包括光源和导光层的车窗玻璃的制作方法

1.本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的车窗玻璃。


背景技术：

2.这种车窗玻璃在实践中是已知的并且尤其可以用于车辆顶部区域。在此，车窗玻璃可以形成顶部开口系统的固定顶部元件或盖元件，通过这些元件可以随意关闭或打开顶部开口。已知的车窗玻璃包括可以弯曲的窗玻璃本体，该窗玻璃本体设有导光层。此外，已知的车窗玻璃设置有光源，其光可以耦合到导光层中。光经由导光层的边缘耦合进来。导光层可以形成车窗玻璃的从车辆内部可见的可见表面，导光层因此形成车窗玻璃的光元件，当光源被激活时，通过该光元件可以照亮车辆内部。已知的车窗玻璃的导光层具有比在其内侧上设置导光层的窗玻璃本体更小的尺寸，使得由光源发出的光可以经由导光层的边缘耦合进来。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种上述类型的车窗玻璃，其导光层提供尽可能大的照明区域。
4.根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的车窗玻璃来实现。
5.因此，本发明提出了一种车窗玻璃，其中光源发出的光可以通过设置在窗玻璃本体组件内侧的输入耦合元件跨大表面地耦合到导光层中。这使得导光层可以在其尺寸、即其底面方面以优化的方式适应需求。此外，只有具有特定入射角的光被耦合到导光层中。此范围之外的光束不会耦合进来，因此它们不会在导光层中传播。这提高了导光层表面的亮度以及光的均匀性。因此，输入耦合元件将由光源发射的光以限定的角度引导到导光层中，从而实现增加的输入耦合效率。
6.根据本发明的输入耦合元件设置在窗玻璃本体组件内侧的概念，基本上可以应用于单片安全玻璃和夹层安全玻璃。
7.如果将本发明应用于夹层安全玻璃，则窗玻璃本体组件包括外窗玻璃本体和通过连接层连接到外窗玻璃本体的内窗玻璃本体。内窗玻璃本体优选形成导光层。在这种情况下，输入耦合元件可以直接附接到内窗玻璃本体的内侧。
8.当然，也可以考虑将附加的导光层施加到夹层安全玻璃的内窗玻璃本体上，光源的光可以通过输入耦合元件耦合到该导光层中。
9.在内部窗玻璃本体形成导光层的实施例中，不存在用于施加导光层的附加成本。此外，功能集成带来了重量和安装空间方面的优势。因此，根据本发明的具有输入耦合元件的配置使得可以通过内部窗玻璃本体提供大范围的环境光功能，例如在机动车辆的固定顶部元件中也是这样。
10.可具有与外窗玻璃本体相同或更小的尺寸的内窗玻璃本体基本上可以由可用作光导体的任何材料制成。例如，内窗玻璃本体由包括玻璃和/或聚碳酸酯和/或另一种类型
的塑料的材料制成。
11.如果窗玻璃本体组件是夹层安全玻璃，则各个窗玻璃本体之间的连接层优选地由包括pvb、eva和/或tpu的材料制成。连接层可以是透明的，也可以是染色的。
12.在一个优选实施例中，根据本发明的车窗玻璃的输入耦合元件呈条形并且优选地设置在靠近窗玻璃本体组件下侧的边缘处。在这种情况下，光可以通过条形的输入耦合元件的延伸耦合到窗玻璃本体组件的导光层中。
13.在根据本发明的车窗玻璃的一个具体实施例中，提供了两个上述类型的输入耦合元件，它们可以分别设置在靠近窗玻璃本体组件的下侧的相反边缘处。
14.在根据本发明的车窗玻璃的一个优选实施例中，输入耦合元件具有楔形或梯形的截面，以便能够优化通过输入耦合元件耦合到导光层中的光的输入耦合角度。因此，输入耦合元件充当光学棱镜。
15.输入耦合元件，特别是条形塑料体，优选由包括pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)、pc(聚碳酸酯)、pa(聚酰胺)、coc(环烯烃共聚物)或cop的材料制成(环烯烃聚合物)。
16.输入耦合元件的折射率特别与相邻导光层的折射率相匹配，并且优选地具有1.40至1.65之间的值、特别是1.48至1.59之间的值。
17.输入耦合元件优选地通过挤压或注塑制造。
18.输入耦合元件可以设置有反射涂层，该反射涂层可以包括诸如铝或银的金属并且可以通过气相沉积或溅射来施加，以改善内部反射。
