TW201337442A - 具定形菲涅耳透鏡片之定形背投影屏幕 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種將內容投影至定形屏幕上之系統。該系統包括經組態用於投影具有特定形狀之內容的投影儀及用於接收並顯示該投影內容之具有諸如菲涅耳透鏡(Fresnel lens)之光學活性光重定向膜的背投影屏幕。背投影屏幕及光學活性光重定向膜各自具有實質上符合該內容之特定形狀的形狀。諸如菲涅耳透鏡片之光學活性光重定向膜提供亮度均勻性及寬視角。背投影屏幕可包括用於以某一角度顯示自投影儀接收之內容的轉向膜。

Description

具定形菲涅耳透鏡片之定形背投影屏幕

背投影膜愈來愈多地用於數位購買點標牌。一種類型之標牌涉及使用定形背投影膜，其中該膜之形狀與待顯示於其上之內容的形狀對應，如美國專利第7,923,675號中所述。在購買點應用中使用此等背投影膜的挑戰之一涉及大多數投影儀之長投射距離，通常量測為顯示器長軸之兩倍至三倍。自投影儀發出之影像之擴展角在投射距離縮短時顯著增大。當投影至背投影屏幕上之影像之進入角增大時，屏幕之光捕獲效率迅速降低。此現象導致顯著均勻性及視角損失，且其可在影像中心處產生可觀測之熱點，該熱點隨著觀察者改變位置而在周圍移動，導致不良之有用視角。因此，需要改良之背投影屏幕，尤其對數位標牌而言。

根據本發明，一種將內容投影至定形屏幕上之系統包括經組態用於投影具有特定形狀之內容的投影儀及用於接收並顯示投影內容之具有光學活性光重定向膜的背投影屏幕。背投影屏幕及光學活性光重定向膜各自具有實質上符合該內容之特定形狀的形狀。

10‧‧‧系統

11‧‧‧基於處理器之裝置

12‧‧‧投影儀

14‧‧‧虛擬遮罩

16‧‧‧區域

18‧‧‧投影區

20‧‧‧定形背投影屏幕

21‧‧‧線

22‧‧‧外緣

24‧‧‧系統

26‧‧‧投影儀

27‧‧‧基於處理器之裝置

28‧‧‧虛擬遮罩

30‧‧‧區域

32‧‧‧投影區

34‧‧‧定形背投影屏幕

35‧‧‧線

36‧‧‧外緣

38‧‧‧角度

40‧‧‧定形背投影屏幕

42‧‧‧支撐基板

44‧‧‧光透射基板

46‧‧‧光吸收層

48‧‧‧折射元件

50‧‧‧間隔

52‧‧‧光學活性光重定向膜

54‧‧‧光學膜

56‧‧‧邊緣密封件

58‧‧‧邊緣密封件

60‧‧‧背投影屏幕

62‧‧‧支撐基板

64‧‧‧光透射基板

66‧‧‧光吸收層

68‧‧‧折射元件

70‧‧‧間隔

72‧‧‧光學活性光重定向膜

74‧‧‧轉向膜

76‧‧‧邊緣密封件

78‧‧‧邊緣密封件

80‧‧‧靜態圖形

82‧‧‧區域

84‧‧‧背投影屏幕

86‧‧‧基板

88‧‧‧基板

90‧‧‧切口部分

92‧‧‧線

94‧‧‧切口部分

96‧‧‧背投影屏幕

98‧‧‧線

將隨附圖式併入本說明書中且其構成本說明書之一部分，且與描述內容一起說明本發明之優點及原理。在該等圖式中， 圖1為具有具定形光學活性光重定向膜之定形背投影屏幕之系統的透視圖；圖2為具有具定形光學活性光重定向膜之定形背投影屏幕且具有以某一角度投影至該膜之內容之系統的透視圖；圖3A為具有具定形光學活性光重定向膜之定形背投影屏幕的側面剖視圖；圖3B為圖3A之屏幕之替代實施例的側面剖視圖；圖4A為具有定形光學活性光重定向膜及轉向膜之定形背投影屏幕的側面剖視圖；圖4B為圖4A之屏幕之替代實施例的側面剖視圖；圖5為在靜態圖形之投影窗口內之定形背投影屏幕的透視圖；及圖6為各自具有定形投影窗口之兩個基板的分解透視圖，其中在該等基板之間包含背投影膜。

本發明之實施例包括使用具有定形背投影膜之定形光學活性光重定向膜，其中形狀與待顯示內容之形狀對應。包涵光學活性光重定向膜使得短投射投影儀之投影影像之影像亮度均勻性改良及有用視角變寬。另外，光學活性光重定向膜之平滑側可經硬塗層、易清潔塗層、抗反射塗層、抗污染塗層及其類似物處理。或者，光學活性光重定向膜之結構化側可經該等塗層處理，只要維持該膜之所需光學性質即可。

光學活性光重定向膜之實例包括(但不限於)以下：菲涅耳透鏡(圓形、圓柱形、橢圓形或線形)；微結構化光學膜；及其部分及組合。當使用菲涅耳透鏡時，對於自後面直接投影，圓形菲涅耳較佳。對於投影儀遠離投影表面之垂直軸定位之情況，諸如在側面下方、上方或側面處，橢圓形或線形菲涅耳較佳。對於投影儀實質上偏離關於 背投影屏幕之垂直軸的情況，可使用轉向膜。對於所有此等情況，可使光學活性光重定向膜之一面或兩面結構化。另外，該膜之結構化側可面向或背對投影儀，此取決於例如在使用場景中於何者上提供最佳光學效能及耐久性。光學活性膜亦可具有足以被視為片或板之厚度。

圖1為具有具定形光學活性光重定向膜之定形背投影屏幕之系統10的透視圖。系統10包括用於投影可變電子內容之投影儀12、用於以電子方式向投影儀12提供內容之基於處理器之裝置11、具有投影區18之虛擬遮罩14，及定形背投影屏幕20。基於處理器之裝置11可在軟體中建構虛擬遮罩14以有效阻擋區域16中之內容，以使得如由線21表示之顯示內容投影於投影區18內且實質上符合如由外緣22界定之投影屏幕20的形狀。如下文所說明，背投影屏幕20包括具有與外緣22對應之形狀之定形光學活性光重定向膜。

圖2為具有具定形光學活性光重定向膜之定形背投影屏幕且具有以某一角度投影至該膜之內容之系統24的透視圖。系統24包括用於投影可變電子內容之投影儀26、用於用電子方式向投影儀26提供內容之基於處理器之裝置27、具有投影區32之虛擬遮罩28，及定形背投影屏幕34。基於處理器之裝置27可在軟體中建構虛擬遮罩28以有效阻擋區域30中之內容，以使得如由線35表示之顯示內容投影於投影區32內且實質上符合如由外緣36界定之投影屏幕34的形狀。如下文所說明，背投影屏幕34包括具有與外緣36對應之形狀之定形光學活性光重定向膜。在系統24中，內容自投影儀26以角度38投影至投影屏幕34。以某一角度投影內容允許例如投影儀較接近於投影屏幕且可能在視野外定位。

包括定形屏幕之背投影屏幕描述於美國專利第7,923,675號及第6,870,670號中。

圖3A為具有定形光學活性光重定向膜之定形背投影屏幕40的側 面剖視圖。背投影屏幕40包括在諸如黑色矩陣之光吸收層46中之折射元件48(諸如玻璃珠)、光透射基板44(諸如可撓性膜)、面向折射元件48之光學活性光重定向膜52，及介於光學活性光重定向膜52與折射元件48之間的間隔50。背投影屏幕40可視情況包括在觀察者側之支撐基板42，諸如玻璃或其他剛性材料，且可視情況包括在鄰近光學活性光重定向膜52之非觀察者側的光學膜54，諸如偏振器(反射或吸收)。背投影屏幕40可包括邊緣密封件56及58，以用例如熱處理或黏著劑密封相應組件。可用例如在該實例或其他類型之背投影屏幕中所鑑別之產品建構光透射基板44、光吸收層46及折射元件48之組合。間隔50可包括氣隙、黏著劑或低指數層。圖3B說明背投影屏幕40或者可具有背對折射元件48之光學活性光重定向膜52。將使背投影屏幕40自觀察者之視點定形以符合投影於其上之內容，如圖1之系統中所示。

圖4A為具有定形光學活性光重定向膜及轉向膜之定形背投影屏幕60的側面剖視圖。背投影屏幕60包括在諸如黑色矩陣之光吸收層66中之折射元件68(諸如玻璃珠)、光透射基板64(諸如可撓性膜)、面向折射元件68之光學活性光重定向膜72，及介於光學活性光重定向膜72與折射元件68之間的間隔70。背投影屏幕60可視情況包括在觀察者側之支撐基板62，諸如玻璃或其他剛性材料。背投影屏幕60可包括邊緣密封件76及78，以用例如熱處理或黏著劑密封相應組件。可用例如在該實例或其他類型之背投影屏幕中所鑑別之產品建構光透射基板64、光吸收層66及折射元件68之組合。間隔70可包括氣隙、黏著劑或低指數層。圖4B說明背投影屏幕60或者可具有背對折射元件48之光學活性光重定向膜72。在此實施例中，對於內容以某一角度投影至背投影屏幕60之情況，背投影屏幕60亦包括在非觀察者側之轉向膜74。將使背投影屏幕60自觀察者之視點定形以符合投影於其上之內容，如圖2之系統中所示。

圖5為在靜態圖形80之投影窗口內之定形背投影屏幕84的透視圖。靜態圖形80包括切口部分以容納且符合背投影屏幕84(諸如上文所述之背投影屏幕)之形狀。區域82將包括靜態內容，諸如廣告或產品促銷資訊。

圖6為各自具有定形投影窗口之兩個基板86及88的分解透視圖，其中在該等基板之間包含背投影屏幕96。詳言之，基板86及88分別包括各自具有與背投影屏幕之所需形狀對應之形狀的切口部分94及90。並非使背投影屏幕本身定形，而是切口部分界定背投影屏幕(諸如上文所述之背投影屏幕)之形狀。基板86及88與背投影屏幕96之組合可邊緣密封在一起，如由線92及98表示。可用例如玻璃或其他剛性材料建構基板86及88。

圖5及圖6之背投影屏幕構造可用作圖1及圖2之系統中之背投影屏幕以顯示投影內容。

在以上描述中，僅為達成說明之目的，使用瓶子形狀作為背投影屏幕之形狀。可使背投影屏幕定形以符合待投影於其上之任何所需內容。雖然上文描述具有投影區之虛擬遮罩來建立內容之特定形狀，但亦可使用實體遮罩來建立內容之特定形狀，或可使用虛擬遮罩與實體遮罩兩者。除以上描述之外，實例提供用於建構定形背投影屏幕之材料及組件。

實例

此實例僅為達成說明之目的且不欲限制隨附申請專利範圍之範疇。產生定形背投影屏幕以使得屏幕構造中之菲涅耳透鏡元件能夠實現定形背投影屏幕之較亮光輸出。

獲得具有OCA(光學透明可移除黏著劑)之背投影膜(RPF)之30 cm×50 cm片(該組合可以VIKUITI XRVS背投影顯示屏幕購得，購自3M Company,St.Paul,MN)。

用DC4SX型切割機(購自Summa,Inc.,Seattle,WA)將具有OCA之RPF切割成獨特形狀。將具有黏著劑之RPF施加於0.5 cm厚之玻璃面板。使用DC4SX型切割機將具有2：1放大率之26.0 cm×18.4 cm×0.5 mm厚之乙烯樹脂菲涅耳透鏡片#MJ019AB(源於臺灣，獲自Xump.com,Product #10127)切割成與具有OCA之RPF相同的獨特形狀。該菲涅耳片對於切割機完全切透而言過厚，但對於待製造之劃痕切口而言足夠薄。沿劃痕線將定形菲涅耳片自其周圍片剝離。根據圖1及圖3A中所示之組態，置放定形菲涅耳片使其結構化側面向RPF之粗糙側。使用平光整理SCOTCH透明帶(購自3M Company,St.Paul,MN)之小碎片將菲涅耳片圍繞邊緣附著至RPF及OCA，以形成定形背投影屏幕。

使用以下多種廣角透鏡型號裝配並測試最小焦距為15.2 cm之MPro 160 LCOS微型投影儀(購自3M Company,St.Paul,MN)：Vivitar 0.21x魚眼透鏡(項目編號VIV-21-37W，購自Sakar International,Edison,NJ)、Digital Concepts 0.42x巨型專業魚眼透鏡(項目編號2237W，購自Sakar International,Edison,NJ)及Kenko 0.5x廣角轉換透鏡(項目編號SGW-05，購自Kenko Tokina Co.Tokyo,Japan)。在此實例中，投影儀前緣與具有定形背投影屏幕之玻璃面板之間的距離為17.8 cm，如使用圖1中所示之組態自投影儀之原始透鏡至屏幕所量測。

用LS-100型亮度計(購自Konica Minolta Holdings,Inc.,Tokyo,Japan)量測亮度。在定形背投影屏幕中心及邊角處取得多個透鏡之數據，展示於下表中。對於0.5X透鏡，觀察到使用菲涅耳片改良邊角亮度，自約80尼特(nit)改良至261尼特，其亦使得邊角與中心之亮度比改良約370%。

40‧‧‧定形背投影屏幕

42‧‧‧支撐基板

44‧‧‧光透射基板

46‧‧‧光吸收層

48‧‧‧折射元件

50‧‧‧間隔

52‧‧‧光學活性光重定向膜

54‧‧‧光學膜

56‧‧‧邊緣密封件

58‧‧‧邊緣密封件

Claims (20)

1. 一種將內容投影至定形屏幕上之系統，其包含：一投影儀，經組態用於投影具有特定形狀之內容；一背投影屏幕，用於接收並顯示該投影內容；及一光學活性光重定向膜，鄰近該背投影屏幕之非觀察者側定位，其中該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜各自具有實質上符合該內容之該特定形狀的形狀。
2. 如請求項1之系統，其中該光學活性光重定向膜具有面向該背投影屏幕之非觀察者側的結構化側。
3. 如請求項1之系統，其中該光學活性光重定向膜具有背對該背投影屏幕之非觀察者側的結構化側。
4. 如請求項1之系統，其進一步包含介於該背投影屏幕與該光學活性光重定向膜之間的氣隙。
5. 如請求項1之系統，其進一步包含介於該背投影屏幕與該光學活性光重定向膜之間的低指數層。
6. 如請求項1之系統，其中該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜邊緣密封在一起。
7. 如請求項1之系統，其進一步包含接近該背投影屏幕定位之偏振器。
8. 如請求項7之系統，其中該偏振器包含反射偏振器。
9. 如請求項7之系統，其中該偏振器包含吸收偏振器。
10. 如請求項1之系統，其中該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜係容納於具有符合該背投影屏幕之該形狀之切口部分的靜態圖形內。
11. 如請求項1之系統，其中該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜係容納於兩個基板之間，該等基板中之每一者具有界定該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜之該形狀的切口部分。
12. 如請求項1之系統，其中該光學活性光重定向膜包含菲涅耳透鏡(Fresnel lens)。
13. 如請求項1之系統，其進一步包含遮罩，其中該遮罩具有確定該內容之該特定形狀的投影區。
14. 一種將內容投影至定形屏幕上之系統，其包含：一投影儀，經組態用於投影具有特定形狀之內容；一背投影屏幕，用於接收並顯示該投影內容；一光學活性光重定向膜，鄰近該背投影屏幕之非觀察者側定位；及一轉向膜，鄰近該光學活性光重定向膜之與該背投影屏幕相對之側定位，其中該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜各自具有實質上符合該內容之該特定形狀的形狀，其中該投影儀以與該背投影屏幕不垂直之角度將該內容投影至該背投影屏幕。
15. 如請求項14之系統，其中該光學活性光重定向膜具有面向該背投影屏幕之非觀察者側的結構化側。
16. 如請求項14之系統，其中該光學活性光重定向膜具有背對該背投影屏幕之非觀察者側的結構化側。
17. 如請求項14之系統，其進一步包含介於該背投影屏幕與該光學活性光重定向膜之間的氣隙。
18. 如請求項14之系統，其進一步包含介於該背投影屏幕與該光學活性光重定向膜之間的低指數層。
19. 如請求項14之系統，其中該背投影屏幕及該光學活性光重定向膜邊緣密封在一起。
20. 如請求項14之系統，其中該光學活性光重定向膜包含菲涅耳透鏡。