EP4662064A1 - Projektionsanordnung für ein head-up-display - Google Patents

Projektionsanordnung für ein head-up-display

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Publication number
EP4662064A1
EP4662064A1 EP24701328.7A EP24701328A EP4662064A1 EP 4662064 A1 EP4662064 A1 EP 4662064A1 EP 24701328 A EP24701328 A EP 24701328A EP 4662064 A1 EP4662064 A1 EP 4662064A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
thickness
electrically conductive
dielectric layer
pane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701328.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexandra TOUMAR
Jan Hagen
Bernard Nghiem
Martin Melcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4662064A1 publication Critical patent/EP4662064A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
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    • B60J1/00Windows; Windscreens; Accessories therefor
    • B60J1/02Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at the vehicle front, e.g. structure of the glazing, mounting of the glazing
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    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
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    • B60K35/23Head-up displays [HUD]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K35/00Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23Head-up displays [HUD]
    • B60K35/231Head-up displays [HUD] characterised by their arrangement or structure for integration into vehicles
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface 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
    • C03C17/3602Surface 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
    • C03C17/3626Surface 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 one layer at least containing a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface 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
    • C03C17/3602Surface 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
    • C03C17/3639Multilayers containing at least two functional metal layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
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    • C03C17/36Surface 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
    • C03C17/3602Surface 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
    • C03C17/3644Surface 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 the metal being silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface 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
    • C03C17/3602Surface 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
    • C03C17/3657Surface 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 the multilayer coating having optical properties
    • C03C17/366Low-emissivity or solar control coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface 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
    • C03C17/3602Surface 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
    • C03C17/3681Surface 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 the multilayer coating being used in glazing, e.g. windows or windscreens
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    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B5/085Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal
    • G02B5/0875Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers at least one of the reflecting layers comprising metal the reflecting layers comprising two or more metallic layers
    • GPHYSICS
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Definitions

  • the invention relates to a projection arrangement for a head-up display.
  • HUDs head-up displays
  • a projector typically in the area of the dashboard, projects images onto the windshield, reflects them there and is perceived by the driver as a virtual image (as seen from the driver's perspective) behind the windshield. This means that important information can be projected into the driver's field of vision, such as the current speed, navigation or warning information, which the driver can perceive without having to take his eyes off the road. Head-up displays can therefore make a significant contribution to increasing road safety.
  • the HUD projector is operated with s-polarized radiation.
  • the projector radiation is reflected on both external surfaces of the windshield.
  • a slightly offset secondary image the so-called ghost image.
  • the problem is usually reduced by arranging the surfaces at an angle to one another, in particular by using a wedge-like intermediate layer to laminate the windshields designed as a composite pane, so that the main image and ghost image are superimposed on one another.
  • Laminated glass with wedge films for HUDs are known, for example, from W02009071135A1, EP1800855B1 or EP1880243A2.
  • the HUD projector is operated with p-polarized radiation. Due to the angle of incidence close to the Brewster angle, no significant reflection occurs on the glass surfaces. Instead, the windshield is equipped with a reflective layer that is intended to reflect the projector radiation. Since the essential reflection takes place at only one interface (namely the reflective layer), no ghost image occurs. For example, see DE102014220189A1, EP3187917B1 and WO2021104800A1.
  • the invention is based on the object of providing an improved projection arrangement for a head-up display, comprising a composite pane which is irradiated by an imaging unit to generate the display image and which is equipped with a sun protection coating.
  • the sun protection coating should have a good IR-reflecting effect and ensure a low energy input through the composite pane.
  • the sun protection coating should have a low degree of reflection with respect to the radiation of the imaging unit, so that it does not cause any disturbing ghost images, regardless of whether the imaging unit is operated with s-polarized or p-polarized radiation.
  • the composite pane should have a low degree of external reflection and neutral reflection colors.
  • the object of the present invention is achieved by a projection arrangement according to claim 1. Preferred embodiments emerge from the subclaims.
  • 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 accessible in this way (i.e. the superposition of all possible eyebox windows) being referred to as the eyebox.
  • a viewer located inside the eyebox can perceive the virtual image. This of course means that the viewer's eyes must be inside the eyebox, not the entire body.
  • the composite pane comprises an outer pane and an inner pane which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer.
  • the composite pane is intended to separate the interior from the outside environment in a window opening, in particular the window opening of a vehicle.
  • the inner pane refers to the pane of the composite pane facing the interior (in particular the vehicle interior).
  • the outer pane refers to the pane facing the outside environment.
  • the composite pane according to the invention is preferably a windshield (front window) of a vehicle on land, in water or in the air, in particular the windshield of a motor vehicle, for example a passenger car or truck, or the front window of an aircraft, ship or rail vehicle, in particular a train.
  • first layer is arranged above a second layer, this means within the meaning of the invention that the first layer is arranged further away from the substrate to which the coating is applied than the second layer. If a first layer is arranged below a second layer, this means within the meaning of the invention that the second layer is arranged further away from the substrate than the first layer. If a first layer is arranged above or below a second layer, this does not necessarily mean within the meaning of the invention that the first and second layers are in direct contact with one another. One or more further layers can be arranged between the first and second layers, unless this is explicitly excluded.
  • the sun protection coating can have further electrically conductive layers and dielectric layers or layer sequences (n>3), in particular above the fourth dielectric layer or layer sequence.
  • the sun protection coating consists of the layers or layer sequences mentioned, whereby optionally further metal-containing layers can be present which do not contribute significantly to the electrical conductivity and IR-reflecting effect of the coating, but serve a different purpose. This applies in particular to metallic blocker layers with geometric thicknesses of less than 1 nm, which preferably lie between the electrically conductive layers and the dielectric layer sequences located directly above and/or below them.
  • the sun protection coating according to the invention is characterized by a low degree of reflection with respect to the radiation of the imaging unit, a high degree of light transmission and a high degree of reflection in the (near) IR range.
  • the selection of the thickness of the electrically conductive layers is essential for this. According to the invention, the thickness (layer thickness) is
  • the first electrically conductive layer from 6 nm to 10 nm
  • the second electrically conductive layer from 6 nm to 10 nm
  • the third electrically conductive layer from 10 nm to 15 nm.
  • the ratio of the optical thickness of the first dielectric layer or layer sequence to the optical thickness of the third dielectric layer or layer sequence is from 0.3 to 0.8, particularly preferably from 0.4 to 0.6;
  • the surface normal to the interior surface of the inner pane determined at a point in the display area, preferably in the geometric center of the display area. If the angle of incidence corresponds exactly to the Brewster angle, only s-polarized radiation is reflected, not p-polarized radiation. In an advantageous embodiment, the angle of incidence deviates from the Brewster angle by a maximum of 10°.
  • the imaging unit is operated with s-polarized radiation.
  • the radiation of the imaging unit is predominantly s-polarized, i.e. has a proportion of s-polarized radiation of more than 50%, preferably at least 80%.
  • the radiation of the imaging unit is preferably completely or almost completely s-polarized (essentially purely s-polarized).
  • the s-polarized radiation proportion is 100% or deviates only insignificantly from this.
  • the proportion of s-polarized radiation is determined at the point in the HUD area at which the largest proportion of s-polarized radiation occurs.
  • the projection arrangement is preferably designed such that this point is located in the geometric center of the HUD area.
  • S-polarized radiation is significantly reflected on the external surfaces of the composite pane, i.e. on the interior surface of the inner pane and on the exterior surface of the outer pane.
  • the intermediate layer typically has a refractive index that differs only insignificantly from that of the outer pane and the inner pane, so that the interior surface of the outer pane and the exterior surface of the inner pane do not represent reflective interfaces.
  • the double reflection basically creates two HUD projections: the main image and a slightly offset ghost image. This is annoying for the user.
  • the exterior surface of the outer pane and the interior surface of the inner pane are preferably arranged at an angle to each other that is selected such that the main image and the ghost image are superimposed on each other or at least their distance from each other is reduced.
  • the distance between said surfaces decreases in a vertical progression "from bottom to top", i.e. in a direction from the lower edge to the upper edge, at least in the HUD projection.
  • This is preferably achieved by a wedge-shaped intermediate layer, alternatively or additionally by a wedge-shaped outer pane and/or inner pane.
  • the intermediate layer is preferably wedge-shaped, so that its thickness increases in a direction from the lower edge to the upper edge of the composite pane. This increase in thickness is present at least in the HUD area, but typically along the entire course between the lower edge and the upper edge.
  • the angle between the two surfaces of the intermediate layer is referred to as the wedge angle.
  • the wedge angle can be constant or change in the vertical course. If the wedge angle is not constant, the tangents to the surfaces must be used to measure it at a point. Typical wedge angles are in the range from 0.2 mrad to 1 mrad, preferably from 0.3 mrad to 0.7 mrad, particularly preferably from 0.4 mrad to 0.5 mrad.
  • the wedge-shaped intermediate layer is produced in particular by using a so-called wedge film (film with increasing thickness in one direction) to form the intermediate layer.
  • a wedge film can be produced by suitable extrusion of the film or by stretching a film with a constant thickness in the initial state.
  • the composite pane can optionally be provided with an additional reflective layer to increase the reflectivity against s-polarized radiation.
  • the imaging unit is operated with p-polarized radiation.
  • the radiation of the imaging unit is predominantly p-polarized, i.e. has a proportion of p-polarized radiation of more than 50%, preferably at least 80%.
  • the radiation of the imaging unit is preferably completely or almost completely p-polarized (essentially purely p-polarized).
  • the p-polarized radiation proportion is 100% or deviates only insignificantly from this.
  • the proportion of p-polarized radiation is determined at the point in the HUD area at which the largest proportion of p-polarized radiation occurs.
  • the projection arrangement is preferably designed such that this point is located in the geometric center of the HUD area.
  • the composite pane is provided with a reflective layer which is suitable for reflecting p-polarized radiation.
  • the reflective layer is intended in particular to reflect the p-polarized radiation of the imaging unit in order to generate a display image.
  • the reflective layer preferably has an average reflectance of at least 5%, particularly preferably at least 10%, against p-polarized radiation in the spectral range from 450 nm to 650 nm.
  • the sun protection coating is then preferably arranged on the inside surface of the outer pane or within the intermediate layer;
  • the dielectric layers or layer sequences have an influence on the properties of the sun protection coating, in particular its material or refractive index and its layer thickness. In a preferred embodiment, only dielectric layer sequences occur, so that between adjacent conductive layers and above the uppermost conductive layer and below the lowermost conductive layer, there are dielectric layer sequences consisting of a plurality of dielectric layers, not individual dielectric layers.
  • all dielectric layers present have a refractive index greater than 1.8, preferably greater than 1.9.
  • all dielectric layers or layer sequences are formed exclusively from dielectric layers with a refractive index greater than 1.8. This achieves good results.
  • the dielectric layers can be based, for example, on silicon nitride, silicon-metal mixed nitrides (such as silicon zirconium nitride (SiZrN), silicon-aluminum mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride), aluminum nitride (AIN), tin oxide (SnO), manganese oxide (MnO), tungsten oxide (WO3), niobium oxide (Nb20s), bismuth oxide (Bi2Ü3), titanium oxide (TiCh), zinc oxide (ZnO) or tin-zinc mixed oxide (SnZnO).
  • silicon nitride silicon-metal mixed nitrides (such as silicon zirconium nitride (SiZrN), silicon-aluminum mixed nitride, silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride),
  • the materials can have doping, in particular aluminum, boron, antimony, zirconium or titanium.
  • the doping can provide dielectric materials with a certain electrical conductivity.
  • the person skilled in the art will nevertheless identify them as dielectric layers in terms of their function, as is usual in the field of thin layers.
  • the material of the dielectric layers preferably has an electrical conductivity (reciprocal of the specific resistance) of less than 10' 4 S/m.
  • the material of the electrically conductive layers preferably has an electrical conductivity of greater than 10 4 S/m.
  • the oxides and nitrides mentioned in the present description can be deposited stoichiometrically, substoichiometrically or superstoichiometrically with regard to the oxygen or nitrogen content.
  • the refractive index is given in relation to a wavelength of 550 nm, unless explicitly stated otherwise.
  • the refractive index is fundamentally independent of the measurement method. It can be determined using ellipsometry, for example. Ellipsometers are commercially available, for example from Sentech.
  • the anti-reflective layers can in turn be divided into at least two sub-layers, in particular into at least one dielectric layer with a refractive index of less than 2.1 and at least one optically high-refractive layer with a refractive index of greater than or equal to 2.1.
  • at least one anti-reflective layer arranged between two electrically conductive layers is divided in this way, particularly preferably all anti-reflective layers arranged between two electrically conductive layers, very particularly preferably all anti-reflective layers.
  • the division of the anti-reflective layer leads to a lower surface resistance of the electrically conductive coating with high transmission and high color neutrality at the same time.
  • the order of the sub-layers can basically be chosen arbitrarily.
  • the thickness of the optically high-refractive layer is preferably from 10% to 99%, particularly preferably from 30% to 90% of the total thickness of the anti-reflective layer.
  • the optically highly refractive layer with a refractive index greater than or equal to 2.1 contains, for example, MnO, WO3, Nb20s, Bi2Ü3, TiC>2, ZrsN4 and/or AlN, preferably a silicon-metal mixed nitride, for example silicon-hafnium mixed nitride or silicon-titanium mixed nitride, particularly preferably silicon-zirconium mixed nitride (SiZrN). This is particularly advantageous with regard to the surface resistance of the electrically conductive coating.
  • the silicon-zirconium mixed nitride preferably contains dopants, for example aluminum.
  • the proportion of zirconium (Zr) is preferably between 5 and 45% by weight, particularly preferably between 10 and 30% by weight.
  • the refractive index of the optically high-refractive layer depends essentially on the Zr proportion.
  • the dielectric layer with a refractive index of less than 2.1 preferably has a refractive index of between 1.6 and 2.1, particularly preferably between 1.9 and 2.1.
  • the dielectric layer preferably contains at least one oxide, for example tin oxide, and/or a nitride, particularly preferably silicon nitride.
  • the silicon nitride preferably has dopants, for example aluminum.
  • one or more dielectric layer sequences have a first adaptation layer, preferably each dielectric layer sequence that is arranged below an electrically conductive layer.
  • the first adaptation layer is preferably arranged above the anti-reflective layer.
  • the first adaptation layer is preferably arranged directly below the electrically conductive layer so that it has direct contact with the conductive layer. This is particularly advantageous with regard to the crystallinity of the electrically conductive layer.
  • the layer thickness of a smoothing layer is preferably from 5 nm to 20 nm, particularly preferably from 7 nm to 12 nm.
  • the smoothing layer preferably has a refractive index of less than 2.2.
  • the smoothing layer preferably contains at least one non-crystalline oxide.
  • the oxide can be amorphous or partially amorphous (and thus partially crystalline), but is not completely crystalline.
  • the non-crystalline smoothing layer has a low roughness and thus forms an advantageously smooth surface for the layers to be applied above the smoothing layer.
  • the non-crystalline smoothing layer also brings about an improved surface structure of the layer deposited directly above the smoothing layer, which is preferably the first adaptation layer.
  • the smoothing layer can, for example, contain at least one oxide of one or more of the elements tin, silicon, titanium, zirconium, hafnium, zinc, gallium and indium.
  • the smoothing layer particularly preferably contains a non-crystalline mixed oxide.
  • the smoothing layer very particularly preferably contains a tin-zinc mixed oxide (ZnSnO).
  • the mixed oxide preferably has dopants, for example antimony.
  • the smoothing layer can, for example, contain an antimony-doped tin-zinc mixed oxide.
  • the mixed oxide preferably has a substoichiometric oxygen content.
  • the tin content is preferably between 10 and 40 wt.%, particularly preferably between 12 and 35 wt.%.
  • one or more dielectric layer sequences have a second adaptation layer, preferably each dielectric layer sequence that is arranged above an electrically conductive layer.
  • the second adaptation layer is preferably arranged below the anti-reflection layer.
  • the electrically conductive coating comprises one or more blocker layers.
  • at least one blocker layer is assigned to at least one, particularly preferably to each electrically conductive layer.
  • the blocker layer is in direct contact with the electrically conductive layer and is arranged directly above or directly below the electrically conductive layer. Between the electrically conductive layer and the blocker layer, no further layer is arranged.
  • a blocker layer can also be arranged directly above and directly below a conductive layer.
  • the blocker layer preferably contains niobium, titanium, nickel, chromium and/or alloys thereof, particularly preferably nickel-chromium alloys.
  • the layer thickness of the blocker layer is preferably from 0.1 nm to 1 nm, particularly preferably from 0.1 nm to 0.5 nm.
  • a blocker layer directly below the electrically conductive layer serves in particular to stabilize the electrically conductive layer during a temperature treatment and improves the optical quality of the electrically conductive coating.
  • a blocker layer directly above the electrically conductive layer prevents contact between the sensitive electrically conductive layer and the oxidizing reactive atmosphere during the deposition of the following layer by reactive cathode sputtering, for example the second adaptation layer.
  • a dielectric layer sequence is arranged between each two electrically conductive layers, which comprises:
  • silicon nitride silicon-metal mixed nitride such as silicon zirconium nitride, aluminium nitride and/or tin oxide,
  • a smoothing layer based on an oxide of one or more of the elements tin, silicon, titanium, zirconium, hafnium, zinc, gallium and indium,
  • the sun protection coating comprises, starting from the substrate to which it is applied:
  • a first dielectric layer sequence comprising: o an anti-reflection layer, preferably with a thickness of 13 nm to 18 nm, in particular from 14 nm to 16 nm, o a smoothing layer, preferably with a thickness of 7 nm to 12 nm, in particular from 8 nm to 10 nm, o a first adaptation layer, preferably with a thickness of 10 nm to 15 nm, in particular 11 nm to 13 nm,
  • first electrically conductive layer with a thickness of 6 nm to 10 nm, preferably 7 nm to 9 nm,
  • a first blocking layer preferably with a thickness of 0.1 nm to 0.5 nm
  • a second dielectric layer sequence comprising: o a second adaptation layer, preferably with a thickness of 12 nm to 17 nm, in particular from 14 nm to 16 nm, o an anti-reflective layer, preferably with a thickness of 27 nm to 32 nm, in particular from 28.5 nm to 30.5 nm, o a smoothing layer, preferably with a thickness of 10 nm to 15 nm, in particular from 10.5 nm to 12.5 nm, o a first adaptation layer, preferably with a thickness of 12 nm to 17 nm, in particular from 14 nm to 16 nm,
  • a second blocking layer preferably with a thickness of 0.1 nm to 0.5 nm
  • a third dielectric layer sequence comprising: o a second adaptation layer, preferably with a thickness of 12 nm to 17 nm, in particular from 13 nm to 15 nm, o an anti-reflective layer, preferably with a thickness of 30 nm to 37 nm, in particular from 30.5 nm to 32.5 nm, o a smoothing layer, preferably with a thickness of 10 nm to 15 nm, in particular from 7 nm to 9 nm, o a first adaptation layer, preferably with a thickness of 12 nm to 17 nm, in particular from 13 nm to 15 nm,
  • a third electrically conductive layer with a thickness of 10 nm to 15 nm, preferably 10 nm to 12 nm,
  • a third blocking layer preferably with a thickness of 0.1 nm to 0.5 nm
  • the invention also includes the use of a composite pane designed according to the invention as a projection surface of a projection arrangement for a head-up display, with a projector directed at the HUD area.
  • a composite pane designed according to the invention as a projection surface of a projection arrangement for a head-up display, with a projector directed at the HUD area.
  • FIG 3 shows an embodiment of a composite pane 10 designed according to the invention.
  • the outer pane 1 has an outer surface I which, in the installed position, faces the external environment, and an inner surface II which, in the installed position, faces the interior.
  • the inner pane 2 has an outer surface III which, in the installed position, faces the external environment, and an inner surface Surface IV, which faces the interior in the installed position.
  • the outer pane 1 and the inner pane 2 consist, for example, of soda-lime glass.
  • the outer pane 1 has, for example, a thickness of 2.1 mm, the inner pane 2 a thickness of 1.6 mm.
  • the intermediate layer 3 is, for example, made of a PVB film with a thickness of 0.76 mm.
  • the PVB film has an essentially constant thickness, apart from any surface roughness that is customary in the industry.
  • the composite pane 10 is suitable for a HUD projection arrangement with p-polarized radiation.
  • the radiation from the imaging unit 4 is p-polarized, in particular essentially purely p-polarized. Since the imaging unit 4 typically irradiates the composite pane 10 with an angle of incidence of approximately 65°, which is close to the Brewster angle, the radiation from the imaging unit 4 is only insignificantly reflected on the external surfaces I, IV of the composite pane 10.
  • the composite pane 10 is equipped with a reflective layer 30.
  • the reflective layer 30 is a purely dielectric thin-film coating which is not susceptible to corrosion and can therefore be arranged on the exposed interior surface IV of the inner pane 2.
  • the reflective layer 30 is optimized for the reflection of p-polarized radiation. It serves as a reflective surface for the radiation of the imaging unit 4 for generating the HUD projection.
  • the degree of reflection of the reflective layer 30 compared to the radiation of the imaging unit 4 is, for example, approximately 10%.
  • a thin-film coating with at least one silver layer could be used as the reflective layer 30, which can be arranged, for example, on the outside surface III of the inner pane 2, where it is protected from corrosion.
  • the interior-side surface II of the outer pane 1 is provided with the sun protection layer 20 according to the invention.
  • the sun protection layer 20 is intended to reflect infrared portions of the solar radiation and thereby improve the thermal comfort in the vehicle interior. However, it represents a further reflective interface for the radiation of the imaging unit 4, which leads to a further HUD projection that appears offset from the HUD projection that is attributable to the reflection layer 30. This disturbing effect is also referred to as a ghost image.
  • the sun protection layer 20 according to the invention has an advantageously low degree of reflection compared to the p-polarized radiation of the imaging unit. The ghost image is therefore not very intense and is hardly noticeable to the viewer 5. The HUD projection is therefore hardly disturbed by the sun protection layer 20.
  • the reflection color is also neutral, so that no color cast is produced.
  • the sun protection layer 20 also has a high light transmission, so that the transparency of the composite pane 10 is not significantly reduced, and a good IR-reflecting effect.
  • the sun protection layer 20 is characterized by a low external reflection and a neutral to slightly bluish external reflection color.
  • FIG 4 shows an embodiment of a further composite pane 10 designed according to the invention.
  • the outer pane 1 and the inner pane 2 are designed in the same way as in the embodiment of Figure 3.
  • the interior-side surface II is also provided with the sun protection coating 20.
  • the composite pane 10 is not provided with a reflective layer 30, which is intended to reflect the radiation of the imaging unit 4.
  • the composite pane 10 is suitable for a HUD projection arrangement with s-polarized radiation.
  • the radiation of the imaging unit 4 is s-polarized, in particular essentially purely s-polarized. It is reflected on the external surfaces of the composite pane 10, i.e. on the interior surface IV of the inner pane 2 and on the outside surface I of the outer pane 1.
  • the surfaces II, III facing the intermediate layer 3, on the other hand, do not represent reflective interfaces due to the small difference between the refractive indices of soda-lime glass and PVB.
  • the double reflection on the external surfaces I, IV basically leads to the generation of two HUD projections or display images. If the two external surfaces I, IV are arranged parallel, these two display images appear offset to the viewer 5. In other words, the viewer 5 sees a further, offset display image in addition to the main display image, which is also generally referred to as a ghost image.
  • the intermediate layer 3 is wedge-shaped so that its thickness increases from bottom to top, i.e. in a direction from the lower edge U to the upper edge O. This means that the two projections are superimposed on each other or at least their Distance from each other is reduced. The ghost image is then not noticeable or at least less disturbing.
  • the wedge-shaped intermediate layer 3 can be made from a PVB wedge film. Such wedge films can be produced by extrusion and purchased from film manufacturers. Alternatively, it is also possible to stretch a standard film with a constant thickness into the wedge shape.
  • the sun protection coating 20 according to the invention is compatible with both HUD projection arrangements with p-polarized radiation and with HUD projection arrangements with s-polarized radiation.
  • the same sun protection coating 20 can therefore be used for the two applications in Figures 3 and 4.
  • the sun protection coating 20 basically represents another reflective interface with respect to the radiation of the imaging unit 4. If the reflectivity is sufficiently high, this would lead to a (further) ghost image.
  • the sun protection coating 20 according to the invention is characterized in particular by a low degree of reflection with respect to the radiation of the imaging unit 4. As a result, the ghost image is very weak in intensity and is not noticeable to the viewer 5 or at least not disturbing.
  • the arrangement of the sun protection coating 20 is not limited to the interior surface II of the outer pane 1, as shown in the figures. In both embodiments, the sun protection coating 20 could also be arranged on the exterior surface III of the inner pane 2 or on a carrier film that is embedded in the intermediate layer 3.
  • FIG. 5 shows the layer sequence of an embodiment of the sun protection coating 20 according to the invention on the outer pane 1.
  • the sun protection coating 20 comprises four dielectric layer sequences M1, M2, M3, M4 and three electrically conductive layers 21.1, 21.2, 21.3, which are arranged alternately.
  • a thin blocking layer 26.1, 26.2, 26.3 is arranged between each electrically conductive layer 21.1, 21.2, 21.3 and the dielectric layer sequence M1, M2, M3, M4 above it.
  • the first dielectric layer sequence M1 is composed of an anti-reflection layer 22.1, a smoothing layer 23.1 and a first adaptation layer 24.1.
  • the second dielectric layer sequence M2 is composed of a second adaptation layer 25.2, an anti-reflection layer 22.2, a smoothing layer 23.2 and a first adaptation layer 24.2.
  • the third dielectric layer sequence M3 is composed of a second adaptation layer 25.3, an anti-reflection layer 22.3, a smoothing layer 23.3 and a first adaptation layer 24.3.
  • the fourth dielectric layer sequence M4 is composed of a second adaptation layer 25.4 and an anti-reflection layer 22.4.
  • the anti-reflective layers 22.1, 22.2, 22.3 and 22.4 are each divided into several individual layers.
  • the first anti-reflective layer 22.1, the third anti-reflective layer 22.3 and the fourth anti-reflective layer 22.4 are each divided into two individual layers, namely a dielectric layer 22a.1, 22a.3, 22a.4 with a refractive index of less than 2.1 and an optically high-refractive layer 22b.1, 22b.3, 22b.4 with a refractive index of greater than 2.1.
  • the second anti-reflective layer 22.2 is divided into an optically high-refractive layer 22b.2 with a refractive index greater than 2.1, an optically high-refractive layer 22c.2 with a refractive index greater than 2.3, a dielectric layer 22a.2 with a refractive index less than 2.1 and a further optically high-refractive layer 22d.2 with a refractive index greater than 2.1.
  • the layer sequence can be seen schematically in the figure.
  • the layer sequence of a composite pane 10 with the sun protection coating 20 on the interior surface II of the outer pane 2 is shown in Table 1 together with the materials and layer thicknesses of the individual layers for five examples 1 to 5 according to the invention.
  • the comparison example basically has a similar layer sequence as examples 1 to 5, with the anti-reflective layers 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, the smoothing layer 23.1, 23.2, 23.3, the first adaptation layer 24.1 , 24.2, 24.3, the second adaptation layer
  • the electrically conductive layers 21.1, 21.2, 21.3 are based on silver (Ag), the blocking layers 26.1, 26.2, 26.3 are based on a nickel-chromium alloy (NiCr), the smoothing layer 23.1, 23.2, 23.3 are based on tin-zinc mixed oxide (SnZnO), the first adaptation layers 24.1, 24.2, 24.3 and the second adaptation layers 25.2, 25.3, 25.4 are based on zinc oxide (ZnO), the dielectric layers 22a.1, 22a.2, 22a.3, 22a.4 with a refractive index of less than 2.1 are based on silicon nitride (SiN), the optically high-refractive layers 22b.1, 22b.2, 22b.3, 22b.4, 22d.2 with a refractive index greater than 2.1 based on a silicon-zirconium mixed nitride that was deposited in a nitrogen atmosphere with argon addition with a silicon-zirconium target with a zirconium
  • the oxides and nitrides can be deposited stoichiometrically, substoichiometrically or superstoichiometrically in terms of the oxygen or nitrogen content, which is why a stoichiometric molecular formula was not specified.
  • the same stoichiometric ratio was chosen for layers based on the same material.
  • the layers can also contain doping and impurities.
  • the doping for layers based on the same material was also the same for the examples and the comparative example.
  • layers based on SnZnO can be doped with antimony and layers based on ZnO, SiN or SiZrN can be doped with aluminum.
  • Table 3 summarizes the ratio of the thickness of the second electrically conductive layer 21.2 to the thickness of the first electrically conductive layer 21.1 (“21.2/21.1”), the ratio of the thickness of the second electrically conductive layer 21.2 to the thickness of the third electrically conductive layer 21.3 (“21.2/21.3”) and the ratio of the thickness of the first electrically conductive layer 21.1 to the thickness of the third electrically conductive layer 21.3 (“21.1/21.3”) for Examples 1 to 5 and the Comparative Example.
  • the comparative example differs from examples 1 to 5 in particular in the thickness of the electrically conductive layers 21.1, 21.2, 21.3. While the absolute thickness in the examples 1 to 5 lie within the ranges according to the invention, the thickness of the third electrically conductive layer 21.3 in the comparative example is less than 10 nm and the thickness of the second electrically conductive layer 21.2 is more than 10 nm. The thickness ratios in examples 1 to 5 lie within the ranges according to the invention. In the comparative example, however, the ratios "21.2 / 21.3" and "21.1 / 21.3" are more than 1.0.
  • the dielectric layers have the following refractive indices at 550 nm: ZnO (2.00), SiN (2.00), SnZnO (2.05), SiZr17N (2.22), SiZr27N (2.40).
