一种抬头显示前挡风玻璃的制作方法
【专利摘要】本发明涉及抬头显示技术领域，特别是涉及一种汽车上的抬头显示系统，具体地是一种能够用在抬头显示系统中的抬头显示前挡风玻璃。该抬头显示前挡风玻璃包括内玻璃板、外玻璃板以及夹在内玻璃板和外玻璃板之间的中间膜片，还包括透明纳米膜以及低表面能膜层，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。本发明能够保证前挡风玻璃的内表面上难以沾上指纹或其他污物，保持内玻璃板的内表面的清洁；同时在保证对P偏振光反射率基本不变、前挡光谱和颜色特性基本不变的情况下明显减少了高角度反射情况下的黄色成分，可以获得优美的蓝色反光。
【专利说明】
-种抬头显示前挡风玻璃
技术领域：
[0001] 本发明设及抬头显示技术领域，特别是设及一种汽车上的抬头显示系统，具体地 是一种能够用在抬头显示系统中的抬头显示前挡风玻璃。
【背景技术】：
[0002] 随着科学技术的发展，抬头显示化师，化ad 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W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，运样使得 驾驶员不必低头，就可W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W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。
[0003] 目前抬头显示技术的实现主要通过发光成像和投影成像两种方式，其中投影成像 利用汽车前挡风玻璃本身或者额外设置的光学元件进行投影显示，而采用前挡风玻璃来反 射投影图像是结构最简单的方式。一般的前挡风玻璃均为夹层玻璃，其是由至少两片具有 一定曲率的玻璃基板中间夹设热塑性聚合物膜片（如聚乙締醇缩下醒即PVB)构成，抬头显 示系统的投影光源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，特别是在夹层玻璃的厚度较厚 (一般超过3mm)的情况下会更加明显，运极大地限制了投影显示图像的清晰度。
[0004] 为解决汽车前挡风玻璃上抬头显示系统的重影问题，现有技术中已经存在若干方 案。例如专利 CN101038349(A)、US2002172804(A1)和 US2007148472(A1)公开了其中的一种 解决方案是采用模形的聚合物膜片作为夹层玻璃的中间层，使得夹层玻璃上、下厚度呈模 形变化，从而使驾驶员看到的两个表面上的反射影像基本重合，最终大幅度地消除重影问 题。还有一种解决方案是在夹层玻璃的表面或中间设置能够改变偏振光方向的光学功能层 或能够反射P偏振光或S偏振光的反射偏振镜，并结合抬头显示系统的投影光源发出的P偏 振光或S偏振光W特定角度(如布儒斯特角)入射，从而利用夹层玻璃对不同偏振光的反射 特性W尽可能消除某个表面的反射影像，最终消除重影。同样地，通过增强在夹层玻璃与空 气接触的表面上形成的反射光的方式也可W减少肉眼可见的重影现象，例如配件市场上常 见的贴膜式HUD投影器，其是在HUD投影区域预先粘贴半透光的反射薄膜；或者如专利 US6137630(A)公开了将高、低折射率材料交替的多层介质层沉积在夹层玻璃与空气接触的 一个表面上，从而增强接触表面的反射光的强度，而另外一个表面上的反射光强度基本不 变，因此使人眼能够观察的反射影像主要来自于锻膜表面的反射光。
[0005] 上述解决抬头显示系统重影问题的技术方案虽然能够一定程度上减轻重影问题， 但实际应用时还存在W下缺点：第一，容易被指纹、抹布等沾污而且难W擦拭干净;第二，从 车外方向看，高角度的反射颜色还不够中性，有时容易出现不利的黄色。
【发明内容】
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[0006] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的容易沾污、不易清洁W及外观 不够美观等缺点，提供一种抬头显示前挡风玻璃。
[0007] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种抬头显示前挡风玻璃，包括内 玻璃板、外玻璃板W及夹在内玻璃板和外玻璃板之间的中间膜片，其特征在于:还包括沉积 在内玻璃板最远离中间膜片的表面上的透明纳米膜W及涂覆在所述透明纳米膜的低表面 能膜层，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> 1.8，所述低折射率层的折射率《1.5;所述 低表面能膜层的材料选自Rl-Si(0R2)3或Si(R3)mX4-m中的至少一种，其中R1为至少一个Η 原子被F或Cl取代的有机基团，R2、R3为有机基团，X为F或Cl，l《m《3;所述低表面能膜层的 表面能《0.3Jnf2，其折射率《1.6，其与去离子水的接触角>90度，其几何厚度为1~lOOnm。 [000引进一步地，Rl-Si (0R2) 3选自十屯氣癸基Ξ甲氧基硅烷、十Ξ氣辛烷基Ξ乙氧基娃 烧、十Ξ氣烷基丙基Ξ甲氧基硅烷、十二氣烷基Ξ甲氧基硅烷或Ξ氣丙基Ξ甲氧基硅烷中 的至少一种。
[0009] 进一步地，Si (R3 )mX4-m选自甲基Ξ氯硅烷、甲基十二烷基二氯硅烷、二甲基二氯 硅烷、甲基苯基二氯硅烷、甲基乙締基二氯硅烷或3-Ξ氣丙基Ξ氯硅烷中的至少一种。
[0010] 进一步地，所述高折射率层选自化、511、1'1、师、化、化、111、41、〔6、￥、]\1〇、513、81元素 的氧化物及其混合物，或Si、A1、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。
[0011] 进一步地，所述低折射率层选自Si或A1的氧化物、氮氧化物、或它们的混合物的至 少一种。
[0012] 进一步地，所述叠层结构中高折射率层的几何厚度为50~lOOnm，低折射率层的几 何厚度为80~120nm，相应的低表面能膜层的几何厚度为1~50nm。
[0013] 进一步地，当所述透明纳米膜包括两个高折射率层/低折射率层的叠层结构时，即 从内玻璃板表面向外依次沉积第一高折射率层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二 低折射率层，第一高折射率层的几何厚度为5~35nm，第一低折射率层的几何厚度为5~ 35加1，第二高折射率层的几何厚度为20~50皿，第二低折射率层的几何厚度为80~130加1， 相应的低表面能膜层2的几何厚度为1~50nm。
[0014] 进一步地，在所述高折射率层/低折射率层的叠层结构中，其高折射率层还包括多 个子层。
[0015] 优选地，高折射率层中靠近内玻璃板的子层的折射率低于远离内玻璃板的子层的 折射率。
[0016] 进一步地，在所述高折射率层/低折射率层的叠层结构中，其低折射率层包括多个 子层。
[0017] 本发明由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：
[0018] 本发明所述的抬头显示前挡风玻璃，能够保证前挡风玻璃的内表面上难W沾上指 纹或其他污物，保持内玻璃板的内表面的清洁；同时在保证对P偏振光反射率基本不变、前 挡光谱和颜色特性基本不变的情况下明显减少了高角度反射情况下的黄色成分，可W获得 优美的蓝色反光。
【附图说明】：
[0019] 图1为本发明所述的抬头显示前挡风玻璃的剖视图；
[0020] 图2为本发明所述的透明纳米膜包括一个高折射率层/低折射率层的叠层结构的 示意图；
[0021] 图3为本发明所述的透明纳米膜中高折射率层包括两个子层的示意图；
[0022] 图4为本发明所述的透明纳米膜中高折射率层和低折射率层均包括两个子层的示 意图；
[0023] 图5为本发明所述的抬头显示前挡风玻璃与普通前挡风玻璃的防污能力对比图。
【具体实施方式】：
[0024] W下结合附图对本发明的内容作进一步说明。
[0025] 如图1和图2所示，本发明所述的抬头显示前挡风玻璃，包括内玻璃板101、外玻璃 板102W及夹在内玻璃板101和外玻璃板102之间的中间膜片100,其特征在于:还包括沉积 在内玻璃板101最远离中间膜片100的表面上的透明纳米膜及涂覆在所述透明纳米膜1 上的低表面能膜层2,所述透明纳米膜1包括至少一个从内玻璃板101表面向外依次沉积的 高折射率层11/低折射率层12的叠层结构，所述高折射率层11的折射率>1.8,所述低折射 率层12的折射率《1.5;所述低表面能膜层2的材料选自Rl-Si(0R2)3或Si(R3)mX4-m中的至 少一种，其中R1为至少一个Η原子被F或C1取代的有机基团，R2、R3为有机基团，X为F或Cl，l 《111《3;所述低表面能膜层2的表面能《0.31111^，其折射率《1.6，其与去离子水的接触角> 90度，其几何厚度为1~lOOnm。运样可W使抬头显示前挡风玻璃满足对55~75度入射的P偏 振光的反射率>8%，从而满足抬头显示的高清需要;并且保证其内表面上难W沾上指纹或 其他污物，保持内玻璃板的内表面的清洁;还可W明显减少了高角度反射情况下的黄色成 分，可W获得优美的蓝色反光。
[00%] 优选地，Rl-Si (0R2)3中的R1为至少一个Η原子被F或C1取代的控基，R2为控基，例 如Rl-Si(0R2)3可W为十屯氣癸基Ξ甲氧基硅烷、十Ξ氣辛烷基Ξ乙氧基硅烷、十Ξ氣烷基 丙基Ξ甲氧基硅烷、十二氣烷基Ξ甲氧基硅烷或Ξ氣丙基Ξ甲氧基硅烷中的至少一种。在 含有水分的环境中Rl-Si(0R2)3分子发生水解释放册R2小分子，Rl-Si-基团相互结合并与 低折射率层12中的Si、0原子牢固结合。
[0027] 优选地，S i (R3) mX4-m中的R3可W为烧控、締控、芳香控或面代烧控，例如S i (R3) mX4-m可W为甲基二氯硅烷、甲基十^烷基^氯硅烷、^甲基^氯硅烷、甲基苯基^氯硅烷、 甲基乙締基二氯硅烷或3-Ξ氣丙基Ξ氯硅烷中的至少一种；在含有水分的环境中Si(R3) mX4-m发生水解释放HX分子，Si(R3)m-基团相互结合并与低折射率层12中的Si、0原子牢固 务主厶 台口口 〇
[0028] 其中，所述高折射率层11的折射率>1.8,进一步优选>2.0,更优选地>2.2,运样 所述高折射率层11可W选自化、511、11、抓、2'、化、111、41、〔6、￥、]\1〇、513、81元素的氧化物及其 混合物，或Si、A1、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，具体地可 W为11化、抓(^、册〇2、了曰(^、]\1〇化、2'(^、〔6〇2、胖〇3、81化或512'化等；所述低折射率层12的折 射率《1.5,所述低折射率层12可W选自Si化、Ab化及其混合物中的至少一种，具体地可W 为SiAl化，其中Si/Al原子比例高于10。
[0029] 在图2中，所述透明纳米膜1包括一个从内玻璃板101表面向外依次沉积的高折射 率层11/低折射率层12的叠层结构，所述叠层结构中高折射率层11的几何厚度为50~ lOOnm，低折射率层12的几何厚度为80~120nm，相应的低表面能膜层2的几何厚度为1~ 5化m。但不限于此，可W根据实际需要设置所述透明纳米膜1包括两个、Ξ个甚至更多个高 折射率层11/低折射率层12的叠层结构;例如，如图3所示，当所述透明纳米膜1包括两个高 折射率层11/低折射率层12的叠层结构时，即从内玻璃板101表面向外依次沉积第一高折射 率层110、第一低折射率层120、第二高折射率层111和第二低折射率层121，第一高折射率层 110的几何厚度为5~35nm，第一低折射率层120的几何厚度为5~35nm，第二高折射率层111 的几何厚度为20~50nm，第二低折射率层121的几何厚度为80~130nm，相应的低表面能膜 层2的几何厚度为1~50nm。运样通过合理地设计高折射率层和低折射率层的膜层材料和膜 层厚度，能够使其具有优秀的机械、化学和热稳定性，保证了优秀的耐久性。当然，本发明还 可W依据实际需要，相应地根据所述抬头显示前挡风玻璃的P偏振光的反射率和其它光学 指标进行优化设置。
[0030] 优选地，在所述高折射率层/低折射率层的叠层结构中，其高折射率层还包括多个 子层，例如图4所示的，高折射率层11包括第一子层112和第二子层113;并且，进一步可W设 置高折射率层中靠近内玻璃板101的子层的折射率低于远离内玻璃板101的子层的折射率， 即第一子层112的折射率低于第二子层113的折射率。同样地，在所述高折射率层/低折射率 层的叠层结构中，其低折射率层也可W包括多个子层。
[0031] 具体地，在所述的透明纳米膜1中，高折射率层和低折射率层可选用本领域技术人 员公知的物理气相沉积(如蒸发、瓣射)方法锻膜或化学气相沉积方法沉积，优选邸式磁控 瓣射锻膜方式。内玻璃板101的原片玻璃在经过预处理、清洗等工序后进入设置了多个锻膜 阴极的瓣射锻膜线，根据高折射率层/低折射率层叠层结构及其厚度设计依次沉积各膜层； 锻膜完成后进行高溫成型、合片；最后，低表面能膜层2可W在合片前或合片后涂覆布设到 高折射率层/低折射率层叠层结构的表面，包括表面清洁、涂覆(喷涂、浸涂、涂抹均可）、干 燥等步骤。
[0032] 如图5所示，未设置低表面能膜层的普通前挡风玻璃21在被手指碰触时非常容易 出现指纹211而且难W擦拭干净，也不方便擦拭;本发明所述的抬头显示前挡风玻璃20,由 于增设了低表面能膜层，使得难W沾染指纹或指纹201很不明显。此外，低表面能膜层的涂 覆提升了透明纳米膜对入射的P偏振光的反射特性;而且改进了前挡风玻璃在高入射角（〉 45度，甚至>60度)的外观颜色，克服了高角度反射颜色容易出现黄色、紫色的问题。
[0033] 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。
[0034] 实施例1~2和对比例
[0035] W福耀集团生产的厚度为2.1毫米的钢巧娃酸盐浮法玻璃为基片，经过切割、磨 边、洗涂和烘干等工序后，进入磁控瓣射锻膜线进行锻膜沉积，在基片上交替沉积如表1中 的透明纳米膜，膜层沉积结束后，W福耀集团生产的厚度为2.1毫米的钢巧娃酸盐浮法玻璃 为配片，按照汽车玻璃高溫成型工艺成型，再中间夹上一片0.76毫米厚度的无色PVB胶片， 再在高压蓋中高压合片。
[0036] 表1:实施例1~2和对比例构成的抬头显示前挡风玻璃
[0037]
[0039] 本发明中，对比例的透明纳米膜最外表面没有涂覆低表面能膜层，而实施例1中根 据配方1涂覆包含了十Ξ氣辛烷基Ξ乙氧基硅烷成分的低表面能物质，其厚度15nm;实施例 2中涂覆了包含甲基十二烷基二氯硅烷成分的低表面能物质，其厚度15nm。
[0040] 配方1:硅烷醇溶液96.6% (其中十Ξ氣辛烷基Ξ乙氧基硅烷5%，正娃酸乙醋1 %， 其余无水乙醇）、去离子水3%、0.4%浓盐酸（37 %的HC1含量），根据此重量比例混合揽拌6 小时；
[0041 ] 配方2:硅烷醇溶液95% (其中甲基十二烷基二氯硅烷6%，正娃酸乙醋1.5%，其余 异丙醇94% )、去离子水2 %、3 %冰乙酸，根据此重量比例混合揽拌10小时。
[0042] 涂覆方法：
[0043] 上述合片完成的前挡风玻璃，在清洗干净、干燥后将上述配方溶液均匀涂覆在透 明纳米膜表面(喷涂、浸涂、涂膜均可）；然后将表面用毛巾或纸巾擦干。将玻璃放在25°C环 境下72小时固化;或电热吹风机吹风加快固化，再在常溫下保持72小时。
[0044] 对比例和实施例1~2的光学指标如表2所示：
[0045] 表2:对比例和实施例1~2的光学指标对比
[0046]
[0047] 由表2可见，在抬头显示前挡风玻璃的透明纳米膜上涂覆增设低表面能膜层能够 在基本不影响可见光透射比的前提下综合改进性能，包括：
[004引1)高角度反射颜色改进:反射颜色的a*和b*值降低，使得反射颜色中的黄色程度 明显降低，反射颜色非常中性甚至更加优异的蓝色；
[0049] 2)防污效果:克服可原技术中容易沾污和难W擦拭清洁的问题。
[0050] 本发明W上所列举的实施例均在描述抬头显示前挡风玻璃的结构组成，而如具体 的膜层沉积工艺、参数W及抬头显示必须的投影光源等均未描述，可W理解的是运些未描 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。
[0051] W上内容对本发明所述的抬头显示前挡风玻璃进行了具体描述，并且列举了多个 实施例进行说明，但本发明不受W上描述的【具体实施方式】内容和相应实施例的局限，所W 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。
【主权项】
1. 一种抬头显示前挡风玻璃，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，其特征在于:还包括沉积在内玻璃板最远离中间膜片的表面上的透明纳 米膜以及涂覆在所述透明纳米膜的低表面能膜层，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多 1.8，所述低折射率层的折射率< 1.5;所述低表面能膜层的材料选自Rl-Si (0R2) 3或Si (R3) mX4-m中的至少一种，其中R1为至少一个Η原子被F或Cl取代的有机基团，R2、R3为有机基团， X为F或Cl，1 ;所述低表面能膜层的表面能<0.3Jnf2，其折射率< 1.6，其与去离子水 的接触角>90度，其几何厚度为1~100nm〇2. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:Rl_Si(0R2)3选自十七氟 癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛烷基三乙氧基硅烷、十三氟烷基丙基三甲氧基硅烷、十二氟烷 基三甲氧基硅烷或三氟丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。3. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于：Si(R3)mX4-m选自甲基三 氯硅烷、甲基十二烷基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅 烷或3-三氟丙基三氯硅烷中的至少一种。4. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:所述高折射率层选自Zn、 311、11、恥、2广附、111^1丄6、1、]\1〇、313、8丨元素的氧化物及其混合物，或3丨^1、2广￥丄6、1^元 素的氮化物、氮氧化物及其混合物中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:所述低折射率层选自Si02、 AI2O3及其混合物中的至少一种。6. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:所述叠层结构中高折射率 层的几何厚度为50~100nm，低折射率层的几何厚度为80~120nm，相应的低表面能膜层的 几何厚度为1~50nm〇7. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于：当所述透明纳米膜包括两 个高折射率层/低折射率层的叠层结构时，即从内玻璃板表面向外依次沉积第一高折射率 层、第一低折射率层、第二高折射率层和第二低折射率层，第一高折射率层的几何厚度为5 ~35nm，第一低折射率层的几何厚度为5~35nm，第二高折射率层的几何厚度为20~50nm， 第二低折射率层的几何厚度为80~130nm，相应的低表面能膜层2的几何厚度为1~50nm〇8. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:在所述高折射率层/低折 射率层的叠层结构中，其高折射率层还包括多个子层。9. 根据权利要求8所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:高折射率层中靠近内玻璃 板的子层的折射率低于远离内玻璃板的子层的折射率。10. 根据权利要求1所述的抬头显示前挡风玻璃，其特征在于:在所述高折射率层/低折 射率层的叠层结构中，其低折射率层包括多个子层。
【文档编号】C03C27/12GK106082712SQ201610399686
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】曹晖, 黄凤珠, 曾东, 林柱, 鲁岳闽, 福原康太
【申请人】福耀玻璃工业集团股份有限公司