CN117597252A - 车辆仪表板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种遮蔽眩光减少系统，该遮蔽眩光减少系统包括提供增加的驾驶员视觉舒适度的玻璃仪表板部件(301)，特别地，本发明涉及一种玻璃仪表板部件(301)，该玻璃仪表板部件布置成使得穿过挡风玻璃并被玻璃仪表板表面反射的光部分地被挡风玻璃内表面朝向驾驶员位置反射，从而提供减少的遮蔽眩光。本发明进一步涉及一种平视显示系统，该平视显示系统设置有玻璃仪表板部件，该玻璃仪表板部件具有减少的遮蔽眩光。

Description

车辆仪表板
技术领域
本发明涉及一种提供增加的驾驶员视觉舒适度的玻璃仪表板部件。特别地，本发明涉及一种提供减少的遮蔽眩光的玻璃仪表板部件。本发明可以另外提供平视显示器的更好可视性。本发明进一步涉及一种平视显示系统，该平视显示系统设置有玻璃仪表板部件，该玻璃仪表板部件具有减少的遮蔽眩光。
背景技术
从仪表板反射的、反射离开挡风玻璃的光可能干扰驾驶员的视觉。参考图1，当环境光穿过挡风玻璃(105)、反射(106，107)离开仪表板(101)的上表面、回到挡风玻璃(106)上并反射(108)离开挡风玻璃进入到驾驶员的眼睛中时，车辆(100)的挡风玻璃(103)中出现遮蔽眩光。驾驶员(104)看到照亮的仪表板(101)的在挡风玻璃(103)之外的虚拟图像，该虚拟图像“遮蔽”或阻碍辨别车辆前方场景的能力。具有陡坡的挡风玻璃和浅色或光泽的仪表板加剧了遮蔽眩光。
为了补偿遮蔽眩光，车辆制造商被迫限制挡风玻璃倾斜的程度，以及在仪表板上使用非反射材料、深色和/或纹理化表面。这些特征限制了车辆设计的选择，并且深色仪表板吸收辐射，从而导致车辆内的热量增加。
用于减少遮蔽眩光的其他系统已经聚焦在挡风玻璃上，比如通过在挡风玻璃上放置抗反射、全息或偏振材料，这制造复杂且昂贵。替代性地，可以在仪表板上沉积偏振涂层。
US2009097125 A1披露了一种通过使用设置在车辆内表面上的偏振层进行偏振来减少遮蔽眩光的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种提供减少的遮蔽眩光的车辆玻璃仪表板部件。玻璃仪表板部件定位成使穿过挡风玻璃的光反射，挡风玻璃具有内表面和外表面并且允许光从该挡风玻璃穿过。较少的光朝向挡风玻璃反射回，然后从挡风玻璃内表面朝向驾驶员反射。
本发明的玻璃仪表板部件(201)包括玻璃基板，该玻璃基板设置有第一表面(202)，该第一表面被蚀刻和离子注入、具有表面粗糙度并且包含位于基板内且与蚀刻的基板表面相邻的层(203)内的注入离子。
因此，本发明进一步涉及一种用于具有挡风玻璃(303)和仪表板(302)的车辆(300)的遮蔽眩光减少系统，该遮蔽眩光减少系统包括：挡风玻璃(303)，该挡风玻璃具有内表面和外表面并且允许光从该挡风玻璃穿过；玻璃仪表板部件(201，301)，该玻璃仪表板部件使穿过挡风玻璃的光反射；玻璃仪表板部件(201，301)包括玻璃基板，该玻璃基板设置有第一表面(202)，该第一表面被蚀刻和离子注入、具有表面粗糙度并且包含位于基板内且与蚀刻的基板表面相邻的层(203)内的注入离子，使得反射光(306，307)被玻璃仪表板表面漫反射，然后被挡风玻璃内表面反射(308)。发现用本发明的遮蔽眩光减少系统减少了遮蔽眩光，即反射(308)离开挡风玻璃进入驾驶员眼睛中的一部分光。
为避免疑义，在本发明的遮蔽眩光减少系统中，作为该系统的目的，隐含的是，玻璃仪表板部件和挡风玻璃布置成使得穿过挡风玻璃并从玻璃仪表板表面反射的光部分地被挡风玻璃内表面朝向驾驶员位置(即，朝向驾驶员)反射。
本发明还包括一种减少具有挡风玻璃和玻璃仪表板部件的车辆中的遮蔽眩光的方法，该方法包括：使光穿过挡风玻璃；允许穿过挡风玻璃的光照射玻璃仪表板部件表面并被玻璃仪表板部件表面反射；以及通过提供具有第一表面的玻璃基板来漫射由包括玻璃基板的玻璃仪表板部件反射的光，使得光从玻璃仪表板部件漫反射，该第一表面被蚀刻和离子注入、具有表面粗糙度并且包含位于基板内且与蚀刻的基板表面相邻的层内的注入离子。
本发明进一步包括一种用于车辆的平视显示系统，该平视显示系统包括：
a.挡风玻璃(409)
b.图像源(403)，该图像源被配置为引导与要在挡风玻璃(409)处形成的图像相对应的光线(404)，
其特征在于，图像源的光线穿过根据本发明的玻璃仪表板部件(401)，并且其中，玻璃仪表板部件的第一表面面对挡风玻璃(409)。
附图说明
图1是没有遮蔽眩光减少系统的车辆的一部分的示意性截面视图；
图2是根据本发明的实施例的设置有玻璃仪表板部件的仪表板的示意性截面视图；
图3是具有本发明的遮蔽眩光减少系统的车辆的一部分的示意性截面视图。
图4是具有本发明的平视显示系统的车辆的一部分的示意性截面视图。
图5是用于评估朝向驾驶员反射的光的设置的示意性截面视图。
图6是比较不同玻璃仪表板部件的朝向驾驶员反射的光量的曲线图。
图7是用于评估来自平视显示源的朝向驾驶员反射的光的设置的示意性截面视图。
图8是比较透射通过不同玻璃仪表板部件的光量的曲线图。
具体实施方式
