CN110554558A - 一种高对比度反射屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型的反射屏幕。所述屏幕包括依次层叠的支撑层和反射层，其中所述反射层由反射部分和调整部组成，所述调整部用于调整所述反射层的反射率，以使得所述反射层的反射率为10％‑50％。根据本发明的反射屏幕通过减小反射层的占空比来减小反射层的有效反射率而使得无需额外添加用于吸收环境光的吸光层，就可以达到高对比度效果，减少了工艺难度和屏幕成本。

Description

一种高对比度反射屏幕

技术领域

本发明涉及一种高对比度反射屏幕，特别是涉及一种结构简单且成本较低的高对比度反射屏幕。

背景技术

近年来，已经开发出在投影仪和屏幕之间的距离为50cm的情况下实现超过100寸大屏幕投影的投影系统，该投影系统能够克服安装空间的限制，但是当将投影系统安装在诸如明亮的客厅等这种存在大量杂光的环境中时，投影屏上的图像显示通常会出现如下这样的问题：屏幕会反射环境光，从而造成对信号光的干扰，因此难以获得良好的对比度。针对这种问题，一般的做法是加入一层深色吸光层来吸收环境光，而对于棱镜结构的屏幕，现有做法是在棱镜的面向环境光的表面设置吸光层。

另外，屏幕反射光的均匀性和视角是衡量屏幕好坏的重要指标。在屏幕中设置散射结构可以产生匀光、消除炫光的作用。散射分为体散射和面散射，体散射可以通过在屏幕基层中加入散射粒子的方式来实现；面散射可以通过在基层表面或者屏幕其他结构的表面设置扩散结构，如扩散层、磨砂表面、光学微结构等来实现。把屏幕的吸收环境光的功能和散射光的功能很好结合起来的反射式屏幕少之又少，一般的做法是设置深色吸光层和扩散粒子层，最终形成的屏幕工艺复杂，成本高，效果差。

因此，亟待解决的一个问题是开发出一种具有高对比度，同时工艺难度和成本较低的反射屏幕。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明旨在提供一种新型的反射屏幕，所述新型的反射屏幕无需额外添加吸光层，就可达到高对比度效果，减少了工艺难度和屏幕成本。

本发明提供了一种反射屏幕，所述屏幕包括依次层叠的支撑层和反射层，其中所述反射层由反射部分和调整部组成，所述调整部用于调整所述反射层的反射率，以使得所述反射层的反射率为10％-50％，优选为10％-30％。

优选地，所述支撑层包括依次层叠的基础层和菲涅耳结构层，其中在所述菲涅耳结构层的与所述基础层接触的一面相对的另一面设置有所述反射层。

优选地，所述反射层背离所述菲涅耳结构层的一侧包括吸光层。

优选地，所述屏幕包括在所述基础层的背离所述菲涅耳结构层的一侧的扩散层。

优选地，所述基础层的光朝向其入射的一面为面扩散结构。

优选地，在所述反射层中添加有散射粒子，所述散射粒子的直径为1-100um。

优选地，所述调整部由通孔组成。

优选地，所述通孔是通过对所述反射层进行激光穿孔形成的。

优选地，所述通孔是通过对所述反射层进行网版印刷形成的。

优选地，所述通孔是通过对所述反射层进行选择性曝光、显影形成的。

有益效果

本发明提供了高对比度投影屏幕，该屏幕包括支撑层和反射层，其中通过减小反射层的占空比，将反射层的有效反射率降低到10％-50％，优选降低到10％-30％，从而无需额外添加吸光层，就可达到高对比度效果，减少了工艺难度和屏幕成本。

另外，通过控制反射层的表面轮廓并结合扩散层的设置实现了对投影光线的有效利用，同时提高了屏幕对比度和散射均匀性。

换句话说，本发明提供了结构简单且成本较低的可以吸收各个方向的环境光、均匀散射投影光的屏幕。因此，即使在本发明的反射屏幕用于诸如明亮的客厅等这种存在大量杂光的环境中时，也可以获得良好的对比度。

附图说明

附图表示本文所述的非限制性示例性实施例。本领域技术人员将要理解的是，附图中的部件不一定按比例绘制，而是用于重点说明本发明的原理。在附图中：

图1是示出了根据本发明实施例1的屏幕的结构的示意性断面图。

图2是示出了根据本发明实施例1的屏幕的反射层的具体结构的示意图。

图3是示出了根据本发明实施例2的屏幕的结构的示意性断面图。

图4是示出了根据本发明实施例3的屏幕的结构的示意性断面图。

附图标记列表

101：扩散层

102：PET基础层

103：菲涅耳结构层

104：反射层

105：吸光层

104a：无反射部分

104b：反射部分

201：PET基础层

202：菲涅耳结构层

203：反射层

204：吸光层

301：反射层

302：菲涅耳结构层

303：PET基础层

具体实施方式

以下，参照附图更全面地说明本发明的一个或多个示例性实施例，在附图中，本领域技术人员能够容易地确定本发明的一个或多个示例性实施例。如本领域技术人员应认识到的，只要不脱离本发明的精神或范围，可以以各种不同的方式对所述示例性实施例进行修改，本发明的精神或范围不限于本文所述的示例性实施例。

本发明为了提供一种结构简单且成本较低的高对比度反射屏幕，开发了一种通过降低反射层的有效反射率来提高屏幕对比度的方式，该屏幕由于反射层的有效反射率的减小而减少了环境光反射，从而降低了环境光对信号光的影响以提高屏幕的对比度。

实施例1

图1是示出了根据本发明实施例1的屏幕的结构的示意性断面图；

图2是示出了根据本发明实施例1的屏幕的反射层的具体结构的示意图。

图1所示的投影屏幕为高对比度抗光投影屏幕，该屏幕包括依次层叠的扩散层101、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基础层102、菲涅耳结构层103、反射层104和吸光层105，投影光从扩散层101侧入射，依次经过扩散层101、PET基础层102、菲涅耳结构层103、反射层104和吸光层105。

扩散层101的作用是在屏幕中提供散射结构以产生匀光、消除炫光的作用。具体地，扩散层101可以为体扩散层或面扩散层，优选为面扩散层。PET基础层102和菲涅耳结构层103是屏幕中的支撑层，构成屏幕的基础结构。这里，虽然PET基础层102和菲涅耳结构层103是两个单独的层，但是它们也可以形成为单层结构，其中一面为可以粘结扩散层101平面结构，另一面为菲涅耳结构。这里，虽然图1所示的菲涅耳结构层103与PET基础层102接触的一侧为平面，另一侧为具有均匀锯齿形状的表面，但是本发明不限于此，只要能够实现本发明的功能的任意螺纹面的菲涅尔结构都可以。另外，尽管在本发明的实施例中具体使用了PET构成的基础层，但是本发明不限于此，也可以使用投影幕布常用的各种材料制成的基础层，例如聚氯乙烯(PVC)制成的基础层、聚碳酸酯(PC)制成的基础层以及环氧树脂制成的基础层等。反射层104的作用是用于对入射光进行反射以将投影光反射到观看投影图像的观看者的区域，从而使得观看者能够看到投影屏幕上的图像。具体地，反射层104为喷涂或者涂布制备的反射层，如铝反射层、银反射层等。吸光层105的作用是为了吸收透过反射层104的光。

如上文所述，当将投影系统安装在诸如明亮的客厅等这种存在大量杂光的环境中时，投影屏幕上的图像显示通常会出现如下这样的问题：屏幕会反射环境光，从而造成对信号光的干扰，因此难以获得良好的对比度。针对这种情况，本发明的反射层104被设置成具有如图2所示的结构，即，反射层104由反射部分104b和无反射部分104a组成，无反射部分104a是用于调整反射层的反射率的调整部，并且无反射部分104a处无反射涂层。根据反射部分104b的反射率，设置无反射部分104a的总面积，使得反射层104的有效反射率为10％-50％，优选为10％-30％。通过使得反射层104的有效反射率降低，可以有效增加投影屏幕对环境光的吸收。这里，将黑色对比度定义为环境光照射在白板上的亮度与照射在投影屏幕上的亮度的比值，因为环境光来自于各个方向，所以投影屏幕表面反射的亮度近似看成一个朗伯散射表面，因此黑色对比度可以由下式表示：

这里，γ表示黑色对比度；E_环境表示环境光的照度；ρ表示投影屏幕表面的反射率。

由以上计算公式可知，黑色对比度与投影屏幕表面的反射率成反比，降低投影屏幕表面的反射率可以提高黑色对比度。例如，当投影屏幕表面的反射率为50％时，黑色对比度为2，而当投影屏幕表面的反射率为25％时，黑色对比度为4，这与一般抗光幕相比，对比度得到了提高。由此可见，本发明无需像现有技术中那样额外添加用于吸收环境光的吸光层就可以实现高对比度画面，因此减少了工艺难度和屏幕成本。因此，本发明通过提供具有低占空比的反射层104而达到了屏幕的高对比度效果。另外，虽然降低反射率的同时也会带来亮度降低的问题，但是本发明中所使用的菲涅尔结构具有提高增益的效果，因为弥补了因反射率降低导致的亮度下降缺陷。

下面说明用于制备图1所示的高对比度投影屏幕的制备方法。

如图1所示，将表面具有微结构的扩散层101的没有微结构的一面与透明PET基础层102用透明胶粘剂粘接在一起，在PET基础层102背向扩散层101的一面涂布UV固化胶，厚度为10-100um，优选20-50um。然后，用卷对卷工艺将菲涅耳结构转印到PET基础层102的涂布有UV固化胶的表面上，并通过UV固化工艺进行固化，从而形成菲涅耳结构层103，卷对卷转印工艺和UV固化工艺都是成熟的工艺，具体的工艺参数这里不再赘述。然后，在菲涅耳结构层的表面涂覆反射层，反射层可以是金属反射层或者漫反射层。在本实施例中，采用了金属反射层。反射层制备工艺可以是喷涂、印刷、溅射、蒸镀等涂层制备工艺。在本实施例中，采用了喷涂工艺。具体地，将含有铝粉的铝银浆喷涂到菲涅耳结构层103的表面，从而形成反射层104。反射层的反射率为90％左右，反射层的反射率与选取的铝粉的粒径、形状、铝银浆中的添加剂、喷涂表面的粗糙度等因素有关。反射层的厚度与制备工艺有关，对于喷涂形成的反射层，厚度为1-30um，优选1-10um。喷涂涂层采用常温固化，也可以通过改变涂料中溶剂类型，形成光固化或者其他固化方式的涂料。然后，将固化后的反射层用激光穿孔以形成无反射部分104a。孔的直径为0.1-2.0mm，优选为0.2-0.5mm，孔的深度优选为反射层的厚度。孔可以按照某一阵列排布，也可以随机排布，但需要保证整体上孔的分布均匀。穿孔总面积占反射层总面积的比例应当满足使得反射层的有效反射率为10％-50％，优选为10％-30％的条件。另外，还可以根据实际应用需要，在反射层涂料中加入散射粒子，散射粒子的直径为1-100um，优选为1-60um。散射粒子为椭球形或球形，散射粒子可以是如聚甲基半喹喔啉烷微珠等粒子。因此，反射层将入射光线在一定的可控的圆锥角度内反射。然后，在反射层的外侧涂布炭黑材料以形成吸光层105，用于吸收透过反射层的光。吸光层105可以采用简单易操作的刷涂等方式依次涂在菲涅尔结构的螺纹面上，工艺简单，可降低屏幕制作成本。另外，由于反射层和吸光层被涂在整个菲涅耳结构螺纹面上，所以屏幕可以吸收各个方向的环境光以降低环境光的反射对信号光的干扰，从而提高屏幕的对比度。

进一步，上文说明了通过在菲涅耳结构层的表面涂覆反射层，然后通过激光穿孔的方式打掉部分反射层来制备具有低占空比的反射层104的方法，但是本发明的方法不限于此。

在一实施方式中，具有低占空比反射层104的制备可以通过减少反射层中反射粒子的比例来实现，具体的，在制备含有铝粉的反射层浆料时，可以通过减少反射层浆料中铝粉的含量来实现，此种方式制备反射层的工艺简单，材料损耗少。

在另一实施方式中，具有低占空比反射层104的制备可以采用网版图案印刷方法。具体地，在形成菲涅耳结构层103之后，在菲涅耳结构层的表面设置带孔图案的网版，网版图案的设计使得含铝的油墨或者涂料被局部印刷到菲涅耳结构层的表面上以制得具有低占空比的反射层104，印刷占空比乘以反射层的反射率得到的有效反射率为10％-50％，优选为10％-30％。

在另一实施方式中，具有低占空比反射层104的制备采用选择性曝光固化的方法。具体地，在形成菲涅耳结构层103之后，制备含光引发剂的铝银浆，并将其涂到菲涅耳结构层的表面上，在菲涅尔结构层的表面设置光选择性透过光栅，使得光源在照射到光栅时，部分光透过光栅照射在含有光引发剂的铝银浆涂层上，其中被光照到的区域被固化，没有照射到的区域可以通过后续的显影工艺洗掉。当然也可以根据设置光阻材料的不同，使得没有被光照到的区域固化，被光照射到的区域可以通过后续的显影工艺洗掉。另一方面通过设计光栅的光透过率比例参数及光栅，使得通过光栅后的光照射到涂层上后能够得到有效反射率为10％-50％，优选为10％-30％的反射层104。

实施例2

图3是示出了根据本发明实施例2的屏幕的结构的示意性断面图。

如图3所示，本实施例中的高对比度抗光投影屏幕包括依次层叠的PET基础层201、菲涅耳结构层202、反射层203和吸光层204，其中本实施例中的PET基础层201、菲涅耳结构层202、反射层203和吸光层204与实施例1中的PET基础层102、菲涅耳结构层103、反射层104和吸光层105基本相同，不同之处在于，本实施例中没有设置扩散层101，而是将PET基础层201的面向观众的一面设置成面扩散结构，从而对光线起到扩散作用。对于本实施例的其他方面，与上述实施例1相同，因此不再重复说明。

另外，在本实施例中，通过本实施例的PET基础层201的表面扩散结构和反射层203的组合，也可以实现对投影光线的有效利用，提高了屏幕对比度和散射均匀性，并且由于省去了扩散层的设置，所以结构更简单。

实施例三

如图4所示，本实施例中的高对比度抗光投影屏幕包括依次层叠的反射层301、菲涅耳结构层302和PET基础层303，其中反射层301、菲涅耳结构层302和PET基础层303与实施例1中的反射层104、菲涅耳结构层103和PET基础层102相同，不同之处在于，在本实施例中没有设置扩散层101和吸光层105，在反射层301中加入了散射粒子，并且投影光从反射层301侧入射。在这种情况下，入射到反射层301上的投影光直接被反射层301反射而不会经过PET基础层303，如此可以避免产生鬼影。另外，与上述实施例1和实施例2中一样，通过设置具有低占空比的反射层301来使得反射层301有效反射率为10％-50％，优选为10％-30％，且由于向反射层301的涂料中加入了散射粒子，所以实现了反射层301表面的凹凸结构，凹凸结构的效果是使光线在15度圆锥角内散射以提高散射均匀性。

如上所述，本实施例的优点在于光线不经过PET基础层303直接在反射层反射，从而避免了产生鬼影。另外，本实施例也具备本发明实施例1和实施例2中的优点，即提高了屏幕对比度和散射均匀性，并且结构简单以及成本低。

由此可见，本发明提供了一种结构简单且成本较低的高对比度反射屏幕，其可以吸收各个方向的环境光并且均匀散射投影光。因此，即使在本发明的反射屏幕用于诸如明亮的客厅等这种存在大量杂光的环境中时，也可以获得良好的对比度。

虽然具体示出和说明了本发明构思的示例性实施例，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下，可以在其中产生形式和细节上的改变。

Claims (11)

1.一种反射屏幕，所述屏幕包括依次层叠的支撑层和反射层，其特征在于，

所述反射层由反射部分和调整部组成，所述调整部用于调整所述反射层的反射率，以使得所述反射层的反射率为10％-50％。

2.如权利要求1所述的反射屏幕，其特征在于，

所述支撑层包括依次层叠的基础层和菲涅耳结构层，其中在所述菲涅耳结构层的与所述基础层接触的一面相对的另一面设置有所述反射层。

3.如权利要求2所述的反射屏幕，其特征在于，

所述反射层背离所述菲涅耳结构层的一侧包括吸光层。

4.如权利要求3所述的反射屏幕，其特征在于，

包括在所述基础层的背离所述菲涅耳结构层的一侧的扩散层。

5.如权利要求3所述的反射屏幕，其特征在于，

所述基础层的光朝向其入射的一面为面扩散结构。

6.如权利要求1所述的反射屏幕，其特征在于，

在所述反射层中添加有散射粒子，所述散射粒子的直径为1-100um。

7.如权利要求1所述的反射屏幕，其特征在于，所述调整部由通孔组成。

8.如权利要求7所述的反射屏幕，其特征在于，所述通孔是通过对所述反射层进行激光穿孔形成的。

9.如权利要求7所述的反射屏幕，其特征在于，所述通孔是通过对所述反射层进行网版印刷形成的。

10.如权利要求7所述的反射屏幕，其特征在于，所述通孔是通过对所述反射层进行选择性曝光、显影形成的。

11.如权利要求1所述的反射屏幕，其特征在于，所述反射层的反射率为10％-30％。