TW201918784A - 長焦型抗環境光幕 - Google Patents

Abstract

本發明為一種長焦型抗環境光幕，具有抗環境光之功能，本發明為搭配長焦距類型光機可以在開燈情況下投影之布幕，並不需要關掉環境光，本發明係運用光學稜鏡結構與光學塗佈來達到開燈下投影之效果，藉由特殊的光學稜鏡結構阻擋環境光，光學塗佈則是在兩面都有，一面為低光澤抗光層、一面為投影反射層，兩層，藉由低光澤的抗光層阻擋環境光與投影機光在表面的鏡面反射，而投影反射層則是決定光定增益值與視角，而光學稜鏡結構為一種特殊的光學設計結構，長焦距的投影機光照射到結構後，會進行內全反射到後方光學塗布層，而環境光則無法全反射會被光學結構層中的吸收層吸收掉，因此可以達到有效的抗環境光效果。

Description

長焦型抗環境光幕

本發明係有關於一種長焦型抗環境光幕，具有抗環境光之功能，搭配長焦距類型光機可以在開燈情況下投影。

隨著雷射光源、LED光源等投影新光源技術的普及，家用投影機產業進入“高亮度”時代。擁有更高亮度的家用投影機產品，也為家用“高級抗環境光幕”市場的開啟奠定了基礎。

與十年前相比，家用投影機的均值亮度已經提高了一倍。亮度達到3000+流明以上的產品數不勝數，尤其是雷射和LED光源產品的高顯色性能，使得這些產品的實際“視覺亮度”較測定指標還要好20 ~ 30%。與此形成鮮明對比的是，家用投影的主要顯示尺寸依然在80 ~ 120英寸之間，並沒有出現“增長的態勢”，這就使得實際應用中，家用投影機擁有了更多的“亮度儲備”。由此引發的一個產業現像是，投影電視、雷射電視的流行。

即是，採用高級抗光幕與高亮度家用投影機配合，充分挖掘家用投影機超過50%以上的儲備亮度能力，實現在較為明亮的環境光線下的理想畫面對比度和觀看效果。業界人士研究認為，高亮度家用投影機與抗環境光幕的組合，將是未來家用投影發展的核心方向。這一變化有助於撬動最終每年達到數十萬張的高級家用抗環境光幕市場。並使得家用投影幕布行業的產值大幅提升。

事實上，在工程投影顯示中，克服環境光線對效果的影響一直是重要課題，其採用的抗光技術，也成為了投影行業最重要的抗環境光幕研發方向，以至於市場上超過95%的工程投影應用案例中，都有高抗環境光光產品的身影。站在已經普及化的工程投影抗光技術的基礎上，家用投影、乃至更廣闊的商用和教育投影的抗環境光道路似乎應該一帆風順。但是現實卻是，面向100英寸上下，這種家用、商教場​​合的抗光幕產品只是鳳毛麟角。這是因為，與工程產品只求高技術概念產品不同，家用等領域的抗光投影幕更強調經濟實惠，能廣泛使用，才是真正能被市場認可的產品。

其中需注意三點：第一， 工程應用與家用市場對抗環境光幕的解析度需求截然不同；投影幕布的解析度是什麼呢？就是投影幕布的最小光學結構的尺寸，理論上，這個結構尺寸越小越好。因為更小的基礎光學結構尺寸，可以為投影幕提供更好的清晰度和可視角度。但是，實際製造中，越是精細的產品成本也越是高昂：幕布廠商更多的採用“適中”的原則，選擇幕布解析度指標。

在實際應用中，幕布的光學結構也不能為了成本控制，而變成過大的顆粒，事實上，幕布光學結構的尺寸必須小於投影畫面的像素點尺寸的二分之一。而這個“上限”指標就決定了工程應用幕與家用幕的一個顯著區別：工程投影都是大尺寸投影，其像素顆粒大小一般會更大，達到2毫米、甚至5毫米以上。相對而言，在100英寸的畫面上實現2K或者4K的解析度的家用投影，其像素尺寸都會在2毫米以下，甚至是1毫米以下。也就是說，家用、商用、教育等領域的投影幕布解析度最低值至少是工程產品的4倍以上。而投影幕的解析度設計與投影幕的光學抗光設計緊密相關，光學抗環境光結構的尺寸往往比幕布解析度指標還要精細1 ~ 2倍。後者，決定了高級家用抗環境光幕的單位面積上的生產製造難度會高於傳統工程抗環境光幕很多。

第二， 工程應用和家用市場中，對幕布抗光性能的要求也不同。一方面，工程投影機的亮度遠高於所謂“高亮度”家庭影院投影機。這就使得，工程市場中，投影機可以憑藉自身的亮度優勢實現一定的對環境光的對抗。另一方面，背投影工程應用，是很多室內工程顯示的首選方案。在背投系統的設計上，由於環境光和投影投射光的方向不同，可採用的屏幕抗光技術也更多。這有利於工程應用中的背投系統，實現較好的抗環境光效果。此外，從效果體驗角度看，工程投影應用的觀眾觀看距離，比家用市場要遠很多（甚至商用、教育市場的應用觀看距離都比家用市場更遠）。這使得環境光線經布幕吸收後，反射剩餘部分在空氣中經過更長的距離時，會得到更多的漫散射消散——這進一步優化了工程投影應用中的最終抗光效果。

比較而言，家用投影的常規觀看距離空間為2.5 ~ 4.5米，投影機亮度為2000 ~ 3500流明，基本不會採用背投式安裝。這些不同使得家用抗光幕布必須具有更好的抗光效果。甚至，吸收和定向反射90%以上的環境光線是家用市場的最低入門標準，這遠高於工程市場抗光70 ~ 80%的入門需求。

第三， 工程應用和家用市場，對抗光布幕的價值定位也有明顯不同。對於工程應用而言，布幕布被認為是與投影機平等的，重要的系統組件。而在家用市場，投影布幕則被認為是投影系統的“附件”——類似的消費價值觀也存在於商用和教育市場。同時，工程市場對產品價格的承受能力也要顯著高於家用、商教領域。這導致了家用抗光幕市場必然是一個“價格敏感性”的領域。與現在的家用投影機比較，家用抗環境光幕普及化的理想價位應為投影機的價格50%以下。

目前，目標家用市場的高級抗環境光幕產品的基本行業格局是什麼呢？技術相對比較成熟（畢竟投影幕技術已經有數十年的歷史積累），但是實際銷售數量有限、市場規模弱小進一步增加了單位產品從研發到零售的層層成本，產品價格普遍較高，超過普通消費者的接受心理門檻。所以，在家用市場讓抗環境光幕廣受歡迎之前，不僅需要投影機有足夠的亮度儲備（已經實現），更需要高技術的抗環境光幕。

近年來，隨著雷射投影家用概念的普及、投影電視化趨勢的發展，以及人們對大螢幕顯示消費需求的增加，市場已經為抗光幕在普通家用、商教領域大顯身手準備了足夠多的外圍基礎。雷射投影和LED家用投影自身的高價格化，使得選擇這種投影產品的消費者對布幕成本的容忍空間變大。這為家用抗光幕的普及提供了一個啟動窗口。事實上，家用布幕市場的抗光幕絕大多數是跟隨高亮雷射電視投影機銷售出去的。

未來，家用投影產品將會在百吋螢幕領域，超越傳統LED螢幕技術，成為家庭娛樂顯示行業有力的競爭者。這將為家用投影產品創造超過現有市場數倍，乃至達到百萬台規模的巨大商機。而這種理想成為實現的必不可少的產品基礎就是家用抗環境光幕的普及。如果在商教市場抗環境光幕的增長，100英吋抗環境光幕的年銷量，將從現在的每年不足萬張，擴大到百萬，這將是一個巨大的商機。

綜上所述，工程與家用應用對抗環境光幕的需求差異巨大。這也就決定了家用抗環境光幕市場的發展很難從工程市場獲得積累效應。事實上，家用抗環境光幕是一個比工程市場技術與效果要求高，價格要求卻更低廉的領域。低價高性能的矛盾，也是最直接影響家用抗環境光幕的市場發展的問題所在。

本發明之一目的，在提供一種長焦型抗環境光幕，其具有抗環境光之功能，搭配長焦距類型光機可以在開燈情況下投影，無需關閉環境光，係運用光學稜鏡結構來達到開燈下投影之效果，藉由特殊的光學稜鏡結構來達到阻擋環境光線之功能。

本發明之一目的，在提供一種長焦型抗環境光幕，其提供一抗光層，藉由該抗光層阻擋環境光與投影機光在表面的鏡面反射。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其包含：一投影反射層；一光學結構層，其包含一透明膠體梯形層與一黑色膠體梯形層，該黑色膠體梯形層係包含一第一基板，並於該第一基板上設置一第一複數梯形結構，該第一基板設置於該投影反射層上方，且該透明膠體梯型層包含一第二基板，並於該第二基板上設置一第二複數梯型結構，該透明膠體梯形層與該黑色膠體梯形層互相疊合；以及 一透明基材，其設置於該光學結構層之上方；其中，一入射光線係射入該透明基材，經過該光學結構層，當入射角大於一角度時會在該第二複數梯型結構之內部進行全反射，當入射角小於一角度時會射入該黑色膠體梯型層且被吸收，最後射至該投影反射層以漫射之方式反射。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其中該抗光層之表面為霧面。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構之二側邊夾角小於30度。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構設有一平面。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構之該平面與該第二基板之間有一結構深度，其小於500μm。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構之底部有一週節，其小於200μm。

本發明提供一種長焦型抗環境光幕，其中該黑色膠體梯形層與該透明膠體梯形層之折射率相差至少為0.01。

如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該黑色膠體梯形層之折射率大於1.5。

以下根據第1a圖至第4圖，來說明本發明的實施方式。該說明並非限制本發明之實施方式，而為本發明之最佳實施例。

如第1a圖與第4圖所示，本發明之一長焦型抗環境光幕999，其主要元件為：一投影反射層100、一光學結構層200以及透明基材300。其中該光學結構層200包含一透明膠體梯形層220與一黑色膠體梯形層240，該透明膠體梯形層220與該黑色膠體梯形層240互相疊合，黑色膠體梯形層240包含，一第一複數梯形結構241與一第一基板242，透明膠體梯形層220包含一第二複數梯形結構221與一第二基板222，該第二複數梯形結構221設有一平面F1、一結構深度D1、一底部寬度W1以及一間隙寬度W2。

承接上述，光學結構層200係設置於投影反射層100之上方，透明膠體梯形層220係設置於黑色膠體梯形層240之上方，其中第一基板242設置於投影反射層100之上方，第一複數梯形結構241設置於第一基板242上方，透明膠體梯形層220之第二複數梯形結構221與黑色膠體梯形層240相疊於其上方，所以與其相連之第二基板222亦位於黑色膠體梯形層240之上方，透明基材300係設置於光學結構層200之上方。

承接上述，第二複數梯形結構221與黑色膠體梯形層240之間設有一平面F1，與第二基板222之接觸面設有一底部寬度W1，第二複數梯形結構221之每一梯形結構之底部寬度W1之間設有一間隙寬度W2，該第二複數梯型結構之該平面與該第二基板之表面有一結構深度D1。

承接上述，參閱第2a圖，其係為一入射光線照射光幕之示意圖與入射光線照射稜鏡結構示意圖，如圖所示，當一入射光線L1以垂直方向進入透明基材300時，其會直接射入光學結構層200，該入射光線L1會分成，垂直射入平面F1之光線、經由透明膠體梯形層220射入第二複數梯形結構221側邊之光線；其中該垂直射入平面F1之光線，直接照射至投影反射層100，並以漫射之方式反射出長焦型抗環境光幕999；參閱第2b圖，如圖所示，該經由透明膠體梯形層220射入第二複數梯形結構221側邊之光線，當其大於一角度A2時會在第二複數梯形結構221之內部進行全反射，經由第二基板222反射至投影反射層100，並以漫射之方式反射出長焦型抗環境光幕999，該角度A2之關係與第二複數梯型結構之二側邊夾角A2成反比，為滿足全反射之條件本發明之複數梯型結構之二側邊夾角A2係小於30度。

承接上述，參閱第3圖，其係為環境光線照射光幕之示意圖，如圖所示，當一環境光L2以一角度方向進入透明基材300時，其會折射，並射入光學結構層200，該環境光經由透明膠體梯形層220射入第二複數梯形結構221之側邊，因該環境光經過透明基材300之折射，使該環境光照射第二複數梯形結構221之角度無法在透明膠體梯形層220內部進行全反射，從而射入黑色膠體梯形層240，且被黑色膠體梯形層240吸收。

承接上述，本發明之透明基材300材料係為PET、PC與其他相同特性之材料，以達成折射光線之功效，與透明基材300連接之光學結構層200具有過濾環境光之功效，其中黑色膠體梯形層240與透明膠體梯形層220之間具有折射率之差異，黑色膠體梯形層240之折射率高於1.5，但低於透明膠體梯形層220，且兩者之折射率相差至少要大於0.01，以讓光線進行全反射，確保光學結構層200具有過濾環境光之功效；第二複數梯形結構221之平面F1，其可以給予光直射穿透，寬度越大亮度值越高，對比降低，其小於第二複數梯形結構221之底部寬度W1，結構深度D1係為吸收大角度入射之環境光，以提升對比度之功效，投影反射層100係為光學塗佈之元件，為漫射反射光線之元件，為使本發明達到使用之目的，本發明之第二複數梯型結構之一底部寬度W1加一間隙寬度W2，係小於200μm，結構深度D之長度係小於500μm。

參閱第1b圖與第2a圖，其係為附加抗光層之長焦型抗環境光幕之示意圖，如圖所示，本發明更進一步提供一抗光層400，設置於透明基材300上方，與投影反射層100相同，抗光層400為光學塗佈之元件，其可阻擋環境光與入射光線L1在表面的鏡面反射，為達到更高效之抗鏡面反射，抗光層400之表面可為一霧面。

綜上所述，本發明具有抗環境光之功能，與一般白色的布幕不同，本發明搭配長焦距類型光機可以在開燈情況下投影，無需關閉環境光，本發明運用光學稜鏡結構與光學塗佈來達到開燈下投影之效果，藉由特殊的光學稜鏡結構阻擋環境光，光學塗佈，一面為投影反射層，一面為低光澤抗光層，藉由低光澤的抗光層阻擋環境光與投影機光在表面的鏡面反射，而投影反射層則是反射投影光源，而光學結構層包含兩層膠體，其中透明高折膠與黑色低折膠形成稜鏡結構，可在長焦距的投影機光照射到結構後，會進行全反射到後方光學塗布層，而環境光則無法全反射會被光學結構層中的吸收層吸收掉，因此可以達到有效的抗環境光效果。此發明有助於抗環境光幕的普及，將抗環境光幕之應用更為廣泛。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

999‧‧‧長焦型抗環境光幕

100‧‧‧投影反射層

200‧‧‧光學結構層

220‧‧‧透明膠體梯形層

221‧‧‧第二複數梯型結構

222‧‧‧第二基板

240‧‧‧黑色膠體梯形層

241‧‧‧第一複數梯型結構

242‧‧‧第一基板

300‧‧‧透明基材

400‧‧‧抗光層

A1‧‧‧第二複數梯型結構二側邊夾角

A2‧‧‧角度

D1‧‧‧結構深度

F1‧‧‧平面

L1‧‧‧入射光線

L2‧‧‧環境光線

W1‧‧‧底部寬度

W2‧‧‧間隙寬度

第1a圖為長焦型抗環境光幕之示意圖； 第1b圖為附加抗光層之長焦型抗環境光幕之示意圖； 第2a圖為入射光線照射光幕之示意圖； 第2b圖為入射光線照射梯形結構示意圖； 第3圖為環境光線照射光幕之示意圖；以及 第4圖為複數梯形結構示意圖。

Claims (10)

1. 一種長焦型抗環境光幕，其包含： 一投影反射層； 一光學結構層，其包含一透明膠體梯形層與一黑色膠體梯形層，該黑色膠體梯形層係包含一第一基板，並於該第一基板上設置一第一複數梯形結構，該第一基板設置於該投影反射層上方，且該透明膠體梯型層包含一第二基板，並於該第二基板上設置一第二複數梯型結構，該透明膠體梯形層與該黑色膠體梯形層互相疊合；以及 一透明基材，其設置於該光學結構層之上方； 其中，一入射光線係射入該透明基材，經過該光學結構層，當入射角大於一角度時會在該第二複數梯型結構之內部進行全反射，最後射至該投影反射層以漫射之方式反射，當入射角小於一角度時，該入射光線會射入該黑色膠體梯型層且被吸收。
2. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，更包含一抗光層，其設置於該透明基材之上方。
3. 如申請專利範圍第2項所述之長焦型抗環境光幕，其中該抗光層之表面為霧面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構之每一梯型結構之二內側壁夾角小於30度。
5. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構設有一平面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構之該平面與該第二基板之表面有一結構深度係小於500μm。
7. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該第二複數梯型結構之每一梯型結構與該第二基板表面之接觸面設有一底部寬度，該第二基板表面與該黑色膠體梯型層之接觸面設有一間隙寬度，該底部寬度加該間隙寬度係小於200μm。
8. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該黑色膠體梯形層與該透明膠體梯形層之折射率相差至少為0.01。
9. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該黑色膠體梯形層之折射率大於1.5。
10. 如申請專利範圍第1項所述之長焦型抗環境光幕，其中該角度係該入射光線與該第二複數梯型結構之每一梯型結構之內側壁之法線夾角。