EP4430438A2 - Projektionsanordnung umfassend eine verbundscheibe - Google Patents

Projektionsanordnung umfassend eine verbundscheibe

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EP4430438A2
EP4430438A2 EP22805841.8A EP22805841A EP4430438A2 EP 4430438 A2 EP4430438 A2 EP 4430438A2 EP 22805841 A EP22805841 A EP 22805841A EP 4430438 A2 EP4430438 A2 EP 4430438A2
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EP
European Patent Office
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layer
pane
reflection
projection arrangement
display area
Prior art date
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Pending
Application number
EP22805841.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Hagen
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
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
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    • B32B17/10807—Making laminated safety glass or glazing; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J1/00—Windows; Windscreens; Accessories therefor
    • B60J1/001—Double glazing for vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J1/00—Windows; Windscreens; Accessories therefor
    • B60J1/02—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at the vehicle front, e.g. structure of the glazing, mounting of the glazing
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    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3435—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
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    • G02B2027/0194—Supplementary details with combiner of laminated type, for optical or mechanical aspects

Definitions

  • Projection arrangement comprising a composite pane
  • the invention relates to a projection arrangement comprising a composite pane, a method for its production and its use.
  • Head-up displays Images are projected onto the windshield with a projector, typically in the area of the dashboard, where they are reflected and perceived by the driver as a virtual image (from his perspective) behind the windshield. In this way, important information can be projected into the driver's field of vision, for example the current driving speed, navigation or warning information, which the driver can perceive without having to take his eyes off the road. Head-up displays can thus make a significant contribution to increasing road safety.
  • HUD projectors typically illuminate the windshield with an angle of incidence of approximately 65°, which results from the installation angle of the windshield and the positioning of the projector in the vehicle. This angle of incidence is close to Brewster's angle for an air-to-glass transition (about 56.5° for soda-lime glass).
  • Conventional HUD projectors emit s-polarized radiation, which is effectively reflected from the glass surfaces at such an angle of incidence. The problem arises that the projector image is reflected on both external surfaces of the windshield. As a result, in addition to the desired main image, a slightly offset secondary image also appears, the so-called ghost image (“ghost”).
  • Laminated glasses with wedge foils for HUDs are known, for example, from WO2009/071135A1, EP1800855B1 or EP1880243A2.
  • HUD projection arrangements that make do with windshields without wedge foils.
  • the windshield has a reflective coating as a reflective surface for the p-polarized radiation, in particular with metallic and/or dielectric layers.
  • HUD projection arrangements of this type are known, for example, from DE102014220189A1, US2017242247A1, WO2019046157A1,
  • the reflection of p-polarized radiation on glass surfaces is only completely suppressed if the angle of incidence corresponds exactly to the Brewster angle. Since the typical angle of incidence of around 65° is close to the Brewster angle, but deviates significantly from it, there is a certain residual reflection of the projector radiation on the glass surfaces. While the reflection on the outside surface of the outer pane is weakened as a result of the radiation reflection on the reflective coating, the reflection on the inside surface of the inner pane in particular can appear as a weak but disturbing ghost image. In addition, the irradiation angle of 65° only refers to one point on the windshield.
  • the HUD projector irradiates a larger HUD area on the windshield, larger irradiation angles of, for example, up to 68° or even up to 75° can also occur locally. Since the deviation from the Brewster angle is even more pronounced there, the ghost image appears with even greater intensity. In addition, there is a tendency among automobile manufacturers to install flatter windshields. This increases the angle of incidence and thus also the deviation from the Brewster angle.
  • WO2019179682A1, WO2019179683A1, WO2019206493A1 and US20190064516A1 disclose windshields for HUD projection arrangements which are provided with an anti-reflection coating on the interior-side surface in order to reduce the reflectivity of the interior-side surface.
  • EP0844507A1 discloses another HUD projection arrangement, wherein a windshield is irradiated with p-polarized radiation.
  • a windshield is irradiated with p-polarized radiation.
  • an optically high-index coating is applied to the interior surface of the inner pane ("Brewster's angle regulating film").
  • the coating is formed from titanium oxide and is sputtered onto the disc surface.
  • WO2021209201 discloses a projection arrangement for a HUD with a reflection layer between an outer pane and an inner pane of a composite pane and a high-index layer on a space facing away from the intermediate pane of the composite pane Surface of the inner pane is arranged.
  • the high-index layer includes exactly one layer with a refractive index of 1.9 or higher.
  • the high-index layer can also have more than one layer with a refractive index of 1.9 or higher.
  • the reflective layer can optionally contain an electrically conductive layer, which primarily increases the reflection of visible light.
  • US20180149867A1 discloses a projection arrangement for a HUD with a windshield having a wedge-shaped thermoplastic interlayer.
  • CN113071165A shows a projection arrangement with a composite pane, which preferably has a wedge-shaped thermoplastic intermediate layer and a reflective coating, with the reflective coating preferably having at least 3 metallic layers.
  • the high number of metallic layers is necessary to reduce the transmission of IR radiation through the laminated pane.
  • the object of the present invention is to provide an improved projection arrangement in which the image is generated by reflecting predominantly p-polarized radiation on a composite pane and in which the intensity of the reflected p-polarized radiation is intensified without the intensity of double images increasing .
  • a projection arrangement which is particularly suitable for a head-up display (HUD).
  • the projection arrangement comprises at least one compound pane and a projector.
  • the composite pane comprises an outer pane and an inner pane, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer.
  • a reflective layer is arranged between the outer pane and the inner pane and is arranged at least in a display area of the laminated pane.
  • a reflection-increasing coating is arranged at least within the display area (D) on a surface of the inner pane facing away from the thermoplastic intermediate layer. The reflection-increasing coating thus conceals when looking through the laminated pane, in the viewing direction from the inner pane to the outer pane, at least partially and preferably completely the reflection layer and is particularly preferably arranged congruently with it.
  • the radiation from the projector is predominantly p-polarized.
  • the projector is aimed at the display area of the laminated pane.
  • the interior surface of the inner pane is the surface of the composite pane closest to the projector.
  • the reflection-increasing coating comprises at least one optically high-index layer with a refractive index of greater than or equal to 1.9 and at least one optically low-index layer with a refractive index of less than or equal to 1.6.
  • the reflective layer is suitable for reflecting at least 5% of the p-polarized radiation from the projector.
  • the reflection layer also comprises, in this order, a first dielectric layer or layer sequence, precisely one electrically conductive layer based on silver and a second dielectric layer or layer sequence. According to the invention, the reflection layer therefore comprises no more than one electrically conductive layer based on silver.
  • the outer pane has an outside surface facing away from the thermoplastic intermediate layer, which is also the outer surface of the composite pane at the same time.
  • the outer pane also has a surface on the interior side facing the thermoplastic intermediate layer.
  • the interior surface of the inner pane is at the same time the inner surface of the laminated pane.
  • the inner pane also has an outside surface facing the thermoplastic intermediate layer.
  • the laminated pane is intended to separate an external environment from an interior, preferably a vehicle interior.
  • the outside surface of the outer pane is intended to face the outside environment and the interior-side surface of the inner pane is intended to face the interior.
  • the laminated pane has a peripheral edge, which preferably comprises an upper edge and a lower edge as well as two side edges running in between, with a left and a right side edge.
  • the top edge designates that edge which is intended to point upwards in the installation position. With lower edge becomes that edge referred to, which is intended to point downwards in the installed position.
  • the upper edge is often referred to as the roof edge and the lower edge as the engine edge.
  • the projector irradiates the display area, ie a projection surface, of the composite pane, in particular with p-polarized radiation in the wavelength range from 380 nm to 780 nm.
  • the p-polarized radiation is reflected in the display area towards a viewer, creating a virtual image which the viewer perceives from behind the laminated pane (in the case of a HUD).
  • the beam direction of the projector can typically be varied using mirrors, particularly vertically, in order to adapt the projection to the viewer's height.
  • the area in which the viewer's eyes must be located for a given mirror position is referred to as the eyebox window.
  • This eyebox window can be moved vertically by adjusting the mirrors, with the entire area that is accessible as a result (ie the superimposition of all possible eyebox windows) being referred to as the eyebox.
  • a viewer located within the eyebox can perceive the virtual image. Of course, this means that the viewer's eyes must be inside the eyebox, not the entire body.
  • the p-polarized radiation is mainly reflected by the reflection layer, so the reflection with the highest intensity takes place at the reflection layer. Another portion of the p-polarized radiation is reflected at the reflection-enhancing coating. The two portions of the reflected p-polarized radiation, once through the reflection-enhancing coating and once through the reflection-enhancing coating, are at least partially added together, making the total reflection (added portions of the p-polarized radiation for the reflection layer and the reflection-enhancing coating) visible to the viewer within the eyebox increases.
  • the intensity of the p-polarized radiation reflected on the reflection layer and the reflection-increasing coating is higher than the intensity of the radiation reflected on every other interface, in particular higher than the intensities of the p-reflected on the interior surface of the inner pane and the outside surface of the outer pane - polarized radiation.
  • the radiation from the projector is at least p-polarized to a proportion of more than 50%, with the proportion of p-polarized radiation preferably being at least 80%.
  • the Radiation from the projector is particularly preferably completely, ie 100%, or almost completely p-polarized (essentially purely p-polarized).
  • 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 projector is preferably a liquid crystal (LCD) display, thin film transistor (TFT) display, light emitting diode (LED) display, organic light emitting diode (OLED) ) display, electroluminescent (EL) display or microLED display.
  • LCD liquid crystal
  • TFT thin film transistor
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • EL electroluminescent
  • the reflected image can also be seen by wearers of polarization-selective sunglasses, which typically only allow p-polarized radiation to pass and block s-polarized radiation.
  • the reflection layer causes a high level of reflectivity for p-polarized radiation, particularly in the spectral range from 380 nm to 780 nm. This achieves a high-intensity HUD image.
  • the electrically conductive silver-based layer and the reflection-increasing coating do not excessively reduce light transmission, so that the laminated pane can be used as a windshield.
  • the outer pane and the inner pane are preferably made of transparent glass, in particular of soda-lime glass, which is common for window panes.
  • the panes can also be made of other types of glass (for example borosilicate glass, quartz glass, aluminosilicate glass) or transparent plastics (for example polymethyl methacrylate or polycarbonate).
  • the thickness of the outer pane and the inner pane can vary widely. Preferably discs with a thickness in the range of 0.8 mm to 5 mm, preferably from 1.4 mm to 2.5 mm, for example those with the standard thicknesses of 1.6 mm or 2.1 mm.
  • the outer pane and the inner panes can be unprestressed, partially prestressed or prestressed independently of one another. If at least one of the panes is to have a prestress, this can be a thermal or chemical prestress.
  • the outer pane is preferably completely tinted or colored, at least in the display area.
  • the outer pane should preferably have a light transmission of at least 80% and particularly preferably at least 85%.
  • the outer pane has a maximum light transmission of 90%.
  • the inner pane and the intermediate layer are preferably clear, ie not tinted or colored. For example, green or blue colored glass can be used as the outer pane.
  • the inner pane has a thickness of less than 1.6 mm, particularly preferably a thickness of less than or equal to 1.4 mm and in particular a thickness of less than or equal to 1.1 mm.
  • the reduction in the thickness of the inner pane is accompanied by an adjustment of the double image to the primary image. This means that the undesired double image, which arises on the interior-side surface of the inner pane, moves closer to the primary image. The double image is therefore almost or completely within the primary image and is perceived as not being disturbing or less disturbing in comparison to an inner pane with a greater thickness.
  • the reflection-increasing coating comprises at least one optically low-index layer with a refractive index of less than or equal to 1.6 and an optically high-index layer with a refractive index of greater than or equal to 1.9.
  • the reflection-increasing layer is preferably formed only from these two layers and has no further layers below or above one of the two layers.
  • An optically low-index layer and an optically high-index layer are sufficient to achieve the effect according to the invention.
  • the reflection-increasing coating can also comprise further layers, which can be desired in individual cases in order to optimize certain parameters.
  • the high refractive index includes and/or the low refractive index layer two or more layers with a different refractive index.
  • the refractive index is greater than or equal to 1.9 for each layer of the high-index layer and less than or equal to 1.6 for the low-index layer.
  • the reflection-enhancing coating is transparent with an average transmission of visible light (380 nm to 780 nm) of preferably at least 80% and in particular at least 85%.
  • the reflection-increasing coating preferably extends over at least 30%, particularly preferably over at least 50%, very particularly preferably over at least 80% and in particular over at least 100% of the surface of the inner pane on the interior side.
  • the optically high-index layer is preferably arranged closer to the interior-side surface of the inner pane than the optically low-index layer.
  • the optically high-index coating is preferably applied to the interior-side surface of the inner pane and/or to a coating or print (for example a cover layer) previously applied to the interior-side surface.
  • the optically low-index layer is consequently applied to the optically high-index layer.
  • the high-index layer has a refractive index of at least 1.9 and preferably at least 2.0.
  • the increase in the refractive index brings about a high refractive index effect.
  • the high-index layer may also be referred to as a reflection-enhancing layer since it typically increases the overall reflectance of the coated surface.
  • the refractive indices mentioned lead to particularly good results.
  • the refractive index is preferably at most 2.5 - a further increase in the refractive index would bring no further improvement with regard to the p-polarized radiation, but would increase the total reflection.
  • refractive indices are generally given in relation to a wavelength of 550 nm. Methods for determining refractive indices are known to those skilled in the art. The refractive indices specified within the scope of the invention can be determined, for example, by means of ellipsometry, with commercially available ellipsometers being able to be used. Unless otherwise stated, the specification of layer thicknesses or thicknesses relates to the geometric thickness of a layer. Suitable materials on the basis of which the optically high-index layer can be formed are silicon nitride (Sisl ⁇ ), a silicon-metal mixed nitride (e.g.
  • silicon zirconium nitride SiZrN
  • silicon-aluminum mixed nitride silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride
  • aluminum nitride tin oxide, tungsten oxide, niobium oxide, bismuth oxide, titanium oxide, tin-zinc composite oxide, indium tin oxide and zirconium oxide.
  • transition metal oxides such as tantalum oxide
  • lanthanide oxides such as lanthanum oxide or cerium oxide
  • the high-index layer can have a geometric thickness of 20 nm to 150 nm, preferably a thickness of 40 nm to 100 nm and in particular a geometric thickness of 40 nm to 70 nm.
  • the high-index layer is based in particular on silicon nitride, indium tin oxide or silicon-zirconium mixed nitride with a preferred geometric thickness of 20 nm to 150 nm.
  • the refractive index of the optically low-index layer is at most 1 at most 1.5 and particularly preferably at most 1.4, for example 1.25 to 1.35. These values have proven to be particularly advantageous with regard to the reflection properties of the laminated pane.
  • the low-index layer is preferably formed on the basis of nanoporous silicon oxide.
  • the reflection properties of the layer are determined on the one hand by the refractive index and on the other hand by the thickness of the low-index layer.
  • the refractive index in turn depends on the pore size and the density of the pores. In a preferred configuration, the pores are dimensioned and distributed in such a way that the refractive index is from 1.2 to 1.4, particularly preferably from 1.25 to 1.35.
  • a refractive index in these ranges is particularly advantageous in order to achieve a homogeneous reflection spectrum in the range of incidence angles of around 65° and around 75°.
  • the thickness of the low-index layer is preferably from 30 nm to 500 nm, particularly preferably from 50 nm to 150 nm. Good properties are achieved in this way.
  • the silicon oxide can be doped, for example with aluminum, zirconium, titanium, boron. In particular, the optical, mechanical and chemical properties of the coating can be adjusted by doping.
  • the low-index layer preferably comprises only one homogeneous layer of nanoporous silicon oxide.
  • the pores in a nanoporous material are in particular closed nanopores, but can also be open pores.
  • Nanopores are understood to mean pores that have sizes in the nanometer range, ie from 1 nm to less than 1000 nm (1 pm).
  • the pores preferably have an essentially circular cross-section (spherical pores), but can also have other cross-sections, for example an elliptical, oval or elongated cross-section (ellipsoidal or ovoid pores).
  • Preferably at least 80% of all pores have essentially the same cross-sectional shape. It can be advantageous if the pore size is at least 20 nm or even at least 40 nm.
  • the average size of the pores is preferably from 1 nm to 500 nm, particularly preferably from 1 nm to 100 nm, very particularly preferably from 20 nm to 80 nm.
  • the size of the pores means the diameter for circular pores and for pores of other shapes the greatest linear expansion. At least 80% of all pore sizes are preferably in the specified ranges, and the sizes of all pores are particularly preferably in the specified ranges.
  • the proportion of pore volume in the total volume is preferably between 10% and 90%, particularly preferably below 80%, very particularly preferably less than 60%.
  • such a reflection-increasing coating can be produced by physical or chemical vapor deposition, i.e. a PVD or CVD coating (PVD: physical vapor deposition, CVD: chemical vapor deposition) or be applied, for example, by means of the sol-gel process.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • Such coatings can be produced with a particularly high optical quality and with a particularly small thickness.
  • the low-index and the high-index layer are applied consecutively, ie one after the other.
  • the application of low-index or high-index layers by means of the sol-gel method is known to the person skilled in the art and can be found, for example, in WO2021209201 A1.
  • a PVD coating can be a coating applied by cathode sputtering (“sputtered on”), in particular a coating applied by cathode sputtering with the support of a magnetic field (magnetron sputtering).
  • the reflection-enhancing coating is applied by magnetron sputtering.
  • the reflection-increasing coating is applied by means of chemical vapor deposition, then this is preferably done by means of plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD), in particular this production takes place at atmospheric pressure (APCVD).
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • APCVD atmospheric pressure
  • the advantage of plasma-enhanced chemical vapor deposition is the speed of application with simultaneous high homogeneity of the layers compared to many other processes.
  • silicon oxide can be applied homogeneously and efficiently to a substrate using this production method.
  • the angle of incidence of the p-polarized radiation of the projector is the angle between the incidence vector of the projector radiation and the interior-side surface normal (i.e. the surface-normal on the interior-side external surface of the laminated pane).
  • the angle of incidence of the p-polarized radiation on the composite pane is approximated at 65° in typical HUD arrangements or projection arrangements which are based on a similar technology.
  • the geometric center of the display area for example the HUD area, is usually used to determine the angle of incidence.
  • angles of incidence are typically from 50° to 75°, preferably from 62° to 68°.
  • the values refer to the entire HUD area, so that there is no angle of incidence outside of the stated areas at any point in the HUD area.
  • the p-polarized radiation of the projector preferably strikes the laminated pane at an angle of incidence of 50° to 75°.
  • the reflection layer is a thin-layer stack, which therefore includes a layer sequence of thin individual layers.
  • this thin-layer stack comprises at least a first dielectric layer or layer sequence, an electrically conductive layer based on silver and a second dielectric layer or layer sequence.
  • the silver-based electrically conductive layer gives the reflective layer the basic reflective properties and also an IR-reflecting effect and electrical conductivity.
  • the electrically conductive layer based on silver can also be simply referred to as a silver layer. It is a particular advantage of the present invention that the desired reflection properties can be achieved with only one silver layer.
  • electrically conductive layers can also be present (however, not based on silver), which, however, do not contribute significantly to the electrical conductivity or overall reflection of the reflection layer, but rather serve a different purpose.
  • metallic blocker layers with geometric thicknesses of less than 1 nm, which are preferably arranged between the silver layer and the first dielectric layer or layer sequence and/or the silver layer and the second dielectric layer or layer sequence.
  • the electrically conductive layer preferably contains at least 90% by weight silver, particularly preferably at least 99% by weight silver, very particularly preferably at least 99.9% by weight silver.
  • the electrically conductive layer can have doping, for example palladium, gold, copper or aluminum.
  • the geometric layer thickness of the electrically conductive layer is preferably at most 15 nm, particularly preferably at most 14 nm, very particularly preferably at most 13 nm. Advantageous reflectivity in the IR range can thereby be achieved without reducing the transmission too much.
  • the geometric layer thickness of the silver layer is preferably at least 6 nm, particularly preferably at least 8 nm. Thinner silver layers can lead to dewetting of the layer structure.
  • the geometric layer thickness of the electrically conductive layer is preferably from 10 nm to 14 nm, in particular from 11 nm to 13 nm.
  • the first and/or the second dielectric layer or layer sequence do not comprise any materials whose refractive index is less than 1.9. All dielectric layers of the reflection layer therefore have a refractive index of at least 1.9. It is a particular advantage of the present invention that the desired reflection properties can be achieved solely with relatively high-index materials. Because low-refractive layers with a refractive index of less than 1.9 are particularly suitable for silicon oxide layers that have low deposition rates in magnetic field-assisted cathode deposition, the reflective layer according to the invention can be produced quickly and inexpensively.
  • the reflective layer preferably comprises, in order and starting from the substrate on which they are deposited (e.g. the inner pane, the outer pane or a film), the first dielectric layer or series of layers, the electrically conductive silver-based layer and the second dielectric layer or layer sequence.
  • the first dielectric layer or layer sequence is therefore applied to the substrate, the electrically conductive layer is arranged on the first dielectric layer, with a blocking layer preferably being arranged between the first dielectric layer or layer sequence and the electrically conductive layer.
  • the second dielectric layer or layer sequence is arranged on the electrically conductive layer, with a blocking layer preferably also being arranged here between the electrically conductive layer and the second dielectric layer or layer sequence.
  • Common dielectric layers of the first and/or the second dielectric layer or layer sequence are, for example:
  • antireflection coatings which reduce the reflection of visible light and thus increase the transparency of the coated pane, for example based on silicon nitride, titanium oxide, aluminum nitride, indium tin oxide or tin oxide, with layer thicknesses of, for example, 10 nm to 100 nm; layers that increase the refractive index and have a higher refractive index than the antireflection layer, for example based on silicon-metal mixed nitrides such as silicon zirconium mixed nitride, with layer thicknesses of, for example, 10 nm to 100 nm; Matching layers that improve the crystallinity and thus the reflectivity of the electrically conductive layer, for example based on zinc oxide (ZnO), with layer thicknesses of 3 nm to 20 nm, for example.
  • ZnO zinc oxide
  • Smoothing layers that improve the surface structure for the overlying layers, for example based on a non-crystalline oxide of tin, silicon, titanium, zirconium, hafnium, zinc, gallium and/or indium, in particular based on tin-zinc mixed oxide (ZnSnO), with Layer thicknesses of, for example, 3 nm to 20 nm.
  • ZnSnO tin-zinc mixed oxide
  • the refractive index-increasing layers are preferably arranged between the antireflection layers and the electrically conductive layer or between the adaptation layer or the smoothing layer (if present) and the antireflection layer.
  • the reflection layer Due to the electrically conductive layer, the reflection layer has reflective properties in the visible spectral range, which occur with respect to p-polarized radiation.
  • the layer thicknesses, in particular of the dielectric layer sequence the reflection with respect to p-polarized radiation can be specifically optimized.
  • the reflection layer can also comprise blocker layers which protect the electrically conductive layer from degeneration.
  • Blocker layers are typically very thin metal-containing layers based on niobium, titanium, nickel, chromium and/or alloys with layer thicknesses of 0.1 nm to 2 nm, for example.
  • the geometric thickness of the first dielectric layer or layer sequence is preferably from 10 nm to 200 nm, particularly preferably from 20 nm to 100 nm.
  • the geometric thickness of the second dielectric layer or layer sequence is preferably from 40 nm to 300 nm, particularly preferably 50 nm up to 200 nm. Good results are achieved with this.
  • the first dielectric layer sequence comprises in this order at least one silicon nitride layer (antireflection layer), a silicon mixed nitride layer (layer that increases the refractive index), a zinc-tin mixed oxide layer (smoothing layer) and a zinc oxide layer. layer (adaptation layer).
  • the second dielectric layer sequence comprises at least one zinc oxide layer (adaptation layer) and one silicon nitride layer (anti-reflective layer).
  • the dielectric layers or layer sequences can also be built up by other combinations of matching layers, smoothing layers, antireflection layers and layers increasing the refractive index.
  • Various configurations of the first and the second dielectric layers or layer sequence are described below.
  • the blocker layers are optional additional layers that do not belong to the dielectric layers.
  • the layer sequence of the reflection layer results from the substrate (i.e. that surface on which the dielectric layers and electrically conductive layers of the reflection layer are deposited):
  • first anti-reflection layer refractive index-increasing layer - smoothing layer - first adaptation layer - electrically conductive layer - blocking layer - second adaptation layer - second anti-reflection layer.
  • the geometric thickness of the first anti-reflection layer is preferably from 3 nm to 15 nm.
  • the geometric thickness of the second anti-reflection layer is preferably from 40 nm to 80 nm.
  • the geometric thickness of the refractive index-increasing layer is preferably from 8 nm to 20 nm.
  • the geometric thickness of the smoothing layer is preferably from 4 nm to 15 nm.
  • the geometric thickness of the first and second matching layers is preferably from 5 nm to 12 nm.
  • the geometric thickness of the blocker layer is preferably from 0.1 nm to 1 nm.
  • first anti-reflection layer first anti-reflection layer, electrically conductive layer, second anti-reflection layer.
  • first anti-reflective layer - first adaptation layer - electrically conductive layer
  • first anti-reflective layer - first matching layer - first blocking layer - electrically conductive layer - second blocking layer - second matching layer - second anti-reflective layer.
  • first anti-reflection layer - first layer increasing the refractive index - smoothing layer - first adaptation layer - electrically conductive layer - blocking layer - second adaptation layer - second layer increasing the refractive index - second anti-reflection layer.
  • first anti-reflection layer - first layer increasing the refractive index - smoothing layer - first matching layer - first blocking layer - electrically conductive layer - second blocking layer - second matching layer - second layer increasing the refractive index - second anti-reflective layer.
  • first matching layer - first blocking layer - electrically conductive layer - second blocking layer - second matching layer - second anti-reflective layer.
  • the reflection layer can be applied to the interior surface of the outer pane or the outside surface of the inner pane.
  • the reflective layer can also be arranged within the thermoplastic intermediate layer, for example applied to a carrier film which is arranged between two thermoplastic composite films.
  • the reflection layer is particularly preferably arranged on the outside surface of the inner pane, because the projector radiation then has to cover the shortest possible path through the composite pane until it strikes the reflection layer. This is advantageous in terms of the quality of the reflected image.
  • the reflection layer is transparent, which means in the context of the invention that it has an average transmission in the visible spectral range of at least 70%, preferably at least 80%, and therefore does not significantly restrict the view through the pane. In principle, it is sufficient if the display area of the laminated pane is provided with the reflective layer. However, other areas can also be provided with the reflection layer and the laminated pane can be provided with the reflection layer essentially over its entire surface, which can be preferred for production reasons.
  • the pane surface is provided with the reflection layer according to the invention.
  • the reflective layer is applied to the entire surface of the pane surface with the exception of a peripheral edge area and optionally a local area which, when installed in a vehicle as a communication, sensor or camera window, is intended to ensure the transmission of electromagnetic radiation through the laminated pane and is therefore not provided with the reflective layer are.
  • the surrounding uncoated edge area has a width of up to 20 cm, for example. It prevents the reflective layer from coming into direct contact with the surrounding atmosphere, so that the reflective layer inside the laminated pane is protected against corrosion and damage.
  • the extension of the reflection layer to 80% or more of the area of the laminated pane results in the possibility of using a number of projection arrangements (with a number of display areas), for example HLIDs, which are operated independently of one another.
  • the reflection layer can also be used as an IR-reflecting coating.
  • the reflective layer is preferably applied to a pane surface by physical vapor deposition (PVD), particularly preferably by cathode sputtering (“sputtering”), very particularly preferably by magnetic field-assisted cathode sputtering (“magnetron sputtering”).
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering cathode sputtering
  • magnetic field-assisted cathode sputtering magneton sputtering
  • the reflection layer is preferably applied before lamination.
  • it can in principle also be provided on a carrier film that is arranged in the intermediate layer.
  • the composite pane provided with the reflection layer and the reflection-increasing coating has in the display area, preferably in the spectral range from 380 nm to 780 nm, particularly preferably from 380 nm to 680 nm, an average reflectance to p-polarized radiation of at least 10%, particularly preferably at least 12% A sufficiently high-intensity projection image is thus generated.
  • the degree of reflection is measured with an angle of incidence of 65° to the interior surface normal, which roughly corresponds to the radiation from conventional projectors.
  • the spectral range from 380 nm to 680 nm was used to characterize the Reflection properties used because the visual impression of an observer is primarily shaped by this spectral range.
  • the high degree of reflection with a comparatively simple layer structure is a major advantage of the present invention. Particularly good results are achieved when the degree of reflection in the entire spectral range from 380 nm to 680 nm is at least 12%, so that the degree of reflection in the specified spectral range is at no point below the specified values.
  • the degree of reflection describes the proportion of the total radiated radiation that is reflected. It is given in % (relative to 100% incident radiation) or as a unitless number from 0 to 1 (normalized to the incident radiation). Plotted as a function of the wavelength, it forms the reflection spectrum.
  • the explanations regarding the degree of reflection with respect to p-polarized radiation relate to the degree of reflection measured with an angle of incidence of 65° to the interior-side surface normal.
  • the information on the degree of reflection or the reflection spectrum refers to a reflection measurement with a light source that radiates evenly in the spectral range under consideration with a standardized radiation intensity of 100%.
  • the reflection spectrum should preferably be as smooth as possible and not have any pronounced local minima and maxima.
  • the difference between the maximum degree of reflection that occurs and the mean value of the degree of reflection, and the difference between the minimum degree of reflection that occurs and the mean value of the degree of reflection in a preferred embodiment, should be at most 3%, particularly preferably at most 2 %.
  • the degree of reflection relative to p-polarized radiation measured at an angle of incidence of 65° to the interior-side surface normal, should be used.
  • the difference given is to be understood as an absolute deviation of the degree of reflection (given in %), not as a percentage deviation relative to the mean value.
  • the specified smoothness of the reflection spectrum can be achieved without any problems with the reflection coating according to the invention due to its electrically conductive layer.
  • the standard deviation in the spectral range of 380 nm can be used as a measure of the smoothness of the reflection spectrum up to 680 nm can be used. It is preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.9%, very particularly preferably less than 0.8%.
  • the desired reflection characteristics mentioned above are achieved in particular by the choice of the materials and thicknesses of the electrically conductive layer and the structure of the first and the second dielectric layer or layer sequences.
  • the reflective layer can thus be suitably adjusted.
  • the display area is preferably arranged within the view-through area of the laminated pane, ie an area of the pane which is provided for viewing when the laminated pane is used as a vehicle pane.
  • the display area is located in an area of the composite pane which is intended to be used as a projection surface for a HUD.
  • the projection arrangement according to the invention is therefore preferably a HUD or part of a HUD.
  • located entirely within the see-through region is meant that the orthonormal projection of the display region to the plane of the see-through region is located entirely within the coverage region.
  • the laminated pane can have a cover layer, in particular made of a dark, preferably black, enamel, which is preferably arranged in the shape of a frame along the peripheral edge region of the laminated pane.
  • the cover layer is preferably applied to the interior surface of the outer pane, but it can also be applied to the interior surface of the inner pane or the outside surface of the inner pane.
  • the cover layer primarily serves as UV protection for the assembly adhesive of the laminated pane (e.g. for gluing into a vehicle).
  • the cover layer is opaque.
  • the covering layer can also be semi-transparent, at least in sections, for example as a dot grid, stripe grid or checkered grid.
  • the cover layer can also have a gradient, for example from an opaque cover to a semi-transparent cover. If the cover layer is applied to the interior surface of the inner pane, the reflection-enhancing coating is preferably applied to the areas of the inner pane that are covered with the cover layer on the cover layer and to the areas of the interior surface on which no cover layer is applied applied to the interior surface of the inner pane.
  • the laminated pane can also have a plurality of covering layers, with a first covering layer preferably being applied to the interior-side surface of the outer pane and a second covering layer being applied to the interior-side surface of the inner pane.
  • “transparent” means that the total transmission of the laminated pane corresponds to the legal provisions for windshields and preferably has a permeability (according to ISO 9050:2003) of more than 70%, in particular more than 75%, for visible light.
  • “opaque” means a light transmission of less than 15%, preferably less than 10%, particularly preferably less than 5% and in particular less than 0.1%.
  • the opaque covering layer is applied in at least one covering area of the laminated pane to the outside surface or to the inside surface of the outside pane.
  • the opaque covering layer is preferably applied to the interior-side surface of the outer pane.
  • the cover layer runs around the laminated pane, preferably in the shape of a frame along the edge region of the laminated pane.
  • the thermoplastic intermediate layer is opaque in at least the covering area of the laminated pane.
  • the thermoplastic intermediate layer is preferably colored black in the section of the covering area.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be formed by a first and a second thermoplastic composite film, with the first thermoplastic composite film being transparent and extending over the entire surface of the composite pane with the exception of the covering area.
  • the second thermoplastic composite film is opaque and colored black, for example, and extends at least, preferably exclusively, over the covering area of the composite pane.
  • an opaque, preferably black-colored film is arranged within the thermoplastic intermediate layer.
  • the foil extends at least over the covering area and preferably only over the covering area.
  • the film is based on polyethylene terephthalate, for example.
  • the reflection layer is either on the outside Surface of the inner pane or applied to the opaque film, preferably on the surface of the film which faces the inner pane.
  • the covering area is preferably a strip-shaped area arranged along the lower edge.
  • the covering area thus extends from the left-hand side edge to the right-hand side edge and along the lower edge of the laminated pane.
  • the covering area can also extend in strips along the top edge from the left to the right side edge and/or along the left and/or the right side edge from the bottom edge to the top edge.
  • the covering area particularly preferably borders directly on the top, side and/or bottom edge.
  • the cover area can also run in the form of a frame all the way around the edge area of the laminated pane.
  • the covering area is not arranged within the area of the laminated pane which is provided as a see-through area, for example in the course of use as a windscreen in a vehicle.
