CN116209643A - 具有大面积平视显示器和太阳能特性的层压板 - Google Patents

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海伦·A.·格里奥
朱安·帕勃罗·苏亚雷斯
何塞·努涅斯-雷格罗
波奥里亚·胡赛尼
王钊宇
阿列克谢·克拉斯诺夫
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Abstract

本申请提供了一种涂层，当它应用于p偏振投影仪(26)和挡风玻璃时，安装的投影仪之间以布儒斯特角或接近布儒斯特角投影时，会产生没有重像的清晰图像。此外，该涂层适用于挡风玻璃的整个区域，具有出色的太阳能控制性能和低薄层电阻，使其可以在汽车的常规电压下进行电除霜。

Description

具有大面积平视显示器和太阳能特性的层压板
背景技术
平视显示器(Head-Up Display，HUD)是一种信息显示技术，使车辆驾驶员无需低头即可监控通常显示在仪表板上的变量值。换言之，车辆驾驶员抬头即可视。车辆驾驶员可以继续观察前进方向的环境，而无需低头查看仪表板以查看速度、RPM(Revolutions PerMinute，转/分)和其他参数值。投影的图形看似悬浮在车辆前方的空间中。
其操作原理简单。如果将地图或其他浅色物体放在汽车的仪表板上，由于光反射使这些物体看起来好像漂浮在挡风玻璃前。将投影仪以相同的方式放置在仪表板上，则图形被投影到挡风玻璃上。挡风玻璃反射出图像，因而挡风玻璃同时显现出投影图像和驾驶员的前方视野。
HUD显示器最初运用于飞机领域，而第一个HUD显示器在1980年代开始出现在汽车上。由于价格高和感知力有限，HUD显示器的运用增长缓慢。然而，随着减少驾驶员因所看信息量过载而导致分心的努力不断增加，HUD的价值也随之增加。此外，曾经笨重的图形投影仪体积变得更小、重量变得更轻，这极大地提高了其在越来越多车辆中运用的可行性。用于生产投影仪的技术与生产手机、平板笔记本电脑和电视显示器的技术相同，因而降低了投影仪的成本。
以2020年的车型为例，仅在美国，就有超过300款车型将HUD作为车辆的标准设备或选装设备。
将挡风玻璃优化成具有HUD的功能，其生产面临着许多挑战。
将图像投影到一个表面上时，最佳图像可能出现在与投影图像垂直的平坦表面上。由于挡风玻璃通常是弯曲的，无法安装投影仪以使光束垂直于挡风玻璃投射，因此必须对投影图像进行补偿，以便在观看时图像不变形。
在HUD系统中，挡风玻璃成为光路中的关键部件，因此在制造时必须保证其曲率变化最小，以防止图像变形。所需的精度水平通常超过传统挡风玻璃的制造能力。因此，制造商必须升级到更先进的工艺和/或将产品的检测比例扩大。
传统挡风玻璃带来的另一个挑战是同时呈现多个图像。
在图2A中，可以看到标准挡风玻璃的横截面。内玻璃层202、外玻璃层201和塑料粘合中间层4，其中，塑料粘合中间层4用于将内玻璃层202和外玻璃层201永久粘合在一起。安装在仪表板中的HUD投影仪24将图像投影到挡风玻璃的内玻璃层202的表面四104上。光线在点一51处射入挡风玻璃。在点一处，由于空气和玻璃之间的折射率不连续，部分光线被反射。该反射光束31被观察者40感知为主图像。光束的透射部分(未反射)在进入玻璃时发生弯曲。该光束穿过内玻璃202、中间层4并在点二52处直射至玻璃层201的第一表面101。再次，空气玻璃界面的一些光被反射。光从点二52返回并穿过层压板并在点三53处出射而离开玻璃层，在该点三53处反射光束32被观察者感知为二级图像(也称为重像)。由反射光束32形成的二级图像比由反射光束31形成的主图像更暗，但在合适的机舱和外部光照条件下可能仍然可见。两个图像之间的间隔距离也会影响重影图像的明显程度。如果距离很小并且两个图像重叠，二级图像则会增强和改善主图像的亮度。如果间隔距离太大，则会出现不希望出现的重像。
