EP4323692A1 - Beleuchtbare verglasung - Google Patents

Beleuchtbare verglasung

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Publication number
EP4323692A1
EP4323692A1 EP22720956.6A EP22720956A EP4323692A1 EP 4323692 A1 EP4323692 A1 EP 4323692A1 EP 22720956 A EP22720956 A EP 22720956A EP 4323692 A1 EP4323692 A1 EP 4323692A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pane
light
coating
glazing
main surface
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
EP22720956.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Semjon MOORAJ
Tobias NIELSEN
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 Sekurit France SAS
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 EP4323692A1 publication Critical patent/EP4323692A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a glazing arrangement with a light source and a light extraction means, a method for their production and their use.
  • Composite panes as glazing made from two or more glass or polymer panes are used in vehicles as windshields, rear windows, side windows and roof windows.
  • light from a light source is coupled into a flat light guide in the form of a pane of the glazing using total reflection.
  • WO 2010/049638 A1 discloses the coupling of light into a glass pane via a side surface. From WO2013/110885 A1.
  • WO2018178591 A1 or WO2019/105855 A1 discloses arranging the light source in a recess and thereby coupling the light into the pane.
  • Discs with an illuminated button are known to date, which comprise a light deflecting means for marking an area.
  • the light coupled into a pane hits the light deflection means and is deflected in such a way that it leaves the pane.
  • the light deflection means usually consists of structures that include particles, dot grids, stickers or imprints. The disadvantage here is that these structures are very clearly visible even when the light source is switched off.
  • WO2020/188078 A1 discloses a laminated glazing with a light source.
  • the light emitted by the light source is guided through the laminated glazing via a glass substrate or a polymeric interlayer.
  • the laminated glazing further has a light input surface for inputting the light emitted from the light source and a light extraction surface for extracting the light.
  • US2018/074251 A1 discloses a glazing unit with a light source and a light extraction system containing scattering dielectric particles.
  • the object of the present invention is to provide an improved glazing arrangement in which light extraction means are hardly visible even when the light source is switched off.
  • the object of the present invention is achieved according to the invention by a glazing arrangement according to claim 1. Preferred embodiments emerge from the dependent claims.
  • the glazing arrangement comprises at least a first pane, a light source for generating light that can be coupled into the first pane, and a light output means for coupling light out of the first pane, the pane being provided for at least partially forwarding coupled light.
  • the first disc has at least a first major surface and a second major surface.
  • the light extraction means are intended to extract the light via one of the two main surfaces.
  • the light coupling-out means has a transparent coating with a refractive index that differs from air and from the first pane.
  • the transparent coating is applied flatly, at least in sections, to one of the two main surfaces.
  • the coating can preferably have titanium oxide (TiOx).
  • the refractive index of the transparent coating PB is preferably approximately 2.5. Because the refractive index of the transparent coating PB differs greatly from the refractive index ni_ of the surrounding air and the refractive index of the first pane ns, the light is refracted and coupled out at the transition from pane to coating and at the transition from coating to air.
  • the coating is advantageously transparent and thus almost invisible to the human eye even when the at least one light source is switched off.
  • the coating can have a layer thickness of 300 nm to 200 ⁇ m, preferably 300 nm to 400 nm.
  • a coating in particular a pane or an object, is understood to be transparent if the coating, pane or object has a transmission in the visible spectral range of greater than 20%, preferably 50%, particularly preferably greater than 70%, in particular greater than 85% .
  • the coating is roughened.
  • the coating acquires a roughness through structuring.
  • the coating is at least partially removed after it has been applied to one of the two main surfaces. There is no clean removal of the coating, but residues of the coating remain on one of the two main surfaces.
  • the at least partial removal of the coating can take place by means of a laser.
  • the coating shows an irregular, rough structure due to the laser treatment and thus has a light-scattering effect.
  • the coating can have a structure in the form of circular areas.
  • the circular areas can have a diameter of 10 ⁇ m, 200 ⁇ m or up to 1 mm.
  • the coating comprises a plurality of body elements, in particular spherical ones.
  • the body elements are embedded in the coating.
  • the body elements are preferably transparent. Because the light propagating in the first pane is scattered on the body elements, a particularly effective light decoupling is achieved.
  • the body elements which are in particular spherical, are elliptical, cylindrical or spheres.
  • the light can be coupled out of the light guide using refraction, reflection and scattering.
  • the spherical body elements can be partially filled or hollow, in particular filled with air.
  • the body elements can additionally be coated with a coating of titanium oxide or a fluorescent substance, so that the scattering of the light is further intensified.
  • the body elements as spheres can have a diameter of 1 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly preferably 50 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the cylindrical body would have a length of 1 pm to 200 pm, preferably 5 pm to 100 pm, more preferably 50 pm to 80 pm.
  • the body elements which are in particular spherical, can have different sizes.
  • the body members may be formed from glass and/or polymeric material. The glass and/or the polymer material are preferably transparent.
  • the body elements can be arranged in a single layer of the coating.
  • the coating is arranged or applied directly on the first main surface (IV) and/or on the second main surface (III). In particular, this is the visible surface of the first pane.
  • the coating can cover an area of at least 1 mm 2 , preferably 1000 mm 2 to 1 m 2 .
  • the light source of the glazing arrangement according to the invention comprises at least one or more light emitting diodes (LED).
  • the light source can additionally or alternatively include an organic light-emitting diode (OLED) or a laser, with the light source preferably being arranged on an end face of the first pane.
  • the light source can emit infrared or ultraviolet light, which is preferably converted into visible light by fluorescent or luminescent particles, preferably as a component of the light extraction means.
  • the glazing arrangement can additionally comprise a light coupling means which is connected to the first main surface.
  • the light source is arranged adjacent to the light coupling means, so that the light from the light source can be coupled at least partially into the first pane via the light coupling means.
  • the light in-coupling means is provided to deflect part of the light incident from the light source in transmission by scattering, reflection, refraction or diffraction.
  • the glazing arrangement according to the invention has a laminated pane.
  • the composite pane comprised the first pane, which is connected to a second pane via an intermediate layer to form the composite pane.
  • the two panes and the intervening intermediate layer are preferably connected over their entire surface by lamination.
  • the first pane and/or, if present, the second pane preferably contain glass, particularly preferably float glass made from clear glass, very particularly preferably diamond glass.
  • the panes may also contain flat glass, such as soda-lime glass, borosilicate glass or quartz glass, or clear plastics, rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and/or mixtures thereof.
  • the first pane and/or second pane are preferably transparent, in particular for use of the panes as a windshield or rear pane of a vehicle or other uses where high light transmission is desired.
  • the first pane and preferably also the second pane are made of clear glass.
  • the transmission can also be much lower, for example greater than 5%.
  • the second pane and/or the intermediate layer can be tinted or colored.
  • the thickness of the first pane and/or second pane can vary widely and can thus be perfectly adapted to the requirements of the individual case. Standard thicknesses of 1.0 mm to 25 mm, preferably 1.4 mm to 2.5 mm for automotive glass and preferably 4 mm to 25 mm for furniture, appliances and buildings are preferably used.
  • the size of the discs can vary widely and depends on the size of the use according to the invention.
  • the first pane and second pane have areas of 200 cm 2 up to 20 m 2 , which are common in vehicle construction and architecture, for example.
  • the glazing can have any three-dimensional shape.
  • the three-dimensional shape preferably has no shadow zones, so that it can be coated with further coatings, for example by sputtering.
  • the panes are planar or slightly or heavily curved in one or more directions of space.
  • planar substrates are used.
  • the discs can be colorless or colored.
  • the first pane and the second pane are connected to one another by at least the intermediate layer.
  • the intermediate layer is preferably transparent or tinted or colored.
  • the intermediate layer preferably contains or consists of at least one plastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyethylene terephthalate (PET).
  • the intermediate layer can also be, for example, polyurethane (PU), polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resins, acrylates, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride and/or ethylene-tetrafluoroethylene , or contain copolymers or mixtures thereof.
  • the intermediate layer can be formed by one film or by a plurality of films arranged one on top of the other, the thickness of a film preferably being from 0.025 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm.
  • the intermediate layers can preferably be thermoplastic and, after lamination, can bond the first pane, the second pane and any further intermediate layers to one another. So-called acoustic-damping intermediate layers, which preferably consist of three layers of PVB, are particularly advantageous, with the middle layer being softer than the two outer layers.
  • the intermediate layer can also have a functional layer, in particular a layer that reflects infrared radiation, a layer that absorbs infrared radiation, a layer that absorbs UV radiation, a layer that is colored at least in sections and/or a layer that is tinted at least in sections.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a belt filter.
  • first pane and second pane are chosen to differentiate between the two panes in a composite pane according to the invention. No statement about the geometric arrangement is connected with the terms. If the composite pane according to the invention is intended, for example, to separate the interior from the external environment in an opening, for example in a vehicle or a building, the first pane can face the interior or the external environment.
  • first pane and/or the second pane can have other suitable coatings, for example an anti-reflection coating, an anti-stick coating, an anti-scratch coating, a photocatalytic coating, a sun protection coating and/or low-E coating.
  • suitable coatings for example an anti-reflection coating, an anti-stick coating, an anti-scratch coating, a photocatalytic coating, a sun protection coating and/or low-E coating.
  • the glazing arrangement can optionally include further functional elements, in particular electronically controllable optical elements, for example PDLC elements, electrochromic elements or the like, which are typically arranged between the first pane and the second pane.
  • electronically controllable optical elements for example PDLC elements, electrochromic elements or the like, which are typically arranged between the first pane and the second pane.
  • the first pane and the second pane are laminated together via the intermediate layer, for example by autoclave processes, vacuum bag processes, vacuum ring processes, calendering processes, vacuum laminators, or combinations thereof.
  • the pane is usually connected under the action of heat, vacuum and/or pressure.
  • the present invention comprises a method for producing the glazing arrangement according to the invention, at least comprising:
  • the light coupling-out means comprising a coating which is arranged flatly at least in sections on one of the two main surfaces (III, IV).
  • the coating can be applied to the first pane by means of screen printing.
  • the coating is roughened, i.e. the coating is given a structure.
  • the coating is then at least partially removed after it has been applied to one of the two main surfaces. There is no clean removal of the coating, but residues of the coating remain on one of the two main surfaces.
  • the at least partial removal of the coating can take place by means of a laser. Due to the laser treatment, the coating has an irregular, rough structure and thus has a light-scattering effect.
  • the present invention includes the use of the glazing arrangement according to the invention in means of locomotion for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles, for example as a roof pane.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a glazing arrangement according to the invention with a single pane
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of a glazing arrangement according to the invention with a single pane
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a further embodiment of a glazing arrangement according to the invention with a laminated pane
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a further configuration of a glazing arrangement according to the invention with a laminated pane
  • FIG. 5 shows a flow chart of an embodiment of a method according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of a configuration of a structured coating according to the invention as a light extraction means.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional representation of a glazing arrangement 10 according to the invention.
  • the glazing arrangement 10 comprises a first pane 1 as a single pane and a light source 2.
  • the single pane can be, for example, automobile glazing, building glazing or components of a piece of furniture or electrical equipment.
  • the glazing assembly 10 is a roof panel of a vehicle.
  • the glazing arrangement 10 can also be part of insulating glazing and serve, for example, as an outer or inner pane in a window of a building.
  • the glazing arrangement 10 can be installed in an interior space and can be used, for example, as glazing for a conference room.
  • the first pane 1 has a first main surface IV and another second main surface III opposite the first main surface IV.
  • the first pane 1 is bounded by four circumferential end faces 3, also known as side faces. The end faces are arranged orthogonally to the main faces III, IV.
  • the first disk 1 consists, for example made of soda-lime glass and its dimensions are 1.4 mx 1.5 m.
  • the first pane 1 has a thickness of 3 mm. The thickness of the first disk can be adapted to the respective use.
  • the first pane 1 can comprise toughened, partially toughened or non-toughened glass. Alternatively, the first pane 1 can be made of a plastic, for example made of polycarbonate.
  • the light source 2 is arranged in the glazing arrangement 10 in such a way that light is coupled into the pane 1 at one of the four end faces 3 of the pane 1 .
  • the light source 2 is intended to emit light in the visible range. Alternatively, it can emit infrared or ultraviolet light.
  • the light emitted by the light source 2 is directed in the direction of the pane 1 and strikes, for example, a first end face 3 of the first pane 1.
  • the pane 1 is intended to forward the light coupled in at the first end face 3 through the pane 1 in the longitudinal direction.
  • a light beam L1 propagates through pane 1. Due to the principle of total reflection, the light coupled into first pane 1 at an angle Q > 0 to tai propagates through first pane 1.
  • the light source 2 of the glazing assembly 10 may include one or more light emitting diodes (LED).
  • the light source can also include an organic light emitting diode (OLED).
  • a light decoupling means 4 is arranged on the first main surface IV of the first pane 1 .
  • the total reflection of the light beam L1 is prevented at the point at which the light coupling-out means 4 is arranged, and the light can emerge from the first pane 1 via the main surface IV. Without the light coupling-out means 4, the coupled-in light strikes the surface of the pane 1 at an angle such that the light beam is totally reflected.
  • the light coupling-out means 4 can be arranged at any point on the main surface IV or the main surface III.
  • the light extraction means 4 includes a transparent coating 4.1.
  • the coating 4.1 has, for example, titanium oxide (Ti0x/Ti02).
  • the coating 4.1 is transparent.
  • the layer thickness is 10 ⁇ m.
  • the coating 4.1 has a different, in particular higher, refractive index than the air and the first pane.
  • the total reflection of the light at the interface between the first pane 1 and the surrounding air is interrupted by the coating 4.1 and the light is coupled out of the first pane 1 by scattering.
  • the coating 4.1 can be roughened by structuring, as shown in FIG.
  • FIG 2 shows a development according to the invention of the glazing arrangement 10 from Figure 1.
  • the glazing arrangement 10 from Figure 2 has a similar structure to the glazing arrangement 10 from Figure 1.
  • the light source 2 in Figure 2 is on the main surface IV and not on the end face 3 arranged.
  • the glazing arrangement 10 has a light coupling means 8 which is arranged opposite the light source 2 with respect to the first pane 1 .
  • the light coupling means 8 has the task of directing a large part of the light, which penetrates the first pane 1 at an angle Q ⁇ 0 to tai and immediately exits again due to a lack of total reflection at the boundary surface opposite the entry surface (here main surface III), into the first pane 1 to steer back, preferably at an angle Q > 0 to tai.
  • the light coupling means 8 preferably uses mechanisms of reflection, light refraction, diffraction and/or scattering.
  • the light coupling means 8 comprises, for example, a microprism film, a structured plastic film, or a plastic plate with a planar arrangement of microprisms.
  • a light beam L2 propagates through the pane 1.
  • the glazing arrangement 10 comprises a first light extraction means 4 on the second main surface III and a second light extraction means 4 on the first main surface IV.
  • the glazing arrangement 10 can only include one of the light extraction means 4.
  • the coating 4.1 can have several body elements 4.2.
  • the body elements 4.2 can be spherical.
  • the shape of the body elements 4.2 can be elliptical, cylindrical or in the form of spheres.
  • Body elements 4.2 in the form of spheres, for example, allow the light to be extracted particularly effectively from the first pane using refraction, reflection and scattering.
  • the body elements 4.2 can be partially filled or hollow.
  • the body elements 4.2 can have a coating of titanium oxide or a fluorescent substance be coated so that the scattering of the light is further enhanced.
  • the body elements 4.2 are advantageously transparent and thus almost invisible to the human eye even when the light source 2 is switched off.
  • the body elements 4.2 as spheres can have a diameter of 1 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly preferably 50 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the cylindrical body would have a length of 1 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly preferably 50 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the body elements can have different sizes.
  • the body elements 4.2 are preferably made of glass and/or polymer material. The glass and/or the polymer material are preferably transparent.
  • the body elements 4.2 can be arranged in a single layer of the coating.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional illustration of a further embodiment of a glazing arrangement 10 according to the invention with a laminated pane 101.
  • the laminated pane 101 comprises the first pane 1, which is connected to a second pane 6 via an intermediate layer 5.
  • the first pane 1, the intermediate layer 5 and the second pane 6 were connected to one another by lamination, in particular in an autoclave.
  • the second pane 6 has a first main surface II and another second main surface I opposite the first main surface II.
  • the first pane 1 from FIG. 3 has a structure similar to the first pane 1 from FIG. 2. In contrast to FIG. 1, the first pane 1 has only one light coupling-out means 4 on the first main surface IV.
  • the thickness of the first pane 1 is 1.6 mm, for example, and the thickness of the second pane 6 can be 2.1 mm.
  • the first pane 1 and the second pane 6 can have any thickness, for example the same thickness.
  • the intermediate layer 5 is a thermoplastic intermediate layer. It contains at least one thermoplastic film and, in an advantageous embodiment, is formed by a single thermoplastic film. This is advantageous in terms of a simple structure and a small overall thickness of the laminated glass.
  • the thermoplastic intermediate layer or the thermoplastic film preferably contains at least polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, which have proven useful for laminated glasses.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • the thickness of the thermoplastic intermediate layer 5 is preferably from 0.2 mm to 1.00 mm.
  • thermoplastic films with a standard thickness of 0.76 mm be used.
  • the intermediate layer 5 can also be designed as an acoustically damping 3-layer PVB film.
  • the first pane 1, the second pane 6 and the intermediate layer 5 are clear (neither tinted nor colored).
  • the intermediate layer 5 can have a tinted or colored PVB film.
  • the second pane 6 can be tinted dark.
  • the light extraction means 4 in FIG. 3 is in the form of the roughened coating 4.1.
  • the coating 4.1 has titanium oxide.
  • the coating 4.1 can additionally contain spherical body elements 4.2 in the form of spheres, in particular glass spheres.
  • a light beam L3 propagates through pane 1 as an example.
  • the first pane 1 is provided, for example, to face an interior of a vehicle in the installed position.
  • the first main surface IV of the first pane 1 is accessible from the interior, whereas the second main surface I of the second pane 6 faces outwards with respect to the vehicle interior.
  • the glazing arrangement 10 shown in FIG. 3 is particularly suitable as a roof pane of a motor vehicle.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional representation of a further embodiment of a glazing arrangement 10 according to the invention with the composite pane 101.
  • the glazing arrangement 10 from Figure 4 has a similar structure to the glazing arrangement 10 from Figure 3.
  • the first pane 1 from Figure 4 has the light extraction means 4 on the second main surface III of the first pane 1.
  • the light extraction means 4 in FIG. 4 is designed in the form of the roughened coating 4.1.
  • the coating 4.1 has titanium oxide.
  • the coating 4.1 also has spherical body elements 4.2 in the form of spheres, in particular glass spheres.
  • a light beam L4 propagates through pane 1 as an example.
  • the glazing arrangement 10 has the light coupling means 8 which is arranged opposite the light source 2 with respect to the first pane 1 .
  • the light coupling means 8 is a microprism film, a structured plastic film or plastic plate with a planar arrangement of microprisms.
  • the light coupling means 8 preferably uses mechanisms of reflection, light refraction, diffraction and/or scattering.
  • FIG. 5 shows a flow chart of an exemplary embodiment of the method according to the invention for producing the glazing arrangement 10. The method comprises the following steps:
  • the light extraction means 4 comprising a coating 4.1 which is arranged flatly at least in sections on one of the two main surfaces (III, IV).
  • the coating can be applied to the first pane by means of screen printing.
  • the step of arranging the light extraction means 4 can include a deposition of the coating 4.1 on the first pane and additionally a step 103 of partial decoating of the coating 4.1, so that the coating 4.1 is roughened.
  • the coating 4.1 can be roughened using a laser.
  • the coating 4.1 is structured.
  • the structuring of the coating can include several circular areas of the coating 4.1.
  • the circular areas can have a diameter of 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, for example 56 ⁇ m, 63 ⁇ m, 98 ⁇ m or 112 ⁇ m. This achieves improved transparency when switched off without affecting the luminosity when switched on.
  • the coating 4.1 can have several body elements 4.2 in the form of spheres. However, the shape of the body elements 4.2 can also be elliptical or cylindrical.
  • the body elements 4.2 can be partially filled or hollow and filled with air. Alternatively or additionally, the body elements 4.2 can be coated with a coating of titanium oxide or a fluorescent substance, so that the scattering of the light is further intensified.
  • the body elements 4.2 are preferably made of glass and/or polymer material. The glass and/or the polymer material are preferably transparent. For example, the body elements 4.2 can be arranged in a single layer of the coating.
  • FIG. 6 shows a schematic plan view of an embodiment of the roughened, structured coating 4.1 as light extraction means 4.
  • the structure of the coating 4.1 has a number of circular areas.
  • the circular areas of the coating 4.1 have a diameter of, for example, 56 ⁇ m, 63 ⁇ m, 98 ⁇ m, 112 ⁇ m or 1 mm.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verglasungsanordnung (10) mindestens umfassend: • eine erste Scheibe (1) mit einer ersten Hauptoberfläche (IV) und einer zweiten Hauptoberfläche (III), wobei die erste Scheibe (1) dazu vorgesehen ist, eingekoppeltes Licht zumindest teilweise weiterzuleiten, • eine Lichtquelle (2) zum Erzeugen von in die erste Scheibe einkoppelbarem Licht, • ein Lichtauskopplungsmittel (4) zum Auskoppeln von Licht aus der ersten Scheibe (1) über eine der zwei Hauptoberflächen (III, IV), wobei das Lichtauskopplungsmittel (4) eine transparente Beschichtung (4.1) mit einem zur Luft und zu der ersten Scheibe unterschiedlichen, insbesondere höheren, Brechungsindex umfasst, die zumindest abschnittsweise an einer der zwei Hauptoberflächen (III, IV) flächig angeordnet ist.

Description

l
Beleuchtbare Verglasung
Die Erfindung betrifft eine Verglasungsanordnung mit einer Lichtquelle und einem Lichtauskopplungsmittel, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
Verbundscheiben als Verglasungen aus zwei oder mehreren gläsernen oder polymeren Scheiben werden in Fahrzeugen als Windschutzscheiben, Heckscheiben, Seitenscheiben und Dachscheiben eingesetzt. Bei beleuchtbaren oder beleuchteten Verglasungen wird unter Ausnutzung der T otalreflexion Licht einer Lichtquelle in einen flächigen Lichtleiter in Form einer Scheibe der Verglasung eingekoppelt.
WO 2010/049638 A1 , WO 2013/053629 A1 , WO 2014060409 A1 oder WO 2015/095288 A2 offenbaren die Einkopplung von Licht über eine Seitenfläche in eine Glasscheibe. Aus der WO2013/110885 A1. WO2018178591 A1 oder WO2019/105855 A1 ist bekannt die Lichtquelle in eine Ausnehmung anzuordnen und dadurch das Licht in die Scheibe einzukoppeln.
Bisher sind Scheiben mit beleuchteter Schaltfläche bekannt, die ein Lichtablenkmittel zur Markierung einer Fläche umfassen. Das in einer Scheibe eingekoppelte Licht trifft auf das Lichtablenkmittel und wird derart abgelenkt, dass es die Scheibe verlässt. Das Lichtablenkmittel besteht üblicherweise aus Strukturen, die Partikel, Punktraster, Aufkleber oder Aufdrucke umfassen. Es ist hierbei nachteilig, dass diese Strukturen auch im ausgeschalteten Zustand der Lichtquelle sehr deutlich sichtbar sind.
W02020/188078 A1 offenbart eine Verbundverglasung mit einer Lichtquelle. Das von der Lichtquelle emittierte Licht wird über ein Glassubstrat oder eine polymere Zwischenschicht durch die Verbundverglasung geleitet. Die Verbundverglasung weist weiterhin eine Lichteinleitungsoberfläche zum Einleiten des von der Lichtquelle emittierten Lichts sowie eine Lichtextraktionsfläche zum Extrahieren des Lichts.
US2018/074251 A1 offenbart eine Verglasungseinheit mit einer Lichtquelle und einem Lichtextraktionssystem, das dielektrische Streupartikel enthält.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Verglasungsanordnung bereitzustellen, bei der auch im ausgeschalteten Zustand der Lichtquelle Lichtauskopplungsmittel kaum sichtbar sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Verglasungsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Verglasungsanordnung umfasst mindestens eine erste Scheibe, eine Lichtquelle zum Erzeugen von in die erste Scheibe einkoppelbarem Licht und ein Lichtauskopplungsmittel zum Auskoppeln von Licht aus der ersten Scheibe, wobei die Scheibe dazu vorgesehen ist eingekoppeltes Licht zumindest teilweise weiterzuleiten. Die erste Scheibe weist mindestens eine erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche auf. Die Lichtauskopplungsmittel sind dazu vorgesehen, das Licht über eine der zwei Hauptoberflächen auszukoppeln. Dazu weist das Lichtauskopplungsmittel eine transparente Beschichtung mit einem zur Luft und zu der ersten Scheibe unterschiedlichen Brechungsindex auf. Die transparente Beschichtung ist zumindest abschnittsweise an einer der zwei Hauptoberflächen flächig aufgebracht. Die Beschichtung kann bevorzugt Titanoxid (TiOx) aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Brechungsindex der transparenten Beschichtung PB bevorzugt ca. 2.5. Dadurch, dass, der Brechungsindex der transparenten Beschichtung PB sich stark zum Brechungsindex ni_ der umgebenen Luft und zum Brechungsindex der ersten Scheibe ns unterscheidet wird das Licht am Übergang von Scheibe zu Beschichtung und am Übergang von der Beschichtung zu Luft gebrochen und ausgekoppelt. Vorteilhafterweise ist die Beschichtung transparent und somit auch im ausgeschalteten Zustand der mindestens einen Lichtquelle für das menschliche Auge nahezu unsichtbar. Ferner kann die Beschichtung eine Schichtdicke von 300 nm bis 200 pm, bevorzugt 300 nm bis 400 nm aufweisen.
Eine Beschichtung, insbesondere eine Scheibe oder ein Gegenstand wird als transparent verstanden, wenn die Beschichtung, die Scheibe oder der Gegenstand eine Transmission im sichtbaren Spektralbereich von größer 20%, bevorzugt 50%, besonders bevorzugt von größer 70 %, insbesondere von größer 85% aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beschichtung aufgeraut. Mit anderen Worten die Beschichtung erhält durch Strukturierung eine Rauheit. Dazu wird die Beschichtung, nachdem sie auf einer der zwei Hauptoberfläche aufgebracht wurde, zumindest teilweise abgetragen. Dabei findet kein sauberer Abtrag der Beschichtung statt, sondern Rückstände der Beschichtung verbleiben auf einer der zwei Hauptoberflächen. Das zumindest teilweise Abtragen der Beschichtung kann mittels Laser stattfinden. Die Beschichtung weist durch die Behandlung mit Laser eine unregelmäßige raue Struktur auf und wirkt dadurch lichtstreuend. Beispielsweise kann die Beschichtung eine Strukturierung in Form von Kreisflächen aufweist. Die Kreisflächen können einen Durchmesser von 10 pm, 200 pm oder bis zu 1 mm aufweisen.
Es ist eine für eine effektive Lichtauskopplung vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Beschichtung mehrere, insbesondere sphärische Körperelemente umfasst. Mit anderen Worten sind die Körperelemente in der Beschichtung eingebettet. Die Körperelemente sind bevorzugt transparent ausgebildet. Dadurch, dass an den Körperelementen das in der ersten Scheibe propogierende Licht gestreut wird, wird eine besonders effektive Lichtauskopplung erzielt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die insbesondere sphärischen Körperelemente elliptisch, zylindrisch oder Kugeln. Durch eine geeignete Form des Körperelements, beispielsweise eine Kugelform, kann das Licht unter Ausnutzung von Brechung, Reflexion und Streuung aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden. Um die Streuung des Lichts zu verstärken, können die sphärischen Körperelemente teilweise befüllt oder hohl, insbesondere mit Luft befüllt, ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Körperelemente zusätzlich mit einer Beschichtung aus Titanoxid oder einem fluoreszierenden Stoff beschichtet sein, so dass die Streuung des Lichts weiter verstärkt wird.
Beispielsweise können die Körperelemente als Kugeln einen Durchmesser von 1 pm bis 200 pm, bevorzugt 5 pm bis 100 pm, besonders bevorzugt 50 pm bis 80 pm aufweisen. Im Falle eines zylindrischen Körperelements würde der zylindrische Körper eine Länge von 1 pm bis 200 pm, bevorzugt 5 pm bis 100 pm, besonders bevorzugt 50 pm bis 80 pm aufweisen. Dabei können die insbesondere sphärischen Köperelemente unterschiedliche Größe aufweisen. Vorzugsweise können die Körperelemente aus Glas und/oder Polymerstoff ausgebildet sind. Das Glas und/oder der Polymerstoff sind bevorzugt transparent. Beispielsweise können die Körperelemente in einer einzigen Schicht der Beschichtung angeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Beschichtung unmittelbar an der ersten Hauptoberfläche (IV) und/oder an der zweiten Hauptoberfläche (III) angeordnet bzw. aufgebracht. Insbesondere ist dies die Sichtfläche der ersten Scheibe. Die Beschichtung kann eine Fläche von mindestens 1 mm2, vorzugsweise 1000 mm2 bis 1 m2 abdecken. Die Lichtquelle der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung umfasst mindestens eine oder mehrere Leuchtdioden (LED). Die Lichtquelle kann zusätzlich oder alternativ eine organische Leuchtdiode (OLED) oder einen Laser umfassen, wobei die Lichtquelle vorzugsweise an einer Stirnseite der ersten Scheibe angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichtquelle infrarotes oder ultraviolettes Licht aussenden, welches bevorzugt durch fluoreszente oder lumineszente Partikel, bevorzugt als Bestandteil des Lichtauskoppelmittels, in sichtbares Licht gewandelt wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Verglasungsanordnung zusätzlich ein Lichteinkopplungsmittel umfassen, welches mit der ersten Hauptoberfläche verbunden ist. In diesem Fall ist die Lichtquelle benachbart zum Lichteinkopplungsmittel angeordnet, so dass das Licht der Lichtquelle zumindest teilweise über das Lichteinkopplungsmittel in die erste Scheibe eingekoppelt werden kann. Das Lichteinkopplungsmittel ist dazu vorgesehen, einen Teil des von der Lichtquelle eintreffenden Lichts in Transmission durch Streuung, Reflexion, Brechung oder Beugung abzulenken.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erfindungsgemäße Verglasungsanordnung eine Verbundscheibe auf. Die Verbundscheibe umfasste die erste Scheibe, welche über eine Zwischenschicht mit einer zweiten Scheibe zu der Verbundscheibe verbunden ist. Bevorzugt werden die beiden Scheiben und die dazwischenliegende Zwischenschicht flächig durch Lamination verbunden.
Als erste Scheibe und zweite Scheibe sind im Grunde alle elektrisch isolierenden Substrate geeignet, die unter den Bedingungen der Herstellung und der Verwendung der Verbundscheibe thermisch und chemisch stabil sowie dimensions-stabil sind.
Die erste Scheibe und/oder, falls vorhanden, die zweite Scheibe enthalten bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Floatglas aus klarem Glass, ganz besonders bevorzugt Diamantglas. Alternativ könne die Scheiben auch Flachglas, wie Kalk-Natron-Glas, Borosilikatglas oder Quarzglas, oder klare Kunststoffe, starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon, enthalten. Die erste Scheibe und/oder zweite Scheibe sind bevorzugt transparent, insbesondere für die Verwendung der Scheiben als Windschutzscheibe oder Rückscheibe eines Fahrzeugs oder anderen Verwendungen bei denen eine hohe Lichttransmission erwünscht ist. Insbesondere besteht zumindest die erste Scheibe und bevorzugt auch die zweite Scheibe aus Klarglas. Für Scheiben, die nicht im verkehrsrelevanten Sichtfeld des Fahrers liegen, beispielsweise für Dachscheiben, kann die Transmission aber auch viel geringer sein, beispielsweise größer als 5 %. Dazu kann beispielsweise die zweite Scheibe und/oder die Zwischenschicht getönt oder gefärbt sein.
Die Dicke von erster Scheibe und/oder zweiter Scheibe kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Standardstärken von 1,0 mm bis 25 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm für Fahrzeugglas und bevorzugt von 4 mm bis 25 mm für Möbel, Geräte und Gebäude, verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Größe der erfindungsgemäßen Verwendung. Die erste Scheibe und zweite Scheibe weisen beispielsweise im Fahrzeugbau und Architekturbereich übliche Flächen von 200 cm2 bis zu 20 m2 auf.
Die Verglasung kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die dreidimensionale Form keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Kathodenzerstäubung mit weiteren Beschichtungen beschichtet werden kann. Bevorzugt sind die Scheiben planar oder leicht oder stark in einer Richtung oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen. Insbesondere werden planare Substrate verwendet. Die Scheiben können farblos oder gefärbt sein.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe werden im Falle einer Verbundscheibe durch mindestens die Zwischenschicht miteinander verbunden. Die Zwischenschicht ist bevorzugt transparent oder getönt oder gefärbt. Die Zwischenschicht enthält vorzugsweise mindestens einen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und / oder Polyethylenterephthalat (PET) oder besteht daraus. Die Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polyurethan (PU), Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharze, Acrylate, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder Copolymere oder Gemische davon enthalten. Die Zwischenschicht kann durch eine oder auch durch mehrere übereinander angeordnete Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke einer Folie bevorzugt von 0,025 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die Zwischenschichten können bevorzugt thermoplastisch sein und nach der Lamination die erste Scheibe, die zweite Scheibe und eventuelle weitere Zwischenschichten miteinander verkleben. Besonders vorteilhaft sind sogenannte akustik-dämpfende Zwischenschichten, die bevorzugt aus drei Lagen PVB bestehen, wobei die mittlere Lage weicher ausgebildet ist als die zwei äußeren Lagen. Die Zwischenschicht kann auch eine funktionale Schicht aufweisen, insbesondere eine Infrarotstrahlung reflektierende Schicht, eine Infrarotstrahlung absorbierende Schicht, eine UV-Strahlung absorbierende Schicht, eine zumindest abschnittsweise gefärbte Schicht und/oder eine zumindest abschnittsweise getönte Schicht. So kann die thermoplastische Zwischenschicht beispielsweise auch ein Bandfilter sein.
Die Begriffe „erste Scheibe“ und „zweite Scheibe“ sind zur Unterscheidung der beiden Scheiben bei einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe gewählt. Mit den Begriffen ist keine Aussage über die geometrische Anordnung verbunden. Ist die erfindungsgemäße Verbundscheibe beispielsweise dafür vorgesehen, in einer Öffnung, beispielsweise eines Fahrzeugs oder eines Gebäudes, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen, so kann die erste Scheibe dem Innenraum oder der äußeren Umgebung zugewandt sein.
Ferner kann die erste Scheibe und/oder die zweite Scheibe weitere geeignet Beschichtungen aufweisen, beispielsweise eine Antireflexionsbeschichtung, eine Antihaftbeschichtung, eine Antikratzbeschichtung, eine photokatalytische Beschichtung, eine Sonnenschutzbeschichtung und/oder Low-E-Beschichtung.
Weiterhin kann die Verglasungsanordnung optional weitere funktionelle Elemente, insbesondere elektronisch steuerbare optische Elemente umfassen, beispielsweise PDLC- Elemente, elektrochrome Elemente oder ähnliches, die typischerweise zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe angeordnet sind.
Die erste Scheibe und die zweite Scheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung der Scheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung, mindestens umfassend:
• Anordnen von mindestens einer Lichtquelle an einer ersten Scheibe,
• Aufbringen einer flächigen Beschichtung als ein Lichtauskopplungsmittel zumindest teilweise an einer ersten Hauptoberfläche und/oder an einer zweiten Hauptoberfläche der ersten Scheibe, wobei das Lichtauskopplungsmittel eine Beschichtung umfasst, die zumindest abschnittsweise an einer der zwei Hauptoberflächen (III, IV) flächig angeordnet wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann die Beschichtung mittels Siebdruck auf der ersten Scheibe aufgebracht werden.
Ferner wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung die Beschichtung aufgeraut, d.h. die Beschichtung erhält eine Strukturierung. Dazu wird die Beschichtung, nachdem sie auf einer der zwei Hauptoberfläche aufgebracht wurde, dann zumindest teilweise abgetragen. Dabei findet kein sauberer Abtrag der Beschichtung statt, sondern Rückstände der Beschichtung verbleiben auf einer der zwei Hauptoberflächen. Das zumindest teilweise Abtragen der Beschichtung kann mittels Laser stattfinden. Die Beschichtung weist durch die Behandlung mit Laser eine unregelmäßige raue Struktur auf und wirkt dadurch lichtstreuend.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung in Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Dachscheibe.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können alle Ausführungsformen, die für einzelne Merkmale genannt sind, auch frei miteinander kombiniert werden, sofern diese nicht widersprüchlich sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren sind eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Figuren schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Querschnittdarstellung einer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung mit einer Einzelscheibe, Figur 2 eine schematische Querschnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung mit einer Einzelscheibe, Figur 3 eine schematische Querschnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung mit einer Verbundscheibe, Figur 4 eine schematische Querschnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung mit einer Verbundscheibe, und Figur 5 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und Figur 6 eine schematische Draufsicht auf eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen strukturierten Beschichtung als Lichtauskopplungsmittel.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
Figur 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung 10. Die Verglasungsanordnung 10 umfasst eine erste Scheibe 1 als Einzelscheibe und eine Lichtquelle 2. Die Einzelscheibe kann beispielsweise eine Automobilverglasung, eine Bauverglasung oder Bauteile eines Möbels oder elektrischen Geräts sein. Beispielsweise ist die Verglasungsanordnung 10 eine Dachscheibe eines Fahrzeugs. Die Verglasungsanordnung 10 kann auch Teil einer Isolierverglasung sein und beispielsweise als Außen- oder Innenscheibe in einem Fenster eines Gebäudes dienen. Ferner ist die Verglasungsanordnung 10 in einem Innenraum einbaubar und kann beispielsweise als Verglasung eines Konferenzraums dienen.
Die erste Scheibe 1 weist eine erste Hauptoberfläche IV auf und eine weitere der ersten Hauptfläche IV gegenüberliegenden zweite Hauptoberfläche III. Die erste Scheibe 1 wird durch vier umlaufende Stirnfläche 3, auch als Seitenflächen genannt, begrenzt. Die Stirnflächen sind orthogonal zu den Hauptflächen III, IV angeordnet. Die erste Scheibe 1 besteht beispielsweise aus Kalk-Natronglas und ihre Abmessungen betragen 1,4 m x 1,5 m. Die erste Scheibe 1 weist eine Dicke von 3 mm auf. Die Dicke der ersten Scheibe kann der jeweiligen Verwendung angepasst sein. Die erste Scheibe 1 kann vorgespanntes, teilvorgespanntes oder nicht vorgespanntes Glas aufweisen. Alternativ kann die erste Scheibe 1 aus einen Kunststoff, beispielsweise aus Polycarbonat bestehen.
In der Verglasungsanordnung 10 ist die Lichtquelle 2 derart angeordnet, dass Licht an einer der vier Stirnseiten 3 der Scheibe 1 in die Scheibe 1 eingekoppelt wird. Die Lichtquelle 2 ist dazu vorgesehen Licht, im sichtbaren Bereich zu emittieren. Alternativ kann sie infrarotes oder ultraviolettes Licht aussenden.
Das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht ist in Richtung der Scheibe 1 gerichtet und trifft beispielsweise auf eine erste Stirnseite 3 der ersten Scheibe 1. Die Scheibe 1 ist dazu vorgesehen das an der ersten Stirnseite 3 eingekoppelte Licht in Längsrichtung durch die Scheibe 1 weiterzuleiten. In Figur 1 propagiert beispielshaft ein Lichtstahl L1 durch die Scheibe 1. Aufgrund des Prinzips der Totalreflexion propagiert das unter einem Winkel Q > 0totai in die erste Scheibe 1 eingekoppelte Licht durch die erste Scheibe 1.
Die Lichtquelle 2 der Verglasungsanordnung 10 kann eine oder mehrere Leuchtdioden (LED) enthalten. Die Lichtquelle kann auch eine organische Leuchtdiode (OLED) umfassen.
Auf der erstem Hauptoberfläche IV der ersten Scheibe 1 ist ein Lichtauskopplungsmittel 4 angeordnet. An der Stelle, an der das Lichtauskopplungsmittels 4 angeordnet ist, wird die Totalreflexion des Lichtstrahls L1 verhindert und das Licht kann über die Hauptoberfläche IV aus der ersten Scheibe 1 austreten. Ohne das Lichtauskopplungsmittel 4 trifft das eingekoppelte Licht in einem Winkel auf die Oberfläche der Scheibe 1, dass es zu einer Totalreflexion des Lichtstrahls kommt.
Das Lichtauskopplungsmittel 4 kann an jeder beliebigen Stelle der Hauptoberfläche IV oder der Hauptoberfläche III angeordnet sein. In Figur 1 umfasst das Lichtauskopplungsmittel 4 eine transparente Beschichtung 4.1. Die Beschichtung 4.1 weist beispielsweise Titanoxid (Ti0x/Ti02) auf. Die Beschichtung 4.1 ist transparent. Die Schichtdicke beträgt 10 pm. Die Beschichtung 4.1 weist einen zur Luft und zu der ersten Scheibe unterschiedlichen, insbesondere höheren, Brechungsindex auf. Durch die Beschichtung 4.1 wird die Totalreflexion des Lichts an der Grenzfläche zwischen erster Scheibe 1 und umgebender Luft unterbrochen und das Licht durch Streuung aus der ersten Scheibe 1 ausgekoppelt. Um eine effektive Streuung zu gewährleisten, kann die Beschichtung 4.1 durch Strukturierung, wie in Figur 6 dargestellt, aufgeraut sein.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Verglasungsanordnung 10 aus Figur 1. Die Verglasungsanordnung 10 aus Figur 2 hat einen ähnlichen Aufbau wie die Verglasungsanordnung 10 aus Figur 1. Im Unterschied zu Figur 1 ist die Lichtquelle 2 in Figur 2 an der Hauptoberfläche IV und nicht an der Stirnseite 3 angeordnet. Dazu weist die Verglasungsanordnung 10 ein Lichteinkopplungsmittel 8 auf, welches bezüglich der ersten Scheibe 1 der Lichtquelle 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Das Lichteinkopplungsmittel 8 hat die Aufgabe, einen Großteil des Lichts, welches unter einem Winkel Q < 0totai in die erste Scheibe 1 eindringt und aufgrund mangelnder Totalreflexion an der Eintrittsfläche gegenüberliegende Grenzfläche (hier Hauptoberfläche III) sofort wieder austritt, in die erste Scheibe 1 zurückzulenken, bevorzugt unter einem Winkel Q > 0totai. Dabei nutzt das Lichteinkopplungsmittel 8 bevorzugt Mechanismen der Reflexion, Lichtbrechung, Beugung und/oder Streuung.
Im Ausgestaltungsbeispiel nach Figur 2 umfasst das Lichteinkopplungssmittel 8 beispielsweise einen Mikroprismenfilm, eine strukturierte Kunststofffolie, oder Kunststoffplatte mit einer flächigen Anordnung von Mikroprismen.
In Figur 2 propagiert beispielshaft ein Lichtstahl L2 durch die Scheibe 1. Weiterhin umfasst die Verglasungsanordnung 10 ein erstes Lichtauskopplungsmittel 4 auf der zweiten Hauptoberfläche III sowie ein zweites Lichtauskopplungsmittel 4 auf der ersten Hauptoberfläche IV. Alternativ kann die Verglasungsanordnung 10 nur eins der Lichtauskopplungsmittel 4 umfassen.
Um die Streuung des aus der Scheibe 1 austretenden Lichts zu verstärken, kann die Beschichtung 4.1 mehrere Körperelemente 4.2 aufweisen. Die Körperelemente 4.2 können sphärisch sein. Die Form der Körperelemente 4.2 kann elliptisch, zylindrisch oder in Form von Kugeln sein. An den Körperelementen wird im Betriebszustand der Lichtquelle 2 das in der ersten Scheibe 1 propagierende Licht gestreut
Durch Körperelemente 4.2 in Form von beispielsweise Kugeln kann das Licht unter Ausnutzung von Brechung, Reflexion und Streuung aus der ersten Scheibe besonders effektiv ausgekoppelt werden. Um die Streuung des Lichts zu verstärken, können die Körperelemente 4.2 teilweise befüllt oder hohl ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Körperelemente 4.2 mit einer Beschichtung aus Titanoxid oder einem fluoreszierenden Stoff beschichtet sein, so dass die Streuung des Lichts weiter verstärkt wird. Vorteilhafterweise sind die Körperelemente 4.2 transparent und somit auch im ausgeschalteten Zustand der Lichtquelle 2 für das menschliche Auge nahezu unsichtbar.
Die Körperelemente 4.2 als Kugeln können einen Durchmesser von 1 pm bis 200 pm, bevorzugt 5 pm bis 100 pm, besonders bevorzugt 50 pm bis 80 pm aufweisen. Im Falle eines zylindrischen Körperelements 4.2 würde der zylindrische Körper eine Länge von 1 pm bis 200 pm, bevorzugt 5 pm bis 100 pm, besonders bevorzugt 50 pm bis 80 pm aufweisen. Dabei können die Köperelemente unterschiedliche Größe aufweisen. Vorzugsweise sind die Körperelemente 4.2 aus Glas und/oder Polymerstoff ausgebildet. Das Glas und/oder der Polymerstoff sind bevorzugt transparent. Beispielsweise können die Körperelemente 4.2 in einer einzigen Schicht der Beschichtung angeordnet sein.
Figur 3 zeigt eine Querschnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung 10 mit einer Verbundscheibe 101. Die Verbundscheibe 101 umfasst die erste Scheibe 1 , die über eine Zwischenschicht 5 mit einer zweiten Scheibe 6 verbunden ist. Die erste Scheibe 1 , die Zwischenschicht 5 und die zweite Scheibe 6 wurden durch Lamination, insbesondere Autoklaven, miteinander verbunden. Die zweite Scheibe 6 weist eine erste Hauptoberfläche II auf und eine weitere der ersten Hauptfläche II gegenüberliegenden zweite Hauptoberfläche I.
Die erste Scheibe 1 aus Figur 3 hat einen ähnlichen Aufbau wie die erste Scheibe 1 aus Figur 2. Im Unterschied zu Figur 1 weist die erste Scheibe 1 nur ein Lichtauskopplungsmittel 4 auf der ersten Hauptoberfläche IV auf. Die Dicke der ersten Scheibe 1 beträgt beispielsweise 1 ,6 mm und die Dicke der zweiten Scheibe 6 kann 2,1 mm betragen. Die erste Scheibe 1 und die zweite Scheibe 6 können beliebige Dicken ausweisen, beispielsweise gleich dick sein.
Die Zwischenschicht 5 ist eine thermoplastische Zwischenschicht. Sie enthält mindestens eine thermoplastische Folie und ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch eine einzelne thermoplastische Folie ausgebildet. Das ist vorteilhaft hinsichtlich eines einfachen Aufbaus und einer geringen Gesamtdicke des Verbundglases. Die thermoplastische Zwischenschicht beziehungsweise die thermoplastische Folie enthält bevorzugt zumindest Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA), Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, die sich für Verbundgläser bewährt haben.
Die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht 5 beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 1,00 mm. Beispielsweise könne thermoplastischen Folien der Standarddicke von 0,76 mm verwendet werden. Die Zwischenschicht 5 kann auch als eine akustikdämpfende 3-lagige PVB-Folie ausgebildet sein.
Die erste Scheibe 1, die zweite Scheibe 6 und die Zwischenschicht 5 sind beispielsweise klar (weder getönt noch gefärbt). Alternativ kann die Zwischenschicht 5 eine getönt oder gefärbte PVB-Folie aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Scheibe 6 dunkel getönt sein.
Das Lichtauskopplungsmittel 4 in Figur 3 ist in Form der aufgerauten Beschichtung 4.1 ausgebildet. Die Beschichtung 4.1 weist Titanoxid auf. Die Beschichtung 4.1 kann zusätzlich sphärische Körperelemente 4.2 in Form von Kugeln, insbesondere Glaskugeln, enthalten. In Figur 3 propagiert beispielshaft ein Lichtstahl L3 durch die Scheibe 1.
Die erste Scheibe 1 ist beispielsweise dafür vorgesehen, in Einbaulage einem Innenraum eines Fahrzeugs zugewandt zu sein. Die erste Hauptoberfläche IV der ersten Scheibe 1 ist vom Innenraum aus zugänglich, wogegen die zweite Hauptoberfläche I der zweiten Scheibe 6 bezüglich des Fahrzeuginnenraums nach außen weist.
Die in Figur 3 dargestellte Verglasungsanordnung 10 eignet sich besonders gut als Dachscheibe eines Kraftfahrzeugs.
Figur 4 zeigt eine Querschnittdarstellung einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verglasungsanordnung 10 mit der Verbundscheibe 101. Die Verglasungsanordnung 10 aus Figur 4 hat einen ähnlichen Aufbau wie die Verglasungsanordnung 10 aus Figur 3. Im Unterschied zu Figur 3 weist die erste Scheibe 1 aus Figur 4 das Lichtauskopplungsmittel 4 auf der zweiten Hauptoberfläche III der ersten Scheibe 1 auf. Das Lichtauskopplungsmittel 4 in Figur 4 ist in Form der aufgerauten Beschichtung 4.1 ausgebildet. Die Beschichtung 4.1 weist Titanoxid auf. Die Beschichtung 4.1 weist auch sphärische Körperelemente 4.2 in Form von Kugeln, insbesondere Glaskugeln, auf. In Figur 4 propagiert beispielshaft ein Lichtstahl L4 durch die Scheibe 1.
Die Verglasungsanordnung 10 weist das Lichteinkopplungsmittel 8 auf, welches bezüglich der ersten Scheibe 1 der Lichtquelle 2 gegenüberliegend angeordnet ist. Das Lichteinkopplungsmittel 8 ist ein Mikroprismenfilm eine strukturierte Kunststofffolie oder Kunststoff platte mit einer flächigen Anordnung von Mikroprismen. Dabei nutzt das Lichteinkopplungsmittel 8 bevorzugt Mechanismen der Reflexion, Lichtbrechung, Beugung und/oder Streuung.. Figur 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der Verglasungsanordnung 10. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
• 101 Anordnen der Lichtquelle 2 an der ersten Scheibe 1 ,
• 102 Anordnen des Lichtauskopplungsmittels 4 an einer ersten Hauptoberfläche IV und/oder an einer zweiten Hauptoberfläche III der ersten Scheibe, wobei das Lichtauskopplungsmittel 4 eine Beschichtung 4.1 umfasst, die zumindest abschnittsweise an einer der zwei Hauptoberflächen (III, IV) flächig angeordnet wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann die Beschichtung mittels Siebdruck auf der ersten Scheibe aufgebracht werden.
Der Schritt des Anordnens des Lichtauskopplungsmittels 4 kann eine Abscheidung der Beschichtung 4.1 auf der ersten Scheibe und zusätzlich einen Schritt 103 des teilweisen Entschichten der Beschichtung 4.1 umfassen, so dass die Beschichtung 4.1 aufgeraut wird. Die Beschichtung 4.1 kann mittels Laser aufgeraut werden. Mit anderen Worten, die Beschichtung 4.1 wird strukturiert. Die Strukturierung der Beschichtung kann mehrere Kreisflächen der Beschichtung 4.1 umfassen. Die Kreisflächen können einen Durchmesser von 10 pm bis 200 pm, beispielsweise 56 pm, 63 pm, 98 pm oder 112 pm aufweisen. Dadurch wird eine verbesserte Transparenz im ausgeschalteten Zustand erreicht ohne die Leuchtkraft im eingeschalteten Zustand zu beeinflussen.
Die Beschichtung 4.1 kann mehrere Körperelemente 4.2 in Form von Kugeln aufweisen. Die Form der Körperelemente 4.2 kann aber auch elliptisch oder zylindrisch sein. Die Körperelemente 4.2 können teilweise befüllt oder hohl und mit Luft befüllt ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Körperelemente 4.2 mit einer Beschichtung aus Titanoxid oder einem fluoreszierenden Stoff beschichtet sein, so dass die Streuung des Lichts weiter verstärkt wird. Vorzugsweise sind die Körperelemente 4.2 aus Glas und/oder Polymerstoff ausgebildet. Das Glas und/oder der Polymerstoff sind bevorzugt transparent. Beispielsweise können die Körperelemente 4.2 in einer einzigen Schicht der Beschichtung angeordnet sein.
Figur 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausgestaltung der aufgerauten, strukturierten Beschichtung 4.1 als Lichtauskopplungsmittel 4. Die Strukturierung der Beschichtung 4.1 weist mehrere Kreisflächen auf. Die Kreisflächen der Beschichtung 4.1 haben einen Durchmesser von beispielsweise 56 pm, 63 pm, 98 pm, 112 pm oder 1 mm. Bezugszeichenliste:
1 erste Scheibe
2 Lichtquelle
3 Stirnfläche
4 Lichtauskopplungsmittel
4.1 Beschichtung
4.2 Körperelement
5 Zwischenschicht
6 zweite Scheibe
8 Lichteinkopplungsmittel
10 Verglasungsanordnung
101 Verbundscheibe
L1, L2, L3, L4 Lichtstrahl
Q Winkel (theta)
Ototai Winkel (theta) der Totalreflexion
I zweite Hauptoberfläche der zweiten Scheibe 6
11 erste Hauptoberfläche der zweiten Scheibe 6
III zweite Hauptoberfläche der ersten Scheibe 1
IV erste Hauptoberfläche der ersten Scheibe 1

Claims

Patentansprüche
1. Verglasungsanordnung (10) mindestens umfassend:
• eine erste Scheibe (1) mit einer ersten Hauptoberfläche (IV) und einer zweiten Hauptoberfläche (III), wobei die erste Scheibe (1) dazu vorgesehen ist, eingekoppeltes Licht zumindest teilweise weiterzuleiten,
• eine Lichtquelle (2) zum Erzeugen von in die erste Scheibe einkoppelbarem Licht,
• ein Lichtauskopplungsmittel (4) zum Auskoppeln von Licht aus der ersten Scheibe (1) über eine der zwei Hauptoberflächen (III, IV), wobei das Lichtauskopplungsmittel (4) eine transparente Beschichtung (4.1) mit einem zur Luft und zu der ersten Scheibe unterschiedlichen, insbesondere höheren, Brechungsindex umfasst, die zumindest abschnittsweise an einer der zwei Hauptoberflächen (III, IV) flächig angeordnet ist.
2. Verglasungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung (4.1) aufgeraut ist.
3. Verglasungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung (4.1) mehrere, insbesondere sphärische, Körperelemente (4.2) umfasst.
4. Verglasungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Körperelemente (4.2) elliptisch, zylindrisch oder Kugeln sind.
5. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Körperelemente (4.2) teilweise befüllt oder hohl ausgebildet sind.
6. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Körperelemente (4.2) mit einer Beschichtung aus Titanoxid oder einem fluoreszierenden Stoff beschichtet sind.
7. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, wobei die Körperelemente (4.2) als Kugeln einen Durchmesser von 1 pm bis 200 pm, bevorzugt 5 pm bis 100 pm, besonders bevorzugt 50 pm bis 80 pm aufweisen.
8. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, wobei die Köperelemente (4.2) unterschiedliche Größe aufweisen.
9. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, wobei die Körperelemente (4.2) aus Glas und/oder Polymerstoff ausgebildet sind.
10. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 9, wobei die Beschichtung (4.1) eine Strukturierung in Form von Kreisflächen aufweist.
11. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Beschichtung (4.1) unmittelbar an der ersten Hauptoberfläche (IV) und/oder an der zweiten Hauptoberfläche (III) angeordnet ist.
12. Verglasungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Beschichtung (4.1) an der ersten Hauptoberfläche (IV), welche eine Grenzfläche zur Luft aufweist, angeordnet ist.
13. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (2) mindestens eine oder mehrere Leuchtdioden umfasst.
14. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Scheibe (1) über eine Zwischenschicht (5) mit einer zweiten Scheibe (6) zu einer Verbundscheibe (101) verbunden ist.
15. Verglasungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (4.1) Titanoxid aufweist.
16. Verfahren zur Herstellung einer Verglasungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mindestens umfassend:
• Anordnen von mindestens einer Lichtquelle (2) an einer ersten Scheibe (1),
• Anordnen eines Lichtauskopplungsmittels (4) an einer ersten Hauptoberfläche (IV) und/oder an einer zweiten Hauptoberfläche (III) der ersten Scheibe (1), wobei das Lichtauskopplungsmittel (4) eine Beschichtung (4.1) umfasst, die zumindest abschnittsweise an einer der zwei Hauptoberflächen (III, IV) flächig angeordnet wird.
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