CN110647004A - 投影屏、车窗以及车辆的投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种显示屏，包括顺序叠置的第一玻璃基板、散射层和第二玻璃基板，在该第一玻璃基板与该散射层之间设有部分反射层，该部分反射层用于使得：入射至该部分反射层的光的一部分透射通过该部分反射层，并且入射至该部分反射层的光的另一部分被该部分反射层反射。本发明还提供了一种车窗和一种车辆的投影系统。本发明能够提高用户观察到的投影图像的质量。

Description

投影屏、车窗以及车辆的投影系统
技术领域
本发明总体涉及投影屏，特别涉及包括有部分反射层的投影屏，以及包括该投影屏的车窗和包括该车窗的车辆的投影系统。
背景技术
已知有利用包括散射层的投影屏来实现投影的方法。如图1所示，该投影屏包括顺序叠置的第一玻璃基板11、散射层12和第二玻璃基板13。当利用投影设备14从第一玻璃基板11一侧向该投影屏投射图像时，透射通过第一玻璃基板11的光会在散射层12处发生散射，如图1中箭头所示，散射光将沿着许多不同的方向前进，一部分会朝向第一玻璃基板11前进，一部分会朝向第二玻璃基板13前进。此时，无论用户位于第一玻璃基板11一侧还是第二玻璃基板13一侧，总会有一部分光最终从第一或第二玻璃基板出射并进入用户的眼睛，这些最终进入用户眼睛的光便会使用户在观感上“看见”了该投影设备14所投射的图像。
然而，由于光在离开该投影设备14后会因吸收、反射、折射和散射等原因而导致各种损耗，因此无论用户从该投影屏的哪一侧进行观察，用户的眼睛所最终接收到的光强总是很有限的，这会导致他实际观察到的投影图像的质量差强人意。
发明内容
本发明旨在提供一种投影屏，并利用其中的部分反射层的设计来改善投影屏的投影质量，使用户观察到的投影图像的强度和清晰度都得到显著提升。
本发明对被投影的“图像”不做限制，例如其既可以为静态画面，也可以为视频。
本发明的一个实施方案是一种投影屏，包括顺序叠置的第一玻璃基板、散射层和第二玻璃基板，在该第一玻璃基板与该散射层之间设有部分反射层，该部分反射层用于使得：入射至该部分反射层的光的一部分透射通过该部分反射层，并且入射至该部分反射层的光的另一部分被该部分反射层反射。
当利用投影设备从第一玻璃基板一侧向该投影屏投射图像时，透射通过第一玻璃基板以及该部分反射层的光会在散射层处发生散射，散射光将沿着许多不同的方向前进，一部分会朝向第一玻璃基板前进，一部分会朝向第二玻璃基板前进。朝向第一玻璃基板前进的光，由于其前进方向与投影设备的投影方向相反，因此属于后向散射；朝向第二玻璃基板前进的光，由于其前进方向与投影设备的投影方向相同，因此属于前向散射。由于部分反射层的存在，一部分后向散射光在遇到部分反射层时会被部分反射层反射，从而重新朝向第二玻璃基板前进。对于位于第二玻璃基板一侧的用户而言，他们的眼睛将能够接收到与没有部分反射层时相比更多的光，由此提高了他们所观察到的投影图像的对比度以及整体图像质量。当然，对于位于第一玻璃基板一侧的用户而言，他们也还是能够观察到具备基本质量的投影图像的，因为并非所有的光最终都从第二玻璃基板出射了，总有一部分光还是会在各种反射和散射等现象的作用下最终从第一玻璃基板出射，这部分光由此便能够将投影图像对第一玻璃基板一侧的用户成像。
当利用投影设备从第二玻璃基板一侧向该投影屏投射图像时，透射通过第二玻璃基板的投射光会在散射层处发生散射，散射光将沿着许多不同的方向前进，一部分会朝向第一玻璃基板前进，一部分会朝向第二玻璃基板前进。朝向第一玻璃基板前进的光，由于其前进方向与投影设备的投影方向相同，因此属于前向散射；朝向第二玻璃基板前进的光，由于其前进方向与投影设备的投影方向相反，因此属于后向散射。由于部分反射层的存在，一部分前向散射光在遇到部分反射层时会被部分反射层反射，从而重新朝向第二玻璃基板前进。对于位于第二玻璃基板一侧的用户而言，他们的眼睛将能够接收到与没有部分反射层时相比更多的光，由此提高了他们所观察到的投影图像的对比度以及整体图像质量。当然，对于位于第一玻璃基板一侧的用户而言，他们也还是能够观察到具备基本质量的投影图像的，因为并非所有的光最终都从第二玻璃基板出射了，总有一部分光还是会在各种反射和散射等现象的作用下最终从第一玻璃基板出射，这部分光由此便能够将投影图像对第一玻璃基板一侧的用户成像。
进一步地，该投影屏的雾度(Haze)在10％以下，较佳地在2％以下。由此，该投影屏除了具备投影成像的性质之外，还具有相当高的透明度，这在利用该投影屏形成车窗的情况下是尤其有利的，因为该投影屏的高透明度将有助于保证所形成的车窗具备符合甚至优于安全标准的透明度。
进一步地，该第二玻璃基板的远离该散射层的一侧设有减反射层。公知地，减反射意指降低光反射率、提高光透过率。本发明对减反射层的具体结构不做限制，任何能够实现该效果的层结构均可被用作本发明中的减反射层。
当投影设备位于第一玻璃基板一侧、用户位于第二玻璃基板一侧时，该减反射层能够减少原本会在第二玻璃基板与空气的界面处被反射从而重新沿着朝向第一玻璃基板的方向前进的光，从而使得更多的光能够最终从该减反射层出射并进入用户的眼睛，从而改善用户观察到的投影质量。
当投影设备和用户都位于第二玻璃基板一侧时，该减反射层能够减少原本会在第二玻璃基板与空气的界面处被反射从而重新沿着朝向第一玻璃基板的方向前进的光，从而使得更多的光能够最终从该减反射层出射并进入用户的眼睛，从而改善用户观察到的投影质量。
进一步地，该部分反射层为低辐射层。由于低辐射层通常包括至少一层金属层，而金属层是具备一定程度的反射性质的，因此可以直接采用已知的低辐射层来构成本发明中的部分反射层。
进一步地，该部分反射层用于使得：入射至该部分反射层的光的20％-60％被该部分反射层反射，其余部分则基本上或大部分地透射通过该部分反射层。
进一步地，该部分反射层包括金属层。由于金属层具备一定程度的反射性质，所以可以利用金属层来实现该部分反射层的部分透射、部分反射的性质。
进一步地，该散射层的材质为掺杂有纳米粒子的树脂。本发明对树脂的具体种类不做限制，其可以为例如PVB(聚乙烯醇缩丁醛)。纳米粒子则可以使得入射的光产生米氏散射效应(Mie Scattering Effect)，从而确保良好的散射效果。
进一步地，该散射层具有以下三种性质中的至少一种：该散射层是着色的、该散射层的截面形状为楔形以及该散射层包括隔音层；
其中该楔形满足：当在该投影屏的一侧利用投影设备朝向该投影屏投射图像并从该侧观察被投影的图像时，该楔形能够减轻或消除观察到的图像的重影。
当该散射层是着色的时，可以使得整个投影屏呈现出一定的美学上认为较佳的颜色。
当该散射层具有上述的楔形截面时，由于其具有减轻或消除图像重影的作用，这便使得本发明的投影屏较佳地可以被用作HUD(Head Up Display，平视显示)屏。
当该散射层包括隔音层时，其将具有良好的声音隔离效果。
本发明还提供了一种车窗，该车窗可以包括上述的各种投影屏。该车窗可以局部或全部地由该投影屏构成，也可以包括除了该投影屏的各层结构之外的其它层结构或其它组件。该车窗可以为车辆的前风挡、前门玻、天窗、后风挡或后门玻等等。
本发明还提供了一种车辆的投影系统，该投影系统包括上述的车窗，以及设于该车辆内部的用于向该投影屏投射图像的投影设备。
当主要利用该散射层对光的前向散射来成像时，将该投影屏以该第一玻璃基板比该第二玻璃基板更接近该车辆的内部的朝向进行安装。此时该投影屏的主要目的是向车辆外的用户展示投影图像，例如广告信息或提示信息等等。当然，如上所述，此时车辆内的用户也仍然是能够观察到具备基本质量的投影图像的。
当主要利用该散射层对光的后向散射来成像时，将该投影屏以该第二玻璃基板比该第一玻璃基板更接近该车辆的内部的朝向进行安装。此时该投影屏的主要目的是向车辆内的用户展示投影图像，例如广告信息或提示信息等等。当然，如上所述，此时车辆外的用户也仍然是能够观察到具备基本质量的投影图像的。
附图说明
附图用以辅助对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于说明本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为一种已知的投影屏的截面视图。
图2为本发明的实施例1的投影屏的截面视图，其中投影设备位于第一玻璃基板一侧。
图3为本发明的实施例1的投影屏的截面视图，其中投影设备位于第二玻璃基板一侧。
图4为本发明的实施例2的投影屏的截面视图。
图5为本发明的实施例4中的截面形状为楔形的散射层的截面视图。
图6为本发明的实施例4中的包括隔音层的散射层的截面视图。
图7为本发明的实施例4中的截面形状为楔形的且包括隔音层的散射层的截面视图。
应理解，附图并非是按照比例绘制的。
具体实施方式
实施例1
图2和图3所示为实施例1的投影屏2，该投影屏2包括顺序叠置的第一玻璃基板21、部分反射层22、散射层23和第二玻璃基板24；并且，该投影屏的整体雾度在10％以下，较佳地在2％以下。
部分反射层22的有效结构为至少一层金属层，该至少一层金属层能够提供一定程度的光反射性质，其中一个可选的较佳设置为：对于入射至部分反射层22的光，其中大约20％-60％的光会被部分反射层22反射，而其余的光则基本上或大部分地透射通过了该部分反射层22。
在本实施例中，采用掺杂有纳米粒子231的PVB来形成散射层23。如图2和图3中箭头所示，入射至散射层23的光会在纳米粒子231处发生米氏散射，散射光将沿着许多不同的方向前进，一部分会朝向第一玻璃基板21前进，一部分会朝向第二玻璃基板24前进。
参考图2所示，当利用投影设备3从第一玻璃基板21一侧向该投影屏投射图像时，透射通过第一玻璃基板21以及部分反射层22的光会在散射层23处发生散射，散射光中既包括朝向第一玻璃基板21前进的后向散射光，也包括朝向第二玻璃基板24前进的前向散射光。由于部分反射层22的存在，一部分后向散射光在遇到部分反射层22时会被部分反射层反射，从而重新朝向第二玻璃基板24前进。对于位于第二玻璃基板24一侧的用户41而言，他们的眼睛将能够接收到与没有部分反射层22时相比更多的光，由此提高了他们所观察到的投影图像的对比度以及整体图像质量。
当然，对于位于第一玻璃基板21一侧的用户42而言，他们也还是能够观察到具备基本质量的投影图像的，因为并非所有的光最终都从第二玻璃基板24出射了，总有一部分光还是会在各种反射和散射等现象的作用下最终从第一玻璃基板21出射，这部分光由此便能够将投影图像对第一玻璃基板21一侧的用户42成像。
参考图3所示，当利用投影设备3’从第二玻璃基板24一侧向该投影屏投射图像时，透射通过第二玻璃基板24的光会在散射层23处发生散射，散射光中既包括朝向第一玻璃基板21前进的前向散射光，也包括朝向第二玻璃基板24前进的后向散射光。由于部分反射层22的存在，一部分前向散射光在遇到部分反射层22时会被部分反射层反射，从而重新朝向第二玻璃基板24前进。对于位于第二玻璃基板24一侧的用户41而言，他们的眼睛将能够接收到与没有部分反射层22时相比更多的光，由此提高了他们所观察到的投影图像的对比度以及整体图像质量。
当然，对于位于第一玻璃基板21一侧的用户42而言，他们也还是能够观察到具备基本质量的投影图像的，因为并非所有的光最终都从第二玻璃基板24出射了，总有一部分光还是会在各种反射和散射等现象的作用下最终从第一玻璃基板21出射，这部分光由此便能够将投影图像对第一玻璃基板21一侧的用户42成像。
本实施例的投影屏不仅可以被用作独立使用的、专用于投影的投影屏，还可以具备其它的功能，例如，可以基于该投影屏形成车辆内部的用于对驾驶员、副驾驶和/或后排乘客的座位空间进行分隔的隔板玻璃。该隔板玻璃可以整体地或局部地由该投影屏构成，或者该隔板玻璃还可以在该投影屏的基础上包括其它的层结构或组件。
实施例2
图4所示为实施例2的投影屏，该投影屏与实施例1的不同之处仅在于该投影屏还包括设于第二玻璃基板24的远离散射层23一侧的减反射层25。实施例2中与实施例1相同的组件均沿用了与实施例1相同的附图标记。
无论是利用投影设备3从第一玻璃基板21一侧进行投影，还是利用投影设备3’从第二玻璃基板24一侧进行投影，减反射层25总能够减少原本会在第二玻璃基板24与空气的界面处被反射从而重新沿着朝向第一玻璃基板21的方向前进的光，从而使得更多的光能够最终从减反射层25出射并进入位于第二玻璃基板24一侧的用户41的眼睛，从而改善用户41观察到的投影质量。
实施例3
实施例3在实施例1或2的基础上提供了又一种投影屏，其与实施例1或2的区别仅在于：实施例3直接采用市售可得的低辐射层来作为部分反射层22。
实施例4
实施例4在实施例1-3中的任意一种投影屏的基础上提供了又一种投影屏，其与实施例1-3中的任意一种的区别仅在于，实施例4中的散射层23除了“使入射光发生散射”这一基本性质之外，还具备以下性质中的至少一种：散射层23为着色的，截面形状为楔形的，以及包括隔音层232。
图5所示为具有楔形截面的散射层23。该楔形满足：当投影设备和用户位于投影屏的同侧时，散射层23的楔形截面形状能够减轻或消除用户观察到的投影图像的重影。具体来说，该楔形截面形状能够减轻或消除因各玻璃基板(甚至其它层结构)所产生的虚像之间的错位而导致的重影。因此具备楔形散射层的投影屏特别适用于实现车辆的HUD功能。
图6所示为包括额外的隔音层232的散射层23，其中隔音层232用于提供良好的声音隔离性能。
图7所示为既具备楔形的截面形状，又包括额外的隔音层232的散射层23。
实施例5
实施例5提供了一种车窗，该车窗可以基于实施例1-4中的任意一种投影屏形成，例如，该车窗的窗体可以完全由上述的投影屏构成，或者该车窗的局部可以由上述的投影屏构成，或者该车窗可以在包括上述投影屏的基础上还包括其他的层结构或组件。
本实施例中的车窗可以为前风挡、前门玻、天窗、后风挡或后门玻等等。
实施例6
参考图2和图4所示，在本实施例中将实施例5的车窗用于形成车辆的投影系统。该投影系统除了包括该车窗之外，还包括投影设备3，其中投影设备3安装于车内。该车窗的安装方向为：第一玻璃基板21比第二玻璃基板24更接近该车辆的内部。相应地，用户41将位于车外，而用户42则位于车内。
根据在实施例1和2中已经阐明的原理，由于部分反射层22能够将更多的后向散射光重新反射向朝向车外的方向，进一步地在提供有减反射层25的情况下，减反射层25还能够进一步地提高最终从减反射层25一侧出射的光量，因此对于车外的用户41而言，他将能够在该车窗上观察到高质量的投影图像。另外，对于车内的用户42而言，由于最终总会有一部分光还是从第一玻璃基板21一侧出射了，他也将能够在该车窗上观察到具备基本质量的投影图像。
本发明对投影图像的内容不做限制，其可以为广告信息或各种与车辆有关的提示信息等等。
实施例7
参考图3和图4所示，实施例7提供了又一种车辆的投影系统，本实施例与实施例6的区别仅在于：车窗的安装方向为使得第二玻璃基板24比第一玻璃基板21更接近该车辆的内部；另外，实施例6中的投影设备3被本实施例中的投影设备3’替代，其中该投影设备3’是设于车内的。此时，相应地，用户41位于车内，而用户42则位于车外。
根据在实施例1和2中已经阐明的原理，由于部分反射层22能够将更多的前向散射光重新反射向朝向车内的方向，进一步地在提供有减反射层25的情况下，减反射层25还能够进一步地提高最终从减反射层25一侧出射的光量，因此对于车内的用户41而言，他将能够在该车窗上观察到高质量的投影图像。另外，对于车外的用户42而言，由于最终总会有一部分光还是从第一玻璃基板21一侧出射了，他也将能够在该车窗上观察到具备基本质量的投影图像。
本领域技术人员可以理解，可以对上述实施方案进行改变而不偏离其发明构思。因此，应理解的是，本发明不限于公开的特定实施方案，而是覆盖所附权利要求确定的本发明精神和范围内的修改。

Claims (13)

1.一种投影屏，包括顺序叠置的第一玻璃基板、散射层和第二玻璃基板，其特征在于，在该第一玻璃基板与该散射层之间设有部分反射层，该部分反射层用于使得：入射至该部分反射层的光的一部分透射通过该部分反射层，并且入射至该部分反射层的光的另一部分被该部分反射层反射。
2.如权利要求1所述的投影屏，其中该投影屏的雾度在10％以下，较佳地在2％以下。
3.如权利要求1或2所述的投影屏，其中该第二玻璃基板的远离该散射层的一侧设有减反射层。
4.如权利要求1所述的投影屏，其中该部分反射层为低辐射层。
5.如权利要求1所述的投影屏，其中该部分反射层用于使得：入射至该部分反射层的光的20％-60％被该部分反射层反射。
6.如权利要求1所述的投影屏，其中该部分反射层包括金属层。
7.如权利要求1所述的投影屏，其中该散射层的材质为掺杂有纳米粒子的树脂。
8.如权利要求1所述的投影屏，其中该散射层具有以下三种性质中的至少一种：该散射层是着色的、该散射层的截面形状为楔形以及该散射层包括隔音层；
其中该楔形满足：当从该投影屏的一侧向该投影屏投射图像并从该侧观察被投影的图像时，该楔形能够减轻或消除观察到的图像的重影。
9.一种车窗，其特征在于，其包括如权利要求1-8中任一项所述的投影屏。
10.如权利要求9所述的车窗，其中该车窗为前风挡、前门玻、天窗、后风挡或后门玻。
11.一种车辆的投影系统，其特征在于，该投影系统包括：
如权利要求9所述的车窗；和
设于该车辆内部的投影设备，用于向该投影屏投射图像。
12.如权利要求11所述的投影系统，其中该第一玻璃基板比该第二玻璃基板更接近该车辆的内部。
13.如权利要求11所述的投影系统，其中该第二玻璃基板比该第一玻璃基板更接近该车辆的内部。
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