用于車輛的顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顯示裝置，顯示裝置具有透光性的玻璃，尤其是汽車的擋風(fēng)玻璃(2)、通過玻璃(2)的邊緣射入所述玻璃(2)中的窄頻帶式的光源(6、8、9)和形成在所述玻璃(2)中的使所述光源(6、8、9)的光朝駕駛員的眼睛(22)衍射的周期性結(jié)構(gòu)(3)。
【專利說明】
用于車輛的顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種顯示裝置，該顯示裝置尤其可以使用在汽車中，用于為駕駛員顯示汽車的信息。
【背景技術(shù)】
[0002]由文獻(xiàn)DE10 2004 016 808 Al中已知一種顯示裝置，該顯示裝置使用汽車的擋風(fēng)玻璃作為顯示屏。在這種傳統(tǒng)的顯示裝置的情況中，顯示元件分布在汽車玻璃的很大一部分上，分別通過光導(dǎo)體將布置在玻璃的邊緣上的光源的光導(dǎo)向該顯示元件。為了使這種光源的光到達(dá)汽車駕駛員的眼睛，它必須在顯示元件中散射。在不發(fā)光的狀態(tài)中顯示元件不應(yīng)該妨礙汽車駕駛員的視線。因此，它們應(yīng)該包括小的結(jié)構(gòu)，以便在不發(fā)光的狀態(tài)中不能被人的眼睛看到。但這種結(jié)構(gòu)以和對(duì)光源的光相同的方式作用于環(huán)境光線，就是說這種結(jié)構(gòu)使環(huán)境光線散射。因此在駕駛員的眼中玻璃在顯示元件的位置處看起來必然地模糊。在給定的光源照射強(qiáng)度的情況下，顯示元件越清晰、也就是說光散射的結(jié)構(gòu)越密，模糊就會(huì)越嚴(yán)重。為了在模糊度很小的同時(shí)實(shí)現(xiàn)顯示元件的良好的可見性，光散射的結(jié)構(gòu)的密集程度必須很小，相應(yīng)地照射顯示元件的光源必須具有較高的光強(qiáng)。這導(dǎo)致較高的能量需求，此夕卜，當(dāng)大部分光在玻璃中傳播而不是由顯示元件向外散射時(shí)，在玻璃的邊緣會(huì)出現(xiàn)對(duì)人產(chǎn)生刺激的光反射。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種具有透光性的玻璃的顯示裝置，該顯示裝置即使在光源光強(qiáng)度很小的情況下也可以實(shí)現(xiàn)較高可見性。
[0004]所述技術(shù)問題通過本發(fā)明的實(shí)施方式解決，方式是，在具有透光性的玻璃的顯示裝置情況下通過玻璃的邊緣射入玻璃中的光源設(shè)計(jì)成窄頻帶式的并且在玻璃中形成使光源的光衍射的周期性結(jié)構(gòu)。用這樣的結(jié)構(gòu)可以將光源的光有目的地且高效地轉(zhuǎn)向其應(yīng)該被看到的方向，在另一方面，穿過玻璃的寬頻帶的環(huán)境光很大程度上不被散射，以便在玻璃沒有被光源照射時(shí)，確實(shí)地有效地使周期性結(jié)構(gòu)的可見性最小。
[0005]作為周期性結(jié)構(gòu)，尤其考慮線柵。
[0006]如果在周期性結(jié)構(gòu)中具有不同折射率的區(qū)域相互交替，在最小吸收的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)光線衍射，此外，這種結(jié)構(gòu)有利于光源的光在玻璃中的傳播，其中，前后相續(xù)經(jīng)過具有不同折射率的多個(gè)區(qū)域。
[0007]為了把光源的光傳導(dǎo)至周期性的結(jié)構(gòu)，玻璃可以包括至少一個(gè)平面的波導(dǎo)體，該波導(dǎo)體嵌入兩個(gè)套層之間。波導(dǎo)體是平面的，以便雖然保持光橫向于玻璃的平面成束，但同時(shí)允許光在玻璃寬度上傳播，因此唯一的光源可以照射橫向于其主要照射方向傳播的在玻璃中的周期性結(jié)構(gòu)。
[0008]套層一般具有比平面的波導(dǎo)體更高的折射率，以便在平面的波導(dǎo)體中通過完全的內(nèi)部反射傳導(dǎo)光。
[0009]周期性結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)在與平面的波導(dǎo)體鄰接的套層表面上，或者設(shè)計(jì)在平面的波導(dǎo)體自身中，其中在此優(yōu)選第二種備選方式。
[0010]具有不同周期的多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)可以在玻璃上重疊。
[0011]多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)可以配有一個(gè)光源，其中，波長(zhǎng)相似的光源根據(jù)對(duì)應(yīng)周期性結(jié)構(gòu)的周期調(diào)整成，使得周期性結(jié)構(gòu)把各對(duì)應(yīng)光源的光向相同的方向衍射。因此，可以為從這個(gè)方向觀察顯示裝置的使用者在玻璃的相同位置處顯示不同顏色的光信號(hào)。
[0012]此外，可以在玻璃上形成至少兩個(gè)彼此相間隔的周期性結(jié)構(gòu)，因此也可以根據(jù)從使用者的角度來看周期性結(jié)構(gòu)在玻璃上閃亮的部位，可以為使用者傳遞信息。在此也應(yīng)該為至少兩個(gè)周期性結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)分配一個(gè)光源，其中每個(gè)光源的波長(zhǎng)根據(jù)對(duì)應(yīng)周期性結(jié)構(gòu)的周期調(diào)整成，使得在周期性結(jié)構(gòu)上衍射的光線互相交叉。當(dāng)使用者的眼睛位于交叉點(diǎn)的時(shí)候，可以同時(shí)看見多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)。
[0013]一個(gè)優(yōu)選的應(yīng)用是玻璃設(shè)計(jì)為車輛的擋風(fēng)玻璃。
[0014]然后至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)應(yīng)該把光在駕駛員的頭部的方向衍射。
[0015]若至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)就在玻璃的平面上的鏡像而言對(duì)稱，則具有相同強(qiáng)度的朝在駕駛員的頭部的方向衍射的光，也轉(zhuǎn)向室外并因此沒有利用就損失掉。由于周期性結(jié)構(gòu)就在玻璃的平面上的鏡像而言合適的不對(duì)稱，為了朝駕駛員頭部衍射的部分而最小化衍射到室外的部分。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)從下面參照附圖對(duì)實(shí)施例的說明中得出。附圖中:
[0017]圖1是具有按照本發(fā)明的顯示裝置的汽車的前擋風(fēng)玻璃和儀表板的示意圖；
[0018]圖2是前擋風(fēng)玻璃的下邊緣的示意性放大圖；
[0019]圖3是剖切按照本發(fā)明第一實(shí)施方式的前擋風(fēng)玻璃的示意性截面圖；
[0020]圖4是按照本發(fā)明第二實(shí)施方式的類似于圖3的示意截面圖；
[0021]圖5是按照本發(fā)明第三實(shí)施方式的類似于圖1的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出由駕駛員的視角看的汽車的儀表板I和擋風(fēng)玻璃2的示意圖。形式為線柵3的周期性結(jié)構(gòu)與擋風(fēng)玻璃的下邊緣4相鄰地布置在擋風(fēng)玻璃2中并且在駕駛員的直視方向上在方向盤5的另一側(cè)。通過下邊緣4把光射入擋風(fēng)玻璃2中的窄頻帶單色的LED隱藏在擋風(fēng)玻璃的下邊緣4下方并且在儀表板I中。
[0023]圖2示意性示出前擋風(fēng)玻璃2的下邊緣區(qū)域的放大圖，該下邊緣區(qū)域具有線柵3和多個(gè)LED6，該LED6沿邊緣4分散地布置，以便通過邊緣4把單色的光射進(jìn)擋風(fēng)玻璃2中。線柵3的線的間距選擇為，使得LED的以一階衍射的光從線柵3向駕駛員的眼睛傳播，即在車輛的XZ平面內(nèi)在稍微向后升高的方向上傳播。
[0024]LED6的光通過在擋風(fēng)玻璃2的邊界層上的反射在從下邊緣4到線柵3的路徑上沿垂直于玻璃表面的方向保持緊密成束，而這種成束在玻璃2的平面中是沒有規(guī)定的；如在圖2中以虛線標(biāo)示的光錐7所示，光可以在玻璃2的平面中自由地向側(cè)面?zhèn)鞑?，以便分別相互間隔布置的LED6的有限的數(shù)量就足夠使光柵3在其整個(gè)尺寸內(nèi)均勻地閃亮，并且在LED6之間保留用于其它的LED8、9的空間，該LED8、9以不同于LED6的波長(zhǎng)的單色光發(fā)光。
[0025]圖3示意性示出剖切擋風(fēng)玻璃2的縱向截面圖。剖切平面垂直于線柵3的線穿過LED6之一延伸。該線柵形成在平面的由塑料制造的波導(dǎo)層10中，該波導(dǎo)層10嵌入兩個(gè)由無機(jī)玻璃制成的套層11之間。為了使LED的光能夠保持包圍在波導(dǎo)層10中，該波導(dǎo)層10的折射率小于所述套層11的折射率。具有三明治結(jié)構(gòu)的擋風(fēng)玻璃，其中韌性的塑料層嵌入兩個(gè)無機(jī)玻璃層之間，已知作為安全玻璃并且廣泛應(yīng)用在汽車制造中。按照本發(fā)明，可以使用這種安全玻璃的塑料層，以便在安全玻璃中形成線柵3。
[0026]不在線柵3上衍射的LED光在波導(dǎo)層10中繼續(xù)傳播，直到此光到達(dá)玻璃2的上邊緣19上的吸收器20。該吸收器20可以通過黑顏色的涂層形成在上邊緣19上，優(yōu)選布置在例如圍住擋風(fēng)玻璃2的邊緣的密封裝置21的槽的底部，以便遮住駕駛員和其他交通參與者的眼睛看到的吸收器20可能的反光。
[0027]線柵3的線在此通過橫向于剖切平面縱向延伸的區(qū)域12、13形成，其中，區(qū)域12的折射率和包圍的波導(dǎo)層的塑料材料的折射率不同?？梢缘玫竭@種區(qū)域12的方式是，例如波導(dǎo)層10在硬化過程中，經(jīng)受兩個(gè)彼此交叉的并且在這種情況下形成相應(yīng)于在波導(dǎo)層10中的區(qū)域12的布置的干涉圖樣的激光射線。
[0028]在圖3中，區(qū)域12分別設(shè)計(jì)具有就在平行于擋風(fēng)玻璃2的表面的平面上的鏡像而言非對(duì)稱的、在此菱形的橫截面。如果區(qū)域12就光的傳播平面而言在擋風(fēng)玻璃2中是對(duì)稱的，那么從擋風(fēng)玻璃傳播到室外的衍射的光線14的強(qiáng)度與到達(dá)駕駛員眼睛22的光線15的強(qiáng)度相同，該光線15以與光線14相同大小的角度反向于光在波導(dǎo)層10中的原始傳播方向轉(zhuǎn)向。該非對(duì)稱允許光線15強(qiáng)于光線14并因此有效利用LED6的光。
[0029]區(qū)域12可以在波導(dǎo)層10的整個(gè)厚度上、從一個(gè)套層11向另一個(gè)套層11延伸，以便得到加強(qiáng)衍射的光線15。
[0030]但在圖3的設(shè)計(jì)的情況中，區(qū)域12僅限制在波導(dǎo)層10的表面，在對(duì)置的表面上存在具有比線柵3更短的周期的線柵18的區(qū)域16、17。線柵18的周期與LED8(見圖2)的波長(zhǎng)適配，以便將LED8的光以和光線15相同的方向向駕駛員的眼睛衍射。以這種方式，從駕駛員的視角出發(fā)擋風(fēng)玻璃2的相同的表面可以以不同顏色顯示兩種信號(hào)。
[0031]因?yàn)楣庠诓▽?dǎo)層10中不精確地平行于表面?zhèn)鞑?，而是存在不同的傳播形式，以這些不同的傳播形式光以到波導(dǎo)層10的表面分別不同的小的角度傳播，所以衍射的光也不精確地在光線15的方向上集束，而是光線15最多表不衍射的光的最大強(qiáng)度的方向；光即使具有更小的強(qiáng)度，仍然也可從與所示向上或向下不同的眼睛位置看見。
[0032]圖4示出圖3的設(shè)計(jì)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，其中，具有不同周期的線柵在波導(dǎo)層10的兩個(gè)表面上交替。在此情況中，提供具有三種不同周期的線柵3、18、23，這三種不同的周期分別與在擋風(fēng)玻璃2的下邊緣4上的LED6、8、9的波長(zhǎng)適配，以便LED6、8、9的光向駕駛員的眼睛一階衍射。在附圖中通過陰影突出表示的線柵3分別交替地位于波導(dǎo)層10的內(nèi)側(cè)和外側(cè)并且分別部分地與線柵18和線柵23在波導(dǎo)層10的各對(duì)置側(cè)重疊。當(dāng)不同的線柵3、18、23足夠緊密接連地相互交替時(shí)，這些線柵中的每一個(gè)從駕駛員眼睛22的距離觀察都形成均勻照亮的面。
[0033]LED6、8、9的波長(zhǎng)可以分別選為紅色、黃色和綠色的光譜范圍，以便根據(jù)顏色向駕駛員通知具有不同緊急性級(jí)別的警告信號(hào)?？梢韵氲降倪€有，使用紅色、綠色和藍(lán)色的LED，以便可以通過同時(shí)運(yùn)行所有LED在駕駛員的眼前顯現(xiàn)白色照明的面或者通過選擇運(yùn)行必要時(shí)具有分級(jí)別變化的強(qiáng)度的LED6、8、9產(chǎn)生任意色彩的光信號(hào)。
[0034]圖5以類似于圖1的視圖示出按照本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，其中，多個(gè)線柵3必要時(shí)如上所述，與線柵18、23以不同的線間距重疊并且分散在擋風(fēng)玻璃2的寬度上。點(diǎn)劃線表示垂直平面24，該垂直平面24延伸通過隱藏在方向盤后面的LED并且LED的光在該垂直平面24中傳播，首先在擋風(fēng)玻璃2內(nèi)部通過中間的線柵3，然后在線柵3上衍射之后向駕駛員的方向朝其眼睛22傳播。中間的線柵3的線形的區(qū)域12、13垂直于平面24。
[0035]相應(yīng)地，不在中間的線柵3’，3”...可以分別配有平面24’，24”...，與線柵3’，3”...對(duì)應(yīng)的LED6的光必須在所述平面24’，24”...中傳播，以便到達(dá)駕駛員的眼睛。為了實(shí)現(xiàn)在駕駛員眼睛之間的有效的衍射，所有這些線柵3’，3”...都具有垂直于相應(yīng)的平面24’，24”...的直線12。
[0036]清楚的是，上面的詳細(xì)地說明和附圖盡管顯示了本發(fā)明的特定的示例性的設(shè)計(jì)，但是它們只是為了形象地說明，并且不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。只要不脫離權(quán)利要求書和其等效范圍，所述設(shè)計(jì)的多種變型都是可能的。尤其從說明和附圖中也得出未在權(quán)利要求書中提到的實(shí)施例的特征。這種特征也可能以不同于此處具體公開的組合出現(xiàn)。多個(gè)這樣的特征在相同句子中或者以另外的文字關(guān)聯(lián)方式相互提及是合理的，因此不能推斷出它們只能出現(xiàn)在具體公開的組合中；相反基于此，也能去掉或改變多個(gè)這種特征之中的幾個(gè)，只要不影響本發(fā)明的功能作用即可。
[0037]附圖標(biāo)記列表
[0038]I儀表板
[0039]2玻璃
[0040]3 周期性結(jié)構(gòu)、線柵[0041 ] 4下邊緣
[0042]5方向盤
[0043]6LED
[0044]7光錐
[0045]8LED
[0046]9LED
[0047]10 波導(dǎo)層
[0048]11 套層
[0049]12 線形區(qū)域
[0050]13 線形區(qū)域[0051 ] 14 衍射光線
[0052]15 衍射光線
[0053]16 線形區(qū)域
[0054]17 線形區(qū)域
[0055]18 線柵
[0056]19 上邊緣
[0057]20 吸收器
[0058]21密封裝置
[0059]22眼睛
[0060]23線柵[0061 ]24平面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種顯示裝置，所述顯示裝置具有透光性的玻璃(2)、通過所述玻璃(2)的邊緣射入所述玻璃(2)中的窄頻帶式的光源(6、8、9)和形成在所述玻璃(2)中的使所述光源(6、8、9)的光衍射的周期性結(jié)構(gòu)。2.按照權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中，所述周期性結(jié)構(gòu)是線柵(3、18、23)。3.按照權(quán)利要求1或2所述的顯示裝置，其中，在所述周期性結(jié)構(gòu)中，具有不同折射率的區(qū)域(12、13)互相交替。4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的顯示裝置，其中，所述玻璃(2)包括至少一個(gè)平面的波導(dǎo)體(10)，所述波導(dǎo)體(10)嵌入兩個(gè)套層(11)之間。5.按照權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其中，所述周期性結(jié)構(gòu)形成在平面的所述波導(dǎo)體(10)中。6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的顯示裝置，其中，多個(gè)具有不同周期的周期性結(jié)構(gòu)(3、18、23)在所述玻璃(2)上重疊。7.按照權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其中，所述多個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(3、18、23)其中的每一個(gè)都配有光源(6、8、9)并且每個(gè)光源(6、8、9)的波長(zhǎng)根據(jù)對(duì)應(yīng)周期性結(jié)構(gòu)(3、18、23)的周期調(diào)整成，使得所述周期性結(jié)構(gòu)(3、18、23)把各對(duì)應(yīng)光源的光向相同的方向衍射。8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的顯示裝置，其中，至少兩個(gè)彼此相間隔的周期性結(jié)構(gòu)(3、18、23)形成在玻璃(2)上，并且至少兩個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(3、3’、3”)中的每一個(gè)都配有光源(6)，其中每個(gè)光源(6)的波長(zhǎng)根據(jù)對(duì)應(yīng)周期性結(jié)構(gòu)(3、3’、3”)的周期調(diào)整成，使得在所述周期性結(jié)構(gòu)(3、3 ’、3”)上衍射的光線互相交叉。9.一種顯示裝置，其中，所述玻璃(2)設(shè)計(jì)為車輛的擋風(fēng)玻璃(2)。10.按照權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其中，至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(3、3’、3”、18、23)使光在駕駛員的眼睛(22)的方向上衍射。11.按照權(quán)利要求9或10所述的顯示裝置，其中，至少一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)(3、18)就所述玻璃(2)的平面上的鏡像而言非對(duì)稱。
【文檔編號(hào)】G02B27/01GK105892052SQ201510953823
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日
【發(fā)明人】H.查爾, P.勃蘭特, G.鮑爾
【申請(qǐng)人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司