DE202021004074U1 - Projection arrangement for a head-up display system - Google Patents

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Abstract

Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display mindestens umfassend
• eine Windschutzscheibe (10) mit einem HUD-Bereich, wobei die Windschutzscheibe (10) eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, aufweist,
• einen Projektor (4), der auf den HUD-Bereich gerichtet ist, wobei die Strahlung des Projektors (4) überwiegen P-polarisiert ist,
wobei die Windschutzscheibe eine Reflexionsbeschichtung (20) zur Reflexion der durch den Projektor (4) emittierten Strahlung umfasst, und
• eine erste Verzögerungsschicht (6.1) zur Umwandlung der Polarisation des durch die Verzögerungsschicht (6.1) transmittierten Strahlung aufweist, wobei die erste Verzögerungsschicht (6.1) innerhalb des HUD-Bereichs angeordnet ist, und
• die Reflexionsbeschichtung (20) zwischen der ersten Verzögerungsschicht (6.1) und der Außenscheibe (1) oder der Innenscheibe (2) angeordnet ist.

Figure DE202021004074U1_0000
Projection arrangement for a head-up display at least comprising
• a windshield (10) with a HUD area, the windshield (10) having an outer pane (1) and an inner pane (2) which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer (3),
• a projector (4) aimed at the HUD area, the radiation of the projector (4) being predominantly P-polarized,
the windshield comprising a reflective coating (20) for reflecting the radiation emitted by the projector (4), and
• has a first retardation layer (6.1) for converting the polarization of the radiation transmitted through the retardation layer (6.1), the first retardation layer (6.1) being arranged within the HUD region, and
• the reflective coating (20) is arranged between the first delay layer (6.1) and the outer pane (1) or the inner pane (2).
Figure DE202021004074U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display.The invention relates to a projection arrangement for a head-up display.

Moderne Fahrzeuge werden zunehmend mit sogenannter Head-Up-Display (HUD; „Kopfoben-Anzeige“) Technologie ausgestattet. Ein Head-Up-Display ist ein Anzeigesystem, welches dem Fahrer eines Fahrzeugs in sein Sichtfeld zusätzliche Informationen in Form von Bildern projiziert. Das Head-Up-Display besteht aus einem Projektor (bildgebende Einheit) und mehreren Optikmodulen zur Umlenkung bzw. Spiegelung (Reflektion) eines Bildes auf eine Projektionsfläche bzw. Reflexionsfläche. Dabei dient üblicherweise eine Verbundscheibe, insbesondere die Windschutzscheibe des Fahrzeugs, als Projektionsfläche. Obwohl das Bild auf die Windschutzscheibe projiziert wird, schwebt es in der Wahrnehmung des menschlichen Auges des Fahrers entfernt über der Motorhaube des Fahrzeugs.Modern vehicles are increasingly equipped with so-called head-up display (HUD; "head-up display") technology. A head-up display is a display system that projects additional information in the form of images into the driver's field of vision. The head-up display consists of a projector (imaging unit) and several optics modules for deflecting or mirroring (reflecting) an image onto a projection surface or reflection surface. A composite pane, in particular the windshield of the vehicle, usually serves as a projection surface. Although the image is projected onto the windshield, in the perception of the driver's human eye it hovers distantly above the vehicle's hood.

Auf diese Weise können zusätzliche Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seine Blickrichtung ändern zu müssen. Head-Up-Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.In this way, additional information can be projected into the driver's field of vision, for example the current driving speed, navigation or warning information, which the driver can perceive without having to change his line of sight. Head-up displays can thus make a significant contribution to increasing road safety.

Üblicherweise besteht das durch den Projektor erzeugte Bild aus polarisierter, insbesondere S-polarisierter, Lichtstrahlung. Das S-polarisierte Licht trifft unter einem bestimmten Einfallswinkel auf die Verbundscheibe und wird zumindest teilweise sowohl in die Verbundscheibe hinein gebrochen als auch als S-polarisiertes Licht in das Sichtfeld des Fahrers reflektiert. Allerdings werden die reflektierten Bilder nicht farbecht oder mit unerwünschter Reflektion, sogenannten Doppelbildern, dargestellt.The image generated by the projector usually consists of polarized, in particular S-polarized, light radiation. The S-polarized light strikes the laminated pane at a specific angle of incidence and is at least partially both refracted into the laminated pane and reflected as S-polarized light into the driver's field of vision. However, the reflected images are not displayed in true color or with unwanted reflections, so-called double images.

Der Einfallswinkel der S-polarisierten Strahlung beträgt üblicherweise etwa 65%, was in etwa dem Brewster-Winkel für einen Luft-Glas-Übergang (57,2° für Kalk-Natron-Glas) entspricht. Dabei tritt das Problem auf, dass das Projektorbild an beiden äußeren Übergängen von Luft zu Glas und von Glas zur Luft reflektiert wird. Dadurch tritt neben dem gewünschten Hauptbild auch ein leicht versetztes Nebenbild auf, das sogenannte Geisterbild („Ghost“). Das Problem wird dadurch gemildert, dass die Oberflächen der Windschutzscheibe in einem Winkel zueinander angeordnet werden. Dies geschieht durch die Verwendung einer keilförmigen Zwischenschicht bei der Lamination der als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheibe. Dadurch kann eine Überlagerung des Hauptbilds und des Geisterbildes erzielt werden. Verbundgläser mit Keilfolien für HUDs sind beispielsweise aus WO 2009/071135 A1 , EP 1800855 B1 oder EP 1880243 A2 bekannt.The angle of incidence of the S-polarized radiation is typically about 65%, which roughly corresponds to Brewster's angle for an air-to-glass transition (57.2° for soda-lime glass). The problem arises that the projector image is reflected at the two outer transitions from air to glass and from glass to air. As a result, in addition to the desired main image, a slightly offset secondary image also appears, the so-called ghost image (“ghost”). The problem is alleviated by placing the surfaces of the windshield at an angle to one another. This is done by using a wedge-shaped intermediate layer in the lamination of the windshield designed as a composite pane. This allows the main image and the ghost image to be superimposed. For example, laminated glasses with wedge foils for HUDs are out WO 2009/071135 A1 , EP 1800855 B1 or EP 1880243 A2 known.

