KR20210086709A - 표면 및 에지 품질이 개선된 헤드업 디스플레이 미러 및 이를 형성하는 방법 - Google Patents

표면 및 에지 품질이 개선된 헤드업 디스플레이 미러 및 이를 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

헤드-업 디스플레이(HUD) 미러는 오목한 형상을 가진 제1 주 표면, 상기 제1 주 표면에 대향하고 볼록한 형상을 가진 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함한다. HUD 미러는 또한 제1 주 표면에 배치된 반사층을 또한 포함한다. 제1 주 표면은 3 nm 미만의 제1 표면 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 가지며, 상기 미러 기판은 유리 또는 유리-세라믹 재료이다.

Description

표면 및 에지 품질이 개선된 헤드업 디스플레이 미러 및 이를 형성하는 방법
본 출원은 35 U.S.C. § 119 하에 2018년 11월 27일에 제출된 미국 가출원 번호 제62/771,877호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
헤드업 디스플레이(HUD, Head-Up Display) 시스템은 투명 표면 상에 시각 정보를 투사하여 사용자가 사용자의 기본 시야(primary view)에서 시선을 돌리지 않고도 정보를 볼 수 있다. HUD 시스템은 자동차, 항공기, 선박 및 기타 차량에 사용되는 것을 포함하여 교통 부문에서 점점 더 많이 배치되고 있다. 예를 들어, HUD 시스템은 차량에 사용되어 차량의 조작자 또는 운전자가 전방 시선을 유지하면서 디스플레이 화면을 내려다 보거나 멀리 보지 않고도 차량 작동과 관련된 정보를 볼 수 있다. 따라서, HUD 시스템은 차량 운전자가 안전한 작동 관점에서 눈을 뗄 필요를 최소화하여 안전성을 향상시키는 것으로 여겨진다.
그러나, HUD 시스템은 종종 투사된 이미지의 열악한 광학 품질로 인해 어려움을 겪으며, 이는 투사된 이미지에 대한 바람직하지 않은 심미적 품질을 야기한다. 흐릿하거나 불명확한 투사된 이미지는 사용자가 투사된 정보를 판독하거나 이해하기 더 어렵게 만들 수 있고, 이로 인해 사용자가 정보를 처리하는 시간을 증가시키고, 사용자가 정보에 따른 반응 시간을 지연시키며, 사용자가 집중을 하지 못하는 것을 증가시키기 때문에, 열악한 광학 품질은 HUD 시스템의 안전성도 감소시킬 수 있다. HUD 시스템은 통상적으로 투명 표면상에 이미지를 반사시키고 투사하도록 미러(mirror)를 사용하며 감소된 광학 품질은 HUD 시스템에 사용된 미러의 불완전함(imperfections)에서 야기될 수 있다. 예를 들어, 열악한 내구성 또는 제조 결함으로 인한 미러의 표면 또는 형상 정확도의 불완전함은 광학 성능을 감소시킬 수 있다. 이러한 불완전함은 미러를 성형(shaping)하고 및/또는 벤딩(bending)하는 동안 또는 미러 또는 미러 기판의 에지(edge)를 절단하고, 성형하고, 및/또는 폴리싱(polishing)하는 것으로부터의 표면 및/또는 에지 불완전함으로부터 일어나는 미러의 곡률의 형상의 부정확성을 포함한다.
따라서, HUD 시스템, 및 특히 개선된 광학 품질을 가진 HUD 시스템용 개선된 미러에 대한 필요성이 남아있다.
본 개시의 일부 구현 예에서, 헤드업 디스플레이(HUD) 미러 기판이 제공된다. 미러 기판은 오목한 형상을 가진 제1 주 표면, 상기 제1 주 표면에 대향하며 볼록한 형상을 가진 제2 주 표면, 및 상기 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 갖는다. 미러 기판은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함하며, 상기 제1 주 표면은 3 nm 이하의 제1 표면 거칠기 Ra 및 30 nm 미만의 고저간(PV, Peak to Valley) 거칠기를 갖는다. 일부 구현 예의 관점에서, 미러 기판은 미러 기판이 굴곡진 상태에 있는 동안 절단되거나, 성형되거나, 챔퍼링(chamfered)되거나, 또는 폴리싱되지 않는 에지를 갖는다. 부 표면은 C-챔퍼 또는 R-챔퍼를 포함하는 챔퍼를 포함하는 단면 에지 프로파일를 가질 수 있다. C-챔퍼는 0.1 mm 이상, 또는 0.3 mm 이상의 길이를 가질 수 있다. R-챔퍼는 0.5 mm 이상의 길이를 가질 수 있다. 구현 예의 관점에서, 미러 기판은, 평면에서, 둥근 코너(rounded corners)를 가지며, 둥근 코너는 미러 기판이 굴곡진 상태에 있는 동안 성형되거나 폴리싱되지 않는다. 일부 구현 예에 따라서, 미러 기판의 오목한 표면은 비구면 형상을 갖는다.
본원의 구현 예의 HUD 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 가질 수 있다. 일부 구현 예의 관점과 같이, 미러 기판은 오목한 표면 상에서 100 ㎛ 미만, 또는 50 ㎛ 미만의 윤곽 고저간(PV) 형상 정밀도, 오목한 표면 상에서 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(arithmetic mean waviness)(Wa)를 가지며, 볼록한 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기, 또는 20 nm 미만의 표면 거칠기, 및 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다. 일부 구현 예의 관점과 같이, 미러 기판은 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로서 규정된 두께를 가지며, 두께는 약 3.0 mm 이하이며, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm이다. 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리(soda-lime glass), 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 보로알루미노실리케이트(boroaluminosilicate) 또는 알칼리(alkali) 알루미노실리케이드 유리를 포함할 수 있으며, 강화되거나 화학적으로 강화된 유리 재료일 수 있다.
본 개시의 일부 구현 예에서, 3차원 HUD 미러가 제공된다. HUD 미러는 본원에 개시된 구현 예의 HUD 미러 기판, 및 미러 기판의 제1 주 표면에 배치된 반사층을 포함한다.
본 개시의 다른 구현 예에서, 3차원 미러를 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 제1 주 표면, 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 가진 미러 프리폼(mirror preform)을 제공하는 단계를 포함한다. 미러 프리폼은 유리 또는 유리-세라믹 재료이며, 제1 및 제2 주 표면은 2차원이다. 방법은 또한 굴곡진 지지 표면을 가진 몰딩 기기(molding apparatus) 상에 제2 주 표면이 굴곡진 지지 표면을 향하도록 미러 프리폼을 배치하는 단계, 및 상기 제2 주 표면에 상응하는 볼록한 표면 및 제1 주 표면에 상응하는 오목한 표면을 가지며, 상기 오목한 표면이 제1 곡률 반경을 가진 굴곡진 미러 기판을 형성하도록 굴곡진 지지 표면에 상기 미러 프리폼을 순응시키는(conforming) 단계를 포함한다. 순응 단계 이후, 오목한 표면은 3 nm 미만의 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다. 일부 구현 예의 관점에서와 같이, 굴곡진 미러 기판은 순응 단계 도중 또는 이후에 절단되거나, 성형되거나, 챔퍼링되거나, 또는 폴리싱되지 않는 에지를 갖는다. 특히, 부 표면은 일부 구현 예에 따라, 굴곡진 거울 기판의 단면 에지 프로파일과 동일한 단면 에지 프로파일을 갖는다.
일부 구현 예의 관점에서, 방법은 굴곡진 미러 기판의 미리 정해진 에지 프로파일을 얻기 위해 2차원 미러 프리폼의 부 표면을 처리하는 단계를 더 포함하며, 여기서, 상기 처리 단계는 절단, 챔퍼링, 또는 폴리싱 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 일부 구현 예에서, 3차원 미러를 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 본원에 개시된 방법에 따라 3차원 미러 기판을 형성하는 단계, 및 기판의 제1 주 표면 상에 반사층을 배치하는 단계를 포함한다.
청구된 주제의 추가 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 그 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 본원에 기술된 청구된 주제를 실시함으로써 인식될 것이다. 다음의 상세한 설명, 청구 범위 및 첨부된 도면을 포함한다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 본 개시의 구현 예를 제시하고 청구된 주제의 특성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하기 위한 것임을 이해해야 한다. 첨부된 도면은 본 개시 내용의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다. 도면은 다양한 구현 예를 예시하고 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
예시의 목적을 위해, 현재 바람직한 도면에 도시된 형태가 있지만, 본 명세서에 개시되고 논의된 구현 예는 도시된 정확한 배열 및 수단에 제한되지 않는다는 것이 이해된다.
도 1은 본 개시의 일부 구현 예에 따라 차량 내의 HUD 시스템의 개략적인 예시이다.
도 2는 일부 구현 예에 따라, 도 1의 HUD 시스템을 이용할 때 자동차 운전자의 시점의 그림 묘사이다.
도 3은 일부 구현 예에 따라, 컴바이너(combiner)를 가진 HUD 시스템을 이용할 때 자동차 운전자의 시점의 예시이다.
도 4는 일부 구현 예에 따른 HUD 시스템에 대한 비구면 미러의 예시이다.
도 5는 HUD 미러 또는 미러 기판을 형성하는 종래의 방법의 단계를 나타낸다.
도 6은 HUD 미러 기판이 절단되는 시트 재료의 평면도이다.
도 7은 챔퍼링된 코너를 가진 에지 프로파일을 가진 절단된 HUD 미러 기판의 단면이다.
도 8은 종래의 방법에 따라 형성된 미러 기판의 에지의 사진이다.
도 9a 및 9b는 각각 도 8의 미러 기판의 볼록한 표면 및 오목한 표면의 확대도이다.
도 10a-10d는 종래의 방법에 따라 형성된 미러 기판의 거친 에지의 현미경 이미지이다.
도 11은 본 개시의 구현 예에 따른 HUD 미러 또는 미러 기판을 형성하는 방법의 단계를 나타낸다.
도 12a 및 12b는 본 개시의 구현 예에 따른 HUD 미러 프리폼의 평면도이다.
도 13은 선 13'-13'에서의 도 12b의 미러 프리폼의 에지의 단면이다.
도 14는 본 개시의 구현 예의 방법에 따라 형성된 HUD 미러 기판의 에지의 현미경 이미지이다.
도 15a-15c는 본 개시의 방법에 따라 형성된 HUD 미러 기판의 에지의 현미경 이미지이다.
도 16은 본 개시의 일부 구현 예에 따른 3차원 기판으로 2차원 기판을 형성하기 위한 진공 기반 형성 표면의 평면도이다.
HUD 시스템은 HUD 사용자의 개선된 안전성 및 편의성을 위한 다양한 정보를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 운송 중, 차량 게이지 또는 내비게이션과 같은 차량 운영과 관련된 정보가 운전자 앞의 구역으로 투사될 수 있다. 이는 차량 속도, 연료 수준, 실내 온도 조절 세팅, 엔터테인먼트 세팅, 턴-바이-턴 내비게이션(turn-by-turn navigation) 표시기, 예상 도착 시간, 및 속도, 교통량, 또는 위험 상황과 관련된 경고에 대한 실시간 정보를 포함할 수 있다. 정보는 문자, 기호, 그림, 비디오, 애니메이션, 및 하나 이상의 색상으로 표시될 수 있다. 또한 차량의 현재 외부 환경과 관련된 정보를 제공하는 증강 현실(AR) 기능이 있는 HUD 시스템을 갖는 것이 바람직하며, 이러한 정보는, 사용자의 관점에서, 이러한 관련 외부 환경 요소와 오버레이(overlaying)되거나 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, AR HUD 화상은 사용자가 관심 지점에 접근하면 관심 지점을 강조 표시할 수 있다. AR HUD가 사용자에 의해 보여지는 것에 오버레이되거나 상호 작용하는 정보를 디스플레이할 수 있으며, 큰 투사된 이미지가 유리하다. 그러나, 큰 AR HUD 이미지를 투사하는데 필요한 크기로 적합한 품질의 미러 또는 광학 구성요소를 생성하기의 어려움으로 인해 큰 이미지는 생성되기 더 어려울 수 있다. 이러한 HUD 시스템은 차량이 더욱 연결되고 지능화됨에 따라 사용 및 적용의 빈도가 증가할 것으로 여겨진다. 따라서, 상기한 바는 단지 HUD 시스템 용도의 예시이며, 본 개시의 구현 예는 이러한 예시에 한정될 것으로 의도되지 않는다.
