一种变间距抗光幕布及其制备方法与流程

本发明属于抗光幕布
技术领域：
，具体涉及一种变间距抗光幕布及其制备方法。
背景技术：
：专利us7262911b2公开了一种反射式屏幕(又称抗光幕布)，用于将从投影仪以相对于观看者成一定角度投射的成像光反射到基本上垂直于该反射式屏幕的方向，即观看者的正前部。该反射式屏幕包括具有锯齿外观的基底、以及在该基底的各锯齿的一个边缘上的光吸收层。现有反射式屏幕的基本结构也大抵如此，即在基底表面设有锯齿外观，且锯齿组成直线型、等间距的棱镜结构。常规的抗光幕布，其表面上的棱形呈等间距，当配合激光投影仪使用时，如图1和2所示，由于激光投影仪短距，离幕布距离非常近，投影仪对于幕布的最上方和最下方区域入射投影角度有着极大差异，下方的棱形会对紧邻其的上方棱形产生遮挡，使其反光面无法完全发挥作用等于是无效区域，造成不必要的制造成本。技术实现要素：因此，针对现有技术中反射式屏幕的棱镜结构的棱镜等间距布置时反光面无法完全发挥作用的技术问题，本发明的目的在于提供一种变间距抗光幕布，该变间距抗光幕布中，各区域的棱镜的反光面均可完全发挥作用。本发明的变间距抗光幕布包括基材层以及设于所述基材层外表面上的棱形结构层，其特征在于，所述棱形结构层排布有若干条沿水平方向相互平行的截面为三角形的棱镜；所述棱镜之间的间距(相邻棱镜顶部之间的距离)由下至上逐渐加大；所述棱镜的上侧面为吸光面；所述棱镜的下侧面为反光面，涂覆有反光涂层。较佳的，棱镜的宽度记为l，底部区域的相邻棱镜之间的间距为l-1.2l，中间区域的相邻棱镜之间的间距为1.2l-1.5l，最顶部区域的相邻棱镜之间的间距为1.5l-1.9l。较佳的，棱镜以每10-50条棱形为一组共分为n组，以组为间距变化单位，每组内棱镜之间的间距保持一致；上一组棱镜之间的间距比紧邻下一组棱镜之间的间距增加0.8～1.2l/(n-1)，优选0.9l/(n-1)。较佳的，所述基材层材质为玻璃或塑料。优选可弯折的玻璃或塑料。其中塑料可以采用聚酯树脂(polyesterresin)、聚丙烯酸酯树脂(polyacrylateresin)、聚烯烃树脂(polyolefinresin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonateresin)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethaneresin)、三醋酸纤维素(tac)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(tpu)、聚氨酯(pu)或聚氯乙烯(pvc)等等。较佳的，所述棱形结构层材质为uv树脂(紫外线固化树脂)或热塑型塑料。所述uv树脂选自丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯树脂等可经紫外线照射固化的树脂。较佳的，所述反光涂层为氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、云母、硅石或者其他适用的反光材料。较佳的，所述棱镜的下侧面与所述基材层的夹角α为20°～50°优选35°～45°更优选35°，α角度越小反射至天花板的倒影会越明显；所述棱镜的上侧面与所述基材层的夹角β为45°～90°优选50°～75°更优选75°，β角度越小，幕布上的吸光面积越大，但也会导致反光面面积比例缩小降低亮度。较佳的，所述基材层厚度为20-1000μm；所述棱形结构层的厚度为20-500μm；反光涂层的厚度为0.1-20μm优选10～20μm。关于所述棱镜的上侧面，本发明的一些较佳实施例中，所述棱镜的上侧面涂覆有吸光涂层。较佳的，所述吸光涂层材质可选用碳黑、铁黑或黑尖晶石等黑色吸光材料。较佳的，所述吸光涂层的厚度为1-20μm。