TWI399611B - 發聲螢幕及使用該發聲螢幕之放映系統 - Google Patents

Description

發聲螢幕及使用該發聲螢幕之放映系統

本發明涉及一種螢幕及使用該螢幕之放映系統，尤其涉及一種能夠播放音頻之發聲螢幕及使用該發聲螢幕之放映系統。

無聲電影時期之放映系統，其主要包括一螢幕及一放映裝置。該螢幕一般為表面塗有反射層之一白色幕布，採用永久性幕架固定，豎起於放映臺上，該放映裝置將形成於膠片上之圖像連續地投射到該螢幕上，並利用該螢幕之反射將圖像反射到人眼，利用人眼之“視覺滯留”，形成視頻畫面。有聲電影產生後，放映系統還配置了一揚聲器，用以播放與視頻畫面同步之音頻，由於該揚聲器與螢幕分開設置，先前放映系統難以達到重現真實場景之效果。為使觀眾享受真實之音響環境，先前放映系統於該螢幕表面設置複數有孔結構，用以增加螢幕之聲音穿透性，同時將該揚聲器安裝於該螢幕之背向觀眾之一側同時緊靠螢幕與該螢幕組成一“發聲螢幕”，該發聲螢幕中之聲音與視頻畫面自同一位置發出，從而讓觀眾產生發聲螢幕能夠同時播放視頻畫面與聲音之感覺。

然而，該放映系統中之發聲螢幕並不能真正發聲，需借助額外安裝之揚聲器設置於該螢幕之背向觀眾之一側才能同時實 現播放聲音及視頻畫面。使得該放映系統結構比較複雜，且在需要流動放映之場合，運輸不方便。

有鑒於此，提供一種結構簡單，且能夠同時顯示視頻畫面及播放音頻之發聲螢幕及使用該發聲螢幕之放映系統實為必要。

一種發聲螢幕，該發聲螢幕對可見光之反射率為5%~50%。該發聲螢幕包括一幕基，一奈米碳管層設置於該幕基表面，以及一第一電極與一第二電極間隔設置並與該奈米碳管層電連接。

一種放映系統，其包括一發聲螢幕及一放映裝置。該放映裝置設置於發聲螢幕之一側，用於向該發聲螢幕投射視頻畫面。該發聲螢幕進一步包括一幕基、一奈米碳管層設置於該幕基之表面以及一第一電極與一第二電極間隔設置並與該奈米碳管層電連接。該放映裝置與該第一電極與第二電極電連接，並通過該第一電極與第二電極向該奈米碳管層輸送音頻電訊號。

相較於先前技術，該放映系統之發聲螢幕能夠於顯示視頻畫面之同時播放音頻，無需在發聲螢幕背向觀眾之一側額外設置揚聲器。從而該放映系統之結構較簡單，運輸較方便。

100、200、300‧‧‧放映系統

110、210‧‧‧放映裝置

120、220‧‧‧功率放大器

130、230、330‧‧‧發聲螢幕

111‧‧‧視頻輸出端

112‧‧‧音頻輸出端

121‧‧‧輸入端

122‧‧‧輸出端

131、231、331‧‧‧幕基

132、232、332‧‧‧反射層

133、233、333‧‧‧奈米碳管層

134、234、334‧‧‧第一電極

135、235、335‧‧‧第二電極

圖1係本發明第一實施例放映系統之結構示意圖。

圖2係圖1中發聲螢幕之立體結構示意圖。

圖3係圖2沿Ⅲ-Ⅲ方向之剖視圖。

圖4係圖2中發聲螢幕中之奈米碳管膜掃描電鏡照片。

圖5係本發明第二實施例放映系統之結構示意圖。

圖6係本發明第三實施例放映系統中發聲螢幕之立體結構示意圖。

以下將結合附圖對本發明作進一步詳細之說明。

請參閱圖1，本發明第一實施例提供一放映系統100，其包括一放映裝置110、一功率放大器120及一發聲螢幕130。該放映裝置110將視頻畫面投影到該發聲螢幕130。該功率放大器120與該放映裝置110及發聲螢幕130分別電連接，該功率放大器120將該放映裝置110輸出之音頻電訊號功率放大後傳輸出給該發聲螢幕130，驅動該發聲螢幕130發聲。

