TWI750888B - 長焦抗光幕 - Google Patents

Abstract

本發明係一種長焦抗光幕，包括基材、光學結構層、吸光填補層、擴散填補層及影像反射層，其中光學結構層係設在基材的一面，光學結構層設有複數個光學微結構體，各光學微結構體之間相隔填補間距，而形成填補空間，吸光填補層係填補在部分的填補空間，而擴散填補層再填補在吸光填補層之上，並填滿填補空間，影像反射層設在擴散填補層與光學結構層之上，擴散填補層與影像反射層的光學特性相近，藉此利用光學結構層與吸光填補層之間的介接位置發生全反射，讓環境光容易被吸光填補層吸收，而擴散填補層可以調整影像反射層的視角，藉以達到在抗環境光的前提下，仍具有較佳的對比度。

Description

長焦抗光幕

本發明有關於投影螢幕，尤指一種長焦投影機所使用的投影螢幕，且此投影螢幕可以抗環境光源。

按，傳統的長焦抗光幕，例如：臺灣新型專利公告第M594166號(發明名稱：「長焦距抗環境光布幕」)，包括低光澤抗光層、透明基材層、光學結構層以及反射層。其中低光澤抗光層阻擋環境光源及投影設備之面反射，配合光學結構層調整角度形成折射或吸收，最後再以反射層調整光增益值與視角，達成將投影設備的光源形成反射，而環境光源折射後被吸收之抗環境光效果。

但是，傳統的長焦抗光幕的光學結構層的吸收層，係採用高深寬比的結構設計，使用高深寬比來過濾環境光或投影機光線，長焦距投影機的影像光相對於傳統的長焦抗光幕大約為開角20度內入射，而環境光則大多為45度以上入射至傳統長焦抗光幕最為嚴重。

由於，傳統的長焦距抗光幕需要藉由長焦距投影機的影像光與環境光的光路徑的差異，來促使長焦距投影機的影像光可以有效利用，但環境光可以被有效吸收。因此，先前技術的稜鏡層大多為梯形，其兩邊夾角小於25度、深 度大於50um以及間距35um左右，再者，為了達到投影機光線全反射角條件，會將稜鏡層與吸收層的折射率進行差異化，傳統方式是使用不同的材料製成稜鏡層與吸收層，使得稜鏡層與吸收層的折射率不相同，通常是稜鏡層的折射率大於吸收層的折射率，且兩者折射率的差值大於0.1，藉以達到投影機光線全反射之目的。

惟，稜鏡層與吸收層的折射率差值大於0.1，兩者使用的材料價格將會較高，除此之外，稜鏡層的梯型造型容易造成吸收層殘留在稜鏡層頂端，進而影響投影機光線的反射，造成傳統的長焦抗光幕顯示出來的畫面之對比度較差。

有鑑於先前技術的問題，本發明的目的在於採用有別於傳統的長焦抗光幕的結構，可以在無需使用稜鏡層與吸收層之折射率差方式，就可以達到較佳的全反射，環境光依舊可以被吸收，藉以提高對比度及可以提升投影機光線的利用率。

根據本發明之目的，係提供一種長焦抗光幕，包括基材、光學結構層、吸光填補層、擴散填補層及影像反射層，其中光學結構層係設在基材的一面，光學結構層設有複數個光學微結構體，各光學微結構體之間相隔填補間距，而形成填補空間，吸光填補層係填補在部分的填補空間，而擴散填補層再填補在吸光填補層之上，並填滿填補空間，影像反射層設在擴散填補層與光學結構層之上，擴散填補層與影像反射層的化性(如：鏈結或黏度)相近。

其中，各光學微結構體係由透明材料塗佈在基材之一面所製成。各光學微結構體由基材之一面往遠離基材的方向層疊地設有複數個階段部，從基材由下往上的各階段部的外側面與基材之間的夾角逐漸變大。

其中，各光學微結構體係具有兩個階段部，此二階段部係為梯形四面體。

其中，吸光填補層係在填補空間內填補到第一個階段部相鄰第二個階段部的位置，而擴散填補層再填補在吸光填補層之上直到第二個階段部的頂面。

其中，影像反射層之上係設有保護層，保護層係為環氧樹脂(Epoxy)或聚甲基丙烯酸甲酯(或稱：壓克力，英文：Polymethylmethacrylate，簡稱：PMMA)等材料所製成。

其中，基材的另一面係設有一入射散射層，係入射散射層係將長焦投影機所入射的光線向基材的方向散射。又，擴散填補層進一步具有另一光學微結構，藉此調整單一軸方向視角。

據上所述，本發明具有下列其中之一或多個功效：

1.光學結構層與吸光填補層之間的介接位置發生全反射，讓環境光容易被吸光填補層吸收。

2.擴散填補層可以調整影像反射層的視角，藉以達到在抗環境光的前提下，仍具有較佳的對比度，及調整單一軸方向視角。

3.保護層係防止影像反射層被刮傷而損壞，並防止影像反射層氧化。

4.入射散射層係避免長焦投影機的光線在基材上形成反射光暈。

5.光學結構層與吸光填補層之間可以使用光學特性相近或相同的材料製成，以降低生產製造成本。

1:基材

2:光學結構層

20:光學微結構體

200:斜面體

201:第一四面體

202:第二四面體

3:吸光填補層

4:擴散填補層

40:另一光學微結構

5:影像反射層

6:保護層

7:散射層

α:第一夾角

β:第二夾角角度

圖1係本發明之部分剖面示意圖。

圖2係本發明之光學微結構體的示意圖。

圖3係發明之使用狀態示意圖。

圖4係本發明之在擴散填補層之另一光學微結構的示意圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本創作進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本創作，但並不用於限定本創作。

請參閱圖1及2所示，本發明係一種長焦抗光幕，包括基材1、光學結構層2、吸光填補層3、擴散填補層4及影像反射層5，其中光學結構層2係設在基材1的一面，光學結構層2設有複數個光學微結構體20，各光學微結構體20之間相隔填補間距，而形成填補空間。各光學微結構體20係由透明材料塗佈在基材1之一面所製成。吸光填補層3係填補在部分的填補空間，而擴散填補層4再填補在吸光填補層3之上，並填滿填補空間，影像反射層5設在擴散填補層4與光學結構層2之上，利用光學結構層2與吸光填補層3之間的介接位置發生全反射，讓環境 光容易被吸光填補層3吸收，而擴散填補層4可以調整影像反射層5的視角，藉以達到在抗環境光的前提下，仍具有較佳的對比度。

在本發明中，各光學微結構體20由基材1之一面往遠離基材1的方向層疊地設有複數個斜面體200，各斜面體200與基材1之間的夾角逐漸變大，斜面體200係可為梯形四面體。吸光填補層3係填補在填補空間30%~70%的深度，填補空間的剩餘部分則填入擴散填補層4。

在本發明之一實施例中，請參閱圖3所示，各光學微結構體20係為兩個梯形四面體，在此將靠近基材1的梯形四面體稱為第一四面體201，而較遠離基材1的梯形四面體稱為第二四面體202。第一四面體201的外側面與基材1之間的第一夾角α，係以所需過濾入射的光線設計，第一夾角α的角度係介於15度~30度之間，任二第一四面體201的底面之間的間距為5~15μm，第一四面體201的底面的尺寸介於30~70μm之間，第一四面體201的高度介於30~60μm之間。

第二四面體202的外側面與基材1之間的第二夾角β，係大於第一夾角α，第二夾角β的角度係介於55度~85度之間，第二四面體202的底面的尺寸介於25~40μm，第二四面體202的高度介於10~30μm之間，第二四面體202的第二夾角β係為了在製程上增加吸光填補層3被填入填補空間的流動性，避免各光學微結構體20間填補差異過大，造成的吸收光線效率的差異，藉此增加製程公差容忍度。再者，第一四面體201與第二四面體202的頂面的尺寸，係可由第一四面體201與第二四面體202的底面、高度及第一夾角與第二夾角計算出來。

在該實施例中，吸光填補層3係填補在填補空間到達第一四面體201與第二四面體202交界處，吸光填補層3係吸收環境光、促使增加全反射效率。其原因係吸光填補層3與光學結構層2的材料相異，兩者之間的介接位置會有介 面痕，並在介面痕的位置處形成斷面差，使得光線通過吸光填補層3與光學結構層2之間，如同經過多個不同的折射率的介質，而多個介質容易形成較高的折射率差異，進而容易產生全反射現象，因此可以提升光學的利用率。如此，本發明不必採用不同材料的折射率差方式，才能達到全反射的目的，此外，吸光填補層3仍可吸收環境光。

在該實施例中，擴散填補層4則是從吸光填補層3頂面填補到第二四面體202的頂面，用以填補第二四面體202周圍的空缺，擴散填補層4不需要吸收光功能，因此也不需要用反射來提升效率，但需要增加入射穿透效果，避免損失，因此擴散填補層4的材質與光學結構層2材質較接近，如此，才可以避免材料差異產生的介面反射造成的無謂損失，同時，擴散填補層4的形狀結構也影響影像反射層5的效果，因此擴散填補層4的表面可進一步設有另一光學微結構40(從外觀看來為紋路、霧面或粗糙面)可以有效地調整反射層的視角，藉此來控制視角與亮度。

為了避免影像反射層5因為摩擦或其他原因造成刮傷或損壞，在本發明中，請參閱圖1所示，影像反射層5之上係設有保護層6，保護層6係為環氧樹脂(Epoxy)或聚甲基丙烯酸甲酯(或稱：壓克力，英文：Polymethylmethacrylate，簡稱：PMMA)等材料所製成，係防止影像反射層被刮傷，及防止影像反射層氧化。又，基材1的另一面係設有一散射層7，散射層7係將長焦投影機所入射的光線向基材1的方向散射，避免長焦投影機的光線在基材1上形成一反射光暈。

又為了調整長焦抗光幕的視角，在本發明中，請參閱圖4所示，擴散填補層在背對吸光填補層3之一面(亦是與影像反射層5界接的一面)設有另一光學微結構40，另一光學微結構40與光學微結構體20的方向平行或垂直，進一 步，另一光學微結構40與光學微結構體20之間的夾角介於0°~90°之間，藉由另一光學微結構40調整長焦抗光幕的單一軸向的視角。

在本發明中，基材1係可為PET(聚苯乙烯)材料所製成，光學結構層2係可為聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(或稱：壓克力，英文：Polymethylmethacrylate，簡稱：PMMA)其中之一或兩者之組合所製成。吸光填補層3係可為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯其中之一或兩者之組合，再加上黑色材料所製成，黑色材料可為碳黑細微粒子。擴散填補層4係可為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯其中之一或兩者之組合，而且另一光學微結構40可以是均勻或不均勻地擴散光源，使得亮度分布均勻，避免投影機光源集中在長焦抗光幕相對的受光位置。影像反射層5可為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯其中之一或兩者之組合，再加上高反射性材料所製成，高反射性材料係可為銀或鋁或銀或鋁之合成物，使影像反射層5能將投影機的光源反射，並改變角度成出射光，同時提高出射光的增益值。

為了比較本發明與先前技術之差別，本發明確實具有較佳的對比及增益值，在本發明與先前技術的結構相似的條件下，進行比對，兩者不同的結構差異處在於，先前技術的光學結構體為單一梯形四面體，其頂端角度22度，而本發明的光學結構體為前述的兩個梯形四面體，兩者的比對結果如下表所示：

從上表可知，本發明的增益值與對比度優於先前技術。阻隔率稍有降低，但降低的程度很小，本發明只有使用先前技術大約一半的吸光材料阻隔環境光，就可以達到與先前技術相近的環境光阻隔率，其可進一步說明吸光填補層3與光學結構 層2之間的介面痕，使得環境光在此處反覆的折射，而使得吸光填補層3吸收大部分的環境光。

綜上所述，本發明的長焦抗光幕利用在部分的填補空間內填充吸光填補層3即可達到阻隔環境光的目的，而且可以進一步提高對比度，再者，基材1、光學結構層2、吸光填補層3、擴散填補層4及影像反射層5可以使用相似或相同的基礎材料製成。

上列詳細說明係針對本發明的可行實施例之具體說明，惟前述的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。

1:基材

2:光學結構層

20:光學微結構體

200:斜面體

201:第一四面體

202:第二四面體

3:吸光填補層

4:擴散填補層

5:影像反射層

6:保護層

7:散射層

Claims (9)

1. 一種長焦抗光幕，包括：一基材；一光學結構層，該光學結構層係設在該基材的一面，該光學結構層設有複數個光學微結構體，各該光學微結構體之間相隔一填補間距，並形成一填補空間，且各該光學微結構體由該基材之一面往遠離該基材的方向層疊地設有複數個斜面體，各該斜面體與該基材之間的夾角逐漸變大；一吸光填補層，該吸光填補層係填補在部分的該填補空間內；一擴散填補層，該擴散填補層再填補在該填補空間的該吸光填補層之上，並填滿該填補空間；及一影像反射層，該影像反射層設在該擴散填補層與該光學結構層之上；其中，該光學結構層與該吸光填補層之間的介接位置產生介面痕，而發生全反射，讓環境光被該吸光填補層吸收，而該擴散填補層調整該影像反射層的視角。
2. 如請求項1所述的長焦抗光幕，其中各該光學微結構體係為兩個梯形四面體，靠近該基材的其中一各梯形四面體為第一四面體，而較遠離該基材的另一梯形四面體為第二四面體。
3. 如請求項2所述的長焦抗光幕，其中該第一四面體的外側面與該基材之間的一第一夾角角度，係以所需過濾入射的光線設計，該第一夾角角度係介於15度~30度之間，任二該第一四面體的底面之間的間距為5~15μm，該第一四面體的底面的尺寸介於30~70μm之間，該第一四面體的高度介於30~60μm之間。
4. 如請求項3所述的長焦抗光幕，其中該第二四面體的外側面與該基材之間的一第二夾角角度，該係大於第一夾角角度，該第二夾角角度係介於55度~85度之間，該第二四面體的底面的尺寸介於25~40μm，該第二四面體的高度介於10~30μm之間，
5. 如請求項4所述的長焦抗光幕，其中該吸光填補層係填補在該填補空間到達該第一四面體與該第二四面體交界處。
6. 如請求項1所述的長焦抗光幕，其中該影像反射層之上係設有一保護層。
7. 如請求項1所述的長焦抗光幕，其中該基材的另一面係設有一散射層，該散射層係將入射的光線向該基材的方向散射。
8. 如請求項1所述的長焦抗光幕，其中該擴散填補層背對該吸光填補層之一面具有另一光學微結構。
9. 如請求項1所述的長焦抗光幕，其中該吸光填補層係填補在該填補空間30%~70%的深度，該填補空間的剩餘部分則填入擴散填補層。

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