Keilfolien sind kostspielig, so dass die Herstellung einer solchen Verbundscheibe für ein HUD recht kostenintensiv ist. Es besteht daher Bedarf an HUD Systeme, die mit Windschutzscheiben ohne Keilfolien auskommen. So ist es beispielsweise möglich, den HUD-Projektor mit P-polarisierter Strahlung zu betreiben, welche an den Scheibenoberflächen aufgrund der Einstrahlung nahe des Brewster-Winkels nicht wesentlich reflektiert wird. Als Reflexionsfläche für die P-polarisierte Strahlung weist die Windschutzscheibe stattdessen eine Reflexionsbeschichtung auf. Die Reflexionsbeschichtung ist zur Reflexion von S-polarisierter Strahlung und P-polarisierter Strahlung vorgesehen, wobei sie deutlich mehr S-polarisierte Strahlung als P-polarisierte Strahlung reflektiert.Wedge foils are expensive, so producing such a composite panel for a HUD is quite costly. There is therefore a need for HUD systems that make do with windshields without wedge foils. For example, it is possible to operate the HUD projector with P-polarized radiation, which is not significantly reflected on the pane surfaces due to the irradiation close to the Brewster angle. Instead, the windshield has a reflective coating as a reflective surface for the P-polarized radiation. The reflective coating is intended to reflect both S-polarized radiation and P-polarized radiation, reflecting significantly more S-polarized radiation than P-polarized radiation.

Die DE 10 2014 220189 A1 offenbart eine HUD-Projektionsanordnung mit P-polarisierter Strahlung und einer metallischen Schicht als reflektierenden Struktur. Auch die WO 2019/046157 A1 und US 2017/242247 A1 offenbaren ein HUD System mit P-polarisierter Strahlung. Dabei wird eine Reflexionsbeschichtung mit mindestens zwei metallischen Schichten verwendet.the DE 10 2014 220189 A1 discloses a HUD projection arrangement with P-polarized radiation and a metallic layer as a reflective structure. Also the WO 2019/046157 A1 and U.S. 2017/242247 A1 disclose a HUD system with P-polarized radiation. A reflective coating with at least two metallic layers is used.

Die US 6, 744,478 B1 offenbart ein HUD System, bei dem ein Flüssigkristall Display Lichtstrahlen erzeugt, die auf eine Windschutzscheibe gerichtet sind. Die Windschutzscheibe weist eine optische Rotationsschicht auf einer ersten Oberfläche einer transparenten Platte auf. Die Rotationschicht umfasst ein Flüssigkristallpolymer. Auf einer Innenseite einer Innenscheibe der Windschutzscheibe ist eine Reflexionsschicht angeordnet.the U.S. 6,744,478 B1 discloses a HUD system in which a liquid crystal display generates beams of light directed at a windshield. The windshield has an optical rotation layer on a first surface of a transparent plate. The rotation layer comprises a liquid crystal polymer. A reflection layer is arranged on an inside of an inner pane of the windshield.

Die US 2009/195875 A1 offenbart ein HUD System mit einer Windschutzscheibe, wobei eine doppelbrechende Schicht in oder auf der Windschutzscheibe angeordnet ist.the U.S. 2009/195875 A1 discloses a HUD system having a windshield with a birefringent layer disposed in or on the windshield.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine HUD-Projektionsanordnung mit einer Reflexionsbeschichtung bereitzustellen, die eine gute Reflektivität für P-polarisierte Strahlung im sichtbaren Spektralbereich aufweist und die Projektion der Bilder verbessert. The object of the present invention is to provide a HUD projection arrangement with a reflective coating that has good reflectivity for P-polarized radiation in the visible spectral range and improves the projection of the images.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object of the present invention is achieved according to the invention by a projection arrangement according to claim 1. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display umfasst eine Windschutzscheibe mit einem HUD-Bereich und einen Projektor. Die Windschutzscheibe weist eine Außenscheibe und eine Innenscheibe auf, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Der Projektor, der auf den HUD-Bereich der Windschutzscheibe gerichtet ist, emittiert überwiegend P-polarisierte Strahlung. Weiterhin weist die Windschutzscheibe eine Reflexionsbeschichtung zur Reflexion der durch den Projektor emittierten Strahlung auf. Weiterhin umfasst die Windschutzscheibe eine erste Verzögerungsschicht zur Umwandlung der Polarisation der durch die Verzögerungsschicht transmittierten Strahlung, wobei die erste Verzögerungsschicht innerhalb des HUD-Bereichs angeordnet ist und die Reflexionsbeschichtung zwischen der ersten Verzögerungsschicht und der Außenscheibe oder der Innenscheibe angeordnet ist.The projection arrangement for a head-up display according to the invention comprises a windshield with a HUD area and a projector. The windshield has an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer. The projector aimed at the HUD area of the windshield emits predominantly P-polarized radiation. Furthermore, the windshield has a reflective coating for reflecting the radiation emitted by the projector. Furthermore, the windshield comprises a first retardation layer for converting the polarization of the radiation transmitted through the retardation layer, the first retardation layer being arranged within the HUD area and the reflective coating being arranged between the first retardation layer and the outer pane or the inner pane.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass diese Anordnung der Reflexionsbeschichtung und der Verzögerungsschicht zu einer deutlich besseren Reflexion führt. Dadurch werden eine farbneutrale Darstellung der HUD-Projektion und ein farbneutraler Gesamteindruck der Scheibe erzielt.Surprisingly, it has been shown that this arrangement of the reflection coating and the retardation layer leads to significantly better reflection. This achieves a color-neutral display of the HUD projection and a color-neutral overall impression of the pane.

Bevorzugt ist die erste Verzögerungsschicht zur Umwandlung von P-polarisierten zu S-polarisierten Lichtstrahlen der transmittierten Lichtstrahlung vorgesehen. Durch Drehung der Polarisation von P zu S entfaltet sich die volle Wirksamkeit der Reflexionsbeschichtung. Mit andere Worten die Verzögerungsschicht verzögert Licht, das parallel zu einer bauteilspezifischen Achse polarisiert ist, um eine halbe Wellenlänge gegenüber dazu senkrecht polarisiertem Licht. Damit werden besonders gute Ergebnisse erzielt.The first retardation layer is preferably provided for converting P-polarized to S-polarized light beams of the transmitted light radiation. By rotating the polarization from P to S, the full effectiveness of the reflective coating unfolds. In other words, the retardation layer delays light that is polarized parallel to a component-specific axis by half a wavelength compared to light polarized perpendicularly thereto. Particularly good results are achieved in this way.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Verzögerungsschicht zumindest ein optisch anisotropes Material oder auch optisch doppelbrechende Materialien, insbesondere Quarz oder Glimmer auf. Prinzipiell geeignete weitere Materialien sind z.B. Kalkspat (CaCO3), Lithiumniobat (LiNbO3), Rubin (Al2O3), Rutil (TiO2), Zirkon (ZrSiO4). Die erste Verzögerungsschicht ist bevorzugt zwischen der Innenscheibe und Außenscheibe angeordnet.In a preferred configuration, the first delay layer has at least one optically anisotropic material or also optically birefringent materials, in particular quartz or mica. Other materials that are suitable in principle are, for example, calcite (CaCO3), lithium niobate (LiNbO3), ruby (Al2O3), rutile (TiO2), zircon (ZrSiO4). The first delay layer is preferably arranged between the inner pane and the outer pane.

In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung weist die Windschutzscheibe eine zweite Verzögerungsschicht zur Umwandlung der Polarisation des durch die Verzögerungsschicht transmittierten Lichts innerhalb des HUD-Bereichs auf.In a further preferred configuration, the windshield has a second retardation layer for converting the polarization of the light transmitted through the retardation layer within the HUD area.

