DE102019130022A1 - Method for integrating a hologram in a composite pane with curved geometry, in particular in a vehicle pane, a resulting composite pane and a vehicle containing it - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren eines Hologramms, insbesondere eines holografisch optischen Elements, in einem Scheibenverbund einer vorbestimmten gebogenen Geometrie, insbesondere in einer Fahrzeugscheibe, mit den Schritten:- Bereitstellen eines Teilverbunds, der mehrere miteinander bereits laminierte Scheiben umfasst, oder einer Einzelscheibe, der/die die vorbestimmte gebogene Geometrie bereits aufweist;- Bereitstellen einer Substratscheibe mit einer darauf aufgetragenen oder darin eingebetteten Hologrammaufnahmeschicht, insbesondere aus flüssigem Fotopolymer, in der anschließend das Hologramm durch einen geeigneten Belichtungsprozess erzeugt wird; und- Verbinden der so mit dem Hologramm ausgestatteten Substratscheibe mit der Einzelscheibe oder dem Teilverbund mittels einer Verbindungschicht zu einem die vorbestimmte gebogene Geometrie aufweisenden Scheibenverbund durch einen das Hologramm schonenden Laminationsprozess, bei dem die Temperatur eine vorbestimmte Höchsttemperatur und/oder der Druck einen vorbestimmten Höchstdruck nicht überschreiten;- wobei das Hologramm in dem Scheibenverbund durch die Substratscheibe nach außen geschützt bleibt, indem es zwischen der Substratscheibe und der Einzelscheibe bzw. dem Teilverbund angeordnet oder in der Substratscheibe eingebettet ist.The invention relates to a method for integrating a hologram, in particular a holographic optical element, in a pane composite of a predetermined curved geometry, in particular in a vehicle pane, with the following steps: providing a partial composite comprising several panes already laminated to one another, or a single pane, who already has the predetermined curved geometry; - providing a substrate wafer with a hologram recording layer applied to it or embedded therein, in particular made of liquid photopolymer, in which the hologram is then produced by a suitable exposure process; and- connecting the substrate wafer thus equipped with the hologram to the individual wafer or the partial composite by means of a connecting layer to form a wafer composite having the predetermined curved geometry by a lamination process that is gentle on the hologram and in which the temperature does not reach a predetermined maximum temperature and / or the pressure does not reach a predetermined maximum pressure - The hologram in the composite disk remains protected from the outside by the substrate disk, in that it is arranged between the substrate disk and the individual disk or the partial composite or is embedded in the substrate disk.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Integrieren eines Hologramms in einem Scheibenverbund einer vorbestimmten gebogenen Geometrie, insbesondere in einer Fahrzeugscheibe, sowie einen resultierenden Scheibenverbund mit Hologramm und ein damit ausgestattetes Fahrzeug. Das Fahrzeug kann ein beliebiges Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, sein. Beim Hologramm kann es sich insbesondere um ein holografisch optisches Element (HOE) handeln, das beispielsweise als Element einer Blickfeldanzeigevorrichtung in einer Frontscheibe des Fahrzeugs integriert werden soll.The invention relates to a method for integrating a hologram in a composite pane of a predetermined curved geometry, in particular in a vehicle pane, as well as a resulting composite pane with a hologram and a vehicle equipped therewith. The vehicle can be any land, air or water vehicle, in particular a motor vehicle. The hologram can, in particular, be a holographic optical element (HOE) that is intended to be integrated, for example, as an element of a field of view display device in a windshield of the vehicle.
Technischer HintergrundTechnical background
Blickfeldanzeigevorrichtungen in einem Fahrzeug sind insbesondere unter der Bezeichnung Head-up-Display (HUD) bekannt. Damit wird ein Anzeigeinhalt, beispielsweise eine Angabe über eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder andere Navigations- und Fahrzeugbedienungshinweise, in Form eines virtuellen Anzeigebilds dem vom Fahrer beobachteten realen Umgebungsbild vor dem Fahrzeug überlagert. Hierzu umfasst eine Blickfeldanzeigevorrichtung in der Regel eine in der Instrumententafel eingebaute Projektionseinheit, die ein Projektionslichtstrahlenbündel mit gewünschtem Anzeigeinhalt erzeugt und es auf die Frontscheibe des Fahrzeugs projiziert, von welcher es zum Fahrer hin reflektiert wird.Field of view display devices in a vehicle are known in particular under the designation head-up display (HUD). In this way, display content, for example information about a speed limit or other navigation and vehicle operating instructions, is superimposed in the form of a virtual display image on the real image of the surroundings in front of the vehicle observed by the driver. For this purpose, a field of view display device usually comprises a projection unit built into the instrument panel, which generates a projection light beam with the desired display content and projects it onto the windshield of the vehicle, from which it is reflected towards the driver.
Um dem Fahrer eine Augenanpassung beim Blickwechsel zwischen der vorausliegenden Straße und der abzulesenden Anzeige weitgehend zu ersparen, wird das virtuelle Anzeigebild dabei typischerweise in einiger Entfernung vor dem Fahrzeug erzeugt. Um diese und andere Abbildungseigenschaften zu erreichen, sind Projektionseinheiten bei Head-up-Displays für den Automobilbereich klassisch mittels konkaver Spiegel aufgebaut, deren Größe jedoch linear mit der Bildgröße des virtuellen Anzeigebilds und eines damit abdeckbaren Blickfelds (auch Field-of-View, FoV genannt) skaliert. Um das abdeckbare Field-of-View beispielsweise für eine an realen Umgebungsobjekten orientierte kontaktanaloge AR-Anzeige (Augmented Reality) deutlich zu erweitern, müsste bei der klassischen HUD-Bauweise ein entsprechend großer Konkavspiegel in der Instrumententafel integriert werden, was zu Problemen für den verfügbaren Bauraum im Fahrzeuginnenraum oder auch für dessen Erscheinungsbild führt, da wiederum eine entsprechend große Öffnung für das austretende Projektionslichtstrahlenbündel in der Instrumententafel erforderlich wäre.In order to largely spare the driver from having to adjust his eyes when changing his gaze between the road ahead and the display to be read, the virtual display image is typically generated some distance in front of the vehicle. In order to achieve these and other imaging properties, projection units in head-up displays for the automotive sector are classically constructed using concave mirrors, but their size is linear with the image size of the virtual display image and a field of view that can be covered with it (also called field-of-view, FoV ) scaled. In order to significantly expand the field-of-view that can be covered, for example for a contact-analog AR display (Augmented Reality) oriented towards real surrounding objects, a correspondingly large concave mirror would have to be integrated in the instrument panel with the classic HUD design, which creates problems for the available one Installation space in the vehicle interior or also for its appearance, since in turn a correspondingly large opening for the exiting projection light beam would be required in the instrument panel.
Zur Überwindung derartiger Probleme sind für Blickfeldanzeigevorrichtungen in Kraftfahrzeugen Ansätze bekannt, in die Frontscheibe eines Fahrzeugs ein holografisch optisches Element (HOE) zu integrieren, das beispielsweise die optische Funktion eines für die klassische Projektionseinheit üblichen Konkavspiegels übernimmt. Damit wird eine kompaktere HUD-Bauart ohne Konkavspiegel ermöglicht, die auch als holografisches Head-up-Display bekannt ist. Hierzu ist es beispielsweise aus
Beim Laminieren von derartigen fertigen HOE-Folien in einem Scheibenverbund sind sie allerdings hohen Drücken von bis zu 12-15 bar und Temperaturen von bis zu 130-140 °C ausgesetzt, welche sich negativ auf die Materialeigenschaften und die Beständigkeit des Hologramms auswirken können. Weiterhin ist das Laminieren eines als flacher Film oder flache Folie hergestellten Hologramms in eine 3D-gebogene Geometrie einer Fahrzeugscheibe in der Regel nicht ohne Knittern oder Faltenwerfen der HOE-Folie möglich. Dies beeinträchtigt jedoch die üblicherweise vor dem Einlaminieren, meist in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess, erzeugte optische Funktion des Hologramms erheblich. Auch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glasscheiben einerseits und einer dazwischen unter derart hohen Temperaturen und Drücken zu laminierenden HOE-Folie andererseits tragen zu den genannten Problemen bei. All diese Probleme werden mit der für AR-Anwendungen erforderlichen Flächenvergrößerung des Hologramms in der Scheibe tendenziell umso gravierender.When laminating such finished HOE films in a pane composite, however, they are exposed to high pressures of up to 12-15 bar and temperatures of up to 130-140 ° C, which can have a negative effect on the material properties and the durability of the hologram. Furthermore, the lamination of a hologram produced as a flat film or flat foil into a 3D curved geometry of a vehicle window is generally not possible without creasing or folding the HOE foil. However, this considerably impairs the optical function of the hologram, which is usually generated before lamination, usually in a roll-to-roll process. Different coefficients of thermal expansion of the glass panes on the one hand and an HOE film to be laminated in between under such high temperatures and pressures on the other hand also contribute to the problems mentioned. All these problems tend to become all the more serious with the enlargement of the surface of the hologram in the disk, which is necessary for AR applications.
Alle Versuche, ein hologrammaufnahmefähiges Material, etwa in Form einer holographischen Folie, noch vor dem Belichten in ein Verbundglas zu laminieren und erst danach dort ein Hologramm bzw. ein HOE einzubelichten, erfordern massive Eingriffe in den Verbundglas-Herstellungsprozess und sind aufgrund der Anforderungen des Belichtungsprozesses wie Temperaturstabilität, Vibrationsfreiheit, dunkle Umgebung etc. kaum industriell umsetzbar.All attempts to laminate a hologram-receptive material, for example in the form of a holographic film, into laminated glass before exposure and only then to expose a hologram or HOE there, require massive interventions in the laminated glass manufacturing process and are due to the requirements of the exposure process such as temperature stability, freedom from vibrations, dark surroundings, etc., can hardly be implemented industrially.
Andererseits ist insbesondere für Banknoten oder Ausweisdokumente eine Hologrammherstellungsmethode durch Anfertigung sogenannter „Kontaktkopien“ als besonders sinnvoll für eine Massenanfertigung bekannt. Dabei wird eine Hologrammaufnahmeschicht aus einem Fotopolymer flüssig auf ein Substrat, beispielsweise einen Film oder eine Folie, aufgebracht und im direkten Kontakt mit einem Master-Hologramm (auch Holografie-Master genannt) in Reflexion belichtet und dadurch kopiert, d. h. repliziert. Mit anderen Worten wird dabei ein Holografie-Master, der in der Regel ein Oberflächenhologramm ist, für die wiederholte Herstellung eines Hologramms verwendet, das in der Regel als ein Volumenhologramm in der Fotopolymerschicht ausgebildet wird. Erst bei der Belichtung und einer anschließenden Fixierung mit UV-Licht härtet das flüssige Fotopolymer aus.On the other hand, a hologram production method through the production of so-called " Contact Copies ”is known to be particularly useful for mass production. A hologram recording layer made of a photopolymer is applied in liquid form to a substrate, for example a film or foil, and exposed in reflection in direct contact with a master hologram (also called a holographic master) and thereby copied, ie replicated. In other words, a holographic master, which is usually a surface hologram, is used for the repeated production of a hologram, which is usually formed as a volume hologram in the photopolymer layer. The liquid photopolymer only hardens during exposure and subsequent fixation with UV light.
Die Schichtdicke des flüssigen Fotopolymers ist bei dieser Methode mit einer Genauigkeit von unter 10 Mikrometern einzustellen. In diesem Zusammenhang spielen geometrische Toleranzen zwischen dem Substrat und dem Holografie-Master eine große Rolle, da zum einen der Master für die Dauer der Hologrammaufnahme vollflächig in Kontakt mit dem Fotopolymer sein muss und zum anderen der Abstand von Master und Substrat die genannte Schichtdicke der Fotopolymerschicht bestimmt. Bei einer flachen, d. h. ebenen Geometrie können die für die Hologrammaufnahme erforderlichen konstanten Abstände zwischen einem flachen Substrat und einem flachen Holografie-Master problemlos präzise eingestellt werden, etwa in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess. Bei bekannten Verfahren ist das Substrat in der Regel als ein flacher Film oder als eine flache Folie, d. h. nicht gebogen, ausgebildet, während der Holografie-Master in der Regel ein metallisches, steifes Bauteil ist, welches nicht flexibel ist und somit keine Substrattoleranzen ausgleichen kann.With this method, the layer thickness of the liquid photopolymer can be set with an accuracy of less than 10 micrometers. In this context, geometrical tolerances between the substrate and the holographic master play a major role, because on the one hand the master has to be in full contact with the photopolymer for the duration of the hologram recording and on the other hand the distance between the master and the substrate, the mentioned layer thickness of the photopolymer layer certainly. In the case of a flat, i.e. H. flat geometry, the constant distances required for hologram recording between a flat substrate and a flat holographic master can easily be set precisely, for example in a roll-to-roll process. In known methods, the substrate is typically provided as a flat film or sheet, i.e., a flat sheet. H. not bent, formed, while the holographic master is usually a metallic, rigid component that is not flexible and therefore cannot compensate for substrate tolerances.
Eine Integration eines holografisch optischen Elements in/auf eine als ESG (Einscheiben-Sicherheitsglas) ausgebildete Fahrzeugscheibe ist bisher nicht möglich, da ein flüssiges Fotopolymer auf eine dreidimensional gebogene ESG-Scheibe nicht appliziert bzw. ein Holografie-Master nicht mit erforderlicher Kontaktfläche etc. dagegen gehalten werden kann und eine separat hergestellte HOE-Folie auch nicht einfach auf eine ESG-Scheibe aufgeklebt werden kann, da unter anderem die erforderliche Haltbarkeit des Hologramms gegenüber der Alterung auf diese Weise nicht gegeben ist.An integration of a holographic optical element in / on a vehicle window designed as ESG (toughened safety glass) has not been possible up to now, since a liquid photopolymer is not applied to a three-dimensionally curved ESG window or a holographic master does not have the required contact surface, etc. can be held and a separately produced HOE film cannot simply be glued to an ESG pane, since, among other things, the required durability of the hologram against aging is not given in this way.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zur Lösung der obigen Probleme ein alternatives oder verbessertes Verfahren zum Integrieren eines Hologramms, insbesondere eines holografisch optischen Elements, in einem Scheibenverbund mit dreidimensional gebogener Geometrie, insbesondere in einer Fahrzeugscheibe, anzugeben. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, einen entsprechenden Scheibenverbund und ein damit ausgestattetes Fahrzeug anzugeben.It is the object of the present invention to provide an alternative or improved method for integrating a hologram, in particular a holographic optical element, in a pane composite with three-dimensionally curved geometry, in particular in a vehicle pane, in order to solve the above problems. It is also an object of the invention to specify a corresponding composite pane and a vehicle equipped therewith.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Integrieren eines Hologramms in einem Scheibenverbund einer vorbestimmten gebogenen Geometrie gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 8 sowie durch einen resultierenden Scheibenverbund, insbesondere eine Fahrzeugscheibe, und ein damit ausgestattetes Fahrzeug gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Alle in den Ansprüchen und der Beschreibung für das Verfahren genannten weiterführenden Merkmale und Wirkungen gelten auch in Bezug auf den Scheibenverbund mit einem darin integrierten Hologramm und das Fahrzeug, wie auch umgekehrt.This object is achieved by a method for integrating a hologram in a composite pane of a predetermined curved geometry according to
Dabei ist die Reihenfolge, in der die einzelnen Verfahrensschritte beschrieben sind, jeweils als nicht bindend zu verstehen, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt ist. Vielmehr können einzelne Schritte des hierin dargelegten Verfahrens, wenn geeignet, jeweils auch in einer anderen Reihenfolge als beschrieben ausgeführt werden, um zu dem gleichen genannten Ergebnis zu gelangen.The order in which the individual process steps are described is to be understood as non-binding, unless otherwise stated. Rather, individual steps of the method set out herein can, if suitable, each be carried out in a different order than described in order to arrive at the same result mentioned.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Integrieren eines Hologramms in einem Scheibenverbund mit einer vorbestimmten gebogenen Geometrie vorgesehen. Der daraus resultierende Scheibenverbund kann insbesondere als eine Fahrzeugscheibe, etwa eine Frontscheibe, ausgebildet sein und daher deren von flacher, d. h. ebener Geometrie abweichende dreidimensional gebogene geometrische Form (vorbestimmte gebogene Geometrie) besitzen.According to a first aspect, a method for integrating a hologram in a composite pane with a predetermined curved geometry is provided. The window composite resulting therefrom can in particular be designed as a vehicle window, for example a front window, and therefore its flat window, ie. H. planar geometry deviating three-dimensionally curved geometric shape (predetermined curved geometry) have.
Beim Hologramm kann es sich insbesondere um ein holografisch optisches Element (HOE) handeln, das beispielsweise als Element einer Blickfeldanzeigevorrichtung der eingangs beschriebenen Art, insbesondere eines Head-Up-Displays (HUD), in einer Frontscheibe des Fahrzeugs integriert werden soll, um etwa die Funktion eines Konkavspiegels zu übernehmen. Alternativ sind mit dem vorliegenden Verfahren auch andere optische Funktionen des im gebogenen Scheibenverbund integrierten HOE realisierbar, beispielsweise ein winkelselektives Diffusor-Hologramm zur Darstellung von Anzeigeinhalten direkt auf der resultierenden (Fahrzeug-)Scheibe, die dadurch als eine Art Leinwand dienen kann, oder ein Auskoppel-Hologramm für ein Waveguide-HUD, bei dem ein flächiges Waveguide in der Frontscheibe zur Darstellung von Inhalten ausgebildet ist. Das Fahrzeug kann dabei ein beliebiges Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, sein.The hologram can, in particular, be a holographic optical element (HOE) that is to be integrated into a windshield of the vehicle, for example as an element of a field of view display device of the type described above, in particular a head-up display (HUD), for example To take over the function of a concave mirror. Alternatively, the present method can also be used to implement other optical functions of the HOE integrated in the curved pane assembly, for example an angle-selective diffuser hologram for displaying display content directly on the resulting (vehicle) pane, which can thus serve as a kind of screen, or a coupling -Hologram for a waveguide HUD, in which a flat waveguide is designed in the front pane to display content. The vehicle can be any land, air or water vehicle, in particular a motor vehicle.