根据本发明的实施例，参考图3，玻璃仪表板部件(301)层压到仪表板基部结构(302)、例如由比如聚丙烯、膨胀聚丙烯、聚氯乙烯或丙烯腈/苯乙烯丙烯酸酯等低密度树脂制成的模制体。参考图2，玻璃仪表板部件(201)可以透明地层压到仪表板结构(205)，使得仪表板结构的颜色通过玻璃仪表板部件可见。可以将粘合剂材料(204)施加在玻璃部件的一部分上，例如围绕玻璃部件的边缘的至少一部分，或者通过将粘合剂材料施加到玻璃部件与仪表板结构(205)之间的整个接触区域来执行层压。
根据本发明的实施例，参考图4，玻璃仪表板部件(401)透明地层压到图像源(403)。在某些实施例中，图像源可以是平视显示光源。
根据本发明的实施例，当在12mm的评估长度上并且利用截止波长为0.8mm的高斯滤波器测量时，玻璃仪表板部件的玻璃基板的第一表面的表面粗糙度由以下项限定：
a.0.02μm≤Ra≤0.60μm，
b.0.1μm≤Rz≤3.0μm，以及
c.0.01μm≤RSm≤0.08μm，
当从所述第一表面测量且相反的表面暴露于空气时，所述玻璃基板有利地可以具有以下光学特性：
·从1％至85％的雾度值，
·从10％至100％的透明度值，
·从10SGU至50SGU的60°光泽值，以及
·从7％至4.5％的可见光反射率，其约4％是来自与第一表面相反的空气/基板界面的反射率。
根据本发明的有利的实施例，当按照下面详述的连同说明书的实例部分进行测量时，玻璃仪表板部件的玻璃基板具有优选小于10％、特别是小于7％、特别是小于5％的低闪光值。
前两段的光学特性可以在第二表面(即，与第一表面相反的表面)上不存在任何涂层或表面处理的情况下获得。
贯穿本文，当指示数字范围时，该范围的极限被认为包括在该范围内。此外，在数值范围内的所有整数和子域值清楚地包括在内，如同明确地写出一样。
“蚀刻表面”是指已通过机械或化学方式侵蚀、去除一定量的玻璃材料并给予特定的表面纹理/粗糙度的表面。在化学蚀刻玻璃中，材料去除通过化学反应/侵蚀(即，酸蚀刻)发生。在机械蚀刻玻璃中，材料去除通过机械反应/侵蚀(即，喷砂)发生。替代性地，可以使用激光纹理化来提供“蚀刻表面”。根据本发明，可以有利地在基本上整个玻璃表面上，即，在玻璃表面的至少90％上蚀刻所述玻璃基板。
在一个实施例中，使用化学蚀刻来蚀刻玻璃表面。可以使用各种方法来化学蚀刻用于仪表板部件的玻璃基板并产生表面粗糙度。在本发明的一个实施例中，氟基溶剂可以用于产生粗糙表面。例如，可以使用氟化氢铵(NH4F-HF)的水溶液，其包含例如15wt％至35wt％的NH4-HF，其余为H2O。使要蚀刻的表面与蚀刻剂溶液接触设定的时间。调整时间和浓度以获得所需的表面粗糙度。
被蚀刻和离子注入的第一表面是指在蚀刻之后，蚀刻表面已经经受离子注入，以便降低玻璃仪表板部件的可见光反射率，并且现在包含在靠近基板的第一表面的层中注入的离子。如本领域所熟知的，离子注入工艺不同于化学强化的离子交换工艺，在所得玻璃基板方面也不同。
玻璃仪表板部件的蚀刻表面的特征通常在于其表面纹理或粗糙度，特别是标准ISO 4287-1997中定义的Ra、Rz和Rsm值(以μm表示)。纹理/粗糙度是表面不规则物/图案存在的结果。这些不规则物由称为“峰”的隆起和称为“谷”的凹陷组成。在垂直于蚀刻表面的部分上，这些峰和谷分布在也称为“等分线”的“中心线”(代数平均)的任一侧。在轮廓中并且对于沿固定长度(称为“评估长度”)的测量：
a.Ra(幅值)对应于纹理的平均差，即，指这些峰与谷之间的差的绝对值的算术平均值。Ra测量此平均值与该“线”之间的距离并且给出被蚀刻和离子注入的第一表面上的图案的高度的指示；
b.Rz(幅值)对应于“十点平均粗糙度”，并且是5个最高峰之间的平均峰与5个最低谷之间的平均谷的总和。
c.RSm(间距值，有时也称为Sm)是轮廓穿过“等分线”的连续两次通过之间的平均距离；并且这给出了在这些“峰”之间的平均距离以及因此图案的宽度的平均值。
根据本发明的粗糙度值可以使用2D轮廓用轮廓仪进行测量(根据ISO4287标准)。替代性地，可以使用3D轮廓测定法技术(根据ISO 25178标准)，但分离出2D轮廓，该2D轮廓然后允许获取在ISO4287标准中定义的参数。
根据本发明的实施例，粗糙度值用高斯滤波器进行测量，高斯滤波器是长波长的滤波器，也称为轮廓滤波器λc。它用于将粗糙度/纹理的分量与轮廓的起伏分量分离。
根据本发明的评估长度L是用来评估粗糙度的轮廓长度。基础长度l是该评估长度的用于识别表征待评估的轮廓的不规则性的部分。评估长度L被划分/切成n个基础长度l，这取决于轮廓不规则性。基础长度l对应于高斯滤波器的“截止”波长(或限制波长)(l＝λc)。典型地，评估长度是基础长度的至少五倍。
在粗糙度测量中，短波长的滤波器(轮廓滤波器λs)也通常用于消除作为背景噪声的非常短的波长的影响。
可见光反射率Rc是使用光源D65和2°观察者角度在玻璃仪表板部件的蚀刻和离子注入的第一表面(或侧)上测量的。为了此测量的目的，将与第一表面相反的表面暴露于空气。反射颜色是使用10°观察者角度在光源D65下使用CIELAB颜色坐标a*和b*表示的，并且是在玻璃仪表板部件的蚀刻和离子注入侧上测量的。CIE L*a*b*或CIELAB是国际照明委员会(International Commission on Illumination)指定的颜色空间，并且经常在玻璃工业等其他中使用。除非另有说明，否则可见光反射率Rc以及反射颜色a*Rc、b*Rc是以8°的角度(接近垂直于玻璃仪表板部件表面)测量的。通过在括号内指定测量角度来识别以其他角度测量的值，即，对于35°的测量角度：Rc(35°)、a*Rc(35°)、b*Rc(35°)。透射率TL是也使用光源D65和2°观察者角度测量的。
