CN115519981B - 车窗玻璃及其制备方法、车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种车窗玻璃及其制备方法、车辆,包括玻璃基板和透明纳米膜,所述玻璃基板包括相对设置的外表面和内表面,所述透明纳米膜设置在所述内表面上,所述透明纳米膜包括增强高折射率层和最外低折射率层,在远离所述内表面的方向上,所述增强高折射率层与所述最外低折射率层依次层叠设置;所述增强高折射率层的折射率大于或等于2.6,所述最外低折射率层的折射率在1.35‑1.60之间。本申请的技术方案能够同时满足对激光雷达信号的高透过率要求和抬头显示系统的高反射率要求。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃技术领域,尤其涉及一种车窗玻璃及其制备方法、车辆。
背景技术
随着汽车智能化发展,抬头显示(Head Up Display,HUD)系统越来越多的应用在汽车上,通过抬头显示系统可以将重要的行车信息,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驾驶员的视野中,使驾驶员不需要低头就可以观察到仪表盘等设备上的信息,从而避免分散驾驶员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。
同时,近些年随着自动驾驶需求的爆发,激光雷达也越来越多地应用于汽车上。如果将激光雷达安装在车顶等车辆外部,激光雷达需要面对各种气候环境的影响以及汽车行驶过程中抖动对其稳定性和精确度的考验。因此,越来越多的解决方案是将激光雷达安装到车辆内部,那么激光雷达的探测光线就需要穿过车窗玻璃进行传输,但是传统的车窗玻璃为了满足隔热需求而使得红外线的透过率较低,使得现有的车窗玻璃无法直接满足激光雷达高精度探测的正常工作需求。
而为了使抬头显示系统的HUD图像可以清晰无重影地显示,则需要车窗玻璃对投影光线具有较高的反射率。目前,现有的车窗玻璃难以同时满足对激光雷达信号的高透过率要求和抬头显示系统的高反射率的要求。
发明内容
本申请的实施例提供一种车窗玻璃及其制备方法、车辆,能够同时满足对激光雷达信号的高透过率要求和抬头显示系统的高反射率要求。
第一方面,本申请提供一种车窗玻璃,包括玻璃基板和透明纳米膜,所述玻璃基板包括相对设置的外表面和内表面,所述透明纳米膜设置在所述内表面上,所述透明纳米膜包括增强高折射率层和最外低折射率层,在远离所述内表面的方向上,所述增强高折射率层与所述最外低折射率层依次层叠设置;
所述增强高折射率层的折射率大于或等于2.6,所述最外低折射率层的折射率在1.35-1.60之间。
可以理解的是,当增强高折射率层的折射率大于或等于2.6时,设置有透明纳米膜的车窗玻璃对激光雷达信号可以有较高的透过率,且车窗玻璃朝向车内的一侧表面对抬头显示系统的投影光线也具有较高的反射率。激光雷达和抬头显示系统可以同时集成与车窗玻璃配合使用,从而使车辆可以更好的辅助驾驶员行驶。
一种可能的实施方式中,所述车窗玻璃对以50°~73°入射角入射的波长为850nm~1650nm的P偏振光的透过率大于或等于80%。
一种可能的实施方式中,所述车窗玻璃对从车内一侧以45°~85°入射角入射的波长为380nm~780nm的P偏振光的反射率大于或者等于20%。
一种可能的实施方式中,所述增强高折射率层的厚度为35nm-70nm。
一种可能的实施方式中,所述最外低折射率层的厚度为75nm-130nm。
一种可能的实施方式中,所述增强高折射率层为TiOx层,所述TiOx层中的金红石结构TiOx的占比至少为90%。
一种可能的实施方式中,所述TiOx层的折射率n为2.60~2.72,所述TiOx层的消光系数k≥0.0015。
一种可能的实施方式中,所述玻璃基板包括外玻璃板、内玻璃板和设于所述外玻璃板与所述内玻璃板之间的中间层,所述外玻璃板远离所述中间层的表面为所述外表面,所述内玻璃板远离所述中间层的表面为所述内表面,所述外玻璃板和/或所述内玻璃板对波长为850nm~1650nm的近红外线的透过率大于或等于91%。
一种可能的实施方式中,所述透明纳米膜仅包括所述增强高折射率层和所述最外低折射率层,所述增强高折射率层的厚度为45nm-65nm,所述最外低折射率层的厚度为90nm-120nm。
一种可能的实施方式中,所述透明纳米膜还包括至少一个叠层结构,至少一个所述叠层结构设于所述增强高折射率层与所述内玻璃板之间,每个所述叠层结构包括依次层叠的高折射率层和低折射率层,所述高折射率层的折射率在1.61-2.59之间,所述低折射率层的折射率在1.35-1.60之间。
一种可能的实施方式中,所述叠层结构的数量为一个,且所述高折射率层设于所述内玻璃板远离所述中间层的表面,所述低折射率层设于所述高折射率层与所述增强高折射率层之间,所述高折射率层的膜层厚度为2nm-190nm,所述低折射率层的膜层厚度为5nm-95nm,所述增强高折射率层的厚度为45nm-65nm,所述最外低折射率层的厚度为85nm-130nm。
一种可能的实施方式中,所述叠层结构的数量为两个,且分别为第一叠层结构和第二叠层结构,所述第一叠层结构包括第一高折射率层和第一低折射率层,所述第二叠层结构包括第二高折射率层和第二低折射率层,所述第一高折射率层、所述第一低折射率层、所述第二高折射率层、所述第二低折射率层、所述增强高折射率层和所述最外低折射率层依次层叠设置于所述内玻璃板远离所述中间层的表面,所述第一高折射率层的膜层厚度为140nm-190nm,所述第一低折射率层的膜层厚度为5nm-95nm,所述第二高折射率层的膜层厚度为130nm-205nm,所述第二低折射率层的膜层厚度为25nm-90nm,所述增强高折射率层的厚度为45nm-65nm,所述最外低折射率层的厚度为75nm-105nm。
一种可能的实施方式中,所述中间层的楔角等于0,或为0.01mrad~0.15mrad。
一种可能的实施方式中,所述中间层为可见光透过率大于或等于80%的着色中间层。
一种可能的实施方式中,所述车窗玻璃的可见光透过率大于或等于70%,从外表面一侧测量所述车窗玻璃的反射颜色的Lab值:a<3、b<0.5。
一种可能的实施方式中,所述车窗玻璃对从车内一侧以65°入射角入射的波长为469nm、529nm、629nm的P偏振光反射率中的极差值小于或等于3%。
第二方面,本申请提供一种车辆,包括探测组件、投影组件和如上所述的车窗玻璃,所述探测组件和所述投影组件设于所述车窗玻璃设有所述透明纳米膜的一侧,车窗玻璃包括信号传输区和/或抬头显示区,所述探测组件用于发射和/或接收波长在850nm至1650nm范围内的探测光线,所述探测光线穿过所述信号传输区,所述投影组件用于向所述抬头显示区发射波长在380nm至780nm范围内的投影光线;
所述探测光线以50°~73°入射角入射至所述信号传输区,且所述探测光线包括至少80%的P偏振光;
所述投影光线以45°~85°入射角入射至所述抬头显示区,且所述投影光线包括至少90%的P偏振光。
第三方面,本申请提供一种车窗玻璃的制备方法,所述方法包括:
提供内玻璃板;
在所述内玻璃板的表面形成透明纳米膜,其中,所述透明纳米膜包括增强高折射率层和最外低折射率层,在远离所述内玻璃板的方向上,所述增强高折射率层与所述最外低折射率层依次层叠设置,所述增强高折射率层的折射率大于或等于2.6,所述最外低折射率层的折射率在1.35-1.60之间;及
