[实用新型]一种抬头显示系统

说明书

技术领域：

本实用新型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。

背景技术：

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。

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(如聚乙烯醇缩丁醛即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，这极大地限制了投影显示图像的清晰度。

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楔形的聚合物膜片作为夹层玻璃的中间层，使得夹层玻璃上、下厚度呈楔形变化，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。与上述技术方案类似的是局部采用楔形厚度的玻璃基板，其在专利US6414796(B1)中公开。但这些技术方案存在如下缺点：1、未能彻底消除重影，不适合高清图像显示；2、需要采用特殊规格的PVB膜片，其价格是普通PVB膜片的7～10倍，且工艺难度高，使得材料和工艺成本很高；3、对车型的光学设计敏感，需针对具体车型的前挡风玻璃进行重新设计。

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偏振光以特定角度(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以尽可能消除某个表面的反射影像，最终消除重影。这种技术方案在EP0836108(A2)、EP0844507(A1)、US6327089(B1)、CN1969219(A)、US7355796(B2)、CN101151568(A)、US7839574(B2)、CN1732404(A)和CN102256910(A)等专利中均有公开，然而这种技术方案实现的前提是必须在夹层玻璃的局部(即抬头显示投影区域)增设额外的光学功能层或反射偏振镜，这就必然提高了材料成本和工艺难度，例如CN1732404(A)中披露的多层聚合物P偏振反射镜层数高达数十至数百层；同时前挡风玻璃的整体均一性也被破坏，降低了美观度；此外，夹层玻璃上局部设置光学功能层或反射偏振镜的区域的粘结强度可能降低从而造成安全隐患；而且，部分光学功能层或反射偏振镜的可见光透过率偏低，从而对驾驶员的视野或前挡风玻璃的外观产生影响。

另外，现有技术中也存在通过在夹层玻璃表面上增设减反射(AR)膜来减少其中一个界面上形成的反射影像的亮度，例如专利US7864431(B2)中公开了将减反射膜设置在夹层玻璃与空气接触的表面上或者在未设置减反射膜的表面上增设低辐射(Low-E)镀膜的技术方案。然而这种技术方案存在以下缺点：1、减反射膜沉积在夹层玻璃与空气接触的表面上，特别是沉积在夹层玻璃朝向车外的表面上时，其难以承受恶劣的使用环境，比如酸雨、粉尘、雨刮器的摩擦或碱性清洗剂等；2、减反射膜结构较为复杂，特别是具有良好的宽带减反、反射率几乎为零以及低角度和高角度均具有良好外观性质的减反射膜往往需要沉积多层，其总厚度可达数百纳米，所以不适合在汽车前挡风玻璃上大面积沉积；3、减反射膜难以完全消除重影，特别是从高角度观察时依然存在淡蓝色或淡紫色的反光；4、沉积在夹层玻璃朝向车外的表面上的减反射膜遇到下雨天时会覆盖一层水膜，此时减反射效果会显著降低，最终导致重影现象严重；5、减反射膜设置在夹层玻璃与空气接触的表面上，不能消除在增设的低辐射镀膜界面上产生的反射影像，还是存在一定程度的重影现象。