ES2633250T3 - Dispositivo de visualización para acristalamientos transparentes - Google Patents

Abstract

Dispositivo de visualización de una imagen real en un acristalamiento formando parte de un habitáculo o fachada; dicho dispositivo consta de: - una fuente de radiación láser monocromática polarizada transversa magnética de longitud de onda comprendida entre 380 y 410 nm, en particular entre 395 y 410 nm, - dicho acristalamiento con al menos una porción conteniendo un luminóforo que absorbe dicha radiación para reemitir una luz en el campo visual y la visualización de la imagen, dicha fuente de radiación está orientada hacia una porción de dicho acristalamiento y le aplica un barrido según un ángulo medio θ respecto a la normal de dicho acristalamiento, en el cual dicho acristalamiento está provisto en su cara expuesta a dicha fuente de un recubrimiento antirreflectante compuesto por un apilamiento de dos capas, a partir del sustrato con función de acristalamiento, que consta de: - una primera capa hecha de un material a base de óxido de zinc, óxido de estaño, nitruro de silicio, óxido de zinc y estaño, óxido de silicio y zirconio; presentando esta primera capa un espesor Ep1, - una segunda capa hecha de un material a base de óxido de silicio, que puede contener además carbono y / o nitrógeno y / o aluminio, presentando esta segunda capa un espesor Ep2, y los respectivos espesores geométricos Ep1 y Ep2 de dichas capas son sustancialmente iguales a: - para la primera capa:**Fórmula** - para la segunda capa:**Fórmula**

Description

DESCRIPCION

Dispositivo de visualizacion para acristalamientos transparentes

5 [0001] La presente invencion se refiere al campo de los sistemas de visualizacion proyectados en pantallas

transparentes, especialmente los parabrisas de automoviles o los acristalamientos de edificios.

[0002] En particular, aunque no se limite a ello, la presente invencion se refiere al campo de los sistemas de visualizacion de imagenes «de cabeza alta», llamados en tecnologla HUD o Head Up Display. Tales sistemas de

10 visualizacion de imagenes son particularmente utiles en las cabinas de aviones, en trenes y en automoviles particulares (coches, camiones, etc.), as! como en la publicacion de informacion en paneles transparentes (escaparates comerciales, fachadas...). La invencion se refiere en particular a los dispositivos de visualizacion sobre sustratos con funcion de acristalamiento que se caracterizan por la formacion de una imagen real a partir de un proyector laser.

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[0003] En tales sistemas, el acristalamiento esta constituido generalmente por una estructura tipo sandwich, que posee al menos dos laminas de material resistente tales como laminas de vidrio. Las laminas de material resistente estan unidas entre si por una hoja intercalada termoconformable que posee o esta constituida frecuentemente por butiral de polivinilo.

20

[0004] Estos sistemas de visualizacion de cabeza alta que permiten mostrar informacion proyectada en un acristalamiento, la cual se refleja hacia el conductor o el observador resultan conocidos. Estos sistemas permiten particularmente informar al conductor del vehlculo sin que este aparte su vista del campo de vision delantero del vehlculo, lo cual permite aumentar considerablemente la seguridad.

25

[0005] De acuerdo con el procedimiento original, se obtiene dicha imagen mediante la proyeccion de informacion en un parabrisas con una estructura laminada, es decir formada por dos hojas de vidrio y un intercalar de plastico. El conductor percibe una imagen virtual que se situa a cierta distancia detras del parabrisas. Sin embargo, el conductor observa una imagen doble: una primera imagen reflejada por la superficie del parabrisas

30 orientada hacia el interior del habitaculo y una segunda imagen por reflexion de la superficie exterior del parabrisas, estando ambas imagenes ligeramente desplazadas entre si. Este desplazamiento puede alterar la visualizacion de la informacion. Para resolver este problema, podemos hacer referencia a la solucion propuesta en la patente US 5,013,134 , en la cual se describe un sistema de visualizacion de cabeza alta que utiliza un parabrisas laminado formado por dos hojas de vidrio y un intercalar de butiral de polivinilo (PVB), en el que ambas caras exteriores no

35 son paralelas, sino en forma de cuna, de modo que la imagen proyectada por una fuente de visualizacion y reflejada

por la cara del parabrisas orientada hacia el habitaculo este practicamente superpuesta a la misma imagen proveniente de la misma fuente reflejada por la cara del parabrisas orientada hacia el exterior. Para eliminar la imagen doble, convencionalmente se realiza un acristalamiento laminado en forma de cuna utilizando una hoja intercalada cuyo espesor disminuye del borde superior del acristalamiento al borde inferior. Sin embargo, es

40 necesario que el perfil de PVB sea muy regular y no presente variaciones de espesor, ya que estos se trasmiten

durante el ensamblaje en el parabrisas y provocan variaciones de angulo locales. De acuerdo con dicho procedimiento, se intenta por tanto maximizar la reflexion luminosa en la superficie del cristal para obtener la intensidad maxima de la senal proyectada en la superficie del acristalamiento. La solicitud de patente EP 2 131 227 para este tipo de acristalamiento con el fin de eliminar el fenomeno de la imagen doble, muestra la colocacion en

45 una de las caras del sustrato de vidrio del acristalamiento un revestimiento antirreflectante, con el fin de suprimir la reflexion en una de las caras y como resultado, el fenomeno de la doble imagen.

[0006] Alternativamente, se propone en la patente US 6,979,499 B2 enviar un haz incidente de longitud de onda apropiada en luminoforos directamente integrados al acristalamiento, capaces de responder a la excitacion

50 mediante la emision de una radiacion luminosa al campo de luz visible. De este modo se forma directamente en el parabrisas una imagen real, en vez de virtual. Esta imagen es visible ademas para todos los pasajeros del vehlculo. La patente US 6,979,499 B2 describe en particular un acristalamiento laminado con una hoja intercalada de tipo polivinil butiral (PVB), cuyas dos caras exteriores son paralelas y en el cual se incorpora una capa adicional de luminoforos. Los luminoforos son seleccionados en funcion de la longitud de onda de la radiacion de excitacion

55 incidente. Esta longitud de onda puede estar en el campo ultravioleta o de IR. Los luminoforos, bajo esta radiacion incidente, reemiten una radiacion en el campo visible. Esto se conoce como down conversion si la radiacion incidente es la UV y up conversion si la radiacion incidente es la IR. Dicha construccion permite, segun este documento, obtener directamente sobre el parabrisas o el acristalamiento una imagen de cualquier objeto. Segun esta publicacion, materiales luminoforos son colocados en el conjunto de una superficie principal de una de las hojas

constituyentes del acristalamiento laminado (PVB o vidrio) en forma de capa continua con varios tipos de luminoforos. La imagen deseada se obtiene mediante la excitacion selectiva de un area determinada de la capa de luminoforo. La ubicacion de la imagen y su forma se obtienen mediante una fuente de excitacion controlada y modulada por medios externos.

5

[0007] Los experimentos realizados por el solicitante han demostrado que dichos dispositivos HUD que incorporan luminoforos en el acristalamiento ensamblado se caracterizan por una luminancia demasiado baja bajo una fuente de excitacion UV convencional. Para obtener una luminancia y por tanto suficiente visibilidad de la senal proyectada sobre el parabrisas, especialmente en condiciones de alta insolacion, es necesario el uso de fuentes

10 luminosas no convencionales, es decir haces de rayos concentrados de tipo laser o un diodo electroluminiscente.

[0008] Se pueden utilizar en particular fuentes excitadoras que generen una luz UV concentrada y dirigida, emitida por fuentes mas especlficas de tipo diodo laser. Por concentrado se entiende, en el sentido de la presente descripcion, que el flujo de potencia en el acristalamiento del haz proveniente de la fuente generadora es superior a

15 120 mW.cm'2 y con valor recomendable entre 200 mW.cm'2 y 20 000 mW.cm'2, o incluso entre 500 mW.cm'2 y 10 000 mW.cm"2.

[0009] La solicitud WO2010/139889 describe el uso de un material de tipo luminoforo de tipo hidroxitereftalato con alta luminancia proporcionada por una buena eficiencia cuantica bajo una excitacion UV incidente y una buena

20 durabilidad ante las pruebas de envejecimiento bajo excitacion laser UV. La solicitud de patente WO2009/122094 describe la aplicacion de una capa de un material conocido como antirreflectante para la radiacion excitadora utilizada, con el objetivo de mejorar el contraste visual de un pictograma preimpreso en el acristalamiento, en condiciones de fuerte luminosidad exterior.

25 [0010] Sin embargo, el uso de dichas fuentes puede ser previsto solamente a potencias limitadas, con el fin

de evitar los problemas relacionados con la peligrosidad del haz, en un primer momento en el exterior del vehlculo. En particular, al trabajar con una longitud de onda proxima a 400 nm, se puede evitar el paso de la mayor parte de la radiacion laser hacia el exterior, ya que con estas longitudes de onda el PVB absorbe fuertemente la radiacion UV.

30 [0011] Sin embargo, la potencia de la radiacion laser luminosa incidente resulto ser igualmente peligrosa para

los pasajeros presentes en el habitaculo, en particular para el conductor del vehlculo, debido a la reflexion que se produce en las superficies de vidrio del acristalamiento conformando el parabrisas. Dicha reflexion constituye un riesgo de lesion ocular y quemaduras para los ocupantes del vehlculo. Esta reflexion, especialmente la reflexion especular, puede ser relativamente elevada (del orden de algunos por ciento), teniendo en cuenta, en particular, la 35 curvatura y la inclinacion de un parabrisas. Este peligro es especialmente considerable porque la fuente luminosa debe emitir una potente radiacion inicial para que el conductor pueda percibir la informacion con suficiente contraste para ser lelda rapidamente.

[0012] La presente invencion se refiere a un dispositivo capaz de garantizar la seguridad de los pasajeros, en 40 especial consonancia con la norma IEC 60825-1 (sobre la seguridad de las instalaciones con equipamiento laser), y

capaz de disminuir finalmente la intensidad luminosa reflejada de la radiacion incidente por el sustrato con funcion de acristalamiento, especialmente en un valor superior o igual a 10.

[0013] En particular, la empresa solicitante llego a la conclusion de que dicha proteccion del sistema podrla 45 ser obtenida mediante la eleccion especlfica de un recubrimiento antirreflectante, en especial mediante la selection

apropiada de los componentes y su disposition.

[0014] La consideration de estos parametros segun el procedimiento propuesto en la presente invencion permite reducir considerablemente los problemas de seguridad relacionados con el uso de fuentes laser para la

50 visualization de imagenes en un acristalamiento, en particular un parabrisas o un escaparate acristalado.

[0015] Mas especlficamente, la presente invencion se refiere a un dispositivo de visualizacion de una imagen real en un acristalamiento formando parte de un habitaculo o fachada; dicho dispositivo consta de:

55 - una fuente de radiacion laser monocromatica polarizada transversa magnetica de longitud de onda comprendida entre 380 y 410 nm, en particular entre 395 y 410 nm, especialmente igual o proxima a 405 nm,

- dicho acristalamiento con al menos una porcion conteniendo un luminoforo que absorbe dicha radiacion para reemitir una luz en el campo visual y la visualizacion de la imagen,

dicha fuente de radiacion (es decir, el haz de radiacion cromatica incidente) estando orientada hacia dicha porcion de dicho acristalamiento y efectuando un barrido segun un angulo medio 0 con respecto a la normal de dicho acristalamiento.

5 [0016] De acuerdo con la invencion, el acristalamiento esta provisto en su cara expuesta a dicha fuente de un

recubrimiento antirreflectante compuesto por un apilamiento de dos capas que consta de:

- una primera capa cuyo Indice de refraccion optica para la radiacion monocromatica incidente se situa entre 1,9 y 2,1 aproximadamente, y con valor recomendable entre 1,95 y 2,10 aproximadamente, en particular hecha de un material a base de oxido de zinc, oxido de estano, nitruro de silicio, oxido mixto de zinc y estano (SnxZnyO), oxido mixto de silicio y zirconio (SixZryO); presentando esta primera capa un espesor Ep1,

- una segunda capa cuyo indice de refraccion optica para la radiacion monocromatica incidente esta comprendido entre 1,5 y 1,6, en especial sustancialmente igual a 1,54, hecha especialmente de un material a base de oxido de silicio, que puede contener ademas carbono y / o nitrogeno y / o aluminio; presentando esta segunda capa un espesor Ep2.

Los respectivos espesores geometricos Ep1 y Ep2 de dichas capas son sustancialmente iguales a:

- para la primera capa:

20

Epi = 26 + 0,07(0) - O,OQ7{0}2

- para la segunda capa:

25

[0017] En las formulas (1) y (2) anteriores, 0 se da en grados (°).

[0018] El acristalamiento, de acuerdo con la invencion, presenta idealmente en su cara expuesta a la 30 radiacion incidente, un Indice de refraccion entre 1,5 y 1,6, en particular, sustancialmente igual a 1,54 para dicha

radiacion monocromatica.

[0019] En el sentido de la presente invencion, se entiende convencionalmente por «acristalamiento» al elemento de separacion con al menos una lamina o panel de vidrio, as! como cualquier sustrato transparente capaz

35 de ser utilizado como reemplazo de dichos paneles de vidrio para asegurar la misma funcion, en particular las laminas plasticas sobre todo de tipo policarbonato. Un acristalamiento segun la invencion, especialmente para una aplicacion HUD, puede consistir sobre todo en un acristalamiento laminado, constituido por dos sustratos u hojas de vidrio unidos por un intercalar plastico de tipo PVB, por ejemplo.

40 [0020] En el sentido de la presente invencion, se entiende por angulo medio 0 la media de los angulos

formados por el haz incidente emitido por la fuente sobre toda la zona de barrido cubierta por la radiacion laser en

dicho acristalamiento, con respecto a la normal en cada punto de impacto, teniendo en cuenta su curvatura e inclinacion.

45 [0021] En el sentido de la presente invencion, se entiende por «sustancialmente iguales» que los espesores

de dichas capas son iguales o casi iguales a los valores exactos obtenidos mediante la aplicacion de las dos formulas anteriores, es decir comprendidos en un rango de entre mas o menos 5 nanometros alrededor de dicho valor exacto resultante de las formulas (1) y (2), y como valor recomendable entre mas o menos 4 nanometros, o de forma optima en un rango de entre mas o menos 3 nanometros alrededor de dicho valor exacto.

50

[0022] En el sentido de la presente invencion, se entiende por las expresiones «material a base de» o «a

base de» que la capa esta compuesta principalmente de dicho material (es decir, por ejemplo, de al menos el 80% del peso de dicho material, e incluso de al menos el 90% de dicho material). No obstante, tambien puede incluir otros materiales o compuestos, aunque en una cantidad limitada de forma tal que su Indice de refraccion no se vea

55 afectado de manera significativa por su presencia o en cualquier caso permanece en los rangos citados

anteriormente. Por ejemplo, las capas de nitruro u oxido de silicio segun la invencion pueden contener una parte

imagen1

(1)

10

15

sustancial de aluminio, incorporado de forma conocida en el objetivo de silicio utilizado inicialmente para la obtencion de dicha capa mediante las tecnicas de pulverizacion catodica (el objetivo se situa en general en el orden del 8% en peso de aluminio).

5 [0023] Segun ciertos modos de realization ventajosos del presente procedimiento que, si es necesario,

pueden combinarse perfectamente entre si:

- La fuente genera una radiation laser igual a 405 nm.

- La fuente posee al menos un diodo laser.

10 - Dicho acristalamiento es un acristalamiento laminado de tipo parabrisas para automoviles o acristalamiento para edificios, incluyendo un ensamblaje de al menos dos laminas transparentes de vidrio inorganico o de una materia organica resistente, unidas entre si por un intercalar de materia termoconformable o por hojas multicapas que incorporan dicho intercalar, en donde dicho material luminoforo es integrado, permitiendo la llamada visualization.

- Dicha fuente de radiacion esta orientada hacia dicho acristalamiento segun un angulo medio 0 de entre 0° y 50°, 15 por ejemplo, entre 10° y 40°, con respecto a la normal de dicho acristalamiento en el punto de impacto.

- El material termoconformable que constituye dicho intercalar es seleccionado del grupo de los PVB, de los PVC plastificados, del poliuretano PU o de los etilvinilacetatos EVA.

- La primera capa esta hecha a base de nitruro de silicio.

- La primera capa esta hecha a base de un oxido mixto de estano y zinc, cuya relation Sn/Zn se situa 20 especialmente en intervalos de 50/50 y 85/50, con valor recomendable entre 55/45 y 75/25.

Dicho luminoforo es un hidroxialquilotereftalato R-OOC-^ (OH) x- COOR, de formula desarrollada:

25

imagen2

en la que ^ designa un anillo de benceno sustituido por al menos un grupo hidroxilo (OH), R es una cadena hidrocarbonada incluyendo de 1 a 10 atomos y x es igual a 1 o 2 particularmente el dietil-2,5-dihidroxitereftalato.

[0024] La presente invention se refiere tambien a un habitaculo de vehiculo automovil con un dispositivo de

30 visualizacion tal como se ha descrito anteriormente, en particular un dispositivo de visualizacion de cabeza alta (HUD) que posee un acristalamiento laminado y una fuente que emite un haz de radiacion concentrada y direccional de tipo laser dirigido hacia la zona de dicho acristalamiento en donde se encuentra dicho luminoforo.

[0025] Finalmente, la presente invencion se refiere a un metodo de aplicacion de un dispositivo de

35 visualizacion de una imagen real en un acristalamiento presente en un habitaculo o fachada, provisto de una fuente de radiacion laser monocromatica polarizada transversa magnetica entre 395 y 410 nm, orientada hacia dicha o dichas porciones, y dicho acristalamiento con al menos una de sus partes que incluya un luminoforo que absorbe dicha radiacion para reemitir una luz dentro del campo visual y la visualizacion de la imagen. Dicha fuente de radiacion esta orientada hacia dicho acristalamiento y le aplica un barrido segun un angulo medio 0 con respecto a la 40 normal de dicho acristalamiento, en el cual se aplica sobre la cara expuesta del acristalamiento un recubrimiento antirreflectante constituido por un apilamiento de dos capas que tiene, a partir del sustrato con funcion de acristalamiento, en particular, un indice de refraction optica de entre 1,5 y 1,6, en especial sustancialmente igual a 1,54 para la radiacion monocromatica:

45 - una primera capa hecha de un material a base de oxido de zinc, oxido de estano, nitruro de silicio, oxido de zinc y estano, oxido de silicio y zirconio en particular, cuyo indice de refraccion optica para la radiacion monocromatica incidente esta comprendido entre alrededor de 1,9 y 2,1, y valor recomendable entre 1,95 y 2,10; presentando esta primera capa un espesor Ep1,

- una segunda capa hecha de un material a base de oxido de silicio, que puede contener ademas carbono y / o 50 nitrogeno y / o aluminio, en particular con un indice de refraccion optica, para la radiacion monocromatica incidente, de entre 1,5 y 1,6, en especial sustancialmente igual a 1,54; presentando esta segunda capa un espesor Ep2.

[0026] Segun dicho procedimiento, los respectivos espesores geometricos Ep1 y Ep2 de dichas capas son

sustancialmente iguales a:

- para la primera capa:

imagen3

5

- para la segunda capa:

imagen4

10 [0027] La invencion y sus ventajas se comprenderan mejor tras la lectura siguiente del modo de realizacion

de la invencion, en relacion con la figura 1 adjunta.

[0028] En esta figura 1 se muestra esquematicamente un parabrisas y un dispositivo colocado en el habitaculo de un vehlculo automovil (no representado):

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El parabrisas 1 esta compuesto de dos laminas 1 y 2 generalmente de vidrio, pero que podrlan tambien estar compuestas de hojas de plastico resistente de tipo policarbonato. Entre las dos laminas esta presente una capa intermedia de plastico 3, como PVB (butiral de polivinilo), PVC plastificado, PU, EVA o incluso una lamina termoplastica multicapa con, por ejemplo, PET (tereftalato de polietileno), cuya sucesion de capas es, por ejemplo, 20 PVB/PET/PVB.

[0029] En al menos una parte de la cara interna de la lamina termoplastica intercalar 3 se colocaron antes de la laminacion, es decir antes del ensamblaje de las diferentes laminas, partlculas de luminoforo organico del tipo tereftalato, de acuerdo con la invencion.

25

[0030] Las partlculas de luminoforo presentan una reparticion de tamano predominantemente entre 1 y 100 micras. Por predominantemente se entiende que mas del 90% de las partlculas que componen el polvo comercial tienen un diametro comprendido entre 1 y 100 micras. Preferiblemente, las partlculas de luminoforo de tipo tereftalato reciben un tratamiento previo que facilita su impregnacion en la lamina termoplastica de PUB. En

30 particular, las partlculas son revestidas previamente en un aglutinante a base de PVB.

[0031] Una fuente laser 4 que emite una radiacion luminosa de excitacion es utilizada para enviar una radiacion concentrada incidente 7 polarizada transversa magnetica de longitud de onda igual a 405 nm hacia una porcion 10 del parabrisas en la que se genera la imagen real. La fuente o proyector laser comprende, por ejemplo,

35 un polarizador para polarizar el haz incidente, de forma tal que su campo electromagnetico sea transverso magnetico. En el sentido de la presente invencion, se entiende por transverso magnetico una relacion de polarizaciones TM:TE de al menos 100:10, con valor recomendable de al menos 100:1 (TM: transverso magnetico; TE: transverso electrico).

40 [0032] Al menos esta porcion 10 del acristalamiento incluye un luminoforo adaptado. El luminoforo es

ventajosamente del tipo hidrotereftalato tal como se describe en la solicitud WO2010/139889, por ejemplo, solvatado en forma molecular en la lamina termoplastica intercalar 3. El luminoforo presenta un alto coeficiente de absorcion de radiacion incidente. Reemite seguidamente una radiacion en el campo visual, es decir una radiacion de cerca de 450 nm con una eficacia superior al 80%.

45

[0033] La radiacion visible emitida por el luminoforo es entonces directamente observable por el ojo 5 del conductor, que visualiza as! el objeto en el parabrisas sin tener que quitar la vista de la via. De esta forma, una imagen puede materializarse directamente en un parabrisas laminado sin tener que adaptar la estructura de este, por ejemplo, el espesor de la lamina intercalar, lo que permite una fabricacion economica de los sistemas HUD.

50

[0034] Segun la invencion, la fuente utilizada para generar la radiacion concentrada es preferiblemente una fuente UV laser. Podrla ser, por ejemplo, aunque no estrictamente, laser de estado solido, diodo laser de semiconductores, laser de gas, laser de tincion, laser de exclmeros. En general, en el sentido de la presente invencion, cualquier fuente capaz de generar un flujo concentrado y dirigido de una radiacion UV puede ser utilizada

55 como fuente de excitacion segun la invencion. Alternativamente, las fuentes de luz incoherente tales como diodos electroluminiscentes pueden ser igualmente utilizadas, preferiblemente potentes y en el campo UV cercano.

[0035] Segun un posible procedimiento, puede ser utilizado un proyector DLP para modular la onda excitadora de acuerdo con el modo descrito en la solicitud US 2005/231652, parrafo [0021]. Tambien es posible segun la invencion utilizar como fuente de excitacion UV un dispositivo como el descrito en la solicitud US2004/0232826, particularmente tal como se describe en relacion con la figura 3.

5

[0036] El uso de tales sistemas permite iluminar porciones especlficas del acristalamiento mediante radiacion laser para proyectar cualquier informacion util para el conductor durante la conduction, sobre todo para su seguridad e incluso para su orientation.

El procedimiento anterior no resulta evidentemente exclusivo de la presente invencion, en virtud de los aspectos 10 anteriormente descritos.

[0037] Segun la invencion, la iluminacion de la zona considerada puede obtenerse por medio de un dispositivo que funciona mediante el barrido rapido de dicha zona por la fuente o por la activation simultanea de plxeles en dicha zona a traves de una pluralidad de espejos sometidos a dicha fuente.

15

[0038] En particular, de acuerdo con un primer modo, se utilizara un proyector a base de micro-espejos MEMS con una fuente laser. Segun otro modo, se utilizaran proyectores a base de matrices DLP, LCD o LCOS con una fuente laser o LED. Alternativamente, es posible de acuerdo con la invencion, utilizar un proyector a base de espejos montados en galvanometros que reflejen una fuente laser.

20

[0039] Para garantizar la seguridad en el habitaculo durante el funcionamiento del dispositivo, la principal dificultad radica en la parte reflejada de la radiacion sobre la superficie del parabrisas que puede ser, en una primera aproximacion, relativamente alta y dirigida a los ojos de los pasajeros, teniendo en cuenta en particular la inclination y curvatura del parabrisas laminado en la zona iluminada por el haz incidente.

25

[0040] Segun la invencion, un recubrimiento antirreflectante 8 especlfico del tipo descrito anteriormente es aplicado en la superficie interna del acristalamiento laminado, o sea en la cara del acristalamiento orientada hacia el habitaculo del vehlculo. El recubrimiento AR es aplicado al menos sobre el area del acristalamiento junto a la portion 10 del parabrisas que contiene el material luminoforo.

30

[0041] Los siguientes ejemplos, de acuerdo con el procedimiento que se acaba de describir para diferentes tipos de recubrimientos antirreflectantes, muestran las ventajas obtenidas por la aplicacion de la presente invencion, con el objetivo de minimizar los riesgos anteriormente descritos para los pasajeros del vehlculo, mediante una disminucion significativa de la reflexion del haz proveniente de la fuente en la superficie del parabrisas, en particular

35 en un angulo de incidencia entre 0° y 50°.

EJEMPLOS:

[0042] En los siguientes ejemplos, se reproduce el procedimiento descrito anteriormente con referencia a la 40 figura 1 en el que el parabrisas laminado 1 conteniendo el luminoforo es iluminado por la fuente o proyector 4 de la

radiacion laser a 405 nm polarizada transversa magnetica que ilumina una porcion 10 del acristalamiento.

El acristalamiento utilizado es un parabrisas que contiene:

45 - una primera lamina externa compuesta por un vidrio tintado cuyo color es ligeramente cristalino,

- una segunda lamina interna compuesta por un vidrio comercializado bajo la referencia Planilux® por la empresa solicitante,

- un intercalar de butiral de polivinilo fundido entre las dos laminas y asegurando la conexion entre las dos laminas de vidrio.

50

[0043] En el intercalar de PVB se coloca antes del ensamblaje de la estructura laminada, un material luminoforo de tipo hidroxitereftalato (dietil-2,5-dihidroxitereftalato), de acuerdo con el procedimiento mostrado en la solicitud WO 2010/139889. El luminoforo se coloca en el intercalar correspondiente a una porcion rectangular del acristalamiento de tamano 20 x 10 cm con una concentration del orden de los 5.10-4 g/cm2.

55

[0044] En la parte del acristalamiento orientada hacia el interior del habitaculo, se colocan diferentes recubrimientos antirreflectantes tal como se indica en la siguiente description. Se utiliza un acristalamiento desprovisto de cualquier capa antirreflectante en su superficie interna como referencia para medir la eficacia de la proteccion.

Ejemplo de referenda:

[0045] En este acristalamiento de referenda no se aplica ningun recubrimiento antirreflectante en el 5 acristalamiento, tal como se describe anteriormente, incluyendo las dos laminas de vidrio con su intercalar. La

radiacion laser de 405 nm se dirige hacia la porcion del acristalamiento que concentra los luminoforos para la absorcion y conversion de la mayor parte de una radiacion laser de 405 nm.

La cara del acristalamiento expuesta a esta radiacion laser esta compuesta de vidrio cuyo Indice de refraccion es de 10 1,54 a 405 nm. El coeficiente de reflexion es de alrededor del 4,5% a 405 nm.

Los ejemplos siguientes son diferentes del ejemplo de referencia en tanto los diferentes tipos de recubrimientos antirreflectantes son colocados en la cara interna de la lamina de vidrio claro Planilux®. Se determina de la forma indicada anteriormente el nivel de riesgo R en funcion de la potencia inicial aplicada a la fuente laser.

15

Ejemplo 1:

[0046] En este primer acristalamiento, de acuerdo con la invencion, el apilamiento antirreflectante colocado consta de dos capas, de las cuales:

20

- una primera capa colocada directamente en la superficie interior de vidrio y compuesta de nitruro de silicio (SiN) conteniendo una pequena proporcion de aluminio, con un Indice de refraccion de aproximadamente 2,0 para una radiacion incidente de longitud de onda igual a 405 nm. El espesor de esta capa es de 24 nm aproximadamente.

- una segunda capa colocada en la capa de nitruro de silicio y compuesta de oxido de silicio (SiO) conteniendo una 25 pequena proporcion de aluminio, con un Indice de 1,5 a 405 nm aproximadamente. El espesor de esta capa es de

87 nm aproximadamente.

[0047] Las dos capas son colocadas antes de la formacion del acristalamiento laminado en la cara adecuada de la lamina de vidrio planilux segun las tecnicas habituales y bien conocidas de deposicion por magnetron mediante

30 pulverizacion catodica de las dos capas respectivamente a partir:

- de un objetivo de silicio que contiene un 8% en peso de aluminio en una atmosfera de nitrogeno para la capa de nitruro de silicio y

- de un objetivo de silicio que contiene un 8% en peso de aluminio en una atmosfera que contiene oxfgeno para 35 la capa de oxido de silicio.

Ejemplo 2:

[0048] En este segundo acristalamiento, de acuerdo con la invencion, el apilamiento antirreflectante colocado 40 consta de dos capas compuestas de los mismos materiales y colocadas de acuerdo con el mismo procedimiento

anterior, pero con espesores diferentes y en particular:

- una primera capa colocada directamente en la superficie interior de vidrio y compuesta de nitruro de silicio, conteniendo una pequena proporcion de aluminio. El espesor de esta capa es de 12 nm.

45 - una segunda capa colocada en la capa de nitruro de silicio y compuesta de oxido de silicio conteniendo una pequena proporcion de aluminio. El espesor de esta capa es de 99 nm.

Exemple 3:

50 [0049] En este tercer acristalamiento, de acuerdo con la invencion, el apilamiento antirreflectante colocado consta de dos capas compuestas de los mismos materiales y colocadas de acuerdo con el mismo procedimiento anterior, pero con espesores diferentes con:

- una primera capa colocada directamente en la superficie y compuesta de nitruro de silicio conteniendo una 55 pequena proporcion de aluminio. El espesor de esta capa es de 28 nm,

- una segunda capa colocada en la capa de nitruro de silicio y compuesta de oxido de silicio conteniendo una pequena proporcion de aluminio. El espesor de esta capa es de 83 nm.

[0050] Los acristalamientos obtenidos segun los ejemplos anteriores son seguidamente sometidos a una

radiacion laser dirigida hacia la zona del luminoforo.

[0051] El proyector utilizado para la iluminacion del acristalamiento esta compuesto por un diodo laser que emite un haz concentrado monocromatico de 405 nm polarizado transverso magnetico. La abertura angular de la

5 fuente es del orden de los 5°. El diodo presenta una alimentacion ajustable de forma tal que la potencia del haz generado pueda ser modulada.

[0052] El haz se dirige hacia la porcion rectangular del acristalamiento que posee el luminoforo, de modo que interactue con el recubrimiento antirreflectante antes de atravesar el vidrio claro que constituye la primera lamina.

10

[0053] De acuerdo con un primer dispositivo, el angulo de incidencia medio 01 del haz sobre el parabrisas es fijo e igual a 25°, teniendo en cuenta la curvatura e inclinacion de este.

[0054] De acuerdo con un segundo dispositivo, el angulo de incidencia medio 02 del haz sobre el parabrisas 15 es fijo e igual a 45°.

[0055] De acuerdo con un tercer dispositivo, el angulo de incidencia medio 03 del haz sobre el parabrisas es fijo e igual a 0°, o sea que el haz incidente coincide con la normal del acristalamiento en el punto de impacto de este.

20 [0056] Se determina la peligrosidad de la instalacion HUD mediante un parametro o factor de riesgo R, de

acuerdo con el procedimiento siguiente:

La intensidad de la fuente se incrementa hasta la obtencion de una luminancia de la imagen real formada por el parabrisas superior a las 3000 Candelas/ m2 (luminancia inicialmente considerada como suficiente para la obtencion 25 de una imagen visible para el conductor independientemente de las condiciones de luz). Se determina seguidamente la peligrosidad del haz reflejado por la superficie del haz de acuerdo con los principios descritos en la norma IEC 60825-1 sobre la seguridad de las instalaciones con equipamiento laser. Se determina un factor de riesgo R segun la ecuacion R=E/EMP en donde E es la exposicion al laser percibida por el sujeto y EMP la exposicion maxima admisible en las condiciones particulares de uso de un dispositivo laser determinado.

30 Segun la norma, un valor R igual a 1 es el llmite aceptable de peligrosidad de la instalacion. Sin embargo, resulta evidente que los valores de R mas bajos posibles, en particular preferiblemente inferiores a 0,1 constituyen el objetivo de la presente invencion, para garantizar una proteccion optima en el tiempo e incluso previendo una mayor severidad de dicha norma en los proximos anos, teniendo en cuenta la peligrosidad de tales fuentes luminosas.

35 [0057] Por ejemplo, un proyector laser que funciona en modo vectorial con una velocidad de barrido de 900

rad/s, equipado con un diodo laser de una potencia optica de 500mW a 405 nm generando un punto de 1 mm de diametro, colocado a 1 m del parabrisas, dibujando un contorno de 25 cm de largo, permite alcanzar una luminosidad de 3225 cd/ m2. En estas condiciones, la exposicion maxima permitida de acuerdo con la norma IEC 60825-1 es de EMP = 3,63.10-4 J/m2.

40

[0058] Para una exposicion calculada igual a E = 3,57.10-3J/m2 para el ejemplo de referencia, el factor de riesgo laser calculado es de R = 9,8.

[0059] Para llevar el factor de riesgo laser a un valor R inferior a 1 en el caso de referencia, se hace por lo 45 tanto necesario disminuir la potencia de la fuente laser a 50 mW, lo cual tiene el efecto de disminuir

considerablemente la luminancia hasta un valor aceptable de 323 cd/m m2.

[0060] Los resultados obtenidos en todas las configuraciones probadas estan recogidos en la tabla 1 a continuacion, para la obtencion de una luminancia del orden de los 3000 Cd/ m2:

50

Tabla 1

Acristalamiento del ejemplo

Apilamiento en el acristalamiento (desde la superficie) Angulo de incidencia de la radiacion incidente Espesor calculado segun las formulas (1) y (2) Factor de riesgo

referencia

Nulo 0 - 9,8

25 - 9,8

45

- 9,8

1

24nm SiN 87nm siO 0 28 83 0,4

25

24,25 86,75 <0,1

45

12,25 98,75 1

2

12nm SiN 99nm SiO 0 28 83 3,3

25

24,25 86,75 1,5

45

12,25 98,75 <0,1

3

28nm SiN 83nm SiO 0 28 83 <0,1

25

24,25 86,75 0,3

45

12,25 98,75 1,6

[0061] Los datos expuestos en la tabla 1 muestran que la proyeccion de una radiacion incidente de tipo laser en los acristalamientos segun los ejemplos 1 a 3 presentan un factor de riesgo aceptable si los espesores de las dos capas que forman el recubrimiento antirreflectante para dicha radiacion son seleccionados y calibrados segun la

5 invencion en funcion del angulo de incidencia de dicha radiacion y mediante la aplicacion de las relaciones (1) y (2) anteriores. En particular, los resultados publicados en la tabla 1 muestran que el espesor respectivo de las dos capas debe configurarse en funcion del angulo de incidencia del haz incidente sobre el parabrisas, para limitar el factor de riesgo R, es decir asegurando la seguridad de los pasajeros frente a la reflexion de la radiacion incidente en la superficie del vidrio.

10

[0062] Para tal efecto, el acristalamiento segun el ejemplo 1 se adapta a un angulo medio de incidencia 0 del haz sobre el parabrisas del orden de los 25°, mientras que el acristalamiento segun el ejemplo 2 se adapta a un angulo medio de incidencia 02 del haz sobre el parabrisas del orden de los 45°. El acristalamiento segun el ejemplo 3 se adapta a un angulo medio de incidencia nulo del haz sobre el parabrisas (o sea que la normal del

15 acristalamiento en el punto de impacto coincide con la direccion del haz incidente).

[0063] En particular, se ve en los resultados presentados en la tabla anterior que un factor de riesgo muy bajo, en particular inferior a 0,1 puede ser obtenido mediante la aplicacion de la presente invencion para una luminancia de la senal del orden de los 300 Cd/m2. En determinados casos de muy fuerte iluminacion del

20 parabrisas, se puede aumentar significativamente la luminancia de la senal para mejorar la visibilidad de la information por parte del conductor o usuario, sin por ello exceder el factor de riesgo R=1 definido en la norma IEC 60825-1.