Das Verfahren umfasst dabei folgende Schritte:
- - Bereitstellen eines Teilverbunds, der mehrere miteinander bereits laminierte Scheiben umfasst und beispielsweise eine fertige herkömmliche VSG-Scheibe (Verbund-Sicherheitsglas) aus zwei durch eine reißfeste und zähelastische PVB-Folie (Polyvinylbutyral) verbundenen Glasscheiben ist. Alternativ kann eine Einzelscheibe, beispielsweise eine fertige herkömmliche ESG-Scheibe (Einscheiben-Sicherheitsglas), bereitgestellt werden. Dieser Teilverbund bzw. diese Einzelscheibe besitzt bereits die vorbestimmte gebogene Geometrie, die auch der künftige Scheibenverbund beibehalten soll, und kann insbesondere bei den nachfolgend beschriebenen Durchführungsbedingungen des vorliegenden Verfahrens (schonender Laminationsprozess) starr sein;
- - Bereitstellen einer Substratscheibe mit einer darauf aufgetragenen oder aufgebrachten oder darin eingebetteten Hologrammaufnahmeschicht, insbesondere aus flüssigem Fotopolymer, in der anschließend das Hologramm durch einen geeigneten Belichtungsprozess mit einem kohärenten Licht erzeugt wird; und
- - Verbinden der auf diese Weise mit dem Hologramm ausgestatteten Substratscheibe mit der Einzelscheibe oder dem Teilverbund mittels einer Verbindungschicht, insbesondere aus PVB oder einem anderen Schmelzklebstoff mit einer geeigneten niedrigen Aktivierungstemperatur, zu einem die vorbestimmte gebogene Geometrie aufweisenden Scheibenverbund durch einen das Hologramm schonenden Laminationsprozess, bei dem die Temperatur eine vorbestimmte Höchsttemperatur und/oder der Druck einen vorbestimmten Höchstdruck nicht überschreiten;
- - wobei das Hologramm im fertigen Scheibenverbund durch die Substratscheibe nach außen geschützt bleibt, indem es zwischen der Substratscheibe und der Einzelscheibe bzw. dem Teilverbund angeordnet oder in der Substratscheibe eingebettet ist.
- Provision of a partial composite which comprises several panes already laminated to one another and is, for example, a finished conventional VSG pane (laminated safety glass) made of two panes of glass connected by a tear-resistant and viscoplastic PVB film (polyvinyl butyral). Alternatively, a single pane, for example a finished conventional ESG pane (toughened safety glass), can be provided. This partial composite or this individual pane already has the predetermined curved geometry, which the future pane composite is also intended to maintain, and can be rigid in particular in the case of the implementation conditions of the present method described below (gentle lamination process);
- Provision of a substrate wafer with a hologram receiving layer applied or applied to it or embedded therein, in particular made of liquid photopolymer, in which the hologram is then generated by a suitable exposure process with a coherent light; and
- - Connecting the substrate wafer equipped with the hologram in this way to the individual wafer or the partial composite by means of a connecting layer, in particular made of PVB or another hotmelt adhesive with a suitable low activation temperature, to form a laminated wafer having the predetermined curved geometry by a lamination process that is gentle on the hologram that the temperature does not exceed a predetermined maximum temperature and / or the pressure does not exceed a predetermined maximum pressure;
- - The hologram in the finished composite disk remains protected from the outside by the substrate disk, in that it is arranged between the substrate disk and the individual disk or the partial composite or is embedded in the substrate disk.
Eine Idee des vorliegenden Verfahrens besteht also darin, die Integration eines Hologramms bzw. eines HOE, beispielsweise auf der Basis eines flüssigen Fotopolymers, aus dem eingangs erwähnten herkömmlichen Laminationsprozess einer VSG-Fahrzeugverglasung auszugliedern und durch einen zusätzlichen, das Hologramm schonenden Laminationsprozess, z. B. bei niedrigeren Temperaturen und/oder Drücken, zu ersetzen. Dies kann sowohl direkt im Produktionsprozess einer Fahrzeugscheibe integriert werden oder komplett ausgelagert sein, etwa als deren Auf- oder Nachrüstung. Mit diesem Scheibenverbund-Aufbau und Verfahren kann prinzipiell jede beliebige Fahrzeugverglasung groß- bis vollflächig mit einem Hologramm ausgestattet werden, ohne in den Standardherstellprozess einzugreifen. Es können aber auch einzelne Teilbereiche einer Fahrzeugverglasung durch dieses Verfahren mit einem Hologramm ausgestattet werden. (Die Anwendung ist dabei nicht auf eine Fahrzeugscheibe begrenzt.) Weiterhin kann ein Hologramm/HOE mit diesem Verfahren auch auf eine ESG-Scheibe appliziert werden.One idea of the present method is to separate the integration of a hologram or an HOE, for example on the basis of a liquid photopolymer, from the conventional lamination process of a laminated safety glass vehicle glazing mentioned at the beginning. B. at lower temperatures and / or pressures to replace. This can either be integrated directly into the production process of a vehicle window or completely outsourced, for example as an upgrade or retrofit. With this laminated pane structure and process, any vehicle glazing can in principle be equipped with a hologram over a large or full area without interfering with the standard manufacturing process. However, this method can also be used to equip individual sub-areas of vehicle glazing with a hologram. (The application is not limited to a vehicle window.) Furthermore, a hologram / HOE can also be applied to an ESG window using this method.
Die Substratscheibe, auf/in der das Hologramm belichtet worden ist, ist dabei fester Bestandteil des resultierenden Scheibenverbunds, insbesondere der Fahrzeugscheibe. Eine für einen konkreten Anwendungsfall erforderliche Beständigkeit des Hologramms gegenüber der Alterung kann durch eine geeignete Wahl des Materials und/oder der Dicke der Substratscheibe gewährleistet werden. Ferner kann die Substratscheibe insbesondere aus einem zur Belichtung des Hologramms durch die Substratscheibe hindurch und/oder für optische Eigenschaften des resultierenden Scheibenverbunds wie allgemeine Transparenz geeigneten Material, etwa aus Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat o.Ä., oder Glas, beispielsweise Kalk-Natron-, Borosilikat- oder Aluminiumsilikatglas o.Ä., gefertigt sein. Deren Dicke kann beispielsweise im Bereich von für Fahrzeugverglasung allgemein verwendeten Wandstärken einzelner Glasscheiben von etwa 1,5 - 2 mm, oder auch dünner oder dicker sein, je nach spezifischer Anwendung und je nach der Wahl einer der vielen verschiedenen Ausführungsformen und Varianten des vorliegenden Verfahrens, die nachfolgend beschriebenen werden.The substrate pane on / in which the hologram has been exposed is an integral part of the resulting pane composite, in particular the vehicle pane. A resistance of the hologram to aging that is required for a specific application can be ensured by a suitable choice of the material and / or the thickness of the substrate wafer. Furthermore, the substrate pane can in particular be made of a material suitable for exposing the hologram through the substrate pane and / or for optical properties of the resulting pane composite such as general transparency, for example made of plastic, for example polycarbonate or the like, or glass, for example soda-lime, Borosilicate or aluminum silicate glass or similar. Their thickness can, for example, be in the range of wall thicknesses of individual glass panes generally used for vehicle glazing of about 1.5-2 mm, or also thinner or thicker, depending on the specific application and depending on the choice of one of the many different embodiments and variants of the present method, which are described below.
Insbesondere schützt die Substratscheibe das direkt darauf erzeugte Hologramm auch während der schonenden Lamination zum Scheibenverbund vor mechanischer Beschädigung oder unkontrollierter Verformung wie Knittern oder Faltenwurf, da sie sie vollflächig stützt und da die Hologrammaufnahmeschicht in der Regel bereits bei der Hologrammerzeugung einen stabilen Materialverbund mit der Substratscheibe bildet. Im Fall einer in der Substratscheibe eingebetteten Hologrammaufnahmeschicht umgibt und stützt das Material der Substratscheibe das darin erzeugte Hologramm von allen Seiten.In particular, the substrate wafer protects the hologram generated directly on it from mechanical damage or uncontrolled deformation such as creasing or wrinkling, even during the gentle lamination to the wafer composite, since it supports it over the entire surface and since the hologram recording layer usually already forms a stable material composite with the substrate wafer during the hologram production . In the case of a hologram receiving layer embedded in the substrate wafer, the material of the substrate wafer surrounds and supports the hologram produced therein from all sides.
Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Substratscheibe als eine flache, d. h. ebene Kunststoff- oder Dünnglasscheibe bereitgestellt, die gemeinsam mit dem darauf oder darin zuvor erzeugten Hologramm durch Verbindung mit der Einzelscheibe bzw. dem Teilverbund im schonenden Laminationsprozess zu deren vorbestimmter gebogener Geometrie verformt wird. Insbesondere beim Aufbringen von flüssigem Fotopolymer kann es besonders sinnvoll sein, dass das Fotopolymer auf eine flache Substratscheibe appliziert und beispielsweise in Kontakt mit einem Holografie-Master der weiter unten beschriebenen Art belichtet wird, da bei flacher Substratgeometrie während der Hologrammherstellung kein Toleranzausgleich wie im Fall einer toleranzbehafteten gebogenen Geometrie notwendig ist. (Beispiele für einen insbesondere bei gebogener Geometrie möglichen Toleranzausgleich werden weiter unten angegeben.) Dabei wird beispielsweise eine flache Dünnglasscheibe mit dem Fotopolymer beschichtet, mit dem Hologramm belichtet und anschließend mit einem zusätzlichen Klebstoff, z. B. PVB, an die herkömmliche Fahrzeugverglasung appliziert.According to a first embodiment, the substrate wafer is provided as a flat, ie flat plastic or thin glass wafer, which is deformed together with the hologram previously generated thereon or in it by connection to the individual wafer or the partial composite in a gentle lamination process to its predetermined curved geometry. In particular when applying liquid photopolymer, it can be particularly useful for the photopolymer to be applied to a flat substrate disk and is exposed, for example, in contact with a holographic master of the type described below, since in the case of a flat substrate geometry, no tolerance compensation is necessary during the hologram production, as in the case of a tolerance-afflicted curved geometry. (Examples of a tolerance compensation possible, especially with curved geometry, are given below.) For example, a flat thin glass pane is coated with the photopolymer, exposed with the hologram and then with an additional adhesive, e.g. B. PVB, applied to conventional vehicle glazing.
Eine flache Dünnglasscheibe kann dabei beispielsweise aus Kalk-Natron-, Borosilikat- oder Aluminiumsilikatglas o.Ä., gefertigt sein und hat eine deutlich geringere Wandstärke im Vergleich zu den bei Fahrzeugverglasung allgemein verwendeten Glasscheiben, deren Wandstärken typischerweise im Bereich von 1,6 mm oder 1,8 mm liegen und deren Handling daher bei flacher und besonders bei gebogener Geometrie - insbesondere während des Belichtungsprozesses - zur Vermeidung von Glasbruch äußerst komplex ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die flache Dünnglasscheibe beispielsweise eine Wandstärke von weniger als 1 mm, als 0,75 mm, als 0,5 mm, als 0,25 mm, als 0,1 mm, als 0,075 mm, als 0,05 mm oder als 0,03 mm oder sogar im Bereich von etwa 0,025 mm besitzen, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge zunehmend bevorzugt. Das verwendete Dünnglas kann dabei beispielsweise in an sich bekannter Weise chemisch gehärtet sein und daher deutlich weniger zerbrechlich als eine dicke Glasscheibe sein.A flat thin glass pane can for example be made of soda-lime, borosilicate or aluminum silicate glass or the like and has a significantly smaller wall thickness compared to the glass panes generally used in vehicle glazing, whose wall thicknesses are typically in the range of 1.6 mm or 1.8 mm and their handling is therefore extremely complex with flat and especially with curved geometry - especially during the exposure process - to avoid glass breakage. In the present embodiment, the flat thin glass pane can, for example, have a wall thickness of less than 1 mm, 0.75 mm, 0.5 mm, 0.25 mm, 0.1 mm, 0.075 mm, 0.05 mm or as 0.03 mm or even in the range of about 0.025 mm, in particular increasingly preferred in the order given. The thin glass used can, for example, be chemically hardened in a manner known per se and therefore be significantly less fragile than a thick pane of glass.
Aufgrund einer geeigneten Vorbehandlung dieser Art und der geringen Wandstärke ist eine flache Dünnglasscheibe durch den schonenden Laminationsprozess der hierin dargelegten Art problemlos und ohne Beschädigung oder Glasbruch gegen die vorbestimmte gebogene Geometrie des Teilverbunds bzw. der Einzelscheibe verformbar. Anders als bei dicken Glasscheiben der oben genannten Wandstärke, deren Biegeprozess zu der gebogenen 3D-Geometrie einer Fahrzeugscheibe extrem hohe Temperaturen von bis zu 650 °C erfordern kann, lässt sich das vorliegend als Substratscheibe verwendete flache Dünnglas bereits bei Temperaturen unter 140 °C zu der genannten gebogenen Geometrie verformen. Das Gleiche kann mit einer flachen Substratscheibe aus Kunststoff beispielsweise durch eine geeignete Wahl des Kunststoffs, insbesondere mit einer entsprechend niedrigen Glasübergangstemperatur, und/oder der Wandstärke erreicht werden.Due to a suitable pretreatment of this type and the low wall thickness, a flat thin glass pane can be deformed against the predetermined curved geometry of the partial composite or the individual pane without any problems and without damage or glass breakage by the gentle lamination process of the type set out here. In contrast to thick glass panes of the above-mentioned wall thickness, whose bending process to create the curved 3D geometry of a vehicle window can require extremely high temperatures of up to 650 ° C, the flat thin glass used here as a substrate pane can already be converted at temperatures below 140 ° C deform said curved geometry. The same can be achieved with a flat substrate disk made of plastic, for example by a suitable choice of plastic, in particular with a correspondingly low glass transition temperature and / or the wall thickness.
Gemäß einer hierzu alternativen zweiten Ausführungsform wird nicht nur der Teilverbund bzw. die Einzelscheibe, sondern auch die mit dem Hologramm auszustattende Substratscheibe von vornherein mit der vorbestimmten gebogenen Geometrie bereitgestellt und weist diese auch nach der Hologrammerzeugung, d. h. zusammen mit der Hologrammaufnahmeschicht mit dem darin erzeugten Hologramm, auf. Damit wird die nachfolgende Hologrammherstellung direkt auf bzw. in einer gemäß der gewünschten 3D-Geometrie des Scheibenverbunds gebogenen Substratscheibe ermöglicht, sodass das Hologramm gleich in der endgültigen Geometrie des Scheibenverbunds hergestellt wird und nicht nachträglich beim Laminationsprozess verformt werden muss. Beispielsweise kann bei dieser Ausführungsform das flüssige Fotopolymer auf die 3D-gebogene Substratscheibe aus Kunststoff oder Glas, die z. B. die Geometrie der Frontscheibe aufweist, aufgebracht und belichtet und anschließend mit einem zusätzlichen Klebstoff, z. B. PVB, an die herkömmliche VSG- oder ESG-Fahrzeugverglasung appliziert werden. (Beispiele für einen insbesondere bei Verwendung eines Holografie-Masters möglichen Toleranzausgleich zwischen dem Master und einer toleranzbehafteten gebogenen Substratscheibe werden weiter unten angegeben.)According to a second embodiment alternative to this, not only the partial composite or the individual wafer, but also the substrate wafer to be equipped with the hologram, is provided from the outset with the predetermined curved geometry and also has this after the hologram has been generated, ie. H. together with the hologram receiving layer with the hologram produced therein. This enables the subsequent hologram production directly on or in a substrate wafer bent according to the desired 3D geometry of the wafer composite, so that the hologram is produced in the final geometry of the wafer composite and does not have to be subsequently deformed during the lamination process. For example, in this embodiment, the liquid photopolymer can be applied to the 3D-curved substrate disk made of plastic or glass, which z. B. has the geometry of the windshield, applied and exposed and then with an additional adhesive, for. B. PVB, can be applied to conventional laminated safety glass or ESG vehicle glazing. (Examples of a tolerance compensation that is possible, particularly when using a holographic master, between the master and a curved substrate wafer subject to tolerances are given below.)
Insbesondere kann beim vorliegenden Verfahren die Substratscheibe aus Kunststoff sein und die Hologrammaufnahmeschicht darin eingebettet sein, indem das Hologrammaufnahmematerial, beispielsweise festes oder flüssiges Fotopolymer, in der Kunststoffmatrix gelöst und/oder eigebettet wird/ist oder als eine aus dem Hologrammaufnahmematerial bestehende Innenschicht in einem mehrstufigen Herstellungsprozess der Substratscheibe ausgebildet und dabei insbesondere von allen Seiten von Kunststoff umgeben wird/ist. Die Herstellung einer solchen Substratscheibe kann, muss aber nicht Teil des vorliegenden Verfahrens sein. Beim in der Kunststoffmatrix eingebetteten Hologrammaufnahmematerial kann es sich insbesondere - ähnlich einem Faserverbundwerkstoff - um einen sogenannten Teilchenverbundwerkstoff aus Hologrammaufnahmematerial und zugrundeliegender Kunststoffmatrix handeln.In particular, in the present method, the substrate disc can be made of plastic and the hologram recording layer can be embedded in it by the hologram recording material, for example solid or liquid photopolymer, being dissolved and / or embedded in the plastic matrix or as an inner layer consisting of the hologram recording material in a multi-stage manufacturing process the substrate wafer and is / is in particular surrounded on all sides by plastic. The production of such a substrate wafer can, but does not have to be, part of the present method. The hologram recording material embedded in the plastic matrix can in particular - similar to a fiber composite material - be a so-called particle composite material made of hologram recording material and the underlying plastic matrix.
Die Hologrammerzeugung kann beim vorliegenden Verfahren in allen seinen Varianten und Ausgestaltungen insbesondere durch Anfertigung einer sogenannten „Kontaktkopie“ eines Holografie-Masters erfolgen, der in der Regel ein Oberflächenhologramm ist und zur wiederholten Herstellung eines Hologramms einsetzbar ist, welches in der Regel als ein Volumenhologramm in der Hologrammaufnahmeschicht ausgebildet wird. Hierzu wird beispielsweise eine Hologrammaufnahmeschicht aus einem Fotopolymer flüssig auf die Substratscheibe aufgebracht und im direkten Kontakt mit dem Holografie-Master, beispielsweise durch die Substratscheibe hindurch in Reflexion, belichtet und dadurch kopiert, d. h. repliziert.In the present method, the hologram can be generated in all its variants and configurations, in particular by making a so-called "contact copy" of a holographic master, which is usually a surface hologram and can be used for the repeated production of a hologram, which as a rule is a volume hologram in the hologram receiving layer is formed. For this purpose, for example, a hologram recording layer made of a photopolymer is applied in liquid form to the substrate wafer and exposed in direct contact with the holographic master, for example through the substrate wafer in reflection, and thereby copied, d. H. replicated.
Neben seiner Funktion als Hologramm-Negativ kann der gegen die Hologrammaufnahmeschicht gehaltene Holografie-Master auch zur Gewährleistung der erforderlichen Vibrationsfreiheit für die Dauer der Belichtung beitragen, die je nach Anwendung bis zu einigen Minuten betragen kann. Je nach verwendetem Hologrammaufnahmematerial kann die Hologrammaufnahmeschicht anschließend beispielsweise mit geeignetem inkohärentem Licht, etwa mit UV-Licht, fixiert werden. Erst bei der Belichtung und einer anschließenden Fixierung mit UV-Licht härtet beispielsweise das flüssige Fotopolymer aus. Nach der beschriebenen Fertigstellung des Hologramms in der Hologrammaufnahmeschicht wird der Holografie-Master von dieser wieder entfernt.In addition to its function as a hologram negative, the holographic master held against the hologram receiving layer can also contribute to ensuring the required freedom from vibration for the duration of the exposure, which can be up to a few minutes depending on the application. Depending on the hologram recording material used, the hologram recording layer can then be fixed, for example with suitable incoherent light, for example with UV light. The liquid photopolymer, for example, only hardens during exposure and subsequent fixation with UV light. After the described completion of the hologram in the hologram receiving layer, the holographic master is removed from this again.
Möchte man dabei beispielsweise eine zur Frontscheibenform gebogene Substratscheibe aus Kunststoff oder Glas verwenden, so unterliegt z. B. eine starre Glasscheibe dieser Form oder ein komplementär dazu gebogener starrer Holografie-Master in der Regel Geometrietoleranzen von mehreren Zehntel Millimetern. Die Schichtdicke der Hologrammaufnahmeschicht, insbesondere des flüssigen Fotopolymers, ist aber bei der dieser Hologrammaufnahmemethode mit einer Genauigkeit von unter 10 Mikrometern einzustellen, d. h. 10 bis 100mal genauer als die typische Geometrietoleranz der beteiligten Oberflächen. Dies macht einen Geometrietoleranzausgleich zwischen der Substratscheibe und dem Holografie-Master wichtig, da zum einen der Master für die Dauer der Hologrammaufnahme vollflächig in Kontakt mit der Hologrammaufnahmeschicht sein muss und zum anderen der Abstand von Master und Substratscheibe die genannte Schichtdicke der Hologrammaufnahmeschicht bestimmt. Ein Geometrieausgleich kann zu diesem Zweck aber auch für die Hologrammaufnahme in ebener Geometrie implementiert sein, da auch flache Oberflächen grundsätzlich toleranzbehaftet sind.If you want to use, for example, a substrate sheet made of plastic or glass that is bent to the shape of a front sheet, z. B. a rigid glass pane of this shape or a complementary curved rigid holographic master usually geometric tolerances of several tenths of a millimeter. The layer thickness of the hologram recording layer, in particular of the liquid photopolymer, is to be set with an accuracy of less than 10 micrometers in this hologram recording method, i.e. H. 10 to 100 times more accurate than the typical geometry tolerance of the surfaces involved. This makes a geometric tolerance compensation between the substrate wafer and the holographic master important, because on the one hand the master has to be in full contact with the hologram recording layer for the duration of the hologram recording and on the other hand the distance between the master and the substrate wafer determines the mentioned layer thickness of the hologram recording layer. For this purpose, a geometry compensation can also be implemented for the hologram recording in planar geometry, since flat surfaces are also generally subject to tolerances.
Nachfolgend werden einige Beispiele für den genannten Geometrietoleranzausgleich zur Hologrammherstellung mittels eines Holografie-Masters im Rahmen des vorliegenden Verfahrens angegeben.In the following, some examples of the mentioned geometry tolerance compensation for hologram production by means of a holographic master within the scope of the present method are given.
Bei einer spezifischen Ausgestaltung ist die Substratscheibe aus geeignetem Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat, und mit einer solchen Dicke ausgebildet, dass sie in einer für den Geometrietoleranzausgleich geeigneten Weise in vorbestimmtem Ausmaß elastisch biegbar ist. Im Vergleich zu einer Substratscheibe aus dickem Glas kann dadurch insbesondere das Risiko für Beschädigungen, wie Glasbruch etc., beim Handling während des gesamten vorliegenden Verfahrens und insbesondere bei der Hologrammerzeugung deutlich gesenkt werden. In diesem Fall kann ein starrer (d. h. rigider, steifer, im Gegensatz zur Substratscheibe nicht elastischer) Holografie-Master mit einer der Geometrie der Substratscheibe entsprechenden flachen (obige erste Ausführungsform) bzw. vorbestimmten gebogenen (obige zweite Ausführungsform) Geometrie zur Belichtung verwendet werden, indem
- - die Substratscheibe mit der darauf oder darin ausgebildeten Hologrammaufnahmeschicht mit einer geeigneten Kraft gegen den Holografie-Master gedrückt oder gezogen wird, so dass durch elastisches Verhalten der Substratscheibe Geometrietoleranzen zwischen dem Holografie-Master und der Substratscheibe ausgeglichen werden und ein durchgehender Flächenkontakt dazwischen mit einer im Wesentlichen konstanten vorbestimmten Schichtdicke der Hologrammaufnahmeschicht hergestellt wird, und
- - die Hologrammaufnahmeschicht in dieser Hologrammaufnahmeanordnung mit einem kohärenten Licht zum Ausbilden eines durch den Holografie-Master definierten Hologramms in der Hologrammaufnahmeschicht belichtet wird.
- - The substrate wafer with the hologram recording layer formed thereon or in it is pressed or pulled against the holographic master with a suitable force, so that the elastic behavior of the substrate wafer compensates for geometric tolerances between the holographic master and the substrate wafer and a continuous surface contact between them with an im Substantially constant predetermined layer thickness of the hologram recording layer is produced, and
- the hologram receiving layer in this hologram receiving arrangement is exposed to a coherent light for forming a hologram defined by the holographic master in the hologram receiving layer.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann der Holografie-Master zusätzlich einen oder mehrere Abstandshalter zur Festlegung einer vorbestimmten Schichtdicke einer zwischen dem Holografie-Master und der Substratscheibe auszubildenden Hologrammaufnahmeschicht aufweisen. In diesem Fall wird der Holografie-Master zusätzlich auch beim Aufbringen der Hologrammaufnahmeschicht, insbesondere einer flüssigen Fotopolymerschicht, auf die Substratscheibe verwendet,
- - indem die Substratscheibe noch ohne Hologrammaufnahmeschicht mit einer geeigneten Kraft gegen die Abstandshalter des Holografie-Masters gedrückt oder gezogen wird, so dass Geometrietoleranzen zwischen dem Holografie-Master und der Substratscheibe ausgeglichen werden und ein im Wesentlichen konstanter Abstand dazwischen zur Aufnahme der Hologrammaufnahmeschicht eingestellt wird,
- - wonach das Hologrammaufnahmematerial zwischen den Holografie-Master und die Substratscheibe mit einer dem eingestellten Abstand entsprechenden vorbestimmten Dicke formschlüssig eingebracht wird und die dadurch gebildete Hologrammaufnahmeschicht in dieser Hologrammaufnahmeanordnung mit einem kohärenten Licht zum Ausbilden eines durch den Holografie-Master definierten Hologramms in der Hologrammaufnahmeschicht belichtet wird.
- - by pressing or pulling the substrate wafer with a suitable force against the spacers of the holographic master, still without the hologram receiving layer, so that geometric tolerances between the holographic master and the substrate wafer are compensated and a substantially constant distance between them is set for receiving the hologram receiving layer,
- - after which the hologram recording material between the holographic master and the substrate wafer is introduced in a form-fitting manner with a predetermined thickness corresponding to the set distance and the hologram recording layer thus formed is exposed in this hologram recording arrangement with a coherent light to form a hologram defined by the holographic master in the hologram recording .
