专利名称：激光投影系统中的投影幕的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光投影系统中的投影幕，尤指一种贴覆在一萤幕基材如透明玻璃上使用的、在相对于观察者一侧的投影幕的另一侧设置一可见光消减层用以消减穿透至观察者一侧的可见光的投影幕，该投影幕可使观察者所观察的影像画面具有较高的对比度。
背景技术：
目前在激光投影系统方面已有很多现有技术，如US6、986、581、US7、090、355、US7、 182、467、US7、213、923、US7、452、082 等作为投影幕的薄膜(film)的相关技术；如 US6、843、 568及其引证案(References Cited)和其他公开资料(other publication)等激光扫描显示装置(laser scanning display)的相关技术；如US6、329、966等紫外线光束在薄膜上的磷光点(UV beam on phosphorus dots on film)的相关技术；如US4、213、153等调变紫外线激光作用于磷光材以形成影像(modulated UV laser on phosphorus material to form image)的相关技术；如US6、900、916等扫描紫外光线在萤光薄膜上形成影像(scanned UV light to generate images on fluoresce film)的相关技术。然而，上述现有的激光投影系统技术在使用上仍存在一些问题，例如，若是利用散射原理以形成影像，则其显像萤幕，即投影幕，不透明，因此限制了该成像技术在需要透明投影幕的领域的应用；而透明投影幕的应用场合，如抬头显示器(Head-Up-Display，简称 HUD)，主要是使观察者既可看到透明投影幕上的投射画面，同时又可看到透明投影幕后方的物体，如车用抬头显示器、仪表板(dashboard)、橱窗广告(Ads. Window)等，都是将透明投影幕设在一透明状萤幕基材如透明玻璃上使用，如将透明投影幕设在车辆驾驶座前的透明挡风玻璃上，再使激光投影器所产生的激发光，如激光，投射至该透明状投影幕上以产生想要的影像画面，如各种车体信号，如车速信号等，或其他相连结设定的通讯资料，如来电显示等，供驾驶者或观察者在抬头(Head-Up)状态(不用低头)即可观察；由于车用抬头显示器，即投影幕设在该驾驶座前透明的挡风玻璃上，通常应用于自然光的环境下，如白天开车时使用，则投影幕上所显示的影像画面容易受到外界，如车外的自然光的干扰，这样容易发生影像画面对比度不足的问题，即外界，如车外的可见光容易穿透透明状萤幕基材，如挡风玻璃，及投影幕，直接影响并降低影像画面的对比度，从而降低观察者所观察的影像画面的分辨度，也影响激光投影系统应用于抬头显示器(HUD)领域的使用效率和应用范围。本发明针对上述现有技术中的投影幕的缺点加以有效解决，从而增进激光投影系统的使用功放和应用领域。
发明内容
本发明主要目的是提供一种激光投影系统中的投影幕，该激光投影系统利用一激光投影器根据单一画面或动态画面的影像讯号产生激光，将该激光投射至一相配合的透明状投影幕上以产生影像画面供观察者观察，其中，该投影幕包含至少一发光层，该发光层上设至少一种发光物质，该发光物质供一波长范围的激发光照射即可被激发产生另一波长范围的被激发光；其中，该投影幕贴覆在一透明的萤幕基材，如透明玻璃，的一侧，如内侧上使用；该投影幕在相对于观察者一侧的另一侧设置一可见光消减层，该可见光消减层为一光致色变色膜(photochromatic film)，或为一提高投影幕对可见光的散射程度或反射程度的膜层，或为一可吸收部分或全部可见光的膜层，用于消减穿透至观察者一侧的可见光，使该投影幕可在自然光的环境下以接近透明的效果呈现高分辨度的投影画面，以使观察者所观察的影像画面具有较高的对比度，从而提升激光投影系统的使用效率和应用范围。本发明的另一目的为，提供一种激光投影系统中的投影幕，其中的可见光消减层设在投影幕与萤幕基材，如透明玻璃，之间，或该可见光消减层与投影幕分别对应设在萤幕基材，如透明玻璃，的两侧，用于使观察者所观察的影像画面具有较高的对比度。本发明的另一目的为，提供一种激光投影系统中的投影幕，其中，该投影幕上进一步可设定至少二个不同的特定区域，每个特定区域可显示一种颜色的影像画面，但所有特定区域所显示的影像画面可为同一波长的激光所激发，用于进一步提高观察者对于影像画面显示的分辨度。本发明另一目的为，提供一种激光投影系统中的投影幕，其中，该投影幕的发光层上进一步设置一聚光层，该聚光层介于投影幕，或投影幕上的发光层与观察者之间，该聚光层可为一微棱镜阵列，和/或一微透镜阵列，用于改变投影幕的发光层的光发散角，以使光在经过该聚光层之后能有效地缩小光发散角而集中，这样就使投影幕或其发光层的发光能量能较集中于观察者一侧，从而达到提高亮度的效果。
图1为应用本发明的激光投影系统的一个实施例的示意图；图2为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
1)的示意图；图3为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
2)的示意图；图4为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
3)的示意图；图5为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
4)的示意图；图6为应用本发明的激光投影系统中的投影幕(发光层)与观察者之间另设一聚光层(微棱镜阵列)的使用状态的示意图；图7为应用本发明的激光投影系统中的投影幕(发光层)与观察者之间另设一聚光层(微透镜阵列)的使用状态的示意图。主要元件符号说明激光投影系统1 ；激光投影器2 ；激光源模块组201 ；激光信号调变模块202 ；合光模块203 ；旋转平面镜模块204 ；旋转平面镜控制模块205 ；讯信号转换模块206 ；激光信号调变模组207 ；投影幕3 ；发光层30 ；功能层30a ；显示层30a、30b ；萤幕基材4 ；观察者5 ；可见光消减层6 ；聚光层7 ；微棱镜阵列7a ；微透镜阵列7b。
具体实施例方式图1为应用本发明的激光投影系统的一个实施例的示意图，其中，激光投影系统1 用以说明但不用以限制本发明中的投影幕。该激光投影系统1包含一激光投影器2及一透明状投影幕3，该激光投影器2根据单一画面或动态画面的影像讯号(Si)来产生激发光， 如激光，并将该激发光投射至一相配合的透明状投影幕3上以产生影像画面供观察者观察，这里，透明状投影幕3与激光投影器2相配合。该激光投影器2可包含但不仅包含以下部件一激光源模块组201、一激光信号调变模块202、一合光模块203、一旋转平面镜模块 204、一旋转平面镜控制模块205及一信号转换模块206，其中，激光源模块组201、激光信号调变模块202和合光模块203可组成为一激光信号调变模组207 ；由于本发明主要是针对一激光投影系统1中的投影幕3加以设计，因此有关该激光投影器2及其根据单一画面或动态画面的影像讯号来产生激发光，如激光，并将该激发光投射至投影幕3上以产生影像画面的技术，在此不作详细说明，只要能使本发明提供的投影幕3达到其使用效果的激光投影器，均在本发明的保护范围之内。图2为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例 1)的示意图。如图2所示，本发明中的投影幕3为一薄膜，该薄膜的基材可以为热固性树脂或热塑性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰氨树脂、PVA, PP、PET、PMMA、PVC, PE等；该投影幕3包含至少一发光层30，该发光层30上设至少一种发光物质，该发光物质供一波长范围的激发光照射即可被激发产生另一波长范围的被激发光；另外，该发光层30进一步可与功能层30a，如被激发光吸收层、激发光吸收层、被激发光与散射光吸收层、散射层、激发光反射层、被激发光部分反射层、被激发光与被散射光部分反射层、聚光层、部分遮光层等中的一种或两种以上的组合，加以配合以组成一投影幕3，因此在图2中，以发光层30仅占据投影幕3厚度的一部分来表示该投影幕3的主体结构，其余部分代表一个以上的其他各种功能层30a，但图2仅为本发明使用状态的一个实施例，并不限制本发明的其他使用状态， 例如，在其他实施例中，投影幕3可以仅包括发光层30，而不包括任何一个功能层30a，投影幕3也可以包括发光层30和一个功能层30a，该功能层30a可位于发光层30与投影幕3的萤幕基材4之间，也可以位于发光层30上的观察者5 —侧，当然，投影幕3还可以包括发光层30和三个以上的功能层30a，这些功能层的位置不固定，这些实施例都在本发明的保护范围之内。该投影幕3贴覆在一萤幕基材4的一侧，如内侧，上使用，该萤幕基材4可以为一块透明的玻璃，如一般车辆驾驶座前的透明挡风玻璃。该投影幕3在相对于观察者5 —侧的另一侧上，设置一可见光消减层6，该可见光消减层6主要是用以消减穿透至观察者5 — 侧的可见光，以使观察者所观察的影像画面具有较高的对比度，例如，当该投影幕3应用于车用抬头显示器时，投影幕3设在驾驶座前透明的挡风玻璃上，则该可见光指的是由车外穿透透明挡风玻璃进入车内的任何可见光，如白天开车时环境中的自然光。该可见光消减层6主要是用以能消减穿透至观察者5 —侧的可见光，因此，该可见光消减层6可设计为一光致色变色膜(photochromatic film)，即该光致变色膜可为紫外光(UV)感应变色膜或为可见光感应变色膜；或为一提高投影幕3对可见光的散射程度或反射程度的膜层；或设计为一可吸收部分或全部可见光的膜层；由于该可见光消减层6能有效消减穿透透明的萤幕基材到达观察者一侧的可见光，因此，该投影幕3可在自然光的环境下以接近透明的效果呈现高分辨度的投影画面，以使观察者5所观察的影像画面具有较高的对比度，从而提升激光投影系统1的使用效率和应用范围。其中，该可见光消减层6可利用一商用光致色变色膜构成，该商用光致色变色膜为一种光致色变色膜，该光致色变色膜在一波长的光的照射下颜色变深，没有光照射则变回原色。例如，该光致色变色膜可以在紫外光(UV光)的照射下颜色变深，无紫外光照射则变回原色，即该光致色变色膜为紫外光感应变色膜；该光致色变色膜也可以在可见光的照射下颜色变深，无可见光照射则变回原色，即该光致色变色膜为可见光感应变色膜，这样， 该光致色变色膜可弥补强光下投影幕3上影像显示的对比度的不足，还可以提高投影幕3 上影像显像的亮度。另外，本发明进一步可包括一紫外光光源(图2未示)，以使前述的紫外光感应变色膜因收到紫外光光源的照射来控制其变色程度，而该紫外光光源可位于该激光投影系统上，也可以位于激光投影系统的外加模组上，也就是利用一紫外光光源，使其发出的紫外光能照射到该紫外光感应变色膜上，从而主动控制该紫外光感应变色膜的变色程度。进一步，本发明中的激光投影系统包括一光源侦测器(图2未示)，该光源侦测器用于探测来自于该投影幕3的发光层30相对于观察者一侧的另一侧的背景光强度，该紫外光光源可根据背景光强度来控制自身发出的紫外光的强度，进而控制紫外光感应变色膜的变色程度，其中的光源侦测器可设置于激光投影系统上，或设置于激光投影系统的外加模组上。图2中，可见光消减层6可为一商用深色膜，该商用深色膜为一种带有深色、黑色、 深灰色等可在强光下增加对比效果的薄膜，该薄膜材料可为热固性树脂或是热塑性树脂， 如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰氨树脂、PVA, PP、PET、PMMA、PVC, PE等树脂。该可见光消减层6还可以先制作一自制的光致变色层，再将其涂布于投影幕3的发光层30上而构成，即作为可见光消减层6的光致色变色膜由涂布于投影幕3的发光层 30上的一光致变色层涂料(photochromatic pigment)构成，先将光致变色粉料制备成光致变色涂料(ink)，然后将其涂布于投影幕3的发光层30上并形成一光致变色涂料薄膜， 其中该光致变色涂料的组成包含光致变色粉体(photochromatic pigment)、化学助剂、溶剂(solvent)及树脂(resin)，其中，光致变色粉体为商品料，其制备成的涂料的尺寸(pore size)在100nm-500nm之间，或小于IOOnm ；溶剂为一般化学溶剂，沸点在90°C _230°C之间，类别为醇类酮类、醛类、醚类、醋酸酯类、醇醚类，也可以为水；树脂为热固性树脂或是热塑性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰氨树脂、PVA, PVP, PVC、醇酸树脂、PS、polyester, polyurethane、thermoplastic polyurethane或压克力等。形成投影幕3的薄膜的基材 (substrate)可以为热固性树脂或是热塑性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰氨树脂、 PVA, PP、PET、PMMA、PVC、PE等。以下所述的是本发明中的可见光消减层6的一个实施例的组成及其制备过程先制作一光致变色层涂料，再将其涂布于投影幕3的发光层30上， 其中，光致变色层涂料的组成包括质量百分浓度为5% -50%的光致变色粉体、质量百分浓度为0. 05% -10%的化学助剂、质量百分浓度为30% -80%的树脂、质量百分浓度为 10% -14. 95%的溶剂，将该光致变色层涂料搅拌均勻后涂布于投影幕3的发光层上，再进行烘干作业以将溶剂完全去除，而形成一光致色变色膜，即本发明中的可见光消减层6;通过该光致色变色膜与投影幕3的结合，在UV光或可见光环境下，可增加投影幕3的对比度效果。
再通过以下各应用实施例，进一步说明本发明的应用方法及其所能达到的技术效果实施例1 图2为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例、即实施例1的示意图。本实施例中，可见光消减层6设置于萤幕基材(透明玻璃)4与投影幕3 (或发光层30)之间，可使观察者5所观察的影像画面具有较高的对比度。实施例2 图3为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
2)的示意图。本实施例中，可见光消减层6设置于萤幕基材4上相对于投影幕3或发光层 30这些显示影像一侧的另外一侧，即该可见光消减层6与投影幕3分别位于萤幕基材(透明玻璃)4的两侧，从而使观察者5所观察的影像画面具有较高的对比度。实施例3 图4为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
3)的示意图。本实施例中，可见光消减层6设置于萤幕基材(透明玻璃)4与投影幕3或发光层30之间，而且投影幕3或发光层30上进一步设有至少二个不同的特定区域，每个所述特定区域用于显示一种颜色的影像画面，例如，如投影幕3或发光层30包括上显示层30b 和下显示层30c这两个不同的特定区域，这样，该投影幕3或发光层30就可以显示二种不同颜色的影像画面，本实施例可以用网印套版方式将投影幕3或发光层30制备成上显示层 30b和下显示层30c，使上显示层30b为绿色显示层或蓝色显示层来显示影像画面，而使下显示层30c为红色显示层，用于显示警示画面，如超速警示画面、来电显示画面、车门未关警示画面等警示画面中的一种或两种以上的组合。但为方便制作，以上所述的至少二个不同的特定区域，如上显示层30b、下显示层30c，所显示的影像画面可均由同一波长的激光所激发。实施例4:图5为应用本发明的激光投影系统中的投影幕的使用状态的一个实施例(实施例
4)的示意图。本实施例中，可见光消减层6设置于萤幕基材4上相对于投影幕3或发光层 30—侧的另一侧，即该可见光消减层6与投影幕3分别位于萤幕基材(透明玻璃)4的外、内两侧，而且投影幕3或发光层30上进一步设定至少二个不同的特定区域，如上显示层30b、 下显示层30c，用于显示二种不同颜色的影像画面，如本实施例以网印套版方式将该投影幕 3或发光层30制备成上显示层和下显示层，使上显示层为绿色显示层或蓝色显示层，以作为影像显示，而使下显示层30c为红色显示层，作为警示影像显示，如超速警示、来电显示、 车门未关警示等。为方便制作，上述至少二个不同的特定区域，如上显示层30b、下显示层 30c,的影像画面可均由同一波长的激光所激发。图6为应用本发明的激光投影系统中的投影幕(发光层)与观察者之间另设一聚光层(微棱镜阵列)的使用状态的示意图。图7为应用本发明的激光投影系统中的投影幕 (发光层)与观察者之间另设一聚光层(微透镜阵列)的使用状态的示意图。参照图6、7， 为改变该投影幕3的发光层30的光发散角，以使投影幕3 (发光层30)的发光能量能较集中于观察者5 —侧，以达到提高亮度的效果，本发明进一步可在投影幕3 (发光层30)上并介于投影幕3 (发光层30)与观察者5之间设置一聚光层7，该聚光层7的结构不做限制，可为图6所示的一微棱镜阵列7a，或为图7所示的一微透镜阵列7b，还可以为二者的组合，这样，未设置聚光层的光发散角如图6、7中二点线A之间所示角度，在设置该聚光层7之后， 聚光层7能有效地集中而缩小光发散角，此时，光发散角如图6、7中二点线B之间所示角度，这样就达到了提高亮度的效果。 以上所示仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅是说明性的，而非限制性的。 在本领域具通常智识者理解，在本发明专利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种激光投影系统中的投影幕，该激光投影系统利用一激光投影器根据单一画面或动态画面的影像讯号产生激光，将所述激光投射至一相配合的透明状投影幕上以产生影像画面供观察者观察，其中，该投影幕包含至少一发光层，所述发光层上设至少一种发光物质，所述发光物质供一波长范围的激发光激发以产生另一波长范围的被激发光；其特征在于该投影幕贴覆在一透明的萤幕基材的一侧上使用，该投影幕在相对于观察者一侧的另一侧设置一可见光消减层，所述可见光消减层用于消减穿透至观察者一侧的可见光，以使观察者所观察的影像画面具有较高的对比度。
2.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述可见光消减层为一光致色变色膜，该光致色变色膜在一波长的光的照射下颜色变深，没有光照射则变回原色。
3.如权利要求2所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述光致变色膜为紫外光感应变色膜，所述紫外光感应变色膜在紫外光的照射下颜色变深，无紫外光照射则变回原色。
4.如权利要求3所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述紫外光感应变色膜为利用一紫外光光源的照射来控制其变色程度的紫外光感应变色膜，其中，该紫外光光源位于所述激光投影系统上，或位于所述激光投影系统的外加模组上。
5.如权利要求4所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述激光投影系统进一步包括一光源探测器，所述光源侦测器用于探测来自于所述投影幕的发光层相对于观察者一侧的另一侧的背景光强度；所述紫外光光源根据所述背景光强度来控制自身所发出的紫外光的强度。
6.如权利要求2所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述光致变色膜为可见光感应变色膜，所述可见光感应变色膜在可见光的照射下颜色变深，无可见光照射则变回原色。
7.如权利要求2所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述光致色变色膜由涂布于所述投影幕的发光层上的一光致变色层涂料构成；其中，该光致变色层涂料的组成包括质量百分浓度为5% -50%的光致变色粉体、质量百分浓度为0. 05% -10%的化学助剂、质量百分浓度为30% -80%的树脂及质量百分浓度为10% -14. 95%的溶剂；所述光致变色层涂料经搅拌均勻，涂布于投影幕的发光层上，所述光致变色层涂料经过烘干作业以将溶剂完全去除，形成所述光致色变色膜。
8.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述可见光消减层为一提高所述投影幕对可见光的散射程度或反射程度的膜层，所述可见光消减层在对照射到自身上面的可见光产生散射或反射效果，以消减穿透至观察者一侧的可见光。
9.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述可见光消减层为一可吸收部分或全部可见光的膜层，所述可见光消减层可对照射到自身上面的可见光产生吸收效果，以消减穿透至观察者一侧的可见光。
10.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述可见光消减层位于所述投影幕与萤幕基材之间。
11.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述可见光消减层位于所述萤幕基材上相对于显示影像的一侧的另一侧，使所述可见光消减层与所述投影幕分别位于所述萤幕基材的两侧。
12.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述投影幕上进一步设有至少二个不同的特定区域，每个所述特定区域用于显示一种颜色的影像画面。
13.如权利要求12所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述投影幕上设有上显示层和下显示层这两个不同的特定区域，其中，所述上显示层为绿色显示层或蓝色显示层，用于显示影像画面，所述下显示层为红色显示层，用于显示警示画面。
14.如权利要求13所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，作为下显示层的红色显示层用于显示下列警示画面中的一种或两种以上的组合超速警示画面、来电显示画面、车门未关警示画面。
15.如权利要求12所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述至少二个不同的特定区域所显示的影像画面均由同一波长的激光所激发。
16.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述投影幕的发光层进一步可与功能层配合以组成一个投影幕，其中，所述功能层为被激发光吸收层、激发光吸收层、被激发光与散射光吸收层、散射层、激发光反射层、被激发光部分反射层、被激发光与被散射光部分反射层、聚光层、部分遮光层中的一种或两种以上的组合。
17.如权利要求1所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，在所述投影幕上并介于投影幕与观察者之间设置一聚光层，所述聚光层用于缩小该投影幕的发光层的光发散角，以使投影幕的发光能量集中于观察者一侧，以提高亮度。
18.如权利要求17所述的激光投影系统中的投影幕，其特征在于，所述聚光层为微棱镜阵列，和/或，微透镜阵列。
全文摘要
一种激光投影系统中的投影幕，该激光投影系统利用一激光投影器根据单一或动态画面的影像讯号来产生激光，并将其投射至一相配合的透明状投影幕上以产生影像画面供观察者观察，投影幕包含至少一发光层，其上设有至少一种发光物质，受一波长范围的激发光激发产生另一波长范围的被激发光；在投影幕上相对于观察者一侧的另一侧设置一可见光消减层，用于消减穿透至观察者一侧的可见光，使观察者所观察的影像画面具有较高的对比度，从而提升激光投影系统的使用效率和应用范围。
文档编号G03B21/60GK102486601SQ20101056799
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者张哲维, 陈世浚, 陈致晓 申请人:宏瞻科技股份有限公司