CN114690530A - 一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于投影显示领域，提供一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕包括沿厚度方向依次设置第一基材层、微结构层和微透镜层，微结构层包括多个微结构，多个微结构在光学投影屏幕厚度方向上呈锯齿形结构；微透镜层包括若干成阵列排列的微透镜结构；以光学投影屏幕竖直方向中心线为基准，沿光学投影屏幕水平方向往两端方向设置的微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高宽比逐渐减小；以光学投影屏幕下边线为基准沿着光学投影屏幕竖直方向往上边线方向设置的微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比逐渐减小，微透镜结构在光学投影屏幕的水平方向上的高宽比大于其在竖直方向上的高宽比。本发明改善了光学投影屏幕及投影系统的成像显示均匀性。

Description

一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕及投影系统

技术领域

本发明属于投影显示技术领域，具体地，涉及一种光学投影屏幕及投影系统。

背景技术

投影显示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进行成像和对投影光强进行重新分布，而投影屏幕对投影光强的重新分布需要依靠屏幕上的各种微细结构对投影光扩散、汇聚或根据需要控制光的传输方向，以满足不同观看视场的需求。现在的投影屏幕广泛存在的问题是在不同的观看位置，屏幕显示的亮度差异性很大，不像LCD或LED屏幕在很大的视场范围内显示亮度都不会有较大差异，所以投影屏幕与LCD或LED的差距之一就是投影屏幕上不同观看视场下，观看者感受到的亮度不均匀，极大的影响了观看者的视觉体验。

一般光学投影屏幕都是通过设置竖向相连排列的大小相同的透镜来对投影机的光能量进行分布，以期望在投影屏幕的水平方向上获得较好的视角，比如国内专利申请公布号CN107966874A公开了一种宽视角高增益正投影屏幕用来扩大投影屏幕的水平视角，如图1所示，利用叠加多个竖直方向排列的微透镜结构1031的镜面单元，使得屏幕在各个位置的水平扩散能力一样，实现对投影屏幕水平方向上的光强进行扩散分布，从而改变投影屏幕的观看视角。但是一般来说投影机发出的光强在投影屏幕上各个位置的分布方式之一是呈现出中间部分比两边部分强的现象，靠近投影机区域比远离投影机区域强的现象，所以投影机发出的光强分布在投影屏幕上各个位置本身就是不一样的，并且投影屏幕本身各个位置对不同角度入射的投影光线的损耗也是不一样的以及投影屏幕上的其它光学微结构对光线的汇聚也会造成光强在投影屏幕上的分布不均匀，而前述例中的大小相同并且相连排列的微透镜结构在各个位置的扩散能力都一样，所以只能用于增大投影屏幕的观看视角，并不能改善投影机本身亮度不均匀的问题，并且还会使投影屏幕上光强的分布变得更加不均匀，所以现有技术的投影屏幕的图像显示会呈现出中间亮，两边暗的成像显示不均匀问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，解决现有光学投影屏幕因投影机的光强分布不均匀而导致的光学投影屏幕成像显示不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明的光学投影屏幕采用如下技术方案：

一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，包括沿光学投影屏幕厚度方向依次设置的第一基材层、微结构层和微透镜层，所述微结构层包括多个微结构，多个所述微结构在所述光学投影屏幕厚度方向上呈锯齿形结构，所述锯齿形结构由第一平面和第二平面相交构成；

所述微透镜层包括若干成阵列排列的微透镜结构，所述微透镜结构呈柱状或椭球状或球冠状或圆锥状或棱锥状；

以所述光学投影屏幕竖直方向中心线为基准，沿所述光学投影屏幕水平方向往两端方向设置的所述微透镜结构在所述光学投影屏幕水平方向上的高宽比逐渐减小，所述微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高宽比＝所述微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高度/所述微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的宽度；

以所述光学投影屏幕下边线为基准沿着所述光学投影屏幕竖直方向往上边线方向设置的所述微透镜结构在所述光学投影屏幕竖直方向上的高宽比逐渐减小，所述微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比＝所述微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的高度/微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的宽度；

所述微透镜结构在光学投影屏幕的水平方向上的高宽比大于所述微透镜结构在光学投影屏幕的竖直方向上的高宽比。

作为一种可选方式，所述微透镜结构在所述光学投影屏幕的竖直方向上为不规则的非对称结构，沿所述光学投影屏幕厚度方向观看，以所述光学投影屏幕的竖直中心线为基准，将所述光学投影屏幕平分为左边区域和右边区域，所述左边区域与所述右边区域内的所述微透镜结构互为镜像。

作为一种可选方式，将所述微透镜结构沿所述光学投影屏幕的竖直方向分成左右两部分，所述左边区域内的所述微透镜结构的左边部分宽度小于右边部分宽度；所述右边区域内的所述微透镜结构的右边部分宽度小于左边部分宽度。

作为一种可选方式，沿所述光学投影屏幕竖直中心线往左右两端方向，所述微透镜结构的数量逐渐减少。

作为一种可选方式，沿所述光学投影屏幕的下边线往上边线方向，所述微透镜结构的数量逐渐减少。

作为一种可选方式，所述微透镜结构的宽度小于2/5倍像素宽度。

作为一种可选方式，所述第一基材层在所述光学投影屏幕厚度方向上至少有一个侧表面为粗糙面；所述粗糙面是通过模具表面粗糙化处理后涂布转印胶水形成，或者所述粗糙面是通过涂布转印具有散射粒子的胶水形成，或者所述粗糙面是通过模具表面制作微透镜结构后涂布转印胶水形成。

作为一种可选方式，所述第一基材层与所述微结构层之间还包括扩散层；所述扩散层是通过涂布转印具有散射粒子和吸光材料的胶水形成，或者所述扩散层是通过模具表面制作柱状透镜后涂布转印包含吸光材料的胶水形成。

作为一种可选方式，所述扩散层与所述微结构层之间还包括第二基材层，所述第二基材层在所述光学投影屏幕厚度方向上至少有一个侧表面为粗糙面。

作为一种可选方式，所述第二平面为粗糙面。

作为一种可选方式，所述微透镜结构内还包含扩散粒子和吸光材料。

作为一种可选方式，所述光学投影屏幕还包括黑色背板和装饰边框，所述黑色背板设置在所述反射层远离所述第一基材层的一侧，所述装饰边框包裹在所述光学投影屏幕的四周。

作为一种可选方式，所述光学投影屏幕还包括磁性材料或挂件，设置在所述黑色背板远离所述第一基材层的一侧。

基于上述光学投影屏幕，本发明还提供一种投影系统，解决了投影机（光源）的光强在光学投影屏幕上的成像分布呈现中间强、两边弱，靠近投影机（光源）的区域强、远离投影机（光源）的区域弱，造成成像显示不均匀的问题。

本发明实施例提供的一种投影系统，包括投影机和如前所述的光学投影屏幕。

本发明具有如下有益效果：

本发明的光学投影屏幕设置有由若干微透镜结构组成的微透镜层，通过控制光学投影屏幕的水平方向和竖直方向上微透镜结构高宽比变化趋势来调整微透镜结构对投影光线的散射方向，根据投影显示的实际情况，针对性地增加对投影机发出光的中间光强和靠近投影机区域光强的扩散能力，减小对两边光强和远离投影机区域光强的扩散能力，使中间光强更多的往两边分布、靠近投影机（光源）区域光强往远离投影机区域分布，促使光学投影屏幕中间和靠近投影机区域的亮度降低，两边和远离投影机区域的亮度增加，从而使得光学投影屏幕上中间和靠近投影机区域的亮度与两边和远离投影机区域的亮度接近或相同；进一步地，改善整个投影系统的成像显示亮度均匀性效果。

另外，本发明还可以通过在光学投影屏幕上投影机光强分布强的区域设置多的微透镜结构用于增强该区域的扩散能力，在投影机光强分布弱的区域设置少的微透镜结构用于减弱该区域的扩散，从而进一步地调节光学投影屏幕的成像显示均匀性，获得非常高的均匀性效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是现有技术中投影屏幕结构示意图；

图2是本发明的实施例一的光学投影屏幕结构示意图；

图3是本发明的实施例一的光学投影屏幕的微结构层示意图；

图4是本发明的实施例一的光学投影屏幕的微透镜结构层示意图；

图5是本发明的实施例一的光学投影屏幕的微透镜结构在水平方向和竖直方向的高度和宽度示意图；

图6是本发明的实施例一的光学投影屏幕的微透镜结构在200倍下的显微照片；

图7是本发明的实施例二的光学投影屏幕的微透镜结构示意图；

图8是本发明的实施例三的光学投影屏幕结构示意图；

图9是本发明的实施例四的光学投影屏幕结构示意图；

图10是本发明的实施例五的光学投影屏幕结构示意图；

图11是本发明的实施例六的光学投影屏幕结构示意图；

图12是本发明的实施例七的光学投影屏幕结构示意图；

图13是本发明的实施例九的光学投影屏幕结构示意图；

图14是本发明的实施例十的光学投影屏幕结构示意图；

图15是本发明的实施例十一的光学投影屏幕结构示意图；

图16是本发明的实施例十二的光学投影系统的光路传输示意图。

图标：10-光学投影屏幕；20-投影系统；101-第一基材层，102-微结构层，103-微透镜层；104-第二基材层；105-扩散层；106-反射层；107-黑色背板；108-装饰边框；109-挂件；1011-粗糙面；1021-微结构；10211-第一平面；10212-第二平面；1031-微透镜结构；30-光学投影屏幕竖直方向中心线；40-光学投影屏幕水平方向中心线；50-光学投影屏幕下边线；60-光学投影屏幕上边线；L1-微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的宽度；H1-微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高度；L2-微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的宽度；H2-微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高度；d1-微透镜结构的左边部分宽度；d2-微透镜结构的右边部分宽度；Y-投影机；G-入射光线；S-像素；d3-像素宽度。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例一

如图2所示为本发明的一种光学投影屏幕结构示意图。一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕包括沿光学投影屏幕10的厚度方向（图中箭头指示的厚度方向也是光学投影屏幕10的观看方向）依次设置第一基材层101、微结构层102和微透镜层103，微结构层101包括多个微结构1021，多个微结构1021排列成圆弧形阵列，多个微结构1021构成锯齿形结构，锯齿形结构由第一平面10211和第二平面10212相交构成，微透镜层103包括若干成阵列状排列的微透镜结构1031，微透镜结构1031的外观形状为圆弧柱状；以光学投影屏幕竖直方向中心线30为基准，沿光学投影屏幕水平方向往左右两端方向设置的微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高宽比逐渐减小，微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高宽比＝微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高度H1/微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的宽度L1。

进一步地，结合图2和图5所示，在光学投影屏幕10的竖直方向上，以光学投影屏幕下边线50为基准沿着光学投影屏幕竖直方向往光学投影屏幕上边线60方向设置的微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比逐渐减小，微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比＝微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的高度H2/微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的宽度L2。

作为进一步地补充说明，为了光学投影屏幕获得高的成像显示均匀性，所述微透镜结构在光学投影屏幕的水平方向上的高宽比大于所述微透镜结构在光学投影屏幕的竖直方向上的高宽比。

作为进一步地解释说明，光学投影屏幕10是通过在微结构层101的微结构面上设置包括至少一层微透镜层103，微透镜层103包括若干微透镜结构1031，通过控制微透镜结构1031的高宽比变化趋势，有效的控制微透镜层对光强的扩散能力。可以根据投影机呈现在光学投影屏幕上不同位置的图像亮度差异，通过调节微透镜结构1031的高宽比来任意的控制光学投影屏幕10上不同位置对投影机的图像光强分布，使得观看者在任何位置观看光学投影屏幕都能获得更加均匀的图像显示均匀性效果。

作为进一步地解释说明，若干微透镜结构1031中位于光学投影屏幕竖直方向中心线30上的微透镜结构的高宽比为最大，水平方向上的其它微透镜结构1031的高宽比逐渐减小，其中逐渐减小的表述应该做广义的理解，具体的减小情况，需要根据匹配的投影机的图像光强分布情况进行设置，可以是连续的减小，也可以是间隔不连续的减小，还可以是阶梯性的减小。比如在光学投影屏幕的一定区域内的微透镜结构的高宽比相同，下一个区域内的微透镜结构的高宽比相同，但是两个区域内的微透镜结构的高宽比不同，呈现出以区域的方式减小的特征。

进一步地解释说明，以光学投影屏幕下边线50为基准沿着光学投影屏幕竖直方向往光学投影屏幕上边线60方向设置的微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比逐渐减小，微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比＝微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的高度H2/微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的宽度L2，意思是从光学投影屏幕竖直方向上看，光学投影屏幕的下边线50上的微透镜结构的高宽比最大，而光学投影屏幕的上边线60上的微透镜结构的高宽比最小，其中逐渐减小的描述应做广义的解释，具体的减小情况，需要根据匹配的投影机的图像光强分布情况进行设置，可以是连续的减小，也可以是间隔不连续的减小，还可以是阶梯性的减小。比如在投影屏幕的一定区域内的微透镜结构的高宽比相同，下一个区域内的微透镜结构的高宽比相同，但是两个区域内的微透镜结构的高宽比不同，呈现出以区域的方式减小的特征。

进一步地解释说明，结合图2和图5所示，微透镜结构1031在光学投影屏幕的水平方向上的高宽比大于微透镜结构1031在光学投影屏幕的竖直方向上的高宽比，即H1/L1＞H2/L2。应当解释为，当微透镜结构为竖直方向的柱状透镜结构时，微透镜结构1031沿光学投影屏幕的水平方向和竖直方向的高宽比都同时在减小，但是水平方向上的高宽比减小速度慢于竖直方向上的高宽比减小速度，另外由于微透镜结构是竖直方向的柱状，在竖直方向的宽度就是光学投影屏幕的宽度（米量级），而柱状微透镜结构的高度很小，一般是微米量级，所以竖直方向的高宽比本身就极小，因此柱状微透镜的水平方向的高宽比一定是大于竖直方向的高宽比。

进一步地解释，当微透镜结构1031如图5中所示的一个个为随机排列的椭球状结构时，这种微透镜结构1031在竖直方向的宽度L2也很小（也是微米量级），此时也需要满足微透镜结构在水平方向上的高宽比大于在竖直方向上的高宽比，满足这一条件的椭球状微透镜结构的排列方式为，椭球状微透镜结构的长轴平行于竖直方向，短轴垂直于竖直方向。综上不管微透镜结构形状是什么，都需要满足其在光学投影屏幕水平方向上的高宽比大于在竖直方向上的高宽比，这是因为高宽比越大，微透镜结构对光强的分布能力越强，而观看者需要在投影屏幕的水平方向上有更大观看视角，而在竖直方向上的观看视角需求会更小，所以需要用微透镜结构更多的去增强光学投影屏幕水平方向上的光强分布能力，所以水平方向上的高宽比需要更大。

作为进一步地解释说明，若干微透镜结构1031中高宽比最大的微透镜结构可以是一个，也可以是多个，其数量需要根据扩散效果进行设置。高宽比最大的微透镜结构位于投影屏幕上光强分布最强的区域，该区域需要最强的扩散能力的微透镜结构将光强扩散，所以此处的微透镜结构1031的高宽比最大。因此，高宽比最大的微透镜结构1031在投影屏幕上的位置也可以不固定，它需要根据投影机在光学投影屏幕上的光强分布而定，所以这里的高宽比最大的微透镜结构1031也不一定位于光学投影屏幕上的某个物理尺寸中心。在某种情况下，投影机在光学投影屏幕上的光强分布是非对称的，从而可以看出微透镜结构1031在光学投影屏幕上的分布也可能是非对称的。

作为进一步地补充说明，以光学投影屏幕竖直方向中心线30为基准，沿光学投影屏幕水平方向往两端方向设置的微透镜结构1031在光学投影屏幕水平方向上的高宽比逐渐减小，微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高宽比＝微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高度H1/微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的宽度L1；光学投影屏幕下边线50为基准沿着光学投影屏幕竖直方向往光学投影屏幕上边线60方向设置的微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比逐渐减小，微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比＝微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的高度H2/微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的宽度L2。这里微透镜结构1031的高宽比可以减小到零，即微透镜结构1031的高度H可以减小到零，在光学投影屏幕的边缘处形成平面没有微透镜结构。这种设置是用于只需要扩散光学投影屏幕上光强最强的区域及附近部分区域的光强，边缘位置都不需要扩散光强的情况。另外，光学投影屏幕可以根据投影机的不同位置的光强分布，对应设置微透镜结构1031的高度和宽度，对光强分布强的位置设置微透镜的高宽比大，对光强分布弱的位置设置微透镜的高宽比小。

作为进一步地补充说明，微透镜结构1031的其排列方式可以是呈现椭圆形发散排列，也可以是呈现抛物线形发散排列，还可以是呈现直线形发散排列，只要能够提升投影机在光学投影屏幕上的图像显示均匀性即可。

作为一种可选方式，如图3所示为微结构层的示意图。微结构层102上设置有微结构1021，如图3a所示，微结构1021为圆弧形微结构；如图3b所示，微结构1021为椭圆弧形微结构；如图3c所示，微结构1021为抛物线形微结构；如图3d所示，微结构1021为直线形微结构；微结构1021除上述四种情形外，还可以设置成其它形状。

作为进一步地解释，微结构1021的整体形状可以具有确定的中心，如图3a所示的圆弧形微结构、图3b所示的椭圆弧形微结构、图3c所示的抛物线形微结构，该中心可以设置在光学投影屏幕尺寸范围之内，也可以设置在光学投影屏幕尺寸范围之外；微结构1021的整体形状还可以没有中心如图3d所示的直线形微结构，直线形微结构可以是如图3d所示的横向排列，也可以是竖向排列，还可以是成一定倾斜角度排列。

进一步地，微结构1021在光学投影屏幕侧向上的截面为锯齿形，包括相交的第一平面10211和第二平面10212，在第二平面10212上设置有粗糙的毛面，用于散射环境光线，增强光学投影屏幕的对比度。

进一步地，如图4所示为光学投影屏幕的微透镜结构层示意图。图4a微透镜结构为三棱柱状，图4b微透镜结构为球冠状，图4c微透镜结构为棱锥状，图4d微透镜结构为椭球状，当然除了这些形状外，微透镜结构还可以是圆弧柱状、圆锥状、橘瓣状、胶囊状或者其它柱状结构、锥形结构和球冠状结构，只需要满足前述高宽比的要求即可。

进一步地，制作微透镜结构1031的材料包括但不限于射线固化树脂，热固化树脂，反应型固化树脂，透明玻璃，透明陶瓷等。使用树脂材料制作微透镜结构的方法是用制作有微透镜结构的辊筒模具，将树脂材料转印涂布到基底材料上；使用透明玻璃或透明陶瓷制作微透镜结构的方法是通过刀具雕刻或激光雕刻或化学腐蚀在玻璃或陶瓷上形成的；制作微透镜结构的方法也可以是使用辊筒模具将树脂材料转印涂布到透明玻璃或透明陶瓷上。

作为进一步地解释说明，第一基材层101可以由包括但不限于以下的材料构成，如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，酪蛋白磷酸肽，双轴向聚丙烯，聚碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯弹性体等柔性塑料或橡胶材料，或者玻璃、亚克力、陶瓷等有一定刚性的透明基板。

进一步地，第一基材层101还可以被灰色染料/颜料着色，使得第一基材层101的透光度适当降低，以调整光学投影屏幕整体的外观颜色、增加对环境光的吸收，提升光学投影屏幕对比度。

作为进一步地的解释说明，如图6所示为光学投影屏幕的微透镜结构的正视显微照片，图6a为一种椭球状的微透镜结构的显微照片，椭球状微透镜结构的长轴近乎平行于光学投影屏幕的竖直方向，短轴近乎垂直于光学投影屏幕的竖直方向，这些椭球状微透镜结构整体的排列在光学投影屏幕的水平和竖直方向存在线性排列的规律，单个微透镜结构的排列又有不同于整体排列规律的特征，这都是因为实际中投影机的光强在光学投影屏幕上的分布并不规律，所以需要将微透镜结构调整到去匹配投影机光强分布，以获得最佳的图像显示均匀性效果。图6b为一种为随机分布的棱柱状微透镜结构，其整体在光学投影屏幕的竖直中心线和下边线及附近的分布密集，往左右两边和上边线方向的分布较稀疏，其单个微透镜结构的排列仍然是沿光学投影屏幕的竖直方向的；图6c为线性的圆弧柱状微透镜结构，其在光学投影屏幕的中线附近的微透镜结构的宽度小，越往左右两边微透镜结构的宽度越大，从而也满足高宽比逐渐减小的条件；图6d为非线性的三棱柱结构，沿光学投影屏幕的竖直方向上存在多个弯折段，也是由于投影机光强分布的不规则特性，所以需要微透镜结构去匹配光强的分布状态。

实施例二

本实施例对实施例一的进一步地补充，如图7所示，单个微透镜结构在光学投影屏幕的竖直方向上为不规则的非对称结构，从光学投影屏幕的微透镜结构层方向观看，以光学投影屏幕的竖直中心线30为基准，将光学投影屏幕平分为左边区域和右边区域，光学投影屏幕的左边区域与右边区域内的微透镜结构1031形状互为镜像。

进一步地，将单个微透镜结构1031沿光学投影屏幕的竖直方向分成左右两个部分，光学投影屏幕的左边区域内的微透镜结构的左边部分的宽度d1小于右边部分的宽度d2；光学投影屏幕的右边区域内的微透镜结构的右边部分的宽度d2小于左边部分的宽度d1。通过这种设置可以有效的调整光学投影屏幕左右两边的光强分布，使光学投影屏幕的图像显示均匀性进一步得到提高。

实施例三

作为进一步地补充，如图8所示，从光学投影屏幕厚度方向，以光学投影屏幕的竖直中心线30为基准往左右两端方向，微透镜结构1031的分布数量逐渐减少；以光学投影屏幕的下边线50为基准往上边线60方向，微透镜结构1031的分布数量逐渐减少。此处的微透镜结构的数量分布减少，可以有规律的减少，也可以是无规律的减少，可以连续的减少，也可以是不连续的减少；微透镜结构可以是相互连接排列的减少，也可以是间隔一定距离排列的减少；可以在光强分布强的区域排列密集，光强分布弱的区域排列稀疏或者不排列，便于将光强强的区域的强度往光强弱的区域扩散，光强弱的区域少扩散或者不扩散，以获得整体亮度均匀性效果。

实施例四

本实施例是为了说明微透镜结构应用在投影成像显示中对于尺寸的要求，如图9所示，将光学投影屏幕上的一个方格表示为图像显示中的一个像素S，那么一块投影屏幕上显示的图像就是由许多的像素显示的图像的叠加构成，像素的尺寸大小就决定图像显示的分辨率和清晰度，比如显示行业中常说的2K、4K和8K等指的就是一块屏幕的显示分辨率，一般在相同尺寸的一块屏幕上，每个像素的尺寸越小，该屏幕所能显示图像的分辨率和清晰度就越高，因此在成像显示中常用的微透镜结构的尺寸与像素的尺寸之间就存在一定的关系。经研究发现，一种最佳的光学投影屏幕上使用的微透镜结构与屏幕上像素的关系是微透镜结构1031的宽度L小于2/5倍像素S的宽度d3，微透镜结构1031的宽度L是指该微透镜结构各个方向上的最小宽度，比如微透镜结构是长条形的柱状透镜结构形式，那么该宽度是指与长条形方向垂直的方向的柱状微透镜结构的尺寸，而不是该柱状微透镜结构的长条方向的尺寸。而这种关系在非成像显示中则不需要，比如在照明、背光模组等应用中使用微透镜结构用于扩散光源，改善光源的均匀性，虽然都是将微透镜结构用于改善光强分布的均匀性，但是它们不成像，不涉及分辨率和清晰度的要求，所以这些应用下使用的微透镜结构尺寸都没有要求，也就不会有前述的关系。

实施例五

本实施例用于进一步地解释说明，如图10所示，第一基材层101在光学投影屏幕10厚度方向上可以有一个侧表面为粗糙面1011，也可以是两个侧表面都是粗糙面。当只有一个侧表面是粗糙面，该粗糙面可以是光学投影屏幕的表面，也可以是光学投影屏幕的另外一个面。粗糙面1011是通过模具表面粗糙化处理后涂布转印胶水形成；或者粗糙面是通过涂布转印具有散射粒子的胶水形成；或者粗糙面是通过模具表面制作微透镜结构后涂布转印胶水形成。粗糙面主要用于消除光学投影屏幕的眩光、太阳效应、硬化保护和成像的作用等。

作为进一步地补充说明，还可以在第一基材层中加入扩散粒子和/或吸光材料；进一步增强匀光和滤光调色作用。

实施例六

本实施例与实施例一的不同点在于，如图11所示，第一基材层101与微结构层102之间还包括扩散层105，扩散层105是通过涂布转印具有散射粒子和吸光材料的胶水形成；或者扩散层是通过模具表面制作柱状透镜后涂布转印包含吸光材料的胶水形成。该扩散层用于进一步使得光强分布更均匀。

进一步地，散射粒子包括但不限于二氧化硅粒子、三氧化二铝粒子、氧化钛粒子、氧化铈粒子、氧化锆粒子、氧化钽粒子、氧化锌粒子、氟化镁粒子等，它们的粒径优选5nm~200nm。

进一步地，吸光材料包括但不限于各种颜料、染料或者炭黑、黑色氧化铁等，起到滤光调色的作用。

作为进一步地补充说明，除以上列举的包括单层微透镜层的扩散层外，扩散层还可以是包括两层微透镜层层叠、三层微透镜层层叠、四层微透镜层层叠、五层微透镜层层叠……只要满足扩散层中包括至少一层微透镜层即可，无论多少层微透镜层，每层微透镜层中微透镜的设计均需满足前述要求。此外，扩散层中微透镜层的层叠的层数越多，对光强分布均匀性的调节作用越强，但是需要注意的是过多的层数层叠可能导致光强的损失。因此，需要根据对亮度均匀性和显示亮度的综合评价，选择合适的层叠层数。

实施例七

本实施例与实施例一不同点在于，如图12所示，扩散层105与微结构层102之间还包括第二基材层104，第二基材层104在光学投影屏幕厚度方向上可以有一个侧表面为粗糙面1011，也可以是两个侧表面都是粗糙面。当只有一个侧表面是粗糙面，该粗糙面可以是光学投影屏幕的表面，也可以是光学投影屏幕的另外一个面。粗糙面是通过模具表面粗糙化处理后涂布转印胶水形成；或者粗糙面是通过涂布转印具有散射粒子的胶水形成；或者粗糙面是通过模具表面制作微透镜结构后涂布转印胶水形成，用于进一步调节光强分布均匀性。

进一步地，第二基材层可以由包括但不限于以下的材料构成，如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，酪蛋白磷酸肽，双轴向聚丙烯，聚碳酸酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚酰胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯弹性体等柔性塑料或橡胶材料，或者玻璃、亚克力、陶瓷等有一定刚性的透明基板。

进一步地，第二基材层还可以被灰色染料/颜料着色，使第二基材层104的透光度适当降低，以调整光学投影屏幕整体的外观颜色、增加对环境光的吸收，提升光学投影屏幕对比度。

作为进一步地补充说明，还可以在第二基材层中加入扩散粒子和/或吸光材料，进一步增强匀光和滤光调色作用。

实施例八

本实施例与实施例一不同点在于，在微透镜结构内还加入了扩散粒子和吸光材料，用于进一步地散射光强，获得更加均匀的成像效果。

进一步地，散射粒子包括但不限于二氧化硅粒子、三氧化二铝粒子、氧化钛粒子、氧化铈粒子、氧化锆粒子、氧化钽粒子、氧化锌粒子、氟化镁粒子等，它们的粒径优选5nm~200nm。

进一步地，吸光材料包括但不限于各种颜料、染料或者炭黑、黑色氧化铁等，起到滤光调色的作用。

实施例九

本实施例与实施例一的光学投影屏幕不同之处在于，如图13所示，微结构层103远离第一基材层101的一侧设置有反射层106。反射层106具有镜面反射功能或者具有漫反射功能，即所述反射层可以是镜面反射层，也可以是漫反射层。无论是镜面反射层还是漫反射层均能够反射光，区别在于：镜面反射层的表面光滑像镜面，反射光与入射光满足光学反射定理，能成清晰的图像，一般可以使用电镀方式制作而成；漫反射层的表面略粗糙，反射光往各个方向传输，没有规律，不能够成清晰的图像，一般是使用印刷、喷镀的方式制作。

作为进一步地补充说明，可以将反射层设置成具有一定的透光性，使得进入光学投影屏幕内部的环境光能够透过反射层，从而使环境光不被反射到观看区域，对于提升光学投影屏幕的对比度有很好的效果。

进一步地，还可以在反射层中加入能够发射红绿蓝三色光并吸收/透过其它颜色可见光的颜料/染料，以吸收更多的环境光，提升光学投影屏幕的对比度。

实施例十

本实施例与实施例十的光学投影屏幕不同之处在于：参照图14所示的光学投影屏幕侧视图，光学投影屏幕10还包括黑色背板107和装饰边框108，黑色背板107设置在反射层106远离第一基材层101的一侧，装饰边框108沿光学投影屏幕厚度方向包裹光学投影屏幕。黑色背板107可以通过双面胶或者EVA热熔胶与反射层106紧密贴合在一起，可在黑色背板107的面上设置黑色涂料，以吸收入射到黑色背板上不必要的光，能够适当提高光学投影屏幕的对比度。装饰边框108安装在黑色背板107的四周，在光学投影屏幕厚度方向上包围光学投影屏幕的各层结构，以固定、美化光学投影屏幕的外观，分割形成投影观看区的作用。装饰外框108与黑色背板107之间的固定方式可以是通过双面胶粘贴，还可以是通过螺钉/螺栓方式固定。

实施例十一

本实施例与实施例十的光学投影屏幕不同之处在于：参照图15所示的光学投影屏幕侧视图，光学投影屏幕10还包括挂件109，设置在黑色背板107远离第一基材层101的一侧，挂件109通过双面胶粘贴或螺钉固定方式固定在黑色背板107的相应位置，以方便后续将光学投影屏幕安装在墙面上。

作为进一步地补充说明，也可以将挂件109更换成磁性材料，以便于通过磁性吸附的方式将投影屏幕安装到墙面上，保证墙面的美观性。

实施例十二

参照图16所示的投影系统的光路传输示意图。投影系统20包括投影机Y和光学投影屏幕，沿光学投影屏幕10的厚度方向依次设置第一基材层101、微结构层102和微透镜层103,和反射层106，由于光学投影屏幕的特征在前述实施例中已进行详细描述，此处不再重复。

投影机Y发出的入射光线G依次经过第一基材层101、微结构层102、微结构层103和反射层106，最终被反射，再依次经过微透镜层103、微结构层102和第一基材层101出射到观看范围内。通过使用上述光学投影屏幕能极大的改善投影机的在光学投影屏幕上光强分布均匀性，也使得整个投影系统具有极高的图像显示均匀性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，包括沿光学投影屏幕厚度方向依次设置的第一基材层、微结构层和微透镜层，其特征在于，

所述微结构层包括多个微结构，多个所述微结构在所述光学投影屏幕厚度方向上呈锯齿形结构，所述锯齿形结构由第一平面和第二平面相交构成；

所述微透镜层包括若干成阵列排列的微透镜结构，所述微透镜结构呈柱状或椭球状或球冠状或圆锥状或棱锥状；

以所述光学投影屏幕竖直方向中心线为基准，沿所述光学投影屏幕水平方向往两端方向设置的所述微透镜结构在所述光学投影屏幕水平方向上的高宽比逐渐减小，所述微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高宽比＝所述微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的高度/所述微透镜结构在光学投影屏幕水平方向上的宽度；

以所述光学投影屏幕下边线为基准沿着所述光学投影屏幕竖直方向往上边线方向设置的所述微透镜结构在所述光学投影屏幕竖直方向上的高宽比逐渐减小，所述微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向上的高宽比＝所述微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的高度/微透镜结构在光学投影屏幕竖直方向的宽度；

所述微透镜结构在光学投影屏幕的水平方向上的高宽比大于所述微透镜结构在光学投影屏幕的竖直方向上的高宽比。

2.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，所述微透镜结构在所述光学投影屏幕的竖直方向上为不规则的非对称结构，沿所述光学投影屏幕厚度方向观看，以所述光学投影屏幕的竖直中心线为基准，将所述光学投影屏幕平分为左边区域和右边区域，所述左边区域与所述右边区域内的所述微透镜结构互为镜像。

3.根据权利要求2所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，将所述微透镜结构沿所述光学投影屏幕的竖直方向分成左右两部分，所述左边区域内的所述微透镜结构的左边部分宽度小于右边部分宽度；所述右边区域内的所述微透镜结构的右边部分宽度小于左边部分宽度。

4.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的投影屏幕，其特征在于，沿所述光学投影屏幕竖直中心线往左右两端方向，所述微透镜结构的数量逐渐减少。

5.根据权利要求4所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，沿所述光学投影屏幕的下边线往上边线方向，所述微透镜结构的数量逐渐减少。

6.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的投影屏幕，其特征在于，所述微透镜结构的宽度小于2/5倍像素宽度。

7.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，所述第一基材层在所述光学投影屏幕厚度方向上至少有一个侧表面为粗糙面；所述粗糙面是通过模具表面粗糙化处理后涂布转印胶水形成，或者所述粗糙面是通过涂布转印具有散射粒子的胶水形成，或者所述粗糙面是通过模具表面制作微透镜结构后涂布转印胶水形成。

8.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，所述第一基材层与所述微结构层之间还包括扩散层；所述扩散层是通过涂布转印具有散射粒子和吸光材料的胶水形成，或者所述扩散层是通过模具表面制作柱状透镜后涂布转印包含吸光材料的胶水形成。

9.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，所述第二平面为粗糙面。

10.根据权利要求1所述的一种成像显示均匀性高的光学投影屏幕，其特征在于，所述微透镜结构内还包含扩散粒子和吸光材料。

11.一种投影系统，其特征在于，包括投影机和权利要求1～10任一所述的光学投影屏幕。

Images