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist der Holografie-Master flexibel ausgestaltet, um den Geometrietoleranzausgleich mit einer dreidimensional gebogenen oder aber flachen Substratscheibe, die insbesondere auch starr ausgebildet sein kann, zu ermöglichen. Hierzu werden:
- - ein aufblasbares Kissen mit einer durch Druckeinwirkung verformbaren Kissenoberfläche, die zu einer vorbestimmten Soll-Geometrie einer Substratoberfläche oder mit einer vorbestimmten Abweichung von dieser vorgeformt ist, bereitgestellt; und
- - ein Holografie-Master in Form einer flexiblen Dünnschicht auf die verformbare Kissenoberfläche aufgebracht, gegebenenfalls auch damit befestigt, und zur Belichtung verwendet wird, indem
- - der flexible Holografie-Master an die Substratscheibe mit einer darauf aufgebrachten oder darin eingebetteten Hologrammaufnahmeschicht mittels der durch geeignete Druckeinwirkung zur individuellen Ist-Geometrie der Substratscheibe verformten Kissenoberfläche angedrückt oder angelegt wird, wodurch ein durchgehender Flächenkontakt dazwischen mit einer im Wesentlichen konstanten vorbestimmten Schichtdicke der Hologrammaufnahmeschicht erzielt wird, und
- - die Hologrammaufnahmeschicht in dieser Hologrammaufnahmeanordnung mit einem kohärenten Licht zum Ausbilden eines durch den Holografie-Master definierten Hologramms in der Hologrammaufnahmeschicht belichtet wird.
- - an inflatable cushion having a pressure-deformable cushion surface which is preformed to a predetermined target geometry of a substrate surface or with a predetermined deviation therefrom is provided; and
- - A holographic master in the form of a flexible thin layer is applied to the deformable pad surface, possibly also attached with it, and used for exposure by
- the flexible holographic master is pressed or applied to the substrate wafer with a hologram recording layer applied or embedded therein by means of the cushion surface deformed by suitable pressure to the individual actual geometry of the substrate wafer, whereby a continuous surface contact between them with an essentially constant predetermined layer thickness of the hologram recording layer is achieved, and
- the hologram receiving layer in this hologram receiving arrangement is exposed to a coherent light for forming a hologram defined by the holographic master in the hologram receiving layer.
Die genannte Substratoberfläche ist hier diejenige Oberfläche der Substratscheibe, die im fertigen Scheibenverbund der Einzelscheibe bzw. dem Teilverbund zugewandt ist. Dabei entspricht die vorbestimmte Soll-Geometrie dieser Substratoberfläche bei der obigen ersten Ausführungsform der flachen Geometrie und bei der obigen zweiten Ausführungsform der vorbestimmten gebogenen Geometrie der Substratscheibe. The substrate surface mentioned here is that surface of the substrate wafer which, in the finished wafer composite, faces the individual wafer or the partial composite. The predetermined target geometry of this substrate surface corresponds to the flat geometry in the above first embodiment and to the predetermined curved geometry of the substrate wafer in the above second embodiment.
Dabei kann das aufblasbare Kissen beispielsweise mit einem Fluid, insbesondere Luft, gefüllt sein und mindestens ein Druckregulierungsventil zur Einstellung eines Fluiddrucks im Kissen aufweisen. Das Fluid kann grundsätzlich beliebiges Gas, alternativ aber auch eine Flüssigkeit sein. Das Kissen wird zunächst mit einem vorbestimmten ersten Fluiddruck, beispielsweise einem Unter- oder Überdruck in Bezug auf den Atmosphärendruck, bereitgestellt, bei dem die verformbare Kissenoberfläche die oben genannte Soll-Geometrie oder eine vorbestimmte Abweichung von dieser, beispielsweise unter- oder überbombiert, aufweist. Die Verformung der so vorgeformten Kissenoberfläche zur Ist-Geometrie der Substratoberfläche wird nun durch eine Fluiddruckänderung im Kissen zu einem vorbestimmten zweiten Fluiddruck, beispielsweise dem Atmosphärendruck, bewirkt, während das Kissen mit dem darauf aufgebrachten Holografie-Master an der Substratoberfläche mit der darauf aufgebrachten Hologrammaufnahmeschicht anliegt oder rückseitig dagegen gedrückt wird. Diese Fluiddruckänderung im Kisseninneren, die beispielsweise durch Betätigung des Druckregulierungsventil durchgeführt wird, ergibt eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung der verformbaren Kissenoberfläche, wodurch sie sich an die vergleichsweise dünne Hologrammaufnahmeschicht auf der Substratoberfläche anschmiegt und dadurch die Ist-Geometrie der Substratoberfläche annimmt.The inflatable cushion can for example be filled with a fluid, in particular air, and have at least one pressure regulating valve for setting a fluid pressure in the cushion. In principle, the fluid can be any gas, but alternatively it can also be a liquid. The cushion is initially provided with a predetermined first fluid pressure, for example an underpressure or overpressure with respect to atmospheric pressure, at which the deformable cushion surface has the above-mentioned target geometry or a predetermined deviation from this, for example under-cambered or over-cambered. The deformation of the preformed cushion surface to the actual geometry of the substrate surface is now brought about by a fluid pressure change in the cushion to a predetermined second fluid pressure, for example atmospheric pressure, while the cushion with the holographic master applied to it rests against the substrate surface with the hologram recording layer applied to it or is pressed against it on the back. This fluid pressure change inside the cushion, which is carried out, for example, by actuating the pressure regulating valve, results in a uniform application of pressure to the deformable cushion surface, whereby it clings to the comparatively thin hologram recording layer on the substrate surface and thereby adopts the actual geometry of the substrate surface.
Alternativ kann das aufblasbare Kissen mit einem Fluid, insbesondere Luft oder einem anderen Gas oder einer Flüssigkeit, und einem darin enthaltenen oder verteilten Festkörpermaterial gefüllt sein, wobei das Festkörpermaterial bei Vorhandensein des Fluids im Kissen weich und formbar ist und bei Fluidabzug aus dem Kissen hart wird und eine ihm dabei aufgeprägte Form hält. Beispielsweise kann das Kissen dabei eine lockere Füllung aus feinem Granulat, insbesondere Kunststoffkügelchen geeigneter Größe, aufweisen, die bei Luftabzug aus dem Kissen hart wird, da die einzelnen Granulatteilchen durch den Unterdruck aneinandergepresst werden. Es kann sich bei der Füllung aber auch um ein geeignetes formbares schaumartiges Material handeln, welches bei Evakuierung aushärtet und die Form hält. Für den Fluidabzug aus dem Kissen kann es beispielsweise einen geeigneten Anschluss für eine Vakuumpumpe aufweisen. Auch hier wird das Kissen zunächst mit einer zu der Soll-Geometrie oder einer vorbestimmten Abweichung von dieser, beispielsweise unter- oder überbombiert, vorgeformten Kissenoberfläche bereitgestellt. Die Verformung der vorgeformten Kissenoberfläche zur Ist-Geometrie wird nun durch das rückseitige Andrücken des Kissens mit oder ohne den darauf aufgebrachten Holografie-Master an die Substratoberfläche mit oder ohne die darauf aufgebrachte Hologrammaufnahmeschicht bewirkt, und eine der verformbaren Kissenoberfläche dadurch aufgeprägte Form, nämlich die Ist-Geometrie der Substratoberfläche, durch Fluidabzug aus dem Kissen vom hart gewordenen Feststoffmaterial festgehalten bzw. eingefroren bzw. konserviert und bei der Durchführung der übrigen Schritte des vorliegenden Hologrammherstellungsverfahrens beibehalten.Alternatively, the inflatable cushion can be filled with a fluid, in particular air or another gas or liquid, and a solid material contained or distributed therein, the solid material being soft and malleable in the presence of the fluid in the cushion and becoming hard when fluid is withdrawn from the cushion and holds a shape impressed on it. For example, the cushion can have a loose filling made of fine granules, in particular plastic balls of suitable size, which become hard when air is extracted from the cushion, since the individual granules are pressed against one another by the negative pressure. However, the filling can also be a suitable moldable foam-like material which hardens when evacuated and holds its shape. For example, it can have a suitable connection for a vacuum pump for the removal of fluid from the cushion. Here, too, the cushion is initially provided with a cushion surface that is preformed in relation to the target geometry or with a predetermined deviation therefrom, for example under-cambered or over-cambered. The deformation of the preformed cushion surface to the actual geometry is now brought about by pressing the back of the cushion, with or without the holographic master applied to it, against the substrate surface, with or without the hologram recording layer applied to it, and a shape impressed on the deformable cushion surface, namely the actual -Geometry of the substrate surface, held or frozen or preserved by fluid removal from the cushion of the hardened solid material and retained during the implementation of the remaining steps of the present hologram production process.
Alternativ zu der bis dahin beschriebenen ersten Variante des Verfahrens, bei der das Hologramm direkt in/auf der Substratscheibe erzeugt wird, umfasst das Verfahren gemäß einer zweiten Variante folgende Schritte:
- - Bereitstellen eines Teilverbunds, der mehrere miteinander bereits laminierte Scheiben umfasst und beispielsweise eine fertige herkömmliche VSG-Scheibe (Verbund-Sicherheitsglas) aus zwei durch eine reißfeste und zähelastische PVB-Folie (Polyvinylbutyral) verbundenen Glasscheiben ist. Alternativ kann eine Einzelscheibe, beispielsweise eine fertige herkömmliche ESG-Scheibe (Einscheiben-Sicherheitsglas), bereitgestellt werden. Dieser Teilverbund bzw. diese Einzelscheibe besitzt bereits die vorbestimmte gebogene Geometrie, die auch der künftige Scheibenverbund beibehalten soll, und kann insbesondere bei den nachfolgend beschriebenen Bedingungen des vorliegenden Verfahrens (schonender Laminationsprozess) starr sein;
- - Aufbringen eines fertigen Hologramms/HOE in Form einer Folie auf eine Substratscheibe, die eine flache Kunststoff- oder Dünnglasscheibe ist, insbesondere mittels eines geeigneten Klebstoffs; und
- - Verbinden der auf diese Weise mit dem Hologramm ausgestatteten Substratscheibe mit der Einzelscheibe oder dem Teilverbund mittels einer Verbindungschicht, insbesondere aus PVB oder einem anderen Schmelzklebestoff mit einer geeigneten niedrigen Aktivierungstemperatur, zu einem die vorbestimmte gebogene Geometrie aufweisenden Scheibenverbund durch einen das Hologramm schonenden Laminationsprozess, bei dem die Temperatur eine vorbestimmte Höchsttemperatur und/oder der Druck einen vorbestimmten Höchstdruck nicht überschreiten;
- - wobei das Hologramm im fertigen Scheibenverbund zwischen der Substratscheibe und der Einzelscheibe bzw. dem Teilverbund angeordnet ist und daher durch die Substratscheibe nach außen geschützt bleibt. Eine für einen konkreten Anwendungsfall erforderliche Beständigkeit des Hologramms gegenüber der Alterung kann durch eine geeignete Wahl des Materials und/oder der Dicke der Substratscheibe gewährleistet werden.
- Provision of a partial composite which comprises several panes already laminated to one another and is, for example, a finished conventional VSG pane (laminated safety glass) made of two panes of glass connected by a tear-resistant and viscoplastic PVB film (polyvinyl butyral). Alternatively, a single pane, for example a finished conventional ESG pane (toughened safety glass), to be provided. This partial composite or this individual pane already has the predetermined curved geometry, which the future pane composite should also retain, and can be rigid in particular under the conditions of the present method described below (gentle lamination process);
- Applying a finished hologram / HOE in the form of a film to a substrate wafer, which is a flat plastic or thin glass wafer, in particular by means of a suitable adhesive; and
- - Connecting the substrate wafer equipped with the hologram in this way to the individual wafer or the partial composite by means of a connecting layer, in particular made of PVB or another hot-melt adhesive with a suitable low activation temperature, to form a wafer composite having the predetermined curved geometry by a lamination process that is gentle on the hologram that the temperature does not exceed a predetermined maximum temperature and / or the pressure does not exceed a predetermined maximum pressure;
- the hologram is arranged in the finished composite disk between the substrate disk and the individual disk or the partial composite and therefore remains protected from the outside by the substrate disk. A resistance of the hologram to aging that is required for a specific application can be ensured by a suitable choice of the material and / or the thickness of the substrate wafer.
Im Übrigen gelten alle zuvor für die erstere Variante des Verfahrens beschrieben Merkmale und Wirkungen auch für diese zweite Variante sinngemäß.In addition, all the features and effects described above for the first variant of the method also apply mutatis mutandis to this second variant.
Eine Idee ist es somit auch hier, die Integration eines Hologramms, beispielsweise eines HOE, aus dem Laminationsprozess der (Fahrzeug-)Verglasung in einen gesonderten Prozessschritt auszulagern, der bei niedrigeren Temperaturen und/oder Drücken durchgeführt werden kann und bei dem das Hologramm zusammen mit einer dieses schützenden und stützenden Substratscheibe gegen eine die erforderliche gebogene Geometrie bereits aufweisende (Fahrzeug-)Scheibe, eine Einzelscheibe bzw. einen Teilverbund, schonend verformt und mit damit verbunden/laminiert wird. Anders als bei der obigen ersteren Variante wird hier das Hologramm ursprünglich nicht auf dieser Substratscheibe, sondern separat in Form einer flachen Folie oder eines flachen Films in einer an sich bekannten Weise erzeugt und erst nachträglich mit der genannten Substratscheibe mit oder ohne Klebstoff verbunden (einer oder beide dieser zwei Schritte können, müssen aber nicht Teil des vorliegenden Verfahrens sein).One idea here is also to outsource the integration of a hologram, for example an HOE, from the lamination process of the (vehicle) glazing in a separate process step that can be carried out at lower temperatures and / or pressures and in which the hologram together with a substrate pane that protects and supports this is gently deformed against a (vehicle) pane, an individual pane or a partial composite, which already has the required curved geometry and is connected / laminated to it. In contrast to the first variant above, the hologram is here not originally produced on this substrate wafer, but separately in the form of a flat sheet or a flat film in a manner known per se and only subsequently connected to the substrate wafer with or without adhesive (one or both of these two steps may or may not be part of the present procedure).
Bei dieser zweiten Variante des Verfahrens kann daher ein Hologramm in Form einer Folie falten- und knitterarm auf eine VSG- oder ESG-Scheibe appliziert werden. Dabei wird beispielsweise eine flache Dünnglasscheibe als Substratscheibe herangezogen, auf welche die HOE-Folie mit Hilfe eines Klebesystems mit niedriger Aktivierungstemperatur aufgetragen wird. Weiterhin kann das gleiche oder ein anderes Klebesystem auf die HOE-Folie aufgetragen werden, welches ein anschließendes Applizieren an die herkömmliche Fahrzeugverglasung bei niedrigen Aktivierungstemperaturen möglich macht. Dabei wird auch hier die HOE-Folie mit dem Dünnglassubstrat zusammen gegen die Fahrzeugverglasung verformt und durch das Klebesystem fest verbunden. Das Dünnglas kann hierzu wie weiter oben für die erste Variante beschrieben ausgebildet sein.With this second variant of the method, a hologram in the form of a film can therefore be applied to a laminated safety glass or ESG pane with little crease or crease. For example, a flat thin glass pane is used as the substrate pane, to which the HOE film is applied with the aid of an adhesive system with a low activation temperature. Furthermore, the same or a different adhesive system can be applied to the HOE film, which makes subsequent application to conventional vehicle glazing possible at low activation temperatures. Here, too, the HOE film is deformed together with the thin glass substrate against the vehicle glazing and firmly connected by the adhesive system. For this purpose, the thin glass can be designed as described above for the first variant.
Beim Verfahren der hierin dargelegten Art kann die vorbestimmte Höchsttemperatur zur Realisierung des schonenden Laminationsprozesses beispielsweise in der folgenden Reihenfolge zunehmend bevorzugt: nicht mehr als 130 °C, als 120 °C, als 110 °C, als 100 °C, als 90 °C, als 80 °C, als 70 °C, oder als 60 °C betragen. Je niedriger die Temperatur beim schonenden Laminationsprozess bleibt, desto geringer fallen unterschiedliche Wärmeausdehnungen der verschiedenen beteiligten Materialien und damit die Wahrscheinlichkeit von Knittern oder Faltenwerfen der Hologrammschicht oder -Folie aus.In the method of the type set out herein, the predetermined maximum temperature for realizing the gentle lamination process can be increasingly preferred, for example, in the following order: no more than 130 ° C, than 120 ° C, than 110 ° C, than 100 ° C, than 90 ° C, than 80 ° C, than 70 ° C, or than 60 ° C. The lower the temperature remains during the gentle lamination process, the lower the different thermal expansions of the various materials involved and thus the lower the likelihood of creasing or creasing of the hologram layer or film.
Beim Verfahren der hierin dargelegten Art kann der vorbestimmte Höchstdruck beispielsweise in der folgenden Reihenfolge zunehmend bevorzugt: nicht mehr als 14 bar, als 13 bar, als 12 bar, als 11 bar, als 10 bar, als 9 bar, als 8 bar, als 7 bar, oder als 6 bar betragen. Je niedriger der Druck beim schonenden Laminationsprozess bleibt, desto weniger wahrscheinlich ist eine mit Druckerhöhung verbundene Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Hologramms.In the method of the type set out herein, the predetermined maximum pressure can, for example, be increasingly preferred in the following order: no more than 14 bar, than 13 bar, than 12 bar, than 11 bar, than 10 bar, than 9 bar, than 8 bar, than 7 bar, or than 6 bar. The lower the pressure remains during the gentle lamination process, the less likely there is a probability of damage to the hologram associated with an increase in pressure.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Scheibenverbund mit einer vorbestimmten gebogenen Geometrie, insbesondere eine Fahrzeugscheibe, vorgesehen, in dem ein Hologramm, insbesondere ein holografisch optisches Element, gemäß einem Verfahren der hierin dargelegten Art integriert worden ist. Insbesondere kann ein Scheibenverbund der hierin dargelegten Art somit Folgendes umfassen:
- - einen bereits vor dem schonenden Laminationsprozess vorliegenden Teilverbund aus mehreren miteinander laminierten Scheiben oder eine Einzelscheibe, jeweils mit der vorbestimmten gebogenen Geometrie, sowie
- - eine Substratscheibe, die bereits vor dem schonenden Laminationsprozess mit einem darauf oder darin in einer Hologrammaufnahmeschicht erzeugten Hologramm ausgestattet bzw. mit einem fertigen Hologramm in Form einer Folie flächig verbunden worden ist,
- - welche miteinander durch den genannten das Hologramm schonenden Laminationsprozess mittels einer Verbindungsschicht zu dem Scheibenverbund mit der vorbestimmten gebogenen Geometrie verbunden sind,
- - wobei das Hologramm in dem Scheibenverbund durch die Substratscheibe nach außen geschützt bleibt, indem es zwischen der Substratscheibe und der Einzelscheibe bzw. dem Teilverbund angeordnet oder in der Substratscheibe eingebettet ist.
- - a sub-assembly made up of several panes laminated to one another or a single pane, each with the predetermined curved geometry, which is already present before the gentle lamination process, as well
- - a substrate wafer which has already been equipped with a hologram produced on or in a hologram receiving layer before the gentle lamination process or has been connected to a finished hologram in the form of a film,
- - which are connected to one another by the said lamination process, which is gentle on the hologram, by means of a connecting layer to form the pane composite with the predetermined curved geometry,
- - The hologram in the composite disk remains protected from the outside by the substrate disk, in that it is arranged between the substrate disk and the individual disk or the partial composite or is embedded in the substrate disk.
Insbesondere kann dabei der herkömmliche Glasaufbau einer VSG-Verglasung durch einen hybriden Glas-Kunststoff-Aufbau ersetzt werden, indem die Substratscheibe aus Kunststoff durch das Verfahren der hierin dargelegten Art mit einer Einzelscheibe aus Glas verbunden wird. Im Unterschied zum herkömmlichen Verbundglas mit dem Aufbau „Glas/PVB-Folie/Glas“ ergibt dies eine Glas-Kunststoff-Hybridscheibe mit einem Aufbau „Glas/PVB-Folie/Hologrammschicht/Kunststoffsubstratscheibe/Oberflächenvergütung“. Dabei kann eine Oberflächenvergütung, wie z. B. ein Hardcoat für bessere Materialbeständigkeit gegen Kratzer etc. etwa zum Innenraum eines Fahrzeugs hin, optional vorgesehen sein. Die Hologrammschicht kann z. B. eine Hologrammaufnahmeschicht aus Fotopolymer mit darin ausgebildetem Hologramm sein. Die Kunststoff-Substratscheibe kann z. B. aus Polycarbonat bestehen.In particular, the conventional glass structure of laminated safety glass can be replaced by a hybrid glass-plastic structure in that the substrate pane made of plastic is connected to a single pane of glass using the method of the type set out here. In contrast to conventional laminated glass with the "glass / PVB film / glass" structure, this results in a glass-plastic hybrid pane with a "glass / PVB film / hologram layer / plastic substrate disc / surface coating" structure. A surface finish, such as. B. a hardcoat for better material resistance to scratches, etc., for example towards the interior of a vehicle, can be optionally provided. The hologram layer can e.g. B. be a hologram receiving layer made of photopolymer with a hologram formed therein. The plastic substrate wafer can, for. B. consist of polycarbonate.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugscheibe vorgesehen, wobei die Fahrzeugscheibe zumindest teilweise durch einen gemäß dem vorliegenden Verfahren erzeugten Scheibenverbund gebildet ist. Das Fahrzeug kann ein beliebiges Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, sein. Dabei kann die mit dem Hologramm ausgestattete Substratscheibe insbesondere eine näher oder direkt an einem Fahrzeuginnenraum liegende Innenscheibe der Fahrzeugscheibe sein, während die Einzelscheibe bzw. der Teilverbund eine näher oder direkt an der Außenumgebung des Fahrzeugs liegende Außenscheibe der Fahrzeugscheibe ist. Die Fahrzeugscheibe kann, muss aber nicht, zusätzlich zu dieser Innen- und Außenscheibe noch weiter innen oder außen im Scheibenverbund liegende Schichten oder Scheiben aufweisen.According to a further aspect, a vehicle is provided with a vehicle window, the vehicle window being at least partially formed by a laminated pane produced according to the present method. The vehicle can be any land, air or water vehicle, in particular a motor vehicle. The substrate pane equipped with the hologram can in particular be an inner pane of the vehicle pane that is closer to or directly to a vehicle interior, while the individual pane or the partial composite is an outer pane of the vehicle pane that is closer to or directly to the exterior of the vehicle. In addition to this inner and outer pane, the vehicle window can, but does not have to, have layers or panes located further inside or outside in the pane composite.
FigurenlisteFigure list
Die obigen Aspekte der Erfindung und deren Ausführungsformen und spezifische Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Die Zeichnungen sind rein schematisch, sie sind insbesondere nicht als maßstabsgetreu zu lesen. Es zeigen:
-
1 ein Flussdiagramm des Verfahrens der hierin dargelegten Art zum Integrieren eines Hologramms in einem Scheibenverbund mit einer vorbestimmten gebogenen Geometrie; -
2 in einer schematischen Querschnittsansicht einen Abschnitt eines mit dem Verfahren gemäß1 erhaltenen Scheibenverbunds einer vorbestimmten gebogenen Geometrie, insbesondere einer Fahrzeugscheibe, bei dem das Hologramm zwischen einer herkömmlichen VSG-Scheibe und einer Substratscheibe integriert ist; -
3 in einer schematischen Querschnittsansicht einen Abschnitt eines mit dem Verfahren gemäß1 erhaltenen Scheibenverbunds einer vorbestimmten gebogenen Geometrie, insbesondere einer Fahrzeugscheibe, bei dem das Hologramm zwischen einer herkömmlichen ESG-Scheibe und einer Substratscheibe integriert ist; und -
4 in einer schematischen Querschnittsansicht einen Abschnitt eines mit dem Verfahren gemäß1 erhaltenen Scheibenverbunds einer vorbestimmten gebogenen Geometrie, insbesondere einer Fahrzeugscheibe, bei dem das Hologramm in einer mit der herkömmlichen ESG- oder VSG-Scheibe verbundenen Substratscheibe eingebettet ist.
-
1 a flowchart of the method of the type set forth herein for integrating a hologram in a composite pane with a predetermined curved geometry; -
2 in a schematic cross-sectional view a portion of a with the method according to FIG1 obtained pane composite of a predetermined curved geometry, in particular a vehicle pane, in which the hologram is integrated between a conventional VSG pane and a substrate pane; -
3rd in a schematic cross-sectional view a portion of a with the method according to FIG1 obtained pane composite of a predetermined curved geometry, in particular a vehicle pane, in which the hologram is integrated between a conventional ESG pane and a substrate pane; and -
4th in a schematic cross-sectional view a portion of a with the method according to FIG1 obtained pane composite of a predetermined curved geometry, in particular a vehicle pane, in which the hologram is embedded in a substrate pane connected to the conventional ESG or VSG pane.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Alle weiter oben in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen erwähnten verschiedenen Ausführungsformen, Varianten und spezifischen Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und des daraus resultierenden Scheibenverbunds einer vorbestimmten gebogenen Geometrie mit einem darin integrierten Hologramm sowie des Fahrzeugs gemäß den weiteren Aspekten der Erfindung können bei den in den in den
Im Scheibenverbund
- In einem ersten Schritt S1 gemäß
1 wird eine fertige herkömmliche VSG-Scheibe als Teilverbund 2 aus zwei durch eine reißfeste und zähelastische PVB-Folie3 verbundenen Glasscheiben 4 und5 bereitgestellt.Dieser Teilverbund 2 besitzt beim Schritt S1 bereits die vorbestimmte gebogene Geometrie, die auch der künftige Scheibenverbund1 beibehalten soll.
- In a first step S1 according to
1 is a finished conventional laminated safety glass pane as apartial composite 2 made of two with a tear-resistant and tough elastic PVB film3rd connected panes of glass4th and5 provided. Thissub-network 2 in step S1 already has the predetermined curved geometry that the future composite pane will also have1 should be retained.
In einem weiteren Schritt S2 wird eine Substratscheibe
Wie wiederum weiter oben im Detail beschrieben, kann die Substratscheibe
In beiden diesen Fällen wird die Substratscheibe
In dem dadurch erzeugten Scheibenverbund
Wie
Alternativ zum Belichten des Hologramms, in diesem Beispiel des HOE, direkt auf der Substratscheibe
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Scheibenverbund mit der vorbestimmten gebogenen GeometrieLaminated panes with the predetermined curved geometry
- 22
- Teilverbund (z. B. VSG) mit der vorbestimmten gebogenen GeometriePartial composite (e.g. VSG) with the predetermined curved geometry
- 2020th
- Einzelscheibe (z. B. ESG) mit der vorbestimmten gebogenen GeometrieSingle pane (e.g. ESG) with the predetermined curved geometry
- 33
- reißfeste und zähelastische PVB-Folie im TeilverbundTear-resistant and tough elastic PVB film in a partial composite
- 44th
- erste Glasscheibe des Teilverbundsfirst glass pane of the partial composite
- 55
- zweite Glasscheibe des Teilverbundssecond glass pane of the partial composite
- 66th
- SubstratscheibeSubstrate disc
- 77th
- Hologrammaufnahmeschicht (z. B. flüssiges Fotopolymer)Hologram receiving layer (e.g. liquid photopolymer)
- 7070
- separat erzeugte HOE- bzw. Hologramm-Folieseparately produced HOE or hologram film
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 4998784 A [0004]US 4998784 A [0004]
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