CN110520295A - 具有导电涂层和抗反射涂层的用于平视显示器的复合玻璃板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于平视显示器的复合玻璃板(10)，其具有上边缘(O)、下边缘(U)和HUD区域(B)，其至少包括通过热塑性中间层(3)相互接合的外玻璃板(1)和内玻璃板(2)以及在内玻璃板(2)的朝向中间层(3)的表面(III)上或在中间层(3)内的透明导电涂层(20)，‑其中中间层(3)由至少一个热塑性材料层(3a)形成，其布置在导电涂层(20)和外玻璃板(1)之间，‑其中至少在HUD区域(B)中，在下边缘(U)和上边缘(O)之间的垂直走向中的热塑性材料层(3a)的厚度是以楔角(α)可变的，且‑其中在内玻璃板(2)的背离中间层(3)的表面(IV)上施加抗反射涂层(30)。

Description

具有导电涂层和抗反射涂层的用于平视显示器的复合玻璃板
本发明涉及复合玻璃板和用于平视显示器的投影装置。
现代汽车越来越多配有所谓的平视显示器（HUD）。利用通常在仪表板区域中的投影器将图像投影到挡风玻璃板上，在那里被反射，被驾驶员作为（从他的角度观察）挡风玻璃板后面的虚拟图像所感知。因此可以将重要信息投影到驾驶员的视野之中，例如驾驶员可以感知的当前行驶速度、导航或警告提示，而不必将其目光从车道移开。因此平视显示器可以显著有助于提升交通安全性。
对于上述平视显示器而言出现投影图像在挡风玻璃板的两个表面上反射的问题。因此驾驶员不仅感知所需的主图像，其由挡风玻璃板的内室侧表面上的反射造成（一级反射）。驾驶员也感知略微错开的、通常强度较弱的副图像，其由挡风玻璃板的外侧表面上的反射造成（二级反射）。后者通常也称作重影（“幻像”）。通常，解决该问题的方式是将反射表面以有意选择的角度相互布置，以使得主图像和重影重叠，由此使重影不再显得干扰性。
挡风玻璃板由两个通过热塑性薄膜相互层压的玻璃质玻璃板构成。如果应如所述那样以一个角度布置玻璃质玻璃板的表面，则通常使用具有非恒定厚度的热塑性薄膜。人们也称之为楔形薄膜或楔薄膜。将薄膜的两个表面之间的角度称作楔角。楔角可以在整个薄膜上是恒定的（线性的厚度变化）或根据位置而变（非线性的厚度变化）。例如WO2009/071135A1、EP1800855B1 或EP1880243A2 公开了具有楔薄膜的复合玻璃。
还已知配备有透明导电涂层的挡风玻璃板。该涂层可用作IR反射性涂层，以减少车辆内室的升温并由此改进热舒适性。然而，通过将它们与电压源连接以使得电流流经涂层，也可以将所述涂层用作可加热涂层。合适的涂层含有导电的金属层，其例如基于银或铝。由于这些层易于腐蚀，因此通常将它们施加到外玻璃板或内玻璃板的朝向中间层的表面上，以使得它们不与大气接触。含银的透明涂层例如从WO 03/024155、US 2007/0082219A1、US 2007/0020465 A1、WO2013/104438或WO2013/104439已知。在平视显示器的情况下，经涂覆的挡风玻璃板通常具有由导电涂层形成投影器图像的另一反射界面的问题。这导致另一个不希望的副图像，其也被称为层重影或层“幻像”。
如果所述挡风玻璃板的中间层位于导电涂层和外玻璃板之间，则也可以通过其楔形实施方式来避免或减少层重影。然而，为了最佳地一方面避免由于两个玻璃表面引起的重影和另一方面避免层重影，会需要不同的楔角，以使得结果可能不是理想的，而是始终必须是折衷。因此，本发明的目的是提供用于平视显示器的改进的复合玻璃板，其有效地减少两种类型的重影。
由于与p偏振相比挡风玻璃板的更好反射特性，HUD投影器的辐射通常基本上是s偏振的。然而，如果驾驶员佩戴仅仅透射p偏振光的偏振选择性太阳镜，则他几乎或根本不能感知HUD图像。 因此需要与偏振选择性太阳镜兼容的HUD-投影装置。
DE 10 2014 220 189 A1公开了HUD-投影装置，其利用p偏振辐射运行以产生HUD图像，该HUD图像也可用偏振选择性太阳镜感知。由于入射角通常接近布儒斯特角且p偏振辐射因此只以小程度被玻璃表面反射，挡风玻璃板具有可将p偏振辐射朝着驾驶员方向反射的反射结构。作为反射结构，尤其建议厚度为5nm至9nm的单个金属层，其例如由银或铝制成。虽然p偏振HUD-图像可以被有和没有偏振选择太阳镜的驾驶员感知，但这主要被金属层，而非玻璃表面显著反射。由此限制了HUD图像的强度。
因此，还需要使用具有导电涂层的复合玻璃板来提供用于HUD的改进的投影装置，其中该投影对于具有偏振选择性太阳镜的驾驶员也可良好感知并具有高强度。
根据本发明，本发明的目的通过根据权利要求1的复合玻璃板实现。优选实施方式从从属权利要求中变得显而易见。
本发明的复合玻璃板的优点归因于抗反射涂层和楔薄膜的组合。因此，该复合玻璃板具有两个彼此独立的特征以避免重影。所述抗反射涂层似乎抑制内室侧表面上的反射，以使得HUD投影仅在外侧表面上显著反射。由此避免或至少减少由于两个玻璃板表面引起的重影。通过所述楔薄膜，可以将由玻璃板外侧表面和导电涂层上的反射产生的HUD图像彼此重叠或接近，由此避免或至少减少层重影。总的来说，与传统复合玻璃板相比，重影的出现因此显著减少。
与用于HUD的传统复合玻璃板（其中楔形中间层用于玻璃板两个外部表面的反射的重叠）相反，内玻璃板的厚度对理想楔角的计算没有影响。因此可以改变内玻璃板的厚度，而不需要因此调整楔角。这是本发明的另一优点。
本发明的复合玻璃板包括通过热塑性中间层相互接合的外玻璃板和内玻璃板。该复合玻璃板被设置用于在窗户开口中，特别是车辆的窗户开口中将内室与外部环境分开。本发明意义上的内玻璃板是指复合玻璃的朝向内室（特别是车辆内室）的玻璃板。外玻璃板是指朝向外部环境的玻璃板。该复合玻璃板优选是车辆挡风玻璃板（特别是机动车，例如载人轿车或载重机动车的挡风玻璃板）。