关于所述棱镜的上侧面，本发明的另一些较佳实施例中，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，作为第一道吸光机制，可有效吸收来自环境的光线，即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。进一步的，所述棱形结构层中均匀分布有黑色粒子。较佳的，所述黑色粒子为碳黑、铁黑或黑尖晶石，所述黑色粒子占所述棱形结构层总重的0.1％～2％。加入的所述黑色粒子作为第二道吸光机制，可以吸收进入棱镜表面粗糙化微结构的环境光，进一步强化吸光效果。更进一步的，所述基材层背面涂覆有黑色吸光层。背面的所述黑色吸光层作为第三道吸光机制，可以吸收透过所述棱形结构层的环境光，更进一步地强化吸光效果。较佳的，所述棱镜的上侧面的表面粗糙度rz值(粗糙度轮廓最大峰高和最大谷深之和)为1μm～7μm。本发明的目的还在于提供一种制备所述的变间距抗光幕布的方法，其特征在于，包括步骤：a)通过硬模及软膜工艺制作棱形结构层：将uv树脂涂布在基材正面，采用表面具有条纹微结构的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配uv固化成型技术，将基材层上的uv树脂压印固化形成表面粗糙的棱形结构层；或者将热塑型塑料涂布在基材正面，采用表面具有条纹微结构的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配热压冷却固化成型技术，将基材层上的热塑型塑料压印固化形成表面粗糙的棱形结构层；其中所述模具辊上的条纹之间的间距逐渐变化；b)光学处理：对棱形结构层的下侧面涂覆反光材料。所述步骤a中，表面具有条纹微结构的模具辊可采用精密车床加工技术制作，通常使用滚筒压印(rollerimprint)与纳米转印(nanoimprintinglithography)技术，其原理是利用超精密加工技术，例如以成形单晶钻石刀加工多条刀纹在滚筒模具的金属镀层上以形成具有条纹微结构的模具辊。所述步骤a中，棱形结构层的固化成形采用光固化或热压冷却形成结构。采用光固化时，uv树脂辊压时通过紫外线照射即可固化成形。采用热压冷却时，将热塑型塑料加热后涂布，辊压过程中逐步冷却后成型。可采用冷却辊进行冷却。所述步骤a中，表面具有条纹微结构的模具辊还可预先进行表面粗糙化处理，具体可通过电镀工艺在其表面电镀雾镍层，使其表面产生不规则尖劈状微结构；或是对其进行喷砂作业，通过玻璃砂撞击其表面形成不规则凹洞。使用经表面粗糙化处理的模具辊进行压印成型的棱形结构层可形成吸光的粗糙化微结构。较佳的，步骤b中，涂覆反光材料时，可采用涂布、喷涂、溅镀等方式。需要注意的是，当棱形结构层表面具有粗糙化微结构时，涂覆反光材料的厚度应在10μm以上，以确保反光材料将粗糙化结构覆盖并保持平整性。当棱形结构层表面不具有粗糙化微结构时，可在棱镜的上侧面涂覆吸光材料来满足吸光功能的需要，涂覆吸光材料的步骤可排在步骤b后面。当然，也可在步骤a之前，在uv树脂和热塑型塑料中混入黑色粒子，压印成型的棱形结构层本身也将具有吸光功能。本发明具有以下有益效果：1、本发明的变间距抗光幕布根据激光投影仪短距投影的特征，对棱形结构层在幕布的纵向上进行间距调节，间距由下至上逐渐加大，可有效避免下方的棱镜遮挡紧邻其的上方棱镜，使各棱镜的反光面可完全发挥作用。本发明变间距的结构设计不仅节省了棱形结构层的原材料，降低制造成本，而且在维持相同反射面积的前提下，另一方面可增加吸光的区域，所以可额外增加环境光的吸收率，减轻环境光的干扰增加对比度，进而提升对比度。2、本发明的一些较佳实施例中，所述棱镜的上侧面具有吸光的粗糙化微结构，作为第一道吸光机制，可有效吸收来自环境的光线，即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。3、本发明的一些较佳实施例中，所述棱形结构层中均匀分布有黑色粒子，所述基材层背面涂覆有黑色吸光层。其中加入的所述黑色粒子作为第二道吸光机制，可以吸收进入棱镜表面粗糙化微结构的环境光，进一步强化吸光效果。而背面的所述黑色吸光层作为第三道吸光机制，可以吸收透过所述棱形结构层的环境光，更进一步地强化吸光效果。该较佳实施例的抗光幕布包括表面的粗糙化微结构、内部的黑色粒子以及背面的黑色吸光层共具有三道吸光机制，对环境光具有优异的吸收效果，进而可有效避免环境光对成像光的干涉现象，有效提升客户观赏的视觉感官。4、本发明制备所述的抗光幕布的方法中，棱形结构层是通过硬模及软膜工艺来进行的，将待固化之丙烯酸酯树脂涂布在基材上，搭配滚压成形技术，将模具辊上的刀纹(或称微结构图案)转写在底面层上，进而固化形成具有特点光学作用的棱形结构层，工艺过程简便高效，可有效降低生产成本。附图说明图1为现有普通抗光幕布的结构示意图；图2为现有普通抗光幕布的投影反射示意图；图3为本发明变间距抗光幕布的竖向变间距示意图；图4为本发明实施例1～6变间距抗光幕布的局部结构示意图；图5为本发明实施例1～6变间距抗光幕布的制备工艺示意图；图6为本发明实施例7～8变间距抗光幕布的局部结构示意图；图7为本发明实施例7～8中粗糙化微结构的吸光示意图；图8为本发明实施例7～8变间距抗光幕布的制备工艺示意图。附图标记基材层1，棱形结构层2，反光涂层21，吸光涂层22，粗糙化微结构23，黑色粒子24，黑色吸光层3。具体实施方式以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。图3所示为本发明一些较佳实施例的变间距抗光幕布的侧视结构示意图，其包括基材层1以及设于基材层1外表面上的棱形结构层2。棱形结构层2排布有若干条沿水平方向相互平行的截面为三角形的棱镜，棱镜之间的间距由下至上逐渐加大。各棱镜的下侧面为反光面，涂覆有反光涂层21。各棱镜的上侧面以及各棱镜之间的竖直平面为吸光面，吸光面可涂覆吸光涂层或者制成吸光的粗糙化微结构。关于各层结构的尺寸：较佳的，以棱镜的宽度(即上沿与下沿之间的距离)记为l，底部区域的相邻棱镜之间的间距l1为l-1.2l，中间区域的相邻棱镜之间的间距l2为1.2l-1.5l，最顶部区域的相邻棱镜之间的间距l3为1.5l-1.9l。进一步的，由于棱形结构层2上的棱镜的宽度一般在1mm以下，如果每条棱镜之间的间距都采用变间距的方式去制造，会增加生产模具的制造难度；为了提高生产的可行性，可以每10-50条棱镜为一组共分为n组，以组为间距变化单位，将间距逐渐加大；每组内棱镜之间的间距保持一致；上一组棱镜之间的间距比紧邻下一组棱镜之间的间距增加0.8～1.2l/(n-1)优选0.9l/(n-1)。较佳的，棱镜的下侧面与基材层1的夹角α为20°～50°优选35°～45°更优选35°，α角度越小反射至天花板的倒影会越明显；棱镜的上侧面与基材层1的夹角β为45°～90°优选50°～75°更优选75°，β角度越小，幕布上的吸光面积越大，但也会导致反光面面积比例缩小降低亮度。较佳的，基材层1厚度d1为20-1000μm；棱形结构层2的厚度d2为20-500μm；反光涂层的厚度为0.1-20μm优选10～20μm。α、β、d1、d2标记见图4。关于各层结构的材质：较佳的，基材层1材质为玻璃或塑料。优选可弯折的玻璃或塑料。其中塑料可以采用聚酯树脂(polyesterresin)、聚丙烯酸酯树脂(polyacrylateresin)、聚烯烃树脂(polyolefinresin)、聚碳酸酯树脂(polycarbonateresin)、聚氨基甲酸酯树脂(polyurethaneresin)、三醋酸纤维素(tac)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(tpu)、聚氨酯(pu)或聚氯乙烯(pvc)等等。较佳的，棱形结构层2材质为uv树脂(紫外线固化树脂)或热塑型塑料。uv树脂选自丙烯酸酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂和聚酯丙烯酸酯树脂等可经紫外线照射固化的树脂。较佳的，反光涂层21为氧化钛、氧化锌、氧化锆、氧化铝、硫酸钡、云母、硅石或者其他适用的反光材料。实施例1～6图4示出了本发明较佳的实施例1～6的变间距抗光幕布的局部结构侧视示意图，棱形结构层2的吸光面涂覆有吸光涂层22。表1示出了实施例1～6的变间距抗光幕布的相关参数。表1实施例1～6的抗光幕布的相关参数本发明实施例1～6的变间距抗光幕布的制备过程如图5所示，步骤如下：a)通过硬模及软膜工艺制作棱形结构层：将uv树脂涂布在基材正面，采用表面具有条纹微结构的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配uv固化成型技术，将基材层上的uv树脂压印固化形成棱形结构层；或者将热塑型塑料涂布在基材正面，采用表面具有条纹微结构的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配热压冷却固化成型技术，将基材层上的热塑型塑料压印固化形成棱形结构层；其中所述模具辊上的条纹之间的间距逐渐变化；b)光学处理：对棱形结构层的下侧面涂覆反光材料，上侧面涂覆吸光材料。步骤a中，表面具有条纹微结构的模具辊可采用精密车床加工技术制作，通常使用滚筒压印(rollerimprint)与纳米转印(nanoimprintinglithography)技术，其原理是利用超精密加工技术，例如以成形单晶钻石刀加工多条刀纹在滚筒模具的金属镀层上以形成具有条纹微结构的模具辊。由于棱镜之间的间距由下至上逐渐加大，对应需要的模具辊表面的微结构条纹之间的间距也是逐渐加大的，因此需在制作模具辊前设定cnc车削参数。步骤a中，棱形结构层的固化成形采用光固化或热压冷却形成结构。采用光固化时，uv树脂辊压时通过紫外线照射即可固化成形。采用热压冷却时，将热塑型塑料加热后涂布，辊压过程中逐步冷却后成型。可采用冷却辊进行冷却。步骤b中，涂覆反光材料和吸光材料时，可采用涂布、喷涂、溅镀等方式。性能测试结果将本发明的实施例1～6的变间距抗光幕布作为前投屏幕，进行视觉性能测试，同时以市售的抗光幕布supernovatmsts(dnp)和cbsp(和诠科技)作为对比。测试指标包括亮度均匀性、增益值、对比度和半视角等，结果如表2所示。其中各项测试指标的测量计算方法如下：亮度均匀性[％]＝(亮度min/亮度max)×100其中，亮度min是在分割成九份的区域中测量到的亮度中的亮度最小值。亮度max是在分割成九份的区域中测量到的亮度中的亮度最大值。对比度＝亮室白影像辉度/亮室黑影像辉度增益值＝π×(暗室白影像辉度(nit)/投影机照度(lux))其中，亮室白影像辉度是指在有环境光灯源下投影机投影100％全白图案到反射型屏幕所量测到的中心辉度。亮室黑影像辉度是指在有环境光灯源下投影机投影100％全黑图案到反射型屏幕所量测到的中心辉度。暗室白影像辉度是指在无环境光灯源下投影机投影100％全白图案到反射型屏幕所量测到的中心辉度。投影机照度是指无环境光灯源下投影机光源所量测到的照度值。半视角是指增益值为一半值时所对应的角度，关系到观赏视角范围宽窄。表2本发明实施例1～6的变间距抗光幕布的性能测试结果亮度均匀性增益值对比度半视角supernovatmsts89％0.953930°cbsp80％0.372280°实施例184％0.562470°实施例285％0.492170°实施例385％0.532270°实施例483％0.612670°实施例582％0.331575°实施例685％0.351970°由表2可知，本发明实施例1～6相比于supernovatmsts，具有更加宽的半视角；而相比于cbsp，实施例1～4具有更加优异的增益值，其对比度亦有不错表现，可见本发明实施例1～4相比于现有市售的产品具有更佳的综合性能，具有更加广阔的应用前景。实施例7～8图6示出了本发明较佳的实施例7～8的变间距抗光幕布的局部结构示意图，棱形结构层2的吸光面制成吸光的粗糙化微结构23，棱形结构层2中还均匀分布有黑色粒子24，基材层1背面涂覆有黑色吸光层3。棱形结构层2吸光面的表面粗糙度rz值(粗糙度轮廓最大峰高和最大谷深之和)为1μm～7μm。吸光面的粗糙化微结构，作为第一道吸光机制，如图7所示，可有效吸收来自环境的光线，即使不涂覆吸光材料，也能减少来自环境的反射光线避免影响下侧面反射的成像光，因此在制作时，棱镜结构表面只需在下侧面一次涂覆反光涂层即可，省去了上侧面吸光涂层的涂覆工序，可大大提高生产效率，有效降低生产成本。棱形结构层2中的黑色粒子24为碳黑、铁黑或黑尖晶石(实施例7～8和对比例1～2均选用碳黑)，黑色粒子占棱形结构层总重的0.1％～2％。黑色粒子24作为第二道吸光机制，可以吸收进入棱镜表面粗糙化微结构的环境光，进一步强化吸光效果。基材层1背面的黑色吸光层3作为第三道吸光机制，可以吸收透过棱形结构层的环境光，更进一步地强化吸光效果。表3示出了本发明较佳的实施例7～8的变间距抗光幕布，以及对比例1～2等间距抗光幕布的相关参数。表3对比例1～2和实施例7～8的抗光幕布的相关参数本发明较佳实施例7～8的变间距抗光幕布以及对比例1～2的制备过程如图8所示，步骤如下：a)模具辊的表面粗糙化：对车削后表面具有条纹微结构的模具辊，通过电镀工艺在其表面电镀雾镍层，使其表面产生不规则尖劈状微结构；b)通过硬模及软膜工艺制作光学棱镜阵列：将预先均匀混有黑色粒子的uv树脂涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配uv固化成型技术，将基材层上的uv树脂压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列；c)光学处理：对光学棱镜阵列的下侧面涂覆反光材料，确保反光材料将粗糙化结构覆盖并保持平整性；d)背面涂黑：经步骤c光学处理后，将基材的背面涂黑(该步骤图中已省略)。其中，实施例7～8和对比例1～2的步骤a中，棱形结构层均采用表面经镀镍粗糙化处理的模具辊压印成型，棱形结构层中同时添加有不同重量百分含量的黑色粒子。区别在于，实施例7～8所采用的模具辊的表面微条纹是变间距的；对比例1～2采用的模具辊的表面微条纹是等间距的。由于棱镜之间的间距由下至上逐渐加大，对应需要的模具辊表面的微结构条纹之间的间距也是逐渐加大的，因此需在制作模具辊前设定cnc车削参数。另外，步骤a中，关于表面具有条纹微结构的模具辊，可采用精密车床加工技术制作，通常使用滚筒压印(rollerimprint)与纳米转印(nanoimprintinglithography)技术，其原理是利用超精密加工技术，例如以成形单晶钻石刀加工多条刀纹在滚筒模具的金属镀层上以形成具有条纹微结构的模具辊。步骤a中，具有条纹微结构的模具辊的表面粗糙化还可采用喷砂作业实现，通过玻璃砂撞击模具辊表面形成不规则凹洞。步骤b也可通过热塑成型工艺完成，具体为：将预先均匀混有黑色粒子的热塑型塑料涂布在基材正面，采用经步骤a表面粗糙化的模具辊进行辊压，辊压过程中搭配热压冷却固化成型技术，将基材层上的热塑型塑料压印固化形成表面粗糙的光学棱镜阵列。性能测试结果将对比例1～2和本发明的实施例7～8的抗光幕布作为前投屏幕，进行视觉性能测试，结果如表4所示。表4对比例1～2和实施例7～8抗光幕布的性能测试结果由表4可知，相比于对比例1的抗光幕布，本发明实施例7和实施例8的变间距抗光幕布的对比度得到明显的提升。而相比于对比例2，在添加相同量的炭黑的情况下，本发明实施例7的变间距抗光幕布的对比度得到提升的同时，增益值並不会因为变间距结构而降低。综上，本发明的变间距抗光幕布根据激光投影仪短距投影的特征，对棱形结构层在幕布的纵向上进行间距调节，间距由下至上逐渐加大，可有效避免下方的棱镜遮挡紧邻其的上方棱镜，使各棱镜的反光面可完全发挥作用。本发明变间距的结构设计不仅节省了棱形结构层的原材料，降低制造成本，而且在维持相同反射面积的前提下，另一方面可增加吸光的区域，所以可额外增加环境光的吸收率，减轻环境光的干扰增加对比度，进而提升对比度。以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。当前第1页12