ES2906116T3 - Luna laminada compuesta para una pantalla de visualización frontal con revestimiento conductor de la electricidad y revestimiento antirreflectante - Google Patents

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Abstract

Luna laminada compuesta (10) para una pantalla de visualización frontal con un borde superior (O), un borde inferior (U) y un área de HUD (B), que comprende al menos un luna exterior (1) y un luna interior (2), que están unidas entre sí por una capa intermedia (3) termoplástica, y un revestimiento (20) transparente conductor de la electricidad sobre la superficie (III) de la luna interior (2) orientada hacia la capa intermedia (3) o dentro de la capa intermedia (3); - en donde la capa intermedia (3) está formada por al menos una capa (3a) de material termoplástico, que está dispuesta entre el revestimiento (20) conductor de la electricidad y la luna exterior (1); - en donde el espesor de la capa (3a) de material termoplástico es variable con un ángulo de cuña (α) en la extensión vertical entre el borde inferior (U) y el borde superior (O) al menos en el área (B) de HUD; y - en donde está aplicado un revestimiento antirreflectante (30) sobre la superficie (IV) de la luna interior (2) orientada en sentido opuesto a la capa intermedia (3).

Description

DESCRIPCIÓN
Luna laminada compuesta para una pantalla de visualización frontal con revestimiento conductor de la electricidad y revestimiento antirreflectante
La invención se refiere a una luna laminada compuesta y a una disposición de proyección para una pantalla de visualización frontal.
Cada vez más, los automóviles modernos se equipan con las, así llamadas, pantallas de visualización frontal (HUD, por sus siglas en inglés). Con un proyector, normalmente en la zona del salpicadero, se proyectan imágenes sobre el parabrisas, éstas se reflejan allí y el conductor las percibe como una imagen virtual (vista desde su posición) detrás del parabrisas. De esta forma se puede proyectar información importante en el campo visual del conductor, por ejemplo la velocidad actual, indicaciones de navegación o de advertencia, que el conductor puede percibir sin tener que apartar la vista de la calzada. De este modo, las pantallas de visualización frontal pueden contribuir significativamente a aumentar la seguridad vial.
Las pantallas de visualización frontal anteriormente descritas tienen el problema de que la imagen del proyector se refleja en ambas superficies del parabrisas. Como resultado de ello, el conductor no solo percibe la imagen principal deseada, que es producida por la reflexión en la superficie interior del parabrisas (reflexión primaria). El conductor también percibe una imagen secundaria ligeramente desplazada, generalmente menos intensa, que es producida por la reflexión en la superficie exterior del parabrisas (reflexión secundaria). Esta última también se conoce comúnmente como imagen fantasma (''Ghost''). Este problema se resuelve generalmente disponiendo las superficies de reflexión en un ángulo elegido deliberadamente entre sí, de modo que la imagen principal y la imagen fantasma se superponen, con lo que la imagen fantasma ya no se nota de forma molesta.
Los parabrisas consisten en dos lunas de vidrio que están laminadas entre sí con una película termoplástica. Si las superficies de las lunas de vidrio se han de disponer en un ángulo tal como se ha descrito, es habitual utilizar una película termoplástica con un espesor no constante. También se habla de una película en forma de cuña o de una película en cuña. El ángulo entre las dos superficies de la película se designa como ángulo de cuña. El ángulo de cuña puede ser constante en toda la película (cambio lineal de espesor) o cambiar según la posición (cambio no lineal de espesor). Por ejemplo, por los documentos WO2009/071135A1, EP1800855B1 o EP1880243A2 se conocen vidrios laminados con películas en cuña.
También se conoce el procedimiento consistente en dotar a los parabrisas de revestimientos transparentes conductores de la electricidad. Estos revestimientos pueden actuar como revestimientos reflectantes de IR para reducir el calentamiento del espacio interior del vehículo y mejorar así el confort térmico. No obstante, los revestimientos también se pueden usar como revestimientos calefactables conectándolos a una fuente de tensión para que fluya una corriente a través del revestimiento. Algunos revestimientos adecuados contienen capas metálicas conductoras, por ejemplo a base de plata o aluminio. Dado que estas capas son susceptibles a la corrosión, es habitual aplicarlas en la superficie de la luna exterior o de la luna interior orientada hacia la capa intermedia para que no tengan contacto con la atmósfera. Por ejemplo, por los documentos WO 03/024155, Us 2007/0082219 A1, US 2007/0020465 A1, WO2013/104438 o WO2013/104439 se conocen revestimientos transparentes que contienen plata. En relación con las pantallas de visualización frontal, los parabrisas revestidos a menudo tienen el problema de que el revestimiento conductor forma una interfaz reflectante adicional para la imagen del proyector. Esto conduce a otra imagen secundaria no deseada, que también se designa como imagen fantasma de capa o "Ghost" de capa.
Si la capa intermedia del parabrisas está situada entre el revestimiento conductor y la luna exterior, la imagen fantasma de capa también se podría evitar o reducir mediante una configuración en forma de cuña de la misma. Sin embargo, para evitar de manera óptima la imagen fantasma como resultado de las dos superficies de vidrio, por un lado, la imagen fantasma de capa, por otro lado, se requerirían diferentes ángulos de cuña, por lo que el resultado no puede ser ideal, sino que siempre ha de presentar un compromiso. Por lo tanto, un objeto de la invención consiste en proporcionar una luna laminada compuesta mejorada para una pantalla de visualización frontal que reduzca eficazmente ambos tipos de imágenes fantasma.
Por regla general, la radiación del proyector de HUD presenta esencialmente una polarización s debido a las mejores características de reflexión del parabrisas en comparación con la polarización p. Sin embargo, si el conductor usa gafas de sol de polarización selectiva que solo transmiten luz con polarización p, apenas podrá percibir la imagen de HUD o no podrá percibirla. Por lo tanto, existe la necesidad de disposiciones de proyección de HUD que sean compatibles con gafas de sol de polarización selectiva.
El documento DE 10 2014 220 189 A1 describe una disposición de proyección de HUD que funciona con radiación con polarización p para generar una imagen de HUD que también se puede percibir con gafas de sol de polarización selectiva. Dado que el ángulo de incidencia suele ser cercano al ángulo de Brewster y, por lo tanto, la radiación con polarización p solo se refleja en una pequeña medida en las superficies de vidrio, el parabrisas tiene una estructura reflectante que puede reflejar la radiación con polarización p en la dirección del conductor. Como estructura reflectante se propone, entre otras cosas, una capa metálica individual con un espesor de 5 nm a 9 nm, por ejemplo de plata o aluminio. Aunque una imagen de HUD con polarización p puede ser percibida por los conductores con y sin gafas de sol de polarización selectiva, ésta se refleja principalmente en la capa metálica, pero no se refleja de forma significativa en las superficies de vidrio. Esto limita la intensidad de la imagen de HUD.
Por lo tanto, también existe la necesidad de proporcionar disposiciones de proyección mejoradas para las HUD utilizando lunas laminadas compuestas con un revestimiento conductor de la electricidad, siendo la proyección también claramente perceptible para los conductores con gafas de sol de polarización selectiva y teniendo la misma una alta intensidad.
El objeto de la presente invención se consigue según la invención mediante una luna laminada compuesta según la reivindicación 1. De las reivindicaciones subordinadas se desprenden realizaciones preferibles.
Las ventajas de la luna laminada compuesta según la invención se basan en la combinación de un revestimiento antirreflectante y una película en cuña. Por lo tanto, la luna laminada compuesta presenta dos características independientes entre sí para evitar las imágenes fantasma. El revestimiento antirreflectante suprime, por así decirlo, la reflexión en la superficie interior, de modo que la proyección de HUD solo se refleja de forma significativa en la superficie exterior. De este modo se evita o al menos se reduce la imagen fantasma como resultado de las dos superficies de luna. La película en cuña permite que las imágenes de HUD, que se forman por las reflexiones en la superficie de luna y el revestimiento conductor de la electricidad, se superpongan o se aproximen entre sí, con lo que se evita o al menos se reduce la imagen fantasma en capas. Por consiguiente, en conjunto, la aparición de imágenes fantasma se reduce claramente en comparación con las lunas laminadas compuestas convencionales.
A diferencia de las lunas laminadas compuestas convencionales para HUD, en las que la capa intermedia en forma de cuña sirve para superponer las reflexiones de las dos superficies de luna exteriores, el espesor de la luna interior no influye en el cálculo del ángulo de cuña ideal. Por lo tanto, el espesor de la luna interior se puede cambiar sin tener que ajustar posteriormente el ángulo de la cuña. Esta es otra ventaja de la invención.
La luna laminada compuesta según la invención comprende una luna exterior y una luna interior, que están conectadas entre sí a través de una capa intermedia termoplástica. La luna laminada compuesta está prevista para separar el espacio interior del entorno exterior en un hueco de ventana, en particular el hueco de ventana de un vehículo. En el sentido de la invención, con el concepto "luna interior" se designa la luna de la luna laminada compuesta orientada el espacio interior (en particular el espacio interior del vehículo). Con el concepto "luna exterior" se designa la luna orientada hacia el entorno exterior. La luna laminada compuesta consiste preferiblemente en un parabrisas de un vehículo (en particular el parabrisas de un automóvil, por ejemplo un turismo o un camión).