所述复合玻璃板具有上边缘和下边缘以及两个在其间延伸的侧边缘。上边缘是指被设置用于在安装位置中指向上方的那个边缘。下边缘是指被设置用于在安装位置中指向下方的那个边缘。上边缘通常也称作顶边缘，下边缘称作发动机边缘。
外玻璃板和内玻璃板各自具有外侧和内室侧表面以及在其间延伸的环形侧边缘。在本发明的意义上，外侧表面是指被设置用于在安装位置中朝向外部环境的主表面。在本发明的意义上，内室侧表面是指被设置用于在安装位置中朝向内室的主表面。外玻璃板的内室侧表面和内玻璃板的外侧表面朝向彼此，并通过热塑性中间层相互接合。
所述复合玻璃板具有所谓的HUD区域。HUD区域是可由投影器照射的区域。HUD区域旨在被设置用于被投影器照射以产生HUD图像。在那里，辐射朝着观察者（驾驶员）的方向被反射，由此产生虚拟图像，观察者在从他来看挡风玻璃板后方感知该虚拟图像。
所述复合玻璃板的中间层由至少一个热塑性材料层形成。该中间层可以由这一个热塑性材料层构成，并且可以例如由单个聚合物薄膜或浇铸树脂层形成。然而，该中间层也可以包括多个热塑性材料层，并且例如由多个以面方式彼此叠置的聚合物薄膜形成。
所述复合玻璃板还具有导电涂层。该导电涂层优选地施加在内玻璃板的朝向中间层的外侧表面上。替代地，该涂层可以布置在中间层内。为此，通常将涂层施加在载体薄膜上，该载体薄膜例如由厚度为约50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成并布置在两个热塑性材料层之间，例如在两个聚合物薄膜之间。
在各种情况下，一个热塑性材料层布置在导电涂层和外玻璃板之间。所述热塑性材料层部分或完全地被设计为所谓的楔形薄膜。在此，在该复合玻璃板的下边缘和上边缘之间的垂直走向中的该热塑性材料层的厚度至少在HUD范围中是可变的，特别是单调增加。然而，该厚度也可以在整个垂直走向中变化，特别是从下边缘开始直至上边缘单调增加。垂直走向是指在下边缘和上边缘之间的走向，其具有基本上垂直于所述边缘的走向。所述中间层的两个表面之间的角度称为楔角。如果楔角不是恒定的，则为了在一点处测量该楔角，使用表面上的切线。
所述中间层至少在HUD区域中被设计为楔形或楔状。该楔角在垂直走向中可以是恒定的，这导致中间层的线性的厚度变化，其中厚度通常从下向上变更大。“从下向上”的方向说明是指下边缘向上边缘的方向，即垂直走向。但是也可以存在更复杂的厚度分布，其中楔角从下向上是线性或非线性地可变（即在垂直走向中根据位置）的。
代替在中间层中的楔薄膜，原则上也可以使用楔状的外玻璃板，以使得反射面彼此成角度（anzuwinkeln）。
适当地选择楔角，以将由一方面在导电涂层上的反射和另一方面在外玻璃板的外侧表面上的反射引起的投影图像彼此重叠或至少减小它们彼此的距离。由于该楔角，外玻璃板和导电涂层彼此不平行并且正是包围那个楔角。在平行反射面的情况下，图像（由外玻璃板的外侧表面上的反射产生）和重影（由导电涂层的反射产生）看起来彼此错开，这对观察者而言是干扰性的。通过楔角，重影基本上与图像在空间上重叠，以使得观察者仅还感知单个图像或者至少减小图像和重影之间的距离。
在用于HUD的常见复合玻璃板中使用楔薄膜，以将由于在玻璃板表面上的反射引起的HUD图像彼此重叠。常见的楔角为0.3mrad至0.7mrad，特别是0.4mrad至0.5mrad的范围内。由于在当前情况下反射面的距离较小，因此需要比在常见复合玻璃板的情况下更小的楔角。具有较小楔角的楔薄膜可以更容易和更便宜地制造。
所述复合玻璃板还具有抗反射涂层，其施加在内玻璃板的背离中间层的内室侧表面上。该抗反射涂层显著降低投影器辐射在内室侧表面上的反射，以使得通过该反射不产生或至少不产生明显可感知的HUD图像。为此优选设定该抗反射涂层，以使其特别作用于投影器中使用的波长范围内的辐射。
所述抗反射涂层原则上可以以各种方式设计。例如，已知由多孔二氧化硅层制成的抗反射涂层或通过玻璃表面的腐蚀性骨架化而产生的抗反射涂层。然而，在一个优选的实施方式中，该抗反射涂层由具有不同折射率的交替布置的层形成，这些层由于干涉效应而导致在经涂覆的表面上的反射减少。这类涂层非常有效，并且可以通过选择各层的材料和层厚度而良好地针对各情况中的要求进行优化。
所述抗反射涂层优选包括至少两个光学高折射率层（其折射率特别是大于1.8）和两个光学低折射率层（其折射率特别是小于1.8）。从基底（内玻璃板）开始，在此首先布置第一高折射率层、其上的第一低折射率层、其上的第二高折射率层和其上的第二低折射率层。该高折射率层可以例如基于氮化硅、氧化锡锌、氮化硅锆或氧化钛形成，低折射率层可以基于二氧化硅形成。
导电涂层特别是透明导电涂层。该导电涂层可以例如被设置为IR反射性防晒涂层或可加热涂层，该可加热涂层是电接触的并且在电流流过时升温。透明涂层应理解为是指在可见光谱范围内具有至少70％，优选至少80％的平均透射率的涂层，因此其不明显限制透过玻璃板的透视。优选地，玻璃板面的至少80％配备有本发明的涂层。特别地，除了作为通讯、传感器或摄像机窗口而应确保透过复合玻璃板的电磁辐射的透射并因此不配备有涂层的环形边缘区域和任选局部区域之外，该复合玻璃板整面地配备有该涂层。所述环形的未涂覆的边缘区域具有例如最多20cm的宽度。其防止涂层与周围大气直接接触，从而保护该复合玻璃板内部的涂层免受腐蚀和损坏。
所述导电涂层优选是层堆叠体或层序列，其包括一个或多个导电，特别是含金属的层，其中每个导电层分别布置在两个介电层或层序列之间。因此，该涂层是具有n个导电层和(n+1)个介电层或层序列的薄层堆叠体，其中n是自然数且其中在下部的介电层或层序列上分别交替地接着导电层和介电层或层序列。这类涂层已知为防晒涂层和可加热涂层，其中导电层通常基于银形成。该导电涂层优选包括至少两个导电层，特别优选至少三个导电层，非常特别优选至少四个导电层。导电层的数量越多，该涂层在所需的透射率、赋色或所需的面电阻方面可以越加更好地优化。
通过功能性导电层，实现涂层的导电性。通过将整个导电材料分到多个彼此分开的层上，它们可以各自设计得更薄，由此增加了涂层的透明度。每个导电层优选含有至少一种金属或金属合金，例如银、铝、铜或金，并且特别优选基于金属或金属合金形成，即除了可能的掺杂剂或杂质之外基本上由该金属或金属合金组成。优选使用银或含银合金。在一个有利的实施方式中，导电层含有至少90重量％的银，优选至少99重量％的银，特别优选至少99.9重量％的银。
根据本发明，在导电层之间以及在最下面的导电层下方和最上面的导电层上方布置介电层或层序列。每个介电层或层序列具有至少一个抗反射层。该抗反射层降低可见光的反射，因此增加经涂覆的玻璃板的透明度。所述抗反射层包含例如氮化硅（SiN）、硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆（SiZrN）、氮化铝（AlN）或氧化锡（SnO）。所述抗反射层也可以此外具有掺杂剂。各个抗反射层的层厚度优选为10nm至70nm。
所述抗反射层又可以划分成至少两个子层，特别是划分成折射率小于2.1的介电层和折射率大于或等于2.1的光学高折射率层。优选地，至少一个布置在两个导电层之间的抗反射层被如此划分，特别优选地，每个布置在两个导电层之间的抗反射层被如此划分。抗反射层的所述划分导致导电涂层的较低面电阻，同时高透射率和高颜色中性。原则上，可以任意地选择两个子层的次序，其中光学高折射率层优选地布置在介电层上方，这对于面电阻而言是特别有利的。光学高折射率层的厚度优选为抗反射层总厚度的10％至99％，特别优选25％至75％。
折射率大于或等于2.1的光学高折射率层包含例如MnO、WO3、Nb2O5、Bi2O3、TiO2、Zr3N4和/或AlN，优选硅-金属-混合氮化物，例如硅-铝-混合氮化物、硅-铪-混合氮化物或硅-钛-混合氮化物，特别优选硅-锆-混合氮化物（SiZrN）。这对于导电涂层的面电阻而言是特别有利的。硅-锆-混合氮化物优选具有掺杂剂。光学高折射率材料层可以例如包含掺铝的硅-锆-混合氮化物。锆含量在此优选为15至45重量％，特别优选15至30重量％。
折射率小于2.1的介电层优选具有1.6至2.1，特别优选1.9至2.1的折射率n。介电层优选含有至少一种氧化物，例如氧化锡，和/或氮化物，特别优选氮化硅。
在一个优选实施方式中，每个布置在两个导电层之间的抗反射层被划分成折射率小于2.1的介电层和折射率大于或等于2.1的光学高折射率层。每个布置在两个导电层之间的抗反射层的厚度为15nm至60nm。最上面的导电层上方和最下面的导电层下方的抗反射层同样可以被划分，但是优选地被设计为单层且各自具有10nm至25nm的厚度。
在一个有利的实施方式中，一个或多个介电层序列，优选每个布置在导电层下方的介电层序列具有第一适配层。第一适配层优选布置在抗反射层上方。
在一个有利的实施方式中，一个或多个介电层序列，优选每个布置在两个导电层之间的介电层序列具有平滑层。平滑层布置在第一适配层之一下方，优选在抗反射层和第一适配层之间。平滑层特别优选地与第一适配层直接接触。平滑层实现优化，特别是用于随后在上方施加的导电层的表面平滑。沉积在更光滑的表面上的导电层具有更高的透射率和同时更低的面电阻。平滑层的层厚度优选为3nm至20nm，特别优选4nm至12nm。平滑层优选具有小于2.2的折射率。
平滑层优选含有至少一种非结晶氧化物。该氧化物可以是无定形或部分无定形的（因此是部分结晶的），但不是完全结晶的。非结晶平滑层具有低粗糙度，因此形成用于在平滑层上方施加的层的有利光滑表面。非结晶平滑层进一步实现在平滑层上方直接沉积的层（其优选为第一适配层）的改进的表面结构。平滑层可例如含有元素锡、硅、钛、锆、铪、锌、镓和铟中一种或多种的至少一种氧化物。平滑层特别优选含有非结晶的混合氧化物。平滑层非常特别优选含有锡-锌-混合氧化物（ZnSnO）。所述混合氧化物可以具有掺杂剂。该平滑层可以例如含有掺锑的锡-锌-混合氧化物。该混合氧化物优选具有亚化学计量的氧含量。在此，锡含量优选为10至40重量％，特别优选12至35重量％。
在一个有利的实施方式中，一个或多个介电层序列，优选每个布置在导电层上方的介电层序列具有第二适配层。第二适配层优选地布置在抗反射层下方。
第一和第二适配层实现涂层的面电阻的改进。第一适配层和/或第二适配层优选含有氧化锌ZnO1-δ，其中0 ≤ δ ≤ 0.01。第一适配层和/或第二适配层还优选含有掺杂剂。第一适配层和/或第二适配层例如可以含有掺铝的氧化锌（ZnO:Al）。氧化锌优选就氧而言亚化学计量地沉积，以避免过量氧与含银层反应。第一适配层和第二适配层的层厚度优选为3nm至20nm，特别优选4nm至12nm。
在一个有利的实施方式中，导电涂层包括一个或多个阻隔层。优选地，对于至少一个，特别优选每个导电层分配至少一个阻隔层。该阻隔层与导电层直接接触，并且直接布置在导电层的上方或直接布置在其下方。在导电层和阻隔层之间，因此不布置其它层。也可以各自将阻隔层直接布置在导电层的上方和直接布置在其下方。该阻隔层优选含有铌、钛、镍、铬和/或其合金，特别优选镍-铬合金。阻隔层的层厚度优选为0.1nm至2nm，特别优选0.1nm至1nm。直接在导电层下方的阻隔层特别用于在温度处理期间使导电层稳定化并改进导电涂层的光学品质。在通过反应性阴极溅射而沉积后续层（例如第二适配层）期间，直接在导电层上方的阻隔层防止敏感导电层与氧化反应性气氛接触。
如果第一层布置在第二层上方，则这在本发明的意义上意味着第一层布置得比第二层更远离施加有涂层的基底。如果第一层布置在第二层下方，则这在本发明的意义上意味着第二层布置得比第一层更远离基底。如果第一层布置在第二层上方或下方，则这在本发明的意义上不一定意味着第一和第二层直接相互接触。除非明确排除，否则可以将一个或多个其它层布置在第一和第二层之间。所示的折射率值在550nm的波长下测量。
外玻璃板和内玻璃板优选由玻璃，特别是由钠钙玻璃制成，这对于窗户玻璃板而言是常见的。然而原则上，玻璃板也可以由其它玻璃类型（例如硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、铝硅酸盐玻璃）或透明塑料（聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯）制成。外玻璃板和内玻璃板的厚度可以宽泛地变化。优选使用厚度为0.8mm至5mm，优选1.4mm至2.5mm的玻璃板，例如标准厚度为1.6mm或2.1mm的那些。
外玻璃板、内玻璃板和热塑性中间层可以是清澈和无色的，但也可以是着色或有色的。在一个优选的实施方式中，透过复合玻璃的总透射率为大于70％。术语总透射率基于通过ECE-R 43，附件3，§ 9.1规定的机动车玻璃板透光性的测试方法。外玻璃板和内玻璃板可以彼此独立地是未预加应力、部分预加应力或预加应力的。如果玻璃板中至少一个应具有预应力，则这可以是热或化学预应力。
复合玻璃板优选地在空间的一个或多个方向上弯曲，如对于机动车玻璃板而言常见，其中常见的曲率半径为约10cm至约40m。但是，例如当其被设置用作公共汽车、火车或拖拉机的玻璃板时，该复合玻璃板也可以是平坦的。
热塑性中间层含有至少一种热塑性聚合物，优选乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）或聚氨酯（PU）或其混合物或共聚物或衍生物，特别优选PVB。中间层通常由热塑性薄膜形成。中间层的厚度优选为0.2mm至2mm，特别优选0.3mm至1mm。如果使用楔形中间层，则在最薄点处，通常在复合玻璃板的下边缘处测定厚度。
所述复合玻璃板可以通过本身已知的方法制造。外玻璃板和内玻璃板通过中间层相互层压，例如通过高压釜方法、真空袋方法、真空环方法、压延方法、真空层压机或其组合。外玻璃板和内玻璃板之间的接合在此通常在热、真空和/或压力的作用下进行。
导电涂层和抗反射涂层优选通过物理气相沉积（PVD）施加到内玻璃板上，特别优选通过阴极溅射（“溅射”），非常特别优选通过磁场辅助阴极溅射。所述涂层优选在层压之前施加到玻璃板上。代替将导电涂层施加到玻璃板表面上，其基本上也可以在布置在中间层中的载体薄膜上提供。
如果复合玻璃板应弯曲，则外玻璃板和内玻璃板优选在层压之前和优选在可能的涂覆过程之后进行弯曲过程。优选地，外玻璃板和内玻璃板共同（即同时和通过相同的工具）一致弯曲，因为由此使玻璃板的形状对于随后进行的层压而言最佳地相互匹配。玻璃弯曲过程的常见温度例如为500℃至700℃。
本发明还包括本发明的复合玻璃板在机动车，优选载人轿车中，作为挡风玻璃板的用途，其用作平视显示器的投影面。
本发明还包括用于平视显示器（HUD）的投影装置。该投影装置包括至少一个本发明的复合玻璃板和指向该复合玻璃板的HUD区域的投影器。通常可以通过镜子改变投影器的光束方向，尤其是在垂直方向上，以使得投影适应于观察者的身高。将在给定的镜子位置时观察者眼睛必须所在的区域称作眼动范围窗口（Eyeboxfenster）。可以通过调整镜子来垂直移动该眼动范围窗口，其中将由此可以达到的整个区域（即所有可能的眼动范围窗口的叠加）称作眼动范围。处于眼动范围之内的观察者可以感知虚拟图像。所指的当然是观察者的眼睛必须处于眼动范围之内，而不是说例如整个身体。
本领域技术人员通常已知这里所使用的 HUD 领域的专业术语。详细描述可参阅慕尼黑工业大学信息学院的 Alexander Neumann 的博士论文“测试平视显示器的基于模拟的测量技术（Simulationsbasierte Messtechnik zur Prüfung von Head-upDisplays）”（慕尼黑：慕尼黑工业大学的大学图书馆，2012），尤其是第 2 章“平视显示器（Das Head-up Display）”。
投影器的辐射优选以50°至80°，特别是60°至70°，通常约65°的入射角射到复合玻璃板上，这如对于HUD投影装置而言常见。入射角是投影器辐射的入射矢量和HUD区域的几何中心中的表面法线之间的角度。
由于入射角接近空气-玻璃过渡处的布儒斯特角（57.2°，钠钙玻璃），因此仅s偏振辐射才被玻璃板表面有效地反射。因此，传统投影器通常使用纯s偏振辐射来操作。这对于佩戴偏振选择性太阳镜的驾驶员而言产生问题：他们可能难以或完全不能感知HUD图像。为了在尽管这类太阳镜的情况下使HUD图像可见，在一个有利的实施方式中使用至少部分p偏振的辐射以产生HUD图像，优选s偏振和p偏振辐射的混合。s偏振辐射分量被玻璃板表面有效地反射。p偏振辐射分量被导电涂层反射，由此使HUD图像对于偏振选择性太阳镜的佩戴者也可见。对于没有这类太阳镜的观察者而言，s和p偏振分量相加，以使得HUD图像是特别高强度的。
投影器布置在复合玻璃板的内室侧，并通过内玻璃板的内室侧表面照射该复合玻璃板。其指向HUD区域并照射它以产生HUD投影。投影器的辐射优选地具有> 0％的p偏振分量。原则上，p偏振分量也可以为100％，即投影器发射出纯p偏振辐射。然而，对于HUD的总强度而言有利的是投影器的辐射具有s偏振和p偏振分量两者。在这种情况下，p偏振辐射分量有效地被涂层反射，s偏振辐射分量被玻璃板表面反射。根据各情况的要求，可以自由选择p偏振辐射分量与s偏振辐射分量的比率。投影器总辐射中的p偏振辐射分量例如为20％至100％，优选20％至80％。在一个特别有利的实施方式中，p偏振辐射分量在此为至少50％，即50％至100％，优选50％至80％，由此尤其确保具有偏振选择性太阳镜的驾驶员能够感知高强度图像。偏振方向的说明在此基于复合玻璃板上的辐射的入射平面。p偏振辐射是指其电场在入射平面中振动的辐射。s偏振辐射是指其电场垂直于入射平面振动的辐射。入射平面由入射矢量和在HUD区域的几何中心中的复合玻璃板的表面法线生成。
为了提高HUD图像的强度，在一个有利实施方式中导电涂层针对p偏振辐射的反射进行优化。本发明的导电涂层为此特别是通过选择各层的材料和厚度以及介电层序列的结构进行设定，以使得在400nm至650nm的光谱范围内，优选在400nm至750nm的光谱范围内，仅出现对于p偏振辐射的单个局部反射最大值。p偏振辐射的该反射最大值尤其位于510nm至550nm的光谱范围内。
发明人已经认识到，这类导电涂层有效地反射p偏振辐射分量，并且复合玻璃板在透射和反射中也具有相对中性的赋色。利用根据本发明设定的涂层，特别是可以根据各情况的要求而自由选择p偏振辐射分量，其中赋色始终保持相对中性。因此，根据所使用的投影器、其辐射的波长、入射角和复合玻璃板几何结构，可以在各情况下选择p偏振辐射分量，以实现有利的总强度。因此，本发明可灵活地用于各种HUD系统，这是一个很大的优点。
对于投影装置的性能而言决定性的是复合玻璃板的反射行为，其主要由导电涂层决定。在配备有导电涂层和抗反射涂层的复合玻璃板上测量反射光谱。确切地说，在此描述的p或s偏振辐射的反射性能（反射率、局部反射最大值）因此不涉及孤立的导电涂层，而涉及具有导电涂层和抗反射涂层的复合玻璃板。
反射率描述了入射的总辐射的被反射的分量。其以％（基于100％入射辐射计）或作为0至1的无单位数（基于入射辐射归一化）示出。通过作为波长的函数进行绘制，其形成反射光谱。
在一个有利实施方式中，在400nm至650nm的光谱范围内的局部反射最大值处出现的p偏振辐射反射率和在400nm至650nm的光谱范围内出现的p偏振辐射最小反射率之间的差为最高10％，优选最高8％。此时反射曲线相对平坦，这就投影器图像的尽可能颜色保真的显示而言是有利的。在此，百分数示出反射率的绝对差（基于100％入射辐射计）。
s偏振辐射的反射光谱也应尽可能平坦，即没有明显的最大值和最小值，尤其是在450nm和600nm的光谱范围内。如果反射光谱对于两个偏振方向而言是足够平坦的，则可以有利地自由选择s偏振和p偏振辐射的相对分量，而不伴随着不希望的色移。在一个有利的实施方式中，在450nm至600nm的光谱范围内对于s偏振辐射的反射率是基本恒定的。在本发明的意义上，这是指在出现的最大反射率和平均值之间的差以及在出现的最小反射率和平均值之间的差为最高5％，优选最高3％，特别优选最高1％。在此，百分数示出反射率的绝对差（基于100％入射辐射计）。
具有优选反射特性的导电涂层基本上可以以各种方式实现，优选通过使用上述层，因此本发明不限于特定的层序列。下面介绍涂层的特别优选的实施方式，特别是在约65°的常见辐射入射角的情况下，通过其实现了特别好的结果。
在一个特别优选的实施方式中，导电涂层具有至少四个，特别是恰好四个导电层。每个导电层优选具有3nm至20nm，特别优选5nm至15nm的层厚度。所有导电层的总层厚度优选为20nm至50nm，特别优选30nm至40nm。
第二和第三导电层之间的抗反射层被设计为比第一和第二导电层之间以及第三和第四导电层之间的抗反射层（优选15nm至35nm，其中特别是这两个抗反射层中的一个具有15nm至25nm的厚度且另一个具有25nm至35nm的厚度）明显更厚（优选45nm至55nm）。第一和第二导电层之间的抗反射层特别优选具有25nm至35nm的厚度。第二和第三导电层之间的抗反射层特别优选具有45nm至55nm的厚度。第三和第四导电层之间的抗反射层特别优选具有15nm至25nm的厚度。
布置在两个导电层之间的所有抗反射层如上所述被划分成折射率小于2.1的介电层（其优选基于氮化硅）和折射率大于或等于2.1的光学高折射率层（其优选基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪）。在此，抗反射层总厚度的优选25％至75％属于光学高折射率层。
最下面的导电层下方和最上面的导电层上方的抗反射层被设计为层厚度为10nm至25nm的单层。优选地，最下面的导电层下方的抗反射层被设计为基于氮化硅且厚度为15nm至25nm，最上面的导电层上方的抗反射层被设计为基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪且厚度为8nm至18nm。
所述涂层的特别优选的实施方式还含有如上所述的适配层和平滑层以及任选的阻隔层。
导电涂层的一个非常特别优选的实施方式含有从基底开始的下列层序列，或由下列层序列组成：
- 基于氮化硅且厚度为20nm至23nm的抗反射层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第一适配层，
- 基于银且厚度为8nm至11nm的导电层，
- 任选的基于NiCr且厚度为0.1nm至0.5nm的阻隔层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第二适配层，
- 厚度为28nm至32nm的抗反射层，其优选被划分成基于氧化硅且厚度为14nm至17nm的介电层和基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪且厚度为14nm至17nm的光学高折射率层，
- 基于锡-锌-混合氧化物且厚度为5nm至9nm的平滑层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第一适配层，
- 基于银且厚度为11 nm至14 nm的导电层，
- 任选的基于NiCr且厚度为0.1nm至0.5nm的阻隔层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第二适配层，
- 厚度为48 nm至52 nm的抗反射层，其优选被划分成基于氮化硅且厚度为33nm至37nm的介电层和基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪且厚度为14nm至17nm的光学高折射率层，
- 基于锡-锌-混合氧化物且厚度为5nm至9nm的平滑层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第一适配层，
- 基于银且厚度为8nm至11 nm的导电层，
- 任选的基于NiCr且厚度为0.1nm至0.5nm的阻隔层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第二适配层，
- 厚度为18 nm至22 nm的抗反射层，其优选被划分成基于氮化硅且厚度为4nm至7nm的介电层和基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪且厚度为14nm至17nm的光学高折射率层，
- 基于锡-锌-混合氧化物且厚度为5nm至9nm的平滑层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第一适配层，
- 基于银且厚度为4nm至7 nm的导电层，
- 任选的基于NiCr且厚度为0.1nm至0.5nm的阻隔层，
- 基于氧化锌且厚度为8nm至12nm的第二适配层，
- 基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪且厚度为11nm至15nm的抗反射层，
如果层被设计为基于一种材料，则该层除了可能的杂质或掺杂剂之外大多由该材料组成。
抗反射涂层的存在影响复合玻璃板的反射行为。优选设定抗反射涂层，特别是通过适当选择材料和层厚度，以使得具有导电涂层和抗反射涂层的复合玻璃板满足对反射行为的优选要求，即特别是在400nm至650nm的光谱范围内对于p偏振辐射仅具有单个局部反射最大值，其位于510nm至550nm的范围内。上述优选实施方式相应地适用。
在一个实现了良好结果的特别优选的实施方式中，抗反射涂层含有从基底（即内玻璃板的内室侧表面）开始的下列层：
- 基于氮化硅、氧化锡锌、氮化硅锆或氧化钛，优选氮化硅且厚度为15nm至25nm，优选18nm至22nm的层（高折射率层），
- 基于二氧化硅且厚度为15nm至25nm，优选18nm至22nm的层（低折射率层），
- 基于氮化硅、氧化锡锌、氮化硅锆或氧化钛，优选氮化硅且厚度为90nm至110nm，优选95nm至105nm的层（高折射率层），
- 基于二氧化硅且厚度为80nm至100nm，优选85nm至95nm的层（低折射率层）。
下面参考附图和实施例更详细地解释本发明。所述图是示意图且不按比例。所述图绝不限制本发明。
图1显示了穿过本发明复合玻璃板的截面，
图2显示了作为HUD投影装置的组成部分的图1的复合玻璃板，
图3显示了图1和2的复合玻璃板的俯视图，
图4显示了穿过优选导电涂层的截面，
图5显示了穿过优选抗反射涂层的截面，
图6显示了具有根据图4的导电涂层的复合玻璃板和具有传统导电涂层的复合玻璃板的反射光谱。
图1显示了本发明的复合玻璃板10的实施方式，其被设置作为载人轿车的挡风玻璃板。复合玻璃板10由通过热塑性中间层3相互接合的外玻璃板1和内玻璃板2形成。外玻璃板1在安装位置中朝向外部环境，内玻璃板2朝向车辆内室。外玻璃板1具有外侧表面I和内室侧表面II，该外侧表面在安装位置中朝向外部环境，该内室侧表面在安装位置中朝向内室。同样，内玻璃板2具有外侧表面III和内室侧表面IV，该外侧表面在安装位置中朝向外部环境，该内室侧表面在安装位置中朝向内室。复合玻璃板10的下边缘U布置为朝着载人轿车的发动机方向向下，其上边缘O朝着顶部方向向上。
外玻璃板1和内玻璃板2例如由钠钙玻璃构成。外玻璃板1的厚度例如为2.1mm，内玻璃板2的厚度为1.6mm。中间层3由单个热塑性材料层3a形成，其例如由厚度为0.76mm（在下边缘U处测量）的PVB薄膜制成。中间层3被设计为楔状且具有楔角α，以使得中间层3和因此整个复合玻璃板10的厚度从下向上增加。
复合玻璃板10还包括导电涂层20，其施加在内玻璃板2的外侧表面III上并且例如被设置为IR反射性涂层或可加热涂层。该复合玻璃板还包括施加在内玻璃板2的内室侧表面IV上的抗反射涂层30。
图2显示了用于HUD的本发明投影装置。除了图1的复合玻璃板10之外，该投影装置还包括投影器4，其指向复合玻璃板10的区域B。在通常被称为HUD区域的区域B中，可以由投影器4产生图像，当观察者5（车辆驾驶员）的眼睛位于所谓的眼动范围E内时，该图像被他感知为在复合玻璃板10的背离他的一面上的虚拟图像。
在通用投影装置的情况下，投影器4的辐射在每种情况下部分地在内玻璃板1的内室侧表面IV上反射（一级反射）和在外玻璃板1的外侧表面I上反射（二级反射）。这两个反射在传统复合玻璃板10的情况下导致两个彼此错开的HUD投影（主图像和所谓的重影），这对于观察者5而言是干扰性的。通过抗反射涂层30，极大减少内玻璃板1的内室侧表面IV上的反射。关于玻璃表面，因此仅外玻璃板1的外侧表面I有助于产生的HUD图像。不出现或仅出现几乎不可感知的由于两个外部玻璃表面I、IV引起的重影。
然而，内玻璃板2的外侧表面II上的导电涂层20代表用于投影器4的辐射的另一反射面。在具有平行表面的传统复合玻璃板的情况下，这同样会导致重影。为了避免或至少减少这种情况，中间层3被设计为楔状。中间层3的厚度在此在从下边缘U至上边缘O的垂直走向中持续增加。为简单起见，厚度增加在所述图中显示为线性，但也可具有更复杂的分布。楔角α描述了中间层的两个表面之间的角度，并且例如是约0.5mrad。通过产生两个反射面I、20的成角度的布置的楔状中间层，主图像和重影理想地恰好重叠，但至少减小它们的距离。
图3显示了图1的复合玻璃板10的俯视图。可以看到上边缘O、下边缘U和HUD区域B。
投影器4的辐射包含s偏振和p偏振分量的混合。由于投影器4以约65°的入射角（其接近布儒斯特角）照射复合玻璃板10，复合玻璃板10的表面主要反射s偏振辐射分量。相反，导电涂层20针对p偏振辐射分量的反射进行了优化。具有仅允许p偏振辐射通过的偏振选择性太阳镜的观察者5因此可以感知HUD投影。对于仅通过s偏振辐射操作的传统投影装置而言，情况并非如此。没有太阳镜的观察者5看到s偏振和p偏振辐射的总和，因此HUD投影的强度对他而言不降低。
如果涂层20在400nm至650nm的光谱范围内对于p偏振辐射仅具有单个局部反射最大值（其位于510nm至550nm的范围内），则其此时特别地针对p偏振辐射的反射进行了优化。
图4显示了导电涂层20的实施方式的层序列，其针对p偏振辐射的反射进行了优化。涂层20含有四个导电层21（21.1、21.2、21.3、21.4）。每个导电层21分别布置在总共五个抗反射层22（22.1、22.2、22.3、22.4、22.5）的两个之间。布置在两个导电层21之间的抗反射层22.2、22.3、22.4分别被划分成介电层22a（22a.2、22a.3、22a.4）和光学高折射率层22b（22b.2、22b.3、22b.4）。涂层20还含有三个平滑层23（23.2、23.3、23.4）、四个第一适配层24（24.1、24.2、24.3、24.4）、四个第二适配层25（25.2、25.3、25.4、25.5）和四个阻隔层26（26.1、26.2、26.3、26.4）。
从该图中可示意性地获知层次序。在内玻璃板2的外侧表面III上具有涂层20的复合玻璃板10的层序列也与各层的材料和层厚度一起示于表1（实施例）。表1还显示了导电涂层的层序列，如其目前已使用那样（对比例）。可以看出，涂层20的优选反射性能通过适当优化各层的层厚度来实现。
图5显示了抗反射涂层30的层序列，其包括两个高折射率层31（31.1、31.2）和两个低折射率层32（32.1、32.2）。从该图中可示意性地获知层次序。在内玻璃板2的外侧表面III上具有导电涂层20并且在内玻璃板2的内室侧表面IV上具有抗反射涂层30的本发明复合玻璃板10的层序列也与各层的材料和层厚度一起示于表2。抗反射涂层30如下设定，以使得它不明显推移复合玻璃板10对于p偏振辐射的反射光谱，从而仍然保持就p偏振辐射而言的优选性能。
表1
表2
图6显示了具有根据对比例的传统导电涂层20和根据实施例的优选导电涂层20的复合玻璃板10（参见表1）对于p偏振辐射（a部分）和s偏振辐射（b部分）的反射光谱。所述光谱在内室侧以65°的入射角测量，从而模拟对于HUD-投影器的反射行为。
如迄今常用的根据对比例的传统涂层对于p偏振辐射在400nm至650nm的光谱范围内具有两个局部反射最大值：在476nm和600nm处。在400nm至650nm的光谱范围内对于p偏振辐射的局部反射最大值的反射率和出现的最小反射率之间的差为明显大于10％。
相反，根据实施例的优选涂层对于p偏振辐射在400nm至650nm的光谱范围内仅具有单个局部反射最大值。该局部反射最大值位于516nm处，即在绿色光谱范围内，人眼对其特别敏感。在400nm至650nm的光谱范围内对于p偏振辐射的局部反射最大值的反射率和出现的最小反射率之间的差为仅6.7％。
对于s偏振辐射，优选涂层的反射光谱在450nm至600nm的光谱范围内也比传统涂层的反射光谱明显更平坦。出现的最大反射率和平均值之间的差为0.4％，出现的最小反射率和平均值之间的差为0.3％。
通过所述实施例的涂层的优选实施方式，产生具有中性颜色的HUD图像。另外，可以自由选择s偏振和p偏振辐射的相对分量，而不会与色移或其它不希望的效果相关联。因此，所述辐射分量可以根据各情况的要求来设定，而不会由于该涂层对本领域技术人员设限。可以设定如下的比率，以使得实现对于具有和没有偏振选择性太阳镜的驾驶员而言HUD投影的最佳强度。
在表3中一方面对于传统复合玻璃板（如表1中在对比例中示出的涂层20，没有抗反射涂层30），另一方面对于本发明的复合玻璃板（如表1中在实施例中示出的涂层20，如表2中示出的具有抗反射涂层30的结构）显示了在投影器辐射的不同偏振分量下的总反射率。可以明显看到，在各种任意偏振比率下，（由具有偏振选择性太阳镜的观察者感知的）对于p偏振辐射的反射率明显增加。（由没有偏振选择性太阳镜的观察者感知的）对于s和p偏振辐射的反射率也在50％的p偏振分量以上时增加。总的来说，产生强度更大的图像。
表3
附图标记列表
(10) 复合玻璃板
(1) 外玻璃板
(2) 内玻璃板
(3) 热塑性中间层
(3a) 中间层的热塑性材料层
(4) 投影器
(5) 观察者 / 车辆驾驶员
(20) 导电涂层
(21) 导电层
(21.1)、(21.2)、(21.3)、(21.4) 第1.、2.、3.、4. 导电层
(22) 抗反射层
(22.1)、(22.2)、(22.3)、(22.4)、(22.5) 第1.、2.、3.、4.、5. 抗反射层
(22a) 抗反射层 4的介电层
(22a.2)、(22a.3)、(22a.4) 第1.、2.、3. 介电层
(22b) 抗反射层 4的光学高折射率层
(22b.2)、(22b.3)、(22b.4) 第1.、2.、3. 光学高折射率层
(23) 平滑层
(23.2)、(23.3)、(23.4) 第1.、2.、3. 平滑层
(24) 第一适配层
(24.1)、(24.2)、(24.3)、(24.4) 第1.、2.、3.、4. 第一适配层
(25) 第二适配层
(25.2)、(25.3)、(25.4)、(25.5) 第1.、2.、3.、4. 第二适配层
(26) 阻隔层
(26.1)、(26.2)、(26.3)、(26.4) 第1.、2.、3.、4. 阻隔层
(30) 抗反射涂层
(31) 抗反射涂层 30的高折射率层
(31.1)、(31.2) 第1.、2. 高折射率层
(32) 抗反射涂层 30的低折射率层
(32.1)、(32.2) 第1.、2. 低折射率层
(O) 复合玻璃板10的上边缘
(U) 复合玻璃板10的下边缘
(B) 复合玻璃板10的HUD-区域
(E) 眼动范围
(I) 外玻璃板1的背离中间层3的外侧表面
(II) 外玻璃板1的朝向中间层3的内室侧表面
(III) 内玻璃板2的朝向中间层3的外侧表面
(IV) 内玻璃板2的背离中间层3的内室侧表面
α 楔角。

Claims (15)

1.用于平视显示器的复合玻璃板(10)，其具有上边缘(O)、下边缘(U)和HUD区域(B)，
其至少包括通过热塑性中间层(3)相互接合的外玻璃板(1)和内玻璃板(2)以及在内玻璃板(2)的朝向中间层(3)的表面(III)上或在中间层(3)内的透明导电涂层(20)，
- 其中中间层(3)由至少一个热塑性材料层(3a)形成，其布置在导电涂层(20)和外玻璃板(1)之间，
- 其中至少在HUD区域(B)中，在下边缘(U)和上边缘(O)之间的垂直走向中的热塑性材料层(3a)的厚度是以楔角(α)可变的，且
- 其中在内玻璃板(2)的背离中间层(3)的表面(IV)上施加抗反射涂层(30)。
2.根据权利要求1的复合玻璃板(10)，其中楔角(α)适合于使在导电涂层(20)上和在外玻璃板(1)的外侧表面(I)上的反射彼此重叠或至少减小它们彼此的距离。
3.根据权利要求1或2的复合玻璃板(10)，其中导电涂层(20)包括至少两个，优选至少三个，特别优选至少四个导电层(21)，它们各自布置在两个介电层或层序列之间。
4.根据权利要求1至3任一项的复合玻璃板(10)，其中抗反射涂层(30)由具有不同折射率的交替布置的层形成。
5.用于平视显示器(HUD)的投影装置，其至少包括
- 根据权利要求1至4任一项的复合玻璃板(10)，和
- 投影器(4)，其指向HUD区域(B)。
6.根据权利要求5的投影装置，其中投影器(4)的辐射具有至少一个p偏振分量，且
其中复合玻璃板(10)在400nm至650nm的光谱范围内对于p偏振辐射仅具有单个局部反射最大值，其位于510nm至550nm的范围内。
7.根据权利要求6的投影装置，其中在400nm至650nm的光谱范围内，对于p偏振辐射的局部反射最大值的反射率和出现的最小反射率之间的差为最高10％，优选最高8％。
8.根据权利要求6或7的投影装置，其中在450nm至600nm的光谱范围内，对于s偏振辐射的反射率是基本恒定的，以使得出现的最大反射率和平均值之间的差以及出现的最小反射率和平均值之间的差为最高5％，优选最高3％，特别优选最高1％。
9.根据权利要求5至8任一项的投影装置，其中投射器(4)的总辐射中的p偏振辐射分量为20％至80％，特别优选50％至80％。
10.根据权利要求5至9任一项的投影装置，其中导电涂层(20)包括至少四个导电层(21)，它们各自布置在两个介电层或层序列之间。
11.根据权利要求10的投影装置，其中导电层(21)基于银形成，并且各自具有5至15nm的层厚度，其中所有导电层(21)的总层厚度为20nm至50nm。
12.根据权利要求10或11的投影装置，其中每个介电层序列包括抗反射层(22)且其中
- 在第一导电层(21.1)下方的抗反射层(22.1)的厚度为15nm至25nm，
- 第一和第二导电层(21.1、21.2)之间的抗反射层(22.2)的厚度为25至35nm，
- 第二和第三导电层(21.2、21.3)之间的抗反射层(22.3)的厚度为45nm至55nm，
- 第三和第四导电层(21.3、21.4)之间的抗反射层(22.4)的厚度为15nm至25nm，并且
- 第四导电层(21.4)上方的抗反射层(22.5)的厚度为8nm至18nm。
13.根据权利要求10至12任一项的投影装置，其中布置在两个导电层(21)之间的所有抗反射层(22.2、22.3、22.4)被划分成折射率小于2.1的介电层(22a)和折射率大于或等于2.1的光学高折射率层(22b)，所述介电层优选基于氮化硅，所述光学高折射率层优选基于硅-金属-混合氮化物，例如氮化硅锆或氮化硅铪。
14.根据权利要求5至13任一项的投影装置，其中抗反射涂层(30)包括从内玻璃板(2)开始的下列层：
- 基于氮化硅且厚度为15nm至25nm，优选18nm至22nm的高折射率层(31.1)，
- 基于二氧化硅且厚度为15nm至25nm，优选18nm至22nm的低折射率层(32.1)，
- 基于氮化硅且厚度为90nm至110nm，优选95nm至105nm的高折射率层(31.2)，
- 基于二氧化硅且厚度为80nm至100nm，优选85nm至95nm的低折射率层(32.2)。
15.根据权利要求1至4任一项的复合玻璃板在机动车，优选载人轿车中，作为挡风玻璃板的用途，其用作平视显示器的投影面。
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