WO2022073860A1 - Fahrzeugscheibe für head-up-display - Google Patents

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WO2022073860A1
WO2022073860A1 PCT/EP2021/077058 EP2021077058W WO2022073860A1 WO 2022073860 A1 WO2022073860 A1 WO 2022073860A1 EP 2021077058 W EP2021077058 W EP 2021077058W WO 2022073860 A1 WO2022073860 A1 WO 2022073860A1
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WO
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light
pane
vehicle
masking strip
guiding device
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PCT/EP2021/077058
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas GOMER
Andreas Roderburg
Valentin SCHULZ
Dieter Linnhöfer
Original Assignee
Saint-Gobain Glass France
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Publication date
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    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • G09F2013/227—Electroluminescent displays for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a vehicle pane for a head-up display, a method for its production and its use, and a head-up display with the vehicle pane and a vehicle equipped accordingly.
  • Head-up displays are provided for displaying image information for a viewer or driver.
  • a projector as an image generator, for example in the area of the dashboard or in the roof area, images are projected onto the windshield, reflected there and perceived by the driver as a virtual image behind the windshield.
  • important information can be projected into the driver's field of vision, for example the current driving speed, navigation or warning information, which the driver can perceive without having to take his eyes off the road. Head-up displays can thus make a significant contribution to increasing road safety.
  • Vehicle panes used as windshields usually consist of two panes of glass which are laminated to one another via at least one thermoplastic film.
  • the head-up display described above has a problem that the projected image is reflected on both surfaces of the windshield.
  • the driver not only perceives the desired main image, which is caused by the reflection on the interior surface of the windshield (primary reflection).
  • the driver also perceives a slightly offset secondary image, which is usually of weaker intensity, which is caused by the reflection on the outside surface of the windshield (secondary reflection).
  • This problem is commonly solved by arranging the reflective surfaces at a deliberately selected angle to one another, so that the main image and sub-image are superimposed, so that the sub-image is no longer distracting.
  • vehicle windows with transparent, electrically conductive coatings.
  • these coatings can act as IR-reflective coatings to reduce heating of the vehicle interior and thereby improve thermal comfort, or be used as heated coatings by connecting to a voltage source so that a current flows through the stratification flows.
  • vehicle windows with conductive coatings on the inside of the laminated glass have the problem that the conductive coating forms another reflective interface for the projector image. This also leads to an undesirable secondary image.
  • the components of the head-up display must be arranged in the vehicle in such a way that the viewer can see the projected image, which inevitably entails restrictions on the arrangement in the vehicle, since the reflection of light rays on the reflective surface of the vehicle window is the condition it is sufficient that the angle of incidence corresponds to the angle of reflection.
  • the object of the present invention is to provide an improved head-up display with which these disadvantages can be avoided. It would be desirable to have a head-up display in which no unwanted secondary images occur and whose arrangement in the vehicle can be implemented relatively easily with good visibility and sufficient brightness and contrast of the displayed image information.
  • the power consumption of a projector should be relatively low.
  • the head-up display should be simple and inexpensive to manufacture in the industrial series production of vehicles.
  • a vehicle window is shown, which is used to separate a vehicle interior from the exterior of the vehicle.
  • the vehicle pane includes at least one transparent pane.
  • the vehicle window can have any be formed, in particular as thermally toughened single-pane safety glass or as a laminated pane.
  • the vehicle window serves as a vehicle windshield.
  • the vehicle pane according to the invention in particular a vehicle windscreen, is preferably designed as a composite pane and comprises a first pane with an outside and inside and a second pane with an inside and outside, which are firmly connected to one another by at least one thermoplastic intermediate layer (adhesive layer).
  • the first pane can also be referred to as the outer pane, the second pane as the inner pane.
  • the surfaces or sides of the two individual panes are usually referred to as side I, side II, side III and side IV from the outside to the inside.
  • the vehicle pane according to the invention When installed in the vehicle, the vehicle pane according to the invention has an outside facing the external environment and an inside facing the vehicle interior.
  • the outside of the first pane is the outside of the vehicle pane and the inside of the second pane is the inside of the vehicle pane.
  • the vehicle pane according to the invention has at least one masking strip in an edge region which typically adjoins the edge of the pane.
  • the at least one masking strip is a coating of one or more layers and is used to mask structures that are otherwise recognizable through the pane in the installed state.
  • the masking strip is used to mask an adhesive bead for gluing the vehicle window into a vehicle body, i.e. it prevents the outside view of the adhesive bead, which is usually applied irregularly, so that a harmonious overall impression of the vehicle window is created.
  • the masking strip serves as UV protection for the adhesive material used. Continuous exposure to UV light damages the adhesive material and would loosen the connection between the pane and the vehicle body over time.
  • the at least one masking strip comprises a colored, preferably black, colored material, which can preferably be burned into the pane.
  • the at least one masking strip is preferably opaque, in particular black, in order to serve as visual and UV protection, for example for an adhesive bead.
  • the masking strip can also be used, for example, to cover busbars and/or connection elements.
  • transparent means that the total transmission of the vehicle pane corresponds to the legal provisions for windshields and preferably has a transmittance of more than 70% and in particular more than 75%, for example more than 95%, for visible light.
  • "opaque” means a light transmission of less than 30%, in particular less than 25%, for example less than 5%, in particular 0%.
  • the vehicle pane according to the invention also comprises at least one light-directing device for directing light into the vehicle interior and/or at least one image display device (e.g. LED display) for displaying image information.
  • the light-directing device or image display device is arranged in the region of the masking strip, on the vehicle interior side of the masking strip. In view of the inside of the vehicle window, the light-guiding device is thus located in front of the masking strip.
  • the expression “in the area of the masking strip” means that the at least one light-guiding device or at least one image display device is arranged in a vertical view through the vehicle window or in orthogonal projection in overlapping or overlapping with the masking strip.
  • the light directing device or image display device and the at least one masking strip are preferably arranged on different sides of the vehicle window.
  • the expression “directing light into the vehicle interior” refers to the condition of the vehicle window installed in the vehicle. The light deflected in this way leaves the vehicle window on the inside.
  • the at least one light-guiding device or image display device is preferably designed in the form of a film, which enables simple integration and connection to the at least one pane, in particular a composite pane.
  • the light-directing device When installed in the vehicle, the light-directing device is assigned a projector arranged in the vehicle interior as an image generator, for example in the area of the dashboard or in the roof area, the image of which is (re)directed by the light-directing device into the vehicle interior.
  • the light from the projector is directed onto the inside of the vehicle window and hits the light-guiding device there.
  • the light-guiding device is a holographic light-guiding device which comprises at least one holographic-optical element suitable for light-guiding.
  • the holographic light-directing device is designed in such a way that incident light can be deflected into the vehicle interior.
  • holographic-optical elements suitable for light deflection such as holographic mirrors or lenses
  • holographic mirrors or lenses are well known to the person skilled in the art and has already found its way into the patent literature in many cases (especially in connection with holographic head-up displays ), so that it does not need to be discussed in detail here.
  • the holographic light-directing device is preferably designed in such a way that an incident light beam from the projector can also be deflected into the vehicle interior at an angle that differs from the angle of incidence, i.e. the condition applicable to reflection, according to which the angle of incidence and angle of reflection are the same, is not necessarily fulfilled.
  • the light is guided in the holographic optical element in particular by light diffraction.
  • the light-guiding device is a holographic waveguide.
  • Holographic waveguides typically comprise a coupling region with a volume hologram for coupling light into the waveguide and a coupling-out region with a volume hologram for coupling light coupled into the waveguide out of the waveguide.
  • Holographic waveguides are also well known to the person skilled in the art, in particular from the patent literature (see e.g. WO 2020/157307), so that there is no need to go into more detail here. What is essential here is that at least the decoupling region is arranged in the region of the at least one masking strip, so that light coupled into the waveguide is guided in the region of the masking strip in the direction of the vehicle interior. Light can also be coupled into the holographic waveguide outside the area of the masking strip.
  • the alternatively provided image display device of the vehicle window has an image display whose image can be viewed directly by the viewer, in particular the driver.
  • the image display device is preferably a transparent image display device, in particular a display such as an LED display, OLED display, EL display or pLED display.
  • the present invention is based on the finding that a light-directing device or an image display device overlapping the at least one, typically opaque, masking strip enables a good image display with high contrast to the masking strip, so that it appears bright and is therefore also excellently recognizable. This advantageously enables a reduction in the size of the projector or the size of the image display device in the vehicle window, as well as reduced energy consumption. This is a great advantage of the invention.
  • the holographic light-directing device is preferably designed in such a way that an incident light beam from the projector can also be deflected into the vehicle interior at an angle that differs from the angle of incidence, i.e. the condition applicable to reflection, according to which the angle of incidence and angle of reflection are the same, is not necessarily fulfilled.
  • the vehicle window thus advantageously allows greater freedom in the arrangement of the components of the head-up display in the vehicle. This is another great advantage of the invention.
  • undesired secondary images can also be advantageously avoided if they are arranged on the outside of the at least one pane (side IV of a composite pane).
  • the head-up display according to the invention can thus be implemented cost-effectively and in a technically simple manner, with in particular only a relatively small area of the vehicle window having to be equipped with the light-guiding device or image display device.
  • the at least one masking strip is preferably applied to the at least one pane using a printing process, in particular a screen printing process.
  • the printing ink is printed onto the pane and then dried or baked at up to 700 °C, for example.
  • the ink is preferably permanently lightfast, solvent and abrasion resistant.
  • the at least one masking strip can, in particular, merge into dots of different sizes. These so-called screen-printed dots are intended to break up the optically massive impression of the black screen-printed edge.
  • the at least one masking strip is preferably black and can also be referred to as black print or cover print.
  • the material of the masking strip can also be applied to the pane using other common application methods such as brushing, rolling, spraying and the like and then preferably baked.
  • the at least one masking strip consists of a single layer. This has the advantage of particularly simple and cost-effective production of the vehicle window, since only a single layer has to be formed for the masking strip.
  • the at least one masking strip can be applied to each side of the pane.
  • this is preferably applied to the inside (side II) of the first pane and/or to the inside (side III) of the second pane, where it is protected from external influences. It is particularly preferably applied to the inside (side II) of the first pane.
  • the light-guiding device or image display device is laminated into two thermoplastic intermediate layers between the two individual panes, as a result of which the at least one light-guiding device or at least one image display device is well protected from external influences.
  • the lamination of the light-guiding device or image display device can take place with the lamination of the individual panes of a composite pane.
  • thermoplastic films are thinner where the light-guiding device or image display device is provided than where the light-guiding device or image display device is not provided, so that the at least one light-guiding device or thickness differences caused by at least one image display device are compensated for and the area between the two glass panes has a constant thickness overall.
  • the light-guiding device or image display device is attached to the outside (side IV) of the second pane, which enables particularly simple manufacture.
  • the light-guiding device or image display device is through a cover layer, in particular a polymer layer or a glass layer, is covered in order to protect it from external influences.
  • the glass layer can be attached to the laminated pane in particular by means of a thermoplastic intermediate layer.
  • the vehicle pane in addition to the (opaque) masking strip on the inside (side II) of the first pane, there is at least one further masking strip on the inside (side III) of the second pane and/or on the outside (side IV) arranged the second disc.
  • the further masking strip is particularly preferably arranged only on the inside (side III) of the second pane or only on the outside (side IV) of the second pane.
  • the further masking strip serves to improve the adhesion of the panes and is preferably mixed with ceramic parts, which give the masking strip a rough and adhesive surface, which on page IV supports, for example, the gluing of the vehicle pane into the vehicle body. On side III, this supports the laminating of the two individual panes of the compound pane.
  • the masking strip arranged on side II is preferably also mixed with ceramic particles.
  • the masking stripe is preferably provided with a widening, i.e. has a greater width (dimension perpendicular to the extension) than in other portions.
  • the masking stripe can thus be suitably adapted to the dimensions of the light directing device or image display device.
  • the at least one pane preferably contains or consists of glass, particularly preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, soda-lime glass, alumino-silicate glass or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, Polystyrene, polyamide, polyester, polyvinyl chloride and/or mixtures thereof.
  • suitable glasses are known, for example, from EP 0 847 965 B1.
  • the at least one pane can be clear or else tinted or colored. Windshields must have sufficient light transmission in the central viewing area, preferably at least 70% in the main viewing area A in accordance with ECE-R43.
  • the at least one pane is preferably curved, ie it has a curvature.
  • the at least one pane can have further suitable coatings known per se, for example anti-reflection coatings, non-stick coatings, anti-scratch coatings, photocatalytic coatings or sun protection coatings or low-E coatings.
  • the thickness of the at least one pane, in particular of the two individual panes of the composite pane, can vary widely and be adapted to the requirements of the individual case.
  • Discs with standard thicknesses of 1.0 mm to 25 mm and preferably 1.4 mm to 2.1 mm are preferably used.
  • the size of the discs can vary widely and depends on the use.
  • the vehicle window can have any three-dimensional shape.
  • the at least one pane preferably has no shadow zones, so that it can be coated by cathode sputtering, for example.
  • the at least one pane is preferably planar or slightly or strongly curved in one or more directions of space.
  • the at least one disk can be colorless or colored.
  • the at least one thermoplastic intermediate layer contains or consists of at least one thermoplastic, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyurethane (PU) or copolymers or derivatives thereof, optionally in combination with polyethylene terephthalate (PET).
  • the thermoplastic intermediate layer can also be, for example, polypropylene (PP), polyacrylate, polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyacetate resin, casting resin, acrylate, fluorinated ethylene-propylene, polyvinyl fluoride and/or ethylene-tetrafluoroethylene, or a copolymer or mixture thereof.
  • the thermoplastic intermediate layer contains or consists preferably of polyvinyl butyral (PVB), particularly preferably of polyvinyl butyral (PVB) and additives known to those skilled in the art, such as plasticizers.
  • the thermoplastic intermediate layer preferably contains at least one plasticizer.
  • Plasticizers are chemical compounds that make plastics softer, more flexible, more supple and/or more elastic. They shift the thermoelastic range of plastics to lower temperatures so that the plastics have the desired more elastic properties in the operating temperature range.
  • Preferred plasticizers are carboxylic acid esters, in particular low-volatility carboxylic acid esters, fats, oils, and soft resins camphor.
  • Other plasticizers are preferably aliphatic diesters of triethylene or tetraethylene glycol.
  • Plasticizers 3G7, 3G8 or 4G7 are particularly preferably used, the first digit designating the number of ethylene glycol units and the last digit designating the number of carbon atoms in the carboxylic acid part of the compound.
  • 3G8 stands for triethylene glycol bis-(2-ethylhexanoate), ie for a compound of the formula C4H9CH( CH2CH3 )CO( OCH2CH2 ) 3O2CCH ( CH2CH3 ) C4H9 .
  • the thermoplastic intermediate layer preferably contains at least 3% by weight, preferably at least 5% by weight, particularly preferably at least 20% by weight, even more preferably at least 30% by weight and in particular at least 40% by weight of a plasticizer.
  • the plasticizer preferably contains or consists of triethylene glycol bis(2-ethylhexanoate).
  • the thermoplastic intermediate layer more preferably contains at least 60% by weight, particularly preferably at least 70% by weight, in particular at least 90% by weight and for example at least 97% by weight, of polyvinyl butyral.
  • thermoplastic intermediate layer can be formed by a single film or by more than one film.
  • the thermoplastic intermediate layer can be formed by one or more thermoplastic films arranged one on top of the other, the thickness of the thermoplastic intermediate layer preferably being from 0.25 mm to 1 mm, typically 0.38 mm or 0.76 mm.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a functional thermoplastic intermediate layer, in particular an intermediate layer with acoustically damping properties, an intermediate layer which reflects infrared radiation, an intermediate layer which absorbs infrared radiation and/or an intermediate layer which absorbs UV radiation.
  • the thermoplastic intermediate layer can also be a band filter film that blocks out narrow bands of visible light.
  • the invention also extends to a head-up display with a vehicle window according to the invention.
  • the head-up display comprises an image generator designed in the form of a projector, which is assigned to the light-guiding device.
  • Light (image information) generated by the projector is directed onto the light-directing device and is deflected by it into the vehicle interior, so that a projection arrangement is formed.
  • a corresponding number of the light-guiding devices can each be assigned th projectors can be provided.
  • an image display device eg LED display
  • no projector is required.
  • the invention also extends to a vehicle with a head-up display according to the invention.
  • the invention extends to a method for producing a vehicle window according to the invention.
  • the procedure includes:
  • the at least one masking strip is preferably applied to the at least one pane using a printing method, in particular using a screen printing method, or using other common application methods such as brushing, rolling, spraying and the like, and then preferably baked.
  • the light-directing device for directing light into the vehicle interior or image display device is preferably laminated in between two thermoplastic films or attached to the outside of the second pane (inner pane).
  • At least two panes are connected (laminated) to one another, preferably under the action of heat, vacuum and/or pressure, by at least one thermoplastic adhesive layer.
  • Methods known per se can be used to produce a laminated pane. For example, so-called autoclave processes can be carried out at an increased pressure of about 10 bar to 15 bar and temperatures of 130° C. to 145° C. for about 2 hours.
  • Known vacuum bag or vacuum ring methods work, for example, at about 200 mbar and 130°C to 145°C.
  • the two panes and the thermoplastic intermediate layer can also be pressed in a calender between at least one pair of rollers to form a composite pane.
  • Plants of this type are known for the production of laminated panes and normally have at least one heating tunnel in front of a pressing plant.
  • the temperature during the pressing process is, for example, from 40°C to 150°C.
  • Combinations of calender and auto clave processes have proven particularly effective in practice.
  • vacuum laminators can be used. These consist of one or more chambers that can be heated and evacuated, in which the first pane and second pane can be laminated within about 60 minutes, for example, at reduced pressures of 0.01 mbar to 800 mbar and temperatures of 80°C to 170°C.
  • the invention extends to the use of the vehicle pane according to the invention in vehicles for traffic on land, in the air or on water, in particular in motor vehicles.
  • the use of the vehicle pane in motor vehicles, in particular as a vehicle windscreen, is preferred.
  • the laminated pane can advantageously be the windshield or the roof pane of a vehicle or other vehicle glazing, for example a partition pane in a vehicle, preferably in a rail vehicle or a bus.
  • the laminated pane can be architectural glazing, for example in an exterior facade of a building, or a separating pane inside a building.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the head-up display according to the invention
  • FIG. 2 shows a top view of the vehicle window from FIG. 1 ,
  • FIG. 3-6 cross-sectional views of different configurations of the vehicle window
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of the head-up display 100 according to the invention in a vehicle in a greatly simplified, schematic illustration.
  • a top view of vehicle window 1 of head-up display 100 is shown in FIG.
  • the cross-sectional view of FIG. 1 corresponds to the section line AA of the vehicle window 1, as indicated in FIG.
  • the vehicle pane 1 is designed in the form of a composite pane (see also Figures 3 to 6) and comprises a first pane 2 (e.g. outer pane) and a second pane 3 (e.g. inner pane), which are firmly connected to one another by a thermoplastic intermediate layer 4.
  • the vehicle window 1 is installed in a vehicle and separates a vehicle interior 12 from an external environment 13 .
  • the vehicle window 1 is the windshield of a motor vehicle.
  • the vehicle window has only a single pane, preferably in the form of a thermally toughened single-pane safety glass (not shown).
  • the first pane 2 and the second pane 3 are each made of glass, preferably thermally toughened soda-lime glass, and are transparent to visible light.
  • the thermoplastic intermediate layer 4 consists of a thermoplastic material, preferably polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyurethane (PU), optionally in combination with polyethylene terephthalate (PET).
  • the outer surface I of the first pane 2 faces the outer environment 13 and is at the same time the outer surface of the vehicle pane 1.
  • the inner surface II of the first pane 2 and the outer surface III of the second pane 3 each face the intermediate layer 4.
  • the inner surface IV of the second pane 3 faces the vehicle interior 12 and is at the same time the inner surface of the vehicle pane 1.
  • the vehicle pane 1 can have any suitable geometric shape and/or curvature. As a vehicle pane 1, it typically has a convex curvature.
  • first masking strip 5 In the edge region 11 of the vehicle window 1, on the inside (side II) of the first window 2, there is a frame-shaped, circumferential first masking strip 5.
  • the first masking strip 5 is opaque and prevents the view of structures arranged on the inside of the vehicle window 1, for example a bead of adhesive for gluing the Vehicle window 1 in a vehicle body.
  • the first masking stripe 5 is preferably black.
  • the first Masking strip 5 consists of an electrically non-conductive material conventionally used for masking strips, for example a black-colored screen printing ink that is baked.
  • the vehicle pane 1 has a second masking strip 6 made of an electrically non-conductive material in the edge region 11 on the outside IV of the second pane 3 .
  • the second masking strip 6 is designed in the form of a frame.
  • the second masking strip 6 consists of an electrically non-conductive material conventionally used for masking strips, for example a black-colored screen printing ink that is baked.
  • a holographic light-directing device 9 On the outside IV of the second pane 3 is a holographic light-directing device 9, which is designed here, for example, as a holographic mirror.
  • the light-guiding device 9 is arranged in a vertical view through the vehicle window 1 so that it overlaps the first masking strip 5 , with the first masking strip 5 completely covering the light-guiding device 9 .
  • the light-directing device 9 is arranged here, for example, only in the lower (motor-side) section 1 T of the edge area 11 of the vehicle window 1 . However, it would also be possible to arrange the light-guiding device 9 in the upper (roof-side) section 11" or in a lateral section of the edge area 11.
  • light-guiding devices 9 could be provided, for example in the lower (motor-side) section 1 T and in the upper (Roof-side) section 11 "of the edge region 11 are arranged.
  • the light-directing devices 9 could be arranged in such a way that a (partially) circulating image is generated.
  • the first masking strip 5 is widened in the lower (engine-side) section 1 T of the edge area 11, i.e. the first masking strip 5 has a greater width in the lower (engine-side) section 1 T of the edge area 11 than in the upper (roof-side) section 11" of the edge area 11 (as well as in the lateral sections of the edge region 11 that cannot be seen in Figure 1) of the vehicle window 1.
  • “Width” is understood to mean the dimension of the first masking strip 5 perpendicular to its extent.
  • the light-guiding device 9 is here, for example, above the second masking strip 6 arranged (i.e. not overlapping).
  • the head-up display 100 also has a projector 8 arranged here, for example, in the dashboard 7 as an image generator, corresponding to the exemplary positioning of the light guiding device 9 in the lower section 1 T of the edge region 11.
  • the projector 8 is used to generate light 10 (image information), which is directed onto the light-guiding device 9 and is directed by the light-guiding device 9 as deflected light 10' into the vehicle interior 12 , where it can be seen by a viewer, e.g. driver.
  • each light-guiding device 9 can be assigned a separate projector 8, ie a plurality of projectors 8 can be arranged. It would also be possible, for example, for the vehicle window 1 to be a roof window, side window or rear window.
  • the light-guiding device 9 is shown extending along the lower section 1T of the edge area 11 .
  • FIGS. 3 to 6 correspond to the section line A-A in the lower section 1T of the edge region 11 of the vehicle window 1, as indicated in FIG.
  • the first (opaque) masking strip 5 is located on the inside (side II) of the first pane 2.
  • the light-directing device 9 is designed as a film and sandwiched between two thermoplastic intermediate layers 4, 4' (e.g. PVB foils) laminated into the laminated pane.
  • thermoplastic intermediate layers 4, 4' e.g. PVB foils
  • the thermoplastic intermediate layers 4, 4' have a correspondingly smaller thickness than outside the area where the light-guiding device 9 is not provided. In this way, a uniform distance (i.e.
  • the light-guiding device 9 is shown in FIG. 3 in a schematic and greatly simplified manner as a single layer, it is understood that the light-guiding device 9 generally consists of a combination of different materials that are used for holographic projections. Turns are typically used, for example photopolymers, dichromated gelatine or silver halides, which can be enclosed on one or both sides by polymer films (e.g. PA, PET, TAG, PMMA, PC, ). The inner and outer film do not necessarily have to be made of the same polymer. The exact structure of the light-guiding device 9 is not necessary for understanding the invention, so that it does not have to be discussed in more detail here.
  • the first (opaque) masking strip 5 is located on the inside (side II) of the first window 2.
  • the first window 2 is firmly connected to the second window 3 via a thermoplastic film 4.
  • the light-directing device 9 is designed as a film and attached to the outside (side IV) of the second pane 3 by means of a further thermoplastic intermediate layer 4'.
  • a cover layer 14, for example a polymer layer or a thin glass layer, is applied to the light-guiding device 9.
  • the variant of the vehicle window 1 shown in Figure 5 differs from the variant of Figure 3 only in that, in addition to the (opaque) first masking strip 5, there are two further second masking strips 6, 6' on the inside (side III) and on the outside (side IV) of the second disc 3 are arranged.
  • the two second masking strips 6, 6 ' are used to improve adhesion when manufacturing and installing the vehicle window 1.
  • the two second masking strips 6, 6' are made so thin here that the light-guiding device 9 is irradiated with light 10 from the projector 8 and in the Vehicle interior 12 deflected light 10 'can be seen by the viewer.
  • the variant of the vehicle window 1 shown in Figure 6 differs from the variant of Figure 4 only in that, in addition to the (opaque) first masking strip 5, there are two further masking strips 6, 6' on the inside (side III) and on the outside (side IV) the second disc 3 are arranged. Since the light-directing device 9 is arranged on the outside (side IV) of the second pane 3, the two further masking strips 6, 6' can also be opaque. As already stated in relation to FIG. 5, it is strongly preferred that only one of the two second masking strips 6, 6' is provided, ie either the masking strip 6 or the masking strip 6'.
  • the light-guiding device 9 can also be embodied as a holographic waveguide, with the decoupling of light 10 ′ taking place overlapping the first masking strip 5 .
  • Light 10 can also be coupled in in a region of the pane that does not overlap first masking strip 5 .
  • an image display device e.g. an LED display
  • the viewer can directly recognize an image displayed by the image display device.
  • a projector 8 is of course not necessary in this case, since the image display device itself serves as an image generator.
  • the light-guiding device 9 (or the image display device) is arranged on the vehicle interior side of the first masking strip 5 . Viewed from the vehicle interior or in a (direct) view of the inside of the vehicle window, the light-guiding device 9 is arranged in front of the masking strip 5 .
  • FIG. 7 uses a flowchart to illustrate the method according to the invention.
  • a first step I at least one (opaque) masking strip 5 is applied in the edge region 11 of the at least one pane 2, 3.
  • at least one light-directing device 9 for directing light into the vehicle interior or at least one image display device for displaying image information is arranged in the area of the masking strip 5, on the vehicle interior side of the masking strip 5.
  • the invention provides an improved vehicle window or a head-up display equipped with it, which enables a good image display with high contrast to the opaque masking strip. Light can be deflected into the vehicle interior regardless of the angle of incidence of the light. Undesirable secondary images can be avoided in certain configurations.
  • the head-up display according to the invention can be produced simply and inexpensively using known production methods. Show it:

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe (1) für Head-Up-Display (100) mit einer im verbauten Zustand einer äußeren Umgebung (13) zugewandten Außenseite (I) und einer einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite (IV), umfassend:- mindestens eine transparente Scheibe (2, 3) - mindestens einen Maskierungsstreifen (5) in einem Randbereich (11) der Scheibe (2, 3), - mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung (9) zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum (12) oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von Bildinformationen, welche im Bereich des Maskierungsstreifens (5), fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist.

Description

Fahrzeugscheibe für Head-Up-Display
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugscheibe für ein Head-Up-Display, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung, sowie ein Head-Up-Display mit der Fahrzeugscheibe und ein entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug.
Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen (PKW), werden immer häufiger mit Displays oder sogenannten Head-Up-Displays (HUDs) in oder an der Verglasung ausgestattet, wie es beispielsweise in der JP H06279071 A, der DE 10 2016211823 A1 oder der WO 2019/120850 A1 offenbart ist. Head-Up-Displays sind zur Darstellung von Bildinformationen für einen Betrachter bzw. Fahrer vorgesehen. Mit einem Projektor als Bildgeber, beispielsweise im Bereich des Armaturenbretts oder im Dachbereich, werden Bilder auf die Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild hinter der Windschutzscheibe wahrgenommen. So können wichtige Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen. Head- Up-Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.
Üblicherweise bestehen als Windschutzscheiben dienende Fahrzeugscheiben aus zwei Glasscheiben, welche über mindestens eine thermoplastische Folie miteinander laminiert sind. Bei dem vorstehend beschriebenen Head-Up-Display tritt das Problem auf, dass das Projektorbild an beiden Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert wird. Dadurch nimmt der Fahrer nicht nur das gewünschte Hauptbild wahr, welches durch die Reflexion an der innenraumseitigen Oberfläche der Windschutzscheibe hervorgerufen wird (Primärreflexion). Der Fahrer nimmt auch ein leicht versetztes, in der Regel intensitätsschwächeres Nebenbild wahr, welches durch die Reflexion an der außenseitigen Oberfläche der Windschutzscheibe hervorgerufen wird (Sekundärreflexion). Dieses Problem wird gemeinhin dadurch gelöst, dass die reflektierenden Oberflächen mit einem gezielt gewählten Winkel zueinander angeordnet werden, so dass Hauptbild und Nebenbild überlagert werden, wodurch das Nebenbild nicht mehr störend auffällt.
Es ist auch bekannt, Fahrzeugscheiben mit transparenten, elektrisch leitfähigen Beschichtungen zu versehen. Diese Beschichtungen können beispielsweise als IR-reflektierende Beschichtungen wirken, um die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu verringern und dadurch den thermischen Komfort zu verbessern, oder als beheizbare Beschichtungen verwendet werden, indem sie mit einer Spannungsquelle verbunden werden, so dass ein Strom durch die Be- Schichtung fließt. Fahrzeugscheiben mit leitfähigen Beschichtungen im Inneren des Verbundglases weisen im Zusammenhang mit Head-Up-Displays das Problem auf, dass durch die leitfähige Beschichtung eine weitere reflektierende Grenzfläche für das Projektorbild gebildet wird. Dies führt auch zu einem unerwünschten Nebenbild.
Die Komponenten des Head-Up-Displays müssen im Fahrzeug grundsätzlich so angeordnet werden, dass der Betrachter das projizierte Bild sehen kann, was zwangsläufig Einschränkungen hinsichtlich der Anordnung im Fahrzeug mit sich bringt, da die Reflexion von Lichtstrahlen an der reflektierenden Oberfläche der Fahrzeugscheibe der Bedingung genügt, dass der Einfallswinkel dem Ausfallswinkel entspricht.
Bei der Auslegung eines Head-Up-Displays muss weiterhin dafür Sorge getragen werden, dass der Projektor eine entsprechend große Leistung hat, so dass das projizierte Bild, insbesondere bei Einfall von Sonnenlicht, eine ausreichende Helligkeit aufweist und vom Betrachter gut erkennbar ist. Dies erfordert eine gewisse Größe des Projektors und geht mit einem entsprechenden Stromverbrauch einher.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Head- Up-Display zur Verfügung zu stellen, mit dem diese Nachteile vermieden werden können. So wäre es wünschenswert, über ein Head-Up-Display zu verfügen, bei dem keine unerwünschten Nebenbilder auftreten und dessen Anordnung im Fahrzeug bei guter Erkennbarkeit mit ausreichender Helligkeit und Kontrast der angezeigten Bildinformationen relativ einfach zu bewerkstelligen ist. Der Stromverbrauch eines Projektors soll relativ gering sein. Zudem soll das Head- Up-Display in der industriellen Serienfertigung von Fahrzeugen einfach und kostengünstig herzustellen sein.
Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Fahrzeugscheibe und ein Head-Up-Display mit einer solchen Fahrzeugscheibe, sowie ein entsprechend ausgerüstetes Fahrzeug, gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist eine Fahrzeugscheibe gezeigt, welche der Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung des Fahrzeugs dient. Die Fahrzeugscheibe umfasst mindestens eine transparente Scheibe. Die Fahrzeugscheibe kann grundsätzlich beliebig aus- gebildet sein, insbesondere als thermisch vorgespanntes Einscheibensicherheitsglas oder als Verbundscheibe. Vorzugsweise dient die Fahrzeugscheibe eine Fahrzeug-Windschutzscheibe.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe, insbesondere Fahrzeug- Windschutzscheibe, als Verbundscheibe ausgebildet und umfasst eine erste Scheibe mit Außenseite und Innenseite sowie eine zweite Scheibe mit Innenseite und Außenseite, welche durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht (Klebeschicht) fest miteinander verbunden sind. Die erste Scheibe kann auch als Außenscheibe, die zweite Scheibe als Innenscheibe bezeichnet werden. Die Oberflächen bzw. Seiten der beiden Einzelscheiben werden von außen nach innen üblicherweise als Seite I, Seite II, Seite III und Seite IV bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe weist im verbauten Zustand im Fahrzeug eine der äußeren Umgebung zugewandte Außenseite und eine dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Innenseite auf. Bei einer als Verbundscheibe ausgebildeten Fahrzeugscheibe ist die Außenseite der ersten Scheibe die Außenseite der Fahrzeugscheibe und die Innenseite der zweiten Scheibe die Innenseite der Fahrzeugscheibe.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe weist in einem Randbereich, welcher typischer Weise an den Scheibenrand der Scheibe angrenzt, mindestens einen Maskierungsstreifen auf. Der mindestens eine Maskierungsstreifen ist eine Beschichtung aus einer oder mehreren Schichten und dient zur Maskierung von im verbauten Zustand ansonsten durch die Scheibe erkennbaren Strukturen. Insbesondere bei einer Fahrzeugscheibe für ein Fahrzeug dient der Maskierungsstreifen zum Maskieren einer Kleberaupe zum Einkleben der Fahrzeugscheibe in eine Fahrzeugkarosserie, d.h. verhindert die Sicht auf die in aller Regel unregelmäßig aufgetragene Kleberaupe nach außen, so dass ein harmonischer Gesamteindruck der Fahrzeugscheibe entsteht. Andererseits dient der Maskierungsstreifen als UV-Schutz für das verwendete Klebematerial. Dauernde Bestrahlung mit UV-Licht schadet dem Klebematerial und würde die Verbindung der Scheibe mit der Fahrzeugkarossiere im Laufe der Zeit lösen.
Der mindestens eine Maskierungsstreifen umfasst ein farbig, vorzugsweise schwarz, eingefärbtes Material, das vorzugsweise in die Scheibe eingebrannt werden kann. Vorzugsweise ist der mindestens eine Maskierungsstreifen opak, insbesondere schwarz, um als Sicht- und UV- Schutz beispielsweise für eine Kleberaupe zu dienen. Bei Scheiben mit einer elektrisch steuerbaren Funktionsschicht kann der Maskierungsstreifen beispielsweise auch zum Abdecken von Sammelleitern und/oder Anschlusselementen dienen. Im Sinne vorliegender Erfindung bedeutet "transparent", dass die Gesamttransmission der Fahrzeugscheibe den gesetzlichen Bestimmungen für Windschutzscheiben entspricht und für sichtbares Licht bevorzugt eine Durchlässigkeit von mehr als 70% und insbesondere von mehr als 75%, beispielsweise mehr als 95%, aufweist. Entsprechend bedeutet "opak" eine Lichttransmission von weniger als 30%, insbesondere weniger als 25%, beispielsweise weniger als 5%, insbesondere 0%.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugscheibe umfasst weiterhin mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum und/oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung (z.B. LED-Display) zur Darstellung von Bildinformationen. Wesentlich hierbei ist, dass die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung im Bereich des Maskierungsstreifens, fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist. In Sicht auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe befindet sich die lichtlenkende Vorrichtung somit vor dem Maskierungsstreifen.
Der Ausdruck "im Bereich des Maskierungsstreifens" bedeutet, dass die mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung in senkrechter Sicht durch die Fahrzeugscheibe bzw. in orthogonaler Projektion in Überdeckung bzw. Überlapp zum Maskierungsstreifen angeordnet ist. Die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung und der mindestens eine Maskierungsstreifen sind vorzugsweise auf verschiedenen Seiten der Fahrzeugscheibe angeordnet. Der Ausdruck "Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum" bezieht sich auf den im Fahrzeug verbauten Zustand der Fahrzeugscheibe. Das auf diese Weise umgelenkte Licht verlässt die Fahrzeugscheibe an deren Innenseite.
Die mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung ist bevorzugt in Form einer Folie ausgebildet, was eine einfache Integration und Anbindung an die mindestens eine Scheibe, insbesondere Verbundscheibe, ermöglicht.
Im verbauten Zustand im Fahrzeug ist der lichtlenkenden Vorrichtung ein im Fahrzeuginnenraum angeordneter Projektor als Bildgeber zugeordnet, beispielsweise im Bereich des Armaturenbretts oder im Dachbereich, dessen Bild von der lichtlenkenden Vorrichtung in den Fahrzeuginnenraum (um-)gelenkt wird. Das Licht des Projektors ist auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe gerichtet und trifft dort auf die lichtlenkende Vorrichtung. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die lichtlenkende Vorrichtung eine holografische lichtlenkende Vorrichtung, die mindestens ein zur Lichtlenkung geeignetes holografisch-optisches Element umfasst. Die holografische lichtlenkende Vorrichtung ist so ausgebildet, dass auftreffendes Licht in den Fahrzeuginnenraum umgelenkt werden kann. Die konkrete Ausgestaltung von zur Lichtumlenkung geeigneten holografisch-optischen Elemente, wie holografische Spiegel oder Linsen, ist für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, dem Fachmann wohlbekannt und hat bereits vielfach Eingang in die Patentliteratur gefunden (insbesondere im Zusammenhang mit holografischen Head-Up- Displays), so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
Die holografische lichtlenkende Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein einfallender Lichtstrahl des Projektors auch in einem vom Einfallswinkel verschiedenen Winkel in den Fahrzeuginnenraum umgelenkt werden kann, d.h. die für Reflexion geltende Bedingung, wonach Einfallswinkel und Ausfallswinkel gleich sind, ist nicht notwendigerweise erfüllt. Die Lichtlenkung im holografischen optischen Element erfolgt insbesondere durch Lichtbeugung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die lichtlenkende Vorrichtung ein holografischer Wellenleiter. Holographische Wellenleiter umfassen typischerweise einen Einkoppelbereich mit einem Volumen-Hologramm zum Einkoppeln von Licht in den Wellenleiter und einen Auskoppelbereich mit einem Volumen-Hologramm zum Auskoppeln von in den Wellenleiter eingekoppeltem Licht aus dem Wellenleiter. Auch holografische Wellenleiter sind dem Fachmann insbesondere aus der Patentliteratur wohlbekannt (siehe z.B. WO 2020/157307), so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss. Wesentlich hierbei ist, dass zumindest der Auskoppelbereich im Bereich des mindestens einen Maskierungsstreifens angeordnet ist, so dass in den Wellenleiter eingekoppeltes Licht im Bereich des Maskierungsstreifens in Richtung des Fahrzeuginnenraums gelenkt wird. Eine Einkopplung von Licht in den holografischen Wellenleiter kann auch außerhalb des Bereichs des Maskierungsstreifens erfolgen.
Die alternativ vorgesehene Bildanzeigevorrichtung der Fahrzeugscheibe weist eine Bildanzeige auf, deren Bild vom Betrachter, insbesondere Fahrer, direkt betrachtet werden kann. Die Bildanzeigevorrichtung ist vorzugsweise eine transparente Bildanzeigevorrichtung, insbesondere ein Display, wie ein LED-Display, OLED-Display, EL-Display oder pLED-Display. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine lichtlenkende Vorrichtung oder eine Bildanzeigevorrichtung in Überdeckung zu dem mindestens einen, typischerweise opaken, Maskierungsstreifen eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zum Maskierungsstreifen ermöglicht, so dass sie hell erscheint und damit auch ausgezeichnet erkennbar ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Reduktion der Projektorgröße bzw. der Größe der Bildanzeigevorrichtung in der Fahrzeugscheibe, sowie einen verminderten Energieverbrauch. Dies ist ein großer Vorteil der Erfindung.
Die holografische lichtlenkende Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass ein einfallender Lichtstrahl des Projektors auch in einem vom Einfallswinkel verschiedenen Winkel in den Fahrzeuginnenraum umgelenkt werden kann, d.h. die für Reflexion geltende Bedingung, wonach Einfallswinkel und Ausfallswinkel gleich sind, ist nicht notwendigerweise erfüllt. Entsprechendes gilt für die Bildanzeigevorrichtung, deren Bildanzeige aus verschiedenen Winkeln vom Betrachter gesehen werden kann. Die Fahrzeugscheibe ermöglicht somit in vorteilhafter weise eine größere Freiheit in der Anordnung der Komponenten des Head-Up-Displays im Fahrzeug. Dies ist ein weiterer großer Vorteil der Erfindung.
Durch die Verwendung einer lichtlenkenden Vorrichtung, insbesondere einer holografischen lichtlenkenden Vorrichtung, oder einer Bildanzeigevorrichtung können zudem unerwünschte Nebenbilder in vorteilhafter weise vermieden werden, wenn diese auf der Außenseite der mindestens einen Scheibe (Seite IV einer Verbundscheibe) angeordnet werden.
Das erfindungsgemäßen Head-Up-Display kann somit kosteneffizient und in technisch einfacher Weise realisiert werden, wobei insbesondere nur ein relativ kleiner Bereich der Fahrzeugscheibe mit der lichtlenkenden Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung ausgestattet werden muss.
Der mindestens eine Maskierungsstreifen ist vorzugsweise im Druckverfahren, insbesondere Siebdruckverfahren, auf die mindestens eine Scheibe aufgebracht. Die Druckfarbe wird auf die Scheibe gedruckt und anschließend beispielsweise bei bis zu 700 °C getrocknet bzw. eingebrannt. Die Druckfarbe ist vorzugsweise dauerhaft lichtecht, Lösungsmittel- und abriebbeständig. Der mindestens eine Maskierungsstreifen kann insbesondere in Punkte verschiedener Größe übergehen. Diese sogenannten Siebdruckpunkte sollen den optisch massiven Eindruck des schwarzen Siebdruckrandes auflösen. Der mindestens eine Maskierungsstreifen ist vorzugsweise schwarz und kann auch als Schwarzdruck oder Abdeckdruck bezeichnet werden. Das Material des Maskierungsstreifens kann auch über andere gängige Applikationsverfahren wie beispielsweise Streichen, Rollen, Sprühen und dergleichen auf die Scheibe aufgebracht und anschließend vorzugsweise eingebrannt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Fahrzeugscheibe besteht der mindestens eine Maskierungsstreifen aus einer Einzelschicht. Dies hat den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Fertigung der Fahrzeugscheibe, da nur eine einzige Schicht für den Maskierungsstreifen ausgebildet werden muss.
Der mindestens eine Maskierungsstreifen kann grundsätzlich auf jeder Scheibenseite aufgebracht sein. Bei einer Verbundscheibe ist dieser bevorzugt auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe und/oder auf der Innenseite (Seite III) der zweiten Scheibe aufgebracht, wo er vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Besonders bevorzugt ist er auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe aufgebracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der in Form einer Verbundscheibe ausgebildeten erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung in zwei thermoplastische Zwischenschichten zwischen den beiden Einzelscheiben einlaminiert, wodurch die mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung gut vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Die Einlaminierung der lichtlenkenden Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung kann mit dem Laminieren der Einzelscheiben einer Verbundscheibe erfolgen. Um Glasbruch zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die thermoplastischen Folien dort, wo die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung vorgesehen ist, eine geringere Dicke aufweisen als dort, wo die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung nicht vorgesehen ist, so dass durch die mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung bedingte Dickenunterschiede ausgeglichen werden und der Bereich zwischen den beiden Glasscheiben insgesamt eine konstante Dicke aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung an der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe angebracht, was eine besonders einfache Herstellung ermöglicht. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung durch eine Deckschicht, insbesondere eine Polymerschicht oder eine Glasschicht, abgedeckt ist, um sie vor äußeren Einflüssen zu schützen. Die Glasschicht kann insbesondere durch eine thermoplastische Zwischenschicht an der Verbundscheibe angebracht sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe ist, zusätzlich zu dem (opaken) Maskierungsstreifen auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe, mindestens ein weiterer Maskierungsstreifen auf der Innenseite (Seite III) der zweiten Scheibe und/oder auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe angeordnet. Der weitere Maskierungsstreifen ist besonders bevorzugt nur auf der Innenseite (Seite III) der zweiten Scheibe oder nur auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe angeordnet. Der weitere Maskierungsstreifen dient für eine Haftungsverbesserung der Scheiben und ist bevorzugt mit Keramik- Parti kein versetzt ist, die dem Maskierungsstreifen eine raue und haftende Oberfläche geben, was auf der Seite IV beispielsweise das Einkleben der Fahrzeugscheibe in die Fahrzeugkarosserie unterstützt. Auf der Seite III unterstützt dies das Laminieren der beiden Einzelscheiben der Verbundscheibe. Vorzugsweise ist auch der auf Seite II angeordnete Maskierungsstreifen mit Keramik-Partikeln versetzt.
In einem Abschnitt, in dem die lichtlenkende Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung in Überdeckung zum opaken Maskierungsstreifen angeordnet ist, ist der Maskierungsstreifen vorzugsweise mit einer Verbreiterung versehen, d.h. weist eine größere Breite (Abmessung senkrecht zur Erstreckung) auf als in anderen Abschnitten. Der Maskierungsstreifen kann auf diese Weise in geeigneter Weise an die Abmessungen der lichtlenkenden Vorrichtung oder Bildanzeigevorrichtung angepasst werden.
Die mindestens eine Scheibe enthält oder besteht bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Alumino-Silikat-Glas oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon. Geeignete Gläser sind beispielsweise aus EP 0 847 965 B1 bekannt.
Die mindestens eine Scheibe kann klar sein, oder auch getönt oder gefärbt. Windschutzscheiben müssen dabei im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweisen, bevorzugt mindestens 70% im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43. Die mindestens eine Scheibe ist bevorzugt gebogen, das heißt sie weist eine Krümmung auf. Die mindestens eine Scheibe kann weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen.
Die Dicke der mindestens einen Scheibe, insbesondere der beiden Einzelscheiben der Verbundscheibe, kann breit variieren und den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise werden Scheiben mit den Standardstärken von 1 ,0 mm bis 25 mm und bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,1 mm verwendet. Die Größe der Scheiben kann breit variieren und richtet sich nach der Verwendung.
Die Fahrzeugscheibe kann eine beliebige dreidimensionale Form aufweisen. Vorzugsweise hat die mindestens eine Scheibe keine Schattenzonen, so dass sie beispielsweise durch Katho- denzerstäubung beschichtet werden kann. Bevorzugt ist die mindestens eine Scheibe planar oder leicht oder stark in eine Richtung oder in mehrere Richtungen des Raumes gebogen. Die mindestens eine Scheibe kann farblos oder gefärbt sein.
Die mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff, bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyurethan (PU) oder Copolymere oder Derivate davon, gegebenenfalls in Kombination mit Polyethylenterephthalat (PET). Die thermoplastische Zwischenschicht kann aber auch beispielsweise Polypropylen (PP), Polyacrylat, Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polymethylmetacrylat, Polyvinylchlorid, Polyacetatharz, Gießharz, Acrylat, fluorinierte Ethylen- Propylen, Polyvinylfluorid und/oder Ethylen-Tetrafluorethylen, oder ein Copolymer oder Gemisch davon enthalten.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält oder besteht bevorzugt aus Polyvinylbutyral (PVB), besonders bevorzugt aus Polyvinylbutyral (PVB) und dem Fachmann bekannte Additive wie beispielsweise Weichmacher. Bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens einen Weichmacher.
Weichmacher sind chemische Verbindungen, die Kunststoffe weicher, flexibler, geschmeidiger und/oder elastischer machen. Sie verschieben den thermoelastischen Bereich von Kunststoffen hin zu niedrigeren Temperaturen, so dass die Kunststoffe im Bereich der Einsatz-Temperatur die gewünschten elastischeren Eigenschaften aufweisen. Bevorzugte Weichmacher sind Carbonsäureester, insbesondere schwerflüchtige Carbonsäureester, Fette, Öle, Weichharze und Campher. Weitere Weichmacher sind bevorzugt aliphatische Diester des Tri- bzw. Tetraethylenglykols. Besonders bevorzugt werden als Weichmacher 3G7, 3G8 oder 4G7 eingesetzt, wobei die erste Ziffer die Anzahl der Ethlenglycoleinheiten und die letzte Ziffer die Anzahl der Kohlenstoffatome im Carbonsäureteil der Verbindung bezeichnet. So steht 3G8 für Triethylenglykol- bis-(2-ethylhexanoat), d.h. für eine Verbindung der Formel C4H9CH (CH2CH3) CO (OCH2CH2)3O2CCH (CH2CH3) C4H9.
Bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 5 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 30 Gew.-% und insbesondere mindestens 40 Gew.-% eines Weichmachers. Der Weichmacher enthält oder besteht bevorzugt aus Triethylenglykol-bis-(2-ethylhexanoat).
Weiter bevorzugt enthält die thermoplastische Zwischenschicht mindestens 60 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 70 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-% und beispielsweise mindestens 97 Gew.-% Polyvinylbutyral.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine einzelne Folie ausgebildet sein oder auch durch mehr als eine Folie.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann durch eine oder mehrere übereinander angeordnete thermoplastische Folien ausgebildet werden, wobei die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht bevorzugt von 0,25 mm bis 1 mm beträgt, typischerweise 0,38 mm oder 0,76 mm.
Die thermoplastische Zwischenschicht kann auch eine funktionale thermoplastische Zwischenschicht sein, insbesondere eine Zwischenschicht mit akustisch dämpfenden Eigenschaften, eine Infrarotstrahlung reflektierende Zwischenschicht, eine Infrarotstrahlung absorbierende Zwischenschicht und/oder eine UV-Strahlung absorbierende Zwischenschicht. So kann die thermoplastische Zwischenschicht beispielsweise auch eine Bandfilterfolie sein, die schmale Bänder des sichtbaren Lichts ausblendet.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Head-Up-Display mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe. Bei einem Head-Up-Display mit mindestens einer lichtlenkenden Vorrichtung, insbesondere einer holografischen lichtlenkenden Vorrichtung, umfasst das Head-Up-Display einen in Form eines Projektors ausgebildeten Bildgeber, der der lichtlenkenden Vorrichtung zugeordnet ist. Vom Projektor erzeugtes Licht (Bildinformationen) wird auf die lichtlenkende Vorrichtung gerichtet und wird von dieser in den Fahrzeuginnenraum umgelenkt, so dass eine Projektionsanordnung gebildet wird. Falls mehrere lichtlenkende Vorrichtungen vorgesehen sind, kann ein entsprechende Anzahl von den lichtlenkenden Vorrichtungen jeweils zugeordne- ten Projektoren vorgesehen sein. Falls anstelle einer lichtlenkenden Vorrichtung einen Bildanzeigevorrichtung (z.B. LED-Display) vorgesehen ist, ist kein Projektor erforderlich.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Head- Up-Display.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe. Das Verfahren umfasst:
(a) in einem Randbereich der mindestens einen Scheibe, das Aufbringen von mindestens einem Maskierungsstreifen,
(b) das Anordnen mindestens einer lichtlenkenden Vorrichtung zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum oder mindestens einer Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von Bildinformationen im Bereich des Maskierungsstreifens, fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens.
Der mindestens eine Maskierungsstreifen wird vorzugsweise im Druckverfahren, insbesondere im Siebdruckverfahren, oder über andere gängige Applikationsverfahren wie beispielsweise Streichen, Rollen, Sprühen und dergleichen auf die mindestens eine Scheibe aufgebracht und anschließend vorzugsweise eingebrannt. Die lichtlenkende Vorrichtung zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum oder Bildanzeigevorrichtung wird vorzugsweise zwischen zwei thermoplastische Folien einlaminiert oder auf der Außenseite der zweiten Scheibe (Innenscheibe) befestigt.
Für die Herstellung einer Verbundscheibe werden mindestens zwei Scheiben bevorzugt unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck durch mindestens eine thermoplastische Klebeschicht miteinander verbunden (laminiert). Es können an sich bekannte Verfahren zur Herstellung einer Verbundscheibe verwendet werden. Es können beispielsweise sogenannte Autoklav- Verfahren bei einem erhöhten Druck von etwa 10 bar bis 15 bar und Temperaturen von 130 °C bis 145 °C über etwa 2 Stunden durchgeführt werden. An sich bekannte Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren arbeiten beispielsweise bei etwa 200 mbar und 130 °C bis 145 °C. Die beiden Scheiben und die thermoplastische Zwischenschicht können auch in einem Kalander zwischen mindestens einem Walzenpaar zu einer Verbundscheibe verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Verbundscheiben bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor einem Presswerk. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt beispielsweise von 40 °C bis 150 °C. Kombinationen von Kalander- und Auto- klavverfahren haben sich in der Praxis besonders bewährt. Alternativ können Vakuumlaminato- ren eingesetzt werden. Diese bestehen aus einer oder mehreren beheizbaren und evakuierbaren Kammern, in denen erste Scheibe und zweite Scheibe innerhalb von beispielsweise etwa 60 Minuten bei verminderten Drücken von 0,01 mbar bis 800 mbar und Temperaturen von 80°C bis 170°C laminiert werden können.
Weiterhin erstreckt sich die Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere in Kraftfahrzeugen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Verwendung der Fahrzeugscheibe in Kraftfahrzeugen, insbesondere als Fahrzeug-Windschutzscheibe.
Die Verbundscheibe kann vorteilhafterweise die Windschutzscheibe oder die Dachscheibe eines Fahrzeugs oder eine andere Fahrzeugverglasung sein, beispielsweise eine Trennscheibe in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem Schienenfahrzeug oder einem Bus. Alternativ kann die Verbundscheibe eine Architekturverglasung, beispielsweise in einer Außenfassade eines Gebäudes oder eine Trennscheibe im Innern eines Gebäudes sein.
Die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein. Insbesondere sind die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung:
Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Head-Up-Displays,
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Fahrzeugscheibe von Fig. 1 ,
Fig. 3-6 Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der Fahrzeugscheibe,
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Seien zunächst die Figuren 1 und 2 betrachtet. Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Head-Up-Displays 100 in einem Fahrzeug in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung. Eine Aufsicht der Fahrzeugscheibe 1 des Head-Up-Displays 100 ist in Figur 2 gezeigt. Die Querschnittansicht von Figur 1 entspricht der Schnittlinie A-A der Fahrzeugscheibe 1, wie in Figur 2 angedeutet ist.
Die Fahrzeugscheibe 1 ist in Form einer Verbundscheibe ausgebildet (siehe auch Figuren 3 bis 6) und umfasst eine erste Scheibe 2 (z.B. Außenscheibe) und eine zweite Scheibe 3 (z.B. Innenscheibe), die durch eine thermoplastische Zwischenschicht 4 fest miteinander verbunden sind. Die Fahrzeugscheibe 1 ist in ein Fahrzeug eingebaut und trennt einen Fahrzeuginnenraum 12 von einer äußeren Umgebung 13 ab. Beispielsweise ist die Fahrzeugscheibe 1 die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs. Alternativ weist die Fahrzeugscheibe nur eine Einzelscheibe auf, vorzugsweise in Form eines thermisch vorgespannten Einscheibensicherheitsglases (nicht gezeigt).
Die erste Scheibe 2 und die zweite Scheibe 3 bestehen jeweils aus Glas, vorzugsweise thermisch vorgespanntem Kalk-Natron-Glas und sind für sichtbares Licht transparent. Die thermoplastische Zwischenschicht 4 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und/oder Polyurethan (PU), gegebenenfalls in Kombination mit Polyethylenterephthalat (PET).
Die Außenfläche I der ersten Scheibe 2 ist der äußeren Umgebung 13 zugewandt und ist gleichzeitig die Außenfläche der Fahrzeugscheibe 1. Die Innenfläche II der ersten Scheibe 2 sowie die Außenfläche III der zweiten Scheibe 3 sind jeweils der Zwischenschicht 4 zugewandt. Die Innenfläche IV der zweiten Scheibe 3 ist dem Fahrzeuginnenraum 12 zugewandt und ist gleichzeitig die Innenfläche der Fahrzeugscheibe 1. Es versteht sich, dass die Fahrzeugscheibe 1 jede beliebige geeignete geometrische Form und/oder Krümmung aufweisen kann. Als Fahrzeugscheibe 1 weist sie typischer Weise eine konvexe Wölbung auf.
Im Randbereich 11 der Fahrzeugscheibe 1 befindet sich auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe 2 ein rahmenförmig umlaufender erster Maskierungsstreifen 5. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist opak und verhindert die Sicht auf innenseitig der Fahrzeugscheibe 1 angeordnete Strukturen, beispielsweise eine Kleberaupe zum Einkleben der Fahrzeugscheibe 1 in eine Fahrzeugkarosserie. Der erste Maskierungsstreifen 5 ist vorzugsweise schwarz. Der erste Mas- kierungsstreifen 5 besteht aus einem herkömmlicherweise für Maskierungsstreifen verwendeten, elektrisch nicht-leitenden Material, beispielsweise eine schwarz eingefärbte Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist.
Weiterhin weist die Fahrzeugscheibe 1 im Randbereich 11 auf der Außenseite IV der zweiten Scheibe 3 einen zweiten Maskierungsstreifen 6 auf aus einem elektrisch nicht-leitenden Material auf. Der zweite Maskierungsstreifen 6 ist rahmenförmig umlaufend ausgebildet. Wie der erste Maskierungsstreifen 5 besteht der zweite Maskierungsstreifen 6 aus einem herkömmlicherweise für Maskierungsstreifen verwendeten, elektrisch nicht-leitenden Material, beispielsweise eine schwarz eingefärbte Siebdruckfarbe, die eingebrannt ist.
Auf der Außenseite IV der zweiten Scheibe 3 befindet sich eine holografische lichtlenkende Vorrichtung 9, die hier beispielsweise als holografischer Spiegel ausgebildet ist. Die lichtlenkende Vorrichtung 9 ist in senkrechter Sicht durch die Fahrzeugscheibe 1 in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 angeordnet, wobei der erste Maskierungsstreifen 5 die lichtlenkende Vorrichtung 9 vollständig überdeckt. Die lichtlenkende Vorrichtung 9 ist hier beispielsweise nur im unteren (motorseitigen) Abschnitt 1 T des Randbereichs 11 der Fahrzeugscheibe 1 angeordnet. Möglich wäre aber auch, die lichtlenkende Vorrichtung 9 im oberen (dachseitigen) Abschnitt 11" oder in einem seitlichen Abschnitt des Randbereichs 11 anzuordnen. Des Weiteren könnten mehrere lichtlenkende Vorrichtungen 9 vorgesehen sein, die beispielweise im unteren (motorseitigen) Abschnitt 1 T und im oberen (dachseitigen) Abschnitt 11" des Randbereichs 11 angeordnet sind. Beispielsweise könnten die lichtlenkenden Vorrichtungen 9 so angeordnet sein, dass ein (teilweise) umlaufendes Bild erzeugt wird.
Der erste Maskierungsstreifen 5 ist im unteren (motorseitigen) Abschnitt 1 T des Randbereichs 11 verbreitert, d.h. der erste Maskierungsstreifen 5 weist im unteren (motorseitigen) Abschnitt 1 T des Randbereichs 11 ein größere Breite als im oberen (dachseitigen) Abschnitt 11" des Randbereichs 11 (so wie auch in den in Figur 1 nicht erkennbaren seitlichen Abschnitten des Randbereichs 11) der Fahrzeugscheibe 1 auf. Als "Breite" wird die Abmessung des ersten Maskierungsstreifens 5 senkrecht zu dessen Erstreckung verstanden. Die lichtlenkende Vorrichtung 9 ist hier beispielsweise oberhalb des zweiten Maskierungsstreifens 6 angeordnet (d.h. nicht in Überdeckung).
Das Head-Up-Display 100 weist weiterhin einen hier beispielsweise im Armaturenbrett 7 angeordneten Projektor 8 als Bildgeber auf, entsprechend der beispielhaften Positionierung der licht- lenkenden Vorrichtung 9 im unteren Abschnitt 1 T des Randbereichs 11. Der Projektor 8 dient zur Erzeugung von Licht 10 (Bildinformationen), das auf die lichtlenkende Vorrichtung 9 gerichtet wird und durch die lichtlenkende Vorrichtung 9 als umgelenktes Licht 10' in den Fahrzeuginnenraum 12 gelenkt wird, wo es von einem Betrachter, z.B. Fahrer, gesehen werden kann. Möglich wäre beispielsweise auch, den Projektor 8 in der A-Säule eines Kraftfahrzeugs oder am Dach (jeweils fahrzeuginnenraumseitig) anzuordnen, falls die lichtlenkende Vorrichtung 9 hierzu in geeigneter Weise positioniert ist. Wenn mehrere lichtlenkende Vorrichtungen 9 vorgesehen sind, kann jeder lichtlenkenden Vorrichtung 9 ein separater Projektor 8 zugeordnet sein, d.h. es können mehrere Projektoren 8 angeordnet sein. Möglich wäre beispielsweise auch, dass es sich bei der Fahrzeugscheibe 1 um eine Dachscheibe, Seiten- oder Heckscheibe handelt.
In der Aufsicht von Figur 2 ist die lichtlenkende Vorrichtung 9 in Erstreckung entlang des unteren Abschnitts 1 T des Randbereichs 11 dargestellt.
Es wird nun Bezug auf die Figuren 3 bis 6 genommen, worin Querschnittansichten verschiedener Ausgestaltungen der Fahrzeugscheibe 1 gezeigt sind. Die Querschnittansichten der Figuren 3 bis 6 entsprechen der Schnittlinie A-A im unteren Abschnitt 1 T des Randbereichs 11 der Fahrzeugscheibe 1 , wie in Figur 2 angedeutet ist.
In der in Figur 3 gezeigten Variante der Fahrzeugscheibe 1 befindet sich der erste (opake) Maskierungsstreifen 5 auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe 2. Die lichtlenkende Vorrichtung 9 ist als Folie ausgebildet und zwischen zwei thermoplastische Zwischenschichten 4, 4' (z.B. PVB-Folien) in die Verbundscheibe einlaminiert. Um durch die lichtlenkende Vorrichtung 9 (z.B. holografische Folie) bedingte Höhenunterschiede (Dickensprung) zum restlichen Teil der Fahrzeugscheibe 1 auszugleichen, ist es vorteilhaft, wenn die thermoplastischen Zwischenschichten 4, 4' eine entsprechend geringere Dicke haben als außerhalb des Bereichs, wo die lichtlenkende Vorrichtung 9 nicht vorgesehen ist. Hierdurch kann ein gleichmäßiger Abstand (d.h. konstante Gesamtdicke) zwischen den beiden Scheiben 2, 3 erzielt werden, so dass etwaiger Glasbruch beim Laminieren zuverlässig und sicher vermieden wird. Bei Verwendung von z.B. PVB-Folien haben diese im Bereich der lichtlenkenden Vorrichtung 9 eine geringere Dicke als dort, wo keine lichtlenkende Vorrichtung 9 vorgesehen ist.
Obgleich die lichtlenkende Vorrichtung 9 in Figur 3 in schematischer und stark vereinfachter Weise als Einzelschicht dargestellt ist, versteht es sich, dass die lichtlenkende Vorrichtung 9 in aller Regel aus einer Kombination verschiedener Materialien besteht, die für holografische An- Wendungen typischerweise eingesetzt werden, beispielsweise Photopolymere, Dichromatgelatine oder Silbehalogenide, die ein- oder beidseitig von Polymerfolien (z.B. PA, PET, TAG, PMMA, PC, ...) umschlossen sein können. Hierbei müssen die Innen- und Außenfolie nicht zwingend aus dem gleichen Polymer bestehen. Der genaue Aufbau der lichtlenkenden Vorrichtung 9 ist für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, so dass hier nicht näher darauf eingegangen werden muss.
In der in Figur 4 gezeigten Variante der Fahrzeugscheibe 1 befindet sich der erste (opake) Maskierungsstreifen 5 auf der Innenseite (Seite II) der ersten Scheibe 2. Die erste Scheibe 2 ist über eine thermoplastische Folie 4 mit der zweiten Scheibe 3 fest verbunden. Die lichtlenkende Vorrichtung 9 ist als Folie ausgebildet und auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe 3 mittels einer weiteren thermoplastische Zwischenschicht 4' angebracht. Auf der lichtlenkenden Vorrichtung 9 ist eine Deckschicht 14, beispielsweise eine Polymerschicht oder eine dünne Glasschicht, aufgebracht.
Die in Figur 5 gezeigte Variante der Fahrzeugscheibe 1 unterscheidet sich von der Variante von Figur 3 nur dadurch, dass zusätzlich zum (opaken) ersten Maskierungsstreifen 5 zwei weitere zweite Maskierungsstreifen 6, 6' auf der Innenseite (Seite III) und auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe 3 angeordnet sind. Die beiden zweiten Maskierungsstreifen 6, 6' dienen für eine Haftverbesserung beim Fertigen und Einbau der Fahrzeugscheibe 1. Die beiden zweiten Maskierungsstreifen 6, 6' sind hier so dünn ausgebildet, dass die lichtlenkende Vorrichtung 9 mit Licht 10 vom Projektor 8 bestrahlt und das in den Fahrzeuginnenraum 12 umgelenkte Licht 10' vom Betrachter gesehen werden kann.
Obgleich in Figur 5 zwei weitere Maskierungstreifen 6, 6' dargestellt sind, ist es stark bevorzugt, dass nur einer der beiden zweiten Maskierungsstreifen 6, 6' vorgesehen ist, d.h. entweder der Maskierungsstreifen 6 oder der Maskierungsstreifen 6'.
Die in Figur 6 gezeigte Variante der Fahrzeugscheibe 1 unterscheidet sich von der Variante von Figur 4 ebenfalls nur dadurch, dass zusätzlich zum (opaken) ersten Maskierungsstreifen 5 zwei weitere Maskierungsstreifen 6, 6' auf der Innenseite (Seite III) und auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe 3 angeordnet sind. Da die lichtlenkende Vorrichtung 9 auf der Außenseite (Seite IV) der zweiten Scheibe 3 angeordnet ist, können die beiden weiteren Maskierungsstreifen 6, 6' auch opak sein. Wie schon zu Figur 5 ausgeführt, ist es stark bevorzugt, dass nur einer der beiden zweiten Maskierungsstreifen 6, 6' vorgesehen ist, d.h. entweder der Maskierungsstreifen 6 oder der Maskierungsstreifen 6'.
Die lichtlenkende Vorrichtung 9 kann auch als holografischer Wellenleiter ausgebildet sein, wobei die Auskopplung von Licht 10' in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 erfolgt. Die Einkopplung von Licht 10 kann auch in einem Bereich der Scheibe erfolgen, der nicht in Überdeckung zum ersten Maskierungsstreifen 5 ist. Obige Ausführen gelten hierfür analog.
In einer alternativen Ausgestaltung ist, anstatt der in den Figuren 1 bis 6 gezeigten lichtlenkenden Vorrichtung 9, eine Bildanzeigevorrichtung (Display), z.B. ein LED-Display, vorgesehen. Der Betrachter kann ein von der Bildanzeigevorrichtung dargestellte Bild direkt erkennen. Ein Projektor 8 ist in diesem Fall selbstredend nicht erforderlich, da die Bildanzeigevorrichtung selbst als Bildgeber dient.
In allen Ausführungsbeispielen ist die lichtlenkende Vorrichtung 9 (bzw. die Bildanzeigevorrichtung) fahrzeuginnenraumseitig des ersten Maskierungsstreifens 5 angeordnet. Betrachtet vom Fahrzeuginnenraum aus bzw. in (direkter) Sicht auf die Innenseite der Fahrzeugscheibe ist die lichtlenkende Vorrichtung 9 vor dem Maskierungsstreifen 5 angeordnet.
Figur 7 veranschaulicht anhand eines Ablaufdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren. Hierbei wird in einem ersten Schritt I im Randbereich 11 der mindestens einen Scheibe 2, 3 mindestens ein (opaker) Maskierungsstreifen 5 aufgebracht. In einem zweiten Schritt wird mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung 9 zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum oder mindestens einer Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von Bildinformationen im Bereich des Maskierungsstreifens 5, fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens 5, angeordnet.
Aus obigen Ausführungen ergibt sich, dass die Erfindung eine verbesserte Fahrzeugscheibe bzw. ein hiermit ausgerüstetes Head-Up-Display zur Verfügung stellt, die eine gute Bilddarstellung mit hohem Kontrast zum opaken Maskierungsstreifen ermöglicht. Eine Umlenkung von Licht in den Fahrzeuginnenraum ist unabhängig vom Einfallswinkel des Lichts möglich. Unerwünschte Nebenbilder können bei bestimmten Ausgestaltungen vermieden werden. Das erfindungsgemäße Head-Up-Display kann unter Anwendung bekannter Herstellungsverfahren einfach und kostengünstig produziert werden. Es zeigen:
1 Fahrzeugscheibe
2 erste Scheibe
3 zweite Scheibe
4, 4', 4" Zwischenschicht
5 erster Maskierungsstreifen
6,6' zweiter Maskierungsstreifen
7 Armaturenbrett
8 Projektor
9 lichtlenkende Vorrichtung
10,10' Licht
11 , 11', 11" Randbereich
12 Fahrzeuginnenraum
13 äußere Umgebung
14 Deckschicht
100 Head-Up-Display
I Außenseite der ersten Scheibe 2
II Innenseite der ersten Scheibe 2
III Innenseite der zweiten Scheibe 3
IV Außenseite der zweiten Scheibe 3
A-A’ Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeugscheibe (1) für Head-Up-Display (100) mit einer im verbauten Zustand einer äußeren Umgebung (13) zugewandten Außenseite (I) und einer einem Fahrzeuginnenraum zugewandten Innenseite (IV), umfassend: mindestens eine transparente Scheibe (2, 3) mindestens einen Maskierungsstreifen (5) in einem Randbereich (11) der Scheibe (2, 3), mindestens eine lichtlenkende Vorrichtung (9) zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum (12) oder mindestens eine Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von Bildinformationen, welche im Bereich des Maskierungsstreifens (5), fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens, angeordnet ist.
2. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die lichtlenkende Vorrichtung (9) eine holografische lichtlenkende Vorrichtung mit mindestens einem zur Lichtlenkung geeigneten holografisch-optischen Element ist, welche so ausgebildet ist, dass auftreffendes Licht (10) in Richtung des Fahrzeuginnenraums (12) gelenkt wird.
3. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die lichtlenkende Vorrichtung (9) einen holografischen Wellenleiter umfasst, welcher so ausgebildet ist, dass in den Wellenleiter eingekoppeltes Licht im Bereich des Maskierungsstreifens (5) in Richtung des Fahrzeuginnenraums (12) gelenkt wird.
4. Fahrzeugscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche in Form einer Verbundscheibe ausgebildet ist und eine erste Scheibe (2) mit einer im verbauten Zustand der äußeren Umgebung (13) zugewandten Außenseite (I) und einer Innenseite (II) und eine zweite Scheibe (3) mit einer im verbauten Zustand dem Fahrzeuginnenraum (12) zugewandten Innenseite (III) und einer Außenseite (IV), welche durch mindestens eine thermoplastische Zwischenschicht (4, 4') fest miteinander verbunden sind, umfasst.
5. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 4, bei welcher der mindestens eine Maskierungsstreifen (5) auf der Innenseite der ersten Scheibe (2) aufgebracht ist.
6. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die lichtlenkende Vorrichtung (9) oder die Bildanzeigevorrichtung in zwei thermoplastische Zwischenschichten (4, 4') einlaminiert ist.
7. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die lichtlenkende Vorrichtung (9) oder die Bildanzeigevorrichtung an der Außenseite (IV) der zweiten Scheibe (3) angebracht ist.
8. Fahrzeugscheibe (1) nach Anspruch 7, bei welcher die lichtlenkende Vorrichtung (9) oder die Bildanzeigevorrichtung durch eine Deckschicht (14), insbesondere eine Polymerschicht oder eine Glasschicht, abgedeckt ist.
9. Fahrzeugscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher der mindestens eine Maskierungsstreifen (5) rahmenförmig umlaufend ausgebildet ist und insbesondere in einem Abschnitt (11'), der in Überdeckung zur lichtlenkenden Vorrichtung (9) oder Bildanzeigevorrichtung ist, eine größere Breite aufweist als in hiervon verschiedenen Abschnitten (11").
10. Fahrzeugscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher mindestens ein weiterer Maskierungsstreifen (6, 6') auf der Innenseite (III) der zweiten Scheibe (3) und/oder auf der Außenseite (IV) der zweiten Scheibe (3) angeordnet ist.
11. Head-Up-Display (100) mit einer Fahrzeugscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Head-Up-Display (100) nach Anspruch 11 mit einer lichtlenkenden Vorrichtung (9) und einem der lichtlenkenden Vorrichtung (9) zugeordneten Bildgeber (8).
13. Fahrzeug mit einem Head-Up-Display (100) nach Anspruch 11 oder 12.
14. Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend:
(a) in einem Randbereich (11) der mindestens einen Scheibe (2, 3), Aufbringen von mindestens einem Maskierungsstreifen (5'),
(b) Anordnen mindestens einer lichtlenkenden Vorrichtung (9) zum Lenken von Licht in den Fahrzeuginnenraum (12) oder mindestens einer Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung von Bildinformationen im Bereich des Maskierungsstreifens (5), fahrzeuginnenraumseitig des Maskierungsstreifens (5).
15. Verwendung der Fahrzeugscheibe (1) nach einen der Ansprüche 1 bis 10 in Fahrzeugen für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere als Fahrzeug- Windschutzscheibe.
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