JP5769808B2 - ヘッドアップディスプレイとしての複合窓ガラス - Google Patents

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Description

本発明は、複合窓ガラス、複合窓ガラスを製造するための方法、および、ヘッドアップディスプレイとしての複合窓ガラスの使用に関する。
ヘッドアップディスプレイ(HUD)が、航空業界で広まっている。パイロットの直接視界に搭載されているシステムは、自身および他の航空機についての最も重要な情報を表示する。軍事部門において確立され、頻繁に使用されるこれらのシステムはまた、非軍事部門、特に自動車部門おける使用にも多くの可能性がある。したがって、速度についてのデータ、先行する車両からの距離、またはナビゲーション装置からの方向指示データを、ヘッドダウンディスプレイ(HDD)とは対照的に、運転者のちょうど目の高さに表示することができる。運転者は、計器を見ている間、交通状況に注意することができないため、これらの性能により車両の交通安全が明らかに向上する。自動車の速度が増すと、高速道路では、たとえば、車両によって「見通しの悪い」走行距離が重要であり、事故の危険性を増大させることがある。
ヘッドアップディスプレイ(HUD)が、レーザなどの外部光源に照らされる場合、支配的な光および気象条件によっては、光照射野を見ることが難しい。強い太陽光および水のしずくによる光反射により、ヘッドアップディスプレイに投影されるデータを見ることがはるかに困難となる。このことは、表示域、たとえばフロントガラス上に投影される虚像では特に明白である。電磁的に励起される染料または顔料によって表示域上に生成される実像が、解決策への可能性のある手法を構成する。
窓ガラスの大きさおよび中間層中に均一に分布する顔料の傾向のために、比較的高い濃度の色素顔料が必要である。オートクレーブ内で複合窓ガラスを処理すると、この影響が増強する。しかしながら、多くの場合、高い顔料濃度は非常に高価で、かつ、規制区分および有害物質としての顔料または染料の取り扱いを踏まえた特別な予防措置を時として必要とする。
独国特許出願公開第60314613号明細書は、フォトクロミック組成物およびその製造方法を開示している。この化合物は、線状架橋性ポリウレタンまたはポリウレタン−尿素ポリマーと、フォトクロミック有機化合物とを含有する。
国際公開第2004/099172号は、アリールアミン基で置換されたベンゾ−、ナフト−およびフェナントロクロメン構造上のフォトクロミック組成物を開示している。
米国特許第7230767号明細書は、自動車ガラス窓における画像表示システムを開示している。この配置は、内側窓ガラスの外側に向いている面上に発光化合物を含む。発光化合物は光源に照らされ、自動車運転手の視界に現れる。
独国特許出願公開第60314613号明細書 国際公開第2004/099172号 米国特許第7230767号明細書
本発明の目的は、ヘッドアップディスプレイとして使用することができ、また、顔料または染料の濃度が低くてもあらゆる光条件下で1つまたは複数の色の優れた認知度と共に高い光度を可能にする複合窓ガラスを提供することである。
本発明の目的は、独立請求項1によって本発明に従って実現される。好ましい実施形態が従属請求項から明白となる。
ヘッドアップディスプレイを有する複合窓ガラスを製造するための本発明による方法、デバイス、およびそれらの使用が、他の同格請求項から明白となる。
本発明による複合窓ガラスは、少なくとも1枚の内側窓ガラスと、1枚の外側窓ガラスと、少なくとも1つのポリマー中間層とを備える。語句「外側窓ガラス」は、外側に位置する窓ガラスを指し、語句「内側窓ガラス」は、車室内に位置する、または内側に面している窓ガラスを指す。これらの窓ガラスは、好ましくは板ガラス(フロートガラス)、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスを含む。窓ガラスの平均光透過率(他に特に規定がなければ、波長380nm〜780nmの光についてのDIN5033による光型Aおよび2°標準観測者に対する光透過率として)は、好ましくは80%よりも高く、好ましくは90%よりも高い。窓ガラスの光透過率は、360nm〜420nmの波長領域で好ましくは70%超、特に好ましくは75%である。
中間層は、少なくとも第1の発光顔料、好ましくは第1の熱可塑性膜と、バリア膜と、第2の熱可塑性膜とを含む。熱可塑性膜は、好ましくはPVB(ポリビニルブチラール)またはEVA(ポリエチル酢酸ビニル)を含有する。第1の発光顔料は、好ましくは第1の熱可塑性膜全体積に含有される。バリア膜は、発光顔料向け拡散障壁として作用する。このバリア膜は、顔料含有熱可塑性膜と比較して発光顔料の残留濃度を、すなわち「不純物」を、好ましくは最大10%未満、特に好ましくは5%未満で含有する。
発光顔料は、式:R−COO−P(OH)x(0−4)−COO−Rのヒドロキシアルキルテレフタレートを含有し、式中R、Rは、炭素数1〜10のアルキルまたはアリル残基であり、Pはフェニル環であり、OHはフェニル環に結合しているヒドロキシル基であり、xはフェニル環に結合しているヒドロキシル基の数である。一般構造式は以下である。
Figure 0005769808
発光顔料は、好ましくはジエチル2,5−ジヒドロキシテレフタレートを含有する。構造式は以下である。
Figure 0005769808
発光顔料は、本発明の背景において、他の有機および/または無機発光化合物、イオン、凝集体および/または分子を含有することができる。発光には、蛍光および/または燐光プロセス、電磁放射による励起、および電磁放射の放出が含まれる。放出される放射は、好ましくは励起放射とは異なる波長を有する。放出される放射は、好ましくはより高い波長を有する。第1の熱可塑性膜と第2の熱可塑性膜との間に配置されるバリア膜により、第2の熱可塑性膜への発光顔料の拡散が防止または低減される。第1の熱可塑性膜および他の熱可塑性膜の、波長405nmで測定される光透過率は、好ましくは70%超、特に好ましくは82%超である。これら熱可塑性膜の光透過率は、膜厚、ポリマー組成、重合度、重合分布、紫外線遮断物、または、可塑剤によって設定することができる。本発明による熱可塑性膜により、励起および放出電磁放射をわずかに弱めることができる。したがって、ヘッドアップディスプレイの高い光度が可能となるにすぎない。第1の熱可塑性膜は、好ましくは内側窓ガラスに隣接して配置され、第2の熱可塑性膜は、好ましくは外側窓ガラスに隣接して配置される。
バリア膜は、好ましくはポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニル(PVF)、可塑剤なしのポリビニルブチラール(PVB)および/またはこれらの共重合体、特に好ましくはポリエチレンテレフタレート(PET)を含有する。
波長375nmで測定される熱可塑性膜の光透過率は、50%超、好ましくは60%超、特に好ましくは70%超であることが好ましい。
熱可塑性膜の光透過率は、390nm〜410nmの波長領域で、75%超、好ましくは82%超であることが好ましい。
中間層は、好ましくはPVC(ポリ塩化ビニル)、PU(ポリウレタン)、EVA(ポリエチル酢酸ビニル)ならびにこれらの混合物および共重合体を含有する。
第2の熱可塑性膜は、好ましくは第2の発光顔料または染料を含有する。第2の発光顔料は、好ましくは第1の発光顔料とは異なる波長の光を放出する。あるいは、発光顔料を有するさらなる熱可塑性膜およびその間に位置するバリア膜を配置することもできる。
バリア膜は、好ましくは第3の発光顔料を含有する。特に好ましい一実施形態においては、第1の熱可塑性膜、バリア膜および第2の熱可塑性膜は、3種の異なる発光顔料を含む。
中間層は、好ましくは、360nm〜400nmの蛍光粒子の励起スペクトルの範囲で活性がある他の紫外線遮断物を含有しない。本発明による発光顔料は、好ましくは紫外線遮断物として作用する。
この発光顔料は、好ましくは350nm〜450nm、特に好ましくは390nm〜420nmの範囲に局所励起極大を有する。この範囲で優れた結果が得られる。
この発光顔料は、好ましくは400nm〜800nm、特に好ましくは430nm〜500nmの範囲に局所発光極大を有する。
中間層は、0.30mm〜0.9mm、好ましくは0.50mm〜0.80mmの厚さを有することが好ましい。
発光顔料は、好ましくはベンゾピラン、ナフトピラン、2H−ナフトピラン、3H−ナフトピラン、2H−フェナントロピラン、3H−フェナントロピラン、フォトクロミック樹脂、クマリン、キサンチン、ナフタル酸誘導体、オキサゾール、スチルベン、スチリル、ペリレン、ナフタルイミド、ナフタル、フェニル、キサンテン、ランタニド、好ましくはY:Eu、YVO:Tm、YS:Pr、GdS:Tbおよび/またはこれらの混合物を含有する。
発光顔料は、好ましくは、アルコール、ケトン、エステル、アミン、アミド、および/または、これらの混合物を、溶媒として加えて含有する。発光顔料は、特に好ましくはエタノール、テトラヒドロフランおよび/またはベンジルアルコールを、さらに含有する。これらの溶媒のほとんどが、発光顔料の適用後に蒸発によって失われる。
中間層は、好ましくは0.1g/m〜15g/mの発光顔料を含有する。これらの数量表示は、約0.76mmの中間層の厚さに基づく。
内側窓ガラスおよび/または外側窓ガラスは、好ましくは1mm〜4mm、特に好ましくは1.4mm〜2.5mmの厚さを有する。内側窓ガラスおよび外側窓ガラスの厚さは異なっていてもよい。
内側窓ガラスおよび/または外側窓ガラスは、好ましくは着色および/またはコーティングされている。着色および/またはコーティングは、投影像のコントラストを増強し、劣化から発光顔料を保護することができる。好ましくは、外側の、外側に向いている窓ガラスは、着色および/またはコーティングを含み、車室内の光源に面している内側窓ガラスは、着色および/またはコーティングを含んでいない。
好ましくは、バリア膜はコーティング、好ましくは金属コーティング、特に好ましくはZnO、Ag、In、TiO、AlNを有する。このコーティングは、発光顔料または染料向け拡散障壁としてのバリア膜の作用を増強する。このコーティングは、好ましくは、発光顔料または染料を有する熱可塑性膜に隣接するバリア膜上に配置される。
本発明はさらに、絵文字、数字および図形文字を表示するためのデバイスを包含する。このデバイスは、上述のような複合窓ガラスと、複合窓ガラス向けの光源とを備える。光源は電磁放射を、好ましくは波長360nm〜420nmの電磁放射を放出する。光源によって放出される放射は、中間層中の発光顔料によって吸収され、波長が変化して再放出される。この放出される放射は、窓ガラス上の画素としてビューアーによって知覚される。光源は、好ましくはダイオードレーザを備える。
本発明はさらに、複合窓ガラスを製造するための方法を包含する。この方法は、第1のステップにおいて、第1の熱可塑性膜上への第1の発光顔料の塗布を含み、この第1の熱可塑性膜は、次のステップにおいて、内側窓ガラスと、バリア膜、第2の熱可塑性膜および外側窓ガラスとの間に積層される。この積層は、好ましくは、温度120℃〜170℃、圧力10バール〜15バールで30分〜240分間行われる。積層中、第1の発光顔料は、好ましくは熱可塑性膜全体に均一に分布され、バリア膜中にはわずかに分布しているにすぎない。積層後、バリア膜は、好ましくは熱可塑性膜中の第1の発光顔料の濃度で10%未満、特に好ましくは5%未満含有する。
発光顔料は、好ましくは吹き付け、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷および/またはフレキソ印刷によって塗布される。
本発明はさらに、透明または半透明表示システム、建物、自動車、航空機、および/または、ヘリコプタにおけるヘッドアップディスプレイとしての、特に好ましくは自動車におけるフロントガラスとしての複合窓ガラスの使用を包含する。
以下に、図面および例示的な実施形態ならびに比較例を参照して、本発明を詳細に説明する。図面は単なる略図であって、原寸に比例していない。それら図面は、決して本発明を限定するものではない。
従来技術による発光粒子を有する複合窓ガラスの断面図である。 本発明による複合窓ガラスの断面図である。 本発明による中間層の断面図である。 本発明による中間層の好ましい一実施形態の断面図である。 本発明による中間層の別の好ましい実施形態の断面図である。 本発明によるデバイスの概略図である。
図1は、従来技術による発光粒子(3a)を有する複合窓ガラス(I)の断面図を示す。複合窓ガラス(I)は、少なくとも1枚の内側窓ガラス(1)と、1枚の外側窓ガラス(2)と、少なくとも1つのポリマー中間層(3)とを備える。語句「外側窓ガラス」は、外側に位置する窓ガラスを指し、語句「内側窓ガラス」は、車室内に位置する複合窓ガラス(I、II)の窓ガラスを指す。中間層(3)は、PVB製の熱可塑性膜(3b)と、複合窓ガラス(I)の積層後熱可塑性膜(3b)中に統計的に分布している発光顔料または染料(3a)とを備える。光度は高い顔料密度(3a)によってのみ十分に高くなるため、熱可塑性膜(3b)中の顔料(3a)の広域分布は、高い顔料濃度を必要とする。
図2は、本発明による複合窓ガラス(II)の断面図を示す。複合窓ガラス(II)は、少なくとも1枚の内側窓ガラス(1)と、1枚の外側窓ガラス(2)と、少なくとも1つのポリマー中間層(3)とを備える。中間層(3)は、PVB製の第1の熱可塑性膜(3b)と、熱可塑性膜(3b)中に分布している発光顔料(3a)とを備える。第1の熱可塑性膜(3b)に続いて、複合窓ガラスの積層後でさえも発光顔料または染料(3a)が実質的にないPET製のバリア膜(3c)である。語句「実質的にない」とは、本発明の背景において、肉眼で認識可能なバリア膜(3c)における電磁放射の励起も放出もないことを意味する。PVB製の第2の熱可塑性膜(3d)が、バリア膜(3c)および外側窓ガラス(2)に接合される。波長365nmのレーザによる励起を伴って90℃で4週間貯蔵した後でさえ、複合窓ガラス(II)は外側窓ガラス(2)からの可視発光を示さなかった。内側窓ガラス(1)を通過する波長365nmのレーザにより励起が生じると、複合窓ガラス(II)は、可視領域の光の明確な放出を示す。これにより、発光顔料(3a)の可視部がバリア膜(3c)に含まれていないことが実証される。発光顔料(3a)がバリア膜(3c)に拡散した場合、放出される放射が、第2の熱可塑性膜(3d)とバリア膜(3c)との界面に現れなければならないはずである。残りのバリア膜(3c)および第1の熱可塑性膜(3b)においては、これらの膜の紫外線吸収のために発光は存在しない。
図3は、第1の発光粒子(3a)を有する第1の熱可塑性膜(3b)と共に、第1の熱可塑性膜(3b)に続くバリア膜(3c)および第2の熱可塑性膜(3d)から作製される、本発明による中間層(3)の拡大断面図を示す。
図4は、発光粒子(3a)を有する第1の熱可塑性膜(3b)と、第1の熱可塑性膜(3b)に続くバリア膜(3c)とから作製される、本発明による中間層(3)の好ましい一実施形態の拡大断面図を示す。第2の熱可塑性膜(3d)がバリア膜(3c)に続く。第2の熱可塑性膜(3d)は、さらなる発光顔料または染料(3e)を含有することができる。発光顔料(3a)および(3e)の組合せにより、追加の色彩効果の生成が可能となる。
図5は、第1の発光粒子(3a)を有する第1の熱可塑性膜(3b)と、バリア膜(3c)と、別の第2の熱可塑性膜(3d)とから作製される、本発明による中間層(3)の好ましい一実施形態の拡大断面図を示す。第2の熱可塑性膜(3d)は第2の発光顔料または染料(3e)を含有し、バリア膜(3c)は第3の発光顔料(3f)を含有する。
図6は、本発明によるデバイスの断面図である。内側窓ガラス(1)と、中間層(3)と、外側窓ガラス(2)とで作製される複合窓ガラス(II)は、光源(4)、好ましくはダイオードレーザに照らされる。中間層(3)内に位置する発光顔料(3a)は、画像、信号または絵文字としてビューアーによって知覚される光を放出する。
1 内側窓ガラス
2 外側窓ガラス
3 中間層
3a 第1の発光顔料または染料
3b 第1の熱可塑性膜
3c バリア膜
3d 第2の熱可塑性膜
3e 第2の発光顔料または染料
3f 第3の発光顔料または染料
4 光源
5 ビューアー

Claims (32)

  1. 少なくとも
    a.1枚の内側窓ガラス(1)と、
    b.1枚の外側窓ガラス(2)と、
    c.内側窓ガラス(1)と外側窓ガラス(2)との間の1つの中間層(3)と、
    を備える複合窓ガラスであって、
    中間層(3)が、第1の発光顔料(3a)を有する少なくとも1つの第1の熱可塑性膜(3b)と、第2の熱可塑性膜(3d)と、熱可塑性膜(3b、3d)間のバリア膜(3c)とを備え、発光顔料(3a)が、式:R−COO−P(OH)x(0−4)−COO−Rのヒドロキシアルキルテレフタレートを含有し、式中R、Rは、炭素数1〜10のアルキルまたはアリル残基であり、Pはフェニル環であり、OHはフェニル環に結合しているヒドロキシル基であり、xはフェニル環に結合しているヒドロキシル基の数である、複合窓ガラス。
  2. 第2の熱可塑性膜(3d)が第2の発光顔料(3e)を含有する、請求項1に記載の複合窓ガラス。
  3. バリア膜(3c)が第3の発光顔料(3f)を含有する、請求項1または2に記載の複合窓ガラス。
  4. バリア膜(3c)が、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニル(PVF)、可塑剤なしのポリビニルブチラール(PVB)、および/または、これらの混合物および共重合体を含有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  5. バリア膜(3c)が、ポリエチレンテレフタレート(PET)を含有する、請求項4に記載の複合窓ガラス。
  6. 前記第1の発光顔料(3a)が、350nm〜450nmの範囲の励起極大、および/または、400nm〜800nmの範囲の発光極大を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  7. 前記第2の発光顔料(3e)が、350nm〜450nmの範囲の励起極大、および/または、400nm〜800nmの範囲の発光極大を有する、請求項2から6のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  8. 前記第3の発光顔料(3f)が、350nm〜450nmの範囲の励起極大、および/または、400nm〜800nmの範囲の発光極大を有する、請求項3から7のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  9. 励起極大が390nm〜420nmの範囲である、請求項6から8のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  10. 発光極大が430nm〜500nmの範囲である、請求項6又は8のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  11. 中間層(3)が、0.30mm〜0.9mmの厚さを有する、請求項1から10のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  12. 中間層(3)が、0.50mm〜0.80mmの厚さを有する、請求項11に記載の複合窓ガラス。
  13. 発光顔料(3a)が、ジエチル2,5−ジヒドロキシテレフタレートを含有する、請求項1から12のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  14. 発光顔料(3e)が、ベンゾピラン、ナフトピラン、2H−ナフトピラン、3H−ナフトピラン、2H−フェナントロピラン、3H−フェナントロピラン、フォトクロミック樹脂、クマリン、キサンチン、ナフタル酸誘導体、オキサゾール、スチルベン、スチリル、ペリレン、ランタニド、および/または、これらの混合物を含有する、請求項2から13のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  15. 発光顔料(3f)が、ベンゾピラン、ナフトピラン、2H−ナフトピラン、3H−ナフトピラン、2H−フェナントロピラン、3H−フェナントロピラン、フォトクロミック樹脂、クマリン、キサンチン、ナフタル酸誘導体、オキサゾール、スチルベン、スチリル、ペリレン、ランタニド、および/または、これらの混合物を含有する、請求項3から14のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  16. 発光顔料(3e)が、Y:Eu、YVO:Tm、YS:Pr、GdS:Tb、および/または、これらの混合物を含有する、請求項2から15のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  17. 発光顔料(3f)が、Y :Eu、YVO :Tm、Y S:Pr、Gd S:Tb、および/または、これらの混合物を含有する、請求項3から16のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  18. 発光顔料(3e)が、アルコール、ケトン、エステル、アミン、アミド、および/または、これらの混合物を含有する、請求項2から17のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  19. 発光顔料(3f)が、アルコール、ケトン、エステル、アミン、アミド、および/または、これらの混合物を含有する、請求項3から18のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  20. 発光顔料(3e)が、エタノール、テトラヒドロフラン、ベンジルアルコール、および/または、これらの混合物を含有する、請求項18に記載の複合窓ガラス。
  21. 発光顔料(3f)が、エタノール、テトラヒドロフラン、ベンジルアルコール、および/または、これらの混合物を含有する、請求項19に記載の複合窓ガラス。
  22. 内側窓ガラス(1)および/または外側窓ガラス(2)が、1mm〜4mmの厚さを有する、請求項1から21のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  23. 内側窓ガラス(1)および/または外側窓ガラス(2)が、1.4mm〜2.5mmの厚さを有する、請求項22に記載の複合窓ガラス。
  24. バリア膜(3c)が、コーティング(5)を有する、請求項1から23のいずれか一項に記載の複合窓ガラス。
  25. バリア膜(3c)が、金属コーティングを有する、請求項24に記載の複合窓ガラス。
  26. バリア膜(3c)が、ZnO、Ag、In、TiO、および/または、AlNのコーティングを有する、請求項25に記載の複合窓ガラス。
  27. 絵文字、図形文字、および/または、数字を表示するためのデバイスであって、請求項1から26に記載の複合窓ガラスと、複合窓ガラス向けの光源(4)とを備え、光源(4)が、複合窓ガラス上へ電磁放射を放出するデバイス。
  28. 光源(4)がレーザを備える、請求項27に記載のデバイス。
  29. 光源(4)がダイオードレーザを備える、請求項28に記載のデバイス。
  30. 複合窓ガラスを製造するための方法であって、
    a.発光顔料(3a)が第1の熱可塑性膜(3b)上に塗布され、前記発光顔料(3a)が、式:R −COO−P(OH)x(0−4)−COO−R のヒドロキシアルキルテレフタレートを含有し、式中R 、R は、炭素数1〜10のアルキルまたはアリル残基であり、Pはフェニル環であり、OHはフェニル環に結合しているヒドロキシル基であり、xはフェニル環に結合しているヒドロキシル基の数である
    b.第1の熱可塑性膜(3b)上の発光顔料(3a)が、内側窓ガラス(1)と、バリア膜(3c)、第2の熱可塑性膜(3d)、および、外側窓ガラス(2)との間に設置され積層される、方法。
  31. 建物、自動車、航空機、および/または、ヘリコプタにおけるヘッドアップディスプレイとしての、請求項1から26のいずれか一項に記載の複合窓ガラスの使用。
  32. 自動車におけるフロントガラスとしての、請求項1から26のいずれか一項に記載の複合窓ガラスの使用。
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