车载AR-HUD TFT阳光倒灌检光照测设备决方案

设施设备信息

品名：车载AR-HUD TFT阳光倒灌检光照测设备决方案

设备类型：KYF-TY01-0.3x0.4-3A-AM1.5G-01

设备厂商：科迎法电气阳光倒灌检光太阳能模拟器

技术参数：

光学指标

1)                      440-460nm@T>90%

2)                      520-540nm@T>90%

3)                      620-640nm@T>90%

4)                      400-425nm@T<1%

5)                      480-500nm@T<1%

6)                      560-600nm@T<1%

7)                      660-1100nm@T<1%

设备技术参数

1)                      辐照强度：800-1300W/m²

2)                      波段：380nm~1100nm

3)                      辐照面积：300mm×400mm

4)                      工作距离：光源至被测物900mm-1200mm可调

5)                      出光方向：左打光，下打光，右打光（方向调节：电动控制）

6)                      光谱匹配度:25%

7)                      准直半角≤1°

8)                      空间不均匀性：≤2%；

9)                      输出功率不稳定性：≤± 2%

10)                      设备的功率为：5-7kw

应用领域

液晶显示技术日益成熟，已成为目前显示市场的主流产品，因其显示品质，外形轻巧，寿命周期长，被广泛应用于车载、移动设备、电脑、电视、医疗及户外显示等领域，随着对显示设备高亮度、低功耗和准确显示颜色的不断追求，以及高分辨率显示面板的快速发展，RGB显示产品成为近年来的热门产品。

行业背景

如今车辆逐渐电气化、智能化、自动化，但车辆与驾驶员间的沟通永远。抬头显示器HUD被认为是驾驶员与车辆沟通安全的方法。

HUD已经成为一种常见的汽车配置与功能，通过它来直观显示速度、发动机转速或其他悬停在驾驶员视野中的信息，减少因低头查看仪表盘而造成的分心，提升驾驶安全。

随着市场接受度、显示效果的提升，各大厂商在这一领域纷纷加码。经过不断的研发改善与技术突破，汽车HUD也随之更新迭代：

01、C-HUD

组合式抬头显示，它被安装在一块透明玻璃上，光学图像经过三次折射反射到这块玻璃片里。在离驾驶员视线1.8-2.5米的位置形成一个虚像，显示不同信息。

02、W-HUD

风挡式抬头显示器，直接使用汽车的挡风玻璃为显示设备，显示效果更为一体化。

03、AR-HUD

AR-HUD增强现实抬头显示系统。导航时可以融合实际的路况场景进行显示，更加直观形象生动，其代表了HUD的未来发展方向。

04、3D AR-HUD

基于一个3D虚拟显示器可以投射到挡风玻璃前方，此时AR技术将根据目标的3D位置动态投影。

目前量产的车用抬头显示HUD正在从风挡型W-HUD 逐渐向增强现实型的AR-HUD 发展：从单纯的信息展示屏幕，变成了具有在实际路况位置产生警示符号的增强现实(AR)效果。

智能汽车研究院监测数据显示，2021年中国市场新车前装标配搭载HUD（W/AR）上险量为109.45万辆，同比增长57.96%。其中，AR HUD前装搭载量超过5万辆。2021年，随着长城摩卡、吉利星越L等自主品牌新车搭载AR HUD上市，中国市场也迎来了AR-HUD的元年。在刚刚结束的2022CES展上，AR-HUD也成为了各大厂商争相发力的新赛道。

这是汽车增强现实技术新时代的开端，并从根本上改变导航、娱乐和自动辅助驾驶的体验。而对于AR-HUD来说，未来将形成一个完整的闭环产业链。

AR-HUD 技术壁垒

HUD整体结构主要包括主控PCB板，LED光源，投影显示以及反射镜，其实质是一个光学器件。投影单元(PGU)是HUD核心壁垒，其技术路线的选择也是决定未来产业发展路线的核心，具体可分为:TFT-LCD、DLP和MEMS激光投影三种技术。当前TFT-LCD为成熟的主流方案，投影原理为LED背光源发光，电场控制两片基板之间的液晶分支旋转方向，改变光的行进方向和呈现颜色。

W-HUD/AR-HUD一直都依赖光学凹面镜成像原理实现距离与视觉尺寸的放大，AR-HUD最大的技术挑战在于:高放大倍率所衍生的高倍率畸变差晕眩问题与太阳光倒灌烧毁光机的问题。要使用越小的体积产生同样的长虚像距离(VID)距离，放大倍率就得越大。放大倍率越大，阳光倒灌与晕畸变差眩就越严重。

随着使用TFT光机的技术不断突破，TFT太阳光倒灌问题已经不再是问题。其中，可以从“去除部分阳光的热能”角度考虑:

阳光辐射热依波长区分红外线与可见光，按偏振方向区分为S波与P波;HUD 只使用到可见光的S波，因此光路组件只让可见光的S波通过，其他的红外线P波，红外线S波，可见光P波都被HUD内的光路做阻断，从而让太阳光倒灌到TFT的热能剩下1/4，大幅降低热冲击。

其中，防阳光倒灌滤光片可通过RGB窄带滤光片来实现滤光片可实现可见光波段的高透过率，同时截止近红外和紫外波段，获得高的亮度测量灵敏度和动态范围。

博顿光电工艺试验中心使用自主研发的镀膜设备，配备自主研发射频离子源辅助镀膜通过测验，得到具有高透过率、高匹配精度、膜层致密度和牢固度优质，高低温变化波长不漂移，恶劣环境下耐久性良好的RGB窄带滤光片，为车载AR-HUD TFT防阳光倒灌提供了优质镀膜解决方案。

某车载厂家用太阳倒灌光学方案验证

1.       实验目的

在发生太阳倒灌时，减小TFT端能量汇聚。

实验方法:关机状态，在TFT屏AA区安装温度测试2.头，然后将样机放在阳光下，模拟太阳倒灌发生情况，使得TFT段能量达到能量最大，等TFT屏温度升到最高。

实验过程:

太阳光辐照度和太阳光倒灌在TFT情况I

实验1:

无保护方案

TFT AA区九点 MAX温度(°C)探 头 温 度 MAX--187.65°C

数据分析:

从数据和图表中可以看出，温度传感器上3个探头的最高温度为187.65°C，TFT理论承受温度为105°C，无保护方案导致TFT损坏。

实验2:无窄带滤波方案

TFT AA区九点MAX温度(°C):探头温度MAX--191.35°C

数据分析:

从数据和图表中可以看出，温度传感器上10个探头的最高温度为191.35°℃，TFT理论承受温度为105℃℃，方案不可行。

总 结

采用RGB窄带滤光片的方案，TFT实际最高温度86.8°C，低于TFT理论承受温度105°C，RGB窄带滤光片方案可行:

无保护方案和无RGB窄带滤光片的方案，TFT实际最高温度分别为187.65°C和191.35°C，远高于TFT理论承受温度105°C，TFT实际使用过程中会被阳光倒灌发热损坏。