JP2017097180A - 偏光板及びそれを備えたヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】偏光特性を有する共に難燃性である偏光板を提供する。【解決手段】それぞれ偏光層を有する第1偏光板30及び接着層32を重ね合わせて構成され、第1偏光板30と接着層32とが接着剤からなる接着層32介して接着されている構成とする。【選択図】図1
Description
本発明は、偏光板及びそれを備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。
画像をディスプレイ等の表示器に表示させ、当該画像をミラーに反射させて虚像としてガラス等に映し出すヘッドアップディスプレイ装置が用いられている。ヘッドアップディスプレイ装置は、情報等を利用者の通常の視界と重ね合わせて表示させるために用いられる。ヘッドアップディスプレイ装置は、フロントガラスに車速等の情報を表示させる自動車等の多様な応用例がある。
ところで、車載用等のヘッドアップディスプレイ装置では、装置本体からガラス等の投影部に画像を投影する投射口から埃やゴミが入り込まないよう透光性のカバーが設けられている。透光性のカバーとしてはポリカーボネイト板が使用されている。ここで、出射光の輝度を低下させることなく外から入射する太陽光を遮蔽するために、カバーに偏光特性を持たせたいという要望がある。
しかしながら、カバーに偏光特性を持たせるためにポリカーボネイト板に一般的な偏光板を貼り合わせた場合、熱によりポリカーボネイト板に曲がりが生じ、投影される画像にゆがみが生じたり、カールによって筐体から外れたりするおそれがある。また、ポリカーボネイト板は複屈折を起こす性質をもっているため、出射される偏光光を乱し、画質が低下するおそれがある。
また、車両等の内装部品に用いられる場合、偏光特性を持たせたカバーも燃焼試験の要求基準を満たすことが必要である。
本発明の1つの態様は、それぞれ偏光層を有する偏光部材を複数重ね合わせて構成され、前記偏光部材が接着剤からなる接着層を介して接着されていることを特徴とする偏光板である。
ここで、前記接着剤は、ポリビニルアルコール系の接着剤であることが好適である。
また、前記接着層の膜厚は、1μm以下であることが好適である。
また、前記偏光層は、染色系偏光材料を用いていることが好適である。
本発明の別の態様は、画像を出力する表示器と、前記表示器を収納する筐体と、を備え、前記偏光板は、前記表示器から出力される画像を前記筐体の外部へ透過する透光カバーとして用いられていることが好適である。
本発明によれば、画像の歪みを抑制しつつ、難燃性を有する偏光板及びそれを用いたヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
本発明の実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置100は、図1に示すように、筐体10、表示器12、平面ミラー14、凹面ミラー16、透光カバー18及び投影部20を含んで構成される。
筐体10は、ヘッドアップディスプレイ装置100を構成する表示器12、平面ミラー14、凹面ミラー16等の構成要素を収納する。筐体10は、プラスチックや金属等の機械的な強度を有する材料で構成される。
表示器12は、ヘッドアップディスプレイ装置100によって投影される画像を出力する装置である。表示器12は、液晶ディスプレイ(LCD)等によって構成される。表示器12から放射される画像光は直線偏光されている。
平面ミラー14は、表示器12から放射された画像光を凹面ミラー16へ向けて反射させるために設けられる。凹面ミラー16は、平面ミラー14から到達した画像光を反射させて投影部20へ向けて反射させるために設けられる。凹面ミラー16は、画像光を所望の倍率で拡大して投影部20へ投影させる。
透光カバー18は、筐体10に設けられた開口部に装着された透光性の板状部材である。透光カバー18は、凹面ミラー16によって反射された画像光を筐体10の外部へ透過させると共に、筐体10の内部に埃やゴミが入り込まないように設けられる。透光カバー18の構成については後述する。
投影部20は、凹面ミラー16から到達した画像光を受光し、その虚像を投影画像として映し出す。投影部20は、利用者の通常の視覚も確保するためにハーフミラーやホログラフィック素子を用いてもよい。また、投影部20は、筐体10に対して取付け角度や取付け位置が変更できるように構成することも好適である。これにより、利用者の視線に合わせて、投影された画像が見易いように投影部20の位置や角度を調整することができる。
透光カバー18は、複数の偏光板を積層した偏光板を含んで構成される。図2は、透光カバー18の一例の断面構造を示す。本実施の形態では、透光カバー18は、第1偏光板30、接着層32及び第2偏光板34を積層した構成とされる。ただし、偏光板は2層に限定されるものではなく、3層以上の偏光板を積層した構成としてもよい。
第1偏光板30及び第2偏光板34は、特定の方向に偏光した光のみを透過する偏光子を含む層である。第1偏光板30及び第2偏光板34は、任意に選択することができるが、例えばポリビニルアルコール(PVA)フィルムを二色性染料により染色した染料系偏光板とすることが好適である。PVAフィルムは、一例として、クラレ製VF−PS#7500等を適用することができる。PVAフィルムは、例えば、延伸前に厚さ75μmのフィルムを延伸後において30μm程度となるまで延伸する。
第1偏光板30は、PVAフィルムの一面に形成される。第1偏光板30は、染料系材料によって構成することが好適である。染料系材料は、二色性染料とすることがより好適である。ここで、染料系材料は、アゾ化合物及び/又はその塩を含有することが好適である。
すなわち、以下の化学式を満たす染料系材料を用いることが好適である。
(1)
(1)式中R1、R2は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、nは1又は2で示されるアゾ化合物及びその塩。
(2)R1、R2が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである(1)記載のアゾ化合物及びその塩。
(3)R1、R2が水素原子である(1)記載のアゾ化合物及びその塩。
(1)式中R1、R2は各々独立に水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基を示し、nは1又は2で示されるアゾ化合物及びその塩。
(2)R1、R2が各々独立に水素原子、メチル基、メトキシ基のいずれかである(1)記載のアゾ化合物及びその塩。
(3)R1、R2が水素原子である(1)記載のアゾ化合物及びその塩。
例えば、以下に示す工程で得られる材料を用いることが好適である。4−アミノ安息香酸13.7部を水500部に加え、水酸化ナトリウムで溶解する。得られた物質を冷却して10℃以下で35%塩酸32部を加え、次に亜硝酸ナトリウム6.9部を加え、5〜10℃で1時間攪拌する。そこへアニリン−ω−メタンスルホン酸ソーダ20.9部を加え、20〜30℃で攪拌しながら、炭酸ナトリウムを加えてpH3.5とする。さらに、攪拌してカップリング反応を完結させ、濾過して、モノアゾ化合物を得る。得られたモノアゾ化合物を水酸化ナトリウム存在下、90℃で攪拌し、化学式(2)のモノアゾ化合物17部を得る。
(2)
化学式(2)のモノアゾ化合物12部、4,4’−ジニトロスチルベン−2,2’−スルホン酸21部を水300部に溶解させた後、水酸化ナトリウム12部を加え、90℃で縮合反応させる。続いて、グルコース9部で還元し、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過して化学式(3)で示されるアゾ化合物16部を得る。
(3)
さらに、化合物(3)の染料を0.01%、シー・アイ・ダイレクト・レッド81を0.01%、特許2622748号公報の実施例1において示されている下記構造式(4)で示される染料を0.03%、特開昭60−156759号公報の実施例23において公開されている下記構造式(5)で示される染料0.03%及び芒硝0.1%の濃度とした45℃の水溶液に基板として厚さ75μmのポリビニルアルコール(PVA)を4分間浸漬する。このフィルムを3%ホウ酸水溶液中で50℃で5倍に延伸し、緊張状態を保ったまま水洗、乾燥する。これによって、中性色(平行位ではグレーで、直交位では黒色)となる染料系材料を得ることができる。
(4)
(5)
また、第1偏光板30は、上記製造方法で得られた偏光膜を基材に貼り合わせた構造としてもよい。基材は、第1偏光板30の保護層となる部材である。基材は、任意に選択することができるが、例えばトリアセチルセルロース(TAC)フィルム、アクリルフィルム、環状オレフィン系フィルム等を用いることが好適である。一例として、TacBright社製P960GL等を適用することができる。基材の厚さは、これに限定されるものではないが、20μm以上200μm以下とすることが好適である。
以上のように、第1偏光板30を形成することができる。また、第2偏光板34も、第1偏光板30と同様に形成することができる。
接着層32は、第1偏光板30と第2偏光板34とを貼り合わせるための層である。接着層32には、ポリビニルアルコール系の接着剤を用いることが好適である。なお、接着層32に用いられる接着剤は、これに限定されるものではなく、難燃性の接着剤であればよい。
第1偏光板30の一面と第2偏光板34の一面とを重ね合わせつつ、その界面に接着剤を塗布することによって第1偏光板30と第2偏光板34とを接着層32によって接着する。このとき、接着層32の膜厚は、1μm以下とすることが好適である。
第1偏光板30と第2偏光板34とを貼り合わせる際には、それぞれの偏光方向を適切な角度となるように貼り合わせる。例えば、第1偏光板30と第2偏光板34との偏光方向が一致、すなわち偏光方向が互いに並行となるように貼り合わせることが好適である。
以上のように、本実施の形態によれば、機械的に十分な強度をもった透光カバー18を提供することができる。すなわち、数100μmの厚みの偏光特性を有する透光カバー18を提供することができる。偏光特性を有する透光カバー18を用いることによって、外部から筐体10内に入射する光の透過率を低減することができる。一方、表示器12から放射される画像光の偏光方向と透光カバー18の偏光方向とを一致させることによって、画像光は外部からの入射光に比べて高い透過率で筐体10の外部へ透過させることができる。
また、透光カバー18にヨウ素系の偏光膜を適用した場合、90℃以上の加熱によって偏光膜に変色が生じて光の透過性が低下してしまう。これに対して、本実施の形態のように、第1偏光板30及び第2偏光板34として染料系材料を用いることによって、90℃以上の使用環境であっても透光カバー18の曲がりを抑制し、変色することなく高い光透過性を維持することができる。特に、図2に示すように、透光カバー18を面対称、すなわち膜厚方向に沿って上下対称の構造とすることによって熱による曲がりの発生をより抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、第1偏光板30と第2偏光板34との接合に接着層32を適用することによって、従来に比べて燃焼性の低い透光カバー18を提供することができる。特に、接着層32としてポリビニルアルコール系の接着剤を用いることによって燃焼性を低下させることができる。また、接着層32の膜厚を1μm以下とすることによって、さらに燃焼性を低下させることができる。
なお、本実施の形態では、偏光板を透光カバー18に適用する例について説明したが、本実施の形態における偏光板の適用先はこれに限定されるものではない。
また、第1偏光板30及び第2偏光板34には、表面保護のためにHC(Hard Coat)、AG(Anti−Glare)、AR(Anti−Reflection)、LR(Low−Reflection)等の保護層を設けてもよい。ただし、透光カバー18の曲がりの発生を抑制するために、これらの保護層を設ける場合には透光カバー18の膜厚方向に沿って上下対称の構造とすることが好適である。
10 筐体、12 表示器、14 平面ミラー、16 凹面ミラー、18 透光カバー、20 投影部、30 第1偏光層、32 接着層、34 第2偏光層、100 ヘッドアップディスプレイ装置。
Claims (5)
- それぞれ偏光層を有する偏光部材を複数重ね合わせて構成され、前記偏光部材が接着剤からなる接着層を介して接着されていることを特徴とする偏光板。
- 請求項1に記載の偏光板であって、
前記接着剤は、ポリビニルアルコール系の接着剤であることを特徴とする偏光板。 - 請求項1又は2に記載の偏光板であって、
前記接着層の膜厚は、1μm以下であることを特徴とする偏光板。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の偏光板であって、
前記偏光層は、染色系偏光材料を用いていることを特徴とする偏光板。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の偏光板と、
画像を出力する表示器と、
前記表示器を収納する筐体と、を備え、
前記偏光板は、前記表示器から出力される画像を前記筐体の外部へ透過する透光カバーとして用いられていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
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