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Title:
PROJECTION ARRANGEMENT HAVING A VEHICLE SIDE-WINDOW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/110243
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a projection arrangement (100) for a vehicle, at least comprising: - a vehicle side-window (10), having a single window (1) which is coated with a reflective coating (20); and - a projector (4), which is directed to a region of the vehicle side-window (10); wherein - the projector (4) radiation is predominantly p-polarised, - the reflective coating (20) is suitable for reflecting p-polarised radiation, and - the reflective coating (20) has a layer stack of at most four layers; wherein - the layer stack consists of alternatingly arranged optically high-refractive dielectric layers (21) having a refractive index greater than or equal to 1.9 and optically low-refractive dielectric layers (22) having a refractive index of less than or equal to 1.6.

Inventors:
HAGEN JAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/081610
Publication Date:
June 22, 2023
Filing Date:
November 11, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SAINT GOBAIN (FR)
International Classes:
G02B27/01; B32B17/10; G02B5/08; G02B5/30; G02B27/00; C03C17/34
Domestic Patent References:
WO2021105959A12021-06-03
WO2009071135A12009-06-11
WO2020083649A12020-04-30
WO2021105959A12021-06-03
WO2003095385A12003-11-20
Foreign References:
US20210325672A12021-10-21
US20100255426A12010-10-07
US4921331A1990-05-01
US5514485A1996-05-07
DE102014220189A12016-04-07
US20210325672A12021-10-21
US20100255426A12010-10-07
US4921331A1990-05-01
US5514485A1996-05-07
Attorney, Agent or Firm:
LENDVAI, Tomas (DE)
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Claims:
Patentansprüche Projektionsanordnung (100) für ein Fahrzeug, mindestens umfassend

- eine Fahrzeug-Seitenscheibe (10) umfassend eine einzige Scheibe (1), die mit einer Reflexionsbeschichtung (20) beschichtet ist, und

- einen Projektor (4), der auf einen Bereich der Fahrzeug-Seitenscheibe (10) gerichtet ist, wobei

- die Strahlung des Projektors (4) überwiegend p-polarisiert ist,

- die Reflexionsbeschichtung (20) geeignet ist, p-polarisierte Strahlung zu reflektieren und

- die Reflexionsbeschichtung (20) einen Schichtstapel aus höchstens vier Schichten umfasst, wobei

- der Schichtstapel aus alternierend angeordneten optisch hochbrechenden dielektrischen Schichten (21) mit einem Brechungsindex größer oder gleich 1 ,9 und optisch niedrigbrechenden dielektrischen Schichten (22) mit einem Brechungsindex kleiner oder gleich 1 ,6 besteht. Projektionsanordnung nach Anspruch 1 , wobei die optisch hochbrechenden Schichten (21) eine Schichtdicke von 10 nm bis 80 nm haben und die optisch niedrigbrechenden Schichten (22) eine Schichtdicke von 50 nm bis 150 nm haben. Projektionsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zur Scheibe (1) weisende Schicht der Reflexionsbeschichtung (20) eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht (21) ist. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwischen der Reflexionsbeschichtung (20) und der Scheibe (1) eine Barriereschicht (30) angeordnet ist, die die Diffusion von Alkali-Ionen zwischen der Scheibe (1) und der Reflexionsbeschichtung (20) reduziert und die sich von dem Material der unmittelbar darüber angeordneten Schicht der Reflexionsbeschichtung (20) unterscheidet, wobei die Barriereschicht eine Dicke von 5 nm bis 50 nm, bevorzugt eine Dicke von 10 nm bis 40 nm hat. Projektionsanordnung nach Anspruch 4, wobei die Barriereschicht (30) Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid oder Siliziumoxycarbid enthält oder darauf basiert. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf der von der Scheibe (1) abgewandten Seite der Reflexionsbeschichtung (20) eine 1 nm bis 10 nm dicke Kratzschutzschicht (40) angeordnet ist, die auf Basis eines Oxids oder Nitrids von Niob, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Chrom oder Titan, bevorzugt auf Basis von Titanoxid ausgebildet ist. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die optisch hochbrechenden dielektrischen Schichten (21) auf Basis von Siliziumnitrid, Zinn-Zink- Oxid, Silizium-Zirkonium-Nitrid, Silizium-Titan-Nitrid, Silizium-Hafnium-Nitrid, Silizium- Aluminium-Nitrid, Zirkoniumoxid oder Titanoxid ausgebildet sind. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die optisch niedrigbrechenden dielektrischen Schichten (22) auf Basis von Siliziumoxid ausgebildet sind, bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid dotiert mit Bor oder Aluminium. Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Reflexionsbeschichtung (20) genau eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht (21) und genau eine optisch niedrigbrechende dielektrische Schicht (22) umfasst, bevorzugt eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht (21) auf Basis von Titanoxid und eine optisch niedrigbrechende dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumoxid (22). Projektionsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Scheibe (1) eine grün oder grau getönte Scheibe (1) ist, die eine Gesamttransmission von mindestens 70%, bevorzugt von mindestens 75% hat. Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung (100) nach einem der Ansprüche

1 bis 10, umfassend:

Bereitstellen der Scheibe (1) mit einer ersten Oberfläche (I) und einer zweiten Oberfläche (II),

- Aufbringen der Reflexionsbeschichtung (20) auf die zweite Oberfläche (II),

- Anordnen des Projektors (4), wobei der Projektor (4) so angeordnet wird, dass die zweite Oberfläche (II) der Scheibe (1) die dem Projektor (4) nächstliegende Fläche der Scheibe (1) ist. Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 11 , wobei die Reflexionsbeschichtung (20) und optional eine Barriereschicht (30) und / oder eine Kratzschutzschicht (40) über ein PVD-Verfahren, bevorzugt über ein Magnetron- Sputter-Verfahren aufgebracht werden. Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung (100) nach Anspruch 11 , wobei die Reflexionsbeschichtung (20) und optional eine Barriereschicht (30) und / oder eine Kratzschutzschicht (40) über chemische Gasphasenabscheidung (CVD), bevorzugt über plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD) angebracht wird. erwendung einer Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Darstellung von Informationen zur Fahrerassistenz, wobei die Fahrzeug- Seitenscheibe (10) eine vordere Fahrzeug-Seitenscheibe (10) ist. Verwendung einer Projektionsanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Darstellung von Unterhaltungs-Inhalten, insbesondere Filmen, wobei die Fahrzeug- Seitenscheibe (10) eine hintere Fahrzeug-Seitenscheibe ist (10).

