KR102152032B1 - 장착된 센서를 위한 최적화된 빔 경로를 갖는 차량 복합 창 페인 - Google Patents

장착된 센서를 위한 최적화된 빔 경로를 갖는 차량 복합 창 페인 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유리로 제조된 적어도 하나의 외부 페인(1) 및 유리로 제조된 내부 페인(2)을 적어도 포함하는 차량 복합 창 페인에 관한 것으로서, 그러한 페인들은 중합체 중간 층을 통해서 서로 연결되고, 중간 층의 영역은 상이한 재료를 가지는 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 웨지 인레이(4, 5)는 웨지-형상이고 각각 웨지 면(13)을 가지며, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고, 결과적으로, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되며, 적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는다.

Description

장착된 센서를 위한 최적화된 빔 경로를 갖는 차량 복합 창 페인
본 발명은 차량 복합 페인, 그 제조 방법, 및 그 용도에 관한 것이다.
현대의 차량은 점점 더 많은 수의 광학 센서를 구비하고, 그러한 센서의 신호는 운전자를 보조하기 위해서 이용된다. 그러한 센서의 예로서 비디오 카메라 또는 나이트 비전 카메라와 같은 카메라, 강우 센서, 광 센서, 또는 거리 계측기가 있다. 전방-조준 센서는, 전형적으로 상부 연부의 근접부 내의 중앙에서, 윈드실드(windshield)의 내측부-측 표면 상에 흔히 체결된다. 센서는 윈드실드 상의 마스킹 프린트(masking print)에 의해서 가려진다. 이를 위해서, 일반적으로, 주로 윈드실드의 조립 접착제를 위한 UV 보호를 위한 역할을 하는, 주변의, 프레임-유사 마스킹 프린트가 센서의 영역 내에서 페인의 중심의 방향으로 상당히 확대된다.
통상적인 센서는, 그 검출 방향이 수평으로 연장되도록, 윈드실드 상에 장착된다. 윈드실드가 차량 내에서 크게 경사져서, 예를 들어 수직에 대해서 60°의 설치 각도에서 설치되기 때문에, 센서의 검출 방향은 윈드실드와 약 30°의 매우 예각인 각도를 형성한다. 이는 윈드실드의 비교적 크고, 실질적으로 사다리꼴인 소위 "센서 영역"(또는, "센서 창")을 초래한다. 센서 영역은, 윈드실드를 통과하는 복사선이 센서에 의해서 검출되게 하는, 윈드실드의 영역이다. 그에 따라, 윈드실드의 센서 영역은, 센서의 검출 빔 경로 내에 놓이는 영역이다.
더 많은 센서가 페인 상에 체결될수록, 더 넓은 윈드실드의 면적이 전체 센서 영역에 의해서 점유되고, 그러고 센서를 가리는 마스킹 프린트가 더 커지게 된다. 그러나, 이는 페인을 통한 전체 광 투과도를 감소시키고 이는 빈번하게 미적으로 덜 매력적이다.
윈드실드의 센서 영역은 센서와 윈드실드 사이의 각도를 가능한 한 크게, 이상적으로 90°로 선택함으로써 감소될 수 있다. 그러나, 센서의 검출 방향을 수평 전방으로 조준된 상태로 유지하기 위해서, 검출 빔 경로는 그에 따라 페인 내로 또는 뒤쪽으로 편향되어야 한다. 이를 위해서, 센서와 페인 사이에 장착되는 커플링 요소가 알려져 있고, 커플링 요소는, 그의 굴절률로 인해서, 수평으로 페인을 통과하는 복사선을 센서 내로 안내한다. 그러한 커플링 요소 또는 광 안내 요소가, 예를 들어, US 2008/0284850 A1에서 알려져 있다. 그러나, 외측 장착형 커플링 요소는 부품 부착을 위해서 필요한 공간을 증가시키고 손상되기 쉽다.
본 발명의 목적은, 장착된 센서의 센서 영역의 크기를 감소시키는 더 개선된 차량 복합 페인을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 제1항에 따른 차량 복합 페인에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예가 종속항으로부터 명확하다.
본 발명에 따른 차량 복합 페인은, 적어도, 중합체 중간 층을 통해서 서로 접합된 외부 페인 및 내부 페인을 포함한다. 외부 페인 및 내부 페인은 전형적으로 유리로 제조된다. 차량 복합 페인은 외부 환경으로부터 차량의 내측부를 분리하기 위해서 제공된다. 그에 따라, 차량 복합 페인은, 차량 본체의 창 개구부 내에 삽입되거나 이를 위해서 의도된 창 페인이다. 본 발명에 따른 차량 페인은, 특히, 모터 차량의 윈드실드이다. "내부 페인"이라는 용어는, 설치된 위치에서, 차량의 내측부를 향하도록 의도된 페인을 지칭한다. "외부 페인"이라는 용어는, 설치된 위치에서, 차량의 외부 환경을 향하도록 의도된 페인을 지칭한다. 설치 위치에서 외부 환경을 향하는 각각의 페인의 표면은 외측 표면으로 지칭된다. 차량의 내측부를 향하는 각각의 페인의 표면은 내측부-측 표면으로 지칭된다.
복합 페인은, 특히, 센서를 그 내부 페인 상에 부착하기 위한 것이고 그러한 부착에 적합한 것이다. 이를 위해서, 중간 층으로부터 먼 쪽을 향하는 내부 페인의 표면은 적합한 장착부, 예를 들어, 브라켓 또는 하우징을 구비할 수 있다. 센서의 검출 빔 경로 내에 배열되거나 "센서 영역" 또는 "센서 창"으로 지칭되는 것을 위한 복합 페인의 영역에서, 복합 페인을 통해서 센서 영역에 진입하는 복사선이 센서에 의해서 검출된다.
중간 층의 하나의 영역은 제1 웨지 인레이(wedge inlay) 및 제2 웨지 인레이로 제조된다. 2개의 웨지 인레이는 상이한 재료로, 특히 상이한 굴절률을 갖는 재료로 제조된다. 중간 층의 그러한 영역은 적어도 센서 영역에 상응하나, 또한 더 클 수 있다. 중간 층의 그러한 영역의 크기는, 예를 들어, 10 cm2 내지 100 cm2, 바람직하게 25 cm2 내지 50 cm2이다.
2개의 웨지 인레이는 각각의 경우에 웨지-형상, 특히, 직각 웨지의 형태이다. 각각의 웨지 인레이는 서로 상하로 배치된, 특히 서로 대략 수직으로 배치된 2개의 기부, 및 기부들을 연결하는 웨지 면을 갖는다. 이는, 3개의 면의 각각이 다른 2개의 면에 연결되는 것을 의미하고, 2개의 대향 측면 연부는 연결 연부를 형성하고, 그에 따라 결합된 면들은 삼각형 횡단면을 갖는다. 2개의 웨지 인레이의 웨지 면은 바람직하게 대향 웨지 방향과 일치되게 배치되고: 복합 페인의 하부 연부로부터 상부 연부로의 방향으로, 제1 웨지 인레이의 두께가 증가되고, 제2 웨지 인레이의 두께는 감소된다.
직각 웨지는 3개의 실질적으로 사각형인, 특히 직사각형인 표면을 갖는다. 제1 및 제2 직사각형 표면은 서로 직각으로 연결 연부를 따라서 연결된다. 차량 복합 페인의 얇은 두께로 인해서, 표면 중 하나는 다른 표면보다 상당히 더 길고; 본 발명의 맥락에서, 2개의 표면은 결과적으로 "긴 기부" 및 "짧은 기부"로 지칭된다. 3개의 표면은, 직각 연결 연부들에 대향되고 그 연부들을 연결하는, 긴 기부 및 짧은 기부의 측면 연부에 연결된다. 이러한 표면은 각각의 경우에 긴 기부 및 짧은 기부와 예각을 형성하고 그리고, 본 발명의 맥락에서, "웨지 면"(경사진 표면)으로서 지칭된다. 긴 기부와 웨지 면 사이의 각도는 본 발명의 맥락에서 "웨지 각도"로 지칭된다. 웨지는 또한, 형상을 완성하는 2개의 삼각형 단부 면을 갖는다.
2개의 웨지 인레이의 2개의 웨지 면은 서로 상하로 배치되고, 그에 따라 2개의 웨지 인레이는 직사각형 중실체(solid)를 함께 형성하고, 2개의 웨지 인레이의 2개의 긴 기부 및 2개의 짧은 기부는 각각의 경우에 서로 대향되고 서로 평행하게 배열된다. 2개의 웨지 인레이의 긴 기부는 직사각형 중실체의 2개의 대향되는 주요 표면을 형성하고, 이를 통해서 하나의 웨지 인레이는 외부 페인에 연결되고 다른 웨지 인레이는 내부 페인에 연결된다. 짧은 기부는 페인 표면들 사이에서, 특히 페인 표면에 대략적으로 수직으로 연장된다. 인접 웨지 면들에 의해서 형성된 2개의 웨지 인레이의 계면은 전술한 주요 표면들 사이에서 비스듬하게 연장되고, 그에 따라, 사실상, 웨지 방향은 수직으로 배열된다. 이는, 웨지의 두께가 변화되는 방향이 복합 페인의 상부 연부와 하부 연부 사이의 방향에 상응한다는 것을 의미한다. 상부 연부는, 설치된 위치에서, 차량 지붕(지붕 연부)을 향해서 위쪽으로 향하도록 의도된 측면 연부이다. 하부 연부는, 설치된 위치에서, 엔진실(엔진 연부)을 향해서 아래쪽으로 향하도록 의도된 측면 연부이다.
웨지-형상의 웨지 인레이 및 직사각형 중실체로서 함께 배열되는 것에 관한 전술한 설명은 웨지 인레이의 비-곡선형 초기 상태를 기초로 한다. 실체 차량 창은 흔히 곡선형이고 가요성 중합체 웨지 인레이가 그러한 곡률에 일치되기 때문에, 마감된 복합 페인 내의 웨지 인레이는 이상적인 웨지 형태로부터 벗어난다. 따라서, 2개의 주요 표면 그리고 또한 웨지 인레이들 사이의 계면은 약간 곡선화되고, 측면 연부들 사이의 각도는 비-곡선형 초기 상태에 비해서 약간 변화될 수 있다. 당업자는, 웨지 인레이 및 본 발명의 개념이, 마감된 곡선형 페인 내에서도 여전히 유지된다는 것을 인식할 것이다.
또한, 직사각형 중실체를 형성하는 직각 웨지 인레이에 관한 설명은, 중간 층에 대면되는 유리 페인의 표면들이 서로 평행하게 배열되는 것을 가정한다. 실제 페인에서, 이상적인 형상으로부터의 약간의 편차가 발생될 수 있다. 이는, 특히, 유리 페인의 표면이 평행하지 않을 때의 경우이다. 그러한 비-평행 페인들은, 예를 들어, 소위 "유령 화상(ghost image)"을 방지하기 위해서 복합 페인의 2개의 외부 표면 상에서의 반사에 의해서 생성된 디스플레이 화상들을 중첩시키기 위해, 헤드-업 디스플레이(HUD)와 함께, 일반적이다. 이를 위해서, HUD를 위한 복합 페인은 전형적으로 웨지-형상의 적층 필름과 함께 제조된다. 그러나, 개별적인 웨지 인레이의 이상적인 직각 웨지 형태로부터 그리고 조립된 웨지 인레이의 이상적인 직사각형 중실체로부터의 편차는 작고, 그에 따라 당업자는 본 발명의 개념을 명확하게 인식할 수 있을 것이다.
복합 페인의 하부 연부로부터 상부 연부까지의 방향으로 두께가 증가되는 그러한 웨지 인레이는 본 발명의 맥락에서 "제1 웨지 인레이"로 지칭된다. 복합 페인의 하부 연부로부터 상부 연부까지의 방향으로 두께가 감소되는 그러한 웨지 인레이는 본 발명의 맥락에서 "제2 웨지 인레이"로 지칭된다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 웨지 인레이는 외부 페인에 대면되고 그에 연결되는 반면, 제2 웨지 인레이는 내부 페인에 대면되고 그에 연결된다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 제1 웨지 인레이는 내부 페인에 대면되고 그에 연결되는 반면, 제2 웨지 인레이는 외부 페인에 대면되고 그에 연결된다.
2개의 웨지 인레이는 바람직하게 실질적으로 동일한 형상을 가지고, 서로 상하로 상보적으로, 다시 말해서 상이한 웨지 방향으로 배열된다.
2개의 웨지 인레이 중 적어도 하나는, 외부 페인의 그리고 내부 페인의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는다. 따라서, 센서 영역을 통과하는 복사선은 유리하게 편향된다. 전형적으로 소다 라임 유리의 2개의 페인 및 PVB 중간 층으로 구성되는 통상적인 차량 복합 페인에서, 복합 페인 내에서 굴절률의 상당한 변화가 발생되지 않는다. 페인을 수평으로 통과하는 빔은 평행하게 변위되나, 페인을 통과한 후에도 수평으로 유지되고, 그에 따라 센서는 빔을 검출하기 위해서 수평에 평행하게 배향되어야 한다. 상이한 굴절률을 갖는 적어도 하나의 웨지 인레이에 의해서, 센서가 더 이상 수평으로 배열되지 않도록, 그러나, 그 대신에, 복합 페인에 대해서 더 큰 각도로 배열되도록, 수평 입사 빔이 편향될 수 있다. 따라서, 단순한 기하형태적 고려사항으로 인해서, 복합 페인의 센서 영역은 더 작고 더 적은 복합 페인의 면적을 차지하며, 그 결과로서, 센서를 은폐하기 위한 마스킹 프린트가 또한 더 작게 설계될 수 있다. 특히, 복수의 센서가 서로 근접하여 존재할 때, 본 발명은 특히 유리한데, 이는 전체 센서 영역을 은폐하기 위한 과다하게 큰 마스킹 프린트가 방지될 수 있기 때문이다.
복사선의 유리한 편향을 달성하기 위해서, 웨지 인레이의 굴절률과 외부 페인 및 내부 페인의 굴절률 사이의 차이가 적어도 0.1이어야 한다. 그 차이가 적어도 0.2일 때, 특히 양호한 결과가 얻어진다. 본 발명의 맥락에서, 굴절률은 550 nm의 파장에서 측정된다.
웨지 각도가 클수록, 복사선의 편향이 더 커지고, 본 발명의 효과가 더 현저해진다. 그러나, 특히, 페인 두께에 의해서 제한되는 웨지 인레이의 짧은 기부를 갖는, 기하형태적 치수에 의해서, 또는 외부 페인과 내부 페인 사이의 거리에 의해서, 웨지 각도의 크기에 대한 한계가 설정된다. 복사선의 유리한 편향을 이루기 위해서, 2개의 웨지 인레이의 웨지 각도는 적어도 1°, 바람직하게 적어도 제2°이어야 한다.
외부 페인의 그리고 내부 페인의 굴절률이 바람직하게 동일하고, 바람직하게 1.4 내지 1.6, 특히 바람직하게 1.5 내지 1.6, 또는 1.45 내지 1.55, 특히 1.50 내지 1.55이다. 차량 복합 페인의 외부 페인 및 내부 페인은 전형적으로 소다 라임 유리로 제조된다. 소다 라임 유리는 1.5 내지 1.6, 특히 1.5 내지 1.55, 예를 들어 1.52의 굴절률을 갖는다. 그러나, 원칙적으로, 보로실리케이트 유리(예를 들어, 1.47의 굴절률), 알루미노실리케이트 유리(예를 들어, 1.5의 굴절률), 또는 석영 유리(예를 들어, 1.46의 굴절률)와 같은, 다른 유형의 유리가 또한 이용될 수 있다. 외부 페인 및 내부 페인의 두께는 전형적으로 0.5 mm 내지 5 mm, 바람직하게 1 mm 내지 3 mm이다.
외부 페인 및 내부 페인은 중합체 중간 층에 의해서 서로 접합된다. 이는, 중간 층의 대부분이 중합체로, 전형적으로 열가소성 재료로 형성되고 페인들 사이의 접착을 제공한다는 것을 의미한다. 이러한 열가소성 재료는 전형적으로 본 발명에 따른 그리고 적어도 하나의 열가소성 필름으로 형성된 웨지 인레이를 갖는 영역의 외측에 배열된다. 웨지 인레이 자체는, 마찬가지로, 중합체 재료로 형성될 수 있다. 그러나, 웨지 인레이는 또한 비-중합체 유기 또는 무기 재료, 예를 들어 결정질 구조물로 형성될 수 있다.
본 발명의 목적은 센서와 복합 페인 사이의 필요 각도를 확대하는 것이다. 이는, 제1 웨지 인레이가 외부 페인 및 내부 페인보다 큰 굴절률을 갖는다는 점에서 달성될 수 있다. 제1 웨지 인레이의 굴절률은 바람직하게 1.6 내지 2.0, 특히 바람직하게 1.65 내지 1.8이다. 당업자는, 원칙적으로, 웨지 인레이의 재료가 적합한 굴절률을 가지고 투명도와 관련된 광학적 요건을 만족시키기만 한다면, 그러한 재료를 자유롭게 선택할 수 있다. 제1 웨지 인레이를 위한 재료로서, 예를 들어, 굴절률이 약 1.5 내지 1.74이고 상업적으로 이용 가능한 안경 렌즈용으로 일반적인 플라스틱, 예를 들어, 폴리 아릴 디글리콜 카보네이트(PADC)와 같은, 폴리카보네이트(PC)가 선택될 수 있다.
대안적으로, 제2 웨지 인레이가 외부 페인 및 내부 페인보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 경우에, 제1 웨지 인레이의 굴절률은 바람직하게 1.1 내지 1.45, 특히 바람직하게 1.2 내지 1.4이다. 제2 웨지 인레이는, 예를 들어, 마그네슘 플루오라이트를 포함하거나 그러한 것으로 제조될 수 있다.
특히 유리한 효과는, 전술한 실시예들의 조합에 의해서 달성되고, 제1 웨지 인레이는 외부 페인 및 내부 페인의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지고 제2 웨지 인레이는 외부 페인 및 내부 페인의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지며, 전술한 값의 바람직한 범위를 갖는다. 따라서, 검출하고자 하는 복사선이 특히 효과적으로 편향될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 효과를 달성하기 위해서, 웨지 인레이의 하나 만이 페인과 상이한 굴절률을 가지는 것으로 충분하다. 따라서, 제1 웨지 인레이는 페인의 굴절률보다 큰 굴절률을 가질 수 있는 반면, 제2 웨지 인레이는 유리 페인의 굴절률에 실질적으로 상응하는 굴절률을 갖는다. 예를 들어, 제1 웨지 인레이는 PADC와 같은 폴리카보네이트로 제조될 수 있고, 제2 웨지 인레이는 PVB 또는 PMMA로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 웨지 인레이를 갖는 영역 외측의 중합체 중간 층은, 바람직하게 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 폴리우레탄(PU) 또는 그 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 특히 바람직하게 PVB를 포함하는, 적어도 하나의 열가소성 필름(적층 필름)으로 구현된다. 열가소성 필름의 두께는 바람직하게 0.2 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게 0.3 mm 내지 1 mm, 예를 들어 0.38 mm 또는 0.76 mm이다. 중간 층은 또한, 예를 들어, 소음-감소 성질을 갖는 필름의 경우에서와 같이, 서로 상하로 배치된 복수의 필름으로부터 또는 상이한 재료로 제조된 층들로부터 구현될 수 있다.
웨지 인레이의 웨지 각도가 주로 중간 층의 두께에 의해서 제한되기 때문에, 바람직한 실시예에서, 일반적인 경우보다 더 두꺼운 중간 층이 이용된다. 윈드실드 또는 다른 모터 차량 글레이징의 중간 층의 전형적인 두께가 0.76 mm이다. 본 발명에 따른 중간 층의 바람직한 두께는 적어도 1 mm, 예를 들어 1.2 내지 1.8 mm이다. 따라서, 적층된 유리가 전체적으로 너무 두꺼워져 모터 차량 글레이징에서 수용될 수 없게 하지 않으면서, 달성 가능한 웨지 각도가 증가된다.
바람직한 실시예에서, 열가소성 적층 필름은 절취부를 가지고, 웨지 인레이가 열가소성 적층 필름에 의해서 프레임-유사 방식으로 둘러싸이도록, 그러한 절취부 내로 웨지 인레이가 정밀한 피팅(precise fit)으로 삽입될 수 있다. 대안적으로, 적층 필름의 복수의 조각 또는 스트립이 웨지 인레이 주위에 조립된다는 점에서, 프레임-유사 둘레가 또한 달성될 수 있다.
선택적으로, 웨지 인레이들이 각각의 경우에 얇은 접착 필름을 통해서 외부 페인 및 내부 페인의 표면에 결합될 수 있다. 접착 필름은 바람직하게 EVA, PVB, 또는 PU 또는 그 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 특히 바람직하게 PVB를 포함한다. 접착 필름의 두께는 바람직하게 0.02 mm 내지 0.15 mm이다. 그러나, 페인의 접착이 큰 면적의 적층 필름에 의해서 보장되기 때문에, 접착 필름의 이용이 필수적인 것은 아니다. 페인 표면 및 웨지 인레이가 접착 접합을 형성하지 않는 경우에도, 적층 필름에 의해서 달성되는 접합의 안정성은 웨지 인레이에 의해서 크게 감소되지 않는다. 웨지 인레이는 적층 필름의 절취부 내로의 정밀 피팅 삽입 및 2개의 유리 페인의 접촉 압력에 의해서 확실하게 고정된다.
