KR20180114131A - 헤드-업 디스플레이를 위한 전기 전도 코팅을 가지는 복합 판유리 - Google Patents

헤드-업 디스플레이를 위한 전기 전도 코팅을 가지는 복합 판유리 Download PDF

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귄터 샬
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 적어도 열가소성 중간 층(3)에 의해서 서로 접합되는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2), 그리고 중간 층(3)에 대면되는 내부 판유리(2)의 표면(III) 상의 투명 전기 전도 코팅(6)을 포함하는, 상부 연부(O) 및 하부 연부(U)를 가지는 헤드-업 디스플레이용 복합 판유리(10)에 관한 것이고, 중간 층(3)의 두께는 적어도 하부 연부(U)와 상부 연부(O) 사이의 수직 경로 내의 일부 섹션들에서 가변적이고, 내부 판유리(2)는 1.6 mm 미만의 두께를 가지고, 외부 판유리(1)는 2.1 mm 내지 4.5 mm의 두께를 가지며, 복합 판유리(10)의 총 두께(d)는 적어도 4.4 mm이다.

Description

헤드-업 디스플레이를 위한 전기 전도 코팅을 가지는 복합 판유리
본 발명은 헤드-업 디스플레이를 위한 복합 판유리 및 투사 배열체(projection arrangement), 복합 판유리를 제조하기 위한 방법, 및 그 용도에 관한 것이다.
현대의 자동차는 소위 헤드-업 디스플레이(HUD)를 점점 더 많이 구비한다. 예를 들어, 대시보드의 영역 내의 또는 지붕 영역 내의 투사기로, 화상이 윈드실드 상으로 투사되고, 그 곳에서 반사되고, 그리고 (운전자의 관찰 지점으로부터) 윈드실드 뒤의 가상의 화상으로서 운전자에 의해서 인식된다. 따라서, 운전자의 응시를 도로로부터 전환할 필요가 없이 운전자가 인식할 수 있는, 중요 데이터, 예를 들어, 현재 운전 속력, 네비게이션 또는 경고 메시지가 운전자의 시계 내로 투사될 수 있다. 헤드-업 디스플레이는 그에 따라 교통 안전의 증가에 상당히 기여할 수 있다.
전술한 헤드-업 디스플레이에서, 투사기 화상이 윈드실드의 양 표면 상에서 반사되는 문제가 발생된다. 따라서, 운전자는, 윈드실드의 내부측 표면 상의 반사(일차적인 반사)에 의해서 유발되는, 희망하는 일차적인 화상을 인식한다. 운전자는 또한, 윈드실드의 외부측 표면 상의 반사(이차적인 반사)에 의해서 유발되는, 일반적으로 더 약한 세기의, 약간 오프셋된 이차적인 화상을 인식한다. 이차적인 화상은 일반적으로 유령 화상("유령")으로 지칭된다. 일차적인 화상 및 유령 화상이 일치되도록 정교하게 선택된 서로에 대한 각도로 반사 표면들이 배열되고, 그 결과로서 유령 화상이 더 이상 혼란스럽게 인지될 수 없게 된다는 점에서, 이러한 문제는 일반적으로 해결된다.
윈드실드는, 열가소성 막을 통해서 서로 적층되는 2개의 유리 판유리를 포함한다. 유리 판유리의 표면이 전술한 바와 같은 각도로 배열되는 경우에, 일정하지 않은 두께의 열가소성 막을 이용하는 것이 일반적이다. 이는 또한 쐐기-형상의 막 또는 쐐기 막으로 지칭된다. 막의 2개의 표면 사이의 각도는 쐐기 각도로 지칭된다. 쐐기 각도는 전체 막에 걸쳐 일정할 수 있거나(두께의 선형 변화) 위치의 함수로서 변화될 수 있다(두께의 비선형 변화). 쐐기 막을 가지는 복합 유리가, 예를 들어, WO2009/071135A1, EP1800855B1, 또는 EP1880243A2로부터 공지되어 있다.
또한, 투명 전기 전도 코팅을 가지는 윈드실드를 제공하는 것이 공지되어 있다. 이러한 코팅은, 차량 내부의 가열을 감소시키고 그에 따라 열적 편안함을 개선하기 위한 IR-반사 코팅으로 작용할 수 있다. 그러나, 전류가 코팅을 통해서 흐르도록 코팅을 전압 공급원에 연결하는 것에 의해서, 그러한 코팅은 가열 가능 코팅으로서 또한 이용될 수 있다. 적합한 코팅은 은을 기초로 하는 전도 금속 층을 포함한다. 이러한 코팅이 부식에 민감하기 때문에, 코팅이 대기와 접촉하지 않도록, 코팅을 중간 층에 대면되는 외부 판유리의 또는 내부 판유리의 표면에 도포하는 것이 일반적이다. 은-함유 투명 코팅은, 예를 들어, WO 03/024155, US 2007/0082219 A1, US 2007/0020465 A1, WO 2013/104438, 또는 WO 2013/104439로부터 공지되어 있다.
복합 유리의 내부에 전도 코팅을 가지는 윈드실드는, 헤드-업 디스플레이와 관련하여, 투사기 화상에 대한 부가적인 반사 경계 표면이 전도 코팅에 의해서 형성된다는 문제를 갖는다. 이는, 층 유령 화상 또는 층 유령으로도 지칭되는, 다른 바람직하지 못한 이차적인 화상을 초래한다.
DE102014005977은 코팅된 윈드실드를 가지는 HUD 투사 배열체를 개시한다. 층 유령을 방지하기 위해서, 투사기 화상으로부터 근적외선 성분을 필터링하여 제거하여 코팅에서의 반사를 감소시키는 것이 제안되었다. 그러나, 그러한 해결책은, 투사기가 그에 따라 수정되어야 한다는 단점을 갖는다. 또한, 전체 가시광선 스펙트럼이 디스플레이 화상의 생성을 위해서 더 이상 이용될 수 없다.
본 발명의 목적은, 전기 전도 코팅을 구비하는 헤드-업 디스플레이용 복합 판유리를 제공하는 것이고, 코팅에 의해서 생성되는 유령 화상의 발생이 효과적으로 방지된다.
본 발명의 목적은 제1항에 따른 복합 판유리에 의해서 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예가 종속항에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 헤드-업 디스플레이(HUD)용 복합 판유리는 상부 연부 및 하부 연부를 갖는다. "상부 연부"라는 용어는, 설치 위치에서 상향 지향되도록 의도된 복합 판유리의 측면 연부를 지칭한다. "하부 연부"라는 용어는, 설치 위치에서 하향 지향되도록 의도된 복합 판유리의 측면 연부를 지칭한다. 복합 판유리가 자동차의 윈드실드일 때, 상부 연부는 "지붕 연부"로 그리고 하부 연부는 "엔진 연부"로 주로 지칭된다.
본 발명에 따른 복합 판유리는, 열가소성 중간 층을 통해서 서로 접합된 외부 판유리 및 내부 판유리를 포함한다. 복합 판유리는, 개구부 내에서, 특히 자동차의 창 개구부 내에서, 내부를 외부 환경으로부터 분리하기 위한 것이다. 본 발명의 맥락에서, "내부 판유리"라는 용어는 내부(차량 내부)에 대면되는 판유리를 지칭한다. "외부 판유리"라는 용어는 외부 환경에 대면되는 판유리를 지칭한다.
중간 층의 두께는, 복합 판유리의 하부 연부와 상부 연부 사이의 수직 경로 내에서, 적어도 섹션 내에서, 가변적이다. 여기에서, "섹션 내"는, 하부 연부와 상부 연부 사이의 수직 경로가, 중간 층의 두께가 위치에 따라 달라지는 적어도 하나의 섹션을 갖는다는 것을 의미한다. 그러나, 두께는 또한 복수의 섹션 내에서 또는 전체 수직 경로 내에서 다를 수 있다. "수직 경로"라는 용어는, 하부 연부 및 상부 연부에 실질적으로 수직인 경로의 방향을 가지는, 하부 연부와 상부 연부 사이의 경로를 지칭한다. 가변적인 두께의 중간 층은 전형적으로 "쐐기 막"으로 지칭된다. 중간 층의 2개의 표면 사이의 각도는 쐐기 각도로 지칭된다. 쐐기 각도가 일정하지 않은 경우에, 지점에서의 쐐기 각도의 측정을 위해서, 표면에 대한 접선이 이용되어야 한다.
HUD의 디스플레이 화상을 생성하기 위해서 투사기가 복합 판유리에 겨냥될 때, 중간 층으로부터 먼 쪽으로 대면되는 내부 판유리의 내부측 표면 상의 반사에 의해서, 희망하는 가상 화상이 발생된다. 반사되지 않은 빔의 부분은 복합 판유리를 통과하고 중간 층으로부터 먼 쪽으로 대면되는 외부 판유리의 외부측 표면 상에서 다시 한번 반사된다. 따라서, 바람직하지 못한 제2 가상 화상, 소위 유령 화상 또는 "유령"이 발생된다. 평행한 판유리 표면들의 경우에, 화상 및 유령 화상이 서로 오프셋되어 나타날 수 있고, 이는 관찰자에게 방해가 된다. 쐐기 각도에 의해서, 유령 화상은 실질적으로 화상과 공간적으로 일치되고, 그에 따라 관찰자는 여전히 하나의 화상만을 인식한다.
복합 판유리는, 본 발명에 따라, 중간 층에 대면되는 내부 판유리의 표면 상에 투명 전기 전도 코팅을 갖는다. 코팅에 의해서, 상당한 굴절률 변화를 가지는 다른 경계 표면이 생성되고, 즉 HUD 투사기의 광선에 대한 다른 반사 경계 표면이 생성된다. 그에 따라, 코팅은 다른 바람직하지 못한 유령 화상, 소위 "층 유령 화상" 또는 "층 유령"을 생성한다.
원칙적으로, 층 유령 화상은 - 일반적인 유령 화상과 마찬가지로 - 반사 표면의 쐐기-형상의 배열체에 의해서 방지될 수 있다. 그러나, 이를 위해서, 내부 판유리는 쐐기-형상을 가져야 할 수 있고, 이는, 특히 자동차 산업에서의 복합 판유리에 일반적인 유리 판유리의 경우에, 달성하기가 기술적으로 매우 복잡할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내부 판유리는 1.6 mm 미만의 두께를 갖는다. 발명자는, 그러한 얇은 내부 판유리 두께의 경우에, 화상과 층 유령 화상 사이의 공간적 오프셋은 방해 효과를 가지지 않을 정도로 충분히 작아진다는 것을 발견하였다. 이는, 특히 적어도 1.5 m의 화상 거리의 경우에 사실이다. "화상 거리"라는 용어는 관찰자(소위 "눈 위치")로부터 가상 화상까지의 거리를 의미한다. 그러한 효과는 전형적인 인간 눈의 각도 시력(angular acuity)을 기초로 하고: 표시된 화상 거리에서, 본 발명에 따른 얇은 내부 판유리는 1 미만의 분각(arcminute)의 일차적인 화상과 층 유령 화상 사이의 오프셋을 초래하고, 이는 너무 작아서 인간의 눈이 분해할 수 없다.
그러나, 복합 판유리를 위한 얇은 유리 판유리의 이용은, 원칙적으로, 음향적 성질, 다시 말해서 주위 소음에 대한 차폐의 악화, 및 기계적 성질, 특히 복합 판유리의 강성의 악화를 수반한다.
이는, 본 발명에 따라, 복합 판유리의 총 두께가 적어도 4.0 mm, 바람직하게 적어도 4.4 mm가 되도록 더 두꺼운 외부 판유리를 이용하는 것에 의해서 보상된다. 발명자는, 그러한 복합 판유리에서, 층 유령 화상의 방해 발생이 방지되고 필요한 음향 및 기계적 특성이 보장될 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 쐐기 각도로 인해서, 복합 판유리의 두께는 일정하지 않다. 본 발명의 맥락에서, 총 두께는 가장 얇은 측면 연부 상에서, 즉 전형적으로, 복합 판유리의 하부 연부 상에서 측정된다. 그에 따라, 총 두께는 발생되는 최소 총 두께이다.
본 발명은 또한, 적어도 본 발명에 따른 복합 판유리 및 복합 판유리의 영역에 겨냥되는 투사기를 포함하는, 헤드-업 디스플레이를 위한 투사 배열체를 포함하고, 중간 층의 두께는 적어도 복합 판유리의 이러한 영역 내에서 가변적이다. 투사기는, 디스플레이 화상(일차적인 반사)을 생성하기 위한 일차적인 반사 판유리를 형성하는, 내부 판유리의 내부측 표면을 통해서 복합 판유리를 조사한다(illuminate).
HUD 디스플레이 화상을 생성하기 위해서 투사기에 의해서 조사하고자 하는 복합 판유리의 영역은 또한 복합 판유리의 "HUD 영역"으로서 지칭된다. 유령 화상을 효과적으로 방지하기 위해서, 중간 층의 두께는, 적어도 HUD 영역 내에서, 특히 적어도 전체 HUD 영역 내에서 바람직하게 가변적이다. 그러나, 가변적인 두께를 가지는 섹션은 또한 HUD 영역보다 클 수 있다.
본 발명에 따른 복합 판유리는, 바람직한 적용예에서, 자동차 윈드실드, 특히 승용차 또는 트럭의 윈드실드이다.
"투명 코팅"이라는 용어는, 적어도 80%의 가시광선 스펙트럼 범위 내의 평균 투과도를 가지고, 그에 따라 판유리를 통한 시야를 실질적으로 제한하지 않는 코팅을 의미한다.
바람직하게, 판유리 표면의 적어도 80%는 본 발명에 따른 코팅을 구비한다. 특히, 코팅은, 주변 연부 영역, 그리고 선택적으로, 통신 창, 센서 창, 또는 카메라 창과 같이 복합 판유리를 통한 전자기 복사선의 투과를 보장하기 위한 그리고 결과적으로 코팅을 구비하지 않는 국소적인 영역을 제외하고, 판유리의 전체 표면 상에 도포된다. 주변의 미코팅 연부 영역은, 예를 들어, 20 cm까지의 폭을 갖는다. 이는, 복합 판유리의 내측에서, 부식 및 손상에 대해서 코팅이 보호되도록, 코팅이 주위 대기와 직접적으로 접촉되는 것을 방지한다.
전기 전도 코팅은 단일 층 또는 다층 시스템일 수 있다. 코팅은 적어도 하나의 전기 전도 층을 포함한다. 전형적으로, 코팅은, 반사방지 층, 차단부 층, 또는 표면 적응(adaptation) 층으로서 코팅의 광학적, 전기적, 및/또는 기계적 성질을 최적화하는 부가적인 유전체 층을 포함한다.
적어도 하나의 전기 전도 층은 금속, 금속 합금, 또는 투명 전도 산화물(TCO), 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 전기 전도 층이 은을 포함한다. 층의 은 함량은 바람직하게 50% 초과, 특히 바람직하게 90% 초과이다. 층은, 임의의 불순물 또는 도펀트를 제외하고, 가장 특히 바람직하게 실질적으로 은으로 제조된다.
전도 코팅은 바람직하게 유전체 층에 의해서 서로 분리된 복수의 전기 전도 층을 포함할 수 있다. 전도 재료를 복수의 얇은 층으로 분할하는 것을 통해서, 큰 전기 전도성이 큰 광학적 투과도와 함께 성취될 수 있다. 코팅은 바람직하게 적어도 2개의, 특히 바람직하게 2개 또는 3개의 전도 층, 특히 은-함유 층을 포함한다.
전도 코팅의 유전체 층을 위해서 일반적으로 이용되는 전형적인 재료는, 예를 들어, 규소 질화물, 규소 산화물, 아연 산화물, 주석 아연 산화물, 및 알루미늄 질화물이다.
본 발명에 따른 전기 전도성 코팅은 IR-반사 코팅일 수 있고, 태양 광의 IR 성분에 의한 복합 판유리에 의해서 경계 지어진 내부의 가열을 방지하기 위한 태양 보호 코팅으로서의 역할을 할 수 있다. 코팅은 또한 가열 가능할 수 있다. 이를 위해서, 코팅은, 전형적으로 소위 버스바를 통해서, 전압 공급원에 연결되고, 그에 따라, 전류가 코팅을 가로질러 흐르고, 코팅이 결과적으로 가열되어 가열 기능을 제공한다.
코팅은 전형적으로 박막 적층체(stack)이다. 코팅의 전형적인 두께는 1 ㎛ 미만이다. 전도 층의 전형적인 두께는 은-함유 층의 경우에 5 nm 내지 50 nm 범위이고, TCO-함유 층의 경우에 50 nm 내지 500 nm이다.
복합 판유리의 총 두께는, 유리한 실시예에서, 4.0 mm 내지 6.0 mm, 바람직하게 4.4 mm 내지 6.0 mm, 특히 바람직하게 4.4 mm 내지 5.5 mm이다. 이러한 두께를 가지는 복합 판유리는 충분한 기계적 안정성 및 강도 그리고 주위 소음의 차폐와 관련하여 유리한 음향 성질을 갖는다. 그러나, 복합 판유리는, 다른 한편으로, 또한 전형적인 차량, 특히 자동차의 윈드실드로서 이용하기에 너무 두껍지 않고 너무 무겁지 않다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게 실질적으로 평면-평행 일차적 표면들 및 그들을 연결하는 주변 측면 연부를 가지는 일정한 두께를 갖는다.
내부 판유리의 두께는, 유리한 실시예에서, 0.4 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게 0.7 mm 내지 1.1 mm이다. 이러한 범위에서, 층 유령 화상의 방해 발생은, 일차적인 반사와 층 유령 화상의 실질적인 일치에 의해서, 특히 효과적으로 방지될 수 있다.
외부 판유리의 두께는, 유리한 실시예에서, 적어도 2.1 mm, 바람직하게 적어도 2.5 mm이다. 외부 판유리의 두께는 바람직하게 4.5 mm 이하, 바람직하게 3.5 mm 이하이다. 외부 판유리의 두께는, 특히 유리한 실시예에서, 2.1 mm 내지 4.5 mm, 예를 들어 2.1 mm 내지 3.5 mm, 또는 2.5 mm 내지 4.5 mm, 바람직하게 2.5 mm 내지 3.5 mm이다. 이러한 범위 내에서, 복합 판유리는 유리한 기계적 안정성 및 소음-차폐 성질을 가지나, 그럼에도 불구하고 윈드실드로서 충분히 이용될 수 있을 정도로 여전히 얇고 가볍다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게 유리, 특히 창판유리에서 일반적인 소다 석회 유리로 제조된다. 그러나, 판유리는, 원칙적으로, 다른 유형의 유리(예를 들어, 보로실리케이트 유리, 석영 유리, 또는 알루미노실리케이트 유리) 또는 투명 플라스틱(예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리카보네이트)으로 제조될 수 있다.
외부 판유리 및 내부 판유리는, 서로 독립적으로, 예비-응력처리(prestressed)되지 않거나, 부분적으로 예비-응력처리되거나, 응력-처리될 수 있다. 적어도 하나의 판유리가 예비-응력처리되는 경우에, 이는 열적 또는 화학적 예비-응력처리일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 외부 판유리 및 내부 판유리는 예비-응력처리되지 않는다. 그러나, 판유리의 적층 중에, 인장 및 압축 응력의 특징적인 분포가 생성되고, 당업자는 그러한 특징적 분포를, 예비-응력처리된 판유리의 이용에 의해서 의도적으로 생성된 응력으로부터 구별할 수 있다.
외부 판유리, 내부 판유리, 및 열가소성 중간 층은 투명하고 무색일 수 있으나, 또한 착색되거나 채색될 수 있다. 복합 판유리를 통한 총 투과도는, 바람직한 실시예에서, 특히 복합 판유리가 윈드실드일 때, 70% 초과이다. "총 투과도"라는 용어는 ECE-R 43, Annex 3, § 9.1.에 의해서 특정된 자동차 창의 광 투과성의 테스트를 위한 프로세스를 기초로 한다.
복합 판유리는, 자동차 창판유리에서 일반적인 것과 같이, 바람직하게 하나의 또는 복수의 공간적 방향으로 곡선화되고, 전형적인 곡률 반경은 약 10 cm 내지 약 40 m 범위이다. 그러나, 복합 판유리는 또한, 예를 들어, 버스, 기차, 또는 트랙터를 위한 판유리로서 의도된 경우에, 편평할 수 있다.
중간 층의 쐐기 각도가 수직 경로를 따라 일정하여, 중간 층의 두께의 선형 변동을 초래할 수 있고, 그러한 두께는 전형적으로 하단으로부터 상향으로 더 두꺼워지기 시작한다. "하단으로부터 상향으로"라는 방향 표시는 하부 연부로부터 상부 연부까지의 방향, 즉 수직 경로를 지칭한다. 그러나, 쐐기 각도가, 하단으로부터 상향으로, 가변적, 선형적 또는 비-선형적인(다시 말해서, 수직 경로 내의 위치에 따라 달라지는), 더 복잡한 두께 프로파일이 있을 수 있다.
바람직하게, 중간 층의 두께는, 적어도 수직 경로 내의 섹션들 내에서, 하단으로부터 상향으로 증가된다.
중간 층의 가변 두께는 수직 경로의 하나의 섹션으로 제한될 수 있다. 이러한 섹션은 바람직하게, 적어도, 복합 판유리의 소위 HUD 영역, 즉 HUD 투사기가 화상을 생성하는 영역에 상응한다. 그러나, 그러한 섹션은 또한 더 클 수 있다. 중간 층의 두께는 전체 수직 경로 내에서 가변적일 수 있고, 예를 들어, 하부 연부로부터 상부 연부까지 실질적으로 지속적으로 증가될 수 있다.
중간 층의 쐐기 각도는 바람직하게 0.2 mrad 내지 1 mrad, 특히 바람직하게 0.3 mrad 내지 0.7 mrad, 가장 특히 바람직하게 0.4 mrad 내지 0.5 mrad이다. 이러한 범위 내에서, 특히, 전형적으로 자동차에서 50°내지 70°, 특히 60°내지 65°범위인, 윈드실드 상으로의 HUD 투사기의 전형적인 입사각에서, 이중 화상의 효과적인 보상이 달성된다.
중간 층의 두께는 수평 섹션들(다시 말해서, 상부 연부 및 하부 연부에 대략적으로 평행한 섹션들) 내에서 일정할 수 있다. 그러한 경우에, 두께 프로파일은 복합 판유리의 폭에 걸쳐 일정하다. 그러나, 두께는 또한 수평 섹션들 내에서 가변적일 수 있다. 그러한 경우에, 두께는 수직뿐만 아니라 수평 경로 내에서도 가변적이다.
중간 층은 적어도 하나의 열가소성 막에 의해서 형성된다. 쐐기 각도는 막의 적절한 압출에 의해서 또는 초기 상태에서 일정한 두께를 가지는 막을 연신시키는 것에 의해서 생성될 수 있다. 중간 층은 단일 막에 의해서 또는 심지어 하나 초과의 막에 의해서 형성될 수 있다. 후자의 경우에, 막 중 적어도 하나가 쐐기 각도로 구현되어야 한다. 중간 층은 또한, 소음-감쇠 효과를 가지는 소위 "음향 막"으로서 구현될 수 있다. 그러한 막은 전형적으로 적어도 3개의 층으로 이루어지고, 중간 층은, 예를 들어 더 많은 가소제 함량의 결과로서, 그러한 중간 층을 둘러싸는 외부 층들보다 더 큰 소성 또는 탄성을 갖는다.
중간 층은 바람직하게 0.4 mm 내지 1.5 mm, 특히 바람직하게 0.5 mm 내지 1.0 mm의 최소 두께를 갖는다. "최소 두께"라는 용어는, 중간 층의 가장 얇은 지점에서의 두께, 즉 전형적으로 복합 판유리의 하부 연부에서의 두께를 지칭한다. 더 얇은 중간 층을 가지는 복합 판유리는 흔히 안전성이 너무 낮아 차량 판유리로서 이용할 수 없다.
중간 층은 바람직하게는 적어도 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU), 또는 그 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 특히 바람직하게 PVB를 포함한다. 중간 층은, 바람직한 실시예에서, PVB 막으로 형성된다.
본 발명은 또한 상부 연부 및 하부 연부를 가지는 헤드-업 디스플레이용 복합 판유리를 제조하기 위한 방법을 포함하고, 그러한 방법에서,
(a) 두께가 1.6 mm 미만인 내부 판유리가 제공되고;
(b) 내부 판유리의 하나의 표면은 투명 전기 전도 코팅을 구비하고;
(c) 두께가 적어도 2개의 대향 연부들 사이의 경로 내의 섹션들 내에서 가변적인 열가소성 중간 층이 제공되고;
(d) 중간 층은 외부 판유리와 내부 판유리 사이에 배열되고, 코팅을 구비하는 내부 판유리의 표면은 중간 층에 대면되고, 중간 층의 연부들은 상부 연부 및 하부 연부를 향해서 지향되어 배향되고, 복합 판유리의 총 두께는 적어도 4.0 mm이고; 그리고
(e) 내부 판유리 및 외부 판유리가 적층에 의해서 함께 접합된다.
복합 판유리가 곡선화되는 경우에, 바람직하게 적층 이전에, 외부 판유리 및 내부 판유리에 굽힘 프로세스가 가해진다. 바람직하게, 외부 판유리 및 내부 판유리는 크기와 형태가 동일하게(congruently) 함께 (즉, 동시에 그리고 동일한 도구에 의해서) 굽혀지는데, 이는, 그에 따라, 판유리의 형상이 후속 발생 적층에 최적으로 합치되기 때문이다. 유리 굽힘 프로세스를 위한 전형적인 온도는, 예를 들어, 500 ℃ 내지 700 ℃이다.
물리증착(PVD)에 의해서, 특히 바람직하게 음극 스퍼터링("스퍼터링")에 의해서, 가장 특히 바람직하게 자기장-강화 음극 스퍼터링에 의해서, 전기 전도 코팅이 바람직하게 내부 판유리에 도포된다.
복합 유리의 제조는 당업자에게 자체적으로 공지된 통상의 방법, 예를 들어, 오토클레이브 방법(autoclave method), 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더 방법, 진공 적층기, 또는 그 조합을 이용한 적층에 의해서 이루어진다. 외부 판유리 및 내부 판유리의 결합은 열, 진공 및/또는 압력의 작용 하에서 통상적으로 이루어진다.
본 발명은 또한, 자동차, 바람직하게 승용차에서, 헤드-업 디스플레이의 투사 표면으로서의 역할을 하는 윈드실드로서의 본 발명에 따른 복합 판유리의 용도를 포함한다.
이하에서, 본 발명은 첨부 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 더 구체적으로 설명된다. 도면은 순전히 개략적인 표상이고 반드시 실제 축적은 아니다. 도면은 본 발명을 결코 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 판유리의 실시예의 평면도이다.
도 2는 도 1의 복합 판유리를 통한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 투사 배열체의 구성요소로서 도 2의 복합 판유리를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 1 및 도 2는, 각각의 경우에, 열가소성 중간 층(3)을 통해서 서로 접합되는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 포함하는 본 발명에 따른 복합 판유리(10)의 상세 부분을 도시한다. 복합 판유리(10)는 헤드-업 디스플레이를 구비하는 자동차의 윈드실드로서 의도된 것이다. 설치된 위치에서, 외부 판유리(1)는 외부 환경에 대면되고; 내부 판유리(2)는 차량 내부에 대면된다. 설치된 위치에서, 복합 판유리(10)의 상부 연부(O)는 차량 지붕으로 상향 지향되고(지붕 연부); 하부 연부(U)는 엔진실로 하향 지향된다(엔진 연부).
외부 판유리(1)는, 설치된 위치에서 외부 환경에 대면되는 외부측 표면(I) 및 설치된 위치에서 내부에 대면되는 내부측 표면(II)을 갖는다. 유사하게, 내부 판유리(2)는, 설치된 위치에서 외부 환경에 대면되는 외부측 표면(III) 및 설치된 위치에서 내부에 대면되는 내부측 표면(IV)을 갖는다. 외부 판유리(1)의 내부측 표면(II)은 중간 층(3)을 통해서 내부 판유리(2)의 외부측 표면(III)에 접합된다.
복합 판유리(10)의 HUD 영역에 상응하는 영역(B)이 또한 도면에 표시되어 있다. 이러한 영역 내에서, 화상은 HUD 투사기에 의해서 생성될 것이다. 내부 판유리(2)의 내부측 표면(IV) 상의 일차적인 반사가 가상 화상으로서 희망 HUD 디스플레이를 생성한다. 반사되지 않은 복사선 성분은 복합 판유리(10)를 통해서 침투하고 외부 판유리(1)의 외부측 표면(I) 상에서 다시 반사된다(이차적인 반사).
중간 층(3)의 두께는 하부 연부(U)로부터 상부 연부(O)까지 수직 경로 내에서 지속적으로 증가된다. 단순함을 위해서, 두께 증가가 선형적인 것으로 도시되어 있으나; 두께는 더 복잡한 프로파일을 또한 가질 수 있다. 중간 층(3)은 PVB의 단일 막(가변 두께를 가지는 소위 "쐐기 막")으로 형성된다. 쐐기 각도(α)는 약 0.5 mrad이다.
중간 층(3)의 쐐기-형상의 구현으로 인해서, 표면(I 및 IV) 상에서의 투사기 화상의 반사에 의해서 생성된 2개의 가상 화상이 일치된다. 결과적으로, 이차적인 반사가 일차적인 반사에 대해서 오프셋되어 나타나지 않고, 그에 따라 방해가 되는 유령 화상을 방지할 수 있다.
복합 판유리(10)는 또한 내부 판유리(2)의 외부측 표면(III) 상에서 전기 전도 코팅(6)을 갖는다. 코팅(6)은 IR을 반사하고, 태양광의 IR 성분에 의한 차량 내부의 가열을 감소시키도록 의도된다. 코팅(6)은, 예를 들어, 은으로 제조된 2개 또는 3개의 층 및 다른 유전체 층을 포함하는 박막 적층체이다.
코팅(6)은 복합 판유리(10)의 내부에서 추가적인 반사 경계 표면을 나타내고, 그러한 반사 경계 표면 상에서 투사기 화상이 다시 반사되고 그에 따라 바람직하지 못한 이차적인 화상, 소위 "층 유령 화상"을 초래한다.
내부 판유리(2)는 소다 석회 유리로 제조되고, 본 발명에 따라, 예를 들어, 0.7 mm의 얇은 두께만을 갖는다. 이는, 일차적인 반사와 층 유령 화상 사이의 공간적 오프셋이 너무 작아서 층 유령 화상이 관찰자를 방해하는 효과를 가지지 못하게 보장한다.
외부 판유리(1)는 또한 소다 석회 유리로 제조되고, 예를 들어, 3.0 mm의 상당히 더 두꺼운 두께를 갖는다. 이는, 복합 판유리(10)가, 전체적으로, 적절한 기계적 안정성, 내파괴성, 및 비틀림 강성, 그리고 자동차의 경우에 수용될 수 있는 범위까지 주위 소음을 감쇠시키는 적절한 음향적 성질을 갖도록 보장한다.
중간 층(3)의 최소 두께는, 예를 들어, (하부 연부(U)에서 측정된) 0.76 mm이다. 여기에서, 중간 층(3)은 단일의 쐐기-형상의 PVB 막에 의해서 형성된다. 그러나, 다층 구조의 중간 층(3), 예를 들어, 일정 두께를 가지는 0.36-mm-두께 PVB 막, 0.72-mm-두께 PVB 쐐기 막, 및 그 사이에 배치된 0.05-mm-두께 PET 막이 또한 생각될 수 있다.
복합 판유리(10)의 총 두께(d)는, 결과적으로, 약 4.5 mm이다. 총 두께는 가장 얇은 측면 연부에서, 즉 하부 연부에서 측정된다.
도 3은 도 1 및 도 2의 복합 판유리(10)를 HUD를 위한 투사 배열체의 부분으로서 도시한다. 배열체는, 복합 판유리(10)에 더하여, 영역(B)에 겨냥되는 투사기(4)를 포함한다. 관찰자로부터 먼 쪽으로 대면되는 복합 판유리(10)의 측면 상의 가상 화상으로서 관찰자(5)(차량 운전자)에 의해서 인식되는 화상이 투사기에 의해서 영역(B)(HUD 영역) 내에 생성될 수 있다. 영역(B) 내의 쐐기 각도는, 서로를 향해서 경사진 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)의 표면(I, IV)을 초래하고, 이는 유령 화상이 방지될 수 있다는 것을 의미한다. 얇은 내부 판유리는 전기 전도 코팅(6)에 의해서 유발되는 층 유령 화상과 일차적인 화상의 일치를 초래하고, 이는, 결과적으로, 더 이상 서로 분리되어 인식되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 판유리(10)를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예의 흐름도를 도시한다.
예:
상이한 두께의 내부 판유리들(2)이 전도 코팅(6)을 구비하였고, HUD 투사기에 의해서 60°의 입사각으로 조사되었고, 그리고 일차적인 화상과 층 유령 화상 사이의 오프셋이 전형적인 눈 위치(운전자의 눈 위치)에서 결정되었다. HUD 시스템의 화상 거리는, 현재 이용되는 HUD에서 전형적인 바와 같이, 2.3 m였다. 결과를 표 1에 요약하였다.
내부 판유리(2)의 두께/mm 2.1 1.6 1.4 1.2 1.0 0.7
일차적인 반사와 층 유령 화상 사이의 거리/mm 2.291 1.745 1.527 1.309 1.090 0.763
내부 판유리(2)의 두께 감소로 오프셋이 상당히 더 작아지는 것을 볼 수 있다. 발명자는, 1.6 mm 미만의 두께에서 층 유령 화상이 관찰자에 의해서 거의 인지되지 않는다는 것을 발견하였다. 그에 따라, 층 유령 화상의 발생이 본 발명에 따른 복합 판유리(10)의 설계에 의해서 효과적으로 방지될 수 있고, 이는 당업자가 예상치 못한 것이었고 놀라운 것이었다.
더 두꺼운 외부 판유리(1)에 의해서, 내부 판유리(2)의 얇은 두께가 보상되고, 그에 따라 총 두께(d)는 자동차 판유리, 특히 윈드실드에서 통상적인 범위 이내가 된다. 이는, 적절한 기계적 안정성 및 주위 소음에 대한 적절한 차폐 능력을 보장한다.
(10) 복합 판유리
(1) 외부 판유리
(2) 내부 판유리
(3) 열가소성 중간 층
(4) 투사기
(5) 관찰자/차량 운전자
(6) 전기 전도 코팅
(O) 복합 판유리(10)의 상부 연부
(U) 복합 판유리(10)의 하부 연부
(B) 복합 판유리(10)의 영역/HUD 영역
(I) 중간 층(3)으로부터 먼 쪽으로 대면되는, 외부 판유리(1)의 외부측 표면
(II) 중간 층(3)에 대면되는, 외부 판유리(1)의 내부측 표면
(III) 중간 층(3)에 대면되는, 내부 판유리(2)의 외부측 표면
(IV) 중간 층(3)으로부터 먼 쪽으로 대면되는, 내부 판유리(2)의 내부측 표면
α 쐐기 각도
d 복합 판유리(10)의 총 두께

A-A' 단면선

Claims (14)

  1. 적어도 열가소성 중간 층(3)을 통해서 서로 접합되는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2), 그리고 중간 층(3)에 대면되는 내부 판유리(2)의 표면(III) 상의 투명 전기 전도 코팅(6)을 포함하는, 상부 연부(O) 및 하부 연부(U)를 가지는 헤드-업 디스플레이용 복합 판유리(10)이며, 중간 층(3)의 두께는 적어도 하부 연부(U)와 상부 연부(O) 사이의 수직 경로 내의 섹션들에서 가변적이고,
    내부 판유리(2)는 1.6 mm 미만의 두께를 가지고, 외부 판유리(1)는 2.1 mm 내지 4.5 mm의 두께를 가지며, 복합 판유리(10)의 총 두께(d)는 적어도 4.4 mm인, 복합 판유리(10).
  2. 제1항에 있어서,
    차량 윈드실드인, 복합 판유리(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    총 두께(d)는 4.4 mm 내지 6.0 mm, 바람직하게 4.4 mm 내지 5.5 mm인, 복합 판유리(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 판유리(2)의 두께는 0.4 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게 0.7 mm 내지 1.1 mm인, 복합 판유리(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 판유리(1)의 두께는 2.5 mm 내지 3.5 mm인, 복합 판유리(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 층(3)의 최소 두께가 0.4 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게 0.5 mm 내지 1.0 mm인, 복합 판유리(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 층(3)은 0.2 mrad 내지 1 mrad, 바람직하게 0.3 mrad 내지 0.7 mrad, 특히 바람직하게 0.4 mrad 내지 0.5 mrad의 쐐기 각도(α)를 가지는, 복합 판유리(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 판유리(1) 및/또는 내부 판유리(2), 바람직하게 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 유리, 바람직하게 소다 석회 유리로 제조되는, 복합 판유리(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    중간 층(3)은 적어도 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU), 또는 그 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체를 포함하는, 복합 판유리(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 전도 코팅(6)은 은을 함유하는 적어도 하나의 전기 전도 층을 포함하는, 복합 판유리(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 복합 판유리(10) 및 복합 판유리의 영역(B)에 겨냥되는 투사기(4)를 적어도 포함하는, 헤드-업 디스플레이용 투사 배열체이며, 중간 층(3)의 두께는 적어도 이러한 영역(B) 내에서 가변적인, 헤드-업 디스플레이용 투사 배열체.
  12. 상부 연부(O) 및 하부 연부(U)를 가지는 헤드-업 디스플레이용 복합 판유리(10)를 제조하기 위한 방법이며,
    (a) 두께가 1.6 mm 미만인 내부 판유리(2)가 제공되고;
    (b) 내부 판유리(2)의 하나의 표면(III)이 투명 전기 전도 코팅(6)을 구비하고;
    (c) 두께가 적어도 2개의 대향 연부들 사이의 경로 내의 섹션들 내에서 가변적인, 열가소성 중간 층(3)이 제공되고;
    (d) 중간 층(3)은 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2) 사이에 배열되고, 코팅(6)을 구비하는 내부 판유리의 표면(III)은 중간 층(3)에 대면되고, 중간 층(3)의 연부들은 상부 연부(O) 및 하부 연부(U)를 향해서 지향되어 배향되고, 복합 판유리(10)의 총 두께(d)는 적어도 4.0 mm이고; 그리고
    (e) 내부 판유리(2) 및 외부 판유리(1)가 적층에 의해서 함께 접합되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    전기 전도 코팅(6)은 물리증착(PVD)에 의해서, 바람직하게 음극 스퍼터링에 의해서, 특히 바람직하게 자기장-강화 음극 스퍼터링에 의해서 도포되는, 방법.
  14. 자동차, 바람직하게 승용차에서, 헤드-업 디스플레이의 투사 표면으로서의 역할을 하는 윈드실드로서의, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 복합 판유리의 용도.
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