Description:
Projektionsanordnung mit einer Fahrzeug-Seitenscheibe

Die Erfindung betrifft eine Projektionsanordnung für ein Fahrzeug umfassend eine Fahrzeug- Seitenscheibe, ein Verfahren zur Herstellung einer Projektionsanordnung und die Verwendung einer solchen Projektionsanordnung.

Projektionsanordnungen unter Verwendung der Windschutzscheiben sind im Fahrzeugbereich als sogenannte Head-Up-Displays (HLIDs) gebräuchlich. Dabei werden mit einem Projektor Bilder auf die Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild (von ihm aus gesehen) hinter der Windschutzscheibe wahrgenommen. So können wichtige Informationen in das Blickfeld des Fahrers projiziert werden, beispielsweise die aktuelle Fahrtgeschwindigkeit, Navigations- oder Warnhinweise, die der Fahrer wahrnehmen kann, ohne seinen Blick von der Fahrbahn wenden zu müssen. Diese Möglichkeit ist auch für Fahrzeugseitenscheiben von Interesse, insbesondere für vordere Fahrzeugseitenscheiben. So ist es wünschenswert, dort ebenfalls Informationen von Fahrerassistenz-Systemen projizieren zu können, wie zum Beispiel Warnungen über ein Objekt oder eine Person im toten Winkel. Auch Informationen über Sehenswürdigkeiten könnten projiziert werden oder Augmented Reality (AR)-Darstellungen für die Rückspiegel erzeugt werden. Dies würde dem Fahrer oder dem Beifahrer neue Möglichkeiten bieten. Auch für die hinteren Fahrzeug-Seitenscheiben sind derartige Projektionsanordnungen interessant, zum Beispiel zur Projektion von Informationen über die Umgebung oder für die Nutzung von Unterhaltungsmedien. Entertainment-Systeme für Kraftfahrzeuge finden zunehmend Verbreitung. In herkömmlichen Fahrzeugen werden dazu die Rückseiten der Vordersitze mit Bildschirmen versehen, auf denen die hinteren Fahrzeuginsassen beispielsweise Filme ansehen oder sich mit Computerspielen beschäftigen können. Eine Projektion dieser Entertainment-Inhalte auf die hinteren Fahrzeug-Seitenscheiben bietet neue Möglichkeiten.

Verwenden die Projektoren s-polarisierte Strahlung, so wird diese an beiden externen Oberflächen der Windschutzscheibe reflektiert. Dadurch tritt neben dem gewünschten Hauptbild auch ein leicht versetztes Nebenbild auf, das sogenannte Geisterbild („Ghost“). Das Problem wird üblicherweise dadurch gemindert, dass die Oberflächen in einem Winkel zueinander eingeordnet werden, insbesondere durch Verwendung einer keilartigen Zwischenschicht zur Lamination der als Verbundscheibe ausgebildeten Windschutzscheiben, so dass Hauptbild und Geisterbild einander überlagert werden, wie zum Beispiel offenbart in W02009/071135A1. Diese Lösung ist für eine Fahrzeug-Seitenscheibe, die als Einscheibensicherheitsglas (ESG) ausgeführt ist, nicht geeignet.

Alternativ können auch Projektoren mit p-polarisierter Strahlung verwendet werden. Liegt der Einstrahlwinkel nahe dem Brewsterwinkel von 56,5° für einen Glas - Luft-Übergang, so wird p-polarisierte Strahlung nicht von den Oberflächen der Scheibe reflektiert, so dass die Problematik des Geisterbilds vermieden wird. Es sind Windschutzscheiben bekannt mit einer reflektierenden metallischen Beschichtung, mittels derer das Projektionsbild erzeugt wird, wie zum Beispiel offenbart in DE 102014220 189 A1. Für eine monolithische Scheibe eignet sich eine derartige Beschichtung aufgrund der Korrosionsanfälligkeit der metallischen Beschichtung nicht.

Aus der W02020/083649A1 ist eine Projektionsanordnung mit einer hinteren Fahrzeug- Seitenscheibe mit einer Reflexionsbeschichtung bekannt. Die Reflexionsbeschichtung umfasst optisch hochbrechende und optisch niedrigbrechende Schichten. Als bevorzugte Variante wird eine Verbundscheibe offenbart, in der die Reflexionsbeschichtung zwischen den beiden einzelnen Scheiben angeordnet ist, sodass auch optional enthaltene Silberhaltige Schichten vor Korrosion geschützt sind. Des Weiteren sind auch Reflexionsbeschichtungen basierend auf einer Vielzahl von dielektrischen Schichten offenbart, was jedoch aufwändig in der Herstellung ist. Zudem ist die Gesamttransmission durch die Scheibe durch die Reflexionbeschichtung deutlich herabgesetzt, sodass die gesetzlichen Anforderungen an vordere Seitenscheiben nicht erfüllt sind.

Die US2021/0325672A1 offenbart eine Projektionsanordnung mit einer Fahrzeugseitenscheibe, die mit p-polarisiertem Licht betrieben wird. Die Fahrzeugseitenscheibe umfasst eine Reflexionsschicht mit einem Schichtstapel, welcher bevorzugt 8 bis 15 dielektrische Schichten aufweist.

Die US2010/0255426A1 offenbart Mikrospiegel mit einem speziellen Spiegelschichtaufbau. Die Spiegelschicht weist bevorzugt von 2 bis 1000 dielektrische Schichten auf, wobei die Transmission für sichtbares Licht durch die Reflexionsschicht in jedem Fall kleiner 10 % ist. In der US4921331 ist ebenfalls eine spezielle Spiegelschicht gezeigt, die Anwendung für Rückspiegel in einem Fahrzeug finden kann. Die WO2021/105959A1 offenbart eine Scheibe mit einer IR-reflektierenden Schicht, welche außerdem dielektrische Schichten, Zinnoxid-Schichten und eine Barriereschicht auf Basis von Siliciumnitrid oder Siliciumoxinitrid aufweist. Die Scheibe ist dazu vorgesehen, als Dachscheibe in einem Fahrzeug verwendet zu werden, wobei durch den Schichtaufbau die Fahrzeuginnenraumerwärmung durch Sonnenenergie vermindert werden soll.

