CN106443839B - 柔性超短焦投影光学膜及其屏幕 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性超短焦投影光学膜及其屏幕，特别是一种应用于超短焦投影画面的显现技术领域的柔性超短焦投影光学膜及其屏幕。其中柔性超短焦投影光学膜包括柔性可卷曲基底和各功能层。柔性超短焦投影光学膜屏幕，包括柔性超短焦投影光学膜、长边结构边框、短边结构边框、边角连接件和装饰边框，所述长边结构边框和短边结构边框拼接成长方形框架，所述边角连接件由两段相互垂直的连接段组成。本申请通过光学膜中精密结构层的定向反射，投影入射的光线经屏幕作用，光可以定向汇集于用户观赏区，避免了无效损耗，同时可有效对环境杂散光进行吸收遮蔽；同时免除刚性背板，光学膜片包装，产品体积重量大幅缩减，搬送便捷。

Description

柔性超短焦投影光学膜及其屏幕

技术领域

本发明涉及一种柔性超短焦投影光学膜及其屏幕，特别是一种应用于超短焦投影画面的显现技术领域的柔性超短焦投影光学膜及其屏幕。

背景技术

人眼所感知的精美画面直观显示在投影屏幕上，优质屏幕不仅需实现对投影画面的完整再现，还要对色彩还原、对比度有促进作用，屏幕的好坏直接决定投影画面的完美程度，屏幕作为一个完整的投影显示系统是必不可少的组件。

现有在售的普通投影屏幕由于结构特性缺陷导致定向增益性不足及无环境光遮蔽能力，且色彩还原性差，无法实现超短焦投影的完美显现；在售的超短焦投影专用大尺寸屏幕大日本印刷株式会社(DNP)全球独家供货，以某品牌产品为例，其屏幕模式为菲涅尔光学膜片依靠厚重的刚性背板实现结构支撑，再辅以边框、挂架等配件制成的硬屏，产品外包装尺寸为L*W*H2430mm*1460mm*210mm，无法通过常规客用电梯入户，重量为68.0kg，需要至少4个人通过楼梯搬运，严重限制了超短焦投影行业的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可解决现有投影领域屏幕尺寸受限、运输安装不方便的难题并且可以将投影入射光线定向反射到观众方向，可显著提高亮度、对比度、提高投影显示品质的柔性超短焦投影光学膜。

为解决上述技术问题本发明所采用的柔性超短焦投影光学膜，包括柔性可卷曲基底和功能层，所述功能层附着在柔性可卷曲基底上，所述功能层包括遮蔽功能层、反射功能层、散射功能层、色彩修饰功能层、防眩目防刮伤功能层，所述屏蔽功能层位于光学膜的底部，所述反射功能层位于屏蔽功能层的上方，所述散射功能层、色彩修饰功能层和防眩目防刮伤功能层位于散射功能层的上方，所述反射功能层上设置有反射微结构。

进一步的是，所述散射功能层、色彩修饰功能层和防眩目防刮伤功能层复合在同一物理体中，且附着在同一个柔性可卷曲基底上。

进一步的是，所述散射功能层、色彩修饰功能层和防眩目防刮伤功能层位于相互独立的三个物理体中，每个功能层附着在不同的柔性可卷曲基底上。

进一步的是，所述反射微结构的剖面为三角型。

进一步的是，所述反射微结构的剖面为抛物面型。

进一步的是，所述反射微结构的剖面为椭圆型。

进一步的是，所述柔性超短焦投影光学膜的泊松比γ在0.25至0.35之间。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可解决现有投影领域屏幕尺寸受限、运输安装不方便的难题的柔性超短焦投影光学膜屏幕。

为解决上述技术问题本发明所采用的柔性超短焦投影光学膜屏幕，包括柔性超短焦投影光学膜、长边结构边框、短边结构边框、边角连接件和装饰边框，所述长边结构边框和短边结构边框拼接成长方形框架，所述边角连接件由两段相互垂直的连接段组成，两段连接段分别与长边结构边框和短边结构边框连接，所装饰边框安装在长方形框架的正面，所述柔性超短焦投影光学膜固定在长方形框架上。