19.在根据本发明的车窗玻璃的一个有利实施例中，在输入耦合元件和窗玻璃本体组件之间设置附加偏转结构，以进一步改善光进入导光层的输入耦合行为。附加偏转结构可以通过适当的折射改变光在导光层上的入射角，以增加导光层的内反射。附加偏转结构可以包括多个不对称棱镜，这些棱镜具有毫米范围或微米范围的尺寸并且布置为三维阵列或布置成行、例如布置成菲涅耳透镜阵列。
20.附加偏转结构可以与输入耦合元件一体成型并且在其制造期间例如在挤压工艺或注塑工艺中直接形成。也可以设想，附加偏转结构例如是输入耦合元件的单独结构化膜形式的涂层。
21.输入耦合元件优选地通过粘合层粘合到窗玻璃本体。优选地具有在1.40至1.65之间并且特别是在1.48至1.56之间的折射率的粘合层可以由任何光学上合适的粘合剂制成。例如，粘合层由压敏粘合剂、loca(光学透明液体粘合剂)、eva(乙烯-醋酸乙烯酯)、pvb(聚乙烯醇缩丁醛)、tpu(热塑性聚氨酯)、环氧粘合剂或丙烯酸树脂粘合剂制成。
22.所选择的材料优选地具有最小化光束在边界表面处的折射并优化理想角度条件下的输入耦合效率的折射率。
23.由玻璃制成的内窗玻璃本体的折射率特别是1.52，而输入耦合元件和将输入耦合元件连接到内窗玻璃本体的粘合剂的折射率可以根据所选材料而改变。如果pmma用于输入耦合元件，则折射率为1.49。在这种情况下，粘合剂具有例如1.52的折射率。如果使用由聚碳酸酯制成的输入耦合元件，例如折射率为1.58，而所用粘合剂的折射率为1.56。如果输入耦合元件由cop制成，则其折射率为1.52。在这种情况下，输入耦合元件通过其连接到内部玻璃本体的粘合剂优选地也具有1.52的值。
24.在根据本发明的车窗玻璃的一种具体实施方式中，输入耦合元件由浇注树脂模制
而成，该浇注树脂优选地通过浇注直接模制在窗玻璃本体组件上。在这种情况下，特别是可以是led条的光源可以是浇注树脂的插入物，即光源可以封装在浇注树脂中。
25.可以在输入耦合元件的侧向表面设置与光源连接的可以是棒状或条状的光导体以耦合光源的光进入输入耦合元件本身，该光源特别是大功率led模块。例如，光导体由包括pc和/或pmma的材料制成。光导体可以与输入耦合元件一体成型。
26.输入耦合元件的面向光导体的侧向表面可以是平面或凹面或凸面以聚焦光。
27.为了改进将光耦合到输入耦合元件中的过程，光导体可以包括附加的去耦元件，该去耦元件将待耦合的光引向输入耦合元件的相应侧向表面。去耦元件可以包括光导体上的印刷物、棱镜结构、点结构或设置在光导体上的共挤出散射材料。此外，去耦元件可以与光导体一体地制造或者是单独的结构元件。此外，可以设想去耦元件在光导体的长度上的周期性。而且，去耦元件的密度可以在光导体的长度上改变，从而确保光在光导元件的长度上的均匀性。
28.例如，光导体的一部分也可以设置有反射涂层。
29.在根据本发明的车窗玻璃的一个替代实施例中，光源直接设置在输入耦合元件的侧面。例如，特别是大功率led模块的光源是具有多个led的led条或led带，这些led将它们的光直接发射到输入耦合元件中。
30.此外，覆盖输入耦合元件的包层元件或盖可以设置在窗玻璃本体组件的内侧。在满足高光学要求的该实施例中，光源和，必要时，光导体可以附加地位于盖之后，通过光导体能够将光耦合到输入耦合元件中。形成外壳的盖可以胶合到窗玻璃本体组件。
31.也可以考虑将输入耦合元件容纳在模制部分中，该模制部分模制在窗玻璃本体组件上并且例如由聚氨酯泡沫制成。在这种情况下，输入耦合元件上的反射涂层可防止通过模制部分的吸收损失。
32.在根据本发明的车窗玻璃的一个特定实施例中，包层元件和/或模制部分在朝向窗玻璃本体组件的方向上推动输入耦合元件，以确保输入耦合元件和窗玻璃本体组件之间的最佳光学过渡。因此，包层元件或模制部分对输入耦合元件施加压力，从而确保保持输入耦合元件和窗玻璃本体组件之间的光学接触。
33.在根据本发明的车窗玻璃的一个具体实施例中，输入耦合元件通过透明浸入剂与窗玻璃本体组件光学耦合，以进一步改善输入耦合元件和窗玻璃本体组件之间的过渡。因此在该实施例中，由光学浸入剂制成的层、例如薄膜设置在输入耦合元件和窗玻璃本体组件之间。浸入剂可以包括油和/或凝胶或者是油和/或凝胶。
34.在根据本发明的车窗玻璃的一个优选实施例中，浸入剂的折射率在1.47至1.59之间、特别是在1.51至1.52之间，因此该折射率适应于窗玻璃本体组件的玻璃窗本体的折射率。
35.浸入剂的粘度可以在10至50,000cp之间。
36.本发明还涉及一种包括上述类型的车窗玻璃的车辆顶部。
37.本发明主题的其它优点和有利配置从描述、附图和权利要求中是清楚易懂的。
附图说明
38.具有根据本发明的车窗玻璃的车辆顶部的示例性示例在附图中示意性地示出并
且将在以下描述中更详细地讨论。
39.图1是具有根据本发明的车窗玻璃的车辆顶部的示意性俯视图；
40.图2是穿过图1的车辆顶部的车窗玻璃的示意截面图；
41.图3是对应于图2的车窗玻璃的第二实施例的截面图；
42.图4是车窗玻璃的第三实施例的截面图；
43.图5是车窗玻璃的第四实施例的截面图；
44.图6是车窗玻璃的第五实施例的截面图；
45.图7是车窗玻璃的第六实施例的截面图；
46.图8是车窗玻璃的第七实施例的截面图；以及
47.图9是车窗玻璃的第八实施例的截面图。
具体实施方式
48.图1示出了未详细示出的机动车辆的车辆顶部10。车辆顶部10是全景车顶，其具有可移动的盖元件12和固定顶部元件14，该固定顶部元件14以不可移动的方式固定到车身。盖元件12和固定顶部元件14均包括玻璃元件，该玻璃元件是车窗玻璃并且配置为具有环境光功能的夹层安全玻璃。在这方面，盖元件12的结构对应于固定顶部元件14的结构。该结构在图2中更详细地示出。
49.顶部元件12和14均为车窗玻璃，每个都包括夹层构件，该夹层构件包括外窗玻璃本体16和内窗玻璃本体18。外窗玻璃本体16由弯曲玻璃板制成，该玻璃板由例如染色的钠钙玻璃制成。也可以设想，外窗玻璃本体16由塑料元件例如聚碳酸酯元件制成。内窗玻璃本体18也可由无机玻璃如钠钙玻璃或聚合物如聚碳酸酯制成。此外，在当前的上下文中，内窗玻璃本体18形成导光层，耦合到其体积中的光在该导光层中传播。
50.外窗玻璃本体16和内窗玻璃本体18经由夹层、即连接层20连接，该连接层可以由诸如pvb、eva或tpu的材料制成。此外，连接层20可以是透明的、即完全透明的，或染色的。在本例中，连接层20具有0.76mm的厚度，但它也可以具有不同的厚度。
51.在本例中，外窗玻璃本体16和内窗玻璃本体18均具有大约2.1mm的厚度，它们形成具有面向车辆环境的外侧和面向车辆内部的内侧的窗玻璃本体组件。在内侧，窗玻璃本体组件在顶部竖直纵向中心平面的两侧设有照明装置22，通过该照明装置可以实现环境光功能。
52.照明装置22在纵向车辆方向上延伸并且设置在盖元件12的相应侧向边缘和固定顶部元件14的相应侧向边缘。
53.照明装置22包括光源24，该光源24包括led阵列并且设置在光导体26的端面上，该光导体26由杆或线形成并且包括例如pmma材料和/或聚碳酸酯材料。光导体26可以通过挤出或注射成型来制造。
54.此外，照明装置22每个都包括条形的输入耦合元件28，其沿着相关照明装置22的长度延伸并且在当前情况下具有楔形或三角形截面。因此输入耦合元件28形成棱柱体。后者优选由塑料材料通过挤压或注塑成型制成；特别地，pmma、pc、pa、coc和/或cop，其折射率在1.48至1.59之间，可以用作成型材料。
55.输入耦合元件28通过粘合层30固定到窗玻璃本体组件。粘合层30的折射率在输入
耦合元件28的折射率范围内或在输入耦合元件28与内窗玻璃本体18的折射率之间、特别是在1.48和1.56之间。压敏粘合剂、光学透明液体粘合剂、eva、pvb、tpu、环氧粘合剂或丙烯酸粘合剂可以用作粘合层30的材料。
56.内窗玻璃本体18具有1.52的折射率。
57.此外，每个照明装置22都设置有包层元件32，该包层元件32也附接到窗玻璃本体组件的下侧，即连接到内部窗玻璃本体18的下侧，并且覆盖输入耦合元件28、光导体26和光源24。
58.当光源24被激活时，它发出的光被耦合到光导体26中并从光导体进入输入耦合元件28。输入耦合元件28的边界表面处的内反射将光经由粘合层30耦合到作为导光层的内窗玻璃本体18中，光在内部窗玻璃本体18中能够通过在边界表面的内反射传播。光可以通过内窗玻璃本体18具有的散射元件从内窗玻璃本体18朝向车辆内部的方向耦合出来。例如，将光在朝向车辆内部方向上散射的印刷品施加到内窗玻璃本体18的上侧。
59.在一个替代实施例中，光导体26和输入耦合元件28是一体的。
60.图3示出了车窗玻璃40，其在很大程度上对应于图2的窗玻璃，但与图2的不同之处在于它具有光导体26'，该光导体设置在输入耦合元件28的侧表面上并且提供有附加的去耦元件42，其沿着光导体26的长度延伸。去耦元件42支持光在朝向输入耦合元件28的方向上从光导体26'解耦出来。去耦元件42可以与光导体26'制成一体，或者是由印刷、棱柱结构、点结构等形成的附加结构。
61.其它方面，车窗玻璃40对应于图2的车窗玻璃。
62.图4示出了车窗玻璃50，其在很大程度上对应于图3，但不同之处在于输入耦合元件28在其面向窗玻璃本体组件的表面上包括附加偏转结构52，附加偏转结构52优化朝向窗玻璃本体组件的方向发射的光的输入耦合，并由尺寸在微米范围或毫米范围内的非对称棱镜行形成或由诸如菲涅耳透镜阵列的透镜阵列形成。附加偏转结构52可以是输入耦合元件28的涂层或与后者制成一体。在其边缘，输入耦合元件28经由粘合带54连接到窗玻璃本体组件的内窗玻璃本体18的下侧。
63.其它方面，车窗玻璃50对应于图3的车窗玻璃。
64.图5示出了车窗玻璃60，其同样在很大程度上对应于图3的窗玻璃，但与其不同之处在于它包括作为光源的led条62，led条62包括跨输入耦合元件的长度的多个led，它们的光可以通过侧向表面直接耦合到输入耦合元件28中。led条62经由共同的粘合层30连接到内窗玻璃本体18的下侧。
65.其它方面，车窗玻璃60对应于图3的车窗玻璃。
66.图6示出了车窗玻璃70，其在很大程度上对应于图2的窗玻璃，但与图2的不同之处在于照明装置22、即光导体26，以及输入耦合元件28没有被外壳状包层元件32覆盖。而是如图所示，这些元件容纳在聚氨酯泡沫72中，该聚氨酯泡沫72形成模制部分并且在包括外窗玻璃本体16、内窗玻璃本体18和连接层20的窗玻璃本体组件的边缘周围或边缘上发泡形成。
67.其它方面，车窗玻璃70对应于图2的车窗玻璃。
68.图7示出了车窗玻璃80，其在很大程度上对应于图6，但与图6的不同之处在于输入耦合元件28通过浸入剂31连接到窗玻璃本体组件的内窗玻璃本体18。浸入剂31在输入耦合
元件28和内窗玻璃本体18之间形成薄膜并且具有1.51的折射率和大约30,000cp的粘度。输入耦合元件28通过聚氨酯泡沫72保持在内窗玻璃本体18上，聚氨酯泡沫72形成模制部分并且还将输入耦合元件28推靠到内窗玻璃本体18，从而保持输入耦合元件28和内窗玻璃本体18之间的最佳光学耦合。
69.其它方面，具有照明装置22的车窗玻璃80，其包括输入耦合元件28和浸入剂31，对应于图6的车窗玻璃。
70.图8示出了车窗玻璃90，其在很大程度上对应于图2，但不同之处在于压力元件92设置在包层元件32和输入耦合元件28之间，包层元件32借助压力元件92推动输入耦合元件28朝向内窗玻璃本体18的方向，从而始终确保输入耦合元件28和内窗玻璃本体18之间的最佳光学过渡。
71.其它方面，车窗玻璃90对应于图2的车窗玻璃。
72.图9示出了车窗玻璃100，其与图5的窗玻璃大体上对应，但与图5的不同之处在于它在下侧包括照明装置22，照明装置22具有输入耦合元件28，该输入耦合元件28由直接模制在窗玻璃本体组件的内窗玻璃本体18的下侧的浇注树脂制成。输入耦合元件28在其输入耦合部分102具有三角形或楔形截面，并一体地设置有容纳部分104，该容纳部分104容纳作为照明装置22的光源的led条62作为插入物。
73.其它方面，图9的车窗玻璃对应于图5的车窗玻璃。
74.附图标记列表
75.10
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车辆顶部
76.12
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盖元件
77.14
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固定顶部元件
78.16
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外窗玻璃本体
79.18
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内窗玻璃本体
80.20
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连接层
81.22
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照明装置
82.24
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光源
83.26、26'
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光导体
84.28
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输入耦合元件
85.30
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粘合层
86.31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
浸入剂
87.32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
包层元件
88.40
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车窗玻璃
89.42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
去耦元件
90.50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车窗玻璃
91.52
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
附加偏转结构
92.54
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
粘合条
93.60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车窗玻璃
94.62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
led条
95.70
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车窗玻璃
96.72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
聚氨酯泡沫
97.80
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车窗玻璃
98.90
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车窗玻璃
99.92
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压力元件
100.100
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
车窗玻璃
101.102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
输入耦合部分
102.104
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
容纳部分