KR102760092B1

KR102760092B1 - P 편광 방사선을 갖는 헤드업 디스플레이(hud)을 위한 프로젝션 어셈블리

Info

Publication number: KR102760092B1
Application number: KR1020227016351A
Authority: KR
Inventors: 얀 하겐; 클라우스 피셔; 노베르트 훈
Original assignee: 쌩-고벵 글래스 프랑스
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2025-01-31
Anticipated expiration: 2040-11-03
Also published as: CN114829989B; KR20220085794A; US20220342217A1; US12174374B2; CN114829989A; EP4066025A1; WO2021104800A1

Abstract

헤드업 디스플레이(HUD)용 프로젝션 어셈블리로서, 적어도
- 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합되는 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)를 포함하며 HUD 영역(B)을 갖는 앞유리(10); 및
- HUD 영역(B)을 겨냥한 프로젝터(4)를 포함하며;
여기서
- 프로젝터(4)의 방사선은 주로 p-편광이며,
- 앞유리(10)에는 p-편광 방사선을 반사하기에 적합한 반사 코팅(20)이 제공되고; 및
여기서
- 반사 코팅(20)은 은을 기반으로 하는 정확히 하나의 전기 전도층(21)을 갖고,
- 굴절률이 1.9 이상인 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스(22a, 22b, 22c)가 전기 전도층(21) 아래에 배열되고,
- 굴절률이 1.9 이상인 상부 유전체층(23a) 또는 층 시퀀스(23a, 23b, 23c)가 전기 전도층(21) 위에 배열되고,
- 상부 유전체층(23a) 또는 층 시퀀스(23a, 23b, 23c)의 광학적 두께 대 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스(22a, 22b, 22c)의 광학적 두께의 비율은 적어도 1.7인 프로젝션 어셈블리.

Description

P 편광 방사선을 갖는 헤드업 디스플레이(HUD)을 위한 프로젝션 어셈블리

본 발명은 헤드업 디스플레이 및 그의 사용을 위한 프로젝션 어셈블리에 관한 것이다.

현대의 자동차들에는 소위 헤드업 디스플레이(HUD)가 점점 더 많이 장착되고 있다. 프로젝터를 사용하면 일반적으로 대시 보드 영역에서 이미지가 앞유리에 투영되고, 거기서 반사되어 운전자는 (그의 관점에서 볼 때) 앞유리 뒤에 있는 가상 이미지로 인식한다. 따라서 운전자가 도로에서 시선을 돌리지 않고도 인식할 수 있는 현재 주행 속도, 내비게이션 또는 경고 메시지와 같은 중요한 데이터를 운전자의 시야에 투영할 수 있다. 따라서 헤드업 디스플레이는 교통 안전 향상에 크게 기여할 수 있다.

HUD 프로젝터는 주로 s-편광 방사선으로 작동되며 약 65%의 입사각으로 앞유리를 조사한다. 이는 공기/유리 전이에 대한 Brewster의 각도(소다석회유리의 경우 56.5°)에 가깝다. 프로젝터 이미지가 앞유리의 두개의 외부 표면들 위에서 반사되는 문제가 발생한다. 그 결과 원하는 1차 이미지 외에 약간 어긋난 (offset) 2차 이미지, 이른바 고스트 이미지( "고스트")도 나타난다. 이 문제는 일반적으로 표면을 서로 상대적인 각도로 배열함으로써 완화된다. 특히 1차 이미지와 고스트 이미지가 서로 겹쳐지도록 복합 판유리로 구현된 앞유리를 적층하기 위한 쐐기 모양의 중간층을 사용하여 완화된다. HUD를 위한 쐐기형 필름을 갖는 복합 유리들은 예를 들어 WO2009/071135A1, EP1800855B1, 또는 EP1880243A2에 공지되어 있다.

쐐기형 필름은 비싸서 HUD용 복합 판유리를 생산하는 데 상당한 비용이 소요된다. 결과적으로, 쐐기형 필름 없이 앞유리로 작용하는 HUD 프로젝션 어셈블리가 필요하다. 예를 들어, 패널 표면에 의해 크게 반사되지 않는 p-편광 방사선으로 HUD 프로젝터를 작동할 수 있다. 대신, 앞유리는 p-편광 방사선에 대한 반사 표면으로서 반사코팅을 갖는다. DE102014220189A1은 p-편광 방사선으로 작동되는 HUD 프로젝션 장치를 개시한다. 무엇보다도 반사 구조부로서 5 nm 내지 9 nm 두께의, 예를 들어 은 또는 알루미늄으로 만든 단일 금속층을 제안하고 있다.

US2017242247A1은 p-편광 방사선을 위한 반사 코팅을 갖는 또 다른 HUD 투영 어셈블리를 개시한다. 반사 코팅은 유전체층뿐만 아니라 하나 이상의 전도성 은층을 포함할 수 있다. 그러나 관련 스펙트럼 범위에서 반사 스펙트럼은 상당히 만곡된 형태를 가지고 있어서 반사율은 상대적으로 파장에 크게 좌우된다. 이것은 HUD 투영의 색상 중립적 디스플레이(color neutral display)에 관해서는 불리하다.

WO2019016548A1은 HUD 프로젝션 어셈블리를 개시하고 있으며, 여기서 앞유리에는 태양보호코팅(sun protection coating) 또는 가열 가능한 코팅(heatable coating)의 역할을 하는 전기 전도성 코팅이 제공된다. 코팅은 25 nm 내지 32 nm의 두께를 갖는 주석 아연 산화물의 층을 포함하고 그 위에 75 nm 내지 85 nm의 두께를 갖는 주석 아연 산화물의 층을 포함하는 적어도 하나의 은층을 포함한다. 코팅은 반사 코팅이 되도록 의도된 것이 아니라, 고스트이미지를 피하기 위해 광 강도 감소 수단(특히 추가 광 흡수코팅)에 의해 코팅에 대한 간섭 반사를 줄이기 위한 것이다.

가시 스펙트럼 범위에서 높은 투과율과 p-편광 방사선에 대한 높은 반사율을 보장하고 색상 중립적 디스플레이가 되는 반사 코팅을 갖는 HUD용 프로젝션 어셈블리가 필요하다. 본 발명의 목적은 이러한 개선된 프로젝션 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 프로젝션 어셈블리에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속항들에 개시되어 있다.

본 발명에 따르면, p-편광된 방사선은 HUD 이미지를 생성하기 위해 사용되며, 복합 판유리는 p-편광된 방사선을 충분히 반사하는 반사 코팅을 갖는다. HUD 프로젝션 어셈블리에 대한 일반적인 약 65°의 입사각은 공기/유리 전이(56.5°, 소다석회유리)에 대한 Brewster의 각도에 비교적 가깝기 때문에 p-편광된 방사선은 판유리 표면에서 거의 반사되지 않지만 대신 주로 전도성 코팅에 의해 반사된다. 따라서 고스트 이미지들이 생기지 않고 거의 인지되지 않기 때문에 고가의 쐐기필름을 사용할 필요가 없을 정도이다. 또한 HUD 이미지는 일반적으로 p-편광 방사선만 통과시키고 s-편광 방사선을 차단하는 편광 선택 선글라스 착용자도 인식할 수 있다. 본 발명에 따른 반사 코팅은 450 nm 내지 650 nm의 스펙트럼 범위에서 p 편광된 방사선에 대해 높은 반사율을 유발하며, 이는 HUD 디스플레이와 관련이 있다(HUD 프로젝터는 일반적으로 473 nm, 550 nm 및 630 nm (RGB)의 파장에서 작동한다). 그 결과 고강도 HUD 이미지가 생성된다. 단일 은층은 광 투과율을 과도하게 감소하지 않아서 판유리를 여전히 앞유리로 사용할 수 있다. 상부 및 하부 유전체층 시퀀스의 광학적 두께의 본 발명에 따른 비율은 반사 스펙트럼을 평활화하여 색상 중립적 디스플레이를 보장한다. 유리한 반사 특성, 특히 스펙트럼의 균일성은 HUD 관련 스펙트럼 범위를 넘어 400nm ~ 680nm의 스펙트럼 범위까지 확장되어 우수한 HUD 디스플레이 외에도 색상 캐스트를 방해하지 않고 판유리에 대하여 전반적으로 긍정적 인상을 준다. 이들은 본 발명의 주요 이점이다.

