CN113009769B - 一种投影屏幕及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种投影屏幕及投影设备，涉及投影显示技术领域，用于提高投影屏幕的可视角度。上述投影屏幕包括菲涅尔透镜层，菲涅尔透镜层包括底板，底板表面开设有截面呈锯齿状的凹槽槽组，凹槽槽组包括多个凹槽，凹槽的第一槽面上设有反射层；设有反射层的第一槽面用于反射投影光线，反射后的投影光线与第一直线相交，且反射后的投影光线不发生聚焦；第一直线垂直于所述投影屏幕，并且第一直线且经过所述投影屏幕的中心。上述投影设备包括上述投影屏幕。

Description

一种投影屏幕及投影设备

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影屏幕及投影设备。

背景技术

在短焦激光投影显示领域，为了保证投影屏幕具有较高的亮度和较好的显示效果，投影机一般会搭配具有菲涅尔微结构的正投影屏幕使用。具有菲涅尔微结构的投影屏幕具有增益高、视角小的特点，可以最大限度地提升观看者在正视投影屏幕时的显示亮度。

然而正是因为投影屏幕具有菲涅尔结构，使得观看者稍微移动位置，在偏离正视角度的情况下观看投影屏幕时，投影屏幕的显示亮度会大幅度下降，影响用户的观看体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投影屏幕和投影设备，用于提高投影屏幕的可视角度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种投影屏幕。该投影屏幕包括菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括底板，所述底板表面开设有截面呈锯齿状的凹槽槽组，所述凹槽槽组包括多个凹槽，所述凹槽的第一槽面上设有反射层；设有所述反射层的所述第一槽面用于反射投影光线，反射后的投影光线与第一直线相交，且反射后的投影光线不发生聚焦；所述第一直线垂直于所述投影屏幕且经过所述投影屏幕的中心，且反射后的投影光线不发生聚焦。

与现有技术相比，本发明提供的投影屏幕中设有反射层的第一槽面用于反射投影光线，且反射后的投影光线与第一直线相交，使得设有反射层的第一槽面反射后的投影光线均经过投影屏幕正前方，可以保证位于投影屏幕正前方正视投影屏幕时投影屏幕具有足够的亮度。同时，由于反射后的投影光线不发生聚焦，因此，反射后的投影光线与第一直线相交的位置不同，进而可以得出不同的反射后的投影光线与第一直线交点距离屏幕重中心点的远近不同。此时，当位于偏离投影屏幕正前方的位置偏离正视角度观看投影屏幕时，与第一直线的交点距离投影屏幕较远的反射后的投影光线可以经过该位置，从而可以保证偏离投影屏幕正前方观看投影屏幕时，投影屏幕仍具有较高的亮度，从而可以调高投影屏幕的可视角度和半增益视角。

本发明还提供了一种投影设备。该投影设备包括投影机和上述投影屏幕。

与现有技术相比，本发明实施例提供的投影设备的有益效果与上述投影屏幕的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中菲涅尔透镜层的结构示意图；

图2为现有技术中具有菲涅尔透镜层的投影屏幕的工作原理图；

图3为现有技术中菲涅尔透镜层的光路原理图；

图4为图3所示的菲涅尔透镜层的光路原理图的左视图；

图5为图3所示的菲涅尔透镜层的光路原理图的俯视图；

图6为本发明实施例提供的投影屏幕的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的投影屏幕中菲涅尔透镜层的局部剖面图；

图8为本发明例实施提供的投影屏幕的工作原理图；

图9为本发明实施例菲涅尔透镜层的光路原理图；

图10为图9所示的上述菲涅尔透镜层的光路原理图的左视图；

图11为图9所示的上述菲涅尔透镜层的光路原理图的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了在减小投影设备占用空间的同时，保证投影屏幕具有较高的亮度和较好的显示效果，短距投影机一般会搭配具有菲涅尔透镜层100的投影屏幕使用。图1示出了现有技术中菲涅尔透镜层100的结构示意图。如图1所示，菲涅尔透镜层100包括底板110和开底板110上的多个共圆心的半圆形凹槽120，多个半圆形凹槽120的半径逐渐增大，且多个半圆形凹槽120布满底板110的表面。同时，为了保证投影屏幕的显示效果，半圆形凹槽120的槽壁上还设有反射层130。此时，设有反射层130的半圆形凹槽120的反射率较高，从而保证投影屏幕具有较高的显示亮度。

图2示出了现有技术中具有菲涅尔透镜层100的投影屏幕的工作原理图。当投影机将投影光线a投射至具有菲涅尔透镜层100的投影屏幕上时，参见图2，投影光线a可以射入至菲涅尔透镜层100中。此时，参见图2～图5，菲涅尔透镜层100中设有反射层130的半圆形凹槽120的槽壁可以将投影光线a进行反射，并将反射后的投影光线a’聚焦在同一个聚焦点O，且聚焦点O位于投影屏幕中心点的正前方，从而保证位于聚焦点O位置观看投影屏幕时，投影屏幕具有较高的亮度。应理解，投影屏幕的正前方为投影屏幕靠近投影机的一侧。

但是，正是由于具有菲涅尔透镜层100的投影屏幕中的菲涅尔透镜层100可以将反射后的投影光线a’聚焦在同一个聚焦点O，且该聚焦点O位于投影屏幕的中心点的正前方，使得当用户偏离投影屏幕的中心点的正前方，在偏离正视角度的情况下观看投影屏幕时，投影屏幕的亮度会大幅度下降，导致具有菲涅尔透镜层100的投影屏幕水平半增益视角和可视角度减小。

为了提高投影屏幕的可视角度，本发明实施例提供了一种投影屏幕。图6示出了本发明实施例提供的投影屏幕的结构示意图。图7示出了本发明实施例提供的投影屏幕中菲涅尔透镜层100的局部剖面图。参见图6和图7，本发明实施例提供的投影屏幕包括菲涅尔透镜层100，菲涅尔透镜层100包括底板110和开设于底板110表面且截面呈锯齿状的凹槽槽组140。应理解，上述凹槽槽组140开设在底板110远离投影机的表面。

上述凹槽槽组140包括多个凹槽141，凹槽141的第一槽面1411上设有反射层130。需要说明的是，多个凹槽141应布满底板110的表面。

设有反射层130的所述第一槽面1411用于反射投影光线a，反射后的投影光线与第一直线相交，且反射后的投影光线不发生聚焦，上述第一直线垂直于投影屏幕且经过投影屏幕的中心。需要说明的是，每个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线不发生聚焦，同时多个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线也不发生聚焦。

当投影机发出的投影光线投射在投影屏幕的表面时，参见图8，投影光线可以入射至菲涅尔透镜层100中。此时，参见图9～图11，设有反射层130的第一槽面1411可以将投影光线a反射至投影屏幕的前方，反射后的投影光线a’与第一直线相交，且反射后的投影光线a’不发生聚焦。应理解，投影屏幕的前方为投影屏幕距离投影机较近的一侧的方向。

由上述投影屏幕的结构和投影屏幕的工作原理可知，投影屏幕包括的菲涅尔透镜层100中，多个凹槽141的第一槽面1411均设有反射层130，使得投影光线a入射至菲涅尔透光层中时，设有反射层130的第一槽面1411可以将投影光线反射至投影屏幕的前方，保证投影屏幕具有足够的亮度。同时，反射后的投影光线a’与第一直线相交，第一直线垂于与投影屏幕且经过投影屏幕的中心点，使得反射后的投影光线a’可以经过投影屏幕的正前方，从而可以保证位于投影屏幕中心点的正前方观看投影屏幕时，投影屏幕具有足够的亮度。同时，由于反射后的投影光线a’不发生聚焦，因此，反射后的投影光线与第一直线相交的位置不同，进而可以得出反射后的投影光线与第一直线的交点位置距离投影屏幕中心点的远近不同。此时，当位于偏离投影屏幕中心点的正前方位置，偏离正视角度观看投影屏幕时，与第一直线的交点距离投影屏幕较远的反射后的投影光线可以经过该位置，可以保证偏离投影屏幕正前方观看投影屏幕时，投影屏幕仍具有较高的亮度，从而可以调高投影屏幕的可视角度和半增益视角。

例如：参见图9和图10，第一个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线与第一直线的交点为A，第二个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线与第一直线的交点为点B，第三个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线与第一直线的交点为点C。

此时，位于投影屏幕的中心点的正前方的点A处正视投影屏幕时，第一个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线a’可以投射到点A的位置，从而可以保证位于点A处观看正视投影屏幕时，投影屏幕具有较高的亮度。

此时，沿平行于投影屏幕的横向侧边方向偏离点A，得到新的观看位置，新的观看位置偏离投影屏幕中心点的正前方，并且新的观看位置位于第二个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线a’的光路上。在新的观看位置观看投影屏幕时，观看视角偏离正视角度。此时，第二个设有反射层130的第一槽面1411反射的投影光线经过新的观看位置，从而可以保证在新的观看位置，以偏离正视角度的观看视角观看投影屏幕时，投影屏幕仍具有较高的亮度，进而使得投影屏幕具有较高的观看视角和半增益视角。

与此同时，当环境光线b射至投影屏幕时，环境光线可以投射至菲涅尔透镜层100中。

此时，参见图8，菲涅尔透镜层100中的设有反射层130的第一槽面1411可以将环境光线反射环境光线b，并且反射后的环境光线b’投射至非观看位置，从而保证投影屏幕不会因反射环境光线产生光斑，保证投影屏幕的显示的完整性。

作为一种可能的实现方式，参见图9，上述投影屏幕的纵向中线的两侧均分布有凹槽141，且凹槽141的一端位于投影屏幕的纵向中线上。应理解，上述纵向中线为投影屏幕的纵向对称轴所在的直线。

此时，投影屏幕纵向中线两侧均分布有凹槽141，投影屏幕两侧的凹槽141中，设有反射层130的第一槽面1411均可以反射投影光线，反射后的投影光线不发生聚焦，并且反射后的投影光线与第一直线相交。

此时，当观看位置从投影屏幕中心点的正前方的点A向图8的右侧偏离时，位于投影屏幕纵向中线右侧的第二个设有反射层130的第一槽面反射后的投影光线可以经过观看位置，保证投影屏幕的右侧具有较高的半增益视角和可视角度。当观看位置从投影屏幕中心点的正前方的点A向图8的左侧偏离时，位于投影屏幕纵向中线左侧的第二个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线可以经过观看位置，保证投影屏幕的左侧具有较高的半增益视角和可视角度。

示例性的，参见图9，凹槽141沿投影屏幕的纵向中线对称设置。此时，相对称设置的两个凹槽141中，设有反射层130的第一槽面1411反射的投影光线也沿投影屏幕的纵向中线相互对称，从而可以保证投影屏幕纵向中线左右两侧的半增益视角和可视角度相同。

例如：参见图9，当观看位置从点A向投影屏幕的右侧偏离，使得观看位置位于投影屏幕纵向中线右侧的第二个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线的光路上时，观看位置偏离点A右侧的距离为D₁。当观看位置从点A向投影屏幕的左侧偏离，使得观看位置位于投影屏幕纵向中线左侧的第二个设有反射层130的第一槽面1411反射后的投影光线的光路上时，观看位置偏离点A左侧的距离为D₂。

由于位于投影屏幕纵向中线左侧的第二个设有反射层130的第一槽面1411和位于投影屏幕纵向中线左侧的第二个设有反射层130的第一槽面1411之间相对称设置，使得位于投影屏幕纵向中线左侧的第二个设有反射层130反射后的投影光线与位于投影屏幕纵向中线左侧的第二个设有反射层130反射后的投影光线相对称，因此，观看位置偏离点A右侧的距离为D₁与观看位置偏离点A左侧的距离为D₂相等，进而使得投影屏幕的可视角度相同。

