CN113227881A - 具有改善的表面和边缘质量的抬头显示器镜及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种抬头显示器(HUD)镜，所述HUD镜包括镜基板，所述镜基板具有第一主表面、第二主表面和次表面，所述第一主表面具有凹陷形状，所述第二主表面与所述第一主表面相对并具有凸起形状，所述次表面连接所述第一主表面与所述第二主表面。所述HUD镜还具有设置在所述第一主表面上的反射层。所述第一主表面具有3nm或更小的第一表面粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度，并且所述镜基板是玻璃或玻璃陶瓷材料。

Description

具有改善的表面和边缘质量的抬头显示器镜及其形成方法
技术领域
本申请根据35 U.S.C.§119要求提交于2018年11月27日的美国临时申请序列号62/771,877的优先权的权益，该申请的内容是本申请的基础并且全文以引用的方式并入本文。
背景技术
抬头显示器(HUD)系统将视觉信息投影到透明表面上，使得用户可以看到信息，而不会将视线从主视野移开。HUD系统越来越多地部署在运输领域中，包括用于汽车、飞机、船舶和其他车辆。例如，HUD系统用于车辆中，使得车辆的操作员或驾驶员可以看到与车辆的操作有关的信息，并维持向前视线，而不需要向下看或朝着显示屏看。因此，认为HUD系统是通过最小化车辆驾驶员从安全的操作视点移开的需要来改善安全性。
本发明技术问题的公开内容
然而，HUD系统在投影图像中通常具有较差的光学质量，而可能导致投影图像的美学质量并不理想。较差的光学质量甚至可能会降低HUD系统的安全性，因为模糊或不清楚的投影图像会让用户更难以阅读或理解投影信息，而导致用户对于信息的处理时间增加，用户基于信息的反应时间延迟，并容易让用户分心。HUD系统通常使用反射镜以将图像反射并投影到透明表面上，并且HUD系统中所使用的反射镜的不完善会导致光学质量下降。例如，由于较差的耐久性或制造缺陷所导致的镜表面或形状准确度的不完善会降低光学性能。这些不完善包括在镜的成形和/或折曲期间或者由于切割、成形和/或抛光镜或镜基板的边缘所造成的表面和/或边缘不完善而产生的镜的曲率的形状的不精确。
因此，仍然需要具有改善的光学质量的HUD系统，更特定为用于HUD系统的改善的镜。
问题的解决方案
在本公开内容的一些实施方式中，提供抬头显示器(HUD)镜基板。镜基板具有第一主表面、第二主表面和次表面，第一主表面具有凹陷形状，第二主表面与第一主表面相对并具有凸起形状，次表面连接第一主表面和第二主表面。镜基板包括玻璃或玻璃陶瓷材料，并且第一主表面具有3nm或更小的第一表面粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度。在一些实施方式的方面中，在镜基板处于弯曲状态时，镜基板具有未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。次表面可以具有包括倒角的横截面边缘轮廓，倒角包括C形倒角或R形倒角。C形倒角的长度可以是0.1mm或更大，或是0.3mm或更大。R形倒角的长度可以是0.5mm或更大。在实施方式的一个方面中，平面图中的镜基板具有圆角，并且当镜基板处于弯曲状态时，圆角未被成形或抛光。根据一些实施方式，镜基板的凹陷表面具有非球面形状。
本文的实施方式的HUD镜基板可以具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。作为一些实施方式的方面，镜基板的凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm，凹陷表面上的算术平均波纹度Wa为每10mm小于1μm，而凸起表面的表面粗糙度Ra为小于30nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于1μm，或者表面粗糙度Ra为小于20nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于300nm。作为一些实施方式的方面，镜基板的厚度定义为第一主表面和第二主表面之间的距离，而厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm、约0.5mm至约1.0mm、或约1.0mm至约3.0mm。玻璃或玻璃陶瓷材料可以包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃，并且可以是强化或化学强化的玻璃材料。
在本公开内容的一些实施方式中，提供三维HUD镜。HUD镜包括本文所公开的实施方式的HUD镜基板和设置在镜基板的第一主表面上的反射层。
在本公开内容的其他实施方式中，提供一种形成三维镜的方法。该方法包括提供镜预成型件，镜预成型件具有第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面和连接第一主表面和第二主表面的次表面。镜预成型件是玻璃或玻璃陶瓷材料，并且第一主表面和第二主表面为二维。该方法进一步包括：将镜预成型件设置在具有弯曲支撑表面的模制设备上，使得第二主表面是面向弯曲支撑表面；以和使镜预成型件符合弯曲支撑表面，以形成具有对应于第二主表面的凸起表面以和对应于第一主表面的凹陷表面的弯曲镜基板，凹陷表面具有第一曲率半径。在符合步骤之后，凹陷表面具有小于3nm的粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度。作为一些实施方式的方面，弯曲镜基板具有在符合步骤期间或符合步骤之后未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。更特别地，根据一些实施方式，次表面的横截面边缘轮廓与弯曲镜基板的横截面边缘轮廓相同。
在一些实施方式的方面中，该方法进一步包括处理二维镜预成型件的次表面，以实现弯曲镜基板的预定边缘轮廓，其中该处理包括切割、倒角或抛光中的至少一者。
在本公开内容的一些实施方式中，提供一种形成三维镜的方法。该方法包括：根据本文所公开的方法形成三维镜基板和将反射层设置在基板的第一主表面上。
将在以下具体实施方式中阐述所要求保护的目标的其他特征和优点，并且部分的特征和优点对于本领域技术人员而言将从该描述中显而易见，或者可以通过实施本文(包括以下具体实施方式、权利要求书和随附图式)所述的所要求保护的目标而认识到。
应了解，以上概述和以下详述都呈现了本公开内容的实施方式，并且意图提供用于了解所要求保护的目标的本质和特点的概观或架构。随附图式被包括以提供本公开内容的进一步了解，而且随附图式并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式说明各种实施方式，而且可以与实施方式一起解释所要求保护的目标的原理和操作。
附图说明
为了说明的目的，在图式中图示目前优选的形式，但应理解，本文所公开和讨论的实施方式并未限于所示的精确布置和手段。
图1是依据本公开内容的一些实施方式的车辆中的HUD系统的示意图。
图2是根据一些实施方式的使用图1的HUD系统时的汽车驾驶员的视点的图示。
图3是根据一些实施方式的使用具有组合器的HUD系统时的汽车驾驶员的视点的图示。
图4是根据一些实施方式的用于HUD系统的非球面镜的图示。
图5图示形成HUD镜或镜基板的常规方法的步骤。
图6是切割HUD镜基板的片材料的平面图。
图7是具有含有倒角的边缘轮廓的经切割的HUD镜基板的横截面。
图8是根据常规方法所形成的镜基板的边缘的照片。
图9A和图9B分别是图8的镜基板的凸起表面和凹陷表面的放大图。
图10A至图10D是根据常规方法所形成的镜基板的粗糙边缘的显微镜图像。
图11图示根据本公开内容的实施方式的形成HUD镜或镜基板的方法的步骤。
图12A和图12B是根据本公开内容的实施方式的HUD镜预成型件的平面图。
图13是图12B中的镜预成型件的边缘在线段13’-13’处的横截面图。
图14是根据本公开内容的实施方式的方法所形成的HUD镜基板的边缘的显微镜图像。
图15A至图15C是根据本公开内容的方法所形成的HUD镜基板的边缘的显微镜图像。
图16是根据本公开内容的一些实施方式的用于将二维基板形成为三维基板的真空式形成表面的平面图。
具体实施方式
HUD系统可以用于提供各种信息，以改善HUD用户的安全性和便利性。例如，在运输中，可以将与车辆操作有关的信息(例如，车辆计量或导航)投影到驾驶员前方的区域。这可以包括关于车辆速度、燃料水平、气候控制设定、娱乐设定、转弯导航指示器、预计到达时间和与速度、交通或危险状况有关的警报的实时信息。信息可以表示为文本、符号、图片、视频、动画和一种或多种颜色。还期望具有包括增强现实(AR)功能的HUD系统，以呈现与车辆的当前外部环境有关的信息，并且从用户的角度来看，这种信息可以与那些相关的外部环境元素重叠或以其他方式互动。例如，当用户接近兴趣点时，AR HUD图像可以突出显示兴趣点。由于AR HUD可以显示与用户看到的信息重叠或互动的信息，因此较大的投影图像较有利。然而，由于难以产生用于投影较大的AR HUD图像的尺寸合适的镜或光学部件，因此较大的图像可能更难产生。相信随着车辆变得更加互联和智能化，这些HUD系统的使用和应用频率将会增加。因此，以上仅是HUD系统使用的示例，并且本公开内容的实施方式并非意图限于这些示例。
如图1所示，HUD系统100可以设置在车辆V中，车辆V可以是例如由驾驶员D操作的汽车。例如，HUD系统100可以内建于车辆本身中，其中如图1所示，全部或一些部分并入车辆V的仪表板110中。HUD系统100包括连接到显示器103的图片产生单元(PGU)102，显示器103经配置以根据来自PGU 102的信号来产生图像。然后，以一种或其他方式将该图像从显示器103引导到用户可观看的区域(例如，挡风玻璃108的区域或其他表面)。在图1中，图像通过平面镜104反射到弯曲镜106。图像从弯曲镜106朝向挡风玻璃108投影，并投影到挡风玻璃108的投影区域112上。HUD系统100可以经配置而使得投影区域112是在驾驶车辆V时的驾驶员D的正常视线内，或者在适于驾驶车辆V时所观看的预定区域内。例如，可以定位投影区域112，使得从驾驶员的角度来看，投影图像覆盖于道路上。图2的图标展示此情况的示例，其中虚线定义不可见的投影区域112，而图像投影到挡风玻璃108上的不可见的投影区域112内。
显示器可以包括阴极射线管(CRT)显示器、发光二极管(LED)显示器、液晶显示器(LCD)组件、激光投影系统、波导显示器、或本领域技术人员已知的其他类型的显示器。PGU可以包括用于产生或处理显示器所产生的图像的计算机或处理器。例如，光学部件可以包括透镜、光束分离器、镜和组合器的一些组合，并且这些部件与HUD系统设计并未限于图1所示的示例。HUD系统的部件的组合可以经配置以产生准直光。准直光投影到用户视场中的表面或组合器上，使得用户可以同时看到投影图像和一般视场。例如，在车辆应用中，组合器可以是挡风玻璃。可替代地，组合器可以是内建于车辆中的单独部件，或者可以是能够安装在车辆中的驾驶员或乘客可以在组合器的透明表面上看到投影图像的位置的便携式组件。
尽管图1和图2中的投影区域112是位于挡风玻璃108上，但是图3图示替代实施方式，其中用于投影区域212的组合器208与挡风玻璃分离，并定位于挡风玻璃与驾驶员之间。组合器208可以内建于车辆的仪表板210中，或者可以是定位在仪表板210的顶部的便携式或可分离部件。本领域技术人员将理解HUD系统中的部件的基本布置，因此本公开内容的实施方式并未限于任一个或多个HUD系统或HUD系统的光学部件的特定布置。本公开内容主要针对用于HUD系统的弯曲或三维镜或用于形成三维HUD镜的镜基板和其形成与成形的方法。HUD系统中的三维(3D)镜(例如，图1中的弯曲镜106)是由通常由塑料材料制成的一些类型的镜基板组成。本公开内容的实施方式主要针对由玻璃或玻璃陶瓷材料制成的镜基板，尽管一些实施方式的方面是相关的各种其他材料的镜基板。3D镜可以在基板的凹陷表面上具有反射涂层。弯曲基板可以是球面、非球面、Fresnel形状和/或绕射的。在一个优选实施方式中，反射表面或涂层设置在凹陷的非球面表面上。非球面表面具有多个曲率半径。例如，在四面非球面镜的情况下，非球面表面可以沿着四个边缘中的每一者而具有不同的曲率半径。因此，如图4所示，镜300具有反射表面308，利用沿着第一边缘具有曲率半径R1，沿着第二边缘具有曲率半径R2，沿着第三边缘具有曲率半径R3，以及沿着第四边缘具有曲率半径R4而成形为非球面。因为表面308是非球面，因此R1≠R2≠R3≠R4。图4还图示弯曲表面308上的不同点如何相对于连接反射镜300的四个角的二维平面而利用变化量a至e位移。此平面可以是在形成为所示的三维形状之前的代表二维镜基板的参考平面。在一些实施方式中，提供HUD镜，其中a≠b≠c≠d。
然而，就所得到的形状准确度以及镜的表面和边缘质量而言，可以改善用于HUD系统的弯曲镜以及形成这些镜的方法。例如，为了防止当图像被弯曲镜反射时的图像质量的下降，镜应该具有高水平的形状准确度与表面粗糙度。在本公开内容的实施方式中，实现小于50μm的形状准确度和小于3nm的表面粗糙度(Ra)。在HUD系统的镜中发生的一种特殊类型的光学畸变是指为边缘畸变，即在镜的边缘处或附近反射的光的光学畸变。在现有的HUD系统中，在镜的制造或成形期间，光学上有影响的不完善可能会引入镜中。这包括形成3D形镜或镜基板的最常用方法，可分为两个类别：压制形成方法和真空形成方法。然而，压制和真空形成方法都可能具有缺点。
在压制形成方法中，使用上模具与下模具通过物理力来压制基板(例如，玻璃基板)。例如，上模具可以压入下模具中，其中2D玻璃预成型件设置在两个模具之间，并根据一个或两个模具上的表面的形状来形成玻璃预成型件。因此，模具压印可能残留在所形成的玻璃基板的凹陷和凸起表面上，然后需要抛光。此外，由于上模具和下模具的轮廓中的偏差，而可能难以精确地匹配上模具与下模具的轮廓，因此所形成的玻璃基板难以得到精确的形状。例如，球面镜轮廓的规格可以小于±25μm，而加工之后的模具轮廓偏差通常为30至50μm。
在真空形成方法中，可以使用单一模具(例如，下模具)，其中在模具的表面上形成真空孔洞。将平坦或二维(2D)玻璃板设置在模具的表面上，并经由真空孔洞供应真空压力，以使玻璃符合与模具的弯曲或三维(3D)表面。真空表面通常由陶瓷材料形成，而在整个形成表面上都具有孔洞。然而，难以避免在所形成的玻璃基板的表面上形成真空孔洞标记。这些真空孔洞标记或制造误差会损害基板或最终镜的光学性能。此外，相较于压制方法，典型的真空形成方法可能需要更高的形成温度。较高的形成温度可能影响表面质量，并形成缺陷(例如，凹痕、凹坑和压印)。
参照图5和图6，常规方法在3D形成处理(压制形成或真空形成弯曲处理)中使用步骤S1所提供的过大尺寸的二维基板350。如本文所用，“过大尺寸”是指2D基板材料的长度和/或宽度大于最终3D HUD镜的尺寸所需。如下所述，使用过大尺寸的基板意指过大尺寸的基板随后必须切割成较小的尺寸，以形成最终3D镜。在步骤S2中，将过大尺寸的2D基板350形成为三维形状。然后，在步骤S3中沿着所定义的路径352切割所得到的过大尺寸且弯曲的基板材料，而得到期望尺寸的3D镜基板354，并且可以丢弃外部的废玻璃356。此外，在切割之后，可以在步骤S4中执行包括成形、倒角和/或抛光的附加的表面和边缘加工。对于修复或最小化切割本身所产生的缺陷或者将切割边缘成形为所期望轮廓形状而言，切割后的边缘加工可能是必需的。图7图示3D HUD镜360的边缘处的典型倒角的示例，其中在3D HUD镜360的第一主表面363上具有倒角362，并在3D HUD镜360的第二主表面364上具有倒角364。
然而，由于在切割时已经将过大尺寸的基板形成为3D形状，因此将过大尺寸的基板切割成3D镜尺寸非常困难。因此，由于难以切割3D表面，可能难以切割成最终产品所期望的确切形状和尺寸。此举导致最终产品的产品尺寸相对较大的变化。此外，由于非球面镜的3D形状，边缘无法容易地使用标准轮抛光方法来抛光或倒角，而是必须依靠复杂、缓慢且昂贵的计算机数值控制(CNC)倒角。由于沿着3D弯曲边缘进行倒角，而难以维持恒定的倒角质量。由于相同的原因，难以针对镜的角进行精加工。例如，由于美学目的或改善的耐用性和处理性，可能需要将3D镜的角358(在平面图中观察时)成形为圆角形状。然而，由于难以针对3D基板的角进行精加工，通常应用直线切割角或是倒角。
图8是从侧视图观看的玻璃片材400的显微照片。玻璃片材400已经形成为具有凸起侧402、凹陷侧404和边缘表面406的3D形状。如图9A和图9B所示，玻璃片材的厚度t1是1.71mm，而在边缘抛光之后，凸起侧与凹陷侧都分别具有倒角Cx和Cv。倒角Cx和Cy通过粗糙边缘研磨而形成。在此示例中，倒角Cx和Cv的厚度分别为t2和t3，而在所示样品中皆为0.06mm。由于在3D形成基板上执行粗糙边缘研磨，因此倒角的质量明显粗糙且不一致，并导致边缘处的玻璃的破碎。此外，根据常规方法非常难以实现0.1mm或更多的C形倒角。缺陷可能损害性能，并降低玻璃片材400的结构完整性。
在图10A至图10D的显微照片图像中可以更清楚地看到此常规形成方法的边缘的粗糙质量。更特别地，图10A图示由于从过大尺寸的3D片材切割而具有粗略边缘412的玻璃片材410的侧视图。图10B图示玻璃片材的边缘的另一部分，在边缘中具有可见的芯片414。在图10C中，通过边缘416的暗区和亮区的变化所证明，边缘附近的玻璃片材的表面的平面图展示边缘质量的不均匀。如图10D所示，由于难以在3D玻璃基板上产生受控的圆角，因此利用线性角切割418来切割玻璃片材410的角。
然而，根据本公开内容的实施方式，针对2D镜预成型件进行倒角、抛光和/或边缘成形。本文所使用的“预成型件”是指3D形成(例如，真空形成)之前的基本二维镜基板，而预成型件的尺寸经预切割或成形为能够作为3D形成之后的3D镜的期望尺寸。因此，当预成型件处于2D状态时，可以容易且有效地针对预成型件的边缘进行倒角、抛光、或成形。在这些边缘精加工步骤之后，可以在镜预成型件上进行真空形成。因此，一旦镜基板处于3D状态，则不需要边缘精加工(倒角、抛光、或成形)。此外，可以将2D预成型件的长度和宽度的尺寸调整为考虑到在形成为3D基板时的基板的一些损耗。
因此，使用过大尺寸的玻璃基板来进行形成需要在形成之后增加切割玻璃的步骤；玻璃利用率由于形成之后的修整玻璃或废玻璃而较低；切割之后需要进行困难且相对无效的边缘抛光和/或倒角；以及即使最后的最终产品的尺寸可能与预成型件式形成的尺寸相同，也需要更大的装备。另一方面，在使用本公开内容的实施方式的镜预成型件的3D形成中，不需要在真空形成之后切割镜基板，而减少废玻璃或碎玻璃的产生。此外，预成型件式形成可以是更简单的处理，更具成本效益，并且可以生产质量卓越的3D镜(更特定为表面边缘质量、粗糙度和尺寸稳定度)。
图11描绘根据本公开内容的一个或多个实施方式的上述方法中的步骤。在步骤S11中，提供基板材料(例如，玻璃片材)。将2D基板材料切割或调整尺寸成大约最终3D镜的尺寸，以解决3D形成之后的预成型件的横向尺寸的略微缩小的问题，而形成2D镜预成型件。在步骤S12中，在3D镜基板中进行形成(例如，真空形成)之前，在2D镜预成型件上进行任何表面或边缘加工(例如，边缘成形、倒角和/或抛光)。在步骤S13中，在完成表面和/或边缘加工之后，将2D镜预成型件形成为3D镜基板。在步骤S13之后，不进行附加边缘加工(例如，边缘成形、倒角、拐角或抛光)。可以在3D形成之前或之后将反射涂层沉积在凹陷表面上。
如上所述，通过使用2D预成型件来建立3D镜基板，可以利用非常高的准确度和很小的变化来取得所得到的3D镜的尺寸。在一个或多个实施方式中，±0.1mm的尺寸公差是可能的，而与3D镜的曲率复杂度或产品尺寸无关。例如，所生产的大型镜基板的长度和宽度尺寸的变化均小于0.05mm，其中基板的长度为约291mm，宽度为约130.5mm。在一个或多个实施方式中，利用轮廓PV或轮廓偏差所测量的形状准确度对于具有小于约250mm的水平尺寸的HUD镜基板而言为小于或等于50μm，而对于具有小于约350mm的水平尺寸的HUD镜基板而言为小于或等于约100μm。因此，即使对于较大的HUD镜而言，可以保持尺寸一致性，同时维持2D预成型件的边缘质量。例如，本公开内容的实施方式所包括的HUD镜基板的长度为约200mm或更大、约250mm或更大、约300mm或更大、或约350mm或更大。HUD镜基板的宽度可以为约100mm或更大、约150mm或更大、或约200mm或更大。在一些特定实施方式中，HUD镜基板可以具有约350mm或更大的长度和约200mm或更大的宽度。
图12A和图12B图示根据本公开内容的一些实施方式的2D镜预成型件的平面图。如图12A所示，镜预成型件500具有圆角501，如上所述，相较于3D镜基板，在2D预成型件上更容易实现。图12B图示类似的镜预成型件502，但是具有一对相对的圆形而非笔直的边缘503。这些圆形边缘503在真空形成2D镜预成型件的方法中可能有利，其中圆形边缘503对应于真空模具的曲率，使得圆形边缘503与真空模具表面之间不会泄漏真空压力。
图13是沿着图12A中的线段13’-13’截取的镜预成型件500的部分横截面图。如图13所示，HUD镜预成型件500具有作为预成型件的镜侧的第一主表面504、与第一主表面504相对的第二主表面506和在第一主表面504和第二主表面506之间的次表面508。镜预成型件500的厚度t定义为在第一主表面504和第二主表面506之间的距离。第一主表面504和第二主表面506的边缘分别具有第一倒角510与第二倒角512。根据本公开内容的各种实施方式，第一倒角510和第二倒角512可以对称，而意指具有相等的长度，或者在一个倒角长于另一者的情况下可以不对称。
可以通过倒角表面的x和y分量来描述第一倒角510和第二倒角512的几何形状。本文所使用的x分量是指平行于二维预成型件的第一主表面或第二主表面的方向上所测量的距离。y分量是指垂直于二维预成型件的第一主表面或第二主表面或平行于二维预成型件的次表面的方向上所测量的距离。例如，第一倒角510可以具有x分量x1与y分量y1，而第二倒角512可以具有x分量x2与y分量y2。x1、y1、x2和y2的尺寸范围可以从约0.2至约0.3mm，例如，其中x1与x2相同，y1与y2相同，而导致对称倒角。但是，倒角也可以不对称。例如，倒角510和512中的一者可以是具有较大x或y分量的较大倒角。
根据一些实施方式，基板边缘的不对称倒角可以导致改善的可成形性，并且减轻镜的边缘所反射的畸变图像的可见性。在边缘畸变的情况下，显示图像的反射角度由于倒角表面的倾斜而改变，而可以防止用户看到畸变图像。此举可以产生没有察觉到的边缘畸变的投影图像。由于倒角较大，因此认为可以通过减少边缘区域的厚度来改善边缘的可形成性，使得边缘区域的可形成性更高。例如，当使用相同的真空压力时，相较于对称边缘，相对于计算机辅助设计(CAD)模型的边缘轮廓偏差减小，而非对称边缘的轮廓准确度增加。轮廓准确度的此改善降低图像畸变。此外，非对称倒角可以帮助防止不想要或危险的光进入玻璃边缘，并引导朝向HUD系统的用户的眼睛。此类不想要的光可能包括例如阳光，而可能分散驾驶员的注意力或干扰视力。然而，在一些实施方式中，对称倒角可能优选。
图14图示根据本公开内容的实施方式的3D镜基板600的侧视图的显微镜图像。3D镜基板600具有第一主表面602、第二主表面604和次表面603，第一主表面602具有凹陷表面，并在表面的边缘处具有C形倒角C1，第二主表面604具有凸起表面，并在表面的边缘处具有C形倒角C2，次表面603将第一主表面602和第二主表面604分离。在图14中，在3D形成之前，针对2D镜预成型件进行边缘成形、仿形和倒角，而相较于图10A，边缘质量更加一致并且相对没有缺陷。图14中的样品由玻璃片材制成，玻璃片材的厚度tT是2.0mm，并具有厚度为tC1和tC2的对称的C形倒角，每一者是0.424mm。因此，使用本公开内容的镜预成型件方法，可能具有更大的C形倒角。因为在2D预成型件上进行边缘抛光，因此可以在凹陷侧和凸起侧的倒角C1和C2上实现非常精细的抛光，并且还针对边缘的次表面603进行精细抛光。
图15A图示在3D镜基板600的四个角中的一者附近的图14的3D镜基板600的侧视图，而相较于图10B，在边缘处几乎没有碎裂。在图15B中，如边缘处均匀的灰色阴影所证明，边缘的一致性高于图10C所示的一致性。图15C图示可以容易地实现圆角形状。圆角形成于2D预成型件上，在2D预成型件上更容易形成圆角，并且可以避免图10D的直线角。
通过比较图14至图15C与使用根据切割过大尺寸的3D基板的常规方法的以上示例所看到，本公开内容的镜基板和方法所产生的边缘质量是常规方法无法达到的。因此，由于透过2D预成型件的精细研磨、成形和抛光而可能实现的最精细的粗糙度和精确的边缘成形，而可以实现具有非常精细的表面粗糙度与边缘轮廓的3D镜基板或HUD镜。
如上所述，本公开内容的实施方式包括使用真空形成方法来形成弯曲或3D镜基板。在一个方面中，如图16所示，真空形成方法使用模具700。模具700具有形成表面702，形成表面702经成形为3D镜或镜基板的期望形状。模具700可以可选择地包括壳体706，壳体706围绕形成表面702的周边，并且至少部分围绕并定义放置用于形成的镜预成型件的空间。为了使镜基板(未图示)符合形成表面702，通过一个或多个真空孔洞供应真空压力。然而，如上所述，真空孔洞可能以不完善的形式留下制造误差，其中真空孔洞会使基板缩短。因此，模具700在将与镜基板的有效区域接触的区域中不会包括真空孔洞。代替地，模具700在形成表面702的周边处具有沟型真空孔洞704。由于相对于较大的倒角的沟型真空孔洞704的位置，而不完善将不会位于镜的有效区域，因此沟型真空孔洞704所造成的任何不完善或误差将不会呈现给HUD系统的用户。根据一些实施方式，当预成型件放置在形成表面702上时，沟型真空孔洞704将定位在2D镜预成型件的边缘的内侧约2.0mm或更小处。本文所使用的有效区域是镜或镜基板的将反射要投影并让用户观看的图像的部分，并且位于镜或镜基板的倒角边缘区域内。
3D HUD镜的第一主表面的至少一部分是反射表面。例如，反射表面包括施加到第一主表面上的涂层或其他层，并且可以包括一种或多种金属氧化物、陶瓷氧化物或金属陶瓷合金。在特定实施方式中，反射涂层由铝或银制成。可以经由溅射、蒸发(例如，CVD、PVD)、电镀、或本领域技术人员已知的其他涂布或供应反射表面的方法来形成反射表面。在将基板形成为弯曲或非球面形状之后，在3D形成基板上建立反射表面。然而，实施方式并未限于此顺序，并且可以想到可以利用具有反射表面的2D预成型件来形成3D镜。更特别地，本文公开的真空式3D形成方法允许从具有反射表面的2D镜预成型件来建立3D镜，而不会劣化第一主表面上的反射表面。此外，本发明的实施方式还允许低温3D形成，这可以帮助在玻璃预成型件的弯曲期间保持反射表面。
根据本公开内容的一个或多个实施方式，提供一种抬头显示器(HUD)镜基板，而具有第一主表面、第二主表面和次表面，第一主表面具有凹陷形状，第二主表面与第一主表面相对并具有凸起形状，次表面连接第一主表面和第二主表面。镜基板包括玻璃或玻璃陶瓷材料，并且第一主表面呈现3nm或更小的第一表面粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度。如上所述，在镜基板处于弯曲状态时，HUD镜基板具有未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。具体而言，在将预成型件形成为HUD镜基板的3D形状之前，针对2D镜预成型件施加任何切割、成形、倒角或抛光，并且在HUD镜基板的3D形成之后，不进行针对边缘的进一步的切割、成形、倒角或抛光。
作为一个或多个实施方式的方面，例如，次表面具有包括倒角的横截面边缘轮廓，而可以成形为C形倒角或R形倒角。然而，可以利用本文未讨论的其他方式来成形横截面边缘轮廓，因为容易针对2D镜面预成型件进行成形和抛光而允许容易地执行各种精加工步骤。在C形倒角的情况下，倒角的长度可以是0.1mm或更大，或者0.3mm或更大。在R形倒角的情况下，倒角的长度可以是0.5mm或更大。此外，镜基板可以具有圆角。具体而言，当在平面图中观察镜基板时，第一和/或第二主表面的角是圆形。此外，当镜基板处于弯曲或3D状态时，镜基板的圆角未被成形或抛光。
在一个或多个特定实施方式中，HUD镜基板的凹陷表面具有非球面形状。无论曲率的特定形状或复杂程度，凸起表面与凹陷表面都可以具有对称的倒角。此外，镜基板可以足够大，以用于所谓的AR HUD应用。例如，镜基板可以具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。
尽管可以实现大尺寸，但是形状准确度以及表面和/或边缘质量或粗糙度可以维持在期望水平。作为一个或多个实施方式的方面，镜基板的凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm。镜基板的凹陷表面上的算术平均波纹度Wa为每10mm小于1μm。作为实施方式的进一步方面，凸起表面具有小于30nm的表面粗糙度Ra，和小于1μm的峰谷(PV)粗糙度。凸起表面可以具有小于20nm的表面粗糙度Ra和小于300nm的峰谷(PV)粗糙度。凸起表面可以进一步包括距离凸起表面的边缘2mm内的沟型真空孔洞压印。根据一些实施方式，沟型真空孔洞压印可以具有小于1μm的深度。此外，除了沟型真空孔洞压印之外，凸起表面不具有任何其他真空孔洞压印。作为一个或多个实施方式的进一步方面，凹陷表面具有小于2nm或小于1nm的粗糙度Ra和小于20nm、小于15nm或小于12nm的峰谷(PV)粗糙度。
在一个或多个实施方式中，镜基板的厚度定义为第一主表面和第二主表面之间的距离，而厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm、约0.5mm至约1.0mm、或约1.0mm至约3.0mm。用于镜基板的玻璃或玻璃陶瓷材料可以包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。此外，玻璃或玻璃陶瓷材料可以是强化玻璃材料(例如，经化学强化)。
根据一个或多个实施方式，提供一种三维HUD镜，并包括上述HUD镜基板和设置在镜基板的第一主表面上的反射层。
在进一步实施方式中，提供一种形成三维镜的方法。该方法包括提供镜预成型件，镜预成型件具有第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面和连接第一主表面和第二主表面的次表面。镜预成型件包括玻璃或玻璃陶瓷材料，并且预成型件的第一主表面和第二主表面为二维。该方法进一步包括：将镜预成型件设置在具有弯曲支撑表面的模制设备上，使得第二主表面面向弯曲支撑表面；和使镜预成型件符合弯曲支撑表面，以形成具有对应于第二主表面的凸起表面和对应于第一主表面的凹陷表面的弯曲镜基板，其中凹陷表面包括第一曲率半径。在符合步骤之后，凹陷表面具有小于3nm的粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度。
作为上述方法的一个或多个实施方式的方面，弯曲镜基板具有在符合步骤期间或符合步骤之后未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。次表面的横截面边缘轮廓与弯曲镜基板的横截面边缘轮廓相同。镜预成型件的边缘轮廓可以包括在次边缘的第一主表面侧与次边缘的第二主表面侧中的至少一者上的倒角，并且倒角可以是C形倒角或R形倒角。在C形倒角的情况下，C形倒角的长度是0.1mm或更大，或者0.3mm或更大。在R形倒角的情况下，R形倒角的长度是0.5mm或更大。
在一些实施方式的进一步方面中，符合步骤之后的次表面的表面粗糙度在符合步骤之前的次表面的表面粗糙度的2％内。符合步骤之后的次表面的表面粗糙度可以与符合步骤之前的次表面的表面粗糙度相同。镜预成型件在平面视图中观察时具有圆角。在符合步骤期间或之后，圆角可以与镜预成型件的圆角相同，并且未被成形或抛光。在一个或多个实施方式中，该方法包括处理二维镜预成型件的次表面，以实现弯曲镜基板的预定边缘轮廓，该处理包括切割、倒角或抛光中的至少一者。
作为一些实施方式的方面，弯曲镜基板具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。弯曲镜基板的凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm。弯曲镜基板的凹陷表面上的算术平均波纹度Wa可以进一步在每10mm小于1μm。此外，弯曲镜基板的凹陷表面上的最大粗糙度Rmax可以小于30nm。凸起表面具有小于30nm的表面粗糙度Ra和小于1μm的峰谷(PV)粗糙度，或者具有小于20nm的表面粗糙度Ra和小于300nm的峰谷(PV)粗糙度。
在一些实施方式的方面中，弯曲支撑表面包括沟型真空孔洞。更特别地，在将镜预成型件设置在模制设备上时，沟型真空孔洞在第二主表面的边缘的2mm内。在符合步骤之后，凸起表面具有沿着整个边缘距离凸起表面的边缘2mm内的沟型真空孔洞压印。沟型真空孔洞压印可以具有小于1μm的深度。除了沟型真空孔洞压印之外，凸起表面不具有任何其他真空孔洞压印。作为一个或多个实施方式的进一步方面，凹陷表面具有小于2nm或小于1nm的粗糙度Ra和小于20nm、小于15nm或小于12nm的峰谷(PV)粗糙度。在一个或多个实施方式中，镜预成型件具有定义为第一主表面与第二主表面之间的距离的厚度，其中厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm，为约0.5mm至约1.0mm，或者为约1.0mm至约3.0mm。
作为该方法的一个或多个实施方式的进一步方面，符合步骤在小于镜预成型件的玻璃转化温度的温度下进行。在符合步骤期间或之后，镜预成型件或弯曲镜基板的温度并未升高到高于镜预成型件的玻璃转化温度。玻璃或玻璃陶瓷材料可以包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。玻璃或玻璃陶瓷材料可以是强化玻璃材料，并且可以经由化学强化来进行强化。
在一个或多个实施方式中，提供一种形成三维镜的方法，该方法包括：形成根据本文所述实施方式的三维镜基板；和将反射层设置在第一主表面上。
根据本公开内容的一个或多个实施方式，提供一种用于HUD系统的镜，并使用本文所述的基于玻璃的预成型件来形成3D镜基板。镜包括3D镜基板的第一主表面上的反射层。3D镜基板具有第一曲率半径，使得第一主表面具有凹陷形状，而第二主表面具有凸起形状，其中第一曲率半径相对于第一曲率轴线而测量。3D镜基板具有第二曲率半径，第二曲率半径相对于第二曲率轴线所测量，第二曲率轴线是不同于第一曲率轴线，其中第一曲率轴线垂直于第二曲率轴线。在一些实施方式中，第一主表面具有非球面形状。
在另一实施方式中，提供一种形成三维(3D)镜的方法，该方法包括：提供二维(2D)镜预成型件，二维(2D)镜预成型件包括第一主表面、第二主表面和次表面，第一主表面具有含有倒角的边缘，第二主表面与第一主表面相对并具有含有第二倒角的边缘，次表面连接第一主表面和第二主表面。将2D镜预成型件放置在具有弯曲支撑表面的模制设备上，其中第二主表面面向弯曲支撑表面，和将2D镜预成型件符合弯曲支撑表面，以形成具有第一曲率半径的弯曲或3D镜基板。
在一个或多个实施方式中，在低于预成型件的玻璃转化温度的温度下执行2D镜预成型件到弯曲支撑表面的符合。在符合期间或之后，镜基板的温度可以并未升高超过基于玻璃的基板材料的玻璃转化温度。
在HUD系统的实施方式的方面中，显示单元包括LCD、LED、OLED、或μLED显示面板，并且可以包括投影仪。
基于玻璃的基板的厚度为小于或等于3.0mm；约0.5mm至约3.0mm；约0.5mm至约1.0mm；约1.0mm至约3.0mm；或约2.0mm。
作为一些实施方式的方面，第一主表面的倒角经配置以降低投影图像的边缘畸变。第一主表面的倒角可以经配置以降低朝向用户反射的不需要的光的量。投影表面可以是车辆的挡风玻璃，或者可以是经配置而安装在车辆内部的组合器。
镜具有第一曲率半径，使得第一主表面具有凹陷形状，而第二主表面具有凸起形状，第一曲率半径是相对于第一曲率轴线。镜还可以具有第二曲率半径，第二曲率半径是相对于第二曲率轴线，第二曲率轴线不同于第一曲率轴线，其中第一曲率轴线垂直于第二曲率轴线。在一些优选实施方式中，第一主表面具有非球面形状。
具有反射性的第一主表面包括基于玻璃的基板上的反射涂层，其中反射涂层包括金属、金属氧化物、陶瓷氧化物、或金属陶瓷合金，并且可以包括铝或银。显示单元可以包括LCD、LED、OLED、或μLED显示面板和/或投影仪。HUD系统可以进一步包括用于HUD系统的用户所观看的投影图像的投影表面，其中显示单元经`配置以产生图像，并且镜经配置以反射图像，以在投影表面上形成投影图像。投影表面的形状与镜的形状基本相同，其中投影表面是挡风玻璃或组合器，并且投影表面可以具有非球面形状。
基于玻璃的基板的厚度为小于或等于3.0mm；约0.5mm至约3.0mm；约0.5mm至约1.0mm；约1.0mm至约3.0mm；或约2.0mm。
基板材料
用于HUD系统中的镜的合适玻璃基板可以是非强化玻璃片材，还可以是强化玻璃片材。玻璃片材(无论是强化或未强化)可以包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。可选择地，玻璃片材可以经热强化。
合适的玻璃基板可以通过离子交换处理进行化学强化。在此处理中，典型地通过将玻璃片材浸没于熔融盐浴中历时预定时段，使玻璃片材的表面处或附近的离子与来自盐浴的较大金属离子交换。在一个实施方式中，熔融盐浴的温度为约430℃，并且预定时段为约八小时。通过在近表面区域产生压缩应力，将较大的离子掺入玻璃中，而可以强化片材。在玻璃的中央区域内引起相应的拉伸应力，以平衡压缩应力。
适用于形成玻璃基板的示例性离子交换玻璃是钠钙玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、或碱金属铝硼硅酸盐玻璃，还可以考虑使用其他玻璃组成物。本文所使用的“可离子交换”意指玻璃能够使位于或靠近玻璃的表面处的阳离子与大小较大或较小的同价阳离子交换。一个示例性玻璃组成物包括：SiO2、B2O3和Na2O，其中(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在实施方式中，玻璃片材包括至少6重量％的氧化铝。在进一步实施方式中，玻璃片材包括一种或多种碱土金属氧化物，使得碱土金属氧化物的含量是至少5重量％。在一些实施方式中，合适的玻璃组成物进一步包括K2O、MgO和CaO中的至少一者。在特定实施方式中，玻璃可以包括61至75摩尔％的SiO2；7至15摩尔％的Al2O3；0至12摩尔％的B2O3；9至21摩尔％的Na2O；0至4摩尔％的K2O；0至7摩尔％的MgO；以及0至3摩尔％的CaO。
适用于形成玻璃基板的进一步示例性玻璃组成物包括：60至70摩尔％的SiO2；6至14摩尔％的Al2O3；0至15摩尔％的B2O3；0至15摩尔％的Li2O；0至20摩尔％的Na2O；0至10摩尔％的K2O；0至8摩尔％的MgO；0至10摩尔％的CaO；0至5摩尔％的ZrO2；0至1摩尔％的SnO2；0至1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％，以及0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
另一进一步示例性玻璃组合物包括：63.5至66.5摩尔％的SiO2；8至12摩尔％的Al2O3；0至3摩尔％的B2O3；0至5摩尔％的Li2O；8至18摩尔％的Na2O；0至5摩尔％的K2O；1至7摩尔％的MgO；0至2.5摩尔％的CaO；0至3摩尔％的ZrO2；0.05至0.25摩尔％的SnO2；0.05至0.5摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；和小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％，以及2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在特定实施方式中，碱铝硅酸盐玻璃包括氧化铝、至少一种碱金属、在一些实施方式中的大于50摩尔％的SiO2、在其他实施方式中的至少58摩尔％的SiO2、以及在其他实施方式中的至少60摩尔％的SiO2，其中比率
Figure BDA0003136661120000181
其中分量的比率以摩尔％表示，改性剂是碱金属氧化物。在特定实施方式中，此玻璃包括、基本由以下各者组成、或由以下各者组成：58至72摩尔％的SiO2；9至17摩尔％的Al2O3；2至12摩尔％的B2O3；8至16摩尔％的Na2O；以及0至4摩尔％的K2O，其中比例
Figure BDA0003136661120000182
在另一实施方式中，碱金属铝硅酸盐玻璃包括、基本由以下各者组成、或由以下各者组成：61至75摩尔％的SiO2；7至15摩尔％的Al2O3；0至12摩尔％的B2O3；9至21摩尔％的Na2O；0至4摩尔％的K2O；0至7摩尔％的MgO；以及0至3摩尔％的CaO。
在又一实施方式中，碱金属铝硅酸盐玻璃基板包括、基本由以下各者组成、或由以下各者组成：60至70摩尔％的SiO2；6至14摩尔％的Al2O3；0至15摩尔％的B2O3；0至15摩尔％的Li2O；0至20摩尔％的Na2O；0至10摩尔％的K2O；0至8摩尔％的MgO；0至10摩尔％的CaO；0至5摩尔％的ZrO2；0至1摩尔％的SnO2；0至1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3；和小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔％，以及0摩尔％≤MgO+CaO≤10摩尔％。
在又另一实施方式中，碱金属铝硅酸盐玻璃包括、基本由以下各者组成、或由以下各者组成：64至68摩尔％的SiO2；12至16摩尔％的Na2O；8至12摩尔％的Al2O3；0至3摩尔％的B2O3；2至5摩尔％的K2O；4至6摩尔％的MgO；以及0至5摩尔％的CaO，其中：66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)-Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O-Al2O3≤6摩尔％；以及4摩尔％≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10摩尔％。
在一些实施方式中，化学强化和非化学强化的玻璃可以具有选自包括Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2的群组中的0至2摩尔％的至少一个澄清剂。
在一个示例性实施方式中，化学强化玻璃中的钠离子通过来自熔融浴的钾离子取代，而具有较大原子半径的其他碱金属离子(例如，铷或铯)还可以取代玻璃中的较小碱金属离子。根据特定实施方式，玻璃中的较小的碱金属离子可由Ag+离子置换。类似地，在离子交换处理中，可以使用其他碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、卤化物等等。
在比玻璃网络可松弛的温度还低的温度下以较大的离子置换较小的离子产生遍和玻璃表面的离子分布，而造成应力分布曲线。引入离子的较大体积可以在表面上产生压缩应力(CS)，并且在玻璃的中心产生张力(中心张力或CT)。压缩应力与中心张力的关系如下：
Figure BDA0003136661120000191
其中t是玻璃片材的总厚度，DOL是交换的深度(还指称为层的深度)。
根据各种实施方式，包括离子交换玻璃的玻璃基板可以具有一系列所期望的性质(包括低重量、高抗冲击性和改善的声音衰减)。在一个实施方式中，化学强化玻璃片材可以具有至少300MPa(例如，至少400、450、500、550、600、650、700、750、或800MPa)的表面压缩应力、至少约20μm(例如，至少约20、25、30、35、40、45、或50μm)的层深度和/或大于40MPa(例如，大于40、45、或50MPa)但小于100MPa(例如，小于100、95、90、85、80、75、70、65、60、或55MPa)的中心张力。
合适的玻璃基板可以通过热回火处理或退火处理来热强化。热强化玻璃片材的厚度可以小于约2mm或小于约1mm。
示例性玻璃片材形成方法包括熔融拉伸和狭槽拉伸处理，其中每一者都是向下拉伸处理和浮式处理的示例。这些方法可以用于形成强化和非强化玻璃片材。熔合拉伸处理使用具有用于接受熔化玻璃原料的通道的拉伸缸。信道的堰沿着信道两侧的信道长度在顶部开放。当通道充满熔化材料时，熔化玻璃溢出堰。由于重力，熔化玻璃沿着拉伸缸的外侧表面流下。这些外侧表面向下和向内延伸，而在拉伸缸下方的边缘处连接。两个流动的玻璃表面在此边缘处连接在一起，以熔合并形成单一流动的片材。熔合拉伸方法的优点在于，由于在通道上流动的两个玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃片材的外侧表面都不会与设备的任何部分接触。因此，熔合拉伸的玻璃片材的表面性质并不受这种接触的影响。
狭槽拉伸方法与熔融拉伸方法不同。此处，将熔化原料玻璃提供到拉伸缸。拉伸缸的底部具有开口狭槽，开口狭槽具有延伸狭槽长度的喷嘴。熔融玻璃流经狭槽/喷嘴，并作为连续片材向下拉伸，而进入退火区域。相较于熔合拉伸处理，狭槽拉伸处理可以提供更薄的片材，因为仅单一片材拉伸通过狭槽，而不是将两个片材熔合在一起。
向下拉伸处理生产具有相对原始的表面的均匀厚度的玻璃片材。由于玻璃表面的强度由表面缺陷的数量和尺寸控制，因此具有最小接触的原始表面具有较高的初始强度。当随后化学强化此高强度玻璃时，所得到的强度可以高于磨制和抛光表面。向下拉伸的玻璃可以拉伸成小于约2mm的厚度。此外，向下拉伸的玻璃具有非常平坦且平滑的表面，而可以用于最终应用，而不需要昂贵的研磨和抛光处理。
在浮式玻璃方法中，可以通过在熔融金属(典型地为锡)床层上浮动熔融玻璃来制成玻璃片材，玻璃片材的特征在于平滑表面和均匀厚度。在示例性处理中，馈送到熔融锡床的表面上的熔融玻璃形成浮带。当玻璃带沿着锡浴流动时，温度逐渐降低，直到固体玻璃片材可以从锡提升到辊上。一旦离开浴，玻璃片材可以进一步冷却和退火，以降低内部应力。
如先前段落所述，示例性玻璃基板可以包括化学强化玻璃的玻璃片材(例如，
Figure BDA0003136661120000201
玻璃)。此玻璃片材可以经热加工、离子交换和/或退火。在层压结构中，强化玻璃片材可以是内层，而外层可以是非化学强化玻璃片材(例如，常规钠钙玻璃、退火玻璃、或类似者)。层压结构还可以包括夹在外和内玻璃层之间的聚合物中间层。强化玻璃片材可以具有小于或等于1.0mm的厚度，并具有约250MPa至约350MPa之间的残留表面CS水平，以及具有大于60微米的DOL。在另一实施方式中，强化玻璃片材的CS水平优选为约300MPa。玻璃片材的示例性厚度的范围可以为约0.3mm至约1.5mm、0.5mm至1.5mm、至2.0mm或更大。
在一个优选实施方式中，薄的化学强化玻璃片材的表面应力可以在约250MPa至900MPa之间，并且厚度的范围可以在约0.3mm至约1.0mm之间。在层压结构包括此强化玻璃片材的实施方式中，外层可以是退火(非化学强化)玻璃，而厚度为约1.5mm至约3.0mm，或更大。当然，在相应的层压结构中，外层与内层的厚度可以不同。示例性层压结构的另一个优选实施方式可以包括0.7mm的化学强化玻璃的内层、厚度为约0.76mm的聚乙烯醇缩丁醛层和2.1mm的退火玻璃的外层。
在一些实施方式中，本文所述的实施方式的示例性玻璃基板可以用于具有抬头显示器(HUD)系统的车辆(汽车、飞机等等)。根据一些实施方式形成的熔合的清晰度可能优于浮式处理所形成的玻璃，因为信息可以更容易阅读并且更不会分散注意力，而藉此提供更好的驾驶体验并且改善安全性。非限制性HUD系统可以包括投影仪单元、组合器和视频产生计算机。在示例性HUD的投影单元可以是(但不限于)具有凸透镜或凹陷镜以及在焦点处的显示器(例如，光学波导、扫描激光器、LED、CRT、视频图像、或类似者)的光学准直器。投影单元可以用于产生所期望的图像。在一些实施方式中，HUD系统还可以包括组合器或光束分离器，以重新引导来自投影单元的投影图像，以变化或改变视场和投影图像。一些组合器可以包括特殊涂层，以将投影其上的单色光反射，同时允许其他波长的光通过。在附加实施方式中，还可以将组合器弯曲，以重新聚焦来自投影单元的图像。任何示例性HUD系统还可以包括处理系统，以在投影单元与适用的车辆系统之间提供接口，从该接口可以接收、操纵、监测和/或显示数据。一些处理系统还可以用于产生由投影单元显示的图像和符号。
使用这样的示例性HUD系统，可以通过将来自HUD系统的图像投影到基于玻璃的镜基板的面向内部的表面上，以建立信息(例如，数字、图像、方向、文字等等)的显示。然后，镜可以重新引导图像，而使其位于驾驶员的视野内。
因此，根据一些实施方式的示例性玻璃基板可以提供用于镜的薄的原始表面。在一些实施方式中，可将熔合拉伸的Gorilla玻璃作为玻璃基板。这种玻璃并未包括任何利用浮式处理制造的常规玻璃(例如，钠钙玻璃)的典型浮线。
根据本公开内容的实施方式的HUD可以利用本文描述的示例性玻璃基板而在机动车辆、飞机、合成视觉系统和/或面罩显示器(例如，头戴式显示器(例如，护目镜、面罩、头盔等等))中使用。这样的HUD系统可以透过玻璃层压结构在驾驶员前方投影关键信息(速度、燃油、温度、转向信号、导航、警告信息等)。
根据一些实施方式，本文所述的HUD系统可以使用名义上的HUD系统参数(曲率半径、折射率和入射角度(例如，曲率半径Rc＝8301mm，与来源的距离：Ri＝1000mm、折射率n＝1.52和入射角度θ＝62.08°))。
申请人已经展现本文公开的玻璃基板与层压结构具有优异的耐久性、耐冲击性、韧性和耐刮擦性。如本领域技术人员已知，玻璃片材或层压物的强度和机械冲击性能由玻璃中的缺陷(包括表面与内部缺陷)所限制。当玻璃片材或层压结构受到冲击时，冲击点受到压缩，而在冲击点周围的环或“箍”(以及受冲击片材的相对面)会被拉紧。通常，破损的来源是瑕疵，经常在玻璃表面上的最高张力点处或附近。这可能发生在相对面上，但可能发生在环内。若在撞击事件期间将玻璃中的瑕疵拉紧，则瑕疵可能扩散，而玻璃通常会破裂。因此，压缩应力的大小和深度(层的深度)较高是优选。
由于强化，本文公开的强化玻璃片材的一个或两个表面处于压缩状态。在玻璃的近表面区域中引入压缩应力可以抑制玻璃片材的裂纹传播和破损。为了使瑕疵传播并发生破损，来自冲击的拉伸应力必须超过瑕疵的尖端处的表面压缩应力。在实施方式中，相较于非化学强化玻璃的情况，强化玻璃片材的层的高压缩应力与高深度使得能够使用较薄的玻璃。
提供本公开内容的前述描述来作为教示和最佳的当前已知实施方式。本领域技术人员将理解，可以在仍取得本公开内容的有益结果的同时对本文描述的实施方式进行许多改变。应理解，可以通过选择本公开内容的一些特征而不使用其他的特征来取得本公开内容的一些期望的益处。因此，本领域技术人员将理解，本公开内容的许多修改和适应是可能的，而且在某些情况下甚至是所期望的，并且是本公开内容的一部分。因此，提供前面的描述作为本公开内容的原理的说明而不是限制。
本领域技术人员将理解，可以在不偏离本公开内容的精神和范围的下对本文描述的例示性实施方式进行许多修改。因此，描述并非意图且不应解释为限于给出的示例，而是应给予由权利要求书和其等同物提供的全面保护。此外，可以使用本公开内容的一些特征而不相应使用其他特征。因此，提供示例性或说明性实施方式的前述描述是为了说明本公开内容的原理而不是限制的目的，而且前述描述可以包括其中的修改和置换。
在前面的描述中，在图式所示的几个视图中，相同的组件符号表示相同或相应的零件。还应理解，除非另有说明，否则例如“顶部”、“底部”、“向外”、“向内”等术语是方便的词语，而不应解释为限制性术语。此外，每当将一个群组描述为包括一组元素和其组合中的至少一者时，应理解该群组可以单独地或彼此组合地包括任意数量的那些所述元素、基本上由任意数量的那些所述元素组成、或由任意数量的那些所述元素组成。
类似地，每当将一个群组描述为由一组元素或其组合中的至少一者组成时，应理解该群组可以单独地或彼此组合地由任意数量的那些所述元素组成。除非另有指明，否则当陈述时，值的范围包括范围的上限和下限。本文中使用的不定冠词“一种”和“一个”以及相应的定冠词“该”意指“至少一个”或“一个或多个”，除非另有指明。
尽管本描述可以包括许多细节，但这些描述不应解读为对本描述的范围的限制，而是应解读为对特定实施方式来说会是特定的特征的描述。在此之前已在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征还可以在单一实施方式中组合实施。相反地，在单一实施方式的上下文中描述的各种特征还可以在多个实施方式中单独地实施或利用任何适当的子组合实施。此外，尽管上文可以将特征描述为以某些组合起作用并且该等特征甚至可以首先请求该等组合，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在某些情况下可以从组合中去除，而且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变化。
类似地，尽管在附图或图式中以特定顺序描绘操作，但此举不应理解为要求以所示的特定顺序或按顺序执行此类操作或执行所有图示的操作来实现理想的结果。在某些情况下，多任务处理和并行处理可能有利。
本文所表示的范围可为从“约”一个特定值和/或到“约”另一特定值。当表示这样的范围时，示例包括从一个特定值和/或到另一特定值。同样地，当通过使用前置词“约”表示值的近似时，将可了解到，特定值将形成另一方面。可进一步了解到，范围的每一端点明显与另一端点有关，并独立于另一端点。
还应注意，本文的叙述是指利用特定方式“配置”或“适于”而起作用的本公开内容的部件。在此情况下，这样的部件经“配置”或“适于”体现特定性质或利用特定的方式起作用，其中这样的叙述是结构性叙述，而非预期用途的叙述。更具体地，本文对于部件经“配置”或“适于”的方式的引用表示部件的现有物理状况，因此应视为对于部件的结构特征的明确叙述。
如图式中所示的各种配置和实施方式所示，已经描述用于抬头显示器的各种基于玻璃的结构。
根据本公开内容的方面(1)，提供一种抬头显示器(HUD)镜基板，包括具有凹陷形状的第一主表面、与第一主表面相对且具有凸起形状的第二主表面和连接第一主表面和第二主表面的次表面，其中第一主表面包括3nm或更小的第一表面粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度，并且其中镜基板包括玻璃或玻璃陶瓷材料。
根据本公开内容的方面(2)，提供方面(1)的HUD镜基板，其中在镜基板处于弯曲状态时，镜基板具有未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。
根据本公开内容的方面(3)，提供方面(1)至(2)中任一项的HUD镜基板，其中次表面包括具有倒角的横截面边缘轮廓。
根据本公开内容的方面(4)，提供方面(3)的HUD镜基板，其中倒角是C形倒角或R形倒角。
根据本公开内容的方面(5)，提供方面(4)的HUD镜基板，其中C形倒角是0.1mm或更大或者0.3mm或更大。
根据本公开内容的方面(6)，提供方面(4)至(5)中任一项的HUD镜基板，其中R形倒角是0.5mm或更大。
根据本公开内容的方面(7)，提供方面(1)至(6)中任一项的HUD镜基板，其中在平面图中的镜基板包括圆角。
根据本公开内容的方面(8)，提供方面(7)的HUD镜基板，其中在镜基板处于弯曲状态时，镜基板的圆角未被成形或抛光。
根据本公开内容的方面(9)，提供方面(1)至(8)中任一项的HUD镜基板，其中凹陷表面具有非球面形状。
根据本公开内容的方面(10)，提供了方面(1)至(9)中任一项的HUD镜基板，其中凸起表面与凹陷表面包括对称的倒角。
根据本公开内容的方面(11)，提供方面(1)至(10)中任一项的HUD镜基板，其中镜基板具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。
根据本公开内容的方面(12)，提供方面(1)至(11)中任一项的HUD镜基板，其中镜基板的凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm。
根据本公开内容的方面(13)，提供方面(1)至(12)中任一项的HUD镜基板，其中镜基板的凹陷表面上的算术平均波纹度Wa为每10mm小于1μm。
根据本公开内容的方面(14)，提供方面(1)至(13)中任一项的HUD镜基板，其中凸起表面的表面粗糙度Ra为小于30nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于1μm。
根据本公开内容的方面(15)，提供方面(14)的HUD镜基板，其中凸起表面的表面粗糙度Ra为小于20nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于300nm。
根据本公开内容的方面(16)，提供方面(1)至(15)中任一项的HUD镜基板，其中凸起表面包括距离凸起表面的边缘2mm以内的沟型真空孔洞压印。
根据本公开内容的方面(17)，提供方面(16)的HUD镜基板，其中沟型真空孔洞压印的深度为小于1μm。
根据本公开内容的方面(18)，提供方面(16)的HUD镜基板，其中除了沟型真空孔洞压印之外，凸起表面不具有任何其他真空孔洞压印。
根据本公开内容的方面(19)，提供方面(1)至(15)中任一项的HUD镜基板。
19.如权利要求1至18中任一项所述的HUD镜基板，其中凹陷表面具有小于2nm或小于1nm的粗糙度Ra和小于20nm、小于15nm或小于12nm的峰谷(PV)粗糙度。
根据本公开内容的方面(20)，提供了方面(1)至(19)中任一项的HUD镜基板，其中镜基板包括定义为在第一主表面与第二主表面之间的距离的厚度，其中厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm，为约0.5mm至约1.0mm，或者为约1.0mm至约3.0mm。
根据本公开内容的方面(21)，提供方面(1)至(20)中任一项的HUD镜基板，其中玻璃或玻璃陶瓷材料包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。
根据本公开内容的方面(22)，提供方面(1)至(21)中任一项的HUD镜基板，其中玻璃或玻璃陶瓷材料是强化玻璃材料。
根据本公开内容的方面(23)，提供方面(22)的HUD镜基板，其中玻璃或玻璃陶瓷材料是经化学强化的。
根据本公开内容的方面(24)，提供一种三维HUD镜，包括方面(1)至(23)中任一项的HUD镜基板和设置在镜基板的第一主表面上的反射层。
根据本公开内容的方面(25)，提供一种形成三维镜的方法。该方法包括：提供镜预成型件，镜预成型件包括第一主表面、与第一主表面相对的第二主表面和连接第一主表面和第二主表面的次表面，镜预成型件包括玻璃或玻璃陶瓷材料，并且第一主表面和第二主表面为二维；将镜预成型件设置在具有弯曲支撑表面的模制设备上，使得第二主表面面对弯曲支撑表面；使镜预成型件符合弯曲支撑表面，以形成具有对应于第二主表面的凸起表面和对应于第一主表面的凹陷表面的弯曲镜基板，凹陷表面具有第一曲率半径，其中在符合步骤之后，凹陷表面具有小于3nm的粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度。
根据本公开内容的方面(26)，提供方面(25)的方法，其中在符合步骤期间或之后，弯曲镜基板具有未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。
根据本公开内容的方面(27)，提供方面(25)至(26)中任一项的方法，其中次表面的横截面边缘轮廓与弯曲镜基板的横截面边缘轮廓相同。
根据本公开内容的方面(28)，提供方面(25)至(27)中任一项的方法，其中镜预成型件的边缘轮廓包括在次边缘的第一主表面侧和次边缘的第二主表面侧中的至少一者上的倒角。
根据本公开内容的方面(29)，提供方面(28)的方法，其中倒角是C形倒角或R形倒角。
根据本公开内容的方面(30)，提供方面(29)的方法，其中C形倒角是0.1mm或更大或者0.3mm或更大。
根据本公开内容的方面(31)，提供方面(25)至(30)中任一项的方法，其中R形倒角是0.5mm或更大。
根据本公开内容的方面(32)，提供方面(25)至(31)中任一项的方法，其中在符合步骤之后的次表面的表面粗糙度在符合步骤之前的次表面的表面粗糙度的2％内。
根据本公开内容的方面(33)，提供方面(32)的方法，其中在符合步骤之后的次表面的表面粗糙度与在符合步骤之前的次表面的表面粗糙度相同。
根据本公开内容的方面(34)，提供方面(25)至(33)中任一项的方法，其中在平面图中观察时，镜预成型件包括圆角。
根据本公开内容的方面(35)，提供方面(34)的方法，其中弯曲镜基板的圆角与镜预成型件的圆角相同。
根据本公开内容的方面(36)，提供方面(35)的方法，其中在符合步骤期间或之后，弯曲镜基板的圆角未被成形或抛光。
根据本公开内容的方面(37)，提供方面(25)至(36)中任一项的方法，进一步包括：处理二维镜预成型件的次表面，以实现弯曲镜基板的预定边缘轮廓，该处理包括切割、倒角或抛光中的至少一者。
根据本公开内容的方面(38)，提供方面(25)至(37)中任一项的方法，其中凹陷表面具有非球面形状。
根据本公开内容的方面(39)，提供了方面(25)至(38)中任一项的方法，其中凸起表面与凹陷表面包括对称的倒角。
根据本公开内容的方面(40)，提供方面(25)至(39)中任一项的方法，其中弯曲镜基板具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。
根据本公开内容的方面(41)，提供方面(25)至(40)中任一项的方法，其中弯曲镜基板的凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm。
根据本公开内容的方面(42)，提供方面(25)至(41)中任一项的方法，其中弯曲镜基板的凹陷表面上的算术平均波纹度Wa为每10mm小于1μm。
根据本公开内容的方面(43)，提供方面(25)至(42)中任一项的方法，其中弯曲镜基板的凹陷表面上的最大粗糙度深度Rmax为小于30nm。
根据本公开内容的方面(44)，提供方面(25)至(43)中任一项的方法，其中凸起表面的表面粗糙度Ra为小于30nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于1μm。
根据本公开内容的方面(45)，提供方面(44)的方法，其中凸起表面的表面粗糙度Ra为小于20nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于300nm。
根据本公开内容的方面(46)，提供方面(25)至(45)中任一项的方法，其中弯曲支撑表面包括沟型真空孔洞。
根据本公开内容的方面(47)，提供方面(46)的方法，其中在将镜预成型件设置在模制设备上时，沟型真空孔洞在第二主表面的边缘的2mm内。
根据本公开内容的方面(48)，提供方面(25)至(47)中任一项的方法，其中在符合步骤之后，凸起表面包括沿着整个边缘距离凸起表面的边缘2mm内的沟型真空孔洞压印。
根据本公开内容的方面(49)，提供方面(48)的方法，其中沟型真空孔洞压印的深度为小于1μm。
根据本公开内容的方面(50)，提供方面(48)至(49)中任一项的方法，其中除了沟型真空孔洞压印之外，凸起表面不具有任何其他真空孔洞压印。
根据本公开内容的方面(51)，提供方面(25)至(50)中任一项的方法，其中凹陷表面具有小于2nm或小于1nm的粗糙度Ra和小于20nm、小于15nm或小于12nm的峰谷(PV)粗糙度。
根据本公开内容的方面(52)，提供了方面(25)至(51)中任一项的方法，其中镜预成型件包括定义为在第一主表面与第二主表面之间的距离的厚度，其中厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm，为约0.5mm至约1.0mm，或者为约1.0mm至约3.0mm。
根据本公开内容的方面(53)，提供方面(25)至(52)中任一项的方法，其中符合步骤在小于镜预成型件的玻璃转化温度的温度下进行。
根据本公开内容的方面(54)，提供方面(25)至(53)中任一项的方法，其中在符合步骤期间或之后，镜预成型件或弯曲镜基板的温度并未升高到高于镜预成型件的玻璃转化温度。
根据本公开内容的方面(55)，提供方面(25)至(54)中任一项的方法，其中玻璃或玻璃陶瓷材料包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。
根据本公开内容的方面(56)，提供方面(25)至(55)中任一项的方法，其中玻璃或玻璃陶瓷材料是强化玻璃材料。
根据本公开内容的方面(57)，提供方面(56)的方法，其中玻璃或玻璃陶瓷材料是经化学强化的。
根据本公开内容的方面(58)，提供一种形成三维镜的方法，该方法包括：根据方面(25)至(57)中任一项的方法来形成三维镜基板；和将反射层设置在第一主表面上。
尽管已经描述本公开内容的优选实施方式，但应理解，所描述的实施方式仅为说明性，并且本公开内容的范围仅由涵盖本领域技术人员通过阅读本文而自然想到的等同物、许多变化和修改的整个范围通过的权利要求书定义。

Claims (58)

1.一种抬头显示器(HUD)镜基板，所述HUD镜基板包括具有凹陷形状的第一主表面、与所述第一主表面相对并具有凸起形状的第二主表面和连接所述第一主表面和所述所述第二主表面的次表面，
其中所述第一主表面包括3nm或更小的第一表面粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度，和
其中所述镜基板包括玻璃或玻璃陶瓷材料。
2.如权利要求1所述的HUD镜基板，其中在所述镜基板处于弯曲状态时，所述镜基板具有未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。
3.如权利要求1或权利要求2所述的HUD镜基板，其中所述次表面包括具有倒角的横截面边缘轮廓。
4.如权利要求3所述的HUD镜基板，其中所述倒角是C形倒角或R形倒角。
5.如权利要求4所述的HUD镜基板，其中所述C形倒角是0.1mm或更大或者0.3mm或更大。
6.如权利要求4或权利要求5所述的HUD镜基板，其中所述R形倒角是0.5mm或更大。
7.如权利要求1至6中任一项所述的HUD镜基板，其中所述镜基板在平面图中包括圆角。
8.如权利要求7所述的HUD镜基板，其中在所述镜基板处于弯曲状态时，所述镜基板的所述圆角未被成形或抛光。
9.如权利要求1至8中任一项所述的HUD镜基板，其中所述凹陷表面具有非球面形状。
10.如权利要求1至9中任一项所述的HUD镜基板，其中所述凸起表面与所述凹陷表面包括对称的倒角。
11.如权利要求1至10中任一项所述的HUD镜基板，其中所述镜基板具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。
12.如权利要求1至11中任一项所述的HUD镜基板，其中所述镜基板的所述凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm。
13.如权利要求1至12中任一项所述的HUD镜基板，其中所述镜基板的所述凹陷表面上的算术平均波纹度Wa为每10mm小于1μm。
14.如权利要求1至13中任一项所述的HUD镜基板，其中凸起表面的表面粗糙度Ra为小于30nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于1μm。
15.如权利要求14所述的HUD镜基板，其中所述凸起表面的表面粗糙度Ra为小于20nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于300nm。
16.如权利要求1至15中任一项所述的HUD镜基板，其中所述凸起表面包括距离所述凸起表面的所述边缘2mm以内的沟型真空孔洞压印。
17.如权利要求16所述的HUD镜基板，其中所述沟型真空孔洞压印的深度为小于1μm。
18.如权利要求16所述的HUD镜基板，其中除了所述沟型真空孔洞压印之外，所述凸起表面不具有任何其他真空孔洞压印。
19.如权利要求1至18中任一项所述的HUD镜基板，其中所述凹陷表面具有小于2nm或小于1nm的粗糙度Ra和小于20nm、小于15nm或小于12nm的峰谷(PV)粗糙度。
20.如权利要求1至19中任一项所述的HUD镜基板，其中所述镜基板包括定义为所述第一主表面与所述第二主表面之间的距离的厚度，其中所述厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm，为约0.5mm至约1.0mm，或者为约1.0mm至约3.0mm。
21.如权利要求1至20中任一项所述的HUD镜基板，其中所述玻璃或玻璃陶瓷材料包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。
22.如权利要求1至21中任一项所述的HUD镜基板，其中所述玻璃或玻璃陶瓷材料是强化玻璃材料。
23.如权利要求22所述的HUD镜基板，其中所述玻璃或玻璃陶瓷材料是经化学强化的。
24.一种三维HUD镜，包括：
如权利要求1至23中任一项所述的HUD镜基板；和
反射层，所述反射层设置在所述镜基板的所述第一主表面上。
25.一种形成三维镜的方法，所述方法包括：
提供镜预成型件，所述镜预成型件包括第一主表面、与所述第一主表面相对的第二主表面和连接所述第一主表面和所述第二主表面的次表面，所述镜预成型件包括玻璃或玻璃陶瓷材料，并且所述第一主表面和所述第二主表面为二维；
将所述镜预成型件设置在具有弯曲支撑表面的模制设备上，使得所述第二主表面面对所述弯曲支撑表面；和
使所述镜预成型件符合所述弯曲支撑表面，以形成具有对应于所述第二主表面的凸起表面和对应于所述第一主表面的凹陷表面的弯曲镜基板，所述凹陷表面具有第一曲率半径，
其中，在所述符合步骤之后，所述凹陷表面具有小于3nm的粗糙度Ra和小于30nm的峰谷(PV)粗糙度。
26.如权利要求25所述的方法，其中在所述符合步骤期间或之后，所述弯曲镜基板具有未被切割、成形、倒角或抛光的边缘。
27.如权利要求25或权利要求26所述的方法，其中所述次表面的横截面边缘轮廓与所述弯曲镜基板的横截面边缘轮廓相同。
28.如权利要求25至27中任一项所述的方法，其中所述镜预成型件的边缘轮廓包括所述次边缘的第一主表面侧和所述次边缘的第二主表面侧中的至少一者上的倒角。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述倒角是C形倒角或R形倒角。
30.如权利要求29所述的方法，其中所述C形倒角是0.1mm或更大或者0.3mm或更大。
31.如权利要求29或权利要求30所述的方法，其中所述R形倒角是0.5mm或更大。
32.如权利要求25至31中任一项所述的方法，其中在所述符合步骤之后的所述次表面的表面粗糙度在所述符合步骤之前的所述次表面的表面粗糙度的2％内。
33.如权利要求32所述的方法，其中在所述符合步骤之后的所述次表面的所述表面粗糙度与在所述符合步骤之前的所述次表面的表面粗糙度相同。
34.如权利要求25至33中任一项所述的方法，其中在平面图中观察时，所述镜预成型件包括圆角。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述弯曲镜基板的圆角与所述镜预成型件的所述圆角相同。
36.如权利要求35所述的方法，其中在所述符合步骤期间或之后，所述弯曲镜基板的所述圆角未被成形或抛光。
37.如权利要求25至36中任一项所述的方法，进一步包括：
处理所述二维镜预成型件的所述次表面，以实现所述弯曲镜基板的预定边缘轮廓，所述处理包括切割、倒角或抛光中的至少一者。
38.如权利要求25至37中任一项所述的方法，其中所述凹陷表面具有非球面形状。
39.如权利要求25至38中任一项所述的方法，其中所述凸起表面和所述凹陷表面包括对称的倒角。
40.如权利要求25至39中任一项所述的方法，其中所述弯曲镜基板具有约200mm至约400mm的长度和约100mm至约250mm的宽度；约250mm至约350mm的长度和约100mm至约200mm的宽度；约300mm至约350mm的长度和约150mm至约200mm的宽度；或约290mm至约295mm的长度和约130mm至约135mm的宽度。
41.如权利要求25至40中任一项所述的方法，其中所述弯曲镜基板的所述凹陷表面上的轮廓峰谷(PV)形状准确度为小于100μm或小于50μm。
42.如权利要求25至41中任一项所述的方法，其中所述弯曲镜基板的所述凹陷表面上的算术平均波纹度Wa为每10mm小于1μm。
43.如权利要求25至42中任一项所述的方法，其中所述弯曲镜基板的所述凹陷表面上的最大粗糙度深度Rmax为小于30nm。
44.如权利要求25至43中任一项所述的方法，其中所述凸起表面的表面粗糙度Ra为小于30nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于1μm。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述凸起表面的表面粗糙度Ra为小于20nm，而峰谷(PV)粗糙度为小于300nm。
46.如权利要求25至45中任一项所述的方法，其中所述弯曲支撑表面包括沟型真空孔洞。
47.如权利要求46所述的方法，其中在将所述镜预成型件设置在所述模制设备上时，所述沟型真空孔洞在所述第二主表面的边缘的2mm内。
48.如权利要求25至47中任一项所述的方法，其中在所述符合步骤之后，所述凸起表面包括沿着整个边缘距离所述凸起表面的所述边缘2mm内的沟型真空孔洞压印。
49.如权利要求48所述的方法，其中所述沟型真空孔洞压印的深度为小于1μm。
50.如权利要求48或权利要求49所述的方法，其中除了所述沟型真空孔洞压印之外，所述凸起表面不具有任何其他真空孔洞压印。
51.如权利要求25至50中任一项所述的方法，其中所述凹陷表面具有小于2nm或小于1nm的粗糙度Ra和小于20nm、小于15nm或小于12nm的峰谷(PV)粗糙度。
52.如权利要求25至51中任一项所述的方法，其中所述镜预成型件包括定义为在所述第一主表面与所述第二主表面之间的距离的厚度，其中所述厚度为小于或等于约3.0mm，为约0.5mm至约3.0mm，为约0.5mm至约1.0mm，或者为约1.0mm至约3.0mm。
53.如权利要求25至52中任一项所述的方法，其中所述符合步骤在小于所述镜预成型件的玻璃转化温度的温度下进行。
54.如权利要求25至53中任一项所述的方法，其中在所述符合步骤期间或之后，所述镜预成型件或所述弯曲镜基板的温度未升高到高于所述镜预成型件的所述玻璃转化温度。
55.如权利要求25至54中任一项所述的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷材料包括钠钙玻璃、铝硅酸盐、硼铝硅酸盐或碱金属铝硅酸盐玻璃。
56.如权利要求25至55中任一项所述的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷材料是强化玻璃材料。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述玻璃或玻璃陶瓷材料是经化学强化的。
58.一种形成三维镜的方法，所述方法包括：
根据如权利要求25至57中任一项所述的方法来形成三维镜基板；和
将反射层设置在所述第一主表面上。
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