根据本发明的一个实施例，本发明的被蚀刻和离子注入的第一表面的表面粗糙度是使得：0.010μm≤RSm≤0.060μm。有利地，本发明的被蚀刻和离子注入的第一表面的表面粗糙度是比如：0.015μm≤RSm≤0.06μm。较低的RSm粗糙度值，可能与某些雾度和光泽值组合，为本发明的玻璃仪表板部件提供较低的闪光值，这在通过玻璃投射图像时(比如在平视显示系统中)是令人感兴趣的。
根据本发明的另一个有利的实施例，本发明的被蚀刻和离子注入的第一表面的表面粗糙度是比如：0.02μm≤Ra≤0.60μm。替代性地，本发明的被蚀刻和离子注入的第一表面的表面粗糙度是比如：0.05μm≤Ra≤0.40μm或甚至0.14μm≤Ra≤0.40μm。较低的Ra值为本发明的玻璃仪表板部件提供较低的雾度值。
根据本发明的另一个有利的实施例，本发明的被蚀刻和离子注入的第一表面的表面粗糙度是比如：0.10μm≤Rz≤3.00μm、或0.50μm≤Rz≤3.00μm、或甚至0.75μm≤Rz≤3.00μm。
本发明的玻璃仪表板部件可以在玻璃基板的第一表面附近包含离子，优选地选自O、N、He、Ne、Ar或Kr的带正电荷的离子。注入离子优选地存在于第一表面附近直到包括在0.1μm与1μm之间的深度。注入离子的量优选地包括在5x 1014离子/cm2与1018离子/cm2之间、有利地在1016离子/cm2与5x 1017离子/cm2之间、更有利地在3x1016离子/cm2与1017离子/cm2之间。
离子注入包括注入O、N、He、Ne、Ar或Kr的带正电荷的离子，以便减小蚀刻玻璃仪表板部件的可见光反射率。
根据本发明，注入步骤包括以下操作：
a.提供选自O2或N2、He、Ne、Ar或Kr的源气体。
b.电离源气体，以形成O、N、He、Ne、Ar或Kr的带正电荷的离子，
c.以包括在5kV与100kV之间的加速电压来加速O、N、He、Ne、Ar或Kr的带正电荷的离子，
d.提供具有蚀刻的第一表面的玻璃仪表板部件，
e.将玻璃仪表板部件定位在O、N、He、Ne、Ar或Kr的带正电的离子束的轨迹中，其中蚀刻表面面对束，从而将来自选定的源气体的离子注入到玻璃仪表板部件的蚀刻第一表面中。
在本发明的实施例中，离子束的轨迹基本上与玻璃仪表板部件的蚀刻表面垂直。
离子剂量或用量优选地包括在5x 1014离子/cm2与1018离子/cm2之间、有利地在1016离子/cm2与5x 1017离子/cm2之间、更有利地在3x 1016离子/cm2与1017离子/cm2之间。离子剂量可以例如通过暴露于离子束的持续时间来控制，并且还取决于离子束的通量。
在某些实施例中，玻璃仪表板部件相对于离子束移动，以便在单次通过或多次通过中处理玻璃仪表板部件的整个表面。玻璃仪表板部件可以以包括在20mm/s与160mm/s之间的速度移动。
蚀刻玻璃仪表板部件在离子注入之后显示出至多7％的可见光反射率，并且最出人意料的是，尽管被蚀刻和离子注入的第一表面的粗糙度没有显示出可见的不均匀性，并且尽管离子注入以与表面结构不垂直的角度发生。另外，蚀刻玻璃仪表板部件在离子注入之后可以显示出小的角反射颜色变化。特别地，蚀刻玻璃仪表板部件在离子注入之后也可以显示出中性反射色或蓝色反射色。
发明人已经发现，有利地，使用提供包含单电荷和多电荷离子的混合物的离子束的离子源来电离源气体。用相同的加速电压加速的这种离子混合物是特别有用的，因为这种离子混合物可以提供比单电荷离子束更高的能量密度。因此，这种离子混合物能够在较短的时间量内达到一定剂量。多电荷离子也令人感兴趣，因为对于相同的加速电压，它们所达到的注入深度比单电荷离子大。注入能量(以电子伏(eV)表示)是通过将单电荷离子或多电荷离子的电荷乘以加速电压计算的。包含单电荷离子和多电荷离子的混合物的离子束特别有用，因为对于特定的加速电压，某些种类(例如，N2+)的双电荷离子将具有对应的单电荷离子N+的注入能量的两倍。因此，无需增大加速电压就可以达到更大的注入深度。根据本发明的有利的实施例，带正电荷的离子包括单电荷离子和/或多电荷离子的混合物。对于给定的加速电压，离子被提供有与其电荷成比例的能量，单电荷离子和多电荷离子的混合物使得能够在单个步骤中在比单电荷离子更宽的深度范围内进行注入。更有利地，在单电荷离子和多电荷离子的混合物中，不同带电离子的相对量随着电荷的增加而减少。因此，当从基板表面朝向主体时，注入离子的量减少，同时物理性质逐渐变化。
在本发明的实施例中，离子束中至少90％的离子由选自N、O、He、Ne、Ar、Kr的种类的单电荷离子和双电荷离子组成并且单电荷种类与双电荷种类的比率至少为55/25。相应的单电荷种类和双电荷种类是N+和N2+、O+和O2+、He+和He2+、Ne+和Ne2+、Are和Ar2+。
在替代性的实施例中，通过例如在不同加速电压的几个步骤中顺序地注入作为单电荷离子的选定离子来注入离子。
在本发明的优选的实施例中，位于正被处理的区域下面的正被处理的玻璃基板的区域的温度小于或等于玻璃基板的玻璃化转变温度。此温度例如受该离子束的离子电流、被处理的区域在该离子束中的停留时间以及该基板的任何冷却手段的影响。
在本发明的有利的实施例中，使用N或O的注入离子，因为它们显示出比较重离子更少的基板表面溅射，这对于维持通过蚀刻获得的表面粗糙度特别重要。在本发明的另一个实施例中，将N和O的注入离子组合。
在本发明的另一个有利的实施例中，使用任一Ar的注入离子，因为以较低的剂量可以达到与注入N离子类似的性能。
在本发明的一个实施例中，同时或连续地使用若干离子注入束来处理玻璃基板。
在本发明的一个实施例中，通过经由离子注入束进行的单一处理获得了玻璃基板的每表面单位面积的离子总剂量。
在本发明的另一个实施例中，通过经由一个或多个离子注入束进行的若干连续处理获得了玻璃基板的每表面单位面积的离子总剂量。离子束可以使用相同或不同的源气体来注入O、N、He、Ne、Ar或Kr的相同或不同的离子。
本发明的方法优选地在真空室中以包括在10-2mbar与10-7mbar之间的压力、更优选以包括在5x 10-5mbar与6x 10-6mbar之间的压力进行。
用于进行本发明的方法的示例性离子源是来自Ionics SA的Hardion+RCE离子源。
本发明还涉及使用O、N、He、Ne、Ar、或Kr的单电荷离子和多电荷离子的混合物来减少遮蔽眩光，单电荷离子和多电荷离子的混合物以有效地减少遮蔽眩光的离子剂量和加速电压被注入玻璃基板中。
有利地，离子注入深度可以包括在0.1μm与1μm之间、优选地在0.1μm与0.5μm之间。注入离子在基板表面与注入深度之间扩散。可以通过选择注入离子、通过加速能量来适应注入深度，并且可以取决于基板而在一定程度上改变注入深度。
根据本发明，O或N的单电荷离子和多电荷离子的混合物分别优选包含O+和O2+或N+、N2+和N3+或Ar+和Ar2+。
根据本发明的优选的实施例，O的单电荷离子和多电荷离子的混合物包含比O+更少量的O2+。在本发明的更优选的实施例中，O的单电荷离子和多电荷离子的混合物包含55％至98％的O+以及2％至45％的O2+。
根据本发明的另一个优选的实施例，N的单电荷离子和多电荷离子的混合物包含比N+和N2+各自更少量的N3+。在本发明的更优选的实施例中，N的单电荷离子和多电荷离子的混合物包含40％至70％的N+、20％至40％的N2+、和2％至20％的N3+。
根据本发明的另一个优选的实施例，Ar的单电荷离子和多电荷离子的混合物包含比Ar+更少量的Ar2+。在本发明的更优选的实施例中，N的单电荷离子和多电荷离子的混合物包含50％至80％的Ar+、10％至30％的Ar2+、和3％至15％的Ar3+。
在本发明的实施例中，离子注入实现遮蔽眩光的减少。
参考图3，本发明涉及一种用于车辆(300)中的遮蔽眩光减少系统。车辆是指具有倾斜挡风玻璃和仪表板的乘用车辆、卡车、火车、飞机、船只等。常规车辆(300)的挡风玻璃(303)通常由玻璃或塑料制成。
入射在挡风玻璃(303)上的光将被透射(305)或吸收或反射(未示出)，这取决于挡风玻璃(303)的性质，比如挡风玻璃材料的折射率和挡风玻璃(303)的化学成分以及光的入射角。
穿过挡风玻璃(303)的光(305)照射定位在车辆的内表面上的本发明的玻璃仪表板部件(301)(比如仪表板(302))的蚀刻和离子注入的第一表面。由仪表板(302)反射的光(306，307)被部分地漫反射(307)、部分地以基本上镜面的方式(306)反射。由于蚀刻和离子注入的基板表面，只有此表面的反射光量大大减少。由此，到达驾驶员的反射光的量进一步减少，此效果通过反射光的漫射性进一步增强。
在一个实施例中，玻璃仪表板部件(301)可以透明地层压到仪表板结构(302)，使得仪表板结构的颜色通过玻璃仪表板部件可见。有利地，仪表板结构是光吸收性的和/或有色的，从而进一步减少从其与用于层压的粘合剂接触的表面反射的光量。由于本发明的玻璃仪表板部件，仪表板结构的方面(例如，颜色)不会被改变或扰乱。与传统的多层减反射涂层相比，即使在高视角下，例如对于本发明的玻璃仪表板部件在高达60°下，透射或反射颜色也没有明显的变化。粘合剂材料优选地在可见波长范围内的折射率n(粘合剂)接近玻璃仪表板部件的主体的折射率n(玻璃)。差越低，玻璃-粘合剂界面处的光反射越小。优选0.8×n(玻璃)≤n(粘合剂)≤1.2×n(玻璃)，更优选0.9×n(玻璃)≤n(粘合剂)≤1.1×n(玻璃)。
因此，本发明的遮蔽眩光减少系统具有若干益处。该系统通过避免或最小化遮蔽眩光来提供改善的视敏度，并且该系统可以与比先前可用的仪表板颜色更浅的仪表板(比如具有浅灰色或米色)一起使用。此外，在玻璃仪表板部件的暴露表面上不存在任何涂层使其在化学和机械方面更耐受，并且在美学上更令人愉悦。
虽然上面描述了本发明的优选的实施例，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行明显的修改和改变。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
颜色变化，例如在角度变化之后，Δa*b*相对于相应变化之前的参考点定义如下：
Δa*b*＝[(a*(之后)-a*(之前))2+(b*(之后)-b*(之前))2]1/2。可以考虑其他变化，比如在层压之前/之后。
在本发明的实施例中，当层压到仪表板结构时，玻璃仪表板部件不会显著改变通过仪表板部件观察的层压仪表板结构的颜色。有利地，Δa*b*Rc(db，lam)，层压之前仪表板结构的反射颜色a*Rc(db)和b*Rc(db)以及层压之后的仪表板结构的反射颜色的变化，并且该变化通过玻璃仪表板部件观察，a*Rc(db，层压之后)和b*Rc(db，层压之后)是使得，Δa*b*Rc(db，lam)≤1.5，或角度颜色变化Δa*b*Rc(db，lam)≤1，或角度颜色变化Δa*b*Rc(db，lam)≤0.7，或特别低的角度颜色变化Δa*b*Rc(db，lam)≤0.5。
在本发明的实施例中，当层压到仪表板结构时，玻璃仪表板部件提供低角度颜色变化。这意味着当通过玻璃仪表板玻璃以一定角度观察时，仪表板结构的颜色不会变化。特别地，在35°视角下的角度颜色变化Δa*b*Rc是使得Δa*b*Rc(35°)≤1.5，或角度颜色变化Δa*b*Rc(35°)≤1，或角度颜色变化Δa*b*Rc(35°)≤0.7，或特别低的角度颜色变化Δa*b*Rc(35°)≤0.5。在某些实施例中，对于高达75°的任何一个或多个观察角，获得至多3、至多2、甚至至多1的Δa*b*Rc值。
在本发明的实施例中，当在空气中测量而没有层压的仪表板结构时，玻璃仪表板部件提供反射光的中性色。特别地，通过反射中的颜色坐标a*Rc和b*Rc表示的，在玻璃基板的蚀刻和离子注入侧上的反射光的CIELAB颜色坐标是中性的，即1≤a*Rc≤1且1≤b*Rc≤1，或是更中性的，即0.5≤a*Rc≤0.5且0.5≤b*Rc≤0.5，或甚至是非常中性的，即0.3≤a*Rc≤0.3且0.3≤b*Rc≤0.3。在某些情况下，它是充分中性的，以使反射中的颜色为2≤a*Rc≤2且2≤b*Rc≤2。
根据本发明的玻璃仪表板在配备有挡风玻璃的车辆中显示出优异的低闪光特性以及减少的遮蔽眩光。
“闪光”是指蚀刻玻璃表面在图像源的图像的瞬时纹理中出现的并且给予所传送的图像粒状外观的小亮斑(大约在像素级尺寸规模上)。因此，“闪光效果”是两个表面区域之间的光学相互作用：规则显示像素矩阵(光源)和具有不太规则微观结构的蚀刻玻璃表面。在观看者的头部从一侧至另一侧移动时，它显示为在显示器上的强度的随机波动(涉及折射、衍射、漫射现象)。在本设置中，当光来自n图像源(例如平视显示光源)时，特别是对于例如大于150点每英寸(dpi)或大于250dpi的高分辨率的图像源，这是重要的。
根据本发明的玻璃仪表板部件的光学特性的特征可以在于：
a.直接全光透射率(或镜面光透射率)TL；
b.漫射光透射率，通过(i)“雾度”和(ii)“透明度”测量：“雾度”对应于在广角散射下的漫透射率，而“透明度”对应于在窄角散射下的漫透射率；以及
c.光泽，表征，例如，表面的亮度或光亮，并且更特别地对应于相对于根据ASTM标准D523处于特定角度的标准物(比如，例如，经认证的黑色玻璃标准物)的表面的镜面反射率，并且它用SGU(标准光泽单位)表示。
除非另外提到，否则所有光学特性都是在本发明的蚀刻和离子注入的玻璃仪表板部件上测量的，在与蚀刻和离子注入的第一表面相反的表面上没有任何额外的涂层或表面处理，并且没有层压到仪表板结构上。
用于光透射的术语“漫射”是(当穿过玻璃时)从入射光束通过分散超过2.5°而被偏转的光的比例。用于光反射的术语“漫射”是(通过在玻璃/空气界面处反射)从镜面反射光束通过分散超过2.5°而被偏转的光的比例。
在本发明中，玻璃仪表板部件的光学特性是从蚀刻和离子注入的第一表面测量的。
根据本发明的有利的实施例，并且取决于所选择的应用，玻璃仪表板部件具有从1％至40％的雾度。更优选地，玻璃仪表板部件具有从1％至35％的雾度。
根据本发明的另一个有利的实施例，玻璃仪表板部件具有从20％至100％的透明度。根据本发明的另一个有利的实施例，玻璃仪表板部件具有从40％至80％的透明度。
根据本发明的有利的实施例，玻璃仪表板部件具有从10SGU至40SGU的60°光泽值。根据本发明的有利的实施例，玻璃仪表板部件具有从20SGU至35SGU的60°光泽值。
根据本发明的有利的实施例，当在12mm的评估长度上并且用截止波长为0.8mm的高斯滤波器测量时，玻璃仪表板部件的表面粗糙度由以下项限定：
·0.05μm≤Ra≤0.4μm、优选0.14μm≤Ra≤0.4μm，
·0.010μm≤RSm≤0.060μm、优选0.015μm≤RSm≤0.060μm，
当从被蚀刻和离子注入的所述第一表面测量时，所述玻璃仪表板部件有利地可以具有以下光学特性：
·从1％至40％、优选从1％至35％的雾度值；
·从20％至100％、优选从40％至80％的透明度值；
·从10SGU至40SGU、优选从20SGU至35SGU的60°光泽值。
为了量化在可见范围内的玻璃透射率，我们定义了光透射率(TL)，该光透射率是根据ISO9050标准在380nm与780nm的波长之间计算的，并且通过考虑由ISO/CIE 10527标准定义的标准色度观察者CIE 1931，在2°的立体视角下，用比如由ISO/CIE 10526标准定义的D65光源测量。根据本发明的玻璃仪表板部件优选具有至少85％、优选至少90％的光透射率TL。