将设有所述透明纳米膜的内玻璃板与中间层、外玻璃板进行合片以形成所述车窗玻璃。
一种可能的实施方式中,所述在所述内玻璃板的表面形成透明纳米膜包括:
所述增强高折射率层通过磁控溅射方法形成,磁控溅射所述增强高折射率层的靶材电源为高功率脉冲磁控溅射电源;及
在所述增强高折射率层远离所述内玻璃板的表面通过磁控溅射方法形成所述最外低折射率层,磁控溅射所述最外低折射率层的靶材电源为中频磁控溅射电源。
一种可能的实施方式中,所述透明纳米膜还包括至少一个叠层结构,至少一个所述叠层结构设于所述增强高折射率层与所述内玻璃板之间,每个所述叠层结构包括依次层叠的高折射率层和低折射率层,所述高折射率层的折射率在1.61-2.59之间,所述低折射率层的折射率在1.35-1.60之间;
所述高折射率层和所述低折射率层通过磁控溅射方法形成,磁控溅射所述高折射率层和所述低折射率层的靶材电源为中频磁控溅射电源。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施方式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申请的一些实施方式,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,还可以如这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的车辆的结构示意图;
图2是图1所示的车窗玻璃的俯视示意图;
图3是图1所示的车窗玻璃的结构示意图;
图4是图3所示的玻璃基板为夹层玻璃的结构示意图;
图5是图4所示的车窗玻璃的第一种可能的实施方式的结构示意图;
图6是图4所示的车窗玻璃的第二种可能的实施方式的结构示意图;
图7是图4所示的车窗玻璃的第三种可能的实施方式的结构示意图;
图8是实施例6提供的车窗玻璃对以65°入射角入射的波长在400nm至1600nm范围内的P偏振光的光谱反射率曲线图;
图9是本申请实施例提供的一种车窗玻璃的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了方便理解,首先对本申请的实施例所涉及的术语进行解释。
折射率:为透射光在550nm波长处的折射率。透明纳米膜的各层折射率是在透明纳米膜经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理后测量的。
厚度:为物理厚度。
消光系数:描述介质对光的吸收特性,表示当光通过材料时强度降低的程度。
入射角:是在探测光线或者投影光线入射至车窗玻璃上时与入射位置处的面法线之间的夹角。
下面将结合附图,对本申请的具体实施方式进行清楚地描述。
本申请的实施例提供一种车窗玻璃及车辆,能够同时满足对探测组件的探测光线的高透过率的要求和投影组件的投影光线的高反射率的要求。
请参阅图1,图1是本申请实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000包括车体100和车窗玻璃200。车窗玻璃200和车体100相连。其中,车窗玻璃200可以是车辆1000的前挡风玻璃。
需说明的是,图1的目的仅在于示意性的描述车体100和车窗玻璃200的连接关系,并非是对各个设备的连接位置、具体构造及数量做具体限定。而本申请实施例示意的结构并不构成对车辆1000的具体限定。在本申请另一些实施例中,车辆1000可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
车辆1000还包括探测组件10和投影组件20。探测组件10和投影组件20安装在车辆1000的内部。其中,探测组件10用于发射和/或接收探测光线11,探测组件10可以固定安装在车窗玻璃200的内表面上,也可以固定安装在车体100上,例如安装在车顶内表面。其中,投影组件20用于发射投影光线21,投影组件20可以靠近车窗玻璃200的底边安装,例如安装在车辆的仪表台内部,也可以靠近车窗玻璃200的顶边安装,例如安装在车顶内表面。
探测组件10用于向车外发射探测光线11和/或接收从车外入射至车内的探测光线11。探测光线11包括至少80%的P偏振光。示例性的,探测光线11可以包括至少90%的P偏振光。进一步的,探测光线11可以为100%的P偏振光(允许公差范围),即投影光线21基本上是纯P偏振光。可以理解的是,探测光线11中的P偏振光的比例越高,越容易提升车窗玻璃200对探测光线11的透过率。
示例性的,探测组件10的探测光线11的波长可以在850nm至1650nm范围内,探测组件10可以包括探测光线11的波长为850nm、905nm、1064nm或1550nm的激光雷达和/或波长范围在850nm~1650nm之间的近红外相机等中的一种或者多种。激光雷达能够准确感知车外环境的三维信息,检测识别出行人、其他车辆等障碍物的具体轮廓、距离、速度、加速度等信息,以及实现定位和里程计的作用。近红外相机可以对外部环境进行拍摄成像。随着车辆自动驾驶级别提升至L2.5级以上,甚至达到L3级、L4级、L5级,探测组件10优选选用多个激光雷达和/或多个近红外相机等,例如探测组件10同时选用905nm激光雷达和1550nm激光雷达,又例如探测组件10同时选用940nm近红外相机和1550nm激光雷达。本申请所述的车窗玻璃200能够满足同时配置多个激光雷达和/或多个近红外相机的使用。
投影组件20朝向车窗玻璃200发射投影光线21,投影光线21经车窗玻璃200反射后能够形成被人眼识别的抬头显示(HUD)图像。投影光线21的波长可以在380nm至780nm范围内。投影光线21可以包括至少90%的P偏振光,示例性的,投影光线21还可以为100%的P偏振光,即投影光线21基本上是纯P偏振光。可以理解的是,投影组件20可以为车辆1000增加抬头显示功能。投影光线21中的P偏振光的比例越高,越容易消除抬头显示图像的目视重影现象。本申请使用P偏振光进行投影,与只能配合S偏振光的投影光线使用的传统车窗玻璃相比,本申请提供的车窗玻璃200和投影组件20能够满足佩戴太阳镜的驾驶员的使用需求。
投影组件20用于发射包括相关文字、图像信息例如速度、发动机转数、油耗、胎压、动态导航、夜视、实景地图等的投影光线21到车窗玻璃200上,从而被车内的观察者观察到位于车窗玻璃前方的抬头显示图像,使车辆1000实现抬头显示(HUD),甚至增强现实抬头显示(AR-HUD)。投影组件20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,投影组件20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。
请参阅图2,图2是图1所示的车窗玻璃200的俯视示意图。车窗玻璃200可以包括信号传输区200a和抬头显示区200b。信号传输区200a用于供探测组件10的探测光线11穿过。抬头显示区200b用于反射投影组件20的投影光线21以形成抬头显示图像。示例性的,信号传输区200a和抬头显示区200b均可以有多个,本申请不对信号传输区200a的数量及位置和抬头显示区200b的数量及位置做具体限定。
请参阅图3,图3是图1所示的车窗玻璃200的结构示意图。车窗玻璃200可以包括玻璃基板210和设于玻璃基板210表面的透明纳米膜220,玻璃基板210包括相对设置的外表面210b与内表面210a,透明纳米膜220设置在所述内表面210a上。其中,外表面210b为车窗玻璃200连接于车体100后玻璃基板210朝向车外的一侧表面,内表面210a为玻璃基板210连接于车体100后朝向车内的一侧。透明纳米膜220用于同时提高车窗玻璃200对探测组件10的探测光线11的透过率和对投影组件20的投影光线21的反射率,以使车窗玻璃200能够同时满足配合探测组件10和投影组件20的使用需求。可以理解的是,车窗玻璃200能够对探测光线11具有高透过率以满足探测组件10的高精度工作要求,且能够对投影光线21具有较高的反射率以形成清晰无目视重影的抬头显示图像,优选车窗玻璃200对以50°~73°入射角入射的探测光线11的透过率大于或者等于80%,车窗玻璃200对以45°~85°入射角入射至所述车窗玻璃200朝向车内一侧表面的投影光线21的反射率大于或者等于20%。示例性的,探测组件10为905nm激光雷达和/或1550nm激光雷达,探测组件10发射和接收穿过车窗玻璃200的探测光线11,车窗玻璃200以25°的倾斜角度安装至车体100上,探测光线11以大致65°入射角穿过车窗玻璃200的信号传输区200a,车窗玻璃200对所述探测光线11的透过率大于或者等于80%;投影光线21从车内一侧以大致65°入射角入射至车窗玻璃200的抬头显示区200b,车窗玻璃200对所述投影光线21的反射率大于或等于20%。
其中,投影光线21的波长可以在380nm至780nm范围内,与人眼可感知的可见光的光谱范围相关。投影光线21的波长范围还覆盖了与投影组件20相关的波长RGB:469nm(蓝色)、529nm(绿色)、629nm(红色)。因此,本申请所述的车窗玻璃200可以配合投影组件20实现抬头显示图像的全彩显示。
请参阅图4,图4是图3所示的玻璃基板210为夹层玻璃的结构示意图。玻璃基板210为夹层玻璃,包括外玻璃板211、内玻璃板212和设于外玻璃板211和内玻璃板212之间的中间层213。外玻璃板211包括相对设置的第一表面211a和第二表面211b。第一表面211a远离中间层213,第二表面211b与中间层213连接。第一表面211a也为玻璃基板210的外表面210b。内玻璃板212包括相对设置的第三表面212a和第四表面212b。第三表面212a和中间层213连接,第四表面212b远离中间层213,第四表面212b也为玻璃基板210的内表面210a。透明纳米膜220设于内玻璃板212的第四表面212b上。外玻璃板211和/或内玻璃板212对波长为850nm~1650nm的近红外线的透过率大于或等于91%,且车窗玻璃200的可见光透过率大于或等于70%,满足法规对车辆1000的前挡风玻璃的要求。
需说明的是,用作前挡风玻璃的夹层玻璃通常为弯曲形状,但夹层玻璃的形状并不局限于前述描述的形状,其可以是满足车窗玻璃200使用要求的任何形状,例如车窗玻璃200也可以呈平直板状,本申请的实施例对于车窗玻璃200的形状不做严格要求。示例性的,车窗玻璃200具有从底边到顶边方向上的垂直曲率半径,为了便于车窗玻璃200的设计和生产,垂直曲率半径为4000mm-20000mm。
外玻璃板211和内玻璃板212可以为超透明玻璃(超白玻璃)。超透明玻璃中的氧化铁(Fe2O3)含量较低。按重量百分比计算,外玻璃板211和内玻璃板212可以包含0~0.1%的氧化铁(Fe2O3),例如外玻璃板211和内玻璃板212中氧化铁(Fe2O3)的含量小于或等于0.09%、小于或等于0.08%、小于或等于0.07%、小于或等于0.05%、小于或等于0.04%、小于或等于0.03%、小于或等于0.02%、小于或等于0.015%或小于或等于0.01%,甚至外玻璃板211和内玻璃板212可以基本不含有氧化铁(Fe2O3)。示例性的,外玻璃板211和内玻璃板212可以为钠钙硅超透明玻璃、硼硅酸玻璃或高铝玻璃等。
中间层213用于连接外玻璃板211与内玻璃板212,使车窗玻璃200整体呈现夹层结构,以提高车窗玻璃200的安全性,使其满足车辆1000用窗玻璃的安全标准和法规要求。中间层213的材质可以是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或离子型聚合物膜(SGP)等。示例性的,中间层213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。中间层213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,又或者多层结构的至少一层的增塑剂含量更高从而具有隔音功能。
传统车窗玻璃200为了消除抬头显示的图像重影,通常采用具有至少0.3mrad楔角的楔形中间层213,使得设计、生产、调试投影组件20成像的效果较为困难,本申请提供的车窗玻璃200可以采用普通的等厚中间层213进行直接替代,以节省成本和降低设计、生产、调试等的难度。等厚中间层213的楔角基本等于0,截面形状大致呈矩形。可以理解的是,本申请也可以选用较小楔角的楔形中间层213,例如楔形中间层213的楔角为0.01~0.15mrad,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等,这样可以进一步消除车辆1000外部环境中的景物透过车窗玻璃200产生的透视重影,较小楔角的楔形中间层213可以通过简单拉伸工艺获得,从而能够以低成本的方式同时消除反射重影和透视重影,获得更高质量的投影图像和观察效果。
中间层213可以为透明中间层,也可以为着色中间层,其可见光透过率可以大于或等于80%,优选大于或等于85%,更优选大于或等于90%。中间层213的厚度可以为0.38mm-1.6mm,例如0.38mm、0.5mm、0.76mm、1.14mm、1.52mm、1.6mm等。优选地,中间层213选用可见光透过率大于或等于80%的着色中间层,所述着色中间层能够吸收波长在380nm至780nm范围内的P偏振光,从而更容易消除抬头显示图像的目视重影现象,同时由于着色中间层具有特定的颜色,使设计透明纳米膜220时无需太过关注其自身的反射颜色,进而提高透明纳米膜220的设计自由度。
透明纳米膜220直接设置在玻璃基板210的第四表面212b上。透明纳米膜220至少覆盖所述信号传输区200a和所述抬头显示区200b。透明纳米膜220可以覆盖第四表面212b的至少60%面积,或至少70%面积,或至少80%面积,或至少90%面积,甚至100%面积。透明纳米膜220能够同时满足探测组件10的高精度工作要求和抬头显示图像的清晰无目视重影要求,因此透明纳米膜220可以通过一次沉积工艺实现对所述信号传输区200a和所述抬头显示区200b的覆盖,避免了采用传统的分区沉积工艺,从而减少了工艺步骤、降低了生产难度和提高了生产效率。
请参阅图5,图5是图4所示的车窗玻璃200的第一种可能的实施方式的结构示意图。透明纳米膜220包括增强高折射率层221和最外低折射率层222,在远离第四表面212b的方向上,增强高折射率层221和最外低折射率层222依次层叠设置。增强高折射率层221的折射率在2.60-2.72之间。
其中,所述增强高折射率层221的厚度可以为35nm-70nm。在一些实施方式中,增强高折射率层221的厚度可以为45nm-65nm。在一些实施方式中,所述增强高折射率层221为TiOx层,所述TiOx层中的金红石结构TiOx的占比至少为90%。TiOx通常具有锐钛矿结构、金红石结构和板钛矿结构,金红石结构TiOx具有较高的稳定性,在经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理后,TiOx层中的金红石结构TiOx的占比优选至少为90%,更优选至少为95%,甚至为100%即全部为金红石结构TiOx。在一些实施方式中,所述TiOx层的折射率n为2.60~2.72,所述TiOx层的消光系数k≥0.0015。
其中,所述最外低折射率层222的厚度可以为75nm-130nm。在一些实施方式中,所述最外低折射率层222的厚度可以为90nm-120nm。在另一些实施方式中,所述最外低折射率层222的厚度可以为85nm-130nm。还有一些实施方式中,所述最外低折射率层222的厚度可以为75nm-105nm。
本申请的实施例中,透明纳米膜220还可以包括至少一个叠层结构220a。叠层结构220a可以包括高折射率层和低折射率层。其中,高折射率层的材料可以为SiNxOy、SiBNxOy、SiTiNxOy、SiAlNxOy、SiZrNxOy、ZnOx、ZnAlOx、ZnOx、ZnSnOx、SiNx、SiAlNx、SiBNx、SiTiNx、SiZrNx、TiOx、NbOx、ZrOx等中的至少一种,1<x≤3,1<y<3;低折射率层的材料可以为氧化硅(SiOx)、氧化硼硅(SiBOx)、氧化硅铝(SiAlOx)、硅钛氧化物(SiTiOx)、氧化硅锆(SiZrOx)等中的至少一种,1<x<3。
叠层结构220a的具体结构请参阅如下第二种可能的实施方式和第三种可能的实施方式中的相关描述。
第一种可能的实施方式:
请再参阅图5,第一种可能的实施方式中,透明纳米膜220为两层结构,两层结构分别为增强高折射率层221和最外低折射率层222。增强高折射率层221和最外低折射率层222依次设于内玻璃板212的第四表面212b。
增强高折射率层221的材料为氧化钛(TiOx,1.8≤x≤2)。增强高折射率层221的折射率的n值在2.60~2.72之间(包括端点值2.60和2.72),且其厚度可以在45nm-65nm之间(包括端点值45nm和65nm)。最外低折射率层222的折射率的n值在1.35-1.60之间(包括端点值1.35和1.60)。最外低折射率层222的材料可以为氧化硅(SiOx)、氧化硼硅(SiBOx)、氧化硅铝(SiAlOx)、硅钛氧化物(SiTiOx)、氧化硅锆(SiZrOx)中的一种,其中,1<x<3。最外低折射率层222的厚度范围可以在90nm-120nm之间(包括端点值90nm和120nm)。
本实施方式还提供两个实施例和两个对比例,以对第一种实施方式的车窗玻璃200的性能进行探究。
实施例1:
实施例1提供的车窗玻璃200包括玻璃基板210和依次设于玻璃基板210的第四表面212b的增强高折射率层221和最外低折射率层222。其中,玻璃基板210的外玻璃板211和内玻璃板212均为超白玻璃,且外玻璃板211和内玻璃板212的厚度均为2.1mm。连接外玻璃板211和内玻璃板212的中间层213材料为等厚PVB,中间层213的厚度为0.76mm。
增强高折射率层221的材料为折射率等于2.69的TiOx,且其厚度为61.6nm。
最外低折射率层222的材料为SiO2,且其厚度为98nm。
增强高折射率层221通过磁控溅射方法形成,磁控溅射的靶材电源为高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)。最外低折射率层222通过磁控溅射方法形成,磁控溅射的靶材电源为中频磁控溅射电源(MF)。
实施例2:
实施例2与实施例1相同的部分不再赘述,实施例2与实施例1不同的是:增强高折射率层221的材料为折射率等于2.70的TiOx,且其厚度为57.6nm,最外低折射率层222的厚度为113.8nm。
对比例1:
对比例1与实施例1相同的部分不再赘述,对比例1与实施例1不同的是:对比例1的车窗玻璃200不设有透明纳米膜220。
对比例2:
对比例2与实施例1相同的部分不再赘述,对比例2与实施例1不同的是,对比例2的增强高折射率层221的材料为折射率等于2.50的TiOx,在磁控溅射过程中的靶材电源为中频磁控溅射电源(MF)。
将对比例1-2和实施例1-2的车窗玻璃200分别和探测组件10及投影组件20集成,测量计算P偏振光的反射率Rp、反射颜色Lab值、可见光透过率和P偏振光透过率。
其中,投影组件20发射波长在380nm至780nm范围内的投影光线21,投影光线21包含至少99%的P偏振光。
其中,探测组件10发射和接收波长为905nm、1550nm的探测光线11,探测光线11包含至少99%的P偏振光。
P偏振光透过率:从车窗玻璃200设有透明纳米膜220的一侧,车窗玻璃200对以不同角度入射角入射的探测光线的透过率,分别记录入射角为50°、55°、60°、65°、70°、73°的905nm、1550nm的透过率T(905nm)、T(1550nm)。
P偏振光反射率:从车窗玻璃200设有透明纳米膜220的一侧,车窗玻璃200对以65°入射的投影光线21的反射率,分别记录波长在469nm(蓝色)、529nm(绿色)、629nm(红色)处的反射率Rf。
可见光透过率TL:根据ISO9050计算。
反射颜色L、a、b:从车窗玻璃200的外表面一侧,基于D65光源、10°视场角下,按照CIE Lab颜色模型计算,L表示亮度,a值表示红绿值,b值表示黄蓝值。
将对比例1-2和实施例1-2的测量结果计入表1中。
表1:对比例1-2和实施例1-2的车窗玻璃的测量结果
通过对比可知,对比例1由于未设置透明纳米膜220,其P偏振光反射率远小于20%,甚至在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率Rf均小于3%,使得对比例1的车窗玻璃200无法实现抬头显示功能;并且,1550nm波长的P偏振光透过率在入射角为50°~73°范围内急剧下降至小于80%,使得对比例1的车窗玻璃200无法满足1550nm激光雷达在入射角为73°时的探测需求。
对比例2虽然设置了透明纳米膜220,但其增强高折射率层221使用常规的中频磁控溅射电源(MF)沉积,在透明纳米膜220和内玻璃板212一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理之后,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到折射率n<2.6、消光系数k<0.001的TiOx膜层作为增强高折射率层221。对比例2的车窗玻璃200虽然能够满足905nm激光雷达、1550nm激光雷达在入射角为50°~73°范围内的P偏振光透过率大于或等于80%的高透过率要求,但其在波长为469nm、629nm处的P偏振光反射率Rf均小于20%,甚至小于16%,使抬头显示图像的亮度可能不够,需要选用更高功率的投影组件20,不利于投影组件20的散热。
实施例1-2的车窗玻璃200的反射颜色Lab值和可见光透过率TL还表明了车窗玻璃200能够满足车辆1000使用的安全要求以及从外部观察车窗玻璃200时能够呈现出好看的淡蓝色。
实施例1和实施例2通过设置透明纳米膜220且使用高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)沉积增强高折射率层221,在透明纳米膜220和内玻璃板212一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理之后,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到折射率n≥2.6、消光系数k≥0.002的TiOx膜层作为增强高折射率层221。与对比例1和对比例2相比,实施例1和实施例2的车窗玻璃200既能够满足905nm激光雷达、1550nm激光雷达在入射角为50°~73°范围内的P偏振光透过率大于或等于80%的高透过率要求,又能够实现在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率均大于或等于21%,同时满足配合探测组件10和投影组件20的使用需求。并且,在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率中的极差值小于或等于3%,即Rf(469nm)、Rf(529nm)、Rf(629nm)中的最大值减去其中的最小值小于或等于3%,使其P偏振光反射光谱平滑,实现抬头显示图像的中性颜色显示。
第二种可能的实施方式:
请参阅图6,图6是图4所示的车窗玻璃200的第二种可能的实施方式的结构示意图。
在第二种可能的实施方式中,透明纳米膜220为四层结构,透明纳米膜220包括一个叠层结构220a、增强高折射率层221和最外低折射率层222。叠层结构220a包括第一高折射率层223和第一低折射率层224。第一高折射率层223、第一低折射率层224、增强高折射率层221和最外低折射率层222依次设于第四表面212b。其中,第一高折射率层223的膜层厚度可以在2nm-190nm之间(包括端点值2nm和190nm)。第一低折射率层224的膜层厚度可以在5nm-95nm之间(包括端点值5nm和95nm)。增强高折射率层221的膜层厚度可以在45nm-65nm之间(包括端点值45nm和65nm)。最外低折射率层222的膜层厚度可以在85nm-130nm之间(包括端点值85nm和130nm)。
本实施方式中提供三个实施例和一个对比例,以对第二种实施方式的车窗玻璃200的性能进行探究。
实施例3:
实施例3提供的车窗玻璃200包括玻璃基板210和依次设于玻璃基板210的第四表面212b的第一高折射率层223、第一低折射率层224、增强高折射率层221和最外低折射率层222。其中,玻璃基板210的外玻璃板211和内玻璃板212均为超白玻璃,且外玻璃板211和内玻璃板212的厚度均为2.1mm。连接外玻璃板211和内玻璃板212的中间层213材料为等厚PVB,中间层213的厚度为0.76mm。
第一高折射率层223的材料为折射率等于2.50的TiOx,且其厚度为5.5nm;
第一低折射率层224的材料为SiO2,且其厚度为9.8nm;
增强高折射率层221的材料为折射率等于2.64的TiOx,且其厚度为49.7nm;
最外低折射率层222的材料为SiO2,且其厚度为119.2nm。
第一高折射率层223、第一低折射率层224、增强高折射率层221和最外低折射率层222均通过磁控溅射方法形成。第一高折射率层223、第一低折射率层224和最外低折射率层222磁控溅射的靶材电源为中频磁控溅射电源(MF)。增强高折射率层221磁控溅射的靶材电源为高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)。
实施例4:
实施例4与实施例3相同的部分不再赘述,实施例4与实施例3不同的是,第一高折射率层223的材料为SiNx,且其厚度为4.3nm。增强高折射率层221的材料为折射率等于2.62的TiOx,且其厚度为55.9nm。最外低折射率层222的厚度为110.5nm。
实施例5:
实施例5与实施例3相同的部分不再赘述,实施例5与实施例3不同的是,第一高折射率层223的材料为SiOxNy,且其厚度为172nm。第二低折射率层226的厚度为75.8nm。增强高折射率层221的材料为折射率等于2.72的TiOx,且其厚度为61.8nm。最外低折射率层222的厚度为92.4nm。
对比例3:
对比例3与实施例5相同的部分不再赘述,与实施例5不同的是,对比例3的第一高折射率层223的材料为折射率等于2.50的TiOx,增强高折射率层221的材料为折射率等于2.50的TiOx,增强高折射率层221的磁控溅射过程中所使用的电源为中频磁控溅射电源(MF)。
将对比例3和实施例3-5的车窗玻璃200分别和探测组件10及投影组件20集成,测量计算P偏振光的反射率Rp、反射颜色Lab值、可见光透过率和P偏振光透过率。与实施例1和实施例2的测量方式相同,将对比例3和实施例3-5的测量结果计入表2中。
表2:对比例3和实施例3-5的车窗玻璃的测量结果
通过对比可知,对比例3中的增强高折射率层221使用常规的中频磁控溅射电源(MF)沉积,在透明纳米膜220和内玻璃板212一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理之后,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到折射率n<2.6、消光系数k<0.001的TiOx膜层作为增强高折射率层221。对比例3的车窗玻璃200的1550nm P偏振光透过率在入射角为50°~73°范围内急剧下降至小于80%,使得对比例3的车窗玻璃200无法满足1550nm激光雷达在入射角为73°时的探测需求。对比例3的车窗玻璃200在波长为529nm、629nm处的P偏振光反射率Rf均小于20%,使抬头显示图像的亮度可能不够,需要选用更高功率的投影组件20,不利于投影组件20的散热。
对比例3的车窗玻璃200的Lab值中的a大于4,反射颜色偏红。实施例3-5的车窗玻璃200的反射颜色Lab值和可见光透过率TL还表明了车窗玻璃200能够满足车辆1000使用的安全要求以及从外部观察车窗玻璃200时能够呈现出好看的淡蓝色。
实施例3-5通过使用高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)沉积增强高折射率层221,在透明纳米膜和内玻璃板一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理之后,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到折射率n≥2.6、消光系数k≥0.002的TiOx膜层作为增强高折射率层221。与对比例3相比,实施例3-5的车窗玻璃200既能够满足905nm激光雷达、1550nm激光雷达在入射角为50°~73°范围内的P偏振光透过率大于或等于80%的高透过率要求,又能够实现在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率均大于或等于21%,同时满足配合探测组件10和投影组件20的使用需求。并且,在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率中的极差值小于或等于3%,即Rf(469nm)、Rf(529nm)、Rf(629nm)中的最大值减去其中的最小值小于或等于3%,甚至小于或等于2%,更甚至小于或等于1%,使其P偏振光反射光谱平滑,实现抬头显示图像的中性颜色显示。
第三种可能的实施方式:
请参阅图7,图7是图4所示的车窗玻璃200的第三种可能的实施方式的结构示意图。
在第三种可能的实施方式中,透明纳米膜220为六层结构,透明纳米膜220包括两个叠层结构220a,分别为第一叠层结构2201和第二叠层结构2202。第一叠层结构2201包括第一高折射率层223和第一低折射率层224,第二叠层结构2202包括第二高折射率层225和第二低折射率层226。第一高折射率层223、第一低折射率层224、第二高折射率层225、第二低折射率层226、增强高折射率层221和最外低折射率层222依次设于第四表面212b。其中,第一高折射率层223的膜层厚度可以在140nm-190nm之间(包括端点值140nm和190nm)。第一低折射率层224的膜层厚度可以在5nm-95nm之间(包括端点值5nm和95nm)。第二高折射率层225的膜层厚度可以在130nm-205nm之间(包括端点值130nm和205nm)。第二低折射率层226的膜层厚度可以在25nm-90nm之间(包括端点值25nm和90nm)。增强高折射率层221的膜层厚度可以在45nm-65nm之间(包括端点值45nm和65nm)。最外低折射率层222的膜层厚度可以在75nm-105nm之间(包括端点值75nm和105nm)。
本实施方式中还提供两个实施例和一个对比例,以对第三种实施方式的车窗玻璃200的性能进行探究。
实施例6:
实施例6提供的车窗玻璃200包括玻璃基板210和依次设于玻璃基板210的第四表面212b的第一高折射率层223、第一低折射率层224、第二高折射率层225、第二低折射率层226、增强高折射率层221和最外低折射率层222。
第一高折射率层223的材料为SiOxNy,且其厚度为156.8nm;
第一低折射率层224的材料为SiO2,且其厚度为8.9nm;
第二高折射率层225的材料为ZnSnO3,且其厚度为150nm;
第二低折射率层226的材料为SiO2,且其厚度为62.8nm;
增强高折射率层221的材料为折射率等于2.65的TiOx,且其厚度为62.4nm;
最外低折射率层222的材料为SiO2,且其厚度为85.1nm。
第一高折射率层223、第一低折射率层224、第二高折射率层225、第二低折射率层226、增强高折射率层221和最外低折射率层222均通过磁控溅射方法形成。第一高折射率层223、第一低折射率层224、第二高折射率层225、第二低折射率层226和最外低折射率层222磁控溅射的靶材电源为中频磁控溅射电源(MF)。增强高折射率层221磁控溅射的靶材电源为高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)。
实施例7:
实施例7与实施例6相同的部分不再赘述,实施例7与实施例6不同的是:第一高折射率层223的厚度为166.8nm。第一低折射率层224的厚度为56.6nm。第二高折射率层225的材料为SiOxNy,且其厚度为194.8nm。第二低折射率层226的厚度为79.1nm。增强高折射率层221的材料为折射率等于2.72的TiOx,且其厚度为59.6nm,最外低折射率层222的厚度为91.9nm。
对比例4:
对比例4与实施例6相同的部分不再赘述,对比例4与实施例6不同的是:增强高折射率层221的材料为折射率等于2.50的TiOx,增强高折射率层221的磁制溅射过程使用的靶材电源为中频磁制溅射电源(MF)。
将对比例4和实施例6-7的车窗玻璃200分别和探测组件10及投影组件20集成,测量计算P偏振光的反射率Rp、反射颜色Lab值、可见光透过率和P偏振光透过率。与实施例1和实施例2的测量方式相同,将对比例4和实施例6-7的测量结果计入表3中。
表3:对比例4和实施例6-7的车窗玻璃200的测量结果
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通过对比可知,对比例4中的增强高折射率层221使用常规的中频磁控溅射电源(MF)沉积,在透明纳米膜220和内玻璃板212一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理之后,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到折射率n<2.6、消光系数k<0.001的TiOx膜层作为增强高折射率层221。对比例4的车窗玻璃200在波长为529nm、629nm处的P偏振光反射率Rf小于20%,使抬头显示图像的亮度可能不够,需要选用更高功率的投影组件20,不利于投影组件20的散热。
对比例4的车窗玻璃200的Lab值中的a大于4,反射颜色偏红。实施例6-7的车窗玻璃200的反射颜色Lab值和可见光透过率TL还表明了车窗玻璃200能够满足车辆1000使用的安全要求以及从外部观察车窗玻璃200时能够呈现出好看的淡蓝色。
实施例6-7通过使用高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)沉积增强高折射率层221,在透明纳米膜和内玻璃板一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理之后,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到折射率n≥2.6、消光系数k≥0.0015的TiOx膜层作为增强高折射率层221。与对比例4相比,实施例6-7的车窗玻璃200既能够满足905nm激光雷达、1550nm激光雷达在入射角为50°~73°范围内的P偏振光透过率大于或等于80%的高透过率要求,又能够实现在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率均大于或等于23%,实现高亮度的抬头显示图像。并且,在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率中的极差值小于或等于3%,即Rf(469nm)、Rf(529nm)、Rf(629nm)中的最大值减去其中的最小值小于或等于3%,甚至小于或等于2%,更甚至小于或等于1%,使其P偏振光反射光谱平滑,实现抬头显示图像的中性颜色显示。
请参阅图8,图8是实施例6提供的车窗玻璃200对以65°入射角入射的波长在400nm至1600nm范围内的P偏振光的光谱反射率曲线图,图8示出了车窗玻璃200在波长为469nm、529nm、629nm处的P偏振光反射率均大于或等于24%,且对905nm波长的P偏振光反射率仅为2.5%,对1550nm波长的P偏振光反射率仅为1.4%,能够同时满足配合探测组件10和投影组件20的使用需求。
本申请还提供一种车窗玻璃200的制备方法,请参阅图9,图9是本申请实施例提供的一种车窗玻璃200的制备方法的流程示意图。其中,车窗玻璃200的具体结构可参照图1-图8以及上文的描述,关于车窗玻璃200的改进,在不冲突的情况下,均可应用至上文的车窗玻璃200的描述,方法包括:
S100:提供内玻璃板212。
S200:在内玻璃板的表面形成透明纳米膜220,其中,透明纳米膜220包括增强高折射率层221和最外低折射率层222,在远离内表面210a的方向上,增强高折射率层221与最外低折射率层222依次层叠设置,增强高折射率层221的折射率大于或等于2.6,最外低折射率层的折射率222在1.35-1.60之间。
其中,增强高折射率层221的折射率可以在2.60-2.72之间。
