅耳结构的卷状的软性模具；

在所述基础层101的一侧涂布树脂层，将含有菲涅耳结构的软性模具按照Roll ToRoll的方式在所述树脂层上进行转印以在所述树脂层上形成所述菲涅耳结构102，其中所述树脂层的材料可以为UV固化胶；及

固化所述树脂层以形成所述菲涅耳结构102。

其中，请参阅图4，图4是所述菲涅耳结构102的参数计算示意图。所述菲涅耳结构102中，所述多条稜镜结构的宽度均相等(即所述第一直角边的长度L，如可以均等于100μm)，与所述基础层101垂直的第二直角边105的长度沿指向所述同心圆圆心的方向Z(如从所述投影屏幕10上方向投影屏幕10下方)递减。进一步地，根据投影系统40的投影仪20光和投影屏幕10的方位关系，计算出菲涅耳结构102的倾斜角α1至αn，确保投影仪20光被投影屏幕10反射到观看者30所在区域。

其中，请参阅图5，所述硬性模具可以采用超精密金刚石车床在一圆柱体50(可以理解，所述圆柱体50材料可以为黄铜但并不限于黄铜)的底面加工上述圆环状菲涅耳结构而形成。其中所述圆柱体50的半径可以依据图4示意按照如下方式，r²＝d²+(c+e)²，r为最外侧的稜镜结构的半径、c为投影屏幕10高度，d为投影屏幕10宽度的二分之一，e为投影屏幕10底边距菲涅耳圆环中心的距离，其中所述圆柱体50半径为r+10cm。另外，可以理解，所述投影屏幕10为长宽比为16:9的宽屏屏幕，v代表所述投影屏幕10的尺寸，(b+e)则可代表所述投影屏幕10底边具所述投影仪20的垂直距离。

进一步地，待所述具有菲涅耳结构的硬性模具制备完成后，提供一软性模具，在具有菲涅耳结构的硬性模具上按图5所示不断地按压到软性模具中，其中软性模具可以呈卷状且绕在可转动的轴上，所述软性模具宽度为125cm，长度可以很长，如达到现有工艺可以达到的最大长度，厚度可以在1mm～3mm的范围内，如1.5mm～2.5mm的范围。可以理解，所述软性模具的材料可以为硅胶。

所述反射层103完全覆盖所述菲涅耳结构102远离所述基础层101一侧的表面，即完成布满所述第二直角边105与所述斜边104所在的表面。所述反射层103的厚度均匀，从而在远离所述菲涅耳结构102的一侧也形成菲涅耳结构，具体地，所述反射层103的厚度可以大于等于1μm。

所述反射层103包括反射颗粒1031及与所述反射颗粒1031粘结在一起的粘结剂1032。如图6所示，该反射层103将从所述菲涅耳结构102入射的入射光在与所述反射颗粒1031的粒径相对应的立体角度范围F内进行散射及反射而形成反射光，本实施方式中，所述立体角度在5～15度的范围变化。其中，所述立体角度范围F可以以所述入射光I的主反射光R为中心来界定的一圆锥角范围。具体来说，所述主反射光R为入射点P2所在面为平面时的反射光，可以理解，正是由于入射点P2所在面为不规则面才引起的反射光不仅包括所述主反射光R所在的方向，还包括在所述立体角度范围F的其他方向的反射光R'。

所述反射颗粒1031包括金属银颗粒、金属铝颗粒、金属铂颗粒、金属钯颗粒中的一种、两种或几种。所述反射颗粒的粒径大小位于0.02～5μm范围内。所述粘结剂材料可以为环氧树脂、PMMA、硅胶等，且所述粘结剂材料不需染色。需要注意的是，当所述反射颗粒1031包括金属银颗粒时，为避免所述反射层103的隔水隔氧能力较差，所述粘结剂材料不建议使用硅胶。

在一种实施方式中，在所述菲涅耳结构102远离所述基础层101一侧形成反射层103的步骤包括：

将反射颗粒1031与粘结剂1032的混合物(如银粉或铝粉与粘接剂混合物)涂覆于所述菲涅耳结构102的远离所述基础层101一侧的螺纹面上；及

采用光固化或热固化的方式固化所述反射颗粒1031与粘结剂132的混合物以形成所述反射层103。

具体地，可以通过调节反射颗粒1031(银粉或铝粉)粒径大小、反射颗粒1031(银粉或铝粉)与粘接剂1032混合比例、涂覆厚度、光固化波长、热固化温度、固化时间、菲涅耳结构102的螺纹面的处理等调节固化后的反射层103表面粗糙度、颗粒大小，从而控制反射层103反射光的散射角度，使得所述反射层103将入射光在立体角度范围F内如(一定的可控的圆锥角度)内反射。

所述吸光层106完全覆盖所述反射层103远离所述菲涅耳结构102的表面，所述吸光层106的材料可以为炭黑材料，用于吸收透过反射层103的环境光，提高图像对比度。可以理解，所述吸光层106也可以采用简单易操作的涂覆的方式用吸光材料(如炭黑材料)涂在所述反射层103远离所述菲涅耳结构102的一侧再进行固化工艺，使得所述吸光层106远离所述反射层103的一侧可以平坦化从而形成平面。

请再次参阅图2，所述投影系统40工作工作时，所述投影机20发出投影光至所述投影屏幕10，所述投影光依序经由所述柱面透镜层100、所述基础层101、所述菲涅尔结构102到达所述反射层103，所述反射层103中的反射颗粒1031将所述投影光散热与反射而形成反射光，并控制所述反射光在所述预设立体角度范围F，所述反射光依序经由所述菲涅尔结构102、所述基础层101、并进一步被所述柱面透镜层100在水平方向上散射后被提供到观看者30(其中，所述柱面透镜层100可以将所述反射光的角度范围控制在所述预设水平角度范围)，而未被所述反射层103反射的投影光透过所述反射层103并被所述吸光层106吸收。请参阅图7，图7是图2所示投影屏幕10的制造方法的流程图。所述投影屏幕10的制造方法包括如下步骤S1、S2、S3、S4及S5。

步骤S1，提供基础层。

具体地，步骤S1中，所述基础层101可以采用如下方式制备：提供临时基础层，其中所述临时基础层可以为具有光滑表面的PET薄膜；在所述临时基础层上涂覆染色的透光性树脂材料，其中所述染色的透光性树脂材料可以在透光性树脂材料中加入染色剂，如在丙烯酸氨基甲酸酯树脂中注入炭黑，以吸收环境光，所述染色的透光性树脂材料的涂覆厚度可以大于100μm；固化所述染色的透光性树脂材料以形成所述基础层101；及移除所述临时基础层。

步骤S2，在所述基础层101一侧形成菲涅耳结构102。

具体地，在所述基础层101一侧形成菲涅耳结构102的步骤包括：

依据投影系统中投影仪20和投影屏幕10的方位关系，计算菲涅耳结构102的参数；

依据计算获得的参数制作含有菲涅耳结构的硬性模具；

利用所述硬性模具制作可用于Roll TO Roll制程的含有菲涅耳结构的卷状的软性模具；

在所述基础层101的一侧涂布树脂层，将含有菲涅耳结构的软性模具按照Roll ToRoll的方式在所述树脂层上进行转印以在所述树脂层上形成所述菲涅耳结构102，其中所述树脂层的材料可以为UV固化胶；及

固化所述树脂层以形成所述菲涅耳结构102。

其中，请参阅图4，图4是所述菲涅耳结构102的参数计算示意图。所述菲涅耳结构102中，所述多条稜镜结构的宽度均相等(即所述第一直角边的长度L，如可以均等于100μm)，与所述基础层101垂直的第二直角边105的长度沿指向所述同心圆圆心的方向Z(如从所述投影屏幕10上方向投影屏幕10下方递减)。进一步地，根据投影系统40的投影仪20光和投影屏幕10的方位关系，计算出菲涅耳结构102的倾斜角α1至αn，确保投影仪20光被投影屏幕10反射到观看者30所在区域。

其中，请参阅图5，所述硬性模具可以采用超精密金刚石车床在一圆柱体50黄铜(可以理解，所述圆柱体50材料并不限于材料黄铜)的底面加工上述圆环状菲涅耳结构而形成。其中所述圆柱体50的半径可以依据图4示意按照如下方式，r²＝d²+(c+e)²，r为最外侧的稜镜结构的半径、c为投影屏幕10高度，d为投影屏幕10宽度的二分之一，e为投影屏幕10底边距菲涅耳圆环中心的距离，其中所述圆柱体50半径为r+10cm。另外，可以理解，所述投影屏幕10为长宽比为16:9 的宽屏屏幕，v代表所述投影屏幕10的尺寸，(b+e)则可代表所述投影屏幕10底边具所述投影仪20的垂直距离。

进一步地，待所述具有菲涅耳结构的硬性模具制备完成后，提供一软性模具，在具有菲涅耳结构的硬性模具上按图5所示不断地按压到软性模具中，其中软性模具可以呈卷状且绕在可转动的轴上，所述软性模具宽度为125cm，长度可以很长，如达到现有工艺可以达到的最大长度，厚度可以为1mm至3mm，如1.5mm至2.5mm。可以理解，所述软性模具的材料可以为硅胶。

步骤S3，在所述基础层的另一侧形成柱面透镜层。

具体地，在所述基础层101上形成所述柱面透镜层100可以包括如下步骤：在所述基础层101的另一侧涂布柱面透镜材料层，将含有所述柱面透镜层结构的模具按照Roll ToRoll的方式在所述柱面透镜材料层上进行转印以形成所述多条柱状透镜；及固化所述柱面透镜材料层以形成所述多条柱状透镜100a。其中，所述柱面透镜材料可以为光固化材料(如UV固化胶)。

步骤S4，在所述菲涅耳结构102远离所述基础层一侧形成反射层103。

具体地，在所述菲涅耳结构102远离所述基础层101一侧形成反射层103的步骤可以包括：

将反射颗粒1031与粘结剂1032的混合物(如银粉或铝粉与粘接剂混合物)涂覆于所述菲涅耳结构102的远离所述基础层101一侧的螺纹面上；及

采用光固化或热固化的方式固化所述反射颗粒1031与粘结剂1032的混合物以形成所述反射层103。

具体地，可以通过调节反射颗粒1031(银粉或铝粉)粒径大小、反射颗粒1031(银粉或铝粉)与粘接剂1032混合比例、涂覆厚度、光固化波长、热固化温度、固化时间、菲涅耳结构102的螺纹面的处理等调节固化后的反射层103表面粗糙度、颗粒大小，从而控制反射层103反射光的散射角度，使得所述反射层103将入射光在立体角度范围F内(如一定的可控的圆锥角度)内反射。

步骤S5，在所述反射层103远离所述菲涅耳结构102一侧形成吸光层106。

可以理解，步骤S5中，所述吸光层106也可以采用简单易操作的涂覆的方式用吸光材料(如炭黑材料)涂在所述反射层103远离所述菲涅耳结构102的一侧再进行固化工艺，使得所述吸光层106远离所述反射层103的一侧可以平坦化从而形成平面。

相较于现有技术，所述反射层103可以将反射光控制在一定立体角度范围内散射，可以提高所述投影屏幕10的光效率和均匀性，而被散射的光进一步再被所述投影屏幕10的柱面透镜层100进一步散射，可使使出射光更加均匀，提高对比度及避免产生炫光。特别是，柱面透镜层100可以在不扩展垂直方向可视角情况下，只扩展水平方向的可视角，既优化了屏幕的可视角，又提高光能利用率。

进一步地，所述反射层103的进一步设置吸光层106，用于吸收透过反射层的环境光，可以提高所述投影屏幕10显示图像的对比度。更进一步地，由于所述反射层103和吸光层106依次完全覆盖整个菲涅耳结构102的螺纹面上，使得所述投影屏幕10可以吸收各个方向的环境光，提高投影图像对比度。此外，所述染色的基础层101也可以加强对环境光的吸收，提高投影图像对比度。

更进一步地，所述反射层103可以采用反射颗粒与粘接剂的混合物涂覆在菲涅耳结构102上再进行固化，由于涂覆所述反射层103的工艺简单易操作，从而使得所述投影屏幕10的制造工艺简单，可降低制作成本。此外，所述吸光层106也可以采用涂覆吸光材料涂覆于所述反射层103上再进行固化，同样使得所述投影屏幕10具有工艺简单，制作成本较低的优点。

特别地，可以理解，通过改变所述反射层103的反射颗粒1031的粒径、反射颗粒1031与粘结剂1032的混合比例、固化光波长、热固化温度等控制反射层103表面粗糙度和颗粒大小，可以控制反射光R的散射角度，使反射光在所述立体角度范围F内，以提高光效率和均匀性，且采用上述工艺获得的反射层103不易脱落、操作简单、成本较低。

综合来说，由于所述柱面透镜层100、所述菲涅耳结构102的柱面透镜尺寸与菲涅耳结构的稜镜尺寸可以被精确控制，从而所述投影屏幕10实现对光传播也可以被精确控制，使得所述投影屏幕10的投影图像较佳。另外，采用上述制造方法获得投影屏幕10也具有可卷曲、便于运输的优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种投影屏幕，用于接收投影仪的投影光并向观看者提供投影图像，其特征在于，所述投影屏幕包括基础层、形成于所述基础层邻近观看者一侧的柱面透镜层、形成于所述基础层背向观看者一侧的菲涅耳结构、形成于所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧的反射层，及形成于所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧的吸光层，所述反射层包括反射颗粒及与所述反射颗粒粘结在一起的粘结剂，该反射层用于将从所述菲涅耳结构入射的入射光在与所述反射颗粒的粒径相对应的立体角度范围内进行散射及反射而形成反射光，所述柱面透镜层包括多条柱面透镜，所述柱面透镜的轴线垂直于水平方向，所述柱面透镜对所述菲涅耳结构射出的光进行散射以提高所述投影屏幕水平方向的可视角度，所述吸光层用于吸收透过所述反射层的环境光。

2.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射颗粒的粒径粒径大小位于0.02～5μm范围内,所述立体角度相应地在5～15度范围内变化。

3.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射颗粒包括金属银颗粒、金属铝颗粒、金属铂颗粒、金属钯颗粒中的一种、两种或几种。

4.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射层的厚度大于等于1μm。

5.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述柱面透镜的宽度范围在100μm～500μm的范围内。

6.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述菲涅耳结构包括多条呈同心圆环状排列的稜镜结构，所述多条稜镜的高度沿指向所述同心圆环的圆心的方向逐渐减小，且所述多条稜镜结构的倾斜角沿所述指向所述同心圆环的圆心的方向逐渐增大。

7.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述柱面透镜对所述菲涅耳结构射出的光进行散射使得散射光在预设水平角度范围内，所述预设水平角度在25度～35度的范围内。

8.如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述基础层的材料包括树脂及加入所述树脂中的染色剂，所述染色剂吸收至少部分环境光。

9.一种投影屏幕的制造方法，其包括如下步骤：

提供基础层；

在所述基础层一侧形成菲涅耳结构；

在所述基础层的另一侧形成柱面透镜层；

在所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧形成反射层；及

在所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧形成吸光层，所述吸光层采用吸光材料涂覆于所述反射层远离所述菲涅耳结构一侧再进行固化的方式形成，

其中在所述菲涅耳结构远离所述基础层一侧形成反射层的步骤包括：

将反射颗粒与粘结剂的混合物涂覆于所述菲涅耳结构的远离所述基础层一侧的螺纹面上；及

采用光固化或热固化的方式固化所述反射颗粒与粘结剂的混合物以形成所述反射层。

10.如权利要求9所述的投影屏幕的制造方法，其特征在于，在所述基础层一侧形成菲涅耳结构的步骤包括：

在所述基础层的一侧涂布树脂层，将含有菲涅耳结构的模具按照Roll To Roll的方式在所述树脂层上进行转印以在所述树脂层上形成所述菲涅耳结构；及

固化所述树脂层以形成所述菲涅耳结构。

11.如权利要求10所述的投影屏幕的制造方法，其特征在于，在所述基础层的另一侧形成柱面透镜层的步骤包括：

在所述基础层的另一侧涂布柱面透镜材料层，将含有所述柱面透镜层结构的模具按照Roll To Roll的方式在所述柱面透镜材料层上进行转印以形成所述多条柱状透镜；及

固化所述柱面透镜材料层以形成所述多条柱状透镜。