根据本发明的玻璃仪表板部件是由玻璃制成的，该玻璃的基体组成没有特别限制并且因此可以属于不同玻璃类别。玻璃可以是钠钙硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、无碱玻璃、硼硅酸盐玻璃等。优选地，本发明的玻璃仪表板部件由钠钙玻璃或铝硅酸盐玻璃制成。
根据本发明的实施例，玻璃仪表板部件具有如下组成，该组成包括以玻璃总重量的百分比表示的含量，如下表1所指示。
表1
组成 优选的组成 更优选的组成
SiO2 55％-85％ 55％-78％ 65％-78％
Al2O3 0％-30％ 0％-18％ 0％-6％
B2O3 0％-20％ 0％-18％ 0％-4％
Na2O 0％-25％ 5％-20％ 5％-20％
CaO 0％-20％ 0％-10％ 0％-10％
MgO 0％-15％ 0％-10％ 0％-10％
K2O 0％-20％ 0％-10％ 0％-10％
BaO 0％-20％。 0％-5％。 0％-5％。
这种钠钙型基础玻璃组成具有便宜的优点，即使它本身是机械上较不耐受性的。理想地，根据此最后一个实施例，该玻璃组成不包含B2O3(意味着它不是有意添加的，但可以作为非常低量的不期望的杂质存在)。
在替代性的更优选的方式中，玻璃仪表板部件具有以下组成，该组成包含以玻璃总重量的百分比表示的含量：SiO2 55％-70％；Al2O36％-18％；B2O3 0％-4％；CaO 0％-10％；MgO 0％-10％；Na2O5％-20％；K2O 0％-10％ BaO 0％-5％。
这种铝硅酸盐型基础玻璃组成具有机械上更耐受性的优点，但是它比钠钙玻璃更贵。理想地，根据此最后一个实施例，该玻璃组成不包含B2O3(意味着它不是有意添加的，但可以作为非常低量的不期望的杂质存在)。
根据本发明的有利的实施例，与关于基础玻璃组成的之前实施例可组合，该玻璃仪表板部件具有包含范围从0.002重量％至0.06重量％的总铁(以Fe2O3表示)含量的组成。小于或等于0.06重量％的总铁(以Fe2O3的形式表示)含量使得可以获得几乎没有可见着色并且允许美学设计中的高度灵活度的玻璃仪表板部件。该最小值使得可以不造成对玻璃成本的过度损害，因为这种低的铁值常常要求昂贵的、非常纯的起始材料以及还有这些材料的纯化。优选地，该组成包含范围为从0.002重量％至0.04重量％的总铁(以Fe2O3的形式表示)含量。更优选地，该组成包含范围为从0.002重量％至0.02重量％的总铁(以Fe2O3的形式表示)含量。在最优选的实施例中，该组成包含范围为从0.002重量％至0.015重量％的总铁(以Fe2O3的形式表示)含量。
根据优选的实施例，本发明的玻璃仪表板部件是浮法玻璃板。术语“浮法玻璃板”应当理解为意指通过浮法工艺形成的玻璃板，该浮法工艺包括在还原条件下将熔融的玻璃浇注到熔融锡的浴上。浮法玻璃板以已知的方式包括“锡面”，即，在接近于该板的表面的玻璃本体内富含锡的面。术语“富含锡”应当理解为意指相对于在核心处的玻璃的组成锡浓度的增加，该核心可能是或可能不是基本上为零(没有锡)。因此，浮法玻璃板可以容易地区别于通过其他玻璃制造工艺获得的板，特别地通过氧化锡含量，该含量可以例如通过电子微探针至约10μm深度来测量。
根据另一个优选的实施例，本发明的玻璃仪表板部件是通过开槽工艺或通过熔融工艺，特别是溢流下拉熔融工艺形成的玻璃板。这些工艺(尤其是熔融工艺)生产的玻璃板的表面可以达到某些应用中所需的优异的平整度和光滑度，但与用于大规模玻璃生产的浮法工艺相比，它们也更昂贵。
根据本发明的玻璃仪表板部件可以具有0.1mm至25mm的厚度。有利地，根据本发明的玻璃仪表板部件具有0.1mm至6mm的厚度。更有利地，特别是如果仪表板形状需要弯曲，则根据本发明的玻璃仪表板部件的厚度为0.1mm至2.2mm。
本发明还涉及化学强化/回火或热回火的玻璃仪表板部件。所有先前描述的实施例同样适用于本发明的化学强化/回火或热回火的玻璃仪表板部件。
根据实施例，本发明涉及一种用于车辆的平视显示系统，该平视显示系统包括：本发明的玻璃仪表板部件，以及挡风玻璃，该挡风玻璃包括基本上平行间隔开的第一基板和第二基板，该第一基板和该第二基板将含聚合物的中间层夹在中间；以及图像源，该图像源被配置为引导与要在挡风玻璃处形成的图像相对应的光线，这些光线被引导通过玻璃仪表板部件朝向挡风玻璃，其中，玻璃仪表板的第一表面面对挡风玻璃并且被蚀刻和离子注入，并且其中，与该第一表面相反的第二表面面对图像源。玻璃仪表板部件可以包括上述任何实施例或上述实施例的任何可能组合。
在实施例中，本发明的平视显示系统包括将p偏振的光线朝向挡风玻璃引导的图像源。
在实施例中，在本发明的平视显示系统中，挡风玻璃进一步包括低E涂层。
在实施例中，在本发明的平视显示系统中，挡风玻璃包括在面对玻璃仪表板部件的表面的至少一部分上选择性地反射p偏振光的涂层。
实例
参考实例R1是在一个主表面上化学蚀刻的平面玻璃板，并且是根据EP 3166900A1中披露的并且通过援引并入本文中的方法制备的。R1相应地由厚度为1.1mm的透明钠钙浮法玻璃制备。
开始于参考实例R1根据下表中详述的各参数，使用RCE离子源产生N的单电荷离子和多电荷离子的束，制备根据本发明的样品1和2。所使用的离子源是来自Ionics SA的Hardion+RCE离子源。
所有样品具有在26x 56cm2与56x 56cm2之间的尺寸并且通过以在20mm/s与80mm/s之间的速度将玻璃基板移位通过离子束在整个蚀刻表面上进行处理。
将被处理的玻璃基板的区域的温度保持在小于或等于玻璃基板的玻璃化转变温度的温度下。
对于所有实例，在真空室中在10-6mbar的压力下进行注入。
表1
比较实例C1可以通过磁控溅射在R1上沉积以下层序列来制备，括号中为厚度，玻璃/TiOx(13nm)/SiO2(39nm)/Nb2O3(110nm)/SiO2(65nm)/Ti65Zr35Ox(6nm)。这是一种带有保护涂层的四层防反射涂层。在不显著改变比较结果的情况下，TiOx和Nb2O3可以互换使用，并且Ti65Zr35Ox层可以省略，因为它主要用于机械阻力目的，而不是用于光学贡献。
每个玻璃仪表板部件就纹理/表面粗糙度和光学特性方面进行了分析。
表面粗糙度测量是使用3D光学轮廓仪Leica类型DCM3D、使用“Leica map”软件，在12mm的评估长度上用截止波长为0.8mm的高斯滤波器进行。首先用洗涤剂对样品进行清洗并干燥。然后将样品放置在显微镜下并且在常规设置之后，然后启动2D采集的轮廓(该软件应用2.5μm的默认截止波长λs)。
雾度和透明度测量根据用光源A2的ASTM标准D1003-11进行。
根据ASTM标准D523-14，在60°的特定角度下，使用经过认证的黑色玻璃标准物(在60°时的光泽为96.0)进行光泽测量。
闪光是两个结构化层之间相互作用的结果：显示器的像素矩阵和蚀刻表面的随机表面结构。根据“Display-Messtechnik&Systeme”公司披露的方法，使用设备SMS-1000，测量闪光效果。为了评估由显示器的像素矩阵引起的闪光强度调制，必须与来自闪光的随机强度调制分开。记录显示器玻璃表面的数字图像，以进行对应于限制的平移的两次不同暴露。创建不同的图像。通过将闪光区域中选定区域的标准偏差除以原始图像之一的相同区域的平均值，评估闪光水平。
选择运行的条件是：
·像素比264(距屏幕的距离为40cm)
·1滤波器
·强度240
对于闪光测量，将每个样品放在示出绿色背景图像的Apple iPad4视网膜显示器上，其中其减反射蚀刻表面朝向相机。
使用来自Hunter Associates Laboratory,Inc.的UltraScan PRO分光光度计进行透射率和反射率测量。使用带有用于角分辨反射率测量的ARTA附件的Perkin ElmerLambda 950分光光度计测量反射颜色。
下表2示出了参考样品的粗糙度。在实例1和2的注入之后，粗糙度值保持基本相同。
表2
所得的光学特性总结在以下表3中。
表3
可以看出，虽然大多数光学特性保持相同，但反射颜色仅有很小的变化，并且通过光反射的减少，光透射率(TL)增加2％至3％。
为了评估作为玻璃仪表板的不同样品，使用Eclat Digital公司的虚拟原型软件“Ocean”进行评估。此软件基于所使用的材料的物理特性提供逼真的渲染，并允许在复杂的三维环境中定量评估光学特性。
在不同角度下在整个可见光谱上测量上文不同样品的反射率，并且发现使用“Ocean”的模拟结果在测量值的0.1％内。
评估设置的二维截面在图5中展示。来自光源的光(505)以与仪表板玻璃样品的表面法线成20°的角度照射平坦仪表板玻璃样品(501)的第一表面。第一表面是被蚀刻和离子注入的第一表面或本发明的被蚀刻和离子注入的第一表面，或者具有多层抗反射涂层；第二相反的表面暴露于空气。入射光(505)被第一表面部分地反射，被第二表面部分地反射。两个表面(506)的组合镜面反射以与挡风玻璃的表面法线成60°的角度照射挡风玻璃(503)的内表面、并且朝向驾驶员的用于测量该组合镜面反射的预期位置(504)反射。
在此第一设置中，挡风玻璃是层压窗玻璃，其从车辆的外部朝向内部包括2.1mm厚的绿色玻璃的第一玻璃仪表板部件、0.76mm厚的聚乙烯醇缩丁醛片材、1.6mm厚的透明玻璃。此外，通过使用模拟太阳和地球表面的大气照明的Hosek-Wilkie环境，入射光(505)接近真实阳光。从图6中可以看出，对于大多数波长范围410nm至730nm，驾驶员位置(504)处的测量光的强度I对于样品2(601)是最低的并且对于样品1(603)是最高的，样品C1(602)在其之间。虽然样品1和2的大部分可见波长范围的强度曲线是平坦的或连续减小，但是C1显示出从660nm到780nm的波长强度的急剧增加。这转化为C1的红色波长范围内的反射光的增加，因此中性反射光比样品1和2更少。
在图7所示的第二评估设置中，来自附接到评估的玻璃仪表板样品(701)的平视显示器(HUD)光源(702)的光(706)朝向挡风玻璃(703)穿过样品。与平视显示器光源(702)相反的表面是被蚀刻的，相应地是被蚀刻和离子注入的第一表面或设置有多层抗反射涂层的表面。挡风玻璃(703)反射光(706)，并且评估到达驾驶员位置(705)的光的量。
