CN116157259A

CN116157259A - 具有增强的在透射中的光学性能的夹层

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Publication number: CN116157259A
Application number: CN202180058944.2A
Authority: CN
Inventors: 弗朗索瓦·安德烈·科兰; 罗拉·李·斯潘格勒; 史蒂文·V·霍尔德曼
Original assignee: Solutia Inc
Current assignee: Solutia Inc
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2023-05-23
Also published as: US20230278309A1; EP4188702A1; WO2022026290A1

Abstract

提供了具有降低的动态鬼影和降低的动态透射成像变化的楔形夹层，其中该夹层包含至少一个聚合物层，该聚合物层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂，其中所述楔形夹层限定具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率的平视显示器(HUD)区域，其中，在整个HUD区域中绝对楔角变化率小于3.0μrad/mm，并且在HUD区域外绝对楔角变化率小于3.0μrad/mm。

Description

具有增强的在透射中的光学性能的夹层

技术领域

本公开涉及聚合物夹层和多层面板，例如挡风玻璃，其用聚合物夹层制造以用于平视显示器应用。

背景技术

术语“层压安全玻璃”通常是指包括至少一个聚合物片材或夹层的透明层合体，该聚合物片材或夹层设置在两个玻璃片材之间。层压安全玻璃通常用作建筑和汽车应用中的透明屏障，并且其主要功能之一是吸收由冲击产生的能量而不允许物体穿透玻璃。如果冲击力足以使玻璃破碎，则玻璃保持与聚合物夹层的结合，从而防止可能导致破坏和损伤的尖锐玻璃碎片的分散。层压安全玻璃还可以提供其它益处，例如减少紫外(UV)和/或红外(IR)辐射的通过，它还可以通过添加颜色、纹理等来提高窗口的美学外观。此外，还生产了具有理想声学特性的安全玻璃，这导致更安静的内部空间。

层压安全玻璃已经用于装备有平视显示器(HUD)***的车辆中。HUD***将仪表组的图像或其它重要信息投影到挡风玻璃上车辆驾驶员的直接视线中的位置。这种显示器允许驾驶员在视觉上获取仪表板、导航和/或安全信息的同时保持关注即将到来的行驶路径。当投影到具有均匀厚度的标准挡风玻璃上时，由于投影图像在挡风玻璃的内表面和外表面反射时的位置差异，产生了干涉的反射重像或“鬼像”。

用于最小化这些鬼像的一种方法是在玻璃和聚合物夹层之间的挡风玻璃的表面之一上施加涂层，例如电介质涂层。该涂层被设计成在非常靠近主图像的位置处产生第三鬼像，同时显著降低次图像的亮度，使得次图像看起来混合到背景中。不幸的是，有时，这种涂层的有效性是有限的，并且涂层本身可能干扰聚合物夹层对玻璃基板的黏附。这可能导致光学失真，以及其它性能问题。

另一种减少挡风玻璃中的鬼像的方法是将内、外玻璃面板彼此成一定角度定向。这将从内面板反射的主反射图像的位置与从外面板反射的次图像的位置对准到单个点，从而创建单个图像。通常，这通过采用楔形或“渐窄(tapered)”夹层使外板相对于内板位移来实现，该夹层包括至少一个厚度不均匀的区域(即，楔形而不是恒定或均匀的厚度特性)。大多数传统的渐窄夹层在整个HUD区域上包括恒定的楔角，尽管最近已经开发了一些夹层，其在HUD区域内包括多个楔角。

最小化鬼像的出现所需的楔角取决于各种因素，包括挡风玻璃安装的细节、投影***设计和设置以及用户的位置。大多数传统的渐窄夹层是针对给定车辆所特有的单组条件来设计和优化的，该条件包括假定的驾驶员位置，包括驾驶员高度、驾驶员距挡风玻璃的距离以及驾驶员观看投影图像的角度。一些渐窄夹层设计还考虑了更高和更矮的驾驶员和多角度以限制所有驾驶员位置处的鬼影。

另外，在操作车辆时，驾驶员的头部(和/或眼睛)将在被称为驾驶员的适眼区(eyebox)的区域内移动。在该适眼区域中，驾驶员能够观看整个平视显示器。头部移动可能由驾驶员环视或眼睛移动、道路颠簸等引起。当驾驶员眼睛的位置在适眼区内移动时，鬼影的程度或鬼像的相对位置可能改变、变得更糟或变得更加明显。这被称为动态鬼影。

另一个问题是，随着技术的继续发展，对于显示器区域的至少一部分，具有更长的虚像距离(“VID”)是期望的和必要的。与较短的VID相比，较长的VID具有若干优点。通过较长的VID，眼睛运动将减少，从而导致较少的眼睛疲劳，并且较长的VID便于将图形覆盖到真实世界对象上，以创建增强现实显示。

在典型的挡风玻璃或层压玻璃中，在大多数情况下，透过挡风玻璃或层压玻璃观看的固定观察者将几乎不会注意到传入的透射图像的失真。当同一观察者移动他们的头部时，观察者在透过层合体观看时感知到失真，因为只要观察者既在移动又在感知透射光，则转移视角(即，移动头部)就使透射的图像模糊。

当观察者以与法线成大角度或以与玻璃表面的垂线成大角度观察图像或场景时，透射光的模糊尤其强烈。当外部光源和玻璃相对于观察者或观察者定位以便放大可见的重像时，这甚至进一步放大。已知这两种情况在不同程度上都产生于汽车玻璃中，特别是车辆的前挡风玻璃中。

存在对入射光角度和层压玻璃角度放大动态失真的情况的需要，并且这些情况最经常存在于层压玻璃中，例如挡风玻璃或具有高倾角的其它汽车或车辆层压玻璃应用中，尤其是在具有依赖于高楔角的HUD***的汽车应用中。

还需要提供一种夹层，其在汽车平视显示器***中减少或最小化当观看投影到挡风玻璃内侧上的图像时所看到的动态鬼影的量。这种需要对于在较长的虚像距离处投影图像的***特别有用。当驾驶员的头部移动或眼睛仅仅由于道路状况而移动时，鬼影的量可能改变并且可能变得更加明显或不可接受。

因此，需要聚合物夹层和利用这种夹层的挡风玻璃，其适于观察外部环境并与平视显示器(HUD)***一起使用，并且其减少了重像分离和动态鬼影。

发明内容

本发明的一个实施例涉及包含至少一个聚合物层的夹层，其中所述夹层限定至少一个楔形特性(wedged profile)平视显示器(HUD)区域和至少一个非HUD区域，其中所述楔形特性HUD区域和所述非HUD区域各自具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率，其中绝对楔角变化率在整个HUD区域和非HUD区域的至少一部分中小于3.0(2.9、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1)μrad/mm。

本发明的另一个实施例涉及一种夹层，其包含至少一种聚合物层，该聚合物层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂，其中所述楔形夹层限定平视显示器(HUD)区域和非HUD区域，其中楔形特性HUD区域和非HUD区域各自具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率，其中绝对楔角变化率在整个HUD区域，或整个非HUD区域，或整个HUD区域和整个非HUD区域两者中小于3.0(2.9、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1)μrad/mm。

本发明的另一个实施例涉及一种夹层，其包含至少一种聚合物层，其中所述夹层限定至少一个楔形特性平视显示器(HUD)区域和至少一个非HUD区域，其中非HUD区域包括仪表面板，其中楔形特性HUD区域和非HUD区域各自具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率，其中绝对楔角变化率在整个HUD区域和非HUD区域两者的至少一部分中小于3.0(2.9、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1)μrad/mm。

本发明的又一个实施例涉及一种制造夹层的方法，包括形成夹层以提供形成的夹层，其中形成的夹层限定HUD区域和非HUD区域，并且其中进行该形成使得形成的夹层的至少50％具有与所述目标夹层的规定的竖直角度特性相差不超过0.10(0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.01)mrad的竖直角度特性；并且其中所述夹层具有绝对楔角变化率，其中绝对楔角变化率在整个HUD区域，或整个非HUD区域，或整个HUD区域和整个非HUD区域两者中小于3.0(2.9、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1)μrad/mm。

本发明的另一个实施例涉及用于平视显示器的层合体，其包含第一玻璃层和本文描述的夹层。在实施例中，层合体还包含第二玻璃层。在实施例中，层合体包含挡风玻璃上的仪表面板。在进一步的实施例中，仪表面板包括相机、激光雷达传感器、雷达传感器、雨量传感器阵列或其它功能传感器或两个或更多个相机或传感器的组合。

附图说明

下面参考所附附图详细描述本发明的各种实施例，其中：

图1是包括平视显示器(HUD)***的车辆的局部侧视图，其示出了典型的适眼区位置；

图2a是包括具有HUD区域的夹层的挡风玻璃的分解图；

图2b是图2a中所示的挡风玻璃沿线A-A'截取的局部剖视图；

图3是根据本发明的一个实施例配置的渐窄夹层的剖视图，其中为了易于参考，标记了渐窄夹层的各种特征；

图4是几个渐窄夹层的楔角作为HUD区域中的位置的函数的图形描绘；

图5是示出渐窄夹层的厚度特性的实例的曲线图；

图6是示出图5所示的渐窄夹层的局部楔角特性的实例的曲线图；

图7是示出图5所示的渐窄夹层的局部楔角变化的变化率特性的实例的曲线图；

图8是示出了用于确定给定挡风玻璃的各个适眼区位置处的反射重像分离的实验设置的一部分的示意图；

图9是示出了用于确定给定挡风玻璃的各个适眼区位置处的反射重像分离的实验设置的另一部分的示意图；

图10是通过将主图像和次图像的像素数量绘制为强度的函数来分析所捕获的投影图像而形成的特性的实例；

图11是示出了当与目标的可变角度楔形偏差增加时，驾驶员将如何看到主图像和次图像的图片；

图12是示出了当虚像距离增加并且楔角偏差保持恒定时，驾驶员将如何看到主图像和次图像的图片；

图13a是示出了比较例1的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图13b是示出了比较例1的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图14a是示出了比较例2的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图14b是示出了比较例2的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图15a是示出了比较例3的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图15b是示出了比较例3的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图16a是示出了比较例4的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图16b是示出了比较例4的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图17a是示出了比较例5的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图17b是示出了比较例5的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图18a是示出了比较例6的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图18b是示出了比较例6的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图19a是示出了实例1的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；

图19b是示出了实例1的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图；

图20a是示出了实例2的PVB夹层的局部楔角特性的曲线图；以及

图20b是示出了实例2的PVB夹层的局部楔角变化的变化率特性的曲线图。

具体实施方式

本发明大体涉及聚合物夹层，以及采用这种夹层的层压挡风玻璃，其可以用于具有平视显示器(HUD)***的车辆中。更具体地说，如本文描述的夹层和挡风玻璃可被配置成最小化或甚至防止与反射重像分离和动态鬼影相关的不可接受的HUD图像质量。此外，如本文描述的夹层和挡风玻璃可被配置成最小化或甚至防止与HUD区域内、HUD区域外(例如HUD区域上方)或这两个区域内或整个挡风玻璃内的动态透射图像质量相关的不可接受的图像质量。如本文所用，当提及层合体或挡风玻璃的一部分或部分时，术语“区域”和“区”可互换使用。另外，如本文所用，HUD区域外部的区域或区被称为非HUD区域。HUD区域通常被称为挡风玻璃的一部分或区域，驾驶员(或乘客)通过该部分或区域观看，并且图像和/或显示被显示或投影在该部分或区域，而非HUD区域是落在挡风玻璃的HUD区域之外的部分或区域。

如本文所用，具有楔形或楔角的夹层是具有大于零度至约九十(90)度的角度的夹层。没有楔角或基本上没有楔角(例如小于约0.001mrad)的夹层被称为平片材或平面片材，其中楔角为约零。在片材的平部分或非楔形部分中，厚度存在一些变化，但是平均值为零或接近零，并且没有楔角被有意地添加到片材厚度特性中。无论楔角的目标是零还是某个非零值，应当理解，制造和加工变化通常导致非零的局部楔角变化。这种变化通常导致动态鬼影和动态透射成像的问题。

平视显示器挡风玻璃采用厚度被优化以最小化或消除反射重像分离的夹层。此外，即使当鬼影水平对于头部处于固定位置的驾驶员来说是可接受的时，由于驾驶员的头部在适眼区内移动，也会存在动态鬼影，这是不可接受的。如本文所用，动态鬼影被限定为当眼睛(或头部)在适眼区内移动同时观看HUD图像时发生变化(即，变得更糟，使得主图像和次图像之间的分离距离增加或以不利方式变化)的鬼影或鬼像。如本文所用，术语“反射重像分离”是指主图像和干涉次图像或“鬼像”之间的分离距离，该干涉次图像或“鬼像”是由投影图像在从玻璃的内表面和外表面反射时的位置差异引起的。如本文所使用的，术语“适眼区”是指当驾驶员坐在安装有挡风玻璃和HUD投影***的车辆中时，驾驶员的至少一只眼睛可观看整个HUD图像的三维区域。如下文进一步详细描述的，根据本发明的实施例的具有夹层的挡风玻璃最小化了在较长虚像距离处的主图像和反射重影之间的分离，同时还防止或减少了动态重像或鬼像。在虚像距离更长的HUD投影仪***中更可能发生动态鬼影，因为当以长的虚像距离投影时，小的角度偏差可能变成大的空间分离。

根据本发明实施例的具有夹层的挡风玻璃还减小或最小化透射图像中的动态变化。通过仔细控制夹层到具有下文描述的特定标准的特定目标特性，可以最小化或消除对透射图像的动态变化。

首先转向图1，示出了采用HUD***112的车辆110的示意性局部视图。HUD***112包括投影组件114，其安装在车辆仪表板116下方，并被配置为将图像投影到车辆挡风玻璃120上。当图像从投影组件114投影到挡风玻璃120上时，反射的图像被挡风玻璃120校准以在车辆110的前方产生单个虚像122。虚像可以被投影，使得其可以在驾驶员126的适眼区324内被观看，从而使得驾驶员126能够在操作车辆110的同时观看投影框122内的投影图像522。虚像出现在驾驶员前方的距离通常为2至3米，但可以多达10米或更多。适眼区324是驾驶员能够用至少一只眼睛观看整个虚像显示的空间中的三维区域。

当用于补偿挡风玻璃的内表面和外表面之间的角度的夹层(例如PVB)的楔角偏离理想楔角，使主反射表面4和次反射表面1重叠时，在主反射HUD图像和次反射HUD图像之间产生鬼像分离(鬼影)，理想楔角是根据挡风玻璃和投影仪几何形状计算的。如图2b所示，通常称为表面4的主反射表面322a是最靠近驾驶员的表面，通常称为表面1的次反射表面322b是最靠近车辆外部或太阳的表面。在较长的虚像距离(VID)处，动态鬼影对于驾驶员来说更成问题或更明显，因为对于楔角从理想值或目标值的变化的灵敏度增加。鬼像分离与从目标的楔角偏差成比例，并且对于给定几何配置的比例常数随着虚像距离的增加而增加。另外，随着楔角与目标的变化越来越大，动态鬼影将变得更糟。

增加一些HUD***的VID正变得合乎需要。由于眼睛肌肉运动较少，较长的VID通过减少眼睛疲劳、眼疲劳和头痛而提供了更好的用户/驾驶员体验。较长的VID还便于增强现实图像与真实世界的“融合”以及导航指令直接在道路上的覆盖。然而，对于理想(或目标)和实际夹层楔角之间的给定偏差，鬼像分离距离随着VID的增加而增加。因此，为了最小化鬼影，尤其是在较长VID处的动态鬼影，必须减小与目标或理想楔角的楔角变化，以保持可接受的图像性能。

HUD***112可以是本领域技术人员已知的能够将图像投影到车辆挡风玻璃上的任何合适类型的***。通常，合适的HUD***利用中继光学***和挡风玻璃的反射来在车辆外部产生虚像122。HUD***112可包括投影单元111，其被配置为在多个反射镜之间透射图像，如图1中113a和113b所示，并最终将图像传递到挡风玻璃120。通常，至少一个反射镜是凹的，如图1中的反射镜113b所示，以便放大用于投影到挡风玻璃120上的图像。HUD***112可以以许多不同方式中的一种来配置，并且可以根据供应商指定的安装条件来专门设计用于特定车辆。

图1中的HUD头部运动框或“适眼区”324是空间中的三维区域，其中驾驶员能够用至少一只眼睛观看整个虚像显示器。通常，适眼区略大于包围驾驶员眼睛的区域，以允许驾驶员具有一定的头部运动自由度，并且当驾驶员舒适地坐在驾驶员座位中时，适眼区通常在驾驶员眼睛的中心点的上方和下方延伸至少40mm至50mm或更大，向左和向右延伸至少75mm至100mm或更大，并且在驾驶员眼睛的中心点的前方和后方延伸至少75mm或更大。取决于车辆、挡风玻璃和安装，这些数量可以变化。如本文所用，术语“舒适地坐”是指如图1所示，坐着时人的背部靠在驾驶员座位上、人的脚在踏板上、人的手在方向盘上。HUD适眼区被设计为尽可能大，以允许最大的头部运动，同时仍然能够观看所有显示信息。现代HUD适眼区尺寸典型地在横向方向上为至少约100、150、200或250mm或更大，在竖直方向上为至少约50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120mm或更大，并且在纵向方向上为至少50、55、60、65、70或75mm或更大，但是根据投影单元的设计和预期用途，其它尺寸也是可能的。在实施例中，HUD适眼区尺寸可以在横向方向上从大约150mm到250mm，在竖直方向上从75mm到120mm，并且在纵向方向上至少为75mm。

挡风玻璃120是HUD***112的集成光学部件，并且可以用作用于将图像反射到驾驶员的视野124中的最终光学组合器。图2a和2b中示出了如本发明所述的具有渐窄夹层的挡风玻璃220。挡风玻璃220可以包括一对玻璃窗面板222a、b和设置在面板222a、b之间并与之接触的聚合物夹层224。尽管为了清楚起见在图2a中以分解图示出，但是应当理解，当组装以形成挡风玻璃220时，夹层224可以与每个面板222a、b的内表面的大部分或全部接触。夹层224可以是一个或多个层和/或可以具有附加的功能，如下文进一步描述的。

玻璃窗面板222a和222b可以由任何合适的材料形成，并且可以具有任何特定应用所需的尺寸。例如，在一些实施例中，玻璃窗面板222a、b中的至少一个可以由刚性材料形成，例如玻璃，并且面板222a、b中的每一个可以由相同材料或不同材料形成。在一些实施例中，面板222a、b中的至少一个可以是玻璃面板，而在其它实施例中，面板222a、b中的至少一个可以由另一种材料形成，该另一种材料包括例如刚性聚合物，例如聚碳酸酯、丙烯酸、聚酯、共聚酯及其组合。典型地，如稍后详细描述的，面板222a、b都不是由更软的聚合材料形成的，包括更适合用于形成夹层224的弹性聚合材料。

在一些实施例中，面板222a、b中的至少一个可以包括玻璃面板。可以使用任何合适类型的玻璃，包括例如选自以下构成的组的玻璃：铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英或熔融石英玻璃以及钠钙玻璃。当使用时，可对一个或多个玻璃面板进行退火、热处理、化学回火、蚀刻、涂覆或通过离子交换强化，或者一个或两个面板可能已经经受了这些处理中的一种或多种。玻璃本身可以是辊制玻璃、浮法玻璃或平板玻璃。在一些实施例中，玻璃可以不是通过离子交换进行化学处理或强化的，而在其它实施例中，玻璃可以不是铝硅酸盐玻璃。当面板222a、b都包括玻璃面板时，用于形成每个面板的玻璃类型可以相同，或者可以不同。

面板222a、b可以具有任何合适的厚度。在一些实施例中，外侧面板222b和/或内侧面板222a的标称厚度可为至少约0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1或至少约2.2毫米(mm)和/或小于约2.9mm、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1mm或小于约1.0mm。

在某些实施例中，两个面板222a、b可具有相同的标称厚度，这通常被称为“对称”构造，或者面板222a、b中的一个可具有不同于另一个面板222b的厚度。这被称为“非对称”构造。在某些实施例中，当挡风玻璃220包括非对称构造时，当将挡风玻璃220安装在车辆中时，可被配置为面向车辆的外侧的外侧面板222b可具有比可被配置为面向车辆的内部的内侧面板222a更大的厚度。在某些实施例中，挡风玻璃220可具有非对称构造，其中内侧面板222a具有比外侧面板222b更大的厚度。

如图2a所示，内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b每个都包括分别示为232a、234a和236a的上部安装边缘，以及分别示为232b、234b和236b的下部安装边缘。当挡风玻璃120以类似于其安装在车辆中的方式定向时，相应的内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的上安装边缘和下安装边缘232a、232b、234a、234b和236a、236b中的每一个可以在大致竖直的方向上彼此间隔开。

尽管例如“上”和“下”的术语是相对的，但是如本文所用，这样的术语被修改为“安装时”或“已安装”，其指的是当包括部件或物品的挡风玻璃被定向为当其被安装在车辆中时的方向，部件或物品的相对位置。因此，“上安装边缘”和“下安装边缘”分别指当挡风玻璃220定向为其在安装在车辆中时挡风玻璃的上边缘和下边缘。

如图2a所示，内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b每个分别包括驾驶员侧安装边缘238a、240a和242a，以及乘客侧安装边缘238b、240b和242b。当挡风玻璃220如其在安装在车辆中时那样定向时，内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b中的每一个的驾驶员侧安装边缘可以在大致水平方向上与相应的乘客侧安装边缘238b、240b和242b间隔开。尽管在此被称为“驾驶员侧”和“乘客侧”，但是应当理解，取决于使用挡风玻璃的车辆所运行的国家，驾驶员和乘客的实际位置可以颠倒。这些术语在此用作参考点，并且不应被解释为是不必要的限制。

另外，如图2a所示，内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的驾驶员侧安装边缘238a、240a和242a以及乘客侧安装边缘238b、240b和242b中的每一个分别在内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的角部处与相应的上安装边缘232a、234a和236a以及下安装边缘232b、234b和236b相交。驾驶员侧安装边缘238a、240a和242a中的一个或多个和/或乘客侧安装边缘238b、240b和242b中的一个或多个中的一个可相对于内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的上安装边缘232a、234a和236a和/或下安装边缘232b、234b和236b以一定角度取向。结果，一个或多个上安装边缘232a、234a或236a可以比其相应的下安装边232b、234b或236b短。另外，尽管图2a中未示出，挡风玻璃也可以在一个或多个区域中弯曲，并且在一些情况下可以具有在水平和竖直方向上都改变的复杂曲率。

在某些实施例中，从驾驶员侧安装边缘238a、240a或242a与上安装边缘232a、234a或236a的一端的相交处到乘客侧边缘238b、240b或242b与上安装边缘232a、234a或236a的另一端的相交处测量，内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的上安装边缘232a、234a和236a中的至少一个的长度可以是至少约500、至少约650、至少约750、至少约850、至少约950、至少约1000mm和/或不超过约2500、不超过约2000、不超过约1500、不超过约1250mm。

在某些实施例中，从驾驶员侧安装边缘238a、240a或242a与下安装边缘232b、234b或236b的一端的相交处到乘客侧边缘238b、240b或242b与下安装边缘232b、234b或236b的另一端的相交处测量，内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的下安装边缘232b、234b和236b中的至少一个的长度可以是至少约750、至少约900、至少约1000、至少约1250或至少1400mm和/或不超过约2500、不超过约2250、不超过约2000、不超过约1850mm。其它尺寸也是可能的，取决于期望的应用和设计。

此外，在一些实施例中，挡风玻璃220可以具有从内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的下安装边缘232b、234b和236b向下延伸的弯曲的下区域。在此类实施例中，在弯曲下区域的离下安装边缘232b、234b或236b最远点处的曲率半径可为至少100、至少约150、至少约175或至少约200mm和/或不超过约325、不超过约300、不超过约275、不超过约250或不超过约225mm。然而，任何长度的精确尺寸可取决于挡风玻璃220的最终用途，并且可在上述范围之外变化。

如图2a和2b所示，夹层224可以限定包括至少一个非均匀厚度区域的HUD区域244。如图2b中具体示出的，当层压在外侧面板222b和内侧面板222a之间时，夹层224的HUD区域244(由246a和246b限定)可以使外侧面板222b定向为与内侧面板222a成微小角度。如下面进一步讨论的，取向的精确角度取决于夹层224的具体楔形特性。

如图2a所示，夹层224的HUD区域244可由上安装HUD边界246a和下安装HUD边界246b来限定。如前所述，当挡风玻璃220以类似于其安装在车辆中的方式定向时，上安装和下安装HUD边界246a、b可以在大致竖直的方向上彼此隔开。上安装和下安装HUD边界246a、b也可以基本上平行于夹层224的相应的上安装和下安装边缘234a、b。如本文所用，术语“基本上平行”是指在平行的约5°内。在一些实施例中，上安装和下安装HUD边界246a、b也可以在与夹层224的相应上安装和下安装边缘234a、b平行的约3°内、约2°内或约1°内。

如图2a所示，当挡风玻璃220以类似于其安装在车辆中的方式定向时，下HUD安装边界246b可以沿着挡风玻璃220的高度与夹层224的下安装边缘234b间隔开。如本文所用，术语“高度”是指当挡风玻璃220如其安装在车辆中时那样定向时，挡风玻璃220的第二最大尺寸。挡风玻璃220的高度可以被限定在例如分别在内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的上安装边缘232a、b和下安装边缘234a、b以及236a、b之间。类似地，“宽度”是挡风玻璃的最大尺寸，并且可以分别限定在内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的驾驶员侧和乘客侧安装边缘238a、b、240a、b和242a、b之间。另外，挡风玻璃220的“厚度”是最小尺寸，并且当它们各自层压在一起以形成挡风玻璃220时，可以是内侧面板222a、夹层224和外侧面板222b的组合厚度。

如图2a所示，下HUD安装边界246b可位于夹层224的上安装边缘234a和下安装边缘234b之间，并可与它们大致平行。例如，下HUD安装边界246b可与夹层224的下安装边234b间隔至少约150、至少约200、至少约225、至少约250、至少约275、至少约300、至少约350、至少约400mm、至少约425mm、至少约450mm、至少约475mm、或至少约500mm或更大的距离。上HUD安装边界246a和夹层224的上安装边缘234a可以沿着夹层224的高度彼此间隔开至少约125、至少约150、至少约175、至少约200、至少约225、至少约250、至少约275或至少约300mm，或者上HUD安装边界246a可以与夹层224的上安装边缘234a重合。

在平行于夹层高度的方向上在上和下HUD安装边界246a、b之间测量的HUD区域244的总高度，可以至少约为100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475或至少约为500mm，和/或从下HUD安装边界246b延伸到夹层224的上安装边缘234a。HUD区244的总高度沿夹层224的宽度可以是一致的，或者高度在HUD区的一个或多个区域中可与其在HUD区的一个或多个其它区域中不同。在一些实施例中，在夹层224的上安装边缘234a和下安装边缘234b中的每一个之间并竖直于它们绘制的线的总长度的至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％和/或不超过约75％、不超过约70％、不超过约65％或不超过约60％可以落在夹层224的HUD区域244内。

HUD区域244可延伸跨过夹层224的总宽度的一部分或全部。在一些实施例中，上和/或下HUD安装边界可延伸夹层224的驾驶员侧安装边缘240a和乘客侧安装边缘240b之间的总距离的至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约85％或至少约90％。在一些实施例中，如图2a所示，HUD区域244可以延伸跨过整个夹层224，使得上HUD安装边界246a和下HUD安装边界246b各自与夹层224的驾驶员侧安装边缘240a和乘客侧安装边缘240b相交，如图2a所示。

现在转向图3和4，提供了具有至少部分地渐窄的厚度特性和楔角特性的夹层的若干实施例。图3是包括变化厚度的渐窄区域的渐窄夹层的剖视图。如图3所示，渐窄区域具有在渐窄区域的第一边界处测量的最小厚度T_min和在渐窄区域的第二边界处测量的最大厚度T_max。在某些实施例中，T_min可以为至少约0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55，或至少约0.60mm和/或不超过1.2、不超过约1.1、或不超过约1.0mm。在某些实施例中，T_max可以为至少约0.38、至少约0.53或至少约0.76mm和/或不超过2.2、不超过约2.1或不超过约2.0mm。在某些实施例中，T_max和T_min之差可以是至少约0.13，至少约0.15，至少约0.20，至少约0.25，至少约0.30，至少约0.35，至少约0.40mm和/或不超过1.2，不超过约0.90，不超过约0.85，不超过约0.80，不超过约0.75，不超过约0.70，不超过约0.65，或不超过约0.60mm。在某些实施例中，渐窄区域的第一和第二边界之间的距离(即“渐窄区域宽度”)可以为至少约5、至少约10、至少约15、至少约20或至少约30厘米(cm)，或至多全部“夹层宽度”。

如图3所示，渐窄夹层包括相对的第一和第二外终端边缘。在图3所示的实施例中，渐窄区域的第一和第二边界与夹层的第一和第二外终端边缘向内间隔开。在这样的实施例中，仅夹层的一部分是渐窄的。当渐窄区域仅形成夹层的一部分时，渐窄区域宽度与夹层宽度的比率可以为至少约0.05:1、至少约0.10:1、至少约0.20:1、至少约0.30:1、至少约0.40:1、至少约0.50:1、至少约0.60:1或至少约0.70:1和/或不超过约1:1、不超过约0.95:1、不超过约0.90:1、不超过约0.80:1或不超过约0.70:1。在如下文所讨论的一个替代实施例中，整个夹层是渐窄的。当整个夹层为渐窄时，渐窄区域宽度可以等于夹层宽度，并且渐窄区域的第一边界和第二边界分别位于第一终端边缘和第二终端边缘处。

如图3所示，夹层的渐窄区域可以具有楔角(θ)，其定义为在第一参考线和第二参考线之间形成的角度，该第一参考线延伸穿过夹层的两个点，在该两个点处第一和第二渐窄区域边界与夹层的第一(上)表面相交，该第二参考线延伸穿过两个点，在该两个点处第一和第二渐窄区域边界与夹层的第二(下)表面相交。术语“整体楔角”可以与本文定义的楔角(θ)互换使用。在某些实施例中，渐窄区域可以具有至少约0.10、至少约0.13、至少约0.15、至少约0.20、至少约0.25、至少约0.30、至少约0.35或至少约0.40毫弧度(mrad)和/或不超过约1.2、不超过约1.0、不超过约0.90、不超过约0.85、不超过约0.80、不超过约0.75、不超过约0.70、不超过约0.65或不超过约0.60mrad的至少一个楔角。

当渐窄区域的第一和第二表面各自是平面时，渐窄区域的楔角可以被定义为第一(上)和第二(下)表面之间的角度。然而，如下文进一步详细讨论的，在某些实施例中，渐窄区域可包括具有弯曲的厚度特性和连续变化的楔角的至少一个可变角度区域。此外，在某些实施例中，渐窄区域可包括两个或更多个恒定角度区域，其中恒定角度区域各自具有线性厚度特性，但恒定角度区域中的至少两个具有不同的楔角。图5示出了在整个HUD区域上增加的楔角特性的示例。

现在参考图4，示出了用于各种渐窄夹层的一些示例楔角特性。楔角特性是作为HUD区域内的位置的函数的夹层的楔角的图形描绘。渐窄夹层的楔角特性可以在HUD区域的至少一部分上增加、减小和/或保持恒定。在某些实施例中，楔角特性可在HUD区域的至少一部分上增加。这种类型的楔角特性的示例在图4中由线206和208示出。当楔角特性的至少一部分增加时，该至少一部分也可以保持恒定(如线206所示)，或者该特性的一部分也可以减小(如线208所示)。在一些实施例(未示出)中，楔角特性可在整个HUD区域上增加。

在某些实施例中，楔角特性可在HUD区域的至少一部分上减小。这种类型的楔角特性的实例在图4中由线202和204示出。当夹层的楔角特性的至少一部分减小时，在HUD区域的一部分上楔角特性也可以增加(未示出)和/或保持恒定(如线204所示)。在某些实施例中(由线202示出)，楔角可在整个HUD区域上减小。在某些实施例中，楔角特性可在至少一部分HUD区域上保持恒定，或在其整体上保持恒定，如图4中的线200所示。具有增加、减小和恒定楔角的区域的其它组合的夹层也是可能的。

实际上，产生旨在消除鬼影的楔角的实际聚合物夹层片材的厚度特性与计算出的用于完全消除鬼像的目标厚度特性不完全匹配。这导致了现实世界的夹层，其包含小的局部厚度偏差，该偏差导致在HUD区域中目标楔角之上和之下的类似小的局部楔角变化，其由正偏差和负偏差组成。当驾驶员的头部和眼睛在HUD适眼区内移动时，眼睛在HUD区域中观察到挡风玻璃上的略微不同的位置，这些位置具有不同的局部楔角。这可能导致不同量的鬼像分离或鬼影。如前所述，当头部和/或眼睛位置移动时，鬼像分离在短距离上的这种变化被称为“动态鬼影”。

在渐窄夹层中，鬼像分离的大小与在该位置与目标的楔角偏差成比例，并且次图像(或鬼像)将根据实际局部楔角是小于还是大于理想目标楔角而在主图像的上方和下方变化。图11和12示出了主图像和次图像如何被透过挡风玻璃观看的驾驶员感知的不同实施例。如果使用标准的平(非楔形或非渐窄)夹层和挡风玻璃，由于来自不同表面的图像的未对准，在主图像和次图像之间将存在相对大的分离。如前所述，当使用渐窄夹层时，在最佳或目标楔角下，主图像和次图像将对准(即，基本上将看起来彼此重叠)，并且在图像之间基本上没有分离。由于夹层的楔角不总是处于最佳或目标楔角，因此可能存在一些分离，但是该分离将被最小化并且通常被认为是可接受的。如图11所示，当虚像距离保持恒定时，随着与最佳或目标楔角的偏差增加，鬼像分离距离增加，并且鬼像变得更加可见，如VID增加时主图像和次图像彼此进一步分开所示。

类似地，对于具有与目标楔角的小的局部偏差的真实夹层，感知的鬼像分离距离将随着虚像距离增加而增加。这在图12中描述，其示出了即使当与目标的楔角偏差保持恒定时，在较长VID时主图像和次图像之间的分离距离如何增加。因此，在小或短VID下可接受的与目标楔角的小偏差可以导致驾驶员在较长VID时经历较大的、令人反感的鬼像分离。此外，因为鬼影在较长的VID处更可见或更明显，所以楔角的局部变化更成问题，因为它在较长的VID处导致更令人反感的动态鬼影。因此，重要的是进一步最小化在较长虚像距离处的这种鬼影或图像分离。

为了量化和限制驾驶员经历的动态鬼影的量，必须定义楔形角度变化与目标楔形角度的绝对大小和变化率，其消除了从驾驶员的适眼区看到的典型观看距离上的重影。如果楔角变化的变化率太大，则动态鬼影将令人反感。在实施例中，与目标的绝对楔角偏差小于0.1mrad，并且50mm楔角变化率小于4μrad/毫米(即，从-4μrad/mm至+4μrad/mm)、小于3、小于2或小于1μrad/mm(-1μrad/mm至+1μrad/mm)。

图5示出了用于HUD***的挡风玻璃的实际楔形夹层的厚度特性。图6描述了图5的楔形夹层的相对于目标的实际局部楔角变化的曲线图。在Y轴上，绘出了相对于目标的偏差，并且在图6上将0.00mrad偏差(无变化)的理想情况示出为符合等式Y＝θ的虚线，其中θ是目标楔角。该曲线示出了典型楔形夹层的实际楔角在大约900毫米的距离上在目标楔角之上和之下如何变化。

图7是图6所示的楔形夹层的局部楔角偏差的变化率的曲线图。为了计算变化率，从图6所示的局部楔角数据计算50mm跨度(距每个点+/-25mm)上的逐点线性回归斜率，并相对于相同的位置轴绘制。选择50mm的跨度，因为它通常对应于平视显示器的观看者在典型HUD适眼区区域内可能发生的典型运动范围。在Y轴上，绘制了局部楔角偏差的变化率，并且0.0μrad/mm的理想情况被示出为符合等式y＝0的虚线。该曲线示出了典型楔形夹层的实际楔角变化率如何在大约900毫米的距离上在零以上和以下变化。在实施例中，变化率应小于4μrad/mm，小于3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1.0或小于0.5μrad/mm，或尽可能接近0.0μrad/mm。

已经表明，当在透射(即透射图像)中观察时，夹层的这些相同的厚度变化不会导致不可接受的动态光学失真，除非它们以高于由厚度变化限定的特定速率发生，该厚度变化是视场中位置的函数。如果变化率足够低，则可以产生具有极低感知动态透射失真水平的层合体。在实施例中，在至少一个方向上的局部绝对厚度角变化率保持在小于3.0μrad/mm。在实施例中，局部绝对厚度以这样的方式保持，以将局部角度变化率保持在小于2.9、2.9、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或0.1μrad/mm，或者尽可能接近0μrad/mm。

在实施例中，具有特定变化率的本发明的夹层改善了整个光学视野，特别是透过挡风玻璃的透射图像。在实施例中，夹层可仅在挡风玻璃的HUD区域中具有特定的变化率。在实施例中，夹层可仅在挡风玻璃的HUD区域外部(例如在HUD区或区域上方)具有特定的变化率。在实施例中，夹层可以仅在覆盖挡风玻璃上的仪表面板的区域(area)或区域(region)中具有特定的变化率，例如相机、激光雷达、雷达、雨量传感器阵列等，目的是减少由在该位置处穿过挡风玻璃的任何电磁信号中的所透射的图像所引起的失真。

在某些实施例中，用于形成如本文所描述的挡风玻璃的夹层可以是单层或单片夹层。在某些实施例中，夹层可以是包括至少第一聚合物层和第二聚合物层的多层夹层。当夹层是多层夹层时，它还可以包括第三聚合物层，使得第二聚合物层与第一和第三聚合物层中的每一个相邻并接触，从而将第二聚合物层夹在第一和第三聚合物层之间。如本文所用，用语“第一”、“第二”、“第三”等用于描述各种元件，但这些元件不应不必要地受这些用语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开，并且不一定暗示特定的顺序或者甚至特定的元件。例如，元件可以被认为是说明书中的“第一”元件和权利要求中的“第二”元件，而没有不一致。在说明书中以及对于每个独立权利要求保持一致性，但是这样的命名不一定旨在它们之间一致。这种三层夹层可以描述为具有至少一个夹在两个外“皮”层之间的内“芯”层。在某些实施例中，夹层可以包括多于三个、多于四个或多于五个聚合物层。如本文所用，术语“芯”、“皮”、“第一”、“第二”、“第三”等不对各层的厚度或相对厚度施加任何限制。

夹层的各聚合物层可以包括一种或多种聚合物树脂，可选地与一种或多种增塑剂组合，其已经通过任何合适的方法形成为片材。夹层中的一个或多个聚合物层可以进一步包括另外的添加剂，尽管这些不是必需的。用于形成本文描述的夹层的一种或多种聚合物树脂可以包含一种或多种热塑性聚合物树脂。当夹层包括多于一层时，每层可以由相同或不同类型的聚合物形成。

适于形成夹层的聚合物的例子可以包括但不限于聚(乙烯醇缩醛)聚合物、聚氨酯(PU)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚(氯乙烯)(PVC)、氯乙烯甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙烯类、聚烯烃、乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、有机硅弹性体、环氧树脂和酸共聚物，例如乙烯/羧酸共聚物及其离聚物，衍生自任何先前列出的聚合物，及其组合。在一些实施例中，热塑性聚合物可以选自以下构成的组：聚(乙烯醇缩醛)树脂、聚(氯乙烯)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和聚氨酯，而在其它实施例中，聚合物可以包含一种或多种聚(乙烯醇缩醛)树脂。尽管本文大体地关于聚(乙烯醇缩醛)树脂进行描述，但应当理解，根据本发明的各种实施例，除了以下描述的聚(乙烯醇缩醛)树脂之外，或者代替以下描述的聚(乙烯醇缩醛)树脂，可以包括一种或多种上述聚合物。

当用于形成夹层的聚合物包括聚(乙烯醇缩醛)树脂时，聚(乙烯醇缩醛)树脂可以包括任何醛的残基，并且在一些实施例中，可以包括至少一种C₄-C₈醛的残基。合适的C₄-C₈醛的例子可包括例如正丁醛、异丁醛、2-甲基戊醛、正己醛、2-乙基己醛、正辛醛及其组合。在某些实施例中，聚(乙烯醇缩醛)树脂可以是主要包含正丁醛残基的聚(乙烯醇缩丁醛)(PVB)树脂。合适类型的聚(乙烯醇缩醛)树脂的例子详细描述于美国专利No.9,975,315B2中，其全部内容以与本公开不一致的程度通过引用并入本文。

在某些实施例中，除了存在于夹层中的一个或多个聚合物层之外，夹层还可以包括一个或多个聚合物膜。如本文所用，术语“聚合物膜”是指相对薄且通常刚性的聚合物，其赋予夹层某种功能性或性能增强。术语“聚合物膜”与本文描述的“聚合物层”或“聚合物片材”的不同之处在于聚合物膜本身不为多层面板提供必要的耐穿透性和玻璃保持性，而是提供其它性能改进，例如红外吸收或反射特性。

在某些实施例中，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)或“PET”可用于形成聚合物膜，并且理想地，用于各种实施例中的聚合物膜是光学透明的。适用于某些实施例的聚合物膜也可由其它材料形成，包括各种金属、金属氧化物或其它非金属材料，并且可被涂覆或以其它方式进行表面处理。聚合物膜可以具有至少约0.012、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035、0.040、0.045mm或至少约0.050mm或更大的厚度。

根据一些实施例，聚合物膜可以是具有指定特性的再拉伸热塑性膜，而在其它实施例中，聚合物膜可以包括多个非金属层，该多个非金属层用于反射红外辐射而不产生干涉，如例如在美国专利No.6,797,396中描述的，该专利以与本公开不一致的程度通过引用并入本文。在某些实施例中，聚合物膜可以表面处理或涂覆功能性能层，以改善膜的一种或多种性质，包括黏附性或红外辐射反射。聚合物膜的其它例子在PCT申请公开No.WO88/01230和美国专利No.4,799,745、4,017,661和4,786,783中有详细描述，这些专利中的每一个均以与本公开内容不一致的程度通过引用并入本文。其它类型的功能聚合物膜可包括但不限于IR降低层、全息层、光致变色层、电致变色层、防碎层、加热带、天线、太阳辐射阻挡层、装饰层及其组合。

另外，本文描述的夹层中的至少一个聚合物层可以包括一种或多种类型的添加剂，其可以赋予聚合物层或夹层特定的性质或特征。这些添加剂可包括但不限于：染料、颜料、稳定剂(例如紫外线稳定剂)、抗氧化剂、防结块剂、阻燃剂、IR吸收剂或阻隔剂(例如氧化铟锡、氧化锑锡、六硼化镧(LaB₆)、氧化铟锡和氧化铯钨)、加工助剂、流动增强添加剂、润滑剂、抗冲改性剂、成核剂、热稳定剂、UV吸收剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联剂、黏合剂、底漆、增强添加剂和填料。另外，各种黏合控制剂(“ACAs”)也可以用于一个或多个聚合物层中，以便控制层或夹层对玻璃片材的黏合。可以基于特定夹层的最终性质或最终用途来选择这些添加剂的具体类型和量，并且可以在添加剂不会不利地影响夹层或使用如针对特定应用所配置的夹层的挡风玻璃的最终性质的程度下使用这些添加剂。

根据一些实施例，本文描述的夹层可用于形成具有所需声学特性的挡风玻璃，如例如当声音穿过层合体时声音透射的减少(即，层合体的传声损失)所示。在某些实施例中，如本文描述的形成有夹层的挡风玻璃可在吻合频率下表现出至少约34、至少约34.5、至少约35、至少约35.5、至少约36、至少约36.5或至少约37dB或更大的传声损失，该传声损失是根据ASTM E90在20℃下测量的。

夹层的总平均厚度可以是至少约10、至少约15、至少约20、至少约25、至少约30或至少约35密耳和/或不超过约100、不超过约90、不超过约75、不超过约60、不超过约50、不超过约45、不超过约40、不超过约35、不超过约32密耳，尽管根据挡风玻璃和夹层的具体用途和性质可以根据需要使用其它厚度。如果夹层不是层压在两个基板之间，则其平均厚度可以通过使用卡尺或其它等效装置直接测量夹层的厚度来确定。如果夹层是层压在两个基板之间，其厚度可以通过从多层面板的总厚度中减去基板的组合厚度来确定。

用于形成如本文描述的挡风玻璃的夹层可根据任何合适的方法形成。示例性方法可包括但不限于：溶液流延、模压成型、注射成型、熔融挤出、熔喷及其组合。包括两层或更多聚合物层的多层夹层也可根据任何合适的方法制备，例如，例如共挤出、吹塑成膜、熔喷、浸涂、溶液涂布、刀涂、桨涂、气刀涂、印刷、粉末涂布、喷涂、层压及其组合。

当通过挤出或共挤出工艺形成夹层时，可以将一种或多种热塑性树脂、增塑剂和可选的一种或多种如前所述的添加剂预混合并进料到挤出装置中。挤出装置可以被配置成赋予热塑性组合物特定的特性形状以产生挤出片材。然后，可以将整体处于高温和高黏性的挤出片材冷却以形成聚合物片材。一旦片材冷却并固化，就可以将其切割并卷起，以便随后储存、运输和/或用作夹层。

共挤出是一种同时挤出多层聚合物材料的方法。通常，这种类型的挤出利用两个或更多个挤出机来熔融并通过共挤出模具以稳定的体积通过量将类似或不同黏度或其它特性的不同热塑性熔体递送成为所需的最终形式。在共挤出工艺中离开挤出模具的多个聚合物层的厚度通常可通过调节熔体通过挤出模具的相对速度以及通过加工每种熔融热塑性树脂材料的各个挤出机的尺寸来控制。

在某些实施例中，可以生产用于形成如本文描述的挡风玻璃的夹层，使得夹层具有的楔角在至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％或至少约90％的HUD区域上偏离目标夹层的(目标/最佳)预定或规定的楔角特性不超过0.10、0.095、0.09、0.085、0.08、0.075、0.07、0.065、0.06、0.055、0.05、0.045、0.04、0.035、0.03、0.025、0.02、0.015或不超过0.01mrad。在某些实施例中，所形成的夹层的楔角特性在整个HUD区域上可偏离预定楔角特性不超过0.10、0.095、0.09、0.085、0.08、0.075、0.07、0.065、0.06、0.055、0.05、0.045、0.04、0.035、0.03、0.025、0.02、0.015mrad或不超过0.01mrad。

在某些实施例中，可以生产用于形成如本文描述的挡风玻璃的夹层，使得夹层在一部分或整个HUD区域上具有偏离零不超过4.0、3.9、3.8、3.7、3.6、3.5、3.4、3.3、3.2、3.1、3.0、2.9、2.8、2.7、2.6、2.5、2.4、2.3、2.2、2.1、2.0、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1.0、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或不超过0.1μrad/mm的楔角变化率特性。

目标楔角特性或目标厚度特性可以由例如第三方供应商提供，例如层压机、HUD***供应商或车辆制造商，或者可以以其它方式确定。在一些实施例中，所形成的夹层的所测量的楔角特性的形状可以与目标特性稍微不同，但是仍然可以表现出与目标楔角特性在上述范围内的最大变化。形成的夹层的楔角和楔角变化率可以如下所述测量。

挡风玻璃和其它类型的多层面板可以通过任何合适的方法由本文描述的夹层和玻璃面板形成。典型的玻璃层压工艺包括以下步骤：(1)组装两个基板与夹层；(2)通过IR辐射或对流装置对该组件加热短暂的第一段时间；(3)将组件送入压力轧辊进行首次脱气；(4)将该组件加热短暂的一段时间至60℃至约120℃的温度，以赋予该组件足够的临时黏附力来密封该夹层的边缘；(5)将该组件送入第二压力轧辊，以进一步密封该夹层的边缘并允许进一步的处理；以及(6)在约135℃至150℃之间的温度和150psig至200psig之间的压力下高压釜处理该组件约30至90分钟。根据上述步骤(2)至(5)中的一个实施例所述的使夹层-玻璃界面脱气的其它方法包括真空袋和真空环工艺，并且这两者也可用于形成如本文描述的挡风玻璃和其它多层面板。

