投影系统及其屏幕的制作方法

本发明是有关于一种投影系统及其屏幕，且特别是有关于一种互动式投影系统及其具有荧光层的屏幕。

背景技术：

在现有技术中，透明显示技术包括液晶显示器技术(liquidcrystaldisplay，lcd)、有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)显示技术、全息屏幕投影(hologramscreenprojection)技术以及射出投影(emissionprojection)技术。液晶显示器技术及有机发光二极管显示技术是目前的主流，但是此两种技术的光穿透度低、色彩差、尺寸无法扩大是推广不佳的主要因素。全像素屏幕投影技术虽然有大尺寸的优势，但是其视角太小。射出投影技术的瓶颈在于荧光材料的研发。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，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本领域技术人员所知道的已知技术。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本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种投影系统及其屏幕，达到高穿透度的效果同时具有良好的显示画面的品质，另外本发明的投影系统及其屏幕可具有大尺寸的优势并增大了可视角度，再者，可搭配触控面板，使用者可与之互动。

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。

为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影系统，包括投影装置以及屏幕。投影装置适于发出分别具有多种不同波段的多个激发光束。屏幕配置于激发光束的传递路径上。屏幕包括多个荧光材料层以及至少一阻气层。荧光材料层适于分别被激发光束激发出不同波段的影像光束，以形成影像画面。阻气层覆盖在荧光材料层。

为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种屏幕包括多个荧光材料层以及至少一阻气层。荧光材料层适于分别被具有多种不同波段的激发光束激发出不同波段的影像光束，以形成影像画面。阻气层覆盖荧光材料层。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，屏幕的荧光材料层分别被投影装置所发出的具有多种不同波段的激发光束激发出不同波段的影像光束，以形成影像画面，从而投影系统可提供良好显示品质。

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，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1示出本发明一实施例的投影系统概要示意图。

图2示出本发明一实施例的荧光层被激发概要示意图。

图3示出本发明一实施例的激发光及被激发光概要示意图。

图4示出本发明一实施例的屏幕的层状结构的概要示意图。

图5示出本发明一实施例的荧光层结构的概要示意图。

图6示出本发明另一实施例的荧光层结构的概要示意图。

图7示出本发明另一实施例的荧光层结构的概要示意图。

图8示出本发明一实施例的荧光材料层内部具有散射粒子分布的概要示意图。

图9及图10分别示出本发明一实施例的不同尺寸的散射粒子对入射光束进行米氏散射的概要示意图。

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。

图1示出本发明一实施例的投影系统概要示意图。图2示出本发明一实施例的荧光层被激发概要示意图。图3示出本发明一实施例的激发光数及被激发光束概要示意图。请参考图1至图3，本实施例的投影系统100包括投影装置110以及屏幕120。在本实施例中，投影装置110适于发出具有不同波段的激发光束li。屏幕120配置于激发光束li的传递路径上。投影屏幕120包括荧光层122。荧光层122适于被激发光束li激发出具有不同波段的影像光束lo，也就是被激发光束，以形成影像画面投射至观赏者200。在一实施例中，屏幕120例如还包括阻气层(未显示，说明书后面段落具有详细叙述)，覆盖荧光层122，以避免荧光层122当中的荧光材料受氧气及湿气的影响而变质。在本实施例中，激发光束li例如是源自投影装置110中多个不同发光波长的激光光源。在图1中，各元件尺寸的比例关系仅用以例示说明，本发明并不限于此。此外，在本实施例中，图1虽然是以背投影系统来例示说明，但是本发明并不限于此。在一实施例中，具有荧光层122的屏幕120也可应用在前投影系统。

参考图2，在本实施例中，屏幕120例如是具有触控功能的透明显示屏幕，且其中的荧光层122是呈无色透明，因此观赏者200可与投影系统100进行互动。在本实施例中，投影装置110例如是超短焦紫外线激光投影机，适于将紫外线激光投射至屏幕120以激发荧光层122产生影像光束进而显示影像画面，然而本发明并不加以限制。在一实施例中，投影装置110也可投射出可见光波段的激发光束，例如蓝光光束，来激发荧光层122显示影像画面。

如图2、图3以及图4所示，在本实施例中，荧光层122例如包括荧光材料层122g、荧光材料层122r及荧光材料层122b。激发光束li具有多种不同波段λ11、λ21、λ31。在本实施例中，荧光材料层122g、荧光材料层122r及荧光材料层122b是呈无色透明，搭配紫外线激光的激发光束li，可分别被激发出不同波段λ10、λ20、λ30的被激发光束也就是形成影像光束lo。此些被激发光束例如是绿色、红色及蓝色等各色光束。在本实施例中，被激发光束的颜色仅用以例示说明，本发明并不加以限制。在一实施例中，荧光材料层也可搭配蓝光激光的激发光束li，来激发出不同波段的各色光束，在此例中，荧光材料层至少其中之一是呈无色透明。

请再次参考图4，图4示出本发明一实施例的屏幕的层状结构的概要示意图。本实施例中的屏幕420例如包括荧光层428、抗光层426、触控面板424以及玻璃基板422。抗光层426例如是抗特定波长的膜层，其配置于荧光层428的远离投影装置110的一侧，且用以阻隔特定波长的光传递到人眼。在本实施例中，抗光层426例如适于阻隔紫外线激光或蓝光激光的激发光束li，且让荧光层428被激发的影像光束lo通过。举例而言，抗光层426例如是具有抗蓝光特性的光学胶或抗紫外线的涂层。在背投影的使用情境中，为了避免紫外线激光或蓝光激光对人眼产生伤害，屏幕420内可配置抗光层426，以阻隔紫外线激光或蓝光激光。在前投影的使用情境中，由于荧光材料本身会吸收紫外线激光或蓝光激光，因此抗光层426可选择性地配置，本发明并不加以限制。在本实施例中，触控面板424用以提供屏幕420具有触控功能。玻璃基板422用以提供屏幕420保护功能，以避免观赏者200与屏幕420进行互动时造成触控面板424或荧光层428被不当施力而损坏。在本实施例中，玻璃基板422的厚度例如是介于1.5毫米(mm)左右，然而其厚度仅用以例示说明，本发明并不限于此。

图5示出本发明一实施例的荧光层结构的概要示意图。请参考图5，本实施例的荧光层528包括荧光材料结构层528g、528r、528b以及光学胶层540、550。在本实施例中，荧光材料结构层528g、528r、528b被激发后，以分别产生不同波段的被激发光束，例如绿色、红色及蓝色等各色光束。光学胶层540、550分别配置在荧光材料结构层528g、528r之间以及在荧光材料结构层528r、528b之间，以贴合其两侧的荧光材料结构层。在本实施例中，光学胶层540、550的材料例如包括压克力材料或硅氧树脂(silicone)材料，厚度例如分别是介于50至100微米(um)之间，然而其材料及厚度仅用以例示说明，本发明并不限于此。

在本实施例中，每一荧光材料结构层包括多个基板、多个阻气层以及荧光材料层。每一荧光材料层被夹设于两阻气层之间。每一荧光材料层及其两侧的两阻气层被夹于两基板之间。举例而言，荧光材料结构层528g包括基板513、514、阻气层511、512以及荧光材料层510g。荧光材料层510g被夹于两阻气层511、512之间。荧光材料层510g及其两侧的两阻气层511、512被夹于两基板513、514之间。在本实施例中，为了避免荧光材料层510g受氧气及湿气影响，两阻气层511、512可阻止水气，但不限于此，以阻气层511、512的水气穿透率(watervaportransmissionrate，wvtr，阻气层的测试指标)小于等于10^-2克/平方米/天的涂层保护，然而其水气穿透率可以实际设计需求加以调整，本发明并不限于此。在本实施例中，基板513、514的材料例如包括聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethyleneterephthalate，pet)，厚度例如分别是150微米(um)左右，然而其材料及厚度仅用以例示说明，本发明并不限于此。在本实施例中，阻气层可使用高阻水阻氧薄膜(highbarrierfilm)，例如琳得科先进科技公司(linteccorporation)的型号ms-f0025p、ms-f0050p的薄膜，本发明并不限于此。

此外，本实施例的荧光材料结构层528r、528b的层状结构可以此类推，在此不再赘述。在本实施例中，荧光材料层510g、520r、530b分别被激发以产生例如绿色光束、红色光束及蓝色光束。

图6示出本发明另一实施例的荧光层结构的概要示意图。请参考图6，本实施例的荧光层628包括荧光材料结构层628c。在本实施例中，荧光材料结构层628c包括两基板613、634、两阻气层611、632、多个荧光材料层610g、620r、630b以及多个隔离层640、650。荧光材料层610g、620r、630b被夹于两阻气层611、632之间。荧光材料层610g、620r、630b及其两侧的两阻气层611、632被夹于两基板613、634之间。荧光材料层610g、620r、630b被激发光束激发，以分别产生不同波段的被激发光束，例如绿色、红色及蓝色等各色光束。相邻的两荧光材料层610g、620r、630b之间设有隔离层640、650。在本实施例中，隔离层640、650例如是透明光阻材料，照光后会固化，然而本发明并不限于此。

图7示出本发明另一实施例的荧光层结构的概要示意图。请参考图7，本实施例的荧光层728包括荧光材料结构层728g、728r、光学胶层740以及散射粒子层730。在本实施例中，荧光材料结构层728g、728r被激发光束激发以分别产生不同波段的被激发光束，例如绿色及红色等各色光束。光学胶层740配置在荧光材料层结构728g、728r之间，以贴合其两侧的荧光材料结构层。在本实施例中，散射粒子层730配置于荧光材料结构层728g、728r当中的荧光材料层710g、720r的远离投影装置110的一侧。在本实施例中，投影装置110更用以发出可见激发光束，例如蓝光激光。部分的可见激发光束穿透荧光材料层710g、720r而后被散射粒子层730散射，形成部分影像光束，作为影像画面中的蓝色像素成分。

此外，本实施例的荧光材料结构层728g、728r及光学胶层740类似于图5实施例的荧光材料结构层528g、528r及光学胶层540，其材料膜层特性可以由图5实施例的叙述中获得足够的启示、建议与实施说明，因此不再赘述。

图8示出本发明一实施例的荧光材料层内部具有散射粒子分布的概要示意图。图9及图10分别示出本发明一实施例的不同尺寸的散射粒子对入射光束进行米氏散射(miescattering)的概要示意图。请参考图8至图10，本实施例的荧光材料层828例如包括配体(matrix)829、荧光材料(fluorescencematerial)以及多个米氏散射粒子p0。荧光材料已混合于配体829之中，因此未以符号标示。在本实施例中，荧光材料例如分散在具有光起始剂的配体829中。荧光材料层828以卷对卷(rolltoroll，r2r)方式生产，具有大面积生产的弹性。荧光材料例如以重量百分比为1％至10％的浓度分散在配体829中。配体829的材料可包括环氧树脂(epoxy)、丙烯酸脂(acrylate)或氧化硅(silicon)。荧光材料可依据不同的配体829来调整其浓度以调整发光效率。

由于荧光材料的粒子的粒径平均都小于激发光束波段的十分之一，而激发光束照射到荧光材料粒子产生雷利散射(rayleighscattering)，由于均匀地向四周散射，使得朝向单一方向的发光效率不足，因此在本实施例中，将米氏散射粒子p0掺杂于配体829中，随机且任意地均匀分布于其中。在本实施例中，米氏散射粒子p0粒径小于5微米(um)且大于等于0.5微米(um)。米氏散射粒子p0占荧光层828的重量百分比为1％至5％。荧光材料层828可以是选自图5的荧光材料层510g、520r、530b、图6的荧光材料层610g、620r、630b以及图7的荧光材料层710g、720r当中的任一者。

如图9及图10，在本实施例中，米氏散射粒子p1、p2粒径小于5微米(um)且大于等于0.5微米(um)，且折射率小于配体829。其中，米氏散射粒子p2的粒径大于米氏散射粒子p1。米氏散射粒子p1、p2对从入射方向d1入射的影像光束进行米式散射，可有效将被激发的光束从出射方向d2集中散射出荧光材料层，如图9及图10所示，以提升观赏者200观看到的影像画面的亮度。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例中，投影装置利用屏幕的荧光层的光致发光(photoluminescence，pl)机制，选择输出具有不同激发波段的激发光束，以激发荧光材料层产生不同颜色的影像光束，从而使屏幕提供彩色的影像画面。投影装置提供显示讯号，并且搭配触控面板，可形成互动式透明投影系统。屏幕的基板上涂布具备透明且可被激发而产生不同颜色的影像光束的荧光材料。因此，在本发明的实施例中，屏幕的荧光材料层分别被投影装置所发出的具有多种不同波段的激发光束分时激发出不同波段的影像光束，以形成影像画面，从而投影系统可提供良好显示品质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及说明书所作的简单的等效变化与修改，都仍属本发明专利覆盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须实现本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称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。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

附图标记说明

100：投影系统

110：投影装置

120：屏幕

122、428、528、628、728：荧光层

122g、122r、122b、510g、520r、530b、610g、620r、630b、710g、720r、828：荧光材料层

200：观赏者

422：玻璃基板

424：触控面板

426：抗光层

511、512、521、522、531、532、611、632、711、712、721、722：阻气层

513、514、523、524、533、534、613、634、713、714、723、724：基板

528g、528r、528b、628c、728g、728r：荧光材料结构层

540、550、740：光学胶层

640、650：隔离层

730：散射粒子层

829：配体

p0、p1、p2：米氏散射粒子

li：激发光束

lo：影像光束

x、y、d1、d2：方向

λ11、λ21、λ31、λ10、λ20、λ30：波段