CN220399667U - 抬头显示薄膜及抬头显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抬头显示薄膜及抬头显示系统，该抬头显示薄膜包括基材、位于基材上表面的加硬涂层及位于加硬涂层上表面的减反层，减反层用于对S偏振光进行反射及透射；其中，减反层包括镀膜层和涂覆层，镀膜层包括依次层叠设置在加硬涂层上表面的第一高折射率镀膜层、低折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层，涂覆层位于第二高折射率镀膜层的上表面。本实用新型通过在基材的一侧表面依次设置加硬涂层和减反层，并结合各膜层结构的厚度，实现在提高薄膜结构强度及耐用性能的同时，能够降低薄膜对S偏振光的反射率，从而消除在大角度视场角下投射到前风挡玻璃上的重影，提高图像显示的清晰度，更好地满足驾驶员的驾驶需求。
Description
技术领域
本实用新型是关于抬头显示器技术领域，特别是关于一种抬头显示薄膜及抬头显示系统。
背景技术
HUD(Head Up Display，抬头显示器)，它指的是一种在驾驶、飞行等领域中用于显示信息的装置，常见于汽车、飞机、电视游戏和科幻电影中。它通过投影或反射技术将关键信息直接投射到观察者的视野中，使得观察者可以在不离开目标过程的同时获取所需信息。例如，在汽车领域中，HUD通常用于显示时速、导航、车辆警报等信息；在飞机领域中，HUD则可用于显示高度、速度、航向等信息。近年来，随着智能手机等移动设备的发展，也出现了一些可以通过连接到手机上使用的HUD产品。
在HUD系统的成像光路中，前风挡玻璃是一个重要的光学元件，其设计与虚像的显示效果密切相关。前风挡玻璃由内外两层玻璃和PVB中间膜构成，其有内外两个面，都会反射光线。普通前风挡玻璃的PVB中间膜的厚度是均匀的，即内外两个面是平行的，同一个入射光线会在玻璃上形成两个反射光线，被人眼同时接收时，便会形成重影，出现两个虚像，这种现象我们称之为重影。重影的出现，使得HUD的成像质量大打折扣，给驾驶员带来不适的目视效果。
现有技术中，可利用减反膜来降低入射光线S偏振光的反射率，以达到消除重影的目的。传统的减反膜膜层结构一般是Nb2O5+SiO2+Nb2O5+SiO2的镀膜结构，然而该结构的减反膜只适用于小角度(25～45°)视场角下的驾驶需求；在大角度(60～65°)的视场角下，会有杂散光在减反膜成像至人眼，导致出现重影现象，无法满足驾驶员良好的驾驶需求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种抬头显示薄膜及抬头显示系统，其用以解决现有技术中在大角度视场角下投射到前风挡玻璃上的图像存在重影的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种抬头显示薄膜，所述抬头显示薄膜包括基材、位于基材上表面的加硬涂层及位于加硬涂层上表面的减反层，所述减反层用于对S偏振光进行反射及透射；
其中，所述减反层包括镀膜层和涂覆层，所述镀膜层包括依次层叠设置在加硬涂层上表面的第一高折射率镀膜层、低折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层，所述涂覆层位于第二高折射率镀膜层的上表面。
在一个或多个实施方式中，所述第一高折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层均为氧化铌镀膜层或氧化钛镀膜层或氧化锆镀膜层，且第一高折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层的折射率为2.0～2.4。
在一个或多个实施方式中，所述第一高折射率镀膜层的厚度为11～13nm，第二高折射率镀膜层的厚度为120～130nm。
在一个或多个实施方式中，所述低折射率镀膜层为氧化硅镀膜层或氟化镁镀膜层，且低折射率镀膜层的厚度为40～45nm，低折射率镀膜层的折射率为1.4～1.5。
在一个或多个实施方式中，所述涂覆层的厚度为125～135nm，涂覆层的折射率为1.3～1.4。
在一个或多个实施方式中，所述基材为PC基材或PET基材或PMMA基材，且基材的透光率大于或等于91％，基材的弯曲模量大于2400MPa。
在一个或多个实施方式中，所述加硬涂层为丙烯酸树脂涂层，且加硬涂层的厚度为3～5um，加硬涂层的折射率为1.5～1.6。
在本实用新型的另一个方面当中，还提供了一种抬头显示系统，所述抬头显示系统包括投影装置及上述的抬头显示薄膜，所述抬头显示薄膜贴合于前风挡玻璃内表面，所述投影装置用于投射出包含S偏振光的投影光线。
在一个或多个实施方式中，所述投影装置投射出的包含S偏振光的投影光线以55°～65°的入射角度入射到抬头显示薄膜上。
在一个或多个实施方式中，在400nm～700nm的波段内，所述抬头显示薄膜对入射角度为60°的S偏振光的反射率均值为1.48％、透过率均值为96.85％，所述前风挡玻璃后表面对入射角度为60°的S偏振光的反射率均值为21.88％。
与现有技术相比，根据本实用新型的抬头显示薄膜及抬头显示系统，通过在基材的一侧表面依次设置加硬涂层和减反层，并结合各膜层结构的厚度，实现在提高薄膜结构强度及耐用性能的同时，能够降低薄膜对S偏振光的反射率，从而消除在大角度视场角下投射到前风挡玻璃上的重影，提高图像显示的清晰度，更好地满足驾驶员的驾驶需求。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中抬头显示薄膜的层结构示意图。
图2为本实用新型实施例1中减反层的层结构示意图。
图3为本实用新型实施例1中抬头显示薄膜对以60°角入射的S偏振光的反射率曲线图。
图4为本实用新型实施例1中抬头显示薄膜对以60°角入射的S偏振光的透过率曲线图。
图5为传统的减反层结构对以60°角入射的S偏振光的反射率曲线图。
图6为本实用新型实施例2中抬头显示系统的结构示意图。
图7为本实用新型实施例2中前风挡玻璃对以60°角入射的S偏振光的反射率曲线图。
主要附图标记说明：
100-抬头显示薄膜，101-基材，102-加硬涂层，103-减反层，1031-第一高折射率镀膜层，1032-低折射率镀膜层，1033-第二高折射率镀膜层，1034-涂覆层，200-投影装置，300-前风挡玻璃。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本实用新型提供一种抬头显示薄膜及具有该抬头显示薄膜的抬头显示系统，旨在消除现有车辆系统中驾驶者通过抬头显示系统观察车辆行驶信息时，带来的重影现象。
车辆包括抬头显示系统及车体，抬头显示系统设于车体的驾驶处，抬头显示系统包括抬头显示薄膜100和投影装置200，该抬头显示薄膜100可贴合在汽车前风挡玻璃300内表面。其中，前风挡玻璃300可以理解为常规的夹胶玻璃；投影装置200用于投射出包含S偏振光的投影光线。在本实用新型中，投影光线以大角度60°的入射角入射到抬头显示薄膜100上，进而反射入驾驶员的眼睛。
人眼可识别的可见光的波段范围为380nm～780nm，其中，波长为400nm～700nm的可见光波段最容易被感知，因此本实用新型中的S偏振光尤其指400nm～700nm波段范围内的S偏振光。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的抬头显示薄膜及抬头显示系统作进一步说明。
实施例1：
参图1，根据本实用新型一具体实施例的抬头显示薄膜100，其包括基材101、位于基材101上表面的加硬涂层102及位于加硬涂层102上表面的减反层103，所设置的减反层103用于对S偏振光进行反射及透射。
该抬头显示薄膜100可用于车载抬头显示系统上，使用时贴合于汽车前风挡玻璃300的内表面。具体地，基材101的底面可通过OCA光学胶粘贴在前风挡玻璃300的内表面。
本实施例中的基材101优选为PC(聚碳酸酯)基材，且基材101的透光率≥91％，基材101的弯曲模量＞2400Mpa，可承受较大应力不至于发生断裂。在一些其他实施例中，基材101也可以是PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等聚酯类材料的基材。
本实施例中的加硬涂层102选用硬度较高且同时与减反层103具有高结合力的涂层，优选低折射率的丙烯酸树脂加硬涂层，其折射率为1.5～1.6。该加硬涂层102可通过湿法涂布(微凹涂布)在基材101的上表面，其涂布厚度在3～5um左右，以此制得的加硬涂层102的硬度可达到2H(750g)，能够在与减反层103保持高结合力的同时，提高材料耐用性能。
进一步地，本实施例中基材101的上表面(即涂布面)为磨砂面，由于磨砂面表面呈漫反射状，因此不会产生明亮的反光；同时磨砂面表面呈紊乱的沙粒状，具有掩蔽划痕的作用。
参图2，本实施例中的减反层103具体包括镀膜层和涂覆层1034，其结构设计可通过干法(磁控溅射)和湿法(微凹涂布)等方式实现。
其中，镀膜层包括依次层叠设置在加硬涂层102上表面的第一高折射率镀膜层1031、低折射率镀膜层1032和第二高折射率镀膜层1033。
具体地，第一高折射率镀膜层1031和第二高折射率镀膜层1033均可以是氧化铌镀膜层、或氧化钛镀膜层、或氧化锆镀膜层。本实施例中的第一高折射率镀膜层1031和第二高折射率镀膜层1033均优选为五氧化二铌(Nb2O5)镀膜层，第一高折射率镀膜层1031和第二高折射率镀膜层1033的折射率为2.0～2.4，且第一高折射率镀膜层1031的厚度为11～13nm，第二高折射率镀膜层1033的厚度为120～130nm。
低折射率镀膜层1032可以是氧化硅镀膜层、或氟化镁镀膜层。本实施例中的低折射率镀膜层1032优选为二氧化硅(SiO2)镀膜层，低折射率镀膜层1032的折射率为1.4～1.5，且低折射率镀膜层1032的厚度为40～45nm。
此处应当理解，在一些其他实施方式中，镀膜层的层结构不限于第一高折射率镀膜层1031、低折射率镀膜层1032和第二高折射率镀膜层1033，具体还可以是包括至少两层高折射率镀膜层和至少一层低折射率镀膜层，高折射率镀膜层和低折射率镀膜层交替层叠设置，且低折射率镀膜层始终夹设在两层高折射率镀膜层之间；各镀膜层的厚度具体可以根据实际需求设计。
涂覆层1034优选为由低折射率的涂布液制成的涂覆层。例如，低折射率的涂覆层可通过加入低折射率的氟化物或含氟丙烯酸酷聚合物或预聚物来调整涂层涂料的折射率，包括氟化镁、含氟(甲基)内烯酸酷的共聚物、偏二氟乙烯与四氟乙烯的共聚物及含氟单官能(甲基)丙烯酸醋或含氟二官能(甲基)丙烯酸酷与其它多官能(甲基)丙烯酸酷的共聚物等。该涂覆层1034为现有低折射率涂层，此处不再赘述。
本实施例中的涂覆层1034位于第二高折射率镀膜层1033的上表面，涂覆层1034的厚度为125～135nm，涂覆层1034的折射率为1.3～1.4。
为验证本实施例中的抬头显示薄膜100能够消除前风挡玻璃300上产生的重影的技术效果，对比本实施例中的减反层103对S偏振光的反射率与传统的减反层对S偏振光的反射率，其中，S偏振光为在400～700nm波段内以60°角入射的S偏振光。
此处选择本实施例中减反层103的第一高折射率镀膜层1031的厚度为12nm，低折射率镀膜层1032的厚度为44nm，第二高折射率镀膜层1033的厚度为127nm，涂覆层1034的厚度为130nm。传统的减反层的第一层Nb2O5厚度为15nm，第二层SiO2厚度为35nm，第三层Nb2O5厚度为120nm，第四层SiO2厚度为100nm。
最终得到如图3所示的本实施例中的减反层103对以60°角入射的S偏振光的反射率曲线图、如图4所示的本实施例中的减反层103对以60°角入射的S偏振光的透过率曲线图、以及如图5所示的传统的减反层对以60°角入射的S偏振光的反射率曲线图。
根据图3和图4可以看出，本实施例中的减反层103对在400～700nm波段内以60°角入射的S偏振光的反射率均值在1.48％左右，透过率均值在96.85％左右。根据图5可以看出，传统的减反层对在400～700nm波段内以60°角入射的S偏振光的反射率均值在5.12％左右。
与本实施例中的减反层对S偏振光的反射率1.48％相比，传统的减反层对大角度60°角入射的S偏振光的反射率较高，若将该减反层的结构应用到抬头显示薄膜中，将会有杂散光在减反层成像至人眼，导致出现重影现象。而本实施例中的减反层103的结构设计降低了对S偏振光的反射率，从而消除在大角度视场角下投射到前风挡玻璃上的重影，提高图像显示的清晰度。
实施例2：
参图6，根据本实用新型一具体实施例的抬头显示系统，其包括投影装置200及上述的抬头显示薄膜100，其中，可使用OCA光学胶将抬头显示薄膜100贴合于前风挡玻璃300内表面，投影装置200用于投射出包含S偏振光的投影光线，且投影光线与抬头显示薄膜100之间成角度θ1。
在本实施例中，投影装置200可以是投影仪，可通过调节投影仪的入射角度，使得投影光线与抬头显示薄膜100之间的夹角θ1在55°～65°之间，即，投影光线可以以55°～65°的入射角度入射到抬头显示薄膜100上。
S偏振光一部分经抬头显示薄膜100反射，一部分透过抬头显示薄膜100到达前风挡玻璃300后表面，投影光线经过抬头显示薄膜100和前风挡玻璃300的两次折射后，其与前风挡玻璃300后表面成角度θ2。
示范性地，当投影光线以60°的入射角度入射时，最终可计算出其与前风挡玻璃300后表面之间成35.3°。此时可以得到如图7所示的前风挡玻璃300对以60°角入射的S偏振光的反射率曲线图。
根据图7可以看出，在本实施例中，前风挡玻璃300对在400～700nm波段内以60°角入射的S偏振光的反射率均值在21.88％左右，此时像从玻璃层反射至人眼。
如此，通过选择投影装置200投射出大角度60°的S偏振光，并搭配减反层103的结构设计，可增加抬头显示系统的视野，从而消除二次图像，且整个成像过程不会产生重影现象。
由上述技术方案可知，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过在基材的一侧表面依次设置加硬涂层和减反层，并结合各膜层结构的厚度，实现在提高薄膜结构强度及耐用性能的同时，能够降低薄膜对S偏振光的反射率，从而消除在大角度视场角下投射到前风挡玻璃上的重影，提高图像显示的清晰度，更好地满足驾驶员的驾驶需求。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种抬头显示薄膜，其特征在于，所述抬头显示薄膜包括基材、位于基材上表面的加硬涂层及位于加硬涂层上表面的减反层，所述减反层用于对S偏振光进行反射及透射；
其中，所述减反层包括镀膜层和涂覆层，所述镀膜层包括依次层叠设置在加硬涂层上表面的第一高折射率镀膜层、低折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层，所述涂覆层位于第二高折射率镀膜层的上表面。
2.根据权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述第一高折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层均为氧化铌镀膜层或氧化钛镀膜层或氧化锆镀膜层，且第一高折射率镀膜层和第二高折射率镀膜层的折射率为2.0～2.4。
3.根据权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述第一高折射率镀膜层的厚度为11～13nm，第二高折射率镀膜层的厚度为120～130nm。
4.根据权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述低折射率镀膜层为氧化硅镀膜层或氟化镁镀膜层，且低折射率镀膜层的厚度为40～45nm，低折射率镀膜层的折射率为1.4～1.5。
5.根据权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述涂覆层的厚度为125～135nm，涂覆层的折射率为1.3～1.4。
6.根据权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述基材为PC基材或PET基材或PMMA基材，且基材的透光率大于或等于91％，基材的弯曲模量大于2400MPa。
7.根据权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述加硬涂层为丙烯酸树脂涂层，且加硬涂层的厚度为3～5um，加硬涂层的折射率为1.5～1.6。
8.一种抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统包括投影装置及权利要求1至7中任一项所述的抬头显示薄膜，所述抬头显示薄膜贴合于前风挡玻璃内表面，所述投影装置用于投射出包含S偏振光的投影光线。
9.根据权利要求8所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影装置投射出的包含S偏振光的投影光线以55°～65°的入射角度入射到抬头显示薄膜上。
10.根据权利要求9所述的抬头显示系统，其特征在于，在400nm～700nm的波段内，所述抬头显示薄膜对入射角度为60°的S偏振光的反射率均值为1.48％、透过率均值为96.85％，所述前风挡玻璃后表面对入射角度为60°的S偏振光的反射率均值为21.88％。
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| CN202321690390.0U CN220399667U (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 抬头显示薄膜及抬头显示系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |