CN105204283A - 可穿透及反射的光学投影膜、其制造方法及投影荧幕 - Google Patents

Abstract

一种可使光线穿透及反射光线的光学投影膜，其包含透明基材、可穿透及反射层、多个微透镜以及压粘着胶。该透明基材，具有一第一表面及相对于该第一表面的一第二表面；该可穿透及反射层，其是设置于该第一表面上用以使可见光部分反射及部分透射；以及多个微透镜，其是相对于该透明基材而设置于该可穿透及反射层的表面上。该光学投影膜可挠性地粘贴于另一平面或非平面的透明基材上，而形成可使光线穿透及反射光线的光学投影幕。本发明所公开的光学投影膜，不仅能用于平视显示器或光学头戴式显示器，且可以降低光线被吸收的比例以增强射出光线的亮度。

Description

可穿透及反射的光学投影膜、其制造方法及投影荧幕

技术领域

本发明是关于投影成像部件，尤其是一种可透视、反射及粘贴的投影膜，其可挠性地粘贴于玻璃上形成投影幕(projectionscreen)，其可应用于平视显示器(HeadUpDisplay，HUD)或光学头戴式显示器(OpticalHead-MountedDisplay，OHMD)，将外界的景象与欲显示于投影幕上的信息合并于同一视觉影像内。

背景技术

传统上投影成像可分为两类：一、不可透视投影幕，例如应用于电影院、会议室及家庭剧院；二、可透视的投影幕，例如于玻璃基板上镀膜，例如应用于背投电视(Rear-projectiontelevision)上。

不可透视的投影幕是在一个不透明基材上加入塑胶树脂或可产生散射的无机粒子形成光学散射结构，使投影成像于投影幕上形成高对比的影像。不可透视的投影幕的投影光源是与观看者于同一侧，使投影影像通过不可透视的投影幕反射至观看者。

可透视的投影幕是在一个透明基板上加入塑胶树脂或可产生漫射的粒子以形成光学透镜结构，接着利用真空蒸镀镀上高反射的光学金属膜，使投影成像于膜上形成高对比的影像。如此的产品是使用真空蒸镀镀方式形成光学金属膜，故造成产品制作程序较为繁琐及成本较高，且该光学金属膜是镀于光学透镜结构的外侧，易有刮伤或剥落的问题，因此至少需要再增加一保护层来抗刮，因而可能使光学品质下降。

图1为已知的一种可透视的投影幕的侧视示意图。可透视的投影幕100于折射率为n1的玻璃基材110上，利用UV交联固化的环氧树脂形成半径为625um及折射率为n2的多个微透镜111。接着利用真空蒸镀的方式在该多个微透镜111表面形成的铝薄镀膜而当作反射层112，因此投影幕100对入射光线有部分反射、部分穿透及部分吸收。再利用折射率为n2的封胶层113及折射率为n1的另一玻璃基材114将玻璃基材110上该多个微透镜111及反射层112封装于内，以保护该多个微透镜111及反射层112避免被刮伤。

当该已知可透视的投影幕100用于投影成像时，由光源所发出的入射光115先入射玻璃基材114及封胶层113，接着部份由该多个微透镜111表面的反射层112反射且离开玻璃基材114，所以该投影膜100的射出的反射光116的亮度会因射玻璃基材114及封胶层113的吸收而降低，因此需要增加光源亮度以补偿被吸收的光线并获得所欲得的反射亮度。或者可增加反射层112的反射率，但同时却也降低了可透视性。并且，该可透视的投影幕100包含玻璃基材110及玻璃基材114，故无法作为可挠性地的投影幕。

DieterCuypers、HerbertDeSmet、XavierHugel及GuilhemDubroca等人于论文“ProjectionTechnologyforFutureAirplaneCockpits”(IDW2012,19,pp1995～1998)中公开利用R、G、BLED(发光二极管)产生三原色光线以投影在一3MVikuiti投影荧幕上，该3MVikuiti投影荧幕是在PVC基材上先转印出阻挡光线干涉的黑色油墨，接着再利用UV交联固化的塑胶树脂制作的微透镜，由此以完成投影荧幕的主要结构。观赏者可在荧幕背后看到影像，也就是类似背投电视。日本发明专利公开号JP2007-256457A也公开用于背投的类似显示荧幕结构。

此外，中国实用新型专利CN202067071U公开一种投影荧幕的结构，其是在高分子材料基材上粘上微细的黑灰色复合膜，接着此膜再与一黑灰色光栅复合膜结合。然而，此等现有技术均于投影荧幕的结构中使用黑色油墨或黑色膜层，故会吸收部份光线而降低射出光线的亮度。

综上，前述现有技术有些无法用于平视显示器或光学头戴式显示器，或因结构层内使用黑色材料而降低射出光线的亮度，且大多无法可挠性地与另一非平面的透明基材结合。因此，本发明提供一种可使光线穿透及反射的光学投影膜，不仅能用于平视显示器或光学头戴式显示器，且降低光线被吸收的比例以增强射出光线的亮度。

发明内容

本发明提供一种可使光线穿透及反射的光学投影膜，其包含透明基材、可穿透及反射层、多个微透镜以及压粘着胶。使该光学投影膜可挠性地粘贴于平面或非平面的透明基材上，而形成投影幕，并将外界的景象与欲显示于投影幕上的信息合并于同一视觉影像内。

本发明提供一种可使光线穿透及反射光线的光学投影膜，其包含：一透明基材，其具有一第一表面及相对于该第一表面的一第二表面；一可穿透及反射层，其是设置于该第一表面上用以使光线部分反射及部分透射；以及多个微透镜，其是相对于该透明基材而设置于该可穿透及反射层的一表面上。

在本发明的一实施例中，该光学投影膜另包含一压粘着层，其是设置于该第二表面上，其中该压粘着层可使可见光部分反射及部分透射。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该透明基材可以为聚酯、聚萘酯、聚碳酸酯、亚克力或聚氯乙烯。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该可穿透及反射层为透明无机物薄膜或金属薄膜。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该透明无机物薄膜为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钛或氧化铬。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该金属薄膜为铝、银、金、铬、镉、锌或锆。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该多个微透镜的形状为多边形、圆形及椭圆形其中的一种或其组合。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该多边形为六角形。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该多个微透镜是以UV交联固化树脂所形成，该多个微透镜还包含有多个无机纳米粒子，用以调整该多个微透镜的机械强度、耐磨性及抗炫光性。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该UV交联固化树脂为亚克力树脂、碳酸酯树脂或环氧树脂其中的一种；以及该多个无机纳米粒子为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化铝或氧化铬其中的一种或其组合。

如前所述可穿透及反射的光学投影膜，其中，该压粘着层为亚克力胶、聚氨酯胶或硅胶。

本发明另提供一种制造穿透及反射光线的光学投影膜的方法，其包含：提供透明基材，其具有第一表面及相对于第一表面的第二表面；涂布可穿透及反射层于第一表面上，用以使可见光部分反射及部分透射；涂布UV树脂于可穿透及反射层上，将模板压合于UV交联固化树脂上以形成多个微透镜的外形；以及以UV光照射UV树脂而得固化的多个微透镜。

在本发明的一实施例中，该方法还包含涂布一压粘着胶于于该第二表面上的步骤。

在本发明的一实施例中，该透明基材可以为聚酯(PET)、聚萘酯、聚碳酸酯、亚克力或聚氯乙烯等材料。

在本发明的一实施例中，该可穿透及反射层为透明无机物薄膜或金属薄膜，可使用真空蒸镀镀或化学镀方式镀上薄膜，并依照无机物或金属的种类以及薄膜厚度来控制对光线的反射率及透射率。

在本发明的一实施例中，该透明无机物薄膜为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钛或氧化铬。

在本发明的一实施例中，该金属薄膜可为铝、银、金、铬、镉、锌或锆。

在本发明的一实施例中，该多个微透镜是以UV交联固化树脂所形成，其中该UV交联固化树脂为亚克力树脂、碳酸酯树脂或环氧树脂其中的一种。

在本发明的一实施例中，该压粘着层为亚克力胶、聚氨酯胶或硅胶。

在本发明的一实施例中，该多个微透镜的形状为多边形、圆形及椭圆形其中的一种或其组合。

在本发明的一实施例中，该多个微透镜的形状可为六角形、矩形、菱形及三角形其中的一种或其组合。

在本发明的一实施例中，该多个微透镜包含有多个无机纳米粒子，用以调整该多个微透镜的机械强度、耐磨性及抗炫光性，其中无机纳米粒子可为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化铝或氧化铬其中的一种或其组合。

如前所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其中，于该以UV光照射该UV交联固化树脂而得固化的多个微透镜的步骤后，再移除该模板。

本发明另提供一种可穿透及反射的投影荧幕，其包含如前所述的光学投影膜。

附图说明

图1为已知的一种可透视的投影幕100的侧视示意图。

图2为本发明的一实施例的侧视示意图。

图3为本发明的一实施例的侧视示意图。

图4为本发明的一实施例的立体图。

图5为本发明的一实施例的立体图。

图6为本发明的一实施例的立体图。

图7为本发明的一实施例的立体图。

图8为本发明的六角形柱体微透镜的放大图。

图9为本发明的半球体微透镜放大图。

主要组件符号说明：

100投影膜

110玻璃基材

111微透镜

112反射层

113封胶层

114玻璃基材

115入射光

116反射光

200、300、400、500、600、700光学投影膜

209、309、409、509、609、709压粘着层

210、310、410、510、610、710透明基材

211、311、411、511、611、711微透镜

212、312、412、512、612、712反射层

具体实施方式

本公开内容为目前实施本发明的最佳方式。本发明是参照各种实施例以及附图而描述于此。此等公开是供做描绘本发明的主要原理而不应被限制。本领域技术人员应了解各种变化与改良是可依照本发明精神所属的范畴下而达成。本发明的范畴应由权利要求来定义。

本实施例中多个微透镜结构的形成是先使用激光雕刻机对铜板进行雕刻，形成多个边长60μm、边框厚度20μm及刻深35μm的正六角形凹槽的模板。再利用涂布机将UV交联固化树脂涂覆在透明基材上，其中透明基材的厚度为50μm，而UV交联固化树脂涂覆厚度为20-50μm。接下来，将UV交联固化树脂的透明基材以涂覆有树脂的一面压印于已经雕刻有正六角型凹槽的模板之上，之后将压印贴合于模板上的透明基材送进UV固化机中固化UV交联固化树脂，待UV交联固化树脂吸收达400mj/cm²的能量后取出贴合于模板上的透明基材，并将透明基材与模板分离，即可获得已固化的多个六角形柱体的微透镜的光学投影膜，其中六角形柱体的边长约50μm及边宽厚度约20μm。在此必须说明的是，在UV固化过程中UV交联固化树脂是由液体、无特定形态逐渐转成固体，使得UV交联固化树脂在未完全固化前仍有伸缩、移动的可能。而正六角形的排列可利用此特性使各六角形柱体彼此间的排列达到最密堆积且均匀地紧密分布于透明基材上。

另外将多个六角形柱体的微透镜结构形成于不同的透明基材上，制作出实施例1-8的光学投影膜，并与无六角形柱体的光学投影膜(比较例1、2)比较其成像效果。然而本发明并不受此等实施例所限制，该多个微透镜的形状可以为多边形、圆形及椭圆形其中的一种或其组合，或可以是六角形、矩形、菱形及三角形其中的一种或其组合。

将不同透明基材及UV交联固化树脂所制作的六角形柱体的光学投影膜(实施例1-8)及无六角形柱体的光学投影膜(比较例1-2)放置于投影机前方80公分处测试，其结果如表1所示。在可见光穿透率(VLT)接近46％时的对比度可达13000:1(实施例3)，且在光学投影膜前、后处观察都可以得到清晰明亮的投影成像。而使用有镀铝膜的透明基材，其VLT虽由92％降至70％，但其成像对比度均有明显的提高(如实施例1、4、5和实施例2的比较)。不同VLT的光学投影膜可依欲将外界景象合并于同一视觉影像内的需求调整可穿透及反射层，却不损及成像清晰明亮及高对比的需求。

表1为各种实施例与比较例的投影效果。

图2为本发明的一实施例的侧视示意图。一种可使光线穿透及反射光线的光学投影膜200包含透明基材210、可穿透及反射层212、多个弧面柱体微透镜211以及压粘着层209。透明基材210具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，而且可穿透及反射层212是设置于第一表面上用以使光线部分反射及部分透射。多个弧面柱体微透镜211是相对于透明基材210而设置于可穿透及反射层212的表面上，各柱体间彼此相隔一间距。压粘着层209是设置于第二表面上，并可使可见光部分反射及部分透射。

该透明基材210可以为聚酯(PET)、聚萘酯、聚碳酸酯、亚克力或聚氯乙烯等形成的板材，具有可挠性者较佳。该可穿透及反射层212为透明无机物薄膜或金属薄膜，可使用真空蒸镀镀或化学镀方式镀上薄膜，并依照无机物或金属的种类以及薄膜厚度来控制对光线的反射率及透射率。该透明无机物薄膜可以由氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钛或氧化铬形成，另外金属薄膜可以由铝、银、金、铬、镉、锌或锆形成。

多个弧面柱体微透镜211可以UV交联固化树脂固化而形成，该微透镜211中并可包含多个无机纳米粒子，用以调整该多个微透镜的机械强度、耐磨性及抗炫光性。该UV交联固化树脂可以是亚克力树脂、碳酸酯树脂或环氧树脂其中的一种，另外该多个无机纳米粒子为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化铝或氧化铬其中的一种或其组合。该压粘着层209可以是亚克力胶、聚氨酯胶或硅胶。本发明的各结构层或并不受此实施例中列出的材料所限制。

图3为本发明的另一实施例的侧视示意图。光学投影膜300包含透明基材310、可穿透及反射层312、多个半球体或半椭球体的微透镜311以及压粘着层309。透明基材310具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，另外可穿透及反射层312是设置于第一表面上用以使光线部分反射及部分透射。多个半球体或半椭球体的微透镜311是相对于透明基材310而设置于可穿透及反射层312的表面上，各球体间彼此相隔一间距。压粘着层309是设置于第二表面上，并可使可见光部分反射及部分透射。相较图2中微透镜211是弧面柱体，图3中微透镜311是半球体或半椭球体，然本发明不受此等实施例所限制，也就是微透镜可以是柱状体、球体或突起物，其上表面可以是弧面或球面等。

与图3中光学投影膜300相类似，图9为具有半球体微透镜的光学投影膜，各半球体间彼此相隔一间距，其是根据前述制造流程完成的光学投影膜。

图4为本发明的另一实施例的立体图，光学投影膜400包含透明基材410、可穿透及反射层412、多个六角形柱体的微透镜411以及压粘着层409。透明基材410具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，另外可穿透及反射层412是设置于第一表面上用以使光线部分反射及部分透射。多个六角形柱体的微透镜411是相对于透明基材410而设置于可穿透及反射层412的表面上，各柱体间彼此相隔一间距，其上表面可为实质平面或弧面，其中六角形柱体的排列使微透镜可达到最密堆积，使各微透镜可以均匀地紧密分布于透明基材410上。压粘着层409是设置于第二表面上，并可使可见光部分反射及部分透射。

与图4中光学投影膜400相类似，图8为上表面具弧面的多个六角形柱体微透镜的光学投影膜，各柱体间彼此相隔一间距，其是根据前述制造流程完成的光学投影膜。

图5为本发明的另一实施例的立体图，光学投影膜500包含透明基材510、可穿透及反射层512、多个矩形柱体的微透镜511以及压粘着层509。透明基材510具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，另外可穿透及反射层512是设置于第一表面上用以使光线部分反射及部分透射。多个矩形柱体的微透镜511是相对于透明基材510而设置于可穿透及反射层512的表面上，各柱体间彼此相隔一间距，其上表面可为实质平面或弧面。压粘着层509是设置于第二表面上，其中压粘着层509可使可见光部分反射及部分透射。本实施例的微透镜511是矩形柱体，各矩形柱体间可以彼此相隔一间距或接触。

图6为本发明的另一实施例，光学投影膜600包含透明基材610、可穿透及反射层612、多个菱形柱体的微透镜611以及压粘着层609。透明基材610具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，另外可穿透及反射层612是设置于第一表面上用以使光线部分反射及部分透射。多个菱形柱体的微透镜611是相对于透明基材610而设置于可穿透及反射层612的表面上，各柱体间彼此相隔一间距，其上表面可为实质平面或弧面。压粘着层609是设置于第二表面上，并可使可见光部分反射及部分透射。本实施例的微透镜611是菱形柱体，各矩形柱体间可以彼此相隔一间距或接触。

图7为本发明的另一实施例，光学投影膜700包含透明基材710、可穿透及反射层712、多个三角形柱体的微透镜711以及压粘着层709。透明基材710具有第一表面及相对于第一表面的第二表面，另外可穿透及反射层712是设置于第一表面上用以使光线部分反射及部分透射。多个三角形柱体的微透镜711是相对于透明基材710而设置于可穿透及反射层712的表面上，各柱体间彼此相隔一间距，其上表面可为实质平面或弧面。压粘着层709是设置于第二表面上，并可使可见光部分反射及部分透射。本实施例的微透镜711是三角形柱体，各三角形柱体间可以彼此相隔一间距或接触。

本领域技术人员应可知各种调整和改变可被应用于本发明所公开的结构以及流程，而不会脱离本发明的范畴和精神。通过上述的内容，可知本发明可涵盖有关本发明的调整和变化，若其落于权利要求以及其均等之内。

Claims (24)

1.一种可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，包含：

一透明基材，其具有一第一表面及相对于该第一表面的一第二表面；

一可穿透及反射层，其是设置于该第一表面上用以使可见光部分反射及部分透射；以及

多个微透镜，其是相对于该透明基材而设置于该可穿透及反射层的一表面上。

2.如权利要求1所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，还包含一压粘着层，其是设置于该第二表面上，其中该压粘着层可使可见光部分反射及部分透射。

3.如权利要求1所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该透明基材为聚酯、聚萘酯、聚碳酸酯、亚克力或聚氯乙烯。

4.如权利要求1所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该可穿透及反射层为透明无机物薄膜或金属薄膜。

5.如权利要求4所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该透明无机物薄膜为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钛或氧化铬。

6.如权利要求4所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该金属薄膜为铝、银、金、铬、镉、锌或锆。

7.如权利要求1所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该多个微透镜的形状为多边形、圆形及椭圆形其中的一种或其组合。

8.如权利要求7所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该多边形为六角形。

9.如权利要求1所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该多个微透镜是以UV交联固化树脂所形成，该多个微透镜还包含有多个无机纳米粒子，用以调整该多个微透镜的机械强度、耐磨性及抗炫光性。

10.如权利要求9所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该UV交联固化树脂为亚克力树脂、碳酸酯树脂或环氧树脂其中的一种；以及

该多个无机纳米粒子为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化铝或氧化铬其中的一种或其组合。

11.如权利要求2所述可穿透及反射的光学投影膜，其特征在于，该压粘着层为亚克力胶、聚氨酯胶或硅胶。

12.一种制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，包含：

提供一透明基材，该透明基材具有一第一表面及一相对于该第一表面的第二表面；

涂布一可穿透及反射层于该第一表面上用以使可见光部分反射及部分透射；

涂布一UV交联固化树脂于该可穿透及反射层上，将一模板压合于该UV交联固化树脂上以形成多个微透镜的外形；以及

以UV光照射该UV交联固化树脂而得固化的多个微透镜。

13.如权利要求12所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，还包含涂布一压粘着胶于于该第二表面上的步骤。

14.如权利要求12所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该透明基材为聚酯、聚萘酯、聚碳酸酯、亚克力或聚氯乙烯。

15.如权利要求12所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该可穿透及反射层为透明无机物薄膜或金属薄膜。

16.如权利要求15所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该透明无机物薄膜为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钨、氧化钛或氧化铬。

17.如权利要求15所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该金属薄膜为铝、银、金、铬、镉、锌或锆。

18.如权利要求12所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该多个微透镜的形状为多边形、圆形及椭圆形其中的一种或其组合。

19.如权利要求18所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该多边形为六角形。

20.如权利要求12所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该UV交联固化树脂包含有多个无机纳米粒子，用以调整该多个微透镜的机械强度、耐磨性及抗炫光性。

21.如权利要求20所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该UV交联固化树脂为亚克力树脂、碳酸酯树脂或环氧树脂其中的一种；以及

该多个无机纳米粒子为氧化铈、氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化铝或氧化铬其中的一种或其组合。

22.如权利要求13所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，该压粘着胶为亚克力胶、聚氨酯胶或硅胶其中的一种。

23.如权利要求13所述制造可穿透及反射的光学投影膜的方法，其特征在于，于该以UV光照射该UV交联固化树脂而得固化的多个微透镜的步骤后，再移除该模板。

24.一种可穿透及反射的投影荧幕，其特征在于，包含如权利要求1至11项其中任意一项的光学投影膜。