TWI529424B

TWI529424B - Back projection device

Info

Publication number: TWI529424B
Application number: TW103124352A
Authority: TW
Inventors: Hao-Sen Xie; Yi-Rong Qiu; Yao-Nan Xu
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2016-04-11
Also published as: TW201537237A

Description

背投影裝置

本發明係關於一投影裝置，尤為一種可應用於大尺寸顯示設備之背投影裝置。

拜電子商務及多媒體行銷的日漸普及所賜，傳統大型廣告看板已逐漸被顯示螢幕所取代，此外，大型外室內用顯示設備也逐漸成為公司或室內裝潢擺設之主流，然而現有的大型顯示螢幕往往因其全反射結構的關係，無法有效的擴大可視範圍的角度、提高解度、對比度、增益度的效果。

如美國專利第2008/0212177A1號及日本專利第2003-66206號所述，其缺點在於其散射結構的角度過小而無法有效的提高螢幕之可視範圍的角度，除此之外，其散射結構必需配合一樹脂薄膜基板才能達成預設之效果，但此樹脂薄膜基板的增加，不僅導致製程複雜度相對增加，其所摻入之吸光物質亦難以在樹脂中均勻分布，進一步造成色彩偏差或斑紋等不良的影響。

由此可見，上述現有將顯示螢幕的可視範圍的角度擴大、提高解度及對比度等效果的結構仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

本發明提供一種背投影裝置，包括第一透鏡以及設於其一距離處之第二透鏡，其中第一透鏡係為一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其菲涅耳透鏡間距(Fresnel Lens Pitch)介於50~150um之間，在第二透鏡面對該第一透鏡之一側依序設有散射層、黏合層以及反射層。

其中該散射層為一柱面透鏡(Lenticular Lens)係於面對該第一透鏡之一側設有複數個曲面體，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體相距一距離，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體的間距(Lenticular Len Pitch)介於100~200um之間，其中該散射層包含透光材質、吸光物質及散光粒子，其中該吸光物質占該散射層比例介於0.05~0.15%之間，該散光粒子占該散射層比例介於0.5~1.9%之間，其中該透光材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合，該散光粒子係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合。

其中該反射層的背向該第一透鏡之一側設有複數個凹槽，各該凹槽設有兩側壁，該兩側壁由凹槽口向該黏合層的方向沿伸設有一凹槽底，且該兩側壁由凹槽口向凹槽底方向更設有一第一平面及一第二平面，其中任二相鄰該凹槽底之間距介於50~150um之間，其中該凹槽底之寬度與該凹槽口之寬度比例介於0.002~1之間，該凹槽底之寬度介於0.001~0.2mm之間，該凹槽口之寬度介於0.01~0.5mm之間，該凹槽底與該凹槽口的垂直距離介於0.05~0.5mm之間，以及該第一平面與該凹槽口連接處於凹槽內側設有一第一內角，該第一內角介於55~85度之間，該第二平面與該第一平面連接處於凹槽內側設有一第二內角，該第二內角介於145~205度之間，各該凹槽中更包吸光填充材質，其中吸光填充材質為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合。

其中該黏合層中更設有一擴散層，其中該擴散層中包含吸光物質及散光粒子，其中散光粒子係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合，該擴散層之厚度小於3mm。

本發明提供另一種背投影裝置，包括第一透鏡以及設於其一距離處之第二透鏡，其中第一透鏡係為一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其菲涅耳透鏡間距(Fresnel Lens Pitch)介於50~150um之間，在第二透鏡面對該第一透鏡之一側依序設有散射層、黏合層以及反射層，其中黏合層中更設有一擴散層。

其中該散射層係為一柱面透鏡(Lenticular Lens)，散射層設於該黏合層面對該第一透鏡之一側，反射層設於該黏合層之另一側，該黏合層中設有擴散層，該擴散層之厚度小於3mm，而該擴散層中包含吸光物質及散光粒子，其中散光粒子係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合；其中該散射層於面對該第一透鏡之一側設有複數個曲面體，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體相距一距離，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體的間距(Lenticular Len Pitch)介於100~200um之間，其中該散射層包含透光材質，其中該透光材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合；以及該反射層的背向該第一透鏡之一側設有複數個凹槽，各該凹槽設有兩側壁，該兩側壁由該凹槽口向該黏合層的方向沿伸設有一凹槽底，且該兩側壁由該凹槽口向該凹槽底方向更設有一第一平面及一第二平面；其中任二相鄰該凹槽底之間距介於50~150um之間，其中該凹槽底之寬度與該凹槽口之寬度比例介於0.002~1之間，該凹槽底之寬度介於0.001~0.2mm之間，該凹槽口之寬度介於0.01~0.5mm之間，該凹槽底與該凹槽口的垂直距離介於0.05~0.5mm之間，以及該第一平面與該凹槽口連接處於該凹槽內側設有一第一內角，該第一內角介於55~85度之間，該第二平面與該第一平面連接處於該凹槽內側設有一第二內角，該第二內角介於145~205度之間，各該凹槽中更包含吸光填充材質，其中該吸光填充材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合。

本發明之散射層中透光材質、吸光物質、散光粒子及填充吸光材質之摻雜的特殊比例，大幅提升本發明之背投影裝置的對比度、解析度，減少色彩偏差及斑紋等的效果。不僅如此，本發明之反射層中凹槽的設計有效解決現有技術上散射結構角度過小而導致無法有效的提高螢幕之可視範圍的角度之問題，此外，黏合層增設的擴散層能夠更加強光源的散射，更進一步提高螢幕的視角。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧第一透鏡

2‧‧‧第二透鏡

3‧‧‧投影設備

4‧‧‧使用者

21‧‧‧散射層

22‧‧‧黏合層

23‧‧‧反射層

24‧‧‧擴散層

211‧‧‧曲面體

212‧‧‧透光材質

213‧‧‧吸光物質

214‧‧‧散光粒子

231‧‧‧凹槽

232‧‧‧側壁

233‧‧‧凹槽口

234‧‧‧凹槽底

235‧‧‧第一內角

236‧‧‧第二內角

2321‧‧‧第一平面

2322‧‧‧第二平面

第1圖為本發明之背投影裝置之示意圖。

第2圖為本發明之背投影裝置之示意圖。

第3圖為本發明之第二透鏡之示意圖。

第4圖為本發明之散射層之示意圖。

第5圖為本發明之反射層之示意圖。

第6圖為本發明之反射層之示意圖。

第7圖為本發明之第二透鏡之示意圖。

第8圖為本發明之另一背投影裝置之示意圖

第9圖本發明與習知技術的比較示意圖。

第10圖為本發明與習知技術的比較示意圖。

為利貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱各圖，第1圖為本發明之背投影裝置之示意圖，如圖所示，包括：第一透鏡1以及第二透鏡2，第一透鏡1係為一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其中菲涅耳透鏡的間距(Fresnel Lens Pitch)介於50~150um之間，第二透鏡2設於第一透鏡1一距離處，第二透鏡2面更包括散射層21、黏合層22、反射層23，其中散射層21設於該黏合層22面對第一透鏡1之一側，反射層23設於黏合層22之另一側。如第2圖所示，當投影設備3處朝向本發明的第一透鏡1處將光源射入後，並形成平行直進的光源後射入第二透鏡2，而第二透鏡2則將射入的直進光源轉換為平均且大角度之散射光，令使用者4能在各角度觀賞本發明所呈現之影像。

如第3圖所示，為本發明之第二透鏡之示意圖，其中散射層21為一柱面透鏡(Lenticular Lens)，在散射層21於面對第一透鏡1之一側設有複數個曲面體211，其中任一曲面體211與相鄰之曲面體211相距一距離，其兩相鄰的曲面體211的間距(Lenticular Len Pitch)介於100~200um之間，如第4圖所示，其中散射層包含透光材質212、吸光物質213及散光粒子214，其中該透光材質212係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合，該散光粒子214係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合，其中該吸光物質213占該散射層21比例介於0.05~0.15%之間，該散光粒子214占該散射層21比例介於0.5~1.9%之間。其中當光源從散射層21面對第一透鏡 1之一側，以直進的方式射入散射層21後，透光材質212可被光源穿透，吸光物質213及散光粒子214分別吸收及反射光源，使直進進入散射層21的光源產生散射效果。

如第5圖所示，為本發明之反射層之示意圖，其中反射層23的背向第一透鏡1之一側設有複數個凹槽231，各該凹槽231設有兩側壁232，該兩側壁232由凹槽口233向該黏合層22的方向沿伸設有一凹槽底234，且該兩側壁232由凹槽口233向凹槽底234方向更設有一第一平面2321及一第二平面2322，其中任二相鄰該凹槽底234之間距介於50~150um之間，其中該凹槽底234之寬度與該凹槽口233之寬度比例介於0.002~1之間，該凹槽底234之寬度介於0.001~0.2mm之間，該凹槽口233之寬度介於0.01~0.5mm之間，該凹槽底234與該凹槽口233的垂直距離介於0.05~0.5mm之間，以及該第一平面2321與該凹槽口233連接處於凹槽231內側設有一第一內角235，該第一內角235介於55~85度之間，該第二平面2322與該第一平面2321連接處於凹槽231內側設有一第二內角236，該第二內角236介於145~205度之間，各該凹槽231中更包含吸光填充材質，其中吸光填充材質為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合。如第6圖所示，當光源經由散射層21及黏合層22進入反射層23後，光線經凹槽231的中吸光填充材質的反射，形成散射光送出第二透鏡2，令使用者4能在各角度觀賞本發明所呈現之影像。

如第7圖所示，黏合層22中更設有一擴散層24，該擴散層24之厚度小3mm，其中該擴散層24中更近一步包含吸光物質213及散光粒子214，其中散光粒子214係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合。

請參閱各圖，第8圖為本發明之另一背投影裝置之示意圖，如圖所示，包括：第一透鏡1以及第二透鏡2，第一透鏡1係為一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其中菲涅耳透鏡的間距(Fresnel Lens Pitch)介於50~150um之間，第二透鏡2設於第一透鏡1一距離處，第二透鏡2面更包括散射層21、黏合層22、反射層23，其中散射層21設於該黏合層22面對第一透鏡1之一側，反射層23設於黏合層22之另一側，其中該散射層21包含透光材質212，該透光材質212係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合，在黏合層22中更設有一擴散層24，此擴散層24之厚度小於3mm，其中擴散層24中包含吸光物質213及散光粒子214，其中散光粒子214係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合。其中，第8圖中之散射層21中並未包含吸光物質213及散光粒子214。綜上第1圖至第8圖所示，本發明之散射層21及擴散層24可依據實際狀況調整其中是否包含吸光物質213及散光粒子214。

如第9、10圖所示，為本發明與習知技術的角度-光強度(degrees-Nits)關係比較示意圖，由第9圖可見，以實線表示本發明之角度-光強度關係，本發明於斜角正負25~35度之間的光強度遠大於該範圍內習知技術的光強度，此代表本發明之背投影裝置的可視角範圍明顯大於習知技術，由第10圖可見，以實線表示本發明之角度-光強度關係，本發明於斜角正負15~20度之間的光強度遠大於該範圍內習知技術的光強度，此代表本發明之背投影裝置的光強度明顯較習知技術集中，綜上所述，本發明之背投影裝置明顯提升垂直視角，並可將光線由中心處平均擴散以提升更大的視角，且有效減少了光源的耗損。

本發明提供的背投影裝置，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明之反射層中凹槽的設計有效解決現有技術上散射結構角度過小而導致無法有效的提高螢幕之可視範圍的角度之問題。

2.本發明之散射層中透光材質、吸光物質及散光粒子之摻雜的特殊比例，大幅提升本發明之背投影裝置的對比度、解析度，減少色彩偏差及斑紋等的效果。

3.本發明之黏合層增設的擴散層能夠更加強光源的散射，更進一步提高螢幕的視角。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1‧‧‧第一透鏡

2‧‧‧第二透鏡

21‧‧‧散射層

22‧‧‧黏合層

23‧‧‧反射層

Claims

一種背投影裝置，包括：一第一透鏡；以及一第二透鏡，係設於該第一透鏡一距離處，該第二透鏡面更包括一黏合層，一散射層設於該黏合層面對該第一透鏡之一側，一反射層設於該黏合層之另一側；其中該散射層於面對該第一透鏡之一側設有複數個曲面體，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體相距一距離，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體的間距(Lenticular Len Pitch)介於100~200um之間，其中該散射層包含透光材質、吸光物質及散光粒子，其中該吸光物質占該散射層比例介於0.05~0.15%之間，該散光粒子占該散射層比例介於0.5~1.9%之間，其中該透光材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合，該散光粒子係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合；以及該反射層的背向該第一透鏡之一側設有複數個凹槽，各該凹槽設有兩側壁，該兩側壁由該凹槽口向該黏合層的方向沿伸設有一凹槽底，且該兩側壁由該凹槽口向凹槽底方向更設有一第一平面及一第二平面；其中任二相鄰該凹槽底之間距介於50~150um之間，其中該凹槽底之寬度與該凹槽口之寬度比例介於0.002~1之間，該凹槽底之寬度介於0.001~0.2mm之間，該凹槽口之寬度介於0.01~0.5mm之間，該凹槽底與該凹槽口的垂直距離介於0.05~0.5mm之間，以及該第一平面與該凹槽口連接處於該凹槽內側設有一第一內角，該第一內角介於55~85度之間，該第二平面與該第一平面連接處於該凹槽內側設有一第二內角，該第二內角介於145~205度之間，各該凹槽中更包含吸光填充材質，其中該吸光填充材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合。
如申請專利範圍第1項所述之背投影裝置，該第一透鏡係為一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其中該菲涅耳透鏡的間距(Fresnel Lens Pitch)介於50~150um之間。
如申請專利範圍第1項所述之背投影裝置，該散射層係為一柱面透鏡(Lenticular Lens)。
如申請專利範圍第1項所述之背投影裝置，該黏合層中更設有一擴散層，該擴散層之厚度小於3mm。
如申請專利範圍第1項所述之背投影裝置，其中該擴散層中進一步包含該吸光物質及該散光粒子。
一種背投影裝置，包括：一第一透鏡；以及一第二透鏡，係設於該第一透鏡一距離處，該第二透鏡面更包括一黏合層，一散射層設於該黏合層面對該第一透鏡之一側，一反射層設於該黏合層之另一側，該黏合層中更設有一擴散層，該擴散層之厚度小於3mm，其中該擴散層中進一步包含吸光物質及散光粒子，該散光粒子係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)、二氧化矽(Silica)其中之一到三者之組合；其中該散射層於面對該第一透鏡之一側設有複數個曲面體，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體相距一距離，其中任一該曲面體與相鄰之該曲面體的間距(Lenticular Len Pitch)介於100~200um之間，其中該散射層包含透光材質，其中該透光材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合；以及該反射層的背向該第一透鏡之一側設有複數個凹槽，各該凹槽設有兩側壁，該兩側壁由該凹槽口向該黏合層的方向沿伸設有一凹槽底，且該兩側壁由該凹槽口向該凹槽底方向更設有一第一平面及一第二平面；其中任二相鄰該凹槽底之間距介於50~150um之間，其中該凹槽底之寬度與該凹槽口之寬度比例介於0.002~1之間，該凹槽底之寬度介於0.001~0.2mm之間，該凹槽口之寬度介於0.01~0.5mm之間，該凹槽底與該凹槽口的垂直距離介於0.05~0.5mm之間，以及該第一平面與該凹槽口連接處於該凹槽內側設有一第一內角，該第一內角介於55~85度之間，該第二平面與該第一平面連接處於該凹槽內側設有一第二內角，該第二內角介於145~205度之間，各該凹槽中更包含吸光填充材質，其中該吸光填充材質係為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)其中之一或兩者之組合。
如申請專利範圍第6項所述之背投影裝置，該第一透鏡係為一菲涅耳透鏡(Fresnel Lens)，其中該菲涅耳透鏡的間距(Fresnel Lens Pitch)介於50~150um之間。
如申請專利範圍第6項所述之背投影裝置，該散射層係為一柱面透鏡(L enticular Lens)。