CN114207506A - 具有投影区域的载具复合玻璃件单元以及载具玻璃件和显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载具复合玻璃件单元（2），其具有第一区（4）、第二区（6）和第三区（7），载具复合玻璃件单元（2）包括：第一框格（10），其具有第一面（I）和第二面（II），第二框格（12），其具有第三面（III）和第四面（IV），和第一夹层（14），其来自热塑性聚合物，其中第一夹层（14）被布置在第一框格（10）的第二面（II）与第二框格（12）的第三面（III）之间，载具复合玻璃件单元（2）进一步包括：漫反射结构，其处于第二区（6）中，漫反射结构漫反射如下的入射光：其被从载具（2）的内部引导至玻璃件单元并且具有在0.1至0.8的范围内、优选地在0.3和0.6之间的最大增益以及在第一方向上大于60°并且在垂直于第一方向的第二方向上大于30°的针对在玻璃件表面内生成的真实图像元素的本征视角α。本发明进一步涉及一种载具复合玻璃件系统，其包括载具复合玻璃件单元。

Description

具有投影区域的载具复合玻璃件单元以及载具玻璃件和显示 系统

本发明处于在载具的玻璃件元件或封盖单元上显示信息的领域中。更具体地，本发明处于机动车领域中，但是其不局限于该领域而是可以被实现在公共车、铁路汽车、船、飞机或其它载具中。更具体地，本发明涉及：载具复合玻璃件单元；和载具玻璃件和显示系统，其包括载具复合玻璃件单元和用于将图像投影到玻璃件单元的投影仪。

US 7 157 133公开了具有嵌入式漫射表面的漫反射的基本构思。

EP 2 185 966公开一种具有其上沉积有反射层的漫射表面的元件，整个元件处于与漫射元件相同折射率的包封中。该组装被指定为工作于反射中的数值孔径扩展器，其在功能上似乎接近漫射器和透射中的透明元件。在该专利中，提及将这样的元件集成在平视显示器（HUD）投影系统中以用于生成虚拟图像。

US 8 519 362 B2描述一种组装到汽车中的HUD系统。其基于层压风挡，其中HUD功能是由发光体材料层生成的。US 7 230 767 B2描述一种将图像投影到驾驶员的使用发光材料的汽车玻璃框格中的显示系统。图像是远离驾驶员眼睛和风挡几米聚焦的虚拟图像。

在EP 2 883 693中描述一种集成到层压玻璃框格中的HUD系统的制备处理。层压玻璃框格包括具有楔形形状的夹层，以用于避免重影。夹层由热塑性箔制成。

US 2012/0224062 A1公开一种平视显示器，其包括基于激光的虚拟图像提供系统和用于感测横向道路位置的系统。

关于具有特定程度的漫反射的透明玻璃件单元的一般构思，存在若干专利公开，例如EP 2 670 594、EP 2 856 256、EP 2 856 533、EP 2 872 328、EP 3 063 002、WO 2012104 547、WO 2018 015 702和FR 3 054 17。在这些专利文献中，除了其它方面之外还公开了这样的漫反射玻璃件可以包含粗糙内表面和在其上提供的涂层，并且这样的玻璃件可以被用于OLED显示解决方案或用于基于投影的显示解决方案。

EP 3 395 908 A1公开一种作为用于机动车应用的平视显示器的透射类型屏幕，其中屏幕是基于颗粒的。

在EP 3 151 062 A1中，提出一种用于集成到机动车窗中的视频投影结构，其中窗包含在具有随机不规则性的表面上施加的反射膜。

JP 2016 9271 A公开一种视频显示系统，其配备有检测部件以检测观察者的移动，其中显示系统可以是通过观察者的移动来操作的。

DE 10 2004 051 607 A1公开一种用于将数字图像显示到几何和光度非平凡表面上的设备和方法。特别是，该文献公开了利用一个或多个投影仪将图像投影到非平面表面上。投影方法特别是包括利用连接到控制系统的相机的校准，所述控制系统被适配为控制一个或多个投影仪以用于针对图像的每个所显示的像素调整图像的投影。

EP 3269547 A1公开一种载具玻璃件，其包括由中间层连接的第一框格和第二框格，其中玻璃件包括具有楔形形状横截面的第一区、具有楔形形状横截面的第二区以及连接第一区和第二区的过渡区。过渡区也示出楔形形状横截面。第一区和第二区中的至少一个包括用于平视显示器的区。

本发明的目的是提供一种载具玻璃件和显示系统以及对应的载具复合玻璃件单元，其被适配用于未来移动性解决方案中的广阔应用范围。更具体地，目的是提供：一种具有用于载具的不同投影区域的玻璃件单元，特别是作为风挡；和一种使得能够向使用载具的基本上所有人或至少向坐得靠近相应的玻璃件单元的所有那些人显示丰富内容的系统。更进一步地，要求可以在很大程度上基于可用技术实现的并且是安全、可靠且成本高效的解决方案。

通过根据权利要求1所述的载具复合玻璃件单元和根据权利要求12所述的载具玻璃件和显示系统来解决这些和进一步的目的。本发明的优选实施例是相应的从属权利要求的主题。

根据本发明的载具复合玻璃件单元具有第一区、第二区和第三区。载具复合玻璃件单元包括：

第一框格，其具有第一面和第二面，

第二框格，其具有第三面和第四面，和

第一夹层，其由热塑性聚合物（特别是PVB）形成。第一夹层被布置在第一框格的第二面和第二框格的第三面之间。

第一面和第二面是第一框格的相对表面。第三面和第四面是第二框格的相对表面。

载具复合玻璃件单元进一步包括漫反射结构，其处于第二区中，漫反射结构漫反射如下的入射光：其被从载具的内部引导至玻璃件单元并且具有在0.1至0.8的范围内、优选地在0.3和0.6之间的最大增益以及在第一方向上的大于60°的和在垂直于第一方向的第二方向上的大于30°的针对在玻璃件表面内生成的真实图像元素的本征视角α。

第一区至少部分地包括第三区。第一区和第二区是玻璃件单元的非重叠区。作为这两个约束的后果，第三区和第二区也不重叠。第三区被设为适合于利用虚拟图像的HUD投影。该第三区因此适合于基于镜面反射的投影系统。第二区适合于利用投影仪投影真实图像，其中系统基于漫反射。第一面和第四面优选地是光滑表面。

第一区位于玻璃件单元的中间，而第二区位于载具复合玻璃件单元的外部区处。这意味着载具复合玻璃件单元的外周边缘与第二区之间的距离小于载具复合玻璃件单元的外周边缘与第一区之间的距离。第三区至少部分地位于第一区内。第三区和第二区不重叠。第二区适合于利用真实图像的投影，而第三区适合于利用虚拟图像的HUD投影。由于第二区和第三区不重叠，因此投影彼此不受干扰。第三区中的HUD投影是虚拟图像，其具有玻璃件平面外部的投影平面。对于观察者而言，虚拟图像位于玻璃件后面，这意味着处在玻璃件的与观察者相对的表面上。因此，对于汽车的驾驶员而言，虚拟HUD图像显现为处于街道上。基于镜面反射的虚拟HUD图像是在小的角宽度上可见的。HUD投影优选地被用于投影对于驾驶员而言有关的信息（例如，导航信息）。第二区内的真实图像投影基于漫反射，并且是在宽的角宽度上在玻璃件平面内可见的。因此，真实图像投影适合于查看与汽车的所有乘员有关的信息（例如媒体或娱乐数据）。

最大增益（也被表示为峰值增益）是对于屏幕而言可达到的最高增益值。通过计算屏幕亮度与理想朗伯漫射器的理想屏幕亮度之间的比率来取得增益。因此，屏幕的增益值由对其而言增益被定义为1.0的理想屏幕标准化。屏幕的屏幕亮度被测量，并且被与相同条件下的理想屏幕的屏幕亮度进行比较。对于非理想屏幕而言，将实现与对于理想屏幕而言相比更低的亮度。关于理想屏幕的亮度设置屏幕的亮度，这产生屏幕的增益值作为在0和1之间的值。为了计算最大增益，关于理想屏幕的亮度设置针对屏幕测量的最高亮度。

本征视角α描绘对其而言增益大于最大增益的一半的角宽度。在图5中详细描述该情况。

为了在载具玻璃件单元（例如风挡）上显示信息，对于驾驶员和乘客，使用平视显示器（HUD）技术和透明屏幕（TS）技术的组合。这种组合具有克服这两种技术中的每个的限制的优势，并且允许显示以下二者：

- 对于驾驶员的虚拟图像，驾驶员有兴趣让图像处在距眼睛一定距离处，以便保持他的眼睛聚焦在道路上；

- 对于所有其它乘客的真实图像，乘客有兴趣让信息娱乐或增强现实信息显示在玻璃件（例如风挡）上的玻璃框格中。这允许例如观看在玻璃件上显示并且聚焦的视频或阅读在玻璃件上显示并且聚焦的增强现实信息，如同在透明显示器上一样。

这两种显示器——HUD和透明屏幕——基于不同的技术。HUD利用镜面反射进行工作，而TS利用漫反射进行工作。

通过玻璃件单元的第二区中的漫反射结构，第二区变得适合于利用真实图像的投影。

玻璃件单元的第三区适合于利用虚拟图像的HUD投影，这可以是通过楔形形状的夹层和/或利用适合于反射p偏振光的涂层实现的。

在玻璃件单元的第一优选实施例中，夹层具有带有楔形角φ的楔形形状。对于玻璃件单元而言楔形优选地是均匀的。楔形形状的夹层避免形成HUD投影的重影。楔形形状的夹层是商业上可获得的。

在本发明的第二优选实施例中，载具复合玻璃件单元包括反射膜，其适合于反射p偏振光。适合于反射p偏振光的膜至少存在于玻璃件的第三区内。为了达到对于HUD图像和TS图像这两者而言的最佳的可能的图像质量，使用不同的技术解决方案。为了抑制HUD区带中的重影，可以与以接近布鲁斯特角（对于空气到玻璃界面而言~56°）的到玻璃件法线的角进行投影的p偏振光发射投影仪组合地使用p偏振反射膜。为了在乘客的眼睛的方向上漫射光，透明屏幕膜应当被层压为平行于内部玻璃表面。优选地，载具复合玻璃件单元堆叠包括（从内到外的顺序）：

- 1 - 内部玻璃

- 2 - 没有楔形形状的热塑性夹层（例如，平坦PVB）

- 3 - 功能层，其包括光漫射透明屏幕膜或p偏振光反射膜（取决于区）

- 4 - 没有楔形形状的热塑性夹层（例如，平坦PVB）

- 5 - 外部玻璃

如在该层堆叠的位置3中所提及的那样，功能层包括在热塑性夹层的两个片材之间实现的光漫射透明屏幕膜或p偏振光反射膜。使用哪种膜取决于玻璃件的区。在第三区内，使用p偏振光反射膜，而在第二区中，功能层是光漫射透明屏幕膜。这种表面划分是适宜的，以便向驾驶员显示HUD图像并且向驾驶员和所有乘客显示TS图像。如果玻璃件被用作为风挡，则风挡的HUD有效部分将处于驾驶员的前方，而TS有效部分将处于风挡的中央区外部。透明屏幕显示器优选地根据ECE R43处于风挡的类型A视区外部，更优选地根据ECE R43处于风挡的类型A和B视区外部。替换地，对于光漫射透明屏幕膜，反射涂层可以被施加在纹理化的玻璃表面上。

通过实现这样的载具复合玻璃件单元，不同的光偏振可以被用于两个图像。例如，通过使用p偏振光实现平视显示器投影，而通过使用非偏振光或s偏振光来投影透明屏幕图像。

在第三优选实施例中，玻璃件单元包括与楔形形状的夹层组合的反射p偏振光的膜。反射p偏振光的膜可以例如被集成在楔形形状的夹层内。

用于在第二区中的玻璃件平面内生成的真实图像元素的本征视角α在第一方向上大于40°、优选地大于60°并且更优选地大于70°或更大，并且在垂直于第一方向的第二方向上大于20°、优选地大于30°。当在标准环境条件下在实际应用内使用这些本征视角时，可以实现在第一方向上的大于60°、优选地大于90°并且更优选地大于120°或更大的并且在垂直于第一方向的第二方向上的大于30°、优选地大于45°的实际视角。实际视角取决于发光环境和所使用的投影仪这两者。然而，实际视角是对于屏幕规格而言通常所使用的特征，并且可以是针对与特定的使用情况有关的所选取的环境条件确定的。对于标准环境条件和投影仪规格而言可以使用以下值：

外部照度2200勒克斯（汽车外部）；内部照度100勒克斯（汽车内部）；来自投影仪的通量3500流明；投影表面：具有9英寸对角线（20厘米宽）的16:9屏幕；可以然后经由数学公式从增益曲线提取实际视角。

基于屏幕的对比度研究实际视角。屏幕的对比度通常定义为白色和黑色画面之间的亮度比率，其中4.5:1（白色画面对于黑色画面）的最小比率被认为对于信息读取而言是必要的。基于此，实际视角可以被得出为在其处至少实现4.5:1的最小对比度的位置内的观察角θ。

独立于峰值中心处的观察角θ的值，在增益的最大值周围的峰值的半高全宽（FWHM）处测量投影屏幕的本征视角α。用于增益曲线测量的θ=0°参考对应于镜面反射方向。因此，本征视角α是屏幕的性质，并且不取决于环境亮度和投影仪规格。因此，由于增益曲线的最大值经常产生在θ=0°处，因此本征视角也可以在此情况下被定义为在增益曲线的在其处实现增益曲线的半高宽的位置处的观察角θ的两倍。

视角（本征的和实际的）应当被最大化，因为大的视角是必要的，以确保载具的所有乘客可以独立于人占用的座位而同时清楚地看到所投影的内容。然而，在给定的屏幕总反射率的情况下，必须找到高峰值增益与大视角之间的折衷。根据本发明的载具玻璃件提供峰值增益与视角之间的这样的良好折衷。

在本发明的优选实施例中，载具玻璃件的透明屏幕具有在0.1和0.8之间的最大增益和在一个方向上高于60°并且在另一方向上大于30°的实际视角。典型地，针对实际视角得出在水平平面中在120°至150°之间以及在竖直平面中在30°和180°之间的值。在本征角定义内得出在水平平面中高于40°、更优选地高于60°、甚至更优选地在70°和150°之间并且在竖向平面中在20°和180°之间、优选地在30°和180°之间的本征视角。在汽车主体内的载具玻璃件的组装情况下定义竖向平面和水平平面。

在本发明的优选实施例中，载具玻璃件的透明屏幕具有在0.1和0.8之间的最大增益和在一个方向上高于60°并且在另一方向上大于30°的实际视角。典型地，对于实际视角而言得出在水平平面中在120°至150°之间并且在竖向平面中在30°和180°之间的值。在本征角定义内得出在水平平面中高于40°、更优选地高于60°、甚至更优选地在70°和150°之间并且在竖向平面中在20°和180°之间、优选地在30°和180°之间的本征视角。在汽车主体内的载具玻璃件的组装情况下定义竖向平面和水平平面。

由于所提及的实际视角和本征视角，因此当投影仪接通时，载具中的所有乘员可以看到显示器。根据本发明的进一步的方面，所显示的图像是真实图像。涉及焦平面，真实图像不同于虚拟图像。对于虚拟图像而言，焦平面具有到投影屏幕的特定距离（例如一米或达到若干米）。与此对比，对于真实图像而言，焦平面靠近屏幕。优选地，根据本发明的用于真实图像的焦平面具有到投影屏幕的30cm的最大距离。

当投影仪关断时，玻璃件在光学上与传统玻璃件相似，保持具有稍微更高的雾化值的透明度。用于这样的玻璃件的典型雾化值在1%和6%之间，优选地在根据标准ASTM D1003测量的1.5%和4.5%之间。雾化测量以大于2.5°的角从笔直路径偏离的透射光的分数。高雾化值对应于投影在屏幕上的图像的对比度的损失。在给定的低雾化值范围内，获得屏幕的良好透明度。优选地，在根据ECE R43的视觉区带A内的雾化值、更优选地在根据ECER43的视觉区带A和B内的雾化值不超过2％。为了实现该值，具有漫反射透明屏幕膜的第二区优选地不在根据ECE R43的视觉区带A内，更优选地不在根据ECE R43的视觉区带A和B内。

根据进一步优选的方面，玻璃件单元内的反射层或表面具有高于60％、优选地70％或更多（例如，80％或更多）的可见光透射。这些透射值（也称为全局发光透射T_L）量化反射层或表面用于透射作为对于人眼可见的光谱范围的400nm至800nm之间的波长的光的能力。对于这些测量，无需进行漫射光与非漫射光之间的区分。然而，根据本发明的技术也适用于期望较低光透射的玻璃件。本发明的屏幕总装可以用在通常包括有色玻璃或塑料部件并且具有低于30％的可见光的总透射的用于载具的玻璃顶部中。这种应用结合自动驾驶技术是尤其有利的。在此情况下，顶部可以例如用作娱乐屏幕。对于风挡应用，高透射是期望的。

为了测量增益并且确定透明屏幕的合适的视角，人们必须利用以垂直入射（0°）照射屏幕的投影仪测量屏幕的亮度作为观察角的函数。在相同条件下测量理想屏幕的亮度（称为Spectralon的朗伯参考）。理想屏幕被定义为其亮度不取决于投影或观察角并且其反射率为100%的屏幕。朗伯参考屏幕是完美地遵守朗伯余弦定律的表面，就是说从理想漫反射表面观察到的发光强度直接与入射光的方向和表面法线之间的角的余弦成比例。人眼仅能够识别亮度，亮度是在给定方向上行进的每单位面积的光的发光强度的度量，并且描述被从特定区域反射的光的量。因此，独立于从其观看具有理想漫反射的朗伯表面的观察角，具有理想漫反射的朗伯表面被由人眼看到为示出相同的亮度和明澄度（brightness）。实验上，理想朗伯漫射器是通过由烧结的聚四氟乙烯（PTFE）制成的已知为“Spectralon”的商业上可获得的参考材料而可取得的。为了在每个观察角处取得屏幕的增益，计算屏幕亮度和理想屏幕亮度之间的比率。屏幕的峰值增益是对于屏幕而言可达到的最大增益值。最大增益（也被称为峰值增益）经常是在0°处测量的，但是某些特别地设计的屏幕可能在另外的观察角处具有其最大增益。要注意，对于透明屏幕而言，0°处的值可能因为热点（投影仪光在外部平坦玻璃件表面上的镜面反射）所以是并非可测量的，并且因此被从在小的角处的增益外插。

优选的本征视角根据增益而被定义为处于增益曲线的半高全宽内（参见图5）。该定义是本征定义。增益表示相对于作为完美朗伯漫射器的理想屏幕的亮度的投影屏幕亮度。

视角的替换的更实际的定义将是：将实际视角定义为在其处对比度低于4.5:1的观察角，但是这样的定义取决于观察条件和照射条件以及投影仪。因此，处于增益曲线的半高全宽内的视角的本征定义是优选的。增益曲线可以是如已经描述的那样确定的并且具有例如高斯曲线的形状。

发明人发现，并非只有在本征视角的一半之下（即在增益曲线的半高全宽内）的观察角适合于透明屏幕的实际应用。在水平平面内在120°至180°（优选地在水平平面内在120°至150°）和在竖向平面内在30°至180°的范围中在实际视角的一半之下的观察角下可以实现足够的观察结果。

为了与清透玻璃堆叠和前面提到的显示器尺寸组合地实现充分的对比度，投影仪应当具有高于1000流明（更好地高于3000、理想地在2000和10'000之间）的输出通量。必须取决于环境条件选取最佳投影仪通量值。

第一区位于玻璃件的中间并且第二区位于载具复合玻璃件单元的外部区处，优选地，部分地或完全地围绕第一区。特别是，第二区沿着载具复合玻璃件单元的相对的边缘定位，并且第三区位于第一区中。第二区可以具有用于第三区的一些切割部，并且因此第一区延伸到外部边缘。

特别是，第一区包括根据ECE R43的风挡的类型A视区，其中第二区排它地位于类型A视区（也被描绘为视觉区带A）外部，例如在根据ECE R43的风挡的类型B视区（也被描绘为视觉区带B）中之内，或者更优选地在视觉区带A和B外部。

在实施例中，第一框格被设为布置成外部框格并且第二框格被设为布置成内部框格，其中第一框格和第二框格中的每个由玻璃或塑料制成。

在进一步的实施例中，漫反射结构是第三面的粗糙表面区域或第三面的涂层。

在实施例中，载具复合玻璃件单元包括第二夹层和第三夹层。第二夹层包括漫反射结构和透明区，并且第三夹层由热塑性聚合物制成，优选地由与第一夹层相同的材料制成或者由具有相同或几乎相同的折射率的材料制成，并且特别是具有均匀的厚度。第二夹层被夹在第一夹层和第三夹层之间。

第二夹层可以包括PE、PET、TAC、PVB、PMMA、PU、TPU或聚碳酸酯片材。这样的片材基本上是商业上可获得的，或者可以是根据载具复合玻璃件单元的制造商的要求制造的，被定制适于根据本发明的特定光学要求。

在替换的实施例中，可以使用部分粗糙的玻璃片材代替部分粗糙的塑料膜。这具有如下优点：可以在标准层压处理中集成玻璃片材。

漫反射结构可以包括纳米颗粒或微米颗粒、或随机纳米结构或随机微米结构。更具体地，纳米颗粒或微米颗粒是二氧化硅或聚合物或液晶颗粒。也可以使用金属或金属氧化物颗粒。更具体地，纳米颗粒或微米颗粒可以具有球形形状和/或是透明或半透明的。

具有包括氧化钛TiO_x颗粒或银颗粒的漫反射涂层的塑料片材以及具有包括胆甾型液晶的有机漫反射涂层的塑料片材已经被证明尤其适合于根据本发明的屏幕应用。最优选地，漫反射塑料片材包含在基质内定向的液晶颗粒。

在进一步的实施例中，可加热层或涂层被布置在第一框格的第二面或第二框格的第三面处，可加热层或涂层被提供有两个或更多个电接触，特别是汇流条。替换地或附加地，可以在第二面或第三面处提供部分或完整的涂层（例如IR反射涂层），其中部分涂层优选地位于第二区中。

载具复合玻璃件单元可以是玻璃顶部、风挡、侧窗或后窗之一。

根据本发明的第二方面，一种载具复合玻璃件系统，其包括：如上面描述的载具复合玻璃件单元，

第一投影仪，其用于在载具复合玻璃件单元的第三区中投影图像，以在玻璃件单元的平面中生成虚拟图像，和

至少一个第二投影仪，其用于在载具复合玻璃件单元的第二区中投影图像，以在玻璃件单元的平面中生成真实图像。

第一投影仪可以适合于布置在载具的仪表板中或顶部处，和/或第二投影仪中的一个或多个可以适合于布置在载具的仪表板中或载具的顶部处。在实施例中，单个投影仪可以被用作为第一投影仪和/或第二投影仪。

在实施例中，载具复合玻璃件系统包括：至少两个第二投影仪；和投影仪控制单元，其被连接到至少两个第二投影仪并且被适配为在像素基础上校准图像的投影。

由于在对于玻璃表面的正交方向上在投影仪和玻璃件之间的可用距离（投影距离）通常在2cm和60cm之间，优选地在7cm和40cm之间，因此优先选项是使用短投射（short-throw）投影仪。对于短投射投影仪而言投射比率（图像的大小/投影仪和屏幕之间的距离）通常是更大的。在短投射投影仪中，经常存在折叠光器件，从而投影仪图像可以被显示在垂直于输出透镜的平面中。投影仪可以是具有常规的灯、LED或激光器作为照射部件的投影仪。

系统可以包括三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个投影仪，特别是第二投影仪。

投影仪优选地与投影仪控制单元连接，投影仪控制单元控制投影仪，以使得针对两个或更多个投影仪显示组合的图像。特别是，投影仪控制单元包括相机，其用于校准组合的图像，以使得单个图像似乎被投影。投影仪控制单元同样被适配为针对玻璃件单元的曲率校正图像的投影。

可以分别通过玻璃件单元的相应的（内部和外部的）面（特别是漫反射片材涂层或表面）的合适布置来在一定程度上抑制玻璃件单元中的上面提及的热点的生成。在优选实施例中，投影仪被布置以使得可能的热点位于其中布置有投影仪的框架上方。通过这样的布置，可能的生成的热点并非是从载具内部的就座位置可见的。作为用于抑制热点的附加部件，至少一个局部盲件可以在合适地预先定义的位置被布置成靠近投影仪的输出透镜。

附加地或替换地，如果在玻璃件单元处的入射光是偏振的，特别是p偏振的，则当入射角接近布儒斯特角时，其可以被抑制。

投影在透明屏幕上的图像归因于漫反射。当具有给定入射角的在玻璃件上的入射辐射被在多个方向上反射时，玻璃件的反射被定义为漫反射。当具有给定入射角的在玻璃件上的入射辐射被以等于入射角的反射角反射时，产生镜面反射。类似地，当具有给定入射角的入射辐射被以等于入射角的透射角透射时，透射被定义为镜面的。然而，为了保持在整个玻璃件上的透明度，玻璃件的内部面和外部面是平坦的，并且因此引发来自投影仪束的镜面反射。为了实现体验，到达载具乘客的眼睛的光应当由玻璃上的所投影的图像的“漫反射”给出。应当避免在玻璃件的内部面和外部面上的镜面反射。镜面反射也被称为“热点”，当该热点被引导至观看者时，其使观察者感到刺眼。热点的方向是经由反射定律可获得的，就是说反射角等于入射角。为了避免由于热点使观看者感到刺眼，热点和载具的所有乘客的观察方向示出优选地至少5°、更优选地至少10°、最优选地至少20°的角距离。

在载具复合玻璃件系统的优选实施例中，第一投影仪是用于p偏振光的光源和/或至少一个第二投影仪是用于非偏振光或s偏振光的光源。优选地，发射p偏振光的用于HUD图像的第一投影仪位于驾驶员的前方的仪表板中并且使用移动镜以便使眼盒（eye-box）适配于驾驶员的高度。用于透明屏幕图像的第二投影仪被放置在汽车的对称平面中，以便在完整透明屏幕表面上进行投影并且以便避免封装问题。

在附图中图示本发明的实施例和方面。在附图中示出：

图1a、图1b是根据本发明的实施例的载具玻璃件和显示单元的示意图，

图2a 是在沿着AA'的示意性横截面中根据图1a的实施例的载具玻璃件和显示单元的实施例，

图2b 是在沿着BB'的示意性横截面中根据图1a的实施例的载具玻璃件和显示单元的另一实施例，

图3a、图3b是载具玻璃件和显示系统的可能布置的示意图，

图4a、图4b是用于具有投影仪布置的风挡的一些配置示例，以及

图5是用于解释本发明的上下文中的术语“增益”的定义的图示。

图1a示出示例性载具玻璃件和显示单元2。载具玻璃件和显示单元2可以是汽车的风挡。载具玻璃件和显示单元2包括第一区4、第二区6和第三区7。第一区4位于载具玻璃件和显示单元2的中间，并且第二区6沿着载具玻璃件和显示单元2的顶部和底部边缘位于下部和上部区。第三区7位于处于被设为在载具的驾驶员前方的第一区内的区域中。

图1b示出替换的载具玻璃件和显示单元2。载具玻璃件和显示单元2同样可以是汽车的风挡。第二区6位于围绕第一区4的载具玻璃件和显示单元2的外部区中。第三区7位于处于被设为在载具的驾驶员前方的第一区4内的区域中。

图2a示出沿着A-A'（表示从底部到顶部通过风挡）的上面的载具玻璃件和显示单元2的一个实施例的横截面。载具玻璃件和显示单元2包括具有第一面I和第二面II的第一框格10以及具有第三面III和第四面IV的第二框格12。第一框格10和第二框格12是玻璃或塑料框格。在第一框格的第二表面II与第二框格12的第三面III之间，存在第一夹层14，其为来自热塑性聚合物的楔形形状箔。楔形角φ位于A-A'平面中。该第一夹层14位于优选地为外部框格的第一框格10的第二面II处。在第一夹层14与第二框格12的第三面III之间，以第一夹层、第二夹层、第三夹层的堆叠顺序布置第二夹层19和第三夹层15。第三夹层15是热塑性层，其可以由与第一夹层14相同的材料制成。第二夹层19包括在第二区6中的具有漫反射结构的透明屏幕区19a和在第一区4中的透明区，其被描绘为具有平行表面的层。漫反射结构是利用粗糙面描绘的。然而，反射结构可以附加地或替换地包括纳米颗粒或微米颗粒。第二夹层19可以包括PE、PET、TAC、PVB、PMMA、PU、TPU或聚碳酸酯片材。

图2b示出沿着B-B'（表示从底部到顶部通过风挡）的上面的载具玻璃件和显示单元2的另一实施例的横截面。载具玻璃件和显示单元2包括具有第一面I和第二面II的第一框格10以及具有第三面III和第四面IV的第二框格12。第一框格10和第二框格12是玻璃或塑料框格。在第一框格的第二表面II和第二框格12的第三面III之间，存在第一夹层14，其为没有楔形形状的平坦热塑性聚合物膜。该第一夹层14位于优选地为外部框格的第一框格10的第二面II处。在第一夹层14与第二框格12的第三面III之间，以第一夹层、第二夹层、第三夹层的堆叠顺序布置第二夹层19和第三夹层15。第三夹层15是平坦热塑性层，其可以由与第一夹层14相同的材料制成。第二夹层19是功能膜，其包括在透明屏幕区19a中的透明屏幕膜和在HUD区19b中的平视显示器膜。HUD区19b位于第三区7内，而透明屏幕区19a位于第二区6内。透明屏幕区19a包括具有纳米颗粒或微米颗粒的透明屏幕膜。平视显示器区19b包括具有对p偏振光的高反射的平视显示器膜。合适的HUD膜和透明屏幕膜是商业上可获得的。在第二夹层19的其中既不存在HUD膜也不存在透明屏幕膜的其它区内，可以存在例如与第一夹层14和第三夹层15相同的材料的热塑性层。

图3a和图3b示出具有载具玻璃件和显示系统1的载具100。载具玻璃件和显示系统1包括载具玻璃件和显示单元2，其在所描绘的情况下是风挡3。载具玻璃件和显示系统1进一步包括第一投影仪30a和第二投影仪30b。第一投影仪30a在第三区7中投影虚拟图像，其中第二投影仪30b将真实图像投影到第二区6中。第一投影仪30a位于仪表板中并且针对载具100的第一乘员200进行投影。第一乘员200优选地是驾驶员。第二投影仪30b可以位于如图3a中描绘的仪表板中或者在如图3b中描绘的顶部处。第二投影仪30b的图像对于第一乘员200和第二乘员201而言同样是可见的。可选地，可以存在若干第二投影仪30b，其同样可以位于载具的仪表板中和/或载具的顶部处。在若干第二投影仪的情况下，投影仪控制单元优选地被连接到至少两个第二投影仪，并且其被适配为在像素基础上校准图像的投影。如果使用包括针对p偏振光具有高反射性的HUD膜的图2b的实施例，则不同偏振的光可以被用于两个图像。平视显示器投影仪在此情况下使用p偏振光，而透明屏幕图像是基于非偏振或s偏振光的。

图4a和图4b示出第二投影仪30b相对于风挡3的两种可能的布置，如已经在上面进一步解释的那样。可以识别出在其中第二投影仪30b被布置在风挡下方并且在竖向方向上发射其光的图3a的布置中，热点方向可以处于载具内部的乘客的视角内，而这在其中投影仪被布置在载具的顶部下方的图3b的布置中几乎被排除。对于图3a的布置而言，因此可能要求提供用于“掩蔽”热点的特定部件，也如在上面进一步提到的那样。如果在投影仪到仪表板的集成方面不存在几何约束，则不需要这种“掩蔽”，因为将以热点不被朝向观看者引导的方式选取投影仪和屏幕的几何形状。如果在整个画面上角β被折衷在-110,6°和0°之间，则可以避免掩蔽。对应的位置和图像大小取决于投影仪投射比率和/或几何形状。图3a的布置是优选的，因为视角和增益处于根据图5的规格内（增益/2对应于α），并且因此图像的对比度是更好的。图3b的实施例在较小增益的区（图5中的曲线的平坦区段）内正进行操作，这意味着需要更高的亮度。

参考以上的进一步的解释，图5示出关于屏幕（例如图1中的风挡3）的参数“增益”。使用亮度计和视频投影仪执行增益测量。亮度是针对所投影的光的给定入射角在各种观察角处测量的。投影角被设置为尽可能接近0°（正交于屏幕）。当投影角保持固定时，增益仅取决于观察角θ。亮度计位置因此被调整从而当观察角在水平平面中被设置为0°时，亮度计与镜面反射对准；观察角因此实际上等于0°，因为镜面反射方向被取作为用于观察角测量的参考。在与除了视频投影仪之外的任何光源隔离的无光照环境中，从5°至75°（在水平平面中测量）按每五度执行亮度测量。在相同条件下测量的Spectralon被用于标准化亮度测量并且从其提取增益。本征视角α可以被从这些测量得出为增益曲线的半高全宽并且描绘对其而言增益高于峰值增益的一半的角宽度。

参考标号

1 载具玻璃件和显示系统；2 载具复合玻璃件单元；3 风挡；4 第一区；6 第二区；7 第三区；10 第一框格；12 第二框格；14 第一夹层，热塑性夹层；15 第三夹层，热塑性夹层；19 第二夹层，功能夹层；19a 透明屏幕区；19b 平视显示器区；30a 第一投影仪；30b 第二投影仪；32 仪表板；34 顶部；100 载具；200 第一乘员；201 第二乘员；I 第一面；II 第二面；III 第三面；IV 第四面。

Claims (15)

1.一种载具复合玻璃件单元（2），其具有第一区（4）、第二区（6）和第三区（7），所述载具复合玻璃件单元（2）包括：

第一框格（10），其具有第一面（I）和第二面（II），

第二框格（12），其具有第三面（III）和第四面（IV），和

第一夹层（14），其来自热塑性聚合物，

其中第一夹层（14）被布置在第一框格（10）的第二面（II）与第二框格（12）的第三面（III）之间，

其中

- 第一区（4）位于所述载具复合玻璃件单元（2）的中间并且至少部分地包括第三区（7），

- 第二区（6）位于所述载具复合玻璃件单元（2）的外部区处，

- 第三区（7）适合于利用虚拟图像的HUD投影，

- 第二区（6）适合于利用真实图像的投影，

- 第三区（7）和第二区（6）是所述玻璃件单元（2）的非重叠区，

所述载具复合玻璃件单元（2）进一步包括：

漫反射结构，其处于第二区（6）中，漫反射结构漫反射如下的入射光：其被从载具（2）的内部引导至所述玻璃件单元并且具有在0.1至0.8的范围内、优选地在0.3和0.6之间的最大增益以及在第一方向上大于60°和在垂直于第一方向的第二方向上大于30°的针对在玻璃件表面内生成的真实图像元素的本征视角α，其中最大增益是对于屏幕而言可达到的最大增益值并且是通过计算屏幕亮度与理想朗伯漫射器的理想屏幕亮度之间的比率取得的，并且其中本征视角α是对其而言增益大于最大增益的一半的角宽度。

2.如权利要求1所述的载具复合玻璃件单元（2），其中夹层（14）具有带有楔形角φ的楔形形状。

3.如权利要求1或2所述的载具复合玻璃件单元（2），其中所述载具复合玻璃件单元（2）包括反射膜，其适合于反射p偏振光。

4.如前述权利要求之一所述的载具复合玻璃件单元（2），其中第二区（6）部分地或完全地围绕第一区（4），特别是其中第二区（6）沿着所述载具复合玻璃件单元（2）的相对的边缘定位，并且第三区（7）位于第一区（4）中。

5.如前述权利要求之一所述的载具复合玻璃件单元（2），其中将第一框格（10）设为布置成外部框格并且将第二框格（12）设为布置成内部框格，其中第一框格（10）和第二框格（12）中的每个由玻璃或塑料制成。

6.如前述权利要求之一所述的载具复合玻璃件单元（2），其中漫反射结构是第三面（III）的粗糙表面区域或第三面（III）的涂层。

7.如权利要求1至6之一所述的载具复合玻璃件单元（2），其包括第二夹层（19）和第三夹层（15），第二夹层（19）包括漫反射结构和透明区，并且第三夹层（15）由热塑性聚合物制成并且具有均匀的厚度，第二夹层（19）被夹在第一夹层与第三夹层（15）之间。

8.如权利要求7所述的载具复合玻璃件单元（2），其中第二夹层（19）包括PE、PET、TAC、PVB、PMMA、PU或TPU或聚碳酸酯片材。

9.如权利要求7或8所述的载具复合玻璃件单元（2），其中漫反射结构包括纳米颗粒或微米颗粒、或随机纳米结构或随机微米结构。

10.如前述权利要求之一所述的载具复合玻璃件单元（2），包括被布置在第一框格（10）的第二面（II）或第二框格（12）的第三面（III）处的可加热层或涂层，可加热层或涂层被提供有两个或更多个电接触，特别是汇流条。

11.如前述权利要求之一所述的载具复合玻璃件单元（2），其为玻璃顶部、风挡、侧窗或后窗之一。

12.一种载具复合玻璃件系统（1），包括：

如前述权利要求之一所述的载具复合玻璃件单元（2），

第一投影仪（30a），其用于在所述载具复合玻璃件单元（2）的第三区（7）中投影图像，以在所述载具复合玻璃件单元（2）的平面中生成虚拟图像，和

至少一个第二投影仪（30b），其用于在所述载具复合玻璃件单元（2）的第二区（6）中投影图像，以在所述载具复合玻璃件单元（2）的平面中生成真实图像。

13.如权利要求10所述的载具复合玻璃件系统（1），其中第一投影仪（30a）适合于布置在载具（100）的仪表板（32）中或载具（100）的顶部（34）处，和/或第二投影仪（30b）中的一个或多个适合于布置在载具的仪表板（32）中或载具（100）的顶部（34）处。

14.如权利要求10或11所述的载具复合玻璃件系统（1），包括：至少两个第二投影仪（30b）；以及投影仪控制单元，其被连接到所述至少两个第二投影仪（30b）并且被适配为在像素基础上校准图像的投影。

15.如权利要求12至14之一所述的载具复合玻璃件系统（1），其中第一投影仪（30a）是用于p偏振光的光源，和/或所述至少一个第二投影仪（30b）是用于非偏振光或s偏振光的光源。

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