Остекление, содержащее прозрачный экран - RU2669497C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к реализации остекления, в частности бокового остекления транспортного средства, содержащего прозрачный экран для визуализации.

Под «прозрачным экраном визуализации» (на английском языке “transparent display”) в рамках настоящего изобретения следует понимать экран для визуализации информации, не имеющий собственного источника искусственного света. Таким образом, для визуализации отображаемой им информации такой экран требует либо естественного дневного (солнечного) света, либо источника искусственного света. Во всех случаях свет, необходимый для визуализации, должен поступать сзади экрана в сторону его передней поверхности, чтобы пользователь, находящийся перед этим экраном, мог просматривать эту информацию.

Прозрачный экран визуализации не является ни экраном для проекции или для обратной проекции, ни лампой, а представляет собой экран, включающий в себя систему формирования изображений и позволяющий таким образом отображать фотографии, анимацию или фильмы, причем исключительно в цифровом формате.

В качестве примеров можно указать международные патентные заявки WO 2012/168647, WO 2012/098330, WO 2007/077099, но в этих документах речь идет о светящихся остеклениях, которые можно уподобить лампам; в данном случае не получают анимированные изображения, а только получают свет в соответствии с фиксированной схемой.

Экран визуализации в соответствии с изобретением позволяет естественному или искусственному свету, поступающему сзади экрана, распространяться спереди экрана; разумеется, если экран отображает информацию, этот свет изменяется при прохождении через экран; вместе с тем его яркость меняется лишь в незначительной степени при прохождении через экран.

В отличие от непрозрачного экрана такой прозрачный экран позволяет использовать больше света спереди экрана.

Кроме того, такой прозрачный экран позволяет видеть через экран и, следовательно, позволяет пользователю, находящемуся перед экраном, различать все, что происходит сзади экрана, в зависимости от того, сфокусированы его глаза на экран или на пространство сзади экрана. При наблюдении через экран четкость поля обзора практически не ухудшается.

Недавно появилась потребность во включении прозрачных экранов в остекления транспортных средств и, в частности, в боковые остекления общественного транспорта, чтобы на них можно было выводить информацию, связанную с обслуживанием на транспорте, или рекламу для пассажиров этих транспортных средств и чтобы пассажиры могли в то же время видеть пространство сзади экрана.

Изобретение относится также к встраиванию в прозрачное остекление прозрачного экрана визуализации; оно не касается включения непрозрачного экрана визуализации (то есть не пропускающего через себя никакого света и никакого изображения) в остекление.

Основным недостатком интегрирования прозрачного экрана в остекление является то, что, если естественного света оказывается недостаточно, например, по причине наступления ночи или при движении в туннеле, информация, выводимая на экран, становится невидимой для пользователя внутри.

Задачей изобретения является обеспечение эффективного искусственного обратного освещения для прозрачного экрана, причем это обратное освещение должно быть простым и легким в применении, но не мешать при этом свету проходить через экран (не делать его непрозрачным), когда искусственное обратное освещение не применяется.

Таким образом, объектом изобретения является остекление по п. 1 формулы изобретения. В частности, это остекление является боковым остеклением транспортного средства, содержащим прозрачный экран визуализации, находящийся только в части остекления, по меньшей мере одну подложку-световод, находящуюся более снаружи, чем упомянутый экран, по меньшей мере один световой источник, находящийся на периферии упомянутой подложки-световода, в частности напротив кромки упомянутой подложки-световода, а также средство вывода излучения, исходящего из светового источника, при этом упомянутый световой источник предпочтительно образован несколькими светодиодами.

Предпочтительно упомянутый световой источник является белым и предпочтительно образован несколькими белыми светодиодами.

Согласно изобретению, световой источник является искусственным и предпочтительно расположен в верхней части упомянутого остекления. Он может быть связан с подложкой-световодом и взаимодействовать с ней, излучая внутрь нее световое излучение, чтобы подложка-световод пропускала эта излучение, при этом световой источник излучает и связан, например, с кромкой или ребром подложки. Предпочтительно эта подложка является светлой или прозрачной и, как правило, установлена (соединена, будучи изготовленной отдельно) на наружной стороне прозрачного экрана или на некотором расстоянии от него, оставляя между ними промежуточное пространство. Она может быть органической и/или пластической (например, из поликарбоната или полиметилметакрилата ПММА) или минеральной и предпочтительно является минеральной; в частности, речь идет о стекле.

Предпочтительно подложка-световод имеет показатель общего светового пропускания от 1,0% до 60,0% (в частности, от 10,0% до 50,0% и, в частности, от 20,0% до 40,0%). Кроме того, она может иметь показатель оптического пропускания (определяемый известным способом на основании соотношения между силой пропускаемого света и силой падающего света при данной длине волны) не менее 0,5% по меньшей мере для одной длины в диапазоне видимого спектра начиная от 420 нм (и до 780 нм) и предпочтительно не менее 0,5% для всех длин волн в диапазоне 420-780 нм. Подложка может иметь эти свойства «сама по себе», то есть без присутствия какого-либо покрытия или может быть прозрачной подложкой, имеющей по меньшей мере на части площади (кроме кромки) покрытие, состоящее из одного или нескольких слоев и имеющее это или эти свойства на эквиваленте всей своей площади. Показатель светового пропускания измеряют согласно стандарту ISO 9050:2003 (где указан также показатель оптического пропускания), используя осветитель D65, и он является показателем общего пропускания (в частности, включенным в область видимого спектра и взвешенным при помощи кривой чувствительности человеческого глаза), одновременно с учетом прямого пропускания и, возможно, рассеянного пропускания, при этом измерение производят, например, при помощи спектрофотометра, оснащенного интегрирующей сферой, после чего, в случае необходимости, измерение для данной толщины конвертируют для контрольной толщины в 4 мм согласно стандарту ISO 9050:2003.

Средство вывода позволяет выводить излучения из подложки-световода в направлении прозрачного экрана. Средство вывода излучения, излучаемого световым источником, может быть, например, рассеивающим элементом или рассеивающими элементами или может быть получено путем обработки, в частности, может быть средством вывода, таким как слой, нанесенный на поверхность (или на две поверхности), и/или любым результатом обработки или дифференциального текстурирования поверхности (локально или на всей поверхности), в случае необходимости, волновода, например, такой как лазерное травление, печатное нанесение эмали, химическое травление (кислота…) или механическая (пескоструйная…) обработка и т.д. Например, можно также выполнить поверхность вывода в толщине подложки-световода, например, при помощи внутреннего лазерного травления.

В варианте упомянутая подложка-световод содержит по меньшей мере на части поверхности (и предпочтительно только на части этой поверхности, а не на всей этой поверхности) множество точек, равномерно распределенных на упомянутой части поверхности, причем эти точки получены, в частности, посредством пескоструйной обработки, и/или нанесения эмали, и/или трафаретной печати, для обеспечения локального вывода света (в направлении прозрачного экрана), при этом общая площадь точек покрывает, если смотреть снаружи, между 50% и 90%, включая эти значения, общей площади упомянутого прозрачного экрана визуализации и, в частности, между 60% и 80%, включая эти значения, общей площади упомянутого прозрачного экрана визуализации.

Если смотреть снаружи, общая площадь точек может покрывать между 60% и 100% общей площади упомянутого прозрачного экрана визуализации.

Важно, чтобы эти точки были почти невидимыми, когда пользователь, который находится внутри не дальше, чем за несколько метров от остекления, и смотрит вдаль наружу.

В частном варианте для того, чтобы упомянутые точки были мало видимыми, они являются вытянутыми и равномерно распределенными и имеют ширину, заключенную между 0,5 и 5 миллиметров, включая эти значения, длину, составляющую между 1,2 и 2-кратной ширины, включая эти значения, и расстояние между центрами точек в двух направлениях х длины и у ширины, которое соответственно заключено между 1,5 и 10-кратной длины и ширины точек, включая эти значения, в частности, между 2 и 8-кратной длины и ширины точек, включая эти значения. В этом варианте было отмечено, что вытянутые точки с шириной точек между 0,7 и 3 миллиметрами, включая эти значения, длиной между 1,2 и 2-кратной ширины, включая эти значения, являются практически невидимыми.

В случае, если прозрачный экран является прямоугольным, предпочтительно, чтобы длина вытянутых точек была ориентирована вдоль длины прозрачного экрана.

В другом частном варианте для того, чтобы упомянутые точки были мало видимыми, они являются круглыми и равномерно разнесенными с диаметром точек между 0,5 и 5 миллиметрами, включая эти значения, и расстояние между центрами точек в двух направлениях х длины и у ширины, которое заключено соответственно между 1,5 и 10-кратным диаметром точек, включая эти значения, в частности, между 2 и 8-кратным диаметром точек, включая эти значения. В этом варианте было отмечено, что круглые точки с диаметром точек между 0,7 и 3 миллиметрами, включая эти значения, являются практически невидимыми.

Можно также предусмотреть другие формы точек, такие как квадраты, прямоугольники или звездочки. Для того, чтобы они были мало видимыми, предпочтительно их общие размеры должны находиться в следующем самом широком диапазоне: ширина точек заключена между 0,5 и 5 миллиметрами, включая эти значения, и длина заключена между 1 и 2-кратной шириной, включая эти значения.

Предпочтительно все точки имеют одинаковый размер для облегчения фокусирования сзади остекления.

Предпочтительно упомянутая подложка-световод имеет периферический контур, который по существу повторяет периферический контур остекления и который с учетом этого является более протяженным, чем периферический контур упомянутого прозрачного экрана визуализации.

Остекление в соответствии с изобретением может содержать по меньшей мере одну защитную подложку, расположенную более внутри, чем упомянутый прозрачный экран визуализации, причем эта защитная подложка предпочтительно имеет периферический контур, который по существу повторяет периферический контур остекления и который, следовательно, является более протяженным, чем периферический контур упомянутого прозрачного экрана визуализации.

Предпочтительно упомянутая подложка-световод не имеет размытости; при этом упомянутое остекление предпочтительно не имеет размытости.

Остекление может содержать электронный элемент для включения светового источника, только когда наружного освещения недостаточно, а также, в случае необходимости, датчик наружного освещения.

Кроме того, остекление может содержать средства электрического питания упомянутого прозрачного экрана и упомянутого светового источника, которые скрыты и не видимы снаружи и изнутри между двумя непрозрачными зонами, при этом контур упомянутого прозрачного экрана визуализации скрыт изнутри и/или снаружи непрозрачной зоной.

В частном варианте, чтобы придать остеклению повышенную механическую прочность, упомянутую подложку-световод и/или упомянутую защитную подложку выполняют в виде слоистой подложки, содержащей по меньшей мере два стеклянных листа и лист из пластического материала, расположенный между упомянутыми стеклянными листами.

Для еще большего повышения эффективности обратного освещения упомянутый световой источник можно выполнить из несколько светодиодов, расположенных напротив по меньшей мере двух противоположных кромок упомянутой подложки-световода.

Предпочтительно подложка или каждая подложка остекления является светлой, но она может быть также цветной. В частности, по меньшей мере одна из подложек может быть выполнена из окрашенного в массе стекла. Выбор цвета окрашивания зависит от значений показателя светового пропускания для некоторых диапазонов длин волн в видимой области, необходимых для остекления передней стороны после его изготовления.

Остекление в соответствии с изобретением может иметь слоистую структуру, объединяющую, в частности, по меньшей мере две жесткие подложки типа стекла при помощи по меньшей мере одного листа термопластического полимера, чтобы получить структуру типа стекло/набор тонких слоев/лист(ы) полимера/стекло. Полимером может быть, в частности, поливинилбутираль ПВБ, этиленвинилацетат ЭВА, полиэтилентерефталат ПЭТ, поливинилхлорид ПВХ.

Остекление передней стороны может при этом иметь структуру типа: стекло/полимерный(е) лист(ы)/стекло.

Подложка-световод задней стороны и/или защитная подложка передней стороны может быть выгнутой и/или закаленной и может представлять собой единую подложку. В этом случае речь идет о так называемом «монолитном» остеклении.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет реализовать эффективное средство обратного освещения, простое в изготовлении и в применении, когда естественного освещения оказывается недостаточно, и которое в целом не препятствует прохождению видимого света; таким образом, при наблюдении через остекление в месте, где расположен прозрачный экран, сохраняется определенная прозрачность (отсутствие непрозрачности).

В частности, настоящее изобретение позволяет сохранить преимущества прозрачного экрана; даже если интенсивность естественного света, падающего сзади прозрачного экрана, снижается по причине присутствия средства вывода, четкость наблюдения поля обзора сзади экрана меняется лишь в незначительной степени (средство вывода почти не видимо для пользователя, фокусирующего свой взгляд на пространство сзади остекления).

Детали и предпочтительные отличительные признаки изобретения будут более очевидны из нижеследующих не ограничительных примеров, представленных со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - схематичный вид в вертикальном разрезе остекления в соответствии с изобретением, когда дневной свет является достаточным для удовлетворительного обратного освещения прозрачного экрана;

фиг. 2 - схематичный вид остекления, показанного на фиг. 1, когда дневного света недостаточно для обеспечения удовлетворительного обратного освещения прозрачного экрана и когда удовлетворительное обратное освещение для прозрачного экрана получают в соответствии с изобретением при помощи источника искусственного света, подложки-световода и средства вывода;

фиг. 3 - частичный схематичный вид снаружи остекления, показанного на фиг. 1;

фиг. 4 - пример выполнения равномерно распределенных точек с наблюдаемым распределением для группы точек (в данном случае группы из 4 точек).

На фиг. 1 и 2 пропорции между размерами различных элементов не соблюдены, чтобы облегчить понимание; на всех фигурах одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Представленное на фиг. 1 остекление 1 является боковым остеклением поезда, показано в вертикальном разрезе (верх остекления находится на фигуре справа) и содержит прозрачный экран 2, который имеет внутреннюю сторону 3 и наружную сторону 4. Это остекление показано в дневное время, и дневной (солнечный) свет проходит через экран 2, обеспечивая обратное освещение для этого экрана. Сначала этот свет проходит через наружную сторону 4, через систему формирования изображения (детально не показана), находящуюся между наружной стороной 4 и внутренней стороной 3, и затем через внутреннюю сторону 3.

Например, можно использовать прозрачный экран, выпускаемый компанией Samsung под маркой NL22B. Этот прямоугольный экран имеет диагональ 22 дюйма (примерно 56 см).

Кроме того, остекление 1 содержит подложку 6, находящуюся более снаружи, чем прозрачный экран 2.

В данном случае подложка 6 и прозрачный экран 2 расположены параллельно друг другу. Факультативное промежуточное пространство 5 отделяет подложку 6 от прозрачного экрана 2. Прозрачный экран 2 приклеен к подложке 6, например, при помощи прокладки из пластического материала (например, на основе полиуретана), расположенной вокруг всего экрана.

В рамках изобретения прозрачный экран 2 визуализации находится только в части остекления в том смысле, что в остеклении остается часть остекления, через которую можно смотреть, не глядя через прозрачный экран 2.

Кроме того, остекление 1 содержит световод (или «оптический волновод»), роль которого выполняет эта подложка 6 и который находится более снаружи, чем прозрачный экран, причем эта подложка-световод выполнена, например, в виде пластины из светлого боросиликатного остекления толщиной 2-6 мм. Эта подложка-световод 6 имеет внутреннюю сторону 7, наружную сторону 8 (которая является также наружной стороной 4 остекления 1) и кромку 9. Эта подложка-световод связана со световоым источником 10, находящимся на периферии кромки 9 (не выступая за пределы периферии экрана 2 и образуя компактный модуль) и образованным множеством светодиодов LED 11, расположенных в цоколе, установленном в профиле 12. Этот профиль 12 интегрирован в периферическую стойку (в данном случае верхнюю стойку) остекления.

Если дневного света оказывается недостаточно для эффективного обратного освещения прозрачного экрана 2, включают светодиоды LED, которые излучают свет в световод, образованный подложкой-световодом 6, как показано стрелками, направленными справа налево и находящимися слева от светодиодов LED 11 на фиг. 2.

Предпочтительно датчик внешнего света (не показан) обнаруживает недостаточную яркость вблизи прозрачного экрана и включает световой источник 10 при помощи электронного элемента, только если внешней яркости оказывается недостаточно.

Остекление содержит также средство вывода излучения, исходящего из светового источника, причем это средство в данном случае представляет собой множество точек 13 (на фиг. 1 и 2 показаны две точки), выполненных посредством покрытия эмалью или полученных посредством пескоструйной обработки, находящихся на внутренней стороне 7 подложки-световода 6, чтобы выводить свет, излучаемый световым источником 10 и проходящий внутрь подложки-световода 6, в направлении прозрачного экрана (как показано на фиг. 2 стрелками, направленными снизу вверх над точками 13).

В не показанном варианте световой источник может выходить за пределы периферии прозрачного экрана; кроме того, можно предусмотреть второй световой источник (например, напротив кромки 9 слева на фиг. 1 и 2; внизу прозрачного экрана 2).

Средство вывода можно выполнить в виде множества зон, которым придают рассеивающие свойства посредством локальной пескоструйной обработки. Это средство может не быть локальным (например, при полной пескоструйной обработке или полной непрозрачной трафаретной печати на поверхности подложки-световода).

Светодиоды могут быть инкапсулированными, то есть могут содержать полупроводниковый компонент и оболочку (например, из смолы типа эпоксидной или из нейлона), покрывающую полупроводниковый компонент. Светодиоды могут быть также выполнены в виде полупроводниковых микросхем без коллимационных линз, например, размером около 100 мкм или около миллиметра, возможно, с минимальной инкапсуляцией (например, с защитной оболочкой).

Светодиоды можно расположить на опоре, или планке, или цоколе, причем этот цоколь может иметь поверхность (плоскую или наклонную), обработанную и/или выполненную отражающей для повышения световой эффективности, например покрытую лаком или краской и/или зеркальным слоем и/или связанную с белым или металлическим отражателем для лучшего направления излучения.

В качестве светового источника можно использовать, в частности, белые светодиоды LED, изготовленные, например, на основе кристалла полупроводниковой микросхемы, такого как нитрид галлия/индия (InGaN), излучающего в синем цвете, покрытого прозрачной смолой (такой как силикон или эпоксидная смола), содержащей минеральные люминофоры (например, YAG:Ge), поглощающие синий цвет и излучающие в желтом цвете. В качестве других примеров можно использовать полихроматические светодиоды LED; в частности, можно указать следующие светодиоды LED или индикаторы: марки XLamp® LED или “High Brightness LED” компании CREE, марки NichiaHelios, NichiaRigel, “Lamp type LED”, NSSM, NSSW, NS9 и NS2 компании Nichia, серия белых светодиодов “TOPLED® и марки LW Q38E, LW L283 и LW Q38G компании OSRAM, марки “Luxeon® Rebel White” и “Luxeon® K2” компании Philips Lumileds, светодиоды марок E1S19, E1S27, E1S62, E1S66, E1S67, E1SAP, EASAA, EASAU, EASAV, E1L4x и E1L5x компании Toyoda Gosel, светодиоды марок HSMW-C120, HSMW-C130, HSMW-C191, HSMW-C197 и HSMW-C265 компании Avago Technologie, светодиоды марок LTW-C193TS5 и LTW-C191TS5 компании LITE-ON, светодиоды марок WH104L-H, WH104-NZ и WH107 компании Seoul Semiconductor, светодиод марки 19-213/T1D-KS1T1B2/3T компании Everlight и т.д.

На фиг. 3 показано остекление, вид снаружи.

Основная часть остекления 1 является полностью прозрачной: остекление 1 является прозрачным за пределами поля обзора, где присутствует прозрачный экран 2.

На этой фиг. 3 средство вывода излучения образовано множеством точек 13, выполненных посредством трафаретной печати, предпочтительно, светлого цвета, в частности белых, расположенных на внутренней поверхности подложки-световода 6, таких как точки 13 на фиг. 1 и 2.

Таким образом, на части своей внутренней поверхности (и только на части этой поверхности, а не на всей этой поверхности) подложка-световод 6 содержит множество точек, равномерно распределенных на упомянутой части поверхности.

Общая площадь точек покрывает, если смотреть снаружи, от 50% до 90%, включая эти пределы, общей площади прозрачного экрана 2 визуализации и, в частности, от 60% до 80%, включая эти пределы, общей площади прозрачного экрана 2 визуализации.

На фиг. 3 точки являются круглыми и разделены равномерными промежутками, при этом диаметр точек равен 1,3 миллиметра, и расстояние между центрами точек в двух направлениях х длины (или, скорее, ширины остекления) и у ширины (или, скорее, высоты остекления) в 2 раза превышает диаметр точек.

Средства 15 электрического питания упомянутого прозрачного экрана 2 и средства 17 электрического питания упомянутого светового источника 10 не видны снаружи (и изнутри) и находятся между двумя непрозрачными зонами 18 (на фиг. 3 видна только одна зона) шириной е около 35 мм. На фиг. 3 показано, что средства 17 электрического питания расположены над подложкой-световодом 6, но это только для большей наглядности их присутствия.

Кроме того, предпочтительно контур прозрачного экрана визуализации тоже скрыт изнутри непрозрачной зоной 18’.

Эти непрозрачные зоны 18, 18’ можно выполнить посредством трафаретной печати, в частности, на внутренней поверхности 7 подложки-световода 6, и они в этом случае предпочтительно имеют темный цвет и, в частности, образованы черными точками.

На фиг. 4 показано множество белых точек, равномерно распределенных на поверхности подложки-световода 6; в данном случае равномерность не наблюдается от точки к точке, а от группы 20 к группе точек.

В данном случае группа 20 точек содержит 4 точки, которые образуют рисунок из круглых точек, имеющих одинаковый диаметр, и этот рисунок воспроизводится многократно. В данном случае этот рисунок представляет собой неправильный параллелограмм: высота, соединяющая центры двух точек слева, больше высоты, соединяющей центры двух точек справа, и длина, соединяющая центры двух точек вверху, больше длины, соединяющей центры двух точек внизу.

В левой части фиг. 4 просматривается часть внешнего пейзажа.

Настоящее изобретение описано и представлено выше в качестве примера. Специалист может предусматривать различные версии изобретения, не выходя при этом за рамки патентного объема, определенного формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к боковому остеклению транспортного средства. Боковое остекление транспортного средства содержит прозрачный экран визуализации, подложку-световод, источник света и средство вывода света, излучаемого источником света. Прозрачный экран визуализации содержит систему формирования изображений, выполненную с возможностью отображать изображения в цифровом формате, и находится только в одной части остекления, так что можно смотреть через другую часть остекления, не глядя через прозрачный экран визуализации. Подложка-световод находится более снаружи, чем прозрачный экран визуализации. Источник света находится на периферии подложки-световода, в частности напротив торцевой кромки упомянутой подложки. Источник света предпочтительно образован множеством светодиодов. Достигается повышение эффективности искусственного обратного освещения для прозрачного экрана. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула