EP4323186A1 - Projektionsanordnung mit einer verbundscheibe - Google Patents

Projektionsanordnung mit einer verbundscheibe

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Publication number
EP4323186A1
EP4323186A1 EP22719825.6A EP22719825A EP4323186A1 EP 4323186 A1 EP4323186 A1 EP 4323186A1 EP 22719825 A EP22719825 A EP 22719825A EP 4323186 A1 EP4323186 A1 EP 4323186A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pane
layer
image display
projection arrangement
reflection layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22719825.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas GOMER
Valentin SCHULZ
Martin Arndt
Lars SIMON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4323186A1 publication Critical patent/EP4323186A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G02B2027/0192—Supplementary details
    • G02B2027/0194—Supplementary details with combiner of laminated type, for optical or mechanical aspects

Definitions

  • the invention relates to a projection arrangement, a method for its production and its use.
  • Head-Up Displays are commonly used in vehicles and airplanes today.
  • a HUD works by using an imaging unit that uses an optics module and a projection surface to project an image that the driver perceives as a virtual image. If this image is reflected, for example, on the vehicle windshield as a projection surface, important information can be displayed for the user, which significantly improves road safety.
  • Vehicle windshields usually consist of two panes of glass which are laminated to one another via at least one thermoplastic film.
  • the HUD described above has a problem that the projected image is reflected on both surfaces of the windshield.
  • the driver not only perceives the desired main image, which is caused by the reflection on the interior surface of the windshield (primary reflection).
  • the driver also perceives a slightly offset secondary image, which is usually of weaker intensity, which is caused by the reflection on the outside surface of the windshield (secondary reflection).
  • This problem is commonly solved by arranging the reflective surfaces at a deliberately selected angle to one another, so that the main image and sub-image are superimposed, so that the sub-image is no longer distracting.
  • the radiation from the HUD projector is typically essentially s-polarized due to the better reflection characteristics of the windshield compared to p-polarization.
  • the driver wears polarization-selective sunglasses, which only transmit p-polarized light, he can hardly or not at all perceive the HUD image.
  • a solution to the problem in this context is therefore the use of projection arrangements which use p-polarized light.
  • DE 102014220189A1 discloses a HUD projection arrangement which is operated with p-polarized radiation in order to generate a HUD image. Since the angle of incidence is typically close to the Brewster angle and p-polarized radiation is therefore only in is reflected to a small extent by the glass surfaces, the windshield has a reflective structure that can reflect p-polarized radiation in the direction of the driver.
  • a HUD projection arrangement which is operated with p-polarized radiation in order to generate a HUD image, and has a reflective structure which has p-polarized radiation in Direction of the driver can reflect.
  • the multilayer polymer layers disclosed in WO 96/19347A3 are proposed as the reflective structure.
  • p-polarized light can also be reflected via a reflection coating which has an electrically conductive layer with layer sequences with low-index and high-index layers arranged above and below.
  • a reflection coating and its use in a HUD projection arrangement is known, for example, from WO 2021/004685A1.
  • US 20170208292A1 discloses a HUD projection arrangement which captures reflected light using a special head-mounted projection display system and thus creates a 3-dimensional effect for the viewer.
  • the light from an image display is previously reflected off a curved surface so that the image can be seen easily from multiple perspectives.
  • the projected image can be easily recognized by the viewer.
  • the projected image should be visually perceivable by the viewer with a 3-dimensional effect without the use of certain head-mounted devices that are typically worn in front of the eyes (e.g., 3D glasses).
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved projection arrangement which is based on HUD technology and includes the advantages mentioned above.
  • the object of the present invention is achieved according to the invention by a projection arrangement according to claim 1. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.
  • a projection arrangement which comprises a compound pane and an image display device.
  • the laminated pane comprises: an outer pane and an inner pane, a thermoplastic intermediate layer arranged between the outer pane and the inner pane, and a reflective layer.
  • the outer pane and the inner pane each have an outside and an inside.
  • the inside of the outer pane and the outside of the inner pane face each other.
  • the image display device faces the reflection layer and irradiates it with a light, and the reflection layer reflects the light.
  • the image display device has a 3D image display based on light field technology.
  • the 3D image display based on light field technology achieves a stereoscopic, i.e. spatial, effect by means of lens arrays on a high-resolution display or by projecting the image onto a lens array with an array of projectors.
  • the functionality of the 3D image display is based on the physical principle of diffraction of light waves. Pixels of the 3D image display deflect the incident light waves of an illumination as if they had been reflected directly from the displayed objects. The resulting stereoscopic effect also remains when the generated image is reflected via the reflective layer and is visually perceived by a user. The reflected image gives an impression of spatial depth, which physically does not exist.
  • the user can thus efficiently assign a distance to an object viewed in the image and obtain a spatial image of its surroundings (“spatial vision”).
  • spatial vision the 3-dimensional effect can be perceived through the eyes of a viewer without the viewer having to wear aids.
  • the light from the 3D image display based on light field technology is also or exclusively p-polarized, the virtual image reflected on the reflective layer can also be visually perceived when wearing sunglasses.
  • the 3D image of the image display which is reflected via the reflective layer, can be optimally captured visually from different angles. That means the user can do that View image with 3-dimensional effect regardless of whether his eyes are looking at the reflection from, for example, left, right, above or below. This is one of the biggest advantages compared to classic 3D image displays, where the visually perceptible 3D effect can only be optimally visually perceived at a certain distance and/or angle to the image.
  • the 3D image display based on light field technology can be easily switched from displaying 3D images to displaying classic 2D images.
  • 3D image displays based on light field technology are available from Leia INC. available.
  • the laminated pane is intended to separate an interior space from an exterior environment.
  • the inside of the inner pane faces the interior and the outside of the outer pane faces the outside environment.
  • the outer pane and the inner pane preferably have two opposite side edges and an upper edge and a lower edge.
  • the upper edge is intended to be arranged in the installed position in the upper region, while the opposite lower edge is intended to be arranged in the installed position in the lower region.
  • the image display device can also have a mount for securely arranging the image display.
  • the image display preferably has a liquid crystal (LCD) display, thin film transistor (TFT) display, light emitting diode (LED) display, organic light emitting diode ( OLED) display, electroluminescent (EL) display, microLED display or the like, in particular an LCD display.
  • LCD liquid crystal
  • TFT thin film transistor
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • EL electroluminescent
  • microLED microLED display or the like, in particular an LCD display.
  • the reflection layer is preferably arranged on one of the insides or the outsides of the outer pane or the inner pane or within the thermoplastic intermediate layer.
  • the laminated pane also includes a first masking strip which is arranged in some areas on one of the outsides or the insides of the inner pane or the outer pane.
  • the reflection layer is arranged spatially in front of the first masking strip in the direction of view from the inner pane to the outer pane, and the first masking strip overlaps at least in one area with the reflective layer.
  • the reflective layer can be arranged on the inside of the outer pane or inner pane, on the outside of the inner pane or within the thermoplastic intermediate layer.
  • the reflective layer can be arranged on the first masking strip, on the inside or outside of the inner pane or within the thermoplastic intermediate layer.
  • the reflection layer can be arranged on the first masking strip and on the inside of the outer pane.
  • the reflection layer can be arranged on the inside of the inner pane.
  • the reflection layer can be arranged on the inside of the inner pane and the first masking strip.
  • the reflective layer can also be arranged only on the first masking strip.
  • the reflection layer and the first masking strip can be arranged on different outsides or insides of the inner or outer pane.
  • the reflection layer and the first masking strip can also be arranged on the same outside or inside of the inner pane or the inside of the outer pane.
  • the reflective layer can have sections that do not overlap with the first masking strip, i.e. in this embodiment the reflective layer comprises at least one area in which it is located in front of the first masking strip in the viewing direction from the inner pane to the outer pane.
  • the reflective layer is arranged spatially in front of the first masking strip in the direction from the inner pane to the outer pane” means that the reflective layer is spatially closer to the interior than the first masking strip.
  • the reflective layer is therefore spatially arranged in front of the first masking strip when looking through the laminated pane from the interior.
  • the first masking stripe is opaque.
  • the reflection layer can be opaque or transparent.
  • the reflection layer is preferably transparent.
  • transparent means that the overall transmission of the composite pane meets the legal requirements for windshields (e.g. the European Union directives corresponds to ECE-R43) and for visible light preferably a transmittance of more than 50% and in particular more than 60%, for example more than 70% (ISO 9050:2003).
  • opaque means a light transmission of less than 10%, preferably less than 5% and in particular 0%.
  • the reflective layer is arranged on the outside of the inner pane or one of the insides of the inner pane or the outer pane, within the thermoplastic intermediate layer or on the first masking strip.
  • the first masking strip has a larger surface area than the reflective layer and completely overlaps with the reflective layer. In this configuration, the reflected image is particularly rich in contrast since the reflection layer is arranged completely in front of the first masking strip.
  • the first masking strip is preferably arranged in a peripheral frame-like manner in an edge region of the inside or outside of the outer pane and has a greater width in particular in a section that overlaps the reflection layer than in sections that differ from it.
  • the first masking stripe is particularly preferred arranged along the side edges and top and bottom edges on the inside or outside of the outer pane.
  • “having a greater width” means that the masking strip has a greater width in this section perpendicular to the extension than in other sections. In this way, the masking stripe can be suitably adapted to the dimensions of the reflection layer.
  • the first masking stripe is preferably a coating of one or more layers. Alternatively, however, it can also be an opaque element inserted into the laminated pane, for example a film.
  • the first masking strip consists of a single layer. This has the advantage of particularly simple and cost-effective production of the laminated pane, since only a single layer has to be formed for the masking strip.
  • the first masking strip serves to mask a bead of adhesive for gluing the windshield into a vehicle body. This means that it prevents the outside view of the adhesive bead, which is usually applied irregularly, so that the windshield creates a harmonious overall impression.
  • the masking strip serves as UV protection for the adhesive material used. Continuous exposure to UV light damages the adhesive material and would loosen the connection between the pane and the vehicle body over time.
  • the first masking strip can also be used, for example, to cover busbars and/or connection elements.
  • the first masking strip is preferably printed onto the outer pane, in particular using the screen printing method.
  • the printing ink is printed through a fine-meshed fabric onto the glass pane.
  • the printing ink is pressed through the fabric with a rubber squeegee, for example.
  • the fabric has areas that are ink permeable alongside areas that are ink impermeable, thereby defining the geometric shape of the print.
  • the fabric thus acts as a template for the print.
  • the ink contains at least one pigment and glass frits suspended in a liquid phase (solvent), for example water or organic solvents such as alcohols.
  • the pigment is typically a Black pigment, for example carbon black, aniline black, bone black, iron oxide black, spinel black and/or graphite.
  • the glass pane is subjected to a temperature treatment, during which the liquid phase is expelled by evaporation and the glass frits are melted and permanently bonded to the glass surface.
  • the thermal treatment is typically performed at temperatures in the range of 450°C to 700°C.
  • the pigment remains in the glass matrix formed by the melted glass frit as a masking strip.
  • the first masking strip is a partially or completely opaque, i.e. colored or pigmented, preferably black-pigmented, thermoplastic composite film, which is preferably based on polyvinyl butyral (PVB), ethyl vinyl acetate (EVA) or polyethylene terephthalate (PET), preferably PVB.
  • the coloring or pigmentation of the composite film can be freely selected, but black is preferred.
  • the colored or pigmented composite film is preferably arranged between the outer pane and inner pane and more preferably on the inside of the outer pane.
  • the colored or pigmented thermoplastic composite film preferably has a thickness of 0.25 mm to 1 mm.
  • the masking strip after the lamination, preferably joins together with other transparent thermoplastic composite films to form the thermoplastic intermediate layer.
  • the masking stripe can also be opaque in only one area, with the reflective layer preferably overlapping at least in some areas with the opaque area of the masking stripe.
  • the reflection layer can also completely overlap with the opaque area of the masking strip. If the masking layer is completely opaque, it preferably only extends over a section of the laminated pane.
  • the sections without masking strips are preferably provided with an additional transparent thermoplastic composite film with the same thickness as that of the masking strip, so that the masking strip, which is designed as an opaque thermoplastic composite film, extends together with the additional transparent thermoplastic composite film over the entire area of the laminated pane.
  • At least one further masking strip is arranged on the outside of the inner pane and/or on the inside of the inner pane.
  • the further masking strip serves to improve the adhesion of the outer pane and inner pane and is preferably mixed with ceramic parts, which give the masking strip a rough and adhesive surface, which on the inside of the inner pane, for example, supports the bonding of the laminated pane into the vehicle body.
  • a further masking strip applied to the inside of the inner pane can also be provided for aesthetic reasons, for example in order to conceal the edge of the reflection layer or to shape the edge of the transition to the transparent area.
  • the first and further masking strips preferably have a thickness of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m, particularly preferably 8 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • a high-index coating is applied to all or part of the inside of the inner pane.
  • the high-index coating is preferably in direct spatial contact with the inside of the inner pane.
  • the high-index coating is arranged at least in an area on the inside of the inner pane, which completely overlaps the reflection layer when viewed through the laminated pane.
  • the reflection layer is therefore arranged spatially closer to the outside of the outer pane, but spatially further away from the inside of the inner pane than the high-index coating. This means that the light, preferably with a majority portion of p-polarized light, which is projected from the image display device onto the reflective layer, passes through the high-index coating before striking the reflective layer.
  • the high-index coating has a refractive index of at least 1.7, particularly preferably at least 1.9, very particularly preferably at least 2.0.
  • the increase in the refractive index brings about a high refractive index effect.
  • the high-refraction coating causes a weakening of the reflection of light and in particular p-polarized light on the interior-side surface of the inner pane, so that the desired reflection of the reflective coating appears with higher contrast. According to a statement by the inventors, the effect is based on the increase in the refractive index of the interior-side surface as a result of the high-index coating.
  • the high-index coating is preferably formed from a single layer and has no further layers below or above this layer.
  • a single layer is sufficient to achieve a good effect and technically simpler than applying a stack of layers.
  • the high-index coating can also comprise a number of individual layers, which can be desirable in individual cases in order to optimize certain parameters.
  • Suitable materials for the high-index coating are silicon nitride (S1 3 N 4 ), a silicon-metal mixed nitride (for example silicon zirconium nitride (SiZrN), silicon-aluminum mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride), aluminum nitride, tin oxide , manganese oxide, tungsten oxide, niobium oxide, bismuth oxide, titanium oxide, tin-zinc composite oxide and zirconium oxide.
  • transition metal oxides such as scandium oxide, yttrium oxide, tantalum oxide
  • lanthanide oxides such as lanthanum oxide or cerium oxide
  • the high-index coating preferably contains one or more of these materials or is based on them.
  • the high-index coating can be applied by a physical or chemical vapor deposition, ie a PVD or CVD coating (PVD: physical vapor deposition, CVD: chemical vapor deposition).
  • Suitable materials on the basis of which the coating is preferably formed are in particular silicon nitride, a silicon-metal mixed nitride (for example silicon zirconium nitride, silicon-aluminum mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride), aluminum nitride, tin oxide, manganese oxide , tungsten oxide, niobium oxide, bismuth oxide, titanium oxide, zirconium oxide, zirconium nitride or tin-zinc mixed oxide.
  • the high-index coating is preferably a coating applied by cathode sputtering (“sputtered”), in particular a coating applied by cathode sputtering with the assistance of
  • the high refractive index coating is a sol-gel coating.
  • a sol containing the precursors of the coating is first prepared and matured. Ripening may involve hydrolysis of the precursors and/or a (partial) reaction between the precursors.
  • the precursors are usually present in a solvent, preferably water, alcohol (especially ethanol) or a water-alcohol mixture.
  • the sol preferably contains silicon oxide precursors in a solvent.
  • the precursors are preferably silanes, in particular tetraethoxysilanes or methyltriethoxysilane (MTEOS).
  • MTEOS methyltriethoxysilane
  • silicates can also be used as precursors, in particular sodium, lithium or potassium silicates, for example tetramethyl orthosilicate, tetraethyl orthosilicate (TEOS),
  • R1 is preferably an alkyl group
  • R2 is an alkyl, epoxy, acrylate, methacrylate, amine, phenyl or vinyl group
  • n is an integer from 0 to 2.
  • Silicon halides or alkoxides can also be used.
  • the silica precursors result in a sol-gel coating of silica.
