JP7192091B2 - サイドペインを備える乗物用投影アセンブリ - Google Patents

サイドペインを備える乗物用投影アセンブリ Download PDF

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Description

本発明は、乗物用投影アセンブリ、特に、エンターテイメントシステムとして提供される乗物用投影アセンブリ、及びそのような投影アセンブリのための乗物サイドペインの使用に関する。
自動車用エンターテイメントシステムが、ますます普及しつつある。乗物の後部乗員が、例えば、映画を観たり、コンピュータゲームをしたりするスクリーンを、前部座席の背面に設けることが一般的な方法である。
ウインドウペインを用いた投影アセンブリは、乗物分野では、所謂ヘッドアップディスプレイ(HUDs)として一般的である。この場合、画像は、プロジェクタで、ウインドシールドに投影され、そこで反射され、そして、ウインドシールドの後方に仮想画像として、運転者によって視認される(運転者によって観られるように)。したがって、重要な情報を運転者の視野に投影することができ、例えば、現在の運転速度、ナビゲーション、又は警告の指示を、運転者は、道路から視線をそらすことなく視認することができる。
プロジェクタがp-偏光の放射を用いている場合、これは、ウインドシールドの両方の外側表面に反射されている。その結果、所望の一次画像に加えて、僅かにオフセットした二次画像、所謂ゴースト画像(「ゴースト」)も現れる。その問題は、通常、表面を、互いに対して、ある角度で配置すること、特に、複合ペインとして実装された、ウインドシールド用の、くさび状の中間層を用いることによって軽減され、一次画像とゴースト画像が互いに重なり合う。HUDs用のくさびフィルムを有する複合ガラスは、例えば、WO2009/071135A1、EP1800855B1、又はEP1880243A2から周知である。
あるいは、p-偏光の放射を伴うフロジェクタを使用することもできる。入射角がブリュースター角に近い場合、p-偏光の放射は、ウインドウペインの表面によって反射せず、ゴースト画像の問題を回避することができる。代わりに、ウインドシールドは、反射コーティングを有しており、それによって、投影画像が生成される。そのようなHUDsは、例えば、DE102014220189A1から周知である。
透明で導電性のコーティングを有する乗物ウインドウを提供することも周知である。これらのコーティングは、IR-反射コーティングとして機能することができ、乗物室内の加熱を低減し、それにより、熱的快適性を改善する。しかし、コーティングは、コーティングに電圧源を接続し、それによって、電流がコーティングを流れ、加熱可能なコーティングとして使用することもできる。適切なコーティングは、例えば、銀又はアルミニウムに基づく導電性の金属層を含む。これらのコーティングは、原則として、p-偏光の放射を反射するために使用することができ、HUD投影画像を生成する。ウインドシールドの場合、透明性に関しては高い法的要件があるため、導電性コーティングは、複雑な薄膜スタックとして実装され、特にIR範囲での反射特性に加えて、可視スペクトル域での高い透過率を確保する。銀含有の透明コーティングは、例えば、WO03/024155、US2007/0082219A1、US2007/0020465A1、WO2013/104438、又はWO2013/104439から周知である。
本発明の目的は、乗物用投影アセンブリ、特に、後部座席乗員のためのエンターテイメントシステムとして用いることができる乗物用投影アセンブリに関する。投影アセンブリは、できるだけ経済的に製造することができ、かつ、視聴者に桁外れの印象を与えるべきである。
本発明の目的は、請求項1の投影アセンブリの発明によって達成される。好ましい態様は、従属項で開示される。
本発明の乗物用投影アセンブリは、反射コーティングを実装している少なくとも一つの乗物サイドペイン、及びプロジェクタを備える。プロジェクタは、サイドペインの室内側に配置され、サイドペインの領域に向けられ、そして、この領域に照射する。プロジェクタは、サイドペインの後方に視認可能な仮想画像を生成する。プロジェクタは、p-偏光の放射を用い、入射角が、空気-ガラス遷移のブリュースター角(57.2°、ソーダライムガラス)の近くに選択された場合には、p-偏光の放射は、サイドペインによって、実質的に反射されない。したがって、二重反射を回避することができ、そして、くさび状の中間層の使用を省略することができるため、サイドペインの製造を簡便化し、より経済的になる。反射コーティングは、p-偏光の放射を反射するように設計されており、投影画像を生成する。透明度について、低い法的要件しか課されないか、あるいは、法的要件が全く課されないため、コーティングは、可視スペクトルの範囲で、高透過率を確保する必要はない。その結果、例えば、ウインドシールドの場合よりも、より簡便で、かつ、より費用のかからないコーティングを用いることができる。サイドペイン後方の仮想画像としての投影ディスプレイは、視聴者に、桁外れのエンターテイメント体験をもたらす。これらは、本発明の主な効果である。
本発明のサイドペインは、乗物のウインドウ開口、特に、サイドウインドウ開口に提供されており、室内を外部環境から分離する。サイドペインは、好ましくは、乗物(特に自動車、例えば、乗用車又はトラック)の後部サイドペイン、すなわち、運転者又は前部乗員ではなく、後部座席中の後部乗員に関連するサイドペインである。サイドペインは、二つの外部表面(一次表面)及びそれらの間の周縁エッジを備え、二つの外部表面は、本発明の意味するところにおいて、「室外側表面」及び「室内側表面」と呼ばれる。本発明の意味するところにおいて、「室外側表面」は、取り付けられた位置で、外部環境に面することを意図している表面を意味する。本発明の意味するところにおいて、「室内側表面」は、取り付けられた位置で、室内に面することを意図している一次表面を意味する。