도 1에 나타낸 바와 같이, HUD 시스템(100)은 예를 들어 운전자(D)에 의해 조작되는 자동차일 수 있는 차량(V)에 제공될 수 있다. HUD 시스템(100)은 차량 자체로 조립될 수 있으며, 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 모든 또는 일부분은 차량(V)의 대시(110, dash)에 포함된다. HUD 시스템(100)은 사진 생성 유닛(PGU, picture generating unit)(102)로부터의 신호에 기초한 이미지를 생성하도록 구성된 디스플레이(103)에 연결된 PGU(102)를 포함한다. 이 이미지는 이후 어떻게든 디스플레이(103)로부터 윈드쉴드(108, windshield) 또는 일부 다른 표면의 구역과 같은, 사용자에 의해 보여질 수 있는 구역으로 지향된다. 도 1에서, 이미지는 평평한 미러(104)에 의해 굴곡진 미러(106)로 반사된다. 굴곡진 미러(106)로부터, 이미지는 윈드쉴드(108)를 향해 그리고 윈드쉴드(108)의 투사 구역(112)으로 투사된다. HUD 시스템(100)은 투사 구역(112)이 차량(V)을 구동하면서 운전자(D)의 정상 시선 내에 있거나 차량(V)을 운전하는 동안 보이기 적합한 미리 정해진 구역에 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 투사 구역(112)은 투사된 이미지가 운전자의 시각으로부터 보여지는 도로상에 오버레이되도록 위치될 수 있다. 이러한 시나리오의 예시가 도 2의 예시에 나타나며, 여기서 점선은 이미지가 윈드쉴드(108)로 투사되는 보이지 않는 투사 구역(112)을 규정한다.
디스플레이는 브라운관(CRT, cathode ray tube) 디스플레이, 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD) 조립체, 레이저 투사 시스템, 도파관 디스플레이, 또는 당업자에게 알려진 다른 타입의 디스플레이를 포함할 수 있다. PGU는 디스플레이에 의해 생성된 이미지를 발생하거나 처리하기 위한 컴퓨터 또는 프로세서를 포함할 수 있다. 광학 구성요소는 렌즈의 일부 조합, 빔 스플리터(beam splitters), 미러, 및 컴바이너(combiner)를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 구성요소 및 HUD 시스템 디자인은 도 1에 나타낸 예시에 한정되지 않는다. HUD 시스템의 구성요소의 조합은 시준된 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 시준된 광(collimated light)은 사용자가 투사된 이미지를 볼 수 있고 동시에 정상 시야를 볼 수 있도록 사용자의 시야 내에 있는 표면 또는 컴바이너로 투사된다. 예를 들어, 차량 적용에 있어서, 컴바이너는 윈드쉴드일 수 있다. 대안으로, 컴바이너는 차량으로 조립된 별개의 구성요소, 또는 운전자 또는 승객이 컴바이너의 투명 표면 상의 투사된 이미지를 볼 수 있는 위치에서 차량에 장착될 수 있는 이동식 구성요소일 수 있다.
투사 구역(112)이 도 1 및 2에서 윈드쉴드(108) 상에 위치하지만, 도 3은 투사 구역(212)에 대해 사용되는 컴바이너(208)가 윈드쉴드에서 분리되고 윈드쉴드와 운전자 사이에 위치하는 대안 구현 예를 나타낸다. 컴바이너(208)는 차량의 대시(210)에 조립될 수 있으며 또는 대시(210)의 상단에 위치한 이동식(portable) 또는 별도의 구성요소일 수 있다. 본 개시의 구현 예는 당업자는 HUD 시스템의 구성요소의 기초 배열을 이해할 것이기 때문에, 임의의 하나 이상의 HUD 시스템 또는 HUD 시스템의 광학 구성요소의 특정 배열에 한정하지 않는다. 본 개시는 주로 HUD 시스템에 사용된 굴곡진 또는 3차원 미러 또는 3차원 HUD 미러를 형성하는데 사용된 미러 기판 및 이를 형성하고 성형하는 방법에 대한 것이다. 도 1의 굴곡진 미러(106)와 같은, HUD 시스템의 3차원(3D) 미러는 종래에 플라스틱 재료로 만들어져 왔던 일부 타입의 미러 기판으로 구성된다. 본 개시의 구현 예는 주로 유리 또는 유리-세라믹 재료로 만들어진 미러 기판에 대한 것이지만, 일부 구현 예의 관점은 다양한 다른 재료의 미러 기판과 관련된다. 3D 미러는 기판의 오목한 표면상에 반사 코팅을 가질 수 있다. 굴곡진 기판은 구면, 비구면, 프레넬(Fresnel) 형상, 및/또는 회절할 수 있다. 하나의 바람직한 구현 예에서, 반사 표면 또는 코팅은 오목한, 비구면 표면에 제공된다. 비구면 표면은 다중 곡률 반경을 갖는다. 예를 들어, 4개 측면의 비구면 미러의 경우, 비구면 표면은 4개 에지 각각을 따라 상이한 곡률 반경을 가질 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 미러(300)는 제1 에지를 따른 곡률 반경(R1), 제2 에지를 따른 곡률 반경(R2), 제3 에지를 따른 곡률 반경(R3), 및 제4 에지를 따른 곡률 반경(R4)를 가진 비구면 형상이다. 표면(308)이 R1 ≠R2≠R3≠R4의 비구면 형상이기 때문이다. 도 4는 또한 굴곡진 표면(308)의 상이한 지점이 어떻게 미러(300)의 4개 코너를 연결하는 2차원 평면에 대해 변화량 a-e만큼 변위되는지를 나타낸다. 이 평면은 나타낸 3차원 형상으로 형성되기 전 2차원 미러 기판을 나타내는 기준 평면일 수 있다. 일부 구현 예에서, HUD 미러가 제공되며, 여기서, a≠b≠c≠d이다.
그러나, HUD 시스템에 사용되는 굴곡진 미러와 그 미러를 형성하는 방법은 결과적인 형상 정확도와 미러의 표면 및 에지 품질 측면에서 개선될 수 있다. 예를 들어, 이미지가 굴곡진 미러에 반사되기 때문에 이미지 품질이 저하되는 것을 방지하기 위해, 미러는 높은 수준의 형상 정확도와 표면 거칠기를 가져야 한다. 본 개시의 구현 예에서, 50 ㎛ 미만의 형상 정밀도 및 3 nm 미만의 표면 거칠기(Ra)가 달성된다. HUD 시스템의 거울에서 발생하는 특정 유형의 광학 왜곡(distortion)을 에지 왜곡이라고 하며, 이는 미러의 에지 또는 그 근처에서 반사된 광의 광학 왜곡이다. 기존 HUD 시스템에서는, 광학적으로 영향을 주는 결함이 미러를 제조하거나 성형하는 동안 미러에 도입될 수 있다. 이는 프레스 성형 방법과 진공 성형 방법의 두 가지 범주로 나눌 수 있는 3D 형상의 미러 또는 미러 기판을 형성하는 가장 일반적인 방법을 포함한다. 그러나, 프레싱(pressing) 및 진공 성형 방법 모두 단점이 있을 수 있다.
프레스 성형 방법에서, 상부 및 하부 몰드(mold)가 물리적인 힘에 의해유리 기판과 같은 기판을 프레스하기 위해 사용된다. 예를 들어, 상부 몰드는 2D 유리 프리폼이 두 몰드 사이에 배치된 상태로 하부 몰드에 프레스될 수 있고, 유리 프리폼은 몰드들 중 하나 또는 둘 모두의 표면의 형상에 따라 형성된다. 그 결과, 성형된 유리 기판의 오목 표면과 볼록 표면 모두에 몰드 임프린트(mold imprints)가 남을 수 있으며, 이후 폴리싱이 필요하다. 또한, 상부 및 하부 몰드의 윤곽의 편차로 인해, 상부 및 하부 몰드의 윤곽을 정확하게 일치시키는 것이 어렵고, 따라서 형성된 유리 기판을 위한 정확한 형상을 얻기 어렵다. 예를 들어, 비구면 미러 윤곽을 위한 사양은 ± 25 ㎛ 미만일 수 있지만, 가공 후 몰드 윤곽 편차는 일반적으로 30-50 ㎛이다.
진공 성형 방법에서, 단일 몰드(예컨대, 하부 몰드)가 사용될 수 있으며, 여기서, 몰드 표면에 진공 홀(vacuum holes)이 형성된다. 평면 또는 2차원(2D) 유리 시트가 몰드 표면에 배치되고 진공 압력이 진공 홀을 통해 공급되어 유리를 몰드의 굴곡진 또는 3차원(3D) 표면에 순응시킨다. 진공 표면은 종종 성형 표면 전체에 걸쳐 홀이 있는 세라믹 재료로 형성된다. 그러나, 형성된 유리 기판의 표면에 진공 홀 마크(mark)가 형성되는 것을 피하는 것은 어렵다. 이러한 진공 홀 마크 또는 제조 아티팩트(manufacturing artifacts)는 기판 또는 완성된 미러의 광학 성능을 손상시킬 수 있다. 또한, 통상적인 진공 성형 방법은 프레스 방법에 비해 더 높은 형성 온도를 요구할 수 있다. 더 높은 형성 온도는 표면 품질에 영향을 미치고 딤플(dimples), 피트(pits) 및 임프린트와 같은 결함을 형성할 수 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 종래의 방법은 3D 성형 공정(프레스 성형 또는 진공 성형 굴곡 공정)에서 단계(S1)에서 제공된 특대형 2차원 기판(350)을 사용한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "특대형(oversized)"는 2D 기판 재료의 길이 및/또는 폭이 완성된 3D HUD 미러의 치수에 필요한 것보다 크다는 것을 의미한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 특대 기판의 사용은 특대형 기판이 차후 완성된 3D 거울을 형성하기 위해 더 작은 크기로 절단되야 함을 의미한다. 단계(S2)에서, 특대형 2D 기판(350)은 3차원 형상으로 형성된다. 이후, 결과적으로 특대형의 굴곡진 기판 재료는 단계(S3)에서 규정된 경로(352)를 따라 절단되어, 원하는 크기의 3D 미러 기판(354)을 야기하고, 외부의 폐기 유리(356)는 폐기될 수 있다. 또한, 절단 후, 성형, 챔퍼링 및/또는 폴리싱을 포함한 추가 표면 및 에지 처리가 단계(S4)에서 수행될 수 있다. 절단 후 에지 처리는 절단 자체에 의해 생성된 결함을 수리 또는 최소화하거나, 절단된 에지를 원하는 프로파일 형상으로 형성하는 데 필요할 수 있다. 도 7은 3D HUD 미러(360)의 에지에서의 통상적인 챔퍼링의 예시를 나타내며, 이는 3D HUD 미러(360)의 제1 주 표면(363) 상에 챔퍼(362) 및 제2 주 표면(364) 상에 챔퍼(364)를 갖는다.
그러나, 특대형 기판을 3D 미러 크기로 절단하는 것은 절단할 때 이미 특대형 기판이 3D 형상으로 형성되어 있기 때문에 매우 어렵다. 따라서, 3D 표면 절단이 어렵기 때문에 완성품에 필요한 정확한 형상과 치수로 절단하기 어려울 수 있다. 이는 완성품의 제품 치수에 상대적으로 큰 변동을 야기한다. 또한, 비구면 미러의 3D 형상으로 인해, 표준 휠(wheel) 폴리싱 방법을 사용하여 에지를 쉽게 폴리싱하거나 챔퍼링할 수 없으며, 대신 복잡하고, 느리고, 값 비싼 컴퓨터 수치 제어(CNC) 챔퍼링에 의존해야 한다. 또한 3D 굴곡진 에지를 따라 챔퍼링이 수행되기 때문에 일정한 챔퍼 품질을 유지하기가 어렵다. 같은 이유로 미러 코너를 마무리하는 것은 어렵다. 예를 들어, 3D 미러의 코너(358)(평면도에서 볼 때)를 심미적 목적 또는 개선된 내구성 및 취급을 위해 둥근 코너 형상으로 성형하는 것이 바람직 할 수 있다. 그러나, 3D 기판의 코너를 마무리하기 어렵기 때문에, 일반적으로 직선 절단 코너 또는 챔퍼가 대신 적용된다.
도 8은 측면에서 본 유리 시트(400)의 현미경 사진이다. 유리 시트(400)는 볼록 측면(402), 오목 측면(404), 및 에지 표면(406)을 갖는 3D 형상으로 형성되었다. 유리 시트는 1.71 mm의 두께(t1)를 가지며, 에지 폴리싱 후, 볼록 측면 및 오목 측면 모두는 각각, 도 9a 및 9b에 나타낸 바와 같이, 챔퍼(Cx, Cy)를 갖는다. 챔퍼(Cx, Cy)는 거친 에지 그라인딩에 의해 형성된다. 이 예시에서, 챔퍼(Cx, Cy)는 (t2) 및 (t3)의 두께를 가지며, 표시된 샘플에, 모두 0.06 mm이다. 3D로 형성된 기판에서 거친 에지 그라인딩이 수행되기 때문에, 챔퍼링의 품질이 눈에 띄게 거칠고 일관되지 않으며, 에지에서 유리의 치핑(chipping)을 야기한다. 또한, 종래의 방법에 따라 0.1 mm 이상의 C 챔퍼를 달성하기가 매우 어렵다. 결함은 성능을 손상시키고 유리 시트(400)의 구조적 무결성을 감소시킬 수 있다.
이 종래의 형성 방법의 에지의 거친 품질은 도 10a-10d의 현미경 이미지에서 보다 명확하게 볼 수 있다. 특히, 도 10a는 특대형 3D 시트로부터의 절단으로 인해 거친 에지(412)를 갖는 유리 시트(410)의 측면도를 도시한다. 도 10b는 에지에 가시적인 칩(414)이 있는 유리 시트의 에지의 다른 부분을 나타낸다. 도 10c에서, 에지 근처의 유리 시트의 표면의 평면도는 에지(416)의 어둡고 밝은 영역의 변화에 의한 증거로서 에지 품질의 불균일성을 나타낸다. 도 10d에 나타낸 바와 같이, 유리 시트(410)의 코너는 3D 유리 기판에 제어된 둥근 코너를 생성하기 어렵 기 때문에 선형 코너 절단(418)으로 절단된다.
그러나, 본 개시의 구현 예에 따르면, 챔퍼링, 폴리싱 및/또는 에지 성형이 2D 미러 프리폼에 대해 수행된다. 본원에 사용된 바와 같이, "프리폼(preform)"은 3D 성형(예컨대, 진공 성형) 이전에 실질적으로 2차원 미러 기판을 지칭하고, 프리폼은 3D 성형 이후 3D 미러에 대해 원하는 크기가 될 크기로 사전 절단되거나 성형된다. 따라서, 프리폼이 2D 상태에 있는 동안 프리폼의 에지는 쉽고 효율적으로 챔퍼링, 폴리싱, 또는 성형될 수 있다. 이러한 에지 마감 단계 후에, 진공 성형은 미러 프리폼에 수행될 수 있다. 결과적으로, 미러 기판이 3D 상태가 되면 에지 마감(챔퍼링, 폴리싱, 또는 성형)이 필요하지 않다. 또한, 2D 프리폼의 길이와 폭은 3D 기판으로 형성될 때 기판의 일부 수축을 고려하여 크기가 정해질 수 있다.
따라서, 특대형 유리 기판을 사용하여 성형하는 것은, 성형 후 유리를 절단하는 추가 단계가 필요하고; 성형 후 유리를 다듬거나 또는 유리를 폐기하는 것으로 인해 낮은 유리 활용도를 가지며; 어렵고 상대적으로 비효율적인 절단 후 에지 폴리싱 및/또는 챔퍼링이 필요하며; 최종 완제품이 프리폼 기반 성형에서 형성된 것과 동일한 크기일 수 있지만 더 큰 장비가 필요하다. 한편, 본 개시의 구현 예의 미러 프리폼을 이용한 3D 성형에서, 진공 성형 후 미러 기판을 절단할 필요가 없고, 이는 폐기물이나 부스러기 유리의 생성을 줄일 수 있다. 또한, 프리폼 기반 성형은 더 간단한 공정이며, 더 비용 효율적일 수 있으며, 특히 표면 에지 품질, 거칠기, 및 치수 안정성 측면에서 우수한 품질의 3D 거울을 생성한다.
도 11은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 전술한 방법의 단계를 도시한다. 단계(S11)에서, 기판 재료(예컨대, 유리 시트)가 제공된다. 2D 기판 재료는 2D 미러 프리폼을 형성하기 위해 완성된 3D 미러의 대략적인 크기로 절단되거나 크기가 정해지고, 이는 3D 성형에서 프리폼의 측면 치수가 약간 축소되는 것을 설명한다. 단계(S12)에서, 에지 성형, 챔퍼링 및/또는 폴리싱과 같은 임의의 표면 또는 에지 처리는 3D 미러 기판에서 성형(예컨대, 진공 성형) 전에 2D 미러 프리폼에 대해 수행된다. 단계(S13)에서, 표면 및/또는 에지 처리가 완료된 후, 2D 미러 프리폼이 3D 미러 기판으로 형성된다. 단계 (S13) 후, 에지 성형, 챔퍼링, 코너링(cornering), 또는 폴리싱과 같은 추가 에지 처리는 수행되지 않는다. 반사 코팅은 3D 성형 전 또는 후에 오목 표면에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 3D 미러 기판을 생성하기 위해 2D 프리폼을 사용함으로써, 결과적인 3D 미러의 치수는 매우 높은 정확도와 낮은 변형으로 달성된다. 하나 이상의 구현 예에서, 3D 미러의 곡률 복잡도 또는 제품 크기에 관계없이, ± 0.1 mm의 치수 공차가 가능하다. 예를 들어, 길이 및 폭 치수 모두에 대해 0.05 mm 미만의 변동으로 대형 미러 기판을 생산했으며, 여기서, 기판의 길이는 약 291 mm이고 폭은 약 130.5 mm이다. 하나 이상의 구현 예에서, 윤곽 PV 또는 윤곽 편차의 관점에서 측정된, 형상 정확도는 약 250 mm 미만의 수평 치수를 가진 HUD 미러 기판에 대해 50 ㎛ 이하이고, 약 350 mm 미만의 수평 치수를 가진 HUD 미러 기판에 대한 약 100 ㎛ 이하이다. 따라서, 2D 프리폼의 에지 품질을 유지하면서 대형 HUD 미러에서도 치수 일관성이 가능하다. 예를 들어, 본 개시의 구현 예는 약 200 mm 이상, 약 250 mm 이상, 약 300 mm 이상, 또는 약 350 mm 이상의 길이를 갖는 HUD 미러 기판을 포함한다. HUD 미러 기판의 폭은 약 100 mm 이상, 약 150 mm 이상 또는 약 200 mm 이상일 수 있다. 일부 특정 구현 예에서, HUD 미러 기판은 약 350 mm 이상의 길이 및 약 200 mm 이상의 폭을 가질 수 있다.
도 12a 및 12b는 본 개시의 일부 구현 예에 따른 2D 미러 프리폼의 평면도를 도시한다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 미러 프리폼(500)은 둥근 코너(501)를 가지며, 이는 위에서 논의된 바와 같이, 3D 미러 기판에서보다 2D 프리폼에서 더 쉽게 달성된다. 도 12b는 유사한 미러 프리폼(502)을 나타내지만, 직선이 아니라 둥글게된 한 쌍의 대향 에지(503)를 갖는다. 이러한 둥근 에지(503)는 2D 미러 프리폼을 진공 성형하는 방법에서 바람직할 수 있으며, 여기서, 둥근 에지(503)가 진공 몰드의 곡률에 상응하여 둥근 에지(503)와 진공 몰드 표면 사이에서 진공 압력이 누출되지 않는다.
도 13은 도 12a의 라인 13'-13'에서 취한 미러 프리폼(500)의 부분 단면도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, HUD 미러 프리폼(500)은 프리폼의 미러 측면인 제1 주 표면(504), 제1 주 표면(504)에 대향하는 제2 주 표면(506), 및 제1 및 제2 주 표면 사이의 부 표면(508)을 갖는다. 미러 프리폼(500)의 두께(t)는 제1 및 제2 주 표면(504, 506) 사이의 거리로 규정된다. 제1 및 제2 주 표면(504, 506)의 에지는 각각 제1 챔퍼(510) 및 제2 챔퍼(512)를 갖는다. 본 개시의 다양한 구현 예에 따르면, 제1 및 제2 챔퍼(510, 512)는 대칭일 수 있으며, 이는 이들이 동일한 길이를 갖는 것을 의미하거나, 또는 하나의 챔퍼가 다른 챔퍼보다 긴 경우 비대칭일 수 있음을 의미한다.
제1 및 제2 챔퍼(510, 512)의 기하 형상은 챔퍼링된 표면의 x- 및 y-구성요소에 의해 설명될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, x-구성요소는 2차원 프리폼의 제1 또는 제2 주 표면에 평행한 방향으로 측정된 거리로 나타낸다. y-구성요소는 2차원 프리폼의 제1 또는 제2 주 표면에 수직한 방향, 또는 2차원 프리폼의 부 표면에 평행한 방향으로 측정된 거리로 나타낸다. 예를 들어, 제1 챔퍼(510)는 x-구성요소(x1) 및 y-구성요소(y1)를 가질 수 있지만, 제2 챔퍼(512)는 x-구성요소(x2) 및 y-구성요소(y2)를 가질 수 있다. x1, y1, x2, 및 y2의 구성요소들은 약 0.2 내지 약 0.3 mm의 범위를 가질 수 있고, 예를 들어, 여기서, x1은 x2와 같고 y1은 y2와 같으며, 이는 대칭의 챔퍼링을 야기한다. 그러나, 챔퍼는 비대칭일수도 있다. 예를 들어, 챔퍼(510, 512) 중 하나는 더 큰 x- 또는 y-구성요소를 가진 더 큰 챔퍼일 수 있다.
일부 구현 예에 따라, 기판 에지의 비대칭 챔퍼링은 개선된 성형성(formability)을 야기할 수 있고 미러의 에지에 의해 반사된 왜곡된 이미지의 가시성을 완화한다. 에지 왜곡(edge distortion)의 경우, 디스플레이 이미지의 반사의 각도는 챔퍼링된 표면의 경사(inclination)로 인해 변화하며, 이는 왜곡된 이미지가 사용자에 의해 보여지는 것을 방지할 수 있다. 이는 어떠한 인지된 에지 왜곡도 없는 투사된 이미지를 야기할 수 있다. 에지 성형성은, 에지 구역을 더 성형성 있게 만드는, 더 큰 챔퍼로 인한 에지 구역의 얇아짐에 의해 개선된다고 생각된다. 예를 들어, 동일한 진공 압력을 사용한 경우, 컴퓨터 이용 설계(CAD) 모델에 대한 에지 윤곽 편차는 감소하고 윤곽 정확도는 비-비대칭 에지에 비해 비대칭 에지에 대해 증가한다. 이러한 윤곽 정확도의 개선은 이미지 왜곡을 감소한다. 게다가, 비대칭 챔퍼링은 원치않는 또는 위험한 광이 유리 에지로 들어오고 HUD 시스템의 사용자의 눈을 향해 지향되는 것을 막는 것을 도울 수 있다. 이러한 원치않는 광은 예를 들어, 운전자를 산만하게 하거나 그의 시야를 방해할 수 있는 태양광을 포함할 수 있다. 그러나, 대칭 챔퍼는 일부 구현 예에서 바람직할 수 있다.
도 14는 본 개시의 구현 예에 따라 3D 미러 기판(600)의 측면에서 본 현미경 이미지를 나타낸다. 3D 미러 기판(600)은 오목 표면 및 표면의 에지에서 C 챔퍼(C1)를 가진 제1 주 표면(602), 볼록 표면 및 표면의 에지에서 C 챔퍼(C2)를 가진 제2 주 표면(604), 및 제1 및 제2 주 표면(602, 604)을 분리하는 부 표면(603)을 갖는다. 도 14에서, 에지 성형, 프로파일링(profiling), 및 챔퍼링이 3D 형성 전에 2D 미러 프리폼 상에서 수행되며, 이는 도 10a의 것에 비해 더욱 일관되고 상대적으로 작은 결함을 갖는 에지 품질을 야기한다. 도 14의 샘플은 2.0 mm의 두께(tT)를 갖고 각각 0.424 mm의 두께(tC1 , tC2)의 대칭 C 챔퍼를 갖는 유리 시트로부터 만들어진다. 따라서, 더 큰 C 챔퍼는 본 개시의 미러 프리폼 방법을 사용하는 것을 가능하게 한다. 에지 폴리싱이 2D 프리폼 상에서 수행되기 때문에, 매우 미세한 폴리싱이 오목한 측면과 볼록한 측면 챔버(C1, C2)에서 달성될 수 있고 에지의 부 표면(603)은 또한 미세하게 폴리싱된다.
도 15a는 3D 미러 기판(600)의 4개 코너 중 하나 근처에서 도 14의 3D 미러 기판(600)의 측면도를 나타내며, 도 10b에 비해, 에지의 칩핑(chipping)이 거의 또는 전혀 나타난다. 도 15b에서, 에지의 일관성은 에지에서 균일한 회색 그림자로 입증된 것처럼 도 10c에 나타난 것보다 더 높다. 도 15c는 둥근 코너 형상이 쉽게 달성될 수 있는 것을 나타낸다. 둥근 코너는 2D 프리폼 상에서 형성되며, 이는 둥근 코너를 형성하기 더 쉽고 도 10d의 직선 코너가 방지될 수 있다.
도 14-15c를 특대형 3D 기판 절단에 기초한 종래의 방법을 사용하여 상기 예와 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이, 본 개시의 미러 기판 및 방법은 종래의 방법으로는 불가능한 에지 품질을 야기한다. 따라서, 2D 프리폼의 미세 그라인딩, 성형, 및 폴리싱을 통해 가능한 가장 미세한 거칠기와 정밀한 에지 성형을 달성하는 것으로 인해 매우 미세한 표면 거칠기와 에지 프로파일을 가진 3D 미러 기판 또는 HUD 미러를 얻을 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 구현 예는 진공 성형 방법을 사용하여 굴곡진 또는 3D 미러 기판을 형성하는 것을 포함한다. 하나의 관점에서, 진공 성형 방법은 도 16에 도시된 바와 같이, 몰드(700)를 사용한다. 몰드(700)는 3D 미러 또는 미러 기판의 원하는 형상으로 성형된 형성 표면(702)을 갖는다. 몰드(700)는 형성 표면(702)의 둘레를 둘러싸고 성형을 위해 미러 프리폼이 배치되는 공간을 적어도 부분적으로 둘러싸고 한정하는 하우징(706)을 선택적으로 포함할 수 있다. 미러 기판(미도시)을 형성 표면(702)에 순응시키기 위해, 진공 압력이 하나 이상의 진공 홀을 통해 공급된다. 그러나, 위에서 논의한 바와 같이, 진공 홀은 기판이 진공 홀과 수축한 곳에 결함의 형태로 제조 아티팩트를 남길 수 있다. 따라서, 몰드(700)는 미러 기판의 유효 구역과 접촉할 구역에 진공 홀을 포함하지 않는다. 대신, 몰드(700)는 형성 표면(702)의 주변에 도랑-형(ditch-type)의 진공 홀(704)을 갖는다. 더 큰 챔퍼에 대한 도랑-형의 진공 홀(704)의 위치로 인해, 불완전성이 미러의 유효 구역에 위치되지 않을 것이기 때문에 도랑-형의 진공 홀(704)로 야기되는 어떤 불완전성 또는 아티팩트도 HUD 시스템의 사용자에 명백하지 않을 것이다. 일부 구현 예에 따르면, 도랑-형의 진공 홀(704)은 프리폼이 형성 표면(702) 상에 배치될 때, 2D 미러 프리폼의 에지 내에서 약 2.0 mm 이하에 위치될 것이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 유효 구역은 사용자에 투사되고 사용자에 의해 보여지는 이미지를 반사하며, 미러 또는 미러 기판의 챔퍼링된 에지 구역 내에 위치되는 미러 또는 미러 기판의 일부이다.
3D HUD 미러의 제1 주 표면의 적어도 일부는 반사 표면이다. 반사 표면은 제1 주 표면에 적용된 코팅 또는 다른 층을 포함하고, 예를 들어, 하나 이상의 금속 산화물, 세라믹 산화물, 또는 금속-세라믹 합금을 포함할 수 있다. 특정 구현 예에서, 반사 코팅은 알루미늄 또는 은으로 만들어진다. 반사 표면은 스퍼터링(sputtering), 증발(예컨대, CVD, PVD), 도금, 또는 당업자에게 공지된 다른 코팅 또는 반사 표면을 공급하는 다른 방법을 통해 형성될 수 있다. 반사 표면은 기판을 굴곡 또는 비구면 형태로 형성한 후 3D 형성된 기판에 생성된다. 그러나, 구현 예는 이 순서로 제한되지 않으며, 3D 미러는 반사 표면을 갖는 2D 프리폼으로부터 형성될 수 있다고 생각된다. 특히, 본원에 개시된 진공 기반 3D 형성 방법은 제1 주 표면상의 반사 표면을 저하시키지 않고 반사 표면을 갖는 2D 미러 프리폼으로부터 3D 미러의 생성을 허용한다. 또한, 본 개시의 구현 예는 또한 저온 3D 형성을 허용하며, 이는 유리 프리폼의 만곡 동안 반사 표면을 보존하는 것을 도울 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따르면, 오목한 형상을 갖는 제1 주 표면, 제1 주 표면에 대향하고 볼록한 형상을 가진 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 가진 헤드-업 디스플레이(HUD) 미러 기판이 제공된다. 미러 기판은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함하고, 제1 주 표면은 3 nm 이하의 제1 표면 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV, Peak to Valley) 거칠기를 나타낸다. 전술한 바와 같이, HUD 미러 기판은 미러 기판이 굴곡진 상태에 있으면서 절단, 성형, 챔퍼링 또는 폴리싱되지 않은 에지를 갖는다. 특히, 프리폼이 HUD 미러 기판의 3D 형상으로 형성되기 전에 2D 미러 프리폼에 절단, 성형, 챔퍼링 또는 폴리싱이 적용되고, HUD 미러 기판의 3D 형성 후에 에지의 어떤 절단, 성형, 챔퍼링, 또는 폴리싱도 수행되지 않는다.
하나 이상의 구현 예의 관점으로서, 부 표면은 예를 들어, C 챔퍼 또는 R 챔퍼로 형상화될 수 있는, 챔퍼를 포함하는 단면 에지 프로파일을 갖는다. 그러나, 2D 미러 프리폼의 성형 및 폴리싱의 용이성이 다양한 마무리 단계를 쉽게 수행할 수 있게 하기 때문에, 단면 에지 프로파일은 본원에서 논의되지 않은 다른 방식으로 성형될 수 있다. C 챔퍼의 경우, 챔퍼의 길이는 0.1 mm 이상, 또는 0.3 mm 이상일 수 있다. R 챔퍼의 경우 챔퍼의 길이는 0.5 mm 이상이 될 수 있다. 또한, 미러 기판은 둥근 코너를 가질 수 있다. 구체적으로, 미러 기판을 평면도로 볼 때, 제1 및/또는 제2 주 표면의 코너는 둥글다. 또한, 미러 기판의 둥근 코너는 미러 기판이 굴곡진 또는 3D 상태에 있는 동안 성형되거나 폴리싱되지 않는다.
하나 이상의 특정 구현 예에서, HUD 미러 기판의 오목 표면은 비구면 형상을 갖는다. 굴곡의 특정 형상이나 복잡성에 관계없이, 볼록 표면과 오목 표면은 대칭 챔퍼를 가질 수 있다. 또한, 미러 기판은 소위 AR HUD 적용을 위해 충분히 클 수 있다. 예를 들어, 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 가질 수 있다.
달성 가능한 큰 크기에도 불구하고, 형상 정확도 및 표면 및/또는 에지 품질 또는 거칠기는 원하는 수준으로 유지될 수 있다. 하나 이상의 구현 예의 관점으로서, 미러 기판은 오목 표면에서 100 ㎛ 미만, 또는 50 ㎛ 미만의 윤곽 고저간(PV) 형상 정확도를 갖는다. 미러 기판은 오목 표면에서 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(Wa)를 갖는다. 구현 예들의 추가 과점으로서, 볼록 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다. 볼록 표면은 20 nm 미만의 표면 거칠기(Ra)와 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 가질 수 있다. 볼록 표면은 볼록 표면의 에지로부터 2 mm 이내에 도랑-형의 진공 홀 임프린트(imprint)를 더 포함할 수 있다. 도랑-형의 진공 홀 임프린트는 일부 구현 예에 따라, 1 ㎛ 미만의 깊이를 가질 수 있다. 또한, 볼록 표면에는 도랑-형의 진공 홀 임프린트 이외의 다른 진공 홀 임프린트가 없다. 하나 이상의 구현 예의 추가 관점으로서, 오목 표면은 2 nm 미만 또는 1 nm 미만의 거칠기(Ra), 및 20 nm 미만, 15 nm 미만, 또는 12 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
하나 이상의 구현 예에서, 미러 기판은 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로 규정되는 두께를 가지며, 두께는 약 3.0 mm 이하, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm이다. 미러 기판에 사용되는 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 보로알루미노실리케이트(boroaluminosilicate) 또는 알칼리 알루미노실리케이트(alkali aluminosilicate) 유리를 포함할 수 있다. 또한, 유리 또는 유리-세라믹 재료는 화학적으로 강화된 것과 같은 강화된 유리 재료일 수 있다.
하나 이상의 구현 예에 따라, 전술한 HUD 미러 기판, 및 미러 기판의 제1 주 표면 상에 배치된 반사층을 포함하는 3차원 HUD 미러가 제공된다.
추가 구현 예에서, 3차원 거울을 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 제1 주 표면, 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 갖는 미러 프리폼을 제공하는 단계를 포함한다. 미러 프리폼은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함하고, 프리폼의 제1 및 제2 주 표면은 2차원이다. 방법은 제2 주 표면이 굴곡진 지지 표면을 향하도록 굴곡진 지지 표면을 갖는 몰딩 기기 상에 미러 프리폼을 배치하는 단계, 및 제2 주 표면에 상응하는 볼록 표면 및 제1 주 표면에 상응하는 오목 표면을 가진(여기서, 상기 오목 표면은 제1 곡률 반경을 포함한다) 굴곡진 미러 기판을 형성하기 위해 굴곡진 지지 표면에 미러 프리폼을 순응시키는 단계를 더 포함한다. 순응 단계 후, 오목 표면은 3 nm 미만의 거칠기(Ra)와 30 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
상기 방법의 하나 이상의 구현 예의 관점으로서, 굴곡진 미러 기판은 순응 단계 동안 또는 그 후에 절단, 성형, 챔퍼링, 또는 폴리싱되지 않은 에지를 갖는다. 부 표면은 굴곡진 미러 기판의 단면 에지 프로파일과 동일한 단면 에지 프로파일을 갖는다. 미러 프리폼의 에지 프로파일은 부 에지(minor edge)의 제1 주 표면 측면과 부 에지의 제2 주 표면 측면 중 적어도 하나에 챔퍼를 포함할 수 있으며, 챔퍼는 C 챔퍼 또는 R 챔퍼일 수 있다. C 챔퍼의 경우, C 챔퍼의 길이는 0.1 mm 이상, 또는 0.3 mm 이상이다. R 챔퍼의 경우, R 챔퍼의 길이는 0.5 mm 이상이다.
일부 구현 예의 다른 관점에서, 순응 단계 이후의 부 표면의 표면 거칠기는 순응 단계 이전의 부 표면의 표면 거칠기의 2 % 이내이다. 순응 단계 이후의 부 표면의 표면 거칠기는 순응 단계 이전의 부 표면의 표면 거칠기와 동일할 수 있다. 미러 프리폼은, 평면에서 볼 때, 둥근 코너를 갖는다. 둥근 코너는 미러 프리폼의 둥근 코너와 동일할 수 있으며, 순응 단계 도중 또는 이후 성형되거나 폴리싱된다. 하나의 구현 예에서, 방법은 굴곡진 미러 기판의 미리 정해진 에지 프로파일을 얻기 위해 2차원 미러 프리폼의 부 표면을 처리하는 단계를 포함하며, 상기 처리 단계는 절단, 챔퍼링, 또는 폴리싱 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 구현 예의 관점으로서, 굴곡진 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 갖는다. 굴곡진 미러 기판은 오목 표면 상에서 윤곽 고저간(PV) 형상 정확도가 100 ㎛ 미만 또는 50 ㎛ 미만이다. 굴곡진 미러 기판은 오목 표면 상에서 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(Wa)를 더 가질 수 있다. 또한, 굴곡진 미러 기판은 오목 표면상에서 30 nm 미만의 최대 거칠기 깊이(Rmax)를 가질 수 있다. 볼록 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기, 또는 20 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
일부 구현 예의 관점에서, 굴곡진 지지 표면은 도랑-형의 진공 홀을 포함한다. 특히, 미러 프리폼이 몰딩 기기에 배치되는 경우, 도랑-형의 진공 홀은 제2 주 표면의 에지의 2 mm 이내에 있다. 순응 단계 후, 볼록 표면은 에지 전체를 따라 볼록 표면의 에지에서 2 mm 이내에 도랑-형의 진공 홀 임프린트를 갖는다. 도랑-형의 진공 홀 임프린트는 1 ㎛ 미만의 깊이를 가질 수 있다. 볼록 표면은 도랑-형의 진공 홀 임프린트 이외의 어떤 다른 진공 홀 임프린트도 없다. 하나 이상의 구현 예의 추가 관점으로서, 오목 표면은 2 nm 미만 또는 1 nm 미만의 거칠기(Ra) 및 20 nm 미만, 15 nm 미만 또는 12 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다. 하나 이상의 구현 예에서, 미러 프리폼은 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로 규정된 두께를 가지며, 여기서, 두께는 약 3.0 mm 이하, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm이다.
방법의 하나 이상의 구현 예의 추가 관점으로서, 순응 단계는 미러 프리폼의 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 수행된다. 미러 프리폼 또는 굴곡진 미러 기판의 온도는 순응 단계 동안 또는 이후에 미러 프리폼의 유리 전이 온도 이상으로 상승되지 않는다. 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 유리 또는 유리-세라믹 재료는 강화된 유리 재료 일 수 있으며, 강화는 화학적 강화를 통해 수행될 수 있다.
하나 이상의 구현 예에서, 3차원 미러를 형성하는 방법이 제공되며, 방법은 본원에 설명된 구현 예에 따라 3차원 미러 기판을 형성하는 단계; 및 제1 주 표면 상에 반사층을 배치하는 단계;를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따르면, 3D 미러 기판을 형성하기 위해 본원에 설명된 유리 기반 프리폼을 사용하는 HUD 시스템용 미러가 제공된다. 미러는 3D 미러 기판의 제1 주 표면에 반사층을 포함한다. 3D 미러 기판은 제1 주 표면이 오목한 형상을 갖고 제2 주 표면이 볼록한 형상을 갖도록 제1 곡률 반경을 가지며, 여기서, 제1 곡률 반경은 제1 곡률 축에 대해 측정된다. 3D 미러 기판은 제1 곡률 축과 다른 제2 곡률 축에 대해 측정된 제2 곡률 반경을 가지며, 여기서, 제1 곡률 축은 제2 곡률 축에 수직이다. 일부 구현 예에서, 제1 주 표면은 비구면 형상을 갖는다.
다른 구현 예에서, 3차원(3D) 미러를 형성하는 방법이 제공되며, 방법은 제1 챔퍼를 가진 에지를 가진 제1 주 표면, 제1 주 표면에 대향하고 제2 챔퍼를 가진 에지를 가진 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함하는 2차원(2D) 미러 프리폼을 제공하는 단계를 포함한다. 2D 미러 프리폼은 굴곡진 지지 표면과 굴곡진 지지 표면을 향해있는 제2 주 표면을 가진 몰딩 기기에 배치되고, 2D 미러 프리폼은 제1 곡률 반경을 가진 굴곡진 또는 3D 미러 기판을 형성하도록 굴곡진 지지 표면으로 순응된다.
하나 이상의 구현 예에서, 굴곡진 지지 표면으로 2D 미러 프리폼의 순응 단계는 프리폼의 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 수행된다. 미러 기판의 온도는 순응 단계 도중 또는 이후 유리 기반 기판 재료의 유리 전이 온도보다 높이 증가되지 않을 수 있다.
HUD 시스템의 구현 예의 관점에서, 디스플레이 유닛은 LCD, LED, OLED, 또는 μLED 디스플레이 패널을 포함하며, 프로젝터를 포함할 수 있다.
유리 기반 기판은 3.0 mm 이하; 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm; 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm; 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm; 또는 약 2.0 mm의 두께를 갖는다.
일부 구현 예의 관점과 같이, 제1 주 표면의 챔퍼링은 투사된 이미지의 에지 왜곡를 감소하도록 구성된다. 제1 주 표면의 챔퍼링은 사용자를 향해 반사된 원치않는 광의 양을 줄이도록 구성될 수 있다. 투사 표면은 차량의 윈드쉴드, 또는 차량 내부에 장착되도록 구성된 컴바이너일 수 있다.
미러는 제1 주 표면이 오목한 형상을 갖고 제2 주 표면이 볼록한 형상을 갖도록 제1 곡률 반경을 가지며, 제1 곡률 반경은 제1 곡률 축에 비례한다. 미러는 또한 제1 곡률 축과는 다른 제2 곡률 축에 비례하는 제2 곡률 반경을 가질 수 있으며, 여기서, 제1 곡률 축은 제2 곡률 축에 수직이다. 일부 바람직한 구현 예에서, 제1 주 표면은 비구면 형상을 갖는다.
반사하는 제1 주 표면은 유리 기반 기판상의 반사 코팅을 포함하며, 여기서, 반사 코팅은 금속, 금속 산화물, 세라믹 산화물 또는 금속-세라믹 합금을 포함하고, 알루미늄 또는 은을 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛은 LCD, LED, OLED, 또는 μLED 디스플레이 패널, 및/또는 프로젝터를 포함할 수 있다. HUD 시스템은 HUD 시스템의 사용자가 투사된 이미지를 보기 위한 투사 표면을 더 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이 유닛은 이미지를 생성하도록 구성되고, 거울은 이미지를 반사하여 투사 표면에 투사된 이미지를 형성하도록 구성된다. 투사 표면은 미러의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 가지며, 여기서, 투사 표면은 윈드쉴드 또는 컴바이너이고, 투사 표면은 비구면 형상을 가질 수 있다.
유리 기반 기판은 3.0 mm 이상; 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm; 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm; 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm; 또는 약 2.0 mm의 두께를 갖는다.
기판 재료
HUD 시스템의 미러에 대한 적합한 유리 기판은 비-강화된 유리 시트일 수 있으며 또는 또한 강화된 유리 시트일 수 있다. 유리 시트(강화된 또는 비-강화된)는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함할 수 있다. 선택적으로, 유리 시트는 열적으로 강화될 수 있다.
적합한 유리 기판은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이러한 공정에서, 통상적으로 미리 정해진 기간 동안 용융 염욕(molten salt bath)으로 유리 시트를 침지시킴으로써, 유리 시트의 표면 또는 표면 근처의 이온이 염욕으로부터의 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 하나의 구현 예에서, 용융 염욕의 온도는 약 430 ℃이며 미리 정해진 기간은 약 8시간이다. 유리로 더 큰 이온이 포함되면 근처 표면 영역 내의 압축 응력을 생성하여 시트를 강화시킨다. 상응하는 인장 응력은 압축 응력과의 균형을 이루기 위해 유리의 중심 영역 내에 유도된다.
유리 기판을 형성하기 적합한 대표적인 이온-교환 가능한 유리는 소다 석회 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리이지만, 다른 유리 조성물이 고려된다. 본원에 사용된 바와 같이, "이온 교환가능한"은 유리가 더 크거나 더 작은 크기인 동일한 원자가의 양이온을 가진 유리의 표면 또는 표면 근처에 위치한 양이온으로 교환할 수 있음을 의미한다. 하나의 대표적인 유리 조성은 SiO2, B2O3 및 Na2O을 포함하며, 여기서, (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 구현 예에서, 유리 시트는 적어도 6 wt.%의 산화 알루미늄을 포함한다. 다른 구현 예에서, 유리 시트는 하나 이상의 알칼리 토류 산화물(alkaline earth oxides)을 포함하며, 상기 알칼리 토류 산화물의 함량은 적어도 5 wt.%이다. 적합한 유리 조성은, 일부 구현 예에서, K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더 포함한다. 특정 구현 예에서, 유리는 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO을 포함할 수 있다.
유리 기판을 형성하기 적합한 다른 대표적인 유리 조성은: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm 미만 As2O3; 및 50 ppm 미만 Sb2O3;을 포함하며, 여기서, 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
또 다른 대표적인 유리 조성은: 63.5-66.5 mol.% SiO2; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 0-5 mol.% Li2O; 8-18 mol.% Na2O; 0-5 mol.% K2O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO2; 0.05-0.25 mol.% SnO2; 0.05-0.5 mol.% CeO2; 50 ppm 미만 As2O3; 및 50 ppm 미만 Sb2O3;을 포함하며, 여기서, 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤7 mol.%이다.
특정 구현 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속을 포함하며, 일부 구현 예에서, 50 mol.% SiO2 이상, 다른 구현 예에서 적어도 58 mol.% SiO2, 및 또 다른 구현 예에서, 적어도 60 mol.% SiO2를 포함하며, 여기서, 비율은
Figure pct00001
> 1이며, 여기서, 상기 비율에서 조성은 mol.% 로 표현되고 개질제(modifiers)는 알칼리 금속 산화물이다. 특정 구현 예에서, 이 유리는 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O을 포함하고, 필수적으로 이루어지고, 또는 이루어지며, 여기서, 비율은
Figure pct00002
> 1이다.
다른 구현 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO을 을 포함하고, 필수적으로 이루어지고, 또는 이루어진다.
또 다른 구현 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판은: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm 미만 As2O3; 및 50 ppm 미만 Sb2O3;를 포함하고, 필수적으로 이루어지고, 또는 이루어지며, 여기서, 12 mol.% ≤ Li2O + Na2O + K2O ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol.%이다.
또 다른 구현 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 64-68 mol.% SiO2; 12-16 mol.% Na2O; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 2-5 mol.% K2O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO을 포함하고, 필수적으로 이루어지고, 또는 이루어지며, 여기서, 66 mol.% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO　≤ 69 mol.%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na2O + B2O3) - Al2O3 ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na2O - Al2O3 ≤ 6 mol.%; 및 4 mol.% ≤ (Na2O + K2O) - Al2O3 ≤ 10 mol.%이다.
화학적으로 강화된 이와 함께 비-화학적으로 강화된 유리는, 일부 구현 예에서, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2 을 포함하는 그룹에서 선택된 0-2 mol.%의 적어도 하나의 청징제(fining agent)로 배치(batched)될 수 있다.
하나의 대표적인 구현 예에서, 화학적으로 강화된 유리의 나트륨 이온은 용융 욕(molten bath)으로부터 칼륨 이온에 의해 교체되지만, 더 큰 원자 반지름을 가진, 루비듐 또는 세슘(rubidium or cesium)과 같은, 다른 알칼리 금속 이온은 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온을 교체할 수 있다. 특정 구현 예에 따라서, 유리의 더 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온에 의해 교체될 수 있다. 유사하게, 이에 한정하지 않지만, 황산염, 할로겐화물(halides), 등과 같은 다른 알칼리 금속 염(alkali metal salts)은 이온 교환 공정에서 사용될 수 있다.
유리 네트워크가 이완될 수 있는 온도 이하에서 더 작은 이온을 더 큰 이온으로 교체하는 것은 응력 프로파일을 야기하는 유리의 표면을 가로지르는 이온의 분포를 생성한다. 들어오는 이온의 더 큰 체적은 표면상의 압축 응력(CS) 및 유리 중심의 인장력(중심 인장력, 또는 CT)을 생성한다. 압축 응력은 다음의 관계에 의해 중심 인장력과 관련된다:
Figure pct00003
여기서, t는 유리 시트의 총 두께이고 DOL은 교환 깊이이며, 또한 층의 깊이로 나타낸다.
다양한 구현 예에 따라, 이온-교환된 유리를 포함하는 유리 기판은, 저중량, 높은 충격 저항성, 및 개선된 소음 감쇠를 포함하는, 원하는 다수의 특성을 소유할 수 있다. 하나의 구현 예에서, 화학적으로 강화된 유리 시트는 적어도 300 MPa, 예컨대, 적어도 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750 또는 800 MPa의 표면 압축 응력, 적어도 약 20 ㎛(예컨대, 적어도 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 ㎛)의 층 깊이, 및/또는 40 MPa보다 큰(예컨대, 40, 45, 또는 50 MPa 보다 큰) 그러나 100 MPa보다 작은(예컨대, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 또는 55 MPa보다 작은) 중심 인장력을 가질 수 있다.
적합한 유리 기판은 열 템퍼링(tempering) 처리 또는 어닐링(annealing) 처리에 의해 열적으로 강화될 수 있다. 열적으로 강화된 유리 시트의 두께는 약 2 mm 보다 작거나 또는 약 1 mm 보다 작을 수 있다.
대표적인 유리 시트 형성 방법은 퓨전 인발(fusion draw) 및 슬롯 인발(slot draw) 공정을 포함하며, 이들 각각은 플롯 공정과 함께, 하향-인발 공정의 실시 예이다. 이들 방법은 강화된 및 비-강화된 유리 시트 모두를 형성하는 데 사용될 수 있다. 융합 인발 공정은 용융 유리 원료를 받아들기 위한 채널을 가진 인발 탱크를 사용한다. 채널이 용융 재료로 채워지면, 용융 유리는 위어(weir)를 넘쳐흐른다. 중력으로 인해, 용융 유리는 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 이러한 외부 표면은 아래 그리고 안쪽으로 연장되어 인발 탱크 아래의 에지에서 합쳐진다. 두 유동하는 유리 표면은 단일 유동 시트로 융합하고 형성하기 위해 상기 에지에서 합쳐진다. 퓨전 인발 방법은 채널 위로 흐르는 두 유리 필름이 함께 융합하기 때문에, 결과적인 유리 시트의 외부 표면이 기기의 어떤 부분과도 접촉하지 않는다는 장점을 제공한다. 따라서, 퓨전 인발된 유리 시트의 표면 특성은 그러한 접촉 영향을 받지 않는다.
슬롯 인발 방법은 퓨전 인발 방법과 다르다. 여기서 용융된 원료 유리가 인발 탱크로 제공된다. 인발 탱크의 바닥은 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 가진 개방 슬롯을 갖는다. 용융된 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고 연속하는 시트로서 하향 인발되고 어닐링 영역으로 인발된다. 슬롯 인발 공정은 두 시트가 함께 융합되는 것보다 오직 단일 시트만이 슬롯을 통해 인발되기 때문에 퓨전 인발보다 더 얇은 시트를 제공할 수 있다.
하향-인발 공정은 상대적으로 오염되지 않은 표면을 처리하는 균일한 두께를 가진 유리 시트를 생성한다. 유리 표면의 강도는 표면 흠집의 양과 크기에 의해 제어되기 때문에, 최소 접촉된 오염되지 않은 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이러한 높은 강도 유리가 이후 화학적으로 강화되면, 결과적인 강도는 래핑되고(lapped) 폴리싱된 표면보다 더 높을 수 있다. 하향-인발된 유리는 약 2 mm보다 작은 두께로 인발될 수 있다. 또한, 하향 인발된 유리는 비용이 큰 그라인딩 및 폴리싱 없이 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
플롯(float) 유리 방법에서, 매끄러운 표면 및 균일한 두께를 특징으로 할 수 있는 유리의 시트는 용융 금속, 통상적으로 주석(tin)의 베드(bed) 상에 용융된 유리를 플로팅하여 만들어진다. 대표적인 공정에서, 용융된 주석 베드의 표면으로 공급된 용융 유리는 플로팅 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 베드를 따라 흐르면서, 온도는 고체 유리 시트가 주석으로부터 롤러(roller)로 리프팅될 수 있을 때까지 점진적으로 감소된다. 욕조(bath)에서 벗어나면, 유리 시트는 더욱 냉각되고 어닐링되어 내부 응력을 감소시킬 수 있다.
앞선 단락에서 논의된 바와 같이, 대표적인 유리 기판은 예컨대, Gorilla®유리와 같은, 화학적으로 강화된 유리의 유리 시트를 포함할 수 있다. 이 유리 시트는 열처리, 이온 교환 및/또는 어닐링될 수 있다. 라미네이트 구조(laminate structure)에서, 강화된 유리 시트는 내부층일 수 있으며, 외부층은 종래의 소다 석회 유리, 어닐링된 유리, 등과 같은 비-화학적으로 강화된 유리 시트일 수 있다. 라미네이트 구조는 또한 외부 및 내부 유리 층 중간에 폴리머 중간층(polymeric interlayer)을 포함할 수 있다. 강화된 유리 시트는 1.0 mm 이하의 두께이고 60 미크론보다 큰 DOL과 함께 약 250 MPa 내지 약 350 MPa의 잔류 표면 CS 수준(level)을 가질 수 있다. 다른 구현 예에서, 강화된 유리 시트의 CS 수준은 바람직하게 약 300 MPa이다. 유리 시트의 대표적인 두께는 약 0.3 mm 내지 약 1.5 mm, 0.5 mm 에서 1.5 mm, 2.0 mm 이상의 두께 범위를 가질 수 있다.
바람직한 구현 예에서, 얇은 화학적으로 강화된 유리 시트는 약 250 MPa 내지 900 MPa의 표면 응력을 가질 수 있고 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm의 두께 범위에 있을 수 있다. 이러한 강화된 유리 시트가 라미네이트 구조에 포함된 구현 예에서, 외부층은 약 1.5 mm 내지 약 3.0 mm 이상의 두께를 가진 어닐링된(비-화학적으로 강화된) 유리일 수 있다. 물론, 외부 및 내부층의 두께는 각각의 라미네이트 구조에서 상이할 수 있다. 대표적인 라미네이트 구조의 다른 바람직한 구현 예는 0.7 mm의 화학적으로 강화된 유리의 내부층, 약 0.76 mm 두께의 폴리-비닐 부티랄(poly-vinyl butyral) 층, 및 2.1 mm 외부층의 어닐링된 유리를 포함할 수 있다.
일부 구현 예에서, 본원에 논의된 구현 예의 대표적인 유리 기판은 헤드-업 디스플레이(HUD) 시스템을 가진 차량(자동차, 항공기, 등)에 사용될 수 있다. 일부 구현 예에 따라 형성된 퓨전의 선명도는 플롯 공정에 의해 형성된 유리보다 뛰어날 수 있으며 이로써 집중을 방해하지 않고 더 쉽게 정보를 판독할 수 있기 때문에 안전성 개선과 함께 더 나은 주행 경험을 제공할 수 있다. 비-제한적인 HUD 시스템은 투사 유닛, 컴바이너, 및 비디오 생성 컴퓨터를 포함할 수 있다. 대표적인 HUD의 투사 유닛은, 이에 제한되지 않지만, 초점에서 디스플레이(예컨대, 광학 도파관, 스캐닝 레이저(scanning lasers), LED, CRT, 비디오 이미지(video imagery), 등)를 가진 볼록 렌즈 또는 오목 미러를 가진 광학 시준기(optical collimator)일 수 있다. 투사 유닛은 원하는 이미지를 생성하도록 사용될 수 있다. 일부 구현 예에서, HUD 시스템은 또한 투사 유닛으로부터 투사된 이미지를 재지향시키기 위한 컴바이너 또는 빔 스플리터를 포함하여 시야 및 투사된 이미지에 변화를 주거나 이를 변경할 수 있다. 일부 컴바이너는 다른 파장의 광은 통과시키면서 투사된 단색성의(monochromatic) 광을 반사하기 위한 특정 코팅을 포함할 수 있다. 추가적인 구현 예에서, 컴바이너는 또한 투사 유닛으로부터 이미지를 재초점 맞추도록 굴곡질 수 있다. 대표적인 HUD 시스템은 또한 데이터가 수신되고, 처리되고(manipulated), 모니터링되고, 및/또는 디스플레이되는 투사 유닛과 적용 가능한 차량 시스템 사이의 인터페이스를 제공하기 위한 처리 시스템(processing system)을 포함할 수 있다. 일부 처리 시스템은 또한 투사 유닛에 의해 디스플레이되기 위한 이미지 및 기호를 생성하는 데 활용될 수 있다.
이러한 대표적인 HUD 시스템을 사용하면, 정보(예컨대, 숫자, 이미지, 방향, 문구, 등)의 디스플레이는 HUD 시스템으로부터 이미지를 유리-기반 미러 기판의 내부를 향한 표면으로 투사함으로써 만들어질 수 있다. 미러는 이때 이미지가 운전자의 시야 내에 있도록 이미지를 재지향할 수 있다.
따라서, 일부 구현 예에 따른 대표적인 유리 기판은 미러에 대해 얇고, 오염되지 않은 표면을 제공할 수 있다. 일부 구현 예에서, 퓨전 인발된 Gorilla 유리가 유리 기판으로 사용될 수 있다. 이러한 유리는 플롯 공정으로 제조된 종래의 유리(예컨대, 소라 라임 유리)의 전형적인 임의의 플롯 라인이 포함되지 않을 수 있다.
본 개시의 구현 예에 따른 HUD는 본원에 설명된 대표적인 유리 기판을 활용하는 자동차, 항공기, 합성 시계 시스템(synthetic vision systems), 및/또는 마스크 디스플레이(mask displays)(예컨대, 고글(goggles), 마스크, 헬멧, 등과 같은 헤드 장착 디스플레이)에 이용될 수 있다. 이러한 HUD 시스템은 유리 라미네이트 구조를 통해 운전자의 전방에 중요 정보(속도, 연료, 온도, 방향 지시등, 내비게이션, 경고 메시지, 등)를 투사할 수 있다.
일부 구현 예에 따라, 본원에 설명된 HUD 시스템은 곡률 반경, 굴절률, 및 입사 각도에 대한 공칭 HUD 시스템 파라미터(예컨대, 곡률 반경 Rc = 8301 mm, 소스까지 거리: Ri = 1000 mm, 굴절률 n=1.52, 및 입사 각도 θ=62.08°)를 사용할 수 있다.
출원인은 본원에 개시된 유리 기판과 라미네이트 구조가 우수한 내구성, 내충격성, 단단함, 및 스크레치 저항성을 갖는 것으로 나타내었다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유리 시트 또는 라미네이트의 강도 및 기계적 충격 성능은 표면 및 내부 결함 모두를 포함하여, 유리의 결함에 의해 제한된다. 유리 시트 또는 라미네이트 구조가 충격을 받으면, 충격점은 압축을 받지만, 충격된 시트의 대향하는 면과 함께, 충격점 중위의 링(ring) 또는 "후프(hoop)"는 인장력을 받는다. 통상적으로, 파손의 원인은 가장 높은 인장력 지점 또는 그 근처에서, 보통 유리 표면상의 흠집에 있다. 이는 대향하는 면에서 일어날 수 있지만, 링 내부에서 일어날 수 있다. 유리의 흠집이 충격 동안 인장력을 받는 경우, 흠집은 전파될 것이며, 유리는 통상적으로 파괴될 것이다. 따라서, 압축 응력의 높은 크기 및 깊이가 바람직하다.
강화로 인해, 본원에 개시된 강화된 유리 시트의 표면 중 하나 또는 모두는 압축하에 있다. 유리의 표면 근처 영역 내의 압축 응력의 포함은 유리 시트의 크랙 전파 및 파괴를 억제할 수 있다. 흠집이 전파되고 파괴가 일어나기 위해, 충격으로부터의 인장 응력은 흠집의 팁(tip)에서의 표면 압축 응력을 초과해야 한다. 구현 예에서, 강화된 유리 시트의 높은 압축 응력 및 층의 큰 깊이는 비-화학적으로 강화된 유리의 경우보다 더 얇은 유리의 사용을 가능하게 한다.
본 개시의 앞선 설명은 그에 대한 교시를 가능하게 하고 현재 알려진 가장 최고의 구현 예로서 제공된다. 당업자는 본 개시의 유익한 결과를 여전히 획득하면서 여기에 설명된 구현 예에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 또한, 본 개시의 원하는 이점 중 일부는 다른 특징을 사용하지 않고 본 개시의 일부 특징을 선택함으로써 획득될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 당업자들은 본 개시의 많은 수정 및 적응이 가능하고 심지어 특정 상황에서 바람직할 수 있고 본 개시의 일부임을 인식할 것이다. 따라서, 전술한 설명은 본 개시의 원리를 예시하는 것으로 제공되며 이에 제한되지 않는다.
당업자는 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본원에 설명된 대표적인 구현 예에 대한 많은 수정이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 설명은 의도된 것이 아니며 주어진 예시로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며 첨부된 청구 범위 및 그와 동등한 것에 의해 제공되는 완전한 보호 범위가 허용되어야 한다. 또한, 다른 특징의 상응하는 사용 없이도 본 개시의 일부 특징을 사용할 수 있다. 따라서, 대표적인 또는 예시적인 구현 예에 대한 전술한 설명은 본 개시의 원리를 예시하기 위한 목적으로 제공되며, 이에 제한되지 않으며, 이에 대한 수정 및 그 순열을 포함할 수 있다.
전술한 설명에서, 유사한 참조 문자는 도면에 도시된 여러 뷰에 걸쳐 유사한 또는 대응하는 부분을 지정한다. 또한, 달리 명시되지 않는 한, "상단", "바닥", "외부", "내부" 등과 같은 용어는 편의를 위한 단어이며 제한 용어로 해석되어서는 안된다. 또한, 그룹이 요소 그룹 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 설명될 때마다, 그룹은 개별적으로 또는 사로 조합하여, 인용된 임의의 수의 요소를 포함하거나, 필수적으로 이루어지고, 또는 이루어질 수 있음을 이해한다.
유사하게, 그룹이 요소 그룹 또는 이들의 조합 중 적어도 하나로 구성된 것으로 설명될 때마다, 그룹은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 임의의 수의 요소로 구성될 수 있음을 이해한다. 달리 명시되지 않는 한, 값의 범위는 언급될 때, 범위의 상한과 하한을 모두 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 부정관사 및 상응하는 정관사(예컨대, 하나, 한, 및 일)는 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.
이 명세서는 많은 세부 사항을 포함할 수 있지만, 이는 그 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며, 오히려 특정 구현 예에 특정할 수 있는 특징의 설명으로 해석되어야 한다. 개별 구현 예의 맥락에서 지금까지 설명된 특정 특징은 또한 단일 구현 예에서 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현 예의 맥락에서 설명된 다양한 특징은 또한 다중 구현 예에서 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 특징이 특정 조합으로 작용하는 것으로 위에서 설명될 수 있고 처음에 그와 같이 주장될 수도 있지만, 주장된 조합으로부터 하나 이상의 특징이 일부 경우 조합에서 제외될 수 있으며 주장된 조합은 하위 조합 도는 하위-조합의 변형으로 지향될 수 있다.
유사하게, 동작이 도면 또는 도면에 특정 순서로 도시되어 있지만, 이는 원하는 결과를 얻도록, 그러한 동작이 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 또는 모든 예시된 동작이 수행되도록 요구하는 것으로 이해되어서는 안된다. 특정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다.
범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값으로부터 및/또는 "약" 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 그러한 범위가 표현될 때, 실시 예는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 선행 "약"을 사용하여 근사치로 표현될 경우, 특정 값이 또 다른 측면을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각 범위의 말단은 다른 말단과 관련하여 및 다른 말단과 독립적으로 모두 의미있는 것으로 더 이해될 것이다.
또한, 본원에서의 인용은 특정 방식으로 기능하도록 "구성된" 또는 "적응되는" 본 개시의 구성요소를 지칭한다는 점에 유의한다. 이와 관련하여, 그러한 구성요소는 특정 속성을 구현하도록, 또는 특정 방식으로 기능하도록 "구성되는" 또는 "적응되는" 것이며, 이러한 인용은 의도된 용도의 인용과 반대되는 구조적 인용이다. 보다 구체적으로, 구성요소가 구성요소의 기존 물리적 조건을 나타내도록 "구성"되거나 또는 "적응"되며, 구성요소의 구조적 특징들의 뚜렷한 인용으로서 간주된다.
도면에 예시된 다양한 구성 및 구현 예에 의해 도시된 바와 같이, 헤드-업 디스플레이를 위한 다양한 유리 기반 구조가 설명되었다.
본 개시의 관점(1)에 따라, 헤드-업 디스플레이(HUD) 미러 기판은 오목한 형상을 가진 제1 주 표면, 상기 제1 주 표면에 대향하고 볼록한 형상을 가진 제2 주 표면, 및 상기 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함하며, 여기서, 상기 제1 주 표면은 3 nm 이하의 제1 표면 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 포함하며, 상기 미러 기판은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함한다.
본 개시의 관점(2)에 따라, 관점(1)의 상기 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 미러 기판은 미러 기판이 굴곡진 상태에 있는 동안 절단되거나, 성형되거나, 챔퍼링되거나, 또는 폴리싱되지 않는 에지를 갖는다.
본 개시의 관점(3)에 따라, 관점(1)-(2) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 부 표면은 챔퍼를 포함하는 단면 에지 프로파일을 포함한다.
본 개시의 관점(4)에 따라, 관점(3)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 챔퍼는 C 챔퍼 또는 R 챔퍼이다.
본 개시의 관점(5)에 따라, 관점(4)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 C 챔퍼는 0.1 mm 이상, 또는 0.3 mm 이상이다.
본 개시의 관점(6)에 따라, 관점(4)-(5) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, R 챔퍼는 0.5 mm 이상이다.
본 개시의 관점(7)에 따라, 관점(1)-(6) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 미러 기판은, 평면에서 볼 때, 둥근 코너를 포함한다.
본 개시의 관점(8)에 따라, 관점(7)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 미러 기판의 둥근 코너는 미러 기판이 굴곡진 상태에 있는 동안 성형되거나 폴리싱되지 않는다.
본 개시의 관점(9)에 따라, 관점(1)-(8) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 오목 표면은 비구면 형상을 갖는다.
본 개시의 관점(10)에 따라, 관점(1)-(9) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면 및 오목 표면은 대칭 챔퍼를 포함한다.
본 개시의 관점(11)에 따라, 관점(1)-(10) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 갖는다.
본 개시의 관점(12)에 따라, 관점(1)-(11) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 미러 기판은 오목 표면상에 100 ㎛ 미만, 또는 50 ㎛ 미만의 윤곽 고저간(PV ,Peak to Valley) 형상 정밀도를 갖는다.
본 개시의 관점(13)에 따라, 관점(1)-(12) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 미러 기판은 오목 표면상에 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(Wa)를 갖는다.
본 개시의 관점(14)에 따라, 관점(1)-(13) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
본 개시의 관점(15)에 따라, 관점(14)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면은 20 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
본 개시의 관점(16)에 따라, 관점(1)-(15) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면은 볼록 표면의 에지로부터 2 mm 내의 도랑-형의 진공 홀 임프린트(ditch-type vacuum hole imprint)를 포함한다.
본 개시의 관점(17)에 따라, 관점(16)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 도랑-형의 진공 홀 임프린트는 1 ㎛ 미만의 깊이를 갖는다.
본 개시의 관점(18)에 따라, 관점(16)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면은 도랑-형의 진공 홀 임프린트 이외의 어떤 다른 진공 홀 임프린트를 갖지 않는다.
본 개시의 관점(19)에 따라, 관점(1)-(15) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공된다.
19. 청구항 1-18 중 어느 하나의 HUD 미러 기판, 여기서, 오목 표면은 2 nm 미만 또는 1 nm 미만의 거칠기(Ra), 및 20 nm 미만, 15 nm 미만, 또는 12 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
본 개시의 관점(20)에 따라, 관점(1)-(19) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 미러 기판은 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로서 규정된 두께를 포함하며, 상기 두께는 약 3.0 mm 이하, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm이다.
본 개시의 관점(21)에 따라, 관점(1)-(20) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
본 개시의 관점(22)에 따라, 관점(1)-(21) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 강화된 유리 재료이다.
본 개시의 관점(23)에 따라, 관점(22)의 HUD 미러 기판이 제공되며, 여기서, 유리 또는 유리-세라믹 재료는 화학적으로 강화된다.
본 개시의 관점(24)에 따라, 관점(1)-(23) 중 어느 하나의 HUD 미러 기판 및 미러 기판의 제1 주 표면에 배치된 반사층을 포함하는 3차원 HUD 미러가 제공된다.
본 개시의 관점(25)에 따라, 3차원 미러를 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 제1 주 표면, 상기 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함하는 미러 프리폼을 제공하는 단계, 여기서, 상기 미러 프리폼은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함하며, 제1 및 제2 주 표면은 2차원임; 굴곡진 지지 표면을 가진 몰딩 기기 상에 상기 제2 주 표면이 굴곡진 지지 표면을 향하도록 미러 프리폼을 배치하는 단계; 및 제2 주 표면에 상응하는 볼록 표면 및 제1 주 표면에 상응하는 오목 표면을 가진 굴곡진 미러 기판을 형성하기 위해 굴곡진 지지 표면으로 미러 프리폼을 순응시키는 단계, 여기서, 상기 오목 표면은 제1 곡률 반경을 가짐; 여기서, 상기 순응 단계 이후, 상기 오목 표면은 3 nm 미만의 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 가짐;를 포함한다.
본 개시의 관점(26)에 따라, 관점(25)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 미러 기판은 상기 순응 단계 동안 또는 이후 절단, 성형, 챔퍼링, 또는 폴리싱되지 않은 에지를 갖는다.
본 개시의 관점(27)에 따라, 관점(25)-(26) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 부 표면은 굴곡진 미러 기판의 단면 에지 프로파일과 동일한 단면 에지 프로파일을 포함한다.
본 개시의 관점(28)에 따라, 관점(25)-(27) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 미러 프리폼의 에지 프로파일은 부 에지의 제1 주 표면 측면과 부 에지의 제2 주 표면 측면 중 적어도 하나에 챔퍼를 포함한다.
본 개시의 관점(29)에 따라, 관점(28)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 챔퍼는 C 챔퍼 또는 R 챔퍼이다.
본 개시의 관점(30)에 따라, 관점(29)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 C 챔퍼는 0.1 mm 이상, 또는 0.3 mm 이상이다.
본 개시의 관점(31)에 따라, 관점(25)-(30) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, R 챔퍼는 0.5 mm 이상이다.
본 개시의 관점(32)에 따라, 관점(25)-(31) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 순응 단계 이후 부 표면의 표면 거칠기는 순응 단계 이전의 부 표면의 표면 거칠기의 2 % 이내이다.
본 개시의 관점(33)에 따라, 관점(32)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 순응 단계 이후 부 표면의 표면 거칠기는 순응 단계 이전의 부 표면의 표면 거칠기와 동일하다.
본 개시의 관점(34)에 따라, 관점(25)-(33) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 미러 프리폼은, 평면에서 볼 때, 둥근 코너를 포함한다.
본 개시의 관점(35)에 따라, 관점(34)의 방법이 제공되며, 여기서, 굴곡진 미러 기판은 미러 프리폼의 둥근 코너와 동일한 둥근 코너를 포함한다.
본 개시의 관점(36)에 따라, 관점(35)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 미러 기판의 둥근 코너는 순응 단계 동안 또는 이후 성형되거나 또는 폴리싱되지 않는다.
본 개시의 관점(37)에 따라, 관점(25)-(36) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 굴곡진 미러 기판의 미리 정해진 에지 프로파일을 얻기 위해 2차원 미러 프리폼의 부 표면을 처리하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 처리 단계는 절단, 챔퍼링, 또는 폴리싱 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 관점(38)에 따라, 관점(25)-(37) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 오목 표면은 비구면 형상을 갖는다.
본 개시의 관점(39)에 따라, 관점(25)-(38) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면 및 오목 표면은 대칭 챔퍼를 포함한다.
본 개시의 관점(40)에 따라, 관점(25)-(39) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 갖는다.
본 개시의 관점(41)에 따라, 관점(25)-(40) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 미러 기판은 오목 표면 상에 100 ㎛ 미만, 또는 50 ㎛ 미만의 윤곽 고저간(PV) 형상 정밀도를 갖는다.
본 개시의 관점(42)에 따라, 관점(25)-(41) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 미러 기판은 오목 표면 상에 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(Wa)를 갖는다.
본 개시의 관점(43)에 따라, 관점(25)-(42) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 미러 기판은 오목 표면 상에 30 nm 미만의 최대 거칠기 깊이(Rmax)를 갖는다.
본 개시의 관점(44)에 따라, 관점(25)-(43) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 볼록 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
본 개시의 관점(45)에 따라, 관점(44)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면은 20 nm 미만의 표면 거칠기(Ra), 및 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
본 개시의 관점(46)에 따라, 관점(25)-(45) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 굴곡진 지지 표면은 도랑-형의 진공 홀을 포함한다.
본 개시의 관점(47)에 따라, 관점(46)의 방법이 제공되며, 여기서, 미러 프리폼이 몰딩 기기 상에 배치될 때, 도랑-형의 진공 홀은 제2 주 표면의 에지의 2 mm 내에 있다.
본 개시의 관점(48)에 따라, 관점(25)-(47) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 순응 단계 이후, 볼록 표면은 에지 전체를 따라 볼록 표면의 에지로부터 2 mm 내에 도랑-형의 진공 홀 임프린트를 포함한다.
본 개시의 관점(49)에 따라, 관점(48)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 도랑-형의 진공 홀 임프린트는 1 ㎛ 미만의 깊이를 갖는다.
본 개시의 관점(50)에 따라, 관점(48)-(49) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 볼록 표면은 도랑-형의 진공 홀 임프린트 이외의 어떤 다른 진공 홀 임프린트를 갖지 않는다.
본 개시의 관점(51)에 따라, 관점(25)-(50) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 오목 표면은 2 nm 미만 또는 1 nm 미만의 거칠기(Ra), 20 nm 미만, 15 nm 미만, 또는 12 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는다.
본 개시의 관점(52)에 따라, 관점(25)-(51) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 미러 프리폼은 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로서 규정된 두께를 포함하며, 여기서, 상기 두께는 약 3.0 mm 이하, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm이다.
본 개시의 관점(53)에 따라, 관점(25)-(52) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 순응 단계는 미러 프리폼의 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 수행된다.
본 개시의 관점(54)에 따라, 관점(25)-(53) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 미러 프리폼 또는 굴곡진 미러 기판의 온도는 순응 단계 동안 또는 이후 미러 프리폼의 유리 전이 온도 이상으로 상승되지 않는다.
본 개시의 관점(55)에 따라, 관점(25)-(54) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함한다.
본 개시의 관점(56)에 따라, 관점(25)-(55) 중 어느 하나의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 강화된 유리 재료이다.
본 개시의 관점(57)에 따라, 관점(56)의 방법이 제공되며, 여기서, 상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 화학적으로 강화된다.
본 개시의 관점(58)에 따라, 3차원 미러를 형성하는 방법이 제공되며, 이 방법은 관점(25)-(57) 중 어느 하나의 방법에 따른 3차원 미러 기판을 형성하는 단계; 및 제1 주 표면상에 반사층을 배치하는 단계;를 포함한다.
본 개시의 바람직한 구현 예가 설명되었지만, 설명된 구현 예는 단지 예시 일뿐이며 본 개시의 범위는 전체 범위의 동등성이 부여될 때 첨부된 청구 범위에 의해서만 규정되며, 본 명세서의 열람을 통해 당업자에게 자연적으로 많은 변형 및 수정이 일어남을 이해해야 한다.

Claims (58)

  1. 오목한 형상을 가진 제1 주 표면, 상기 제1 주 표면에 대향하고 볼록한 형상을 가진 제2 주 표면, 및 상기 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함하는 헤드-업 디스플레이(HUD, Head-Up Display) 미러 기판으로서,
    여기서, 상기 제1 주 표면은 3 nm 이하의 제1 표면 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV, Peak to Valley) 거칠기를 포함하며,
    상기 미러 기판은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함하는, HUD 미러 기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 미러 기판은 상기 미러 기판이 굴곡진 상태에 있는 동안 절단되거나, 성형되거나, 챔퍼링되거나, 또는 폴리싱되지 않는 에지를 갖는, HUD 미러 기판.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 부 표면은 챔퍼(chamfer)를 포함하는 단면 에지 프로파일을 포함하는, HUD 미러 기판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 챔퍼는 C 챔퍼 또는 R 챔퍼인, HUD 미러 기판.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 C 챔퍼는 0.1 mm 이상 또는 0.3 mm 이상인, HUD 미러 기판.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서,
    상기 R 챔퍼는 0.5 mm 이상인, HUD 미러 기판.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 기판은 평면도에서 볼 때, 둥근 코너를 포함하는, HUD 미러 기판.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 미러 기판의 둥근 코너는 상기 미러 기판이 굴곡진 상태에 있는 동안 성형되거나 폴리싱되지 않는, HUD 미러 기판.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 표면은 비구면 형상을 갖는, HUD 미러 기판.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 표면 및 오목 표면은 대칭 챔퍼를 포함하는, HUD 미러 기판.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 갖는, HUD 미러 기판.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 기판은 상기 오목 표면 상에 100 ㎛ 미만 또는 50 ㎛ 미만의 윤곽 고저간(PV) 형상 정밀도를 갖는, HUD 미러 기판.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 기판은 상기 오목 표면 상에 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(Wa)를 갖는, HUD 미러 기판.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    볼록 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra) 및 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는, HUD 미러 기판.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 볼록 표면은 20 nm 미만의 표면 거칠기(Ra) 및 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는, HUD 미러 기판.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 표면은 상기 볼록 표면의 에지로부터 2 mm 내의 도랑-형의 진공 홀 임프린트(ditch-type vacuum hole imprint)를 포함하는, HUD 미러 기판.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 도랑-형의 진공 홀 임프린트는 1 ㎛ 미만의 깊이를 갖는, HUD 미러 기판.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 볼록 표면은 상기 도랑-형의 진공 홀 임프린트 이외의 어떤 다른 진공 홀 임프린트도 갖지 않는, HUD 미러 기판.
  19. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 표면은 2 nm 미만 또는 1 nm 미만의 거칠기(Ra) 및 20 nm 미만, 15 nm 미만, 또는 12 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는, HUD 미러 기판.
  20. 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 기판은 상기 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로서 규정된 두께를 포함하며, 상기 두께는 약 3.0 mm 이하, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm인, HUD 미러 기판.
  21. 청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는, HUD 미러 기판.
  22. 청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 강화된 유리 재료인, HUD 미러 기판.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 화학적으로 강화된, HUD 미러 기판.
  24. 청구항 1 내지 23 중 어느 한 항의 HUD 미러 기판; 및
    상기 HUD 미러 기판의 제1 주 표면에 배치된 반사층;을 포함하는, 3차원 HUD 미러.
  25. 3차원 미러를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    제1 주 표면, 상기 제1 주 표면에 대향하는 제2 주 표면, 및 제1 및 제2 주 표면을 연결하는 부 표면을 포함하는 미러 프리폼(mirror preform)을 제공하는 단계, 상기 미러 프리폼은 유리 또는 유리-세라믹 재료를 포함하며, 제1 및 제2 주 표면은 2차원임;
    굴곡진 지지 표면을 가진 몰딩 기기 상에 상기 제2 주 표면이 상기 굴곡진 지지 표면을 향하도록 미러 프리폼을 배치하는 단계; 및
    상기 제2 주 표면에 상응하는 볼록 표면 및 제1 주 표면에 상응하는 오목 표면을 가진 굴곡진 미러 기판을 형성하기 위해 상기 미러 프리폼을 상기 굴곡진 지지 표면에 순응시키는(conforming) 단계, 상기 오목 표면은 제1 곡률 반경을 가짐;를 포함하며,
    여기서, 상기 순응 단계 이후, 상기 오목 표면은 3 nm 미만의 거칠기(Ra) 및 30 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 가지는, 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판은 상기 순응 단계 동안 또는 이후 절단, 성형, 챔퍼링, 또는 폴리싱되지 않은 에지를 갖는, 방법.
  27. 청구항 25 또는 26에 있어서,
    상기 부 표면은 상기 굴곡진 미러 기판의 단면 에지 프로파일과 동일한 단면 에지 프로파일을 포함하는, 방법.
  28. 청구항 25 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 프리폼의 에지 프로파일은 상기 부 에지의 제1 주 표면-측면과 상기 부 에지의 제2 주 표면-측면 중 적어도 하나에 챔퍼를 포함하는, 방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 챔퍼는 C 챔퍼 또는 R 챔퍼인, 방법.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 C 챔퍼는 0.1 mm 이상 또는 0.3 mm 이상인, 방법.
  31. 청구항 29 또는 30에 있어서,
    상기 R 챔퍼는 0.5 mm 이상인, 방법.
  32. 청구항 25 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순응 단계 이후에 상기 부 표면의 표면 거칠기는 상기 순응 단계 이전의 상기 부 표면의 표면 거칠기의 2 % 이내인, 방법.
  33. 청구항 32에 있어서,
    상기 순응 단계 이후에 상기 부 표면의 표면 거칠기는 상기 순응 단계 이전의 부 표면의 표면 거칠기와 동일한, 방법.
  34. 청구항 25 내지 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 프리폼은 평면도에서 볼 때 둥근 코너를 포함하는, 방법.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판은 상기 미러 프리폼의 둥근 코너와 동일한 둥근 코너를 포함하는, 방법.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판의 둥근 코너는 상기 순응 단계 동안 또는 이후 성형되거나 또는 폴리싱되지 않는, 방법.
  37. 청구항 25 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판의 미리 정해진 에지 프로파일을 얻기 위해 2차원 미러 프리폼의 부 표면을 처리하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 처리 단계는 절단, 챔퍼링, 또는 폴리싱 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  38. 청구항 25 내지 37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 표면은 비구면 형상을 갖는, 방법.
  39. 청구항 25 내지 38 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 표면 및 오목 표면은 대칭 챔퍼를 포함하는, 방법.
  40. 청구항 25 내지 39 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판은 약 200 mm 내지 약 400 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 250 mm의 폭; 약 250 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 100 mm 내지 약 200 mm의 폭; 약 300 mm 내지 약 350 mm의 길이 및 약 150 mm 내지 약 200 mm의 폭; 또는 약 290 mm 내지 약 295 mm의 길이 및 약 130 mm 내지 약 135 mm의 폭을 갖는, 방법.
  41. 청구항 25 내지 40 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판은 상기 오목 표면 상에 100 ㎛ 미만 또는 50 ㎛ 미만의 윤곽 고저간(PV) 형상 정밀도를 갖는, 방법.
  42. 청구항 25 내지 41 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판은 상기 오목 표면 상에 10 mm 당 1 ㎛ 미만의 산술 평균 파상도(Wa)를 갖는, 방법.
  43. 청구항 25 내지 42 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡진 미러 기판은 상기 오목 표면 상에 30 nm 미만의 최대 거칠기 깊이(Rmax)를 갖는, 방법.
  44. 청구항 25 내지 43 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록 표면은 30 nm 미만의 표면 거칠기(Ra) 및 1 ㎛ 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는, 방법.
  45. 청구항 44에 있어서,
    상기 볼록 표면은 20 nm 미만의 표면 거칠기(Ra) 및 300 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는, 방법.
  46. 청구항 25 내지 45 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굴곡진 지지 표면은 도랑-형의 진공 홀을 포함하는, 방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    상기 미러 프리폼이 상기 몰딩 기기 상에 배치될 때, 상기 도랑-형의 진공 홀은 제2 주 표면의 에지의 2 mm 내에 있는, 방법.
  48. 청구항 25 내지 47 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순응 단계 이후, 상기 볼록 표면은 상기 에지 전체를 따라 상기 볼록 표면의 에지로부터 2 mm 내에 도랑-형의 진공 홀 임프린트를 포함하는, 방법.
  49. 청구항 48에 있어서,
    상기 도랑-형의 진공 홀 임프린트는 1 ㎛ 미만의 깊이를 갖는, 방법.
  50. 청구항 48 또는 49에 있어서,
    상기 볼록 표면은 도랑-형의 진공 홀 임프린트 이외의 어떤 다른 진공 홀 임프린트를 갖지 않는, 방법.
  51. 청구항 25 내지 50 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목 표면은 2 nm 미만 또는 1 nm 미만의 거칠기(Ra) 20 nm 미만, 15 nm 미만, 또는 12 nm 미만의 고저간(PV) 거칠기를 갖는, 방법.
  52. 청구항 25 내지 51 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 프리폼은 제1 및 제2 주 표면 사이의 거리로서 규정된 두께를 포함하며, 상기 두께는 약 3.0 mm 이하, 약 0.5 mm 내지 약 3.0 mm, 약 0.5 mm 내지 약 1.0 mm, 또는 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm인, 방법.
  53. 청구항 25 내지 52 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순응 단계는 상기 미러 프리폼의 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 수행되는, 방법.
  54. 청구항 25 내지 53 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미러 프리폼 또는 굴곡진 미러 기판의 온도는 순응 단계 동안 또는 이후 상기 미러 프리폼의 유리 전이 온도 이상으로 상승되지 않는, 방법.
  55. 청구항 25 내지 54 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 소다-석회 유리, 알루미노실리케이트, 보로알루미노실리케이트 또는 알칼리 알루미노실리케이트 유리를 포함하는, 방법.
  56. 청구항 25 내지 55 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 강화된 유리 재료인, 방법.
  57. 청구항 56에 있어서,
    상기 유리 또는 유리-세라믹 재료는 화학적으로 강화되는, 방법.
  58. 청구항 25 내지 57 중 어느 한 항의 방법에 따른 3차원 미러 기판을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 주 표면 상에 반사층을 배치하는 단계;를 포함하는, 3차원 미러를 형성하는 방법.
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