CN118302708A - 虚像显示装置、平视显示系统及运输机 - Google Patents
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Abstract
一种虚像显示装置、平视显示系统以及具备它们的运输机，所述虚像显示装置构成为搭载于运输机，并且构成为P偏振光的图像显示光入射于投影部，所述虚像显示装置具有射出投影图像光的图像显示装置，在将该投影图像光引导到上述投影部的光路上，从上述图像显示装置侧依次具有光焦度为正的衍射反射元件和正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板。
Description
技术领域
本发明涉及一种虚像显示装置、平视显示系统及运输机。
背景技术
已知有一种将图像投影到车辆等的挡风玻璃上，并且通过挡风玻璃向驾驶员等提供路线引导、行驶速度、警告等驾驶辅助信息的平视显示(以下，也称为“HUD”。)系统。
通过HUD系统，观察者能够一边看着前方的外界，一边不大幅度移动视线或焦点而获得路线引导、行驶速度及车辆状态等各种驾驶辅助信息，并且能够更安全地且无压力地驾驶。
HUD的基本结构通常如下。首先，来自组装在仪表操纵板上的图像显示装置的投影光在中间像屏幕(扩散板)表面上成像为中间像。该中间像被凹面镜(放大镜)放大，透射设置于仪表操纵板的透射窗，被内置有包括胆甾醇型液晶层或电介质多层膜等的半反射镜的挡风玻璃反射，从而被引导至驾驶员等。以下，也将从图像显示装置投影到挡风玻璃为止的结构称为虚像显示装置。
驾驶员等将该中间像识别为比挡风玻璃更靠前方的所谓的虚像。即，驾驶员等能够识别为驾驶辅助信息仿佛浮现在道路上。
关于构成HUD系统的虚像显示装置，提出了各种提案。例如，在专利文献1中记载了一种将凹面镜变更为光焦度为正的正衍射型光学元件(以下，也称为正衍射反射元件。)的虚像显示装置。根据专利文献1，通过上述结构的虚像显示装置，能够提高伴随虚像弯曲的视觉辨认度的耐用性，并且，由于衍射型光学元件为平板，因此与使用凹面镜的HUD系统相比，容易小型化，能够使车辆的搭载性良好。
在通常的HUD系统中，HUD单元的投影图像显示装置多为射出S偏振光的装置，使S偏振光在挡风玻璃上反射，使驾驶员等视觉辨认虚像。此时，由于图像光在挡风玻璃的前表面和后表面反射，因此存在视觉辨认重影的问题。并且，由于图像光为S偏振光，因此在驾驶员佩戴偏光太阳镜时还存在无法视觉辨认虚像的问题。为了解决这些问题，还进行了将P偏振光反射膜组装到挡风玻璃上并将来自HUD单元的射出光设为P偏振光的HUD系统的研究。
并且，作为以多焦点或3D显示虚像的技术，例如，如专利文献2中所记载，已知有使用光场显示器作为投影图像显示装置的技术。在光场显示器中，通过在发光像素上形成微透镜，能够改变每个发光像素的焦点，能够显示多个焦点的图像或3D图像。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-56880号公报
专利文献2：日本特开2020-160296号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
认为，通过组合上述专利文献1中所记载的具备正衍射反射元件的HUD单元和组装有P偏振光反射膜的挡风玻璃，可获得车辆搭载性良好且虚像显示的视觉辨认度良好(视觉辨认度的耐用性得到提高，消除了重影，具有偏光太阳镜的适用性)的HUD系统。
然而，本发明人重复进行研究的结果，发现仅仅在设为将来自具备正衍射反射元件的HUD单元的P偏振光照射到组装有P偏振光反射膜的挡风玻璃的组合的情况下，正衍射反射元件的衍射图谱的周期在纵向和横向上不一致，因此存在衍射效率具有偏振依赖性，与使用凹面镜(放大镜)等通常的反射镜的HUD单元相比，虚像的亮度下降的问题。
并且，当应用了上述专利文献2中所记载的光场显示器时，与单一焦点的图像相比，用于图像显示的像素大幅减少，因此图像进一步变暗。因此，要求一种如下虚像显示装置，即在具备光场显示器的进行多焦点或3D虚像显示的HUD系统中也能够提高虚像的亮度，且具有引导图像光的光路上的光损失少的结构。
本发明的课题在于提供一种具备正衍射反射元件且构成为使P偏振的图像显示光入射于投影部的虚像显示装置、及平视显示系统以及具备它们的运输机，所述虚像显示装置中，虚像显示的亮度得到提高，即使在佩戴了偏光太阳镜的情况下，也能够良好地视觉辨认。
用于解决技术课题的手段
本发明人鉴于上述课题而进行深入研究的结果，发现通过采用将入射到正衍射反射元件的光设为衍射效率良好的直线偏振光，并且使衍射后的反射光在入射到投影部时成为P偏振光的结构，能够解决上述课题，从而完成了本发明。
即，通过以下方法解决了本发明的课题。
〔1〕
一种虚像显示装置，其构成为搭载于运输机上，并且构成为P偏振光的图像显示光入射于投影部，
上述虚像显示装置具有射出投影图像光的图像显示装置，在将该投影图像光引导到上述投影部的光路上，从上述图像显示装置侧依次具有光焦度为正的衍射反射元件和正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板。
〔2〕
根据〔1〕所述的虚像显示装置，其中，
在上述光路上的上述光焦度为正的衍射反射元件与上述图像显示装置之间具有正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板。
〔3〕
根据〔1〕或〔2〕所述的虚像显示装置，其中，
上述的光焦度为正的衍射反射元件为固定有感光材料的具有折射率分布的反射型全息图元件。
〔4〕
根据〔1〕或〔2〕所述的虚像显示装置，其中，
上述光焦度为正的衍射反射元件为具有取向膜和液晶层且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案且具有使入射的光衍射并反射的功能的衍射元件。
〔5〕
根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的虚像显示装置，其中，
在上述光路上的上述的光焦度为正的衍射反射元件与上述图像显示装置之间具有光焦度为负的透射型光学元件。
〔6〕
根据〔5〕所述的虚像显示装置，其中，
上述光焦度为负的透射型光学元件为固定有感光材料的具有折射率分布的透射型全息图元件。
〔7〕
根据〔5〕所述的虚像显示装置，其中，
上述光焦度为负的透射型光学元件为具有取向膜和液晶层且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案且具有使入射的光衍射并透射的功能的衍射元件。
〔8〕
根据〔5〕所述的虚像显示装置，其中，
上述光焦度为负的透射型光学元件为折射上述投影图像光的透镜。
〔9〕
根据〔1〕至〔8〕中任一项所述的虚像显示装置，其中，
上述图像显示装置为光场显示器。
〔10〕
一种平视显示系统，其具有挡风玻璃和〔1〕至〔9〕中任一项所述的虚像显示装置，上述挡风玻璃具有第1玻璃板、P偏振光反射膜及第2玻璃板。
〔11〕
根据〔10〕所述的平视显示系统，其中，
上述P偏振光反射膜具有由胆甾醇型液晶构成的层。
〔12〕
根据〔10〕所述的平视显示系统，其中，
上述P偏振光反射膜具有层叠光学各向异性层和光学各向同性层而成的层。
〔13〕
一种运输机，其具备〔10〕至〔12〕中任一项所述的平视显示系统。
发明效果
本发明的虚像显示装置是具备正衍射反射元件且构成为使P偏振的图像显示光入射于投影部的虚像显示装置，在该虚像显示装置中，虚像显示的亮度得到提高，即使在佩戴了偏光太阳镜的情况下，也能够良好地视觉辨认。因此，使用本发明的虚像显示装置的平视显示器及运输机的虚像显示的亮度得到提高，即使在佩戴了偏光太阳镜的情况下，也能够良好地视觉辨认。
附图说明
图1是概略地表示本发明的HUD系统的一例的示意图。
图2是概略地表示本发明的HUD系统的另一例的示意图。
图3是概略地表示本发明的HUD系统的又一例的示意图。
图4是表示本发明的HUD系统中使用的具有包括由胆甾醇型液晶构成的层的P偏振光反射膜的挡风玻璃的一个结构例的示意图。
图5是表示本发明的HUD系统中使用的具有由电介质多层膜构成的P偏振光反射膜的挡风玻璃的一个结构例的示意剖视图。
图6是表示从正面观察图5的挡风玻璃时的P偏振光反射膜中的折射率的关系的示意图。
具体实施方式
在本发明中，“～”以包括其前后记载的数值作为下限值及上限值的含义使用。例如，ε1为数值α1～数值β1是指ε1的范围为包括数值α1和数值β1的范围，若用数学符号表示，则为α1≤ε1≤β1。
在本发明中，若无特别说明，则60°等具体数值所表示的“角度”及术语“平行”及“垂直”包括本发明的技术领域中通常允许的误差范围。例如，表示精确的角度±小于10°的范围内等，与精确的角度之间的误差优选为7°以下，更优选为5°以下。
在本发明中，当对圆偏振光提及“旋向(sense)”时，表示是右圆偏振光或是左圆偏振光。圆偏振光的旋向定义为：当观察光时其朝向近前侧迎面而来时，电场矢量的前端随着时间的增加而顺时针旋转的情况为右圆偏振光，逆时针旋转的情况为左圆偏振光。
在本发明中，关于胆甾醇型液晶的螺旋的扭曲方向，有时也使用“旋向”这一术语。在胆甾醇型液晶的螺旋的扭曲方向(旋向)为右的情况下，反射右圆偏振光，并透射左圆偏振光，在旋向为左的情况下，反射左圆偏振光，并透射右圆偏振光。
在本发明中，当简称为“光”时，若无特别说明，则表示可见光及自然光(非偏振光)的光。可见光为电磁波中人眼可见的波长，表示380～780nm的波长区域的光。非可见光为小于380nm的波长区域或超过780nm的波长区域的光。
并且，尽管并不限定于此，但在可见光中，420～490nm的波长区域的光为蓝色光(B光)，495～570nm的波长区域的光为绿色光(G光)，620～750nm的波长区域的光为红色光(R光)。进而，并不限定于此，红外线表示非可见光中超过780nm且为2000nm以下的波长区域。
在本发明中，“可见光线透射率”为JIS(日本工业标准)R 3212：2015(汽车用安全玻璃试验方法)中规定的A光源可见光线透射率。即，是如下求出的透射率：使用A光源通过分光光度计测量波长380～780nm的范围的各波长的透射率，将根据CIE(国际照明委员会)的光适应标准视见率的波长分布及波长间隔获得的权重值系数乘以各波长下的透射率并进行加权平均。并且，当简称为“反射光”或“透射光”时，以包括散射光及衍射光的含义使用。
在本发明中，使用小写字母p来表述的“p偏振光”表示在与光的入射面平行的方向上振动的偏振光。入射面表示与反射面(挡风玻璃表面等)垂直且包括入射光线和反射光线的面。p偏振光的电场矢量的振动面与入射面平行。另一方面，使用小写字母s来表述的“s偏振光”表示在与光的入射面垂直的方向上振动的偏振光。s偏振光的电场矢量的振动面与入射面垂直。
在本发明中，除非另有特别说明，否则使用大写字母P来表述的“P偏振光”是直线偏振光，并且表示构成反射光的s偏振光及p偏振光中所占的p偏振光的比例超过50％的偏振光。构成上述反射光的s偏振光及p偏振光中所占的p偏振光的比例优选为60％以上，更优选为80％以上，进一步优选为90％以上。构成上述反射光的s偏振光及p偏振光中所占的p偏振光的比例的上述值没有限制，优选为100％以下。
同样地，在本发明中，使用大写字母S来表述的“S偏振光”表示直线偏振光，并且构成反射光的s偏振光及p偏振光中所占的s偏振光的比例超过50％的偏振光。在构成上述反射光的s偏振光及p偏振光中所占的s偏振光的比例优选为60％以上，更优选为80％以上，进一步优选为90％以上。构成上述反射光的s偏振光及p偏振光中所占的s偏振光的比例的上述值没有限制，优选为100％以下。
在本发明中，光焦度为正的光学元件表示在将f作为焦距的情况下成为1/f＞0的元件，可举出凹面镜及凸透镜等聚光的光学元件。凹面镜聚集反射光，凸透镜聚集透射光。光焦度为正的衍射反射元件表示光焦度为正的光学元件中具有衍射反射功能的元件。
另一方面，光焦度为负的光学元件表示在将f作为焦距的情况下成为1/f＜0的元件，可举出凸面镜及凹透镜等发散光的光学元件。凸面镜使反射光发散，凹透镜使透射光发散。光焦度为负的透射型光学元件表示光焦度为负的光学元件中具有光透射功能的光学元件。
在本发明中，正面相位差(正面延迟)为使用Axometrics公司制的AxoScan测量的值。若无特别说明，则测量波长设为波长550nm。正面相位差还可以使用在KOBRA21ADH或WR(Oji Scientific Instruments制)中使可见光波长区域内的波长的光沿着膜法线方向入射而测得的值。选择测量波长时，可以手动更换波长选择滤光器，或者可以通过程序等转换测量值进行测量。
在本发明中，液晶化合物的双折射(Δn)为按照“液晶·基础编(冈野光治、小林骏介编)”的p.214中所记载的方法测得的值。具体而言，可以通过将液晶化合物注入到楔形液晶盒(wedge cell)，并对其照射波长550nm的光，测量透射光的折射角，求出60℃下的Δn。
在本发明中，“光学各向同性层”中的光学各向同性是指不表现出双折射性。另一方面，“光学各向异性层”中的光学各向异性是指表现出双折射性，在光学各向异性层中，如后述，面内的慢轴方向上的折射率ne1和与面内的该慢轴方向正交的方向(面内的快轴方向)上的折射率no2处于ne1＞no2的关系。
在本发明中，“投影像(projection image)”表示基于来自所使用的图像显示装置的光的投影的影像。在本发明的虚像显示装置及HUD系统中，投影像被观察者视觉辨认为从观察者观察时看似浮现在挡风玻璃的投影部的前方的虚像。
在本发明中，“图像(screen image)”表示显示在虚像显示装置的描绘设备上的像或通过描绘设备描绘在中间像屏幕等上的像。相对于虚像，图像为实像。
图像及投影像均可以为单色的像，也可以为两种颜色以上的多种颜色的像，也可以为全彩像。
并且，在本发明中，“液晶化合物”以包括通过固化反应等而不再表现出液晶性的状态的液晶化合物的含义使用。
典型地，本发明的虚像显示装置及HUD系统搭载于汽车及电车等车辆、飞机以及船等运输机来使用。
以下，在基于关于本发明的具备虚像显示装置和挡风玻璃的平视显示系统的附图中例示的优选方式的说明中，对本发明的虚像显示装置进行详细说明。另外，为了方便说明，在附图中，各部的尺寸及缩尺有时会与实际情况不同。并且，为了便于理解，附图有时会示意地示出。
＜＜平视显示系统(HUD系统)＞＞
本发明的HUD系统为具有挡风玻璃和本发明的虚像显示装置的HUD系统，所述挡风玻璃具有第1玻璃板、P偏振光反射膜及第2玻璃板。
本发明的虚像显示装置构成为搭载于运输机上，并且构成为P偏振光的图像显示光入射于投影部，
该虚像显示装置具有射出投影图像光的图像显示装置，并且在将该投影图像光引导至上述投影部的光路上，从上述图像显示装置侧依次具有光焦度为正的衍射反射元件(以下，也简称为“正衍射反射元件”。)和正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板(以下，也简称为“1/2波长板”。)。
如上所述，本发明的虚像显示装置通过设为在从正衍射反射元件到投影部的光路上具有1/2波长板的结构，当将来自图像显示装置的投影图像光入射到正衍射反射元件时，能够将该入射光设为正衍射反射元件中的衍射效率优异的S偏振光的光，并且能够利用1/2波长板将来自正衍射反射元件的衍射反射光的偏振状态从S偏振光改为P偏振光，从而在入射到投影部时设为P偏振光。若对正衍射反射元件中的s偏振光和p偏振光的衍射反射进行详细叙述，则p偏振光的电场矢量的振动面垂直于正衍射反射元件的衍射图谱，因此由于衍射图谱中的节距依赖于入射角度而发生变化，因此衍射效率变差。相对于此，由于s偏振光的电场矢量的振动面与正衍射反射元件的衍射图谱平行，因此衍射图谱的节距几乎不随入射角度而变化，即使入射角度发生变化，射出角度也不会偏离设计值，表现出优异的衍射效率。
如上所述，组合本发明的虚像显示装置和具有P偏振光反射膜的挡风玻璃而具有的本发明的HUD系统为引导投影图像光的光路上的光损失被抑制的结构，因此虚像显示的亮度得到提高，即使在佩戴了偏光太阳镜的情况下也能够良好地视觉辨认。
本发明的虚像显示装置构成为搭载于运输机上，并且构成为P偏振光的图像显示光入射于投影部。若以车辆为例进行说明，则构成为如下：配置成通过容纳于车辆的仪表板或仪表操纵板内等而搭载于车辆，并且能够使P偏振光的图像显示光入射于作为投影部的车辆的挡风玻璃上。
图1～图3中示出本发明的HUD系统的一例。
图1～图3所示的本发明的HUD系统20构成为具有挡风玻璃24和虚像显示装置1。
图1所示的虚像显示装置1构成为具有图像显示装置2、正衍射反射元件3及1/2波长板5A。图1所示的虚像显示装置1具有如下结构：在将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24的光路上依次配置有图像显示装置2、正衍射反射元件3及1/2波长板5A。
图2所示的虚像显示装置1具有如下结构：在图1所示的虚像显示装置1所示的光路上的图像显示装置2与正衍射反射元件3之间配置有1/2波长板5B。即，图2所示的虚像显示装置1具有如下结构：在将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24的光路上依次配置有图像显示装置2、1/2波长板5B、正衍射反射元件3及1/2波长板5A。
图3所示的虚像显示装置1具有在图2所示的虚像显示装置1所示的光路上的1/2波长板5B与正衍射反射元件3之间配置有负透射型光学元件7的结构。即，图3所示的虚像显示装置1具有如下结构：在将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24的光路上依次配置有图像显示装置2、1/2波长板5B、负透射型光学元件7、正衍射反射元件3及1/2波长板5A。
图1～图3中，S表示S偏振光，P表示P偏振光，图2及图3中，L表示直线偏振光，表示从图像显示装置2射出的投影图像光到达观察者D为止的偏振光的种类。
图1～图3所示的挡风玻璃24依次具有第1玻璃板30和P偏振光反射膜10、第2玻璃板28而构成。挡风玻璃24相对于虚像显示装置1配置成使来自虚像显示装置1的P偏振光的图像显示光入射到第2玻璃板28侧，观察者D通过挡风玻璃24观察P偏振光在P偏振光反射膜10中被反射而投影到作为投影部的挡风玻璃24的像的虚像。
以下，对虚像显示装置1及挡风玻璃24依次进行说明。
＜虚像显示装置＞
如图1～图3所示，虚像显示装置1在将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24的光路上依次具有图像显示装置2、正衍射反射元件3及1/2波长板5A。
[1]正衍射反射元件
正衍射反射元件3只要是衍射反射从图像显示装置2射出的投影图像光的光学元件，则并无特别限制，能够使用常用的正衍射反射元件。
如上所述，本发明的虚像显示装置1能够设为如下结构：在将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24上的光路上，从图像显示装置2侧依次具有正衍射反射元件3、1/2波长板5A及作为投影部的挡风玻璃24，由此将在正衍射反射元件3中衍射反射的光设为衍射效率优异的S偏振光，且通过1/2波长板5A将S偏振光转换为P偏振光，使得有效地反射的P偏振光入射到挡风玻璃24中的P偏振光反射膜10。
作为正衍射反射元件3，例如，可举出固定有感光材料的具有折射率分布的反射型全息图元件(以下，也简称为“正反射型全息图元件”。)、具有取向膜和液晶层且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案且具有使入射的光衍射并反射的功能的衍射元件(以下，也简称为“正反射型液晶衍射元件”。)。
(正反射型全息图元件)
正反射型全息图元件具有高折射率和低折射率周期性地分布的折射率分布，并且作为正衍射反射元件发挥作用。
作为正反射型全息图元件，例如，如日本特开2020-56880号公报的图3中所记载，能够通过由一对透光基板层夹持全息图层，制成形成为薄板状、特别是平板状的体积型全息图元件。全息图层中的周期性折射率分布作为衍射结构发挥作用。
一对透光基板层例如由合成树脂或玻璃等形成为具有透光性的薄板状，保护并加强全息图层。
全息图层在以将物光的振幅及相位的信息作为与参考光的干涉条纹而记录在全息图材料中的状态下预先形成。此处所说的干涉条纹是指由上述的周期性折射率分布实现的干涉条纹。全息图材料能够选择性地采用以合成树脂为主体的材料、明胶感光材料或银盐感光材料等，能够通过折射率的空间调制来记录物光的振幅及相位的信息的材料。
在正反射型全息图元件的全息图层中形成有使显示光聚集并且衍射反射的干涉条纹。在该衍射中，使用衍射效率最高的1级衍射光作为主体。
另外，正反射型全息图元件中，反射的光无偏振特性，为无偏振光反射。
使用1级衍射光来实现正光焦度的正反射型全息图元件实现与对可见光显示出正常色散的凸折射透镜相反的方向的色散。即，通过基于正反射型全息图元件的衍射而产生的偏角的大小以长波长侧的光线大于短波长侧的光线的方式起作用。
正反射型全息图元件能够通过常规方法制作。
例如，能够对感光性材料，利用光束分离器将激光束分离为2个，使用该分离的2个激光束，将物光的振幅及相位的信息制作为与参考光的干涉图案(周期性的折射率分布)，在感光性材料中形成折射率分布时进行固化，从而制作体积型反射全息图元件。
能够根据挡风玻璃的尺寸、挡风玻璃与虚像显示装置之间的距离、其他光学部件等，以获得显示所期望的衍射反射的全息图元件的方式调节激光束的照射方向和/或照射面，从而制作所期望的干涉图案。
(正反射型液晶衍射元件)
正反射型液晶衍射元件只要具有取向膜和液晶层，并且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案，并且具有衍射并反射入射的光的功能，则并无特别限定。
例如，国际公开第2019/131966号中所记载的光学元件的反射角度的波长依赖性小，能够使从相同方向入射的红色光、绿色光及蓝色光向几乎相同的方向反射，因此能够优选地用作上述正反射型液晶衍射元件。
另外，正反射型液晶衍射元件的反射光具有偏振特性，为圆偏振光反射。因此，在组装到本发明的虚像显示装置1中时，配置成通过将1/4波长板贴合于正反射型液晶衍射元件上来使来自图像显示装置2的投影图像光入射到该1/4波长板侧，由此用作反射直线偏振光的正衍射反射元件。
正反射型液晶衍射元件能够通过常规方法制作。
例如，通过在形成于支撑体上的底涂层上形成取向膜，并对该取向膜照射激光束，改变2个激光束的交叉角来控制并固化干涉图案(表面周期结构)，且在所获得的光取向膜上形成胆甾醇型液晶层，由此能够制作反射型液晶衍射元件。例如，能够参考国际公开第2019/131966号中所记载的光学元件的制作方法。
[2]1/2波长板
如图1～图3所示，在本发明的虚像显示装置1中，1/2波长板5A设置成位于将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24的光路上的正衍射反射元件3与作为投影部的挡风玻璃24之间。
并且，如图2及图3所示，本发明的虚像显示装置1除了1/2波长板5A以外，还可以进一步地在上述光路上的正衍射反射元件3与图像显示装置2之间具有1/2波长板5B。
上述的1/2波长板5A、5B只要是通过上述方法测量的波长550nm下的正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板，则能够无特别限制地根据目的适当地使用。
如上所述，本发明的虚像显示装置1能够通过在将从图像显示装置2射出的投影图像光引导至作为投影部的挡风玻璃24的光路上的正衍射反射元件3与作为投影部的挡风玻璃24之间设置1/2波长板5A，将在正衍射反射元件3中以良好的衍射效率衍射反射的S偏振光转换为在挡风玻璃24中的P偏振光反射膜10中有效地反射的P偏振光。
并且，如图2及图3所示，在本发明的虚像显示装置1在上述光路上的正衍射反射元件3与图像显示装置2之间具有1/2波长板5B的情况下，能够将从图像显示装置2射出的投影图像光转换为在正衍射反射元件3中以良好的衍射效率衍射反射的S偏振光。因此，成为进一步抑制引导投影图像光的光路上的光损失的结构，能够进一步提高虚像显示的亮度及佩戴偏光太阳镜时的视觉辨认度。
作为1/2波长板5A、5B，例如可举出拉伸后的聚碳酸酯膜、拉伸后的降冰片烯系聚合物膜、含有碳酸锶之类的具有双折射的无机粒子来取向的透明膜、在支撑体上倾斜蒸镀无机电介质而成的薄膜、使聚合性液晶化合物单轴取向而进行取向固定的膜及使液晶化合物单轴取向而进行取向固定的膜等。
其中，使聚合性液晶化合物单轴取向而进行取向固定的膜可优选例示为1/2波长板5A、5B。
作为一例，这种1/2波长板5A、5B可以如下形成：在透明基材、伪支撑体或取向层表面上涂布含有聚合性液晶化合物的液晶组合物，然后在液晶状态下将液晶组合物中的聚合性液晶化合物形成为向列取向之后，通过固化进行固定。
除在液晶组合物中未添加手性试剂以外，该情况下的1/2波长板5A、5B的形成可以以与后述胆甾醇型液晶层的形成相同的方式进行。其中，在进行涂布液晶组合物之后的向列取向时，加热温度优选为50～120℃，更优选为60～100℃。
1/2波长板5A、5B也可以为如下层：将含有高分子液晶化合物的组合物涂布于透明基材、伪支撑体或取向层等的表面上，并在液晶状态下形成为向列取向之后，进行冷却，由此固定该取向而成。
作为1/2波长板5A、5B，也可以使用高透明性粘接剂转移胶带(OCA胶带)贴合2张1/4波长板而形成。
作为1/4波长板，只要可得到1/2波长板5A、5B，则并无特别限制，例如，优选为正面延迟为100nm～200nm的1/4波长板。
1/2波长板5A、5B的厚度并无限制，但优选为0.2～300μm，更优选为0.5～150μm，进一步优选为1.0～80μm。并且，由液晶组合物形成的1/2波长板5A、5B的厚度并无特别限定，但优选为0.2～10μm，更优选为0.5～5.0μm，进一步优选为0.7～2.0μm。
1/2波长板5A、5B的慢轴方向在组装到HUD系统20中时，以使透射光成为所期望的偏振光的方式旋转1/2波长板5A、5B而使慢轴的方向对齐而配置。
具体而言，如图1～图3所示，1/2波长板5A被配置成使透射光即入射到挡风玻璃24的光成为P偏振光。
另一方面，如图2及图3所示，1/2波长板5B被配置成使透射光即入射到正衍射反射元件3的光成为S偏振光。在图2所示的虚像显示装置1中，配置成将作为来自1/2波长板5B的透射光的S偏振光直接入射到正衍射反射元件3，而在图3所示的虚像显示装置1中，配置成使作为来自1/2波长板5B的透射光的S偏振光以保持S偏振光的状态透射负透射型光学元件7，从而使S偏振光入射到正衍射反射元件3。
并且，当P偏振光反射膜10具有由胆甾醇型液晶构成的层(也称为“胆甾醇型液晶层”。)和/或正衍射反射元件3为正反射型液晶衍射元件时，优选根据胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向来确定。
例如，在1/2波长板5A、5B由胆甾醇型液晶层构成的情况下，1/2波长板5A、5B的慢轴的方向能够通过成为底层的取向膜的摩擦处理来设定。
[3]负透射型光学元件
本发明的虚像显示装置可以在上述光路上的正衍射反射元件与图像显示装置之间具有光焦度为负的透射型光学元件(也简称为“负透射型光学元件”。)。
本发明的虚像显示装置在上述光路上的正衍射反射元件与图像显示装置之间具有负透射型光学元件的情况下，能够通过聚集光的正衍射反射元件和扩散光的负透射型光学元件的组合来提高色差，因此优选。即，因由衍射引起的偏角的差异所发生的色偏的朝向在正衍射反射元件与负透射型光学元件之间相反，因此通过使以下的数式1所示的值接近0来抵消色偏，从而能够减少色差。
1/(v1·f1)+1/(v2·f2)(数式1)
上述数式中，正衍射反射元件的光焦度为1/f2，色散系数为v2，负透射型光学元件的光焦度为1/f1，色散系数为v1。
作为本发明的虚像显示装置具有负透射型光学元件的方式，只要配置于将投影图像光引导至投影部的光路上的正衍射反射元件与图像显示装置之间，则不受特别限制。
例如，如图3所示，能够在图像显示装置2与正衍射反射元件3之间且1/2波长板5B与正衍射反射元件3之间的位置上配置负透射型光学元件7。此外，可如下构成：在图2的虚像显示装置1中，将负透射型光学元件7配置成位于图像显示装置2与正衍射反射元件3之间且图像显示装置2与1/2波长板5B之间的位置。并且，可如下构成：在图1的虚像显示装置1中，将负透射型光学元件7配置在图像显示装置2与正衍射反射元件3之间。
另外，从进一步提高衍射效率的观点出发，如图3所示，优选以使1/2波长板5B位于图像显示装置2与负透射型光学元件7之间的方式配置。
负透射型光学元件7只要是具有负光焦度且透射从图像显示装置2射出的投影图像光的光学元件，则不受特别限制，能够使用常用的负透射型光学元件。
作为负透射型光学元件7，例如，可举出固定有感光材料的具有折射率分布的透射型全息图元件(以下，也简称为“负透射型全息图元件”。)、具有取向膜和液晶层且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案且具有使入射的光衍射并透射的功能的衍射元件(以下，也简称为“负透射型液晶衍射元件”。)、折射投影图像光的透镜(以下，也简称为“负透射型折射透镜”。)。
(负透射型全息图元件)
负透射型全息图元件具有高折射率和低折射率周期性地分布的折射率分布，并且作为负衍射透射元件发挥作用。
作为负透射型全息图元件，除了在前述的正反射型全息图元件中将光焦度调整为负(1/f＜0)而不是正(1/f＞0)以外，能够应用前述的正反射型全息图元件的记载。并且，关于负透射型全息图元件的制作方法，除了将前述的光焦度调整为负而不是正以外，能够应用前述的正反射型全息图元件的制作方法的记载。
在负透射型全息图元件的全息图层中形成有使显示光透射的同时通过衍射使该显示光发散的干涉条纹。在该衍射中，使用衍射效率最高的1级衍射光作为主体。
使用1级衍射光来实现负光焦度的负透射型全息图元件实现与对可见光显示出正常色散的凹折射透镜相反方向的色散。即，通过基于负透射型全息图元件的衍射而产生的偏角的大小以长波长侧的光线大于短波长侧的光线的方式起作用。
(负透射型液晶衍射元件)
负透射型液晶衍射元件只要具有取向膜和液晶层，并且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案，并且具有衍射并透射入射的光的功能，则并无特别限定。
作为负透射型液晶衍射元件，除了在前述正反射型液晶衍射元件中，以使光焦度成为负而不成为正的方式，且以使液晶层不进行胆甾醇型取向的方式不掺合手性试剂这一点以外，能够应用前述正反射型液晶衍射元件的记载。
关于负透射型液晶衍射元件的制作方法，除了在前述的正反射型液晶衍射元件的制作方法中形成液晶层时以不进行胆甾醇型取向的方式不掺合手性试剂这一点以外，能够应用前述的正反射型液晶衍射元件的制作的记载。例如，能够参考国际公开第2020/56880号中所记载的光学元件的制作方法。
并且，能够如下制作：根据挡风玻璃的尺寸、挡风玻璃与虚像显示装置之间的距离、其他光学部件等，以获得显示所期望的特性的负透射型液晶衍射元件的方式，将激光束的交叉角调节为使其在元件中心部变小而在元件端部变大。
(负透射型折射透镜)
负透射型折射透镜与上述负的衍射型光学元件不同，例如，是如下透射型折射透镜：通过对可见光显示正常色散的合成树脂或玻璃而形成为具有透光性，并且使显示光在其表面上折射的同时透射。
负透射型折射透镜为光焦度为负且通过折射使显示光发散的凹透镜。作为凹透镜的负透射型折射透镜，能够采用双凹透镜、平凹透镜或凹弯月形透镜。
负透射型折射透镜能够根据挡风玻璃的尺寸、挡风玻璃与虚像显示装置之间的距离、其他光学部件等，以显示所期望的光学特性的方式进行调节，并通过常规方法制作。
[4]图像显示装置
图像显示装置1为射出投影图像光(以下，也称为“投影光”。)的图像显示装置，其包括“投影所描绘的图像的装置”，并且射出承载所显示的图像的投影光。
在本发明的虚像显示装置1中，图像显示装置1所射出的投影图像光只要能够使S偏振光入射到正衍射反射元件3上即可，优选为直线偏振光。
在图1所示的虚像显示装置1中，由于未设置1/2波长板5B，因此从图像显示装置2射出的投影图像光优选为S偏振光。在图2及图3所示的虚像显示装置1中，由于设置有1/2波长板5B，因此从图像显示装置2射出的投影图像光只要是入射到正衍射反射元件3的光成为S偏振光的直线偏振光即可。
另外，在本发明中，不限于S偏振光，也能够优选地使用于作为投影光射出将方位角相对于S偏振光旋转超过0°至10°左右的直线偏振光的图像显示装置。方位角表示在包括S偏振光及P偏振光的振动轴的面上使振动轴旋转的角度。即，将方位角相对于S偏振光旋转超过0°至10°左右的直线偏振光表示具有使S偏振光的振动轴旋转-10°～10°的振动轴的直线偏振光。
在虚像显示装置1中，图像显示装置2被配置成使S偏振光入射到正衍射反射元件3即可。
在HUD系统20中，图像显示装置2优选为包括描绘设备，并且通过组合器将描绘在小型中间像屏幕上的图像(实像)反射显示为虚像。
图像显示装置2只要能够射出直线偏振光的投影光，则能够利用在HUD系统中使用的常用的图像显示装置。
本发明的虚像显示装置1优选为虚像的成像距离即虚像的成像位置可变的虚像显示装置。
作为虚像显示装置中的虚像的成像距离的变更方法，例如可举出移动图像生成面(屏幕)的方法(参考日本特开2017-21302号公报)、切换使用不同光路长度的多个光路的方法(参考WO2015/190157号)、通过插入和/或移动反射镜来变更光路长度的方法、将组透镜用作成像透镜来变更焦距的方法、基于图像显示装置的移动的方法、切换使用虚像的成像距离不同的多台图像显示装置的方法及使用变焦透镜的方法(参考WO2010/116912号)等。
虚像显示装置可以为能够连续地变更虚像的成像距离的装置，也可以为能够在2个点或3个点以上的多个点之间切换虚像的成像距离的装置。
在此，在虚像显示装置投影的投影光的虚像中，优选至少2个虚像的成像距离相差1m以上。因此，在虚像显示装置为能够连续地变更虚像的成像距离的装置的情况下，优选能够将虚像的成像距离变更1m以上。通过使用这种虚像显示装置，即使在如普通道路上的通常速度下的行驶和高速道路上的高速行驶那样驾驶员的视线距离大不相同的情况下，也能够进行适当的应对等，就这方面而言，是优选的。
在本发明的虚像显示装置1中，也能够使用光场显示器作为图像显示装置2。
光场显示器表示具有发光像素和微透镜且在发光像素上形成有微透镜的图像显示装置。如上所述，光场显示器能够改变每个发光像素的焦点，因此能够显示多焦点和/或3D图像，另一方面，与单一焦点的图像相比，用于图像显示的像素大幅减少，因此在图像的亮度下降的情况下，在本发明的虚像显示装置中，成为引导投影图像光的光路上的光损失被抑制的结构，因此能够提高虚像显示的亮度及佩戴偏光太阳镜时的视觉辨认度。
作为光场显示器，能够不受特别限制地使用常用的光场显示器，例如，能够举出日本特开2020-160296号公报中所记载的光场显示器。
(描绘设备)
描绘设备可以为其本身显示图像的器件，也可以为发射能够描绘图像的光的器件。
在描绘设备中，来自光源的光可以通过光调制器、激光亮度调制机构或用于描绘的光偏转机构等描绘方式进行调整。描绘设备表示包括光源且根据描绘方式还包括光调制器、激光亮度调制机构或用于描绘的光偏转机构等的器件。
(光源)
构成图像显示装置2的光源并无特别限制，能够使用LED(发光二极管)、有机发光二极管(OLED)、放电管及激光光源等用于图像显示装置、描绘设备及显示器等的常用的光源。
其中，LED及放电管适合作为射出直线偏振光的描绘设备的光源，因此优选，尤其优选LED。这是因为LED的发光波长在可见光区域中并不连续，因此适于与使用如后述那样在特定波长区域中示出选择反射的胆甾醇型液晶层的组合器的组合。
(描绘方式)
描绘方式可以根据激光光源进行选择，并无特别限定。
作为描绘方式的例子，可举出使用荧光显示管的方式、利用液晶的LCD(LiquidCrystal Display：液晶显示器)方式及LCOS(Liquid Crystal on Silicon：硅基液晶)方式、DLP(注册商标)(Digital Light Processing：数字光处理)方式、以及例如利用激光的扫描方式等。
描绘方式可以为利用与光源成为一体的荧光显示管的方式。作为描绘方式，优选LCD方式。
在LCD方式及LCOS方式中，各颜色的光通过光调制器调制、合波，从投影透镜射出光。
DLP方式是使用了DMD(Digital Micromirror Device：数字显微装置)的显示系统，配置与像素数对应的微镜而进行描绘并从投影透镜射出光。
扫描方式为在屏幕上扫描光线并利用肉眼的残影进行造影的方式，例如可以参考日本特开平7-270711号公报及日本特开2013-228674号公报的记载。在利用激光的扫描方式中，可以使经亮度调制的各颜色(例如，红色光、绿色光、蓝色光)的激光束通过合波光学系统或聚光透镜等而聚集成一条光线，通过光偏转机构扫描光线，并将其描绘于后述的中间像屏幕。
在扫描方式中，各颜色(例如，红色光、绿色光、蓝色光)的激光束的亮度调制可以以光源的强度变化的形式直接进行，也可以通过外部调制器来进行。作为光偏转机构，可举出检流计反射镜、检流计反射镜和多角镜的组合及MEMS(Micro Electro MechanicalSystems：微机电系统)等，其中，优选MEMS。作为扫描方法，可举出随机扫描方式及光栅扫描方式等，优选使用光栅扫描方式。在光栅扫描方式中，例如可以在水平方向上以谐振频率驱动激光束，并且在垂直方向上以锯齿波驱动激光束。扫描方式不需要投影透镜，因此容易实现装置的小型化。
如上所述，从描绘设备射出的光只要调整为使S偏振光入射到正衍射反射元件3上即可，优选为直线偏振光。
使用描绘方式为LCD方式或LCOS方式的描绘设备及使用激光光源的描绘设备中，本质上其射出光为直线偏振光。在描绘设备的射出光为直线偏振光且射出光包括多个波长(颜色)的光的情况下，多个波长的光的偏振方向(透射轴方向)优选相同。已知市售的描绘设备在作为射出光的红色光、绿色光、蓝色光的波长区域内的偏振方向有时并不均匀(参考日本特开2000-221449号公报)。具体而言，已知绿色光的偏振方向与红色光的偏振方向及蓝色光的偏振方向正交的例子。
另外，在本发明的HUD系统20中，虚像显示装置1射出的投影光为P偏振光。
(中间像屏幕)
如上所述，描绘设备可以为使用中间像屏幕的器件。“中间像屏幕”为描绘图像的屏幕。即，在从描绘设备射出的光还不是可视觉辨认为图像的光的情况下等，描绘设备利用该光在中间像屏幕上形成可视觉辨认的图像。描绘于中间像屏幕上的图像可以通过透射中间像屏幕的光投影于组合器，也可以在中间像屏幕上反射而投影于组合器。
作为中间像屏幕的例子，可举出散射膜、微透镜阵列及背投用屏幕等。在将塑料材料用作中间像屏幕的情况下等，若中间像屏幕具有双折射性，则入射于中间像屏幕的偏振光的偏振面及光强度会受到干扰，容易在组合器(P偏振光反射膜10)中产生颜色不均等，但通过使用具有规定的相位差的相位差膜，能够减少该颜色不均的问题。
作为中间像屏幕，优选具有扩散入射光线供其透射的功能的中间像屏幕。这是因为，能够放大显示投影像。作为这种中间像屏幕，例如可举出由微透镜阵列构成的屏幕。关于在HUD系统中使用的微透镜阵列，例如记载于日本特开2012-226303号公报、日本特开2010-145745号公报及日本特表2007-523369号公报中。投影仪也可以包括调整由描绘设备形成的投影光的光路的反射镜等。
关于将挡风玻璃用作反射膜的HUD系统，可以参考日本特开平2-141720号公报、日本特开平10-96874号公报、日本特开2003-98470号公报、美国专利第5013134号说明书及日本特表2006-512622号公报等。
挡风玻璃对与图像显示装置组合使用的HUD系统尤其有用，该图像显示装置将发光波长在可见光区域内不连续的激光、LED、OLED(有机发光二极管)等用于光源。这是因为，能够对应各发光波长而调整胆甾醇型液晶层的选择反射中心波长。并且，还可以用于LCD(液晶显示装置)等显示光偏振的显示器的投影。
[投影光(入射光)]
从本发明的虚像显示装置1入射到挡风玻璃24的入射光优选相对于P偏振光反射膜10的法线以45°～70°的倾斜入射角度入射。折射率1.51左右的玻璃与折射率1的空气之间的界面的布儒斯特角约为56°，通过使P偏振光以上述角度范围入射，能够显示如下图像：用于显示投影像的入射光的来自相对于P偏振光反射膜10所具有的选择反射层在视觉辨认侧的挡风玻璃24的表面的反射光少，从而重影的影响小。
上述角度还优选为50°～65°。此时，可以为如下结构：能够在投影光的入射侧的相对于P偏振光反射膜10所具有的选择反射层的法线与入射光相反的一侧以45°～70°(优选以50°～65°)的角度观察投影像。
入射光可以从挡风玻璃24的上下左右等任一方向入射，只要对应于视觉辨认方向确定即可。例如优选为从使用时的下方以如上所述的倾斜入射角度入射的结构。
在本发明中，挡风玻璃24中的P偏振光反射膜10被配置成反射入射的p偏振光。
如上所述，在本发明的HUD系统20中，从本发明的虚像显示装置1射出并入射到投影部的图像显示光(投影光)为P偏振光。
如上所述，关于使用射出光在红色光、绿色光、蓝色光的波长区域内的偏振方向不均匀的虚像显示装置1的情况，优选波长选择性地调整偏振方向以在所有颜色的波长区域内以P偏振光的形式入射。
如上所述，HUD系统20可以为虚像成像位置可变的投影系统。通过使虚像成像位置可变，驾驶员能够更舒适且更方便地视觉辨认虚像。
虚像成像位置为车辆的驾驶员可视觉辨认虚像的位置，通常从驾驶员侧观察时，例如为远离挡风玻璃的前方1000mm以上的位置。
在图1～图3中，挡风玻璃24的上下方向Y表示纸面上的挡风玻璃24的长轴方向。为与配置有挡风玻璃24的车辆等的竖直方向对应的方向，并且为将地面侧规定为下侧且将相反的一侧规定为上侧的方向。另外，挡风玻璃24在配置于车辆等的情况下，出于结构或设计的原因，有时会倾斜地配置，在该情况下，上下方向Y为沿着挡风玻璃24的表面的方向。表面是指车辆的外表面侧。
在HUD系统20中，虚像显示装置1对挡风玻璃24中的第2玻璃板28射出P偏振光的投影光。通过将虚像显示装置1对挡风玻璃24射出的投影光设为P偏振光，能够大幅减少被挡风玻璃24的第1玻璃板30及第2玻璃板28反射的投影光，从而抑制观察到重影等不良情况。
优选，虚像显示装置1以布儒斯特角对挡风玻璃24射出P偏振光的投影光。由此，消除在第1玻璃板30及第2玻璃板28上的投影光的反射，从而能够显示更清晰的图像。
＜挡风玻璃＞
在图1～3中，挡风玻璃24为依次具有第1玻璃板30、P偏振光反射膜10及第2玻璃板28的挡风玻璃。
挡风玻璃表示汽车及电车等车辆、飞机、船、二轮车以及游乐设备等通用乘坐工具的窗玻璃及防风玻璃。挡风玻璃优选用作位于乘坐工具的行驶方向上的前方的前窗玻璃及防风玻璃等。
图4所示的挡风玻璃24A依次具有第2玻璃板28、热封层38、P偏振光反射膜10A、中间膜36及第1玻璃板30。
在图4中，P偏振光反射膜10A被配置成偏振光转换层14位于第1玻璃板30侧且相位差层16(透明基材18)位于第2玻璃板28侧。
图5所示的挡风玻璃24B依次具有第2玻璃板28、中间膜36、P偏振光反射膜10B、中间膜36及第1玻璃板30。
在上述挡风玻璃用于车辆的情况下，作为第2玻璃板28及第1玻璃板30，通常使用曲面玻璃。在该情况下，若以第2玻璃板28为车内侧且以第1玻璃板30为车外侧，则将第2玻璃板28配置成凸面侧朝向第1玻璃板30，并将第1玻璃板30配置成凹面侧朝向第2玻璃板28。
在第2玻璃板28及第1玻璃板30为曲面玻璃的情况下，在图4所示的例子中，从第1玻璃板30的凹面侧朝向第2玻璃板28侧依次配置有偏振光转换层14、选择反射层11。并且，相位差层16配置于选择反射层11与第2玻璃板28之间。
从法律限制的观点出发，挡风玻璃的可见光线透射率优选为70％以上，更优选超过70％，进一步优选为75％以上，尤其优选为80％以上。
优选在挡风玻璃的任一位置均满足上述可见光线透射率，尤其优选在存在P偏振光反射膜的位置满足上述可见光线透射率。如后述，上述P偏振光反射膜能够提高可见光线透射率，从而无论使用通常用于挡风玻璃的哪种玻璃，均能够设为满足上述可见光线透射率的结构。
挡风玻璃的形状并无限制，可根据配置挡风玻璃的对象来适当确定。挡风玻璃例如可以为平面状，也可以为具有凹面或凸面等曲面的三维形状。在成型为所应用的乘坐工具用的挡风玻璃中，能够确定通常使用时成为上方的方向、成为观察者侧、驾驶员侧及车内侧等视觉辨认侧的面。
在挡风玻璃中，P偏振光反射膜只要设置于挡风玻璃的投影像显示部位(投影像反射部位)即可。
本发明的HUD系统20中所使用的挡风玻璃24为夹层玻璃结构，P偏振光反射膜10通过设置于构成夹层玻璃的2张玻璃(第1玻璃板30及第2玻璃板28)之间而受到保护。
另外，也可以使用将P偏振光反射膜10设置于构成挡风玻璃的夹层玻璃的外表面的结构的挡风玻璃24，在该情况下，P反射膜10可以设置于车辆等的内部(投影像的入射侧)，也可以设置于外部，但优选设置于内部。
如上所述，P偏振光反射膜10为用于通过反射投影像来显示投影像的部件。因此，P偏振光反射膜10只要设置于以可视觉辨认的方式显示从虚像显示装置1投影的投影像的位置即可。
即，在本发明的HUD系统20中，P偏振光反射膜10作为HUD系统的组合器发挥作用。在HUD系统中，组合器表示如下光学部件：能够以可视觉辨认的方式显示从虚像显示装置投影的图像，并且当从投影像的入射面侧观察组合器时，能够同时观察风景等位于与投影光的入射面相反的面侧的信息。即，组合器具有作为重叠显示外界光和投影像的光的光路组合器的功能。
P偏振光反射膜可以设置于挡风玻璃的整个面，或者也可以设置于挡风玻璃的面方向上的一部分，但优选设置于一部分。
在将P偏振光反射膜设置于挡风玻璃的一部分的情况下，P偏振光反射膜可以设置于挡风玻璃的任意位置，但在用作HUD系统时，优选设置成在驾驶员等观察者容易视觉辨认的位置显示虚像。例如，可以根据搭载有HUD系统的乘坐工具的驾驶座的位置与设置虚像显示装置的位置之间的关系来确定在挡风玻璃上设置P偏振光反射膜的位置。
P偏振光反射膜可以为不具有曲面的平面状，也可以具有曲面。并且，P偏振光反射膜也可以整体具有凹形或凸形形状，并且放大或缩小显示投影像。
[1]P偏振光反射膜
在本发明的HUD系统中，P偏振光反射膜表示具备反射p偏振光的功能的反射膜。
P偏振光反射膜10具有具备反射p偏振光的功能的选择反射层。
〔选择反射层〕
本发明的HUD系统中所使用的挡风玻璃优选具有包括下述的λB、λG及λR这3个波长作为光入射角60°下的选择反射中心波长的选择反射层。
400nm≤λB＜500nm
500nm≤λG＜600nm
600nm≤λR≤700nm
在本发明中，上述选择反射层的选择反射中心波长及具有该选择反射中心波长的反射峰的半宽度如下求出。
如在后述的实施例中详细叙述，当使用分光光度计(例如，JASCO Corporation制，商品名称：V-670)相对于选择反射层的法线方向以所期望(例如，60°)的光入射角度测量反射光谱时，可在选择反射带观察到反射率的极大峰。当将成为该峰的极大反射率与极大峰的裙部的极小反射率之间的中间(平均)反射率的2个波长中短波长侧的波长的值设为λl(nm)、将长波长侧的波长的值设为λh(nm)时，选择反射中心波长λ及其半宽度Δλ可以由下述式表示。
λ＝(λl+λh)/2
Δλ＝(λh-λl)
在选择反射层由胆甾醇型液晶构成的情况下，如上所述求出的选择反射中心波长与位于相对于选择反射层的法线方向以所期望的光入射角度测量的圆偏振光反射光谱的反射峰的重心位置的波长大致一致。
并且，在本发明中，关于上述选择反射层的选择反射中心波长下的自然光反射率，也通过后述的实施例中所记载的方法来确定。
另外，关于选择反射层的反射光谱，如后述的实施例中记载那样，以包括选择反射层的挡风玻璃的状态进行测量。
作为包括上述选择反射层的P偏振光反射膜，例如可优选举出包括具有反射圆偏振光的功能的胆甾醇型液晶层的P偏振光反射膜、包括层叠光学各向异性层和光学各向同性层而成的具有反射P偏振光的功能的选择反射层(以下，还称为“电介质多层膜”。)的P偏振光反射膜。
以下，根据图4所示的挡风玻璃24A中的P偏振光反射膜10A及图5所示的挡风玻璃24B中的P偏振光反射膜10B对P偏振光反射膜依次进行说明。并且，在各P偏振光反射膜的说明中分别对胆甾醇型液晶层及电介质多层膜进行说明。
[1-1]包括胆甾醇型液晶层的P偏振光反射膜
图4是表示本发明中使用的挡风玻璃24的一例的示意图，该挡风玻璃24所包括的P偏振光反射膜10A依次具有偏振光转换层14、选择反射层11、相位差层16及透明基材18。
在具有图4所示的包括P偏振光反射膜10A的挡风玻璃24A作为挡风玻璃24的情况下，在P偏振光反射膜10A中，首先，相位差层16将从第2玻璃板28侧入射的p偏振光的投影光转换成圆偏振光。接着，选择反射层11(胆甾醇型液晶层12)选择性地反射该圆偏振光，使其再入射于相位差层16。进而，相位差层16将圆偏振光转换成p偏振光。由此，P偏振光反射膜10A以原本的p偏振光的形式反射入射的p偏振光的投影光。
因此，相位差层16设定成根据选择反射层11(胆甾醇型液晶层12)选择性地反射的圆偏振光的旋向将入射的p偏振光转换成选择反射层11所反射的旋转方向的圆偏振光。即，在选择反射层11选择性地反射右圆偏振光的情况下，相位差层16设定成使入射的p偏振光成为右圆偏振光。相反地，在选择反射层11选择性地反射左圆偏振光的情况下，相位差层16设定成使入射的p偏振光成为左圆偏振光。
选择反射层11优选包括3层胆甾醇型液晶层(12R、12G、12B)。3层胆甾醇型液晶层的光入射角60°下的选择反射中心波长互不相同，分别相当于具有后述的光入射角60°下的选择反射中心波长λB的胆甾醇型液晶层12B、具有后述的光入射角60°下的选择反射中心波长λG的胆甾醇型液晶层12G及具有后述的光入射角60°下的选择反射中心波长λR的胆甾醇型液晶层12R。在图示例中，依次具有胆甾醇型液晶层12R、胆甾醇型液晶层12G及胆甾醇型液晶层12B。并且，在图示例中，各胆甾醇型液晶层均与其他任一胆甾醇型液晶层直接接触。
另外，尽管图4中未图示，但从抑制反射色调的观点出发，还优选除上述3层胆甾醇型液晶层(12R、12G、12B)以外还包括光入射角60°下的选择反射中心波长在300nm以上且小于400nm的范围内具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层(以下，称为胆甾醇型液晶层UV。)。
通过设置胆甾醇型液晶层UV，在设为包括后述的胆甾醇型液晶层及相位差层的挡风玻璃的结构的情况下，能够抑制在外光下观察挡风玻璃时确认到的色调(尤其，黄色)。
众所周知，胆甾醇型液晶层为以胆甾醇型液晶相的螺旋结构的取向状态固定液晶化合物而成的层，反射与螺旋结构的节距对应的选择反射中心波长的光，并且透射其他波长区域的光。并且，胆甾醇型液晶层在特定波长下对左右圆偏振光中的任一圆偏振光表现出选择反射性。
在具有胆甾醇型液晶层的选择反射层中，反射的波长及反射率可以根据胆甾醇型液晶层的选择反射中心波长、厚度(螺旋节距数)等来进行调整。
在此，如图4所示，各胆甾醇型液晶层优选与其他任一胆甾醇型液晶层直接接触。例如，在图4所示的例子中，具有光入射角60°下的选择反射中心波长λR的胆甾醇型液晶层12R与具有光入射角60°下的选择反射中心波长λG的胆甾醇型液晶层12G彼此接触，并且，具有光入射角60°下的选择反射中心波长λG的胆甾醇型液晶层12G与具有光入射角60°下的选择反射中心波长λB的胆甾醇型液晶层12B彼此接触。
若胆甾醇型液晶层彼此相隔，则层间膜厚会变厚，从而难以获得被各胆甾醇型液晶层反射的光的干涉效果。相对于此，通过设为胆甾醇型液晶层彼此接触的结构，能够利用被各胆甾醇型液晶层反射的光的干涉效果使波长带宽变窄。尤其，若各胆甾醇型液晶层的膜厚薄于光的波长(可见光380nm～780nm)，则干涉效果会变得更加显著。
另外，在本发明中，各胆甾醇型液晶层并不限定于直接接触的结构，也可以为经由粘接层等进行层叠的结构。
在此，各胆甾醇型液晶层只要具有上述3个波长λB、λG及λR中的至少1个选择反射中心波长作为光入射角60°下的选择反射中心波长即可，也可以使胆甾醇型液晶层中的至少1个层具有2个以上选择反射中心波长。具有2个以上选择反射中心波长的胆甾醇型液晶层由螺旋节距在厚度方向上发生变化的螺旋结构来实现。
并且，在图示例中，选择反射层11设为具有选择反射中心波长不同的3层胆甾醇型液晶层的结构，但并不限定于此，选择反射层11也可以具有1层胆甾醇型液晶层，也可以具有2层或4层以上胆甾醇型液晶层。
从表现出选择反射层11的足够的自然光反射率的同时表现出高透射率的观点出发，选择反射层11的总厚度优选为0.5～30μm，更优选为1～15μm。
在如图4所示的P偏振光反射膜中，由胆甾醇型液晶层构成的选择反射层反射圆偏振光。
因此，在P偏振光反射膜中，优选具有将入射于P偏振光反射膜的P偏振光转换成圆偏振光的层。作为转换光的偏振状态的层，可举出偏振光转换层及相位差层。
偏振光转换层对可见光表现出旋光性及双折射性，并且转换入射光的偏振状态。在本发明中，偏振光转换层由液晶化合物等具有双折射性的材料以360°以下的扭曲量取向的层构成。
相位差层对正交的2个偏振光成分附加相位差(光路差)来转换入射的偏振光的状态。在本发明中，相位差层为液晶化合物等具有双折射性的材料朝向相同方向排列而成的层，其不具有旋光性。
通过设为上述P偏振光反射膜在选择反射层的光所入射的一侧具有偏振光转换层或相位差层的结构，能够将入射于P偏振光反射膜的P偏振光转换成圆偏振光，选择反射层反射圆偏振光，偏振光转换层或相位差层将反射的圆偏振光转换成P偏振光来射出。
在此，在图4所示的挡风玻璃的例子中，P偏振光反射膜10A被配置成在选择反射层11的一个面侧具有偏振光转换层14，在另一个面侧具有相位差层16，相位差层16成为作为车内侧的第2玻璃板28侧，偏振光转换层14成为作为车外侧的第1玻璃板30侧。
在该情况下，相位差层16具有将投影的p偏振光转换成选择反射层11的胆甾醇型液晶层所反射的圆偏振光的功能。
另一方面，偏振光转换层14具有对从挡风玻璃的外侧入射的光进行光学补偿的功能。例如，从挡风玻璃的外侧入射的s偏振光在通过相位差层16时偏振状态会发生变化，导致混有p偏振光成分。由于偏光太阳镜屏蔽s偏振光，因此该p偏振光成分会透射偏光太阳镜。因此，屏蔽以s偏振光为主成分的反射光的眩光的偏光太阳镜的功能会受损，存在妨碍驾驶的问题。相对于此，通过设为具有偏振光转换层14的结构而用偏振光转换层14进行光学补偿，能够改善偏光太阳镜的适用性。
另外，在图4所示的例子中，P偏振光反射膜10A设为配置成偏振光转换层14成为作为车外侧的第1玻璃板30侧且相位差层16成为作为车内侧的第2玻璃板28侧的结构，但并不限定于此。也可以将P偏振光反射膜10A配置成偏振光转换层14成为作为车内侧的第2玻璃板28侧且相位差层16成为作为车外侧的第1玻璃板30侧。
在该情况下，偏振光转换层14具有将投影的p偏振光转换成选择反射层11的胆甾醇型液晶层所反射的圆偏振光的功能。
另一方面，相位差层16具有对从挡风玻璃的外侧入射的光进行光学补偿的功能，通过用相位差层16进行光学补偿，能够改善偏光太阳镜的适用性。
并且，上述P偏振光反射膜10A也可以为在选择反射层11的两侧具有偏振光转换层的结构，也可以为在两侧具有相位差层的结构。
在该情况下，只要设为配置于车内侧的偏振光转换层或相位差层具有将投影的p偏振光转换成选择反射层11的胆甾醇型液晶层所反射的圆偏振光的功能的结构即可。
另一方面，只要设为配置于车外侧的偏振光转换层或相位差层具有对从挡风玻璃的外侧入射的光进行光学补偿的功能的结构即可。
稍后对偏振光转换层及相位差层进行详细叙述。
以下，对作为包括上述胆甾醇型液晶层的P偏振光反射膜10A的构成要件的胆甾醇型液晶层、偏振光转换层、相位差层及透明基材进行详细说明。
〔胆甾醇型液晶层〕
胆甾醇型液晶层优选包括前述3个波长λB、λG及λR作为光入射角60°下的选择反射中心波长。
在本发明中，胆甾醇型液晶层表示固定有胆甾醇型液晶相而成的层。
胆甾醇型液晶层只要为可保持作为胆甾醇型液晶相的液晶化合物的取向的层即可。典型地，胆甾醇型液晶层只要为如下层即可：在使聚合性液晶化合物成为胆甾醇型液晶相的取向状态之后，通过照射紫外线及加热等进行聚合、固化，使其不具有流动性，并且同时变为不会因外场或外力而使取向形态发生变化的状态。另外，在胆甾醇型液晶层中，只要在层中可保持胆甾醇型液晶相的光学性质便足矣，层中的液晶化合物可以不再表现出液晶性。例如，聚合性液晶化合物可以通过固化反应而高分子量化，从而不再具有液晶性。
已知胆甾醇型液晶相表现出选择性地反射右圆偏振光或左圆偏振光中的任一旋向的圆偏振光且使另一旋向的圆偏振光透射的圆偏振光选择反射。
作为包括固定表现出圆偏振光选择反射性的胆甾醇型液晶相而成的层的膜，以往已知多种由含有聚合性液晶化合物的组合物形成的膜，关于胆甾醇型液晶层，可以参考这些现有技术。
胆甾醇型液晶层的光入射角5°下的选择反射的中心波长(选择反射中心波长)λ取决于胆甾醇型液晶相中的螺旋结构(螺旋取向结构)的节距P(＝螺旋周期)，并且与胆甾醇型液晶层的平均折射率n遵循λ＝n×P的关系。根据该式可知，通过调整n值和/或P值，能够调整选择反射中心波长。
换言之，螺旋结构的节距P(1个螺旋节距)是指一圈螺旋在螺旋轴方向上的长度，即，构成胆甾醇型液晶相的液晶化合物的指向矢(若为棒状液晶，则为长轴方向)旋转360°时的螺旋轴方向上的长度。通常的胆甾醇型液晶层的螺旋轴方向与胆甾醇型液晶层的厚度方向一致。
在上述平视显示系统中，通过以使光倾斜地入射于挡风玻璃的方式使用，能够降低投影光入射侧的玻璃板表面上的反射率。
此时，光也倾斜地入射于构成P偏振光反射膜10A的选择反射层11的胆甾醇型液晶层。例如，在折射率1的空气中相对于P偏振光反射膜10A的法线以45°～70°的角度入射的光以26°～36°左右的角度透射折射率1.61左右的胆甾醇型液晶层。在该情况下，反射波长向短波长侧位移。
当将光线在针对入射角度为5°的光的选择反射中心波长为波长λ的胆甾醇型液晶层中相对于胆甾醇型液晶层的法线方向(胆甾醇型液晶层的螺旋轴方向)以θ2的角度通过时的选择反射中心波长设为波长λd时，波长λd由下式表示。
λd＝λ×cosθ2
因此，例如，θ2为26°～36°时在650～780nm的范围内具有选择反射中心波长的胆甾醇型液晶层能够在520～695nm的范围内反射投影光。
由于这种波长范围为视见率高的波长区域，因此对投影像的亮度的贡献度较高，其结果，能够实现高亮度的投影像。
胆甾醇型液晶相的螺旋节距取决于与聚合性液晶化合物一并使用的手性试剂的种类及其添加浓度，因此可以通过调整这些来获得所期望的节距。另外，关于螺旋的旋向及节距的测量方法，可以采用“液晶化学实验入门”(日本液晶学会编制，Sigma出版社2007年出版，46页)及“液晶便览”(液晶便览编辑委员会，MaruzenJunkudo Bookstores Co.,Ltd.，196页)中所记载的方法。
作为各胆甾醇型液晶层，使用螺旋的旋向为右或左中的任一旋向的胆甾醇型液晶层。被胆甾醇型液晶层反射的圆偏振光的旋向(圆偏振光的旋转方向)与螺旋的旋向一致。
在具有不同选择反射中心波长的多个胆甾醇型液晶层的情况下，各胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向可以均相同，也可以包括不同旋向。
然而，多个胆甾醇型液晶层优选螺旋的旋向均相同。
并且，在P偏振光反射膜10A具有多个胆甾醇型液晶层作为选择反射层11的情况下，作为在相同或重复的波长区域内表现出选择反射的胆甾醇型液晶层，优选不包括不同螺旋旋向的胆甾醇型液晶层。这是为了避免特定波长区域内的透射率例如降低至小于50％。
表现出选择反射的选择反射带的半宽度Δλ(nm)取决于液晶化合物的双折射Δn和上述节距P，并且遵循Δλ＝Δn×P的关系。因此，选择反射带的宽度的控制可以通过调整Δn来进行。Δn的调整可以通过调整聚合性液晶化合物的种类或混合比率或者控制固定取向时的温度来进行。
为了形成一种选择反射中心波长相同的胆甾醇型液晶层，可以层叠多个节距P相同且螺旋的旋向相同的胆甾醇型液晶层。通过层叠节距P相同且螺旋的旋向相同的胆甾醇型液晶层，能够在特定波长下提高圆偏振光选择性。
在选择反射层11中，当层叠多个胆甾醇型液晶层时，可以使用粘接剂等来层叠单独制作的胆甾醇型液晶层，或者也可以在通过后述的方法先形成的胆甾醇型液晶层的表面上直接涂布含有聚合性液晶化合物等的液晶组合物，并反复进行取向及固定的工序，优选后一方式。
这是因为，通过在先形成的胆甾醇型液晶层的表面上直接形成下一个胆甾醇型液晶层，可使先形成的胆甾醇型液晶层的空气界面侧的液晶分子的取向方位与形成于其上的胆甾醇型液晶层的下侧的液晶分子的取向方位一致，从而使胆甾醇型液晶层的层叠体的偏振特性变得良好。并且，是因为观测不到有可能因粘接层的厚度不均而产生的干涉不均。
胆甾醇型液晶层的厚度优选为0.2～10μm，更优选为0.3～8μm，进一步优选为0.4～5μm。
(胆甾醇型液晶层的制作方法)
以下，对胆甾醇型液晶层的制作材料及制作方法进行说明。
作为用于形成上述胆甾醇型液晶层的材料，可举出含有聚合性液晶化合物和手性试剂(光学活性化合物)的液晶组合物等。可以将根据需要进一步与表面活性剂及聚合引发剂等混合并溶解于溶剂等中而成的上述液晶组合物涂布于支撑体、取向层、成为底层的胆甾醇型液晶层等，进行胆甾醇型取向熟化之后，通过固化液晶组合物进行固定，形成胆甾醇型液晶层。
(聚合性液晶化合物)
聚合性液晶化合物可以为棒状液晶化合物，也可以为圆盘状液晶化合物，优选为棒状液晶化合物。
作为形成胆甾醇型液晶层的棒状聚合性液晶化合物的例子，可举出棒状向列相液晶化合物。作为棒状向列相液晶化合物，优选使用偶氮甲碱类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类及链烯基环己基苄腈类。不仅可以使用低分子液晶化合物，还可以使用高分子液晶化合物。
聚合性液晶化合物通过将聚合性基团导入到液晶化合物中来获得。聚合性基团的例子包括不饱和聚合性基团、环氧基及氮丙啶基，优选不饱和聚合性基团，尤其优选烯属不饱和聚合性基团。聚合性基团可以通过各种方法导入到液晶化合物的分子中。聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团的数量在一个分子中优选为1～6个，更优选为1～3个。
聚合性液晶化合物的例子包括Makromol.Chem.，190卷、2255页(1989年)、Advanced Materials 5卷、107页(1993年)、美国专利第4683327号说明书、美国专利第5622648号说明书、美国专利第5770107号说明书、WO95/22586、WO95/24455、WO97/00600、WO98/23580、WO98/52905、日本特开平1-272551号公报、日本特开平6-016616号公报、日本特开平7-110469号公报、日本特开平11-080081号公报及日本特开2001-328973号公报等中所记载的化合物。可以同时使用两种以上聚合性液晶化合物。若同时使用两种以上聚合性液晶化合物，则能够降低取向温度。
并且，液晶组合物中的聚合性液晶化合物的添加量相对于液晶组合物的固体成分质量(除去溶剂的质量)优选为80～99.9质量％，更优选为85～99.5质量％，尤其优选为90～99质量％。
为了提高可见光透射率，胆甾醇型液晶层可以为低Δn。
低Δn的胆甾醇型液晶层可以使用低Δn聚合性液晶化合物来形成。以下，对低Δn聚合性液晶化合物进行具体说明。
(低Δn聚合性液晶化合物)
利用低Δn聚合性液晶化合物来形成胆甾醇型液晶相，并将其固定而形成膜，由此能够获得窄带的选择反射层。作为低Δn聚合性液晶化合物的例子，可举出WO2015/115390、WO2015/147243、WO2016/035873、日本特开2015-163596号公报及日本特开2016-053149号公报中所记载的化合物。关于提供半宽度小的选择反射层的液晶组合物，还可以参考WO2016/047648的记载，也优选举出WO2016/047648中所记载的式(I)所表示的聚合性化合物。
作为WO2016/047648中所记载的式(I)所表示的聚合性化合物的例子，具体而言，除WO2016/047648的0051～0058段中所记载的化合物以外，还可举出日本特开2013-112631号公报、日本特开2010-070543号公报、日本专利4725516号、WO2015/115390、WO2015/147243、WO2016/035873、日本特开2015-163596号公报及日本特开2016-053149号公报中所记载的化合物等。
(手性试剂：光学活性化合物)
手性试剂具有诱导胆甾醇型液晶相的螺旋结构的功能。诱导的螺旋的旋向或螺旋节距根据化合物而不同，因此手性化合物可以根据目的进行选择。
作为手性试剂，并无特别限制，可以使用常用的化合物。作为手性试剂的例子，可举出液晶器件手册(第3章4-3项、TN、STN用手性试剂、199页、日本学术振兴会第142委员会编制、1989)、日本特开2003-287623号、日本特开2002-302487号、日本特开2002-080478号、日本特开2002-080851号、日本特开2010-181852号及日本特开2014-034581号等各公报中所记载的化合物。
手性试剂一般含有不对称碳原子，但不含不对称碳原子的轴向不对称化合物或表面不对称化合物也可以用作手性试剂。轴向不对称化合物或表面不对称化合物的例子包括联萘、螺烯、对环芳烷及它们的衍生物。
手性试剂可以具有聚合性基团。在手性试剂和液晶化合物均具有聚合性基团的情况下，可以通过聚合性手性试剂和聚合性液晶化合物的聚合反应来形成具有由聚合性液晶化合物衍生的重复单元和由手性试剂衍生的重复单元的聚合物。在该方式中，聚合性手性试剂所具有的聚合性基团优选为与聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团相同种类的基团。因此，手性试剂的聚合性基团也优选为不饱和聚合性基团、环氧基或氮丙啶基，更优选为不饱和聚合性基团，进一步优选为烯属不饱和聚合性基团。
并且，手性试剂也可以为液晶化合物。
作为手性试剂，可以优选使用异山梨醇衍生物、异甘露糖醇衍生物及联萘衍生物等。作为异山梨醇衍生物，可以使用BASF公司制LC756(商品名称)等市售品。
液晶组合物中的手性试剂的含量优选为聚合性液晶化合物量的0.01～200摩尔％，更优选为1～30摩尔％。
并且，如上所述，上述P偏振光反射膜所具有的选择反射层的胆甾醇型液晶层可以具有2个以上选择反射中心波长。具有2个以上选择反射中心波长的胆甾醇型液晶层通过在厚度方向上改变螺旋结构的节距来实现。螺旋结构的节距在厚度方向上发生变化的胆甾醇型液晶层可以通过在使用被光照射时螺旋扭转力(HTP：Helical Twisting Power)发生变化的手性试剂来形成胆甾醇型液晶层时在厚度方向上改变光的照射量来制作。
被光照射时HTP发生变化的手性试剂可举出被光照射时发生逆转异构化、二聚化以及异构化及二聚化等的手性试剂。
作为手性试剂具有光异构化基团时的光异构化基团，优选表现出光致变色性的化合物的异构化部位、偶氮基、氧化偶氮基或肉桂酰基。作为具体化合物，可以使用日本特开2002-080478号公报、日本特开2002-080851号公报、日本特开2002-179668号公报、日本特开2002-179669号公报、日本特开2002-179670号公报、日本特开2002-179681号公报、日本特开2002-179682号公报、日本特开2002-338575号公报、日本特开2002-338668号公报、日本特开2003-313189号公报及日本特开2003-313292号公报等中所记载的化合物。
(聚合引发剂)
液晶组合物优选含有聚合引发剂。在通过照射紫外线来进行聚合反应的方式中，所使用的聚合引发剂优选为能够通过照射紫外线来引发聚合反应的光聚合引发剂。
作为光聚合引发剂的例子，可举出α-羰基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书记载)、偶姻醚化合物(美国专利第2448828号说明书记载)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利第2722512号说明书记载)、多核醌化合物(美国专利第3046127号、美国专利第2951758号的各说明书记载)、三芳基咪唑二聚体与对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书记载)、吖啶及吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号说明书记载)、酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-040799号公报、日本特公平5-029234号公报、日本特开平10-095788号公报、日本特开平10-029997号公报、日本特开2001-233842号公报、日本特开2000-080068号公报、日本特开2006-342166号公报、日本特开2013-114249号公报、日本特开2014-137466号公报、日本专利4223071号公报、日本特开2010-262028号公报、日本特表2014-500852号公报记载)、肟化合物(日本特开2000-066385号公报、日本专利第4454067号公报记载)及噁二唑化合物(美国专利第4212970号说明书记载)等。例如，还可以参考日本特开2012-208494号公报的0500～0547段的记载。
作为聚合引发剂，优选使用酰基氧化膦化合物或肟化合物。
作为酰基氧化膦化合物，例如可以使用BASF JAPAN LTD.制市售品IRGACURE810(商品名称，化合物名：双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦)。作为肟化合物，可以使用IRGACURE OXE01(商品名称，BASF公司制)、IRGACURE OXE02(商品名称，BASF公司制)、TR-PBG-304(商品名称，常州强力电子新材料有限公司制)、ADEKA ARKLS NCI-930(商品名称，ADEKA CORPORATION制)、ADEKA ARKLS NCI-831(商品名称，ADEKA CORPORATION制)等市售品。
聚合引发剂可以仅使用一种，也可以同时使用两种以上。
液晶组合物中的光聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物的含量优选为0.1～20质量％，更优选为0.5～5质量％。
(交联剂)
为了提高固化后的膜强度和耐久性，液晶组合物可以任意地含有交联剂。作为交联剂，可以优选使用由紫外线、热、湿气等固化的交联剂。
作为交联剂，并无特别限制，可以根据目的适当进行选择。作为交联剂，例如可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯化合物；(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油醚等环氧化合物；2,2-双羟甲基丁醇-三[3-(1-氮丙啶基)丙酸酯]、4,4-双(亚乙基亚氨基羰基氨基)二苯基甲烷等氮丙啶化合物；六亚甲基二异氰酸酯、缩二脲型异氰酸酯等异氰酸酯化合物；在侧链具有噁唑啉基的聚噁唑啉化合物；乙烯基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷等烷氧基硅烷化合物等。并且，可以根据交联剂的反应性来使用常用的催化剂，除能够提高膜强度及耐久性以外，还能够提高生产率。这些可以单独使用一种，也可以同时使用两种以上。
液晶组合物中的交联剂的含量相对于液晶组合物的固体成分质量(除溶剂以外的质量)优选为3～20质量％，更优选为5～15质量％。通过将交联剂的含量设为3质量％以上，能够获得提高交联密度的效果，通过将交联剂的含量设为20质量％以下，能够防止胆甾醇型液晶层的稳定性下降。
另外，“(甲基)丙烯酸酯”以“丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的任一个或这两个”的含义使用。
(取向控制剂)
可以在液晶组合物中添加有助于稳定或迅速地形成平面取向的胆甾醇型液晶层的取向控制剂。作为取向控制剂的例子，可举出日本特开2007-272185号公报的～段等中所记载的氟(甲基)丙烯酸酯系聚合物、日本特开2012-203237号公报的～段等中所记载的式(I)～(IV)所表示的化合物及日本特开2013-113913号公报中所记载的化合物等。
另外，作为取向控制剂，可以单独使用一种，也可以同时使用两种以上。
液晶组合物中的取向控制剂的添加量相对于聚合性液晶化合物的总质量优选为0.01～10质量％，更优选为0.01～5质量％，尤其优选为0.02～1质量％。
(其他添加剂)
此外，液晶组合物可以含有选自用于调整涂膜的表面张力以使厚度变得均匀的表面活性剂及聚合性单体等各种添加剂中的至少一种。并且，可以根据需要在不使光学性能下降的范围内在液晶组合物中进一步添加阻聚剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、色料及金属氧化物微粒等。
胆甾醇型液晶层可以通过将使聚合性液晶化合物及聚合引发剂、进一步根据需要添加的手性试剂、表面活性剂等溶解于溶剂中而成的液晶组合物涂布于透明基材、相位差层、取向层或先制作的胆甾醇型液晶层等上，使其干燥而获得涂膜，对该涂膜照射活化光线来聚合胆甾醇型液晶性组合物，形成胆甾醇规则性被固定的胆甾醇型液晶层。
另外，由多个胆甾醇型液晶层构成的层叠膜可以通过反复进行胆甾醇型液晶层的上述制造工序来形成。
(溶剂)
用于制备液晶组合物的溶剂并无特别限制，可以根据目的适当进行选择，但优选使用有机溶剂。
有机溶剂并无特别限制，可以根据目的适当进行选择，例如可举出酮类、卤代烷类、酰胺类、亚砜类、杂环化合物、烃类、酯类及醚类等。这些可以单独使用一种，也可以同时使用两种以上。其中，考虑对环境的负荷，尤其优选酮类。
(涂布、取向、聚合)
在透明基材、取向层、成为底层的胆甾醇型液晶层等上涂布液晶组合物的方法并无特别限制，可以根据目的适当进行选择。作为涂布方法，例如可举出绕线棒涂布法、帘涂法、挤压涂布法、直接凹版涂布法、逆向凹版涂布法、模涂法、旋涂法、浸涂法、喷涂法及滑动涂布法等。并且，还可以通过转印另行涂设于支撑体上的液晶组合物来实施。
通过对所涂布的液晶组合物进行加热，使液晶分子取向。加热温度优选为200℃以下，更优选为130℃以下。通过该取向处理，可获得聚合性液晶化合物以在与膜面实质上垂直的方向上具有螺旋轴的方式扭曲取向的光学薄膜。
通过使经取向的液晶化合物进一步聚合，能够固化液晶组合物。聚合可以为热聚合、利用光照射的光聚合中的任一种，但优选光聚合。光照射优选使用紫外线。照射能量优选为20mJ/cm2～50J/cm2，更优选为100～1,500mJ/cm2。
为了促进光聚合反应，可以在加热条件下或氮气氛下实施光照射。照射紫外线波长优选为350～430nm。从稳定性的观点出发，聚合反应速率越高越优选，具体而言，优选为70％以上，更优选为80％以上。聚合反应速率可以通过利用红外线吸收光谱测量聚合性官能团的消耗比例来确定。
〔偏振光转换层〕
偏振光转换层14优选为固定液晶化合物的螺旋取向结构而成的层，并且螺旋取向结构的节距数x及偏振光转换层的膜厚y(单位μm)满足下述所有关系式(a)～(c)。
0.1≤x≤1.0···式(a)
0.5≤y≤3.0···式(b)
3000≤(1560×y)/x≤50000···式(c)
另外，液晶化合物的螺旋结构的1个节距为液晶化合物的一圈螺旋的长度。
即，将螺旋取向的液晶化合物的指向矢(若为棒状液晶，则为长轴方向)旋转360°的状态视为节距数1。
若偏振光转换层具有液晶化合物的螺旋结构，则会对波长比红外区域的反射峰值波长短的可见光表现出旋光性和双折射性。因此，能够控制可见区域的偏振光。通过将偏振光转换层的螺旋取向结构的节距数x及偏振光转换层的膜厚y设定在上述范围内，能够对可见光赋予通过偏振光转换层进行光学补偿的功能或将入射于P偏振光反射膜的P偏振光转换成圆偏振光的功能。
通过液晶化合物具有满足关系式(a)～(c)的螺旋结构，偏振光转换层对可见光表现出旋光性及双折射性。尤其，通过将偏振光转换层的螺旋结构的节距P设为与选择反射中心波长在长波长的红外区域内的胆甾醇型液晶层的节距P对应的长度，对短波长的可见光表现出高旋光性和高双折射性。
关系式(a)为“0.1≤x≤1.0”。
若螺旋结构的节距数x小于0.1，则会发生无法获得足够的旋光性及双折射性等不良情况。
并且，若螺旋结构的节距数x超过1.0，则会发生因旋光性及双折射性过度而无法获得所期望的椭圆偏振光等不良情况。
关系式(b)为“0.5≤y≤3.0”。
若偏振光转换层的厚度y小于0.5μm，则会发生膜厚过薄而无法获得足够的旋光性及双折射性等不良情况。
若偏振光转换层的厚度y超过3.0μm，则会发生因旋光性及双折射性过度而无法获得所期望的圆偏振光、因容易发生取向不良而就制造而言不优选等不良情况。
关系式(c)为“3000≤(1560×y)/x≤50000”。
若“(1560×y)/x”小于3000，则会发生因旋光性过度而无法获得所期望的偏振光等不良情况。
若“(1560×y)/x”超过50000，则会发生因旋光性不足而无法获得所期望的偏振光等不良情况。
在本发明中，偏振光转换层的螺旋结构的节距数x更优选为0.1～0.8，膜厚y更优选为0.6μm～2.6μm。并且，“(1560×y)/x”更优选为5000～13000。
即，偏振光转换层优选螺旋结构的节距P长且节距数x少。
具体而言，偏振光转换层优选螺旋的节距P与选择反射中心波长在长波长的红外区域内的胆甾醇型液晶层的节距P相等，且节距数x少。更具体而言，偏振光转换层优选螺旋的节距P与选择反射中心波长为3000～10000nm的胆甾醇型液晶层的节距P相等，且节距数x少。
这种偏振光转换层的节距P所对应的选择反射中心波长为比可见光长得多的波长，因此可更适当地表现出对上述可见光的旋光性和双折射性。
这种偏振光转换层基本上可以以与常用的胆甾醇型液晶层相同的方式形成。但是，在形成偏振光转换层时，为了使偏振光转换层中的螺旋结构的节距数x及膜厚y[μm]满足所有关系式(a)～(c)，需要调节所使用的液晶化合物、所使用的手性试剂、手性试剂的添加量及膜厚等。
＜固定液晶化合物的螺旋取向结构(螺旋结构)而成的层＞
固定液晶化合物的螺旋取向结构(螺旋结构)而成的层为所谓的胆甾醇型液晶层，表示固定胆甾醇型液晶相而成的层。
胆甾醇型液晶层只要为可保持作为胆甾醇型液晶相的液晶化合物的取向的层即可。典型地，胆甾醇型液晶层只要为如下层即可：在使聚合性液晶化合物成为胆甾醇型液晶相的取向状态之后，通过照射紫外线及加热等进行聚合、固化，使其不具有流动性，并且同时变为不会因外场或外力而使取向形态发生变化的状态。另外，在胆甾醇型液晶层中，只要在层中可保持胆甾醇型液晶相的光学性质便足矣，层中的液晶化合物可以不再表现出液晶性。例如，聚合性液晶化合物可以通过固化反应而高分子量化，从而不再具有液晶性。
如上所述，胆甾醇型液晶层选择反射的中心波长(选择反射中心波长)λ取决于胆甾醇型液晶相中的螺旋结构(螺旋取向结构)的节距P(＝螺旋周期)，并且与胆甾醇型液晶层的平均折射率n遵循λ＝n×P的关系。根据该式可知，通过调整n值和/或P值，能够调整选择反射中心波长。
胆甾醇型液晶相的螺旋节距取决于与聚合性液晶化合物一并使用的手性试剂的种类及其添加浓度，因此可以通过调整这些来获得所期望的节距。
如上所述，对用作偏振光转换层的胆甾醇型液晶层调整螺旋节距，以使选择反射中心波长在长波长的红外区域内。
作为偏振光转换层的胆甾醇型液晶层的形成方法基本上与上述胆甾醇型液晶层的形成方法相同。
〔相位差层〕
相位差层对正交的2个偏振光成分附加相位差(光路差)来转换入射的偏振光的状态。
在相位差层为配置于车外侧来进行光学补偿的相位差层的情况下，相位差层的正面相位差只要为能够进行光学补偿的相位差即可。
在该情况下，相位差层优选波长550nm下的正面延迟为50nm～160nm。
并且，当将具有P偏振光反射膜的挡风玻璃被安装到车辆上时对应于第2玻璃板的表面的铅垂方向上方的方向设为0°时，优选慢轴的角度为10°～50°或-50°～-10°。
并且，在相位差层为将P偏振光转换成圆偏振光的相位差层的情况下，相位差层优选由提供λ/4的正面相位差的物体构成，也可以由提供3λ/4的正面相位差的物体构成。并且，慢轴的角度只要配置成成为将入射的P偏振光改变为圆偏振光的朝向即可。
在该情况下，相位差层例如优选波长550nm下的正面相位差在100～450nm的范围内，更优选在120～200nm或300～400nm的范围内。并且，相位差层的慢轴的方向优选根据将P偏振光反射膜10用于平视显示系统时用于显示投影像的投影光的入射方向及构成选择反射层的胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向来确定。
相位差层并无特别限制，可以根据目的适当进行选择。作为相位差层，例如可举出拉伸后的聚碳酸酯膜、拉伸后的降冰片烯系聚合物膜、含有碳酸锶之类的具有双折射的无机粒子来取向的透明膜、在支撑体上倾斜蒸镀无机电介质而成的薄膜、使聚合性液晶化合物单轴取向而进行取向固定的膜及使液晶化合物单轴取向而进行取向固定的膜等。
其中，使聚合性液晶化合物单轴取向而进行取向固定的膜可优选例示为相位差层。
作为一例，这种相位差层可以如下形成：在透明基材、伪支撑体或取向层表面上涂布含有聚合性液晶化合物的液晶组合物，然后在液晶状态下将液晶组合物中的聚合性液晶化合物形成为向列取向之后，通过固化进行固定。
除在液晶组合物中未添加手性试剂以外，该情况下的相位差层的形成可以以与上述胆甾醇型液晶层的形成相同的方式进行。其中，在进行涂布液晶组合物之后的向列取向时，加热温度优选为50～120℃，更优选为60～100℃。
相位差层也可以为如下层：将含有高分子液晶化合物的组合物涂布于透明基材、伪支撑体或取向层等的表面上，并在液晶状态下形成为向列取向之后，进行冷却，由此固定该取向而成。
相位差层的厚度并无限制，但优选为0.2～300μm，更优选为0.5～150μm，进一步优选为1.0～80μm。并且，由液晶组合物形成的相位差层的厚度并无特别限定，但优选为0.2～10μm，更优选为0.5～5.0μm，进一步优选为0.7～2.0μm。
相位差层例如以相对于相位差层的任意方向的轴倾斜例如角度α的方式设定慢轴。慢轴的方向例如可以通过成为相位差层的底层的取向膜的摩擦处理来设定。
上述P偏振光反射膜可以具有上述选择反射层、偏振光转换层及相位差层以外的层。例如，上述P偏振光反射膜可以具有透明基材、粘接层等。
例如，在图4所示的例子中，P偏振光反射膜10A具有配置于相位差层16的与选择反射层11相反的一侧的透明基材18。透明基材18支撑相位差层16、选择反射层11(胆甾醇型液晶层)及偏振光转换层14。透明基材18可以用作形成相位差层16、选择反射层11(胆甾醇型液晶层)及偏振光转换层14时的支撑体。
上述P偏振光反射膜可以为薄膜状及薄片状等。上述P偏振光反射膜可以在用于挡风玻璃之前以薄膜的形式呈卷状等。
透明基材(支撑体)及粘接层等均优选在可见光区域内是透明的。
并且，透明基材及粘接层等均优选为低双折射性。低双折射性表示，在本发明中使用的挡风玻璃所包括的选择反射层表现出反射的波长区域内，正面相位差为10nm以下。该正面相位差优选为5nm以下。进而，支撑体及粘接层等均优选与选择反射层的平均折射率(面内平均折射率)的折射率之差较小。
〔透明基材〕
透明基材还可以用作形成选择反射层时的基板。用于形成选择反射层的透明基材可以为在形成选择反射层之后剥离的伪支撑体。因此，成品P偏振光反射膜及挡风玻璃可以不包括透明基材。另外，在成品P偏振光反射膜或挡风玻璃包括透明基材而不是作为伪支撑体剥离的情况下，透明基材优选在可见光区域内是透明的。
透明基材的材料并无限制。作为透明基材，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、纤维素衍生物及硅酮等塑料膜。作为伪支撑体，除上述塑料膜之外，还可以使用玻璃。
作为透明基材的厚度，可以为5.0～1000μm左右，优选为10～250μm，更优选为15～90μm。
在此，在透明基材相对于选择反射层配置于车外侧的情况下，透明基材优选含有紫外线吸收剂。
通过透明基材含有紫外线吸收剂，能够抑制P偏振光反射膜(选择反射层)因紫外线而劣化。
[1-2]包括电介质多层膜的P偏振光反射膜
图5是表示本发明中使用的挡风玻璃的一例的示意图，该挡风玻璃24B所包括的P偏振光反射膜10B由交替层叠光学各向异性层(13Ra、13Ga、13Ba)和光学各向同性层(13Rb、13Gb、13Ba)而成的选择反射层(电介质多层膜)构成。在图示例中，P偏振光反射膜10B具有：第1层叠部13R，交替层叠光学各向异性层13Ra和光学各向同性层13Rb而成；第2层叠部13G，交替层叠光学各向异性层13Ga和光学各向同性层13Gb而成；及第3层叠部13B，交替层叠光学各向异性层13Ba和光学各向同性层13Bb而成。
上述电介质多层膜优选包括前述3个波长λB、λG及λR作为光的入射角60°下的选择反射中心波长。
在具有图5所示的包括P偏振光反射膜10B的挡风玻璃24B作为挡风玻璃24的情况下，在P偏振光反射膜10B中，以原本的p偏振光的形式选择性地反射从第2玻璃板28侧入射的p偏振光的投影光。
第1层叠部13R、第2层叠部13G及第3层叠部13B的光学各向异性层和光学各向同性层的厚度互不相同。并且，层叠数、折射率等也可以不同。
并且，在上述P偏振光反射膜10B中，光学各向异性层的慢轴方向上的折射率ne1超过光学各向同性层的折射率no2(即，ne1＞no2)，光学各向异性层的与慢轴正交的方向上的折射率no1与光学各向同性层的折射率no2大致相同。
多个光学各向异性层的各慢轴层叠成彼此平行。因此，如图6所示，在某一方向(图6中为上下方向)上，会成为层叠有折射率(ne1)高的层和折射率(no2)低的层的状态。另一方面，在与该方向正交的方向(图6中为左右方向)上，会成为层叠有折射率相同的层的状态。
另外，当将P偏振光反射膜10B配置于图1～3所示的HUD系统20中时，配置成使图6所示的P偏振光反射膜10B的轴P与挡风玻璃24的上下方向Y一致。
已知交替层叠折射率低的层(低折射率层)和折射率高的层(高折射率层)而成的膜利用多个低折射率层与高折射率层之间的结构干涉来反射特定的波长的光。因此，在图6中，图5及图6所示的P偏振光反射膜10B反射上下方向上的P偏振光，并透射左右方向上的P偏振光。
在此，本发明的HUD系统中所使用的电介质多层膜优选包括前述3个波长λB、λG及λR作为光入射角60°下的选择反射中心波长。
在电介质多层膜中，选择反射中心波长及反射率可以根据低折射率层与高折射率层的折射率差、厚度、层叠数等来进行调整。在图5所示的例子中，主要通过第1层叠部13R实现了具有上述光入射角60°下的选择反射中心波长λR的反射，通过第2层叠部13G实现了具有上述光入射角60°下的选择反射中心波长λG的反射，通过第3层叠部13B实现了具有上述光入射角60°下的选择反射中心波长λB的反射。
另外，在上述电介质多层膜中，将具有通过上述方法求出的选择反射中心波长的反射峰设为具有与相邻的极小值之差为2％以上的极大值且半宽度为10～200nm的峰。
如上所述，电介质多层膜中的选择反射中心波长及反射率可以根据低折射率层与高折射率层的折射率差、厚度、层叠层等来进行调整。具体而言，通过根据反射的光的波长λ和折射率n将低折射率层及高折射率层的厚度d设定为d＝λ/(4×n)，能够调整选择反射中心波长。并且，低折射率层及高折射率层的层叠数越多，反射率越高，因此通过调整层叠数，能够调整反射率。并且，具有该选择反射中心波长的反射峰的半宽度可以根据低折射率层与高折射率层的折射率差来进行调整。
在此，具有各选择反射中心波长的反射峰的半宽度取决于光学各向异性层的慢轴方向上的折射率与光学各向同性层的折射率之差，折射率差越大，半宽度越大。并且，若反射率低的反射峰位于靠近的波长处，则会发生干涉，导致发生反射峰过强或过弱的现象。从适当地调整具有各选择反射中心波长的反射峰的半宽度来提高显示图像的亮度的同时提高透射率的观点及减少与相邻的反射峰之间的干涉的影响的观点出发，光学各向异性层的慢轴方向上的折射率与光学各向同性层的折射率之差优选为0.03～0.20，更优选为0.05～0.14，进一步优选为0.05～0.10。
并且，电介质多层膜由具有上述λB作为光入射角60°下的选择反射中心波长的光反射层、具有上述λG作为光入射角60°下的选择反射中心波长的光反射层及具有上述λR作为光入射角60°下的选择反射中心波长的光反射层构成，这些光反射层优选彼此接触。例如，在图5所示的例子中，具有光入射角60°下的选择反射中心波长λR的第1层叠部13R和具有光入射角60°下的选择反射中心波长λG的第2层叠部13G彼此接触，并且，具有光入射角60°下的选择反射中心波长λG的第2层叠部13G和具有光入射角60°下的选择反射中心波长λB的第3层叠部13B彼此接触。另外，第1层叠部13R、第2层叠部13G及第3层叠部13B为构成本发明的HUD系统中使用的电介质多层膜(选择反射层)的光反射层。
另外，尽管图5中未图示，但从抑制反射色调的观点出发，优选除3个层叠部13R、13G、13B以外，还包括在光入射角60°下的选择反射中心波长为300nm以上且小于400nm的范围内具有选择反射的中心波长的层叠光学各向异性层和光学各向同性层而成的选择反射层(以下，称为光反射层UV。)。
通过设置光反射层UV，在设为包括上述胆甾醇型液晶层及相位差层的挡风玻璃的结构的情况下，能够抑制在外光下观察挡风玻璃时确认到的色调(尤其，黄色)。
若具有光入射角60°下的各选择反射中心波长的光反射层彼此相隔，则层间的膜厚会变厚，从而难以获得被各光反射层反射的光的干涉效果。相对于此，通过设为光反射层彼此接触的结构，能够利用被各光反射层反射的光的干涉效果使具有各选择反射中心波长的反射峰的半宽度变窄。
上述P偏振光反射膜可以为薄膜状及薄片状等。P偏振光反射膜可以在用于挡风玻璃之前以薄膜的形式呈卷状等。
电介质多层膜的制作材料及制作方法例如可以使用日本特表平9-506837号公报等中所记载的制作材料及制作方法。具体而言，当在选定的条件下进行加工以获得折射率关系时，可以广泛地使用各种材料来形成电介质多层膜。通常，第一材料需要在选定的方向上具有与第二材料不同的折射率。该折射率的不同可以通过各种方法来实现，其中包括膜形成期间或膜形成后的拉伸、挤压成型或涂布。另外，为了能够同时挤压两种材料，优选具有类似的流变特性(例如，熔融粘度)。
关于尤其优选用于电介质多层膜的材料，作为光学各向异性层的材料，可举出PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，作为光学各向同性层的材料，可举出(调整成各向同性的)PEN、PET及PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯树脂)。
如上所述，为了设为具有上述3个波长λB、λG及λR作为光入射角60°下的选择反射中心波长的结构，本发明的HUD系统中使用的P偏振光反射膜(电介质多层膜)优选具有光学各向异性层及光学各向同性层的厚度不同的3个层叠部。在本发明中，可以在通过上述拉伸、挤压成型等分别形成3个层叠部之后，贴合各层叠部来制作P偏振光反射膜(电介质多层膜)。或者，也可以通过拉伸、挤压成型等调整加工前的厚度以形成厚度不同的3个层叠部来一体形成3个层叠部。
电介质多层膜的厚度优选为2.0～50μm，更优选为8.0～30μm。
包括电介质多层膜的P偏振光反射膜具有层叠光学各向异性层和光学各向同性层而成的选择反射层(电介质多层膜)。P偏振光反射膜可以为除电介质多层膜以外还包括相位差层、偏振光转换层、支撑体及粘接层等的结构。
作为上述P偏振光反射膜中使用的相位差层、偏振光转换层、支撑体(透明基材)及粘接层，可以应用包括上述胆甾醇型液晶层的P偏振光反射膜中使用的相位差层、偏振光转换层、透明基材(支撑体)及粘接层的记载。
以下，作为挡风玻璃的构成要件中上述P偏振光反射膜以外的构成要件，依次对玻璃板(夹层玻璃)、中间层及热封层(粘接剂层)进行说明。
[2]夹层玻璃
挡风玻璃可以具有夹层玻璃的结构。本发明的HUD系统中使用的挡风玻璃优选为夹层玻璃，并且在第1玻璃板与第2玻璃板之间具有上述P偏振光反射膜。
挡风玻璃可以为在第1玻璃板与第2玻璃板之间配置有P偏振光反射膜的结构。然而，挡风玻璃优选为在第1玻璃板与P偏振光反射膜之间及P偏振光反射膜与第2玻璃板之间中的至少一个位置设置有中间膜(中间膜片)的结构。
在挡风玻璃中，作为一例，如图1～图3所示，第1玻璃板30配置于HUD系统的与影像的视觉辨认侧相反的一侧(车外侧)，第2玻璃板28配置于视觉辨认侧(车内侧)。另外，在本发明的HUD系统中使用的挡风玻璃中，第1玻璃板及第2玻璃板中的第1及第2不具技术含义，是为了便于区分两块玻璃板而设置的。因此，也可以是第2玻璃板为车外侧，且第1玻璃板为车内侧。
第1玻璃板及第2玻璃板等玻璃板可以使用通常用于挡风玻璃的玻璃板。例如可以使用隔热性高的绿色玻璃等可见光线透射率为73％及76％等80％以下的玻璃板。即使在如此使用可见光线透射率低的玻璃板时，通过使用上述P偏振光反射膜，也能够制作出在P偏振光反射膜的位置上也具有70％以上的可见光线透射率的挡风玻璃。
玻璃板的厚度并无特别限制，可以为0.5～5.0mm左右，优选为1.0～3.0mm，更优选为2.0～2.3mm。第1玻璃板及第2玻璃板的材料或厚度可以相同，也可以不同。
具有夹层玻璃的结构的挡风玻璃可以通过制作夹层玻璃的常规方法来制造。
通常，可以通过如下方法来制造：将夹层玻璃用中间膜夹在2张玻璃板之间之后，反复进行数次加热处理和加压处理(使用橡胶辊的处理等)，最后利用高压釜等进行加压条件下的加热处理。
作为一例，具有具备P偏振光反射膜和中间膜的夹层玻璃的结构的挡风玻璃可以在玻璃板表面形成P偏振光反射膜之后，通过上述夹层玻璃的制作方法来制作，或者也可以使用包括上述P偏振光反射膜的夹层玻璃用中间膜，通过上述夹层玻璃的制作方法来制作。
当在玻璃板表面上形成P偏振光反射膜时，设置P偏振光反射膜的玻璃板可以为第1玻璃板，也可以为第2玻璃板。此时，P偏振光反射膜例如可以用粘接剂(热封层)贴合于玻璃板。
[3]中间膜
中间膜36防止发生事故时玻璃进入并散落到车内。在图1～图3所示的例子中，将P偏振光反射膜10与第1玻璃板30粘接，图4所示的例子中，将P偏振光反射膜10A与第1玻璃板30粘接，图5所示的例子中，将P偏振光反射膜10B与第2玻璃板28及第1玻璃板30粘接。
作为中间膜(中间膜片)，还可以使用在夹层玻璃中常用作中间膜(中间层)的任何中间膜。例如可以使用含有选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及含氯树脂中的树脂的树脂膜。上述树脂优选为中间膜的主成分。另外，主成分是指占中间膜的50质量％以上的成分。
上述树脂中，优选聚乙烯醇缩丁醛及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的至少一种，更优选聚乙烯醇缩丁醛。树脂优选为合成树脂。
聚乙烯醇缩丁醛可以利用丁醛将聚乙烯醇缩醛化而得。上述聚乙烯醇缩丁醛的缩醛化度的下限优选为40％以上，上限优选为85％以下，下限更优选为60％以上，上限更优选为75％以下。
聚乙烯醇通常通过将聚乙酸乙烯酯皂化而得，通常使用皂化度为80～99.8摩尔％的聚乙烯醇。
并且，上述聚乙烯醇的聚合度的下限优选为200以上，上限优选为3000以下。若聚乙烯醇的聚合度为200以上，则得到的夹层玻璃的耐贯穿性不易下降，若为3000以下，则树脂膜的成型性良好，而且树脂膜的刚性不会变得过大，从而加工性良好。下限更优选为500以上，上限更优选为2000以下。
并且，中间膜36的厚度也无限制，与常用的挡风玻璃的中间膜相同地设定与形成材料等对应的厚度即可。
另外，在图1～3中，挡风玻璃24在P偏振光反射膜10与第2玻璃板28之间设置有热封层38，并且用中间膜36粘贴了P偏振光反射膜10和第1玻璃板30，但并不限于此。即，也可以为如下结构：在P偏振光反射膜10与第1玻璃板30之间设置有热封层，并且在P偏振光反射膜10与第2玻璃板28之间设置有中间膜。
并且，也可以为如下结构：挡风玻璃24不具有中间膜36，并且使用热封层38粘贴P偏振光反射膜10和第2玻璃板28及P偏振光反射膜10和第1玻璃板30。
本段中关于热封层38及中间膜36的记载也同样地应用于图4及图5。
(包括P偏振光反射膜的中间膜)
包括P偏振光反射膜的夹层玻璃用中间膜可以通过将P偏振光反射膜贴合到上述中间膜的表面上来形成。或者，也可以通过将P偏振光反射膜夹在2张上述中间膜之间来形成。2张中间膜可以相同，也可以不同，优选相同。
贴合P偏振光反射膜和中间膜时，可以使用常用的贴合方法，优选使用层合处理。层合处理优选在一定程度的加热及加压条件下实施，以使层叠体(P偏振光反射膜)和中间膜不会在加工后剥离。
为了稳定地进行层合，中间膜的粘接侧的膜面温度优选为50～130℃，更优选为70～100℃。
层合时，优选进行加压。加压条件并无限制，但优选小于2.0kg/cm2(小于196kPa)，更优选为0.5～1.8kg/cm2(49～176kPa)，进一步优选为0.5～1.5kg/cm2(49～147kPa)。
并且，在P偏振光反射膜具有支撑体(透明基材)的情况下，可以在层合的同时或在层合之后立即或在马上要层合时剥离支撑体。即，粘贴于层合后获得的中间膜的P偏振光反射膜可以不具有支撑体。
包括P偏振光反射膜的中间膜的制造方法的一例包括：
(1)第1工序，在第1中间膜的表面上贴合P偏振光反射膜来获得第1层叠体；及
(2)第2工序，在第1层叠体中的P偏振光反射膜的与贴合有第1中间膜的面相反的面上贴合第2中间膜。
例如，在第1工序中，以不使支撑体和第1中间膜相对的方式贴合P偏振光反射膜和第1中间膜。接着，从P偏振光反射膜剥离支撑体。进而，在第2工序中，将第2中间膜贴合于剥离支撑体之后的面。由此，能够制造出包括不具有支撑体的P偏振光反射膜的中间膜。并且，使用该包括P偏振光反射膜的中间膜，能够轻易地制作出P偏振光反射膜不具有支撑体的夹层玻璃。
为了稳定地剥离支撑体而不使其破损等，从P偏振光反射膜剥离支撑体时的支撑体的温度优选为40℃以上，更优选为40～60℃。
[4]热封层(粘接剂层)
热封层(粘接剂层)38例如为由涂布型粘接剂构成的层。在图4所示的例子中，P偏振光反射膜10A通过热封层38粘贴于第2玻璃板28。另外，在本发明中使用的挡风玻璃中，也可以代替热封层38通过中间膜将P偏振光反射膜10A粘贴于第2玻璃板28。并且，在P偏振光反射膜10A小于粘贴第1玻璃板30和P偏振光反射膜10A的中间膜36的情况下，也可以通过中间膜36将P偏振光反射膜10A粘贴于第2玻璃板28。
热封层38并无限制，只要能够确保挡风玻璃24所需的透明性，并且能够以必要的粘贴力粘贴P偏振光反射膜10和玻璃，则可以使用常用的各种由涂布型粘接剂构成的粘接剂层。热封层38可以使用PVB等与中间膜36相同的材料。除此之外，如下所述，热封层38还可以使用丙烯酸酯系粘接剂等粘接剂。
热封层38可以由粘接剂形成。
作为粘接剂，从固化方式的观点出发，有热熔型、热固化型、光固化型、反应固化型及无需固化的压敏粘接型。并且，无论何种类型的粘接剂，均可以将选自丙烯酸酯系、氨基甲酸酯系、氨基甲酸酯丙烯酸酯系、环氧系、环氧丙烯酸酯系、聚烯烃系、改性烯烃系、聚丙烯系、乙烯-乙烯醇系、氯乙烯系、氯丁橡胶系、氰基丙烯酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚苯乙烯系及聚乙烯醇缩丁醛系等中的化合物用作原材料。
从操作性、生产率的观点出发，作为固化方式，优选光固化型，从光学上的透明性、耐热性的观点出发，原材料优选使用选自丙烯酸酯系、氨基甲酸酯丙烯酸酯系及环氧丙烯酸酯系等中的化合物。
热封层38可以为使用高透明性粘接剂转移胶带(OCA胶带)形成的层。作为高透明性粘接剂转移胶带，可以使用图像显示装置用市售品，尤其可以使用图像显示装置的图像显示部表面用市售品。作为市售品的例子，可举出PANAC公司制粘合片(商品名称：PD-S1等)、Nichieikako Co.,Ltd.制的MHM(商品名称)系列的粘合片等。
热封层38的厚度也无限制。因此，根据热封层38的形成材料适当设定可获得足够的粘贴力的厚度即可。
在此，若热封层38过厚，则有时会无法在充分确保平面性的情况下将P偏振光反射膜10粘贴于第2玻璃板28或第1玻璃板30。考虑到这一点，热封层38的厚度优选为0.1～800μm，更优选为0.5～400μm。
本发明基本上如上构成。以上，关于本发明的虚像显示装置及HUD系统进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然可以进行各种改善及变更。
实施例
以下，根据实施例对本发明进行进一步详细说明。以下实施例中示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等只要不脱离本发明的主旨，则可以适当进行变更。因此，不应通过以下所示的具体例来限制性地解释本发明的范围。
另外，在以下的实施例中，若无特别说明，则表示组成的“份”及“％”为质量基准。并且，室温表示“25℃”。
＜涂布液的制备＞
(1)胆甾醇型液晶层形成用涂布液
关于形成选择反射中心波长成为下述表1所示的所期望的波长的各胆甾醇型液晶层(B1、G1、R1)的多个胆甾醇型液晶层形成用涂布液，通过混合下述成分，分别制备出下述组成的胆甾醇型液晶层形成用涂布液。
·混合物1 100质量份
·氟系水平取向剂1(取向控制剂1) 0.05质量份
·氟系水平取向剂2(取向控制剂2) 0.02质量份
·右旋性手性试剂PaliocolorLC756(商品名称，BASF公司制)根据所期望的反射波长进行调整
·聚合引发剂IRGACURE OXE01(商品名称，BASF公司制)1.0质量份
·溶剂(甲基乙基酮)溶质浓度成为20质量％的量
混合物1：
[化学式1]
数值是质量％。
取向控制剂1：
[化学式2]
取向控制剂2：
[化学式3]
(胆甾醇型液晶层的反射特性)
使用上述中制备出的各胆甾醇型液晶层形成用涂布液，以与后述的胆甾醇型液晶层的制作相同的方式，在伪支撑体上制作出膜厚3μm左右的单层的各胆甾醇型液晶层(通过聚合反应固化的层)。确认到制作出的各胆甾醇型液晶层全部为右圆偏振光反射层，选择反射中心波长(中心波长)为下述表1所示的波长。
另外，表1中所记载的选择反射中心波长为通过后述的[评价α]选择反射层的反射光谱的测量测得的值。
[表1]
| 胆甾醇型液晶层 | B1 | G1 | R1 |
| 选择反射中心波长(60°) | 380nm | 570nm | 690nm |
| 选择反射中心波长(5°) | 450nm | 680nm | 820nm |
(2)相位差层形成用涂布液
将下述成分混合成以下所示的组成比，制备出相位差层形成用涂布液。
·混合物1 100质量份
·氟系水平取向剂1(取向控制剂1) 0.05质量份
·氟系水平取向剂2(取向控制剂2) 0.01质量份
·聚合引发剂IRGACURE OXE01(商品名称，BASF公司制) 1.0质量份
·溶剂(甲基乙基酮)溶质浓度成为20质量％的量
(3)偏振光转换层形成用涂布液
将下述成分混合成以下所示的组成比，制备出偏振光转换层形成用涂布液。
·混合物1 100质量份
·氟系水平取向剂1(取向控制剂1) 0.05质量份
·氟系水平取向剂2(取向控制剂2) 0.02质量份
·右旋性手性试剂PaliocolorLC756(商品名称，BASF公司制)0.26质量份
·聚合引发剂IRGACURE OXE01(商品名称，BASF公司制)1.0质量份
·溶剂(甲基乙基酮)溶质浓度成为20质量％的量
(偏振光转换层的偏振特性)
从上述中制备出的偏振光转换层形成用涂布液得到的偏振光转换层的光入射角5°下的选择反射中心波长λ为10000nm。
该光入射角5°下的选择反射中心波长λ使用上述中制备出的偏振光转换层形成用涂布液在伪支撑体上制作出膜厚3μm左右的单层的胆甾醇型液晶层，并利用FTIR(FourierTransform Infrared Spectroscopy(傅里叶变换红外光谱仪)，PerkinElmer Co.,Ltd.制，商品名称：Spectrum Two)进行了测量。
并且，在胆甾醇型液晶层中，螺旋结构的膜厚d由“螺旋结构的节距P×节距数”表示。如上所述，螺旋结构的节距P表示螺旋取向的液晶化合物旋转360°时的层的厚度。并且，在胆甾醇型液晶层中，光入射角5°下的选择反射中心波长λ与“螺旋结构的节距P×面内的平均折射率n”一致(λ＝P×n)。因此，螺旋结构的节距P为“光入射角5°下的选择反射中心波长λ/面内的平均折射率n”(P＝λ/n)。
[实施例]
〔1〕P偏振光反射膜的制作
＜1-1＞由胆甾醇型液晶层构成的选择反射层的制作
(1)经皂化处理的纤维素酰化物膜的制作
在国际公开第2014/112575号的实施例20中所记载的纤维素酰化物膜的制作中，作为芯层纤维素酰化物浓液，使用了相对于纤维素酰化物100质量份(不含酯低聚物A)掺合盐城帝盛化工有限公司制紫外线吸收剂UV-531(商品名称)3质量份代替了国际公开第2014/112575号的段中所记载的紫外线吸收剂2质量份的芯层纤维素酰化物浓液，除此之外，以相同的方式制作出厚度40μm的纤维素酰化物膜。
使制作出的纤维素酰化物膜通过温度60℃的介电加热辊，将膜表面温度提升至40℃。然后，使用棒涂布机在膜的单面上以14mL/m2的涂布量涂布以下所示的组成的碱溶液，并使其在加热至110℃的蒸汽型远红外加热器(Noritake Co.,Lt d.制)中停留了10秒。
接着，同样使用棒涂布机涂布了纯水3mL/m2。
接着，反复进行3次利用喷注式涂布机的水洗和利用气刀的脱水之后，使其在70℃的干燥区停留5秒进行干燥，制作出经皂化处理的纤维素酰化物膜(透明支撑体)。
用AxoScan(Axometrics,Inc制，商品名称)测量经皂化处理的纤维素酰化物膜的面内相位差的结果为1nm。
(2)取向膜的形成
用绕线棒涂布机在经皂化处理的纤维素酰化物膜(透明支撑体)的皂化处理面上涂布了以下所示的组成的取向膜形成用涂布液24mL/m2，并以100℃的暖风干燥120秒，形成了取向膜。
改性聚乙烯醇：
[化学式4]
(3)相位差层、选择反射层及偏振光转换层的层叠体的制作
(3-1)相位差层的制作
将形成有取向膜的纤维素酰化物膜用作支撑体(透明基材)。
沿着以支撑体的长边方向为基准顺时针旋转45°的方向对支撑体中的取向膜的面实施了摩擦处理。具体而言，是使用人造纤维布在压力：0.1kgf(0.98N)、转速：1000rpm(revolut ions per minute：每分钟转速)、传送速度：10m/mi n、次数：1次往返的条件下进行的。
使用线棒在支撑体上的取向膜的经摩擦的表面上涂布上述中制备出的相位差层形成用涂布液之后，进行了干燥。
接着，放到50℃的热板上，在氧浓度1000ppm以下的环境下，利用Fusion UVSystems,INC.制无电极灯“D灯泡”(60mW/cm2)照射6秒紫外线，固定了液晶相。由此，得到将厚度调整成成为所期望的正面相位差(即，所期望的延迟)的相位差层。
用AxoScan(Axometrics,Inc制，商品名称)测量制作出的相位差层的延迟的结果为126nm。
(3-2)选择反射层的制作
在室温下，使用线棒将上述中制备出的胆甾醇型液晶层(B1)形成用涂布液以干燥后的膜的厚度成为后述表3中所记载的膜厚的方式涂布到得到的相位差层的表面上，得到涂布层。
在室温下，将涂布层干燥30秒之后，在85℃的气氛下加热了2分钟。然后，在氧浓度1000ppm以下的环境下，利用Fusion UV Systems,INC.制D灯泡(60mW/cm2的灯)在60℃下以60％的输出照射6～12秒紫外线，固定胆甾醇型液晶相，得到后述表3中所记载的膜厚的胆甾醇型液晶层B1。
接着，将胆甾醇型液晶层G1及胆甾醇型液晶层R1以成为后述表3中所记载的膜厚的方式依次层叠到得到的胆甾醇型液晶层B1的表面上，得到在相位差层上层叠3层胆甾醇型液晶层而成的层叠体。
另外，关于各胆甾醇型液晶层G1及R1，在上述胆甾醇型液晶层B1的制作中，使用对应的各胆甾醇型液晶层(G1及R1)形成用涂布液代替了胆甾醇型液晶层(B1)形成用涂布液，除此之外，以相同的方式分别制作出1层。
(3-3)偏振光转换层的制作
接着，将上述中制备出的偏振光转换层形成用涂布液以膜厚成为1.7μm的方式涂布到得到的层叠体中胆甾醇型液晶层的最表面上，形成了偏振光转换层(扭曲层)。另外，关于偏振光转换层的形成，在上述胆甾醇型液晶层的制作中，使用偏振光转换层形成用涂布液代替了胆甾醇型液晶层形成用涂布液，除此之外，以相同的方式进行了制作。
得到的偏振光转换层为选择反射中心波长λ10000nm且节距数0.265的扭曲层。
如此，制作出相位差层、选择反射层及偏振光转换层依次层叠于支撑体(透明基材)而成的层叠体(将该层叠体还称为“P偏振光反射膜”。)。
＜1-2＞由选择反射层(电介质多层膜)构成的P偏振光反射膜的制作
根据日本特表平9-506837号公报中所记载的方法，如下制作了由选择反射层(电介质多层膜)构成的P偏振光反射膜。
使用乙二醇作为二醇，在标准聚酯树脂合成釜中分别合成了2,6-聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及萘二甲酸酯70摩尔％和对苯二甲酸酯30摩尔％的共聚酯(coPE N)。
将得到的PEN及coPEN的单层膜挤压成型，在约150℃下以5:1的拉伸比进行拉伸，并在约230℃下进行了30秒热处理。该拉伸热处理的结果，确认到PEN膜的与慢轴(取向轴)相关的折射率约为1.86，与横轴相关的折射率为1.64，coPE N膜为各向同性，折射率约为1.64。
接着，通过调整拉伸比，确认到PEN膜的与慢轴相关的折射率约为1.71，与横轴相关的折射率为1.64，coPEN膜为各向同性，折射率约为1.64。即，作为光学各向异性层的PEN膜的慢轴方向上的折射率与作为光学各向同性层的coPEN膜的折射率之差Δn为0.07。
接着，拉伸对PEN及coPEN进行同时挤压而得的层叠体，并对其进行热处理，由此制作出P偏振光反射膜。该P偏振光反射膜的厚度为约18.6μm，依次具有下述表2的P偏振光反射层(1)～(6)。各P偏振光反射层为交替地具有各16层各P偏振光反射层的列中所示的膜厚的PEN和coPEN的层。
具体而言，在与日本特表平9-506837号公报的实施例1中所记载的条件相同的条件下，使用安装有标准挤压模具的32槽供给块，通过以成为所期望的选择反射中心波长(5°)的光学的1/4波长厚度的方式制备PEN及coPEN的挤压速度来分别制作与下述表2的P偏振光反射层(1)～(6)对应的拉伸前的各层叠体之后，在约150℃下以5:1的拉伸比对将它们全部层叠而成的层叠体进行单轴拉伸，并在空气烘箱内，在约230℃下对拉伸后的层叠体进行30秒热处理，制作出P偏振光反射膜。
另外，表2中所记载的选择反射中心波长为通过后述的[评价α]选择反射层的反射光谱的测量测得的值。
[表2]
| P偏振光反射层 | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) |
| 选择反射中心波长(60°) | 385nm | 470nm | 556nm | 600nm | 642nm | 684nm |
| 选择反射中心波长(5°) | 450nm | 550nm | 650nm | 700nm | 750nm | 800nm |
| PEN膜厚 | 65.8nm | 80.4nm | 95.0nm | 102.3nm | 109.6nm | 117.0nm |
| coPEN膜厚 | 68.6nm | 83.8nm | 99.1nm | 106.7nm | 114.3nm | 122.0nm |
〔2〕挡风玻璃的制作
＜2-1＞具有由胆甾醇型液晶层构成的选择反射层的挡风玻璃的制作
使用上述中所制作的支撑体(透明基材)、相位差层、选择反射层及偏振光转换层依次层叠而成的层叠体，制作出第1玻璃板、中间膜、偏振光转换层、选择反射层(胆甾醇型液晶层)、相位差层、支撑体(透明基材)、热封层及第2玻璃板依次层叠而成的层叠体。
另外，关于上述层叠体中的热封层，使用线棒在由胆甾醇型液晶层构成的选择反射层的支撑体(透明基材)侧涂布热封层形成用涂布液之后，使其干燥，并在50℃下进行1分钟加热处理，由此形成了厚度1μm的热封层。
将得到的层叠体在90℃、10kPa(0.1气压)下保持1小时之后，利用高压釜(Kurihara Seisakusho Co.,Ltd.制)在115℃、1.3MPa(13气压)下加热20分钟，去除气泡，获得了具有由胆甾醇型液晶层构成的选择反射层的挡风玻璃A。
＜2-2＞具有由电介质多层膜构成的选择反射层的挡风玻璃的制作
使用上述中所制作的由电介质多层膜构成的P偏振光反射膜，制作出第2玻璃板、中间膜、选择反射层(电介质多层膜)、中间膜及第1玻璃板依次层叠而成的层叠体。将得到的层叠体在90℃、10kPa(0.1气压)下保持1小时之后，利用高压釜(Kurihara SeisakushoCo.,Ltd.制)在115℃、1.3MPa(13气压)下加热20分钟，去除气泡，得到挡风玻璃B。
另外，以P偏振光反射膜中的P偏振光反射层(1)成为第2玻璃板侧且P偏振光反射层(6)成为第1玻璃板侧的方式进行了层叠。
上述挡风玻璃是将各层切割成与上述第1玻璃板及第2玻璃板相同的形状而使用的。
用于上述挡风玻璃的制作的玻璃板、中间膜、热封层形成用涂布液分别如下。
作为第1玻璃板及第2玻璃板，使用了纵120mm×横100mm、厚度2mm的玻璃板(Central Glass Co.,Ltd.制造，FL2，可见光线透射率90％)。
并且，作为中间膜，使用了SEKISUI CHEMICAL CO.,LTD.制厚度0.38mm的PVB(聚乙烯醇缩丁醛)膜。
并且，热封层的制作使用了将下述成分混合成以下所示的组成比而制备出的热封层形成用涂布液。
(热封层形成用涂布液)
·PVB片(SEKISUI CHEMICAL CO.,LTD.制，S-LEC膜)5.0质量份
·甲醇 90.25质量份
·丁醇 4.75质量份
下述表3中汇总示出挡风玻璃A及B中的选择反射层所涉及的结构。另外，在后述的HUD系统的设计中，以使图像显示光入射到各挡风玻璃的第2玻璃板侧的方式配置并使用。
[表3]
〔3〕正衍射反射元件的制作
＜3-1＞反射型液晶衍射元件的制作
在形成于支撑体上的底涂层上形成取向膜，对该取向膜照射激光束，通过改变2个激光束的交叉角来控制干涉图案(表面周期结构)，并使其固化。通过在所获得的光取向膜上形成液晶层，制作了反射型液晶衍射元件。
具体而言，在国际公开第2019/131966号的实施例2中所记载的反射型液晶衍射元件的制作中，以可获得下述表4所示的所期望的衍射反射的方式，变更了通过国际公开第2019/131966号的图5所示的曝光装置对取向膜进行曝光时的2个激光束的交叉角，除此以外，以相同的方式制作了B反射层、G反射层及R反射层依次被粘接剂(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.制，商品名称：SK DINE 2075)贴合而成的反射型液晶衍射元件。
另外，表4中所记载的选择反射中心波长为通过后述的[评价α]选择反射层的反射光谱的测量而测量的值，1个周期表示源自液晶化合物的光学轴旋转180°的长度。
[表4]
| B反射层 | G反射层 | R反射层 | |
| 选择反射中心波长(30°) | 450nm | 530nm | 635nm |
| 1个周期 | 0.9μm | 1.1μm | 1.3μm |
如上所述制作的反射型液晶衍射元件在反射时具有偏振特性，并且衍射反射圆偏振光。因此，在后述的HUD系统的设计中，将反射型液晶衍射元件中的R反射层侧与1/4波长板(TEIJIN LIMITED.制，商品名称：PURE-ACE WR-S，聚碳酸酯膜，正面延迟为126nm)贴合，并且以使来自图像显示装置的光入射到该1/4波长板侧的方式配置，由此用作反射P偏振光的衍射反射元件。
＜3-2＞反射型全息图元件的制作
对作为感光性材料的重铬酸明胶，利用光束分离器将激光束分离为2个，使用该分离的2个激光束，将物光的振幅及相位的信息作为与参考光的干涉图案(周期性的折射率分布)来制作，在感光性材料中形成折射率分布时进行固化，从而制作下述表5所示的显示所期望的衍射反射的体积型反射全息图元件。在所获得的体积型反射全息图元件中，其表面的折射率分布的周期成为衍射栅。
[表5]
| B反射层 | G反射层 | R反射层 | |
| 选择反射中心波长(30°) | 450nm | 530nm | 635nm |
| 1个周期 | 0.9μm | 1.1μm | 1.3μm |
如上制作的体积型反射全息图元件在反射时不具有偏振特性，并且衍射反射无偏振光。
〔4〕1/2波长板的制作
使用OCA胶带(Nichieikako Co.,Ltd.制，商品名称：MHM-UVC15，厚度15μm)贴合2片1/4波长板(TEIJIN LIMITED.制，商品名称：PURE-ACE WR-S，聚碳酸酯膜，正面延迟为126nm)，制作了1/2波长板。
在后述的HUD系统的设计中，以透射光成为所期望的偏振光的方式，旋转1/2波长板而使慢轴的方向对齐而配置并使用。
〔5〕负透射型光学元件的制作
＜5-1＞透射型液晶衍射元件的制作
在形成于支撑体上的底涂层上形成取向膜，对该取向膜照射激光束，通过改变2个激光束的交叉角来控制干涉图案(表面周期结构)，并使其固化。在所获得的光取向膜上，不扭曲棒状液晶(不掺合手性试剂)而形成液晶层，由此制作了透射型液晶衍射元件。
具体而言，按照国际公开第2020/022513号的实施例2中所记载的透射型光学各向异性部件(透射型液晶衍射元件)的制作，制作了透射型液晶衍射元件。另外，源自液晶化合物的光学轴旋转180°的长度(1个周期)被设计为在元件的中心部为约10μm，在元件的端部为约1μm。
在后述的HUD系统的设计中，将上述中所制作的透射型液晶衍射元件配置成使来自图像显示装置的光入射到液晶层侧而直接使用。
＜5-2＞透射型全息图元件的制作
在上述＜3-2＞反射型全息图元件的制作中，以成为透射型的方式制备了干涉图案，除此以外，以相同的方式制作了体积型透射全息图元件。在所获得的体积型反射全息图元件中，其表面的折射率分布的周期成为衍射栅。
＜5-3＞凹透镜
根据挡风玻璃的尺寸、挡风玻璃与虚像显示装置之间的距离、HUD系统中所使用的其他光学部件，通过通常的方法制作了所需曲率的凹透镜。
[平视显示系统(HUD系统)的设计]
使用上述中所制作的挡风玻璃、正衍射反射元件、1/2波长板及负透射型光学元件以及下述图像显示装置，设计了表6所示的HUD系统No.101～107及c11。
以成为图1所示的结构的方式配置了HUD系统No.101，以成为图2所示的结构的方式配置了HUD系统No.102～104，以成为图3所示的结构的方式配置了HUD系统No.105～107。另外，关于HUD系统No.104，在图2所示的结构中，成为代替热封层而配置中间膜的结构。这些HUD系统No.101～107为具备本发明的虚像显示装置的HUD系统。
另一方面，表6所示的HUD系统No.c11为使用上述中所制作的正衍射反射元件及负透射型光学元件、下述图像显示装置及玻璃进行设计的、具备用于比较的虚像显示装置的HUD系统。HUD系统No.c11在图3中被配置成无1/2波长板5A及5B且使用玻璃来代替挡风玻璃24，除此以外，结构相同。
作为图像显示装置，使用了光场显示器。
并且，作为图像显示装置的射出光的偏振光，使用了直线偏振光且将偏振光方位从S偏振光旋转了10°左右的偏振光。
另外，在No.101～107的HUD系统中，调整了配置角度等，以使入射到正衍射反射元件的光成为衍射效率良好的S偏振光，并且在入射到挡风玻璃时成为P偏振光。
在No.c11的HUD系统等挡风玻璃为楔形玻璃且反射S偏振光的情况下，也通过使用将偏振光方位从上述S偏振光旋转了10°左右的直线偏振光，有时也会设计成即使在佩戴了偏光太阳镜的状态下，也能够看到微弱的HUD图像。因此，在No.c11的HUD系统中，再现上述的HUD系统，调整配置角度等，使得将偏振光方位从S偏振光旋转了10°左右的直线偏振光入射到正衍射反射元件，使得将偏振光方位从S偏振光旋转了约10°左右的直线偏振光入射到玻璃。
如下，以从挡风玻璃远离1m的位置(相当于图1～图3中的观察者D的位置关系)为观察点用肉眼评价了亮度、佩戴偏光太阳镜时的亮度及色差。将这些结果汇总示于后述表6中。
[评价α]选择反射层的反射光谱的测量
将黑色PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜(光吸收体)贴合到制作出的挡风玻璃的第1玻璃板侧的背面。
使用分光光度计(JASCO Corporation制，商品名称：V-670)使P偏振光或S偏振光从挡风玻璃的第2玻璃板相对于挡风玻璃表面的法线方向从所期望的角度的方向分别入射，分别测量了波长300～800nm的带的P偏振光及S偏振光的反射光谱。求出测得的P偏振光的反射光谱和S偏振光的反射光谱的平均值(平均反射光谱)。
在本发明中，选择反射中心波长(60°)根据使光相对于挡风玻璃表面的法线方向以60°的角度入射而测得的反射光谱进行计算，选择反射中心波长(5°)表示根据使光相对于挡风玻璃表面的法线方向以5°的角度入射而测得的反射光谱计算出的值。
另外，P偏振光的反射光谱和S偏振光的反射光谱的平均值的含义与自然光入射时的反射光谱的含义相同。
[评价1]亮度的评价
通过图像显示装置在黑色背景上显示白色字符的图像，并将用肉眼观察到的字符的形态适用于下述评价标准，从而对亮度进行了评价。
-评价标准(亮度)-
A：字符在晴天时的户外可读且在室内照明下可读。
A-：字符在晴天时的户外稍难以辨认且在室内照明下可读。
B：字符在晴天时的户外稍难以辨认且在室内照明下稍难以辨认。
C：字符在户外难以辨认且在室内照明下稍难以辨认。
[评价2]佩戴偏光太阳镜时的亮度的评价
通过图像显示装置在黑色背景上显示白色字符，将以佩戴偏光太阳镜的状态用肉眼观察到的字符的形态适用于下述评价标准，评价了佩戴偏光太阳镜时的亮度。
在本试验中，评价“A”～“B”为合格等级。
-评价标准(佩戴偏光太阳镜时的亮度)-
A：字符在晴天时的户外可读且在室内照明下可读。
A-：字符在晴天时的户外稍难以辨认且在室内照明下可读。
B：字符在晴天时的户外稍难以辨认且在室内照明下稍难以辨认。
C：在户外及室内照明下均无法看到字符。
[评价3]色差的评价
通过图像显示装置在黑色背景上显示建筑物的照片，并将用肉眼观察到的色偏(即，红、蓝及绿图像的位置偏差)适用于下述评价标准，从而评价了色差。
在本试验中，评价“A”及“B”的色差良好，为优选水平。
-评价标准(色差)-
A：几乎看不出色偏。
B：在建筑物的端部可以看到轻微的色偏。
C：明显地可以看到色偏。
(表的备注)
挡风玻璃、正衍射反射元件、1/2波长板及负透射型光学元件分别以上述方式制作。
由于重叠使用1/4波长板，因此正衍射反射元件中的反射型液晶衍射元件的反射光的偏振光成为直线偏振光。
在1/2波长板中，第1栏中所记载的1/2波长板被配置成位于将投影图像光引导到投影部的光路上的光焦度为正的衍射反射元件与挡风玻璃之间。另一方面，第2栏中所记载的1/2波长板被配置成位于将投影图像光引导至投影部的光路上的图像显示装置与光焦度为负的透射型光学元件之间，或者在不具有负透射型光学元件的情况下被配置成位于图像显示装置与正衍射反射元件之间。
由表6的结果可知以下内容。
如专利文献1中所记载，在不具备本发明中规定的1/2波长板的虚像显示装置中的No.c11的HUD系统的虚像显示装置中，当与具备S偏振光反射功能的挡风玻璃组合使用时，所投影的字符在户外难以辨认且在室内照明下稍难以辨认，佩戴太阳镜时，在户外及室内照明下亮度均差而无法辨认，在所述No.c11的HUD系统中，通过光焦度为正的衍射反射元件衍射来自图像显示装置的投影图像光并向投影部入射S偏振光的图像显示光。
相对于此，在具备本发明中规定的1/2波长板的No.101～107的HUD系统的虚像显示装置中，当与具备P偏振光反射功能的挡风玻璃组合使用时，无论有无佩戴太阳镜均能够读取投影的字符(评价1及2中的亮度的评价均为“A”～“B”)，相对于No.c11的HUD系统的虚像显示装置，显示出更优异的亮度，在所述No.101～107的HUD系统中，通过光焦度为正的衍射反射元件衍射来自图像显示装置的投影图像光并向投影部入射P偏振光的图像显示光。
并且，具备本发明的虚像显示装置的HUD系统No.101～107也显示出良好水平的色差。
对本发明与其实施方式一并进行了说明，但若无特别指定，则无意将本发明限定于说明的任何细节，认为应在不违背所附权利要求书所示的发明的精神和范围的情况下进行广泛解释。
本申请主张基于2021年11月5日于日本进行专利申请的日本特愿2021-181368的优先权，并将其内容通过参考编入到本说明书中作为本说明书的记载的一部分。
附图标记说明
1-虚像显示装置，2-图像显示装置，3-正衍射反射元件，5A、5B-1/2波长板，7-负透射型光学元件，10-P偏振光反射膜，10A-P偏振光反射膜，10B-P偏振光反射膜，11-选择反射层，12-胆甾醇型液晶层，12R-具有光入射角60°下的选择反射中心波长λR的胆甾醇型液晶层，12G-具有光入射角60°下的选择反射中心波长λG的胆甾醇型液晶层，12B-具有光入射角60°下的选择反射中心波长λB的胆甾醇型液晶层，13R-具有光入射角60°下的选择反射中心波长λR的第1层叠部，13G-具有光入射角60°下的选择反射中心波长λG的第2层叠部，13B-具有光入射角60°下的选择反射中心波长λB的第3层叠部，13Ra、13Ga、13Ba-光学各向异性层，13Rb、13Gb、13Bb-光学各向同性层，14-偏振光转换层，16-相位差层，18-透明基材，20-平视显示系统(HUD系统)，24、24A、24B-挡风玻璃，28-第2玻璃板，30-第1玻璃板，36-中间膜，38-粘接剂层(热封层)，D-观察者，L-直线偏振光，P-P偏振光，S-S偏振光，ne1-光学各向异性层的慢轴方向上的折射率，no1-光学各向异性层的与慢轴正交的方向上的折射率，no2-光学各向同性层的折射率。
Claims (13)
1.一种虚像显示装置，其构成为搭载于运输机上，并且构成为P偏振的图像显示光入射至投影部，
所述虚像显示装置具有射出投影图像光的图像显示装置，在将该投影图像光引导到所述投影部的光路上，从所述图像显示装置侧起依次具有光焦度为正的衍射反射元件和正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板。
2.根据权利要求1所述的虚像显示装置，其中，
在所述光路上的所述光焦度为正的衍射反射元件与所述图像显示装置之间具有正面延迟为200nm～400nm的1/2波长板。
3.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，
所述光焦度为正的衍射反射元件为固定有感光材料的具有折射率分布的反射型全息图元件。
4.根据权利要求1或2所述的虚像显示装置，其中，
所述光焦度为正的衍射反射元件为如下衍射元件：具有取向膜和液晶层，且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案，且具有使入射的光衍射并反射的功能。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的虚像显示装置，其中，
在所述光路上的所述光焦度为正的衍射反射元件与所述图像显示装置之间具有光焦度为负的透射型光学元件。
6.根据权利要求5所述的虚像显示装置，其中，
所述光焦度为负的透射型光学元件为固定有感光材料的具有折射率分布的透射型全息图元件。
7.根据权利要求5所述的虚像显示装置，其中，
所述光焦度为负的透射型光学元件为如下衍射元件：具有取向膜和液晶层，且具有与该取向膜的周期图案相对应的液晶取向图案，且具有使入射的光衍射并透射的功能。
8.根据权利要求5所述的虚像显示装置，其中，
所述光焦度为负的透射型光学元件为使所述投影图像光折射的透镜。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的虚像显示装置，其中，
所述图像显示装置为光场显示器。
10.一种平视显示系统，其具有挡风玻璃和权利要求1至9中任一项所述的虚像显示装置，所述挡风玻璃具有第1玻璃板、P偏振光反射膜及第2玻璃板。
11.根据权利要求10所述的平视显示系统，其中，
所述P偏振光反射膜具有由胆甾醇型液晶构成的层。
12.根据权利要求10所述的平视显示系统，其中，
所述P偏振光反射膜具有层叠光学各向异性层和光学各向同性层而成的层。
13.一种运输机，其具备权利要求10至12中任一项所述的平视显示系统。
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