CN109814327A - 屏幕及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种屏幕，其包括若干个吸收环境光线的吸光层和若干个反射投影光线的反射层，所述吸光层和所述反射层的数量相等，每个所述吸光层和每个所述反射层作为一个单元形成一个棱柱状结构，所述棱柱结构层叠形成为观看表面上的锯齿状结构。

Description

屏幕及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种屏幕及其制作方法。

背景技术

目前，对于常规照明条件下的投影屏幕的需求是比较巨大的。但仅限于在暗室条件下使用的投影屏幕本身有着很大局限性。例如，环境光对投影图像的质量会产生较大影响，可能降低图像对比度。虽然高强度的投影光源能够降低环境光的影响，提高对比度，但是高强度光源的缺点之一是不节能，更重要的是，高强度光源容易具有非常刺眼的缺点。

在此情况下，黑栅投影屏幕是专门针对高亮环境所设计的新一代光学屏幕。在该黑栅投影屏幕中，将构成屏幕的棱镜中面向环境光的一侧涂黑，以形成吸光层，并在面向投影光的一侧涂上反射层，从而抑制环境光的干扰。然而，该棱镜结构的尺寸基本在微米量级，在此量级尺寸范围内不容易实现将棱镜的两个面选择性涂覆反射层和吸光层的目的。而且，通过选择性涂覆所形成的吸光层和反射层存在交叉干扰的问题，无法形成分明的吸光层和反射层。

专利文献1：US7262911B2

专利文献2：US2009046361

例如，专利文献1中提到了形成黑栅屏幕的微凸条上反射层的方法，该形成方法通过喷涂、涂布或者浸涂等方法形成反射层的涂层。

专利文献2提供了一种反射式抗光幕，在透明棱镜的微凸条的一个面上通过涂覆或蒸镀的方式形成扩散反射膜。

在专利文献1和2中都是通过涂覆或喷涂等方式形成黑栅屏幕上的反射层，但如上所述，通过此方法形成的反射层和吸光层存在相互交叉干扰的问题。

而其他关于黑栅屏幕结构、棱镜结构的抗光幕大多只提到通过喷涂、蒸镀等方式制备吸光层和反射层。然而，该喷涂、蒸镀等传统的薄膜制备方法无法仅在微米尺寸的微凸条的一个面上形成反射层或者吸光层。而对于喷涂的方式，由于从喷嘴喷出的涂料粒子具有发散严重的问题，因此无法定向地仅覆盖微凸条的一个面，通过这些传统方法所形成的反射和吸光部分存在彼此交叠、干扰的问题。

发明内容

为解决上述课题，本发明期望提供一种具有简单的制备方法并能够达到较高对比度的新型棱镜抗光投影屏幕(下文中简称为“屏幕”)结构及其制造方法。

根据本发明的实施例，公开了一种屏幕，包括若干个吸收环境光线的吸光层和若干个反射投影光线的反射层，所述吸光层和所述反射层的数量相等，每个所述吸光层和每个所述反射层作为一个单元形成一个棱柱状结构，所述棱柱状结构层叠形成为观看表面上的锯齿状结构。

根据本发明的又一实施例，公开了一种屏幕的制作方法，其包括下述步骤：形成具有面向环境光的吸光面的吸光层，其中，所述吸光层形成为在所述屏幕的宽度方向上延伸的第一棱柱结构，并所述第一棱柱结构具有至少两个垂直于所述屏幕的观看表面且彼此平行的第一棱柱面；形成具有面向投影光的反光面的反射层，其中，所述反射层形成为在所述屏幕的宽度方向上延伸的第二棱柱结构，并所述第二棱柱结构具有至少两个垂直于所述屏幕的观看表面且彼此平行的第二棱柱面；以及在所述屏幕的高度方向上，以所述吸光层位于所述反射层上，使所述第一棱柱面贴合相邻的所述第二棱柱面的方式，从而使一个所述吸光层和一个所述反射层作为一个单元形成一个棱柱状结构，多个所述棱柱状结构层叠并压合为一体，从而形成所述观看表面上的锯齿状结构。

在一个优选实施例中，通过在吸光层基底原材料中添加吸光成分，从而形成吸光层材料，并通过使所述吸光层材料成型，形成所述吸光层，且其中，通过在反光层基底原材料中添加反射粒子，从而形成反射层材料，并通过使所述反射层材料成型，形成所述反射层。

在另一优选实施例中，使吸光层基底原材料成型，并在成型后的所述吸光层基底原材料上涂覆吸光材料，以形成所述吸光层且其中，使反光层基底原材料成型，并在成型后的所述反光层基底原材料上涂覆反光材料，以形成所述反射层。

如上所述，根据本发明的屏幕及其制造方法至少具有如下优点：

(1)由于在本发明中先形成具有反光功能的反射层和具有吸光功能的吸光层，然后再通过层压成型，从而形成具有抗光功能的屏幕，因此制作工艺简单，且抗光效果好；

(2)由于本发明中吸光层和反射层通过压合成型而合成一体，因此从牢固性这一点来看，一体成型的锯齿状结构的屏幕的牢固性显然更好；

(3)由于在本发明中分别形成反射层和吸光层，再将反射层和吸光层层叠压合为一体，因此解决了现有技术的制作工艺中通过涂覆反射层等而造成的吸光层和反射层出现交叉干扰的问题；

(4)能够使投影光更好地扩散反射，从而使画面更均匀，并消除炫光；

(5)控制反射层的表面结构，以达到控制视场角的效果；

(6)在使用屏幕的过程中，如果屏幕部分出现损坏的情况，则可以使用单独形成的反射层或吸光层仅替换损坏的部分，而不需要将整个屏幕替换掉，因此节省了维护成本。

应当理解，本发明的有益效果不限于上述效果，而可以是本文中说明的任何有益效果。

附图说明

图1是示出了本发明一实施例的屏幕立体示意图。

图2是示出了本发明一实施例的屏幕沿高度方向的截面图。

图3是示出了图1中的屏幕沿高度方向的截面图。

图4是示出了本发明一实施例的屏幕立体示意图。

图5是分别示出了图2的屏幕中的单个反射层和吸光层的立体图。

图6a-6c是示出了本发明一实施例的屏幕沿高度方向的截面图。

图7是示出了本发明一实施例的屏幕沿高度方向的截面图。

图8是示出了本发明一实施例的屏幕沿高度方向的截面图。

具体实施方式

下面，将参照附图详细说明根据本发明的各具体实施例。需要强调的是，附图中的所有尺寸仅是示意性的并且不一定是按照真实比例图示的，因而不具有限定性。例如，应当理解，图示中的反射层、吸光层和基材等组件的尺寸、比例以及角度并不是按照实际的尺寸和比例示出的，仅是为了图示方便，但不是用于限定本发明的具体范围。

如图1所示，本发明的屏幕100，包括若干个吸收环境光线的吸光层101和若干个反射投影光线的反射层102，吸光层101和反射层102的数量相等，每个吸光层101和每个反射层102作为一个单元形成一个棱柱状结构，棱柱状结构层叠形成为观看表面上的锯齿状结构。

需要说明的是，本发明所说的观看表面应理解为一连续平整的表面，当屏幕为如图1所示的直线型屏幕时，观看表面为垂直于如图2和/或图3所示的截面且与该屏幕的高度方向相平行的竖直平面，当屏幕为如图4所示的具有曲面的异形屏幕时，观看表面为连续平整的曲面。

本发明的屏幕能够实现较好的抗光效果,能够阻止环境光的部分达到观众的眼睛。如图2和图3所示，在部分实施例中，吸光层101的截面形状具有四个边和四个顶点，其中上底边和下底边彼此平行并垂直于屏幕的高度方向。

结合图1和图5的立体图，上述四个边和四个顶点都在屏幕100的宽度方向(在图2和图3中，该宽度方向为垂直于纸面的方向)上延伸，因此可以得知，吸光层101形成为具有在该宽度方向上延伸的四个面和四个棱边的棱柱结构，且对于与截面形状中彼此平行的上底边和下底边，该棱柱结构中的上底面和下底面也彼此平行并垂直于屏幕的观看表面。

同样的，反射层102也形成为具有棱柱结构，该棱柱结构可与吸光层的棱柱结构相同或不同。在图1和图5中，反射层102的棱柱结构具有在所述屏幕的宽度方向上延伸的四条棱边，并具有两个垂直于屏幕的观看表面且彼此平行的棱柱面。

在使吸光层101和反射层102交替层叠布置时，使吸光层101和反射层102中相邻且平行的棱柱面进行贴合，从而以一个吸光层101和一个反射层102作为一个单元形成一个棱柱状结构，多个此棱柱状结构单元沿着屏幕的高度方向依次布置，从而形成屏幕表面的锯齿状结构。进行贴合的两个棱柱面在屏幕的沿高度方向的截面图中具有相同的长度。

虽然在图2和图3中吸光层101和反射层102的棱柱结构都具有四条棱边和两个彼此平行的棱柱面，但参见图6a所示的变形例可知，吸光层101也可以具有五条棱边，甚至也可以是三条棱边。但本发明并不限于此，吸光层101和反射层102的棱柱结构是可以包含至少三条棱边、两者均至少存在一个可以贴合以使吸光层101和反射层102形成棱柱状结构的棱面且符合本发明其他部分内容所述的层叠组合要求的任何形状。

即，吸光层101是在屏幕100的宽度方向上延伸的第一棱柱，反射层102为在屏幕100的宽度方向上延伸的第二棱柱。

在部分实施例中，该第一棱柱具有至少两个垂直于观看表面且彼此平行的第一棱柱面；该第二棱柱具有至少两个垂直于所述观看表面且彼此平行的第二棱柱面。

另外，如图6b所示，吸光层和反射层可形成为截面图为梯形的棱柱结构，如图6c所示，吸光层和反射层可形成为截面图为矩形的棱柱结构。

此外，虽然在图1中描述了形成为直线棱柱形状的吸光层101和反射层102，但如图4的一种实施例可知，吸光层和反射层也可以形成为具有曲线棱柱的形状。由于本发明中所记载的材料能够使吸光层和反射层形成为具有曲线形状。由此形成的屏幕为具有弧度的曲面屏，能够使使用者获得更好的临场感和立体感。

需要说明的是，当屏幕为具有弧度的曲面屏时，所述的宽度方向应为该孤线的方向。

下面，参照图2和图5来说明本发明的屏幕结构。在此需要说明的是，图示中的具体结构仅用于对本发明进行说明，但并不用于限制本发明的构思。

如图2和图3所示，在部分实施例中，吸光层101所在的第一棱柱沿屏幕的高度方向的截面均具有第一直角梯形的形状，反射层102所在的第二棱柱沿屏幕的高度方向的截面均具有第二直角梯形的形状。此时，第一棱柱和第二棱柱均为四棱柱。其中，第一直角梯形的下底边长等于第二直角梯形的上底边长，第一直角梯形的下底边长大于第一直角梯形上底边长，且第二直角梯形的上底边长大于第二直角梯形下底边长。

在图2所示的一种实施例的截面图中，吸光层101和反射层102具有下述直角梯形的形状，即吸光层101的直角梯形中与直角相邻的上底边长a和反射层102的直角梯形中与直角相邻的下底边长a相同，吸光层101的直角梯形中与直角相邻的下底边长b和反射层102的直角梯形中与直角相邻的上底边长b相同，且吸光层101的直角梯形的高度c与反射层102的直角梯形的高度d也相同，其中具有高度c和d的边与梯形的上底边和下底边垂直。

如图5所示的立体图可知，吸光层101的下表面与吸光面103形成角α，反射层102的上表面与反光面104形成角β。在图2所示截面图中的吸光层101和反射层102也具有相同的角α和β的大小。在实际应用中，可以根据投影距离、屏幕尺寸、投影机高度等参数调整高度c、d以及角α和β的大小，从而达到最优的效果。

