KR20210008386A - 편광 선택 코팅을 갖는 복합 판유리의 제조 방법 - Google Patents

편광 선택 코팅을 갖는 복합 판유리의 제조 방법 Download PDF

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KR20210008386A
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selective coating
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마틴 아른트
미셸 카푸칠리
알리-오스만 키즈마즈
하랄드 스토플
우베 판 데어 머일렌
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 프로젝션 어셈블리의 투영 표면으로 적합한 복합 판유리(10)를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 여기에서:
(a) 편광 선택 코팅(5)이 캐리어 필름(4) 상에 제공되고;
(b) 편광 선택 코팅(5)은 캐리어 필름(4)에서 라미네이팅 필름(3)으로 다음에 의해서 전사되며,
(i) 필름 스택을 형성하기 위해 캐리어 필름(4) 및 라미네이팅 필름(3)을 그 사이에 코팅(5)을 배치하여 하나를 다른 하나위에 배열,
(ii) 필름 스택을 오토클레이브(20)에서 적어도 8 bar의 압력 및 80 ℃ 내지 120 ℃의 온도에서 적어도 두 시간 동안 처리,
(iii) 코팅(5)이 라미네이팅 필름(3)에 남아있는 상태에서 캐리어 필름(4)을 라미네이팅 필름(3)에서 박리;
(c) 라미네이팅 필름(3)이 제1 판유리(1)와 제2 판유리(2) 사이에 면으로 배열되며; 그리고
(d) 복합 판유리(10)를 형성하기 위해서 제1 판유리(1)가 라미네이팅 필름(3)을 통해 제2 판유리(2)와 적층된다.

Description

편광 선택 코팅을 갖는 복합 판유리의 제조 방법
본 발명은 프로젝션 어셈블리(projection assembly)의 투영 표면으로 적합한 복합 판유리 제조 방법 및 그러한 투영 어셈블리의 제조 방법에 관한 것이다.
현대의 자동차들은 소위 헤드 업 디스플레이(HUD)가 점점 더 많이 장착되고 있다. 예를 들어, 계기판(dashboard) 영역이나 루프 영역에서 프로젝터를 사용하여 이미지들이 앞 유리에 투영되고 거기에서 반사되어 운전자가 앞 유리 뒤의 가상 이미지(그의 관점에서)로 인식한다. 따라서 운전자가 도로에서 시선을 돌리지 않고도 인지할 수 있는 현재 주행 속도, 내비게이션 또는 경고 메시지와 같은 중요한 데이터를 운전자의 시야에 투영할 수 있다. 따라서 헤드 업 디스플레이(head-up displays)는 교통 안전 향상에 크게 기여할 수 있다.
가장 일반적인 HUD를 사용하면 앞유리는 유리 표면에 의해서 대부분 반사되는 s-편광 복사선으로 조사된다. 프로젝터 이미지가 앞유리의 양면에 반사되는 문제가 발생한다. 따라서 운전자는 원하는 1차 이미지뿐만 아니라 약간 오프셋된 2차 이미지도 인식한다. 후자는 일반적으로 고스트 이미지(ghost image)라고 한다. 이 문제는 일반적으로 반사면이 1차 이미지와 고스트 이미지가 일치하도록 의도적으로 선택된 서로에 대한 각도로 배열되고, 그 결과 고스트 이미지가 더 이상 산만하게 눈에 띄지 않게됨으로써 해결된다. 앞유리는 복합 판유리로 구현되며 각도는 두 유리판 사이에 쐐기형상(wedge-shaped) 열가소성 중간층을 사용하여 아주 간단하게 도입된다. 웨지 필름이 있는 헤드 업 디스플레이용 복합 유리들은 예를 들어 EP1800855B1 또는 EP1880243A2에서 공지되어 있다.
대안적으로, 앞유리가 p-편광된 복사선으로 조사되는 HUD도 공지되어 있다. 일반적인 입사각은 공기-가스 전이에 대한 Brewster 각도에 가깝기 때문에 p-편광된 복사선은 크게 반사되지 않으며 따라서 고스트 이미지의 문제가 방지된다. 복사선에 필요한 반사면으로서, 예를 들어 복합 판유리의 중간층에 적층된 반사 필름이 대신 제공된다. 이러한 HUD는 예를 들어 US2004135742A1로 공지되어 있다. 반사 필름은 특히 p-편광된 복사선을 효율적으로 반사하고 s-편광된 복사선을 약간만 반사하여 광학 품질을 개선하여 편광 선택 코팅이 특히 반사 필름에 적합하도록 해야 한다.
US2010157426A1에서 공지된 것은 이 코팅이 복합 판유리에 어떻게 도입될 수 있는지에 대한 방법과 편광 선택 코팅이다. 코팅은 캐리어 필름(carrier films)에 제공된 다음 두 개의 유리판 사이에 적층된 라미네이팅 필름으로 전사된다. 코팅의 전사에서, 캐리어 필름은 접착층의 개재하에 코팅된 면으로 가압되며, 여기서 필름 스택은 0.5 kg으로 50℃의 온도에서 두 시간 동안 하중을 받는다. 그러나 이 방법은 편광 선택 코팅과 라미네이팅 필름 사이에 상대적으로 약한 접합만을 생성한다는 것이 입증되었다. 이는 앞유리에 넓은 면적의 코팅이 있는 경우 문제를 일으킬 수 있다. 또한 이 공정은 다양한 유형과 다양한 두께의 라미네이팅 필름에 대한 변수들의 주요 조정없이 사용할 수 있을 만큼 충분히 견고하지 않다는 것이 입증되었다.
US2010157426A1의 편광 선택 코팅은 막대의 방향을 통해 달성된 편광 선택적 반사 거동과 함께 막대모양(rod-shaped)의 나노 입자(소위 "나노로드(nanorods)")를 포함한다. 편광 선택 코팅의 대안적 구현은 예를 들어 JP4208990B2에 설명된 바와 같이 콜레스테릭(cholesteric) 액정을 기반으로 한다.
결과적으로, 편광 선택 코팅을 가진 복합 판유리들을 생산하는 개선된 방법들이 필요하다. 본 발명의 목적은 이러한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 특히, 편광 선택 코팅은 캐리어 필름에서 라미네이팅 필름으로 신뢰할 수 있고 안정적으로 전사되어야 하며 결과로서 생기는 복합 판유리는 높은 광학 품질을 가져야 한다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들로부터 명백하다.
본 발명에 따른 방법은 적합하고 프로젝션 어셈블리의 투영 표면으로서 제공되는 복합 판유리를 제조하는데 사용된다. 첫째, 편광 선택 코팅이 캐리어 필름에 제공된다. 편광 선택 코팅은 이어서 캐리어 필름에서 라미네이팅 필름으로 전사된다. 편광 선택 코팅을 갖는 라미네이팅 필름은 제1 판유리와 제2 판유리 사이에 배치된다. 그런 다음, 제1 판유리는 라미네이팅 필름을 통해 제2 판유리와 적층되어 복합 판유리를 형성한다.
편광 선택 코팅들은 일반적으로 핫 멜트(hot melt) 접착 특성이 없는 캐리어 필름들에 제공되며 결과적으로 복합 판유리를 형성하기 위해 두 개의 유리판을 적층하는 데 사용할 수 없다. 편광 선택 코팅들은 이러한 캐리어 필름들, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 만든 필름에서도 상업적으로 이용 가능하다. 원칙적으로, 두 개의 핫 멜트 접착 필름들 사이의 복합 판유리의 중간층에 캐리어 필름을 적층하는 것을 물론 생각해볼 수 있다; 그러나 이것은 만족스러운 결과를 낳지 못한다는 것이 분명해졌다: 전형적인 캐리어 필름의 높은 경도로 차량 적용에서 일반적으로 구부러진 복합 판유리에 주름을 생기게하므로 광학적 요구 사항들을 충족하지 못한다. 결과적으로, 코팅을 캐리어 필름으로부터 유연하게 그리고 유리판들 접합을 위한 핫 멜트 접착 필름으로 사용할 수 있는 라미네이팅 필름으로 전사하는 것이 필요하다.
본 발명의 장점은 특히 캐리어 필름으로부터 라미네이팅 필름으로의 편광 선택 코팅의 전사에 있다. 본 발명에 따른 방법은 코팅과 라미네이팅 필름 사이에 강한 결합을 가져 오며, 그 결과 특히 라미네이팅 필름의 가능한 한 넓은 영역의 코팅도 할 수 있다. 또한 다양한 유형들과 다양한 두께들의 라미네이팅 필름들이 이 방법과 호환될 수 있다. 상기 코팅이 있는 라미네이팅 필름들은 광학 품질이 높으며, 코팅된 라미네이팅 필름들은 높은 광학 품질의 복합 판유리용 열가소성 중간 필름들로 사용하기에 적합하다. 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리들은 차량 앞유리에 대해 설정된 높은 요건들을 충족하여 그것으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 편광 선택 코팅의 전사는 다음에 의해 수행된다.
- 필름 스택을 형성하기 위해 그 사이에 코팅이 위치된 상태로 캐리어 필름 및 라미네이팅 필름을 다른 하나의 위에 배열하고,
- 이어서 필름 스택을 오토클레이브(autoclave)에서 최소 8 bar의 압력 및 80 ℃ 내지 120 ℃의 온도에서 적어도 두 시간 동안 처리하고,
- 코팅이 라미네이팅 필름에 남아있는 상태에서 캐리어 필름을 라미네이팅 필름에서 박리.
편광 선택 코팅들을 갖는 캐리어 필름들은 예를 들어 롤(roll) 또는 필름 시트(sheet)로 시판된다. 캐리어 필름 상에 편광 선택 코팅을 제공하는 단계는 바람직하게는 구입한 롤 또는 시트로부터 시작하며 필름 섹션을 원하는 크기 및 형태로 트리밍(trimming)하는 것을 포함한다. 이상적으로, 원하는 크기 및 형태는 나중에 편광 선택 코팅이 제공되는 라미네이팅 필름 영역의 크기 및 형태에 해당한다. 그러나 원칙적으로 편광 선택 코팅은 예를 들어 이방성 유닛의 용액을 브러싱 및 건조하고, 선택적으로 후속 연신함으로써 크기에 맞게 절단된 캐리어 필름에 도포될 수도 있다.
