DE202021004023U1

DE202021004023U1 - Verbundscheibe

Info

Publication number: DE202021004023U1
Application number: DE202021004023.4U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-05-24
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: CN113710474A; WO2021180635A1

Abstract

Verbundscheibe, umfassend in dieser Reihenfolge
eine erste Glasscheibe (1),
eine erste Laminierschicht (10),
ein Projektionselement (11),
eine zweite Laminierschicht (9),
ein Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht (8) und
eine zweite Glasscheibe (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe, die eine Kombination von einem Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften und einem Projektionselement aufweist.
Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Funktionselementen sind als solche bekannt. Die optischen Eigenschaften der Funktionselemente können durch eine angelegte elektrische Spannung verändert werden.
Ein Beispiel für solche Funktionselemente sind SPD-Funktionselemente (SPD = suspended particle device). Durch die angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch SPD-Funktionselemente steuern.
Ein weiteres Beispiel sind PDLC-Funktionselemente (PDLC = polymer dispersed liquid crystal). Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in einer Polymermatrix eingelagert sind. Im „AUS“-Modus (keine Spannung angelegt) befindet sich die Verglasung in einem milchigen/trüben Zustand. Im „AN“-Modus (Spannung angelegt) befindet sich die Verglasung in einem durchscheinenden/transparenten Zustand.
Ein weiteres Beispiel sind PNLC-Funktionselemente (PNLC = polymer network liquid crystal). Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in ein Polymernetzwerk eingelagert sind, wobei die Funktionsweise ansonsten analog wie bei den PDLC-Funktionselementen ist.
SPD-, PDLC und PNLC-Funktionselemente sind als Funktionselement kommerziell erhältlich, wobei die aktive Schicht und die zum Anlegen einer Spannung erforderlichen Flächenelektroden zwischen zwei Trägerfolien angeordnet sind.
Die Laminierung von Funktionselementen wie PDLC in Glas unter Bildung von Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind z.B. in EP 2915004 A1 oder EP 2864835 A1 beschrieben. Die Funktionselemente wie PDLC werden im Allgemeinen mithilfe von EVA-(Ethylen-Vinylacetat)-Folien oder PVB (Polyvinylbutyral)-Folien zwischen zwei Scheiben eingekapselt.
Ebenfalls bekannt ist der Einbau von Projektionselementen in Verbundgläser, die als solche transparent sind und als Projektionsfläche zur Anzeige von Information dienen. Insofern handelt es sich um ein passives Element. Die Projektionselemente können z.B. in Head-up-Displays als Projektionsfläche im Verbundglas eingesetzt werden. Ein Head-up-Display ist ein Anzeigesystem, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, weil die visuellen Informationen in sein Sichtfeld projiziert werden. Als bildgebende Einheit werden Projektoren verwendet, die das Bild auf das Projektionselement werfen.
Als Projektionselemente können z.B. Substrate mit Flüssigkristallbeschichtungen, Materialien mit holografischen Funktionen oder reflektierenden Funktionen, z.B. mehrschichtige optische Filme oder andere, eingesetzt werden. Möglich sind auch Substrate mit strukturierter Oberfläche, z.B. ein Glas oder ein Kunststoff mit strukturierter Oberfläche, die eine reflektierende Beschichtung aufweisen.
Die Funktion eines transparenten Bildschirms auf der Basis von cholesterischen Kristallen wird z.B. in US 2018/0052264 A1 , WO 2018/169095 A1 und JP2018180122 beschrieben. In der WO 2019/242915 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe mit polarisationsselektiver Beschichtung auf Basis von Flüssigkristallen in einer cholestrischen Phase offenbart.
Transparente Schichtelemente mit diffusen Reflexionseigenschaften auf Basis von strukturierten Substraten aus Polymethylmethacrylat (PMM) oder Glas werden z.B. in WO 2018/109375 A1 , WO 2015/063418 A1 und WO 2018142050 A1 beschrieben. Die transparenten Schichtelemente können als Projektionselemente dienen. In EP 3 457 210 A1 ist eine Bildprojektionsstruktur auf Basis einer transparenten Schicht mit einer unregelmäßigen Oberfläche, auf der eine Reflexionsschicht angeordnet ist, offenbart.
