JP2020515488A - Ｈｕｄ機能を実施するための積層ガラス - Google Patents

Abstract

本発明は、ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）機能を実施するための積層ガラスに関し、この積層ガラスは、以下を含む：外部ガラス層；内部ガラス層；及び外部ガラス層と内部ガラス層の間に設置されたＰＶＢフィルム；ここで、このＰＶＢフィルムは、均一な厚さを有しており、この積層ガラスは、さらに反射フィルムを含む。

Description

本発明は、ガラスの技術分野に関するものであって、特に、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスに関する。

ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）は、運転者が、その頭を下げる必要なく、運転者にとって必要とされる重要な情報を目にすることを可能にし、それによって、計器を見るために、運転者が頭を下げることを要する頻度を減らして、注意散漫になること及び状況認識が制御不能になることを防止するようにされている。したがって、ＨＵＤは、通常は、運転補助装置として、航空機及び高性能の乗り物に使用されている。

現在、ＨＵＤは、一般的には、表示を行うために、航空機や乗り物のフロントウィンドシールドを使用している。これらのフロントウィンドシールドは、通常、積層ガラスであり、つまり、これらのフロントウィンドシールドは、内部及び外部の両者のインターフェースを有しており、異なる位置で非常に近い明るさを有する２つの像を形成するので、運転者にとっては、これらの像がひどいゴーストのように見える。この問題を解消するために、現在のところ、一般的に実施されていることは、積層ガラス中において、くさび形の角度で、くさび形の断面を有するＰＶＢフィルムを使用して、外部インターフェースの像の位置を調整することであり、それによって、ゴーストを除去するという目的を達成することができる。

しかしながら、くさび形の断面を有する市販のＰＶＢフィルムは、その特別な形状に起因して、高い製造コストがかかり、このために、その販売価格は非常に高価なものになっている。一般的に、くさび形の断面を有するＰＶＢフィルムの価格は、均一な厚さを有する一般的なＰＶＢフィルムの価格の数倍である。さらに、現在市販されている、くさび形の断面を有するＰＶＢフィルムは、通常は、押出成形プロセスによって成形されており、押出成形プロセスにおける制約によって、こうして成形された、くさび形の断面を有するＰＶＢフィルムは、せいぜい、くさび形の断面を一の方向において有するものであり、別の方向においては、その断面は均一であって変化しないままである。しかしながら、断面が一の方向でくさび形であるＨＵＤについて、運転者がこのＨＵＤを別の角度から見たときには、ＨＵＤ上の像がぼやけてしまうので、一の方向においてのみくさび形の断面を有することは、大面積のＨＵＤが検討されているときには、依然として制約を有することになる。例えば、ある角度からＨＵＤを見たときには、像は明瞭であるが、別の角度からＨＵＤを見たときには、この角度でのＰＶＢフィルムの断面の形状が均一であって変化しないので、依然として、ＨＵＤ上の像には、この角度でゴーストが生じることになる。したがって、運転者は、このＨＵＤ上に表示されたデータを明瞭に見ることができず、その視野角を調節する必要があり、それによって、結果的に、注意散漫になり、ひいては、安全運転に対して、ある一定の潜在的な問題を生じさせることになる。

上述の問題を解消するために、現在のところの一つの解決策は、光を放出する特定のレーザーにおいて、ある特定の波長の光のみを反射することが可能であるガラスを提供し、その特定の波長の光を使って、そのガラス上でＨＵＤ結像を行うことである。しかしながら、上記の装置に要求される光源は、一般的に、特定の狭帯域の発光体である。したがって、この方法は、装置についてのより高度な必要条件があり、普遍的に適用できるものではない。

したがって、従来技術における上述した欠点を克服するために、本発明は、ＨＵＤ機能を実施するための新規な積層ガラスウィンドウを提供し、この積層ガラスは、反射フィルムを使用しており、それによって、この積層ガラスの外部ガラス層及び内部ガラス層上に形成された像の明るさのコントラスト比を増加させることによって、「ゴースト」を除去するものである。このため、ＨＵＤ機能を実施するためのこの積層ガラスは、市販の低価格の、均一な厚さを有する一般的なＰＶＢフィルムを使用することができ、それによって、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの製造コストを著しく減少させるものである。

本発明のある一つの態様によれば、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスが提供され、この積層ガラスは、以下を含む：
外部ガラス層；
内部ガラス層；及び
外部ガラス層と内部ガラス層の間に設置されたＰＶＢフィルム；
ここで、ＰＶＢフィルムは、均一な厚さを有しており、かつ外部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面、及び内部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面のうちの少なくとも一つは、反射フィルムを具備している。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、外部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面だけが、反射フィルムを具備している。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、内部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面だけが、反射フィルムを具備している。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、外部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面、及び内部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面のそれぞれが、反射フィルムを各々具備している。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、反射フィルムが、反射増加層又は反射防止層である。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、外部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面、及び内部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面のそれぞれが、反射フィルムを各々具備しており、この２つの反射フィルムの一方は反射増加層であって、他方は反射防止層である。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、反射増加層又は反射防止層が、単層反射フィルム又は多層反射フィルムである。

本発明の別の態様によれば、この積層ガラスは、反射増加層が、反射増加層を具備するガラス層に投影された光の反射率を、６〜９％、好ましくは９％に達するようにする。また、この積層ガラスは、反射防止層が、反射防止層を具備する前記ガラス層に投影された光の反射率を、０．１〜１％、好ましくは０．１％に達するようにする。

本発明についての、上記及びその他の特徴、特性、並びに利点は、図面及び詳細な実施態様とあわせた以下の記載から、より明らかになる。

図１は、従来技術における、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの断面図を概略的に示したものであり、内部ガラス層と外部ガラス層の間に、くさび形のＰＶＢフィルムが存在する。 図２は、本発明による、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスのある一つの実施態様の断面図を概略的に示したものであり、内部ガラス層と外部ガラス層の間に、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムが存在し、かつ反射フィルムが、外部ガラス層の外側に設けられている。 図３は、本発明による、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの別の実施態様の断面図を概略的に示したものであり、内部ガラス層と外部ガラス層の間に、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムが存在し、かつ反射フィルムが、内部ガラス層の内側に設けられている。 図４は、本発明による、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスのさらに別の実施態様の断面図を概略的に示したものであり、内部ガラス層と外部ガラス層の間に、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムが存在し、かつ反射フィルムが、外部ガラス層の外側及び内部ガラス層の内側の両者に、それぞれ設けられている。

好ましい実施態様についての以下の詳細な説明では、本発明の一部を構成する添付の図面に言及する。添付の図面では、本発明を実施することができる特定の実施態様が、例示として示されている。例となる実施態様は、本発明によるすべての実施態様を列挙することを目的とするものではない。本発明の範囲を逸脱することなく、その他の実施態様を利用することができ、かつ構造的な又は論理にかなった改変をもなすことができると理解することができる。したがって、以下の詳細な説明は、制限となるものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

図１は、従来技術における、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの断面図である。図１では、内部ガラス層と外部ガラス層の間にくさび形のＰＶＢフィルムが存在する。従来技術では、くさび形のＰＶＢフィルムは、通常、押出成形プロセスによって得られる。

図１において、くさび形の断面を有する積層ガラスによって、内部ガラス層と外部ガラス層とにより生じる像の間の、相互の重なりに起因して形成される「ゴースト」を取り除く基本的なメカニズムは、以下のとおりである：ＰＶＢフィルム３の断面はくさび形であり、このＰＶＢフィルム３の厚さは均一ではないので、ＰＶＢフィルム３の厚さが変化する位置によってその反射角は変化し、この反射角の変化を利用して、外部ガラス層１と内部ガラス層２によって形成される２つの像の焦点を、最終的に一つの位置に合わせることができ、それによって、ただ一つの明瞭な像を形成させる。しかしながら、くさび形の断面を有するＰＶＢフィルム３の形成には、成形プロセスにおいて、より高度な必要条件があり、プロセスが比較的複雑であるので、結果的にフィルムの製造コストを増加させることにつながる。現在市販されている、くさび形の断面を有するＰＶＢフィルムの価格は、均一な厚さを有する一般的なＰＶＢフィルムの価格よりもかなり高く、いくつかのくさび形のＰＶＢフィルムの価格は、一般的なＰＶＢフィルムの価格の約８倍である。さらに、運転者がディスプレイを見る角度が、ＰＶＢフィルムの調整された角度からいったん外れると、「ゴースト」が、いや応なしに再び現れる。

上記の問題を考慮して、本発明は、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスを提供し、ここで、反射フィルムが、内部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面、及び外部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面のうちの少なくとも一つに設けられており、かつこの場合に、内部ガラス層と外部ガラス層の間のＰＶＢフィルムは、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムとすることができる。

実際の使用では、内部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面は、内部ガラス層の内側であり、かつ外部ガラス層の、ＰＶＢフィルムと反対側の面は、外部ガラス層の外側である。反射フィルムは、反射増加層及び／又は反射防止層から選択することができ、ここでの反射増加層及び反射防止層の両者は、市販のものを購入することができるし、又は技術的に慣用の方法で得ることができる。反射増加層は、例えば、ゾル−ゲル法により、酸化物の被覆液を調製し、それからローラー被覆や噴霧などの方法によって、ガラス表面にこの被覆液を均一に塗布し、その後、このガラスと一緒に、熱間曲げ又は強化処理（テンパリング）を施すことで形成することができるし、また、湿式化学法、蒸着めっき、又はスパッタリング法によって形成することもできる。反射増加層の材料は、酸化チタン、酸化バリウムなどのような酸化物から選択することができる。

反射防止層は、多孔質の酸化ケイ素層とすることができる。反射防止層の形成方法は、以下のとおりである：１０〜２０ｎｍの酸化ケイ素のゾルを、ローラー被覆によって、ガラス表面に均一に塗布し、その後、このガラスと一緒に、熱間曲げ又は強化処理（テンパリング）を施すことで形成することができる。

図２は、本発明による、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの断面図を概略的に示したものであり、ここで、内部ガラス層１２と外部ガラス層１１の間に、均一な厚さを有するＰＶＢフィルム１３が存在する。特に、ＰＶＢフィルム１３は、一般に市場でよく目にされる、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムから選択することができる。ＰＶＢフィルムの厚さは、好ましくは、０．７６ｍｍであり、その他の適切な厚さを有するＰＶＢフィルムも使用することができる。さらに、反射フィルム１４が、外部ガラス層１１の外側に設けられている。反射フィルム１４は、反射防止層又は反射増加層のいずれかにすることができる。加えて、反射フィルム１４は、多層反射フィルム又は単層反射フィルムのいずれかにすることができる。外部ガラス層１１の厚さは、２．１ｍｍ、１．８ｍｍ、又は１．６ｍｍにすることができる。内部ガラス層１２の厚さは、２．１ｍｍ、１．８ｍｍ、又は１．６ｍｍにすることができる。もちろん、その他の適切な厚さを有する内部ガラス層及び外部ガラス層を使用することもできる。反射フィルム１４が、反射防止層であるとき、この層によって、積層ガラスがＨＵＤ機能を実施する基本的なメカニズムは、以下のとおりである：プロジェクター（図示していない）が積層ガラス上へ光を投影するとき、反射防止層が外部ガラス層に設けられているので、外部ガラス層の外側で反射される光は減少し、好ましくは、４％の反射率を、もとの反射率の８分の１である０．５％に減少させることができ；したがって、外部ガラス層によって形成された像の明るさは、とても低く、この像をほとんど無視できる。しかしながら、内部ガラス層上での光は適切に反射され、このため、内部ガラス層によって形成された像の明るさは、正常でありかつ明瞭である。したがって、外部ガラス層上での反射によって形成される低い明るさの像と、内部ガラス層上での反射によって形成される正常な明るさの像とが、たとえ同じ位置で重ならないとしても、この２つの像の明るさは、非常に異なるので、低い明るさの像をほとんど無視することができる。したがって、表示されたスクリーンを見たときに、運転者は、内部ガラス層上での反射によって形成される像に気が付くだけであって、この像によって表示される情報を、外部ガラス層によって形成される低い明るさの像に妨げられることなく、明確に見ることができる。反射フィルム１４が、反射増加層であるとき、この層によって、積層ガラスがＨＵＤ機能を実施する基本的なメカニズムは、以下のとおりである：プロジェクター（図示していない）が積層ガラス上へ光を投影するとき、反射増加層が外部ガラス層に設けられているので、外部ガラス層で反射される光は増大し、好ましくは、もとは４％であった反射率から８％の反射率へと２倍に増大させることができ；したがって、外部ガラス層によって形成された像の明るさは、非常に高く、内部ガラス層上での反射によって形成された像の明るさよりも、かなり高いものとなる。このように、この２つの像の間の明るさの顕著な差によって、表示されたスクリーンを見たときに、運転者は、内部ガラス層によって形成される像に妨げられることなく、通常は、外部ガラス層によって表示される、非常に高い明るさを有する像に気が付くことになる。

図３は、本発明による、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの断面図を概略的に示したものであり、ここで、内部ガラス層２２と外部ガラス層２１の間に、均一な厚さを有するＰＶＢフィルム２３が存在し、かつ反射フィルム２４が、内部ガラス層２２の内側に設けられている。ここでは、ＰＶＢフィルム２３は、一般に市場でよく目にされる、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムから選択することができる。ＰＶＢフィルムの厚さは、好ましくは、０．７６ｍｍであり、その他の適切な厚さを有するＰＶＢフィルムも使用することができる。外部ガラス層２１及び内部ガラス層２２の厚さは、両者とも２．１ｍｍ、１．８ｍｍ、又は１．６ｍｍにすることができる。もちろん、その他の適切な厚さを有する内部ガラス層及び外部ガラス層を使用することもできる。特に、反射フィルム２４は、反射防止層又は反射増加層のいずれかにすることができる。加えて、反射フィルム２４は、多層反射フィルム又は単層反射フィルムのいずれかにすることができる。反射フィルム２４が、反射防止層であるとき、この層によって、積層ガラスがＨＵＤ機能を実施する基本的なメカニズムは、以下のとおりである：プロジェクター（図示していない）が積層ガラス上へ光を投影するとき、反射防止層が内部ガラス層２２の内側に設けられているので、内部ガラス層２２で反射される光は減少し、好ましくは、４％の反射率から、もとの反射率の４０分の１である０．１％に減少させることができ；したがって、内部ガラス層２２によって形成された像の明るさは、とても低く、この像をほとんど無視できる。しかしながら、外部ガラス層２１上での光は適切に反射され、このため、外部ガラス層２１によって形成された像の明るさは、正常でありかつ明瞭である。したがって、外部ガラス層上での反射によって形成される正常な明るさの像と、内部ガラス層上での反射によって形成される低い明るさの像とが、たとえ同じ位置で重ならないとしても、この２つの像の明るさは、非常に異なるので、低い明るさの像をほとんど無視することができる。したがって、表示されたスクリーンを見たときに、運転者は、外部ガラス層によって表示される正常な明るさの像に気が付くだけであって、この像によって表示される情報を、内部ガラス層によって形成される低い明るさの像に妨げられることなく、明確に見ることができる。反射フィルム２４が、反射増加層であるとき、この層によって、積層ガラスがＨＵＤ機能を実施する基本的なメカニズムは、以下のとおりである：プロジェクター（図示していない）が積層ガラス上に光を投影するとき、反射増加層が内部ガラス層２２の内側に設けられているので、内部ガラス層２２で反射される光は大きく増加し、好ましくは、もとは４％であった反射率から９％の反射率へと、２倍を超えて増加させることができ；したがって、内部ガラス層２２によって形成された像の明るさは、非常に高く、外部ガラス層上での反射によって形成された像の明るさよりも、かなり高いものとなる。このように、この２つの像の間の明るさの顕著な差によって、表示されたスクリーンを見たときに、運転者は、外部ガラス層によって形成される像に妨げられることなく、通常、内部ガラス層によって表示される、非常に高い明るさを有する像に気が付くことになる。この実施態様では、反射フィルム２４が反射増加層であって、内部ガラス層２２の内側に設けられているとき、透明ガラス上で測定した、形成された像のファジー値は、０．４８であり、かつ緑色ガラス上で測定した、形成された像のファジー値は、０．４である。

図４は、本発明による、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラスの断面図を概略的に示したものであり、ここで、内部ガラス層と外部ガラス層の間に、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムが存在し、かつ反射フィルムが、外部ガラス層の外側及び内部ガラス層の内側の両者に、それぞれ設けられている。ここでは、ＰＶＢフィルム３３は、一般に市場でよく目にされる、均一な厚さを有するＰＶＢフィルムから選択することができる。ＰＶＢフィルムの厚さは、好ましくは、０．７６ｍｍであり、その他の適切な厚さを有するＰＶＢフィルムも使用することができる。外部ガラス層３１の厚さは、２．１ｍｍ、１．８ｍｍ、又は１．６ｍｍにすることができる。内部ガラス層３２の厚さは、２．１ｍｍ、１．８ｍｍ、又は１．６ｍｍにすることができる。もちろん、その他の適切な厚さを有する内部ガラス層及び外部ガラス層を使用することもできる。ここで、外部ガラス層３１の外側の反射フィルム３４は、反射防止層又は反射増加層のいずれかにすることができ、かつ内部ガラス層３２の内側の反射フィルム３４’は、反射フィルム３４に対して逆に機能するように、反射増加層又は反射防止層のいずれかにすることができる。反射フィルム３４が反射防止層であって、反射フィルム３４’が反射増加層であるとき、これらの層によって、積層ガラスがＨＵＤ機能を実施する基本的なメカニズムは、以下のとおりである：プロジェクター（図示していない）が積層ガラス上へ光を投影するとき、反射防止層が外部ガラス層に設けられているので、外部ガラス層の外側で反射される光は減少し、好ましくは、もともと４％であった反射率から、もとの反射率の８分の１未満である、０．５％、さらには０．１％の反射率に減少させることができ；したがって、外部ガラス層によって形成された像の明るさはとても低く、この像をほとんど無視できる。さらに、反射増加層が内部ガラス層３２に設けられているので、内部ガラス層３２の内側で反射される光が増大し、好ましくは、もともと４％であった反射率から、８％の、さらには９％までの反射率へと、２倍を超えて増大させることができる。したがって、外部ガラス層３１上での反射によって形成される低い明るさの像と、内部ガラス層３２上での反射によって形成される高い明るさの像とが、たとえ同じ位置で重ならないとしても、１６倍を超える明るさの差により、この２つの像は、明るさが非常に異なるので、増大された明るさの像とは対照的な低い明るさの像を、ほとんど無視することができる。表示されたスクリーンを見たときに、運転者は、内部ガラス層上での反射によって形成される像に気が付くだけであって、この像によって表示される情報を、外部ガラス層によって形成される低い明るさの像に妨げられることなく、明確に見ることができる。そして、反射フィルム３４が反射増加層であって、反射フィルム３４’が反射防止層であるときには、この逆もまた同様となる。