当HUD光(706)未偏振时，分别与参考R1或R2(设定为100％)相比，到达驾驶员位置(705)的光的相对量对于C1和样品1为108％，对于样品2为110％。
当HUD光(706)是p偏振的时，分别与参考R1或R2(设定为100％)相比，到达驾驶员位置(705)的光的相对量对于C1和样品2为103％，对于样品1为106％。在这种情况下，设计用于反射p偏振光的涂层可以沉积在挡风玻璃的内表面上。
此外，发现当HUD光(706)是p偏振的时，参考图8，C1(802)的光透射率在可见光谱的两端强烈下降。当在整个可见光谱上产生类似的发光强度时，这种情况难以处理。对于样品1(803)和2(801)，光透射率可能不总是高于C1，然而这些样品的最大和最小光透射率之间的差异在整个可见波长范围内小于5％。

Claims (15)

1.一种用于具有挡风玻璃和仪表板的车辆的遮蔽眩光减少系统，所述遮蔽眩光减少系统包括：
a.挡风玻璃，所述挡风玻璃具有内表面和外表面并且允许光从所述挡风玻璃穿过；
b.玻璃仪表板部件，所述玻璃仪表板部件使穿过所述挡风玻璃的光反射；以及
c.其中，所述玻璃仪表板部件的第一表面面对所述挡风玻璃并且被蚀刻和离子注入。
2.根据权利要求1所述的遮蔽眩光减少系统，其特征在于，所述玻璃仪表板部件的第一表面的粗糙度使得当在12mm的评估长度上并且用截止波长为0.8mm的高斯滤波器测量时：
a.0.02μm≤Ra≤0.60μm，
b.0.1μm≤Rz≤3.0μm，以及
c.0.01μm≤RSm≤0.08μm。
3.根据任一项前述权利要求所述的遮蔽眩光减少系统，其特征在于，当从所述第一表面测量且相反的表面暴露于空气时，所述玻璃仪表板部件具有以下光学特性：
a.从1％至85％的雾度值，
b.从10％至100％的透明度值，
c.从10SGU至50SGU的60°光泽值，以及
d.从7％至4.5％的可见光反射率。
4.根据任一项前述权利要求所述的遮蔽眩光减少系统，其特征在于：注入的离子选自O、N、He、Ne、Ar或Kr的带正电荷的离子，和/或注入的离子存在于所述第一表面附近，直到包括在0.1μm与1μm之间的深度，和/或注入的离子的量包括在5x 1014离子/cm2与1018离子/cm2之间。
5.根据任一项前述权利要求所述的遮蔽眩光减少系统，进一步包括仪表板支撑结构，并且其中，所述玻璃仪表板部件至少部分地层压到所述仪表板支撑结构。
6.根据任一项前述权利要求所述的遮蔽眩光减少系统，其中，0.14μm≤Ra≤0.4μm，并且0.015μm≤RSm≤0.060μm。
7.根据任一项前述权利要求所述的遮蔽眩光减少系统，其特征在于，当从所述第一表面测量且相反的表面暴露于空气时，所述玻璃仪表板部件具有以下光学特性：从1％至40％、优选从1％至35％的雾度值；从20％至100％、优选从40％至80％的透明度值；从10SGU至40SGU、优选从20SGU至35SGU的60°光泽值。
8.根据任一项前述权利要求所述的遮蔽眩光减少系统，其中，所述玻璃仪表板部件和所述挡风玻璃布置成使得穿过所述挡风玻璃并从所述玻璃仪表板表面反射的光部分地被挡风玻璃内表面朝向驾驶员位置反射。
9.一种车辆，所述车辆具有根据权利要求1至8中任一项所述的车辆眩光减少系统。
10.一种减少具有挡风玻璃和玻璃仪表板部件的车辆中的遮蔽眩光的方法，所述方法包括：
a.使光穿过所述挡风玻璃；
b.允许穿过所述挡风玻璃的光照射玻璃仪表板部件表面并被所述玻璃仪表板部件表面反射；以及
c.通过提供具有第一表面的玻璃基板来使由包括所述玻璃基板的所述玻璃仪表板部件反射的所述光漫射，使得所述光从所述玻璃仪表板部件漫反射，所述第一表面被蚀刻和离子注入、并且具有表面粗糙度、并且包括在所述基板内且与第一基板表面相邻的层内的注入离子。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述玻璃仪表板部件和所述挡风玻璃布置成使得穿过所述挡风玻璃并被所述玻璃仪表板表面反射的光部分地被挡风玻璃内表面朝向驾驶员位置反射。
12.一种用于车辆的平视显示系统，所述平视显示系统包括根据权利要求1至8中任一项所述的遮蔽眩光减少系统，其中，
a.所述挡风玻璃包括基本上平行间隔开的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板将包含聚合物的中间层夹在中间；以及
b.图像源，所述图像源被配置为引导与要在所述挡风玻璃处形成的图像相对应的光线，所述光线被引导通过所述玻璃仪表板部件朝向所述挡风玻璃，
其中，所述玻璃仪表板的与第一表面相反的第二表面面对所述图像源。
13.根据权利要求12所述的平视显示系统，其中，由所述图像源引导的光线是p偏振的。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的平视显示系统，其中，所述挡风玻璃进一步包括低E涂层。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的平视显示系统，其中，所述挡风玻璃包括在面对所述玻璃仪表板部件的表面的至少一部分上选择性地反射p偏振光的涂层。
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