JP2015055746A - ヘッドアップディスプレイ表示ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、光源から出射された光の利用率が高く効率的に所望の表示情報の表示光に変換できるＨＵＤ表示ユニットを提供することである。【解決手段】光源と、レンズと、表示部とを備えるＨＵＤ表示ユニットにおいて、レンズ及び表示部の少なくとも１つの入射光側の表面に、錐形の突起部が入射する光の波長以下の平均間隔で配列された凹凸構造を有する低反射層を設けることによって、光源から出射された光の反射による光ロスを格段に低減でき、光源から出射された光を効率的に所望の表示情報の表示光に変換できる。【選択図】なし

Description

本発明は、光源から出射された光の利用率が高く、効率的に所望の表示情報の表示光に変換できるヘッドアップディスプレイ表示ユニットに関する。更に、本発明は、当該ヘッドアップディスプレイ表示ユニットを用いたヘッドアップディスプレイ装置に関する。

近年、自動車等の車両用のディスプレイデバイスとして、カーナビゲーションシステムが広く普及している。しかしながら、従来のカーナビゲーションシステムでは、ディスプレイがセンターコンソール部等に設置されているため、運転者が情報を取得する際に視野を移動する必要があり、更に視野を前方に戻す際にも焦点調整に時間を要するため、前方の認識が遅れ、運転に危険を生じさせる懸念がある。これに対して、フロントガラス等をディスプレイとして利用するヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤと略記することもある）システムが知られている（特許文献１等）。ＨＵＤは、ディスプレイがフロントガラス等であるため、運転者が前方の視界を確保した状態で情報を取得でき、走行安全性を高めることが可能になっている。このようなメリットにより、ＨＵＤが注目を集めており、欧米を中心にＨＵＤ搭載自動車への自動車保険優遇制度等の運用も検討され、今後、普及が更に加速すると考えられている。

ＨＵＤシステムでは、運転者の視野を確保するために高い透明性が必要とされるフロントガラス、又はコンバイナーと呼ばれる半透過性の専用スクリーンをディスプレイとして情報を表示する。ディスプレイとして使用されるフロントガラスやコンバイナーは、通常、光の表面反射率は僅か４〜１０％程度しかなく、ＨＵＤシステムでは、この僅かな表面反射を利用して視認可能な情報表示を行う必要があり、光源から出射された光を効率的に表示情報の表示光に変換することが求められている。しかしながら、所望の表示情報の表示光を作り出すＨＵＤ表示ユニットでは、前記光源から出射された光を集光させるレンズ、表示情報を表示光として出射させる表示部等の複数の光学部材が介在しており、当該光学部材を光が透過する度に反射により光ロスが生じるという欠点がある。

従来、光反射防止技術として、屈折率の異なる材料からなる薄膜を複数層積層することにより界面反射を抑制する方法が知られている。このような光反射防止技術をＨＵＤ表示ユニットに適用する場合には、光学部材表面に複数層の反射防止材料を塗工・硬化させる必要がある。しかしながら、このような方法では、塗装プロセスが煩雑で、生産性や歩留まりの低下の懸念がある。また、前記光反射防止技術では、波長選択性があるため、特定波長の光ロスを低減できないという欠点もある。

一方、一般的なＨＵＤ表示ユニットでは、光源の輝度は１０，０００ｃｄ〜１５，０００ｃｄが必要とされており、これは自動車のヘッドランプの１灯分に相当する。このような輝度の発現には大きな消費電力が必要とされ、バッテリーの著しい消耗を招くという欠点もある。更に、このような高い輝度の光源は発熱の問題もあり、ＨＵＤ表示ユニットは、放熱性を高めた複雑な内部構造にしなければならず、放熱負荷の点でも改善すべき問題点がある。そのため、ＨＵＤ表示ユニットにおいて、光源から出射された光の利用率を高めることができれば、光源の低出力化や、それに伴う放熱負荷の軽減にも資することも期待される。

このような従来技術を背景として、光学部材の光反射による光ロスが少なく、光源から出射された光を効率的に所望の表示情報の表示光に変換できるヘッドアップディスプレイ表示ユニットの開発が切望されている。

特開２００７-１０８４２９号公報

本発明は、光源から出射された光の利用率が高く効率的に所望の表示情報の表示光に変換できるＨＵＤ表示ユニットを提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を行ったところ、光源と、レンズと、表示部とを備えるＨＵＤ表示ユニットにおいて、レンズ及び表示部の少なくとも１つの入射光側の表面に、錐形の突起部が入射する光の波長以下の平均間隔で配列された凹凸構造を有する低反射層を設けることによって、光源から出射された光の反射による光ロスを格段に低減でき、光源から出射された光を効率的に所望の表示情報の表示光に変換できることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。

即ち、本発明は、下記に掲げる態様のＨＵＤ表示ユニット、及びＨＵＤ表示ユニット装置を提供する。
項１． 光源と、
前記光源から出射された光を集光させるレンズと、
前記レンズから集光された光を所望の表示情報の表示光として出射させる表示部と、
を備えるヘッドアップディスプレイ表示ユニットであって、
前記レンズ及び表示部の少なくとも１つにおいて、入射光側の表面に低反射層が設けられており、
前記低反射層が、錐形の突起部が入射する光の波長以下の平均間隔で配列された凹凸構造を有する、
ヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項２． 前記低反射層の可視光領域における光の反射率が０．１％以下である、項１に記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項３． 前記レンズ及び表示部の少なくとも１つにおいて、入射光側とは反対側の表面に、前記低反射層が前記突起部の先端が入射光側に向くように設けられている、項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項４． 前記レンズと表示部の間に、前記レンズから出射される光を拡散させる拡散部が設けられており、当該拡散部の入射光側の表面に、前記低反射層が設けられている、項１〜３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項５． 前記拡散部の入射光側とは反対側の表面に、前記低反射層が前記突起部の先端が入射光側に向くように設けられている、項４に記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項６． 前記表示部が、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、又はＭＥＭＳミラーである、項１〜５のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項７． 前記レンズが、コリメートレンズ及び／又はフライアイレンズである、項１〜６のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項８． 前記光源を複数個備え、前記レンズを前当該複数個の光源の各々に対応させて複数個備える、項１〜７のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
項９． 項１〜８のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニットを備える、ヘッドアップディスプレイ装置。

本発明のＨＵＤ表示ユニットによれば、レンズ及び／又は表示部の表面に特定構造の低反射層を設けることにより、可視光領域の光の反射率を０．１％以下にまで低減でき、光源から出射された光を表示情報の表示光として効率的に利用できる。一般的なＨＵＤ表示ユニットにおいて、レンズや表示等で使用されている光学部材は光の反射率が４％程度であるので、レンズや表示部等の光学部材が３カ所あるＨＵＤ表示ユニットでは、光源から出射された光の８８．５％（＝９６％×９６％×９６％）しか表示情報の表示光として利用できないのに対し、これらの光学部材の３カ所に本発明で採用する特定構造の低反射層を設けると、光源から出射された光の９９．７％（＝９９．９％×９９．９％×９９．９％）が表示情報の表示光として利用される。

また、本発明のＨＵＤ表示ユニットは、レンズ及び／又は表示部の表面に設けられる低反射層において反射を防止する光に波長依存性がないため、ディスプレイに表示する情報に色ムラが生じるのを抑制でき、更には表示する色も限定されず、視認性の良い色調を表示色として任意に選択することも可能になる。

このように、本発明のＨＵＤ表示ユニットは、色ムラを生じずに反射ロスを抑制でき、光源から出射された光の利用効率が高まり、光源の低出力化や、それに伴う放熱負荷の軽減が可能となる。

図１は、本発明のＨＵＤ表示ユニットの内部構成の一例を示す図である。 図２は、入射光側表面に低反射層が設けられているコリメートレンズの模式図を示す図である。 図３は、入射光側表面とその反対側の表面の双方に低反射層が設けられているコリメートレンズの模式図を示す図である。 図４は、低反射層の構造の一例（ＳＥＭ像）を示す図である。 図５は、本発明のＨＵＤ装置の構造の一例を示す図である。 図６は、実施例、比較例及び参考例で得られた光学部材の光の反射率を測定した結果を示す図である。

１．ＨＵＤ表示ユニット
本発明のＨＵＤ表示ユニットは、光源と、前記光源から出射された光を集光させるレンズと、前記レンズから集光された光を所望の表示情報の表示光として出射させる表示部とを備え、前記レンズ及び表示部の少なくとも１つにおいて、入射光側の表面に低反射層が設けられており、且つ前記低反射層が、錐形の突起部が入射する光の波長以下の平均間隔で配列された凹凸構造を有することを特徴とする。以下、本発明のＨＵＤ表示ユニットについて、詳述する。なお、本明細書において、「光の利用率」とは、入射された光量に対して反射されずに透過する光量の割合である。
＜ＨＵＤ表示ユニットの構成＞
本発明のＨＵＤ表示ユニットは、その構成部材として、光源１と、前記光源から出射された光を集光させるレンズ２と、前記レンズから集光された光を所望の表示情報の表示光として出射させる表示部３とを備える。

本発明のＨＵＤ表示ユニットにおいて使用される光源１は、単一光源であっても、また複数光源であってもよい。また、光源１には、発光ダイオード、固体レーザー、液体レーザー、ガスレーザー等を使用することができる。光源１は、所定の回路パターンが施された配線基板上に設けられる。

レンズ２は、光源１と表示部３の間に配置され、前記光源１からの入射光を集光させ、後述する表示部３側に当該入射光を出射させる光学部材である。即ち、レンズは、光源１からの入射光に対して、所望の屈折率を与えて、表示部３側に出射光として出射させる役割を果たす。

本発明のＨＵＤ表示ユニットにおいて使用されるレンズ２の種類としては、特に制限されず、使用する光源の種類、配置する部位等に応じて適宜設定すればよい。レンズ２の具体例としては、コリメートレンズ、フライアイレンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等が挙げられる。また、レンズ２の構成素材については、特に制限されず、ＨＵＤ表示ユニットにおいてレンズとして一般的に使用されている構成素材を使用することができる。

また、本発明のＨＵＤ表示ユニットにおいて、設置されるレンズ２の数については、特に制限されず、１個であっても、複数個であってもよい。例えば、前記光源１が複数個設けられている場合には、当該複数個の光源の各々に対応させた複数個のレンズ２を設けていてもよい。また、レンズ２は、光源１と表示部３の間で、光源１から発せられる光の光路に配置される限り、その設置部位については特に制限されない。例えば、後述する拡散部４を1カ所に設ける場合、光源１と拡散部４の間、及び拡散部４と表示部３の間の少なくとも一方、好ましくは双方にレンズを設ければよい。また、例えば、後述する拡散部４を２カ所以上設ける場合、光源１と拡散部４の間、２つの拡散部４の間、及び拡散部４と表示部３の間の少なくとも１つにレンズ２を配置すればよい。

前記レンズ２から集光された光は、表示部３によって所望の表示情報の表示光として出射される。表示部３は、入射光を所望の表示情報の表示光として出射できることを限度として特に制限されず、例えば、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等が挙げられる。また、表示部３は、所望の表示情報の表示光を作り出せるように、表示情報形成手段（例えば、液晶駆動回路等）で動作制御されるように構成されていればよい。表示部３によって表示される表示情報としては、特に制限されないが、例えば、車両用のＨＵＤ表示ユニットの場合であれば、車速、エンジン回転数、走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報等が挙げられる。

また、本発明のＨＵＤ表示ユニットには、必要に応じて、レンズ２から出射される光を拡散させて表示部３から発せられる表示光を均一化させるための拡散部４が設置されていてもよい。拡散部４は、レンズ２と表示部３の間に設置されていればよく、例えば、レンズ２を２つ以上設ける場合には、光源に最も近い位置に設置されたレンズ２と表示部３との間に設けられていればよい。また、本発明のＨＵＤ表示ユニットにおいて拡散部４を設ける場合、当該拡散部４の数については、特に制限されず、１個であっても、複数個であってもよい。また、拡散部４の構成素材については、特に制限されず、ＨＵＤ表示ユニットにおいて拡散部として一般的に使用されている構成素材を使用することができる。

図１に、本発明のＨＵＤ表示ユニットの一例として、光源１、フライアイレンズ２ａ、拡散部４、コリメートレンズ２ｂ、及び表示部３がこの順に配されたＨＵＤ表示ユニットの内部構成を示す。図１の内部構成では、５個の光源１の各々に対応させた５個のレンズ２（フライアイレンズ２ａ）が設けられている。図１に示す態様のＨＵＤ表示ユニットは、表示部３として透過型液晶パネルを使用した例であるが、前述の通り、表示部として反射型液晶パネルやＭＥＭＳミラー等を使用することもできる。
＜低反射層＞
本発明のＨＵＤ表示ユニットは、前記レンズ２及び表示部３の少なくとも１つの入射光側表面において、特定構造の低反射層５が設けられている。このような特定構造の低反射層５によって、光源から出射された光が反射されるのを抑制でき、光源１から出射された光を表示情報の表示光として効率的に利用することが可能になる。
低反射層の設置部位
低反射層５は、前記レンズ２及び表示部３の少なくとも１つの入射光側表面に設置されていればよい。より具体的には、前記表示部３が透過型液晶パネルである場合には、レンズ２と表示部３の少なくとも１つ、好ましくはレンズ２と表示部３の双方において、入射光側表面に低反射層５が設置される。また、前記表示部３が反射型液晶パネル又はＭＥＭＳミラーである場合には、レンズ２の入射光側表面に低反射層５が設置される。また、前記レンズ２が２個以上設けられている場合、少なくとも１つのレンズ２の入射光側表面に前記低反射層５が設けられていればよいが、光源から出射された光の利用率をより一層高めるために、全てのレンズ２の入射光側表面に前記低反射層５が設けられていることが好ましい。

また、前記レンズ２及び表示部３（透過型液晶パネルである場合）の入射光側とは反対側の表面では、光反射が生じ難いため、前記低反射層５は設けられていなくてもよいが、光源から出射された光の利用率をより一層高めるために、これらの反対側の表面にも前記低反射層５が設けられていてもよい。

更に、本発明のＨＵＤ表示ユニットにおいて、前記拡散部４を設ける場合には、拡散部４には低反射層５が設けられていなくてもよいが、光源から出射された光の利用率をより一層高めるために、拡散部４の入射光側表面及び／又は入射光側とは反対側の表面にも、低反射層５が設けられていることが好ましい。拡散部４の態様として、拡散部３の少なくとも入射光側表面、特に拡散部４の入射光側表面とその反対側の表面の双方に低反射層５が設けられていることが挙げられる。また、拡散部４が２個以上設けられている場合、少なくとも１つの拡散部４において低反射層５が設けられていればよいが、光源から出射された光の利用率をより一層高めるために、全ての拡散部４の入射光側表面（更に好ましくは入射光側表面とその反対側の表面の双方）に前記低反射層５が設けられていることが好ましい。

本発明のＨＵＤ表示ユニットの態様としては、好ましくは、光源から発せられた光が透過する光学部材（レンズ２、表示部３（透過型液晶パネルである場合）、及び必要に応じて設けられる拡散部４）の全てにおいて入射光側表面に低反射層５を設けている態様；更に好ましくは、当該光学部材の入射光側表面とその反対側の表面の双方に低反射層５を設けている態様が挙げられる。

図２に、コリメートレンズ２ｂの入射光側表面に低反射層５が設けられている構造の一例、図３に、コリメートレンズ２ｂの入射光側表面とその反対側の表面の双方に低反射層５が設けられている構造の一例を示す。
低反射層の構造
低反射層５は、錐形の突起部が入射光の波長以下の平均間隔で配列された凹凸構造（所謂モスアイ構造とも称される構造）を有している。このような構造の低反射層５では、突起が形成された面に平行な水平面内での、突起の断面積が、突起の最凸部から最凹部に至る過程で漸増し、これによって入射光に対する屈折率の急激な変化がなくなり、低反射層界面での不連続な屈折率変化に起因する光の反射を抑制できるので、当該低反射層５を光学部材の入射光側の表面に形成することにより、光源から出射された光の利用率を高めることが可能になることが一般的に知られている（NEW GLASS, Vol. 23, No.4, 2008, p.32-38；KEC関西電子工業振興センター情報、No.210、p35-39）。

