JPH1096874A - 車両用ウインドシールドガラスおよびヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
車両用ウインドシールドガラスおよびヘッドアップディスプレイ装置Info
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Abstract
く軽減する。 【解決手段】ウインドシールドガラスの内部に1/2波
長板4として厚さが10μm以上50μm以下の延伸し
たPVA(ポリビニルアルコール)樹脂を封入して裏面
反射光を減衰させ、かつ内板ガラス1の車内側表面に反
射膜2を設け、不足する輝度の補償と1/2波長板4の
機能が低下する波長における特性劣化を補う。
Description
ガラスの車外側空気界面で発生する像反射を抑制し、表
示の視認性を向上させた車両用ウインドシールドガラス
およびこれを用いたヘッドアップディスプレイ装置に関
する。
面の反射を利用して各種の表示を行う装置において、表
示像が二重に見えることを低減するために、ガラス内面
に反射率を高めた無機の薄膜をコーティングしたものが
提案されている。この方式では無処理の場合と比較し
て、裏面反射との強度比を高くすることにより表示二重
像は軽減できるが、自動車用安全ガラスの法規に定めら
れている可視光線透過率を満たす範囲では、裏面反射像
との強度比を認知しにくい程度まで低減することは困難
である。
ウインドシールドガラス内部に封入したものは、表示像
の二重像は完全に解消されるが、色収差等の対策のため
に光源側に特殊な工夫が必要であり、全体としてシステ
ムが複雑になる欠点がある。
ー角で直線偏光を入射させることにより、表示二重像を
解消する提案(特開平2−141720号公報参照)が
なされているが、自動車用ウインドシールドガラスとし
ての安全性を確保するための具体的な材料・手法は開示
されていない。
記課題を解決し、自動車、鉄道車両等のウインドシール
ドガラスを表示体として使用する場合に発生する二重像
を、広い表示波長帯域で均一にかつ著しく軽減したウイ
ンドシールドガラスを提供しようとする。
器から発せられる表示光をウインドシールドガラス内面
で反射させ、運転者の前方視界内に虚像表示するヘッド
アップディスプレイ装置を構成する車両用ウインドシー
ルドガラスであって、ウインドシールドガラス内部に
は、厚さが10μm以上50μm以下の延伸した樹脂フ
ィルムからなる入射光偏光方向を90度回転させる1/
2波長板が封入されていることを特徴とする車両用ウイ
ンドシールドガラス、および、これを用いたヘッドアッ
プディスプレイ装置、を提供する。
らに詳細に説明する。図1は、本発明の車両用ウインド
シールドガラスの一例を示す模式的断面図である。車内
側ガラス板1の車内側表面には、反射膜2が設けられて
いる。車外側ガラス板7と車内側ガラス板1とは、PV
B(ポリビニルブチラール)からなる中間膜6を介して
接合されており、全体として合わせガラスを構成してい
る。中間膜6と車内側ガラス板1との間には、イソシア
ネート系接着層3、5を介して1/2波長板4が封入さ
れて、結果として合わせガラス内部に1/2波長板が封
入されている。
わせガラスから構成されているが、単板ガラス等と、透
明の樹脂層との積層体の構成をウインドシールドガラス
としてもよい。この場合、1/2波長板はガラス板と透
明の樹脂層との間に封入されることになる。
伸したPVA(ポリビニルアルコール)樹脂が合わせガ
ラスへの封入という観点から適切であり、ウインドシー
ルドガラスに貼り付ける場合は50μm以下の厚さ、あ
らゆる車両で法規上要求される光学品質を満足させる必
要性からは30μm以下の厚さであることが望ましい。
一方1/2波長板としての基本的な性能を満足させるう
えで、極端に薄い厚さのフィルムは性能の維持が困難で
あり、またフィルムとしての取り扱いがきわめて困難に
なることから、最低でも10μm以上の厚さであること
が望ましい。
ョン値)としては、表示に使用される領域に対して有効
な効果を発揮させるために、210〜340nmの範囲
が使用でき、視感度と表示器の出力の観点から、可視光
全領域の表示波長帯域において平均的な位相遅延効果が
得られるように、250〜300nmの範囲が特に望ま
しい。
ら溶液キャスト法、押出し法、カレンダ法等によって得
られた光学用PVAフィルムを一軸延伸して得ることが
できる。一軸延伸の方法には、周遠の異なる2対または
それ以上のロール間をフィルムを通過させる方法、テン
ター法による横一軸延伸法、圧延法等が採用できる。
0〜340nmの範囲が好ましい。このような所望のリ
タデーション値を得るためには、延伸倍率、延伸速度、
延伸槽内温度、槽内滞在時間等を適宜所定の値に設定、
制御することで達成される。
波長板は、厚さを10μm以上50μm以下にすること
が、車両用途のウインドシールドガラスに封入するうえ
で好ましい。このような厚さの1/2波長板でリタデー
ション値の範囲を210〜340nmにするためには、
フィルムの配向度を上げることが求められる。具体的に
は、若干の2軸延伸を併用する、圧延法を採用する、等
によって、上記の所望の厚さとリタデーション値とを有
する1/2波長板を得ることができる。上記のように薄
い厚さのフィルムの品位を維持するためには、フィルム
巻き取り時に支持用のフィルム(基材)に1/2波長板
を積層することが好ましい。
に鑑みて、ウインドシールドガラスを構成するガラス板
と中間膜の界面、または、2枚の中間膜の間に設けられ
るのが好ましい。
ラスおよび/または中間膜に接着し、合わせガラスに要
求される高い接着性を確保するためには、イソシアネー
ト系の接着剤が最適であり、厚さとしては封入後の総厚
をできるだけ小さくし、かつ必要な接着性を確保する観
点から、1μm以上5μm以下であることが望ましい。
イソシアネート系接着剤は、合わせガラスの製造工程に
おける熱処理によって、必要な接着力を発現させること
ができ、ガラスおよびPVAフィルムの有する透明性を
損ねないように、ウェブ状態でPET(ポリエチレンテ
レフタレート)等の平滑性の良好な基材上にコーティン
グされ、フィルム状態でPVAフィルムとラミネートす
ることにより使用できる。
揮させるため、1/2波長板は、s偏光の入射光が1/
2波長板に入射する入射方向と1/2波長板の3次元的
な屈折率の特性とによって決定される、s偏光の入射光
が1/2波長板中を進行するときの進相軸または遅相軸
の方向と、s偏光の入射光の振動方向とのなす角度が4
5±5度になるように、ウインドシールドに配されるこ
とが好ましい。なお、以下このような角度設定を、単に
「フィルム延伸軸の配設角度が45±5度である」とい
う。
るフィルム面方向の屈折率nx 、ny 、フィルム面に垂
直な方向の屈折率nz の3つの屈折率であって、これら
3次元的な屈折率によって定義される屈折率楕円体を、
屈折率楕円体の中心を含む表示器から発した表示光の進
行方向(表示光の入射方向)に垂直な平面で切断したと
きにできる楕円体の長軸方向と、入射光の偏光方向とが
45±5度になるように設けられることが好ましい。
部分に該当するウインドシールドガラスの表面に、反射
効率を上げる反射膜を設けるのが好ましい。1/2波長
板の位相遅延波長(リタデーション値)はフィルムの合
わせガラス内部への封入工程を経て初期値から若干変化
したり、面内で分布が発生することから、反射膜は、1
/2波長板に全て包含されるような面積・形状とするこ
とが望ましい。ウインドシールドガラスが合わせガラス
である場合、上記の反射膜は、車外側ガラス板の内側
面、車内側ガラスの外側または内側面等に設けられる
が、反射効率と反射像の見栄えの点に鑑みると、車内側
ガラス板の車内側面に設けられることが好ましい。
果が低い波長帯域について、反射率が高く、可視光全領
域にわたって平均的な二重像強度比となるようにされて
いることが望ましい。
に対して高い屈折率を有する誘電体薄膜を数十〜数百n
mの厚さで均一にコーティングすることによって得られ
る。従来表示用として用いられているTiO2 等を主成
分とする薄膜は高硬度ではあるが、一般に反射率を確保
するために厚膜化すると耐擦傷性が劣化する。耐擦傷性
を改善するには、膜表面を平滑にしかつガラス基板との
付着力を上げる必要があり、一般にSiO2 等のガラス
成分の添加が有効であるが、このような組成の変更によ
って膜の屈折率が低下し、最大反射率を大きくすること
が困難となる。
よって表示の二重像はかなり軽減されているため、裏面
反射の損失を補う程度の比較的低い反射率でも充分な効
果が期待され、より耐擦傷性に優れた中程度の屈折率の
材料や、同じ膜材料での薄膜化が可能である。また、反
射率を法規で定められた透過率の制約のなかで最大限ま
で引き上げる必要がないため、車外から反射を目立ちに
くくした良好な外観を得ることができる。
偏光方向を90度回転することができるので、例えば入
射光としてs偏光を用いた場合は、裏面反射光となる1
/2波長板を透過する光はp偏光成分となり、裏面での
反射率はブリュースター角57度付近を中心に表面反射
率との差を大きくすることができ、その結果二重像が軽
減される。
反射膜を設けることにより、ブリュースター角を無処理
ガラス(屈折率1.52)に対して若干大きくできる効
果と、反射率増加による裏面反射強度の減衰効果によっ
て、乗用車で一般的な入射角60度以上の場合の二重像
軽減と、片面のみの反射では不足する輝度不足の改善、
設計遅延波長からのずれが大きい波長に対する二重像軽
減効果の改善および広い波長帯域における二重像強度の
平均化を同時に図れる。なお、表示が単色またはあまり
波長的な分布が大きくない場合で、表示器の光量が充分
な場合は、当然ながら反射膜を除外することもできる。
下の方法で作製した。酸化セリウム研磨、水洗後、充分
に乾燥した厚さ2mmの透明なソーダライムフロートガ
ラス板(車内側ガラス板1)を準備し、これにTiO2
−SiO2 を主成分とする30nm厚の反射膜2(屈折
率1.92)をコーティングした。
のPET基材上に形成した厚さ約1μmのイソシアネー
ト系接着層3をラミネータにより貼り付け、加熱してP
ETフィルムのみをガラス板から剥離した後、位相遅延
波長270nm、厚さ25μmの一軸延伸PVAフィル
ム(1/2波長板4)を、フィルム延伸軸の配設角度が
45度になるように貼り合わせた。この上にさらに接着
層3と同じイソシアネート系接着層5を貼り合わせた
後、上記反射膜面を外側として、30mil厚のPVB
膜6(中間膜)を介して、2mm厚ブロンズガラス(車
外側ガラス板7)と積層し、合わせガラス(本発明によ
るウインドシールドガラス)を作製した。
0nm、545nm、630nmの単色s偏光を入射角
度55度および60度にて入射させ、表面反射光輝度と
裏面反射光輝度を輝度計にて計測し、二重像強度比(裏
面反射光輝度/表面反射光輝度:%)を算出した。その
結果を表1に示す。
ーティングをせず、車外側ガラス板をブロンズ色のガラ
ス板に変えて、例1と同様に合わせガラスを作製した。
例1と同様にして二重像強度比を測定した結果を表1に
示す。
フィルム延伸軸の配設角度が40度となるように貼り合
わせた以外は、例1と同様に合わせガラスを作製した。
例1と同様にして二重像強度比を測定した結果を表1に
示す。
入しないこと以外は、例1の合わせガラスと同様にし
て、例2と同じ構成の合わせガラスを作製した。例1と
同様にして二重像強度比を測定した結果を表1に示す。
入しないこと以外は、例2の合わせガラスと同様にし
て、例2と同じ構成の合わせガラスを作製した。例1と
同様にして二重像強度比を測定した結果を表1に示す。
ガラス板表面に、63nm厚のTiO2 −SiO2 を主
成分とする反射膜(屈折率1.93)をコーティング
し、この反射膜面を外側として、30mil厚のPVB
膜(中間膜)を介して2mm厚ブロンズガラスと積層
し、合わせガラスとした。この合わせガラスは、その反
射効率を例1、例4の反射膜による反射効率よりも大き
くした例に相当する。すなわち、反射効率を上げて、二
重像を目立たなくすることを意図したものである。例1
と同様にして二重像強度比を測定した結果を表1に示
す。
フィルム延伸軸の配設角度が35度となるように貼り合
わせた以外は、例2と同様に合わせガラスを作製した。
例1と同様にして二重像強度比を測定した結果を表1に
示す。
ると、例4の合わせガラスが二重像強度比で22〜35
%の値を示したのに対し、例1の合わせガラスでは0.
1〜1.7%とほとんど二重像を認識できないレベルで
あった。
S−R3211に準拠した耐衝撃試験と光学品質評価を
実施したところ、通常の合わせガラスと同等の接着強度
と許容範囲の透視歪であることが確認された。
ラスが約45〜65%の二重像強度比であったのに対
し、例2の合わせガラスでは二重像強度比が0.3〜3
%であり、設計波長からのずれが大きい表示波長ではわ
ずかに二重像が気になるレベルであったが、設計波長に
近い波長ではほとんど二重像が認識されないレベルであ
った。
各表示色による二重像の強度は平均化され、表示輝度
も、反射膜を施さないガラスに対して、50〜55%改
善された。これらのサンプルは、JIS A光源による
垂直反射率で13.0%の値を示し、反射があまり目立
たず良好な外観を示した。
に示すように、その二重像強度比は、11〜14%であ
り、まだ二重像が認識できるレベルであった。反射膜側
の垂直反射率(ランダム光)は18.1%であり、外観
上反射がやや目立つものであった。
ように、その二重像強度比は、11〜16%程度であ
り、例6の反射効率を上げることによって二重像を目立
たなくする手段と、ほぼ同等の二重像の認識レベルにす
ることができた。ただし、充分な入射偏光面の回転が達
成されず、まだ二重像が認識できるレベルであった。
ラスの内部に設けられた1/2波長板により裏面反射光
を減衰させ、またウインドシールドガラスを構成する内
板ガラスの車内側表面に設けられた高屈折率の反射膜に
より、不足する輝度の補償と位相遅延素子の機能が低下
する波長での特性劣化を補うことができる。すなわち、
本発明によれば、従来コーティングだけでは解決困難な
表示二重像の大幅な軽減と同時に、外観を犠牲にしない
程度での表示輝度の改善を図れる。
0μmとし、イソシアネート系接着剤で貼り合わせるこ
とにより、自動車用フロントガラスとして法規で定めら
れた諸性能を確保できる。
を示す模式的断面図
Claims (7)
- 【請求項1】表示器から発せられる表示光をウインドシ
ールドガラス内面で反射させ、運転者の前方視界内に虚
像表示するヘッドアップディスプレイ装置を構成する車
両用ウインドシールドガラスであって、ウインドシール
ドガラス内部には、厚さが10μm以上50μm以下の
延伸した樹脂フィルムからなる入射光偏光方向を90度
回転させる1/2波長板が封入されていることを特徴と
する、車両用ウインドシールドガラス。 - 【請求項2】1/2波長板の位相遅延波長(リタデーシ
ョン値)が250nm以上300nm以下である、請求
項1記載の車両用ウインドシールドガラス。 - 【請求項3】1/2波長板は、s偏光の入射光が1/2
波長板に入射する入射方向と1/2波長板の3次元的な
屈折率の特性とによって決定される、s偏光の入射光が
1/2波長板中を進行するときの進相軸または遅相軸の
方向と、s偏光の入射光の振動方向とのなす角度が45
±5度になるように、ウインドシールド内に封入されて
いる、請求項1または2記載の車両用ウインドシールド
ガラス。 - 【請求項4】1/2波長板を設けた部分に該当するウイ
ンドシールドガラスの表示器側最表面に、1/2波長板
に包含されるような面積・形状の、反射効率を上げる反
射膜が設けられている、請求項1、2または3記載の車
両用ウインドシールドガラス。 - 【請求項5】反射膜は、1/2波長板による位相遅延効
果が低い波長帯域について反射率が高く、可視光全領域
にわたって平均的な二重像強度比となるようにされてい
る、請求項4記載の車両用ウインドシールドガラス。 - 【請求項6】1/2波長板がポリビニルアルコール樹脂
からなる、請求項1、2、3、4または5記載の車両用
ウインドシールドガラス。 - 【請求項7】請求項1、2、3、4、5または6記載の
車両用ウインドシールドガラスと、該ウインドシールド
ガラスへほぼブリュースター角で表示光を発する表示器
と、表示器から発した表示光をウインドシールドガラス
入射面に垂直または平行の直線偏光にする偏光手段とを
備えるヘッドアップディスプレイ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12265797A JP4076246B2 (ja) | 1996-05-24 | 1997-05-13 | ヘッドアップディスプレイ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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