WO2022122467A1 - Verbundscheibe mit abschnittsweise einstellbarer selektiver transmission - Google Patents

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WO2022122467A1
WO2022122467A1 PCT/EP2021/083532 EP2021083532W WO2022122467A1 WO 2022122467 A1 WO2022122467 A1 WO 2022122467A1 EP 2021083532 W EP2021083532 W EP 2021083532W WO 2022122467 A1 WO2022122467 A1 WO 2022122467A1
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coating
pane
substrate
polarized light
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PCT/EP2021/083532
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Inventor
Jan Hagen
Laura DIESEL
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Saint-Gobain Glass France
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    • C03C17/3681—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating being used in glazing, e.g. windows or windscreens

Definitions

  • the invention relates to a laminated pane with selective transmission that can be adjusted in sections.
  • a colored band at the upper edge of a windshield e.g. a green-colored PVB band
  • a colored band at the upper edge of a windshield e.g. a green-colored PVB band
  • the hard step made available in this case has an optically disturbing effect.
  • anti-glare protection is not required under all operating conditions. Depending on the position of the sun, glare protection is either necessary or not. Glare protection is particularly important when the sun is low in the sky, so switchability is desirable.
  • PDLCs polymer dispersed liquid crystals, abbreviated to PDLC.
  • the active layer contains liquid crystals embedded in a polymer matrix. If no voltage is applied, the liquid crystals are aligned in a disorderly manner, which leads to strong scattering of the light passing through the active layer. If a voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals align in a common direction and the transmission of light through the active layer is increased.
  • the PDLC functional element works less by reducing the overall transmission than by increasing the scattering to ensure anti-glare protection.
  • the use of a PDLC functional element in a sun visor of a vehicle is disclosed, for example, in WO 2017/157626 A1.
  • the combination of a PDLC element with a polarizer layer in the form of a plastic film is disclosed in WO2020/083561 A1.
  • electrochromic layers for switching the transmission properties, for example from switchable building glazing.
  • electrochromic solutions tend to be characterized by slow response and high manufacturing costs.
  • the present invention is based on the object of providing a laminated pane which comprises a selected area in which the light transmission can be controlled and the light transmission in this area is reduced depending on the angle of the incident light.
  • the laminated pane should be able to be produced cost-effectively.
  • the problem is solved by a composite pane with selective transmission that can be adjusted in sections.
  • the laminated pane has a first substrate and a second substrate, which are connected to one another via a thermoplastic intermediate layer.
  • the laminated pane has a selectively polarizable layer and a coating, the selectively polarizable layer being variable such that it preferably allows s-polarized or p-polarized light to pass through, the coating preferably allowing p-polarized light to pass through. This means that the coating lets more p-polarized light through than s-polarized light.
  • the selectively polarizable layer and the coating are arranged flat on top of one another. This means that they are arranged in the same surface area of the laminated pane.
  • the light transmission in the area with the selectively polarizable layer and the coating can be controlled by the interaction of the selectively polarizable layer and the coating.
  • the coating preferentially allows p-polarized light to pass through.
  • a particular advantage of this arrangement is that the coating, which selectively allows p-polarized light to pass through, is particularly effective when the incident light has large angles of incidence. This is the case with windshields when the sun is low in the sky, so that the anti-glare effect is most effective when it is needed.
  • the coating which preferably allows p-polarized light to pass, comprises at least one silver layer, preferably two, three, four or more silver layers.
  • the Coating is preferably a thin layer stack and comprises one or more dielectric layers between the individual silver layers.
  • the coating comprises at least two functional layers arranged one on top of the other and each functional layer comprises at least
  • At least one functional layer comprises an anti-reflection layer, which at least
  • first layer is arranged above a second layer, this means that the first layer is arranged further away from the substrate than the second layer. If a first layer is arranged below a second layer, this means within the meaning of the invention that the second layer is arranged further away from the substrate than the first layer.
  • the uppermost functional layer is that functional layer that is at the greatest distance from the substrate.
  • the bottom functional layer is that functional layer that has the smallest distance to the substrate.
  • first layer is arranged above or below a second layer, this does not necessarily mean that the first and second layers are in direct contact with one another.
  • One or more further layers can be arranged between the first and the second layer unless this is explicitly excluded.
  • the values given for the refractive indices are measured at a wavelength of 550 nm.
  • the refractive index can be determined, for example, by means of ellipsometry. Ellipsometers are commercially available, for example from Sentech.
  • the refractive index of an upper or lower dielectric layer is preferably determined by first depositing it as a single layer on a substrate and then measuring the refractive index using ellipsometry. dielectric layers having a refractive index of at least 2.1 and methods of depositing them are well known to those skilled in the art of thin films. Physical vapor deposition methods, in particular magnetron sputtering, are preferably used.
  • the silver layer preferably has a layer thickness of 8 nm to 25 nm, particularly preferably 13 nm to 19 nm. This is particularly advantageous with regard to the transparency and the color neutrality of the coating and for a high transmission of p-polarized light compared to s-polarized light.
  • Each functional layer of the coating includes an anti-reflective layer.
  • the antireflection layers bring about a reduction in the degree of reflection and thus an increase in the transmission of the coating in the visible spectral range.
  • the layer of optically high-index material preferably contains at least one silicon-metal mixed nitride, particularly preferably silicon-zirconium mixed nitride.
  • the silicon-zirconium mixed nitride preferably has doping.
  • the layer of optically high-index material can contain, for example, an aluminum-doped silicon-zirconium mixed nitride (SiZrNx:Al).
  • the layer of a dielectric material preferably contains at least one oxide, for example tin oxide, and/or a nitride, particularly preferably silicon nitride.
  • the layer of a dielectric material preferably has a layer thickness of 5 nm to 63 nm.
  • a covering layer is preferably arranged above the uppermost functional layer.
  • the cover layer protects the layers arranged underneath from corrosion.
  • the cover layer is preferably dielectric.
  • the covering layer can contain silicon nitride and/or tin oxide, for example.
  • Each functional layer of the coating preferably comprises at least one smoothing layer.
  • the smoothing layer is arranged below the first matching layer, preferably between the layer of optically high-index material and the first matching layer.
  • the smoothing layer is preferably in direct contact with the first matching layer.
  • the smoothing layer brings about an optimization, in particular a smoothing of the surface for a subsequently applied on top electrically conductive layer.
  • An electrically conductive layer deposited on a smoother surface has a higher degree of transmission.
  • the smoothing layer may contain at least one oxide of one or more of tin, silicon, titanium, zirconium, hafnium, zinc, gallium and indium.
  • the layer thickness of a smoothing layer is preferably from 3 nm to 20 nm, particularly preferably from 4 nm to 12 nm.
  • the smoothing layer preferably has a refractive index of less than 2.2.
  • the first adaptation layer and/or the second adaptation layer preferably contains zinc oxide ZnOi- ⁇ with 0 ⁇ 0.01.
  • the first matching layer and/or the second matching layer preferably contains dopings.
  • the first matching layer and/or the second matching layer can contain aluminum-doped zinc oxide, for example.
  • the layer thicknesses of the first matching layer and the second matching layer are preferably from 3 nm to 20 nm, particularly preferably from 4 nm to 12 nm.
  • At least one functional layer preferably comprises at least one blocking layer.
  • the blocking layer is in direct contact with the silver layer.
  • the functional layer can also comprise two blocker layers, one blocker layer preferably being arranged directly above and one blocking layer directly below the silver layer. Each functional layer particularly preferably comprises at least one such blocker layer.
  • the blocking layer preferably contains niobium, titanium, nickel, chromium and/or alloys thereof, particularly preferably nickel-chromium alloys.
  • the layer thickness of the blocking layer is preferably from 0.1 nm to 2 nm. This achieves good results.
  • a blocking layer directly below the silver layer is used in particular to stabilize the electrically conductive layer during temperature treatment and improves the optical quality of the electrically conductive coating.
  • a blocking layer immediately above the electrically conductive layer prevents contact of the sensitive electrically conductive layer with the oxidizing reactive atmosphere during the deposition of the following layer by reactive sputtering, e.g. the second conforming layer, which preferably contains zinc oxide.
  • the selectively polarizable layer can have a liquid crystal layer; the selectively polarizable layer is preferably a PDLC layer.
  • the active layer of a PDLC layer contains liquid crystals embedded in a polymer matrix. If no voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals are aligned in a disorderly manner, which leads to strong scattering of the light passing through the active layer. If a voltage is applied to the surface electrodes, the liquid crystals align in a common direction and the transmission of light through the active layer is increased.
  • PDLC layers are commercially available as a multilayer film and, in addition to the active layer and the surface electrodes, also have two outer carrier films.
  • the PDLC layer can thus be introduced into the laminated pane as a laminated film and embedded in the thermoplastic intermediate layer.
  • the PDLC layer preferably has an edge seal. The edge sealing covers the side edge of the PDLC layer all the way round and in particular prevents the diffusion of chemical components of the thermoplastic layer, for example plasticizers, into the active layer.
  • the selectively polarizable layer can change the proportion of transmitted p-polarized light or s-polarized light in at least two or more stages. This means that the proportion of p-polarized light or of s-polarized light transmitted through the selectively polarizable layer can be changed in two or more stages.
  • the selectively polarizable layer is bonded to the first substrate through a region of thermoplastic interlayer and to the second substrate through a region of thermoplastic interlayer.
  • the thermoplastic intermediate layer is formed by at least a first and a second thermoplastic layer which are arranged flat on top of one another and are laminated to one another, with the selectively polarizable layer being inserted between the two thermoplastic layers.
  • the regions of the layers which overlap the selectively polarizable layer then form the regions which connect the selectively polarizable layer to the panes.
  • thermoplastic intermediate layer or the thermoplastic layers preferably contain at least polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA) and/or polyurethane (PU), particularly preferably PVB.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PU polyurethane
  • the thickness of the thermoplastic intermediate layer or each thermoplastic layer is preferably from 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably from 0.3 mm to 1 mm, in particular from 0.3 mm to 0.5 mm, for example 0.38 mm.
  • thermoplastic layer can be formed, for example, by a single thermoplastic film.
  • a thermoplastic layer can also be formed from sections of different thermoplastic films whose side edges are placed together.
  • the coating is arranged directly on one of the substrates.
  • the coating is preferably applied to a pane surface by physical vapor deposition (PVD), particularly preferably by cathode sputtering (“sputtering”), very particularly preferably by magnetic field-assisted cathode sputtering (“magnetron sputtering”).
  • PVD physical vapor deposition
  • sputtering cathode sputtering
  • magnetic field-assisted cathode sputtering magneton sputtering
  • Direct attachment to the substrate has the advantage that no additional stresses are introduced into the pane due to local thickening of the pane when using a carrier film.
  • the coating is preferably arranged on a carrier film, preferably made of PET, which can be connected to one of the substrates via an adhesive.
  • the coating is arranged on the surface of the transparent substrate facing the thermoplastic intermediate layer. This advantageously protects the coating from damage and corrosion.
  • the laminated pane comprises two coatings, both of which preferably allow p-polarized light to pass through. This further enhances the selection effect of p-polarized light over s-polarized light.
  • the two coatings are preferably arranged between the first substrate and the second substrate so that they are protected from corrosion and damage.
  • the two coatings can be identical or have a different layer structure.
  • a coating or both coatings can be arranged directly on the substrate or a coating can be arranged on a substrate and a coating can be arranged on a carrier film be.
  • a first coating is particularly preferably arranged on the first substrate and a second coating is arranged on the second substrate.
  • the first and second substrates preferably contain glass, more preferably flat glass, float glass, quartz glass, borosilicate glass, alumino-silicate glass, soda-lime glass or clear plastics, preferably rigid clear plastics, in particular polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • the substrates can be clear or tinted or colored.
  • the thickness of the substrates can vary widely and can thus be adapted to the requirements of the individual case.
  • the substrates preferably have a thickness of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably 1 mm to 3 mm.
  • the laminated pane is a vehicle pane for a vehicle on land, at sea or in the air, preferably a motor vehicle pane, particularly preferably a windshield or a roof pane or a side pane.
  • a vehicle window is intended to separate the interior from the outside environment in a window opening of a vehicle.
  • the inner pane refers to the pane of the pane facing the interior (vehicle interior).
  • the outer pane refers to the pane facing the outside environment.
  • the laminated pane is a windshield and the selectively polarizable layer is only arranged in a partial area of the laminated pane above a central field of vision.
  • the laminated pane is a windshield and the coating is only arranged in a partial area of the laminated pane above the central field of vision (B). This saves material and can therefore be implemented cost-effectively.
  • a windshield has an upper edge and a lower edge and two side edges running between the upper edge and the lower edge.
  • the top edge designates that edge which is intended to point upwards in the installation position.
  • the lower edge designates that edge which is intended to point downwards in the installation position.
  • the upper edge is often referred to as the roof edge and the lower edge as the engine edge.
  • a roof pane has corresponding edges.
  • the top edge corresponds to the edge facing the windshield and the bottom edge corresponds to the edge facing the rear window.
  • Windshields have a central field of vision, with high demands being placed on the optical quality.
  • the central field of view must have high light transmission (typically greater than 70%).
  • Said central field of vision is in particular that field of vision which is referred to by those skilled in the art as field of vision B, field of vision B or zone B.
  • Field of vision B and its technical requirements are specified in Regulation No. 43 of the United Nations Economic Commission for Europe (LIN/ECE) (ECE-R43, "Uniform conditions for the approval of safety glazing materials and their installation in vehicles").
  • LIN/ECE Economic Commission for Europe
  • ECE-R43 "Uniform conditions for the approval of safety glazing materials and their installation in vehicles”
  • the selectively polarizable layer is preferably located above the central field of view (field of view B). This means that the selectively polarizable layer is arranged in the area between the central field of vision and the top edge of the windshield.
  • the selectively polarizable layer need not cover the entire area, but is positioned entirely within that area and does not protrude into the central field of view. In other words, the selectively polarizable layer has a smaller distance to the upper edge of the windshield than the central viewing area.
  • the transmission of the central field of vision is not affected by the selectively polarizable layer, which is positioned in a similar place to a classic mechanical sun visor when folded down.
  • the selectively polarizable layer, together with the coating assumes the function of a sun visor.
  • the top edge and the side edges of the selectively polarizable layer are preferably covered by an opaque masking print when viewed through the windshield or the roof pane.
  • Windshields typically have an all-round peripheral masking print of an opaque enamel, which serves in particular to protect the adhesive used to install the windshield from UV radiation and to hide it from view.
  • This peripheral masking print is preferably used to also mask the top and side edges of the selectively polarizable layer and the required electrical connections.
  • the selectively polarizable layer is then advantageously integrated into the appearance of the vehicle window and only the lower edge can potentially be seen by the viewer.
  • Both the outer pane and the inner pane preferably have a covering print so that the view from both sides is prevented.
  • the selectively polarizable layer and the coating can also have gaps or holes, for example in the area of so-called sensor windows or camera windows. These areas are intended to be equipped with sensors or cameras whose function is a selectively polarizable layer and/or a coating in the beam path would be impaired, for example rain sensors.
  • the selectively polarizable layer is preferably arranged over the entire width of the windshield or roof pane, minus an edge area on both sides with a width of, for example, 2 mm to 20 mm.
  • the selectively polarizable layer is also preferably at a distance of, for example, 2 mm to 20 mm from the upper edge. The selectively polarizable layer is thus encapsulated within the intermediate layer and protected from contact with the surrounding atmosphere and from corrosion.
  • the panes and the thermoplastic intermediate layer can be clear or else tinted or colored as long as the windshield has sufficient light transmission in the central viewing area, preferably at least 70% in the main viewing area A according to ECE-R43. These restrictions do not apply to a roof pane.
  • a tinted intermediate layer can be used in the area of the selectively polarizable layer to support the anti-glare function.
  • the intermediate layer can be formed by a single thermoplastic film in which the tinted or colored area is created by local tinting or coloring. Such films can be obtained, for example, by coextrusion. Alternatively, an untinted film section and a tinted or colored film section can be combined to form the thermoplastic layer.
  • the tinted or colored area can be homogeneously colored or tinted, ie have a location-independent transmission.
  • the tint or coloring can also be inhomogeneous; in particular, a transmission curve can be realized.
  • the transmittance in the tinted or colored area decreases, at least in sections, as the distance from the upper edge increases. In this way, sharp edges of the tinted or colored area can be avoided, so that the transition from the sun visor to the transparent area of the windshield is gradual, which looks more aesthetically pleasing.
  • 1 is a schematic representation relating to aspects of the invention
  • 2 shows a schematic sectional view of an arrangement for use in embodiments of the invention
  • FIG. 5 shows transmission diagrams according to yet another exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a composite pane with a first substrate.
  • one of the two substrates 1 and 3 in FIG. 1 can be meant.
  • the laminated pane has a selective transmission that can be adjusted in sections.
  • the substrate has at least one selectively polarizable layer 4a and a coating 4b.
  • the sequence of the layers can be suitably chosen.
  • the layer sequence is selected in such a way that the selectively polarizable layer 4a is arranged closer to the light source S, e.g. the sun, than to the user U.
  • the coating 4b is arranged closer to the user U than to the light source S.
  • the coating 4b and the selectively polarizable layer 4a are arranged flat on top of one another. They are therefore arranged in the same area on the pane, so that light that hits the selectively polarizable layer also hits the coating.
  • the coating 4b can also be arranged in a larger area than just in the area of the selectively polarizable layer.
  • the coating 4b is applied directly to the second substrate 3, for example using a PVD (physical vapor deposition) method.
  • the coating 4b and the selectively polarizable layer 4a can also be designed to be directly adjacent to one another, as shown in FIG. 2, and then embedded as a common layer 4 in the thermoplastic intermediate layer 2.
  • a coated PET film, for example, is then suitable for the coating 4b.
  • the selectively polarizable layer 4a can be changed in such a way that it preferably allows s-polarized or p-polarized light to pass through. Intermediate steps or a smooth transition can also be implemented.
  • the coating 4b preferably allows p-polarized light to pass through.
  • the thermoplastic intermediate layer 2 connects the first substrate 1 to the second substrate 3 and is arranged over the entire surface between the two substrates 1 and 3 .
  • the thermoplastic intermediate layer 2 is also arranged in the region of the selectively polarizable layer 4a.
  • the thermoplastic intermediate layer 2 can consist of one or more individual layers. It should be noted that other layers for different purposes such as heating, antennas, anti-reflective coatings or heat protection, etc. can also be applied to the substrate.
  • the invention thus solves the technical problems.
  • the selectively polarizable layer 4a it can now be controlled whether (or how much) p-polarized light still hits the coating 4b and can therefore also penetrate to the user U.
  • the effect of the coating 4b is particularly effective at larger angles of incidence.
  • the angle a denotes the angle between the normal to the surface of the pane (90° to the plane of the surface of the pane) and the solar radiation S.
  • the coating 4b works best at angles a between 10° and 80°, particularly well between 50° and 75° especially good between 40° and 70°. This describes the situation for a vehicle driver U when the sun is low in the sky.
  • the substrate arrangement can be used, for example, as anti-glare protection (shadow band) in a windshield or other panes, such as glass roofs, where the anti-glare effect for the passengers at the rear of the vehicle can be improved.
  • anti-glare protection shadow band
  • the anti-glare effect of displays in the area of the dashboard can also be improved by the substrate arrangement according to the invention.
  • the coating 4b has at least one silver layer.
  • the coating 4b preferably has two, three, four or more silver layers.
  • the selectively polarizable layer 4a can have a liquid crystal layer; the selectively polarizable layer 4a is preferably a PDLC layer.
  • the selectively polarizable layer 4a can change the proportion of transmitted p-polarized light or s-polarized light in at least two or more steps.
  • Visual comfort is a key aspect of glazing.
  • Visual comfort includes aspects of light reflection, light transmission, colour, color fidelity and aesthetics.
  • visual comfort also includes aspects such as privacy, i.e. the option of only allowing viewing in one direction (selectively).
  • a coating 4b which allows more p-polarized light to pass through than s-polarized light. Furthermore, the arrangement has a selectively polarizable layer 4a, which makes the polarization of incident light selectable.
  • a selectively polarizable layer 4a which makes the polarization of incident light selectable.
  • the coating 4b can be understood not only as a direct coating, but also as a polarization film.
  • the invention can be used on partial areas as well as on an entire pane.
  • the invention can of course also be used in areas other than vehicle technology, e.g. in building glazing.
  • the coating 4b can also be a coating manufactured by the applicant with the name Climacoat, whose optical properties are in Reference to p-polarization and s-polarization are shown in Figure 3 (when illuminated at an angle of 66°). This results in a ratio (with irradiation below 66° compared to the normal) of approximately 1.9 of the transmission for p-polarized light compared to the transmission for s-polarized light.
  • This angle of 66° from the normal corresponds roughly to the conditions found in windshields.
  • the transmission for p-polarized light would be about 72.2% while the transmission for s-polarized light is about 38.6%.
  • one of these polarizations is selected by the selectively polarizable layer 4a, i.e. if, for example, the liquid crystal particles are aligned approximately parallel to the s or p polarization, and then rotated by 90° into the respective other polarization by applying a voltage the transmission can be switched abruptly by a factor of 1.9. Transmission could be further reduced by adding a tinted area.
  • FIG. 4 shows an example similar to that in FIG. In contrast to the sequence of steps in FIG. 3, (three) silver layers are now enlarged.
  • the transmission for p-polarized light would be approximately 32.1% while the transmission for s-polarized light is approximately 10.3%. This results in a ratio (with irradiation below 66° to the normal) of approximately 3.1 of the transmission for p-polarized light compared to the transmission for s-polarized light.
  • Such a construction can be advantageously used in areas where the total transmission is not (regulatory) relevant, e.g. It can also be used effectively at the top of a windshield to avoid glare from reflections off the dashboard or reflections from gauges/gauges around the dashboard area that can occur under non-vertical sunlight.
  • the coating 4b can also be a coating manufactured by the applicant under the name Climacoat, the optical properties of which in relation to the p-polarization and the s-polarization are shown in FIG. 5 (when illuminated at an angle of 66°). This results in a ratio (with irradiation below 66° compared to the normal) of approximately 1.8 of the transmission for p-polarized light compared to the transmission for s-polarized light.
  • This coating has 4 layers of silver. An exemplary layer structure of the figures is shown below in tabular form.
  • this invention can also be used with p-polarizing sun lenses of eyeglasses, since these will transmit p-polarized light more than s-polarized light.

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Abstract

Verbundscheibe mit abschnittsweise einstellbarer selektiver Transmission, mindestens umfassend - ein erstes Substrat (1) und ein zweites Substrat (3), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (2) miteinander verbunden sind, - eine selektiv polarisierbare Schicht (4a), die so veränderlich ist, dass sie bevorzugt s-polarisiertes oder p-polarisiertes Licht durchtreten lässt, und - eine Beschichtung (4b), die bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren lässt, wobeidie selektiv polarisierbare Schicht (4a) und die Beschichtung (4b) flächig übereinander angeordnet sind und wobei die Beschichtung (4b) mindestens eine Silberschicht aufweist.

Description

Verbundscheibe mit abschnittsweise einstellbarer selektiver Transmission
Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit abschnittsweise einstellbarer selektiver Transmission.
Aus dem Fahrzeugbau ist es bekannt, dass zum Schutz vor Blendung durch die Sonne ein farbiges Band am oberen Rand einer Windschutzscheibe, z.B. ein grün gefärbtes PVB-Band auf oder in einer Windschutzscheibe zur Verfügung gestellt wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die dabei zur Verfügung gestellte harte Stufe optisch störend wirkt. Zudem wird ein Blendschutz nicht unter allen Einsatzbedingungen benötigt. Je nach Stand der Sonne ist ein Blendschutz notwendig oder verzichtbar. Insbesondere bei tief stehender Sonne ist ein Blendschutz wichtig, sodass eine Schaltbarkeit wünschenswert ist.
Es ist bekannt, dass das Transmissionsverhalten von transparenten Substraten mittels sogenannter PDLCs (engl. polymer dispersed liquid crystals, abgek. PDLC) gesteuert werden kann. Die aktive Schicht enthält dabei Flüssigkristalle, welche in eine Polymermatrix eingelagert sind. Wird 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. Das PDLC-Funktionselement wirkt weniger durch Herabsetzung der Gesamttransmission, sondern durch Erhöhung der Streuung, um den Blendschutz zu gewährleisten. Die Anwendung eines PDLC-Funktionselements in einer Sonnenblende eines Fahrzeugs wird zum Beispiel offenbart in WO 2017/157626 A1. Die Kombination eines PDLC-Elementes mit einer Polarisatorschicht in Form einer Kunststofffolie wird offenbart in W02020/083561 A1.
Jedoch sind einfache PDLCs aus verschiedenen Gründen nachteilig. Ein Grund ist darin zu finden, dass PDLCs im spannungsfreien Zustand milchig getrübt sind. Ein Nachteil ist die Eigenschaft, nur zwischen zwei Stadien - getrübt und transparent - schaltbar zu sein, sodass der Lichtdurchtritt nicht feiner eingestellt werden kann.
Weiterhin ist die Verwendung sogenannter elektrochromer Schichten zum Schalten der Transmissionseigenschaften zum Beispiel aus schaltbaren Bauverglasungen bekannt. Jedoch sind elektrochrome Lösungen eher durch ein langsames Ansprechverhalten und hohe Herstellungskosten gekennzeichnet. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundscheibe bereitzustellen, die einen ausgewählten Bereich umfasst, in dem die Lichttransmission steuerbar ist und die Lichttransmission in diesem Bereich abhängig vom Winkel des einfallenden Lichts verringert wird. Gleichzeitig soll die Verbundscheibe kostengünstig realisierbar sein.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verbundscheibe mit abschnittsweise einstellbarer selektiver Transmission. Die Verbundscheibe weist ein erstes Substrat und ein zweites Substrat auf, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Weiterhin weist die Verbundscheibe eine selektiv polarisierbare Schicht und eine Beschichtung auf, wobei die selektiv polarisierbare Schicht so veränderlich ist, dass sie bevorzugt s-polarisiertes oder p-polarisiertes Licht durchtreten lässt, wobei die Beschichtung bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren lässt. Das bedeutet, dass die Beschichtung mehr p-polarisiertes Licht passieren lässt als s-polarisiertes Licht. Die selektiv polarisierbare Schicht und die Beschichtung sind dabei flächig übereinander angeordnet. Das heißt, dass diese im selben Flächenbereich der Verbundscheibe angeordnet sind.
Dadurch kann die Lichttransmission in dem Bereich mit der selektiv polarisierbaren Schicht und der Beschichtung durch das Zusammenspiel aus selektiv polarisierbarer Schicht und Beschichtung gesteuert werden. Die Beschichtung lässt bevorzugt p- polarisiertes Licht passieren. Somit kann bei Schaltung der selektiv polarisierbaren Schicht zu einer höheren Durchlässigkeit für p-polarisiertes Licht die Lichttransmission erhöht werden. Bei Schaltung der selektiv polarisierbaren Schicht zu einer höheren Durchlässigkeit für s-polarisiertes Licht kann die Lichttransmission erniedrigt werden. In beiden Zuständen behält der Bereich die Transparenz und wird somit nicht milchig trüb wie bei einem PDLC im spannungsfreien Zustand. Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist zudem, dass die Beschichtung, die selektiv p-polarisiertes Licht passieren lässt, besonders effektiv ist bei großen Einfallswinkeln des einstrahlenden Lichts. Dies ist bei Windschutzscheiben bei tiefstehender Sonne der Fall, sodass die Blendschutzwirkung dann am effektivsten ist, wenn sie benötigt wird.
Die Beschichtung, die bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren lässt, umfasst mindestens eine Silberschicht, bevorzugt zwei, drei, vier oder mehr Silberschichten. Die Beschichtung ist bevorzugt ein Dünnschichtstapel und umfasst zwischen den einzelnen Silberschichten eine oder mehrere dielektrische Schichten.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beschichtung mindestens zwei übereinander angeordnete funktionelle Schichten und jede funktionelle Schicht umfasst mindestens
- eine Antireflexionsschicht,
- oberhalb der Antireflexionsschicht eine erste Anpassungsschicht und
- oberhalb der ersten Anpassungsschicht eine Silberschicht, wobei
- zumindest eine funktionelle Schicht eine Antireflexionsschicht umfasst, die mindestens
- eine Schicht eines dielektrischen Materials mit einem Brechungsindex kleiner 2, 1 und
- eine Schicht eines optisch hochbrechenden Materials mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2, 1 umfasst.
Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies, dass die erste Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet ist als die erste Schicht. Die oberste funktionelle Schicht ist diejenige funktionelle Schicht, die den größten Abstand zum Substrat aufweist. Die unterste funktionelle Schicht ist diejenige funktionelle Schicht, die den geringsten Abstand zum Substrat aufweist.
Ist eine erste Schicht oberhalb oder unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies nicht notwendigerweise, dass sich die erste und die zweite Schicht in direktem Kontakt miteinander befinden. Es können eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet sein, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wird.
Die angegebenen Werte für Brechungsindizes sind bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen. Der Brechungsindex kann beispielsweise mittels Ellipsometrie bestimmt werden. Ellipsometer sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der Firma Sentech. Der Brechungsindex einer oberen oder unteren dielektrischen Schicht wird vorzugsweise bestimmt, indem diese zunächst als einzelne Schicht auf einem Substrat abgeschieden wird und anschließend der Brechungsindex mittels Ellipsometrie gemessen wird. Dielektrische Schichten mit einem Brechungsindex von mindestens 2,1 sowie Verfahren zu deren Abscheidung sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Dünnschichten bekannt. Bevorzugt werden Methoden der physikalischen Gasphasenabscheidung, insbesondere Magnetronsputtern eingesetzt.
Die Silberschicht weist bevorzugt eine Schichtdicke von 8 nm bis 25 nm, besonders bevorzugt von 13 nm bis 19 nm auf. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Transparenz und die Farbneutralität der Beschichtung sowie für eine hohe Transmission von p-polarisiertem Licht im Vergleich zu s-polarisiertem Licht.
Jede funktionelle Schicht der Beschichtung umfasst eine Antireflexionsschicht. Die Antireflexionsschichten bewirken insbesondere eine Verringerung des Reflexionsgrads und damit eine Erhöhung der Transmission der Beschichtung im sichtbaren Spektralbereich.
Die Schicht optisch hochbrechenden Materials enthält bevorzugt zumindest ein Silizium- Metall-Mischnitrid, besonders bevorzugt Silizium-Zirkonium-Mischnitrid. Das Silizium- Zirkonium-Mischnitrid weist bevorzugt Dotierungen auf. Die Schicht optisch hochbrechenden Materials kann beispielsweise ein Aluminiumdotiertes Silizium- Zirkonium-Mischnitrid (SiZrNx:AI) enthalten.
Die Schicht eines dielektrischen Materials enthält bevorzugt zumindest ein Oxid, beispielsweise Zinnoxid, und / oder ein Nitrid, besonders bevorzugt Siliziumnitrid. Die Schicht eines dielektrischen Materials weist bevorzugt eine Schichtdicke von 5 nm bis 63 nm auf.
Bevorzugt ist oberhalb der obersten funktionellen Schicht eine Abdeckschicht angeordnet. Die Abdeckschicht schützt die darunter angeordneten Schichten vor Korrosion. Die Abdeckschicht ist bevorzugt dielektrisch. Die Abdeckschicht kann beispielsweise Siliziumnitrid und / oder Zinnoxid enthalten.
Jede funktionelle Schicht der Beschichtung umfasst bevorzugt zumindest eine Glättungsschicht. Die Glättungsschicht ist unterhalb der ersten Anpassungsschicht angeordnet, bevorzugt zwischen der Schicht optisch hochbrechenden Materials und der ersten Anpassungsschicht. Die Glättungsschicht steht bevorzugt in direktem Kontakt zur ersten Anpassungsschicht. Die Glättungsschicht bewirkt eine Optimierung, insbesondere Glättung der Oberfläche für eine anschließend oberhalb aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht. Eine auf eine glattere Oberfläche abgeschiedene elektrisch leitfähige Schicht weist einen höheren Transmissionsgrad auf.
Die Glättungsschicht kann beispielsweise zumindest ein Oxid eines oder mehrerer der Elemente Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und Indium enthalten. Die Schichtdicke einer Glättungsschicht beträgt bevorzugt von 3 nm bis 20 nm besonders bevorzugt von 4 nm bis 12 nm. Die Glättungsschicht weist bevorzugt einen Brechungsindex von kleiner als 2,2 auf.
Die erste Anpassungsschicht und / oder die zweite Anpassungsschicht enthält bevorzugt Zinkoxid ZnOi-ö mit 0 < ö < 0,01. Die erste Anpassungsschicht und / oder die zweite Anpassungsschicht enthält weiter bevorzugt Dotierungen. Die erste Anpassungsschicht und / oder die zweite Anpassungsschicht kann beispielsweise Aluminium-dotiertes Zinkoxid enthalten. Die Schichtdicken der ersten Anpassungsschicht und der zweiten Anpassungsschicht betragen bevorzugt von 3 nm bis 20 nm besonders bevorzugt von 4 nm bis 12 nm.
Bevorzugt umfasst zumindest eine funktionelle Schicht zumindest eine Blockerschicht. Die Blockerschicht steht in direktem Kontakt zur Silberschicht. Die funktionelle Schicht kann auch zwei Blockerschichten umfassen, wobei bevorzugt eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb und eine Blockerschicht unmittelbar unterhalb der Silberschicht angeordnet ist. Besonders bevorzugt umfasst jede funktionelle Schicht zumindest eine solche Blockerschicht. Die Blockerschicht enthält bevorzugt Niob, Titan, Nickel, Chrom und / oder Legierungen davon, besonders bevorzugt Nickel-Chrom-Legierungen. Die Schichtdicke der Blockerschicht beträgt bevorzugt von 0, 1 nm bis 2 nm. Damit werden gute Ergebnisse erzielt. Eine Blockerschicht unmittelbar unterhalb der Silberschicht dient insbesondere zur Stabilisierung der elektrisch leitfähigen Schicht während einer Temperaturbehandlung und verbessert die optische Qualität der elektrisch leitfähigen Beschichtung. Eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht verhindert den Kontakt der empfindlichen elektrisch leitfähigen Schicht mit der oxidierenden reaktiven Atmosphäre während der Abscheidung der folgenden Schicht durch reaktive Kathodenzerstäubung, beispielsweise der zweiten Anpassungsschicht, welche bevorzugt Zinkoxid enthält.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die selektiv polarisierbare Schicht eine Flüssigkristallschicht aufweisen, bevorzugt ist die selektiv polarisierbare Schicht eine PDLC-Schicht. Die aktive Schicht einer PDLC-Schicht 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.
PDLC-Schichten sind als Mehrschichtfolie kommerziell erhältlich und weisen neben der aktiven Schicht, den Flächenelektroden noch zwei äußere Trägerfolien auf. Die PDLC- Schicht kann somit als laminierte Folie in die Verbundscheibe eingebracht werden und in die thermoplastische Zwischenschicht eingebettet werden. Bevorzugt weist die PDLC- Schicht eine Randversiegelung auf. Die Randversiegelung bedeckt umlaufend die Seitenkante der PDLC-Schicht und verhindert insbesondere die Diffusion von chemischen Bestandteilen der thermoplastischen Schicht, beispielsweise Weichmacher, in die aktive Schicht.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die selektiv polarisierbare Schicht den Anteil von transmittiertem p-polarisiertem Licht bzw. s-polarisiertem Licht in zumindest zwei oder mehr Stufen veränderbar einstellen. Das heißt, der Anteil von durch die selektiv polarisierbare Schicht transmittiertem p-polarisiertem Licht bzw. von s- polarisiertem Licht ist in zwei oder mehr Stufen veränderbar.
Die selektiv polarisierbare Schicht ist über einen Bereich einer thermoplastischen Zwischenschicht mit dem ersten Substrat und über einen Bereich der thermoplastischen Zwischenschicht mit dem zweiten Substrat verbunden. Typischerweise wird die thermoplastische Zwischenschicht durch mindestens eine erste und eine zweite thermoplastische Schicht gebildet, die flächig aufeinander angeordnet werden und miteinander laminiert werden, wobei die selektiv polarisierbare Schicht zwischen die beiden thermoplastischen Schichten eingelegt wird. Die mit der selektiv polarisierbaren Schicht überlappenden Bereiche der Schichten bilden dann die Bereiche, welche die selektiv polarisierbare Schicht mit den Scheiben verbinden. In anderen Bereichen der Scheibe, wo die thermoplastischen Schichten direkten Kontakt zueinander haben, können sie beim Laminieren derart verschmelzen, dass die beiden ursprünglichen Schichten unter Umständen nicht mehr erkennbar sind und stattdessen eine homogene thermoplastische Zwischenschicht vorliegt. Die thermoplastische Zwischenschicht bzw. die thermoplastischen Schichten enthalten bevorzugt zumindest Polyvinylbutyral (PVB), Ethylenvinylacetat (EVA) und / oder Polyurethan (PU), besonders bevorzugt PVB.
Die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht bzw. jeder thermoplastischen Schicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,3 mm bis 0,5 mm, beispielsweise 0,38 mm.
Eine thermoplastische Schicht kann beispielsweise durch eine einzige thermoplastische Folie ausgebildet werden. Eine thermoplastische Schicht kann auch aus Abschnitten unterschiedlicher thermoplastischer Folien gebildet werden, deren Seitenkanten aneinandergesetzt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtung direkt auf einem der Substrate angeordnet. Die Beschichtung ist bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf einer Scheibenoberfläche aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung („Magnetronsputtern“). Die direkte Anbringung auf dem Substrat hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Spannungen in die Scheibe eingeführt werden durch eine lokale Verdickung der Scheibe bei Nutzung einer Trägerfolie. Alternativ bevorzugt ist die Beschichtung auf einer Trägerfolie bevorzugt aus PET angeordnet, die über einen Kleber mit einem der Substrate verbunden werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beschichtung auf der der thermoplastischen Zwischenschicht zugewandten Oberfläche des transparenten Substrats angeordnet. Dadurch wird die Beschichtung vorteilhaft vor Beschädigung und Korrosion geschützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbundscheibe zwei Beschichtungen, die beide bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren lassen. Dadurch wird der Selektionseffekt von p-polarisiertem Licht gegenüber s-polarisiertem Licht weiter verstärkt. Die beiden Beschichtungen sind bevorzugt zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet, sodass sie vor Korrosion und Beschädigung geschützt sind. Die beiden Beschichtungen können identisch sein oder einen unterschiedlichen Schichtaufbau aufweisen. Eine Beschichtung oder beide Beschichtungen können direkt auf dem Substrat angeordnet sein oder eine Beschichtung kann auf einem Substrat und eine Beschichtung kann auf einer Trägerfolie angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist auf dem ersten Substrat eine erste Beschichtung angeordnet und auf dem zweiten Substrat eine zweite Beschichtung.
Das erste und zweite Substrat enthält bevorzugt Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Alumino-Silikat-Glas, Kalk-Natron-Glas oder klare Kunststoffe, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat. Die Substrate können klar sein oder auch getönt oder gefärbt.
Die Dicke der Substrate kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Vorzugsweise weisen die Substrate eine Dicke von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe für ein Fahrzeug zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, bevorzugt eine Kraftfahrzeugscheibe, besonders bevorzugt eine Windschutzscheibe oder eine Dachscheibe oder eine Seitenscheibe.
Eine Fahrzeugscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird die dem Innenraum (Fahrzeuginnenraum) zugewandte Scheibe der Scheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe und die selektiv polarisierbare Schicht ist nur in einem Teilbereich der Verbundscheibe oberhalb eines zentralen Sichtfelds angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe und die Beschichtung ist nur in einem Teilbereich der Verbundscheibe oberhalb des zentralen Sichtfelds (B) angeordnet. Dies ist materialsparend und somit kostengünstig realisierbar.
Eine Windschutzscheibe weist eine Oberkante und eine Unterkante auf sowie zwei zwischen Oberkante und Unterkante verlaufende Seitenkanten auf. Mit Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Die Oberkante wird häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet. Eine Dachscheibe weist entsprechende Kanten auf. Hier entspricht die Oberkante der Kante, die zur Windschutzscheibe weist und die Unterkante der Kante, die zur Heckscheibe weist. Windschutzscheiben weisen ein zentrales Sichtfeld auf, an dessen optische Qualität hohe Anforderungen gestellt werden. Das zentrale Sichtfeld muss eine hohe Lichttransmission aufweisen (typischerweise größer als 70%). Das besagte zentrale Sichtfeld ist insbesondere dasjenige Sichtfeld, das vom Fachmann als Sichtfeld B, Sichtbereich B oder Zone B bezeichnet wird. Das Sichtfeld B und seine technischen Anforderungen sind in der Regelung Nr. 43 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (LIN/ECE) (ECE-R43, „Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Sicherheitsverglasungswerkstoffe und ihres Einbaus in Fahrzeuge“) festgelegt. Dort ist das Sichtfeld B in Anhang 18 definiert.
Die selektiv polarisierbare Schicht ist bevorzugt oberhalb des zentralen Sichtfelds (Sichtfeld B) angeordnet. Das bedeutet, dass die selektiv polarisierbare Schicht im Bereich zwischen dem zentralen Sichtfeld und der Oberkante der Windschutzscheibe angeordnet ist. Die selektiv polarisierbare Schicht muss nicht den gesamten Bereich abdecken, ist aber vollständig innerhalb dieses Bereichs positioniert und ragt nicht in das zentrale Sichtfeld hinein. Anders ausgedrückt weist die selektiv polarisierbare Schicht einen geringeren Abstand zur Oberkante der Windschutzscheibe auf als der zentrale Sichtbereich. Somit wird die Transmission des zentralen Sichtfelds nicht durch die selektiv polarisierbare Schicht beeinträchtigt, welche an einer ähnlichen Stelle positioniert ist wie eine klassische mechanische Sonnenblende im heruntergeklappten Zustand. Somit übernimmt die selektiv polarisierbare Schicht zusammen mit der Beschichtung die Funktion einer Sonnenblende.
Die Oberkante und die Seitenkanten der selektiv polarisierbaren Schicht werden in Durchsicht durch die Windschutzscheibe oder die Dachscheibe bevorzugt von einem opaken Abdeckdruck verdeckt. Windschutzscheiben weisen typischerweise einen umlaufenden peripheren Abdeckdruck aus einer opaken Emaille auf, der insbesondere dazu dient, den zum Einbau der Windschutzscheibe verwendete Kleber vor UV-Strahlung zu schützen und optisch zu verdecken. Dieser periphere Abdeckdruck wird bevorzugt dazu verwendet, auch die Oberkante und die Seitenkante der selektiv polarisierbaren Schicht zu verdecken, sowie die erforderlichen elektrischen Anschlüsse. Die selektiv polarisierbare Schicht ist dann vorteilhaft ins Erscheinungsbild der Fahrzeugscheibe integriert und lediglich die Unterkante ist potentiell vom Betrachter zu erkennen. Bevorzugt weist sowohl die Außenscheibe als auch die Innenscheibe einen Abdeckdruck auf, so dass die Durchsicht von beiden Seiten gehindert wird.
Die selektiv polarisierbare Schicht und die Beschichtung können auch Aussparungen oder Löcher aufweisen, etwa im Bereich sogenannter Sensorfenster oder Kamerafenster. Diese Bereiche sind dafür vorgesehen, mit Sensoren oder Kameras ausgestattet zu werden, deren Funktion durch eine selektiv polarisierbare Schicht und / oder eine Beschichtung im Strahlengang beeinträchtigt werden würde, beispielsweise Regensensoren.
Die selektiv polarisierbare Schicht ist bevorzugt über die gesamte Breite der Windschutzscheibe oder Dachscheibe angeordnet, abzüglich eines beidseitigen Randbereichs mit einer Breite von beispielsweise 2 mm bis 20 mm. Auch zur Oberkante weist die selektiv polarisierbare Schicht bevorzugt einen Abstand von beispielsweise 2 mm bis 20 mm auf. Die selektiv polarisierbare Schicht ist so innerhalb der Zwischenschicht eingekapselt und vor Kontakt mit der umgebenden Atmosphäre und Korrosion geschützt.
Die Scheiben und die thermoplastische Zwischenschicht können klar sein, oder auch getönt oder gefärbt, solange die Windschutzscheibe im zentralen Sichtbereich eine ausreichende Lichttransmission aufweist, bevorzugt mindestens 70 % im Haupt-Durchsichtbereich A gemäß ECE-R43. Für eine Dachscheibe gelten diese Beschränkungen nicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann im Bereich der selektiv polarisierbaren Schicht zur Unterstützung der Blendschutz-Funktion eine getönte Zwischenschicht verwendet werden. Die Zwischenschicht kann durch eine einzelne thermoplastische Folie ausgebildet werden, in der der getönte oder gefärbte Bereich durch lokales Tönen oder Färben erzeugt wird. Solche Folien sind beispielsweise durch Koextrusion erhältlich. Alternativ können ein ungetönter Folienabschnitt und ein getönter oder gefärbter Folienabschnitt zur thermoplastischen Schicht zusammengesetzt werden.
Der getönte oder gefärbte Bereich kann homogen gefärbt oder getönt sein, das heißt eine ortsunabhängige Transmission aufweisen. Die Tönung oder Färbung kann aber auch inhomogenen sein, insbesondere kann ein Transmissionsverlauf realisiert sein. In einer Ausgestaltung nimmt der Transmissionsgrad im getönten oder gefärbten Bereich zumindest abschnittsweise mit steigendem Abstand zur Oberkante ab. So können scharfe Kanten des getönten oder gefärbten Bereichs vermieden werden, so dass der Übergang von der Sonnenblende in den transparenten Bereich der Windschutzscheibe graduell verläuft, was ästhetisch ansprechender aussieht.
Kurzdarstellung der Figuren
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in exemplarischer Weise mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung in Bezug auf Aspekte der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung zur Verwendung in Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 3 Transmissionsdiagramme gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 Transmissionsdiagramme gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 5 Transmissionsdiagramme gemäß noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figuren dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter "ein", "eine" und "eines" nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1 % bis zu +/- 10 %.
Bezugnahme auf Standards oder Spezifikationen oder Normen sind als Bezugnahme auf Standards bzw. Spezifikationen bzw. Normen, die zum Zeitpunkt der Anmeldung und/oder - soweit eine Priorität beansprucht wird - auch zum Zeitpunkt der Prioritätsanmeldung gelten / galten zu verstehen. Hiermit ist jedoch kein genereller Ausschluss der Anwendbarkeit auf nachfolgende oder ersetzende Standards oder Spezifikationen oder Normen zu verstehen. In Figur 1 ist eine Verbundscheibe mit einem ersten Substrat gezeigt.
Für das nachfolgende Verständnis kann eines der beiden Substrate 1 und 3 in Figur 1 gemeint sein.
Die Verbundscheibe weist eine abschnittsweise einstellbare selektive Transmission auf.
Hierzu weist das Substrat zumindest eine selektiv polarisierbare Schicht 4a und eine Beschichtung 4b auf.
Die Abfolge der Schichten kann dabei geeignet gewählt sein. Nachfolgend gehen wir davon aus, dass die Schichtfolge so gewählt ist, dass die selektiv polarisierbare Schicht 4a näher zur Lichtquelle S, z.B. der Sonne, als zum Nutzer U angeordnet ist. Umgekehrt ist die Beschichtung 4b näher zum Nutzer U als zur Lichtquelle S angeordnet. Natürlich kann dies auch umgekehrt Verwendung finden, ohne dass hierdurch die Idee der Erfindung verändert werden würde. Die Beschichtung 4b und die selektiv polarisierbare Schicht 4a sind flächig übereinander angeordnet. Sie sind demnach im gleichen Bereich auf der Scheibe angeordnet, sodass Licht, das auf die selektiv polarisierbare Schicht trifft auch auf die Beschichtung trifft. Die Beschichtung 4b kann auch in einem größeren Bereich angeordnet sein als nur im Bereich der selektiv polarisierbaren Schicht.
In Figur 1 ist die Beschichtung 4b direkt auf dem zweiten Substrat 3 angebracht, zum Beispiel über ein PVD (physikalische Gasphasenabscheidung) -Verfahren. Alternativ können die Beschichtung 4b und die selektiv polarisierbare Schicht 4a auch direkt aneinander angrenzend ausgeführt sein, wie in Figur 2 gezeigt und dann als gemeinsame Schicht 4 in die thermoplastische Zwischenschicht 2 eingebettet sein. Für die Beschichtung 4b eignet sich dann zum Beispiel eine beschichtet PET-Folie.
Die selektiv polarisierbare Schicht 4a ist so veränderlich, dass sie bevorzugt s- polarisiertes oder p-polarisiertes Licht durchtreten lässt. Dabei können auch Zwischenschritte oder ein gleitender Übergang realisiert sein.
Die Beschichtung 4b hingegen lässt bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren.
Die thermoplastische Zwischenschicht 2 verbindet das erste Substrat 1 mit dem zweiten Substrat 3 und ist vollflächig zwischen den beiden Substraten 1 und 3 angeordnet. Auch im Bereich der selektiv polarisierbaren Schicht 4a ist die thermoplastische Zwischenschicht 2 angeordnet. Die thermoplastische Zwischenschicht 2 kann aus einer oder mehreren einzelnen Lagen bestehen. Es sei angemerkt, dass auf dem Substrat noch andere Schichten für unterschiedliche Zwecke wie z.B. Heizung, Antennen, Antireflex-Beschichtungen oder Wärmeschutz, etc. angebracht sein kann.
Damit löst die Erfindung die technischen Probleme. Insbesondere ist es nunmehr möglich die Transmission gezielt und kostengünstig zu steuern. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn das Substrat z.B. eine Scheibe in einem Fahrzeug ist und das Licht, die Lichtquelle S, unter einem nicht-vertikalen Winkel auf das Substrat trifft. Dies ist in Figur 1 schematisch dargestellt, wobei einfallendes Licht der Lichtquelle S auf die Substratanordnung trifft. Je nach Ansteuerung der selektiv polarisierbaren Schicht 4a kann nun gesteuert werden, ob (bzw. wieviel) p-polarisiertes Licht noch auf die Beschichtung 4b trifft und somit dann auch bis zum Benutzer U vordringen kann. Besonders effektiv ist die Wirkung der Beschichtung 4b bei größeren Einfallswinkeln. Der Winkel a bezeichnet den Winkel zwischen der Normalen zur Scheibenoberfläche (90 ° zur Ebene der Scheibenoberfläche) und der Sonneneinstrahlung S. Die Beschichtung 4b wirkt am besten bei Winkeln a zwischen 10 ° und 80°, besonders gut zwischen 50° bis 75°, ganz besonders gut zwischen 40° und 70°. Dies beschreibt die Situation für einen Fahrzeugführer U bei tiefstehender Sonne.
So kann z.B. ein effektiver Blendschutz gegen Sonneneinstrahlung bereitgestellt werden und damit die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer erhöht werden.
Insbesondere kann die Substratanordnung z.B. als Blendschutz (Schattenband) in einer Windschutzscheibe oder auch anderen Scheiben, wie z.B. Glasdächern Verwendung finden, bei denen die Blendschutzwirkung für die Passagiere hinten im Fahrzeug verbessert werden kann. Auch die Blendschutzwirkung von Anzeigen (Displays) im Bereich des Armaturenbretts kann durch die erfindungsgemäße Substratanordnung verbessert werden.
Anders als in den bisherigen Überlegungen mit PDLCs, bei denen zur Herabsetzung der Transmission das PDLC-Element in einen getrübten Zustand geschaltet werden musste, kann mit der Erfindung ein getrübter Zustand zur Herabsetzung der Transmission vermieden werden, da die selektiv polarisierbare Schicht 4a von einem transparenten definierten Zustand mit hoher Transmission in (zumindest) einen weiteren transparenten Zustand mit geringerer Transmission geschaltet werden kann. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die Beschichtung 4b mindestens eine Silberschicht auf. Bevorzugt weist die Beschichtung 4b zwei, drei, vier oder mehr Silberschichten auf.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann die selektiv polarisierbare Schicht 4a eine Flüssigkristallschicht aufweisen, bevorzugt ist die selektiv polarisierbare Schicht 4a eine PDLC-Schicht.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die selektiv polarisierbare Schicht 4a den Anteil von transmittiertem p-polarisiertem Licht bzw. s-polarisiertem Licht in zumindest zwei oder mehr Stufen veränderbar einstellen.
Die vorbezeichnete Lösung kann dabei in vielfältiger Weise verwendet werden. Es ist bekannt, dass der visuelle Komfort ein Hauptaspekt von Verglasung ist. Visueller Komfort schließt dabei Aspekte von Lichtreflektion, Lichttransmission, Farbe, Farbtreue, Ästhetik mit ein. Zum visuellen Komfort zählen aber auch Aspekte wie Privatsphäre, d.h. die Möglichkeit ein Durchsehen nur in eine Richtung (selektiv) zu ermöglichen.
Hierbei ist es von Bedeutung, dass eine solche Funktionalität des visuellen Komforts schaltbar ist.
Mit der vorgestellten Lösung wird eine Beschichtung 4b vorgestellt, die mehr p- polarisiertes Licht als s-polarisiertes Licht passieren lässt. Weiterhin weist die Anordnung eine selektiv polarisierbare Schicht 4a auf, die die Polarisation von einfallendem Licht wählbar macht. Durch die Kombination von selektiv polarisierbarer Schicht 4a und Beschichtung 4b - insbesondere auf bzw. in einer Verglasung, insbesondere einer Verbund(glas)-Scheibe - kann durch Wahl der Polarisationsrichtung in der selektiv polarisierbaren Schicht 4a die Lichttransmission bis zu einem Faktor von 3 eingestellt werden.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann unter der Beschichtung 4b nicht nur eine unmittelbare Beschichtung, sondern auch eine Polarisationsfolie verstanden werden.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die Erfindung auf Teilbereichen wie auch auf einer ganzen Scheibe Verwendung finden. Ebenso kann die Erfindung natürlich auch in anderen Bereichen als der Fahrzeugtechnik, z.B. in der Bauverglasung Anwendung finden.
Beispielsweise kann die Beschichtung 4b auch eine von der Anmelderin hergestellte Beschichtung mit der Bezeichnung Climacoat sein, deren optische Eigenschaften in Bezug auf die p-Polarisation und die s-Polarisation in Figur 3 (bei Beleuchtung unter einem Winkel von 66°) dargestellt sind. Dabei ergibt sich ein Verhältnis (bei Einstrahlung unter 66° gegenüber der Normalen) von circa 1 ,9 der Transmission für p-polarisiertes Licht gegenüber der Transmission für s-polarisiertes Licht.
Dieser Winkel von 66° gegenüber der Normalen entspricht den Verhältnissen, die bei Windschutzscheiben in etwa anzutreffen sind. In diesem Fall wäre die Transmission für p-polarisiertes Licht in etwa 72,2 % während die Transmission für s-polarisiertes Licht in etwa 38,6 % beträgt. Wird eine dieser Polarisationen durch die selektiv polarisierbare Schicht 4a “gewählt, d.h. wenn z.B. die Flüssigkristall-Partikel in etwa parallel zur s- bzw.- p- Polarisation ausgerichtet sind, und anschließend durch Anlegen einer Spannung um 90° in die jeweils andere Polarisation gedreht werden, kann die Transmission um einen Faktor von 1 ,9 sprungartig geschaltet werden. Die Transmission könnte durch Hinzufügung eines getönten Bereiches zusätzlich verringert sein.
In Figur 4 ist ein ähnliches Beispiel wie in Figur 3 gezeigt. Im Unterschied zur Schrittfolge in Figur 3 sind nunmehr (drei) Silberschichten vergrößert. In diesem Fall wäre die Transmission für p-polarisiertes Licht in etwa 32, 1 % während die Transmission für s- polarisiertes Licht in etwa 10,3 % beträgt. Dabei ergibt sich ein Verhältnis (bei Einstrahlung unter 66° gegenüber der Normalen) von circa 3, 1 der Transmission für p- polarisiertes Licht gegenüber der Transmission für s-polarisiertes Licht.
Ein solcher Aufbau kann vorteilhaft in Bereichen verwendet werden in denen die Gesamttransmission nicht (regulatorisch) von Belang ist, z.B. in Fahrzeug-/ Sonnendächern, sodass z.B. die Mitfahrer auf hinteren Plätzen nicht von der Sonne geblendet werden. Ebenso kann es wirksam im oberen Bereich einer Windschutzscheibe verwendet werden, um so Blendung durch Reflektionen am Armaturenbrett oder Reflektionen an Armaturen / Anzeigen im Bereich des Armaturenbrettes zu vermeiden, die unter nicht vertikaler Sonneneinstrahlung entstehen können.
In Figur 5 ist ein ähnliches Beispiel wie in Figur 3 und 4 gezeigt. Beispielsweise kann die Beschichtung 4b auch eine von der Anmelderin hergestellte Beschichtung mit der Bezeichnung Climacoat sein, deren optischen Eigenschaften in Bezug auf die p- Polarisation und die s-Polarisation in Figur 5 (bei Beleuchtung unter einem Winkel von 66°) dargestellt sind. Dabei ergibt sich ein Verhältnis (bei Einstrahlung unter 66° gegenüber der Normalen) von circa 1 ,8 der Transmission für p-polarisiertes Licht gegenüber der Transmission für s-polarisiertes Licht. Diese Beschichtung weist 4 Silberschichten auf. Nachfolgend wird tabellarisch ein exemplarischer Schichtaufbau der Figuren dargestellt.
Figure imgf000018_0001
Wie bereits erwähnt, kann durch geeignete Ansteuerung der Übergang zwischen s- Polarisation und der p-Polarisation gleitend oder in Schritten erreicht werden, sodass die Transmission in Stufen oder stufenlos zwischen den beiden Extremen geändert werden kann. Vorteilhaft kann diese Erfindung auch mit p-polarisierenden Sonnengläsern von Brillen verwendet werden, da diese p-polarisiertes Licht stärker transmittieren wird als s- polarisiertes Licht. Bezugszeichenliste
1 erstes Substrat
2 Zwischenschicht
3 zweites Substrat
4a selektiv polarisierbare Schicht 4b Beschichtung
S Lichtquelle U Benutzer

Claims

Patentansprüche Verbundscheibe mit abschnittsweise einstellbarer selektiver Transmission, mindestens umfassend
- ein erstes Substrat (1) und ein zweites Substrat (3), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (2) miteinander verbunden sind,
- eine selektiv polarisierbare Schicht (4a), die so veränderlich ist, dass sie bevorzugt s-polarisiertes oder p-polarisiertes Licht durchtreten lässt, und
- eine Beschichtung (4b), die bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren lässt, wobei die selektiv polarisierbare Schicht (4a) und die Beschichtung (4b) flächig übereinander angeordnet sind und wobei die Beschichtung (4b) mindestens eine Silberschicht aufweist. Verbundscheibe gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4b) mindestens zwei Silberschichten aufweist, bevorzugt drei, vier oder mehr Silberschichten aufweist. Verbundscheibe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv polarisierbare Schicht (4a) eine Flüssigkristallschicht ist, bevorzugt eine PDLC (polymer-dispersed liquid crystal)-Schicht ist. Verbundscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv polarisierbare Schicht (4a) den Anteil von p- polarisiertem Licht bzw. s-polarisiertem Licht in zumindest zwei oder mehr Stufen veränderbar einstellen kann. Verbundscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv polarisierbare Schicht (4a) in die thermoplastische Zwischenschicht (2) eingelagert ist. Verbundscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (4b) direkt auf einem Substrat (1 ,3) angeordnet ist.
7. Verbundscheibe gemäß Anspruch 6, wobei die Beschichtung durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf einem Substrat (1 , 3) aufgebracht ist, bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung.
8. Verbundscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbundscheibe zwei Beschichtungen (4b) umfasst, die bevorzugt p-polarisiertes Licht passieren lassen, die zwischen dem ersten Substrat (1 ) und dem zweiten Substrat (3) angeordnet sind.
9. Verbundscheibe gemäß Anspruch 8, wobei auf dem ersten Substrat (1) eine erste Beschichtung (4b) angeordnet ist und auf dem zweiten Substrat (3) eine zweite Beschichtung (4b) angeordnet ist.
10. Verbundscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundscheibe eine Fahrzeugscheibe ist, bevorzugt eine Kraftfahrzeugscheibe, besonders bevorzugt eine Windschutzscheibe, eine Seitenscheibe oder eine Dachscheibe ist.
1 1 . Verbundscheibe gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe ist und die selektiv polarisierbare Schicht (4a) nur in einem Teilbereich der Verbundscheibe oberhalb eines zentralen Sichtfelds (B) angeordnet ist.
12. Verbundscheibe gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundscheibe eine Windschutzscheibe ist und die Beschichtung (4b) nur in einem Teilbereich der Verbundscheibe oberhalb des zentralen Sichtfelds (B) angeordnet ist.
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