JP6310485B2 - ディスプレイデバイス、搭乗室、及びディスプレイデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明スクリーン上に投影されるディスプレイシステムの分野、特に自動車のフロントガラス又は建築物用グレージングユニットに関する。

詳細には、本発明は、それらに限定されないとは言え、像を表示するためのシステムの分野に関し、例えば、当該技術分野にて簡便にＨＵＤと呼ばれる、「ヘッドアップ」ディスプレイシステムと称されるものに関する。像を表示するためのそのようなシステムは、特に、航空機のコックピット及び列車で用いられ、それ以外にも最近では私有の自動車両（自家用車、貨物自動車など）で用いられ、また透明パネル（ガラス張りの店舗窓、ファサードなど）上に情報を表示するために用いられる。本発明は特に、レーザープロジェクターを用いてリアルな像を形成することを特徴とする、グレージング機能基材上に表示を行うためのデバイスに関する。

そのようなシステムでは、グレージングユニットは一般に、最も単純な場合においてガラス板などの強固な材料の２枚の板を含む、サンドイッチ構造体からなる。強固な材料の板は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を含むか又はそれからなることが最も多い熱成形可能な中間シートによって一緒に接合される。

グレージングユニットに投影される情報を運転者又は観察者へ向けて反射して、その情報が見えるようにするのを可能にするヘッドアップディスプレイシステムが、既に知られている。これらのシステムは、特に、車両の運転者に車両前方の視界から目をそらす必要なしに情報を与えることを可能とするものであり、それによって安全性が大きく向上する。

最も初期のシステムでは、そのような像は、積層構造を有する、すなわち２枚のガラス板及び１つのプラスチック中間層から形成される構造を有するフロントガラス上に情報を投影することによって得られていた。運転者は、フロントガラス後方の特定の距離に位置する仮想の像を見ていた。しかし、運転者は、その場合、二重の像を見ており、すなわち、搭乗室の内部に向いているフロントガラスの面により反射された第一の像とフロントガラスの外側面からの反射による第二の像とを見ており、これら２つの像は他方に対して一方が僅かにずれている。このずれは、情報の読み取りを困難とする可能性があった。この問題に対する解決策に関しては、ヘッドアップディスプレイシステムについて記載した米国特許第５０１３１３４号明細書に提案されているものを挙げることができ、それには２枚のガラス板及び１つのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）中間層から形成される積層フロントガラスが用いられ、このフロントガラスの２つの外側面は平行ではなく楔形であり、それによってディスプレイ源により投影されフロントガラスの搭乗室に面する面によって反射された像は、同じ源から来てフロントガラスの外部に面する面によって反射された同じ像と実質的に重ね合わされる。この二重像（ゴーストとしても知られる）をなくすために、グレージングユニットの上端部から底端部に向かって厚さが減少する中間シートを用いた楔形積層グレージングユニットを製造することが一般に行われている。しかし、その場合、ＰＶＢのプロファイルが非常に規則的で厚さの変動がないことが必要であり、これは、それらが組み立ての過程でフロントガラスにうつされ、局所的な角度の変動に繋がるからである。そのようなシステムでは、グレージングユニットの表面上に投影される信号の強度を最大化する目的で、ガラスの表面からの光の反射を最大化することが求められている。そのような種類のグレージングユニット及びゴーストを回避する目的に関して、欧州特許出願公開第２１３１２２７号明細書には、面のうちの１つからの反射を防止し、従ってゴーストを防止するため、グレージングユニットのグレージング基材の面の１つに反射防止コーティングを配置することが教示されている。

あるいはまた、米国特許第６９７９４９９号明細書には、適切な波長の入射ビームをグレージングユニットに直接取り入れた発光物質に送ることが提案されており、発光物質が可視範囲の光線を発することで励起に応答することができる。このようにして、仮想像でなく、リアルな像が、フロントガラス上に直接形成される。この像は、車両のすべての搭乗者にも視認可能である。米国特許第６９７９４９９号明細書には特に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）から作られる中間層シートを含む積層グレージングユニットが記載されていて、その２つの外側面は平行であり、そしてこのユニットには発光物質の追加層が組み込まれている。発光物質は、入射励起放射線の波長に応じて選択される。この波長は、紫外線範囲であってもよく、又は赤外線範囲であってもよい。この入射放射線下で、発光物質は可視範囲の放射線を再放射する。このプロセスは、入射放射線が紫外線である場合はダウンコンバージョンと称され、入射放射線が赤外線である場合はアップコンバージョンと称される。上述の米国特許明細書によると、このような構造により、いかなる対象の像もフロントガラス又はグレージングユニット上に直接再構築することが可能となる。この開示によると、発光物質は、複数種類の発光物質を含む連続層の形態で、積層グレージングを構成するシートのうちの１つ（ＰＶＢ又はガラス）の主面全体にわたって被着される。発光物質層の所定の領域を選択的に励起することによって、求める像が得られる。像の位置及びその形状は、外部手段によって制御され調節される励起源によって設定される。

本出願人が行った実験では、そのようなＨＵＤデバイス（すなわち、組み立てられたグレージングユニットに一体化された発光物質を用いたＨＵＤデバイス）の場合、従来の紫外線励起源下で得られる輝度は低すぎることが示された。フロントガラス上に投影された信号が確実に満足のいく輝度を持ち、従って特に明るい太陽光下で充分に視認可能であるためには、非従来型の線源、すなわちレーザー又は発光ダイオードなどの集束放射線ビームを発生させる線源を用いる必要がある。

集束指向性紫外光を発生させる励起源を特に用いることができ、この光はレーザーダイオードなどのより特定の励起源によって供給される。「集束」との用語は、本書の状況においては、線源によって放射されるビームのグレージングユニットにおける単位面積あたりの出力が１２０ｍＷ・ｃｍ^-2よりも高く、好ましくは２００ｍＷ・ｃｍ^-2と２００００ｍＷ・ｃｍ^-2の間に含まれ、又はさらには５００ｍＷ・ｃｍ^-2と１００００ｍＷ・ｃｍ^-2の間に含まれることを意味すると解される。

国際公開第２０１０／１３９８８９号には、入射紫外線励起下における良好な量子収量によって確保される高い輝度、及び紫外レーザー励起下での老化試験における良好な耐久性を持つヒドロキシテレフタレート発光物質を使用することが記載されている。国際公開第２００９／１２２０９４号には、高い外部光度の条件下におけるグレージングユニットに予め印刷された絵文字の視覚的コントラストを改善する目的で、使用する励起放射線の反射を防止することが知られている材料の層を適用することが記載されている。

しかし、そのような線源の使用は、第一に車両の外部に関して、ビームの危険性に関連する問題を防止するため、上限よりも低く維持されなければならない出力でのみ想定することができる。特に、４００ｎｍに近い波長で作動させることによって、これらの波長ではＰＶＢが紫外放射線を強く吸収することから、レーザー放射線のほとんどが外部へ到達することを防止することが可能である。

しかし、入射レーザー放射線の出力はまた、フロントガラスを形成するグレージングユニットのグレージング面からの反射のために、搭乗室内の人間にとって、特に車両の運転者にとって非常に危険なものともなる。そのような反射は、目の損傷、及び車両の搭乗者が火傷を負うリスクに繋がる。この反射、特に正反射は、フロントガラスの曲率及び傾きを考慮した場合特に、相対的に多くなる（およそ数パーセント）ことがある。

この危険性は、運転者が非常に迅速に読み取るのに充分なコントラストで情報を見ることができるようにする場合、線源は非常に強力なの初期ビームを発光する必要があることから、一層深刻となる。

本発明は、搭乗者の安全性を、特に標準規格ＩＥＣ ６０８２５−１（レーザー製品の安全性に関する）に定められた安全性を保証することを可能とし、そして最終的にはグレージング機能基材によって反射される入射ビームの光強度を、特に１０倍以上低下させることを可能とするデバイスに関する。

詳しく言うと、本出願人の会社により、特定の反射防止コーティングを選択し、特にその構成材料及びそれら配置を適切に選択することによって、そのようなシステムを安全なものとすることが可能であることが観察された。

グレージングユニットに、特にフロントガラス又は窓ガラスに像を表示するためにレーザー光源を用いることに関する安全性の問題は、これらのパラメーターが確実に適切に選択されることから、本発明による方法によって非常に堅実に制限される。

より正確には、本発明は、搭乗室又はファサードのグレージングユニット上にリアルな像を表示するためのデバイスであって、
・３８０ｎｍと４１０ｎｍの間、特に３９５ｎｍと４１０ｎｍの間に含まれ、とりわけ４０５ｎｍに近いか等しい波長の単色横方向磁場偏光レーザー放射線の線源、及び、
・可視範囲の光を再放射して像を表示するため、少なくとも１つの部分が当該放射線を吸収する発光物質を含んでいる前記グレージングユニット、
を含んでいて、前記線源（すなわち単色放射線の入射ビーム）が、当該グレージングユニットに対する法線に対して平均角度θを形成するように、当該グレージングユニットの前記部分へ向けられて当該部分をスキャンする、像表示デバイスに関する。

