DE202022003019U1 - Composite pane for a head-up display system with p-polarized radiation - Google Patents
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Abstract
Verbundscheibe für ein Head-Up-Display System, mindestens umfassend
- eine erste Scheibe (1) mit einer ersten Oberfläche (I) und einer zweiten Oberfläche (II), eine zweite Scheibe (2) mit einer ersten Oberfläche (III) und einer zweiten Oberfläche (IV) und eine thermoplastische Zwischenschicht (3), welche zwischen der zweiten Oberfläche (II) der ersten Scheibe (1) und der ersten Oberfläche (III) der zweiten Scheibe (2) angeordnet ist,
- eine erste Beschichtung (20) auf der zur Zwischenschicht (3) hingewandten Oberfläche (III) der zweiten Scheibe (2),
- eine zweite Beschichtung (30) auf der von der Zwischenschicht (3) abgewandten Oberfläche (IV) der zweiten Scheibe (2),
- einen HUD-Bereich (B), der die erste Beschichtung (20) und die zweite Beschichtung (30) aufweist,
wobei die erste Beschichtung (20) und die zweite Beschichtung (30) zur Reflexion von p-polarisierter Strahlung vorgesehen sind,
wobei ein Brechungsindex der ersten Beschichtung (20) mindestens 1,9 beträgt, wobei die zweite Beschichtung (30) mindestens eine erste Schicht (30.1) eines dielektrischen Materials mit einem Brechungsindex größer oder gleich 1,9 und eine zweite Schicht (30.2) eines dielektrischen Materials mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1,6 umfasst, und
wobei die zweite Scheibe (2) eine geringere Dicke als die erste Scheibe (1) aufweist.
Composite pane for a head-up display system, comprising at least
- a first disc (1) with a first surface (I) and a second surface (II), a second disc (2) with a first surface (III) and a second surface (IV) and a thermoplastic intermediate layer (3) which is arranged between the second surface (II) of the first disc (1) and the first surface (III) of the second disc (2),
- a first coating (20) on the surface (III) of the second pane (2) facing the intermediate layer (3),
- a second coating (30) on the surface (IV) of the second pane (2) facing away from the intermediate layer (3),
- a HUD area (B) having the first coating (20) and the second coating (30),
wherein the first coating (20) and the second coating (30) are intended to reflect p-polarized radiation,
wherein a refractive index of the first coating (20) is at least 1.9, wherein the second coating (30) comprises at least a first layer (30.1) of a dielectric material having a refractive index greater than or equal to 1.9 and a second layer (30.2) of a dielectric material having a refractive index less than or equal to 1.6, and
wherein the second disc (2) has a smaller thickness than the first disc (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe für ein Head-Up-Display System und eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display System.The invention relates to a composite pane for a head-up display system and a projection arrangement for a head-up display system.
Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen (PKW), werden immer häufiger mit sogenannten Head-Up-Displays ausgestattet. Ein Head-Up-Display (HUD) ist ein Anzeigesystem, welches dem Fahrer eines Fahrzeugs in sein Sichtfeld zusätzliche Informationen in Form von Bildern projiziert.Vehicles, especially passenger cars, are increasingly being equipped with so-called head-up displays. A head-up display (HUD) is a display system that projects additional information in the form of images into the driver's field of vision.
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 entfernt über der Motorhaube des Fahrzeugs.The head-up display consists of a projector (imaging unit) and several optical modules for redirecting or reflecting an image onto a projection surface or reflection surface. A composite pane of glass, in particular the vehicle's windshield, is usually used as the projection surface. Although the image is projected onto the windshield, the human eye perceives it as floating far above the vehicle's hood.
Auf diese Weise können zusätzliche Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit und 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, such as the current driving speed and navigation or warning information, which the driver can perceive without having to change his or her direction of view. Head-up displays can therefore 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 produced by the projector usually consists of polarized, particularly s-polarized light radiation. The s-polarized light hits the composite pane at a certain angle of incidence and is at least partially refracted into the composite pane and reflected as s-polarized light into the driver's field of vision. However, the reflected images are not colorfast or are displayed with undesirable reflection, 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 Hauptbildes und des Geisterbildes erzielt werden.The angle of incidence of the s-polarized radiation is usually about 65%, which corresponds approximately to the Brewster angle for an air-glass transition (57.2° for soda-lime glass). The problem here is that the projector image is reflected at both 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, the so-called ghost image, occurs. The problem is alleviated by arranging the surfaces of the windshield at an angle to one another. This is done by using a wedge-shaped intermediate layer when laminating the windshield, which is designed as a composite pane. This allows the main image and the ghost image to be superimposed.
Keilfolien sind kostspielig, so dass die Herstellung einer solchen Verbundscheibe für ein HUD recht kostenintensiv ist. Es besteht daher Bedarf an HUD Systemen, die mit Windschutzscheiben ohne Keilfolien auskommen. So ist es beispielsweise möglich, den HUD-Projektor mit überwiegend 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, insbesondere mit metallischen und dielektrischen Schichten. HUD-Projektionsanordnungen mit Reflexionsbeschichtung sind aus
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbundscheibe für ein Head-Up-Display System bereitzustellen, die die Reflektivität für p-polarisierte Strahlung im sichtbaren Spektralbereich verbessert und für hochfrequente Signal durchlässig ist.The object of the present invention is to provide a composite pane for a head-up display system which improves the reflectivity for p-polarized radiation in the visible spectral range and is permeable to high-frequency signals.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Verbundscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. The object of the present invention is achieved by a composite pane according to
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe für ein Head-Up-Display (HUD) System verfügt über eine erste Scheibe und eine zweite Scheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die erste Scheibe weist eine erste Oberfläche (I) und eine zweite Oberfläche (II) auf. Die zweite Scheibe weist ebenfalls eine erste Oberfläche (III) und eine zweite Oberfläche (IV) auf.The composite pane according to the invention for a head-up display (HUD) system has a first pane and a second pane which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer. The first pane has a first surface (I) and a second surface (II). The second pane also has a first surface (III) and a second surface (IV).
