投影屏幕
技术领域
本发明涉及一种投影屏幕。
背景技术
投影屏幕在生活上的应用非常广泛,举例来说,投影屏幕可以适用于教育机构、指挥中心、会议室或展览中心等场所。外部的影像源(如投影机)所投射出的影像光束适于成像于投影屏幕上,因此影像光束中带有的影像资讯可成像于投影屏幕,使用者通过投影屏幕对大众表达其所欲表达的内容。是以,投影屏幕对于资讯的传递发挥着重要的作用。
另一方面,随着电子装置朝向多功能化发展,传统的按键式操作介面已渐渐无法满足使用者的需求。在此情况下,触控技术便开始蓬勃地发展。相较于传统按键式操作介面,触控操作介面的输入方式更为简便且直觉化,使用者可直接以手指或触控笔在电子装置的显示面上进行触控输入。触控技术除了被应用于电子装置的显示面之外,亦被应用于投影屏幕,让使用者能够在投影屏幕上进行直观地触控输入。
然而,已知的投影屏幕常遇到以下的问题:投影屏幕的光学微结构通常为外露的状态,当外物碰撞或者是收纳投影屏幕时,投影屏幕中的光学微结构容易受到损伤,导致其外观不良或者会使投影画面的光学品质恶化,并且投影屏幕容易受到异物(如悬浮微粒)污染而附着于光学微结构上。当要清洁投影屏幕时,也容易损伤投影屏幕的光学微结构。因此,已知的投影屏幕其可靠度(Reliability)较差。
另一方面,在已知的投影屏幕中,光学微结构是以单方向地排列。当使用者对上述已知的投影屏幕执行触控功能时,触控笔或手指无法顺畅地进行各方向移动。同时,触控笔或手指也容易对光学微结构造成损伤。
此外,当投影屏幕本身的散射能力不足时,会导致影像光束较容易往某特定方向反射(例如是影像光束的反射方向)。因此,使用者在某些观看角度(例如是影像光束的反射角度)观看投影屏幕时,会感受到影像画面过亮,此现象也就是所谓的热点(Hot Spot)现象。相对而言,在其他观看角度时观看投影屏幕时,则会感受到影像画面过暗。换言之,在不同的观看角度下,影像画面会有不同的亮暗程度,即会使投影屏幕有亮度不均的现象。众所周知,热点现象或亮度不均的现象皆会造成影像画面的成像品质不佳。
综合以上,如何解决上述问题,实为目前本领域研发人员研发的重点之一。
本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容,因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的公知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容,不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题,在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种投影屏幕,其具有良好的可靠度以及成像品质。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的,本发明提供一种投影屏幕,其具有影像源侧。投影屏幕包括基板、多个菲涅耳结构以及保护层。这些菲涅耳结构位于基板朝向影像源侧的表面上且沿第一方向排列,每一菲涅耳结构往第二方向延伸。这些菲涅耳结构位于基板与保护层之间。保护层具有朝向影像源侧的第一表面,第一表面具有多个光学微结构,这些光学微结构正投影于参考平面并在参考平面上对应地形成多个正投影图案,每一正投影图案具有大体上相互垂直的第一轴与第二轴,其中,每一正投影图案的第一轴通过在第一方向上最大距离的两端点,每一正投影图案的第二轴通过在第二方向上最大距离的两端点,每一正投影图案对称于第一轴以及第二轴两者至少其中之一。
在本发明的一示意性实施例中,上述的这些光学微结构随机分布于保护层的第一表面,且这些光学微结构正投影于第一表面的表面积总和相对于第一表面的总表面积的比例范围落在80%至100%的范围内。
在本发明的一示意性实施例中,上述的每一正投影图案于参考平面上对称于第一轴且对称于第二轴。
在本发明的一示意性实施例中,上述的每一正投影图案于参考平面上的形状大体上为椭圆形、菱形或发丝纹。
在本发明的一示意性实施例中,上述的每一正投影图案于参考平面上对称于第一轴且不对称于第二轴。
在本发明的一示意性实施例中,上述的每一正投影图案包括第一投影线与第二投影线,每一正投影图案的第一投影线与第二投影线相交于第二方向上最大距离的两端点,第一投影线与第二投影线位于第二轴的两相对侧,其中,第一投影线与第二投影线选自一个或多个椭圆的椭圆周的一部分或者一个或多个菱形的边的一部分。
在本发明的一示意性实施例中,在位于第一表面中心处的光学微结构正投影于参考平面的正投影图案为中央正投影图案,中央正投影图案对称于中央正投影图案的第一轴,在第一方向上的一部分的这些正投影图案为多个第一方向正投影图案,每一第一方向正投影图案包括第一投影线与第二投影线,每一第一方向正投影图案的第一投影线与第二投影线相交于第二方向上最大距离的两端点,第一投影线与第二投影线分别位于其所对应的第二轴的两相对侧。
在本发明的一示意性实施例中,以中央正投影图案为中心参考图案,在第一方向上,位于中心参考图案相对两侧的每一第一方向正投影图案的第一投影线及第二投影线分别与其所对应的第一方向正投影图案的第二轴具有一最大宽度,其中这些第一方向正投影图案对应的这些最大宽度沿着第一方向且朝远离中心参考图案的方向渐变。
在本发明的一示意性实施例中,上述的基板为一透光基板。
在本发明的一示意性实施例中,在位于第一表面中心处的光学微结构正投影于参考平面的正投影图案为中央正投影图案,中央正投影图案对称于中央正投影图案的第一轴,在第二方向上的一部分的这些正投影图案为多个第二方向正投影图案,每一第二方向正投影图案包括第三投影线与第四投影线,每一第二方向正投影图案的第三投影线与第四投影线相交于第一方向上最大距离的两端点,第三投影线及第四投影线分别位于其所对应的第二方向正投影图案第一轴的相对两侧。
在本发明的一示意性实施例中,以中央正投影图案为中心参考图案,在第二方向上,位于中心参考图案相对两侧的每一第二方向正投影图案的第三投影线及第四投影线分别与其所对应的第二方向正投影图案的第一轴具有一最大宽度,其中这些第二方向正投影图案对应的这些最大宽度沿着第一方向且朝远离中心参考图案的方向渐变。
在本发明的一示意性实施例中,上述的这些光学微结构凸起于保护层的第一表面。
在本发明的一示意性实施例中,上述的这些光学微结构凹陷于保护层的第一表面。
在本发明的一示意性实施例中,上述的这些光学微结构中的一部分的光学微结构凸起于保护层的第一表面,而另一部分的光学微结构凹陷于保护层的第一表面。
在本发明的一示意性实施例中,上述的保护层与这些菲涅耳结构共形设置。
在本发明的一示意性实施例中,上述的参考平面大体上平行于基板朝向影像源侧的表面。
在本发明的一示意性实施例中,上述的投影屏幕还包括吸光层,其中基板具有相对的第二表面与第三表面,基板朝向影像源侧的表面为第二表面,吸光层位于基板的第三表面上。
在本发明的一示意性实施例中,上述的每一菲涅耳结构为透光结构,每一菲涅耳结构具有反射散射面以及穿透面,反射散射面连接于穿透面。
在本发明的一示意性实施例中,上述的每一菲涅耳结构为非透光结构,每一菲涅耳结构具有反射散射面以及穿透面,反射散射面连接于穿透面,且穿透面为一吸光面。
在本发明的一示意性实施例中,影像源设置于影像源侧,影像源提供影像光束传递至投影屏幕,其中,影像光束依序传递至第一表面上的这些光学微结构,且穿透保护层后于第一方向上的散射角度及于第二方向上的散射角度分别被这些光学微结构改变,改变后的影像光束传递至这些菲涅耳结构的这些反射散射面并被这些反射散射面反射与散射后再次穿透保护层,进而射出于投影屏幕外。
基于上述,本发明的示意性实施例的投影屏幕透过菲涅耳结构位于基板与保护层之间的配置方式,保护层可以有效地保护这些菲涅耳结构,因此本发明的示意性实施例的投影屏幕具有良好的可靠度。并且,保护层上具有随机分布的多个光学微结构,光学微结构能够使传递至投影屏幕的影像光束散射,能够有效地避免热点现象,提升影像光束成像于投影屏幕上的成像品质,还可使投影屏幕具有较佳的抗眩(anti-glare)功能。此外,光学微结构在参考平面上的正投影图案的第一轴通过在第一方向上最大距离的两端点,且正投影图案的第二轴通过在第二方向上最大距离的两端点,正投影图案对称于第一轴以及第二轴两者至少其中之一。由于上述的投影关系,正投影图案的第一轴的长度对应于光学微结构在第一方向上最大距离的两端点的距离,正投影图案的第二轴的长度对应于光学微结构在第二方向上最大距离的两端点的距离。本发明的示意性实施例的投影屏幕通过设计正投影图案的第一轴与第二轴的长度可以调整不同方向(垂直方向或水平方向)上影像光束被投影屏幕反射后的散射角度。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一示意性实施例的投影屏幕的示意图。
图2为图1沿着切线A-A的保护层的第一表面的微观剖面示意图。
图3A与图3B分别为在不同示意性实施例中的部分光学微结构正投影于参考平面的投影示意图。
图4A为图1沿着切线C-C的剖面示意图。
图4B为图1沿着切线A-A的剖面示意图。
图5A至图5F为正投影图案的不同示意性实施例。
图6A为通过一光学微结构在第一方向上最大距离的两端点的剖面示意图。
图6B为通过图6A的光学微结构在第二方向上最大距离的两端点的剖面示意图。
图6C为通过另一光学微结构在第一方向上最大距离的两端点的剖面示意图。
图6D为通过图6C的光学微结构在第二方向上最大距离的两端点的剖面示意图。
图7A与图7B为本发明一示意性实施例的光学微结构正投影于参考平面的投影示意图。
图7C与图7D分别为图7A与图7B中的中央正投影图案。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中,将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语,例如:上、下、左、右、前或后等,仅是参考附图的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
为了详细说明本示意性实施例的投影屏幕的配置关系,在本示意性实施例的投影屏幕100可视为处于由第一方向D1、第二方向D2以及第三方向D3所构建的空间中,其中第一方向D1为垂直方向(Vertical Direction)。第二方向D2大体上垂直于第一方向D1,且第二方向D2例如是水平方向(Horizontal Direction)。另外,第三方向D3大体上垂直于第一方向D1以及第二方向D2,例如是大体上垂直于保护层130的第一表面S1的方向。
图1为本发明一示意性实施例的投影屏幕示意图。
请参照图1,在本示意性实施例中,投影屏幕100具有相对的影像源侧102与后侧104。外部的影像源50(例如是一般投影机、短焦投影机或超短焦投影机)设置于投影屏幕100的影像源侧102,且是设置于投影屏幕100的相对下侧。影像源50提供影像光束B传递至投影屏幕100,投影屏幕100适于接受影像光束B,并且影像光束B适于成像于投影屏幕100上。使用者可通过投影屏幕100观看影像光束B成像于投影屏幕100上的影像画面。
在本示意性实施例中,投影屏幕100包括基板110、多个菲涅耳结构120(FresnelStructure)以及保护层130。保护层130具有朝向影像源侧102的第一表面S1,第一表面S 1具有多个光学微结构132。基板110具有相对的第二表面S2(朝向影像源侧102的表面)与第三表面S3(朝向后侧104的表面),其中,基板110可为透光基板或非透光基板。以下段落中会详细地介绍本示意性实施例投影屏幕100内的各元件。
在本示意性实施例中,当基板110为透光基板时,吸光层140设置于基板110的第三表面S3上。换言之,基板110位于这些菲涅耳结构120与吸光层140之间。吸光层140的材质例如是黑色涂料、掺杂黑色材料的胶体或者是其他具有高光吸收率的材料,本发明并不以吸光层140的材料为限。如此观之,由投影屏幕100的影像源侧102往投影屏幕100的后侧104的方向来看,投影屏幕100的各元件排列方式依序为保护层130、这些菲涅耳结构120、透光基板110以及吸光层140。
且于其它实施例中,当基板110为非透光基板时,吸光层140可选择性地设置于基板110的第三表面S3上,即可无需配置吸光层140,因此,由投影屏幕100的影像源侧102往投影屏幕100的后侧104的方向来看,投影屏幕100的各组件排列方式依序为保护层130、这些菲涅耳结构120以及非透光基板110,其中,非透光基板110的材质例如具有高光吸收率的材料。
在本示意性实施例中,这些菲涅耳结构120位于基板110朝向影像源侧102的表面S2(第二表面S2)一侧且沿第一方向D1(垂直方向)排列,每一菲涅耳结构120往第二方向D2(水平方向)延伸,其中,第一方向D1不同于第二方向D2。这些菲涅耳结构120位于基板110与保护层130之间。应注意的是,在本示意性实施例中,这些菲涅耳结构120例如示出为三个。在其他未示出的示意性实施例中,这些菲涅耳结构120的数量例如是大于三个或者是小于三个,本发明并不限于此。
详言之,每一菲涅耳结构120包括菲涅耳本体122与反射散射层124。这些菲涅耳本体122沿第一方向D1(垂直方向)排列,每一菲涅耳本体122往第二方向D2(水平方向)延伸,其中第一方向D1不同于第二方向D2。这些菲涅耳本体122位于基板110与反射散射层124之间。具体而言,每一菲涅耳本体122具有穿透面122S1以及配置面122S2,穿透面122S1与配置面122S2连接。反射散射层124配置于每一菲涅耳本体122的配置面122S2上,且反射散射层124具有朝向影像源侧102的反射散射面124S1,即每一反射散射面124S1连接于对应的穿透面122S1,其中,每一反射散射面124S1与每一穿透面122S1皆为沿着第二方向D2延伸的表面。另一方面,在第一方向D1上,反射散射面124S1与穿透面122S1则是交替配置。反射散射面124S1例如是相对于基板110的第二表面S2倾斜,而穿透面122S1例如是大体上垂直于基板110的第二表面S2,本发明并不限于此。
反射散射面124S1朝向投影屏幕100的相对下侧,而穿透面122S1则朝向投影屏幕100的相对上侧。由于上述的配置,来自影像源50的影像光束B可以直接地传递至反射散射面124S1,相对而言,影像光束B则是间接地传递至穿透面122S1。需注意的是,此处提到的“直接地传递”是指影像光束B不需经过任何反射而直接传递至位于光传递路径上的特定的元件,“间接地传递”是指影像光束B经过一或多次反射或折射后传递至位于光传递路径上的特定的元件。
此外,在本示意性实施例中,菲涅耳本体122的材质例如是透光材料,且例如是光固化型高分子材料。菲涅耳本体122内可以进一步加入散射微结构提高菲涅耳本体122的散射能力。另外,使用者可以根据不同的色彩特性需求,可以适当地在菲涅耳本体122内填入染料(Dye),以调整投影屏幕100的色彩特性。而在其它实施例中,菲涅耳本体122的材质例如是非透光材料,例如于菲涅耳本体122内填入具有吸收光功能的染料,则每一菲涅耳本体122的穿透面122S1形成一吸光面,用以将接收到的光束吸收;或是例如于菲涅耳本体122内填入白色染料,用以增加投影屏幕100的光增益值(gain),且每一菲涅耳本体122的穿透面122S1上涂布吸光材料而形成一吸光面,用以将接收到的光束吸收。
反射散射层124的材质例如是金属层或非金属层。当反射散射层124的材质是金属层时,其例如是铝、银或其组合;当反射散射层124的材质是非金属层时,其例如是二氧化钛(TiO2)、硫酸钡(barium sulfate)或其组合,本发明并不限于此。
在本示意性实施例中,反射散射面124S1例如是平直斜面。在其他未示出的示意性实施例中,反射散射面124S1例如是凹面、凸面或者是其他形式的自由曲面(Free-formSurface),本发明并不限于此。值得一提的是,在反射散射面124S1上可以选择性地设置散射微结构,当影像光束B传递于反射散射面124S1时,设置于反射散射面124S1上的散射微结构可以更进一步地协助影像光束B散射。
由于这些菲涅耳结构120位于基板110与保护层130之间。进一步来说,保护层130覆盖每一菲涅耳结构120的反射散射面124S1以及穿透面122S1。因此,保护层130可以有效地保护投影屏幕100中的这些菲涅耳结构120。并且,保护层130的材质例如是相对抗污的材质,可以避免异物(如悬浮微粒)附着于这些菲涅耳结构120上。同时,当要清洁投影屏幕100时,也较不容易损伤菲涅耳结构120。
图2为图1沿着切线A-A的保护层的第一表面的微观(Microcosmic View)示意图。
请参照图2,保护层130具有朝向影像源侧102的第一表面S1且光学微结构132为紧密且随机地配置于第一表面S1上,第一表面S1可为一平面。保护层130包括两相对表面131、133,此两相对表面131、133彼此大体上平行。保护层130的第一表面S1例如是与表面131的侧边E1(平行于第一方向D1且垂直于第二方向D2与第三方向D3)连接,且例如是与表面133的侧边E2(平行于第一方向D1且垂直于第二方向D2与第三方向D3)连接。在本示意性实施例中,第一表面S1的部分表面为虚拟平面(如图2虚线所示出)。
承上述,在本示意性实施例中,这些光学微结构132中的一部分的这些光学微结构132a1凸起于保护层130的第一表面S1(于图2中示例性地示出两个),而另一部分的这些光学微结构132a2凹陷于保护层130的第一表面S1(于图2中示例性地示出两个)。在一示意性实施例中,这些光学微结构132例如是皆凸起于保护层130的第一表面S1。又一示意性实施例中,这些光学微结构132例如是皆凹陷于保护层130的第一表面S1。本发明并不限于这些光学微结构132凸起、凹陷或其凹凸组合方式。
接着,在本示意性实施例中,每一光学微结构132相对于第一表面S1的最大距离H不同,其中,如图2所示,最大距离H是光学微结构132于第三方向D3上与保护层130的第一表面S1的最大深度。如图2所示出,光学微结构132a1相对于第一表面S1的最大距离H2小于光学微结构132a2相对于第一表面S1的最大距离H1。于其他未示出的实施例中,这些光学微结构132相对于第一表面S1的最大距离例如是大体上相同。或者是,部分的光学微结构132相对于第一表面S1的最大距离例如是大体上相同,而另一部分的光学微结构132相对于第一表面S1的最大距离例如是不相同,本发明并不限于此。
请再参照图1,具体来说,在本示意性实施例中,这些光学微结构132紧密且随机地分布于保护层130的第一表面S1。较佳地,这些光学微结构132正投影于保护层130的第一表面S1的表面积总和相对于第一表面S1的总表面积的比例范围落在80%至100%的范围内。透过上述光学微结构132的设计,可使投影屏幕100具有抗眩(anti-glare)的功能。此外,在本示意性实施例中,这些光学微结构132的形成方式例如是通过UV成型(UV embossing)或热压成型(hot embossing),其模具制作方式可为喷砂处理(Blast)、蚀刻处理(Etching)或激光处理(Laser)等方式加工制成,本发明并不限于这些光学微结构132的形成方式。
在其他未示出的示意性实施例中,保护层130例如是与这些菲涅耳结构120共形设置(Conformal Coating),即保护层130的第一表面S1可随着这些菲涅耳结构120的形状而形成一非平面。
图3A与图3B分别为在不同示意性实施例中的部分光学微结构正投影于参考平面的投影示意图。
请同时参照图1以及图3A,这些光学微结构132正投影于一参考平面RP并在参考平面RP上对应地(例如是一对一地对应)形成多个正投影图案132’。参考平面RP例如是由第一方向D1与第二方向D2的两方向所定义出的平面。参考平面RP大体上平行于基板110朝向影像源侧102的第二表面S2或朝向后侧104的第三表面S3。换言之,若微观来看,从影像源侧102的方向以正视于保护层130的第一表面S1来观看投影屏幕100,可以看出如同图3A所示出的这些正投影图案132’。
详言之,每一正投影图案132’具有第一轴A1与第二轴A2,其中,每一正投影图案132’的第一轴A1通过该正投影图案132’在第一方向D1上最大距离的两端点P1、P2,每一正投影图案132’的第二轴A2通过该正投影图案132’在第二方向D2上最大距离的两端点P3、P4。每一正投影图案132’对称于第一轴A1以及第二轴A2两者至少其中之一。较佳地,每一正投影图案132’对称于第一轴A1且第一轴A1的长度大于第二轴A2的长度。更佳地,第一轴A1的长度与第二轴A2的长度比值大于等于1.2。此外,在本示意性实施例中,第二轴A2的长度范围落在10微米(μm)至200微米(μm)的范围内。
在本示意性实施例中,这些正投影图案132’的第一轴A1的长度彼此大体上相同,且这些正投影图案132’的第二轴A2的长度彼此大体上相同。
另一方面,请参照图3B,图3B所示出的示意性实施例类似于图3A所示出的示意性实施例,图3B与图3A的差异主要在于:每一正投影图案132’的第一轴A1的长度彼此不同,且每一正投影图案132’的第二轴A2的长度彼此不同。
在接下来的段落中会详细地说明影像光束B进入投影屏幕100后的光学情形。
图4A为图1沿着切线C-C的剖面示意图。图4B为图1沿着切线A-A的剖面示意图。
请同时参照图4A以及图4B,影像源50提供影像光束B并传递至投影屏幕100。具体来说,影像光束B依序传递至保护层130的第一表面S1上的这些光学微结构132,且穿透保护层130后于第一方向D1(垂直方向)上的散射角度及于第二方向D2(水平方向)上的散射角度分别被这些光学微结构132改变。以下针对不同方向(水平方向以及垂直方向)的散射角度的改变情形做讨论。
请先参照图4A,对于第一方向D1(垂直方向)上的散射角度来说,影像光束B被光学微结构132散射与折射成多道一次影像子光束B1’,其中以图4A中一道一次影像子光束B1’(即改变后的影像光束)为例继续说明之后的光传递路径,此处的“n次”是指影像子光束经过n次散射的意思。一次影像子光束B1’在第一方向D1(垂直方向)上的散射角度被这些光学微结构132所扩大。接着,一次影像子光束B1’传递至这些菲涅耳结构120的反射散射面124S1,并被反射散射面124S1散射与反射后再形成多道二次影像子光束B1”,其中以一道二次影像子光束B1”为例继续说明之后的光传递路径。二次影像子光束B1”穿透保护层130后再次传递至第一表面S1上的这些光学微结构132,二次影像子光束B1”又被这些光学微结构132散射与折射后形成多道三次影像子光束B1”’。因此,这些三次影像子光束B1”’在第一方向D1(垂直方向)上的散射角度更进一步地被这些光学微结构132扩大,进而射出于投影屏幕100外。如此一来,在本示意性实施例中,这些光学微结构132可以有效地扩大影像光束B在第一方向D1(垂直方向)上的散射角度。
此外,由于这些菲涅耳结构120的穿透面122S1朝向投影屏幕100的相对上侧,当来自于投影屏幕100的相对上侧的环境光束EL(例如是日光灯管或者是其他光源所发出的环境光束)入射至投影屏幕100内时,大部分的环境光束EL会直接地传递至这些菲涅耳结构120的穿透面122S1。于本示意性实施例中,透光的菲涅耳本体122的穿透面122S1接收环境光束EL后,环境光束EL再被反射散射层124反射与散射后传递至吸光层140,吸光层140吸收此部分的环境光束EL。于另一实施例中,非透光的菲涅耳本体122的穿透面122S1即为吸光面,用以将接收到的环境光束EL直接吸收。因此,环境光束EL不会从投影屏幕100射出而影响影像的显示品质。如此一来,本实施例的投影屏幕100具有可抗单方向环境光束(Anti-ambient Light)的功能,并且可提高投影屏幕100的对比度(Contrast)与抗环境光束的能力。
请再参照图4B。对于第二方向D2(水平方向)上的散射角度来说,影像光束B被光学微结构132散射与折射成多道一次影像子光束B2’,其中以图4B中一道一次影像子光束B2’(即改变后的影像光束)为例继续说明之后的光传递路径,此处的“n次”是指影像子光束经过n次散射的意思。一次影像子光束B2’在第二方向D2(水平方向)上的散射角度被这些光学微结构132所扩大。接着,一次影像子光束B2’传递至这些菲涅耳结构120的反射散射面124S1,并被反射散射面124S1反射与散射后再形成多道二次影像子光束B2”,其中以一道二次影像子光束B2”为例继续说明之后的光传递路径。二次影像子光束B2”穿透保护层130后再次传递至第一表面S1上的这些光学微结构132,二次影像子光束B2”又被这些光学微结构132散射与折射后形成多道三次影像子光束B2”’。因此,这些三次影像子光束B2”’在第二方向D2(水平方向)上的散射角度更进一步地被这些光学微结构132扩大,进而射出于投影屏幕100外。如此一来,在本示意性实施例中,这些光学微结构132可以有效地扩大影像光束B在第二方向D2(水平方向)上的散射角度。
承上述,由于保护层130的第一表面S1紧密且随机地配置这些光学微结构132,这些光学微结构132能使传递至投影屏幕100的影像光束B散射,能够有效地避免热点现象,提升影像光束B于投影屏幕100上的成像品质。
图5A至图5F为正投影图案的不同示意性实施例。
请参照图5A至图5C,在图5A至图5C所示出的不同示意性实施例中,每一正投影图案132’于参考平面RP上对称于其所对应的第一轴A1(平行于第一方向D1)且对称于其所对应的第二轴A2(平行于第二方向D2)。请参照图5A,在一示意性实施例中,每一正投影图案132’于参考平面RP上的形状大体上为椭圆形。请参照图5B,又一示意性实施例中,每一正投影图案132’于参考平面RP上的形状大体上为发丝纹。请参照图5C,再一示意性实施例中,每一正投影图案132’于参考平面RP上的形状大体上为菱形。
请参照图5D至图5F,在图5D至图5F所示出的不同示意性实施例中,每一正投影图案132’于参考平面RP上对称于其所对应的第一轴A1(平行于第一方向D1)且不对称于其所对应的第二轴A2(平行于第二方向D2)。具体来说,每一正投影图案132’包括第一投影线132’L1与第二投影线132’L2。每一正投影图案132’的第一投影线132’L1与第二投影线132’L2相交于该正投影图案132’在第二方向D2上最大距离的两端点P3、P4。第一投影线132’L1与第二投影线132’L2位于第二轴A2的两相对侧。第一投影线132’L1位于如图5D至图5F中的第二轴A2的上侧,第二投影线132’L2位于如图5D至图5F中的第二轴A2的下侧。第一投影线132’L1与第二投影线132’L2选自一个或多个椭圆的椭圆周的一部分或者一个或多个菱形的边的一部分。如图5D所示出,第一投影线132’L1与第二投影线132’L2分别选自不同椭圆的椭圆周的一部分,图5D所示出的正投影图案132’例如是以两个不同椭圆的椭圆周的一部分组成的不对称椭圆。如图5E所示出,第一投影线132’L1选自一菱形的边的一部分,而第二投影线132’L2选自一椭圆的椭圆周的一部分,图5E所示出的正投影图案132’例如是以一椭圆的椭圆周的一部分与一菱形的边的一部分组成的正投影图案。如图5F所示出,第一投影线132’L1分别选自不同菱形的边的一部分,图5F所示出的正投影图案132’例如是以两个不同菱形的边的一部分组成的不对称菱形(例如是鸢形)。
图6A为通过一光学微结构在第一方向上最大距离的两端点的剖面示意图。图6B为通过图6A的光学微结构在第二方向上最大距离的两端点的剖面示意图。为了清楚说明,于图6A与图6B中仅示出影像光束、保护层的第一表面以及光学微结构,其他元件则省略不示出。
请同时参照图5A、图6A与图6B,在本示意性实施例中,光学微结构132例如是椭圆体,而光学微结构132正投影至参考平面RP的正投影图案132’如图5A所示出。以微观的角度来看,邻近于光学微结构132的影像光束B近似于平行入射于光学微结构132。由图6A与图6B可知,光学微结构132在第一方向D1上最大距离的两端点EN1、EN2的距离大于光学微结构132在第二方向D2上最大距离的两端点EN3、EN4的距离(对应于图5A则是正投影图案132’的第一轴A1的长度大于第二轴A2的长度)。由于两端点EN1、EN2的距离相较于两端点EN3、EN4的距离为大,根据光学成像原理,在图6A中示出的影像光束B相较于图6B中的影像光束B会在较远处聚焦后射出。如图6A与图6B中,光学微结构132在第一方向D1上最大距离的两端点EN1、EN2及在第二方向D2上最大距离的两端点EN3、EN4可例如皆在第一表面S1上的点。
由此可知,透过设计光学微结构132在第一方向D1上两端点EN1、EN2为最大距离以及在第二方向D2上两端点EN3、EN4为最大距离,且第一方向D1上的最大距离大于第二方向D2上的最大距离(第一方向D1上的最大距离与第二方向D2上的最大距离分别对应到图5A中正投影图案132’的第一轴A1的长度与第二轴A2的长度),这些光学微结构132能够调整影像光束B在第一方向D1上的散射角度θ1以及第二方向D2上的散射角度θ2。也就是说,使用者可以根据不同的情境,可以设计光学微结构132在第一方向D1上的最大距离(即第一轴A1的长度)与在第二方向D2上的最大距离(即第二轴A2的长度),使得光学微结构132在第一方向D1(垂直方向)与第二方向D2(水平方向)分别提供影像光束B不同程度的散射。
请再参照图6A与图6B,更明确的说,影像光束B在第一方向D1上所对应的散射角度θ1会小于影像光束B在第二方向D2上所对应的散射角度θ2。从而,影像光束B通过光学微结构132后能够扩大在第二方向D2(水平方向)上的散射角度,且降低在第一方向D1(垂直方向)上的散射角度,从而使在第一方向D1上的影像光束B汇聚,以进一步提升投影屏幕100的亮度增益值(Gain)。透过上述的设计,本示意性实施例的投影屏幕100可适用于超短焦投影系统(Ultra-short Throw Projection System)。
图6C为通过另一光学微结构在第一方向上最大距离的两端点的剖面示意图。图6D为通过图6C的光学微结构在第二方向上最大距离的两端点的剖面示意图。为了清楚说明,于图6C与图6D中仅示出保护层的第一表面、影像光束以及光学微结构,其他元件则省略不示出。
请同时参照图5C、图6C与图6D,图6C与图6D所示出的示意性实施例中的光学效果类似于图6A与图6B中所示出的实施例的光学效果,于此不再赘述,其主要差异在于:在本示意性实施例中,光学微结构132例如是菱形柱体,而光学微结构132正投影至参考平面RP的正投影图案132’如图5C所示出。
图7A与图7B为本发明一示意性实施例的光学微结构正投影于参考平面的投影示意图。图7C与图7D分别为图7A与图7B中的中央正投影图案。应注意的是,图7A与图7B为同一示意性实施例,为了清楚表示,于此处分成两张图式图7A与图7B来说明。而图7C与图7D分别为图7A与图7B中的中央正投影图案,为了清楚表示,于此处分成两张图式图7C与图7D来说明。
请同时参照图1、图7A、图7B以及图7C,在本示意性实施例中,在位于保护层130的第一表面S1中心处或邻近中心处的光学微结构132投影于参考平面RP的正投影图案为中央正投影图案132’C。此中央正投影图案132’C对称于中央正投影图案132’C的第一轴Ac1以及对称于中央正投影图案132’C的第二轴Ac2。
请参照图7C,中央正投影图案132’C的第一轴Ac1通过该中央正投影图案132’C在第一方向D1上最大距离的两端点Pc1、Pc2,中央正投影图案132’C的第二轴Ac2通过该中央正投影图案132’C在第二方向D2上最大距离的两端点Pc3、Pc4。中央正投影图案132’C包括两投影线132’CL1、132’CL2,投影线132’CL1与投影线132’CL2相交于两端点Pc3、Pc4。投影线132’CL1与投影线132’CL2分别位于中央正投影图案132’C的第二轴Ac2的两相对侧,即如图7C中第一轴Ac1的上侧与下侧。中央正投影图案132’C的第一轴Ac1与第二轴Ac2相交于该中央正投影图案132’C的中心点C,其中,在第一方向D1上,端点Pc1至中心点C的最大宽度为Wc1,而端点Pc2至中心点C的最大宽度为Wc2。请参照图7D,中央正投影图案132’C包括两投影线132’CL3、132’CL4,投影线132’CL3与投影线132’CL4相交于两端点Pc1、Pc2。投影线132’CL3与投影线132’CL4分别位于中央正投影图案132’C的第二轴Ac2的两相对侧,即如图7D中第二轴Ac2的左侧与右侧。在第二方向D2上,端点Pc3至中心点C的宽度为Wc3,而端点Pc4至中心点C的最大宽度为Wc4。由图7C与图7D可知,中央正投影图案132’C可以视做由位于第一轴Ac1不同侧的两投影线或视做由位于第二轴Ac2不同侧的两投影线所组成的。
请先参照图7A,以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第一方向D1上的部分正投影图案为多个第一方向正投影图案132’D1。每一第一方向正投影图案132’D1包括第一投影线132’D1L1与第二投影线132’D1L2。每一第一方向正投影图案132’D1的第一投影线132’D1L1与第二投影线132’D1L2相交于其所对应的第一方向正投影图案132’D1在第二方向D2上最大距离的两端点P3’、P4’,其中,每一第一方向正投影图案132’D1的第一投影线132’D1L1与第二投影线132’D1L2分别位于其所对应的第二轴A2’的两相对侧。具体来说,如图7A中每一第一方向正投影图案132’D1的第一投影线132’D1L1与第二投影线132’D1L2分别位于其所对应的第二轴A2’的上侧与下侧。需注意的是,于图7A与图7B中仅示例性地示出四个第一方向投影图案132’D1,本发明并不限于此。
承上述,以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第一方向D1上,为于中心参考图案的相对两侧中的其中一侧(例如是上侧)的每一第一方向正投影图案132’D1的第一投影线132’D1L1与其所对应的第二轴A2'具有最大宽度W1’、W1”’(如图7A示出于上方的两个第一方向正投影图案132’D1对应的最大宽度),其中,位于中心参考图案上侧的这些第一方向正投影图案132’D1对应的这些最大宽度W1’、W1”’沿着第一方向D1渐变。具体而言,这些最大宽度W1’、W1”’沿着第一方向D1且朝远离中心参考图案(即中央正投影图案132’C)的方向逐渐变小。
由图7A及图7C可看出中心参考图案的端点Pc1至中心点C的最大宽度Wc1、上述这些最大宽度W1’、W1”’沿着第一方向D1且朝远离中心参考图案的方向依序渐变,且例如是依序渐小,也就是Wc1>W1’>W1”’。
请再一次参照图7A,以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第一方向D1上,位于中心参考图案的相对两侧的其中另一侧(例如是下侧)的每一第一方向正投影图案132’D1的第二投影线132’D1L2与其所对应的第二轴A2'具有最大宽度W2’、W2”’(如图7A示出于下方的两个第一方向正投影图案132’D1),其中,位于中心参考图案下侧的这些第一方向正投影图案132’D1对应的这些最大宽度W2’、W2”’沿着第一方向D1渐变。具体而言,这些最大宽度W2’、W2”’沿着第一方向D1且朝远离中心参考图案(即中央正投影图案132’C)的方向逐渐变小。
由图7A与图7C可看出中心参考图案的端点Pc2至中心点C的最大宽度Wc2、上述这些最大宽度W2’、W2”’沿着第一方向D1且朝远离中心参考图案的方向依序渐变,且例如是依序渐小,也就是Wc2>W2’>W2”’。
接着,请参照图7B与图7D,在本示意性实施例中,在第二方向D2上的一部分的正投影图案为多个第二方向正投影图案132’D2,每一第二方向正投影图案132’D2包括第三投影线132’D2L3与第四投影线132’D2L4。每一第二方向正投影图案132’D2的第三投影线132’D2L3与第四投影线132’D2L4相交于其所对应的第二方向正投影图案132’D2在第一方向D1上最大距离的两端点P1”、P2”。每一第二方向正投影图案132’D2的第三投影线132’D2L3及第四投影线132’D2L4分别位于其所对应的第一轴A1”的相对两侧。具体来说,如图7B中每一第二方向正投影图案132’D2的第三投影线132’D2L3与第四投影线132’D2L4分别位于其所对应的第一轴A1”的左侧与右侧。需注意的是,于图7A与图7B中仅示例性地示出四个第二方向投影图案132’D2,本发明并不限于此。
承上述,以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第二方向D2上,位于中心参考图案的相对两侧中的其中一侧(例如是左侧)的第二方向正投影图案132’D2的第三投影线132’D2L3与其所对应的第一轴A1”具有最大宽度W3’、W3”’(如图7B示出于左方的两个第二方向正投影图案132’D2),其中,位于中心参考图案左侧的这些第二方向正投影图案132’D2对应的这些最大宽度W3’、W3”’沿着第二方向D2且朝远离中心参考图案(即中央正投影图案132’C)的方向逐渐变大。
由图7B与图7D可看出中心参考图案的端点Pc3至中心点C的最大宽度Wc3、上述这些最大宽度W3’、W3”’沿着第二方向D2且朝远离中心参考图案的方向依序渐变,且例如是依序渐大,也就是Wc3<W3’<W3”’。
请再一次参照图7B,以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第二方向D2上,位于中心参考图案的相对两侧的其中另一侧(例如是右侧)的每一第二方向正投影图案132’D2的第四投影线132’D2L4与其所对应的第一轴A1”具有最大宽度W4’、W4”’(如图7B示出于右方的两个第二方向正投影图案132’D2),其中,位于中心参考图案右侧的这些第二方向正投影图案132’D2对应的这些最大宽度W4’、W4”’沿着第二方向D2渐变。具体而言,这些最大宽度W4’、W4”’沿着第二方向D2且朝远离中心参考图案(即中央正投影图案132’C)的方向逐渐变大。
由图7B与图7D可看出中心参考图案的端点Pc4至中心点C的最大宽度Wc4、上述这些最大宽度W4’、W4”’沿着第二方向D2且朝远离中心参考图案的方向依序渐变,且例如是依序渐大,也就是Wc4<W4<W4”’。
于此段落会详细地说明本示意性实施例的第二方向正投影图案132’D2渐变的参数以及渐变的程度。在本示意性实施例中,参照图1及图7B,对应于第二方向正投影图案132’D2的光学微结构132,其相对于保护层130的第一表面S1于第三方向D3上的最大距离的点投影至参考平面RP的投影点为D。投影点D与该第二方向正投影图案132’D2的第一轴A1”的距离例如令为d1,而中央正投影图案132C’的第二轴A2”的宽度例如令为d2。每一第二方向正投影图案132’D2则对应具有一偏移比值(d1/d2*100%)。以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第二方向D2上,位于中心参考图案的相对两侧的其中一侧(例如是右侧)的第二方向正投影图案132’D2的偏移比值(d1/d2*100%)的范围例如是落在0至40%的范围内,即中心参考图案所对应的偏移比值为0,且越远离中心参考图案的第二方向正投影图案132’D2的偏移比值则越大。反之,以中央正投影图案132’C为中心参考图案,在第二方向D2上,位于中心参考图案的相对两侧的其中一侧(例如是左侧)的第二方向正投影图案132’D2的偏移比值(d1/d2*100%)的范围例如是落在0至40%的范围内,且越远离中心参考图案的第二方向正投影图案132’D2的偏移比值则越大。
承上述,在本实施例中,参照图1、图7A及图7B,由于这些第一方向正投影图案132’D1及这些第二方向正投影图案132’D2在不同的位置上渐变地配置,而对应于这些第一及第二正投影图案的这些光学微结构132形状也对应渐变地配置,可以使得影像光束B于第一表面S1上的不同位置所形成在第一方向D1(垂直方向)的散射角度与在第二方向D2(水平方向)的散射角度进行调整。换言之,此示意性实施例可以对第一表面S1上不同的位置,可以进行不同方向散射角度的微调,进一步地使成像于投影屏幕100的影像画面的成像品质提升。
在上述多个示意性实施例中,投影屏幕100更可整合于触控装置(未示出)。触控装置可设置于吸光层140朝向投影屏幕100后侧104的表面,以使使用者在投影屏幕100的保护层130上进行直观地触控输入。触控装置亦可设置于投影屏幕100的上缘且邻近保护层130的第一表面S1并产生一平行于第一表面S1的不可见光幕,以使使用者在投影屏幕100的保护层130上进行直观地触控输入。触控装置的操作及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明,因此不再赘述。
