CN103998236B - 在层压基材上的图像可视化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于可视化装置(1)的窗玻璃，所述窗玻璃包含至少以下各项的组装件：‑外部第一透明片材(4)和内部第二透明片材(6)，每个片材包含外部面和内部面，所述玻璃片材用可热成型材料中间层(2)或者用包括这种中间层的多层薄片连接一起；‑由不透明材料制成的保护层(5)，其与外部第一片材的内部面接触；‑由不透明材料制成的掩蔽层(7)，其与内部第二片材的内部面接触，所述掩蔽层包含形成象形图(11)的开孔(8)；和‑用发光物质掺杂的材料的均匀层，该发光物质进行选择以吸收由在UV或者IR范围中辐射的产生源(3a,3b)产生的光辐射并且再发射在可见光范围中的光辐射，所述均匀的层被设置于窗玻璃中、在所述掩蔽层(7)和所述保护层(5)之间。

Description

在层压基材上的图像可视化装置
本发明涉及投射在层压玻璃载体上的可视化系统的领域。
这种系统的一种应用尤其用于在玻璃窗上产生信息显示的领域，特别地平视显示(被称为HUD)的领域中。这些系统允许显示信息，例如图像，同时允许观察者同时地看到围绕的真实图像和显示的信息。它们例如用在飞机座舱中、在火车中或者在机动车辆中。因此，驾驶员可以看见显示的信息而不使他们的目光从在交通工具前方的视野中挪开。
如果希望使用具有提供环境照明、支撑、装饰或者信息功能的照明性图案的层压玻璃，根据本发明的可视化系统还可以用于建筑类型应用中。
通常，在汽车领域中的应用中，附加的图像通过将信息投射在具有层压结构的风挡(即由两个玻璃片材和塑料中间层形成)上获得。
存在不同类型的用于显示可视信息的系统，尤其在交通工具中用于驾驶辅助(aids)的系统。
某些“平视”显示系统投射虚像，该虚像在风挡上被反射并为用户提供看见在交通工具前方形成的图像的感觉。其它系统投射真实图像并且要求在层压结构中存在发光物质。该发光材料层吸收在紫外线或者红外线范围中的辐射并且在可见光中再发射。根据入射的激发辐射的波长选择发光体。当波长在UV范围中时，谈及到“下转换”。相反地，当波长在IR范围中时，谈及到“上转换”。图像是真实的并且在层压窗玻璃的平面中形成。
在要求发光物质的驾驶辅助系统中(真实图像)，已经描述了两种变型。申请WO02/058402描述了HUD系统，其中发光材料层覆盖该风挡的整个面积。通过使用复杂的光学系统(其配备有包含电流计或者微镜子的用于引导由UV/IR源发射的光束的系统或者允许图像形成并且投射的系统，如，例如LCD阵列和中继透镜)局部地激发发光体使希望的信息显现。这些照明系统是体积大的并且昂贵的。
在例如在EP1793261或者FR2929017中描述的另一种变型中，使发光体层局部地沉积为预先印刷的象形图(其然后用简单的光学系统进行照射)的形式。除了发光材料的沉积的复杂性外，这些预先印刷的象形图的缺点为以下事实：发光分子在聚合物中间层内具有迁移的倾向。因为这种迁移，预先印刷的象形图该外廓变成模糊的，并且随着时间该象形图变得难以辨认的。此外，发光物质具有有限的寿命并且在UV的作用下或多或少变白。因此需要使用耐用的发光物质，这限制了可以使用的化合物的数目。
此外，如上所述的这些不同系统使得可视信息显示在用于观察道路交通的区域中，在风挡的透亮或者透明的部分中。因此存在干扰驾驶员注意的风险，驾驶员可能注意集中在显示的信息上而不是外部事件。而且，这些系统大部分提供不足够的对比度以允许在大的外界光照明条件下准确地阅读信息。为了克服这种问题，一种解决方案在于装备紫外激光器类型的具有高功率光源的系统，这对交通工具内部和外部都是危险的。
申请WO2009/122094描述了包括HUD可视化装置的层压风挡，其中以象形图形式沉积的发光物质层设置在风挡上，在不透明的黑色搪瓷材料层水平面上。这种黑涂料层被设置在发光体层后面(在入射辐射的传播方向)并且形成吸收UV的层。这种技术方案允许防止入射辐射的任何危险的逃逸到交通工具的客舱内部或从交通工具的客舱逃逸出。它还允许防止外部辐射对发光体的降解。
然而，发光体层仍然难以沉积因为它必须被沉积为象形图形式。发光体在塑料中间层中的迁移仍然存在引起打印图象的模糊的问题：象形图变得模糊的，尤其在重复发生的强照明的作用下，该照明具有周期性地使窗玻璃组合件提高至很高的温度的作用。
本发明提出用于在层压载体上的可视化装置，其允许解决所有上述问题，并且是成本较低的。
提出的解决方案允许信息显示在该窗玻璃的特定地区中，在区域中对比度保持足够高的以使得仅仅从内部看见信息，而不需要使用高功率的或者复杂的(因为配备有光束方向的控制系统)相干光激发源。
而且，发光物质的选择不再受它们的转化率、它们的寿命和它们的扩散倾向支配。可以基于它们的成本、它们的使用容易性和产生的颜色进行这种选择。
根据本发明的照明装置容易地在致密性、抗振性、耐温度变化性和价格方面满足汽车工业的规格。
更确切地说，本发明涉及用于可视化装置的窗玻璃，所述窗玻璃包含至少以下各项的组装件:
-外部第一透明片材和内部第二透明片材，每个片材包含外部面和内部面，所述玻璃片材用可热成型材料中间层或者用包括这种中间层的多层薄片连接一起；
-由不透明材料制成的保护层，其与外部第一片材的内部面接触；
-由不透明材料制成的掩蔽层，其与内部第二片材的内部面接触，所述掩蔽层包含形成象形图的开孔；和
-用发光物质掺杂的材料的均匀层，该发光物质被选择以吸收由在UV或者IR范围中产生辐射的源所产生的光辐射并且再发射在可见光范围中的光辐射，所述均匀层被设置于窗玻璃中、在所述掩蔽层和所述保护层之间。
该形成窗玻璃的片材的“内部”面是朝向该组装件内部的面，与为朝向外部的面的“外部”面相反。
术语“均匀的”理解为表示用发光物质掺杂的材料在该整个层中进行分布。
“形成象形图的开孔”是在掩蔽层中产生的开孔，其形状根据对于所述象形图的所希望的图形进行调节。
有利地，该用发光物质掺杂的均匀层由中间层或者该中间层的一部分形成，该发光物质被并入到所述中间层中或者该中间层的所述部分中。
根据另一种实施方案，该掺杂的均匀层是被沉积在非掺杂的中间层上的掺杂的聚合物膜，阻隔层任选地被设置在掺杂的膜和中间层之间。
优选，该掩蔽层位于内部第二片材的内部面上，该内部面与中间层或者多层薄片接触。该保护层位于外部第一片材的内部面上，该内部面与中间层或者多层薄片接触。
形成所述中间层的可热成型材料选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，塑化聚氯乙烯(PVC)，聚氨酯(PU)或者乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)。
该掩蔽层是黑色搪瓷层，不透明涂料或墨水层，或者有色的或者上涂料的聚合物层(例如聚乙烯层或者聚甲基丙烯酸甲酯层)。
该保护层是黑色搪瓷层，不透明涂料或墨水层，或者有色的或者上涂料的聚合物层(例如聚乙烯层或者聚甲基丙烯酸甲酯层)。
有利地，该掩蔽层和该保护层用相同的材料构成。
不脱离本发明的范围，至少一个附加功能层任选地被设置在该两个透明玻璃片材之间。
这种功能层可以是设置在内部第二片材上的对于UV的抗反射层，或者设置在外部第一片材上的对于UV的反射层。
UV或者IR辐射的产生源是电致发光二极管或者电致发光二极管阵列。该产生源可以直接在层组装件上产生照明或者经由侧面产生照明。
当照明经由侧面进行实施时，有利地，由其折光指数(indice optique)低于掺杂层或者中间层的折光指数的材料制成的至少一个功能层被放置在两个透明玻璃片材之间。
本发明还涉及用于在层压类型窗玻璃上的可视化装置，所述系统由光产生源和如上所述的窗玻璃构成。
本发明和它的优点在阅读下面描述的与以下附图相联系的非限制性实施方案后得到更好理解。
附图1显示形成根据本发明的装置的层序列。
附图2显示包含使用根据本发明的装置投射的可视信息的风挡。
在附图1上，示意显示根据本发明的装置，其包含玻璃片材6和4的组装件和光源(3a，如果该照明是直接的，3b，如果该照明是经由侧面产生的)。
玻璃片材4和6可以由无机玻璃或者有机玻璃(如，例如聚碳酸酯)制成。
在两个玻璃片材之间存在塑料中间片2，如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、塑化聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)或者乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，或者还是包括该中间片并包括例如聚对苯二酸亚乙酯(PET)组分的热塑性多层薄片。在这种多层薄片中的层序列可以例如是PVB/PET/PVB。
在根据本发明的装置中使用的发光体是通常在发光应用中使用的发光体并且根据希望的颜色和使用的激发源进行选择。可以选择任何已知用于响应UV激发(下变换)或者IR激发(上变换)的现有的发光体。这种材料可以例如在无机发光体范围中选择。可以提到氧化物、卤化物、硫族化合物、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐和铝酸盐，最通常是金属盐。为了获得荧光，这些材料构成用至少一种在稀土类，例如Eu、Ce、Pr、Tb、Tm、Dy、Nd、Gd中或者在过渡金属类、例如Mn、Cr、Ti、Ag、Zn或Cu中选择的元素掺杂的基质。
激光染料(colorant laser)类型发光体还可以用于在本发明的范围中，以及有机聚合物。还可以从在本领域中以量子点(“quantum dots”)已知的II-VI或III-V类型的纳米等级半导体类中选择发光体。
有机金属分子还可以用作为在本发明的范围中的发光体。它们例如由发光中心组成，该发光中心由至少一种金属原子或稀土元素原子组成，它由有机基围绕并且与其键合。
可以使用仅仅一种发光物质以产生单色光线。还可以使用在空间上分开的发光物质以获得单色但是具有多个不同颜色的显示。任选地具有分开的吸收光带的发光物质混合物可以允许获得多色的显示。
举例来说，为了获得具有蓝颜色的显示，使用2,5-噻吩二基双(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑)或2,5-二羟基对苯二酸二乙基酯。
为了获得红颜色，可以使用Eu3+与β-萘酰基三氟丙酮配体的络合物，和为了获得绿颜色，可以使用苯并噁嗪酮衍生物。
在附图1中显示的实施方案中，根据本发明的掺杂的均匀层由中间层形成。这种由掺杂聚合物组成的中间层可以通常通过将发光物质溅射在非掺杂的中间层的表面上，通过将非掺杂的中间层浸渍在包含发光物质的溶液中，或通过在挤出中间层之前使聚合物和发光物质混合而获得。
还可能的是，不脱离本发明的范围并且根据其它在这里没通过附图举例说明的实施方案，将掺杂的聚合物膜组装在非掺杂的中间层上。掺杂的膜和中间层可以任选地通过阻隔层，如，例如聚对苯二酸亚乙酯(PET)膜进行分开。
由不透明材料制成的保护层5在层压之前，即在装配不同片材之前，已被沉积在外部玻璃片材4的内部面上。这种保护层的作用是三重的：一方面它形成相对于阅读该显示的可视信息的黑色背景，另一方面它用作阻挡外界光的屏风，由此得名“保护层”。最后，这种保护层5还防止任何入射的紫外辐射逃逸向外部。该保护层必须被设置在包含发光体的层的后面，在入射辐射的传播方向中。
由于这种层的存在，该显示装置的对比度是优异的而且可视信息是可见的，甚至在强外界光线情况下也如此。可视信息不能从外部阅读并且因此可以使用如红色的显示颜色，而不面临规章问题。此外，借助于这种层可以保证所有的入射紫外辐射(尤其当它以集中的光束(尤其通过UV二极管或通过紫外激光器)发射时)被终止并且保持限制在窗玻璃中。
保护层是不透明的并且可以由被沉积在玻璃片材上的黑色搪瓷、由被沉积在聚合物中间层上的光学不透明涂料或墨水，或由不透明的、着色的或上涂料的聚合物层(其被组装到并且层压在外部玻璃片材4和中间层2之间)制成。
该保护层可以使用任何在本领域中已知的技术进行沉积。
由不透明材料制成的掩蔽层7在层压之前已被沉积在内部玻璃片材6的内部面上。这种层7包含形成象形图11的开孔8。
措辞“形成象形图的开孔”在本发明的背景中理解为表示在掩蔽层7中产生的开孔，该开孔的形状根据所述象形图的希望的图案进行调节，如在附图1和2中举例说明的。它们特别地是掩蔽层的镂空的区域(在附图2上的10、11)，即无掩蔽材料(瓷釉)的区域，并且其形状对应于由驾驶员承认为简单的并且即时的(当这种区域被入射紫外辐射照明时)信息的图形，所述镂空区域10、11通过下伏的均匀发光层2进行背照明。
因此，该可视信息由该掩蔽层呈现。该掩蔽层是不透明的并且可以由被沉积在玻璃片材上的黑色搪瓷、由被沉积在聚合物中间层上的光学不透明涂料或墨水，或不透明的着色或上涂料的聚合物层(其被装配到并且层压在内部玻璃片材6和中间层2之间)制成。
用于显示象形图的掩蔽层可以使用在本领域中已知的任何技术进行沉积，例如，非限制性地，通过丝网印刷技术、喷墨类型技术或者胶版印刷类型技术、苯胺印刷(flexogravure)或照相凹版印刷技术进行沉积。
层9a和9b是可以任选地存在的附加功能层。在两个玻璃片材之间可以插入一个或多个具有特定性质的层。因此，已知为对于使用的激发辐射的抗反射的材料的层9a可以被嵌入在内部第二玻璃片材6上。对于UV的反射层9b可以被设置在外部第一玻璃片材4上。
可以设想加入允许改善光提取的功能层，例如通过产生以发光材料的发射峰为中心、与内部玻璃片材接触的的抗反射多层和/或在这种波长时反射的与外部玻璃片材接触的多层来进行。
任选存在的功能层可以允许通过产生以发光材料的发射波长为中心的全息图而改善可视信息的可视性。
在附图1中显示的在横截面中的片材序列为以下：外部玻璃片材4/保护层5/(任选的)功能层9b/掺杂有发光物质的中间层2/(任选的)功能层9a/包含开孔8的掩蔽层7/内部玻璃片材6。
在UV或IR中发射的并且在根据本发明的装置中使用的光辐射产生源有利地是传统的低功率源。照明装置的成本和安全是容易可控制的。
使用的源优选是电致发光二极管(LED)或电致发光二极管阵列。举例来说，将可提到在365、385和405nm发射的LED。作为照明系统，可以设想使用多个二极管的阵列，每个二极管任选地是分别地可控制的。
该象形图因此可以通过一个或多个LED进行照明。可以选择使用准直光学(optique de collimation)。
与在已知的现有技术的体系中的照明装置相反，不需要使用用于控制该光线的方向的复杂系统，也不需要沿着预定角度照明可视信息。该照明装置具有是非常紧凑的并因此是易于并入的，尤其并入到交通工具的客舱中的优点。而且，它是非常耐用的并且不包含易碎的部件也不包含可移动的部件。
激发光源可以直接地照明象形图(源3a的情况)。
根据一种实施方案，该源3b可以经由侧面照明该多层。有利地，在这种结构中，由具有低的折光指数的材料构成的层被设置在两个玻璃片材之间以改善光的引导。该层可以例如是其指数为1.1至1.3的大孔层，或由具有低于1.5的指数的塑料(如PET)制成。
根据本发明的装置可以适用于任何层压载体。在汽车领域中，可以用于自动天窗、风挡、层压侧窗、通常用于传统HUD体系的玻璃单元、玻璃缘面板元件等等中。
在建筑应用的背景中，本发明可以使用在包含至少一个不透明区域的层压窗玻璃上：喷漆、上涂料或上釉的玻璃等等。这些玻璃可以例如构成玻璃窗、墙面覆盖层、隔板、门、招牌、橱窗、镜子、支架、防溅挡板、地板或天花板、栏杆等等。该发光象形图的可能应用是多重的：信号(标记，方向)，在销售点的宣传(标志)，家庭自动化(控制按钮)，装饰或环境照明。
附图2显示风挡10，在其边缘上使用根据本发明的装置投射可视信息。通常，风挡的边缘部分被由黑色搪瓷制成的不透明涂层覆盖。在如上所述的意义上，可以使象形图11设置在这种周围区域中。
