[实用新型]全反射屏幕和投影系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及投影屏幕和投影系统。具体地，本实用新型涉及一 种能够抗环境光的高对比度全反射屏幕和使用该屏幕的投影系统。

背景技术

近年来，随着投影机亮度的不断提高，投影显示系统在大尺寸家庭 影院应用中的优势开始体现出来。相比于LCD电视和OLED电视，投影 显示系统的尺寸小，便于安装，可以轻松实现大于100寸的显示画面， 并且整套系统价格相对较低。

在家庭应用环境中，投影显示系统往往被安装在客厅中。客厅通常 具有良好的自然采光条件以及明亮的照明光源，因而存在大量的环境杂 光。一般的投影机屏幕既能反射投影机的光线也能反射环境光的光线。 在这样的环境中，由于受到环境光的影响，经投影屏幕反射的光线形成 的画面的对比度远远低于投影机自身的对比度。为了提高在存在环境光 的情况下的屏幕对比度，目前抗环境光的投影屏幕都采用阵列微结构加 光反射层或者光吸收层的方法来实现。

例如，如图1的a和b所示，在公开号为CN105408777A的中国专 利申请中提出了一种圆形对称的菲涅尔光学屏幕结构。该屏幕采用的是 阵列微结构加上光吸收层的技术方案。该屏幕的阵列微结构由透镜面32 和非透镜面33组成。透镜面32与屏幕平面的夹角小于非透镜面33与屏 幕平面的夹角，投影机的入射光线只入射到具有小夹角的透镜面32上。 入射在透镜面32上的光线是依靠由层叠在其表面上的多个金属薄膜25 构成的反射层20反射至观看者侧。虽然该屏幕可以将投影机的入射光线 反射到观众的眼睛，但镜面反射层20不可避免地同时也会反射从其它方 向入射的光线，比如环境中的杂光，所以无法大幅提高投影屏幕的对比 度。为了提高对比度，还需要在阵列微结构的观看者侧添加一层着色层 42。着色层42吸收杂光，但也吸收了部分投影光线。因此，虽然提高了 屏幕的对比度，但降低了整个投影系统的光学效率，相当于在对比度和 光学效率之间进行了折中。目前市场上量产的采用该结构的投影屏幕能 够实现的屏幕增益仅为大约0.9～1.1。

在公开号为CN1670618A的中国专利申请中公开了一种反射式屏幕， 该反射式屏幕具有如图2的a所示的微结构。该微结构的单元由两个斜 面组成，由白色的反射树脂形成的斜面3朝向投影机，用来反射来自投 影机的光线，朝上的斜面表面涂敷有黑色的光吸收层4，用来吸收从屏幕 上方入射的环境光线。公开号为CN1693989A中国专利申请中公开的屏 幕具有类似的结构，如图2的b所示，构成微结构的基底材料是吸收光 的材料，在朝下的斜面表面涂敷有白色树脂层6来反射来自投影机的光 线。另外，公开号为CN1954260A的中国专利申请也提出了一种反射屏 幕。如图2的c所示，光吸收部14和反射层13形成具有等腰梯形截面 的微结构，环境光被光吸收部14吸收，投射光线在光吸收部14的表面 被全反射，在梯形的窄边底面被反射层13反射。

为了实现提高对比度的目的，在上述屏幕的微结构中均设置用于吸 收光和/或反射光的光学功能层。但由于微结构的尺寸非常的小，间距一 般在25到250微米的范围内，在微结构表面选择性的涂敷光学功能层的 工艺非常复杂，成品率低，而且光学效率不高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型期望提供一种能够在获得高对比度的同 时提高屏幕增益，并且能够简化加工工艺，降低成本的全反射屏幕和投 影系统。

根据本实用新型的实施例，公开了一种全反射屏幕，所述全反射屏 幕包括从所述投影光线的入射侧依次布置的光扩散层、全反射层和光吸 收层，所述光吸收层能够吸收入射的光线，所述光扩散层用于增大出射 的光线的发散角，

所述全反射层至少包括位于所述光扩散层侧的微结构层和位于所述 光吸收层侧的内侧层，所述微结构层的折射率大于所述内侧层的折射率， 所述微结构层上设置有多个微结构单元，多个所述微结构单元在所述全 反射屏幕的平面内连续延伸并且旋转对称，

其中，每个微结构单元包括的两个相交平面被设置为使得所述投影 光线连续在所述两个相交平面处发生全反射，

至少部分透射所述全反射层的环境光被光吸收层吸收。

优选地，所述微结构层设置成旋转对称的全反射棱镜，所述两个相 交平面与所述全反射屏幕的平面的夹角分别为θ₁和θ₂，且θ₁和θ₂满足关 系：θ₁+θ₂＜90。