CN106933020A - 投影幕及包括此投影幕的投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种投影幕及包括此投影幕的投影系统，投影幕包含异方性散射偏光层、四分之一波板以及反光层，该异方性散射偏光层具有互相垂直的散射轴与穿透轴，该四分之一波板设置于该异方性散射偏光层的一侧，且该四分之一波板包括快轴与慢轴，且该慢轴与该异方性散射偏光层的穿透轴成45°夹角，该反光层设置于该四分之一波板相对于该异方性散射偏光层的另一侧。本发明的投影系统具备了与习知正投投影系统相同的较小投影空间需求，而仍可提供使用者与习知背投投影系统相当的亮度、对比与饱和度的影像。

Description

投影幕及包括此投影幕的投影系统
技术领域
本发明涉及一种投影幕及一种包括此投影幕的投影系统。
背景技术
习知投影系统的投影幕不具自发光源，故投影幕本身无法产生影像，而需藉由投影机投射影像于投影幕上散射成像后，影像光线才能传递至使用者眼睛，因此，投影幕的设计对影像所能表现的亮度、对比度及饱和度影响相当大。投影系统可依投影机与用户观看位置区分为正投或背投二种投影系统，二种投影系统皆有其优缺点，因此，需依主要的应用环境及所欲达到的视觉效果选择所使用的投影系统。如图1所示，其为一种习知的正投投影系统1，包括投影机2及正投影幕3，其中投影机2所投射影像光线L1于正投影幕3上，经过散射成像后反射至使用者眼睛4，因投影机2与使用者皆位于相对正投影幕3的同侧，故适用于较小的投影空间，例如一般家庭、会议室等，但因投影机2与使用者同侧，所以投影机2所在侧若有环境光源存在，环境光源仍可同时于正投影幕3上散射与反射，而大幅影响投影画面的对比度及饱和度，使投影画面有洗白(color washout)现象，故此正投投影系统1一般需在较低的环境光源下使用。如图2所示，其为一种习知的背投投影系统5，包括投影机6及半透的背投影幕7，其中投影机6所投射影像光线L2于半透的背投影幕7上，经过散射成像后透射至使用者眼睛8，因投影机6与使用者位于相对背投影幕7的不同侧，故投影机6所在侧需具备一定的投影距离，以获得足够大的画面，因此相对压缩了使用者的使用空间，但投影机6所投射影像光线L2于背投影幕7成像后，可直接穿透至使用者眼睛，且一般半透的背投影幕7的透光率大于反射率，因此，不易受使用者所在侧的光线于背投影幕7上的反射影响，可获得较佳亮度、对比度及饱和度的投影影像。
综上所述，不论正投投影系统或背投投影系统，皆具有一定优点与缺点，故本发明提出一种投影幕及投影系统，其可兼具两种投影系统的优点，于较小的投影空间下及可存在环境光源下，使影像具有更佳的亮度、对比度与饱和度。
发明内容
有鉴于上述习知技艺的问题，本发明的目的在于提供一种具备新颖性、进步性及产业利用性等专利要件的投影幕及使用其的投影系统，以期克服现有产品的难点。
为达到上述目的，本发明提供一种投影幕，包含异方性散射偏光层、四分之一波板以及反光层。该异方性散射偏光层具有互相垂直的散射轴与穿透轴；四分之一波板设置于该异方性散射偏光层的一侧，该四分之一波板具有快轴及慢轴，且该慢轴与该异方性散射偏光层的该穿透轴成45°夹角；反光层设置于该四分之一波板相对于该异方性散射偏光层的另一侧。
于一实施例中，该异方性散射偏光层包含各向异性材料与各向同性材料。
于一实施例中，该异方性散射偏光层为将各向异性材料分散于各向同性材料的基材中而形成的异方性散射偏光层。
于一实施例中，该各向同性材料的折射率为1.4至1.7。
于一实施例中，该各向异性材料的异常光折射率与寻常光折射率的折射率差值为0.2至0.25。
于一实施例中，该各向同性材料选自由聚乙烯醇、聚烯烃类高分子、聚酯类高分子、聚酰胺类高分子和聚偏氟乙烯所构成族群的其中之一或其组合。
于一实施例中，该各向异性材料选自由双折射晶体、层列型液晶、胆固醇液晶、棒状液晶、碟型液晶、柱型液晶、高分子液晶、扭转向列型液晶、超扭转向列型液晶以及双折射树脂所构成族群的其中之一或其组合。