  • the width of the coverage area is preferably from 20 cm to 50 cm. Within the meaning of the invention, “width” means the extent perpendicular to the direction of extent.
  • the covering layer extends in at least the covering area of the laminated pane.
  • the cover layer is applied to the outside surface or to the inside surface of the outer pane.
  • the thermoplastic intermediate layer is colored opaque in at least the section that is within the covering area or is formed as at least two composite films, one composite film of the two composite films being colored black and extending at least over the entire covering area.
  • the reflection layer is applied to the outside surface of the inner pane.
  • disposed entirely within the coverage area is meant that the orthonormal projection of the display area to the plane of the coverage area is disposed entirely within the coverage area.
  • the overlapping of the display area with the covering area, at least in sections, results in a good image display with high contrast to the opaque covering area, so that it appears bright and is therefore also excellently recognizable. This advantageously enables a reduction in the power of the projector. This results in a reduced energy consumption and reduced heat generation.
  • the covering area is arranged outside the see-through area of a windshield, this embodiment can also be used in a vehicle, for example as a replacement for a display which is usually built into a dashboard.
  • the thermoplastic intermediate layer is preferably designed as at least one thermoplastic composite film and is based on ethylene vinyl acetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane (PU) or mixtures or copolymers or derivatives thereof, particularly preferably based on polyvinyl butyral (PVB) and additionally Additives known to those skilled in the art, such as plasticizers, are formed.
  • the thermoplastic film preferably contains at least one plasticizer.
  • 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 foils arranged one on top of the other, the thickness of the thermoplastic intermediate layer after lamination of the layer stack preferably being from 0.25 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be formed from a film which is colored in certain areas and is therefore opaque.
  • the intermediate layer can also be formed from more than one film, with the at least two films extending over different areas of the surface of the laminated pane.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a functional thermoplastic film, in particular a film with acoustically damping properties, a film reflecting infrared radiation, a film absorbing infrared radiation and/or a film absorbing UV radiation.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a belt filter film.
  • the outer pane, the inner pane and the composite pane can have any three-dimensional shape.
  • the inner pane and the outer pane preferably have no shadow zones, so that they can be coated efficiently by cathode sputtering.
  • the inner pane and outer pane and thus also the composite pane are preferably flat or slightly or strongly curved in one direction or in several directions of space If something is designed “on the basis” of a polymeric material, the majority of it, ie at least 50%, preferably at least 60% and in particular at least 70%, consists of this material. It can also contain other materials such as stabilizers or plasticizers.
  • the invention also extends to a method for producing a projection arrangement comprising:
  • thermoplastic intermediate layer being arranged between the outer pane and the inner pane and the reflection layer in a display area of the layer stack and between the outer pane and of the inner pane and the reflection-increasing coating is arranged at least within the display area on an interior surface of the inner pane facing away from the thermoplastic intermediate layer
  • the reflection-increasing coating having at least one optically high-index layer with a refractive index of greater than or equal to 1.9 and at least one optically low refractive layer with a refractive index of less than or equal to 1.6 and the reflection layer in this order comprises a first dielectric layer or layer sequence, precisely one electrically conductive layer based on silver and a second dielectric layer or layer sequence,
  • the invention also includes the use of a projection arrangement according to the invention, wherein the projector is directed onto the display area and the p-polarized radiation of the projector is reflected by the reflective layer and the reflection-enhancing coating which are located within the display area.
  • a projection arrangement according to the invention, wherein the projector is directed onto the display area and the p-polarized radiation of the projector is reflected by the reflective layer and the reflection-enhancing coating which are located within the display area.
  • the invention extends to the use of the projection arrangement according to the invention in vehicles for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles.
  • the use of the laminated pane as a vehicle windshield is preferred.
  • the invention is explained in more detail below with reference to a drawing and exemplary embodiments.
  • the drawing is a schematic representation and not to scale. The drawing does not limit the invention in any way.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a preferred embodiment of the projection arrangement according to the invention
  • FIG. 2 shows a plan view of the laminated pane of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a further preferred embodiment of the projection arrangement according to the invention
  • FIG. 4 shows a plan view of the laminated pane of FIG. 3,
  • FIG. 8 shows a cross section through an embodiment of the reflection-increasing coating on an inner pane
  • FIG. 9 shows a cross section through an embodiment of the reflection layer on an inner pane
  • FIGS. 10-11 Reflection spectra of laminated panes compared to p-polarized radiation according to Examples 2 and 3, each shown with a comparative example.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the projection arrangement 100 according to the invention when installed in a vehicle in the form of a schematic illustration.
  • a plan view of composite pane 1 of projection arrangement 100 from FIG. 1 is shown in FIG.
  • the cross-sectional view of Figure 1 corresponds to the section line A-A '
  • the laminated pane 1 comprises an outer pane 2 and an inner pane 3 with a thermoplastic intermediate layer 4 which is arranged between the outer pane 2 and the inner pane 3 .
  • the laminated pane 1 is installed in a vehicle and separates an interior space 11 from an exterior environment 12 .
  • 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 inner pane 3 has a thickness of 1.1 mm, for example, and is therefore significantly thinner than the inner panes usually used in windshields.
  • the outer pane 2 has a thickness of 2.1 mm, for example, and is tinted blue, with the light transmission through the outer pane being 80%, for example.
  • the thermoplastic intermediate layer 4 comprises a thermoplastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyethylene terephthalate (PET).
  • the outside surface 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 interior surface II of the outer pane 2 and the outside surface III of the inner pane 3 each face the intermediate layer 4.
  • the interior surface IV of the inner pane 3 faces away from the thermoplastic intermediate layer 4 and is at the same time the inside of the laminated pane 1.
  • the laminated pane 1 can have any suitable geometric shape and/or curvature. As a windshield, it typically has a convex curvature.
  • the first cover layer 5 is opaque and prevents the view of structures arranged on the inside of the composite pane 1.
  • the laminated pane 1 has a second opaque cover layer 6 in the edge section R on the interior-side surface IV of the inner pane 3, which is designed in the shape of a frame all the way around.
  • the first and the second opaque cover layer 5, 6 consist of an electrically non-conductive material conventionally used for cover prints, for example a black colored screen printing ink which is baked.
  • the first and the second opaque cover layer 5, 6 prevent the view through the laminated pane 1, as a result of which, for example, an adhesive strip for gluing the laminated pane 1 into a vehicle body is not visible when viewed from the external environment 12.
  • a reflection-increasing coating 8 is applied to the interior surface IV of the inner pane 3 and to the second covering print 6 .
  • the reflection-increasing coating 8 extends over the entire interior surface IV of the inner pane 3.
  • the reflection-increasing coating 8 comprises at least one optically high-index coating 8.1 with a refractive index greater than or equal to 1.9, for example silicon nitride, and an optically low-index coating 8.2 with a refractive index smaller or equal to 1.6, for example silicon oxide.
  • a reflection layer 7 is applied to the outside surface III of the inner pane 3 .
  • the reflective layer 7 extends over the entire outside surface III of the inner pane 3.
  • the reflective layer 7 is arranged completely overlapping or congruent with the reflection-increasing coating 8 when viewed through the laminated pane 1 (viewed from the interior 11).
  • the reflection layer 7 is a thin layer stack, which in this order comprises at least a first dielectric layer or layer sequence 7.1, an electrically conductive layer 7.2 based on silver and a second dielectric layer or layer sequence 7.3, with details of the structure of such a layer stack being shown in Figure 9 are.
  • the projection arrangement 100 has a projector 9 as an image generator.
  • the projector 9 is used to generate p-polarized radiation 10 (image information), which is directed onto a display area D and is reflected by the reflective layer 7 as reflected light into the interior 11 of the vehicle, where it is viewed by a viewer, in this example the driver , can be perceived.
  • the display area D is the area of the laminated pane 1 which is usually used as a head-up display (HUD).
  • the reflection layer 7 is designed to reflect the p-polarized radiation 10 from the projector 9, ie an image formed by the p-polarized radiation 10 from the projector 9, in a suitable manner.
  • the p-polarized radiation 10 preferably strikes the laminated pane 1 at an angle of incidence of 50° to 80°, in particular 65° to 75°.
  • the projector 9 is, for example, a display, in the present case an LCD display. It would also be possible, for example, for the composite pane 1 to be a roof pane, side pane or rear pane acts.
  • the p-polarized radiation 10 is light waves within the wavelength range of 380 nm to 780 nm that can be visually perceived by humans.
  • the reflection-increasing coating 8 which is arranged in front of the reflection layer 7, the relative radiation intensity of the secondary images, so-called ghost images, can be reduced to the intensity of the total reflection and the total reflection intensity of the p-polarized radiation 10 is increased.
  • the use of a particularly thin inner pane 3 in comparison to commonly used inner panes with a thickness of 1.6 mm or greater also reduces the formation of ghost images, which usually occur on the interior surface IV of the inner pane 3 .
  • the reflection layer 7 with an electrically conductive layer 7.2 also has improved reflection characteristics for composite panes of this type with head-up displays and is also suitable, for example, as an IR (infrared radiation)-reflecting layer to reduce the transmission of thermal radiation through the composite pane 1.
  • FIG. 3 and FIG. 4 essentially corresponds to the variant from FIG. 1 and FIG. 2, so that only the differences are discussed here and otherwise reference is made to the description of FIG. 1 and FIG.
  • the first cover layer 5 is widened along an edge section of the laminated pane 1, the cover area E, the cover area E directly adjoining the edge of the engine when the pane is installed as a windshield in a motor vehicle.
  • the reflection layer 7 does not extend over the entire outside surface III of the inner pane 3, but only over the display area D.
  • the display area D is arranged within the covering area E in the exemplary embodiment shown.
  • the reflective layer 7 is therefore completely covered by the first cover layer 5 in the cover area E when viewed through the laminated pane 1 in the viewing direction from the outer environment 12 into the interior 11 .
  • the reflective layer 7 is therefore arranged in front of the first cover layer 5.
  • the reflection layer 7 Due to the arrangement of the reflection layer 7 in front of the opaque first cover layer 5, a good image display with high contrast results.
  • the reflection layer 7 appears bright and the reflected image (p-polarized radiation 10) is also excellently recognizable. This advantageously enables a reduction in the power of the projector 9 and thus reduced energy consumption and heat generation.
  • FIGS. 5 and 6 enlarged cross-sectional views of various configurations of the composite pane 1 are shown.
  • the cross-sectional views of FIGS. 5 and 6 correspond to the section line AA' in the lower display area D of the laminated pane 1, as indicated in FIG.
  • the embodiment of the composite pane 1 shown in Figure 5 corresponds essentially to the composite pane 1 according to the embodiment of Figure 1. However, in this embodiment the reflection layer 7 is not applied to the outside surface III of the inner pane 3, but to the interior surface II of the outer pane 2 .
  • the angle a shown in FIG. 5 shows the angle of incidence at which the p-polarized radiation 10 impinges on the laminated pane 1.
  • the p-polarized radiation 10 preferably strikes the laminated pane 1 at an angle of incidence of 50° to 80°, in particular 65° to 75°.
  • the embodiment of the composite pane 1 shown in Figure 6 corresponds essentially to the composite pane 1 according to the embodiment of Figure 1.
  • the reflective layer 7 is formed in this embodiment as a coated film, the first dielectric layer or layer sequence 7.1, the electrically conductive layer 7.2 based on silver and the second dielectric layer or layer sequence 7.3 are applied to a carrier film (layer sequence of the reflection layer 7 shown in FIG. 9).
  • the carrier film is based, for example, on polyethylene terephthalate (PET) and has a thickness of 100 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the reflection layer 7 is arranged within the thermoplastic intermediate layer 4 .
  • the reflection layer 7 is pressed into the thermoplastic intermediate layer 4, for example by means of pressure (for example during the lamination of the pane).
  • FIG. 7 there is shown an enlarged cross-sectional view of another embodiment of laminated glazing 1 .
  • the cross-sectional view of FIG. 7 corresponds to the cutting line BB′ in the lower cover area E of the laminated pane 1, as indicated in FIG.
  • thermoplastic intermediate layer 4 is colored black in a region which is located within the covering region E. This means that the thermoplastic intermediate layer 4 is colored black in some areas and is therefore opaque. The colored area of the thermoplastic intermediate layer 4 is limited to the covering area E, so that the intermediate layer 4 is transparent in the other areas of the laminated pane 1 (not shown here).
  • thermoplastic intermediate layer 4 can also be formed by a first and a second thermoplastic composite film, the first thermoplastic composite film being transparent and extending over the entire surface of the composite pane 1 with the exception of the covering area E.
  • the second thermoplastic composite film is opaque and black, for example colored and extends exclusively over the covering area E of the laminated pane 1.
  • the reflection layer 7 is completely covered by the thermoplastic intermediate layer 4 when viewed through the laminated pane 1 starting from the external environment 12 . If you look through the laminated pane 1 from the interior 11 , the reflective layer 7 is therefore arranged in front of the colored area of the thermoplastic intermediate layer 4 . As a result, when the reflection layer 7 is irradiated with p-polarized light 10 from the projector 9, a particularly high-contrast and visually perceptible projector image is produced.
  • FIG. 8 shows the layer sequence of an embodiment of the reflection-increasing coating 8 which is applied to an inner pane 3.
  • the reflection enhancing coating 8 is a stack of two thin layers.
  • the reflection-increasing coating 8 comprises an optically high-index layer 8.1 and an optically low-index layer 8.2.
  • the optically high-index layer 8.1 and the optically low-index layer 8.2 are arranged congruently one above the other, with the optically high-index coating 8.1 is applied to the interior-side surface IV of the inner pane 3 and the low-index layer 8.2 is applied to the high-index layer 8.1.
  • the application of the reflection-increasing coating 8 with the individual layers is preferably carried out by means of magnetron sputtering.
  • FIG. 9 shows the layer sequence of an embodiment of the reflection layer 7 which is applied to an inner pane 3.
  • the reflection layer 7 comprises in this order a first dielectric layer sequence 7.1, an electrically conductive layer 7.2 based on silver and a second dielectric layer sequence 7.3.
  • the first dielectric layer sequence 7.1 consists, for example, of a first anti-reflective coating 7.1a, which is applied to the outside surface III of the inner pane 3, a refractive index-increasing layer 7.1b applied to the first anti-reflective coating 7.1a, a smoothing layer 7.1c applied to the refractive index-increasing layer 7.1b and a first adaptation layer 7.1d applied to the smoothing layer 7.1c.
  • the electrically conductive layer 7.2 is applied to the first matching layer 7.1d.
  • the second dielectric layer sequence 7.3 is arranged on the electrically conductive layer 7.2, with a 0.1 nm thick blocker layer, for example made of a nickel-chromium alloy, being arranged between the electrically conductive layer and the first layer of the second dielectric layer sequence 7.3 (blocker layer not shown here).
  • the blocking layer is therefore applied to the electrically conductive layer 7.2 and the second dielectric layer sequence 7.3 is applied to the blocking layer.
  • the second dielectric layer consists, for example, of a second adaptation layer 7.3a and a second antireflection layer 7.3b in this order.
  • the reflection-increasing coating 8 can also comprise more layers, as long as at least one optically low-index layer 8.2 and one optically high-index layer 8.1 are present.
  • the reflection layer 7 can have more or fewer layers than shown in FIG. 9, as long as at least a first dielectric layer or layer sequence 7.1, an electrically conductive layer 7.2 based on silver and a second dielectric layer or layer sequence 7.3 are contained in this order. It applies both to the reflection-increasing coating 8 and to the reflection layer 7 that the layer sequences do not have to be symmetrical. Exemplary materials and layer thicknesses can be found in the following examples. Tabel !
  • the layer sequences of a composite pane 1 with the reflection layer 7 on the outside surface III of the inner pane 3 and the reflection-increasing coating 8 on the interior surface IV of the inner pane 3 according to Examples 1 to 3 according to the invention are, together with the materials and geometric layer thicknesses of the individual layers, in Table 1 shown.
  • Table 1 also shows a comparative example of a laminated pane of the generic type which does not have the features according to the invention.
  • the dielectric Layers can be doped independently of one another, for example with boron or aluminum.
  • the examples and the comparative example differ primarily in the presence of a reflection-increasing coating 8 which is applied to the interior-side surface IV of the inner pane 3 . Due to this reflection-increasing coating 8, it is possible to achieve high reflection of p-polarized light 10, despite a lower layer thickness of the electrically conductive layer than in generic reflection layers 7.
  • Figures 10 to 11 show reflection spectra of the laminated pane 1 as shown in Figure 1, each with a layer structure according to Examples 2 and 3 according to the invention and according to the comparative example according to Table 1.
  • the reflection spectra were simulated, with the simulation of a projector 9, the emits p-polarized radiation 10 in the spectral range under consideration and the inner pane 3 is irradiated at an angle of incidence of 65° to the interior-side surface normal (the so-called interior-side reflection).
  • the reflection simulation is thus approximated to the situation in the projection arrangement 100 from FIG.
  • one example is combined with the comparative example.
  • FIGS. 10 to 11 show that the examples according to the invention with the reflection-increasing coating 8 do not lead to any deterioration and in some cases even to an improvement in the degree of reflection in the spectral range of interest from 380 nm to 780 nm.
  • the reflectance is larger over the major portion in the wavelength range from 380 nm to 680 nm. This significantly improves the visual perception for an observer.
  • the average reflectance of p-polarized radiation 10, the transmittance of the laminated pane 1 for visible light (380 nm to 780 nm) and the total solar energy transmission (TTS) are given for Examples 2 to 3 according to the invention and for the comparative example in Table 2.
  • Table 2 shows examples 2 and 3 according to the invention and the comparative example of a composite pane 1 with their associated measured degrees of reflection, transmittance and TTS values.
  • Table 2 shows examples 2 and 3 according to the invention and the comparative example of a composite pane 1 with their associated measured degrees of reflection, transmittance and TTS values.
  • Table 2 shows examples 2 and 3 according to the invention and the comparative example of a composite pane 1 with their associated measured degrees of reflection, transmittance and TTS values.
  • Table 2 shows that the introduction of a reflection-increasing coating 8 on the interior surface IV of the inner pane 3 in Examples 2 to 3 there was little or no reduction in the transmittance (TL) in the visible spectral range of the laminated pane 1 in comparison with the comparative example.
  • the reflectivity for p-polarized radiation 10 for Examples 2 to 3 is about the same or slightly higher compared to the comparative example.
  • the TTS values for the examples according to the invention are lower than for the comparative example, as a result of which a pleasant room climate in an interior 11 can be ensured.
  • ghosting is present at a lower intensity due to the reflection enhancing coating 8 compared to the comparative example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung (100), insbesondere für ein Head-Up-Display (HUD), mindestens umfassend- eine Verbundscheibe (1), umfassend eine Außenscheibe (2) und eine Innenscheibe (3), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (4) miteinander verbunden sind, eine Reflexionsschicht (7), welche in mindestens einem Anzeigebereich (D) der Verbundscheibe (1) zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnet ist, und eine reflexionssteigernde Beschichtung (8), welche zumindest innerhalb des Anzeigebereichs (D) auf einer, von der thermoplastischen Zwischenschicht (4) abgewandten, innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) angeordnet ist, und- einen Projektor (9), dessen Strahlung (10) überwiegend p-polarisiert ist und der auf den Anzeigebereich (D) gerichtet ist und wobei die innenraumseitige Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) die dem Projektor (9) nächstliegende Fläche der Verbundscheibe (1) ist,wobei die reflexionssteigernde Beschichtung (8) mindestens eine optisch hochbrechende Schicht (8.1) mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1,9 und mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht (8.2) mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1,6 umfasst und die Reflexionsschicht (7) geeignet ist, die p-polarisierte Strahlung (10) des Projektors (9) zu mindestens 5 % zu reflektieren und in dieser Reihenfolge eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (7.1), genau eine elektrisch leitfähige Schicht (7.2) auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (7.3) umfasst.

Description

Projektionsanordnung umfassend eine Verbundscheibe
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung umfassend eine Verbundscheibe, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
Moderne Automobile werden in zunehmendem Maße mit sogenannten Head-Up-Displays (HllDs) ausgestattet. Mit einem Projektor, typischerweise im Bereich des Armaturenbretts, werden Bilder auf die Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild (von ihm aus gesehen) hinter der Windschutzscheibe wahrgenommen. So können wichtige Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen. Head-Up- Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.
HUD-Projektoren bestrahlen die Windschutzscheibe typischerweise mit einem Einstrahlwinkel von ungefähr 65°, was sich aus dem Einbauwinkel der Windschutzscheibe und der Positionierung des Projektors im Fahrzeug ergibt. Dieser Einstrahlwinkel liegt nahe dem Brewster-Winkel für einen Luft-Glas-Übergang (etwa 56,5° für Kalk-Natron-Glas). Gebräuchliche HUD-Projektoren senden s-polarisierte Strahlung aus, welche bei einem solchen Einstrahlwinkel wirksam von den Glasoberflächen reflektiert wird. Dabei tritt das Problem auf, dass das Projektorbild an beiden externen Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert wird. Dadurch tritt neben dem gewünschten Hauptbild auch ein leicht versetztes Nebenbild auf, das sogenannte Geisterbild („Ghost“). Das Problem wird üblicherweise dadurch gemindert, dass die Oberflächen in einem Winkel zueinander eingeordnet werden, insbesondere durch Verwendung einer keilartigen Zwischenschicht zur Lamination der als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheiben, so dass Hauptbild und Geisterbild einander überlagert werden. Verbundgläser mit Keilfolien für HUDs sind beispielsweise aus W02009/071135A1 , EP1800855B1 oder EP1880243A2 bekannt.
Die Keilfolien sind kostspielig, so dass die Herstellung einer solchen Verbundscheibe für ein HUD recht kostenintensiv ist. Es besteht daher Bedarf an HUD-Projektionsanordnungen, die mit Windschutzscheiben ohne Keilfolien auskommen. So ist es beispielsweise möglich, den HUD-Projektor mit p-polarisierter Strahlung zu betreiben, welche an den Scheibenoberflächen nicht wesentlich reflektiert wird. Als Reflexionsfläche für die p-polarisierte Strahlung weist die Windschutzscheibe stattdessen eine Reflexionsbeschichtung auf, insbesondere mit metallischen und/oder dielektrischen Schichten. HUD-Projektionsanordnungen dieser Art sind beispielsweise aus DE102014220189A1 , US2017242247A1 , WO2019046157A1 ,
WO2019179682A1 und WO2019179683A1 bekannt.
Die Reflexion von p-polarisierter Strahlung wird an Glasoberflächen aber nur vollständig unterdrückt, wenn der Einstrahlwinkel exakt dem Brewsterwinkel entspricht. Da der typische Einstrahlwinkel von etwa 65° zwar nahe dem Brewsterwinkel liegt, aber doch signifikant von ihm abweicht, resultiert eine gewisse Restreflexion der Projektorstrahlung an den Glasoberflächen. Während die Reflexion an der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe infolge der Strahlungsreflexion an der Reflexionsbeschichtung abgeschwächt wird, kann insbesondere die Reflexion an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe als zwar schwaches, aber dennoch störendes Geisterbild in Erscheinung treten. Zudem bezieht sich der Einstrahlwinkel von 65° lediglich auf einen Punkt der Windschutzscheibe. Da der HUD- Projektor aber einen größeren HUD-Bereich auf der Windschutzscheibe bestrahlt, können lokal auch größere Einstrahlwinkel von beispielsweise bis zu 68° oder sogar bis zu 75° auftreten. Da dort die Abweichung zum Brewsterwinkel noch ausgeprägter ist, tritt das Geisterbild noch intensitätsstärker auf. Zudem ist eine Tendenz der Automobilhersteller zu beobachten, die Windschutzscheiben flacher einzubauen. Hierdurch wird der Einstrahlwinkel größer und damit auch die Abweichung vom Brewsterwinkel.
WO2019179682A1 , WO2019179683A1 , WO2019206493A1 und US20190064516A1 offenbaren Windschutzscheiben für HUD-Projektionsanordnungen, welche auf der innenraumseitigen Oberfläche mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen sind, um die Reflektivität der innenraumseitigen Oberfläche zu reduzieren.
EP0844507A1 offenbart eine weitere HUD-Projektionsanordnung, wobei eine Windschutzscheibe mit p-polarisierter Strahlung bestrahlt wird. Um den Brewsterwinkel an den Einstrahlwinkel anzupassen und dadurch eine Restreflexion an der Scheibenoberfläche zu vermeiden, ist auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe eine optisch hochbrechende Beschichtung aufgebracht („Brewster’s angle regulating film“). Die Beschichtung ist aus Titanoxid ausgebildet und auf die Scheibenoberfläche aufgesputtert.
WO2021209201 offenbart eine Projektionsanordnung für ein HUD mit einer Reflexionsschicht zwischen einer Außenscheibe und einer Innenscheibe einer Verbundscheibe sowie einer hochbrechenden Schicht, die auf einer vom Zwischenraum der Verbundscheibe abgewandten Oberfläche der Innenscheibe angeordnet ist. Die hochbrechende Schicht umfasst genau eine Schicht mit einem Brechungsindex von 1 ,9 oder höher. Die hochbrechende Schicht kann auch mehr als eine Schicht mit einem Brechungsindex von 1 ,9 oder höher aufweisen. Die Reflexionsschicht kann optional eine elektrisch leitfähige Schicht enthalten, welche in erster Linie die Reflexion von sichtbarem Licht erhöht.
US20180149867A1 offenbart eine Projektionsanordnung für ein HUD mit einer Windschutzscheibe, die eine keilförmige thermoplastische Zwischenschicht aufweist.
Die CN113071165A zeigt eine Projektionsanordnung mit einer Verbundscheibe, die bevorzugt eine keilförmige thermoplastischen Zwischenschicht und eine Reflexionsbeschichtung aufweist, wobei die Reflexionsbeschichtung vorzugsweise mindestens 3 metallische Schichten aufweist. Die hohe Anzahl der metallischen Schichten ist erforderlich, um den Durchgang von IR-Strahlung durch die Verbundscheibe zu verringern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Projektionsanordnung bereitzustellen, wobei das Bild durch die Reflexion von überwiegend p- polarisierter Strahlung an einer Verbundscheibe erzeugt wird und wobei die Intensität der reflektierten p-polarisierten Strahlung verstärkt wird, ohne dass die Intensität von Doppelbildern zunimmt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß ist eine Projektionsanordnung beschrieben, welche sich insbesondere für ein Head-Up-Display (HUD) eignet. Die Projektionsanordnung umfasst mindestens eine Verbundscheibe und einen Projektor. Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, welche über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Eine Reflexionsschicht ist zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet und mindestens in einem Anzeigebereich der Verbundscheibe angeordnet. Eine reflexionssteigernde Beschichtung ist zumindest innerhalb des Anzeigebereichs (D) auf einer, von der thermoplastischen Zwischenschicht abgewandten, innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet. Die reflexionssteigernde Beschichtung verdeckt also in Durchsicht durch die Verbundscheibe, in Blickrichtung von der Innenscheibe zur Außenscheibe, zumindest teilweise und bevorzugt vollständig die Reflexionsschicht und ist besonders bevorzugt deckungsgleich mit dieser angeordnet.
Die Strahlung des Projektors ist überwiegend p-polarisiert. Der Projektor ist auf den Anzeigebereich der Verbundscheibe gerichtet. Die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe ist die dem Projektor nächstliegende Fläche der Verbundscheibe.
Die reflexionssteigernde Beschichtung umfasst dabei mindestens eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1 ,9 und mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1 ,6.
Die Reflexionsschicht ist geeignet, die p-polarisierte Strahlung des Projektors zu mindestens 5 % zu reflektieren. Die Reflexionsschicht umfasst zudem in dieser Reihenfolge eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge, genau eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge. Die Reflexionsschicht umfasst also erfindungsgemäß nicht mehr als eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber.
Die Außenscheibe weist eine von der thermoplastischen Zwischenschicht abgewandte außenseitige Oberfläche auf, welche auch gleichzeitig die Außenfläche der Verbundscheibe ist. Die Außenscheibe weist außerdem eine der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandte innenraumseitige Oberfläche auf. Die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe ist zugleich die Innenfläche der Verbundscheibe. Die Innenscheibe weist zudem eine der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandte außenseitige Oberfläche auf. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, eine äußere Umgebung von einem Innenraum, vorzugsweise einen Fahrzeuginnenraum, abzutrennen. Die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe ist dabei dafür vorgesehen, der äußeren Umgebung zugewandt zu sein und die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe ist dafür vorgesehen, dem Innenraum zugewandt zu sein.
Die Verbundscheibe weist eine umlaufende Kante auf, welche vorzugsweise eine Oberkante und eine Unterkante sowie zwei dazwischen verlaufende Seitenkanten mit einer linken und einer rechten Seitenkante umfasst. Mit Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Die Oberkante wird häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet.
Wie bei HUDs und auf einer ähnlichen Technologie basierenden Projektionsanordnungen üblich bestrahlt der Projektor, insbesondere mit einer p-polarisierten Strahlung im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, den Anzeigebereich, also eine Projektionsfläche, der Verbundscheibe. Die p-polarisierte Strahlung wird im Anzeigebereich in Richtung eines Betrachters reflektiert, wodurch ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches der Betrachter von ihm ausgesehen hinter der Verbundscheibe wahrnimmt (Im Fall einer HUD). Die Strahlrichtung des Projektors kann typischerweise durch Spiegel variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters anzupassen. Der Bereich, in dem sich die Augen des Betrachters bei gegebener Spiegelstellung befinden müssen, wird als Eyeboxfenster bezeichnet. Dieses Eyeboxfenster kann durch Verstellung der Spiegel vertikal verschoben werden, wobei der gesamte dadurch zugängliche Bereich (das heißt die Überlagerung aller möglichen Eyeboxfenster) als Eyebox bezeichnet wird. Ein innerhalb der Eyebox befindlicher Betrachter kann das virtuelle Bild wahrnehmen. Damit ist natürlich gemeint, dass sich die Augen des Betrachters innerhalb der Eyebox befinden müssen, nicht etwa der gesamte Körper.
Die p-polarisierte Strahlung wird hauptsächlich von der Reflexionsschicht reflektiert, die intensitätsstärkste Reflexion findet also an der Reflexionsschicht statt. Ein weiterer Anteil der p-polarisierten Strahlung wird an der reflexionssteigernden Beschichtung reflektiert. Die beiden Anteile der reflektierten p-polarisierten Strahlung, einmal durch die reflexionssteigernde Beschichtung und einmal durch die Reflexionsschicht, werden miteinander zumindest teilweise addiert, wodurch die Gesamtreflexion (addierten Anteile der p-polarisierten Strahlung für die Reflexionsschicht und die reflexionssteigernde Beschichtung) für den Betrachter innerhalb der Eyebox zunimmt. Das heißt die Intensität der an der Reflexionsschicht und der reflexionssteigernden Beschichtung reflektierten p-polarisierten Strahlung ist höher als die Intensität der an jeder anderen Grenzfläche reflektierten Strahlung, insbesondere höher als die Intensitäten der an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe und der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe reflektierten p- polarisierten Strahlung.
Die Strahlung des Projektors ist zumindest mit einem Anteil von mehr als 50 % p-polarisiert, wobei der Anteil der p-polarisierten Strahlung bevorzugt mindestens 80% beträgt. Die Strahlung des Projektors ist besonders bevorzugt vollständig, also 100 %, oder nahezu vollständig p-polarisiert (im Wesentlichen rein p-polarisiert).
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.
Der Projektor ist vorzugsweise ein Liqiud-crystal- (LCD-) Display, Thin-Film-Transistor- (TFT- ) Display, Light-Emitting-Diode- (LED-) Display, Organic-Light-Emitting-Diode- (OLED-) Display, Electroluminescent- (EL-) Display oder microLED-Display.
Die hier verwendeten Fachbegriffe aus dem Bereich der HUDs sind dem Fachmann allgemein bekannt. Für eine ausführliche Darstellung sei auf die Dissertation „Simulationsbasierte Messtechnik zur Prüfung von Head-Up Displays“ von Alexander Neumann am Institut für Informatik der Technischen Universität München (München: Universitätsbibliothek der TU München, 2012) verwiesen, insbesondere auf Kapitel 2 „Das Head-Up Display“.
Weiterhin ist das reflektierte Bild auch für Träger von polarisationsselektiven Sonnenbrillen erkennbar, welche typischerweise nur p-polarisierte Strahlung passieren lassen und s- polarisierte Strahlung blocken. Die Reflexionsschicht bewirkt in Kombination mit der reflexionssteigernden Beschichtung eine hohe Reflektivität gegenüber p-polarisierter Strahlung, insbesondere im Spektral be re ich von 380 nm bis 780 nm. Dadurch wird ein intensitätsstarkes HUD-Bild erreicht. Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber sowie die reflexionssteigernde Beschichtung setzen die Lichttransmission nicht übermäßig herab, so dass die Verbundscheibe als Windschutzscheibe verwendet werden kann.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus transparentem Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Außenscheibe zumindest im Anzeigebereich vorzugsweise aber vollständig getönt oder gefärbt. Dadurch kann die außenseitige Reflekivität der Windschutzscheibe verringert werden, wodurch der Eindruck der Verbundscheibe angenehmer gestaltet wird für einen äußeren Betrachter. Um allerdings die vorgeschriebene Lichttransmission von 70% für Windschutzscheiben zu gewährleisten (Gesamttransmission), sollte die Außenscheibe bevorzugt eine Lichttransmission von mindestens 80% aufweisen und besonders bevorzugt von mindestens 85%. Insbesondere weist die Außenscheibe dabei maximal eine Lichttransmission von 90 % auf. Die Innenscheibe und die Zwischenschicht sind bevorzugt klar, also nicht getönt oder gefärbt. Beispielsweise kann grün oder blau gefärbtes Glas als Außenscheibe eingesetzt werden.
In einer besonderes bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Innenscheibe eine Dicke von kleiner 1 ,6 mm, besonders bevorzugt eine Dicke von kleiner oder gleich 1 ,4 mm und insbesondere eine Dicke von kleiner oder gleich 1 ,1 mm auf. Die Verringerung der Dicke der Innenscheibe geht mit einer Angleichung des Doppelbildes an das Primärbild einher. Das bedeutet, dass das unerwünschte Doppelbild, welches an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe entsteht, näher an das Primärbild heranrückt. Das Doppelbild liegt somit fast oder vollständig innerhalb des Primärbildes und wird als nicht oder weniger stark störend empfunden im Vergleich zu einer Innenscheibe mit einer größeren Dicke.
Die reflexionssteigernde Beschichtung umfasst erfindungsgemäß mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1 ,6 und eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1 ,9. Die reflexionssteigernde Schicht ist bevorzugt nur aus diesen beiden Schichten ausgebildet und weist keine weiteren Schichten unterhalb oder oberhalb einer der beiden Schichten auf. Eine optisch niedrigbrechende Schicht und eine optisch hochbrechende Schicht sind ausreichend, um den erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen. Grundsätzlich kann die reflexionssteigernde Beschichtung aber auch weitere Schichten umfassen, was zur Optimierung bestimmter Parameter im Einzelfall gewünscht sein kann. Vorzugsweise umfasst die hochbrechende und/oder die niedrigbrechende Schicht zwei oder mehr Schichten mit einem unterschiedlichen Brechungsindex. Der Brechungsindex ist hierbei für jede Schicht der hochbrechenden Schicht größer oder gleich 1 ,9 und für die niedrigbrechende Schicht kleiner oder gleich 1 ,6. Die reflexionssteigernde Beschichtung ist transparent mit einer mittleren Transmission von sichtbarem Licht (380 nm bis 780 nm) von vorzugsweise mindestens 80 % und insbesondere mindestens 85 %.
Die reflexionssteigernde Beschichtung erstreckt sich vorzugsweise über mindestens 30 %, besonders bevorzugt über mindestens 50 %, ganz besonders bevorzugt über mindestens 80 % und insbesondere über mindestens 100 % der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe.
Bevorzugt ist die optisch hochbrechende Schicht näher zu der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet als die optisch niedrigbrechende Schicht. Die optisch hochbrechende Beschichtung ist dabei bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe und/oder einer auf der innenraumseitigen Oberfläche zuvor aufgebrachten Beschichtung oder Druck (beispielsweise eine Abdeckschicht) aufgebracht. Die optisch niedrigbrechende Schicht ist in diesem Fall folglich auf der optisch hochbrechenden Schicht aufgebracht.
Die hochbrechende Schicht weist einen Brechungsindex von mindestens 1 ,9 auf und bevorzugt mindestens 2,0. Die Erhöhung des Brechungsindexes führt eine hochbrechende Wirkung herbei. Die hochbrechende Schicht kann auch als reflexionssteigernde Schicht bezeichnet werden, da sie typischerweise die Gesamtreflexion der beschichteten Oberfläche erhöht. Die genannten Brechungsindizes führen zu besonders guten Ergebnissen. Der Brechungsindex beträgt bevorzugt höchstens 2,5 - eine weitere Erhöhung des Brechungsindexes würde keine weitere Verbesserung hinsichtlich der p-polarisierten Strahlung bringen, aber die Gesamtreflexion steigern.
Brechungsindizes sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm angegeben. Methoden zur Bestimmung von Brechungsindizes sind dem Fachmann bekannt. Die im Rahmen der Erfindung angegebenen Brechungsindizes sind beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmbar, wobei kommerziell erhältliche Ellipsometer eingesetzt werden können. Die Angabe von Schichtdicken oder Dicken bezieht sich, sofern nicht anders angegeben, auf die geometrische Dicke einer Schicht. Geeignete Materialien auf deren Basis die optisch hochbrechende Schicht ausgebildet sein kann, sind Siliziumnitrid (Sisl^ ), ein Silizium-Metall-Mischnitrid (beispielsweise Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Silizium-Aluminium-Mischnitrid, Silizium-Hafnium-Mischnitrid oder Silizium-Titan-Mischnitrid), Aluminiumnitrid, Zinnoxid, Wolframoxid, Nioboxid, Wismutoxid, Titanoxid, Zinn-Zink-Mischoxid, Indiumzinnoxid und Zirkoniumoxid. Darüber hinaus können auch Übergangsmetalloxide (wie Tantaloxid) oder Lanthanoidoxide (wie Lanthanoxid oder Ceroxid) eingesetzt werden. Es sind auch Mischungen dieser Materialien möglich. Die hochbrechende Schicht kann eine geometrische Dicke von 20 nm bis 150 nm, vorzugsweise eine Dicke von 40 nm bis 100 nm und insbesondere eine geometrische Dicke von 40 nm bis 70 nm aufweisen. Die hochbrechende Schicht ist insbesondere auf Basis von Siliziumnitrid, Indiumzinnoxid oder Silizium-Zirkonium-Mischnitrid mit einer bevorzugten geometrischen Dicke von 20 nm bis 150 nm ausgebildet. Bei diesen Materialien und insbesondere den beschriebenen Schichtdicken hat sich überraschend eine hohe reflexionssteigernde Wirkung gezeigt, ohne dass dabei die Intensität an Geisterbildern zunahm.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Brechungsindex der optisch niedrigbrechenden Schicht höchstens 1 höchstens 1 ,5 und besonders bevorzugt höchstens 1 ,4, beispielsweise 1 ,25 bis 1 ,35. Diese Werte haben sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Reflexionseigenschaften der Verbundscheibe erwiesen.
Ist die reflexionssteigernde Beschichtung oder nur die niedrigbrechende Schicht mittels des Sol-Gel-Verfahrens auf einem Substrat (bspw. die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe) aufgebracht, ist die niedrigbrechende Schicht bevorzugt auf Basis von nanoporösem Siliziumoxid ausgebildet. Die Reflexionseigenschaften der Schicht werden einerseits durch den Brechungsindex und andererseits durch die Dicke der niedrigbrechenden Schicht bestimmt. Der Brechungsindex hängt wiederum von der Porengröße und die Dichte der Poren ab. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Poren derart abgemessen und verteilt, dass der Brechungsindex von 1 ,2 bis 1 ,4, besonders bevorzugt von 1 ,25 bis 1 ,35 beträgt. Ein Brechungsindex in diesen Bereichen ist besonders vorteilhaft um ein homogenes Reflexionsspektrum im Bereich von Einstrahlwinkeln um 65° sowie um 75° zu erreichen. Die Dicke der niedrigbrechenden Schicht beträgt bevorzugt von 30 nm bis 500 nm, besonders bevorzugt von 50 nm bis 150 nm. Damit werden gute Eigenschaften erreicht. Das Siliziumoxid kann dotiert sein, beispielsweise mit Aluminium, Zirkonium, Titan, Bor. Durch Dotierungen können insbesondere die optischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtung angepasst werden.
Die niedrigbrechende Schicht umfasst bevorzugt nur eine homogene Schicht aus nanoporösem Siliziumoxid. Es ist aber auch möglich, die niedrigbrechende Schicht aus mehreren Schichten von nanoporösem Siliziumoxid auszubilden, die sich beispielsweise hinsichtlich der Porosität (Größe und/oder Dichte der Poren) unterscheiden. So kann gleichsam ein Verlauf von Brechungsindizes erzeugt werden.
Die Poren in einem nanoporösem Material, bevorzugt nanoporöses Siliziumoxid, sind insbesondere geschlossene Nanoporen, können aber auch offene Poren sein. Unter Nanoporen werden Poren verstanden, die Größen im Nanometerbereich aufweisen, also von 1 nm bis weniger als 1000 nm (1 pm). Die Poren weisen bevorzugt einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf (sphärische Poren), können aber auch andere Querschnitte aufweisen, beispielsweise einen elliptischen, ovalen oder elongierten Querschnitt (ellipsoide oder ovoide Poren). Bevorzugt weisen mindestens 80% aller Poren im Wesentlichen die gleiche Querschnittsform auf. Es kann vorteilhaft sein, wenn die Porengröße mindestens 20 nm oder sogar mindestens 40 nm beträgt. Die durchschnittliche Größe der Poren beträgt bevorzugt von 1 nm bis 500 nm, besonders bevorzugt von 1 nm bis 100 nm, ganz besonders bevorzugt von 20 nm bis 80 nm. Unter der Größe der Poren wird bei kreisförmigen Poren der Durchmesser verstanden, bei Poren anderer Gestalt die größte Längenausdehnung. Bevorzugt weisen mindestens 80% aller Poren Größen in den angegebenen Bereichen auf, besonders bevorzugt liegen die Größen sämtlicher Poren in den angegebenen Bereichen. Der Anteil an Porenvolumen am Gesamtvolumen liegt bevorzugt zwischen 10% und 90%, besonders bevorzugt unter 80%, ganz besonders bevorzugt kleiner als 60 %.
Ist von dünnen Schichten die Rede, also Schichten mit einer Dicke von unter 1000 nm, gilt: 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. Die Angabe von Schichtdicken oder Dicken beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die geometrische Dicke einer Schicht.
Grundsätzlich kann eine solche reflexionssteigernde Beschichtung durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung, also eine PVD- oder CVD-Beschichtung (PVD: physical vapour deposition, CVD: chemical vapour deposition) sein, oder beispielsweise mittels des Sol-Gel-Verfahrens aufgebracht werden. Solche Beschichtungen lassen sich mit besonders hoher optischer Qualität und mit besonders geringer Dicke erzeugen. Die niedrigbrechende und die hochbrechende Schicht werden in dieser Herstellungsvariante konsekutiv, also nacheinander, aufgebracht. Die Aufbringung von niedrigbrechenden oder hochbrechenden Schichten mittels des Sol-Gel-Verfahrens ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise aus WO2021209201 A1 entnommen werden.
Eine PVD-Beschichtung kann eine durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte („aufgesputterte“) Beschichtung, insbesondere eine durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung aufgebrachte (Magnetronsputtern) Beschichtung sein. Vorzugsweise wird die reflexionssteigernde Beschichtung durch Magnetronsputtern aufgebracht.
Wird die reflexionssteigernde Beschichtung mittels chemischer Gasphasenabscheidung aufgebracht, dann erfolgt dies vorzugsweise mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD), insbesondere findet diese Herstellung bei atmosphärischem Druck statt (APCVD). Der Vorteil plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung ist die Geschwindigkeit der Aufbringung bei gleichzeitiger hoher Homogenität der Schichten im Vergleich zu vielen anderen Verfahren. Im Besonderen Siliziumoxid lässt sich mittels dieser Herstellung homogen und effizient auf einem Substrat aufbringen.
Der Einfallswinkel der p-polarisierten Strahlung des Projektors ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor der Projektorstrahlung und der innenraumseitigen Flächennormale (also die Flächennormale auf die innenraumseitige externe Oberfläche der Verbundscheibe). Der Einfallswinkel der p-polarisierten Strahlung auf die Verbundscheibe wird bei typischen HUD- Anordnungen oder Projektionsanordnungen, die auf einer ähnlichen T echnik basieren, mit 65° approximiert. Zur Ermittlung des Einfallswinkels wird üblicherweise das geometrische Zentrum des Anzeigebereichs, beispielsweise HUD-Bereichs, herangezogen. Da aber nicht ein einzelner Punkt, sondern eine Fläche (nämlich der Anzeigebereich) bestrahlt werden und zudem die Projektorstrahlung in gewissen Grenzen eingestellt werden kann (über Projektionselemente wie Linsen und Spiegeln), damit das HUD-Bild von Betrachtern unterschiedlicher Körpergröße wahrnehmbar ist, tritt in der Realität eine Verteilung von Einfallswinkeln im Anzeigebereich auf. Diese Verteilung von Einfallswinkeln muss bei der Konzeption der Projektionsanordnung zugrunde gelegt werden. Die auftretenden Einfallswinkel betragen typischerweise von 50° bis 75°, bevorzugt von 62° bis 68°. Die Werte beziehen sich auf den gesamten HUD-Bereich, so dass an keiner Stelle des HUD-Bereichs ein Einfallswinkel außerhalb der genannten Bereiche auftritt. Die p-polarisierte Strahlung des Projektors trifft vorzugsweise also mit einem Einfallswinkel von 50° bis 75° auf die Verbundscheibe.
Die Reflexionsschicht ist ein Dünnschichtstapel, welcher also eine Schichtenfolge dünner Einzelschichten umfasst. Dieser Dünnschichtstapel umfasst erfindungsgemäß zumindest eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge, eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge. Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber verleiht der Reflexionsschicht die grundlegenden reflektierenden Eigenschaften und außerdem eine IR-reflektierende Wirkung und eine elektrische Leitfähigkeit. Die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber kann auch vereinfacht als Silberschicht bezeichnet werden. Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass mit nur einer Silberschicht die gewünschten Reflexionseigenschaften erreicht werden können. Es können noch weitere elektrisch leitfähige Schichten vorliegen (jedoch nicht auf Basis von Silber), die jedoch nicht wesentlich zur elektrischen Leitfähigkeit oder Gesamtreflexion der Reflexionsschicht beitragen, sondern einen anderen Zweck erfüllen. Dies gilt insbesondere für metallische Blockerschichten mit geometrischen Dicken von weniger als 1 nm, die bevorzugt zwischen der Silberschicht und der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge und/oder der Silberschicht und der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge angeordnet sind.
Die elektrisch leitfähige Schicht enthalten bevorzugt mindestens 90 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, ganz besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die elektrisch leitfähige Schicht kann Dotierungen aufweisen, beispielsweise Palladium, Gold, Kupfer oder Aluminium.
Die geometrische Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht beträgt bevorzugt höchstens 15 nm, besonders bevorzugt höchstens 14 nm, ganz besonders bevorzugt höchstens 13 nm. Dadurch kann eine vorteilhafte Reflektivität im IR-Bereich erreicht werden, ohne die Transmission zu stark herabzusetzen. Die geometrische Schichtdicke der Silberschicht beträgt bevorzugt mindestens 6 nm, besonders bevorzugt mindestens 8 nm. Dünnere Silberschichten können zu einer Entnetzung des Schichtaufbaus führen. Besonders bevorzugt beträgt die geometrische Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht von 10 nm bis 14 nm insbesondere von 11 nm bis 13 nm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die erste und/oder die zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge, keine Materialien deren Brechungsindex weniger als 1 ,9 beträgt. Alle dielektrischen Schichten der Reflexionsschicht weisen also einen Brechungsindex von mindestens 1 ,9 auf. Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die gewünschten Reflexionseigenschaften allein mit relativ hochbrechenden Materialien erreicht werden können. Da für niedrigbrechende Schichten mit einem Brechungsindex von kleiner als 1 ,9 insbesondere Siliziumoxid-Schichten in Frage kommen, die geringe Abscheidungsraten bei der magnetfeldunterstützten Kathodenabscheidung aufweisen, lässt sich die erfindungsgemäße Reflexionsschicht so schnell und kostengünstig herstellen.
Die Reflexionsschicht umfasst vorzugsweise in der Reihenfolge und ausgehend von dem Substrat, auf dem sie abgeschieden sind (beispielsweise die Innenscheibe, die Außenscheibe oder eine Folie), die erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge, die elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber und die zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge. Die erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge ist also auf dem Substrat aufgebracht, die elektrisch leitfähige Schicht ist auf der ersten dielektrischen Schicht angeordnet, wobei vorzugsweise eine Blockerschicht zwischen der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge und der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist. Die zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge ist der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet, wobei auch hier vorzugsweise eine Blockerschicht zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge angeordnet ist.
Gebräuchliche dielektrische Schichten der ersten und/oder der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge sind beispielsweise:
Entspiegelungsschichten, welche die Reflexion von sichtbarem Licht senken und somit die Transparenz der beschichteten Scheibe erhöhen, beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Titanoxid, Aluminiumnitrid, Indiumzinnoxid oder Zinnoxid, mit Schichtdicken von beispielsweise 10 nm bis 100 nm; brechungsindexsteigernde Schichten, die einen höheren Brechungsindex aufweisen als die Entspiegelungsschicht, beispielsweise auf Basis von Silizium-Metall- Mischnitriden wie Siliziumzirkonium-Mischnitrid, mit Schichtdicken von beispielsweise 10 nm bis 100 nm; Anpassungsschichten, welche die Kristallinität und damit die Reflektivität der elektrisch leitfähigen Schicht verbessern, beispielsweise auf Basis von Zinkoxid (ZnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm.
Glättungsschichten, welche die Oberflächenstruktur für die darüberliegenden Schichten verbessern, beispielsweise auf Basis eines nichtkristallinen Oxids von Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und/oder Indium, insbesondere auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO), mit Schichtdicken von beispielsweise 3 nm bis 20 nm.
Die brechungsindexsteigernden Schichten sind bevorzugt zwischen Entspiegelungsschichten und der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet beziehungsweise zwischen der Anpassungsschicht oder der Glättungsschicht (soweit vorhanden) und der Entspiegelungsschicht.
Weitere Materialien von dielektrische Schichten und Schichtenfolgen sind dem Fachmann allgemein bekannt und zum Beispiel aus WO2021104800A1 bekannt.
Durch die elektrisch leitfähige Schicht weist die Reflexionsschicht reflektierende Eigenschaften im sichtbaren Spektralbereich auf, die gegenüber p-polarisierter Strahlung auftreten. Durch eine geeignete Wahl der Schichtdicken, insbesondere der dielektrischen Schichtenfolge, kann die Reflexion gegenüber p-polarisierter Strahlung gezielt optimiert werden.
Die Reflexionsschicht kann wie bereits erwähnt neben der elektrisch leitfähigen Schicht und dielektrischen Schichten auch Blockerschichten umfassen, welche die elektrisch leitfähige Schicht vor Degeneration schützen. Blockerschichten sind typischerweise sehr dünne metallhaltige Schichten auf Basis von Niob, Titan, Nickel, Chrom und/oder Legierungen mit Schichtdicken von beispielsweise 0,1 nm bis 2 nm.
Die geometrische Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge beträgt bevorzugt von 10 nm bis 200 nm, besonders bevorzugt von 20 nm bis 100 nm. Die geometrische Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge beträgt bevorzugt von 40 nm bis 300 nm, besonders bevorzugt von 50 nm bis 200 nm. Damit werden gute Ergebnisse erzielt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste dielektrische Schichtenfolge in dieser Reihenfolge mindestens eine Siliziumnitrid-Schicht (Entspiegelungsschicht), eine Silizium-Mischnitrid-Schicht (brechungsindexsteigernde Schicht), eine Zink-Zinn-Mischoxid-Schicht (Glättungsschicht) und eine Zinkoxid-Schicht (Anpassungsschicht). Die zweite dielektrische Schichtenfolge umfasst mindestens eine Zinkoxid-Schicht (Anpassungsschicht) und eine Siliziumnitrid-Schicht (Entspiegelungsschicht).
Die dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen können auch durch andere Kombinationen von Anpassungsschichten, Glättungsschichten, Entspiegelungsschichten und brechungsindexsteigernden Schichten aufgebaut sein. Im Folgenden sind verschiedene Ausgestaltungen der ersten und der zweiten dielektrischen Schichten oder Schichtenfolge beschrieben. Die Blockerschichten sind hierbei optionale zusätzliche Schichten, die nicht zu den dielektrischen Schichten dazugehören.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich die Schichtenfolge der Reflexionsschicht ausgehend vom Substrat (also derjenigen Oberfläche, auf die die dielektrischen Schichten und elektrisch leitfähigen Schichten der Reflexionsschicht abgeschieden sind):
• erste Entspiegelungsschicht - brechungsindexsteigernde Schicht - Glättungsschicht - erste Anpassungsschicht - elektrisch leitfähige Schicht - Blockerschicht - zweite Anpassungsschicht - zweite Entspiegelungsschicht.
Die geometrische Dicke der ersten Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 3 nm bis 15 nm. Die geometrische Dicke der zweiten Entspiegelungsschicht beträgt bevorzugt von 40 nm bis 80 nm. Die geometrische Dicke der brechungsindexsteigernden Schicht beträgt bevorzugt von 8 nm bis 20 nm. Die geometrische Dicke der Glättungsschicht beträgt bevorzugt von 4 nm bis 15 nm. Die geometrische Dicke der ersten und der zweiten Anpassungsschichten beträgt jeweils bevorzugt von 5 nm bis 12 nm. Die geometrische Dicke der Blockerschicht beträgt bevorzugt von 0,1 nm bis 1 nm.
Zusätzlich ergeben sich die folgenden bevorzugten Schichtenfolgen für die Reflexionsschicht ausgehend vom Substrat: erste Entspiegelungsschicht elektrisch leitfähige Schicht zweite Entspiegelungsschicht. • erste Entspiegelungsschicht - erste Anpassungsschicht - elektrisch leitfähige Schicht
- zweite Entspiegelungsschicht.
• erste Entspiegelungsschicht - erste Anpassungsschicht - elektrisch leitfähige Schicht
- zweite Anpassungsschicht - zweite Entspiegelungsschicht.
• erste Entspiegelungsschicht - erste Anpassungsschicht - elektrisch leitfähige Schicht
- Blockerschicht - zweite Anpassungsschicht - zweite Entspiegelungsschicht.
• erste Entspiegelungsschicht - erste Anpassungsschicht - erste Blockerschicht - elektrisch leitfähige Schicht - zweite Blockerschicht - zweite Anpassungsschicht - zweite Entspiegelungsschicht.
• erste Entspiegelungsschicht - erste brechungsindexsteigernde Schicht - Glättungsschicht - erste Anpassungsschicht - elektrisch leitfähige Schicht - Blockerschicht - zweite Anpassungsschicht - zweite brechungsindexsteigernde Schicht - zweite Entspiegelungsschicht.
• erste Entspiegelungsschicht - erste brechungsindexsteigernde Schicht - Glättungsschicht - erste Anpassungsschicht - erste Blockerschicht - elektrisch leitfähige Schicht - zweite Blockerschicht - zweite Anpassungsschicht -zweite brechungsindexsteigernde Schicht - zweite Entspiegelungsschicht.
• erste Entspiegelungsschicht - brechungsindexsteigernde Schicht - Glättungsschicht
- erste Anpassungsschicht - erste Blockerschicht - elektrisch leitfähige Schicht - zweite Blockerschicht - zweite Anpassungsschicht - zweite Entspiegelungsschicht.
Die Reflexionsschicht kann auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht sein. Alternativ kann die Reflexionsschicht auch innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein, beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie, die zwischen zwei thermoplastischen Verbundfolien angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist die Reflexionsschicht auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet, weil die Projektorstrahlung dann den geringstmöglichen Weg durch die Verbundscheibe zurücklegen muss, bis sie auf die Reflexionsschicht trifft. Das ist vorteilhaft im Hinblick auf die Qualität des reflektierten Bildes. Die Reflexionsschicht ist transparent, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektral be re ich von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % aufweist und dadurch die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn der Anzeigebereich der Verbundscheibe mit der Reflexionsschicht versehen ist. Es können aber auch weitere Bereiche mit der Reflexionsschicht versehen sein und die Verbundscheibe kann im wesentlichen vollflächig mit der Reflexionsschicht versehen sein, was herstellungsbedingt bevorzugt sein kann. In einer Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der erfindungsgemäßen Reflexionsschicht versehen. Insbesondere ist die Reflexionsschicht vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereich, die in Einbaulage in einem Fahrzeug als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Reflexionsschicht versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Reflexionsschicht zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Reflexionsschicht im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist. Durch die Erstreckung der Reflexionsschicht auf 80% oder mehr der Fläche der Verbundscheibe ergeben sich die Möglichkeiten mehrere Projektionsanordnungen (mit mehreren Anzeigebereichen), beispielsweise HLIDs, die unabhängig voneinander betrieben werden, zu verwenden. Außerdem kann durch die Erstreckung über mindestens 80% der Fläche der Verbundscheibe die Reflexionsschicht auch als IR-reflektierende Beschichtung verwendet werden.
Die Reflexionsschicht wird bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf eine Scheibenoberfläche aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“). Die Reflexionsschicht wird bevorzugt vor der Lamination aufgebracht. Statt die Reflexionsschicht auf eine Scheibenoberfläche aufzubringen, kann sie grundsätzlich auch auf einer T rägerfolie bereitgestellt werden, die in der Zwischenschicht angeordnet wird.
Die mit der Reflexionsschicht und der reflexionssteigernden Beschichtung versehene Verbundscheibe weist im Anzeigebereich bevorzugt im Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm, besonders bevorzugt von 380 nm bis 680 nm, einen gemittelten Reflexionsgrad gegenüber p-polarisierter Strahlung von mindestens 10 % auf, besonders bevorzugt von mindestens 12 %. Damit wird ein hinreichend intensitätsstarkes Projektionsbild erzeugt. Hierbei wird der Reflexionsgrad gemessen mit einem Einfallswinkel von 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen, was etwa der Bestrahlung durch übliche Projektoren entspricht. Der Spektralbereich von 380 nm bis 680 nm wurde zur Charakterisierung der Reflexionseigenschaften herangezogen, weil der optische Eindruck eines Betrachters in erster Linie durch diesen Spektralbereich geprägt wird. Außerdem deckt er die für die HUD- Darstellung relevanten Wellenlängen ab (RGB: 473 nm, 550 nm, 630 nm). Der hohe Reflexionsgrad bei einem vergleichsweise einfachen Schichtaufbau ist ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Reflexionsgrad im gesamten Spektralbereich von 380 nm bis 680 nm mindestens 12 % beträgt, sodass der Reflexionsgrad im angegeben Spektral be re ich an keiner Stelle unter den angegebenen Werten liegt.
Der Reflexionsgrad beschreibt den Anteil der insgesamt eingestrahlten Strahlung, der reflektiert wird. Er wird in % angegeben (bezogen auf 100% eingestrahlte Strahlung) oder als einheitenlose Zahl von 0 bis 1 (normiert auf die eingestrahlte Strahlung). Aufgetragen in Abhängigkeit von der Wellenlänge bildet er das Reflexionsspektrum. Die Ausführungen zum Reflexionsgrad gegenüber p-polarisierter Strahlung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den Reflexionsgrad gemessen mit einem Einfallswinkel von 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen. Die Angaben zum Reflexionsgrad beziehungsweise zum Reflexionsspektrum beziehen sich auf eine Reflexionsmessung mit einer Lichtquelle, die im betrachteten Spektral be re ich gleichmäßig abstrahlt mit einer normierten Strahlungsintensität von 100%.
Um eine möglichst farbneutrale Darstellung des Projektorbildes zu erreichen, sollte das Reflexionsspektrum bevorzugt möglichst glatt sein und keine ausgeprägten lokalen Minima und Maxima ausweisen. Im Spektral be re ich von 380 nm bis 680 nm sollte die Differenz zwischen dem maximal auftretenden Reflexionsgrad und dem Mittelwert des Reflexionsgrades sowie die Differenz zwischen dem minimal auftretenden Reflexionsgrad und dem Mittelwert des Reflexionsgrades in einer bevorzugten Ausgestaltung höchstens 3 % betragen, besonders bevorzugt höchstens 2 %. Auch hier ist wieder der Reflexionsgrad gegenüber p-polarisierter Strahlung gemessen mit einem Einfallswinkel von 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen heranzuziehen. Die abgegebene Differenz ist als absolute Abweichung des Reflexionsgrades (angegeben in %) zu verstehen, nicht als prozentuale Abweichung relativ zum Mittelwert. Die angegebene Glätte des Reflexionsspektrums kann mit der erfindungsgemäßen Reflexionsbeschichtung aufgrund ihrer elektrisch leitfähigen Schicht problemlos erreicht werden. Als Maß für die Glätte des Reflexionsspektrums kann alternativ die Standardabweichung im Spektralbereich von 380 nm bis 680 nm herangezogen werden. Sie beträgt bevorzugt kleiner 1%, besonders bevorzugt kleiner 0,9 %, ganz besonders bevorzugt kleiner 0,8 %.
Die oben genannten gewünschten Reflexionscharakteristika werden insbesondere durch die Wahl der Materialien und Dicken der elektrisch leitfähigen Schicht sowie dem Aufbau der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolgen erreicht. Die Reflexionsschicht kann so geeignet eingestellt werden.
Vorzugsweise ist der Anzeigebereich innerhalb des Durchsichtbereiches der Verbundscheibe angeordnet, also einem Bereich der Scheibe, welcher bei der Verwendung der Verbundscheibe als Fahrzeugscheibe zur Durchsicht vorgesehen ist. Der Anzeigebereich befindet sich in diesem Fall in einem Bereich der Verbundscheibe welcher dafür vorgesehen ist, als Projektionsfläche für ein HUD genutzt zu werden. Die erfindungsgemäße Proejektionsanordnung ist also bevorzugt ein HUD oder Bestandteil eines HUD. Mit „vollständig innerhalb des Durchsichtbereiches angeordnet“ ist gemeint, dass die orthonormale Projektion des Anzeigebereiches zur Ebene des Durchsichtbereiches vollständig innerhalb des Abdeckbereiches angeordnet ist.
Die Verbundscheibe kann eine Abdeckschicht, insbesondere aus einer dunklen, bevorzugt schwarzen, Emaille aufweisen, welche vorzugsweise rahmenförmig entlang des umlaufenden Randbereiches der Verbundscheibe angeordnet ist. Die Abdeckschicht ist vorzugsweise auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht, sie kann aber auch auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht sein. Die Abdeckschicht dient in erster Linie als UV-Schutz für den Montagekleber der Verbundscheibe (Beispielsweise zum einkleben in ein Fahrzeug). Die Abdeckschicht ist opak ausgebildet. Die Abdeckschicht kann zumindest abschnittsweise auch semitransparent, beispielsweise als Punktraster, Streifenraster oder kariertes Raster ausgebildet sein. Alternativ kann die Abdeckschicht auch einen Gradienten aufweisen, beispielsweise von einer opaken Bedeckung zu einer semitransparenten Bedeckung. Ist die Abdeckschicht auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht, so ist die reflexionssteigernde Beschichtung vorzugsweise auf den Bereichen der Innenscheibe, die mit der Abdeckschicht bedeckt sind, auf der Abdeckschicht aufgebracht und auf den Bereichen der innenraumseitigen Oberfläche, auf der keine Abdeckschicht aufgebracht ist, auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht. Die Verbundscheibe kann auch mehrere Abdeckschichten aufweisen, wobei vorzugsweise eine erste Abdeckschicht auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht ist und eine zweite Abdeckschicht auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht ist.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet "transparent", dass die Gesamttransmission der Verbundscheibe den gesetzlichen Bestimmungen für Windschutzscheiben entspricht und für sichtbares Licht bevorzugt eine Durchlässigkeit (nach ISO 9050:2003) von mehr als 70 %, insbesondere mehr als 75 %, aufweist. Entsprechend bedeutet "opak" eine Lichttransmission von weniger als 15 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt weniger als 5 % und insbesondere weniger 0,1 %.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsform ist die opake Abdeckschicht in zumindest einem Abdeckbereich der Verbundscheibe auf der außenseitigen Oberfläche oder auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht ist. Vorzugsweise ist die opake Abdeckschicht auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht. Die Abdeckschicht umläuft die Verbundscheibe dabei vorzugsweise rahmenförmig entlang des Randbereiches der Verbundscheibe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die thermoplastische Zwischenschicht in zumindest dem Abdeckbereich der Verbundscheibe opak. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dabei vorzugsweise im Abschnitt des Abdeckbereichs schwarz gefärbt. Alternativ kann die thermoplastische Zwischenschicht auch durch einer erste und eine zweite thermoplastische Verbundfolie ausgebildet sein, wobei die erste thermoplastische Verbundfolie transparent ist und sich über die gesamte Fläche der Verbundscheibe erstreckt mit Ausnahme des Abdeckbereiches. Die zweite thermoplastische Verbundfolie ist opak und beispielsweise schwarz gefärbt und erstreckt sich mindestens, vorzugsweise ausschließlich, über den Abdeckbereich der Verbundscheibe.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine opake, vorzugsweise schwarz gefärbte, Folie innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet. Die Folie erstreckt sich zumindest über den Abdeckbereich und vorzugsweise nur über den Abdeckbereich. Die Folie ist beispielsweise auf Basis von Polyethylenterephthalat ausgebildet. Die Reflexionsschicht ist für den Fall, dass eine opake Folie innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet ist entweder auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder auf der opaken Folie aufgebracht, vorzugsweise auf der Fläche der Folie, welche der Innenscheibe zugewandt ist.