結論として、上述した実施態様は、説明することを意図しているのみであって、本発明を限定するものではないと理解されるべきである。当業者は、本発明の主旨及び範囲を逸脱することなく、修正や変更をなすことができると理解されるべきである。上記の修正や変更は、本発明の範囲内及び添付した特許請求の範囲内にあるものとみなされる。本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。さらに、特許請求の範囲における任意の参照符号は、本発明を限定するものとして解釈されるべきものではない。動詞「含む」及びその変形は、特許請求の範囲に記載した要素や工程とはまた別の、その他の要素や工程を除外しない。ある要素又は工程の前に置かれた不定冠詞「ａ／ａｎ」は、そのような要素又は工程よりも多い、複数の要素又は工程を除外するものではない。

１ 外部ガラス層
２ 内部ガラス層
３ ＰＶＢフィルム
１１ 外部ガラス層
１２ 内部ガラス層
１３ ＰＶＢフィルム
１４ 反射フィルム
２１ 外部ガラス層
２２ 内部ガラス層
２３ ＰＶＢフィルム
２４ 反射フィルム
３１ 外部ガラス層
３２ 内部ガラス層
３３ ＰＶＢフィルム
３４、３４’ 反射フィルム

Claims (10)

1. 以下を含む、ＨＵＤ機能を実施するための積層ガラス：
   外部ガラス層；
   内部ガラス層；及び
   前記外部ガラス層と前記内部ガラス層の間に設置されたＰＶＢフィルム；
   ここで、前記ＰＶＢフィルムは、均一な厚さを有しており、かつ前記外部ガラス層の、前記ＰＶＢフィルムと反対側の面、及び前記内部ガラス層の、前記ＰＶＢフィルムと反対側の面のうち少なくとも一つは、反射フィルムを具備している。
2. 前記外部ガラス層の、前記ＰＶＢフィルムと反対側の前記面だけが、反射フィルムを具備している、請求項１に記載の積層ガラス。
3. 前記内部ガラス層の、前記ＰＶＢフィルムと反対側の前記面だけが、反射フィルムを具備している、請求項１に記載の積層ガラス。
4. 前記外部ガラス層の、前記ＰＶＢフィルムと反対側の前記面、及び前記内部ガラス層の、前記ＰＶＢフィルムと反対側の前記面のそれぞれが、反射フィルムを各々具備している、請求項１に記載の積層ガラス。
5. 前記反射フィルムが、反射増加層又は反射防止層であって、前記反射増加層は、前記反射増加層を具備する前記ガラス層に投影された光の反射率を増加させるために導入されており、かつ、前記反射防止層は、前記反射防止層を具備する前記ガラス層に投影された光の反射率を減少させるために導入されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層ガラス。
6. 前記反射フィルムの一方が、反射増加層であり、かつ前記反射フィルムの他方が、反射防止層である、請求項４又は５に記載の積層ガラス。
7. 前記反射フィルムが、単層反射フィルム又は多層反射フィルムである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層ガラス。
8. 前記反射増加層が、前記反射増加層を具備する前記ガラス層に投影された光の反射率を、６〜９％、好ましくは９％に達するようにする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層ガラス。
9. 前記反射防止層が、前記反射防止層を具備する前記ガラス層に投影された光の反射率を、０．１〜１％、好ましくは０．１％に達するようにする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層ガラス。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層ガラスを用いた、乗り物のフロントウィンドシールド。

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