CN111634178A - 用于车辆车顶的透明车顶组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车辆车顶的透明车顶组件。一种用于车辆车顶的透明车顶组件包括具有透明区域的面板、被布置为将光提供到面板中的光源以及被布置在面板的透明区域的表面上的输出耦合图案。输出耦合图案包括光重定向材料的点,用于被引入到面板中并在面板中传播的光的输出耦合,其中点均具有150微米或更小的代表性直径,优选地为80微米或更小,并且其中输出耦合图案的点的总点表面积小于透明区域的总表面积的10%。因此,透明区域在白天期间从车辆的内部往车辆的外部看时看起来是透明的,而当光源被打开时,足够的光被提供到内部。
Description
技术领域
本发明涉及用于车辆的透明车顶组件,其中光源被布置为将光提供到透明车顶组件的面板中,使用面板作为光导,并且在面板上施加合适的结构以在所述结构的位置耦合出光。
背景技术
用于车辆的透明车顶组件通常是已知的。例如,玻璃面板被布置在车辆的车顶中的开口上方,以允许阳光通过车顶进入车辆的内部。在已知的透明车顶组件中,至少部分透明的面板被固定地布置在开口上方,而在另一个已知的透明车顶组件中,面板被可移动地布置。特别地,可移动地布置的面板可以是可倾斜的和/或可滑动的。
另外,已知将光源布置在至少部分透明的面板的边缘附近,使得由光源发射的光被注入到面板中并且光通过面板传播,其中面板用作光导。为了将光定向到车辆的内部,提供了光输出耦合(out-coupling)结构。例如,光反射点可以被布置在面板的第一表面上。然后,在面板中传播并撞击在第一表面上的这种反射点上的光被朝着相对的第二表面重定向并在第二表面处离开面板,从而照亮车辆的内部。
为了将光输出耦合实现为功能性照明,在已知的透明车顶组件中,应用了相对大的反射点。这些点具有相对大的直径。当被照亮时,特别是在黑暗的背景下,例如在夜晚,反射点清晰地发亮,显现为单独的光源,从而提供功能性照明。但是,例如在明亮的背景的白天期间,这些点被感觉为暗点,从而阻碍视线。
发明内容
鉴于已知透明车顶组件的上面提到的缺点,本发明的目的是提供一种透明车顶组件,该透明车顶组件被配置为提供功能性照明而不会阻碍视线。
该目的在根据权利要求1的透明车顶组件中实现。根据权利要求1的开放车顶组件包括面板、光源和输出耦合图案。面板包括透明区域,并且配置为布置在车辆车顶中的开口上方,以允许可见光在第一方向上穿过透明区域。该第一方向在车辆的内部和车辆的外部之间延伸,并且大体上垂直于面板的表面。光源被布置为在第二方向上在面板中提供光,其中该第二方向大体上垂直于第一方向。输出耦合图案被布置在面板的透明区域的表面上,并且包括光重定向材料的点,用于在面板中传播的光的输出耦合。每个点都具有点表面积,并且点均具有80微米或更小的代表性直径。点的代表性直径对应于具有与所述点的点表面积相同的表面积的圆的直径。总点表面积小于透明区域的总表面积的10%,其中输出耦合图案的点的总点表面积等于布置在透明区域的表面上的所有点的点表面积的总和。
根据本发明,在图案中施加小点,其中面板的透明区域的表面积的不超过10%用点覆盖。点可以采用任何种类的形式或形状。在车辆中的正常观看距离处,这些点优选地由于其尺寸而不能被人类视觉单独地区分。因此,代表性直径可以优选地小于80微米。此外,因为小于10%的表面被覆盖,所以通过透明区域的视线在没有障碍的情况下显现为清晰的视线。另一方面,在被光源照亮时,小点将光重定向到内部中,但是没有清晰的单个光源会是显著的。
但是,在特定实施例中,代表性直径可以大于80微米。在这样的实施例中,取决于在车辆类型之间有所不同的正常观看距离,点可以是单独地可区分的。仍然,如果点的代表性直径保持小于约150微米,则当观看者集中于外部观察时,点仍然不可见。特别地,因为外部光和观看者的焦点定向在远离点的平面的平面处,所以点在所观看的图像中消失。
在实施例中,点的代表性直径在从约50微米至约70微米的范围内。这样的点可以通过丝网印刷容易且具有成本效益地制造。在另一个实施例中,代表性直径在从约20微米至约50微米的范围内。例如,可以通过喷墨印刷来提供具有该范围内的尺寸的点。因为它们的尺寸非常小,这些点甚至更难用人眼检测到。
丝网印刷是非常适合与玻璃和用于透明车顶***的其它透明材料结合使用的方法。
喷墨印刷是允许墨水的具有液滴尺寸和液滴定位的相对高的准确度的非常小的液滴的制造技术,从而使得能够在输出耦合图案中提供点的高度准确且均匀的分布。
喷墨印刷可以是用于在材料的柔性箔片或网上印刷点的合适的制造方法,该材料的柔性箔片或网后来用作多层面板中的中间层。例如,点可以印刷在PVB或EVA箔片上。印刷的PVB或EVA箔片然后可以被布置在两层玻璃之间。特别地,箔片的印刷的表面可以被布置在玻璃层的要在其中耦合光的表面上,使得印刷的点与这种玻璃层接触以耦合出光。特别是由于小尺寸和低表面覆盖率,玻璃层与EVA或PVB中间层之间的粘附强度可能保持足够。
通过丝网印刷或喷墨印刷或任何其它合适的技术施加的墨水可以是白色反射墨水,以提供光重定向特性。另外,替代地或附加地可以施加光致发光墨水。当然,喷墨墨水既可以是反射的又可以是光致发光的。光致发光墨水可以例如将UV光转换成可见光。因此,在特定实施例中,可以提供至少两个光源:输出被反射的可见光的一个光源,以及输出被转换的UV光的一个光源。此外,光输出耦合图案可以被设计为使得可以通过适当地选择可用光源之一来选择性地获得某种光效果。
在实施例中,总点表面积可以在透明区域的总表面积的从约1%至约7%的范围中,并且优选地在从约3%至约6%的范围中,并且更优选地在从约4%至5%的范围中。使用合适的光源,特别是关于光输出,可足以进一步减小透明区域的点覆盖率。随着覆盖率的减小,点的可见度进一步降低。注意的是,利用由光源输出的足够强度的光,根据输出耦合图案的期望的光输出,甚至可以进一步减小覆盖率。
在实施例中,点规则地布置在表面上,其中点以相邻点之间的间隔距离布置。特别地,间隔距离大于代表性直径的3倍,优选地大于代表性直径的4倍,并且更优选地大于代表性直径的5倍。因此,获得了图案的低可见度以及相应地高透明度。
在实施例中,光源包括多个LED。例如,单个LED可以规则地围绕面板的周边布置,以在透明区域上提供均匀的光输出。在另一个示例中,可以将多个LED布置在大体上相同的位置,其中每个LED可以输出不同颜色的光,例如,三个LED可以分别输出红色、绿色和蓝色的光。因此,如本领域中众所周知的,通过控制每个LED的光输出,几乎可以产生任何颜色的光。一般而言,使用多个LED允许提供光效果。
在实施例中,与距离光源较远的点覆盖率相比,靠近光源的点覆盖率较低。如上所述,点覆盖率是单位区域中所有点的总点表面积与单位区域的总表面积之比。点覆盖率越高,耦合出越多的光,而点覆盖率越低,耦合出越少的光。靠近光源,更多的光可用,而距离光源越远,光的量就越少。为了在透明区域上实现均匀的光输出,可以减小靠近光源的点覆盖率,并且可以增加距离光源较远的点覆盖率。当然,应该注意的是,在另一个实施例中,可能期望另一种光效果,然后可以不同地选择局部点覆盖率。
另外,在实施例中,面板可以包括不透明区域,并且不透明区域中的点覆盖率可以高于透明区域中的点覆盖率。在已知的透明车顶组件中,面板的透明区域被不透明区域(例如,由釉层提供的黑色区域)包围。例如,可以提供这种不透明区域以覆盖开放车顶组件的功能性元件,或出于任何其它原因。在这种不透明区域中,由于缺乏透明度,点覆盖率可以相对高和/或可以选择更大的点表面积。因此,在这样的不透明区域中,光输出可以更高。
在另一个实施例中,面板可以包括其中未布置点的未覆盖区域。特别地,可以邻近面板的边缘设置这样的未覆盖区域,在该边缘处,光通过各个光源(如LED光源)耦合到面板中。在未覆盖区域中,极少或没有光被耦合出,从而允许来自各个光源的光被混合和调和,从而防止各个光源在光图像中可见。例如,可以提供具有三种不同颜色(例如,红色、绿色和蓝色(RGB))的各个LED的阵列,并且未覆盖区域可被设计和布置为在光被输出耦合之前允许三种颜色混合为白光。
在实施例中,透明车顶组件还包括用于投影光图像的图像投影仪,其中图像投影仪被布置为将光图像投影在输出耦合图案上。代替打开光源,图像投影仪可用于将图像或电影投影在输出耦合图案上。虽然具有相对大点的现有技术图案不适合提供足够的图像质量以供观看,但是本发明的输出耦合图案提供了足够的图像分辨率以显示投影的图像或电影。图像投影仪可以放置在车辆中的任何合适的地方。例如,投影仪可以被布置在驾驶员座椅或乘客座椅的头枕中,或者在使用合适的光学器件的情况下甚至直接放置在车顶下方。因此,与现有技术的路线图案相比,本发明的微点图案适合于更多的应用。
利用微点图案作为平面光源,在实施例中,透明车顶组件可以设置有显示层,并且特别是液晶显示(LCD)层。作为平面光源,微点图案适合作为LCD显示层的背光源。此外,在日光条件期间,LCD显示层还可以用作用于过滤光或用于屏蔽过量的光的装置,从而用作遮阳板。
附图说明
根据下文给出的详细描述,本发明的进一步应用范围将变得清楚。但是,应该理解的是,详细说明和具体示例虽然指示了本发明的实施例,但是仅通过说明的方式给出,因为对于本领域技术人员而言,根据参考所附示意图的本详细描述,本发明的范围内的各种改变和修改将变得清楚,其中:
图1A示出了具有开放车顶组件的车辆车顶的透视图;
图1B示出了图1A的开放车顶组件的分解图;
图2A示出了现有技术的输出耦合图案;
图2B示出了图2A的输出耦合图案的放大部分;
图2C示出了图2A的输出耦合图案的四个点;
图3A示出了玻璃面板,其上布置有四个示例性输出耦合图案;
图3B示出了两个玻璃面板,其上均布置有四个示例性输出耦合图案;
图3C图示了图3A和图3B的玻璃面板的四个输出耦合图案;
图3D示出了图示作为面积覆盖率的函数的输出耦合光的量(亮度)的曲线图;
图4A示出了在本发明中使用的多层玻璃面板的实施例的截面;
图4B示出了根据提供根据图4A的玻璃面板的第一实施例的分解截面;
图4C示出了根据提供根据图4A的玻璃面板的第二实施例的分解截面;
图4D示出了在本发明中使用的多层玻璃面板的另一个实施例的截面;
图5A示出了根据本发明的玻璃面板的实施例的局部俯视图;
图5B示出了根据图5A的玻璃面板的实施例的局部俯视图;
图6A-图6B是根据本发明的面板的第一实施例的俯视图;
图6C-图6D是根据本发明的面板的第二实施例的俯视图;
图7A-图7B是根据本发明的面板的第三实施例的俯视图;以及
图8示出了根据本发明的实施例的在其上投影有图像的图3A的玻璃面板。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明,其中贯穿几个视图,相同的附图标记已用于标识相同或相似的元件。
图1A图示了车辆车顶1,在车辆车顶1中布置有开放车顶组件。该开放车顶组件包括可移动面板2a和固定面板2b。可移动面板2a也称为闭合件,因为可移动面板2a可在第一车顶开口3a上方移动,从而使得能够打开和关闭第一车顶开口3a。导风板4被布置在第一车顶开口3a的前侧。
在所示的实施例中,可移动面板2a可以处于关闭位置,在该位置中,可移动面板2a被布置在第一车顶开口3a上方并关闭第一车顶开口3a,并且因此通常被布置在车辆车顶1的平面中。另外,可移动面板2a可以处于倾斜位置,在该倾斜位置中,可移动面板2a的后端RE与关闭位置相比升高,而可移动面板2a的前端FE仍处于关闭位置。另外,可移动面板2a可以处于打开位置,在该位置中,可移动面板2a被滑动打开并且第一车顶开口3a部分或完全暴露。注意的是,在图1A中,可移动面板2a处于打开位置。
注意的是,所示的车辆车顶1对应于客车。但是,本发明不限于客车。也可以设想可设置有可移动面板的任何其它类型的车辆。
图1B图示了具有面板2a和2b的与图1A中所示相同的车辆车顶。特别地,虽然图1A示出了处于打开位置的开放车顶组件,但是图1B是处于关闭位置的开放车顶组件的分解图。另外,在图1B的这个分解图中,示出了存在第二车顶开口3b。第一车顶开口3a和第二车顶开口3b设置在开放车顶组件的框架5中。框架5的边缘5a限定了第一车顶开口3a。
第二车顶开口3b被布置在固定面板2b下方,使得光可以通过固定面板2b进入车辆内部空间,假定固定面板2b是玻璃面板或类似的透明面板,例如由塑料或任何其它合适的材料制成。具有透明或半透明固定面板2b的第二车顶开口3b是可选的,并且在开放车顶组件的另一个实施例中可以省略。
导风板4通常是柔性材料,例如,其中布置有通孔的织布或无纺布或网状物(web)或网(net)。柔性材料由支撑结构4a(例如条状或管状结构)支撑,该结构在铰链4b处直接或间接地以铰接方式耦合至框架5。
导风板4被布置在第一车顶开口3a的前面,并且在可移动面板2a处于打开位置时调整气流。在其升高的位置,导风板4减少在驾驶期间由于气流而引起的不便的噪音。当可移动面板2a处于关闭位置或处于倾斜位置时,导风板4被压在可移动面板2a的前端FE的下方。
一般而言,当可移动面板2a滑动到打开位置时,导风板4通过弹力升高,并且当可移动面板2a滑回到其关闭位置时,导风板4被可移动面板2a向下推。在图1A中,可移动面板2a被示出为处于打开位置,并且导风板4被示出为处于升高位置。在图1B中,可移动面板2a被示出为处于关闭位置,并且导风板4被对应地示出为处于其被压下的位置。
图1B进一步图示了具有第一引导组件6a、第二引导组件6b、第一驱动线缆7和第二驱动线缆8的驱动组件。第一引导组件6a和第二引导组件6b被布置在可移动面板2a的相应的侧端SE上,并且可以均包括引导件和机构。引导件耦合到框架5,而机构包括可移动部分并且可在引导件中可滑动地移动。在各自的引导组件6a、6b的机构与驱动马达9之间设置有第一驱动线缆7和第二驱动线缆8。
驱动线缆7、8将驱动马达9耦合到相应的引导组件6a、6b的机构,使得一操作驱动马达9,这些机构就开始移动。特别地,驱动线缆7、8的芯部通过驱动马达9移动,以推动或拉动各自的引导件6a、6b的机构。这样的驱动组件在本领域中是众所周知的,因此在本文不进一步阐述。
在所示的实施例中,引导组件6a、6b可以在升高可移动面板2a的后端RE的情况下开始移动,从而使可移动面板2a处于倾斜位置。然后,引导组件6a、6b可以从倾斜位置开始滑动,以使可移动面板2a处于打开位置。但是,本发明不限于这样的实施例。例如,在另一个实施例中,可移动面板2a可以通过升高后端RE可移动到倾斜位置,而通过首先降低后端RE并且然后在固定面板2b或设置在可移动面板2a的后端RE后面的任何其它结构或元件下方滑动可移动面板2a来到达打开位置。在另外的示例性实施例中,可移动面板2a可以仅可在关闭位置和倾斜位置之间或者可在关闭位置和打开位置之间移动。
在所示的实施例中,驱动马达9在凹部10处安装在可移动面板2a的前端FE附近或下方。在另一个实施例中,驱动马达9可以定位在任何其它合适的位置或地方。例如,驱动马达9可以被布置在可移动面板2a的后端RE附近或下方,或被布置在固定面板2b下方。
控制单元11被示意性地图示,并且可操作地耦合到驱动马达9。如对于本领域技术人员而言众所周知的,控制单元11可以是任何种类的处理单元,要么是软件控制的处理单元,要么是专用处理单元,如ASIC。控制单元11可以是独立的控制单元,或者它可以可操作地连接到另一个控制单元,如多用途通用车辆控制单元。在又一个实施例中,控制单元11可以被嵌入在这种通用车辆控制单元中或作为其一部分。基本上,控制单元11可以由适合于、能够并且被配置为执行驱动马达9以及因此可移动车顶组件的操作的任何控制单元来实施。
开放车顶组件还可以包括照明***。图2A示出了布置在可移动面板2a和/或固定面板2b的表面上的反射点的现有技术图案。在现有技术***中,光源21(例如,LED或白炽灯或任何其它合适的光源)将光定向到光导22中,该光导22可以是透明材料的圆柱形单元。如本领域中已知的,光可以通过光导22传播。由于在光导22的材料与周围空气之间的边界处的全内反射,光被保留在光导22中。在光导22的表面不与空气接触的情况下,光可以离开光导22,或以一定角度被反射回到光导22中,使得光可以在相对的表面处离开光导22。利用已知的合适构造,源自光源21的光通过光导22传播,并进入到透明面板中,在透明面板上设有输出耦合图案20。例如,输出耦合图案20可以由反射性涂料或墨水(例如,白涂料或墨水)形成。如上所述,反射性涂料或墨水的点防止光线的全内反射。替代地,撞击在反射点上的光线以另一个角度反射,并且使得能够在相对的表面处离开透明面板。利用合适的构造,因此使得能够将来自光源21的光定向到车辆的内部。
在图2B中更详细地示出了输出耦合图案20的部分B。输出耦合图案20包括以预定图案的反射点23。特别地,反射点23以横向间隔距离24a和纵向间隔距离24b布置,这两个间隔距离中的任一个都可以被称为间隔距离24。间隔距离是从点的中心到相邻点的中心的距离,通常也称为间距。
在特定实施例中,横向间隔距离24a和纵向间隔距离24b可以大体上相等。如本文中所使用的,间隔距离24可以指纵向间隔距离24b和横向间隔距离24a中的任一个,如上所述,并且虽然通常仅参考间隔距离24,但是纵向间隔距离24b和横向间隔距离24a可以相等或不相等。本领域技术人员容易理解如何相互依赖地选择和提供合适的纵向间隔距离24b和合适的横向间隔距离24a。
参考图2A,间隔距离24可以在可移动面板2a或固定面板2b的表面上变化。例如,在第一区域I中,可以存在相对少量的相对小的点。在第二区域II中,可以存在更多相对小的点,而在第三区域III中,点的数量可以显著更大,并且点的尺寸可以显著更大。当然,在实施例中,区域中的点的尺寸和这种区域中的点的数量可以独立地选择,但是照明效果将尤其取决于这两个方面。因此,为了实现期望的照明效果,这些方面可以相互依赖地选择。
如在图2C中更详细地图示的,在第一区域I中,点具有大体上正方形的点形状,其尺寸为约1.5×1.5mm。这些点的点表面积为2.25mm2。本文为了便于比较,这种点被称为具有约1.69mm的代表性直径,因为直径为1.69mm的圆形点具有2.25mm2的相同的点表面积。虽然本发明不限于反射点的任何形式或形状,但是代表性直径可以基于它们的点表面积来确定和分配。在间隔距离24a、24b为约6.1mm的情况下,每个为约6.1×约6.1mm的区域有一个点。因此,这些点局部地覆盖了约2.25/37,21=约0.06的总表面积。因此,总表面积覆盖率为约6%。
在第三区域III中,反射点具有约1.5×5mm(7.5mm2)的细长矩形形状,其中间隔距离为6.1mm。因此,总表面积覆盖率为约18%。在第二区域II中,总表面积覆盖率为约12%。
利用实验设置,已经测量了第一区域I、第二区域II和第三区域III的亮度:
表1
区域 | 覆盖率[%] | 亮度[cd/m<sup>2</sup>] |
I | 6 | 0,0377 |
II | 12 | 0,0830 |
III | 18 | 0,3274 |
从表1中清楚的是,测得的亮度与总表面积覆盖率(列:“覆盖率”)不成比例。当然,在该现有技术实施例中,具有最高总表面积覆盖率的第三区域III被布置为最靠近光导22。不可避免地,在第三区域III中,因为到光导22的距离最小和输出耦合图案20的总表面积覆盖率最高,所以可以预期最高的亮度。
注意的是,图2A-图2C的现有技术实施例的点的尺寸相对大。当打开光源21时,该相对大的尺寸使点清晰地发亮。另外,在第一区域I中相对小的总表面积覆盖率提供了向外面的视野。另一方面,由于点的尺寸,即使在第一区域I中,点也保持单独地清晰可见。此外,因为相对大的点的数量,在第三区域中对外面的视野受到限制。
图3A示出了具有四个区域(a)-(d)的玻璃面板30的照片。根据本发明,每个区域(a)-(d)设有输出耦合图案。区域(a)-(d)的输出耦合图案包括具有约50微米的代表性直径的点,并且由白色丝网印刷墨水通过在玻璃面板30的表面上丝网印刷而形成。点被布置在Cartesian网格上,但是本发明不限于网格。点可以被均匀地布置在如Cartesian网格的规则网格上,或者可以根据任何其它规则或不规则网格来布置。区域(a)-(d)在点之间的间隔距离方面有所不同,也如图3C所示:
表2
区域 | 间隔距离[mm] | 覆盖率[%] |
(a) | 0.15 | 8.7 |
(b) | 0.17 | 6.8 |
(c) | 0.20 | 4.9 |
(d) | 0.25 | 3.1 |
在该照片中,玻璃面板30大体上垂直地布置在平台上。只存在环境光;没有光耦合到玻璃面板30中。相对大量的光入射在玻璃面板30的前部,因此,反射点反射显著大量的光,从而导致灰色外观。尽管如此,至少对于区域(b)、(c)和(d)清楚的是,背景通过玻璃面板30清晰可见。对于区域(a),应该注意的是,台面的均匀黑暗背景导致白色表面的外观。但是,实际上,在车辆的相对黑暗的内部以及相对明亮的外部中,白色外观减少。
图3B示出了具有总共八个区域(1a)-(1d)和(2a)-(2d)的两个玻璃面板30的照片。区域(2a)-(2d)分别对应于如关于图3A和图3C所示和描述的区域(a)-(d)。区域(1a)-(1d)具有分别类似于如上文表2中所述和图3C中所示的区域(a)-(d)的输出耦合图案。但是,当区域(2a)-(2d)已经用不透明的白色墨水形成时,区域(1a)-(1d)已经用半透明的白色墨水形成。光的入射在半透明点上的部分可以穿过半透明墨水,而入射光的另一部分将被反射。通过的光和被反射的光的比率尤其取决于墨水的特定特性和点的厚度。虽然与不透明的白色墨水相比,半透明的墨水每单位区域反射更少的光,但是当通过透明面板向外部环境看时,它可以在白天期间提供更透明的外观。
在图3B中,没有环境光,但是光通过光导(参见图2A)提供到玻璃面板30中。区域(1a)-(1d)和(2a)-(2d)由于光通过输出耦合图案的输出耦合而发亮。参考具有利用半透明墨水的区域(1a)-(1d)的第一玻璃面板30,一个区域(1a)反射显著大量的光,而其它三个区域(1b)-(1d)反射较少的光。第二玻璃面板30上的区域(2a)-(2d)都被清晰地点亮。即使利用不透明的白色墨水的最不密集的区域(2d)也提供比利用半透明墨水的最密集的区域(1a)更多的光输出。因此,取决于应用和期望的外观,可以使用半透明或不透明的墨水。
出于比较的原因,已针对最亮的区域(1a)对于三个子区域(参见图2A:I、II、III)测量了利用半透明墨水的玻璃面板30的实际亮度:
表3
区域 | 覆盖率[%] | 亮度[cd/m<sup>2</sup>] |
(1a)-I | 8.7 | 0,0413 |
(1a)-II | 8.7 | 0,0861 |
(1a)-III | 8.7 | 0,3248 |
虽然事实上平均总表面积覆盖率显著更低(8.7%与12.2%),但半透明墨水的最密集的输出耦合图案的亮度与现有技术的输出耦合图案的亮度相当。
在图3D中,示出了图3B的四个输出耦合图案(1a)-(1d)中的每一个的平均亮度的曲线图(实线)。对于图3B的每个输出耦合图案(1a)-(1d),确定最小局部亮度、最大局部亮度和平均亮度。对于每个输出耦合图案(1a)-(1d)确定亮度,其中每个输出耦合图案(1a)-(1d)被布置为靠近光导22。对应的测量数据在表4中示出。图3D还示出了基于测得的平均亮度的趋势线(虚线)。
表4
基于测量数据,看起来面板30的不同输出耦合图案20的亮度与输出耦合图案20的总表面积覆盖率不成比例。替代地,随着总表面积覆盖率的减小,亮度看起来下降得比成比例更少。因此,从较不密集的输出耦合图案产生的亮度看起来比所预期的更高。与在亮度成比例依赖于总表面积覆盖率的假设下所会预期的相比,这使得能够更多地减少总表面积覆盖率。
注意的是,在图2A-图2B的现有技术实施例中,使用了不透明图案,而在用于获得表3和表4的数据的实施例中,使用了半透明墨水。因此,在本发明的具有半透明墨点的实施例中,在外面的日光下,当光源被打开时,与具有相对大的点的现有技术实施例相比,未阻碍视线,并且提供清晰的视线,同时相同量的光被输出到车辆的内部中。另外,用不透明的墨水代替半透明的墨水,亮度进一步提高(参见图3B),从而允许在不降低亮度的情况下进一步减小总表面积覆盖率。
图4A示出了在根据本发明的开放车顶组件中使用的多层玻璃面板100的截面,其中外部玻璃面板101和内部玻璃面板102通过中间层103附接。这样的中间层在本领域中是已知的。例如,中间层103可以由EVA或PVB形成。其它材料也是已知的并且也是合适的。
在内部玻璃面板102的侧边缘处,提供光源104。光源104可以是适合于将光105通过内部玻璃面板102的侧边缘耦合到内部玻璃面板102中的任何光源。例如,已知的光源是将光直接定向到内部玻璃面板102的侧边缘中的LED,或者替代地或附加地,布置在内部玻璃面板102的侧边缘旁边的细长、侧发射的光导(参见图2A)。
如上文关于图2A也描述但在图4A中更详细地示出的,输出耦合图案106在内部玻璃面板102的表面处提供。特别地,输出耦合图案106被布置在内部玻璃面板102与中间层103之间的界面处。如所示的,光线105通过内部玻璃面板102传播,并且可以撞击在输出耦合图案106的点上。在撞击后,至少部分地反射光线105,并且使得反射的光线107能够在内部玻璃面板102的相对的表面处离开内部玻璃面板102,并且因此发射到车辆的内部乘客车厢108中。
图4B和图4C分别示出了用于制造图4A的多层玻璃面板100的第一实施例和第二实施例。在图4B的第一实施例中,输出耦合图案106被设置在中间层103的表面上。然后,例如,通过在高压釜中施加热量和压力,将其上具有输出耦合图案106的表面附接到内部玻璃面板102的表面。因为图案106的低面积覆盖率和小的点,所以剩余中间层103的足够的表面积,以附接到内部玻璃面板102。
中间层材料可以是柔性箔片,并且可以通过简单的处理技术(例如喷墨印刷)在中间层材料上设置输出耦合图案106。因为柔性箔片例如可以存储在卷筒(roll)上,所以可以使用普通的卷筒到卷筒的喷墨印刷机为柔性箔片提供输出耦合图案106。
对于车辆车顶,多层玻璃面板100通常在两个维度中弯曲。当在中间层材料的平坦箔片上印刷时,当将箔片设置在弯曲的内部玻璃面板102上时,印刷的图案可针对中间层箔片的所需的拉伸而进行调整和准备。例如,为了实现在矩形网格上对准的点的图案,如例如图3C中所示,如在平坦箔片上印刷的输出耦合图案106的点将需要被定位在不同的非矩形网格上。在这样的实施例中,非矩形网格是根据预期的拉伸确定的,并且在内部玻璃面板102上拉伸之后将是大体上矩形的。
在另一个实施例中,输出耦合图案106被直接施加在内部玻璃面板102上。合适的技术是丝网印刷,但是其它技术也可以使用。例如,可以应用喷墨印刷。
可以在内部玻璃面板102的弯折之前或之后执行在内部玻璃面板102上施加输出耦合图案106。在弯折之前,内部玻璃面板102是平坦的玻璃板,这简化了输出耦合图案106的施加,并且许多技术可被容易地使用。在弯折内部玻璃面板102时,仍然存在损坏印刷的输出耦合图案106的风险。
在弯折之后,施加输出耦合图案106可能会变得更具挑战性。例如,使用喷墨印刷,机械臂可以遵循内部玻璃面板102的表面的弯曲轮廓,同时施加图案106,或者弯曲的内部玻璃面板102可以临时地在适合使用丝网印刷的平台(例如吸附平台)上被弄平。
图4D示出了根据本发明的在开放车顶组件中使用的多层玻璃面板100的实施例,其中与图4A的实施例相比,进一步引入了第一功能性层108a和第二功能性层108b。在这个实施例中,在外部玻璃面板101与中间层103之间设置有第一功能性层108a。第一功能性层108a可以基本上是任何功能性层。例如,可以提供可切换遮阳层,如电致变色层、SPD层或PDLC层,以控制穿过多层面板100的外部光的量。如本领域中已知的,第一功能性层108a可以替代地或附加地包括无源层,诸如红外光过滤层。
第二功能性层108b设置在内部玻璃面板102的内部侧。因此,来自光源104并由输出耦合图案106重定向到车辆内部的光穿过第二功能性层108b。因此,该第二功能性层108b可以是使用该光的功能性层。例如,第二功能性层108b可以是显示层,并且特别是液晶显示(LCD)层。作为平面光源,微点输出耦合图案106适合作为这种LCD显示层的背光源。而且,在日光条件期间,除了第一功能性层108a之外或作为第一功能性层108a的替代,LCD显示层还可以用作用于过滤光或用于屏蔽过量的光的装置,从而用作遮阳板。
如对于本领域技术人员而言清楚的,第一功能性层108a和第二功能性层108b也可以提供任何其它功能,其中每个功能性层可以是有源层或无源层。
注意的是,在图4D的这个实施例中,已经示出并描述了两个附加功能性层108a、108b。如对于本领域技术人员而言清楚的,取决于多层玻璃面板100的期望功能,可以添加更多的功能性层,或者可以省略所示的功能性层108a、108b之一。
图5A和图5B图示了另一个实施例,其中在各个光源111A-111D(诸如例如LED)的阵列111和输出耦合图案106之间设置未覆盖区域110。如图5B中所示,各个光源111A-111D各自发射具有束角α的相应的光束112A-112D。仅在预定距离d之后,相邻的各个束重叠。因此,在距离d上,各个束可以是可见的。为了降低其可见度,在未覆盖区域中未设置输出耦合点。
例如,距离d取决于各个光源111A-111D之间的距离和束角α。而且,光变得均匀的距离可以大于距离d。因此,如对于本领域技术人员而言清楚的,可以取决于要求适当地选择未覆盖区域的宽度,即,各个光源111A-111D与输出耦合图案106之间的距离,其中其它方面也可以被考虑,诸如各个光源111A-111D之间的距离。
在特定实施例中,各个光源111A-111D可以具有不同的颜色。例如,光源111A-111D可以具有三种颜色,如红色、绿色和蓝色(RGB)。混合颜色RGB产生白光。未覆盖区域可被设计和布置为使得输出耦合图案106被布置在三种颜色被混合成白光的距离处。然后,取决于打开哪些光源111A-111D,输出耦合的光的颜色可以被改变,而无需光源111A-111D的单独的不同颜色在各个光源111A-111D附近局部可见。
图6A示出了本发明的第一实施例,其中开放车顶组件的可移动或固定面板2设置有透明区域25以及第一光导22a和第二光导22b。在透明区域25中,根据本发明设置均匀的输出耦合图案(例如参见图3C),即,具有相对小的点和低的总表面积覆盖率。当两个光导22a、22b被合适的光源(未示出)点亮时,获得如图6B中所示的光扩散(也参见上面的表3)。在光导22a、22b附近,耦合出相对大量的光,而在透明区域25的中央部分,耦合出显著更少的光。
图6C和图6D图示了本发明的第二实施例,其中光由光源21(例如LED)直接提供到面板2中。可单独地寻址的光源21和/或沿着面板2的每个边缘设置光源21允许在透明区域25中提供光图案。例如,利用来自定向在透明区域25的中央处的光源21a的更强烈的光输出(由较大的方框表示)和来自布置在面板2的拐角附近的光源21b的更不强烈的光输出(由较小的方框表示),如图6D中所示的星状的光图案是可获得的。如对于本领域技术人员而言清楚的,可以获得许多其它图案。
通过调整反射点的局部总表面积覆盖率,可以获得其它光效果。例如,如图7A和图7B中所示,面板2可以包括透明区域25和不透明区域26。在已经不透明的区域26中,总表面积覆盖率可能相对高,从而获得显著更高的亮度,如图5B中所示。此外,如在例如US9006751中所示(参见例如图13),光源21可以设置在透明面板中的凹部中。在透明区域25和不透明区域26之间的边界处布置光源21可以提供合适的构造。在特定实施例中,至少两个光源21可以设置在所述边界处的这种凹部中,使得可以选择点亮透明区域25和不透明区域26中的哪个。当然,在任何其它实施例中,光源也可以设置在这种凹部中,并且因此不限于具有透明区域和不透明区域的实施例。
在实施例中,局部总表面积覆盖率可以被调整为获得更均匀的光图像。在这样的实施例中,光源附近的总表面积覆盖率可以保持为低,而较远的局部总表面积覆盖率可以增加。
图8图示了根据本发明的输出耦合图案的另一种应用。图8示出了图3A的玻璃面板30,其中在日光条件下,图像通过普通的投影仪设备被投影在输出耦合图案上。在图像的对比度的差异中,由于总表面积覆盖率的差异而导致的每个面积的反射光的量的差异是清晰可见的。可以将投影设备布置在车辆中,以在不透明区域26的透明区域25(如果有的话)上投影图像或电影。这些可以被投影作为娱乐,但是也可以以更功能性的方式使用。例如,可以投影警告信号。
一般而言,要么通过使用投影仪要么通过合适的光源,诸如可单独地寻址的LED,例如红色、绿色和蓝色LED,根据本发明的开放车顶组件可以用于在车辆的内部产生一定的氛围。例如,在炎热的日子,可以产生导致凉爽的感觉的蓝光,而在寒冷的日子,可以提供更带红色的光。光的颜色还可以用于保持驾驶员清醒(蓝光),或者当与导航***耦合时,例如通过产生警报氛围(红色/黄色),警告驾驶员即将到来的交通。
通过例如不仅使用反射点,可以实现在不影响面板2的透明度的情况下更多的效果和/或光输出的增加。例如,点可以由光致发光墨水形成。特别地,可以施加荧光白色墨水,并且可以附加地或替代地使用合适的光源,例如,UV光源。
另外,注意的是,实际亮度取决于光源的光输出。与仅具有单个光源和光导的实施例相比,沿着面板2使用多个LED可以预期提供更多的光输出。但是,注意的是,在具有光导的实施例中,也可以使用多个光源,例如,借助于具有将光定向到光导中的多个光源的分支/分叉光导。另外,光源可以具有可选择的光输出(可调光),以便提供调整光输出的可能性。已经示出的是,对于高强度的光源,诸如合适的LED,可以在维持足够的光输出的同时,进一步减小点的总表面积覆盖率。特别地,不透明白色墨水的点的总表面积覆盖率可以减小到约3%或甚至更少。
在本文中公开了本发明的详细实施例;但是,应该理解的是,所公开的实施例仅仅是本发明的示例,其可以以各种形式实施。因此,本文公开的具体结构性和功能性细节不应被解释为限制性的,而仅仅是作为权利要求的基础,以及作为教导本领域技术人员预期地以任何适当详细的结构来不同地应用本发明的代表性基础。特别地,在单独的从属权利要求中提出和描述的特征可以组合应用,并且这种权利要求的任何有利的组合因此公开。
另外,设想的是,结构性元件可以通过应用三维(3D)打印技术来生成。因此,对结构性元件的任何引用旨在涵盖指示计算机通过三维打印技术或类似的计算机控制的制造技术来生成这种结构性元件的任何计算机可执行指令。此外,对结构性元件的任何这样的引用也旨在涵盖承载这样的计算机可执行指令的计算机可读介质。
另外,在本文使用的术语和短语不旨在是限制性的,而是提供对本发明的可理解的描述。如本文所使用的,术语“一”或“一个”被限定为一个或多于一个。如本文所使用的,术语“多个”被限定为两个或多于两个。如本文所使用的,术语“另一个”被限定为至少第二个或更多个。如本文所使用的,术语“包含”和/或“具有”被限定为包括(即,开放语言)。如本文所使用的,术语“耦合”被限定为连接,但不一定是直接地连接。
如此描述的本发明显然可以以许多方式变化。这样的变化不应被认为背离本发明的精神和范围,并且对于本领域技术人员而言将清楚的是,所有这样的修改旨在被包括在以下权利要求的范围内。
Claims (12)
1.一种用于车辆车顶的透明车顶组件,所述车顶组件包括:
·具有透明区域的面板,所述面板被配置为布置在所述车辆车顶中的开口上方,以允许可见光在第一方向上穿过所述透明区域,所述第一方向在车辆的内部和所述车辆的外部之间延伸,并且大体上垂直于所述面板的表面;
·光源,被布置为在第二方向上在所述面板中提供光,其中所述第二方向大体上垂直于所述第一方向;
·输出耦合图案,被布置在所述面板的所述透明区域的所述表面上,所述输出耦合图案包括光重定向材料的点,用于在所述面板中传播的光的输出耦合,每个点具有点表面积;
其中点均具有150微米或更小的代表性直径,其中点的代表性直径对应于具有与所述点的点表面积相同的表面积的圆的直径;以及
其中所述输出耦合图案的点的总点表面积等于布置在所述透明区域的所述表面上的所有点的点表面积的总和,并且其中所述总点表面积小于所述透明区域的总表面积的10%。
2.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述代表性直径在从约50微米至约80微米的范围内,优选地在从约50微米至约70微米的范围内。
3.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述代表性直径在从约20微米至约50微米的范围内。
4.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述总点表面积在所述透明区域的总表面积的从约1%至约7%的范围中,并且优选地在所述透明区域的总表面积的从约3%至约6%的范围中,并且更优选地在所述透明区域的总表面积的从约4%至5%的范围中。
5.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中点被规则地布置在所述表面上,点以相邻点之间的间隔距离布置,并且其中所述间隔距离大于所述代表性直径的3倍,优选地大于所述代表性直径的4倍,并且更优选地大于所述代表性直径的5倍。
6.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述光源包括多个单个的光源,特别是多个LED。
7.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中点覆盖率是单位区域中所有点的总点表面积与所述单位区域的总表面积之比,并且其中与距离所述光源较远的点覆盖率相比,靠近所述光源的点覆盖率更低。
8.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述面板还包括不透明区域,所述不透明区域中的点覆盖率高于所述透明区域中的点覆盖率。
9.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述面板还包括未覆盖区域,在所述未覆盖区域中不存在输出耦合图案。
10.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述光源设置在所述面板中的凹部中,优选地设置在所述透明区域的边界处的凹部中。
11.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述透明车顶组件还包括用于投影光图像的图像投影仪,其中所述图像投影仪被布置为将所述光图像投影在所述输出耦合图案上。
12.根据权利要求1所述的透明车顶组件,其中所述光重定向材料包括反射材料和光致发光材料中的至少一种。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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