헤드업 디스플레이(HUD)를 위한 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리는 적어도 반사 코팅이 구비된 복합 판유리 및 프로젝터(HUD프로젝터)를 포함한다. HUD의 경우에서 일반적이듯이, 프로젝터는 방사선이 관찰자(운전자)의 방향으로 반사되는 앞유리 영역을 조사하여, 관찰자는 자신의 관찰 지점에서 앞유리 뒤에 있는 것 처럼 인식될 수 있는 가상 이미지를 생성한다. 프로젝터에 의해 조사될 수 있는 앞유리 영역을 HUD 영역이라고 한다. 프로젝터의 빔 방향은 일반적으로 관찰자의 신체 크기에 맞게 프로젝션을 조정하기 위해, 전형적으로 수직으로, 거울에 의해 변할 수 있다. 관찰자의 눈이 주어진 거울 위치와 함께 있어야만 하는 영역을 "아이박스 창"(eye box window) 이라고 한다. 이 아이박스 창은 거울을 조정하여 수직으로 이동가능 하고, 이렇게 사용 가능한 전체 영역을(즉, 가능한 모든 아이박스 창의 중첩)을 "아이박스"라고 한다. 아이박스 안에 있는 관찰자는 가상 이미지를 인식할 수 있다. 물론 이것은 관찰자의 몸 전체가 아니라, 눈이 아이박스 안에 있어야 함을 의미한다.

여기 사용되는 HUD 분야의 기술 용어들은 일반적으로 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 자세한 설명을 위해서는 뮌헨 공과대학 컴퓨터과학연구소의 Alexander Neumann의 논문 "헤드업 디스플레이 테스트를 위한 시뮬레이션 기반 측정기술" (뮌헨: 뮌헨 공과대학 대학도서관, 2012), 특히 2장 "헤드업 디스플레이"를 참조하면 된다.

복합 판유리는 열가소성 중간층을 통해 서로 결합된 외부 판유리와 내부 판유리를 포함한다. 복합 판유리는 창 개구부, 특히 차량의 창 개구부에서 내부를 외부 환경과 분리하기 위해 의도된 것이다. 본 발명의 맥락에서, "내부 판유리"라는 용어는 내부(차량 내부)를 향하는 앞유리의 판유리를 지칭한다. "외부 판유리"라는 용어는 외부 환경을 향하는 판유리를 의미한다. 앞유리는 바람직하게는 차량 앞유리, 특히 승용차 또는 트럭의 앞유리이다.

앞유리는 상부 가장자리와 하부 가장자리와 그 사이로 연장되는 두 개의 측면 가장자리를 가진다. "상부 가장자리"는 설치된 위치에서 위쪽을 가리키도록 의도된 가장자리를 말한다. "하부 가장자리"는 설치된 위치에서 아래쪽을 가리키도록 의도된 가장자리를 말한다. 상부 가장자리는 종종 "지붕 가장자리"라고도 하고, 하부 가장자리는 "엔진 가장자리"라고 한다.

외부 판유리 및 내부 판유리는 각각 외측 표면 및 내측 표면 및 그 사이에서 연장되는 주변 측면 가장자리를 갖는다. 본 발명의 맥락에서, "외측 표면"은 설치된 위치에서 외부 환경을 향하도록 의도된 주 표면을 지칭한다. 본 발명의 맥락에서, "내측 표면"은 설치된 위치에서 내부를 향하도록 의도된 주 표면을 지칭한다. 외부 판유리의 내측 표면과 내측 판유리의 외측 표면은 서로 마주하고 열가소성 중간층에 의해 서로 결합된다.

프로젝터는 앞유리의 HUD 영역을 향한다. 그것은 HUD 투영을 생성하기 위해 전자기 스펙트럼의 가시 범위의 방사선으로, 특히 450 nm에서 650 nm의 스펙트럼 범위에서, 예들 들어 473 nm, 550 nm 및 630 nm의 파장(RGB)으로 HUD 영역을 조사한다. 프로젝터의 방사선는 주로 p-편광이다. 반사 코팅은 p-편광 방사선을 반사하는데 적합하다. 그 결과, 차량의 운전자가 자신의 관점에서 앞유리 뒤편으로 인지할 수 있는 자상의 이미지가 프로젝터 방사선으로부터 생성된다.

앞유리로 향하는 프로젝터 방사선은 주로 반사 코팅에서 반사된다. 즉, 가장 강한 반사는 반사 코팅에서 발생한다. 즉, 반사 코팅에서 반사된 프로젝터 방사선의 강도는 다른 경계면에서 반사된 방사선의 강도보다 높으며, 특히 내부 판유리의 내측 표면 및 외부 판유리의 외측 표면에서 반사되는 프로젝터 방사선의 강도보다 높다.

앞유리는 바람직하게는 반사 코팅 이외의 다른 박막 코팅, 특히 반사 코팅에서 반사되는 프로젝터 방사선의 강도를 감소시키는 코팅을 갖지 않는다.

본 발명에 따른 반사 코팅은 은에 기초한 정확히 하나의 전기 전도층을 갖는다. 하부 유전체층 또는 층 시퀀스는 전기 전도층 아래에 배열된다. 유사하게, 상부 유전체층 또는 층 시퀀스는 전기 전도층 위에 배열된다. 상부 및 하부 유전체층 또는 층 시퀀스는 각각 적어도 1.9인 굴절률을 갖는다.

본 발명의 맥락에서, 굴절률은 일반적으로 550 nm의 파장과 관련하여 표시된다. 광학적 두께는 기하학적 두께와 굴절률(550nm에서)의 곱이다. 층 시퀀스의 광학적 두께는 개별 층들의 광학적 두께의 합으로 계산된다.

본 발명의 맥락에서, 제1 층이 제2 층 "위에" 배열되는 경우, 이는 제1 층이 코팅이 적용되는 기판으로부터 제2 층보다 더 멀리 배열된다는 것을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, 제1 층이 제2 층 "아래" 배열되는 경우, 이는 제2 층이 제1 층보다 기판으로부터 더 멀리 배열된다는 것을 의미한다.

층이 물질을 기반으로 하는 경우, 그 층은 불순물 또는 도펀트 외에 이 물질의 대부분, 특히 실질적으로 이 물질로 구성된다.

본 발명에 따르면, 상부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께 대 하부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께의 비는 적어도 1.7이다. 놀랍게도, 광학적 두께의 이러한 비대칭은 한편으로 p-편광된 방사선에 비해 상당히 더 부드러운 반사 스펙트럼이 되게 하여 전체 관련 스펙트럼 범위(400 nm 내지 680nm)에 대해서 상대적으로 일정한 반사율이 된다. 이로써 HUD 프로젝션의 색상 중립적 디스플레이(color neutral display)와 판유리의 전체적인 색상 중립적 인상이 보장된다.

본 발명에 따른 광학적 두께의 비는 상부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께(피제수)를 하부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께(제수)로 나눈 몫으로 계산된다.

바람직한 실시예에서, 상부 유전체 또는 층 시퀀스의 광학적 두께 대 하부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께의 비는 적어도 1.8, 특히 바람직하게는 적어도 1.9이다. 이것은 특히 좋은 결과를 낳는다.

