DE202023100272U1 - Verbundscheibe - Google Patents

Abstract

Verbundscheibe (100), mindestens umfassend
- eine Außenscheibe (1) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (II)
- eine Innenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (IV),
- eine erste thermoplastische Zwischenschicht (3)
- eine zweite thermoplastische Zwischenschicht (4),
- ein Photovoltaikmodul (5),
- einen opaken Abdeckdruck (6),
wobei die Verbundscheibe (100) eine Oberkante (O), eine Unterkante (U), zwei Seitenkanten (S) und einen Hauptdurchsichtsbereich (H) aufweist,
die erste thermoplastische Zwischenschicht (3) farblos ist und in einem ersten Teilbereich zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) angeordnet ist,
die zweite thermoplastische Zwischenschicht (4) dunkel gefärbt ist und zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) in einem zweiten Teilbereich angeordnet ist, das Photovoltaikmodul (5) zwischen der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht (4) und der Außenscheibe (1) im zweiten Teilbereich angeordnet ist,
der opake Abdeckdruck (6) auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe (1) angeordnet ist und eine erste Aussparung (7) und eine zweite Aussparung (8) aufweist, in Durchsicht durch die Verbundscheibe (100) der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich nicht überlappen, der Hauptdurchsichtsbereich (H) vollständig im ersten Teilbereich und vollständig in der ersten Aussparung (7) angeordnet ist, und die zweite Aussparung (8) vollständig im zweiten Teilbereich angeordnet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundscheibe.
• HMIs (Human Machine Interfaces) also Mensch-Maschine-Schnittstellen und Displays sind wesentliche und bedeutende Themen und Funktionalitäten im Automotive Bereich. Hierbei nimmt die Größe und die Anzahl von Displays und Anzeigesystemen, insbesondere im Cockpit von Kraftfahrzeugen, immer mehr zu. Beispielsweise ist die Anzeige und Wiedergabe von Navigations-, -Sicherheits- und Telekommunikationsinformationen, sowie zusätzlichem Infotainment heutzutage nahezu unerlässlicher Standard. Es gibt Bestrebungen die Cluster-Displays, zumindest teilweise, durch raumsparende, möglichst energieeffiziente Lösungen zu ersetzen und hierdurch auch die Designfreiheit zu erhöhen.
• Zusätzlich zu den bekannten Cluster-Displays, die im Innenraum von Kraftfahrzeugen platziert werden, werden heutzutage bereits in zunehmendem Maße Head-Up-Displays (HUDs) eingesetzt. Mit einem Projektor, bei Fahrzeugen typischerweise im Bereich des Armaturenbretts, werden Bilder auf die Windschutzscheibe projiziert, dort reflektiert und vom Fahrer als virtuelles Bild 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. Head-Up-Displays können so wesentlich zur Steigerung der Verkehrssicherheit beitragen.
• Es werden häufig HUD-Projektionsanordnungen aus Projektor und Windschutzscheibe mit keilwinkelförmiger thermoplastischer Zwischenschicht und/oder keilwinkelförmigen Scheiben verwendet. Ein Keilwinkel wird hierbei zur Vermeidung von Doppelbildern vorgesehen. Die Strahlung von HUD-Projektoren ist typischerweise im Wesentlichen s-polarisiert, aufgrund der besseren Reflexionscharakteristik der Windschutzscheibe im Vergleich zur p-Polarisation. Trägt der Betrachter jedoch eine polarisationsselektive Sonnenbrille, die lediglich p-polarisiertes Licht transmittiert, so wird das HUD-Bild allenfalls abgeschwächt wahrnehmen. Eine Lösung dieses Problems ist die Anwendung von Projektionsanordnungen, die p-polarisiertes Licht verwenden. DE102014220189A1 offenbart eine Head-Up-Display-Projektionsanordnung, die mit p-polarisierter Strahlung betrieben wird, wobei die Windschutzscheibe eine reflektierende Struktur aufweist, die p-polarisierte Strahlung in Richtung des Betrachters reflektiert. Auch US20040135742A1 offenbart eine Head-Up-Display-Projektionsanordnung unter Verwendung p-polarisierter Strahlung, die eine reflektierende Struktur aufweist.
• Head-Up-Displays weisen häufig das Problem auf, dass der Bereich der Windschutzscheibe, der zur Reflexion des vom Projektor projizierten Lichtes vorgesehen ist, eine hohe Transparenz von in der Regel mindestens 70 % aufweisen muss. Das reflektierte Licht des Projektors wird also von Licht aus der äußeren Umgebung überlagert, was je nach Lichtverhältnissen zu einer Kontrastverringerung des virtuellen Bildes und damit zu einer schlechteren visuellen Wahrnehmbarkeit für den Fahrer führen kann. Eine ausreichende visuelle Wahrnehmbarkeit von insbesondere sicherheitsrelevanten Informationen wie beispielsweise Fahrspur-Hilfen, Geschwindigkeitsanzeige oder Drehzahl des Motors sollte bei allen Wetter- und Lichtverhältnissen gewährleistet sein. Bei der Auslegung eines Displays, das auf der Head-Up-Display-Technologie basiert, muss daher der Projektor eine entsprechend große Leistung haben, so dass das projizierte Bild, insbesondere bei Einfall von Sonnenlicht, eine ausreichende Helligkeit aufweist und vom Betrachter gut erkennbar ist. Dies erfordert eine gewisse Größe des Projektors und geht mit einem entsprechend hohen Stromverbrauch einher.
• WO 2022/073894 A1 und WO 2022/073860 A1 zeigen den Einsatz eines Maskierungsstreifens im Randbereich der Windschutzscheibe mit einem vor dem Maskierungsstreifen angeordneten transparenten Element, welches ein auf das Element projizierte Bild in den Fahrzeuginnenraum reflektiert. Aufgrund des lichtundurchlässigen Hintergrundes kann das Bild mit einem höheren Kontrast wahrgenommen werden.
• Derartige Windschutzscheiben mit einem vor einem Maskierungsstreifen angeordneten Element, welches ein auf das Element projizierte Bild in den Fahrzeuginnenraum reflektiert, verfügen über attraktive Bildgebungsfunktionen aus dem Inneren des Fahrzeugs. Von außen sehen derartige Windschutzscheiben jedoch wie reguläre Windschutzscheiben aus, abgesehen von dem großen Maskierungsstreifen, welcher für Betrachter als unnötig groß wirken könnten aufgrund der Unkenntnis der Bildgebungsfunktionen aus dem Inneren des Fahrzeugs.
• Zudem gewinnen Nachhaltigkeitsaspekte und der Einsatz von Photovoltaikmodulen zur Energiegewinnung zunehmend an Bedeutung.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Verbundscheibe bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine Verbundscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung betrifft eine Verbundscheibe mindestens umfassend eine Außenscheibe, eine Innenscheibe, eine erste thermoplastische Zwischenschicht, eine zweite thermoplastische Zwischenschicht, ein Photovoltaikmodul und einen opaken Abdeckdruck.
• Die Verbundscheibe ist dafür vorgesehen, in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Fahrzeuginnenraum zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. MitAu-ßenscheibe 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 Verbundscheibe weist eine Oberkante und eine Unterkante auf sowie zwei dazwischen verlaufende Seitenkanten auf. Mit Oberkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach oben zu weisen. Mit Unterkante wird diejenige Kante bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage nach unten zu weisen. Im Falle einer Windschutzscheibe wird die Oberkante häufig auch als Dachkante und die Unterkante als Motorkante bezeichnet. Zudem weist die Verbundscheibe einen Hauptdurchsichtsbereich auf.
• Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen jeweils eine außenseitige Oberfläche eine innenraumseitige Oberfläche und eine umlaufende Seitenkante auf. 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.
• Die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe wird als Seite I bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe wird als Seite II bezeichnet. Die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe wird als Seite III bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe wird als Seite IV bezeichnet.
• Erfindungsgemäß ist die erste thermoplastische Zwischenschicht farblos und in einem ersten Teilbereich zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet und die zweite thermoplastische Zwischenschicht ist dunkel gefärbt und in einem zweiten Teilbereich zwischen der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet.
• Das Photovoltaikmodul ist zwischen der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht und der Außenscheibe im zweiten Teilbereich angeordnet.
• Der opake Abdeckdruck ist auf der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe angeordnet und weist eine erste Aussparung und eine zweite Aussparung auf.
• In Durchsicht durch die Verbundscheibe überlappen der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich nicht und der Hauptdurchsichtsbereich ist vollständig im ersten Teilbereich und vollständig in der ersten Aussparung angeordnet. Zudem ist die zweite Aussparung in Durchsicht durch die Verbundscheibe vollständig im zweiten Teilbereich angeordnet.
• Es versteht sich, dass die erste Aussparung vollständig im ersten Teilbereich und die zweite Aussparung vollständig im zweiten Teilbereich angeordnet ist.
• Dadurch, dass das Photovoltaikmodul im zweiten Teilbereich angeordnet ist und die zweite Aussparung in Durchsicht durch die Verbundscheibe vollständig im zweiten Teilbereich angeordnet ist, ist bei Sicht von außen auf die Verbundscheibe in der zweiten Aussparung das Photovoltaikmodul größtenteils sichtbar, nur ein umlaufender Randbereich des Photovoltaikmoduls ist bei Sicht von außen durch den opaken Abdeckdruck verdeckt. Bei Sicht von innen ist das Photovoltaikmodul durch die dunkel gefärbte zweite thermoplastische Zwischenschicht verdeckt. Die Verbundscheibe wirkt dadurch sowohl von außen als auch von innen ästhetisch ansprechend.
• Mit Photovoltaikmodul wird im Sinne der Erfindung ein Modul verstanden, in dem mehrere Solarzellen nebeneinander angeordnet sind. Die Solarzellen können in Serie oder parallel geschaltet sein. Photovoltaikmodule sind als flexible und starre Ausführung verfügbar. Starre Photovoltaikmodule bestehen üblicherweise aus siliziumbasierten Solarzellen, die zwischen zwei Glasplatten oder einer Glasplatte und einer Rückseitenfolie mittels Einbettungsmaterial hermetisch verkapselt sind. Flexible Photovoltaikmodule basieren auf organischen Werkstoffen. Dem Fachmann sind geeignete Photovoltaikmodule bekannt.
• Dadurch dass die zweite thermoplastische Zwischenschicht dunkel gefärbt ist, verdeckt diese Lücken zwischen den Solarzellen des Photovoltaikmoduls.
• Optional kann zwischen dem Photovoltaikmodul und der Außenscheibe eine Klebeschicht angeordnet sein. Diese Klebeschicht kann eine farblose thermoplastische Zwischenschicht oder als ein sogenannter optisch klarer Kleber (optical clear adhesive, OCA) sein.
• In einer bevorzugten Ausführungsform grenzt der zweite Teilbereich an die Unterkante der Verbundscheibe an oder ist maximal 5 cm von dieser beabstandet. In Ausführungsformen, in denen der zweite Teilbereich von der Unterkante beabstandet ist, wobei der Abstand maximal 5 cm beträgt, ist der Bereich zwischen der Unterkante und dem zweiten Teilbereich bevorzugt mit einer Klebeschicht ausgefüllt.
• In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform grenzt der zweite Teilbereich an die Oberkante der Verbundscheibe an oder ist maximal 5 cm von dieser beabstandet. In Ausführungsformen, in denen der zweite Teilbereich von der Oberkante beabstandet ist, wobei der Abstand maximal 5 cm beträgt, ist der Bereich zwischen der Oberkante und dem zweiten Teilbereich bevorzugt mit einer Klebeschicht ausgefüllt.
• Die Verbundscheibe kann zwei Sammelleiter, welche flächig von einander beabstandet mit dem Photovoltaikmodul elektrisch leitend kontaktiert sind, aufweisen.
• Sammelleiter, sogenannte Busbars, sind vorteilhafterweise als Band beziehungsweise Streifen ausgebildet. Sammelleiter enthalten bevorzugt zumindest ein Metall oder eine Metalllegierung oder bestehen aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Prinzipiell kann jedes elektrisch leitfähige Material, das sich zu Folien verarbeiten lässt, für einen Sammelleiter verwendet werden. Besonders geeignete Materialien für Sammelleiter sind beispielsweise Aluminium, Kupfer, verzinntes Kupfer, Gold, Silber oder Zinn und Legierungen davon. Die Sammelleiter haben beispielsweise eine Dicke von 0,03 mm bis 0,3 mm und eine Breite von 2 mm bis 16 mm.
• In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt die Dicke der ersten thermoplastischen Zwischenschicht im vertikalen Verlauf von unten nach oben, d.h. in Richtung der Oberkante der Verbundscheibe, zumindest abschnittsweise zu. Die erste thermoplastische Zwischenschicht weist besonders bevorzugt einen keilförmigen Querschnitt auf. Die erste thermoplastische Zwischenschicht kann alternativ aber auch von konstanter Dicke sein und somit einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
• Die Verbundscheibe kann zusätzlich eine Funktionsschicht umfassen, welche auf der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet ist. Bei der Funktionsschicht kann es sich beispielsweise um eine Infrarotstrahlung reflektierende Schicht, eine Infrarotstrahlung absorbierende Schicht, eine UV-Strahlung absorbierende Schicht, eine Wärmestrahlung reflektierende Schicht, eine elektrisch leitfähige Schicht oder eine p-polarisiertes Licht reflektierende Schicht handeln.
• Ebenso kann die Verbundscheibe zusätzlich eine Reflexionsschicht umfassen, welche im zweiten Teilbereich auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder zwischen der Innenscheibe und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet ist.
• Die Reflexionsschicht kann als eine Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe ausgebildet sein. Dabei kann die Beschichtung unmittelbar benachbart zur innenraumseitigen Oberfläche oder zur außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet sein oder alternativ noch mindestens eine andere Schicht zwischen der jeweiligen Oberfläche und der Reflexionsschicht angeordnet sein.
• Die Reflexionsschicht kann alternativ als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe oder Folie ausgebildet sein, welche zwischen der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht und der Innenscheibe angeordnet ist oder auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe aufgeklebt ist.
• Die Reflexionsschicht reflektiert sichtbares Licht bevorzugt zu mindestens 10 %, besonders bevorzugt zu mindestens 40 %, ganz besonders bevorzugt zu mindestens 70 %. Die Reflexionsschicht reflektiert sichtbares Licht bevorzugt zu höchstens 90 %. Mit „reflektiert“ ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass die Reflexionsschicht sichtbares Licht reflektiert, welches auf sie auftrifft. Die Reflexion in einem bestimmten Prozentbereich bedeutet im Sinne der Erfindung einen gemittelten Reflexionsgrad bei einem definierten Einfallswinkel (65°). Die Reflexionsschicht ist dazu vorgesehen, ein von einem Projektor auf die Reflexionsschicht projiziertes Bild zu reflektieren. Die Reflexionsschicht kann transparent sein, ist aber bevorzugt opak.
• Dem Fachmann sind geeignete Reflexionsschichten bekannt.
• Die Reflexionsschicht enthält bevorzugt
• • einen dielektrischer Schichtstapel enthaltend TiO₂-Schichten und SiO₂-Schichten,
• • einen dielektrischer Schichtstapel enthaltend SiZrN-Schichten und SiO₂-Schichten,
• • einen Schichtstapel enthaltend Si:B-Schichten oder SiZrAl-Schichten,
• • einen Schichtstapel enthaltend Si-Schichten und SiO₂-Schichten,
• • einen Schichtstapel enthaltend Si-Schichten und Si₃N₄-Schichten oder
• • einen karbidischer Schichtstapel enthaltend TiC-Schichten und/oder ZrC-Schichten
oder besteht aus einem oder mehreren dieser Schichtstapel. Die beschriebenen Schichtstapel weisen geeignete Reflexionseigenschaften auf, um als Teil einer Projektionsanordnung ein homogenes Bild zu erzielen.
• Die Reflexionsschicht kann auch als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe ausgebildet sein, wobei die beschichte Dünnglasscheibe im zweiten Teilbereich über eine Klebeschicht mit der innenraumseitigen Oberfläche oder der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe verbunden ist oder die beschichtete Dünnglasscheibe zwischen der Innenscheibe und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet ist.
• Die Dünnglasscheibe weist bevorzugt eine Dicke von 20 µm bis 500 µm, besonders bevorzugt von 50 µm bis 300 µm, ganz besonders bevorzugt von 50 µm bis 100 µm, beispielsweise 70 µm, auf.
• Dadurch dass die zweite thermoplastische Zwischenschicht dunkel gefärbt ist und bei Draufsicht auf die Innenseite der Verbundscheibe hinter der Reflexionsschicht angeordnet ist, erzeugt die zweite thermoplastische Zwischenschicht einen hohen Hintergrundkontrast für die Reflexionsschicht.
• Die Außenscheibe und Innenscheibe enthalten oder bestehen bevorzugt aus Glas, besonders bevorzugt Flachglas, Floatglas, Quarzglas, Borosilikatglas, Kalk-Natron-Glas, Alumino-Silikat-Glas, oder klaren Kunststoffen, vorzugsweise starre klare Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, Polypropylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid und/oder Gemische davon.
• Die Außenscheibe und die Innenscheibe 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 Dicke der Außenscheibe und der Innenscheibe kann breit variieren und so den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt Dicken von 0,5 mm bis 5 mm auf, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm, ganz besonders bevorzugt von 1,6 mm bis 2,1 mm. Beispielsweise weist die Außenscheibe eine Dicke von 2,1 mm auf und die Innenscheibe eine Dicke von 1,6 mm auf. Es kann sich bei der Außenscheibe oder insbesondere der Innenscheibe aber auch um eine Scheibe mit einer Dicke von beispielsweise 0,55 mm handeln.