于一实施例中，该各向异性材料于该基材面内延伸方向具有异常光折射率，于该基材面内垂延伸方向具有寻常光折射率，该各向异性材料的异常光折射率与该各向同性材料的基材的折射率不一致，且该各向异性材料的寻常光折射率与该各向同性材料的基材的折射率一致。
此外，本发明还提出一种投影系统，包含上述投影幕以及位于与该投影幕的该异方性散射偏光层同一侧的投影机，其中，该投影机可产生与该异方性散射偏光层的穿透轴平行的偏振光影像。
于一实施例中，使用者与该投影机位于相对该投影幕的同侧，该偏振光影像直接通过该异方性散射偏光层，并在经过该四分之一波板后转变为圆偏振光，然后藉由该反光层反射改变圆偏旋转方向再次进入该四分之一波板并转换为与该异方性散射偏光层的该散射轴平行的偏振光而于该异方性散射偏光层上成像，最后投射至该使用者的眼睛。
本发明的投影幕及包括此投影幕的投影系统，虽然与习知正投投影系统配置方式类似，投影机与使用者皆位于相对投影幕的同侧，但该影像光线并不会于投影幕直接成像并反射至使用者眼睛，而是如同习知背投投影系统般，投影机所投射影像光线穿过半透的异方性散射偏光层并反射后才散射成像透射至使用者眼睛，故本发明的投影系统具备了与习知正投投影系统相同的较小投影空间需求，而仍可提供使用者与习知背投投影系统相当的亮度、对比与饱和度的影像。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为一种习知正投投影系统的示意图；
图2为一种习知背投投影系统的示意图；
图3A、图3B为本发明的投影幕一实施态样的示意图；
图4为本发明的投影系统作用的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的发明特征、内容与优点及其所能达成的功效更易了解，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
以下将参照相关图式，说明依本发明的投影幕及投影系统的实施例，为使便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。
请配合参看图3A及图3B所示，本发明提供一种投影幕9，其包含异方性散射偏光层10、四分之一波板11以及反光层12，该异方性散射偏光层10具有互相垂直的散射轴10a与穿透轴10b；四分之一波板11，设置于该异方性散射偏光层10的一侧，该四分之一波板11具有快轴(未显示)及慢轴11a，且慢轴11a与该异方性散射偏光层10的穿透轴10b成45°夹角；该反光层12设置于该四分之一波板11相对于该异方性散射偏光层10的另一侧。
在一实施例的投影幕中，该异方性散射偏光层10的形成方式，例如可将各向异性材料10c分散于各向同性材料10d的基材中，并形成微胞而相分离，再经过延伸取向，使各向异性材料10c在各向同性材料10d的基材中沿延伸方向排列后，各向异性材料10c于基材面内延伸方向具有异常光折射率(ne)，于基材面内垂直延伸方向则具有寻常光折射率(no)。当各向异性材料10c的异常光折射率(ne)与各向同性材料10d基材的折射率(np)不一致，且各向异性材料10c的寻常光折射率(no)与各向同性材料10d基材的折射率(np)一致时，即可使通过该异方性散射偏光层10延伸方向分量的光线散射而具有散射轴10a，且通过垂直延伸方向分量的光线穿透而具有穿透轴10b。
在另一实施例的投影幕中，该各向同性材料10d的折射率(np)为介于1.4至1.7之间。
在另一实施例的投影幕中，该各向异性材料10c的异常光折射率(ne)与寻常光折射率(no)的折射率差值介于0.2至0.25之间。
在另一实施例的投影幕中，该各向同性材料10d选自由聚乙烯醇、聚烯烃类高分子、聚酯类高分子、聚酰胺类高分子以及聚偏氟乙烯所构成族群的其中之一或其组合。
在另一实施例的投影幕中，该各向异性材料10c选自由双折射晶体、层列型液晶、胆固醇液晶、棒状液晶、碟型液晶、柱型液晶、高分子液晶、扭转向列型液晶、超扭转向列型液晶以及双折射树脂所构成族群的其中之一或其组合。
请再参看图4，其为采用前述投影幕9的投影系统13，图4亦包含了影像对比与饱和度的原理示意图。在一实施态样中，该投影系统13包含前述的投影幕9以及位于与该投影幕9的该异方性散射偏光层10同一侧的投影机14，其中该投影机14可产生与该异方性散射偏光层10的穿透轴10b平行并具有偏振性的影像光线L3，因影像光线L3的偏振方向与该异方性散射偏光层10的穿透轴10b平行，故不会于该异方性散射偏光层10上散射成像，而直接通过该异方性散射偏光层10，影像光线L3再经过四分之一波板11后，因该四分之一波板11的慢轴11a(如图3B所示)与该异方性散射偏光层10的穿透轴10b成45°夹角，故影像光线L3转变为圆偏振光，再藉由反光层12反射改变圆偏旋转方向再次进入四分之一波板11后，转换为与该异方性散射偏光层10的散射轴10a平行的偏振光而于该异方性散射偏光层10上成像，最后再投射至使用者眼睛15。因此，采用本发明的投影幕9及包括此投影幕9的投影系统13，虽然与习知正投投影系统配置方式类似，投影机14与使用者皆位于相对投影幕9的同侧，但该影像光线L3并不会于投影幕9直接成像并反射至使用者眼睛15，而是如同习知背投投影系统般，投影机14所投射影像光线L3穿过半透的异方性散射偏光层10并反射后才散射成像透射至使用者眼睛15，故本发明的投影系统具备了与习知正投投影系统相同的较小投影空间需求，而仍可提供使用者与习知背投投影系统相当的亮度、对比与饱和度的影像。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (10)

1.一种投影幕，其特征在于包含：
异方性散射偏光层，该异方性散射偏光层具有互相垂直的散射轴与穿透轴；
四分之一波板，设置于该异方性散射偏光层的一侧，该四分之一波板具有快轴及慢轴，且该慢轴与该异方性散射偏光层的该穿透轴成45°夹角；以及
反光层，设置于该四分之一波板相对于该异方性散射偏光层的另一侧。
2.根据权利要求1所述的投影幕，其特征在于：该异方性散射偏光层包含各向异性材料与各向同性材料。
3.根据权利要求2所述的投影幕，其特征在于：该异方性散射偏光层为将各向异性材料分散于各向同性材料的基材中而形成的异方性散射偏光层。
4.根据权利要求2所述的投影幕，其特征在于：该各向同性材料的折射率为1.4至1.7。
5.根据权利要求2所述的投影幕，其特征在于：该各向异性材料的异常光折射率与寻常光折射率的折射率差值为0.2至0.25。
6.根据权利要求2所述的投影幕，其特征在于：该各向同性材料选自由聚乙烯醇、聚烯烃类高分子、聚酯类高分子、聚酰胺类高分子和聚偏氟乙烯所构成族群的其中之一或其组合。
7.根据权利要求2所述的投影幕，其特征在于：该各向异性材料选自由双折射晶体、层列型液晶、胆固醇液晶、棒状液晶、碟型液晶、柱型液晶、高分子液晶、扭转向列型液晶、超扭转向列型液晶以及双折射树脂所构成族群的其中之一或其组合。
8.根据权利要求3所述的投影幕，其特征在于：该各向异性材料于该基材面内延伸方向具有异常光折射率，于该基材面内垂延伸方向具有寻常光折射率，该各向异性材料的异常光折射率与该各向同性材料的基材的折射率不一致，且该各向异性材料的寻常光折射率与该各向同性材料的基材的折射率一致。
9.一种投影系统，其特征在于包含：
权利要求1至7中任一项所述的投影幕，以及
位于与该投影幕的该异方性散射偏光层同一侧的投影机，
其中，该投影机可产生与该异方性散射偏光层的穿透轴平行的偏振光影像。
10.根据权利要求9所述的投影系统，其特征在于：使用者与该投影机位于相对该投影幕的同侧，该偏振光影像直接通过该异方性散射偏光层，并在经过该四分之一波板后转变为圆偏振光，然后藉由该反光层反射改变圆偏旋转方向再次进入该四分之一波板并转换为与该异方性散射偏光层的该散射轴平行的偏振光而于该异方性散射偏光层上成像，最后投射至该使用者的眼睛。
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