Die Reflexionsbeschichtung ist bevorzugt zwischen der ersten Verzögerungsschicht und der Außenscheibe oder der Innenscheibe angeordnet, wobei die Reflexionsbeschichtung deutlich mehr S-polarisierte Strahlung als P-polarisierte Strahlung reflektiert.The reflective coating is preferably arranged between the first retardation layer and the outer pane or the inner pane, with the reflective coating reflecting significantly more S-polarized radiation than P-polarized radiation.

Insbesondere ist die Reflexionsbeschichtung zwischen der ersten Verzögerungsschicht und der zweiten Verzögerungsschicht angeordnet. Dadurch wird eine Bildverzerrung erheblich reduziert und damit eine optisch optimale Anzeige der Bilder für den Betrachter erreicht.In particular, the reflective coating is arranged between the first retardation layer and the second retardation layer. This significantly reduces image distortion and thus achieves an optically optimal display of the images for the viewer.

Die Reflexionsbeschichtung ist ein Dünnschichtstapel. Der Dünnschichtstapel besteht aus einer Schichtenfolge dünner Einzelschichten. Dieser Dünnschichtstapel enthält mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber. Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber verleiht der Reflexionsbeschichtung die grundlegenden reflektierenden Eigenschaften und außerdem eine IR-reflektierende Wirkung und eine elektrische Leitfähigkeit. Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber kann auch vereinfacht als Silberschicht bezeichnet werden.The reflective coating is a thin film stack. The thin layer stack consists of a layer sequence of thin individual layers. This thin layer stack contains at least one electrically conductive layer based on silver. The electrically conductive layer based on silver gives the reflective coating the basic reflective properties and also an IR-reflecting effect and electrical conductivity. The electrically conductive layer based on silver can also be simply referred to as a silver layer.

Die elektrisch leitfähige Schicht ist auf Basis von Silber ausgebildet. Die elektrisch leitfähige Schicht enthält bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew % Silber. Die Silberschicht kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Palladium, Gold, Kupfer oder Aluminium. Die geometrische Schichtdicke der Silberschicht beträgt bevorzugt höchstens 15 nm, besonders bevorzugt höchstens 14 nm, ganz besonders bevorzugt höchstens 13 nm. Dadurch kann eine vorteilhafte Reflektivität im IR-Bereich stattfinden, ohne die Transmission im Sichtbaren Bereich zu stark herabzusetzen. Die geometrische Schichtdicke der Silberschicht beträgt bevorzugt mindestens 5 nm, besonders bevorzugt mindestens 8 nm. Besonders bevorzugt beträgt die geometrische Schichtdicke der Silberschicht von 10 nm bis 14 nm oder von 11 nm bis 13 nm.The electrically conductive layer is based on silver. The electrically conductive layer preferably contains at least 90% by weight silver, particularly preferably at least 99% by weight silver, very particularly preferably at least 99.9% by weight silver. The silver layer can have doping, for example palladium, gold, copper or aluminum. The geometric layer thickness of the silver layer is preferably at most 15 nm, particularly preferably at most 14 nm, very particularly preferably at most 13 nm. This allows advantageous reflectivity to take place in the IR range without reducing the transmission in the visible range too much. The geometric layer thickness of the silver layer is preferably at least 5 nm, particularly preferably at least 8 nm. The geometric layer thickness of the silver layer is particularly preferably from 10 nm to 14 nm or from 11 nm to 13 nm.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Reflexionsbeschichtung keine dielektrischen Schichten, deren Brechungsindex weniger als 1,9 beträgt. Alle dielektrischen Schichten der Reflexionsbeschichtung weisen also einen Brechungsindex von mindestens 1,9 auf. Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die gewünschten Reflexionseigenschaften allein mit relativ hochbrechenden dielektrischen Schichten erreicht werden können. Da für niedrigbrechende Schichten mit einem Brechungsindex von kleiner als 1,9 insbesondere Siliziumoxid-Schichten in Frage kommen, die geringe Abscheidungsraten bei der magnetfeldunterstützten Kathodenabscheidung aufweisen, lässt sich die erfindungsgemäße Reflexionsbeschichtung so schnell und kostengünstig herstellen.In an advantageous embodiment, the reflective coating does not include any dielectric layers whose refractive index is less than 1.9. All dielectric layers of the reflective coating thus have a refractive index of at least 1.9. It is a particular advantage of the present invention that the desired reflection properties can be achieved solely with relatively high-index dielectric layers. Because low-refractive layers with a refractive index of less than 1.9 can be silicon oxide layers in particular, which have low deposition rates in magnetic field-assisted cathode deposition, the reflective coating according to the invention can be produced quickly and inexpensively.

Die Reflexionsbeschichtung enthält oberhalb und unterhalb der Silberschicht unabhängig voneinander jeweils eine dielektrische Schicht oder eine dielektrische Schichtenfolge mit einem Brechungsindex von mindestens 1,9. Die dielektrischen Schichten können beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Zinkoxid, Zinn-Zink-Oxid, Silizium-Metall-Mischnitriden wie Silizium-Zirkonium-Nitrid, Zirkoniumoxid, Nioboxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Wolframoxid oder Siliziumkarbid ausgebildet sein. Die genannten Oxide und Nitride können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch abgeschieden sein. Sie können Dotierungen aufweisen, beispielsweise Aluminium, Zirkonium, Titan oder Bor.The reflective coating contains a dielectric layer or a dielectric layer sequence with a refractive index of at least 1.9 independently of one another above and below the silver layer. The dielectric layers can, for example, be based on silicon nitride, zinc oxide, tin-zinc oxide, silicon-metal mixed nitrides such as silicon-zirconium nitride, zirconium oxide, niobium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide or silicon carbide. The oxides and nitrides mentioned can be deposited stoichiometrically, under-stoichiometrically or over-stoichiometrically. They can have dopings, for example aluminum, zirconium, titanium or boron.

Die optische Dicke der oberen dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge beträgt bevorzugt von 100 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 130 nm bis 170 nm. Die optische Dicke der unteren dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge beträgt bevorzugt von 50 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt von 60 nm bis 90 nm. Damit werden gute Ergebnisse erzielt.The optical thickness of the upper dielectric layer or layer sequence is preferably from 100 nm to 200 nm, particularly preferably from 130 nm to 170 nm. The optical thickness of the lower dielectric layer or layer sequence is preferably from 50 nm to 100 nm, particularly preferably 60 nm up to 90 nm. Good results are achieved with this.

Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn der HUD-Bereich der Windschutzscheibe mit der Reflexionsbeschichtung versehen ist. Es können aber auch weitere Bereiche mit der Reflexionsbeschichtung versehen sein. Die Windschutzscheibe kann im wesentlichen vollflächig mit der Reflexionsbeschichtung versehen sein, was herstellungsbedingt bevorzugt sein kann.In principle, it is sufficient if the HUD area of the windshield is provided with the reflective coating. However, other areas can also be provided with the reflective coating. The windshield can be provided with the reflective coating essentially over its entire surface, which can be preferred for manufacturing reasons.

In einer Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der erfindungsgemäßen Reflexionsbeschichtung versehen. Insbesondere ist die Reflexionsbeschichtung vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokalen Bereichs, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Windschutzscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Reflexionsbeschichtung versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Reflexionsbeschichtung zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Reflexionsbeschichtung im Innern der Windschutzscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist.In one embodiment of the invention, at least 80% of the pane surface is provided with the reflective coating according to the invention. In particular, the reflective coating is applied to the entire surface of the pane, with the exception of a peripheral edge area and optionally local areas which, as communication, sensor or camera windows, are intended to ensure the transmission of electromagnetic radiation through the windshield and are therefore not provided with the reflective coating. The surrounding uncoated edge area has a width of up to 20 cm, for example. It prevents the reflective coating from coming into direct contact with the surrounding atmosphere, so that the reflective coating inside the windshield is protected from corrosion and damage.

Weitere Möglichkeiten und Hinweise für die Herstellung und Parameter der Reflexionsbeschichtung, wie sie bei der Erfindung einsetzbar sind, können auch der nicht vorveröffentlichten EP 19212006.1 entnommen werden, auf deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich Bezug genommen wird.Further possibilities and information for the production and parameters of the reflective coating, as can be used in the invention, can also be found in those not previously published EP 19212006.1 be taken, to the disclosure of which reference is made in full.

Der Projektor ist innenraumseitig der Windschutzscheibe angeordnet und bestrahlt die Windschutzscheibe über die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe. Er ist auf den HUD-Bereich gerichtet und bestrahlt diesen zur Erzeugung der HUD-Projektion. Die Strahlung des Projektors ist erfindungsgemäß überwiegend P-polarisiert, weist also einen P-polarisierten Strahlungsanteil von größer als 50% auf. Je höher der Anteil der P-polarisierten Strahlung an der Gesamtstrahlung des Projektors ist, desto intensitätsstärker ist das gewünschte Projektionsbild und desto intensitätsschwächer sind unerwünschte Reflexionen an den Oberflächen der Windschutzscheibe. Der P-polarisierte Strahlungsanteil des Projektors beträgt bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% und insbesondere mindestens 90%. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Strahlung des Projektors im Wesentlichen rein P-polarisiert - der P-polarisierte Strahlungsanteil beträgt also 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. Die Angabe der Polarisationsrichtung bezieht sich dabei auf die Einfallsebene der Strahlung auf der Windschutzscheibe. Mit P-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld in der Einfallsebene schwingt. Mit S-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene schwingt. Die Einfallsebene wird durch den Einfallsvektor und die Flächennormale der Windschutzscheibe im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs aufgespannt.The projector is arranged on the inside of the windshield and irradiates the windshield via the inside surface of the inner pane. It is aimed at the HUD area and illuminates it to create the HUD projection. According to the invention, the radiation of the projector is predominantly P-polarized, ie has a P-polarized radiation component of more than 50%. The higher the proportion of P-polarized radiation in the total radiation of the projector, the higher the intensity of the desired projection image and the lower the intensity of undesired reflections on the surfaces of the windshield. The P-polarized radiation component of the projector is preferably at least 70%, particularly preferably at least 80% and in particular at least 90%. In a particularly advantageous embodiment, the radiation from the projector is essentially purely P-polarized—the P-polarized radiation component is therefore 100% or deviates from it only insignificantly. The specification of the direction of polarization refers to the plane of incidence of the radiation on the windshield. P-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates in the plane of incidence. S-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates perpendicular to the plane of incidence. The plane of incidence is spanned by the incidence vector and the surface normal of the windshield in the geometric center of the irradiated area.

Die Strahlung des Projektors trifft bevorzugt mit einem Einfallswinkel von 45° bis 75°, insbesondere von 60° bis 70° auf die Windschutzscheibe. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weicht der Einfallswinkel um höchstens 10° vom Brewsterwinkel ab. Die P-polarisierte Strahlung wird dann nur unwesentlich an der Oberfläche der innenraumseitigen Innenscheibe der Windschutzscheibe reflektiert, so dass kein Geisterbild erzeugt wird. Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor der Projektorstrahlung und der innenraumseitigen Flächennormale (also die Flächennormale auf die innenraumseitige externe Oberfläche der Windschutzscheibe) im geometrischen Zentrum des HUD-Bereichs. Der Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang im Falle von Kalk-Natron-Glas, das für Fensterscheiben allgemein üblich ist, beträgt 57,2°. Idealerweise sollte der Einfallswinkel diesem Brewster-Winkel möglichst nahekommen. Es können aber beispielsweise auch Einfallswinkel von 65° verwendet werden, die für HUD-Projektionsanordnungen üblich sind, in Fahrzeugen problemlos zu realisieren sind und nur in einem geringen Maße vom Brewsterwinkel abweichen, so dass die Reflexion der P-polarisierten Strahlung nur unwesentlich zunimmt.The radiation from the projector preferably strikes the windshield at an angle of incidence of 45° to 75°, in particular 60° to 70°. In an advantageous embodiment, the angle of incidence deviates from the Brewster angle by at most 10°. The P-polarized radiation is then reflected only to an insignificant extent on the surface of the inner pane of the windshield on the interior side, so that no ghost image is generated. The angle of incidence is the angle between the incidence vector of the projector radiation and the interior surface normal (i.e. the surface normal to the interior external surface of the windshield) in the geometric center of the HUD area. The Brewster angle for an air-to-glass transition in the case of soda-lime glass, which is common for window panes, is 57.2°. Ideally, the angle of incidence should be as close as possible to this Brewster angle. However, angles of incidence of 65° can also be used, for example, which are customary for HUD projection arrangements, can be implemented without problems in vehicles and deviate only slightly from the Brewster angle, so that the reflection of the P-polarized radiation increases only insignificantly.