  • the optical thicknesses of the dielectric layer sequences M1, M2, M3, M4 for Examples 1 to 5 and the comparative example are summarized in Table 4, as are the ratio of the optical thickness of the second dielectric layer sequence M2 to the optical thickness of the first dielectric layer sequence M1 (“M2/M1”), the ratio of the optical thickness of the second dielectric layer sequence M2 to the optical thickness of the third dielectric layer sequence M3 (“M2/M3”), the ratio of the optical thickness of the second dielectric layer sequence M2 to the optical thickness of the fourth dielectric layer sequence M4 (“M2/M4”), the ratio of the optical thickness of the first dielectric layer sequence M1 to the optical thickness of the third dielectric layer sequence M3 (“M1/M3”), and the ratio of the optical thickness of the first dielectric layer sequence M1 to the optical thickness of the fourth dielectric layer sequence M4 (“M1/M4”).
  • Angles of incidence less than 90° therefore indicate external irradiation and angles of incidence greater than 90° indicate interior irradiation.
  • Below the reflection values compared to the radiation of the HUD projector are the corresponding color values a* and b* in the L*a*b* color space, followed by the information on the light source used (HUD projector) and the information on the observation angle (angle at which the light beam hits the retina in the eye). These values are also listed for both polarization directions.
  • TTS stands for the total irradiated solar energy, measured according to ISO 13837, and is a measure of thermal comfort.
  • the RL HUD values indicate the degree of reflection at the sun protection coating 20, not the total degree of reflection of the laminated pane 10. They only refer to the reflection that occurred at the sun protection coating. This occurs laterally offset from reflections from other surfaces (for example on the glass surfaces in the case of s-polarized radiation) and can therefore be determined in isolation.
  • the RL HUD values thus provide a measure of the intensity of the ghost image caused by the sun protection coating.
  • the composite panes were made of panes of clear soda-lime glass and a clear PVB film as an intermediate layer 3. They were only equipped with the sun protection coating 20 according to the invention; the values given serve to characterize it. Even in the measurements with p-polarized radiation, there was no reflection layer 30 present, which would be provided for in a HUD projection arrangement as in Figure 3.
  • the sun protection coating 20 in the inventive examples 1 to 5 had a very low degree of reflection compared to the imaging unit 4 (RL HUD p-pol. 115°, RL HUD s-pol. 115°). Regardless of the polarization direction, the degree of reflection was always less than 5%.
  • the sun protection coating 20 can be used for HUD projection systems with s-polarized radiation as well as for those with p-polarized radiation, with only a very low-intensity ghost image being generated by the sun protection coating 20. In the comparative example, significantly higher reflection values occur. In addition, the reflection colors are very neutral, so that no undesirable color cast is generated in the HUD projection. Very similar reflection values were also observed with the standard light source D65, always less than 5% in the inventive examples.
  • All laminated glass 10 exhibits low TTS values of less than 50%.
  • the solar protection coating 20 therefore significantly reduces the energy input and significantly improves the thermal comfort in the vehicle interior.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display (HUD), umfassend eine Verbundscheibe (10) und eine bildgebende Einheit (4). Die Verbundscheibe (10) ist mit einer Sonnenschutzbeschichtung (20) versehen, welche - eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M1), - eine erste elektrisch leitfähige Schicht (21.1) mit einer Dicke von 6 nm bis 10 nm, - eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M2), - eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (21.2) mit einer Dicke von 6 nm bis 10 nm, - eine dritte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M3), - eine dritte elektrisch leitfähige Schicht (21.3) mit einer Dicke von 10 nm bis 15 nm und - eine vierte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M4), umfasst, die in der angegebenen Reihenfolge ausgehend vom Substrat angeordnet sind, wobei - das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) zur Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) von 0,9 bis 1,3 beträgt, - das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 0,5 bis 1,0 beträgt und - das Verhältnis der Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 0,5 bis 1,0 beträgt.

Description

Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display
Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display.
Moderne Automobile werden in zunehmendem Maße mit sogenannten Head-Up-Displays (HUDs) 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 Einfallswinkel von etwa 65%, was nahe dem Brewster-Winkel für einen Luft-Glas-Übergang liegt (57,2° für Kalk-Natron-Glas). Es sind insbesondere zwei Projektionsprinzipien gebräuchlich:
- Der HUD-Projektor wird mit s-polarisierter Strahlung betrieben. Die Projektorstrahlung wird an beiden externen Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert. 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 W02009071135A1 , EP1800855B1 oder EP1880243A2 bekannt.
- Der HUD-Projektor wird mit p-polarisierter Strahlung betrieben. Aufgrund des Einfallswinkels in der Nähe des Brewster-Winkels findet an den Glasoberflächen keine signifikante Reflexion statt. Stattdessen ist die Windschutzscheibe mit einer Reflexionsschicht ausgestattet, welche zur Reflexion der Projektorstrahlung vorgesehen ist. Da die wesentliche Reflexion an nur einer Grenzfläche stattfindet (nämlich der Reflexionsschicht), tritt kein Geisterbild auf. Beispielhaft sei auf DE102014220189A1 , EP3187917B1 und WO2021104800A1 verwiesen.
Häufig sollen Windschutzscheiben mit einer Sonnenschutzbeschichtung ausgestattet werden, um infrarote Anteile der Sonnenstrahlung zu reflektieren und dadurch den Energieeintrag in das Fahrzeug zu reduzieren. Typischerweise sind die Sonnenschutzbeschichtungen Stapel dünner Schichten mit mehreren Silber-Schichten. Lediglich beispielhaft sein auf US20070082219A1 , WO2013104438A1 und WO2013104439A1 verwiesen. Eine solche Sonnenschutzbeschichtung stellt eine weitere Reflexionsfläche für die Strahlung des HUD- Projektors dar, wodurch ein weiteres Geisterbild erzeugt wird. Beim p-polarisierten HUD kann zwar grundsätzlich die Sonnenschutzbeschichtung als Reflexionsschicht verwendet werden. Jedoch stellen die beiden Anwendungen unterschiedliche Anforderungen an die Beschichtung: eine Sonnenschutzbeschichtung, die auf eine gute IR-reflektierende Wirkung optimiert ist, liefert in der Regel keine intensitätsstarke und farbneutrale HUD-Darstellung. Auch beim p-polarisierten HUD wird es daher häufig gewünscht sein, eine Reflexionsschicht mit einer Sonnenschutzbeschichtung zu kombinieren, so dass auch hier das Problem eines Geisterbildes auftritt.
Es besteht daher Bedarf an Sonnenschutzbeschichtungen, welche mit HUD- Projektionsanordnungen kompatibel sind und insbesondere einen geringen Reflexionsgrad gegenüber der Strahlung des HUD-Projektors aufweisen, unabhängig davon, ob dieser mit s- polarisierter, mit p-polarisierter oder gemischt-polarisierter Strahlung betrieben wird.
Aus CN114349371 B ist eine Projektionsanordnung bekannt, die mit p-polarisierter Strahlung betrieben wird. Die Verbundscheibe ist mit einer dielektrischen Reflexionsschicht ausgestattet zur Reflexion der p-polarisierten Strahlung und mit einer zusätzlichen Sonnenschutzbeschichtung mit mindestens einer Silberschicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display bereitzustellen, umfassend eine Verbundscheibe, die zur Erzeugung des Anzeigebildes von einer bildgebenden Einheit bestrahlt wird und die mit einer Sonnenschutzbeschichtung ausgestattet ist. Die Sonnenschutzbeschichtung soll einerseits eine gute IR-reflektierende Wirkung aufweisen und einen geringen Energieeintrag durch die Verbundscheibe gewährleisten. Die Sonnenschutzbeschichtung soll andererseits einen geringen Reflexionsgrad gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit aufweisen, so dass sie kein störendes Geisterbild hervorruft, unabhängig davon, ob die bildgebende Einheit mit s-polarisierter oder mit p-polarisierter Strahlung betrieben wird. Außerdem soll die Verbundscheibe einen geringen außenseitigen Reflexionsgrad und neutrale Reflexionsfarben aufweisen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display (HUD) umfasst zumindest eine Verbundscheibe und eine bildgebende Einheit. Wie bei HUDs üblich bestrahlt die bildgebende Einheit einen Bereich der Verbundscheibe, wo die Strahlung in Richtung des Betrachters (Fahrers) reflektiert wird, wodurch ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches der Betrachter von ihm aus gesehen hinter der Verbundscheibe wahrnimmt. Der durch die bildgebende Einheit bestrahlbare beziehungsweise bestrahlte Bereich der Verbundscheibe wird als HUD-Bereich bezeichnet. Die bildgebende Einheit ist also auf diesen HUD-Bereich gerichtet. Als bildgebende Einheit wird meist ein Projektor verwendet, wobei die Strahlrichtung 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 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“.
Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung, insbesondere der Fensteröffnung eines Fahrzeugs, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum (insbesondere Fahrzeuginnenraum) zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe ist bevorzugt eine Windschutzscheibe (Frontscheibe) eines Fahrzeugs zu Lande, im Wasser oder in der Luft, insbesondere die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personen- oder Lastkraftwagens, oder die Frontscheibe eines Flugzeugs, Schiffs oder Schienenfahrzeugs, insbesondere Zugs. HUDs, bei denen die Projektorstrahlung an einer Windschutzscheibe reflektiert wird, um ein für den Fahrer (Betrachter) wahrnehmbares Bild zu erzeugen, sind besonders gebräuchlich. Prinzipiell ist es aber auch denkbar, die HUD-Projektion an andere Scheiben, insbesondere Fahrzeugscheiben zu projizieren, beispielsweise an eine Seitenscheibe oder Heckscheibe. Durch das HUD einer Seitenscheibe können beispielsweise Personen oder andere Fahrzeuge markiert werden, mit denen eine Kollision droht, sofern deren Position durch Kameras oder andere Sensoren festgestellt wird. Ein HUD einer Heckscheibe kann bei Rückwärtsfahrt Informationen für den Fahrer liefern.
Die Verbundscheibe weist eine Oberkante und eine Unterkante auf sowie zwei dazwischen verlaufende Seitenkanten. 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. Im Falle einer Windschutzscheibe wird die Oberkante häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkante. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Die Verbundscheibe ist erfindungsgemäß mit einer Sonnenschutzbeschichtung versehen (solar control coating). Die Sonnenschutzbeschichtung ist insbesondere eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung. Unter einer transparenten Beschichtung wird eine Beschichtung verstanden, die eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 % aufweist, die also die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt. Bevorzugt sind mindestens 80% der Grundfläche der Verbundscheibe mit der Sonnenschutzbeschichtung versehen. Insbesondere ist die Sonnenschutzbeschichtung vollflächig aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereiche, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Sonnenschutzbeschichtung versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Sonnenschutzbeschichtung zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Sonnenschutzbeschichtung im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist.
Die Sonnenschutzbeschichtung ist ein Schichtstapel oder eine Schichtenfolge, insbesondere aus dünnen Schichten, umfassend mehrere elektrisch leifähige, insbesondere metallhaltige Schichten, wobei jede elektrisch leitfähige Schicht jeweils zwischen zwei dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen angeordnet ist. Die Beschichtung ist also ein Dünnschicht- Stapel mit n elektrisch leitfähigen Schichten und (n+1) dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen, wobei n eine natürliche Zahl ist und wobei auf eine untere dielektrische Schicht oder Schichtenfolge jeweils im Wechsel eine leitfähige Schicht und eine dielektrische Schicht oder Schichtenfolge folgt. Solche Beschichtungen sind als Sonnenschutzbeschichtungen und heizbare Beschichtungen bekannt, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten typischerweise auf Basis von Silber ausgebildet sind.
Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter von dem Substrat, auf dem die Beschichtung aufgebracht ist, entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet ist als die erste Schicht. Ist eine erste Schicht oberhalb oder unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung nicht notwendigerweise, dass sich die erste und die zweite Schicht in direktem Kontakt miteinander befinden. Es können eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet sein, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wird.
Die Sonnenschutzbeschichtung ist bevorzugt auf einer der Zwischenschicht zugewandten Oberflächen der beiden Scheiben aufgebracht, also der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Alternativ kann die Sonnenschutzbeschichtung auch innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein, beispielsweise aufgebracht auf einer Trägerfolie, die zwischen zwei thermoplastischen Verbindefolien angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Sonnenschutzbeschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe aufgebracht ist. Damit wird eine besonders ausgeprägte Sonnenschutzwirkung erzielt und der thermische Komfort in besonderem Maße verbessert. Zudem kann es in bestimmten Ausgestaltungen gewünscht sein, die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe mit einer Beschichtung zu versehen, beispielsweise einer Reflexionsbeschichtung für die Strahlung der bildgebenden Einheit. Dies ist einfacher zu realisieren, wenn die Sonnenschutzbeschichtung nicht auf der gegenüberliegenden außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet ist, weil beidseitige Beschichtungsprozesse sehr aufwändig sind.
Die erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung weist drei elektrisch leitfähige Schichten auf. Die besagte natürliche Zahl n beträgt also mindestens 3. Die Beschichtung umfasst also (mindestens) die folgenden Schichten beziehungsweise Schichtenfolgen, welche in der angegebenen Reihenfolge ausgehend von dem Substrat, auf dem die Beschichtung abgeschieden ist (also insbesondere der Außenscheibe, der Innenscheibe oder einer Trägerfolie in der Zwischenschicht) angeordnet sind:
- eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge,
- eine erste elektrisch leitfähige Schicht,
- eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge,
- eine zweite elektrisch leitfähige Schicht,
- eine dritte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge,
- eine dritte elektrisch leitfähige Schicht,
- eine vierte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge.
Die Sonnenschutzbeschichtung kann weitere elektrisch leitfähige Schichten und dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen aufweisen (n>3), insbesondere oberhalb der vierten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge. Bevorzugt weist die Sonnenschutzbeschichtung aber genau drei elektrisch leitfähige Schichten und vier dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen auf (n=3). Die Sonnenschutzbeschichtung besteht in einer bevorzugten Ausgestaltung aus den genannten Schichten beziehungsweise Schichtenfolgen, wobei optional weitere metallhaltige Schichten vorhanden sein können, die nicht wesentlich zur elektrischen Leitfähigkeit und IR-reflektierenden Wirkung der Beschichtung beitragen, sondern einen anderen Zweck erfüllen. Dies gilt insbesondere für metallische Blockerschichten mit geometrischen Dicken von weniger als 1 nm, die bevorzugt zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten und den direkt darüber und/oder darunter befindlichen dielektrischen Schichtenfolgen angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung zeichnet sich durch eine geringen Reflexionsgrad gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit aus, eine hohe Lichttransmission und einen hohen Reflexionsgrad im (nahen) IR-Bereich. Hierfür ist die Auswahl der Dicken der elektrisch leitfähigen Schichten wesentlich. Erfindungsgemäß beträgt die Dicke (Schichtdicke)
- der ersten elektrisch leitfähigen Schicht von 6 nm bis 10 nm,
- der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht von 6 nm bis 10 nm,
- der dritten elektrisch leitfähigen Schicht von 10 nm bis 15 nm.
Außerdem beträgt erfindungsgemäß
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht zur Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht von 0,9 bis 1 ,3 beträgt,
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht von 0,5 bis 1 ,0 beträgt und
- das Verhältnis der Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht von 0,5 bis 1 ,0.