반사 코팅은 바람직하게는 중간층을 향하는 2개의 판유리들의 표면들 중 하나, 즉 외부 판유리의 내측 표면 또는 내부 판유리의 외측 표면에 적용된다. 대안적으로, 반사 코팅은 또한 열가소성 중간층 내에 배열될 수 있으며, 예를 들어 2개의 열가소성 결합 필름들 사이에 배열되는 캐리어 필름에 적용될 수 있다. 내부 판유리의 외측 표면에 반사 코팅을 배치하는 것이 특히 바람직하다. 왜냐하면 프로젝터 방사선이 반사 코팅에 부딪힐 때까지 앞유리를 통해 가능한 한 가장 짧은 거리를 이동하기 때문이다. 이는 HUD 이미지의 품질 면에서 유리하다. 반사 코팅은 투명하며, 이는 본 발명의 맥락에서 반사 코팅이 가시 스펙트럼 범위에서 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상의 평균 투과율을 갖고 따라서 판유리를 통한 시야를 실질적으로 제한하지 않는다는 것을 의미한다. 원칙적으로는 앞유리의 HUD 영역에 반사 코팅이 되어 있으면 충분하다. 그러나, 다른 영역에도 반사 코팅이 제공될 수 있고 앞유리에는 본질적으로 전체 표면에 걸쳐 반사 코팅이 제공될 수 있으며, 이는 제조상의 이유로 바람직할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 판유리 표면의 80% 이상에 본 발명에 따른 반사 코팅이 제공된다. 특히, 반사 코팅은 주변 가장자리 영역과 선택적으로는 통신 창, 센서 창 또는 카메라 창과 같은 앞유리를 통한 전자기 복사의 투과를 보장하고자 하는, 따라서 반사 코팅이 제공되지 않는, 국부 영역을 제외하고 전체 표면에 걸쳐 판유리 표면에 적용된다. 주변 가장자리의 코팅되지 않은 영역은 예를 들어 최대 20cm의 폭을 갖는다. 이는 반사 코팅이 주변 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 앞유리 내부의 반사 코팅이 부식 및 손상으로부터 보호되도록 한다.

본 발명에 따른 반사 코팅은 전기 전도성 은층으로 인해 IR 반사 특성을 가지므로 열복사를 반사함으로써 차량 내부의 가열을 감소시키는 태양 보호 코팅으로서 기능한다. 반사 코팅은 반사 코팅이 전기적으로 접촉되어 전류가 흘러 반사 코팅을 가열할 때 가열 코팅으로 사용될 수도 있다.

400 nm 내지 680 nm의 스펙트럼 범위에서, 반사 코팅이 제공된 앞유리는 바람직하게는 적어도 15%, 특히 바람직하게는 적어도 20%의 p-편광 방사선에 대한 평균 반사율을 갖는다. 이것은 충분히 높은 강도의 투영 이미지를 생성한다. 반사율은 내측 표면 법선에 대해 65°의 입사각으로 측정되며, 이는 대략 기존의 프로젝터로부터의 복사에 해당한다. 400 nm에서 680 nm의 스펙트럼 범위가 반사 특성을 특성화하는 데 사용되었는데, 관찰자의 광학적 인상이 주로 이 스펙트럼 범위에 의해 형성되기 때문이다. 또한 그것은 HUD 디스플레이를 위한 관련 파장(RGB: 473nm, 550nm, 630nm)을 포함하기 때문이다. 비교적 단순한 층 구조와 함께 높은 반사율은 본 발명의 주요 이점이다. 400 nm에서 680 nm까지의 전체 스펙트럼 범위에서 반사율이 지정된 스펙트럼 범위의 반사율이 15% 이상, 바람직하게는 20% 이상인 경우 특히 우수한 결과가 달성되므로, 특정 스펙트럼 범위에서의 반사율이 어떠한 지점에서 특정 값 밑으로 되지 않는다.

반사율은 반사되는 총 입사 방사선의 비율을 나타낸다. 그것은 %로(100% 입사 방사선 기준) 또는 0에서 1사이의 단위 없는 숫자로(입사 방사선에 대해 정규화됨) 표시된다. 파장의 함수로 표시되어 반사 스펙트럼을 형성한다. 본 발명의 맥락에서, p-편광된 방사선에 대한 반사율에 관한 설명은 내측 표면 법선에 대해 65°의 입사각으로 측정된 반사율을 기반으로 한다. 반사율 또는 반사 스펙트럼에 관한 데이터는 고려 중인 스펙트럼 범위에서 100%의 정규화된 방사 강도로 균일하게 방출하는 광원을 사용한 반사 측정을 기반으로 한다.

프로젝터 이미지의 색상 중립적 디스플레이를 최대한 구현하려면 반사 스펙트럼이 가능한 한 부드러워야 하며 뚜렷한 국소 최소값과 최대값이 없어야 한다. 400 nm ~ 680 nm의 스펙트럼 범위에서 최대 발생 반사율과 반사율 평균 간의 차이는 물론 바람직한 실시예에서 최소 발생 반사율과 반사율 평균 간의 차이는 최대 3%, 특히 바람직하게는 최대 2%이어야 한다. 여기서 다시 p-편광 방사선에 대한 반사율은 내 측 표면 법선에 대해 65°의 입사각으로 측정된다. 결과적인 차이는 평균에 대한 백분율 편차가 아니라 반사율의 절대 편차(%로 표시됨)로 간주되어야 한다. 반사 스펙트럼의 특정 평활도는 전기 전도층으로 인해 본 발명에 따른 반사 코팅으로 쉽게 달성될 수 있다.

대안적으로, 400 nm에서 680 nm까지의 스펙트럼 범위의 표준 편차는 반사 스펙트럼의 평활도의 척도로 사용될 수 있다. 이는 바람직하게는 1% 미만, 특히 바람직하게는 0.9% 미만, 가장 특히 바람직하게는 0.8% 미만이다.

위에서 언급한 원하는 반사 특성은 특히 유전체층 시퀀스의 구조뿐만 아니라 개별 층의 재료 및 두께 선택을 통해 달성된다. 따라서, 반사 코팅은 적절하게 조정될 수 있다.

반사 코팅은 얇은층 스택, 즉 얇은 개별 층들의 층 시퀀스이다. 이 얇은층 스택은 은을 기반으로 하는, 정확히 하나의 전기 전도층을 포함한다. 은을 기반으로 한 전기 전도층은 반사 코팅에 기본적인 반사특성과 IR 반사효과 및 전기 전도성을 제공한다. 은을 기반으로 하는 전기 전도층은 또한 단순히 은층으로 지칭될 수 있다. 반사 코팅은 정확히 하나의 은층, 즉 1개 이하의 은층을 포함하며, 반사 코팅 위 또는 아래에 다른 은층도 배열되지 않는다. 다중 전도성 층들이 사용되는 경우와 같이 투과율을 과도하게 감소시키지 않고 원하는 반사 특성이 은층으로 달성될 수 있다는 것이 본 발명의 특별한 이점이다. 그러나, 반사 코팅의 전기 전도도에 실질적으로 기여하지 않지만 다른 목적을 제공하는 다른 전기 전도층들이 존재하는 것도 가능하다. 이것은 특히 바람직하게는 은층과 유전체층 시퀀스 사이에 배열되는 1 nm 미만의 기하학적 두께를 갖는 금속 차단층에 적용된다.

전기 전도층은 은을 기반으로 한다. 전도층은 바람직하게는 90 중량% 이상의 은, 특히 바람직하게는 99 중량% 이상의 은, 가장 특히 바람직하게는 99.9 중량% 이상의 은을 함유한다. 은층은 도펀트, 예를 들어 팔라듐, 금, 구리 또는 알루미늄을 가질 수 있다. 은층의 기하학적 층 두께는 바람직하게는 최대 15 nm, 특히 바람직하게는 최대 14 nm, 가장 특히 바람직하게는 최대 13 nm이다. 그 결과, 투과율을 과도하게 감소시키지 않으면서 IR 범위에서 유리한 반사율을 달성할 수 있다. 은층의 기하학적 층 두께는 바람직하게는 적어도 5 nm, 특히 바람직하게는 적어도 8 nm이다. 더 얇은 은층들은 층 구조의 습윤을 유발할 수 있다. 특히 바람직하게는, 은층의 기하학적 층 두께는 10 nm 내지 14 nm 또는 11 nm 내지 13 nm이다.

유리한 일 실시예에서, 반사 코팅은 굴절률이 1.9 미만인 유전체층을 포함하지 않는다. 다시 말해서, 반사 코팅의 모든 유전체층은 적어도 1.9의 굴절률을 갖는다. 본 발명의 특정한 이점은 원하는 반사 특성들이 상대적으로 고굴절 유전체층만으로 달성될 수 있다는 점이다. 자기장 강화 음극 증착에서 증착 속도가 낮은 실리콘 산화물 층들이 특히 굴절률이 1.9 미만인 저굴절층에 대해 고려되기 때문에, 본 발명에 따른 반사 코팅은 따라서 신속하고 경제적으로 생성될 수 있다.

반사 코팅은 은층 위 및 아래에 각각의 경우에 서로 독립적으로 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 유전체층 또는 유전체층 시퀀스를 포함한다. 유전체층은 예를 들어 실리콘 질화물, 아연 산화물, 주석 아연 산화물, 혼합 실리콘-금속 질화물, 예를 들어 실리콘-지르코늄 질화물, 지르코늄 산화물, 니오븀 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈룸 산화물, 텅스텐 산화물, 또는 실리콘 탄화물을 기반으로 할 수 있다. 언급된 산화물 및 질화물은 화학양론적으로, 아화학양론적으로 또는 초화학양론적으로 침착될 수 있다. 그것들은 알루미늄, 지르코늄, 티타늄 또는 붕소와 같은 도펀트를 가질 수 있다. 도펀트는 본질적으로 유전 물질에 일정한 전기 전도성을 제공할 수 있다. 그럼에도 불구하고 통상의 기술자는 얇은 층 분야에서 통상적이듯이 기능 면에서 유전체층으로 이들을 식별할 것이다. 유전체층의 재료는 바람직하게는 10^-4 S/m 미만의 전기 전도도(비저항의 역수)를 갖는다. 전기 전도층의 재료는 바람직하게는 10⁴ S/m보다 큰 전기 전도성을 갖는다.

상부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께는 바람직하게는 100 nm 내지 200 nm, 특히 바람직하게는 130 nm 내지 170 nm이다. 하부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 60 nm 내지 90 nm이다. 이를 통해 좋은 결과를 얻을 수 있다.

유리한 일 실시예에서, 반사방지층으로 지칭될 수 있고 바람직하게는 산화물, 예를 들어 주석 산화물, 및/또는 질화물, 예를 들어, 실리콘 질화물, 특히 바람직하게는 실리콘 질화물을 기반으로 하는 유전체층이 각각의 경우 은층 위와 아래에 배열된다. 실리콘 질화물은 광학적 특성, 용이한 가용성, 높은 기계적 및 화학적 안정성으로 인해 좋은 선택임이 입증되었다. 실리콘은 바람직하게는 예를 들어 알루미늄 또는 붕소로 도핑된다. 유전체층 시퀀스의 경우, 실리콘 질화물계 층은 바람직하게는 상부 층 시퀀스의 맨위층 또는 하부 층 시퀀스의 바닥층이다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 55 nm 내지 80 nm, 특히 60 nm 내지 70 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다.

반사방지층 이외에, 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 추가의 유전성 유전체층이 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 상부 및 하부 층 시퀀스는 서로 독립적으로 은층의 반사율을 개선하기 위해 매칭층(matching layer)을 포함할 수 있다. 매칭층들은 바람직하게는 아연 산화물, 특히 바람직하게는 0 < δ < 0.01인 아연 산화물 ZnO_1-δ를 기반으로 한다. 매칭층은 추가로 바람직하게는 도펀트를 함유한다. 예를 들어, 매칭층은 알루미늄 도핑된 산화아연(ZnO:Al)을 포함할 수 있다. 아연 산화물은 바람직하게는 과잉 산소와 은 함유 층의 반응을 피하기 위해 산소에 대해 화학양론적으로 증착된다. 매칭층들은 바람직하게는 은층과 반사방지층 사이에 배열된다. 매칭층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다.

반사방지층보다 더 높은 굴절률을 갖는 굴절률 증가층들이 또한 마찬가지로 서로 독립적으로 상부 및 하부 층 시퀀스에 존재할 수 있다. 이것은 광학 특성, 특히 반사 특성을 더욱 개선하고 미세 조정할 수 있다. 굴절률 증가층들은 바람직하게는 혼합 실리콘-지르코늄 질화물, 혼합 실리콘-알루미늄 질화물, 혼합 실리콘 티타늄 질화물, 또는 혼합 실리콘-하프늄 질화물, 특히 바람직하게는 혼합 실리콘-지르코늄 질화물과 같은 혼합 실리콘-금속 질화물을 함유한다. 지르코늄의 비율은 바람직하게는 15 내지 45 중량%, 특히 바람직하게는 15 내지 30 중량%이다. 대체 재료는 예를 들어 WO₃, Nb₂O₅, Bi₂O₃, TiO₂, Zr₃N₄ 및/또는 AlN일 수 있다. 굴절률 증가층들은 바람직하게는 반사방지층과 은층 사이에 또는 매칭층(존재하는 경우)과 반사방지층 사이에 배열된다. 굴절률 증가층들의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 5 nm 내지 15 nm이다.

본 발명의 일 실시예에서, 바람직하게는 실리콘 질화물을 기반으로 하는 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 정확히 하나의 하부 유전체층이 전기 전도층 아래에 배열된다. 마찬가지로, 바람직하게는 실리콘 질화물을 기반으로 하는 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 정확히 하나의 상부 유전체층이 전기 전도층 위에 배열된다. 그 결과 기판에서 시작하여 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 반사 방지층의 층 시퀀스가 생긴다. 반사 코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 55 nm 내지 80 nm, 특히 60 nm 내지 70 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 하부 유전체층(반사방지층) 및 제2 하부 유전체층(매칭층)은 전기 전도층 아래에 배열된다. 유사하게, 제1 상부 유전체층(반사방지층) 및 제2 상부 유전체층(매칭층)은 전기 전도층 위에 배열된다. 반사방지층 및 매칭층들은 굴절률이 1.9 이상이다. 반사방지층들은 바람직하게는 실리콘 질화물을 기반으로 하며; 매칭층들은 아연 산화물을 기반으로 한다. 매칭층들은 바람직하게는 각각의 반사방지층과 은층 사이에 배열된다: 이로써 기판에서 시작하여 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층의 층 시퀀스가 생긴다. 반사 코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층들을 포함하지 않는다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 55 nm 내지 80 nm, 특히 60 nm 내지 70 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 매칭층의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 하부 유전체층(반사방지층), 제2 하부 유전체층(매칭층), 및 제3 하부 유전체층(굴절률 증가층)은 전기 전도층 아래에 배열된다. 마찬가지로, 제1 상부 유전체층(반사방지층), 제2 상부 유전체층(매칭층), 및 제3 상부 유전체층(굴절률 증가층)은 전기 전도층 위에 배열된다. 반사방지층 및 매칭층들과 굴절률 증가층들은 적어도 1.9의 굴절률을 갖는다. 굴절률 증가층들은 반사방지층보다 더 높은 굴절률, 바람직하게는 적어도 2.1을 갖는다. 반사방지층들은 바람직하게는 실리콘 질화물을 기반으로 하며, 매칭층들은 아연 산화물을 기반으로 하고, 굴절률 증가층들은 혼합 실리콘-지르코늄 질화물 또는 혼합 실리콘-하프늄 질화물과 같은 혼합 실리콘-금속 질화물을 기반으로 한다. 매칭층들은 은층과의 거리가 가장 짧은 것이 바람직하고, 굴절률 증가층들은 매칭층들과 반사방지층들 사이에 배치된다. 그 결과 기판에서 시작하여 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사 방지층의 층 시퀀스가 생긴다. 반사 코팅은 바람직하게는 임의의 다른 유전체층을 포함하지 않는다. 상부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 50 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 55 nm 내지 80 nm, 특히 60 nm 내지 70 nm이다. 하부 반사방지층의 기하학적 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 15 nm 내지 40 nm, 특히 20 nm 내지 35 nm이다. 매칭층들의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 8 nm 내지 12 nm이다. 굴절률 증가층들의 기하학적 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm, 특히 바람직하게는 5 nm 내지 15 nm이다.

상부 및 하부 유전체층 시퀀스가 서로 독립적으로 형성될 수 있기 때문에, 위에서 설명된 실시예들의 조합들도 가능하며, 여기서 상부 유전체층/층 시퀀스는 일 실시예에 따라 형성되고 하부 유전체층/층 시퀀스는 다른 실시예에 따라 형성된다. 그 결과 다음과 같은 바람직한 층 시퀀스가 생성된다(각각의 경우 기판, 즉 반사 코팅이 증착되는 표면에서 시작):

- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사방지층

유리한 일 실시예에서, 반사 코팅은 적어도 하나의 금속 차단층을 포함한다. 차단층은 은층 아래 및/또는 위에 배열될 수 있고 바람직하게는 은층과 직접 접촉한다. 그런 다음 차단층은 은층과 유전층/층 시퀀스 사이에 위치한다. 차단층은 특히 코팅된 판유리의 온도 처리 중에 은층에 대한 산화 방지 역할을 하며, 이는 일반적으로 굽힘 공정 중에 발생한다. 차단층은 바람직하게는 1 nm 미만, 예를 들어 0.1 nm 내지 0.5 nm의 기하학적 두께를 갖는다. 차단층은 바람직하게는 티타늄 또는 니켈-크롬 합금을 기반으로 한다. 차단층은 은층 바로 위에서 특히 효과적이며, 그렇기 때문에 바람직한 일 실시예에서 반사 코팅이 은층 위에 차단층을 갖고 은 층 아래에 차단층이 없다. 그런 다음 은층은 하부 유전층(시퀀스)과 직접 접촉하고 차단층을 통해 상부 유전체층(시퀀스)과 간접적으로 접촉한다.

차단층은 반사 코팅의 광학적 특성을 미미하게 변화시킬 뿐이며 바람직하게는 전술한 모든 실시예에 존재한다. 특히 바람직하게는, 차단층은 은층 바로 위에, 즉 은층과 상부 유전체층(시퀀스) 사이에 배열되며, 여기서 특히 효과적이다. 그 결과 다음과 같은 바람직한 층 시퀀스가 생긴다.

- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 은층 - 차단층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 차단층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 매칭층 - 은층 - 차단층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 차단층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 차단층 - 상부 매칭층 - 상부 반사방지층

- 하부 반사방지층 - 하부 굴절률 증가층 - 하부 매칭층 - 은층 - 차단층 - 상부 매칭층 - 상부 굴절률 증가층 - 상부 반사방지층

선택적으로, 각각의 경우에 추가 차단층이 은층 바로 아래, 즉 은층과 하부 유전체층(시퀀스) 사이에 배열될 수 있다.

프로젝터는 앞유리의 내측에 배치되고, 내측 판유리의 내측면을 통해 앞유리를 조사한다. HUD 영역을 향하고 조사하여 HUD 투영을 생성한다. 본 발명에 따르면, 프로젝터의 방사선은 주로 p-편광되고, 따라서 p-편광된 방사선 성분이 50%보다 크다. 프로젝터의 전체 방사선에서 p-편광 방사선의 비율이 높을수록 원하는 투영 이미지의 강도는 높아지고 앞유리 표면의 원하지 않는 반사 강도는 낮아진다. 프로젝터의 p-편광된 방사선 성분은 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 80% 이상, 특히 90% 이상이다. 특히 유리한 실시예에서, 프로젝터의 방사선은 본질적으로 순수하게 p-편광되며, 따라서 p-편광된 방사선 성분은 100%이거나 거기에서 약간만 벗어난다. 편광 방향의 표시는 앞유리에 방사선이 입사하는 평면을 기준으로 한다. "p편광 방사선"이라는 표현은 전기장이 입사평면 안에서 진동하는 방사선을 의미한다. "S-편광 방사선"은 전기장이 입사평면에 대해 수직으로 진동하는 방사선을 나타낸다. 입사평면은 입사 벡터와 조사 영역의 기하학적 중심에 있는 앞유리의 표면 법선에 의해 생성된다.

편광, 즉, 특히 p-편광 및 s-편광 방사선의 비율은 HUD 영역의 한 지점, 바람직하게는 HUD 영역의 기하학적 중심에서 결정된다. 앞유리는 일반적으로 구부러져 프로젝터 방사선의 입사평면에 영향을 미치므로 약간의 편향된 편광 비율이 나머지 영역에서 발생할 수 있으며, 이는 물리적인 이유로 피할 수 없다.

프로젝터의 방사선은 바람직하게는 45°내지 70°, 특히 60°내지 70°의 입사각으로 앞유리에 부딪친다. 유리한 실시예에서, 입사각은 브루스터 각도에서 최대 10°만큼 벗어난다. 그러면 p-편광된 방사선은 고스트 이미지가 생성되지 않도록 앞유리 표면에서 미미하게만 반사된다. 입사각은 HUD 영역의 기하학적 중심에서 프로젝터 방사선의 입사 벡터와 내측 표면 법선(즉, 앞유리의 내측 외부 표면에 대한 표면 법선) 사이의 각도이다. 일반적으로 판유리에 사용되는 소다석회유리의 경우 공기-유리 전이에 대한 브루스터 각도는 56.5°이다. 이상적으로는 입사각이 이 Brewster 각도에 최대한 가까워야 한다. 그러나 HUD 프로젝션 어셈블리에 일반적으로 사용되고, 차량에서 쉽게 구현되며, Brewster의 각도에서 약간만 벗어난 65°도 사용될 수 있어서 p-편광 방사선의 반사가 약간만 증가한다.

프로젝터 방사선의 반사는 외부 판유리 표면들에서가 아니라 실질적으로는 반사 코팅에서 생기기 때문에, 고스트 이미지를 피하기 위해 외부 판유리 표면들을 서로에 대해 비스듬히 배열할 필요가 없다. 따라서, 앞유리의 외부 표면들은 바람직하게는 서로 실질적으로 평행하게 배열된다. 열가소성 중간층은 바람직하게는 쐐기형으로 구현되지 않고, 대신에 내부 판유리와 외부 판유리와 같이 특히 앞유리의 상부 가장자리와 하부 가장자리 사이의 수직 코스에서도 실질적으로 일정한 두께를 갖는다. 대조적으로, 쐐기형 중간층은 가변적 두께를 갖는데, 특히 앞유리의 하부 가장자리와 상부 가장자리 사이의 수직 코스에서 두께가 증가한다. 중간층은 일반적으로 하나 이상의 열가소성 필름으로 형성된다. 표준 필름은 쐐기형 필름보다 훨씬 더 경제적이기 때문에 앞유리 생산이 훨씬 더 경제적이다.

외부 판유리 및 내부 판유리는 바람직하게는 유리, 특히 판유리에 통상적인 소다석회유리로 제조된다. 그러나 원칙적으로 판유리는 다른 유형의 유리(예: 붕규산유리, 석영유리, 알루미노실리케이트유리) 또는 투명 플라스틱(예: 폴리메틸 메타크릴레이트 또는 폴리카보네이트)로 만들 수도 있다. 외부 판유리와 내부 판유리의 두께는 크게 다를 수 있다. 바람직하게는 0.8 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 1.4 mm 내지 2.5 mm 범위의 두께를 갖는 판유리, 예를 들어 1.6 mm 또는 2.1 mm의 표준 두께를 갖는 판유리가 사용된다.

외부 판유리, 내부 판유리 및 열가소성 중간층은 투명하고 무색일 수 있지만 착색되거나 채색될 수도 있다. 바람직한 일 실시예에서, 앞유리(반사 코팅 포함)를 통한 총 투과율은 70%보다 크다. "총 투과율"이라는 용어는 ECE-R 43, Annex 3, § 9.1에 특정된 자동차 창의 광투과성을 테스트하기 위한 프로세스를 기반으로 한다. 외부 판유리와 내부 판유리는 서로 독립적으로, 사전응력을 받지 않았거나 또는 부분적으로 응력을 받았거나 또는 사전응력을 받을 수 있다. 판유리들 중 적어도 하나가 사전응력을 받아야 할 경우, 그것은 열적 또는 화학적 사전응력일 수 있다.

유리한 일 실시예에서, 외부 판유리는 착색되거나 채색된다. 이것은 앞유리의 외부 반사율을 감소시켜 외부 관찰자에게 판유리에 대한 인상을 더 좋게 만든다. 그러나, 앞유리에 대해 규정된 70%의 광 투과율(총 투과율)을 보장하기 위해, 외부 판유리는 바람직하게는 적어도 80%, 특히 바람직하게는 적어도 85%의 광 투과율을 가져야 한다. 내부 판유리 및 중간층은 바람직하게는 투명하며, 즉 착색되거나 채색되지 않는다. 예를 들어 녹색 또는 파란색 유리가 외부 판유리로 사용될 수 있다.

앞유리는 바람직하게는 자동차 판유리에 일반적이듯이 하나 또는 복수의 공간 방향으로 만곡되며, 여기서 전형적인 곡률 반경은 약 10cm 에서 약 40미터의 범위에 있다. 그러나 앞유리는 예를 들어 버스, 기차 또는 트랙터의 판유리로 의도된 경우 평평할 수도 있다.

열가소성 중간층은 하나 이상의 열가소성 중합체, 바람직하게는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리비닐 부티랄(PVB), 또는 폴리우레탄(PU) 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 특히 바람직하게는 PVB를 함유한다. 중간층은 일반적으로 열가소성 필름으로 형성된다. 중간층의 두께는 바람직하게는 0.2mm 내지 2mm, 특히 바람직하게는 0.3mm 내지 1mm이다.

앞유리는 그 자체로 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다. 외부 판유리 및 내부 판유리는 예를 들어 오토클레이브 방법, 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더 방법, 진공 라미네이터 또는 이들의 조합에 의해 중간층을 통해 함께 라미네이트된다. 외부 판유리와 내부 판유리의 접합은 통상적으로 열, 진공 및/또는 압력의 작용하에 수행된다.

반사 코팅은 바람직하게는 물리적 기상 증착(PVD)에 의해 판유리 표면에, 특히 바람직하게는 음극 스퍼터링("스퍼터링"), 가장 특히 바람직하게는 마그네트론 강화 음극 스퍼터링("마그네트론 스퍼터링")에 의해 도포된다. 코팅은 바람직하게는 라미네이션 전에 도포된다. 판유리 표면에 반사 코팅을 도포하는 대신, 원칙적으로 중간층에 배열된 캐리어 필름 위에도 제공될 수 있다.

앞유리가 만곡되어야 하는 경우, 외부 판유리와 내부 판유리는 바람직하게는 적층 전 및 바람직하게는 임의의 코팅 공정 후에 벤딩 공정을 거친다. 바람직하게는, 외부 판유리와 내부 판유리는 합동으로 함께(즉, 동시에 동일한 도구에 의해) 구부러지고, 따라서 판유리들의 형상이 후속적으로 발생하는 적층을 위해 최적으로 일치되기 때문이다. 유리 벤딩 공정의 일반적인 온도는 예를 들어 500℃ ~ 700℃이다. 이 온도 처리는 또한 투명도를 증가시키고 반사 코팅의 시트저항을 감소시킨다.

본 발명은 또한 헤드업 디스플레이용 프로젝션 어셈블리의 프로젝션 표면으로서 본 발명에 따라 구현된 앞유리의 용도를 포함하며, 여기서 방사선이 주로 p-편광되는 프로젝터는 HUD 영역을 향해 지향된다. 전술한 바람직한 실시예들은 용도에 필요한 수정을 가하여 적용된다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리의 자동차, 특히 승용차 또는 트럭에서 HUD로서의 용도를 포함한다.

이하에서, 본 발명은 도면 및 예시적인 실시예들을 참조하여 상세하게 설명된다. 도면은 개략도이며 실제와 일치하지 않는다. 도면은 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 일반적인 프로젝션 어셈블리의 복합 판유리의 평면도,
도 2는 일반적인 프로젝션 어셈블리의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 어셈블리의 복합 판유리 단면도,
도 4는 내부 판유리 상의 본 발명에 따른 반사 코팅의 실시예의 단면도,
도 5는 실시예 1 및 2 및 비교예 1에 따른 p-편광 방사선에 대한 복합 판유리의 반사 스펙트럼,
도 6은 실시예 3 및 비교예 2에 따른 p-편광 방사선에 대한 복합 판유리의 반사 스펙트럼, 및
도 7은 실시예 4 및 5 및 비교예 3 및 4에 따른 p-편광 방사선에 대한 복합 판유리의 반사 스펙트럼이다.

도 1 및 도 2는 각각 HUD용 일반적인 프러젝션 어셈블리의 세부사항을 도시한다. 프로젝션 어셈블리는 앞유리(10), 특히 승용차의 앞유리를 포함한다. 프로젝션 어셈블리는 또한 복합 판유리(10)의 영역을 지향하는 프로젝터(4)를 포함한다. 일반적으로 HUD 영역(B)으로 지칭되는 이 영역에서, 프로젝터(4)는 관찰자(5)(차량 운전자)에 의해 그의 눈이 소위 아이박스(eye box)(E) 내에 위치하는 경우 그에게서 멀어지는 복합 판유리(10) 측 상에 가상 이미지로서 인식되는 이미지를 생성할 수 있다.

앞유리(10)는 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합된 외부 판유리(1)와 내부 판유리(2)로 구성된다. 하부 가장자리(U)는 승용차의 엔진 방향으로 아래쪽으로배열되고, 상부 가장자리(O)는 지붕 방향으로 위쪽으로 배열된다. 설치된 위치에서 외부 판유리(1)과 대면하고, 내부 판유리(2)는 차량 내부와 대면한다.

도 3은 본 발명에 따라 구현된 앞유리(10)의 실시예를 도시한다. 외부 판유리(1)는 설치 위치에서 외부 환경을 향하는 외측 표면(I)과 설치 위치에서 내부를 향하는 내측 표면(II)을 갖는다. 마찬가지로, 내부 판유리(2)는 설치 위치에서 외부 환경을 향하는 외측 표면(III)과 설치 위치에서 내부를 향하는 내측 표면(IV)을 갖는다. 외부 판유리(1) 및 내부 판유리(2)는 예를 들어 소다석회유리로 만들어진다. 외부 판유리(1)는 예를 들어 2.1mm의 두께를 가지며, 내부 판유리(2) 1.6mm 또는 2.1mm의 두께를 갖는다. 중간층(3)은 예를 들어 0.76mm 두께의 PVB 필름으로 만든다. PVB 필름은 일반적인 표면 거칠기를 제외하고 본질적으로 일정한 두께를 가지며, 소위 "쐐기 필름"으로 구현되지는 않는다.

내부 판유리(2)의 외측 표면(III)에는 본 발명에 따른 반사 코팅(20)이 제공되며, 이는 프로젝터 방사선에 대한 반사 표면으로서(및 가능하게는 추가적으로 IR 반사 코팅으로서) 제공된다.

본 발명에 따르면, 프로젝터(4)의 방사선은 p-편광이며, 특히 본질적으로 순수하게 p-편광이다. 프로젝터(4)가 브루스터 각도에 가까운 약 65°의 입사각으로 앞유리(10)를 조사하기 때문에, 프로젝터의 방사선은 복합 판유리(10)의 외부 표면들( I, IV)에서 미미하게만 반사된다. 대조적으로, 본 발명에 따른 반사 코팅(20)은 p-편광 방사선의 반사에 최적화되어 있다. 이것은 HUD 투영을 생성하기 위해 프로젝터(4)의 방사선를 위한 반사 표면으로서 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 반사 코팅(20)의 실시예의 층 시퀀스를 도시한다. 반사 코팅(20)은 얇은 층들의 스택이다. 반사 코팅(20)은 은에 기초한 전기 전도층(21)을 포함한다. 금속 차단층(24)은 전기 전도층(21) 바로 위에 배열된다. 그 위에, 밑에서 위로, 상부 매칭층(23b), 상부 굴절률 증가층(23c) 및 상부 반사방지층(23a)으로 구성된 상부 유전체층 시퀀스가 배치된다. 전기 전도층(21) 아래에는, 위에서 아래로, 하부 매칭층(22b), 하부 굴절률 증가층(22c) 및 하부 반사방지층(22a)으로 구성된 하부 유전층 시퀀스가 배열된다.

묘사된 층 구조는 단지 예일 뿐이다. 따라서, 유전층 시퀀스들은 적어도 하나의 유전층이 전도층(21) 위와 아래에 존재한다면 더 많거나 더 적은 층을 포함할 수도 있다. 유전층 시퀀스들은 또한 대칭일 필요는 없다. 예시적인 재료들 및 층 두께들은 다음 예에서 찾을 수 있다.

실시예 1 내지 실시예 5에 따른 내부 판유리(2)의 외측 표면(III) 위에 반사 코팅(20)을 갖는 앞유리(10)의 층 시퀀스들이 개별 층들의 재료들 및 기하학적 층 두께들과 함께 표 1에 제시된다. 유전체층들은 예를 들어 붕소 또는 알루미늄으로 서로 독립적으로 도핑될 수 있다.

재료	참조부호		층 두께
재료	참조부호		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
소다석회유리	1		2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm
PVB	3		0.76 mm	0.76 mm	0.76 mm	0.76 mm	0.76 mm
SiN	20	23a	70 nm	70 nm	60 nm	60 nm	60 nm
SiZrN		23c	-	-	-	10 nm	10 nm
ZnO		23b	-	-	10 nm	10 nm	10 nm
NiCr		24	0.3 nm	0.3 nm	0.3 nm	0.3 nm	0.3 nm
Ag		21	11 nm	12 nm	12 nm	11 nm	13 nm
ZnO		22b	-	-	10 nm	10 nm	10 nm
SiZrN		22c	-	-	-	10 nm	10 nm
SiN		22a	30 nm	35 nm	25 nm	20 nm	20 nm
소다석회유리	2		2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm

비교를 위해 본 발명에 따른 특징에 부합하지 않는 비교예 1 내지 4를 조사하였다. 이들의 층 시퀀스는 표 2에 나와 있다.

재료	참조부호		층 두께
재료	참조부호		비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
소다석회유리	1		2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm
PVB	3		0.76 mm	0.76 mm	0.76 mm	0.76 mm
SiN	20	23a	50 nm	35 nm	30 nm	40 nm
SiZrN		23c	-	-	10 nm	10 nm
ZnO		23b	-	10 nm	10 nm	10 nm
NiCr		24	0.3 nm	0.3 nm	0.3 nm	0.3 nm
Ag		21	12 nm	13 nm	13 nm	13 nm
ZnO		22b	-	10 nm	10 nm	10 nm
SiZrN		22c	-	-	10 nm	10 nm
SiN		22a	50 nm	35 nm	50 nm	40 nm
소다석회유리	2		2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm	2.1 mm

실시예 및 비교예는 주로 상부 유전체층 시퀀스의 광학적 두께 대 하부 유전체층 시퀀스의 광학적 두께의 비율이 상이하다. 광학적 두께는 표 1 및 2에 나타난 기하학적 두께와 굴절률(SiN: 2.0; SiZrN: 2.2, ZnO: 2.0)의 곱입니다. 광학적 두께 및 그 비율은 표 3에 요약되어 있다. 비율φ은 상부 유전체층(23a) 또는 층시퀀스(23a, 23b, 및 선택적으로 23c)의 광학적 두께 대 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스(22a, 22b, 및 선택적으로 22c)의 광학적 두께의 비율을 나타낸다.

	상부 유전체층 시퀀스의 광학적 두께	하부 유전체층 시퀀스의 광학적 두께	비율φ
실시예 1	140	60	2.33
실시예 2	140	70	2.00
실시예 3	140	70	2.00
실시예 4	162	82	1.98
실시예 5	162	82	1.98
비교예 1	100	100	1.00
비교예 2	90	90	1.00
비교예 3	102	142	0.72
비교예 4	122	122	1.00

도 5, 도 6 및 도 7은 도 3에서와 같이 복합 판유리(10)의 반사 스펙트럼을 도시하며, 각각의 경우 표 1의 본 발명의 실시예 1 내지 5에 따른 층 구조 및 표 2의 비교예 1 내지 4에 따른 층 구조를 갖는다. 반사 스펙트럼은 내측 표면 법선에 대해 65°의 입사각에서 내부 판유리(2)를 통해 조사될 때(소위 내측 반사), 관찰된 스펙트럼 범위에서 균일한 강도의 p-편광된 방사선을 방출하는 광원으로 기록되었다. 따라서 반사 측정은 프로젝션 어셈블리의 상황과 유사하다. 더 명료하도록, 각각의 경우에 유사한 층 구조를 갖는 실시예 및 비교예들이 요약되었다. 도 5는 유전체 반사방지층(22a, 23a)만을 갖는 실시예 1, 2 및 비교예 1을 나타낸다. 도 6은 유전체 반사방지층(22a, 23a) 및 매칭층(22b, 23b)을 갖는 실시예 3 및 비교예 2를 나타낸다. 도 7은 유전체 반사방지층(22a, 23a), 매칭층(22b, 23b) 및 굴절률 증가층(22c, 23c)을 갖는 실시예 4 및 5 및 비교예 3 및 4를 나타낸다.

스펙트럼의 그래픽으로부터, 상부 및 하부 유전체층 또는 층 시퀀스의 광학 두께의 본 발명에 따른 비율을 갖는 본 발명의 실시예가 400 nm에서 680 nm까지의 관심 스펙트럼 범위에서 실질적으로 더 매끄러운 스펙트럼을 생성한다는 것이 이미 명백하다. 이것은 HUD 투영의 색상 중립적 디스플레이를 보장해준다. 또한 판유리에 대한 전반적인 색감이 향상된다.

실시예 1 내지 5의 반사율에 대한 최대값과 최소값의 차이뿐만 아니라 p-편광된 방사선에 대한 평균 반사율이 표 4에 요약되어 있고, 비교예 1 내지 4에 대한 상응하는 값은 표 5에 있다. 또한, 반사 스펙트럼의 표준 편차는 각각의 경우에 표시된다. 분석은 각 경우에 400nm에서 680nm의 스펙트럼 범위를 나타낸다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
p 편광 방사선, 400nm- 680nm에 대한 평균반사율	17.6%	19.9%	20.2%	16.6%	22.3%
최대 발생 반사율과 평균 간의 차이	1.8%	1.7%	2.0%	1.1%	1.6%
최소 발생 반사율과 평균의 차이	1.1%	0.7%	1.5%	0.9%	1.3%
표준편차, 400nm-680nm	0.55%	0.48%	0.60%	0.27%	0.62%

	비교예 1	비교예2	비교예 3	비교예 4
p-편광 방사선, 400nm-680nm에 대한 평균 반사율	17.6%	19.8%	23.1%	22.0%
최대 발생 반사율과 평균 간의 차이	4.2%	3.6%	5.1%	5.8%
최소 발생 반사율과 평균의 차이	1.4%	1.6%	2.2%	2.3%
표준편차, 400nm-680nm	1.49%	1.11%	2.52%	2.70%

비교예들의 경우 비교적 높은 평균 반사값을 얻을 수도 있지만, 400 nm 내지 680 nm의 관련 스펙트럼 범위에서 스펙트럼은 강한 변동을 겪기 때문에 HUD 이미지에서 바람직하지 않은 색상 이동이 발생한다거나 관찰자에 대한 판유리의 색감을 더 나쁘게 한다. 대조적으로, 본 발명에 따른 실시예의 하부 및 상부 유전체층/층 시퀀스의 광학적 두께의 비율은 반사 스펙트럼을 상당하게 평탄하게 하므로, 프로젝터 이미지를 보다 색상 중립적으로 재생해주고 전체적인 인상을 더욱 더 색상 중립적으로 해준다.

모든 판유리는 광투과율이 70% 이었고 따라서 앞유리로 사용될 수 있다.

테스트들을 녹색으로 채색된 외부 판유리를 갖는 앞유리로도 해보았다. 반사 코팅은 실시예 1과 실질적으로 동일했고 상부 반사방지층(23a)만이 다소 더 얇았다(70nm 대신 60nm). 외부 반사가 크게 감소되었다(관찰 각도 8°및 60°에서 3-4%, 적분 반사).

(10) 앞유리
(1) 외부 판유리
(2) 내부 판유리
(3) 열가소성 중간층
(4) 프로젝터
(5) 관찰자 / 차량 운전자
(20) 반사 코팅
(21) 전기 전도층
(22a) 제1 하부 유전체층 / 반사방지층
(22b) 제2 하부 유전체층 / 매칭층
(22c) 제3 하부 유전체층 / 굴절율 증가층
(23a) 제1 상부 유전체층 / 반사방지층
(23b) 제2 상부 유전체층 / 매칭층
(23c) 제3 상부 유전체층 / 굴절율 증가층
(24) 금속 차단층
(O) 앞유리(10)의 상부 가장자리
(U) 앞유리(10)의 하부 가장자리
(B) 앞유리(10)의 HUD 영역
(E) 아이박스(eye box)
(I) 중간층(3)에서 멀어지는 방향을 향하는, 외부 판유리(1)의 외측 표면
(II) 중간층(3)을 향하는, 외부 판유리(1)의 내측 표면
(III) 중간층(3)을 향하는, 내부 판유리(2)의 외측 표면
(IV) 중간층(3)에서 멀어지는 방향을 향하는, 내부 판유리(2)의 내측 표면

Claims

헤드업 디스플레이(HUD)용 프로젝션 어셈블리로서, 적어도
- 열가소성 중간층(3)을 통해 서로 결합되는 소다석회유리로 제조된 외부 판유리(1) 및 소다석회유리로 제조된 내부 판유리(2)를 포함하며 HUD 영역(B)을 갖는 앞유리(10); 및
- HUD 영역(B)을 겨냥하고 프로젝터(4)의 방사선이 앞유리(10)에 45°내지 70°의 입사각으로 부딪히는 프로젝터(4)를 포함하며;
여기서
- 프로젝터(4)의 방사선은 p-편광이며,
- 앞유리(10)에는 p-편광 방사선을 반사하기 위한 반사 코팅(20)이 제공되고; 및
여기서
- 반사 코팅(20)은 은을 기반으로 하는 정확히 하나의 전기 전도층(21)을 갖고,
- 굴절률이 1.9 이상인 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스(22a, 22b, 22c)가 전기 전도층(21) 아래에 배열되고,
- 굴절률이 1.9 이상인 상부 유전체층(23a) 또는 층 시퀀스(23a, 23b, 23c)가 전기 전도층(21) 위에 배열되고,
- 상부 유전체층(23a) 또는 층 시퀀스(23a, 23b, 23c)의 광학적 두께 대 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스(22a, 22b, 22c)의 광학적 두께의 비율은 적어도 1.7인 프로젝션 어셈블리.
제1항에 있어서, 상부 유전체층(23a) 또는 층 시퀀스(23a, 23b, 23c)의 광학적 두께 대 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스( 22a, 22b, 22c)의 광학적 두께의 비율는 1.8 이상인 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상부 유전체층(23a) 또는 층 시퀀스(23a, 23b, 23c)의 광학적 두께는 100 nm 내지 200 nm인 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하부 유전체층(22a) 또는 층 시퀀스(22a, 22b, 22c)의 광학적 두께는 50 nm 내지 100 nm인 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 반사 코팅(20)은 굴절률이 1.9 미만인 유전체층들을 포함하지 않는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
- 실리콘 질화물을 기반으로 하고 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 정확히 하나의 하부 유전체층(22a)이 전기 전도층(21) 아래에 배열되고 및/또는
- 실리콘 질화물을 기반으로 하고 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 정확히 하나의 상부 유전체층(22a)이 전기 전도층(21) 위에 배열되는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
- 실리콘 질화물을 기반으로 하는 제1 하부 유전체층(22a) 및 아연 산화물을 기반으로 하며 1.9 이상의 굴절률을 갖는 제2 하부 유전체층(22b)이 전기 전도층(21) 아래에 배열되고, 및/또는
- 실리콘 질화물을 기반으로 하는 제1 상부 유전층(23a) 및 아연 산화물을 기반으로 하며 1.9 이상의 굴절률을 갖는 제2 상부 유전체층(23b)이 전기 전도층(21) 위에 배열되는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서,
- 실리콘 질화물을 기반으로 하는 제1 하부 유전체층(22a), 아연 산화물을 기반으로 하는 제2 하부 유전체층(22b), 및 혼합 실리콘-금속 질화물 또는 혼합 실리콘-지르코늄 질화물 또는 혼합 실리콘-하프늄 질화물을 기반으로 하며, 1.9 이상의 굴절률을 갖는 제3 하부 유전체층(22c)이 전기 전도층(21) 아래에 배열되고, 및/또는
- 실리콘 질화물을 기반으로 하는 제1 상부 유전체층(23a), 아연 산화물을 기반으로 하는 제2 상부 유전체층(23b) 및 혼합 실리콘-금속 질화물 또는 혼합 실리콘-지르코늄 질화물 또는 혼합 실리콘-하프늄 질화물을 기반으로 하며, 1.9 이상의 굴절률을 갖는 제3 상부 유전체층(23c)이 전기 전도층(21) 위에 배열되는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 반사 코팅(20)은 전기 전도층(21) 위에 및/또는 아래에 배열되는 적어도 하나의 금속 차단층(24)을 포함하고 1 mm미만의 기하학적 두께를 갖는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 외부 판유리(1)는 착색되거나 채색되고 80% 이상의 광 투과율을 갖는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 프로젝터(4)의 방사선은 본질적으로 순수하게 p-편광되는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 프로젝터(4)의 방사선은 60°내지 70°의 입사각으로 앞유리(10)에 충돌하는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 전도층(21)은 10 nm 내지 14 nm의 기하학적 두께를 갖는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 앞유리(10)의 외부 표면들(I, IV)은 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배열되는 프로젝션 어셈블리.
제1항 또는 제2항에 있어서, 반사 코팅(20)은 중간층(3)을 향하는 외부 판유리(1) 또는 내부 판유리(2)의 표면(II, III)에 또는 중간층(3) 내에 배열되는 프로젝션 어셈블리.