CN116990892A - 一种偶数次保偏光学反射结构、投影幕布以及投影系统 - Google Patents

Abstract

一种偶数次保偏光学反射结构、投影幕布以及投影系统，其反射结构包括基材层和微结构层，所述微结构层铺设于所述基材层上，所述微结构层设有多个结构部，相邻两个所述结构部之间形成反射区域，所述反射区域具有相对设置的第一反射面和第二反射面，所述第一反射面和第二反射面用以偶数次反射入射至所述反射区域的投影光线，以使所述投影光线到达成像区域，由于偶数次反射，使得光线偏振方向相同，从而达到了保偏效果，同时由于该结构能够使入射至其的投影光线偶次反射后到达成像区域，侧面环境光由于角度和反射次数的问题，大部分无法反射或折射至成像区域，从而实现了抗光效果，较大程度地保证了画面亮度，实现了保偏和抗光的兼顾。

Description

一种偶数次保偏光学反射结构、投影幕布以及投影系统

技术领域

本发明涉及投影幕布技术领域，具体涉及一种偶数次保偏光学反射结构、投影幕布以及投影系统。

背景技术

随着各种显示技术的发展，作为能够实现超大显示画面的投影显示技术越来越受到人们的重视。投影显示技术在显示图像效果上要达到或者超越市场主流的液晶显示技术或者有机显示技术，除了需要高品质的投影仪外，高品质的光学投影屏幕也是必不可少的关键部件。

光学投影屏幕是通过在其表面加工形成成像层，来对入射至其上的光线进行各种折射、反射等，最终实现投影成像效果，但以这种方式制备的幕布可能反射效果不佳，导致画面不均匀，同时也无法结构上实现保偏的效果，和抗环境光效果。

现有的大部分幕布是通过增加保偏涂层的方式来形成更均匀的反射系数，有效提高反射效果，以达到保偏效果，或者通过设置吸收层的方式，以吸收层吸收环境光，从而避免环境光对成像光线的影响，以实现抗光效果，但是该种方式结构及工艺较为复杂，且二者的效果相互干涉，无法同时达到最佳的保偏和抗光效果。

发明内容

本发明提供一种偶数次保偏光学反射结构、投影幕布以及投影系统，通过微结构层和反射层的设置，能够实现最佳的保偏和抗光效果。

根据第一方面，本发明提供一种偶数次保偏光学反射结构，包括：

基材层；

微结构层，所述微结构层铺设于所述基材层上，所述微结构层设有多个结构部，相邻两个所述结构部之间形成反射区域，所述反射区域具有相对设置的第一反射面和第二反射面；

其中，所述第一反射面和第二反射面用以偶数次反射入射至所述反射区域的投影光线，以使所述投影光线到达成像区域，且到达所述成像区域的投影光线与入射至所述反射区域的投影光线偏振方向相同。

一种实施例中，所述第一反射面和第二反射面分别位于相邻两个所述结构部上，且所述第一反射面和第二反射面呈夹角A1设置，所述夹角A1为锐角。

一种实施例中，所述结构部为三棱锥结构，所述三棱锥结构具有三个侧面和一个底面，相邻两个所述三棱锥结构的相对的两个侧面彼此连接以围合形成所述反射区域，所述第一反射面和第二反射面分别位于相邻两个所述三棱锥结构的相对的两个侧面。

一种实施例中，所述三棱锥结构为正三棱锥结构，所述三棱锥结构的底面为等边三角形。

一种实施例中，所述三棱锥结构底面的边长D1的取值范围为1μm-1000μm，所述三棱锥结构底面的一个顶点到对应侧边中点的连线距离D2的取值范围为0.5μm-500μm，所述三棱锥结构的顶点到底面中心连线的距离D3取值范围为1μm-50μm。

一种实施例中，多个所述结构部凸出或者凹陷于所述基材层设置，以形成所述微结构层。

一种实施例中，还包括反射层，所述反射层设置于所述微结构层和基材层上，用以增强所述光线的亮度。

一种实施例中，所述反射层为金属反射层；所述反射层的厚度为0.05μm-1μm。

根据第二方面，本发明提供一种偶数次光学反射结构保偏投影幕布，包括上述所述的偶数次保偏光学反射结构。

根据第三方面，本发明提供一种偶数次光学反射结构保偏投影系统，包括：

上述所述的投影幕布；

以及投影结构，所述投影结构提供朝所述投影屏幕方向的投影光线。

依据上述实施例中的一种偶数次保偏光学反射结构，包括基材层和微结构层，所述微结构层铺设于所述基材层上，所述微结构层设有多个结构部，相邻两个所述结构部之间形成反射区域，所述反射区域具有相对设置的第一反射面和第二反射面，所述第一反射面和第二反射面用以偶数次反射入射至所述反射区域的投影光线，以使所述投影光线到达成像区域，由于偶数次反射，使得光线偏振方向相同，从而达到了保偏效果，同时由于该结构能够使入射至其的投影光线偶次反射后到达成像区域，侧面环境光由于角度和反射次数的问题，大部分无法反射或折射至成像区域，从而实现了抗光效果，较大程度地保证了画面亮度，实现了保偏和抗光的兼顾。

依据上述实施例中的投影幕布以及投影系统，由于包括了能够偶数次反射投影光线的反射结构，使得入射的投影光线和到达成像区域的投影光线偏振方向相同，且避免了环境侧光到达成像区域，从而实现了保偏和抗光效果，提升了成像的画面质量和亮度。

附图说明

图1为本发明微结构层的结构示意图；

图2为本发明相邻两个结构部的连接示意图；

图3为本发明投影光线在反射区域的反射示意图；

图4为本发明结构部的结构示意图；

图5为一种实施例中偶数次保偏光学反射结构的结构示意图；

图6为另一种实施例中偶数次保偏光学反射结构的结构示意图；

其中：100、微结构层，110、结构部，120、反射区域，1221、第一反射面，122、第二反射面，200、反射层，300、基材层。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

首先，需要对下文涉及的一些技术术语进行简要的解释和说明。

一、偏振

偏振是横波的一种属性，指横波在与其传播方向垂直的平面内沿着某一特定方向振荡的性质。光是一种电磁波，以横波方式传播，其电场与磁场都垂直于其传播方向。通常，光的偏振方向是指其电场的振荡方向。

二、保偏

保偏是指在满足一定情况下输入光和输出光的偏振态(包括偏振方向)保持一致。

参考图1-4，本申请提供一种偶数次保偏光学反射结构，包括微结构层100，所述微结构层100设有多个结构部110，相邻两个所述结构部110之间形成反射区域120，所述反射区域120具有相对设置的第一反射面121和第二反射面122；其中，所述第一反射面121和第二反射面122用以偶数次反射入射至所述反射区域120的投影光线，以使所述投影光线到达成像区域，且到达所述成像区域的投影光线与入射至所述反射区域的投影光线偏振方向相同。

上述所说的成像区域为观察者所在的位置，具体可以定义为观察者的眼睛所在位置，即投影光线经过幕布上的微结构层100反射后，进入人眼成像。

进一步的，所述第一反射面121和第二反射面122分别位于相邻两个所述结构部110上。

由于奇数次反射时，光线偏振方向会改变一次；偶数次反射时，光线偏振方向会改变成原来的方向。为了确保最终的成像效果，需要确保入射的投影光线和出射至成像区域的光线偏振方向一致，因此，本申请创造性的通过设计特殊的反射结构，使光线是奇数次反射时，该光线不能达到成像区域，光线是偶数次反射时，该光线才能达到成像区域，一方面，使得大部分环境光无法到达成像区域，从而达到抗光(环境光)效果，提升成像区域的图像质量，另一方面，偶数次的反射也使得投影光线的偏振方向射入和射出保持一致，从而实现了保偏效果。

进一步的，为了确保射入反射区域120的投影光线能够更好地反射，减少外侧环境光的反射和折射，达到更好的抗光效果，所述第一反射面121和第二反射面122呈夹角A1设置，所述夹角A1为锐角。

进一步的，所述结构部110为三棱锥结构，所述三棱锥结构具有三个侧面和一个底面，相邻两个所述三棱锥结构的其中一个侧面彼此连接以围合形成反射区域120，所述第一反射面121和第二反射面122分别设置于相邻两个所述三棱锥结构的侧面。

具体的，每一个三棱锥结构与三个三棱锥结构相邻，可以围合形成三个反射区域120，每个反射区域10均可使得投影光线反射之后到达成像区域，投影光线从反射区域120的一侧进入，如先被第一反射面121反射至第二反射面122，再由第二反射面122反射至第一反射面121，如此循环往复，偶数次(如4次、6次、8次等)反射后从反射区域120的另一侧射出至成像区域。

进一步的，为了确保投影光线能够均匀的反射，并且均能够顺利到达成像区域，相邻两个结构部110的横纵长度取值范围在1μm-1000μm之间。

进一步的，相邻两个所述结构部110均匀排布，可以彼此连接设置，也可以分离设置，调整相邻两个结构部110的横纵长度，以确保两个结构部110对应的侧面能够使光线同偏振射入和射出。

如图4所示，当相邻两个结构部110彼此连接且均匀布设时，相邻两个结构部110的正投影为菱形结构，其横纵长度即为组成的棱形结构的两个对角线的长度范围取值在1μm-1000μm之间。

具体的，所述三棱锥结构底面的边长D1的取值范围为1μm-1000μm，所述三棱锥结构底面的一个顶点到对应侧边中点的连线距离D2(也就是底面三角形的高)的取值范围为0.5μm-500μm，所述三棱锥结构的顶点到底面中心连线的距离D3(也就是三棱锥结构的高)取值范围为1μm-50μm。

基于上述原理，要确保保偏效果，是通过偶数次的反射，其与结构部110的结构以及尺寸有关系，其尺寸结构设置，使得入射的投影光线从一侧如何后，从对应的另一侧能够同偏振方向射出，且能够到达成像区域，为了更好的说明，定义三棱锥结构的底面为水平面方向，向其投影的视图为正投影视图，因此第一反射面121和第二反射面122的与水平面方向的夹角一致，因此该三棱锥结构为正三棱锥结构，所述三棱锥结构的底面为等边三角形，相邻两个三棱锥结构组合的正投影为正菱形结构，第一反射面121和第二反射面122之间形成的夹角为60°。

进一步的，还包括基材层300，所述基材层300能够给所述微结构层100提供支撑。

一种实施例中，多个所述结构部110凸出于所述基材层300设置，以形成所述微结构层100，通过该凸起的结构部110实现对多种角度入射的投影光线进行偶数次反射，达到保偏效果，使得投影光线为偏振光时，到达成像区域的也为通偏振方向的偏振光，且偏振方向相同，从而能够保证投影质量和效果。

进一步的，还包括反射层200，所述反射层200设置于所述微结构层100和基材层300上，用以增强所述光线的亮度。具体的，如相邻两个结构部110连接设置时，其之间不会漏出基材层300，因此基材层300上也就没有设置反射层200的必要，当其彼此分离设置，且之间存在间隙时，该间隙区域的基材层300则需要设置反射层200。

优选的，所述反射层200为金属反射层。

需要特别说明的是，本申请中，金属反射层200构成的投影成像结构在成像中具有较高的增益，由于结构部110可能会产生其他角度的反射，在整体增益上来说会有所降低，但是通过设置金属反射层200，利用金属反射层的强反射特性，使得结构部110具有较高的增益，实现很高的亮度，本申请中金属反射层200采用金属粒子镀膜或涂布等的方式加工到结构部110上。

如图5所示，金属反射层200全覆盖在凸起的结构部110上，且结构部110的侧面投影为三角形结构，如是正棱锥结构时，其侧面投影也为等边三角形。

另一种实施方式中，如图6所示，多个所述结构部110凹陷于所述基材层300设置，以形成所述微结构层100，凹陷的该结构部110通过在基材层200上压印的方式形成。

可以理解的是，此时有部分投影光线可能入射至基材层300的部分区域，因此，此时的金属反射层200设置在结构部110和基材层200上，全部覆盖所述结构部110以及设置基材层200设置结构部110的一面上，通过金属的反光效果，提高反射效果。

金属反射层200所采用的金属粒子可以为铝、银、镉、镍、锌等其中的一种或多种，其中优选的材质为铝。

当采用涂布的方式形成金属反射层时，金属反射层采用的金属粒子的直径范围可以为3μm～50μm。

金属反射层200的厚度范围为0.05μm-1μm，最优范围可以为0.05μm-0.1μm。

金属反射层200材料可以为铝，当采用镀膜的方式时，此金属反射层200的最优厚度范围为0.1μm-0.8μm。对于实现保偏性能，金属反射层200能对结构部110和基底层300的全覆盖的同时不过厚从而破坏结构的凹凸性。

进一步的，所述结构部110在基材层300上的排布方式可以呈规律性的均匀排列，能够使得投影光线均匀的产生反射，保证可视角内观看效果。

第二方面，本申请还提供了一种偶数次光学反射结构保偏投影幕布，其包括上述的偶数次保偏光学反射结构。可以通过此偶数次保偏光学反射结构上的结构部110和金属反射层300在保证增益的情况下，实现保偏效果和抗光效果。

第三方面，本申请还提供了一种偶数次光学反射结构保偏投影系统，其包括上述的投影幕布和投影结构，所述投影结构提供朝所述投影屏幕方向的投影光线。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，包括：

基材层；

微结构层，所述微结构层铺设于所述基材层上，所述微结构层设有多个结构部，相邻两个所述结构部之间形成反射区域，所述反射区域具有相对设置的第一反射面和第二反射面；

其中，所述第一反射面和第二反射面用以偶数次反射入射至所述反射区域的投影光线，以使所述投影光线到达成像区域，且到达所述成像区域的投影光线与入射至所述反射区域的投影光线偏振方向相同。

2.如权利要求1所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，所述第一反射面和第二反射面分别位于相邻两个所述结构部上，且所述第一反射面和第二反射面呈夹角A1设置，所述夹角A1为锐角。

3.如权利要求1所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，所述结构部为三棱锥结构，所述三棱锥结构具有三个侧面和一个底面，相邻两个所述三棱锥结构的相对的两个侧面彼此连接以围合形成所述反射区域，所述第一反射面和第二反射面分别位于相邻两个所述三棱锥结构的相对的两个侧面。

4.如权利要求3所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，所述三棱锥结构为正三棱锥结构，所述三棱锥结构的底面为等边三角形。

5.如权利要求3所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，所述三棱锥结构底面的边长D1的取值范围为1μm-1000μm，所述三棱锥结构底面的一个顶点到对应侧边中点的连线距离D2的取值范围为0.5μm-500μm，所述三棱锥结构的顶点到底面中心连线的距离D3取值范围为1μm-50μm。

6.如权利要求1所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，多个所述结构部凸出或者凹陷于所述基材层设置，以形成所述微结构层。

7.如权利要求6所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，还包括反射层，所述反射层设置于所述微结构层和基材层上，用以增强所述光线的亮度。

8.如权利要求7所述的一种偶数次保偏光学反射结构，其特征在于，所述反射层为金属反射层；所述反射层的厚度为0.05μm-1μm。

9.一种偶数次光学反射结构保偏投影幕布，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的偶数次保偏光学反射结构。

10.一种偶数次光学反射结构保偏投影系统，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的投影幕布；

以及投影结构，所述投影结构提供朝所述投影屏幕方向的投影光线。