由于使用者在投影屏幕100的保护层130上进行直观地触控输入,而保护层130上具有多个紧密且随机地配置于第一表面S1的光学微结构132。相较于菲涅耳结构120排列的方向性,光学微结构132较无方向性。因此,当使用者对本发明的投影屏幕100(整合触控装置)执行触控功能时,触控笔或手指可以顺畅地进行各方向移动。
综上所述,本发明的示意性实施例的投影屏幕透过菲涅耳结构位于基板与保护层之间的配置方式,保护层可以有效地保护这些菲涅耳结构,因此本发明的示意性实施例的投影屏幕具有良好的可靠度。并且,保护层紧密且随机地配置多个光学微结构,光学微结构能够使传递至投影屏幕的影像光束散射,能够有效地避免热点现象,提升影像光束于投影屏幕上的成像品质。另外,透过上述光学微结构的设计,可使投影屏幕具有较佳的抗眩(anti-glare)功能。此外,光学微结构在参考平面上的正投影图案的第一轴通过在第一方向上最大距离的两端点,且正投影图案的第二轴通过在第二方向上最大距离的两端点,正投影图案对称于第一轴以及第二轴两者至少其中之一。由于上述的投影关系,正投影图案的第一轴的长度对应于光学微结构在第一方向上最大距离的两端点的距离,正投影图案的第二轴的长度对应于光学微结构在第二方向上最大距离的两端点的距离。本发明的示意性实施例通过设计正投影图案的第一轴与第二轴的长度或通过设计正投影图案相对于第一轴及/或第二轴的对称或非对称形状可以调整不同方向(垂直方向或水平方向)上的散射角度。
进一步来说,当第一轴的长度大于第二轴的长度时,在垂直方向上的散射角度则相对于水平方向上的散射角度,可以使得在垂直方向上的影像光束汇聚,并在水平方向上具有较大的散射角度,因此本发明的示意性实施例的投影屏幕适用于超短焦投影系统。另一方面,本发明的示意性实施例的投影屏幕通过设计不同位置的正投影图案(第一方向正投影图案、第二方向正投影图案)的渐变情形,在不同的位置上可以进行不同方向散射角度的微调,进一步地使投影屏幕的成像品质提升。此外,相较于菲涅耳结构排列的方向性,光学微结构较无方向性。当使用者对本发明的示意性实施例的投影屏幕(整合触控装置)执行触控功能时,触控笔或手指可以顺畅地进行各方向移动。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,不能以此限定本发明实施的范围,凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修改,皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外,摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用,并非用来限制本发明的权利范围。另外,说明书中提及的第一表面、第二表面等用语,仅用以表示元件的名称,并非用来限制组件数量上的上限或下限。
【符号说明】
50:影像源
100:投影屏幕
102:影像源侧
104:后侧
110:基板
120:菲涅耳结构
122:菲涅耳本体
122S1:穿透面
122S2:配置面
124:反射散射层
124S1:反射散射面
130:保护层
131、133:保护层的两相对表面
132、132a1、132a2:光学微结构
132’:正投影图案
132’L1:第一投影线
132’L2:第二投影线
132’D1:第一方向正投影图案
132’D1L1:第一方向正投影图案的第一投影线
132’D1L2:第一方向正投影图案的第二投影线
132’D2:第二方向正投影图案
132’D2L3:第二方向正投影图案的第三投影线
132’D2L4:第二方向正投影图案的第四投影线
132’C:中央正投影图案
132’CL1、132’CL2、132’CL3、132’CL4:中央正投影图案的投影线
140:吸光层
B:影像光束
C:中央正投影图案的中心点
B1’、B2’:一次影像子光束
B1”、B2”:二次影像子光束
B1”’、B2”’:三次影像子光束
θ1:第一方向的散射角度
θ2:第二方向的散射角度
RP:参考平面
EL:环境光束
S1:保护层的第一表面
S2:基板的第二表面
S3:基板的第三表面
E1、E2:保护层表面的侧边
A1:正投影图案的第一轴
A2:正投影图案的第二轴
Ac1:中央正投影图案的第一轴
Ac2:中央正投影图案的第二轴
A1’:第一方向正投影图案的第一轴
A2’:第一方向正投影图案的第二轴
A1”:第二方向正投影图案的第一轴
A2”:第二方向正投影图案的第二轴
Wc1、Wc2:在第一方向上,中央正投影图案的两端点至中心点的最大宽度
Wc3、Wc4:在第二方向上,中央正投影图案的两端点至中心点的最大宽度
W1’、W1”’:在第一方向上,第一方向正投影图案的第一投影线与第一方向正投影图案的第二轴的最大宽度
W2’、W2”’:在第一方向上,第一方向正投影图案的第二投影线与第一方向正投影图案的第二轴的最大宽度
W3’、W3”’:在第二方向上,第二方向正投影图案的第三投影线与第二方向正投影图案的第一轴的最大宽度
W4’、W4”’:在第二方向上,第二方向正投影图案的第四投影线与第二方向正投影图案的第一轴的最大宽度
P1、P2:正投影图案在第一方向上最大距离的两端点
P3、P4:正投影图案在第二方向上最大距离的两端点
Pc1、Pc2:中央正投影图案在第一方向上最大距离的两端点
Pc3、Pc4:中央正投影图案在第二方向上最大距离的两端点
P1’、P2’:第一方向正投影图案在第一方向上最大距离的两端点
P3’、P4’:第一方向正投影图案在第二方向上最大距离的两端点
P1”、P2”:第二方向正投影图案在第一方向上最大距离的两端点
P3”、P4”:第二方向正投影图案在第二方向上最大距离的两端点
EN1、EN2:光学微结构在第一方向上最大距离的两端点
EN3、EN4:光学微结构在第二方向上最大距离的两端点
D:投影点
D1:第一方向
D2:第二方向
D3:第三方向
H1、H2:光学微结构相对于第一表面的最大距离
A-A、C-C:切线
d1:投影点与第二方向正投影图案的第一轴的距离
d2:中央正投影图案的第二轴的宽度