使用根据本发明的装置，当激发光源被关闭(断开)时。该信息是不可见的。

Claims (17)

1.用于可视化装置(1)的窗玻璃，所述窗玻璃包含至少以下各项的组装件：
-外部第一透明片材(4)和内部第二透明片材(6)，每个片材包含外部面和内部面，所述片材用可热成型材料中间层(2)或者用包括这种中间层的多层薄片连接一起；
-由不透明材料制成的保护层(5)，其与外部第一片材的内部面接触；
-由不透明材料制成的掩蔽层(7)，其与内部第二片材的内部面接触，所述掩蔽层包含形成象形图(11)的开孔(8)；
-用发光物质掺杂的材料的均匀层，该发光物质被选择以吸收由在UV或者IR范围中的辐射的产生源(3a,3b)产生的光辐射并且再发射在可见光范围中的光辐射，所述均匀层被设置于窗玻璃中、在所述掩蔽层(7)和所述保护层(5)之间。
2.根据前述权利要求的窗玻璃，其中该掺杂的均匀层是其中已并入了发光物质的中间层(2)或者该中间层的一部分。
3.根据权利要求1的窗玻璃，其中该掺杂的均匀层是被沉积在非掺杂的中间层(2)上的掺杂聚合物膜，阻隔层任选地被设置在掺杂膜和中间层之间。
4.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该掩蔽层(7)位于与中间层(2)或者多层薄片接触的面上。
5.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该保护层(5)位于与中间层(2)或者多层薄片接触的面上。
6.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中构成所述中间层(2)的可热成型材料选自聚乙烯醇缩丁醛PVB，塑化聚氯乙烯PVC，聚氨酯PU或者乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA。
7.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该掩蔽层(7)是黑色搪瓷层，涂料或不透明墨水层，或者有色的或者上涂料的聚合物层。
8.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该保护层(5)是黑色搪瓷层，涂料或不透明墨水层，或者有色的或者上涂料的聚合物层。
9.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该掩蔽层(7)和该保护层(5)用相同的材料构成。
10.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中至少一个附加功能膜(9)被设置在该两个透明片材之间。
11.根据前一权利要求10的窗玻璃，其中这种功能膜是设置在内部第二透明片材(6)上的对于UV的抗反射层，或者设置在外部第一透明片材(4)上的对于UV的反射层。
12.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中UV或者IR辐射的产生源(3a,3b)是电致发光二极管或者电致发光二极管阵列。
13.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该产生源(3a)直接在层组装件上产生照明。
14.根据前述权利要求1-3任一项的窗玻璃，其中该产生源(3b)经由侧面产生照明。
15.根据前一权利要求14的窗玻璃，其中由其折光指数低于中间层的折光指数的材料制成的至少一个功能层被放置在两个透明片材之间。
16.根据前述权利要求7的窗玻璃，其中聚合物层是聚乙烯层或者聚甲基丙烯酸甲酯层。
17.在层压类型窗玻璃上的可视化装置，特征在于它由光产生源和根据权利要求1-16任一项的窗玻璃构成。
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