CN105093534A - 显示屏和显示装置 - Google Patents
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Abstract
提出一种反射屏和显示装置，包括透明基材和基材表面的薄膜，该薄膜具有波长选择特性，它在红、绿、蓝三个波段各有一个反射峰，反射峰以外的其它可见光波段的平均透过率超过85%；其中，绿反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第一比值，红反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第二比值，使得晴天时日光透射该薄膜后的出射光的颜色与入射光的颜色的区别人眼无法察觉。反射屏对日光有高透过率且颜色不变，这样反射屏就不会影响驾驶人对车外景物的观察；同时反射屏对投影装置投射的信息光有较高的反射率，很大程度上解决了亮度不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及显示屏和使用该显示屏的显示装置。
背景技术
目前，车载抬头显示是应用研究的热点。抬头显示指的是在驾车人的平视视线内，将汽车信息、导航信息等的图像投射到人眼中，该图像与人视野中的背景景象重叠，驾车人不需要低头就可以获得必要信息，从而提高驾车安全性。
市场上已有多种抬头显示产品，但普遍存在亮度不足的问题；尤其是在白天（晴天）背景光很强的情况下，抬头显示所重叠的信息图像亮度不足就会导致看不清。这是目前制约车载抬头显示的主要技术问题。
目前的技术方案是，将图像投射到汽车的前挡风玻璃或者一块透明平板上，利用光在前挡风玻璃或透明平板的界面上的反射是信息光反射进入驾车人的视线。由于界面反射率很低（约4%），信息光的损失很大，这是信息光的亮度不足的重要原因。但如果提升信息光的反射率，势必降低原环境光的透射率，例如降低前挡风玻璃的透射率，这会造成对车外景物观察能力的下降，显然是不可接受的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种反射屏，包括透明基材和基材表面的薄膜，该薄膜具有波长选择特性，它在红、绿、蓝三个波段各有一个反射峰，反射峰以外的其它可见光波段的平均透过率超过85%；其中，绿反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第一比值，红反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第二比值，使得晴天时日光透射该薄膜后的出射光的颜色与入射光的颜色的区别人眼无法察觉。
本发明还提出一种显示装置，包括投影装置和上述的反射屏，投影装置投射的彩色图像由红、绿、蓝三基色光组成，其中红光的波长对应于反射屏的红反射峰的波长，绿光的波长对应于反射屏的绿反射峰的波长，蓝光的波长对应于反射屏的蓝反射峰的波长；投影装置投射的光经过反射屏的反射进入人眼。
反射屏对日光有高透过率且颜色不变，这样反射屏就不会影响驾驶人对车外景物的观察；同时反射屏对投影装置投射的信息光有较高的反射率，很大程度上解决了亮度不足的问题。
附图说明
图1是本发明第一实施例的显示装置的结构示意图；
图2是图1实施例中反射屏的薄膜的波长选择特性；
图3是在图2上叠加了投影装置的三基色光谱；
图4是晴天下日光透过图2所示的反射屏前后的光谱比较。
具体实施方式
本发明提出一种反射屏和使用该显示屏的显示装置，该显示装置的工作原理图如图1所示。该显示装置包括投影装置102和显示屏101。该显示屏包括透明基材和基材表面的薄膜，该薄膜具有波长选择特性，其波长选择特性的反射谱如图2所示。在图2中可以看出，薄膜在红、绿、蓝三个波段各有一个反射峰233、232和231，反射峰以外的其它可见光波段的平均透过率超过85%。
在本实施例中，蓝反射峰231的中心波长是455纳米，绿反射峰232的中心波长是520纳米，红反射峰233的中心波长是625纳米，各反射峰的宽度均是30纳米。绿反射峰232与蓝反射峰231的峰值反射率之比为1.7，红反射峰233与蓝反射峰231的峰值反射率之比为2.1。
在投影装置方面，投影装置102投射的彩色图像由红、绿、蓝三基色光组成，其三基色光谱与反射屏的反射谱叠加后如图3所示。其中红光的光谱333的波长对应于反射屏的红反射峰233的波长，绿光的光谱332的波长对应于反射屏的绿反射峰232的波长，蓝光的光谱331的波长对应于反射屏的蓝反射峰231的波长。
投影装置102投射的光111经过反射屏101的反射进入人眼191。由于投影装置投射的图像光中红、绿、蓝三基色光的光谱均能够被反射屏对应的反射峰所反射，且反射率大大高于现有技术中的界面反射率4%，因此投射到人眼中的光大大增强了。同时，当车在户外行使时，环境光（日光）112会透射反射屏101进入人眼，其透射反射屏101前后的光谱比较如图4所示。如图4所示的，日光光谱为441，这是典型的6000K色温下的黑体辐射光谱，大致等同于晴天下白天日光光谱。该日光透射反射屏后的光谱为442，该光谱分别在红、绿、蓝处有凹陷（被反射峰反射了），但由于反射峰以外的其它可见光波段的平均透过率很高，因此总的能量透过率很高，即在驾驶人看来外界的景象的亮度并没有显著降低。同时，由于绿反射峰232与蓝反射峰231的峰值反射率之比为1.7，红反射峰233与蓝反射峰231的峰值反射率之比为2.1，此时晴天时日光透射该薄膜后的出射光的颜色与入射光的颜色的区别人眼无法察觉，即光谱441和光谱442看上去的颜色是非常相近的。
这样，反射屏对日光有高透过率且颜色不变，这样反射屏就不会影响驾驶人对车外景物的观察；同时反射屏对投影装置投射的信息光有较高的反射率，很大程度上解决了亮度不足的问题。
为了说明方便，定义绿反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第一比值，红反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第二比值。第一比值与第二比值可以在薄膜加工时控制，例如镀膜曲线可以在镀膜加工前预先设计。第一比值和第二比值的设计，是为了实现晴天时日光透射薄膜后的出射光的颜色与入射光的颜色的区别人眼无法察觉的目的；为了实现这个目的，设计人员可以经过计算或者实验得到不同第一比值和第二比值下出射光的颜色色坐标，当该色坐标与入射光的色坐标差别小于一个容差时即认为两种颜色人眼无法识别，那么此时的第一比值和第二比值就是所需要的设计值。
经过发明人的设计发现，第一比值和第二比值与薄膜的红、绿、蓝反射峰的波长位置有关。例如不同于上述实施例中的数值，当绿反射峰的中心波长是525纳米而红反射峰和蓝反射峰的中心波长不变时，为了实现晴天时日光透射反射屏后的出射光的颜色与入射光的颜色的区别人眼无法察觉的目的，第一比值需要变为1.47，第二比值需要变为1.97。
反射屏的反射峰的波长必须和投影装置投射的信息光的红、绿、蓝三基色光的波长分别对应。值得说明的是，当反射屏的薄膜是由多层介质膜构成的分光薄膜时，反射屏的反射峰的波长是随入射角而改变的，入射角越大反射峰就越向短波长漂移。故而在这种情况下，更准确的表述是，反射屏在投影装置投射信息光中心光线的入射角下的反射峰的波长，与投影装置投射的信息光的红、绿、蓝三基色光的波长分别对应。
在本实施例中，优选的，投影装置包括红、绿、蓝LED作为三基色光源；或者，投影装置包括白光LED作为光源，白光LED发出的白光经过色膜过滤后形成红、绿、蓝三基色光。使用LED光源的好处在于寿命长而且节能。与之相对应的，优选的，反射屏薄膜的蓝反射峰中心波长的取值范围是445至465纳米，绿反射峰中心波长的取值范围是510至530纳米，红反射峰中心波长为615至635纳米。经过发明人模拟计算和验证，此时第一比值的取值范围是1.4至2，第二比值的取值范围是1.5至2.4。这样可以达到本发明的有益效果。
在实际应用中，反射屏的透明基材的材质是玻璃或者有机玻璃。它可以成型为平面或曲面，例如反射屏的面型为凹面，这样的好处是可以配合光学设计产生一定的光学效果。反射屏的薄膜则可以贴附在透明基材上，或者薄膜直接镀在透明基材上。优选的，薄膜具有反射红外光或紫外光的性质，或者薄膜具有同时反射红外光和紫外光的性质。这样的好处在于可以减少红外光和/或紫外光照进车内或照到投影装置上，这样可以有效的降低温度和延长投影装置的使用时间。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种反射屏，其特征在于，包括透明基材和基材表面的薄膜，该薄膜具有波长选择特性，它在红、绿、蓝三个波段各有一个反射峰，反射峰以外的其它可见光波段的平均透过率超过85%；其中，绿反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第一比值，红反射峰与蓝反射峰的峰值反射率之比为第二比值，使得晴天时日光透射该薄膜后的出射光的颜色与入射光的颜色的区别人眼无法察觉。
2.根据权利要求1所述的反射屏，其特征在于，蓝反射峰中心波长的取值范围是445至465纳米，绿反射峰中心波长的取值范围是510至530纳米，红反射峰中心波长为615至635纳米，第一比值的取值范围是1.4至2，第二比值的取值范围是1.5至2.4。
3.根据权利要求1所述的反射屏，其特征在于，所述透明基材的材质是玻璃或者有机玻璃。
4.根据权利要求1所述的反射屏，其特征在于，所述反射屏的面型为凹面。
5.根据权利要求1所述的反射屏，其特征在于，所述薄膜贴附在透明基材上，或者薄膜直接镀在透明基材上。
6.根据权利要求1所述的反射屏，其特征在于，所述薄膜具有反射红外光或紫外光的性质。
7.根据权利要求1所述的反射屏，其特征在于，所述薄膜具有反射红外光和紫外光的性质。
8.一种显示装置，其特征在于，包括投影装置和根据权利要求1至7中任一项所述的反射屏，投影装置投射的彩色图像由红、绿、蓝三基色光组成，其中红光的波长对应于反射屏的红反射峰的波长，绿光的波长对应于反射屏的绿反射峰的波长，蓝光的波长对应于反射屏的蓝反射峰的波长；投影装置投射的光经过反射屏的反射进入人眼。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述投影装置包括红、绿、蓝LED作为三基色光源。
10.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述投影装置包括白光LED作为光源，白光LED发出的白光经过色膜过滤后形成红、绿、蓝三基色光。
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