In der US5514485A1 ist eine amorphe Schicht beschrieben, welche eine hohe chemische und mechanische Stabilität aufweist. Die Beschichtung von Scheiben mittels Gasphasenabscheidung ist unter anderem in der WO03/095385A1 beschrieben

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die für eine monolithische Fahrzeug-Seitenscheibe insbesondere für den Fahrer oder alternativ für die hinteren Fahrzeuginsassen verwendet werden kann. Die Projektionsanordnung soll dabei möglichst kostengünstig herstellbar sein und eine möglichst hohe Gesamttransmission aufweisen. Des Weiteren soll ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung der Projektionsanordnung bereitgestellt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Projektionsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der Projektionsanordnung und deren Verwendung gehen aus weiteren unabhängigen Ansprüchen hervor. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die erfindungsgemäße Projektionsanordnung für ein Fahrzeug umfasst mindestens eine Fahrzeug-Seitenscheibe, die mit einer Reflexionsbeschichtung ausgestattet ist, und einen Projektor. Die Fahrzeug-Seitenscheibe umfasst eine einzige Scheibe und ist somit nicht als Verbundscheibe ausgeführt. Mit anderen Worten die Fahrzeug-Seitenscheibe umfasst genau eine Scheibe und somit keine weiteren Scheiben. Dies ist wesentlich kostengünstiger als die Ausführungsform als Verbundscheibe. Die Fahrzeug-Seitenschiebe ist als einfache Scheibe ausgeführt, bevorzugt als monolithische Glasscheibe, besonders bevorzugt als thermisch vorgespanntes Einscheibensicherheitsglas (ESG). Der Projektor ist innenraumseitig der Seitenscheibe angeordnet, ist auf einen Bereich der Seitenscheibe gerichtet und bestrahlt diesen Bereich. Der Projektor kann zum Beispiel als Mini-Projektor im Türholm integriert sein. Mit dem Projektor wird ein virtuelles, hinter der Seitenscheibe wahrnehmbares Bild erzeugt. Die Strahlung des Projektors ist überwiegend p-polarisiert und wird von den Oberflächen der Seitenscheibe nicht wesentlich reflektiert, wenn der Einstrahlwinkel nahe dem Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang (56,5°, Kalk-Natron-Glas) gewählt ist. Dadurch können Doppelreflexionen vermieden werden. Die Reflexionsbeschichtung ist zur Reflexion der p- polarisierten Strahlung ausgelegt, um das Projektionsbild zu erzeugen. Die Projektionsdarstellung als virtuelles Bild hinter der Seitenscheibe ermöglicht dem Fahrer die Wahrnehmung von Informationen ohne den Blick von der Straße nehmen zu müssen. Für einen Fahrzeuginsassen auf der Rückbank wird so ein außergewöhnliches Entertainment- Erlebnis geboten. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Die Reflexionsbeschichtung umfasst einen Schichtstapel aus höchstens vier Schichten, also eine Schichtenfolge von höchstens vier Einzelschichten, das heißt aus zwei, drei oder vier Einzelschichten. Der Schichtstapel besteht aus alternierend angeordneten optisch hochbrechenden dielektrischen Schichten und optisch niedrigbrechenden dielektrischen Schichten. Das heißt Schichten mit hohem Brechungsindex und Schichten mit niedrigem Brechungsindex sind abwechselnd angeordnet. Demnach enthält der Schichtstapel insgesamt mindestens zwei dielektrische Schichten: eine niedrigbrechende Schicht und eine hochbrechende Schicht. Durch geeignete Wahl der Materialien und Schichtdicken kann das Reflexionsverhalten einer solchen Schichtenfolge infolge von Interferenzeffekten gezielt eingestellt werden. Die Schichten mit hohem Brechungsindex (optisch hochbrechende Schichten) weisen einen Brechungsindex von größer oder gleich 1 ,9 auf. Die Schichten mit niedrigem Brechungsindex (optisch niedrigbrechende Schichten) weisen bevorzugt einen Brechungsindex von kleiner oder gleich 1 ,6 auf. Es war überraschend für die Erfinder, dass die im Vergleich zum Stand der Technik geringe Zahl der Schichten bereits eine Reflexionsbeschichtung liefern, die eine effektive Reflexion gegenüber p-polarisierter Strahlung zeigt. Dank der geringen Schichtenzahl ist diese Reflexionsbeschichtung besonders kostengünstig realisierbar und gleichzeitig wird die Gesamttransmission nicht stark herabgesetzt. Es sind erfindungsgemäß nur dielektrische Schichten in dem Schichtstapel enthalten und somit beispielsweise keine Silberschichten enthalten. Dadurch wird die Korrosionsbeständigkeit sichergestellt. Dies sind besondere Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Brechungsindizes sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm angegeben. 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 1 ,9 sowie Verfahren zu deren Abscheidung sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Dünnschichten bekannt. Bevorzugt werden Methoden der chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidung, insbesondere Magnetronsputtern eingesetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform haben die optisch hochbrechenden Schichten eine Schichtdicke von 10 nm bis 80 nm, bevorzugt von 25 nm bis 60 nm und die optisch niedrigbrechenden Schichten haben eine Schichtdicke von 50 nm bis 150 nm, bevorzugt von 80 nm bis 130 nm. Diese Schichtdicken reichen überraschender Weise aus, um gute Reflexionseigenschaften zu erzielen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zur Scheibe weisende Schicht der Reflexionsbeschichtung eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht. Das heißt die unterste Schicht, also die Schicht, die dem Substrat am nächsten ist, ist eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht. Dies verbessert die Reflexionseigenschaften.

Die Fahrzeug-Seitenscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs, insbesondere einer seitlichen Fensteröffnung, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personen- oder Lastkraftwagen. Die Seitenscheibe ist bevorzugt eine vordere Fahrzeug- Seitenscheibe, also eine Seitenscheibe, die dem Fahrer oder Beifahrer zugeordnet ist. Alternativ bevorzugt ist die Fahrzeug-Seitenscheibe eine hintere Fahrzeug-Seitenscheibe, die den hinteren Insassen des Fahrzeugs auf der Rückbank zugeordnet ist. Die Seitenscheibe umfasst zwei Oberflächen, die im Sinne der Erfindung als außenseitige Oberfläche und innenraumseitige Oberfläche bezeichnet werden, und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkante. Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Oberfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reflexionsbeschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche der Scheibe angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der Projektor üblicherweise ebenfalls im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist und die vom Projektor ausgesandte Strahlung direkt an der Reflexionsbeschichtung reflektiert wird. Zudem ist die Reflexionsbeschichtung auf der innenraumseitigen Oberfläche besser vor mechanischer Beschädigung geschützt als auf der außenseitigen Oberfläche. Die außenseitige Oberfläche wird auch als erste Oberfläche bezeichnet und die innenraumseitige Oberfläche als zweite Oberfläche bezeichnet.

Wie bei HLIDs und auf einer ähnlichen Technologie basierenden Projektionsanordnungen üblich, bestrahlt der Projektor, insbesondere mit einer p-polarisierten Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich von 380 nm bis 780 nm, vorzugsweise zwischen 400 nm bis 650 nm, den Anzeigebereich, also eine Projektionsfläche, der Scheibe. Die p-polarisierte Strahlung wird im Anzeigebereich in Richtung eines Betrachters reflektiert, wodurch ein virtuelles Bild erzeugt wird, welches der Betrachter von ihm ausgesehen hinter der Scheibe wahrnimmt (im Fall eines HUD). Die Strahlrichtung des Projektors kann typischerweise durch Spiegel variiert werden, insbesondere vertikal, um die Projektion an die Körpergröße des Betrachters anzupassen. Der Bereich, in dem sich die Augen des Betrachters bei gegebener Spiegelstellung befinden müssen, wird als Eyeboxfenster bezeichnet. Dieses Eyeboxfenster kann durch Verstellung der Spiegel vertikal verschoben werden, wobei der gesamte dadurch zugängliche Bereich (das heißt die Überlagerung aller möglichen Eyeboxfenster) als Eyebox bezeichnet wird. Ein innerhalb der Eyebox befindlicher Betrachter kann das virtuelle Bild wahrnehmen. Damit ist gemeint, dass sich die Augen des Betrachters innerhalb der Eyebox befinden müssen, nicht der gesamte Körper.

Die Strahlung des Projektors ist überwiegend p-polarisiert. Der Einfallswinkel der Projektorstrahlung auf der Seitenscheibe beträgt bevorzugt von 45° bis 70°. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weicht der Einfallswinkel um höchstens 10° vom Brewsterwinkel ab. Die p-polarisierte Strahlung wird dann nur unwesentlich an den Oberflächen der Seitenscheibe reflektiert, so dass kein Geisterbild erzeugt wird. Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem Einfallsvektor der Projektorstrahlung und der innenraumseitigen Flächennormalen (also die Flächennormale auf die innenraumseitige Oberfläche der Seitenscheibe) im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs der Seitenscheibe. Der Brewsterwinkel für einen Luft-Glas-Übergang im Falle von Kalk-Natron- Glas, das für Fensterscheiben allgemein üblich ist, beträgt 56,5°. Idealerweise sollte der Einfallswinkel diesem Brewster- Winkel möglichst nahekommen. Es können aber beispielsweise auch Einfallswinkel von 65° verwendet werden, die für HUD- Projektionsanordnungen üblich sind, in Fahrzeugen problemlos zu realisieren sind und nur in einem geringen Maße vom Brewsterwinkel abweichen, so dass die Reflexion der p- polarisierten Strahlung nur unwesentlich zunimmt.

Je höher der Anteil der p-polarisierten Strahlung an der Gesamtstrahlung des Projektors ist, desto intensitätsstärker ist das gewünschte Projektionsbild und desto intensitätsschwächer sind unerwünschte Reflexionen an den Oberflächen der Seitenscheibe. Der p-polarisierte Strahlungsanteil des Projektors beträgt bevorzugt mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 70%, ganz besonders bevorzugt mindestens 80% und insbesondere mindestens 90%. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Strahlung des Projektors im Wesentlichen rein p-polarisiert - der p-polarisierte Strahlungsanteil beträgt also 100% oder weicht nur unwesentlich davon ab. Die Angabe der Polarisationsrichtung bezieht sich dabei auf die Einfallsebene der Strahlung auf der Seitenscheibe. Mit p-polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld in der Einfallsebene schwingt. Mit s- polarisierter Strahlung wird eine Strahlung bezeichnet, deren elektrisches Feld senkrecht zur Einfallsebene schwingt. Die Einfallsebene wird durch den Einfallsvektor und die Flächennormale der Seitenscheibe im geometrischen Zentrum des bestrahlten Bereichs aufgespannt.

Der Projektor ist vorzugsweise ein Liqiud-crystal (LC) - Display, Thin-Film-Transistor (TFT) - Display, Light-Emitting-Diode (LED) - Display, Organic-Light-Emitting-Diode (OLED) - Display, Electroluminescent (EL) - Display oder microLED - Display. Der Projektor ist besonders bevorzugt als Dual-Projektor ausgebildet, der geeignet ist, die beiden gegenüberliegenden Seitenscheiben simultan zu bestrahlen. Der Projektor ist insbesondere im Falle einer hinteren Fahrzeugscheibe bevorzugt ein Filmprojektor, also ein Projektor, der geeignet ist, Filme abzuspielen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung ist zwischen der Reflexionsbeschichtung und der Scheibe eine 5 nm bis 50 nm dicke Barriereschicht angeordnet, die die Diffusion von Alkali-Ionen zwischen der Scheibe und der Reflexionsbeschichtung reduziert und die sich von dem Material der unmittelbar darüber angeordneten Schicht der Reflexionsbeschichtung unterscheidet. Das heißt unterhalb der Reflexionsbeschichtung ist direkt angrenzend in flächigem Kontakt die Barriereschicht angeordnet. Die Barriereschicht erhöht die Langzeitstabilität der Reflexionsbeschichtung und stellt so sicher, dass die reflektierenden Eigenschaften sich über die Lebensdauer der Seitenscheibe sich nicht wesentlich verändern. Bevorzugt hat die Barriereschicht eine Dicke von 10 nm bis 40 nm. Dank der geringen Dicke werden die Materialkosten und Herstellungskosten nicht wesentlich erhöht.