低反射層５において配列されている突起の形状については、突起の最凸部から最凹部に至る過程で突起の断面積が漸増する錐形である限り特に制限されず、例えば、円錐形であっても、角錐形であってもよい。また、低反射層５において配列されている突起の先端部分は、必ずしも尖った形状でなくてもよく、例えば、切頭円錐形、切頭角錐形等であってもよい。図４に、低反射層５の構造の一例（ＳＥＭ像）を示す。

低反射層５において、隣接する突起部間の平均間隔（突起部の周期）は、光源から発せられる入射光の波長以下であればよいが、具体的には５００ｎｍ以下、好ましくは１００〜３００ｎｍ、更に好ましくは１００〜２００ｎｍが挙げられる。ここで、隣接する突起部間の間隔は、一つの突起部の頂点の位置から、最も近接する他の突起部の頂点の位置までの距離を測定することにより求められる。平均間隔は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４の「局部的山頂の平均間隔Ｓ」に記載の方法に準拠して測定することにより求められる。

低反射層５において、突起部の高さとしては、例えば１００〜１４００ｎｍ、好ましくは１２０〜１０００ｎｍ、更に好ましくは１５０〜７５０ｎｍが挙げられる。ここで、突起部の高さは、突起部の裾の部位を基本面とし、その垂直方向において突起部の最高到達点までの距離を測定することにより求められる。

低反射層５の凹凸構造における凹凸の平均間隔（Ｓｍ）としては、例えば１００〜３００ｎｍ、好ましくは１２０〜２８０ｎｍ、更に好ましくは１５０〜２５０ｎｍが挙げられる。当該凹凸の平均間隔（Ｓｍ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４の「凹凸の平均間隔Ｓｍ」に記載の方法に準拠して測定することにより求められる。

また、低反射層５の凹凸構造における凹凸の平均傾斜角（θａ）としては、例えば１５〜４０°、好ましくは２０〜３５°が挙げられる。当該凹凸の平均傾斜角（θａ）は、下記式に従って求めることができる。
平均傾斜角θａ＝ｔａｎ^-1Δａ （１）
前記式（１）において、Δａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に規定される粗さ曲線の基準長さＬにおいて、隣り合う山の頂点と谷の最下点との差（高さｈ）の合計（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３・・・＋ｈｎ）を前記基準長さＬで割った値である。前記粗さ曲線は、断面曲線から、所定の波長より長い表面うねり成分を位相差補償形高域フィルタで除去した曲線である。また、前記断面曲線とは、対象面に直角な平面で対象面を切断したときに、その切り口に現れる輪郭である。

また、低反射層５の凹凸構造における十点平均粗さ（Ｒｚ）としては、例えば１００ｎｍ超〜１０００ｎｍ、好ましくは２００〜６００ｎｍｎ、更に好ましくは２５０〜４５０ｎｍが挙げられる。当該凹凸の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４の「十点平均粗さＲｚ」に記載の方法に準拠して測定することにより求められる。

また、低反射層５の可視光領域の光に対する反射率としては、例えば０．１％以下、好ましくは０．０７％以下、更に好ましくは０．０５％以下が挙げられる。当該反射率は５°正反射測定法によって求められる。また、当該反射率を満たす低反射層５とは、４００〜８００ｎｍの全ての波長領域において前記反射率を充足していることを意味する。

低反射層５を形成する素材としては、光透過性を備え、光学部材として使用し得るものであればよく、好ましくは樹脂を使用することができる。低反射層５の形成に使用される樹脂としては、例えば、低反射層５が設置される光学部材と同一の樹脂であっても、当該光学部材とは異なる樹脂であってもよい。

低反射層５は、前記突起部が入射光に向けて突出するように配置して、所定の光学部材の表面に設けられる。即ち、光学部材の入射光側の表面に低反射層５を設ける場合には、前記突起部の先端が入射光側に突出され、前記突起部が光学部材の入射光側の外部表面に向かって形成されるように配置される。また、光学部材の入射光側とは反対側の表面に低反射層５を設ける場合には、前記突起部が、空間部分になり、光学部材の入射光側とは反対側の表面から光学部材の内部に向けて前記突起部を形成する穴（空間部分）が設置されていればよい。
低反射層の形成
前記光学部材の所定部位に低反射層５を形成させる方法については、特に制限されないが、例えば、光透過性基材上に低反射層５を設けた積層体（以下、低反射層含有積層体）を光学部材の所定部位に積層させる方法（以下、第１法と表記する）；前記低反射層を反転させた形状を有する型を用いて、所定の光学部材を成形する方法（以下、第２法と表記する）等が挙げられる。以下、第１法及び第２法に分けて、前記光学部材の所定部位に低反射層５を形成させる方法について説明する。
（第１法）
第１法で使用される低反射層含有積層体において、光透過性基材は、低反射層の支持体としての役割を果たす。光透過性基材を形成する素材としては、特に制限されないが、樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂がさらに好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、具体的には、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂；アクリロニトリル／スチレン／アクリル酸エステル樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルフォン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂；ポリカーボネート樹脂；塩化ビニル樹脂；ポリウレタン樹脂；セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはポリエステル樹脂、セルロース系樹脂ト、アクリル樹脂が挙げられる。

当該光透過性基材の厚さについては、例えば、５０〜３００μｍ、好ましくは、７５〜１２５μｍが挙げられる。

前記低反射層含有積層体に設けられる低反射層は、硬化性樹脂によって形成することができる。硬化性樹脂としては、光透過性を備えることを限度として特に制限されないが、例えば、電離放射線硬化性樹脂；電離放射線硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物；または熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの硬化性樹脂の中でも、好ましくは電離放射線硬化型樹脂である。

低反射層の形成に使用される電離放射線硬化性樹脂とは、電離放射線を照射することにより、架橋、硬化する樹脂を指す。なお、ここで電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋しうるエネルギー量子を有するものを意味し、通常紫外線（ＵＶ）又は電子線（ＥＢ）が用いられるが、その他、Ｘ線、γ線等の電磁波、α線、イオン線等の荷電粒子線も含むものである。電離放射線硬化性樹脂の中でも、電子線硬化性樹脂は、無溶剤化が可能であり、光重合用開始剤を必要とせず、安定な硬化特性が得られるため、表面保護層の形成において好適に使用される。

電離放射線硬化性樹脂として、具体的には、分子中に重合性不飽和結合又はエポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び／又はモノマーを適宜混合したものが挙げられる。

電離放射線硬化性樹脂として使用される上記モノマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つ（メタ）アクリレートモノマーが好適であり、中でも多官能性（メタ）アクリレートモノマーが好ましい。多官能性（メタ）アクリレートモノマーとしては、分子内に重合性不飽和結合を２個以上（２官能以上）、好ましくは３〜８個（３〜８官能）有する（メタ）アクリレートモノマーであればよい。多官能性（メタ）アクリレートとして、具体的には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニルジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ（メタ）アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ（メタ）アクリレート、イソシアヌレートジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エチレンオキシド変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらのモノマーは、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

また、電離放射線硬化性樹脂として使用される上記オリゴマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つ（メタ）アクリレートオリゴマーが好適であり、中でも分子内に重合性不飽和結合を２個以上（２官能以上）、好ましくは２〜８個（２〜（８官能）有する多官能性（メタ）アクリレートオリゴマーが好ましい。多官能性（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ポリカーボネート（メタ）アクリレート、アクリルシリコーン（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリブタジエン（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレート、分子中にカチオン重合性官能基を有するオリゴマー（例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂肪族ビニルエーテル、芳香族ビニルエーテル等）等が挙げられる。ここで、ポリカーボネート（メタ）アクリレートは、例えば、ポリカーボネートポリオールを（メタ）アクリル酸でエステル化することにより得ることができる。アクリルシリコーン（メタ）アクリレートは、シリコーンマクロモノマーを（メタ）アクリレートモノマーとラジカル共重合させることにより得ることができる。ウレタン（メタ）アクリレートは、例えば、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールとポリイソシアネートの反応によって得られるポリウレタンオリゴマーを、（メタ）アクリル酸でエステル化することにより得ることができる。エポキシ（メタ）アクリレートは、例えば、比較的低分子量のビスフェノール型エポキシ樹脂やノボラック型エポキシ樹脂のオキシラン環に、（メタ）アクリル酸を反応しエステル化することにより得ることができる。また、このエポキシ（メタ）アクリレートを部分的に二塩基性カルボン酸無水物で変性したカルボキシル変性型のエポキシ（メタ）アクリレートも用いることができる。ポリエステル（メタ）アクリレートは、例えば多価カルボン酸と多価アルコールの縮合によって得られる両末端に水酸基を有するポリエステルオリゴマーの水酸基を（メタ）アクリル酸でエステル化することにより、或いは多価カルボン酸にアルキレンオキシドを付加して得られるオリゴマーの末端の水酸基を（メタ）アクリル酸でエステル化することにより得ることができる。ポリエーテル（メタ）アクリレートは、ポリエーテルポリオールの水酸基を（メタ）アクリル酸でエステル化することにより得ることができる。ポリブタジエン（メタ）アクリレートは、ポリブタジエンオリゴマーの側鎖に（メタ）アクリル酸を付加することにより得ることができる。シリコーン（メタ）アクリレートとは、主鎖にポリシロキサン結合をもつシリコーンの末端又は側鎖に（メタ）（メタ）アクリル酸を付加することにより得ることができる。これらのオリゴマーは、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。なお、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは「アクリレート又はメタクリレート」を意味し、他の類似するものも同様の意である。

これらの電離放射線硬化性樹脂は１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの硬化性樹脂の中でも、好ましくはポリカーボネート（メタ）アクリレート、アクリルシリコーン（メタ）アクリレートが挙げられる。

また、電離放射線硬化性樹脂を紫外線硬化性樹脂として使用する場合には、光重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤の具体例としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、アシルホスフィンオキシド類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、チオキサントン類等が挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂として使用する場合には、前記光重合開始剤と共に、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−ｎ−ブチルホソフィン等が挙げられる。

また、低反射層の形成に使用される電離放射線硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物としては、前述する電離放射線硬化性樹脂１００質量部当たり、熱可塑性樹脂を０．１〜３０質量部、好ましくは０．１〜２０質量部、更に好ましくは５〜１５質量部を混合した混合物が挙げられる。このように、電離放射線硬化性樹脂に熱硬化性樹脂を混合して使用すると、塗布面の塗膜欠陥を有効に防止することができる。

前記熱可塑性樹脂としては、具体的には、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂；アクリロニトリル／スチレン／アクリル酸エステル樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルフォン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂；ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂；ポリカーボネート樹脂；塩化ビニル樹脂；ポリウレタン樹脂；セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、エチルヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系樹脂；酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のビニル系樹脂；ポリスチレン樹脂；ポリアミド樹脂等が挙げられる。

また、低反射層の形成に使用される熱硬化性樹脂としては、具体的には、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラニン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合、必要に応じて、架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤、溶剤、粘度調製剤等を更に添加してもよい。

また、低反射層には、本発明の効果を妨げない範囲で、紫外線吸収剤や光安定剤（ＨＡＬＳ）等の添加剤が含まれていてもよい。紫外線吸収剤としては、具体的には、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サリシレート系化合物等が挙げられる。また、光安定剤としては、具体的には、１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル−（メタ）アクリレート等が挙げられる。

前記低反射層含有積層体は、前記硬化性樹脂を含む樹脂組成物を、低反射層の凹凸構造を反転させた形状を有するスタンパ（金型又は鋳型）に入れて、当該スタンパ上に前記光透過性基材を載せてラミネート等により積層させ、その後、硬化性樹脂の種類に応じた硬化処理（電子線照射、紫外線照射、加熱等）を行って硬化性樹脂を硬化させることによって製造することができる。

前記低反射層含有積層体は、必要に応じて、低反射層の表面がコーティング処理されていてもよく、また、光透過性基材と低反射層の間、又は光透過性基材の一方面（低反射層とは反対側）に、当該光透過性基材とは屈折率が異なる透明樹脂層が１又は２以上を設けられていてもよい。

前記低反射層含有積層体を、光学部材の所定部位に積層させることによって、低反射層が設けられた光学部材が得られる。低反射層含有積層体を、光学部材の所定部位に積層させる方法としては、具体的には、接着剤を介して低反射層含有積層体を光学部材の所定表面部位に積層させる方法（以下、接着法）、低反射層含有積層体を加熱溶着により光学部材の所定表面部位に積層させる方法（以下、溶着法）、低反射層含有積層体の低反射層とは反対側の面に、光学部材を構成する樹脂を射出して、低反射層含有積層体と光学部材を一体化させる方法（以下、射出成形一体化法）が挙げられる。

前記接着法では、使用される接着剤としては、特に制限されず、例えば、尿素系、酢酸ビニル樹脂系、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、イソシアネート系等の接着剤が挙げられる。また、これらの接着剤は単独で使用してもよく、また２種以上を混合した混合型接着剤として使用してもよい。

また、前記溶着法では、反射層含有積層体の低反射層とは反対側の表面を、加熱、レーザー照射等を行うことにより溶融させて、光学部材の表面に積層させればよい。

また、前記射出成形一体化法では、光学部材を成形する金型に、必要に応じて所望形状に成形した反射層含有積層体の低反射層が金型側になるように配置して型締めし、そこに光学部材を構成する樹脂を射出し、固化させることにより行われる。これによって、射出成形された光学部材の外表面に低反射層含有積層体が一体化される。当該射出成形一体化法は、３次元曲面に対しても、低反射層を形成できるという利点がある。
（第２法）
第２法では、前記低反射層の凹凸構造を反転させた形状を有する型を用いて、低反射層が形成された光学部材を射出成形等によって直接成形させる。

第２法で使用される前記低反射層の凹凸構造を反転させた形状を有する型は、金型時自体であってもよく、また樹脂フィルムの表面に、前記低反射層の凹凸構造を反転させた形状の転写層が設けられている転写フィルムであってもよい。

前記金型を使用する場合であれば、当該金型を用いて、射出成形等によって光学部材を形成する樹脂を成形すればよい。

また、前記転写フィルムを使用する場合であれば、当該転写フィルムの転写層が金型と接するように配置して、前記第１法の射出成形一体化法と同様の方法で、射出成形等によって光学部材を形成する樹脂を成形し、その後、当該転写フィルムを樹脂成形体から除去すればよい。前記転写フィルムで使用される樹脂フィルムについては、前記低反射層含有積層体における光透過性基材と同様の熱可塑性樹脂を使用できる。また、前記転写フィルムにおける転写層は、前記低反射層の凹凸構造を反転させた形状であること以外は、構成する樹脂や製造方法は、前記低反射層含有積層体における低反射層と同様である。
２．ＨＵＤ装置
更に本発明は、前記ＨＵＤ表示ユニット１１を備えるＨＵＤ装置を提供する。本発明のＨＵＤ装置の構造の一例を図５に示す。

本発明のＨＵＤ装置は、前記ＨＵＤ表示ユニット１１以外に、ＨＵＤ表示ユニットから出射される表示光を反射する反射部６を備えていればよい。反射部６は、通常、凹面鏡で構成され、その数については、特に制限されず、１個であってもよく、また２個以上であってもよい。

前記ＨＵＤ表示ユニット１１から出射された表示光は、反射部６で反射さて拡大されて、ＨＵＤ装置から出射し、フロントガラス、半透過性スクリーン等の情報表示部に映し出され、可視化される。

