CN221528933U - 抬头显示薄膜以及抬头显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抬头显示薄膜以及抬头显示系统，所述抬头显示薄膜，所述抬头显示薄膜贴合在汽车前挡风玻璃内表面，用于增透P偏振光，所述抬头显示薄膜包括层叠设置的二分之一波片以及高透低反层；所述二分之一波片上背离高透低反层的面与汽车前挡风玻璃内表面相连接，所述二分之一波片用于将P偏振光转换为S偏振光。本实用新型的抬头显示薄膜能够有效消除汽车前挡风玻璃内外表面的重影，提高图像的清晰度，增强显示的对比度。
Description
技术领域
本实用新型是关于抬头显示领域，特别是关于一种抬头显示薄膜以及抬头显示系统。
背景技术
抬头显示系统(HeadupDisplay，HUD)也称汽车平视显示系统或抬头显示系统，它是利用光学反射原理，将汽车驾驶辅助信息、导航信息、检查控制信息以及ADAS信息等以投影方式显示在风挡玻璃上或约2m远的前方、发动机罩尖端的上方，同时还可以显示来自各个驾驶辅助系统的警告信息，例如车道偏离警告、来自带行人识别功能的夜视辅助系统的行人避让警告等，避免驾驶员在行车过程中频繁低头看仪表或车载屏幕，对于行车安全起着很好的辅助作用。
风挡玻璃具有内表面和外表面，其均可以反射投影的作用，因此，可能风挡玻璃上有重影的情况，导致驾驶员无法看清风挡玻璃显示的信息的情况。
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，其能够有效消除汽车前挡风玻璃内外表面的重影，提高图像的清晰度，增强显示的对比度。
为实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种抬头显示薄膜，所述抬头显示薄膜贴合在汽车前挡风玻璃内表面，用于增透P偏振光，所述抬头显示薄膜包括层叠设置的二分之一波片以及高透低反层；所述二分之一波片上背离高透低反层的面与汽车前挡风玻璃内表面相连接，所述二分之一波片用于将P偏振光转换为S偏振光。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述二分之一波片的厚度为50μm～250μm。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述高透低反层为高透低反镀层，所述二分之一波片和高透低反镀层之间设有高硬涂层。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述高透低反镀层包括中高折射率金属合金镀层以及二氧化硅镀层。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述中高折射率金属合金镀层的折射率为1.6～2.5，其厚度为0.1～1nm。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，中高折射率金属合金镀层为钛合金镀层、镍铬合金镀层、镁铝合金镀层中的任意一种。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述二氧化硅镀层的折射率为1.45，其厚度为5～15nm。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述二分之一波片背离所述高透低反层的面上设有用于将所述二分之一波片粘结于汽车前挡风玻璃内表面上的光学胶层。
在本实用新型的一个或多个实施方式中，所述高透低反层上背离所述二分之一波片的一面设有防污层。
本实用新型的实施例提供了一种抬头显示系统，包括：
汽车前挡风玻璃，其具有相背设置的内表面和外表面；
如上述的抬头显示薄膜，贴合于所述汽车前挡风玻璃的内表面；
投影仪，用于向所述抬头显示薄膜上发射P偏振光。
与现有技术相比，根据本实用新型实施方式的抬头显示薄膜，高透低反层可以减少P偏振光反射，P偏振光几乎能够全部透过抬头显示薄膜高透低反层，然后经二分之一波片后，转换为S偏振光，抬头显示薄膜贴合于汽车前挡风玻璃的内表面后，与玻璃可以认为是同一介质，因此S偏振光经过汽车前挡风玻璃的内表面是并不会发生反射，直至S偏振光到达汽车前挡风玻璃的外表面，S偏振光才会被汽车前挡风玻璃的外表面反射，进入驾驶员的眼睛，本实用新型的抬头显示薄膜降低了原有的汽车前挡风玻璃的内表面对入射光的反射，从而能够有效消除玻璃内外表面的重影，提高图像的清晰度，增强显示的对比度。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施方式的抬头显示薄膜的示意图；
图2是根据本实用新型一实施方式的抬头显示薄膜的示意图；
图3是根据本实用新型一实施方式的抬头显示薄膜的示意图；
图4是根据本实用新型一实施方式的高透低反层的示意图；
图5是根据本实用新型一实施方式的二分之一波片的偏光原理示意图；
图6是根据本实用新型一实施方式的P偏振光经抬头显示薄膜和汽车前挡风玻璃的光路图；
图7是根据本实用新型一实施方式的中的抬头显示系统示意图；
图8是根据本实用新型的实施例1中的抬头显示薄膜对P偏振光的反射曲线图；
图9是根据本实用新型的实施例1中的汽车前挡风玻璃的外表面对S偏振光的反射曲线图；
图10是根据本实用新型的实施例2中的抬头显示薄膜对P偏振光的反射曲线图；
图11是根据本实用新型的实施例2中的汽车前挡风玻璃的外表面对偏振光的反射曲线图。
主要附图标记说明：
1、抬头显示薄膜；11、二分之一波片；12、高透低反层；121、中高折射率金属合金镀层；122、二氧化硅镀层；13、高硬涂层；14、防污层；15、光学胶层；2、汽车前挡风玻璃；3、投影仪。
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。
如背景技术而言，投影式HUD为抬头显示系统中的一种，投影式HUD技术是一种将信息直接投射到汽车前挡风玻璃上的技术。通过使用激光投影或液晶投影技术，将信息投射到玻璃表面上，使驾驶员在无需佩戴任何额外设备的情况下即可获取相关信息。这种技术具有较高的可见度和图像质量，但可能受到光线干扰和折射的影响。
如图1所示，根据本实用新型优选实施方式的抬头显示薄膜，抬头显示薄膜1贴合在汽车前挡风玻璃2内表面，用于增透P偏振光，抬头显示薄膜1包括层叠设置的二分之一波片11以及高透低反层12；二分之一波片11上背离高透低反层12的面与汽车前挡风玻璃2内表面相连接，二分之一波片11用于将P偏振光转换为S偏振光。
可以理解的是，本高透低反层12可以减少P偏振光反射，P偏振光几乎能够全部透过抬头显示薄膜1高透低反层12，然后经二分之一波片11后，转换为S偏振光，抬头显示薄膜1贴合于汽车前挡风玻璃2的内表面后，与玻璃可以认为是同一介质，因此S偏振光经过汽车前挡风玻璃2的内表面是并不会发生反射，直至S偏振光到达汽车前挡风玻璃2的外表面，S偏振光才会被汽车前挡风玻璃2的外表面反射，进入驾驶员的眼睛，本实用新型的抬头显示薄膜1降低了原有的汽车前挡风玻璃2的内表面对入射光的反射，从而能够有效消除玻璃内外表面的重影，提高图像的清晰度，增强显示的对比度。
本实用新型的抬头显示薄膜1可以适用于普通的汽车前挡风玻璃2，即可实现消除重影的作用，无需定制汽车前挡风玻璃2的高额价格，即本实用新型的抬头显示薄膜1还具有适用程度高、降低抬头显示系统的价格的作用。
一具体实施方式中，二分之一波片11也可以称为1/2波片，二分之一波片11的厚度为50μm～250μm。优先的，二分之一波片11的厚度可以为50μm、100μm、125μm、250μm中的任意一种。
可以理解的是，二分之一波片11不仅可以将S偏振光转换为P偏振光，还可以作为抬头显示薄膜1的基材。
根据二分之一波片11的光线透过率，优选的，全光透过率90％以上的二分之一波片11薄膜，并且其相位延迟在中心波段550nm处应是π。
一定厚度的双折射晶体，当法向入射的光透过时，寻常光(o光)和非常光(e光)之间的位相差等于π或其奇数倍，这样的晶片称为二分之一波片11，简称半波片。
在椭圆偏振光所示的情况中，选择晶体板的厚度使o光和e光间的位相差为π或其奇数倍，则自晶体板出来的合成光仍为平面偏振光，不过出射光的振动平面相对入射光的振动平面旋转了2θ角，此θ角为入射光振动平面跟晶体表面上光轴的夹角，也就是说，当某一平面偏振光穿过半波片时，出射光仍为平面偏振光，只不过偏振光的振动面旋转了一定角度2θ，并且此旋转角的大小只取决于入射光振动平面与晶体光轴间的夹角θ。
半波片可以对偏振光进行旋转。因为线偏振光垂直入射到半波片，透射光仍为线偏振光，假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为θ，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位转过2θ角。
半波片的附加相位延迟差为：
式中no和ne分别为该晶体对在真空中波长为λ的o光和e光的主折射率，d为两者穿过晶体的厚度。
如图5～7所示，抬头显示系统中的投影仪3投射的是P偏转光，汽车前挡风玻璃2的内表面贴合抬头显示薄膜1后能够反射S偏转光，若S偏振光和二分之一波片11的光轴方向成θ角度，则入射的线偏振光会偏振2θ角度，因为玻璃外表面对于S偏振光的反射很高，对于P偏振光是全透过的，所以要将P偏振光转化为S偏振光，因此要将入射的P偏振光与二分之一波片11的光轴方向成45°角度，这样P偏振光就会偏转90°角度，这样P偏转光就会转变为S偏转光，从由玻璃外表面反射，因此能够形成清晰的图像，并且由于高透低反射层的作用，使得P偏振光反射大幅度降低(即汽车前挡风玻璃2的内表面或者说贴合于汽车前挡风玻璃2的内表面上的抬头显示薄膜1)，进而消除重影。
二分之一波片11可以为市面上直接购买的，符合上述要求的二分之一波片11；
本实用新型中所使用的二分之一波片11的面内位相差R0＝(nx-ny)*d＝277nm，其中心波长为554nm，此二分之一波片11在554nm波段的相位延迟为π。
一具体实施方式中，二分之一波片11的厚度为50μm～250μm。
如图2和图3所示，一具体实施方式中，高透低反层12为高透低反镀层，二分之一波片11和高透低反层12之间设有高硬涂层13。高硬涂层13可以起到增强二分之一波片11的强度。另外，高透低反镀层为镀层，所以需要高硬涂层13来保护二分之一波片11。即高硬涂层13设于高透低反层12和二分之一波片11之间。
具体的，高硬涂层13的厚度可以为4～5μm。
具体的，高硬涂层13可以为市面上在售的高硬涂布液涂布(一般可以为树脂类材料)形成，只要能起到增强整个抬头显示薄膜1的强度和耐刮痕性能即可，可入市面上在售的三特化工UY-019-3或东洋油墨LCH2478NL-S-19-CN。可以理解的是，高硬涂层13对整个抬头显示薄膜1对P偏振光和S偏振光的折射或反射均无影响或者说影响忽略不计。
优选的，二分之一波片11的表面进行电晕处理、等离子处理、磁控溅射处理，或者在二分之一波片11表面进行涂布硅烷偶联剂、表面活性剂，来提高二分之一波片11表面与加高硬涂层13之间的附着力。
如图4所示，一具体实施方式中，高透低反镀层包括设于高硬涂层13上的中高折射率金属合金镀层121以及设于中高折射率金属合金镀层121上的二氧化硅镀层122。如此设置可以增强高透低反镀层对P偏振光的平均透过率，从而降低玻璃内表面或者说是抬头显示薄膜1对P偏振光的平均反射率，从而进一步降低重影的可能性。
其中，中高折射率金属合金镀层121是镀设于高硬涂层13上的，二氧化硅镀层122是镀设于中高折射率金属合金镀层121上的。
具体的，中高折射率金属合金镀层121为钛合金镀层、镍铬合金镀层、镁铝合金镀层中的任意一种。
具体的，中高折射率金属合金镀层121的折射率为1.6～2.5，中高折射率金属合金镀层121的厚度d为0.1～1nm。
具体的，二氧化硅镀层122的厚度为5-15nm，二氧化硅镀层122的折射率为1.45。
如图4和6所示，一具体实施方式中，二分之一波片11背离高透低反层12的面上设有用于将二分之一波片11粘结于汽车前挡风玻璃2内表面上的光学胶层15。具体的，光学胶层15可以由OCA光学胶形成。
可以理解的是，在本实施方式中光学胶层15可以为抬头显示薄膜1的一部分。在其他实施方式中，抬头显示薄膜1可以不包括光学胶层15。可以理解的是，光学胶层15仅仅是起到粘结的作用，对整个抬头显示薄膜1对S偏振光的反射率几乎无影响。
如图4和6所示，一具体实施方式中，高透低反层12上背离二分之一波片11的一面设有防污层14。防污层14又可以称为AF层，可以为氟硅高聚物材质的，可以增加膜层表面的耐磨性和防污性且使的膜的外表面易被清洁。具体的，AF层可以为苏州瑞康真空科技有限公司研发的AF喷涂药液制得，AF喷涂药液的有效成分为一种特殊分子设计的氟硅高聚物。
如图7所示，本实用新型的实施例提供了一种抬头显示系统，包括汽车前挡风玻璃2、抬头显示薄膜1以及投影仪3：汽车前挡风玻璃2具有相背设置的内表面和外表面；抬头显示薄膜1贴合于汽车前挡风玻璃2的内表面；投影仪3用于向抬头显示薄膜1上发射S偏振光。
下面将结合具体的实施例详细介绍本实用新型的抬头显示薄膜以及抬头显示系统。
实施例1
如图3、4和7所示，选择厚度为50μm的二分之一波片，高硬涂层为三特化工UY-019-，其厚度为4μm。高透低反层使用磁控溅射工艺在高硬涂层上方镀上厚度为0.5nm的钛合金镀层和10nm的二氧化硅(SiO2)。在高透低反层上方使用精密涂布法涂布纳米级全氟聚醚防污涂层(AF层)，厚度为10nm。同时让投影仪发出的入射光线(P偏振光)与抬头显示薄膜成45°角，此时汽车前挡风玻璃的内表面对于P偏振光的平均反射率曲线如图8所示(图8的纵坐标为反射率，单位是％)，其P偏振光的平均反射率为0.4％(此处应理解为贴合于汽车前挡风玻璃内表面上抬头显示薄膜对于P偏振光的平均反射率为0.4％，汽车前挡风玻璃的内表面由于贴合有抬头显示薄膜，且车前挡风玻璃和抬头显示薄膜的材质和折射率相近，因此可以认为是同一介质，即入射光线由抬头显示薄膜经汽车前挡风玻璃的内表面至汽车前挡风玻璃的内时，应认为是在同一种介质内，既不发生折射)。如图9所示，在该入射角度下，汽车前挡风玻璃的外表面对于S偏振光的平均反射率为8.1％，远大于上述抬头显示薄膜对P偏振光的平均反射率，因此可以忽略贴合有抬头显示薄膜的汽车前挡风玻璃的内表面反射入驾驶员眼睛内的P偏振光，最终起到能够有效消除重影的问题。
实施例2
如图3、4和7所示，选择厚度为50μm的二分之一波片，高硬涂层为三特化工UY-019-3，其厚度为4μm。高透低反层使用磁控溅射工艺在高硬涂层上方镀上厚度为0.5nm的钛合金镀层和厚度为10nm的二氧化硅(SiO2)。在高透低反层上方使用精密涂布法涂布纳米级全氟聚醚防污涂层(AF层)，厚度为10nm。同时让投影仪发出的入射光线(P偏振光)与抬头显示薄膜成60°角，此时汽车前挡风玻璃的内表面对于P偏振光的平均反射率曲线如图10所示，其P偏振光的平均反射率为0.14％(此处应理解为贴合于汽车前挡风玻璃内表面上抬头显示薄膜对于P偏振光的平均反射率为0.14％，汽车前挡风玻璃的内表面由于贴合有抬头显示薄膜，且车前挡风玻璃和抬头显示薄膜的材质和折射率相近，因此可以认为是同一介质，即入射光线由抬头显示薄膜经汽车前挡风玻璃的内表面至汽车前挡风玻璃的内时，应认为是在同一种介质内，既不发生折射)。如图11所示，在该入射角度下，汽车前挡风玻璃的外表面对于S偏振光的平均反射率为18.9％，远大于上述抬头显示薄膜对P偏振光的平均反射率，因此可以忽略贴合有抬头显示薄膜的汽车前挡风玻璃的内表面反射入驾驶员眼睛内的P偏振光，最终起到能够有效消除重影的问题。
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，所述抬头显示薄膜贴合在汽车前挡风玻璃内表面，用于增透P偏振光，其特征在于，所述抬头显示薄膜包括层叠设置的二分之一波片以及高透低反层；所述二分之一波片上背离高透低反层的面与汽车前挡风玻璃内表面相连接，所述二分之一波片用于将P偏振光转换为S偏振光。
2.如权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述二分之一波片的厚度为50μm～250μm。
3.如权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述高透低反层为高透低反镀层，所述二分之一波片和高透低反镀层之间设有高硬涂层。
4.如权利要求3所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述高透低反镀层包括中高折射率金属合金镀层以及二氧化硅镀层。
5.如权利要求4所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述中高折射率金属合金镀层的折射率为1.6～2.5，其厚度为0.1～1nm。
6.如权利要求4所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述中高折射率金属合金镀层为钛合金镀层、镍铬合金镀层、镁铝合金镀层中的任意一种。
7.如权利要求4所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述二氧化硅镀层的折射率为1.45，其厚度为5～15nm。
8.如权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述二分之一波片背离所述高透低反层的面上设有用于将所述二分之一波片粘结于汽车前挡风玻璃内表面上的光学胶层。
9.如权利要求1所述的抬头显示薄膜，其特征在于，所述高透低反层上背离所述二分之一波片的一面设有防污层。
10.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：
汽车前挡风玻璃，其具有相背设置的内表面和外表面；
如权利要求1～9任一项所述的抬头显示薄膜，贴合于所述汽车前挡风玻璃的内表面；
投影仪，用于向所述抬头显示薄膜上发射P偏振光。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |