CN116266031A - 投影膜及其制备方法、投影显示组件 - Google Patents

投影膜及其制备方法、投影显示组件 Download PDF

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CN116266031A
CN116266031A CN202111584807.0A CN202111584807A CN116266031A CN 116266031 A CN116266031 A CN 116266031A CN 202111584807 A CN202111584807 A CN 202111584807A CN 116266031 A CN116266031 A CN 116266031A
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吴尚亮
谢前森
柴诚哲
陈俊逸
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Ningbo Sunny Automotive Optech Co Ltd
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
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Abstract

本申请公开了一种投影膜及其制备方法、投影显示组件。该投影膜包括：基板；微透镜层，形成于所述基板的板面；反射层，覆盖于所述微透镜层背向所述基板的一侧；其中，所述反射层的透射率大于零；以及透明层，覆盖于所述反射层背向所述微透镜层的一侧；其中，所述透明层的折射率和所述微透镜层的折射率的相对关系满足预设条件，以使穿过所述反射层的透射光束在所述透明层和所述微透镜层中的传播方向相同。该投影显示组件包括投影显示面板和投影膜。本申请在反射图像生成单元射出的投影光的同时、透射来自外部场景的外界光，从而用户不仅可以在投影膜看到投影图像，而且还可以透过投影膜看到外界场景，实现投影图像和外界场景的结合，提高用户体验。

Description

投影膜及其制备方法、投影显示组件
技术领域
本申请涉及车辆配件技术领域，尤其涉及投影膜及其制备方法、投影显示组件。
背景技术
为了能够实现高增益的投影画面，扩散膜与投影仪的搭配组合被应用到许多领域，例如车载领域的侧窗显示、后窗显示等人机交互方面通常都会采用扩散膜和投影仪。但是，相关技术中扩散膜只能实现反射而无法实现透射。从而，用户通过扩散膜只能看到投影仪投影的图像，而无法透过扩散膜看到外部场景，无法将投影图像与外部场景相结合，进而影响用户体验。
申请内容
本申请实施例提出一种投影膜及其制备方法、投影显示组件，以在反射投影光的同时、透射来自外部场景的外界光，实现投影图像和外界场景的结合，提高用户体验。
根据本申请第一方面实施例的投影膜，包括：基板；微透镜层，形成于所述基板的板面；反射层，覆盖于所述微透镜层背向所述基板的一侧；其中，所述反射层的透射率大于零；以及透明层，覆盖于所述反射层背向所述微透镜层的一侧；其中，所述透明层的折射率和所述微透镜层的折射率的相对关系满足预设条件，以使穿过所述反射层的透射光束在所述透明层和所述微透镜层中的传播方向相同。
根据本申请的一个实施例，所述预设条件为：所述透明层的折射率与所述微透镜层的折射率的差值的绝对值不大于预定阈值。
根据本申请的一个实施例，所述预定阈值为0.15。
根据本申请的一个实施例，所述反射层包括涂覆于所述微透镜层的介质膜，所述介质膜的折射率与所述微透镜层的折射率的差值不小于0.4。
根据本申请的一个实施例，所述反射层包括镀设于所述微透镜层的金属薄膜。
根据本申请的一个实施例，所述反射层的反射率为10％～20％。
根据本申请的一个实施例，所述微透镜层包括多个第一微透镜，所述第一微透镜的曲面在垂直于所述基板方向的线型关于所述第一微透镜的中心轴不对称。
根据本申请的一个实施例，所述第一微透镜的曲面为非球面。
根据本申请的一个实施例，所述透明层背向所述反射层的一侧为平行于所述基板的板面的平面。
根据本申请的一个实施例，所述透明层背向所述反射层的一侧形成有多个微凸起，所述微凸起的宽度不大于400nm。
根据本申请的一个实施例，所述透明层背向所述反射层的一侧均布有多个第二微透镜，所述第二微透镜的曲率半径不小于2mm。
根据本申请的一个实施例，所述微透镜层包括多个第一微透镜，多个所述第一微透镜呈阵列分布；和/或，多个所述第二微透镜呈阵列分布。
根据本申请第二方面实施例的投影显示组件，包括：投影显示面板；以及第一方面实施例中任一种投影膜，所述投影膜的基板贴覆于所述投影显示面板。
根据本申请第三方面实施例的投影膜的制备方法，包括以下步骤：在基板的板面设置多个第一微透镜，以形成微透镜层；在所述微透镜层背向所述基板的一侧覆设反射材料，以形成反射层；其中，所述反射层的透射率大于零；在所述反射层背向所述微透镜层的一侧覆设透明材料，以形成透明层；其中，所述透明层的折射率和所述微透镜层的折射率的相对关系满足预设条件，以使穿过所述反射层的透射光束在所述透明层和所述微透镜层中的传播方向相同。
本申请实施例提供的投影膜及其制备方法、投影显示组件，通过采用透射率大于零的反射层，并在反射层的两侧分别覆盖折射率的相对关系满足预设条件的微透镜层和透明层，就可在反射图像生成单元射出的投影光的同时、透射来自外部场景的外界光，从而用户不仅可以在投影膜看到投影图像，而且还可以透过投影膜看到外界场景，进而实现投影图像和外界场景的结合，提高用户体验。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。在附图中：
图1是根据本申请的投影膜的纵向剖视示意图之一；
图2是根据本申请的投影膜的局部纵向剖视示意图；
图3是根据本申请的投影膜和投影仪的位置关系示意图；
图4是根据本申请的投影膜的工作原理示意图；
图5是根据本申请的投影膜的纵向剖视示意图之二；
图6是根据本申请的投影膜的纵向剖视示意图之三；
图7是根据本申请的投影膜进行投影模拟实验时反射方向的光场图；
图8是根据本申请的投影膜进行投影模拟实验时透射方向的光场图；
图9是根据本申请的投影膜的制备方法的流程图。
附图标记：
100、投影膜；110、基板；120、微透镜层；121、第一微透镜；
130、反射层；131、上升曲线段；132、下降曲线段；
140、透明层；141、微凸起；142、第二微透镜；200、投影仪。
具体实施方式
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本申请实施例提供了一种投影膜100，该投影膜100包括基板110、微透镜层120、反射层130和透明层140。其中，微透镜层120形成于基板110的板面，反射层130覆盖于微透镜层120背向基板110的一侧，透明层140覆盖于反射层130背向微透镜层120的一侧，也就是说，以图1所示的方位为基准，透明层140、反射层130、微透镜层120和基板110由上至下依次设置。其中，反射层130的透射率大于零；透明层140的折射率和微透镜层120的折射率的相对关系满足预设条件，以使穿过反射层130的透射光束在透明层140和微透镜层120中的传播方向相同。
以投影膜100应用于车窗为例，投影膜100的基板110贴覆于车窗的玻璃面板，图像生成单元(picture generation units，简称PGU)例如投影仪200安装于透明层140背向反射层130的一侧。下面对本申请实施例中的投影膜100的工作原理进行说明：
如图3和图4所示，由于投影仪200安装于透明层140背向反射层130的一侧，因此投影仪200射出的入射光直接穿过透明层140照射至反射层130。而反射层130的透射率大于零，也就是说，照射至反射层130的一部分入射光被反射回去形成投影图像，而另外一部分入射光则穿过反射层130进入微透镜层120。由于透明层140的折射率与微透镜层120的折射率满足预设条件，因此穿过反射层130的透射光沿着入射光的方向从基板110射出。基于光路的可逆性，照射至基板110的外界光则会保持光路方向不变依次穿过微透镜层120、反射层130和透明层140。由此，用户在投影膜100看到由反射层130反射的投影图像的同时，也可透过投影膜100看到外界场景。
由上可知，本申请实施例通过采用透射率大于零的反射层130，并在反射层130的两侧分别覆盖折射率的相对关系满足预设条件的微透镜层120和透明层140，就可在反射图像生成单元射出的投影光的同时、透射来自外部场景的外界光，从而用户不仅可以在投影膜100看到投影图像，而且还可以透过投影膜100看到外界场景，进而实现投影图像和外界场景的结合，提高用户体验。
为了保证穿过反射层130的透射光束在透明层140和微透镜层120中的传播方向相同，上文提及的预设条件可为透明层140的折射率与微透镜层120的折射率的差值的绝对值不大于预定阈值。例如，预定阈值为0.15，透明层140的折射率与微透镜层120的折射率的差值在±0.15以内。当然，预设条件也可以是透明层140的折射率与微透镜层120的折射率的比值处于预设范围，或者透明层140的折射率和微透镜层120的折射率满足一定函数关系。
在一些实施例中，反射层130的反射率为10％～20％，也即反射层130的透射率为80％～90％。反射层130可以但不限于包括镀设于微透镜层120的金属薄膜，或者涂敷于微透镜层120的介质膜。当反射层130包括介质膜时，介质膜的折射率与微透镜层120的折射率的差值不小于0.4也即介质膜的折射率-微透镜层120的折射率≥0.4，以提高反射率。
其中，金属薄膜的材质可以但不限于是Ag、Ni或Cr。介质膜的材质可以但不限于是氮化钛、氧化铝、硫化锌、硒化锌、一氧化钛、二氧化钛、三氧化二钛或五氧化三钛。
为了保证投影仪200射出的入射光经反射层130反射后射向各个方向，实现反射光的均匀扩散，反射层130的表面为非平面，由于反射层130覆盖于微透镜层120的表面，因此微透镜层120的形状直接决定反射层130表面的形状。具体地，如图1和图2所示，微透镜层120包括多个第一微透镜121，第一微透镜121的曲面在垂直于基板110方向的线型关于第一微透镜121的中心轴不对称，也就是说，如图2所示，第一微透镜121的曲面在垂直于基板110方向的线型包括上升曲线段131以及与上升曲线段131连接的下降曲线段132，上升曲线段131和下降曲线段132相对基板110的板面倾斜角度不同。其中，上升曲线段131和下降曲线段132的倾斜角度可根据入射光的入射角和反射层130的材质确定。进一步地，第一微透镜121的曲面为非球面，第一微透镜121的曲面的面型方程为：
Figure BDA0003415526420000061
其中，在平行于基板110的板面的基准面中，将第一微透镜121的中心轴作为原点，z表示第一微透镜121的面型中任一点距离基准面的高度，rx表示沿第一轴的方向该任一点与中心轴的距离，ry表示沿第二轴的方向该任一点与中心轴的距离，Cx表示第一微透镜121的面型沿第一轴方向的曲率，Cy表示第一微透镜121的面型沿第二轴方向的曲率，Kx表示第一微透镜121的面型沿第一轴方向的圆锥系数，Ky表示第一微透镜121的面型沿第二轴方向的圆锥系数。
在一些实施例中，多个第一微透镜121可在基板110的板面呈阵列分布。为了能够充分利用基板110的板面，提高第一微透镜121的数量，所有第一微透镜121的分布形状与基板110的板面形状相同。例如，当基板110的板面形状为矩形时，所有第一微透镜121可呈矩形阵列分布。当基板110的板面形状为圆形时，所有第一微透镜121可呈圆形阵列分布。
另外，根据工艺要求，透明层140背向反射层130的一侧既可以平整也可以凹凸不平，例如：
如图1所示，在一些实施例中，为了提高透明层140的清晰度，透明层140背向反射层130的一侧为平行于基板110的板面的平面。下面采用本实施例中的投影膜100进行投影模拟实验一，如图3所示，投影仪200安装在透明层140背向反射层130的一侧，且投影仪200射出的光线在透明层140的入射角为10°。其中，透明层140采用折射率为1.52的胶水层，透明层140背向反射层130的一侧也即透明层140朝向投影仪200的表面为平整的平面。
如图5所示，在一些实施例中，为了提升透明层140的透过率，透明层140背向反射层130的一侧形成有多个微凸起141，微凸起141的宽度不大于400nm。其中，微凸起141的可以但不限于是棱柱、棱锥或圆锥等。下面以微凸起141为棱锥为例，对本实施例中的投影膜100进行投影模拟实验二，如图3所示，投影仪200安装在透明层140背向反射层130的一侧，且投影仪200射出的光线在透明层140的入射角为10°。其中，透明层140采用折射率为1.52的胶水层，透明层140背向反射层130的一侧也即透明层140朝向投影仪200的表面均布有呈矩形阵列分布的多个棱锥状微凸起141，微凸起141的宽度也即微凸起141在平行于基板110宽度方向的尺寸为320nm，微凸起141的高度也即微凸起141在垂直于基板110板面方向的尺寸为600nm。
如图6所示，在一些实施例中，为了提升透明层140的透过率，透明层140背向反射层130的一侧均布有多个第二微透镜142，第二微透镜142的曲率半径不小于2mm。下面对本实施例中的投影膜100进行投影模拟实验三，如图3所示，投影仪200安装在透明层140背向反射层130的一侧，且投影仪200射出的光线在透明层140的入射角为10°。其中，透明层140采用折射率为1.52的胶水层，透明层140背向反射层130的一侧也即透明层140朝向投影仪200的表面均布有呈矩形阵列分布的多个第二微透镜142，第二微透镜142的宽度也即第二微透镜142在平行于基板110宽度方向的尺寸为200nm，第二微透镜142的曲率半径为2mm。
在上述投影模拟实验一至投影模拟实验三中，投影膜100的反射层130采用厚度为67nm、透过率为90％也即透射比为9:1的氧化铝介质膜；基板110采用胶水层，微透镜层120采用折射率为1.52的微透镜层，微透镜层120的所有第一微透镜121在基板110的板面呈矩形阵列分布，第一微透镜121在基板110的投影的长度和宽度均为30um，且第一微透镜121的曲面满足上文中的面型方程，面型倾斜角为4°也即第一微透镜121的上升曲线段131和下降曲线段132相对基板110的倾斜角度相差4°。其中，第一微透镜121的曲面沿x轴方向的圆锥系数Kx以及第一微透镜121的曲面沿y轴方向的圆锥系数Ky均为-0.75，第一微透镜121的曲面沿x轴方向的曲率Cx以及第一微透镜121的曲面沿y轴方向的曲率Cy均为1/100，x-y面平行于基板110的板面。
如图7所示，投影模拟实验一至投影模拟实验三的结果为经反射层130反射的反射光的扩散范围为47°*47°，而如图8所示，投影模拟实验一至投影模拟实验三的结果为经反射层130透射的透射光的扩散范围为零，也就是说，穿过投影膜100的透射光在平行于基板110的平面的投影为一个光点。需要说明的是，改变反射层130的透射率后，图7和图8仅亮度发生变化，反射层130的透射比可以但不限于是9:1、8:2或6:4。
另外，为了能够充分利用透明层140的表面，提高第二微透镜142的数量，所有第二微透镜142的分布形状与透明层140在基板110的投影形状相同。例如，当透明层140在基板110的投影形状为矩形时，所有第二微透镜142可呈矩形阵列分布。当透明层140在基板110的投影形状为圆形时，所有第二微透镜142可呈圆形阵列分布。此外，透明层140和基板110可以但不限于是胶水层、玻璃板或透明塑料板。
此外，本申请实施例还提供了一种投影显示组件，该投影显示组件包括投影显示面板和上述投影膜100。其中，投影膜100的基板110贴覆于投影显示面板。本实施例中的投影显示面板可以为挡风玻璃、后车窗玻璃或侧车窗玻璃。
本申请中的投影显示组件通过采用上述投影膜100，就可在反射图像生成单元射出的投影光的同时、透射来自外部场景的外界光，从而用户不仅可以在投影显示组件上看到投影图像，而且还可以透过投影显示组件看到外界场景，进而实现投影图像和外界场景的结合，提高用户体验。
如图9所示，本申请实施例还提供了一种投影膜100的制备方法，该方法包括以下步骤：
S1、在基板110的板面设置多个第一微透镜121，以形成微透镜层120；其中，基板110可以但不限于是胶水层、玻璃板或透明塑料板。
S2、在微透镜层120背向基板110的一侧覆设反射材料，以形成反射层130；其中，反射层130的透射率大于零。
S3、在反射层130背向微透镜层120的一侧覆设透明材料，以形成透明层140；其中，透明层140的折射率和微透镜层120的折射率的相对关系满足预设条件，以使穿过反射层130的透射光束在透明层140和微透镜层120中的传播方向相同。
在步骤S1中可以按照阵列分布的规律将所有第一微透镜121设置于基板110的板面。此外，为了实现反射光的均匀扩散，第一微透镜121可采用曲面为非球面、且曲面在垂直于基板110方向的线型关于第一微透镜121的中心轴不对称的微透镜。
在步骤S2中反射材料可以但不限于是金属材料或介质材料，只要保证反射层130的透射率大于零，实现透射和反射即可。当反射材料为金属材料例如Ag、Ni或Cr时，反射材料可以通过镀设方式附着在微透镜层120的表面形成半透明的金属薄膜。当反射材料为介质材料例如氮化钛、氧化铝或二氧化钛时，反射材料可以通过涂刷的形式附着在微透镜层120的表面形成介质膜。此外，为了实现反射光的均匀扩散，保证投影仪200射出的入射光经反射层130反射后射向各个方向，当反射层130包括介质膜时，介质膜的折射率与微透镜层120的折射率的差值不小于0.4。
在步骤S3中，透明材料可以但不限于是玻璃、胶水或透明塑料。当透明材料为胶水时，胶水可通过刮涂的方式附着在反射层130的表面，待胶水凝固后就可形成胶水层。此外，在步骤S3中预设条件可为透明层140的折射率与微透镜层120的折射率的差值的绝对值不大于预定阈值。例如，预定阈值为0.15，透明层140的折射率与微透镜层120的折射率的差值在±0.15以内。当然，预设条件也可以是透明层140的折射率与微透镜层120的折射率的比值处于预设范围，或者透明层140的折射率和微透镜层120的折射率满足某种函数关系。
需要说明的是，根据工艺要求，在完成步骤S3之后还可以执行步骤S4。S4、在透明层140背向反射层130的一侧设置多个宽度不大于400nm的微凸起141。其中，微凸起141可以按照阵列分布的规律设置于透明层140的表面，微凸起141可以但不限于是棱柱、棱锥或圆锥等。
该投影膜100的制备方法还包括步骤S5，步骤S5可以替代步骤S4，也就是说，在一些实施例中，在完成步骤S3后执行步骤S5。S5、在透明层140背向反射层130的一侧设置多个曲率半径不小于2mm的第二微透镜142。在步骤S5中可以按照阵列分布的规律将所有第二微透镜142设置于透明层140的表面。当然，也可以不执行步骤S4或步骤S5，执行完步骤S3即可完成投影膜100的制备流程。以透明材料为胶水为例，执行步骤S3时要将胶水平整的刮涂在反射层130的表面，以保证胶水凝固后胶水层背向反射层130的一侧为平行于基板110板面的平整平面。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影膜，其特征在于，包括：
基板；
微透镜层，形成于所述基板的板面；
反射层，覆盖于所述微透镜层背向所述基板的一侧；其中，所述反射层的透射率大于零；以及
透明层，覆盖于所述反射层背向所述微透镜层的一侧；其中，所述透明层的折射率和所述微透镜层的折射率的相对关系满足预设条件，以使穿过所述反射层的透射光束在所述透明层和所述微透镜层中的传播方向相同。
2.根据权利要求1所述的投影膜，其中，所述预设条件为：所述透明层的折射率与所述微透镜层的折射率的差值的绝对值不大于预定阈值。
3.根据权利要求2所述的投影膜，其中，所述预定阈值为0.15。
4.根据权利要求1所述的投影膜，其中，所述反射层包括涂覆于所述微透镜层的介质膜，所述介质膜的折射率与所述微透镜层的折射率的差值不小于0.4。
5.根据权利要求1所述的投影膜，其中，所述反射层包括镀设于所述微透镜层的金属薄膜。
6.根据权利要求1所述的投影膜，其中，所述反射层的反射率为10％～20％。
7.根据权利要求1至6任一项所述的投影膜，其中，所述微透镜层包括多个第一微透镜，所述第一微透镜的曲面在垂直于所述基板方向的线型关于所述第一微透镜的中心轴不对称。
8.根据权利要求7所述的投影膜，其中，所述第一微透镜的曲面为非球面。
9.根据权利要求1至6任一项所述的投影膜，其中，所述透明层背向所述反射层的一侧为平行于所述基板的板面的平面。
10.根据权利要求1至6任一项所述的投影膜，其中，所述透明层背向所述反射层的一侧形成有多个微凸起，所述微凸起的宽度不大于400nm。
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