TW201331636A - 高對比投影螢幕 - Google Patents

Abstract

本發明描述一種前投影系統。該前投影系統包括：光吸收層，其具有至少80%的在電磁光譜之可見光範圍內之吸收率；及光漫射層，其在該光吸收層與投影儀之間安置於該光吸收層上。該光漫射層包括以在自約3重量%至約30重量%之範圍內之濃度一致性地分佈於主體材料中的複數個金屬薄片，該複數個金屬薄片之平均大小係在自約0.5微米至約20微米之範圍內。複數個光吸收粒子係以小於約7重量%之濃度一致性地分佈於該主體材料中，且面對該投影儀之主前表面具有在自約0.5微米至約10微米之範圍內之平均表面粗糙度。

Description

高對比投影螢幕

本發明尤其係關於投影螢幕。詳言之，本發明係關於利用分佈於主體材料中之金屬薄片之高對比投影螢幕。

用於(例如)會議室中之前投影螢幕係基於白冰銅膜或物品。白布螢幕可以同等有效率方式自所有入射角反射所有光源。結果為：即使來自任何光源之微小環境光亦將影響白冰銅螢幕表面上之影像之投影品質。此情形可被表明為色彩飽和度損失、黑色缺乏及/或不良對比。使該室保持完全地暗可減輕此等問題，但即使自經投影影像離開該室中之其他表面之反射亦可縮減影像品質。

本發明尤其係關於高對比投影螢幕。詳言之，本發明係關於相比於習知白布投影螢幕具有改良型顯示品質之高對比投影螢幕。

在許多實施例中，描述一種前投影系統。該前投影系統包括：光吸收層，其具有至少80%的在電磁光譜之可見光範圍內之吸收率；及光漫射層，其在該光吸收層與投影儀之間安置於該光吸收層上。該光漫射層包括一致性地分佈於主體材料中之複數個金屬薄片，該複數個金屬薄片之平均大小係在自約0.5微米至約20微米之範圍內，且該主體材料中之該複數個金屬薄片之濃度係在自約3重量%至約30重量%之範圍內。複數個光吸收粒子一致性地分佈於該 主體材料中，該主體材料中之該複數個光吸收粒子之濃度小於約7重量%，且主前表面面對該投影儀且具有在自約0.5微米至約10微米之範圍內之平均表面粗糙度。

本文所描述之光學堆疊及對應顯示器相比於先前投影螢幕或前投影系統可提供一或多個優點。舉例而言，先前投影螢幕及系統歸因於環境照明反射而遭受(例如)色彩飽和度損失、黑色缺乏及/或不良對比。本發明描述使用分佈於主體材料中之金屬薄片以相對於先前投影螢幕來改良對比、亮度及色彩飽和度。在閱讀本文所呈現之揭示內容後，本文所描述之光學堆疊及顯示器之各種實施例的此等及其他優點對於熟習此項技術者即將變得易於顯而易見。

可在結合隨附圖式來考慮本發明之各種實施例之以下[實施方式]時更完整地理解本發明。

本文所呈現之示意圖未必按比例。用於諸圖中之類似數字指代類似組件、步驟及其類似者。然而，應理解，在給定圖中使用一數字以指代一組件並不意欲在另一圖中將該組件限於用相同數字進行標記。另外，使用不同數字以指代組件並不意欲指示該等不同編號組件不能相同或相似。

在以下[實施方式]中，參看形成其部分之隨附圖式，且在隨附圖式中作為說明而展示器件、系統及方法之若干特定實施例。應理解，預期其他實施例，且可在不脫離本發明之範疇或精神的情況下作出其他實施例。因此，以下[實施方式]不應被視為限制性意義。

