ПРОЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОГО ДИСПЛЕЯ (HUD) С p-ПОЛЯРИЗОВАННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
PROJECTION UNIT FOR HEAD-UP DISPLAY (HUD) WITH P-POLARIZED RADIATION

Изобретение относится к проекционному устройству для проекционного дисплея (дисплею на лобовом стекле) и к его применению.
Современные автомобили все чаще оснащаются так называемыми проекционными дисплеями (HUD). С помощью проектора, как правило, в зоне приборной панели, на лобовое стекло проецируются изображения, которые отражаются там и воспринимаются водителем как виртуальное изображение (видимое им) за лобовым стеклом. Таким образом, в поле зрения водителя может проецироваться важная информация, например текущая скорость, навигационная или предупреждающая информация, которую водитель может воспринимать, не отрывая глаз от дороги. Таким образом, проекционные дисплеи могут внести значительный вклад в повышение безопасности дорожного движения.
HUD-проекторы работают преимущественно с s-поляризованным излучением и облучают лобовое стекло под углом падения около 65°, что близко к углу Брюстера для перехода воздух-стекло (57,2° для кальций-натриевого стекла). При этом возникает проблема, что изображение проектора отражается от обеих внешних поверхностей лобового стекла. Из-за этого помимо желаемого основного изображения появляется чуть смещенное побочное изображение, так называемое фантомное изображение (Ghost). Эту проблему обычно решают тем, что поверхности располагают под углом друг к другу, в частности, благодаря использованию клиновидного промежуточного слоя для ламинирования лобовых стекол, выполненных в виде многослойного стекла, так что основное изображение и фантомное изображение накладываются друг на друга. Многослойные стекла с клиновидными пленками для HUD известны, например, из WO2009/071135A1, EP1800855B1 или EP1880243A2.
Клиновидные пленки стоят недешево, поэтому изготовление такого многослойного стекла для HUD довольно дорого. Поэтому существует потребность в проекционных устройствах для HUD, в которых лобовые стекла не содержат клиновидных пленок. Так, например, можно, чтобы HUD-проектор работал с p-поляризованным излучением, которое слабо отражается от поверхностей стекла. Вместо пленок в качестве поверхности отражения для p-поляризованного излучения лобовое стекло содержит электропроводящее покрытие. В документе DE10/2014 220189A1 описывается такое проекционное устройство для HUD, которое работает с p-поляризованным излучением. В качестве отражающей структуры предлагается, наряду с прочим, одиночный металлический слой толщиной от 5 нм до 9 нм, например, из серебра или алюминия.
Известны также более сложные электропроводящие покрытия для лобовых стекол, которые используются, например, в качестве ИК-отражающих покрытий, чтобы уменьшить нагрев салона транспортного средства и, тем самым, повысить тепловой комфорт. Однако покрытия также можно использовать в качестве обогреваемых покрытий, если подключить их к источнику напряжения, чтобы через покрытие тек ток. Подходящие покрытия содержат проводящие металлические слои, в частности, на основе серебра. Так как эти слои подвержены коррозии, их обычно наносят на обращенную к промежуточному слою поверхность наружного листа или внутреннего листа, чтобы они не имели контакта с атмосферой. Содержащие серебро прозрачные покрытия известны, например, из документов WO03/024155, US2007/0082219A1, US2007/0020465A1, WO2013/104438 или WO2013/104439.
Если проводящее покрытие должно использоваться, с одной стороны, в качестве ИК-отражающего или обогреваемого покрытия, а с другой стороны, как отражающая поверхность для HUD, то к его оптическим и электрическим свойствам предъявляются высокие требования. Так, в частности, одновременно должно быть достаточно низким поверхностное сопротивление, светопропускание достаточно высоким, способность отражения излучении HUD-проектора достаточно высокой, и цвет при отражении должен быть относительно нейтральным.
В основе изобретения стоит задача разработать усовершенствованное проекционное устройство для проекционного дисплея. Многослойное стекло проекционного устройства не должно содержать клиновидной пленки и должно иметь электропроводящее покрытие, которое можно также использовать, в частности, как обогреваемое покрытие. HUD-проекция должна создаваться с высокой интенсивностью, и многослойное стекло должно иметь высокое светопропускание и приятный внешний вид.
Согласно изобретению, цель настоящего изобретения достигнута посредством проекционного устройства по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления указаны в зависимых пунктах.
Согласно изобретению, для создания HUD-изображения применяется p-поляризованное излучение, и многослойное стекло содержит электропроводящее покрытие, которое в достаточной степени отражает p-поляризованное излучение. Поскольку проекционные устройства для HUD типично имеют угол падения около 65°, довольно близкий к углу Брюстера для перехода воздух-стекло (57,2°, известково-натриевое стекло), p-поляризованное излучение почти не отражается от поверхностей стекла, но отражается в основном от проводящего покрытия. Поэтому фантомные изображения не возникают или едва различимы, так что можно отказаться от использования дорогостоящей клиновидной пленки.
Предлагаемое изобретением покрытие имеет относительно тонкие проводящие слои, в частности, слои серебра, по сравнению с обычными покрытиями, использовавшимися до настоящего времени. Так что это тоже делает изготовление окон дешевле. Однако авторы изобретения установили, что слишком малая толщина проводящим слоев ведет, в свою очередь, к повышению поглощения света и снижению прозрачности многослойного стекла. Это было неожиданно и интуитивно непонятно, поскольку уменьшение толщины проводящих слоев должно было бы приводить к повышению пропускания. Проводящие слои согласно изобретению являются достаточно толстыми, чтобы избежать этого эффекта. Несмотря на малые толщины слоев, покрытие, тем не менее, подходит для отражения p-поляризованного излучения с достаточной интенсивностью для создания HUD-изображения и для использования в качестве нагреваемого покрытия, особенно при использовании источников напряжения 40-50В, обычных в области электромобилей. Могут также удовлетворяться оптические требования к лобовому стеклу, в частности, в отношении прозрачности и окраски. Это является большими преимуществами настоящего изобретения.
Предлагаемое изобретением проекционное устройство для проекционного дисплея (HUD) включает в себя по меньшей мере одно многослойное стекло с электропроводящим покрытием и проектор. Как обычно для HUD, проектор облучает область лобового стекла, где излучение отражается в направлении наблюдателя (водителя), в результате создается виртуальное изображение, которое наблюдатель видит как находящееся за лобовым стеклом. Облучаемая проектором область лобового стекла называется зоной HUD. Направление луча проектора обычно можно изменять с помощью зеркал, в частности, по вертикали, чтобы адаптировать проекцию к размеру тела наблюдателя. Область, в которой должны находиться глаза наблюдателя относительно положения зеркала, называется окошком зоны глаз ("eye box window"). При регулировке зеркала это окошко зоны глаз может сдвигаться по вертикали, при этом вся доступная в результате область (то есть наложение всех возможных окошек зоны глаз) называется зоной глаз ("eye box"). Наблюдатель, находящийся внутри зоны глаз, может воспринимать виртуальное изображение. Это означает, разумеется, что в зоне глаз должны располагаться глаза наблюдателя, а не все тело.
Использующиеся в настоящем документе термины из области HUD специалисту в целом известны. Для подробного описания следует обратиться к диссертации Александра Неймана "Технология измерения на основе моделирования для тестирования проекционных дисплеев", в частности, к главе 2 "Проекционный дисплей", Институт информатики Технического университета г. Мюнхен (Мюнхен: университетская библиотека Мюнхенского технического университета, 2012).
Многослойное стекло содержит наружный лист и внутренний лист, которые соединены друг с другом промежуточным термопластичным слоем. Многослойное стекло предусмотрено для отделения в оконном проеме, в частности, оконном проеме транспортного средства, внутреннего пространство от внешней среды. Внутренним листом в контексте изобретения называется обращенный внутрь (в частности, в салон автомобиля) лист многослойного стекла. Наружным листом называется лист, обращенный к внешней среде. Многослойное стекло предпочтительно представляет собой лобовое стекло транспортного средства (в частности, лобовое стекло автомобиля, например, легкового или грузового автомобиля).
Многослойное стекло имеет верхнюю кромку и нижнюю кромку, а также расположенные между ними боковые кромки. Верхней кромкой называется кромка, которая в смонтированном положении указывает вверх. Нижней кромкой называется кромка, которая в смонтированном положении указывает вниз. Верхнюю кромку часто называют также кромкой крыши, а нижнюю кромку моторной кромкой.
Наружный лист и внутренний лист имеют обращенные наружу и внутрь поверхности и находящуюся между ними периферическую боковую кромку. Внешней поверхностью в контексте изобретения называется главная сторона, которая в смонтированном состоянии будет обращена к внешней среде. Внутренней поверхностью в контексте изобретения называется главная сторона, которая в смонтированном состоянии будет обращена в салон. Внутренняя поверхность наружного листа и внешняя поверхность внутреннего листа обращены друг к другу и связаны друг с другом термопластичным промежуточным слоем.
Многослойное стекло имеет электропроводящее покрытие, в частности, прозрачное электропроводящее покрытие. Электропроводящее покрытие предпочтительно наносится на обращенные к промежуточному слою поверхности обоих стеклянных листов, то есть на внутреннюю поверхность наружного листа или внешнюю поверхность внутреннего листа. Альтернативно электропроводящее покрытие может также находиться внутри промежуточного термопластичного слоя, например, быть нанесенным на несущую пленку, находящуюся между двумя термопластичными связующими пленками. Проводящее покрытие может быть предусмотрено, например, как ИК-отражающее солнцезащитное покрытие или как обогреваемое покрытие, которое имеет электрический контакт и нагревается при протекании тока. Под прозрачным покрытием понимается покрытие, которое имеет средний коэффициент пропускания в видимом диапазоне спектра по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 80%, и которое, таким образом, не ограничивает существенно обзор через стекло. Предпочтительно, по меньшей мере 80% поверхности стекла снабжено покрытием согласно изобретению. В частности, покрытие наносится на всю поверхность стекла за исключением периферической краевой зоны и, факультативно, локальных зон, которые как места для связи, датчиков или камеры должны обеспечивать передачу электромагнитного излучение через многослойное стекло и поэтому не снабжены покрытием. Ширина периферической краевой зоны без покрытия составляет, например, до 20 см. Она предотвращает прямой контакт покрытия с окружающей атмосферой, так что покрытие внутри многослойного стекла защищено от коррозии и повреждений.
n
n+1
n
Электропроводящее покрытие представляет собой набор или последовательность слоев, содержащих несколько проводящих электричество, в частности, металлсодержащих слоев, причем каждый электропроводящий слой находится между двумя диэлектрическими слоями или последовательностями диэлектрических слоев. Таким образом, покрытие представляет собой тонкослойную систему из  электропроводящих слоев и () диэлектрических слоев или последовательностей диэлектрических слоев, где  есть натуральное число, причем за нижним диэлектрическим слоем или последовательностью диэлектрических слоев всегда поочередно следует проводящий слой и диэлектрический слой или последовательность диэлектрических слоев. Такие покрытия известны как солнцезащитные покрытия и обогреваемые покрытия, при этом электропроводящие слои обычно образованы на основе серебра.
Электропроводящее покрытие согласно изобретению формируется таким образом, в частности, путем выбора материалов и толщин отдельных слоев, а также строением последовательности диэлектрических слоев, чтобы многослойное стекло с покрытием во всем спектральном диапазоне 450-650 нм имело степень отражения p-поляризованного излучения по меньшей мере 10%. Это означает, что в спектральном диапазоне 450-650 нм не имеется точек со степенью отражения менее 10%. Благодаря этому создается проецируемое изображение достаточно высокой интенсивности. Предпочтительно, чтобы степень отражения p-поляризованного излучения во всем спектральном диапазоне 450-700 нм, особенно предпочтительно во всем спектральном диапазоне 450-800 нм составляла по меньшей мере 10%.
Степень отражения описывает долю отраженного излучения от всего испущенного излучения. Она указывается в % (в расчете на 100% испущенного излучения) или как безразмерное число от 0 до 1 (нормированное на испущенное излучение). Если ее изобразить как функцию длины волны, образуется спектр отражения.
В одном предпочтительном варианте осуществления многослойное стекло с электропроводящим покрытием имеет во всем спектральном диапазоне 450-650 нм степень отражения p-поляризованного излучения по меньшей мере 12%, предпочтительно по меньшей мере 13%. Например, степень отражения p-поляризованного излучения составляет во всем спектральном диапазоне 450-650 нм от 10% до 20%, предпочтительно от 12% до 17%, в частности, от 13% до 15%. Степени отражения в этом интервале можно без проблем достичь с покрытием согласно изобретению, и она является достаточно высокой для создания HUD-проекции высокой интенсивности.
Среднее значение степени отражения p-поляризованного излучения во всем спектральном диапазоне 450-650 нм предпочтительно составляет от 10% до 20%%, предпочтительно от 12% до 17%, в частности, от 13% до 15%. Чтобы добиться максимально нейтрального по цвету отображения изображения проектора, спектр отражения должен быть как можно более гладким и не иметь выраженных локальных минимумов и максимумов. В спектральном диапазоне 450-650 нм разность между максимальной наблюдаемой степенью отражения и средним значением степени отражения, а также разность между минимальной наблюдаемой степенью отражения и средним значением степени отражения (в расчете на 100% испущенного излучения) в предпочтительном варианте осуществления должна составлять не более 5%, особенно предпочтительно не более 3%, в высшей степени предпочтительно не более 1%.
В контексте настоящего изобретения изложенное выше относительно степени отражения p-поляризованного излучения относится к коэффициенту отражения, измеренному при угле падения 65° к нормали к внутренней поверхности. Данные о степени отражения или спектре отражения относятся к измерению отражения с источником света, который в рассматриваемом спектральном диапазоне испускает однородное излучение с нормированной интенсивностью излучения 100%.
Проектор находится напротив внутренней стороны многослойного стекла и облучает многослойное стекло через внутреннюю поверхность внутреннего листа. Он направлен на зону HUD и облучает ее для создания проекции на лобовом стекле. Согласно изобретению, излучение проектора является p-поляризованным, предпочтительно по существу чисто p-поляризованным, т.е. доля p-поляризованного излучения составляет 100% или лишь незначительно отклоняется от этого значения. В результате создается особенно интенсивное HUD-изображение и можно избежать фантомного изображения. При этом указание на направление поляризации относится к плоскости падения излучения на многослойное стекло. p-Поляризованным излучением называют излучение, колебания электрического поля которого происходят в плоскости падения. s-Поляризованным излучением называют излучение, колебания электрического поля которого происходят в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Плоскость падения генерируется вектором падения и нормалью к поверхности многослойного стекла в геометрическом центре зоны HUD.
Излучение проектора падает на многослойное стекло под углом падения предпочтительно от 45° до 70°, в частности, от 60° до 70°. В одном предпочтительном варианте осуществления угол падения отличается от угла Брюстера не более чем на 10°. В таком случае p-поляризованное излучение лишь незначительно отражается от поверхностей многослойного стекла, так что фантомного изображения не возникает. Угол падения есть угол между вектором направления излучения проектора и нормалью к внутренней поверхности (то есть нормалью к обращенной внутрь внешней поверхности многослойного стекла) в геометрическом центре зоны HUD. Угол Брюстера для перехода воздух-стекло в случае кальциево-натриевого стекла, которое обычно используется для оконных стекол, составляет 57,2°. В идеале угол падения должен быть как можно ближе к углу Брюстера. Однако можно использовать также, например, угол падения 65°, что типично для проекционных HUD-устройств, который можно без проблем реализовать в транспортных средствах и который лишь незначительно отличается от угла Брюстера, так что отражение p-поляризованного излучения увеличивается лишь незначительно.
Так как отражение излучения проектора происходит в основном от отражающего покрытия, а не от внешних поверхностей стеклянного листа, нет необходимости располагать внешние поверхности стекла под углом друг к другу, чтобы избежать фантомного изображения. Поэтому внешние поверхности многослойного стекла предпочтительно расположены по существу параллельно друг другу. С этой целью промежуточный термопластичный слой, а также внутренний и наружный стеклянные листы предпочтительно выполнены не клиновидными, а с по существу постоянной толщиной, в частности, также в вертикальном направлении между верхней и нижней кромкой многослойного стекла. Напротив, клинообразный промежуточный слой имел бы в вертикальном направлении между нижней и верхней кромками многослойного стекла переменную, в частности, увеличивающуюся толщину. Промежуточный слой обычно образован из по меньшей мере одной термопластичной пленки. Поскольку стандартные пленки значительно дешевле, чем клиновидные, производство многослойного стекла удешевляется.
Согласно изобретению, электропроводящее покрытие содержит по меньшей мере три электропроводящих слоя, причем сумма толщин всех электропроводящих слоев не превышает 30 нм. В одном предпочтительном варианте осуществления сумма толщин всех электропроводящих слоев составляет от 15 нм до 30 нм, предпочтительно от 20 нм до 25 нм. Толщина, или толщина слоя в контексте настоящего изобретения относится к геометрической, а не к оптической толщине, которая является произведением показателя преломления и геометрической толщины. Это особенно выгодно с точки зрения экономии затрат и удовлетворения требований к характеристикам отражения и другим оптическим свойствам. В одном особенно предпочтительном варианте осуществления число электропроводящих слоев равно точно трем. В принципе, более сложные структуры слоев и не требуются для достижения требуемых характеристик покрытий. С тремя электропроводящими слоями и соответствующим числом диэлектрических слоев или последовательностей слоев имеется достаточная степень свободы для оптимизации покрытия в отношении характеристик пропускания и отражения, а также окраски.
Согласно изобретению, электропроводящие слои, в частности, все электропроводящие слои, имеют толщину от 5 нм до 10 нм, особенно предпочтительно от 7 нм до 8 нм. Толщина слоев в указанных диапазонах особенно хорошо подходит для достижения требуемых характеристик покрытия. В частности, проводящие слои являются достаточно толстыми, чтобы не приводить к повышенному поглощению видимого света, что неожиданно происходит в случае слишком тонких проводящих слоев.
Электропроводность покрытия обеспечивается функциональными электропроводящими слоями. Разделив весь проводящий материал на несколько отдельных слоев, каждый из них можно сделать тоньше, что повысит прозрачность покрытия. Каждый электропроводящий слой предпочтительно содержит по меньшей мере один металл или металлический сплав, например, серебро, алюминий, медь или золото, и особенно предпочтительно имеет в основе металл или металлический сплав, то есть по существу состоит из металла или металлического сплава, если не считать возможного легирования или примесей. Предпочтительно использовать серебро или содержащий серебро сплав. В одном предпочтительном варианте осуществления электропроводящий слой содержит по меньшей мере 90 вес.% серебра, предпочтительно по меньшей мере 99 вес.% серебра, особенно предпочтительно по меньшей мере 99,9 вес.% серебра.
Согласно изобретению, между электропроводящими слоями, а также под самым нижним проводящим слоем и над самым верхним проводящим слоем находятся диэлектрические слои или последовательность диэлектрических слоев. Каждый диэлектрический слой или последовательность диэлектрических слоев содержит по меньшей мере один противоотражающий слой. Противоотражающие слои снижают отражение видимого света и, тем самым, повышают прозрачность стекла с покрытием. Противоотражающие слои содержат, например, нитрид кремния (SiN), смешанный нитрид кремния и металла, как нитрид кремния-циркония (SiZrN), нитрид алюминия (AlN) или оксид олова (SnO). При этом особенно предпочтительными являются смешанные нитриды кремния и металла. Кроме того, противоотражающие слои могут иметь легирование. Толщина отдельных противоотражающих слоев предпочтительно составляет от 10 нм до 100 нм, в частности, 20 нм до 80 нм.
3
2
5
2
3
2
3
4
В свою очередь, противоотражающие слои могут быть разделены на по меньшей мере два подслоя, в частности, на диэлектрический слой с показателем преломления меньше 2,1 и оптически высокопреломляющий слой с показателем преломления больше или равным 2,1. Последовательность этих двух подслоев в принципе может быть выбрана произвольно, причем оптически высокопреломляющий слой предпочтительно расположен над диэлектрическим слоем, что особенно выгодно с точки зрения поверхностного сопротивления. Толщина оптически высокопреломляющего слоя предпочтительно составляет от 25% до 75% от общей толщины противоотражающего слоя. Оптически высокопреломляющий слой с показателем преломления больше или равным 2,1 содержит, например, MnO, WO, NbO, BiO, TiO, ZrN и/или AlN, предпочтительно содержит смешанный нитрид кремния и металла, например, смешанный нитрид кремния и алюминия, смешанный нитрид кремния и гафния или смешанный нитрид кремния и титана, особенно предпочтительно смешанный нитрид кремния и циркония (SiZrN). Диэлектрический слой с показателем преломления менее 2,1 предпочтительно содержит по меньшей мере один оксид, например, оксид олова, и/или нитрид, особенно предпочтительно нитрид кремния.
В одном предпочтительном варианте осуществления одна или несколько последовательностей диэлектрических слоев, предпочтительно каждая последовательность диэлектрических слоев содержит первый согласующий слой, который находится под электропроводящим слоем. Первый согласующий слой предпочтительно находится над противоотражающим слоем. Первый согласующий слой предпочтительно находится непосредственно под электропроводящим слоем, так что он находится в прямом контакте с проводящим слоем. Это особенно выгодно с точки зрения кристалличности электропроводящего слоя.
В одном предпочтительном варианте осуществления одна или несколько последовательностей диэлектрических слоев, предпочтительно каждая последовательность диэлектрических слоев содержит сглаживающий слой, который находится между двумя электропроводящими слоями. Сглаживающий слой находится под первым согласующим слоем, предпочтительно между противоотражающим слоем и первым согласующим слоем, если такой первый согласующий слой имеется. Сглаживающий слой особенно предпочтительно находится в прямом контакте с первым согласующим слоем. Сглаживающий слой приводит к оптимизации, в частности, сглаживанию поверхности для электропроводящего слоя, позднее наносимого выше. Электропроводящий слой, нанесенный на более гладкую поверхность, имеет более высокий коэффициент светопропускания при одновременно более низком поверхностном сопротивлении. Толщина сглаживающего слоя предпочтительно составляет от 3 нм до 20 нм, особенно предпочтительно от 4 нм до 12 нм, в высшей степени предпочтительно от 5 нм до 10 нм, например, около 7 нм. Сглаживающий слой предпочтительно имеет показатель преломления менее 2,2.
Сглаживающий слой предпочтительно содержит по меньшей мере один некристаллический оксид. Оксид может быть аморфным или частично аморфным (и, тем самым, полукристаллическим), но не полностью кристаллическим. Некристаллический сглаживающий слой имеет низкую шероховатость и, таким образом, образует предпочтительную гладкую поверхность для слоев, наносимых выше сглаживающего слоя. Кроме того, некристаллический сглаживающий слой улучшает поверхностную структуру слоя, осаждаемого непосредственно на сглаживающий слой, предпочтительно первого согласующего слоя. Сглаживающий слой может содержать, например, по меньшей мере один оксид одного или нескольких элементов, выбранных из олова, кремния, титана, циркония, гафния, цинка, галлия и индия. Особенно предпочтительно, сглаживающий слой содержит некристаллический смешанный оксид. В высшей степени предпочтительно, сглаживающий слой содержит смешанный оксид олова-цинка (ZnSnO). Смешанный оксид может иметь легирование. Сглаживающий слой может содержать, например, легированный сурьмой смешанный оксид олова-цинка. Смешанный оксид предпочтительно имеет субстехиометрическое содержание кислорода. При этом доля олова предпочтительно составляет от 10 до 40 вес.%, особенно предпочтительно от 12 до 35 вес.%.
В одном предпочтительном варианте осуществления одна или несколько последовательностей диэлектрических слоев содержит второй согласующий слой, который находится выше электропроводящего слоя, предпочтительно каждая последовательность диэлектрических слоев содержит такой слой. Второй согласующий слой предпочтительно находится под противоотражающим слоем.
1-δ
Первый и второй согласующие слои приводят к улучшению поверхностного сопротивления покрытия. Первый согласующий слой и/или второй согласующий слой предпочтительно содержит оксид цинка ZnO с 0≤δ≤0,01. Первый согласующий слой и/или второй согласующий слой более предпочтительно имеют легирование. Первый согласующий слой и/или второй согласующий слой могут содержать, например, оксид цинка, легированный алюминием (ZnO:Al). Оксид цинка предпочтительно осаждают субстехиометрическим в отношении кислорода, чтобы предотвратить реакцию избыточного кислорода со слоем, содержащим серебро. Толщины первого согласующего слоя и второго согласующего слоя предпочтительно составляют от 3 нм до 20 нм, особенно предпочтительно от 50 нм до 15 нм, в высшей степени предпочтительно от 8 нм до 12 нм, в частности, примерно 10 нм.
В одном предпочтительном варианте осуществления электропроводящее покрытие содержит один или несколько блокирующих слоев. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одному, особенно предпочтительно каждому электропроводящему слою соответствовал по меньшей мере один блокирующий слой. Блокирующий слой находится в прямом контакте с электропроводящим слоем и находится непосредственно над или непосредственно под электропроводящим слоем. Таким образом, между электропроводящим слоем и блокирующим слоем не имеется никаких других слоев. Блокирующий слой может быть также расположен непосредственно над и непосредственно под проводящим слоем. Блокирующий слой предпочтительно содержит ниобий, титан, никель, хром и/или их сплавы, особенно предпочтительно никельхромовые сплавы. Толщина блокирующего слоя предпочтительно составляет от 0,1 нм до 2 нм, особенно предпочтительно от 0,1 нм до 1 нм. Блокирующий слой непосредственно под электропроводящим слоем служит, в частности, для стабилизации электропроводящего слоя во время термообработки и улучшает оптическое качество электропроводящего покрытия. Блокирующий слой непосредственно над электропроводящим слоем предотвращает контакт чувствительного электропроводящего слоя с окислительной атмосферой во время осаждения следующего слоя, например, второго согласующего слоя, путем реактивного катодного распыления.
Если первый слой находится выше второго слоя, это означает в контексте изобретения, что первый слой находится дальше от подложки, на которую нанесено покрытие, чем второй слой. Если первый слой находится ниже второго слоя, это означает в контексте изобретения, что второй слой находится дальше от подложки, чем первый слой. Если первый слой находится выше или ниже второго слоя, это в контексте изобретения не обязательно означает, что первый и второй слой находятся в прямом контакте друг с другом. Если это не исключается явно, между первым и вторым слоем могут находиться один или несколько других слоев. Указанные значения показателя преломления измерены на длине волны 550 нм.
В одном предпочтительном варианте осуществления между двумя электропроводящими слоями (21) находится последовательность диэлектрических слоев, включающая в себя:
- противоотражающий слой (22) на основе нитрида кремния (SiN), смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония (SiZrN), нитрида алюминия (AlN) или оксида олова (SnO), предпочтительно на основе смешанного нитрида кремния и металла,
- сглаживающий слой (23) на основе оксида одного или нескольких элементов, выбранных из олова, кремния, титана, циркония, гафния, цинка, галлия и индия,
- первый и второй согласующий слой (24, 25) на основе оксида цинка и
- факультативно, блокирующий слой (26) на основе ниобия, титана, никеля, хрома и/или их сплавов.
При этом определенного порядка слоев не требуется. Ниже самого нижнего проводящего слоя и выше самого верхнего проводящего слоя предпочтительно находится противоотражающее покрытие и согласующий слой на основе указанных выше предпочтительных материалов. Применимы уже упомянутые предпочтительные диапазоны толщин отдельных слоев.
Электропроводящее покрытие с характеристиками отражения согласно изобретению в принципе можно реализовать различными способами, предпочтительно с использованием слоев, описанных выше, так что изобретение не ограничивается определенной последовательностью слоев. Ниже представлен особенно предпочтительный вариант покрытия, с которым достигаются особенно хорошие результаты, в частности, при типичном угле падения излучения примерно 65°.
Электропроводящее покрытие содержит по меньшей мере три, в частности, ровно три электропроводящих слоя, предпочтительно на основе серебра, причем каждый электропроводящий слой имеет толщину от 5 нм до 10 нм, в частности, от 7 нм до 8 нм. Далее электропроводящие слои нумеруются, начиная от подложки, на которую осаждено покрытие. Последовательность диэлектрических слоев под самым нижним проводящим слоем, над самым верхним проводящим слоем и между проводящими слоями всегда содержит противоотражающий слой, предпочтительно на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния. Противоотражающий слой под первым проводящим слоем имеет толщину от 15 нм до 25 нм, особенно предпочтительно от 20 нм до 24 нм. Противоотражающий слой между первым и вторым проводящими слоями имеет толщину от 25 нм до 40 нм, предпочтительно от 30 нм до 35 нм. Противоотражающий слой между вторым и третьим проводящими слоями имеет толщину от 70 нм до 90 нм, предпочтительно от 75 нм до 80 нм. Противоотражающий слой выше третьего проводящего слоя имеет толщину от 35 нм до 45 нм, предпочтительно от 37 нм до 42 нм.
В высшей степени предпочтительном варианте осуществления электропроводящее покрытие содержит, начиная от подложки, следующую последовательность слоев, или состоит из нее:
- противоотражающий слой толщиной от 15 нм до 25 нм, предпочтительно от 20 нм до 24 нм, предпочтительно на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния,
- первый согласующий слой толщиной от 5 нм до 15 нм, предпочтительно от 8 нм до 12 нм, предпочтительно на основе оксида цинка,
- электропроводящий слой на основе серебра толщиной от 6 нм до 9 нм,
- факультативно, блокирующий слой толщиной от 0,1 нм до 0,5 нм, предпочтительно на основе NiCr,
- второй согласующий слой толщиной от 5 нм до 15 нм, предпочтительно от 8 нм до 12 нм, предпочтительно на основе оксида цинка,
- противоотражающий слой толщиной от 25 нм до 40 нм, предпочтительно от 30 нм до 35 нм, предпочтительно на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния,
- сглаживающий слой толщиной от 5 нм до 10 нм, предпочтительно на основе смешанного оксида олова-цинка,
- первый согласующий слой толщиной от 5 нм до 15 нм, предпочтительно от 8 нм до 12 нм, предпочтительно на основе оксида цинка,
- электропроводящий слой на основе серебра толщиной от 6 нм до 10 нм,
- факультативно, блокирующий слой толщиной от 0,1 нм до 0,5 нм, предпочтительно на основе NiCr,
- второй согласующий слой толщиной от 5 нм до 15 нм, предпочтительно от 8 нм до 12 нм, предпочтительно на основе оксида цинка,
- противоотражающий слой толщиной от 70 нм до 90 нм, предпочтительно от 75 нм до 80 нм, предпочтительно на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния,
- сглаживающий слой толщиной от 5 нм до 10 нм, предпочтительно на основе смешанного оксида олова-цинка,
- первый согласующий слой толщиной от 5 нм до 15 нм, предпочтительно от 8 нм до 12 нм, предпочтительно на основе оксида цинка,
- электропроводящий слой на основе серебра толщиной от 6 нм до 9 нм,
- факультативно, блокирующий слой толщиной от 0,1 нм до 0,5 нм, предпочтительно на основе NiCr,
- второй согласующий слой толщиной от 5 нм до 15 нм, предпочтительно от 8 нм до 12 нм, предпочтительно на основе оксида цинка,
- противоотражающий слой толщиной от 35 нм до 45 нм, предпочтительно от 37 нм до 42 нм, предпочтительно на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния.
В одном особенно предпочтительном варианте осуществления электропроводящее покрытие содержит, начиная от подложки, следующую последовательность слоев, или состоит из нее:
- противоотражающий слой на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния, толщиной от 21 нм до 23 нм,
- первый согласующий слой на основе оксида цинка толщиной от 6 нм до 11 нм,
- электропроводящий слой на основе серебра толщиной от 6,5 нм до 8,5 нм,
- факультативно, блокирующий слой на основе NiCr толщиной от 0,1 нм до 0,3 нм,
- второй согласующий слой на основе оксида цинка толщиной от 9 нм до 11 нм,
- противоотражающий слой на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния толщиной от 32 нм до 34 нм,
- сглаживающий слой на основе смешанного оксида олова-цинка толщиной от 6 нм до 8 нм,
- первый согласующий слой на основе оксида цинка толщиной от 9 нм до 11 нм,
- электропроводящий слой на основе серебра толщиной от 7 нм до 9 нм,
- факультативно, блокирующий слой на основе NiCr толщиной от 0,1 нм до 0,3 нм,
- второй согласующий слой на основе оксида цинка толщиной от 9 нм до 11 нм,
- противоотражающий слой на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния, толщиной от 76,5 нм до 78,5 нм,
- сглаживающий слой на основе смешанного оксида олова-цинка толщиной от 6 нм до 8 нм,
- первый согласующий слой на основе оксида цинка толщиной от 9 нм до 11 нм,
- электропроводящий слой на основе серебра толщиной от 6,5 нм до 8,5 нм,
- факультативно, блокирующий слой на основе NiCr толщиной от 0,1 нм до 0,3 нм,
- второй согласующий слой на основе оксида цинка толщиной от 9 нм до 11 нм,
- противоотражающий слой на основе смешанного нитрида кремния и металла, как нитрид кремния-циркония или нитрид кремния-гафния, толщиной от 38 нм до 40 нм.
Когда говорится, что слой образован на основе какого-либо материала, это означает, что слой состоит в основном из этого материала, не считая возможных примесей или легирования.
Поверхностное сопротивление электропроводящего покрытия предпочтительно составляет от 1 Ом/ до 2 Ом/. С покрытием согласно изобретению такого поверхностного сопротивления можно без проблем достичь при обеспечении желательных оптических свойств.
2
2
2
2
В одном варианте осуществления изобретения электропроводящее покрытие подключено к источнику напряжения, чтобы проводить электрический ток через покрытие, которое в результате нагревается. Таким образом, многослойное стекло можно нагревать. В качестве напряжения подходит, в частности, обычное для автомобильного сектора бортовое напряжение, например, 12-14В. Оказалось, что с покрытием согласно изобретению можно достичь очень хороших мощностей нагрева при подключении его к источнику напряжения 40В-50В, какое является обычным в электромобилях, например, 42В или 48В. При этом можно достичь мощностей нагрева от 1500 Вт/м до 5000 Вт/м, в частности, от 2200 Вт/м до 3000 Вт/м, что подходит для быстрого удаления конденсата или обмерзания с многослойного стекла. Для подключения к источнику напряжения покрытие предпочтительно снабжено силовыми шинами, которые могут быть подключены к полюсам источника напряжения, чтобы вводить ток в покрытие на как можно большей части ширины стекла. Шины могут быть выполнены, например, в виде печатных и вожженных проводников, обычно в виде обожженной пасты для трафаретной печати со стеклянными фриттами и частицами серебра. Однако альтернативно в качестве шины можно использовать также полосы электропроводящей пленки, которые накладываются или наклеиваются на покрытие, например, медную фольгу или алюминиевую фольгу. Обычно обе шины располагают вблизи двух противолежащих боковых кромках многослойного стекла, например, верхней и нижней кромки.
Наружный лист и внутренний лист предпочтительно изготовлены из стекла, в частности, из кальциево-натриевого стекла, которое является обычным для оконных стекол. Однако в принципе листы могут быть также изготовлены из других типов стекла (например, боросиликатного стекла, кварцевого стекла, алюмосиликатного стекла) или прозрачных пластиков (например, из полиметилметакрилата или поликарбоната). Толщина наружного листа и внутреннего листа может варьироваться в широких пределах. Предпочтительно использовать листы с толщиной в диапазоне от 0,8 мм до 5 мм, предпочтительно от 1,4 мм до 2,5 мм, например, со стандартными толщинами 1,6 мм или 2,1 мм.
Наружный лист, внутренний лист и термопластичный промежуточный слой могут быть прозрачными и бесцветными, но могут быть также тонированными или цветными. Полное светопропускание через многослойное стекло в одном предпочтительном варианте осуществления составляет более 70%. Термин полное светопропускание основан на установленном в ECE-R 43, приложение 3, § 9.1 способе проверки светопроницаемости автомобильных стекол. Наружный лист и внутренний лист независимо друг от друга могут быть незакаленными, частично закаленными или закаленными. Если по меньшей мере один из стеклянных листов должен быть закаленным, это может быть термическая или химическая закалка. Необходимо обеспечить, чтобы электропроводящее покрытие не слишком сильно снижало полное пропускание.
Помимо полного пропускания, многослойное стекло должно также иметь максимально нейтральный цвет при отражении, чтобы восприниматься пользователем как эстетически привлекательное. Цвета при отражении обычно характеризуют в цветовом пространстве La*b*, при углах падения 8° и 60° к нормали к внешней поверхности, с использованием источника света D65 и угла наблюдения 10°. Оказалось, что с покрытием согласно изобретению можно получать многослойные стекла без слишком большого цветоискажающего оттенка. При угле падения 8° параметр a* предпочтительно составляет от -4 до 0, а параметр b* от -13 до -3. При угле падения 60° параметр a* предпочтительно составляет от -2 до 2, а параметр b* от -9 до 1. Такие стекла имеют достаточно незаметный цветоискажающий оттенок, чтобы их можно было использовать в автомобильной промышленности.
Многослойное стекло предпочтительно изогнуто в одном или нескольких пространственных направлениях, что обычно для автомобильных стекол, причем радиусы кривизны типично лежат в интервале от примерно 10 см до примерно 40 м. Однако многослойное стекло может быть и плоским, например, когда оно предусмотрено для автобусов, поездов или тракторов.
Термопластичный промежуточный слой содержит по меньшей мере один термопластичный полимер, предпочтительно этиленвинилацетат (EVA), поливинилбутираль (PVB) или полиуретан (PU), или их смеси, сополимеры или производные, особенно предпочтительно содержит PVB. Промежуточный слой типично образован из термопластичной пленки. Толщина промежуточного слоя предпочтительно составляет от 0,2 мм до 2 мм, особенно предпочтительно от 0,3 мм до 1 мм.
Многослойное стекло можно изготовить известными способами. Наружный лист и внутренний лист ламинируют друг с другом посредством промежуточного слоя, например, способом автоклавирования, способом вакуумного мешка, способом вакуумного кольца, способом каландрирования, вакуумного ламинирования или их комбинации. При этом соединение наружного листа и внутреннего листа проводится обычно под действием тепла, вакуума и/или давления.
Электропроводящее покрытие наносят на внутренний лист предпочтительно способом физического осаждения из газовой фазы (PVD), особенно предпочтительно путем катодного распыления (sputtering), в высшей степени предпочтительно катодного распыления с поддержкой магнитного поля. Покрытие предпочтительно наносят на листы перед ламинированием. Вместо нанесения электропроводящего покрытия на поверхность стеклянных листов его в принципе можно нанести на несущую пленку, которая находится в промежуточном слое.
Если многослойное стекло должно быть выпуклым, то наружный лист и внутренний лист подвергают процессу гибки, предпочтительно перед ламинированием и предпочтительно после возможных процессов покрытия. Предпочтительно, наружный лист и внутренний лист гнут конгруентно вместе (т.е. одновременно и на одном и том же оборудовании), поскольку тем самым форма листов будет оптимально согласована для последующего ламинирования. Типичные температуры для процессов гибки стекла составляют, например, от 500°C до 700°C. Эта термообработка повышает также прозрачность и снижает поверхностное сопротивление проводящего покрытия.
Изобретение относится также к применению образованного в соответствии с изобретением многослойного стекла в качестве поверхности проекции проекционного устройства для HUD-дисплея, причем проектор направлен на зону HUD, и его излучение является p-поляризованным. Описанные выше предпочтительные варианты осуществления применимы соответственно для применения.
Кроме того, изобретение относится к применению проекционного устройства согласно изобретению в качестве HUD в автомобиле, в частности, легковом или грузовом автомобиле.
Далее изобретение подробнее объясняется на чертежах и примерах осуществления. Чертежи представляют схематическое изображение и выполнены без соблюдения масштаба. Чертежи никоим образом не ограничивают изобретение.
На чертежах:
фиг. 1
вид сверху многослойного стекла в типовом проекционном устройстве,
фиг. 2
вид в разрезе типового проекционного устройства,
фиг. 3
вид в разрезе многослойного стекла в проекционном устройстве согласно изобретению,
фиг. 4
вид в разрезе электропроводящего покрытия согласно изобретению, и
фиг. 5
спектр отражения p-поляризованного излучения для многослойного стекла с электропроводящим покрытием согласно изобретению и для двух сравнительных примеров.
Фигуры 1 и 2 показывают деталь типового проекционного устройства для HUD. Проекционное устройство содержит многослойное стекло 10, в частности, лобовое стекло легкового автомобиля. Кроме того, проекционное устройство содержит проектор 4, направленный на зону B многослойного стекла 10. В зоне B, которая обычно называется зоной HUD, проектором 4 могут создаваться изображения, которые наблюдатель 5 (водитель) воспринимает как виртуальные изображения на противоположной от него стороне многослойного стекла 10, когда его глаза находятся внутри так называемой зоны глаз E.
Многослойное стекло 10 состоит из наружного листа 1 и внутреннего листа 2, которые соединены друг с другом промежуточным термопластичным слоем 3. Его нижняя кромка U расположена внизу в направлении двигателя легкового автомобиля, а его верхняя кромка O вверху в направлении крыши. Наружный лист 1 в установленном положении обращен к внешней среде, а внутренний лист 2 в салон автомобиля.
На фиг. 3 показан вариант осуществления многослойного стекла 10, созданного в соответствии с изобретением. Наружный лист 1 имеет внешнюю поверхность I, которая в установленном положении обращена к внешней среде, и внутреннюю поверхность II, которая в установленном положении обращена внутрь кабины. Кроме того, внутренний лист 2 имеет внешнюю поверхность III, которая в установленном положении обращена к внешней среда, и внутреннюю поверхность IV, которая в установленном положении обращена внутрь салона. Наружный лист 1 и внутренний лист 2 состоят, например, из кальциево-натриевого стекла. Наружный лист 1 имеет, например, толщину 2,1 мм, внутренний лист 2 толщину 1,6 мм. Промежуточный слой 3 образован, например, из пленки PVB толщиной 0,76 мм. PVB-пленка имеет по существу постоянную толщину, не считая случайных шероховатостей поверхности, обычных в данной области техники.
Внешняя поверхность III внутреннего листа 2 снабжена электропроводящим покрытием 20 согласно изобретению, которое предусмотрено как поверхность отражения для излучения проектора и, кроме того, как ИК-отражающее покрытие или как обогреваемое покрытие.
Согласно изобретению, излучение проектора 4 является p-поляризованным, в частности, по существу чисто p-поляризованным. Так как проектор 4 облучает многослойное стекло 10 под углом падения около 65°, что близко к углу Брюстера, излучение проектора лишь незначительно отражается от внешних поверхностей I, IV многослойного стекла 10. Напротив, электропроводящее покрытие 20 согласно изобретению оптимизировано для отражения p-поляризованного излучения. Оно служит поверхностью отражения для излучения проектора 4 для создания проекции на лобовом стекле.
Фиг. 4 показывает последовательность слоев в электропроводящем покрытии 20 согласно изобретению. Покрытие 20 содержит три электропроводящих слоя 21 (21.1, 21.2, 21.3). Каждый электропроводящий слой 21 находится между двумя из всего четырех противоотражающих слоев 22 (22.1, 22.2, 22.3, 22.4). Кроме того, покрытие 20 имеет два сглаживающих слоя 23 (23.2, 23.3), три первых согласующих слоя 24 (24.1, 24.2, 24.3), три вторых согласующих слоя 25 (25.2, 25.3, 25.4) и три блокирующих слоя 26 (26.1, 26.2, 26.3).
Последовательность слоев схематически показана на фигуре. Кроме того, последовательность слоев многослойного стекла 10 с покрытием 20 на внешней поверхности III внутреннего листа 2 приведена, вместе с материалами и толщинами отдельных слоев, в таблице 1 (пример). В Таблице 1 приведена также последовательность слоев для двух сравнительных примеров с четырьмя электропроводящими слоями 21. Сравнительный пример 2 представляет собой электропроводящее покрытие, уже используемое в настоящее время, а сравнительный пример 1 представляет собой покрытие со значительно меньшей по сравнению с ним толщиной проводящих слоев 21. Материалы слоев могут иметь легирование, что в таблице не указано. Например, слои на основе SnZnO могут быть легированы сурьмой, а слои на основе ZnO, SiN или SiZrN могут быть легированы алюминием.
Сравнение примера со сравнительным примером 2 показывает, что покрытие 20 согласно изобретению отличается, в частности, существенно более тонкими электропроводящими слоями 21. Поэтому покрытие 20 согласно изобретению осаждать дешевле. Однако электропроводность еще является достаточно высокой, чтобы использовать покрытие 20 согласно изобретению в качестве обогреваемого покрытия, в частности, в сочетании с напряжением питания от 40В до 50В. Желаемые характеристики отражения, желаемое поверхностное сопротивление и прочие оптические свойства устанавливаются с помощью подходящей структуры диэлектрических слоев.
Сравнительный пример 1 имеет близкую суммарную толщину всех электропроводящих слоев 21, что и пример по изобретению. Однако она обеспечивается большим количеством проводящих слоев, так что толщина отдельных слоев меньше, чем в примере. Как неожиданно оказалось, слишком малая толщина слоя ведет к повышению поглощения света. Этого можно избежать с помощью слоистой структуры согласно изобретению.
Противоотражающие слои 22 в примере согласно изобретению выполнены как отдельные слои на основе нитрида кремния-циркония. В сравнительных примерах противоотражающие слои частично разделены на два отдельных слоя: один слой на основе нитрида кремния и один слой на основе нитрида кремния-циркония. Такое разделение противоотражающих слоев может способствовать снижению поверхностного сопротивления и в принципе также может использоваться в рамках изобретения. Однако в настоящем примере для достижения требуемых спецификаций многослойного стекла в этом нет необходимости.
Таблица 1
Позиция
Материалы и толщины слоев
Пример
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
1
стекло
стекло
стекло
3
PVB
PVB
PVB
20
22.5
-
-
SiZrN
36,8 нм
SiZrN
52,2 нм
25.5
-
-
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
26.4
-
-
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,2 нм
21.4
-
-
<b>Ag</b>
6,6 нм
<b>Ag</b>
14,1 нм
24.4
-
-
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
23.4
-
-
SnZnO
7,0 нм
SnZnO
7,0 нм
22.4
SiZrN
39,0 нм
SiZrNSiN
23,5 нм29,8 нм
SiZrNSiN
22,9 нм29,8 нм
25.4
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
26.3
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,2 нм
21.3
<b>Ag</b>
7,5 нм
<b>Ag</b>
2,0 нм
<b>Ag</b>
14,2 нм
24.3
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
23.3
SnZnO
7,0 нм
SnZnO
7,0 нм
SnZnO
7,0 нм
22.3
SiZrN
77,6 нм
SiZrN
12,9 нм
SiZrNSiN
20,1 нм29,6 нм
25.3
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
26.2
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,2 нм
21.2
<b>Ag</b>
8,0 нм
<b>Ag</b>
8,5 нм
<b>Ag</b>
17,1 нм
24.2
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
23.2
SnZnO
7,0 нм
SnZnO
7,0 нм
SnZnO
7,0 нм
22.2
SiZrN
33,0 нм
SiZrN
20,4 нм
SiZrNSiN
19,4 нм34,1 нм
25.2
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
26.1
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,1 нм
NiCr
0,2 нм
21.1
<b>Ag</b>
7,5 нм
<b>Ag</b>
6,0 нм
<b>Ag</b>
11,7 нм
24.1
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
ZnO
10,0 нм
22.1
SiZrN
21,8 нм
SiN
20,6 нм
SiN
28,8 нм
2
стекло
стекло
стекло
1,6 нм
Фиг. 5 показывает спектр отражения многослойного стекла с обычным проводящим покрытием 20, как в сравнительных примерах, и с проводящим покрытием 20 согласно изобретению, как в примере, для p-поляризованного излучения (см. таблицу 1). Спектры снимались внутри салона при угле падения 65°, таким образом, имитируя характеристики отражения для HUD-проектора. Обе иллюстрации на фигуре отличаются только масштабом ординаты.
По сравнению со сравнительным примером 2 пример согласно изобретению имеет, во-первых, более высокое среднее отражение в соответствующем спектральном диапазоне, а во-вторых, является более гладким, чем сравнительный пример. В результате достигается более интенсивное и нейтральное в цветовом отношении изображение проекции на лобовом стекле.
Сравнительный пример 1 и пример имеют близкие степень отражения в соответствующем спектральном диапазоне и близкую гладкость. Поэтому сравнительный пример 1 также подходит для создания проекции на лобовом стекле с p-поляризованным светом. Однако тонкие слои серебра в сравнительном примере 1 неожиданно снижают светопропускание через многослойное стекло, что может быть критичным в случае лобовых стекол.
Для примера по изобретению степень отражения составляет во всем спектральном диапазоне 450-650 нм по меньшей мере 13%, для сравнительного примера 1 не менее 15%, а для сравнительного примера 2 наблюдаются также значения всего 3%. Для примера разность между максимальный наблюдаемой степенью отражения и средним значением степени отражения составляет 0%, а разность между минимальной наблюдаемой степенью отражения и средним значением степени отражения в спектральном диапазоне 450-650 нм составляет 1%. Для сравнительного примера 1 соответствующие значения составляют 1% и 0%, а для сравнительного примера 2 7% и 6%.
В таблице 2 приведены некоторые оптические параметры многослойного стекла согласно изобретению (пример из таблицы 1) и сравнительного стекла (сравнительный пример 1 из таблицы 1), привычные для специалиста и обычно использующиеся для охарактеризования автомобильных стекол. При этом RL означает полное отражение света, а TL полное светопропускание (согласно ISO 9050). Информация после RL или TL указывает на используемый источник света, при этом A означает источник света A, а HUD означает HUD-проектор с длинами волн излучения 473 нм, 550 нм и 630 нм (RGB). Приведенные значения угла после типа светового излучения означают угол падения излучения относительно нормали к внешней поверхности. Таким образом, угол падения меньше 90° указывает на облучение снаружи салона, а угол падения больше 90° на облучение внутри. Указанный угол падения 115° соответствует углу падения относительно нормали к внутренней поверхности 65° (=180°-115°) и имитирует облучение проектора согласно изобретению. Под параметрами отражения указаны соответствующие цветовые координаты a* и b* в цветовой системе L*a*b*, за которыми следует описание используемого источника света (источник света D65 и HUD-проектор) и данные об угле наблюдения (угол, под которым световой луч попадает на сетчатку глаза).
Обозначение TTS ISO 13837 означает общую излучаемую солнечную энергию, измеренную согласно стандарту ISO 13837, и является мерой теплового комфорта.
Значения полного отражения и цветовые координаты для обоих стекол близки. Отражение p-поляризованного излучения HUD-проектора от внутренней стороны является достаточно высоким, чтобы гарантировать HUD-проекцию высокой интенсивности. Одновременно цвета при отражении снаружи являются относительно нейтральными, так что многослойное стекло не имеет неприятного цветоискажающего оттенка. Пример согласно изобретению благодаря его более толстому слою серебра имеет заметно более высокое светопропускание, что выгодно для применения в качестве лобового стекла.
2
Поверхностное сопротивление покрытия 20 составляло 1,5 Ом/, так что при напряжении питания, например, 42В и типичной высоте лобового стекла (расстояние между силовыми шинами) можно достичь мощности нагрева примерно 2300 Вт/м.
Таблица 2
Пример
Сравнительный пример 1
RL A 8° /%
16,8
16,9
a* (D65/10°)
-1,9
-2,0
b* (D65/10°)
-9,5
-5,0
RL A 60° /%
21,8
22,3
a* (D65/10°)
0,7
1,1
b* (D65/10°)
-5,1
-2,6
RL HUD p-пол. 115° /%
14,2
15,2
a* (HUD/10°)
-0,8
-1,0
b* (HUD/10°)
-0,2
0,2
TL A 0° /%
73,0
71,6
TTS ISO 13837 /%
56,0
53,4
Список позиций для ссылок:
(10)
многослойное стекло
(1)
наружный лист
(2)
внутренний лист
(3)
термопластичный промежуточный слой
(4)
проектор
(5)
наблюдатель/ водитель
(20)
электропроводящее покрытие
(21)
электропроводящий слой
(21.1), (21.2), (21.3), (21.4) 1.,2.,3.,4. электропроводящий слой
(22)
противоотражающий слой
(22.1), (22.2), (22.3), (22.4), (22.5) 1.,2.,3.,4.,5. противоотражающий слой
(23)
сглаживающий слой
(23.2), (23.3), (23.4) 1., 2., 3. сглаживающий слой
(24)
первый согласующий слой
(24.1), (24.2), (24.3), (24.4) 1.,2.,3.,4. первый согласующий слой
(25)
второй согласующий слой
(25.2), (25.3), (25.4), (25.5) 1.,2.,3.,4. второй согласующий слой
(26)
блокирующий слой
(26.1), (26.2), (26.3), (26.4) 1., 2., 3., 4. блокирующий слой
(O)
верхняя кромка многослойного стекла 10
(U)
нижняя кромка многослойного стекла 10
(B)
зона HUD многослойного стекла 10
(E)
зона глаз
(I)
внешняя, обращенная от промежуточного слоя 3 поверхность наружного листа 1
(II)
внутренняя, обращенная к промежуточному слою 3 поверхность наружного листа 1
(III)
внешняя, обращенная к промежуточному слою 3 поверхность внутреннего листа 2
(IV)
внутренняя, обращенная от промежуточного слоя 3 поверхность внутреннего листа 2