一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃的制作方法

本发明涉及抬头显示技术领域，特别是涉及汽车上抬头显示玻璃，具体地是一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃。

背景技术：
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随着科学技术的发展，抬头显示(HUD，Head Up Display)系统被越来越多地在汽车上使用。汽车上的抬头显示系统能够将重要的行车信息，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前挡风玻璃上驾驶员的视野中，这样使得驾驶员不必低头，就可以看到行车信息，从而避免分散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。但随着汽车智能化和汽车玻璃的复合功能化的发展趋势，抬头显示夹层玻璃逐渐复合有隔音、隔热甚至电加热等功能，而目前的抬头显示夹层玻璃多数只能实现抬头显示功能，不能满足日益增长的复合功能化的需求。

现有技术中，已经有抬头显示(HUD)复合隔热功能的方案，例如中国专利CN101038349A公开了一种用于车辆的夹层玻璃，其包括多层树脂层构成的中间层，其中至少一层树脂层为楔形构形，且在夹层玻璃的上侧形成条形的遮光功能区，遮光功能区分散有阻挡IR(红外线)的微粒，这样通过楔形树脂层和阻挡IR微粒从而实现夹层玻璃的抬头显示和隔热功能；但该方案存在以下缺点：1、采用楔形树脂层的方案来实现抬头显示功能往往对楔形树脂层的规格和车型需要特定的设计和要求，增加设计使用成本；2、在楔形树脂层比普通树脂层的价格高7～10倍的基础上，又添加分散的阻挡IR微粒，使生产工艺进一步变难，制造成本进一步增加；3、在树脂层中添加阻挡IR微粒，会降低夹层玻璃的可见光透过率，从而影响驾驶员的视线由此带来安全隐患；4、该方案仅在夹层玻璃上侧条状分布，只能实现局部隔热功能，实际隔热效果并不好。

技术实现要素：
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本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中抬头显示复合隔热功能的技术方案存在成本较高、影响视线以及隔热效果并不好等缺点，提供一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃，包括内玻璃板、外玻璃板以及夹在内玻璃板和外玻璃板之间的中间膜片，在内玻璃板最远离中间膜片的表面上沉积能够反射P偏振光的透明纳米膜，所述透明纳米膜包括至少一个从内玻璃板表面向外依次沉积的高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率不低于1.8，所述低折射率层的折射率不高于1.5；其特征在于：在外玻璃板最靠近中间膜片的表面上沉积低辐射镀膜，所述低辐射镀膜包括两个银层，每个银层的几何厚度不大于11nm。

进一步地，所述高折射率层的几何厚度为50～100nm，低折射率层的几何厚度为80～120nm。

进一步地，所述低辐射镀膜包括从外玻璃板表面向外依次沉积的第一介质层、第一银层、第二介质层、第二银层和第三介质层。

优选地，所述第一介质层、第二介质层或第三介质层选自Zn、Sn、Mg、Ti、Ta、Nb、Bi、Zr、Si、Al金属的氧化物及其合金的氧化物中至少一种，或者选自Si、Al、Ti、Ta、Zr、Nb金属的氧化物、氮氧化物及其合金的氮化物、氮氧化物中至少一种。

优选地，第一介质层的几何厚度为30～42nm，光学厚度为62～84nm；

第一银层的几何厚度为8.5～11nm；

第二介质层的几何厚度为80～85nm，光学厚度为160～175nm；

第二银层的几何厚度为8.5～11nm；

第三介质层的几何厚度为29～37nm，光学厚度为59～76nm；

优选地，第一介质层的几何厚度为32～40nm，光学厚度为65～82nm；

第一银层的几何厚度为8.6～10.0nm；

第二介质层的几何厚度为81～85nm，光学厚度为166～174nm；

第二银层的几何厚度为8.6～10.0nm；

第三介质层的几何厚度为30～36nm，光学厚度为59～74nm。

进一步地，所述低辐射镀膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率低于8％。

进一步地，所述低辐射镀膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率低于4％。

进一步地，所述透明纳米膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率大于10％。

进一步地，所述透明纳米膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率大于15％。

进一步地，所述能够隔热的抬头显示夹层玻璃的主副像亮度比大于5。

同时，本发明还提供另一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃，其包括内玻璃板、外玻璃板以及夹在内玻璃板和外玻璃板之间的中间膜片，在内玻璃板最远离中间膜片的表面上沉积能够反射P偏振光的透明纳米膜，所述透明纳米膜包括至少一个从内玻璃板表面向外依次沉积的高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率不低于1.8，所述低折射率层的折射率不高于1.5；其特征在于：在内玻璃板最靠近中间膜片的表面上沉积低辐射镀膜，所述低辐射镀膜包括至少一个银层。

进一步地，所述内玻璃板的厚度小于2.0mm。

进一步地，所述内玻璃板的厚度小于或等于1.6mm。

进一步地，当所述低辐射镀膜包括一个银层时，所述银层的几何厚度不大于14nm，所述高折射率层的几何厚度为80～250nm，所述低折射率层的几何厚度为50～130nm。

进一步地，当所述低辐射镀膜包括两个银层时，两个银层的几何厚度总和不大于25nm，所述高折射率层的几何厚度为50～150nm，所述低折射率层的几何厚度为50～130nm。

进一步地，当所述低辐射镀膜包括三个银层时，三个银层的几何厚度总和不大于41nm，所述高折射率层的几何厚度为80～180nm，所述低折射率层的几何厚度为50～130nm。

进一步地，所述透明纳米膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率大于8％。

进一步地，所述透明纳米膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率大于10％。

本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本发明所述的能够隔热的抬头显示夹层玻璃，既具有抬头显示(HUD)功能，又具有反射红外线的隔热功能；并且，其抬头显示图像清晰、无重影。

附图说明：

图1为本发明所述的一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃的结构示意图；

图2为本发明所述的另一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃的结构示意图；

图3为图1示出的抬头显示夹层玻璃的P偏振光反射率和入射角的变化关系示意图；

图4为图1示出的抬头显示夹层玻璃的主像/副像亮度比和入射角的变化关系示意图；

图5为图2示出的抬头显示夹层玻璃的主像/副像亮度比和副像角的变化关系示意图；

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的内容作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明所述的一种能够隔热的抬头显示夹层玻璃，能够与产生P偏振光的投影系统一起实现抬头显示功能。为了使夹层玻璃既具有抬头显示(HUD)功能，又具有反射红外线的隔热功能，本发明在夹层玻璃上既沉积能够反射P偏振光实现抬头显示功能的透明纳米膜，又沉积能够反射红外线实现隔热功能的低辐射镀膜；具体地，本发明所述的能够隔热的抬头显示夹层玻璃包括内玻璃板11、外玻璃板12以及夹在内玻璃板和外玻璃板之间的中间膜片13；在本发明中，将外玻璃板12最远离中间膜片的表面即外玻璃板-空气界面定义为第一表面，将外玻璃板12最靠近中间膜片的表面即外玻璃板-中间膜片界面定义为第二表面，将内玻璃板11最靠近中间膜片的表面即内玻璃板-中间膜片界面定义为第三表面，将内玻璃板11最远离中间膜片的表面即内玻璃板-空气界面定义为第四表面；在第四表面上沉积能够反射P偏振光的所述透明纳米膜14，所述透明纳米膜14包括至少一个从内玻璃板11表面向外依次沉积的高折射率层/低折射率层的叠层结构，所述高折射率层的折射率不低于1.8，所述低折射率层的折射率不高于1.5；图1示出了在第二表面沉积有低辐射镀膜15；图2示出了在第三表面沉积有低辐射镀膜15。

其中，所述透明纳米膜14的高折射率层选自Zn、Sn、Ti、Nb、Zr、Ni、In、Al、Ce、W、Mo、Sb、Bi元素的氧化物及其混合物，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；所述透明纳米膜14的低折射率层选自SiO₂、Al₂O₃及其混合物中的至少一种。

在图1和图2中，投影系统100产生的P偏振光101以60～75度的入射角入射到所述透明纳米膜14上，所述透明纳米膜14对部分所述P偏振光101的反射产生的第一反射光102形成人眼200可视的抬头显示图像的主像；另一部分P偏振光透过所述透明纳米膜14进入夹层玻璃内传播，在夹层玻璃内传播的P偏振光到达第二表面上的低辐射镀膜或第三表面上的低辐射镀膜时，部分会发生反射并从第四表面折射出射产生第一折射光103，形成抬头显示图像的副像；当低辐射镀膜对P偏振光的反射率较高时，副像较为明显，从而产生抬头显示图像的重影现象。

为了消除可能产生的重影现象，更好地实现抬头显示复合隔热功能，如图1所示，在第二表面沉积有低辐射镀膜15时，优选所述低辐射镀膜15包括两个银层，每个银层的几何厚度不大于11nm，这是因为当在外玻璃板12最靠近中间膜片的表面即外玻璃板-中间膜片界面上沉积低辐射镀膜15时，最优选双银膜系能够结合透明纳米膜实现抬头显示功能的时候实现反射红外辐射的隔热功能，并且当该双银膜系中的银层的几何厚度大于11nm时，所述低辐射镀膜对P偏振光的反射率随着银层厚度的增加而增大，从而会出现明显的副像，造成目视重影现象。

同时，对透明纳米膜14进行更优化设计，使抬头显示复合隔热功能的效果更好，优选设置所述高折射率层的几何厚度为50～100nm，低折射率层的几何厚度为80～120nm。

其中，所述低辐射镀膜15包括从外玻璃板表面向外依次沉积的第一介质层、第一银层、第二介质层、第二银层和第三介质层，所述第一介质层、第二介质层或第三介质层选自Zn、Sn、Mg、Ti、Ta、Nb、Bi、Zr、Si、Al金属的氧化物及其合金的氧化物中至少一种，或者选自Si、Al、Ti、Ta、Zr、Nb金属的氧化物、氮氧化物及其合金的氮化物、氮氧化物中至少一种，例如SiAlN、ZnO、ZnSnOx、TiOx、ZnSnMgOx等材料及其叠层组合。

具体地，在本发明中，所述低辐射镀膜15的第一介质层、第一银层、第二介质层、第二银层和第三介质层优选设置为：

第一介质层的几何厚度为30～42nm，光学厚度为62～84nm；

第一银层的几何厚度为8.5～11nm；

第二介质层的几何厚度为80～85nm，光学厚度为160～175nm；

第二银层的几何厚度为8.5～11nm；

第三介质层的几何厚度为29～37nm，光学厚度为59～76nm；

这样设置能够更好地满足抬头显示复合隔热功能的需要，使得抬头显示图像清晰、无重影，同时隔热效果好。更优选设置：

第一介质层的几何厚度为32～40nm，光学厚度为65～82nm；

第一银层的几何厚度为8.6～10.0nm；

第二介质层的几何厚度为81～85nm，光学厚度为166～174nm；

第二银层的几何厚度为8.6～10.0nm；

第三介质层的几何厚度为30～36nm，光学厚度为59～74nm。

为了更好地使得抬头显示图像清晰、无重影，可以提高主副像亮度比，相应地可以降低抬头显示副像的亮度，优选所述低辐射镀膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率低于8％，更优选低于4％；同时，也可以提高抬头显示主像的亮度，优选所述透明纳米膜对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率大于10％，更优选大于15％；如图3所示，本发明所述的低辐射镀膜能够对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率低于3％以下，而本发明所述的透明纳米膜能够对以60～75度入射角入射的P偏振光的反射率高于10％以上；并且如图4所示，主副像亮度比能够达到大于5，甚至大于7，更优选大于10。

为了消除可能产生的重影现象，更好地实现抬头显示复合隔热功能，本发明还同时提供一种如图2所示的技术方案，在第三表面沉积有低辐射镀膜15时，优选所述低辐射镀膜15包括至少一个银层；这样就在内玻璃板11的两个表面同时沉积了能够反射P偏振光的透明纳米膜14和能够反射红外线的低辐射镀膜15，从而实现抬头显示复合隔热功能。同时，为了使主像与副像之间的副像角足够小，甚至达到主副像基本重合的效果，使目视角度难以感知重影的存在，优选所述内玻璃板11的厚度小于2.0mm，例如1.8mm，更优选小于或等于1.6mm，例如1.6mm、1.4mm。

具体地，对透明纳米膜14和低辐射镀膜15进行同步优化设计，使抬头显示复合隔热功能的效果更好，优选设置：

当所述低辐射镀膜15包括一个银层时，所述银层的几何厚度不大于14nm，所述高折射率层的几何厚度为80～250nm，所述低折射率层的几何厚度为50～130nm；

当所述低辐射镀膜15包括两个银层时，两个银层的几何厚度总和不大于25nm，所述高折射率层的几何厚度为50～150nm，所述低折射率层的几何厚度为50～130nm；

当所述低辐射镀膜15包括三个银层时，三个银层的几何厚度总和不大于41nm，所述高折射率层的几何厚度为80～180nm，所述低折射率层的几何厚度为50～130nm；

本发明通过上述针对不同银层膜系情况下的具体优化设计，使得所述透明纳米膜14对P偏振光具有较高的反射率，在60～75度入射时的反射率大于8％，优选能够大于10％，且满足同时沉积有透明纳米膜14和低辐射镀膜15的夹层玻璃的可见光透过率大于70％的要求。

为了更详细地说明和更具说服力地支撑本发明的发明点，现列举一些实施例进行详细阐述。以下实施案例所制成的夹层玻璃经过以下方案进行相关参数分析：

1、投影光源为LED背光的TFT-LCD投影机，调节投影机位置和出射光的角度入射方向，采用投影机记录显示图像参数；

2、采用λ950设备对夹层玻璃板的光谱进行分析(光谱指标根据ISO13837：2008；颜色指标根据CIE 1976，D65光源10度角)。

实施例1～2

以福耀集团生产的厚度为2.1mm的钠钙硅酸盐浮法玻璃为基片，经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后，进入磁控溅射镀膜线进行镀膜沉积，两片玻璃基板上分别沉积如表1中的透明纳米膜和包括两个银层的低辐射(Low-E)镀膜，沉积完成后两片分别沉积有透明纳米膜和低辐射镀膜的玻璃基板进行配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76毫米厚度的PVB胶片，经过合片的初压和高压工艺以及其他工序的附件安装制成本发明所述的夹层玻璃板。

表1：实施例1～2和对比例1～2的夹层玻璃结构及性能

从表1中可以看出，对比例1仅包含抬头显示(HUD)功能，不包含低辐射(Low-E)镀膜；而对比例2则在第四面沉积透明纳米膜的同时沉积常规双银低辐射镀膜，常规双银低辐射镀膜具有良好的红外线反射能力，然而在与第四表面的透明纳米膜结合后，使得夹层玻璃出现诸多缺点：1、抬头显示(HUD)的主像/副像亮度比值偏低，导致目视可见明显的蓝色重影；2、颜色指标不合格，特别是高角度(如60度以上观察)时颜色偏黄色或紫色。本发明提供的实施例1和实施例2经过优化设计后的双银膜系与透明纳米膜结合后的夹层玻璃，不仅具有合格的红外线反射能力，以及光谱、颜色指标均满足要求，而且在抬头显示(HUD)图像中重影目视不可见。

实施例3～5

以福耀集团生产的厚度为1.6mm的钠钙硅酸盐浮法玻璃为基片，经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后，进入磁控溅射镀膜线进行镀膜沉积，在1.6mm的玻璃基板的两个表面上分别沉积如表2中的透明纳米膜和低辐射镀膜，沉积完成后其与一片2.1mm的玻璃基板进行配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76毫米厚度的PVB胶片，经过合片的初压和高压工艺以及其他工序的附件安装制成本发明所述的夹层玻璃板。

表2：实施例3～5和对比例3的夹层玻璃结构及性能

从表2可以看出，对比例3和实施例3的膜层结构完全一致，唯一不同之处在于实施例3的内玻璃板的厚度为1.6mm，通过降低玻璃基板的厚度小于2.0mm使得原本目视可分辨的第三面沉积的低辐射镀膜形成的副像难以被分辨，一定程度上消除了重影现象。

同时，实施例3～5均采用1.6mm的玻璃基板作为内玻璃板，并在第三表面分别沉积双银膜系、单银膜系和三银膜系，在其第四表面沉积透明纳米膜，其主像和副像的亮度比以及副像角如图5所示，尽管低辐射(Low-E)镀膜的反射副像的亮度相对较高，但其与主像的副像角小，使得目视难以将主像与低辐射镀膜的反射副像分别开，从而不会出现明显的重影现象。

本发明以上所列举的实施例均在描述能够隔热的抬头显示夹层玻璃的结构组成，而如具体的膜层沉积工艺、参数以及夹层玻璃制品的具体制作工艺和参数均未描述，可以理解的是这些未描述的部分皆为本领域普通技术人员所熟知，故未描述的部分不影响本发明所要保护的范围。

以上内容对本发明所述的能够隔热的抬头显示夹层玻璃进行了具体描述，并且列举了多个实施例进行说明，但是本发明不受以上描述的具体实施方式内容和相应实施例的局限，所以凡依据本发明的技术要点进行的任何改进、等同修改和替换等，均属于本发明保护的范围。