一种投影屏幕及投影装置的制作方法

1.本技术涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影屏幕及投影装置。


背景技术：

2.在投影显示技术领域，尤其是超短焦激光投影显示领域，为达到较好的亮度及显示效果，投影机一般搭配具有菲涅尔微结构的投影屏幕使用。
3.参阅图1，图1为现有技术中具有菲涅尔微结构的投影屏幕的结构示意图。具有菲涅尔微结构的投影屏幕一般包括层叠设置的表面层101、着色层102、扩散层103、菲涅尔透镜层104以及反射层105。表面层101用于保护投影屏幕。着色层102用于提高投影屏幕的对比度。扩散层103内分布有扩散粒子106，扩散粒子106用于使进入该投影屏幕内的光线沿不同方向扩散。反射层105用于反射进入该投影屏幕内的光线，使光线重新从表面层101射出。
4.如图1所示，投影机107投射的光线在到达上述投影屏幕的表面层101时，光线在表面层101发生折射，进入投影屏幕内部，最终再从表面层101射出至观众108，观众108便能够在投影屏幕上观看到影像。但是，投影机107投射的光线中的一部分会在表面层101发生反射，反射后的这部分光线会在别处(如天花板109)形成较为清晰的影像，从而影响到观众108的观看体验。


技术实现要素：

5.本技术提供一种投影屏幕及投影装置，能够降低光线在投影屏幕的表面层发生反射的比例，使得投影机投射的光线不易在别处形成清晰的影像。
6.为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
7.一方面，本技术实施例提供一种投影屏幕，包括层叠设置的表面层、菲涅尔透镜层以及反射层。表面层远离菲涅尔透镜层一侧的表面上设有多个蛾眼结构。
8.本技术实施例提供的投影屏幕，在其表面层远离菲涅尔透镜层一侧的表面上设有多个蛾眼结构。由于蛾眼结构能够起到增加透射率，减小反射率的作用，因此，光线到达表面层远离菲涅尔透镜层一侧的表面时，会有更多的光线透过表面层，该表面的反射率较低。由此，投影机投射的大部分光线都会透过表面层，最终反射至观众，不易在其它的地方形成影像，使得观众的观看体验提升。此外，因为有更多的光线经过投影屏幕内的菲涅尔透镜层以及反射层后到达观众的眼中，使得投影机投射的光线的利用率更高，投影屏幕的增益更高。
9.在一些实施例中，多个蛾眼结构均匀分布于表面层远离菲涅尔透镜层一侧的表面上。
10.在一些实施例中，多个蛾眼结构间隔设置。
11.在一些实施例中，相邻两个蛾眼结构的间隔为50nm～150nm。
12.在一些实施例中，蛾眼结构的形状包括圆柱状、圆锥状、棱锥状和抛物面状中的至少一种。
13.在一些实施例中，蛾眼结构的形状为圆柱状。
14.在一些实施例中，圆柱状蛾眼结构的直径为30nm～60nm。
15.在一些实施例中，圆柱状蛾眼结构的高度为250nm～350nm。
16.在一些实施例中，多个圆柱状蛾眼结构的高度不同。
17.另一方面，本技术实施例提供一种投影装置，该投影装置包括投影机和上一方面中的任一种投影屏幕。
18.由于本技术提供的投影装置包括上述任一种投影屏幕，因此能够解决与上述投影屏幕相同的技术问题，并达到相同的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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技术的一些实施例，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。
20.图1为现有技术中具有菲涅尔微结构的投影屏幕的结构示意图；
21.图2为本技术实施例提供的投影装置的使用状态示意图；
22.图3为本技术实施例提供的一种投影屏幕的结构示意图；
23.图4为本技术实施例提供的一种设有蛾眼结构的表面层的结构示意图；
24.图5为本技术实施例提供的另一种设有蛾眼结构的表面层的结构示意图；
25.图6为本技术实施例提供的一种反射层的结构示意图；
26.图7为本技术实施例提供的另一种反射层的结构示意图。
27.附图标记：
28.101-表面层；102-着色层；103-扩散层；104-菲涅尔透镜层；105-反射层；106-扩散粒子；107-投影机；108-观众；109-天花板；
29.100-投影装置；1-投影屏幕；11-表面层；111-蛾眼结构；12-菲涅尔透镜层；13-反射层；14-扩散层；15-扩散粒子；16-着色层；2-投影机；21-入射光线；22-出射光线；3-观众。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语、“上”、“下”、“前”、“内”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技术和简化描述，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技术的限制。
32.在本技术实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要
素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
33.在本技术实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本技术实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
34.本技术实施例提供一种投影装置，该投影装置用于投影播放图片、影像等。参阅图2，图2为本技术实施例提供的投影装置100的使用状态示意图。投影装置100包括投影屏幕1和投影机2。投影装置100在使用时，投影机2可以放置在投影屏幕1的前下方，观众3位于投影屏幕1的前方并看向投影屏幕1。投影机2发出的入射光线21照向投影屏幕1，入射光线21经过投影屏幕1的反射后最终形成出射光线22照向观众3，同时在投影屏幕1中成像。
35.投影机2包括激光器，该激光器可以为单色激光器、双色激光器和三色激光器中的一种。其中，三色激光器可发射蓝色激光、红色激光以及绿色激光。三色激光器发射的蓝色激光的波长的范围可设置为430nm-460nm，发射的绿色激光的波长的范围可设置为500nm-540nm，发射的红色激光的波长的范围可设置为610nm-650nm。
36.由于三色激光器具有色彩存真和色域较高的优势，本技术实施例提供的投影机2中的激光器可以选择三色激光器。当然，本技术实施例提供的投影机2中的激光器也可以选择单色激光器或者双色激光器。
37.下面，对该投影装置100中的投影屏幕1做进一步介绍。
38.参阅图3，图3为本技术实施例提供的一种投影屏幕1的结构示意图。投影屏幕1包括层叠设置表面层11、菲涅尔透镜层12以及反射层13。表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上设有多个蛾眼结构111。
39.本技术实施例提供的投影屏幕1，在其表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上设有多个蛾眼结构111。由于蛾眼结构111能够起到增加透射率，减小反射率的作用，因此，光线到达表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面时，会有更多的光线透过表面层11，该表面的反射率较低。由此，投影机2投射的大部分光线(入射光线21)都会透过表面层11，最终反射至观众3，不易在其它的地方形成影像，使得观众3的观看体验提升。此外，因为有更多的光线经过投影屏幕1的菲涅尔透镜层12以及反射层13后到达观众3的眼中，使得投影机2投射的光线的利用率更高，投影屏幕1的增益更高。
40.在一些实施例中，参阅图4和图5，图4为本技术实施例提供的一种设有蛾眼结构111的表面层11的结构示意图，图5为本技术实施例提供的另一种带有蛾眼结构111的表面层11的结构示意图。多个蛾眼结构111均匀分布于表面层11远离菲涅尔透镜层12(图3所示)一侧的表面上。
41.由于蛾眼结构111均匀分布于表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上，表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的整个表面上的各个位置都具有较低的反射率，投影机2投射的光线到达该表面上的各个位置后，都能有较多的光线透过该表面，这些光线经过菲涅尔透镜层12以及反射层13之后，反射到观众3的眼中。通过均匀分布蛾眼结构111来尽可能的提升投影机2投射的光线的利用率，提高投影屏幕1的增益。当然，多个蛾眼结构111也可以随机排布于表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上，也能够起到较好的降低该表面
反射率的效果。
42.在一些实施例中，如图4所示，多个蛾眼结构111间隔设置于表面层11远离菲涅尔透镜层一侧的表面上。由此，使得表面层11的表面上的蛾眼结构111的分布更加分散，制作更加方便。
43.在一些实施例中，相邻两个蛾眼结构111之间的间隔可以为50nm～150nm。例如，间隔可以为50nm、100nm或者150nm。此间隔范围内的蛾眼结构111，具有较好的降低反射率的效果。这里，选择间隔大小为100nm。
44.示例性的，参阅图4，投影屏幕1的表面层11一般为矩形。多个蛾眼结构111可以沿表面层11的长度方向x以及宽度方向y间隔排列。即多个蛾眼结构111沿表面层11的宽度方向y排成多行，每行沿表面层11的长度方向x设有多个蛾眼结构111。其中，沿长度方向x，相邻的两个蛾眼结构111之间的间隔可以为50nm，沿宽度方向y，相邻的两个蛾眼结构111之间的间隔可以为150nm。当然，沿长度方向x的相邻的两个蛾眼结构111之间的间距，与沿宽度方向y的相邻的两个蛾眼结构111之间的间距也可以均为100nm，具体间距可根据实际需求进行设置。
45.在另一些实施例中，如图5所示，相邻的两个蛾眼结构111也可以相互接触。这样，表面层11的表面上的蛾眼结构111较为密集，可以保证该表面具有较低的反射率，保证投影机投射的光线能够较多的透过该表面。
46.在一些实施例中，蛾眼结构111的形状可以包括圆柱状、圆锥状、棱锥状和抛物面状中的至少一种。上述几种不同形状的蛾眼结构111都具有良好的减小反射率的效果，保证投影机2投射的大部分光线能够从表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面透过，进入到投影屏幕1的内部，最终反射到人眼中。
47.需要说明的是，表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上可以分布有多种形状的蛾眼结构111。例如，该表面上可以同时分布有圆柱状和圆锥状的蛾眼结构。当然，表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上也可以分布有单一形状的蛾眼结构111。示例性的，如图3所示，蛾眼结构111的形状可以为圆柱形。由于圆柱形的形状结构更加简单，制作起来更加容易。
48.在一些实施例中，当蛾眼结构111的形状为圆柱状时，蛾眼结构111的直径可以为30nm～60nm。此范围内的蛾眼结构111，能够较大幅度的降低表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧表面的反射率，使得光线不易在该表面发生反射，从而使得投影机2投射的光线不易在别处形成影像。当然，蛾眼结构111的直径也可以为其它取值，小到十几纳米，大到几微米，都能够达到降低反射率的效果，具体数值可根据实际情况进行选择。
49.示例性的，蛾眼结构111的直径可以为30nm、45nm或者60nm，均可以达到较好的降低反射率的效果。此外，表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧的表面上可以同时存在不同直径大小的蛾眼结构111。例如，该表面可以同时存在直径为30nm、45nm以及60nm的蛾眼结构111。在本技术实施例中，蛾眼结构111的直径可以选择50nm。
50.在一些实施例中，圆柱形的蛾眼结构111的高度可以为250nm～350nm。此高度范围内的蛾眼结构111，对于降低表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧表面的反射率的效果较好。其中，示例性的，蛾眼结构111的高度可以为250nm、300nm或者350nm。这里，选择蛾眼结构111的高度为300nm。
51.在一些实施例中，多个蛾眼结构111的高度可以不同。即表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧表面设有高度不同的蛾眼结构111。例如，该表面同时存在高度为250nm、300nm和350nm的蛾眼结构111。
52.由蛾眼结构111减小反射率的原理可知，光线在到达表面层11时，无法辨认出该蛾眼结构111，可等效认为该表面折射率沿厚度方向呈连续变化，进而可以减小折射率急剧变化带来的反射效应(两种介质折射率相差越大，反射率越大)，从而达到降低该表面反射率的效果。通过设置高度不同的蛾眼结构111，使得这种等效折射率变化地更加连续、平滑，从而可以更加有效的降低反射率。
53.本技术实施例提供的投影屏幕1，通过在表面层11远离菲涅尔透镜层12一侧表面设置多个蛾眼结构111，可以使投影机2投射的光线中的95％透过该表面，只有不足5％的光线发生反射。
54.需要说明的是，蛾眼结构111可通过不同的方法制作而成，其制作方法主要分为两类。一种是自下而上的制作方法，例如，利用溶胶工艺、物理气相沉积工艺以及化学气相沉积工艺进行制作。另一种是自上而下的制作方法，例如，利用掩模、刻蚀和生物复制工艺进行制作。其中，掩模技术包括光刻、纳米压印和自组装技术。刻蚀技术包括干法和湿法刻蚀技术，干法刻蚀包括反应离子刻蚀、离子束刻蚀和电感耦合等离子刻蚀。蛾眼结构111选择何种制作方法进行制作，可根据表面层11的材料以及制作条件进行选择。
55.其中，表面层11可以由无影胶(ultraviolet rays，uv)胶固化制成。以表面层11由uv胶材料制成为例，可选择纳米压印技术来制作蛾眼结构111。其制作过程如下，首先，制作带有蛾眼结构111的模具，然后使用带有蛾眼结构111的模具对uv胶进行压印，脱模之后可以得到即可得到带有蛾眼结构111的uv胶，然后再用uv光源灯对uv胶进行固化即可得到带有蛾眼结构111的表面层11。
56.在一些实施例中，参阅图3，投影屏幕1还包括扩散层14，位于表面层11和菲涅尔透镜层12之间，扩散层14内分布有扩散粒子15。进入投影屏幕1内的光线先经过扩散层14，在扩散粒子15的作用下沿各个方向扩散。由于光线进行扩散，使得投影屏幕1的观看视角有所增大。同时，扩散后的光线之间的相干性较弱，降低了光线在投影屏幕1表面的干涉程度，进而减弱投影屏幕1表面出现的散斑的严重程度。其中，扩散粒子15的材质可以为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，pmma)。
57.扩散层14可以由柔性材料制成，例如，扩散层14可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,pet)材料制成。pet材料具有柔性，进而使得扩散层14具有柔性，能够卷曲。当然，扩散层14也可以由其它柔性材料制成，例如，可以由热塑性聚氨酯弹性体橡胶(thermoplastic polyurethanes，tpu)材料制成扩散层14，tpu具有弹性，可实现卷曲。或者，扩散层14还可以苯乙烯系嵌段共聚物(styrenic block copolymers，sbc)柔性材料制成。本技术实施例提供的扩散层14选择使用pet材料制成。
58.基于图3所示的投影屏幕1，扩散层14可作为制作菲涅尔透镜层12的基底。菲涅尔透镜层12也可以由uv胶固化而成，因为uv胶具有弹性，所以使得菲涅尔透镜层12可卷曲。在制作菲涅尔透镜层12时，将uv胶涂布在扩散层14的表面上，然后用专用的模具对菲涅尔透镜层12进行压印，使得菲涅尔透镜层12成型，然后再用uv光源灯对uv胶进行固化，最后脱模即可完成菲涅尔透镜层12的制作。当然，在另一些实施例中，菲涅尔透镜层12也可以由热固
化胶水制成。
59.在一些实施例中，继续参阅图3，投影屏幕1还可以包括着色层16，着色层16位于表面层11和扩散层14之间，着色层16内分布有暗色染料，暗色染料可以吸收外界的环境光，进而增加投影屏幕1的对比度。其中，暗色染料一般为有机染料，可以选用偶氮类染料、酞菁类染料等染料。其中，着色层16可以由甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物(methyl methacrylate-styrene copolymer，ms)材料或者pet材料制成，这里，着色层16选择pet材料制成，使得着色层16具有柔性，可进行卷曲。
60.以图3所示方案为例，对表面层11的制作过程做简单说明。着色层16可作为制作表面层11的基底。表面层11的材料为uv胶，在制作表面层11时，将uv胶涂布在着色层16远离扩散层14的表面上，然后利用带有蛾眼结构的模具对uv胶远离着色层16一侧的表面进行压印，得到带有蛾眼结构111的表面层11，最后用uv光源灯对uv胶进行固化，即可完成表面层11的制作。
61.在一些实施例中，投影屏幕还可以包括基材层(图3中未示出)，基材层位于表面层11和菲涅尔透镜层12之间，基材层可作为投影屏幕的支撑基础。其中，基材层的数量可以为多个，以基材层的数量为两个为例，其中一个基材层位于表面层11和着色层16之间，另一个基材层位于扩散层14和菲涅尔透镜层12之间。其中，靠近表面层11的一个基材层可作为制作表面层11的基底，靠近菲涅尔透镜层12的一个基材层可作为制作菲涅尔透镜层12的基底。
62.其中，基材层的材料可以由柔性材料制成。例如，基材层也可以由pet材料制成。pet具有柔性，使得基材层具有柔性，从而实现该投影屏幕1的卷曲。当然，基材层也可以由其它柔性材料制成，例如，基材层也可以由tpu材料或者sbc材料制成，均可使基材层具有柔性且可卷曲。
63.或者，基材层可以聚氯乙烯、聚丙烯或者聚乙烯材料制成。其中，聚氯乙烯的具有尺寸安定性好、耐候性好以及成本低的优点，并且可以利用增塑剂调整软硬度。聚丙烯聚具有易染色、质地轻、韧性好耐高温和耐化学性好等优点。聚乙烯具有优良的耐低温性能以及化学稳定好的优点，能耐大多数酸碱的侵蚀。
64.在一些实施例中，参阅图6和图7，图6为本技术实施例提供的一种反射层13的结构示意图，图7为本技术实施例提供的另一种反射层13的结构示意图。反射层13可以涂覆在菲涅尔透镜层12的表面上。具体的，在菲涅尔透镜层12制成后，在菲涅尔透镜层12的表面上涂覆反射层13。其中，反射层13的反射材料可以为铝。当然，在其他的一些实施例中，反射层13中的反射材料也可以为银，或者为银和铝的组合物。
65.以反射材料选择铝为例，参阅图6，为了提高投影屏幕1的增益，可以选择粉末状铝粉，采用喷涂印刷或者蒸镀的方式涂覆在菲涅尔透镜层12上。如此一来，因为粉末状铝粉更为细腻，方向性不明显，投影机发出的光线大多能够根据菲涅尔透镜层12的微结构的设置而定向反射出该投影屏幕，不会造成光线四处乱反射，所以使得该投影屏幕的增益较高。
66.当选用铝颗粒作为反射材料时，铝颗粒的直径范围可以为5um～20um。此范围内的铝颗粒，由于直径较小，在形成反射层13后，铝颗粒会形成致密的反射面，光线照射在该反射面时，能够将光线尽可能的进行反射，从而避免光线能量的浪费。同时，在选用铝颗粒作为反射材料时，可以将反射层13做得很薄，从而可以节省铝材料的消耗，节约制作成本。
67.当然，参阅图7，反射层13的反射材料为铝时，也可以选择鳞片状铝粉。采用喷涂印刷的方式将鳞片状铝粉喷涂在菲涅尔透镜层12上。因为鳞片状铝粉的径厚比较大，铝的结合能力较强，不易脱落。其中，鳞片状铝粉的径厚比的范围可为(40:1)至(100:1)之间。
68.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。
69.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。