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一种背投式触控显示屏幕和投影系统发明专利

更新时间:2024-07-01
一种背投式触控显示屏幕和投影系统发明专利 专利申请类型:发明专利;
源自:重庆高价值专利检索信息库;

专利名称:一种背投式触控显示屏幕和投影系统

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210102075.5

专利申请(专利权)人:峰米(重庆)创新科技有限公司
权利人地址:重庆市江北区郭家沱街道隆港路2号4层401室

专利发明(设计)人:罗伟信,江浩,李飞

专利摘要:本发明涉及一种背投式触控显示屏幕和投影系统,属于投影显示技术领域。该背投式触控显示屏幕,包括依次层叠设置的投影层、触控层、基板层和显示层,其中:基板层用于支撑投影层、触控层和显示层;投影层包括层叠设置的扩散粒子层和第一微棱镜层,第一微棱镜层设于扩散粒子层和触控层之间;扩散粒子层用于接收背向投影设备投射的光线,并对接收的光线进行扩散处理;第一微棱镜层用于对经过扩散粒子层的光线进行汇聚处理;触控层用于采集触摸信号以及将投影层接收的光线传输至基板层;显示层包括微粒聚光层,微粒聚光层用于对经过基板层的光线进行汇聚处理。本发明能够使触控显示屏幕薄型化和无边框化,适用于大尺寸触控显示设备。

主权利要求:
1.一种背投式触控显示屏幕,其特征在于,包括依次层叠设置的投影层、触控层、基板层和显示层,其中:所述基板层,用于支撑所述投影层、所述触控层和所述显示层;
所述投影层包括层叠设置的扩散粒子层和第一微棱镜层,所述第一微棱镜层设于所述扩散粒子层和所述触控层之间;所述扩散粒子层用于接收背向投影设备投射的光线,并对接收的光线进行扩散处理;所述第一微棱镜层用于对经过所述扩散粒子层的光线进行汇聚处理;
所述触控层,用于采集触摸信号以及将所述投影层接收的光线传输至所述基板层;
所述显示层包括微粒聚光层,所述微粒聚光层用于对经过所述基板层的光线进行汇聚处理,所述微粒聚光层包括依次层叠设置的第二微棱镜层和纳米银微粒层,所述第二微棱镜层设于所述基板层和所述纳米银微粒层之间;
所述触控层包括依次层叠设置的第一导电层、绝缘层和第二导电层,所述第一导电层设于所述基板层和所述绝缘层之间,所述第二导电层设于所述投影层和所述绝缘层之间;
所述显示层还包括消影层,所述消影层设于所述微粒聚光层背向所述基板层的一侧,所述消影层和所述微粒聚光层叠层镀制于基板层上,且所述消影层设于背投式触控显示屏幕正面最外层。
2.根据权利要求1所述的背投式触控显示屏幕,其特征在于,所述触控层还包括保护层,所述保护层设于所述第二导电层和所述投影层之间。
3.根据权利要求1所述的背投式触控显示屏幕,其特征在于,所述第一微棱镜层包括多个沿水平方向延伸的微棱镜。
4.根据权利要求1所述的背投式触控显示屏幕,其特征在于,所述消影层为氮氧化物复合层。
5.根据权利要求4所述的背投式触控显示屏幕,其特征在于,所述第二微棱镜层包括多个沿竖直方向延伸的微棱镜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的背投式触控显示屏幕,其特征在于,所述基板层的材质为钢化玻璃或有机玻璃。
7.一种投影系统,其特征在于,包括背向投影设备和权利要求1至6中任一项所述的背投式触控显示屏幕,其中:所述背向投影设备,用于将待显示图像投射至所述背投式触控显示屏幕;
所述背投式触控显示屏幕,用于显示所述待显示图像,以及采集触摸信号;
所述背向投影设备,还用于响应所述触摸信号。 说明书 : 一种背投式触控显示屏幕和投影系统技术领域[0001] 本发明涉及投影显示技术领域,尤其涉及一种背投式触控显示屏幕和投影系统。背景技术[0002] 目前市场上商显、教育大屏基本上是采用基于TFT‑LCD(薄膜晶体管液晶显示器件)模组增加触控功能所实现的整机。[0003] 相关技术中,基于电容触摸屏方案实现的触控功能因为需要对TFT‑LCD液晶玻璃进行全贴合而受制于屏幕尺寸、贴合良率等问题,导致成本很高,难以广泛应用于大尺寸触控显示设备。而红外触摸方案由于红外触控屏需要有凹槽,且屏幕四边需要安装红外光灯条(在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管),导致边框较大且整机更厚更重,且受强光影响比较大,同样不适用于大尺寸触控显示设备。[0004] 经上述的技术分析,现有的触控显示屏幕实现方案存在难以普及至大尺寸触控显示设备的缺陷。发明内容[0005] 为了解决现有的触控显示屏幕实现方案存在难以普及至大尺寸触控显示设备的缺陷,本发明提供了一种背投式触控显示屏幕和投影系统。[0006] 第一方面,为了解决上述技术问题,本发明提供了一种背投式触控显示屏幕,包括依次层叠设置的投影层、触控层、基板层和显示层,其中:[0007] 所述基板层,用于支撑所述投影层、所述触控层和所述显示层;[0008] 所述投影层包括层叠设置的扩散粒子层和第一微棱镜层,所述第一微棱镜层设于所述扩散粒子层和所述触控层之间;所述扩散粒子层用于接收背向投影设备投射的光线,并对接收的光线进行扩散处理;所述第一微棱镜层用于对经过所述扩散粒子层的光线进行汇聚处理;[0009] 所述触控层,用于采集触摸信号以及将所述投影层接收的光线传输至所述基板层;[0010] 所述显示层包括微粒聚光层,所述微粒聚光层用于对经过所述基板层的光线进行汇聚处理。[0011] 本发明的有益效果是:采用上述结构的显示层、基板层、触控层和投影层进行层叠设置而制成的触控显示屏幕,通过利用背向投影进行画面显示,并使用触控层采集触摸信号,能够实现触控显示屏幕的薄型化、以及超窄边框化或无边框化,成本低,并且透光率高,可视角度大,能够普及至大尺寸的触控投影显示设备。[0012] 进一步,触控层包括依次层叠设置的第一导电层、绝缘层和第二导电层,第一导电层设于基板层和绝缘层之间,第二导电层设于投影层和绝缘层之间。[0013] 采用上述改进方案的有益效果是:基于导电层和绝缘层构建的触控层,结构简单造价低,能够实现触控显示屏幕的超窄边框或无边框化,从而使背投式触控显示屏幕具有良好的正面显示及正面触控效果。[0014] 进一步,触控层还包括保护层,保护层设于第二导电层和投影层之间。[0015] 采用上述改进方案的有益效果是:通过设置保护层以对触控层各组件进行保护。[0016] 进一步,第一微棱镜层包括多个沿水平方向延伸的微棱镜。[0017] 采用上述改进方案的有益效果是:采用上述结构的第一微棱镜层能够有效提升光线照度,进一步提高背投式触控显示屏幕的显示效果。[0018] 进一步,显示层还包括消影层,所述消影层设于所述微粒聚光层背向所述基板层的一侧。[0019] 采用上述改进方案的有益效果是:通过微粒聚光层对光线进行聚拢并提升光线照度,并利用消影层改善自然光、反射光对投影光照度的影响损失,从而改善背投式触控显示屏幕的正面显示效果。[0020] 进一步,消影层为氮氧化物复合层。[0021] 采用上述改进方案的有益效果是:氮氧化物复合层具有良好的增透射减反射的性能,从而有效改善自然光、反射光对投影光照度的影响。[0022] 进一步,微粒聚光层包括依次层叠设置的第二微棱镜层和纳米银微粒层,第二微棱镜层设于基板层和纳米银微粒层之间。[0023] 采用上述改进方案的有益效果是:利用第二微棱镜层和纳米银微粒层构建微粒聚光层,结构简单易于实现。[0024] 进一步,第二微棱镜层包括多个沿竖直方向延伸的微棱镜。[0025] 采用上述改进方案的有益效果是:采用上述结构的第二微棱镜层能够进一步提升光线照度,提高背投式触控显示屏幕的显示效果[0026] 进一步,基板层的材质为钢化玻璃或有机玻璃。[0027] 采用上述改进方案的有益效果是:钢化玻璃或有机玻璃能够为背投式触控显示屏幕提供良好的支撑作用,且能够保证背投式触控显示屏幕的画面显示效果。[0028] 第二方面,本发明提供了一种投影系统,包括背向投影设备和第一方面所述的背投式触控显示屏幕,其中:[0029] 背向投影设备,用于将待显示图像投射至背投式触控显示屏幕;[0030] 背投式触控显示屏幕,用于显示待显示图像,以及采集触摸信号;[0031] 背向投影设备,还用于响应触摸信号。附图说明[0032] 图1为本发明的一个实施例提供的一种背投式触控显示屏幕的结构示意图;[0033] 图2为本发明的一个实施例提供的一种投影系统的结构示意图;[0034] 图3为本发明的另一个实施例提供的一种投影系统的结构示意图。具体实施方式[0035] 下列实施例是对本发明的进一步解释和补充,对本发明不构成任何限制。[0036] 以下结合附图描述本发明实施例的一种基于背投式触控显示屏幕。[0037] 参照图1所示,本发明提供了一种背投式触控显示屏幕,包括依次层叠设置的投影层10、触控层20、基板层30和显示层40;[0038] 基板层30,用于支撑投影层10、触控层20和显示层40;[0039] 投影层10包括层叠设置的扩散粒子层101和第一微棱镜层102,第一微棱镜层102设于扩散粒子层101和触控层20之间;扩散粒子层101用于接收背向投影设备投射的光线,并对接收的光线进行扩散处理;第一微棱镜层102用于对经过扩散粒子层101的光线进行汇聚处理;[0040] 触控层20,用于采集触摸信号以及将投影层10接收的光线传输至基板层30;[0041] 显示层40包括微粒聚光层401,微粒聚光层401用于对经过基板层30的光线进行汇聚处理。[0042] 需要说明的是,投影设备根据投影方式可分为正向投影设备和背向投影设备,背向投影设备指安装在屏幕背后的投影设备,也即是背向投影设备与观众分别位于屏幕的两侧,此时背向投影设备发出的光线从屏幕一侧直射至屏幕,并透过屏幕传输至屏幕另一侧的观众。[0043] 在该实施例中,背投式触控显示屏幕由投影层10、触控层20、基板层30和显示层40层叠设置而成,位于背投式触控显示屏幕背后的背向投影设备所投射的光线由投影层10中的扩散粒子层101接收并进行扩散处理,再传递至第一微棱镜层102进行汇聚处理,并依次经过触控层20和基板层30进行传递,由触控层20实时采集触摸信号,且由显示层40基于投入该背投式触控显示屏幕的光线完成投射画面的正面显示,从而得到一种能够兼具背向投影显示功能与正面触控功能的触控显示结构,该触控显示结构无需对显示屏幕设置红外光灯条或覆盖电容触摸屏以实现触控功能,能够实现触控显示屏幕的薄型化、以及超窄边框化或无边框化,成本低且不受尺寸限制,并且透光率高,可视角度大。