CN116584091A - 防止非预期观看投影图像的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了用于显示图像同时防止或减少非预期观看的显示系统和方法。提供了一种投影仪,其以三个离散波长范围朝向观看表面发射光以创建图像。还提供了光吸收基材,其设置在观看表面和非预期观看者之间,并包含了选择性吸收三个波长范围内的光的窄带吸收剂,从而减少或消除非预期观看者所感知的图像。
Description
技术领域
本发明大体涉及防止非预期或不期望地观看投影图像的系统和方法。
背景技术
几十年来,光投影仪用于将静止或运动图像投影到诸如投影仪屏幕的表面上。虽然传统的投影仪通过透镜投射光来产生该图像,但是诸如激光和LED投影仪的较新的投影仪可以将图像直接投射到投影仪屏幕上。因此,在现代迭代中,投影系统可以包括计算机化的信号发生器、LED或激光投影仪以及诸如投影屏幕的表面。由计算机化信号发生器产生的图像被馈送到投影仪,投影仪产生在投影仪屏幕上呈现为预期图像的光图案。图像以视觉信息的形式传播到预期观看者瞳孔。
然而,该图像也可能被非预期观看者观看,例如,在相邻房间中的那些可以通过窗户或其他开口观看图像的观看者。或者,在图像被投影的同一房间中可能存在某人,例如,执行需要专心的各种任务的工人,对于这些工人,图像仅仅是不期望的分心。有利地提供了一种用于防止或减少对来自投影仪的图像的非预期或不期望的观看,同时允许预期观看者对图像的预期和期望的观看的装置。
美国专利申请No.7,777,960公开了一种投影系统,例如适用于汽车中的平视显示器的系统,其包括激光投影源和扫描仪。来自激光投影源的光在投影表面上扫描,该投影表面可以是汽车的挡风玻璃。投影表面包括能够反射一些光并透射其它光的嵌入式数值孔径扩展器。该系统还可以包括能够在投影表面的子区域上呈现高分辨率图像的图像投影源,该投影表面具有设置在其中的光中继器。
EP2045647A1公开了一种用于机动车辆中的多色平视显示器,用于将驾驶员信息与车辆前方的场景相结合。显示器具有带有组合器单元的投影单元,该组合器单元在背离观看者的一侧呈现抗反射涂层。提供了一种图像传感器,其具有发射三个色带的光的光源。组合器单元在朝向观看者的一侧呈现三陷波滤波器。
美国专利申请公开No.2018/0031749公开了一种超材料滤光器,包括:透明基材;以及提供到所述透明基材的光敏聚合物层,其中使用激光处理光敏聚合物层以形成非共形的全息图案化的亚波长光栅,该全息光栅配置为阻挡预定波长的电磁辐射。
美国专利申请公开No.2018/0186125公开了一种层压材料,其利用窄带吸收染料的能力,通过识别色靶并调节到该色靶来吸收选择性波长的光。仅使用玻璃组合物、涂层、夹层和膜(它们都用作宽带滤光器)时,据说难以精细调节层压材料的光谱响应。窄带吸收染料用于选择性地调节光谱响应,以在光谱的UV、可见光和IR范围中实现目标性能。
存在一种持续的需要,用于防止或减少对来自投影仪的图像的非预期或不期望的观看,同时允许预期观看图像的那些预期和期望观看图像。
发明内容
在一个方面,本发明涉及一种用于显示图像的显示系统,所述显示系统设置有投影仪,其以三个离散波长范围朝向观看表面发射光以创建图像。所述显示系统还设置有观看表面,其允许预期观看者和非预期观看者两者观看图像。所述显示系统还设置有光吸收基材,其设置在所述观看表面和所述非预期观看者之间,并包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除由所述非预期观看者所感知的图像。
在另一方面,本发明涉及防止在观看表面上非预期观看图像的方法,所述图像由来自投影仪的在三个离散波长范围发射的光形成。在此方面,本发明方法包括在所述观看表面和所述非预期观看者之间放置光吸收基材,其包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除非预期观看者所感知的图像。
本发明的其它方面如本文所公开和要求保护的。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的系统的简单示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的系统的简单示意图。
具体实施方式
因此,本发明涉及一种用于显示图像的显示系统。在一个方面,显示系统包括投影仪,该投影仪以三个离散波长范围朝向观看表面发射光以创建图像。在其他方面,投影仪可以发射三个或更多个离散波长范围的光,或者正好三个离散波长范围的光。观看表面是允许预期观看者和非预期观看者两者观看图像的表面。该显示系统还设置有光吸收基材,其设置在或位于观看表面和非预期观看者之间,并包含选择性地吸收离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除由所述非预期观看者所感知的图像。