선택적으로 접착 필름의 두께에 더하여, 웨지 인레이로 구성된 직사각형 중실체의 두께는, 물론, 일정 두께 및 안정적 접합의 중간 층을 보장하기 위해서, 센서 영역 외측의 적어도 하나의 적층 필름의 두께에 상응하여야 한다.
본 발명의 추가적인 양태는 본 발명에 따른 차량 복합 페인을 포함하는 배열이고, 중간 층으로부터 먼 쪽으로 대면되는 내부 페인의 내측부-측 표면에 체결되는 페인 위에 장착된 광학 센서는 복합 페인의 센서 영역에, 즉 웨지 인레이를 가지는 영역에 조준된다. 그에 따라, 센서의 검출 빔 경로는 복합 페인 내의 웨지 인레이를 통해서 연장된다. 광학 센서는 바람직하게 광학 카메라, 다시 말해서, 가시광선 스펙트럼 범위 내에서 감도를 갖는 카메라, 예를 들어, 차선 카메라 또는 증강 현실 헤드-업 디스플레이를 위한 카메라이다.
본 발명에 따른 웨지 인레이에 의해서, 센서는 복합 페인에 대해서 더 큰 각도로 배열될 수 있고, 결과적으로 복합 페인의 센서 영역이 더 작아진다. 이러한 효과는 단순한 기하형태적 고려사항을 기초로 이해될 수 있다: 센서 영역은 복합 페인의 위치 상의 센서의 검출 웨지를 통한 절취 면적에 상응한다. 이러한 면적은 90°의 각도에서 최소이고 각도가 작아질수록 증가된다. 전형적으로, 윈드실드는 약 60°의 수직에 대한 설치 각도로 배열된다. 곡선형 페인의 경우에, 페인의 기하형태적 중심 내의 접선 평면을 이용하여 설치 각도를 결정한다. 따라서, 수평 배향을 갖는 통상적인 전방-조준형 센서는 윈드실드에 대해서 약 30°의 각도를 형성한다. 본 발명에 따른 웨지 인레이에 의한 검출 빔 경로의 편향의 결과로서, 그러한 각도가 유리하게 확대될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 센서는 복합 페인에 대해서 45°내지 90°의 각도로 배열된다. 정확한 결정을 위해서, 곡선형 페인의 경우에도, 센서의 중앙 검출 방향(검출 웨지의 중심)과 내부 페인의 내측부-측 표면 상의 센서 영역의 기하형태적 중심 내의 접선 평면 사이의 각도가 이용되어야 한다.
외부 페인, 내부 페인, 또는 중간 층은 투명하고 무색일 수 있으나, 또한 착색되거나, 반투명화되거나(frosted), 채색될 수 있다. 복합 페인을 통한 총 투과도는, 바람직한 실시예에서, 특히 복합 페인이 윈드실드일 때, 70% 초과이다. "총 투과도"라는 용어는 ECE-R 43, Annex 3, § 9.1.에 의해서 특정된 모터 차량 창의 광 투과성의 테스트를 위한 프로세스를 기초로 한다. 외부 페인 및 내부 페인은, 예비-응력처리(prestressed)되지 않거나, 부분적으로 예비-응력처리되거나, 예비-응력처리된 유리로 제조될 수 있다.
차량 페인은, 모터 차량 페인에서 일반적인 것과 같이, 바람직하게 하나의 또는 복수의 공간적 방향으로 곡선화되고, 전형적인 곡률 반경은 약 10 cm 내지 약 40 m 범위이다. 그러나, 적층된 유리는 또한, 예를 들어, 버스, 기차, 또는 트랙터를 위한 페인로서 제공되는 경우에, 편평할 수 있다.
외부 페인 및/또는 내부 페인은 바람직하게 마스킹 프린트를 갖는다. 마스킹 프린트는, 부착 부품을 은폐하기 위해서 또는 차량 페인을 차량 본체에 접합하는 접착제를 UV 복사선으로부터 보호하기 위해서, 중앙 시야 외측의, 차량 페인에 일반적이다. 마스킹 프린트는 전형적으로, 스크린 프린팅 방법으로 도포되고 열처리된 검은색 또는 어두운 에나멜로 구성된다. 바람직하게, 마스킹 프린트는, 뒤쪽의 센서 위치를 은폐하기 위해서, 복합 페인의 센서 영역을 외주방향으로 프레임화한다(frame).
복사선 편향 요소가 복합 페인에 직접 통합되고 커플링 요소 또는 광 안내 요소와 같은 부착 부품이 필요치 않다는 것이 본 발명의 특별한 장점이다. 결과적으로, 바람직한 실시예에서, 복합 페인은 센서와 내부 페인 사이에서 부착 부품을 가지지 않는다.
본 발명은 또한 차량 복합 페인을 제조하는 방법을 포함하고, 그러한 방법에서
(a) 중합체 중간 층을 사이에 갖는 외부 페인 및 내부 페인이 면적으로(areally) 서로 상하로 배열되고, 중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이 및 제2 웨지 인레이로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부로부터 상부 연부까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이의 두께가 증가되도록 그리고 제2 웨지 인레이의 두께가 감소되도록, 웨지 면들이 서로 상하로 배치되고, 그리고 적어도 하나의 웨지 인레이는, 외부 페인 및 내부 페인의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
(b) 외부 페인은 중간 층을 통해서 내부 페인에 적층되는 것에 의해서 접합된다.
중간 층은 바람직하게, 웨지 인레이에 더하여, 바람직하게 웨지 인레이를 위한 복수의 피팅 절취부를 갖는 적어도 하나의 열가소성 필름을 포함한다. 2개의 페인 및 그 사이의, 웨지 인레이를 갖는 필름은, 물론, 편평하고 서로 상하로 실질적으로 일치되게 배열된다. 그러한 스택(stack)은 이어서 복합 페인을 위한 일반적인 제조 방법을 거친다. 외부 페인은, 웨지 인레이를 갖는 적어도 하나의 열가소성 필름으로부터 프로세스 중에 형성되는 중합체 중간 층을 통해서 적층에 의해 내부 페인에 접합된다. 이는, 당업자에게 알려진 통상의 방법, 예를 들어, 오토클레이브 방법(autoclave method), 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더 방법, 진공 적층기, 또는 그 조합으로 이루어진다. 외부 페인 및 내부 페인의 결합은 열, 진공 및/또는 압력의 작용 하에서 통상적으로 이루어진다.
접착 필름은 웨지 인레이 및 각각의 연관된 유리 페인 사이에 삽입될 수 있다.
특히 승용차에서 일반적인 바와 같이, 차량 복합 페인이 곡률을 가지는 경우에, 페인은, 적층에 앞서서, 예를 들어 중력 굽힘, 흡입 굽힘, 및/또는 프레스 굽힘에 의한, 굽힘 프로세스를 거친다. 전형적인 굽힘 온도는 500 ℃ 내지 700 ℃이다.
불투명한 마스킹 프린트가 바람직하게, 적층에 앞서서 그리고 선택적인 굽힘에 앞서서, 외부 페인 및/또는 내부 페인의 연부 영역에 도포된다. 이를 위해서, 적층에 앞서서, 특히 굽힘에 앞서서 또는 굽힘 중에, 검은색 또는 어두운 에나멜이 전형적으로 스크린 프린팅에 의해서 도포되고 열처리된다.
본 발명은 또한, 차량, 바람직하게 모터 차량의 윈드실드로서의, 본 발명에 따른 차량 복합 페인의 용도를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 웨지 인레이를 갖는 복합 페인의 영역에 조준되고 광학 카메라인 즉, 가시광선 스펙트럼 범위에서 감도를 가지는, 예를 들어, 차선 센서 또는 증강 현실 헤드-업 디스플레이용 카메라인, 광학 센서는 중간 층으로부터 먼 쪽으로 대면되는 내부 페인의 내측부-측 표면에 부착된다.
이하에서, 본 발명은 첨부 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 더 구체적으로 설명된다. 도면은 순전히 개략적인 표상이고 반드시 실제 축적은 아니다. 도면은 본 발명을 결코 제한하지 않는다.
도 1은 광학 센서를 가지는 본 발명에 따른 차량 복합 페인의 일 실시예를 통한 횡단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨지 인레이의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 서로 상하로 배치된 2개의 웨지 인레이의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 1은, 승용차의 윈드실드로서 제공된, 본 발명에 따른 차량 복합 페인을 도시한다. 복합 페인은, 열가소성 적층 필름(3)에 의해서 서로 면적으로 접합된 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)으로 구성된다. 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)은 소다 라임 유리로 제조되고, 예를 들어, 2.1 mm의 두께를 갖는다. 적층 필름(3)은 0.76-mm-두께 PVB 필름이다. 내부 페인(2)은 설치 위치에서 차량 내측부에 대면된다. 외부 페인(1)은 설치 위치에서 차량의 외부 환경에 대면된다. 복합 페인은 상부 연부(O) 및 하부 연부(U)를 갖는다. 상부 연부(O)는, 설치 위치에서, 차량 지붕을 향해서 위쪽으로 지향되고; 하부 연부(U)는, 설치 위치에서, 엔진실을 향해서 아래쪽으로 지향된다.
외부 페인의 내측부-측 표면은 열가소성 중간 층을 통해서 외부 페인의 외측부-측 표면에 접합된다. 일반적으로, 외부 페인의 외측부-측 표면은 "측면 I"로 지칭되고; 외부 페인의 내측부-측 표면은 "측면 II"로 지칭되고; 내부 페인의 외측부-측 표면은 "측면 III"으로 지칭되고; 그리고 내부 페인의 내측부-측 표면은 "측면 IV"로서 지칭된다.
내부 페인(2)의 내측부-측 표면 상에서, 카메라(7)가 하우징(8) 내에 배열된다. 카메라는 예를 들어 차선 카메라이다. 카메라(7)의 검출 방향은 대략 수평 전방으로 복합 페인의 외측으로 조준된다. 소위 "센서 영역" 내에서 복합 페인을 통해서 수평으로 통과하는 복사선이 카메라에 의해서 검출된다.
윈드실드에서 일반적인 바와 같이, 복합 페인은 수직에 대해서 60°의 설치 각도(α)에서 차량 내에 설치된다. 통상적인 복합 페인의 경우에, 카메라(7)는 수평으로 조준되어야 할 것이고, 이는 내부 페인(2)의 전방-측 표면에 대해서 약 30°의 예각(β)을 초래할 것이다. 그 대신, 본 발명에 따른 복합 페인의 경우에, 센서 영역은, 2개의 웨지 인레이(4, 5)에 의해서 중간 층이 내부에 형성되는 영역 내에 위치된다.
도 2는 웨지 인레이(4, 5)의 기본 형상을 도시한다. 이들은 직각 웨지 형상을 갖는다. 이들은, 연결 연부를 통해서 실질적으로 직각으로 서로 결합된 긴 기부(11) 및 짧은 기부(12)를 갖는다. 기부(11, 12)의 직각 연결 연부에 대향되는 측면 연부들은 소위 "웨지 면"(13)에 의해서 서로 결합된다. 이러한 형상은 2개의 삼각형 단부 면(14)에 의해서 완성된다. 긴 기부(11) 및 웨지 면(13) 사이의 각도는 웨지 각도(γ)로 지칭된다.
도 3은 2개의 웨지 인레이(4, 5)의 본 발명에 따른 상대적인 배열을 도시한다. 2개의 긴 기부(11)가, 2개의 짧은 기부(12)에서와 같이, 서로 대향되어 배치되는 일종의 직사각형 중실체를 웨지 인레이(4, 5)가 함께 형성하도록, 웨지 인레이(4, 5)의 웨지 면(13)이 상보적으로 배치된다. 웨지 인레이(4, 5)의 2개의 직각 연결 연부는 서로 대각선 방향으로 대향되고, 직사각형 중실체의 대향되고, 인접하지 않는 측면 연부를 형성한다. 다시 말해서, 하나의 공간적 방향으로, 하나의 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 다른 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 2개의 웨지 인레이(4, 5)는 그 웨지 면(13)을 통해서 서로 상하로 배치된다.
도 1은, 웨지 인레이(4, 5)를 복합 페인 내에 어떻게 배열하는지를 도시한다. 웨지 방향(즉, 웨지 인레이의 두께가 변화되는 방향)은 수직으로, 즉 하부 연부(U)와 상부 연부(O) 사이의 방향으로 연장된다. 제1 웨지 인레이(4)의 두께는 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로 증가된다. 결과적으로, 제2 웨지 인레이(5)의 두께는 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로 감소된다. 제1 웨지 인레이(4)의 긴 기부(11)는 50-㎛-두께 PVB 필름을 통해서 외부 페인(1)의 내측부-측 표면에 접합된다. 제2 웨지 인레이(5)의 긴 기부(11)는 마찬가지로 50-㎛-두께 PVB 필름을 통해서 내부 페인의 외측부-측 표면에 접합된다. 짧은 기부(12)는 페인들(1, 2) 사이에서 대략적으로 수직으로 연장된다.
2개의 웨지 인레이(4, 5)는 상이한 재료로 제조되고, 서로 상당히 상이하고 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상당히 상이한 굴절률을 갖는다. 소다 라임 유리로 제조된 페인(1, 2)은 1.52의 굴절률을 갖는다. 제1 웨지 인레이(4)는, 예를 들어, 안경 렌즈용으로 상표 Eyvia 1.74로 Hoya라는 회사가 판매하고 1.74의 굴절률을 갖는 플라스틱으로 제조된다. 그러나, 안경 렌즈용의 다른 플라스틱, 예를 들어, 상표 Eynoa 1.67 및 Eyas 1.60로 Hoya라는 회사의 제품이 또한 적합하고, 여기에서 상표 내의 숫자는 각각의 굴절률을 나타낸다. 제2 웨지 인레이(5)는, 예를 들어, 굴절률이 1.38인 마그네슘 플루오라이트로 제조된다. 복합 페인을 통해서 외측으로부터 수평으로 통과되는 복사선은 상이한 굴절률들 그리고 예를 들어 2°의 웨지 각도(γ)에 의해서 하향 굴절된다. 따라서, 카메라(7)는 내부 페인(2)의 내측부-측 표면에 대해서, 예를 들어, 60°의 작은 예각(β)에서 배열될 수 있다. 따라서, 복합 페인 상의 센서 영역을 위한 공간 요건이 유리하게 감소될 수 있다. 센서 영역은, 말하자면, 카메라(7)의 검출 원뿔에 따른 복합 페인의 절취에 의해서 생성되는 절취 지역으로부터 초래된다. 이러한 절취 지역의 크기는 90°의 각도(β)에서 최소이고 β의 값이 감소됨에 따라 증가된다. 본 발명의 주요 장점은 통상적인 복합 페인에 비교되는 각도(β)의 확대 그리고 그와 연관된 센서 영역의 크기의 감소에 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 윈드실드는 전형적으로 곡선형이다. 이는, 중합체의 가요성 웨지 인레이(4, 5)가 곡선형 형상에 맞춰 구성되기 때문에, 웨지 인레이(4, 5)의 그리고 그에 의해서 형성된 직사각형 중실체의 형상이 설명된 이상적인 형상으로부터 약간 벗어난다는 사실을 초래한다.
도 4는 차량 복합 페인을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예의 흐름도를 도시한다.
예
본 발명의 기술적 효과를 조사 및 입증하기 위해서 시뮬레이션을 실행하였다. 시뮬레이션은 60°의 복합 페인의 설치 각도(α), 1.2 mm의 중간 층의 두께, 1.52의 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률, 1.78의 제1 웨지 인레이(4)의 굴절률, 및 1.38의 제2 웨지 인레이(5)의 굴절률을 기초로 하였다. 웨지 인레이(4, 5)의 크기는 35 mm(수직) x 30 mm(수평)였다. 웨지 인레이(4, 5)는 2.2°의 웨지 각도(γ)를 가졌다.
시뮬레이션의 결과는, 웨지 인레이(4, 5)의 광 굴절로 인해서, 카메라(7)의 설치 각도(β)가 3°만큼 증가될 수 있다는 것을 보여주었다. 이는, 70% 만큼의 페인의 센서 영역의 크기 감소를 초래하였다.
(1) 외부 페인
(2) 내부 페인
(3) 열가소성 적층 필름
(4) 제1 웨지 인레이
(5) 제2 웨지 인레이
(6) 접착 필름
(7) 센서/카메라
(8) 하우징
(11) 긴 기부
(12) 짧은 기부
(13) 웨지 면
(14) 단부 면
(α) 복합 페인의 설치 각도
(β) 센서/카메라(7)의 설치 각도
(γ) 웨지 인레이(4, 5)의 웨지 각도
O 복합 페인의 상부 연부/지붕 연부
U 복합 페인의 하부 연부/엔진 연부

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 중합체 중간 층을 통해서 서로 접합되는 유리로 제조된 외부 페인(1) 및 유리로 제조된 내부 페인(2)을 적어도 포함하는 차량 복합 페인이며,
    중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면(13)을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고,
    적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
    제1 웨지 인레이(4)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률보다 큰 굴절률을 가지고, 및/또는 제2 웨지 인레이(5)는 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가지는, 차량 복합 페인.
  3. 중합체 중간 층을 통해서 서로 접합되는 유리로 제조된 외부 페인(1) 및 유리로 제조된 내부 페인(2)을 적어도 포함하는 차량 복합 페인이며,
    중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면(13)을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고,
    적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
    외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 제1 웨지 인레이(4) 및/또는 제2 웨지 인레이의 굴절률 사이의 차이가 적어도 0.1, 또는 적어도 0.2인, 차량 복합 페인.
  4. 중합체 중간 층을 통해서 서로 접합되는 유리로 제조된 외부 페인(1) 및 유리로 제조된 내부 페인(2)을 적어도 포함하는 차량 복합 페인이며,
    중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면(13)을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고,
    적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
    제1 웨지 인레이(4)는 1.6 내지 2.0, 또는 1.65 내지 1.8의 굴절률을 가지는, 차량 복합 페인.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 웨지 인레이(4)는 폴리카보네이트(PC)를 포함하는, 차량 복합 페인.
  6. 중합체 중간 층을 통해서 서로 접합되는 유리로 제조된 외부 페인(1) 및 유리로 제조된 내부 페인(2)을 적어도 포함하는 차량 복합 페인이며,
    중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면(13)을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고,
    적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
    제2 웨지 인레이(5)는 1.1 내지 1.45, 또는 1.2 내지 1.4의 굴절률을 가지는, 차량 복합 페인.
  7. 제6항에 있어서,
    제2 웨지 인레이(5)는 마그네슘 플루오라이트를 포함하는, 차량 복합 페인.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 웨지 인레이 및 제2 웨지 인레이는 적어도 1°의 웨지 각도(γ)를 가지는, 차량 복합 페인.
  9. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨지 인레이들(4, 5)은 각각의 경우에 접착 필름(6)을 통해서 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 표면에 접합되는, 차량 복합 페인.
  10. 중합체 중간 층을 통해서 서로 접합되는 유리로 제조된 외부 페인(1) 및 유리로 제조된 내부 페인(2)을 적어도 포함하는 차량 복합 페인이며,
    중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면(13)을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고,
    적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
    웨지 인레이(4, 5)가 열가소성 적층 필름(3)에 의해서 프레임-유사 방식으로 둘러싸이는, 차량 복합 페인.
  11. 제2항 내지 제7항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨지 인레이(4, 5)를 갖는 복합 페인의 영역에 조준되는 광학 센서(7)가, 중간 층으로부터 먼 쪽으로 대면되는 내부 페인(2)의 표면 상에 체결되는, 차량 복합 페인.
  12. 제11항에 있어서,
    센서(7)는 복합 페인에 대해서 45°내지 90°의 각도(β)로 배열되는, 차량 복합 페인.
  13. 차량 복합 페인 제조 방법이며,
    (a) 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)이 중합체 중간 층을 사이에 가지고 서로 상하로 면적으로 배열되고,
    중간 층의 영역은, 웨지-형상이고 각각의 경우에 웨지 면(13)을 가지는, 상이한 재료로 제조된 제1 웨지 인레이(4) 및 제2 웨지 인레이(5)로 형성되고, 복합 페인의 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지의 방향으로, 제1 웨지 인레이(4)의 두께가 증가되고 제2 웨지 인레이(5)의 두께가 감소되도록, 웨지 면들(13)이 서로 상하로 배치되고,
    적어도 하나의 웨지 인레이(4, 5)는, 외부 페인(1) 및 내부 페인(2)의 굴절률과 상이한 굴절률을 가지며,
    (b) 외부 페인(1)은 중간 층을 통해서 내부 페인(2)에 적층되는 것에 의해서 접합되는, 차량 복합 페인 제조 방법.
  14. 제2항 내지 제7항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 또는 모터 차량의 윈드실드로서 사용되는, 차량 복합 페인.
  15. 제14항에 있어서,
    웨지 인레이(4, 5)를 갖는 복합 페인의 영역에 조준되고 광학 카메라인 광학 센서(7)가, 중간 층으로부터 먼 쪽으로 대면되는 내부 페인(2)의 표면 상에 체결되는, 차량 복합 페인.
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