La luna laminada compuesta tiene un borde superior y un borde inferior, así como dos bordes laterales que se extienden entre éstos. Con "borde superior" se designa el borde previsto para que esté orientado hacia arriba en la posición instalada. Con "borde inferior" se designa el borde previsto para que esté orientado hacia abajo en la posición instalada. Con frecuencia, el borde superior también se designa como borde de techo y el borde inferior como borde de motor.
La luna exterior y la luna interior tienen en cada caso una superficie exterior y una superficie interior, y un borde lateral circunferencial que se extiende entre las mismas. En el sentido de la invención, con "superficie exterior" se designa la superficie principal prevista para que esté orientada hacia el entorno exterior en la posición instalada. En el sentido de la invención, con "superficie interior" se designa la superficie principal que está prevista para que esté orientada hacia el espacio interior en la posición instalada. La superficie interior de la luna exterior y la superficie exterior de la luna interior están orientadas una hacia la otra y están unidas entre sí a través de la capa intermedia termoplástica.
La luna laminada compuesta presenta una, así llamada, área de HUD. El área de HUD es el área que puede ser irradiada por un proyector. El área de HUD está prevista para ser irradiada por un proyector con el fin de generar la imagen de HUD. Allí, la radiación se refleja en la dirección del observador (conductor), como resultado de lo cual se genera una imagen virtual que, al ser vista desde el observador, éste la percibe detrás del parabrisas.
La capa intermedia de la luna laminada compuesta está formada por al menos una capa de material termoplástico. La capa intermedia puede consistir en esta única capa de material termoplástico y puede estar formada, por ejemplo, a partir de una sola película de polímero o capa de resina de moldeo. Sin embargo, la capa intermedia también puede comprender varias capas de material termoplástico y estar formada, por ejemplo, por varias películas de polímero dispuestas planas unas sobre otras.
La luna laminada compuesta también tiene un revestimiento conductor de la electricidad. El revestimiento conductor de la electricidad está aplicado preferiblemente sobre la superficie exterior de la luna interior que está orientada hacia la capa intermedia. Alternativamente, el revestimiento puede estar dispuesto dentro de la capa intermedia. Para ello, el revestimiento está aplicado por regla general sobre una película de soporte, por ejemplo de tereftalato de polietileno (PET) con un espesor de aproximadamente 50 gm, que está dispuesta entre dos capas de material termoplástico, por ejemplo entre dos películas de polímero.
En cada caso, entre el revestimiento conductor de la electricidad y la luna exterior está dispuesta una capa de material termoplástico. Esta capa de material termoplástico está configurada parcial o completamente como una, así llamada, película en cuña. El espesor de la capa de material termoplástico en la extensión vertical entre el borde inferior y el borde superior de la luna laminada compuesta es variable al menos en el área de HUD, en particular aumenta monótonamente. Sin embargo, el espesor también puede cambiar a lo largo de toda la extensión vertical, en particular puede aumentar monótonamente desde el borde inferior hasta el borde superior. Con "extensión vertical" se designa la extensión entre el borde inferior y el borde superior con la dirección de extensión esencialmente perpendicular a dichos bordes. El ángulo entre las dos superficies de la capa intermedia se designa como ángulo de cuña. Si el ángulo de cuña no es constante, para medirlo en un punto se ha de recurrir a las tangentes a las superficies.
La capa intermedia es cuneiforme o está configurada a modo de cuña al menos en el área de1HUD. El ángulo de la cuña puede ser constante en la extensión vertical, lo que conduce a un cambio lineal en el espesor de la capa intermedia, aumentando el espesor por regla general de abajo hacia arriba. La indicación de dirección "de abajo hacia arriba" designa la dirección desde el borde inferior hacia el borde superior, es decir, la extensión vertical. Sin embargo, también puede haber perfiles de espesor más complejos en los que el ángulo de cuña es variable de abajo hacia arriba (es decir, en función del lugar en la extensión vertical), de forma lineal o no lineal.
En lugar de una película en cuña en la capa intermedia, en principio también se puede utilizar un luna exterior en forma de cuña para inclinar las superficies de reflexión entre sí.
El ángulo de cuña se selecciona adecuadamente para superponer entre sí o al menos reducir la distancia entre las imágenes de proyección producidas por las reflexiones en el revestimiento conductor de la electricidad, por un lado, y en la superficie exterior de la luna exterior, por otro lado. Debido al ángulo de cuña, la luna exterior y el revestimiento conductor no son paralelos entre sí y forman precisamente dicho ángulo de cuña. En caso de superficies de reflexión paralelas, la imagen (generada por la reflexión en la superficie exterior de la luna exterior) y la imagen fantasma (generada por la reflexión en el revestimiento conductor) aparecerían desplazadas entre sí, lo que es molesto para el observador. Gracias al ángulo de cuña, la imagen fantasma se superpone esencialmente en el espacio a la imagen, de modo que el observador solo percibe una única imagen o al menos se reduce la distancia entre la imagen y la imagen fantasma.
En las lunas laminadas compuestas usuales para HUD se utiliza la película en cuña para superponer entre sí las imágenes de HUD como resultado de las reflexiones en las superficies de las lunas. Los ángulos de cuña típicos oscilan entre 0,17° (0,3 mrad) y 0,40° (0,7 mrad), en particular entre 0,23° (0,4 mrad) y 0,29° (0,5 mrad). Dado que en este caso la distancia entre las superficies de reflexión es menor, son necesarios ángulos de cuña más pequeños que con las lunas laminadas compuestas usuales. Las películas en cuña con ángulos de cuña más pequeños son más fáciles y económicas de producir.
La luna laminada compuesta presenta además un revestimiento antirreflectante que está aplicado sobre la superficie interior de la luna interior que está orientada en sentido opuesto a la capa intermedia. El revestimiento antirreflectante reduce significativamente la reflexión de la radiación del proyector en la superficie interior, de modo que esta reflexión no genera ninguna imagen de HUD, o al menos no genera ninguna imagen de HUD perceptible. Para ello, el revestimiento antirreflectante está configurado preferiblemente de modo que actúa en particular sobre la radiación en la gama de ondas utilizada por el proyector.
En principio, el revestimiento antirreflectante puede estar configurado de varias maneras. Por ejemplo, se conocen revestimientos antirreflectantes hechos de capas porosas de dióxido de silicio o aquellos que se producen mediante la esqueletización por ataque químico de una superficie de vidrio. Sin embargo, en una configuración preferible, el revestimiento antirreflectante está formado por capas dispuestas de forma alterna con diferentes índices de refracción que, debido a los efectos de interferencia, conducen a una reducción de la reflexión en la superficie revestida. Dichos revestimientos son muy eficaces y se pueden optimizar fácilmente en función de los requisitos de cada caso individual mediante la elección de los materiales y los espesores de capa de las capas individuales.
El revestimiento antirreflectante comprende preferiblemente al menos dos capas con alto índice de refracción óptica, en particular con un índice de refracción superior a 1,8, y dos capas con bajo índice de refracción óptica, en particular con un índice de refracción inferior a 1,8. Partiendo del sustrato (la luna interior), inicialmente hay una primera capa con alto índice de refracción, sobre ella una primera capa con bajo índice de refracción, sobre ésta una segunda capa con alto índice de refracción y sobre ésta una segunda capa con bajo índice de refracción. Las capas con alto índice de refracción pueden estar formadas, por ejemplo, a base de nitruro de silicio, óxido de estaño y zinc, nitruro de silicio y zirconio u óxido de titanio, y las capas con bajo índice de refracción pueden estar formadas a base de dióxido de silicio.
El revestimiento conductor de la electricidad es en particular un revestimiento transparente conductor de la electricidad. El revestimiento conductor puede estar previsto, por ejemplo, como un revestimiento de protección solar reflectante de IR o también como un revestimiento calefactable que está en contacto eléctrico y que se calienta cuando fluye una corriente a través del mismo. Por revestimiento transparente se entiende un revestimiento que tiene una transmisión media en la región espectral visible de al menos un 70%, preferiblemente al menos un 80%, es decir, que no limita significativamente la vista a través de la luna. Preferiblemente, al menos un 80% de la superficie de la luna está provisto del revestimiento según la invención. En particular, la luna laminada compuesta está provista del revestimiento en toda su superficie, a excepción de un área de borde circunferencial y opcionalmente un área local que, como ventanas de comunicación, de sensor o de cámara, han de asegurar la transmisión de radiación electromagnética a través de la luna laminada compuesta y, por lo tanto, no están provistas del revestimiento. El área del borde circunferencial no revestida presenta una anchura hasta de 20 cm, por ejemplo. Esta área evita el contacto directo entre el revestimiento y la atmósfera circundante, de modo que el revestimiento está protegido contra la corrosión y el deterioro en el interior de la luna laminada compuesta.
El revestimiento conductor de la electricidad consiste preferiblemente en una pila de capas o una sucesión de capas que comprende una o más capas conductoras de la electricidad, en particular que contienen metal, estando dispuesta cada capa conductora de la electricidad entre dos capas o sucesiones de capas dieléctricas. Por lo tanto, el revestimiento consiste en una pila de capa delgada con n capas conductoras de la electricidad y (n+1) capas o sucesiones de capas dieléctricas, en donde n es un número natural y en donde una capa o sucesión de capas dieléctricas inferior va seguida en cada caso alternativamente por una capa conductora y una capa o sucesión de capas dieléctricas. Estos revestimientos se conocen como revestimientos de protección solar y revestimientos calefactables, estando configuradas las capas conductoras de la electricidad por regla general a base de plata. El revestimiento conductor comprende preferiblemente al menos dos capas conductoras de la electricidad, de manera particularmente preferible al menos tres capas conductoras de la electricidad, de manera muy particularmente preferible al menos cuatro capas conductoras de la electricidad. Cuanto mayor es el número de capas conductoras, mejor se puede optimizar el revestimiento con respecto a un grado de transmisión deseado, la coloración o una resistencia superficial deseada.
La conductividad eléctrica del revestimiento se debe a las capas funcionales conductoras de la electricidad. Al dividir todo el material conductor en varias capas separadas, cada una de ellas puede presentar una configuración más delgada, lo que aumenta la transparencia del revestimiento. Cada capa conductora de la electricidad contiene preferiblemente al menos un metal o una aleación de metal, por ejemplo plata, aluminio, cobre u oro, y de forma particularmente preferible está configurada a base del metal o de la aleación de metal, es decir, consiste esencialmente en el metal o en la aleación de metal aparte de eventuales dopajes o impurezas. Preferiblemente se utiliza plata o una aleación que contenga plata. En una forma de realización ventajosa, la capa conductora de la electricidad contiene al menos un 90% en peso de plata, preferiblemente al menos un 99% en peso de plata, de forma especialmente preferible al menos un 99,9% en peso de plata.
De acuerdo con la invención, entre las capas conductoras de la electricidad y por debajo de la capa conductora más baja y por encima de la capa conductora más alta están dispuestas capas o sucesiones de capas dieléctricas. Cada capa o sucesión de capas dieléctricas presenta al menos una capa antirreflectante. Las capas antirreflectantes reducen la reflexión de la luz visible y, por lo tanto, aumentan la transparencia de la luna revestida. Las capas antirreflectantes contienen, por ejemplo, nitruro de silicio (SiN), nitruros mixtos de silicio y metal, como nitruro de silicio y circonio (SiZrN), nitruro de aluminio (AlN) u óxido de estaño (SnO). Las capas antirreflectantes también pueden presentar dopajes. El espesor de capa de las capas antirreflectantes individuales es preferiblemente de 10 nm a 70 nm.
Las capas antirreflectantes pueden a su vez estar divididas en al menos dos subcapas, en particular en una capa dieléctrica con un índice de refracción inferior a 2,1 y una capa con alto índice de refracción óptica con un índice de refracción superior o igual a 2,1.
Preferiblemente, al menos una capa antirreflectante dispuesta entre dos capas conductoras de la electricidad, de forma particularmente preferible cada capa antirreflectante dispuesta entre dos capas conductoras de la electricidad, está dividida de este modo. La división del revestimiento antirreflectante conduce a una menor resistencia superficial del revestimiento conductor de la electricidad, con una alta transmisión y alta neutralidad de color al mismo tiempo. En principio, el orden de las dos capas parciales se puede elegir como se desee, estando dispuesta la capa con alto índice de refracción óptica preferiblemente por encima de la capa dieléctrica, lo que es especialmente ventajoso con respecto a la resistencia superficial. El espesor de la capa con alto índice de refracción óptica es preferiblemente de un 10% a un 99%, de forma especialmente preferible de un 25% a un 75% del espesor total de la capa antirreflectante.
La capa con alto índice de refracción óptica con un índice de refracción superior o igual a 2,1 contiene, por ejemplo, MnO, WO3 , Nb2O5, Bi2O3, TiO2 , Zr3N4 y/o AlN, preferiblemente un nitruro mixto de silicio y metal, por ejemplo nitruro mixto de silicio y aluminio, nitruro mixto de silicio y hafnio o nitruro mixto de silicio y titanio, de manera particularmente preferible nitruro mixto de silicio y zirconio (SiZrN). Esto es particularmente ventajoso con respecto a la resistencia superficial del revestimiento conductor de la electricidad. Preferiblemente, el nitruro mixto de silicio y zirconio presenta dopajes. La capa de un material con alto índice de refracción óptica puede contener, por ejemplo, un nitruro mixto de silicio y circonio dopado con aluminio. En este contexto, la proporción de circonio se encuentra preferiblemente entre un 15 y un 45% en peso, de forma especialmente preferible entre un 15 y un 30% en peso.
La capa dieléctrica con un índice de refracción inferior a 2,1 presenta preferiblemente un índice de refracción n entre 1,6 y 2,1, de forma especialmente preferible entre 1,9 y 2,1. La capa dieléctrica contiene preferiblemente al menos un óxido, por ejemplo óxido de estaño, y/o un nitruro, de forma especialmente preferible nitruro de silicio.
En una configuración preferible, cada capa antirreflectante dispuesta entre dos capas conductoras de la electricidad está dividida en una capa dieléctrica con un índice de refracción inferior a 2,1 y una capa con alto índice de refracción óptica con un índice de refracción superior o igual a 2,1. El espesor de cada capa antirreflectante dispuesta entre dos capas conductoras de la electricidad es de 15 nm a 60 nm. Las capas antirreflectantes por encima de la capa conductora de la electricidad superior y por debajo de la capa conductora de la electricidad inferior también pueden estar divididas, pero preferiblemente están configuradas como capas individuales y presentan en cada caso un espesor de 10 nm a 25 nm.
En una configuración ventajosa, una o más sucesiones de capas dieléctricas, preferiblemente cada sucesión de capas dieléctricas dispuesta debajo de una capa conductora de la electricidad, presentan una primera capa de adaptación. La primera capa de adaptación está dispuesta preferiblemente por encima de la capa antirreflectante.
En una configuración ventajosa, una o más sucesiones de capas dieléctricas, preferiblemente cada sucesión de capas dieléctricas dispuesta entre dos capas conductoras de la electricidad, presentan una capa de alisado. La capa de alisado está dispuesta por debajo de una de las primeras capas de adaptación, preferiblemente entre la capa antirreflectante y la primera capa de adaptación. De manera especialmente preferible, la capa de alisado está en contacto directo con la primera capa de adaptación. La capa de alisado proporciona una optimización, en particular un alisado de la superficie para una capa conductora de la electricidad aplicada posteriormente encima de la misma. Una capa conductora de la electricidad depositada sobre una superficie más lisa tiene un mayor grado de transmisión y al mismo tiempo una menor resistencia superficial. El espesor de capa de una capa de alisado es preferiblemente de 3 nm a 20 nm, de forma especialmente preferible de 4 nm a 12 nm. La capa de alisado tiene preferiblemente un índice de refracción inferior a 2,2.
La capa de alisado contiene preferiblemente al menos un óxido no cristalino. El óxido puede ser amorfo o parcialmente amorfo (y por lo tanto parcialmente cristalino), pero no es completamente cristalino. La capa de alisado no cristalina presenta una baja rugosidad y, por lo tanto, forma una superficie ventajosamente lisa para las capas que han de ser aplicadas por encima de la capa de alisado. La capa de alisado no cristalina también proporciona una estructura superficial mejorada de la capa depositada directamente sobre la capa de alisado, que preferiblemente es la primera capa de adaptación. La capa de alisado puede contener, por ejemplo, al menos un óxido de uno o varios de los elementos estaño, silicio, titanio, circonio, hafnio, zinc, galio e indio. La capa de alisado contiene de forma especialmente preferible un óxido mixto no cristalino. De forma totalmente preferible, la capa de alisado contiene un óxido mixto de estaño y zinc (ZnSnO). El óxido mixto puede presentar dopajes. La capa de alisado puede contener, por ejemplo, un óxido mixto de estaño y zinc dopado con antimonio. El óxido mixto presenta preferiblemente un contenido de oxígeno subestequiométrico. El contenido de estaño se encuentra preferiblemente entre un 10 y un 40% en peso, de forma especialmente preferible entre un 12 y un 35% en peso.
En una configuración ventajosa, una o más sucesiones de capas dieléctricas presentan una segunda capa de adaptación, preferiblemente cada sucesión de capas dieléctricas dispuesta encima de una capa conductora de la electricidad. Preferiblemente, la segunda capa de adaptación está dispuesta por debajo de la capa antirreflectante.