  • refractive index increasing additives are added to the sol, preferably titanium oxide and/or zirconium oxide, or their precursors.
  • the refractive index enhancing additives are present in a silicon oxide matrix.
  • the molar ratio of silicon oxide to additives that increase the refractive index can be freely selected depending on the desired refractive index and is, for example, around 1:1.
  • the high-index coating is applied in regions to the further masking strip, with the further masking strip being applied to the inside of the inner pane.
  • the word “regionally” means that the high-index coating is arranged partially or completely on the further masking strip, but is also applied to the inside of the inner pane. This has the advantage that the high-index layer can be applied to the entire inner pane, regardless of whether a masking strip was previously applied to the inner pane.
  • the projection arrangement comprises a functional element which is intended to capture the field of vision of a user and which interacts with the image display device and the laminated pane in such a way that the user can visually optimally capture the image reflected via the reflection layer.
  • the functional element includes at least one eye camera and an infrared light source.
  • the functional element works like a visual field camera based on the “Remote Eye Tracker” principle.
  • the functional element can therefore be fastened in the dashboard area or on the laminated pane.
  • the infrared light source emits an infrared light that the eye camera detects via the reflection on the user's eye and can thus follow the position of the eyes.
  • the information obtained in this way about the user's eye position is used and can lead to an adjustment of the orientation of the image display device.
  • the orientation change of the image display device depends on the user's eye position and leads to angle changes in the reflection of the image on the reflective layer.
  • the generated image is then generated in ideal optical quality where the eyes are located.
  • the reflected image hits the user's eyes at an improved angle, allowing the user to better perceive the image visually.
  • the projection arrangement comprises a movement-sensitive functional element which is intended to detect freehand movements by the user and which interacts with the image display device in such a way that usable information for operating the image display device can be obtained from the freehand movements of the user.
  • the movement-sensitive functional element can contain one or more optical sensors that are able to create a 3D image of a defined area. For example, movements, gestures or approaches can be recognized from the 3D image and used to control and monitor image representations that are made visually accessible to the user via the reflection on the reflective layer.
  • the movement-sensitive functional element is connected to an evaluation unit for determining movement and/or the presence of parts of a person's body.
  • the optical sensor radiates and detects in a frequency range of preferably at least 300 GHz and particularly preferably in the infrared light frequency range. Infrared light systems for recognizing hand signals or gestures have already been extensively researched and are therefore particularly suitable for commercial use.
  • the optical sensor radiates and detects in a frequency range of preferably at most 300 GHz.
  • Low-frequency beams are particularly useful for detecting movement and gestures because they are less subject to radiation pollution in the form of light beams in the visible or infrared range.
  • the movement-sensitive functional element can contain a number of capacitive sensors.
  • the capacitive sensors form switching areas, which can be formed by a surface electrode or by an arrangement of two coupled electrodes. As an object approaches the capacitive switching region, the capacitance of the surface electrode to ground or the capacitance of the capacitor formed by the two coupled electrodes changes. The change in capacitance is measured using a circuit arrangement or sensor electronics and a switching signal is triggered when a threshold value is exceeded.
  • the switching signals triggered in this way can be used to operate the image display device that is electrically connected to the movement-sensitive functional element. Movements at a closer distance of preferably up to 15 cm, in particular up to 10 cm, can be detected particularly well. By activating different switching signals in a specific order, it is also possible to detect the direction of movement. In this way, image representations, which are made visually accessible to the user via the reflection on the reflective layer, can be controlled and monitored.
  • the projection arrangement comprises an acoustic functional element which is intended to recognize acoustic signals, preferably spoken words, from the user. It also interacts with the image display device in such a way that usable information for controlling the image display device can be obtained from the acoustic signals.
  • spoke words also mean individual words and multiple words.
  • the acoustic functional element includes one or more microphones, which converts sound waves, including acoustic signals or spoken words, into an electrical signal voltage.
  • the acoustic functional element also includes at least one recognition system, so that the spoken words or acoustic signals are first detected as an electrical signal voltage and then fed to the recognition system. The detection system checks and analyzes the electrical signal voltage and the signals are then examined for one or more predefined commands. If a predefined voice or sound command stored in the recognition system is now detected, such as "brighter picture display" or "switch on!, it is processed.
  • the recognition system preferably has an extensive vocabulary of more than 10,000 words and is able To also recognize word sequences, but preferably only becomes active after a command has been recognized by the recognition system.Commands corresponding to the recognized commands or word sequences are then determined and used to control the image display device, for example for menu control or menu navigation In this way, image representations, which are made visually accessible to the user via the reflection on the reflective layer, can be controlled and monitored.
  • the recognition system for speech is preferably based on an acoustic model and/or a language model.
  • the acoustic model uses a large number of speech patterns, using mathematical algorithms to identify the acoustically best match for a spoken word.
  • the language model is based on an analysis that uses a large number of document samples to determine in which context and how often certain words are normally used. With such speech recognition systems, it is not only possible to recognize individual words, but also fluently spoken sentences with high recognition rates.
  • the acoustic functional element preferably functions largely independently of the dialect or the user. However, it is also possible that the acoustic functional element is equipped with voice recognition and only works if the preset voice of a specific user is recognized.
  • the functional element, the movement-sensitive functional element and/or the acoustic functional element are preferably attached to the composite pane, but can also be arranged within the composite pane, i.e. between the outer pane and inner pane, or not be in physical contact with the composite pane at all. An arrangement on the inside of the outer pane and the outside of the inner pane is also possible.
  • the functional element, the motion-sensitive functional element and/or the acoustic functional element is fastened to the dashboard area when the projection arrangement according to the invention is installed in a vehicle
  • the light reflected by the reflective layer is preferably visible light, ie light in a wavelength range from approximately 380 nm to 780 nm.
  • the reflective layer is therefore suitable for reflecting visible light in a wavelength range from approximately 380 nm to 780 nm.
  • the reflection layer preferably has a high and uniform degree of reflection (over different angles of incidence) with respect to p-polarized and/or s-polarized radiation, so that a high-intensity and color-neutral image representation is ensured.
  • the reflective layer is preferably partially translucent, which means in the context of the invention that it has an average transmission (according to ISO 9050:2003) in the visible spectral range of preferably at least 60%, more preferably at least 70% and in particular less than 85% and thereby View through the pane is not significantly restricted.
  • the reflective layer preferably reflects at least 15%, particularly preferably at least 20%, very particularly preferably at least 30% of the light impinging on the reflective layer.
  • the reflective layer preferably reflects only p-polarized or s-polarized light.
  • the reflective layer can also be opaque.
  • the reflective layer is preferably opaque if it is arranged congruently with the opaque area of the masking layer or if the reflective layer completely overlaps with the opaque area of the masking layer.
  • the opaque reflection layer preferably reflects at least 60%, particularly preferably at least 70%, very particularly preferably at least 80% of the light impinging on the reflection layer.
  • the reflective layer preferably reflects 30% or more, more preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and most preferably 90% or more of the light incident on the reflective layer from the image display device.
  • the light of the image display device is at least 80% and preferably at least 90% p-polarized.
  • the reflective layer preferably reflects 10% or more, more preferably 50% or more, particularly 70% or more, particularly 90% of a p-polarized light.
  • the light of the image display device is at least 80% and preferably at least 90% s-polarized.
  • the reflective layer reflects preferably 10% or more, more preferably 50% or more, more preferably 70% or more, particularly 90% of an s-polarized light.
  • the specification of the direction of polarization refers to the plane of incidence of the radiation on the laminated pane.
  • P-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates in the plane of incidence.
  • S-polarized radiation is radiation whose electric field oscillates perpendicular to the plane of incidence.
  • the plane of incidence is spanned by the incidence vector and the surface normal of the laminated pane in the geometric center of the irradiated area.
  • the polarization ie in particular the proportion of p- and s-polarized radiation, is determined at a point in the area irradiated by the image display device, preferably in the geometric center of the irradiated area. Since composite panes can be curved (for example when they are designed as windshields), which affects the plane of incidence of the image display device radiation, slightly different polarization components can occur in the other areas, which is unavoidable for physical reasons.
  • the reflection layer preferably comprises at least one metal selected from the group consisting of aluminum, tin, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, manganese, iron, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold or mixed alloys thereof.
  • the reflection layer particularly preferably contains aluminum or a nickel-chromium alloy.
  • the reflection layer consists of aluminum or a nickel-chromium alloy.
  • Aluminum and nickel-chromium alloys have a particularly high reflection of visible light.
  • the reflection layer is a coating containing a thin layer stack, ie a layer sequence of thin individual layers.
  • This thin layer stack contains one or more electrically conductive layers based on silver.
  • the electrically conductive layer based on silver gives the reflective coating the basic reflective properties and also an IR-reflecting effect and electrical conductivity.
  • the electrically conductive layer is based on silver.
  • the conductive layer preferably contains at least 90% by weight of silver, particularly preferably at least 99% by weight of total silver more preferably at least 99.9% by weight silver.
  • the silver layer can have dopings, for example palladium, gold, copper or aluminum.
  • Silver-based materials are particularly suitable for reflecting light, particularly preferably p-polarized light. The use of silver in reflective layers has proven to be particularly advantageous when reflecting light.
  • the coating has a thickness of 5 ⁇ m to 50 ⁇ m and preferably 8 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the reflective layer can also be designed as a reflective coated or uncoated film that reflects light, preferably p-polarized light.
  • the reflective layer can be a carrier film with a reflective coating or an uncoated reflective polymer film.
  • the reflective coating preferably comprises at least one metal-based layer and/or a dielectric layer sequence with alternating refractive indices.
  • the metal-based layer preferably contains or consists of silver and/or aluminum.
  • the dielectric layers can, for example, be based on silicon nitride, zinc oxide, tin-zinc oxide, silicon-metal mixed nitrides such as silicon-zirconium nitride, zirconium oxide, niobium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide or silicon carbide.
  • the oxides and nitrides mentioned can be deposited stoichiometrically, under-stoichiometrically or over-stoichiometrically. They can have dopings, for example aluminum, zirconium, titanium or boron.
  • the reflective uncoated polymer film preferably comprises or consists of dielectric polymer layers.
  • the dielectric polymer layers preferably contain PET. If the reflective layer is in the form of a reflective film, it is preferably from 30 ⁇ m to 300 ⁇ m, particularly preferably from 50 ⁇ m to 200 ⁇ m and in particular from 100 ⁇ m to 150 ⁇ m thick.
  • the reflection layer is designed as a coating, it is preferably applied to the inner pane or the outer pane by physical vapor deposition (PVD), particularly preferably by cathode sputtering (“sputtering”) and very particularly preferably by magnetic field-assisted cathode sputtering (“magnetron sputtering”).
  • PVD physical vapor deposition
  • the coating can also be applied, for example, by means of chemical vapor deposition (CVD), plasma-enhanced vapor deposition (PECVD), by vapor deposition or by atomic layer deposition (ALD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma-enhanced vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the coating is preferably applied to the panes before lamination.
  • the reflective layer is designed as a reflective, coated carrier film or uncoated polymer film and is arranged within the thermoplastic intermediate layer.
  • the advantage of this arrangement is that the reflection layer does not have to be applied to the outer pane or inner pane using thin-layer technology (for example CVD and PVD). This results in uses of the reflection layer with further advantageous functions such as more homogeneous reflection of the light on the reflection layer.
  • the production of the laminated pane can be simplified, since the reflection layer does not have to be arranged on the outer or inner pane by an additional method before lamination.
  • the reflective layer is a reflective film that is metal-free and reflects visible light rays, preferably with p-polarization.
  • the reflective layer is a film that works on the basis of synergistically acting prisms and reflective polarizers. Such films for use with reflective layers are commercially available, for example from 3M Company.
  • the reflection layer is a holographic optical element (HOE).
  • HOE holographic optical element
  • the term HOE means elements based on the functional principle of holography. HOE change light in the beam path due to the information stored in the hologram, usually as a change in the refractive index. Their function is based on the superimposition of different plane or spherical light waves, whose interference pattern causes the desired optical effect. HOE are already being used in the transport sector, for example in head-up displays.
  • the advantage of using an HOE compared to simply reflecting layers results from greater geometric design freedom with regard to the arrangement of the eye and projector positions and the respective angles of inclination, for example of the projector and reflecting layer. Furthermore, with this variant, double images are particularly greatly reduced or even prevented.
  • the HOE are suitable for displaying real images or virtual images in different image widths.
  • the geometric angle of the reflection can be adjusted with the HOE so that, for example, when used in a vehicle, the information transmitted to the driver can be displayed very well from the desired viewing angle.
  • the properties of the reflected light can be improved by the reflection layer compared to a mere reflection of the light on the pane.
  • the proportion of reflected p-polarized light is preferably high, with the reflectivity of light being approximately 90%, for example.
  • the outer pane and inner pane preferably contain or consist of glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, alumino-silicate glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate , polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and/or mixtures thereof.
  • glass particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, alumino-silicate glass, or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate , polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and/or mixtures thereof.
  • the outer pane and inner pane can have other suitable coatings known per se, for example anti-reflective coatings,
  • Non-stick coatings Non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings or solar control coatings or low-e coatings.
  • the thickness of the individual panes can vary widely and be adapted to the requirements of the individual case.
  • Discs with standard thicknesses of 0.5 mm to 5 mm and preferably 1.0 mm to 2.5 mm are preferably used.
  • the size of the discs can vary widely and depends on the use.
  • the composite pane can have any three-dimensional shape.
  • the outer pane and inner pane preferably have no shadow zones, so that they can be coated by cathode sputtering, for example.
  • the outer pane and inner pane are preferably flat or slightly or strongly curved in one direction or in several spatial directions.
  • the thermoplastic intermediate layer contains or consists of at least one thermoplastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyurethane (PU) or copolymers or derivatives thereof, optionally in combination with polyethylene terephthalate (PET).
  • the thermoplastic intermediate layer can also be, for example, polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resin, acrylate, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride and/or ethylene-tetrafluoroethylene, or a copolymer or mixture thereof.
  • the thermoplastic intermediate layer is preferably designed as at least one thermoplastic composite film and contains or consists of polyvinyl butyral (PVB), particularly preferably polyvinyl butyral (PVB) and additives known to those skilled in the art, such as plasticizers.
  • the thermoplastic intermediate layer preferably contains at least one plasticizer.
  • Plasticizers are chemical compounds that make plastics softer, more flexible, more supple and/or more elastic. They shift the thermoelastic range of plastics to lower temperatures so that the plastics have the desired more elastic properties in the operating temperature range.
  • Preferred plasticizers are carboxylic acid esters, especially low-volatility carboxylic acid esters, fats, oils, soft resins and camphor.
  • Other plasticizers are preferably aliphatic diesters of triethylene or tetraethylene glycol. Particular preference is given to using 3G7, 3G8 or 4G7 as plasticizers, the first digit denoting the number of ethylene glycol units and the last digit denoting the number of carbon atoms in the carboxylic acid part of the compound.
  • 3G8 stands for triethylene glycol bis-(2-ethylhexanoate), ie for a compound of the formula C 4 H 9 CH (CH 2 CH 3 ) CO (0CH 2 CH 2 ) 3 0 2 CCH (CH 2 CH 3 ) C 4 H9 .
  • the thermoplastic intermediate layer based on PVB preferably contains at least 3% by weight, preferably at least 5% by weight, particularly preferably at least 20% by weight, even more preferably at least 30% by weight and in particular at least 35% by weight a plasticizer.
  • the plasticizer contains or consists, for example, of triethylene glycol bis-(2-ethylhexanoate).
  • the thermoplastic intermediate layer can be formed by a single film or by more than one film.
  • the thermoplastic intermediate layer can be formed by one or more thermoplastic films arranged one on top of the other, the thickness of the thermoplastic intermediate layer preferably being from 0.25 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a functional thermoplastic intermediate layer, in particular an intermediate layer with acoustically damping properties, an intermediate layer reflecting infrared radiation, an intermediate layer absorbing infrared radiation and/or an intermediate layer absorbing UV radiation.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a band filter film that blocks out narrow bands of visible light.
  • thermoplastic intermediate layer In a first method step, arranging the outer pane, the thermoplastic intermediate layer, the reflection layer and the inner pane to form a stack of layers, with the thermoplastic intermediate layer being arranged between the outer pane and the inner pane.
  • the layer stack is laminated under the action of heat, vacuum and/or pressure, the individual layers being connected (laminated) to one another by at least one thermoplastic intermediate layer.
  • Methods known per se can be used to produce a laminated pane. For example, so-called autoclave processes can be carried out at an increased pressure of about 10 bar to 15 bar and temperatures of 130° C. to 145° C. for about 2 hours.
  • Known vacuum bag or vacuum ring methods work, for example, at about 200 mbar and 130°C to 145°C.
  • the outer pane, the inner pane and the thermoplastic intermediate layer can also be pressed in a calender between at least one pair of rollers to form a composite pane.
  • Plants of this type are known for the production of laminated panes and normally have at least one heating tunnel in front of a pressing plant.
  • the temperature during the pressing process is, for example, from 40°C to 150°C.
  • Combinations of calender and autoclave processes have proven particularly useful in practice.
  • vacuum laminators can be used. These consist of one or more chambers that can be heated and evacuated, in which the outer pane and the inner pane can be laminated within, for example, about 60 minutes at reduced pressures of 0.01 mbar to 800 mbar and temperatures of 80°C to 170°C.
  • the invention also extends to the use of the projection arrangement according to the invention in means of transport for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles, with the laminated pane being used, for example, as a windshield, rear window, side windows and/or glass roof, preferably as a windshield can be.
  • the laminated pane as a vehicle windshield is preferred.
  • the various configurations of the invention can be implemented individually or in any combination. In particular, the features mentioned above and to be explained below can be used not only in the specified combinations, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
  • FIG. 1 shows a plan view of an embodiment of the laminated pane
  • FIG. 1a shows a cross-sectional view of a projection arrangement according to the invention with the composite pane from FIG.
  • FIG. 2 shows a plan view of a further embodiment of the laminated pane
  • FIG. 2a shows a cross-sectional view of a projection arrangement according to the invention with the composite pane from FIG. 2,
  • FIG. 3 shows a further cross-sectional view of a projection arrangement according to the invention with the composite pane
  • FIG. 4-9 enlarged cross-sectional views of different configurations of the projection arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows a top view of an embodiment of the laminated pane 1 in a vehicle in a highly simplified, schematic representation.
  • FIG. 1a shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment from FIG. 1 in the projection arrangement 100 according to the invention. The cross-sectional view of FIG.
  • the laminated pane 1 is designed in the form of a laminated pane and comprises an outer pane 2 and an inner pane 3 with a thermoplastic intermediate layer 4 which is arranged between the outer and inner panes 2 , 3 .
  • the laminated pane 1 is installed in a vehicle, for example, and separates a vehicle interior 13 from an external environment 14 .
  • the laminated pane 1 is the windshield of a motor vehicle.
  • the outer pane 2 and the inner pane 3 are each made of glass, preferably thermally toughened soda-lime glass, and are transparent to visible light.
  • the thermoplastic intermediate layer 4 consists of a thermoplastic material, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyethylene terephthalate (PET).
  • the outside I of the outer pane 2 faces away from the thermoplastic intermediate layer 4 and is at the same time the outer surface of the laminated pane 1.
  • the inside II of the outer pane 2 and the outside III of the inner pane 3 each face the intermediate layer 4.
  • the inside IV of the inner pane 3 faces away from the thermoplastic intermediate layer 4 and is at the same time the inside of the composite pane 1.
  • the composite pane 1 can have any suitable geometric shape and/or curvature. As a composite pane 1, it typically has a convex curvature.
  • the laminated pane 1 also has an upper edge located at the top in the installed position and a lower edge located at the bottom in the installed position, as well as a side edge located on the left and right.
  • first masking strip 5 is opaque and prevents the view of structures arranged on the inside of the laminated pane 1, for example a bead of adhesive for gluing in the laminated pane 1 a vehicle body.
  • the first masking stripe 5 is preferably black.
  • the first masking strip 5 consists of an electrically non-conductive material conventionally used for masking strips, for example a black-colored screen printing ink that is baked.
  • the laminated pane 1 has a second masking strip 6 in the edge region 12 on the inside IV of the inner pane 3.
  • FIG. The second masking strip 6 is designed in the form of a frame.
  • the second masking strip 6 consists of an electrically non-conductive material conventionally used for masking strips, for example a black-colored screen printing ink that is baked.
  • a reflective layer 9 is located in areas on the inside II of the outer pane 2, which is vapour-deposited using the PVD process.
  • the reflection layer 9 is arranged within the frame formed by the first and second masking strips 5,6. When looking through the laminated pane 1, the reflection layer 9 does not coincide with the first and second masking strips 5, 6.
  • the reflection layer 9 is closer to the lower right edge than to the upper edge and closer to the right side edge than to the left side edge of the laminated pane 1.
  • the reflection layer 9 can be arranged anywhere and in any large area on the inside II of the outer pane 2 .
  • several reflection layers 9 could be provided, which are arranged on different sections and with different extents.
  • the arrangement is not limited to the inside II of the outer pane 2, but can also be implemented on the outside III of the inner pane 3 or within the thermoplastic intermediate layer 4, for example.
  • the reflection layer 9 is, for example, a metal coating that contains at least one thin layer stack with at least one silver layer and one dielectric layer.
  • the reflective layer 9 can also be designed as a reflective film and arranged on the first masking strip 5 .
  • the reflective foil can contain a metal coating or consist of dielectric polymer layers in a layer sequence. Combinations of these variants are also possible.
  • the projection arrangement 100 also has an image display device 8 arranged in the dashboard 7 as an image generator and a functional element 10 .
  • the image display device 8 serves to generate light 11 (image information), which is directed onto the reflection layer 9 and is reflected by the reflection layer 9 as reflected light 11' into the vehicle interior 13, where it can be seen by an observer, e.g. driver.
  • the reflection layer 9 is formed to reflect the light 11 of the image display device 8, i.e. an image of the image display device 8.
  • the light 11 of the image display device 8 preferably strikes the laminated pane 1 at an angle of incidence of 50° to 80°, in particular of 60° to 70°, typically around 65°, as is usual with HUD projection arrangements.
  • the image display device 8 in the A-pillar of a motor vehicle or on the roof (in each case on the vehicle interior side), if the reflection layer 9 is positioned in a suitable manner for this purpose. It would also be possible, for example, for the composite pane 1 to be a roof pane, side pane or rear pane.
  • each reflection layer 9 can be assigned a separate image display device 8, ie several image display devices 8 can be arranged.
  • the image display device 8 contains a 3D image display based on light field technology.
  • the functional element 10 is a visual field camera, for example.
  • the visual field camera detects the position of the driver's eye.
  • the driver's eye positions are evaluated and can lead to an adjustment of the orientation of the image display device 8 .
  • the orientation change of the image display device 8 depends on the user's eye position and leads to Angle changes when the image is reflected on the reflective layer 9.
  • the reflected image thus strikes the user's eyes at an improved angle, as a result of which the user can perceive the image better visually.
  • the functional element 10 can also be an optical sensor for detecting freehand movements by the driver.
  • FIGS. 2 and 2a essentially correspond to the variant from FIGS. 1 and 1a, so that only the differences are discussed here and otherwise reference is made to the description of FIGS. 1 and 1a.
  • FIG. 2 shows a plan view of a further embodiment of the laminated pane 1 in a vehicle in a highly simplified, schematic illustration.
  • FIG. 2a shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment from FIG. 2 in the projection arrangement 100 according to the invention. The cross-sectional view of FIG.
  • the reflection layer 9 is arranged so that it overlaps the first masking strip 5 when viewed through the laminated pane 1, with the first masking strip 5 completely covering the reflection layer 9, i.e. the reflection layer 9 has no section that is not in Coverage to the first masking strip 5 is.
  • the reflection layer 9 is arranged here, for example, only in the lower (engine-side) section 12 ′ of the edge area 12 of the laminated pane 1 . However, it would also be possible to arrange the reflective layer 9 in the upper (roof-side) section 12" or in a lateral section of the edge region 12.
  • reflective layers 9 could be provided, for example in the lower (engine-side) section 12' and in the upper (roof-side ) Section 12 "of the edge region 12 are arranged.
  • the reflection layers 9 could be arranged in such a way that a (partially) circulating image is generated.
  • the reflective layer 9 is arranged spatially in front of the first masking strip 5 when viewed through the laminated pane 1 from the vehicle interior 13 to the external environment 14 .
  • the first masking strip 5 is widened in the lower (engine-side) section 13' of the edge area 12, i.e. the first masking strip 5 has a greater width in the lower (engine-side) section 12' of the edge area 12 than in the upper (roof-side) section 12" of the edge area 12 (as also in the in figure 2a not recognizable lateral sections of the edge region 12) of the laminated pane 1.
  • the “width” is understood to be the dimension of the first masking strip 5 perpendicular to its extent.
  • the reflection layer 9 is arranged here, for example, above the second masking strip 6 (ie not overlapping). Due to the opaque background in the form of the first masking strip 5, the image reflected by the reflection layer 9 can be perceived with a higher contrast. A better visual perception of the reflected image is thus possible and the brightness of the image display device 8 can also be reduced by the increased contrast, resulting in a lower power consumption of the image display device 8 .
  • the reflective layer 9 beyond the area of the first masking strip 5, so that the reflective layer 9 overlaps with the first masking strip 5 in the lower edge region 12', for example, and also does not overlap with the first masking strip in some areas extending towards the upper edge 5 overlapped.
  • Embodiments of Figures 1, 2, 1a and 2a possible, so that, for example, the reflection layer 9 is arranged as shown in Figures 2 and 2a and a further reflection layer 9 is arranged as shown in Figures 1 and 1a.
  • FIG. 3 essentially corresponds to the variant from FIGS. 2 and 2a, so that only the differences are discussed here and otherwise reference is made to the description of FIGS. 2 and 2a.
  • the reflective layer 9 overlaps the entire inner side II of the outer pane 2 when viewed through the laminated pane 1.
  • the reflective layer 9 thus overlaps completely with the first masking strip 5 when viewed through the laminated pane 1.
  • the reflective layer 9 is applied to the first masking strip 5 and the inner side II of the outer pane 2, for example by means of the PVD method.
  • the entire reflection layer 9 it is just as possible for the entire reflection layer 9 to be applied to the inside II, IV of the inner or outer pane 2, 3 or the outside III of the inner pane 2, 3 (not shown in FIG. 3).
  • the first (opaque) masking strip 5 is located on the inside II of the outer pane 2.
  • the reflection layer 9 is applied directly to the first masking strip 5.
  • the light 11 from the image display device 8 is reflected by the reflection layer 9 into the vehicle interior 13 as reflected light 11'.
  • the light 11, 11' can have an s- and/or p-polarization. Due to the angle of incidence of the light 11 on the laminated pane 1 close to Brewster's angle, the p-polarized component of the light 11 is hardly prevented from transmitting through the inner pane 3 .
  • This variant has the advantage that a relatively large proportion of the incident, p-polarized light 11 is reflected and then, due to the fact that the angle of incidence is equal to the angle of reflection (shown by a in Figures 4 to 9), largely unhindered by the inner pane 3 is transmitted into the vehicle interior 13 .
  • the image is also easily recognizable against the background of the (opaque) first masking layer 5 with high contrast.
  • FIGS. 5 to 9 essentially correspond to the variant from FIGS. 2, 2a and FIG. 4, so that only the differences are discussed here and otherwise reference is made to the description of FIGS.
  • the reflection layer 9 is not applied to the first masking strip 5 but to the inside IV of the inner pane 3 .
  • This variant has the advantage that the incident light 11 is not prevented from being transmitted through the inner pane 3 . It is also preferred for light 11 with a high s-polarized component, since the reflection on the inner pane 3 results in fewer double images.
  • the reflection layer 9 is not applied to the first masking strip 5 but to the outside III of the inner pane 3 .
  • This variant is particularly useful if the first masking strip 5 cannot be coated with the reflection layer 9 or the two-stage application of first the masking strip 5 and second the reflection layer 9 is not feasible.
  • the variant of the laminated pane 1 shown in FIG. 7 differs from the variant of FIG. This variant represents a viable alternative to the reflection layer 9 shown in FIGS. 4, 5 and 6, which is vapour-deposited onto the masking strip 5 using the PVD technique, for example.
  • the reflection layer 9 in Figure 7 is laminated between two thermoplastic intermediate layers 4', 4" (e.g. PVB films) in the laminated pane 1.
  • thermoplastic intermediate layers 4', 4'' have a correspondingly smaller thickness than outside the area where the reflection layer 9 is not provided.
  • the reflective layer 9 is not arranged over the entire surface extent of the laminated pane 1. In this way, a uniform distance (i.e. constant overall thickness) can be achieved between the outer pane 2 and the inner pane 3, so that any glass breakage during lamination is reliably and safely avoided.
  • the first masking strip 5 is not arranged on the inside II but on the outside I of the outer pane 2 .
  • PVB films these have a smaller thickness in the area of the reflective layer 9 than where no reflective layer 9 is provided.
  • the image is easily recognizable against the background of the opaque (first) masking layer 5 with high contrast.
  • the reflective layer 9 is well protected inside the laminated pane 1 against external influences.
  • the variant of the laminated pane 1 shown in FIG. 8 differs from the variant of FIG. 4 only in that a high-index coating 15 is arranged on the inside IV of the inner pane 3 .
  • the high-index coating 15 is applied, for example, using the sol-gel method and consists of a titanium oxide coating. Due to the higher refractive index (e.g. 1.7) of the high-index coating 15 compared to the inner pane 3, the Brewster angle (for soda-lime glass) which is normally around 56.5° can be increased, which simplifies the application and the Effect of disturbing double images reduced by the reflection on the inside IV of the inner pane 3.
  • the overlapping of the first masking strip 5 with the reflection layer 9 is optional.
  • the reflection layer 9 can also be arranged as described in all examples without the first masking strip 5 .
  • the reflection layer 9 would then be arranged directly on the inside II of the outer pane 2. It is it is also possible for the reflective layer 9 to overlap with the first masking strip 5 only in certain areas (for example in the edge region of the laminated pane 1).
  • the variant of the laminated pane 1 shown in FIG. 9 differs from the variant of FIG.
  • the first masking strip 5 is formed, for example, on the basis of a colored PVB, EVA or PET film.
  • the reflection layer 9 is laminated in between the thermoplastic intermediate layer 4 and the first masking strip 5 .
  • the reflective layer 9 can also overlap with the first masking strip 5 only in regions, in contrast to what is shown in FIG. In other words, the reflective layer 9 is not completely laminated between the first masking strip 5 and the thermoplastic intermediate layer 4, but has one or more areas in which the reflective layer 9 is only laminated within the thermoplastic intermediate layer 4 (similar to FIG. 7).
  • the invention provides an improved projection arrangement 100 which enables good image representation. Undesirable secondary images can be avoided and a high contrast can be achieved.
  • the laminated pane according to the invention can be produced simply and inexpensively using known production methods.
  • thermoplastic interlayer 4, 4', 4" thermoplastic interlayer

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung (100) umfassend eine Verbundscheibe (1) und eine Bildanzeigevorrichtung (8), wobei die Verbundscheibe (1) umfasst:- eine Außenscheibe (2) und eine Innenscheibe (3),- eine zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnete thermoplastische Zwischenschicht (4) und- eine Reflexionsschicht (9),wobei die Außenscheibe (2) und die Innenscheibe (3) jeweils eine Außenseite (I, III) und eine Innenseite (II, IV) aufweisen und die Innenseite (II) der Außenscheibe (2) und die Außenseite (III) der Innenscheibe (3) einander zugewandt sind,wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) auf die Reflexionsschicht (9) gerichtet ist und diese mit einem Licht (11) bestrahlt und die Reflexionsschicht (9) das Licht (11) reflektiert, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) eine auf Lichtfeldtechnik basierende 3D-Bildanzeige aufweist.

Description

Projektionsanordnung mit einer Verbundscheibe
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
Head-Up-Displays (HUD) werden heutzutage häufig in Fahrzeugen und Flugzeugen eingesetzt. Die Funktionsweise eines HUDs verläuft hierbei über die Verwendung einer bildgebenden Einheit, die mittels eines Optikmoduls und einer Projektionsfläche ein Bild projiziert, das vom Fahrer als virtuelles Bild wahrgenommen wird. Wenn dieses Bild beispielsweise über die Fahrzeug-Windschutzscheibe als Projektionsfläche reflektiert wird, können wichtige Informationen für den Nutzer dargestellt werden, die die Verkehrssicherheit wesentlich verbessern.