Da die Reflexion der Projektorstrahlung im Wesentlichen an der Reflexionsbeschichtung erfolgt und nicht an den externen Scheibenoberflächen, ist es nicht nötig, die externen Scheibenoberflächen in einem Winkel zueinander anzuordnen, um Geisterbilder zu vermeiden. Die externen Oberflächen der Windschutzscheibe sind daher bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dazu bevorzugt nicht keilartig ausgebildet, sondern weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, insbesondere auch im vertikalen Verlauf zwischen der Oberkante und der Unterkante der Windschutzscheibe, ebenso wie die Innenscheibe und die Außenscheibe. Eine keilartige Zwischenschicht würde dagegen im vertikalen Verlauf zwischen Unterkante und Oberkante der Windschutzscheibe eine veränderliche, insbesondere zunehmende Dicke aufweisen. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus mindestens einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Da Standardfolien deutlich kostengünstiger sind als Keilfolien, wird die Herstellung der Windschutzscheibe günstiger gestaltet.Since the reflection of the projector radiation essentially occurs at the reflective coating and not at the external pane surfaces, it is not necessary to orient the external pane surfaces at an angle to one another in order to avoid ghost images. The external surfaces of the windscreen are therefore preferably arranged substantially parallel to one another. For this purpose, the thermoplastic intermediate layer is preferably not designed in the manner of a wedge, but has an essentially constant thickness, in particular also in the vertical course between the upper edge and the lower edge of the windshield, just like the inner pane and the outer pane. A wedge-like intermediate layer, on the other hand, would have a variable, in particular increasing, thickness in the vertical course between the lower edge and the upper edge of the windshield. The intermediate layer is typically formed from at least one thermoplastic film. Since standard foils are significantly cheaper than wedge foils, the production of the windshield is made cheaper.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1,6 mm oder 2,1 mm.The outer pane and the inner pane are preferably made of glass, in particular of soda-lime glass, which is common for window panes. In principle, however, the panes can also be made of other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate). The thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely. Discs with a thickness in the range from 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.4 mm to 2.5 mm, are preferably used, for example those with the standard thicknesses of 1.6 mm or 2.1 mm.

Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Gesamttransmission durch die Windschutzscheibe (samt Reflexionsbeschichtung) beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung größer 70%. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.The outer pane, the inner pane and the thermoplastic intermediate layer can be clear and colorless, but also tinted or colored. In a preferred embodiment, the total transmission through the windshield (including the reflective coating) is greater than 70%. The term total transmission refers to the procedure specified by ECE-R 43, Appendix 3, Section 9.1 for testing the light transmittance of motor vehicle windows. The outer pane and the inner panes can be unprestressed, partially prestressed or prestressed independently of one another. If at least one of the panes is to have a prestress, this can be a thermal or chemical prestress.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenscheibe getönt oder gefärbt. Dadurch kann die außenseitige Reflektivität der Windschutzscheibe verringert werden, wodurch der Eindruck der Scheibe angenehmer gestaltet wird für einen äußeren Betrachter. Um allerdings die vorgeschriebene Lichttransmission von 70% für Windschutzscheiben zu gewährleisten (Gesamttransmission), sollte die Außenscheibe bevorzugt eine Lichttransmission von mindestens 80% aufweisen, besonders bevorzugt von mindestens 85%. Die Innenscheibe und die Zwischenschicht sind bevorzugt klar, also nicht getönt oder gefärbt. Beispielsweise kann grün oder blau gefärbtes Glas als Außenscheibe eingesetzt werden.In an advantageous embodiment, the outer pane is tinted or colored. As a result, the outside reflectivity of the windshield can be reduced, making the impression of the windshield more pleasant for an outside observer. However, in order to ensure the prescribed light transmission of 70% for windshields (total transmission), the outer pane should preferably have a light transmission of at least 80%, particularly preferably at least 85%. The inner pane and the intermediate layer are preferably clear, ie not tinted or colored. For example, green or blue colored glass can be used as the outer pane.

Die Windschutzscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Windschutzscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn es als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.The windshield is preferably curved in one or more spatial directions, as is conventional for motor vehicle windows, with typical radii of curvature ranging from about 10 cm to about 40 m. However, the windshield can also be flat, for example if it is intended as a pane for buses, trains or tractors.

Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm.The thermoplastic intermediate layer contains at least one thermoplastic polymer, preferably ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, particularly preferably PVB. The intermediate layer is typically formed from a thermoplastic film. The thickness of the intermediate layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm.

Die Windschutzscheibe kann durch an sich bekannte Verfahren hergestellt werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.The windshield can be manufactured by methods known per se. The outer pane and the inner pane are laminated to one another via the intermediate layer, for example by autoclave methods, vacuum bag methods, vacuum ring methods, calendering methods, vacuum laminators or combinations thereof. The outer pane and inner pane are usually connected under the action of heat, vacuum and/or pressure.

Die Reflexionsbeschichtung wird bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf eine Scheibenoberfläche aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“). Die Beschichtung wird bevorzugt vor der Lamination aufgebracht. Statt die Reflexionsbeschichtung auf eine Scheibenoberfläche aufzubringen, kann sie grundsätzlich auch auf einer Trägerfolie bereitgestellt werden, die in der Zwischenschicht angeordnet wird.The reflective coating is preferably applied to a pane surface by physical vapor deposition (PVD), particularly preferably by cathode sputtering (“sputtering”), very particularly preferably by magnetic field-assisted cathode sputtering (“magnetron sputtering”). The coating is preferably applied before lamination. Instead of applying the reflective coating to a pane surface, it can in principle also be provided on a carrier film that is arranged in the intermediate layer.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein.The invention is explained in more detail below with reference to figures and exemplary embodiments. The figures are a schematic representation and are not drawn to scale. The figures do not limit the invention in any way.

Es zeigen:

  • 1 eine Draufsicht auf eine Verbundscheibe einer gattungsgemäßen Projektionsanordnung,
  • 2 einen Querschnitt durch eine gattungsgemäße Projektionsanordnung,
  • 3 A ein schematisches Diagramm von S-polarisierten Lichtstrahlen durch eine Windschutzscheibe der Projektionsanordnung,
  • 3 B ein schematisches Diagramm von P-polarisierten Lichtstrahlen durch eine Windschutzscheibe der Projektionsanordnung,
  • 4 einen Querschnitt durch eine Windschutzscheibe einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung.
Show it:
  • 1 a plan view of a composite pane of a generic projection arrangement,
  • 2 a cross section through a generic projection arrangement,
  • 3 A a schematic diagram of S-polarized light rays through a windshield of the projection arrangement,
  • 3 B a schematic diagram of P-polarized light rays through a windshield of the projection arrangement,
  • 4 a cross section through a windshield of a projection arrangement according to the invention.

Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.Specifications with numerical values are generally not to be understood as exact values, but also include a tolerance of +/- 1% to +/- 10%.

1 und 2 zeigen je ein Detail einer gattungsgemäßen Projektionsanordnung für ein HUD. Die Projektionsanordnung umfasst eine Windschutzscheibe 10, insbesondere die Windschutzscheibe eines Personenkraftwagens. Weiterhin weist die Projektionsanordnung einen Projektor 4 auf, der auf einen Bereich der Windschutzscheibe 10 gerichtet ist. Dieser Bereich wird üblicherweise als HUD-Bereich B bezeichnet. In diesem Bereich können durch den Projektor 4 erzeugte Bilder projektiert werden, welche von einem Betrachter 5 (z.B. Fahrzeugfahrer) als virtuelle Bilder auf der von ihm abgewandten Seite der Windschutzscheibe 10 wahrgenommen werden, wenn sich seine Augen innerhalb der sogenannten Eyebox E befinden. 1 and 2 each show a detail of a generic projection arrangement for a HUD. The projection arrangement comprises a windshield 10, in particular the windshield of a passenger car. Furthermore, the projection arrangement has a projector 4 which is directed onto an area of the windshield 10 . This area is commonly referred to as HUD Area B. Images generated by the projector 4 can be projected in this area, which are perceived by a viewer 5 (eg vehicle driver) as virtual images on the side of the windshield 10 facing away from him when his eyes are inside the so-called eyebox E.

Die Windschutzscheibe 10 ist aus einer Außenscheibe 1 und einer Innenscheibe 2 aufgebaut, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Ihre Unterkante U ist nach unten in Richtung des Motors des Personenkraftwagens angeordnet, ihre Oberkante O nach oben in Richtung des Dachs. Die Außenscheibe 1 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenscheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum.The windshield 10 is made up of an outer pane 1 and an inner pane 2 which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer 3 . Its lower edge U is arranged downwards towards the engine of the passenger car, its upper edge O upwards towards the roof. In the installed position, the outer pane 1 faces the outside environment, and the inner pane 2 faces the vehicle interior.

3A zeigt ein schematisches Diagramm der Lichtstrahlen von S-polarisierten Licht, wenn die Lichtstrahlen teilweise an einer Reflexionsbeschichtung 20 der Windschutzscheibe 10 reflektiert werden. Die Außenscheibe 1 der Windschutzscheibe 10 weist eine außenseitige Oberfläche 11 (I) auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist und eine innenseitige Oberfläche 12 (II), die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist. Ebenso weist die Innenscheibe 2 eine außenseitige Oberfläche 13 (III) auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche 14 (IV), die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 2 eine Dicke von 1, 6 mm oder 2,1 mm. Die Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus einer PVB-Folie ausgebildet mit einer Dicke von 0,76 mm. Die PVB-Folie weist eine in Wesentlichen konstante Dicke auf, abgesehen von einer etwaigen fachüblichen Oberflächenrauigkeit - sie ist nicht als sogenannte Keilfolie ausgebildet. 3A FIG. 12 shows a schematic diagram of the light rays of S-polarized light when the light rays are partially reflected at a reflective coating 20 of the windshield 10. FIG. The outer pane 1 of the windshield 10 has an outside surface 11 (I) which faces the outside environment in the installed position and an inside surface 12 (II) which faces the interior in the installed position. Likewise, the inner pane 2 has an outside surface 13 (III), which faces the outside environment in the installed position, and an interior-side surface 14 (IV), which faces the interior in the installed position. The outer pane 1 and the inner pane 2 consist, for example, of soda-lime glass. The outer pane has a thickness of 2.1 mm, for example, and the inner pane 2 has a thickness of 1.6 mm or 2.1 mm. The intermediate layer 3 is formed, for example, from a PVB film with a thickness of 0.76 mm. The PVB film has an essentially constant thickness, apart from any surface roughness that is customary in the art - it is not designed as a so-called wedge film.

Die außenseitige Oberfläche 13 der Innenscheibe 2 ist mit einer Reflexionsbeschichtung 20 versehen, die als Reflexionsfläche für die Projektorstrahlung (und eventuell zusätzlich als IR-reflektierende Beschichtung) vorgesehen ist.The outside surface 13 of the inner pane 2 is provided with a reflection coating 20, which is provided as a reflection surface for the projector radiation (and possibly also as an IR-reflecting coating).

Wenn eine derartige Windschutzscheibe 10 mit S-polarisierter Lichtstrahlung bestrahlt wird und die Lichtstrahlung mit einem Einfallswinkel α von etwa 65° (der nahe dem sogenannten Brewster-Winkel liegt) auf die Windschutzscheibe 10 trifft, wird die Strahlung hauptsächlich an den Oberflächen 14, 13 und 11 reflektiert.If such a windshield 10 is irradiated with S-polarized light radiation and the light radiation hits the windshield 10 at an angle of incidence α of about 65° (which is close to the so-called Brewster angle), the radiation is mainly on the surfaces 14, 13 and 11 reflected.

3B zeigt ein schematisches Diagramm der Lichtstrahlen von P-polarisiertem Licht, wenn die Lichtstrahlen teilweise an einer Reflexionsbeschichtung 20 der Windschutzscheibe 10 reflektiert werden. 3B FIG. 12 shows a schematic diagram of the light rays of P-polarized light when the light rays are partially reflected on a reflective coating 20 of the windshield 10. FIG.

Wenn eine derartige Windschutzscheibe 10 mit P-polarisierter Lichtstrahlung bestrahlt wird und die Lichtstrahlung mit einem Einfallswinkel α von etwa 65° auf die Windschutzscheibe 10 trifft, wird die Strahlung nur unwesentlich an den Oberflächen 11 und 14 reflektiert. Die Hauptreflexion findet an der Reflexionsbeschichtung 20 statt. Sie dient als Reflexionsfläche für die Strahlung des Projektors 4 zur Erzeugung der HUD-Projektion.If such a windshield 10 is irradiated with P-polarized light radiation and the light radiation strikes the windshield 10 at an angle of incidence α of approximately 65°, the radiation is only reflected on the surfaces 11 and 14 to an insignificant extent. The main reflection takes place at the reflective coating 20 . It serves as a reflection surface for the radiation from the projector 4 for generating the HUD projection.

4 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Windschutzscheibe 10. Im Unterschied zu 2 weist die erfindungsgemäße Windschutzscheibe 10 eine Reflexionsbeschichtung 20 und eine erste Verzögerungsschicht 6.1 zur Umwandlung der Polarisation der durch die Verzögerungsschicht transmittierten Strahlung auf. 4 shows an embodiment of an inventive windshield 10. In contrast to 2 the windshield 10 according to the invention has a reflection coating 20 and a first retardation layer 6.1 for converting the polarization of the radiation transmitted through the retardation layer.

Die Reflexionsbeschichtung 20 ist zwischen der ersten Verzögerungsschicht 6.1 und einer zweiten Verzögerungsschicht 6.2 angeordnet. Die zwei Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 mit der Reflexionsbeschichtung 20 sind auf einer PVB-Folie 3.1 aufgebracht.The reflective coating 20 is arranged between the first retardation layer 6.1 and a second retardation layer 6.2. The two delay layers 6.1 and 6.2 with the reflective coating 20 are applied to a PVB film 3.1.

Die Zwischenschicht 3 ist also hier ein Stapel, aufweisend die Reflexionsbeschichtung 20, zwei Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 sowie die PVB-Folien 3.1. Die Reflexionsbeschichtung 20 ist zentral zwischen den Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 angeordnet. Oberhalb der Reflexionsbeschichtung 20 befinden sich die erste Verzögerungsschicht 6.1. Unterhalb der Reflexionsbeschichtung 20 befinden sich die zweite Verzögerungsschicht 6.2 und die PVB-Folie 3.1. Die Zwischenschicht 3 verbindet die Innenscheibe 2 und die Außenscheibe 1.The intermediate layer 3 is thus a stack here, having the reflection coating 20, two delay layers 6.1 and 6.2 and the PVB films 3.1. The reflective coating 20 is located centrally between the retardation layers 6.1 and 6.2. The first retardation layer 6.1 is located above the reflective coating 20. Below the reflective coating 20 are the second retardation layer 6.2 and the PVB film 3.1. The intermediate layer 3 connects the inner pane 2 and the outer pane 1.

Die Reflexionsbeschichtung 20 ist als Reflexionsfläche für die vom Projektor 4 emittierte P-polarisierte Strahlung vorgesehen.The reflective coating 20 is provided as a reflective surface for the P-polarized radiation emitted by the projector 4 .

Die erste Verzögerungsschicht 6.1 und die zweite Verzögerungsschicht 6.2 enthalten jeweils Quarz. Sie weisen jeweils eine Dicke von ca. 28 µm auf. Die erste Verzögerungsschicht 6.1 und die zweite Verzögerungsschicht 6.2 bedecken jeweils den HUD-Bereich vollflächig. Beide Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 sind transparent ausgebildet.The first retardation layer 6.1 and the second retardation layer 6.2 each contain quartz. They each have a thickness of approx. 28 µm. The first delay layer 6.1 and the second delay layer 6.2 each cover the entire area of the HUD area. Both delay layers 6.1 and 6.2 are transparent.

Der Projektor 4 emittiert erfindungsgemäß P-polarisierte Strahlung. Da der Projektor 4 die Windschutzscheibe 10 mit einem Einfallswinkel 65° bestrahlt, wird die Strahlung nur unwesentlich an der Oberfläche 14 der Windschutzscheibe 10 reflektiert. Die Reflexionsbeschichtung 20 dagegen ist auf die Reflexion P-polarisierter Strahlung optimiert. Bevor die Strahlung auf die Reflexionsbeschichtung 20 trifft, durchdringt die P-polarisierte Strahlung die erste Verzögerungsschicht 6.1. Dabei wird die Polarisation der Strahlung umgewandelt. Die P-Polarisation der Strahlung wird in S-Polarisation gedreht. Die S-polarisierte Strahlung wird zum Teil an der Reflexionsbeschichtung 20 reflektiert und zum anderen Teil transmittiert.According to the invention, the projector 4 emits P-polarized radiation. Since the projector 4 irradiates the windshield 10 at an angle of incidence of 65°, the radiation is reflected only to an insignificant extent on the surface 14 of the windshield 10 . The reflection coating 20, on the other hand, is optimized for the reflection of P-polarized radiation. Before the radiation hits the reflective coating 20, the P-polarized radiation penetrates the first retardation layer 6.1. The polarization of the radiation is changed in the process. The P-polarization of the radiation is rotated into S-polarization. The S-polarized radiation is partly reflected at the reflective coating 20 and partly transmitted.

Die reflektierte, S-polarisiert Strahlung durchdringt wiederum die erste Verzögerungsschicht 6.1 und ändert ihre Polarisation erneut, sodass die reflektierte Strahlung als P-polarisierte Strahlung aus der Windschutzscheibe 10 austritt.The reflected, S-polarized radiation in turn penetrates the first delay layer 6.1 and changes its polarization again, so that the reflected radiation emerges from the windshield 10 as P-polarized radiation.

Die transmittierte, S-polarisierte Strahlung durchdringt auch die zweite Verzögerungsschicht 6.2. Die transmittierte, S-polarisierte Strahlung ändert ihre Polarisation erneut, sodass die transmittierte Strahlung als P-polarisierte Strahlung an der Oberfläche I der Außenscheibe 1 austritt.The transmitted, S-polarized radiation also penetrates the second delay layer 6.2. The transmitted, S-polarized radiation changes its polarization again, so that the transmitted radiation exits as P-polarized radiation on the surface I of the outer pane 1 .

Durch die reine Reflexion der S-polarisierten Strahlung wird die HUD-Projektion verstärkt sichtbar. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.The pure reflection of the S-polarized radiation makes the HUD projection more visible. This result was unexpected and surprising for those skilled in the art.

Die Reflexionsbeschichtung 20 ist ein Stapel von Dünnschichten. Die Reflexionsbeschichtung 20 umfasst eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber. Direkt oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht ist eine metallische Blockerschicht angeordnet. Darüber ist eine obere dielektrische Schichtenfolge angeordnet, die von unten nach oben aus einer oberen Anpassungsschicht, einer oberen brechungsindexsteigernden Schicht und einer oberen Entspiegelungsschicht besteht. Unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht ist eine untere dielektrische Schichtenfolge angeordnet, die von oben nach unten aus einer unteren Anpassungsschicht, einer unteren brechungsindexsteigernden Schicht und einer unteren Entspiegelungsschicht besteht.The reflective coating 20 is a stack of thin films. The reflective coating 20 comprises an electrically conductive layer based on silver. A metallic blocking layer is arranged directly above the electrically conductive layer. An upper dielectric layer sequence is arranged above this, which consists of an upper adaptation layer, an upper refractive index-increasing layer and an upper antireflection layer from bottom to top. A lower dielectric layer sequence is arranged below the electrically conductive layer, which consists of a lower matching layer, a lower refractive index-increasing layer and a lower antireflection layer from top to bottom.

Materialien und Schichtdicken können den nachfolgenden Beispielen entnommen werden. Die Schichtenfolgen der Reflexionsbeschichtung 20 gemäß der Beispiele 1 bis 5 sind, zusammen mit den Materialien und geometrische Schichtdicken der Einzelschichten, in Tabelle 1 dargestellt. Die dielektrischen Schichten können unabhängig voneinander dotiert sein, beispielsweise mit Bor oder Aluminium. Tabelle 1 Material Bezugszeichen Schichtdicke Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 SiN 20 70 nm 70 nm 60 nm 60 nm 60 nm SiZrN - - - 10 nm 10 nm ZnO - - 10 nm 10 nm 10 nm NiCr 0,3 nm 0,3 nm 0,3 nm 0,3 nm 0,3 nm Ag 11 nm 12 nm 12 nm 11 nm 13 nm ZnO - - 10 nm 10 nm 10 nm SiZrN - - - 10 nm 10 nm SiN 30 nm 35 nm 25 nm 20 nm 20 nm Materials and layer thicknesses can be found in the following examples. The layer sequences of the reflection coating 20 according to Examples 1 to 5 are shown in Table 1 together with the materials and geometric layer thicknesses of the individual layers. The dielectric layers can be doped independently of one another, for example with boron or aluminum. Table 1 material Reference sign layer thickness example 1 example 2 Example 3 example 4 Example 5 SiN 20 70nm 70nm 60nm 60nm 60nm SiZrN - - - 10nm 10nm ZnO - - 10nm 10nm 10nm NiCr 0.3nm 0.3nm 0.3nm 0.3nm 0.3nm Ag 11nm 12nm 12nm 11nm 13nm ZnO - - 10nm 10nm 10nm SiZrN - - - 10nm 10nm SiN 30nm 35nm 25nm 20nm 20nm

Im Unterschied zu 2 weist die Zwischenschicht 3 eine PVB-Folien 3.1 auf. Alternative oder zusätzlich kann die Zwischenschicht 3 weitere Folien aus thermoplastischen Polymer, bevorzugt EVA, PU oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, aufweisen. Die PVB-Folie weist eine im Wesentlichen konstante Dicke von ca. 0,38 mm auf.In contrast to 2 the intermediate layer 3 has a PVB film 3.1. Alternatively or additionally, the intermediate layer 3 can have further films made of thermoplastic polymer, preferably EVA, PU or mixtures or copolymers or derivatives thereof. The PVB film has an essentially constant thickness of approximately 0.38 mm.