在图2所示的屏幕截面图中，吸光层101和反射层102的直角梯形的高度之和c+d为屏幕的一个周期尺寸的大小，且该高度之和c+d在30-300μm的范围中，优选处于50-200μm的范围中。吸光层的直角梯形的上底边长a和反射层的直角梯形的下底边长a在0.1mm-0.5mm的范围中，优选处于0.125mm-0.3mm的范围中。吸光层的直角梯形的下底边长b和反射层的直角梯形的上底边长b在80-500μm的范围中，优选处于100-300μm的范围中。在本发明中，吸光层和反射层的直角梯形中的边长a与边长b的大小关系为：b-a的值处于20-150μm的范围中，优选处于30-100μm的范围中。

此外，吸光层101和反射层102的棱柱结构在屏幕的宽度方向(即与直角梯形的上底边和下底边所在的平面垂直的方向)上的长度为e，吸光层101和反射层102中沿着屏幕的宽度方向的四条边的长度e都相等，并等于屏幕的宽度

由于吸光层101具有面向环境光的吸光面103，可以吸收来自上方入射的环境光，而反射层102具有面向投影信号光的反光面104，投影信号的光从下往上入射到反光面104上，因此，为了保证屏幕反射投影画面的效果，如图2和图3所示，第一直角梯形的高度不大于所述第二直角梯形的高度，即c≤d。当c＞d时，会导致屏幕的投影图像质量变差，甚至会产生吸光层吸收了投影光的情况，在此情况下，使用者可能会从屏幕上观察到带有条纹状的劣化图像，从而感受到不好的观看效果。

吸光层101的吸光层基底原材料和反射层102的反光层基底原材料可以是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料，该吸光层基底原材料和该反光层基底原材料可以是同种材料，也可以是不同材料。

在本发明中，通过下面的方法形成屏幕：

形成吸光层。该吸光层可以通过下述方法形成：向吸光层基底原材料中添加吸光成分(例如炭黑)，获得吸光层材料，然后使添加有吸光成分的吸光层材料成型，以形成具有上述形状的吸光层。此外，吸光层也可以通过另一方法形成：使吸光层基底原材料成型，在成型后的吸光层基底原材料上涂覆吸光材料，以形成具有上述形状的吸光层。

形成反射层。该反射层可以通过下述方法形成：向反光层基底原材料中添加反射粒子，获得反光层材料，然后使添加有反射粒子的反光层材料成型，以形成具有上述形状的反射层。此外，反光层也可以通过另一方法形成：使反光层基底原材料成型，在成型后的反光层基底原材料上涂覆反光材料，以形成具有上述形状的反射层。

由于本发明的制备方法中先分别形成吸光层和反射层，以吸光层在反射层上的方式，使吸光层的下表面贴合反射层的上表面，从而使一个吸光层和一个反射层作为一个单元形成一个棱柱状结构，然后再将多个所述棱柱状结构在屏幕的高度方向上层叠并压合为一体，从而形成屏幕的观看表面上的锯齿状结构。因此，能够解决例如专利文献1和2等在先技术中由于喷涂、涂覆等产生的吸光层和反射层出现交叉干扰的问题。

将上述吸光层和反射层所形成的棱柱状结构在屏幕的高度方向上叠加多层。在贴合吸光层和反射层前可根据吸光层和反射层所用材料等因素决定是否在贴合面上涂覆粘接剂，然后将所形成的棱柱状结构交替叠加多层并在热处理后进行层压成型为一体，或者只在贴合面涂覆粘接剂而不需要热压就可彼此结合形成一体。叠加压合的多个棱柱状结构最终形成满足实际要求的屏幕高度。

由于本发明中的吸光层和反射层是分别形成的，因此在屏幕的后期使用过程中，如果屏幕的屏幕上出现部分损坏的情况，可以只替换损坏部分的吸光层和反射层，而不需要替换整个屏幕，从而节省了维护成本。

另外，为了增加粘接剂粘接的牢固度，在使吸光层和反射层贴合之前，可以对吸光层和反射层中的棱柱面表面进行电晕处理或者等离子处理/化学处理等增加表面能的处理。为了使吸光层和反射层能够更好地对齐和防止移位，可以将吸光层和反光层置于尺寸合适的模具中。

此外，还可以通过下述方法形成屏幕：将图5中梯形结构的上底长度a和下底长度b增大同样的尺寸，但保持角α和β不变，并使得吸光层和反射层中的棱柱面完全重合。在吸光层和反射层所形成的棱柱状结构叠加完成后，利用夹具对该锯齿状结构施加适当的压力、温度等进行压合。压合完成后，用激光切割等切割方式从观看表面侧沿着该锯齿状结构切除吸光层和反射层的多余的厚度部分，使屏幕表面具有由吸光层和反射层形成的锯齿状结构并具有垂直于观看表面的期望的预定厚度，即，使得进行切除之后的吸光层和反射层具有垂直于屏幕的观看表面的预定厚度，并在屏幕的截面图中具有锯齿状结构。在该方法中，对吸光层和反射层的叠加面的粘结或处理与前述方法中相同。

如图7所示，本发明还可以将吸光层101和反射层102粘结到平行于该屏幕观看表面的承载基底105上，并在该承载基底105上使吸光层101和反射层102交替层叠(即层叠由吸光层101和反射层102所形成的棱柱状结构)并压合为一体。该承载基底105可以是与吸光层101或反射层102具有同种材料的平面柔性或硬质片材，并具有处于80-300μm范围内的厚度t。当采用这种结构时，吸光层101所在的第一棱柱结构和反射层102所在的第二棱柱结构可以是三棱柱。

如图8所示，为了使投影光更好地扩散反射，使画面更均匀，并消除炫光，可以在层叠并压合吸光层和所述反射层之前，将反射层102的反光面104设置成粗糙面。例如，可通过打磨、喷砂或者其他涂布手段形成具有起伏结构的表面的粗糙面。当然，还可以通过控制反射层102的表面结构从而获得控制视场角的效果，例如将反光面104设计成具有凸凹微结构的表面。

除了说明书中明确记载不同的内容之外，本发明实施方式的其他内容和特征可以根据实际需要合并、替代或交替使用。

关于上述实施方式中层压工艺具体温度等条件，虽然本发明说明书中没有提供具体数值或内容，但本领域技术人员可根据屏幕中所采用材料的可承受温度、热膨胀系数等参数进行适当调整。

根据本发明中形成屏幕的方法，先分别形成吸光层和反射层，然后通过粘结、或者层压、或者粘结后再层压的方式使吸光层和反射层交替地叠加层压成型，以形成一体结构，能够防止现有技术中所形成的吸光层和反射层存在交叉干扰等问题，能够达到较高对比度，而且本发明的制备方法很简单，并具有更好地抗光效果。

本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。

Claims (20)

1.一种屏幕，包括若干个吸收环境光线的吸光层和若干个反射投影光线的反射层，所述吸光层和所述反射层的数量相等，每个所述吸光层和每个所述反射层作为一个单元形成一个棱柱状结构，所述棱柱状结构层叠形成为观看表面上的锯齿状结构。

2.根据权利要求1所述的屏幕，其中，还包括承载基底，所述棱柱状结构置于所述承载基底上并层叠形成为所述观看表面上的锯齿状结构。

3.根据权利要求1或2所述的屏幕，其中，所述吸光层为在屏幕的宽度方向上延伸的第一棱柱，所述第一棱柱具有至少两个垂直于所述观看表面且彼此平行的第一棱柱面；所述反射层为在所述屏幕的宽度方向上延伸的第二棱柱，所述第二棱柱具有至少两个垂直于所述观看表面且彼此平行的第二棱柱面。

4.根据权利要求3所述的屏幕，其中，所述第一棱柱沿所述屏幕的高度方向的截面均具有第一直角梯形的形状，所述第二棱柱沿所述屏幕的高度方向的截面均具有第二直角梯形的形状。

5.根据权利要求4所述的屏幕，其中，所述第一直角梯形的下底边长等于所述第二直角梯形的上底边长，所述第一直角梯形的下底边长大于所述第一直角梯形上底边长，且所述第二直角梯形的上底边长大于所述第二直角梯形下底边长。

6.根据权利要求5所述的屏幕，其中，所述第一直角梯形的高度不大于所述第二直角梯形的高度。

7.根据权利要求4或5所述的屏幕，其中，每个所述第一直角梯形的高度和每个所述第二直角梯形的高度之和在30-300μm之间，优选在50μm-200μm之间。

8.根据权利要求4或5所述的屏幕，其中，所述第一直角梯形的所述上底边长和所述第二直角梯形的所述下底边长在0.1mm-0.5mm之间，优选在0.125mm-0.3mm之间。

9.根据权利要求4或5所述的屏幕，其中，所述第一直角梯形的所述下底边长和所述第二直角梯形的所述上底边长在80μm-500μm之间，优选在100μm-300μm之间。

10.根据权利要求4或5所述的屏幕，其中，所述第一直角梯形中所述下底边长与所述上底边长之差在20μm-150μm之间，优选在30μm-100μm之间，所述第二直角中所述上底边长与所述下底边长之差在20μm-150μm之间，优选在30μm-100μm之间。

11.一种屏幕的制作方法，其包括下述步骤：

形成具有面向环境光的吸光面的吸光层，其中，所述吸光层形成为在所述屏幕的宽度方向上延伸的第一棱柱结构，并所述第一棱柱结构具有至少两个垂直于所述屏幕的观看表面且彼此平行的第一棱柱面；

形成具有面向投影光的反光面的反射层，其中，所述反射层形成为在所述屏幕的宽度方向上延伸的第二棱柱结构，并所述第二棱柱结构具有至少两个垂直于所述屏幕的观看表面且彼此平行的第二棱柱面；以及

在所述屏幕的高度方向上，以所述吸光层位于所述反射层上，使所述第一棱柱面贴合相邻的所述第二棱柱面的方式，从而使一个所述吸光层和一个所述反射层作为一个单元形成一个棱柱状结构，多个所述棱柱状结构层叠并压合为一体，从而形成所述观看表面上的锯齿状结构。

12.如权利要求11所述的制作方法，其中，通过在吸光层基底原材料中添加吸光成分，从而形成吸光层材料，并通过使所述吸光层材料成型，形成所述吸光层，且

其中，通过在反光层基底原材料中添加反射粒子，从而形成反射层材料，并通过使所述反射层材料成型，形成所述反射层。

13.如权利要求11所述的制作方法，其中，使吸光层基底原材料成型，并在成型后的所述吸光层基底原材料上涂覆吸光材料，以形成所述吸光层且

其中，使反光层基底原材料成型，并在成型后的所述反光层基底原材料上涂覆反光材料，以形成所述反射层。

14.根据权利要求12或13所述的制作方法，其中，所述吸光层基底原材料和所述反光层基底原材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

15.根据权利要求11-13中任一权利要求所述的制作方法，其中，通过在所述第一棱柱面和所述第二棱柱面上涂覆粘结剂并在热处理后进行层压、或仅通过在所述第一棱柱面和所述第二棱柱面上涂覆粘结剂，使所述吸光层和所述反射层彼此结合。

16.根据权利要求15所述的制作方法，其中，在涂覆所述粘结剂的步骤之前，对所述第一棱柱面和所述第二棱柱面进行能够增加表面能的处理，其中，所述能够增加表面能的处理包括电晕处理、等离子处理、化学处理。

17.根据权利要求11-13中任一权利要求所述的制作方法，其中，在形成所述吸光层和所述反射层之后，将多个所述棱柱状结构沿着所述屏幕的高度方向层叠粘结到承载基底上并压合为一体，所述承载基底平行于所述屏幕的所述观看表面。

18.根据权利要求17所述的制作方法，其中，所述承载基底是与所述吸光层基底原材料或所述反光层基底原材料的材料相同的柔性片材或硬质片材，并具有80μm-300μm范围内的厚度。

19.根据权利要求12所述的制作方法，其还包括，在层叠所述吸光层和所述反射层的步骤之前将所述反射层中的所述反光面形成为粗糙表面的步骤，其中，通过打磨、喷砂或涂覆方式，将所述反光面形成为粗糙表面。

20.根据权利要求11-13中任一权利要求所述的制作方法，其中，所述吸光层和所述反射层形成为具有曲线棱柱的形状，且所述屏幕形成为具有弧度的曲面屏。