Üblicherweise bestehen Fahrzeug-Windschutzscheiben aus zwei Glasscheiben, welche über mindestens eine thermoplastische Folie miteinander laminiert sind. Bei dem vorstehend beschriebenen HUD tritt das Problem auf, dass das Projektorbild an beiden Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert wird. Dadurch nimmt der Fahrer nicht nur das gewünschte Hauptbild wahr, welches durch die Reflexion an der innenraumseitigen Oberfläche der Windschutzscheibe hervorgerufen wird (Primärreflexion). Der Fahrer nimmt auch ein leicht versetztes, in der Regel intensitätsschwächeres Nebenbild wahr, welches durch die Reflexion an der außenseitigen Oberfläche der Windschutzscheibe hervorgerufen wird (Sekundärreflexion). Dieses Problem wird gemeinhin dadurch gelöst, dass die reflektierenden Oberflächen mit einem gezielt gewählten Winkel zueinander angeordnet werden, so dass Hauptbild und Nebenbild überlagert werden, wodurch das Nebenbild nicht mehr störend auffällt.
Die Strahlung des HUD-Projektors ist typischerweise im Wesentlichen s-polarisiert aufgrund der besseren Reflexionscharakteristik der Windschutzscheibe im Vergleich zur p-Polarisation. Trägt der Fahrer jedoch eine polarisationsselektive Sonnenbrille, welche lediglich p- polarisiertes Licht transmittiert, so kann er das HUD-Bild kaum oder gar nicht wahrnehmen. Es besteht daher Bedarf an HUD-Projektionsanordnungen, welche mit polarisationsselektiven Sonnenbrillen kompatibel sind. Eine Lösung des Problems in diesem Zusammenhang ist daher die Anwendung von Projektionsanordnungen, welche p-polarisiertes Licht einsetzen.
Die DE 102014220189A1 offenbart eine HUD-Projektionsanordnung, welche mit p- polarisierter Strahlung betrieben wird, um ein HUD-Bild zu erzeugen. Da der Einstrahlwinkel typischerweise nahe dem Brewsterwinkel liegt und p-polarisierte Strahlung daher nur in geringem Maße von den Glasoberflächen reflektiert wird, weist die Windschutzscheibe eine reflektierende Struktur auf, die p-polarisierte Strahlung in Richtung des Fahrers reflektieren kann. Als reflektierende Struktur wird eine einzelne metallische Schicht vorgeschlagen mit einer Dicke von 5 nm bis 9 nm, beispielsweise aus Silber oder Aluminium, die auf der dem Innenraum des PKWs abgewandten Außenseite der Innenscheibe aufgebracht ist.
In der US 2004/0135742 A1 und der US 2020/0400945A1 ist ebenfalls eine HUD- Projektionsanordnung offenbart, welche mit p-polarisierter Strahlung betrieben wird, um ein HUD-Bild zu erzeugen, und eine reflektierende Struktur aufweist, die p-polarisierte Strahlung in Richtung des Fahrers reflektieren kann. Als reflektierende Struktur werden die in der WO 96/19347A3 offenbarten mehrlagigen Polymerschichten vorgeschlagen. Alternativ kann p-polarisiertes Licht auch über eine Reflexionsbeschichtung reflektiert werden, welche eine elektrisch leitfähige Schicht mit oberhalb und unterhalb angeordneter Schichtenfolgen mit niedrigbrechenden und hochbrechenden Schichten aufweist. Eine solche Reflexionsbeschichtung und ihre Anwendung in einer HUD-Projektionsanordnung ist beispielsweise aus der WO 2021/004685A1 bekannt.
Die US 20170208292A1 offenbart eine HUD-Projektionsanordnung, welche mittels eines speziellen kopfgetragenen Projektionsdisplay-System reflektierte Licht einfängt und so einen für den Betrachter 3-dimensionalen Effekt erzeugt. Das Licht einer Bildanzeige wird zuvor an einer gebogenen Oberfläche reflektiert, damit das Bild aus mehreren Perspektiven gut erkennbar ist.
Bei der Auslegung einer Projektionsanordnung, welche auf der HUD-Technologie basiert, muss weiterhin dafür Sorge getragen werden, dass das projizierte Bild vom Betrachter gut erkennbar ist. Eine ausreichende visuelle Wahrnehmbarkeit von insbesondere sicherheitsrelevanten Informationen wie beispielsweise Fahrspur-Hilfen, Geschwindigkeitsanzeige oder Drehzahl des Motors sollte bei allen Wetter- und Lichtverhältnissen gewährleistet sein. Das projizierte Bild sollte vom Betrachter ohne die Nutzung bestimmter am Kopf angeordneter Vorrichtungen, welche typischerweise vor den Augen getragen werden (beispielsweise 3D-Brillen), visuell mit einem 3-dimensionalem Effekt wahrnehmbar sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Projektionsanordnung, welche auf der HUD-Technologie basiert und die oben genannten Vorteile beinhaltet, bereitzustellen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß ist eine Projektionsanordnung beschrieben, die eine Verbundscheibe und eine Bildanzeigevorrichtung umfasst. Die Verbundscheibe umfasst: eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, eine zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnete thermoplastische Zwischenschicht und eine Reflexionsschicht.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine Außenseite und eine Innenseite auf. Die Innenseite der Außenscheibe und die Außenseite der Innenscheibe sind einander zugewandt.
Die Bildanzeigevorrichtung ist auf die Reflexionsschicht gerichtet und bestrahlt diese mit einem Licht, wobei die Reflexionsschicht das Licht reflektiert.
Die Bildanzeigevorrichtung weist eine auf Lichtfeldtechnik basierende 3D-Bildanzeige auf.
Die auf Lichtfeldtechnik basierende 3D-Bildanzeige erzielt mittels Linsenarrays über ein hochauflösendes Display oder der Projektion des Bildes auf ein Linsenarray mit einem Array von Projektoren einen stereoskopischen, also räumlichen, Effekt. Die Funktionsweise der 3D- Bildanzeige basiert auf dem auf dem physikalischen Prinzip der Beugung von Lichtwellen. Dabei lenken Pixel der 3D-Bildanzeige die einfallenden Lichtwellen einer Beleuchtung so ab, als wenn sie direkt von den dargestellten Objekten reflektiert worden wären. Der daraus resultierende stereoskopische Effekt bleibt auch vorhanden, wenn das erzeugte Bild über die Reflexionsschicht reflektiert wird und von einem Benutzer visuell wahrgenommen wird. Das reflektierte Bild gibt einen Eindruck von räumlicher Tiefe wieder, welche physikalisch betrachtet nicht vorhanden ist. Der Benutzer kann dadurch einem im Bild betrachteten Objekt effizient eine Entfernung zuordnen und ein räumliches Bild seiner Umgebung gewinnen („Räumliches Sehen“). Hier bei muss der Fahrer keine spezielle Lichtwellensensitive Brille tragen, der 3-dimensionale Effekt kann durch die Augen eines Betrachters wahrgenommen werden, ohne dass vom Betrachte Hilfsmittel getragen werden müssen. Ist das Licht der auf Lichtfeldtechnik basierenden 3D-Bildanzeige auch oder ausschließlich p-polarisiert, ist das an der Reflexionsschicht reflektierte virtuelle Bild auch beim Tragen eine Sonnenbrille visuell wahrnehmbar.
Das 3D-Bild der Bildanzeige, welches über die Reflexionsschicht reflektiert wird, lässt sich aus unterschiedlichen Winkeln visuell optimal erfassen. Das bedeutet der Benutzer kann das Bild mit 3-dimensionalem Effekt betrachten unabhängig davon, ob seine Augen beispielsweise von links, rechts, oben oder unten auf die Reflexion blicken. Dies ist einer der größten Vorteile im Vergleich zu klassischen 3D-Bildanzeigen, bei denen der visuell wahrnehmbare 3D-Effekt nur bei einem bestimmten Abstand und/oder Winkel zum Bild optimal visuell wahrnehmbar ist.
Vorzugsweise lässt sich die auf Lichtfeldtechnik basierende 3D-Bildanzeige einfach von der Wedergabe von 3D-Bildern zur Wedergabe von klassischen 2D-Bildern umstellen.
3D-Bildanzeigen, die auf Lichtfeldtechnik basieren, sind beispielsweise von Leia INC. erhältlich.
Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, einen Innenraum von einer äußeren Umgebung abzutrennen. Die Innenseite der Innenscheibe ist dabei dem Innenraum zugewandt und die Außenseite der Außenscheibe ist der äußeren Umgebung zugewandt. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt zwei gegenüberliegende Seitenkanten und eine Oberkante sowie eine Unterkante auf. Die Oberkante ist dafür vorgesehen in Einbaulage im oberen Bereich angeordnet zu sein, während die gegenüberliegende Unterkante dafür vorgesehen ist in Einbaulage im unteren Bereich angeordnet zu sein.
Die Bildanzeigevorrichtung kann zusätzlich zu der auf Lichtfeldtechnik basierenden Bildanzeige auch eine Fassung zur sicheren Anordnung der Bildanzeige aufweisen. Des Weiteren weist die Bildanzeige bevorzugt ein Liqiud-crystal- (LCD-) Display, Thin-Film- Transistor- (TFT-) Display, Light-Emitting-Diode- (LED-) Display, Organic-Light-Emitting- Diode- (OLED-) Display, Electroluminescent- (EL-) Display, microLED-Display oder dergleichen, insbesondere ein LCD-Display, auf.
Die Reflexionsschicht ist vorzugsweise auf einer der Innenseiten oder der Außenseiten der Außenscheibe oder der Innenscheibe oder innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung umfasst die Verbundscheibe außerdem einen ersten Maskierungsstreifen, welcher bereichsweise auf einer der Außenseiten oder der Innenseiten der Innenscheibe oder der Außenscheibe angeordnet ist. Die Reflexionsschicht ist dabei in Blickrichtung von der Innenscheibe zu der Außenscheibe räumlich vor dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet und der erste Maskierungsstreifen überlappt zumindest in einem Bereich mit der Reflexionsschicht. Aus dieser bevorzugten Ausführungsform ergeben sich folgende bevorzugten Schichtenabfolgen:
(1) Ist der erste Maskierungsstreifen auf der Außenseite der Außenscheibe angeordnet, kann die Reflexionsschicht auf der Innenseite der Außenscheibe oder Innenscheibe, der Außenseite der Innenscheibe oder innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein.
(2) Ist der erste Maskierungsstreifen auf der Innenseite der Außenscheibe angeordnet, kann die Reflexionsschicht auf dem ersten Maskierungsstreifen, auf der Innenseite oder der Außenseite der Innenscheibe oder innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein. Alternativ kann die Reflexionsschicht auf dem ersten Maskierungsstreifen und der Innenseite der Außenscheibe angeordnet sein.
(3) Ist der erste Maskierungsstreifen auf der Außenseite der Innenscheibe angeordnet, kann die Reflexionsschicht auf der Innenseite der Innenscheibe angeordnet sein.
(4) Ist der erste Maskierungsstreifen auf der Innenseite der Innenscheibe angeordnet, kann die Reflexionsschicht auf der Innenseite der Innenscheibe und dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet sein. Alternativ kann die Reflexionsschicht auch nur auf dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet sein.
Die Reflexionsschicht und der erste Maskierungsstreifen können auf verschiedenen Außen oder Innenseiten der Innen- oder der Außenscheibe angeordnet sein. Alternativ kann die Reflexionsschicht und der erste Maskierungsstreifen auch auf derselben Außen- oder Innenseite der Innenscheibe oder der Innenseite der Außenscheibe angeordnet sein. Die Reflexionsschicht kann Abschnitte aufweisen, die nicht in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen sind, d.h. die Reflexionsschicht umfasst in dieser Ausführungsform mindestens einen Bereich, in der sie sich in Blickrichtung von der Innenscheibe zu der Außenscheibe vor dem ersten Maskierungsstreifen befindet.
Im Sinne der Erfindung ist mit „die Reflexionsschicht ist in Blickrichtung von der Innenscheibe zu der Außenscheibe räumlich vor dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet“ gemeint, dass die Reflexionsschicht räumlich näher an den Innenraum heranreicht als der erste Maskierungsstreifen. Die Reflexionsschicht ist also bei Durchsicht durch die Verbundscheibe vom Innenraum heraus räumlich vor dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet. Der erste Maskierungsstreifen ist opak. Die Reflexionsschicht kann opak oder transparent ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Reflexionsschicht transparent.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet "transparent", dass die Gesamttransmission der Verbundscheibe den gesetzlichen Bestimmungen für Windschutzscheiben entspricht (beispielsweise den Richtlinien der europäischen Union entspricht ECE-R43) und für sichtbares Licht bevorzugt eine Durchlässigkeit von mehr als 50% und insbesondere von mehr als 60%, beispielsweise mehr als 70%, aufweist (ISO 9050:2003). Entsprechend bedeutet "opak" eine Lichttransmission von weniger als 10 %, bevorzugt weniger als 5 % und insbesondere 0%.
Aufgrund der zumindest bereichsweisen Überdeckung der Reflexionsschicht zu dem ersten, opaken Maskierungsstreifen ist eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zum opaken, ersten Maskierungsstreifen ermöglicht, so dass sie hell erscheint und damit auch ausgezeichnet erkennbar ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Leistung der Bildanzeigevorrichtung und somit einen verminderten Energieverbrauch und Wärmeerzeugung.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reflexionsschicht auf der Außenseite der Innenscheibe oder einer der Innenseiten der Innen- oder der Außenscheibe, innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht oder auf dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet. Außerdem weist der erste Maskierungsstreifen eine größere Flächenausdehnung auf als die Reflexionsschicht und überlappt vollständig mit der Reflexionsschicht. In dieser Ausgestaltung ist das reflektierte Bild besonders kontrastreich, da die Reflexionsschicht vollständig vor dem ersten Maskierungsstreifen angeordnet ist.
Mit der Beschreibung, dass beispielsweise ein Element A vollständig mit einem Element B überlappt, ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass die orthonormale Projektion vom Element A zur Flächenebene vom Element B vollständig innerhalb vom Element B angeordnet ist. Es versteht sich, dass „in einem Bereich überlappt“ bedeutet, dass die orthonormale Projektion vom Element A zur Flächenebene vom Element B nur bereichsweise innerhalb vom Element B angeordnet ist.
Der erste Maskierungsstreifen ist bevorzugt in einem Randbereich der Innen- oder Außenseite der Außenscheibe rahmenförmig umlaufend angeordnet und weist insbesondere in einem Abschnitt, der in Überdeckung zur Reflexionsschicht ist, eine größere Breite auf als in hiervon verschiedenen Abschnitten. Der erste Maskierungsstreifen ist besonders bevorzugt entlang der Seitenkanten und Ober- sowie Unterkante auf der Innen- oder Außenseite der Außenscheibe angeordnet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet „eine größere Breite aufweisen“, dass der Maskierungsstreifen in diesem Abschnitt senkrecht zur Erstreckung eine größere Breite aufweist als in anderen Abschnitten. Der Maskierungsstreifen kann auf diese Weise in geeigneter Weise an die Abmessungen der Reflexionsschicht angepasst werden.
Der erste Maskierungsstreifen ist bevorzugt eine Beschichtung aus einer oder mehreren Schichten. Alternativ kann er aber auch ein in die Verbundscheibe eingelegtes, opakes Element sein, beispielsweise eine Folie.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Verbundscheibe besteht der erste Maskierungsstreifen aus einer Einzelschicht. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Fertigung der Verbundscheibe, da nur eine einzige Schicht für den Maskierungsstreifen ausgebildet werden muss.
Er kann zusätzlich zu der beschriebenen Wirkweise als Maskierung von im verbauten Zustand ansonsten durch die Scheibe erkennbaren Strukturen dienen. Insbesondere bei einer Windschutzscheibe dient der erste Maskierungsstreifen zum Maskieren einer Kleberaupe zum Einkleben der Windschutzscheibe in eine Fahrzeugkarosserie. Das bedeutet, er verhindert die Sicht auf die in aller Regel unregelmäßig aufgetragene Kleberaupe nach außen, so dass ein harmonischer Gesamteindruck der Windschutzscheibe entsteht. Andererseits dient der Maskierungsstreifen als UV-Schutz für das verwendete Klebematerial. Dauernde Bestrahlung mit UV-Licht schadet dem Klebematerial und würde die Verbindung der Scheibe mit der Fahrzeugkarossiere im Laufe der Zeit lösen. Bei Scheiben mit einer elektrisch steuerbaren Funktionsschicht kann der erste Maskierungsstreifen beispielsweise auch zum Abdecken von Sammelleitern und/oder Anschlusselementen dienen.
