DE202024101226U1 - Glazing with p-polarized head-up display coating and superior color properties - Google Patents
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Abstract
Eine Verglasung (100, 200, 300) für ein Fahrzeug, die für die Reflexion von p-polarisiertem Licht optimiert ist, umfassend:
mindestens eine Glasschicht (201, 202), wobei die Glasschicht zwei Oberflächen aufweist, eine erste Oberfläche (8), die an das Innere des Fahrzeugs angrenzt, und eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt; und eine transparente, p-polarisiertes Licht reflektierende Beschichtung (3), die auf mindestens einem Teil der ersten Oberfläche (8) der besagten Glasschicht aufgebracht ist, wobei die Beschichtung (3), von der Glasoberfläche ausgehend gezählt, umfasst:
mindestens eine erste dielektrische Schicht (D1) mit einem Brechungsindex größer als 1,6 und kleiner als 1,8,
mindestens eine zweite dielektrische Schicht (D2) mit einem Brechungsindex von kleiner gleich 1,6,
mindestens eine dritte dielektrische Schicht (D3) mit einem Brechungsindex größer als 1,6 und kleiner als 1,8,
mindestens eine vierte dielektrische Schicht (D4) mit einem Brechungsindex von größer gleich 1,8,
mindestens eine fünfte dielektrische Schicht (D5) mit einem Brechungsindex von größer als 1,6 und kleiner als 1,8, und
mindestens eine sechste dielektrische Schicht (D6) mit einem Brechungsindex von kleiner gleich 1,6.
A glazing (100, 200, 300) for a vehicle optimized for the reflection of p-polarized light, comprising:
at least one glass layer (201, 202), the glass layer having two surfaces, a first surface (8) adjacent to the interior of the vehicle and a second surface opposite the first surface; and a transparent, p-polarized light-reflecting coating (3) applied to at least a portion of the first surface (8) of said glass layer, the coating (3), counting from the glass surface, comprising:
at least one first dielectric layer (D1) having a refractive index greater than 1.6 and less than 1.8,
at least one second dielectric layer (D2) having a refractive index of less than or equal to 1.6,
at least a third dielectric layer (D3) having a refractive index greater than 1.6 and less than 1.8,
at least a fourth dielectric layer (D4) having a refractive index greater than or equal to 1.8,
at least a fifth dielectric layer (D5) having a refractive index of greater than 1.6 and less than 1.8, and
at least a sixth dielectric layer (D6) with a refractive index of less than or equal to 1.6.
Description
BEREICH DER ERFINDUNGSCOPE OF INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Automobilverglasung und insbesondere auf Automobil-Windschutzscheiben mit einer Beschichtung, die p-polarisiertes Licht besonders gut reflektiert, sowie mit Head-Up-Display-Fähigkeit.The invention relates to the field of automotive glazing and in particular to automotive windshields with a coating that reflects p-polarized light particularly well and with head-up display capability.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Head-Up-Display (HUD) ist eine Technologie, mit Hilfe derer Informationen so anzeigt werden, dass der Fahrer eines Fahrzeugs die Werte von Variablen im Auge behalten kann, die normalerweise auf der Instrumententafel angezeigt werden, ohne nach unten schauen zu müssen. Der Fahrer kann weiterhin die Umgebung in Fahrtrichtung betrachten, ohne auf die Instrumententafel schauen zu müssen, um Geschwindigkeit, Drehzahl und andere Werte zu sehen. Die Grafik wirkt wie ein virtuelles Bild, das vor dem Fahrzeug im Raum zu schweben scheint.Head-up display (HUD) is a technology that displays information in such a way that the driver of a vehicle can keep an eye on the values of variables that are normally displayed on the instrument panel without having to look down. The driver can still see the surroundings in the direction of travel without having to look at the instrument panel to see speed, rpm and other values. The graphic acts like a virtual image that seems to float in space in front of the vehicle.
Moderne HUD-Systeme projizieren in der Regel ein Bild auf eine Verbundglasscheibe, die aus einer Kunststoffschicht besteht, die zwischen zwei Glasschichten eingefügt und mit diesen verbunden ist.Modern HUD systems typically project an image onto a laminated glass panel, which consists of a layer of plastic sandwiched between and bonded to two layers of glass.
Jede Glasschicht (2) des Laminats hat zwei Oberflächen und eine Kante. Die erste Glasschicht (201) hat eine Oberfläche, die einen Teil der Außenseite des Fahrzeugs bildet und nach außen weist. Diese Außenfläche wird als Oberfläche eins (101) bezeichnet. Die gegenüberliegende Oberfläche der Glasschicht eins ist die Oberfläche zwei (102).Each glass layer (2) of the laminate has two surfaces and an edge. The first glass layer (201) has a surface that forms part of the exterior of the vehicle and faces outward. This exterior surface is referred to as surface one (101). The opposite surface of glass layer one is surface two (102).
Die zweite Glasschicht (202) eines Laminats hat eine Oberfläche, die unmittelbar an den Innenraum des Fahrzeugs angrenzt und einen Teil davon darstellt. Diese Innenfläche wird als Oberfläche vier (104) bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der Glasschicht zwei ist die Oberfläche drei (103). Die Oberflächen zwei (102) und drei (103) sind durch die Kunststoff-Verbindungsschicht (4), die auch als Zwischenschicht bezeichnet wird, miteinander verklebt. The second glass layer (202) of a laminate has a surface that immediately adjoins and forms part of the interior of the vehicle. This interior surface is referred to as surface four (104). The opposite side of glass layer two is surface three (103). Surfaces two (102) and three (103) are bonded together by the plastic bonding layer (4), which is also referred to as the intermediate layer.
Auf das Glas kann auch eine Abschattung aufgebracht werden. Abschattungen bestehen in der Regel aus schwarzer Emaillefritte, die entweder auf die Oberfläche zwei (102), vier (104) oder auf beide Oberflächen aufgedruckt wird. Der Bereich, der nicht von einer Abschattung bedeckt ist, ist der klare Sichtbereich.A shade can also be applied to the glass. Shades are usually made of black enamel frit printed on either surface two (102), surface four (104), or both surfaces. The area not covered by a shade is the clear viewing area.
Das Laminat kann eine Beschichtung auf einer oder mehreren der Oberflächen aufweisen. Das Laminat kann auch eine Folie (12) beinhalten, die zwischen mindestens zwei Kunststoff-Verbindungsschichten (4) laminiert ist, die auch als Zwischenschicht bezeichnet wird.The laminate may have a coating on one or more of the surfaces. The laminate may also include a film (12) laminated between at least two plastic bonding layers (4), also referred to as an intermediate layer.
Die Herstellung von Windschutzscheiben, die für HUDs optimiert sind und scharfe, helle Bilder anzeigen, ist mit einigen Herausforderungen verbunden.There are some challenges involved in producing windshields that are optimized for HUDs and display sharp, bright images.
Die meisten der bisherigen HUD-Systeme benutzen die erste Oberfläche vom Fahrzeuginnenraum (8) ausgesehen, also die Oberfläche (104) einer laminierten Windschutzscheibe, für die Anzeige des projizierten Bildes. Gewöhnliches Glas reflektiert jedoch weniger als 10% des einfallenden Lichts. Infolgedessen kann das Bild bei hellem Sonnenlicht schwer erkennbar sein. Auch Geisterbilder aufgrund von Sekundärreflexionen von der Oberfläche eins (101) der Verglasung sowie von eventuell vorhandenen Beschichtungen oder Folien können ein Problem darstellen.Most of the existing HUD systems use the first surface seen from the vehicle interior (8), i.e. the surface (104) of a laminated windshield, to display the projected image. However, ordinary glass reflects less than 10% of the incident light. As a result, the image can be difficult to see in bright sunlight. Ghosting due to secondary reflections from the first surface (101) of the glazing and any coatings or films that may be present can also be a problem.
Abbildung
Es gibt eine Reihe von Methoden, die entwickelt wurden, um Sekundärbilder zu minimieren.There are a number of methods that have been developed to minimize secondary images.
Die bisher gebräuchlichste Lösung ist die Verwendung einer sogenannten „Keil“-Zwischenschicht (
Diese Methode ist zwar einigermaßen effektiv, hat aber auch eine Reihe von Nachteilen. Da die Reflexion nur in vertikaler Richtung korrigiert wird, muss das HUD-Bild im Sichtfeld des Fahrers zentriert werden. Ebenso muss auch der Projektor zentriert sein. Daher kann nur ein kleiner Teil des Sichtfeldes genutzt werden.Although this method is somewhat effective, it also has a number of disadvantages. Since reflection is only corrected in the vertical direction, the HUD image must be centered in the driver's field of view. Likewise, the projector must also be centered. Therefore, only a small part of the field of view can be used.
Ein weiteres Problem ist die Dicke der Zwischenschicht. Eine bestimmte Mindestdicke der Zwischenschicht ist erforderlich, um die Anforderungen an die Durchdringungs- und Abplatzfestigkeit zu erfüllen. Daher ist die Keilzwischenschicht, die bei dieser Mindestdicke beginnt, in der Regel viel dicker als die Standardzwischenschicht. Diese größere Dicke erschwert die Laminierung, da sie zu Faltenbildung und Lufteinschlüssen führen kann. Keilzwischenschichten sind außerdem viel teurer als Standard-Zwischenschichten und erhöhen das Gewicht.Another issue is the thickness of the interlayer. A certain minimum interlayer thickness is required to meet penetration and chip resistance requirements. Therefore, the wedge interlayer, which starts at this minimum thickness, is usually much thicker than the standard interlayer. This greater thickness makes lamination more difficult because it can lead to wrinkling and air entrapment. Wedge interlayers are also much more expensive than standard interlayers and add weight.
Ein anderer Ansatz besteht darin, eine HUD-Displayfolie in das Laminat einzubringen. Laminate mit HUD-Displayfolien werden in der Regel hergestellt, indem die Folie zwischen zwei Kunststoffschichten eingefügt wird.Another approach is to incorporate a HUD display film into the laminate. Laminates with HUD display films are typically made by inserting the film between two layers of plastic.
Es wurden verschiedene Arten von HUD-Displayfolien entwickelt.Different types of HUD display films have been developed.
Eine Art von Folie ist so optimiert, dass sie einen höheren Reflexionsgrad im sichtbaren Spektrum aufweist als gewöhnliches Glas und somit bei gleicher Beleuchtungsstärke ein höheres Bild erzeugt. Gleichzeitig wird durch die Reflektion eines höheren Prozentsatzes des einfallenden Lichts weniger Licht auf die Oberfläche eins übertragen und die Helligkeit des sekundären Bildes wird reduziert. Da die Folie näher an dem von der Glasoberfläche reflektierten Bild liegt, neigt sie weniger dazu, ein störendes Sekundärbild zu erzeugen. Bei dieser Art von reflektierender HUD-Folie wird manchmal eine Antireflexionsbeschichtung auf die vierte Oberfläche eines Laminats aufgebracht. Es kann aber auch sein, dass eine keilförmige Kunststoff-Verbindungsschicht erforderlich ist.One type of film is optimized to have a higher reflectance in the visible spectrum than ordinary glass, thus producing a higher image at the same level of illumination. At the same time, by reflecting a higher percentage of the incident light, less light is transmitted to surface one and the brightness of the secondary image is reduced. Because the film is closer to the image reflected from the glass surface, it is less likely to produce a distracting secondary image. This type of reflective HUD film sometimes has an anti-reflective coating applied to the fourth surface of a laminate, but it may also require a wedge-shaped plastic bonding layer.
Eine andere Art von HUD-Folie ist die holografische Folie. Holografische Folien werden ebenfalls zwischen zwei Kunststoffschichten laminiert. Die auf der Folie aufgezeichneten holografischen Muster werden mit LASER-Licht beleuchtet und angezeigt.Another type of HUD film is holographic film. Holographic films are also laminated between two plastic layers. The holographic patterns recorded on the film are illuminated and displayed using LASER light.
Eine dritte Art von HUD-Film verwendet einen Projektor, der eine primär p-polarisierte (p-pol) Lichtquelle verwendet.A third type of HUD film uses a projector that uses a primarily p-polarized (p-pol) light source.
Wir können die Art der Polarisation des Lichts anhand der Einfallsebene beschreiben. Das ist die Ebene, die aufgespannt wird zwischen der Ausbreitungsrichtungsrichtung des einfallenden Lichts und dem Normalenvektor der Glasoberfläche. Der Winkel zwischen beiden Ebenen ist der Einfallswinkel. Licht, das parallel zur aufgespannten Ebene polarisiert ist, wird als p-polarisiert bezeichnet. Licht, das senkrecht zu dieser Ebene polarisiert ist, wird als s-polarisiert bezeichnet.We can describe the type of polarization of light using the plane of incidence. This is the plane that is spanned between the direction of propagation of the incident light and the normal vector of the glass surface. The angle between the two planes is the angle of incidence. Light that is polarized parallel to the spanned plane is called p-polarized. Light that is polarized perpendicular to this plane is called s-polarized.
Ein interessantes Phänomen, das wir uns zunutze machen können, ist die Tatsache, dass p-polarisiertes Licht keine Reflexion erzeugt, wenn der Einfallswinkel bei oder nahe dem Brewster-Winkel liegt. Der Brewster-Winkel ist der Winkel, bei dem polarisiertes Licht perfekt durch eine transparente dielektrische Oberfläche durchgelassen wird, ohne dass es reflektiert wird. Ein weiterer Vorteil von p-polarisiertem Licht ist, dass es auch durch eine polarisierte Sonnenbrille sichtbar ist.An interesting phenomenon that we can take advantage of is the fact that p-polarized light does not produce reflection when the angle of incidence is at or near the Brewster angle. The Brewster angle is the angle at which polarized light passes perfectly through a transparent dielectric surface without being reflected. Another advantage of p-polarized light is that it is also visible through polarized sunglasses.
Wenn wir einen HUD-Projektor haben, der p-polarisiertes Licht aussendet, und den Projektor so montieren, dass der Strahl im Brewster-Winkel auftrifft, werden die Reflexionen an den beiden Luftschnittstellen, Punkt eins (51) und zwei (52), eliminiert. Infolgedessen wird kein Bild erzeugt. Um ein Bild zu erzeugen, muss das Glas mit einer p-polarisierten reflektierenden Folie versehen werden.If we have a HUD projector that emits p-polarized light and we mount the projector so that the beam hits at the Brewster angle, the reflections at the two air interfaces, point one (51) and two (52), are eliminated. As a result, no image is formed. To form an image, the glass must be covered with a p-polarized reflective film.
Eine Folie, die für die Reflexion von p-polarisiertem Licht optimiert ist, wird in die Windschutzscheibe laminiert und mit einem Projektor verwendet, der hauptsächlich p-polarisiertes Licht aussendet. Durch die Projektion des Lichtstrahls in einem geeigneten Winkel werden die Reflexionen von Oberfläche eins und Oberfläche vier weitgehend eliminiert, ebenso wie alle sekundären Bilder. Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist, dass eine Keilzwischenschicht und eine Antireflexionsbeschichtung nicht erforderlich sind.A film optimized for reflecting p-polarized light is laminated into the windshield and used with a projector that emits primarily p-polarized light. By projecting the light beam at an appropriate angle, the reflections from surface one and surface four are largely eliminated, as are any secondary images. Another advantage of this approach is that a wedge interlayer and anti-reflection coating are not required.
Der Querschnitt eines Laminats mit einer p-polarisierten HUD-Folie (14) ist in
Alle drei Arten von HUD-Folien haben eine Reihe von Problemen, die eine breite Anwendung einschränken. Zum einen erfordern sie eine zweite Schicht der Kunststoff-Zwischenschicht, was sowohl die Kosten als auch das Gewicht erhöht. Auch die Folien selbst sind in der Regel teuer. Die Ränder der Folie lassen sich nur schwer verbergen. Außerdem kann es aufgrund des Dickenunterschieds an den Rändern der Folie zu Problemen bei der Laminierung kommen. Faltenbildung, Haftung und Haltbarkeit können ebenfalls ein Problem sein. Die vielleicht größte Herausforderung besteht darin, dass die Durchlässigkeit für sichtbares Licht für die Windschutzscheibe gemäß den gesetzlichen Bestimmungen mindestens 70% betragen muss.All three types of HUD films have a number of problems that limit widespread use. First, they require a second layer of the plastic interlayer, which increases both cost and weight. Also, the films themselves tend to be expensive. The edges of the film are difficult to hide. Additionally, lamination can be difficult due to the difference in thickness at the edges of the film. Wrinkling, adhesion and durability can also be an issue. Perhaps the biggest challenge is that the visible light transmittance for the windshield must be at least 70% according to regulations.
Bei einer anderen, ähnlichen Methode wird anstelle der Laminierung einer p-polarisierten, reflektierenden HUD-Folie eine für die Reflexion von p-polarisiertem Licht optimierte Beschichtung auf die Oberfläche vier aufgebracht, wie in Abbildung
In
In einer Abwandlung dieser Methode wurden Beschichtungen, die für andere Zwecke, wie z.B. den Sonnenschutz, entwickelt wurden, so modifiziert, dass sie das Reflexionsvermögen für p-polarisiertes Licht erhöhen.In a variation of this method, coatings developed for other purposes, such as solar control, have been modified to increase reflectivity for p-polarized light.
