CN115509079A - 屏幕及投影系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种屏幕及投影系统,涉及显示技术领域,用于提升屏幕的抗光能力。屏幕包括层叠设置的透镜层和分光层。入射光经透镜层透射至分光层。入射光经由分光层分为第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束,并将第一偏振方向的光束进行反射,第一偏振方向与第二偏振方向垂直。入射光经由分光层分为第一波长范围的光束和第二波长范围的光束,并将第一波长范围的光束进行反射,第一波长范围和第二波长范围不同。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,尤其涉及一种屏幕及投影系统。
背景技术
随着显示技术的发展,激光显示器由于其具有色域范围广、寿命长、节能环保等优点,被广泛应用于激光电视、公共信息大屏幕、影院、投影系统等领域,激光显示器逐渐成为未来电子显示设备的一个发展趋势。
激光显示器通常包括投影屏幕和投影仪,投影屏幕的画面显示效果不仅与投影仪的光源亮度、对比对以及色彩饱和度有关,还与环境光有关。由于投影屏幕抗环境光干扰的能力较差,投影屏幕容易受到环境光的影响,导致投影屏幕的投影效果较差。
发明内容
本申请实施例提供一种屏幕及投影系统,用于提升屏幕的抗光能力。
为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:
本申请实施例第一方面提供一种屏幕,包括层叠设置的透镜层和分光层。入射光经透镜层透射至分光层。入射光经由分光层分为第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束,并将第一偏振方向的光束进行反射,第一偏振方向与第二偏振方向垂直。入射光经由分光层分为第一波长范围的光束和第二波长范围的光束,并将第一波长范围的光束进行反射,第一波长范围和第二波长范围不同。
本申请实施例提供的屏幕,通过分光层对入射光的偏振方向和波长范围中至少一个进行分解,将入射光分成第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束,或者将入射光分成第一波长范围的光束和第二波长范围的光束。可以将投影仪发出的光配置为第一偏振方向或者第一波场范围的光束,通过光线选择层对光线进行选择,能够消减除第一偏振方向或者第一波长范围以外的光束。这样一来,环境光经过屏幕进行了吸收和消减,以使进入人眼的环境光减弱,进而减小环境光对显示画面的影响,提高屏幕的抗光水平,提升画面对比度和色彩饱和度,从而取得更好的显示效果。通过分光层可以对任意角度和任意波长范围的环境光进行分解,进一步减弱了进入人眼的环境光,进而减小环境光对显示画面的影响,提升观看对比度,取得更好的显示效果。
在一种可能的实现方式中,分光层包括偏光片和滤光片中的至少一个。这样一来,能够通过偏光片区分出第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束,通过滤光片区分出第一波长范围的光束和第二波长范围的光束。
在一种可能的实现方式中,偏光片包括用于区分不同偏振方向光束的半透半反膜、二向色膜、基于布儒斯特角原理制备的膜层或者金属线栅偏振片中的任意一种。这样一来,能够通过偏光片区分出第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束。
在一种可能的实现方式中,偏光片的材料包括金属、有机材料或者无机材料。这样一来,能够通过偏光片区分出第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束。
在一种可能的实现方式中,滤光片的材料包括氧化物或者氟化物。这样一来,能够通过滤光片区分出第一波长范围的光束和第二波长范围的光束。
在一种可能的实现方式中,偏光片包括反射吸收型偏光片;反射吸收型偏光片用于透射第一偏振方向的光束,以及,用于吸收第二偏振方向的光束。这样一来,无需吸收层,仅通过分光层就能实现区分第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束。
在一种可能的实现方式中,屏幕还包括:吸收层;吸收层设置于分光层远离透镜层一侧的表面;吸收层用于吸收第二偏振方向的光束,和/或,吸收层用于吸收第二波长范围的光束。
在一种可能的实现方式中,吸收层包括吸收型偏光片。这样一来,能够通过吸收层吸收透过分光层的偏振光。
在一种可能的实现方式中,吸收型偏光片的材料包括二向色性染料。这样一来,能够通过吸收层吸收透过分光层的偏振光。
在一种可能的实现方式中,吸收层的材料包括吸光材料。这样一来,能够通过吸收层吸收任何透过分光层的光束。
在一种可能的实现方式中,吸光材料包括树脂材料或者黑色染料。这样一来,能够通过吸收层吸收任何透过分光层的光束。
在一种可能的实现方式中,第一偏振方向和第二偏振方向中一个为S偏振方向,另一个为P偏振方向。这样一来,第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束不同。
在一种可能的实现方式中,第一波长范围为1nm~10nm,第二波长范围为400nm~700nm。这样一来,第一波长范围的光束和第二波长范围的光束不同。
在一种可能的实现方式中,透镜层包括多个菲涅尔微结构。这样一来,由多个菲涅尔微结构组成的透镜层可以将环境光和投影仪发出的光线分开。
在一种可能的实现方式中,屏幕还包括扩散层;扩散层设置于透镜层远离分光层一侧的表面。这样一来,扩散层可以有效提高观看角度,能够增大出射光线的发散角,增加投影画面的可视范围,同时还能够消除散斑。
在一种可能的实现方式中,屏幕还包括第一基材层和表面处理层;第一基材层设置于透镜层远离分光层一侧的表面;表面处理层设置于第一基材层远离透镜层一侧的表面。这样一来,表面处理层能够提高屏幕硬度,避免屏幕划伤,且易于屏幕清洁。基材层能够用于支撑透镜层。
在一种可能的实现方式中,第一基材层设置于扩散层远离透镜层一侧的表面。这样一来,并不对屏幕第一基材层和扩散层的顺序进行限定。
在一种可能的实现方式中,扩散层设置于第一基材层远离透镜层一侧的表面。这样一来,并不对屏幕第一基材层和扩散层的顺序进行限定。
在一种可能的实现方式中,屏幕还包括第二基材层;第一基材层设置于扩散层远离透镜层一侧的表面;第二基材层位于扩散层远离第一基材层的表面,且设置于透镜层远离分光层一侧的表面。这样一来,并不对屏幕不同结构膜层的顺序进行限定。
本申请实施例第二方面,提供一种投影系统,包括:第一方面任一项的屏幕以及投影仪;屏幕用于接收环境光以及投影仪发射出的光线,反射部分环境光以及光线。
本申请实施例第二方面提供的投影系统,包括第一方面任一项的屏幕,其有益效果与屏幕的有益效果相同,在此不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种投影系统的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的另一种投影系统的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种屏幕的结构示意图;
图4A为本申请实施例提供的又一种屏幕的结构示意图;
图4B为本申请实施例提供的又一种屏幕的结构示意图;
图5A为本申请实施例提供的又一种屏幕的结构示意图;
图5B为本申请实施例提供的另一种屏幕的结构示意图;
图5C为本申请实施例提供的又一种屏幕的结构示意图;
图6A为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图6B为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图6C为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图7A为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图7B为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图8A为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图8B为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图9为投影仪和环境光的波长范围示意图;
图10A为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图10B为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图10C为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图;
图11为本申请实施例提供的又一种投影系统的结构示意图。
附图标记
1-投影系统;10-屏幕;20-投影仪;110-表面处理层;120-基材层;121-第一基材层;122-第二基材层;130-扩散层;140-透镜层;141-菲涅尔微结构;141a-第一面;141b-第二面;150-反射层;160-分光层;170-吸收层;161-第一分光层;162-第二分光层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
以下,术语“第二”、“第一”等仅用于描述方便,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第二”、“第一”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
此外,本申请实施例中,“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语可以包括但不限于相对附图中的部件示意置放的方位来定义的,应当理解到,这些方向性术语可以是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据附图中部件附图所放置的方位的变化而相应地发生变化。
在本申请实施例中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。此外,术语“相耦接”可以是直接的电性连接,也可以通过中间媒介间接的电性连接。术语“接触”可以是直接接触,也可以是通过中间媒介间接的接触。
本申请实施例中,“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请实施例提供一种电子设备。该电子设备例如可以为激光电视、投影仪等具有投影系统的电子设备。
以激光电视进行示意,激光电视主要包括激光光源和抗光屏幕。
其中,激光电视的抗光屏幕是基于超短焦投影仪设计的正投影光学投影屏幕,屏幕包括多层光学结构和纳米微粒,能够有效抵抗环境光,提升在明亮的室内环境下屏幕显示画面的对比度和色彩饱和度,是现如今激光电视的首选屏幕。
然而,对于激光电视来说,即使使用抗光屏幕,仍会存在部分环境光线进入人眼,造成显示画面对比度低。
基于此,为了提高屏幕的抗光水平,本申请实施例还提供一种投影系统,应用于上述激光电视或者投影仪等电子设备。如图1所示,投影系统1主要包括屏幕10和投影仪20。
其中,投影仪20可以用于产生投影光束。例如,投影光束可以是激光光束。
示例性的,投影仪20可以是长焦投影仪、短焦投影仪或者超短焦投影仪中的任意一种。本申请实施例对此不做限定。
此处释明的是,对于激光电视来说,投影仪20通常为超短焦投影仪。
屏幕10可以为用于接收投影光束的投影屏幕,屏幕10对投影光束进行处理,并将处理后的投影光束反射至视场区域。
如图2所示,屏幕10包括表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140以及反射层150。
投影仪20一般位于屏幕10的下方,投影仪20发出的光线从屏幕10的底部向上入射至屏幕10。入射至屏幕10后,如图2所示,光线依次经过表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140至反射层150,再由反射层150反射后依次经过透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110,最后从屏幕10出射至屏幕10的正前方。可以理解的是,屏幕10正前方一般为人眼观看的位置,这样一来,能够使得投影仪20的光线进入人眼,实现显示画面的正常显示。
而环境光(例如:灯光)一般来自于屏幕上方的天花板,与投影仪20发出的光线在屏幕10中的光路类似。如图2所示,环境光依次经过表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140至反射层150,再由反射层150反射后依次经过透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110,最后从屏幕10出射至屏幕10的下方。也就是说,环境光的出射光朝向投影仪20或者地板所在的位置。
当环境光与投影仪20的光线叠加(即环境光显示光线叠加)进入人眼后,会造成显示画面的画面对比度和色彩饱和度下降。因此,本申请实施例为了避免环境光进入人眼而影响显示画面的效果,将投影仪20设置于与环境光(灯光)不同位置,即环境光位于屏幕10的上方,则将投影仪20设置于屏幕10的下方。这样一来,投影仪20的光线与环境光(灯光)的出射方向不同,也就避免了灯光的反射光与投影仪20的光线叠加。
然而,将投影仪20设置于与灯光相对的位置虽然能够避免屏幕10上方的灯光与投影仪20的光线叠加,但是对于部分散射至人眼观看位置处的光线以及与投影仪20的光线出射方向相同或者相近的环境光均没有办法避免与投影仪20的光线叠加,这就导致仍存在部分环境光进入人眼,影响投影显示画面的效果。这就导致虽然本申请实施例提供的用于抗光的屏幕10有较好的抗光效果,但是与液晶电视和有机发光二极管(organic lightemitting diode,OLED)电视等技术相比,激光电视的显示画面对比度和色彩饱和度仍较差。
基于此,为了进一步提升屏幕10的抗光能力,本申请实施例还提供一种屏幕。
以下提供三个具体实施例,对屏幕进行示例性说明。
实施例一
如图3所示,屏幕10主要包括层叠设置的透镜层140和分光层160。
本申请实施例中,入射光经透镜层140透射至分光层160。也就是说,透镜层140和分光层160沿入射光光线传播方向依次设置。也就是说,透镜层140位于分光层160的入光侧。分光层160位于透镜层140的出光侧。
如图3所示,透镜层140包括多个菲涅尔微结构141。
示例性的,每个菲涅尔微结构141包括第一面141a和第二面141b。
由多个菲涅尔微结构141组成的透镜层140可以将环境光和投影仪20发出的光线分开。
示例性的,菲涅尔微结构可以采用热压或者注塑等工艺进行制作。
菲涅尔微结构141例如可以由无影胶(ultraviolet rays,UV)制成。
如图3所示,分光层160位于透镜层140的出光侧。
分光层160用于反射第一偏振方向的光束,以及,用于透射第二偏振方向的光束。
其中,第一偏振方向和第二偏振方向不同。或者说是,第一偏振方向和第二偏振方向相交,例如,第一偏振方向与第二偏振方向垂直。本申请实施例对比不做限定,只需保证第一偏振方向与第二偏振方向不同即可。
此处释明的是,可以将来自投影仪20的光线(投影光)的偏振方向为第一偏振方向,且环境光为自然光。这样一来,能够使得投影光经过分光层160反射至人眼观看位置,而分光层160将环境光分为第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束,反射环境光中第一偏振方向的部分,透射环境光中第二偏振方向的部分,实现了对环境光的消减。
在一些实施例中,第一偏振方向和第二偏振方向中为S偏振方向,另一个为P偏振方向。
示例性的,第一偏振方向为S偏振方向,第二偏振方向为P偏振方向。
也就是说,投影光的偏振方向为S偏振方向。投影光为S偏振光。
环境光为自然光。自然光可以分为S偏振光和P偏振光。例如,环境光可以分为50%的S偏振光和50%的P偏振光。也就是说,环境光的偏振方向可以分为S偏振方向和P偏振方向。
分光层160用于反射投影光和环境光中S偏振方向的部分,透射环境光中P偏振方向的部分。也就是说,分光层160用于反射投影光和环境光中的S偏振光,透射环境光中的P偏振光。
或者,示例性的,第一偏振方向为P偏振方向,第二偏振方向为S偏振方向。
也就是说,投影光的偏振方向为P偏振方向。
分光层160用于反射投影光和环境光中P偏振方向的部分,透射环境光中S偏振方向的部分。也就是说,分光层160用于反射投影光和环境光中的P偏振光,透射环境光中的S偏振光。
此处释明的是,可以选择出射特定偏振方向的光线的投影仪20,或者,还可以在投影仪20的出光口设置偏振片,以改变投影光的偏振方向。本申请实施例对此不做限定,根据实际需要合理设置即可。
以下为了方便示意,以第一偏振方向为S偏振方向,第二偏振方向为P偏振方向进行示意。也就是说,来自投影仪20的光线为S偏振光。投影光的偏振方向为S偏振方向。
在一些实施例中,如图4A所示,分光层160包括反射吸收型偏光片。
具体的,反射吸收型偏光片用于反射第一偏振方向的光束,以及,用于吸收第二偏振方向的光束。也就是说,反射吸收型偏光片用于反射S偏振方向的光束,以及,用于吸收P偏振方向光束。
即,投影仪20的光线经过反射吸收型偏光片时,被反射。
环境光经过反射吸收型偏光片时,反射吸收型偏光片将环境光分为两种不同偏振方向的偏振光,例如,将环境光分为P偏振光和S偏振光。反射吸收型偏光片反射环境光中的P偏振光,吸收环境光中的S偏振光。
示例性的,反射吸收型偏光片的材料包括聚乙烯醇(poly vinyl alcohol,PVA)。反射吸收型偏光片的材料还包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meth acrylate,PMMA)和三醋酸纤维素(tri-cellulose acetate,TAC)中的至少一种。
在另一些实施例中,如图4B所示,屏幕10还包括吸收层170。
吸收层170设置于分光层160远离透镜层140一侧的表面。也就是说,分光层160和吸收层170沿光线传播方向依次设置。例如,分光层160位于透镜层140的出光侧,吸收层170位于分光层160的出光侧。
如图4B所示,屏幕10包括层叠设置的表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140以及分光层160和吸收层170。
具体的,分光层160用于反射第一偏振方向的光束,以及,用于透射第二偏振方向的光束。
也就是说,投影仪20的光线经过分光层160时,被分光层160反射。环境光经过分光层160时,分光层160将环境光分为第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束。然后分光层反射环境光中第一偏振方向的部分光束,透射环境光中第二偏振方向的部分光束。例如,灯光层反射环境光中S偏振方向的部分光束,透射环境光中P偏振方向的部分光束。
可以理解的是,分光层160反射的第一偏振方向的光束,与投影仪20发出的光线偏振方向一致。分光层160透射的第二偏振方向的光束,与投影仪20发出的光线偏振方向不同。示例性的,分光层160透射的光束的偏振方向与投影光的偏振方向相交。例如,分光层160透射的光束的偏振方向与投影光的偏振方向垂直。
在一些实施例中,分光层160为偏振分光层。也就是说,偏振分光层为能够区分不同偏振方向光束的膜层。例如,偏振分光层为偏光片。
分光层160可以为单层光学膜层,也可以为多层光学膜层。
示例性的,分光层160包括半透半反膜。
例如,该半透半反膜反射P偏振方向的光束、透射S偏振方向的光束。或者,该半透半反膜反射S偏振方向的光束、透射P偏振方向的光束。
或者,示例性的,分光层160包括二向色膜。二向色膜能够有效分离偏振方向不同的偏振光。
例如,该二向色膜反射P偏振方向的光束、透射S偏振方向的光束。或者,该二向色膜反射S偏振方向的光束、透射P偏振方向的光束。
或者,示例性的,分光层160包括基于布儒斯特角原理制备的膜层。
例如,将投影仪20的光线设置为以布儒斯特角入射至分光层160,而入射角不满足布儒斯特角的环境光均会透过分光层160。
或者,示例性的,分光层160包括金属线栅偏振片。
例如,分光层160可以包括利用金属线栅微结构组成的膜层。金属线栅偏振片能够用于反射环境光中第一偏振方向的部分光束,透射环境光中第二偏振方向的部分光束。
分光层160的材料包括金属、有机材料或者无机材料。分光层160的金属材料例如可以包括铝(Al)。分光层160的有机材料可以包括树脂有机材料,例如:聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、PET或者PMMA等。分光层160的无机材料例如可以包括如二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)以及二氧化锆(ZrO2)等的氧化物、如氟化镁(MgF2)等的氟化物中的至少一种。
形成分光层160的方法,例如可以通过蒸镀、溅射、印刷以及涂布等工艺形成在透镜层140的出光侧。这样一来,分光层160可以在利用现有工艺制备屏幕10的基础上,将现有的屏幕10最后一层反射层150替换成分光层160制得,制备工艺简单。
关于吸收层170,示例性的,吸收层170包括吸收型偏光片。也就是说,吸收层170可以吸收偏振光。
吸收型偏光片的材料包括二向色性染料。
例如,吸收型偏光片的材料可以包括聚乙烯醇(poly vinyl alcohol,PVA)。吸收型偏光片的材料还可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meth acrylate,PMMA)和三醋酸纤维素(tri-celluloseacetate,TAC)中的至少一种。
或者,示例性的,吸收层170的材料还可以包括吸光材料。
吸光材料可以包括树脂材料或者黑色染料等。
此处释明的是,吸光材料不仅限于黑色染料,还可以包括深色染料、黑色或者深色的树脂材料或者不反光的深色材料等。
例如,吸光材料可以包括钨、砷化镓或者碳化硼等材料。吸光材料还可以包括黑色泡棉层或者聚对苯二甲酸乙二醇酯等材料。吸光材料还可以包括二氧化钛、氧化钼(MoO3)等金属氧化物。本申请实施例对比不做限定,根据实际需要合理设置即可。
形成吸收层170的方法,例如可以通过粘接、蒸镀、溅射、印刷以及涂布等工艺形成在分光层160的出光侧。这样一来,吸收层170可以利用现有工艺形成在分光层160的表面上,制备工艺简单。
在一些实施例中,如图5A所示,屏幕10还包括表面处理层110、基材层120以及扩散层130。
透镜层140、分光层160以及吸收层170均位于表面处理层110、基材层120和扩散层130中至少一个的出光侧。
示例性的,如图5A所示,表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140、分光层160以及吸收层170沿光线传播方向依次设置。
如图5A所示,表面处理层110位于屏幕10的最表面,表面处理层110位于基材层120的入光侧。
其中,表面处理层110的硬度较高,能够对屏幕10起到保护作用。表面处理层110用于提高屏幕10硬度,避免屏幕划伤,且易于屏幕10清洁。
表面处理层110可以包括减反射(anti reflection,AR)膜层、抗炫光(antiglare,AG)膜层以及硬化涂层(hard coating,HC)中的至少一种。
其中,AR膜层可以减弱表面处理层110表面的光线反射,增加光线穿过表面处理层110的透过率。AG膜层能够防眩光、抗反射以及减少光影等。HC膜层能够避免屏幕10表面腐蚀,提高屏幕10的表面抗腐蚀能力,防止屏幕10表面划伤。
关于基材层120,示例性的,如图5A所示,基材层120设置于表面处理层110的表面。基材层120位于表面处理层110的出光侧,基材层120还位于扩散层130的入光侧。
基材层120可以为柔性可卷曲的膜层。
基材层120的材料例如可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meth acrylate,PMMA)和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(styrene-co-methyl methacrylate,MS)树脂中的至少一种。
基材层120可以用于支撑透镜层140。
关于扩散层130,如图5A所示,扩散层130设置于基材层120远离表面处理层110一侧的表面。扩散层130位于基材层120的出光侧,扩散层130还位于透镜层140的入光侧。也就是说,扩散层130位于基材层120和透镜层140之间。或者说是,扩散层130设置于透镜层140远离分光层160一侧的表面。
扩散层130的材料可以包括金属或者PMMA等。
扩散层130可以有效提高观看角度,能够增大出射光线的发散角,增加投影画面的可视范围,同时还能够消除散斑。
透镜层140位于扩散层130的出光侧。
关于透镜层140、分光层160以及吸收层170的说明与上述相同,在此不再赘述。
或者,示例性的,如图5B所示,表面处理层110、扩散层130、基材层120、透镜层140、分光层160以及吸收层170沿光线传播方向依次设置。
图5B所示的屏幕10与图5A所示的屏幕10中,表面处理层110、透镜层140、分光层160以及吸收层170的位置相同,区别在于,扩散层130设置于基材层120远离透镜层140一侧的表面。扩散层130位于表面处理层110的出光侧,扩散层130还位于基材层120的入光侧。也就是说,扩散层130位于表面处理层110和基材层120之间。
基材层120设置于扩散层130远离表面处理层110一侧的表面。或者说是,基材层120设置于透镜层140远离分光层160的表面。基材层120位于扩散层130的出光侧。基材层120还位于透镜层140的入光侧。也就是说,基材层120位于扩散层130和透镜层140之间。
或者,示例性的,如图5C所示,基材层120包括第一基材层121和第二基材层122。表面处理层110、第一基材层121、扩散层130、第二基材层122、透镜层140、分光层160以及吸收层170沿光线传播方向依次设置。
图5C所示的屏幕10与图5A所示的屏幕10中,表面处理层110、透镜层140、分光层160以及吸收层170的位置相同,区别在于,基材层120包括第一基材层121和第二基材层122。
第一基材层121设置于扩散层130远离透镜层140一侧的表面。第一基材层121还设置于表面处理层110的表面。也就是说,第一基材层121位于表面处理层110和扩散层130之间。或者说是,第一基材层121位于表面处理层110的出光侧,第一基材层121还位于扩散层130的入光侧。
扩散层130设置于第一基材层121远离表面处理层一侧的表面。扩散层130还设置于第二基材层122远离透镜层140一侧的表面。也就是说,扩散层130位于第一基材层121和第二基材层122之间。或者说是,扩散层130位于第一基材层121的出光侧。扩散层130还位于第二基材层122的入光侧。
第二基材层122设置于扩散层130远离第一基材层121一侧的表面。第二基材层122还设置于透镜层140远离分光层160一侧的表面。也就是说,第二基材层122位于扩散层130和透镜层140之间,或者说是,第二基材层122位于扩散层130的出光侧。第二基材层122还位于透镜层140的入光侧。
本申请实施例提供的屏幕10为多层结构,在一些实施例中,相邻的两层结构之间可以采用光学胶粘合。例如,光学胶可以为光学胶剂(optically clear adhesive,OCA)、光学透明树脂(optical clear resin,OCR)或者压敏胶(pressure sensitive adhesive,PSA)等。此处释明的是,不论通过哪种光学胶进行粘合,需要其具有各向同性,在粘合时通过全贴合的方式粘接,以降低界面反射以及损耗。
本申请实施例提供的屏幕10,并不做任何结构的设置顺序,可以根据需要合理调整。
此外,表面处理层110、基材层120以及扩散层130可以根据需要去除其中的某些膜层,并不限定为每层都必须包含。也可以根据需要增加某些结构,不限定为仅包含上述结构。
以图5A所示的屏幕10为例,分别对环境光和投影仪20的光线入射至屏幕10进行示意说明。
以投影仪20出射的光线的偏振方向为P偏振方向进行示意,如图6A所示,投影仪20出射的光线依次由表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140入射至分光层160进行反射,然后经由透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110从屏幕10出射至人眼观看区域,实现显示画面的正常显示。
本申请实施例提供的分光层160(也就是偏光片)对投影仪20发出的光线的反射率在80%以上,现有技术屏幕10的反射层150对光线的反射率在70%~75%。对于同样的投影仪20,本申请实施例提供的屏幕10出射的投影仪20的光线亮度更高,增加画面亮度,提高显示画面的对比度,提升了屏幕10增益。
以屏幕10上方的灯光作为环境光进行示意,如图6A所示,灯光出射的光线依次由表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140入射至分光层160,分光层160将环境光分为P偏振方向的光束和S偏振方向的光束。其中,S偏振方向的光束透射过分光层160,再由吸收层170吸收。P偏振方向的光束由分光层160反射,然后经由透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110从屏幕10出射至屏幕10的下方。
如图6B所示,示意一种从投影仪20角度入射的环境光。环境光经过屏幕10反射后,P偏振方向的光束从屏幕10出射至人眼观看区域。环境光经过分光层160分解为50%的P偏振方向的光束和50%的S偏振方向的光束。其中,吸收层170吸收S偏振方向的光束,分光层160反射P偏振方向的光束。因此,进入人眼的环境光至多只有50%的环境光,相比于现有技术屏幕10的反射层150反射70%~75%的环境光,至少避免了30%的环境光进入人眼,减小了环境光对显示画面的影响,提升了显示画面的对比度和色彩饱和度。
可以理解的是,若投影光为S偏振方向的光束,则分光层160反射S偏振方向的光束,吸收层170吸收P偏振方向的光束。
如图6C示意出投影仪光为S偏振方向的光束,分光层160反射S偏振方向的光束,吸收层170吸收P偏振方向的光束。
对于其他架构的屏幕10,其对环境光和投影仪20发出的光线反射原理相同,具体可参考上述描述,在此不再赘述。
如图7A示意出以图5B所示的屏幕10架构,投影光为P偏振方向的光束,分光层160反射P偏振方向的光束,吸收层170吸收S偏振方向的光束,环境光和投影仪20出射的光线经屏幕10出射后的示意。
如图7B示意出以图5B所示的屏幕10架构,投影光为S偏振方向的光束,分光层160反射S偏振方向的光束,吸收层170吸收P偏振方向的光束,环境光和投影仪20出射的光线经屏幕10出射后的示意。
如图8A示意出以图5C所示的屏幕10架构,投影光为P偏振方向的光束,分光层160反射P偏振方向的光束,吸收层170吸收S偏振方向的光束,环境光和投影仪20出射的光线经屏幕10出射后的示意。
如图8B示意出以图5C所示的屏幕10架构,投影光为S偏振方向的光束,分光层160反射S偏振方向的光束,吸收层170吸收P偏振方向的光束,环境光和投影仪20出射的光线经屏幕10出射后的示意。
本申请实施例提供的屏幕10,包括表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140、分光层160以及吸收层170。透镜层140和分光层160沿光线传播方向依次设置。光线依次经过表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140。光线经由分光层160分成第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束,并反射第一偏振方向的光束,将第二偏振方向的光束透射至吸收层170。其中,第一偏振方向和第二偏振方向不同。本申请实施例提供的屏幕10,通过分光层160对入射光的偏振方向进行分解,将入射光分成第一偏振方向的光束和第二偏振方向的光束。这样一来,环境光经过屏幕10进行了吸收和消减,以使进入人眼的环境光减弱,进而减小环境光对显示画面的影响,提高屏幕10的抗光水平,提升画面对比度和色彩饱和度,从而取得更好的显示效果。通过分光层160可以对任意角度的环境光进行分解,进一步减弱了进入人眼的环境光。
实施例二
实施例二与实施例一的主要不同之处在于:分光层160用于反射第一波长范围的光束,以及,用于透射第二波长范围的光束。第一波长范围和第二波长范围不同。
第一波长范围和第二波长范围不同,例如可以是,当第一波长范围与第二波长范围没有交集或者波长范围有部分重合时,则认为第一波长范围和第二波长范围不同。当第一波长范围与第二波长范围完全重合,则认为第一波长范围和第二波长范围相同。
示例性的,第一波长范围为10nm~100nm,第二波长范围为200nm~400nm,则第一波长范围和第二波长范围不同。或者,第一波长范围为10nm~100nm,第二波长范围为0.1nm~9nm,则第一波长范围和第二波长范围不同。当第一波长范围为10nm~100nm,第二波长范围也为10nm~100nm,则认为第一波长范围和第二波长范围相同。也就是说,只要两个波长范围无交集,或者有部分重合,就认为是波长范围不同。
如图9所示,投影仪20发出的三原色光束(红R绿G蓝B)的光谱覆盖的波长范围较小,在1nm~10nm之间,而环境光(例如,灯光)的光谱覆盖的波长范围较大,在400nm~700nm之间。也就是说,投影仪20发出的光的波长范围为第一波长范围,第一波长范围为1nm~10nm。环境光的波长范围为第二波长范围,第二波长范围为400nm~700nm。
分光层160反射第一波长范围的光束,透射第二波长范围的光束。吸收层170吸收经分光层160透射的第二波长范围的光束。也就是说,分光层160反射来自投影仪20出射的三原色光束,吸收其他波长范围的光束。
在一些实施例中,如图10A所示,屏幕10包括表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140以及分光层160。
关于表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140与上述实施例一中相同,可参考上述实施例一中关于表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140的相关描述。
分光层160的材料包括反射材料和吸收材料。也就是说,分光层160能够同时反射三原色光束而吸收非三原色光束。例如,分光层160的材料例如可以包括吸光染料。
如图10A所示,投影仪20出射的光线依次由表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140入射至分光层160,经分光层160进行反射,然后经由透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110从屏幕10出射至人眼观看区域,实现显示画面的正常显示。
以屏幕10上方的灯光作为环境光进行示意,如图10A所示,灯光出射的光线依次由表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140入射至分光层160,经分光层160将灯光分成第一波长范围的光束和第二波长范围的光束,投影光的波长范围也为第一波长范围。其中,第二波长范围的光束由吸收层170吸收,第一波长范围的光束由分光层160反射,然后经由透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110从屏幕10出射至屏幕10的下方。
在另一些实施例中,如图10B所示,屏幕10包括表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140、分光层160以及吸收层170。
具体的,分光层160用于反射第一波长范围的光束,以及,用于透射第二波长范围的光束。吸收层170用于吸收第二波长范围的光束。
也就是说,投影仪20的光线经过分光层160时,被分光层160反射。环境光经过分光层160时,分光层160将环境光分为第一波长范围的光束和第二波长范围的光束。然后分光层反射环境光中第一波长范围的部分光束,透射环境光中第二波长范围的部分光束。
可以理解的是,分光层160反射的第一波长范围的光束,与投影仪20发出的光线的波长范围一致。
在一些实施例中,分光层160为波长分光层。也就是说,波长分光层为能够区分不同波长光束的光学膜层。例如,波长分光层为滤光片。
分光层160可以为单层光学膜层,也可以为多层光学膜层。
环境光经过分光层160时,分光层160将环境光中与投影仪20出射的光线波长相同的部分进行反射,与投影仪20出射的光线波长不同的部分进行透射。经过分光层160透射的剩余环境光由吸收层170进行吸收。
由于环境光中除了与三原色光束具有相同波长范围的光束外,与三原色光束波长范围不同的光束占大多数,通过分光层160可以消除大部分的环境光,避免环境光从屏幕10反射至人眼观看位置而影响显示画面的对比度和色彩饱和度。
分光层160的材料包括氧化物或者氟化物。分光层160的材料例如可以包括二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆和氟化镁中的至少一种。
形成分光层160的方法,例如可以通过蒸镀、溅射、印刷以及涂布等工艺形成在透镜层140的出光侧。这样一来,分光层160可以在利用现有工艺制备屏幕10的基础上,将现有的屏幕10最后一层反射层150替换成分光层160制得,制备工艺简单。
关于吸收层170,示例性的,吸收层170可以包括黑色或者深色染料等吸光材料。
此处释明的是,吸光材料不仅限于黑色或者深色染料,还可以包括黑色或者深色的树脂材料或者不反光的深色材料等。
例如,吸光材料可以包括钨、砷化镓或者碳化硼等材料。吸光材料还可以包括黑色泡棉层或者聚对苯二甲酸乙二醇酯等材料。吸光材料还可以包括二氧化钛、氧化钼(MoO3)等金属氧化物。本申请实施例对比不做限定,根据实际需要合理设置即可。
形成吸收层170的方法,例如可以通过粘接、蒸镀、溅射、印刷以及涂布等工艺形成在分光层160的出光侧。这样一来,吸收层170可以利用现有工艺进行制备,制备工艺简单。
如图10B分别示意出投影仪20的光线和以灯光作为环境光入射至屏幕10后经屏幕反射后的光线方向。
如图10B所示,投影仪20出射的光线(波长范围为第一波长范围)依次由表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140入射至分光层160进行反射,然后经由透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110从屏幕10出射至人眼观看区域,实现显示画面的正常显示。
本申请实施例提供的分光层160(也就是滤光片)对投影仪20发出的光线的反射率在90%以上,远高于现有技术屏幕10的反射层150对光线的反射率(70%~75%)。对于同样的投影仪20,本申请实施例提供的屏幕10出射的投影仪20的光线亮度更高,进而提升画面亮度,提高显示画面的对比度。同时,还能够降低投影仪20的功耗、体积以及成本。
以屏幕10上方的灯光作为环境光进行示意,如图10B所示,灯光出射的光线依次由表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140入射至分光层160。分光层160将灯光分为第一波长范围的光束和第二波长范围的光束。其中,第二波长范围的光束透过分光层160,再由吸收层170吸收。第一波长范围的光束由分光层160反射,然后经由透镜层140、扩散层130、基材层120以及表面处理层110从屏幕10出射至屏幕10的下方。
如图10C所示,示意一种从投影仪20角度入射的环境光。环境光经过屏幕10反射后,与投影仪20波长相同的部分环境光从屏幕10出射至人眼观看区域。环境光经过分光层160分解,大部分环境光透过分光层160被吸收层170吸收,只有一少部分环境光经过分光层160反射至人眼观看区域,减小了环境光对显示画面的影响,提升了显示画面的对比度和色彩饱和度。
实施例三
实施例三与实施例一和实施例二的主要不同之处在于:分光层160包括偏光片和滤光片。
如图11所示,屏幕10包括表面处理层110、基材层120、扩散层130、透镜层140、分光层160以及吸收层170。其中,分光层160包括第一分光层160和第二分光层162。
关于表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140与上述实施例一中相同,可参考上述实施例一中关于表面处理层110、基材层120、扩散层130以及透镜层140的相关描述。
在一些实施例中,如图11所示,第一分光层161包括偏光片。第二分光层162包括滤光片。也就是说,第一分光层161用于区分不同偏振方向光束,第二分光层162用于区分不同波长的光束。也就是说,第一分光层161用于反射与投影仪20发出光线偏振方向相同的光束,透射与投影仪20发出光线偏振方向不同的光束。第二分光层162用于反射与投影仪20发出光线波长范围相同的光束,透射与投影仪20发出光线波长范围不同的光束。
示例性的,如图11所示,第一分光层161、第二分光层162以及吸收层170沿光线传播方向依次设置。也就是说,第一分光层161位于第二分光层162的入光侧,第二分光层162位于第一分光层161的出光侧。
或者,示例性的,第二分光层162、第一分光层161以及吸收层170沿光线传播方向依次设置。也就是说,第二分光层162位于第一分光层161的入光侧,第一分光层161位于第二分光层162的出光侧。
本申请实施对第一分光层161和第二分光层162的设置顺序不做限定。只需保证吸收层170位于第一分光层161和第二分光层162的出光侧即可。
此处释明的是,最远离透镜层140的分光层(第一分光层161或第二分光层162)的材料还可以包括吸光材料,这样一来,则无需设置吸收层170。
第一分光层161与上述实施例一中分光层160相同,可参考上述实施例一中关于分光层160的相关描述。
第二分光层162与上述实施例二中分光层160相同,可参考上述实施例二中关于分光层160的相关描述。
关于吸收层170与上述实施例中吸收层170相同,可参考上述实施例一中关于吸收层170的相关描述。
本申请实施例提供的屏幕10,包括沿光线传播方向依次设置的透镜层140、第一分光层161、第二分光层162以及吸收层170。其中,第一分光层161用于反射与投影光的偏振方向相同的光束,透射与投影光的偏振方向不同的光束。第二分光层162用于反射与投影光的波长范围相同的光束,透射与投影光的波长范围不同的光束。本申请实施例提供的屏幕10能够将环境光经过第一分光层161进行偏振方向上的减弱,经过第二分光层162进行波长范围上的减弱,使得进入人眼的环境光进一步减弱,进一步减弱环境光对显示画面的影响,提高屏幕的抗光水平,进一步提升画面对比度和色彩饱和度,从而取得更好的显示效果。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (17)
1.一种屏幕,其特征在于,包括:
层叠设置的透镜层和分光层;
入射光经所述透镜层透射至所述分光层;
所述分光层用于反射第一偏振方向的光束,以及,用于透射第二偏振方向的光束;所述第一偏振方向与所述第二偏振方向不同;
和/或,
所述分光层用于反射第一波长范围的光束,以及,用于透射第二波长范围的光束;所述第一波长范围和所述第二波长范围不同。
2.根据权利要求1所述的屏幕,其特征在于,所述分光层包括偏光片和滤光片中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的屏幕,其特征在于,所述偏光片包括半透半反膜、二向色膜、基于布儒斯特角原理制备的膜层或者金属线栅偏振片中的任意一种。
4.根据权利要求2或3所述的屏幕,其特征在于,所述偏光片的材料包括金属、有机材料和无机材料中的至少一种。
5.根据权利要求2-4任一项所述的屏幕,其特征在于,所述滤光片的材料包括氧化物或者氟化物。
6.根据权利要求2-5任一项所述的屏幕,其特征在于,所述偏光片包括反射吸收型偏光片;所述反射吸收型偏光片用于透射所述第一偏振方向的光束,以及,用于吸收所述第二偏振方向的光束。
7.根据权利要求1-5任一项所述的屏幕,其特征在于,所述屏幕还包括:吸收层;所述吸收层设置于所述分光层远离所述透镜层一侧的表面;所述吸收层用于吸收所述第二偏振方向的光束,和/或,所述吸收层用于吸收所述第二波长范围的光束。
8.根据权利要求7所述的屏幕,其特征在于,所述吸收层包括吸收型偏光片。
9.根据权利要求7所述的屏幕,其特征在于,所述吸收层的材料包括吸光材料。
10.根据权利要求1-9任一项所述的屏幕,其特征在于,所述第一偏振方向和所述第二偏振方向中一个为S偏振方向,另一个为P偏振方向。
11.根据权利要求1-10任一项所述的屏幕,其特征在于,所述第一波长范围为1nm~10nm,所述第二波长范围为400nm~700nm。
12.根据权利要求1-11任一项所述的屏幕,其特征在于,所述透镜层包括多个菲涅尔微结构。
13.根据权利要求1-12任一项所述的屏幕,其特征在于,所述屏幕还包括扩散层;所述扩散层设置于所述透镜层远离所述分光层一侧的表面。
14.根据权利要求13所述的屏幕,其特征在于,所述屏幕还包括第一基材层和表面处理层;
所述第一基材层设置于所述透镜层远离所述分光层一侧的表面;所述表面处理层设置于所述第一基材层远离所述透镜层一侧的表面。
15.根据权利要求14所述的屏幕,其特征在于,
所述第一基材层设置于所述扩散层远离所述透镜层一侧的表面;
或,
所述扩散层设置于所述第一基材层远离所述透镜层一侧的表面。
16.根据权利要求14或15所述的屏幕,其特征在于,所述屏幕还包括第二基材层;
所述第一基材层设置于所述扩散层远离所述透镜层一侧的表面;所述第二基材层位于所述扩散层远离所述第一基材层的表面,且设置于所述透镜层远离所述分光层一侧的表面。
17.一种投影系统,其特征在于,包括:
如权利要求1-16任一项所述的屏幕以及投影仪;所述屏幕用于接收环境光以及所述投影仪发射出的光线,反射部分所述环境光以及所述光线。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202211185491.2A CN115509079A (zh) | 2022-09-26 | 2022-09-26 | 屏幕及投影系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115509079A true CN115509079A (zh) | 2022-12-23 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024217186A1 (zh) * | 2023-04-19 | 2024-10-24 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 投影屏幕、其制作方法和投影系统 |
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- 2022-09-26 CN CN202211185491.2A patent/CN115509079A/zh active Pending
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