如前所述，根据本发明的某些实施例配置的挡风玻璃被设计成最小化驾驶员的反射重像分离，同时还最小化动态鬼影。与HUD应用中使用的通常针对较短VID优化的其它挡风玻璃相比，本发明的挡风玻璃在较长VID处可以表现出很少或没有重像分离。如前所述，重像分离的一个实例在图12中示出。如图12所示，具有标准(非楔形或非渐窄)夹层的挡风玻璃在主图像和次图像之间具有大的分离，而配置有处于目标楔角的楔形夹层的挡风玻璃最小化反射的重像分离。当实际楔角偏离最佳或目标楔角时，反射的重像分离距离增加。在较长的VID处，由于动态鬼影，如前所述，这种分离甚至可能更成问题。根据本发明的实施例的使用夹层的挡风玻璃最小化了在较长VID处的反射的重像分离和动态鬼影，从而在现实世界驾驶情况下为驾驶员提供了更清晰且更可读的虚像。在某些实施例中，如本文描述配置的挡风玻璃可表现出减小的反射重像分离距离以及挡风玻璃的适眼区或HUD区域中的减小的或最小化的动态鬼影水平。

在某些实施例中，当在用于该挡风玻璃的标准安装条件下测量时，如本文描述的挡风玻璃在较长VID下可以具有减小的动态鬼影或重像分离距离。如前所述，当与目标或最佳楔角的变化被控制为小于一定量(例如小于大约0.10mrad)时，挡风玻璃也可具有减小的反射重像分离。

根据下文描述的过程确定反射重像分离距离。必须确定给定挡风玻璃的标准安装条件，以便测量该挡风玻璃的上适眼区和下适眼区反射重像分离距离。如本文所用，术语“标准安装条件”是指给定挡风玻璃的安装条件，在该条件下，标称高度的驾驶员观察到该挡风玻璃的最小反射重像分离距离。在某些实施例中，在标准安装条件下最小或可接受的反射重像分离距离可小于约1.5、小于约1、小于约0.75、小于约0.5或小于约0.25弧分，如下文描述测量的。

如果已知挡风玻璃的标准安装条件，包括它如何相对于HUD投影***定向，则挡风玻璃和HUD投影***可以根据已知的安装条件布置在实验设置中。这种安装条件可以由供应商或另一第三方提供，可以从车辆直接测量，或者可以在与车辆的制造和设计相关的参考材料中获取。

参照图8和图9，可根据以下过程确定挡风玻璃320的重像分离距离。当挡风玻璃320和投影***316的取向如图8和9所示时，通过使来自HUD投影***316的光穿过挡风玻璃320，可以产生投影图像。穿过挡风玻璃320的光包括图像，例如线、形状、图片或网格。一旦光穿过并反射离开挡风玻璃320的表面，则可以通过挡风玻璃320看到虚像。然后，可以使用数码相机或其它适当的设备来捕获所投影的图像，其中，数码相机或其它适当的设备被定位为使得相机镜头的中心线位于适眼区的中心线处。为了确定标准挡风玻璃安装条件，例如，摄像机镜头的中心线将位于高度H，如图9所示。然后由摄像机捕获的结果图像可以被数字化以形成包括多个像素的数字投影图像。

一旦数字化，就可以定量分析捕获的图像以形成包括至少一个主图像指示符和至少一个次图像指示符的特性。可以通过将数字投影图像的至少一部分转换为竖直图像矩阵来进行分析，该竖直图像矩阵包括表示图像的该部分中的像素的强度的数值。然后，如图10所示，可以提取矩阵的列，并将其相对于像素数量进行绘图，以提供该特性。然后，可以将特性上的主图像指示符与特性上的次图像指示符进行比较以确定差异。在一些实施例中，主图像指示符可以包括图形的较高强度峰值，而次图像指示符可以是较低强度峰值。可以确定两个指示符之间的任何适当的差异，并且在一些实施例中，可以是特性图中的两个指示符之间的位置差异。

基于该差异，然后可以使用主峰和次峰之间的以像素为单位的分离距离，根据以下等式计算每个面板的以毫弧度(mrad)为单位的重像分离距离(D₁)：

上述等式基于小角度近似，对于小角度θ，tanθ＝θ，使得以mm为单位的重像分离距离除以mm为单位的虚像距离等于以弧度为单位的分离角度(D1)。可以通过从校准图像计算来确定mm/像素的比率。一旦摄像机被定位，就可以计算驾驶员距离D和俯视角度Φ。然后可以确定反射重像分离距离。

一旦形成，挡风玻璃的HUD区域内的竖直楔角特性可以使用电子自准直仪装置直接测量，例如由

-Wedel制造的那些。自准直仪被定位成使准直光穿过挡风玻璃，并测量来自两个外表面的反射之间的角距。这种装置采用He-Ne激光器作为光源，有效地测量精确位置的楔角，例如直径为约1mm。在测量位置处，挡风玻璃的楔角α可以由以下等式计算，其中θ＝测量的反射分离角，n＝样品的折射率。通过沿着穿过挡风玻璃的HUD区域的竖直线以期望的间隔重复该测量，可以产生挡风玻璃的楔角特性。

α＝θ/n

根据所测量的挡风玻璃的楔角特性，可以确定楔角变化率特性。这通过从测量的局部楔角数据计算50mm跨度(距每个点+/-25mm)上的逐点线性回归斜率来完成的。选择50mm的跨度，因为它通常对应于平视显示器的观看者在典型HUD适眼区区域内可能发生的典型运动范围。作为位置函数的最终变化率数据被组合以形成挡风玻璃的楔角变化率特性。

尽管本文关于汽车挡风玻璃进行了描述，但应当理解，包括本文描述夹层的多层面板可以用于各种应用，包括作为汽车侧窗或后窗、作为飞机挡风玻璃和窗、以及用于其它运输应用的挡风玻璃和面板，该其它运输应用包括船舶应用、铁路应用、摩托车应用和其它休闲机动车辆。

以下实例旨在说明本发明，以教导本领域普通技术人员制备和使用本发明，而不旨在以任何方式不必要地限制本发明的范围。

实例

下文描述的实例是适用于具有HUD***的汽车挡风玻璃的聚(乙烯醇缩丁醛)楔形夹层。这些实例具有不同的目标楔角，这些目标楔角基于对特定车辆型号和几何形状的要求，其中针对该车辆型号和几何形状设计该车辆。使用具有特定目标楔角的实例仅用于演示目的，并且不应被认为以任何方式进行限制。楔形夹层可以通过挤出(或共挤出)形成具有渐窄(楔形)厚度特性和常规楔角变化速率的夹层片材来制备。使用现有的用于生产夹层的标准挤出方法和对照物生产比较例。根据本发明的实例被生产为楔角变化率低于比较例中的的楔角变化率。

一旦夹层被层压在玻璃之间以形成挡风玻璃，则可以如上所述测量局部楔角特性。随后，楔角变化率特性可以如上所述从局部楔角特性计算。为了观察和评价层合体的动态透射失真，将层合体置于背光屏前，该背光屏包含排列成线的1cm直径点的规则图案。每个层合体以与安装在车辆中的典型倾角相对应的角度安装，并且通过目视检查从层合体的相对侧观察的背光点的透射外观，同时观察者在竖直方向上调整其观察位置，来评定透射动态失真。下表显示了测量结果以及在每个制备的层合体中是否存在动态透射失真。图13a、b至20a、b示出了下文描述的每个实例和比较例的局部楔角特性和变化率特性。

比较例1

使用标准层压技术，将使用生产汽车夹层的标准挤出工艺生产的具有0.30毫弧度整体楔角的单片楔形PVB夹层层压在两片玻璃之间。标准或典型的玻璃层压工艺包括以下步骤：(1)组装两个玻璃基板与夹层；(2)通过IR辐射或对流装置短时间加热该组件；(3)将该组件传送到压力轧辊中以进行首次脱气；(4)第二次加热该组件至适当的温度，例如约50℃至约120℃，以使该组件具有足够的临时粘附力，从而密封夹层的边缘；(5)将该组件送入第二压力轧辊以进一步密封夹层的边缘并允许进一步处理；以及(6)在适当的温度和压力下，例如80至150℃的温度和15psig至200psig的压力下，高压釜处理该组件约30至90分钟。一种可替代的层压工艺涉及使用真空层压机，该真空层压机首先对组件进行脱气，随后在足够高的温度和真空下完成层压。图13a描绘了局部楔角特性，图13b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为6.5μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体内的多个位置观察动态透射失真。