Ein zunehmender Prozentsatz der Windschutzscheiben von Fahrzeugen wird mit Sonnenschutzbeschichtungen auf der zweiten oder dritten Oberfläche hergestellt. Sonnenschutzbeschichtungen, in der Regel auf Silberbasis, sind so konzipiert, dass sie im Bereich des sichtbaren Lichts antireflektierend und im Infrarotbereich stark reflektierend sind. Ein neuerer Trend besteht darin, diese Beschichtungen mit einer erhöhten p-polarisierten Reflexion zu entwickeln und ein p-polarisiertes projiziertes Bild zu verwenden (
Ein weiteres Problem bei vielen Beschichtungen nach Stand der Technik ist, dass sie zusätzlich zu den dielektrischen Schichten metallische und/oder leitfähige Oxidschichten verwenden. In unserer jüngsten Anmeldung haben wir eine p-polarisierte reflektierende Beschichtung auf der Oberfläche vier eines Laminats gezeigt, die auf einer ultradünnen Metallschicht (oder Legierung) zwischen zwei dielektrischen Schichten basiert. Einer der Nachteile dieser Art von Beschichtung ist, dass sie hochfrequente Funkwellen (HF) dämpft und damit die Konnektivität mit 5G oder anderen Hochfrequenzwellen beeinträchtigt. Selbst bei Dicken im Nanometerbereich sind diese leitfähigen Schichten im Hochfrequenzbereich (HF) stark reflektierend, was zu elektromagnetischen Störungen (EMI) führt. Die Reichweite vieler HF-Geräte wird verringert oder sie funktionieren überhaupt nicht mehr, wenn sie in einem Fahrzeug verwendet werden, bei dem auch nur die Windschutzscheibe mit einer leitfähigen Beschichtung versehen ist. Dieses Problem wurde erkannt und solche Windschutzscheiben sind in einigen Ländern nicht erlaubt.Another problem with many state-of-the-art coatings is that they use metallic and/or conductive oxide layers in addition to the dielectric layers. In our recent application, we demonstrated a p-polarized reflective coating on surface four of a laminate based on an ultra-thin metal (or alloy) layer between two dielectric layers. One of the disadvantages of this type of coating is that it attenuates high frequency (RF) radio waves, thus affecting connectivity with 5G or other high frequency waves. Even at nanometer-scale thicknesses, these conductive layers are highly reflective in the radio frequency (RF) range, causing electromagnetic interference (EMI). The range of many RF devices is reduced or they stop working altogether when used in a vehicle that has even just the windshield with a conductive coating. This problem has been recognized and such windshields are not allowed in some countries.
Die p-polarisierten reflektierenden Beschichtungen nach Stand der Technik haben alle zwei Nachteile. Sie neigen zu einer unzureichenden p-Polarisationsreflexion bei hohen Einfallswinkeln (AOI), wie z.B. bei 65 Grad (Rp(65)) in den Spektralbereichen Rot, Grün und Blau (RGB). Der andere Nachteil ist, dass sie eine stark wellenlängenabhängige Rp(65)-Kurve haben, die die RGB p-Polarisationsreflexion erheblich aus dem Gleichgewicht bringt. Dies beeinträchtigt auch die Farbneutralität der Reflexion und in der Regel auch die Transmission. Die Beschichtungen nach Stand der Technik basieren auf Schichtfolgen, die mindestens eine dielektrische Schicht mit niedrigem Brechungsindex (L) gefolgt von einer Kombinationsfolge dielektrischer Schichten mit hohem Brechungsindex (H) enthalten, wobei die Schicht mit niedrigem Brechungsindex einen Brechungsindex von nicht mehr als 1,6 und die Schicht mit hohem Brechungsindex einen Brechungsindex von nicht weniger als 1,8 aufweist.The state-of-the-art p-polarized reflective coatings all have two disadvantages. They tend to have insufficient p-polarization reflection at high angles of incidence (AOI), such as at 65 degrees (Rp(65)) in the red, green and blue (RGB) spectral ranges. The other disadvantage is that they have a strongly wavelength-dependent Rp(65) curve, which significantly unbalances the RGB p-polarization reflection. This also affects the color neutrality of the reflection and usually also the transmission. The state-of-the-art coatings are based on layer sequences containing at least one dielectric layer with a low refractive index (L) followed by a combination sequence of dielectric layers with a high refractive index (H), where the low refractive index layer has a refractive index of not more than 1.6 and the high refractive index layer has a refractive index of not less than 1.8.
Es ist wünschenswert, dass der wahrgenommene Kontrast zwischen dem primären und jedem der sekundären Bilder größer als 50:1 ist. Es ist auch wünschenswert, dass die Reflektivität für p-polarisiertes Licht bei den ausgewählten RGB-Wellenlängen (z.B. 469, 532 und 629 nm) und für allgemeines Lichts mit gemischter Polarisation (normalisiert auf die Augenempfindlichkeit) jeweils mindestens 20% und nicht mehr als 30% beträgt. Es ist obligatorisch, dass mindestens 70% des allgemeinen sichtbaren Lichts im Sichtfeld des Fahrers von der Windschutzscheibe durchgelassen werden.It is desirable that the perceived contrast between the primary and each of the secondary images is greater than 50:1. It is also desirable that the reflectivity for p-polarized light at the selected RGB wavelengths (eg 469, 532 and 629 nm) and for general light with mixed polarization (normalized to eye sensitivity) is at least 20% and not more than 30%, respectively. It is mandatory that at least 70% of the general visible light in the driver's field of vision is transmitted by the windshield.
Es wäre wünschenswert, eine reflektierende p-Polarisationsbeschichtung zu haben, die die oben genannten Anforderungen erfüllt, „Geisterbilder“ eliminiert und EMI-kompatibel ist.It would be desirable to have a reflective p-polarization coating that meets the above requirements, eliminates “ghosting” and is EMI compatible.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft eine Verglasung mit einer p-Polarisations-reflektierenden Beschichtung, die auf der dem Fahrzeuginneren zugewandten Oberfläche der Verglasung aufgebracht ist. Die Beschichtung ist so optimiert, dass sie hohe Rp (65)-Werte bei 469, 532 und 629 nm erzielt und gleichzeitig einen allgemeinen Reflexionsgrad bei gemischter Polarisation von unter 30% und eine Transmission für sichtbares Licht (Tvis) von mindestens 70% aufweist.The invention relates to a glazing with a p-polarization reflective coating applied to the surface of the glazing facing the vehicle interior. The coating is optimized to achieve high R p (65) values at 469, 532 and 629 nm while having an overall mixed polarization reflectance of less than 30% and a visible light transmission (T vis ) of at least 70%.
Bei den p-Polarisations-reflektierenden Beschichtungen nach Stand der Technik werden dielektrische Schichten mit hohem und niedrigem Brechungsindex verwendet, um die spektralen Eigenschaften der Beschichtung zu verändern. Die simulierten und experimentellen Ergebnisse des Erfinders haben gezeigt, dass das Hinzufügen von dielektrischen Materialien mit einem dritten, mittleren (M) Bereich des Brechungsindex, der zwischen den Bereichen mit hohen und niedrigen Brechungsindizes liegt, sowohl die reflektierte als auch die durchgelassene Farbneutralität erheblich verbessern und die Reflexion von p-polarisiertem Licht im sichtbaren Spektrum erhöhen kann. Darüber hinaus sind keine leitenden Schichten erforderlich, so dass keine Probleme mit EMI auftreten.The prior art p-polarization reflective coatings use high and low refractive index dielectric layers to alter the spectral properties of the coating. The inventor's simulated and experimental results have shown that adding dielectric materials with a third, intermediate (M) range of refractive index, which lies between the high and low refractive index ranges, can significantly improve both reflected and transmitted color neutrality and increase the reflection of p-polarized light in the visible spectrum. In addition, no conductive layers are required, so there are no problems with EMI.
In der einfachsten Form besteht die Beschichtung, die auf die innenliegende Oberfläche der Verglasung aufgebracht wird, aus sechs dielektrischen Schichten, deren Brechungsindex in drei Bereiche fällt, nämlich niedrig, mittel und hoch. Die Schichten werden, ausgehend von der Glasoberfläche, in der Reihenfolge des Brechungsindexes von mittel, niedrig, mittel, hoch, mittel, niedrig aufgebracht.In its simplest form, the coating applied to the inner surface of the glazing consists of six dielectric layers whose refractive index falls into three ranges, namely low, medium and high. The layers are applied in the order of refractive index, starting from the glass surface, from medium, low, medium, high, medium, low.
Zusätzliche dielektrische Schichten können hinzugefügt werden, um die spektralen Eigenschaften weiter abzustimmen.Additional dielectric layers can be added to further tune the spectral properties.
Ein HUD-Bild, das im Wesentlichen aus p-polarisiertem Licht besteht, wird auf mindestens einen Teil der beschichteten Oberfläche projiziert.A HUD image consisting essentially of p-polarized light is projected onto at least a portion of the coated surface.
Vorteile der Erfindung:
- • Die innenliegende Glasoberfläche (8), wird zur Oberfläche, die das Primärbild reflektiert.
- • Sekundäre „Geisterbilder“ werden eliminiert.
- • Das HUD-System wird weniger empfindlich gegenüber dem Einfallswinkel.
- • Ist geeignet für die gesamte Oberfläche der Verglasung.
- • Keine elektromagnetische Interferenz (EMI); kompatibel mit 5G; erfüllt die Vorschriften in Ländern wie Singapur.
- • Eine keilförmige Zwischenschicht ist nicht mehr erforderlich, so dass keine Probleme mit der Laminierung auftreten.
- • Eine holografische HUD-Folie ist nicht mehr erforderlich, daher gibt es keine Probleme mit der Laminierung.
- • Geringere Kosten im Vergleich zur Verwendung von holografischen Keil- oder HUD-Filmen.
- • Das Bild kann mit polarisierten Brillen betrachtet werden.
- • Ermöglicht Augmented Reality.
- • The inner glass surface (8) becomes the surface that reflects the primary image.
- • Secondary “ghost images” are eliminated.
- • The HUD system becomes less sensitive to the angle of incidence.
- • Suitable for the entire surface of the glazing.
- • No electromagnetic interference (EMI); compatible with 5G; meets regulations in countries like Singapore.
- • A wedge-shaped intermediate layer is no longer required, so there are no problems with lamination.
- • A holographic HUD film is no longer required, so there are no problems with lamination.
- • Lower cost compared to using holographic wedge or HUD films.
- • The image can be viewed with polarized glasses.
- • Enables augmented reality.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DIFFERENT VIEWS OF THE DRAWINGS
-
1A zeigt einen Querschnitt der Konfiguration 100 der Erfindung, einer monolithischen, gehärteten Verglasung mit einer Glasschicht (2) (202) und der p-Polarisations-HUD-Beschichtung (3) auf der innenliegenden Oberfläche (8).1A shows a cross-section of theconfiguration 100 of the invention, a monolithic tempered glazing with a glass layer (2) (202) and the p-polarization HUD coating (3) on the inner surface (8). -
1B zeigt einen Querschnitt der Konfiguration 200 der Erfindung. Die Verglasung besteht aus einer Kunststoff-Verbindungsschicht (4) zwischen zwei Glasschichten (2) (201, 202) und der p-Polarisationsbeschichtung (3) auf der innenliegenden Oberfläche (8).1B shows a cross-section of theconfiguration 200 of the invention. The glazing consists of a plastic bonding layer (4) between two glass layers (2) (201, 202) and the p-polarization coating (3) on the inner surface (8). -
1C zeigt einen Querschnitt der Konfiguration 300. Sie entspricht der Konfiguration 200 mit dem Zusatz einer Sonnenschutzbeschichtung (20), die auf der Oberfläche zwei (102) der ersten Glasschicht (201) aufgebracht ist.1C shows a cross-section ofconfiguration 300. It corresponds toconfiguration 200 with the addition of a solar control coating (20) applied to surface two (102) of the first glass layer (201). -
2A zeigt eine sechslagige Beschichtung mit sechs dielektrischen Schichten, mit Brechungsindizes jeweils des Typs hoch (H), mittel (M) oder niedrig (L).2A shows a six-layer coating with six dielectric layers, with refractive indices of the type high (H), medium (M) or low (L). -
2B zeigt eine Schichtsequenz mit zehn dielektrischen Schichten, mit Brechungsindizes des Typs hoch (H), mittel (M) oder niedrig (L).2 B shows a layer sequence with ten dielectric layers, with refractive indices of type high (H), medium (M) or low (L). -
3A ist eine Tabelle, die die Dicke in Nanometer (nm) jeder der Schichten der Beispiele 1 bis 4 zeigt.3A is a table showing the thickness in nanometers (nm) of each of the layers of Examples 1 to 4. -
3B zeigt ein HUD-System mit einem p-Polarisationsprojektor und einem Laminat mit einer p-Polarisations-reflektierenden Beschichtung (3) auf der vierten Oberfläche (104,8).3B shows a HUD system with a p-polarization projector and a laminate with a p-polarization reflective coating (3) on the fourth surface (104,8). -
4A zeigt die spektralen Eigenschaften der Beschichtung aus Beispiel 1.4A shows the spectral properties of the coating from Example 1. -
4B zeigt die spektralen Eigenschaften der Beschichtung aus Beispiel 2.4B shows the spectral properties of the coating from Example 2. -
5A zeigt die spektralen Eigenschaften der Beschichtung aus Beispiel 3.5A shows the spectral properties of the coating from Example 3. -
5B zeigt die spektralen Eigenschaften der Beschichtung aus Beispiel 4.5B shows the spectral properties of the coating from Example 4. -
6A zeigt ein herkömmliches HUD-System.6A shows a conventional HUD system. -
6B zeigt ein herkömmliches HUD-System, bei dem das Laminat außerdem eine HUD-Folie (14) umfasst, die innerhalb des Laminats zwischen den beiden Schichten der Kunststoffbindeschicht (4) laminiert ist.6B shows a conventional HUD system in which the laminate further comprises a HUD film (14) laminated within the laminate between the two layers of the plastic bonding layer (4).
BEZUGSZIFFERN DER ZEICHNUNGENREFERENCE NUMBERS OF THE DRAWINGS
- 22
- GlasschichtGlass layer
- 33
- p-Polarisations-reflektierende Beschichtungp-polarization reflective coating
- 44
- Verbindungs-/Klebeschicht (Kunststoff-Zwischenschicht)Bonding/adhesive layer (plastic intermediate layer)
- 88th
- Oberfläche der Verglasung, die dem Fahrzeuginnenraum zugewandt istSurface of the glazing facing the vehicle interior
- 1414
- HUD FilmHUD Movie
- 2020
- Sonnenschutzbeschichtung.Sun protection coating.
- 2424
- HUD ProjektorHUD projector
- 3030
- Projiziertes BildProjected image
- 3131
- Primäres wahrgenommenes BildPrimary perceived image
- 3232
- Sekundäres BildSecondary image
- 3333
- Tertiäres BildTertiary image
- 4040
- Augenpunkt des BeobachtersObserver's eye point
- 5151
- Punkt einsPoint one
- 5252
- Punkt zweiPoint two
- 5353
- Punkt dreiPoint three
- 5454
- Punkt vierPoint four
- 5555
- Punkt fünfPoint five
- 101101
- Außenseite der Glasschicht 1 (201), Oberfläche Nummer einsOutside of glass layer 1 (201), surface number one
- 102102
- Innenseite der Glasschicht 1 (201), Oberfläche Nummer zweiInside of glass layer 1 (201), surface number two
- 103103
- Außenseite der Glasschicht 2 (202), Oberfläche Nummer dreiOutside of glass layer 2 (202), surface number three
- 104104
- Innenseite der Glasschicht 2 (202), Oberfläche Nummer vierInside of glass layer 2 (202), surface number four
- 201201
- äußere Glasschichtouter glass layer
- 202202
- innere Glasschichtinner glass layer
- 100100
- Querschnitt einer monolithischen Einscheibenverglasung mit HUD-Beschichtung (3) auf der zweiten Oberfläche (102)Cross section of a monolithic single-pane glazing with HUD coating (3) on the second surface (102)
- 200200
- Querschnitt einer Verbundverglasung mit HUD-Beschichtung (3) auf Fläche vier (104)Cross-section of a laminated glazing with HUD coating (3) on surface four (104)
- 300300
- Querschnitt einer Verbundverglasung mit HUD-Beschichtung (3) auf der vierten Oberfläche (104) und einer Sonnenschutzbeschichtung auf der zweiten Oberfläche (102)Cross section of a laminated glazing with HUD coating (3) on the fourth surface (104) and a solar control coating on the second surface (102)
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die vorliegende Offenlegung kann durch Bezugnahme auf die detaillierten Beschreibungen, Zeichnungen, Beispiele und Ansprüche dieser Offenlegung verstanden werden. Jedoch ist der Inhalt dieser Offenlegung nicht auf die spezifischen hier beschriebenen Zusammensetzungen, Artikel, Vorrichtungen und Methoden beschränkt, sondern diese können, falls nicht explizit anders angegeben, natürlich auch variieren. Es sei auch erwähnt, dass die hier verwendete Terminologie nur zur Beschreibung bestimmter Aspekte dient und nicht als Einschränkung gedacht ist.The present disclosure can be understood by reference to the detailed descriptions, drawings, examples, and claims of this disclosure. However, the content of this disclosure is not limited to the specific compositions, articles, devices, and methods described herein, but these may, of course, vary unless explicitly stated otherwise. It should also be noted that the terminology used herein is for the purpose of describing particular aspects only and is not intended to be limiting.
Die Struktur der Erfindung wird anhand der Schichten beschrieben, die die Beschichtung und die Verglasung umfassen. Der Begriff „Schicht“, wird in diesem Zusammenhang in üblichem Sinne verwendet: eine Lage aus Material, typischerweise aus einer homogenen Substanz und eine unter mehreren.The structure of the invention is described in terms of the layers comprising the coating and the glazing. The term "layer" is used in this context in its usual sense: a layer of material, typically of a homogeneous substance and one among several.
Wenn in den folgenden Abbildungen Schichten sehr unterschiedlicher Dicke dargestellt werden, ist es nicht immer möglich, diese maßstabsgetreu darzustellen, ohne die Deutlichkeit der Darstellung dabei zu verlieren. Sofern nicht anders angegeben, dienen alle Abbildungen der Veranschaulichung und sind nicht als maßstabsgetreu zu betrachten; dies soll daher nicht als Einschränkung verstanden werden.When layers of very different thickness are shown in the following figures, it is not always possible to show them to scale without losing the clarity of the illustration. Unless otherwise stated, all figures are for illustrative purposes and should not be considered to scale; this should therefore not be understood as a restriction.