S300:将设有所述透明纳米膜220的内玻璃板212与中间层213、外玻璃板211进行合片以形成所述车窗玻璃200。
如下将对步骤S100、S200和S300进行描述。
第一种实施例:透明纳米膜220为两层结构。
车窗玻璃200的制备方法的第一种实施例中,步骤S100、S200和S300的具体描述如下:
S100:提供内玻璃板212。
具体为,以厚度为2.1mm的钠钙硅超透明玻璃作为内玻璃板212。内玻璃板212经过切割、洗涤和干燥等汽车玻璃处理工序后,进入磁控溅射镀膜线进行镀膜沉积。
S200:在所述内玻璃板212的表面形成透明纳米膜220,其中,所述透明纳米膜220包括增强高折射率层221和最外低折射率层222,在远离所述内玻璃板212的方向上,所述增强高折射率层221与所述最外低折射率层222依次层叠设置,所述增强高折射率层221的折射率在2.60-2.72之间。
具体为,首先,以高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)为靶材电源,以陶瓷TiOx为靶材,以Ar为工艺气体,在内玻璃板212的第四表面212b上进行磁控溅射以形成TiOx层;
其次,以中频磁控溅射电源(MF)为靶材电源,以SiAl(Si:Al=92:8wt%)为靶材,以Ar、O2为工艺气体,在TiOx层远离内玻璃板212的表面进行磁控溅射以形成SiO2层;
最后,将具有TiOx层和SiO2层的内玻璃板一起经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理,例如汽车玻璃烘弯成型工艺,得到透明纳米膜220。
通过使用高功率脉冲磁控溅射电源(HiPIMS)进行磁控溅射,TiOx层的附着力强、离化率高,且在至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理过程中,更多的TiOx材料能够朝金红石结构转化,从而使透明纳米膜220中的增强高折射率层221的折射率在经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理后能够达到2.60-2.72。
S300:将设有所述透明纳米膜220的内玻璃板212与中间层213、外玻璃板211进行合片以形成所述车窗玻璃200。
具体为,上述步骤完成后,准备外玻璃板211和至少一片中间层213,按照标准的车辆夹层安全玻璃生产工艺,将上述内玻璃板212与外玻璃板211配合,对内玻璃板212和外玻璃板211进行大小片配对、合片等工艺,制成夹层结构的车窗玻璃200。
第二种实施例:
与前述制备方法的第一种实施例相同的内容不再赘述,与制备方法的第一种实施例不同的是,步骤S200中在内玻璃板212的第四表面212b上进行磁控溅射形成增强高折射率层221之前还可以包括如下步骤。
在内玻璃板212表面形成至少一个叠层结构220a,其中,一个叠层结构220a包括一个高折射率层层和一个低折射率层。
第一种可能的实施方式中,透明纳米膜为四层结构。透明纳米膜220可以包括一个叠层结构220a和增强高折射率层221和最外低折射率层222,叠层结构220a包括第一高折射率层223和第一低折射率层224。叠层结构220a的制备方法包括步骤1和步骤2。
步骤1:在内玻璃板212的第四表面上形成第一高折射率层223。
具体为,以中频磁控溅射电源(MF)为靶材电源,以SiAl(Si:Al=92:8wt%)为靶材,通过磁控溅射在内玻璃板212的第四表面212b形成第一高折射率层223。第一高折射率层223的材料为SiOxNy。
步骤2:在第一高折射率层223远离内玻璃板212的表面上形成第一低折射率层224。
具体为,以中频磁控溅射电源(MF)为靶材电源,以SiAl(Si:Al=92:8wt%)为靶材,通过磁控溅射在第一高折射率层223远离内玻璃板212的表面形成第一低射率层。第一低折射率层224的材料为SiO2。
步骤2完成后在第一低折射率层224远离第一高折射率层223的表面形成增强高折射率层221。在增强高折射率层221远离第第一低折射率层224的表面形成最外低折射率层222。
形成增强高折射率层221和最外低折射率层222的方法可以参照车窗玻璃200的制备方法的第一种实施例的描述,本实施方式对步骤2及之后的步骤不进行赘述。
第二种可能的实施方式中,透明纳米膜为六层结构。透明纳米膜220可以包括两个叠层结构220a,两个叠层结构220a分别为第一叠层结构2201和第二叠层结构2202。第一叠层结构2201包括第一高折射率层223和第一低折射率层224。第二叠层结构2202包括第二高折射率层225和第二低折射率层226。
叠层结构220a的制备方法包括步骤1、步骤2、步骤3和步骤4。其中步骤1和步骤2的具体方式与上述第一种可能的实施方式中对步骤1和步骤2的描述相同,在此不做赘述。本实施方式通过步骤3形成第二高折射率层225,通过步骤4形成第二低折射率层226。
步骤3:在第一低折射率层224远离第一高折射率层223的表面形成第二高折射率层225。
具体为,以中频磁控溅射电源(MF)为靶材电源,以SiAl(Si:Al=92:8wt%)为靶材,通过磁控溅射在第一低折射率层224远离第一高折射率层223的表面形成第二高折射率层225。第二高折射率层225的材料为SiOxNy。
步骤4:在第二高折射率层225远离第一低折射率层224的表面形成第二低折射率层226。
具体为,以中频磁控溅射电源(MF)为靶材电源,以SiAl(Si:Al=92:8wt%)为靶材,通过磁控溅射在第二高折射率层225远离第一低折射率层224的表面形成第二低折射率层226。第二低折射率层226的材料为SiO2。
步骤4完成后在第二低折射率层226远离第二高折射率层225的表面形成增强高折射率层221。在增强高折射率层221远离第一低折射率层224的表面形成最外低折射率层222。
形成增强高折射率层221和最外低折射率层222的方法可以参照车窗玻璃200的制备方法的第一种实施例的描述,本实施方式对步骤4及之后的步骤不进行赘述。
以中频磁控溅射电源(MF)为靶材电源制备的TiOx层,存在附着力较弱、离化率低等缺点,在经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理后,TiOx层中混合有金红石结构TiOx和锐钛矿结构TiOx,由于锐钛矿结构TiOx为亚稳态相,TiOx层的折射率n值为2.50、消光系数k<0.001;与之相比,以高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)为靶材电源制备的TiOx层,其附着力强、离化率高,在经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理后,TiOx层中主要为金红石结构TiOx,优选TiOx层中的金红石结构TiOx占比至少为90%,甚至全部为金红石结构TiOx,金红石结构TiOx具有较高的稳定性,使TiOx层的折射率n值为2.60~2.72、消光系数k≥0.0015。