Der erste Maskierungsstreifen wird bevorzugt auf die Außenscheibe aufgedruckt, insbesondere im Siebdruckverfahren. Dabei wird die Druckfarbe durch ein feinmaschiges Gewebe hindurch auf die Glasscheibe gedruckt. Die Druckfarbe wird dabei beispielsweise mit einer Gummirakel durch das Gewebe hindurchgepresst. Das Gewebe weist Bereiche auf, welche für die Druckfarbe durchlässig sind, neben Bereichen, welche für die Druckfarbe undurchlässig sind, wodurch die geometrische Form des Drucks festgelegt wird. Das Gewebe fungiert somit als Schablone für den Druck. Die Druckfarbe enthält mindestens ein Pigment und Glasfritten, suspendiert in einer flüssigen Phase (Lösungsmittel), beispielsweise Wasser oder organische Lösungsmittel wie Alkohole. Das Pigment ist typischerweise ein Schwarzpigment, beispielsweise Pigmentruß (Carbon Black), Anilinschwarz, Beinschwarz, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz und/oder Graphit.
Nach dem Aufdrucken der Druckfarbe wird die Glasscheibe einer Temperaturbehandlung unterzogen, wobei die flüssige Phase durch Verdampfen ausgetrieben wird und die Glasfritten aufgeschmolzen werden und sich dauerhaft mit der Glasoberfläche verbinden. Die Temperaturbehandlung wird typischerweise bei Temperaturen im Bereich von 450°C bis 700°C durchgeführt. Als Maskierungsstreifen verbleibt das Pigment in der durch die aufgeschmolzene Glasfritte gebildeten Glasmatrix.
Alternativ ist der erste Maskierungsstreifen eine bereichsweise oder vollständig opake, also gefärbte oder pigmentierte, bevorzugt schwarz-pigmentierte, thermoplastische Verbundfolie, die vorzugsweise auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB), Ethylvinylacetat (EVA) oder Polyethylenterephthalat (PET), bevorzugt PVB, ausgebildet ist. Die Färbung oder Pigmentierung der Verbundfolie ist dabei frei wählbar, bevorzugt aber schwarz. Die gefärbte oder pigmentierte Verbundfolie ist vorzugsweise zwischen der Außenscheibe und Innenscheibe und besonders bevorzugtauf der Innenseite der Außenscheibe angeordnet. Die gefärbte oder pigmentierte thermoplastische Verbundfolie weist bevorzugt eine Dicke von 0,25 mm bis 1 mm auf. Der Maskierungsstreifen verbindet sich in diesem Fall nach der Lamination vorzugsweise zusammen mit weiteren transparenten thermoplastischen Verbundfolien zu der thermoplastischen Zwischenschicht. Der Maskierungsstreifen kann auch nur in einem Bereich opak sein, wobei die Reflexionsschicht vorzugsweise zumindest bereichsweise mit dem opaken Bereich des Maskierungsstreifen überlappt. Alternativ kann die Reflexionsschicht auch vollständig mit dem opaken Bereich des Maskierungsstreifen überlappen. Ist die Maskierungsschicht vollständig opak erstreckt sie sich vorzugsweise nur über einen Abschnitt der Verbundscheibe. Um etwaige Dickenunterschiede in der Verbundscheibe zu vermeiden, ist den Abschnitten ohne Maskierungsstreifen vorzugsweise eine ergänzende transparente thermoplastische Verbundfolie mit der gleichen Dicke wie die des Maskierungsstreifens angeordnet, sodass sich der als opake thermoplastische Verbundfolie ausgebildete Maskierungsstreifen zusammen mit der ergänzenden transparenten thermoplastischen Verbundfolie über die gesamte Fläche der Verbundscheibe erstreckt.
Ist etwas „auf Basis“ eines Materials ausgebildet, so besteht es mehrheitlich aus diesem Material, insbesondere im Wesentlichen aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist, zusätzlich zu dem ersten Maskierungsstreifen auf der Innenseite der Außenscheibe, mindestens ein weiterer Maskierungsstreifen auf der Außenseite der Innenscheibe und/oder auf der Innenseite der Innenscheibe angeordnet. Der weitere Maskierungsstreifen dient für eine Haftungsverbesserung der Außenscheibe sowie Innenscheibe und ist bevorzugt mit Keramik- Parti kein versetzt, die dem Maskierungsstreifen eine raue und haftende Oberfläche geben, was auf der Innenseite der Innenscheibe beispielsweise das Einkleben der Verbundscheibe in die Fahrzeugkarosserie unterstützt. Auf der Außenseite der Innenscheibe unterstützt dies das Laminieren der beiden Einzelscheiben der Verbundscheibe. Ein auf der Innenseite der Innenscheibe aufgebrachter weiterer Maskierungsstreifen kann auch aus ästhetischen Gründen vorgesehen sein, beispielsweise, um die Kante der Reflexionsschicht zu kaschieren oder die Kante des Übergangs zum transparenten Bereich zu gestalten. Der erste und weitere Maskierungsstreifen weisen bevorzugt eine Dicke von 5 pm bis 50 pm auf, besonders bevorzugt von 8 pm bis 25 pm.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eine hochbrechende Beschichtung auf die gesamte oder einen Bereich der Innenseite der Innenscheibe aufgebracht. Die hochbrechende Beschichtung ist bevorzugt in direktem räumlichen Kontakt mit der Innenseite der Innenscheibe. Die hochbrechende Beschichtung ist dabei mindestens in einem Bereich auf der Innenseite der Innenscheibe angeordnet, welche in Durchsicht durch die Verbundscheibe in vollständiger Überlappung mit der Reflexionsschicht ist. Die Reflexionsschicht ist also räumlich näher an der Außenseite der Außenscheibe, aber räumlich weiter entfernt von der Innenseite der Innenscheibe angeordnet als die hochbrechende Beschichtung. Das bedeutet, dass das Licht mit vorzugsweise einem mehrheitlichen Anteil von p-polarisiertem Licht, welches von der Bildanzeigevorrichtung auf die Reflexionsschicht projiziert wird, durch die hochbrechende Beschichtung verläuft, bevor es auf die Reflexionsschicht auftrifft.
Die hochbrechende Beschichtung weist einen Brechungsindex von mindestens 1 ,7, besonders bevorzugt mindestens 1,9, ganz besonders bevorzugt mindestens 2,0 auf. Die Erhöhung des Brechungsindexes führt eine hochbrechende Wirkung herbei. Die hochbrechende Beschichtung bewirkt eine Schwächung der Reflexion vom Licht und insbesondere p-polarisiertem Licht an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe, so dass die gewünschte Reflexion der Reflexionsbeschichtung kontraststärker in Erscheinung tritt. Gemäß einer Erklärung der Erfinder beruht der Effekt auf der Steigerung des Brechungsindex der innenraumseitigen Oberfläche infolge der hochbrechenden Beschichtung. Dadurch wird der Brewsterwinkel otBrewster an der Grenzfläche erhöht, da dieser bekanntlich als aBrewster = arctan ( ) bestimmt wird, wobei rii der Brechungsindex von Luft ist und PS der Brechungsindex des Materials, auf das die Strahlung trifft. Die hochbrechende Beschichtung mit dem hohen Brechungsindex führt zu einer Erhöhung des effektiven Brechungsindex der Glasoberfläche und damit zu einer Verschiebung des Brewsterwinkels zu größeren Werten im Vergleich zu einer unbeschichteten Glasoberfläche. Dadurch wird bei üblichen geometrischen Relationen von Projektionsanordnungen, die auf HUD-Technologie basieren, die Differenz zwischen dem Einstrahlwinkel und dem Brewsterwinkel geringer, sodass die Reflexion des p-polarisierten Lichts an der Innenseite der Innenscheibe unterdrückt wird und das hierdurch erzeugte Geisterbild geschwächt wird.
Die hochbrechende Beschichtung ist bevorzugt aus einer einzelnen Schicht ausgebildet und weist keine weiteren Schichten unterhalb oder oberhalb dieser Schicht auf. Eine einzelne Schicht ist ausreichend, um einen guten Effekt zu erzielen, und technisch einfacher als das Aufbringen eines Schichtenstapels. Grundsätzlich kann die hochbrechende Beschichtung aber auch mehrere Einzelschichten umfassen, was zur Optimierung bestimmter Parameter im Einzelfall gewünscht sein kann.
Geeignete Materialien für die hochbrechende Beschichtung sind Siliziumnitrid (S13N4), ein Silizium-Metall-Mischnitrid (beispielsweise Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Silizium- Aluminium-Mischnitrid, Silizium-Hafnium-Mischnitrid oder Silizium-Titan-Mischnitrid), Aluminiumnitrid, Zinnoxid, Manganoxid, Wolframoxid, Nioboxid, Wismutoxid, Titanoxid, Zinn- Zink-Mischoxid und Zirkoniumoxid. Darüber hinaus können auch Übergangsmetalloxide (wie Scandiumoxid, Yttriumoxid, Tantaloxid) oder Lanthanoidoxide (wie Lanthanoxid oder Ceroxid) eingesetzt werden. Die hochbrechende Beschichtung enthält bevorzugt eines oder mehrere dieser Materialien oder ist auf deren Basis ausgebildet.
Die hochbrechende Beschichtung kann durch eine physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung, also eine PVD- oder CVD-Beschichtung (PVD: physical vapour deposition, CVD: Chemical vapour deposition) aufgebracht werden. Geeignete Materialien, auf deren Basis die Beschichtung bevorzugt ausgebildet ist, sind insbesondere Siliziumnitrid, ein Silizium-Metall-Mischnitrid (beispielsweise Siliziumzirkoniumnitrid, Silizium-Aluminium- Mischnitrid, Silizium-Hafnium-Mischnitrid oder Silizium-Titan-Mischnitrid), Aluminiumnitrid, Zinnoxid, Manganoxid, Wolframoxid, Nioboxid, Wismutoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Zirkoniumnitrid oder Zinn-Zink-Mischoxid. Bevorzugt ist die hochbrechende Beschichtung eine durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte („aufgesputterte“) Beschichtung, insbesondere eine durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung aufgebrachte („magnetron-aufgesputterte“) Beschichtung.
Alternativ ist die hochbrechende Beschichtung eine Sol-Gel-Beschichtung. Beim Sol-Gel- Verfahren wird zunächst ein Sol, welches die Präkursoren der Beschichtung enthält, bereitgestellt und gereift. Die Reifung kann eine Hydrolyse der Präkursoren beinhalten und/oder eine (partielle) Reaktion zwischen den Präkursoren. Die Präkursoren liegen üblicherweise in einem Lösungsmittel vor, bevorzugt Wasser, Alkohol (insbesondere Ethanol) oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch. Das Sol enthält dabei bevorzugt Siliziumoxid-Präkursoren in einem Lösungsmittel. Die Präkursoren sind bevorzugt Silane, insbesondere Tetraethoxy- Silane oder Methyltriethoxysilan (MTEOS). Alternativ können aber auch Silikate als Präkursoren eingesetzt werden, insbesondere Natrium-, Lithium- oder Kaliumsilikate, beispielsweise Tetramethylorthosilikat, Tetraethylorthosilikat (TEOS),
Tetraisopropylorthosilikat, oder Organosilane der allgemeinen Form R2nSi(OR1)4-n. Dabei ist bevorzugt R1 eine Alkylgruppe, R2 eine Alkyl-, Epoxy-, Acrylat-, Methacrylat-, Amin-, Phenyl- oder Vinylgruppe, und n eine ganze Zahl von 0 bis 2. Es können auch Silizium halogenide oder -alkoxide eingesetzt werden. Die Siliziumoxid-Präkursoren führen zu einer Sol-Gel-Beschichtung aus Siliziumoxid. Um den Brechungsindex der Beschichtung auf den Wert zu erhöhen, werden dem Sol brechungsindexsteigernde Zusätze hinzugefügt, bevorzugt Titanoxid und/oder Zirkoniumoxid, oder deren Präkursoren. In der fertiggestellten Beschichtung liegen die brechungsindexsteigernden Zusätze in einer Siliziumoxid-Matrix vor. Das Molverhältnis von Siliziumoxid zu brechungsindexsteigernden Zusätzen kann in Abhängigkeit vom gewünschten Brechungsindex frei gewählt werden und beträgt beispielsweise um 1 :1.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die hochbrechende Beschichtung bereichsweise auf dem weiteren Maskierungsstreifen aufgebracht, wobei der weitere Maskierungsstreifen auf der Innenseite der Innenscheibe aufgebracht ist. Das Wort „bereichsweise“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die hochbrechende Beschichtung teilweise oder vollständig auf dem weiteren Maskierungsstreifen angeordnet ist, zusätzlich jedoch auch auf der Innenseite der Innenscheibe aufgebracht ist. Dies hat den Vorteil, dass die hochbrechende Schicht unabhängig davon, ob zuvor ein Maskierungsstreifen auf die Innenscheibe aufgetragen wurde, auf der gesamten Innenscheibe angebracht werden kann. In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Projektionsanordnung ein Funktionselement, welches dafür vorgesehen ist, das Blickfeld eines Benutzers zu erfassen, und welches derart mit der Bildanzeigevorrichtung und der Verbundscheibe zusammenwirkt, dass der Benutzer das über die Reflexionsschicht reflektierte Bild visuell optimal erfassen kann.
Das Funktionselement umfasst mindestens eine Augenkamera und eine Infrarot-Lichtquelle. Das Funktionselement funktioniert wie eine Blickfeldkamera auf Basis des „Remote Eye Tracker“-Prinzips. Bei Einbau der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung in ein Fahrzeug kann das Funktionselement daher im Armaturenbrettbereich oder an der Verbundscheibe befestigt sein. Die Infrarotlichtquelle sendet ein Infrarotlicht aus, das die Augenkamera über die Reflexion am Auge des Benutzers detektiert und so der Position der Augen folgen kann. Die so erhaltenen Informationen über die Augenposition des Benutzers werden verwertet und können zu einer Anpassung der Ausrichtung der Bildanzeigevorrichtung führen. Die Ausrichtungsänderung der Bildanzeigevorrichtung richtet sich nach der Augenposition des Benutzers und führt zu Winkeländerungen bei der Reflexion des Bildes an der Reflexionsschicht. Aus der Information über die Augenposition sowie die Krümmungsgeometrie der Verbundscheibe ist es möglich, eine softwareseitige Verzerrung bzw. Anpassung des Bildes durchzuführen. Das erzeugte Bild wird dann nach der Transmission durch das Glas dort in optischer Idealqualität erzeugt, wo sich die Augen befinden. Das reflektierte Bild trifft so in einem verbesserten Wnkel auf die Augen des Benutzers, wodurch dieser das Bild visuell besser wahrnehmen kann.
In einerweiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Projektionsanordnung ein bewegungssensitives Funktionselement, das dafür vorgesehen ist, Freihandbewegungen des Benutzers zu erkennen, und welches derart mit der Bildanzeigevorrichtung zusammenwirkt, dass aus den Freihandbewegungen des Benutzers verwertbare Informationen zum Bedienen der Bildanzeigevorrichtung gewonnen werden können.
Das bewegungssensitive Funktionselement kann einen oder mehrere optische Sensoren enthalten, welche in der Lage sind, ein 3D-Bild eines definierten Bereichs zu erstellen. Aus dem 3D-Bild können beispielsweise Bewegungen, Gesten oder Annäherungen erkannt und verwendet werden, um Bilddarstellungen, welche über die Reflexion an der Reflexionsschicht dem Benutzer visuell zugänglich gemacht werden, zu steuern und zu kontrollieren. Das bewegungssensitive Funktionselement ist mit einer Auswerteeinheit zur Ermittlung von Bewegung und/oder Präsenz von Körperteilen von Personen verbunden. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung strahlt und detektiert der optische Sensor in einem Frequenzbereich von vorzugsweise wenigstens 300 GHz und besonders bevorzugt im Infrarotlicht-Frequenzbereich. Infrarotlicht-Systeme zum Erkennen von Handzeichen oder Gesten sind bereits ausführlich erforscht und bieten sich daher für eine gewerbliche Nutzung besonders an.
In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung strahlt und detektiert der optische Sensor in einem Frequenzbereich von vorzugsweise höchstens 300 GHz. Niederfrequenzstrahlen bieten sich besonders zum Erfassen von Bewegungen und Gesten an, da sie weniger der Strahlenverschmutzung in Form von Lichtstrahlen im sichtbaren oder Infrarot-Bereich unterliegen.
Alternativ kann das bewegungssensitive Funktionselement mehrere kapazitative Sensoren enthalten. Die kapazitativen Sensoren bilden Schaltbereiche aus, welche durch eine Flächenelektrode oder durch eine Anordnung von zwei gekoppelten Elektroden ausgebildet werden können. Nähert sich ein Objekt dem kapazitiven Schaltbereich an, so ändert sich die Kapazität der Flächenelektrode gegen Erde oder die Kapazität des von den zwei gekoppelten Elektroden gebildeten Kondensators. Die Kapazitätsänderung wird über eine Schaltungsanordnung oder Sensorelektronik gemessen und bei Überschreiten eines Schwellwerts wird ein Schaltsignal ausgelöst. Die auf diese Weise ausgelösten Schaltsignale können genutzt werden, um die mit dem bewegungssensitiven Funktionselement elektrisch verbundene Bildanzeigevorrichtung zu bedienen. Bewegungen in einem näheren Abstand von bevorzugt bis zu 15 cm, insbesondere von bis zu 10 cm, können besonders gut erfasst werden. Durch die Aktivierung unterschiedlicher Schaltsignale in einer bestimmten Reihenfolge ist zudem auch eine Erfassung der Richtung der Bewegung möglich. Auf diese Weise können Bilddarstellungen, welche über die Reflexion an der Reflexionsschicht dem Benutzer visuell zugänglich gemacht werden, gesteuert und kontrolliert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Projektionsanordnung ein akustisches Funktionselement, das dafür vorgesehen ist, akustische Signale, vorzugsweise gesprochene Wörter, des Benutzers zu erkennen. Es wirkt außerdem derart mit der Bildanzeigevorrichtung zusammen, dass aus den akustischen Signalen verwertbare Informationen zum Steuern der Bildanzeigevorrichtung gewonnen werden können.
Im Sinne der Erfindung sind mit „gesprochene Wörter“ auch einzelne Wörter sowie mehrere Wörter gemeint. Das akustische Funktionselement umfasst ein oder mehrere Mikrofone, welche Schallwellen, also auch akustische Signale oder gesprochene Wörter, in eine elektrische Signalspannung umwandelt. Das akustische Funktionselement umfasst außerdem mindestens ein Erkennungssystem, sodass die gesprochenen Wörter oder akustischen Signale zunächst als elektrische Signalspannung detektiert und dann dem Erkennungssystem zugeführt werden. Das Erkennungssystem überprüft und analysiert die elektrische Signalspannung und die Signale werden anschließen auf ein oder mehrere vorgegebene Kommandos hin untersucht. Wird nun ein vorgegebener und im Erkennungssystem gespeicherter Sprach- oder Tonbefehl detektiert, wie zum Beispiel "Bildanzeige heller“ oder "Anschalten!", so wird dieses verarbeitet. Das Erkennungssystem weist vorzugsweise einen umfangreichen Wortschatz von mehr als 10000 Wörtern auf und ist in der Lage, auch Wortfolgen zu erkennen, wird aber vorzugsweise erst aktiv, nachdem ein Kommando durch das Erkennungssystem erkannt wurde. Zu den erkannten Kommandos bzw. Wortfolgen werden dann entsprechende Befehle ermittelt und zur Steuerung der Bildanzeigevorrichtung, zum Beispiel zu einer Menüsteuerung bzw. - navigation, verwendet. Auf diese Weise können Bilddarstellungen, welche über die Reflexion an der Reflexionsschicht dem Benutzer visuell zugänglich gemacht werden, gesteuert und kontrolliert werden.
Das Erkennungssystem für Sprache basiert hierbei vorzugsweise auf einem Akustik- und/oder einem Sprachmodell. Das akustische Modell nutzt eine große Anzahl von Sprachmustern, wobei mathematische Algorithmen dazu verwendet werden, die akustisch am besten passenden Worte zu einem gesprochenen Wort anzugeben. Das Sprachmodell wiederum basiert auf einer Analyse, bei der anhand von einer Vielzahl von Dokumentproben festgestellt wird, in welchem Kontext und wie häufig gewisse Wörter normalerweise verwendet werden. Mit solchen Spracherkennungssystemen ist nicht nur das Erkennen einzelner Wörter, sondern auch von fließend gesprochenen Sätzen mit hohen Erkennungsraten möglich.
Vorzugsweise funktioniert das akustische Funktionselement weitgehend unabhängig vom Dialekt oder dem Benutzer. Es ist aber auch möglich, dass das akustische Funktionselement mit einer Stimmerkennung ausgestattet ist und nur funktioniert, wenn die voreingestellte Stimme eines bestimmten Benutzers erkannt wird.
Das Funktionselement, das bewegungssensitive Funktionselement und/oder das akustische Funktionselement sind vorzugsweise an der Verbundscheibe angebracht, können aber auch innerhalb der Verbundscheibe also zwischen der Außenscheibe und Innenscheibe angeordnet sein oder gar nicht mit der Verbundscheibe in räumlichem Kontakt stehen. Eine Anordnung auf der Innenseite der Außenscheibe sowie der Außenseite der Innenscheibe ist ebenso möglich. Alternativ ist das Funktionselement, das bewegungssensitive Funktionselement und/oder das akustische Funktionselement, bei Einbau der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung in ein Fahrzeug, am Armaturenbrettbereich befestigt
Das von der Reflexionsschicht reflektierte Licht ist vorzugsweise sichtbares Licht, also Licht in einem Wellenlängenbereich von ca. 380 nm bis 780 nm. Die Reflexionsschicht ist also geeignet, sichtbares Licht in einem Wellenlängenbereich von ca. 380 nm bis 780 nm zu reflektieren. Die Reflexionsschicht weist vorzugsweise einen hohen und gleichmäßigen Reflexionsgrad (über verschiedene Einstrahlwinkel) gegenüber p-polarisierter und/oder s- polarisierter Strahlung auf, so dass eine intensitätsstarke und farbneutrale Bild-Darstellung gewährleistet ist.
Die Reflexionsschicht ist vorzugsweise teilweise lichtdurchlässig, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie eine mittlere Transmission (nach ISO 9050:2003) im sichtbaren Spektralbereich von bevorzugt mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70 % und insbesondere weniger als 85 % aufweist und dadurch die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt. Die Reflexionsschicht reflektiert bevorzugt mindestens 15 %, besonders bevorzugt mindestens 20 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 % des auf die Reflexionsschicht auftreffenden Lichtes. Die Reflexionsschicht reflektiert vorzugsweise nur p-polarisiertes oder s-polarisiertes Licht.
Die Reflexionsschicht kann auch opak sein. Die Reflexionsschicht ist vorzugsweise opak, wenn sie deckungsgleich mit dem opaken Bereich der Maskierungsschicht angeordnet ist oder die Reflexionsschicht vollständig mit dem opaken Bereich der Maskierungsschicht überlappt. Die opake Reflexionsschicht reflektiert bevorzugt mindestens 60 %, besonders bevorzugt mindestens 70 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 80 % des auf die Reflexionsschicht auftreffenden Lichtes.
Die Reflexionsschicht reflektiert vorzugsweise 30 % oder mehr, bevorzugt 50 % oder mehr, ganz besonders 70 % oder mehr und insbesondere 90 % oder mehr des von der Bildanzeigevorrichtung auf die Reflexionsschicht auftreffenden Lichtes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Licht der Bildanzeigevorrichtung zu mindestens 80% und bevorzugt zu mindestens 90% p-polarisiert. Die Reflexionsschicht reflektiert vorzugsweise 10 % oder mehr, bevorzugt 50 % oder mehr, ganz besonders 70 % oder mehr und insbesondere 90 % eines p-polarisierten Lichtes. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Licht der Bildanzeigevorrichtung zu mindestens 80% und bevorzugt zu mindestens 90% s-polarisiert. Die Reflexionsschicht reflektiert vorzugsweise 10 % oder mehr, bevorzugt 50 % oder mehr, ganz besonders 70 % oder mehr und insbesondere 90 % eines s-polarisierten Lichtes.
Die Angabe der Polarisationsrichtung bezieht sich dabei auf die Einfallsebene der Strahlung auf der Verbundscheibe. 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 Verbundscheibe im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs aufgespannt.
Anders ausgedrückt die Polarisation, also insbesondere der Anteil an p- und s-polarisierter Strahlung, wird an einem Punkt des von der Bildanzeigevorrichtung bestrahlten Bereichs bestimmt, bevorzugt im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs. Da Verbundscheiben gekrümmt sein können (beispielweise, wenn sie als Windschutzscheibe ausgebildet sind), was Auswirkungen auf die Einfallsebene der Bildanzeigevorrichtung- Strahlung hat, können in den übrigen Bereichen leicht davon abweichende Polarisationsanteile auftreten, was aus physikalischen Gründen unvermeidlich ist.
Die Reflexionsschicht umfasst vorzugsweise mindestens ein Metall ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Zinn, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold oder Mischungslegierungen davon. Besonders bevorzugt enthält die Reflexionsschicht Aluminium oder eine Nickel-Chrom-Legierung. Insbesondere besteht die Reflexionsschicht aus Aluminium oder einer Nickel-Chrom-Legierung. Aluminium und Nickel-Chrom-Legierungen weisen eine besonders hohe Reflexion gegenüber sichtbarem Licht auf.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Reflexionsschicht eine Beschichtung enthaltend einen Dünnschichtstapel, also eine Schichtenfolge dünner Einzelschichten. Dieser Dünnschichtstapel enthält eine oder mehrere elektrisch leitfähige Schichten auf Basis von Silber. Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber verleiht der Reflexionsbeschichtung die grundlegenden reflektierenden Eigenschaften und außerdem eine IR-reflektierende Wrkung und eine elektrische Leitfähigkeit. Die elektrisch leitfähige Schicht ist auf Basis von Silber ausgebildet. Die leitfähige Schicht enthält bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die Silberschicht kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Paladium, Gold, Kupfer oder Aluminium. Materialen auf der Basis von Silber sind besonders geeignet, um Licht, besonders bevorzugt p-polarisiertes Licht, zu reflektieren. Die Verwendung von Silber in Reflexionsschichten hat sich als besonders vorteilhaft bei der Reflexion von Licht erwiesen. Die Beschichtung weist eine Dicke von 5 pm bis 50 pm und bevorzugt von 8 pm bis 25 pm auf.
Die Reflexionsschicht kann auch als eine reflektierende beschichtete oder unbeschichtete Folie ausgebildet sein, die Licht, bevorzugt p-polarisiertes Licht, reflektiert. Die Reflexionsschicht kann eine Trägerfolie mit einer reflektierenden Beschichtung sein oder eine unbeschichtete reflektierende Polymerfolie. Die reflektierende Beschichtung umfasst bevorzugt mindestens eine Schicht auf Basis eines Metalls und/oder eine dielektrische Schichtabfolge mit alternierenden Brechungsindizes. Die Schicht auf Basis eines Metalls enthält bevorzugt Silber und/oder Aluminium, oder besteht daraus. Die dielektrischen Schichten können beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Zinkoxid, Zinn-Zink-Oxid, Silizium-Metall-Mischnitriden wie Silizium-Zirkonium-Nitrid, Zirkoniumoxid, Nioboxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Wolframoxid oder Siliziumkarbid ausgebildet sein. Die genannten Oxide und Nitride können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch abgeschieden sein. Sie können Dotierungen aufweisen, beispielsweise Aluminium, Zirkonium, Titan oder Bor. Die reflektierende unbeschichtete Polymerfolie umfasst bevorzugt dielektrische Polymerschichten oder besteht daraus. Die dielektrischen Polymerschichten enthalten bevorzugt PET. Ist die Reflexionsschicht als eine reflektierende Folie ausgebildet, ist sie bevorzugt von 30 pm bis 300 pm, besonders bevorzugt von 50 pm bis 200 pm und insbesondere von 100 pm bis 150 pm dick.
Ist die Reflexionsschicht als eine Beschichtung ausgebildet, wird sie bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“) und ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetron-Sputtern“) auf die Innenscheibe oder die Außenscheibe aufgebracht. Grundsätzlich kann die Beschichtung aber auch beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), plasmagestützte Gasphasenabscheidung (PECVD), durch Aufdampfen oder durch Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) aufgebracht werden. Die Beschichtung wird bevorzugt vor der Lamination auf die Scheiben aufgebracht.
Handelt es sich um eine beschichtete, reflektierende Folie können zur Herstellung ebenfalls die Beschichtungsverfahren CVD oder PVD angewendet werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist die Reflexionsschicht als reflektierende beschichtete Trägerfolie oder unbeschichtete Polymerfolie ausgebildet und innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Reflexionsschicht nicht mittels Dünnschichttechnologie (beispielsweise CVD und PVD) auf der Außenscheibe oder Innenscheibe aufgebracht werden muss. Hieraus ergeben sich Verwendungen der Reflexionsschicht mit weiteren vorteilhaften Funktionen wie eine homogenere Reflexion des Lichtes an der Reflexionsschicht. Außerdem kann die Herstellung der Verbundscheibe vereinfacht werden, da die Reflexionsschicht nicht vor der Laminierung über ein zusätzliches Verfahren auf der Außen- oder Innenscheibe angeordnet werden muss.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reflexionsschicht eine reflektierende Folie, die metallfrei ist und sichtbare Lichtstrahlen vorzugsweise mit einer p- Polarisation reflektiert. Die Reflexionsschicht ist eine Folie, die auf Basis synergetisch miteinander wirkenden Prismen und reflektierender Polarisatoren funktioniert. Derartige Folien zur Verwendung von Reflexionsschichten sind im Handel erhältlich, beispielsweise von der 3M Company.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reflexionsschicht ein holographisches optisches Element (HOE). Mit dem Ausdruck HOE sind Elemente gemeint, die auf dem Funktionsprinzip der Holographie beruhen. HOE verändern Licht im Strahlengang durch die im Hologramm meist als Veränderung des Brechungsindex gespeicherte Information. Ihre Funktion basiert auf der Überlagerung verschiedener ebener oder sphärischer Lichtwellen, deren Interferenzmuster den gewünschten optischen Effekt bewirkt. HOE werden im Transportbereich beispielsweise bereits in Head-Up-Displays eingesetzt. Der Vorteil bei der Verwendung eines HOE im Vergleich zu einfach reflektierenden Schichten ergibt sich aus einer größeren geometrischen Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Anordnung von Augen- und Projektorposition sowie den jeweiligen Neigungswinkeln, z.B. von Projektor und reflektierender Schicht. Des Weiteren werden bei dieser Variante Doppelbilder besonders stark reduziert oder sogar verhindert. HOE eigenen sich für Darstellungen von realen Bildern oder aber auch virtuellen Bildern in unterschiedlichen Bildweiten. Darüber hinaus kann der geometrische Winkel der Reflexion mit dem HOE eingestellt werden, sodass sich beispielsweise bei einer Anwendung in einem Fahrzeug die für den Fahrer übermittelten Informationen aus dem gewünschten Blickwinkel sehr gut darstellen lassen. In vorteilhafter Weise können durch die Reflexionsschicht die Eigenschaften des reflektierten Lichts gegenüber einer bloßen Reflexion des Lichts an der Scheibe verbessert werden. Der Anteil des reflektierten p-polarisierten Lichts ist vorzugsweise hoch, wobei die Reflektivität bei Licht beispielsweise ca. 90% beträgt.
Die Außenscheibe und Innenscheibe enthalten oder bestehen bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Alumino- Silikat-Glas, oder klaren Kunststoffen, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon.
Die Außenscheibe und Innenscheibe können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen,
Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E-Beschichtungen.
Die Dicke der einzelnen Scheiben (Außenscheibe und Innenscheibe) kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Scheiben mit den Standardstärken von 0,5 mm bis 5 mm und bevorzugt von 1,0 mm bis 2,5 mm verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Verwendung.
Die Verbundscheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise haben die Außenscheibe und Innenscheibe keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden können. Bevorzugt sind die Außenscheibe und Innenscheibe plan oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyurethan (PU) oder Copolymere oder Derivate davon, gegebenenfalls in Kombination mit Polyethylenterephthalat (PET). Die thermoplastische Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluorinierte Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder ein Copolymer oder Gemisch davon enthalten. Die thermoplastische Zwischenschicht ist bevorzugt als mindestens eine thermoplastische Verbundfolie ausgebildet und enthält oder besteht aus Polyvinylbutyral (PVB), besonders bevorzugt aus Polyvinylbutyral (PVB) und dem Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Weichmacher. Bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens einen Weichmacher.
Weichmacher sind chemische Verbindungen, die Kunststoffe weicher, flexibler, geschmeidiger und/oder elastischer machen. Sie verschieben den thermoelastischen Bereich von Kunststoffen hin zu niedrigeren Temperaturen, so dass die Kunststoffe im Bereich der Einsatz-Temperatur die gewünschten elastischeren Eigenschaften aufweisen. Bevorzugte Weichmacher sind Carbonsäureester, insbesondere schwerflüchtige Carbonsäureester, Fette, Öle, Weichharze und Campher. Weitere Weichmacher sind bevorzugt aliphatische Diester des Tri- bzw. Tetraethylenglykole. Besonders bevorzugt werden als Weichmacher 3G7, 3G8 oder 4G7 eingesetzt, wobei die erste Ziffer die Anzahl der Ethlenglykoleinheiten und die letzte Ziffer die Anzahl der Kohlenstoffatome im Carbonsäureteil der Verbindung bezeichnet. So steht 3G8 für Triethylenglykol-bis-(2-ethylhexanoat), d.h. für eine Verbindung der Formel C4H9CH (CH2CH3) CO (0CH2CH2)302CCH (CH2CH3) C4H9.
Bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht auf Basis von PVB mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 30 Gew.-% und insbesondere mindestens 35 Gew.-% eines Weichmachers. Der Weichmacher enthält oder besteht beispielsweise aus Triethylenglykol- bis-(2-ethylhexanoat).
Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine einzelne Folie ausgebildet sein oder auch durch mehr als eine Folie. Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch eine funktionale thermoplastische Zwischenschicht sein, insbesondere eine Zwischenschicht mit akustisch dämpfenden Eigenschaften, eine Infrarotstrahlung reflektierende Zwischenschicht, eine Infrarotstrahlung absorbierende Zwischenschicht und/odereine UV-Strahlung absorbierende Zwischenschicht. So kann die thermoplastische Zwischenschicht beispielsweise auch eine Bandfilterfolie sein, die schmale Bänder des sichtbaren Lichts ausblendet. Ferner erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung. Das Verfahren umfasst:
(a) In einem ersten Verfahrensschritt das Anordnen der Außenscheibe, der thermoplastischen Zwischenschicht, der Reflexionsschicht, und der Innenscheibe zu einem Schichtstapel, wobei die thermoplastische Zwischenschicht zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet wird.
(b) In einem zweiten Verfahrensschritt die Laminierung des Schichtstapels zu einer Verbundscheibe.
(c) In einem dritten Verfahrensschritt das Anordnen der Bildanzeigevorrichtung, welche auf die Reflexionsschicht gerichtet wird.
Die Laminierung des Schichtstapels erfolgt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck, wobei die einzelnen Schichten durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden (laminiert) werden. Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden. Es können beispielsweise sogenannte Autoklav-Verfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 130 °C bis 145 °C. Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe gepresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Verbundscheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Autoklavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminatoren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen die Außenscheibe und die Innenscheibe innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei verminderten Drücken von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80°C bis 170°C laminiert werden können.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wobei die Verbundscheibe beispielsweise als Windschutzscheibe, Heckscheibe, Seitenscheiben und/oder Glasdach, bevorzugt als Windschutzscheibe verwendet werden kann. Bevorzugt ist die Verwendung der Verbundscheibe als Fahrzeug-Windschutzscheibe. 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.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Verbundscheibe,
Figur 1a eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung mit der Verbundscheibe aus Figur 1,
Figur 2 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Verbundscheibe,
Figur 2a eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung mit der Verbundscheibe aus Figur 2,
Figur 3 eine weitere Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen Projektions anordnung mit der Verbundscheibe,
Figur 4-9 vergrößerte Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Verbundscheibe 1 in einem Fahrzeug in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung. Figur 1a zeigt eine Querschnittansicht auf das Ausführungsbeispiel aus Figur 1 in der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100. Die Querschnittansicht von Figur 1a entspricht der Schnittlinie vom A-A‘ der Verbundscheibe 1, wie in Figur 1 angedeutet.
Die Verbundscheibe 1 ist in Form einer Verbundscheibe ausgebildet und umfasst eine Außenscheibe 2 und eine Innenscheibe 3 mit einer thermoplastischen Zwischenschicht 4, welche zwischen der Außen- und Innenscheibe 2, 3 angeordnet ist. Die Verbundscheibe 1 ist beispielsweise in ein Fahrzeug eingebaut und trennt einen Fahrzeuginnenraum 13 von einer äußeren Umgebung 14 ab. Beispielsweise ist die Verbundscheibe 1 die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs.
Die Außenscheibe 2 und die Innenscheibe 3 bestehen jeweils aus Glas, vorzugsweise thermisch vorgespanntem Kalk-Natron-Glas und sind für sichtbares Licht transparent. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET).
Die Außenseite I der Außenscheibe 2 ist von der thermoplastischen Zwischenschicht 4 abgewandt und ist gleichzeitig die Außenfläche der Verbundscheibe 1. Die Innenseite II der Außenscheibe 2 sowie die Außenseite III der Innenscheibe 3 sind jeweils der Zwischenschicht 4 zugewandt. Die Innenseite IV der Innenscheibe 3 ist von der thermoplastischen Zwischenschicht 4 abgewandt und ist gleichzeitig die Innenseite der Verbundscheibe 1. Es versteht sich, dass die Verbundscheibe 1 jede beliebige geeignete geometrische Form und/oder Krümmung aufweisen kann. Als Verbundscheibe 1 weist sie typischer Weise eine konvexe Wölbung auf. Die Verbundscheibe 1 weist außerdem eine in Einbaulage oben befindliche Oberkante und eine in Einbaulage unten befindliche Unterkante sowie eine links und rechts befindliche Seitenkante auf.
In einem Randbereich 12 der Verbundscheibe 1 befindet sich auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 ein rahmenförmig umlaufender erster Maskierungsstreifen 5. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist opak und verhindert die Sicht auf innenseitig der Verbundscheibe 1 angeordnete Strukturen, beispielsweise eine Kleberaupe zum Einkleben der Verbundscheibe 1 in eine Fahrzeugkarosserie. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist vorzugsweise schwarz. Der erste Maskierungsstreifen 5 besteht aus einem herkömmlicherweise für Maskierungsstreifen verwendetem, elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise eine schwarz eingefärbte Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist.
Weiterhin weist, wie in Figur 1a gezeigt, die Verbundscheibe 1 im Randbereich 12 auf der Innenseite IV der Innenscheibe 3 einen zweiten Maskierungsstreifen 6 auf. Der zweite Maskierungsstreifen 6 ist rahmenförmig umlaufend ausgebildet. Wie der erste Maskierungsstreifen 5 besteht der zweite Maskierungsstreifen 6 aus einem herkömmlicherweise für Maskierungsstreifen verwendeten, elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise eine schwarz eingefärbte Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist.
Bereichsweise auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 befindet sich eine Reflexionsschicht 9, welche mittels des PVD-Verfahrens aufgedampft ist. Die Reflexionsschicht 9 ist innerhalb des durch den ersten und zweiten Maskierungsstreifen 5, 6 ausgebildeten Rahmen angeordnet. Im Durchblick durch die Verbundscheibe 1 koinzidiertdie Reflexionsschicht 9 nicht mit dem ersten und zweiten Maskierungsstreifen 5, 6. Die Reflexionsschicht 9 ist näher an der rechten Unterkante als an der Oberkante und näher an der rechten Seitenkante als an der linken Seitenkante der Verbundscheibe 1 angeordnet. Prinzipiell kann die Reflexionsschicht 9 jedoch überall und mit beliebig großem Bereich auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 angeordnet sein. Des Weiteren könnten mehrere Reflexionsschichten 9 vorgesehen sein, welche auf unterschiedlichen Abschnitten und mit unterschiedlicher Erstreckung angeordnet sind. Die Anordnung ist dabei nicht auf die Innenseite II der Außenscheibe 2 beschränkt, sondern kann beispielsweise auch auf der Außenseite III der Innenscheibe 3 oder innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht 4 vollzogen werden. Die Reflexionsschicht 9 ist beispielsweise eine Metallbeschichtung, welche mindestens einen Dünnschichtstapel enthält mit mindestens einer Silberschicht und einer dielektrischen Schicht. Alternativ kann die Reflexionsschicht 9 auch als reflektierende Folie ausgebildet sein und auf dem ersten Maskierungsstreifen 5 angeordnet sein. Die reflektierende Folie kann eine Metallbeschichtung enthalten oder aber aus dielektrischen Polymerschichten in einer Schichtabfolge bestehen. Auch Kombinationen dieser Varianten sind möglich.
Die Projektionsanordnung 100 weist weiterhin eine im Armaturenbrett 7 angeordnete Bildanzeigevorrichtung 8 als Bildgeber und ein Funktionselement 10 auf. Die Bildanzeigevorrichtung 8 dient zur Erzeugung von Licht 11 (Bildinformationen), das auf die Reflexionsschicht 9 gerichtet wird und durch die Reflexionsschicht 9 als reflektiertes Licht 11' in den Fahrzeuginnenraum 13 reflektiert wird, wo es von einem Betrachter, z.B. Fahrer, gesehen werden kann. Die Reflexionsschicht 9 ist zur Reflexion des Lichts 11 der Bildanzeigevorrichtung 8, d.h. eines Bilds der Bildanzeigevorrichtung 8, geeignet ausgebildet. Das Licht 11 der Bildanzeigevorrichtung 8 trifft bevorzugt mit einem Einfallswinkel von 50° bis 80°, insbesondere von 60° bis 70° auf die Verbundscheibe 1 , typischerweise etwa 65°, wie es bei HUD-Projektionsanordnungen üblich ist. Möglich wäre beispielsweise auch, die Bildanzeigevorrichtung 8 in der A-Säule eines Kraftfahrzeugs oder am Dach (jeweils fahrzeuginnenraumseitig) anzuordnen, falls die Reflexionsschicht 9 hierzu in geeigneter Weise positioniert ist. Möglich wäre beispielsweise auch, dass es sich bei der Verbundscheibe 1 um eine Dachscheibe, Seiten- oder Heckscheibe handelt.
Wenn mehrere Reflexionsschichten 9 vorgesehen sind, kann jeder Reflexionsschicht 9 eine separate Bildanzeigevorrichtung 8 zugeordnet sein, d.h. es können mehrere Bildanzeigevorrichtungen 8 angeordnet sein. Die Bildanzeigevorrichtung 8 enthält eine auf Lichtfeldtechnik basierende 3D-Bildanzeige. Das Funktionselement 10 ist beispielsweise eine Blickfeldkamera. Die Blickfeldkamera detektiert die Position des Auges des Fahrers. Die Augenpositionen des Fahrers werden verwertet und können zu einer Anpassung der Ausrichtung der Bildanzeigevorrichtung 8 führen. Die Ausrichtungsänderung der Bildanzeigevorrichtung 8 richtet sich nach der Augenposition des Benutzers und führt zu Winkeländerungen bei der Reflexion des Bildes an der Reflexionsschicht 9. Das reflektierte Bild trifft so in einem verbesserten Wnkel auf die Augen des Benutzers, wodurch dieser das Bild visuell besser wahrnehmen kann. Alternativ kann das Funktionselement 10 auch ein optischer Sensor zur Erfassung von Freihandbewegungen des Fahrers. Auch eine Kombination aus mehr als einem Funktionselement 10 mit unterschiedlichen Ausgestaltungen, beispielsweise umfassend einen optischen Sensor zur Gestenerkennung und eine Blickfeldkamera, sind möglich.
Die in Figur 2 und 2a gezeigten Varianten entsprechen im Wesentlichen der Variante aus den Figuren 1 und 1a, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird und ansonsten auf die Beschreibung zu den Figuren 1 und 1a verwiesen wird.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Verbundscheibe 1 in einem Fahrzeug in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung. Figur 2a zeigt eine Querschnittansicht auf das Ausführungsbeispiel aus Figur 2 in der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100. Die Querschnittansicht von Figur 2a entspricht der Schnittlinie vom B-B‘ der Verbundscheibe 1 , wie in Figur 2 angedeutet.
Anders als in Figur 1 und 1a dargestellt, ist die Reflexionsschicht 9 in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 angeordnet, wobei der erste Maskierungsstreifen 5 die Reflexionsschicht 9 vollständig überdeckt, d.h. die Reflexionsschicht 9 weist keinen Abschnitt auf, der nicht in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 ist. Die Reflexionsschicht 9 ist hier beispielsweise nur im unteren (motorseitigen) Abschnitt 12' des Randbereichs 12 der Verbundscheibe 1 angeordnet. Möglich wäre aber auch, die Reflexionsschicht 9 im oberen (dachseitigen) Abschnitt 12" oder in einem seitlichen Abschnitt des Randbereichs 12 anzuordnen. Des Weiteren könnten mehrere Reflexionsschichten 9 vorgesehen sein, die beispielweise im unteren (motorseitigen) Abschnitt 12' und im oberen (dachseitigen) Abschnitt 12" des Randbereichs 12 angeordnet sind. Beispielsweise könnten die Reflexionsschichten 9 so angeordnet sein, dass ein (teilweise) umlaufendes Bild erzeugt wird. Die Reflexionsschicht 9 ist in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 vom Fahrzeuginnenraum 13 zur äußeren Umgebung 14 räumlich vor dem ersten Maskierungsstreifen 5 angeordnet.
Der erste Maskierungsstreifen 5 ist im unteren (motorseitigen) Abschnitt 13' des Randbereichs 12 verbreitert, d.h. der erste Maskierungsstreifen 5 weist im unteren (motorseitigen) Abschnitt 12' des Randbereichs 12 ein größere Breite als im oberen (dachseitigen) Abschnitt 12" des Randbereichs 12 (wie auch in den in Figur 2a nicht erkennbaren seitlichen Abschnitten des Randbereichs 12) der Verbundscheibe 1 auf. Als "Breite" wird die Abmessung des ersten Maskierungsstreifens 5 senkrecht zu dessen Erstreckung verstanden. Die Reflexionsschicht 9 ist hier beispielsweise oberhalb des zweiten Maskierungsstreifens 6 angeordnet (d.h. nicht in Überdeckung). Aufgrund des lichtundurchlässigen Hintergrundes in Form des ersten Maskierungsstreifen 5 kann das von der Reflexionsschicht 9 reflektierte Bild mit einem höheren Kontrast wahrgenommen werden. Es ist somit eine bessere visuelle Wahrnehmung des reflektierten Bildes möglich und auch die Helligkeit der Bildanzeigevorrichtung 8 kann durch den erhöhten Kontrast verringert werden, woraus ein geringerer Stromverbrauch der Bildanzeigevorrichtung 8 resultiert.
Anders als hier dargestellt ist auch eine Anordnung der Reflexionsschicht 9 über den Bereich des ersten Maskierungsstreifen 5 hinaus möglich, sodass die Reflexionsschicht 9 beispielsweise im unteren Randbereich 12‘ mit dem ersten Maskierungsstreifen 5 überlappt und in Erstreckung zur Oberkante hin auch bereichsweise nicht mit dem ersten Maskierungsstreifen 5 überlappt. Es sind auch Kombinationen aus den
Ausführungsbeispielen der Figuren 1 , 2, 1a und 2a möglich, sodass beispielsweise die Reflexionsschicht 9 wie in den Figuren 2 und 2a dargestellt angeordnet ist und eine weitere Reflexionsschicht 9 wie in den Figuren 1 und 1a dargestellt angeordnet ist.
Die in Figur 3 gezeigte Variante entspricht im Wesentlichen der Variante aus den Figuren 2 und 2a, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird und ansonsten auf die Beschreibung zu den Figuren 2 und 2a verwiesen wird.
Anders als in den Figuren 2 und 2a dargestellt überlappt die Reflexionsschicht 9 in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 mit der gesamten Innenseite II der Außenscheibe 2. Die Reflexionsschicht 9 überlappt somit in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 vollständig mit dem ersten Maskierungsstreifen 5. Die Reflexionsschicht 9 ist beispielsweise mittels des PVD-Verfahrens auf dem ersten Maskierungsstreifen 5 und der Innenseite II der Außenscheibe 2 aufgebracht. Es ist jedoch genauso möglich, dass die gesamte Reflexionsschicht 9 auf der Innenseite II, IV der Innen- oder Außenscheibe 2, 3 oder der Außenseite III der Innenscheibe 2, 3 aufgebracht ist (In der Figur 3 nicht dargestellt). Dadurch, dass die Reflexionsschicht 9 sich über die gesamte Innenseite II der Außenscheibe 2 erstreckt, kann nicht nur der mit dem ersten Maskierungsstreifen 5 überlappende Bereich zur Reflexion eines Bildes genutzt werden. Es ist möglich, weitere Bildanzeigevorrichtungen zu verwenden, welche beispielsweise Bereiche der Reflexionsschicht 9 bestrahlen, die nicht mit dem ersten Maskierungsstreifen 5 in Überlappung sind. Hierdurch kann die Funktion eines Head-Up-Displays genutzt werden. Es wird nun Bezug auf die Figuren 4 bis 9 genommen, worin vergrößerte Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der Verbundscheibe 1 gezeigt sind. Die Querschnittansichten der Figuren 4 bis 9 entsprechen der Schnittlinie B-B' im unteren Abschnitt 12' des Randbereichs 12 der Verbundscheibe 1, wie in Figur 2a angedeutet ist.
In der in Figur 4 gezeigten Variante der Verbundscheibe 1 , befindet sich der erste (opake) Maskierungsstreifen 5 auf der Innenseite II der Außenscheibe 2. Die Reflexionsschicht 9 ist auf dem ersten Maskierungsstreifen 5 unmittelbar aufgebracht. Das Licht 11 von der Bildanzeigevorrichtung 8 wird von der Reflexionsschicht 9 als reflektiertes Licht 11' in den Fahrzeuginnenraum 13 reflektiert. Das Licht 11 , 11 ' kann eine s- und/oder p-Polarisation aufweisen. Aufgrund des Einfallswinkel des Lichtes 11 auf der Verbundscheibe 1 nahe des Brewster-Winkels wird der p-polarisierte Anteil des Lichtes 11 kaum an der Transmission durch die Innenscheibe 3 gehindert. Diese Variante hat den Vorteil, dass ein relativ großer Anteil des einfallenden, p-polarisierten Lichts 11 reflektiert wird und anschließend, aufgrund der Tatsache, dass der Einfallswinkel gleich der Ausfallswinkel (In den Figuren 4 bis 9 durch a gezeigt) ist, weitestgehend ungehindert durch die Innenscheibe 3 in den Fahrzeuginnenraum 13 transmittiert. Das Bild wird außerdem vor dem Hintergrund der (opaken) ersten Maskierungsschicht 5 mit hohem Kontrast gut erkennbar.
Die in den Figuren 5 bis 9 gezeigten Varianten entsprechen im Wesentlichen der Variante aus den Figuren 2, 2a und Figur 4, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird und ansonsten auf die Beschreibung zu den Figuren 2, 2a und 4 verwiesen wird.
Anders als in Figur 4 gezeigt ist in Figur 5 die Reflexionsschicht 9 nicht auf dem ersten Maskierungsstreifen 5, sondern auf der Innenseite IV der Innenscheibe 3 aufgebracht. Diese Variante hat den Vorteil, dass das einfallende Licht 11 nicht durch die Transmission durch die Innenscheibe 3 gehindert wird. Es bietet sich zudem auch bevorzugt für Licht 11 mit einem hohen s-polarisierten Anteil an, da es zu weniger Doppelbildern durch die Reflexion an der Innenscheibe 3 kommt.
Anders als in Figur 4 gezeigt ist in Figur 6 die Reflexionsschicht 9 nicht auf dem ersten Maskierungsstreifen 5, sondern auf der Außenseite III der Innenscheibe 3 aufgebracht. Diese Variante bietet sich insbesondere dann an, wenn der erste Maskierungsstreifen 5 nicht mit der Reflexionsschicht 9 beschichtet werden kann oder sich die zweistufige Auftragung von zuerst des Maskierungssteifen 5 und zweitens die Reflexionsschicht 9 nicht anbietet. Die in Figur 7 gezeigte Variante der Verbundscheibe 1 unterscheidet sich von der Variante von Figur 4 dadurch, dass die Reflexionsschicht 9 als eine reflektierende Folie ausgebildet ist, die Licht 11 in den Fahrzeuginnenraum 13 reflektiert. Diese Variante stellt eine gangbare Alternative zu der in Figur 4, 5 und 6 dargestellten Reflexionsschicht 9 dar, welche beispielsweise über die PVD-Technik auf den Maskierungsstreifen 5 aufgedampft wird.
Als weiterer Unterschied zur Variante von Figur 4 wird die Reflexionsschicht 9 in Figur 7 zwischen zwei thermoplastische Zwischenschichten 4', 4" (z.B. PVB-Folien) in die Verbundscheibe 1 einlaminiert. Um durch die Reflexionsschicht 9 bedingte Höhenunterschiede (Dickensprung) zum restlichen Teil der Verbundscheibe 1 auszugleichen, ist es vorteilhaft, wenn die thermoplastischen Zwischenschichten 4', 4" eine entsprechend geringere Dicke haben als außerhalb des Bereichs, wo die Reflexionsschicht 9 nicht vorgesehen ist. Für den Fall, dass die Reflexionsschicht 9 nicht über die gesamte Flächen- Erstreckung der Verbundscheibe 1 angeordnet ist. Hierdurch kann ein gleichmäßiger Abstand (d.h. konstante Gesamtdicke) zwischen der Außenscheibe 2 und der Innenscheibe 3 erzielt werden, so dass etwaiger Glasbruch beim Laminieren zuverlässig und sicher vermieden wird. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist zudem nicht auf der Innenseite II, sondern auf der Außenseite I der Außenscheibe 2 angeordnet. Bei Verwendung von z.B. PVB-Folien haben diese im Bereich der Reflexionsschicht 9 eine geringere Dicke als dort, wo keine Reflexionsschicht 9 vorgesehen ist. Zudem ist das Bild vor dem Hintergrund der opaken (ersten) Maskierungsschicht 5 mit hohem Kontrast gut erkennbar. Die Reflexionsschicht 9 ist im Innern der Verbundscheibe 1 vor äußeren Einflüssen gut geschützt.
Die in Figur 8 gezeigte Variante der Verbundscheibe 1 unterscheidet sich von der Variante von Figur 4 nur dadurch, dass eine hochbrechende Beschichtung 15 auf der Innenseite IV der Innenscheibe 3 angeordnet ist. Die hochbrechende Beschichtung 15 ist beispielsweise mittels des Sol-Gel-Verfahren aufgebracht und besteht aus einer Titanoxid-Beschichtung. Aufgrund des höheren Brechungsindex (beispielsweise 1,7) der hochbrechenden Beschichtung 15 im Vergleich zur Innenscheibe 3 kann der normalerweise bei ca. 56,5° liegende Brewster- Winkel (Für Kalk-Natron-Glas) vergrößert werden, was die Anwendung vereinfacht und den Effekt störender Doppelbilder durch die Reflexion an der Innenseite IV der Innenscheibe 3 reduziert.
In allen Ausführungsbeispielen der Figuren 4 bis 8 ist die Überlappung des ersten Maskierungsstreifen 5 mit der Reflexionsschicht 9 optional. Anders als in den Figuren dargestellt kann die Reflexionsschicht 9 in allen Beispielen auch ohne den ersten Maskierungsstreifen 5 wie beschrieben angeordnet sein. Im Beispiel von Figur 4 wäre die Reflexionsschicht 9 dann direkt auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 angeordnet. Es ist außerdem möglich, dass die Reflexionsschicht 9 nur bereichsweise (beispielsweise im Randbereich der Verbundscheibe 1) mit dem ersten Maskierungsstreifen 5 überlappt.
Die in Figur 9 gezeigte Variante der Verbundscheibe 1 unterscheidet sich von der Variante von Figur 7 nur dadurch, dass der erste (opake) Maskierungsstreifen 5 als lichtundurchlässige, thermoplastische Zwischenschicht ausgebildet ist, die auf der Innenseite II der Außenscheibe 2 angeordnet ist. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist beispielsweise auf Basis einer gefärbten PVB-, EVA- oder PET-Folie ausgebildet. Die Reflexionsschicht 9 ist in diesem Fall zwischen der thermoplastischen Zwischenschicht 4 und dem ersten Maskierungsstreifen 5 einlaminiert. Die Reflexionsschicht 9 kann aber anders als in der Figur 9 dargestellt auch nur bereichsweise mit dem ersten Maskierungsstreifen 5 überlappen. Mit anderen Worten die Reflexionsschicht 9 ist nicht vollständig zwischen dem ersten Maskierungsstreifen 5 und der thermoplastischen Zwischenschicht 4 einlaminiert, sondern weist einen oder mehrere Bereiche auf in denen die Reflexionsschicht 9 nur innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht 4 einlaminiert ist (ähnlich zu der Figur 7).
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung eine verbesserte Projektionsanordnung 100 zur Verfügung stellt, die eine gute Bilddarstellung ermöglicht. Unerwünschte Nebenbilder können vermieden und ein hoher Kontrast erreicht werden. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe kann unter Anwendung bekannter Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig produziert werden.
Bezugszeichenliste
1 Verbundscheibe
2 Außenscheibe
3 Innenscheibe
4, 4', 4" thermoplastische Zwischenschicht
5 erster Maskierungsstreifen
6 zweiter Maskierungsstreifen
7 Armaturenbrett
8 Bildanzeigevorrichtung
9 Reflexionsschicht
10 Funktionselement
11 , 11' Licht
Randbereich
13 Fahrzeuginnenraum
14 äußere Umgebung
15 hochbrechende Beschichtung 100 Projektionsanordnung
Außenseite der Außenscheibe 2
Innenseite der Außenscheibe 2
III Außenseite der Innenscheibe 3
IV Innenseite der Innenscheibe 3
A-A’ Querschnitt durch die Verbundscheibe 1 aus Figur 1
B-B‘ Querschnitt durch die Verbundscheibe 1 aus Figur 2

Claims

Patentansprüche
1. Projektionsanordnung (100) umfassend eine Verbundscheibe (1) und eine Bildanzeigevorrichtung (8), wobei die Verbundscheibe (1) umfasst: eine Außenscheibe (2) und eine Innenscheibe (3), eine zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnete thermoplastische Zwischenschicht (4) und eine Reflexionsschicht (9), wobei die Außenscheibe (2) und die Innenscheibe (3) jeweils eine Außenseite (I, III) und eine Innenseite (II, IV) aufweisen und die Innenseite (II) der Außenscheibe (2) und die Außenseite (III) der Innenscheibe (3) einander zugewandt sind, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) auf die Reflexionsschicht (9) gerichtet ist und diese mit einem Licht (11) bestrahlt und die Reflexionsschicht (9) das Licht (11) reflektiert, wobei die Bildanzeigevorrichtung (8) eine auf Lichtfeldtechnik basierende 3D- Bildanzeige aufweist.
2. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Reflexionsschicht (9) auf einer der Innenseiten (II, IV) oder der Außenseiten (I, III) der Außenscheibe (2) oder der Innenscheibe (3) oder innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht (4) angeordnet ist.
3. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei die Verbundscheibe (1) außerdem einen ersten Maskierungsstreifen (5) umfasst, welcher bereichsweise auf einer der Außenseiten (I, III) oder der Innenseiten (II, IV) der Innenscheibe (3) oder der Außenscheibe (2) angeordnet ist, wobei die Reflexionsschicht (9) in Blickrichtung von der Innenscheibe (3) zu der Außenscheibe (2) räumlich vordem ersten Maskierungsstreifen (5) angeordnet ist und der erste Maskierungsstreifen (5) zumindest in einem Bereich mit der Reflexionsschicht (9) überlappt.
4. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 3, wobei die Reflexionsschicht (9) auf der Außenseite (III) der Innenscheibe (3) oder einer der Innenseiten (II, IV) der Innen- oder der Außenscheibe (2, 3), innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht (4) oder auf dem ersten Maskierungsstreifen (5) angeordnet ist und der erste Maskierungsstreifen (5) eine größere Flächenausdehnung aufweist als die Reflexionsschicht (9) und vollständig mit der Reflexionsschicht (9) überlappt.
5. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei der erste
Maskierungsstreifen (5) in einem Randbereich der Außenscheibe (2) rahmenförmig umlaufend angeordnet ist und insbesondere in einem Abschnitt (12'), der in Überdeckung zur Reflexionsschicht (9) ist, eine größere Breite aufweist als in hiervon verschiedenen Abschnitten (12").
6. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine hochbrechende Beschichtung (15) mindestens in einem Bereich der Innenseite (IV) der Innenscheibe (3) angeordnet ist, welcher in Überlappung mit der Reflexionsschicht (9) ist, und wobei die Reflexionsschicht (9) räumlich näher an der Außenseite (I) der Außenscheibe (2), aber räumlich weiter entfernt von der Innenseite (IV) der Innenscheibe (3) angeordnet ist als die hochbrechende Beschichtung (15).
7. Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 6, wobei die hochbrechende
Beschichtung (15) einen Brechungsindex von mindestens 1,7, besonders bevorzugt von mindestens 1,9 und ganz besonders bevorzugt von mindestens 2,0 aufweist.
8. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 7, außerdem umfassend ein Funktionselement (10), welches dafür vorgesehen ist, das Blickfeld eines Benutzers zu erfassen, und welches derart mit der Bildanzeigevorrichtung (8) und der Verbundscheibe (1) zusammenwirkt, dass der Benutzer das über die Reflexionsschicht (9) reflektierte Bild visuell optimal erfassen kann.
9. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8, außerdem umfassend ein bewegungssensitives Funktionselement, das dafür vorgesehen ist, Freihandbewegungen des Benutzers zu erkennen, und welches derart mit der Bildanzeigevorrichtung (8) zusammenwirkt, dass aus den Freihandbewegungen des Benutzers verwertbarer Informationen zum Steuern der Bildanzeigevorrichtung (8) gewonnen werden können.
10. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 9, außerdem umfassend ein akustisches Funktionselement, das dafür vorgesehen ist, akustische Signale, vorzugsweise gesprochene Wörter, des Benutzers zu erkennen, und welches derart mit der Bildanzeigevorrichtung (8) zusammenwirkt, dass aus den akustischen Signalen verwertbare Informationen zum Steuern der Bildanzeigevorrichtung (8) gewonnen werden können.
11. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Licht (11) der Bildanzeigevorrichtung (8) zu mindestens 80% und bevorzugt zu mindestens 90% s- oder p-polarisiert ist und die Reflexionsschicht (9) mindestens 30 %, bevorzugt mindestens 50 % und insbesondere mindestens 70 % von dem auf die Reflexionsschicht (9) auftreffenden s- oder p-polarisierten Licht (11) reflektiert.
12. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Reflexionsschicht (9) als eine beschichtete Trägerfolie oder unbeschichtete Polymerfolie ausgebildet ist und innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht (4) angeordnet ist.
13. Projektionsanordnung (100) gemäß einer der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Reflexionsschicht (9) mindestens ein Metall, bevorzugt Silber, enthält.
14. Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend:
(a) das Anordnen der Außenscheibe (2), der thermoplastischen
Zwischenschicht (4), der Reflexionsschicht (9) und der Innenscheibe (3) zu einem Schichtstapel, wobei die thermoplastische Zwischenschicht (4) zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnet wird,
(b) die Laminierung des Schichtstapels zu einer Verbundscheibe (1),
(c) das Anordnen der Bildanzeigevorrichtung (8), welche auf die
Reflexionsschicht (9) gerichtet wird.
15. Verwendung einer Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, wobei die Verbundscheibe (1) bevorzugt eine Windschutzscheibe ist.
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