Der Abdeckbereich ist vorzugsweise ein streifenförmiger Bereich, der entlang der Unterkante angeordnet ist. Der Abdeckbereich erstreckt sich also von der linken Seitenkante zu der rechten Seitenkante und entlang der Unterkante der Verbundscheibe. Der Abdeckbereich kann sich aber auch streifenförmig entlang der Oberkante von der linken zu der rechten Seitenkante und/oder entlang der linken und/oder der rechen Seitenkante von der Unterkante zu der Oberkante erstrecken. Der Abdeckbereich grenzt besonders bevorzugt direkt an die Ober-, Seiten-, und/oder Unterkante. Der Abdeckbereich kann auch rahmenförmig umlaufend entlang des Randbereiches der Verbundscheibe verlaufen. Der Abdeckbereich ist nicht innerhalb des Bereiches der Verbundscheibe angeordnet, welcher, beispielsweise im Zuge einer Verwendung als Windschutzscheibe in einem Fahrzeug, als Durchsichtbereich vorgesehen ist. Die Breite des Abdeckbereiches beträgt bevorzugt von 20 cm bis 50 cm. Mit „Breite“ ist im Sinne der Erfindung die Ausdehnung senkrecht zur Erstreckungsrichtung gemeint.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich Abdeckschicht in zumindest dem Abdeckbereich der Verbundscheibe. Die Abdeckschicht ist dabei auf der außenseitigen Oberfläche oder auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht. Alternativ ist die thermoplastische Zwischenschicht in zumindest dem Abschnitt, welcher sich innerhalb des Abdeckbereiches befindet, opak gefärbt oder als mindestens zwei Verbundfolien ausgebildet, wobei eine Verbundfolie der zwei Verbundfolien schwarz gefärbt ist und sich mindestens über den gesamten Abdeckbereich erstreckt. Die Reflexionsschicht ist in dieser Alternative (also der bereichsweise gefärbten thermoplastischen Zwischenschicht oder der gefärbten Verbundfolie) auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht. Der Anzeigebereich deckt sich in Durchsicht durch die Verbundscheibe (mit Blickrichtung von der Innenscheibe zur Außenscheibe) zumindest teilweise mit dem Abdeckbereich und ist insbesondere vollständig innerhalb des Abdeckbereiches angeordnet. Mit „vollständig innerhalb des Abdeckbereiches angeordnet“ ist gemeint, dass die orthonormale Projektion des Anzeigebereiches zur Ebene des Abdeckbereiches vollständig innerhalb des Abdeckbereiches angeordnet ist. Durch die zumindest abschnittsweise Überlappung des Anzeigebereiches mit dem Abdeckbereich resultiert eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zu dem opaken Abdeckbereich, sodass sie hell erscheint und damit auch ausgezeichnet erkennbar ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Leistung des Projektors. Somit resultiert ein verminderter Energieverbrauch und eine verminderte Wärmeerzeugung. Da der Abdeckbereich außerhalb des Durchsichtbereiches einer Windschutzscheibe angeordnet ist, bietet sich auch die Verwendung dieser Ausführungsform in einem Fahrzeug an, beispielsweise als Ersatz für ein Display, welches üblicherweise in einem Armaturenbrett verbaut ist.
Die thermoplastische Zwischenschicht ist bevorzugt als mindestens eine thermoplastische Verbundfolie ausgebildet und ist auf Basis von Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt auf Basis von Polyvinylbutyral (PVB) und zusätzlich dem Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Weichmacher ausgebildet. Bevorzugt enthält die thermoplastische Folie mindestens einen Weichmacher.
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 nach der Lamination des Schichtstapels bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm. Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch aus einer Folie ausgebildet sein, die bereichsweise gefärbt und damit opak ist. Die Zwischenschicht kann auch aus mehr als einer Folie ausgebildet sein, wobei die mindestens zwei Folien sich über unterschiedliche Bereiche der Fläche der Verbundscheibe erstrecken. Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch eine funktionale thermoplastische Folie sein, insbesondere eine Folie mit akustisch dämpfenden Eigenschaften, eine Infrarotstrahlung reflektierende Folie, eine Infrarotstrahlung absorbierende Folie und/oder eine UV-Strahlung absorbierende Folie. So kann die thermoplastische Zwischenschicht beispielsweise auch eine Bandfilterfolie sein.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die Verbundscheibe können eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise haben die Innenscheibe und die Außenscheibe keine Schattenzonen, so dass sie effizient durch Kathodenzerstäubung beschichtet werden können. Bevorzugt sind die Innenscheibe und Außenscheibe und somit auch die Verbundscheibe plan oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen Ist etwas „auf Basis“ eines polymerischen Materials ausgebildet, so besteht es mehrheitlich, also zu mindestens 50 %, vorzugsweise zu mindestens 60 % und insbesondere zu mindestens 70%, aus diesem Material. Es kann also noch weitere Materialien wie beispielsweise Stabilisatoren oder Weichmacher enthalten.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung umfassend:
(a) das Anordnen einer Außenscheibe, einer thermoplastischen Zwischenschicht, einer Reflexionsschicht, einer Innenscheibe und einer reflexionssteigernden Beschichtung zu einem Schichtstapel, wobei die thermoplastische Zwischenschicht zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet wird und die Reflexionsschicht in einem Anzeigebereich des Schichtstapels und zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet wird und die reflexionssteigernde Beschichtung zumindest innerhalb des Anzeigebereichs auf einer, von der thermoplastischen Zwischenschicht abgewandten, innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet wird, wobei die reflexionssteigernde Beschichtung mindestens eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1 ,9 und mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1 ,6 umfasst und die Reflexionsschicht in dieser Reihenfolge eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge, genau eine elektrisch leitfähige Schicht auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge umfasst,
(b) die Laminierung des Schichtstapels zu einer Verbundscheibe , wobei sich aus dem Anzeigebereich des Schichtstapels auch der Anzeigebereich der Verbundscheibe ergibt,
(c) das Anordnen eines Projektors , dessen Strahlung überwiegend p-polarisiert ist, und der auf den Anzeigebereich gerichtet wird und wobei der Projektor so angeordnet wird, dass die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe die dem Projektor nächstliegende Fläche der Verbundscheibe ist, wobei die Reflexionsschicht geeignet ist, die p-polarisierte Strahlung des Projektors zu mindestens 5 % zu reflektieren.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, wobei der Projektor auf den Anzeigebereich gerichtet wird und die p- polarisierte Strahlung des Projektors von der Reflexionsschicht und der reflexionssteigernden Beschichtung, welche sich innerhalb des Anzeigebereiches befinden, reflektiert werden. Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen gelten für die Verwendung entsprechend.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Bevorzugt ist die Verwendung der Verbundscheibe als Fahrzeug-Windschutzscheibe.
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.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.
Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Figur 2 eine Draufsicht auf die Verbundscheibe von Fig. 1 ,
Figur 3 eine Querschnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Figur 4 eine Draufsicht auf die Verbundscheibe von Fig. 3,
Figuren 5-6 verschiedene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung im Ausschnitt D entlang der Schnittlinie A-A‘ gemäß Figur 2,
Figur ? Weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung im Ausschnitt E entlang der Schnittlinie B-B‘ gemäß Figur 4,
Figur 8 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der reflexionssteigernden Beschichtung auf einer Innenscheibe,
Figur 9 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung der Reflexionsschicht auf einer Innenscheibe und
Figur 10-11 Reflexionsspektren von Verbundscheiben gegenüber p-polarisierter Strahlung gemäß den Beispielen 2 und 3 jeweils abgebildet mit einem Vergleichsbeispiel.
Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht auf ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung 100 im Einbauzustand in einem Fahrzeug in Form einer schematischen Darstellung. Eine Draufsicht der Verbundscheibe 1 der Projektionsanordnung 100 aus Figur 1 ist in Figur 2 gezeigt. Die Querschnittansicht von Figur 1 entspricht der Schnittlinie A-A‘ der
Verbundscheibe 1 , wie in Figur 2 angedeutet. Die Verbundscheibe 1 umfasst eine Außenscheibe 2 und eine Innenscheibe 3 mit einer thermoplastischen Zwischenschicht 4, welche zwischen der Außenscheibe 2 und der Innenscheibe 3 angeordnet ist. Die Verbundscheibe 1 ist in ein Fahrzeug eingebaut und trennt einen Innenraum 11 von einer äußeren Umgebung 12 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 Innenscheibe 3 weist beispielsweise eine Dicke von 1 ,1 mm auf und ist damit deutlich dünner als üblicherweise eingesetzte Innenscheiben in Windschutzscheiben. Die Außenscheibe 2 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf und ist blau getönt, wobei die Lichttransmission durch die Außenscheibe bei beispielsweise 80 % liegt. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 umfasst einen thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyethylenterephthalat (PET).
Die außenseitige Oberfläche I der Außenscheibe 2 ist von der thermoplastischen Zwischenschicht 4 abgewandt und ist gleichzeitig die Außenfläche der Verbundscheibe 1. Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 2 sowie die außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe 3 sind jeweils der Zwischenschicht 4 zugewandt. Die innenraumseitige Oberfläche 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 Windschutzscheibe weist sie typischer Weise eine konvexe Wölbung auf.
In einem umlaufenden Randabschnitt R der Verbundscheibe 1 befindet sich, auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2, eine rahmenförmig umlaufende erste Abdeckschicht 5. Die erste Abdeckschicht 5 ist opak und verhindert die Sicht auf innenseitig der Verbundscheibe 1 angeordnete Strukturen. Weiterhin weist die Verbundscheibe 1 im Randabschnitt R auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 eine zweite opake Abdeckschicht 6 auf, die rahmenförmig umlaufend ausgebildet ist. Die erste und die zweite opake Abdeckschicht 5, 6 bestehen aus einem herkömmlicherweise für Abdeckdrucke verwendeten, elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise einer schwarz eingefärbten Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist. Die erste und die zweite opake Abdeckschicht 5, 6 verhindern die Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 , wodurch beispielsweise ein Klebestrang zum Einkleben der Verbundscheibe 1 in eine Fahrzeugkarosserie von der äußeren Umgebung 12 aus betrachtet nicht sichtbar ist.
Auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 und auf dem zweiten Abdeckdruck 6 ist eine reflexionssteigernde Beschichtung 8 aufgebracht. Die reflexionssteigernde Beschichtung 8 erstreckt sich über die gesamte innenraumseitige Oberfläche IV der Innenscheibe 3. Die reflexionssteigernde Beschichtung 8 umfasst zumindest eine optisch hochbrechende Beschichtung 8.1 mit einem Brechungsindex größer oder gleich 1 ,9, beispielsweise Siliziumnitrid, und eine optisch niedrigbrechende Beschichtung 8.2 mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1 ,6, beispielsweise Siliziumoxid.
Auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 ist eine Reflexionsschicht 7 aufgebracht. Die Reflexionsschicht 7 erstreckt sich über die gesamte außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe 3. Die Reflexionsschicht 7 ist in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 (mit Blickrichtung ausgehend von Innenraum 11) in vollständiger Überdeckung bzw. deckungsgleich mit der reflexionssteigernden Beschichtung 8 angeordnet.
Die Reflexionsschicht 7 ist ein Dünnschichtenstapel, der in dieser Reihenfolge zumindest eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge 7.1 , eine elektrisch leitfähige Schicht 7.2 auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge 7.3 umfasst, wobei Details des Aufbaus eines solchen Schichtenstapels in Figur 9 gezeigt sind.
Die Projektionsanordnung 100 weist einen Projektor 9 als Bildgeber auf. Der Projektor 9 dient zur Erzeugung von p-polarisierter Strahlung 10 (Bildinformationen), die auf einen Anzeigebereich D gerichtet wird und durch die Reflexionsschicht 7 als reflektiertes Licht in den Innenraum 11 des Fahrzeugs reflektiert wird, wo es von einem Betrachter, in diesem Beispiel Fahrer, wahrgenommen werden kann. Der Anzeigebereich D ist der Bereich der Verbundscheibe 1 , welcher üblicherweise als Head-Up-Display (HUD) verwendet wird. Die Reflexionsschicht 7 ist zur Reflexion der p-polarisierten Strahlung 10 des Projektors 9, d.h. eines Bildes gebildet durch die p-polarisierte Strahlung 10 des Projektors 9, geeignet ausgebildet. Die p-polarisierte Strahlung 10 trifft bevorzugt mit einem Einfallswinkel von 50° bis 80°, insbesondere von 65° bis 75° auf die Verbundscheibe 1. Der Projektor 9 ist beispielsweise ein Display, vorliegend ein LCD-Display. Möglich wäre beispielsweise auch, dass es sich bei der Verbundscheibe 1 um eine Dachscheibe, Seiten- oder Heckscheibe handelt. Bei der p-polarisierten Strahlung 10 handelt es sich um Lichtwellen innerhalb des vom Menschen visuell wahrnehmbaren Wellenlängenbereiches von 380 nm bis 780 nm.
Aufgrund der reflexionssteigernden Beschichtung 8, welche vor der Reflexionsschicht 7 angeordnet ist, kann die relative Strahlungsintensität der Nebenbilder, sogenannte Geisterbilder, zur Intensität der Gesamtreflexion reduziert werden und die Intensität Gesamtreflexion der p-polarisierten Strahlung 10 wird gesteigert. Die Verwendung einer besonders dünnen Innenscheibe 3 im Vergleich zu üblicherweise eingesetzten Innenscheiben mit Dicken von 1 ,6 mm oder größer reduziert ebenfalls die Entstehung von Geisterbildern, welche üblicherweise auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 auftreten. Die Reflexionsschicht 7 mit einer elektrisch leitfähigen Schichten 7.2 weist außerdem eine verbesserte Reflexionscharakteristik zu gattungsgemäßen Verbundscheiben mit Head-Up- Displays auf und eignet sich zusätzlich beispielsweise als IR- (Infrarotstrahlung-) reflektierende Schicht zur Verminderung der Transmission von Wärmestrahlung durch die Verbundscheibe 1.
Die in der Figur 3 und der Figur 4 gezeigte Variante entspricht im Wesentlichen der Variante aus der Figur 1 und der Figur 2, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen wird und ansonsten auf die Beschreibung zu der Figur 1 und der Figur 2 verwiesen wird.
Die erste Abdeckschicht 5 ist entlang eines Kantenabschnitts der Verbundscheibe 1 , dem Abdeckbereich E, verbreitert, wobei der Abdeckbereich E im Einbauzustand der Scheibe als Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug an die Motorkante unmittelbar angrenzt.
Die Reflexionsschicht 7 erstreckt sich anders als in Figur 1 und 2 nicht über die gesamte außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe 3, sondern nur über den Anzeigebereich D. Der Anzeigebereich D ist im gezeigten Ausführungsbeispiel innerhalb des Abdeckbereichs E angeordnet. Die Reflexionsschicht 7 wird also in Durchsicht durch Verbundscheibe 1 , in Blickrichtung von der äußeren Umgebung 12 in den Innenraum 11 , vollständig von der ersten Abdeckschicht 5 im Abdeckbereich E verdeckt. In Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 ausgehend vom Innenraum 11 ist die Reflexionsschicht 7 also vor der ersten Abdeckschicht 5 angeordnet.
Aufgrund der Anordnung der Reflexionsschicht 7 vor der opaken ersten Abdeckschicht 5 resultiert eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast. Die Reflexionsschicht 7 erscheint hell und das reflektierte Bild (p-polarisierte Strahlung 10) ist damit auch ausgezeichnet erkennbar. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Leistung des Projektors 9 und somit einen verminderten Energieverbrauch und Wärmeerzeugung.
Es wird nun Bezug auf die Figuren 5 und 6 genommen, worin vergrößerte Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der Verbundscheibe 1 gezeigt sind. Die Querschnittansichten der Figuren 5 und 6 entsprechen der Schnittlinie A-A‘ im unteren Anzeigebereich D der Verbundscheibe 1 , wie in Figur 2 angedeutet ist.
Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform der Verbundscheibe 1 , entspricht im Wesentlichen der Verbundscheibe 1 gemäß Ausführungsform der Figur 1. Allerdings ist die Reflexionsschicht 7 in dieser Ausführungsform nicht auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 aufgebracht, sondern auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2.
Der in Figur 5 gezeigte Winkel a zeigt den Einfallswinkel mit der die p-polarisierte Strahlung 10 auf die Verbundscheibe 1 trifft. Die p-polarisierte Strahlung 10 trifft bevorzugt mit einem Einfallswinkel von 50° bis 80°, insbesondere von 65° bis 75° auf die Verbundscheibe 1.
Die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform der Verbundscheibe 1 , entspricht im Wesentlichen der Verbundscheibe 1 gemäß Ausführungsform der Figur 1. Allerdings ist die Reflexionsschicht 7 in dieser Ausführungsform als eine beschichtete Folie ausgebildet, wobei die erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge 7.1 , die elektrisch leitfähige Schicht 7.2 auf Basis von Silber und die zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge 7.3 auf einer Trägerfolie aufgebracht sind (Schichtenabfolge der Reflexionsschicht 7 in Figur 9 gezeigt). Die Trägerfolie ist beispielsweise auf Basis von Polyethylenterephthalat (PET) aufgebaut und weist eine Dicke von 100 pm auf. Die Reflexionsschicht 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet. Die Reflexionsschicht 7 wird hierzu beispielsweise mittels Druck in die thermoplastische Zwischenschicht 4 hineingedrückt (Beispielsweise während der Lamination der Scheibe).
Die mit der elektrisch leitfähigen Schicht 7.2 und den dielektrischen Schichten 7.1 , 7.3 beschichtete Fläche der Trägerfolie ist beispielsweise der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 zugewandt. Es wird nun Bezug auf die Figur 7 genommen, worin eine vergrößerte Querschnittansicht einer weiteren Ausgestaltung der Verbundscheibe 1 gezeigt sind. Die Querschnittansicht der Figur 7 entspricht der Schnittlinie B-B‘ im unteren Abdeckbereich E der Verbundscheibe 1 , wie in Figur 4 angedeutet ist.
