CN217718421U

CN217718421U - 微结构投影幕布

Info

Publication number: CN217718421U
Application number: CN202221696225.1U
Authority: CN
Inventors: 郭滨刚; 文均; 李州; 陈嘉婷
Original assignee: Shenzhen Guangke Holographic Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Guangke Holographic Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2032-06-30

Abstract

本实用新型公开了一种微结构投影幕布，微结构投影幕布包括塑形层和反射层，塑形层的一侧表面形成有凹凸微结构，反射层覆盖凹凸微结构，反射层的远离塑形层的一侧表面的形状与凹凸微结构的形状相同，凹凸微结构包括多个凸结构和位于凸结构之间的凹陷结构，凸结构具有弧形凸表面、过弧形凸表面在xy平面内的投影的中心点且与x方向平行的第一横截面和过中心点且与y方向平行的第二横截面，第一横截面与第二横截面的面积不相同；所有凸结构的第一横截面的面积之和小于其第二横截面的面积之和。本实用新型通过周期、有序排列各向异性光结构可以有效打开x方向幕面的散射角度以及提高x方向的光场分布，从而实现较大的水平可视角以及高增益。

Description

微结构投影幕布

技术领域

本实用新型涉及投影幕布技术领域，更具体地，涉及一种微结构投影幕布。

背景技术

现有技术中，投影幕布的表面微结构通常为随机分布的无序结构，如图1所示，导致反射光的光场分布可调控范围小，观赏目的的光能利用效率低下，造成光分布角度以及亮度增益的综合指标偏低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种微结构投影幕布，通过周期、有序排列各向异性并且离散化的光学单元结构可以有效打开x方向幕面的散射角度以及提高x方向的光场分布，从而实现较大的水平可视角以及高增益。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种微结构投影幕布，包括塑形层和反射层，所述塑形层的一侧表面形成有凹凸微结构，所述反射层覆盖所述凹凸微结构，所述反射层的远离所述塑形层的一侧表面的形状与所述凹凸微结构的形状相同，所述凹凸微结构包括向所述反射层方向凸起的多个凸结构和位于所述凸结构之间的凹陷结构，所述凸结构具有弧形凸表面；

以所述微结构投影幕布使用时与地面平行的边为x方向，以所述微结构投影幕布使用时与地面垂直的边为y方向，建立xy坐标系；

所述凸结构具有过所述弧形凸表面在xy平面内的投影的中心点且与所述x方向平行的第一横截面和过所述中心点且与所述y方向平行的第二横截面，所述第一横截面的面积与所述第二横截面的面积不相同；

所述凸结构有序分布，所有所述凸结构的所述第一横截面的面积之和小于所有所述凸结构的所述第二横截面的面积之和。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

本实用新型实施例通过设置凸结构具有弧形凸表面，使覆盖在弧形凸表面的反射层对光线具有散射效果；通过设置凸结构的第一横截面的面积与所述第二横截面的面积不相同，使得凸结构的弧形凸表面成为各向异性散射面；通过有序排布凸结构，使所有凸结构的第一横截面的面积之和小于所有凸结构的第二横截面的面积之和，不仅可以提高反射光线沿x方向的光场分布，提高观赏目的的光能利用效率，而且可以有效打开x方向的散射角度，从而得到高增益和高可视角度的幕布。

本实用新型实施例通过使大量微小各向异性散射的凸结构有序分布，构造出类似有序晶体一样的微结构化反射表面，光源发出的入射光经过该微结构化反射表面反射后，反射光在特定方向(位于幕布来说，主要指x方向)的光场分布和散射角度得以实现精密调控。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。

其中：

图1是现有市场销售的各种微结构投影幕布产品的表面微结构示意图。

图2是本实用新型一具体实施例的微结构投影幕布的截面结构示意图。

图3是本实用新型第一具体实施例的微结构投影幕布上的凸结构分布示意图。

图4是图3中单个凸结构的结构示意图。

图5是本实用新型第二具体实施例的微结构投影幕布上的凸结构分布示意图。

图6是本实用新型第三具体实施例的微结构投影幕布上的凸结构分布示意图。

图7是本实用新型第四具体实施例的微结构投影幕布上的凸结构分布示意图。

图8是本实用新型第五具体实施例的微结构投影幕布上的凸结构分布示意图。

图9是图8所示结构的局部放大图。

图10是图5所示结构对应的可视角和增益曲线图。

其中，100、塑形层；110、凹凸微结构；111、凸结构；1111、弧形凸表面；120、周期单元；

200、反射层；

300、基材层；

400、第二贴合胶层；

500、第一贴合胶层；

600、保护层。

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，都属于本实用新型保护的范围。

参考图2～图4，一实施方式的一种微结构投影幕布，包括塑形层100和反射层200，塑形层100的一侧表面形成有凹凸微结构110，反射层200覆盖凹凸微结构110，反射层200的远离塑形层100的一侧表面的形状与凹凸微结构110的形状相同，凹凸微结构110包括向反射层200方向凸起的多个凸结构111和位于凸结构111之间的凹陷结构，凸结构111具有弧形凸表面1111；以微结构投影幕布使用时与地面平行的边为x方向，以微结构投影幕布使用时与地面垂直的边为y方向，建立xy坐标系；凸结构111具有过弧形凸表面1111在xy平面内的投影的中心点O且与x方向平行的第一横截面和过中心点O且与y方向平行的第二横截面，第一横截面的面积与第二横截面的面积不相同；凸结构111有序分布，所有凸结构111的第一横截面的面积之和小于所有凸结构111的第二横截面的面积之和。

上述实施方式中，通过设置凸结构111具有弧形凸表面1111，使覆盖在弧形凸表面1111的反射层200对光线具有散射效果；通过设置凸结构111的第一横截面的面积与第二横截面的面积不相同，使得凸结构111的弧形凸表面1111成为各向异性散射面；通过有序排布凸结构111，使所有凸结构111的第一横截面的面积之和小于所有凸结构111的第二横截面的面积之和，不仅可以提高反射光线沿x方向的光场分布，提高观赏目的的光能利用效率，而且可以有效打开x方向的散射角度，从而得到高增益和高可视角度的幕布。

本实用新型通过使大量微小各向异性散射的凸结构111有序分布，构造出类似有序晶体一样的微结构化反射表面，光源发出的入射光经过该微结构化反射表面反射后，反射光在特定方向(位于幕布来说，主要指x方向)的光场分布和散射角度得以实现精密调控。

在一些实施例中，凸结构111为半圆柱体或半椭球体，半圆柱体表面或半椭球体表面对光线的散射具有各向异性，即经半圆柱体表面或半椭球体表面散射的光线的光场分布和散射角度在各方向不尽相同，光场分布和散射角度主要与凸结构111的在特定方向的横截面积相关，当调控凸结构111的方向，使第一横截面的面积小于第二横截面的面积，可使光线在x方向的光场分布和散射角度大于光线在y方向的光场分布和散射角度。

具体的，参考图4，当凸结构111为半圆柱体时，半圆柱体在xy平面内的投影为矩形，半圆柱体沿其轴线方向的长度大于半圆柱体的径向直径，半圆柱体沿其轴线方向的长度即为半圆柱体的长度，半圆柱体的径向直径即为半圆柱体的宽度。凸结构111为微结构，对于半圆柱体，半圆柱体的长度为0.001mm～1mm，宽度为0.001mm～1mm，相邻半圆柱体的中心点O之间的距离不超过1mm，相邻半圆柱体可以垒叠交叉，当间距为0时，表示两半圆柱体重合或部分垒叠。具体的，在本具体实施例中，半圆柱体的长度和宽度分别为300μm和100μm。

当凸结构111为半椭球体时，半椭球体在xy平面内的投影为椭圆形，则半椭球体在xy平面内的椭圆形投影的长轴即为半椭球体的长度，椭圆形投影的短轴即为半椭球体的宽度，对于半椭球体，其长度大于宽度。半椭球体的尺寸范围和半圆柱体的尺寸范围相同，在此不再赘述。

在一些实施例中，微结构投影幕布还包括朝相同方向定向矩阵排列的周期单元120，周期单元120由多个凸结构111规则排列，周期单元120中的凸结构111的方向不尽相同，通过多个凸结构111的阵列排布，可以调节各方向的光场分布，使得不仅能增大x方向的光场分布和散射角度，而且使光线更均匀。

具体的，参考图3，在一具体实施例中，周期单元120包括2个凸结构111，2个凸结构111相向倾斜设置。较优的，2个凸结构111与x方向的夹角分别为45°或接近45°，可以最大程度的提高x方向的光场分布和散射角度，以及提供较均匀的光线。

参考图5和图6，在另一具体实施例中，周期单元120包括呈环形排列的多个凸结构111，参考图5，周期单元120呈六边形，所有凸结构111构成蜂窝状图案，较优的，六边形的一对相对顶角之间的连线与x方向垂直或接近垂直，有利于显著提高x方向的光场分布和散射角度。在本具体实施例中，六边形的各个边分别设置有一凸结构111，且凸结构111的长度方向为六边形的边长延伸方向。

参考图6，周期单元120呈四边形，所有凸结构111构成网格图案，较优的，四边形的一对相对顶角之间的连线与x方向垂直或接近垂直。四边形可以为菱形或正方形。在本具体实施例中，四边形的各个边分别设置有一凸结构111，且凸结构111的长度方向为四边形的边长延伸方向。

参考图7，在另一实施例中，周期单元120也可以包括较大数量、按一定规律排列的周期结构。

参考图8和图9，凸结构111朝相同方向定向矩阵排列，凸结构111的长度方向与x方向垂直，或接近垂直。

在一些实施例中，凸结构111的长度a为0.001mm～1mm，具体的，凸结构111的长度a可以为0.001mm、0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。

在一些实施例中，凸结构111的宽度b为0.001mm～1mm，具体的，凸结构111的宽度b可以为0.001mm、0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。

在一些实施例中，凸结构111的高度为0.001mm～1mm。

在一些实施例中，相邻中心点O之间的距离不超过1mm，避免凸结构111排列过于疏松损失光线，具体的，相邻中心点O之间的距离可以为0.001mm、0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm。

在一些实施例中，塑形层100可以为EVA、PVC、TPU或PES等热塑性树脂薄膜。

在一些实施例中，塑形层100的厚度为100μm～180μm。

在一些实施例中，反射层200为高反射率金属层，具体的，反射层200可以为铝层、银层、镉层、镍层和锌层中的至少一种，以及其它具有银色反射面的金属材料层。

在一些实施例中，反射层200的厚度为5μm～20μm。

在一些实施例中，参考图2，幕布还包括设置于塑形层100的远离反射层200一侧的基材层300。

在一些实施例中，基材层300可以为PET、PVC、EVA、TPU、PU、PP、PMMA、PC或PS等薄膜。

在一些实施例中，基材层300的厚度为50μm～100μm。

在一些实施例中，参考图2，幕布还包括基材层300与塑形层100之间的第二贴合胶层400，保证塑形层100与基材层300的紧密贴合。第二贴合胶层400的厚度可以为10μm～50μm。

在一些实施例中，幕布还包括设置于塑形层100和反射层200之间的第一贴合胶层500，保证塑形层100与反射层200的紧密贴合。第一贴合胶层500的厚度可以为10μm～50μm。

在一些实施例中，还包括设置于反射层200的远离塑形层100一侧的保护层600，保护金属层的反射层200不被氧化。

在一些实施例中，保护层600为透明树脂层，保护反射层200的同时，还具有导光折射作用。保护层600的厚度可以为10nm～2μm。

另一实施方式的一种微结构投影幕布的制备方法，包括以下过程：

1)提供塑形层100，使用模具压印塑形层100，使塑形层100上表面形成有凹凸微结构110，凹凸微结构110的形貌和尺寸如上所述，在此不再赘述。

在一些具体实施例中，可以在基材层300上依次形成第二贴合胶层400和塑形层100。

2)在凹凸微结构110上形成反射层200，反射层200的远离塑形层100的一侧表面的形状与凹凸微结构110的形状相同。

在上述实施方式中，可以通过镀膜的方式形成金属层。

形成金属层后，可以在金属层表面形成保护层600。

或者一种微结构投影幕布的制备方法，也包括先形成各层结构，最后压印，具体的，包括以下过程：

1)提供塑形层100，在塑形层100上形成反射层200。

在一些实施例中，依次在基材层300上形成第二贴合胶层400、塑形层100、反射层200，或者在塑形层100和反射层200之间还增加第一贴合胶层500，保护层600可以在压印前形成，也可以在压印后形成。

2)使用模具从步骤1)制得的结构上方进行压印，使塑形层100以及塑形层100上方各层结构均形成有上述凹凸微结构110。

通过计算机模拟的方法，得到图5所示结构的幕布x方向和y方向的可视角和增益曲线图，如图10所示，由图10可见：1)本实用新型的包括金属反射层200的幕布的可视角可拓宽到100°左右，然而现有市场产品的包括金属反射层200的幕布的最大可视角仅60°左右。2)本实用新型的幕布的增益较高，为2.5～3.0。3)本实用新型的幕布的水平方向(即x方向)的散射角度和增益均高于垂直方向(即y方向)，说明本实用新型通过周期、有序排列各向异性光结构可以有效打开x方向幕面的散射角度以及提高x方向的光场分布，从而实现较大的水平可视角以及高增益。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种微结构投影幕布，其特征在于，包括塑形层和反射层，所述塑形层的一侧表面形成有凹凸微结构，所述反射层覆盖所述凹凸微结构，所述反射层的远离所述塑形层的一侧表面的形状与所述凹凸微结构的形状相同，所述凹凸微结构包括向所述反射层方向凸起的多个凸结构和位于所述凸结构之间的凹陷结构，所述凸结构具有弧形凸表面；

2.根据权利要求1所述的微结构投影幕布，其特征在于，所述凸结构为半圆柱体或半椭球体。

3.根据权利要求2所述的微结构投影幕布，其特征在于，所述凸结构朝相同方向定向矩阵排列。

4.根据权利要求2所述的微结构投影幕布，其特征在于，所述微结构投影幕布还包括朝相同方向定向矩阵排列的周期单元，所述周期单元由多个所述凸结构规则排列。

5.根据权利要求4所述的微结构投影幕布，其特征在于，所述周期单元包括2个所述凸结构，2个所述凸结构相向倾斜设置。

6.根据权利要求4所述的微结构投影幕布，其特征在于，所述周期单元包括呈环形排列的多个所述凸结构。

7.根据权利要求6所述的微结构投影幕布，其特征在于，所述周期单元呈六边形，所有所述凸结构构成蜂窝状图案；

或者所述周期单元呈六边形，所有所述凸结构构成蜂窝状图案，所述六边形的相对顶角之间的连线与所述x方向垂直或接近垂直；

或者所述周期单元呈四边形，所有所述凸结构构成网格图案；

或者所述周期单元呈四边形，所有所述凸结构构成网格图案，所述四边形的相对顶角之间的连线与所述x方向垂直或接近垂直。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的微结构投影幕布，其特征在于，其包括以下特征a～m中的至少一个：

a.所述凸结构的长度为0.001mm～1mm；

b.所述凸结构的宽度为0.001mm～1mm；

c.所述凸结构的高度为0.001mm～1mm；

d.相邻所述中心点之间的距离不超过1mm；

e.所述塑形层为EVA薄膜、PVC薄膜、TPU薄膜或PES薄膜；

f.所述塑形层的厚度为100μm～180μm；

g.所述反射层为金属层；

h.所述反射层包括铝层、银层、镉层、镍层和锌层中的至少一种；

i.所述反射层的厚度为5μm～20μm；

j.还包括设置于所述塑形层和所述反射层之间的第一贴合胶层；

k.还包括设置于所述塑形层的远离所述反射层一侧的基材层；

l.还包括设置于所述塑形层的远离所述反射层一侧的基材层和设置于所述基材层与所述塑形层之间的第二贴合胶层；

m.还包括设置于所述反射层的远离所述塑形层一侧的保护层。

9.根据权利要求8所述的微结构投影幕布，其特征在于，其包括以下特征a～f中的至少一个：

a.所述第一贴合胶层的厚度为10μm～50μm；

b.所述第二贴合胶层的厚度为10μm～50μm；

c.所述基材层为PET薄膜、PVC薄膜、EVA薄膜、TPU薄膜、PU薄膜、PP薄膜、PMMA薄膜、PC薄膜或PS薄膜；

d.所述基材层的厚度为50μm～100μm；

e.所述保护层为透明树脂层；

f.所述保护层的厚度为10nm～2μm。