Der Einsatz eines Funktionselements mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, hier auch als aktives Element bezeichnet, oder eines Projektionselements, hier auch als passives Element bezeichnet, war bekannt. In US 2015/0138627 A1 ist ein Projektions- oder Rückprojektionsverfahren offenbart, bei dem eine Verglasung als Projektions- oder Rückprojektionswand verwendet wird, wobei die Verglasung ein transparentes Schichtelement mit diffusen Reflexionseigenschaften und ein variables Lichtstreusystem, das einen Funktionsfilm umfasst, der in der Lage ist, zwischen einem transparenten Zustand und einem Streuzustand umzuschalten, aufweist.
Es besteht Verbesserungsbedarf bei dem Kontrast von Bildern, die von in Verbundgläsern enthaltenen Projektionselementen angezeigt werden. Die als Projektionselemente eingesetzten Systeme sind außerdem starre Systeme ohne große Flexibilität, so dass eine fehlerfreie Laminierung in Verbundgläser schwierig ist.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, den Kontrast von durch Projektionsfolien bzw.-elementen angezeigten Informationen bzw. Bilder zu verbessern. Dies konnte mit einem dahinterliegenden Funktionselement wie einer PDLC erreicht werden. In diesem Fall sollen beide Elemente so nah wie möglich aneinander liegen, um jedes Geisterbild zu vermeiden. Das wirft ein zusätzliches technisches Problem auf, da die während der Herstellung des Verbundglases erforderliche Entlüftung zwischen diesen beiden Elementen schwierig ist, was zu Mängeln führen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Verbundscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Beschrieben ist auch ein Verfahren zum Laminieren eines dünnen Projektionselements (einer passiven dünnen Folie) in Kombination mit einem Funktionselement (einer aktiven Folie) innerhalb einer Verglasung. Diese Verglasung bietet einen besseren Kontrast zum Zweck der Projektion eines Bildes auf die Verglasung.
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert.
Gemäß der Erfindung wird eine Verbundscheibe bereitgestellt, die in dieser Reihenfolge umfasst: eine erste Glasscheibe, eine erste Laminierschicht, ein Projektionselement, eine zweite Laminierschicht, ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht und eine zweite Glasscheibe.
Die Verbundscheibe umfasst eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe. Die erste Glasscheibe kann die Innenscheibe darstellen und die zweite Glasscheibe kann die Außenscheibe darstellen oder es kann umgekehrt die erste Glasscheibe die Außenscheibe darstellen und die zweite Glasscheibe die Innenscheibe. Es versteht sich, dass sich die Ausdrücke Innenscheibe und Außenscheibe auf die Orientierung der Verbundscheibe im eingebauten Zustand beziehen.
Das Projektionselement ist im Allgemeinen transparent. Es dient als Projektionsfläche zur Anzeige von visueller Information. Die visuelle Information bzw. das Licht wird von einer bildgebenden Einheit, auch als Projektor bezeichnet, auf das Projektionselement geworfen. Insofern wird das Projektionselement als passives Element bezeichnet. Das Projektionselement weist im Allgemeinen eine Funktionsschicht oder passive Schicht zur Projektion auf. Das Projektionselement ist dann im Allgemeinen so in der Verbundscheibe zu positionieren, dass diese Funktionsschicht oder passive Schicht der Seite zugewandt ist, auf der der Projektor angeordnet ist.
Das Projektionselement und das Funktionselement sind im Allgemeinen Flächenkörper. Die Position des Projektionselements und die Größe des Projektionselements können so variiert werden, dass es in einem Teilbereich der Verbundscheibe oder in der ganzen Verbundscheibe angeordnet ist. Dies gilt auch für das Funktionselement. Das Projektionselement und/oder das Funktionselement können somit vollflächig oder teilflächig im Verbundglas angeordnet sein. Eine teilflächige Anordnung ist vorteilhaft, da sich die Haftung zwischen den Glasscheiben verbessert.
Das Projektionselement kann in Form einer Folie bzw. passiven Folie vorliegen und/oder das Funktionselement kann in Form einer Folie bzw. aktiven Folie vorliegen.
Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe können flache oder gebogene Scheiben sein. Die Scheiben können aus anorganischem Glas und/oder organischem Glas (Kunststoff) sein. Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe können z.B. unabhängig voneinander aus Flachglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Aluminosilikatglas, Polycarbonat und/oder Polymethacrylat sein. Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe sind bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas. Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe weisen z.B. unabhängig voneinander eine Dicke im Bereich von 0,4 bis 5,0 mm, z.B. 1 bis 3 mm, bevorzugter 1,6 bis 2,5 mm, auf.
Die erste Glasscheibe und/oder die zweite Glasscheibe können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, z.B. Antihaftbeschichtungen, getönte Beschichtungen, Antireflexbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.
Die in der Verbundscheibe enthaltenen polymeren Schichten werden in der Regel durch Folien gebildet. Die Ausdrücke Schichten und Folien können miteinander austauschbar verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Das Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften ist bevorzugt ausgewählt aus einem PDLC-Funktionselement, einem PNLC-Funktionselement oder einem SPD-Funktionselement. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften ein PDLC-Funktionselement.
Solche Funktionselemente und deren Funktionsweise sind dem Fachmann an sich bekannt. Durch das Funktionselement, insbesondere das PDLC-Funktionselement, kann die Lichtdurchlässigkeit der Verbundscheibe nach Bedarf reduziert werden, wodurch ein Sichtschutzeffekt erzielt wird und der Kontrast für die visuelle Information erhöht wird.
Das Funktionselement, insbesondere das PDLC-Funktionselement, umfasst im Allgemeinen in dieser Reihenfolge eine Trägerschicht, eine Flächenelektrode, eine aktive Schicht, eine Flächenelektrode und eine Trägerschicht.
Die aktive Schicht weist veränderliche optische Eigenschaften auf, die durch eine an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung insbesondere solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die besagten optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten.
Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird an die Flächenelektroden keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht.
Die aktive Schicht eines PNLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in ein Polymernetzwerk eingelagert sind. Ansonsten ist das Funktionsprinzip ähnlich wie bei dem PDLC-Funktionselement. Die aktive Schicht eines SPD-Funktionselements enthält suspendierte Partikel, wobei die Absorption von Licht durch die aktive Schicht mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar ist.
Das Funktionselement umfasst Flächenelektroden zum Anlegen der Spannung an die aktive Schicht, die zwischen den Trägerschichten und der aktiven Schicht angeordnet sind. Eine Flächenelektrode ist zwischen der aktiven Schicht und der einen Trägerschicht angeordnet und eine Flächenelektrode ist zwischen der aktiven Schicht und der anderen Trägerschicht angeordnet. Die Flächenelektroden können bzgl. Zusammensetzung und/oder Dicke gleich oder verschieden sein. Die Flächenelektroden sind meist gleich.
Die Flächenelektroden sind bevorzugt als transparente, elektrisch leitfähige Schichten ausgestaltet. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conducting oxide, TCO). Beispiele für transparente, leitende Oxide (TCO) sind mit Zinn dotiertes Indiumoxid (ITO, auch als Indium-Zinn-Oxid bezeichnet), mit Antimon oder Fluor dotiertes Zinnoxid (SnO₂:F), mit Gallium dotiertes Zinkoxid oder mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (ZnO: AI), wobei ITO bevorzugt ist. Die Dicke der elektrisch leitenden Schichten auf Basis dieser transparenten leitenden Oxide (TCO), insbesondere ITO, liegt bevorzugt im Bereich von 5 nm bis 500 nm, bevorzugter 10 nm bis 200 nm und insbesondere 15 bis 50 nm.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann auch eine Metallschicht sein, vorzugsweise eine Dünnschicht oder ein Stapel von Dünnschichten, die Metallschichten umfassen. Metall umfasst hier auch Metalllegierungen. Geeignete Metalle sind z.B. Ag, Al, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au, Ni, Cr, W oder Legierungen davon. Diese Metallbeschichtungen werden als TCC (transparent conductive coating) bezeichnet. Typische Dicken der Einzelschichten liegen im Bereich von 2 bis 50 nm.
Die Funktionselemente umfassen ferner zwei Trägerschichten bzw. Trägerfolien (eine erste Trägerschicht und eine zweite Trägerschicht). Die Trägerschichten sind insbesondere aus polymeren oder thermoplastischen Folien gebildet. Die Trägerschichten können bzgl. Zusammensetzung und/oder Dicke gleich oder verschieden sein. Typischerweise bestehen die beiden Trägerschichten aus derselben Zusammensetzung. Typischerweise sind die Flächenelektroden in Form einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der Trägerfolie bzw. Trägerschicht ausgebildet.
Die Trägerschichten enthalten insbesondere ein thermoplastisches Material oder bestehen daraus. Das thermoplastische Material kann ein thermoplastisches Polymer oder eine Mischung von zwei oder mehr thermoplastischen Polymeren sein. Neben dem thermoplastischen Material kann die Trägerschicht ferner Zusätze enthalten, wie z.B. Weichmacher.
Das thermoplastische Material der Trägerschicht kann z.B. Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethan (PU), Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen enthalten oder daraus bestehen.
Das thermoplastische Material der Trägerschichten ist bevorzugt PET, wie es bei kommerziell erhältlichen Funktionselementen üblich ist. Die Trägerschichten werden daher bevorzugt aus PET-Folie gebildet. Das thermoplastische Material der Trägerschicht kann auch Mischungen von PET mit anderen thermoplastischen Polymeren, wie die vorstehend genannten, und/oder Copolymere von PET enthalten oder daraus bestehen.
Die Dicke jeder Trägerschicht liegt z.B. im Bereich von 0,03 mm bis 0,4 mm, bevorzugt von 0,04 mm bis 0,3 mm. Die Dicke der Trägerschichten liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 250 µm (Mikrometer).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem Funktionselement, bevorzugt in dem PDLC-Funktionselement, die Trägerschichten aus PET-Folie gebildet, und/oder die Flächenelektroden aus ITO-Schichten gebildet.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst ferner ein Projektionselement. Das Projektionselement dient zur Anzeige von visueller Information. Solche Projektionselemente und deren Funktionsweise sind dem Fachmann an sich bekannt. Das Projektionselement zeigt insbesondere eine Reflexion im sichtbaren Spektrum, wobei gewöhnlich lokal ein anderer Brechungsindex als bei Glas oder PVB vorliegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Projektionselement als ein Substrat mit einer passiven Beschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, als ein transparentes Schichtelement mit diffusem Reflexionsvermögen oder als ein holographisches optisches Element ausgebildet, wobei ein Substrat mit einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung bevorzugt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Projektionselement ein Substrat bzw. eine Substratschicht, auf die eine Funktionsbeschichtung bzw. passive Beschichtung aufgebracht ist. Im Allgemeinen ist die Funktionsbeschichtung auf einer Seite der Substratschicht aufgebracht. Die Funktionsbeschichtung kann vollflächig oder teilflächig in Form eines Musters auf der Substratschicht aufgebracht sein. Die Funktionsbeschichtung dient als Projektionsfläche zur Anzeige der visuellen Information, die von einem Projektor erzeugt wird. Die Funktionsschicht kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen.
Die Funktionsbeschichtung bzw. passive Beschichtung ist bevorzugt ausgewählt aus einer Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, einer diffus reflektierenden Beschichtung, einem reflektierenden Substrat mit Struktur, einem Substrat mit reflektierender metallischer Beschichtung und einer Photopolymerbeschichtung mit holographischer Funktion.
Die Substratschicht kann z.B. aus Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, Cellulosetriacetat (TAC)-Folie, Polymethylmethacrylat (PMMA)-Folie, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie, Polyethylenterephthalat (PET)-Folie, Polyethylen (PE)-Folie, Polyamid (PA)-Folie oder Polycarbonat (PC)-Folie gebildet sein, insbesondere wenn die Funktionsbeschichtung eine Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung ist. Die Substratschicht kann z.B. eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,2 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,2 mm, aufweisen, insbesondere wenn die Funktionsbeschichtung eine Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung ist.
Das Projektionselement weist bevorzugt eine Gesamtdicke im Bereich von 0,035 bis 0,3 mm, auf, insbesondere wenn es sich um eine Flüssigkristallanzeige, bevorzugt cholesterische Flüssigkristallanzeige, handelt.
Als Projektionselemente können z.B. auch Materialien mit holografischen Funktionen oder reflektierenden Funktionen, z.B. mehrschichtige optische Filme, eingesetzt werden. Bei dem Projektionselement kann es sich um ein transparentes Schichtelement mit diffusen Reflexionseigenschaften handeln. Diese transparenten Schichtelemente können z.B. zwei strukturierte Substrate, z.B. aus PMM oder Glas, umfassen, zwischen die gewöhnlich mindestens eine Schicht mit diffus reflektierenden Bereichen angeordnet ist. Solche transparenten Schichtelemente werden z.B. in WO 2018/109375 A1 , WO 2015/063418 A1 und WO 2018142050 A1 beschrieben, worauf Bezug genommen wird.
Als Projektionselement können auch strukturierte Substrate oder andere reflektierende Elemente, z.B. Substrate mit metallischer Beschichtung, wie z.B. Silber (Ag) oder Titanoxid (TiOx), eingesetzt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Projektionselement eine Substratschicht, die auf einer Seite eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung aufweist, wobei die Substratschicht bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,2 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,2 mm aufweist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst ferner drei Laminierschichten. Die Laminierschichten können bzgl. Zusammensetzung und/oder Dicke gleich oder verschieden sein. Die Laminierschichten können durch handelsübliche Laminierfolien gebildet werden. Sie dienen zur Verklebung bzw. Laminierung der Komponenten der Verbundscheibe. Durch die Laminierschichten werden die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe miteinander verbunden und das Funktionselement und das Projektionselement in das Glas laminiert.
Die Laminierschichten werden insbesondere aus polymeren Folien, in der Regel thermoplastischen Folien gebildet. Die Laminierschicht kann z.B. Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat, Polyurethan, Polypropylen, Polyacrylat, Polyethylen, Polycarbonat, Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluoriniertes Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen und/oder ein Gemisch und/oder ein Copolymer davon enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste, zweite und dritte Laminierschicht jeweils unabhängig gebildet aus Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, thermoplastischer Polyurethan (TPU)-Folie, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie oder einer Kombination davon. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Laminierschichten aus EVA-Folien und/oder PVB-Folien, bevorzugt PVB-Folien, gebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste Laminierschicht und die zweite Laminierschicht, d.h. die beiden Laminierschichten, zwischen denen das Projektionselement angeordnet ist, dünner als die dritte Laminierschicht, d.h. die Laminierschicht, die zwischen Funktionselement und zweiter Glasscheibe angeordnet ist.
Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die zweite Laminierschicht, d.h. die Laminierschicht, die zwischen Funktionselement und Projektionselement angeordnet ist, eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 µm, bevorzugt 30 bis 150 µm, bevorzugter 30 bis 100 µm, aufweist. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Funktionselement und Projektionselement klein gehalten werden, wodurch Geisterbilder vermieden werden können. Es ist besonders bevorzugt, wenn die die erste Laminierschicht und die zweite Laminierschicht jeweils unabhängig eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 µm, bevorzugt 30 bis 150 µm, bevorzugter 30 bis 100 µm, aufweisen. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Funktionselement und Projektionselement klein gehalten werden, wodurch Geisterbilder vermieden werden können. Die dritte Laminierschicht weist bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm auf.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben kann mittels eines Verfahrens hergestellt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen einer Anordnung, die in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe, eine erste Laminierschicht, ein Projektionselement, eine zweite Laminierschicht, ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht und eine zweite Glasscheibe umfasst,
b) Kalt-Entlüften der bereitgestellten Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C, bevorzugt 12 bis 30°C,
c) Warm-Entlüften der kalt entlüfteten Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 130°C, bevorzugt 70 bis 110°C, und
d) Laminieren der entlüfteten Anordnung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 150°C, bevorzugt 110 bis 130°C, und einem Druck im Bereich von 6 bis 14 bar, bevorzugt 8 bis 12 bar, und abschließendes Abkühlen, um die Verbundscheibe zu bilden.

Ein Entlüftungsprozess ist notwendig, um die zusätzliche Luft aus der laminierten Struktur zu entfernen und die Funktionalität der Verglasungsstruktur zu gewährleisten. Eine Kaltentlüftung unter Vakuum wird mit einer Haltezeit von mindestens 30 Minuten durchgeführt, die aber je nach Dimension und Art der Struktur bis zu einigen Stunden verlängert werden kann. Die Warmentlüftung wird dann unter Vakuum mit Temperaturen durchgeführt, die normalerweise zwischen 70 und 110 °C liegen und vorzugsweise 130 °C nicht überschreiten.
Für die Laminierung ist eine Temperatur von mindestens 100-150 °C, vorzugsweise 110-130°C, besonders geeignet. Eine richtige Wahl kann unter Berücksichtigung der Zeit des Autoklavenzyklus getroffen werden. Der Druck kann zwischen 6-14 bar, vorzugsweise 8-12 bar, liegen, und die Wahl des Drucks sollte in Übereinstimmung mit der Temperatur, der Zeit und der Geschwindigkeit des Autoklavenzyklus erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kalt-Entlüften über einen Zeitraum von 10 min bis 12 Stunden durchgeführt wird und/oder das Warm-Entlüften über einen Zeitraum von 15 Minuten bis 5 Stunden durchgeführt.
Für die Entlüftung der Anordnung wird an die Anordnung ein Vakuum oder Unterdruck angelegt. Die Entlüftung wird zuerst bei etwa Raumtemperatur durchgeführt (KaltEntlüftung) und anschließend bei einer erhöhten Temperatur (Warm-Entlüftung). Durch diese Entlüftungsprozedur gelingt eine ausreichende Entlüftung der Anordnung, wodurch nach der anschließenden Laminierung ein weitgehend fehlerfreies Verbundglas erhalten wird.
Durch die Laminierung erfolgt die Verklebung der Komponenten unter Bildung der Verbundscheiben. Die Laminierung erfolgt im Allgemeinen in einem Autoklaven.
Die erfindungsgemäßn Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben kann verwendet werden zum Anzeigen von visueller Information, insbesondere als Projektionsfläche für ein Head-up-Display. Bei der Verwendung ist die Verbundscheibe geeigneterweise in einem Fahrzeug oder in einem Bauwerk montiert.
Durch Einstellen der Transparenz mithilfe des Funktionselements, insbesondere des PDLC-Funktionselements, kann die Menge des durchgelassenen Lichts nach Bedarf reduziert werden. Dadurch wird ein besserer Kontrast bei der visuellen Information ermöglicht.
Head-up-Displays sind dem Fachmann bekannt und umfassen im Allgemeinen eine bildgebende Einheit und einer Projektionsfläche. Die bildgebende Einheit erzeugt das Bild und kann ferner ein Optikmodul, z.B. eine Spiegeloptik, umfassen, die das Bild auf die Projektionsfläche umlenkt.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben ist bevorzugt in einem Fahrzeug oder einem Bauwerk montiert. Die Erfindung betrifft daher auch ein Fahrzeug oder Bauwerk, in dem eine erfindungsgemäße Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben montiert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug oder Bauwerk ein Fahrzeug, das ausgewählt ist aus Kraftfahrzeugen, z.B. Personenkraftfahrzeugen, oder Transportfahrzeugen, wie z.B. Bussen, Zügen, Flugzeugen oder Schiffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug oder Bauwerk ein Bauwerk, wobei die Verbundscheibe als Fensterscheibe oder Trennscheibe montiert ist. Die Trennscheibe kann als Trennwand oder Anzeigeeinrichtung dienen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Heckscheibe, Seitenscheibe, Windschutzscheibe oder Dachscheibe eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs.
In der Regel ist in das erfindungsgemäße Fahrzeug oder Bauwerk ein Head-up-Display montiert, das eine bildgebende Einheit umfasst, wobei die Verbundscheibe als Projektionsfläche des Head-up-Displays dient.
Die Erfindung wird im Folgenden mithilfe von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, welche die Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Die beigefügten Figuren sind schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu.
Es zeigen:

1 einen Ausschnitt einer Verbundscheibe nach dem Stand der Technik mit einem PDLC-Funktionselement im Querschnitt,
2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe im Querschnitt,
3 einen Ausschnitt eines Projektionselements für die erfindungsgemäße Verbundscheibe im Querschnitt,
4 ein Flussdiagramm zur Visualisierung eines Verfahrens.

1 zeigt einen Ausschnitt einer Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften nach dem Stand der Technik im Querschnitt. Die Verbundscheibe umfasst eine erste Glasscheibe 1 und eine zweite Glasscheibe 2, zwischen die ein PDLC-Funktionselement 3 laminiert ist. Das PDLC-Funktionselement ist in dieser Reihenfolge aus einer Trägerschicht 4, einer Flächenelektrode 5, einer aktiven PDLC-Schicht 6, einer Flächenelektrode 5 und einer Trägerschicht 4 gebildet.
Die erste Glasscheibe 1 kann eine Dicke im Bereich von 1,6 bis 2,5 mm, z.B. etwa 2,1 mm, aufweisen. Die zweite Glasscheibe 1 kann eine Dicke im Bereich von z.B. 1,6 bis 2,1 mm aufweisen. Die Trägerschichten 4 sind aus PET-Folien gebildet und weisen z.B. eine Dicke im Bereich von 100 bis 250 µm auf, z.B. etwa 200 µm. Die Flächenelektroden 5 sind aus ITO gebildet und weisen z.B. eine Dicke im Bereich von unter 30 nm auf. Die aktive Schicht 6 hat z.B. eine Dicke im Bereich von 5 bis 30 µm.
Zwischen der ersten Scheibe 1 und dem PDLC-Element 3 sowie zwischen der zweiten Scheibe 2 und dem PDLC-Element 3 ist jeweils eine Laminierschicht 7 angeordnet, die die Scheiben verkleben bzw. verbinden. Die Laminierschichten sind bevorzugt PVB-Folien, die z.B. eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm, z.B. 760 µm, aufweisen.
2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe im Querschnitt, die eine Kombination von PDLC-Funktionselement 3 und Projektionselement 11 zwischen der ersten und zweiten Glasscheibe 1, 2 aufweist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe 1, eine erste Laminierschicht 10, ein Projektionselement 11, eine zweite Laminierschicht 9, ein PDLC-Funktionselement 3 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht 8 und eine zweite Glasscheibe 2. Es ist bevorzugt, dass die erste Glasscheibe 1 die Innenscheibe ist und die zweite Glasscheibe 2 die Außenscheibe. Die umgekehrte Zuordnung ist gegebenenfalls auch möglich.
Aufbau, Materialien und Abmessungen des PDLC-Funktionselements 3 und der Glasscheiben 1, 2 sind die gleichen wie in 1, so dass darauf verwiesen wird.
Das Projektionselement 11 ist vorzugsweise ein Substrat mit einer passiven Beschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung. Einzelheiten hierzu sind in 3 gezeigt. Die Gesamtdicke des Projektionselements 11 kann z.B. 0,05 mm betragen.
Die erste Laminierschicht 10 und die zweite Laminierschicht 9 weisen z.B. eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 µm, z.B. 50 µm, auf. Die dritte Laminierschicht 8 weist z.B. eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm, z.B. 760 µm, auf. Die erste, zweite und dritte Laminierschicht 10, 9, 8 werden vorzugsweise aus PVB-Folie gebildet.
Die Verbundscheibe ermöglicht einen verbesserten Kontrast. Geisterbilder sind zwar noch vorhanden, sie sind aber so nahe beieinander, dass ihre Sichtbarkeit stark verringert ist.
3 zeigt Einzelheiten eines Projektionselements 11 im Querschnitt. Das Projektionselement umfasst eine Substratschicht 12, wobei auf einer Seite der Substratschicht 12 eine passive Schicht, insbesondere eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung 13 aufgebracht ist, die als Projektionsfläche zur Anzeige der Information dient.
Die Substratschicht 12 kann z.B. ein Substrat auf Basis von PVB, TAC, PMMA, EVA, PET, PE, PA oder PC sein. Die Substratschicht kann z.B. eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm aufweisen.
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Visualisierung eines Verfahrens zur Herstellung einer Verbundscheibe gemäß 2.
In Schritt PI wird eine Anordnung, die in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe 1, eine erste Laminierschicht 10, ein Projektionselement 11, eine zweite Laminierschicht 9, ein Funktionselement 3 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht 8 und eine zweite Glasscheibe 2 umfasst, durch Aufeinanderstapeln der Komponenten gebildet.
Danach erfolgt in Schritt PII ein Kalt-Entlüften der Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C, bevorzugt 12 bis 30°C, z.B. 18°C, über einen Zeitraum im Bereich von z.B. 10 min bis 12 Stunden, z.B. 30 Minuten
Anschließend erfolgt in Schritt PIII ein Warm-Entlüften der kalt entlüfteten Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 130°C, bevorzugt 70 bis 110°C, z.B. bei 100°C, über einen Zeitraum im Bereich von z.B. 15 Minuten bis 5 Stunden, z.B. 60 Minuten.
Dann erfolgt in Schritt PIV in einem Autoklaven das Laminieren der entlüfteten Anordnung bei einer Temperatur im Bereich von 90 bis 150°C, bevorzugt 110 bis 130°C, und einem Druck im Bereich von 6 bis 14 bar, bevorzugt 8 bis 12 bar. Nach der Abkühlung wird die Verbundscheibe erhalten.
Es wird ein Verbundglas mit sehr guter Qualität erhalten (z.B. keine Falten, keine Blasen, keine Delaminierung).
Bezugszeichenliste

1: erste Scheibe
2: zweite Scheibe
3: Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften
4: Trägerschicht des Funktionselements
5: Flächenelektrode des Funktionselements
6: aktive Schicht des Funktionselements
7: Laminierschicht
8: dritte Laminierschicht
9: zweite Laminierschicht
10: erste Laminierschicht
11: Projektionselement
12: Substrat bzw. Substratschicht des Projektionselements
13: passive Schicht bzw. passive Beschichtung des Projektionselements
PI: Stapeln der Anordnung
PII: Kaltentlüften
PIII: Warmentlüften
PIV: Laminieren

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2915004 A1 [0007]
EP 2864835 A1 [0007]
US 2018/0052264 A1 [0010]
WO 2018/169095 A1 [0010]
JP 2018180122 [0010]
WO 2019/242915 A1 [0010]
WO 2018/109375 A1 [0011, 0047]
WO 2015/063418 A1 [0011, 0047]
WO 2018142050 A1 [0011, 0047]
EP 3457210 A1 [0011]
US 2015/0138627 A1 [0012]

Claims

Verbundscheibe, umfassend in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe (1), eine erste Laminierschicht (10), ein Projektionselement (11), eine zweite Laminierschicht (9), ein Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht (8) und eine zweite Glasscheibe (2).
Verbundscheibe nach Anspruch 1, wobei die zweite Laminierschicht (9) eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 µm, bevorzugt 30 bis 150 µm, bevorzugter 30 bis 100 µm, aufweist.
Verbundscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Projektionselement (11) als ein Substrat mit einer passiven Beschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, als ein transparentes Schichtelement mit diffusem Reflexionsvermögen, als reflektierendes Substrat mit Struktur, als Substrat mit reflektierender metallischen Beschichtung oder als ein holographisches optisches Element ausgebildet ist.
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Projektionselement (11) eine Substratschicht (12) umfasst, die eine passive Beschichtung (13) aufweist, wobei die passive Beschichtung bevorzugt ausgewählt ist aus einer Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, einer diffus reflektierenden Beschichtung und einer Photopolymerbeschichtung.
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Projektionselement (11) eine Substratschicht (12) umfasst, die auf einer Seite eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung aufweist, wobei die Substratschicht bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,2 mm, bevorzugter 0,05 bis 0,2 mm aufweist.
Verbundscheibe nach Anspruch 5, wobei die Substratschicht (12) aus Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, Cellulosetriacetat (TAC)-Folie, Polymethylmethacrylat (PMMA)-Folie, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie, Polyethylenterephthalat (PET)-Folie, Polyethylen (PE)-Folie, Polyamid (PA)-Folie oder Polycarbonat (PC)-Folie gebildet ist.
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften in dieser Reihenfolge eine Trägerschicht (4), eine Flächenelektrode (5), eine aktive Schicht (6), eine Flächenelektrode (5) und eine Trägerschicht (4) umfasst.
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften aus einem PDLC-Funktionselement, einem PNLC-Funktionselement oder einem SPD-Funktionselement, bevorzugt einem PDLC-Funktionselement, ausgewählt ist.
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Laminierschicht (10), die zweite Laminierschicht (9) und die dritte Laminierschicht (8) jeweils unabhängig aus einer Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, thermoplastischer Polyurethan (TPU)-Folie oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie gebildet sind, wobei jeweils eine PVB-Folie bevorzugt ist.
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Laminierschicht (10) und die zweite Laminierschicht (9) jeweils unabhängig eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 µm, bevorzugt 30 bis 150 µm, bevorzugter 30 bis 100 µm, aufweisen, und/oder die dritte Laminierschicht (8) eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm aufweist,
Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Projektionselement (11) und/oder das Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften vollflächig oder teilflächig in der Verbundscheibe angeordnet sind.