一種抬頭顯示系統的製作方法

2023-07-11 00:47:26

一種抬頭顯示系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及抬頭顯示【技術領域】，特別是涉及一種汽車上的抬頭顯示系統。該抬頭顯示系統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介質層和至少一個金屬層；投影光源用於產生P偏振光，所述P偏振光入射到內玻璃板上遠離中間膜片的表面，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。本發明能夠顯著提升顯示質量，適合高清圖像顯示；結構和工藝非常簡單，只需在設置有透明納米膜的前擋風玻璃的交通工具上安裝能夠產生P偏振光的投影光源就可以實現高質量的抬頭顯示功能，因此成本非常低；結合不同的透明納米膜的結構組成可實現單色顯示、多色顯示甚至全彩顯示。
【專利說明】一種抬頭顯示系統

【技術領域】：
[0001] 本發明涉及抬頭顯示【技術領域】，特別是涉及一種汽車上的抬頭顯示系統。

【背景技術】：
[0002] 隨著科學技術的發展，抬頭顯示（HUD，Head Up Display)系統被越來越多地在汽 車上使用。汽車上的抬頭顯示系統能夠將重要的行車信息，例如速度、發動機轉數、油耗、胎 壓、導航以及外接智能設備的信息實時地顯示在前擋風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，從而避免分散對前方道路的注意力；同時使得駕駛 員不必在觀察遠方的道路和近處的儀表之間調節眼睛，可以避免眼睛的疲勞，能夠極大地 增強行車安全和改進駕駛體驗。
[0003] 目前抬頭顯示技術的實現主要通過發光成像和投影成像兩種方式，其中投影成像 利用汽車前擋風玻璃本身或者額外設置的光學元件進行投影顯示，而採用前擋風玻璃來反 射投影圖像是結構最簡單的方式。一般的前擋風玻璃均為夾層玻璃，其是由至少兩片具有 一定曲率的玻璃基板中間夾設熱塑性聚合物膜片（如聚乙烯醇縮丁醛即PVB)構成，抬頭 顯示系統的投影光源發出的光經過夾層玻璃與空氣接觸的兩個表面時會發生反射，兩個表 面上的反射影像會產生偏移從而形成兩個相互幹擾的重影，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] 為解決汽車前擋風玻璃上抬頭顯示系統的重影問題，現有技術中已經存在若干方 案。例如專利 CN101038349(A)、US2002172804(A1)和 US2007148472(A1)公開了其中的一 種解決方案是採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。與上述技術方案類似的是局部採用楔形厚度的玻璃基板，其在專利US6414796(B1) 中公開。但這些技術方案存在如下缺點：1、未能徹底消除重影，不適合高清圖像顯示；2、需 要採用特殊規格的PVB膜片，其價格是普通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、對車型的光學設計敏感，需針對具體車型的前擋風玻璃進行重新設計。
[0005] 還有一種解決方案是在夾層玻璃的表面或中間設置能夠改變偏振光方向的光 學功能層或能夠反射P偏振光或S偏振光的反射偏振鏡，並結合抬頭顯示系統的投影光 源發出的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 不同偏振光的反射特性以儘可能消除某個表面的反射影像，最終消除重影。這種技術方 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 而這種技術方案實現的前提是必須在夾層玻璃的局部（即抬頭顯示投影區域）增設額外的 光學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偏振反射鏡層數高達數十至數百層；同時前擋風玻璃的整體均一性也被 破壞，降低了美觀度；此外，夾層玻璃上局部設置光學功能層或反射偏振鏡的區域的粘結強 度可能降低從而造成安全隱患；而且，部分光學功能層或反射偏振鏡的可見光透過率偏低， 從而對駕駛員的視野或前擋風玻璃的外觀產生影響。
[0006] 另外，現有技術中也存在通過在夾層玻璃表面上增設減反射（AR)膜來減少其中 一個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置在 夾層玻璃與空氣接觸的表面上或者在未設置減反射膜的表面上增設低輻射（Low-E)鍍膜 的技術方案。然而這種技術方案存在以下缺點：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，其難以承受惡劣的使用環境，比如酸 雨、粉塵、雨刮器的摩擦或鹼性清洗劑等；2、減反射膜結構較為複雜，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的減反射膜往往需要沉 積多層，其總厚度可達數百納米，所以不適合在汽車前擋風玻璃上大面積沉積；3、減反射膜 難以完全消除重影，特別是從高角度觀察時依然存在淡藍色或淡紫色的反光；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會覆蓋一層水膜，此時減反射效果會顯 著降低，最終導致重影現象嚴重；5、減反射膜設置在夾層玻璃與空氣接觸的表面上，不能消 除在增設的低輻射鍍膜界面上產生的反射影像，還是存在一定程度的重影現象。
[0007] 同樣地，通過增強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投影區域預 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 層介質層沉積在夾層玻璃與空氣接觸的一個表面上，從而增強接觸表面的反射光的強度， 而另外一個表面上的反射光強度基本不變，因此使人眼能夠觀察的反射影像主要來自於鍍 膜表面的反射光。顯然，這種技術方案一方面破壞了汽車前擋風玻璃的整體均一'I"生或外觀 的通透性，另一方面也未從根本上消除重影現象。
[0008] 在汽車抬頭顯示系統中，除了上述重影問題必須得到解決之外，還需使顯示影 像能夠具有儘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)通過在基材上鍍制複數層不同折射率的膜層以實現抬頭顯示器具有紅、綠、 藍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 介質層沉積在夾層玻璃與空氣接觸的一個表面上以實現全彩顯示。實際中，若全彩顯示要 求不能滿足，則需儘可能保證人眼最敏感的綠光反射。


【發明內容】
：
[0009] 本發明所要解決的技術問題是針對以上提及的現有技術存在的缺點，提供一種能 夠清晰無重影、多色顯示、結構工藝簡單和成本低廉的抬頭顯示系統。
[0010] 本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：一種抬頭顯示系統，包括投影光源 和夾層玻璃，所述夾層玻璃包括內玻璃板、外玻璃板以及夾在內玻璃板和外玻璃板之間的 中間膜片，其特徵在於：還包括透明納米膜，所述透明納米膜包括至少兩個介質層和至少一 個金屬層，每個金屬層位於兩個介質層之間，所述內玻璃板和外玻璃板與所述中間膜片的 折射率差不大於〇. 1 ;所述投影光源用於產生P偏振光，所述P偏振光入射到內玻璃板上遠 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] 進一步地，所述金屬層為銀層或含銀的合金層。
[0012] 進一步地，所述P偏振光的入射角度為55?70度。
[0013] 進一步地，所述內玻璃板和外玻璃板與所述中間膜片的折射率差不大於0. 05。
[0014] 進一步地，所述透明納米膜設置在內玻璃板與中間膜片接觸的表面上或設置在外 玻璃板與中間膜片接觸的表面上。
[0015] 進一步地，所述透明納米膜設置在一片聚合物膜片上，所述聚合物膜片與所述內 玻璃板和外玻璃板的折射率差不大於0. 1，設置有透明納米膜的聚合物膜片位於內玻璃板 和外玻璃板之間或設置在內玻璃板上遠離中間膜片的表面。
[0016] 進一步地，所述投影光源產生的P偏振光的顏色選自紅色、綠色和藍色中的至少 一種。
[0017] 優選地，所述透明納米膜包括兩個金屬層時，所述投影光源產生的P偏振光的顏 色選自綠色和藍色中的至少一種。
[0018] 進一步地，在抬頭顯示系統中的透明納米膜包括兩個金屬層或三個金屬層時還增 設一個輔助膜片，所述輔助膜片包括至少一片輔助聚合物膜片和設置在輔助聚合物膜片上 的包含一個金屬層的輔助透明納米膜，所述輔助膜片位於所述P偏振光的入射區域，所述 輔助膜片中的輔助透明納米膜與所述包括兩個金屬層或包括三個金屬層的透明納米膜之 間的距離不大於350 μ m。
[0019] 優選地，所述輔助膜片中的輔助透明納米膜與所述包括兩個金屬層或包括三個金 屬層的透明納米膜之間的距離不大於100 μ m。
[0020] 本發明由於採取了上述技術方案，其具有如下有益效果：
[0021] 本發明所述的抬頭顯示系統，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象，能夠顯著 提升顯示質量，適合高清圖像顯示；同時，結構和工藝非常簡單，即無需額外設置特別的光 學元件，只需在設置有透明納米膜的前擋風玻璃的交通工具上安裝能夠產生P偏振光的投 影光源就可以實現高質量的抬頭顯示功能，因此成本非常低；並且，結合不同的透明納米膜 的結構組成可實現單色顯示、多色顯示甚至全彩顯示。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0022] 圖1為本發明所述的抬頭顯示系統的局部剖視圖；
[0023] 圖2A和2B為抬頭顯示系統中的透明納米膜位於第三表面或第四表面的局部剖視 圖；
[0024] 圖3八、38、3(：、和30為抬頭顯示系統中的設置有透明納米膜的聚合物膜片位於夾 層玻璃上不同位置的局部剖視圖；
[0025] 圖4為本發明所述的P偏振光分別入射到不同抬頭顯示系統上的反射率光譜圖；
[0026] 圖5為本發明所述的模擬雨天駕駛環境的抬頭顯示系統對P偏振光的反射率光譜 圖；
[0027] 圖6為本發明所述的增設輔助膜片的抬頭顯示系統的局部剖視圖；
[0028] 圖7為本發明所述的增設輔助膜片的抬頭顯示系統對P偏振光的反射率光譜圖；
[0029] 圖8A、圖8B分別為本發明所述的P偏振光以57度、66度入射時的抬頭顯示圖像；
[0030] 圖8C為普通夾層玻璃的抬頭顯示系統的圖像。

【具體實施方式】：
[0031] 以下結合附圖對本發明的內容作進一步說明。
[0032] 如圖1所示，本發明所述的抬頭顯示系統包括投影光源1和夾層玻璃2,所述夾層 玻璃2包括內玻璃板21、外玻璃板22以及夾在內玻璃板21和外玻璃板22之間的中間膜片 23,為了消除重影現象，所述抬頭顯示系統還包括透明納米膜3,所述透明納米膜3包括至 少兩個介質層和至少一個金屬層，每個金屬層位於兩個介質層之間，所述投影光源1用於 產生P偏振光11，所述P偏振光11入射到內玻璃板21上遠離中間膜片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。並且，為了消除夾層玻璃2內部對入射的P偏振光11的影響，優選所述內玻璃板 21和外玻璃板22與所述中間膜片23的折射率差不大於0. 1。本發明利用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）入射時不發生反射， 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象
[0033] 在圖1中，投影光源1產生的Ρ偏振光11以布儒斯特角θ Β(57度）入射到內玻 璃板21上遠離中間膜片23的表面211上，根據Ρ偏振光的特性，在第一表面211上，Ρ偏振 光11不發生反射，只產生進入夾層玻璃2內的第一折射光12 ;在夾層玻璃2內部，由於中間 膜片23與所述內玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大於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與內玻璃板21或外玻璃板22相接觸的表面上不發生反 射且傳播方向基本不變，直到所述第一折射光12到達所述透明納米膜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繼續傳播到達外玻璃板22上遠離中間膜片23的表面221即第二表 面221上，由於所述透明納米膜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，根據光線傳播的可逆性，到達外玻璃板22上遠離中間膜片23 的表面221的部分第一折射光12在第二表面221上也不發生反射，只產生進入空氣中的第 二折射光14 ;其中第一反射光13則傳播到達第一表面211上，根據光線傳播的可逆性，第 一反射光13在第一表面211上也不發生反射，只產生觀察者16能夠識別的第三折射光15。 從以上Ρ偏振光11的傳播路徑可知，觀察者16能夠識別的顯示圖像只有來自第三折射光 15的一個，這樣從根本上消除了重影現象，顯著提升了顯示質量，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儀器儀表、夕卜 接傳感器或外接智能設備等相連並以Ρ偏振光11的方式輸出相關文字、圖像信息例如速 度、發動機轉數、油耗、胎壓、導航、夜視等到夾層玻璃2上，從而被車內的觀察者16所觀察 至IJ。所述投影光源1為本領域技術人員已知的元件，包括但不限於雷射、發光二極體（LED)、 液晶顯示屏（LCD)、電致發光（EL)、陰極射線管（CRT)、真空螢光管（VFD)、準直鏡、球面校正 鏡、凸透鏡、凹透鏡、反射鏡和/或偏振鏡等。同時，投影光源1的位置和入射角度是可調的， 以適合車內不同位置或高度的觀察者16。
[0035] 其中，夾層玻璃2包括內玻璃板21、外玻璃板22以及夾在內玻璃板21和外玻璃板 22之間的中間膜片23，內玻璃板21朝向汽車內部，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與所述內玻璃板21和外玻璃板22的折 射率差不大於0. 1，更優選地是中間膜片23與所述內玻璃板21和外玻璃板22的折射率差 不大於0.05,例如經常使用的PVB膜片。圖1中示出的夾層玻璃2是為了作圖方便所以繪 製成平直的，但實際應用中夾層玻璃2是彎曲的，可以理解的是，彎曲的夾層玻璃2為本發 明所優選的方案，但不限於此，其他的透明構件，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/或塑料構成的透明構件均可替代 所述夾層玻璃2。
[0036] 其中，本發明所述的P偏振光11以57度（即布儒斯特角ΘΒ)從空氣中入射到內玻 璃板21上遠離中間膜片23的表面211，可以消除在第一表面211上的反射，這裡所說的布 儒斯特角Θ Β與具體光學材料的折射率有關，在本發明中對於一般的用於汽車前擋風玻璃 的材料來說，所述布儒斯特角ΘΒ約為57度。更加嚴格地說，所述布儒斯特角Θ B與P偏振 光的波長也有關，但在本發明中這種影響一般很小，在一般情況下，在可見光波長（380? 780nm)範圍內可將所述布儒斯特角0^見為常數。如圖8Α所示，Ρ偏振光11的入射角度 為布儒斯特角57度，在本發明所述的抬頭顯示系統中，HUD圖像（速度信息）清晰無重影。 同時，在實際的投影成像過程中，由於光源和投影虛像的尺寸關係，以及前擋玻璃的安裝結 構、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 超過15度即入射角度為42?72度，優選地為55?70度，進一步可以為55-64度，更優選 為56?59度，在這種情況下，來自於第一表面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上產生的反射光相比強度依然相當低；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，此時重影反射像相對於主反射像亮度足夠 低，重影反射像呈現為主反射像旁邊的較弱光暈，人眼實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，實際使用效果明 顯不如本發明中的圖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（但不局限於）銀 (Ag)、金（Au)、銅（Cu)、鋁（Α1)等，在本發明中優選為銀或含銀的合金，其中含銀的合金在 本發明中優選為銀與金、鋁、銅中至少一種的合金；在本發明的實施例中均選用了銀，實施 例中銀的厚度不限制本發明的保護範圍。
[0038] 為了保證透明納米膜3的使用環境，保護透明納米膜3免受酸雨、粉塵、雨刮器的 摩擦或鹼性清洗劑等惡劣環境的破壞，如圖2A所示，優選地將所述透明納米膜3設置在內 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，優選地將所 述透明納米膜3設置在外玻璃板22與中間膜片23接觸的表面222即第四表面222上，其 設置工藝可以為本領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的使用環境，保護透明納米膜3免受酸雨、粉塵、雨 刮器的摩擦或鹼性清洗劑等惡劣環境的破壞，如圖3A、3B、3C和3D所示，還可以將透明納米 膜3設置在一片聚合物膜片4上，聚合物膜片4用於支撐和保護透明納米膜3。為了減少 聚合物膜片4對第一折射光12的影響，優選所述聚合物膜片4與所述內玻璃板21和外玻 璃板22的折射率差不大於0. 1，例如經常使用的PET膜片；其中，如圖3A所示，該設置有透 明納米膜3的聚合物膜片4位於內玻璃板21與中間膜片23之間，並且透明納米膜3靠近 中間膜片23,聚合物膜片4靠近內玻璃板21 ;或如圖3B所示，該設置有透明納米膜3的聚 合物膜片4位於外玻璃板22與中間膜片23之間，並且透明納米膜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，該設置有透明納米膜3的聚合物膜片4位於 內玻璃板21上遠離中間膜片23的表面211即第一表面211上，並且在透明納米膜3與第 一表面211之間還增設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 之間的粘結強度；或如圖3D所示，該設置有透明納米膜3的聚合物膜片4位於兩片中間膜 片23之間。可以理解的是，在圖3A、3B和3D示出的實施例中，也可以在透明納米膜3和中 間膜片23之間至少增設一層透明聚合物膜片作為透明納米膜3的保護層；在圖3A示出的 實施例中，在聚合物膜片4和內玻璃板21之間也可以增設至少一層透明聚合物粘附層；在 圖3B示出的實施例中，可以在聚合物膜片4和外玻璃板22之間也可以增設至少一層透明 聚合物粘附層。
[0040] 本發明中所述透明納米膜3包括至少兩個介質層和至少一個金屬層，每個金屬 層位於兩個介質層之間，甚至還可以包括阻隔層和/或保護層等，上述膜層的具體結構並 不影響本發明的保護範圍，故在此不作詳細介紹。根據實際應用的需要，所述透明納米膜 中的金屬層的數量存在一定差別，特別是非常常用的銀層或含銀的合金層作為金屬層時， 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，所述介質層選自ZnSnMgOx、 ZnSnOx、ZnO、Sn02、Ti02、Si3N4或A1N等。本發明中的透明納米膜的膜層材料和厚度可以 經過優化設計，可以實現能夠承受後續高溫熱處理或其他生產工藝，並且得到的抬頭顯示 系統的光學性能能夠滿足汽車玻璃的使用標準，完全克服單純的金屬薄層存在的耐久性不 佳、光學外觀差等缺點。本發明所述的抬頭顯示系統包括單層銀層透明納米膜3時，其可見 光透過率TL不低於70 %，太陽能直接透過率TE不高於50 %;所述的抬頭顯示系統包括雙層 銀層透明納米膜3時，其可見光透過率TL不低於75%，太陽能直接透過率TE不高於47%; 所述的抬頭顯示系統包括三層銀層透明納米膜3時，其可見光透過率TL不低於70%，太陽 能直接透過率TE不高於34%，太陽能總透過率Tts不高於40%。並且，還可以根據需要將 其外觀顏色調節為令人愉悅的中性色、淡藍色、淡藍綠色或淡紫色。
[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上的反射率光譜圖。
[0042] 其中，Α0曲線極接近於0,表明未鍍膜的玻璃對入射的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對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)範圍內的光譜曲線比較平直，其反射率高於10%。 由此可見，結合A1曲線以及人的眼睛對P偏振光波長的感知敏感性和舒適性，優選所述透 明納米膜3包括一個金屬層（比如銀層）時，所述投影光源1產生的P偏振光11的顏色選 自紅色、綠色和藍色中的至少一種，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對P偏振光的反射 率主要集中在藍色（450?500nm)和綠色（500?550nm)區域，從而選擇合適的P偏振光 的波長即可實現單色（藍色或綠色）顯示或雙色（藍色和綠色）顯示；同時，相對於A1曲 線，A2曲線中P偏振光的反射率在藍色和綠色區域相對偏低，為達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的發光亮度來彌補。由此可見，結合A2曲線 以及人的眼睛對P偏振光波長的感知敏感性和舒適性，優選所述透明納米膜3包括兩個金 屬層（比如銀層）時，所述投影光源1產生的P偏振光11的顏色選自綠色和藍色中的至少 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，可實現藍色和 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對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)範圍內選擇 合適的波長範圍也可實現抬頭顯示，例如藍色波長450?500nm、綠色波長500?550nm和 紅色波長630?680nm ;同樣地，相對於A1曲線，A3曲線中P偏振光的反射率也相對偏低， 為達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的發光亮度來彌 補。由此可見，結合A3曲線以及人的眼睛對P偏振光波長的感知敏感性和舒適性，優選所 述透明納米膜3包括三個金屬層（比如銀層）時，所述投影光源1產生的P偏振光11的顏 色選自紅色、綠色和藍色中的至少一種，例如全彩顯示。
[0045] 在下雨天或霧霾天氣中，汽車前擋風玻璃的內、外表面容易附著一層水層，由於水 和玻璃的折射率存在一定差異，P偏振光可能會在水層和玻璃接觸的界面上發生反射，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的反射率光譜曲線，由B1曲線 和A1曲線對比可知，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P偏振 光的反射強度很低，不會對金屬層反射P偏振光的強度造成影響，從而不會產生視覺幹擾 和重影現象。
[0046] 針對圖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對P偏振光的 反射率偏低以及不能進行全彩顯示的缺點，如圖6所示，本發明優選在抬頭顯示系統中的 透明納米膜3包括兩個金屬層（例如雙層銀層透明納米膜）或三個金屬層（例如三層銀層 透明納米膜）時還增設一個輔助膜片5,所述輔助膜片5包括至少一片輔助聚合物膜片51 和設置在輔助聚合物膜片51上的包含一個金屬層的輔助透明納米膜52,優選地輔助聚合 物膜片51的折射率與所述內玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大於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之間增設透明聚合物保護層，或者設置輔助聚合物膜片51靠近中間膜片23， 同時在輔助透明納米膜52與透明納米膜3之間設置具有粘附性能的聚合物層，所述保護層 和粘附性聚合物層折射率與所述內玻璃板21和外玻璃板22的折射率差不大於0. 1。所述 輔助膜片5位於所述P偏振光11的入射區域即抬頭顯示系統的投影顯示區域，所述輔助膜 片5中的輔助透明納米膜52與所述包括兩個金屬層或包括三個金屬層的透明納米膜3之 間的距離不大於350 μ m，其中所述輔助透明納米膜52可以與所述包括一個金屬層的透明 納米膜3(例如單層銀層透明納米膜）的膜層結構相同，可以理解的是也可以不同。雖然增 設的所述輔助膜片5也會對P偏振光產生反射，但不會產生明顯的重影現象，這是因為所述 輔助透明納米膜52與所述包括兩個金屬層或包括三個金屬層的透明納米膜3之間的距離 非常小，故這兩個薄膜產生的反射圖像能夠高度重合。為了達到更好的顯示效果，優選所述 輔助膜片5中的輔助透明納米膜52與所述包括兩個金屬層或包括三個金屬層的透明納米 膜3之間的距離不大於100 μ m，更加優選地是該距離不大於50 μ m。同時，如圖7所示，B3 曲線示出了增設輔助膜片5的包括兩個銀層的透明納米膜的抬頭顯示系統對P偏振光的反 射率光譜曲線，B4曲線示出了增設輔助膜片5的包括三個銀層的透明納米膜的抬頭顯示系 統對P偏振光的反射率光譜曲線，通過對比可知：相對於沒有增設輔助膜片5的A3或A4曲 線，B3曲線或Μ曲線示出的反射率明顯更高，說明增設有輔助膜片5的抬頭顯示系統對P 偏振光的反射率更高，而且可以實現全彩高清投影顯示。
[0047] 為了更詳細地說明和更具說服力地支撐本發明的發明點，現列舉一些實施例進行 詳細闡述。
[0048] 實施例1?3和對比例1
[0049] 以福耀集團生產的厚度為2. 1毫米的鈉鈣矽酸鹽浮法玻璃為基片，經過切割、磨 邊、洗滌和烘乾等工序後，進入磁控濺射鍍膜線進行鍍膜沉積，根據以下膜層設置在基片上 沉積介質層和銀層：
[0050] 實施例 1 :玻璃基片/Si3N4 30nm/Ti02 5nm/Zn0 8nm/Agll. 9nm/NiCr0x 3nm/ ZnSnMg0x38nm/Si3N4 5nm ；
[0051] 實施例 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] 膜層沉積結束後，以福耀集團生產的厚度為2. 1毫米的鈉鈣矽酸鹽浮法玻璃為配 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，還經過其他處理例如附件安裝後製成包括透明納米膜的夾層玻璃。
[0054] 對比例1為無鍍膜的普通平板夾層玻璃，其結構為兩片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，其餘工藝過程同上。
[0055] 實施例1?3和對比例1的抬頭顯示系統中的投影光源為LED背光的TFT-IXD投 影機，能夠產生P偏振光，其中還包含多個反射鏡，調節投影機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到最清晰。在用對比例玻璃進行成像時，在投影機與 玻璃之間附加一片樹脂半波片使得偏振方向變為S偏振用於提高成像亮度，實施例1?3 中保持P偏振光入射。實施例1?3和對比例1構成的抬頭顯示系統中將投影光源產生的 偏振光以57度的布儒斯特角θ B為入射，其他設置參數和顯示圖像質量均在表1中示出。
[0056] 表1 :實施例1?3構成的抬頭顯示系統及其顯示圖像質量
[0057]

【權利要求】
1. 一種抬頭顯示系統，包括投影光源和夾層玻璃，所述夾層玻璃包括內玻璃板、外玻璃 板以及夾在內玻璃板和外玻璃板之間的中間膜片，其特徵在於：還包括透明納米膜，所述透 明納米膜包括至少兩個介質層和至少一個金屬層，每個金屬層位於兩個介質層之間，所述 內玻璃板和外玻璃板與所述中間膜片的折射率差不大於0. 1 ;所述投影光源用於產生P偏 振光，所述P偏振光入射到內玻璃板上遠離中間膜片的表面，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. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述金屬層為銀層或含銀的合 金層。
3. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述P偏振光的入射角度為 55?70度。
4. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述內玻璃板和外玻璃板與所 述中間膜片的折射率差不大於〇. 05。
5. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述透明納米膜設置在內玻璃 板與中間膜片接觸的表面上或設置在外玻璃板與中間膜片接觸的表面上。
6. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述透明納米膜設置在一片聚 合物膜片上，所述聚合物膜片與所述內玻璃板和外玻璃板的折射率差不大於〇. 1，設置有透 明納米膜的聚合物膜片位於內玻璃板和外玻璃板之間或設置在內玻璃板上遠離中間膜片 的表面。
7. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述投影光源產生的P偏振光 的顏色選自紅色、綠色和藍色中的至少一種。
8. 根據權利要求7所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述透明納米膜包括兩個金屬 層時，所述投影光源產生的P偏振光的顏色選自綠色和藍色中的至少一種。
9. 根據權利要求1所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：在抬頭顯示系統中的透明納米 膜包括兩個金屬層或三個金屬層時還增設一個輔助膜片，所述輔助膜片包括至少一片輔助 聚合物膜片和設置在輔助聚合物膜片上的包含一個金屬層的輔助透明納米膜，所述輔助膜 片位於所述P偏振光的入射區域，所述輔助膜片中的輔助透明納米膜與所述包括兩個金屬 層或包括三個金屬層的透明納米膜之間的距離不大於350 μ m。
10. 根據權利要求9所述的抬頭顯示系統，其特徵在於：所述輔助膜片中的輔助透明納 米膜與所述包括兩個金屬層或包括三個金屬層的透明納米膜之間的距離不大於100 μ m。
【文檔編號】G02B27/01GK104267499SQ201410540150
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月14日 優先權日:2014年10月14日
【發明者】曹暉, 袁軍林, 曾東, 張朋輝, 林柱, 盧國水, 彭穎昊, 福原康太 申請人:福耀玻璃工業集團股份有限公司