一種抬頭顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及抬頭顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種汽車上的抬頭顯示系統(tǒng)。該抬頭顯示系統(tǒng)包括投影光源和夾層玻璃，還包括透明納米膜，透明納米膜包括至少兩個(gè)介質(zhì)層和至少一個(gè)金屬層；投影光源用于產(chǎn)生P偏振光，所述P偏振光入射到內(nèi)玻璃板上遠(yuǎn)離中間膜片的表面，其入射角度為42～72度，透明納米膜能夠反射部分入射的所述P偏振光。本發(fā)明能夠顯著提升顯示質(zhì)量，適合高清圖像顯示；結(jié)構(gòu)和工藝非常簡單，只需在設(shè)置有透明納米膜的前擋風(fēng)玻璃的交通工具上安裝能夠產(chǎn)生P偏振光的投影光源就可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的抬頭顯示功能，因此成本非常低；結(jié)合不同的透明納米膜的結(jié)構(gòu)組成可實(shí)現(xiàn)單色顯示、多色顯示甚至全彩顯示。
【專利說明】一種抬頭顯示系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及抬頭顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種汽車上的抬頭顯示系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，抬頭顯示（HUD，Head Up Display)系統(tǒng)被越來越多地在汽 車上使用。汽車上的抬頭顯示系統(tǒng)能夠?qū)⒅匾男熊囆畔?，例如速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、油耗、胎 壓、導(dǎo)航以及外接智能設(shè)備的信息實(shí)時(shí)地顯示在前擋風(fēng)玻璃上駕駛員的視野中，這樣使得 駕駛員不必低頭，就可以看到行車信息，從而避免分散對(duì)前方道路的注意力；同時(shí)使得駕駛 員不必在觀察遠(yuǎn)方的道路和近處的儀表之間調(diào)節(jié)眼睛，可以避免眼睛的疲勞，能夠極大地 增強(qiáng)行車安全和改進(jìn)駕駛體驗(yàn)。
[0003] 目前抬頭顯示技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要通過發(fā)光成像和投影成像兩種方式，其中投影成像 利用汽車前擋風(fēng)玻璃本身或者額外設(shè)置的光學(xué)元件進(jìn)行投影顯示，而采用前擋風(fēng)玻璃來反 射投影圖像是結(jié)構(gòu)最簡單的方式。一般的前擋風(fēng)玻璃均為夾層玻璃，其是由至少兩片具有 一定曲率的玻璃基板中間夾設(shè)熱塑性聚合物膜片（如聚乙烯醇縮丁醛即PVB)構(gòu)成，抬頭 顯示系統(tǒng)的投影光源發(fā)出的光經(jīng)過夾層玻璃與空氣接觸的兩個(gè)表面時(shí)會(huì)發(fā)生反射，兩個(gè)表 面上的反射影像會(huì)產(chǎn)生偏移從而形成兩個(gè)相互干擾的重影，特別是在夾層玻璃的厚度較厚 (一般超過3_)的情況下會(huì)更加明顯，這極大地限制了投影顯示圖像的清晰度。
[0004] 為解決汽車前擋風(fēng)玻璃上抬頭顯示系統(tǒng)的重影問題，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在若干方 案。例如專利 CN101038349(A)、US2002172804(A1)和 US2007148472(A1)公開了其中的一 種解決方案是采用楔形的聚合物膜片作為夾層玻璃的中間層，使得夾層玻璃上、下厚度呈 楔形變化，從而使駕駛員看到的兩個(gè)表面上的反射影像基本重合，最終大幅度地消除重影 問題。與上述技術(shù)方案類似的是局部采用楔形厚度的玻璃基板，其在專利US6414796(B1) 中公開。但這些技術(shù)方案存在如下缺點(diǎn)：1、未能徹底消除重影，不適合高清圖像顯示；2、需 要采用特殊規(guī)格的PVB膜片，其價(jià)格是普通PVB膜片的7?10倍，且工藝難度高，使得材料 和工藝成本很高；3、對(duì)車型的光學(xué)設(shè)計(jì)敏感，需針對(duì)具體車型的前擋風(fēng)玻璃進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
[0005] 還有一種解決方案是在夾層玻璃的表面或中間設(shè)置能夠改變偏振光方向的光 學(xué)功能層或能夠反射P偏振光或S偏振光的反射偏振鏡，并結(jié)合抬頭顯示系統(tǒng)的投影光 源發(fā)出的P偏振光或S偏振光以特定角度（如布儒斯特角）入射，從而利用夾層玻璃對(duì) 不同偏振光的反射特性以盡可能消除某個(gè)表面的反射影像，最終消除重影。這種技術(shù)方 案在 EP0836108 (A2)、EP0844507 (Al)、US6327089 (Bl)、CN1969219 (A)、US7355796 (B2)、 CN101151568(A)、US7839574(B2)、CN1732404(A)和 CN102256910(A)等專利中均有公開，然 而這種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的前提是必須在夾層玻璃的局部（即抬頭顯示投影區(qū)域）增設(shè)額外的 光學(xué)功能層或反射偏振鏡，這就必然提高了材料成本和工藝難度，例如CN1732404(A)中披 露的多層聚合物P偏振反射鏡層數(shù)高達(dá)數(shù)十至數(shù)百層；同時(shí)前擋風(fēng)玻璃的整體均一性也被 破壞，降低了美觀度；此外，夾層玻璃上局部設(shè)置光學(xué)功能層或反射偏振鏡的區(qū)域的粘結(jié)強(qiáng) 度可能降低從而造成安全隱患；而且，部分光學(xué)功能層或反射偏振鏡的可見光透過率偏低， 從而對(duì)駕駛員的視野或前擋風(fēng)玻璃的外觀產(chǎn)生影響。
[0006] 另外，現(xiàn)有技術(shù)中也存在通過在夾層玻璃表面上增設(shè)減反射（AR)膜來減少其中 一個(gè)界面上形成的反射影像的亮度，例如專利US7864431 (B2)中公開了將減反射膜設(shè)置在 夾層玻璃與空氣接觸的表面上或者在未設(shè)置減反射膜的表面上增設(shè)低輻射（Low-E)鍍膜 的技術(shù)方案。然而這種技術(shù)方案存在以下缺點(diǎn)：1、減反射膜沉積在夾層玻璃與空氣接觸的 表面上，特別是沉積在夾層玻璃朝向車外的表面上時(shí)，其難以承受惡劣的使用環(huán)境，比如酸 雨、粉塵、雨刮器的摩擦或堿性清洗劑等；2、減反射膜結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，特別是具有良好的寬 帶減反、反射率幾乎為零以及低角度和高角度均具有良好外觀性質(zhì)的減反射膜往往需要沉 積多層，其總厚度可達(dá)數(shù)百納米，所以不適合在汽車前擋風(fēng)玻璃上大面積沉積；3、減反射膜 難以完全消除重影，特別是從高角度觀察時(shí)依然存在淡藍(lán)色或淡紫色的反光；4、沉積在夾 層玻璃朝向車外的表面上的減反射膜遇到下雨天時(shí)會(huì)覆蓋一層水膜，此時(shí)減反射效果會(huì)顯 著降低，最終導(dǎo)致重影現(xiàn)象嚴(yán)重；5、減反射膜設(shè)置在夾層玻璃與空氣接觸的表面上，不能消 除在增設(shè)的低輻射鍍膜界面上產(chǎn)生的反射影像，還是存在一定程度的重影現(xiàn)象。
[0007] 同樣地，通過增強(qiáng)在夾層玻璃與空氣接觸的表面上形成的反射光的方式也可以減 少肉眼可見的重影現(xiàn)象，例如配件市場上常見的貼膜式HUD投影器，其是在HUD投影區(qū)域預(yù) 先粘貼半透光的反射薄膜；或者如專利US6137630(A)公開了將高、低折射率材料交替的多 層介質(zhì)層沉積在夾層玻璃與空氣接觸的一個(gè)表面上，從而增強(qiáng)接觸表面的反射光的強(qiáng)度， 而另外一個(gè)表面上的反射光強(qiáng)度基本不變，因此使人眼能夠觀察的反射影像主要來自于鍍 膜表面的反射光。顯然，這種技術(shù)方案一方面破壞了汽車前擋風(fēng)玻璃的整體均一'I"生或外觀 的通透性，另一方面也未從根本上消除重影現(xiàn)象。
[0008] 在汽車抬頭顯示系統(tǒng)中，除了上述重影問題必須得到解決之外，還需使顯示影 像能夠具有盡可能的多色顯示能力，以滿足多種不同信息圖像的顯示。例如中國專利 CN2694293(Y)通過在基材上鍍制復(fù)數(shù)層不同折射率的膜層以實(shí)現(xiàn)抬頭顯示器具有紅、綠、 藍(lán)三基色窄波長反射帶；或者如專利US6137630(A)公開了將高、低折射率材料交替的多層 介質(zhì)層沉積在夾層玻璃與空氣接觸的一個(gè)表面上以實(shí)現(xiàn)全彩顯示。實(shí)際中，若全彩顯示要 求不能滿足，則需盡可能保證人眼最敏感的綠光反射。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)以上提及的現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種能 夠清晰無重影、多色顯示、結(jié)構(gòu)工藝簡單和成本低廉的抬頭顯示系統(tǒng)。
[0010] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種抬頭顯示系統(tǒng)，包括投影光源 和夾層玻璃，所述夾層玻璃包括內(nèi)玻璃板、外玻璃板以及夾在內(nèi)玻璃板和外玻璃板之間的 中間膜片，其特征在于：還包括透明納米膜，所述透明納米膜包括至少兩個(gè)介質(zhì)層和至少一 個(gè)金屬層，每個(gè)金屬層位于兩個(gè)介質(zhì)層之間，所述內(nèi)玻璃板和外玻璃板與所述中間膜片的 折射率差不大于〇. 1 ;所述投影光源用于產(chǎn)生P偏振光，所述P偏振光入射到內(nèi)玻璃板上遠(yuǎn) 離中間膜片的表面，其入射角度為42?72度，所述透明納米膜能夠反射部分入射的所述P 偏振光。
