一种投影屏幕、图像显示系统及锥形辊技术方案

本发明专利技术公开一种投影屏幕、图像显示系统及锥形辊，属于投影显示领域，投影屏幕上设置有菲涅尔透镜层，菲涅尔透镜层包括在投影屏幕平面同向排列的截面呈锯齿状的若干菲涅尔透镜单元，菲涅尔透镜单元包括第一面，第一面上设置有反光材料，反光材料与第一面形成粗糙反射界面，粗糙反射界面用于精确控制投影光线的传输方向；粗糙反射界面的平均粗糙度为0.1μm以上、1μm以下；在屏幕厚度方向对粗糙反射界面进行采样，并对获得的各采样点的高度数据进行基准面倾斜校正，粗糙反射界面上采样点微观形貌的法线与粗糙反射界面的基准平面的法线的夹角α在0

【技术实现步骤摘要】
一种投影屏幕、图像显示系统及锥形辊


[0001]本专利技术属于投影显示领域，涉及一种投影屏幕、图像显示系统及锥形辊。

技术介绍

[0002]投影图像显示系统中需要有投影机和投影屏幕，投影屏幕的作用是将投影机发出的图像光进行成像和对投影图像光强进行重新分布，常见的投影屏幕是将光学结构设置为光滑面，在投影屏幕上增加扩散结构层来对图像光强进行分布，又或者是将光学结构面制作成毛面来对图像光强进行分布。当光学结构为光滑面时，由于光学结构对投影光线只产生镜面反射，所以投影光线的出射方向不均匀，会导致投影屏幕的能量分布不均匀，光能利用效率较低；而当光学结构为毛面时，毛面的作用是往各个方向相对均匀的扩散投影光线，而实际使用投影屏幕观看时，人们只需要投影光线被扩散到观看范围即可，无需投影光线往各个方向扩散，这些经过毛面往各个方向扩散的投影光线，会在屏幕结构层内形成大量的入射角较大的投影光线，这些投影光线会在投影屏幕结构层内发生多次全反射被损失和被着色层多次吸收损失，造成投影屏幕的亮度降低，投影光能利用效率低，光能损耗高。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种投影屏幕，通过精确设置菲涅尔透镜单元上粗糙反射界面的粗糙结构的形貌特征，精确控制经菲涅尔透镜单元出射的投影光线的传输方向，极大地减少在投影屏幕结构层内发生全反射的投影光线数量和反射次数，减少了投影光线多次反射被屏幕结构层吸收的数量，提升了投影屏幕的亮度、光能利用率并降低了光能损耗。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]一种投影屏幕，投影屏幕上设置有用于控制投影光线传输方向的菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括在投影屏幕平面同向排列的截面呈锯齿状的若干菲涅尔透镜单元，所述菲涅尔透镜单元包括用于控制投影光线传输方向的第一面，所述第一面上设置有反光材料，所述反光材料与所述第一面形成粗糙反射界面，所述粗糙反射界面用于精确控制投影光线的传输方向；
[0006]所述粗糙反射界面的平均粗糙度为0.1μm以上、1μm以下；
[0007]在屏幕厚度方向对所述粗糙反射界面进行采样，并对获得的各采样点的高度数据进行基准面倾斜校正，记所述粗糙反射界面的基准平面的法线为Z，所述粗糙反射界面上采样点微观形貌的法线为F，所述粗糙反射界面上采样点微观形貌的法线F与所述粗糙反射界面的基准平面的法线Z的夹角为α，夹角α在0
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～19.9
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内的频度累计占比(％)为70％及以上；
[0008]其中：夹角α在0
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～19.9
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内的频度累计占比(％)为夹角α在0
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～19.9
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内采样点微观形貌法线数量占所有采样点微观形貌的法线数量的百分比。
[0009]本专利技术通过控制菲涅尔透镜单元第一面上粗糙反射界面的粗糙度，从而控制粗糙
反射界面上粗糙结构的尺寸规格；再通过控制粗糙结构的形状(高低起伏的粗糙结构在微观形貌数据采样下可以等效成无数高度不同的点的结合，而通过精确控制各点的法线方向的范围后，各点结合成的粗糙结构的形貌特征也就精确确定)，精确控制投影光线经过粗糙结构的传输方向的范围，从而有效减少投影光线在投影屏幕内部各结构层发生全反射的数量。当所述粗糙反射界面上采样点微观形貌的法线F与所述述粗糙反射界面的基准平面的法线Z的夹角α在0
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～19.9
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内的频度累计占比(％)为70％及以上时，入射到菲涅尔透镜单元的投影光线经过第一面的粗糙反射界面后在投影屏幕内部发生全反射的数量极小，并且投影光线在投影屏幕内部各结构层发生全反射的次数也减少，那么投影光线因多次全反射而被投影屏幕内部结构层吸收损耗的投影光线数量也大幅减少，提高了投影屏幕的光能利用率，降低了光能损耗。
[0010]进一步的，所述粗糙反射界面上凸起顶部与相邻凹陷底部的垂直高度为0.05μm以上、10μm以下。
[0011]进一步的，所述投影屏幕还包含基材，所述菲涅尔透镜层设置在所述基材的一个面上。
[0012]进一步的，所述基材上远离菲涅尔透镜层的一面为毛面，毛面可以进一步增强对投影光线扩散均匀性效果，从而可以从各个方向观看到屏幕上的图像。
[0013]进一步的，所述基材与所述菲涅尔透镜层之间还设置有颜色层，所述颜色层中加入有吸光材料。
[0014]进一步的，所述颜色层中还加入有扩散粒子，扩散粒子能够使投影光线经过发生散射，从而进一步改善屏幕的亮度分布均匀性。
[0015]进一步的，所述菲涅尔透镜单元排列的形状为圆弧形阵列、抛物线阵列、椭圆弧形阵列或直线形阵列，菲涅尔透镜单元排列的形状不同，可以满足不同观看场景上对观看图像的需求。
[0016]进一步的，所述反光材料的厚度大于等于80nm，对可见光的平均反射率大于等于50％。
[0017]进一步的，所述反光材料采用真空镀膜方式制作。
[0018]本专利技术还提供了一种图像显示系统，包括以上任一所述的投影屏幕以及对所述投影屏幕投射投影光线的投影机，运用上述投影屏幕，降低了投影光线在投影屏幕内部的损耗，提高投影屏幕的光能利用率；为保证同样的显示效果，投影机需要的能耗相对较低；当投影机能耗相同时，投影光线的利用率高，在投影屏幕上的显示亮度相对较高，提升了投影屏幕的亮度。
[0019]进一步的，从靠近所述投影机的边缘往远离所述投影机的边缘方向，所述粗糙反射界面的平均粗糙度由大逐渐减小。
[0020]另外，本专利技术还提供了一种锥形辊，在锥形辊辊面上设置如权利要求1所述菲涅尔透镜单元互补的微结构，所述微结构的第一面为粗糙面；
[0021]所述粗糙面的平均粗糙度为0.1μm以上、1μm以下；
[0022]在所述锥形辊径向对所述粗糙面进行采样，并对获得的各采样点的高度数据进行基准面倾斜校正，所述粗糙面的采样点微观形貌的法线与所述粗糙面的基准平面的法线的夹角在0
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～19.9
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内的频度累计占比(％)为70％及以上；
[0023]其中：所述粗糙面的采样点微观形貌的法线与所述粗糙面的基准平面的法线的夹角在0
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内的频度累计占比(％)为夹角在0
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～19.9
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内采样点微观形貌法线数量占所有采样点微观形貌的法线数量的百分比。
[0024]本专利技术提供的锥形辊用于制作包括同向排列的截面呈锯齿状的若干菲涅尔透镜单元的菲涅尔透镜层，为本专利技术的投影屏幕的制作提供了基础。
[0025]进一步的，从所述锥形辊的小端往大端方向，所述粗糙面的平均粗糙度由大逐渐减小。
[0026]进一步的，所述粗糙面上凸起顶部与相邻凹陷底部的垂直高度为0.05μm以上、10μm以下。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术所述的投影屏幕及图像显示系统，通过精确设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投影屏幕，其特征在于，投影屏幕上设置有用于控制投影光线传输方向的菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括在投影屏幕平面同向排列的截面呈锯齿状的若干菲涅尔透镜单元，所述菲涅尔透镜单元包括用于控制投影光线传输方向的第一面，所述第一面上设置有反光材料，所述反光材料与所述第一面形成粗糙反射界面，所述粗糙反射界面用于精确控制投影光线的传输方向；所述粗糙反射界面的平均粗糙度为0.1μm以上、1μm以下；在屏幕厚度方向对所述粗糙反射界面进行采样，并对获得的各采样点的高度数据进行基准面倾斜校正，记所述粗糙反射界面的基准平面的法线为Z，所述粗糙反射界面上采样点微观形貌的法线为F，所述粗糙反射界面上采样点微观形貌的法线(F)与所述粗糙反射界面的基准平面的法线(Z)的夹角为α，夹角α在0
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内的频度累计占比(％)为70％及以上；其中：夹角α在0
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内的频度累计占比(％)为夹角α在0
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内采样点微观形貌法线数量占所有采样点微观形貌的法线数量的百分比。2.根据权利要求1所述的投影屏幕，其特征在于，所述粗糙反射界面上凸起顶部与相邻凹陷底部的垂直高度为0.05μm以上、10μm以下。3.根据权利要求1或2所述的投影屏幕，其特征在于，所述菲涅尔透镜单元排列的形状为圆弧形阵列、抛物线阵列、椭圆弧形阵列或直线形阵列。4.根据权利要求3所述的投影屏幕，其特征在于，所述反光材料的厚度大于等于80...

【专利技术属性】
技术研发人员：张益民，王起飞，唐陵嘉，胡世加，
申请(专利权)人：成都菲斯特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：