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CN114791675B - 抬头显示玻璃及抬头显示系统 - Google Patents

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CN114791675B
CN114791675B CN202210451102.XA CN202210451102A CN114791675B CN 114791675 B CN114791675 B CN 114791675B CN 202210451102 A CN202210451102 A CN 202210451102A CN 114791675 B CN114791675 B CN 114791675B
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Fuyao Glass Industry Group Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种抬头显示玻璃及抬头显示系统，包括外层玻璃、内层玻璃、纳米功能膜和中间粘结层，纳米功能膜设置于外层玻璃上，中间粘结层设置在纳米功能膜和内层玻璃之间，纳米功能膜的方阻范围在0.4Ω/□～1.6Ω/□之间，设有纳米功能膜的外层玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第一反射率，第一反射率≥20％；内层玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第二反射率，第二反射率≥24％；抬头显示玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第三反射率，第三反射率≥26％。本申请的技术方案能够解决现有技术中的抬头显示玻璃存在重影的问题，使驾驶员或乘客可以更清楚地观察抬头显示图像。

Description

抬头显示玻璃及抬头显示系统
技术领域
本申请涉及交通工具技术领域，具体涉及一种抬头显示玻璃及抬头显示系统。
背景技术
配置了抬头显示系统的车辆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。
目前，通常使用投影装置向抬头显示玻璃投影来显示仪表盘等设备上的信息。但由于抬头显示玻璃均为夹层玻璃，投影装置发出的光经过夹层玻璃与空气接触的两个表面时会发生反射，两个表面上的反射影像会产生偏移从而形成两个相互干扰的重影，这极大地限制了投影显示图像的清晰度。特别是，随着车辆对安全、智能、舒适性等提出了更高的要求，抬头显示玻璃通常还复合有隔热、电加热等功能，实现这些复合功能需要在夹层玻璃中额外设置透明导电膜，透明导电膜对投影装置发出的光也会发生反射，从而导致抬头显示玻璃形成第三重影图像，进一步限制了投影显示图像的清晰度。
发明内容
本申请提供了一种抬头显示玻璃及抬头显示系统，能够解决现有技术中的抬头显示玻璃存在二重影或三重影的问题，使驾驶员或乘客可以更清楚地观察抬头显示图像，提升用户的视觉舒适性和驾驶安全性。
第一方面，本申请提供一种抬头显示玻璃，包括外层玻璃、内层玻璃、纳米功能膜和中间粘结层，所述外层玻璃具有相对的第一表面和第二表面，所述纳米功能膜设置在所述第二表面上，所述内层玻璃具有相对的第三表面和第四表面，所述第三表面与所述第二表面相对设置，所述中间粘结层设置在所述纳米功能膜和所述第三表面之间，所述纳米功能膜的方阻范围在0.4Ω/□～1.6Ω/□之间；
设有所述纳米功能膜的所述外层玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第一反射率，第一反射率(RL1)≥20％；
所述内层玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第二反射率，所述第二反射率(RL2)≥24％；
所述抬头显示玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第三反射率，所述第三反射率(RL3)≥26％；
所述中间粘结层具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓具有至少一个楔形角，所述楔形角的角度范围在0.10mrad～0.50mrad之间。
一种可能的实施方式中，所述纳米功能膜包括至少两个金属层和多个介质层，每个所述金属层设置在相邻两个所述介质层之间。
一种可能的实施方式中，至少一个所述介质层为减反射层，用于提高设置有所述纳米功能膜的所述外层玻璃的可见光透过率。
一种可能的实施方式中，第一反射率(RL1)小于第二反射率(RL2)。
一种可能的实施方式中，第一反射率(RL1)、第二反射率(RL2)和第三反射率(RL3)满足关系式：RL3≥RL2+K*RL1，K＝-10％～9％。
一种可能的实施方式中，K＝-10％～-5％。
一种可能的实施方式中，K＝-8％～-3％。
一种可能的实施方式中，K＝-4％～6％。
一种可能的实施方式中，K＝0％～9％。
一种可能的实施方式中，所述至少两个金属层的总厚度大于或等于30nm。
一种可能的实施方式中，所述金属层的材质为银、金、铜、铝、铂金中的任意一种金属或金属合金。
一种可能的实施方式中，所述内层玻璃的厚度小于或者等于所述外层玻璃的厚度。
一种可能的实施方式中，所述外层玻璃为可见光透过率大于或等于85％的透明玻璃。
一种可能的实施方式中，所述抬头显示玻璃的可见光透过率大于或等于70％，所述抬头显示玻璃的太阳能总透过率小于或等于55％。
第二方面，本申请提供一种抬头显示系统，包括投影装置和如上所述的抬头显示玻璃，所述投影装置用于产生包含S偏振光的投影光线，所述投影光线中的S偏振光占比大于或等于50％，所述投影光线以57°～67°入射角入射到所述第四表面上。
一种可能的实施方式中，所述投影光线中的S偏振光占比大于或等于80％。
一种可能的实施方式中，所述投影光线为100％的S偏振光。
一种可能的实施方式中，所述投影光线通过所述第四表面的反射形成第一HUD图像，通过所述纳米功能膜的反射形成第二HUD图像，所述抬头显示玻璃使所述第一HUD图像与所述第二HUD图像至少80％重合。
一种可能的实施方式中，所述抬头显示玻璃使所述第一HUD图像与所述第二HUD图像100％重合。
一种可能的实施方式中，所述投影装置通过所述抬头显示玻璃产生投影距离小于或等于5米的抬头显示图像和投影距离大于或等于7.5米的抬头显示图像。
附图说明
图1为本申请实施例提供的车辆结构示意图；
图2为本申请实施例提供的抬头显示系统成像过程示意图；
图3为本申请实施例提供的设有纳米功能膜的外层玻璃的一种结构示意图；
图4为本申请实施例提供的设有纳米功能膜的外层玻璃的另一种结构示意图；
图5为本申请实施例提供的中间粘结层的一种结构示意图；
图6为本申请实施例提供的中间粘结层的另一种结构示意图；
图7为本申请实施例提供的中间粘结层的再一种结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的具体实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，但应当理解的是，还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施本申请，因此，本申请不受下面这些实施方式的限制。
请结合参阅图1-图7，本申请的实施例提供一种抬头显示玻璃100、抬头显示系统400及车辆1000，能够解决现有技术中的抬头显示玻璃存在二重影或三重影的问题，使驾驶员或乘客可以更清楚地观察抬头显示图像，提升用户的视觉舒适性和驾驶安全性。
请参阅图1，车辆1000包括车体500和抬头显示系统400。抬头显示系统400包括投影装置300和抬头显示玻璃100。
抬头显示玻璃100可以是车辆1000的前挡风玻璃，投影装置300可以设于车内。投影装置300朝向抬头显示玻璃100发射投影光线，投影光线经抬头显示玻璃100反射后进入人眼，使人眼观察到位于前挡风玻璃前方的抬头显示图像。
一种可能的实施方式中，投影装置300所发出的投影光束的中心线与抬头显示玻璃100法线的夹角范围在57°-67°之间(包括端点值57°和67°)。另外，投影装置300所发射的投影光线可以是S偏振光，S偏振光纯度的范围可以在50％-100％之间(包括端点值50％和100％)。
可以理解的是，投影光线与抬头显示玻璃100的法线之间的夹角范围在57°-67°之间，可以更好地配合前挡风玻璃的装车角度，方便投影装置300的安装，保证投影装置300有合适的安装位置。
请参阅图2，抬头显示玻璃100可以包括外层玻璃10、纳米功能膜20、中间粘结层30和内层玻璃40。外层玻璃10、中间粘结层30与内层玻璃40依次层叠设置形成夹层玻璃，纳米功能膜20设于外层玻璃10与内层玻璃40之间。中间粘结层30设于纳米功能膜20与内层玻璃40之间。
需说明的是，图2的目的仅在于示意性的描述外层玻璃10、纳米功能膜20、中间粘结层30和内层玻璃40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抬头显示玻璃100的具体限定。在本申请另一些实施例中，抬头显示玻璃100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。
示例性的，抬头显示玻璃100的可见光透过率大于或等于70％。抬头显示玻璃100的太阳能总透过率小于或等于55％。可以理解的是，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。同时，太阳能总透过率低可以使抬头显示玻璃100具有较好的隔热性能，延缓车内温度上升，提升用户的舒适度。
请参阅图2，外层玻璃10有相对设置的第一表面101和第二表面102，第一表面101为外层玻璃10中靠近车外的一面，第二表面102为外层玻璃10中靠近车内的一面。纳米功能膜20设置在第二表面102上。设置有纳米功能膜20的外层玻璃10对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第一反射率，第一反射率(RL1)≥20％。
示例性的，外层玻璃10的厚度范围可以在1.5mm-3.5mm之间(包括端点值1.5mm和3.5mm)，具体可举例为1.5mm、1.6mm、1.8mm、2.1mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm等。外层玻璃10可以为可见光透过率大于或等于85％的透明玻璃或者着色玻璃，其中，着色玻璃可以是绿色玻璃或浅灰色玻璃。外层玻璃10的材质可以包括钠钙硅玻璃、硼硅酸玻璃或者铝硅酸玻璃。
内层玻璃40包括第三表面401和第四表面402，第三表面401为内层玻璃40靠近中间粘结层30的一面，第四表面402为内层玻璃40靠近车内的一面，第三表面401与第二表面102相对设置，中间粘结层30设置在纳米功能膜20和第三表面401之间，中间粘结层30远离第三表面401的一侧与纳米功能膜20接触。内层玻璃40对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第二反射率，第二反射率(RL2)≥24％。
内层玻璃40、中间粘结层30和设置有纳米功能膜20的外层玻璃10形成抬头显示玻璃100后，抬头显示玻璃100对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第三反射率，第三反射率(RL3)≥26％。通过使抬头显示玻璃100具有较高的第三反射率(RL3)，驾驶员或乘客可以更清楚地观察抬头显示图像。
一种可能的实施方式中，第一反射率(RL1)小于第二反射率(RL2)，可以提高抬头显示图像的主像与副像的亮度差，有利于消除重影。
一种可能的实施方式中，第一反射率(RL1)、第二反射率(RL2)和第三反射率(RL3)满足关系式：RL3≥RL2+K*RL1，K＝-10％～9％。具体为，K＝-10％～-5％，或K＝-8％～-3％，或K＝-4％～6％，或K＝0％～9％。
可以理解的是，K越大，纳米功能膜20对第三反射率(RL3)的削弱程度越小或贡献程度越大；例如K小于或等于0时，K越大，纳米功能膜20对第三反射率(RL3)的削弱程度越小，第三反射率(RL3)越大；K大于0时，K越大，纳米功能膜20对第三反射率(RL3)的贡献程度越大，第三反射率(RL3)越大。随着第三反射率(RL3)的增大，抬头显示玻璃100对S偏振光的反射率也增大，增加进入人眼的包含S偏振光的投影光线，从而提高HUD图像的显示亮度和清晰度，增强显示效果。
示例性的，内层玻璃40的厚度小于或等于外层玻璃10厚度。例如，内层玻璃40厚度与外层玻璃10厚度可以相差0.5mm以上。例如外层玻璃10比内层玻璃厚0.7mm、1.0mm、1.4mm甚至2.0mm以上，采用较薄的内层玻璃40可以形成非对称厚度夹层玻璃结构，在减轻抬头显示玻璃的总厚度实现轻量化的基础上，一定程度上提高抬头显示玻璃的强度，还能够减轻抬头显示图像的重影程度。内层玻璃40的材质可以与外层玻璃10相同，如为透过率大于或等于85％的透明玻璃或者着色玻璃。
请再参阅图2，抬头显示系统400在使用过程中，投影装置300设置在车内侧，投影装置300用于产生包含S偏振光的投影光线，投影光线中的S偏振光占比大于或等于50％，投影光线以57°～67°入射角入射到第四表面402上。示例性的，投影光线中的S偏振光占比大于或等于80％，或投影光线中的S偏振光占比为100％。
投影装置300所投射的投影光线依次穿过内层玻璃40、中间粘结层30、纳米功能膜20和外层玻璃10，并会在内层玻璃40的第四表面402、纳米功能膜20的膜面以及外层玻璃10的第一表面101反射成像。示例性的，所述抬头显示玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第三反射率，所述第三反射率(RL3)≥26％，以保证抬头显示玻璃100所反射成像的抬头显示图像的亮度较大，从而容易被人眼观察到。示例性的，从第四表面402一侧测量所述抬头显示玻璃的可见光反射率小于或等于16％，从而避免在抬头显示玻璃100上形成仪表台倒影。
投影装置300通过抬头显示玻璃100产生投影距离小于或等于5米的抬头显示图像和投影距离大于或等于7.5米的抬头显示图像。
具体而言，投影光线在第四表面402反射后呈现第一HUD图像301。投影光线在纳米功能膜20反射后呈现第二HUD图像302，投影光线在第一表面101反射后呈现为第三反射像303，设置所述中间粘结层30具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓具有至少一个楔形角，所述楔形角为0.10～0.50mrad，所述楔形截面轮廓的楔形角使第一HUD图像301与第二HUD图像302叠加形成抬头显示图像的主像。其中，第三反射像303为副像，由于纳米功能膜20对S偏振光具有较高的反射率，使第三反射像303的亮度较低，人眼难以分辨，同时第二HUD图像302的亮度大于第三反射像303的亮度，进一步提高了主像和副像的亮度比，进一步使副像不易被人眼观察到。
本申请的实施例中，纳米功能膜20能够提高抬头显示玻璃100产生的主像和副像的亮度比。具体为，在投影光线投射在抬头显示玻璃100上后，首先，内层玻璃40的第四表面402对投影光线进行反射形成第一HUD图像301。其次，投影光线经内层玻璃40和中间粘结层30的折射后，到达纳米功能膜20，纳米功能膜20对投影光线进行反射，反射后的投影光线依次经中间粘结层30和内层玻璃40后形成第二HUD图像302。接着，投影光线穿过纳米功能膜20到达外层玻璃10的第一表面101并进行反射，反射后的投影光线依次经外层玻璃10、纳米功能膜20、中间粘结层30和内层玻璃40后形成第三反射像303。由于部分投影光线在纳米功能膜20反射，导致到达外层玻璃10的投影光线变少，第一表面101反射后呈现的第三反射像303的亮度减弱。同时投影光线被第一表面101反射后依次经过外层玻璃10、纳米功能膜20、中间粘结层30和内层玻璃40，能够使第三反射像303被再次削弱。第三反射像303的减弱可以使投影成像更加清晰，提升用户的视觉舒适性和驾驶安全性。
另外，由于纳米功能膜20反射率的提高，反射投影光线而呈现的第二HUD图像302亮度也增加，第二HUD图像302通过中间粘结层30与第一HUD图像301叠加重合形成主像。纳米功能膜20的存在进一步提高了主像的亮度，且减弱了第三反射像303的亮度，使主像与第三反射像303的亮度之比变大，从而使人眼所不能感知副像的存在，达到提高主像清晰度的目的。示例性的，第三反射像303的亮度与抬头显示系统400产生的主像的亮度之比小于或等于5％；示例性的，小于或等于4％；示例性的，小于或等于3％；示例性的，小于或等于2％；示例性的，小于或等于1.5％；示例性的，小于或等于1％。
示例性的，抬头显示玻璃使第一HUD图像与第二HUD图像至少80％重合，更优的，抬头显示玻璃使第一HUD图像与第二HUD图像100％重合。
一种可能的实施方式中，纳米功能膜20的反射颜色可以为中性色。其中，中性色可通过采用CIELAB(L*a*b*)评价，并在D65光源10°条件下，计算反射光线的具体颜色得到，具体计算公式为：L*＝40±4，a∈[-8.5,2.5]，b∈[-6.5,4.5]。由此，内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加后能够不出现明显的颜色变异。
如上对抬头显示玻璃100的膜层结构以及各膜层的作用进行了说明，如下将结合图2-图4对纳米功能膜的详细结构进行说明。
请继续参阅图2，纳米功能膜20位于外层玻璃10和中间粘结层30之间。纳米功能膜20的方阻可以在0.4Ω/□～1.6Ω/□之间(包括端点值0.4Ω/□和1.6Ω/□)，具体可以举例为0.4Ω/□、0.5Ω/□、0.6Ω/□、0.7Ω/□、0.8Ω/□、0.9Ω/□、1.0Ω/□、1.1Ω/□、1.2Ω/□、1.3Ω/□、1.4Ω/□、1.5Ω/□、1.6Ω/□等。
本申请的实施例中，如图2、图3和图4所示，纳米功能膜20可以包括多层金属层21、多层介质层22和保护层23。多层金属层21和多层介质层22交替设置，每层金属层21位于相邻两层介质层22之间。多层介质层22中与第二表面102直接接触的的介质层22为底层介质层，多层介质层22中最远离第二表面102的介质层22为最外介质层，保护层23设置在最外介质层上且位于最外介质层与中间粘结层30之间。
可以理解的是，金属层21可以增加纳米功能膜20对S偏振光的反射率，使纳米功能膜20反射投影光线后的成像亮度增加且减小第一表面101反射成像的亮度，从而达到增强主像亮度且降低副像亮度的目的。纳米功能膜20包括至少两个金属层21，金属层21的膜层材料可以选用能够反射S偏振光的任何金属或金属合金，例如银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、铂金(Pt)等金属或金属合金，在本申请中优选为银金属或银合金，其中银合金在本申请中优选为银与金、铝、铜、铂金中至少一种的合金。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。一种可能的实施方式中，纳米功能膜20也可以作为透明导电膜使用，此时的抬头显示玻璃100通电后，还兼有电加热功能，因此能够加热除霜、除雾或者除冰等。示例性的，抬头显示玻璃100的通电电压可以是14V～48V的直流电。
示例性的，金属层21、介质层22和保护层23可以分别通过磁控溅射工艺形成，通过对金属层21、介质层22和保护层23的膜层材料和厚度进行优化设计，使纳米功能膜20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玻璃的光学性能能够满足车辆的玻璃的使用标准。介质层22的材料可以选自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，例如锡酸锌、掺镁锡酸锌、氧化锌、掺镁氧化锌、掺锆氧化锌、氧化铌、氧化铋、掺铝氧化锌、氧化锆、氧化钛、过氧化钛、镍铬等。保护层23的材质可以包括氮化锆、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅中的一种或多种的组合。
示例性的，至少一个介质层22为减反射层，减反射层可以提高设置有纳米功能膜20的外层玻璃10的可见光透过率。
一种可能的实施方式中，多层金属层21的总厚度可以大于或者等于30nm，可以使抬头显示玻璃具有较好的隔热效果。
可以理解的是，所有金属层21的总厚度大于或等于42nm，可以使纳米功能膜20对S偏振光具有较大的反射率，保证纳米功能膜20反射投影光线的成像亮度较亮，同时外层玻璃10的第一表面101反射投影光线的成像亮度较弱。
请结合参阅图2和图3，在一具体的应用场景中，纳米功能膜中金属层21可以为两层，介质层22可以为三层，保护层可以为一层。每层介质层22可以为单层结构或包括多个子层的层叠结构。具体而言，纳米功能膜20可以包括第一金属层211、第二金属层212、第一介质层221、第二介质层222、第三介质层223和保护层23。在外层玻璃10朝向内层玻璃40的方向上，第一介质层221、第一金属层211、第二介质层222、第二金属层212、第三介质层223和保护层23依次层叠设置于外层玻璃10的第二表面102。
请结合参阅图2和图4，在另一具体的应用场景中，纳米功能膜20中金属层21可以为三层，介质层22可以为四层，保护层23可以为一层。每层介质层22可以为单层结构或包括多个子层的层叠结构。具体而言，纳米功能膜20可以包括第一金属层211、第二金属层212、第三金属层213、第一介质层221、第二介质层222、第三介质层223、第四介质层224和保护层23。在外层玻璃10朝向内层玻璃40的方向上，第一介质层221、第一金属层211、第二介质层222、第二金属层212、第三介质层223、第三金属层213、第四介质层224和保护层23依次层叠设置于外层玻璃10的第二表面102。
可以理解的是，设置多层金属层21可以提高纳米功能膜20对投影光线的反射率，从而增加主像的亮度，减弱副像的亮度。并且可以提高纳米功能膜20的膜层材料和厚度的设计自由度，得到光学性能、机械性能等综合性能更佳的纳米功能膜20。而金属层21的具体层数可在满足国家安全标准规定车辆1000的前挡玻璃对可见光的透过率(大于或等于70％)的基础上根据不同的应用场景而灵活选取。
请再参阅图2，中间粘结层30设置在纳米功能膜20和内层玻璃40之间。中间粘结层30的至少局部厚度自中间粘结层30的一端到另一端的方向变化设置。此设置下，中间粘结层30的至少局部厚度不均匀，其可以呈现厚度渐变的楔形结构设置。中间粘结层30的不均匀厚度设置可以矫正纳米功能膜20反射的第二HUD图像302与第四表面402反射的第一HUD图像301，使二者重合。示例性地，中间粘结层30可以如图5所示呈楔形。
基于上述描述，应当理解，中间粘结层30的厚度可以根据抬头显示玻璃100的实际应用场景进行灵活调整，有利于适应抬头显示玻璃100的多场景应用需求。
本申请的实施例中，根据投影装置300与抬头显示玻璃100的距离和角度的不同，中间粘结层30的楔形角度可以适应性设置，下文对三种不同结构的中间粘结层30进行描述。
请参阅图5，一种可能的实施方式中。从车辆1000的抬头显示玻璃100的上端到下端，中间粘结层30的厚度逐渐减薄，楔形角α1的范围可以在0.10mrad-0.50mrad之间(包括端点值0.10mrad和0.50mrad)。
请参阅图6，另一种可能的实施方式中，中间粘结层30还可以具有3个不同的楔形角，分别是α2、α3和α4，其中，α2、α3和α4范围可以在0.20mrad-0.46mrad之间(包括端点值0.20mrad和0.46mrad)。
本实施方式中，相对位置位于车辆1000的抬头显示玻璃100上端的楔形角小于或等于相对位置位于车辆1000的抬头显示玻璃100下端的楔形角。具体为，α2＞α3＞α4。
而楔形角也可以只在中间粘结层30的一侧设置，具体为，楔形角设置在中间粘结层30靠近纳米功能膜20的一侧，或者，楔形角设置在中间粘结层30靠近内层玻璃40的一侧。
请参阅图7，再一种可能的实施方式中，楔形角可以有四个，分别为α5、α6、α7和α8，楔形角可以在中间粘结层30两侧设置，具体为，α5和α6可以设于中间粘结层30靠近纳米功能膜20的一侧，α7和α8设于中间粘结层30靠近内层玻璃40的一侧，其中，α5和α7位于中间粘结层30靠近车辆1000的抬头显示玻璃100靠下的一端，α6和α8位于中间粘结层30靠近车辆1000的抬头显示玻璃100靠上的一端，α5大于α6，α7大于α8。
示例性的，α2的大小可以等于α5和α7之和，α3的大小可以等于α6和α8之和。也即为，中间粘结层30可以单侧设置楔形角，也可以双侧设置楔形角。在中间粘结层30相同位置，双侧设置的楔形角的角度和大小可以与单侧设置楔形角的角度大小相同。
实施例
下面，举出一些本申请的实施例进一步说明，但本申请不限于以下实施例。
第一反射率RL1：准备设有纳米功能膜20的外层玻璃10，将S偏振光以57°～67°入射角直接入射至纳米功能膜20上，从纳米功能膜20一侧测量并绘制反射光谱，根据标准ISO9050计算第一反射率；
第二反射率RL2：准备内层玻璃40，将S偏振光以57°～67°入射角直接入射第四表面上，从第四表面一侧测量绘制反射光谱，根据标准ISO9050计算第二反射率；
第三反射率RL3：准备抬头显示玻璃100，将S偏振光以57°～67°入射角直接入射第四表面402上，从第四表面402一侧测量绘制反射光谱，根据标准ISO9050计算第三反射率；
太阳能总透射率TTS：准备抬头显示玻璃100，根据标准ISO9050计算太阳能总透射率；
抬头显示图像的亮度：采用亮度计测量；
准备外层玻璃10、中间粘结层30和内层玻璃40，在外层玻璃10的第二表面102上沉积纳米功能膜20，纳米功能膜20可以包括两个金属层21、三个金属层21或四个金属层21，然后按照车辆的玻璃生产工艺进行加工制造，得到抬头显示玻璃100。
本申请以金属层21为银层进行举例说明，外层玻璃10为2.1mm厚的透明玻璃，内层玻璃40为2.1mm厚的透明玻璃，AZO为掺杂Al的ZnO，在透明玻璃的表面上经过磁控溅射生产线分别沉积以下具体纳米功能膜20：
双银纳米功能膜A：2.1mm透明玻璃/SiO2(15nm)/ZnSnOx(32nm)/AZO(9nm)/Ag(9.6nm)/AZO(12.3nm)/ZnSnOx(46.3nm)/AZO(12nm)/Ag(11.8nm)/AZO(11nm)/ZnSnOx(25nm)/Si3N4(11nm)。
三银纳米功能膜B：2.1mm透明玻璃/SiO2(13nm)/ZnSnOx(26.8nm)/AZO(15.2nm)/Ag(10.7nm)/AZO(8.2nm)/TiO2(12.6nm)/ZnSnOx(55.3nm)/AZO(6.2nm)/Ag(13.2nm)/AZO(6nm)/ZnSnOx(56.3nm)/AZO(7nm)/Ag(12.5nm)/AZO(6.5nm)/TiO2(14.9nm)/ZnSnOx(19nm)/Si3N4(11nm)。
四银纳米功能膜C：2.1mm透明玻璃/ZnSnOx(32nm)/AZO(14nm)/Ag(11.6nm)/AZO(7.7nm)/TiO2(13.5nm)/ZnSnOx(46nm)/AZO(8nm)/Ag(12.2nm)/AZO(3.5nm)/TiO2(7.5nm)/ZnSnOx(55nm)/AZO(8.3nm)/Ag(9.5nm)/AZO(6.6nm)/TiO2(11.3nm)/ZnSnOx(22.6nm)/AZO(11.5nm)/Ag(11.5nm)/AZO(7.8nm)/TiO2(8.8nm)/ZnSnOx(21.5nm)/Si3N4(13.2nm)。
获得具有双银纳米功能膜A、三银纳米功能膜B、四银纳米功能膜C的透明玻璃后，玻璃经过高温热处理弯曲工艺得到具有双银纳米功能膜A、三银纳米功能膜B、四银纳米功能膜C的外层玻璃10，测量第一反射率RL1以及测量内层玻璃40的第二反射率RL2，将结果计入表1中。
表1：第一反射率RL1和第二反射率RL2的测量结果
外层玻璃10 外层玻璃10 外层玻璃10 内层玻璃40
纳米功能膜 双银纳米功能膜A 三银纳米功能膜B 四银纳米功能膜C 无
S光反射率 第一反射率RL1 第一反射率RL1 第一反射率RL1 第二反射率RL2
入射角57° 22％ 24％ 24％ 27.3％
入射角58° 23.1％ 24.9％ 25.1％ 28.4％
入射角59° 24.1％ 25.9％ 26.1％ 29.6％
入射角60° 25.3％ 26.9％ 27.3％ 30.8％
入射角61° 26.5％ 28％ 28.5％ 32.1％
入射角62° 27.7％ 29.1％ 29.8％ 33.5％
入射角63° 29.1％ 30.3％ 31.1％ 34.9％
入射角64° 30.4％ 31.6％ 32.5％ 36.4％
入射角65° 31.9％ 32.9％ 33.9％ 37.9％
入射角66° 33.4％ 34.2％ 35.4％ 39.5％
入射角67° 35％ 35.7％ 37％ 41.2％
从表1中可见，具有双银纳米功能膜A、三银纳米功能膜B、四银纳米功能膜C的外层玻璃10的第一反射率RL1小于内层玻璃40的第二反射率RL2；也就是说，与玻璃表面相比，纳米功能膜20对S偏振光具有更低的反射作用。与双银纳米功能膜A相比，三银纳米功能膜B对S偏振光的反射作用更大，四银纳米功能膜C对S偏振光的反射作用进一步增大。
本申请以实施例1-3和对比例1-2的抬头显示玻璃100进行说明。
实施例1：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(2.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：双银纳米功能膜A。
楔形PVB：楔形角＝0.29mard。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加，作为主像；
副像：外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为副像；
实施例2：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(2.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：三银纳米功能膜B。
楔形PVB：楔形角＝0.29mard。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加，作为主像；
副像：外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为副像；
实施例3：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(2.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：四银纳米功能膜C。
楔形PVB：楔形角＝0.29mard。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加，作为主像；
副像：外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为副像；
对比例1：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm等厚PVB/内层玻璃40(2.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：三银纳米功能膜B。
等厚PVB：楔形角＝0。
主像：内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301作为主像；
副像：纳米功能膜20反射的第二HUD图像302，作为第一副像；外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为第二副像；
对比例2：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(2.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：双银纳米功能膜A。
楔形PVB：楔形角＝0.32mard。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为主像；
副像：纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加，作为副像；
将实施例1-3和对比例1-2的抬头显示玻璃100和投影装置组成抬头显示系统，投影装置产生包含至少99％的S偏振光的投影光线，投影光线以57°-67°入射角入射至第四表面402上，调节投影装置的位置和投影光线的入射角使观察者能够观察到的抬头显示图像达到最清晰，测量抬头显示玻璃100的第三反射率RL3、太阳能总透过率(TTS)、副像亮度、主像亮度等，将测量结果计入表2中。
表2：实施例1-3和对比例1-2的抬头显示系统的测量结果
Figure BDA0003618651500000101
从表2中可见，对比例1采用无楔形角的PVB，即等厚PVB，使得第一HUD图像301、第二HUD图像302、第三反射像303彼此偏离而产生人眼可见的三重影；由于纳米功能膜20对S偏振光的反射率较高，第二HUD图像302的亮度大于第三反射像303的亮度，计算副像/主像亮度比时以第二HUD图像302的亮度为副像亮度，对比例1的副像/主像亮度比很高，副像明显，视觉舒适性差；
对比例2虽然设置了楔形PVB，但其用于将第一HUD图像301与第三反射像303叠加作为主像，第二HUD图像302作为副像，由于纳米功能膜20对S偏振光的反射率较高，第二HUD图像302的亮度较高，仍然存在人眼可见的二重影，对比例2的副像/主像亮度比较高，副像较为明显，视觉舒适性较差；
实施例1-3采用的楔形PVB能够将第一HUD图像301与第二HUD图像302叠加作为主像，由于纳米功能膜20对S偏振光的反射率较高，进一步增加了主像的亮度，使实施例1-3的副像/主像亮度比大幅降低至小于或等于5％，能够得到图像质量高的抬头显示图像，保证驾驶安全和视觉舒适性；同时，实施例1-3的抬头显示玻璃100还具有小于或等于51％的太阳能总透过率(TTS)，甚至小于或等于45％的太阳能总透过率，甚至小于或等于40％的TTS，具有优异的隔热性能，能够提高车内的热舒适性。
本申请以实施例4-5和对比例3-4的抬头显示玻璃100进行说明。
实施例4：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(1.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：三银纳米功能膜B。
楔形PVB：楔形角＝0.26mard。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加，作为主像；
副像：外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为副像；
实施例5：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/纳米功能膜20/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(0.7mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：三银纳米功能膜B。
楔形PVB：楔形角＝0.25mard。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与纳米功能膜20反射的第二HUD图像302叠加，作为主像；
副像：外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为副像；
对比例3：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm透明玻璃)/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(2.1mm透明玻璃)。
纳米功能膜20：无。
楔形PVB：楔形角＝0.32mrad。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为主像；
副像：基本无人眼可见重影；
对比例4：
抬头显示玻璃100：外层玻璃10(2.1mm隔热绿玻)/0.76mm楔形PVB/内层玻璃40(2.1mm隔热绿玻)。
纳米功能膜20：无。
楔形PVB：楔形角＝0.32mrad。
主像：楔形角将内层玻璃40的第四表面402所反射的第一HUD图像301与外层玻璃10的第一表面101反射的第三反射像303，作为主像；
副像：基本无人眼可见重影；
将实施例4-5和对比例3-4的抬头显示玻璃100和投影装置组成抬头显示系统，投影装置产生包含至少99％的S偏振光的投影光线，投影光线以57°-67°入射角入射至第四表面402上，调节投影装置的位置和投影光线的入射角使观察者能够观察到的抬头显示图像达到最清晰，测量抬头显示玻璃100的第三反射率RL3、太阳能总透过率(TTS)、副像亮度、主像亮度等，将测量结果计入表3中。
表3：实施例4-5和对比例3-4的抬头显示系统的测量结果
对比例3 对比例4 实施例4 实施例5
入射角＝57° 27.22％ 24.05％ 26.11％ 26.32％
入射角＝58° 27.98％ 25.09％ 27.59％ 27.61％
入射角＝59° 29.47％ 26.04％ 28.22％ 28.22％
入射角＝60° 30.33％ 27.32％ 29.45％ 29.54％
入射角＝61° 31.93％ 28.26％ 30.31％ 30.33％
入射角＝62° 32.73％ 29.42％ 31.72％ 31.66％
入射角＝63° 34.61％ 30.72％ 32.77％ 31.81％
入射角＝64° 36.23％ 32.09％ 34.42％ 34.06％
入射角＝65° 37.58％ 33.42％ 35.33％ 35.41％
入射角＝66° 39.21％ 35.21％ 37.12％ 37.42％
入射角＝67° 40.79％ 36.40％ 38.32％ 38.55％
HUD图像 无人眼可见重影 无人眼可见重影 无人眼可见重影 无人眼可见重影
TTS 79.48％ 58.94％ 40.54％ 40.72％
副像亮度(cd/m2) / / 27 29
主像亮度(cd/m2) 812 776 638 640
副像/主像亮度比 / / 4.23％ 4.53％
从表3中可见，对比例3和对比例4设置了楔形PVB，且用于将第一HUD图像301与第三反射像303叠加作为主像，由于未设置纳米功能膜20，虽然能够获得无重影且主像亮度较高的抬头显示图像，但对比例3的抬头显示玻璃100的太阳能总透过率(TTS)大于70％，无法实现隔热，车内的热舒适性很差；而对比例4采用两片隔热绿玻作为外层玻璃10和内层玻璃40，虽然一定程度上降低了太阳能总透过率(TTS)，但仍然大于55％，没有实施例1-5的隔热效果优异。
实施例4-5采用的楔形PVB能够将第一HUD图像301与第二HUD图像302叠加作为主像，由于纳米功能膜20对S偏振光的反射率较高，进一步增加了主像的亮度，使实施例4-5的副像/主像亮度比大幅降低至小于或等于5％，能够得到图像质量高的抬头显示图像，保证驾驶安全和视觉舒适性；同时，实施例4-5的抬头显示玻璃100还具有小于或等于51％的太阳能总透过率(TTS)，甚至小于或等于45％的太阳能总透过率，具有优异的隔热性能，能够提高车内的热舒适性。与实施例3相比，实施例4-5采用厚度小于或等于1.1mm的超薄玻璃作为内层玻璃40，能够进一步选用楔形角更小的中间粘结层30，有利于进一步降低抬头显示玻璃100的制造难度和生产成本。
结合表1和表2，根据第一反射率(RL1)、第二反射率(RL2)和第三反射率(RL3)评价纳米功能膜20对第三反射率(RL3)的削弱程度或贡献程度，根据公式K＝(RL3-RL2)/RL1计算实施例1-3的K值，将结果计入表4中。
表4：实施例1-3的K值
实施例1的K值 实施例2的K值 实施例3的K值
入射角＝57° -5.50％ -4.46％ 5.21％
入射角＝58° -6.54％ -3.33％ 5.42％
入射角＝59° -6.22％ -4.98％ 3.37％
入射角＝60° -6.72％ -5.20％ 2.97％
入射角＝61° -6.64％ -6.50％ 1.68％
入射角＝62° -8.70％ -6.29％ 1.28％
入射角＝63° -7.11％ -7.10％ 0
入射角＝64° -8.52％ -7.47％ -0.86％
入射角＝65° -7.30％ -7.66％ -1.39％
入射角＝66° -7.63％ -6.17％ -1.44％
入射角＝67° -7.49％ -7.76％ -2.76％
从表4中可见，具有双银纳米功能膜A的实施例1的K值和具有三银纳米功能膜B的实施例2的K值均为负，与不设置纳米功能膜20的对比例3相比，纳米功能膜20在大幅降低太阳能总透过率(TTS)的基础上也对第三反射率(RL3)具有一定削弱作用，其中实施例1的K值为-9％～-5％，实施例2的K值为-8％～-3％，随着K值增大，纳米功能膜20对第三反射率(RL3)的削弱程度越小，第三反射率(RL3)越大；
具有四银纳米功能膜C的实施例3的K值在入射角为57°-62°时为正，与不设置纳米功能膜20的对比例3相比，纳米功能膜20在大幅降低太阳能总透过率(TTS)的基础上还对第三反射率(RL3)具有一定贡献作用，K值大于0且小于6％，随着K值增大，纳米功能膜20对入射角为57°-62°时的第三反射率(RL3)的贡献程度越大，第三反射率(RL3)越大；具有四银纳米功能膜C的实施例3的K值在入射角为63°时为零，此时纳米功能膜20在大幅降低太阳能总透过率(TTS)的基础上，不会对第三反射率(RL3)产生削弱作用，能够保持较高的第三反射率(RL3)；具有四银纳米功能膜C的实施例3的K值在入射角为64°-67°时为负，纳米功能膜20在大幅降低太阳能总透过率(TTS)的基础上也对第三反射率(RL3)的具有一定削弱程度，K值小于0且大于-3％，随着K值增大，纳米功能膜20对入射角为64°-67°时的第三反射率(RL3)的削弱程度越小，第三反射率(RL3)越大。
以上是本申请的示例性实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对其做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (20)

1.一种抬头显示玻璃，其特征在于，包括外层玻璃、内层玻璃、纳米功能膜和中间粘结层，所述外层玻璃具有相对的第一表面和第二表面，所述纳米功能膜设置在所述第二表面上，所述内层玻璃具有相对的第三表面和第四表面，所述第三表面与所述第二表面相对设置，所述中间粘结层设置在所述纳米功能膜和所述第三表面之间，所述纳米功能膜的方阻范围在0.4Ω/□～1.6Ω/□之间；
设有所述纳米功能膜的所述外层玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第一反射率，第一反射率(RL1)≥20％；
所述内层玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第二反射率，所述第二反射率(RL2)≥24％；
所述抬头显示玻璃对以57°～67°入射角入射的S偏振光具有第三反射率，所述第三反射率(RL3)≥26％；
所述中间粘结层具有楔形截面轮廓，所述楔形截面轮廓具有至少一个楔形角，所述楔形角的角度范围在0.10mrad～0.50mrad之间。
2.根据权利要求1所述的抬头显示玻璃，其特征在于，所述纳米功能膜包括至少两个金属层和多个介质层，每个所述金属层设置在相邻两个所述介质层之间。
3.根据权利要求2所述的抬头显示玻璃，其特征在于，至少一个所述介质层为减反射层，用于提高设置有所述纳米功能膜的所述外层玻璃的可见光透过率。
4.根据权利要求2所述的抬头显示玻璃，其特征在于，第一反射率(RL1)小于第二反射率(RL2)。
5.根据权利要求1所述的抬头显示玻璃，其特征在于，第一反射率(RL1)、第二反射率(RL2)和第三反射率(RL3)满足关系式：RL3≥RL2+K*RL1，K＝-10％～9％。
6.根据权利要求5所述的抬头显示玻璃，其特征在于，K＝-10％～-5％。
7.根据权利要求5所述的抬头显示玻璃，其特征在于，K＝-8％～-3％。
8.根据权利要求5所述的抬头显示玻璃，其特征在于，K＝-4％～6％。
9.根据权利要求5所述的抬头显示玻璃，其特征在于，K＝0％～9％。
10.根据权利要求2所述的抬头显示玻璃，其特征在于，所述至少两个金属层的总厚度大于或等于30nm。
11.根据权利要求2所述的抬头显示玻璃，其特征在于，所述金属层的材质为银、金、铜、铝、铂金中的任意一种金属或金属合金。
12.根据权利要求1所述的抬头显示玻璃，其特征在于，所述内层玻璃的厚度小于或者等于所述外层玻璃的厚度。
13.根据权利要求1所述的抬头显示玻璃，其特征在于，所述外层玻璃为可见光透过率大于或等于85％的透明玻璃。
14.根据权利要求1所述的抬头显示玻璃，其特征在于，所述抬头显示玻璃的可见光透过率大于或等于70％，所述抬头显示玻璃的太阳能总透过率小于或等于55％。
15.一种抬头显示系统，其特征在于，包括投影装置和如权利要求1-14任一项所述的抬头显示玻璃，所述投影装置用于产生包含S偏振光的投影光线，所述投影光线中的S偏振光占比大于或等于50％，所述投影光线以57°～67°入射角入射到所述第四表面上。
16.根据权利要求15所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影光线中的S偏振光占比大于或等于80％。
17.根据权利要求16所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影光线为100％的S偏振光。
18.根据权利要求15所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影光线通过所述第四表面的反射形成第一HUD图像，通过所述纳米功能膜的反射形成第二HUD图像，所述抬头显示玻璃使所述第一HUD图像与所述第二HUD图像至少80％重合。
19.根据权利要求18所述的抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示玻璃使所述第一HUD图像与所述第二HUD图像100％重合。
20.根据权利要求15所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影装置通过所述抬头显示玻璃产生投影距离小于或等于5米的抬头显示图像和投影距离大于或等于7.5米的抬头显示图像。
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