乗物サイドペインは、モノリシックガラス又はプラスチックペイン、特に熱強化シングルプレーン安全ガラス(EGS)として実装することができる。また、反射コーティングは、室内側表面に適用されることが好ましく、室内側表面は、室外側表面よりも、低い機械的及び腐食性負荷に曝される。しかし、好ましい態様で、乗物サイドペインは、複合ペインとして設計される。複合ペインは、外側ペイン及び内側ペインを備えており、外側ペイン及び内側ペインは、熱可塑性中間層を介して、互いに結合されている。本発明の意味するところにおいて、「内側ペイン」は、複合ペインの、室内(特に、乗物室内)に面しているペインを意味する。「外側ペイン」は、外部環境に面しているペインを意味する。外側ペイン及び内側ペインは、それぞれの場合で、室外側表面、室内側表面、及びそれらの間に延びている周縁エッジを有している。外側ペインの室内側表面と内側ペインの室外側表面は、熱可塑性中間層によって、互いに結合されている。
サイドペインが、複合ペインとして設計されている場合、反射コーティングは、中間層に面している二つのペインの表面の一つ、すなわち、外側ペインの室内側表面又は内側ペインの室外側表面に適用されていることが好ましい。あるいは、反射コーティングは、熱可塑性中間層内に配置されていてもよく、例えば、二つの熱可塑性ラミネートフィルムの間に配置されたキャリアフィルムに適用されていてもよい。二つのペインの間で、反射コーティングは、腐食、機械的損傷、及びその他の影響から保護されている。特に、これが非常に有利であるのは、反射コーティングが、一つ又は複数の金属含有層、例えば、銀含有層であり、それが腐食に対して敏感であり、その結果、周囲の大気と接触してはならないときである。
プロジェクタの放射の反射は、実質的に、反射コーティングで発生し、ペインの外側表面では発生しないため、ペインの外側表面を、互いに対して、ある角度で配置して、ゴースト画像を回避する必要はない。その結果、サイドペインの外側表面は、実質的に、互いに平行に配置されていることが好ましい。サイドペインが複合ペインとして実装されている場合、熱可塑性中間層は、くさび状に実装されているのではなく、その代わり、熱可塑性中間層は、一定の厚さを有していることが好ましく、これは、内側ペイン及び外側ペインと同様である。これに対して、くさび状の中間層は、変化する厚さ、特に、サイドペインの下端と上端の間で、垂直方向に厚さが増加する。中間層は、典型的には、少なくとも一つの熱可塑性フィルムから形成されている。スタンダードフィルムは、くさびフィルムよりも、非常に経済的であるため、サイドペインの製造は、一層経済的である。
プロジェクタの放射は、主としてp-偏光である。サイドペインで、プロジェクタの放射の入射角は、45°~70°が好ましい。特に有利な態様では、入射角は、ブリュースター角から最大で10°すれている。そのとき、p-偏光の放射は、サイドペインの表面で、僅かに反射されるだけであるため、ゴースト画像は生成されない。入射角は、プロジェクタの放射の入射ベクトルと、サイドペインの照射領域の幾何学的中心にある室内側表面の法線(すなわち、サイドペインの室内側外部表面の法線)との間の角度である。ウインドウペインに一般的に用いられるソーダライムガラスの場合、空気-ガラス遷移のブリュースター角は、57.2°である。理想的には、入射角は、このブリュースター角に、できるだけ近くするべきである。しかし、HUD投影アセンブリで一般的で、乗物に容易に実装でき、そして、ブリュースター角から僅かにしか逸脱していない、65°の入射角は、例えば、p-偏光の放射の反射が、僅かしか増加しないように、使用することもできる。
プロジェクタの全放射に占めるp-偏光の放射の割合が高いほど、所望の投影画像の強度は高くなり、そして、サイドペインの表面での不要な反射の強度は低くなる。プロジェクタ放射のp-偏光の割合は、好ましくは少なくとも50%、特に好ましくは少なくとも70%、最も特に好ましくは少なくとも80%、そして、特に少なくとも90%である。特に有利な態様では、プロジェクタの放射は、本質的に純粋なp-偏光の放射であり、したがって、p-偏光の放射の成分は、100%であるか、あるいは、それから僅かに外れるのみである。偏光方向の表示は、サイドペインでの放射の入射面を意味する。「p-偏光の放射」は、電界が入射面で振動する放射を意味する。「s-偏光の放射」は、電界が入射面に対して垂直に振動する放射を意味する。入射面は、入射ベクトルと、照射領域の幾何学的中心でのサイドペインの法線に跨っている。
本発明によれば、サイドペインには、p-偏光の放射を反射するのに適した反射コーティングが提供されている。反射コーティングを有するサイドペインは、エンターテイメントプロジェクタ用として特に対象となる、400nm~650nmのスペクトル範囲で、少なくとも15%、特に好ましくは少なくとも20%、最も特に好ましくは少なくとも25%の、p-偏光の放射に対する平均反射率を有する。これにより、充分に高い強度を有する投影画像を生成する。反射率は、室内側表面の法線に対して65°の入射角度で測定され、これは、従来のプロジェクタによる照射と概ね対応する。
反射率は、照射される全ての放射のうち、反射されている割合を表す。それは、パーセンテージ(100%照射された放射に基づく)又は単位なしの0~1の数値(入射の放射に正規化)で表される。反射率は、波長に対してプロットされ、反射スペクトルを形成する。
プロジェクタ画像が、最も色彩的に中立な(カラーニュートラルな)表示を実現するため、反射効果は、可能な限り滑らかで、顕著な極大値及び極小値を有しない必要がある。400nm~650nmの対象スペクトル範囲の端部での偏差は、それほど障害にはならず、許容できるものであるが、450nm~600nmのスペクトル範囲で、最大発生反射率と反射率の平均値の差、同様に、最小発生反射率と平均値の差は、好ましい態様では最大で7%、特に好ましくい態様では最大で3%、最も特に好ましくい態様では最大で2.5%である。ここでもまた、室内側表面の法線に対して65°の入射角度で測定された、p-偏光の放射に対する反射率を用いることができる。特に有利な態様では、上述の好ましい値は、450nm~600nmだけでなく、420nm~600nmのスペクトル範囲にも適用する。
反射率又は反射スペクトルに関するデータは、検討中のスペクトル範囲で、100%の正規化された放射強度で均一に放射する光源を用いた反射測定に基づく。
ペイン表面の少なくとも80%について、本発明の反射コーティングが提供されていることが好ましい。特に、反射コーティングは、ペインの表面全体に適用されており、任意で、周縁エッジ領域及び/又は局所領域を除き、それらの領域は、通信、センタ、又はカメラウインドウとして、複合ペインを通っての電磁放射の伝達を確保するため、コーティングが提供されていない。周囲のコーティングされていないエッジ領域は、例えば、最大で20cmの幅を有する。それにより、コーティングが周囲の雰囲気と直接接触することを防ぎ、コーティングが、複合ペインの内部で、腐食又は損傷することから保護される。コーティングされていない周縁エッジ領域及びあらゆる通信ウインドウは、反射コーティングが導電性、すなわち、金属含有層を含む場合に、特に有用である。
反射コーティングは、好ましくは薄層スタック、すなわち、薄い個々の層が連続するもの(シーケンス)である。層シーケンスは、高屈折率及び低屈折率を有する層を交互に備えることが好ましい。材料と層の厚さを適切に選択することによって、干渉効果の結果として、このような層シーケンスの反射挙動を選択的に調整することができる。したがって、可視スペクトルの範囲で、p-偏光の放射に対して、効果的な反射を有する反射コーティングを実現することが可能である。高屈折率を有する層(光学的高屈折層)は、1.8より大きい屈折率を有することが好ましい。低屈折率を有する層(光学的低屈折率層)は、1.8より小さい屈折率を有することが好ましい。薄層スタックの最上層及び最下層は、光学的高屈折層であることが好ましい。
本発明の一態様では、全ての高屈折層及び低屈折層、特に反射コーティングの全ての層は、誘電体層として実装されている。光学的高屈折層は、好ましくは、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタンに基づいており、特に好ましくは、窒化ケイ素に基づいている。光学的低屈折層は、好ましくは、酸化ケイ素に基づいている。光学的高屈折率層の基礎となり得る他の材料は、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、炭化ケイ素、又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)である。光学的低屈折層となり得る他の材料は、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸窒化ケイ素、又はフッ化カルシウムである。高屈折層及び低屈折層の総数は、8~15が好ましい。したがって、層の構造を複雑にしすぎることなく、反射特性の適切な設計が可能である。
誘電体層の層厚さは、好ましくは30nm~500nm、特に好ましくは50nm~300nmであるべきである。
層が材料に基づいている場合、層は、主として、この材料でできており、不純物又はドーピングを伴っている。
特に有利な実施形態では、反射コーティングは、誘電体層に加えて、少なくとも一つの導電層、特に金属含有層を備えている。反射コーティングは、厳密に一つの導電層を備えていることが好ましい。そのような導電層は、可視範囲で、反射コーティングの反射スペクトルを平滑化するのに適しており、プロジェクタ画像の、より色彩的に中立(カラーニュートラル)な表示を達成することを示している。さらに、導電層は、IR放射に反射効果を有しており、太陽光のIR成分が反射され、その結果、室内の温度上昇を回避することができる点で、熱的快適性が改善される。高屈折層及び低屈折層の総数は、5~10が好ましい。したがって、層の構造を複雑にしすぎることなく、反射特性の適切な設計が可能である。導電層の存在は、反射特性の適切な設計の達成に必要な層の数を低減する。
交互にある誘電体の光学的高屈折層及び低屈折層に加えて、例えば、一組の隣接する光学的高屈折層及び低屈折層の間、あるいは、交互にある光学的高屈折層及び低屈折層全体の上下の間に、導電体層が存在していてもよい。しかし、好ましい態様では、少なくとも一つの、特に厳密に一つの光学的低屈折層が、金属含有層として実装されている一方で、残りの光学的高屈折層及び低屈折層は、誘電体層として実装されている。そのとき、二つの光学的高屈折誘電体層の間に、導電体が配置されており、導電体層と高屈折層との間に、光学的低屈折層が配置されていることはない。上記の記述は、誘電体層の好ましい材料及び層の厚さに関して適用される。
導電層は、銀に基づいていることが好ましい。導電層は、好ましくは少なくとも90重量%の銀、特に好ましくは少なくとも99質量%の銀、最も特に好ましくは少なくとも99.9重量%の銀を含有する。しかし、代わりに、他の導電性材料、例えば、金、銅、若しくはアルミニウム、又はインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電性酸化物(TCO)が提供されていてもよい。銀に基づいている一般的な導電体層は、概ね0.015の屈折率を有しており、そのため、光学的低屈折層に非常に適している。導電体層の厚さは、好ましくは5nm~20nm、特に好ましくは8nm~12nmである。
隣接する高屈折層と低屈折層が、互いに直接接触しており、それらの間に追加の層が配置されていないことが、一般的に好ましい。
良好な結果が達成される、特に有利な態様では、反射コーティングが、次の層シーケンスを備えており、その層シーケンスは、そのコーティングが堆積されている基材から始まる。
-80nm~100nm、好ましくは92nm~95nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-40nm~60nm、好ましくは50nm~53nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-120nm~140nm、好ましくは126nm~129nmの厚さを有している、光学的高屈折層
-100nm~120nm、好ましくは106nm~109nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-60nm~80nm、好ましくは67nm~70nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-100nm~120nm、好ましくは115nm~120nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-60nm~80nm、好ましくは68nm~71nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-100nm~120nm、好ましくは107nm~110nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-30nm~50nm、好ましくは40nm~43nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-50nm~70nm、好ましくは60nm~63nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-200nm~220nm、好ましくは211nm~214nmの厚さを有している、光学的高屈折層。
光学的高屈折層は、1.8よりも大きい屈折率を有しており、光学的低屈折層は、1.8よりも小さい屈折率を有している。反射コーティングは、特に好ましくは上述の層からなる。光学的高屈折層及び低屈折層は、好ましくは誘電体層である。光学的高屈折層用の好ましい材料は、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化チタン、炭化ケイ素、又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)である。光学的低屈折層用の好ましい材料は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸窒化ケイ素、又はフッ化カルシウムである。したがって、光学的高屈折層又は低屈折層は、好ましくは、これらの材料に基づいている。
良好な結果が達成される、特に有利な態様では、反射コーティングが、次の層シーケンスを備えており、その層シーケンスは、そのコーティングが堆積されている基材から始まる。
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、80nm~100nm、好ましくは92nm~95nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、40nm~60nm、好ましくは50nm~53nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、120nm~140nm、好ましくは126nm~129nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、100nm~120nm、好ましくは106nm~109nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、60nm~80nm、好ましくは67nm~70nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、100nm~120nm、好ましくは115nm~120nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、60nm~80nm、好ましくは68nm~71nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、100nm~120nm、好ましくは107nm~110nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、30nm~50nm、好ましくは40nm~43nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、50nm~70nm、好ましくは60nm~63nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、200nm~220nm、好ましくは211nm~214nmの厚さを有している、光学的高屈折層。反射コーティングは、特に好ましくは上述した層からなる。
特に良好な結果が達成される、最も特に有利な態様では、反射コーティングが、次の層シーケンスを備えており、その層シーケンスは、そのコーティングが堆積されている基材から始まる。
-260nm~280nm、好ましくは268nm~271nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-110nm~130nm、好ましくは121nm~124nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-80nm~100nm、好ましくは89nm~92nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-特に、銀に基づいており、5nm~15nm、好ましくは8nm~10nmの厚さを有している、金属含有の光学的低屈折層、
-230nm~250nm、好ましくは236nm~239nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-190nm~210nm、好ましくは197nm~200nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-120nm~140nm、好ましくは132nm~136nmの厚さを有している、光学的高屈折層。
光学的高屈折層は、1.8よりも大きい屈折率を有しており、光学的低屈折層は、1.8よりも小さい屈折率を有している。反射コーティングは、特に好ましくは上述の層からなる。光学的高屈折層及び低屈折層は、好ましくは誘電体層であり、金属含有の光学的低屈折層とは別である。光学的高屈折層用の好ましい材料は、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化チタン、炭化ケイ素、又はダイヤモンドライクカーボン(DLC)である。光学的低屈折層用の好ましい材料は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸窒化ケイ素、又はフッ化カルシウムである。したがって、光学的高屈折層又は低屈折層は、好ましくは、これらの材料に基づいている。
特に良好な結果が達成される、最も特に有利な態様では、反射コーティングが、次の層シーケンスを備えており、その層シーケンスは、そのコーティングが堆積されている基材から始まる。
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、260nm~280nm、好ましくは268nm~271nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、110nm~130nm、好ましくは121nm~124nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、80nm~100nm、好ましくは89nm~92nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-5nm~15nm、好ましくは8nm~10nmの厚さを有している、銀に基づいている層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、230nm~250nm、好ましくは236nm~239nmの厚さを有している、光学的高屈折層、
-二酸化ケイ素に基づいており、190nm~210nm、好ましくは197nm~200nmの厚さを有している、光学的低屈折層、
-窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、120nm~140nm、好ましくは132nm~136nmの厚さを有している、光学的高屈折層。したがって、反射コーティングは、好ましくは、これらの材料に基づいている。
第一の層が第二の層の「上」に配置されている場合、これは、本発明の意味するところにおいて、第一の層が、第二の層よりもコーティングが適用されている基材から離れて配置されていること意味する。第一の層が第二の層の「下」に配置されている場合、これは、本発明の意味するところにおいて、第二の層が第一の層よりも基材から離れて配置されていることを意味する。第一の層が第二の層の「上」又は「下」に配置される場合、これは、必ずしも、第一及び第二の層が互いに直接接触していることを意味しない。明示的に除外されていない限り、一つ又は複数の他の層を、第一の層と第二の層との間に配置できる。
屈折率として示されている値は、550nmの波長で測定されている。
サイドペイン、又は複合ペインの場合、外側ペイン及び内側ペインは、ガラス、特に窓ガラスとして慣用的なソーダライムガラスでできていることが好ましい。しかし、サイドペイン、又はその個々のペインは、原則として、他のタイプのガラス(例えば、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、アルミノ珪酸塩ガラス)、又は透明なプラスチック(例えば、ポリメチルメタクリレート又はポリカーボネート)でできていてもよい。サイドペインの厚さは、様々であってよい。好ましくは、複合ペインの場合、0.8mm~5mm、好ましくは1.4mm~2.5mmの範囲の厚さを有する個々のペイン、例えば、1.6mm又は2.1mmの標準厚さを有する個々のペインが用いられてよい。モノリシックペインの場合、2mm~5mmの厚さが一般的である。
サイドペイン、又はそのコンポーネントの一部若しくは全部は、透明で無色であってよいが、薄く着色又は着色されていてもよい。非強化ガラス、部分強化ガラス、又は強化ガラスを使用することができる。サイドペインは、好ましくは、自動車のウインドウに通例であるように、一つ又は複数の空間方向に湾曲しており、典型的な曲率半径は、約10cm~約40mの範囲である。しかし、サイドペインはフラットであってもよく、それは、例えば、サイドペインが、バス、鉄道、又はトラクタ用のペインとして意図されている場合である。
複合ペインの場合、熱可塑性中間層は、少なくとも一つの熱可塑性ポリマー、好ましくはエチレン酢酸ビニル(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、若しくはポリウレタン(PU)、又はそれらの混合物、又はそれらのコポリマー、又はそれらの誘導体、特に好ましくはPVBを含有する。中間層は、典型的には、熱可塑性フィルムから形成されている。中間層の厚さは、好ましくは0.2mm~2mm、特に好ましくは0.3mm~1mmである。
プロジェクタは、好ましくは、LCDプロジェクタ、特に、TFTプロジェクタ、LEDプロジェクタ、又はOLEDプロジェクタである。プロジェクタは、特に映画プロジェクタ、すなわち、映画を再生するのに適しているプロジェクタである。プロジェクタは、特に好ましくは、二つの反対側のサイドペインを同時に照射するのに適したデュアルプロジェクタとして実装される。
本発明はまた、本発明の投影アセンブリの製造方法を含み、乗物サイドペインには、p-偏光の放射を反射するのに適した反射コーティング、及びそれに続くプロジェクタが提供されており、そのプロジェクタの放射は、主にp-偏光であり、定義された相対的な配置で、サイドペインの領域に向けられている。好ましい態様についての上記の記述は、必要な変更を加えて適用される。
反射コーティングは、好ましくは、物理蒸着(PVD)によって、特に好ましくは陰極スパッタリング(「スパッタリング」)によって、最も特に好ましくはマグネトロン強化陰極スパッタリングによって適用される。
サイドペインが複合ペインである場合、反射コーティングは、内側ペイン若しくは外側ペインに適用されるか、又は、それに代えて、キャリアフィルム上に提供される。外側ペイン及び内側ペインは、例えば、オートクレーブ法、真空バッグ法、真空リング法、カレンダー法、真空ラミネーター、又はそれらの組み合わせによって、中間層を介して互いに積層される。反射コーティングを有する、あらゆるキャリアフィルムは、中間層の二つの熱可塑性フィルムの間に挿入される。外側の窓ガラスと内側の窓ガラスの接着は、通常、熱、真空、及び/又は圧力の作用下で行われる。
サイドペインを曲げる場合は、あらゆるコーティングプロセスの後に、曲げプロセスに供することが好ましい。複合ペインの場合、個々のペインの曲げは、積層の前に行われることが好ましい。好ましくは、外側ペインと内側ペインは、一致して(すなわち、同時に、そして、同一のツールによって)一緒に曲げられ、それは、その結果、それに続く積層のために、ペインの形状が互いに最適に一致するためである。ガラス曲げプロセスの典型的な温度は、500℃~700℃である。
本発明は、さらに、乗物サイドペインの使用を含み、乗物サイドペインは、反射コーティングを実装しており、反射コーティングが、プロジェクタ用の投影表面として、p-偏光の放射の反射に適しており、その放射が、主としてp-放射である。このように実現された投影アセンブリは、エンターテイメントコンテンツ、特に映画を、乗物の後部乗員のために表示するために使用されることが好ましい。上述の好ましい態様は、必要な変更を加えて適用される。投影アセンブリは、好ましくは、自動車、特に乗用車又はトラック中で使用され、サイドペインはリアサイドペインである。
以下、本発明を図面及び例示的な対象を参照して詳細に説明する。図面は概略図であり、縮尺どおりでない。図面は、本発明を限定するものではない。
それらは、以下を示す:
図1は、本発明の投影アセンブリの一態様の概略図を示す。 図2は、本発明の投影アセンブリのコンポーネントとしての乗物サイドペインの一態様の断面である。 図3は、本発明の反射コーティングの第一態様の断面である。 図4は、本発明の反射コーティングの第二態様の断面である。 図5は、図3及び4のコーティングを実装した複合ペインの反射スペクトルである。
図1は、例として、本発明の投影アセンブリを示す。投影アセンブリは、プロジェクタ4を備え、そのプロジェクタ4は、乗物ルーフ6に取り付けられている。プロジェクタは、p-偏光の放射(破線の矢印で示す)を放出するデュアルフィルムプロジェクタである。投影アセンブリは、二つの乗物サイドペイン10を備えており、乗物サイドペイン10は、プロジェクタ4の投影面として機能する。サイドペイン10には、反射コーティング(特に図示せず)が提供されており、反射コーティングは、プロジェクタ4のp-偏光の放射の反射に適している。プロジェクタ4の放射がサイドペイン10で反射することによって、仮想画像7が生成され、視聴者5-乗物の後部乗員-は、サイドペイン10の表面の視聴者5から離れた側に、仮想画像7を視認する。したがって、いわば、ペインの後方に、周囲の風景の中に現れる映画は、プロジャクト4によって、表示することができる。
プロジェクタ4は、サイドペイン10に、例えば、約65℃の入射角で照射し、その入射角は、ブリュースター角に近い。その結果、p-偏光の照射は、外側のペイン表面で、ほとんど反射されない。代わりに、反射は、唯一の反射面としての反射コーティングで、ほぼ独占的に発生する。したがって、サイドペイン10の両方の外面での反射で、p-偏光の放射を用いることによってもたらされるゴースト画像を、回避することができる。
図2は、乗物サイドペイン10の一態様の構造を示す。サイドペイン10は、複合ペインとして実装されており、外側ペイン1及び内側ペイン2を備え、外側ペイン1及び内側ペイン2は、熱可塑性中間層3を介して、互いに結合されている。組み込み位置で、外側ペイン1は外部環境に面しており、内側ペイン2は乗物室内に面している。外側ペイン1は、室外側表面I及び室内側表面IIを有しており、室外側表面Iは、組み込み位置で、外部環境に面しており、室内側表面IIは、組み込み位置で、室内に面している。同様に、内側ペイン2は、室外側表面III及び室内側表面IVを有しており、室外側表面IIIは、組み込み位置で、外部環境に面しており、室内側表面IVは、組み込み位置で、室内に面している。内側ペイン2の室外側表面IIIには、反射コーティング20が適用されており、反射コーティング20は、p-偏光の放射を反射するのに適している。外側ペイン1及び内側ペイン2は、例えば、ソーダライムガラスでできている。例えば、外側ペイン1は2.1mmの厚さを有しており、内側ペイン2は1.6mmの厚さを有している。中間層3は、例えば、PVBフィルムから形成されており、0.76mmの厚さを有している。
図3は、本発明の反射コーティング20の有利な一態様の層シーケンスを示す。コーティング20は薄膜のスタックであり、合計で六つの誘電体の光学的高屈折層21(21.1、21.2、21.3、21.4、21.5、21.6)及び五つの誘電体の光学的低屈折層22(22.1、22.2、22.3、22.4、22.5)が、基材(内側ペイン2)上に、交互に堆積されている。光学的高屈折層21.1、21.2、21.3、21.4、21.5、21.6は、窒化ケイ素(SiN)に基づいており、2.04の屈折率を有している。光学的低屈折層22.1、22.2、22.3、22.4、22.5は、酸化ケイ素(SiO)に基づいており、1.47の屈折率を有している。
層シーケンスは、図面に、模式的に示される。内側ペイン2の室外側表面IIIのコーティング20を有する複合ペインとして実装されているサイドペイン10の層シーケンスは、また、表1に示され、表1には、個々の層の材料及び厚さが併せて示されている。
Figure 0007192091000001
図4は、本発明の反射コーティング20の別の有利な態様の層シーケンスを示す。コーティング20は薄膜のスタックであり、合計で四つの誘電体の光学的高屈折層21(21.1、21.2、21.3、21.4)及び三つの誘電体の光学的低屈折層22(22.1、22.2、22.3)が、基材(内側ペイン2)上に、交互に堆積されている。ここで、同様に、光学的高屈折層21.1、21.2、21.3、21.4は、窒化ケイ素(SiN)に基づいている。中間の光学的低屈折層22.2は、銀(Ag)に基づいている導電層として実装され、一方、残りの光学的低屈折層22.1、22.3は、酸化ケイ素(SiO)に基づいている誘電体層である。
層シーケンスは、図面に、模式的に示される。内側ペイン2の室外側表面IIIのコーティング20を有する複合ペインとして実装されているサイドペイン10の層シーケンスは、また、表2に示され、表2には、個々の層の材料及び厚さが併せて示されている。
Figure 0007192091000002
図5は、図2のような複合ペイン10の反射スペクトルを示しており、それぞれの場合において、複合ペイン10は、表1及び表2の層構造を有する。反射スペクトルは、検討中のスペクトル範囲で均一な強度のp-偏光の放射を放出する光源で記録され、光源は、室内側表面の法線に対して65°の入射角で、内側ペインを介した照射(いわゆる「室内側反射」)を有する。したがって、反射測定は、投影アセンブリの状況を概算する。
表1の純粋な誘電体層構造は、400nm~650nmのスペクトル範囲で、27%の平均反射率をもたらし、表2の銀層を有する層構造は、27%の平均反射率をもたらす。したがって、両方の反射コーティング20は、典型的な映画プロジェクタのスペクトル範囲で、それらのp-偏光の放射を効果的に反射し、その結果、所望の投影画像を生成するのに適している。
表2の反射コーティングの銀層が、反射スペクトルの有意な平滑化をもたらすことを識別できる。450nm~600nmのスペクトル範囲で、表1の誘電体層構造の平均値は28%であり、最小値は23%であり、そして、最大値は32%である。したがって、最大発生反射率と平均値との差は4%であり、最小発生反射率と平均値との差は5%である。これに対して、表2の層構造の平均値は30%であり、最小値は28%であり、そして、最大値は32%である。したがって、最大発生反射率と平均値との差は2%であり、最小発生反射率と平均値との差は同様に2%である。420nm~600nmのスペクトル範囲で、表1の誘電体層の平均値は29%であり、最小値は23%であり、そして、最大値は32%である。したがって、最大発生反射率と平均値との差は3%であり、最小発生反射率と平均値との差は6%である。これに対して、表2の層構造の平均値は30%であり、最小値は28%であり、そして、最大値は32%である。したがって、最大発生反射率と平均値との差は2%であり、最小発生反射率と平均値との差は同様に2%である。銀層による反射の平滑化は、投影画像の、より色彩的に中立(カラーニュートラル)な再現をもたらす。
表3は、当業者に周知で、乗物ウインドウを特徴づけるために慣習的に使用される、コーティングされたサイドペインのいくつかの光学的数値を示している。ここで、RLは統合光反射率を表し、TLは統合光透過率を表す(ISO 9050に準拠)。RL又はTLの後の情報は、使用された光源を示し、Aは、光源Aを示し、HUDは、放射波長が473nm、550nm、及び630nm(RGB)のHUDプロジェクタを示し、HUDプロジェクタは、ここでは、映画プロジェクタの例示的なモデルとして使用される。光源種類の後の角度仕様は、室外側表面の法線に対する放射の入射角を示す。したがって、90°未満の入射角は室外側照射であり、90°を超える入射角は室内側照射を示す。115°で特定された入射角は、室内側表面の法線に対する65°(=180°-115°)の入射角に相当し、本発明のプロジェクタの照射をシミュレートする。積分反射値RLを決定するとき、観測角度は2°である。それぞれの場合について、反射率の数値の下は、L色空間での、関連する色のa値及びb値であり、a及びbに続いて、光源(D65光源及びHUDプロジェクタ)及び観察角度(目の中で、光線が網膜に当たる角度)を示してある。
TTS ISO 13837は、照射された太陽エネルギーの合計を表し、それは、ISO 13837に従って測定され、そして、熱的快適性の尺度である。
ペインの光透過率は比較的低く、室外側の反射を伴う明確な色かぶりがある。このことが、リアサイドペインの場合に従属的な役割を果たすのは、ここでは、透過率及び色彩の中性(カラーニュートラル)の要件が、ウインドシールド及びフロントガラスの場合よりも目立たないためである。表示されるプロジェクタ画像(RL HUD p-pol.115°)では、良好な反射率の値と良好な色の中間性が達成される。TTS値は、両方のコーティングについて有利に低く、層の総数が少ないにもかかわらず、銀層の結果として、表2の層構造で、照射された太陽エネルギーのさらなる低減が達成可能である。
Figure 0007192091000003
(10) 乗物サイドペイン
(1) 外側ペイン
(2) 内側ペイン
(3) 熱可塑性中間層
(4) プロジェクタ
(5) 視聴者
(6) 乗物ルーフ
(7) 仮想画像
(20) 反射コーティング
(21) 光学的高屈折層
(21.1)、(21.2)、(21.3)、(21.4)、(21.5)、(21.6) 第一、第二、第三、第四、第五、第六光学的高屈折層
(22) 光学的低屈折層
(22.1)、(22.2)、(22.3)、(22.4)、(22.5) 第一、第二、第三、第四、第五低屈折層
(I) 中間層3から離れている、外側ペイン1の室外側表面
(II) 中間層3に面している、外側ペイン1の室内側表面
(III) 中間層3に面している、内側ペイン2の室外側表面
(IV) 中間層3に面している、内側ペイン2の室内側表面

Claims (9)

  1. 反射コーティング(20)を備えている、乗物サイドペイン(10)、及び
    前記乗物サイドペイン(10)の領域に向けられている、プロジェクタ(4)
    を少なくとも備え、
    前記プロジェクタの放射が主にp-偏光であり、かつ、前記反射コーティング(20)がp-偏光の放射を反射し、
    前記反射コーティング(20)が、1.8より大きい屈折率を有する光学的高屈折層(21)と、1.8より小さい屈折率を有する光学的低屈折層(22)を、交互に備え、
    前記反射コーティング(20)が下記の層を含む、投影アセンブリ:
    -窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、260nm~280nm、好ましくは268nm~271nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.1)、
    -その上の、二酸化ケイ素に基づいており、110nm~130nm、好ましくは121nm~124nmの厚さを有している、光学的低屈折層(22.1)、
    -その上の、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、80nm~100nm、好ましくは89nm~92nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.2)、
    -その上の、銀に基づいており、5nm~15nm、好ましくは8nm~10nmの厚さを有している、光学的低屈折層(22.2)、
    -その上の、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、230nm~250nm、好ましくは236nm~239nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.3)、
    -その上の、二酸化ケイ素に基づいており、190nm~210nm、好ましくは197nm~200nmの厚さを有している、光学的低屈折層(22.3)、
    -その上の、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、120nm~140nm、好ましくは132nm~136nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.4)。
  2. 前記反射コーティング(20)を有する前記乗物サイドペイン(10)が、400nm~650nmのスペクトル範囲で、少なくとも15%、好ましくは少なくとも20%、特に好ましくは25%の、p-偏光の放射に対する平均反射率を有する、請求項1に記載の投影アセンブリ。
  3. 450nm~600nmのスペクトル範囲で、最大発生反射率と平均値との差、及び最小発生反射率と平均値との差が、最大で3%である、請求項に記載の投影アセンブリ。
  4. 前記プロジェクタ(4)の放射が、本質的に純粋なp-偏光である、請求項1~のいずれか一項に記載の投影アセンブリ。
  5. 前記プロジェクタ(4)の放射が、45°~70°の入射角で、乗物サイドペイン(10)に当たる、請求項1~のいずれか一項に記載の投影アセンブリ。
  6. 前記乗物サイドペイン(10)が、複合ペインとして設計されており、複合ペインが、外側ペイン(1)及び内側ペイン(2)を備えており、外側ペイン(1)及び内側ペイン(2)は、熱可塑性中間層(3)を介して、互いに結合されており、かつ、反射コーティング(20)が、外側ペイン(1)若しくは内側ペイン(2)の、中間層(3)に面している表面(II、III)に、又は中間層(3)内に配置されている、請求項1~のいずれか一項に記載の投影アセンブリ。
  7. 前記乗物サイドペイン(10)の外側表面(I、IV)が、実質的に、互いに平行に配置されている、請求項に記載の投影アセンブリ。
  8. プロジェクタ(4)のための投影表面としての、乗物サイドペイン(10)の使用であって、前記乗物サイドペイン(10)が、p-偏光の放射を反射する反射コーティング(20)を備えており、前記プロジェクタ(4)の放射が、主としてp-偏光であり、
    前記反射コーティング(20)が、1.8より大きい屈折率を有する光学的高屈折層(21)と、1.8より小さい屈折率を有する光学的低屈折層(22)を、交互に備え、かつ、
    前記反射コーティング(20)が下記の層を含む、使用:
    -窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、260nm~280nm、好ましくは268nm~271nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.1)、
    -その上の、二酸化ケイ素に基づいており、110nm~130nm、好ましくは121nm~124nmの厚さを有している、光学的低屈折層(22.1)、
    -その上の、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、80nm~100nm、好ましくは89nm~92nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.2)、
    -その上の、銀に基づいており、5nm~15nm、好ましくは8nm~10nmの厚さを有している、光学的低屈折層(22.2)、
    -その上の、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、230nm~250nm、好ましくは236nm~239nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.3)、
    -その上の、二酸化ケイ素に基づいており、190nm~210nm、好ましくは197nm~200nmの厚さを有している、光学的低屈折層(22.3)、
    -その上の、窒化ケイ素、酸化錫亜鉛、窒化ケイ素ジルコニウム、又は酸化チタン、好ましくは窒化ケイ素に基づいており、120nm~140nm、好ましくは132nm~136nmの厚さを有している、光学的高屈折層(21.4)。
  9. 前記プロジェクタ(4)で、エンターテイメントコンテンツ、特に映画が、乗物の後部乗員のために表示される、請求項に記載の使用。
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