該放映裝置110與功率放大器120電連接，該放映裝置110包括一視頻輸出端111及一音頻輸出端112。該視頻輸出端111用於向該發聲螢幕130投射視頻畫面，該音頻輸出端112用於向該功率放大器120輸出音頻電訊號。該放映裝置110可為膠片電影放映機或數位電影放映機。

該功率放大器120具有一個輸入端121及兩個輸出端122。該兩個輸出端122與發聲螢幕130電連接，該輸入端121接收放 映裝置110輸出之音頻電訊號，並將該音頻電訊號轉換為功率放大之電壓訊號輸出給該發聲螢幕130，驅動該發聲螢幕130發聲。為使該發聲螢幕130能發出正常頻率之聲音，該功率放大器120可輸出一具有偏置電壓之放大電壓訊號。在本實施例中，該功率放大器120為A類功率放大器。可以理解，該功率放大器120不限於該A類功率放大器，只要能夠根據放映裝置110向該發聲螢幕130傳導一偏置之放大電壓訊號，使該放大電壓訊號之電壓均為正值或均為負值之功率放大器120，如D類功放，均於本發明保護範圍內。該功率放大器之具體結構請參見范守善等人於2007年2月12日申請之第098107402號台灣專利申請以及潛力等人於2008年12月30日申請之第097151835號台灣專利申請。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露之一部分。

該功率放大器120為該放映系統100之可選元件，當放映裝置110本身具有功率放大功能，並輸出一功率放大之音頻電訊號時，該放映系統100可不包含該功率放大器120，該發聲螢幕130直接與該放映裝置110之音頻輸出端112電連接，該放映裝置110輸出功率放大之音頻電訊號驅動該發聲螢幕130發聲。

請參閱圖2及圖3，該發聲螢幕130用於反射從放映裝置110投射過來之視頻畫面及用於播放從該放映裝置110傳輸過來之音頻電訊號。為使觀眾能夠觀看到清晰之視頻畫面，該發聲 螢幕130對可見光之反射率為5%~50%。該發聲螢幕130包括一幕基131、一反射層132、一奈米碳管層133、一第一電極134及一第二電極135。該反射層132及奈米碳管層133依次設置於該幕基131面向該放映裝置110之表面，該反射層132設置於該幕基131與該奈米碳管層133之間，即該反射層132設置於該幕基131面向該奈米碳管層133之表面。該第一電極134與第二電極135間隔設置於該幕基131表面相對之兩端且分別與該奈米碳管層133電連接。

該幕基131用於承載該反射層132、奈米碳管層133及第一電極134與第二電極135。該幕基131之材料包括塑膠、紡織品、橡膠或玻璃。進一步地，該幕基131面向該奈米碳管層133之表面具有複數微結構。該微結構用在於該幕基131形成一漫反射面，其可為幕基131本身之粗糙面或凹凸面，也可為人工設計之通孔或盲孔。在本實施例中，該微結構為幕基131本身之粗糙面或凹凸面，請參閱圖3，此時，該幕基131各個表面或各個剖面都具有複數結構，即該微結構均勻分佈於該幕基131中。

該反射層132設置於該幕基131面向放映裝置110之表面，用於對放映裝置110投射過來之視頻畫面進行反射，該反射層132對可見光之反射率為5%~70%，以使該發聲螢幕130之反射率於5%~50%之間。該反射層132由絕緣耐熱材料製成，該材料包括硫酸鋇、無光漆、氧化鋅、石墨晶體、碳化矽或玻璃。可以理解，當該幕基131本身具有較好之對可見光之反射 性能時，該反射層132為發聲螢幕130之可選元件。當該發聲螢幕130不包括反射層132時，該幕基131由絕緣耐熱材料製成，其面向該奈米碳管層133之表面對可見光之反射率為5%~70%，即該幕基131面向放映裝置110之表面對可見光之反射率為5%~70%，以使該發聲螢幕130之反射率於5%~50%之間。

該奈米碳管層133為該發聲螢幕130之發聲單元，其設置於該反射層133與幕基131相背之表面並與該第一電極134與第二電極135電連接。該奈米碳管層133通過該微結構部分懸空設置，增加該奈米碳管層133與空氣接觸之面積。該奈米碳管層133為基本透明之，其對可見光之透光率為70%~99%，厚度小於10微米。優選地，該奈米碳管層133之厚度小於50奈米，透光率為85%~99%。該奈米碳管層133包括至少一奈米碳管膜。當該奈米碳管層133包括複數奈米碳管膜時，該複數奈米碳管膜可相互並排或相互層疊設置，以形成奈米碳管層133。本實施例中，該奈米碳管層133面向觀眾設置。

該奈米碳管膜包括複數奈米碳管大致相互平行且平行於該奈米碳管層133表面，相鄰奈米碳管通過凡德瓦爾力相結合。優選地，該複數奈米碳管相互基本平行且沿其中第一電極134往第二電極135延伸。該奈米碳管膜為一自支撐結構。所謂“自支撐結構”即該奈米碳管膜無需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定之形狀。

本實施例中，該奈米碳管膜可通過採用一拉伸工具自一奈米 碳管陣列中直接拉取而獲得。請參閱圖4，該奈米碳管膜包括複數奈米碳管沿一個方向擇優取向排列，該複數奈米碳管大致相互平行且通過凡德瓦爾力首尾相連。該奈米碳管膜之結構及其製備方法請參見范守善等人於2007年2月12日申請，於2008年8月16日公開之第096105016號台灣專利申請。為節省篇幅，僅引用於此，但該申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露之一部分。

進一步地，該奈米碳管膜中每一根奈米碳管表面可進一步包覆有至少一導電層，用於降低該奈米碳管膜之方塊電阻。具體地，該導電層之材料包括鐵、鈷、鎳、鈀、鈦、銅、銀、金或其任意組合之合金等。該導電層之厚度為1奈米~20奈米。且由於該導電層之厚度非常小，該奈米碳管膜對可見光之透過率仍能達到70%~95%。

該第一電極134及第二電極135設置於該奈米碳管層133相對之兩端，且分別與該功率放大器120之兩個輸出端122電連接，用於接收經由該功率放大器120進行功率放大後之音頻電訊號。該功率放大後之音頻電訊號通過該第一電極134及第二電極135傳導至該奈米碳管層133中。優選地，該第一電極134及第二電極135為透明之柔性電極，該柔性電極之材料包括導電性聚合物、導電纖維或奈米碳管。該第一電極134及第二電極135也可為寬度較窄之金屬層，如通過絲網印刷形成之寬度為1微米~5毫米導電銀漿層。

該奈米碳管層133通過熱致發聲原理工作，為一電阻性元件 ，具有較小之單位面積熱容，且具有較大比表面積及較小厚度，具體地，其單位面積熱容小於或等於2×10^-4焦耳每平方厘米開爾文。優選地，該奈米碳管層133之單位面積熱容小於或等於1.7×10^-6焦耳每平方厘米開爾文。從而使該奈米碳管層133可將輸入之電能轉換為熱能，並與周圍介質充分快速之進行熱交換，進而改變周圍介質之密度發出聲波。

該放映系統100於工作時，該放映裝置110投影視頻畫面到該發聲螢幕130，同時將與該視頻畫面同步之音頻傳輸給該功率放大器120，該功率放大器120將該音頻電訊號轉換為功率放大之電壓訊號輸出給該發聲螢幕130，該發聲螢幕130中之奈米碳管層133將電能轉換為熱能，從而改變該奈米碳管層133周圍氣體之密度而發聲。由於該放映系統100之視頻畫面及聲音均由該發聲螢幕130所發出，因此，能夠營造一個真實之舞臺環境，使觀眾具備良好之視覺與聽覺效果。且該放映系統100無需額外安裝揚聲器，從而簡化該放映系統100之結構。同時，由於該奈米碳管層133可彎折而不破裂，在需要流動放映之場合，該發聲螢幕130可方便地卷成筒狀，便於運輸。

請參閱圖5，為本發明第二實施例提供之一放映系統200，其包括一放映裝置210、一功率放大器220及一發聲螢幕230。該放映裝置200將視頻畫面投影到該發聲螢幕230。該功率放大器220與該放映裝置210及發聲螢幕230分別電連接，該功率放大器220將該放映裝置210輸出之音頻電訊號功率放大後 傳輸出給該發聲螢幕230，驅動該發聲螢幕230發聲。

該發聲螢幕230包括一幕基231、一反射層232、一奈米碳管層233、一第一電極234及一第二電極235。該反射層232設置於該幕基231面向該放映裝置210之表面，該奈米碳管層233設置於該幕基231背向該放映裝置210之表面。該第一電極234及第二電極235設置於該幕基231相對之兩端且與該奈米碳管層233分別電連接。該幕基231為具有複數孔隙形成之網狀結構，以便聲音均勻透過。

本發明實施例中之放映系統200與第一實施例中之放映系統100之結構與工作原理基本相同，其主要區別在於，本實施例中發聲螢幕230之奈米碳管層233設置於該幕基231背向該放映裝置210之表面，即該反射層233設置於該幕基231與該奈米碳管層233相背之表面。該幕基231為具有複數孔隙形成之網狀結構，以便聲音均勻透過。且此時，該反射層232對可見光之反射率為5%~50%。可以理解，該發聲螢幕230也可不包括該反射層232，此時，該幕基231對可見光之反射率為5%~50%。

相對於第一實施例中之放映系統100，本實施例之放映系統200中之發聲螢幕230可將該奈米碳管層233、第一電極234及第二電極235直接設置於傳統之具有複數孔隙之螢幕背向該放映裝置210之表面，製備方法比較簡單。

請參閱圖6，為本發明第三實施例提供之一放映系統，其包 括一放映裝置(未示出)、一功率放大器(未示出)及一發聲螢幕330。該放映裝置將視頻畫面投影到該發聲螢幕330。該功率放大器與該放映裝置及發聲螢幕330分別電連接，該功率放大器將該放映裝置輸出之音頻電訊號功率放大後傳輸出給該發聲螢幕330，驅動該發聲螢幕330發聲。

該發聲螢幕330包括一幕基331、一反射層332、一奈米碳管層333、複數第一電極334及複數第二電極335。該反射層332及奈米碳管層333依次設置於該幕基331面向該放映裝置之表面，該反射層332設置於該幕基331與該奈米碳管層333之間。

本發明實施例中之放映系統300與第一實施例中之放映系統100之結構與工作原理基本相同，其主要區別在於，該發聲螢幕330包括複數第一電極334及複數第二電極335。該複數第一電極334與複數第二電極335均設置於該幕基331之表面，並分別與該奈米碳管層333電連接。該複數第一電極334及複數第二電極335連續地交替且間隔設置，複數第一電極334之間電連接，複數第二電極335之間電連接，從而使複數相鄰之第一電極334與第二電極335之間之奈米碳管層333形成並聯。在本實施例中，該複數第一電極334及複數第二電極335平行且等間距設置。

相對於第一實施例中之放映系統100，本實施例中放映系統300中之發聲螢幕330包括複數第一電極334及複數第二電極335。從而降低驅動該奈米碳管層333發聲所需之音頻電訊號 之輸入功率。

該放映系統不包括額外設置之揚聲器，該放映系統之發聲螢幕能夠於顯示視頻畫面之同時播放聲音。從而該放映系統之結構較簡單，運輸較方便。且相對於傳統之發聲螢幕，本實施例中發聲螢幕背對觀眾之一側不需要設置揚聲器，因此也可不需要將發聲螢幕製備成多孔結構，有利於提高該發聲螢幕更清晰地顯示視頻畫面。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧放映系統

110‧‧‧放映裝置

111‧‧‧視頻輸出端

112‧‧‧音頻輸出端

120‧‧‧功率放大器

121‧‧‧輸入端

122‧‧‧輸出端

130‧‧‧發聲螢幕

131‧‧‧幕基

132‧‧‧反射層

133‧‧‧奈米碳管層

134‧‧‧第一電極

135‧‧‧第二電極

Claims (30)

1. 一種發聲螢幕，該發聲螢幕對可見光之反射率為5%~50%，其改進在於，該發聲螢幕包括一幕基、一奈米碳管層設置於該幕基表面、以及一第一電極與一第二電極間隔設置並與該奈米碳管層電連接，該奈米碳管層之單位面積熱容小於2×10^-4焦耳每平方厘米開爾文。
2. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該幕基面向該奈米碳管層之表面具有複數微結構。
3. 如請求項2所述之發聲螢幕，其中，該微結構包括通孔、盲孔以及幕基表面本身之粗糙面或凹凸面。
4. 如請求項2所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層通過該微結構至少部分懸空設置。
5. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該幕基之材料為塑膠、紡織品、橡膠或玻璃。
6. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該發聲螢幕進一步包括一反射層設置於該幕基與該奈米碳管膜相背之表面。
7. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該發聲螢幕進一步包括一反射層設置於該幕基與該奈米碳管膜相對之表面。
8. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該發聲螢幕進一步包括一反射層設置於該幕基與奈米碳管膜之間。
9. 如請求項6、請求項7或請求項8所述之發聲螢幕，其中，該反射層對可見光之反射率為5%~50%。
10. 如請求項6、請求項7或請求項8所述之發聲螢幕，其中，該反射層由絕緣耐熱材料製成，該材料包括硫酸鋇、無光漆、氧化鋅、石墨晶體、碳化矽或玻璃。
11. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層包括至少一奈米碳管膜，該奈米碳管膜為一自支撐結構。
12. 如請求項11所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層包括複數奈米碳管膜相互並排設置。
13. 如請求項11所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層包括複數奈米碳管膜相互層疊設置。
14. 如請求項11所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管膜包括複數奈米碳管基本相互平行且基本平行於該奈米碳管層表面。
15. 如請求項14所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管膜包括複數奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連，且基本沿同一方向擇優取向排列。
16. 如請求項15所述之發聲螢幕，其中，該複數奈米碳管大致沿第一電極向第二電極方向延伸。
17. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層之厚度小於10微米，其對可見光之光透過率為70%~99%。
18. 如請求項17所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層之厚度小於50奈米。
19. 如請求項18所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層對可見光之光透過率為85%~99%。
20. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層之單位面積熱容為1.7×10^-6焦耳每平方厘米開爾文。
21. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該奈米碳管層包括大量均勻分佈之奈米碳管，每個奈米碳管表面包覆有一導電層。
22. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該第一電極及第二電極為柔性透明電極，該柔性透明電極之材料包括金屬、導電性聚合物、導電纖維或奈米碳管。
23. 如請求項1所述之發聲螢幕，其中，該發聲螢幕包括複數交替且間隔設置之第一電極及第二電極，該複數第一電極之間電連接，該複數第二電極之間電連接。
24. 一種放映系統，其包括一發聲螢幕及一放映裝置，該放映裝置設置於發聲螢幕之一側，用於向該發聲螢幕投射視頻畫面，其中，該發聲螢幕進一步包括一幕基、一奈米碳管層設置於該幕基之表面以及一第一電極與一第二電極間隔設置並與該奈米碳管層電連接，該放映裝置與該第一電極與第二電極電連接，並通過該第一電極與第二電極向該奈米碳管層輸送音頻電訊號，該奈米碳管層之單位面積熱容小於2×10^-4焦耳每平方釐米開爾文。
25. 如請求項24所述之放映系統，其中，該放映系統進一步包括一功率放大器，該功率放大器具有一個輸入端及兩個輸出端，該兩個輸出端分別與該第一電極及第二電極電連接，該輸入端接收放映裝置之音頻電訊號，並將該音頻電訊號轉換為放大之電壓訊號輸出給該第一電極及第二電極，驅動該奈米碳管層發聲。
26. 如請求項24所述之放映系統，其中，該放映裝置包括膠片電影放映機或數位電影放映機，該放映裝置進一步包括一音頻 輸出端與該螢幕電連接，一視頻輸入端投射視頻畫面到該螢幕。
27. 如請求項24所述之放映系統，其中，該奈米碳管層設置於該幕基靠近放映裝置之表面。
28. 如請求項27所述之放映系統，其中，該放映裝置進一步包括一反射層設置於該幕基與該奈米碳管層之間。
29. 如請求項24所述之放映系統，其中，該奈米碳管層設置於該幕基遠離放映裝置之表面。
30. 如請求項29所述之放映系統，其中，該放映裝置進一步包括一反射層設置於該幕基靠近放映裝置之表面。