필름 스택을 형성하기 위해 캐리어 필름 및 라미네이팅 필름을 배열하는 동안, 편광 선택 코팅은 라미네이팅 필름과 접촉하게 된다. 라미네이팅 필름은 바람직하게는 적층될 유리판의 크기 및 형태에 실질적으로 상응하는 원하는 크기 및 형태로 미리 트리밍한다. 그러나 원칙적으로 라미네이팅 필름의 더 큰 부분에 코팅을 전사한 다음 원하는 크기와 형태로 그 조각을 트리밍하는 것도 가능하다.
전체(크기로 트리밍한) 라미네이팅 필름에 편광 선택 코팅이 제공되는 경우, 라미네이팅 필름 및 캐리어 필름은 바람직하게는 일치되며 라미네이팅 필름의 전체 표면이 코팅과 접촉하도록 서로 완전히 겹치서 배열된다. 대안적으로, 캐리어 필름은 또한 라미네이팅 필름의 에지를 넘어 부분적으로 또는 주변으로 돌출하여 라미네이팅 필름보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 따라서 라미네이팅 필름의 전체 표면이 코팅과 접촉하게 되며, 가능하게도 더 나은 품질의 코팅 에지가 라미네이팅 필름에서 얻어질 수 있다; 그러나 이 접근 방식은 재료 낭비와 관련이 있다. 반면에 라미네이팅 필름의 한 영역에만 편광 선택 코팅이 제공되는 경우, 크기 조정된 캐리어 필름은 크기 조정된 라미네이팅 필름보다 더 작은 면적을 가지며 상기 영역이 코팅과 완전히 접촉되도록 라미네이팅 필름에 배치된다.
필름들의 취급, 즉, 필름 스택을 형성하기 위한 캐리어 필름 및 라미네이팅 필름의 배열과 또한 바람직하게는 필름들의 트리밍도 바람직하게는 클린 룸 조건들에서 수행되므로 특히 광학 품질에 악영향을 미칠 수 있는 오염 물질의 위험을 줄일 수 있다. 본 발명의 맥락에서, "클린 룸 조건들"은 주변 공기가 0.5 ㎛보다 큰 크기를 갖는 입자를 입방 미터당 최대 352,000 개 함유하는 조건을 의미한다. 클린 룸의 온도는 15 ℃ 내지 25 ℃가 바람직하고 상대 습도는 30% 미만이 바람직하다.
캐리어 필름은 일반적으로 핫 멜트 접착 특성들이 없는 열가소성 재료로 만들어지거나 이를 기반으로 한다. 이는 특히 일반적인 적층 온도 약 130 ℃에서 유리 표면들에 대한 핫멜트 접착 특성들을 의미한다. 바람직하게는, 캐리어 필름은 또한 상업적으로 이용 가능한 캐리어 필름들에 통상적인 바와 같이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하거나 실질적으로 그것으로 제조된다. 캐리어 필름은 바람직하게는 30 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛, 예를 들어 약 100 μm의 두께를 갖는다.
라미네이팅 필름은 일반적으로(상기 언급된 조건 하에서) 핫 멜트 접착 특성을 갖는 열가소성 재료로 제조되거나 이를 기반으로 한다. 바람직하게는, 라미네이팅 필름은 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU), 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 바람직하게는 PVB를 포함하거나 실질적으로 그것으로 제조된다. 이러한 재료들은 복합 유리들의 적층용으로 통상적이다. 라미네이팅 필름은 또한 가소제, 안정제, 착색제 또는 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 라미네이팅 필름은 바람직하게는 0.1 mm 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 0.3 mm 내지 1 mm의 두께, 예를 들어 표준 두께는 약 0.38 mm 또는 0.76 mm를 갖는다.
상업적으로 이용 가능한 라미네이팅 필름들의 두 표면은 일반적으로 생산 관련 이유로 인해 서로 다른 거칠기를 갖는다. 따라서 라미네이팅 필름은 더 낮은 거칠기를 갖는 한쪽 표면과 더 높은 거칠기를 갖는 반대 표면을 갖는다. 라미네이팅 필름에 코팅의 접착을 위해, 코팅은 더 낮은 거칠기를 갖는 표면과 접촉하는 것이 유리하다. 결과적으로, 필름 스택을 형성하기 위해 캐리어 필름 및 라미네이팅 필름의 배열 동안, 더 낮은 거칠기를 갖는 표면은 캐리어 필름(및 코팅)을 향하게 된다. 더 낮은 거칠기를 갖는 표면은 바람직하게는 25 ㎛ 미만의 평균 거칠기 깊이 RZ를 가지며; 더 높은 거칠기를 갖는 표면은 평균 거칠기 깊이 RZ가 25 ㎛보다 더 큰 평균 거칠기 깊이 RZ를 갖는다. 특히 바람직하게는 더 낮은 거칠기를 갖는 표면은 5 ㎛ 내지 20 ㎛의 평균 거칠기 깊이 RZ를 가지며; 더 높은 거칠기를 갖는 표면은 30 ㎛ 내지 50 ㎛의 평균 거칠기 깊이 RZ를 갖는다.
필름 스택은 오토클레이브에서 처리되며, 여기서 편광 선택 코팅을 라미네이팅 필름에 접착된다. 처리 매개 변수는 광학적 왜곡없이 안정적인 접착을 보장하는데 매우 중요하다. 특히 온도를 지나치게 높게 선택하면 안된다, 그렇지 않으면 코팅에 균열이 생길 수 있기 때문이다. 본 발명에 따르면, 온도는 80 ℃ 내지 120 ℃, 바람직하게는 85 ℃ 내지 115 ℃, 특히 바람직하게는 90 ℃ 내지 110 ℃, 예를 들어, 약 100 ℃이다. 오토클레이브 처리 기간은, 본 발명에 따라 적어도 2 시간, 바람직하게는 2 시간 내지 4 시간, 예를 들어 약 2.5 시간이다. 오토클레이브에서, 필름 스택은 적어도 8 bar, 바람직하게는 8 bar 내지 15 bar, 예를 들어 약 12 bar의 압력에 노출된다.
오토클레이브 처리 동안, 필름 스택은 바람직하게는 라미네이팅 필름과 캐리어 필름을 서로에 대해 가압하는 두 개의 플레이트들(가압 플레이트) 사이에 배열된다. 예를 들어, 두 플레이트들은 볼트를 통해 서로 연결될 수 있으며, 이를 통해 상호 거리와 필름 스택의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 플레이트들은 금속 또는 플라스틱(예: 폴리카보네이트 또는 PMMA)으로 만들어질 수 있으며 1 cm 내지 4 cm의 두께를 갖는다. 플레이트들은 오토클레이브의 압력이 필름 스택에 균일하게 분산되도록 한다.
오토클레이브에서 처리하기 전에 라미네이팅 필름과 판유리들 사이의 중간 공간을 배기시키기 위해 스택을 음압하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이것은 그 자체로 공지된 진공 백(vacuum bag) 또는 진공 링(vacuum ring) 방법을 사용하여 한다.
오토클레이브에서 접착한 후 캐리어 필름은 라미네이팅 필름에서 벗겨지고, 코팅은 라미네이팅 필름에 남게 된다. 라미네이팅 필름에서 코팅의 가능한 최고의 광학 품질을 보장하기 위하여 캐리어 필름의 모서리에서부터 시작한 다음 균일한 속도로 캐리어 필름을 벗겨내는 것이 바람직하다. 코팅에 자국이 생기지 않도록 전체적으로 충분히 천천히 조심스럽게 수행되어야 한다.
오토클레이브에서 제거한 직후 필름 스택은 광학 품질에 대한 손상이나 악영향없이 캐리어 필름을 벗겨 내기에는 여전히 너무 뜨거울 수 있다. 따라서 먼저 필름 스택을 냉각 시키거나 적극적으로 냉각하는 것이 바람직하다. 그러나, 실온으로 지나치게 강하게 냉각하면 다른 한편으로 캐리어 필름의 박리에 해로울 수 있다. 캐리어 필름을 박리하는 동안 필름 스택의 온도는 이상적으로는 30 ℃ 내지 65 ℃이어야 한다.
편광 선택 코팅이 라미네이팅 필름에 전사될 때, 후자는 복합 판유리를 형성하기 위해 제1 판유리와 제2 판유리를 서로 결합하는데 사용될 수 있다. 제1 판유리, 라미네이팅 필름 및 제2 판유리는 서로의 위에 면적으로 그리고 실질적으로 일치하게 배열된 다음 온도, 압력 또는 진공의 작용하에 서로 결합되어 복합 판유리를 형성하도록 적층된다.
라미네이팅 필름과 그와 함께 편광 선택 코팅은 p-편광 방식으로 복합 판유리에 입사하는 복사선를 의미있게 반사하도록 여기 판유리들과 후속 복합 판유리 사이에 배열된다. 따라서 p-편광된 복사선에 대한 코팅의 반사율은 실질적으로 최대화된다. 라미네이팅 필름은 판유리들과 일치하게 배열되어야 하고, 결과적으로 배향과 관련하여 자유도가 없기 때문에(적어도 라미네이팅 필름이 이미 크기에 맞게 트리밍된 경우) 코팅의 배향은 캐리어 필름에서 라미네이팅 필름으로 전사하는 동안 이미 고려되어야 한다.
적층은 바람직하게는 오토클레이브에서 다시 수행된다. 여기에서도 온도가 지나치게 높아서는 안된다: 일반적인 적층 온도 약 130 ℃에서 편광 선택 코팅에 균열이 발생할 수 있다. 온도는 바람직하게는 130 ℃ 미만, 특히 바람직하게는 최대 100 ℃이다. 오토클레이브 처리 기간은 바람직하게는 두 시간 내지 네 시간, 예를 들어 약 세 시간이다. 그러나 원칙적으로 진공 백 방법, 진공 링 방법, 캘린더 방법 또는 진공 라미네이터와 같은 그 자체로 공지된 다른 방법들을 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 코팅이 복합 판유리에서 열가소성 재료의 두 층들 사이에 배열되고, 말하자면 캡슐화되도록 추가적인 라미네이팅 필름이 편광 선택 코팅 상에 배치될 수 있다.
대안적으로, 편광 선택 코팅은 제1 또는 제2 판유리와 직접 접촉될 수 있다. 이러한 방식에서 코팅의 표면파형(소위 "오렌지 껍질 효과(orange-peel effect)")이 감소될 수 있다는 것이 입증 되었기 때문에 이것은 더욱 바람직하다. 개재된 코팅은 라미네이팅 필름에서 문제가 되는 판유리의 접착력을 크게 손상시키지 않는다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 편광 선택 코팅을 갖는 라미네이팅 필름은 완성된 복합 판유리의 중간층이 이 라미네이팅 필름만으로 형성되도록 판유리들 사이에 적층을 위해 배열된 유일한 필름이다.
제1 판유리 및 제2 판유리는 바람직하게는 유리, 특히 소다 석회 유리로 제조된다. 그러나 판유리들은 원칙적으로 석영 유리 또는 붕규산 유리와 같은 다른 유형의 유리, 또는 보다 단단한 투명 플라스틱, 특히 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)로 만들 수도 있다. 제1 및 제2 판유리에 대한 재료들은 서로 독립적으로 선택될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 복합 판유리를 형성하기 위해 소다 석회 유리로 만들어진 판유리를 PC 판유리와 적층하는 것이 생각될 수 있다.
복합 판유리는 특히 창문 판유리로 제공되며, 내부의 창 개구부에서 특히 차량 내부를 외부 환경과 분리하기 때문에, 제1 및 제2 판유리는 "내부 판유리 " 및 "외부 판유리"이라고도 한다. 내부(차량 내부)를 향하는 복합 판유리의 판유리를 "내부 판유리"이라고 한다. 외부 환경을 향하는 판유리를 "외부 판유리"이라고 한다. 편광 선택 코팅은 바람직하게는 내부 판유리를 향한다.
복합 판유리는 일반적으로 자동차 분야에서 전형적인 것 처럼 하나 또는 복수의 공간 방향으로 구부러져 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 판유리는 적층 전에 굽힘 공정, 예를 들어 중력 벤딩(gravity bending), 가압 벤딩 또는 흡입 벤딩에 의한 굽힘 공정을 거치게 된다. 유리 굽힘 공정의 일반적인 온도는 예를 들어 500 ℃ 내지 700 ℃이다.
판유리들과 라미네이팅 필름은 서로 독립적으로 투명하고 무색일 수 있지만 착색되거나 채색될 수도 있다. 복합 판유리를 통한 총 투과율은 바람직한 일 실시예에서 70% 이상이다. "총 투과율"이라는 용어는 자동차 창문의 광 투과성을 테스트하기 위한 ECE-R 43, Annex 3,§ 9.1에 정의된 프로세스를 기반으로 한다.
본 발명에 따른 편광 선택 코팅은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 편광 선택 코팅은 일반적으로 이방성 입자들 또는 유닛들을 포함한다. 편광 선택 효과는 이방성 유닛들의 배향 순서를 통해 달성되며, 예를 들어 캐리어 필름을 연신함으로써 조정할 수 있다. 이방성 입자들 또는 유닛들은 예를 들어 US2010157426A1에 개시된 바와 같이 금속 나노로드(nanorods)일 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 편광 선택 코팅은 액정, 특히 네마틱 상(nematic phase)의 액정을 포함하고, 여기서 분자들은 소위 방향 지시자인 유닛 벡터에 대해 배향 순서를 갖는다. 특히 바람직하게는, 편광 선택 코팅은 콜레스테릭 상(cholesteric phase)의 액정을 포함한다. 콜레스테릭 상은 네마틱 상의 특별한 경우로, 연속적으로 회전하는 바람직한 배향을 가진 네마틱 순서를 가지고 있다. 이것은 긴 나선형 상부 구조를 생성한다. 콜레스테릭 상은 특히 파장의 함수로서 코팅의 반사 특성을 조정하고 최적화하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 코팅의 반사 스펙트럼이 생성될 수 있으며, 여기서 특정 파장 또는 특정 상대적으로 좁은 파장 범위는 선택적으로 반사될 수 있는 반면, 나머지 파장 범위는 매우 작은 정도로만 반사된다. 따라서 코팅은 투영을 생성하기 위해 조사되는 파장에 최적화될 수 있으며, 여기서 다른 파장에서 발생하는 간섭 반사가 방지된다.
유리한 일 실시예에서, 코팅은 반사 대역이 파장 473 nm, 550 nm 및 630 nm를 카버하도록 조정된다. 특히 바람직하게는, 국부 반사 최대값은 이들 파장들에 또는 그 근처에 위치하는 반면, 반사 최소값 또는 낮은 반사를 갖는 플래토(plateaus)는 상기 반사 최대값들 사이에 위치한다. 표시된 파장은 특히 HUD에서 일반적으로 사용되는 복합 패널에 디스플레이 이미지를 생성하기 위한 전형적인 프로젝터의 빨강, 녹색 및 파랑(RGB) 색상에 해당한다.
라미네이팅 필름은 전체 영역에 걸쳐 편광 선택 코팅이 제공될 수 있다. 대안적으로, 라미네이팅 필름의 한 영역에만 코팅이 제공될 수 있다. 유리한 일 실시예에서, 제1 판유리 및/또는 제2 판유리는 적층후 복합 판유리를 통해 투시시 편광 선택 코팅의 측면 에지들을 은폐하는 마스킹 프린트를 갖는다. 이것은 코팅의 측면 에지가 산만하게 눈에 띄기 때문에 라미네이팅 필름의 한 영역에만 코팅이 제공되는 경우 특히 유리하다. 바람직하게는, 양쪽 판유리들에 측면 에지가 외부 또는 내부로부터 식별되지 않도록 마스킹 프린트가 제공된다. 마스킹 프린트들은 차량 창 판유리들에 일반적이며 특히 스크린 인쇄 방법을 사용하여 적층 전에 판유리들에 인쇄 및 소성되는 실질적으로 불투명한 에나멜로 일반적으로 형성된다.
편광 선택 코팅은 디스플레이 이미지를 생성하기 위해 프로젝터에 의해 조사되도록 제공되는 복합 판유리의 적어도 하나의 조사 영역에 배열된다.
본 발명에 따라 제조된 복합 판유리는 바람직하게는 차량 창 판유리, 특히 앞 유리로서 제공된다. 차량 앞 유리들에는 높은 광학 품질 요구 사항들이 설정된 중심 시야가 있다. 중심 시야는 높은 광 투과율을 가져야 한다(일반적으로 70% 이상). 상기 중심 시야는 특히 당업자에 의해 시야(B), 시청 영역(B) 또는 구역(B)로 지칭되는 시야이다. 시야(B) 및 그 기술적 요구 사항이 유엔 유럽 경제위원회(UN/ECE)의 규정 No.43(ECE-R43, "안전 글레이징 재료 승인 및 차량 설치에 관한 통일 조항")에 명시된다. 시야(B)는 부록 18에 정의되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 편광 선택 코팅은 앞 유리의 중심 시야(B)를 실질적으로 덮는다. 예를 들어, 복합 판유리에 전체 영역 또는 주변 대기와의 접촉으로부터 코팅을 보호하기 위해 10 cm 정도까지 너비의 둘러싸는 주변 에지 영역을 제외한 전체영역에 걸쳐 코팅이 제공될 수 있다. 코팅의 측면 에지들은 앞 유리에 일반적으로 사용되는 둘러싸는 주변 마스킹 프린트로 덮여 있다. 이것에 의해, 소위 "접촉 유사 HUD" 또는 "증강 현실 HUD(AR-HUD)"가 유리하게 실현될 수 있다. 접촉 유사 HUD에서 앞 유리의 제한된 영역에 투영되는 정보 뿐만 아니라 외부 환경의 요소도 디스플레이에 포함된다. 이것의 예들은 보행자의 라벨링(labeling), 선행 차량까지의 거리 표시 또는 도로에 직접 내비게이션 데이터 투영(예를 들면 선택된 차선 표시를 위한)이 있다. 접촉 유사 HUD는 투영 거리가 적어도 5 m라는 점에서 기존의, 통계적 HUD와 구별된다. 통계적 HUD에서 투영 거리는 특히 더 작으며, 일반적으로 약 2 m이다. 본 발명의 맥락에서, "투영 거리"는 가상 이미지와 관찰자, 즉 보통 운전자의 머리 사이의 거리를 의미한다. 투영 거리는 바람직하게는 적어도 7 m이다. 투영 거리는 바람직하게는 최대 15 m이다.
본 발명의 다른 일 실시예에서, 편광 선택 코팅은 앞 유리의 중심 시야(B) 외부에 배열된다. 이를 통해 앞 유리의 에지 영역에 투영 영역을 구현할 수 있으며, 여기에서 원하는 정보를 관찰자에게 표시할 수 있다. 이러한 투영 영역은 예를 들어 엔터테인먼트 또는 인포테인먼트(infotainment), 예를 들어 영화 감상, 내비게이션 데이터 또는 주변의 물체에 대한 라벨링 또는 주석 달기에 사용될 수 있다. 시야(B) 외부에서 판유리를 통한 영상에 대한 요구 사항이 낮아 코팅의 측면 에지들을 숨기도록 마스킹 프린트를 배치할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 복합 판유리는 바람직하게는 차량의 창 판유리로, 특히 바람직하게는 앞 유리로 사용된다. 복합 판유리는 프로젝션 어셈블리의 일부이며 투영 영역으로 사용된다. 프로젝션 어셈블리는 복합 판유리 및 복합 판유리의 영역(투영 영역)을 겨냥한 프로젝터를 포함한다. 프로젝션 어셈블리는 HUD, 특히 AR-HUD 또는 다른 데이터를 표시하기 위해서도 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 복합 판유리의 생산으로부터 시작하여, 본 발명에 따른 방법에 따른 복합 판유리의 생산을 포함하는 프로젝션 어셈블리의 생산 및 편광 선택 코팅이 조사될 수 있는 복합 판유리에 대한 프로젝터의 후속 배치를 포함한다. 복합 판유리 및 프로젝터의 상대적 배열은 특히 차량 안의 요소들을 설치하는 동안 수행된다. 프로젝터는 바람직하게는 p 편광 복사선을 방출하고 이와 함께 편광 선택 코팅을 조사한다. 프로젝터는 현재 HUD에서도 일반적인 것 처럼 바람직하게는 60°내지 70°(표면 법선에 대한 각도), 특히 65°의 입사각으로 복합 판유리를 조사한다. 이 입사각은 공기-가스 전이에 대한 Brewster의 각도(57.2°, 소다 석회 유리)에 비교적 가깝기 때문에 p 편광된 복사선은 판유리 표면에 의해서 거의 반사되지 않는다. 따라서 고스트 이미지들의 발생을 최소화하거나 완전히 방지할 수 있다.
다음에서, 본 발명은 도면 및 예시적인 실시예들을 참조하여 상세하게 설명된다. 도면들은 도식적 표현들이며 실제 축척이 아니다. 도면들은 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 캐리어 필름에서 라미네이팅 필름으로 편광 선택 코팅을 전사하는 동안 캐리어 필름 및 라미네이팅 필름을 통한 단면도이며,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리의 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 프로젝션 어셈블리를 통한 단면도이며,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리의 일 실시예의 평면도이며,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리의 또 다른 실시예의 평면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 복합 판유리를 제조하기 위한 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 1은 캐리어 필름(4)으로부터 라미네이팅 필름(3)으로 편광 선택 코팅(5)을 전사하는 동안 세 개의 시점들에서 단면을 도시한다. 편광 선택 코팅(5)은 예를 들어 콜레스테릭 상의 액정을 포함하며 PET(두께 100 ㎛)로 만들어진 캐리어 필름(4)에 도포되어 시판된다. PET 필름은 매우 뻣뻣하고 일반적인 적층 온도에서 유리 표면들에 비해 핫멜트 접착 특성이 없기 때문에 복합 판유리의 중간층으로 사용할 수 없다. 높은 광학 품질의 복합 판유리를 생산하기 위해서는, 결과적으로 코팅(5)을 두께가 0.76 mm인 PVB 필름과 같은 라미네이팅 필름(3)에 전사하는 것이 필요하다.
초기 상태에서, 코팅(5)이 있는 캐리어 필름(4) 및 코팅되지 않은 라미네이팅 필름(3)이 있다(a). 캐리어 필름(4) 및 라미네이팅 필름(3)은 하나가 다른 하나의 위에 배열되고 그 사이에 코팅(5)이 면으로 배치되어 필름 스택을 형성하고, 제1 압력판(21) 및 제2 압력판(22)에 의해 서로에 대해 압착되고 오토클레이브에서 처리된다(b). 이미 최종 모양으로 트리밍한 필름들(4, 3)은 예를 들어 대략적인 치수 1.1 m X 1.7 m를 가진다. 오토클레이브의 적절한 처리 매개 변수는 압력 12bar, 온도 100 ℃, 처리 기간 2.5 시간이다. 그런 다음 필름 스택을 오토클레이브에서 제거하고 예를 들어 40 ℃의 온도로 냉각시킨다. 그 후, 캐리어 필름(4)은 한쪽 모서리부터 조심스럽게 벗겨지고 코팅(5)은 라미네이팅 필름(3) 위에 남는다(c). PVB 필름들에 통상적인 바와 같이, 라미네이팅 필름(3)은 더 높은 거칠기를 갖는 하나의 표면(II) 및 더 낮은 거칠기를 갖는 하나의 표면(I)을 갖는다. 코팅 (5)은 표면(I)에 도포되고, 그 결과 더 나은 접착이 달성된다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리(10)의 단면을 도시한다. 이것은 예를 들어 2.1 mm 두께의 소다 석회 유리로 만들어진 제1 판유리(1) 및 예를 들어 1.6 mm 두께의 소다 석회 유리로 만들어진 제2 판유리(2)를 포함하며, 이들은 편광 선택 코팅(5)을 갖는 라미네이팅 필름(3)을 통해 서로 접착된다. 코팅(5)은 제2 판유리(2)를 향해 있다. 라미네이팅 필름(3)을 향하는 제1 판유리(1)의 표면 및 라미네이팅 필름(3)에서 멀어지는 쪽을 향하는 제2 판유리(2)의 표면에는 차량용 창문 판유리들에 일반적이듯이, 둘러싸는 주변 마스킹 인쇄(6)이 있다. 마스킹 인쇄(6)는 코팅(5)의 측면 에지들을 숨긴다.
도 3은 프로젝션 어셈블리의 투영 표면으로서 도 2의 복합 판유리(10)의 단면을 도시한다. 복합 판유리(10)는 자동차의 앞 유리이다. 제1 판유리(1)는 이 경우 외부 판유리이며, 제2 판유리(2)는 내부 판유리이다. 프로젝터 P에 의해 p 편광된 복사선이 약 65°각도로 조사된다. p 편광된 복사선은 판유리들(1, 2)의 표면에 의해서 거의 반사되지 않지만 편광 선택 코팅(5)에 의해 매우 효율적으로 반사된다. 이것은 관찰자(O), 예를 들어 차량 운전자가 인지할 수 있는 투영을 생성한다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리(10)의 일 실시예의 평면도를 도시한다. 복합 판유리(10)는 자동차의 앞 유리이며 ECE-R43에 따른 시야(B)을 갖는다. 전체 표면 위에 편광 선택 코팅(5)이 제공되고, 몇 센티미터의 폭인 주변 에지 영역이 제외된다. 결과적으로, 코팅(5)은 시야(B)를 완전히 덮는다. 코팅(5)의 측면 에지는 마스킹 인쇄(6)에 의해 은폐된다. 이 실시예는 접촉 유사 증강 현실 HUD를 위한 투영 표면으로서 특히 적합하다. 전체 판유리에서 투영을 생성할 수 있으며 환경을 디스플레이에 포함할 수 있다. 예를 들어, 화살표가 교통 차선에 분명히 놓이고 운전자에게 표시되도록 화살표를 투사하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 복합 판유리(10)의 다른 실시예의 평면도를 도시한다. 복합 판유리(10)는 마찬가지로 자동차의 앞 유리이며 ECE-R43에 따른 시야(B)를 갖는다. 복합 판유리(10)의 비교적 작은 영역에만 편광 선택 코팅(5)이 제공되며,이 영역은 시야(B) 완전히 외부에 위치한다. 관찰자가 원하는 모든 데이터가 여기에 표시될 수 있다. 추가 마스킹 인쇄(6)는 코팅의 측면 에지를 감추기 위해 시야(B) 외부에 배열될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 복합 판유리를 제조하기 위한 방법의 예시적인 일 실시예의 흐름도를 도시한다.
(10) 복합 판유리(polarisation-selective coating)
(1) 제1 판유리
(2) 제2 판유리
(3) 라미네이팅 필름
(4) 캐리어 필름
(5) 편광 선택 코팅(polarisation-selective coating)
(6) 마스킹 프린트(masking print)
(20) 오토클레이브
(21) 제1 가압 플레이트(first pressing plate)
(22) 제2 가압 플레이트
(I) 거칠기가 낮은 라미네이팅 필름(3)의 표면
(II) 거칠기가 높은 라미네이팅 필름(3)의 표면
(P) 프로젝터
(O) 관찰자/차량 운전자
(B) 복합 판유리(10)의 중심 시야

Claims (15)

  1. 프로젝션 어셈블리의 투영 표면으로서 적합한 복합 판유리(10)를 제조하는 방법으로, 여기에서:
    (a) 편광 선택 코팅(5)이 캐리어 필름(4) 상에 제공되고;
    (b) 편광 선택 코팅(5)은 캐리어 필름(4)에서 라미네이팅 필름(3)으로 다음에 의해서 전사되며,
    (i) 필름 스택을 형성하기 위해 캐리어 필름(4) 및 라미네이팅 필름(3)을 그 사이에 코팅(5)을 배치하여 하나를 다른 하나 위에 배열,
    (ii) 필름 스택을 오토클레이브(20)에서 적어도 8 bar의 압력 및 80 ℃ 내지 120 ℃의 온도에서 적어도 두 시간 동안 처리,
    (iii) 코팅(5)이 라미네이팅 필름(3)에 남아있는 상태에서 캐리어 필름(4)을 라미네이팅 필름(3)에서 박리;
    (c) 라미네이팅 필름(3)이 제1 판유리(1)와 제2 판유리(2) 사이에 면으로 배열되며; 그리고
    (d) 복합 판유리(10)를 형성하기 위해서 제1 판유리(1)가 라미네이팅 필름(3)을 통해 제2 판유리(2)와 적층된다.
  2. 제1항에 있어서,
    편광 선택 코팅(5)은 액정들, 바람직하게는 콜레스테릭 상(cholesteric phase)의 액정을 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    캐리어 필름(4)이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    라미네이팅 필름(3)이 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 폴리우레탄(PU), 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체 또는 유도체, 바람직하게는 PVB를 함유하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미네이팅 필름(3)은 더 낮은 거칠기를 갖는 하나의 표면(I) 및 더 높은 거칠기를 갖는 하나의 표면(II)을 가지며, 단계(i)에서, 더 낮은 거칠기를 갖는 표면(I)은 캐리어 필름(4)을 향하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(ii)에서, 필름 스택은 두 개의 가압 플레이트들(21, 22) 사이에 배열되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(iii)에서, 필름 스택의 온도는 30 ℃ 내지 65 ℃인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    편광 선택 코팅(5)은 제1 또는 제2 판유리(1, 2)와 직접 접촉하여 배열되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 판유리(1) 및/또는 제2 판유리(2)는 적층 이후 편광 선택 코팅(5)의 측면 에지들을 은폐하는 마스킹 프린트(6)를 갖는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    복합 판유리(10)는 차량 앞유리이며 편광 선택 코팅(5)이 ECE-R43에 따른 중심 시야(B)를 실질적으로 덮는, 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    복합 판유리(10)는 차량 앞유리이며 편광 선택 코팅(5)은 ECE-R43에 따른 중심 시야(B) 외부에 배열되는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계(d)에서 적층이 130 ℃ 미만, 바람직하게는 최대 100 ℃의 온도에서 오토클레이브에서 수행되는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    편광 선택 코팅(5)은 p 편광 복사선에 대한 반사율이 최대로 되도록 복합 판유리(10)에 배열되는, 방법.
  14. 프로젝션 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 다음을 포함한다:
    (a) 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따른 복합 판유리(10)를 제조하며;
    (b) 편광 선택 코팅(5)이 조사될 수 있도록 프로젝터(P)를 배열하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    프로젝터(P)는 p 편광 복사선으로 편광 선택 코팅(5)을 조사하는, 방법.
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