用于层压所有挡风玻璃的安全玻璃的塑料中间层的折射率与安全玻璃的折射率相匹配，以防止内部发生反射。然而，如果挡风玻璃在第二表面102或第三表面103上设有涂层，除非涂层的折射率与玻璃和夹层的折射率(约为1.5)相匹配，否则将导致内部反射。随着制造商发掘出透明金属/电介质太阳能控制涂层越来越多的用途，以提高车辆的燃料效率并提高乘客的舒适度和便利性，图2B中描述的透明金属/电介质太阳能控制涂层18通常不会发生上述情况。这些涂层被调整为在可见光范围内传输，同时在红外线范围内反射。
由于这些涂层是导电的，它们也可用于为挡风玻璃提供电阻加热。这些涂层的薄层电阻范围从0.8欧姆/平方(低薄层电阻)到约5欧姆/平方，具体取决于层数、材料类型和层厚。在这个电阻范围内，典型的挡风玻璃具有电阻太高了因而难以产生足够的除霜功率。通常需要不低于四瓦/平方分米的功率密度，以保持一个常规的挡风玻璃上能除去冷凝水和冰。除非挡风玻璃非常短，允许母线间距相对较小，否则汽车电气系统的电压必须高于标准12伏才能达到此功率水平。很少有生产的车辆符合这一标准。这种高电压增加的设备成本和重量限制了涂层加热挡风玻璃的发展，因而这种挡风玻璃仍然不常见。
然而，挡风玻璃的电阻加热在清除层压板的湿气、冰和雪方面的效率大约是热风鼓风机系统的四倍，因此这种挡风玻璃的需求有望增加。全电动或混合动力车辆除霜所需的较低功率将直接转化为更广泛的需求。
当太阳能涂层用于HUD挡风玻璃时，会出现额外的问题。如图2B所示，图2B显示了在表面三103上具有银涂层18的一个典型性太阳能涂层挡风玻璃。图2A的光束传播路径保持不变。但是，在涂层-中间层界面处，在点四54处会发生额外的反射。光在点五55处离开内玻璃表面104，除了由反射光束32形成的二级图像之外，反射光束33还形成三级图像。
由于仅当分隔距离过大时才会出现重影问题，因此在两个玻璃层的平面之间进行小幅调整即可以调整图像，以使图像重合。通常这两个玻璃层基本平行。为了在两个玻璃层之间形成角度，可以使用厚度不均匀的塑料中间层。这被称为“楔形”中间层。
有多种方法可用于生产楔形中间层。例如，一定厚度的锥形条在中间层的整个宽度上呈恒定角度。再例如，一定厚度的涂层在接近HUD的中间层时开始逐渐变薄。还有针对特定挡风玻璃定制可变角度的一些其他方法。具有楔形中间层的层压板如图3A所示。
除了楔形中间层之外，还使用非常薄的玻璃以及厚度逐渐变小的玻璃来减小间隔距离。楔形解决方案的共同缺点是它们仅对解决次要图像问题有效。如果有两个以上的反射图像，则只能针对其中一个次级反射图像而优化楔形解决方案。此外，由于挡风玻璃的曲率和不断变化的入射角，楔形解决方案只能针对驾驶员视野的一部分进行优化。
虽然楔形中间层有效且被普遍使用，但它也有缺点。
一方面，楔形中间层的生产成本比标准中间层高得多。通过挤压工艺生产并形成楔形中间层的角度。这种工艺需要更换工具和改变过渡期，而在此期间内产品将不在公差范围内。
由于角度、遮阳色调和宽度的不同，还需要轧辊宽度和其他尺寸，楔形中间层通常是根据特定型号挡风玻璃的要求在相对较短的生产周期内生产的，并且不做库存。因此，它的交货时间很长。
不均匀的厚度会导致难以达到法规要求，如太薄或太厚，尤其是在较大的部件上。这也是一些其他的楔形中间层起始部分保持恒定的厚度并且不从中间板的顶部开始逐渐变细的原因。
楔形中间层的最大缺点是图像位移仅能在垂直方向上进行校正，并且仅能在视场中心进行校正。对于当前主要是驾驶员使用并以驾驶员视野为中心的相对较小的显示器来说，以上不是大问题。但是随着显示区域的增加，并且在某些时候，显示区域可能会覆盖整个挡风玻璃，单一的楔形中间层不是一个优选方案。
如图3B所示，另一种校正重影和提高图形图像质量的方法是使用HUD膜22。以镀膜玻璃作为示例，光束传播路径与图2A所示的相同，因而反射光束31和32形成重影。然而，由于HUD膜22层压在两层塑料粘合层(例如PVB夹层)之间，因此在点三53从表面104出射的反射光束32更接近在点一51出射的反射光束31，因而主图像和二级图像更靠近。HUD膜22的较高反射率降低了透射过点二52的光的强度，并有效地消除了可能由第一表面101反射形成的三级图像。反射仍然存在，但强度低得多，因而不明显。这些HUD膜可以层压在两层塑料粘合层4之间或光学粘合到表面二102或表面三103上。可以同时涂敷HUD膜与楔形中间层，以进一步改善光学性能。
全息膜HUD投影仪在最近几年也得到了发展，但由于诸多缺点，尚未得到广泛应用。全息膜HUD投影仪的运用要求昂贵的投影系统(窄带激光二极管)和特殊的全息膜夹层。
HUD全息膜具有与楔形PVB(polyvinyl butyral，聚乙烯醇缩丁醛)解决方案类似的缺点。HUD全息膜很昂贵，除了薄膜和第二层中间层或光学粘合剂的材料成本较高之外，还需要额外的劳动力将其与内部的薄膜层压组装在一起。将薄膜集成到挡风玻璃中存在薄膜起皱、与夹层发生化学反应导致性能下降和太阳光衍射等问题。薄膜的边缘也往往是可见的。克服这一问题的唯一方法是将薄膜延伸到整个挡风玻璃上。但这种方法会进一步增加成本并使层压变得更加困难。
随着信息量和HUD可视区域相应尺寸的增加，薄膜的可行性越来越差。由于薄膜的光学和机械特性，可以使用薄膜的区域面积有限。基于其光学特性，薄膜不适合在驾驶员的直接视线中使用。由于薄膜的曲率可能无法符合要求，因此无法将某些薄膜层压在具有复杂曲率的挡风玻璃中。
另一种方法利用光的光学特性。光由垂直耦合的振荡电磁场组成。电磁场在参考方向的相对运动形成光的偏振。太阳光被认为具有随机偏振性。事实上，它由各种方向上的偏振等量混合组成。太阳光被认为是非偏振光。
入射角是传播方向与表面法线之间的夹角。光的偏振是固有的，且与入射角无关。如果光场在平行于传播平面的平面内振荡，则该光是P偏振光。如果光场在垂直于传播平面的平面内振荡，则该光是S偏振光。
一个有趣现象是，当入射角等于或接近布儒斯特角时，p偏振光不会被反射。布儒斯特角是一个入射角，在该入射角处，特定的偏振光可以完全地透过透明的电介质表面而不会发生反射。在这种情况下，在钠钙玻璃和空气之间的界面，反射为零的p-偏振光的布儒斯特角大约为60°。在55°到65°的范围内，反射可以忽略不计。图6显示了s偏振和p偏振的入射角与反射的函数关系。
截至目前，HUD投影仪主要投射s偏振光。除了二级图像，s偏振系统的另一个问题是偏振太阳镜只允许p偏振光透射。因此，对于佩戴这种眼镜的驾驶员来说，HUD图像不容易被明显观察到。
如果安装发射p偏振光26的HUD投影仪，使得投射的光束以布儒斯特角入射，则玻璃和空气界面的反射大部分被消除。图4A显示了这种情况。投影仪26投影了一图像，该图像由入射光束30的p偏振光形成。但是在点一51处或点二52处没有反射。因此，没有图像产生。
在具有p偏振投影仪和用于反射p偏振光的HUD薄膜26的挡风玻璃中，只有一个主图像，而没有多个反射图像叠加的现象。如图4B所示，HUD膜22和投影仪26消除了点一51处的反射。HUD膜22的点二52处的反射光在点三53处离开玻璃，并成为由反射光束31形成的主图像。
该方案解决了重影问题，但也有如前所述的与其他类型的HUD膜相同的缺点。此外，业内已知的HUD膜都是层状塑料，其没有太阳能或加热特性。HUD膜很昂贵，且由于难以形成玻璃制品的曲率，因而不适合用于更大的视野。
随着视野需求变大和HUD显示器变得越来越普遍，不使用楔形中间层或HUD膜而能够消除多个图像，同时提高图像质量，还能进行太阳能控制和电加热的多合一产品已成为市场的迫切需求。
发明内容
本申请提供了一种汽车HUD系统，其包括涂层层压板和HUD投影仪。
安装HUD投影仪，使得图像以布鲁斯特角或接近布鲁斯特角投射，并且光源基本上发生p偏振现象。
层压板包括至少两层玻璃层、至少一层塑料中间层和涂敷到至少一层内玻璃表面的涂层。该涂层包括一个复杂的多层叠层。该涂层被配置和调整为具有p偏振反射率与总反射率的比率，该比率在450-510nm、510-590nm和590-670nm三个光谱范围的每个光谱范围内均呈现局部极值。极值是局部最小值或局部最大值。此外，范围中的其中两个局部极值具有最大值而第三个局部极值具有最小值，或者两个局部极值具有最小值而第三个局部极值具有最大值，并且相反极值之间的p偏振反射率与总反射率之比的差异为至少0.3。因而可以有选择地强化或淡化一系列颜色。
该涂层利用导电层和介电层来实现低于1欧姆/平方的薄层电阻。太阳能控制性能接近理论极限，几乎所有的红外光都被反射，而可见光的透射率保持在70％以上，因此适用于汽车挡风玻璃以及车顶和侧窗的玻璃。涂层透射颜色是中性的，且经久耐用、耐热且耐刮擦。
当与安装在布儒斯特角或布儒斯特角附近的p偏振HUD投影仪结合使用时，层压板可产生明亮清晰的图像，从任何角度看都没有重影。图像可以潜在地投射在挡风玻璃的整个区域上。该涂层具有四个最小厚度为
Figure BDA0004113498140000061
且薄层电阻小于1欧姆/平方的含银层，还可以用作加热元件，可为标准12V标称的汽车电气系统提供除霜功能。
有益效果：
·消除重影
·对视角更不敏感
·适用于整个层压板
·出色的太阳能特性
·高导电性
·大多数层压板只需12伏电压即可除霜
·无需楔形中间层
·无需HUD薄膜
·与楔形膜或HUD膜相比成本更低
·透射和反射均为中性色
·可以佩戴偏光眼镜观看图像。
附图说明
图1A示出了一典型性夹层汽车玻璃的横截面。
图1B示出了一性能薄膜和涂层的典型性层压汽车玻璃的横截面。
图1C示出了一典型性钢化单片汽车玻璃的横截面。
图2A示出了具有HUD的标准挡风玻璃的横截面。
图2B示出了具有HUD的典型太阳能涂层挡风玻璃的横截面。
图3A示出了配置有楔形中间层的HUD挡风玻璃的横截面。
图3B示出了配置有HUD膜的HUD挡风玻璃的横截面。
图4A示出了配置有p偏振投影仪的HUD挡风玻璃的横截面。
图4B示出了配置有p偏振投影仪和HUD膜的HUD挡风玻璃的横截面。
图5示出了根据本申请优选实施例的配置有p偏振投影仪和HUD涂层的HUD挡风玻璃的横截面。
图6示出了图5的夹层玻璃作为模拟介质的反射和入射角的函数曲线图。其中，介质的折射率等于1.5，布儒斯特角(p偏振光的反射为0)为60°。
图7A显示了图5的夹层玻璃被涂敷四种含银层涂层在入射角下的p偏振反射与总反射率在60°比率的曲线图。
图7B显示了本申请的示例性的四层含银涂层叠层。
图7C显示了一些涂层的典型性材料及其在本申请的涂层叠层中的功能。
附图标记
2玻璃
4粘合/粘合层(塑料夹层)
6遮蔽/黑漆
12 红外线反射膜
18 红外线反射涂层
22 平视显示器膜
24 平视显示器投影仪
26平视显示器投影仪p-偏振
28平视显示器导电太阳能涂层
30 投影图像
31 主图像
32 二级图像
33 三级图像
40 视点
51 点一
52 点二
53 点三
54 点四
55 点五
56 点六
61局部极值1
62局部极值2
63局部极值3
101玻璃层1外侧(201)，第一表面
102玻璃层1内侧(201)，第二表面
103玻璃层2外侧(202)，第三表面
104玻璃层2内侧(202)，第四表面
201 外层玻璃
202 内层玻璃
具体实施方式
以下术语用于描述本申请的夹层玻璃。
图1A和图1B示出了一种汽车的夹层玻璃横截面。层压板包括两层玻璃，即外部或外层201和内部或内层202。外层201和内层202通过塑料粘合层4(中间层)永久性粘合在一起。在层压板中，位于车辆外部的玻璃表面被称为表面一101或第一表面。外部玻璃层201的相对面是表面二102或第二表面。位于车辆内部的玻璃2表面被称为表面四104或第四表面。内层玻璃202的相对面是表面三103或第三表面。表面二102和表面三103通过塑料粘合层4粘合在一起。也可以对玻璃涂敷遮蔽物6。遮蔽物通常由黑色搪瓷玻璃料组成，其可印在第二表面102和第四表面104中的其中一者或两者上。日光可以自由照射穿过未被遮挡物覆盖的玻璃区域。层压板可以在一个或多个表面上具有涂层18。层压板还可以包括层压在至少两个塑料粘合层4之间的薄膜12。
图1C显示了一种钢化汽车玻璃横截面。钢化玻璃通常由经过热强化的单层玻璃201组成。车辆外部的玻璃表面被称为表面一101或第一表面。外玻璃层201的反面是表面二102或第二表面。钢化玻璃窗的第二表面102在车辆内部。可以对玻璃涂敷遮蔽物6。遮蔽物通常由黑色搪瓷熔块组成，其可以印在表面二102上。玻璃在第一表面101和/或第二表面102上可以具有涂层18。
术语“玻璃”可适用于许多无机材料，包括许多不透明的材料。在本申请中，仅指透明玻璃。从科学的角度来看，玻璃被定义为一种物质状态，其包含一种非晶态无定形固体，而缺乏真正固体的有序分子结构。玻璃具有晶体的机械刚性和液体的随机结构。
玻璃是通过将各种物质混合在一起然后加热到它们熔化并完全溶解在彼此中的温度而形成可混溶的均匀流体。
玻璃窗至少包括一层透明材料，用于提供光的传输和/或使观察者看到与其相对的一侧的视野，其安装在建筑物、车辆、墙壁或屋顶或其他框架构件或外壳的开口上。
一般而言，层压板由多层薄片组成。相对于长度和宽度其厚度很薄，每片薄片具有两个相对设置的主面，并且通常具有相对均匀的厚度。每片薄片永久地粘合到一层或另一层的至少一个主面。
如图1A和图1B所示，夹层安全玻璃是通过塑料粘合层将两片(201和202)退火玻璃2粘合在一起制成的。该塑料粘合层由透明热塑性塑料薄片4(中间层)组成，也称为塑料粘合层。
退火玻璃是在玻璃转变温度范围内从弯曲温度缓慢冷却到的玻璃。此过程消除了玻璃弯曲过程中残存的压力。退火玻璃破碎后形成具有锋利边缘的大碎片。当夹层玻璃破裂时，破碎的玻璃碎片被塑料层粘在一起，就像拼图的碎片一样，因而有助于保持玻璃的结构完整性。挡风玻璃破碎的车辆仍然可以正常运行。塑料粘合层4还有助于防止从外部撞击层压板的物体穿入，并且在发生碰撞的情况下改善乘员保持力。
全表面挡风玻璃通常通过导电透明涂层来加热，导电透明涂层用于形成加热元件。涂层由多层金属和电介质组成，其直接被真空喷射到玻璃上。由于涂层的电阻在2-6欧姆/平方的范围内，因此需要一个电压转换器来达到所需的功率密度。母线由印刷的银熔块组成，在涂层之前进行涂敷和烧制。母线也可以由薄的扁平铜导体组成。
对于非常薄的导电材料，通常用薄层电阻来表征电阻。薄层电阻是在两个相对侧具有完整母线的矩形所具有的电阻。薄层电阻以欧姆/平方为单位。由于不依赖于正方形的大小，薄层电阻是一个无量纲的量。母线到母线的电阻保持不变。
可以使用的玻璃类型包括但不限于常见的汽车玻璃窗用钠碱以及铝硅酸盐、铝硅酸锂、硼硅酸盐、玻璃陶瓷和各种其他由玻璃化转变并且是归类为玻璃的无机固体无定形物。以上玻璃也包括那些不透明物。玻璃层可由吸热玻璃组合物以及红外反射和其他类型的涂层组成。
用于增强玻璃性能和特性的各种涂层可供使用，并且被广泛使用。这些性能包括但不限于抗反射、疏水、亲水、自修复、自清洁、抗菌、防刮擦、防涂鸦、防指纹和防眩光。
在弯曲之前，通过MSVD(Magnetron Sputtered Vacuum Deposition，磁控溅射真空沉积)涂层机将本申请的涂层涂敷到平板玻璃上。
塑料结合层4(中间层)主要的功能是将相邻层的主面彼此粘贴结合在一起。塑料结合层4的材料通常是透明的热固性塑料。
最常用于汽车的塑料粘合层4(中间层)是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。PVB对玻璃具有出色的附着力，并且在层压后是光学透明的。PVB由聚乙烯醇与正丁醛反应制得。PVB的颜色透明，对玻璃有很强的附着力。然而，PVB本身极其易碎，必须添加增塑剂以使其具有柔韧性，并使其能够在汽车所需的温度范围内耗散能量。PVB中仅添加少量的增塑剂。这些增塑剂通常是直链二羧酸酯，常用的两种是己二酸二正己酯和四乙二醇二正庚酸酯。常见的汽车PVB中间层包含30-40％重量的增塑剂。
红外反射涂层也被称为太阳能控制涂层18，其包括但不限于各种金属/电介质分层涂层。
颜色是MSVD太阳能涂层的问题之一。涂层的反射和透射可能具有令人不快的颜色。随着镀膜机技术的改进，它也能够将透射和反射中的颜色调整为更加中性的色调，因而与普通的未镀膜玻璃相比不易被察觉。
可见光传输是另一个问题。每个红外反射层吸收并反射一些可见光。对于挡风玻璃和其他位置来说其可见光透射率至少要达到70％，但在红外波长范围内具有较高反射率的涂层叠层往往具有很低的可见光透射率。含银涂层通过限制银层的总厚度以及每层银层的厚度而实现了70％的可见光透射率。虽然这一方法有效，但很难在埃级别的公差范围内控制和保持一致的厚度。随着含银层层数的增加，总层厚度不能显着增加，因此每层单独的含银层必须做得更薄。常规的工艺变化会导致涂层在颜色、反射或透射方面不符合规格。
图7B显示了涂层叠层的一个示例性实施例。图7C显示了层叠涂层中使用的一些典型材料及其功能。应注意的是，诸多层具有不止一种功能。所用材料、层顺序和层厚度都经过精心选择以优化：p偏振光的最大反射、可见光的最大透射、红外光的最大反射、中性色、耐刮擦、耐热性和低导电性。
仅针对这些变量中的一个进行优化具有挑战性，针对所有变量进行优化并实现图7A图表中显示的结果更具挑战性。由于进行了仔细选择和调整，有可能使用比以前可能或实用的更薄的含银层。本申请的含银层是主要包含银并且可以包含少量其他元素。示例性层叠的四个含银层中的每一层的厚度至少为
Figure BDA0004113498140000111
四个银层的总组合厚度几乎为/>
Figure BDA0004113498140000112
这可以通过提高产量同时减少废品来降低生产成本。增加银层厚度带来的另一个益处是薄层电阻较低，这使得可以使用该涂层作为为层压板中的除霜器电路的电阻加热元件，该电路可以在标准12V汽车电气系统中运行。
可以理解的是，可以基于仅示出一个可能实施例的图7B的叠层得出几乎无限数量的其他组合排列方案。各个层相互作用并形成一个系统而起作用。一层厚度的变化将改变涂层叠层的整体参数。然而，可以改变剩余层中的一个或多个参数，以进行补偿以将所有参数还原至基线。同样，现有的等同材料可以应用于叠层中，而不会造成叠层性能的减损。
虽然示例性的涂层叠层在反射和透射中产生中性颜色，但层厚度可以产生非常细微的变化。当被p偏振光照射时，在透射中保持中性颜色的同时可以产生反射，即调整突出某些颜色且减弱其他颜色，以提高HUD显示器的有效性。在图7A的图表中示出了这一点。
在图7A中显示了四个含银层的p偏振与总反射率的比率，该四个含银层分别命名为4Ag-1、4Ag-2、4Ag-3和4Ag-4。涂层4Ag-2、4Ag-3和4Ag-4是在市场上销售的外购涂层。涂层4Ag-1是本申请的涂层叠层。外购涂层4Ag-2、4Ag-3和4Ag-4在510-590nm波长范围内都具有高反射率比，而涂层4Ag-l在表示为62的局部极值处具有接近于零的最小值，同时在表示为61和63的局部极值处具有两个最大值。两个最大值分别在在450-510nm波长范围内和590-670nm波长范围内具有超过0.3的反射率比。
上述涂层的最小反射率比位于人眼敏感度最高的区域。当将一个优选p偏振图像投影到具有上述HUD涂层的玻璃上时，投影图像的强度将因此降低。实际图像(道路、交通、行人等)具有对比优势，并且投影图像作为一种额外信息不会分散注意力。
以上效果在450-510nm和590-670nm区域中(具有两个最大值)得到了补充。在这些区域中眼睛灵敏度最低，感知到的图像将更亮或增强。
在以上效果方面，本申请的涂层效果与现有技术的涂层截然不同。
本申请的一实施例中未显示涂层堆叠，但也可以朝相反的方向试想一个涂层。该涂层在510-590范围内具有最大值，在其他两个范围(450-510nm和590-670nm)内具有最小值。510-590范围内接近最大值的图像部分的结果表明其在某些应用中可能是理想的。
当人眼受到从明视(高强度)到中间(较低强度)再到暗视(非常低强度)的环境光变化时，人眼的峰值灵敏度会发生大约20nm的变化。投影仪可以配置为响应环境照明条件，将包含图像的波长在450-510nm和590-670nm之间移动，将投影颜色分布的峰值从520nm更改为500nm(450-510nm)，从640nm更改到620nm(590-670nm)，以提高投影图像的可见度。
以下所有示例性实施例中均包括图7B的涂层。通过大型MSVD镀膜机将镀膜涂覆到未弯曲的平板玻璃上。为了保证含银层的最大厚度和其带来的相应的低电阻率和高太阳能反射率，将涂层涂敷到透明玻璃基板上。低铁超透明的涂层可用于进一步提高强度。同样，第二玻璃层也由透明或超透明钠钙玻璃形成。
外层玻璃层的表面二经过涂层处理，以最大限度地提高太阳能性能。这也可以通过将加热元件配置在更靠近玻璃窗外表面的表面上来提高除霜性能。该涂层也可涂敷于表面三，但加热性能稍差。
外层玻璃被切割成型，涂上黑色遮光层，并在涂敷前烧制。涂层的外层玻璃和内层玻璃分别通过全表面压弯工艺而制成。这两层与PVB中间层层压组装在一起。
层压挡风玻璃安装在车辆中，并且主要投射p偏振光的HUD投影仪安装在仪表板上，使得相对于挡风玻璃的入射角为60°。投影仪能够将图像的波长移动20nm以响应环境照明的变化。
实施例
1.实施例一包括层压汽车挡风玻璃，其具有2.1mm厚的超透明钠钙玻璃内层和外层，以及0.76mm厚的PVB中间层和涂敷到外玻璃层的第二表面的透明HUD涂层。HUD涂层包括四层含银层。每层的化学成分如图7B所示。HUD投影仪安装在仪表板上，主要以60°角将p偏振光束投射到层压汽车挡风玻璃上。
2.实施例二与实施例一不同之处在于，层压汽车挡风玻璃还包括一组与HUD涂层接触的母线，当连接到具有足够功率的标准12V汽车系统时，能够产生至少4瓦特/平方分米的功率密度。
3.实施例三是实施例一的修改，其中实施例三的HUD涂层叠层不同，使得其薄层电阻为1欧姆/平方，颜色在透射中保持中性，p偏振光以60°入射角穿透涂层后产生了12％颜色增强的可见光反射。
4.实施例四是实施例一的修改，其中实施例四修改了HUD涂层叠层，使得薄层电阻为1欧姆/平方，颜色在透射中保持中性，p偏振光以60°入射角穿透涂层后产生了10.5％中性可见光反射。
5.实施例五是实施例一的修改，其中实施例五修改了HUD涂层叠层，使得薄层电阻为0.9欧姆/平方，颜色在透射中保持中性，p偏振光以60°入射角穿透涂层后产生了11％颜色增强的可见光反射。
6.实施例六是实施例一的修改，其中实施例六修改了HUD涂层叠层，使得薄层电阻为0.9欧姆/平方，颜色在透射中保持中性，p偏振光以60°入射角穿透涂层后产生了10.5％中性可见光反射。
7.实施例七是实施例一的修改，其中实施例七修改了HUD涂层叠层，使得薄层电阻为0.8欧姆/平方，颜色在透射中保持中性，p偏振光以60°入射角穿透涂层后产生了9％颜色增强的可见光反射。
8.实施例八是实施例一的修改，其中实施例八修改了HUD涂层叠层，使得薄层电阻为0.8欧姆/平方，颜色在透射中保持中性，p偏振光以60°入射角穿透涂层后产生了9％中性可见光反射。
9.实施例九至十六由分别与前述实施例一至八中一一对应，但实施例九至十六分别在叠层中进一步包括一种包含ZrSixNy的光学/保护层。
10.实施例十七与前述任一实施例的不同之处在于，实施例十七的HUD涂层具有大于70％的可见光透射率。
11.实施例十八与前述任一实施例的不同之处在于，实施例十八的HUD涂层的每一层含银层具有至少
Figure BDA0004113498140000141
的厚度。
12.实施例十九与前述任一实施例的不同之处在于，实施例十九的层压汽车玻璃还包括至少一个额外的HUD投影仪(多个HUD投影仪)。
13.实施例二十与前述任一实施例的不同之处在于，实施例二十的HUD涂层在450-670nm的可见波长范围内的p偏振反射率与总反射率的比值中具有3个局部极值，而同类型的两个极值的平均值和相反类型的极值的差值的绝对值大于或等于0.3。
14.实施例二十一与前述任一实施例的不同之处在于，实施例二十一的HUD涂层叠层被涂覆到内玻璃层的第三表面。
15.实施例二十二与前述任一实施例的不同之处在于，实施例二十二由HUD投影仪的投影光束形成的图像由混合光偏振组成，其中p偏振光的百分比为至少20％。
16.实施例二十三与前述任一实施例的不同之处在于，实施例二十三由HUD投影仪的投射光束形成的图像由混合光偏振组成，其中p偏振光的百分比至少为50％。
17.实施例二十四与前述任一实施例的不同之处在于，实施例二十四由HUD投影仪的投影光束形成的图像由混合光偏振组成，其中p偏振光的百分比至少为75％。
18.实施例二十五与前述任一实施例的不同之处在于，实施例二十五由HUD投影仪的投影光束形成的图像由混合光偏振组成，其中p偏振光的百分比为至少90％。

Claims (21)

1.一种汽车HUD系统，其特征在于，包括汽车层压板和至少一台HUD投影仪；
所述汽车层压板具有透明涂层、至少两层玻璃层和至少一层塑料粘合层，所述至少两层玻璃层包括内玻璃层和外玻璃层；
其中，所述涂层被涂敷到所述层压板的至少一个内表面；所述涂层包括至少四层含银层；所述涂层的p偏振反射率与总反射率的比值在450-510nm、510-590nm和590-670nm三个光谱区域中的每一个中取一个局部极值；其中，三个局部极值中的两个是相同类型，第三个局部极值是与前两个局部极值相反的类型；相同类型的两个局部极值的平均值和相反类型的局部极值的差值大于或等于0.3。
2.根据权利要求1所述的汽车HUD系统，其特征在于，由HUD投影仪的投影光束形成的图像由混合偏振光组成，其中p偏振光的百分比至少为20％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述HUD投影仪的投射光束与所述汽车层压板之间的角度基本处于布儒斯特角的±10％以内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层具有大于70％的可见光透射率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层的每个含银层具有至少
Figure FDA0004113498120000011
的厚度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层的薄层电阻不大于1.0欧姆/平方。
7.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，p偏振反射率与总反射率之比的局部极值包括两个最大值和一个最小值。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，p偏振反射率与总反射率之比的局部极值包括两个最小值和一个最大值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层还用作电阻加热元件。
10.根据权利要求9所述的汽车HUD系统，其特征在于，电阻加热元件由12V汽车电气系统供电。
11.根据权利要求9和10所述的汽车HUD系统，其特征在于，在日光下电阻加热元件的平均功率密度为至少4瓦特/平方分米。
12.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，当HUD投影仪以布儒斯特角或在布儒斯特角附近投影时，反射颜色被增强。
13.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层的薄层电阻小于或等于0.8欧姆/平方。
14.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层的薄层电阻小于或等于0.6欧姆/平方。
15.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层还包括含有ZrSixNy的光学/保护层。
16.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述内玻璃层的厚度小于1.0mm。
17.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，所述涂层的透射颜色基本上是中性的。
18.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，被所述汽车层压板过滤的总太阳能至少为40％。
19.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，HUD投影仪的图像的波长响应于环境光照条件而偏移。
20.根据前述权利要求中任一项所述的汽车HUD系统，其特征在于，还包括多个HUD投影仪。
21.一种根据前述权利要求中任一项所述的汽车层压板。
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