比较例2

使用标准的生产汽车夹层的挤出工艺生产整体楔角为0.30mrad的单片楔形PVB夹层，并以与比较例1相同的方式形成层合体。图14a描绘了局部楔角特性，图14b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为6.1μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体内的多个位置观察动态透射失真。

比较例3

使用标准的生产汽车夹层的挤出工艺生产整体楔角为0.53mrad的三层楔形PVB夹层，并以与比较例1相同的方式形成层合体。图15a描绘了局部楔角特性，图15b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为5.4μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体内的多个位置观察动态透射失真，对应于接近280mm和400mm以及超过665mm的夹层位置。

比较例4

使用标准的生产汽车夹层的挤出工艺生产整体楔角为0.32mrad的单片楔形PVB夹层，并以与比较例1相同的方式形成层合体。图16a描绘了局部楔角特性，图16b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为3.9μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体内的多个位置观察到动态透射失真，对应于320mm和520mm、720mm和870mm之间的夹层位置。

比较例5

使用标准挤出工艺生产整体楔角为0.45mrad的三层楔形PVB夹层，并且生产用于生产汽车夹层的最熟知的对照物，并且以与比较例1中相同的方式形成层合体。图17a描绘了局部楔角特性，图17b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为3.4μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体中观察到动态透射失真，对应于接近380、695和840mm的夹层位置。

比较例6

使用挤出工艺生产整体楔角为0.39mrad的三层楔形PVB夹层，并且生产用于生产汽车夹层的最熟知的对照物，并且以与比较例1中相同的方式形成层合体。图18a描绘了局部楔角特性，图18b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为3.1μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体中观察到动态透射失真，对应于接近210和790mm的夹层位置。

实例1

使用改进的生产根据本发明的汽车夹层的挤出工艺生产整体楔角为0.32mrad的单片楔形PVB夹层。采用特定的控制措施以确保在整个HUD区域中优异的楔角公差和低的楔角变化率。图19a描绘了局部楔角特性，图19b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得的最大楔角绝对变化率在HUD区域内为2.1mrad/mm，在HUD区域外为3.5mrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在HUD区内的任何位置都没有观察到动态透射失真，但是在对应于685和785mm的夹层位置的层合体的上部观察到动态透射失真。

实例2

使用改进的生产根据本发明的汽车夹层的挤出工艺生产整体楔角为0.30mrad的三层楔形PVB夹层。采用特定的控制措施以确保在整个HUD区域中优异的楔角公差和低的楔角变化率。图20a描绘了局部楔角特性，图20b描绘了所得夹层的楔角变化率特性。所得最大楔角绝对变化率为1.8μrad/mm。在目视检查点图案的透射外观时，在层合体内的任何位置未观察到动态透射失真。

根据其从零的变化率偏差的最大值和局部楔角与其目标楔角的最大偏差，对制得的层合体进行分级。将层合体置于背光屏前，该背光屏包含排列成线的1cm直径点的规则图案，并目视检查动态透射失真的存在。下表示出了动态透射失真检查与最大绝对楔角变化率相关。通过使楔角变化率最小化到低于先前生产的挡风玻璃的水平，特别是小于3μrad/mm的水平，可以有效地消除动态鬼影。

表

如图13a、14a、15a、16a、17a、18a、19a和20a所示，楔角特性围绕目标或指定的楔角变化。

为了在较长的观看距离处提供可接受的可视动态透射失真(即，防止令人反感的光学失真)，更严格的公差(或与目标的偏差)是必要的。由于与目标的偏差，在局部楔角高于或低于极限的区域中发生可见的动态透射失真，但是这种类型的偏差代表一定量的恒定失真。如果楔角变化在该范围上的变化率是低变化率，则感知的失真度将不会随着正常的头部或眼睛移动而改变(即，将不存在动态失真)。另一方面，如果楔角变化在该范围内的变化率高(即，大于约3μrad/mm)，则由于楔角在短时段内的急剧变化率，会出现可见的动态透射失真。图13b、14b、15b、16b、17b和18b都具有急剧或高的变化率，如上所述并由表中的结果所示，因此将感知到可见的动态透射失真。图19b和20b具有低变化率，因此对于驾驶员来说几乎没有或没有可见的动态透射失真。

尽管已经结合某些实施例(包括当前被认为是优选实施例的那些)的描述公开了本发明，但是详细描述旨在是说明性的，而不应被理解为限制本公开的范围。如本领域普通技术人员所理解的，本发明包括除了在本文详细描述的实施例之外的实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对描述的实施例进行修改和改变。

还应理解，如本文通篇给出的，在相容的情况，为本公开的任何单一组分给出的任何范围、值或特征可以与为本公开的任何其它组分给出的任何范围、值或特征互换使用，以形成具有各组分的限定值的实施例。此外，除非另有说明，否则为一属或类别提供的范围也可应用于该属的种或该类别的成员。

Claims

1.一种包含至少一个聚合物层的夹层，其中所述夹层限定至少一个楔形特性平视显示器(HUD)区域和至少一个非HUD区域，其中所述楔形特性HUD区域和所述非HUD区域各自具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率，其中所述绝对楔角变化率在整个所述HUD区域和非HUD区域两者的至少一部分中小于3.0μrad/mm。

2.一种包含至少一个聚合物层的夹层，所述聚合物层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂，其中所述楔形夹层限定平视显示器(HUD)区域和非HUD区域，其中所述楔形特性HUD区域和所述非HUD区域各自具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率，其中所述绝对楔角变化率在整个HUD区域、或整个非HUD区域、或整个HUD区域和整个非HUD区域两者中小于3.0μrad/mm。

3.一种包含至少一个聚合物层的夹层，其中所述夹层限定至少一个楔形特性平视显示器(HUD)区域和至少一个非HUD区域，其中所述非HUD区域包括仪表面板，其中所述楔形特性HUD区域和所述非HUD区域各自具有目标竖直楔角、实际竖直楔角和绝对楔角变化率，其中所述绝对楔角变化率在整个所述HUD区域和非HUD区域两者的至少一部分中小于3.0μrad/mm。

4.根据权利要求3所述的夹层，其中包括所述仪表面板的所述非HUD区域在整个所述非HUD区域上具有小于3.0μrad/mm的绝对楔角变化率。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的夹层，其中所述聚合物层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的夹层，还包含第二聚合物层。

7.根据权利要求6所述的夹层，还包含第三聚合物层，其中所述第二聚合物层在所述第一聚合物层和所述第三聚合物层之间。

8.根据权利要求7所述的夹层，其中所述第二聚合物层和所述第三聚合物层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂。

9.根据权利要求7所述的夹层，其中所述第二聚合物层和所述第三聚合物层中的至少一个包含与所述其它聚合物层中至少一个不同的聚合物。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的夹层，还包含至少一种添加剂，所述添加剂包括太阳能吸收剂。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的夹层，其中所述实际竖直角度特性与所述目标竖直角度特性的变化不超过0.10mrad。

12.一种用于平视显示器的挡风玻璃，其包括第一玻璃层、根据权利要求1-11中任一项所述的夹层和第二玻璃层。

13.一种用于平视显示器的层合体，其包括第一玻璃层和根据权利要求1-11中任一项所述的夹层。

14.一种用于平视显示器的层合体，其包括第一玻璃层和根据权利要求1-11中任一项所述的夹层，其中所述层合体包括在挡风玻璃上的仪表面板。

15.根据权利要求14所述的层合体，其中所述仪表面板包括相机、激光雷达传感器、雷达传感器、雨量传感器阵列或其它功能传感器或两个或更多个相机或传感器的组合。

16.一种制造夹层的方法，包括形成夹层以提供形成的夹层，其中所述形成的夹层限定HUD区域和非HUD区域，并且其中进行所述形成使得所述形成的夹层的至少50％具有与所述目标夹层的规定的竖直角度特性相差不超过0.10mrad的竖直角度特性；并且其中所述夹层具有绝对楔角变化率，其中所述绝对楔角变化率在整个所述HUD区域、或整个所述非HUD区域、或整个所述HUD区域和整个所述非HUD区域两者中小于3.0μrad/mm。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述夹层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述夹层包括至少两层。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述夹层包括至少三层。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二聚合物层和所述第三聚合物层包含聚(乙烯醇缩醛)树脂和至少一种增塑剂。