一种具有光散射功能的车载抬头显示光学膜及其制备方法与流程

本发明涉及汽车抬头显示，尤其涉及一种具有光散射功能的车载抬头显示光学膜及其制备方法。

背景技术：

1、本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

2、与传统的汽车显示(head-down displays, hdds)相比，车载抬头显示是通过将虚拟图像投射到驾驶员前视场(forward field of view, fov)，车载抬头显示(head-updisplays, huds)减少了驾驶员的视线离开道路的时间(eye-off-the-road time, eort) 。由于在信息获取成本方面的优势，车载抬头显示被认为具有提高驾驶性能和安全性的潜力。此外，车载抬头显示在主要和次要驾驶事务的管理上起到积极作用。自1988年通用汽车(general motors)首次推出车载抬头以来，商用车载抬头显示已用于各种量产型汽车。据预测，到2024年，几乎三分之一的汽车将配备抬头显示系统。

3、在正常光线下，抬头显示虽然为驾驶人员提供了极大方便，减少了安全隐患，但是，随着车辆行驶方向的变化，汽车与太阳的相对位置也会不断发生变化，当个汽车行驶方向与太阳位置刚好相对时，例如早上和下午太阳位置较低时，早上向正东方向行驶，下午往正西方向行驶，或者任意太阳通过汽车前挡风玻直射驾驶员眼睛的情形，太阳光穿过挡风玻璃抬头显示区域，直接入射到驾驶人员的眼睛内，会造成驾驶人会员眼睛无法睁开，视线受阻，严重影响驾驶安全性。更严重地，如果遇到长时间需要在某一方向的道路上行驶，而此方向正好是太阳直射驾驶员眼睛部位的方向，驾驶员长时间在刺眼的阳光照射下驾驶，安全隐患巨大。虽然很多汽车都配有遮光板，但是需要驾驶员驾驶过程中手动掰下并调整到合适的角度才可以刚好遮住前方的阳光，整个过程需要驾驶员受力方向盘，并且根据阳光角度调整遮光板的角度，耗时长、安全隐患非常高，并且如果阳光直射眼睛时若刚好发生路况变化，遇到会车、障碍物、急转弯等需要集中注意力的情况，驾驶员正在手离开方向盘并不断调整遮光板，对路况不能及时做出反应，出事故的可能性非常大。而且遮光板也会遮挡驾驶员的一部分视线，使得驾驶员视野变小，不利于对车外的路况及时了解和判断。另一方面，抬头显示图像在阳光的照射下，图像辨识度显著下降，甚至完全看不清，驾驶员无法判断此时该往哪个方向走，前方是否有分岔路口或转弯，车道分布是怎么样的，驾驶员在眼睛被阳光照射无法睁开导致暂时性“失明”、车载抬头显示图像看不清导致导航失效、不知前方路况暂时性大脑空白等多重不利因素的叠加下，尤其是经验不足的驾驶员，会出现手忙脚乱、操作失误等，轻者走错路，影响出行，重者出现严重交通事故，后果不堪设想。

4、中国发明专利申请cn202211174763.9公开了一种挡风窗、制造方法、显示装置和交通设备。其中，挡风窗包括：透明基板；透反膜，位于透明基板上，被配置为反射传播至透反膜的入射光线的一部分，且透射入射光线的另一部分，其中，透反膜包括交替设置的至少一层第一层和至少一层第二层，第一层的折射率n1的范围为1.8<n1≤2.6，第二层的折射率n2的范围为1.2≤n2≤1.8。通过透反膜的不同层的折射率不同实现入射光线的反射和折射。中国发明专利申请cn202010930913.9 公开了一种挡风玻璃的防眩方法、装置及设备，通过采集照射在挡风玻璃上的入射光线的相关信息，包括：强度、入射角度和照射面积；对相关信息进行分析，根据光线的强度和/或入射角度区别出光线种类，根据照射面积和驾驶员的眼睛位置确定出对应的视觉影响区域，基于光线种类和视觉影响区域，调节背景主题的透光率，起到防眩效果。中国发明专利申请cn202311724126.9 公开了自动防炫目方法、装置、车辆及存储介质，通过识别驾驶员的眼睛位置和对驾驶员产生炫目的光源信息；根据眼睛位置确定前挡风玻璃上的炫目区域，并根据光源信息确定抬头显示系统在炫目区域显示时可防炫目的目标参数；按照目标参数控制抬头显示系统在炫目区域进行防炫目显示。上述申请分别通过挡风窗多层结构不同折射率防止阳光直射，或者通过识别光线种类和影响区域调节抬头显示背景透光率，或通过控制目标参数控制抬头显示系统进行防眩目。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术中的抬头显示遇到阳光时图像辨识度下降以及驾驶人员视线受阻造成安全隐患的问题，提出一种全新的防阳光眩目的思路，提供具有光散射功能的车载抬头显示光学膜及其制备方法，从而进一步提高驾驶的安全性。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下。

3、一种具有光散射功能的车载抬头显示光学膜，所述光学膜包括动态散射层和反光层，反光层为热塑性材料和增塑剂的混合物，反光层为楔形；所述动态散射层包括动态散射层基体和散射部,所述散射部位于所述动态散射层远离所述反光层的一侧，所述动态散射层靠近所述反光层的一侧为平面，且与所述反光层紧密贴合；

4、所述散射部为多个分布于所述动态散射层基体的光散射点，所述散射部为热致型无外力双向形状记忆高分子材料所制，在所述散射部远离所述反光层的一侧表面覆盖有能够将光能转化为热能的致热剂，所述散射部受到阳光直射时凸起，且无阳光直射时恢复原状。

5、本发明通过动态散射层散射部的设置，在受到前面阳光照射时，散射部凸起，从而通过光的散射作用将阳光散射到其他方向，阻止或减少阳光直射入驾驶人员眼睛。

6、优选的，热塑性材料为pvb。

7、在本发明的一些实施方式中，所述致热剂为覆盖于所述散射部表面的单原子金、炭黑、石墨烯或碳纳米管。

8、在本发明的一些实施方式中，所述动态散射层基体内封装有散射溶液，所述散射溶液为热致型无外力双向形状记忆高分子的溶液，在无阳光照射时所述散射溶液为透明体系，在受到阳光照射时，所述散射溶液中的热致型无外力双向形状记忆高分子发生卷曲。散射溶液可以在阳光照射时，吸收和反射一部分光，从而进一步减小阳光穿透显示膜进入驾驶人员视线。

9、在一些实施方式中，所述动态散射层的透光率不低于70%。

10、具体的，所述散射溶液的成分包括30%-50%热致型无外力双向形状记忆材料、0.2%-0.8%致热剂、40%-50%增塑剂、5%-6%分散剂、3%-4%消泡剂。热致型无外力双向形状记忆高分子材料作为动态散射层成分，需要加入致热剂，即光致热材料，将光能转换为热能，热致型无外力双向形状记忆材料在热能的作用下发生形变，在分散剂的作用下形成稳定的胶体溶液。

11、为了更近一步地增强对阳光的反射，所述动态散射层均匀分散有吸光材料微粒和反光材料微粒，使得动态散射层本身就具有一部分光散射功能。

12、在一些实施方式中，所述致热剂选自碳纳米颗粒、碳纳米管、炭黑、石墨烯、氧化石墨烯、石墨、碳点、单原子金、ag纳米材料、pt纳米颗粒、al纳米颗粒、cus纳米片、tio2纳米颗粒、moo3量子点、fe3o4、吲哚菁绿、普鲁士蓝、噻二唑衍生物以及卟啉环中的至少一种。

13、在一些实施方式中，所述动态散射层的厚度小于反光层厚度的十分之一，例如可以是0.05mm。

14、另外，本发明还提供一种具有光散射功能的车载抬头显示光学膜的制备方法，包括以下步骤：

15、s1：提供所述热致型无外力双向形状记忆高分子材料，处理成直径为10μm-20μm的丝状，取30%-50%处理好的热致型无外力双向形状记忆高分子材料加入40%-50%增塑剂中，再依次加入5%-6%分散剂、0.2%-0.8%致热剂、3%-4%消泡剂，搅拌至均相散射溶液；

16、s2：将所述散射溶液封装在透明的封层中，所述散射溶液完全充满所述封层，形s成动态散射层基体，封层采用pvb树脂作为主体材料；

17、s3：提供热致型无外力双向形状记忆高分子材料，加热到流动或半流动状态，搅拌均匀，得到稳定的液体散射部，将所述动态散射层基体平铺，在所述动态散射层基体上铺设一层透明的胶膜，将所述液体散射部按照散射部散射点的分布点涂于所述胶膜表面，然后在点涂好的散射部表面放置多个碳纳米管，将所述动态散射层基体置于室温静置，直至所述液体散射部冷却定型并与所述动态散射层基体贴合，形成动态散射层；

18、s4:将楔形聚乙烯醇缩丁醛(pvb)膜作为反光层，并平整地贴在平台上，置于真空环境中然后将步骤s3中制得的动态散射层压合于反光层上，按压动态散射层各个区域使得所述反光层与所述动态散射层之间严密贴合并且无气泡或杂质，即得所述车载抬头显示光学膜。

19、进一步地，胶膜为热塑性材料和增塑剂的混合物，热塑性材料优选为pvb。

20、进一步地，为了使得动态散射层本身就具有一部分光散射功能，上述步骤s1还包括：

21、将吸光材料微粒和反光材料微粒在速度为3000-5000r/min的球磨机中球磨处理30min-60min，加入所述散射溶液。

22、进一步地，所述车载抬头显示光学膜的散射部直径为0.05mm-0.1mm，散射部的面积总和占散射动态散射层一侧面积的三分之一至三分之二。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、本发明采用热敏感的形状记忆思想，利用光热效应型形状记忆材料对光敏感的特性及其形状记忆功能，通过动态散射层散射部的设置，在受到前面阳光照射时，散射部凸起，从而通过光的散射作用将阳光散射到其他方向，并进一步通过将散射层基体设置为封装的散射溶液，散射溶液中形状记忆材料在受阳光照射时发生形变卷曲，吸收和反射一部分光，从而进一步减小阳光穿透显示膜进入驾驶人员视线。并且在散射溶液中预先添加反光粒子和吸光粒子，进一步减少阳光穿透显示膜，从而多方面阻止或减少阳光直射入驾驶人员眼睛，进一步提高驾驶的安全性。