在另一方面,本发明涉及用于防止在观看表面上非预期观看图像的方法,所述图像由来自投影仪的在三个离散波长范围发射的光形成。在此方面,本发明方法包括在所述观看表面和所述非预期观看者之间放置光吸收基材,其包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除非预期观看者所感知的图像。
因此,在一个实施例中,本发明涉及用于显示图像的显示系统,所述显示系统包括投影仪,其以可见光谱中的三个离散波长范围朝向所述观看表面发射光以创建图像。所述系统还包括观看表面,其允许预期观看者和非预期观看者两者观看图像;光吸收基材,其设置在所述观看表面和所述非预期观看者之间,并包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除由所述非预期观看者所感知的图像。
在第二实施例中,根据第一实施例,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、515nm和642nm的光。
在第三实施例中,根据前述实施例中任一项,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、550nm和642nm的光。
在第四实施例中,根据前述实施例中任一项,由所述投影仪发射的离散波长范围中的一个包括具有选自635、638、650或660中的一个或多个的波长的光。
在第五实施例中,根据前述实施例中任一项,一个或多个窄带吸收剂呈现出从约0.5nm至约100nm的FWHM。
在第六实施例中,根据前述实施例中任一项,所述投影仪选自基于激光二极管的投影仪、基于DPSS激光器的投影仪、LED投影仪、混合激光器-LED投影仪或波导投影仪。
在第七实施例中,根据前述实施例中任一项,所述窄带吸收剂选自染料和颜料。
在第八实施例中,根据前述实施例中任一项,所述窄带吸收剂中的至少一个为聚甲炔染料。
在第九实施例中,根据前述实施例中任一项,所述光吸收基材包括窗。
在第十实施例中,根据前述实施例中任一项,所述窗包括透明聚合物基材。
在第十一实施例中,根据前述实施例中任一项,所述光吸收基材为施加到窗的窗膜。
在第十二实施例中,根据前述实施例中任一项,所述光吸收基材包括由所述非预期观看者佩戴的一副眼镜镜片。
在第十三实施例中,根据前述实施例中任一项,所述光吸收基材还包含UV吸收剂。
在第十四实施例中,根据前述实施例中任一项,所述光吸收基材还包含近红外吸收剂。
在第一方法实施例中,本发明涉及防止在观看表面上非预期观看图像的方法,所述图像由来自投影仪的在三个离散波长范围发射的光形成。在此实施例中,所述方法包括在所述观看表面和所述非预期观看者之间放置光吸收基材,其包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除非预期观看者所感知的图像。
在第二方法实施例中,根据前述实施例中任一项,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、515nm和642nm的光。
在第三方法实施例中,根据前述实施例中任一项,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、550nm和642nm的光。
在第四方法实施例中,根据前述实施例中任一项,由所述投影仪发射的离散波长范围中的一个包括具有选自635、638、650或660中的一个或多个的波长的光。
在第五方法实施例中,根据前述实施例中任一项,所述投影仪选自基于激光二极管的投影仪、基于DPSS激光器的投影仪、LED投影仪、混合激光器-LED投影仪或波导投影仪。
在第六方法实施例中,根据前述实施例中任一项,所述窄带吸收剂选自染料和颜料
在第七方法实施例中,根据前述实施例中任一项,所述一种或多种窄带吸收剂呈现出从约0.5nm至约100nm的FWHM。
因此,根据本发明,提供了一种诸如投影仪系统的显示系统,其包括投影仪和光吸收基材,该光吸收基材包含被设计为选择性地吸收由投影仪发射的波长的窄带吸收剂。投影仪朝向观看表面投射或发射光,该观看表面允许预期观看者和非预期观看者两者观看图像。光吸收基材设置在观看表面和非预期观看者之间,使得非预期观看者所感知到的图像被减少或消除。
在本文所使用的一个方面中,“显示系统”包括投影仪或光发射器、观看表面和光吸收基材。例如,可以通过计算机化的信号发生器产生一个或多个图像,并将其馈送到投影仪,投影仪产生朝向观看表面的光图案,从而形成图像,观看表面允许预期观看者和非预期观看者观看图像。如这里进一步描述的,投影仪的类型不受特别限制,并且可以是以下中的任何一种:基于激光二极管的投影仪、基于DPSS激光器的投影仪、LED投影仪、混合激光器-LED投影仪或波导投影仪等。
如本文所使用的,“预期观看者”是预期或希望观看投影图像的观看者。这可以是自己希望观看图像的观看者,或者是其自己可能不强烈希望观看内容但是其仍然希望观看图像的某个人,例如他的教师。因此,预期观看者是某人预期观看图像的观看者,而不管观看者是否自己。
同样,“非预期观看者”是被定位成能够看到观看表面的观看者,但图像不是预期或不期望被看到的。这可能是从相邻房间“窃听”的人,他们应该做其它事情,而不是观看非预期观看者不打算观看的图像,例如,在另一班级、或在学习厅、或在拘留所的学生。或者,非预期观看者可能自己不想看到图像,例如,即使他被定位成能够看到图像,他也不愿意被图像分散注意力的人。因此,非预期观看者是某人不打算观看图像的观看者,而不管是否是观看者本人不希望或不打算观看图像。
然后,根据本发明,光吸收基材可以是置于窗上的窗膜,或者可以是置于观看表面和非预期观看者之间的任何其它透明光吸收基材。或者,光吸收基材可包括非预期观看者可能佩戴的眼镜框架中的镜片。
术语“观看表面”不旨在被限制,而是旨在表示图像可以被投影到观看表面上、投影到观看表面中或通过观看表面投影的任何表面,使得来自投影仪的图像可以由观看者从一侧或两侧观看。例如,观看表面可以是传统的不透明投影仪屏幕,投影仪将图像投影到该屏幕上。或者,观看表面可以是半透明或透明的,并且图像可以从观看表面后面投射,预期观看者因此位于观看表面“前面”。观看表面还可以具有投影仪未投影的其它图像,例如即使当来自投影仪的图像已经被光吸收基材阻挡或减少时,非预期观看者也可以感知的其它图像。
如本文所用,“图像”或“主图像”因此是指在预期观看者的方向上反射离开或透射穿过观看表面的投影图像。该主图像是从观看表面反射或透射通过观看表面并以视觉信息的形式传播到预期观看者的预期图像。
如本文所使用的,图像,尤其是非预期观看者所看到的图像,可以是“反转图像”,例如,如果非预期观看者在与预期观看者相反的观看表面的一侧。因此,从观看表面的另一侧观看反转图像,而不是从“正面”观看,即,从预期观看者的视点观看,从而反转。
因此,本发明的光吸收基材包含了选择吸收与投影仪或发射器发射的那些相同或相似波长的可见光谱的光的窄带吸收剂。典型的投影仪使用RGB加色模型发射或投影代表红、绿和蓝三原色的三个窄波长处的光。这些通常对应于例如约580nm-700nm(红色)、480nm-580nm(绿色)和400nm-480nm(蓝色)。在一个更具体的实施例中,RGB模型中的波长范围可被认为是600-700nm(红色)、500-560nm(绿色)和400-490nm(蓝色)。或者,我们可以认为这些范围是635-700nm(红色)、520-560nm(绿色)和400-450nm(蓝色),或者如本文其它地方所述。三色组合使得能够在最终图像中产生几乎无限组的投影颜色。每种颜色或波长范围的窄宽度被设计成使对到达或穿过观看表面的光的体积的影响最小化。根据本发明的光吸收基材提供有类似匹配的窄波长吸收剂,使得非预期观看者感知的图像减少或消除。
如本文所使用的,术语“投影仪”、“发射器”和“光发射器”用于描述发射或投射光的元件,并且尤其是多个选定波长范围,例如至少两个离散波长范围,或三个离散波长范围,或至少三个离散波长范围。
当仅使用两个离散的波长范围时,波长范围将是红色和蓝色的波长范围,如本文进一步描述的。
在一个方面,投影仪可以是LED投影仪。LED投影仪通常使用2个或3个单独的LED来产生更窄光谱的光,这些光可以被组合以形成白光或任何颜色组合。2-LED系统通过移动蓝色LED产生绿色,导致宽的绿色发射。3-LED系统使用单独的RGB LED。然而,典型的LED峰宽(典型地15-30nm)对于本发明的某些方面可能仍然太宽。因此,在某些应用中优选激光投影仪。
在另一方面,投影仪因此是激光投影仪。激光投影仪使用激光来产生RGB图像分量,所述RGB图像分量可经组合以产生白光或任何色彩组合。激光器通常具有极窄的发射光谱(通常~2nm),使得它们特别适合根据本发明的用途。
在一个方面,然后,投影仪可以是基于激光二极管的投影仪,例如,其能够发射445nm(蓝色)、515或520nm(绿色)以及642nm、635nm、638nm、650nm或660nm(红色)的中心波长。我们注意到,当投影仪仅提供两个离散的波长范围时,波长范围将是红色和蓝色的波长范围,如本文进一步描述的。
在另一方面,投影仪可以是例如具有457或473nm、532和671nm的中心波长的基于DPSS激光器的投影仪。与灯和LED型投影仪相比,激光投影仪被认为能提供最佳的图像质量和色彩再现。
如本文所使用的,由投影仪投射的光的离散波长范围以及同样地由窄带吸收剂吸收的光的离散波长范围可以具有限定的宽度,在本文中报告为FWHM,或半高全宽值,即,实现投射或发射的光的最大强度的一半的波长范围,如通过λ2-λ1计算的,其中λ1和λ2是最接近相应峰值波长的波长,其中测量的光强度是峰值强度的一半,并且λ2>λ1。
因此,根据本发明,这些离散波长范围可具有至少0.5nm,或至少1nm,或至少2nm,或至少5nm,且至多约5nm,或至多7nm,或至多10nm,或至多15nm,或至多20nm,或至多25nm,或至多30nm,或至多50nm,或至多100nm的宽度(FWHM)。
光吸收基材可以是窄带吸收剂可以放置在其中或其上的任何基材。如本领域技术人员所知,光吸收基材可以是单层或多层,并且可以结合多种其它功能。
例如,在一个方面,光吸收基材是透明聚合物。在另一方面,光吸收基材为聚合物膜,例如施加到透明基材如玻璃上的窗膜。在另一方面,光吸收基材设置在透明基材上,例如通过将光吸收基材涂覆到透明基材上。在又一方面,光吸收基材设置在两个刚性基材之间,例如在两个玻璃窗格之间的PVB夹层。在另一方面,光吸收基材包括非预期观看者的眼镜镜片,或者被应用于非预期观看者的眼镜镜片。因此,光吸收基材可以是位于观看表面和非预期观看者之间的任何透明基材,以便吸收光,使得非预期观看者所感知的图像被减少或消除。
根据本发明,光吸收基材具有窄带吸收剂,其可以是吸收期望波长范围内的光的任何分子、化合物或颗粒。这些通常是吸收染料,但也可以包括吸收颜料。不同的窄带吸收剂将可能被用于在所使用的每个投影仪颜色的峰值波长处进行吸收。理想地,以吸收>50%的每个峰值颜色波长的光、或至少55%、或至少65%、或至少75%的每个峰值颜色波长的光的浓度掺入分子。在颜料的情况下,应理解,粒度将被最小化以降低不期望的雾度。
通过将吸收剂与投影仪发射对准,我们可以有效地吸收除非将作为图像到达非预期观看者的眼睛的光,使得非预期观看者所感知的图像被减少或消除。
在一个优选的方面,窄带吸收剂包括选择性地吸收离散波长范围内的光的染料或颜料,该离散波长范围通常对应于例如约625-740nm(红色)、500nm至565nm(绿色)和430-490nm(蓝色)。
因此,当染料或颜料用作窄带吸收剂时,染料或颜料的吸收峰或λmax应当尽可能接近地与投影仪发射波长(例如443、524、643nm)对准。也可以使用具有不同波长的投影仪,前提是可以实现平衡的RGB输出以提供正常的颜色平衡。吸收峰宽(FWHM)应尽可能窄,以实现对期望的投影仪发射波长的充分吸收,同时对可见光透射具有最小的影响。因此,FWHM应理想地小于50nm,或小于30nm。不能满足这一要求将导致低对比度或低Tvis吸收剂应不具有或具有有限的次吸收峰或次吸收肩。当放置于PVB基材中时,吸收剂应以例如约30ppm至约750ppm的量溶于增塑剂中,以便配混到PVB中或在用于涂覆的溶剂中时,通常或期望通常甚至更高的浓度以使涂层厚度最小化。在该范围之外的浓度也是可能的。对于在PVB或涂料中的应用,吸收剂应具有足够的热稳定性;挤出时最少200℃,涂覆高压釜层压时最少150℃。当设计挡风玻璃时,吸收剂还应具有足够的UV稳定性以经受住户外暴露在挡风玻璃中>5年。光吸收基材还可以包含紫外线(UV)阻断剂;UV阻断剂在可见光范围内的作用可忽略。UV阻断剂可以是置于聚合物基材中或聚合物基材上的染料。UV染料吸收剂可以涂覆在聚合物基材的外表面上,以减少窄带吸收剂的暴露并增加体系的UV稳定性。UV吸收剂染料的例子为Maxgard和Cyasorb UV稳定剂。光吸收基材还可以包含NIR吸收剂,其量对总VLT具有有限的影响。如果需要,NIR吸收剂将减少NIR太阳辐射。
在一个方面,窄带吸收剂包含颜料。颜料与染料的区别在于它们在介质中的溶解特性显著降低,并且通常被认为不溶于介质。颜料一般由两类分子组成,有机分子和无机分子。合适的无机颜料的例子包括铝、铜、钴、锰、金、铁、钙、氩、铋、铅、钛、锡、锌、汞、锑、钡或其组合的化合物或络合物,包括硅酸盐、氧化物、磷酸盐、碳酸盐、硫酸盐、硫化物和氢氧化物。Hans G.;等人"Pigments,Inorganic".Ullmann's Encyclopedia of IndustrialChemistry.Weinheim:Wiley-VCH.doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2^Müller,Hugo;Müller,Wolfgang;Wehner,Manfred;Liewald,Heike."Artists'Colors".Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry.Weinheim:Wiley-VCH.doi:10.1002/14356007.a03_143.pub2.)
合适的有机颜料的例子包括与本文所述的用于染料的化学类别相同的化学类别,其具有由合适的取代基赋予的不同的溶解度,最常见的是基于芳香烃。当颜料用作窄带吸收剂时,它们可以以约0.001%至约50%,或0.001%至25%,或0.001%至10%,或0.001%至1%,或0.001%至0.1%的量存在。
为了获得期望的光学质量,颜料的粒度可能是重要的。粒度和形状影响颜色强度和散射,这直接影响整体光学质量以及雾度和透明度。较大的粒度和纵横比可以降低颜色强度并增加或降低散射,改进雾度,并且相反地,较小的粒度和纵横比增加颜色强度,并增加或降低散射,降低雾度。因此,颜料的平均粒度可为约10nm至约500微米,或100nm至100微米。
在一个方面,由颜料引起的雾度将小于5%、2%、1.5%、1%或0.5%,是根据ASTMD-1003,通过雾度计例如来自BYK-Gardner Instruments的Haze-Guard测量的。
在另一方面,窄带吸收剂包括染料。根据本发明适合使用的染料通常具有颜色,因为它们吸收可见光谱(约400至约700nm)中的光,具有至少一个发色团(带色基团),具有共轭体系,即具有交替双键和单键的结构,并显示出电子共振,一种在有机化合物中的稳定力。大多数染料还含有称为助色团(助色剂)的基团,该助色团的例子为羧酸、磺酸、氨基和羟基。虽然这些对颜色没有影响,但它们的存在可以改变着色剂的颜色,并且可以用于影响染料溶解性。
根据本发明,显示系统包括一个或多个窄带吸收剂,其共同选择性地吸收可见光谱中三个波长范围内的光。因此,单个窄带吸收剂可吸收多于一个波长范围内的光。窄带吸收剂可以具有多于一个吸收峰,每个吸收峰吸收不同波长范围内的光。仔细选择或设计窄带吸收剂可以提供多于一个吸收峰,每个吸收峰与不同的波长范围对准。窄带吸收剂可以含有多于一种发色团,该部分分子负责在电磁波谱的可见光范围内吸收。窄带吸收剂还可以包含多于一种的染料或颜料,它们共价地结合在一起以提供具有多于一个吸收峰的化学结构,每个吸收峰与不同的投影仪波长范围对准。
一类合适的染料是聚甲炔染料。聚甲炔染料是其发色体系由共轭双键(多烯)组成的分子,其中n是不均匀的,例如1、3、5、7等,两侧为两个端基X和X'。X和X'最常见为O或N衍生物,并且被分类为亚类。
亚类可以定义为:
亚类可以定义为:
X=X' 聚甲炔染料
X=X'=N 花菁染料
X=X'=O 类菁(Oxonole)染料
X≠X' 部聚甲炔染料(Meropolymethine dyes)
X=N,X'=O 部花菁染料
一个特殊情况是两性离子聚甲炔染料,在此显示了一个例子:
这些共轭体系具有通过离域电子状态稳定的能力,并且可以用不同的官能团作为取代基来调节,以改变它们的UV光谱的电子吸收特性。因此,它们可以作为中性分子或盐(与抗衡离子配对的带电物质)存在。这些分子中的带电氮可以以中性状态或作为带正电荷的基团存在,例如作为与阴离子配对的亚胺离子。聚甲炔染料的实例或亚类包括花菁染料、半花菁染料、链花青染料、部花菁染料、类菁染料、卟啉染料、四氮杂卟啉染料、酞菁染料、苯乙烯基染料、二芳基次甲基染料和三芳基次甲基染料、方酸菁染料、方酸盐染料和五方酸聚甲炔染料。聚甲炔染料一般为α,ω-取代的奇数多烯。染料可以通过无数种方式进行官能化,以获得不同的吸收峰和宽度。用于使染料官能化的基团的实例包括奇数脂族、脂环族、芳香族和杂芳香族部分及其组合。卟啉染料、四氮杂卟啉染料和酞菁染料可以与金属形成络合物,从而获得不同的吸收峰和宽度。可与卟啉染料、四氮杂卟啉染料和酞菁染料形成络合物的金属的实例包括过渡金属、后过渡金属、碱土金属和碱金属。在一些情况下,金属络合物可包含金属氧化物或金属络合物可含有卤化物。
可以选择性吸收波长范围为约625-740nm(红色)的光的染料的例子包括N-(4-((4-(二甲氨基)苯基)(3-甲氧基苯基)亚甲基)-环己-2,5-二烯-1-亚基)-N-甲基甲铵(Epolin 5262)、Epolin 5394、Epolin 5839、Epolin 6661、Exciton ABS626、ExcitonABS642、1,3-双[(1,3-二氢-3,3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2亚基)甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓(Cyclobutenediylium),双(内盐)(QCR Solutions Corp VIS630A)、QCR SolutionsCorp VIS637A、QCR Solutions Corp VIS641A、QCR Solutions Corp VIS643A、QCRSolutions Corp VIS644A、QCR Solutions Corp VIS651B、QCR Solutions Corp VIS654C。
可选择性吸收波长范围为约500nm至约565nm(绿色)的光的染料的例子包括Epolin 5396、Epolin 5838、1-丁基-5-[2-(1,3-二氢-1,3,3-三甲基-2H-吲哚-2-亚基)亚乙基]-1,2,5,6-四氢-4-甲基-2,6-二氧代-3-吡啶甲腈(QCR Solutions Corp VIS518A)、QCR Solutions Corp VIS523A、QCR Solutions Corp VIS542A。
可选择性吸收波长范围为约430至485nm(蓝色)的光的染料的例子包括2-[[4-[[2-(4-环己基苯氧基)乙基]乙氨基]-2-甲基苯基]亚甲基]-丙二腈(Epolin 5843)、Epolin 5852、Epolin 5853、Epolin 5854、ExcitonABS433、Exciton ABS439、ExcitonABS454、QCR Solutions Corp VIS441A。
因此,根据本发明适合使用的染料的例子包括:
Epolin 5262:CAS登记号42297-44-9,N-(4-((4-(二甲氨基)苯基)(3-甲氧基苯基)亚甲基)-环己-2,5-二烯-1-亚基)-N-甲基甲铵
Epolin 5843,CAS登记号54079-53-7,2-[[4-[[2-(4-环己基苯氧基)乙基]乙氨基]-2-甲基苯基]亚甲基]-丙二腈
QCR VIS518A,CAS登记号:201420-04-4,1-丁基-5-[2-(1,3-二氢-1,3,3-三甲基-2H-吲哚-2-亚基)亚乙基]-1,2,5,6-四氢-4-甲基-2,6-二氧代-3-吡啶甲腈
QCR VIS630A,CAS登记号:201557-75-5
1,3-双[(1,3-二氢-3,3-二甲基-1-丙基-2H-吲哚-2亚基)甲基]-2,4-二羟基-环丁烯二鎓,双(内盐):
根据本发明适合使用的其它染料包括JP6674174B2中公开的那些,次甲基染料和金属络合物结构,其公开内容通过引用并入本文。因此,在这一方面,可以使用由式(1)表示的金属络合物:
其中R1至R4各自独立地为取代/未取代的烷基等,X为单环或多环的杂环基等,环Y1和环Y2各自独立地为单环或多环的杂环,P1和P2各自独立地为C或N,M为第3族至第12族原子,箭头为配位键,a至c为1至3的整数,A为卤素离子或阴离子化合物如BF4-。
因此,根据本发明金属络合物染料也适合使用。金属络合物染料可大致分为两类:1:1金属络合物和1:2金属络合物。染料分子通常是含有附加基团如羟基、羧基或氨基的单偶氮结构,其能够与过渡金属离子形成强配位络合物。通常使用铬、钴、镍和铜。
根据本发明偶氮染料也适合使用。用于纺织品和相关应用的最普遍的金属络合物染料为金属络合物偶氮染料。它们可以是1:1染料:金属络合物或2:1络合物,并且主要含有一个(单偶氮)或两个(双偶氮)偶氮基团。
根据本发明适合使用的其它染料包括在JP6417633中公开的那些染料,公开内容通过引用并入本文。因此,可以使用偶氮染料,该偶氮染料为四氮杂卟啉化合物,其是通过金属或金属衍生物与下式1表示的1,2-二氰基乙烯化合物的顺式体的热环化反应获得的4种异构体的混合物:
其中两个取代基Z1和Z2之一是可具有取代基的环烷基,另一个是可具有取代基的芳基。
其它染料包括WO201004833中公开的那些金属络合物染料,其公开内容通过引用并入本文。
其它染料包括在JP2007211226中公开的那些,其公开了一种用于滤光器的着色物质,据说该着色物质具有优异的耐久性,能够切断540-600nm中存在的具有不必要波长的光以便清晰图像对比度,并且能够防止540-560nm的光从外部光如荧光灯的镜面反射和反射,以便保持指示图像的清晰度。所公开的化合物是由通式(1)表示的罗丹明基化合物:
罗丹明基
峰,540-600nm
宽度,不适用
其中,R1和R2各自为不具有取代基的芳基、或选自甲基等和卤素的取代基,并且核碳数为6-24;R3为氢原子、甲基或卤素;并且X(上标-)为抗衡离子)。呫吨染料、罗丹明染料、荧光素染料和这些染料的取代形式也是根据本发明的有用的染料。
根据本发明有用的其它染料包括碳环偶氮染料、杂环偶氮染料、吲哚基染料、吡唑啉酮基染料、吡啶酮基染料、偶氮吡唑啉酮基染料、S或S/N杂环、金属化偶氮染料、蒽醌基染料、靛蓝基染料、阳离子染料、二芳基碳鎓染料和三芳基碳鎓染料、酞菁染料、硫化染料、作为染料的金属络合物、喹酞酮染料、硝基和亚硝基染料、芪染料、甲瓒染料、三苯二恶嗪、苯并二呋喃酮。
根据本发明有用的一些染料可以是专有的,即,染料的实际化学结构可能是未知的。染料制备和选择领域的技术人员可以基于其特定的吸收光谱选择根据本发明使用的合适的染料,即使当分子本身的身份没有公开时,该特定的吸收光谱通常也可从供应商处获得。配混领域(例如PVB夹层)的技术人员将理解,当染料存在于PVB本身中时,必须在可能降解染料的增塑剂存在下,经受得住加工参数,该参数包括在相对高温下的时间。
当用于PVB夹层中时,窄带吸收剂应可溶于或可分散于增塑剂中(约30-300ppm),以配混到PVB中或一些用于涂覆的溶剂中(以更高的浓度)。在这一方面,吸收剂应具有足够的热稳定性,例如对于挤出最低200℃或对于涂覆/高压釜层压最低150℃。此外,吸收剂应具有足够的UV稳定性以用于预期用途,例如在挡风玻璃中的户外暴露下经受>5年。
理想地,根据本发明有用的染料将表现出吸收峰(λmax),其与例如443nm、524nm和643nm的投影仪发射波长范围对准。如上所述,也可以使用具有不同波长的投影仪,只要可以实现平衡的RGB输出以提供期望的颜色平衡。染料的吸收峰宽(由半峰全宽或FWHM表征)也应尽可能窄,以实现期望投影仪波长的充分吸收,同时对可见光透射的影响最小。因此,染料的FWHM可以是例如小于10nm、或小于20nm、或小于30nm、或小于40nm、或小于50nm、或小于60nm。如果染料吸收光的波长范围太宽,则将难以实现期望的对比度和/或Tvis值。我们注意到,所用的每种染料的FWHM可以不相同,Tvis值是人眼响应的加权平均值。我们注意到,每种染料的FWHM可以不必相同;它只需要足以使非预期视图不易读。
理想地,窄带吸收剂将不具有或具有有限的次吸收峰或次吸收肩。
染料吸收率:根据本发明,染料吸收的强度,即其吸收率,不一定影响其性能。然而,这是决定需要引入光吸收基材之中或之上的染料的量的一个因素。如果染料的吸收率ε已知,则可使用比尔-朗伯定律,A=εcl,计算所需的染料浓度c,以从具有厚度l的给定光吸收基材获得期望的吸收水平A。所需染料的量应该足以在投影从观看屏幕反射之后显著地减少投影的发射。根据本发明有用的染料吸收率可在例如10至1000、或20至800、或60至700L/g/cm的范围内。
尽管上面已经详细描述了本发明的组合物,但本领域普通技术人员将理解,本发明的组合物可以用于各种最终用途应用。
以下实例阐述了根据本发明的合适的和/或优选的方法和结果。然而,应当理解,这些实例是通过说明的方式提供的,并且其中的任何内容都不应当被认为是对本发明的整体范围的限制。除非另有说明,否则所有的百分比均按重量计。
实例1.(预示)
根据图1,在包含预期观看者(103)的投影室中提供激光投影仪(100),并且激光投影仪(100)发射443nm、524nm和643nm(101)的波长范围的光,每个范围具有小于约2nm的宽度,如FWHM所定义的。投影仪(100)被定向为朝向投影屏幕(102)发射光,从而创建一个或多个预期观看者打算观看的冒险电影形式的图像。另一个房间与投影房间相邻,并且具有一个非预期观看者(106),该看者应该做一些事情而不是观看冒险电影。非预期观看者被定位成使得她可以通过窗(104)看到投影房间中的投影屏幕。该窗具有以窗膜形式施加到其上的光吸收基材(108),该窗膜包含三种染料,染料R、染料G和染料B(107)。
染料R吸收中心在约643nm的光,并具有约30nm的FWHM和约90L/g/cm的吸收率,因此在窗膜中的提供量为约140ppm。
染料G吸收中心在约523nm的光,并具有约25nm的FWHM和约60L/G/cm的吸收率,因此在PVB夹层中的提供量为约250ppm。
染料B吸收中心在约443nm的光,FWHM为约28nm,吸收率为约160L/g/cm,并因此在窗膜中的提供量为约75ppm。
当投影仪(100)将光以图像的形式投影到投影仪屏幕(102)上时,由于在目标波长范围内的吸收(107),当与其中光吸收基材不提供有三种染料的显示系统相比时,由非预期观看者(106)通过光吸收基材感知的图像几乎不可辨别,因此当非预期观看者应该做她的家庭作业时,阻止非预期观看者观看冒险电影。
实例2(预示)
现在转向图2,描述了由窗(204)分开的两个相邻区域,所述窗具有以窗膜形式施加到其上的光吸收基材(206),所述窗膜包含实例1的三种染料R、染料G和染料B(207)。根据图2,在每个相应的区域中提供激光投影仪(200)和(210),每个区域包含相对于其区域中的投影仪的预期观看者(203)和(213)以及相对于相邻区域中的投影仪的非预期观看者。即,观看者(213)是相对于投影仪(200)的非预期观看者和相对于投影仪(210)的预期观看者。类似地,观看者(203)是相对于投影仪(210)的非预期观看者,并且是相对于投影仪(200)的预期观看者。
激光投影仪(200)和(210)发射波长范围为443nm、524nm和643nm的光(205),每个范围具有小于约2nm的宽度,如FWHM所定义的。投影仪(200)被定向为朝向投影屏幕(202)发射光,从而创建一个或多个预期观看者打算观看的冒险电影形式的图像。然而,投影仪(210)被定向为向投影屏幕(212)发射光,从而为那些未通过他们上次测验的人创建补救性微分讲座形式的图像。由于光吸收基材(206)窗膜施加到窗(204),微积分学生不能看到屏幕202上投影的探险电影,并且观看探险电影的那些人不会被屏幕(212)上描绘的微积分讲座分散注意力。
为了说明和描述的目的,已经给出了本发明的各种实施例的上述描述。其不是穷举的,也不是要将本发明限制于所公开的精确实施例。根据上述教导,许多修改或变化是可能的。选择和描述所讨论的实施例是为了提供对本发明的原理及其实际应用的最佳说明,从而使本领域的普通技术人员能够在各种实施例中利用本发明,并且进行各种修改以适于所设想的特定用途。当根据公平、合法和公正地授权的范围解释时,所有这些修改和变化都在由所附权利要求确定的本发明的范围内。
Claims (23)
1.一种用于显示图像的显示系统,所述显示系统包括:
a.投影仪,其以可见光谱中的三个离散波长范围朝向所述观看表面发射光以创建图像;
b.观看表面,其允许预期观看者和非预期观看者两者观看图像;
c.光吸收基材,其设置在所述观看表面和所述非预期观看者之间,并包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除由所述非预期观看者所感知的图像。
2.根据权利要求1所述的显示系统,其中,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、515nm和642nm的光。
3.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、550nm和642nm的光。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,由所述投影仪发射的离散波长范围中的一个包括具有选自635、638、650或660中的一个或多个的波长的光。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述一个或多个窄带吸收剂表现出从约0.5nm至约100nm的FWHM。
6.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,由所述投影仪发射的光的所述三个波长范围中的至少一个表现出从约0.5nm至约100nm的FWHM。
7.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述投影仪选自基于激光二极管的投影仪、基于DPSS激光器的投影仪、LED投影仪、混合激光器-LED投影仪或波导投影仪。
8.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述窄带吸收剂选自染料和颜料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述窄带吸收剂中的至少一个为聚甲炔染料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述光吸收基材包括窗。
11.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述窗包括透明聚合物基材。
12.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述光吸收基材为施加到窗的窗膜。
13.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述光吸收基材包含由所述非预期观看者佩戴的一副眼镜镜片。
14.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述光吸收基材还包含UV吸收剂。
15.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统,其中,所述光吸收基材还包含近红外吸收剂。
16.一种防止在观看表面上非预期观看图像的方法,所述图像由来自投影仪的在三个离散波长范围发射的光形成,所述方法包括在所述观看表面和所述非预期观看者之间放置光吸收基材,其包含选择性地吸收所述三个离散波长范围内的光的一个或多个窄带吸收剂,从而减少或消除所述非预期观看者所感知的图像。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、515nm和642nm的光。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,由所述投影仪发射的所述三个离散波长范围包括445nm、550nm和642nm的光。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,由所述投影仪发射的离散波长范围中的一个包括具有选自635、638、650或660中的一个或多个的波长的光。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述投影仪选自基于激光二极管的投影仪、基于DPSS激光器的投影仪、LED投影仪、混合激光器-LED投影仪或波导投影仪。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述窄带吸收剂选自染料和颜料。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述一种或多种窄带吸收剂表现出从约0.5nm至约100nm的FWHM。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,由所述投影仪发射的光的所述三个波长范围中的至少一个表现出从约0.5nm至约100nm的FWHM。
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