La primera y la segunda capas de adaptación producen una mejora de la resistencia superficial del revestimiento. La primera capa de adaptación y/o la segunda capa de adaptación contienen preferiblemente óxido de zinc ZnO1-5 con 0 < 5 < 0,01. Además, la primera capa de adaptación y/o la segunda capa de adaptación preferiblemente contienen dopajes. La primera capa de adaptación y/o la segunda capa de adaptación pueden contener, por ejemplo, óxido de zinc dopado con aluminio (ZnO:Al). El óxido de zinc se deposita preferiblemente de forma subestequiométrica con respecto al oxígeno para evitar una reacción del exceso de oxígeno con la capa que contiene plata. Los espesores de capa de la primera capa de adaptación y la segunda capa de adaptación oscilan preferiblemente entre 3 nm y 20 nm, de manera particularmente preferible entre 4 nm y 12 nm.
En una configuración ventajosa, el revestimiento conductor de la electricidad comprende una o más capas de bloqueo. Al menos a una, de forma especialmente preferible a cada capa conductora de la electricidad, se le asigna preferiblemente al menos una capa de bloqueo. La capa de bloqueo está en contacto directo con la capa conductora de la electricidad y está dispuesta directamente encima o directamente debajo de la capa conductora de la electricidad. Por lo tanto, entre la capa conductora de la electricidad y la capa de bloqueo no está dispuesta ninguna otra capa. También puede estar dispuesta en cada caso una capa de bloqueo directamente encima y directamente debajo de una capa conductora. La capa de bloqueo contiene preferiblemente niobio, titanio, níquel, cromo y/o aleaciones de los mismos, de forma particularmente preferible aleaciones de níquel-cromo. El espesor de capa de la capa de bloqueo es preferiblemente de 0,1 nm a 2 nm, de manera particularmente preferible de 0,1 nm a 1 nm. Una capa de bloqueo inmediatamente debajo de la capa conductora de la electricidad sirve en particular para estabilizar la capa conductora de la electricidad durante un tratamiento térmico y mejora la calidad óptica del revestimiento conductor de la electricidad. Una capa de bloqueo inmediatamente encima de la capa conductora de la electricidad impide que la capa sensible conductora de la electricidad entre en contacto con la atmósfera reactiva oxidante durante el depósito de la siguiente capa por pulverización catódica reactiva, por ejemplo la segunda capa de adaptación.
Si una primera capa está dispuesta por encima de una segunda capa, esto significa en el sentido de la invención que la primera capa está dispuesta más alejada del sustrato sobre el que está aplicado el revestimiento que la segunda capa. Si una primera capa está dispuesta por debajo de una segunda capa, esto significa en el contexto de la invención que la segunda capa está dispuesta más alejada del sustrato que la primera capa. Si una primera capa está dispuesta por encima o por debajo de una segunda capa, esto no significa necesariamente en el contexto de la invención que la primera y la segunda capas estén en contacto directo entre sí. Entre la primera y la segunda capas pueden estar dispuestas una o más capas adicionales, a menos que esto se excluya explícitamente. Los valores indicados para los índices de refracción se miden con una longitud de onda de 550 nm.
La luna exterior y la luna interior son preferiblemente de vidrio, en particular de vidrio sódico-cálcico, que es común para lunas de ventana. Sin embargo, en principio las lunas también pueden estar hechas de otros tipos de vidrio (por ejemplo, vidrio de borosilicato, vidrio de sílice, vidrio de aluminosilicato) o plásticos transparentes (por ejemplo, metacrilato de polimetilo o policarbonato). El espesor de la luna exterior y de la luna interior puede variar ampliamente. Preferiblemente se utilizan lunas con un espesor en el intervalo de 0,8 mm a 5 mm, preferiblemente de 1,4 mm a 2,5 mm, por ejemplo con espesores estándar de 1,6 mm o 2,1 mm.
La luna exterior, la luna interior y la capa intermedia termoplástica pueden ser transparentes e incoloras, pero también teñidas o coloreadas. En una configuración preferible, la transmisión total a través del vidrio laminado es superior a un 70%. El concepto de transmisión total se refiere al procedimiento para probar la transmisión de la luz de las lunas de los automóviles especificado por ECE-R 43, Anexo 3, Sección 9.1. La luna exterior y las lunas interiores pueden estar pretensadas independientemente entre sí, pretensadas parcialmente o pretensadas. Si al menos una de las láminas ha de presentar un pretensado, éste puede consistir en un pretensado térmico o químico.
Preferiblemente, la luna laminada compuesta está curvada en una o más direcciones del espacio, como es habitual en las lunas de automóviles, estando los radios de curvatura típicos en el intervalo de aproximadamente 10 cm a aproximadamente 40 m. No obstante, la luna laminada compuesta también puede ser plana, por ejemplo si está prevista como luna para autobuses, trenes o tractores.
La capa intermedia termoplástica contiene al menos un polímero termoplástico, preferiblemente etilenvinilacetato (EVA), polivinilbutiral (PVB) o poliuretano (PU), o mezclas o copolímeros o derivados de los mismos, de forma especialmente preferible PVB. Por regla general, la capa intermedia está formada a partir de una película termoplástica. El espesor de la capa intermedia es preferiblemente de 0,2 mm a 2 mm, de manera particularmente preferible de 0,3 mm a 1 mm. Si se utiliza una capa intermedia en forma de cuña, el espesor se determina en el punto más delgado, normalmente en el borde inferior de la luna laminada compuesta.
La luna laminada compuesta se puede producir mediante métodos conocidos en sí. La luna exterior y la luna interior se laminan entre sí a través de la capa intermedia, por ejemplo mediante procesos de autoclave, procesos de bolsa de vacío, procesos de anillo de vacío, procesos de calandria, laminadoras de vacío o combinaciones de los mismos. La unión de la luna exterior y la luna interior tiene lugar generalmente bajo la acción del calor, vacío y/o presión.
El revestimiento conductor de la electricidad y el revestimiento antirreflectante se aplican sobre la luna interior preferiblemente mediante depósito físico en fase de vapor (PVD), de forma especialmente preferible mediante atomización catódica ("sputtering"), de forma totalmente preferible mediante atomización catódica asistida por campo magnético. Los revestimientos se aplican sobre las lunas preferiblemente antes de la laminación. En lugar de aplicar el revestimiento conductor de la electricidad sobre la superficie de una luna, en principio también se puede proporcionar sobre una película de soporte que se dispone en la capa intermedia.
Si se ha de curvar la luna laminada compuesta, la luna exterior y la luna interior se someten a un proceso de curvado preferiblemente antes de la laminación y preferiblemente después de cualquier proceso de revestimiento. Preferiblemente, la luna exterior y la luna interior se curvan juntas de forma congruente entre sí (es decir, al mismo tiempo y con la misma herramienta), ya que de este modo las formas de las lunas están adaptadas de forma óptima entre sí para el laminado posterior. Las temperaturas típicas para los procesos de curvado de vidrio son, por ejemplo, de 5002C a 700 °C.
La invención también incluye el uso de una luna laminada compuesta según la invención en un automóvil, preferiblemente un turismo, como un parabrisas que sirve como superficie de proyección para una pantalla de visualización frontal.
La invención también incluye una disposición de proyección para una pantalla de visualización frontal (HUD). La disposición de proyección comprende al menos una luna laminada compuesta según la invención y un proyector dirigido hacia el área de HUD de la luna laminada compuesta. La dirección del haz del proyector se puede variar por regla general mediante espejos, en particular verticalmente, para adaptar la proyección al tamaño del cuerpo del observador. El área en la que deben estar los ojos del observador con una posición dada del espejo se conoce como la ventana de caja ocular. Esta ventana de caja ocular se puede desplazar verticalmente ajustando el espejo, en donde toda el área accesible de este modo (es decir, la superposición de todas las posibles ventanas de caja ocular) se denomina caja ocular. Un observador situado dentro de la caja ocular puede percibir la imagen virtual. Por supuesto, esto significa que los ojos del observador deben estar situados dentro de la caja ocular, no todo el cuerpo.
Los términos técnicos utilizados en la presente memoria en el campo de las HUD son generalmente conocidos por el experto en la materia. Para una presentación detallada, véase la disertación "Simulationsbasierte Messtechnik zur Prüfung von Head-Up Displays" ("Tecnología de medición basada en simulación para probar pantallas de visualización frontal") por Alexander Neumann en el Instituto de Ciencias de la Computación de la Universidad Técnica de Munich (Munich: Biblioteca Universitaria de la Universidad Técnica de Munich, 2012), en particular el Capítulo 2 "Das Head-Up Display" ("La pantalla de visualización frontal").
La radiación procedente del proyector incide sobre la luna laminada compuesta preferiblemente con un ángulo de incidencia de 50° a 80°, en particular de 60° a 70°, por regla general de aproximadamente 65°, como es habitual en las disposiciones de proyección de HUD. El ángulo de incidencia es el ángulo entre el vector de incidencia de la radiación del proyector y la perpendicular a la superficie en el centro geométrico del área de HUD.
Dado que el ángulo de incidencia es cercano al ángulo de Brewster para una transición de aire-vidrio (57,2°, vidrio sódico-cálcico), las superficies de luna solo reflejan eficientemente la radiación con polarización s. Por lo tanto, los proyectores convencionales suelen funcionar con radiación con polarización s pura. Esto resulta en un problema para los conductores que usan gafas de sol de polarización selectiva: pueden percibir mal la imagen de HUD o no percibirla en absoluto. Para hacer que la imagen de HUD sea visible a pesar de dichas gafas de sol, en una configuración ventajosa se usa radiación al menos parcialmente con polarización p para generar la imagen de HUD, preferiblemente una mezcla de radiación con polarización s y p. Las superficies de luna reflejan de forma eficiente las componentes de radiación con polarización s. El revestimiento conductor de la electricidad refleja las componentes de radiación con polarización p, por lo que la imagen de HUD también es visible para el usuario de gafas de sol de polarización selectiva. Para los observadores sin esas gafas de sol, las componentes con polarización s y p se suman, por lo que la imagen de HUD es particularmente intensa.
El proyector está dispuesto en el lado del espacio interior con respecto a la luna laminada compuesta e irradia la luna laminada compuesta a través de la superficie interior de la luna interior. Está dirigido al área de HUD y la irradia para generar la proyección de HUD. La radiación del proyector presenta preferiblemente una componente con polarización p > 0%. En principio, la componente con polarización p también puede ser de un 100%, es decir, el proyector puede emitir radiación con polarización p pura. Sin embargo, para la intensidad general de la HUD, resulta ventajoso que la radiación del proyector presente tanto componentes con polarización s como componentes con polarización p. En este caso, las componentes de radiación con polarización p son reflejadas eficientemente por el revestimiento y las componentes de radiación con polarización s son reflejadas por las superficies de las lunas. La relación entre las componentes de radiación con polarización p y las componentes de radiación con polarización s se puede elegir libremente de acuerdo con los requisitos de cada caso individual. La proporción de radiación con polarización p en la radiación total del proyector es, por ejemplo, de un 20% a un 100%, preferiblemente de un 20% a un 80%. En una configuración particularmente ventajosa, la proporción de radiación con polarización p es de al menos un 50%, es decir, de un 50% a un 100%, preferiblemente de un 50% a un 80%, lo que garantiza en particular que un conductor con gafas de sol de polarización selectiva pueda percibir una imagen de alta intensidad. En este contexto, la indicación de la dirección de polarización se refiere al plano de incidencia de la radiación sobre la luna laminada compuesta. Con la expresión "radiación con polarización p" se designa una radiación cuyo campo eléctrico oscila en el plano de incidencia. Con la expresión "radiación con polarización s" se designa una radiación cuyo campo eléctrico oscila en dirección perpendicular al plano de incidencia. El plano de incidencia está definido por el vector de incidencia y la perpendicular a la superficie de la luna laminada compuesta en el centro geométrico del área de HUD.
En una configuración ventajosa, el revestimiento conductor de la electricidad está optimizado para la reflexión de la radiación con polarización p con el fin de aumentar la intensidad de la imagen de HUD. Para ello, el revestimiento conductor de la electricidad según la invención está ajustado, en particular mediante la elección de los materiales y espesores de las capas individuales y la estructura de las sucesiones de capas dieléctricas, de tal modo que en la región espectral de 400 nm a 650 nm, preferiblemente en la región espectral de 400 nm a 750 nm, únicamente se produzca un solo máximo de reflexión local para la radiación con polarización p. Este máximo de reflexión para la radiación con polarización p se encuentra en particular en la región espectral de 510 nm a 550 nm.
Los inventores han constatado que dicho revestimiento conductor de la electricidad refleja eficazmente las componentes de radiación con polarización p y que la luna laminada compuesta tiene además un color relativamente neutro en términos de transmisión y reflexión. Con el revestimiento ajustado según la invención es posible en particular elegir libremente la componente de radiación con polarización p de acuerdo con los requisitos en cada caso individual, permaneciendo la coloración siempre relativamente neutra. Las componentes de radiación con polarización p se pueden seleccionar en cada caso individual en función del proyector utilizado, de la longitud de onda de su radiación, del ángulo de incidencia y de la geometría de la luna laminada compuesta, de modo que se logre una intensidad total ventajosa. Por lo tanto, la invención se puede usar de manera flexible para diferentes sistemas de HUD, lo cual que constituye una gran ventaja.
El comportamiento de reflexión de la luna laminada compuesta, que está determinado esencialmente por el revestimiento conductor de la electricidad, es decisivo para las propiedades de la disposición de proyección. El espectro de reflexión se mide en la luna laminada compuesta provista del revestimiento conductor de la electricidad y el revestimiento antirreflectante. Por lo tanto, más concretamente, las propiedades de reflexión descritas en la presente memoria para la radiación con polarización p o s (factor de reflexión, máximo de reflexión local) no se refieren al revestimiento conductor de la electricidad aislado, sino a la luna laminada compuesta con el revestimiento conductor de la electricidad y el revestimiento antirreflectante.
El factor de reflexión describe la proporción de la radiación total irradiada que se refleja. Se indica en % (basado en el 100% de la radiación irradiada) o como un número de 0 a 1 sin unidad (normalizado a la radiación irradiada). Aplicado en función de la longitud de onda, forma el espectro de reflexión.
En una configuración ventajosa, la diferencia entre el factor de reflexión de la radiación con polarización p, que se produce en el máximo de reflexión local en la región espectral de 400 nm a 650 nm, y el factor de reflexión mínimo de la radiación con polarización p, que se produce en la región espectral de 400 nm a 650 nm, es de a lo sumo un 10%, preferiblemente a lo sumo un 8%. La curva de reflexión es entonces relativamente plana, lo que resulta ventajoso con respecto a una representación de la imagen de proyector lo más fiel posible al color. Los porcentajes indican aquí la diferencia absoluta en el factor de reflexión (basado en 100% de radiación irradiada).
El espectro de reflexión para la radiación con polarización s también debería ser lo más plano posible, es decir, no tener máximos ni mínimos pronunciados, en particular en la región espectral de 450 nm y 600 nm. Si los espectros de reflexión para ambas direcciones de polarización son lo suficientemente planos, las proporciones relativas de la radiación con polarización s y la radiación con polarización p se pueden seleccionar libremente sin que esto implique un cambio de color no deseable. En una configuración ventajosa, el factor de reflexión para la radiación con polarización s es esencialmente constante en la región espectral de 450 nm a 600 nm.
En el sentido de la invención, esto significa que la diferencia entre el factor de reflexión máximo producido y el valor medio así como la diferencia entre el factor de reflexión mínimo producido y el valor medio son de a lo sumo un 5%, preferiblemente a lo sumo un 3%, de forma especialmente preferible a lo sumo un 1%. Los porcentajes indican aquí la diferencia absoluta en el factor de reflexión (basado en 100% de radiación irradiada).
El revestimiento conductor de la electricidad con las características de reflexión preferibles se puede realizar en principio de diversas maneras, preferiblemente utilizando las capas anteriormente descritas, de modo que la invención no se limita a una sucesión de capas específica. A continuación se presenta una configuración particularmente preferible del revestimiento, con la que se consiguen resultados especialmente buenos, en particular con un ángulo de incidencia típico de la radiación de aproximadamente 65°.
En la forma de realización especialmente preferible, el revestimiento conductor presenta al menos cuatro, en particular exactamente cuatro, capas conductoras de la electricidad. Cada capa conductora de la electricidad tiene preferiblemente un espesor de capa de 3 nm a 20 nm, de forma especialmente preferible de 5 nm a 15 nm. El espesor de capa total de todas las capas conductoras de la electricidad es preferiblemente de 20 nm a 50 nm, de forma especialmente preferible de 30 nm a 40 nm.
El revestimiento antirreflectante entre la segunda y la tercera capas conductoras presenta una configuración significativamente más gruesa (preferiblemente de 45 nm a 55 nm) que el revestimiento antirreflectante entre la primera y la segunda capas conductoras y entre la tercera y la cuarta capas conductoras (preferiblemente de 15 nm a 35 nm, en donde, en particular, una de las dos capas antirreflectantes presenta un espesor de 15 nm a 25 nm y la otra presenta un espesor de 25 nm a 35 nm). La capa antirreflectante entre la primera y la segunda capas conductoras de la electricidad presenta de manera particularmente preferible un espesor de 25 nm a 35 nm. La capa antirreflectante entre la segunda y la tercera capas conductoras de la electricidad presenta de manera particularmente preferible un espesor de 45 nm a 55 nm. La capa antirreflectante entre la tercera y la cuarta capas conductoras de la electricidad presenta de manera particularmente preferible un espesor de 15 nm a 25 nm.
Todas las capas antirreflectantes que están dispuestas entre dos capas conductoras de la electricidad están divididas, tal como se ha descrito anteriormente, en una capa dieléctrica con un índice de refracción inferior a 2,1 (preferiblemente a base de nitruro de silicio) y una capa con alto índice de refracción óptica con un índice de refracción mayor o igual que 2,1 (preferiblemente a base de un nitruro mixto de silicio y metal, tal como nitruro de silicio y zirconio o nitruro de silicio y hafnio). En este caso, de un 25% a un 75% del espesor total de las capas antirreflectantes corresponde preferiblemente a la capa con alto índice de refracción óptica.
Las capas antirreflectantes por debajo de la capa conductora más baja y por encima de la capa conductora más alta están configuradas como capas individuales con un espesor de capa de 10 nm a 25 nm. Preferiblemente, la capa antirreflectante por debajo de la capa conductora más baja está configurada a base de nitruro de silicio con un espesor de 15 nm a 25 nm y la capa antirreflectante por encima de la capa conductora más alta está configurada a base de un nitruro mixto de silicio y metal, como nitruro de silicio y circonio o nitruro de silicio y hafnio, con un espesor de 8 nm a 18 nm.
La configuración particularmente preferible del revestimiento también contiene capas de adaptación y capas de alisado, y opcionalmente capas de bloqueo, tal como se ha descrito anteriormente.
Una forma de realización totalmente preferible del revestimiento conductor de la electricidad contiene o consiste en la siguiente sucesión de capas a partir del sustrato:
- un revestimiento antirreflectante a base de nitruro de silicio con un espesor de 20 nm a 23 nm;
- una primera capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa conductora de la electricidad a base de plata con un espesor de 8 nm a 11 nm;
- opcionalmente una capa de bloqueo a base de NiCr con un espesor de 0,1 nm a 0,5 nm;
- una segunda capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa antirreflectante con un espesor de 28 nm a 32 nm, preferiblemente dividida en una capa dieléctrica a base de nitruro de silicio con un espesor de 14 nm a 17 nm y una capa con alto índice de refracción óptica a base de un nitruro mixto de silicio y metal, tal como nitruro de silicio y zirconio o nitruro de silicio y hafnio, con un espesor de 14 nm a 17 nm;
- una capa de alisado a base de óxido mixto de estaño y zinc con un espesor de 5 nm a 9 nm;
- una primera capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa conductora de la electricidad a base de plata con un espesor de 11 nm a 14 nm;
- opcionalmente una capa de bloqueo a base de NiCr con un espesor de 0,1 nm a 0,5 nm;
- una segunda capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa antirreflectante con un espesor de 48 nm a 52 nm, preferiblemente dividida en una capa dieléctrica a base de nitruro de silicio con un espesor de 33 nm a 37 nm y una capa con alto índice de refracción óptica a base de un nitruro mixto de silicio y metal, tal como nitruro de silicio y zirconio o nitruro de silicio y hafnio con un espesor de 14 nm a 17 nm;
- una capa de alisado a base de óxido mixto de estaño y zinc con un espesor de 5 nm a 9 nm;
- una primera capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa conductora de la electricidad a base de plata con un espesor de 8 nm a 11 nm;
- opcionalmente una capa de bloqueo a base de NiCr con un espesor de 0,1 nm a 0,5 nm;
- una segunda capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa antirreflectante con un espesor de 18 nm a 22 nm, preferiblemente dividida en una capa dieléctrica a base de nitruro de silicio con un espesor de 4 nm a 7 nm y una capa con alto índice de refracción óptica a base de un nitruro mixto de silicio y metal, tal como nitruro de silicio y zirconio o nitruro de silicio y hafnio, con un espesor de 14 nm a 17 nm;
- una capa de alisado a base de óxido mixto de estaño y zinc con un espesor de 5 nm a 9 nm;
- una primera capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- una capa conductora de la electricidad a base de plata con un espesor de 4 nm a 7 nm;
- opcionalmente una capa de bloqueo a base de NiCr con un espesor de 0,1 nm a 0,5 nm;
- una segunda capa de adaptación a base de óxido de zinc con un espesor de 8 nm a 12 nm;
- un revestimiento antirreflectante a base de un nitruro mixto de silicio y metal, tal como nitruro de silicio y circonio o el nitruro de silicio y hafnio, con un espesor de 11 nm a 15 nm.
Si se forma una capa a base de un material, la capa consiste principalmente en este material además de eventuales impurezas o dopajes.
La presencia del revestimiento antirreflectante influye en el comportamiento de reflexión de la luna laminada compuesta. El revestimiento antirreflectante se ajusta preferiblemente, en particular mediante una elección adecuada de los materiales y espesores de capa, de modo que la luna laminada compuesta con el revestimiento conductor de la electricidad y el revestimiento antirreflectante cumpla los requisitos preferibles para el comportamiento de reflexión, es decir, en la región espectral de 400 nm a 650 nm únicamente un solo máximo de reflexión local para la radiación con polarización p, que se encuentra en la región de 510 nm a 550 nm. Las configuraciones preferibles anteriormente descritas son aplicables correspondientemente.
En una realización especialmente preferible, con la que se consiguen buenos resultados, el revestimiento antirreflectante comprende las siguientes capas a partir del sustrato (es decir, la superficie interior de la luna interior): - una capa (capa con alto índice de refracción) a base de nitruro de silicio, óxido de estaño y zinc, nitruro de silicio y zirconio u óxido de titanio, preferiblemente nitruro de silicio, con un espesor de 15 nm a 25 nm, preferiblemente de 18 nm a 22 nm;
- una capa (capa con bajo índice de refracción) a base de dióxido de silicio con un espesor de 15 nm a 25 nm, preferiblemente de 18 nm a 22 nm;
- una capa (capa con alto índice de refracción) a base de nitruro de silicio, óxido de estaño y zinc, nitruro de silicio y zirconio u óxido de titanio, preferiblemente nitruro de silicio, con un espesor de 90 nm a 110 nm, preferiblemente de 95 nm a 105 nm;
- una capa (capa con bajo índice de refracción) a base de dióxido de silicio con un espesor de 80 nm a 100 nm, preferiblemente de 85 nm a 95 nm.
La invención se explica con más detalle a continuación con referencia a un dibujo y ejemplos de realización. El dibujo es una representación esquemática y no es fiel a escala. El dibujo no limita la invención en modo alguno.
Se muestran:
en la Figura 1 una sección transversal a través de una luna laminada compuesta según la invención;
en la Figura 2 la luna laminada compuesta de la Figura 1 como parte de una disposición de proyección de HUD;
en la Figura 3 una vista superior de la luna laminada compuesta de las Figuras 1 y 2;
en la Figura 4 una sección transversal a través de un revestimiento conductor de la electricidad preferible;
en la Figura 5 una sección transversal a través de un revestimiento antirreflectante preferible;
en la Figura 6 espectros de reflexión de una luna laminada compuesta con un revestimiento conductor de la electricidad según la Figura 4 y una luna laminada compuesta con un revestimiento conductor de la electricidad convencional.
La Figura 1 muestra una realización de una luna laminada compuesta 10 según la invención, que está prevista como parabrisas de un turismo. La luna laminada compuesta 10 se compone de un luna exterior 1 y un luna interior 2, que están unidas entre sí a través de una capa intermedia 3 termoplástica. En la posición instalada, la luna exterior 1 está orientada hacia el entorno exterior y la luna interior 2 está orientada hacia el espacio interior del vehículo. La luna exterior 1 presenta una superficie exterior I que, en la posición instalada, está orientada hacia el entorno exterior, y una superficie interior II que, en la posición instalada, está orientada hacia el espacio interior. Asimismo, la luna interior 2 presenta una superficie exterior III que, en la posición instalada, está orientada hacia el entorno exterior, y una superficie interior IV que, en la posición instalada, está orientada hacia el espacio interior. El borde inferior U de la luna laminada compuesta 10 está dispuesto hacia abajo en dirección al motor del turismo, y su borde superior O está dispuesto hacia arriba en dirección al techo.
La luna exterior 1 y la luna interior 2 consisten, por ejemplo, en vidrio sódico-cálcico. La luna exterior 1 presenta, por ejemplo, un espesor de 2,1 mm, y la luna interior 2 un espesor de 1,6 mm. La capa intermedia 3 está formada por una sola capa 3a de material termoplástico, por ejemplo de una película de PVB con un espesor de 0,76 mm (medido en el borde inferior U). La capa intermedia 3 está configurada en forma de cuña con un ángulo de cuña a, de manera que el espesor de la capa intermedia 3, y por lo tanto de todo la luna laminada compuesta 10, aumenta de abajo hacia arriba.
La luna laminada compuesta 10 también comprende un revestimiento 20 conductor de la electricidad que está aplicado sobre la superficie exterior III de la luna interior 2 y que está previsto, por ejemplo, como un revestimiento reflectante de IR o como un revestimiento calefactable. La luna laminada compuesta también comprende un revestimiento antirreflectante 30 que está aplicado sobre la superficie interior IV de la luna interior 2.
La Figura 2 muestra una disposición de proyección según la invención para una HUD. Además de la luna laminada compuesta 10 de la Figura 1, la disposición de proyección comprende un proyector 4 que está dirigido sobre un área B de la luna laminada compuesta 10. En el área B, que generalmente se designa como área de HUD, se pueden generar imágenes por medio del proyector 4, que son percibidas por un observador 5 (conductor del vehículo) como imágenes virtuales en el lado de la luna laminada compuesta 10 que está orientado en sentido opuesto a él, cuando sus ojos se encuentran dentro de la, así llamada, caja ocular E.
En disposiciones de proyección genéricas, la radiación del proyector 4 se refleja en cada caso parcialmente sobre la superficie interior IV de la luna interior 1 (reflexión primaria) y la superficie exterior I de la luna exterior 1 (reflexión secundaria). En el caso de una luna laminada compuesta 10 convencional, las dos reflexiones conducen a dos proyecciones de HUD desplazadas entre sí (una imagen principal y una, así llamada, imagen fantasma), lo que es molesto para el observador 5. La reflexión en la superficie interior IV de la luna interior 1 se reduce drásticamente por medio del revestimiento antirreflectante 30. Por lo tanto, en lo que se refiere a las superficies de vidrio, únicamente la superficie exterior I de la luna exterior 1 contribuye así a la imagen de HUD generada. No se produce ninguna imagen fantasma o solo se produce una imagen fantasma apenas perceptible debido a las dos superficies I, IV de vidrio externas.
Sin embargo, el revestimiento 20 conductor de la electricidad en la superficie exterior II de la luna interior 2 constituye una superficie de reflexión adicional para la radiación del proyector 4. En el caso de las lunas laminadas compuestas convencionales con superficies paralelas, esto también conduciría a una imagen fantasma. Para evitar o al menos reducir esto, la capa intermedia 3 está configurada en forma de cuña. El espesor de la capa intermedia 3 aumenta constantemente en la extensión vertical desde el borde inferior U hasta el borde superior O. El aumento de espesor se muestra linealmente en las figuras por simplicidad, pero también puede presentar perfiles más complejos. El ángulo de cuña a describe el ángulo entre las dos superficies de la capa intermedia y es, por ejemplo, de aproximadamente 0,29° (0,5 mrad). Por medio de la capa intermedia en forma de cuña, que conduce a una disposición en ángulo de las dos superficies de reflexión I, 20, la imagen principal y la imagen fantasma se superponen idealmente con precisión, o al menos se reduce su distancia.
La Figura 3 muestra una vista superior de la luna laminada compuesta 10 de la Figura 1. Se pueden distinguir el borde superior O, el borde inferior U y el área B de HUD.
La radiación del proyector 4 comprende una mezcla de componentes con polarización s y con polarización p. Dado que el proyector 4 irradia la luna laminada compuesta 10 con un ángulo de incidencia de aproximadamente 65°, que es cercano al ángulo de Brewster, las superficies de la luna laminada compuesta 10 reflejan predominantemente las componentes de radiación con polarización s. En cambio, el revestimiento 20 conductor de la electricidad está optimizado para la reflexión de los componentes de radiación con polarización p. Por lo tanto, un observador 5 con gafas de sol de polarización selectiva, que solo dejan pasar la radiación con polarización p, puede percibir la proyección de HUD. Este no es el caso de las disposiciones de proyección convencionales, que solo funcionan con radiación con polarización s. Un observador 5 sin gafas de sol ve la suma de la radiación con polarización s y la radiación con polarización p, de modo que la intensidad de la proyección de HUD no se reduce para él.
El revestimiento 20 está optimizado para la reflexión de la radiación con polarización p en particular cuando solo presenta un único máximo de reflexión local, que se encuentra en la región de 510 nm a 550 nm, para la radiación con polarización p en la región espectral de 400 nm a 650 nm.
La Figura 4 muestra la sucesión de capas de una configuración del revestimiento 20 conductor de la electricidad, que está optimizada para la reflexión de la radiación con polarización p. El revestimiento 20 incluye cuatro capas 21 (21.1, 21.2, 21.3, 21.4) conductoras de la electricidad. Cada capa 21 conductora de la electricidad está dispuesta entre dos de un total de cinco capas antirreflectantes 22 (22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5). Las capas antirreflectantes 22.2, 22.3, 22.4, que están dispuestas entre dos capas 21 conductoras de la electricidad, están divididas en cada caso en una capa dieléctrica 22a (22a.2, 22a.3, 22a.4) y una capa 22b (22b.2, 22b.3, 22b.4) con alto índice de refracción óptica. El revestimiento 20 incluye además tres capas 23 (23.2, 23.3, 23.4) de alisado, cuatro primeras capas 24 (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) de adaptación, cuatro segundas capas 25 (25.2, 25.3, 25.4, 25.5) de adaptación y cuatro capas 26 (26.1, 26.2, 26.3, 26.4) de bloqueo.
La sucesión de capas se muestra esquemáticamente en la figura. La sucesión de capas de una luna laminada compuesta 10 con el revestimiento 20 en la superficie exterior III de la luna interior 2 también se muestra en la Tabla 1, junto con los materiales y los espesores de capa de las capas individuales (Ejemplo). La Tabla 1 también muestra la sucesión de capas de un revestimiento conductor de la electricidad tal como ya está en uso actualmente (Ejemplo Comparativo). Se puede ver que las propiedades de reflexión preferibles del revestimiento 20 se lograron mediante la optimización adecuada de los espesores de capa de las capas individuales.
La Figura 5 muestra la sucesión de capas de un revestimiento antirreflectante 30, que incluye dos capas 31 (31.1, 31.2) con alto índice de refracción y dos capas 32 (32.1,32.2) con bajo índice de refracción. La sucesión de capas se muestra esquemáticamente en la figura. La sucesión de capas de una luna laminada compuesta 10 según la invención con el revestimiento 20 conductor de la electricidad en la superficie exterior III de la luna interior 2 y el revestimiento antirreflectante 30 en la superficie interior IV de la luna interior 2 también se muestra en Tabla 2, junto con los materiales y los espesores de capa de las capas individuales. El revestimiento antirreflectante 30 está ajustado de modo que no cambia significativamente el espectro de reflexión de la luna laminada compuesta 10 para la radiación con polarización p, de modo que se siguen manteniendo las propiedades preferibles con respecto a la radiación con polarización p.
Tabla 1
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Tabla 2
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La Figura 6 muestra el espectro de reflexión de una luna laminada compuesta 10 con un revestimiento conductor 20 convencional según el Ejemplo Comparativo y un revestimiento conductor 20 preferible según el Ejemplo (véase la Tabla 1) para radiación con polarización p (parte a) y para radiación con polarización s (parte b). Los espectros se midieron en el interior con un ángulo de incidencia de 65°, por lo tanto reproduce el comportamiento de reflexión del proyector de HUD.
El revestimiento convencional según el Ejemplo Comparativo, tal como ha sido usual hasta ahora, presenta dos máximos de reflexión local en la región espectral de 400 nm a 650 nm para la radiación con polarización p: a 476 nm y a 600 nm. La diferencia entre el factor de reflexión del máximo de reflexión local y el factor de reflexión mínimo producido para radiación con polarización p en la región espectral de 400 nm a 650 nm es claramente superior a un 10%.
Por el contrario, el revestimiento preferible según el Ejemplo solo presenta un único máximo de reflexión local en la región espectral de 400 nm a 650 nm para radiación con polarización p. El máximo de reflexión local se encuentra en 516 nm, es decir, en la región espectral verde para la que el ojo humano es especialmente sensible. La diferencia entre el factor de reflexión del máximo de reflexión local y el factor de reflexión mínimo producido para radiación con polarización p en la región espectral de 400 nm a 650 nm es solo de un 6,7%.
También para la radiación con polarización s, el espectro de reflexión del revestimiento preferible es significativamente más plano que el del revestimiento convencional en la región espectral de 450 nm a 600 nm. La diferencia entre el factor de reflexión máximo producido y el valor medio es de un 0,4%, la diferencia entre el factor de reflexión mínimo producido y el valor medio es de un 0,3%.
Mediante la configuración preferible del revestimiento del Ejemplo se produce una imagen de HUD con coloración neutra. Además, las proporciones relativas de radiación con polarización s y radiación con polarización p se pueden elegir libremente sin que esto implique con un cambio de color u otros efectos no deseables. Por lo tanto, las componentes de radiación se pueden ajustar en función de los requisitos de cada caso individual, sin que el revestimiento imponga ningún límite para el experto en la materia. Se puede establecer una relación para lograr una intensidad óptima de la proyección de HUD para los conductores con y sin gafas de sol de polarización selectiva. La Tabla 3 muestra el factor de reflexión total con diferentes componentes de polarización de la radiación del proyector, por un lado para una luna laminada compuesta convencional (revestimiento 20 tal como se indica en la Tabla 1 bajo Ejemplo Comparativo, sin revestimiento antirreflectante 30), y por otro lado para una luna laminada compuesta según la invención (revestimiento 20 tal como se indica en la Tabla 1 bajo Ejemplo, estructura con revestimiento antirreflectante 30, como se indica en la Tabla 2). Se puede ver claramente que el factor de reflexión de la radiación con polarización p (percibida por un observador con gafas de sol de polarización selectiva) aumenta significativamente para cualquier relación de polarización. El factor de reflexión de la radiación con polarización s y p (percibida por un observador sin gafas de sol de polarización selectiva) también aumenta a partir de una componente de polarización p de un 50%. En conjunto resulta una imagen más intensa.
Tabla 3
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Lista de símbolos de referencia:
(10) Luna laminada compuesta
(1) Luna exterior
(2) Luna interior
(3) Capa intermedia termoplástica
(3a) Capa de material termoplástico de la capa intermedia
(4) Proyector
(5) Observador/conductor del vehículo
(20) Revestimiento conductor de la electricidad
(21) Capa conductora de la electricidad
(21.1), (21.2), (21.3), (21.4) 1., 2., 3., 4. Capa conductora de la electricidad
(22) Revestimiento antirreflectante
(22.1), (22.2), (22.3), (22.4), (22.5) 1., 2., 3., 4., 5. Revestimiento antirreflectante
(22a) Capa dieléctrica de la capa antirreflectante 4
(22a.2), (22a.3), (22a.4) 1., 2., 3. Capa dieléctrica
(22b) Capa con alto índice de refracción óptica de la capa antirreflectante 4
(22b.2), (22b.3), (22b.4) 1., 2., 3. Capa con alto índice de refracción óptica
(23) Capa de alisado
(23.2), (23.3), (23.4) 1., 2., 3. Capa de alisado
(24) Primera capa de adaptación
(24.1) , (24.2), (24.3), (24.4) 1., 2., 3., 4. Primera capa de adaptación
(25) Segunda capa de adaptación
(25.2) , (25.3), (25.4), (25.5) 1., 2., 3., 4. Segunda capa de adaptación
(26) Capa de bloqueo
(26.1) , (26.2), (26.3), (26.4) 1., 2., 3., 4. Capa de bloqueo
(30) Revestimiento antirreflectante
(31) Capa con alto índice de refracción del revestimiento antirreflectante 30
(31.1) , (31.2) 1., 2. Capa con alto índice de refracción
(32) Capa con bajo índice de refracción del revestimiento antirreflectante 30
(32.1) , (32.2) 1., 2. Capa con bajo índice de refracción
(0) Borde superior de la luna laminada compuesta 10
(U) Borde inferior de la luna laminada compuesta 10
(B) Área de HUD de la luna laminada compuesta 10
(E) Caja ocular
(1) Superficie exterior de la luna exterior 1 orientada en sentido opuesto a la capa intermedia 3 (II) Superficie interior de la luna exterior 1 orientada hacia la capa intermedia 3
(III) Superficie exterior de la luna interior 2 orientada hacia la capa intermedia 3
(IV) Superficie interior de la luna interior 2 orientada en sentido opuesto a la capa intermedia 3 a Ángulo de cuña

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Luna laminada compuesta (10) para una pantalla de visualización frontal con un borde superior (O), un borde inferior (U) y un área de HUD (B),
que comprende al menos un luna exterior (1) y un luna interior (2), que están unidas entre sí por una capa intermedia (3) termoplástica, y un revestimiento (20) transparente conductor de la electricidad sobre la superficie (III) de la luna interior (2) orientada hacia la capa intermedia (3) o dentro de la capa intermedia (3);
- en donde la capa intermedia (3) está formada por al menos una capa (3a) de material termoplástico, que está dispuesta entre el revestimiento (20) conductor de la electricidad y la luna exterior (1);
- en donde el espesor de la capa (3a) de material termoplástico es variable con un ángulo de cuña (a) en la extensión vertical entre el borde inferior (U) y el borde superior (O) al menos en el área (B) de HUD; y
- en donde está aplicado un revestimiento antirreflectante (30) sobre la superficie (IV) de la luna interior (2) orientada en sentido opuesto a la capa intermedia (3).
2. Luna laminada compuesta (10) según la reivindicación 1, en donde el ángulo de cuña (a) es adecuado para superponer las reflexiones en el revestimiento (20) conductor de la electricidad y en la superficie exterior (I) de la luna exterior (1), o al menos reducir la distancia entre las mismas.
3. Luna laminada compuesta (10) según la reivindicación 1 o 2, en donde el revestimiento (20) conductor de la electricidad incluye al menos dos, preferiblemente al menos tres, de manera especialmente preferible al menos cuatro capas (21) conductoras de la electricidad, que están dispuestas en cada caso entre dos capas o sucesiones de capas dieléctricas.
4. Luna laminada compuesta (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el revestimiento antirreflectante (30) está formado por capas dispuestas de forma alterna con diferentes índices de refracción.
5. Disposición de proyección para una pantalla de visualización frontal (HUD), que comprende al menos
- una luna laminada compuesta (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4; y
- un proyector (4) dirigido al área (B) de HUD.
6. Disposición de proyección según la reivindicación 5, en donde la radiación del proyector (4) presenta al menos una componente con polarización p, y
en donde la luna laminada compuesta (10) solo presenta un único máximo de reflexión local, que se encuentra en la región de 510 nm a 550 nm, para la radiación con polarización p en la región espectral de 400 nm a 650 nm.
7. Disposición de proyección según la reivindicación 6, en donde, en la región espectral de 400 nm a 650 nm, la diferencia entre el factor de reflexión del máximo de reflexión local y el factor de reflexión mínimo producido para la radiación con polarización p es de a lo sumo un 10%, preferiblemente a lo sumo un 8%.
8. Disposición de proyección según la reivindicación 6 o 7, en donde el factor de reflexión para la luz con polarización s en la región espectral de 450 nm a 600 nm es sustancialmente constante, de modo que la diferencia entre el factor de reflexión máximo producido y el valor medio, así como la diferencia entre el factor de reflexión mínimo producido y el valor medio, son de a lo sumo un 5%, preferiblemente a lo sumo un 3%, de forma especialmente preferible a lo sumo un 1%.
9. Disposición de proyección según una de las reivindicaciones 5 a 8, en donde la proporción de radiación con polarización p en la radiación total del proyector (4) es de un 20% a un 80%, de forma especialmente preferible de un 50% a un 80%.
10. Disposición de proyección según una de las reivindicaciones 5 a 9, en donde el revestimiento (20) conductor de la electricidad incluye al menos cuatro capas (21) conductoras de la electricidad, que están dispuestas en cada caso entre dos capas o sucesiones de capas dieléctricas.
11. Disposición de proyección según la reivindicación 10, en donde las capas (21) conductoras de la electricidad están configuradas a base de plata y presentan en cada caso un espesor de capa de 5 a 15 nm, en donde el espesor de capa total de todas las capas (21) conductoras de la electricidad es de 20 nm a 50 nm.
12. Disposición de proyección según la reivindicación 10 u 11, en donde cada sucesión de capas dieléctricas incluye una capa antirreflectante (22), y en donde
- la capa antirreflectante (22.1) por debajo de la primera capa (21.1) conductora de la electricidad tiene un espesor de 15 nm a 25 nm;
- la capa antirreflectante (22.2) entre la primera y la segunda capas (21.1, 21.2) conductoras de la electricidad tiene un espesor de 25 a 35 nm;
- la capa antirreflectante (22.3) entre la segunda y la tercera capas (21.2, 21.3) conductoras de la electricidad tiene un espesor de 45 nm a 55 nm;
- la capa antirreflectante (22.4) entre la tercera y la cuarta capas (21.3, 21.4) conductoras de la electricidad tiene un espesor de 15 nm a 25 nm; y
- la capa antirreflectante (22.5) por encima de la cuarta capa (21.4) conductora de la electricidad tiene un espesor de 8 nm a 18 nm.
13. Disposición de proyección según una de las reivindicaciones 10 a 12, en donde todas las capas antirreflectantes (22.2, 22.3, 22.4) que están dispuestas entre dos capas (21) conductoras de la electricidad están divididas en una capa dieléctrica (22a) con un índice de refracción menor que 2,1, preferiblemente a base de nitruro de silicio, y una capa (22b) con alto índice de refracción óptica que tiene un índice de refracción mayor o igual que 2,1, preferiblemente a base de un nitruro mixto de silicio y metal, tal como nitruro de silicio y zirconio o nitruro de silicio y hafnio.
14. Disposición de proyección según una de las reivindicaciones 5 a 13, en donde el revestimiento antirreflectante (30) comprende las siguientes capas, comenzando por la luna interior (2):
- una capa (31.1) con alto índice de refracción a base de nitruro de silicio con un espesor de 15 nm a 25 nm, preferiblemente de 18 nm a 22 nm;
- una capa (32.1) con bajo índice de refracción a base de dióxido de silicio con un espesor de 15 nm a 25 nm, preferiblemente de 18 nm a 22 nm;
- una capa (31.2) con alto índice de refracción a base de nitruro de silicio con un espesor de 90 nm a 110 nm, preferiblemente de 95 nm a 105 nm;
- una capa (32.2) con bajo índice de refracción a base de dióxido de silicio con un espesor de 80 nm a 100 nm, preferiblemente de 85 nm a 95 nm.
15. Uso de un cristal compuesto según una de las reivindicaciones 1 a 4 en un automóvil, preferiblemente un turismo, como parabrisas que sirve como superficie de proyección de una pantalla de visualización frontal.
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