Weiterhin weist die Verbundscheibe einen HUD-Bereich und eine erste Beschichtung sowie eine zweite Beschichtung auf, wobei der HUD-Bereich die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung aufweist. Die erste Beschichtung ist auf der zu der Zwischenschicht hingewandten Oberfläche (III) der zweiten Scheibe und die zweite Beschichtung auf der von der Zwischenschicht abgewandten Oberfläche (IV) der zweiten Scheibe angeordnet. Ein Brechungsindex der ersten Beschichtung beträgt mindestens 1,9. Die zweite Beschichtung umfasst mindestens eine erste Schicht eines dielektrischen Materials mit einem Brechungsindex größer oder gleich 1,9 und eine zweite Schicht eines dielektrischen Materials mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1,6. Beide Beschichtungen, sowohl die erste Beschichtung als auch die zweite Beschichtung, sind zur Reflexion von p-polarisierter Strahlung vorgesehen. Die Erfinder haben festgestellt, dass eine Beschichtung umfassend eine hochbrechende Schicht und eine niedrigbrechende Schicht besonders geeignet ist hinsichtlich einer hohen Reflektivität für p-polarisiertes Licht. Die p-polarisierte Strahlung wird dann von der ersten Beschichtung und von der zweiten Beschichtung reflektiert. Der transmittierte Teil der Strahlung wird an der ersten sich in der Verbundscheibe befindlichen Beschichtung reflektiert. Da die zweite Scheibe eine geringe Dicke aufweist, überlagern sich die beiden reflektierten Bilder nahezu vollständig. Dadurch nimmt die Intensität der HUD-Darstellung (Projektorbild), welche aus den zwei Reflexionen resultiert, zu.The composite pane further comprises a HUD region and a first coating as well as a second coating, wherein the HUD region comprises the first coating and the second coating. The first coating is arranged on the surface (III) of the second pane facing the intermediate layer and the second coating is arranged on the surface (IV) of the second pane facing away from the intermediate layer. A refractive index of the first coating is at least 1.9. The second coating comprises at least a first layer of a dielectric material with a refractive index greater than or equal to 1.9 and a second layer of a dielectric material with a refractive index less than or equal to 1.6. Both coatings, both the first coating and the second coating, are intended for reflecting p-polarized radiation. The inventors have found that a coating comprising a high-refractive index layer and a low-refractive index layer is particularly suitable in terms of high reflectivity for p-polarized light. The p-polarized radiation is then reflected by the first coating and the second coating. The transmitted part of the radiation is reflected by the first coating located in the composite pane. Since the second pane is thin, the two reflected images overlap almost completely. This increases the intensity of the HUD display (projector image) resulting from the two reflections.
Die zweite Beschichtung muss nicht vollflächig auf der Oberfläche (IV) der zweiten Scheibe aufgebracht sein, mindestens aber im HUD Bereich der Verbundscheibe.The second coating does not have to be applied over the entire surface (IV) of the second pane, but at least in the HUD area of the composite pane.
Die erste Scheibe ist durch eine Tönung gekennzeichnet, was die Sichtbarkeit der HUD Darstellung verbessert und in Kombination mit der zweiten Scheibe, welche eine geringere Dicke aufweist als die erste Scheibe, kann die Sichtbarkeit der HUD Darstellung weiterhin gesteigert werden. Eine derartige Verbundscheibe hat den besonderen Vorteil, dass sie reflektierende Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere für p-polarisierte Strahlung, aufweist. Zusätzlich wird die Bildung von unerwünschten Reflexionen, den sogenannten Geisterbildern, weitgehend minimiert und gewährleitet eine Transmission von hochfrequenten Signalen auf nahezu der gesamten Oberfläche der Verbundscheibe.The first pane is tinted, which improves the visibility of the HUD display, and in combination with the second pane, which is thinner than the first pane, the visibility of the HUD display can be further increased. Such a composite pane has the particular advantage that it has reflective properties in the visible spectral range, particularly for p-polarized radiation. In addition, the formation of unwanted reflections, so-called ghost images, is largely minimized and ensures transmission of high-frequency signals on almost the entire surface of the composite pane.
Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbundscheibe eine erste Beschichtung und eine zweite Beschichtung zur Reflexion von p-polarisierter Strahlung aufweist, wobei die zweite Scheibe eine geringe Dicke aufweist und sich die beiden Reflexionen möglichst überlagern. Durch die Tönung oder Färbung der ersten Scheibe wird diese Wirkung noch verstärkt. Überraschend hat sich gezeigt, dass eine solche erfindungsgemäße Verbundscheibe gegenüber den bisher bekannten Verbundscheiben eine deutlich verbesserte Sichtbarkeit des Hauptbildes ermöglicht.In other words, the invention provides that the composite pane has a first coating and a second coating for reflecting p-polarized radiation, the second pane having a small thickness and the two reflections overlapping as much as possible. This effect is further enhanced by the tinting or coloring of the first pane. Surprisingly, it has been shown that such a composite pane according to the invention enables significantly improved visibility of the main image compared to previously known composite panes.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weisen die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung ausschließlich dielektrische Schichten auf. Zusätzlich können die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung frei von elektrisch leitfähigen Materialien sein. Dadurch wird eine sehr gute Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleistet. Auch aus rechtlichen Gründen kann es gewünscht sein, dass eine Verbundscheibe, insbesondere Fahrzeugscheibe, keine metallische Schichten aufweist.In a particularly preferred embodiment, the first coating and the second coating have exclusively dielectric layers. In addition, the first coating and the second coating can be free of electrically conductive materials. This ensures very good transmission of electromagnetic radiation through the composite pane. For legal reasons, it may also be desirable for a composite pane, in particular a vehicle pane, to have no metallic layers.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die erste Beschichtung eine dielektrische Schicht auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid, Siliziumnitrid, Silizium-Titan-Mischnitrid, Silizium-Hafnium-Mischnitrid und/oder Titanoxid.In a preferred embodiment, the first coating comprises a dielectric layer based on silicon-zirconium mixed nitride, silicon nitride, silicon-titanium mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride and/or titanium oxide.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die erste Beschichtung ausschließlich eine dielektrische Schicht, insbesondere auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid.In a further embodiment, the first coating comprises exclusively a dielectric layer, in particular based on silicon-zirconium mixed nitride.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfassen die erste Schicht der zweiten Beschichtung eine dielektrische Schicht auf Basis von Silizium-Zirkonium-Mischnitrid, Siliziumnitrid, Silizium-Titan-Mischnitrid, Silizium-Hafnium-Mischnitrid oder Titanoxid und die zweite Schicht der zweiten Beschichtung eine dielektrische Schicht auf Basis von einem dielektrischen Oxid, insbesondere Siliziumoxid (SiO2). Die zweite Beschichtung ist bevorzugt nur aus diesen beiden Schichten ausgebildet. Sie weist bevorzugt keine weiteren Schichten unterhalb oder oberhalb einer der beiden Schichten auf. Vorzugsweise umfassen die erste Schicht und die zweite Schicht zusammen zwei oder mehr Schichten mit einem unterschiedlichen Brechungsindex. Der Brechungsindex ist hierbei für jede Schicht der ersten, insbesondere hochbrechenden Schicht größer oder gleich 1,9 und für die zweite, insbesondere niedrigbrechende Schicht kleiner oder gleich 1,6. Die zweite Beschichtung ist transparent mit einer mittleren Transmission von sichtbarem Licht (380 nm bis 780 nm) von vorzugsweise mindestens 80 % und insbesondere mindestens 85 %.In a further preferred embodiment, the first layer of the second coating comprises a dielectric layer based on silicon-zirconium mixed nitride, silicon nitride, silicon-titanium mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride or titanium oxide and the second layer of the second coating comprises a dielectric layer based on a dielectric oxide, in particular silicon oxide (SiO 2 ). The second coating is preferably formed only from these two layers. It preferably has no further layers below or above one of the two layers. Preferably, the first layer and the second layer together comprise two or more layers with a different refractive index. The refractive index is greater than or equal to 1.9 for each layer of the first, in particular high-refractive-index layer and less than or equal to 1.6 for the second, in particular low-refractive-index layer. The second coating is transparent with an average transmission of visible light (380 nm to 780 nm) of preferably at least 80% and in particular at least 85%.
Die zweite Beschichtung kann eine Gesamtmaterialdicke von höchstens 200 nm (Nanometer), bevorzugt höchstens 185 nm aufweisen.The second coating may have a total material thickness of at most 200 nm (nanometers), preferably at most 185 nm.
Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Die Verbundscheibe ist bevorzugt die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personen- oder Lastkraftwagens. Aus Sicht eines Fahrzeuginsassen ist die zweite Beschichtung in Durchsicht durch die zweite Scheibe (Innenscheibe) räumlich vor der ersten Beschichtung angeordnet.The composite pane is intended to separate the interior from the outside environment in a window opening of a vehicle. The composite pane is preferably the windshield of a motor vehicle, in particular a passenger car or truck. From the perspective of a vehicle occupant, the second coating is arranged spatially in front of the first coating when viewed through the second pane (inner pane).
Wie bei HUDs üblich bestrahlt ein Projektor einen Bereich der Verbundscheibe, wo die Strahlung in Richtung des Betrachters (Fahrers) reflektiert wird, wird ein virtuelles Bild erzeugt, welches der Betrachter von ihm aus gesehen hinter der Verbundscheibe wahrnimmt. Der durch den Projektor bestrahlbare Bereich der Verbundscheibe wird als HUD-Bereich bezeichnet. Die Strahlrichtung des Projektors kann durch optische Elemente (z.B. Spiegel) variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters anzupassen.As is usual with HUDs, a projector shines on an area of the composite pane. Where the radiation is reflected in the direction of the viewer (driver), a virtual image is created which the viewer perceives from behind the composite pane. The area of the composite pane that can be illuminated by the projector is called the HUD area. The beam direction of the projector can be varied using optical elements (e.g. mirrors), especially vertically, in order to adapt the projection to the height of the viewer.
Zur Erzeugung eines HUD-Bildes wird p-polarisierte Strahlung verwendet. Da der für HUD-Projektionsanordnungen typische Einfallswinkel von etwa 65° dem Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang (57,2°, Kalk-Natron-Glas) relativ nahekommt, wird p-polarisierte Strahlung von Scheibenoberflächen kaum reflektiert, während s-polarisierte Strahlung deutlich stärker reflektiert wird. Die Reflektion der p-polarisierten Strahlung findet hauptsächlich an der zweiten Beschichtung statt.P-polarized radiation is used to generate a HUD image. Since the angle of incidence of about 65° typical for HUD projection arrangements is relatively close to the Brewster angle for an air-glass transition (57.2°, soda-lime glass), p-polarized radiation is hardly reflected by window surfaces, while s-polarized radiation is reflected much more strongly. The reflection of p-polarized radiation takes place mainly at the second coating.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch eine funktionale thermoplastische Folie sein, insbesondere eine Folie mit akustisch dämpfenden Eigenschaften, eine Infrarotstrahlung reflektierende Folie, eine Infrarotstrahlung absorbierende Folie und/oder eine UV-Strahlung absorbierende Folie. So kann die thermoplastische Zwischenschicht beispielsweise auch eine Bandfilterfolie sein. Um die Transmission der totalen Wärmestrahlung zu reduzieren, weist die Zwischenschicht Wärmestrahlung (totalen transmittierten Wärmestrahlung TTS) mindernde Eigenschaften auf. Dazu kann die Zwischenschicht als eine Folie mit absorbierenden Eigenschaften im nahen Infrarotbereich (NIR) ausgebildet sein. Als nahe Infrarotstrahlung (NIR) wird elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich 780 nm bis 3000 nm (Nanometer) bezeichnet. Dadurch wird die Erwärmung im Inneren von Räumen oder Fahrzeugen minimiert und der energetische Aufwand zur Schaffung eines des im Innern befindlichen Person angenehmen Umgebungsklimas reduziert.The thermoplastic intermediate layer can also be a functional thermoplastic film, in particular a film with acoustically dampening properties, a film that reflects infrared radiation, a film that absorbs infrared radiation and/or a film that absorbs UV radiation. For example, the thermoplastic intermediate layer can also be a band filter film. In order to reduce the transmission of total thermal radiation, the intermediate layer has thermal radiation (total transmitted thermal radiation TTS) reducing properties. For this purpose, the intermediate layer can be designed as a film with absorbing properties in the near infrared range (NIR). Near infrared radiation (NIR) is electromagnetic radiation in a wavelength range of 780 nm to 3000 nm (nanometers). This minimizes the heating inside rooms or vehicles and reduces the energy required to create an ambient climate that is comfortable for the person inside.
In einer Ausgestaltung kann die Zwischenschicht ein Leitersystem mit Heizfunktion, insbesondere mehrere Widerstandsdrähte als Heizleiter, umfassen.In one embodiment, the intermediate layer can comprise a conductor system with heating function, in particular several resistance wires as heating conductors.
In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens eine Abdeckschicht, insbesondere ein opaker Abdeckdruck, auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der ersten Scheibe in einem Randbereich der Verbundscheibe angeordnet. Die opake Abdeckschicht kann dabei mittelbar oder unmittelbar auf der Scheibenoberfläche angeordnet sein. Die Abdeckschicht kann sich dabei zumindest teilweise mit dem HUD-Bereich in Dursichtrichtung der Verbundscheibe überlappen.In a further embodiment, at least one covering layer, in particular an opaque covering print, is arranged on the interior-side surface (II) of the first pane in an edge region of the composite pane. The opaque covering layer can be arranged directly or indirectly on the pane surface. The covering layer can at least partially overlap with the HUD region in the direction of view through the composite pane.
Die opake Abdeckschicht ist dabei in einem Bereich der Scheibe angeordnet, in dem auch die erste und zweite Beschichtung liegen, so dass sich die Abdeckschicht, die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung zumindest teilweise in Dursichtrichtung der Verbundscheibe überlappen. Da im eingebauten Zustand der Verbundscheibe der HUD-Projektor im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet ist, trifft das vom HUD-Projektor emittierte Licht auf die erste Beschichtung bzw. zweite Beschichtung und wird dort reflektiert. Das reflektierte Licht ist für einen im Fahrzeuginnenraum befindlichen Betrachter als Bild erkennbar. Die opake Abdeckschicht liegt vom Betrachter im Fahrzeuginnenraum aus gesehen hinter der ersten Beschichtung. Dadurch weist das im Bereich der ersten Beschichtung und zweiten Beschichtung befindliche Bild einen guten Kontrast auf.The opaque cover layer is arranged in an area of the pane in which the first and second coatings are also located, so that the cover layer, the first coating and the second coating overlap at least partially in the direction of view through the composite pane. Since the HUD projector is arranged in the interior of a vehicle when the composite pane is installed, the light emitted by the HUD projector hits the first coating or second coating and is reflected there. The reflected light is recognizable as an image for a viewer in the vehicle interior. The The opaque cover layer lies behind the first coating when viewed from the perspective of the observer in the vehicle interior. This means that the image in the area of the first coating and second coating has a good contrast.
Die Abdeckschicht deckt beispielsweise eine Verklebung oder elektrische Anschlusselemente der Verbundscheibe ab. Dadurch wird ein ästhetisch guter optischer Eindruck der Verbundscheibe erzielt. Die Abdeckschicht dient auch als UV-Schutz für z.B. Klebemittel im Randbereich der Verbundscheibe.The cover layer covers, for example, an adhesive bond or electrical connection elements of the composite pane. This gives the composite pane a good aesthetic visual impression. The cover layer also serves as UV protection for, for example, adhesives in the edge area of the composite pane.
Die mindestens eine opake Abdeckschicht im Sinne der Erfindung ist eine Schicht, die die Durchsicht durch die Verbundscheibe verhindert. Dabei findet eine Transmission von höchstens 5 %, bevorzugt von höchstens 2 %, besonders bevorzugt von höchstens 1 %, insbesondere von höchstens 0,1 %, des Lichtes des sichtbaren Spektrums durch die opake Abdeckschicht statt. Die Abdeckschicht kann zumindest abschnittsweise auch semitransparent, beispielsweise als Punktraster, Streifenraster oder kariertes Raster ausgebildet sein. Alternativ kann die Abdeckschicht auch einen Gradienten aufweisen, beispielsweise von einer opaken Bedeckung zu einer semitransparenten Bedeckung.The at least one opaque covering layer in the sense of the invention is a layer that prevents visibility through the composite pane. In this case, a transmission of at most 5%, preferably at most 2%, particularly preferably at most 1%, in particular at most 0.1%, of the light of the visible spectrum through the opaque covering layer takes place. The covering layer can also be semi-transparent, at least in sections, for example as a dot grid, stripe grid or checkered grid. Alternatively, the covering layer can also have a gradient, for example from an opaque covering to a semi-transparent covering.
Die opake Abdeckschicht wird bevorzugt auf der ersten Scheibe (z.B. Außenscheibe) aufgedruckt, insbesondere im Siebdruckverfahren. Siebdruckverfahren zur Aufbringung opaker Abdeckschichten auf Scheiben sind als solche bekannt. Derartige aufgedruckte Abdeckschichten werden auch als Siebdruck, Schwarzdruck oder Black Print bezeichnet und enthalten ein opakes Pigment, beispielsweise ein Schwarzpigment. Bekannte Schwarzpigmente sind beispielsweise Pigmentruß (Carbon Black), Anilinschwarz, Beinschwarz, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz sowie Graphit. Die opake Abdeckschicht kann im Randbereich der Verbundscheibe umlaufend entlang der umlaufenden Kante der Verbundscheibe ausgebildet sein, wobei die Breite der opaken Abdeckschicht variieren kann. Bevorzugt ist die opake Abdeckschicht zumindest in einem Bereich verbreitert. Dieser verbreiterte Bereich der opaken Abdeckschicht dient zur Darstellung von durch den HUD-Projektor emittierten Bildern.The opaque cover layer is preferably printed on the first pane (e.g. outer pane), in particular using a screen printing process. Screen printing processes for applying opaque cover layers to panes are known as such. Such printed cover layers are also referred to as screen printing, black printing or black print and contain an opaque pigment, for example a black pigment. Known black pigments are, for example, pigment black (carbon black), aniline black, bone black, iron oxide black, spinel black and graphite. The opaque cover layer can be formed in the edge region of the composite pane all the way around the peripheral edge of the composite pane, whereby the width of the opaque cover layer can vary. The opaque cover layer is preferably widened in at least one area. This widened area of the opaque cover layer is used to display images emitted by the HUD projector.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die thermoplastische Zwischenschicht in zumindest dem Randbereich der Verbundscheibe opak. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dabei vorzugsweise im Abschnitt des Randbereichs schwarz gefärbt. Alternativ kann die thermoplastische Zwischenschicht auch durch eine erste und eine zweite thermoplastische Verbundfolie ausgebildet sein, wobei die erste thermoplastische Verbundfolie transparent ist und sich über die gesamte Fläche der Verbundscheibe erstreckt mit Ausnahme des Randbereichs. Die zweite thermoplastische Verbundfolie ist opak und beispielsweise schwarz gefärbt und erstreckt sich mindestens, vorzugsweise ausschließlich, über den Randbereich der Verbundscheibe.In a further preferred embodiment of the invention, the thermoplastic intermediate layer is opaque in at least the edge region of the composite pane. The thermoplastic intermediate layer is preferably colored black in the edge region section. Alternatively, the thermoplastic intermediate layer can also be formed by a first and a second thermoplastic composite film, the first thermoplastic composite film being transparent and extending over the entire surface of the composite pane with the exception of the edge region. The second thermoplastic composite film is opaque and colored black, for example, and extends at least, preferably exclusively, over the edge region of the composite pane.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine opake, vorzugsweise schwarz gefärbte, Folie innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet. Die Folie erstreckt sich zumindest über den Randbereich und vorzugsweise nur über den Randbereich. Die Folie ist beispielsweise auf Basis von Polyethylenterephthalat ausgebildet.In a further preferred embodiment of the invention, an opaque, preferably black-colored, film is arranged within the thermoplastic intermediate layer. The film extends at least over the edge region and preferably only over the edge region. The film is formed, for example, on the basis of polyethylene terephthalate.
Der Randbereich ist vorzugsweise ein streifenförmiger Bereich, der entlang der Unterkante angeordnet ist. Der Randbereich erstreckt sich also von der linken Seitenkante zu der rechten Seitenkante und entlang der Unterkante der Verbundscheibe. Der Randbereich kann sich aber auch streifenförmig entlang der Oberkante von der linken zu der rechten Seitenkante und/oder entlang der linken und/oder der rechten Seitenkante von der Unterkante zu der Oberkante erstrecken. Der Randbereich grenzt besonders bevorzugt direkt an die Ober-, Seiten-, und/oder Unterkante. Der Randbereich kann rahmenförmig umlaufend entlang der Verbundscheibe verlaufen. Der Randbereich ist nicht innerhalb des Bereiches der Verbundscheibe angeordnet, welcher, beispielsweise im Zuge einer Verwendung als Windschutzscheibe in einem Fahrzeug, als Durchsichtbereich vorgesehen ist. Die Breite des Randbereichs beträgt bevorzugt von 10 cm bis 50 cm. Mit „Breite“ ist im Sinne der Erfindung die Ausdehnung senkrecht zur Erstreckungsrichtung gemeint.The edge region is preferably a strip-shaped region that is arranged along the lower edge. The edge region therefore extends from the left side edge to the right side edge and along the lower edge of the composite pane. The edge region can also extend in a strip-shaped manner along the upper edge from the left to the right side edge and/or along the left and/or right side edge from the lower edge to the upper edge. The edge region particularly preferably borders directly on the upper, side and/or lower edge. The edge region can run in a frame-shaped manner all the way around the composite pane. The edge region is not arranged within the region of the composite pane that is intended as a see-through region, for example when used as a windshield in a vehicle. The width of the edge region is preferably from 10 cm to 50 cm. In the sense of the invention, “width” means the extent perpendicular to the direction of extent.
Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn der HUD-Bereich der Verbundscheibe, insbesondere als eine Windschutzscheibe, mit der ersten Beschichtung und zweiten Beschichtung versehen ist. Es können aber auch weitere Bereiche der Verbundscheibe mit der ersten und zweiten Beschichtung versehen sein. Die Verbundscheibe kann im Wesentlichen vollflächig mit der ersten und der zweiten Beschichtung versehen sein, was herstellungsbedingt bevorzugt sein kann.In principle, it is sufficient if the HUD area of the composite pane, in particular as a windshield, is provided with the first coating and second coating. However, other areas of the composite pane can also be provided with the first and second coating. The composite pane can essentially be provided with the first and second coating over its entire surface, which may be preferred for manufacturing reasons.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der ersten und zweiten Beschichtung versehen. Insbesondere ist die erste und zweite Beschichtung vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme des umlaufenden Randbereichs und optional lokalen Bereichs. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von 20 cm auf.In one embodiment of the invention, at least 80% of the pane surface is provided with the first and second coating. In particular, the first and second coating is applied to the entire surface of the Applied to the pane surface with the exception of the surrounding edge area and optionally local area. The surrounding uncoated edge area has a width of 20 cm, for example.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe bewirkt eine hohe Reflektivität gegenüber p-polarisierter Strahlung im Spektralbereich von 450 nm bis 650 nm (Nanometer), der für HUD-Darstellungen relevant ist. HUD Projektoren arbeiten typischerweise mit Wellenlängen von 473 nm, 550 nm und 630 nm (RGB). Dadurch wird ein intensitätsstarkes HUD-Bild erreicht.The composite pane according to the invention provides high reflectivity to p-polarized radiation in the spectral range from 450 nm to 650 nm (nanometers), which is relevant for HUD displays. HUD projectors typically work with wavelengths of 473 nm, 550 nm and 630 nm (RGB). This results in a high-intensity HUD image.
Der Projektor ist innenraumseitig der Verbundscheibe angeordnet und bestrahlt die Verbundscheibe über die zweite (innenraumseitige) Oberfläche der zweiten Scheibe. Das vom HUD Projektor emittierte Licht trifft auf dem HUD-Bereich und/oder die Abdeckschicht und wird dort reflektiert.The projector is arranged on the interior side of the composite pane and illuminates the composite pane via the second (interior side) surface of the second pane. The light emitted by the HUD projector hits the HUD area and/or the cover layer and is reflected there.
Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Oberfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Oberfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein.In the sense of the invention, the external surface refers to the surface which is intended to face the external environment in the installed position. In the sense of the invention, the internal surface refers to the surface which is intended to face the interior in the installed position.
Der Projektor ist auf den HUD-Bereich und/oder auf die Abdeckschicht gerichtet und bestrahlt diese 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.The projector is aimed at the HUD area and/or the cover layer and irradiates it to generate the HUD projection. According to the invention, the radiation from the projector is predominantly p-polarized, i.e. it has a p-polarized radiation component of more than 50%. The higher the proportion of p-polarized radiation in the total radiation from the projector, the more intense the desired projection image.
Der p-polarisierte Strahlungsanteil des Projektors beträgt bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% und insbesondere bevorzugt mindestens 90%. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Strahlung des Projektors im Wesentlichen rein p-polarisiert, d.h. 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 Verbundscheibe, insbesondere 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 p-polarized radiation component of the projector is preferably at least 70%, particularly preferably at least 80% and especially preferably at least 90%. In a particularly advantageous embodiment, the radiation from the projector is essentially purely p-polarized, i.e. the p-polarized radiation component is 100% or deviates only insignificantly from this. The indication of the direction of polarization refers to the plane of incidence of the radiation on the composite pane, in particular the windshield. P-polarized radiation refers to radiation whose electric field oscillates in the plane of incidence. S-polarized radiation refers to 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. 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 hits 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 a maximum of 10°. The angle of incidence is the angle between the incidence vector of the projector radiation and the interior-side surface normal (i.e. the surface normal to the interior-side external surface of the windshield) in the geometric center of the HUD area. The Brewster angle for an air-glass transition in the case of soda-lime glass, which is generally used for window panes, is 57.2°. Ideally, the angle of incidence should be as close to this Brewster angle as possible. However, angles of incidence of 65°, for example, can also be used, which are common for HUD projection arrangements, can be easily implemented in vehicles and deviate only slightly from the Brewster angle, so that the reflection of the p-polarized radiation only increases insignificantly.
Die externen Oberflächen der Verbundscheibe 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 erste Scheibe und die zweite Scheibe.The external surfaces of the composite pane are therefore preferably arranged substantially parallel to one another. The thermoplastic intermediate layer is preferably not wedge-shaped, but has a substantially constant thickness, in particular in the vertical course between the upper edge and the lower edge of the windshield, just like the first pane and the second pane.
Die Verbundscheibe weist eine umlaufende Kante auf, welche besonders bevorzugt eine Oberkante und eine Unterkante sowie zwei dazwischen verlaufende Seitenkanten mit einer linken und einer rechten Seitenkante umfasst. Mit Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der Verbundscheibe nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Die Oberkante wird häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet.The composite pane has a peripheral edge, which particularly preferably comprises an upper edge and a lower edge as well as two side edges running between them with a left and a right side edge. The upper edge refers to the edge that is intended to point upwards in the installed position of the composite pane. The lower edge refers to the edge that is intended to point downwards in the installed position. The upper edge is often also referred to as the roof edge and the lower edge as the motor edge.
Die Zwischenschicht ist typischerweise aus mindestens einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Da Standardfolien deutlich kostengünstiger sind als Keilfolien, wird die Herstellung der Windschutzscheibe günstiger gestaltet.The intermediate layer is typically made of at least one thermoplastic film. Since standard films are significantly cheaper than wedge films, the production of the windshield is made more cost-effective.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe 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 ersten Scheibe als Außenscheibe und der zweiten Scheibe als Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1,1 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1,6 mm oder 2,1 mm, wobei die zweite Scheibe eine Dicke von kleiner oder gleich 1.6 mm aufweist, bevorzugt kleiner oder gleich 1.4 mm, besonders bevorzugt 1.1 mm.The first pane and the second pane are preferably made of glass, in particular 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 first pane as the outer pane and the second pane as the inner pane can vary widely. Preferably, panes with a thickness in the range of 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.1 mm to 2.5 mm, are used, for example those with the standard thicknesses 1.6 mm or 2.1 mm, with the second pane having a thickness of less than or equal to 1.6 mm, preferably less than or equal to 1.4 mm, particularly preferably 1.1 mm.
Die zweite Scheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos sein. Die Gesamttransmission durch die Verbundscheibe als 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 erste Scheibe und die zweite Scheiben 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 second pane and the thermoplastic intermediate layer can be clear and colorless. The total transmission through the composite pane as a windshield (including reflective coating) is greater than 70% in a preferred embodiment. The term total transmission refers to the procedure for testing the light transmission of motor vehicle windows specified in ECE-R 43,
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Scheibe getönt oder gefärbt. Beispielsweise kann grün oder blau gefärbtes Glas als erste Scheibe (Außenscheibe) eingesetzt werden. Derartige getönte Glasscheiben sich auch als TSANx, TSA3+ Glasscheiben bekannt. Dadurch kann die außenseitige Reflektivität der Verbundscheibe verringert werden, wodurch der Eindruck der Scheibe angenehmer gestaltet wird für einen äußeren Betrachter. Gleichzeitig wird eine gute HUD-Darstellung mit hohem Kontrast ermöglicht.In an advantageous embodiment, the first pane is tinted or colored. For example, green or blue colored glass can be used as the first pane (outer pane). Such tinted glass panes are also known as TSANx, TSA3+ glass panes. This can reduce the external reflectivity of the composite pane, making the impression of the pane more pleasant for an outside observer. At the same time, a good HUD display with high contrast is enabled.
Um allerdings die vorgeschriebene Lichttransmission von 70% für Windschutzscheiben zu gewährleisten (Gesamttransmission), sollte die Außenscheibe (hier also erste Scheibe) bevorzugt eine Lichttransmission von mindestens 80% aufweisen, besonders bevorzugt von mindestens 85%. Die zweite Scheibe und die Zwischenschicht sind bevorzugt klar, also nicht getönt oder gefärbt.However, in order to guarantee the prescribed light transmission of 70% for windshields (total transmission), the outer pane (here the first pane) should preferably have a light transmission of at least 80%, particularly preferably at least 85%. The second pane and the intermediate layer are preferably clear, i.e. not tinted or colored.
Die Verbundscheibe 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 Verbundscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn sie als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.The composite pane is preferably curved in one or more directions of space, as is usual for vehicle windows, with typical radii of curvature in the range of about 10 cm to about 40 m. The composite pane 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. Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht nach der Lamination des Schichtstapels bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch aus einer Folie ausgebildet sein, die bereichsweise gefärbt und damit opak ist. Die Zwischenschicht kann auch aus mehr als einer Folie ausgebildet sein, wobei die mindestens zwei Folien sich über unterschiedliche Bereiche der Fläche der Verbundscheibe erstrecken.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. The thermoplastic intermediate layer can be formed by one or more thermoplastic films arranged one above the other, wherein the thickness of the thermoplastic intermediate layer after lamination of the layer stack is preferably from 0.25 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm. The thermoplastic intermediate layer can also be formed from a film that is colored in some areas and is therefore opaque. The intermediate layer can also be formed from more than one film, wherein the at least two films extend over different areas of the surface of the composite pane.
Die Verbundscheibe kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die erste Scheibe und die zweite Scheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von erster Scheibe (Außenscheibe) und zweiter Scheibe (Innenscheibe) erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.The composite pane can be manufactured using methods known per se. The first pane and the second pane are laminated together via the intermediate layer, for example using autoclave processes, vacuum bag processes, vacuum ring processes, calender processes, vacuum laminators or combinations thereof. The first pane (outer pane) and the second pane (inner pane) are usually joined together using heat, vacuum and/or pressure.
Die erste Beschichtung und die zweite Beschichtung werden bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf eine Scheibenoberfläche, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstützte Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“) oder durch chemische Abscheidungsverfahren, insbesondere bei Atmosphärendruck, abgeschieden. Die Beschichtungen werden bevorzugt vor der Lamination aufgebracht.The first coating and the second coating are preferably deposited onto a disk surface by physical vapor deposition (PVD), particularly preferably by cathode sputtering, very particularly preferably by magnetic field-assisted cathode sputtering, or by chemical deposition processes, particularly at atmospheric pressure. The coatings are preferably applied before lamination.
Ist etwas „auf Basis“ eines polymerischen Materials ausgebildet, so besteht es mehrheitlich, also zu mindestens 50 %, vorzugsweise zu mindestens 60 % und insbesondere zu mindestens 70%, aus diesem Material. Es kann also noch weitere Materialien wie beispielsweise Stabilisatoren oder Weichmacher enthalten.If something is "based" on a polymeric material, it consists predominantly of this material, i.e. at least 50%, preferably at least 60% and especially at least 70%. It can therefore also contain other materials such as stabilizers or plasticizers.
Die Erfindung umfasst außerdem ein Fahrzeug, bevorzugt Straßenfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen (PKW), das mit einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe ausgestattet ist.The invention also includes a vehicle, preferably a road vehicle, in particular a passenger car (car), which is equipped with a composite pane according to the invention.
Die Erfindung umfasst auch eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display System, wobei die Projektionsanordnung die erfindungsgemäße Verbundscheibe und einen Projektor umfasst, wobei der Projektor auf den HUD-Bereich der Verbundscheibe gerichtet ist, wobei die zweite Oberfläche (IV) der zweiten Scheibe zur Bestrahlung durch den Projektor vorgesehen ist und die Strahlung des Projektors überwiegend p-polarisiert ist. Die Verbundscheibe ist derart zum Projektor angeordnet, dass die zweite Oberfläche (IV) der zweiten Scheibe die dem Projektor nächstliegende Oberfläche der Verbundscheibe ist.The invention also includes a projection arrangement for a head-up display system, wherein the projection arrangement comprises the composite pane according to the invention and a projector, wherein the projector is directed at the HUD area of the composite pane, wherein the second surface (IV) of the second pane is provided for irradiation by the projector and the radiation of the projector is predominantly p-polarized. The composite pane is arranged in relation to the projector such that the second surface (IV) of the second pane is the surface of the composite pane closest to the projector.
Die p-polarisierte Strahlung wird im HUD-Bereich in Richtung eines Betrachters reflektiert, wodurch eine virtuelle HUD Darstellung erzeugt wird, die der Betrachter von ihm ausgesehen hinter der Verbundscheibe oder auf der Abdeckschicht wahrnimmt. Die Strahlrichtung des Projektors kann typischerweise durch Spiegel variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters anzupassen. Der Bereich, in dem sich die Augen des Betrachters bei gegebener Spiegelstellung befinden müssen, wird als Eyeboxfenster bezeichnet. Dieses Eyeboxfenster kann durch Verstellung der Spiegel vertikal verschoben werden, wobei der gesamte dadurch zugängliche Bereich (das heißt die Überlagerung aller möglichen Eyeboxfenster) als Eyebox bezeichnet wird. Ein innerhalb der Eyebox befindlicher Betrachter kann das virtuelle Bild wahrnehmen. Damit ist natürlich gemeint, dass sich die Augen des Betrachters innerhalb der Eyebox befinden müssen, nicht etwa der gesamte Körper.The p-polarized radiation is reflected in the HUD area towards a viewer, creating a virtual HUD display that the viewer sees from behind the laminated pane or on the cover layer. The beam direction of the projector can typically be varied using mirrors, particularly vertically, in order to adapt the projection to the viewer's height. The area in which the viewer's eyes must be for a given mirror position is called the eyebox window. This eyebox window can be moved vertically by adjusting the mirrors, with the entire area accessible in this way (i.e. the superposition of all possible eyebox windows) being called the eyebox. A viewer located inside the eyebox can perceive the virtual image. This of course means that the viewer's eyes must be inside the eyebox, not their entire body.
Der Projektor ist vorzugsweise ein Liquid-crystal (LCD-) Display, Thin-Film-Transistor (TFT)-Display, Light-Emitting-Diode (LED-) Display, Organic-Light-Emitting-Diode (OLED-) Display, Electroluminescent (EL-) Display oder microLED-Display.The projector is preferably a liquid crystal (LCD) display, thin film transistor (TFT) display, light emitting diode (LED) display, organic light emitting diode (OLED) display, electroluminescent (EL) display or microLED display.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Bevorzugt ist die Verwendung der Verbundscheibe als Fahrzeug-Windschutzscheibe.The invention further extends to the use of the projection arrangement according to the invention in vehicles for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles. The use of the composite pane as a vehicle windshield is preferred.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The various embodiments of the invention can be implemented individually or in any combination. In particular, the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations given, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
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 using figures and exemplary embodiments. The figures are a schematic representation and are not 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 die Verbundscheibe, -
3 einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe, -
4 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung einer ersten Beschichtung und einer zweiten Beschichtung, und -
5 ein Reflexionsspektrum der erfindungsgemäßen Verbundscheibe gegenüber p-polarisierter Strahlung.
-
1 a plan view of a composite pane of a generic projection arrangement, -
2 a cross-section through the composite pane, -
3 a cross section through a first embodiment of a composite pane according to the invention, -
4 a cross section through an embodiment of a first coating and a second coating, and -
5 a reflection spectrum of the composite pane according to the invention with respect to p-polarized radiation.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.As a rule, information with numerical values should not be understood as exact values, but also include a tolerance of +/- 1% up to +/- 10%.
Die Verbundscheibe 10 ist aufgebaut aus einer ersten Scheibe 1 als Außenscheibe und einer zweiten Scheibe 2 als Innenscheibe des Personenkraftwagens, 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 erste Scheibe 1 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die zweite Scheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum. Die Verbundscheibe 10 kann jede beliebige geeignete geometrische Form und/oder Krümmung aufweisen. Als Windschutzscheibe weist sie typischerweise eine konvexe Wölbung auf.The
Die erste Scheibe 1 als Außenscheibe im eingebauten Zustand und die zweite Scheibe 2 als Innenscheibe bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die erste Scheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf. Die zweite Scheibe 2 weist eine Dicke von 1,6 mm auf und ist damit deutlich dünner als üblicherweise eingesetzte Innenscheiben in Windschutzscheiben. Alternativ kann die Dicke der zweiten Scheibe (2) 1,4 mm oder 1,1 mm betragen. Die Verringerung der Dicke der zweiten Scheibe 2, also der Innenscheibe im eingebauten Zustand eines Fahrzeugs, geht mit einer Angleichung der ersten Reflexion an die zweite Reflexion einher. Das bedeutet, dass das Bild, welches an der zweiten Oberfläche IV der zweiten Scheibe 2 entsteht, näher an das aus der zweiten Reflexion resultierende Bild heranrückt. Die Bilder überlappen stärker, wodurch der Eindruck der resultierenden HUD-Darstellung verbessert wird.The
Die erste Scheibe 1 weist zumindest eine Tönung auf. Aufgrund der Tönung der ersten Scheibe 1 ist eine gute HUD-Darstellung (Projektor Bild) mit hohem Kontrast möglich. Die Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus einer PVB-Folie mit einer Dicke von 0,76 mm ausgebildet. Die PVB-Folie weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, abgesehen von einer etwaigen fachüblichen Oberflächenrauigkeit. Die PVB-Folie kann mit absorbierenden Eigenschaften im NIR-Bereich ausgebildet sein.The
Die erste (außenseitige) Oberfläche III der zweiten Scheibe 2 ist mit einer erfindungsgemäßen ersten Beschichtung 20 versehen, die einen Brechungsindex von mindestens 1,9 aufweist. Die erste Beschichtung 20 weist eine Schicht eines optisch hochbrechenden Materials auf. Die optisch hochbrechende Schicht der ersten Beschichtung 20 ist bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid, Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrNx), Silizium-Titan-Mischnitrid oder Silizium-Hafnium-Mischnitrid. Die Schichtdicke der optisch hochbrechenden Schicht sollte bevorzugt 20 nm bis 80 nm betragen, besonders bevorzugt 30 nm.The first (outer) surface III of the
Die zweite (innenseitige) Oberfläche IV der zweiten Scheibe 2 ist mit einer erfindungsgemäßen zweiten Beschichtung 30 versehen. Die erfindungsgemäße erste Beschichtung 20 und die zweite Beschichtung 30 sind auf die Reflexion p-polarisierter Strahlung optimiert. Sie dienen als Reflexionsflächen für die Strahlung des Projektors 4 zur Erzeugung der HUD-Projektion. Eine erste Reflexion findet an der ersten Beschichtung 20 statt. Da der Einstrahlwinkel der Projektorstrahlung allerdings geringfügig vom Brewster-Winkel abweicht, findet auch an den Luft-Glasübergängen eine zweite Reflexion der Projektorstrahlung statt, was zur Ausbildung eines zweiten Bildes führt. Das zweite Bild, welches durch die zweite Reflexion an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Scheibe 2 erzeugt wird, kann sich hier durch die sehr geringe Dicke der zweiten Scheibe 2 gut mit dem ersten Bild, welches durch die erste Reflexion an der ersten Beschichtung 20 erzeugt wird, überlagern. Da die Intensität der reflektierten Strahlung (im Gegensatz zur Reflexion an der außenseitigen Oberfläche I der Außenscheibe 1) nicht bereits durch den Durchgang durch die erste Beschichtung 20 und durch die zweite Beschichtung 30 geschwächt ist, verstärkt das erste Bild die Sichtbarkeit des zweiten Bildes.The second (inside) surface IV of the
Wird vom Innenraum des Personenkraftwagens durch die Verbundscheibe 10 geblickt, ist die erste Beschichtung 20 und die zweite Beschichtung 30 vor der getönten ersten Scheibe 1 (Außenscheibe) angeordnet. Dadurch entsteht bei der Bestrahlung der ersten und zweiten Beschichtung 20, 30 mit p-polarisiertem Licht des Projektors 4 ein besonders kontrastreiche und visuell gut wahrnehmbare HUD-Darstellung.When looking through the
Die Strahlung des Projektors 4 ist im Wesentlichen p-polarisiert. Da der Projektor 4 die Verbundscheibe 10 mit einem Einfallswinkel von etwa 65° bis 75° bestrahlt, der nahe dem sogenannten Brewster-Winkel liegt, wird die Strahlung des Projektors nur unwesentlich an der ersten (aussenseitigen) Oberflächen I der Verbundscheibe 10 reflektiert. Der Projektor 4 ist beispielsweise ein Display, vorliegend ein LCD-Display. Möglich wäre beispielsweise auch, dass es sich bei der Verbundscheibe 10 um eine Dachscheibe, Seiten- oder Heckscheibe handelt. Bei der p-polarisierten Strahlung handelt es sich um Lichtwellen innerhalb des vom Menschen visuell wahrnehmbaren Wellenlängenbereiches von 380 nm bis 780 nmThe radiation from the
Die erste Schicht 30.1 und die zweite Schicht 30.2. der zweiten Beschichtung 30 sind deckungsgleich übereinander angeordnet, wobei die erste Schicht 30.1 auf zweiten Oberfläche IV der zweiten Scheibe 2 und die zweite Schicht 30.2 auf der ersten Schicht 30.1 aufgebracht ist.The first layer 30.1 and the second layer 30.2 of the
Während es intuitiv naheliegend wäre, mittels einer reflexionsmindernden Beschichtung (Antireflexionsbeschichtung) die Reflexion an der zweiten Oberfläche IV der zweiten Scheibe 2 zu verringern, ist die innenraumseitige Oberfläche IV der zweiten Scheibe 2 erfindungsgemäß ganz im Gegenteil mit einer reflexionssteigernden Beschichtung 30 versehen, welche die Gesamtreflektivität der zweiten Oberfläche IV erhöht.While it would be intuitively obvious to reduce the reflection on the second surface IV of the
Die Schichtenfolgen einer Verbundscheibe 10 mit der ersten Beschichtung 20 auf der ersten (außenseitigen) Oberfläche III der zweiten Scheibe 2 und der zweiten Beschichtung 30 auf der zweiten (innenseitigen) Oberfläche IV der zweiten Scheibe 2 gemäß des erfindungsgemäßen Beispiels sind, zusammen mit den Materialien und geometrische Schichtdicken der Einzelschichten, in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1:
Durch eine zusätzliche Absorption der Wärmestrahlung an der Zwischenschicht 3 kann der TTS-Wert der Verbundscheibe bis zu 3 % verbessert, sprich reduziert werden. Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.By additionally absorbing the heat radiation at the
In
Die erzielten optischen Parameter sind in der folgenden Tabelle 2 wiedergeben. Außerdem ist ein Vergleichsbeispiel einer gattungsgemäßen Verbundscheibe, die nicht die erfindungsgemäßen Merkmale erfüllt, in der Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2:
Folgende kolorimetrischen Koordinaten und Parameter sind aufgeführt:
- TTS-Wert (ein Maß für die totale transmittierte Wärmestrahlung durch die Scheibe) Lichttransmission gemäß Lichtart A: TL A,
- Lichtreflexion gemäß Lichtart A: RL A,
- Farbwerte a*g und b*g
- Farbwerte a*g und b*g gemäß Lichteinfallswinkel 60°
- TTS value (a measure of the total transmitted thermal radiation through the pane) Light transmission according to light type A: TL A,
- Light reflection according to illuminant A: RL A,
- Color values a*g and b*g
- Colour values a*g and b*g according to light incidence angle 60°
Es ist ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Beispiel verbesserte optische Parameter aufweist. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verbundscheibe 10 besteht darin, dass hochfrequente Signal die Verbundscheibe durchdringen können und gleichzeitig die Reflektivität im Hinblick auf HUD Darstellungen verbessert wird. Gleichzeitig ist die außenseitige Reflexionsfarbe relativ neutral (bläulich/grüner Stich), so dass die Verbundscheibe keinen unangenehmen Farbstich (z.B. rötlichen Stich) aufweist.It is clear that the example according to the invention has improved optical parameters. A significant advantage of the
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- erste Scheibefirst disc
- 22
- zweite Scheibesecond disc
- 33
- thermoplastische Zwischenschichtthermoplastic intermediate layer
- 44
- Projektorprojector
- 55
- Betrachter / FahrzeugfahrerViewer / Driver
- 1010
- Verbundscheibe Composite pane
- 2020
- erste Beschichtungfirst coating
- 3030
- zweite Beschichtungsecond coating
- 30.130.1
-
erste Schicht der zweiten Beschichtung 30first layer of the
second coating 30 - 30.230.2
-
zweite Schicht der zweiten Beschichtung 30
second layer of the
second coating 30 - OO
-
Oberkante der Verbundschutzscheibe 10Upper edge of the laminated
protective screen 10 - UU
-
Unterkante der Verbundschutzscheibe 10Lower edge of the laminated
protective screen 10 - BB
-
HUD-Bereich der Verbundschutzscheibe 10HUD area of the composite
protective screen 10 - EE
- Eyebox Eye box
- II
-
erste, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der ersten Scheibe 1first surface of the
first pane 1 facing away from theintermediate layer 3 - IIII
-
zweite, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der ersten Scheibe 1second surface of the
first pane 1 facing theintermediate layer 3 - IIIIII
-
erste, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der zweiten Scheibe 2first surface of the
second pane 2 facing theintermediate layer 3 - IVIV
-
zweite, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der zweiten Scheibe 2second surface of the
second pane 2 facing away from theintermediate layer 3
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2019179682 A1 [0007]WO 2019179682 A1 [0007]
- WO 2019179683 A1 [0007]WO 2019179683 A1 [0007]
- WO 2019206493 A1 [0007]WO 2019206493 A1 [0007]
- WO 2021104800 A1 [0007]WO 2021104800 A1 [0007]
- WO 2021209201 A1 [0008]WO 2021209201 A1 [0008]
- EP 0844507 A1 [0009]EP 0844507 A1 [0009]
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Legal Events
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---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |