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EINLEITUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Anzeigevorrichtungen mit transparenten Anzeigefähigkeiten. Insbesondere beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf eine transparente Anzeigeeinheit aus Verbundglas für eine Windschutzscheibe, Heckscheibe oder Heckscheibe, Seitentürfenster usw. eines Fahrzeugs.
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Der Großteil der heute hergestellten Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise das moderne Automobil, wird auf einer starren Fahrzeugkarosserie - entweder als Rohkarosserie oder als selbsttragende Konstruktion - mit einem inneren Fahrgastraum montiert, der die Fahrzeuginsassen aufnimmt und schützt. In Automobilanwendungen werden fahrer- und beifahrerseitige Türanordnungen beweglich an den Backbord- und Steuerbordflanken der Fahrzeugkarosserie montiert, um einen kontrollierten Zugang zum Ein- und Aussteigen in das Fahrzeug und eine seitliche Sicht durch die zugehörigen Türfenster zu ermöglichen. Eine Heckscheibe (Coupes und Limousinen) oder eine Rückscheibe (Lkw und SUVs) dichtet ab, bietet aber dennoch eine Durchsicht durch ein hinteres Ende des Fahrgastraums. Zwischen den vorderen A-Säulen der Fahrzeugkarosserie ist eine Windschutzscheibe (in einigen Ländern auch „Frontscheibe“ genannt) montiert, die das unerwünschte Eindringen von Wind, Regen und Schmutz verhindert und ein aerodynamisch geformtes Fenster vorsieht, durch das der Fahrer auf die Fahrbahn blickt. Moderne Windschutzscheiben, Seiten- und Heckscheiben sowie Glasdächer sind im Allgemeinen als Verbundglaskonstruktion gebildet - ein mehrschichtiger Aufbau mit einer Kunststoffzwischenschicht, typischerweise aus Polyvinylbutyral (PVB) oder Ethylen-Vinylacetat (EVA), das zwischen zwei oder mehreren gebogenen Scheiben aus gehärtetem Glas laminiert ist.
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Um das Bewusstsein des Fahrers für den Betrieb von Fahrzeugsystemen und die Umgebungsbedingungen zu schärfen, ergänzen einige moderne Fahrzeuge das Armaturenbrett-Instrumententafel und das Touchscreen-Display der Mittelkonsole um ein Heads-up-Display (HUD), das Licht auf eine hintere Fläche der vorderen Windschutzscheibe projiziert, um eine sichtbare Informationsanzeige zu erzeugen. Alternative HUD-Konfigurationen verwenden eine am Armaturenbrett montierte „durchsichtige“ Anzeigevorrichtung, die mit Leuchtdioden- (LED) oder Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Technologien arbeitet, um vollständig oder teilweise transparente Anzeigemöglichkeiten zu bieten. Unabhängig davon, welche Technik eingesetzt wird, ist ein Automobil-HUD so konzipiert, dass es Informationen im Sichtfeld des Fahrers nach vorne präsentiert und so überflüssiges Abtasten der Augen und Blickverhalten an der Instrumententafel und Mittelkonsole reduziert. HUDs tragen auch dazu bei, die Augenbelastung zu verringern, die sich aus wiederholten Pupillenlichtreflexen ergibt, die durch Lichtänderungen bei der Verlagerung von Ansichten zwischen dem Innenraum und dem Außenbereich des Fahrzeugs verursacht werden, sowie aus Belastungen, die sich aus einer häufigen Neuausrichtung der Augen ergeben, um die Ansichten zwischen optisch nahe gelegenen Instrumenten und optisch entfernten Fahrzeugen, Straßenverhältnissen usw. zu verlagern.
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KURZDARSTELLUNG
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Offenbart sind hierin doppelseitige transparente Anzeigeanordnungen, Verfahren zur Herstellung und Verfahren zur Verwendung derartiger transparenter Anzeigeanordnungen und Kraftfahrzeuge mit einer Windschutzscheibe, Heckscheibe oder Rückscheibe, Türscheibe oder anderen Fahrzeugverglasungen, die einheitlich mit einer doppelseitigen, transparenten Anzeigeeinheit aus Verbundglas ausgebildet sind. Als Beispiel wird eine transparente elektronische Anzeigevorrichtung mit intransparenten lichtemittierenden Schaltungen (z. B. LED, LCD, usw.) präsentiert, die auf einem flexiblen Substrat montiert sind, das mit Durchgangslöchern oder Schlitzen von ausreichender Größe und Form hergestellt ist, um eine Transparenz von etwa 20 % bis 50 % zu ermöglichen. Bei Automobilanwendungen werden ein flexibles Glas- oder Polymersubstrat und lichtemittierende Elemente zwischen zwei Platten aus behandeltem Glas zu einer bruchsicheren Verbundglaseinheit verklebt. Flexibles Schaltungsmaterial und die auf diesen Schaltungen montierten Vorrichtungen sind nicht transparent; dennoch ermöglichen die Größe und Anordnung der Löcher/Schlitze, dass die Anzeigeeinheit als durchsichtig wahrgenommen wird. Diese Architektur bietet eine transparente Außen-/Innenanzeige in Automobilqualität, die sowohl mit den Fahrzeuginsassen als auch mit Fußgängern, Radfahrern und benachbarten Fahrzeugen kommunizieren kann, während die Insassen aus dem Fahrzeug schauen können. Die Anzeigeeinheit kann optional so eingestellt werden, dass sie während der Fahrzeugbewegung eine „Opernleuchte“ in der Nähe der B- oder C-Säule erzeugt, z. B. mit einer Intensität von ca. 70 nits (Candela pro Quadratmeter) und einer Transparenz von mindestens 20 %.
