KR20230070250A - P-편광 복사선을 갖는 헤드업 디스플레이(hud)용 프로젝션 어셈블리 - Google Patents

P-편광 복사선을 갖는 헤드업 디스플레이(hud)용 프로젝션 어셈블리 Download PDF

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KR20230070250A
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coating
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리사 슈마트케
슈테판 길레센
제퍼슨 도 로사리오
얀 하겐
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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    • B60J1/02—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at the vehicle front, e.g. structure of the glazing, mounting of the glazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23—Head-up displays [HUD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3435—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3482—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising silicon, hydrogenated silicon or a silicide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3618—Coatings of type glass/inorganic compound/other inorganic layers, at least one layer being metallic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3626—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer at least containing a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3636—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer at least containing silicon, hydrogenated silicon or a silicide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3639—Multilayers containing at least two functional metal layers
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3642—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating containing a metal layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3644—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the metal being silver
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3647—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer in combination with other metals, silver being more than 50%
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    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3649—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer made of metals other than silver
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3652—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the coating stack containing at least one sacrificial layer to protect the metal from oxidation
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3657—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating having optical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3657—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating having optical properties
    • C03C17/366—Low-emissivity or solar control coatings
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C17/36—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3681—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating being used in glazing, e.g. windows or windscreens
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    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
    • B60K2360/20—Optical features of instruments
    • B60K2360/23—Optical features of instruments using reflectors
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/73—Anti-reflective coatings with specific characteristics
    • C03C2217/734—Anti-reflective coatings with specific characteristics comprising an alternation of high and low refractive indexes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
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Abstract

적어도 다음을 포함하는 헤드업 디스플레이(HUD)용 프로젝션 어셈블리:
- 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 포함하는, HUD 영역(B)을 갖는 앞유리(10); 및
- 프로젝터의 복사선은 주로 p-편광되고 HUD 영역(B)을 향하는 프로젝터(4); 및
- p-편광 복사선을 반사하기에 적합한 반사코팅(20), 여기서
- 상기 반사코팅(20)은 은을 기반으로 하는 정확히 하나의 전기 전도층(21)을 포함하고,
- 상기 전기 전도층(21) 아래의 반사코팅(20)은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 하부 유전체층 구조(22)를 포함하고,
- 상기 전기 전도층(21) 위의 반사코팅(20)은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 상부 유전체층 구조(23)를 포함하고; 및
- IR 복사선을 반사하기에 적합한 기능성 코팅(40), 여기서
- 상기 기능성 코팅(40) 및 상기 반사코팅(20)은 내부 판유리(2)와 외부 판유리(1) 사이에 배열되고, 상기 반사코팅(20)은 내부 판유리(2)와 기능성 코팅(40) 사이에 배열됨.

Description

P-편광 복사선을 갖는 헤드업 디스플레이(HUD)용 프로젝션 어셈블리
본 발명은 헤드업 디스플레이용 프로젝션 어셈블리 및 그 용도에 관한 것이다.
현대 자동차에는 소위 헤드업 디스플레이(HUD)가 점점 더 많이 장착되고 있다. 일반적으로 대시보드 영역에 있는 프로젝터를 사용하면 이미지가 전면 유리에 투사되고 거기에서 반사되며 운전자가 자동차 앞유리(windshield) 뒤의 가상 이미지로 인식한다(운전자 관점에서). 따라서 현재의 주행 속도, 내비게이션 또는 경고 메시지와 같은 중요한 데이터를 운전자가 도로에서 눈을 떼지 않고도 인식할 수 있도록 운전자 시야에 투사할 수 있다. 따라서 헤드업 디스플레이는 교통 안전 향상에 크게 기여할 수 있다.
HUD 프로젝터는 주로 s-편광 복사선으로 작동되며 약 65°의 입사각으로 앞유리를 조사하는데, 이는 공기/유리 전이에 대한 브루스터 각도(소다석회유리의 경우 56.5°)에 가깝다. 프로젝터 이미지가 전면 유리의 양쪽 외부 표면위에서 반사되는 문제가 발생한다. 결과적으로 원하는 1차 이미지 외에 약간 어긋난(offset) 2차 이미지, 이른바 고스트 이미지("고스트")도 나타난다. 이 문제는 일반적으로 표면을 서로에 대해 비스듬하게 배열함으로써, 특히 1차 이미지와 고스트 이미지가 하나로 중첩되도록 복합 판유리인 앞유리의 적층을 위해 사용되는 쐐기형 중간층을 사용함으로써 완화된다. 또 다른. HUD용 쐐기 필름을 갖는 복합 유리는 예를 들어 WO2009/071135A1, EP1800855B1 또는 EP1880243A2에 공지되어 있다.
쐐기 필름은 비사기 때문에 HUD용 복합 판유리의 생산에 비용이 상당히 많이 들어간다. 결과적으로 쐐기 필름이 없는 앞유리와 함께 작동하는 HUD 프로젝션 어셈블리가 필요하다. 예를 들어, 판유리 표면에서 크게 반사되지 않는 p-편광 복사선으로 HUD 프로젝터를 작동하는 것을 생각해볼 수 있다. 그 대신 앞유리는 p-편광 복사선에 대한 반사 표면으로서 반사코팅을 갖게된다. EP3187917A2는 p-편광 복사선으로 작동되는 HUD 프로젝션 어셈블리를 개시한다. 무엇보다도 반사 구조로서 2개의 유전층 사이에 매립된 단일 금속층이 제안되어 있는데, 금속층은 앞유리의 2개의 개별 판유리 사이에 배열된다. 대안적으로, 금속층은 앞유의 외부면에 폴리머층과 함께 배열될 수도 있다.
p-편광 복사선에 대한 반사면으로서의 기능 이외에 다른 기능을 갖는 앞유리에 대한 니즈가 있다. 이와 관련하여 가열 가능한 코팅 또는 IR 보사선 반사코팅은 특별한 의미를 갖는다. 예를 들어 CN 106526854에 개시된 바와 같이 반사코팅 자체를 가열 코팅(heatable coating)으로 사용하는 것을 생각해볼 수 있다. 그러나 두 기능을 하나의 코팅에 결합하는 것은 어렵다.
CN 106630688은 내부 판유리의 차량 내부를 향하는 면에 p-편광 복사선을 위한 반사코팅 및 외부 판유리의 열가소성 중간층을 향하는 면에 로우-E 코팅을 갖는 복합 판유리를 개시한다. 이 구성의 단점은 p-편광 복사선에 대한 반사코팅이 노출되므로 추가 코팅에 의해 기계적 손상으로부터 보호되어야 한다는 것이다.
가시 스펙트럼 범위에서 높은 투과율을 보장하고 p-편광 복사선에 대해 높은 반사율을 가지며 이와 동시에 개선된 열 쾌적성을 제공하는 반사코팅을 갖는 HUD용 프로젝션 어셈블리에 대한 니즈가 있다.
본 발명의 목적은 그러한 개선된 프로젝션 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 본 발명 청구항 1에 따른 프로젝션 어셈블리에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 개시되어 있다.
본 발명에 따르면, HUD 이미지를 생성하기 위해 p-편광 복사선이 사용되며, 복합 판유리는 p-편광 복사선을 충분히 반사하는 반사코팅을 갖는다. HUD 프로젝션 어셈블리에 일반적인 약 65°의 입사각은 공기/유리 전이에 대한 브루스터 각도(56.5°, 소다석회유리)에 비교적 가깝기 때문에 p-편광 벅사선은 판유리 표면에서 거의 반사되지 않고 주로 전도성 코팅에 의해 반사된다. 결과적으로 고스트 이미지가 발생하지 않거나 거의 감지할 수 없어 고가의 쐐기 필름을 사용하지 않아도 된다. 또한 일반적으로 p-편광 복사선만 통과시키고 s-편광 복사선을 차단하는 편광 선택적 선글라스 착용자도 HUD 이미지를 인식할 수 있다. 본 발명에 따른 반사코팅은 HUD 디스플레이와 관련이 있는 450 nm 에서 650 nm 사이의 스펙트럼 범위에서 p-편광 복사선에 대해 높은 반사율을 나타낸다 (HUD 프로젝터는 일반적으로 473nm, 550nm 및 630nm nm(RGB)의 파장에서 작동). 이로써 고강도 HUD 이미지가 생성된다.
단일 은층은 광투과율을 과도하게 감소시키지 않기 때문에 판유리가 여전히 앞유리로 사용될 수 있다. 기능성코팅은 태양의 적외선(IR) 복사선을 반사하여 판유리의 태양 보호기능을 크게 향상시킨다. 또한 앞유리 내부에 배치함으로써 상기 기능성코팅이 기계적 손상으로부터 보호된다. 반사코팅도 마찬가지로 앞유리 내부에도 배치되기 때문에 반사코팅에 대해서도 동일한 보호 효과가 달성된다. 내부 판유리와 기능성코팅 사이에 반사코팅을 배치함으로써 프로젝터의 p-편광 복사선이 주로 반사코팅에 의해 반사되도록 하여 보는 사람에게 선명한 HUD 이미지를 만들어 낸다. 따라서, 상기 기능성코팅의 전기전도층 위에서 방해를 하는 반사가 없다.
헤드업 디스플레이(HUD)를 위한 본 발명에 따른 프로젝션 조립체는 적어도 반사코팅을 구비한 앞유리 및 프로젝터를 포함한다. HUD에서 일반적으로 그렇듯이 프로젝터는 복사선이 관찰자(운전자) 방향으로 반사되는 앞유리 영역을 조사하여 관찰자가 자신의 관점에서 앞유리 뒤에 있는 것처럼 인식하는 가상 이미지를 생성한다. 프로젝터가 조사할 수 있는 앞유리 영역을 HUD 영역이라고 한다. 프로젝터의 빔 방향은 전형적으로 거울에 의해, 특히 수직으로 변경될 수 있어, 보는 사람의 신체 크기에 프로젝션을 적응할 수 있다. 보는 사람의 눈이 설치된 거울 위치에 위치해야 하는 영역을 "아이박스 창"(eyebox window)이라고 한다. 이 아이박스 창은 거울을 조정해서 수직으로 이동이 가능한데, 이렇게 사용 가능한 전체 영역(즉, 가능한 모든 아이박스 창의 중첩)을 "아이박스"라고 한다. 아이박스 안에 위치한 간찰자는 가상 이미지를 인식할 수 있다. 이것은 물론 보는 사람의 눈이 아이박스 내에 위치해야 한다는 것을 의미하는 것이지 몸 전체가 아이박스 내에 위치해야 된다는 것을 의미하진 않는다.
HUD 분야에서 여기서 사용되는 기술 용어는 일반적으로 당업자에게 알려져 있다. 자세한 내용은 뮌헨 공과대학 컴퓨터과학 연구소에서 발표한 Alexander Neumann의 논문 "Simulation-Based Metrology for the Testing of Head-Up Displays"(뮌헨: University Library of the Technical University of Munich, 2012), 특히 2장 "헤드업 디스플레이"를 참조한다.
앞유리는 열가소성 중간층을 통해 서로 결합된 외부 판유리와 내부 판유리를 포함한다. 앞유리는 차량의 창 개구에서 내부를 외부 환경과 분리하기 위한 것이다. 본 발명에서, "내부 판유리"라는 용어는 차량 내부를 향하는 앞유리의 판유리를 지칭한다. "외부 판유리"라는 용어는 외부 환경을 향하는 판유리를 의미한다. 앞유리는 바람직하게는 자동차, 특히 승용차 또는 트럭의 앞유리이다.
앞유리는 상부에지와 하부에지 및 이들 사이에서 연장되는 2개의 측면에지를 갖는다. "상부에지"는 설치된 위치에서 위쪽을 향하는 에지를 나타낸다. "하부에지"는 설치된 위치에서 아래쪽을 향하는 에지를 나타낸다. 상부에지는 종종 "지붕에지"라고도 하고, 하부에지는 "엔진에지"라고도 한다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 각각 외측면(외부면) 및 내측면(내부면) 및 이들 사이에서 연장되는 주변측 에지를 갖는다. 본 발명 맥락에서, "외측면" 즉 "외부면"은 설치된 위치에서 외부 환경을 향하도록 의도된 주 표면을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, "내측면" 즉 "내부면"은 설치된 위치에서 내부를 향하도록 의도된 주 표면을 지칭한다. 외부 판유리의 내측면 즉 내부면과 내부 판유리의 외측면 즉 "외부면"은 서로 마주하고 열가소성 중간층에 의해 서로 결합된다.
프로젝터는 앞유리의 HUD 영역을 향한다. 프로젝터의 복사선은 주로 p-편광이다. 반사코팅은 p-편광 복사선을 반사하는 데 적합하다. 그 결과, 차량의 운전자가 자신의 관점에서 앞유리 뒤에 있는 것으로 인지할 수 있는 허상이 프로젝터 복사로 생성된다.
본 발명에 따른 반사코팅은 은을 기반으로 하는 정확히 하나의 전기 전도층을 갖는다. 하부 유전체층 구조는 전기 전도층 아래에 배열된다. 하부 유전체층 구조는 단일 유전체층으로 구성되거나 여러 층의 층 시퀀스를 포함할 수 있다. 상부 유전체층 구조도 전기 전도층 위에 배치된다. 상부 유전체층 구조는 단일 유전체층으로 구성되거나 여러 유전체층의 층 시퀀스를 포함할 수 있다. 상부 및 하부 유전체층 구조는 각각 적어도 1.9의 굴절률을 갖는다.
본 발명의 맥락에서, 굴절률은 원칙적으로 550nm의 파장과 관련하여 표시된다. 굴절률은 예를 들어 엘립소메트리(Ellipsometry)로 측정할 수 있다. 엘립소미터는 예를 들어 Sentech 사로부터 상업적으로 입수가능하다. 상부 또는 하부 유전체층의 굴절률은 바람직하게는 기판 상에 단일층으로 먼저 증착한 후 엘립소메트리로 굴절률을 측정함으로써 결정된다. 상부 또는 하부 유전체층 시퀀스의 굴절률을 결정하기 위해, 층 시퀀스의 층들은 각각 기판 상에 단일 층으로서 단독으로 증착된 다음, 엘립소메트리에 의해 굴절률이 결정된다. 본 발명에 따르면, 이들 개별 층 각각에 대해 적어도 1.9의 굴절률이 달성되어야 한다. 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 층 시퀀스의 경우, 모든 개별 층은 따라서 적어도 1.9의 굴절률을 갖는다. 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 유전체층 및 이들의 증착 방법은 박막 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 바람직하게는, 물리기상증착, 특히 마그네트론 스퍼터링이 사용된다. 광학적 두께는 기하학적 두께와 굴절률(550nm에서)의 곱이다. 층 시퀀스의 광학적 두께는 개별 층의 광학적 두께의 합으로 계산된다.
본 발명의 맥락에서, 제1 층(또는 층 시퀀스, 층 모듈 또는 층 구조)이 제2 층 "위"에 배열되는 경우, 이는 제1 층이 코팅이 적용된 기판으로부터 제2 층보다 더 멀리 배열된다는 것을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, 제1 층이 제2 층 "아래"에 배열되는 경우, 이는 제2 층이 제1 층보다 기판으로부터 더 멀리 배열된다는 것을 의미한다.
어떤 층이 어떤 재료를 기반으로 하는 경우, 이 재료의 대부분이 불순물 또는 도펀트 외에 특히 실질적으로 이 재료로 구성된다.
반사코팅은 투명하며, 이는 본 발명의 맥락에서 가시 스펙트럼 범위에서 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 80%의 평균 투과율을 갖고 따라서 시야가 판유리를 통해서 실질적으로 제한되지 않는다는 것을 의미한다. 원칙적으로 앞유리의 HUD 영역에 반사코팅이 구비되는 것으로 충분하다. 그러나, 다른 영역에도 반사코팅이 구비될 수 있고 앞유리에는 본질적으로 전체 표면에 걸쳐 반사코팅이 구비될 수도 있으며, 이는 제조상의 이유로 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 판유리 표면의 80% 이상에 본 발명에 따른 반사코팅이 구비된다. 특히, 반사코팅은 주변 에지 영역 및 선택적으로는 통신 창, 센서 창 또는 카메라 창처럼 앞유리를 통해 전자기 복사선의 투과성을 보장하도록 의도된, 결과적으로 반사코팅이 구비되지 않은 국부영역을 제외하고 전체 표면에 걸쳐 판유리 표면에 도포된다. 코팅되지 않은 주변 에지 영역은 예를 들어 최대 20cm의 폭을 갖는다. 이는 반사코팅이 주변 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 반사코팅이 앞유리 내부에서 부식 및 손상으로부터 보호된다.
기능성 코팅은 IR 반사 특성을 가지고 있어서, 열 복사를 반사하여 차량 내부의 난방을 줄이는 태양 보호코팅으로서 역할한다. 코팅을 구비하는 복합 판유리의 TTS 값은 바람직하게는 60% 미만, 특히 바람직하게는 55% 미만이다. TTS 값은 ISO 13837에 따라 측정된 투과된 총 태양에너지를 나타내며 열적 편안함의 척도이다. 기능성 코팅은 그것이 전기적으로 접촉되어 전류가 그것에 흐를 때 반사코팅을 가열하는 가열코팅으로도 사용될 수 있다. 상기 코팅의 시트 저항은 바람직하게는 4 Ω/square 미만, 특히 3 Ω/square 미만이다.
반사코팅은 바람직하게는 열가소성 중간층을 향하는 내부 판유리 표면, 즉 내부 판유리의 외부측 표면(외부면)에 직접 도포된다. 캐리어 필름을 통해 부착하는 대신 내부 판유리의 외부면에 직접 배치하는 것은 캐리어 필름으로 인한 광학적 결함이 없다는 이점이 있다. HUD 프로젝션 어셈블리에서 나중에 사용하려면 광학적으로 완벽한 배열이 특히 중요하다. 바람직하게는, 반사코팅은 물리기상증착에 의해 도포된다. 이것은 특히 우수한 코팅을 제공하고 산업적으로 쉽게 구현될 수 있다.
기능성 코팅은 바람직하게는 열가소성 중간층을 향하는 외부 판유리의 내부면 상에 직접 배열된다. 외부 판유리의 내부면에 배치하면 판유리의 과도한 가열을 방지할 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 기능성 코팅은 물리기상증착에 의해 외부 판유리에 도포된다. 이것은 특히 우수한 코팅을 제공하고 산업적으로 쉽게 구현될 수 있다.
바람직하게는, 기능성 코팅은 외부 판유리의 내부면에 직접 배열되고, 반사코팅은 내부 판유리의 외부면에 직접 배열된다. 특히 별도의 캐리어 필름을 삽입할 필요가 없어 산업적으로 생산이 용이하다. 또한 앞유리 적층 중에 발생하는 광학적 결함을 방지한다.
또한, 바람직하게는 기능성 코팅 또는 반사코팅은 폴리머 캐리어 필름 상에 배열된다. 캐리어 필름은 외부 판유리와 내부 판유리 사이에 배열된다. 바람직하게는, 캐리어 필름은 열가소성 중간층 안에 매립된다. 따라서, 내부 판유리와 외부 판유리 사이의 최적 결합이 달성된다.
바람직하게는, 반사코팅은 내부 판유리 상에 직접 배열되고 기능성 코팅은 캐리어 필름 상의 열가소성 중간층에 매립된다. 따라서, 캐리어 필름 또는 열가소성 중간층으로 인한 광학적 장애는 HUD 이미지 생성 중에 방지된다.
바람직하게는, 기능성 코팅 및 반사코팅은 캐리어 필름, 특히 바람직하게는 한 면에 기능성 코팅을 포함하고 다른 면에 반사코팅을 포함하는 단일 폴리머 캐리어 필름에 도포된다. 이는 하나의 단일 필름만 적층하면 되므로 공정 기술 측면에서 유리하다. 또한 이 경우 반사코팅과 기능성 코팅 사이의 거리는 폴리머 캐리어 필름의 두께에 의해서만 결정된다. p-편광 복사선이 기능성 코팅에서 반사될 때, 생성된 이미지는 반사코팅에서 반사와 중첩되어 두 개의 개별 HUD 이미지가 인식되지 않는다. 따라서 산만한 고스트 이미지가 효율적으로 억제된다.
캐리어 필름은 바람직하게는 실질적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조된다.
캐리어 필름의 두께는 바람직하게는 30㎛ 내지 400㎛, 보다 바람직하게는 40㎛ 내지 200㎛, 특히 바람직하게는 50㎛ 내지 150㎛, 예를 들어 100㎛이다. 이는 특히 양면 코팅된 캐리어 필름의 경우 기능성 코팅에서 반사되어 발생하는 이중상과 HUD 이미지가 중첩되어 하나의 이미지로 형성되어 산만한 이중상이 인지되지 않는 장점이 있다.
바람직한 일 실시예에서, 기능성 코팅은 은을 기반으로 하는 적어도 하나의 전기 전도층을 포함한다. 기능성 코팅의 전기 전도층의 기하학적 두께는 반사코팅의 은 기반 전기 전도층의 기하학적 두께보다 작다. 반사코팅의 전기전도층 두께보다 얇아진 기능성 코팅의 은을 기반으로 하는 전기전도층의 기하학적 두께가 얇아 앞유리의 높은 투과율을 보장되고 선명한 HUD 이미지가 생성된다.
바람직하게는, 그 차이는 1nm 내지 10nm, 바람직하게는 2nm 내지 6nm, 특히 바람직하게는 3nm 내지 4nm이다. 기능성 코팅에 다수의 전기 전도층이 있는 경우, 상기 차이는 각각 기능성 코팅의 단일층과 반사코팅에서의 층 사이의 차이를 의미한디. 기능성 코팅의 전기 전도층의 두께가 얇기 때문에 앞유리의 적절한 투과율이 보장될 수 있다. 또한 기능성 코팅으로 인한 약한 이중상이 약간만 눈에 띈다.
기능성 코팅은 바람직하게는 은을 기반으로 하는 적어도 하나의 전기 전도층을 포함한다. 최하위 유전체층 모듈이 전기 전도층 아래에 배치된다. 최하위 유전체층 모듈은 단일 유전체층으로 구성되거나 여러 층의 층 시퀀스를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 최상위 유전체층 모듈이 전기 전도층 위에 배치된다. 최상위 유전체층 모듈은 단일 유전체층으로 구성되거나 다중 유전체층의 층 시퀀스를 포함할 수 있다. 최상위 및 최하위 유전체층 모듈은 각각 적어도 1.9인 굴절률을 갖는다. 용어 "최상위" 및 "최하위" 층 모듈은 각각 기능성 코팅에서 상기 최상위 모듈 위에 배열된 추가 유전체층 모듈이 없고 최하위 유전체층 모듈 아래에 추가 유전체층 모듈이 배열되지 않음을 의미한다.
바람직한 일 실시예에서, 기능성 코팅은 은을 기반으로 하는 적어도 하나의 전기 전도층을 포함한다. 기능성 코팅의 전기 전도층의 기하학적 두께는 반사 코팅에서의 은을 기반으로 하는 전기 전도층의 기하학적 두께보다 작다. 반사코팅의 전기전도층 두께보다 얇아진 기능성 코팅의 은을 기반으로 하는 전기전도층의 기하학적 두께가 얇기 때문에 앞유리의 높은 투과율이 보장되고 선명한 HUD 이미지가 생성된다. 기능성 코팅은 바람직하게는 은을 기반으로 하는 적어도 하나의 전기 전도층을 포함한다. 최하위 유전체층 모듈은 전기 전도층 아래에 배치된다. 최하위 유전체층 모듈은 단일 유전체층으로 구성되거나 여러 층의 층 시퀀스를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 최상위의 유전체층 모듈이 전기 전도층 위에 배치된다. 최상위 유전체층 모듈은 단일 유전체층으로 구성되거나 다중 유전체층의 층 시퀀스를 포함할 수 있다. 최상위 및 최하위 유전체층 모듈은 각각 적어도 1.9인 굴절률을 갖는다.
기능성 코팅은 바람직하게는 전기 전도성 은층/층들로 인해 IR-반사 특성을 가지므로 열복사를 반사함으로써 차량 내부의 가열을 감소시키는 태양 보호코팅으로서 기능한다. 기능성 코팅은 또한 바람직하게는 기능성 코팅에 전류를 흘려 전기적으로 접촉하여 기능성 코팅을 가열함으로써 가열 코팅으로서 사용된다. 이 경우 기능성 코팅은 전기 버스바를 통해 전압원에 연결되며 전압을 인가하여 가열할 수 있다.
기능성 코팅은 투명하며, 이는 본 발명의 맥락에서 적어도 70%, 바람직하게는 적어도 80%의 가시 스펙트럼 범위에서의 평균 투과율을 갖고 따라서 판유리을 통한 시야를 실질적으로 제한하지 않는다는 것을 의미한다. 앞유리는 본질적으로 그 전체 표면에 걸쳐 기능성 코팅이 구비되는 것이 바람직하다. 따라서 전면적인 자외선 차단 기능이 얻어지며 제조상의 이유로 선호된다. 본 발명의 일 실시예에서, 판유리 표면의 적어도 80%에 기능성 코팅이 제공된다. 특히 바람직하게는, 기능성 코팅은 주변 에지 영역, 및 선택적으로 통신 창, 센서 창, 또는 카메라 창과 같이 전자기 복사선의 투과를 보장하기 위해 의도된, 따라서 기능성 코팅이 없는 국소 영역을 제외하고는 판유리의 모든 면적에 도포된다. 코팅되지 않은 주변 에지 영역은 예를 들어 최대 20cm의 폭을 갖는다. 이로써 기능성 코팅이 주변 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 앞유리 내부에서 부식 및 손상으로부터 기능성 코팅을 보호한다.
바람직한 일 실시예에서, 반사코팅에서, 하부 유전체층 구조의 광학적 두께에 대한 상부 유전체층 구조의 광학적 두께의 비율은 적어도 1.6이다. 놀랍게도, 광학적 두께의 이러한 비대칭성은 p-편광 복사선에 대한 훨씬 더 매끄러운 반사 스펙트럼을 만들어 주게 되므로 전체 관련 스펙트럼 범위(400nm 내지 680nm)에 걸쳐 반사율이 비교적 일정하다는 것이 밝혀졌다. 이로써 HUD 프로젝션의 색상 중립적 디스플레이가 보장된다. 특히 바람직하게는, 하부 유전체층 구조의 광학적 두께에 대한 상부 유전체층 구조의 광학적 두께의 비율은 적어도 1.7, 특히 바람직하게는 적어도 1.8이다. 이렇게 함으로써 특히 우수한 결과가 달성된다.
광학적 두께의 비율은 상부 유전체층 구조의 광학적 두께(분자)를 하부 유전체층 구조의 광학적 두께(분모)로 나눈 몫으로 계산된다.
바람직한 일 실시예에서, 기능성 코팅에서, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 최상의 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비는 0.8 내지 2이다. 놀랍게도 이 비율이 앞유리에 대한 특히 높은 투과율 값이 나온다는 것이 밝혀졌다. 바람직하게는, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비는 0.8 내지 1.5, 특히 바람직하게는 0.9 내지 1.2, 특히 약 1.0이다. 이렇게 함으로써 특히 우수한 투과율 특성이 달성된다.
광학적 두께의 비율은 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께(분자)를 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께(분모)로 나눈 몫으로 계산된다.
바람직한 일 실시예에서, 기능성 코팅은 은을 기반으로 하는 2개의 전기 전도층과 그 사이의 중간 유전체층 모듈을 포함한다. 이는 IR 반사 특성을 개선함으로써 열 보호 효과가 개선된다. 중간 유전체층 모듈은 은을 기반으로 하는 두 개의 전도층 사이에 배열되므로 기능성 코팅이 다음과 같은 순서로 층을 포함한다: 최하위 유전체층 - 은을 기반으로 하는 제1 전도층 - 중간 유전체층 모듈 - 은을 기반으로 하는 제2 전도층 - 최상위 유전체층 모듈.
바람직하게는, 기능성 코팅에서, 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께 대 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께 및 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비율은 1.9보다 크고, 특히 바람직하게는 2.0보다 크고, 특히 더 바람직하게는 2.1보다 크다. 본 발명자들은 이 비율은, 은층의 수가 증가되었음에도 불구하고, 앞유리의 투과율이 놀라울 정도로 높은 값이 되도록 한다는 것을 발견하였다. 바람직하게는 이 비율은 3.0 이하이다.
따라서 이것은 다음의 광학적 두께 비율과 관련이 있다:
중간 유전체층 모듈 / 최하위 유전체층 모듈,
중간 유전체층 모듈 / 최상위 유전체층 모듈.
바람직하게는, 기능성 코팅에서, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비는 0.9 내지 1.1, 바람직하게는 약 1이고, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께 및 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비는 1.9보다 크고 특히 바람직하게는 2.0보다 크고 특히 바람직하게는 2.1보다 크다. 이러한 조합은 특히 우수한 결과를 낳는다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 기능성 코팅은 은을 기반으로 하는 3개의 전기 전도층을 포함하고 은을 기반으로 하는 상기 3개의 전기 전도층 사이에 배열된 2개의 중간 유전체층을 포함한다. 이러한 배열은 IR 반사 특성을 더욱 개선하여 향상된 열적 보호 효과를 낸다. 상기 2개의 중간 유전체층의 각각의 중간 유전체층이 2개의 은층 사이에 배열되는 식으로 배열된다. 따라서 기능성 코팅은 다음의 순서대로 층을 포함한다: 최하위 유전체층 모듈 - 은 기반 제1 전도층 - 중간 유전체층 모듈 - 은 기반 제2 전도층 - 중간 유전체층 모듈 - 은 기반 제3 전도층 - 최상위 유전체층 모듈. 상기 층 스택은 추가 층 스택을 포함할 수 있다. 은을 기반으로 하는 3개의 전기 전도층보다 많은 전기 전도층도 가능하다. 이 경우 중간 유전체층이 더 추가되므로 상기 은층은 각각 유전체층 모듈에 의해 분리된다.
바람직하게는, 기능성 코팅에서, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께 및 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 2개의 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비는 1.9 보다 크고, 바람직하게는 2.0보다 크고, 특히 바람직하게는 2.1보다 크다. 이는 다음과 같은 광학적 두께의 비와 관계된다:
제1 중간 유전체층 모듈 / 최하위 유전체층 모듈,
제2 중간 유전체층 모듈 / 최하위 유전체층 모듈,
제1 중간 유전체층 모듈 / 최상위 유전체층 모듈,
제2 중간 유전체층 모듈 / 최상위 유전체층 모듈,
바람직하게는, 이 경우, 기능성 코팅에서, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께 비는 0.9 내지 1.1이고, 바람직하게는 약 1이고, 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 및 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비는 1.9 보다 크고, 특히 바람직하게는 2.0보다 크고, 바람직하게는 2.1보다 크다. 이러한 조합은 특히 우수한 결과를 낳는다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 기능성 코팅은 적어도 2개, 바람직하게는 정확히 2개, 정확히 3개 또는 정확히 4개의 은 기반 전기 전도층을 포함하며, 기능성 코팅 내의 각각의 은 기반 전기 전도층은 반사코팅 내의 은 기반 전기 전도층보다 더 얇은 기하학적 두께를 갖는다. 그 결과 기능성 코팅의 전기 전도층에서의 반사로 인해 생성된 산만한 고스트 이미지 없이 앞유리의 열 보호 효과가 개선됨과 동시에 높은 투과율을 갖게 된다.
반사코팅은 얇은 층 스택, 즉 얇은 개별 층의 층 시퀀스이다. 이 얇은 층 스택은 은을 기반으로 하는 정확히 하나의 전기 전도층을 포함하고 있다. 은 기반의 전기 전도층은 반사코팅에 기본적인 반사특성과 IR 반사효과 및 전기 전도도를 제공한다. 은을 기반으로 하는 전기 전도층은 단순히 은층이라고도 할 수 있다. 반사코팅은 정확히 하나의 한개의 은층, 즉 1개 이하의 은층을 포함한다. 반사코팅에 다중 전도층이 사용되는 경우와 마찬가지로 투과율을 과도하게 감소시키지 않으면서 원하는 반사 특성을 하나의 은층으로 달성될 수 있다는 것이 본 발명의 특별한 이점이다. 그러나, 반사코팅의 전기 전도성에 실질적으로 기여하지 않지만 다른 목적을 수행하는 다른 전기 전도층이 존재하는 것도 가능하다. 이것은 특히 1nm 미만의 기하학적 두께를 갖는 금속 차단층에 적용되며, 금속 차단층은 바람직하게는 은층과 유전체층 구조 사이에 배열된다.
기능성 코팅과 반사코팅에서의 전기 전도층은 은을 기반으로 한다. 상기 전도층은 바람직하게는 최소 90중량%의 은, 특히 바람직하게는 최소 99중량%의 은, 가장 특히 바람직하게는 최소 99.9중량%의 은을 함유한다. 은층은 예를 들어 팔라듐, 금, 구리 또는 알루미늄과 같은 도펀트를 가질 수 있다.
반사코팅에서 은층의 기하학적 층 두께는 바람직하게는 최대 15 nm, 특히 바람직하게는 최대 14 nm, 가장 특히 바람직하게는 최대 13 nm이다. 그 결과 투과율을 과도하게 낮추지 않고도 유리한 반사율을 얻을 수 있다. 은층의 기하학적 층 두께는 바람직하게는 최소 5 nm, 특히 바람직하게는 최소 8 nm이다. 더 얇은 은층은 층 구조의 디웨팅(dewetting)으로 이어질 수 있다. 특히 바람직하게는, 은층의 기하학적 층 두께는 10 nm 내지 14 nm 또는 11 nm 내지 13 nm이다.
기능성 코팅에서 개별 은층의 기하학적 층 두께는 바람직하게는 최대 12 nm, 특히 바람직하게는 최대 10 nm, 특히 바람직하게는 약 8 nm이다. 그 결과 투과율을 과도하게 줄이지 않고도 IR 범위에서 높은 반사율을 얻을 수 있다.
유리한 일 실시예에서, 반사코팅은 굴절률이 1.9 미만인 유전체층을 포함하지 않는다. 즉, 반사코팅의 모든 유전체층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는다. 본 발명의 특별한 이점은 원하는 반사 특성이 비교적 높은 굴절률의 유전체층만으로 달성될 수 있다는 것이다. 마그네트론 강화 음극 증착에서 낮은 증착 속도를 갖는 실리콘산화물 층은 특히 굴절률이 1.9 미만인 저굴절률 층에 대해 고려되기 때문에, 따라서 본 발명에 따른 반사코팅은 신속하고 경제적으로 생성될 수 있다.
유리한 일 실시예에서, 기능성 코팅은 굴절률이 1.9 미만인 유전체층을 포함하지 않는다. 즉, 기능성 코팅의 모든 유전체층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는다. 마그네트론 강화 음극 스퍼터링에서 증착 속도가 낮기 때문에 굴절률이 1.9 미만인 저굴절률 층(특히 실리콘산화물 층)은 필요하지 않다는 것이 특별한 이점이다. 따라서, 본 발명에 따른 앞유리는 빠르고 경제적으로 생산될 수 있다.
바람직하게는, 기능성 코팅 및 반사코팅은 굴절률이 1.9 미만인 유전체층을 포함하지 않는다.
반사코팅은 은층 위와 아래에 각각 서로 독립적으로 최소 1.9의 굴절률을 갖는 유전체층 구조를 포함한다. 유전체층 구조에 포함된 유전체층은 예를 들어 질화규소, 산화아연, 산화아연주석, 실리콘-질화지르코늄 같은 혼합 실리콘-금속 질화물, 산화지르코늄, 산화니오븀, 산화하프늄, 산화탄탈륨, 산화텅스텐 또는 실리콘탄화물을 기반으로 할 수 있다. 언급된 산화물 및 질화물은 화학량론적으로, 아화학량론적으로, 또는 초화학량론적으로 증착될 수 있다. 그들은 예를 들어 알루미늄, 지르코늄, 티타늄 또는 붕소와 같은 도펀트를 가질 수 있다. 최소 1.9의 굴절률을 갖는 이들 물질의 층은 개별 층의 형태로 그 자체로 공지되어 있고 공지된 방법을 통해 당업자에게 접근가능하다. 바람직하게는, 물리기상증착 방법, 특히 마그네트론 스퍼터링이 이들 층을 증착하는데 사용된다.
상부 유전체층 구조의 광학적 두께는 바람직하게는 80 nm 내지 200 nm, 특히 바람직하게는 100 nm 내지 130 nm이다. 하부 유전체층 구조의 광학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 60 nm 내지 90 nm이다. 이것으로 좋은 결과를 얻을 수 있다.
유리한 일 실시예에서, 반사방지층으로 지칭될 수 있고 바람직하게는 산화물, 예를 들어 산화주석 및/또는 질화물, 예를 들어 질화규소, 특히 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 유전체층은 각각 은층 위와 아래의 반사코팅에 배열된다. 질화규소는 광학적 특성, 사용 용이성, 높은 기계적 및 화학적 안정성으로 인해 좋은 선택임이 입증되었다. 실리콘은 바람직하게는 예를 들어 알루미늄 또는 붕소로 도핑된다. 유전체층 시퀀스의 경우, 질화규소를 기반으로 하는 층은 바람직하게는 상부층 시퀀스의 최상위층 또는 하부층 시퀀스의 최하위층이다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 20 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 40 nm 내지 60 nm, 특히 30 nm 내지 50 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다.
반사방지층에 더하여, 최소 1.9의 굴절률을 갖는 추가의 유전체층이 선택적으로 유전체층 구조에 있을 수 있다. 따라서, 상부 유전체층 구조 및 하부 유전체층 구조는 서로 독립적으로 은층의 반사율을 향상시키기 위해 정합층(matching layer)을 포함할 수 있다. 상기 정합층은 바람직하게는 산화아연, 특히 바람직하게는 0 ≤δ≤ 0.01인 산화아연 ZnO1-δ를 기반으로 한다. 바람직하게는 정합층은 도펀트를 더 포함한다. 정합층은 예를 들어 알루미늄이 도핑된 산화아연(ZnO:Al)을 포함할 수 있다. 정합층은 과량의 산소와 은을 함유하는 층의 반응을 피하기 위해 산화아연은 바람직하게는 산소와 관련하여 아화학양론적으로 증착된다. 정합층은 은층과 반사방지층 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 정합층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다.
반사방지층보다 더 높은 굴절률을 갖는 굴절률향상층이 상부 유전체층 구조 및 하부 유전체층 구조에, 마찬가지로 서로 독립적으로, 반사코팅 내에 존재할 수 있다. 이를 통해 광학적 특성을 더욱 개선하고 미세 조정할 수 있다. 굴절률향상층은 바람직하게는 혼합 실리콘-질화지르코늄, 혼합 실리콘-질화알루미늄, 혼합 실리콘-질화티타늄, 또는 혼합 실리콘-질화하프늄, 특히 바람직하게는 혼합 실리콘-질화지르코늄과 같은 혼합 실리콘-금속 질화물을 함유한다. 지르코늄의 비율은 바람직하게는 15 내지 45중량%, 특히 바람직하게는 15 내지 30중량%이다. 대체 재료는 예를 들어 WO3, Nb2O5, Bi2O3, TiO2 및/또는 AlN일 수 있다. 굴절률향상층은 반사방지층과 은층 사이 또는 정합층(존재하는 경우)과 반사방지층 사이에 배열되는 것이 바람직하다. 굴절률향상층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 5 nm 내지 15 nm이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 최소 1.9의 굴절률을 갖는, 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 정확히 하나의 하부 유전체층이 전기 전도층 아래의 반사코팅에 배열된다. 이는 하부 유전체층 구조가 정확히 하나의 하부 유전체층으로 구성됨을 의미한다. 마찬가지로, 최소 1.9의 굴절률을 갖는, 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 정확히 하나의 상부 유전체층이 전기 전도층 위에 배열된다. 이는 상부 유전체층 구조가 정확히 하나의 상부 유전체층으로 구성됨을 의미한다. 그 결과 기판에서 시작하여 다음과 같은 층 순서가 된다: 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 반사방지층. 반사코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 20 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 40 nm 내지 60 nm, 특히 30 nm 내지 50 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 제1 하부 유전체층(반사방지층) 및 제2 하부 유전체층(정합층)은 전기 전도층 아래의 반사코팅에 배열된다. 이는 하부층 구조가 제1 하부 유전체층과 제2 하부 유전체층을 포함함을 의미한다. 마찬가지로, 제1 상부 유전체층(반사방지층) 및 제2 상부 유전체층(정합층)이 전기 전도층 위에 배치된다. 이는 상부 층 구조가 제1 상부 유전체층 및 제2 상부 유전체층을 포함하거나 이들로 구성됨을 의미한다. 반사방지층 및 정합층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는다. 반사 방지층은 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하고; 정합층은 산화아연을 기반으로 한다. 정합층은 바람직하게는 각각의 반사방지층과 은층 사이에 배열된다: 이것은 기판으로부터 시작하여 다음의 층 순서가 되게 한다: 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층. 반사코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 20 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 40 nm 내지 60 nm, 특히 30 nm 내지 50 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다.
정합층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 하부 유전체층(반사방지층), 제2 하부 유전체층(정합층) 및 제3 하부 유전체층(굴절률향상층)은 전기 전도층 아래의 반사코팅층에 배치된다. 이는 하부 층 구조가 제1 하부 유전체층, 제2 하부 유전체층 및 제3 하부 유전체층을 포함하거나 이들로 구성됨을 의미한다. 마찬가지로, 제1 상부 유전체층(반사방지층), 제2 상부 유전체층(정합층) 및 제3 상부 유전체층(굴절률향상층)이 전기 전도층 위에 배치된다. 이는 상부 층 구조가 제1 상부 유전체층, 제2 상부 유전체층 및 제3 상부 유전체층을 포함하거나 이들로 구성됨을 의미한다. 반사방지층 및 정합층 및 굴절률향상층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는다. 굴절률향상층은 반사방지층보다 높은 굴절률, 바람직하게는 최소 2.1을 갖는다. 반사방지층은 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하고; 정합층은 산화아연을 기반으로 하고; 굴절률향상층은 혼합 실리콘-지르코늄 질화물 또는 혼합 실리콘-하프늄 질화물과 같은 혼합 실리콘-금속 질화물을 기반으로 한다. 정합층은 바람직하게는 은층으로부터의 거리가 가장 짧은 반면, 굴절률향상층은 정합층과 반사방지층 사이에 배치된다. 그 결과 기판에서 시작하여 다음의 층 순서가 만들어진다: 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방 층. 반사코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 20 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 40 nm 내지 60 nm, 특히 30 nm 내지 50 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 정합층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다. 굴절률향상층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 5 nm 내지 15 nm이다.
하부 층 구조 및 상부 층 구조는 서로 독립적으로 형성될 수 있기 때문에, 전술한 실시예들의 조합도 가능하며, 여기서 상부 유전체층 구조는 일 실시예에 따라 형성되고 하부 유전체층 구조는 다른 실시예에 따라 형성된다. 그 결과 다음과 같은 바람직한 층 시퀀스가 생성된다(각각의 경우 기판, 즉 반사코팅이 증착된 표면에서 시작하여):
- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
본 발명의 유리한 일 실시예에서, 반사코팅은 적어도 하나의 금속 차단층을 포함한다. 차단층은 은층 아래 및/또는 위에 배열될 수 있고 바람직하게는 은층과 직접 접촉한다. 그 경우 차단층은 은층과 유전체층 구조 사이에 위치한다. 차단층은 일반적으로 벤딩 공정 중에 발생하는, 코팅된 판유리의 온도 처리 중에 은층에 대한 산화방지 역할을 한다. 차단층은 바람직하게는 1 nm 미만, 예를 들어 0.1 nm 내지 0.5 nm의 기하학적 두께를 갖는다. 차단층은 바람직하게는 티타늄 또는 니켈-크롬 합금을 기반으로 한다.
차단층은 반사코팅의 광학적 특성을 미미하게만 변화시키며 바람직하게는 전술한 모든 실시예에 존재한다. 특히 바람직하게는, 차단층은 은층 바로 위에, 즉 은층과 상부 유전체층 구조 사이에 배열되며, 여기서 차단층이 특히 효과적이다. 그 결과 다음과 같이 바람직한 층 시퀀스가 된다:
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률강화층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사 방지층
선택적으로, 각 경우에 추가 차단층이 은층 바로 아래, 즉 은층과 하부 유전체층 구조 사이에 배열될 수 있다.
기능성 코팅은 은을 기반으로 하는 전기 전도층 위와 아래에 각각 서로 독립적으로 최소 1.9의 굴절률을 갖는 유전체층 모듈을 포함한다. 다중 은층을 갖는 기능성 코팅의 경우, 모든 유전체층 모듈은 바람직하게는 적어도 1.9의 굴절률을 갖는다. 유전체층 모듈에 포함된 유전체층은 예를 들어 질화규소, 산화아연, 산화아연주석, 실리콘-질화지르코늄과 같은 혼합 실리콘-금속질화물, 산화지르코늄, 산화니오븀, 산화하프늄, 산화탄탈륨, 산화텅스텐 또는 실리콘탄화물을 기반으로 할 수 있다. 언급된 산화물 및 질화물은 화학량론적으로, 아화학량론적으로, 또는 초화학량론적으로 증착될 수 있다. 그들은 예를 들어 알루미늄, 지르코늄, 티타늄 또는 붕소와 같은 도펀트를 가질 수 있다.
최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께는 바람직하게는 70 nm 내지 200 nm, 특히 바람직하게는 80 nm 내지 100 nm이다. 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께는 바람직하게는 70 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 80 nm 내지 150 nm이다. 이것으로 좋은 결과를 얻을 수 있다. 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께는 바람직하게는 100 nm 내지 400 nm, 바람직하게는 150 nm 내지 300 nm, 특히 바람직하게는 160 nm 내지 200 nm이다.
유리한 일 실시예에서, 반사방지층으로 지칭될 수 있고 바람직하게는 산화물, 예를 들어 산화주석 및/또는 질화물, 예를 들어 질화규소, 특히 바람직하게는 질화규소를 기반하는 유전체층이 최상위 및 최하위 층 모듈 내에 있는 기능성 코팅 및 존재하는 경우 중간층 모듈 내의 기능성 코팅에 각각 배열된다. 질화규소는 광학적 특성, 사용 용이성, 높은 기계적 및 화학적 안정성으로 인해 좋은 선택임이 입증되었다. 실리콘은 바람직하게는 예를 들어 알루미늄 또는 붕소로 도핑된다.
최상위층 및 최하위층 모듈의 경우, 질화규소 기반의 층은 최상위층 모듈의 최상위층 또는 최하위층 모듈의 최하위층인 것이 바람직하다. 최상위층 또는 최하위층 모듈에서 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 중간층 모듈 내의 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 30nm 내지 100nm, 특히 바람직하게는 40nm 내지 80nm, 특히 50nm 내지 70nm이다.
반사방지층에 더하여, 최소 1.9의 굴절률을 갖는 추가 유전체층이 기능층의 유전체층 모듈에 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 최상위 및 최하위 유전체층 모듈은 서로 독립적으로 은층의 반사율을 향상시키기 위해 정합층을 포함할 수 있다. 중간층 모듈은 서로 독립적으로 하나 또는 두 개의 정합층을 포함할 수 있다. 정합층은 바람직하게는 산화아연, 특히 바람직하게는 0 ≤ δ ≤ 0.01인 산화아연 ZnO1-δ를 기반으로 한다. 정합층은 도펀트를 더 포함하는 것이 바람직하다. 정합층은 예를 들어 알루미늄이 도핑된 산화아연(ZnO:Al)을 포함할 수 있다. 과량의 산소와 은 함유 층의 반응을 피하기 위해 산화아연은 바람직하게는 산소와 관련하여 아화학양론적으로 증착된다. 정합층은 최상위층 및 최하위층 유전체층 모듈에서 바람직하게는 은층과 반사방지층 사이에 배열된다. 정합층은 중간 유전체층 모듈에서 인접한 은층과 반사방지층 사이에 배열되는 것이 바람직하다. 정합층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다.
반사방지층보다 더 높은 굴절률을 갖는 굴절률향상층은 기능성 코팅 내에도, 마찬가지로 서로 독립적으로 최상위, 최하위 및 선택적으로 중간의 유전체층 모듈에 존재할 수 있다. 이를 통해 광학 특성을 더욱 개선하고 미세 조정할 수 있다. 굴절률향상층은 바람직하게는 혼합 실리콘-질화지르코늄, 혼합 실리콘-질화알루미늄, 혼합 실리콘-질화티타늄, 또는 혼합 실리콘-질화하프늄과 같은 혼합 실리콘-금속 질화물을 함유하며, 특히 바람직하게는 혼합 실리콘-질화지르코늄을 함유한다. 지르코늄의 비율은 바람직하게는 15 내지 45중량%, 특히 바람직하게는 15 내지 30중량%이다. 대체 재료는 예를 들어 WO3, Nb2O5, Bi2O3, TiO2 및/또는 AlN일 수 있다. 굴절률향상층은 반사방지층과 은층 사이 또는 정합층(존재하는 경우)과 반사방지층 사이에 배열되는 것이 바람직하다. 굴절률향상층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 5 nm 내지 15 nm이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 기능성 코팅의 최하위층 모듈은 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 최소 1.9의 굴절률을 갖는 정확히 하나의 하부 유전체층으로 구성된다. 마찬가지로, 최상위층 모듈은 굴절률이 최소 1.9인, 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 정확히 하나의 상부 유전체층 모듈로 구성된다. 기능성 코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 최상위층 및 최하위층 모듈에서의 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 중간 유전체층 모듈에서의 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 55 nm 내지 80 nm, 특히 60 nm 내지 70 nm이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 제1 유전체층(반사방지층)과 제2 유전체층(정합층)은 기능성 코팅의 최하위층 모듈, 최상위층 모듈 및 중간층 모듈내에 서로 독립적으로 배치된다. 반사방지층 및 정합층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는다. 반사방지층은 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하고; 정합층은 바람직하게는 산화아연을 기반으로 한다. 정합층은 바람직하게는 각각의 반사방지층과 은층 사이에 배열된다. 기능성 코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전층을 포함하지 않는다.
특히 바람직하게는, 최상위층 및 최하위층 모듈은 반사방지층, 정합층을 포함하고 다른 유전체층은 포함하지 않는다. 중간층 모듈은 바람직하게는 하부 정합층, 반사방지층 및 상부 정합층을 상기 순서로 포함하고 다른 유전체층은 포함하지 않는다. 최상위층 또는 최하위층 모듈에서 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 중간층 모듈에서 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 30nm 내지 100nm, 특히 바람직하게는 40nm 내지 80nm, 특히 50nm 내지 70nm이다. 정합층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 제1 유전체층(반사방지층), 제2 유전체층(정합층) 및 제3 유전체층(굴절률향상층)은 기능성 코팅 내에, 서로 독립적으로 최하위층 모듈과 최상위층 모듈에 배열된다. 바람직하게는, 최하위층 모듈 및 최상위층 모듈에는 다른 유전체층이 배치되지 않는다. 중간층 모듈에는 제1 유전체층(정합층), 제2 유전체층(반사방지층) 및 제3 유전체층(정합층)이 배치되는 것이 바람직하다. 굴절률향상층뿐만 아니라 반사방지층 및 정합층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는다. 굴절률향상층은 반사방지층보다 더 높은 굴절률, 바람직하게는 최소 2.1을 갖는다. 반사방지층은 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하고; 정합층은 바람직하게는 산화아연을 기반으로 한다; 굴절률향상층은 바람직하게는 혼합 실리콘-지르코늄 질화물 또는 혼합 실리콘-하프늄 질화물과 같은 혼합 실리콘-금속 질화물을 기반으로 한다. 정합층은 바람직하게는 은층으로부터의 거리가 가장 짧은 반면, 굴절률향상층은 정합층과 반사방지층 사이에 배치된다. 그 결과 기판에서 시작하여 최상위층 및 최하위층 모듈에 대하여 다음의 층 시퀀스가 생긴다: (기판) - 반사방지층 - 정합층 - 굴절률향상층 - (은). 그 결과 중간층 모듈에 대하여 은층부터 시작하여 다음의 층 시퀀스가 생긴다: (은) - 정합층 - 반사방지층 - 정합층 - (은). 기능성 코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 최상위층 또는 최하위층 모듈에서 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 중간층 모듈에서 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 30 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 40 nm 내지 80 nm, 특히 50 nm 내지 70 nm이다. 정합층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다. 굴절률향상층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 5 nm 내지 15 nm이다.
개별 층 모듈이 서로 독립적으로 형성될 수 있기 때문에, 전술한 실시예들의 조합도 가능하며, 최상위 유전체층 모듈이 일 실시예에 따라 형성되고 최하위 유전체층 모듈이 다른 실시예에 따라 형성되며, 다중 은층의 경우 중간층 모듈은 또 다른 층 모듈에 따라 형성된다. 그 결과 다음과 같은 바람직한 층 시퀀스가 생성된다(각각 기판, 즉 기능성 코팅이 증착되는 표면에서부터 시작하여):
하나의 은층에 대하여:
- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층.
두 개의 은층에 대해 몇 가지 가능한 조합들이 예로서 아래 열거된다.
- 하부 반사방지층 - 은층 - 중간 반사방지층 - 은층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 중간 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 중간 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 중간 정합층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 은층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 은층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
3개의 은층의 경우 유사한 구조가 적용되며 각 경우에 하나의 은층과 하나의 추가 유전체층 모듈이 추가된다.
본 발명의 유리한 일 실시예에서, 기능성 코팅은 적어도 하나의 금속 차단층을 포함한다. 차단층은 은층 아래 및/또는 위에 배열될 수 있고 바람직하게는 은층과 직접 접촉한다. 바람직하게는, 차단층이 각각의 은층 아래 및/또는 위에 배열된다. 그러면 차단층은 은층과 유전체층 모듈 사이에 위치한다. 차단층은 특히 일반적으로 굽힘공정 중에 생기는, 코팅 판유리의 온도 처리 중에 은층에 대한 산화 보호 역할을 한다. 차단층은 바람직하게는 1 nm 미만, 예를 들어 0.1 nm 내지 0.5 nm의 기하학적 두께를 갖는다. 차단층은 바람직하게는 티타늄 또는 니켈-크롬 합금을 기반으로 한다.
차단층은 기능성 코팅의 광학적 특성을 미미하게만 변화시키며 바람직하게는 전술한 모든 실시예에 존재한다. 특히 바람직하게는, 차단층은 하나/각각의 은층 바로 위에 배열되며, 즉 각 경우에 은층과 인접한 상부 유전체층 모듈 사이에 배열되며, 특히 효과적이다. 그 결과 앞서 이미 열거된 예시적인 층 시퀀스에 대해 다음과 같은 바람직한 층 시퀀스가 생긴다.
하나의 은층에 대하여:
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층.
두 개의 은층에 대해 몇 가지 가능한 예들이 다음에 열거된다:
- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 중간 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 중간 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 중간 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 하부 정합층 - 은층 - 차단층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 중간 정합층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 굴절률향상층 - 상부 반사방지층
- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률향상층 - 은층 - 차단층 - 중간 정합층 - 중간 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 정합층 - 상부 반사 방지층.
3개의 은층의 경우, 유사한 구조가 적용되며 각 경우에 하나의 은층과 하나의 추가 유전체층 모듈이 추가된다.
선택적으로, 각각의 경우에, 각각의 은층 바로 아래에, 즉 은층과 하부 유전체층 모듈 사이에 추가 차단층이 배열될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 기능성 코팅은 다층 중합체 필름의 형태로 구현된다. 다층 중합체 필름은 어떠한 전기 전도층도 포함하지 않는다. 바람직하게는 다층 중합체 필름은 중합체 층만을 포함한다. 다층 중합체 필름은 바람직하게는 1 내지 1000, 특히 바람직하게는 10 내지 500, 보다 더 바람직하게는 50 내지 100개의 중합체 층을 포함한다. 다층 중합체 필름은 가시광선을 통과시키면서 IR 복사선을 반사한다. 따라서 자동차 앞유리의 TTS 값은 낮아지는 반면 TL 값은 거의 감소하지 않는다. 추가 장점은 상기 필름은 예를 들어 휴대폰의 전자 신호를 차폐하지 않는다는 것이다. 다층 중합체 필름은 상이한 재료의 중합체 층을 포함할 수 있다. 다층 중합체 필름의 연속적인 중합체 층은 바람직하게는 광학 간섭으로 인해 IR 복사선이 반사되도록 굴절률이 상이하다. 이러한 필름은 예를 들어 UCSF(Ultra-Clear Solar Film)라는 이름으로 3M사에서 상업적으로 입수할 수 있다. 다층 중합체 필름은 바람직하게는 중합체 캐리어 필름 상에 제공된다. 바람직하게는, 다층 중합체 필름은 열가소성 중간층에 매립된다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 기능성 코팅은 나노입자의 코팅으로 구현된다. 나노입자는 판유리 표면에 직접 도포된다. 바람직하게는, 기능성 코팅은 세슘 텅스텐산 나노입자 및/또는 인듐 산화물 나노입자를 포함한다. 불연속 나노 입자 층 덕분에 글레이징은 예를 들어 휴대폰의 고주파에 대한 높은 투과성을 갖는다. 또한 앞유리에 대한 광학적 요구 사양을, 특히 투명성과 색상 측면에서 충족한다. 바람직하게는, 나노입자는 중합체 매트릭스에 매립된다. 적합한 혼합물은 예를 들어 DryWired® Liquid NanoTint®라는 이름으로 상업적으로 구매할 수 있다. 나노입자가 포함된 중합체 매트릭스는 외부 판유리에서 직접 소성하여 만들어진다. 이로써 우수한 접착력이 보장된다. 대안적으로, 나노입자는 바람직하게는 중합체 필름 안에 매립되거나 그 위에 도포된 후 적층하는 동안 판유리에 통합된다.
프로젝터는 앞유리의 안쪽에 배치되고 내부 판유리의 내부 면을 통해 앞유리에 조사한다. HUD 영역을 향하여 조사하여 HUD 프로젝션을 만든다. 본 발명에 따르면, 프로젝터의 복사선은 주로 p-편광된다. 즉, 50%보다 큰 p-편광 복사선 성분을 갖는다. 프로젝터의 총 복사선에서 p-편광 복사선의 비율이 높을수록 원하는 프로젝션 이미지의 강도는 높아지고 앞유리 표면 위에서의 원하지 않는 반사 강도는 낮아진다. 프로젝터의 p-편광 복사선 성분은 바람직하게는 최소 70%, 특히 바람직하게는 최소 80%이고, 특히 최소 90%이다. 특히 유리한 일 실시예에서, 프로젝터의 복사선은 본질적으로 순전히 p-편광된다. 따라서 p-편광 복사선 성분은 100%이거나 그로부터 약간만 차이가 난다. 편광 방향의 표시는 앞유리의 복사선 입사면을 기준으로 한다. "p-편광 복사선"이라는 표현은 그의 전기장이 입사 평면 내에서 진동하는 복사선을 말한다. "S-편광 복사선"은 그 전기장이 입사면에 수직으로 진동하는 복사선을 말한다. 입사면은 조사된 영역의 기하학적 중심에서 앞유리의 표면 법선과 입사 벡터에 의해 만들어진다.
프로젝터의 복사선은 바람직하게는 45°내지 70°, 특히 60°내지 70°의 입사각으로 앞유리에 충돌한다. 유리한 일 실시예에서, 입사각은 브루스터각으로부터 최대 10°만큼 벗어난다. 그러면 p-편광 복사선은 앞유리의 표면에서 아주 미미하게만 반사되어 고스트 이미지가 생성되지 않는다. 입사각은 프로젝터 복사선의 입사 벡터와 HUD 영역의 기하학적 중심에서 내측 표면의 법선(즉, 앞유리의 내측 외부 표면 상의 표면 법선) 사이의 각도이다. 판유리에 일반적으로 사용되는 소다석회유리의 경우 공기/유리 전이에 대한 브루스터 각도는 56.5°이다. 이상적으로는 입사각은 이 브루스터각에 최대한 가까워야 한다. 그러나, HUD 프로젝션 어셈블리에 일반적인 65°의 입사각은 차량에서 쉽게 구현되고 브루스터 각도에서 약간만 벗어나는데, 예를 들어 이 각도를 사용하면 p-편광 복사선의 반사가 미미하게만 증가하게 된다.
프로젝터 복사선의 반사는 외부 판유리 표면에서가 아니라 반사코팅에서 주로 발생하기 때문에 고스트 이미지를 피하기 위해 외부 판유리 표면을 서로에 대해 비스듬히 배열할 필요가 없다. 결과적으로 앞유리의 외부 표면은 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다. 열가소성 중간층은 바람직하게는 쐐기형으로 구현되지 않고, 대신에, 특히 내부 판유리와 외부 판유리처럼 앞유리의 상부 에지와 하부 에지 사이의 수직 경로에서도 실질적으로 일정한 두께를 갖는다. 대조적으로 쐐기형 중간층은 앞유리의 하부 에지와 상부 에지 사이의 수직 코스에서 두께가 변하는데, 특히 두께가 증가한다. 중간층은 전형적으로 최소 하나의 열가소성 필름으로 만들어진다. 표준 필름은 쐐기형 필름보다 훨씬 더 경제적이기 때문에 앞유리 생산이 더 경제적이다.
외부 판유리 및 내부 판유리는 유리, 특히 창 판유리에 통상적인 소다석회유리로 만드는 것이 바람직하다. 그러나 원칙적으로 판유리는 다른 유형의 유리(예: 붕규산 유리, 석영 유리, 알루미노규산 유리) 또는 투명 플라스틱(예: 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 폴리카보네이트)으로 만들 수도 있다. 외부 판유리와 내부 판유리의 두께는 매우 다양할 수 있다. 바람직하게는 0.8mm 내지 5mm, 바람직하게는 1.4mm 내지 2.5mm 범위의 두께를 갖는 판유리가 사용되며, 예를 들어 1.6mm 또는 2.1mm의 표준 두께를 갖는 판유리가 사용된다.
외부 판유리, 내부 판유리 및 열가소성 중간층은 투명하고 무색일 수 있지만 착색되거나 채색될 수도 있다. 바람직한 일 실시예에서, 앞유리(반사코팅 및 기능성 코팅을 포함하는)를 통한 총 투과율은 70%보다 크다. "총 투과율"이라는 용어는 ECE-R 43, Annex 3, § 9.1에 명시된 자동차 창문의 광투과성을 테스트하는 프로세스를 기반으로 한다. 외부 판유리와 내부 판유리는 서로 독립적으로 프리스트레스(prestressed) 되지 않거나, 부분적으로 프리스트레스 되거나 또는 프리스트레스 될 수 있다. 판유리 중 적어도 하나가 프리스트레스 되어야 한다면, 열적 또는 화학적 프리스트레싱일 수 있다.
유리한 일 실시예에서, 외부 판유리는 착색되거나 채색된다. 이렇게 하면 앞유리의 외측면 반사율이 줄어들어 외부 관찰자에게 판유리의 느낌을 좋게 한다. 그러나, 앞유리의 광투과율을 최소 70% (총 투과율)로 보장하기 위해, 외부 판유리의 광투과율은 바람직하게는 최소 80%, 특히 바람직하게는 적어도 85%를 가져야 한다. 광투과율은 0°의 투과각에서 투과된 380nm 내지 780nm의 스펙트럼 범위의 가시광선 스펙트럼 내 복사선의 비율을 나타낸다. 광투과율은 예를 들어 Perkin Elmer사의 분광계와 함께 시판되는 측정 기구를 사용하여 당업자에게 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다. 내부 판유리 및 중간층은 바람직하게는 투명하다. 즉 착색되거나 착색되지 않는다. 예를 들어 녹색 또는 파란색 유리를 외부 판유리로 사용할 수 있다.
앞유리는 바람직하게는 자동차 판유리에 대해 통상적이듯이 하나 또는 복수의 공간 방향으로 만곡되며, 전형적인 곡률 반경은 대략 약 10cm 내지 40m이다. 그러나 앞유리는 예를 들어 버스, 기차 또는 트랙터용 판유리로 의도된 경우 평평할 수도 있다.
열가소성 중간층은 하나 이상의 열가소성 중합체, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 폴리우레탄(PU) 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체를 포함하며, 특히 바람직하게는 PVB를 함유한다. 중간층은 전형적으로 열가소성 필름으로 형성된다. 중간층의 두께는 바람직하게는 0.2mm 내지 2mm, 특히 바람직하게는 0.3mm 내지 1mm이다. 열가소성 중간층은 단일 필름 또는 다중 개별 필름으로 구성될 수 있다.
앞유리는 그 자체로 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 외부 판유리 및 내부 판유리는 중간층을 통하여 적층되며, 예를 들어 오토클레이브 방법, 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더 방법, 진공 라미네이터 또는 이들의 조합에 의해 적층된다. 외부 판유리와 내부 판유리의 결합은 통상적으로 열, 진공 및/또는 압력의 작용 하에 행해진다.
반사코팅 및 기능성 코팅은 바람직하게는 판유리 표면 상에 물리기상증착(PVD)에 의해, 특히 바람직하게는 음극 스퍼터링("스퍼터링"), 가장 특히 바람직하게는 마그네트론 강화 음극 스퍼터링("마그네트론 스퍼터링")에 의해 도포된다. 상기 코팅들은 바람직하게는 적층 전에 도포된다. 판유리 표면에 반사코팅 및/또는 기능성 코팅을 도포하는 대신, 원칙적으로 중간층에 배열된, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만들어진 캐리어 필름 상에도 제공될 수 있다.
앞유리가 벤딩될 경우, 외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 적층 전에 그리고 바람직하게는 임의의 코팅공정 후에 벤딩공정을 거친다. 바람직하게는, 외부 판유리와 내부 판유리는 합동으로(즉, 동시에 동일한 도구에 의해) 함께 굽혀지는데, 그 이유는 판유리의 형상이 후속적으로 거쳐야 하는 적층을 위해 최적으로 일치되기 때문이다. 유리 벤딩공정의 전형적인 온도는 예를 들어 500℃ ~ 700℃이다. 이 온도 처리는 또한 투명도를 높이고 반사코팅의 시트저항을 줄여준다.
본 발명은 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리를 자동차, 특히 승용차 또는 트럭의 HUD로서의 용도를 추가로 포함한다.
이하에서, 도면 및 예시적인 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면은 도식적인 표현이며 축척에 맞지 않으며 결코 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 일반 프로젝션 어셈블리의 복합 판유리의 평면도,
도 2는 일반 프로젝션 어셈블리의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리의 복합 판유리의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리용 앞유리의 실시예의 단면도,
도 5a,b 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리용 앞유리의 각 실시예의 단면도,
도 6은 실시예 1, 3, 4의 투과율 스펙트럼.
도 1 및 도 2는 각각의 경우에 HUD를 위한 일반적인 프로젝션 어셈블리의 세부사항을 도시한다. 프로젝션 어셈블리는 앞유리(10), 특히 승용차의 앞유리를 포함한다. 프로젝션 어셈블리는 또한 복합 판유리(10)의 한 영역을 향하는 프로젝터(4)를 포함한다. 일반적으로 HUD 영역 B로 지칭되는 이 영역에서, 프로젝터(4)는 관찰자(5)(차량 운전자)에 의해 그의 눈이 소위 아이박스(E) 내에 위치하는 경우 그의 반대쪽을 향하는 복합 판유리(10)측 상에 가상 이미지로 인지되는 이미지를 생성할 수 있다.
앞유리(10)는 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)로 구성된다. 그 하부 에지(U)는 승용차의 엔진 방향으로 아래쪽으로 배열되며; 상부 에지(O), 지붕 방향으로 위쪽을 향한다. 설치된 위치에서 외부 판유리(1)는 외부 환경을 향하고; 내부 판유리(2)는 차량 내부를 향한다.
도 3은 본 발명에 따라 구현된 앞유리(10)의 실시예를 도시한다. 외부 판유리(1)는 설치된 위치에서 외부 환경을 향하는 외부면(I)과 설치된 위치에서 내부를 향하는 내부면(II)을 갖는다. 마찬가지로, 내부 판유리(2)는 설치된 위치에서 외부 환경을 향하는 외부면(III) 및 설치된 위치에서 내부를 향하는 내부 면(IV)을 갖는다. 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 예를 들어 소다석회유리로 제조된다. 외부 판유리(1)는 예를 들어 2.1mm의 두께를 갖고; 내부 판유리 2, 두께 1.6mm 또는 2.1mm의 두께를 갖는다. 중간층(3)은 예를 들어 두께 0.76mm의 PVB 필름으로 이루어진다. PVB 필름은 당업계에서 일반적인 표면 거칠기와는 별개로 본질적으로 일정한 두께를 가지며 소위 "쐐기 필름"으로 구현되지 않는다.
내부 판유리(2)의 외부면(III)에는 반사코팅(20)이 제공되며, 이는 프로젝터 복사선에 대한 반사 표면으로서(및 가능하게는 추가적으로 IR-반사코팅으로서) 제공된다.
프로젝터(4)의 복사선은 p-편광, 특히 본질적으로 순수하게 p-편광된다. 프로젝터(4)는 브루스터각에 가까운 약 65°의 입사각으로 앞유리(10)를 조사하므로, 프로젝터의 복사선은 복합 판유리(10)의 외부면(I, IV)에서 거의 반사되지 않는다. 본 발명에 따른 반사코팅(20)은 p-편광 복사선의 반사를 위해 최적화된다. 그것은 HUD 프로젝션을 생성하기 위해 프로젝터(4)의 복사를 위한 반사면으로서 역할을 한다.
본 발명에 따른 기능성 코팅(40)은 외부 판유리(1)의 내부면(II)에 배열된다. 기능성 코팅(40)은 적외선(IR) 복사선의 반사에 최적화되고 앞유리의 열 보호 기능을 개선하는 역할을 한다. 외부 판유리(1)의 내부면(II) 상에 배열됨으로써 프로젝터(4)의 p-편광 복사선 대부분이 먼저 내부 판유리의 반사코팅(20)에 의해 반사되어 HUD 프로젝션을 생성하는 데 사용될 수 있도록 보장된다. 따라서, 기능성 코팅(40)으로 인한 산만한 이중 이미지가 크게 방지된다.
도 5a 및 도 5b는 각각 중합체 캐리어 필름을 갖는 앞유리의 단면을 도시한다. 도 5a는 내부 판유리(2)의 외부면에 본 발명에 따른 반사코팅(20)이 있는 앞유리를 도시한다. 반사코팅(20)은 PVD 방법에 의해, 여기서는 마그네트론 스퍼터링에 의해 내부 판유리(2) 상에 직접 도포된다. 기능성 코팅(40)은 PET로 만들어진 중합체 캐리어 필름(50) 위에 배열되고 두 겹의 PVB로 구성된 열가소성 중간층(3)에 매립된다. 반사코팅(20)이 내부 판유리(2) 상에 직접 배열되기 때문에, HUD 이미지의 생성을 방해하는 어떠한 캐리어 필름 또는 열가소성 중간층이 없다.
도 5b에 도시된 실시예에서, 기능성 코팅(40) 및 반사코팅(20)은 하나의 캐리어 필름(50) 상에 배열된다. 따라서 적층 시에 오직 하나의 추가 캐리어 필름이 삽입되며, 이는 프로세스 엔지니어링 관점에서 유리하다. 여기서 반사코팅(20)과 기능성 코팅(40) 사이의 거리는 캐리어 필름(50)에 의해서만 정의된다. 따라서 기능성 코팅(40)으로 인한 혼란스러운 고스트 이미지의 생성이 특히 효과적으로 방지되는데, 이는 기능성 코팅에서의 임의의 반사가 반사코팅에서의 반사와 중첩되기 때문에 하나의 이미지가 되기 때문이다. 따라서 기능성 코팅에서의 임의의 반사는 HUD 이미지가 생성될 때 주의를 분산시키는 이중 이미지로 인식되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 앞유리(10)의 실시예의 층 순서(sequence)를 도시한다. 본 발명에 따르면, 반사코팅(20)은 얇은 층의 스택 형태로 내부 판유리(2)의 외부면에 배열된다. 반사코팅(20)은 은을 기반으로 하는 하나의 전기 전도층(21)을 포함한다. 금속 차단층(24)은 전기 전도층(21) 바로 위에 배열된다. 상부 유전체층 구조(23)는 그 위에 배열된다. 하부 유전체층 구조(22)는 전기 전도층(21) 아래에 배열된다.
본 발명에 따르면, 기능성 코팅(40)은 얇은 층의 스택 형태로 외부 판유리(1)의 내부면에 배열된다. 기능성 코팅(40)은 은을 기반으로 하는 하나의 전기 전도층(41)을 포함한다. 금속 차단층(44)은 전기 전도층(41) 바로 위에 배열된다. 최상위 유전체층 모듈(43)은 금속 차단층 상에 배열된다. 최하위 유전체층 모듈(42)은 전기 전도층(41) 아래에 배열된다.
내부 판유리(2)와 외부 판유리(1)는 열가소성 중간층(3)을 통해 결합된다.
층 두께는 축적대로 도시되지는 않았다. 예를 들어, 판유리(1, 2)의 두께와 열가소성 중간층(3)의 두께는 도시된 얇은 층에 비해 매우 작다. 또한, 도시된 구조는 단지 예로서 제공된 것이다. 차단층은 존재하거나 존재하지 않을 수 있고 전기 전도층 위 및/또는 아래에 배열될 수 있다. 유전체층 구조 및 층 모듈은 각각 단일 유전체층 또는 또한 다중 층을 포함할 수 있으며, 단 하나 이상의 유전체층이 전도층(21 및 41) 위와 아래에 존재한다. 재료 및 층 두께가 다음 실시예에 예시적으로 나타나 있다.
표 1 및 표 2는 본 발명의 실시예 1 내지 6에 따른, 내부 판유리의 외부면 상의 반사코팅(20) 및 외부 판유리의 내부면 상의 기능성 코팅(40)을 갖는 앞유리(10)의 층 순서를 개별 층들의 재료 및 기하학적 층 두께와 함께 설명한다. 유전체층은 서로 독립적으로 예를 들어 붕소 또는 알루미늄으로 도핑될 수 있다.
재료 층 두께
실시예 4 실시예 3 실시예 2 실시예 1
소다석회유리 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm
SiN 최하위
유전체층 모듈		 25 nm 25 nm 25 nm 20 nm
SiZrN 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm
ZnO 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm
Ag 제1 은층 8 nm 8 nm 11 nm 10 nm
NiCr 차단층 0.3 nm 0.3 nm 0.3 nm 0.3 nm
ZnO 중간
유전체층 모듈		 10 nm 10 nm
SiN 70 nm 70 nm
ZnO 10 nm 10 nm
Ag 제2 은층 9 nm 8 nm
NiCr 차단층 0.3 nm 0.3 nm
ZnO 중간
유전체층 모듈 		10 nm
SiN 70 nm
ZnO 10 nm
Ag 제3 은층 8 nm
NiCr 차단층 0.3 nm
ZnO 최상위
유전체층 모듈		 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm
SiZrN 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm
SiN 25 nm 20 nm 25 nm 25 nm
PVB 0.76 mm 0.76 mm 0.76 mm 0.76 mm
SiN 상부
유전체층 구조		 30 nm 30 nm 30 nm 40 nm
SiZrN 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm
ZnO 10 nm 10 nm 10 nm 10 nm
NiCr 차단층 0.3 nm 0.3 nm 0.3 nm 0.3 nm
Ag 은층 11.0 nm 12 nm 12 nm 12 nm
ZnO 하부
유전체층 구조		 10.0 nm 10 nm 10 nm 10 nm
SiN 20 nm 20 nm 20 nm 27 nm
소다석회유리 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm
재료 층 두께
실시예 5 실시예 6 비교예
소다석회유리 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm
SiN 최하위
유전체층 모듈		 40 nm 20 nm
SiZrN 10 nm 10 nm
ZnO 10 nm 10 nm
Ag 제1 은층 10 nm 10 nm
NiCr 차단층 0.3 nm 0.3 nm
ZnO 최상위
유전체층 모듈		 10 nm 10 nm
SiZrN 10 nm 10 nm
SiN 30 nm 45 nm
PVB 0.76 mm 0.76 mm 0.76 mm
SiN 상부
유전체층 구조		 30 nm 30 nm 40 nm
SiZrN 10 nm 10 nm 10 nm
ZnO 10 nm 10 nm 10 nm
NiCr 차단층 0.3 nm 0.3 nm 0.3 nm
Ag 은 12 nm 12 nm 12 nm
ZnO 하부
유전체층 구조		 10.0 nm 10 nm 10 nm
SiN 20 nm 20 nm 27 nm
소다석회유리 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm
상부 및 하부 층 구조의 광학적 두께 및 그 비율은 표 3에 요약되어 있다. 비율 φ은 하부 유전체층 구조(22)의 광학적 두께에 대한 상부 유전체층 구조(23)의 광학적 두께의 비율을 기술한다. 광학적 두께는 각각 표 1 및 2에 나타낸 기하학적 두께와 굴절률(SiN: 2.0; SiZrN: 2.2, ZnO: 2.0)의 곱이다.
상부 유전체층 구조의 광학적 두께 하부 유전체층 구조의 광학적 두께 비율(φ)
실시예 1 122 74 1.65
실시예 2 102 60 1.70
실시예 3 102 60 1.70
실시예 4 102 60 1.70
실시예 5 102 60 1.70
실시예 6 102 60 1.70
비교예 122 74 1.65
최상위 층 및 최하위 층 모듈의 광학적 두께 및 그 비율은 표 4에 요약되어 있다. 비율 γ은 최상위 유전체층 모듈(43)의 광학적 두께 대 최하위 유전체층 모듈(42)의 광학적 두께의 비율을 나타낸다.
최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께 비율(γ)
실시예 1 92 82 1.12
실시예 2 92 92 1.00
실시예 3 82 92 0.89
실시예 4 92 92 1.00
실시예 5 122 102 0.84
실시예 6 82 132 1.61
비교예 0 0 0
최상위 층, 중간 층 및 최하위 층 모듈의 광학적 두께와 그들의 비율은 표 5에 요약되어 있다. 비율 η1은 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비율을 나타낸다. 비율 η2은 최하위 유전체층 모듈(42)의 광학적 두께에 대한 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비율을 나타낸다.
최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께 비율 η1 비율 η2
실시예 3 82 92 180 1.96 1.96
실시예 4
최하위 모듈		 92 92 180 2.20 1.96
표 6은 광원 A에 따른 투과율 값을 나타낸 것이다. 또한 열쾌적성 값은 TTS 값으로 나타내었다. 이것은 전송된 총 태양 에너지를 나타내며 ISO 13837에 따라 측정된다.
투과율 TL A /% TTS /%
실시예 1 71 54.0
실시예 2 71 52.3
실시예 3 72 51.5
실시예 4 71 49.1
실시예 5 70 53.0
실시예 6 69 52.8
비교예 76 61.3
표 2에 나열된 비교예는 앞유리에 기능성 코팅이 없다는 점에서 실시예와 다르다. 앞유리는 내부 판유리의 반사코팅 덕분에 HUD 이미지 생성을 위한 우수한 반사 특성을 가지고 있다. 그러나 비교예의 판유리는 높은 TTS 값에서 알 수 있듯이 단열성이 좋지 않다. 실시예 1, 3은 비교예에 비해 TTS 값이 현저히 낮아 단열 효과가 향상된 것을 확인할 수 있다. p-편광 복사선을 반사하기 위한 본 발명에 따른 반사코팅 덕분에, 본 발명에 따른 앞유리는 HUD 프로젝션 어셈블리에 사용하기에 이상적으로 적합하다.
실시예 1 내지 6은 모두 p-편광 복사선을 이용한 HUD 이미지 생성을 위한 투영면으로 적합하다. 반사코팅에서보다 기능성 코팅에서 더 얇은 은층을 갖는 본 발명에 따른 구성 덕분에, 기능성 코팅의 전기 전도층에서의 반사로 인한 혼란스러운 이중 이미지가 발생하지 않는다. 모든 실시예 1 내지 6은 적어도 1.6의 비율 φ를 갖는다. 이것은 HUD 프로젝션의 색상 중립 디스플레이를 보장한다.
실시예 5 및 6은 주로 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께 대 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비율 γ이 실시예 1 및 2와 상이하다. 실시예 1 및 2의 값은 0.9 내지 1.1인 반면, 실시예 5 및 6의 값은 각각 그 이하 및 그 초과이다. 놀랍게도 이것은 실시예 1 및 2에 대해 개선된 투과율 값 71를 만들어준다.
도 6은 실시예 1, 3 및 4에 대한 3개의 투과율 스펙트럼을 도시하며, 그의 구조는 표 1에 열거되어 있다. 스펙트럼은 직접적인 비교가 가능하도록 동일한 조건에서 기록되었다. 모든 실시예 1, 3 및 4는 가시광선(VIS) 스펙트럼 범위(400 nm 내지 800 nm)에서 매우 유사한 투과율을 갖는다는 것을 알 수 있다. 표 6에 열거된 바와 같이, 모든 실시예 1, 3 및 4는 적어도 70%의 광원 A에 대한 TL 값을 갖는다. 따라서 이들은 자동차 부문의 앞유리 또는 전면 측면창으로 매우 적합하다.
실시예 4에 따른 글레이징은 낮은 TTS 값(표 6) 및 적외선(IR) 범위(800nm - 2500nm)에서 낮은 투과율로 표시되는 바와 같이 최상의 열 보호 효과를 나타낸다.
도 6의 스펙트럼 비교에서 알 수 있듯이 TL 값은 기능성 코팅의 은층 수가 증가함에 따라 감소한다. 그럼에도 불구하고 본 발명에 따른 구조 덕분에 가시광선 스펙트럼 범위에서 높은 투과율이 달성될 수 있어 앞유리로 사용하는 것이 가능하다. 표 5는 비율 η1 및 비율 η2를 나타내며, 이는 각각 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께 대 최상위 및 최하위 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비율을 나타낸다. 중간 유전체층 모듈은 최하위 층 또는 최상위 층의 각각의 모듈보다 실질적으로 더 큰 광학적 두께를 갖는다. 놀랍게도 이 비율은 기능성 코팅의 층 스택이 다중 은층을 포함하더라도 비교적 높은 TL 값을 갖게하는 것으로 나타났다.
1 외부 판유리
2 외부 판유리
3 열가소성 중간층
4 프로젝터
5 관찰자 / 차량 운전자
10 앞유리
20 반사코팅
21 반사코팅에서 은을 기반으로 하는 전기 전도층
22 반사코팅에서 하부 유전체층 구조
23 반사코팅에서 상부 유전체층 구조
24 차단층
40 기능성 코팅
41 기능성 코팅에서 은을 기반으로 한 전기 전도층
42: 최하위 유전체층 모듈
43: 최상위 유전체층 모듈
44: 금속 차단층
50 중합체 캐리어 필름
O 앞유리(10)의 상부 에지
U 앞유리(10)의 하부 에지
B 앞유리(10)의 HUD 영역
E 아이박스
I 외부 판유리(1)의 외측면, 중간층(3)으로부터 멀어지는 방향의 외부 판유리(1)의 외부면
II 외부 판유리(1)의 내측면, 중간층(3)을 향하는 외부 판유리(1)의 내부면,
III 내부 판유리(2)의 외측면, 중간층(3)을 향하는 내부 판유리(2)의 외부면
IV 내부 판유리(2)의 내측면, 중간층(3)으로부터 멀어지는 방향의 내부 판유리(2)의 내부면

Claims (17)

  1. 적어도 다음을 포함하는 헤드업 디스플레이(HUD)용 프로젝션 어셈블리:
    - 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 포함하는, HUD 영역(B)을 갖는 앞유리(10); 및
    - 프로젝터의 복사선은 주로 p-편광되고 HUD 영역(B)을 향하는 프로젝터(4); 및
    - p-편광 복사선을 반사하기에 적합한 반사코팅(20), 여기서
    - 상기 반사코팅(20)은 은을 기반으로 하는 정확히 하나의 전기 전도층(21)을 포함하고,
    - 상기 전기 전도층(21) 아래의 반사코팅(20)은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 하부 유전체층 구조(22)를 포함하고,
    - 상기 전기 전도층(21) 위의 반사코팅(20)은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 상부 유전체층 구조(23)를 포함하고; 및
    - IR 복사선을 반사하기에 적합한 기능성 코팅(40), 여기서
    - 상기 기능성 코팅(40) 및 상기 반사코팅(20)은 내부 판유리(2)와 외부 판유리(1) 사이에 배열되고, 상기 반사코팅(20)은 내부 판유리(2)와 기능성 코팅(40) 사이에 배열됨.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사코팅(20)에서 하부 유전체층 구조(22)의 광학적 두께에 대한 상부 유전체층 구조(23)의 광학적 두께의 비율은 최소 1.6, 바람직하게는 최소 1.7, 특히 바람직하게는 최소 1.8인 프로젝션 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)은 적어도 하나의 은을 기반으로 하는 전기 전도층(41)을 포함하며, 기하학적 두께는 상기 반사코팅에서의 은을 기반으로 하는 전기 전도층(21)의 기하학적 두께보다 더 작으며,
    - 은을 기반으로 하는 전기 전도층(41) 아래의 기능성 코팅은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 최하위 유전체층 모듈(42)을 포함하고,
    - 은을 기반으로 하는 전기 전도층(41) 위의 기능성 코팅(40)은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 최상위 유전체층 모듈(43)을 포함하는 프로젝션 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)에서, 최하위 유전체층 모듈(42)의 광학적 두께에 대한 최상위 유전체층 모듈(43)의 광학적 두께의 비율이 0.8 내지 1.5, 바람직하게는 0.9 내지 1.2, 특히 바람직하게는 1.0인 프로젝션 어셈블리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)은 은을 기반으로 하는 2개의 전기 전도층(41)과 이들 사이에 중간 유전체층 모듈을 포함하고, 상기 기능성 코팅(40)에서의 은을 기반으로 하는 모든 전기 전도층(41)의 기하학적 두께는 상기 반사코팅(20)에서의 은을 기반으로 하는 전기 전도층(21)의 기하학적 두께보다 작은 프로젝션 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)에서, 최하위 유전체층 모듈(42)의 광학적 두께 및 최상위 유전체층 모듈의 광학적 두께에 대한 중간 유전체층 모듈의 광학적 두께의 비율은 1.9보다 크고, 바람직하게는 2.0보다 크고, 특히 바람직하게는 2.1보다 큰 프로젝션 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사코팅(20)은 열가소성 중간층(3)을 향하는 내부 판유리(2)의 외부면(III) 상에 배열되고 바람직하게는 물리기상증착에 의해 도포되는 프로젝션 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)이 열가소성 중간층(3)을 향하는 외부 판유리(1)의 내부면(II) 상에 배열되고 바람직하게는 물리기상증착에 의해 도포되는 프로젝션 어셈블리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40) 또는 상기 반사코팅(20)은 열가소성 중간층(3)에 매립된 중합체 캐리어 필름(50) 상에 배열되는 프로젝션 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40) 및 상기 반사코팅(20)은 단일 중합체 캐리어 필름(50) 상에 배열되고, 상기 중합체 캐리어 필름(50)은 열가소성 중간층(3)에 매립되는 프로젝션 어셈블리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사코팅(20)에서,
    - 하부 층 구조(22)는 최소 1.9의 굴절률을 가지며, 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 제1 하부 유전체층 및 바람직하게는 산화아연을 기반으로 하는 제2 하부 유전체층을 포함하고, 및/또는
    - 상부 층 구조(23)는 최소 1.9의 굴절률을 가지며, 바람직하게는 질화규소를 기반으로 하는 제1 상부 유전체층 및 바람직하게는 산화아연을 기반으로 하는 제2 상부 유전체층을 포함하는 프로젝션 어셈블리.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사코팅(20) 및 상기 기능성 코팅(40)은 각각 적어도 하나의 전기 전도층(21, 41)의 위 및/또는 아래에 배열되며, 1 nm 미만의 기하학적 두께를 갖는 적어도 하나의 금속 차단층(24)를 포함하는 프로젝션 어셈블리.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사코팅(20)의 모든 유전체층은 최소 1.9의 굴절률을 갖는 프로젝션 어셈블리.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사코팅(20)에서, 상기 전기 전도층(21)은 10 nm 내지 14 nm의 기하학적 두께를 갖는 프로젝션 어셈블리.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)은 전기 버스 바를 통해 전압원에 연결되고 전압을 인가함으로써 가열될 수 있는 프로젝션 어셈블리.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기능성 코팅(40)은 전기 전도층 없이 다층 중합체 필름의 형태로 구현되는 프로젝션 어셈블리.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 프로젝터(4)의 방사선은 실질적으로 순수하게 p-편광되고 60°내지 70°의 입사각으로 앞유리(10)에 충돌하는 프로젝션 어셈블리.
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