また、本発明のＨＵＤ装置は、通常、前記ＨＵＤ表示ユニット１１、反射部６等を保持して収容するためのハウジング１２を有する。当該ハウジング１２は、前記反射部６で反射された表示光を透過させる透光性カバー７が設けられる。当該透光性カバー７の反射部側及び又は反射部と反対側の表面には、必要に応じて、前記低反射層５が設けられていてもよい。このように、透光性カバー７の表面に、前記低反射層５を設けることによって、当該透光性カバーでの反射による光利用率の低下を抑制し、光源から出射された光を、より一層効果的に所望の表示情報の表示光として情報表示部に出射させることが可能になる。

以下に実施例等を示して本発明を詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
［１．光学部材の製造］
実施例１
低反射層含有積層体の製造
光透過性基材として厚み１２５μｍのアクリルフィルム（カネカ株式会社製、SD014NRT）を用意した。突起部の平均間隔１００ｎｍ、突起部の高さ２００ｎｍ、凹凸の平均傾斜角（θａ）６０°、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）１２０ｎｍとなるモスアイ構造が反転されている賦型用金型に、下記の低反射層用樹脂組成物を滴下した後に、前記アクリルフィルムを前記賦型用金型の上に載せて、ラミネータ（大成ラミネーター株式会社製、ＭＡ−７００）を用いてラミネートした後、紫外線照射装置（フュージョンＵＶシステムズ社製）を用いて積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ²で紫外線を照射して低反射層用樹脂組成物を硬化させた。その後、賦型用金型を除去し、アクリルフィルム上に所定のモスアイ構造を含む低反射層を設けた低反射層含有積層体を得た。斯して得られた低反射層含有積層体において、低反射層の厚さは５μｍであり、低反射層の可視光領域の光に対する反射率は０．０３％であった。
＜低反射層用樹脂組成物の組成＞
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート「ＤＰＨＡ」（日本化薬社製；：、６官能、分子量５２４）２．５重量部
ウレタンアクリレート（日本合成社製；紫光ＵＶ１７００Ｂ、１０官能、分子量２０００）２．５重量部
ウレタンアクリレー（荒川化学社製；ＢＳ３７１、１０官能以上、分子量約４万）２．５重量部
重合開始剤（チバスペシャリティ製；ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４）０．４重量部
溶剤：メチルエチルケトン「ＭＥＫ」１０質量部
低反射層含有積層体の製造
フライアイレンズ（光の入射面が平滑面、光の入射面とは反対側が複数の半球状凸面を有するレンズ）を形成する金型(平滑部を有する金型と、半球状凸部を形成する金型)内に、平滑部の金型と低反射層が接するように前記低反射層含有積層体を配置し、熱盤（予備加熱用のＩＲヒーター）温度３５０℃で低反射層含有積層体を加熱して低反射層含有積層体の温度を１００℃とし、低反射層含有積層体を凸部の金型内形状に沿うように予備成形して金型内面に密着させて型締した。次いで、ポリカーボネート樹脂（商品名：L-1250-Z、帝人株式会社製）を用いて、これを３１５℃にて溶融状態にしてからキャビティ内に射出し、平滑面（光の入射面）表面に低反射層が形成されたフライアイレンズを製造した。
実施例２
実施例1で製造したフライアイレンズの半球状凸面側に、実施例１で使用した低反射層含有積層体の光透過性基材を熱溶着させて、平滑面（光の入射面）と、半球状凸面側（光の入射側とは反対側）の両表面に低反射層を有するフライアイレンズを作成した。
実施例３
射出成形により形成したフライアイレンズの入射光側に配置される平滑面（光の入射面）に、実施例１で使用した低反射層含有積層体を、その光透過性基材の面にアクリル系粘着剤を含む粘着層を介して接着させることにより、入射光側表面に低反射層を有するフライアイレンズを製造した。
実施例４
厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（A4300、東洋紡株式会社）の表面に、突起部の平均間隔１００ｎｍ、突起部の高さ２００ｎｍ、凹凸の平均傾斜角（θａ）６０°、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）１２０ｎｍとなるモスアイ構造が反転されている転写層（実施例１で使用した低反射層用樹脂組成物を用いて形成）が形成されている転写用フィルムを準備した。当該転写用フィルムを金型（フライアイレンズ成形用金型）内部に、ポリエチレンテレフタレートフィルムが平滑部を形成する金型壁面に接する方向にセットし、透明樹脂（アクリル樹脂）を射出し、樹脂成形体を形成した。その後、透明樹脂成形体を金型より取り出し、転写用フィルムを成形体から剥離した。これによって、前記モスアイ構造が、平滑面（光の入射面）の表面に形成されているフライアイレンズを得た。
実施例５
フライアイレンズを形成する金型(平滑部を有する金型と、半球状凸部を形成する金型)を用いて、フライアイレンズの射出成形を行った。前記平滑面を有する金型には、突起部の平均間隔１００ｎｍ、突起部の高さ２００ｎｍ、凹凸の平均傾斜角（θａ）６０°、凹凸の平均間隔（Ｓｍ）１２０ｎｍとなるモスアイ構造が反転されているものを使用し、射出樹脂としてはポリカーボネート樹脂を用いた。これによって、前記モスアイ構造が、平滑面（光の入射面）の表面に形成されているフライアイレンズを得た。
比較例１
射出成形により成形した平滑面（光の入射面）に低反射表面（Ｒａ：０．１７７μｍ）を持たないフライアイレンズを作製した。
参考例１
厚み２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（ユニチカ（株）製 ＰＴＨ２５、Ｒａ＝０．１７７μｍ）からなる賦型フィルムの一方の側に、ＴｉＯ２微粒子コーテイング液（微粒子１００重量部に対しバインダー０．１５重量部よりなる塗工液）を厚み５７ｎｍ（乾燥時の厚みを示す、以下同様）になるように塗工して、未硬化の中屈折率層（屈折率１．７４）を形成した。また、別途、紫外線硬化型樹脂（ＰＥＴ−Ｄ３１：大日精化工業（株）製 商品名）を、光透過性基材（厚み（125μm）、品番カネカ/SD014NRT）に、厚みが８μｍになるように塗工して、溶剤成分を乾燥して未硬化ハードコート層を形成した。次いで、前記の賦型フィルムに設けた未硬化の中屈折率層と、光透過性基材に設けた未硬化ハードコート層４６とを相接するように積層・圧着して、紫外線を４８０ｍＪ（１０ｍ／ｍｉｎ）照射して、未硬化の中屈折率層とハードコート層を硬化させてた後に、賦型フィルムを剥離した。斯して、光透過性基材上にハードコート層、中屈折率層が順に積層された積層体を得た。

次いで、ＩＴＯスパッタリング（ＴｉＯ₂/Ｓｂ₂Ｏ₅、屈折率：２．０）を、真空度を５×１０^-6ｔｏｒｒ、基板温度を室温、アルゴン導入速度１００ｓｃｃ／ｍｉｎ、酸素導入速度５ｓｃｃ／ｍｉｎ、デポジットレート１．６Å／ｓで１０５ｎｍの条件で実施し、前記積層体の中屈折率層の上に高屈折率層（厚み２５μｍ）を形成した。

更に、前記積層体の高屈折率層の上に、中空ナノＳｉＯ２（屈折率：１．４６）を、真空度が５×１０-6ｔｏｒｒ、基板温度が室温、蒸着速度を２６Å／ｓで蒸着させ、低屈折率層（厚さ８５ｎｍ）を形成した。更に、低屈折率層の側に、更に、フッ素系界面活性剤ＦＣ−７７２（住友スリーエム社製、商品名）をワイヤーバーで、厚み２ｎｍで塗工した。斯して、光透過性基材、ハードコート層、中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層、フッ素系界面活性剤層が順に積層された積層体を得た。

斯して得られた積層体を、実施例１と同条件で射出成形に供することにより、平滑面（光の入射面）表面に異なる屈折率の複層が形成されたフライアイレンズを製造した。
参考例２
射出成形により形成したフライアイレンズの平滑面（光の入射側表面）に、参考例１で使用した積層体を、その光透過性基材の面にアクリル系粘着剤を含む粘着層を介して接着させることにより、入射光側表面に異なる屈折率の複層が形成されたフライアイレンズを製造した。
［２．光透過率の評価］
前記で得られた各フライアイレンズについて、その平滑面（光の入射面）に各波長の光を照射し、各波長の光の反射率を５°正反射測定法によって測定した。

得られた結果を表１及び図６に示す。表１及び図６から明らかなように、所定形状のモスアイ構造を表面に有する光学部材では、３００〜８００ｎｍにおける光の反射率が０．５％以下という極めて低い値に抑え得ることが分かった。一方、入射光側表面に異なる屈折率の複層が形成されたフライアイレンズでは、光の反射率を十分に低減することができず、しかも光の反射率は光の波長に応じて異なっていた。即ち、本結果から、所定形状のモスアイ構造を表面に有する光学部材をＨＡＤ表示ユニットに利用することによって、光の波長に依存することなく光の反射率を低減でき、光源から出射される光の利用率を向上させて、極めて効率的に光源から出射された光を表示情報の表示光として利用できることが明らかとなった。

１ 光源
２ レンズ
２ａ フライアイレンズ
２ｂ コリメートレンズ
３ 表示部
４ 拡散部
５ 低反射層
６ 反射部
７ 透光性カバー
１１ ＨＵＤ表示ユニット
１２ ハウジング

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を集光させるレンズと、
   前記レンズから集光された光を所望の表示情報の表示光として出射させる表示部と、
   を備えるヘッドアップディスプレイ表示ユニットであって、
   前記レンズ及び表示部の少なくとも１つにおいて、入射光側の表面に低反射層が設けられており、
   前記低反射層が、錐形の突起部が入射する光の波長以下の平均間隔で配列された凹凸構造を有する、
   ヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
2. 前記低反射層の可視光領域における光の反射率が０．１％以下である、請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
3. 前記レンズ及び表示部の少なくとも１つにおいて、入射光側とは反対側の表面に、前記低反射層が前記突起部の先端が入射光側に向くように設けられている、請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
4. 前記レンズと表示部の間に、前記レンズから出射される光を拡散させる拡散部が設けられており、当該拡散部の入射光側の表面に、前記低反射層が設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
5. 前記拡散部の入射光側とは反対側の表面に、前記低反射層が前記突起部の先端が入射光側に向くように設けられている、請求項４に記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
6. 前記表示部が、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、又はＭＥＭＳミラーである、請求項１〜５のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
7. 前記レンズが、コリメートレンズ及び／又はフライアイレンズである、請求項１〜６のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
8. 前記光源を複数個備え、前記レンズを前当該複数個の光源の各々に対応させて複数個備える、請求項１〜７のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニット。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ表示ユニットを備える、ヘッドアップディスプレイ装置。