DE202019102388U1

DE202019102388U1 - Verbundscheibe mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung und einem dielektrischen Übergitter

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Publication number: DE202019102388U1
Application number: DE202019102388.0U
Authority: DE
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2019-04-29
Filing date: 2019-04-29
Publication date: 2019-05-06
Anticipated expiration: 2029-04-30

Abstract

Verbundscheibe (10) aus einer Außenscheibe (1) und einer Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, umfassend eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (20), wobei ein Bereich der Verbundscheibe (10) mit einem dielektrischen Übergitter (30) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung und einem dielektrischen Übergitter.
Verbundscheiben mit elektrisch leitfähigen Beschichtungen sind im Fahrzeugbereich hinlänglich bekannt, beispielsweise als Windschutzscheibe mit IR-reflektierender und/oder beheizbarer, transparenter Beschichtung. Die Beschichtung umfasst typischerweise mehrere Silberschichten, die alternierend mit dielektrischen Schichten aufgebracht sind, wodurch einerseits eine hohe elektrische Leitfähigkeit und andererseits eine ausreichende Transmission im sichtbaren Spektralbereich sichergestellt wird. Silberhaltige transparente Beschichtungen sind beispielsweise bekannt aus WO 03/024155 , US 2007/0082219 A1 , US 2007/0020465 A1 , WO2013/104438 oder WO2013/104439 .
Windschutzscheiben werden in zunehmendem Maße mit Kameras ausgestattet, beispielsweise für Fahrerassistenzsysteme oder für das autonome Fahren. Die Kamera ist dabei innenraumseitig hinter der Windschutzscheibe angeordnet und nach vorne gerichtet, so dass sie gleichsam durch die Windschutzscheibe hindurch blickt. Die Funktionsfähigkeit einer solchen Kamera kann durch eine elektrisch leitfähige Beschichtung allerdings beeinträchtigt werden. So erfordern viele Kameras eine relativ hohe Transmission im roten Spektralbereich. Das Verhältnis der Transmission im Spektralbereich von 600 nm bis 700 nm zur Transmission im Spektralbereich von 440 nm bis 700 nm sollte mindestens 0,85 betragen. Für eine unbeschichtete Windschutzscheibe wird diese Anforderung problemlos erreicht. Elektrisch leitfähige Beschichtungen, insbesondere auf Silberbasis, setzen die Transmission im roten Spektralbereich allerdings in kritischem Maße herab.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundscheibe mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung bereitzustellen, die ein hohes Verhältnis der Transmission im roten Spektralbereich (600 nm bis 700 nm) zur Transmission im gesamten sichtbaren Spektralbereich (440 nm bis 700 nm) aufweist und insbesondere in Verbindung mit einer Kamera verwendet werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Verbundscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung beruht darauf, einen Bereich der Verbundscheibe mit einem dielektrischen Übergitter zu versehen. Sogenannte Übergitter (engl. Superlattice) sind an sich bekannt und werden beispielsweise in der Optik verwendet, um optische Bandfilter zu erzeugen. Ein Übergitter besteht im Wesentlichen aus einer Folge von Einzelschichten mit unterschiedlich hohem Brechungsindex, die alternierend übereinander angeordnet sind. Dies kann beispielsweise über periodisches Sputtern, Aufdampfen oder auch holografisch hergestellt werden, aber auch käuflich auf Folienträgern erworben werden. Mit dem Übergitter können die Transmissionseigenschaften der Verbundscheibe beeinflusst werden, um das Verhältnis der Transmission im Spektralbereich von 600 nm bis 700 nm zur Transmission im Spektralbereich von 440 nm bis 700 nm auf einen gewünschten Wert einzustellen, bevorzugt größer 0,85, besonders bevorzugt größer 0,9. Die genannten Werte sind Integralwerte, dass heißt gemittelte Werte für die entsprechenden Wellenlängenbereiche, die nicht mit der Augenempfindlichkeitskurve und einer Lichtart verrechnet werden. Das besagte Verhältnis wird im Folgenden als Transmissionsverhältnis bezeichnet. Das gewünschte Transmissionverhältnis kann insbesondere dadurch erreicht werden, indem durch das Übergitter gleichsam ein Bandfilter im blauen Spektralbereich erzeugt werden, der die Transmission im blauen Spektralbereich, beispielsweise von 420 nm bis 480 nm, herabzusetzen. Der Vorteil von Übergittern ist die Flexibilität in der Einstellung der Wellenlänge, Bandbreite und Höhe der Reflektion über die Schichtdicke der beiden Materialien. Sie lassen sich auch leicht an die verwendete Kamera, deren Spezifikation eventuell noch nicht bekannt ist.
Die erfindungsgemäße Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung, insbesondere der Fensteröffnung eines Fahrzeugs, den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum (insbesondere Fahrzeuginnenraum) zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Verbundscheibe ist bevorzugt eine Fahrzeug-Windschutzscheibe (insbesondere die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personen- oder Lastkraftwagens).
Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige und eine innenraumseitige Oberfläche auf und eine dazwischen verlaufende, umlaufende Seitenkante.
Mit außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche 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. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe sind einander zugewandt und durch die thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden.
Die Zwischenschicht der Verbundscheibe ist durch zumindest eine Lage thermoplastischen Materials gebildet. Die Zwischenschicht kann aus dieser einen Lage thermoplastischen Materials bestehen und beispielsweise aus eine einzelnen Polymerfolie oder Gießharzschicht ausgebildet sein. Die Zwischenschicht kann aber auch mehrere Lagen thermoplastischen Materials umfassen und beispielsweise aus mehreren flächig übereinander angeordneten Polymerfolien ausgebildet sein.
Die Verbundscheibe weist außerdem eine elektrisch leitfähige Beschichtung auf. Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist bevorzugt auf der zur Zwischenschicht hingewandten, außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht oder auf der zur Zwischenschicht hingewandten innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe. Die Beschichtung kann alternativ innerhalb der Zwischenschicht angeordnet sein. Dazu ist die Beschichtung typischerweise auf einer Trägerfolie aufbracht, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Dicke von etwa 50 µm, welche zwischen zwei Lagen thermoplastischen Materials angeordnet ist, beispielsweise zwischen zwei Polymerfolien. Bevorzugt sind mindestens 80% der Scheibenfläche mit der erfindungsgemäßen Beschichtung versehen. Insbesondere ist die Verbundscheibe vollflächig mit der Beschichtung versehen mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereich, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Beschichtung versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Beschichtung zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Beschichtung im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist.
Die Verbundscheibe weist außerdem ein dielektrische Übergitter auf. Das Übergitter ist bevorzugt ebenfalls zwischen den beiden Scheiben angeordnet. Dazu kann das Übergitter auf einer Trägerfolie aufbracht, beispielsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) mit einer Dicke von etwa 50 µm, zwischen zwei Lagen thermoplastischen Materials angeordnet sein. Alternativ kann das Übergitter auf der zur Zwischenschicht hingewandten, außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgebracht sein oder auf der zur Zwischenschicht hingewandten innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe, wenn die besagte Oberfläche nicht bereits durch die elektrisch leitfähige Beschichtung belegt ist.
Das Übergitter ist bevorzugt aus alternierend angeordneten Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindices gebildet. Das Übergitter besteht dabei aus einer Vielzahl von Einzelschichten, wobei Schichten mit hohem Brechungsindex (bevorzugt größer 1,8 bei einer Wellenlänge von 550 nm) und Schichten mit niedrigem Brechungsindex (bevorzugt kleiner 1,8 bei einer Wellenlänge von 550 nm) alternierend übereinander angeordnet sind. Das Übergitter führt bevorzugt zu einer Herabsetzung der Transmission im Spektralbereich von 400 nm bis 500 nm, besonders bevorzugt von 420 nm bis 480 nm. Das Transmissionverhältnis der Verbundscheibe mit leitfähiger Beschichtung und Übergitter beträgt im Bereich des Übergitters bevorzugt mindestens 0,85, besonders bevorzugt mindestens 0,9. Der Winkel der Kameraausrichtung zur Flächennormalen auf die Verbundscheibe beträgt dabei bevorzugt etwa 60°.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist sowohl das Übergitter als auch die elektrisch leitfähige Beschichtung im Strahlengang einer Kamera angeordnet, die an der innenrraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe befestigt ist oder dafür vorgesehen ist, im Innenraum des Fahrzeugs befestigt zu werden. Die Kamera ist durch die Verbundscheibe hindurch gerichtet. Die Kamera kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems oder eine sogenannte „Mobile Eye“-Kamera für das autonome Fahren sein. Das Übergitter ist bevorzugt nur auf einem möglichst kleinen Bereich der Verbundscheibe aufgebracht, durch den der Strahlengang der Kamera tritt. Bevorzugt befindet sich der Bereich mit dem Übergitter außerhalb des zentralen Sichtbereichs der Verbundscheibe, so dass die Transmissionsverringerung keine negativen Auswirkungen für die Insassen des Fahrzeugs hat, insbesondere hinsichtlich der Gesamttransmission und eines etwaigen Farbstichs.
Die optisch hochbrechenden Schichten des Übergitters können beispielsweise auf Basis von Siliziumnitrid, Zinn-Zink-Oxid, Silizium-Zirkonium-Nitrid oder Titanoxid ausgebildet sein, die niedrigbrechenden Schichten auf Basis von Siliziumdioxid. Die Anzahl der Schichten und die Schichtdicken werden den Erfordernissen im Einzelfall entsprechend gewählt, was durch Simulationen ermittelt werden kann.
Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist insbesondere eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung. Die leitfähige Beschichtung kann beispielsweise als IR-reflektierende Sonnenschutzbeschichtung vorgesehen sein oder auch als heizbare Beschichtung, welche elektrisch kontaktiert ist und sich bei Stromdurchfluss erwärmt. Unter einer transparenten Beschichtung wird eine Beschichtung verstanden, die eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 %, bevorzugt mindestens 80 % aufweist, die also die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt.
Die elektrisch leitfähige Beschichtung ist bevorzugt ein Schichtstapel oder eine Schichtenfolge, umfassend eine oder mehrere elektrisch leifähige, insbesondere metallhaltige Schichten, wobei jede elektrisch leitfähige Schicht jeweils zwischen zwei dielektrischen Schichten oder Schichtenfolge angeordnet ist. Die Beschichtung ist also ein Dünnschicht-Stapel mit n elektrisch leitfähigen Schichten und (n+1) dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen, wobei n eine natürliche Zahl und wobei auf eine untere dielektrische Schicht oder Schichtenfolge jeweils im Wechsel eine leitfähige Schicht und eine dielektrische Schicht oder Schichtenfolge folgt. Solche Beschichtungen sind als Sonnenschutzbeschichtungen und heizbare Beschichtungen bekannt, wobei die elektrisch leitfähigen Schichten typischerweise auf Basis von Silber ausgebildet sind. Die leitfähige Beschichtung umfasst bevorzugt mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten, besonders bevorzugt mindestens drei elektrisch leitfähige Schichten, ganz besonders bevorzugt mindestens vier elektrisch leitfähige Schichten. Je höher die Anzahl der leitfähigen Schichten ist, desto besser ist die Beschichtung hinsichtlich eines gewünschten Transmissionsgrads, der Farbgebung oder eines gewünschten Flächenwiderstands optimierbar.
Durch die funktionellen, elektrisch leitfähigen Schichten wird die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung bewirkt. Durch die Aufteilung des gesamten leitenden Materials auf mehrere voneinander getrennte Schichten können diese jeweils dünner ausgestaltet werden, wodurch die Transparenz der Beschichtung erhöht wird. Jede elektrisch leitfähige Schicht enthält bevorzugt zumindest ein Metall oder eine Metalllegierung, beispielsweise Silber, Aluminium, Kupfer oder Gold, und ist besonders bevorzugt auf Basis des Metalls oder der Metalllegierung ausgebildet, das heißt besteht im Wesentlichen aus dem Metall oder der Metalllegierung abgesehen von etwaigen Dotierungen oder Verunreinigungen. Bevorzugt kommen Silber oder eine silberhaltige Legierung zum Einsatz. In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die elektrisch leitfähige Schicht mindestens 90 Gew. % Silber, bevorzugt mindestens 99 Gew. % Silber, besonders bevorzugt mindestens 99,9 Gew. % Silber.
Zwischen den elektrisch leitfähigen Schichten sowie unterhalb der untersten leitfähigen Schicht und oberhalb der obersten leitfähigen Schicht sind erfindungsgemäß dielektrische Schichten oder Schichtenfolgen angeordnet. Jede dielektrische Schicht oder Schichtenfolge weist zumindest eine Entspiegelungsschicht auf. Die Entspiegelungsschichten senken die Reflexion von sichtbarem Licht und erhöhen somit die Transparenz der beschichteten Scheibe. Die Entspiegelungsschichten enthalten beispielsweise Siliziumnitrid (SiN), Silizium-Metall-Mischnitride wie Siliziumzirkoniumnitrid (SiZrN), Aluminiumnitrid (AIN) oder Zinnoxid (SnO). Die Entspiegelungsschichten können darüber hinaus Dotierungen aufweisen.
Die Entspiegelungsschichten können wiederum in mindestens zwei Teilschichten unterteilt sein, insbesondere in eine dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 und eine optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2,1. Bevorzugt ist zumindest eine zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnete Entspiegelungsschicht derart unterteilt, besonders bevorzugt jede zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnete Entspiegelungsschicht. Die Unterteilung der Entspiegelungsschicht führt zu einem geringeren Flächenwiderstand der elektrisch leitfähigen Beschichtung bei gleichzeitig hoher Transmission und hoher Farbneutralität. Die Reihenfolge der beiden Teilschichten kann grundsätzlich beliebig gewählt werden, wobei die optisch hochbrechende Schicht bevorzugt oberhalb der dielektrischen Schicht angeordnet ist, was im Hinblick auf den Flächenwiderstand besonders vorteilhaft ist. Die Dicke der optisch hochbrechenden Schicht beträgt bevorzugt von 10 % bis 99 %, besonders bevorzugt von 25 % bis 75 % der Gesamtdicke der Entspiegelungsschicht.
Die optisch hochbrechende Schicht mit einem Brechungsindex größer oder gleich 2,1 enthält beispielsweise ein Silizium-Metall-Mischnitrid, beispielsweise Silizium-Zirkonium-Mischnitrid (SiZrN). Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf den Flächenwiderstand der elektrisch leitfähigen Beschichtung. Das Silizium-Zirkonium-Mischnitrid weist bevorzugt Dotierungen auf. Die Schicht eines optisch hochbrechenden Materials kann beispielsweise ein Aluminium-dotiertes Silizium-Zirkonium-Mischnitrid enthalten.
Die dielektrische Schicht mit einem Brechungsindex kleiner 2,1 weist bevorzugt einen Brechungsindex n zwischen 1,6 und 2,1 auf, besonders bevorzugt zwischen 1,9 und 2,1. Die dielektrische Schicht enthält bevorzugt zumindest ein Oxid und/oder ein Nitrid, besonders bevorzugt Siliziumnitrid.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Schichtenfolgen eine erste Anpassungsschicht auf, bevorzugt jede dielektrische Schichtenfolge, die unterhalb einer elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist. Die erste Anpassungsschicht ist bevorzugt oberhalb der Entspiegelungsschicht angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Schichtenfolgen eine Glättungsschicht auf, bevorzugt jede dielektrische Schichtenfolge, die zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten angeordnet ist. Die Glättungsschicht ist unterhalb einer der ersten Anpassungsschichten angeordnet, bevorzugt zwischen der Entspiegelungsschicht und der ersten Anpassungsschicht. Die Glättungsschicht steht besonders bevorzugt in direktem Kontakt zur ersten Anpassungsschicht. Die Glättungsschicht bewirkt eine Optimierung, insbesondere Glättung der Oberfläche für eine anschließend oberhalb aufgebrachte elektrisch leitfähige Schicht. Eine auf eine glattere Oberfläche abgeschiedene elektrisch leitfähige Schicht weist einen höheren Transmissionsgrad bei einem gleichzeitig niedrigeren Flächenwiderstand auf. Die Glättungsschicht weist bevorzugt einen Brechungsindex von kleiner als 2,2 auf.
Die Glättungsschicht enthält bevorzugt zumindest ein nichtkristallines Oxid. Das Oxid kann amorph oder teilamorph (und damit teilkristallin) sein, ist aber nicht vollständig kristallin. Die nichtkristalline Glättungsschicht weist eine geringe Rauheit auf und bildet somit eine vorteilhaft glatte Oberfläche für die oberhalb der Glättungsschicht aufzubringenden Schichten. Die nichtkristalline Glättungsschicht bewirkt weiter eine verbesserte Oberflächenstruktur der direkt oberhalb der Glättungsschicht abgeschiedenen Schicht, welche bevorzugt die erste Anpassungsschicht ist. Die Glättungsschicht kann beispielsweise zumindest ein Oxid eines oder mehrerer der Elemente Zinn, Silizium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Zink, Gallium und Indium enthalten. Die Glättungsschicht enthält besonders bevorzugt ein nichtkristallines Mischoxid. Die Glättungsschicht enthält ganz besonders bevorzugt ein Zinn-Zink-Mischoxid (ZnSnO). Das Mischoxid kann Dotierungen aufweisen. Die Glättungsschicht kann beispielsweise ein Antimon-dotiertes Zinn-Zink-Mischoxid enthalten. Das Mischoxid weist bevorzugt einen unterstöchiometrischen Sauerstoffgehalt auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist eine oder weisen mehrere dielektrische Schichtenfolgen eine zweite Anpassungsschicht auf, bevorzugt jede dielektrische Schichtenfolge, die oberhalb einer elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet ist. Die zweite Anpassungsschicht ist bevorzugt unterhalb der Entspiegelungsschicht angeordnet.
Die ersten und die zweiten Anpassungsschichten bewirken eine Verbesserung des Flächenwiderstands der Beschichtung. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht enthält bevorzugt Zinkoxid ZnO_1-δ mit 0 ≤ δ ≤ 0,01. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht enthält weiter bevorzugt Dotierungen. Die erste Anpassungsschicht und/oder die zweite Anpassungsschicht kann beispielsweise Aluminium-dotiertes Zinkoxid (ZnO:AI) enthalten. Das Zinkoxid wird bevorzugt unterstöchiometrisch bezüglich des Sauerstoffs abgeschieden um eine Reaktion von überschüssigem Sauerstoff mit der silberhaltigen Schicht zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die elektrisch leitfähige Beschichtung eine oder mehrere Blockerschichten. Bevorzugt ist mindestens einer, besonders bevorzugt jeder elektrisch leitfähigen Schicht mindestens eine Blockerschicht zugeordnet. Die Blockerschicht steht in direktem Kontakt zur elektrisch leitfähigen Schicht und ist unmittelbar oberhalb oder unmittelbar unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der Blockerschicht ist also keine weitere Schicht angeordnet. Es kann auch jeweils eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb und unmittelbar unterhalb einer leitfähigen Schicht angeordnet sein. Die Blockerschicht enthält bevorzugt Niob, Titan, Nickel, Chrom und / oder Legierungen davon, besonders bevorzugt Nickel-Chrom-Legierungen. Eine Blockerschicht unmittelbar unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht dient insbesondere zur Stabilisierung der elektrisch leitfähigen Schicht während einer Temperaturbehandlung und verbessert die optische Qualität der elektrisch leitfähigen Beschichtung. Eine Blockerschicht unmittelbar oberhalb der elektrisch leitfähigen Schicht verhindert den Kontakt der empfindlichen elektrisch leitfähigen Schicht mit der oxidierenden reaktiven Atmosphäre während der Abscheidung der folgenden Schicht durch reaktive Kathodenzerstäubung, beispielsweise der zweiten Anpassungsschicht.
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 angegebenen Werte für Brechungsindizes sind bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen. Ist eine Schicht auf Basis eines Materials ausgebildet, so besteht die Schicht mehrheitlich aus diesem Material neben etwaigen Verunreinigungen oder Dotierungen.
Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Die Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 1,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1,6 mm oder 2,1 mm.
Die Außenscheibe, die Innenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Gesamttransmission durch das Verbundglas beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung größer 70%. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben. Die Außenscheibe und die Innenscheiben können unabhängig voneinander nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Soll mindestens eine der Scheiben eine Vorspannung aufweisen, so kann dies eine thermische oder chemische Vorspannung sein.
Die Verbundscheibe 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 Verbundscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn es als Scheibe für Busse, Züge oder Traktoren vorgesehen ist.
Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm. Wird eine keilförmige Zwischenschicht eingesetzt, so wird die Dicke an der dünnsten Stelle bestimmt, typischerweise an der Unterkante der Verbundscheibe.
Die Verbundscheibe wird kann hergestellt werden durch an sich bekannte Verfahren. Die Außenscheibe und die Innenscheibe werden über die Zwischenschicht miteinander laminiert, beispielsweise durch Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon. Die Verbindung von Außenscheibe und Innenscheibe erfolgt dabei üblicherweise unter Einwirkung von Hitze, Vakuum und/oder Druck.
Die elektrisch leitfähige Beschichtung und die Antireflexionsbeschichtung werden bevorzugt durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) auf die Innenscheibe aufgebracht, besonders bevorzugt durch Kathodenzerstäubung („Sputtern“), ganz besonders bevorzugt durch magnetfeldunterstütze Kathodenzerstäubung. Die Beschichtungen werden bevorzugt vor der Lamination auf die Scheiben aufgebracht. Statt die elektrisch leitfähige Beschichtung auf eine Scheibenoberfläche aufzubringen, kann sie grundsätzlich auch auf einer Trägerfolie bereitgestellt werden, die in der Zwischenschicht angeordnet wird.
Soll die Verbundscheibe gebogen sein, so werden die Außenscheibe und die Innenscheibe bevorzugt vor der Lamination und bevorzugt nach etwaiger Beschichtungsprozesse einem Biegeprozess unterzogen. Bevorzugt werden die Außenscheibe und die Innenscheibe gemeinsam (d.h. zeitgleich und durch dasselbe Werkzeug) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die später erfolgende Laminierung optimal aufeinander abgestimmt sind. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C.
Die Verbundscheibe kann auch als Windschutzscheibe für ein Head-Up-Display (HUD) ausgebildet sein. Die Verbundscheibe wird dabei durch einen Projektor bestrahlt, wodurch ein virtuelles, für den Fahrer wahrnehmbares Bild erzeugt wird. Die Zwischenschicht kann dabei keilartig ausgebildet sein, um Geisterbilder aufgrund der mehrfachen Reflexion an den Glasoberflächen und/oder der leitfähigen Beschichtung zu vermeiden, was an sich bekannt ist. Das Problem der Geisterbilder tritt insbesondere auf, wenn der HUD-Projektor s-polarisierte Strahlung verwendet, die von den Glasoberflächen effizient reflektiert wird (Einstrahlwinkel typischerweise nahe dem Brewster-Winkel). Man kann aber auch einen HUD-Projektor mit p-polarisierter Strahlung verwenden, wobei eine signifikante Reflexion lediglich an der leitfähigen Beschichtung auftritt. Eine keilförmige Zwischenschicht ist dann verzichtbar.
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:

1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbundscheibe,
2 Transmissionsspektren einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe und eines Vergleichsbeispiels.

1 zeigt eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 10, die als Windschutzscheibe eines Personenkraftwagens vorgesehen ist. Die Verbundscheibe 10 ist aufgebaut aus einer Außenscheibe 1 und einer Innenscheibe 2, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenscheibe 2 dem Fahrzeuginnenraum. Die Außenscheibe 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 zugewandt ist. Ebenso weist die Innenscheibe 2 eine außenseitige Oberfläche III auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche IV, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist.
Die Außenscheibe 1 und die Innenscheibe 2 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe 1 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 2 eine Dicke von 1,6 mm. Die Zwischenschicht 3 ist aus einer einzigen Lage thermoplastischen Materials ausgebildet, beispielsweise aus einer PVB-Folie mit einer Dicke von 0,76 mm (gemessen an der Unterkante U).
Die Verbundscheibe 10 umfasst außerdem eine elektrisch leitfähige Beschichtung 20, die auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 aufgebracht ist und beispielsweise als IR-reflektierende Beschichtung oder als beheizbare Beschichtung vorgesehen ist.
Innenraumseitig der Verbundscheibe 10 ist eine Kamera 4 angeordnet, beispielsweise die sogenannte Mobileye-Kamera für das autonome Fahren. Die Kamera 4 ist im Wesentlichen horizontal nach vorne gerichtet. Bei typischen Einbaulagen von Windschutzscheiben schließt die Detektionsrichtung der Kamera 4 (Horizontale) einen Winkel von etwa 60° mit der Flächennormalen der Verbundscheibe 10 ein. Im Strahlengang der Kamera 4 ist ein dielektrisches Übergitter 30 auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 aufgebracht. Das Übergitter 30 wirkt wie ein Bandfilter, der die Transmission im blauen Spektralbereich deutlich herabsetzt. Dadurch wird das Transmissionsverhältnis T(600nm-700nm)/T(440nm-700nm) erhöht, was für die Funktionsfähigkeit der Kamera 4 vorteilhaft ist.
Tabelle 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer elektrisch leitfähigen Beschichtung 20 unter Angabe der Materialien und Schichtdicken. Die Beschichtung 20 enthält vier elektrisch leitfähige Schichten 21.1, 21.2, 21.3, 21.4. Jede elektrisch leitfähige Schicht 21 ist jeweils zwischen zwei von insgesamt fünf Entspiegelungsschichten 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5 angeordnet. Die Entspiegelungsschichten 22.2, 22.3, 22.4, die zwischen zwei elektrisch leitfähigen Schichten 21 angeordnet sind, sind jeweils unterteilt in eine dielektrische Schicht 22a.2, 22a.3, 22a.4 und eine optisch hochbrechende Schicht 22b.2, 22b.3, 22b.4. Die Beschichtung 20 enthält außerdem drei Glättungsschichten 23.2, 23.3, 23.4, vier ersten Anpassungsschichten 24.1, 24.2, 24.3, 24.4, vier zweite Anpassungsschichten 25.2, 25.3, 25.4, 25.5 und vier Blockerschichten 26.1, 26.2, 26.3, 26.4.

Das Übergitter 30 ist beispielsweise aufgebaut aus elf optisch hochbrechenden Schichten auf Basis von Siliziumnitrid (Si3N4) mit einer Dicke von 8,5 nm und zehn optisch niedrigbrechenden Schichten auf Basis von Siliziumoxid (SiO2) mit einer Dicke von 175,5 nm. Die hoch- und niedrigbrechenden Schichten sind alternierend angeordnet, wobei die oberste und unterste Schicht durch eine hochbrechenden Siliziumnitridschicht gebildet wird. Tabelle 1

	Bezugszeichen		Schichtdicke
Si3N4	22.5		22.5
ZnO	25.5		25.5
NiCr	26.4		26.4
Ag	21.4		21.4
ZnO	24.4		24.4
ZnSnO	23.4		23.4
SiZrN	22b.4	22.4	15 nm - 30 nm
Si3N4	22a.4	22.4	20 nm - 40 nm
ZnO	25.4		25.4
NiCr	26.3		26.3
Ag	21.3		21.3
ZnO	24.3		24.3
ZnSnO	23.3		23.3
SiZrN	22b.3	22.3	15 nm - 30 nm
Si3N4	22a.3	22.3	20 nm - 40 nm
ZnO	25.3		25.3
NiCr	26.2		26.2
Ag	21.2		21.2
ZnO	24.2		24.2
ZnSnO	23.2		23.2
SiZrN	22b.2	22.2	15 nm - 30 nm
Si3N4	22a.2	22.2	20 nm - 40 nm
ZnO	25.2		25.2
NiCr	26.1		26.1
Ag	21.1		21.1
ZnO	24.1		24.1
Si3N4	22.1		22.1
Glas	2		2,1 mm

2 zeigt das Transmissionsspektrum (unter einem Einfallswinkel von 60°) einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 10 nach 1 (Beispiel) im Vergleich zu einer Verbundscheibe, die über die gleiche elektrisch leitfähige Beschichtung 20 verfügt, jedoch nicht mit dem Übergitter 30 ausgestattet ist (Vergleichsbeispiel). Es ist deutlich zu erkennen, dass das Übergitter zu einer Verringerung der Transmission im Spektralbereich von 420 nm bis 480 nm führt nach Art eines Bandfilters. Dadurch wird das Transmissionsverhältnis erhöht. Tabelle 2 fasst die relevanten Transmissionswerte zusammen. Tabelle 2

T (440nm-750nm) / % T (600nm-750nm) / % Transmissionsverhältnis

Beispiel 50,81 45,59 0,90

Vergleichsbeispiel 54,79 42,29 0,77
Das Transmissionsverhältnis [T(600nm-750nm) / T(440nm-750nm)] wird durch das Übergitter 30 von 0,77 auf 0,90 erhöht.
Bezugszeichenliste

(10)	Verbundscheibe

(1)	Außenscheibe
(2)	Innenscheibe
(3)	thermoplastische Zwischenschicht
(4)	Kamera

(20)	elektrisch leitfähige Beschichtung
(21.1), (21.2), (21.3), (21.4)		1., 2., 3., 4.	elektrisch leitfähige Schicht
(22.1), (22.2), (22.3), (22.4), (22.5)		1., 2., 3., 4., 5.	Entspiegelungsschicht
(22a.2), (22a.3), (22a.4)		1., 2., 3.	dielektrische Schicht
(22b.2), (22b.3), (22b.4)		1., 2., 3.	optisch hochbrechende Schicht
(23.2), (23.3), (23.4)		1., 2., 3.	Glättungsschicht
(24.1), (24.2), (24.3), (24.4)		1., 2., 3., 4.	erste Anpassungsschicht
(25.2), (25.3), (25.4), (25.5)		1., 2., 3., 4.	zweite Anpassungsschicht
(26.1), (26.2), (26.3), (26.4)		1., 2., 3., 4.	Blockerschicht

(30)	dielektrisches Übergitter

(1)	außenseitige, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der Außenscheibe 1
(II)	innenraumseitige, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der Außenscheibe 1
(III)	außenseitige, zur Zwischenschicht 3 hingewandte Oberfläche der Innenscheibe 2
(IV)	innenraumseitige, von der Zwischenschicht 3 abgewandte Oberfläche der Innenscheibe 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 03024155 [0002]
US 2007/0082219 A1 [0002]
US 2007/0020465 A1 [0002]
WO 2013/104438 [0002]
WO 2013/104439 [0002]

Claims

Verbundscheibe (10) aus einer Außenscheibe (1) und einer Innenscheibe (2), die über eine thermoplastische Zwischenschicht (3) miteinander verbunden sind, umfassend eine transparente, elektrisch leitfähige Beschichtung (20), wobei ein Bereich der Verbundscheibe (10) mit einem dielektrischen Übergitter (30) versehen ist.
Verbundscheibe (10) nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung (20) auf der zur Zwischenschicht (3) hingewandten Oberfläche (III) der Innenscheibe (2) angeordnet ist und das Übergitter (30) auf der zur Zwischenschicht (3) hingewandten Oberfläche (11) der Außenscheibe (1).
Verbundscheibe (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung (20) und das Übergitter (30) im Strahlengang einer Kamera (4) angeordnet sind.
Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Transmissionsverhältnis, berechnet als Verhältnis der Transmission im Spektralbereich von 600 nm bis 700 nm zur Transmission im Spektralbereich von 440 nm bis 700 nm, im Bereich mit dem Übergitter (30) mindestens 0,85 beträgt, bevorzugt mindestens 0,9.
Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Übergitter (30) aus alternierend angeordneten Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindices gebildet ist, insbesondere aus Schichten auf Basis von Siliziumnitrid und Silizimoxid.
Verbundscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung (20) mindestens vier elektrische leitfähige Schichten (21.1, 21.2, 21.3, 21.4) umfasst, welche jeweils zwischen zwei dielektrischen Schichten oder Schichtenfolgen angeordnet sind.