本発明によると、グレージングユニットは、前記線源に曝露されるその面上に、２つの層の積重体からなる反射防止コーティングを備えており、すなわち、
・入射単色放射線に対する光屈折率が約１．９と約２．１の間、好ましくは１．９５と２．１０の間に含まれる第一の層であって、特に、酸化亜鉛、酸化スズ、窒化ケイ素、混合亜鉛スズ酸化物（Ｓｎ_xＺｎ_yＯ）、又は混合ジルコニウムケイ素酸化物（Ｓｉ_xＺｒ_yＯ）をベースとする材料製であり、厚さＥｐ₁を有する第一の層、及び、
・入射単色放射線に対する光屈折率が１．５と１．６の間に含まれ、とりわけ１．５４に実質的に等しい第二の層であって、特に酸化ケイ素をベースとする材料製であり、任意選択的にさらに炭素及び／又は窒素及び／又はアルミニウムを含み、厚さＥｐ₂を有する第二の層、
の積重体からなる反射防止コーティングを備えている。

前記層のそれぞれの幾何学的厚さＥｐ₁及びＥｐ₂は、
・第一の層については、
Ｅｐ₁＝２６＋０．０７（θ）−０．００７（θ）² （１）
・第二の層については、
Ｅｐ₂＝８３−０．１（θ）＋０．０１（θ）² （２）
に実質的に等しい。

上記式（１）及び（２）において、θの単位は度（°）である。

本発明によるグレージングユニットは、理想的には、入射放射線に曝露されるその面で、前記単色放射線に対して１．５と１．６の間に含まれ、とりわけ１．５４に実質的に等しい屈折率を有する。

本発明の状況において、「グレージングユニット」との表現は、従来通りに理解され、すなわち、少なくとも１つのガラスの板又はパネルを含み、そのようなガラスパネルに取って代り使用して同じ機能を提供することができる任意の透明基材、特にプラスチックの、とりわけポリカーボネートの板も含む、分離要素を意味すると理解される。本発明による、特にＨＵＤ用途向けの、グレージングユニットは、特に、ＰＶＢ中間層を例とするプラスチック中間層によって結合された２枚のガラス板又は基材によって形成される積層グレージングユニットからなることができる。

本発明の状況において、「平均角度θ」との表現は、前記グレージングユニットのレーザー放射線が及ぶすべてのスキャンゾーンにおいて放射線が当たる各箇所での法線に対して線源により放射された入射ビームによって形成される、前記グレージングユニットの曲率及び傾きを考慮した角度の平均を意味すると理解される。

本発明の状況において、「実質的に等しい」との表現は、前記層の厚さが上記２つの式を用いて得られた厳密な値と等しいか又は類似していることを意味し、すなわち、それらが式（１）及び（２）によって与えられる厳密な値のプラスマイナス５ナノメートルの間の範囲に含まれ、好ましくはプラスマイナス４ナノメートルの間の範囲に含まれ、あるいはさらに非常に好まくは、前記厳密な値のプラスマイナス３ナノメートルの間の範囲に含まれることを意味すると理解される。

本発明の状況において、「をベースとする材料」及び「をベースとする」との表現は、層が当該材料から本質的になること、すなわち、当該層の大部分（すなわち、例えば当該層の少なくとも８０重量％、又は当該層の少なくとも９０％）が前記材料から作られるが、それでもなおそれはその他の材料又は化合物を含んでもよく、但しその量はその屈折率がそれらの存在によって実質的に影響を受けないか、又はいずれの場合であっても上述の範囲内に維持されるように制限されることを意味するものと理解される。例として、本発明による窒化ケイ素又は酸化ケイ素から作られる層は、当該層を陰極スパッタリングで得るために最初に用いられるケイ素ターゲット中に周知のように取り入れられているアルミニウムを実質的な比率で含んでもよい（この場合、ターゲットは一般的に約８重量％のアルミニウムを含む）。

本発明の方法の特定の有利な実施形態によると、状況に応じて、それには明らかに以下のものを一緒に組み合わせてもよい。
・線源は４０５ｎｍのレーザービームを発生させる。
・線源は少なくとも１つのレーザーダイオードを含む。
・前記グレージングユニットは、無機ガラス又は強固な有機材料の少なくとも２枚の透明な板が熱成形可能な材料の中間層によって又はそのような中間層が組み込まれた多層シートによって一緒に結合された集成体を含む、自動車用フロントガラス又は建築用グレージングユニットとして用いられる積層グレージングユニットであって、当該中間層中に前記発光物質が混入されていて前記表示を可能とする。
・前記線源は、放射線が当たる箇所において前記グレージングユニットに対する法線に対し０°と５０°の間、例えば１０°と４０°の間に含まれる平均角度θを形成するように、前記グレージングユニットに向けられる。
・前記中間層を形成する熱成形可能な材料は、ＰＶＢ、可塑化ＰＶＣ、ポリウレタンＰＵ、及びエチレン酢酸ビニルＥＶＡを含む群から選択される。
・第一の層は窒化ケイ素をベースとする。
・第一の層は混合亜鉛スズ酸化物をベースとし、そのＳｎ／Ｚｎ比は特に５０／５０と８５／１５の間、好ましくは５５／４５と７５／２５の間に含まれる。
・前記発光物質は、構造式が次の通り、すなわち、

であるヒドロキシアルキルテレフタレートＲ−ＯＯＣ−Φ（ＯＨ）_x−ＣＯＯＲ（この式のΦは少なくとも１つの置換ヒドロキシ基（ＯＨ）を有するベンゼン核を表し、Ｒは１から１０個の原子を含む炭化水素鎖であり、ｘは１又は２に等しい）であり、特にジエチル−２，５−ジヒドロキシテレフタレートを用いることができる。

本発明はまた、積層グレージングユニットと、当該グレージングユニットのうちの前記発光物質を含む部分に向けて集束指向性放射線ビームを放射するレーザーなどの線源とを含む上述のものなどのディスプレイデバイス、特にヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）デバイスを含む、自動車両の搭乗室にも関する。

最後に、本発明は、３８０ｎｍと４１０ｎｍの間、特に３９５ｎｍと４１０ｎｍの間に含まれる単色横方向磁界偏光レーザー放射線の線源であって前記１つ以上の箇所に向けられた線源と、可視範囲の光を再放射して像を表示するため、少なくとも１つの部分が前記放射線を吸収する発光物質を含んでいる前記グレージングユニットとを含んでいて、前記グレージングユニットに対する法線に対して平均角度θを形成するように前記線源を前記グレージングユニットに向けてそれをスキャンする、搭乗室又はファサードのグレージングユニット上にリアルな像を表示するためのデバイスを使用するための方法であって、２つの層の積重体からなる反射防止コーティングを当該グレージングユニットのうちの前記線源に曝露される面に適用し、当該２つの層は、特に単色放射線に対する光屈折率が１．５と１．６の間に含まれ、とりわけ１．５４に実質的に等しくて、グレージング機能基材から順に、
・酸化亜鉛、酸化スズ、窒化ケイ素、亜鉛スズ酸化物又はジルコニウムケイ素酸化物をベースとする材料で製作されて、入射単色放射線に対する光屈折率が特に約１．９と約２．１の間、好ましくは１．９５と２．１０の間に含まれ、厚さＥｐ₁を有する第一の層、及び、
・酸化ケイ素をベースとする材料で製作され、任意選択的にさらに炭素及び／又は窒素及び／又はアルミニウムを含んでいて、入射単色放射線に対する光屈折率が特に１．５と１．６に間に含まれ、とりわけ１．５４に実質的に等しく、厚さＥｐ₂を有する第二の層、
である、搭乗室又はファサードのグレージングユニット上にリアルな像を表示するためのデバイスを提供するための方法にも関する。

前記方法において、前記層のそれぞれの幾何学的厚さＥｐ₁及びＥｐ₂は、
・第一の層については、
Ｅｐ₁＝２６＋０．０７（θ）−０．００７（θ）² （１）
・第二の層については、
Ｅｐ₂＝８３−０．１（θ）＋０．０１（θ）² （２）
に実質的に等しい。

本発明及びその利点は、添付図面の図１に関して提示する本発明の実施形態についての以下の説明を読むことでより良く理解される。

自動車両の搭乗室（図示せず）に設置されたフロントガラス及びデバイスを模式的に示す図である。

フロントガラス１は、典型的にはガラス板である２枚の板２及び９で構成されるが、それらはポリカーボネートなどの強固なプラスチックのシートで構成されてもよい。これら２つのシートの間には、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、可塑化ＰＶＣ、ＰＵ若しくはＥＶＡなどのプラスチック製の中間層３が存在し、又はそれ以外では例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を組み込んだ多層シートであって、一連の層が例えばＰＶＢ／ＰＥＴ／ＰＶＢである、多層熱可塑性シートが存在する。

本発明に従い、テレフタレートタイプの有機発光物質の粒子を熱可塑性プラスチック中間層シート３の内側面の少なくとも一部分に、積層前、すなわち種々のシートを集成する前に被着させる。

発光物質の粒子は、大部分が１μｍと１００μｍの間である粒度分布を有する。「大部分」との用語は、工業用粉末を構成する粒子の９０％超が１μｍと１００μｍの間の直径を有することを意味すると理解される。好ましくは、テレフタレートタイプの発光物質粒子には、熱可塑性ＰＶＢシートへの混入を容易にする前処理が施される。より正確に言えば、粒子をＰＶＢベースのバインダーで予めコーティングする。

励起放射線を発するレーザー光源４を用いて、波長が４０５ｎｍに等しい入射集束横方向磁界偏光放射線７を、フロントガラスのうちのリアルな像を生じさせる必要のある部分１０に向けて送る。このレーザー光源又はプロジェクターは、例えば、その電磁界が横方向磁界となるように入射ビームの偏光を可能とする偏光子を含む。本発明の状況において、「横方向磁界」との表現は、ＴＭ：ＴＥ偏光比が少なくとも１００：１０、好ましくは少なくとも１００：１であることを意味するものと理解される（ＴＭ：横方向磁界；ＴＥ：横方向電界）。

グレージングユニットの少なくともこの部分１０は、適切な発光物質を含む。発光物質は、有利には、国際公開第２０１０／１３９８８９号に記載のものなどのヒドロテレフタレートであり、例えば、熱可塑性中間層シート３に分子の形態で溶媒和されている。発光物質は、入射放射線の高い吸収率を有する。この場合、発光物質は、可視範囲で再放射し、すなわち４５０ｎｍに近い放射線を８０％を超える効率で再放射する。

その後、発光物質によって放射されたこの可視放射線は運転者の目５によって直接観察され、運転者はこうして視線を道路からそらすことなく、フロントガラス上のオブジェクトを見ることになる。このようにして、積層フロントガラスの構造を適合させる必要なしに、例えば中間層シートの厚さを適合させる必要なしに、像を積層フロントガラス上に直接形成することができ、それによってＨＵＤシステムを経済的に製造することが可能となる。

本発明によると、集束放射線を発生させるために用いられる線源は、好ましくは紫外線レーザータイプの線源である。例えば、それは、限定されることなく、ソリッドステートレーザー、半導体レーザーダイオード、ガスレーザー、色素レーザー、又はエキシマレーザーである。一般的に、紫外線の本発明の意義の範囲内での集束指向性光束を発生させる公知の任意の線源を、本発明に従う励起源として用いることができる。別の選択肢として、近紫外範囲で発光するインコヒーレント光の線源、例えば発光ダイオード、好ましくはパワー発光ダイオードなども、用いることができる。

１つの可能な実施形態によると、米国特許出願第２００５／２３１６５２号明細書の段落［００２１］に記載の実施形態によるＤＬＰプロジェクターを使用して、励起波を変調してもよい。本発明によると、米国特許出願第２００４／０２３２８２６号明細書に記載の、特に図３に関連して説明されている装置を、紫外励起源として用いることも可能である。

そのようなシステムを用いることで、グレージングユニットの特定の部分をレーザー放射線で照射し、そこに運転者にとって運転中に有用であり得る情報を、特に安全性又はさらには経路に関連する情報を、出現させることが可能となる。

上記の実施形態は、言うまでもなく、上述した本発明の態様のいずれをも限定することを少しも意図するものではない。

本発明によれば、該当ゾーンを、線源を用いて当該ゾーンを迅速にスキャンすることによって機能する、又は当該線源に追従する複数のミラーによって当該ゾーンにあるピクセルを同時に活性化することによって機能するデバイスによって照射することができる。

特に、第一の実施形態によると、ＭＥＭＳマイクロミラーをベースとするプロジェクターをレーザー光源と共に用いる。別の実施形態によると、ＤＬＰ、ＬＣＤ又はＬＣＯＳマトリックスをベースとするプロジェクターを、レーザー又はＬＥＤ源と共に用いる。別の選択肢として、本発明により、検流計に搭載したレーザー光源を反射するミラーをベースとするプロジェクターを用いることも可能である。

デバイスの作動中に搭乗室における安全性が保障されるべきである場合、克服する必要のある主たる問題点は、放射線のうちのフロントガラスの面から反射される部分によるものであり、それは、特に入射ビームによって照射されるゾーンにおける積層フロントガラスの傾き及び曲率を考慮する場合、第一近似として、比較的強く、搭乗者の目の方向に向けられる可能性がある。

本発明によると、上述のタイプの特定の反射防止コーティング８が、積層グレージングユニットの内側面に、すなわちグレージングユニットの車両の搭乗室に向けられる面に、適用される。この反射防止（ＡＲ）コーティングは、少なくとも、フロントガラスの発光物質を含む部分１０に面するグレージングユニットのゾーンに適用される。

説明してきた実施形態に基づく、様々なタイプの反射防止コーティングの以下の例は、線源によって放射されたビームのフロントガラスの表面からの反射を、特に０°と５０°の間に含まれる入射角について、実質的に低減することによって車両の搭乗者にとっての上述したリスクを最小限に抑えることを目的に本発明を実施することによって得られる利点を実証するものである。

以下の例では、図１に関して上述した実施形態を再現して、発光物質を含む積層フロントガラス１に４０５ｎｍの横方向磁界偏光レーザー放射線の線源又はプロジェクター４によって放射線を当て、当該放射線でグレージングユニットの一部分１０を照射した。

用いたグレージングユニットは、
・僅かに緑色に見える着色ガラスからなる外側の第一の板、
・本出願人の会社からＰｌａｎｉｌｕｘ（登録商標）の名称で販売される透明ガラスからなる内側の第二の板、及び、
・これら２つの板の間に融着され２つのガラス板を一緒に接合しているポリビニルブチラールの中間層、
を含むフロントガラスであった。

積層構造体を組み立てる前に、国際公開第２０１０／１３９８８９号に示された方法を用いて、ヒドロキシテレフタレート（ジエチル−２，５−ジヒドロキシテレフタレート）発光物質をＰＶＢ中間層上に被着させた。この発光物質は、約５×１０^-4ｇ／ｃｍ²の濃度でグレージングユニットの２０×１０ｃｍの長方形部分の中間層に被着させた。

搭乗室の内部に向けられるグレージングユニットの部分には、後述するような種々の反射防止コーティングを被着させた。その内側面に反射防止層をまったく持たないグレージングユニットを、保護の有効性を評価する目的で対照として用いた。

〔対照例〕
この対照のグレージングユニットでは、２枚のガラス板を中間層と共に含む上述したようなグレージングユニットに反射防止コーティングを適用しなかった。４０５ｎｍのレーザー放射線をグレージングユニットの発光物質が集中する部分に向けて導き、この４０５ｎｍのレーザー放射線の大部分が吸収され、変換された。

このレーザー放射線に曝露されたグレージングユニットの面は、４０５ｎｍでの屈折率が１．５４であるガラスで構成されていた。その反射率は、４０５ｎｍで約４．５％であった。

以下の例は、透明Ｐｌａｎｉｌｕｘ（登録商標）ガラスの板の内側面に種々のタイプのの反射防止コーティングを被着させた点で、対照例と異なる。以下に示すように、レーザー光源に印加された初期電力の関数としてリスクレベルＲを特定した。

〔例１〕
本発明によるこの第一のグレージングユニットでは、被着させた反射防止積重体は２つの層、すなわち、
・内側ガラスの表面に直接被着され、少量のアルミニウムを含有する窒化ケイ素（ＳｉＮ）で構成されて、４０５ｎｍに等しい波長の入射放射線に対する屈折率が約２．０であり、厚さが約２４ｎｍである第一の層、及び、
・窒化ケイ素層上に被着され、少量のアルミニウムを含有する酸化ケイ素（ＳｉＯ）で構成されて、４０５ｎｍでの屈折率が約１．５に等しく、厚さが８７ｎｍである第二の層、
で構成されていた。

これら２つの層は、積層グレージングユニットを作製する前に、Ｐｌａｎｉｌｕｘガラス板の適切な面上に従来から公知のマグネトロン陰極スパッタリング法を用いて被着させ、上記の２つの層を、それぞれ、
・窒化ケイ素層の場合は、８重量％のアルミニウムを含むケイ素ターゲットから窒素雰囲気中にて、及び、
・酸化ケイ素層の場合は、８重量％のアルミニウムを含むケイ素ターゲットから酸素含有雰囲気中にて、
被着させた。

〔例２〕
本発明によるこの第二のグレージングユニットでは、被着させた反射防止積重体が、厚さが異なることを除いて、上記と同じ材料で製作されて同じ方法で被着させた２つの層で構成され、詳細には、
・第一の層は、内側ガラスの表面に直接被着され、少量のアルミニウムを含有する窒化ケイ素で構成されて、厚さが１２ｎｍであり、そして、
・第二の層は、窒化ケイ素層上に被着され、少量のアルミニウムを含有する酸化ケイ素で構成されて、厚さが９９ｎｍであった。

〔例３〕
本発明によるこの第三のグレージングユニットでは、被着させた反射防止積重体が、厚さが異なることを除いて、上記と同じ材料で製作されて同じ方法で被着させた２つの層で構成され、詳細には、
・第一の層は、上記表面に直接被着され、少量のアルミニウムを含有する窒化ケイ素で構成されて、厚さが２８ｎｍであり、そして、
・第二の層は、窒化ケイ素層上に被着され、少量のアルミニウムを含有する酸化ケイ素で構成されて、厚さが８３ｎｍであった。

次に、上記の例に従って得られたグレージングユニットに、発光物質を含むゾーンに向けて導いたレーザー放射線を当てた。

グレージングユニットの照射に用いたプロジェクターは、４０５ｎｍの集束単色横方向磁界偏光ビームを放射するレーザーダイオードで構成されていた。この線源の開口角は約５°であった。このダイオードは、発生するビームの出力を調節することができるような調整可能な電源を有していた。

ビームを、第一のシートの透明ガラスを通過する前に反射防止コーティングに当たるよう、グレージングユニットの発光物質を含む長方形部分に向かわせた。

第一のデバイスでは、フロントガラス上でのビームの平均入射角θ₁を、フロントガラスの曲率及び傾きを考慮に入れて固定し、２５°に等しくした。

第二のデバイスでは、フロントガラス上でのビームの平均入射角θ₂を固定して４５°に等しくした。

第三のデバイスでは、フロントガラス上でのビームの平均入射角θ₃を固定して０°に等しくし、すなわち入射ビームはグレージングユニット上のビームが当たる箇所でグレージングユニットに対する法線と一致していた。

ＨＵＤ製品の危険性を、以下の手順を用いて算出したリスクファクター又はパラメーターＲで定量化した。

線源の強度を、フロントガラス上に形成されたリアルな像の輝度が３０００カンデラ／ｍ²（いかなる昼光条件であっても運転者にとって視認可能である像を得るのに充分であると最初に見なされる輝度）を超えるまで増加させた。フロントガラスの表面から反射されるビームの危険性を、レーザー製品の安全性に関する標準規格ＩＥＣ ６０８２５−１に記載の原理に従って特定した。リスクファクターＲを、Ｒ＝Ｅ／ＭＰＥ（ここでのＥは対象が知覚するレーザー露光量であり、ＭＰＥは所定のレーザーデバイスの特定の使用条件下での最大許容露光量である）の比に等しいとして求めた。この標準規格によると、１に等しいＲの値が製品の危険性の許容限度である。しかし、当然ながら、長期にわたる最適な保護を得るために、あるいははさらには将来的に前記標準規格が厳格化されることを見込んで、本発明によれば、そのような光源の危険性を視野にＲの値を最小限に抑えることが求められ、０．１未満の値が特に好ましい。

例えば、４０５ｎｍでの光パワーが５００ｍＷであるレーザーダイオードを装備し直径１ｍｍのスポットを発生させる、スキャン速度９００ｒａｄ／ｓのベクトルモードで機能するレーザープロジェクターであって、フロントガラスから１ｍに配置され、２５ｃｍの長さのアウトラインをトレースするレーザープロジェクターにより、３２２５ｃｄ／ｍ²の輝度を得ることが可能である。これらの条件下で、標準規格ＩＥＣ ６０８２５−１による最大許容露光量は、ＭＰＥ＝３．６３×１０^-4Ｊ／ｍ²である。

対照例では測定された露光量がＥ＝３．５７×１０^-3Ｊ／ｍ²に等しいことから、算出されたレーザーリスクファクターはこの場合Ｒ＝９．８である。

従って、この対照例においてレーザーリスクファクターを１未満のＲ値まで低下させるためには、レーザー光源の出力を５０ｍＷまで低下させる必要があり、結果としてこれはそれに応じて輝度を許容されない値である３２３ｃｄ／ｍ²まで低下させる。

試験したすべての構成について得られた結果を、約３０００ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた場合について下記の表１に整理して提示する。

表１に提示したデータは、例１〜３によるグレージングユニット上への入射レーザー放射線の投影に関連したリスクファクターは、当該放射線の反射を防止するコーティングを形成する２つの層の厚さを、当該放射線の入射角に応じ、前述の関係（１）及び（２）を適用して本発明に従って選択し調整する場合に、許容可能であることを示している。詳しく言えば、表１に提示した結果は、リスクファクターＲを制限するためには、すなわち入射放射線のグレージング表面からの反射から搭乗者の安全を確保するためには、２つの層のそれぞれの厚さをフロントガラス上への入射ビームの入射角に応じて設定する必要があることを示している。

そのような目標を念頭に置いて、例１によるグレージングユニットではフロントガラス上へのビームの平均入射角θ₁を約２５°に調整し、その一方例２によるグレージングユニットではフロントガラス上へのビームの平均入射角θ₂を約４５°に調整した。例３によるグレージングユニットでは、フロントガラス上へのビームの平均入射角θ₂をゼロに調整（すなわち、ビームが当たる箇所でのグレージングユニットに対する法線と入射ビームの方向とが一致）した。

特に、上記の表に提示した結果から、本発明を適用することにより、約３０００ｃｄ／ｍ²の信号輝度に対して、非常に低い、特に０．１未満の、リスクファクターを得ることができることを理解することができる。従って、フロントガラスを非常に強く照射する一部の事例では、標準規格ＩＥＣ ６０８２５−１で規定するリスクファクターＲ＝１を超えることなく、情報を運転者又はユーザーにとってより視認可能とするために、信号の輝度を実質的に上昇させることが可能になる。

このような特徴により、乗り物（自動車、航空機、列車など）用ＨＵＤタイプの用途において、さらには窓ガラスに情報を表示するために、レーザーなどの非常に集束された線源の使用が安全になる。

Claims (13)

1. 搭乗室又はファサードのグレージングユニットに実像を表示するためのディスプレイデバイスであって、
   前記ディスプレイデバイスは、
   ・３８０ｎｍと４１０ｎｍの間に含まれる波長の単色横方向磁界偏光レーザー放射線の線源、
   ・可視範囲の光を再放射して前記実像を表示するため、少なくとも１つの部分に前記放射線を吸収する発光物質を含んでいる前記グレージングユニット、及び、
   ・前記グレージングユニットの前記放射線が入射しかつ前記放射線に曝露される面上に、２つの層の積重体からなる反射防止コーティング、
   を含んでいて、
   前記線源が、前記グレージングユニットに対する法線に対して平均角度θ（°）を形成するように、前記グレージングユニットの部分へ向けられて当該部分をスキャンし、
   前記反射防止コーティングは、前記グレージングユニット側から順に、
   ・酸化亜鉛、酸化スズ、窒化ケイ素、亜鉛スズ酸化物又はジルコニウムケイ素酸化物を含み、厚さＥｐ_１ （ｎｍ）を有する第一の層、及び、
   ・酸化ケイ素を含み、厚さＥｐ_２ （ｎｍ）を有する第二の層、
   を備えており、
   前記第一の層及び前記第二の層のそれぞれの前記厚さＥｐ_１及びＥｐ_２が、
   ・前記第一の層については、
   Ｅｐ_１＝２６＋０．０７（θ）−０．００７（θ）^２ （１）
   ・前記第二の層については、
   Ｅｐ_２＝８３−０．１（θ）＋０．０１（θ）^２ （２）
   に実質的に等しい、ディスプレイデバイス。
2. 前記グレージングユニットが、前記放射線が入射しかつ前記放射線に曝露されるその面において、前記放射線に対して１．５と１．６の間に含まれる屈折率を有する、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
3. 前記放射線に対して、前記積重体の第一の層の材料が１．９と２．１の間に含まれる光屈折率を有し、前記積重体の第二の層の材料が１．５と１．６の間に含まれる光屈折率を有する、請求項１又は２に記載のディスプレイデバイス。
4. 前記線源が波長４０５ｎｍの放射線を発生させる、請求項１から３のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
5. 前記線源が少なくとも１つのレーザーダイオードを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
6. 前記グレージングユニットが、プラスチックの中間層によって互いに接着結合される２枚のガラス板を結合させることによって形成された積層グレージングユニットであり、当該中間層中に前記発光物質が取り込まれている、請求項１から５のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
7. 前記第一の層を製作する材料が、酸化亜鉛、酸化スズ、窒化ケイ素又は亜鉛スズ酸化物を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
8. 前記第一の層が窒化ケイ素を含み、前記第二の層が酸化ケイ素を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
9. 前記第一の層が亜鉛スズ酸化物を含み、前記第二の層が酸化ケイ素を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
10. 前記第一の層を製作する材料が混合亜鉛ケイ素酸化物であり、そのＳｎ／Ｚｎ比が５０／５０と８５／１５の間に含まれる、請求項９に記載のディスプレイデバイス。
11. 前記平均角度θが０°と５０°の間に含まれる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のディスプレイデバイス。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のディスプレイデバイスを含む、搭乗室。
13. 搭乗室又はファサードのグレージングユニットに実像を表示するためのディスプレイデバイスの製造方法であって、
    前記ディスプレイデバイスは、
    ・１つ以上の部分に向けられる、３８０ｎｍと４１０ｎｍの間に含まれる単色横方向磁界偏光レーザー放射線の線源、
    ・少なくとも１つの部分に、可視範囲の光を再放射して前記実像を表示するため前記放射線を吸収する発光物質を含んでいる前記グレージングユニット、及び
    ・前記グレージングユニットの前記放射線が入射しかつ前記放射線に曝露される面上に、２つの層の積重体からなる反射防止コーティング、
    を含んでいて、
    前記線源が、前記グレージングユニットに対する法線に対して平均角度θ（°）を形成するように、前記グレージングユニットの部分に向けられて当該部分をスキャンし、
    前記グレージングユニットが、前記放射線が入射しかつ前記放射線に曝露されるその面において、前記放射線に対して１．５と１．６の間に含まれる屈折率を有し、
    前記反射防止コーティングは、前記グレージングユニット側から順に、
    ・酸化亜鉛、酸化スズ、窒化ケイ素、亜鉛スズ酸化物又はジルコニウムケイ素酸化物を含み、前記放射線に対する光屈折率が１．９と２．１の間に含まれ、厚さＥｐ_１ （ｎｍ）を有する第一の層、及び、
    ・酸化ケイ素を含み、前記放射線に対する光屈折率が１．５と１．６の間に含まれ、厚さＥｐ_２ （ｎｍ）を有する第二の層、
    を備えており、
    前記第一の層及び前記第二の層のそれぞれの前記厚さＥｐ_１及びＥｐ_２が、
    ・前記第一の層については、
    Ｅｐ_１＝２６＋０．０７（θ）−０．００７（θ）^２ （１）
    ・前記第二の層については、
    Ｅｐ_２＝８３−０．１（θ）＋０．０１（θ）^２ （２）
    に実質的に等しく、
    前記ディスプレイデバイスの製造方法は、
    前記２つの層の積重体からなる反射防止コーティングを、前記グレージングユニットの前記放射線が入射しかつ前記放射線に曝露されるに曝露される面上に適用する工程、
    を備える、ディスプレイデバイスの製造方法。

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