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Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf doppelseitige transparente Anzeigeanordnungen mit nicht-transparenten Schaltungen. So wird beispielsweise eine elektronische Anzeigevorrichtung präsentiert, die eine erste (innere) starre transparente Schicht und eine zweite (äußere) starre transparente Schicht beinhaltet, wobei die beiden starren transparenten Schichten in einer gegenüberliegenden beabstandeten Beziehung nebeneinander angeordnet sind. Die ersten und zweiten starren transparenten Schichten, die der Beschaffenheit von Hartglasplatten entsprechen können, beinhalten Innenflächen, die einander gegenüberliegen. Auf der Innenfläche jeder starren transparenten Schicht befindet sich jeweils eine Klebeschicht. Eine erste Anzeigeschaltung ist über eine der Klebeschichten an der Innenfläche der ersten starren transparenten Schicht befestigt, während eine zweite Anzeigeschaltung über die andere der Klebeschichten an der Innenfläche der zweiten starren transparenten Schicht befestigt ist. Jede Anzeigeschaltung beinhaltet eine diskrete Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen, die in der Art von LED- oder LCD-Zellen sein können. Die elektronische Anzeigevorrichtung beinhaltet auch ein flexibles Substrat mit einer ersten Oberfläche, auf der die erste Anzeigeschaltung montiert ist, und einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, auf der die zweite Anzeigeschaltung montiert ist. Das flexible Substrat, das aus flexiblem Glas oder elastischem thermoplastischem Harzpolymer hergestellt werden kann, definiert dabei mehrere Öffnungen hindurch, wie beispielsweise Durchgangslöcher oder Schlitze, die mit der ersten und zweiten Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen verschachtelt sind, um dadurch ein vorgegebenes Niveau an visueller Transparenz zu erreichen.
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Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung konzentrieren sich auf Kraftfahrzeuge, die mit mindestens einer Fahrzeugscheibe ausgestattet sind, die einheitlich mit einer doppelseitigen, transparenten Anzeigeeinheit aus Verbundglas ausgebildet ist. Ein „Kraftfahrzeug“, wie hierin verwendet, kann jede relevante Fahrzeugplattform, wie z. B. Personenkraftwagen (Verbrennungsmotoren, Hybrid-, Elektro-, Brennstoffzellenantrieben, vollständig oder teilweise autonom, usw.), Transportfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Geländefahrzeuge (ATV), landwirtschaftliche Geräte, Boote, Flugzeuge usw. beinhalten. Es wird ein Kraftfahrzeug präsentiert, das eine Fahrzeugkarosserie mit einem Fahrgastraum beinhaltet, der an seinem vorderen Ende an einem vorderen Fensterrahmen endet, der zumindest teilweise durch ein Paar A-Säulen definiert ist. Mehrere Straßenräder sind drehbar an der Fahrzeugkarosserie befestigt und werden beispielsweise von einem Motor und/oder einem Elektromotor angetrieben.
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Im vorderen Fensterrahmen des Fahrzeugs, zwischen den beiden A-Säulen, befindet sich eine vordere Windschutzscheibeneinheit, die mit einer integrierten elektronischen Anzeigevorrichtung ausgestattet ist. Die einheitliche Frontscheibe/Anzeigeeinheit beinhaltet ein Paar starrer Glasschichten, die sich in einer gegenüberliegenden, einander zugewandten beabstandeten Relation zueinander befinden. Auf den Innenflächen der beiden starren Glasschichten sind Klebeschichten angeordnet. Eine erste Anzeigeschaltung ist über eine der Klebeschichten an der Innenfläche einer der starren Glasschichten befestigt, während eine zweite Anzeigeschaltung über eine weitere der Klebeschichten an der Innenfläche der anderen starren Glasschicht befestigt ist. Jede Anzeigeschaltung beinhaltet eine diskrete Anordnung von elektronisch aktivierten LED-Elementen. Ein flexibles Substrat ist auf einer ersten Oberfläche montiert, auf der die erste Anzeigeschaltung montiert ist, und auf einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, auf der die zweite Anzeigeschaltung montiert ist. Dieses flexible Substrat definiert hindurch ein Muster von Öffnungen, die mit der ersten und zweiten Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen verschachtelt sind.
