WO2021180635A1 - Verbundscheibe mit projektionselement und funktionselement - Google Patents

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WO2021180635A1
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layer
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film
composite pane
functional element
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PCT/EP2021/055754
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Shawn IVES
Giulia CROCI
Johannes Wolf
Michele CAPPUCCILLI
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the invention relates to a composite pane which has a combination of a functional element with electrically controllable optical properties and a projection element, a method for producing the composite pane and its use.
  • Composite panes with electrically controllable optical functional elements are known as such.
  • the optical properties of the functional elements can be changed by an applied electrical voltage.
  • SPD functional elements suspended particle device
  • the applied voltage can be used to control the transmission of visible light through SPD functional elements.
  • PDLC polymer dispersed liquid crystal
  • the active layer contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix.
  • OFF no voltage applied
  • ON voltage applied
  • the glazing In “OFF” mode (voltage applied) the glazing is in a translucent / transparent state.
  • PNLC polymer network liquid crystal
  • the active layer contains liquid crystals which are embedded in a polymer network, the functionality otherwise being analogous to that of the PDLC functional elements.
  • SPD, PDLC and PNLC functional elements are commercially available as functional elements, the active layer and the flat electrodes required for applying a voltage being arranged between two carrier foils.
  • the lamination of functional elements such as PDLC in glass with the formation of composite panes with electrically controllable optical properties is described, for example, in EP 2915004 A1 or EP 2864835 A1.
  • the functional elements such as PDLC are generally encapsulated between two panes using EVA (ethylene vinyl acetate) films or PVB (polyvinyl butyral) films.
  • projection elements in laminated glass, which are transparent as such and serve as a projection surface for displaying information.
  • the projection elements can, for example can be used in head-up displays as a projection surface in laminated glass.
  • a head-up display is a display system in which the observer can maintain his line of sight because the visual information is projected into his field of vision. Projectors that project the image onto the projection element are used as the imaging unit.
  • substrates with liquid crystal coatings materials with holographic functions or reflective functions, e.g. multilayer optical films or others, can be used as projection elements.
  • substrates with a structured surface are also possible, e.g. a glass or plastic with a structured surface that has a reflective coating.
  • WO 2019/242915 A1 discloses a method for producing a composite pane with a polarization-selective coating based on liquid crystals in a cholesteric phase.
  • Transparent layer elements with diffuse reflection properties based on structured substrates made of polymethyl methacrylate (PMM) or glass are described, for example, in WO 2018/109375 A1, WO 2015/063418 A1 and WO 2018142050 A1.
  • the transparent layer elements can serve as projection elements.
  • EP 3 457 210 A1 discloses an image projection structure based on a transparent layer with an irregular surface on which a reflective layer is arranged.
  • a functional element with electrically controllable optical properties also referred to here as an active element, or a projection element, here also referred to as a passive element
  • US 2015/0138627 A1 discloses a projection or rear projection method in which glazing is used as a projection or rear projection wall, the glazing being a transparent layer element with diffuse reflection properties and a variable light scattering system comprising a functional film that is capable to switch between a transparent state and a scattered state.
  • the object of the invention was to improve the contrast of information or images displayed by projection films or elements. This could be achieved with an underlying functional element such as a PDLC. In this case, both elements should be as close to each other as possible to avoid any ghosting. This poses an additional technical problem, since the ventilation required between these two elements during the manufacture of the laminated glass is difficult, which can lead to deficiencies.
  • the object of the present invention is achieved by a composite pane according to independent claim 1.
  • the invention also relates to a method for producing the composite pane, the use of the composite pane and the composite panes according to the invention, which are installed in buildings or vehicles, according to the further independent claims. Preferred embodiments emerge from the subclaims.
  • the invention enables a method for laminating a thin projection element (a passive thin film) in combination with a functional element (an active film) within a glazing unit.
  • This glazing provides better contrast for the purpose of projecting an image onto the glazing.
  • a composite pane which comprises in this order: a first glass pane, a first laminating layer, a projection element, a second laminating layer, a functional element with electrically controllable optical properties, a third laminating layer and a second glass pane.
  • the composite pane comprises a first glass pane and a second glass pane.
  • the first glass pane can represent the inner pane and the second glass pane can represent the outer pane or, conversely, the first glass pane can represent the outer pane and the second glass pane can represent the inner pane.
  • inner pane and outer pane relate to the orientation of the composite pane in the installed state.
  • the projection element is generally transparent. It serves as a projection surface for displaying visual information.
  • the visual information or the light is thrown onto the projection element by an imaging unit, also referred to as a projector.
  • the projection element is referred to as a passive element.
  • the projection element generally has a functional layer or passive layer for projection. The projection element is then generally to be positioned in the composite pane in such a way that this functional layer or passive layer faces the side on which the projector is arranged.
  • the projection element and the functional element are generally two-dimensional bodies.
  • the position of the projection element and the size of the projection element can be varied so that it is arranged in a partial area of the composite pane or in the entire composite pane. This also applies to the functional element.
  • the projection element and / or the functional element can thus be arranged over the entire surface or over part of the surface in the laminated glass. A partial area arrangement is advantageous because the adhesion between the glass panes is improved.
  • the projection element can be in the form of a film or passive film and / or the functional element can be in the form of a film or active film.
  • the first glass sheet and the second glass sheet can be flat or curved sheets.
  • the panes can be made of inorganic glass and / or organic glass (plastic).
  • the first glass pane and the second glass pane can be made, for example, independently of one another, of flat glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, aluminosilicate glass, polycarbonate and / or polymethacrylate.
  • the first glass pane and the second glass pane are preferably made of soda-lime glass.
  • the first glass pane and the second glass pane have, for example, independently of one another a thickness in the range from 0.4 to 5.0 mm, for example 1 to 3 mm, more preferably 1.6 to 2.5 mm.
  • the first glass pane and / or the second glass pane can have further suitable coatings known per se, for example non-stick coatings, tinted coatings, anti-reflective coatings, anti-scratch coatings or low-E coatings.
  • the polymer layers contained in the composite pane are usually formed by films.
  • the terms layers and foils can be used interchangeably.
  • the composite pane according to the invention comprises a functional element with electrically controllable optical properties.
  • the functional element with electrically controllable optical properties is preferably selected from a PDLC functional element, a PNLC functional element or an SPD functional element.
  • the functional element with electrically controllable optical properties is a PDLC functional element.
  • the functional element in particular the PDLC functional element, the light permeability of the composite pane can be reduced as required, as a result of which a visual protection effect is achieved and the contrast for the visual information is increased.
  • the functional element in particular the PDLC functional element, generally comprises, in this order, a carrier layer, a surface electrode, an active layer, a surface electrode and a carrier layer.
  • the active layer has variable optical properties which can be controlled by an electrical voltage applied to the active layer.
  • Electrically controllable optical properties are understood in the context of the invention in particular to be those properties that are continuously controllable, but equally also those that can be switched between two or more discrete states.
  • the said optical properties relate in particular to the light transmission and / or the scattering behavior.
  • the active layer of a PDLC functional element contains liquid crystals which are embedded in a polymer matrix. If no voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals are aligned in a disordered manner, which leads to a strong scattering of the light passing through the active layer. If a voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals align themselves in a common direction and the transmission of light through the active layer is increased.
  • the active layer of a PNLC functional element contains liquid crystals which are embedded in a polymer network. Otherwise, the functional principle is similar to that of the PDLC functional element.
  • the active layer of an SPD functional element contains suspended particles, and the absorption of light by the active layer can be changed by applying a voltage to the surface electrodes.
  • the functional element comprises surface electrodes for applying the voltage to the active layer, which electrodes are arranged between the carrier layers and the active layer.
  • a surface electrode is arranged between the active layer and the one carrier layer and a surface electrode is arranged between the active layer and the other carrier layer.
  • the surface electrodes can be identical or different with regard to their composition and / or thickness. The surface electrodes are mostly the same.
  • the flat electrodes are preferably designed as transparent, electrically conductive layers.
  • the surface electrodes preferably contain at least one metal, a metal alloy or a transparent conductive oxide (transparent conducting oxide, TCO).
  • transparent, conductive oxides TCO are tin-doped indium oxide (ITO, also known as indium-tin oxide), tin oxide doped with antimony or fluorine (Sn0 2 : F), zinc oxide doped with gallium or zinc oxide doped with aluminum ( ZnO: AI), ITO being preferred.
  • the thickness of the electrically conductive layers based on these transparent conductive oxides (TCO), in particular ITO, is preferably in the range from 5 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 200 nm and in particular 15 to 50 nm.
  • the electrically conductive layer can also be a metal layer, preferably a thin layer or a stack of thin layers which comprise metal layers.
  • Metal here also includes metal alloys. Suitable metals are, for example, Ag, Al, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au, Ni, Cr, W or alloys thereof. These metal coatings are referred to as TCC (transparent conductive coating). Typical thicknesses of the individual layers are in the range from 2 to 50 nm.
  • the functional elements also include two carrier layers or carrier films (a first carrier layer and a second carrier layer).
  • the backing layers are formed in particular from polymeric or thermoplastic films.
  • the carrier layers can be identical or different with regard to their composition and / or thickness.
  • the two carrier layers typically consist of the same composition.
  • the flat electrodes are typically designed in the form of an electrically conductive coating on the carrier film or carrier layer.
  • the carrier layers contain or consist of a thermoplastic material.
  • the thermoplastic material can be a thermoplastic polymer or a mixture of two or more thermoplastic polymers.
  • the carrier layer can also contain additives, such as plasticizers.
  • the thermoplastic material of the carrier layer can, for example, contain or consist of polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU), polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, fluorinated ethylene propylenes, polyvinyl fluoride and / or ethylene tetrafluoroethylene.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PU polyurethane
  • polypropylene polycarbonate
  • polymethyl methacrylate polyacrylate
  • polyvinyl chloride polyacetate resin
  • fluorinated ethylene propylenes polyvinyl fluoride and / or ethylene tetrafluoroethylene.
  • the thermoplastic material of the carrier layers is preferably PET, as is customary with commercially available functional elements.
  • the carrier layers are therefore preferably formed from PET film.
  • the thermoplastic material of the carrier layer can also contain or consist of mixtures of PET with other thermoplastic polymers, such as those mentioned above, and / or copolymers of PET.
  • each carrier layer is, for example, in the range from 0.03 mm to 0.4 mm, preferably from 0.04 mm to 0.3 mm.
  • the thickness of the carrier layers is preferably in the range from 100 to 250 mhi (micrometers).
  • the carrier layers are formed from PET film and / or the surface electrodes are formed from ITO layers in the functional element, preferably in the PDLC functional element.
  • the composite pane according to the invention further comprises a projection element.
  • the projection element is used to display visual information.
  • Such projection elements and their mode of operation are known per se to the person skilled in the art.
  • the projection element shows, in particular, a reflection in the visible spectrum, with a different refractive index usually being present locally than in the case of glass or PVB.
  • the projection element is designed as a substrate with a passive coating, in particular a cholesteric liquid crystal coating, as a transparent layer element with diffuse reflectivity or as a holographic optical element, a substrate with a cholesteric liquid crystal coating being preferred.
  • the projection element comprises a substrate or a substrate layer to which a functional coating or passive coating is applied.
  • the functional coating is applied to one side of the substrate layer.
  • the functional coating can be applied over the entire surface or over part of the surface in the form of a pattern on the substrate layer.
  • the functional coating serves as a projection surface for displaying the visual information generated by a projector.
  • the functional layer can consist of one or more layers.
  • the functional coating or passive coating is preferably selected from a liquid crystal coating, in particular a cholesteric liquid crystal coating, a diffusely reflective coating, a reflective substrate with structure, a substrate with reflective metallic coating and a photopolymer coating with a holographic function.
  • the substrate layer can, for example, consist of polyvinyl butyral (PVB) film, cellulose triacetate (TAC) film, polymethyl methacrylate (PMMA) film, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) film, polyethylene terephthalate (PET) film, polyethylene (PE) film , Polyamide (PA) film or polycarbonate (PC) film, in particular if the functional coating is a liquid crystal coating, in particular a cholesteric liquid crystal coating.
  • the substrate layer can, for example, have a thickness in the range from 0.03 to 0.2 mm, preferably 0.05 to 0.2 mm, in particular if the functional coating is a liquid crystal coating, in particular a cholesteric liquid crystal coating.
  • the projection element preferably has a total thickness in the range from 0.035 to 0.3 mm, in particular if it is a liquid crystal display, preferably a cholesteric liquid crystal display.
  • the projection element can be a transparent layer element act diffuse reflective properties.
  • These transparent layer elements can comprise, for example, two structured substrates, for example made of PMM or glass, between which at least one layer with diffusely reflective areas is usually arranged.
  • Such transparent layer elements are described, for example, in WO 2018/109375 A1, WO 2015/063418 A1 and WO 2018142050 A1, to which reference is made.
  • Structured substrates or other reflective elements e.g. substrates with a metallic coating, such as silver (Ag) or titanium oxide (TiOx), can also be used as projection elements.
  • a metallic coating such as silver (Ag) or titanium oxide (TiOx)
  • TiOx titanium oxide
  • the projection element comprises a substrate layer which has a cholesteric liquid crystal coating on one side, the substrate layer preferably having a thickness in the range from 0.03 to 0.2 mm, preferably 0.05 to 0.2 mm.
  • the composite pane according to the invention further comprises three laminating layers.
  • the lamination layers can be identical or different with regard to their composition and / or thickness.
  • the laminating layers can be formed by commercially available laminating foils. They are used to bond or laminate the components of the composite pane.
  • the first glass pane and the second glass pane are connected to one another by the laminating layers and the functional element and the projection element are laminated into the glass.
  • the laminating layers are formed in particular from polymeric films, usually thermoplastic films.
  • the lamination layer can, for example, polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate, polyurethane, polypropylene, polyacrylate, polyethylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resin, acrylate, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride and / or ethylene-tetrafluoroethylene and / or a mixture or a copolymer thereof.
  • PVB polyvinyl butyral
  • ethylene vinyl acetate polyurethane
  • polypropylene polyacrylate
  • polyethylene polycarbonate
  • polymethyl methacrylate polyvinyl chloride
  • polyacetate resin casting resin
  • acrylate fluorinated ethylene-propylene
  • polyvinyl fluoride and / or ethylene-tetrafluoroethylene and / or a mixture or a copo
  • the first, second and third lamination layers are each independently formed from polyvinyl butyral (PVB) film, thermoplastic polyurethane (TPU) film, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) film, or a combination thereof.
  • the laminating layers are formed from EVA films and / or PVB films, preferably PVB films.
  • the first laminating layer and the second laminating layer ie the two laminating layers between which the Projection element is arranged, thinner than the third lamination layer, ie the lamination layer, which is arranged between the functional element and the second glass pane.
