CN115817364A - 包括图像显示设备的车身面板 - Google Patents

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伊萨姆·哈亚特
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Abstract

本发明涉及一种机动车辆(2)车身面板(4)和图像投影设备(12)的组件，该车身面板(4)包括：‑由透明塑料制成的主体(6)；和‑以被所述图像投影设备(12)投影的图像穿过的方式固定到所述主体(6)上的散射膜(18)，所述图像投影设备(12)设置为通过将至少一幅图像(16)投影到所述车身面板(4)的内部面(10)上而使得在所述车身面板(4)的外部面(8)上出现该至少一幅图像，所述图像投影设备(12)包括自由曲面透镜(22)。

Description

包括图像显示设备的车身面板
技术领域
本发明涉及机动车辆车身面板。“车身面板”指形成机动车辆外 皮的面板。可以保险杠蒙皮为例。
背景技术
这几年以来，出现了能够在其车身上显示图像的车辆。根据在各 个车展展示的概念车判断，在车身上显示图像首先具有美观目的。然 而，在车辆车身上显示图像可以具有其它意义(信令、安全等)。
能够显示图像的车身面板通常设有能够传播图像的屏幕。这可涉 及LED(即light-emitting diode，发光二极管)或OLED(即organic light-emitting diode，有机发光二极管)类型的屏幕。这些屏幕具有一 定柔性，以允许将它们贴置于一般来说或多或少弯曲的车身面板上。 贴置于车身面板上的屏幕则生成并传播从车辆外部可见的图像。
然而，该通过LED或OLED屏幕显示的解决方案具有多个缺陷。
首先，屏幕的柔性是有限的。因此，不能够将屏幕贴置于风格(即 车身表面形状)具有过大弯曲的车辆上。屏幕的变形还可能会导致由 其显示的图像变形。
而且，将LED类型的屏幕布置在车身面板上导致需要生产高成 本的车身零件。
最后，由车身面板和屏幕形成的组件变得更加脆弱。因此，在受 损的情况下替换屏幕，甚至替换整个车身面板(如果不能够分离两 者)，具有高成本。例如在为了使得屏幕贴合车身表面而粘合的情况 下，这种无法分离还可能会造成涉及拆卸然后回收受损面板构件的环 保设计方面的问题。
也可在机动车辆上使用投影仪，例如DLP(即Digital Light Processing，数字光处理)或LCD(即Liquid Crystal Display，液晶显 示器)投影仪，例如用于从机动车辆将图像投影到地面上。然而，这 些投影仪必须足够紧凑以能够集成在机动车辆中，这限制它们的发光 功率。
发明内容
本发明的一个目的因此在于提供一种能够在其表面处显示从车 辆外部可见的发光信息的车身面板，该车身面板能够以低于现有技术 的成本来生产，并在车身面板防撞方面具有令人满意的强度。
为了该效果，本发明的主题在于一种机动车辆车身面板和图像投 影设备的组件，该车身面板包括：
-由透明塑料制成的主体；和
-以被图像投影设备投影的图像穿过的方式添置在主体上的散 射膜，
图像投影设备设置为通过将至少一幅图像投影到车身面板的内 部面上而使得在车身面板的外部面上出现该至少一幅图像，图像投影 设备包括自由曲面透镜(法语lentille freeform)。
“透明”指光透射率为80％至99％的材料是透明的。
使用散射膜允许具有合适的光线接收表面，其将增大由投影设备 投影的图像的散射角度。该图像将会在更大的机动车辆外部观察角度 内可见于车身面板的外表面上。而且，将散射膜和形成车身面板的透 明材料结合，允许最大光通量通过，以获得均匀、局部且清晰的发光 图案。
使用设计为显示与光源组合的具体图像的自由曲面透镜允许设 计简单、成本不高且允许获得令人满意的发光功率，同时还紧凑的解 决方案(与机动车辆领域中使用的其它投影技术相反，对于其它投影 技术，这是不可行的)。
最后，使用自由曲面透镜的优点之一在于其输出表面的形状根据 要在车身面板的外部面上显示的图像的形状来建模。由此，能够根据 车身面板的形状(例如出于风格原因，该车身面板可能会具有特别的 形状)，在自由曲面透镜的输出处生成变形图像，以使得该变形图像 在显示在车身面板外部面上时具有所想要的形状。
根据所述车身面板的单独或组合采用的可选的其它特征：
-主体由选自以下材料的材料制成：聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙 烯酸甲酯(PMMA)、半透明丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙 烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈苯乙烯(SAN)、丙烯腈 苯乙烯丙烯酸酯和聚碳酸酯的混合物、聚碳酸酯和聚对苯二甲 酸乙二醇酯的混合物，或者无定形聚烯烃，例如环烯烃共聚物 (COC)或环烯烃聚合物(COP)。
-图像投影设备包括设置为将光投射穿过自由曲面透镜的光源；
-光源包括至少一个LED；
-自由曲面透镜由聚碳酸酯制成；
-散射膜的半高宽为40°至90°，优选地为60°至90°；
-散射膜通过粘合固定在车身面板的主体上；
-主体与图像投影设备之间的距离为5毫米至400毫米，优选地 为35毫米至200毫米；
-主体覆盖有底漆、色漆层和清漆；
-底漆和清漆是透明的；
-色漆具有30％至75％的雾度(法语facteur de Haze)；
-色漆具有10％至50％，优选地20％至40％，优选地大致等于 30％的光透射率；和
-散射膜至少部分地是丝印的。
附图说明
阅读以下仅作为示例提供的参照附图做出的说明，将更好地理解 本发明，在附图中：
图1是包括根据本发明的车身面板的机动车辆的立体视图；
图2是根据本发明的组件的剖视图；
图3是根据本发明的第一变型的组件的剖视图；和
图4是根据本发明的第二变型的组件的剖视图。
具体实施方式
图1示出包括例如保险杠蒙皮的车身面板4的机动车辆2，车身 面板至少部分地由主体6构成。车身面板4能够在其外部面8上显示 投影到其内部面10上的图像。“外部面8”指车身面板4的朝向车辆 外部的那个面，内部面10是车身面板4的与外部面相对的那个面。
为了能够在车身面板4的外部面8上显示投影到所述车身面板4 的内部面10上的图像16，例如生产商徽标或如图1所示的图案，主 体6是透明的。为此，主体6可例如由以下制成：聚碳酸酯(PC)、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、半透明丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、 丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈苯乙烯(SAN)、丙烯腈苯乙 烯丙烯酸酯和聚碳酸酯的混合物、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯 的混合物，或者无定形聚烯烃，例如环烯烃共聚物(COC)或环烯烃 聚合物(COP)。
上文已经给出了透明度的定义。其目的在于确保主体6让图像投 影设备12发射的光通过。主体6优选地由透射率为80％至99％的透 明聚碳酸酯制成。
如上所述，这样的远程图像显示具有众多优点：
-由车身面板4和图像投影设备12形成的组件保持其牢固性。 该组件对于撞击更不敏感，这是因为图像16的发射源面对车 身面板4的内部面10，并与其相距一距离，图像16的发射源 与车身面板4之间的距离可以根据车身面板4的变形来确定， 以将图像发射源布置得足够远以免被车身面板的变形(直至其 一定的变形度)损坏；
-即使在车身面板4变形的情况下，也能够显示图像，这是因为 与现有技术中直接固定在面板上的发光屏幕相反，在撞击时源 不一定受损；
-与现有技术相反地，将图像直接投影到车身面板上允许实现形 状自由度更大的车身面板，因为在现有技术中，由于发光屏幕 的低柔性，车身面板不能够包括过大的弯曲；以及
-在设计自由曲面透镜时，能够考虑到车身面板4的特殊形状， 以调整图像投影设备12输出处的图像16的形状而使得该图像 在车身面板4的外部面8上正确显示。
图像16由图像投影设备12(在图2和图3中示出)投影，图像 投影设备12位于与车身面板4的内部面10相距一距离处，例如固定 在车辆2的结构零件上(也可固定到主体6并与其相距一距离)。图 像投影设备12与内部面10之间的距离可以为5毫米至400毫米，优 选地为35毫米至200毫米。该距离可以相对于根据本发明的组件的 将在下文中说明的其它元件的其它特征来确定，其它元件涉及图像投 影设备的光源14、散射膜18，或主体6的漆料层。
如果图像投影设备12固定到车辆远端的不受车身面板4的机械 变形影响的结构零件上，当车身面板4由于低速撞击而变形(例如如 果涉及的是保险杠)的情况下，图像投影设备12与主体6之间的距 离还可允许将图像投影设备12布置在车身面板4所及范围之外。还 可行的是，优选地设置图像投影设备12间接地固定到车身面板4， 以能够与车身面板4的变形一起移动，同时由此保持与该车身表面相 距一距离，这是为了避免在主体6受到撞击的情况下，损坏图像投影 设备12。
图像投影设备12可以由包括LED(在任何情况下，至少一个 LED)且配置为向自由曲面透镜22方向传输光的光源14构成。光源 发射的光强度尤其根据图像投影设备12与主体6之间的距离和车身 面板4的成分来选择，以获得所期望的效果。图像投影设备12连接到能够控制图像16扩散的电子控制单元。
自由曲面透镜22则允许通过简单的设备获得精确的图像。实际 上，自由曲面透镜22是在对其数字建模之后定制的(即建模为在车 身面板4的外部面8上获得所选择的图案)，例如由塑料(优选为聚 碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)并通过注射制成，这还意味着制造成本 低廉。
在图2至4中示出本发明的整体原理。图像投影设备12投影图 像(第一光束，其在该截面中的形状由第一范围24和26限定)，该 图像达到车身面板4的内部面10。图像16在车身面板4的表面处可 见。
为了能够显示图像16，除了构成它的塑料之外，由透明材料制 成的车身面板4还包括至少一个额外元件，该元件在制造车身面板4 期间或之后添加。
为此，车身面板4包括添置在主体6上以被图像投影设备12投 影的图像16穿过的散射膜18。散射膜18可以例如通过粘合而固定 在主体6的内部面上(图4)或外部面8上(图2和3)。替代地，主 体6可被包覆模制在散射膜18上。散射膜18允许表面散射获得优化 的期望效果。其效果在图2至4中可见。散射膜18输出处的光比在 散射膜输入处的光散射得更广。散射膜18输出处的散射光的形状为 相对于第一光束放大的第二光束。
散射膜18可以优选地是丝印的。这例如允许对显示在车身面板 4上的图像16着色，或者，通过将散射膜18的一部分丝印成黑色的， 而使得图像16的边缘尽可能地清楚。
优选地，散射膜18的半高宽(法语largeuràmi-hauteur，有时候 用LMH表示)(更经常用FWHM，即“Full Width at Half Maximum” 表示)为40°至90°，优选地为60°至90°。“半高宽”指第二光束的打 开角度，在该打开角度中，光强度至少等于在该光束中测量到的最大 强度的一半，一般位于第二光束的中心处。在所示示例中，并且优选 地，光束的具有该半高宽的中央部分大致均匀地围绕通过图像中心且 与面板正交的方向。该角度的范围由第二光束的第二范围28和30限 定。换句话说，在第二光束的第二范围28和30之间，光线的光强度 等于第二光束的中心处的最大强度的至少一半。在第二光束的第二范 围28和30之外也能感知到光线，但其光强度小于第二光束的中心处 的最大强度的一半。
上述半高宽区间允许图像16在从车身面板4输出时有更广的散 射。广泛的散射允许在车身表面4表面处生成的图像16对于用户有 更佳的能见度，也包括不一定是面对车身面板4的用户。散射膜18 的光透射率则可为40％至98％，优选地为60％至95％。
散射膜18由此允许在光穿过自由曲面透镜22时生成的图像16 的广泛的散射，该散射优选地是锥形的(即允许光在所有方向上的均 匀散射)。
也可用允许在其外部面8上显示投影图像的漆料对车身面板4上 漆。漆料层可以实施在主体6的外部面上(如图4中可以是这样的情 况，散射膜则固定在主体6的内部面上)，或实施在本身固定在主体 6上的散射膜18的表面处(如图3中可以是这样的情况)。替代漆料 地，主体6可以在其内部面上或在其外部面上覆盖有任何面层(法语 couche definition)(装饰性膜、镀铬、遮盖等)。面层中至少一部分 可以设计为能够优化由图像投影设备12生成的图像16的显示。
例如，如图3和4所示，主体6的外部面可以覆盖有底漆32、 色漆层34，以及清漆36。
在所示示例中，底漆32和清漆36是透明的。色漆层34则被优 化以获得令人满意的图像16显示。为此，色漆34可具有30％至75％、 优选地不超过72％的雾度(对应于散射光的量与透射光总量的比值)。 色漆34的光透射率优选地为10％至50％，优选地为20％至40％，优 选地大致等于30％。
替代色漆层34地或作为该色漆层的补充，可优化底漆32和清漆 36以影响由图像投影设备12生成的图像16的显示。
色漆34通过其着色，允许车身面板4在图像投影设备12没有投 影任何图像时具有正常外观。
更具一般性地，在本说明书中提及的各特征(图像投影设备12 与主体6之间的距离、光源14的光强度、色漆34的雾度、散射膜 18的半高宽)相互根据彼此来确定，以在车身面板4的外部面8上 获得尽可能清晰且能见度尽可能高的图像。
例如，为了显示如图1所示并且高度和宽度分别等于200毫米的 图像16，可实施以下特征：
-车身面板4与自由曲面透镜22之间的距离大致等于80毫米；
-主体由厚度大致等于3毫米的透明聚碳酸酯制成；
-散射膜18的半高宽大致等于70％；和
-色漆34的光透射率大致等于30％，并且其雾度大致等于50％。
附图标记清单
2：机动车辆
4：车身面板
6：主体
8：车身面板的外部面
10：车身面板的内部面
12：图像投影设备
14：光源
16：图像
18：散射膜
22：自由曲面透镜
24、26：第一光束的第一范围
28、30：第二光束的第二范围
32：底漆
34：色漆
36：清漆。

Claims (13)

1.一种机动车辆(2)车身面板(4)和图像投影设备(12)的组件，该车身面板(4)的特征在于，它包括：
-由透明塑料制成的主体(6)；和
-以被所述图像投影设备(12)投影的图像穿过的方式固定到所述主体(6)上的散射膜(18)，
所述图像投影设备(12)设置为通过将至少一幅图像(16)投影到所述车身面板(4)的内部面(10)上而使得在所述车身面板(4)的外部面(8)上出现该至少一幅图像，所述图像投影设备(12)包括自由曲面透镜(22)。
2.如权利要求1所述的组件，其中，所述主体(6)由选自以下材料的材料制成：聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、半透明丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈苯乙烯(SAN)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯和聚碳酸酯的混合物、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的混合物，或者无定形聚烯烃，例如环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物(COP)。
3.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述图像投影设备(12)包括设置为将光投射穿过所述自由曲面透镜(22)的光源(14)。
4.如权利要求3所述的组件，其中，所述光源(14)包括至少一个LED。
5.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述自由曲面透镜由聚碳酸酯制成。
6.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述散射膜(18)的半高宽为40°至90°，优选地为60°至90°。
7.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述散射膜(18)通过粘合固定在所述车身面板(4)的主体(6)上。
8.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述主体(6)与所述图像投影设备(12)之间的距离为5毫米至400毫米，优选地为35毫米至200毫米。
9.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述主体(6)覆盖有底漆(32)、色漆层(34)和清漆(36)。
10.如权利要求9所述的组件，其中，所述底漆(32)和所述清漆(36)是透明的。
11.如权利要求9或10中任一项所述的组件，其中，所述色漆(34)具有30％至75％的雾度。
12.如权利要求9至11中任一项所述的组件，其中，所述色漆(34)具有10％至50％，优选地20％至40％，优选地大致等于30％的光透射率。
13.如上述权利要求中任一项所述的组件，其中，所述散射膜(18)至少部分地是丝印的。
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