CN213814276U

CN213814276U - 一种投影屏幕和投影系统

Info

Publication number: CN213814276U
Application number: CN202022950743.9U
Authority: CN
Inventors: 肖伟
Original assignee: Qingdao Hisense Laser Display Co Ltd
Current assignee: Qingdao Hisense Laser Display Co Ltd
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2030-12-08

Abstract

本实用新型公开一种投影屏幕和投影系统，涉及投影设备技术领域，为解决现有技术中的投影屏幕的菲涅尔结构层对加工设备的加工精度要求高导致菲涅尔结构层存在高低起伏的问题而发明。一种投影屏幕，包括基材层、反射层和菲涅尔结构层，所述基材层由透光材料制成，所述反射层设置于所述基材层的出光侧，所述菲涅尔结构层设置于所述基材层和所述反射层之间，所述菲涅尔结构层包括多个沿其径向排列且同心设置的环形齿组，每个所述环形齿组包括多个沿其径向排列且同心设置的环形齿，同一所述环形齿组中的所述环形齿的齿高相等，不同所述环形齿组中的环形齿的齿高沿径向向边沿逐组递增。本实用新型用于投影。

Description

一种投影屏幕和投影系统

技术领域

本实用新型涉及投影设备技术领域，尤其涉及一种投影屏幕和投影系统。

背景技术

人们在工作和生活中会经常用到投影屏幕和投影机，投影机发出的光可到达投影屏幕上，从而在投影屏幕上成像，并进入人眼中。

如图1所示，投影屏幕一般包括抗光层010、着色层020、扩散层030、菲涅尔结构层040和反射层050等，其中抗光层010可降低环境光的影响，防止画面眩光，着色层020一般为深色，可增加画面对比度，扩散层030可对入射光进行一定的扩散以增加视角，菲涅尔结构层040用于改变入射光的传导方向，反射层050可用于将入射光反射进入人眼中。

其中，菲涅尔结构层040由多个同心的环形齿041组成，如图2所示，每个环形齿041的径向截面形状一般为三角形，环形齿041的齿高从圆心沿径向至边沿逐个增加，即h₁＜h₂＜h₃＜h₄＜h₅＜h₆。目前菲涅尔结构层040一般由菲涅尔母版翻印而成，菲涅尔母版一般采用平面雕刻机进行加工，由于设备加工精度的原因，很难保证菲涅尔母版上的环形齿的齿高逐个递增，会出现环形齿高低起伏的情况，从而导致翻印来的菲涅尔结构层040也会出现这种环形齿041高低起伏的情况，导致菲涅尔结构层040的外观较差。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种投影屏幕和投影系统，能够降低菲涅尔结构层对加工设备的加工精度要求，保持良好的外观。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

本实用新型的第一方面提供了一种投影屏幕，包括基材层、反射层和菲涅尔结构层，所述基材层由透光材料制成，所述反射层设置于所述基材层的出光侧，所述菲涅尔结构层设置于所述基材层和所述反射层之间，所述菲涅尔结构层包括多个沿其径向排列且同心设置的环形齿组，每个所述环形齿组包括多个沿其径向排列且同心设置的环形齿，同一所述环形齿组中的所述环形齿的齿高相等，不同所述环形齿组中的环形齿的齿高沿径向向边沿逐组递增。

相比于现有技术，该投影屏幕的菲涅尔结构层包括多个环形齿组，每个环形齿组包括多个环形齿，同时同一环形齿组内的环形齿的齿高相等，不同环形齿组中的环形齿的齿高沿径向向边沿逐组递增。而对于尺寸一定的投影屏幕来说，其菲涅尔结构层的环形齿的齿高的最小值和最大值在选定后一般是不变的，使得齿高的总体增量是不变的，相比于现有的逐个递增的方式，逐组递增可使环形齿的齿高的递增的次数降低，每次递增的增量可以增加，从而降低了对加工设备的加工精度要求，使加工设备能够满足加工精度要求，制作出的菲涅尔结构层的环形齿更加整齐美观。

在本申请的实施例中，相邻所述环形齿组中的所述环形齿的齿高递增的增量相等。

在本申请的实施例中，相邻所述环形齿组中的所述环形齿的齿高递增的增量为靠近所述环形齿的圆心的所述环形齿组中的所述环形齿的齿高的0.3％～8％。

在本申请的实施例中，所述环形齿的节距小于100um。

在本申请的实施例中，所述环形齿的节距为10um～50um。

在本申请的实施例中，每个所述环形齿组包括50个～200个所述环形齿。

在本申请的实施例中，所述基材层的入光侧还设有抗光层。

在本申请的实施例中，所述基材层中混合有黑色染料。

在本申请的实施例中，所述反射层中混合有硫酸钡粒子、有机玻璃粒子、二氧化硅粒子中的一种或多种。

本实用新型的第二方面提供了一种投影系统，包括投影机和第一方面所述的投影屏幕，所述投影机发出的投影光束能够投射到所述投影屏幕上。

相比于现有技术，该投影系统包括第一方面的投影屏幕，该投影屏幕的菲涅尔结构层的外观更加整齐美观，提升用户的观感。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的投影屏幕的结构示意图；

图2为现有技术中的菲涅尔结构层的径向剖视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的投影屏幕的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的投影屏幕所使用的菲涅尔结构层的主视示意图；

图5为本实用新型实施例提供的投影屏幕所使用的菲涅尔结构层的径向剖视示意图；

图6为本实用新型实施例提供的投影系统的示意图。

附图标记：

100、投影屏幕；110、基材层；120、反射层；130、菲涅尔结构层；131、环形齿组；132、环形齿；140、抗光层；200、投影机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的第一方面提供了一种投影屏幕100，如图3所示，该投影屏幕100包括基材层110、反射层120和菲涅尔结构层130，其中反射层120位于基材层110的出光侧，菲涅尔结构层130位于基材层110和反射层120之间，从而可实现在投影屏幕100上成像的功能。

通常地，为了实现更好的画面效果，投影屏幕100一般还设置有用于对光线进行着色的着色层或着色材料、用于对光线进行扩散的扩散层或扩散材料以及用于降低环境光影响的抗光层或抗光材料。

具体地，基材层110由透光材料制成，允许光线透过基材层110，基材层110的材料可选用丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚氨酯或苯乙烯等材料制成的聚酯薄膜材料。基材层110可制作成软质可弯曲的，也可制作成硬质不可弯曲的，可根据需要选择合适的基材层110的厚度，在此不做具体限定。

如图4所示，菲涅尔结构层130包括多个沿菲涅尔结构层130的径向排列且同心设置的环形齿组131，每个环形齿组131包括多个沿菲涅尔结构层130的径向排列且同心设置的环形齿132，如图5所示，同一环形齿组131中的环形齿132的齿高h相等，不同环形齿组131中的环形齿132的齿高h沿径向向边沿逐组递增，即h₁＝h₂＜h₃＝h₄＜h₅＝h₆。

需要说明的是，在图5中，齿高h是环形齿132的齿根到齿顶的距离，节距p是相邻两个环形齿132的齿顶的径向距离。在菲涅尔结构层130中，环形齿132的齿高h和节距p是呈正相关的关系的，因此当节距p变化时，齿高h是确定性地随节距p变大或变小。

相比于现有技术，该投影屏幕100的菲涅尔结构层130包括多个环形齿组131，每个环形齿组131包括多个环形齿132，同时同一环形齿组131内的环形齿132的齿高h相等，不同环形齿组131中的环形齿132的齿高h沿径向向边沿逐组递增。而对于尺寸一定的投影屏幕100来说，其菲涅尔结构层130的环形齿132的齿高h的最小值和最大值在选定后一般是不变的，使得齿高h的总体增量是不变的，相比于现有的逐个递增的方式，逐组递增可使环形齿132的齿高h的递增的次数降低，每次递增的增量可以增加，从而降低了对加工设备的加工精度要求，使加工设备能够满足加工精度要求，制作出的菲涅尔结构层130的环形齿132更加整齐美观。

下边具体举例说明，80寸的投影屏幕100的高度为1.28m，假定环形齿132的节距p为100um，环形齿132的齿高h最小值为10um，齿高h最大值为50um，则在菲涅尔结构层130上大约有1.28×10⁶/100＝12800个环形齿132，为便于计算，假定每次递增的增量都相等。如果按照逐个递增的方式进行加工，则从齿高h最小值递增到齿高h最大值需递增约12800次，每次递增的增量约为(50-10)/12800≈0.003um，即3nm，这种加工精度是很难达到的。而如果按照逐组递增的方式进行加工，假定每个环形齿组131中含有100个环形齿132，则从齿高h最小值递增到齿高h最大值需递增约1.28×10⁶/(100×100)＝128次，每次递增的增量约为(50-10)/128≈0.3um，即300nm，这种加工精度还是可以达到的，从而可以保证环形齿132的加工精度，避免环形齿132高低起伏影响菲涅尔结构层130的外观。

为了实现菲涅尔结构层130的不同环形齿组131中的环形齿132的齿高h逐组递增，在一种可能的实现方式中，两个相邻的环形齿组131中的环形齿132的齿高h的增量可以是相同的，此时各个环形齿组131之间是等幅递增，对加工程序的编写设定和加工设备的调整更加简单。

在另一种可能的实现方式中，相邻环形齿组131中的环形齿132的齿高h递增的增量为靠近环形齿132的圆心的这个环形齿组131中的环形齿132的齿高h的0.3％～8％。由于实际的入射光一般从下方倾斜向上方照射到投影屏幕100上，入射光的入射角度随入射点的高度变化，且该变化并非线性，所以这种方式中环形齿132的齿高h的非等幅的变化规律更加符合入射光的入射角度变化的情况，使得入射光可更加均匀地出射，使得画面亮度会更加均匀。

在实际的加工中，利用平面雕刻机制作的菲涅尔母版中的环形齿132的节距p一般为100um或150um，这受限于平面雕刻机的加工精度。而人眼可分辨出100um左右的结构，使得节距p为100um或150um的菲涅尔结构层130的环形齿132可被用户直接看到，用户的观感不好，同时用户可能会觉得产品制作粗糙、产品价格低廉。

为解决这一问题，在一些实施例中，环形齿132的节距p小于100um。在这种情况下，节距p变小，齿高h也随着变小，平面雕刻机可能无法实现加工，此时可通过光刻机采用光刻工艺进行加工，光刻机的加工精度要高于平面雕刻机的加工精度，能够满足加工精度要求。由于菲涅尔结构层130的环形齿132的节距p小于100um，使得大部分的用户在观看该投影屏幕100时不会看到环形齿132，提升了用户的观感。

但是不同用户的眼睛的分辨力存在差别，例如有些用户能够分辨出90um、80um或70um等的结构，但人眼无法分辨出50um左右的结构。

因此为了消除人眼分辨力的差别这一因素的影响，可进一步降低环形齿132的节距p，以使用户不能看到菲涅尔结构层130的环形齿132。在一些实施例中，环形齿132的节距p为10um～50um，相比于节距p大于50um的情况，当节距p小于或等于50um时，用户无法直接观察到菲涅尔结构层130的环形齿132，可以提升用户对投影屏幕100的观感。相比于节距p小于10um的情况，当节距p大于或等于10um时，可适当降低对光刻机的加工精度的要求，避免过多地增加光刻机的成本。

在一些实施例中，每个环形齿组131包括50个～200个环形齿132。相比于每个环形齿组131中的环形齿132的数量小于50个的方式，每个环形齿组131中的环形齿132的数量大于或等于50个的方式能够明显降低对加工设备的加工精度要求，相比于每个环形齿组131中的环形齿132的数量大于200个的方式，每个环形齿组131中的环形齿132的数量小于或等于200个的方式仍能够保持画面的质量，能够避免画面质量过多地降低。

菲涅尔结构层130一般是以菲涅尔母版为模板来制作，将丙烯酸树脂、聚碳酸酯或聚氨酯等材料制成的胶水涂覆在菲涅尔母版上，通过UV光固化或热固化的工艺制成。

反射层120可由反射能力较高的金属材料制成，例如银、铝或锌等，可对入射光进行反射，改变入射光的方向，从而使入射光能够进入人眼。

银、铝和锌的反射能力是逐渐降低地，而银的价格高于铝和锌。因此，在一些实施例中，反射层120一般采用铝粉制作，相比于银粉，铝粉的价格更低，使得反射层120的成本更低，相比于锌粉，铝粉的反射能力更高，反射层120的反射效果更好。

为了降低环境光对投影屏幕100的影响，在一些实施例中，如图3所示，基材层110的入光侧还设有抗光层140，抗光层140可采用紫外线光固化胶水涂布形成，同时该抗光层140还可起到防止投影屏幕100刮伤的作用。

为了增加投影屏幕100的画面对比度，在一种可能的实现方式中，基材层110与抗光层140之间设置着色层，着色层可提高画面对比度。在另一种可能的实现方式中，基材层110中混合有黑色染料，在基材层110中添加黑色染料以达到提高画面对比度的作用，此时是直接在基材层110的制作材料中混合黑色染料，无需单独设置着色层，使得整个屏幕的厚度得以降低，便于实现投影屏幕100弯曲，应用范围更广。

为了增加投影屏幕100的视角，在一种可能的实现方式中，可在基材层110和反射层120之间设置扩散层，以对入射光进行扩散，增大投影屏幕100的视角。在另一种可能的实现方式中，可在反射层120中混合有硫酸钡粒子、有机玻璃粒子、二氧化硅粒子中的一种或多种，这些材料都具有散射性能，可使入射光扩散，增大投影屏幕100的视角，在这种情况下，直接在反射层120的制作材料中混入这些材料的粒子，无需单独制作出扩散层，可降低投影屏幕100的厚度，便于进行投影屏幕100弯曲，应用范围更广。

本实用新型的第二方面提供了一种投影系统，如图6所示，包括投影机200和第一方面的投影屏幕100，投影机200放置于投影屏幕100的入光侧，使得投影机200发出的投影光束能够投射到投影屏幕100上，并经过投影屏幕100反射进入人眼中。

相比于现有技术，该投影系统包括第一方面的投影屏幕100，该投影屏幕100的菲涅尔结构层130的外观更加整齐美观，提升用户的观感。

在本说明书的描述中，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，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种投影屏幕，其特征在于，包括：

基材层，所述基材层由透光材料制成；

反射层，所述反射层设置于所述基材层的出光侧；

菲涅尔结构层，所述菲涅尔结构层设置于所述基材层和所述反射层之间，所述菲涅尔结构层包括多个沿其径向排列且同心设置的环形齿组，每个所述环形齿组包括多个沿其径向排列且同心设置的环形齿，同一所述环形齿组中的所述环形齿的齿高相等，不同所述环形齿组中的环形齿的齿高沿径向向边沿逐组递增。

2.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，相邻所述环形齿组中的所述环形齿的齿高递增的增量相等。

3.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，相邻所述环形齿组中的所述环形齿的齿高递增的增量为靠近所述环形齿的圆心的所述环形齿组中的所述环形齿的齿高的0.3％～8％。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影屏幕，其特征在于，所述环形齿的节距小于100um。

5.根据权利要求4所述的投影屏幕，其特征在于，所述环形齿的节距为10um～50um。

6.根据权利要求5所述的投影屏幕，其特征在于，每个所述环形齿组包括50个～200个所述环形齿。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的投影屏幕，其特征在于，所述基材层的入光侧还设有抗光层。

8.根据权利要求7所述的投影屏幕，其特征在于，所述基材层中混合有黑色染料。

9.根据权利要求8所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射层中混合有硫酸钡粒子、有机玻璃粒子、二氧化硅粒子中的一种或多种。

10.一种投影系统，其特征在于，包括投影机和如权利要求1～9中任一项所述的投影屏幕，所述投影机发出的投影光束能够投射到所述投影屏幕上。