Die Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 enthalten beispielsweise Quarz. Sie weisen eine Dicke von ca. 28 µm (Mikrometer) auf. Die Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 bedecken den HUD-Bereich vollflächig. Alternativ können die Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 Rutil enthalten. Dabei würden ihre Dicken ca. 870 nm (Nanometer) betragen. Die Verzögerungsschichten 6.1 und 6.2 sind transparent ausgebildet.The delay layers 6.1 and 6.2 contain quartz, for example. They have a thickness of approx. 28 µm (microns). The delay layers 6.1 and 6.2 cover the entire area of the HUD area. Alternatively, the retardation layers 6.1 and 6.2 can contain rutile. In this case, their thicknesses would be approximately 870 nm (nanometers). The delay layers 6.1 and 6.2 are transparent.

BezugszeichenlisteReference List

11
Außenscheibeouter pane
22
Innenscheibeinner pane
33
thermoplastische Zwischenschichtthermoplastic intermediate layer
3.13.1
PVB-FoliePVB film
44
Projektorprojector
55
Betrachter / Fahrzeugfahrerviewer / vehicle driver
6.16.1
erste Verzögerungsschichtfirst delay layer
6.26.2
zweite Verzögerungsschicht second delay layer
1010
Windschutzscheibewindshield
2020
Reflexionsbeschichtung reflective coating
OO
Oberkante der Windschutzscheibe 10Top edge of windshield 10
Uu
Unterkante der Windschutzscheibe 10Lower edge of the windscreen 10
BB
HUD-Bereich der Windschutzscheibe 10Windshield HUD area 10
EE
Eyebox eyebox
1111
außenseitige, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der Außenscheibe 1outside surface of the outer pane 1 facing away from the intermediate layer 3
1212
innenraumseitige, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der Außenscheibe 1Interior surface of the outer pane 1 facing the intermediate layer 3
1313
außenseitige, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der Innenscheibe 2outside surface of the inner pane 2 facing the intermediate layer 3
1414
innenraumseitige, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der Innenscheibe 2surface of the inner pane 2 facing away from the intermediate layer 3 on the interior side

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Claims (10)

Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display mindestens umfassend • eine Windschutzscheibe (10) mit einem HUD-Bereich, wobei die Windschutzscheibe (10) eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, aufweist, • einen Projektor (4), der auf den HUD-Bereich gerichtet ist, wobei die Strahlung des Projektors (4) überwiegen P-polarisiert ist, wobei die Windschutzscheibe eine Reflexionsbeschichtung (20) zur Reflexion der durch den Projektor (4) emittierten Strahlung umfasst, und • eine erste Verzögerungsschicht (6.1) zur Umwandlung der Polarisation des durch die Verzögerungsschicht (6.1) transmittierten Strahlung aufweist, wobei die erste Verzögerungsschicht (6.1) innerhalb des HUD-Bereichs angeordnet ist, und • die Reflexionsbeschichtung (20) zwischen der ersten Verzögerungsschicht (6.1) und der Außenscheibe (1) oder der Innenscheibe (2) angeordnet ist.Projection arrangement for a head-up display at least comprising • a windshield (10) with a HUD area, the windshield (10) having an outer pane (1) and an inner pane (2) which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer (3), • a projector (4) aimed at the HUD area, the radiation of the projector (4) being predominantly P-polarized, the windshield comprising a reflective coating (20) for reflecting the radiation emitted by the projector (4), and • has a first retardation layer (6.1) for converting the polarization of the radiation transmitted through the retardation layer (6.1), the first retardation layer (6.1) being arranged within the HUD region, and • the reflective coating (20) is arranged between the first delay layer (6.1) and the outer pane (1) or the inner pane (2). Projektionsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Windschutzscheibe (10) eine zweite Verzögerungsschicht (6.2) zur Umwandlung der Polarisation des durch die Verzögerungsschicht (6.2) transmittierten Lichts innerhalb des HUD-Bereichs aufweist.projection arrangement claim 1 , wherein the windshield (10) has a second retardation layer (6.2) for converting the polarization of the light transmitted through the retardation layer (6.2) within the HUD area. Projektionsanordnung nach Anspruch 2, wobei die Reflexionsbeschichtung (20) zwischen der ersten Verzögerungsschicht (6.1) und der zweiten Verzögerungsschicht (6.2) angeordnet ist.projection arrangement claim 2 , wherein the reflective coating (20) is arranged between the first retardation layer (6.1) and the second retardation layer (6.2). Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Verzögerungsschicht (6.1) zur Umwandlung von P-polarisierten zu S-polarisierten Lichtstrahlen der transmittierten Lichtstrahlung vorgesehen ist.Projection arrangement according to one of Claims 1 until 3 , wherein the first delay layer (6.1) is provided for converting P-polarized to S-polarized light beams of the transmitted light radiation. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Verzögerungsschicht (6.1) Quarz aufweist.Projection arrangement according to one of Claims 1 until 4 , wherein the first delay layer (6.1) comprises quartz. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Verzögerungsschicht (6.1) Glimmer aufweist.Projection arrangement according to one of Claims 1 until 5 , wherein the first delay layer (6.1) has mica. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Verzögerungsschicht (6.1) zwischen der Innenscheibe (2) und Außenscheibe (1) angeordnet ist.Projection arrangement according to one of Claims 1 until 6 , wherein the first delay layer (6.1) is arranged between the inner pane (2) and outer pane (1). Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Reflexionsbeschichtung (20) eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist.Projection arrangement according to one of Claims 1 until 7 , wherein the reflective coating (20) has an electrically conductive layer. Projektionsanordnung nach Anspruch 8, wobei die elektrisch leitfähige Schicht Silber aufweist.projection arrangement claim 8 , wherein the electrically conductive layer comprises silver. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Strahlung des Projektors (4) im Wesentlichen rein P-polarisiert ist.Projection arrangement according to one of Claims 1 until 9 , wherein the radiation of the projector (4) is essentially purely P-polarized.
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