Ein Verhältnis der Dicke einer ersten Schicht zur Dicke einer zweiten Schicht errechnet sich als Quotient der Dicke der ersten Schicht geteilt durch die Dicke der zweiten Schicht. Aus den erfindungsgemäßen Verhältnissen ergibt sich, dass die dritte elektrisch leitfähige Schicht die dickste elektrisch leitfähige Schicht ist.
Die Angabe von Schichtdicken oder Dicken beziehen sich, sofern nicht anders angegeben, auf die geometrische Dicke einer Schicht. Ist stattdessen die optische Dicke gemeint, so ist dies explizit angegeben. Die optische Dicke im Sinne der Erfindung ergibt sich als Produkt aus der geometrischen Dicke und dem Brechungsindex bei 550 nm.
Die Sonnenschutzbeschichtung in der Verbundscheibe weist bevorzugt einen Reflexionsgrad gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit von weniger als 5% auf. Damit ist der Reflexionsgrad der Sonnenschutzbeschichtung beziehungsweise der mit ihr versehenen Oberfläche gemeint, gemessen an der Verbundscheibe. Die Sonnenschutzbeschichtung weist bevorzugt bei der Wellenlänge der Strahlung der bildgebenden Einheit einen Reflexionsgrad von weniger als 5% auf, sowohl gegenüber s-polarisierter Strahlung als auch gegenüber p-polarisierter Strahlung. Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung, dass sie für HUD-Projektionsanordnungen geeignet sind und insbesondere zu einem gering ausgeprägten Geisterbild führen, unabhängig davon, ob das HUD mit s-polarisierter oder mit p-polarisierter Strahlung betrieben wird.
Die Sonnenschutzbeschichtung führt stets zu einem Geisterbild, unabhängig davon, ob die Projektionsanordnung mit s- polarisierter oder mit p-polarisierter Strahlung gemessen wird, wie im Folgenden noch genauer ausgeführt wird. Das Geisterbild ist räumlich gegenüber dem Hauptbild versetzt und lässt sich dadurch isoliert analysieren. So kann der Reflexionsgrad der Sonnenschutzbeschichtung in der Verbundscheibe bestimmt werden, auch wenn noch Reflexionen an anderen Oberflächen stattfinden.
Der Reflexionsgrad der Sonnenschutzbeschichtung in der Verbundscheibe von weniger als 5% (insbesondere sowohl bei p-polarisierter als auch bei s-polarisierter Strahlung) tritt bevorzugt nicht nur gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit auf, sondern auch gegenüber der Standardlichtquelle D65. So können Verbundscheiben auch ohne genaue Kenntnis der bildgebenden Einheit untersucht und charakterisiert werden.
Der besagte Reflexionsgrad wird als integrierter Reflexionsgrad mit einem Einfallswinkel 65° gemessen. Der Einfallswinkel ist dabei der Winkel des Strahlungsvektors zur Flächennormalen der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Die Verbundscheibe wird also über die Innenscheibe bestrahlt.
Die Reflexionsfarbe im LAB-Farbraum weist bevorzugt a*-Werte und b*-Werte von -10 bis +10, insbesondere von -5 bis +5 auf für mindestens eine Polarisationsrichtung (insbesondere p-polarisierte Strahlung), bevorzugt für beide Polarisationsrichtungen (p- und s-polarisierte Strahlung).
Die Verbundscheibe weist bevorzugt einen TTS-Wert (eingestrahlte Sonnenenergie gemessen nach ISO 13837 mit Konvention A und einer Windgeschwindigkeit von 4 m/s) von weniger als 50% auf, was insbesondere auf die IR-reflektierende Wirkung der Sonnenschutzbeschichtung zurückzuführen ist. Der angegebene TTS-Werte bezieht sich insbesondere auf eine Verbundscheibe mit einer Außenscheibe und einer Innenscheibe aus klarem Kalk-Natron-Glas und einer ungetönten Zwischenschicht (insbesondere ausgebildet aus einer ungetönten PVB-Folie). Die Verbundscheibe (beziehungsweise ihr Durchsichtsbereich) weist bevorzugt eine Gesamttransmission (Lichttransmission) von größer 70%, bezogen auf die Lichtart A, besonders bevorzugt größer 72%, ganz besonders bevorzugt größer 75%. Diese Werte dienen zur Charakterisierung der Transmission der Sonnenschutzbeschichtung und beziehen sich insbesondere auf eine Verbundscheibe, die keine Beschichtung aufweist außer der Sonnenschutzbeschichtung. Der hohe Transmissionswert von größer 75% hat insbesondere den Vorteil, dass die Sonnenschutzbeschichtung mit weiteren Beschichtungen kombiniert werden kann, welche die Lichttransmission weiter herabsetzen. Ein Beispiel einer solchen weiteren Beschichtung ist die Reflexionsschicht bei Verwendung p-polarisierter Strahlung der bildgebenden Einheit. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Der außenseitige Reflexionsgrad der Verbundscheibe beträgt bevorzugt weniger als 15%, insbesondere weniger als 13%. Er wird mit einem Einfallswinkel von 8% zur außenseitigen Flächennormalen (Normale der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe) gemessen. Die Lichttransmission und der außenseitige Reflexionsgrad werden insbesondere mit Standard-Lichtquelle A und einem Öffnungswinkel des Detektors von 2° gemessen („2° detector“).
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe zeichnet sich außerdem durch ein neutrale außenseitige Reflexionsfarbe mit einer geringen Abhängigkeit vom Einfallswinkel aus. Die außenseitige Reflexionsfarbe wird typischerweise mit Standard-Lichtquelle D65 und einem Beobachtungswinkel von 10° bestimmt.
Jede elektrisch leitfähige Schicht enthält bevorzugt zumindest ein Metall oder eine Metalllegierung, und ist besonders bevorzugt auf Basis des Metalls oder der Metalllegierung ausgebildet, das heißt besteht im Wesentlichen aus dem Metall oder der Metalllegierung abgesehen von etwaigen Dotierungen oder Verunreinigungen. Bevorzugt sind die elektrisch leitfähigen Schichten auf Basis von Silber (Ag) oder einer silberhaltigen Legierung ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält jede elektrisch leitfähige Schicht mindestens 90 Gew. % Silber, bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber. Die Silberschichten können Dotierungen aufweisen, beispielsweise Palladium, Gold, Kupfer oder Aluminium. Alternativ können die elektrisch leitfähigen Schichten aber auch beispielsweise auf Basis von Gold, Kupfer oder Aluminium ausgebildet sein.
Ist eine Dünnschicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen. In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Dicke (Schichtdicke)
- der ersten elektrisch leitfähigen Schicht von 7 nm bis 9 nm, insbesondere von 7 nm bis 8 nm,
- der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht von 7 nm bis 10 nm, insbesondere von 7 nm bis 9 nm,
- der dritten elektrisch leitfähigen Schicht von 10 nm bis 13 nm, insbesondere von 10 nm bis 12 nm.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht zur Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht von 1,0 bis 1,2 beträgt,
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht von 0,6 bis 0,9, insbesondere von 0,6 bis 0,8 beträgt und
- das Verhältnis der Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht von 0,6 bis 0,9, insbesondere von 0,6 bis 0,8 beträgt.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Sonnenschutzbeschichtung (insbesondere geringer Reflexionsgrad gegenüber der bildgebenden Einheit bei hoher Lichttransmission und niedrigem TTS-Wert) werden insbesondere durch die erfindungsgemäßen Dicken der elektrisch leitfähigen Schichten bereitgestellt. Sie können weiter optimiert werden durch die dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen, wobei insbesondere deren optische Dicke einflussreich ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist
- die erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge eine optische Dicke von 70 nm bis 100 nm, bevorzugt von 70 nm bis 90 nm, insbesondere von 70 nm bis 80 nm;
- die zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge eine optische Dicke von 130 nm bis 200 nm, bevorzugt von 140 nm bis 160 nm, insbesondere von 140 nm bis 150 nm;
- die dritte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge eine optische Dicke von 130 nm bis 200 nm, bevorzugt von 130 nm bis 180 nm, insbesondere von 130 nm bis 150 nm; und
- die vierte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge eine optische Dicke von 90 nm bis 150 nm, bevorzugt von 90 nm bis 120 nm, insbesondere von 95 nm bis 115 nm auf.
Bevorzugt beträgt
- das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge zur optischen Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge von 1,8 bis 3,0, besonders bevorzugt von 1 ,9 bis 2,5, insbesondere von 1 ,9 bis 2, 1 ; - das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge zur optischen Dicke der dritten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge von 0,8 bis 1 ,2, besonders bevorzugt von 0,9 bis 1 ,1 ;
- das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge zur optischen Dicke der vierten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge von 1 ,2 bis 3,0, besonders bevorzugt von 1 ,3 bis 2,0, insbesondere von 1 ,3 bis 1 ,5;
- das Verhältnis der optischen Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge zur optischen Dicke der dritten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge von 0,3 bis 0,8 besonders bevorzugt von 0,4 bis 0,6; und
- das Verhältnis der optischen Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge zur optischen Dicke der vierten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge von 0,5 bis 1 ,0 besonders bevorzugt von 0,6 bis 0,8.
Aus den angegebenen Verhältnissen ergibt sich, dass die zweite dielektrische Schicht(enfolge) dicker ausgebildet ist als die erste und die vierte dielektrische Schicht(enfolge) und dass die erste dielektrische Schicht(enfolge) die dünnste dielektrische Schicht(enfolge) ist.
Die Verbundscheibe weist einen transparenten Durchsichtsbereich auf, der zur Durchsicht vorgesehen ist. Die Verbundscheibe kann darüber hinaus einen opaken Maskierungsbereich aufweisen. Solche Maskierungsbereiche sind beispielsweise bei Fahrzeugscheiben gebräuchlich (insbesondere bei Windschutzscheiben und Heckscheiben) Dabei ist der Maskierungsbereich in einem umlaufenden Randbereich angeordnet und umgibt den zentralen Durchsichtsbereich. Der Maskierungsbereich wird typischerweise durch einen opaken Abdeckdruck auf einer Oberfläche der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe ausgebildet. Der Abdeckdruck ist insbesondere aus einer Emaille ausgebildet, welche Glasfritten und ein Pigment enthält und im Siebdruckverfahren aufgedruckt und anschließend in die Scheibenoberfläche eingebrannt wird. Alternativ können auch opake Folien in der Zwischenschicht verwendet werden.
Der HUD-Bereich ist bevorzugt im Durchsichtsbereich der Verbundschiebe angeordnet, wie es bei HLIDs im engeren Sinne der Fall ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der HUD- Bereich im Maskierungsbereich angeordnet ist. Auch solche Projektionsanordungen werden im Sinne der Erfindung als Head-up Display bezeichnet (HUD im weiteren Sinne). Die Projektionsanordnung kann mit s-polarisierter oder mit p-polarisierter Strahlung der bildgebenden Einheit betrieben werden. Die Sonnenschutzbeschichtung ist mit beidem kompatibel, was ein großer Vorteil der Erfindung ist. 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 an einem Punkt innerhalb des HUD-Bereichs, bevorzugt im geometrischen Zentrum des HUD-Bereichs, aufgespannt. Aufgrund der im Fahrzeugbereich üblichen Scheibenkrümmung, die sich auf die Einfallsebene und damit auf die Definition der Polarisation auswirkt, können an anderen Stellen die Polarisationsanteile (insbesondere das Verhältnis von p-polarisierter Strahlung zu s- polarisierter Strahlung oder umgekehrt) von diesem Referenzpunkt verschieden sein. Zur Erzeugung der gewünschten polarisierten Strahlung kann beispielsweise ein Polarisationsfilter oder ein polarisierender Strahlteiler zwischen bildgebender Einheit und Windschutzscheibe im Strahlengang angeordnet sein, falls die bildgebende Einheit nicht schon an sich Strahlung der gewünschten Polarisationsrichtung bereitstellt.
Die bildgebende Einheit ist bevorzugt ein Projektor (HUD-Projektor). Alternativ kann die bildgebende Einheit ein Bildschirm („Display“, elektronische Anzeige) sein, insbesondere ein LED-, OLED- und LCD-Bildschirm. Projektoren sind insbesondere bei HUDs im engeren Sinne gebräuchlich, bei denen der HUD-Bereich im Durchsichtsbereich der Verbundscheibe angeordnet ist. Bildschirme sind insbesondere bei HUDs im weiteren Sinne gebräuchlich, bei denen der HUD-Bereich in einem opaken Maskierungsbereich angeordnet ist.
Die bildgebende Einheit ist auf den HUD-Bereich der Verbundscheibe gerichtet. Sie ist innenraumseitig der Verbundscheibe angeordnet und bestrahlt die Verbundscheibe über die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe. Die von der bildgebenden Einheit ausgesendete Strahlung bestrahlt beim Betrieb des HUDs den HUD-Bereich zur Erzeugung der HUD-Projektion beziehungsweise des Anzeigebildes. Die Strahlung der bildgebenden Einheit liegt im sichtbaren Spektralbereich des elektromagnetischen Spektrums, insbesondere im Spektralbereich von 450 nm bis 650 nm - typische bildgebende Einheiten arbeiten mit den Wellenlängen 473 nm, 550 nm und 630 nm (RGB). Der Einfallswinkel der Strahlung auf die Verbundscheibe beträgt dabei bevorzugt von 45° bis 70°, besonders bevorzugt von 60° bis 70°, beispielsweise etwa 65°. Diese Einfallswinkel weichen nur geringfügig vom Brewsterwinkel ab. Der Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang im Falle von Kalk-Natron-Glas, das für Fensterscheiben allgemein üblich ist, beträgt 57,2° (bei einem Brechungsindex von Kalk-Natron-Glas von 1 ,55 bei einer Wellenlänge von 550 nm). Der Einfallswinkel kann auch als Einstrahlwinkel bezeichnet werden. Es ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor der Strahlung und der innenraumseitigen Flächennormale (also die Flächennormale auf die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe) bestimmt an einem Punkt des Anzeigebereichs, bevorzugt im geometrischen Zentrum des Anzeigebereichs. Entspricht der Einfallswinkel genau dem Brewsterwinkel, so wird nur s- polarisierte Strahlung reflektiert, keine p-polarisierte Strahlung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weicht der Einfallswinkel um höchstens 10° vom Brewsterwinkel ab.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung wird die bildgebende Einheit mit s-polarisierter Strahlung betrieben. Das bedeutet, dass die Strahlung der bildgebenden Einheit überwiegend s-polarisiert ist, also einen Anteil s-polarisierter Strahlung von mehr als 50% aufweist, bevorzugt mindestens 80%. Die Strahlung der bildgebenden Einheit ist vorzugsweise vollständig oder nahezu vollständig s-polarisiert (im Wesentlichen rein s-polarisiert). Der s-polarisierte Strahlungsanteil beträgt dabei 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. Der Anteil s-polarisierter Strahlung wird an dem Punkt des HUD- Bereichs bestimmt, an dem der größte Anteil s-polarisierter Strahlung auftritt. Bevorzugt ist die Projektionsanordnung derart ausgelegt, dass dieser Punkt im geometrischen Zentrum des HUD-Bereichs befindlich ist.
S-polarisierte Strahlung wird signifikant an den externen Oberflächen der Verbundscheibe reflektiert, also an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe und an der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe. Die Zwischenschicht weist typischerweise einen Brechungsindex auf, der nur unwesentlich von demjenigen der Außenscheibe und der Innenscheibe abweist, so dass die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe keine reflektierenden Grenzflächen darstellen. Durch die doppelte Reflexion werden grundsätzlich zwei HUD-Projektionen erzeugt: das Hauptbild und ein leicht dazu versetztes Geisterbild. Dies ist für den Benutzer störend. Um dieses Problem zu beheben oder zumindest zu reduzieren, sind der außenseitige Oberfläche der Außenscheibe und die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe bevorzugt in einem Winkel zueinander angeordnet, der derart gewählt ist, dass das Hauptbild und das Geisterbild einander überlagert werden oder zumindest ihr Abstand voneinander reduziert wird. Der Abstand zwischen den besagten Oberflächen nimmt in einem vertikalen Verlauf „von unten nach oben“, also in einer Richtung von der Unterkante zur Oberkante zumindest im HUD- Bereich zu. Dies wird bevorzugt durch eine keilförmige Zwischenschicht erreicht, alternativ oder zusätzlich durch eine keilförmig ausgebildete Außenscheibe und/oder Innenscheibe.
Bevorzugt ist die Zwischenschicht keilförmig ausgebildet, so dass ihre Dicke in einer Richtung der Unterkante zur Oberkante der Verbundscheibe zunimmt. Diese Dickenzunahme ist zumindest im HUD-Bereich vorhanden, typischerweise aber entlang des gesamten Verlaufs zwischen Unterkante und Oberkante. Der Winkel zwischen den beiden Oberflächen der Zwischenschicht wird als Keilwinkel bezeichnet. Der Keilwinkel kann konstant sein oder im vertikalen Verlauf veränderlich. Ist der Keilwinkel nicht konstant, so sind zu seiner Messung an einem Punkt die Tangenten an die Oberflächen heranzuziehen. Typische Keilwinkel liegen im Bereich von 0,2 mrad bis 1 mrad, bevorzugt von 0,3 mrad bis 0,7 mrad, besonders bevorzugt von 0,4 mrad bis 0,5 mrad.
Die keilförmige Zwischenschicht wird insbesondere durch Verwendung einer sogenannten Keilfolie (Folie mit in einer Richtung zunehmender Dicke) zur Ausbildung der Zwischenschicht erzeugt. Eine Keilfolie kann durch geeignete Extrusion der Folie erzeugt werden oder durch Recken einer Folie mit im Ausgangszustand konstanter Dicke.
Die Verbundscheibe kann optional mit einer zusätzlichen Reflexionsschicht versehen sein, um die Reflektivität gegenüber der s-polarisierten Strahlung zu erhöhen.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung wird die bildgebende Einheit mit p-polarisierter Strahlung betrieben. Das bedeutet, dass die Strahlung der bildgebenden Einheit überwiegend p-polarisiert ist, also einen Anteil p-polarisierter Strahlung von mehr als 50% aufweist, bevorzugt mindestens 80%. Die Strahlung der bildgebenden Einheit ist vorzugsweise vollständig oder nahezu vollständig p-polarisiert (im Wesentlichen rein p-polarisiert). Der p-polarisierte Strahlungsanteil beträgt dabei 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. Der Anteil p-polarisierter Strahlung wird an dem Punkt des HUD-Bereichs bestimmt, an dem der größte Anteil p-polarisierter Strahlung auftritt. Bevorzugt ist die Projektionsanordnung derart ausgelegt, dass dieser Punkt im geometrischen Zentrum des HUD-Bereichs befindlich ist.
Da der Einfallswinkel typischerweise nicht wesentlich vom Brewsterwinkel abweicht, wird p- polarisierte Strahlung nicht oder nur in geringem Ausmaß an den externen Oberflächen der Verbundscheibe reflektiert. Es ist daher nicht erforderlich, diese Oberflächen in einem Winkel zueinander anzuordnen, wie es bei der s-polarisierten Strahlung gebräuchlich ist. Stattdessen weisen die Verbundscheibe und ihre Bestandteile (Außenscheibe, Innenscheibe, Zwischenschicht) bevorzugt eine konstante Dicke auf. Die außenseitige Oberfläche der Außenschiebe und die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe sind bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet.
Die Verbundscheibe ist mit einer Reflexionsschicht versehen, welche geeignet ist, p- polarisierte Strahlung zu reflektieren. Die Reflexionsschicht ist insbesondere dafür vorgesehen, die p-polarisierte Strahlung der bildgebenden Einheit zur Erzeugung eines Anzeigebildes zu reflektieren. Die Reflexionsschicht weist bevorzugt im Spektral be re ich von 450 nm bis 650 nm einen gemittelten Reflexionsgrad gegenüber p-polarisierter Strahlung von mindestens 5% auf, besonders bevorzugt von mindestens 10%.
Die Reflexionsschicht bedeckt mindestens den HUD-Bereich der Verbundscheibe, kann sich aber auch darüber hinaus erstrecken. Sie ist bevorzugt innenraumseitig zur Sonnenschutzbeschichtung angeordnet, weist also einen geringeren Abstand zur bildgebenden Einheit auf als die Sonnenschutzbeschichtung, so dass die Strahlung der bildgebenden Einheit zunächst auf die Reflexionsschicht trifft und erst danach auf die Sonnenschutzbeschichtung. Die Reflexionsschicht kann
- als Reflexionsfolie innerhalb der Zwischenschicht angeordnet sein; die Sonnenschutzbeschichtung ist dann bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet oder ebenfalls in der Zwischenschicht mit geringerem Abstand zur Außenscheibe;
- auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet sein; die Sonnenschutzbeschichtung ist dann bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet oder innerhalb der Zwischenschicht;
- auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet sein; die Sonnenschutzbeschichtung ist dann bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet, innerhalb der Zwischenschicht oder auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe.
Da nur eine einzige Reflexionsfläche vorliegt (nämlich die Reflexionsschicht), treten bei einer solchen Projektionsanordnung keine Geisterbilder auf. Daneben hat die Verwendung p- polarisierter Strahlung auch den Vorteil, dass das HUD-Bild für Träger von polarisationsselektiven Sonnenbrillen erkennbar ist, welche typischerweise nur p-polarisierte Strahlung passieren lassen und s-polarisierte Strahlung blocken. Außerdem kann auf den Einsatz der relativ kostspieligen Keilfolien verzichtet werden. Die Reflexionsschicht kann auf unterschiedliche Art ausgebildet sein. Insbesondere sind die folgenden Ausgestaltungen der Reflexionsschicht bevorzugt:
- eine Dünnschicht-Beschichtung mit mindestens einer metallhaltigen Schicht, insbesondere Silberschicht, zwischen dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen; aufgrund der Korrosionsanfälligkeit der metallischen Schicht ist eine solche Beschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe, der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder als Reflexionsfolie (Beschichtung aufgebracht auf einer Trägerfolie) innerhalb der Zwischenschicht angeordnet sein;
- eine rein dielektrische Dünnschicht-Beschichtung, welche alternierend dielektrische Schichten mit einem hohen und einem niedrigen Brechungsindex aufweist, wobei die gewünschten Reflexionseigenschaften durch optische Interferenzeffekte hervorgerufen werden, welche durch die Wahl der Materialien (beziehungsweise Brechungsindizes) und Schichtdicken eingestellt werden können; eine solche Beschichtung kann ebenso wie die vorstehend beschriebene metallhaltige Dünnschicht-Beschichtung positioniert werden, außerdem auch auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe, da die dielektrische Beschichtung typischerweise nicht korrosionsanfällig ist;
- eine rein dielektrische Reflexionsfolie, welche als polymere Folie ausgebildet ist, die alternierend Einzelschichten mit einem hohen und einem niedrigen Brechungsindex aufweist; auch dabei werden die gewünschten reflektierenden Eigenschaften durch optische Interferenzeffekte erreicht; zumindest eine der beiden Schichtarten ist bevorzugt auf Basis von PET ausgebildet; die andere Schichtart kann ebenfalls auf Basis von PET ausgebildet sein, wobei die unterschiedlichen Brechungsindizes durch geeignete Zusätze erreicht werden, auf Basis eines PET-Copolymers oder auf Basis eines anderen Polymers, beispielsweise PMMA; eine solche Reflexionsfolie kann ebenfalls in die Zwischenschicht eingelagert werden, zwischen Zwischenschicht und Innenscheibe positioniert werden oder an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angebracht, beispielsweise angeklebt, werden.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Reflexionsschicht als rein dielektrische Dünnschicht- Beschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe ausgebildet ist. Damit wird ein besonders klares Anzeigebild erreicht.
Die Reflexionsschicht ist bevorzugt teiltransparent und teilreflektierend. Ist der HUD-Bereich im Durchsichtsbereich angeordnet (HUD im engeren Sinne), so ist eine Teiltransparenz erforderlich, um die Durchsicht sicherzustellen. Wenn der HUD-Bereich in einem opaken Maskierungsbereich angeordnet ist (HUD im weiteren Sinne), könnte grundsätzlich auch ein Vollspiegel als Reflexionsschicht verwendet werden. Da dann aber ohnehin keine Reflexion an der Sonnenschutzbeschichtung auftritt (zumindest wenn die Reflexionsschicht innenraumseitig zur Sonnenschutzbeschichtung angeordnet ist) und kein Geisterbild, spielen die Reflexionseigenschaften der Sonnenschutzbeschichtung keine Rolle.
Neben den elektrisch leitfähigen Schichten haben die dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen einen Einfluss auf die Eigenschaften der Sonnenschutzbeschichtung, insbesondere deren Material beziehungsweise Brechungsindex und deren Schichtdicke. In einer bevorzugten Ausgestaltung treten nur dielektrische Schichtenfolgen auf, so dass zwischen benachbarten leitfähigen Schichten sowie oberhalb der obersten leitfähigen Schicht und unterhalb der untersten leitfähigen Schicht jeweils dielektrische Schichtenfolgen aus einer Mehrzahl von dielektrischen Schichten vorhanden sind, keine dielektrischen Einzelschichten.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen alle vorhandenen dielektrischen Schichten einen Brechungsindex größer als 1 ,8 auf, bevorzugt größer als 1 ,9. Anders ausgedrückt sind sämtliche dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen ausschließlich aus dielektrischen Schichten mit einem Brechungsindex von größer als 1 ,8 ausgebildet. Damit werden gute Ergebnisse erzielt. Die dielektrischen Schichten können beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Silizium-Metall-Mischnitride (wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Silizium- Aluminium-Mischnitrid, Silizium-Hafnium-Mischnitrid oder Silizium-Titan-Mischnitrid), Aluminiumnitrid (AIN), Zinnoxid (SnO), Manganoxid (MnO), Wolframoxid (WO3), Nioboxid (Nb20s), Wismutoxid (Bi2Ü3), Titanoxid (TiCh), Zinkoxid (ZnO) oder Zinn-Zink-Mischoxid (SnZnO) ausgebildet sein.
Die Materialien können Dotierungen aufweisen, insbesondere Aluminium, Bor, Antimon, Zirkonium oder Titan. Durch die Dotierungen können an sich dielektrische Materialien mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit versehen werden. Der Fachmann wird sie hinsichtlich Ihrer Funktion dennoch als dielektrische Schichten identifizieren, wie es im Bereich der dünnen Schichten üblich ist. Das Material der dielektrischen Schichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit (Kehrwert des spezifischen Widerstands) von kleiner 10'4 S/m auf. Das Material der elektrisch leitfähigen Schichten weist bevorzugt eine elektrische Leitfähigkeit von größer 104 S/m auf. Die in der vorliegenden Beschreibung genannten Oxide und Nitride können stöchiometrisch, unterstöchiometrisch ober überstöchiometrisch abgeschieden sein hinsichtlich des Sauerstoff- beziehungsweise Stickstoffgehalts.
Der Brechungsindex wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm angegeben, sofern es nicht explizit anders angegeben ist. Der Brechungsindex ist grundsätzlich unabhängig von der Messmethode. Er kann beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmt werden. Ellipsometer sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma Sentech.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält jede dielektrische Schicht oder Schichtenfolge eine Entspiegelungsschicht. Die Entspiegelungsschichten senken die Reflexion von sichtbarem Licht und erhöhen somit die Transparenz der beschichteten Scheibe. Die Entspiegelungsschichten sind beispielsweise ausgebildet auf Basis von Siliziumnitrid (SiN), Silizium-Metall-Mischnitriden wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Aluminiumnitrid (AIN) oder Zinnoxid (SnO). Die Entspiegelungsschichten können darüber hinaus Dotierungen aufweisen. Die Entspiegelungsschichten weisen bevorzugt Dicken von 10 nm bis 100 nm auf, besonders bevorzugt von 10 nm bis 50 nm.
Die Entspiegelungsschichten können wiederum in mindestens zwei Teilschichten unterteilt sein, insbesondere in eine mindestens dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 und mindestens eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2,1. Bevorzugt ist zumindest eine zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnete Entspiegelungsschicht derart unterteilt, besonders bevorzugt sämtliche zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnete Entspiegelungsschichten, ganz besonders bevorzugt sämtliche Entspiegelungsschichten. Die Unterteilung der Entspiegelungsschicht führt zu einem geringeren Flächenwiderstand der elektrisch leitfähigen Beschichtung bei gleichzeitig hoher Transmission und hoher Farbneutralität. Die Reihenfolge der Teilschichten kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Die Dicke der optisch hochbrechenden Schicht beträgt bevorzugt von 10 % bis 99 %, besonders bevorzugt von 30 % bis 90 % der Gesamtdicke der Entspiegelungsschicht.
Die optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2,1 enthält beispielsweise MnO, WO3, Nb20s, Bi2Ü3, TiC>2, ZrsN4 und/oder AIN, bevorzugt ein Silizium- Metall-Mischnitrid, beispielsweise Silizium-Hafnium-Mischnitrid oder Silizium-Titan- Mischnitrid, besonders bevorzugt Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN). Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf den Flächenwiderstand der elektrisch leitfähigen Beschichtung. Das Silizium-Zirkonium-Mischnitrid weist bevorzugt Dotierungen auf, beispielsweise Aluminium. Der Anteil an Zirkonium (Zr) beträgt dabei bevorzugt zwischen 5 und 45 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 10 und 30 Gew.-%. Der Brechungsindex der optisch hochbrechenden Schicht hängt dabei wesentlich vom Zr-Anteil ab.
Die dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 weist bevorzugt einen Brechungsindex zwischen 1 ,6 und 2,1 auf, besonders bevorzugt zwischen 1 ,9 und 2,1. Die dielektrische Schicht enthält bevorzugt zumindest ein Oxid, beispielsweise Zinnoxid, und/oder ein Nitrid, besonders bevorzugt Siliziumnitrid. Das Siliziumnitrid weist bevorzugt Dotierungen auf, beispielsweise Aluminium.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Schichtenfolgen eine erste Anpassungsschicht auf, bevorzugt jede dielektrische Schichtenfolge, die unterhalb einer elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist. Die erste Anpassungsschicht ist bevorzugt oberhalb der Entspiegelungsschicht angeordnet. Die erste Anpassungsschicht ist bevorzugt direkt unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet, so dass sie direkten Kontakt zur leitfähigen Schicht hat. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Kristallinität der elektrisch leitfähigen Schicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Schichtenfolgen eine Glättungsschicht auf, bevorzugt jede dielektrische Schichtenfolge, die zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnet ist, besonders bevorzugt zusätzlich die unterste dielektrische Schichtenfolge (erste dielektrische Schichtenfolge). Die Glättungsschicht ist unterhalb einer der ersten Anpassungsschichten angeordnet, bevorzugt zwischen der Entspiegelungsschicht und der ersten Anpassungsschicht, falls eine solche erste Anpassungsschicht vorhanden ist. Die Glättungsschicht steht besonders bevorzugt in direktem Kontakt zur ersten Anpassungsschicht. Die Glättungsschicht bewirkt eine Optimierung, insbesondere Glättung der Oberfläche für eine anschließend oberhalb aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht. Eine auf eine glattere Oberfläche abgeschiedene elektrisch leitfähige Schicht weist einen höheren Transmissionsgrad bei einem gleichzeitig niedrigeren Flächenwiderstand auf. Die Schichtdicke einer Glättungsschicht beträgt bevorzugt von 5 nm bis 20 nm, besonders bevorzugt von 7 nm bis 12 nm. Die Glättungsschicht weist bevorzugt einen Brechungsindex von kleiner als 2,2 auf. Die Glättungsschicht enthält bevorzugt zumindest ein nichtkristallines Oxid. Das Oxid kann amorph oder teilamorph (und damit teilkristallin) sein, ist aber nicht vollständig kristallin. Die nichtkristalline Glättungsschicht weist eine geringe Rauheit auf und bildet somit eine vorteilhaft glatte Oberfläche für die oberhalb der Glättungsschicht aufzubringenden Schichten. Die nichtkristalline Glättungsschicht bewirkt weiter eine verbesserte Oberflächenstruktur der direkt oberhalb der Glättungsschicht abgeschiedenen Schicht, welche bevorzugt die erste Anpassungsschicht ist. Die Glättungsschicht kann beispielsweise zumindest ein Oxid eines oder mehrerer der Elemente Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und Indium enthalten. Die Glättungsschicht enthält besonders bevorzugt ein nichtkristallines Mischoxid. Die Glättungsschicht enthält ganz besonders bevorzugt ein Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO). Das Mischoxid weist bevorzugt Dotierungen auf, beispielsweise Antimon. Die Glättungsschicht kann beispielsweise ein Antimon-dotiertes Zinn-Zink-Mischoxid enthalten. Das Mischoxid weist bevorzugt einen unterstöchiometrischen Sauerstoffgehalt auf. Der Zinn Anteil beträgt dabei bevorzugt zwischen 10 und 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 12 und 35 Gew.-%.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Schichtenfolgen eine zweite Anpassungsschicht auf, bevorzugt jede dielektrische Schichtenfolge, die oberhalb einer elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist. Die zweite Anpassungsschicht ist bevorzugt unterhalb der Entspiegelungsschicht angeordnet.
Die ersten und die zweiten Anpassungsschichten bewirken eine Verbesserung des Flächenwiderstands der Beschichtung. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht enthält bevorzugt Zinkoxid ZnOi-ö mit 0 < ö < 0,01. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht enthält weiter bevorzugt Dotierungen, beispielsweise Aluminium. Das Zinkoxid wird bevorzugt unterstöchiometrisch bezüglich des Sauerstoffs abgeschieden um eine Reaktion von überschüssigem Sauerstoff mit der silberhaltigen Schicht zu vermeiden. Die Schichtdicken der ersten Anpassungsschicht und der zweiten Anpassungsschicht betragen bevorzugt von 5 nm bis 20 nm, besonders bevorzugt von 10 nm bis 20 nm, insbesondere von 10 nm bis 15 nm.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die elektrisch leitfähige Beschichtung eine oder mehrere Blockerschichten. Bevorzugt ist mindestens einer, besonders bevorzugt jeder elektrisch leitfähigen Schicht mindestens eine Blockerschicht zugeordnet. Die Blockerschicht steht in direktem Kontakt zur elektrisch leitfähigen Schicht und ist unmittelbar oberhalb oder unmittelbar unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der Blockerschicht ist also keine weitere Schicht angeordnet. Es kann auch jeweils eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb und unmittelbar unterhalb einer leitfähigen Schicht angeordnet sein. Die Blockerschicht enthält bevorzugt Niob, Titan, Nickel, Chrom und/oder Legierungen davon, besonders bevorzugt Nickel-Chrom-Legierungen. Die Schichtdicke der Blockerschicht beträgt bevorzugt von 0,1 nm bis 1 nm, besonders bevorzugt von 0,1 nm bis 0,5 nm. Eine Blockerschicht unmittelbar unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht dient insbesondere zur Stabilisierung der elektrisch leitfähigen Schicht während einer Temperaturbehandlung und verbessert die optische Qualität der elektrisch leitfähigen Beschichtung. Eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht verhindert den Kontakt der empfindlichen elektrisch leitfähigen Schicht mit der oxidierenden reaktiven Atmosphäre während der Abscheidung der folgenden Schicht durch reaktive Kathodenzerstäubung, beispielsweise der zweiten Anpassungsschicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten eine dielektrische Schichtenfolge angeordnet, welche umfasst:
- eine Entspiegelungsschicht auf Basis von Siliziumnitrid, Silizium-Metall-Mischnitrid wie Siliziumzirkoniumnitrid, Aluminiumnitrid und/oder Zinnoxid,
- eine Glättungsschicht auf Basis eines Oxids eines oder mehrerer der Elemente Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und Indium,
- eine erste und eine zweite Anpassungsschicht auf Basis von Zinkoxid und
- optional eine Blockerschicht auf Basis von Niob, Titan, Nickel, Chrom und/oder Legierungen davon. Eine bestimmte Reihenfolge der Schichten wird dabei nicht vorausgesetzt. Unterhalb der untersten leitfähigen Schicht und oberhalb der obersten leitfähigen Schicht ist bevorzugt eine Entspiegelungsschichtung und eine Anpassungsschicht angeordnet auf Basis der vorstehend genannten bevorzugten Materialien. Unterhalb der untersten leitfähigen Schicht ist bevorzugt zusätzlich eine Glättungsschicht angeordnet auf Basis der vorstehend genannten bevorzugten Materialien.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Sonnenschutzbeschichtung ausgehend vom Substrat, auf dem sie aufgebracht ist:
- eine erste dielektrische Schichtenfolge, umfassend: o eine Entspiegelungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 13 nm bis 18 nm, insbesondere von 14 nm bis 16 nm, o eine Glättungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 7 nm bis 12 nm, insbesondere von 8 nm bis 10 nm, o eine erste Anpassungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 10 nm bis 15 nm, insbesondere von 11 nm bis 13 nm,
- eine erste elektrisch leitfähige Schicht mit einer Dicke von 6 nm bis 10 nm, bevorzugt von 7 nm bis 9 nm,
- bevorzugt eine erste Blockerschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 0,1 nm bis 0,5 nm,
- eine zweite dielektrische Schichtenfolge, umfassend: o eine zweite Anpassungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 12 nm bis 17 nm, insbesondere von 14 nm bis 16 nm, o eine Entspiegelungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 27 nm bis 32 nm, insbesondere von 28,5 nm bis 30,5 nm, o eine Glättungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 10 nm bis 15 nm, insbesondere von 10,5 nm bis 12,5 nm, o eine erste Anpassungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 12 nm bis 17 nm, insbesondere von 14 nm bis 16 nm,
- eine zweite elektrisch leitfähige Schicht mit einer Dicke von 6 nm bis 10 nm, bevorzugt von 7 nm bis 10 nm, insbesondere von 7 nm bis 9 nm,
- bevorzugt eine zweite Blockerschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 0,1 nm bis 0,5 nm,
- eine dritte dielektrische Schichtenfolge, umfassend: o eine zweite Anpassungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 12 nm bis 17 nm, insbesondere von 13 nm bis 15 nm, o eine Entspiegelungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 30 nm bis 37 nm, insbesondere von 30,5 nm bis 32,5 nm, o eine Glättungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 10 nm bis 15 nm, insbesondere von 7 nm bis 9 nm, o eine erste Anpassungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 12 nm bis 17 nm, insbesondere von 13 nm bis 15 nm,
- eine dritte elektrisch leitfähige Schicht mit einer Dicke von 10 nm bis 15 nm, bevorzugt von 10 nm bis 12 nm,
- bevorzugt eine dritte Blockerschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 0,1 nm bis 0,5 nm,
- eine vierte dielektrische Schichtenfolge, umfassend: o eine zweite Anpassungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 12 nm bis 17 nm, insbesondere von 13 nm bis 15 nm, o eine Entspiegelungsschicht, bevorzugt mit einer Dicke von 32 nm bis 38 nm. Die Sonnenschutzbeschichtung besteht ganz besonders bevorzugt aus den genannten Schichten, wobei direkt unterhalb der elektrisch leitfähigen Schichten optional weitere Blockerschichten mit einer bevorzugten Dicke von 0,1 nm bis 0,5 nm vorhanden sein können.
Die elektrisch leitfähigen Schichten sind bevorzugt auf Basis von Silber ausgebildet, die Anpassungsschichten bevorzugt auf Basis von Zinkoxid, die Glättungsschichten bevorzugt auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid, die Blockerschichten bevorzugt auf Basis einer Nickel- Chrom-Legierung.
Die Entspiegelungsschichten sind bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid und/oder Silizium- Metall-Mischnitrid (insbesondere Siliziumzirkoniumnitrid) ausgebildet. Besonders bevorzugt ist mindestens eine, insbesondere alle Entspiegelungsschichten aufteilt in mindestens eine dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 , insbesondere auf Basis von Siliziumnitrid, und mindestens eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2,1 , insbesondere auf Basis von Metall-Mischnitrid (bevorzugt Siliziumzirkoniumnitrid). Durch den Anteil an Zirkonium kann der Brechungsindex einer solchen Schicht eingestellt werden.
Die einzelnen Entspiegelungsschichten weisen ganz besonders bevorzugt die folgenden Einzelschichten auf, in der angegebenen Reihenfolge ausgehend vom Substrat:
- erste Entspiegelungsschicht: o eine dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 , bevorzugt mit einer Dicke von 8 nm bis 11 nm, o eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von 2,1 bis 2,3, bevorzugt mit einer Dicke von 5 nm bis 8 nm,
- zweite Entspiegelungsschicht: o eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von 2,1 bis 2,3, bevorzugt mit einer Dicke von 4 nm bis 7 nm, o eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von 2,3 bis 2,5, bevorzugt mit einer Dicke von 4 nm bis 8 nm, insbesondere 5 nm bis 7nm, o eine dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 , bevorzugt mit einer Dicke von 9 nm bis 14 nm, insbesondere 10 nm bis 14 nm, o eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von 2,1 bis 2,3, bevorzugt mit einer Dicke von 4 nm bis 7 nm,
- dritte Entspiegelungsschicht: o eine dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 , bevorzugt mit einer Dicke von 4 nm bis 11 nm, insbesondere 4 nm bis 7 nm, o eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von 2,1 bis 2,3, bevorzugt mit einer Dicke von 25 nm bis 29 nm,
- vierte Entspiegelungsschicht: o eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex von 2,1 bis 2,3, bevorzugt mit einer Dicke von 23 nm bis 29 nm, insbesondere von 26 nm bis 29 nm, o eine dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 , bevorzugt mit einer Dicke von 5 nm bis 10 nm.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der 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 2,9 mm verwendet, beispielsweise mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein (thermisch oder chemisch).
Die Verbundscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Verbundscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn sie als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus mindestens einer thermoplastischen Folie (Verbindefolie) ausgebildet, bevorzugt auf Basis einer der besagten Polymere, insbesondere auf Basis von PVB. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 mm. In bestimmten Ausgestaltungen kann die Zwischenschicht außer der mindestens einen Verbindefolie eine Trägerfolie aufweisen, auf der beispielsweise die Sonnenschutzbeschichtung oder eine Reflexionsschicht für die HUD-Strahlung abgeschieden sind. Eine solche T rägerfolie ist bevorzugt auf Basis von PET ausgebildet und weist eine Dicke von 20 pm bis 200 pm auf, insbesondere von 50 pm bis 100 pm.
Ist eine polymere Folie oder Schicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so bedeutet das im Sinne der Erfindung, dass die Folie beziehungsweise Schicht mehrheitlich das besagte Material enthält (Anteil von größer als 50 Gew.-%) und daneben optional weitere Bestandteile enthalten kann, beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, UV- oder IR-Absorber.
Die Verbundscheibe wird kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Die Sonnenschutzbeschichtung wird bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf die Innenscheibe aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetron-Sputtern“). Grundsätzlich kann die Beschichtung aber auch beispielsweise mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), beispielsweise plasmagestützte Gasphasenabscheidung (PECVD), durch Aufdampfen oder durch Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) aufgebracht werden. Die Beschichtung wird bevorzugt vor der Lamination auf die betreffende Scheibe abgeschieden. Statt die elektrisch leitfähige Beschichtung auf eine Scheibenoberfläche aufzubringen, kann sie grundsätzlich auch auf einer Trägerfolie bereitgestellt werden, die in der Zwischenschicht angeordnet wird, insbesondere zwischen zwei Verbindefolien eingelegt wird.
Weist die Verbundscheibe eine Reflexionsschicht auf, um die HUD-Strahlung zu reflektieren, und ist diese Reflexionsschicht eine Dünnschicht-Beschichtung, so wird sie bevorzugt mit einer der vorstehend im Zusammenhang mit der Sonnenschutzbeschichtung beschriebenen Verfahren abgeschieden, insbesondere durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung. Die Abscheidung erfolgt insbesondere auf einer der Oberflächen der Innenscheibe oder auf einer Trägerfolie, welche vor der Lamination in die Zwischenschicht eingelegt wird, insbesondere zwischen zwei Verbindefolien. Auch eine rein dielektrische Reflexionsfolie wird bevorzugt vor der Lamination in die Zwischenschicht eingelegt wird, insbesondere zwischen zwei Verbindefolien.
Soll die Verbundscheibe gebogen sein, so werden die Außenscheibe und die Innenscheibe bevorzugt vor der Lamination und bevorzugt nach etwaigen Beschichtungsprozessen einem Biegeprozess unterzogen. Bevorzugt werden die Außenscheibe und die Innenscheibe gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C. Diese Temperaturbehandlung erhöht auch die Transparenz und verringert den Flächenwiderstand der leitfähigen Beschichtung. Es können alle fachüblichen Biegeverfahren eingesetzt werden, beispielsweise Schwerkraftbiegen, Pressbiegen und/oder Saugbiegen.
Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundscheibe als Projektionsfläche einer Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display, wobei ein Projektor auf den HUD-Bereich gerichtet ist. Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen gelten für die Verwendung entsprechend.
Die Erfindung umfasst weiter die Verwendung einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung als HUD in einem Fahrzeug zu Land, zu Wasser oder in der Luft, bevorzugt einem Kraftfahrzeug, Schienenfahrzeug, Flugzeug oder Schiff, insbesondere einem Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen.
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:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Verbundscheibe einer gattungsgemäßen Projektionsanordnung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine gattungsgemäße Projektionsanordnung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Verbundscheibe einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Verbundscheibe einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung.
Figur 1 und Figur 2 zeigen je ein Detail einer gattungsgemäßen Projektionsanordnung für ein HUD. Die Projektionsanordnung umfasst eine Verbundscheibe 10, insbesondere die Windschutzscheibe eines Personenkraftwagens. Die Projektionsanordnung umfasst außerdem eine bildgebende Einheit 4, insbesondere einen Projektor, welcher auf einen Bereich B der Verbundscheibe 10 gerichtet ist. In dem Bereich B, der üblicherweise als HUD- Bereich bezeichnet wird, können durch die bildgebende Einheit 4 Bilder erzeugt werden, welche von einem Betrachter 5 (Fahrzeugfahrer) als virtuelle Bilder auf der von ihm abgewandten Seite der Verbundscheibe 10 wahrgenommen werden, wenn sich seine Augen innerhalb der sogenannten Eyebox E befinden.
Die Verbundscheibe 10 ist aufgebaut aus einer Außenscheibe 1 und einer Innenscheibe 2, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Ihre Unterkante U ist nach unten in Richtung des Motors des Personenkraftwagens angeordnet, ihre Oberkante O nach oben in Richtung des Dachs. Die Außenscheibe 1 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenscheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum.
Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundscheibe 10. Die Außenscheibe 1 weist eine außenseitige Oberfläche I auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche II, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist. Ebenso weist die Innenscheibe 2 eine außenseitige Oberfläche III auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche IV, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 2 eine Dicke von 1 ,6 mm. Die Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus einer PVB-Folie ausgebildet mit einer Dicke von 0,76 mm. Die PVB-Folie weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, abgesehen von einer etwaigen fachüblichen Oberflächenrauigkeit.
Die Verbundscheibe 10 ist für eine HUD-Projektionsanordnung mit p-polarisierter Strahlung geeignet. Die Strahlung der bildgebenden Einheit 4 ist dabei p-polarisiert, insbesondere im Wesentlichen rein p-polarisiert. Da die bildgebende Einheit 4 die Verbundscheibe 10 typischerweise mit einem Einfallswinkel von etwa 65° bestrahlt, der nahe dem Brewster- Winkel liegt, wird die Strahlung der bildgebenden Einheit 4 nur unwesentlich an den externen Oberflächen I, IV der Verbundscheibe 10 reflektiert.
Zur Erzeugung des Anzeigebildes beziehungsweise HUD-Bildes ist die Verbundscheibe 10 mit einer Reflexionsschicht 30 ausgestattet. In der gezeigten Ausgestaltung ist die Reflexionsschicht 30 eine rein dielektrische Dünnschicht-Beschichtung, welche nicht korrosionsanfällig ist und daher auf der exponierten innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 angeordnet sein kann. Die Reflexionsschicht 30 ist auf die Reflexion p- polarisierter Strahlung optimiert. Sie dient als Reflexionsfläche für die Strahlung der bildgebenden Einheit 4 zur Erzeugung der HUD-Projektion. Der Reflexionsgrad der Reflexionsschicht 30 gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit 4 beträgt beispielsweise etwa 10%. Alternativ könnte beispielsweise eine Dünnschicht-Beschichtung mit mindestens einer Silberschicht als Reflexionsschicht 30 eingesetzt werden, die beispielsweise auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnet sein kann, wo sie vor Korrosion geschützt ist.
Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 1 ist mit der erfindungsgemäßen Sonnenschutzschicht 20 versehen. Die Sonnenschutzschicht 20 ist dafür vorgesehen, infrarote Anteile der Sonnenstrahlung zu reflektieren und dadurch den thermischen Komfort im Fahrzeug-Innenraum zu verbessern. Sie stellt allerdings eine weitere reflektierende Grenzfläche für die Strahlung der bildgebenden Einheit 4 dar, was zu einer weiteren HUD- Projektion führt, welche gegenüber der HUD-Projektion, welche auf die Reflexionsschicht 30 zurückzuführen ist, versetzt erscheint. Dieser störende Effekt wird auch als Geisterbild bezeichnet. Die erfindungsgemäße Sonnenschutzschicht 20 weist einen vorteilhaft geringen Reflexionsgrad gegenüber der p-polarisierten Strahlung der bildgebenden Einheit auf. Das Geisterbild ist daher wenig intensitätsstark und fällt dem Betrachter 5 kaum auf. Die HUD- Projektion wird also durch die Sonnenschutzschicht 20 kaum gestört. Die Reflexionsfarbe ist zudem neutral, so dass kein Farbstich erzeugt wird. Die Sonnenschutzschicht 20 weist außerdem eine hohe Lichttransmission auf, so dass die Transparenz der Verbundscheibe 10 nicht wesentlich herabgesetzt wird, und eine gute IR-reflektierende Wirkung. Außerdem ist die Sonnenschutzschicht 20 durch eine geringe außenseitige Reflexion und eine neutrale bis leicht bläuliche außenseitige Reflexionsfarbe gekennzeichnet.
Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung einer weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundscheibe 10. Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 sind ebenso ausgebildet wie in der Ausgestaltung der Figur 3. Ebenso ist die innenraumseitige Oberfläche II mit der Sonnenschutzbeschichtung 20 versehen.
Im Unterschied zur Ausgestaltung der Figur 3 ist die Verbundscheibe 10 aber nicht mit einer Reflexionsschicht 30 versehen, die zur Reflexion der Strahlung der bildgebenden Einheit 4 vorgesehen ist. Die Verbundscheibe 10 ist für eine HUD-Projektionsanordnung mit s- polarisierter Strahlung geeignet. Die Strahlung der bildgebenden Einheit 4 ist dabei s- polarisiert, insbesondere im Wesentlichen rein s-polarisiert. Sie wird an den externen Oberflächen der Verbundscheibe 10 reflektiert, also an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 und an der außenseitigen Oberfläche I der Außenscheibe 1. Die der Zwischenschicht 3 zugewandten Oberfläche II, III stellen dagegen keine reflektierenden Grenzflächen dar aufgrund des geringen Unterschiedes zwischen den Brechungsindizes von Kalk-Natron-Glas und PVB.
Die doppelte Reflexion an den externen Oberfläche I, IV führt grundsätzlich zur Erzeugung zweier HUD-Projektionen beziehungsweise Anzeigebilder. Sind die beiden externen Oberfläche I, IV parallel angeordnet, so erscheinen diese beiden Anzeigebilder für den Betrachter 5 versetzt. Der Betrachter 5 nimmt anders ausgedrückt neben dem Haupt- Anzeigebild ein weiteres, versetztes Anzeigebild dar, welches allgemein auch als Geisterbild bezeichnet wird.
Zur Vermeidung des Geisterbilds ist die Zwischenschicht 3 keilförmig ausgebildet, so dass ihre Dicke von unten nach oben, also in einer Richtung von der Unterkante U zur Oberkante O zunimmt. Dadurch werden die beiden Projektionen einander überlagert oder zumindest ihr Abstand zueinander reduziert. Das Geisterbild fällt dann nicht oder zumindest weniger störend auf. Die keilförmige Zwischenschicht 3 kann aus einer PVB-Keilfolie ausgebildet werden. Solche Keilfolien können durch Extrusion hergestellt werden und von Folienherstellern zugekauft werden. Alternativ ist es auch möglich, eine Standardfolie mit konstanter Dicke in die Keilform zu recken.
Die erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung 20 ist sowohl mit HUD- Projektionsanordnungen mit p-polarisierter Strahlung kompatibel als auch mit HUD- Projektionsanordnungen mit s-polarisierter Strahlung. Es kann also für die beiden Anwendungen der Figuren 3 und 4 die gleiche Sonnenschutzbeschichtung 20 verwendet werden. Die Sonnenschutzbeschichtung 20 stellt grundsätzlich eine weitere reflektierende Grenzfläche gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit 4 dar. Bei einer ausreichend hohen Reflektivität würde dies zu einem (weiteren) Geisterbild führen. Die erfindungsgemäße Sonnenschutzbeschichtung 20 zeichnet sich insbesondere durch einen geringen Reflexionsgrad gegenüber der Strahlung der bildgebenden Einheit 4 aus. Dadurch ist das Geisterbild sehr intensitätsschwach ausgeprägt und fällt dem Betrachter 5 nicht oder zumindest nicht störend auf.
Die Anordnung der Sonnenschutzbeschichtung 20 ist nicht auf die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 1 beschränkt, wie es in den Figuren gezeigt ist. In beiden Ausgestaltungen könnte die Sonnenschutzbeschichtung 20 ebenso auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnet sein oder auf einer Trägerfolie, die in die Zwischenschicht 3 eingelagert ist.
Figur 5 zeigt die Schichtenfolge einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Sonnenschutzbeschichtung 20 auf der Außenscheibe 1. Die Sonnenschutzbeschichtung 20 umfasst vier dielektrische Schichtenfolgen M1 , M2, M3, M4 und drei elektrisch leitfähige Schichten 21.1 , 21.2, 21.3, die alternierend angeordnet sind. Zwischen jeder elektrisch leitfähigen Schicht 21.1 , 21.2, 21.3 und der darüber liegenden dielektrischen Schichtenfolge M1 , M2, M3, M4 ist jeweils eine dünne Blockerschicht 26.1 , 26.2, 26.3 angeordnet.
Die erste dielektrische Schichtenfolge M1 ist aufgebaut aus einer Entspiegelungsschicht 22.1 , einer Glättungsschicht 23.1 und einer ersten Anpassungsschicht 24.1 . Die zweite dielektrische Schichtenfolge M2 ist aufgebaut aus einer zweiten Anpassungsschicht 25.2, einer Entspiegelungsschicht 22.2, Glättungsschicht 23.2 und einer ersten Anpassungsschicht 24.2.
Die dritte dielektrische Schichtenfolge M3 ist aufgebaut aus einer zweiten Anpassungsschicht 25.3, einer Entspiegelungsschicht 22.3, einer Glättungsschicht 23.3 und einer ersten Anpassungsschicht 24.3.
Die vierte dielektrische Schichtenfolge M4 ist aufgebaut aus einer zweiten Anpassungsschicht 25.4 und einer Entspiegelungsschicht 22.4.
Die Entspiegelungsschichten 22.1 , 22.2, 22.3 und 22.4 sind jeweils in mehrere Einzelschichten unterteilt. Die erste Entspiegelungsschicht 22.1 , die dritte Entspiegelungsschicht 22.3 und die vierte Entspiegelungsschicht 22.4 sind jeweils in zwei Einzelschichten unterteilt, nämlich eine dielektrische Schicht 22a.1 , 22a.3, 22a.4 mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 und eine optisch hochbrechende Schicht 22b.1 , 22b.3, 22b.4 mit einem Brechungsindex größer 2,1 . Die zweite Entspiegelungsschicht 22.2 ist unterteilt in eine optisch hochbrechende Schicht 22b.2 mit einem Brechungsindex größer 2,1 , eine optisch hochbrechende Schicht 22c.2 mit einem Brechungsindex größer 2,3, eine dielektrische Schicht 22a.2 mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 und eine weitere optisch hochbrechende Schicht 22d.2 mit einem Brechungsindex größer 2,1 .
Die Schichtenabfolge ist schematisch der Figur zu entnehmen. Die Schichtenfolge einer Verbundscheibe 10 mit der Sonnenschutzbeschichtung 20 auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 2 ist, zusammen mit den Materialien und Schichtdicken der Einzelschichten, in Tabelle 1 dargestellt für fünf erfindungsgemäße Beispiele 1 bis 5.
In Tabelle 2 sind dagegen die Schichtenfolgen einer nicht erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung 20 dargestellt (Vergleichsbeispiel). Tabelle 1 Tabelle 2
Das Vergleichsbeispiel weist grundsätzlich eine ähnliche Schichtenfolge auf wie die Beispiele 1 bis 5, mit den Entspiegelungsschichten 22.1 , 22.2, 22.3, 22.4, den Glättungsschicht 23.1 , 23.2, 23.3, den ersten Anpassungsschicht 24.1 , 24.2, 24.3, den zweiten Anpassungsschicht
25.2, 25.3, 25.4, den Blockerschichten 26.1 , 26.2, 26.3 und den elektrisch leitfähigen Schichten 21.1 , 21.2, 21.3.
Die elektrisch leitfähigen Schichten 21.1 , 21.2, 21.3 sind auf Basis von Silber (Ag) ausgebildet, die Blockerschichten 26.1 , 26.2, 26.3 auf Basis einer Nickel-Chrom-Legierung (NiCr), die Glättungsschicht 23.1 , 23.2, 23.3 auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid (SnZnO), die ersten Anpassungsschichten 24.1 , 24.2, 24.3 und die zweiten Anpassungsschicht 25.2, 25.3, 25.4 auf Basis von Zinkoxid (ZnO), die dielektrischen Schichten 22a.1 , 22a.2, 22a.3, 22a.4 mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 auf Basis von Siliziumnitrid (SiN), die optisch hochbrechenden Schichten 22b.1 , 22b.2, 22b.3, 22b.4, 22d.2 mit einem Brechungsindex größer 2,1 auf Basis eines Silizium-Zirkonium-Mischnitrids, das in einer Stickstoffatmosphäre mit Argon-Zusatz mit einem Silizium-Zirkonium-Target mit einem Zirkoniumanteil von 17 Gew.-% abgeschieden wurde (SiZr17N) und die optisch hochbrechende Schicht 22c.2 mit einem Brechungsindex größer 2,3 auf Basis eines Silizium-Zirkonium-Mischnitrids, das in einer Stickstoffatmosphäre mit Argon-Zusatz mit einem Silizium-Zirkonium-Target mit einem Zirkoniumanteil von 27 Gew.-% abgeschieden wurde (SiZr27N). Die Oxide und Nitride können dabei stöchiometrisch, unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch in Bezug auf den Sauerstoff- beziehungsweise Stickstoffgehalt abgeschieden sein, weshalb auf die Angabe einer stöchiometrischen Summenformel verzichtet wurde. Bei den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel wurde aber bei Schichten auf Basis desselben Materials das gleiche stöchiometrische Verhältnis gewählt. Die Schichten können außerdem Dotierungen und Verunreinigungen aufweisen. Auch die Dotierungen bei Schichten auf Basis desselben Materials war bei den Beispielen und dem Vergleichsbeispiel gleich. So können beispielsweise Schichten auf Basis von SnZnO mit Antimon dotiert sein und Schichten auf Basis von ZnO, SiN oder SiZrN mit Aluminium.
In Tabelle 3 ist das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 21.2 zur Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 21.1 („21.2 / 21.1“), das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 21.2 zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 21.3 („21.2 / 21.3“) und das Verhältnis der Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 21.1 zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 21.3 („21.1 / 21.3“) für die Beispiele 1 bis 5 und das Vergleichsbeispiel zusammengefasst.
Das Vergleichsbeispiel unterscheidet sich von den Beispielen 1 bis 5 insbesondere durch die Dicke der elektrisch leitfähigen Schichten 21.1 , 21.2, 21.3. Während die absolute Dicke bei den Beispielen 1 bis 5 innerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche liegen, beträgt die Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht 21.3 beim Vergleichsbeispiel weniger als 10 nm und die Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 21.2 mehr als 10 nm. Die Dickenverhältnisse liegen bei den Beispielen 1 bis 5 innerhalb der erfindungsgemäßen Bereiche. Beim Vergleichsbeispiel betragen die Verhältnisse „21.2 / 21.3“ und „21.1 / 21.3“ dagegen mehr als 1 ,0.
Tabelle 3
Die dielektrischen Schichten weisen die folgenden Brechungsindizes bei 550 nm auf: ZnO (2,00), SiN (2,00), SnZnO (2,05), SiZr17N (2,22), SiZr27N (2,40).
Die optischen Dicken der einzelnen dielektrischen Schichten entspricht dem Produkt aus der geometrischen Dicke, die in den Tabellen angegeben ist, und dem Brechungsindex. Die optischem Dicken der gesamten dielektrischen Schichtenfolgen M1, M2, M3, M4 entspricht der Summe der optischen Dicken der Einzelschichten. Die optischen Dicken der dielektrischen Schichtenfolgen M1 , M2, M3, M4 für die Beispiele 1 bis 5 und das Vergleichsbeispiel sind in Tabelle 4 zusammengefasst, ebenso wie das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schichtenfolge M2 zur optischen Dicke der ersten dielektrischen Schichtenfolge M1 („M2 / M1“), das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schichtenfolge M2 zur optischen Dicke der dritten dielektrischen Schichtenfolge M3 („M2 / M3“), das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schichtenfolge M2 zur optischen Dicke der vierten dielektrischen Schichtenfolge M4 („M2 / M4“), das Verhältnis der optischen Dicke der ersten dielektrischen Schichtenfolge M1 zur optischen Dicke der dritten dielektrischen Schichtenfolge M3 („M1 / M3“) und das Verhältnis der optischen Dicke der ersten dielektrischen Schichtenfolge M1 zur optischen Dicke der vierten dielektrischen Schichtenfolge M4 („M1 / M4“). Tabelle 4
In Tabelle 5 sind einige physikalische Parameter der erfindungsgemäßen Verbundscheiben (Beispiele 1 bis 5) und des Vergleichsbeispiels angegeben, die dem Fachmann geläufig sind und üblicherweise zur Charakterisierung von Fahrzeugscheiben herangezogen werden. Dabei stehen RL für die integrierte Lichtreflexion und TL für die integrierte Lichttransmission (nach ISO 9050). Die Angabe nach RL beziehungsweise TL gibt die verwendete Lichtquelle an, wobei A für die Lichtquelle A steht und HUD für einen HUD-Projektor mit Strahlungswellenlängen von 473 nm, 550 nm und 630 nm (RGB). Die RL HUD-Werte sind für beide Polarisationsrichtungen angegeben (p-polarisiert und s-polarisiert). Die Winkelangabe nach der Lichtart gibt den Einfallswinkel der Strahlung zur außenseitigen Flächennormalen an. Einfallswinkel kleiner 90° geben also eine außenseitige Bestrahlung an und Einfallswinkel größer 90° eine innenraumseitige Bestrahlung. Der angegebene Einfallswinkel von 115° entspricht einem Einfallswinkel zur innenraumseitigen Flächennormalen von 65° (=180°-115°) und simuliert die Bestrahlung mit dem erfindungsgemäßen Projektor als bildgebende Einheit 4. Unterhalb der Reflexionswerte gegenüber der Strahlung des HUD-Projektors sind die zugehörigen Farbwerte a* und b* im L*a*b*-Farbraum, gefolgt von der Angabe der verwendeten Lichtquelle (HUD-Projektor) und der Angabe des Beobachtungswinkels (Winkel, unter dem der Lichtstrahl ins Auge auf die Netzhaut trifft). Auch diese Werte sind jeweils für beide Polarisationsrichtungen aufgeführt. TTS steht für die insgesamt eingestrahlte Sonnenenergie, gemessen nach ISO 13837, und ist ein Maß für den thermischen Komfort. Die Werte RL HUD geben den Reflexionsgrad an der Sonnenschutzbeschichtung 20 an, nicht den gesamten Reflexionsgrad der Verbundscheibe 10. Sie beziehen sich nur auf die Reflexion, welche an der Sonnenschutzbeschichtung stattfand. Diese tritt seitlich versetzt zu Reflexionen von anderen Oberflächen (beispielsweise an den Glasoberflächen im Falle von s-polarisierter Strahlung) auf und lässt sich daher isoliert bestimmen. Die Werte RL HUD geben somit ein Maß für die Intensität des Geisterbildes, welches von der Sonnenschutzbeschichtung hervorgerufen wird.
Die Verbundscheiben waren aus Scheiben aus klarem Kalk-Natron-Glas und einer klaren PVB-Folie als Zwischenschicht 3 gebildet. Sie waren nur mit der erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung 20 ausgestattet, die angegebenen Werte dienen deren Charakterisierung. Auch bei den Messungen mit p-polarisierter Strahlung war keine Reflexionsschicht 30 vorhanden, welche bei einer HUD-Projektionsanordnung vorgesehen wäre wie in Figur 3.
Tabelle 5
Aus Tabelle 5 ist zu erkennen, dass alle Verbundscheiben 10 eine Lichttransmission (TL A 0°) von mehr als 70% aufwiesen und daher als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs einsetzbar sind. Bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 5 ist eine leicht höhere Lichttransmission zu beobachten als beim Vergleichsbeispiel. Die erfindungsgemäßen Verbundscheiben 10 zeichnen sich außerdem durch einen geringeren außenseitigen Reflexionsgrad aus (RL A 8°), was aus ästhetischen Gründen vorteilhaft ist.
Es ist insbesondere zu erkennen, dass die Sonnenschutzbeschichtung 20 in den erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 5 einen sehr geringen Reflexionsgrad gegenüber der bildgebenden Einheit 4 aufwies (RL HUD p-pol. 115°, RL HUD s-pol. 115°). Unabhängig von der Polarisationsrichtung betrug der Reflexionsgrad stets weniger als 5%. Die Sonnenschutzbeschichtung 20 kann als sowohl für HUD-Projektionssysteme mit s- polarisierter Strahlung als auch für solche mit p-polarisierter Strahlung verwendet werden, wobei nur ein sehr intensitätsschwaches Geisterbild durch die Sonnenschutzbeschichtung 20 erzeugt wird. Beim Vergleichsbeispiel treten deutlich höhere Reflexionswerte auf. Außerdem sind die Reflexionsfarben sehr neutral, so dass kein unerwünschter Farbstich bei der HUD- Projektion erzeugt wird. Auch mit der Standardlichtquelle D65 wurde sehr ähnliche Reflexionswerte beobachtet, bei den erfindungsgemäßen Beispielen stets weniger als 5%.
Bei allen Verbundscheiben 10 treten niedrige TTS- Werte von weniger als 50% auf. Durch die Sonnenschutzbeschichtung 20 wird der Energieeintrag also signifikant reduziert und der thermische Komfort im Fahrzeug-Innenraum deutlich verbessert.
Bezugszeichenliste:
(10) Verbundscheibe
(1) Außenscheibe
(2) Innenscheibe
(3) thermoplastische Zwischenschicht
(4) bildgebende Einheit
(5) Betrachter / Fahrzeugfahrer
(20) Sonnenschutzbeschichtung
(M1), (M2), (M3), (M4) 1., 2., 3., 4. dielektrische Schichtenfolge
(21.1), (21.2), (21.3) 1., 2., 3. elektrisch leitfähige Schicht
(22.1), (22.2), (22.3), (22.4) 1., 2., 3., 4. Entspiegelungsschicht
(22a.1), (22a.2), (22a.3), (22a.4) 1., 2., 3., 4. dielektrische Schicht
(Brechungsindex < 2,1)
(22b.1), (22b.2), (22b.3), (22b.4) 1., 2., 3., 4. optisch hochbrechende Schicht
(Brechungsindex > 2,1)
(22c.2) optisch hochbrechende Schicht (Brechungsindex > 2,3)
(22d.2) weitere optisch hochbrechende Schicht (Brechungsindex > 2,1)
(23.1), (23.2), (23.3) 1., 2., 3. Glättungsschicht
(24.1), (24.2), (24.3) 1.. 2.. 3. erste Anpassungsschicht
(25.2), (25.3), (25.4) 1.. 2., 3. zweite Anpassungsschicht
(26.1), (26.2), (26.3) 1.. 2.. 3. Blockerschicht
(30) Reflexionsschicht
(O) Oberkante der Verbundscheibe 10
(U) Unterkante der Verbundscheibe 10
(B) HUD-Bereich der Verbundscheibe 10
(E) Eyebox
(I) außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 1
(II) innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 1
(III) außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 2
(IV) innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 2

Claims

Patentansprüche
1. Projektionsanordnung für ein Head-Up-Display, umfassend
- eine Verbundscheibe (10), umfassend eine Außenscheibe (1) und eine Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, mit einem HUD-Bereich (B); und
- eine bildgebende Einheit (4), die auf den HUD-Bereich (B) gerichtet ist; wobei die Verbundscheibe (10) mit einer Sonnenschutzbeschichtung (20) versehen ist, welche
- eine erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M1),
- eine erste elektrisch leitfähige Schicht (21.1) mit einer Dicke von 6 nm bis 10 nm,
- eine zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M2),
- eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (21 .2) mit einer Dicke von 6 nm bis 10 nm,
- eine dritte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M3),
- eine dritte elektrisch leitfähige Schicht (21.3) mit einer Dicke von 10 nm bis 15 nm und
- eine vierte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M4), umfasst, die in der angegebenen Reihenfolge ausgehend vom Substrat angeordnet sind, wobei
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) zur Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) von 0,9 bis 1 ,3 beträgt,
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 0,5 bis 1 ,0 beträgt und
- das Verhältnis der Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 0,5 bis 1 ,0 beträgt.
2. Projektionsanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Sonnenschutzbeschichtung (20) in der Verbundscheibe (10) einen Reflexionsgrad von weniger als 5% aufweist gegenüber der Standardlichtquelle D65 unter einem Einfallswinkel von 65°, sowohl mit s- polarisierter Strahlung als auch mit p-polarisierter Strahlung.
3. Projektionsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- die erste dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M1) eine optische Dicke von 70 nm bis 100 nm, bevorzugt von 70 nm bis 90 nm, - die zweite dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M2) eine optische Dicke von 130 nm bis 200 nm, bevorzugt von 140 nm bis 160 nm,
- die dritte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M3) eine optische Dicke von 130 nm bis 200 nm, bevorzugt von 130 nm bis 180 nm,
- die vierte dielektrische Schicht oder Schichtenfolge (M4) eine optische Dicke von 90 nm bis 150 nm, bevorzugt von 90 nm bis 120 nm aufweist.
4. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
- das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M2) zur optischen Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M1) von 1,8 bis 3,0 beträgt, bevorzugt von 1 ,9 bis 2,5,
- das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M2) zur optischen Dicke der dritten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M3) von 0,8 bis 1 ,2 beträgt, bevorzugt von 0,9 bis 1,1 ,
- das Verhältnis der optischen Dicke der zweiten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M2) zur optischen Dicke der vierten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M4) von 1,2 bis 3,0 beträgt, bevorzugt von 1 ,3 bis 2,0,
- das Verhältnis der optischen Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M1) zur optischen Dicke der dritten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M3) von 0,3 bis 0,8 beträgt, bevorzugt von 0,4 bis 0,6 und
- das Verhältnis der optischen Dicke der ersten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M1) zur optischen Dicke der vierten dielektrischen Schicht oder Schichtenfolge (M4) von 0,5 bis 1,0 beträgt, bevorzugt von 0,6 bis 0,8.
5. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
- die Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) von 7 nm bis 9 nm,
- die Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) von 7 nm bis 10 nm und
- die Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 10 nm bis 13 nm.
6. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) zur Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) von 1 ,0 bis 1 ,2 beträgt,
- das Verhältnis der Dicke der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (21.2) zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 0,6 bis 0,9 beträgt und das Verhältnis der Dicke der ersten elektrisch leitfähigen Schicht (21.1) zur Dicke der dritten elektrisch leitfähigen Schicht (21.3) von 0,6 bis 0,9 beträgt.
7. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten (21.1 , 21.2, 21.3) auf Basis von Silber ausgebildet sind.
8. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sonnenschutzbeschichtung (20) auf der zur Zwischenschicht (3) hingewandten Oberfläche (II, III) der Außenscheibe (1) oder der Innenscheibe (2) oder innerhalb der Zwischenschicht (3) angeordnet ist, bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe (1).
9. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei
- die erste dielektrische Schichtenfolge (M1) eine Entspiegelungsschicht (22.1), eine Glättungsschicht (23.1) und eine erste Anpassungsschicht (24.1) umfasst,
- die zweite dielektrische Schichtenfolge (M2) eine zweite Anpassungsschicht (25.2), eine Entspiegelungsschicht (22.2), eine Glättungsschicht (23.2) und eine erste Anpassungsschicht (24.2) umfasst,
- die dritte dielektrische Schichtenfolge (M3) eine zweite Anpassungsschicht (25.3), eine Entspiegelungsschicht (22.3), eine Glättungsschicht (23.3) und eine erste Anpassungsschicht (24.3) umfasst und
- die vierte dielektrische Schichtenfolge (M4) eine zweite Anpassungsschicht (25.4), und eine Entspiegelungsschicht (22.4) umfasst.
10. Projektionsanordnung nach Anspruch 9, wobei
- die Entspiegelungsschichten (22.1 , 22.2, 22.3, 22.4) auf Basis von Siliziumnitrid und/oder Siliziumzirkoniumnitrid ausgebildet sind,
- die Glättungsschichten (23.1 , 23.2, 23.3, 23.4) auf Basis von Zinn-Zink-Mischoxid ausgebildet sind,
- die Anpassungsschichten (24.1 , 24.2, 24.3; 25.2, 25.3, 25.4) auf Basis von Zinkoxid ausgebildet sind.
11. Projektionsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Entspiegelungsschichten (22.1 , 22.2, 22.3, 22.4) aufgeteilt sind in mindestens eine dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumnitrid und mindestens eine dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumzirkoniumnitrid.
12. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die bildgebende Einheit (4) mit s-polarisierter Strahlung betrieben wird und wobei die Zwischenschicht keilförmig ausgebildet ist, so dass ihre Dicke in einer Richtung der Unterkante (U) zur Oberkante (O) der Verbundscheibe (10) zunimmt.
13. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die bildgebende Einheit (4) mit p-polarisierter Strahlung betrieben wird und wobei die Verbundscheibe (10) mit einer Reflexionsschicht (30) versehen ist, die geeignet ist, die p-polarisierte Strahlung der bildgebenden Einheit (4) zur Erzeugung eines Anzeigebildes zu reflektieren.
14. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die bildgebende Einheit (4) den HUD-Bereich (B) mit einem Einfallswinkel von 60° bis 70° bestrahlt.
15. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Verbundscheibe (10) einen TTS-Wert von weniger als 50% aufweist.
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