进一步的是，还包括拼接件，所述长边结构边框有第一段和第二段通过拼接件拼接而成。

进一步的是，所述长方形框架上还还设置有张紧孔。

本发明的有益效果是：本申请的屏幕产品，通过光学膜中精密结构层的定向反射，投影入射的光线经屏幕作用，从上到下、从左到右的光均可以定向汇集于用户观赏区，避免了传统漫反射屏幕的无效损耗，同时可有效对环境杂散光如灯光、太阳光进行吸收遮蔽；同时实现免除刚性背板，合理弯曲后的光学膜片包装，产品体积重量大幅缩减，搬送便捷，安装简单高效。

附图说明

图1是本申请多个功能层位于多个独立物理体的柔性光学膜结构示意图；

图2是本申请若干功能层单元共存于同一物理复合体的柔性光学膜结构示意图；

图3是抛物面型散射功能层示意图；

图4是三角型反射功能层示意图；

图5是现有技术的柔性光学膜包装结构示意图；

图6是本申请的柔性光学膜包装结构示意图；

图7是待装配的拼接组合式支撑边框各部件及柔性光学膜背面图；

图8是将柔性光学膜固定在边框上后的屏幕产品背面示意图；

图9是将柔性光学膜固定在边框上后的屏幕产品正面示意图；

图中零部件、部位及编号：遮蔽功能层1、反射功能层2、散射功能层3、色彩修饰功能层4、防眩目防刮伤功能层5、柔性超短焦投影光学膜6、包装主体7、刚性背板8、拼接件9、长边结构边框10、第一段101、第二段102、边角连接件11、短边结构边框12、装饰边框13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1及图2所示，本发明所采用的柔性超短焦投影光学膜6，包括柔性可卷曲基底和功能层，所述功能层附着在柔性可卷曲基底上，所述功能层包括遮蔽功能层1、反射功能层2、散射功能层3、色彩修饰功能层4、防眩目防刮伤功能层5，所述屏蔽功能层位于光学膜的底部，所述反射功能层2位于屏蔽功能层的上方，所述散射功能层3、色彩修饰功能层4和防眩目防刮伤功能层5位于散射功能层3的上方，所述反射功能层2上设置有反射微结构。其中柔性可卷曲基底可以选用聚氨酯PU、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚丙烯PP、聚碳酸酯PC等高聚物作为基底材料，制成的除反射功能层2之外的其他各功能层具有折射率不低于1.60，雾度趋近于0，直线透过率不低于93％。以上材料可以为外购经评估可用的光学薄膜基底层各部件成品，也可以为有机体的粉末、溶液或浆料，根据产品需要进行其他填充物的添加及调配，依照现有制作方法自行完成成型。反射功能层2具备定向反射投影入射光线的作用，具有精细的光学微结构。本案涉及的光学微结构适用于投射比不大于0.5、最小入射角不小于20度、最大入射角不大于80度的超短焦投影。光学微结构为同心立体型圆弧，向外渐变高度但间距保持不变，根据设计需要可光学微结构的剖面设计为三角型、抛物面型、椭圆型等，兼具定向反射特性及环境杂散光遮蔽性能。实际实施时在透明柔性光学基底层上涂布设计厚度的高透过率、高折射率紫外光硬化树脂，在其半固化状态时用锥形偏心辊筒或圆形辊筒制作三角型反射功能层2，用压印或者转印法制作抛物面型、椭圆型反射功能层2，再彻底固化成型，再在其正表面或背表面用化学镀或蒸镀或者印刷金属Cu或Al或Cr等反射膜，最终制成需求的反射功能层2，要求其趋近镜面反射，反射率不低于98％，水平或竖直单方向环境光遮蔽率不小于50％。防眩目防刮伤功能层5，表面硬度不小于3H，表面粗糙度Ra不小于3.2μm，不大于25μm。

所述散射功能层3、色彩修饰功能层4和防眩目防刮伤功能层5复合在同一物理体中，且附着在同一个柔性可卷曲基底上。

所述散射功能层3、色彩修饰功能层4和防眩目防刮伤功能层5位于相互独立的三个物理体中，每个功能层附着在不同的柔性可卷曲基底上。

本案的各功能层可以为外购经评估可用的光学薄膜基底层各部件成品，经过热压、胶黏等复合工艺制成柔性超短焦投影光学膜6最终产品，也可以为使用调配好的适当材料，经涂敷、喷涂、辊轧、固化等工艺制成各功能层乃至柔性超短焦投影光学膜6最终产品。从部件角度来讲，可以为诸多功能层单元的多层物理复合体，也可以为其中若干功能层单元共存于某一物理复合体中。

如图3和图4所示，作为其中的一种优选方案，所述反射微结构的剖面为三角型。

作为其中的一种优选方案，所述反射微结构的剖面为抛物面型。

作为其中的一种优选方案，所述反射微结构的剖面为椭圆型。

本申请还可以采用同心立体型圆弧状的反射微结构，其成的投影显示屏按常用显示比如4：3、16：9或其他尺寸裁切后，投影主机需放置于屏幕反射功能层2同心立体型圆弧状结构的物理圆心处可最佳再现显示效果。

所述柔性超短焦投影光学膜6的泊松比γ在0.25至0.35之间。作为屏幕产品，除了光学膜外，应具备恰当的柔性光学膜弯曲方式以达成削减产品包装体积的目的，应具备有一定机械强度的支撑边框，及使用合理的张紧方式以固定光学膜最终形成屏幕产品。

柔性光学膜之各功能层及复合体在制作过程中和制成后需进行一系列材料自身特性评测，如弹性模量、泊松比、蠕变、温变等以确定弯曲方式、弯曲幅度等核心指标。

根据材料所受应力σ不同，其形变情况分为弹性应变区及塑性应变区。伴随着应力σ的不断增加，弹性应变区应变量ε1与应力σ1呈线性变化关系，即σ1＝E1ε1，其中E1为常数；塑性应变区应变量ε2与应力σ2呈动态变化关系，即σ2＝E2ε2，其中E2为非常数，随着应力σ的变化而动态非线性变化；当σ继续增加时，应变量ε3急速增加，材料发生物理结构性破坏。同理，在承受应力σ情况下，光学膜在垂直于拉伸方向上的收缩量ν与拉伸方向上的长度变化量υ的比值即泊松比γ同样表现为该趋势，即弹性形变区泊松比γ1＝ν1/υ1且为常数，塑性形变区泊松比γ2＝ν2/υ2为非常数且呈动态变化关系；当应力σ继续增加时，材料发生物理结构性破坏。

然而，当柔性光学膜承受应力σ恒定时，材料应变量ε也随应力作用时间t延长而不断增加，初期为非定常蠕变阶段，应变量ε1与应力作用时间t1呈动态变化关系，即ε1＝K1t1，其中K1为非常数，随着应力作用时间t1的变化而动态非线性变化；然后为定常蠕变阶段，应变量ε2与应力作用时间t2呈线性变化关系，即ε2＝K2t2，其中K2为常数；最后阶段，应变量ε3与应力作用时间t3呈动态变化关系，即ε3＝K3t3，其中K3为非常数且数值远大于K1、K2，材料发生物理结构性破坏；即在非定常蠕变阶段与定常蠕变阶段的应变会随着应力作用时间的变化而变化，同理，在施加恰当的反向应力及特定的作用时间后，应变量可恢复为零。同理，光学膜所处的环境温度也将对应变量产生影响，虽然随材料自身热特性而发生改变，整体趋势为随着温度的升高与降低，应变量都将产生较大变化。

综上本案涉及的柔性光学膜之诸多材料特性，经过测算及相关实施例验证，本案实施的柔性光学膜的柔性大幅度弯曲应严格控制在包含但不仅限于以下条件内：首先确保弯曲应变量处于弹性应变区域，膜的弯曲方式包含但不仅限于“—型”、“～型”、“о型”、“с型”、“υ型”、“ω型”、“s型”等；其次适合弯曲的光学膜泊松比γ应在0.25至0.35之间；再次弯曲的持续时间需控制在通常应不大于6个月；

如图7、图8和图9所示，本发明所采用的柔性超短焦投影光学膜屏幕，包括柔性超短焦投影光学膜6、长边结构边框10、短边结构边框12、边角连接件11和装饰边框13，所述长边结构边框10和短边结构边框12拼接成长方形框架，所述边角连接件11由两段相互垂直的连接段组成，两段连接段分别与长边结构边框10和短边结构边框12连接，所装饰边框13安装在长方形框架的正面，所述柔性超短焦投影光学膜6固定在长方形框架上。柔性超短焦投影光学膜6屏幕通过包含但不仅限于弹簧、铆钉、螺钉、螺柱等部件固定在屏幕边框上，装饰边框13用胶带、螺钉或铆钉固定在屏幕边框正表面。

还包括拼接件9，所述长边结构边框10有第一段101和第二段102通过拼接件9拼接而成。

所述长方形框架上还还设置有张紧孔，可以利用张紧孔，合理张紧柔性光学膜片。

本申请采用的拼接组合式支撑结构应具有一定的机械强度且能有效、合理张紧柔性光学膜片，各部件的装配安装应简单、高效、可靠。包含以下部件：其中长边采用两段拼接模式以缩短产品整体包装尺寸，其中长边采用两段拼接模式，根据屏幕产品的不同造型金星表面颜色、纹路等处理，用胶带、螺钉或铆钉方式固定于结构边框上。

本发明所采用的柔性超短焦投影光学膜6的包装结构，包括包装主体7和柔性超短焦投影光学膜6，所述柔性超短焦投影光学膜6呈弯曲状包裹于包装主体7中。合理弯曲后的光学膜片包装，免除刚性背板8，产品体积重量大幅缩减，搬送便捷，安装简单高效。以16：9显示模式100″为例，屏幕产品外包装最长边小于1500mm，重量小于25kg，可轻松满足现有住宅单人搬送需求。

发明所采用的柔性超短焦投影光学膜6包装方法将投影光学膜呈弯曲状放置在包装主体7中，将光学膜所处的环境温度控制在-25℃至60℃之间。

采用对柔性超短焦投影光学膜6施加外力，或者热处理的方法消除包装时处于弯曲状态的柔性超短焦投影光学膜6的内部应力以免光学膜因弯曲受到破坏。

按照GB/T13982-2011《反射和透射放映银幕》、JB/T6162-2013《反射和透射放映银幕通用技术条件》、JB/T6839-2002《放映银幕分类》及JB/T7809-2005《放映银幕特性参数和测定方法》等标准，在同一环境下、测试仪器及测试人员条件下将本申请的产品与菲涅尔硬屏、传统投影白塑幕进行性能评测，本案申请关键显示特性数据如亮度系数、对比度、色彩还原性等与菲涅尔硬屏相当，而视角远大于菲涅尔硬屏，效果远好于传统投影白塑幕。

Claims (7)

1.柔性超短焦投影光学膜，其特征在于：包括柔性可卷曲基底和功能层，所述功能层附着在柔性可卷曲基底上，所述功能层包括遮蔽功能层(1)、反射功能层(2)、散射功能层(3)、色彩修饰功能层(4)、防眩目防刮伤功能层(5)，所述遮蔽功能层(1)位于光学膜的底部，所述反射功能层(2)位于遮蔽功能层(1)的上方，所述散射功能层(3)、色彩修饰功能层(4)和防眩目防刮伤功能层(5)位于散射功能层(3)的上方，所述反射功能层(2)上设置有反射微结构，所述反射微结构为同心立体型圆弧，同心立体型圆弧向外渐变高度且间距保持不变。

2.如权利要求1所述的柔性超短焦投影光学膜，其特征在于：所述散射功能层(3)、色彩修饰功能层(4)和防眩目防刮伤功能层(5)复合在同一物理体中，且附着在同一个柔性可卷曲基底上。

3.如权利要求1所述的柔性超短焦投影光学膜，其特征在于：所述散射功能层(3)、色彩修饰功能层(4)和防眩目防刮伤功能层(5)位于相互独立的三个物理体中，每个功能层附着在不同的柔性可卷曲基底上。

4.如权利要求1所述的柔性超短焦投影光学膜，其特征在于：所述柔性超短焦投影光学膜(6)的泊松比γ在0.25至0.35之间。

5.柔性超短焦投影光学膜屏幕，其特征在于：包括权利要求1所述的柔性超短焦投影光学膜(6)、长边结构边框(10)、短边结构边框(12)、边角连接件(11)和装饰边框(13)，所述长边结构边框(10)和短边结构边框(12)拼接成长方形框架，所述边角连接件(11)由两段相互垂直的连接段组成，两段连接段分别与长边结构边框(10)和短边结构边框(12)连接，所装饰边框(13)安装在长方形框架的正面，所述柔性超短焦投影光学膜(6)固定在长方形框架上。

6.如权利要求5所述的柔性超短焦投影光学膜屏幕，其特征在于：还包括拼接件(9)，所述长边结构边框(10)有第一段和第二段(102)通过拼接件(9)拼接而成。

7.如权利要求5所述的柔性超短焦投影光学膜(6)屏幕，其特征在于：所述长方形框架上还还设置有张紧孔。