Die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform der Verbundscheibe 1 , entspricht im Wesentlichen der Verbundscheibe 1 gemäß Ausführungsform der Figur 3. Allerdings ist in dieser Ausführungsform keine erste Abdeckschicht 5 auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 im Abdeckbereich E aufgebracht. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 ist in dieser Ausführungsform in einem Bereich, der sich innerhalb des Abdeckbereiches E befindet, schwarz gefärbt. Das bedeutet die thermoplastische Zwischenschicht 4 ist bereichsweise schwarz gefärbt und damit opak. Der gefärbte Bereich der thermoplastischen Zwischenschicht 4 begrenzt sich auf den Abdeckbereich E, sodass die Zwischenschicht 4 in den anderen Bereichen der Verbundscheibe 1 (hier nicht gezeigt) transparent ist.
Alternativ kann die thermoplastische Zwischenschicht 4 auch durch einer erste und eine zweite thermoplastische Verbundfolie ausgebildet sein, wobei die erste thermoplastische Verbundfolie transparent ist und sich über die gesamte Fläche der Verbundscheibe 1 erstreckt mit Ausnahme des Abdeckbereiches E. Die zweite thermoplastische Verbundfolie ist opak und beispielsweise schwarz gefärbt und erstreckt sich ausschließlich über den Abdeckbereich E der Verbundscheibe 1.
Die Reflexionsschicht 7 wird in Durchsicht durch die Verbundscheibe 1 ausgehend von der äußeren Umgebung 12 vollständig von der thermoplastischen Zwischenschicht 4 verdeckt. Wird vom Innenraum 11 durch die Verbundscheibe 1 geblickt, ist die Reflexionsschicht 7 also vor dem gefärbten Bereich der thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet. Dadurch entsteht bei der Bestrahlung der Reflexionsschicht 7 mit p-polarisiertem Licht 10 des Projektors 9 ein besonders kontrastreiches und visuell gut wahrnehmbares Projektorbild.
Figur 8 zeigt die Schichtenfolge einer Ausgestaltung der reflexionssteigernden Beschichtung 8, welche auf einer Innenscheibe 3 aufgebracht ist. Die reflexionssteigernde Beschichtung 8 ist ein Stapel von zwei dünnen Schichten. Die reflexionssteigernde Beschichtung 8 umfasst eine optisch hochbrechende Schicht 8.1 und eine optisch niedrigbrechende Schicht 8.2. Die optisch hochbrechende Schicht 8.1 und die optisch niedrigbrechende Schicht 8.2 sind deckungsgleich übereinander angeordnet, wobei die optisch hochbrechende Beschichtung 8.1 auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 und die niedrigbrechende Schicht 8.2 auf der hochbrechenden Schicht 8.1 aufgebracht ist.
Die Aufbringung der reflexionssteigernden Beschichtung 8 mit den einzelnen Schichten erfolgt vorzugsweise mittels Magnetronsputtern.
Figur 9 zeigt die Schichtenfolge einer Ausgestaltung der Reflexionsschicht 7, welche auf einer Innenscheibe 3 aufgebracht ist. Die Reflexionsschicht 7 umfasst in dieser Reihenfolge eine erste dielektrische Schichtenfolge 7.1 , eine elektrisch leitfähige Schicht 7.2 auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schichtenfolge 7.3.
Die erste dielektrische Schichtenfolge 7.1 besteht beispielsweise aus einer ersten Entspiegelungsschicht 7.1a, welche auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 aufgebracht ist, einer auf der ersten Entspiegelungsschicht 7.1a aufgebrachten brechungsindexsteigernden Schicht 7.1 b, einer auf der brechungsindexsteigernden Schicht 7.1b aufgebrachten Glättungsschicht 7.1c und aus einer auf der Glättungsschicht 7.1c aufgebrachten ersten Anpassungsschicht 7.1d. Die elektrisch leitfähige Schicht 7.2 ist auf der ersten Anpassungsschicht 7.1d aufgebracht. Die zweite dielektrische Schichtenfolge 7.3 ist auf der elektrisch leitfähigen Schicht 7.2 angeordnet, wobei zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Schicht der zweiten dielektrischen Schichtenfolge 7.3 eine 0,1 nm dicke Blockerschicht, beispielsweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung, angeordnet ist (Blockerschicht hier nicht gezeigt). Die Blockerschicht ist also auf der elektrisch leitfähigen Schicht 7.2 aufgebracht und die zweite dielektrische Schichtenfolge 7.3 ist auf der Blockerschicht aufgebracht. Die zweite dielektrische Schicht besteht beispielsweise in dieser Reihenfolge aus einer zweiten Anpassungsschicht 7.3a und einer zweiten Entspiegelungsschicht 7.3b.
Der dargestellte Schichtaufbau in den Figuren 8 und 9 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. So kann die reflexionssteigernde Beschichtung 8 auch mehr Schichten umfassen, solange mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht 8.2 und eine optisch hochbrechende Schicht 8.1 vorhanden sind. Die Reflexionsschicht 7 kann mehr oder weniger Schichten als in Figur 9 gezeigt aufweisen, solange zumindest eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge 7.1 , eine elektrisch leitfähige Schicht 7.2 auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge 7.3 in dieser Reihenfolge enthalten sind. Sowohl für die reflexionssteigernde Beschichtung 8 als auch für die Reflexionsschicht 7 gilt, dass die Schichtenfolgen nicht symmetrisch sein müssen. Beispielhafte Materialien und Schichtdicken können den nachfolgenden Beispielen entnommen werden. Tabelle !
Die Schichtenfolgen einer Verbundscheibe 1 mit der Reflexionsschicht 7 auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 3 und der reflexionssteigernden Beschichtung 8 auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 gemäß der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 3 sind, zusammen mit den Materialien und geometrische Schichtdicken der Einzelschichten, in Tabelle 1 dargestellt. Außerdem ist ein Vergleichsbeispiel einer gattungsgemäßen Verbundscheibe, die nicht die erfindungsgemäßen Merkmale erfüllt, in der Tabelle 1 dargestellt. Die dielektrischen Schichten können unabhängig voneinander dotiert sein, beispielsweise mit Bor oder Aluminium.
Die Beispiele und das Vergleichsbeispiel unterscheiden sich in erster Linie durch das vorhanden sein einer reflexionssteigernden Beschichtung 8, welche auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 aufgebracht ist. Aufgrund dieser reflexionssteigernden Beschichtung 8 ist es möglich, eine hohe Reflexion von p-polarisiertem Licht 10 zu erzielen, trotz einer geringeren Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht als in gattungsgemäßen Reflexionsschichten 7.
Die Figuren 10 bis 11 zeigen Reflexionsspektren von der Verbundscheibe 1 wie in Figur 1 gezeigt, jeweils mit einem Schichtaufbau gemäß der erfindungsgemäßen Beispiele 2 und 3 sowie gemäß dem Vergleichsbeispiel nach Tabelle 1. Die Reflexionsspektren wurden simuliert, wobei die Simulation von einem Projektor 9, der im betrachteten Spektralbereich p- polarisierte Strahlung 10 ausstrahlt und die Innenscheibe 3 unter einem Einstrahlwinkel zur innenraumseitigen Flächennormalen von 65° bestrahlt (die sogenannte innenraumseitige Reflexion), ausgeht. Die Reflexionssimulierung ist also der Situation in der Projektionsanordnung 100 aus Figur 1 angenähert. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist jeweils ein Beispiel mit dem Vergleichsbeispiel zusammengefasst.
Die Figuren 10 bis 11 zeigen, dass die erfindungsgemäßen Beispiele mit der reflexionssteigernden Beschichtung 8 keiner Verschlechterung und teilweise sogar zu einer Verbesserung des Reflexionsgrad im interessierenden Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm führen. Im Fall von Beispiel 3 ist der Reflexionsgrad über den bedeutenderen Abschnitt im Wellenlängenbereich 380 nm bis 680 nm größer. Dadurch wird die visuelle Wahrnehmung für einen Betrachter deutlich verbessert.
Der gemittelte Reflexionsgrad gegenüber p-polarisierter Strahlung 10, der Transmissionsgrad der Verbundscheibe 1 für sichtbares Licht (380 nm bis 780 nm) und die totale solare Energietransmission (TTS) sind für die erfindungsgemäßen Beispiele 2 bis 3 und für das Vergleichsbeispiel in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2:
In der Tabelle 2 sind die erfindungsgemäßen Beispiele 2 und 3 sowie das Vergleichsbeispiel einer Verbundscheibe 1 mit ihren zugehörigen gemessenen Reflexionsgraden, Transmissionsgraden und TTS- Werten abgebildet Wie in Tabelle 2 dargestellt, führt die Einführung einer reflexionssteigernden Beschichtung 8 auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 3 in den Beispielen 2 bis 3 zu kaum bis keiner Reduzierung des Transmissiongrades (TL) im sichtbaren Spektralbereich der Verbundscheibe 1 im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel. Gleichzeitig wird der Reflexionsgrad für p-polarisierte Strahlung 10 für die Beispiele 2 bis 3 (siehe Figur 10 und 11) ungefähr beibehalten oder liegt leicht höher im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel. Die TTS-Werte liegen für die erfindungsgemäßen Beispiele bei einem niedrigeren Wert als bei dem Vergleichbeispiels, wodurch ein angenehmes Raumklima in einem Innenraum 11 gewährleistet werden kann. In allen Beispielen sind Geisterbilder aufgrund der reflexionssteigernden Beschichtung 8 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel mit einer geringeren Intensität vorhanden.
Bezugszeichenliste
1 Verbundscheibe
2 Außenscheibe
3 Innenscheibe
4 thermoplastische Zwischenschicht
5 erste Abdeckschicht
6 zweite Abdecksicht
7 Reflexionsschicht
7.1 erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge
7.1a erste Entspiegelungsschicht
7.1b brechungsindexsteigernde Schicht
7.1c Glättungsschicht
7.1d erste Anpassungsschicht
7.2 elektrisch leitfähige Schicht
7.3 zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge
7.3a zweite Anpassungsschicht
7.3b zweite Entspiegelungsschicht
8 reflexionssteigernde Schicht
8.1 optisch hochbrechende Schicht
8.2 optisch niedrigbrechende Schicht
9 Projektor
10 p-polarisierte Strahlung
11 Innenraum
12 äußere Umgebung
100 Projektionsanordnung
I außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 2
II innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 2
III außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 3
IV innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 3
R Randabschnitt D Anzeigebereich
E Abdeckbereich
A-A‘ Querschnitt durch die Verbundscheibe 1 aus Figur 2 B-B‘ Querschnitt durch die Verbundscheibe 1 aus Figur 4

Claims

37
Patentansprüche Projektionsanordnung (100), insbesondere für ein Head-Up-Display (HUD), mindestens umfassend eine Verbundscheibe (1), umfassend eine Außenscheibe (2) und eine Innenscheibe (3), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (4) miteinander verbunden sind, eine Reflexionsschicht (7), welche in mindestens einem Anzeigebereich (D) der Verbundscheibe (1) zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnet ist, und eine reflexionssteigernde Beschichtung (8), welche zumindest innerhalb des Anzeigebereichs (D) auf einer, von der thermoplastischen Zwischenschicht (4) abgewandten, innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) angeordnet ist, und einen Projektor (9), dessen Strahlung (10) überwiegend p-polarisiert ist und der auf den Anzeigebereich (D) gerichtet ist und wobei die innenraumseitige Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) die dem Projektor (9) nächstliegende Fläche der Verbundscheibe (1) ist, wobei die reflexionssteigernde Beschichtung (8) mindestens eine optisch hochbrechende Schicht (8.1) mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1 ,9 und mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht (8.2) mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1 ,6 umfasst und die Reflexionsschicht (7) geeignet ist, die p-polarisierte Strahlung (10) des Projektors (9) zu mindestens 5 % zu reflektieren und in dieser Reihenfolge eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (7.1), genau eine elektrisch leitfähige Schicht (7.
2) auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (7.
3) umfasst. Projektionsanordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Innenscheibe (3) eine Dicke von kleiner oder gleich 1 ,6 mm, bevorzugt kleiner oder gleich 1 ,4 mm und insbesondere kleiner oder gleich 1 ,1 mm aufweist. Projektionsanordnung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Außenscheibe (2) zumindest im Anzeigebereich (D), vorzugsweise aber vollständig, grün oder blau getönt oder gefärbt ist und eine Lichttransmission von mindestens 80 % und maximal 90 % aufweist und wobei die Innenscheibe (3) und die Zwischenschicht (4) klar sind, also nicht getönt oder gefärbt. 38
4. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die optisch hochbrechende Schicht (8.1) näher zu der innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) angeordnet ist als die optisch niedrigbrechende Schicht (8.2).
5. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die optisch niedrigbrechende Schicht (8.2) auf Basis von Siliziumoxid oder dotiertem Siliziumoxid ausgebildet ist.
6. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die optisch hochbrechende Schicht (8.1) auf Basis von Siliziumnitrid, Indiumzinnoxid oder Silizium- Zirkonium-Mischnitrid ausgebildet ist.
7. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Reflexionsschicht (7) sich über mindestens 80 % der Fläche der Verbundscheibe (1) erstreckt.
8. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Außenscheibe (2) eine außenseitige Oberfläche (I) und eine innenraumseitige Oberfläche (II) aufweist und die außenseitige Oberfläche (I) der Außenscheibe (2) von der thermoplastischen Zwischenschicht (4) abgewandt ist und die innenraumseitige Oberfläche (II) der Außenscheibe (2) der thermoplastischen Zwischenschicht (4) zugewandt ist und wobei eine opake Abdeckschicht (5) in zumindest einem Abdeckbereich (E) der Verbundscheibe (1) auf der außenseitigen Oberfläche (I) oder auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe (2) aufgebracht ist.
9. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die thermoplastische Zwischenschicht (4) in zumindest einem Abdeckbereich (E) der Verbundscheibe (1) opak ist.
10. Projektionsanordnung (100) gemäß Anspruch 8, wobei der Anzeigebereich (D) sich in Durchsicht durch die Verbundscheibe (1) zumindest teilweise mit dem Abdeckbereich (E) deckt und vorzugsweise vollständig innerhalb des Abdeckbereiches (E) angeordnet ist.
11. Projektionsanordnung (100) gemäß Anspruch 9, wobei die Reflexionsschicht (7) auf einer der thermoplastischen Zwischenschicht (4) zugewandten außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe (3) aufgebracht ist und der Anzeigebereich (D) sich in Durchsicht durch die Verbundscheibe (1) zumindest teilweise mit dem Abdeckbereich (E) deckt und vorzugsweise vollständig innerhalb des Abdeckbereiches (E) angeordnet ist. Projektionsanordnung (100) gemäß Anspruch 1 bis 11 , wobei der Anzeigebereich (D) sich in einem Durchsichtbereich der Verbundscheibe befindet, welcher dafür vorgesehen ist, als Projektionsfläche für ein HUD genutzt zu werden. Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste dielektrische Schichtenfolge (7.1) in dieser Reihenfolge mindestens eine Siliziumnitrid- Schicht, eine Silizium-Zirkonium-Mischnitrid, eine Zink-Zinnoxid-Schicht und eine Zinkoxid-Schicht umfasst und die zweite dielektrische Schichtenfolge (7.3) mindestens eine Zinkoxid-Schicht und eine Siliziumnitrid-Schicht umfasst. Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend:
(a) das Anordnen einer Außenscheibe (2), einer thermoplastischen Zwischenschicht (4), einer Reflexionsschicht (7), einer Innenscheibe (3) und einer reflexionssteigernden Beschichtung (8) zu einem Schichtstapel, wobei die thermoplastische Zwischenschicht (4) zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnet wird und die Reflexionsschicht (7) in einem Anzeigebereich (D) des Schichtstapels und zwischen der Außenscheibe (2) und der Innenscheibe (3) angeordnet wird und die reflexionssteigernde Beschichtung (8) zumindest innerhalb des Anzeigebereichs (D) auf einer, von der thermoplastischen Zwischenschicht (4) abgewandten, innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) angeordnet wird, wobei die reflexionssteigernde Beschichtung (8) mindestens eine optisch hochbrechende Schicht (8.1) mit einem Brechungsindex von größer oder gleich 1 ,9 und mindestens eine optisch niedrigbrechende Schicht (8.2) mit einem Brechungsindex von kleiner oder gleich 1 ,6 umfasst und die Reflexionsschicht (7) in dieser Reihenfolge eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (7.1), genau eine elektrisch leitfähige Schicht (7.2) auf Basis von Silber und eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (7.3) umfasst,
(b) die Laminierung des Schichtstapels zu einer Verbundscheibe (1), wobei der Anzeigebereich (D) des Schichtstapels auch der Anzeigebereich (D) der Verbundscheibe (1) ist,
(c) das Anordnen eines Projektors (9), dessen Strahlung (10) überwiegend p-polarisiert ist, und der auf den Anzeigebereich (D) gerichtet wird und wobei der Projektor (9) so angeordnet wird, dass die innenraumseitige Oberfläche (IV) der Innenscheibe (3) die dem Projektor (9) nächstliegende Fläche der Verbundscheibe (1) ist, wobei die Reflexionsschicht (7) geeignet ist, die p-polarisierte Strahlung (10) des Projektors (9) zu mindestens 5 % zu reflektieren. Verwendung einer Projektionsanordnung (100) gemäß 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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