CN113238377A

CN113238377A - 一种抬头显示系统

Info

Publication number: CN113238377A
Application number: CN202110397922.0A
Authority: CN
Inventors: 曹晖; 何立山; 黄凤珠; 朱瑞; 林高强; 福原康太
Original assignee: Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
Current assignee: Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2041-04-14
Also published as: CN113238377B

Abstract

本发明涉及抬头显示技术领域，特别是利用透明纳米膜成像显示的抬头显示系统，具体提供一种包括超薄玻璃的抬头显示系统。所述抬头显示系统包括投影光源、夹层玻璃和透明纳米膜，透明纳米膜包括至少两个金属层；投影光源用于产生P偏振光，透明纳米膜与所述第四表面之间的距离小于或等于1.86mm，所述外玻璃板和/或所述内玻璃板的折射率为1.35～1.49。本发明能够产生清晰且无目视重影的抬头显示图像，满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求，还能够消除抬头显示图像出现的偏红、偏黄等缺陷，使抬头显示图像呈现中性色，以及使抬头显示图像的颜色更加丰富以实现全彩显示。

Description

一种抬头显示系统

技术领域：

本发明涉及抬头显示技术领域，特别是利用透明纳米膜成像显示的抬头显示系统，具体提供一种包括超薄玻璃的抬头显示系统。

背景技术：

抬头显示(HUD，Head Up Display)系统被越来越多地配置到汽车上，从而能够将重要的行车信息，例如速度、发动机转数、油耗、胎压、导航以及外接智能设备的信息实时地显示在前挡风玻璃上驾驶员的视野中，这样使得驾驶员不必低头，就可以看到行车信息，从而避免分散对前方道路的注意力；同时使得驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可以避免眼睛的疲劳，能够极大地增强行车安全和改进驾驶体验。

抬头显示系统在进行投影信息显示的同时，还存在重影问题，即除了人眼观察到的主像之外，还可能出现人眼能够识别的副像。为了减轻或消除副像，传统方法是采用楔形夹层玻璃作为前挡风玻璃，例如专利CN105793033B、CN111417518A、CN110709359A等公开了采用楔形PVB作为夹层玻璃的中间层或将其中一片玻璃板具有楔形横截面。

现有技术也有公开利用P偏振光和导电涂层产生HUD图像，例如专利DE102014220189A1和中国专利CN110520782A、CN111433022A、CN111433023A等，这样在实现抬头显示功能的同时，还能够实现隔热和/或电加热，因此对导电涂层的光学和电学性能均要求较高。为了获得更高质量的抬头显示(HUD)图像，可以提高导电涂层的数量和厚度，但这会导致具有导电涂层的夹层玻璃的可见光反射率RL(8°)过大，难以保证具有导电涂层的夹层玻璃的可见光透过率大于或等于70％的要求。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中具有导电涂层的夹层玻璃难以同时满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求等缺陷，提供一种包括超薄玻璃的抬头显示系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种抬头显示系统，包括投影光源、夹层玻璃和透明纳米膜，所述夹层玻璃包括外玻璃板、内玻璃板以及夹在外玻璃板和内玻璃板之间的中间粘结层，所述外玻璃板具有第一表面和第二表面，所述内玻璃板具有第三表面和第四表面，所述透明纳米膜设置在所述第二表面和所述第三表面之间，所述透明纳米膜包括至少两个金属层；所述投影光源用于产生P偏振光，所述P偏振光入射到所述第四表面上，所述P偏振光的入射角度为45°～72°，所述透明纳米膜能够反射至少部分入射的所述P偏振光；

所述透明纳米膜与所述第四表面之间的距离小于或等于1.86mm，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃对所述P偏振光的反射率大于或等于6％，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在45°～72°的入射角度内对所述P偏振光具有最大反射率Rmax和最小反射率Rmin，Rmax/Rmin＝1.0～2.0。

本发明还提供一种抬头显示系统，包括投影光源、夹层玻璃和透明纳米膜，所述夹层玻璃包括外玻璃板、内玻璃板以及夹在外玻璃板和内玻璃板之间的中间粘结层，所述外玻璃板具有第一表面和第二表面，所述内玻璃板具有第三表面和第四表面，所述透明纳米膜设置在所述第二表面和所述第三表面之间，所述透明纳米膜包括至少两个金属层；所述投影光源用于产生P偏振光，所述P偏振光入射到所述第四表面上，所述P偏振光的入射角度为45°～72°，所述透明纳米膜能够反射至少部分入射的所述P偏振光；

所述透明纳米膜与所述第四表面之间的距离小于或等于1.86mm，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃对所述P偏振光的反射率大于或等于6％，所述外玻璃板和/或所述内玻璃板的折射率为1.35～1.49。

优选地，所述中间粘结层具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓的楔角为0.01～0.18mrad。

优选地，所述投影光源产生100％的P偏振光。

优选地，至少一个金属层的厚度为4nm～8nm。

优选地，所述透明纳米膜包括至少三个金属层，至少三个金属层的总厚度大于30nm。

优选地，至少一个金属层的厚度大于或等于12nm。

优选地，所述透明纳米膜沉积在热塑性聚酯层的至少一个表面上，所述热塑性聚酯层设置在所述外玻璃板和所述内玻璃板之间，所述热塑性聚酯层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。

优选地，所述外玻璃板和/或所述中间粘结层能够吸收P偏振光，使设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃对所述P偏振光的吸收率为8％～30％。

优选地，所述外玻璃板和/或所述内玻璃板选用氟化物玻璃、氧化硅玻璃或硼硅酸盐玻璃。

优选地，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃的第四表面的可见光反射率RL(8°)小于或等于15％。

优选地，所述外玻璃板为厚度大于或等于1.8mm的弯曲玻璃板，所述内玻璃板为厚度小于或等于1.4mm的弯曲玻璃板。

优选地，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃对所述P偏振光的反射率大于或等于10％。

优选地，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在580nm～680nm波长范围内具有的近红光反射率R1与设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在450nm～550nm波长范围内具有的蓝绿光反射率R2之比R1/R2＝1.0～1.7。

优选地，入射到所述第四表面上的P偏振光中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例T1与其中450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例T2之比T1/T2＝0.1～0.9。

优选地，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在580nm～680nm波长范围内具有的近红光反射率R1与设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在450nm～550nm波长范围内具有的蓝绿光反射率R2之比R1/R2＝1.01～1.5，入射到所述第四表面上的P偏振光中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例T1与其中450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例T2之比T1/T2＝0.4～0.8。

优选地，在所述抬头显示系统中增设滤光元件和/或滤色处理算法，所述滤光元件位于所述P偏振光的光路上，所述滤光元件对所述P偏振光的透过率大于或等于80％，所述抬头显示系统还包括投影控制系统，所述投影控制系统用于控制所述投影光源产生P偏振光，所述投影控制系统中增设有滤色处理算法。

本发明所述的抬头显示系统能够产生清晰且无目视重影的抬头显示(HUD)图像，能够在提高设置有透明纳米膜的夹层玻璃的可见光透过率的同时提高P偏振光的反射率，满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求，还能够消除抬头显示(HUD)图像出现的偏红、偏黄等缺陷，使抬头显示图像呈现中性色，以及使抬头显示图像的颜色更加丰富以实现全彩显示。

附图说明：

图1为本发明所述的透明纳米膜设置在第三表面上的抬头显示系统的结构示意图；

图2为本发明所述的透明纳米膜设置在第二表面上的抬头显示系统的结构示意图；

图3为本发明所述的透明纳米膜设置在热塑性聚酯层上的第一示例的结构示意图；

图4为本发明所述的透明纳米膜设置在热塑性聚酯层上的第二示例的结构示意图；

图5为本发明所述的透明纳米膜设置在热塑性聚酯层上的第三示例的结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明所述的抬头显示系统，包括投影光源1、夹层玻璃2和透明纳米膜3，所述夹层玻璃2包括外玻璃板21、内玻璃板23以及夹在外玻璃板21和内玻璃板23之间的中间粘结层22，所述外玻璃板21具有第一表面211和第二表面212，所述内玻璃板23具有第三表面231和第四表面232，所述透明纳米膜3设置在所述第二表面212和所述第三表面231之间，所述透明纳米膜3包括至少两个金属层；所述投影光源1用于产生P偏振光11，所述P偏振光11入射到所述第四表面232上，所述P偏振光22的入射角度为45°～72°，所述透明纳米膜3能够反射至少部分入射的所述P偏振光11。本发明利用P偏振光以45°～72°的角度入射时，在玻璃和空气界面上反射率较低甚至基本不发生反射而所述透明纳米膜3对P偏振光的反射率较高的特性，使得目视观察夹层玻璃上的反射成像时仅仅观察到透明纳米膜的反射像作为主像，从而消除目视重影现象。

在本发明中，所述第一表面211朝向车辆外部设置且最远离所述中间粘结层22，所述第二表面212靠近所述中间粘结层22，所述第三表面231靠近所述中间粘结层22，所述第四表面232朝向车辆内部设置且最远离所述中间粘结层22，所述外玻璃板21和所述内玻璃板23通过所述中间粘结层22粘接在一起，以形成夹层玻璃2。

所述中间粘结层22可以选用聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯酸酯(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、离子性中间层(SGP)或聚氨酯(PU)等中的至少一种。所述中间粘结层22可以为单层结构或多层结构，多层结构可以举例有双层结构、三层结构、四层结构、五层结构等。所述中间粘结层22还可以具有其他功能，例如设置至少一个着色区用作阴影带从而降低太阳光对人眼的干扰，或者增添红外线吸收剂从而具有防晒或隔热功能，或者增添紫外线吸收剂从而具有隔紫外线功能，又或者多层结构的所述中间粘结层22的其中一层的增塑剂含量更高从而具有隔音功能。为了消除车辆外部环境中的景物透过挡风玻璃产生的透视重影，优选所述中间粘结层22具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓的楔角为0.01～0.18mrad，例如0.01mard、0.02mrad、0.03mrad、0.04mrad、0.05mrad、0.06mrad、0.07mrad、0.08mrad、0.09mrad、0.10mrad、0.11mrad、0.12mrad、0.13mrad、0.14mrad、0.15mrad、0.16mard、0.17mard、0.18mrad等，这样仅通过使用较小楔角的中间粘结层22，就能够以低成本的方式同时消除反射重影和透视重影，从而获得更高质量的抬头显示图像和观察效果。

在图1和图2中，所述投影光源1产生的P偏振光11以45～72度的θ角入射到所述第四表面232上，由于入射角θ接近于布儒斯特角(约57°)，所以入射到所述第四表面232上的P偏振光基本不发生反射，进入夹层玻璃2内部的P偏振光传播至所述透明纳米膜3上，包括至少两个金属层的所述透明纳米膜3能够反射P偏振光以形成从所述第四表面232上出射的反射光12，直接进入观察者100的眼睛，形成抬头显示(HUD)主像，优选所述透明纳米膜3与所述第四表面232之间的距离小于或等于1.86mm，设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2对所述P偏振光的反射率大于或等于6％，能够使进入夹层玻璃2内部的P偏振光再次进入观察者100的眼睛的光的强度相当微弱甚至接近于零，从而使观察者100难以察觉重影的存在，此时的抬头显示(HUD)图像清晰无目视重影，具有良好的显示效果。

其中，所述投影光源1用于输出相关文字、图像信息例如速度、发动机转数、油耗、胎压、动态导航、夜视、实景地图等到夹层玻璃2上，从而被车内的观察者100所观察到，实现抬头显示(HUD)，甚至增强现实抬头显示(AR-HUD)。所述投影光源1为本领域技术人员已知的元件，包括但不限于激光、发光二极管(LED)、液晶显示屏(LCD)、数字光处理(DLP)、电致发光(EL)、阴极射线管(CRT)、真空荧光管(VFD)、准直镜、球面校正镜、凸透镜、凹透镜、反射镜和/或偏振镜等。同时，投影光源1的位置和入射角度是可调的，以适合车内不同位置或高度的观察者100。在本发明中，所述投影光源1产生的P偏振光的占比大于或等于70％，更优选大于或等于90％，甚至100％为P偏振光。

为了实现HUD图像尽可能色彩中性的显示、满足更大的视场角(FOV)要求以及实现HUD图像整体亮度均匀性，本发明优选设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在45°～72°的入射角度内对所述P偏振光具有最大反射率Rmax和最小反射率Rmin，Rmax/Rmin＝1.0～2.0，具体可举例为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0等。假如设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在P偏振光11以72°入射时具有最大反射率Pmax即Rp(72°)＝14％，设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在P偏振光11以60°入射时具有最小反射率Pmin即Rp(60°)＝11％，Rmax/Rmin＝Rp(72°)/Rp(60°)＝1.27。

在本发明中，所述透明纳米膜3包括至少两个金属层，所述金属层的膜层材料可以选用能够反射P偏振光的任何金属或金属合金，例如银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)等金属或金属合金，在本发明中优选为银金属或银合金，其中银合金在本发明中优选为银与金、铝、铜、铂金中至少一种的合金。所述透明纳米膜3还包括至少三个介质层，每个金属层位于两个介质层之间。根据实际应用的需要，所述透明纳米膜3中的金属层的数量可以举例为两个、三个、四个、五个甚至更多个；以银金属或银合金举例，可以有双银、三银、四银、五银等，所述介质层的材料选自Zn、Mg、Sn、Ti、Nb、Zr、Ni、In、Al、Ce、W、Mo、Sb、Bi元素的氧化物，或Si、Al、Zr、Y、Ce、La元素的氮化物、氮氧化物及其混合物中的至少一种。所述透明纳米膜3的膜层材料和厚度可以经过优化设计，实现能够承受后续高温热处理或其他弯曲成型工艺，并且得到的抬头显示系统的光学性能能够满足汽车玻璃的使用标准，完全克服单纯的金属薄层存在的耐久性不佳、光学外观差等缺点。

在某些实施例中，至少一个金属层的厚度为4nm～8nm，或至少一个金属层的厚度大于或等于12nm，以实现设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃同时满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求。在某些实施例中，所述透明纳米膜包括至少三个金属层，至少三个金属层的总厚度大于30nm，以实现设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃同时满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求。

在某些实施例中，所述透明纳米膜3包括底层金属层、中间金属层和最外金属层，所述底层金属层为最靠近所述透明纳米膜3沉积基板的第一金属层，所述最外金属层为最远离所述透明纳米膜3沉积基板的第三金属层，所述中间金属层为位于所述底层金属层和所述最外金属层之间的第二金属层，所述最外金属层的厚度为所述底层金属层的厚度或所述中间金属层的厚度的至少1.5倍，以实现设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃同时满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求。优选地，所述最外金属层的厚度大于所述底层金属层的厚度与所述中间金属层的厚度之和。更优选地，所述底层金属层的厚度与所述中间金属层的厚度之差小于或等于2nm。

在图1中，所述透明纳米膜3沉积在所述内玻璃板23的第三表面231上，所述P偏振光11仅穿过所述内玻璃板23，为了进一步降低抬头显示图像的副像影响，优选所述外玻璃板21和/或所述中间粘结层22能够吸收P偏振光，使设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2对所述P偏振光11的吸收率为8％～30％，更优选为10％～20％。在图2中，所述透明纳米膜3沉积在所述外玻璃板21的第二表面212上，所述P偏振光11穿过所述中间粘结层22和所述内玻璃板23，为了获得更高质量的抬头显示图像，优选所述中间粘结层22与所述内玻璃板23的折射率之差小于或等于0.1。为了进一步降低抬头显示图像的副像影响，优选所述外玻璃板21能够吸收P偏振光，使设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2对所述P偏振光11的吸收率为8％～30％，更优选为10％～20％。

如图3、图4和图5所示，所述透明纳米膜3还可以沉积在热塑性聚酯层4的至少一个表面上，所述热塑性聚酯层4设置在所述外玻璃板21和所述内玻璃板23之间；所述热塑性聚酯层4的材料优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。具体在图3中，沉积所述透明纳米膜3的热塑性聚酯层4位于所述中间粘结层22和所述内玻璃板23之间，所述透明纳米膜3位于所述热塑性聚酯层4和所述第三表面231之间。在图4中，沉积所述透明纳米膜3的热塑性聚酯层4位于所述外玻璃板21和所述中间粘结层22之间，所述透明纳米膜3位于所述第二表面212和所述热塑性聚酯层4之间。在图5中，沉积所述透明纳米膜3的热塑性聚酯层4位于两个中间粘结层22之间，所述透明纳米膜3位于所述热塑性聚酯层4和所述第三表面231之间。

传统夹层玻璃使用的是普通钠钙硅玻璃板，具体结构为普通钠钙硅玻璃板/PVB/普通钠钙硅玻璃板，普通钠钙硅玻璃板的折射率n＝1.51～1.52，申请人发现所述外玻璃板21和所述内玻璃板23中的至少一个选用折射率n＝1.35～1.49的玻璃板，能够使夹层玻璃2在保证可见光透过率≥70％的同时，提高P偏振光反射率和降低所述第四表面232的可见光反射率，具体夹层玻璃结构可以举例为外玻璃板(n＝1.52)/PVB/内玻璃板(n＝1.47)、外玻璃板(n＝1.47)/PVB/内玻璃板(n＝1.51)、外玻璃板(n＝1.47)/PVB/内玻璃板(n＝1.47)等，使设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2的第四表面232的可见光反射率RL(8°)小于或等于15％，甚至小于或等于10％，更甚至小于或等于6％，有助于减少车内倒影，同时满足P偏振光反射率高、可见光透过率高、第四表面可见光反射率低的要求。所述折射率n＝1.35～1.49的玻璃板可以选用氟化物玻璃、氧化硅玻璃或硼硅酸盐玻璃。

为了满足汽车玻璃的使用安全要求，所述外玻璃板21选用厚度大于或等于1.8mm的弯曲玻璃板；从获得更高质量的抬头显示图像和汽车轻量化的角度考虑，所述内玻璃板23优选为厚度小于或等于1.4mm的弯曲玻璃板，更优选所述内玻璃板23的厚度为0.3～1.2mm，所述弯曲玻璃板可以经过物理强化、化学强化或本体强化，本发明所述的物理强化主要是将玻璃板经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型进行处理；本发明所述的化学强化主要是通过不同离子半径的离子在玻璃表面进行离子交换，使玻璃表面产生较高的表面应力，并伴随有一定的应力层深度，从而提高玻璃在力学性能方面的强度；本发明所述的本体强化玻璃是指既不需要经过物理强化、也不需要经过化学强化，原片玻璃本身就可直接配合另一片玻璃形成夹层玻璃，并且夹层玻璃的质量符合汽车夹层玻璃的使用标准，例如中国的《GB9656-2016汽车安全玻璃》等。

优选地，设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2对所述P偏振光11的反射率大于或等于10％，更优选大于或等于15％,以获得更高的主像/副像的亮度比；置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2对所述P偏振光11的反射率可根据标准ISO9050测量计算获得。通常，所述P偏振光11的波长范围为380nm～780nm，为了消除抬头显示(HUD)图像出现的偏红、偏黄等缺陷，优选设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2在580nm～680nm波长范围内具有的近红光反射率R1与设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2在450nm～550nm波长范围内具有的蓝绿光反射率R2之比R1/R2＝1.0～1.7，具体可以举例1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7等，更优选R1/R2＝1.01～1.5，从而能够对P偏振光有更高的反射率以获得更高质量的抬头显示图像。

为了在消除抬头显示(HUD)图像出现的偏红、偏黄等缺陷的同时，还能够使抬头显示图像呈现中性色，以及使抬头显示图像的颜色更加丰富以实现全彩显示，例如在抬头显示图像中同时显示红色、绿色、蓝色、黄色、橙色和白色等不同颜色的标记或符号，本发明还优选入射到所述第四表面232上的P偏振光11中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例T1与其中450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例T2之比T1/T2＝0.1～0.9，具体可以举例0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9等，更优选T1/T2＝0.4～0.8。根据色度学理论，任何物体R(λ)在给定照明光源S(λ)情况下，所具有的颜色三刺激值X,Y,Z，如以下公式所示：

其中，k为调整因子，R(λ)为物体光谱反射率，S(λ)为光源相对光谱功率分布，

Z为CIE(国标照明委员会)标准观察者光谱三刺激值，dλ为波长间隔。根据上述公式可知，本发明在设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2的近红光反射率R1与设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2的蓝绿光反射率R2之比R1/R2的基础上，改善了入射到所述第四表面232上的P偏振光11的相对光谱功率分布；并且，本发明无须对投影光源的合成光的比例做严苛控制即可实现全彩显示，从而能够以更低成本的方式实现全彩显示，降低了投影光源的选用成本。

为了改善了入射到所述第四表面232上的P偏振光11的相对光谱功率分布，本发明优选在所述抬头显示系统中增设滤光元件和/或滤色处理算法，用于使入射到所述第四表面232上的P偏振光11中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例T1与450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例T2之比T1/T2＝0.1～0.9。所述滤光元件位于所述P偏振光的光路上，所述滤光元件对所述P偏振光的透过率大于或等于80％，具体可以举例为滤光片、滤光膜、胶片、滤光镜、微纳米阵列等，所述滤光元件可以位于所述投影光源1的内部，或位于所述投影光源1和夹层玻璃2之间。所述抬头显示系统还包括投影控制系统，所述投影控制系统用于控制所述投影光源1产生P偏振光11，所述投影控制系统中增设有滤色处理算法，所述滤色处理算法采用数字图像处理技术对所述投影光源1产生的P偏振光11进行处理，具体可以举例为线性法、非线性法、掩膜法、颜色补偿法、颜色校正法等。

实施例

下面，举出一些本发明的实施例进一步说明，但本发明不限于以下实施例。

本发明以实施例1-15和对比例1-3的抬头显示系统进行说明，实施例1-15和对比例1-3的投影光源选用LED背光的TFT-LCD投影机，其能够产生100％的P偏振光，还包含多个反射镜，调节投影光源的位置和出射光的角度入射方向使观察者能够观察到的显示图像达到最清晰。本发明的实施例中的白玻是指可见光透过率≥70％的透明玻璃。

T1为入射到所述第四表面232上的P偏振光11中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例，T2为入射到所述第四表面232上的P偏振光11中的450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例，T1和T2分别依据以下公式计算获得：

Z为CIE(国标照明委员会)标准观察者光谱三刺激值，dλ为波长间隔。

R1为设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃在580nm～680nm波长范围内具有的近红光反射率，R2为设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃在450nm～550nm波长范围内具有的蓝绿光反射率，R1和R2根据标准ISO9050进行测量计算。

无重影评价办法：在黑暗的暗室中，通过目视观察有无副像或副像是否明显来判定，按照入射角进行目视观察HUD图像，当没有副像或副像不明显时，定义为无重影；反之，就有重影。

P偏振光反射率：在45°～72°的入射角范围内，按照每间隔1°测量设置有所述透明纳米膜3的夹层玻璃2对所述P偏振光11的反射率，即Rp(45°)、Rp(46°)、Rp(47°)、……、Rp(71°)、Rp(72°)，其中的最大反射率值为Rmax，最小反射率值为Rmin，例如以72°入射角入射时的反射率最大，以60°入射角入射时的反射率最小，则Rmax＝Rp(72°)，Rmin＝Rp(60°)。

可见光透过率(TL)：依据ISO9050标准计算出380～780nm可见光透过率。

实施例1～5和对比例1

本发明通过设计透明纳米膜的膜系结构和调整内玻璃板的厚度，准备外玻璃板、内玻璃板以及至少一片中间粘结层，按照汽车玻璃生产工艺获得实施例1-5和对比例1。

实施例1

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻)/PVB(0.76mm)/透明纳米膜/内玻璃板(1.0mm白玻)

透明纳米膜:白玻(1.0mm)/SiO2(15nm)/SiN(41.2nm)/AZO(10nm)/Ag(7.0nm)/NiCr(0.35nm)/AZO(5nm)/Ag(5.0nm)/AZO(10nm)/SiN(40nm)；

实施例2

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.7mm白玻)

透明纳米膜:白玻(2.1mm)/ZnSnOx(24.0nm)/TiO2(3.1nm)/AZO(10nm)/AgCuPt(5.0nm)/AZO(10nm)/TiN(2.0nm)/TiO2(8.6nm)/ZnSnOx(48.7nm)/AZO(10nm)/AgCu(5.0nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(56.7nm)/TiO2(17.4nm)/AZO(5nm)/AgCuPt(15.0nm)/AZO(5nm)/TiO2(16.9nm)/ZnSnOx(23.9nm)/SiN(5.0nm)；

实施例3

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻)/PVB(0.76mm)/透明纳米膜/内玻璃板(0.7mm白玻)

实施例4

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.5mm白玻)

透明纳米膜:白玻(2.1mm)/ZnSnOx(34.1nm)/AZO(10nm)/Ag(5.0nm)/AZO(10nm)/SiN(78.1nm)/AZO(10.0nm)/Ag(5.7nm)/AZO(10.0nm)/ZnSnOx(65.8nm)/AZO(10.0nm)/Ag(8.5nm)/AZO(10.0nm)/SiN(61.7nm)/AZO(10.0nm)/Ag(15.0nm)/AZO(10.0nm)/SiN(46nm)；

实施例5

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻)/PVB(0.76mm)/PET(0.05mm)/透明纳米膜/PVB(0.38mm)/内玻璃板(0.5mm白玻)

透明纳米膜:PET(0.05mm)/ZnSnOx(34.1nm)/AZO(10nm)/Ag(5.0nm)/AZO(10nm)/SiN(78.1nm)/AZO(10.0nm)/Ag(5.7nm)/AZO(10.0nm)/ZnSnOx(65.8nm)/AZO(10.0nm)/Ag(8.5nm)/AZO(10.0nm)/SiN(61.7nm)/AZO(10.0nm)/Ag(15.0nm)/AZO(10.0nm)/SiN(46nm)；

对比例1

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻)/PVB(0.76mm)/内玻璃板(2.1mm白玻)

无透明纳米膜；

实施例1～5和对比例1的抬头显示系统将投影光源产生的P偏振光以45°～72°为入射角进行投影，所述抬头显示系统中未增设滤光元件和/或滤色处理算法，目视观察HUD图像是否清晰且无重影；同时，每间隔1°记录设置有透明纳米膜的夹层玻璃对P偏振光的反射率，获得Rp(60°)和Rmax/Rmin，将结果计入表1中。

表1：实施例1～5和对比例1的抬头显示图像质量

从表1中可以看出，未设置所述透明纳米膜的对比例1无法实现抬头显示功能，设置有所述透明纳米膜的实施例1～5能够实现抬头显示功能，使抬头显示(HUD)图像清晰且无目视重影，具有良好的显示效果；并且，实施例1～5具有Rmax/Rmin＝1.4～1.6，能够更好地实现HUD图像尽可能色彩中性的显示、满足更大的视场角(FOV)要求以及实现HUD图像整体亮度均匀性等。

实施例6～10和对比例2

本发明通过调整外玻璃板和内玻璃板的折射率n、厚度，准备外玻璃板、内玻璃板以及至少一片中间粘结层，按照汽车玻璃生产工艺获得实施例6-10和对比例2。

实施例6

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻、n＝1.52)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.7mm白玻、n＝1.47)

透明纳米膜：外玻璃板/ZnSnOx(37.3nm)/AZO(10nm)/Ag(6.7nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(51.3nm)/AZO(10nm)/Ag(6.8nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(45nm)/AZO(10nm)/Ag(14.4nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(24nm)/SiN(5nm)；

实施例7

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻、n＝1.47)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.7mm白玻、n＝1.47)

实施例8

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻、n＝1.47)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.7mm白玻、n＝1.52)

实施例9

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻、n＝1.52)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.7mm白玻、n＝1.40)

实施例10

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻、n＝1.52)/PVB(0.76mm)/透明纳米膜/内玻璃板(0.7mm白玻、n＝1.47)

透明纳米膜：内玻璃板/ZnSnOx(37.3nm)/AZO(10nm)/Ag(8.2nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(51.3nm)/AZO(10nm)/Ag(8.0nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(45nm)/AZO(10nm)/Ag(15.5nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(24nm)/SiN(5nm)；

对比例2

夹层玻璃：外玻璃板(2.1mm白玻、n＝1.52)/透明纳米膜/PVB(0.76mm)/内玻璃板(0.7mm白玻、n＝1.52)

透明纳米膜:外玻璃板/ZnSnOx(37.3nm)/AZO(10nm)/Ag(6.7nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(51.3nm)/AZO(10nm)/Ag(6.8nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(45nm)/AZO(10nm)/Ag(14.4nm)/AZO(10nm)/ZnSnOx(24nm)/SiN(5nm)；

实施例6～10和对比例2的抬头显示系统将投影光源产生的P偏振光以45°～72°为入射角进行投影，所述抬头显示系统中未增设滤光元件和/或滤色处理算法，目视观察HUD图像是否清晰且无重影；同时，每间隔1°记录设置有透明纳米膜的夹层玻璃对P偏振光的反射率，获得Rp(60°)和Rmax/Rmin，以及计算设置有透明纳米膜的夹层玻璃的可见光透过率(TL)，将结果计入表2中。

表2：实施例6～10和对比例2的抬头显示图像质量

从表2中可以看出，设置所述透明纳米膜的实施例6～10和对比例2均能够实现抬头显示功能，使抬头显示(HUD)图像清晰且无目视重影，具有良好的显示效果；与对比例2相比，选用折射率n＝1.35～1.49的外玻璃板和/或内玻璃板，能够使夹层玻璃在保证可见光透过率≥70％的同时，提高P偏振光反射率和降低所述第四表面的可见光反射率，使设置有所述透明纳米膜的实施例6～10具有Rmax/Rmin＝1.3～1.4，更好实现HUD图像尽可能色彩中性的显示、满足更大的视场角(FOV)要求以及实现HUD图像整体亮度均匀性等；并且，实施例10的三个银层的厚度之和大于30nm，实施例10的可见光透过率TL仍然大于70％，满足了标准GB9656的要求，还同时显著提高了Rp(60°)。

实施例11～15和对比例3

本发明通过设计透明纳米膜的膜系结构和调整入射到第四表面上的P偏振光的T1/T2的值获得实施例11-15和对比例3。

测量计算获得Rmax/Rmin＝1.4

实施例11：入射P偏振光的T1/T2＝0.8

实施例12：入射P偏振光的T1/T2＝0.7

实施例13：入射P偏振光的T1/T2＝0.6

实施例14：入射P偏振光的T1/T2＝0.5

实施例15：入射P偏振光的T1/T2＝0.4

对比例3：入射P偏振光为投影系统产生的白光，不做滤光或滤色处理；

实施例11～15和对比例3的抬头显示系统将投影系统产生的P偏振光以50°、55°、60°、65°、70°为入射角进行投影，从与入射角对应的反射角的方向观察呈现的目标图像，以目标图像为白色光斑为标准进行判断抬头显示图像是否偏红或偏黄，所述白色光斑的RGB值为(255，255，255)，将观察结果计入表3。

表3：实施例11～15和对比例3的抬头显示图像质量

入射角

R1/R2

对比例3

实施例11

实施例12

实施例13

实施例14

实施例15

50°

1.16

微偏黄

不偏

55°

1.23

微偏黄

不偏

60°

1.33

微偏红黄

不偏

65°

1.28

微偏黄

不偏

70°

1.24

微偏黄

不偏

从表3中可以看出，具有所述透明纳米膜的的夹层玻璃的R1/R2为1.16-1.33，对比例3采用不做滤光或滤色处理的投影光源产生的白光以50°、55°、60°、65°、70°入射时均会使目标图像呈现微偏黄或微偏红黄现象，虽然不会显著影响目视观察，但实施例11～15采用的T1/T2＝0.4-0.8的入射P偏振光能够使目标图像为标准白色光斑，不会出现偏红偏黄现象，能够获得更高质量的抬头显示图像。

以上内容对本发明所述的抬头显示系统进行了具体描述，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种抬头显示系统，包括投影光源、夹层玻璃和透明纳米膜，所述夹层玻璃包括外玻璃板、内玻璃板以及夹在外玻璃板和内玻璃板之间的中间粘结层，所述外玻璃板具有第一表面和第二表面，所述内玻璃板具有第三表面和第四表面，所述透明纳米膜设置在所述第二表面和所述第三表面之间，所述透明纳米膜包括至少两个金属层；所述投影光源用于产生P偏振光，所述P偏振光入射到所述第四表面上，所述P偏振光的入射角度为45°～72°，所述透明纳米膜能够反射至少部分入射的所述P偏振光；

2.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述中间粘结层具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓的楔角为0.01～0.18mrad。

3.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述投影光源产生100％的P偏振光。

4.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：至少一个金属层的厚度为4nm～8nm。

5.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述透明纳米膜包括至少三个金属层，至少三个金属层的总厚度大于30nm。

6.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：至少一个金属层的厚度大于或等于12nm。

7.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述透明纳米膜沉积在热塑性聚酯层的至少一个表面上，所述热塑性聚酯层设置在所述外玻璃板和所述内玻璃板之间，所述热塑性聚酯层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。

8.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述外玻璃板和/或所述中间粘结层能够吸收P偏振光，使设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃对所述P偏振光的吸收率为8％～30％。

9.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述外玻璃板和/或所述内玻璃板选用氟化物玻璃、氧化硅玻璃或硼硅酸盐玻璃。

10.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃的第四表面的可见光反射率RL(8°)小于或等于15％。

11.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：所述外玻璃板为厚度大于或等于1.8mm的弯曲玻璃板，所述内玻璃板为厚度小于或等于1.4mm的弯曲玻璃板。

12.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃对所述P偏振光的反射率大于或等于10％。

13.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在580nm～680nm波长范围内具有的近红光反射率R1与设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在450nm～550nm波长范围内具有的蓝绿光反射率R2之比R1/R2＝1.0～1.7。

14.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：入射到所述第四表面上的P偏振光中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例T1与其中450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例T2之比T1/T2＝0.1～0.9。

15.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在580nm～680nm波长范围内具有的近红光反射率R1与设置有所述透明纳米膜的夹层玻璃在450nm～550nm波长范围内具有的蓝绿光反射率R2之比R1/R2＝1.01～1.5，入射到所述第四表面上的P偏振光中的580nm～680nm波长范围内的近红光比例T1与其中450nm～550nm波长范围内的蓝绿光比例T2之比T1/T2＝0.4～0.8。

16.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于：在所述抬头显示系统中增设滤光元件和/或滤色处理算法，所述滤光元件位于所述P偏振光的光路上，所述滤光元件对所述P偏振光的透过率大于或等于80％，所述抬头显示系统还包括投影控制系统，所述投影控制系统用于控制所述投影光源产生P偏振光，所述投影控制系统中增设有滤色处理算法。