可以理解的是,车窗玻璃200的透明纳米膜220至少包括增强高折射率层221和最外低折射率层222,其中,增强高折射率层221的材料的折射率n值大于或等于2.60。通过使用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积增强高折射率层221,能够得到经过至少560℃的高温热处理和弯曲成型处理后折射率n值为2.60-2.72的TiOx层,并通过合理的膜系设计,使得车窗玻璃200同时具备对投影光线21的高反射率性能(车窗玻璃200对波长为469nm、529nm、629nm的P偏振光反射率均大于或等于20%)和对探测光线11的高透过率性能(车窗玻璃200对905nm、1550nm波长的P偏振光的透过率大于或等于80%)。本申请的车窗玻璃200仅设置一种透明纳米膜,就可以同时将抬头显示功能和探测功能集成于车窗玻璃200,避免了采用传统的分区沉积工艺以设置不同功能的镀膜,从而减少了工艺步骤、降低了生产难度和提高了生产效率。
通过上述本申请提供的实施例可知,本申请的车窗玻璃200的反射颜色Lab值中的a值小于3、b值小于0.5,使本申请提供的车窗玻璃200呈现好看的淡蓝色。
以上对本申请实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (18)
1.一种车窗玻璃,其特征在于,包括玻璃基板和透明纳米膜,所述玻璃基板包括相对设置的外表面和内表面,所述透明纳米膜设置在所述内表面上,所述透明纳米膜包括增强高折射率层和最外低折射率层,在远离所述内表面的方向上,所述增强高折射率层与所述最外低折射率层依次层叠设置;
所述增强高折射率层的折射率大于或等于2.6,所述最外低折射率层的折射率在1.35-1.60之间;
所述车窗玻璃对以50°~73°入射角入射的波长为850nm~1650nm的P偏振光的透过率大于或等于80%,所述车窗玻璃对从车内一侧以45°~85°入射角入射的波长为380nm~780nm的P偏振光的反射率大于或者等于20%。
2.根据权利要求1所述的车窗玻璃,其特征在于,所述增强高折射率层的厚度为35nm-70nm。
3.根据权利要求1所述的车窗玻璃,其特征在于,所述最外低折射率层的厚度为75nm-130nm。
4.根据权利要求1所述的车窗玻璃,其特征在于,所述增强高折射率层为TiOx层,所述TiOx层中的金红石结构TiOx的占比至少为90%。
5.根据权利要求4所述的车窗玻璃,其特征在于,所述TiOx层的折射率n为2.60~2.72,所述TiOx层的消光系数k≥0.0015。
6.根据权利要求1所述的车窗玻璃,其特征在于,所述玻璃基板包括外玻璃板、内玻璃板和设于所述外玻璃板与所述内玻璃板之间的中间层,所述外玻璃板远离所述中间层的表面为所述外表面,所述内玻璃板远离所述中间层的表面为所述内表面,所述外玻璃板和/或所述内玻璃板对波长为850nm~1650nm的近红外线的透过率大于或等于91%。
7.根据权利要求6所述的车窗玻璃,其特征在于,所述透明纳米膜仅包括所述增强高折射率层和所述最外低折射率层,所述增强高折射率层的厚度为45nm-65nm,所述最外低折射率层的厚度为90nm-120nm。
8.根据权利要求6所述的车窗玻璃,其特征在于,所述透明纳米膜还包括至少一个叠层结构,至少一个所述叠层结构设于所述增强高折射率层与所述内玻璃板之间,每个所述叠层结构包括依次层叠的高折射率层和低折射率层,所述高折射率层的折射率在1.61-2.59之间,所述低折射率层的折射率在1.35-1.60之间。
9.根据权利要求8所述的车窗玻璃,其特征在于,所述叠层结构的数量为一个,且所述高折射率层设于所述内玻璃板远离所述中间层的表面,所述低折射率层设于所述高折射率层与所述增强高折射率层之间,所述高折射率层的膜层厚度为2nm-190nm,所述低折射率层的膜层厚度为5nm-95nm,所述增强高折射率层的厚度为45nm-65nm,所述最外低折射率层的厚度为85nm-130nm。
10.根据权利要求8所述的车窗玻璃,其特征在于,所述叠层结构的数量为两个,且分别为第一叠层结构和第二叠层结构,所述第一叠层结构包括第一高折射率层和第一低折射率层,所述第二叠层结构包括第二高折射率层和第二低折射率层,所述第一高折射率层、所述第一低折射率层、所述第二高折射率层、所述第二低折射率层、所述增强高折射率层和所述最外低折射率层依次层叠设置于所述内玻璃板远离所述中间层的表面,所述第一高折射率层的膜层厚度为140nm-190nm,所述第一低折射率层的膜层厚度为5nm-95nm,所述第二高折射率层的膜层厚度为130nm-205nm,所述第二低折射率层的膜层厚度为25nm-90nm,所述增强高折射率层的厚度为45nm-65nm,所述最外低折射率层的厚度为75nm-105nm。
11.根据权利要求6所述的车窗玻璃,其特征在于,所述中间层的楔角等于0,或为0.01mrad~0.15mrad。
12.根据权利要求6所述的车窗玻璃,其特征在于,所述中间层为可见光透过率大于或等于80%的着色中间层。
13.根据权利要求1所述的车窗玻璃,其特征在于,所述车窗玻璃的可见光透过率大于或等于70%,从外表面一侧测量所述车窗玻璃的反射颜色的Lab值:a<3、b<0.5。
14.根据权利要求1所述的车窗玻璃,其特征在于,所述车窗玻璃对从车内一侧以65°入射角入射的波长为469nm、529nm、629nm的P偏振光反射率中的极差值小于或等于3%。
15.一种车辆,其特征在于,包括探测组件、投影组件和如权利要求1-14任一项所述的车窗玻璃,所述探测组件和所述投影组件设于所述车窗玻璃设有所述透明纳米膜的一侧,车窗玻璃包括信号传输区和/或抬头显示区,所述探测组件用于发射和/或接收波长在850nm至1650nm范围内的探测光线,所述探测光线穿过所述信号传输区,所述投影组件用于向所述抬头显示区发射波长在380nm至780nm范围内的投影光线;
所述探测光线以50°~73°入射角入射至所述信号传输区,且所述探测光线包括至少80%的P偏振光;
所述投影光线以45°~85°入射角入射至所述抬头显示区,且所述投影光线包括至少90%的P偏振光。
16.一种车窗玻璃的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
提供内玻璃板;
在所述内玻璃板的表面形成透明纳米膜,其中,所述透明纳米膜包括增强高折射率层和最外低折射率层,在远离所述内玻璃板的方向上,所述增强高折射率层与所述最外低折射率层依次层叠设置,所述增强高折射率层的折射率大于或等于2.6,所述最外低折射率层的折射率在1.35-1.60之间;及
将设有所述透明纳米膜的内玻璃板与中间层、外玻璃板进行合片以形成所述车窗玻璃。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述在所述内玻璃板的表面形成透明纳米膜包括:
所述增强高折射率层通过磁控溅射方法形成,磁控溅射所述增强高折射率层的靶材电源为高功率脉冲磁控溅射电源;及
在所述增强高折射率层远离所述内玻璃板的表面通过磁控溅射方法形成所述最外低折射率层,磁控溅射所述最外低折射率层的靶材电源为中频磁控溅射电源。
18.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,所述透明纳米膜还包括至少一个叠层结构,至少一个所述叠层结构设于所述增强高折射率层与所述内玻璃板之间,每个所述叠层结构包括依次层叠的高折射率层和低折射率层,所述高折射率层的折射率在1.61-2.59之间,所述低折射率层的折射率在1.35-1.60之间;
所述高折射率层和所述低折射率层通过磁控溅射方法形成,磁控溅射所述高折射率层和所述低折射率层的靶材电源为中频磁控溅射电源。
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