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Zusätzliche Aspekte dieser Offenbarung richten sich an Verfahren zum Herstellen und Verfahren zum Verwenden einer der hierin abgebildeten oder beschriebenen doppelseitig transparenten Anzeigeanordnungen. So wird beispielsweise ein Verfahren zur Montage einer elektronischen Anzeigevorrichtung präsentiert. Das repräsentative Verfahren beinhaltet in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit einem der offenbarten Merkmale und Optionen: das Bereitstellen erster und zweiter starrer transparenter Schichten, die in entgegengesetzter beabstandeter Relation zueinander angeordnet sind, wobei die erste starre transparente Schicht eine erste Innenfläche aufweist, und die zweite starre transparente Schicht eine zweite Innenfläche aufweist, die der ersten Innenfläche zugewandt ist; das Aufbringen einer ersten Klebeschicht auf die erste Innenfläche der ersten starren transparenten Schicht; das Aufbringen einer zweiten Klebeschicht auf die zweite Innenfläche der zweiten starren transparenten Schicht; das Befestigen einer ersten Anzeigeschaltung an der ersten starren transparenten Schicht über die erste Klebeschicht, wobei die erste Anzeigeschaltung eine erste Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen beinhaltet; das Befestigen einer zweiten Anzeigeschaltung an der zweiten starren transparenten Schicht über die zweite Klebeschicht, wobei die zweite Anzeigeschaltung eine zweite Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen beinhaltet; und das Befestigen der ersten und zweiten Anzeigeschaltungen an gegenüberliegenden ersten bzw. zweiten Oberflächen eines flexiblen Substrats, wobei das flexible Substrat dadurch eine Vielzahl von Öffnungen definiert, die mit der ersten und zweiten Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen verschachtelt sind.
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Die vorstehend beschriebene Zusammenfassung soll nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung repräsentieren. Vielmehr stellt die vorstehende Kurzdarstellung lediglich einige der neuartigen Konzepte und Merkmale, wie hierin dargelegt, als Beispiel dar. Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsformen und der Arten zum Ausführen der Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen leicht ersichtlich. Darüber hinaus beinhaltet die vorliegende Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Teilkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale, die oben und im Folgenden dargestellt sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine nach vorne gerichtete perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines repräsentativen Fahrzeuginnenraums mit einer einheitlichen Windschutzscheibe mit einer integrierten beidseitig, transparenten Anzeigevorrichtung aus Verbundglas gemäß den Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine schematische Seitenansicht, die die repräsentative Windschutzscheibe/transparente Anzeigeeinheit von 1 schematisch veranschaulicht.
- Die 3A-3D sind Frontansichtsdarstellungen repräsentativer flexibler Substrat-Durchgangslochkonfigurationen, einschließlich quadratischer Löcher mit dreieckigem Abstand (3A), kreisförmiger Löcher mit quadratischem Abstand (3B), kreisförmiger Löcher mit dreieckigem Abstand (3C) und sechseckiger Löcher mit dreieckigem Abstand (3D).
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Die vorliegende Offenbarung kann ist verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen zur Anwendung zugänglich, und einige repräsentative Ausführungsformen werden exemplarisch in den Zeichnungen dargestellt und hierin ausführlich beschrieben. Es versteht sich allerdings, dass die neuartigen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die in den hinzugefügten Zeichnungen dargestellten besonderen Formen beschränkt sind. Vielmehr umfasst diese Offenbarung alle Modifikationen, Entsprechungen, Kombinationen, Teilkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen, die dem Erfindungsgedanken und dem Umfang der Offenbarung entsprechen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung eignet sich für eine Vielzahl von Ausführungsformen. Diese sind in den Zeichnungen dargestellt und hierin in detaillierten repräsentativen Ausführungsformen der Offenbarung beschrieben, mit der Erkenntnis, dass die vorliegende Offenbarung als eine Veranschaulichung der Prinzipien der Offenbarung zu betrachten ist, und nicht als eine Einschränkung der breiten Aspekte der Offenbarung bezüglich der repräsentativen Ausführungsformen. Entsprechend sollten Elemente und Einschränkungen, die beispielsweise in den Abschnitten der Kurzdarstellung, der Zusammenfassung und der ausführlichen Beschreibung offenbart, aber nicht explizit in den Patentansprüchen aufgeführt sind, nicht per Schlussfolgerung, Rückschluss oder anderweitig einzeln oder insgesamt in die Patentansprüche integriert werden.
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Zu Zwecken der vorliegenden ausführlichen Beschreibung, soweit nicht ausdrücklich dementiert: beinhaltet die Singularform die Pluralform und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ sind beide verbindend und trennend; das Wort „alle“ bedeutet „alle und jegliche“; das Wort „jegliche“ bedeutet „alle und jegliche“; und die Wörter „einschließlich“ und „umfassend“ und „mit“ bedeuten „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können beispielsweise Wörter für Annäherungen, wie „etwa“, „fast“, „wesentlich“, „ungefähr“ und dergleichen, hierin im Sinne von „bei, nahe oder nahezu“, oder „innerhalb 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Herstellungstoleranzen“ oder jegliche logische Kombination davon verwendet werden. Schließlich sind Richtungsadjektive und Adverbien, wie etwa vorn, achtern, innen, außen, Steuerbord, Backbord, vertikal, horizontal, oben, unten, vorne, hinten, links, rechts usw. in Bezug auf ein Kraftfahrzeug, wie etwa eine Vorwärtsfahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs, vorliegen können, wenn das Fahrzeug operativ auf einer normalen Fahroberfläche ausgerichtet ist.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist 1 die perspektivische Darstellung eines repräsentativen Automobils, das im Allgemeinen mit 10 bezeichnet wird und hierin zu Zwecken der Erörterung einer Personenwagen vom Typ eines Geländewagens (SUV) dargestellt wird. An der Fahrzeugkarosserie 12 des Automobils 10, z. B. an einem vorderen Ende eines Fahrgastraums 14 innerhalb eines vorderen Fensterrahmens 16, ist eine vordere Windschutzscheibeneinheit mit einer integrierten doppelseitig transparenten Anzeigevorrichtung aus Verbundglas montiert (bezeichnet im Allgemeinen mit 18 in 1). Das dargestellte Automobil 10 - hierin auch kurz als „Kraftfahrzeug“ oder „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine exemplarische Anwendung, mit der die neuartigen Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Implementierung der vorliegenden Konzepte in eine vordere Windschutzscheibeneinheit 18 auch als eine exemplarische Anwendung der hierin offenbarten neuartigen Konzepte angesehen werden. Daher versteht es sich, dass Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung auf andere Fahrzeugscheiben (z. B. Heck- und Rückscheiben, Seitentürfenster, Lüftungsscheiben, Viertelscheiben, Sonnendächer, Schiebdächer usw.) angewendet werden können, die für jeden logisch relevanten Kraftfahrzeugtyp verwendet und sowohl für Automobil- als auch für Nicht-Automobilanwendungen gleichermaßen implementiert sind. Letztendlich sind die hierin abgebildeten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu und dienen lediglich Anleitungszwecken. Somit gelten die spezifischen und relativen Maße der Zeichnungen nicht als einschränkend.
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Die Windschutzscheibeneinheit mit einer integrierten doppelseitigen, transparenten Anzeigevorrichtung aus Verbundglas 18 (der Kürze halber auch als „vordere Windschutzscheibeneinheit“ oder „elektronische Anzeigevorrichtung“ bezeichnet) kann als verbessertes Sichtsystem (EVS) konfiguriert werden, das zum dynamischen Anzeigen und dynamischen Aktualisieren von grafischen Bildern auf einem Fenster eines betreffenden Fahrzeugs dient, um fahrzeugbezogene und nicht fahrzeugbezogene Informationen verschiedener Formen, einschließlich des Betriebs von Fahrzeugsystemen, Umgebungsfahrbedingungen, Infotainment-Funktionen, personalisierte personenbezogene Daten usw. darzustellen. Gemäß dem dargestellten Beispiel wird die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 dichtend, z. B. über ein Bindemittel und eine Fensterdichtung oder eine polymere Dichtungsschicht (nicht dargestellt), am vorderen Fensterrahmen 16 befestigt. Eine Unterkante des vorderen Fensterrahmens 16 ist durch eine Armaturenbrettverkleidung 20 begrenzt, während eine Oberkante durch eine Dachreling 22 und die beiden Seitenkanten durch ein Paar A-Säulen 24 begrenzt sind (von denen nur eine sichtbar ist; ein zweites gespiegeltes Gegenstück befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Fensterrahmens 16). Ebenfalls im Fahrzeuginnenraum 14 vorhanden ist ein Mittelstapel 26, der mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) in Form eines elektronischen Touchscreen-Videodisplays 28 und ein Tastenfeld 30 ausgestattet ist. Das Touchscreen-Videodisplay 28 ist bedienbar, um Benutzereingaben zu empfangen und Bild-, Text- und videobasierte Inhalte anzuzeigen. Eine digitale Instrumententafel (IP) 32, die in einem vorderen Armaturenbrett 34 vor einem Lenkrad 36 untergebracht ist, zeigt Messgeräte, Instrumente und Steuerungen zum Überwachen und Regulieren ausgewählter Vorgänge des Fahrzeugs 10 an.
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Die vordere Windschutzscheibeneinheit 18, das elektronische Touchscreen-Videodisplay 28, das Tastenfeld 30 und die digitale IP 32 kommunizieren - drahtgebunden oder drahtlos - mit einem programmierbaren elektronischen Steuergerät (ECU) 38. Das ECU 38 des Fahrzeugs kann systematisch verschiedene Sensoren, Systemkomponenten und/oder andere relevante manuelle und automatisierte Eingänge überwachen und Informationen basierend auf diesen überwachten Eingängen identifizieren, die an die Fahrzeuginsassen oder an vorbeikommende Fußgänger, Fahrzeuge usw. weitergeleitet werden, und eine grafische Darstellung der ausgewählten Informationen bestimmen. Dieses ECU 38 kann direkt mit verschiedenen Systemen, Subsystemen und Komponenten kommunizieren, oder das ECU 38 kann alternativ oder zusätzlich über ein verteiltes Computernetzwerk kommunizieren, wie beispielsweise ein LAN/CAN-System, ein Satellitensystem, das Internet usw. Verschiedene Fahrzeugsensoren können zum Überwachen von Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Getriebezustand, Motorkühlmitteltemperatur, Kraftstoffstand und -verbrauch, Ölstand, Reifendruck, Radschlupf, Batterieladezustand (SOC), Kilometerstand, Navigationsinformationen und/oder anderer für den Fahrzeugbetrieb repräsentativer Parameter aufgefordert werden. Nur ausgewählte Komponenten des Fahrzeugs 10 wurden dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben; dennoch kann das Fahrzeug 10 zusätzliche und alternative Merkmale und andere periphere Komponenten beinhalten, beispielsweise zum Ausführen der verschiedenen hierin offenbarten Operationen und Funktionen.
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Die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 dient sowohl als aerodynamische, bruchsichere Windschutzscheibe als auch als doppelseitige, durchsichtige HUD-Vorrichtung. Als doppelseitige Anzeigevorrichtung ist die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 in der Lage, selektiv einen ersten Satz von Bildern anzuzeigen, die innerhalb des nach vorne gerichteten Sichtfeldes eines Insassen durch die vordere Windschutzscheibe 18 überlagert sind, sowie selektiv einen zweiten Satz von Bildern, ähnlich oder verschieden vom ersten, die von Personen außerhalb des Fahrzeugs 10 leicht zu erkennen sind. Um eine „Durchsichtfunktionalität“ zu gewährleisten, bleibt die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 ausreichend transparent, sodass die Insassen des Fahrzeugs 10 Objekte außerhalb des Fahrgastraums 14 deutlich durch die vordere Windschutzscheibe 18 sehen können, während die ersten und/oder zweiten Bildersätze angezeigt werden. In diesem Zusammenhang stellt die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 von 1 vier transparente Anzeigebereiche A1-A4 dar, von denen jeder, wie nachstehend erläutert, konfiguriert ist, um ein Bild innerhalb diskreter Segmente des Sichtfeldes eines Fahrers anzuzeigen. Es liegt sicherlich im Schutzumfang und im Geist dieser Offenbarung, dass die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 mehr oder weniger transparente Anzeigeflächen bereitstellt, die alle oder einzelne von ihnen unterschiedliche Formen, Größen und/oder Positionen umfassen können als die in den Zeichnungen dargestellten. So kann beispielsweise die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte Sichtfläche der vorderen Windschutzscheibeneinheit 18 (d. h. diejenige, die innerhalb des Innenumfangs des vorderen Fensterrahmens 16 freiliegt) als transparente Anzeigefläche genutzt werden. Eine EVS-Grafikmaschine, die als dedizierte Softwareanwendung oder als diskretes Steuermodul innerhalb des ECU 38 ausgeführt ist, beinhaltet beispielsweise Anzeigesoftware oder prozessorausführbaren Code, der Daten und Benutzeranforderungen in grafische Darstellungen der gewünschten Informationen übersetzt.
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Wie vorstehend angegeben, ist das ECU 38 so konstruiert und programmiert, dass es unter anderem die Bedienung der vorderen Windschutzscheibeneinheit 18, des elektronischen Touchscreen-Displays 28, des Tastenfeldes 30 und der digitalen IP 32 steuert. Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuergerät, Steuereinheit, Prozessor und alle Permutationen hiervon können definiert werden als eine oder mehrere Kombinationen einer oder mehrerer logischer Schaltungen, anwendungsspezifischer integrierter Schaltung(en) (ASIC), elektronische Schaltung(en), zentrale Verarbeitungseinheit(en) (z. B. Mikroprozessor(en)) und dazugehörige Arbeits- und Datenspeicher (Lesespeicher, programmierbare Lesespeicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenlaufwerke usw.)), ob resident, entfernt oder eine Kombination aus beidem, die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme oder Routinen, kombinatorische Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und - geräte, entsprechende Signal-Konditionierungs- und Pufferschaltungen ausführen, sowie weitere Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Software, Firmware, Programme, Anweisungen, Routinen, Codes, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf jedwede von einer Steuerung ausführbare Befehlssätze inklusive Kalibrierungen und Nachschlagetabellen. Das elektronische Steuersystem kann mit einem Satz von Steuerroutinen konzipiert sein, die ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Steuerroutinen werden zum Beispiel durch eine zentrale Verarbeitungseinheit ausgeführt und dienen dazu, die Eingänge der Sensorgeräte und anderer vernetzter Steuermodule zu überwachen und um Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb von Vorrichtungen und Stellantrieben zu steuern. Routinen können in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen, z. B. nach jeweils 100 Mikrosekunden, 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden im laufenden Fahrzeugbetrieb ausgeführt werden. Alternativ dazu können die Routinen als Reaktion auf ein Ereignis während des Betriebs des Fahrzeugs 10 ausgeführt werden.
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2 veranschaulicht schematisch die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 mit zweiseitigen transparenten Anzeigemöglichkeiten von 1. Gemäß dem veranschaulichten Beispiel ist die vordere Windschutzscheibeneinheit 18 eine mehrschichtige Verbundkonstruktion, die aus mindestens fünf Schichten besteht: ersten und zweiten starren transparenten Schichten 40 bzw. 42; ersten und zweiten Klebeschichten 44 bzw. 46; und einer zentralen Trägerschicht 48 (hierin auch als „flexibles Substrat“ bezeichnet), die darauf erste und zweite Anzeigeschaltungen 50 bzw. 52 trägt. In mindestens einigen Ausführungsformen sind die vorgenannten Schichten 40, 42, 44, 46, 48 koextensiv und erstrecken sich somit im Wesentlichen über die Gesamtheit der anderen; alternativ können eine oder mehrere Schichten unterschiedliche Formen oder Größen annehmen. Es wird ferner erwogen, dass die Verbundkonstruktion zusätzliche oder weniger Schichten umfassen kann als die fünf vorstehend aufgeführten Schichten. So können beispielsweise erste und zweite Isolierschichten 54 und 56 zwischen den Klebeschichten 44, 46 und dem flexiblen Substrat 48 angeordnet werden. Andere optionale oder alternative Schichten können einzeln, gemeinsam oder in beliebiger Kombination eine schaltbare Tönungsschicht aus Glas („automatische Schattierung“), eine Windschutzscheibenheizung („Defroster“), eine Antireflexschicht, eine ultraviolette (UV)/Infrarot-(IR)-Sperrschicht usw. beinhalten. Es ist auch anzumerken, dass die Verwendung des Begriffs „Schicht“ in der Beschreibung und den Patentansprüchen, auch wenn sie diese einschließen, nicht unbedingt voraussetzt, dass ein bestimmtes Segment der Verbundkonstruktion eine durchgehende Schicht ist oder anderweitig die Gesamtheit aller übrigen Schichten umfasst, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 können die ersten und zweiten starren transparenten Schichten 40, 42 als die äußersten Schichten der vorderen Windschutzscheibeneinheit 18 positioniert werden, sodass sie zwischen den verbleibenden Schichten 44, 46, 48, 54, 56 und den Anzeigeschaltungen 50, 52 angeordnet sind. Die erste starre transparente Schicht 40, die in entgegengesetzter beabstandeter Beziehung zueinander angeordnet ist, beinhaltet eine erste Innenfläche 41, die einer zweiten Innenfläche 43 der zweiten starren transparenten Schicht 42 zugewandt ist. Entsprechend der dargestellten Architektur ist die zentrale Trägerschicht 48 in 2 die mittlere Schicht der vorderen Windschutzscheibeneinheit 18, die sich zwischen den beiden Isolierschichten 54, 56 befindet. Die Isolierschichten 54, 56 wiederum befinden sich zwischen den beiden Klebeschichten 44, 46, wobei die erste Isolierschicht 54 zwischen der zentralen Trägerschicht 48 und der ersten Klebeschicht 44 und die zweite Isolierschicht 56 zwischen der zentralen Trägerschicht 48 und der zweiten Klebeschicht 46 angeordnet ist. Darüber hinaus befinden sich die beiden Klebeschichten 44, 46 zwischen den starren transparenten Schichten 40, 42, wobei die erste Klebeschicht 44 auf die erste Innenfläche 41 der ersten transparenten Schicht 40 und die zweite Klebeschicht 46 auf die zweite Innenfläche 43 der zweiten transparenten Schicht 42 aufgebracht ist. Die ersten und zweiten starren transparenten Schichten 40, 42 können individuell aus jedem geeigneten starren und transparenten Material hergestellt werden, einschließlich Glasscheiben, hochschlagfesten Polycarbonat- oder Acrylplatten und dergleichen. Im Gegensatz dazu können die ersten und zweiten Klebeschichten 44, 46 als nicht einschränkende Beispiele alle geeigneten Laminat- und Klebematerialien umfassen, einschließlich Polyvinylbutyral-(PVB)-Materialien, Ethylen-Copolymer-Materialien und andere Schmelzklebstoffe.
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Die erste Anzeigeschaltung 50 der vorderen Windschutzscheibeneinheit, die angezeigte Informationen für einen Benutzer oder eine andere Einrichtung außerhalb des Fahrzeugs 10 steuern kann, ist auf einer ersten Oberfläche 45 des flexiblen Substrats 48 montiert. Umgekehrt ist die zweite Anzeigeschaltung 52, die angezeigte Informationen für einen oder mehrere Benutzer innerhalb des Fahrzeugs 10 steuern kann, auf einer zweiten Oberfläche 47 des flexiblen Substrats 48 auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche 45 montiert. Für mindestens einige Implementierungen kann es wünschenswert sein, dass das flexible Substrat 48 aus einem transparenten oder halbtransparenten biegsamen Glasmaterial hergestellt wird, wie beispielsweise einer schmelzgezogenen, konformen Glasscheibe mit einem Youngschen Modul von mindestens 60 GPa und einem Biegeradius von mindestens 80 mm. Alternativ kann das flexible Substrat 48 aus einem undurchsichtigen oder anderweitig nicht transparenten thermoplastischen Harzmaterial, wie beispielsweise einer elastischen Polyethylenterephthalat-(PET)-Platte, hergestellt werden. Die Montage der einzelnen Anzeigeschaltungen 50, 52 kann eine geeignete Fertigungstechnik beinhalten, einschließlich Maskierung, Dampfabscheidung und Siebdrucktechniken für Glas.
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Die erste Anzeigeschaltung 50 ist entweder direkt oder indirekt an der ersten Klebeschicht 44 an der ersten starren transparenten Schicht 40 befestigt, während die zweite Anzeigeschaltung 52 direkt oder indirekt an der zweiten starren transparenten Schicht 42 über die zweite Klebeschicht 46 befestigt ist. In den Fällen einer indirekten Befestigung, wie beispielsweise in 2 dargestellt, können die Anzeigeschaltungen 50, 52 teilweise oder vollständig in ihren jeweiligen Isolierschichten 54, 56 eingekapselt sein. So kann beispielsweise jede Isolierschicht 54, 56 als Deckfolie aus Kunststoff-Polyamid (PI) hergestellt werden, die auf die Anzeigeschaltungen 50, 52 laminiert oder anderweitig aufgebracht wird, z. B. und mit einem optional modifizierten Acryl- oder Epoxidkleber der Stufe B beschichtet wird. Die erste Anzeigeschaltung 50 besteht im Allgemeinen aus einer diskreten (ersten) Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen 58, und die zweite Anzeigeschaltung 52 besteht im Allgemeinen aus einer diskreten (zweiten) Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen 60. Jede Anordnung von elektronisch aktivierten Leuchtelementen 58, 60 kann ein vorgegebenes Muster von Leuchtdioden-(LED)-Zellen oder Flüssigkristallanzeige-(LCD)-Zellen umfassen, einschließlich Variationen und Kombinationen derselben (z. B. OLED, AMOLED, TFT-LCD, usw.). Im Allgemeinen weisen diese Anzeigeschaltungen 50, 52, inklusive der entsprechenden Leuchtelemente 58, 60, die elektrische Leitungen, komplementäre Schaltungsvorrichtungen usw. miteinander verbinden, eine geringe oder gar keine Transparenz auf. So kann beispielsweise jede Schaltung Elemente beinhalten, die aus Indiumzinnoxid, Silber, Gold, Platin, Graphen, Kupfer und/oder Glas abgeschiedenen Schaltungselementen hergestellt werden. In mindestens einigen Ausführungsformen ist jedes elektronisch aktivierte Leuchtelement 58, 60 auf einer Leiterplatte (PCB) 62, typischerweise aus PET-Kunststoff mit Kupferabscheidung, aufgebracht, die dann auf die zentrale Trägerschicht 48 aufgeklebt werden kann.
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Transparenz bei der ein- und zweiseitigen Darstellung von Bildern über die elektronisch aktivierten Leuchtelemente 58, 60 der vorderen Windschutzscheibeneinheit 18 wird zumindest teilweise dadurch erreicht, dass die verschiedenen Elemente der Anzeigeschaltungen 50, 52 in halbtransparenten oder undurchsichtigen Bereichen der zentralen Trägerschicht 48 angeordnet sind und gleichzeitig ein Benutzer durch ein Muster von Hohlräumen auf, in oder durch das flexible Substrat 48 hindurchsehen kann. Das flexible Substrat 48 aus 2 ist als gebildetes, bearbeitetes oder anderweitig hergestelltes Substrat mit mehreren Öffnungen 64 dargestellt, die mit der ersten und zweiten Anordnung von elektronisch aktivierten Lichtelementen 58, 60 verschachtelt sind. Es ist vorgesehen, dass diese Öffnungen 64 eine unzählige Kombination von Formen, Größen und Anordnungen annehmen, einschließlich Schlitze (2) und Durchgangsbohrungen (3A-3D). Es ist wünschenswert, dass diese Öffnungen 64 für zumindest einige Konfigurationen eine vorgegebene Größe, Geometrie, Konzentration und Anordnung aufweisen, die zusammenwirkend eine sichtbare Transparenz von mindestens etwa 20 % bis 50 % gewährleisten. Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von ca. 1,5 mm und einem Abstand von ca. 2,5 mm bieten beispielsweise eine Transparenz von ca. 50 %. Dieses Beispiel kann 200 Mikron (oder weniger) LEDs beinhalten, die eng beieinander liegen (z. B. alle 60-65 Mikron). Wie hierin verwendet, kann der Begriff „Abstand“ so definiert werden, dass er den kürzesten Mittenabstand zwischen unmittelbar benachbarten Öffnungen umfasst. Wie hierin verwendet, kann der Begriff „quadratischer Abstand“ so definiert werden, dass die Öffnungen in einem quadratischen Muster angeordnet sein müssen, sodass die Halbierung geradliniger Mittellinien, die benachbarte Öffnungen verbinden, ein rechtes regelmäßiges Viereck bildet, wie z. B. in den 3A und 3B veranschaulicht. Im Vergleich dazu kann der hierin verwendete Begriff „Dreiecksabstand“ erfordern, dass die Öffnungen in einem Dreiecksmuster so angeordnet werden, dass die Halbierung geradliniger Mittellinien, die benachbarte Öffnungen verbinden, ein gleichseitiges Dreieck bildet, wie z. B. in den 3C und 3D veranschaulicht.
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Die Öffnungen 64 des flexiblen Substrats 48 können aus kreisförmigen Durchgangsbohrungen mit einem Durchmesser von etwa 1 mm bis 6 mm und einem Abstand von etwa 2 mm bis 10 mm bestehen. 3B veranschaulicht beispielsweise ein Transparenzmuster mit kreisförmigen Löchern einer ersten Größe (z. B. Durchmesser ca. 1,5-2,5 mm), die mit einem quadratischen Abstand (z. B. ca. 4-6 mm) angeordnet sind. 3B veranschaulicht im Vergleich dazu ein Transparenzmuster mit kreisförmigen Löchern einer zweiten Größe (z. B. Durchmesser von ca. 2-5mm), die mit einem dreieckigen Abstand (z. B. von ca. 3,5-8 mm) angeordnet sind. Als weitere Option können die Öffnungen 64 des flexiblen Substrats 48 aus quadratischen Durchgangslöchern mit einer Breite von ca. 1 mm bis 12 mm und einem Abstand von ca. 5 mm bis 20 mm bestehen. 3A veranschaulicht beispielsweise ein Transparenzmuster mit quadratischen Löchern einer dritten Größe (z. B. Breite von ca. 5-10 mm), die mit einem quadratischen Abstand (z. B. ca. 8-15 mm) angeordnet sind. Als noch weitere Option können die Öffnungen 64 des flexiblen Substrats 48 aus polygonalen Durchgangslöchern mit einer Hauptabmessung von ca. 2 mm bis 11 mm und einem Abstand von ca. 4 mm bis 14 mm bestehen. 3D veranschaulicht beispielsweise ein Transparenzmuster mit sechseckigen Durchgangsbohrungen, die an ihrer breitesten Stelle etwa 11 mm betragen und mit einem Dreiecksabstand von etwa 14 mm gesetzt sind. Es ist beabsichtigt, dass die Öffnungen 64 des flexiblen Substrats 48 eine Kombination von unterschiedlich ausgebildeten Öffnungen beinhalten, einschließlich einer der oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten. Darüber hinaus können die Öffnungen 64 im Schutzumfang dieser Offenbarung alle anderen regelmäßigen, unregelmäßigen und nicht-konventionellen Geometrien aufnehmen. Diese Öffnungen 64 können im flexiblen Substrat 48 vorgebildet oder mit einer geeigneten Technik bearbeitet werden, einschließlich Stanzen, Laserschneiden oder einer anderen gängigen Praxis zum Schneiden von Löchern.
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Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden im Detail unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben; der Fachmann wird jedoch erkennen, dass viele Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht beschränkt auf die hierin offenbarte genaue Konstruktion und Zusammensetzung; jegliche und alle Modifikationen, Änderungen und Variationen, ersichtlich aus den vorangehenden Beschreibungen, liegen innerhalb des Umfangs der Offenbarung, wie durch die hinzugefügten Ansprüchen definiert. Darüber hinaus beinhalten die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Teilkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale.