Die Barriereschicht enthält bevorzugt Siliziumoxid, Siliziumoxynitrid oder Siliziumoxycarbid, insbesondere Siliziumoxycarbid, oder basiert darauf. Diese Materialien haben sich als besonders effektiv erwiesen ohne die reflektierenden Eigenschaften der Fahrzeugscheibe negativ zu beeinflussen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der von der Scheibe abgewandten Seite der Reflexionsbeschichtung eine 1 nm bis 10 nm dicke Kratzschutzschicht angeordnet. Das heißt, oberhalb der Reflexionsbeschichtung ist die Kratzschutzschicht angeordnet, die sich von dem Material der darunterliegenden Schicht der Reflexionsbeschichtung unterscheidet. Die Kratzschutzschicht ist eine dünne Schicht, die die Reflexionsbeschichtung vor mechanischer Beschädigung durch zum Beispiel Verkratzen beim Reinigen der Scheibenoberfläche oder beim Öffnen und Schließen der Seitenscheibe schützt. Die Kratzschutzschicht ist bevorzugt auf Basis eines Oxids oder Nitrids von Niob, Zirkonium, Hafnium, Tantal, Chrom oder Titan, bevorzugt auf Basis von Titanoxid ausgebildet. Diese Schichten sind besonders widerstandsfähig ohne die reflektierenden Eigenschaften der Fahrzeugscheibe negativ zu beeinflussen. Alternativ bevorzugt ist die Kratzschutzschicht auf Basis von diamantähnlichem Kohlenstoff (diamant-like carbon, DLC) ausgebildet, der ebenfalls sehr gute Kratzschutzeigenschaften hat.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist unterhalb der Reflexionsbeschichtung eine Barriereschicht angeordnet und oberhalb der Reflexionsbeschichtung eine Kratzschutzschicht angeordnet. So ist die Reflexionsbeschichtung besonders gut geschützt und hat eine hohe Langzeitstabilität.

Alle hoch- und niedrigbrechenden Schichten der Reflexionsbeschichtung sind als dielektrische Schichten ausgebildet. Die optisch hochbrechenden Schichten sind bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid, Zinn-Zink-Oxid, Silizium-Zirkonium-Nitrid, Silizium-Titan-Nitrid, Silizium- Hafnium-Nitrid, Silizium-Aluminium-Nitrid oder Titanoxid ausgebildet, besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid, ganz besonders bevorzugt auf Basis von Siliziumnitrid dotiert mit Bor, Aluminium, Titan und / oder Hafnium. Die optisch niedrigbrechenden Schichten sind bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid ausgebildet, bevorzugt auf Basis von Siliziumoxid dotiert mit Bor oder Aluminium. Diese Materialien sind insbesondere kompatibel mit den hohen Temperaturen während des Biegevorgangs und des Vorspannens der Glasscheibe. Ist eine Schicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reflexionsbeschichtung genau eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht und genau eine optisch niedrigbrechende dielektrische Schicht, die in unmittelbarem Kontakt übereinander angeordnet sind. Überraschend reichen zwei dielektrische Schichten aus, um eine ausreichende Reflektion p- polarisierender Strahlung zu gewährleisten. Bevorzugt umfasst die Reflexionsbeschichtung genau eine optisch hochbrechende dielektrische Schicht auf Basis von Titanoxid und eine optisch niedrigbrechende dielektrische Schicht auf Basis von Siliziumoxid. Diese Kombination ist besonders einfach, lässt sich über verschiedene Verfahren aufbringen, wie chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung, und ist kostengünstig herstellbar. Die Reflexionsbeschichtung besteht bevorzugt aus den angegebenen Schichten.

Es ist allgemein bevorzugt, dass benachbarte hoch- und niedrigbrechende Schichten direkten Kontakt zueinander haben und keine weiteren Schichten dazwischen angeordnet sind.

Grundsätzlich kann die Reflexionsbeschichtung durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung, also eine PVD- oder CVD-Beschichtung (PVD: physical vapour deposition, CVD: chemical vapour deposition) aufgebracht sein. Solche Beschichtungen lassen sich mit besonders hoher optischer Qualität und mit besonders geringer Dicke erzeugen. Die optisch niedrigbrechenden dielektrischen Schichten und die optisch hochbrechenden dielektrischen Schichten werden in dieser Herstellungsvariante konsekutiv, also nacheinander, aufgebracht. Alternativ ist auch die Aufbringung mittels des Sol-Gel- Verfahrens möglich.

Eine PVD-Beschichtung kann eine durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte („aufgesputterte“) Beschichtung, bevorzugt eine durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung aufgebrachte (Magnetronsputtern) Beschichtung sein. Vorzugsweise ist die Reflexionsbeschichtung durch Magnetronsputtern aufgebracht.

Wird die Reflexionsbeschichtung mittels chemischer Gasphasenabscheidung aufgebracht, dann erfolgt dies vorzugsweise mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD), insbesondere findet diese Herstellung bei atmosphärischem Druck statt (APCVD). Der Vorteil der plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung ist die Geschwindigkeit der Aufbringung bei gleichzeitiger hoher Homogenität der Schichten im Vergleich zu vielen anderen Verfahren. Im Besonderen Siliziumoxid und Titanoxid lassen sich mittels dieser Herstellung homogen und effizient auf einem Substrat aufbringen.

Die Seitenscheibe ist erfindungsgemäß mit einer Reflexionsbeschichtung versehen, die zur Reflexion von p-polarisierter Strahlung geeignet ist. Die mit der Reflexionsbeschichtung versehene Seitenscheibe weist bevorzugt im Spektralbereich von 400 nm bis 650 nm, der für die Darstellung mit HUD-Projektoren und Film-Projektoren besonders interessant ist, einen gemittelten Reflexionsgrad gegenüber p-polarisierter Strahlung von mindestens 5% auf, besonders bevorzugt von mindestens 8%, ganz besonders bevorzugt von mindestens 10%. Damit wird ein hinreichend intensitätsstarkes Projektionsbild erzeugt. Hierbei wird der Reflexionsgrad gemessen mit einem Einfallswinkel von 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen, was etwa der Bestrahlung durch übliche Projektoren entspricht.

Der Reflexionsgrad beschreibt den Anteil der insgesamt eingestrahlten Strahlung, der reflektiert wird. Er wird in % angegeben (bezogen auf 100% eingestrahlte Strahlung) oder als einheitenlose Zahl von 0 bis 1 (normiert auf die eingestrahlte Strahlung). Aufgetragen in Abhängigkeit von der Wellenlänge bildet er das Reflexionsspektrum.

Die Angaben zum Reflexionsgrad beziehungsweise zum Reflexionsspektrum beziehen sich auf eine Reflexionsmessung mit einer Lichtquelle, die im betrachteten Spektral be re ich gleichmäßig abstrahlt mit einer normierten Strahlungsintensität von 100%.

Die Reflexionsbeschichtung ist transparent, was im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sie eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 % gemäß Lichtart A, bevorzugt mindestens 80 % aufweist und dadurch die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt.

Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn der von dem Projektor bestrahlte Bereich der Seitenscheibe mit der Reflexionsbeschichtung versehen ist. Es können aber auch weitere Bereiche mit der Reflexionsbeschichtung versehen sein und die Scheibe kann im wesentlichen vollflächig mit der Reflexionsbeschichtung versehen sein, was herstellungsbedingt bevorzugt sein kann. Bevorzugt sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der erfindungsgemäßen Reflexionsbeschichtung versehen. Insbesondere ist die Reflexionsbeschichtung vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht. Das ist besonders einfach herzustellen und sorgt für ein ebenmäßiges Erscheinungsbild der gesamten Seitenscheibe.

Ist eine erste Schicht oberhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter von dem Substrat, auf dem die Beschichtung aufgebracht ist, entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet ist als die erste Schicht. Ist eine erste Schicht oberhalb oder unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung 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 Seitenscheibe ist bevorzugt aus Glas gefertigt, bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Seitenscheibe kann grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Seitenscheibe kann breit variieren und liegt bevorzugt im Bereich von 1 ,5 mm bis 7 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 mm bis 5 mm.

Die Seitenscheibe kann klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Bevorzugt ist die Scheibe eine grün oder grau getönte Scheibe, die eine Gesamttransmission von mindestens 70 %, besonders bevorzugt von mindestens 75 % hat. Die Gesamttransmission von 70% entspricht den gesetzlichen Vorgaben für vordere Seitenscheiben. Für hintere Seitenscheiben kann die Gesamttransmission deutlich herabgesetzt sein. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben.

Als Seitenscheibe werden bevorzugt teilvorgespannte oder vorgespannte Gläser verwendet. Die Seitenscheibe ist bevorzugt thermisch vorgespannt und kann alternativ bevorzugt auch chemisch vorgespannt sein. Die Seitenscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Seitenscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise, wenn sie als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.

Die Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung, wobei

Eine Scheibe mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche bereitgestellt wird. Die Scheibe ist zum Beispiel eine Flachglas-Scheibe hergestellt im Floatglas-Verfahren und wird gegebenenfalls gewaschen und getrocknet und so auf eine Beschichtung vorbereitet. Die erste Oberfläche ist die Oberfläche, die in der späteren Fahrzeug-Seitenscheibe als außenseitige Oberfläche vorgesehen ist und die zweite Oberfläche ist die Oberfläche, die als innenraumseitige Oberfläche vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Reflexionsbeschichtung und optional weitere Schichten (Barriereschicht, Kratzschutzschicht) werden auf die zweite Oberfläche aufgebracht. Die Reflexionsbeschichtung ist erfindungsgemäß geeignet, p-polarisierte Strahlung zu reflektieren.

Der Projektor, dessen Strahlung überwiegend p-polarisiert ist, wird auf einen Bereich der Seitenscheibe gerichtet, sodass die zweite Oberfläche der Scheibe die dem Projektor nächstliegende Fläche der Scheibe ist.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungen zu bevorzugten Ausgestaltungen gelten entsprechend.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Scheibe eine Glasscheibe und wird einer Temperaturbehandlung bei Temperaturen zwischen 500°C und 700 °C unterzogen. Bei der Temperaturbehandlung wird die Glasscheibe thermisch vorgespannt, wobei insbesondere Einscheibensicherheitsglas (ESG) oder teilvorgespanntes Glas (TVG) erhalten wird. Dabei wird nach dem Aufheizen der Glasscheibe auf Temperaturen über 600°C, bevorzugt 620°C bis 700°C, die Glasscheibe von den Oberflächen her rasch abgekühlt. Üblicherweise erfolgt das Abkühlen durch Anblasen mit Luft. Dabei erzeugt man im Inneren der Glasscheibe eine permanente Zugspannung und an den Oberflächen und an den Rändern eine permanente Druckspannung. Thermisch vorgespanntes Glas hat daher eine höhere mechanische Zerstörschwelle als nichtvorgespanntes Floatglas. Einscheibensicherheitsglas soll im Allgemeinen einen Vorspanngrad an der Oberfläche von mindestens 69 MPa aufweisen. Einscheibensicherheitsglas ist besonders gut geeignet als Fahrzeug-Seitenscheibe. Bei teilvorgespanntem Glas werden im Allgemeinen Oberflächendruckspannungen von 24-52 MPa erreicht.

Soll die Seitenscheibe gebogen sein, so wird sie bevorzugt einem Biegeprozess unterzogen. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.

Die Reflexionsbeschichtung und optional weitere Schichten werden bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung. Alternativ bevorzugt wird plasmaunterstütze chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD) verwendet. Dieses Verfahren ist bei Atmosphärendruck durchführbar und daher besonders flexibel.

Die Erfindung umfasst außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung zur Darstellung von Informationen zur Fahrerassistenz, wobei die Fahrzeug-Seitenscheibe eine vordere Seitenscheibe ist.

Alternativ bevorzugt ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung zur Darstellung von Unterhaltungs-Inhalten, insbesondere von Filmen, wobei die Fahrzeug- Seitenscheibe eine hintere Seitenscheibe ist. Die so realisierte Projektionsanordnung wird bevorzugt zur Darstellung von Entertainment-Inhalten, insbesondere Filmen, für die hinteren Fahrzeuginsassen verwendet.

Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen gelten entsprechend.

Die Projektionsanordnung wird bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, eingesetzt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeug- Seitenscheibe mit einer Reflexionsbeschichtung, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Ausgestaltung einer weiteren erfindungsgemäßen Fahrzeug-Seitenscheibe mit einer Reflexionsbeschichtung,

Fig. 5 Reflexionsspektren von Scheiben, die mit Beschichtungen gemäß der Beispiele 1 bis 3 gemäß Tabelle 1 ausgestattet sind und

Fig. 6 Reflexionsspektren von Scheiben, die mit Beschichtungen gemäß der Beispiele 4 und 5 gemäß Tabelle 1 ausgestattet sind.

Figur 1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die Projektionsanordnung umfasst einen Projektor 4, der im Bereich eines Fahrzeugdachs 6 angebracht ist. Der Projektor ist ein Dual-Filmprojektor, der p-polarisierte Strahlung aussendet (angedeutet durch gestrichelte Pfeile). Die Projektionsanordnung umfasst weiter die beiden hinteren Seitenscheiben 10 des Fahrzeugs, die als Projektionsfläche für den Projektor 4 dienen. Die Seitenscheiben 10 sind mit einer nicht eigens darstellten Reflexionsbeschichtung versehen, welche zur Reflexion der p-polarisierten Strahlung des Projektors 4 geeignet ist. Durch die Reflexion der Strahlung des Projektors 4 an den Seitenscheiben 10 werden virtuelle Bilder 7 erzeugt, welche die Betrachter 5 - die hinteren Fahrzeug-Insassen - auf den von ihnen abgewandten Seiten der Seitenscheiben 10 wahrnehmen. Durch den Projektor 4 kann so ein Film dargestellt werden, der gleichsam hinter den Scheiben in der umgebenden Landschaft erscheint.

Der Projektor 4 bestrahlt die Seitenscheiben 10 mit einem Einfallswinkel von beispielsweise etwa 65°, der nahe dem Brewster-Winkel liegt. Daher wird die p-polarisierte Strahlung kaum von den Scheibenoberflächen reflektiert. Die Reflexion erfolgt stattdessen nahezu ausschließlich an der Reflexionsbeschichtung als einzige Reflexionsfläche. Geisterbilder, wie sie bei Verwendung von s-polarisierter Strahlung durch die Reflexion an beiden Oberflächen der Seitenscheibe 10 hervorgerufen werden würden, können so vermieden werden.

Figur 2 zeigt beispielhaft eine weitere erfindungsgemäße Projektionsanordnung 100. Die Anordnung umfasst einen Projektor 4, der unterhalb der Seitenscheibe 10 angebracht ist. Die Seitenscheibe ist eine vordere Fahrzeugseitenscheibe 10, auf die Informationen für den Fahrer projiziert werden können. Dies können zum Beispiel Warnungen über Personen innerhalb des toten Winkels sein oder Hinweise zur Umgebung. Die Scheibe 1 weist eine außenseitige Oberfläche I auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche II, die in Einbaulage dem Innenraum und somit dem Projektor zugewandt ist. Auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Scheibe 1 ist eine Reflexionsbeschichtung 20 aufgebracht, die zur Reflexion von p-polarisierter Strahlung geeignet ist. Die Scheibe besteht beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Der Projektor 4 sendet p-polarisierte Strahlung aus innerhalb des vom Menschen visuell wahrnehmbaren Wellenlängenbereiches von 380 nm bis 780 nm. Die p-polarisierte Strahlung trifft bevorzugt mit einem Einfallswinkel a zur Flächennormalen f von 50° bis 80°, insbesondere von 65° bis 75° auf die Glasscheibe 1. Die p-polarisierte Strahlung wird durch die Reflexionsbeschichtung 20 als reflektiertes Licht in den Innenraum des Fahrzeugs reflektiert, wo es von einem Betrachter 5, in diesem Beispiel Fahrer, wahrgenommen werden kann. Da der Einfallswinkel nahe dem Brewster-Winkel liegt, findet kaum Reflexion der p-polarisierten Strahlung an der Scheibenoberfläche statt. So werden Geisterbilder vermieden und der Fahrer nimmt ein deutliches Bild wahr, das durch Reflexion an der Reflexionsbeschichtung erzeugt wird.

Figur 3 zeigt die Schichtenfolge einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reflexionsbeschichtung 20 auf einer Glasscheibe 1. Die Beschichtung 20 ist ein Stapel von zwei dielektrischen Schichten 21 und 22. Dabei sind eine optisch hochbrechende Schicht 21 und eine optisch niedrigbrechende Schicht 22 alternierend bzw. übereinander angeordnet. Die optisch hochbrechende Schicht 21 ist unterhalb der optisch niedrigbrechenden Schicht 22 angeordnet. Die optisch hochbrechende Schicht 21 ist beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid (Si3N4) mit einem Brechungsindex von 2,04 ausgebildet. Die optisch niedrigbrechende Schicht 22 ist beispielsweise auf Basis von Siliziumoxid (SiO2) mit einem Brechungsindex von 1 ,47 ausgebildet. Dieser Aufbau entspricht dem Aufbau von Beispiel 1 in Tabelle 1

Figur 4 zeigt die Schichtenfolge einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugscheibe 10 mit Reflexionsbeschichtung 20 und weiteren Schichten 30 und 40. Die Reflexionsbeschichtung 20 ist ein Stapel von zwei dielektrischen Schichten 21 und 22. Dabei sind eine optisch hochbrechende Schicht 21 und eine optisch niedrigbrechende Schicht 22 alternierend bzw. übereinander angeordnet. Die optisch hochbrechende Schicht 21 ist unterhalb der optisch niedrigbrechenden Schicht 22 angeordnet. Die optisch hochbrechende Schicht 21 ist beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid (TiO2) mit einem Brechungsindex von 2,45 ausgebildet. Die optisch niedrigbrechende Schicht 22 ist beispielsweise auf Basis von Siliziumoxid (SiO2) mit einem Brechungsindex von 1 ,47 ausgebildet. Oberhalb der Reflexionsbeschichtung 20 ist eine 2 nm dicke Kratzschutzschicht 40 aus Titanoxid angeordnet. Das Material der Kratzschutzschicht unterscheidet sich von dem Material der unmittelbar darunter angeordneten optisch niedrigbrechenden Schicht 22. Die Kratzschutzschicht sorgt für eine hohe Beständigkeit gegenüber mechanischen Beschädigung. Unterhalb der Reflexionsbeschichtung 20 ist eine Barriereschicht 30 aus Siliziumoxid angeordnet. Diese Schicht verhindert die Diffusion von Alkali-Ionen aus dem Glas in die Reflexionsbeschichtung 20.

Die Schichtenfolgen von mehreren erfindungsgemäß ausgebildeten Seitenscheiben 10 (Beispiele 1 bis 5) sind zusammen mit den Materialien und Schichtdicken der Einzelschichten in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Materialien und Schichtdicken für Beispiele 1 bis 5

Die Figuren 5 und 6 zeigen Reflexionsspektren von den Seitenscheiben 10 gemäß der Beispiele 1 bis 5 jeweils mit einem Schichtaufbau gemäß Tabelle 1. Als Referenz dient eine unbeschichtete Glasscheibe derselben Art wie sie für die Beispiele 1 bis 5 verwendet wurde. Die Reflexionsspektren wurden mit einer Lichtquelle, die im betrachteten Spektral be re ich p- polarisierte Strahlung gleichmäßiger Intensität ausstrahlt, aufgenommen, bei Bestrahlung über die Innenscheibe (die sogenannte innenraumseitige Reflexion) unter einem Einstrahlwinkel von a = 65° zur innenraumseitigen Flächennormalen. Die Reflexionsmessung ist also der Situation in der Projektionsanordnung angenähert.

Das Referenzspektrum der unbeschichteten Glasscheibe 1 zeigt eine Reflexion p-polarisierter Strahlung von deutlich unter 5 % über den gesamten betrachteten Spektralbereich. Der in Figur 3 gezeigte Schichtaufbau gemäß Beispiel 1 zeigt einen deutlich erhöhten Reflexionsgrad im Bereich von 400 nm bis 650 nm von 5% bis über 10 %. Durch diesen vergleichsweise einfachen Schichtaufbau lässt sich bereits eine Reflexionsbeschichtung erzielen, die für übliche Filmprojektoren ausreichend ist.

Durch die Variation der optisch hochbrechenden Schicht 21 gemäß Beispiel 2 zu Silizium- Zirkonium-Nitrid verbessern sich die reflektierenden Eigenschaften deutlich bis zu einem Reflexionsgrad von über 15% im Bereich um 500 nm. Eine weitere Erhöhung des Reflexionsgrads wurde erzielt durch die Verwendung von Titanoxid gemäß Beispiel 3, für das Werte bis zu 20 % zwischen 400 nm und 450 nm beobachtet werden. Die Reflexionsbeschichtungen 20 gemäß der Beispiele 1 bis 3 sind also geeignet, im Spektralbereich typischer Filmprojektoren deren p-polarisierte Strahlung wirksam zu reflektieren und somit das gewünschte Projektionsbild zu erzeugen. Besonders gute Ergebnisse wurden dabei mit der Kombination aus einer niedrigbrechenden Schicht aus Siliziumoxid und einer hochbrechenden Schicht aus Titanoxid erzielt.

Die Seitenscheibe 10 gemäß Beispiel 4 umfasst neben einer Reflexionsbeschichtung aus Titanoxid und Siliziumoxid eine Kratzschutzschicht aus 2 nm Titanoxid. Wie in Figur 6 zu sehen ist, ist das Reflexionsspektrum ähnlich zu dem von Beispiel 3, das einen ähnlichen Aufbau hat. Somit hat die Kratzschutzschicht keinen wesentlichen Einfluss auf das Reflexionsverhalten. Ebenso hat die Anwesenheit einer Barriereschicht 30 aus Siliziumoxid gemäß Beispiel 5 keine wesentliche Verschlechterung des Reflexionsverhaltens zur Folge, da sich das Reflexionsspektrum kaum von dem zu Beispiel 3 oder 4 unterscheidet.

Tabelle 2 Optische Eigenschaften der Beispiele 1 bis 5 und Referenz

In Tabelle 2 sind einige optische Werte der beschichteten Seitenscheiben angegeben. Dabei stehen TL A für die integrierte Lichttransmission (nach ISO 9050), wobei A die verwendete Lichtquelle der Lichtart A angibt. Zum Vergleich der Reflexionsgrade R wurde hier beispielhaft die Reflexionsgrade bei 550 nm gewählt, einer für HUD-Projektoren typischen Wellenlänge. Die Winkelangabe von 65 ° gibt den Einfallswinkel a der Strahlung zur innenraumseitigen Flächennormalen an und simuliert die Bestrahlung mit dem erfindungsgemäßen Projektor.

TTS ISO 13837 steht für die insgesamt eingestrahlte Sonnenenergie, gemessen nach ISO 13837, und ist ein Maß für den thermischen Komfort.

Die beispielhaft herausgestellten Reflexionsgrade bei 550 nm zeigen eine Verbesserung der Reflexion von Beispiel 1 über Beispiel 2 zu Beispiel 3. Dies zeigte auch der Vergleich der Spektren in Figur 5. Die Kratzschutzschicht gemäß Beispiel 4 und die Barriereschicht gemäß Beispiel 5 ändern das Reflexionsverhalten kaum. Alle Scheiben weisen eine hohe Lichttransmission auf von mindestens 70% und genügen somit den gesetzlichen Anforderungen an vordere Seitenscheiben. Dank der geringen Anzahl an Schichten in der Reflexionsbeschichtung 20 bleibt die Lichttransmission vorteilhaft hoch. Der für das Beispiel 2 bestimmte TTS-Wert ist im Vergleich zur Referenzscheibe ohne Beschichtung verbessert, sodass für die erfindungsgemäße Seitenscheibe eine Reduzierung der eingestrahlten Sonnenenergie erreicht werden konnte.

Bezugszeichenliste:

100 Projektionsanordnung

10 Fahrzeug-Seitenscheibe

1 Scheibe

4 Projektor

5 Betrachter

6 Fahrzeugdach

7 virtuelles Bild

20 Reflexionsbeschichtung

21 optisch hochbrechende Schicht

22 optisch niedrigbrechende Schicht

30 Barriereschicht

40 Kratzschutzschicht

I außenseitige Oberfläche der Scheibe 1

11 innenraumseitige Oberfläche der Scheibe 1

E Eyebox f Flächennormale




 
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