CN111208593A - 一种防倒影膜和车载触膜屏 - Google Patents
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Abstract
为了解决汽车在光线昏暗时容易在前挡风玻璃上形成倒影的问题，本发明提供了一种防倒影膜和车载触摸屏，包括层叠设置的第一基材、光栅结构层、第二基材及光学透明胶；所述光栅结构层包括多个间隔排列的棱柱，所述棱柱的截面为等腰三角形，所述棱柱的顶点抵触第一基材，所述防倒影膜自内向外透光的可视角度不大于偏离垂直出射方向的30度。利用光栅结构，使通过触摸屏向上方发射出的光线角度范围为60°内，60°以外的光线被截止，无法通过车载触摸屏射到挡风玻璃进而反射入人眼，从而抑制倒影的产生，达到消除倒影的目的，提高夜间驾驶或经过隧道时的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及车载触控屏技术领域，特别涉及一种防倒影膜和车载触控屏。
背景技术
随着经济的高速发展和人们生活水平的不断提高，汽车已进入千家万户。为了用车方便和使用的舒适性，绝大多数用户要求汽车装设触摸屏，即车载触摸屏，其主要包括车载导航、中控台、影像、娱乐等。然而，车载触摸屏在工作时，显示模组发射出的光各个方向都存在，产生的光影会反射到前挡风玻璃上产生反光倒影，干扰驾驶者的视线，如图1所示。特别是晚上、阴天或外界光线不好时，这些倒影更严重，同时，贺驶员在长时间的驾驶过程中产生劳累、视力下降，这样倒影更容易使驾驶员的视线产生错觉，带来非常大的安全隐患。
汽车行驶过程中，人眼前方水平视线与人眼观察车载触摸屏视线之间存在一个向下视角，如图2所示。人眼向下视角越大时，前方视线距离越近，如图3所示。当人眼向下视角超过30°时，前方视线距离在30m以下，驾驶者没有足够的观察距离，行驶过程中容易产生交通事故。因此，日本汽车工业协会规定人眼向下观察车载触摸屏时向下视角要控制在30°以内以保证足够的前方视线距离。
为了符合人眼向下视角小于30°，目前常用的技术是将车载触摸显示屏安装在更高的位置，但车载触摸屏的位置越高，所产生的倒影图像大小更大，将带来更大的安全隐患，如图4所示，车载触摸屏在A位置形成的反射成像的大小比在B和C位置形成的图像要大。因此，保证人眼向下视角在30°以内且能够防倒影是一大难题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种防倒影膜，利用光栅结构，使具有防倒影膜的触摸显示屏向外发射的光线沿各方向与轴线的夹角均为30°以内(如图5所示)，其中，轴线垂直于触摸屏所在平面，即触摸屏自内向外透光的可视角度不大于偏离垂直出射方向的30°，偏离垂直出射方向的30°以外的光线被截止，无法通过车载触摸屏射到挡风玻璃进而反射入人眼，从而抑制倒影的产生，达到消除倒影的目的，提高夜间驾驶或经过隧道时的安全性。
本发明第一方面提供了一种防倒影膜，包括层叠设置的第一基材、光栅结构层、第二基材及光学透明胶；所述光栅结构层包括多个间隔排列的棱柱，所述棱柱的截面为等腰三角形，所述棱柱的顶点抵触第一基材，所述防倒影膜自内向外透光的可视角度不大于偏离垂直出射方向的30°。
光栅结构截止偏离垂直出射方向的30°以外光线范围的光线，使其透过率极低，无法在前挡风玻璃上形成倒影，从而达到消除倒影的目的。此外，无需将触摸屏位置调高，即可保证人眼向下视角在30°以内，给驾驶员留下30m以上的安全距离，减小安全隐患。
根据本发明的一优选实施例，所述光栅结构层面向第二基材的一面为平滑面，每相邻两棱柱间设有一折射槽。
光线通过光栅结构层上的折射槽射出，在折射槽上发生折射，若干条折射光线从不同方向同时射入用户眼部，使经过防倒影膜向外发射的光线不大于偏离垂直出射方向的30°，偏离垂直出射方向的30°以外的光线无法通过车载触摸屏在挡风玻璃上形成倒影，使得驾驶员的向下视角在30°以内时不受倒影干扰。
根据本发明的一优选实施例，所述棱柱沿排列方向的底面长为10-30nm。。
通过将棱柱沿排列方向的底面长设置在一定范围使得光线依预期折射一定角度，确保从防倒影膜向外发射出的光线在偏离垂直出射方向的30°以内。
根据本发明的一优选实施例，所述两相邻棱柱沿底面间距为20-60nm，所述两棱柱沿顶点间距为30-90nm。
保证折射槽的尺寸为纳米级，使光线发生密集折射，进一步保证人眼向下视角在30°以内时无倒影产生。
根据本发明的一优选实施例，所述等腰三角形的顶角小于60°。顶角小于60°可截止出射角度偏离垂直方向30°以外的的光线。
根据本发明的一优选实施例，所述第一基材背离所述光栅结构层的表面至少包含防眩光膜、增透膜、防指纹膜、硬化膜中的一种。
防眩光膜是在防倒影膜表面形成凹凸不平膜层，达到漫反射效果，减小亮度差异，防止眩光，给用户带来舒适的视觉感受。增透膜是在防倒影膜表面形成多层抗反射镀层，起到低反射、高透过的光学要求。防指纹膜使防倒影膜表面产生一层疏水疏油层来提高触摸顺滑度及防污性能。硬化膜是将二氧化硅和有机物质镀膜在防倒影膜表面形成一层颗粒状的加硬层来提高表面硬度，防刮伤。
本发明第二方面提供了一种车载触摸屏，包括第一方面的各种实现方法中任一所述的防倒影膜。
本发明第二方面提供了另一种车载触摸屏，包括层叠设置的盖板、第一粘结剂、感应层、第二粘结剂和液晶模组；其中，所述车载触摸屏还包括如第一方面所述的防倒影膜，所述光学透明胶贴合在所述盖板表面。
将防倒影膜设置在盖板上，防止偏离垂直出射方向的30°以外的光线在前挡风玻璃上形成倒影。
本发明第二方面提供了又一种车载触摸屏，包括层叠设置的盖板、第一粘结剂、感应层、第二粘结剂和液晶模组；其中，所述车载触摸屏还包括如第一方面所述的防倒影膜，所述光学透明胶与所述感应层贴合。
将防倒影膜设置在感应层和液晶模组之间，截止经触摸屏发射出的偏离垂直出射方向30°以外的光线，加大安全距离，同时防止倒影产生。
根据本发明的一优选实施例，所述第一粘结剂是固态光学透明胶、液态水胶中的任意一种，所述第二粘结剂是固态光学透明胶、液态水胶、泡棉胶、双面胶中的任意一种。
盖板和感应层之间采用固态光学透明胶或液态水胶进行全贴合，锁屏时屏幕为黑色，看起来就更美观，避免进入灰尘或因环境变化而产生雾气或光衍射产生彩虹纹，画面更加通透，增强显示效果，同时也让屏幕做的更薄。液晶模组采用全贴合的优点如上，同时也可以通过泡棉胶或双面胶进行框贴，操作简单，工艺成熟，同时考虑到显示模组成本较高，框贴法易于更换，不会因贴合不良损坏模组。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是前挡风玻璃倒影形成示意图；
图2是前方水平视线与向下视线之间的向下视角示意图；
图3是人眼向下视角与前方视线距离关系示意图；
图4是车载触摸屏位置与倒影大小的关系图；
图5是车载触摸屏自内向外透光的可视角度示意图；
图6是防倒影膜结构示意图；
图7是光线出射角度与光线透过率关系示意图；
图8是一种车载触摸屏的结构示意图；
图9是另一种车载触摸屏的结构示意图。
1：防倒影膜；111：保护膜；112：离型膜；121：第一基材；122：第二基材；13：光栅结构层；131：折射槽；132：棱柱；1321：棱柱的截面；1322：棱柱的截面三角形顶点；14：光学透明胶；15：向下视角30°以外光线；2：盖板；31：第一粘结剂；32：第二粘结剂；4：感应层；5：液晶模组。θ1：向左出射角度；θ2：向右出射角度；d1：两相邻棱柱沿底面间距；d2：两相邻棱柱沿顶点间距；d3：棱柱沿排列方向的底面长。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“层叠于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。本文所使用的术语“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的实施方式提供的防倒影膜1可应用在车载触摸屏上，能够截止从触摸屏向上方发射出的偏离垂直出射方向30°以外的光线，在保证足够的安全距离的前提下(人眼向下视角在30°以内)，起到防倒影效果。
本发明第一方面提供一种防倒影膜1，请参阅图6，防倒影膜1包括层叠设置的保护膜111、第一基材121、光栅结构层13、第二基材122、光学透明胶14、离型膜112。本发明利用光栅结构，使光线向左出射角度θ1和向右出射角度θ2均在30°以内，即光线左右出射角度θ1和θ2在30°以内的光线透过率高，呈现出的图案亮度高、效果好，同时光线左右出射角度30°以外的光线15被光栅截止，透过率极低，难以在前挡风玻璃上产生倒影，从而达到消除倒影的目的。此外，确保人眼向下视角在30°以内，给驾驶员留下30m以上的安全距离，减小安全隐患。
所述光栅结构层13包括多个间隔排列的棱柱132，所述棱柱132的截面1321为等腰三角形，所述棱柱132的顶点抵触第一基材121，所述防倒影膜1自内向外透光的可视角度不大于偏离垂直出射方向的30°。所述等腰三角形的顶角小于60°，顶角小于60°可截止出射角度偏离垂直方向30°以外的的光线。当顶角为60°时，配合间距可达到出射角度在偏离垂直方向30°内。
所述光栅结构层13面向第二基材122的一面为平滑面，每相邻两棱柱间设有一折射槽131。均匀开设的折射凹槽形成等间距的平行狭缝，狭缝使得预设角度的光能够透过，其它角度光线不能透过。光线通过光栅结构层13上棱柱132间隔开的折射槽131射出，在折射槽131上发生折射，若干条折射光线从不同方向同时射入人眼，使人眼看到由触摸屏发射出的偏离垂直出射方向30°以内的光线呈现出的图像，而偏离垂直出射方向30°以外的光线无法透过。
所述棱柱132沿排列方向的底面长d3为10-30nm。所述两相邻棱柱132沿底面间距d1为20-60nm，所述两相邻棱柱132沿顶点间距d2为30-90nm，具体地，d2＝d1+d3。通过限定参数保证折射槽的尺寸为纳米级，折射槽间距较小，光栅结构层上折射槽数量多，分布密集，在光栅结构层无需太厚的情形下即能产生较好的防倒影效果，有利于减小触摸屏的整体厚度。
图7为触摸屏光线出射角度与透过率关系图，结合图5来看，图中0°为垂直于触摸屏方向的光线，即轴线；其他正负角度光线是以轴线对称的光线。从图7中可以看出，易在挡风玻璃上形成倒影的出射角度偏离垂直方向30°以外的非安全角度光线通过光栅时，其亮度很低，一般在5％以下，相当于很微弱的光透过车载触摸屏，光线被截止，使这部分光反射到前挡风玻璃上难以形成倒影；而光线出射角度在偏离垂直方向30°以内时，其光透过车载触摸屏时透过率较高，一般在40％～100％之间，能够增强驾驶安全。因此可以通过此防倒影膜，将触摸屏出射光线控制在偏离垂直出射方向的30°以内，防止光线照射到前挡风玻璃上进而反射如人眼。
所述光栅结构层13的材质可以为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂膜)、PP(聚丙烯膜)、PVC(聚氯乙烯膜)、TPU(热塑性聚氨酯膜)中的任意一种，在此不作特别限定，其中，PET、PP为硬质材质，PVC、TPU为软质材质。
所述第一基材121和第二基材122可以为TAC(三醋酸纤维薄膜)、PC(聚碳酸酯薄膜)、COP(环烯烃聚合物膜)、PET中的任意一种，在此不作特别限定。所述基材的厚度为40-125μm，优选为60-100μm。PET、PP、PVC、TPU均为行业常用材料，成本低，易获取。
所述光学透明胶一般为丙烯酸型树脂，还可以是有机硅胶、不饱和聚酯、聚氨酯或环氧树脂等胶黏剂，所述光学透明胶的厚度为25μm或50μm。
所述保护膜、离型膜可以是PU(聚亚氨酯)胶系和亚克力胶系，也可以是硅胶胶系。
所述第一基材121背离光栅结构层13的表面至少包含防眩光膜(AG)、增透膜(AR)、防指纹膜(AF)、硬化膜(HC)中的一种。当防倒影膜1应用在车载触摸屏表面时，可以在防倒影膜1表面做AG、AR、AF、HC处理，达到高透、低反射、防指纹、耐刮耐磨的特殊要求，增强用户体验；当防倒影膜1应用在车载触摸屏的不同模组之间时，可以在防倒影膜表面做AR、HC处理，增强亮度的特殊要求。
眩光是一种不良照明现象，当外在光源亮度极高或是背景与显示屏的亮度差异时，就会产生眩光，使用户产生不舒适的视觉感受。AG处理其实质是采用真空蒸镀、转印、喷镀等方式在防倒影膜的表面上增加防眩光药水，这种防眩光药水是一种纳米二氧化硅粒子悬浮液，在一定的热处理温度下，无数纳米粒子堆积形成凹凸不平膜层，达到漫反射效果，改变反射强光对观察者的视觉刺激。
AR处理原理是通过磁控溅射或真空蒸镀等方式在防倒影膜的表面上形成多层抗反射镀层，当光入射在防倒影膜上时，由于空气层的折射率、抗反射镀层的折射率、防倒影膜的基材表面折射率不同，光经过基材的反射光与经过抗反射镀层的反射光存在一定的相位差，这种相位差会产生光的干涉，导致两种反射光在一定程度上相互抵消，起到低反射、高透过的光学要求。同时，根据调整抗反射膜的厚度和层数，可以使反射率降低至1％以下。
AF处理原理是通过蒸镀、蚀刻、喷涂等方式将Si-F化合物镀膜在防倒影膜表面,使防倒影膜表面产生一层疏水疏油层来提高触摸顺滑度及防污性能，一般用水滴角来评估防指纹性能，当水滴角＞100°时，表明表面具有防指纹功能；当水滴角＞110°时，表明表面具有优异的防指纹功能。
HC处理原理是通过蒸镀、喷涂等方式将二氧化硅和有机物质镀膜在防倒影膜表面,使防倒影膜表面产生一层颗粒状的加硬层来提高表面硬度，一般用铅笔硬度来评估硬化性能，当防倒影膜表面铅笔硬度在500g H时，表明表面具有耐刮伤性能，可以贴附在感应层的背面；当防倒影膜表面铅笔硬度在500g 3H时，表明表面具有优异的耐刮伤性能，可以贴附在盖板表面。
本发明第二方面提供一种车载触摸屏，包括如第一方面所述的防倒影膜1，使用时撕除保护膜111和离型膜112，将光学透明胶14贴合在盖板2表面或者将光学透明胶14与感应层4贴合。在车载触摸屏的表面或者模组间加一层可以控制光线方向的防倒影膜1，使触摸屏向上方发射出的光线角度范围为偏离垂直出射方向的30°以内，可以防止倒影产生，提高夜间驾驶或经过隧道时的安全性。
本发明第二方面的一种实施方式提供的车载触摸屏的结构如图8所示，其层叠结构从上至下依次为：第一基材121、光栅结构层13、第二基材122、光学透明胶14、盖板2、第一粘结剂31、感应层4、第二粘结剂32和液晶模组5。
本例中撕除保护膜111和离型膜112，光学透明胶14贴合在盖板2表面。将防倒影功能结构设置在盖板2上，防止触摸屏发射出的偏离垂直出射方向30°以外的光线在前挡风玻璃上形成倒影。在另外的实施方式中，也可保留保护膜111，此时保护膜111仍然起到保护下方层叠结构的作用。
所述第一基材121表面做AG、AR、AF、HC处理，达到高透、低反射、防指纹、耐刮耐磨的特殊要求，增强用户体验。
所述盖板2可以是玻璃、PC、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET，可以是PC、PMMA共聚而成的两层复合板和三层复合板，也可以是PC、PMMA注塑成型的IML(模内镶件注塑)。
所述第一粘结剂31是固态光学透明胶、液态水胶中的任意一种，所述第二粘结剂32是固态光学透明胶、液态水胶、泡棉胶、双面胶中的任意一种。盖板2和感应层4之间采用固态光学透明胶或液态水胶进行全贴合，锁屏时屏幕为黑色，看起来就更美观，避免进入灰尘或因环境变化而产生雾气或光衍射产生彩虹纹，画面更加通透，增强显示效果，同时也让屏幕做的更薄。液晶模组5采用全贴合的优点同上，同时也可以通过泡棉胶或双面胶进行框贴，操作简单，工艺成熟，同时考虑到显示模组成本较高，框贴法易于更换，不会因贴合不良损坏模组。
所述感应层4可以是以PET、COP、TAC等为基材的薄膜式Film sensor，也可以是以玻璃为基板的Glass sensor，在此不作特别限定。其结构和制备方法均为本领域技术人员所公知，本例中并不对该模块进行改进。
所述液晶模组5可以是TFT液晶显示模组，也可以是IPS液晶显示模组，还可以是OLED显示器，在此不作特别限定。关于液晶模组均为本领域技术人员所公知，不再赘述。
本发明第二方面另一实施方式提供一种车载触摸屏，为使描述简洁，与第一实施方式相同的特征不再赘述。如图9所示，其层叠结构从上至下依次为：盖板2、第一粘结剂31、感应层4、光学透明胶14、第二基材122、光栅结构层13、第一基材121、第二粘结剂32和液晶模组5，所述保护膜1的离型膜112和保护膜111被撕除，所述光学透明胶14与感应层4贴合。撕除保护膜111和离型膜112，将防倒影膜1设置在感应层4和液晶模组5之间，截止从触摸屏发射出的偏离垂直出射方向30°以外的光线，加大安全距离，同时防止倒影产生。所述第一基材121表面做AR、AG处理，增强亮度、防眩光。本实施方式中其他相应特征与第一种实施方式中相同。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种防倒影膜，其特征在于，包括层叠设置的第一基材、光栅结构层、第二基材及光学透明胶；所述光栅结构层包括多个间隔排列的棱柱，所述棱柱的截面为等腰三角形，所述棱柱的顶点抵触第一基材，所述防倒影膜自内向外透光的可视角度不大于偏离垂直出射方向的30°。
2.如权利要求1所述的防倒影膜，其特征在于，所述光栅结构层面向第二基材的一面为平滑面，每相邻两棱柱间设有一折射槽。
3.如权利要求2所述的防倒影膜，其特征在于，所述棱柱沿排列方向的底面长为10-30nm。
4.如权利要求2所述的防倒影膜，其特征在于，所述两相邻棱柱沿底面间距为20-60nm，所述两相邻棱柱沿顶点间距为30-90nm。
5.如权利要求1所述的防倒影膜，其特征在于，所述等腰三角形的顶角小于60°。
6.如权利要求1所述的防倒影膜，其特征在于，所述第一基材背离所述光栅结构层的表面至少包含防眩光膜、增透膜、防指纹膜、硬化膜中一种。
7.一种车载触摸屏，其特征在于，包括如权利要求1至6任一所述的防倒影膜。
8.一种车载触摸屏，包括层叠设置的盖板、第一粘结剂、感应层、第二粘结剂和液晶模组；其特征在于，所述车载触摸屏还包括如权利要求1所述的防倒影膜，所述光学透明胶贴合在所述盖板表面。
9.一种车载触摸屏，包括层叠设置的盖板、第一粘结剂、感应层、第二粘结剂和液晶模组；其特征在于，所述车载触摸屏还包括如权利要求1所述的防倒影膜，所述光学透明胶与所述感应层贴合。
10.如权利要求8或9所述的车载触摸屏，其特征在于，所述第一粘结剂是固态光学透明胶与液态水胶中的任意一种，所述第二粘结剂是固态光学透明胶、液态水胶、泡棉胶、双面胶中的任意一种。
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