CN105785491A - 反射滤光片及车载平视显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种反射滤光片，设置于汽车挡风玻璃表面，包括表面镀有组合膜堆的基板，所述组合膜堆包括长波通膜堆以及短波通膜堆。对包括了长波通膜堆和短波通膜堆的组合膜堆进行优化过程中并不会引入薄层，膜系结构未被破坏，因此，优化后最终得到了膜厚规整的膜系。当入射光线有角度照射具有组合膜堆的反射滤光片表面时，规整的膜系结构不仅保证了反射成像的色彩清晰度，减小色彩干扰，提高反射成像的亮度，更重要的是提高了膜厚精度控制的准确率。本申请还公开了一种车载平视显示系统。

Description

反射滤光片及车载平视显示系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，更具体地说，涉及一种反射滤光片，还涉及一种车载平视显示系统。

背景技术

车载平视显示系统(HeadUpDisplay，简称为HUD)又称车载抬头显示器，能够将驾驶状态信息和其余重要信息投射到驾驶员前方挡风的玻璃或者头盔显示器上，这些显示信息通过位于挡风玻璃的反射滤光片反射至人眼中，同时人可以透过具有反射滤光片的挡风玻璃观察前方。因此，反射滤光片是HUD中的一个关键元器件，由于被挡风玻璃反射的光线很大的一部分光线是以一定的大角度入射人眼，光束倾斜入射时，不仅薄膜的有效厚度发生了变化，而且导致振动分量的有效折射率也不相同。当光束倾斜入射时，电矢量垂直于入射面的振动分量(s-分量)和平行于入射面的振动分量(p-分量)对于薄膜界面不相同，由于通常s-分量的有效折射率比值比p-分量的值大，前者的反射带宽度比后者的宽，这就不可避免地产生了偏振分离，导致截止带边缘的陡度降低，极大影响反射光线的反射率和强度，影响视觉效果。

现有技术中，在对反射滤光片的膜系设计时通常利用needle法对反射滤光片上的初始膜堆进行优化，目的是实现大角度入射优化后的反射滤光片时，提高反射成像的色彩清晰度，减小色彩干扰，提高反射成像的亮度。具体的，初始膜堆就是膜系设计刚开始时候采用的薄膜初始结构，例如初始膜堆为(0.5HL0.5H)^n，其中，H表示膜系设计使用的高折射率材料，L表示低折射率材料，n表示周期数。根据初始膜堆计算评价函数，算出最佳插入位置，然后在这一位置插入极薄的膜层，插入以后导致评价函数大幅值的降低，持续这一过程，可将膜系层数增多，从而获得评价函数不断降低的膜系，使得反射光线的电矢量在入射面的振动分量(s-分量)和平行于入射面的振动分量(p-分量)对于薄膜界面趋于相同，从而减小边缘陡度和增大反射带宽，最终提高反射成像的色彩清晰度，减小色彩干扰，提高反射成像的亮度。然而，needle法优化出来的膜系不仅层数多，而且膜层厚度容易出现了极厚或者极薄，相邻两层膜层厚度差异悬殊，膜厚控制不准确，导致实际镀制时出现膜厚控制精度相对误差变大，镀膜实测曲线与设计曲线差异较大，最终导致光谱曲线不合格或者控制不稳定等问题，不利于量化生产。

因此，在保证色彩清晰度高同时成像亮度高的情况下，如何提高膜厚精度控制的准确率是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种反射滤光片，在保证色彩清晰度高同时成像亮度高的情况下，提高膜厚精度控制的准确率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种反射滤光片，设置于汽车挡风玻璃表面，包括表面镀有组合膜堆的基板，所述组合膜堆包括长波通膜堆以及短波通膜堆。

优选地，在上述反射滤光片中，还包括在所述基板另一面镀有的增透膜堆。

优选地，在上述反射滤光片中，所述增透膜堆的层数范围为4-7层。

优选地，在上述反射滤光片中，所述组合膜堆的层数范围为40-52层。

优选地，在上述反射滤光片中，所述的增透膜堆由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替堆叠而成，所述长波通膜堆以及所述短波通膜堆均由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替堆叠而成。

优选地，在上述反射滤光片中，所述高折射率薄膜为二氧化钛薄膜、五氧化三钛薄膜、二氧化锆薄膜、五氧化二钽薄膜或五氧化二铌薄膜。

优选地，在上述反射滤光片中，所述低折射率薄膜为二氧化硅薄膜或氟化镁薄膜。

优选地，在上述反射滤光片中，所述基板为白玻璃。

优选地，在上述反射滤光片中，所述基板的厚度范围在0.21mm-1.0mm。

本发明还提供一种车载平视显示系统，包括上述任一项所述的反射滤光片。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种反射滤光片，设置于汽车挡风玻璃表面，包括表面镀有组合膜堆的基板，所述组合膜堆包括长波通膜堆以及短波通膜堆。对包括了长波通膜堆和短波通膜堆的组合膜堆进行优化过程中并不会引入薄层，膜系结构未被破坏，因此，优化后最终得到了膜厚规整的膜系。当入射光线有角度照射具有组合膜堆的反射滤光片表面时，规整的膜系结构不仅保证了反射成像的色彩清晰度，减小色彩干扰，提高反射成像的亮度，更重要的是提高了膜厚精度控制的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种反射滤光片结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种车载平视显示系统示意图；

图3为本发明实施例提供的入射角为45°时，反射滤光片的透射光谱图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种反射滤光片结构示意图。

在一种具体的实施方式中，提供了一种反射滤光片，设置于汽车挡风玻璃表面，包括表面镀有组合膜堆102的基板101，所述组合膜堆102包括长波通膜堆以及短波通膜堆。

挡风玻璃和坐在驾驶座位上的人眼有一定的角度，车载平视显示系统将车速等重要的信息以一定角度入射光的形式投影到反射滤光片上，反射滤光片将人眼可以看到的可见光波段的蓝绿光反射到驾驶员的眼睛中，黄红颜色的光透出挡风玻璃外面，让驾驶员看清前方信息。反射滤光片的表面设置有组合膜堆102，包括了长波通膜堆和短波通膜堆，例如，组合膜堆102(0.5HL0.5H)^n·m(0.5LH0.5L)^k，其中，H表示膜系设计使用的高折射率材料，L表示低折射率材料，n、k表示周期数，m表示平移系数。长波通膜堆以及短波通膜堆的波长范围在可见光范围内，短波通膜堆的波长范围为380nm-600nm，长波通膜堆的波长范围为600nm-760nm。对组合膜堆102优化，如进行常规的单纯型法优化，因为长波通膜堆和短波通膜堆都为规整膜堆，对组合膜堆102的优化过程中并不会引入薄层，膜系结构未被破坏，因此，当入射光线以一定角度照射优化后的组合膜堆102的反射滤光片表面，不仅能够有效减小因为偏振分离现象而导致边缘陡度降低的情况，保证了反射成像的色彩清晰度，减小色彩干扰，提高反射成像的亮度。更重要的是还提高了膜厚精度控制的准确率。

进一步的，为了增加透过波长段在600nm-680nm的透过率，上述反射滤光片还包括设置于所述基板101另一面的增透膜堆103，目的是使得在大角度入射的同时光线的平均透过率提高2％-3％，使得光线平均透过率大于97％。

需要指出的是，增透膜堆103与组合膜堆102分别在基板101的任意一方即可，即增透膜堆103设置于基板101的前表面，组合膜堆102设置在基板101的后表面，或者，增透膜堆103设置于基板101的后表面，组合膜堆102设置在基板101的前表面，均在保护范围之内。

优选的，所述增透膜堆103的层数范围为4-7层，所述组合膜堆102的层数范围为40-52层。组合膜堆40-52层满足基本光谱曲线要求，层数太少不能满足光谱曲线要求，层数太多，一是制作成本高，二是层数越多，控制精度越差。

进一步的，所述的增透膜堆103为高折射率薄膜和低折射率薄膜交替堆叠而成，所述长波通膜堆以及所述短波通膜堆均为高折射率薄膜和低折射率薄膜交替堆叠而成。

优选的，在上述反射滤光片中，所述高折射率薄膜为二氧化钛薄膜、五氧化三钛薄膜、二氧化锆薄膜、五氧化二钽薄膜或五氧化二铌薄膜。所述低折射率薄膜为二氧化硅薄膜或氟化镁薄膜。高折射率薄膜为二氧化钛薄膜、五氧化三钛薄膜、二氧化锆薄膜、五氧化二钽薄膜或五氧化二铌薄膜，或者由上述几种材料组成的混合物形成的薄膜，均在保护范围之内。

对组合膜堆102进行优化后，对组合膜堆102进行层层蒸镀，如果优化结果出现较厚的膜层时，为了提高膜厚控制精度，将厚度较大的膜层拆分成两层进行光控镀制。例如，组合膜设计结果第31层为高折射率膜层和32层为低折射率膜层，物理厚度分别为146.5nm、62.3nm，由于在同一光控点位可以检测两层膜层厚度，即检测一层高折射率材料的厚度以及一层低折射率材料的厚度，然而，上述的厚度比值共用同一光控点位会导致低折射率膜层没有光量极值点，出现膜厚控制精度不准确的现象。其中，当膜层厚度达到某一数值的时候反射率就有最大值或者最小值，这个值就叫光量极值点。将第31层厚度为146.5nm的高折射率膜层拆分成两层：厚度为101.8nm的一层和厚度为44.7nm的一层，采用两个光控点位蒸镀厚度分别为101.8nm、44.7nm以及62.3nm的三层薄膜，膜厚精度控制在准确值8％-80％范围之内。同理，第40高折射率膜层和第41低折射率膜层厚度拆分成71.2nm、51.3nm、61.2nm，拆分高折射率材料膜层厚度后设计的膜系可以全部使用光控膜厚方式进行镀制，准确稳定的量产反射滤光片。

由于整个镀膜过程显示的是光学厚度，因此，运用光控膜厚方法对曲线有补偿效应，曲线比较平滑，可以显示当前层的折射率，光控精度可以不受晶振抖动的影响等，生产重复性比较好，合适量产。

在上述实施例的基础上，在上述反射滤光片中，基板101优选为白玻璃。当然，基板101还可以为其它种类的基板101，例如，透明的有机玻璃、透明塑料基板101等。

优选的，在上述反射滤光片中，基板101的厚度范围优选为0.21mm-1.0mm。常用的基板101厚度为0.21mm、0.3mm、0.45mm、0.7mm、1.0mm。

请参考图2，本发明还提供一种车载平视显示系统，包括上述任一项所述的反射滤光片202。车载平视显示系统还包括信息投射装置201，安装在车中，能够向安装于汽车挡风玻璃表面的反射滤光片202投射驾驶状态信息和其余重要信息。本发明提供的车载平视显示系统的色彩清晰度高同时成像亮度高。

请参阅图3，图3为本发明实施例提供的入射角为45°时，反射滤光片的透射光谱图。当信息透射装置201照射至反射滤光片202表面的光线与反射滤光片的夹角为45°时，透过反射滤光片202的光线波长范围为575nm-700nm，透射为红橙光，将蓝绿光进行了反射，当入射光线有角度照射具有组合膜堆的反射滤光片表面时，规整的膜系还提高成像的反射率，保证了图像的清晰度和亮度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种反射滤光片，设置于汽车挡风玻璃表面，其特征在于，包括表面镀有组合膜堆的基板，所述组合膜堆包括长波通膜堆以及短波通膜堆。

2.如权利要求1所述的反射滤光片，其特征在于，还包括在所述基板另一面镀有的增透膜堆。

3.如权利要求2所述的反射滤光片，其特征在于，所述增透膜堆的层数范围为4-7层。

4.如权利要求3所述的反射滤光片，其特征在于，所述组合膜堆的层数范围为40-52层。

5.如权利要求1至4任一项所述的反射滤光片，其特征在于，所述的增透膜堆由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替堆叠而成，所述长波通膜堆以及所述短波通膜堆均由高折射率薄膜和低折射率薄膜交替堆叠而成。

6.如权利要求5所述的反射滤光片，其特征在于，所述高折射率薄膜为二氧化钛薄膜、五氧化三钛薄膜、二氧化锆薄膜、五氧化二钽薄膜或五氧化二铌薄膜。

7.如权利要求6所述的反射滤光片，其特征在于，所述低折射率薄膜为二氧化硅薄膜或氟化镁薄膜。

8.如权利要求7所述的反射滤光片，其特征在于，所述基板为白玻璃。

9.如权利要求8所述的反射滤光片，其特征在于，所述基板的厚度范围在0.21mm-1.0mm。

10.一种车载平视显示系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的反射滤光片。