Die Erfindung kann über einen großen Bereich von Dicken der Glasscheiben angewendet werden. Typische Automobil-Windschutzscheiben haben Glasschichten von 1,4 mm bis 3,8 mm, aber das ist keine Einschränkung.The invention can be applied over a wide range of glass pane thicknesses. Typical automobile windshields have glass layers ranging from 1.4 mm to 3.8 mm, but this is not a limitation.
Ebenso kann die Erfindung in Verbindung mit zahlreichen Glaszusammensetzungen verwendet werden.Likewise, the invention can be used in conjunction with numerous glass compositions.
Die Glasschichten können getempert, hitzegehärtet oder chemisch gehärtet sein.The glass layers can be tempered, heat-strengthened or chemically hardened.
Die Erfindung ist nicht auf Verbundglas-Windschutzscheiben beschränkt. Die Erfindung kann auf alle verglasten Öffnungen eines Fahrzeugs eingesetzt werden, auch auf solche, die nur eine einzige Glasschicht benötigen.The invention is not limited to laminated glass windshields. The invention can be used on all glazed openings of a vehicle, even those that only require a single layer of glass.
Eine Abfolge von Schichten wird als Schichtsequenz bezeichnet. Bei der Beschreibung einer Schichtsequenz verwenden wir die Konvention, die Schichten in der Reihenfolge zu nummerieren, in der sie auf das Substrat aufgebracht werden. Außerdem bezeichnen wir bei zwei Schichten diejenige, die näher am Substrat ist als die „untere“ Schicht. Somit ist also die zuletzt aufgebrachte Schicht die „oberste“ und die zuerst aufgebrachte die „unterste“. Die Oberseite einer einzelnen Schicht ist die Seite, die am weitesten vom Substrat entfernt ist, während die Unterseite dem Substrat zugewandt ist.A sequence of layers is called a layer sequence. When describing a layer sequence, we use the convention of numbering the layers in the order in which they are applied to the substrate. Also, if there are two layers, we refer to the one that is closer to the substrate as the "bottom" layer. Thus, the layer applied last is the "top" and the layer applied first is the "bottom". The top of a single layer is the side furthest from the substrate, while the bottom is the side facing the substrate.
Die spektralen Eigenschaften der beschichteten Verglasung werden unter Verwendung der folgenden Standard-Industrieterminologie beschrieben.The spectral properties of the coated glazing are described using the following standard industry terminology.
Tvis, Transmissionsgrad für sichtbares Licht, ist die integrierte Durchlässigkeit über das sichtbare Spektrum, angepasst an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Tvis wird normalerweise in einem bestimmten Winkel gemessen, zum Beispiel Tvis (0). Die Messung erfolgt gemäß der Norm ISO 9050:2003: „Glas im Bauwesen - Bestimmung von Lichttransmissionsgrad, direktem Sonnenlichttransmissionsgrad, Gesamttransmissionsgrad der Sonnenenergie und Ultravioletttransmissionsgrad sowie der entsprechenden Verglasungsfaktoren“.T vis , visible light transmittance, is the integrated transmittance over the visible spectrum, adjusted to the sensitivity of the human eye. T vis is normally measured at a specific angle, for example T vis (0). The measurement is made according to the ISO 9050:2003 standard: "Glass in building - Determination of luminous transmittance, direct sunlight transmittance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance and the corresponding glazing factors".
Rvis, der sichtbare Reflexionsgrad, ist der integrierte Reflexionsgrad über das sichtbare Spektrum, angepasst an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Rvis wird in der Regel unter einem bestimmten Winkel gemessen, zum Beispiel Rvis (0). Die Messung erfolgt gemäß der Norm ISO 9050:2003: „Glas im Bauwesen - Bestimmung von Lichttransmissionsgrad, direktem Sonnenlichttransmissionsgrad, Gesamttransmissionsgrad der Sonnenenergie und Ultravioletttransmissionsgrad sowie der entsprechenden Verglasungsfaktoren“.R vis , the visible reflectance, is the integrated reflectance over the visible spectrum, adjusted to the sensitivity of the human eye. R vis is usually measured at a specific angle, for example R vis (0). The measurement is made according to the ISO 9050:2003 standard: "Glass in building - Determination of luminous transmittance, direct sunlight transmittance, total solar energy transmittance and ultraviolet transmittance and the corresponding glazing factors".
Rp, p-polarisierter Reflexionsgrad, ist ein Maß dafür, wie viel p-polarisiertes Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums von einer Verglasung reflektiert wird.R p , p-polarized reflectance, is a measure of how much p-polarized light in the visible region of the spectrum is reflected by a glazing.
Tmix ist die spektrale Abhängigkeit des Transmissionsgrads, die ohne bevorzugte Polarisation gemessen wird. Es kann auch als Tmix (λ) notiert sein, dem Transmissionsgrad in einem bestimmten Spektralbereich (sichtbar, IR, UV) oder bei einer bestimmten Wellenlänge, wie Tmix (625nm) oder Tmix (550nm). Tmix wird normalerweise bei einem bestimmten Winkel gemessen, zum Beispiel Tmix (65).T mix is the spectral dependence of the transmittance measured without preferred polarization. It can also be written as T mix (λ), the transmittance in a specific spectral range (visible, IR, UV) or at a specific wavelength, such as T mix (625nm) or T mix (550nm). T mix is usually measured at a specific angle, for example T mix (65).
Rmix ist die spektrale Abhängigkeit der Reflektion, die ohne bevorzugte Polarisation gemessen wird. Es kann als Rmix (λ) notiert sein, dem Reflexsgrad über einen bestimmten Spektralbereich (sichtbar, IR, UV) oder bei einer bestimmten Wellenlänge, wie Rmix (625nm) oder Rmix (550nm). Rmix wird in der Regel unter einem bestimmten Winkel gemessen, zum Beispiel Rmix (65).R mix is the spectral dependence of the reflectance measured without preferred polarization. It can be written as R mix (λ), the reflectance over a specific spectral range (visible, IR, UV) or at a specific wavelength, such as R mix (625nm) or R mix (550nm). R mix is usually measured at a specific angle, for example R mix (65).
Die CIELAB-Farbkoordinaten, die auch als L*a*b* bezeichnet werden, sind ein von der International Commission on Illumination definierter Standard. Er quantifiziert die Farbe als drei Werte: L* für die wahrgenommene Helligkeit und a* und b* für die vier Grundfarben des menschlichen Sehens: Rot, Grün, Blau und Gelb.The CIELAB color coordinates, also known as L*a*b*, are a standard defined by the International Commission on Illumination. It quantifies color as three values: L* for perceived brightness and a* and b* for the four primary colors of human vision: red, green, blue and yellow.
Vorteilhafterweise kann mit dieser Erfindung eine Beschichtung erzeugt werden, deren CIELAB-Farbkoordinaten sowohl für durchgelassenes als auch für reflektiertes Licht im Bereich von -0,30 bis +0,30 liegen, sowohl für a* als auch b*.Advantageously, this invention can produce a coating whose CIELAB color coordinates for both transmitted and reflected light are in the range of -0.30 to +0.30, for both a* and b*.
Die HUD-Beschichtung der Erfindung kann bei einer Vielzahl von Verglasungskonfigurationen verwendet werden.The HUD coating of the invention can be used in a variety of glazing configurations.
Bei einer monolithischen Verglasung, d.h. einer Verglasung mit nur einer Glasschicht (2), wird die Beschichtung auf die Oberfläche zwei (102) aufgebracht. Abbildung
Es ist in der Fachwelt wohlbekannt, dass die spektralen Eigenschaften einer vakuumbedampften Beschichtung von den verwendeten Materialien, den Schichtdicken, den Abscheidebedingungen und der Reihenfolge der Schichten abhängen. Durch sorgfältige Auswahl der Schichtmaterialien und der Abscheidungsparameter kann die Beschichtung für die angestrebten spektralen Eigenschaften konzipiert und optimiert werden.It is well known in the field that the spectral properties of a vacuum-deposited coating depend on the materials used, the layer thicknesses, the deposition conditions and the sequence of the layers. By carefully selecting the layer materials and the deposition parameters, the coating can be designed and optimized for the desired spectral properties.
Eine wichtige physikalische Eigenschaft ist der Brechungsindex des Materials. Die spektralen Eigenschaften der Beschichtung können erheblich verändert werden, indem abwechselnd Schichten aus Materialien mit hohem (H) und niedrigem (L) Brechungsindex aufgetragen werden. Auf diese Weise werden die metallischen Schichten von Sonnenschutzbeschichtungen für den sichtbaren Wellenlängenbereich transparent gemacht, während sie im Infrarotbereich einen hohen Reflexionsgrad beibehalten. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass die Hinzufügung eines dritten Brechungsindexbereichs, hier als mittlerer Bereich (M) bezeichnet, zwischen dem hohen und dem niedrigen Brechungsindex die spektralen Eigenschaften weiter verbessern und ein höheres Maß an Optimierung ermöglichen kann.An important physical property is the refractive index of the material. The spectral properties of the coating can be significantly altered by applying alternating layers of high (H) and low (L) refractive index materials. In this way, the metallic layers of solar control coatings are made transparent to the visible wavelength range while maintaining a high reflectance in the infrared range. Surprisingly, it has been found that the addition of a third refractive index range, referred to here as the mid-range (M), between the high and low refractive indexes can further improve the spectral properties and allow a higher level of optimization.
Die Erfindung umfasst eine Verglasung mit einer p-polarisationsreflektierenden Beschichtung (3), die auf der dem Fahrzeuginnenraum (8) zugewandten Oberfläche aufgebracht ist. Der Reflexionsgrad der Beschichtung ist so optimiert, dass hohe Rp (65)-Werte bei 469, 532 und 629 nm erzielt werden, während ein integrierter Reflexionsgrad mit gemischter Polarisation bei Null Grad unter 30% und ein Tvis > 70% beibehalten wird.The invention comprises a glazing with a p-polarization reflecting coating (3) applied to the surface facing the vehicle interior (8). The reflectance of the coating is optimized to achieve high R p (65) values at 469, 532 and 629 nm, while maintaining an integrated mixed polarization reflectance at zero degrees below 30% and a T vis > 70%.
Die p-polarisationsreflektierende Beschichtung (3) wird mittels Magnetronsputter-Vakuumbeschichtung (MSVD - Magnetron Sputtered-Vacuum Deposition) aufgebracht. Es können jedoch auch andere Methoden verwendet werden.The p-polarization reflecting coating (3) is applied by magnetron sputtered vacuum deposition (MSVD). However, other methods can also be used.
Die Winkel, in denen das Bild projiziert wird, können zwischen 45 und 75 Grad variieren. Praktischer sind jedoch Winkel von 62 bis 74 Grad. Ein Einfallswinkel (AOI) von 65 Grad wird in dieser Erfindung als der von den Automobilherstellern bevorzugte Winkel verwendet. Ein typischer HUD-Projektor, der in Verbindung mit dieser Erfindung eingesetzt wird, hat einen hohen Anteil an p-Polarisation, z.B. von 80% oder sogar 90%, optimalerweise von 99,9%. Anders ausgedrückt emittiert der HUD-Projektor also hauptsächlich p-polarisiertes Licht.The angles at which the image is projected can vary between 45 and 75 degrees. However, angles of 62 to 74 degrees are more practical. An angle of incidence (AOI) of 65 degrees is used in this invention as the angle preferred by automobile manufacturers. A typical HUD projector used in conjunction with this invention has a high proportion of p-polarization, e.g. 80% or even 90%, optimally 99.9%. In other words, the HUD projector emits mainly p-polarized light.
Die p-polarisationsreflektierenden Beschichtung der vorliegenden Erfindung ist vollständig dielektrisch, enthält also keine leitenden Schichten und verursacht daher keine elektromagnetischen Störungen.The p-polarization reflecting coating of the present invention is completely dielectric, i.e. it contains no conductive layers and therefore does not cause electromagnetic interference.
Ausgehend von der Glasoberfläche umfasst die Beschichtung eine Abfolge von Schichten, die keine einzelne L/H (Hochindex/Niedrigindex)-Schichtfolge aufweist. Stattdessen weist die Sequenz eine Reihe von L/M/H (low-index/medium-index/high-index) Schichtsequenzen auf, wobei M (medium-index) eine Schicht mit einem Brechungsindex von mehr als 1,6 und weniger als 1,8 ist (alle Brechungsindizes beziehen sich auf die Messung bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm).Starting from the glass surface, the coating comprises a sequence of layers that does not have a single L/H (high-index/low-index) layer sequence. Instead, the sequence comprises a series of L/M/H (low-index/medium-index/high-index) layer sequences, where M (medium-index) is a layer with a refractive index greater than 1.6 and less than 1.8 (all refractive indices refer to the measurement at a reference wavelength of 550 nm).
Die dielektrische L-Schicht (niedriger Brechungsindex) der Erfindung hat einen Brechungsindex von 1,6 oder weniger. Typische Beispiele für L-Schichten sind Siliziumoxid (SiOx) und richtig abgestimmtes Silizium-Oxyd-Nitrid (SIOxNy), um den erforderlichen Index zu erhalten. Das SiOx hat typischerweise einen Index von 1,48, während SiOxNy typischerweise zwischen 1,48 und 1,599 liegt.The L (low refractive index) dielectric layer of the invention has a refractive index of 1.6 or less. Typical examples of L layers are silicon oxide (SiOx) and silicon oxide nitride (SIOxNy) properly matched to obtain the required index. The SiOx typically has an index of 1.48, while SiOxNy is typically between 1.48 and 1.599.
Die dielektrische H-Schicht (hoher Brechungsindex) der Erfindung hat einen Brechungsindex von 1,8 oder mehr. Typische Beispiele für H-Schichten im Rahmen der Erfindung sind Titanoxid (TiOx) und Nioboxid (NbOx). Ihre Brechungsindizes liegen typischerweise bei etwa 2,32 bzw. 2,35.The H-layer (high refractive index) dielectric layer of the invention has a refractive index of 1.8 or more. Typical examples of H-layers within the scope of the invention are titanium oxide (TiOx) and niobium oxide (NbOx). Their refractive indices are typically about 2.32 and 2.35, respectively.
Die in dieser Erfindung verwendete M-Schicht ist SiOxNy, die so abgestimmt ist, dass der Index größer als 1,6 und kleiner als 1,8 ist. Die in dieser Erfindung vorgestellten Ergebnisse beziehen sich auf SiOxNy mit einem Index von 1,78.The M-layer used in this invention is SiOxNy tuned to have an index greater than 1.6 and less than 1.8. The results presented in this invention refer to SiOxNy with an index of 1.78.
Die erfindungsgemäße HUD-fähige Fahrzeugverglasung umfasst mindestens eine Glasschicht, bei der die offengelegte optimierte p-polarisationsreflektierende Beschichtung auf mindestens einem Teil der Oberfläche der Glasschicht aufgebracht ist, die an den Innenraum des Fahrzeugs angrenzt.The HUD-capable vehicle glazing according to the invention comprises at least one glass layer in which the disclosed optimized p-polarization reflective coating is applied to at least a portion of the surface of the glass layer adjacent to the interior of the vehicle.
Die von der Glasoberfläche ausgehende Schichtsequenz (3) umfasst: mindestens eine erste dielektrische Schicht (D1) mit einem Brechungsindex größer als 1,6 und kleiner als 1,8, mindestens eine zweite dielektrische Schicht (D2) mit einem Brechungsindex kleiner gleich 1,6, mindestens eine dritte dielektrische Schicht (D3) mit einem Brechungsindex größer als 1.6 und kleiner als 1,8, mindestens eine vierte dielektrische Schicht (D4) mit einem Brechungsindex größer gleich 1,8, mindestens eine fünfte dielektrische Schicht (D5) mit einem Brechungsindex größer als 1,6 und kleiner als 1,8, und mindestens eine sechste dielektrische Schicht (D6) mit einem Brechungsindex kleiner gleich 1,6.The layer sequence (3) extending from the glass surface comprises: at least one first dielectric layer (D1) with a refractive index greater than 1.6 and less than 1.8, at least one second dielectric layer (D2) with a refractive index less than or equal to 1.6, at least one third dielectric layer (D3) with a refractive index greater than 1.6 and less than 1.8, at least one fourth dielectric layer (D4) with a refractive index greater than or equal to 1.8, at least one fifth dielectric layer (D5) with a refractive index greater than 1.6 and less than 1.8, and at least one sixth dielectric layer (D6) with a refractive index less than or equal to 1.6.
Die erste (D1), die dritte (D3) und die fünfte (D5) dielektrische Schicht der Beschichtung bestehen aus SiOxNx, SiAlOx oder AlOx und haben eine Dicke im Bereich von 5 bis 100 nm, und typischerweise im Bereich von 15 bis 70 nm.The first (D1), third (D3) and fifth (D5) dielectric layers of the coating consist of SiOxNx, SiAlOx or AlOx and have a thickness in the range of 5 to 100 nm, and typically in the range of 15 to 70 nm.
Die zweite dielektrische Schicht (D2) der Beschichtung besteht aus SiOx oder SiOxNy, hat einen Brechungsindex im Bereich von 1,480 bis 1,599 und eine Dicke im Bereich von 20 bis 120 nm und typischerweise im Bereich von 40 bis 90 nm.The second dielectric layer (D2) of the coating consists of SiOx or SiOxNy, has a refractive index in the range of 1.480 to 1.599 and a thickness in the range of 20 to 120 nm and typically in the range of 40 to 90 nm.
Die vierte dielektrische Schicht (D4) der Beschichtung besteht aus TiOx, ZrTiOx, ZrOx, ZnSnOx, ZnTiOx, ZnZrOx, SiZrOx, SiZrTiOx oder NbOx, weist einen Brechungsindex im Bereich von 2.000 bis 2.400 auf und hat eine Dicke im Bereich von 20 bis 120 nm, typischerweise im Bereich von 30 bis 80 nm.The fourth dielectric layer (D4) of the coating consists of TiOx, ZrTiOx, ZrOx, ZnSnOx, ZnTiOx, ZnZrOx, SiZrOx, SiZrTiOx or NbOx, has a refractive index in the range of 2,000 to 2,400 and has a thickness in the range of 20 to 120 nm, typically in the range of 30 to 80 nm.
Die Verglasung kann jedoch auch aus einem Laminat mit mehreren Glasschichten sowie einer oder mehreren Kunststoff-Verbindungsschichten bestehen.However, the glazing can also consist of a laminate with several layers of glass and one or more plastic connecting layers.
Die Verglasung kann darüber hinaus weitere Beschichtungen und Filme umfassen, einschließlich Sonnenschutzbeschichtungen, die auf einer der Oberflächen neben einer Kunststoff-Verbindungsschicht aufgebracht sind.The glazing may further comprise other coatings and films, including solar control coatings, applied to one of the surfaces adjacent to a plastic bonding layer.
Die Head-up-Display-Beschichtung dieser Offenlegung kann außerdem zusätzliche Schichten umfassen, die Sonnenschutzeigenschaften bieten.The head-up display coating of this disclosure may also include additional layers that provide solar protection properties.
Die Tabelle in Abbildung
Die offengelegte p-polarisationsreflektierenden Beschichtung sorgt für einen wahrgenommenen Kontrast zwischen dem primären und jedem der sekundären Bilder von mehr als 50:1. Sie hält auch die Intensität des reflektierten p-polarisierten Lichts bei den ausgewählten RGB-Wellen (z.B. 469, 532 und 629 nm) und des allgemeinen Lichts mit gemischter Polarisation (normalisiert auf die Augenempfindlichkeit) bei mindestens 20% bzw. höchstens 30% und erreicht gleichzeitig eine Transmission von mindestens 70% des allgemeinen sichtbaren Lichts.The disclosed p-polarization reflective coating provides a perceived contrast between the primary and each of the secondary images of greater than 50:1. It also maintains the intensity of reflected p-polarized light at the selected RGB wavelengths (e.g. 469, 532 and 629 nm) and general mixed polarization light (normalized to eye sensitivity) at a minimum of 20% and a maximum of 30%, respectively, while achieving a transmission of at least 70% of general visible light.
Wenn das Bild auf die an das Fahrzeuginnere grenzende Oberfläche der Verglasung projiziert wird, oder einen Teil davon, und mit einem Einfallswinkel relativ zur Glasoberfläche zwischen 60 und 75 Grad, weist das Bild die folgenden optischen Eigenschaften auf: eine p-Polarisationsreflexion von mindestens 15% bei 469 nm, 532 nm und 629 nm, eine integrierte Mischpolarisationsreflexion (31) Rvis bei 0 Grad von nicht mehr als 30%.When the image is projected onto the surface of the glazing adjacent to the vehicle interior, or part thereof, and at an angle of incidence relative to the glass surface of between 60 and 75 degrees, the image has the following optical characteristics: a p-polarisation reflection of at least 15% at 469 nm, 532 nm and 629 nm, an integrated mixed polarisation reflection (31) R vis at 0 degrees of not more than 30%.
BEISPIELEEXAMPLES
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1. Beispiel eins umfasst eine laminierte Windschutzscheibe für Kraftfahrzeuge mit einer 2,1 mm dicken inneren (202) und äußeren Glasschicht (201) aus klarem Kalknatron mit einer 0,76 mm dicken PVB-Zwischenschicht (4) und einer transparenten sechsschichtigen HUD-Beschichtung (3), die auf der innersten Oberfläche (104) der inneren Glasscheibe (201), aufgebracht ist. Sowohl auf der zweiten (102) als auch auf der vierten (104) Oberfläche ist eine schwarze Frittenabschattung aufgedruckt. Der Querschnitt dieser Konfiguration (200) ist in Abbildung
1B dargestellt. Die Schichtsequenz ist in Abbildung2A dargestellt. Die Schichtdicken sind wie folgt (ausgehend von der Glasoberfläche): eine 75 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 85 nm dicke SiOx-Schicht, eine 23 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 53 nm dicke TiOx-Schicht, eine 30 nm dicke SiOxNy-Schicht und eine 70 nm dicke SiOx-Schicht. Tvis beträgt 75.3%; Rvis = 19.2%. Rp (65) Werte bei 469, 532 und 629 nm sind jeweils 21,3%, 23,2% und 16,1%. Die durchgelassenen CIELAB-Farbwerte für Tmix (0) sind: a*= - 0.6; b*= 0.7. Die reflektierten CIELAB-Farbwerte für Rmix (0) sind: a*= -1,7; b*= 1,2. Die spektralen Verteilungen der p-polarisierten und gemischt-polarisierten Reflexion im sichtbaren Teil des Spektrums sind in Abbildung4A dargestellt.1. Example one includes a laminated automotive windshield having a 2.1 mm thick inner (202) and outer glass layer (201) of clear soda lime with a 0.76 mm thick PVB interlayer (4) and a transparent six-layer HUD coating (3) applied to the innermost surface (104) of the inner glass pane (201). Black frit shading is printed on both the second (102) and fourth (104) surfaces. The cross section of this configuration (200) is shown in Figure1B The layer sequence is shown in Figure2A The layer thicknesses are as follows (starting from the glass surface): a 75 nm thick SiOxNy layer, an 85 nm thick SiOx layer, a 23 nm thick SiOxNy layer, a 53 nm thick TiOx layer, a 30 nm thick SiOxNy layer and a 70 nm thick SiOx layer. T vis is 75.3%; R vis = 19.2%. R p (65) values at 469, 532 and 629 nm are 21.3%, 23.2% and 16.1%, respectively. The transmitted CIELAB color values for T mix (0) are: a*= - 0.6; b*= 0.7. The reflected CIELAB color values for R mix (0) are: a*= -1.7; b*= 1.2. The spectral distributions of the p-polarized and mixed-polarized reflection in the visible part of the spectrum are shown in Figure4A shown. - 2. Beispiel zwei ähnelt dem Automobil-Verbundglas aus Beispiel eins, mit dem Unterschied, dass die Beschichtung aus zehn Schichten besteht. Die Schichtdicken sind wie folgt (ausgehend von der Glasoberfläche): eine 16 nm dicke SiOxNy-Schicht mit M-Index, eine 55 nm dicke SiOx-Schicht mit L-Index, eine 12 nm dicke SiOxNy-Schicht mit M-Index, eine 43 nm dicke TiOx-Schicht mit H-Index, eine 34 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 41 nm dicke SiOx-Schicht mit L-Index, eine 56 nm dicke SiOxNy-Schicht mit M-Index, eine 42 nm dicke TiOx-Schicht mit H-Index, eine 53 nm dicke SiOxNy-Schicht mit M-Index und eine 46 nm dicke SiOx-Schicht mit L-Index. Die HUD-Beschichtung wird auf den gesamten Bereich der Oberfläche vier aufgetragen.2. Example two is similar to the automotive laminated glass from example one, with the difference that that the coating consists of ten layers. The layer thicknesses are as follows (starting from the glass surface): a 16 nm thick SiOxNy layer with M index, a 55 nm thick SiOx layer with L index, a 12 nm thick SiOxNy layer with M index, a 43 nm thick TiOx layer with H index, a 34 nm thick SiOxNy layer, a 41 nm thick SiOx layer with L index, a 56 nm thick SiOxNy layer with M index, a 42 nm thick TiOx layer with H index, a 53 nm thick SiOxNy layer with M index and a 46 nm thick SiOx layer with L index. The HUD coating is applied to the entire area of surface four.
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3. Tvis beträgt 74.9%; Rvis = 25.10%. Die Rp (65) Werte bei 469, 532 und 629 nm betragen 25,2%, 31,2% bzw. 20,01%. Die durchgelassenen CIELAB-Farbwerte bei Null Grad zur Normalen (Tmix(0)) sind: a*= - 0,05; b*= - 0,33. Die reflektierten CIELAB-Farbwerte bei null Grad zur Normalen (Rmix(0)) sind: a*= + 0,11; b*= + 0,69. Die Schichtsequenz ist in Abbildung
2B dargestellt. Die spektralen Verteilungen der p-polarisierten und gemischt-polarisierten Reflexion im sichtbaren Teil des Spektrums sind in Abbildung4B dargestellt.3. T vis is 74.9%; R vis = 25.10%. The R p (65) values at 469, 532 and 629 nm are 25.2%, 31.2% and 20.01% respectively. The transmitted CIELAB color values at zero degrees from the normal (T mix (0)) are: a*= - 0.05; b*= - 0.33. The reflected CIELAB color values at zero degrees from the normal (R mix (0)) are: a*= + 0.11; b*= + 0.69. The layer sequence is shown in Figure2 B The spectral distributions of the p-polarized and mixed-polarized reflection in the visible part of the spectrum are shown in Figure4B shown. -
4. Beispiel drei ähnelt dem Automobil-Verbundglas aus Beispiel zwei, mit dem Unterschied, dass die Schichtdicken der Beschichtung wie folgt sind (ausgehend von der Glasoberfläche): eine 16 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 56 nm dicke SiOx-Schicht, eine 12 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 40 nm dicke TiOx-Schicht, eine 34 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 40 nm dicke SiOx-Schicht, eine 57 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 49 nm dicke TiOx-Schicht, eine 50 nm dicke SiOxNy-Schicht und eine 46 nm dicke SiOx-Schicht.
Tvis beträgt 76.1%; Rvis = 23.9%. Die Rp(65)-Werte bei 469, 532 und 629 nm betragen 22,3%, 30,8% bzw. 20,3%. Die durchgelassenen CIELAB-Farbwerte bei Null Grad zur Normalen (Tmix(0)) sind: a*= 0,00; b*= - 0,14. Die reflektierten CIELAB-Farbwerte bei null Grad zur Normalen (Rmi (0)) sind: a*= 0,00; b*= + 0,31.
Die spektralen Verteilungen der p-polarisierten und gemischt-polarisierten Reflexion im sichtbaren Teil des Spektrums sind in Abbildung
5A dargestellt.4. Example three is similar to the automotive laminated glass of example two, except that the coating layer thicknesses are as follows (starting from the glass surface): a 16 nm thick SiOxNy layer, a 56 nm thick SiOx layer, a 12 nm thick SiOxNy layer, a 40 nm thick TiOx layer, a 34 nm thick SiOxNy layer, a 40 nm thick SiOx layer, a 57 nm thick SiOxNy layer, a 49 nm thick TiOx layer, a 50 nm thick SiOxNy layer, and a 46 nm thick SiOx layer. T vis is 76.1%; R vis = 23.9%. The R p (65) values at 469, 532, and 629 nm are 22.3%, 30.8%, and 20.3%, respectively. The transmitted CIELAB color values at zero degrees from the normal (T mix (0)) are: a*= 0.00; b*= - 0.14. The reflected CIELAB color values at zero degrees from the normal (R mi (0)) are: a*= 0.00; b*= + 0.31. The spectral distributions of the p-polarized and mixed-polarized reflection in the visible part of the spectrum are shown in Figure5A shown. - 5. Beispiel vier ähnelt dem Automobil-Verbundglas aus Beispiel zwei, mit dem Unterschied, dass die Schichtdicken der Beschichtung wie folgt sind (ausgehend von der Glasoberfläche): eine 16 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 70 nm dicke SiOx-Schicht, eine 10 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 43 nm dicke TiOx-Schicht, eine 32 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 45 nm dicke SiOx-Schicht, eine 63 nm dicke SiOxNy-Schicht, eine 45 nm dicke TiOx-Schicht, eine 53 nm dicke SiOxNy-Schicht und eine 40 nm dicke SiOx-Schicht. 5. Example four is similar to the automotive laminated glass of example two, except that the layer thicknesses of the coating are as follows (starting from the glass surface): a 16 nm thick SiOxNy layer, a 70 nm thick SiOx layer, a 10 nm thick SiOxNy layer, a 43 nm thick TiOx layer, a 32 nm thick SiOxNy layer, a 45 nm thick SiOx layer, a 63 nm thick SiOxNy layer, a 45 nm thick TiOx layer, a 53 nm thick SiOxNy layer and a 40 nm thick SiOx layer.
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Tvis beträgt 76.2%; Rvis = 23.8%. Die Rp(65)-Werte bei 469, 532 und 629 nm betragen 20,0%, 30,3% bzw. 21,0%. Die durchgelassenen CIELAB-Farbwerte für Tmix (0) sind: a*= 0,22; b*= - 0,09. Die reflektierten CIELAB-Farbwerte für Rmix (0) sind: a*= 0,48; b*= + 0,20.
Die spektralen Verteilungen der p-polarisierten und gemischt-polarisierten Reflexion im sichtbaren Teil des Spektrums sind in Abbildung
5B dargestellt.T vis is 76.2%; R vis = 23.8%. The R p (65) values at 469, 532 and 629 nm are 20.0%, 30.3% and 21.0% respectively. The transmitted CIELAB color values for T mix (0) are: a*= 0.22; b*= - 0.09. The reflected CIELAB color values for R mix (0) are: a*= 0.48; b*= + 0.20. The spectral distributions of the p-polarized and mixed-polarized reflection in the visible part of the spectrum are shown in Figure5B shown.
AUSFÜHRUNGSFORMENMODELS OF IMPLEMENTATION
- 1. Ausführungsform eins ist eine monolithische gehärtete Verglasung (100) mit der transparenten HUD-Beschichtung aus Beispiel eins.1. Embodiment one is a monolithic tempered glazing (100) with the transparent HUD coating from example one.
- 2. Ausführungsform zwei ist eine monolithische gehärtete Verglasung (100) mit der transparenten HUD-Beschichtung aus Beispiel zwei.2. Embodiment two is a monolithic tempered glazing (100) with the transparent HUD coating from example two.
- 3. Ausführungsform drei ist eine monolithische gehärtete Verglasung (100) mit der transparenten HUD-Beschichtung aus Beispiel drei.3. Embodiment three is a monolithic tempered glazing (100) with the transparent HUD coating from example three.
- 4. Ausführungsform vier ist eine monolithische gehärtete Verglasung (100) mit der transparenten HUD-Beschichtung aus Beispiel vier.4. Embodiment four is a monolithic tempered glazing (100) with the transparent HUD coating from example four.
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5. Ausführungsform fünf ist eine Verbundglas-Windschutzscheibe mit einer infrarotreflektierenden Sonnenschutzbeschichtung (20) auf der Oberfläche zwei (102) der ersten (äußeren) Glasschicht (201). Der Querschnitt dieser Konfiguration (300) ist in Abbildung
1C dargestellt.5. Embodiment five is a laminated glass windshield having an infrared reflective solar control coating (20) on surface two (102) of the first (outer) glass layer (201). The cross-section of this configuration (300) is shown in Figure1C shown. -
6. Ausführungsform sechs ist ähnlich wie Beispiel zwei. Die Verglasung umfasst außerdem eine infrarotreflektierende Sonnenschutzbeschichtung (20) auf der Oberfläche zwei (102) der ersten (äußeren) Glasschicht (201). Der Querschnitt dieser Konfiguration (300) ist in Abbildung
1C dargestellt.6. Embodiment six is similar to example two. The glazing also includes an infrared reflective solar control coating (20) on surface two (102) of the first (outer) glass layer (201). The cross-section of this configuration (300) is shown in Figure1C shown. -
7. Ausführungsform sieben ist ähnlich wie Beispiel drei. Die Verglasung umfasst außerdem eine infrarotreflektierende Sonnenschutzbeschichtung (20) auf der Oberfläche zwei (102) der ersten (äußeren) Glasschicht (201). Der Querschnitt dieser Konfiguration (300) ist in Abbildung
1C dargestellt.7. Embodiment seven is similar to example three. The glazing also includes an infrared reflective solar control coating (20) on surface two (102) of the first (outer) glass layer (201). The cross-section of this configuration (300) is shown in Figure1C shown. -
8. Ausführungsform acht ist ähnlich wie Beispiel vier. Die Verglasung umfasst außerdem eine infrarotreflektierende Sonnenschutzbeschichtung (20) auf der Oberfläche zwei (102) der ersten (äußeren) Glasschicht (201). Der Querschnitt dieser Konfiguration (300) ist in Abbildung
1C dargestellt.8. Embodiment eight is similar to example four. The glazing further comprises an infrared reflective solar control coating (20) on the surface two (102) of the first (outer) glass layer (201). The cross section This configuration (300) is shown in Figure1C shown.
Eine Verglasung für ein Fahrzeug, die für die Reflexion von p-polarisiertem Licht optimiert ist, mit einer einzigartigen transparenten, p-polarisiertes Licht reflektierenden Beschichtung, die mindestens sechs dielektrische Schichten umfasst, die auf der dem Fahrzeuginneren zugewandten Oberfläche der Verglasung aufgebracht sind. Die Verglasung umfasst außerdem einen Head-up-Display-Projektor, der im Wesentlichen p-polarisiertes Licht ausstrahlt. Das HUD-Bild wird auf mindestens einen Teil der beschichteten Oberfläche der Verglasung projiziert. Die Beschichtung besteht aus dielektrischen Schichten, deren Brechungsindex in drei Bereiche fällt: niedrig, mittel und hoch. Die Schichten werden, ausgehend von der Glasoberfläche, in der Reihenfolge des Brechungsindexes von mittel, niedrig, mittel, hoch, mittel, niedrig aufgebracht.A glazing for a vehicle optimized for the reflection of p-polarized light, comprising a unique transparent p-polarized light reflecting coating comprising at least six dielectric layers applied to the surface of the glazing facing the vehicle interior. The glazing also includes a head-up display projector that emits substantially p-polarized light. The HUD image is projected onto at least a portion of the coated surface of the glazing. The coating consists of dielectric layers whose refractive index falls into three ranges: low, medium and high. The layers are applied in order of refractive index of medium, low, medium, high, medium, low, starting from the glass surface.
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- WO 2019046157 A1 [0029]WO 2019046157 A1 [0029]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |