CN109634046A - 一种光学屏幕及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大屏显示技术领域，特别涉及一种光学屏幕及其制备方法。为了解决现有光学屏幕不能同时具有较高亮度及较大可视角的问题，本发明提供一种光学屏幕及其制备方法。所述的光学屏幕依次由光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层组成。本发明提供的光学屏幕在具有较高亮度的同时，也具有较大视角，且厚度低，柔韧性好，可折叠收卷。本发明提供的光学屏幕的制备方法工艺简化，便于量产。
Description
技术领域
本发明属于大屏显示技术领域，特别涉及一种光学屏幕及其制备方法。
背景技术
电影院的大屏显示屏幕、户外大型LCD广告屏幕、会议场所LED点阵大尺寸显示屏幕等，越来越多的大屏显示技术出现在人们的生活当中，人们在接收视觉显示内容信息的同时，也享受到了大屏显示技术给视觉器官带来的刺激震撼感。
激光电视显示技术是近几年国内外兴起的一种新型家用/商用大屏显示技术。由于其较小的占用空间、饱和逼真的色彩还原度以及从80-150寸不等的可选尺寸的优点，被认为是后续在家庭观影方面，最有可能替代目前需在电影院观影才能享受到的体验感的一种新型大屏显示技术。
激光电视显示主要可分为两部分。一部分为短焦激光投射系统，此部分的作用是通过一系列的处理，最终在短焦激光投射系统的光学投射口投射出不同角度的有效信息激光；另一部分为光学屏幕，此部分的作用是将从短焦激光投射系统中投射出的不同角度的有效信息激光通过不同的角度反射回观看者的可视区域。
在光学屏幕方面，目前主要存在两种类型的屏幕，一种是半弧形菲涅尔显示屏幕，全球范围内代表生产商为日本DNP集团以及国内成都菲斯特，另一种是黑栅幕布，全球范围内代表生产商为中国台湾和诠。对于半弧形菲涅尔显示屏幕，其优点是抗自然光干扰能力强、亮度亮，缺点是其厚度太厚、视角小、有鬼影，在家庭使用过程中，受电梯、客厅空间限制，搬运不变，占地空间大，且不易拆卸、收纳、再更换显示位置；同时由于雕刻机加工尺寸受限，在目前最大完整可成型尺寸为100寸，无法进一步满足人们对更大尺寸的显示需求。对于黑栅幕布，其优点是抗自然光干扰能力强，视角好，缺点是亮度低、抗刮伤差、不易拆卸、收纳、再更换显示位置；同时由于其光学反射棱镜与棱镜表面反射层直接面对观看者，导致对激光源信息的显示对比度较低，造成画质失真。
发明内容
为了解决现有光学屏幕不能同时具有较高亮度及较大可视角的问题，本发明提供一种光学屏幕及其制备方法。本发明提供的光学屏幕在具有较高亮度的同时，也具有较大视角。进一步的，本发明提供的光学屏幕解决了现有两种光学屏幕在使用过程中厚度太厚不易搬运拆卸、亮度高-视角小、亮度低- 视角大的缺点。本发明提供的光学屏幕为四层复合光学屏幕，相较于目前多达七层设计的弧形菲涅尔光学屏幕，本发明采用一单层光学透镜设计，使得一层光学透镜替代原有弧形菲涅尔光学屏幕所需三层功能层设计才能达到的效果，从而使屏幕整体厚度大幅降低，达到轻便、易搬运、拆卸的目的；同时本发明采用线性渐变棱镜设计，使得本发明的光学屏幕对于短焦激光投射系统投射出的不同角度的激光得以充分合理的利用，让更多角度的投射激光可反射回人眼可识别区域，提高光效利用率，从而让亮度、可视角(简称视角)处于弧形菲涅尔光学屏幕和黑栅幕布二者之间，从而解决亮度高-视角小、亮度低-视角大的两极端问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
本发明提供一种光学屏幕，所述的光学屏幕包括光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层。
进一步的，所述的光学屏幕依次包括光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层。
进一步的，所述的光学屏幕由光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层组成。
进一步的，所述的光学屏幕依次由光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层组成。
本发明提供一种光学屏幕，所述的光学屏幕共分为四层，所述的光学屏幕的第一层为光学透镜层，所述的光学屏幕的第二层为基材层，所述的光学屏幕的第三层为线性棱镜层，所述的光学屏幕第四层为反射层。
进一步的，所述光学透镜层的作用有二，其一是厚度仅0.01mm级别厚度的特定结构设计的光学透镜点阵，能够提供等同于传统弧形菲涅尔屏幕需利用厚度达1.5mm胶层配合匀光粒子才能实现的光扩散及遮盖效果，其二是通过配方配比调整，能够提供等同于现有弧形菲涅尔屏幕和黑栅幕布一样的自然光抗干扰效果。从而大幅度缩减屏幕的厚度，使得屏幕轻便、易安装、收卷、拆卸。
进一步的，所述光学透镜层包括微透镜点阵，所述微透镜点阵由若干微透镜组成。所述微透镜为凸起结构，凸起结构的底边为正六边形。进一步的，所述微透镜为半球形，半球形的底边为正六边形。
进一步的，所述光学透镜层为规律排列的微透镜点阵组成，所述微透镜形状为底边为正六边形的透镜阵列，正六边形的边长在5-25μm的范围内(即，边长为5-25μm)，微透镜的高度在2-20μm的范围内，微透镜的曲率在4-25μm 的范围内，微透镜点阵中相邻微透镜的间距在0.1-5μm的范围内。
进一步的，所述的微透镜的正六边形在10-20μm的范围内，高度在 6-16μm的范围内，微透镜的曲率在6-20μm的范围内，微透镜点阵中相邻透镜的间距在0.3-3μm的范围内。
更进一步的，所述的微透镜的正六边形在14-18μm的范围内，高度在 8-12μm的范围内，微透镜的曲率在10-14μm的范围内，微透镜点阵中相邻透镜的间距在0.8-1.5μm的范围内。
进一步的，所述光学透镜层的材料包括UV光固化胶和调色助剂，所述调色助剂的添加量占UV光固化胶添加量的3％，所述百分含量为质量百分含量。
进一步的，所述的光学透镜层的成型材料由UV光固化胶和调色助剂组成，所述的调色助剂的添加量占UV光固化胶添加质量的3％。所述的UV光固化胶的主体成分为羟基丙烯酸树脂，所述的调色助剂为分子级透光黑色染料。
进一步的，所述的分子级透光黑色染料由多种分子级透光染料通过一定比例调配而成，所述的多种分子级透光染料包括溶剂黄175、溶剂绿、溶剂红 EG、溶剂兰中的至少两种的组合。
进一步的，所述的基材层为聚酯薄膜(PET)。所述的基材层的厚度在 50-200μm的范围内。
进一步的，所述的基材层的厚度在75-188μm的范围内。
更进一步的，所述的基材层的厚度在90-125μm的范围内。
进一步的，所述的UV光固化胶的液体折射率优选与所选基材层的折射率的差值的绝对值是基材层折射率的5％范围内。
进一步的，所述的基材层的两面，在其两面进行施工前，需要对基材表面进行电晕处理以增强胶水在其表面的附着性能。
进一步的，所述线性棱镜层的作用是将短焦投射系统中投射出的不同角度的激光能够充分优化利用，从而进一步提高激光的使用率，使屏幕的亮度进一步提升。
进一步的，所述线性棱镜层由若干棱镜条(或称棱镜柱)组成，所述棱镜条的横截面为三角形，所述若干棱镜条的顶角角度渐变。所述若干棱镜条横向排列，在横向上，若干棱镜条的顶角角度渐变。即，相邻的棱镜条的顶角角度的大小是渐变的。
进一步的，所述的线性棱镜层所用的UV光固化胶与光学透镜层所使用的UV光固化胶为同款。线性棱镜层所用的UV光固化胶为透明UV胶，不包含着色剂(调色剂)。所述的线性棱镜层为横向排列、顶角角度渐变、横截面为三角形的棱镜层，所述的线性棱镜层中的若干棱镜条的顶角角度的变化区间为30-150°，所述线性棱镜层中的若干棱镜条的高度在5-50μm范围内。
所述线性棱镜层中的若干棱镜条的顶角角度简称为线性棱镜层的顶角角度。
所述线性棱镜层中的若干棱镜条的高度简称为线性棱镜层的高度。
进一步的，所述的线性棱镜层的顶角角度的变化区间为40-140°，所述的线性棱镜层的高度在10-30μm的范围内。
更进一步的，所述的线性棱镜层的顶角角度的变化区间为60-120°，所述的线性棱镜层的高度在15-25μm的范围内。
进一步的，所述反射层涂覆在所述线性棱镜层的表面。
进一步的，所述反射层包括胶黏剂和铝银粉。
在制备过程中，所述反射层的原料先配制成反射涂料。所述反射涂料包括双组分聚氨酯固化胶水和铝银粉，所述铝银粉的添加量占双组分聚氨酯固化胶水添加质量的10-50％。
进一步的，所述反射层为在线性棱镜层微观形貌上均匀形成的一层反射涂料，所述反射涂料由双组分聚氨酯固化胶水和铝银粉混合制成。
所述铝银粉的反射率在30-90％的范围内，所述的反射层的厚度为线性棱镜层高度的二分之一。
进一步的，所述铝银粉的添加量占双组分聚氨酯固化胶水添加质量的 15-45％，所述铝银粉的反射率在60-85％的范围内。
更进一步的，所述的铝银粉的添加量占双组分聚氨酯固化胶水添加质量的25-35％，所述铝银粉的反射率在70-80％的范围内。
本发明还提供一种光学屏幕的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
1、在基材层的一面成型光学透镜层，
2、在基材层的另外一面成型线性棱镜层，
3、在线性棱镜层表面制作反射层。
进一步的，所述的成型光学透镜层是在通过雕刻形成的凹透镜金属滚轮上，结合UV微复制工艺在基材层的一面成型的。
进一步的，所述的线性棱镜层是在基材层的另外一面，在通过雕刻形成的凹线性棱镜层金属滚轮上，结合UV复制工艺，在基材的另外一面成型的。
进一步的，所述的反射层的制作，所采用的工艺是气枪喷涂、丝棒刮涂、丝网印刷、磁控溅射、真空蒸镀中的一种。
本发明提供的光学屏幕由光学透镜层、基材层、线性棱镜层、反射层四部分组成，由于光学透镜层采用特定结构设计的透镜点阵，使得采用0.01mm 级别厚度的光学透镜结构设计，配合特定配方设计，达到传统需在1.5mm配合匀光粒子才能实现的光扩散、遮盖、抗自然光干扰效果，大大的降低了屏幕的厚度，使得屏幕的使用、维护更加便捷。本发明提供的线性棱镜设计，能够对短焦激光投射系统投射出的不同角度的激光进行定向角度反射，从而大大提升投射激光的利用率，使屏幕整体亮度进一步提升，同时由于线性棱镜的结构设计，本发明提供的光学屏幕具有优异的可视角。
相较于传统屏幕的加工过程，本发明提供的光学屏幕的制备方法，光学透镜的制作及线性棱镜的制作均采用辊对辊加工技术，相较与传统光学屏幕中间需贴覆光学OCA层，裁切成片材工序，本发明提供的加工技术可大大提升生产效率，整体制作步骤由传统的五步简化为三步，从而大大提升产能及降低生产成本。
本发明提供的光学屏幕在具有较高亮度的同时，也具有较大视角，且厚度低，柔韧性好，可折叠收卷。本发明提供的光学屏幕的制备方法工艺简化，便于量产。本发明将此屏幕做成柔性可收卷的光学屏幕，不仅可以替代现在片材的超短焦激光屏幕大屏显示，另外一个使用地方如教室、会议室长焦投影仪，其较现如今广泛使用的白色漫反射屏幕而言，对比度和亮度更优，不同材料的选取，在成本方面也具有一定优势。
附图说明
图1为本发明提供的光学屏幕的截面图；
图2为本发明提供的光学屏幕的光学透镜层的平面图；
图3为本发明提供的光学屏幕的光学透镜层的3D形貌图。
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明。
本发明提供的光学屏幕的特性按照如下方法进行检测：
(1)、采用Mitutoyo数显测微仪对光学屏幕的厚度进行测定，
(2)、采用CA-S40手持亮度仪对光学屏幕的亮度增益进行测定，
(3)、采用CS-2000辉度仪对光学屏幕的可视角进行测定，
(4)、采用手动收卷方式对光学屏幕的折叠收卷性进行评估。
如图1所示，本发明提供的光学屏幕依次包括光学透镜层1、基材层2、线性棱镜层3、反射层4。
如图2和图3所示，本发明提供的光学屏幕的光学透镜层包括正六边形的透镜，正六边形的边长为5μm。
实施例1-7提供了本发明的光学屏幕，所述光学屏幕依次由光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层组成。
所述光学透镜层包括微透镜点阵，所述微透镜点阵由若干微透镜组成。所述微透镜为凸起结构，凸起结构的底边为正六边形。
所述光学透镜层的材料包括UV光固化胶和调色助剂，所述调色助剂的添加量占UV光固化胶添加量的3％，所述百分含量为质量百分含量。所述的调色助剂为分子级透光黑色染料。所述的分子级透光黑色染料由多种分子级透光染料通过一定比例调配而成，所述的多种分子级透光染料包括溶剂黄 175、溶剂绿、溶剂红EG、溶剂兰中的至少两种的组合。
所述线性棱镜层由若干棱镜条(或称棱镜柱)组成，所述棱镜条的横截面为三角形，所述若干棱镜条的顶角角度渐变。所述若干棱镜条横向排列，在横向上，若干棱镜条的顶角角度渐变。即，相邻的棱镜条的顶角角度的大小是渐变的。
所述反射层涂覆在所述线性棱镜层的表面。
所述反射层包括胶黏剂和铝银粉。在制备过程中，所述反射层的原料先配制成反射涂料，所述反射涂料包括双组分聚氨酯固化胶水和铝银粉，所述铝银粉的添加量占双组分聚氨酯固化胶水添加质量的10-50％。
表1实施例1-7提供的光学屏幕的技术数据
表2实施例1-7提供的光学屏幕的主要性能检测结果
| 总厚 | 辉度增益 | 可视角 | 折叠收卷性 |
| 65um | 0.58 | 96° | 可折叠收卷 |
| 285um | 0.71 | 90° | 可折叠收卷 |
| 95um | 0.65 | 93° | 可折叠收卷 |
| 242um | 0.69 | 101° | 可折叠收卷 |
| 116um | 0.78 | 98° | 可折叠收卷 |
| 168um | 0.82 | 100° | 可折叠收卷 |
| 133um | 0.8 | 105° | 可折叠收卷 |
表3对比例1-2提供的光学屏幕的技术数据和主要性能检测结果
| 对比例 | 厂家 | 型号 | 总厚度 | 辉度增益 | 可视角 | 折叠收卷性 |
| 对比例1 | DNP | supernova | 1600um | 1.0 | 30° | 不可折叠收卷 |
| 对比例2 | FST | 超短焦正投光学屏100 | 720um | 0.8 | 85° | 不可折叠收卷 |
由上面表2和表3的检测数据可以得出，本发明提供的光学屏幕在具有较高亮度的同时，也具有较大可视角，且厚度低，柔韧性好，可折叠收卷。其中，实施例3-7提供的光学屏幕的综合性能优越。而且，实施例5-7提供的光学屏幕的辉度增益大于或等于0.78，可视角大于或等于98°，综合性能更优越。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种光学屏幕，其特征在于，所述的光学屏幕包括光学透镜层，基材层，线性棱镜层，和反射层。
2.根据权利要求1所述的光学屏幕，其特征在于，所述光学透镜层包括微透镜点阵，所述微透镜点阵由若干微透镜组成。
3.根据权利要求3所述的光学屏幕，其特征在于，所述微透镜为凸起结构。
4.根据权利要求4所述的光学屏幕，其特征在于，所述凸起结构的底边为正六边形。
5.根据权利要求4所述的光学屏幕，其特征在于，所述正六边形的边长为5-25μm，微透镜的高度为2-20μm，微透镜的曲率为4-25μm，微透镜点阵中相邻微透镜的间距为0.1-5μm。
6.根据权利要求1所述的光学屏幕，其特征在于，所述光学透镜层的材料包括UV光固化胶和调色助剂。
7.根据权利要求1所述的光学屏幕，其特征在于，所述线性棱镜层由若干棱镜条组成，所述棱镜条的横截面为三角形，所述若干棱镜条的顶角角度渐变。
8.根据权利要求7所述的光学屏幕，其特征在于，所述若干棱镜条横向排列，在横向上，若干棱镜条的顶角角度渐变。
9.根据权利要求8所述的光学屏幕，其特征在于，所述的线性棱镜层中的若干棱镜条的顶角角度的变化区间为40-140°，所述的线性棱镜层中的若干棱镜条的高度为10-30μm。
10.一种根据权利要求1-9之一所述的光学屏幕的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)在基材层的一面成型光学透镜层，
(2)在基材层的另外一面成型线性棱镜层，
(3)在线性棱镜层表面制作反射层。
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