  • the second lamination layer i.e. the lamination layer which is arranged between the functional element and the projection element
  • the first lamination layer and the second lamination layer each independently have a thickness in the range from 30 to 200 ⁇ m, preferably 30 to 150 ⁇ m, more preferably 30 to 100 ⁇ m. In this way, the distance between the functional element and the projection element can be kept small, as a result of which ghost images can be avoided.
  • the third lamination layer preferably has a thickness in the range from 0.3 to 1 mm.
  • the invention also relates to a method for producing a composite pane according to the invention as described above, the method comprising the following steps: with electrically controllable optical properties, a third lamination layer and a second glass pane, b) cold venting of the provided arrangement in a vacuum at a temperature in the range of 10 to 40 ° C, preferably 12 to 30 ° C, c) warm venting of the cold-vented arrangement in a vacuum at a temperature in the range from 60 to 130 ° C, preferably 70 to 110 ° C, and d) laminating the vented arrangement at a temperature in the range from 100 to 150 ° C, preferably 110 to 130 ° C, and a pressure in the range from 6 to 14 bar, preferably 8 to 12 bar, and subsequent cooling in order to form the composite pane.
  • a venting process is necessary to remove the additional air from the laminated structure and to ensure the functionality of the glazing structure.
  • Cold venting under vacuum is carried out with a holding time of at least 30 minutes, but this can be extended up to a few hours depending on the dimension and type of structure.
  • the warm vent is then under vacuum with temperatures carried out, which are normally between 70 and 110 ° C and preferably not exceed 130 ° C.
  • a correct choice can be made taking into account the time of the autoclave cycle.
  • the pressure can be between 6-14 bar, preferably 8-12 bar, and the choice of pressure should be made in accordance with the temperature, time and speed of the autoclave cycle.
  • the cold venting is carried out over a period of 10 minutes to 12 hours and / or the warm venting is carried out over a period of 15 minutes to 5 hours.
  • a vacuum or negative pressure is applied to the arrangement.
  • the ventilation is first carried out at around room temperature (cold ventilation) and then at an increased temperature (warm ventilation). This venting procedure enables the arrangement to be adequately ventilated, as a result of which a largely defect-free laminated glass is obtained after the subsequent lamination.
  • the lamination is generally carried out in an autoclave.
  • the invention also relates to the use of the composite pane according to the invention as described above for displaying visual information, in particular as a projection surface for a head-up display.
  • the composite pane is suitably mounted in a vehicle or in a structure.
  • the amount of light transmitted can be reduced as required. This enables a better contrast in the visual information.
  • Head-up displays are known to the person skilled in the art and generally comprise an imaging unit and a projection surface.
  • the imaging unit generates the image and can furthermore comprise an optics module, for example mirror optics, which deflect the image onto the projection surface.
  • the composite pane according to the invention as described above is preferably mounted in a vehicle or a building.
  • the invention therefore also relates to a vehicle or structure in which a composite pane according to the invention is mounted as described above.
  • the vehicle or structure is a vehicle which is selected from motor vehicles, for example passenger vehicles, or transport vehicles, such as for example buses, trains, airplanes or ships.
  • the vehicle or structure is a structure, the composite pane being mounted as a window pane or partition.
  • the partition can serve as a partition or display device.
  • the composite window is a rear window, side window, windshield or roof window of a vehicle, in particular a passenger vehicle.
  • a head-up display is mounted in the vehicle or structure according to the invention, which includes an imaging unit, the composite pane serving as a projection surface for the head-up display.
  • FIG. 1 shows a detail of a composite pane according to the prior art with a PDLC functional element in cross section
  • FIG. 2 shows a detail of a composite pane according to the invention in cross section
  • FIG. 3 shows a detail of a projection element for the inventive one
  • FIG. 4 shows a flow chart for visualizing the method according to the invention.
  • the composite pane includes a first glass pane 1 and a second glass pane 2, between which a PDLC functional element 3 is laminated.
  • the PDLC functional element is formed in this order from a carrier layer 4, a surface electrode 5, an active PDLC layer 6, a surface electrode 5 and a carrier layer 4.
  • the first glass sheet 1 can have a thickness in the range from 1.6 to 2.5 mm, e.g. about 2.1 mm.
  • the second pane of glass 1 can have a thickness in the range from, for example, 1.6 to 2.1 mm.
  • the carrier layers 4 are formed from PET films and have, for example, a thickness in the range from 100 to 250 mhi, for example approximately 200 mhi.
  • the surface electrodes 5 are made of ITO and have, for example, a thickness in the range of less than 30 nm.
  • the active layer 6 has a thickness in the range of 5 to 30 mhi, for example.
  • a laminating layer 7 is arranged in each case, which glues or connects the panes.
  • the laminating layers are preferably PVB films, for example having a thickness in the range from 0.3 to 1 mm, for example 760 ⁇ m.
  • FIG. 2 shows a section of a composite pane according to the invention in cross section, which has a combination of PDLC functional element 3 and projection element 11 between the first and second glass panes 1, 2.
  • the composite pane according to the invention comprises, in this order, a first glass pane 1, a first lamination layer 10, a projection element 11, a second lamination layer 9, a PDLC functional element 3 with electrically controllable optical properties, a third lamination layer 8 and a second glass pane 2. It is preferred that the first glass pane 1 is the inner pane and the second glass pane 2 is the outer pane. The reverse assignment is also possible if necessary.
  • the projection element 11 is preferably a substrate with a passive coating, in particular a cholesteric liquid crystal coating. Details of this are shown in FIG. 3.
  • the total thickness of the projection element 11 can be, for example, 0.05 mm.
  • the first lamination layer 10 and the second lamination layer 9 have, for example, a thickness in the range from 30 to 200 mhi, for example 50 mhi.
  • the third lamination layer 8 has, for example, a Thickness in the range from 0.3 to 1 mm, for example 760 mhi.
  • the first, second and third laminating layers 10, 9, 8 are preferably formed from PVB film.
  • the composite pane enables improved contrast. Although ghosting still exists, they are so close together that their visibility is greatly reduced.
  • Fig. 3 shows details of a projection element 11 in cross section.
  • the projection element comprises a substrate layer 12, a passive layer, in particular a cholesteric liquid crystal coating 13, being applied to one side of the substrate layer 12, which serves as a projection surface for displaying the information.
  • the substrate layer 12 can, for example, be a substrate based on PVB, TAC, PMMA, EVA, PET, PE, PA or PC.
  • the substrate layer can have a thickness in the range from 0.05 to 0.2 mm.
  • FIG. 4 shows a flow chart for visualizing the method according to the invention for producing a composite pane according to FIG. 2.
  • step PI an arrangement is created which comprises, in this order, a first glass sheet 1, a first lamination layer 10, a projection element 11, a second lamination layer 9, a functional element 3 with electrically controllable optical properties, a third lamination layer 8 and a second glass sheet 2, formed by stacking the components.
  • step PH the arrangement is cold-vented in a vacuum at a temperature in the range from 10 to 40 ° C, preferably from 12 to 30 ° C, e.g. 18 ° C, over a period in the range from e.g. 10 min to 12 hours, e.g. 30 minutes
  • step PHI there is a warm venting of the cold vented arrangement in a vacuum at a temperature in the range from 60 to 130 ° C, preferably 70 to 110 ° C, e.g. at 100 ° C, over a period in the range of e.g. E.g. 15 minutes to 5 hours, e.g. 60 minutes.
  • step PIV the lamination of the vented arrangement takes place in an autoclave at a temperature in the range from 90 to 150 ° C, preferably 110 to 130 ° C, and a pressure in the range from 6 to 14 bar, preferably 8 to 12 bar. After cooling, the composite pane is obtained.
  • a laminated glass of very good quality is obtained (for example no wrinkles, no bubbles, no delamination).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe, umfassend in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe 1, eine erste Laminierschicht 10, ein Projektionselement 11, eine zweite Laminierschicht 9, ein Funktionselement 3 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht 8 und eine zweite Glasscheibe 2 und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Verbundscheibe eignet sich zur Anzeige von visueller Information.

Description

VERBUNDSCHEIBE MIT PROJEKTIONSELEMENT UND FUNKTIONSELEMENT
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe, die eine Kombination von einem Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften und einem Projektionselement aufweist, ein Verfahren zur Herstellung der Verbundscheibe und deren Verwendung.
Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Funktionselementen sind als solche bekannt. Die optischen Eigenschaften der Funktionselemente können durch eine angelegte elektrische Spannung verändert werden.
Ein Beispiel für solche Funktionselemente sind SPD-Funktionselemente (SPD = suspended particle device). Durch die angelegte Spannung lässt sich die Transmission von sichtbarem Licht durch SPD-Funktionselemente steuern.
Ein weiteres Beispiel sind PDLC-Funktionselemente (PDLC = polymer dispersed liquid crystal). Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in einer Polymermatrix eingelagert sind. Im "AUS"-Modus (keine Spannung angelegt) befindet sich die Verglasung in einem milchigen/trüben Zustand. Im "AN"-Modus (Spannung angelegt) befindet sich die Verglasung in einem durchscheinenden/transparenten Zustand.
Ein weiteres Beispiel sind PNLC-Funktionselemente (PNLC = polymer network liquid crystal). Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in ein Polymernetzwerk eingelagert sind, wobei die Funktionsweise ansonsten analog wie bei den PDLC- Funktionselementen ist.
SPD-, PDLC und PNLC-Funktionselemente sind als Funktionselement kommerziell erhältlich, wobei die aktive Schicht und die zum Anlegen einer Spannung erforderlichen Flächenelektroden zwischen zwei Trägerfolien angeordnet sind.
Die Laminierung von Funktionselementen wie PDLC in Glas unter Bildung von Verbundscheiben mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften sind z.B. in EP 2915004 A1 oder EP 2864835 A1 beschrieben. Die Funktionselemente wie PDLC werden im Allgemeinen mithilfe von EVA-(Ethylen-Vinylacetat)-Folien oder PVB (Polyvinylbutyral)-Folien zwischen zwei Scheiben eingekapselt.
Ebenfalls bekannt ist der Einbau von Projektionselementen in Verbundgläser, die als solche transparent sind und als Projektionsfläche zur Anzeige von Information dienen. Insofern handelt es sich um ein passives Element. Die Projektionselemente können z.B. in Head-up-Displays als Projektionsfläche im Verbundglas eingesetzt werden. Ein Head- up-Display ist ein Anzeigesystem, bei dem der Betrachter seine Blickrichtung beibehalten kann, weil die visuellen Informationen in sein Sichtfeld projiziert werden. Als bildgebende Einheit werden Projektoren verwendet, die das Bild auf das Projektionselement werfen.
Als Projektionselemente können z.B. Substrate mit Flüssigkristallbeschichtungen, Materialien mit holografischen Funktionen oder reflektierenden Funktionen, z.B. mehrschichtige optische Filme oder andere, eingesetzt werden. Möglich sind auch Substrate mit strukturierter Oberfläche, z.B. ein Glas oder ein Kunststoff mit strukturierter Oberfläche, die eine reflektierende Beschichtung aufweisen.
Die Funktion eines transparenten Bildschirms auf der Basis von cholesterischen Kristallen wird z.B. in US 2018/0052264 A1 , WO 2018/169095 A1 und JP2018180122 beschrieben. In der WO 2019/242915 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe mit polarisationsselektiver Beschichtung auf Basis von Flüssigkristallen in einer cholestrischen Phase offenbart.
Transparente Schichtelemente mit diffusen Reflexionseigenschaften auf Basis von strukturierten Substraten aus Polymethylmethacrylat (PMM) oder Glas werden z.B. in WO 2018/109375 A1 , WO 2015/063418 A1 und WO 2018142050 A1 beschrieben. Die transparenten Schichtelemente können als Projektionselemente dienen. In EP 3 457 210 A1 ist eine Bildprojektionsstruktur auf Basis einer transparenten Schicht mit einer unregelmäßigen Oberfläche, auf der eine Reflexionsschicht angeordnet ist, offenbart.
Der Einsatz eines Funktionselements mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, hier auch als aktives Element bezeichnet, oder eines Projektionselements, hier auch als passives Element bezeichnet, war bekannt. In US 2015/0138627 A1 ist ein Projektions- oder Rückprojektionsverfahren offenbart, bei dem eine Verglasung als Projektions- oder Rückprojektionswand verwendet wird, wobei die Verglasung ein transparentes Schichtelement mit diffusen Reflexionseigenschaften und ein variables Lichtstreusystem, das einen Funktionsfilm umfasst, der in der Lage ist, zwischen einem transparenten Zustand und einem Streuzustand umzuschalten, aufweist.
Es besteht Verbesserungsbedarf bei dem Kontrast von Bildern, die von in Verbundgläsern enthaltenen Projektionselementen angezeigt werden. Die als Projektionselemente eingesetzten Systeme sind außerdem starre Systeme ohne große Flexibilität, so dass eine fehlerfreie Laminierung in Verbundgläser schwierig ist.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, den Kontrast von durch Projektionsfolien bzw.-elementen angezeigten Informationen bzw. Bilder zu verbessern. Dies konnte mit einem dahinterliegenden Funktionselement wie einer PDLC erreicht werden. In diesem Fall sollen beide Elemente so nah wie möglich aneinander liegen, um jedes Geisterbild zu vermeiden. Das wirft ein zusätzliches technisches Problem auf, da die während der Herstellung des Verbundglases erforderliche Entlüftung zwischen diesen beiden Elementen schwierig ist, was zu Mängeln führen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Verbundscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Verbundscheibe, die Verwendung der Verbundscheibe sowie die erfindungsgemäßen Verbundscheiben, die in Bauwerke oder Fahrzeuge montiert sind, gemäß den weiteren unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung ermöglicht ein Verfahren zum Laminieren eines dünnen Projektionselements (einer passiven dünnen Folie) in Kombination mit einem Funktionselement (einer aktiven Folie) innerhalb einer Verglasung. Diese Verglasung bietet einen besseren Kontrast zum Zweck der Projektion eines Bildes auf die Verglasung.
Die Erfindung wird im Folgenden näher erläutert. Die folgenden Angaben werden bezüglich der erfindungsgemäßen Verbundscheibe oder des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Verwendung oder den erfindungsgemäßen Fahrzeugen oder Bauwerken gemacht, beziehen sich soweit anwendbar aber immer sowohl auf die Verbundscheibe selbst, das Verfahren, die Verwendung sowie die Fahrzeuge oder Bauwerke, in die die Verbundscheibe eingebaut ist, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Gemäß der Erfindung wird eine Verbundscheibe bereitgestellt, die in dieser Reihenfolge umfasst: eine erste Glasscheibe, eine erste Laminierschicht, ein Projektionselement, eine zweite Laminierschicht, ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht und eine zweite Glasscheibe. Die Verbundscheibe umfasst eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe. Die erste Glasscheibe kann die Innenscheibe darstellen und die zweite Glasscheibe kann die Außenscheibe darstellen oder es kann umgekehrt die erste Glasscheibe die Außenscheibe darstellen und die zweite Glasscheibe die Innenscheibe. Es versteht sich, dass sich die Ausdrücke Innenscheibe und Außenscheibe auf die Orientierung der Verbundscheibe im eingebauten Zustand beziehen.
Das Projektionselement ist im Allgemeinen transparent. Es dient als Projektionsfläche zur Anzeige von visueller Information. Die visuelle Information bzw. das Licht wird von einer bildgebenden Einheit, auch als Projektor bezeichnet, auf das Projektionselement geworfen. Insofern wird das Projektionselement als passives Element bezeichnet. Das Projektionselement weist im Allgemeinen eine Funktionsschicht oder passive Schicht zur Projektion auf. Das Projektionselement ist dann im Allgemeinen so in der Verbundscheibe zu positionieren, dass diese Funktionsschicht oder passive Schicht der Seite zugewandt ist, auf der der Projektor angeordnet ist.
Das Projektionselement und das Funktionselement sind im Allgemeinen Flächenkörper. Die Position des Projektionselements und die Größe des Projektionselements können so variiert werden, dass es in einem Teilbereich der Verbundscheibe oder in der ganzen Verbundscheibe angeordnet ist. Dies gilt auch für das Funktionselement. Das Projektionselement und/oder das Funktionselement können somit vollflächig oder teilflächig im Verbundglas angeordnet sein. Eine teilflächige Anordnung ist vorteilhaft, da sich die Haftung zwischen den Glasscheiben verbessert.
Das Projektionselement kann in Form einer Folie bzw. passiven Folie vorliegen und/oder das Funktionselement kann in Form einer Folie bzw. aktiven Folie vorliegen.
Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe können flache oder gebogene Scheiben sein. Die Scheiben können aus anorganischem Glas und/oder organischem Glas (Kunststoff) sein. Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe können z.B. unabhängig voneinander aus Flachglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Aluminosilikatglas, Polycarbonat und/oder Polymethacrylat sein. Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe sind bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas. Die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe weisen z.B. unabhängig voneinander eine Dicke im Bereich von 0,4 bis 5,0 mm, z.B. 1 bis 3 mm, bevorzugter 1 ,6 bis 2,5 mm, auf. Die erste Glasscheibe und/oder die zweite Glasscheibe können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, z.B. Antihaftbeschichtungen, getönte Beschichtungen, Antireflexbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen.
Die in der Verbundscheibe enthaltenen polymeren Schichten werden in der Regel durch Folien gebildet. Die Ausdrücke Schichten und Folien können miteinander austauschbar verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften. Das Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften ist bevorzugt ausgewählt aus einem PDLC-Funktionselement, einem PNLC-Funktionselement oder einem SPD-Funktionselement. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften ein PDLC-Funktionselement.
Solche Funktionselemente und deren Funktionsweise sind dem Fachmann an sich bekannt. Durch das Funktionselement, insbesondere das PDLC-Funktionselement, kann die Lichtdurchlässigkeit der Verbundscheibe nach Bedarf reduziert werden, wodurch ein Sichtschutzeffekt erzielt wird und der Kontrast für die visuelle Information erhöht wird.
Das Funktionselement, insbesondere das PDLC-Funktionselement, umfasst im Allgemeinen in dieser Reihenfolge eine Trägerschicht, eine Flächenelektrode, eine aktive Schicht, eine Flächenelektrode und eine Trägerschicht.
Die aktive Schicht weist veränderliche optische Eigenschaften auf, die durch eine an die aktive Schicht angelegte elektrische Spannung gesteuert werden können. Unter elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften werden im Sinne der Erfindung insbesondere solche Eigenschaften verstanden, die stufenlos steuerbar sind, aber gleichermaßen auch solche, die zwischen zwei oder mehr diskreten Zuständen geschaltet werden können. Die besagten optischen Eigenschaften betreffen insbesondere die Lichttransmission und/oder das Streuverhalten.
Die aktive Schicht eines PDLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird an die Flächenelektroden keine Spannung angelegt, so sind die Flüssigkristalle ungeordnet ausgerichtet, was zu einer starken Streuung des durch die aktive Schicht tretenden Lichts führt. Wird an die Flächenelektroden eine Spannung angelegt, so richten sich die Flüssigkristalle in einer gemeinsamen Richtung aus und die Transmission von Licht durch die aktive Schicht wird erhöht.
Die aktive Schicht eines PNLC-Funktionselements enthält Flüssigkristalle, welche in ein Polymernetzwerk eingelagert sind. Ansonsten ist das Funktionsprinzip ähnlich wie bei dem PDLC-Funktionselement. Die aktive Schicht eines SPD-Funktionselements enthält suspendierte Partikel, wobei die Absorption von Licht durch die aktive Schicht mittels Anlegen einer Spannung an die Flächenelektroden veränderbar ist.
Das Funktionselement umfasst Flächenelektroden zum Anlegen der Spannung an die aktive Schicht, die zwischen den Trägerschichten und der aktiven Schicht angeordnet sind. Eine Flächenelektrode ist zwischen der aktiven Schicht und der einen Trägerschicht angeordnet und eine Flächenelektrode ist zwischen der aktiven Schicht und der anderen Trägerschicht angeordnet. Die Flächenelektroden können bzgl. Zusammensetzung und/oder Dicke gleich oder verschieden sein. Die Flächenelektroden sind meist gleich.
Die Flächenelektroden sind bevorzugt als transparente, elektrisch leitfähige Schichten ausgestaltet. Die Flächenelektroden enthalten bevorzugt zumindest ein Metall, eine Metalllegierung oder ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conducting oxide, TCO). Beispiele für transparente, leitende Oxide (TCO) sind mit Zinn dotiertes Indiumoxid (ITO, auch als Indium-Zinn-Oxid bezeichnet), mit Antimon oder Fluor dotiertes Zinnoxid (Sn02:F), mit Gallium dotiertes Zinkoxid oder mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (ZnO: AI), wobei ITO bevorzugt ist. Die Dicke der elektrisch leitenden Schichten auf Basis dieser transparenten leitenden Oxide (TCO), insbesondere ITO, liegt bevorzugt im Bereich von 5 nm bis 500 nm, bevorzugter 10 nm bis 200 nm und insbesondere 15 bis 50 nm.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann auch eine Metallschicht sein, vorzugsweise eine Dünnschicht oder ein Stapel von Dünnschichten, die Metallschichten umfassen. Metall umfasst hier auch Metalllegierungen. Geeignete Metalle sind z.B. Ag, AI, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au, Ni, Cr, W oder Legierungen davon. Diese Metallbeschichtungen werden als TCC (transparent conductive coating) bezeichnet. Typische Dicken der Einzelschichten liegen im Bereich von 2 bis 50 nm.
Die Funktionselemente umfassen ferner zwei Trägerschichten bzw. Trägerfolien (eine erste Trägerschicht und eine zweite Trägerschicht). Die Trägerschichten sind insbesondere aus polymeren oder thermoplastischen Folien gebildet. Die Trägerschichten können bzgl. Zusammensetzung und/oder Dicke gleich oder verschieden sein. Typischerweise bestehen die beiden Trägerschichten aus derselben Zusammensetzung. Typischerweise sind die Flächenelektroden in Form einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auf der Trägerfolie bzw. Trägerschicht ausgebildet.
Die Trägerschichten enthalten insbesondere ein thermoplastisches Material oder bestehen daraus. Das thermoplastische Material kann ein thermoplastisches Polymer oder eine Mischung von zwei oder mehr thermoplastischen Polymeren sein. Neben dem thermoplastischen Material kann die Trägerschicht ferner Zusätze enthalten, wie z.B. Weichmacher.
Das thermoplastische Material der Trägerschicht kann z.B. Polyethylenterephthalat (PET), Polyurethan (PU), Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polyacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, fluorinierte Ethylen-Propylene, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen enthalten oder daraus bestehen.
Das thermoplastische Material der Trägerschichten ist bevorzugt PET, wie es bei kommerziell erhältlichen Funktionselementen üblich ist. Die Trägerschichten werden daher bevorzugt aus PET-Folie gebildet. Das thermoplastische Material der Trägerschicht kann auch Mischungen von PET mit anderen thermoplastischen Polymeren, wie die vorstehend genannten, und/oder Copolymere von PET enthalten oder daraus bestehen.
Die Dicke jeder Trägerschicht liegt z.B. im Bereich von 0,03 mm bis 0,4 mm, bevorzugt von 0,04 mm bis 0,3 mm. Die Dicke der Trägerschichten liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 250 mhi (Mikrometer).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in dem Funktionselement, bevorzugt in dem PDLC-Funktionselement, die Trägerschichten aus PET-Folie gebildet, und/oder die Flächenelektroden aus ITO-Schichten gebildet.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst ferner ein Projektionselement. Das Projektionselement dient zur Anzeige von visueller Information. Solche Projektionselemente und deren Funktionsweise sind dem Fachmann an sich bekannt. Das Projektionselement zeigt insbesondere eine Reflexion im sichtbaren Spektrum, wobei gewöhnlich lokal ein anderer Brechungsindex als bei Glas oder PVB vorliegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Projektionselement als ein Substrat mit einer passiven Beschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, als ein transparentes Schichtelement mit diffusem Reflexionsvermögen oder als ein holographisches optisches Element ausgebildet, wobei ein Substrat mit einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung bevorzugt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Projektionselement ein Substrat bzw. eine Substratschicht, auf die eine Funktionsbeschichtung bzw. passive Beschichtung aufgebracht ist. Im Allgemeinen ist die Funktionsbeschichtung auf einer Seite der Substratschicht aufgebracht. Die Funktionsbeschichtung kann vollflächig oder teilflächig in Form eines Musters auf der Substratschicht aufgebracht sein. Die Funktionsbeschichtung dient als Projektionsfläche zur Anzeige der visuellen Information, die von einem Projektor erzeugt wird. Die Funktionsschicht kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen.
Die Funktionsbeschichtung bzw. passive Beschichtung ist bevorzugt ausgewählt aus einer Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, einer diffus reflektierenden Beschichtung, einem reflektierenden Substrat mit Struktur, einem Substrat mit reflektierender metallischer Beschichtung und einer Photopolymerbeschichtung mit holographischer Funktion.
Die Substratschicht kann z.B. aus Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, Cellulosetriacetat (TAC)-Folie, Polymethylmethacrylat (PMMA)-Folie, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie, Polyethylenterephthalat (PET)-Folie, Polyethylen (PE)-Folie, Polyamid (PA)-Folie oder Polycarbonat (PC)-Folie gebildet sein, insbesondere wenn die Funktionsbeschichtung eine Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung ist. Die Substratschicht kann z.B. eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,2 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,2 mm, aufweisen, insbesondere wenn die Funktionsbeschichtung eine Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung ist.
Das Projektionselement weist bevorzugt eine Gesamtdicke im Bereich von 0,035 bis 0,3 mm, auf, insbesondere wenn es sich um eine Flüssigkristallanzeige, bevorzugt cholesterische Flüssigkristallanzeige, handelt.
Als Projektionselemente können z.B. auch Materialien mit holografischen Funktionen oder reflektierenden Funktionen, z.B. mehrschichtige optische Filme, eingesetzt werden. Bei dem Projektionselement kann es sich um ein transparentes Schichtelement mit diffusen Reflexionseigenschaften handeln. Diese transparenten Schichtelemente können z.B. zwei strukturierte Substrate, z.B. aus PMM oder Glas, umfassen, zwischen die gewöhnlich mindestens eine Schicht mit diffus reflektierenden Bereichen angeordnet ist. Solche transparenten Schichtelemente werden z.B. in WO 2018/109375 A1 , WO 2015/063418 A1 und WO 2018142050 A1 beschrieben, worauf Bezug genommen wird.
Als Projektionselement können auch strukturierte Substrate oder andere reflektierende Elemente, z.B. Substrate mit metallischer Beschichtung, wie z.B. Silber (Ag) oder Titanoxid (TiOx), eingesetzt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Projektionselement eine Substratschicht, die auf einer Seite eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung aufweist, wobei die Substratschicht bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,2 mm, bevorzugt 0,05 bis 0,2 mm aufweist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst ferner drei Laminierschichten. Die Laminierschichten können bzgl. Zusammensetzung und/oder Dicke gleich oder verschieden sein. Die Laminierschichten können durch handelsübliche Laminierfolien gebildet werden. Sie dienen zur Verklebung bzw. Laminierung der Komponenten der Verbundscheibe. Durch die Laminierschichten werden die erste Glasscheibe und die zweite Glasscheibe miteinander verbunden und das Funktionselement und das Projektionselement in das Glas laminiert.
Die Laminierschichten werden insbesondere aus polymeren Folien, in der Regel thermoplastischen Folien gebildet. Die Laminierschicht kann z.B. Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat, Polyurethan, Polypropylen, Polyacrylat, Polyethylen, Polycarbonat, Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluoriniertes Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen und/oder ein Gemisch und/oder ein Copolymer davon enthalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste, zweite und dritte Laminierschicht jeweils unabhängig gebildet aus Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, thermoplastischer Polyurethan (TPU)-Folie, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie oder einer Kombination davon. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Laminierschichten aus EVA-Folien und/oder PVB-Folien, bevorzugt PVB-Folien, gebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste Laminierschicht und die zweite Laminierschicht, d.h. die beiden Laminierschichten, zwischen denen das Projektionselement angeordnet ist, dünner als die dritte Laminierschicht, d.h. die Laminierschicht, die zwischen Funktionselement und zweiter Glasscheibe angeordnet ist.
Es ist insbesondere von Vorteil, wenn die zweite Laminierschicht, d.h. die Laminierschicht, die zwischen Funktionselement und Projektionselement angeordnet ist, eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 pm, bevorzugt 30 bis 150 pm, bevorzugter 30 bis 100 pm, aufweist. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Funktionselement und Projektionselement klein gehalten werden, wodurch Geisterbilder vermieden werden können. Es ist besonders bevorzugt, wenn die die erste Laminierschicht und die zweite Laminierschicht jeweils unabhängig eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 pm, bevorzugt 30 bis 150 pm, bevorzugter 30 bis 100 pm, aufweisen. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen Funktionselement und Projektionselement klein gehalten werden, wodurch Geisterbilder vermieden werden können. Die dritte Laminierschicht weist bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm auf.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen einer Anordnung, die in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe, eine erste Laminierschicht, ein Projektionselement, eine zweite Laminierschicht, ein Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht und eine zweite Glasscheibe umfasst, b) Kalt-Entlüften der bereitgestellten Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C, bevorzugt 12 bis 30°C, c) Warm-Entlüften der kalt entlüfteten Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 130°C, bevorzugt 70 bis 110°C, und d) Laminieren der entlüfteten Anordnung bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 150°C, bevorzugt 110 bis 130°C, und einem Druck im Bereich von 6 bis 14 bar, bevorzugt 8 bis 12 bar, und abschließendes Abkühlen, um die Verbundscheibe zu bilden.
Ein Entlüftungsprozess ist notwendig, um die zusätzliche Luft aus der laminierten Struktur zu entfernen und die Funktionalität der Verglasungsstruktur zu gewährleisten. Eine Kaltentlüftung unter Vakuum wird mit einer Haltezeit von mindestens 30 Minuten durchgeführt, die aber je nach Dimension und Art der Struktur bis zu einigen Stunden verlängert werden kann. Die Warmentlüftung wird dann unter Vakuum mit Temperaturen durchgeführt, die normalerweise zwischen 70 und 110 °C liegen und vorzugsweise 130 °C nicht überschreiten.
Für die Laminierung ist eine Temperatur von mindestens 100-150 °C, vorzugsweise 110- 130 °C, besonders geeignet. Eine richtige Wahl kann unter Berücksichtigung der Zeit des Autoklavenzyklus getroffen werden. Der Druck kann zwischen 6-14 bar, vorzugsweise 8-12 bar, liegen, und die Wahl des Drucks sollte in Übereinstimmung mit der Temperatur, der Zeit und der Geschwindigkeit des Autoklavenzyklus erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kalt-Entlüften über einen Zeitraum von 10 min bis 12 Stunden durchgeführt wird und/oder das Warm-Entlüften über einen Zeitraum von 15 Minuten bis 5 Stunden durchgeführt.
Für die Entlüftung der Anordnung wird an die Anordnung ein Vakuum oder Unterdrück angelegt. Die Entlüftung wird zuerst bei etwa Raumtemperatur durchgeführt (Kalt- Entlüftung) und anschließend bei einer erhöhten Temperatur (Warm-Entlüftung). Durch diese Entlüftungsprozedur gelingt eine ausreichende Entlüftung der Anordnung, wodurch nach der anschließenden Laminierung ein weitgehend fehlerfreies Verbundglas erhalten wird.
Durch die Laminierung erfolgt die Verklebung der Komponenten unter Bildung der Verbundscheiben. Die Laminierung erfolgt im Allgemeinen in einem Autoklaven.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben zum Anzeigen von visueller Information, insbesondere als Projektionsfläche für ein Head-up-Display. Bei der Verwendung ist die Verbundscheibe geeigneterweise in einem Fahrzeug oder in einem Bauwerk montiert.
Durch Einstellen der Transparenz mithilfe des Funktionselements, insbesondere des PDLC-Funktionselements, kann die Menge des durchgelassenen Lichts nach Bedarf reduziert werden. Dadurch wird ein besserer Kontrast bei der visuellen Information ermöglicht.
Head-up-Displays sind dem Fachmann bekannt und umfassen im Allgemeinen eine bildgebende Einheit und einer Projektionsfläche. Die bildgebende Einheit erzeugt das Bild und kann ferner ein Optikmodul, z.B. eine Spiegeloptik, umfassen, die das Bild auf die Projektionsfläche umlenkt. Die erfindungsgemäße Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben ist bevorzugt in einem Fahrzeug oder einem Bauwerk montiert. Die Erfindung betrifft daher auch ein Fahrzeug oder Bauwerk, in dem eine erfindungsgemäße Verbundscheibe wie vorstehend beschrieben montiert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug oder Bauwerk ein Fahrzeug, das ausgewählt ist aus Kraftfahrzeugen, z.B. Personenkraftfahrzeugen, oder Transportfahrzeugen, wie z.B. Bussen, Zügen, Flugzeugen oder Schiffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fahrzeug oder Bauwerk ein Bauwerk, wobei die Verbundscheibe als Fensterscheibe oder Trennscheibe montiert ist. Die Trennscheibe kann als Trennwand oder Anzeigeeinrichtung dienen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Heckscheibe, Seitenscheibe, Windschutzscheibe oder Dachscheibe eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs.
In der Regel ist in das erfindungsgemäße Fahrzeug oder Bauwerk ein Head-up-Display montiert, das eine bildgebende Einheit umfasst, wobei die Verbundscheibe als Projektionsfläche des Head-up-Displays dient.
Die Erfindung wird im Folgenden mithilfe von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert, welche die Erfindung in keiner Weise einschränken sollen. Die beigefügten Figuren sind schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Verbundscheibe nach dem Stand der Technik mit einem PDLC-Funktionselement im Querschnitt,
Fig. 2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe im Querschnitt, Fig.3 einen Ausschnitt eines Projektionselements für die erfindungsgemäße
Verbundscheibe im Querschnitt,
Fig. 4 ein Flussdiagramm zur Visualisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Verbundscheibe mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften nach dem Stand der Technik im Querschnitt. Die Verbundscheibe umfasst eine erste Glasscheibe 1 und eine zweite Glasscheibe 2, zwischen die ein PDLC- Funktionselement 3 laminiert ist. Das PDLC-Funktionselement ist in dieser Reihenfolge aus einer Trägerschicht 4, einer Flächenelektrode 5, einer aktiven PDLC-Schicht 6, einer Flächenelektrode 5 und einer Trägerschicht 4 gebildet.
Die erste Glasscheibe 1 kann eine Dicke im Bereich von 1 ,6 bis 2,5 mm, z.B. etwa 2,1 mm, aufweisen. Die zweite Glasscheibe 1 kann eine Dicke im Bereich von z.B. 1 ,6 bis 2, 1 mm aufweisen. Die Trägerschichten 4 sind aus PET-Folien gebildet und weisen z.B. eine Dicke im Bereich von 100 bis 250 mhi auf, z.B. etwa 200 mhi. Die Flächenelektroden 5 sind aus ITO gebildet und weisen z.B. eine Dicke im Bereich von unter 30 nm auf. Die aktive Schicht 6 hat z.B. eine Dicke im Bereich von 5 bis 30 mhi.
Zwischen der ersten Scheibe 1 und dem PDLC-Element 3 sowie zwischen der zweiten Scheibe 2 und dem PDLC-Element 3 ist jeweils eine Laminierschicht 7 angeordnet, die die Scheiben verkleben bzw. verbinden. Die Laminierschichten sind bevorzugt PVB- Folien, die z.B. eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm, z.B. 760 pm, aufweisen.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe im Querschnitt, die eine Kombination von PDLC-Funktionselement 3 und Projektionselement 11 zwischen der ersten und zweiten Glasscheibe 1 , 2 aufweist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe 1 , eine erste Laminierschicht 10, ein Projektionselement 11 , eine zweite Laminierschicht 9, ein PDLC-Funktionselement 3 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht 8 und eine zweite Glasscheibe 2. Es ist bevorzugt, dass die erste Glasscheibe 1 die Innenscheibe ist und die zweite Glasscheibe 2 die Außenscheibe. Die umgekehrte Zuordnung ist gegebenenfalls auch möglich.
Aufbau, Materialien und Abmessungen des PDLC-Funktionselements 3 und der Glasscheiben 1 , 2 sind die gleichen wie in Fig. 1 , so dass darauf verwiesen wird.
Das Projektionselement 11 ist vorzugsweise ein Substrat mit einer passiven Beschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung. Einzelheiten hierzu sind in Fig. 3 gezeigt. Die Gesamtdicke des Projektionselements 11 kann z.B. 0,05 mm betragen.
Die erste Laminierschicht 10 und die zweite Laminierschicht 9 weisen z.B. eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 mhi, z.B. 50 mhi, auf. Die dritte Laminierschicht 8 weist z.B. eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm, z.B. 760 mhi, auf. Die erste, zweite und dritte Laminierschicht 10, 9, 8 werden vorzugsweise aus PVB-Folie gebildet.
Die Verbundscheibe ermöglicht einen verbesserten Kontrast. Geisterbilder sind zwar noch vorhanden, sie sind aber so nahe beieinander, dass ihre Sichtbarkeit stark verringert ist.
Fig. 3 zeigt Einzelheiten eines Projektionselements 11 im Querschnitt. Das Projektionselement umfasst eine Substratschicht 12, wobei auf einer Seite der Substratschicht 12 eine passive Schicht, insbesondere eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung 13 aufgebracht ist, die als Projektionsfläche zur Anzeige der Information dient.
Die Substratschicht 12 kann z.B. ein Substrat auf Basis von PVB, TAC, PMMA, EVA, PET, PE, PA oder PC sein. Die Substratschicht kann z.B. eine Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm aufweisen.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Visualisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Verbundscheibe gemäß Fig. 2.
In Schritt PI wird eine Anordnung, die in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe 1 , eine erste Laminierschicht 10, ein Projektionselement 11 , eine zweite Laminierschicht 9, ein Funktionselement 3 mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht 8 und eine zweite Glasscheibe 2 umfasst, durch Aufeinanderstapeln der Komponenten gebildet.
Danach erfolgt in Schritt PH ein Kalt-Entlüften der Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C, bevorzugt 12 bis 30°C, z.B. 18°C, über einen Zeitraum im Bereich von z.B. 10 min bis 12 Stunden, z.B. 30 Minuten
Anschließend erfolgt in Schritt PHI ein Warm-Entlüften der kalt entlüfteten Anordnung im Vakuum bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 130°C, bevorzugt 70 bis 110°C, z.B. bei 100°C, über einen Zeitraum im Bereich von z. B. 15 Minuten bis 5 Stunden, z.B. 60 Minuten.
Dann erfolgt in Schritt PIV in einem Autoklaven das Laminieren der entlüfteten Anordnung bei einer Temperatur im Bereich von 90 bis 150°C, bevorzugt 110 bis 130°C, und einem Druck im Bereich von 6 bis 14 bar, bevorzugt 8 bis 12 bar. Nach der Abkühlung wird die Verbundscheibe erhalten.
Es wird ein Verbundglas mit sehr guter Qualität erhalten (z.B. keine Falten, keine Blasen, keine Delaminierung).
Bezugszeichenliste
1 erste Scheibe
2 zweite Scheibe
3 Funktionselement mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften 4 Trägerschicht des Funktionselements
5 Flächenelektrode des Funktionselements
6 aktive Schicht des Funktionselements
7 Laminierschicht
8 dritte Laminierschicht 9 zweite Laminierschicht
10 erste Laminierschicht
11 Projektionselement
12 Substrat bzw. Substratschicht des Projektionselements
13 passive Schicht bzw. passive Beschichtung des Projektionselements PI Stapeln der Anordnung
Pli Kaltentlüften
PIN Warmentlüften
PIV Laminieren

Claims

Patentansprüche
1. Verbundscheibe, umfassend in dieser Reihenfolge eine erste Glasscheibe (1), eine erste Laminierschicht (10), ein Projektionselement (11), eine zweite Laminierschicht (9), ein Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht (8) und eine zweite Glasscheibe (2).
2. Verbundscheibe nach Anspruch 1 , wobei die zweite Laminierschicht (9) eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 pm, bevorzugt 30 bis 150 pm, bevorzugter 30 bis 100 pm, aufweist.
3. Verbundscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Projektionselement (11) als ein Substrat mit einer passiven Beschichtung, insbesondere einer cholesterischen Flüssigkristallbeschichtung, als ein transparentes Schichtelement mit diffusem Reflexionsvermögen, als reflektierendes Substrat mit Struktur, als Substrat mit reflektierender metallischen Beschichtung oder als ein holographisches optisches Element ausgebildet ist.
4. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Projektionselement
(11) eine Substratschicht (12) umfasst, die eine passive Beschichtung (13) aufweist, wobei die passive Beschichtung bevorzugt ausgewählt ist aus einer Flüssigkristallbeschichtung, insbesondere einer cholesterischen
Flüssigkristallbeschichtung, einer diffus reflektierenden Beschichtung und einer Photopolymerbeschichtung.
5. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Projektionselement (11) eine Substratschicht (12) umfasst, die auf einer Seite eine cholesterische Flüssigkristallbeschichtung aufweist, wobei die Substratschicht bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,03 bis 0,2 mm, bevorzugter 0,05 bis 0,2 mm aufweist.
6. Verbundscheibe nach Anspruch 5, wobei die Substratschicht (12) aus
Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, Cellulosetriacetat (TAC)-Folie,
Polymethylmethacrylat (PMMA)-Folie, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie, Polyethylenterephthalat (PET)-Folie, Polyethylen (PE)-Folie, Polyamid (PA)-Folie oder Polycarbonat (PC)-Folie gebildet ist.
7. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften in dieser Reihenfolge eine Trägerschicht (4), eine Flächenelektrode (5), eine aktive Schicht (6), eine Flächenelektrode (5) und eine Trägerschicht (4) umfasst.
8. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften aus einem PDLC- Funktionselement, einem PNLC-Funktionselement oder einem SPD- Funktionselement, bevorzugt einem PDLC-Funktionselement, ausgewählt ist.
9. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Laminierschicht (10), die zweite Laminierschicht (9) und die dritte Laminierschicht (8) jeweils unabhängig aus einer Polyvinylbutyral (PVB)-Folie, thermoplastischer Polyurethan (TPU)-Folie oder Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)-Folie gebildet sind, wobei jeweils eine PVB-Folie bevorzugt ist.
10. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Laminierschicht (10) und die zweite Laminierschicht (9) jeweils unabhängig eine Dicke im Bereich von 30 bis 200 pm, bevorzugt 30 bis 150 pm, bevorzugter 30 bis 100 pm, aufweisen, und/oder die dritte Laminierschicht (8) eine Dicke im Bereich von 0,3 bis 1 mm aufweist,
11. Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Projektionselement (11) und/oder das Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften vollflächig oder teilflächig in der Verbundscheibe angeordnet sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen einer Anordnung, die in dieser Reihenfolge eine erste
Glasscheibe (1), eine erste Laminierschicht (10), ein Projektionselement (11), eine zweite Laminierschicht (9), ein Funktionselement (3) mit elektrisch steuerbaren optischen Eigenschaften, eine dritte Laminierschicht (8) und eine zweite Glasscheibe (2) umfasst, b) Kalt-Entlüften der bereitgestellten Anordnung im Vakuum bei einer
Temperatur im Bereich von 10 bis 40°C, c) Warm-Entlüften der kalt entlüfteten Anordnung im Vakuum bei einer
Temperatur im Bereich von 60 bis 130°C und d) Laminieren der entlüfteten Anordnung bei einer Temperatur im Bereich von
90 bis 150°C und einem Druck im Bereich von 6 bis 14 bar und abschließendes Abkühlen, um die Verbundscheibe zu bilden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Kalt-Entlüften bei einer Temperatur im Bereich von 12 bis 30°C durchgeführt wird und/oder das Warm-Entlüften bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 110°C durchgeführt wird und/oder das Laminieren bei einer Temperatur im Bereich von 110 bis 130°C durchgeführt wird und/oder das Laminieren bei einem Druck im Bereich von 8 bis 12 bar durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei das Kalt-Entlüften über einen Zeitraum von 10 min bis 12 Stunden durchgeführt wird und/oder das Warm-Entlüften über einen Zeitraum von 15 min bis 5 Stunden durchgeführt wird.
15. Verwendung der Verbundscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Anzeigen von visueller Information, insbesondere in einem Head-up-Display, wobei die Verbundscheibe insbesondere in einem Fahrzeug oder in einem Bauwerk montiert ist.
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