[0011] 進(jìn)一步地，所述金屬層為銀層或含銀的合金層。
[0012] 進(jìn)一步地，所述P偏振光的入射角度為55?70度。
[0013] 進(jìn)一步地，所述內(nèi)玻璃板和外玻璃板與所述中間膜片的折射率差不大于0. 05。
[0014] 進(jìn)一步地，所述透明納米膜設(shè)置在內(nèi)玻璃板與中間膜片接觸的表面上或設(shè)置在外 玻璃板與中間膜片接觸的表面上。
[0015] 進(jìn)一步地，所述透明納米膜設(shè)置在一片聚合物膜片上，所述聚合物膜片與所述內(nèi) 玻璃板和外玻璃板的折射率差不大于0. 1，設(shè)置有透明納米膜的聚合物膜片位于內(nèi)玻璃板 和外玻璃板之間或設(shè)置在內(nèi)玻璃板上遠(yuǎn)離中間膜片的表面。
[0016] 進(jìn)一步地，所述投影光源產(chǎn)生的P偏振光的顏色選自紅色、綠色和藍(lán)色中的至少 一種。
[0017] 優(yōu)選地，所述透明納米膜包括兩個(gè)金屬層時(shí)，所述投影光源產(chǎn)生的P偏振光的顏 色選自綠色和藍(lán)色中的至少一種。
[0018] 進(jìn)一步地，在抬頭顯示系統(tǒng)中的透明納米膜包括兩個(gè)金屬層或三個(gè)金屬層時(shí)還增 設(shè)一個(gè)輔助膜片，所述輔助膜片包括至少一片輔助聚合物膜片和設(shè)置在輔助聚合物膜片上 的包含一個(gè)金屬層的輔助透明納米膜，所述輔助膜片位于所述P偏振光的入射區(qū)域，所述 輔助膜片中的輔助透明納米膜與所述包括兩個(gè)金屬層或包括三個(gè)金屬層的透明納米膜之 間的距離不大于350 μ m。
[0019] 優(yōu)選地，所述輔助膜片中的輔助透明納米膜與所述包括兩個(gè)金屬層或包括三個(gè)金 屬層的透明納米膜之間的距離不大于100 μ m。
[0020] 本發(fā)明由于采取了上述技術(shù)方案，其具有如下有益效果：
[0021] 本發(fā)明所述的抬頭顯示系統(tǒng)，利用P偏振光入射在玻璃和空氣界面上反射率較 低，以及透明納米膜能夠反射部分P偏振光的特性從而完全消除目視重影現(xiàn)象，能夠顯著 提升顯示質(zhì)量，適合高清圖像顯示；同時(shí)，結(jié)構(gòu)和工藝非常簡單，即無需額外設(shè)置特別的光 學(xué)元件，只需在設(shè)置有透明納米膜的前擋風(fēng)玻璃的交通工具上安裝能夠產(chǎn)生P偏振光的投 影光源就可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的抬頭顯示功能，因此成本非常低；并且，結(jié)合不同的透明納米膜 的結(jié)構(gòu)組成可實(shí)現(xiàn)單色顯示、多色顯示甚至全彩顯示。
【專利附圖】
【附圖說明】：
[0022] 圖1為本發(fā)明所述的抬頭顯示系統(tǒng)的局部剖視圖；
[0023] 圖2A和2B為抬頭顯示系統(tǒng)中的透明納米膜位于第三表面或第四表面的局部剖視 圖；
[0024] 圖3八、38、3(：、和30為抬頭顯示系統(tǒng)中的設(shè)置有透明納米膜的聚合物膜片位于夾 層玻璃上不同位置的局部剖視圖；
[0025] 圖4為本發(fā)明所述的P偏振光分別入射到不同抬頭顯示系統(tǒng)上的反射率光譜圖；
[0026] 圖5為本發(fā)明所述的模擬雨天駕駛環(huán)境的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P偏振光的反射率光譜 圖；
[0027] 圖6為本發(fā)明所述的增設(shè)輔助膜片的抬頭顯示系統(tǒng)的局部剖視圖；
[0028] 圖7為本發(fā)明所述的增設(shè)輔助膜片的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P偏振光的反射率光譜圖；
[0029] 圖8A、圖8B分別為本發(fā)明所述的P偏振光以57度、66度入射時(shí)的抬頭顯示圖像；
[0030] 圖8C為普通夾層玻璃的抬頭顯示系統(tǒng)的圖像。
【具體實(shí)施方式】：
[0031] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明所述的抬頭顯示系統(tǒng)包括投影光源1和夾層玻璃2,所述夾層 玻璃2包括內(nèi)玻璃板21、外玻璃板22以及夾在內(nèi)玻璃板21和外玻璃板22之間的中間膜片 23,為了消除重影現(xiàn)象，所述抬頭顯示系統(tǒng)還包括透明納米膜3,所述透明納米膜3包括至 少兩個(gè)介質(zhì)層和至少一個(gè)金屬層，每個(gè)金屬層位于兩個(gè)介質(zhì)層之間，所述投影光源1用于 產(chǎn)生P偏振光11，所述P偏振光11入射到內(nèi)玻璃板21上遠(yuǎn)離中間膜片23的表面211即第 一表面211上，其入射角度為42?72度，所述透明納米膜3能夠反射部分入射的所述P偏 振光11。并且，為了消除夾層玻璃2內(nèi)部對(duì)入射的P偏振光11的影響，優(yōu)選所述內(nèi)玻璃板 21和外玻璃板22與所述中間膜片23的折射率差不大于0. 1。本發(fā)明利用P偏振光11入 射在玻璃和空氣界面上反射率較低，特別是以布儒斯特角ΘΒ(57度）入射時(shí)不發(fā)生反射， 以及透明納米膜3能夠反射部分Ρ偏振光11的特性從而完全消除目視重影現(xiàn)象
[0033] 在圖1中，投影光源1產(chǎn)生的Ρ偏振光11以布儒斯特角θ Β(57度）入射到內(nèi)玻 璃板21上遠(yuǎn)離中間膜片23的表面211上，根據(jù)Ρ偏振光的特性，在第一表面211上，Ρ偏振 光11不發(fā)生反射，只產(chǎn)生進(jìn)入夾層玻璃2內(nèi)的第一折射光12 ;在夾層玻璃2內(nèi)部，由于中間 膜片23與所述內(nèi)玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大于0. 1即它們的折射率很相近， 所以第一折射光12在中間膜片23與內(nèi)玻璃板21或外玻璃板22相接觸的表面上不發(fā)生反 射且傳播方向基本不變，直到所述第一折射光12到達(dá)所述透明納米膜3上；所述透明納米 膜3中的金屬層能夠反射部分第一折射光12形成第一反射光13,還有部分第一折射光12 透過所述透明納米膜3繼續(xù)傳播到達(dá)外玻璃板22上遠(yuǎn)離中間膜片23的表面221即第二表 面221上，由于所述透明納米膜3的厚度很薄，所以透過所述透明納米膜3的部分第一折射 光12的傳播方向也基本不變，根據(jù)光線傳播的可逆性，到達(dá)外玻璃板22上遠(yuǎn)離中間膜片23 的表面221的部分第一折射光12在第二表面221上也不發(fā)生反射，只產(chǎn)生進(jìn)入空氣中的第 二折射光14 ;其中第一反射光13則傳播到達(dá)第一表面211上，根據(jù)光線傳播的可逆性，第 一反射光13在第一表面211上也不發(fā)生反射，只產(chǎn)生觀察者16能夠識(shí)別的第三折射光15。 從以上Ρ偏振光11的傳播路徑可知，觀察者16能夠識(shí)別的顯示圖像只有來自第三折射光 15的一個(gè)，這樣從根本上消除了重影現(xiàn)象，顯著提升了顯示質(zhì)量，適合高清圖像顯示。
[0034] 其中，所述投影光源1作為文字、圖像等信息的顯示器與汽車的相關(guān)儀器儀表、夕卜 接傳感器或外接智能設(shè)備等相連并以Ρ偏振光11的方式輸出相關(guān)文字、圖像信息例如速 度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)、油耗、胎壓、導(dǎo)航、夜視等到夾層玻璃2上，從而被車內(nèi)的觀察者16所觀察 至IJ。所述投影光源1為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的元件，包括但不限于激光、發(fā)光二極管（LED)、 液晶顯示屏（LCD)、電致發(fā)光（EL)、陰極射線管（CRT)、真空熒光管（VFD)、準(zhǔn)直鏡、球面校正 鏡、凸透鏡、凹透鏡、反射鏡和/或偏振鏡等。同時(shí)，投影光源1的位置和入射角度是可調(diào)的， 以適合車內(nèi)不同位置或高度的觀察者16。
[0035] 其中，夾層玻璃2包括內(nèi)玻璃板21、外玻璃板22以及夾在內(nèi)玻璃板21和外玻璃板 22之間的中間膜片23，內(nèi)玻璃板21朝向汽車內(nèi)部，外玻璃板22朝向汽車外部，所述中間膜 片23為熱塑性聚合物膜片，為了減少中間膜片23對(duì)第一折射光12的影響，選擇該中間膜 片23的折射率與玻璃的折射率相近即中間膜片23與所述內(nèi)玻璃板21和外玻璃板22的折 射率差不大于0. 1，更優(yōu)選地是中間膜片23與所述內(nèi)玻璃板21和外玻璃板22的折射率差 不大于0.05,例如經(jīng)常使用的PVB膜片。圖1中示出的夾層玻璃2是為了作圖方便所以繪 制成平直的，但實(shí)際應(yīng)用中夾層玻璃2是彎曲的，可以理解的是，彎曲的夾層玻璃2為本發(fā) 明所優(yōu)選的方案，但不限于此，其他的透明構(gòu)件，例如單片或更多片層壓的、平直的或彎曲 的（曲率均一或變化的）、無色或染色的、由普通玻璃和/或塑料構(gòu)成的透明構(gòu)件均可替代 所述夾層玻璃2。
[0036] 其中，本發(fā)明所述的P偏振光11以57度（即布儒斯特角ΘΒ)從空氣中入射到內(nèi)玻 璃板21上遠(yuǎn)離中間膜片23的表面211，可以消除在第一表面211上的反射，這里所說的布 儒斯特角Θ Β與具體光學(xué)材料的折射率有關(guān)，在本發(fā)明中對(duì)于一般的用于汽車前擋風(fēng)玻璃 的材料來說，所述布儒斯特角ΘΒ約為57度。更加嚴(yán)格地說，所述布儒斯特角Θ B與P偏振 光的波長也有關(guān)，但在本發(fā)明中這種影響一般很小，在一般情況下，在可見光波長（380? 780nm)范圍內(nèi)可將所述布儒斯特角0^見為常數(shù)。如圖8Α所示，Ρ偏振光11的入射角度 為布儒斯特角57度，在本發(fā)明所述的抬頭顯示系統(tǒng)中，HUD圖像（速度信息）清晰無重影。 同時(shí)，在實(shí)際的投影成像過程中，由于光源和投影虛像的尺寸關(guān)系，以及前擋玻璃的安裝結(jié) 構(gòu)、光源位置等因素，P偏振光的入射角度可能與布儒斯特角Θ Β有偏離，但偏離角度不會(huì) 超過15度即入射角度為42?72度，優(yōu)選地為55?70度，進(jìn)一步可以為55-64度，更優(yōu)選 為56?59度，在這種情況下，來自于第一表面211和第二表面221上的反射光不能完全消 除，但和透明納米膜3上產(chǎn)生的反射光相比強(qiáng)度依然相當(dāng)?shù)?；如圖8Β所示，Ρ偏振光的入射 角度為偏離布儒斯特角9度即入射角度為66度，此時(shí)重影反射像相對(duì)于主反射像亮度足夠 低，重影反射像呈現(xiàn)為主反射像旁邊的較弱光暈，人眼實(shí)際上難以感覺重影的存在，因此目 視依然無重影。與圖8Α和圖8Β相比，圖8C則為普通夾層玻璃的抬頭顯示（HUD)圖像，其 重影反射率約為主反射像的60%左右，能夠顯而易見地看出重影的存在，實(shí)際使用效果明 顯不如本發(fā)明中的圖8Α和圖8Β。
[0037] 其中，所述透明納米膜3能夠反射部分入射的所述Ρ偏振光11，透明納米膜3中 的金屬層的膜層材料可以選用能夠反射Ρ偏振光11的任何材料，例如（但不局限于）銀 (Ag)、金（Au)、銅（Cu)、鋁（Α1)等，在本發(fā)明中優(yōu)選為銀或含銀的合金，其中含銀的合金在 本發(fā)明中優(yōu)選為銀與金、鋁、銅中至少一種的合金；在本發(fā)明的實(shí)施例中均選用了銀，實(shí)施 例中銀的厚度不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038] 為了保證透明納米膜3的使用環(huán)境，保護(hù)透明納米膜3免受酸雨、粉塵、雨刮器的 摩擦或堿性清洗劑等惡劣環(huán)境的破壞，如圖2A所示，優(yōu)選地將所述透明納米膜3設(shè)置在內(nèi) 玻璃板21與中間膜片23接觸的表面212即第三表面212上；或如圖2B所示，優(yōu)選地將所 述透明納米膜3設(shè)置在外玻璃板22與中間膜片23接觸的表面222即第四表面222上，其 設(shè)置工藝可以為本領(lǐng)域所公知的磁控濺射工藝，即將所述透明納米膜3所包含的膜層直接 濺射沉積到內(nèi)玻璃板21的第三表面212或外玻璃板22的第四表面222上。
[0039] 同樣地，為了保證透明納米膜3的使用環(huán)境，保護(hù)透明納米膜3免受酸雨、粉塵、雨 刮器的摩擦或堿性清洗劑等惡劣環(huán)境的破壞，如圖3A、3B、3C和3D所示，還可以將透明納米 膜3設(shè)置在一片聚合物膜片4上，聚合物膜片4用于支撐和保護(hù)透明納米膜3。為了減少 聚合物膜片4對(duì)第一折射光12的影響，優(yōu)選所述聚合物膜片4與所述內(nèi)玻璃板21和外玻 璃板22的折射率差不大于0. 1，例如經(jīng)常使用的PET膜片；其中，如圖3A所示，該設(shè)置有透 明納米膜3的聚合物膜片4位于內(nèi)玻璃板21與中間膜片23之間，并且透明納米膜3靠近 中間膜片23,聚合物膜片4靠近內(nèi)玻璃板21 ;或如圖3B所示，該設(shè)置有透明納米膜3的聚 合物膜片4位于外玻璃板22與中間膜片23之間，并且透明納米膜3靠近中間膜片23,聚 合物膜片4靠近外玻璃板22 ;或如圖3C所示，該設(shè)置有透明納米膜3的聚合物膜片4位于 內(nèi)玻璃板21上遠(yuǎn)離中間膜片23的表面211即第一表面211上，并且在透明納米膜3與第 一表面211之間還增設(shè)有一層相同的聚合物膜片4,用以提高透明納米膜3與第一表面211 之間的粘結(jié)強(qiáng)度；或如圖3D所示，該設(shè)置有透明納米膜3的聚合物膜片4位于兩片中間膜 片23之間?？梢岳斫獾氖牵趫D3A、3B和3D示出的實(shí)施例中，也可以在透明納米膜3和中 間膜片23之間至少增設(shè)一層透明聚合物膜片作為透明納米膜3的保護(hù)層；在圖3A示出的 實(shí)施例中，在聚合物膜片4和內(nèi)玻璃板21之間也可以增設(shè)至少一層透明聚合物粘附層；在 圖3B示出的實(shí)施例中，可以在聚合物膜片4和外玻璃板22之間也可以增設(shè)至少一層透明 聚合物粘附層。
[0040] 本發(fā)明中所述透明納米膜3包括至少兩個(gè)介質(zhì)層和至少一個(gè)金屬層，每個(gè)金屬 層位于兩個(gè)介質(zhì)層之間，甚至還可以包括阻隔層和/或保護(hù)層等，上述膜層的具體結(jié)構(gòu)并 不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍，故在此不作詳細(xì)介紹。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，所述透明納米膜 中的金屬層的數(shù)量存在一定差別，特別是非常常用的銀層或含銀的合金層作為金屬層時(shí)， 常見地可以包含單層銀層、雙層銀層或三層銀層，甚至更多層，所述介質(zhì)層選自ZnSnMgOx、 ZnSnOx、ZnO、Sn02、Ti02、Si3N4或A1N等。本發(fā)明中的透明納米膜的膜層材料和厚度可以 經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)能夠承受后續(xù)高溫?zé)崽幚砘蚱渌a(chǎn)工藝，并且得到的抬頭顯示 系統(tǒng)的光學(xué)性能能夠滿足汽車玻璃的使用標(biāo)準(zhǔn)，完全克服單純的金屬薄層存在的耐久性不 佳、光學(xué)外觀差等缺點(diǎn)。本發(fā)明所述的抬頭顯示系統(tǒng)包括單層銀層透明納米膜3時(shí)，其可見 光透過率TL不低于70 %，太陽能直接透過率TE不高于50 %;所述的抬頭顯示系統(tǒng)包括雙層 銀層透明納米膜3時(shí)，其可見光透過率TL不低于75%，太陽能直接透過率TE不高于47%; 所述的抬頭顯示系統(tǒng)包括三層銀層透明納米膜3時(shí)，其可見光透過率TL不低于70%，太陽 能直接透過率TE不高于34%，太陽能總透過率Tts不高于40%。并且，還可以根據(jù)需要將 其外觀顏色調(diào)節(jié)為令人愉悅的中性色、淡藍(lán)色、淡藍(lán)綠色或淡紫色。
[0041] 如圖4所示，A0為P偏振光以57度（布儒斯特角θ B)入射到普通夾層玻璃上的 反射率光譜圖，A1為P偏振光以57度（布儒斯特角θ B)入射到包含單層銀層透明納米膜 的抬頭顯示系統(tǒng)上的反射率光譜圖，A2為P偏振光以57度（布儒斯特角θ B)入射到包含 雙層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)上的反射率光譜圖，A3為P偏振光以57度（布儒斯 特角Θ Β)入射到包含三層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)上的反射率光譜圖。
[0042] 其中，Α0曲線極接近于0,表明未鍍膜的玻璃對(duì)入射的Ρ偏振光的反射極微弱。Α1 曲線示出了包含單層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)Ρ偏振光的反射率在一般人的眼 睛可以感知的可見光波長（400?700nm)范圍內(nèi)的光譜曲線比較平直，其反射率高于10%。 由此可見，結(jié)合A1曲線以及人的眼睛對(duì)P偏振光波長的感知敏感性和舒適性，優(yōu)選所述透 明納米膜3包括一個(gè)金屬層（比如銀層）時(shí)，所述投影光源1產(chǎn)生的P偏振光11的顏色選 自紅色、綠色和藍(lán)色中的至少一種，例如全彩顯示。
[0043] 其中，A2曲線示出了包含雙層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P偏振光的反射 率主要集中在藍(lán)色（450?500nm)和綠色（500?550nm)區(qū)域，從而選擇合適的P偏振光 的波長即可實(shí)現(xiàn)單色（藍(lán)色或綠色）顯示或雙色（藍(lán)色和綠色）顯示；同時(shí)，相對(duì)于A1曲 線，A2曲線中P偏振光的反射率在藍(lán)色和綠色區(qū)域相對(duì)偏低，為達(dá)到白天太陽光下也能清 楚觀察到顯示圖像，可以通過增加投影光源1的發(fā)光亮度來彌補(bǔ)。由此可見，結(jié)合A2曲線 以及人的眼睛對(duì)P偏振光波長的感知敏感性和舒適性，優(yōu)選所述透明納米膜3包括兩個(gè)金 屬層（比如銀層）時(shí)，所述投影光源1產(chǎn)生的P偏振光11的顏色選自綠色和藍(lán)色中的至少 一種。例如，所述投影光源1為寬光譜光源（如LED背光的TFT液晶屏）時(shí)，可實(shí)現(xiàn)藍(lán)色和 綠色雙色顯不。
[0044] 其中，A3曲線示出了包含三層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P偏振光的反射 率光譜曲線不平直，但在一般人的眼睛可以感知的可見光波長（400?700nm)范圍內(nèi)選擇 合適的波長范圍也可實(shí)現(xiàn)抬頭顯示，例如藍(lán)色波長450?500nm、綠色波長500?550nm和 紅色波長630?680nm ;同樣地，相對(duì)于A1曲線，A3曲線中P偏振光的反射率也相對(duì)偏低， 為達(dá)到白天太陽光下也能清楚觀察到顯示圖像，可以通過增加投影光源1的發(fā)光亮度來彌 補(bǔ)。由此可見，結(jié)合A3曲線以及人的眼睛對(duì)P偏振光波長的感知敏感性和舒適性，優(yōu)選所 述透明納米膜3包括三個(gè)金屬層（比如銀層）時(shí)，所述投影光源1產(chǎn)生的P偏振光11的顏 色選自紅色、綠色和藍(lán)色中的至少一種，例如全彩顯示。
[0045] 在下雨天或霧霾天氣中，汽車前擋風(fēng)玻璃的內(nèi)、外表面容易附著一層水層，由于水 和玻璃的折射率存在一定差異，P偏振光可能會(huì)在水層和玻璃接觸的界面上發(fā)生反射，如圖 5所示，以上述包含單層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)為例，圖中B1曲線為外玻璃板上 覆蓋一層水層的包含單層銀層透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)的反射率光譜曲線，由B1曲線 和A1曲線對(duì)比可知，B1曲線中的P偏振光的反射率僅僅略有增加，表明來自水層對(duì)P偏振 光的反射強(qiáng)度很低，不會(huì)對(duì)金屬層反射P偏振光的強(qiáng)度造成影響，從而不會(huì)產(chǎn)生視覺干擾 和重影現(xiàn)象。
[0046] 針對(duì)圖4中包括兩層銀層或三層銀層的透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P偏振光的 反射率偏低以及不能進(jìn)行全彩顯示的缺點(diǎn)，如圖6所示，本發(fā)明優(yōu)選在抬頭顯示系統(tǒng)中的 透明納米膜3包括兩個(gè)金屬層（例如雙層銀層透明納米膜）或三個(gè)金屬層（例如三層銀層 透明納米膜）時(shí)還增設(shè)一個(gè)輔助膜片5,所述輔助膜片5包括至少一片輔助聚合物膜片51 和設(shè)置在輔助聚合物膜片51上的包含一個(gè)金屬層的輔助透明納米膜52,優(yōu)選地輔助聚合 物膜片51的折射率與所述內(nèi)玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大于0. 1，例如PET膜 片。在圖6中，所述輔助膜片5包括一片輔助聚合物膜片51，輔助聚合物膜片51靠近透明 納米膜3,輔助透明納米膜52靠近中間膜片23,可以理解的是，還可以在輔助透明納米膜52 與中間膜片23之間增設(shè)透明聚合物保護(hù)層，或者設(shè)置輔助聚合物膜片51靠近中間膜片23， 同時(shí)在輔助透明納米膜52與透明納米膜3之間設(shè)置具有粘附性能的聚合物層，所述保護(hù)層 和粘附性聚合物層折射率與所述內(nèi)玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大于0. 1。所述 輔助膜片5位于所述P偏振光11的入射區(qū)域即抬頭顯示系統(tǒng)的投影顯示區(qū)域，所述輔助膜 片5中的輔助透明納米膜52與所述包括兩個(gè)金屬層或包括三個(gè)金屬層的透明納米膜3之 間的距離不大于350 μ m，其中所述輔助透明納米膜52可以與所述包括一個(gè)金屬層的透明 納米膜3(例如單層銀層透明納米膜）的膜層結(jié)構(gòu)相同，可以理解的是也可以不同。雖然增 設(shè)的所述輔助膜片5也會(huì)對(duì)P偏振光產(chǎn)生反射，但不會(huì)產(chǎn)生明顯的重影現(xiàn)象，這是因?yàn)樗?輔助透明納米膜52與所述包括兩個(gè)金屬層或包括三個(gè)金屬層的透明納米膜3之間的距離 非常小，故這兩個(gè)薄膜產(chǎn)生的反射圖像能夠高度重合。為了達(dá)到更好的顯示效果，優(yōu)選所述 輔助膜片5中的輔助透明納米膜52與所述包括兩個(gè)金屬層或包括三個(gè)金屬層的透明納米 膜3之間的距離不大于100 μ m，更加優(yōu)選地是該距離不大于50 μ m。同時(shí)，如圖7所示，B3 曲線示出了增設(shè)輔助膜片5的包括兩個(gè)銀層的透明納米膜的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P偏振光的反 射率光譜曲線，B4曲線示出了增設(shè)輔助膜片5的包括三個(gè)銀層的透明納米膜的抬頭顯示系 統(tǒng)對(duì)P偏振光的反射率光譜曲線，通過對(duì)比可知：相對(duì)于沒有增設(shè)輔助膜片5的A3或A4曲 線，B3曲線或Μ曲線示出的反射率明顯更高，說明增設(shè)有輔助膜片5的抬頭顯示系統(tǒng)對(duì)P 偏振光的反射率更高，而且可以實(shí)現(xiàn)全彩高清投影顯示。
[0047] 為了更詳細(xì)地說明和更具說服力地支撐本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，現(xiàn)列舉一些實(shí)施例進(jìn)行 詳細(xì)闡述。
[0048] 實(shí)施例1?3和對(duì)比例1
[0049] 以福耀集團(tuán)生產(chǎn)的厚度為2. 1毫米的鈉鈣硅酸鹽浮法玻璃為基片，經(jīng)過切割、磨 邊、洗滌和烘干等工序后，進(jìn)入磁控濺射鍍膜線進(jìn)行鍍膜沉積，根據(jù)以下膜層設(shè)置在基片上 沉積介質(zhì)層和銀層：
[0050] 實(shí)施例 1 :玻璃基片/Si3N4 30nm/Ti02 5nm/Zn0 8nm/Agll. 9nm/NiCr0x 3nm/ ZnSnMg0x38nm/Si3N4 5nm ；
[0051] 實(shí)施例 2 :玻璃基片 /Si3N4 23nm/Zn07nm/Agl0nm/NiCr0x2nm/Zn07nm/Si3N4 63nm/ Zn07nm/Agl0nm/NiCr0x2nm/Zn0 8nm/ZnSnMg0x31nm/Si3N4 4nm ；
[0052] 實(shí)施例 3 :玻璃基片 /Si3N422nm/Zn〇7nm/AglOnm/Zrlnm/Zn〇7nm/Si 3N458nm/ Zn07nm/Ag1Onm/Zr1nm/Zn07nm/S i 3N4 6 2nm/Zn07nm/Ag1Onm/Zr1nm/Zn09nm/ZnSnMg0x30nm/ Si3N4 4nm ；
[0053] 膜層沉積結(jié)束后，以福耀集團(tuán)生產(chǎn)的厚度為2. 1毫米的鈉鈣硅酸鹽浮法玻璃為配 片，按照汽車玻璃高溫成型工藝成型，再中間夾上一片〇. 76毫米厚度的無色PVB膠片，再在 高壓釜中高壓合片，還經(jīng)過其他處理例如附件安裝后制成包括透明納米膜的夾層玻璃。
[0054] 對(duì)比例1為無鍍膜的普通平板夾層玻璃，其結(jié)構(gòu)為兩片2. 1毫米浮法玻璃之間夾 上一層〇. 76毫米無色PVB膠片；除鍍膜沉積外，其余工藝過程同上。
[0055] 實(shí)施例1?3和對(duì)比例1的抬頭顯示系統(tǒng)中的投影光源為LED背光的TFT-IXD投 影機(jī)，能夠產(chǎn)生P偏振光，其中還包含多個(gè)反射鏡，調(diào)節(jié)投影機(jī)位置和出射光的角度入射方 向使觀察者能夠觀察到的顯示圖像達(dá)到最清晰。在用對(duì)比例玻璃進(jìn)行成像時(shí)，在投影機(jī)與 玻璃之間附加一片樹脂半波片使得偏振方向變?yōu)镾偏振用于提高成像亮度，實(shí)施例1?3 中保持P偏振光入射。實(shí)施例1?3和對(duì)比例1構(gòu)成的抬頭顯示系統(tǒng)中將投影光源產(chǎn)生的 偏振光以57度的布儒斯特角θ B為入射，其他設(shè)置參數(shù)和顯示圖像質(zhì)量均在表1中示出。
[0056] 表1 :實(shí)施例1?3構(gòu)成的抬頭顯示系統(tǒng)及其顯示圖像質(zhì)量
[0057]
【權(quán)利要求】
1. 一種抬頭顯示系統(tǒng)，包括投影光源和夾層玻璃，所述夾層玻璃包括內(nèi)玻璃板、外玻璃 板以及夾在內(nèi)玻璃板和外玻璃板之間的中間膜片，其特征在于：還包括透明納米膜，所述透 明納米膜包括至少兩個(gè)介質(zhì)層和至少一個(gè)金屬層，每個(gè)金屬層位于兩個(gè)介質(zhì)層之間，所述 內(nèi)玻璃板和外玻璃板與所述中間膜片的折射率差不大于0. 1 ;所述投影光源用于產(chǎn)生P偏 振光，所述P偏振光入射到內(nèi)玻璃板上遠(yuǎn)離中間膜片的表面，其入射角度為42?72度，所 述透明納米膜能夠反射部分入射的所述P偏振光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬層為銀層或含銀的合 金層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述P偏振光的入射角度為 55?70度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述內(nèi)玻璃板和外玻璃板與所 述中間膜片的折射率差不大于〇. 05。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述透明納米膜設(shè)置在內(nèi)玻璃 板與中間膜片接觸的表面上或設(shè)置在外玻璃板與中間膜片接觸的表面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述透明納米膜設(shè)置在一片聚 合物膜片上，所述聚合物膜片與所述內(nèi)玻璃板和外玻璃板的折射率差不大于〇. 1，設(shè)置有透 明納米膜的聚合物膜片位于內(nèi)玻璃板和外玻璃板之間或設(shè)置在內(nèi)玻璃板上遠(yuǎn)離中間膜片 的表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述投影光源產(chǎn)生的P偏振光 的顏色選自紅色、綠色和藍(lán)色中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述透明納米膜包括兩個(gè)金屬 層時(shí)，所述投影光源產(chǎn)生的P偏振光的顏色選自綠色和藍(lán)色中的至少一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：在抬頭顯示系統(tǒng)中的透明納米 膜包括兩個(gè)金屬層或三個(gè)金屬層時(shí)還增設(shè)一個(gè)輔助膜片，所述輔助膜片包括至少一片輔助 聚合物膜片和設(shè)置在輔助聚合物膜片上的包含一個(gè)金屬層的輔助透明納米膜，所述輔助膜 片位于所述P偏振光的入射區(qū)域，所述輔助膜片中的輔助透明納米膜與所述包括兩個(gè)金屬 層或包括三個(gè)金屬層的透明納米膜之間的距離不大于350 μ m。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于：所述輔助膜片中的輔助透明納 米膜與所述包括兩個(gè)金屬層或包括三個(gè)金屬層的透明納米膜之間的距離不大于100 μ m。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK104267499SQ201410540150
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】曹暉, 袁軍林, 曾東, 張朋輝, 林柱, 盧國水, 彭穎昊, 福原康太 申請(qǐng)人:福耀玻璃工業(yè)集團(tuán)股份有限公司