• Die Dünnglasscheibe enthält bevorzugt Alumino-Silikat-Glas, Borosilikatglas, Alumino-Borosilikat-Glas, oder besteht daraus. Die Dünnglasscheibe kann vorgespannt, teilvorgespannt oder nicht vorgespannt sein.
• Die erste thermoplastische Zwischenschicht und die zweite thermoplastische Zwischenschicht enthalten unabhängig voneinander zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die erste thermoplastische Zwischenschicht und die zweite thermoplastische Zwischenschicht sind unabhängig von einander typischerweise aus einer thermoplastischen Folie (Verbindefolie) ausgebildet. Die erste und die zweite thermoplastische Zwischenschicht kann jeweils durch eine einzelne Folie ausgebildet sein oder auch durch mehr als eine Folie. Es kann sich bei der ersten und/oder der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht auch um eine Folie mit funktionellen Eigenschaften, beispielsweise eine Folie mit akustisch dämpfenden Eigenschaften handeln. Die zweite thermoplastische Zwischenschicht ist wie oben beschrieben dunkel gefärbt und weist somit einen Farbstoff auf. Bevorzugt beträgt der Lichttransmissionsgrad (TL) der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 0 %.
• Das Photovoltaikmodul einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe kann dazu verwendet werden, einfallendes Licht in Strom umzuwandeln. Der auf diese Art gewonnene Strom kann als Energiequelle für ein Fahrzeug enthaltend eine erfindungsgemäße Verbundscheibe, beispielsweise zum Betreiben einer Bildanzeigevorrichtung, insbesondere für ein Head-Up-Display verwendet werden. Die mittels des Photovoltaikmoduls gewonnene Energie kann auch die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöhen. Das Photovoltaikmodul kann somit als nachhaltige Energiequelle für ein Fahrzeug enthaltend eine erfindungsgemäße Verbundscheibe dienen.
• Ein photovoltaisches Element ist ein Halbleiter und hat elektrische Eigenschaften, die einer normalen Leuchtdiode (LED) ähneln. Bei regelmäßiger Lichtabsorption wird ein Stromfluss von der Anode zur Kathode der Solarzellen des Photovoltaikmoduls erzeugt.
• Wenn eine externe Stromquelle von außen mit einem Stromfluss in die gleiche Richtung angelegt wird, arbeitet das Photovoltaikmodul als LED und emittiert Infrarot (IR)-Licht. Die Wellenlänge dieses IR-Lichts beträgt etwa 1,1 µm, gegeben durch die physikalischen Eigenschaften der Solarzellen des Photovoltaikmoduls. Zusätzlich zur IR-Sendefunktion erwärmt sich das Photovoltaikmodul direkt durch den Stromfluss (Joule-Heizung). Beide Funktionen, die IR-Emission und die Erwärmung des Photovoltaikmoduls durch Strom, können die Verbundscheibe im Bereich des zweiten Teilbereichs erwärmen. Somit kann das Photovoltaikmodul verwendet werden, um ein Beschlagen der Verbundscheibe im zweiten Teilbereich zu vermeiden. Somit kann das Photovoltaikmodul beispielsweise als Heizelement anstelle einer zusätzlichen beheizbaren Beschichtung oder anstelle von Heizdrähten verwendet werden.
• Die Solarzellen des Photovoltaikmoduls können monofaziale Solarzellen oder bifaziale Solarzellen sein. Der Vorteil eines Photovoltaikmoduls mit bifazialen Solarzellen für die Anwendung als Heizelement besteht darin, dass dieses IR-Licht sowohl in Richtung der Außenscheibe als auch in Richtung der Innenscheibe der Verbundscheibe emittiert. Dadurch wird die Heizeigenschaft durch Strahlung verbessert. Theoretisch würde ein Photovoltaikmodul mit bifazialen Solarzellen sowohl von der äußeren Umgebung als auch vom Innenraum einfallendes Licht in Strom umwandeln. In der erfindungsgemäßen Verbundscheibe ist jedoch die Umwandlung von von der äußeren Umgebung einfallendem Licht in Strom nicht möglich, da die dunkel gefärbte zweite thermoplastische Zwischenschicht das Photovoltaikmodul gegenüber dem Innenraum abschirmt.
• Die Erfindung betrifft auch eine Projektionsanordnung umfassend eine erfindungsgemäße Verbundscheibe und mindestens eine Bildanzeigevorrichtung, die auf die Verbundscheibe gerichtet ist und derartig angeordnet ist, dass die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe die der Bildanzeigevorrichtung nächstliegende Oberfläche der Innenscheibe ist.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Projektionsanordnung ist die mindestens eine Bildanzeigevorrichtung auf einen vollständig innerhalb des Hauptdurchsichtbereichs liegenden Bereich gerichtet.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Projektionsanordnung weist die Verbundscheibe eine Reflexionsschicht auf, welche im zweiten Teilbereich auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe oder zwischen der Innenscheibe und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet ist und die mindestens eine Bildanzeigevorrichtung ist auf die Reflexionsschicht gerichtet.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnungen schränken die Erfindung in keiner Weise ein.
• Es zeigen:
• 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 2 einen Querschnitt durch die in der 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 4 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 5 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 7 einen Querschnitt durch die in der 6 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 8 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 9 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 10 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe,
• 11 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe, und
• 12 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe.
• In der 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100 in Draufsicht gezeigt und die 2 zeigt einen Querschnitt durch die in der 1 gezeigte Verbundscheibe 100 entlang der Schnittlinie X'-X.
• Die in den 1 und 2 gezeigte Verbundscheibe 100 weist eine Oberkante O, eine Unterkante U und zwei Seitenkanten S sowie einen Hauptdurchsichtsbereich H auf. In der in der 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Verbundscheibe 100 eine Außenscheibe 1 mit einer außenseitigen Oberfläche I und einer innenraumseitigen Oberfläche II, eine Innenscheibe 2 mit einer außenseitigen Oberfläche III und einer innenraumseitigen Oberfläche IV, eine erste thermoplastische Zwischenschicht 3, eine zweite thermoplastische Zwischenschicht 4, ein Photovoltaikmodul 5 und einen opaken Abdeckdruck 6. Die erste thermoplastische Zwischenschicht 3 ist farblos und in einem ersten Teilbereich zwischen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 angeordnet und die zweite thermoplastische Zwischenschicht 4 ist dunkel gefärbt und in einem zweiten Teilbereich zwischen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 angeordnet, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich nicht überlappen. Das Photovoltaikmodul 5 ist zwischen der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 4 und der Außenscheibe 1 im zweiten Teilbereich angeordnet. Der opake Abdeckdruck 6 ist auf der innenraumseitigen Oberfläche II der Außenscheibe 1 angeordnet und weist eine erste Aussparung 7 und eine zweite Aussparung 8 auf. Der Hauptdurchsichtsbereich H der Verbundscheibe 100 ist in Durchsicht durch die Verbundscheibe 100 vollständig in der ersten Aussparung 7 angeordnet und die zweite Aussparung 8 ist in Durchsicht durch die Verbundscheibe 100 vollständig im zweiten Teilbereich angeordnet.
• Optional kann zwischen dem Photovoltaikmodul 5 und der Außenscheibe 1 eine Klebeschicht angeordnet sein.
• In der in der 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist der zweite Teilbereich und somit die zweite thermoplastische Zwischenschicht 4 und das Photovoltaikmodul 5 unmittelbar angrenzend an die Unterkante U der Verbundscheibe 100 angeordnet. Es ist alternativ auch möglich, dass der zweite Teilbereich und somit die zweite thermoplastische Zwischenschicht 4 und das Photovoltaikmodul 5 von der Unterkante U, beispielsweise um 5 cm beabstandet angeordnet ist. In diesem Fall ist der Bereich zwischen der Unterkante U und dem zweiten Teilbereich bevorzugt mit einer Klebeschicht ausgefüllt.
• In der 1 ist der Hauptdurchsichtsbereich H gepunktet umrandet und der zweite Teilbereich gestrichelt umrandet dargestellt. Zur vereinfachten Darstellung, ist der opake Abdeckdruck 6 in der 1 farblos dargestellt.
• 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 1 und 2 gezeigten nur dahingehend, dass die Verbundscheibe zusätzlich eine auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnete Funktionsschicht 10 aufweist.
• 4 zeigt die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 1 gezeigten nur dahingehend, dass zwei Sammelleiter 9 flächig voneinander beabstandet mit dem Photovoltaikmodul 5 elektrisch leitend kontaktiert sind.
• 5 zeigt die Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 1 gezeigten nur dahingehend, dass zwei Sammelleiter 9 flächig voneinander beabstandet mit dem Photovoltaikmodul 5 elektrisch leitend kontaktiert sind.
• In der 6 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100 in Draufsicht gezeigt und die 7 zeigt einen Querschnitt durch die in der 6 gezeigte Verbundscheibe 100 entlang der Schnittlinie Y'-Y.
• Die in den 6 und 7 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 1 und 2 gezeigten nur dahingehend, dass der zweite Teilbereich und somit die zweite thermoplastische Zwischenschicht 4 und das Photovoltaikmodul 5 nicht unmittelbar angrenzend an die Unterkante U der Verbundscheibe 100 angeordnet ist, sondern unmittelbar angrenzend an die Oberkante O der Verbundscheibe 100. Es ist alternativ auch möglich, dass der zweite Teilbereich und somit die zweite thermoplastische Zwischenschicht 4 und das Photovoltaikmodul 5 von der Oberkante O, beispielsweise um 5 cm beabstandet angeordnet ist. In diesem Fall ist der Bereich zwischen der Oberkante O und dem zweiten Teilbereich bevorzugt mit einer Klebeschicht ausgefüllt.
• 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 8 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 6 und 7 gezeigten nur dahingehend, dass die Verbundscheibe zusätzlich eine auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnete Funktionsschicht 10 aufweist.
• 9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 9 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 1 und 2 gezeigten nur dahingehend, dass die Verbundscheibe zusätzlich eine Reflexionsschicht 11 aufweist, welche im zweiten Teilbereich zwischen der Innenscheibe 2 und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet ist. Die Reflexionsschicht 11 kann beispielsweise als Beschichtung der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2, als eine zwischen der Innenscheibe 2 und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnete reflektierende Folie oder als eine Beschichtung auf einer zwischen der Innenscheibe 2 und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordneten Dünnglasscheibe oder Folie ausgebildet sein.
• 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 10 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 9 gezeigten nur dahingehend, dass die zusätzliche Reflexionsschicht 11 nicht zwischen der Innenscheibe 2 und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet ist, sondern auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 angeordnet ist. Die Reflexionsschicht 11 kann beispielsweise als Beschichtung der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2, als eine auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 aufgeklebte reflektierende Folie oder als eine Beschichtung auf einer auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 aufgeklebten Dünnglasscheibe oder Folie ausgebildet sein.
• 11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 11 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 9 gezeigten nur dahingehend, dass die Verbundscheibe zusätzlich eine auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnete Funktionsschicht 10 aufweist.
• 12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe 100. Die in der 12 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der 10 gezeigten nur dahingehend, dass die Verbundscheibe zusätzlich eine auf der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 angeordnete Funktionsschicht 10 aufweist.
• Es versteht sich, dass auch die in der 7 oder 8 gezeigten Ausführungsformen zusätzlich eine Reflexionsschicht 11 aufweisen können, welche im zweiten Teilbereich auf der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 oder zwischen der Innenscheibe 2 und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht 4 angeordnet ist.
• Mit einer erfindungsgemäßen Verbundscheibe mit einem Photovoltaikmodul mit einer Breite von 1350 mm und einer Höhe von 155 mm und somit einer Fläche von 0,21 Quadratmetern kann eine geschätzte Leistung pro Quadratmeter von 200 bis 225 W erzielt werden. Die geschätzte Leistung des Photovoltaikmoduls beträgt in diesem Fall somit 42,00 W bis 47,25 W. Eine Bildanzeigevorrichtung in Form eines Displays hat einen Leistungsverbrauch von 3 W. Bei Einsatz von 8 Displays liegt der gesamte Leistungsverbrauch der 8 Displays bei 24 W, so dass das Photovoltaikmodul genug Energie erzeugt, um alle 8 Displays zu versorgen und einen Leistungsüberschuss von 18,00 W bis 23,25 W zu haben.
• Bezugszeichenliste

1

Außenscheibe

2

Innenscheibe

3

erste thermoplastische Zwischenschicht

4

zweite thermoplastische Zwischenschicht

5

Photovoltaikmodul

6

opaker Abdeckdruck

7

erste Aussparung

8

zweite Aussparung

9

Sammelleiter

10

Funktionsschicht

11

Reflexionsschicht

100

Verbundscheibe

O

Oberkante der Verbundscheibe 100

U

Unterkante der Verbundscheibe 100

S

Seitenkante

H

Hauptdurchsichtsbereich

I

außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 1

II

innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 1

III

außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 2

IV

innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 2

X'-X

Schnittlinie

Y'-Y

Schnittlinie

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102014220189 A1 [0004]
• US 20040135742 A1 [0004]
• WO 2022073894 A1 [0006]
• WO 2022073860 A1 [0006]

Claims (8)

1. Verbundscheibe (100), mindestens umfassend - eine Außenscheibe (1) mit einer außenseitigen Oberfläche (I) und einer innenraumseitigen Oberfläche (II) - eine Innenscheibe (2) mit einer außenseitigen Oberfläche (III) und einer innenraumseitigen Oberfläche (IV), - eine erste thermoplastische Zwischenschicht (3) - eine zweite thermoplastische Zwischenschicht (4), - ein Photovoltaikmodul (5), - einen opaken Abdeckdruck (6), wobei die Verbundscheibe (100) eine Oberkante (O), eine Unterkante (U), zwei Seitenkanten (S) und einen Hauptdurchsichtsbereich (H) aufweist, die erste thermoplastische Zwischenschicht (3) farblos ist und in einem ersten Teilbereich zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) angeordnet ist, die zweite thermoplastische Zwischenschicht (4) dunkel gefärbt ist und zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2) in einem zweiten Teilbereich angeordnet ist, das Photovoltaikmodul (5) zwischen der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht (4) und der Außenscheibe (1) im zweiten Teilbereich angeordnet ist, der opake Abdeckdruck (6) auf der innenraumseitigen Oberfläche (II) der Außenscheibe (1) angeordnet ist und eine erste Aussparung (7) und eine zweite Aussparung (8) aufweist, in Durchsicht durch die Verbundscheibe (100) der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich nicht überlappen, der Hauptdurchsichtsbereich (H) vollständig im ersten Teilbereich und vollständig in der ersten Aussparung (7) angeordnet ist, und die zweite Aussparung (8) vollständig im zweiten Teilbereich angeordnet ist.
2. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite Teilbereich an die Unterkante (U) angrenzt oder maximal 5 cm von dieser beabstandet ist.
3. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 1, wobei der zweite Teilbereich an die Oberkante (O) angrenzt oder maximal 5 cm von dieser beabstandet ist.
4. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, zusätzlich umfassend zwei Sammelleiter (9), welche flächig von einander beabstandet mit dem Photovoltaikmodul (5) elektrisch leitend kontaktiert sind.
5. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke der ersten thermoplastischen Zwischenschicht (3) im vertikalen Verlauf von unten nach oben zumindest abschnittsweise zunimmt.
6. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend eine Funktionsschicht (10), welche auf der außenseitigen Oberfläche (III) der Innenscheibe (2) angeordnet ist.
7. Verbundscheibe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich umfassend eine Reflexionsschicht (11), welche im zweiten Teilbereich auf der innenraumseitigen Oberfläche (IV) der Innenscheibe (2) oder zwischen der Innenscheibe (2) und der zweiten thermoplastischen Zwischenschicht (4) angeordnet ist.
8. Verbundscheibe (100) nach Anspruch 7, wobei die Reflexionsschicht (11) als eine Beschichtung auf einer Dünnglasscheibe ausgebildet ist.

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