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为何HUD挡风玻璃用楔形PVB膜,主要厂商介绍

载抬头显示系统(即HUD)是一种利用光学原理将车速、导航等行车信息的虚像投射在前挡风玻璃方向上的产品。这款产品的主要目的就是为了减少驾驶员分心操作车内其他部件,保持驾驶员的视线在道路状况上,提升驾驶安全性。


大众途锐HUD,来源搜狐汽车 珠海华熙进口

前装HUD主要分为两种,W HUD/C HUD(此前有介绍,加链接),由于成本问题,主要还是一些中高端车型上使用。挡风玻璃直接显示的W型HUD在光学设计等、结构上成本更高,基本都是豪华车型在用,比如说宝马5、7系,奔驰S级,奥迪A8,雷克萨斯LS、RX,大众辉昂、全新途锐等都标配WHUD。


豪华车型配备W HUD(部分品牌车型)

当然,目前业内更为火爆的还是HUD整合AR技术与ADAS系统、娱乐系统结合,获得更好的驾驶体验,产生更多的结合应用,进一步提升驾驶安全性与体验感。AR HUD这种科技感十足的先进技术,或将在近一两年内正式初步上市。


2019CES 现代概念车上的AR HUD 来源 digital trends

HUD是一个复杂的光学系统,不管是W型HUD还是ARHUD,都是直接投影在汽车前挡风玻璃上。但前挡风玻璃是一个自由曲面,会带来很多光学设计与生产困难,今天小编要聊的便是目前的一个难点:挡风玻璃重影问题及其解决方案——楔形PVB中间膜。



前挡风玻璃重影是什么?



HUD的光学原理简单描述便是:光源将需要显示的光线图案投射在挡风玻璃上,然后反射进人眼中。光路如下图所示

放大


HUD光路略缩图,图片来源 zemax


但实际上,挡风玻璃的反射并不是如简化图所示。挡风玻璃有内外两个面,都会产生反射光线。普通车窗玻璃内外两个面是平行的,同一个入射光线,会在玻璃上形成两个反射光线,在他们同时被人眼接收后,便会形成重影,出现两个图形,这种现象我们称之为重影(如下图)
 
 使用平板电脑上的HUD软件来实现抬头显示功能时,会出现重影(文章来源:中关村在线)



消除重影——PVB楔形中间膜



据了解,消除WHUD前挡风玻璃重影有多种解决方法,但目前主流解决方案(量产、成熟)都是采用楔形PVB膜夹层玻璃来调整反射光线。


普通的前挡风玻璃内外两层玻璃间的PVB膜是厚度均匀的,将这种膜换成楔形膜,通过调整楔形膜的角度及玻璃厚度我们便可以让两个面的反射光不断靠近,这样便可以消除重影影响。目前福耀玻璃、圣戈班、旭硝子、康宁这些国际汽车玻璃巨头也都有研发这种楔形玻璃。



整体来说,使用楔形PVB膜夹层玻璃开发难度大、周期长(不同车型的挡风玻璃角度形状不同,需要重新开发),这种夹层玻璃成本上是普通玻璃的数倍之多。成本限制是目前W HUD向中端车型上应用的重点难题之一,所以很多中端价位车型会采用投影在替代屏的C HUD。而对大多豪华车型来讲,成本限制没那么紧张,基本上都是楔形PVB膜夹层挡风玻璃。


林肯大陆搭载DLP技术的W HUD

PVB楔形中间膜供应商



楔形截面的PVB膜由于形状特殊,因此制造成本较高,从而导致楔形截面的PVB膜的价格是普通厚度均匀的PVB膜的数倍。由于技术壁垒,生产这种PVB楔形膜的厂家也很少,据小编了解,确切研发出这种楔形PVB膜的只有积水化学和伊士曼(如有错误,欢迎加入艾邦HUD交流群进行探讨)



积水化学

积水化学在2008年便开发了适应将信息显示在挡风玻璃上的平视显示器(HUD)系统的中间膜。

通过将中间膜制成的楔形控制光的折射,从而使显示的图像更加清晰,图片来源积水化学

伊士曼
伊士曼苏州工厂成立于2007年,致力于满足亚洲汽车行业对PVB不断增长的需求。2012年,伊士曼增加了汽车和建筑用PVB中间膜的产能。此次升级改造将提升伊士曼隔音中间膜产品的产能。



Saflex PVB中间膜也将通过多种方式提升汽车夹层玻璃性能,包括抬头显示技术、隔热、降噪、安全、安防和隔离紫外线

国内相关厂商以生产普通PVB中间膜为主,当然在HUD火热的市场氛围下也有可能会研发楔形膜这块,比如说中南朗杰膜科技(江苏)有限公司、浙江德斯泰新材料股份有限公司


当然,目前应用楔形膜也不是最完美的解决方案,除了楔形膜成本过高外,还有一个小问题便是楔形膜只有一个方向上是楔形,另一个方向有时还会有重影。很多厂商针对这些问题也有开发新的技术以应对。比如说3M开发的前挡风玻璃组合膜 (WCF),福耀玻璃开发的镀膜挡风玻璃这些。


艾邦现建有汽车抬头显示HUD微信群,大陆电子、未来黑科技、泽景、马瑞利、华阳多媒体、法雷奥、前海智云谷、613所、怡利电子、矢崎仪表、疆程、乐驾科技、萤欧科技、均胜电子、炽云科技、锐思华创、舜宇光学、广景、宝沃汽车、北汽、日产、比亚迪、一汽、上汽、蔚来、吉利、3M、积水、福耀玻璃、富兰光学、亮宇光学、京瓷、瑞霏光电等,欢迎扫码加入。加入前请转发本文。


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