[0064] Dichas caracterlsticas permiten el uso seguro de fuentes de radiacion altamente concentradas de tipo 25 laser, en una aplicacion de tipo HUD para vehlculo (automovil, avion, trenes...) o para la visualization de informacion

en escaparates acristalados.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo de visualizacion de una imagen real en

   habitaculo o fachada; dicho dispositivo consta de:

   un acristalamiento formando parte de un

   10

   15

   20

   - una fuente de radiacion laser monocromatica polarizada transversa magnetica de longitud de onda comprendida entre 380 y 410 nm, en particular entre 395 y 410 nm,

   - dicho acristalamiento con al menos una porcion conteniendo un luminoforo que absorbe dicha radiacion para reemitir una luz en el campo visual y la visualizacion de la imagen,

   dicha fuente de radiacion esta orientada hacia una porcion de dicho acristalamiento y le aplica un barrido segun un angulo medio 0 respecto a la normal de dicho acristalamiento, en el cual dicho acristalamiento esta provisto en su cara expuesta a dicha fuente de un recubrimiento antirreflectante compuesto por un apilamiento de dos capas, a partir del sustrato con funcion de acristalamiento, que consta de:

   - una primera capa hecha de un material a base de oxido de zinc, oxido de estano, nitruro de silicio, oxido de zinc y estano, oxido de silicio y zirconio; presentando esta primera capa un espesor Ep1,

   - una segunda capa hecha de un material a base de oxido de silicio, que puede contener ademas carbono y / o nitrogeno y / o aluminio, presentando esta segunda capa un espesor Ep2,

   y los respectivos espesores geometricos Ep1 y Ep2 de dichas capas son sustancialmente iguales a:

   para la primera capa:

   25

   imagen1

   para la segunda capa:

   30
2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, en el que el acristalamiento tiene en su cara expuesta a la radiacion incidente, un fndice de refraccion entre 1,5 y 1,6 para dicha radiacion monocromatica.
3. 3. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores en el que, para dicha radiacion 35 monocromatica, el material de la primera capa del apilamiento presenta un fndice de refraccion optica de entre

   1,9 y 2,1 aproximadamente, y valor recomendable entre 1,95 y 2,10 y en el que el material de la segunda capa del apilamiento presenta un fndice de refraccion optica de entre 1,5 y 1,6 aproximadamente, en particular sustancialmente igual a 1,54.

   40 4. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente genera una radiacion

   sustancialmente igual a 405 nm.

   Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuente comprende al menos
4. 5.

   un diodo laser.

   45
5. 6. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el acristalamiento laminado constituido por el ensamblaje de dos laminas de vidrio pegadas entre si por un intercalar plastico como el butiral de polivinilo (PVB), dicho luminoforo estando integrado en dicho intercalar.

   50 7. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el material que constituye la

   primera capa esta formado a base de oxido de zinc, oxido de estano, nitruro de silicio, o de un oxido de zinc y estano.
6. 8. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera capa esta hecha a base

   55 de nitruro de silicio y la segunda capa a base de oxido de silicio.

   imagen2
7. 9. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la primera capa esta hecha a base de un oxido de zinc y estano y la segunda capa a base de oxido de silicio.
8. 10. Dispositivo segun la reivindicacion anterior, en el que el material que constituye la primera capa 5 es un oxido mixto de zinc y silicio cuya relacion Sn/Zn esta comprendida entre 50/50 y 85/15, con valor

   recomendable entre 55/45 y 75/25.
9. 11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el angulo medio 0 esta comprendido entre 0° y 50°.

   10
10. 12. Habitaculo por ejemplo de vehfculo automovil, de avion o de tren que comprende un dispositivo de visualizacion o un acristalamiento como se describe en una de las reivindicaciones anteriores.
11. 13. Procedimiento de aplicacion de un dispositivo de visualizacion de una imagen real en un 15 acristalamiento formando parte de un habitaculo o fachada que consta de:

    - una fuente de radiacion laser monocromatica polarizada transversa magnetica comprendida entre 380 y 410 nm, en particular entre 395 y 410 nm, orientada hacia la o las porciones,

    - dicho acristalamiento con al menos una porcion conteniendo un luminoforo que absorbe dicha radiacion para 20 reemitir una luz en el campo visual y la visualizacion de la imagen,

    - dicha fuente de radiacion esta orientada hacia dicho acristalamiento y le aplica un barrido segun un angulo medio 0 respecto a la normal de dicho acristalamiento,

    en el cual se aplica en la cara del acristalamiento expuesta a dicha fuente un recubrimiento antirreflectante 25 compuesto por un apilamiento de dos capas, a partir del sustrato con funcion de acristalamiento, en particular, con un fndice de refraccion optica comprendido entre 1,5 y 1,6, sustancialmente igual a 1,54, para la radiacion monocromatica:

    - una primera capa hecha de un material a base de oxido de zinc, oxido de estano, nitruro de silicio, un oxido de zinc 30 y estano, un oxido de silicio y zirconio en particular, cuyo Indice de refraccion optica para la radiacion monocromatica

    incidente esta comprendido entre 1,9 y 2,1 aproximadamente, y valor recomendable entre 1,95 y 2,10; presentando esta primera capa un espesor Ep-|,

    - una segunda capa hecha de un material a base de un oxido de silicio, que puede contener ademas carbono y / o nitrogeno y / o aluminio, en particular con un Indice de refraccion optica, para la radiacion monocromatica incidente,

    35 de entre 1,5 y 1,6, en especial sustancialmente igual a 1,54; presentando esta segunda capa un espesor Ep2,

    y donde los respectivos espesores geometricos Ep1 y Ep2 de dichas capas son sustancialmente iguales a:

    - para la primera capa: 40

    imagen3

    - para la segunda capa:

    imagen4