在一种实施例中，为了保证每个设有反射层130的第一表面反射后的投影光线与第一直线相交的位置不同，上述凹槽141为线性凹槽。应理解：性凹槽表征凹槽141沿直线分布。

示例性的，为了进一步增大投影屏幕的可视角度，越靠近投影屏幕顶端的凹槽141与投影屏幕的纵向中线之间的夹角越大。此时，投影光线与设有反射层130的第一槽面1411之间的夹角不同，使得反射后的投影光线与第一直线相交的位置不同，进而使得投影屏幕的可视角度增大。

具体的，上述凹槽141与投影屏幕纵向中线之间的夹角为60°～85°。

作为一种可能的实现方式，上述反射层130为铝反射层。此时，铝反射层具有较高的反射率，可以反射大部分投影光源，从而可以保证投影屏幕的显示亮度。

在一种实施例中，为了避免投射到投影屏幕正上方的环境光线被反射至投影屏幕的前方，影响投影屏幕的显示效果，上述凹槽141的第二槽面1412与底板110的表面垂直，且凹槽141的第二槽面1412上述设有吸光层。此时，吸光层可以将投射于投影屏幕正上方的环境光线吸收，避免投射到投影屏幕正上方的投影光线被反射至投影屏幕的正前方，保证投影屏幕的显示效果。

具体的，吸光层的材质可以根据实际需求进行选择，只要保证吸光层具有较高的吸光率即可。例如：上述吸光层可以为聚乙烯膜。聚丙烯膜中任一种，但不仅限与此。

作为一种可能的实现方式，参见图6，上述投影屏幕还包括抗光层400、基板层组200和扩散层300，且抗光层400、基板层组200、扩散层300和菲涅尔透镜层100沿所述投影光线的入射方向设置。应理解，抗光层400、基板层组200、扩散层300应具有良好的透光率。

此时，投影光线投射到投影屏幕时，参见图8，投影光线先经过抗光层400折射后进入至基板层组200，折射后的投影光线穿过基板层组200后，进入至扩散层300。扩散层300将折射后的投影光线进行扩散，然后投射至菲涅尔透镜层100中。此时，设有反射层130的第一槽面1411可以将扩散后的投影光线进行反射，反射后的投影光线经过扩散层300扩散，然后依次穿过基板层组200和抗光层400后，投射至至投影屏幕的前方，且反射后的投影光线与第一直线相交。

有上述投影屏幕的结构和投影屏幕的工作过程可知，抗光层400可以将投射到投影屏幕表面的投影光线折射，增大折射后的投影光线与投影屏幕之间的夹角，从而可以缩短投影机与投影屏幕之间的距离。同时，抗光层400可以将投射到投影屏幕表面的环境光线进行折射，改变投影光线的入射角度，折射后的环境光线可以被设有反射层130的第一槽面1411反射至非人眼观看区域，有效的避免了环境光线被反射至人眼观看区域，从而保证投影屏幕的显示效果。

基板层组200支撑可以菲涅尔透镜层100，保护菲涅尔透镜风不被划伤或污染，同时还可以提高投影屏幕的对比度。

扩散层300可以将折射后的投影光线进行扩散，扩散后的投影光线被设有反射层130的第一槽面1411反射后，扩散层300在对反射后的投影光线进行扩散，从而可以提高投影屏幕的可视角度和半增益视角。

示例性的，上述基板层组200包括沿投影光线入射方向排布的保护层、着色层和平整固力层。应理解：上述平整固力层位于靠近菲涅尔透镜层100的一侧。

上述保护层可以保护投影屏幕不被划伤或者不被污染。上述着色层可以提高投影屏幕的对比度。上述平整固力层可以提高投影屏幕的抗冲击强度和环境耐受强度，同时上述平整固力层还可以作为相邻涂层涂覆的基础。应理解，上述保护层、着色层和平整固力层应具有较高的透光率。

具体的，上述保护层可以为高分子复合材料层。上述高分子复合材料的种类可以根据实际需求进行选择，只要高分子复合材料具有较高的透光率和较大的强度即可。

例如：上述基板层可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂层(polyethyleneterephthalate，缩写为PET层)、聚氯乙烯层(poly(ethylene terephthalate，缩写为PVC层)或聚碳酸酯层(Polycarbonate，缩写为PC层)，但不仅限与此。

上述着色层由高透光率树脂均匀添加着色颜料制成。

上述平整固力层为高透光率树脂材料层。

上述高透光率树脂材料层的材料可以根据实际情况进行选择，只要能够保证平整固力层具有较高的透光率和较大的耐冲击强度即可。例如，上述平整固力层可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂层(polyethylene terephthalate，缩写为PET层)、聚氯乙烯层(poly(ethylene terephthalate，缩写为PVC层)或聚碳酸酯层(Polycarbonate，缩写为PC层)，但不仅限与此。

当然，上述着保护层和着色层可以合为一体成为一层。加工时在保护层的胶体中均匀混合着色颜料，烘干或光固化后节课成型，不仅加工方便，还可以进一步减小投影屏幕的厚度，提升投影屏幕的投影效果。

上述着色层和平整固力层也可以加工为一体成为一层，在加工时将平整固力层胶体中均匀混入着色颜料，待烘干或光固化后即可成型，加工方便的同时，还可以进一步减小投影屏幕的厚度，提升投影屏幕的投影效果。

示例性的，上述扩散层300可以有多种方式制备得到，例如，上述扩散层300可以通过在高分子材料中均匀混合散射剂得到。上述高分子材料应具有较高的透光率。

当然，上述平整固力层和扩散层300可以合为一体成为一层。当平整固力层和扩散层300合为一体成为一层时，在平整固力层胶体中均匀添加散射剂，将混合好的胶体涂覆在PC或PET表面，在通过光固化或热固化的方式加工成型。

上述着色层、平整固力层和扩散层300也可以三者合为一体成为一层。此时，在平整固力层胶体中均匀添加着色颜料和散射剂，然后将混合好的胶体涂覆在PC或PET的表面，通过光固化或热固化的方式加工成型。

本发明实施例还提供了一种投影设备。该投影设备包括投影机和上述投影屏幕。该投影设备的有益效果与上述投影屏幕的有益效果相同，在此不做赘述。

示例性的，上述投影机为短距投影机，上述投影机位于投影屏幕前方，且上述投影机的高度低于投影屏幕下部的高度。

在上述实施方式的描述中，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。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种投影屏幕，其特征在于，包括菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括底板，所述底板表面开设有截面呈锯齿状的凹槽槽组，所述凹槽槽组包括多个凹槽，所述凹槽的第一槽面上设有反射层；设有所述反射层的所述第一槽面用于反射投影光线，反射后的投影光线与第一直线相交，且反射后的投影光线不发生聚焦；所述第一直线垂直于所述投影屏幕，并且所述第一直线且经过所述投影屏幕的中心；所述凹槽为线性凹槽。

2.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述投影屏幕的纵向中线的两侧均分布有所述凹槽，且所述凹槽的一端位于所述投影屏幕的纵向中线。

3.根据权利要求2所述的投影屏幕，其特征在于，所述凹槽沿所述投影屏幕的纵向中线对称设置。

4.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，越靠近所述投影屏幕的顶端，所述凹槽与所述投影屏幕的纵向中线之间的夹角越大。

5.根据权利要求4所述的投影屏幕，其特征在于，所述凹槽与所述投影屏幕的纵向中线的夹角为60°～85°。

6.根据权利要求1～5任一项所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射层为铝反射层。

7.根据权利要求1～5任一项所述的投影屏幕，其特征在于，所述凹槽的第二槽面与所述底板表面垂直，且所述凹槽的第二槽面上设有吸光层。

8.根据权利要求1～5任一项所述的投影屏幕，其特征在于，所述投影屏幕还包括抗光层、基板层组和扩散层，所述抗光层、所述基板层组、所述扩散层和所述菲涅尔透镜层沿所述投影光线的入射方向设置。

9.一种投影设备，其特征在于，包括投影机和权利要求1～8中任一项所述的投影屏幕。

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