本文所使用之所有科學及技術術語具有通常用於此項技術中之涵義，除非另有指定。本文所提供之定義係促進理解本文中頻繁地使用之某些術語，且不意謂限制本發明之範疇。

如本說明書及附加申請專利範圍所使用，單數形式「一」及「該」涵蓋具有複數個指示物之實施例，除非內容另有明確規定。

如本說明書及附加申請專利範圍所使用，術語「或」通常在其包括「及/或」之意義上被使用，除非內容另有明確規定。

如本文所使用，「具有」、「包括」、「包含」或其類似者係以其可擴充意義被使用，且通常意謂「包括但不限於」。應理解，術語「由...組成」及「基本上由...組成」被歸類於術語「包含」及其類似者中。

本文所提及之任何方向(諸如，「頂部」、「底部」、「左側」、「右側」、「上部」、「下部」、「在...上方」、「在...下方」，以及其他方向及定向)在本文中係出於清晰起見而參看諸圖被描述，且不應限制實際器件或系統或該器件或系統之使用。本文所描述之許多器件、物品或系統可在數個方向及定向上被使用。

本發明尤其描述高對比投影螢幕。詳言之，本發明係關於相比於習知白布投影螢幕具有改良型顯示品質之高對比投影螢幕。使用分佈於主體材料中之金屬薄片以相對於先前投影螢幕來改良對比、亮度及色彩飽和度。雖然本發明 並非如此受到限制，但將經由下文所提供之實例之論述而取得對本發明之各種態樣之瞭解。

圖1為說明性投影系統100之示意圖。前投影系統100包括投影光112之投影儀110，及接收自投影儀110投影之光112且將光111反射至檢視位置130之螢幕120。在許多實施例中，投影儀110投影偏振光112。

圖2為說明性投影螢幕120之示意圖側視圖。螢幕120包括光吸收層122。光漫射層125在光吸收層122與投影儀110之間安置於光吸收層122上或鄰近於光吸收層122。在一些實施例中，黏接劑層140(例如，壓敏黏接劑層)係與光漫射層125相對地安置於光吸收層122上。在此等實施例中，襯套145可與黏接劑層140接觸，且經組態成使得襯套145可自黏接劑層140被移除且曝露黏接劑層140以將黏接劑層140及螢幕120定位至所要基板。在許多實施例中，在排除黏接劑層的情況下，螢幕120具有在自10微米至250微米或自25微米至125微米之範圍內之厚度。黏接劑層可將25微米至75微米添加至螢幕120之厚度。

光吸收層122具有至少80%或至少90%或至少95%的在電磁光譜之可見光範圍內之吸收率。光吸收層122可藉由吸收未由金屬薄片126反射之經投影光112及環境光113來增加經顯示影像之對比。光吸收層122可包括在應用中可理想及/或實務之任何光吸收材料。舉例而言，層122可包括碳黑、諸如黑染料或其他深色染料之光吸收性染料、光吸收性顏料或其他深色顏料，或不透明粒子，其分散於黏合 劑材料中。合適黏合劑包括熱塑性塑膠、輻射可固化或熱固性丙烯酸酯、環氧樹脂、以聚矽氧為基礎之材料，或其他合適黏合劑材料。

光漫射層125包括(例如，一致性地)分佈於主體材料127中之複數個金屬薄片126。主體材料127可由諸如乙烯、聚胺基甲酸酯、科騰(Kraton)、聚酯及其他黏接劑之任何合適黏合劑材料形成。主體材料127可為具有至顏料及金屬或金屬化薄片之適當黏接之任何黏合劑材料。主體材料127可輔助混合物在光漫射層125之形成期間之流動。金屬薄片126可為純金屬或具有金屬或金屬化表面之元件。

在許多實施例中，金屬薄片126係選自鋁、銀或具有高反射比之其他金屬。金屬薄片126可為球形、玉米片、圓盤或其他多小面化不規則形狀，諸如，碎裂玻璃晶片。在許多實施例中，金屬薄片126為圓盤狀或硬幣狀。

金屬薄片126具有在自約0.5微米至約20微米或自1微米至約15微米、自1微米至約10微米之範圍內之平均大小或側向尺寸。在許多實施例中，複數個金屬薄片126之平均側向尺寸對複數個金屬薄片126之平均厚度尺寸的比率係在自約2至20之範圍內。在許多實施例中，已發現，當金屬薄片126大於約25微米時，螢幕表面看來似乎展示干擾影像品質之火花。在許多實施例中，已發現，當金屬薄片126小於約0.5微米時，螢幕表面在反射光方面變得無效，且需要較大濃度之金屬薄片126以維持影像品質。

主體材料127中之複數個金屬薄片126之濃度係在自約3 重量%至約30重量%或自3重量%至約25重量%、自4重量%至約20重量%之範圍內。在許多實施例中，已發現，當主體材料127中之金屬薄片126之濃度小於約3%時，螢幕表面視角變得過窄。

複數個光吸收粒子128可一致性地分佈於主體材料127中，該主體材料中之該複數個光吸收粒子之濃度小於約7重量%或為自1重量%至4重量%。光吸收粒子128可選自不同色彩之顏料(有機及無機)以調整反射光譜且亦幫助維持螢幕膜120之色彩穩定性。在許多實施例中，使用黑顏料以吸收處於高入射角之環境光113，如圖2大體上所說明。

面對投影儀之主前表面129可具有在自約0.5微米至約10微米之範圍內之平均表面粗糙度。在許多實施例中，面對投影儀之主前表面129可具有在自約0.5微米至約7微米或自約0.5微米至約5微米或自約0.5微米至約3微米之範圍內之平均表面粗糙度。主前表面129之表面粗糙度可經由諸如軋花、噴砂或微複製之任何有用方法而形成。表面粗糙度係由Mahr Surface Profilometer(德國Gottingen之Mahr GmbH的POCKET SURF PS1)量測。

本文所描述之前投影螢幕120相對於先前投影螢幕具有改良型對比、亮度及色彩飽和度。詳言之，本文所描述之螢幕120展現至少1或至少2或至少3之光學增益。本文所描述之螢幕120展現至少25度或至少35度之對稱視角。本文所描述之螢幕120展現至少60%或至少70%或至少80%的在電磁光譜之可見光範圍內之平均全反射率。本文所描述之 螢幕120展現在環境光條件(例如，200至400勒克司)下相比於白布螢幕為至少300%之有效對比增強，如使用光度計在棋盤形圖案上所量測。

藉由以下實例進一步說明所揭示系統及建構之一些優點。此實例所敍述之特定材料、量及尺寸以及其他條件及細節不應被解釋為不當地限制本發明。

實例 實例1

藉由將76.47公克光潔乙烯溶液(可以商品名稱PARALOID購自Dow Chemical)、1.96公克黑顏料(可以商品名稱2869F Black購自中國杭州之HUPC)、19.61公克鋁薄片(可以商品名稱011018 Silver購自美國MA之MetalFlake公司)及1.96公克藍顏料(可以商品名稱UN8632購自中國抗州之HUPC)混合於廣口瓶中來製備溶液混合物。澈底地攪拌該混合物，使得該等組份貫穿該溶液均勻地分散。接著使用聚塗佈紙襯套上之凹口棒體塗佈裝置以約125微米(5密耳)之濕厚度來澆鑄所得混合物。聚塗佈紙具有1.7微米之表面粗糙度(RA)。接著將混合物轉移至烘箱且使該混合物在約攝氏130度至160度下乾燥歷時約3至6分鐘，直至該混合物凝固成膜為止。所得膜(輸出膜1)具有約50微米(2密耳)之厚度。

藉由將90公克光潔乙烯溶液(可以商品名稱PARALOID購自Dow Chemical)及10公克黑顏料(可以商品名稱2869F Black購自中國杭州之HUPC)進行混合來製備第二混合 物。澈底地攪拌該混合物，使得該等組份貫穿該混合物均勻地分散。接著在輸出膜1之頂部上使用凹口棒體塗佈裝置以約125微米(5密耳)之濕塗層厚度來澆鑄所得混合物。接著將經澆鑄塗佈物品轉移至烘箱且使該物品在約攝氏130度至160度下乾燥歷時約3至6分鐘，直至塗層凝固成膜為止。所得膜在襯套被移除之後具有約100微米(4密耳)之總厚度。

所得螢幕膜具有2.0之增益及約54°之總視角。在環境光下之對比量測為約34：1，其為相比於下文所測試之典型白布螢幕之約400%增強。圖3為實例1之表面之顯微圖。

比較實例

作為比較實例來測試白布螢幕(Da-Lite Matte White Screen)。增益被量測為1.0，且總視角為約130°。環境光中之對比為約7：1。

因此，揭示高對比投影螢幕(HIGH CONTRAST PROJECTION SCREEN)之實施例。熟習此項技術者應瞭解，可以不同於所揭示實施例之實施例來實踐本文所描述之光學膜及膜物品。所揭示實施例係出於說明而非限制之目的被呈現。

項目1為一種前投影系統，其包含：投影儀，其投影光；螢幕，其接收自該投影儀投影之該光且將光反射至檢視位置，該螢幕包含：光吸收層，其具有至少80%的在電磁光譜之可見光範圍 內之吸收率；及光漫射層，其在該光吸收層與該投影儀之間安置於該光吸收層上，該光漫射層包含：複數個金屬薄片，其一致性地分佈於主體材料中，該複數個金屬薄片之平均大小係在自約0.5微米至約20微米之範圍內，該主體材料中之該複數個金屬薄片之濃度係在自約3重量%至約30重量%之範圍內；複數個光吸收粒子，其一致性地分佈於該主體材料中，該主體材料中之該複數個光吸收粒子之濃度小於約7重量%；及主前表面，其面對該投影儀且具有在自約0.5微米至約10微米之範圍內之平均表面粗糙度。

項目2為項目1之前投影系統，其中該投影儀發射偏振光。

項目3為項目1之前投影系統，其中該光吸收層具有至少90%的在該電磁光譜之該可見光範圍內之吸收率。

項目4為項目1之前投影系統，其中該光吸收層具有至少95%的在該電磁光譜之該可見光範圍內之吸收率。

項目5為項目1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片包含複數個鋁薄片。

項目6為項目1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片之該平均大小係在自約1微米至約15微米之範圍內。

項目7為項目1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片之該平均大小係在自約1微米至約10微米之範圍內。

項目8為項目1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片之平均側向尺寸對該複數個金屬薄片之平均厚度尺寸的比率係在自約2至20之範圍內。

項目9為項目1之前投影系統，其中該主體材料中之該複數個金屬薄片之該濃度係在自約3重量%至約25重量%之範圍內。

項目10為項目1之前投影系統，其中該主體材料中之該複數個金屬薄片之該濃度係在自約4重量%至約20重量%之範圍內。

項目11為項目1之前投影系統，其中該複數個光吸收粒子包含複數個光吸收顏料。

項目12為項目1之前投影系統，其中該主體材料中之該複數個光吸收粒子之該濃度係在自約1重量%至約4重量%之範圍內。

項目13為項目1之前投影系統，其中該光漫射層之該主前表面具有在自約0.5微米至約7微米之範圍內之平均表面粗糙度。

項目14為項目1之前投影系統，其中該光漫射層之該主前表面具有在自約0.5微米至約5微米之範圍內之平均表面粗糙度。

項目15為項目1之前投影系統，其中該光漫射層之該主前表面具有在自約0.5微米至約3微米之範圍內之平均表面粗糙度。

項目16為項目1之前投影系統，其中該螢幕相比於白布 螢幕具有至少1之光學增益。

項目17為項目1之前投影系統，其中該螢幕相比於白布螢幕具有至少2之光學增益。

項目18為項目1之前投影系統，其中該螢幕具有至少±25度之對稱視角。

項目19為項目1之前投影系統，其中該螢幕具有至少±35度之對稱視角。

項目20為項目1之前投影系統，其中在該電磁光譜之該可見光範圍內的該螢幕之平均全反射率為至少60%。

項目21為項目1之前投影系統，其中在該電磁光譜之該可見光範圍內的該螢幕之平均全反射率為至少70%。

項目22為項目1之前投影系統，其中在該電磁光譜之該可見光範圍內的該螢幕之平均全反射率為至少80%。

項目23為項目1之前投影系統，其中該螢幕之有效對比增強在約200至400勒克司之環境照明下相比於白布螢幕為至少300%。

100‧‧‧前投影系統

110‧‧‧投影儀

111‧‧‧光

112‧‧‧偏振光/經投影光

113‧‧‧環境光

120‧‧‧前投影螢幕/螢幕膜

122‧‧‧光吸收層

125‧‧‧光漫射層

126‧‧‧金屬薄片

127‧‧‧主體材料

128‧‧‧光吸收粒子

129‧‧‧主前表面

130‧‧‧檢視位置

140‧‧‧黏接劑層

145‧‧‧襯套

圖1為說明性投影系統之示意圖；圖2為說明性投影系統之示意圖側視圖；及圖3為實例1之表面之顯微圖。

本文所呈現之示意圖未必按比例。用於諸圖中之類似數

111‧‧‧光

112‧‧‧偏振光/經投影光

113‧‧‧環境光

120‧‧‧前投影螢幕/螢幕膜

122‧‧‧光吸收層

125‧‧‧光漫射層

126‧‧‧金屬薄片

127‧‧‧主體材料

128‧‧‧光吸收粒子

129‧‧‧主前表面

140‧‧‧黏接劑層

145‧‧‧襯套

Claims (10)

1. 一種前投影系統，其包含：投影儀，其投影光；螢幕，其接收自該投影儀投影之該光且將光反射至檢視位置，該螢幕包含：光吸收層，其具有至少80%的在電磁光譜之可見光範圍內之吸收率；及光漫射層，其在該光吸收層與該投影儀之間安置於該光吸收層上，該光漫射層包含：複數個金屬薄片，其一致性地分佈於主體材料中，該複數個金屬薄片之平均大小係在自約0.5微米至約20微米之範圍內，該主體材料中之該複數個金屬薄片之濃度係在自約3重量%至約30重量%之範圍內；複數個光吸收粒子，其一致性地分佈於該主體材料中，該主體材料中之該複數個光吸收粒子之濃度小於約7重量%；及主前表面，其面對該投影儀且具有在自約0.5微米至約10微米之範圍內之平均表面粗糙度。
2. 如請求項1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片包含複數個鋁薄片。
3. 如請求項1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片之該平均大小係在自約1微米至約10微米之範圍內。
4. 如請求項1之前投影系統，其中該複數個金屬薄片之平均側向尺寸對該複數個金屬薄片之平均厚度尺寸的比率 係在自約2至20之範圍內。
5. 如請求項1之前投影系統，其中該主體材料中之該複數個金屬薄片之該濃度係在自約4重量%至約20重量%之範圍內。
6. 如請求項1之前投影系統，其中該光漫射層之該主前表面具有在自約0.5微米至約3微米之範圍內之平均表面粗糙度。
7. 如請求項1之前投影系統，其中該螢幕相比於白布螢幕具有至少2之光學增益。
8. 如請求項1之前投影系統，其中該螢幕具有至少±35度之對稱視角。
9. 如請求項1之前投影系統，其中在該電磁光譜之該可見光範圍內的該螢幕之平均全反射率為至少80%。
10. 如請求項1之前投影系統，其中該螢幕之有效對比增強在約200至400勒克司之環境照明下相比於白布螢幕為至少300%。