[0044] 其中,显示层40中的微粒聚光层401具有微棱镜层结构和微粒层结构,微棱镜层结构用于使光线折射,减小光线的扩散角度,使光线汇聚,微粒层结构具有高透光特性,减小了层结构界面处的反射,有利于光线穿过。[0045] 投影层10中的扩散粒子层101是由扩散粒子(例如,二氧化硅粒子、碳酸钙粒子、二氧化钛粒子等)形成的层,可选用UV扩散粒子层,通过涂布工艺将溶剂型UV胶固定在预先准备的基材上,并采用烘箱干燥和高压汞灯紫外辐射进行混合固化,即可形成UV扩散粒子层。[0046] 作为一种可能的实施方式,该触摸信号可以是位于背投式触控显示屏幕正前方也即是位于显示层40一侧的用户按压触控显示屏幕时所产生的压力信号,由于显示画面基于背向投影生成,投影设备可放置于屏幕后面的暗房中,从而能够有效降低环境光对投影光的影响,且位于屏幕正面的用户的触控操作不会影响投射画面的正面显示,能够有效提升用户体验。[0047] 可选的,在一个实施例中,如图1所示,触控层20包括依次层叠设置的第一导电层201、绝缘层202和第二导电层203,第一导电层201设于基板层30和绝缘层202之间,第二导电层203设于投影层10和绝缘层202之间。[0048] 在该实施例中,绝缘层202为透明绝缘层,例如选用氮化硅薄膜制成的透明绝缘层,通过涂布的方式将导电材料固定在绝缘层202两侧,并通过黄光制程工艺对导电材料进行处理,形成网格形状的第一导电层201和第二导电层203,其中,第一导电层201和第二导电层203采用透明导电材料制成,以便不会遮挡光线,导电材料可选用纳米银膜材、ITO膜材、石墨烯导电材料、碳纳米管导电材料等。[0049] 作为一种可能的实施方式,将触控层20划分为边缘区域和触控区域,其中,边缘区域为背投式触控显示屏幕的BM区(屏幕边缘的黑边所在区域)对触控层20所在平面的映射,触控区域为背投式触控显示屏幕的AA区(屏幕中间的显示画面所在区域)对触控层20所在平面的映射,该触控区域被触控层20覆盖,传感器设于第一导电层201和第二导电层203之间属于边缘区域的位置,该传感器用于处理用户按压触控区域时,触控层20所采集到的压力信号,从而确定触控位置。[0050] 可选的,触控层20还包括保护层204,保护层204设于第二导电层203和投影层10之间。[0051] 其中,保护层204可选用热塑型聚合物、热固性聚合物、UV固化聚合物等有机聚合物或二氧化硅等无机物,用于保护触控层20不受损坏,提高触控层20的使用寿命。[0052] 可选的,第一微棱镜层102包括多个沿水平方向延伸的微棱镜。[0053] 需要说明的是,微棱镜层的多个微棱镜通过压印、喷涂等工艺而形成,多个微棱镜沿水平方向排布而制成的水平微棱镜层。扩散粒子层101能够将点光源或线光源扩散成为均匀的面光源,能够提高出光效率和出光均匀度。第一微棱镜层102的多个微棱镜沿水平方向排布,通过对光线的折射减小光线的扩散角度,使光线汇聚,提高平行于光的传播方向的光能利用率,提高光线照度。[0054] 在该实施例中,参照图1所示箭头为背向投影设备发出的光线,第一微棱镜层102选用水平微棱镜层。通过设置扩散粒子层101接收背向投影设备投射的光线,以通过扩散作用增大光线进入背投式触控显示屏幕的投射角度,并通过水平微棱镜层经过扩散粒子层101的光线进行汇聚处理,提升光线照度,从而改善显示效果。[0055] 可选的,显示层40还包括消影层402,消影层402设于微粒聚光层401背向基板层30的一侧。[0056] 在该实施例中,消影层402和微粒聚光层401叠层镀制于基板层30上,其中,微粒聚光层401用于对光线进行聚拢并提升照度,以降低光线经过触控层20和基板层30时的照度损耗;消影层402设于背投式触控显示屏幕正面最外层,具有增透射减反射的特点,能够很大程度上改善自然光、反射光对投影光照度的影响损失,从而改善背投式触控显示屏的正面显示效果。[0057] 可选的,消影层20为氮氧化物复合层。[0058] 在该实施例中,本实施例中的消影层20(氮氧化物复合层)可自由设置为单层结构或多层结构,这里不做限定。当消影层20为单层结构时,可采用氮氧化硅材料、氧化硅材料、氮化硅材料、氧化铌材料中的至少一种材料形成,也可采用氮氧化硅,或五氧化二磷和二氧化硅的混合材料形成。[0059] 当消影层20为复合层结构时,可以采用五氧化二铌材料和二氧化硅材料形成的两层结构,也可以采用五氧化二铌材料、二氧化硅材料和氮氧化硅材料形成的三层结构等。可以理解的是,该氮氧化物复合层的结构层数和具体材料可根据实际需要自由设置。[0060] 可选的,微粒聚光层401包括依次层叠设置的第二微棱镜层4011和纳米银微粒层4012,第二微棱镜层4011设于基板层30和纳米银微粒层4012之间。[0061] 在该实施例中,纳米银微粒层4012将光线扩散后形成的细部光路进行聚拢,并传输至第二微棱镜层4011,由第二微棱镜层4011提升光线照度后传输至消影层402。其中,第二微棱镜层4011选用垂直微棱镜层,包括多个沿竖直方向延伸的微棱镜,可通过压印、喷涂等工艺而形成。第二微棱镜层4011用于使光线折射,减小光线的扩散角度,使光线汇聚,纳米银微粒层4012具有高透光特性,减小了层结构界面处的反射,有利于光线穿过。[0062] 可选的,在一个实施例中,基板层30的材质为钢化玻璃或有机玻璃。[0063] 在该实施例中,基板层30为背投式触控显示屏幕的支撑部件,同时也是显示层40、触控层20和投影层10的镀膜载体,可选用透明材料制成,例如AG防眩钢化玻璃或PMMA、PET等光学材料制作基板层30,其厚度可制作为1~10mm。基板层30的尺寸可以根据实际投影需求进行设定,基板层30的形状也可以根据实际投影需求来定。[0064] 如图2所示,本发明实施例提供的一种投影系统,包括背向投影设备1和如上所述的背投式触控显示屏幕2,其中:[0065] 背向投影设备1,用于将待显示图像投射至背投式触控显示屏幕2;[0066] 背投式触控显示屏幕2,用于显示待显示图像,以及采集触摸信号;[0067] 背向投影设备1,还用于响应触摸信号。[0068] 在该实施例中,背向投影设备1可选用超短焦投影设备以及中长焦投影设备,通过吊装摆放的方式设置于背投式触控显示屏幕2背面,而用户在背投式触控显示屏幕2正面使用触控显示、书写等功能,不会对投影设备的光路造成阻挡,使得该投影系统对商业显示体验、正面触控、书写教学黑板等应用场景有很大体验优势。[0069] 示例性地,当用户触摸背投式触控显示屏幕2的显示区域时,背投式触控显示屏幕2将对触摸位置生成的触摸信号进行采集并发送至背向投影设备1,再由背向投影设备1对该触摸信号进行响应。例如,触控显示屏幕2采集到表示关闭显示画面的触摸信号并发送至背向投影设备1,背向投影设备1随后停止投射画面以响应该触摸信号。[0070] 可选的,在一个实施例中,如图3所示,还包括:交互设备3和云端服务器4;[0071] 交互设备3,用于采集用户的语音指令;[0072] 云端服务器4,用于根据用户的语音指令,生成控制指令;背向投影设备1,还用于响应控制指令。[0073] 其中,交互设备3包含摄像头组件、阵列麦克风组件、扬声器组件等智能硬件交互组件,交互设备3可作为一个外设设备或多个外设设备同时存在,交互设备3可以通过有线、无线方式链接传输进行数据交换,具有集成波束形成、声音定向、噪声抑制、语音唤醒、语音识别、语义理解等功能,以实现智能语音交互。[0074] 在该实施例中,交互设备3利用内置的阵列麦克风进行远场拾音,并将拾音数据压缩回传到背向投影设备1的主板DSP生成语音数据,该语音数据将上传至云端服务器4,云端服务器4内设置的语音算法对语音数据进行语义识别、语义泛化、语音合成(或ASR解析转换为文本文字)并生成控制指令以对背向投影设备1进行控制,例如播放控制、投影显示控制、对投影功能的控制、场景控制、会议转写、音乐及海量娱乐内容资源点播等,达到远场语音控制效果及交互,提升用户体验。[0075] 上述实施例提供的一种背投式触控显示屏幕和投影系统,触控显示屏幕的厚度可制作为1~10mm,可实现触控显示屏幕的薄型化、以及超窄边框或无边框化,具备全面屏高占屏比及拼接屏场景下的拼缝间隙小等优点,且具有良好的显示及触控效果,能够广泛适用于大尺寸的触控显示应用场景,且通过外接交互设备可实现智能交互,提升使用体验。[0076] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

专利地区:重庆

专利申请日期:2022-01-27

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN114509910B

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