WO2021013189A1

WO2021013189A1 - 投影屏幕及其制备方法

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Publication number: WO2021013189A1
Application number: PCT/CN2020/103568
Authority: WO
Inventors: 张红秀; 王杰; 胡飞; 李屹
Original assignee: 深圳光峰科技股份有限公司
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2021-01-28
Also published as: CN112363365A

Abstract

一种投影屏幕及其制备方法，投影屏幕用于将投影光线反射至观看者的视场范围内，投影屏幕包含相互贴合的扩散层（100）和微结构层（200），微结构层（200）由热缩膜经收缩制备而成，热缩膜收缩前表面形成有微结构（210）。本发明通过选用热缩膜作为投影屏幕的原材料，可以制备出一体化的、毫米级的微结构（210），加工过程简单，且易于涂布涂层，之后利用热缩膜受热收缩的特性得到带有涂层的、微米级的微结构（210），在保证了产品精度及质量的同时，简化了生产工艺，降低了成本。

Description

投影屏幕及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种投影屏幕及其制备方法，属于投影屏幕制造技术领域。

背景技术

近年来开发出的短焦大屏投影系统，能够在投影仪和屏幕之间距离仅为50cm的情况下，实现超过100寸大屏幕投影。为了避免环境光的干扰，该投影系统需要配置抗光幕。

目前抗光幕主要有两种结构，一种是在屏幕上设置棱柱结构，并通过选择性涂覆形成的黑栅幕，这种横向结构的幕布能抵抗房顶方向的环境光，然而其水平方向视角过大，增益低。另一种为菲涅尔屏幕，其克服了黑栅幕只能抵抗顶部光和增益低的问题，且设置有反射层的菲涅尔屏幕的光学效果更好。

由于上述抗光幕屏幕的微结构通常在100μm以下，其加工难度大、成本高，微结构上反射层的制备则更加困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种投影屏幕及其制备方法，通过选用热缩膜作为投影屏幕的原材料，可以制备出一体化的、毫米级的微结构，其尺寸为正常微结构的10倍，加工过程简单，且易于涂布涂层，之后利用热缩膜受热收缩的特性得到带有涂层的、微米级的微结构，在保证了产品精度及质量的同时，简化了生产工艺，降低了成本。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

本发明提供一种投影屏幕，用于将投影光线反射至观看者的视场范围内，所述投影屏幕包含相互贴合的扩散层和微结构层，所述微结构层由热缩膜经收缩制备而成，所述热缩膜收缩前表面形成有微结构。

优选地，所述微结构为棱柱结构或者菲涅尔结构。

优选地，所述热缩膜的材质为聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或者聚烯烃。

为了保证热缩膜在热缩过程中均匀收缩，所述热缩膜各向同性。

优选地，所述微结构层为透明微结构层，所述透明微结构层上设有吸光层和反射层。

优选地，所述微结构层为吸光微结构层，所述吸光微结构层上设有反射层。

优选地，所述微结构层为反射微结构层，所述反射微结构层上设有吸光层。

为了避免在热缩过程中，由于涂料和热缩膜的收缩率不同带来如涂料出现断裂、褶皱甚至脱层的问题，所述反射层包含与所述热缩膜收缩率相同的树脂。或者，所述吸光层包含与所述热缩膜收缩率相同的树脂。

本发明还提供一种投影屏幕的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：

S1：加工出设置有放大后的微结构的热缩膜；

S2：在放大后的微结构上涂布吸光层和/或反射层；

S3：加热所述热缩膜，使其收缩；

S4：在所述热缩膜没有微结构的一侧设置扩散层。

综上所述，本发明通过选用热缩膜作为投影屏幕的原材料，可以制备出一体化的、毫米级的微结构，其尺寸为正常微结构的10倍，加工过程简单，且易于涂布涂层，之后利用热缩膜受热收缩的特性得到带有涂层的、微米级的微结构，在保证了产品精度及质量的同时，简化了生产工艺，降低了成本。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明投影屏幕的平面示意图；

图2为本发明投影屏幕的剖视图。

具体实施方式

本发明提供一种投影屏幕，用于将投影光线反射至观看者的视场范围内。所述投影屏幕包含相互贴合的扩散层100和微结构层200。

所述扩散层100用于增大出射光线的发散角，其可以由体散射薄膜、不规则表面散射薄膜和规则表面微透镜阵列薄膜中的一者形成的；或者通过层叠体散射薄膜、不规则表面散射薄膜和规则表面微透镜阵列薄膜中的至少一者而形成。具体地，所述体散射薄膜设置有体散射粒子，可以使用精密光学涂布设备得到有扩散粒子的体散射薄膜。该体扩散粒子例如为二氧化硅、二氧化钛颗粒等无机颗粒或者丙烯酸树脂、环氧系树脂颗粒等有机颗粒。不规则表面散射薄膜和规则表面微透镜阵列薄膜的表面具有粗糙结构，可以通过卷对卷的压印工艺而获得，其扩散角度的大小与薄膜中粗糙结构的疏密、尺寸大小成反比，即粗糙结构尺寸越大，扩散角度越小，粗糙结构越稀疏，扩散角度越小。

所述微结构层200远离所述扩散层100的一侧上设有微结构210，当所述投影屏幕为黑栅幕时，所述微结构210为黑栅幕表面的棱柱结构，如多个相互平行的棱柱共同组成的锯齿状结构，具体地，上述棱柱结构的排列朝向一致，即任意两个棱柱结构起相同作用的表面是相互平行的。当所述投影屏幕为菲涅尔屏幕时，所述微结构210为菲涅尔屏幕表面的菲涅尔结构。需要说明的是，本发明并不限制菲涅尔结构的具体类型，例如，其可以为线性菲涅尔结构、弧形菲涅尔结构(环状菲涅尔结构的一部分)等。本发明以投影屏幕为菲涅尔屏幕进行说明。

图1为本发明投影屏幕的平面示意图；图2为本发明投影屏幕的剖视图。如图1和图2所示，本发明所述的菲涅尔透镜结构由多个同心的环形构成，所述环形的截面包含相交的第一平面和第二平面。

由于菲涅尔透镜结构的尺寸较小，而又需要较高的精度来保证其光学效果，加工制备较为困难，在成型的菲涅尔透镜结构上准确涂覆涂层的难度也很大。

为解决上述问题，本发明微结构层200选用热缩膜来制备。热缩膜经吹胀法或者挤出法使聚合物在玻璃化温度到熔融温度之间的高弹态下进行拉伸，冷却后成制品，这种材料具有记忆功能，在受热时能将拉伸时的能量释放出来，使其收缩。所述热缩膜的材质包括但不限于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚烯烃(POF)等。

本发明首先在热缩膜上加工出所需的放大后的微结构210，之后利用热缩膜受热收缩的特性，使热缩膜收缩至合适的大小，从而得到所需的微结构210。换句话说，本发明通过在毫米级的微结构210上进行生产加工，之后再收缩得到微米级的微结构210，在简化了生产难度的同时保证了产品的精度。

定义热缩膜的收缩率T为

其中，L ₁为热缩膜收缩前的长度，L ₂为热缩膜收缩后的长度。PE的收缩率为30％-90％，PP的收缩率为50％-80％，PVC的收缩率30％-85％，改性PET的收缩率30％-80％。具体地，收缩率为90％即为受热后热缩膜可收缩至原来的1/10，面积可缩小至原来的1/100。

例如，当需要制备菲涅尔透镜结构时，选用收缩率为90％的PE热缩膜做基材，在PE热缩膜上加工出周期宽度d为1mm-5mm、高度h为0.1mm-3mm的菲涅尔透镜结构。之后进行热缩，以得到周期宽度d为100μm-500μm、高度h为10μm-300μm的可以制备菲涅尔屏幕的菲涅尔透镜结构。

本发明并不限定微结构210的具体形状，本领域技术人员可以根据实际需要，如热缩膜的收缩率、投影屏幕的尺寸、投影机的位置等因素，设计不同的周期宽度d、高度h、第一平面和第二平面之间的夹角β以及第一平面与热缩膜所在平面之间的夹角α。

放大后的微结构210由于其尺寸较大，加工较为简便，其可以通过挤塑、转印等方式进行加工。如压印、滚印等。

为确保最终得到的微结构210能够用于制备投影屏幕，需要保证热缩膜在热缩过程中均匀收缩，即微结构210的角度、尺寸比例不变，优选各向同性的热缩膜，该热缩膜是树脂在高弹态下被拉伸后形成的，具有记忆效应，而且它是被均匀拉伸的，即使受热不均也可以保证其收缩的一致性。

进一步地，所述微结构层200可以为透明微结构层、吸光微结构层或者反射微结构层。所述吸光微结构层可以选用掺有黑色材料的热缩膜制备，所述黑色材料可以为有机颜料(例如苯胺黑等偶氮类颜料)及无机颜料(例如炭黑、灯黑、石墨、铁黑等)。所述反射微结构层可以选用掺有反射材料的热缩膜制备，所述反射材料可以为铝片、铝粉、银粉等金属反射材料或氧化铝、硫酸钡等无机白色散射粒子。

为了实现投影屏幕的抗光效果，当所述微结构层为透明微结构层时，需要在所述透明微结构层上设置吸光层211和反射层212。类似的，当所述微结构层为吸光微结构层时，由于所述吸光微结构层自身具有吸光功能，仅需在所述吸光微结构层上设置反射层即可(图中未示出)。当所述微结构层为反射微结构层时，由于所述反射微结构层自身具有反射功能，仅需在所述反射微结构层上设置吸光层即可(图中未示出)。

由于本发明放大后的微结构210尺寸较大，在放大后的微结构210上涂布吸光层和/或反射层时，能够准确的将涂料(吸光涂料、反射涂料)涂布在合适的位置。

为了避免在热缩过程中，由于涂料和热缩膜的收缩率不同带来的问题，如涂料出现断裂、褶皱甚至脱层等现象，优选地，所述涂料中的树脂为与热缩膜收缩率相同的材料。涂料干燥后，黑色材料或反射材料分散在树脂体系中，由于树脂选用和热缩膜相同参数的树脂，可保证产生相同的收缩行为。

例如，所述反射涂料包含铝银浆、与热缩膜收缩率相同的树脂、溶剂、流平剂/分散剂、消泡剂等，其中所述铝银浆还可以用氧化铝、硫酸钡等无机颜料或有机颜料代替；所述吸光涂料包含苯胺黑以及与热缩膜收缩率相同的树脂，所述苯胺黑还可以用炭黑、石墨等代替。本发明并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际需要调整吸光涂料和反射涂料中的组分，只要保证其收缩率与热缩膜相同即可。

需要补充的是，在吸光涂料以及反射涂料在热缩过程中，铝银浆或苯胺黑等若发生堆积，会导致吸光层和反射层表面不平整，影响其光学效果，本发明可以通过调整吸光涂料、反射涂料中的固含量解决上述问题。

本发明还提供一种上述投影屏幕的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：

S1：加工出设置有放大后的微结构的热缩膜；

S2：在放大后的微结构上涂布吸光层和/或反射层；

S3：加热所述热缩膜，使其收缩；

S4：在所述热缩膜没有微结构的一侧设置扩散层。

下面结合具体实施例来描述本发明投影屏幕的结构及制备方法。

实施例一

在本实施例中，热缩膜的材质选用横向和纵向收缩率均为90％的各向同性聚乙烯(PE)，其厚度为0.1mm-2mm，且不含黑色材料以及反射材料。该PE热缩膜在受热后每个方向均收缩至原来的1/10。

首先，在聚乙烯挤出成型时选用带有菲涅尔透镜结构的辊，从而形成带有放大后的菲涅尔透镜结构的PE热缩膜。

本实施例中，反射涂料包含：铝银浆、与PE热缩膜收缩率相同的树脂、溶剂、流平剂/分散剂、消泡剂。具体地，所述树脂选用固含量为100％、与PE热缩膜材质相同的树脂，加入溶剂将其固含量配置为4％-20％，并加入铝银浆等其它组分，得到固含量4％的反射涂料。吸光涂料包含苯胺黑以及与PE热缩膜收缩率相同的树脂。

选择性涂布反射涂料和吸光涂料，具体地，将喷枪放在投影屏幕正常使用时投影机的位置，使反射涂料被涂布在微结构中被投影光线照射的区域。将吸光涂料涂布在微结构上没有涂布反射涂料的位置。

本实施例中，反射涂料喷涂后的膜厚为5μm-10μm，结合反射涂料的固含量被配置为4％，此时反射涂料的遮盖力仅为10-30，即铝银粉在膜层中并没有完全连接，之后即使膜层收缩，也不会产生颗粒挤压，吸光涂料与之类似，在此不再赘述。

涂布吸光涂料和反射涂料后，将其放入温度为60℃的熟化室，即高温房，烘干0.5小时，或者，也可以在室温下进行1-2小时的自然干燥；之后放入提前预热的80℃-120℃的烘箱，使PE热缩膜及其上的涂料收缩。需要补充的是，热缩膜收缩的工艺参数可以根据原料的不同进行调整，本发明并不限制。

最后在所述PE热缩膜没有微结构的一侧粘贴扩散层，得到完整的投影屏幕。

实施例二

为了简化生产工艺，本实施例与实施例一相比，不同之处在于热缩膜的材质选用添加有黑色材料、厚度为0.1mm-2mm、横向和纵向收缩率均为90％的各向同性聚乙烯(PE)。该PE热缩膜在受热后每个方向均收缩至原来的1/10。

由于本实施例中PE热缩膜自身可以作为吸光层，因此，仅需涂布反射涂料便可，与实施例一相比，其工艺更为简单，便于操作生产。本实施例中投影屏幕的反射涂料包含：铝银浆、与PE热缩膜收缩率相同的树脂、溶剂、流平剂/分散剂、消泡剂。具体地，所述树脂选用固含量为100％、与PE热缩膜材质相同的树脂，加入溶剂将其固含量配置为4％-20％，并加入铝银浆等其它组分，得到固含量4％的反射涂料。

选择性涂布反射涂料，具体地，将喷枪放在投影屏幕正常使用时投影机的位置，使反射涂料被涂布在微结构中被投影光线照射的区域。

本实施例中，反射涂料喷涂后的膜厚为5μm-10μm，结合反射涂料的固含量被配置为4％，此时反射涂料的遮盖力仅为10-30，即铝银粉在膜层中并没有完全连接，之后即使膜层收缩，也不会产生颗粒挤压。

涂布反射涂料后，将其放入温度为60℃的熟化室，即高温房，烘干0.5小时，或者，也可以在室温下进行1-2小时的自然干燥；之后放入提前预热的80℃-120℃的烘箱，使PE热缩膜及其上的反射涂料收缩。

综上所述，本发明提供一种投影屏幕及其制备方法，通过选用热缩膜作为投影屏幕的原材料，可以制备出一体化的、毫米级的微结构，其尺寸为正常微结构的10倍，加工过程简单，且易于涂布涂层，之后利用热缩膜受热收缩的特性得到带有涂层的、微米级的微结构，在保证了产品精度及质量的同时，简化了生产工艺，降低了成本。

Claims

一种投影屏幕，用于将投影光线反射至观看者的视场范围内，所述投影屏幕包含相互贴合的扩散层和微结构层，其特征在于，所述微结构层由热缩膜经收缩制备而成，所述热缩膜收缩前表面形成有微结构。
如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述微结构为棱柱结构或者菲涅尔结构。
如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述热缩膜的材质为聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或者聚烯烃。
如权利要求3所述的投影屏幕，其特征在于，所述热缩膜各向同性。
如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述微结构层为透明微结构层，所述透明微结构层上设有吸光层和反射层。
如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述微结构层为吸光微结构层，所述吸光微结构层上设有反射层。
如权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述微结构层为反射微结构层，所述反射微结构层上设有吸光层。
如权利要求5或6所述的投影屏幕，其特征在于，所述反射层包含与所述热缩膜收缩率相同的树脂。
如权利要求5或7所述的投影屏幕，其特征在于，所述吸光层包含与所述热缩膜收缩率相同的树脂。
一种投影屏幕的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：

S1：加工出设置有放大后的微结构的热缩膜；

S2：在放大后的微结构上涂布吸光层和/或反射层；

S3：加热所述热缩膜，使其收缩；

S4：在所述热缩膜没有微结构的一侧设置扩散层。