JP2022039134A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、画像表示するための投影機から投影された表示画像が円偏光であり、１／４波長板に入射したのちＰ偏光に変換されることにより、フロントガラスに画像を投影したときの二重像を効果的に抑制し、また、偏光サングラスを着用していても視認することができるものである。この構成によって、二重像の防止が実現されたヘッドアップ用光学フィルム、及びそれを用いたヘッドアップディスプレイを提供することができる。【解決手段】１／４波長板（構成（Ａ））を有するヘッドアップディスプレイ用光学機能層、及び円偏光を出射する投映機を有するヘッドアップディスプレイシステム。【選択図】図１

Description

本発明は、二重像の発生を抑制し、偏光サングラスを着用しても表示画像を視認することができるヘッドアップディスプレイに関する。

自動車や航空機等の運転者に情報を表示する方法として、ナビゲーションシステムやヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」ともいう）等が用いられている。ＨＵＤは液晶表示体（以下、「ＬＣＤ」ともいう）等の画像投影手段から投射された画像を、例えば自動車のフロントガラス等に投影するシステムである。

画像表示手段から出射した出射光は、反射鏡にて反射し、さらにフロントガラスで反射した後、観察者へ到達する。観察者はフロントガラスに投影された画像を見ているが、画像はフロントガラスよりも遠方の画像位置にあるように見える。この方法では、運転者はフロントガラスの前方を注視した状態でほとんど視線を動かすことなく、様々な情報を入手することができるため、視線を移さなければならなかった従来のカーナビゲーションに比べ安全である。

ＨＵＤは、表示情報を実際にフロントガラスから見える景色に重ねて投影されるため、視界を遮ることなく、明るく見やすい画像を表示することが望ましい。そのためには、前景が十分に見えるだけの透過性と、ＨＵＤの反射画像が十分に見えるだけの反射性を兼ね備える必要がある。しかし一方で、表示光はフロントガラスの室内側と室外側の２つの表面で反射されるため、反射像が二重像となり、表示情報が見づらいという問題があった。

この問題に対して、偏光方向を９０°変えることができる旋光子を自動車用フロントガラスに用いることにより、反射像が二重像になるという問題を改善できることが知られている。例えば、特許文献１には、フィルム状の旋光子を内部に具備する自動車用フロントガラスに、Ｓ偏光の表示光をブリュースター角で入射した場合には、車内側のフロントガラスの表面でＳ偏光の一部を反射させ、当該表面を透過したＳ偏光を旋光子によりＰ偏光に変換し、さらに車外側のフロントガラスの表面でＰ偏光の全てを車外に出射して二重像を防ぐことが開示されている。また、特許文献１には、自動車用フロントガラスに、Ｐ偏光の表示光をブリュースター角で入射した場合には、車内側のフロントガラスの表面ではＰ偏光を反射させず、当該表面を透過したＰ偏光を旋光子によりＳ偏光に変換し、かつ、車外側のフロントガラスの表面でＳ偏光のほぼ全てを反射させ、再度旋光子によりＳ偏光をＰ偏光に変換させて二重像を防ぐことが開示されている。
しかし、偏光サングラスは、その機能から一般的に、表示光のＳ偏光成分をカットするように構成されている。そのため、視認者が偏光サングラスを着用した場合には、表示光が偏光サングラスを透過する際に、その表示光の輝度（表示輝度） が大きく低下する。従って、視認者が偏光サングラスを着用するか否かによって、虚像の見え方が大きく変わってしまうことから、視認者に違和感を与えることが一般的である。

また、特許文献２ではＰ偏光の表示光をブリュースター角で入射させた後、１／４波長板で円偏光に変換し、コレステリック液晶層で反射させ、反射しなかった透過光は再度Ｐ偏光に変換して車外に出射して二重像を防ぐことが開示されている。
しかし、この方法ではＰ偏光から円偏光への変換効率によって十分な輝度が得られない場合もある。

また、特許文献３では投影光をＳ偏光として入射させ、投影光のうち少なくとも一部を透過させる第１光学面と第１光学面を透過した光のうち少なくとも一部を第１光学面側に反射する第２光学面と、第１光学面と第２光学面との間に光学軸を移動体の水平方向に対して傾けて配置している１／４波長板を備え、偏光サングラスを着用していても視認する技術が開示されている。

また、特許文献４では透光性を有する合成樹脂シートを備え、合成樹脂シートに直線偏光が入射し、合成樹脂シートは入射した直線偏光を円偏光又はランダム光として出射する位相差機能を有し、出射部から円偏光又はランダム偏光としての表示光を出射する技術が開示されている。

また、投影像をフィルムに投影する場合にはフィルムの面精度が求められ、フィルムまたは合わせガラスに凹凸がある場合には投影像に歪みが生じたり、ウインドウガラスそのものの外観が損なわれたりするなどの問題がある。

特開平６－４０２７１号公報 国際公開２０１６／０５６６１７ 特開平２０１８－４１０４６号公報 国際公開２０１９／１０２７７５

本発明は、円偏光で投影されたが投影像をガラス表面で反射させることで歪みのない投影像を得ることができ、１／４波長板により二重像の発生を効果的に抑制し、サングラスを着用しても表示画像を視認することができるヘッドアップディスプレイシステムを提供するものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、１／４波長板（構成（Ａ））を有するヘッドアップディスプレイ用光学機能層に対し、円偏光を入射することで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、以下１）～９）に関するものである。
１）
１／４波長板（構成（Ａ））を有するヘッドアップディスプレイ用光学機能層、及び円偏光を出射する投映機を有するヘッドアップディスプレイシステム。
２）
上記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、さらに透明樹脂基材（構成（Ｂ））を有することを特徴とする上記１）に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
３）
上期ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、さらに中間膜（構成（Ｃ））及びガラス板（構成（Ｄ））を有する上記１）または２）に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
４）
上記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、さらに１／２波長板（構成（Ｅ））を有する上記１）乃至３）のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
５）
上記（Ａ）１／４波長板が重合性液晶により製造されることを特徴とする上記１）乃至４）のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
６）
上記（Ａ）１／４波長板の位相差値が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする上記１）乃至５）のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
７）
上記（Ｂ）透明樹脂基材が厚さ１０μｍ以上２００μｍ以下である上記２）乃至６）のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
８）
上記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、（Ａ）１／４波長板が２枚の（Ｃ）中間膜で挟持された構造である請求項３乃至７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
９）
上記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、（Ａ）１／４波長板と（Ｃ）中間膜が２枚の（Ｄ）ガラス板によって挟持された構造である上記４）乃至８）のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。

本発明は、入射する円偏光が表面の透明樹脂基材１０１又はガラス板３０１で反射され、それを視認する為、Ｓ偏光を反射する場合とは異なり、偏光サングラスを使用しても表示画像を視認することが可能である。また、二重像の防止が実現されたヘッドアップディスプレイシステムを提供することができる。

本発明に従うヘッドアップディスプレイシステムの一実施形態を示す模式図である。 本発明に従うヘッドアップディスプレイシステムの他の実施形態を示す模式図である。 本発明に従う光学フィルムの一実施形態を示す側面断面図である。 本発明に従う光学積層体の一実施形態を示す側面断面図である。 本発明に従う機能性ガラスの一実施形態を示す側面断面図である。

本発明を詳細に説明する。
［ヘッドアップディスプレイ用光学機能層］
本発明のヘッドアップディスプレイ用光学機能層は、以下を全て含む概念である。
１）１／４波長板（構成（Ａ） 以下単に（Ａ）と表示する）
２）（Ａ）１／４波長板と透明樹脂基板（構成（Ｂ） 以下単に（Ｂ）と表示する）とを有するヘッドアップディスプレイ用光学フィルム（一態様として図３の１０）
３）（Ａ）１／４波長板と（Ｂ）透明樹脂基板と中間膜（構成（Ｃ） 以下単に（Ｃ）と表示する）とを含むヘッドアップディスプレイ用光学積層体（一態様として図４の２０）
４）（Ａ）１／４波長板と（Ｂ）透明樹脂基板と（Ｃ）中間膜とガラス板（構成（Ｄ） 以下単に（Ｄ）と表示する）とを含むヘッドアップディスプレイ用機能性ガラス（一態様として図５の３０）
以下（Ａ）～（Ｄ）について詳述する。なお、以下では「ヘッドアップディスプレイ用」との文言を省略し、単に光学機能層、光学フィルム、光学積層体、機能性ガラスと表現する場合がある。

［（Ａ）１／４波長板］
（Ａ）１／４波長板とは、円偏光を直線偏光に変換する機能を持つ位相差素子であり、例えば、ポリカーボネートやシクロオレフィンポリマーからなるフィルムを位相差が波長の１／４となるように一軸延伸したり、水平配向する重合性液晶を位相差が波長の１／４となるような厚さで配向させたりすることによって得ることができる。この１／４波長板は単独で用いてもよいし、波長分散による位相差のずれが大きい場合には、広帯域１／４波長板と呼ばれる位相差素子を用いてもよい。広帯域１／４波長板とは位相差の波長依存性が低減した位相差素子であり、例えば、同じ波長分散をもつ１／２波長板と１／４波長板とをそれぞれの遅相軸の成す角が６０度となるように積層したものや、位相差の波長依存性を低減したポリカーボネート系位相差素子（帝人社製：ピュアエースＷＲ－Ｓ）、シクロオレフィン系位相差素子（日本ゼオン製：ゼオノアフィルム）等が挙げられる。さらには、ヘッドアップディスプレイのように、光の入射角が１／４波長板に対して斜めから入射する場合、位相差素子によっては、光の入射角度によって位相差が変化する場合がある。このような場合に、より厳密に位相差を合わせる方法として、例えば、位相差素子の屈折率を調整した位相差素子を用いることにより、入射角に伴う、位相差の変化を抑制することができる。そのような例としては、位相差素子の面内での遅相軸方向の屈折率をｎｘ、面内でｎｘと直交する方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎｚとするとき、下記式（１）で示されるＮｚ係数が、好ましくは０．３～１．０、より好ましくは０．５～０．８程度となるように制御する。
Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）（１）

上述のように、本発明では、光学機能層に入射する円偏光の角度と、１／４波長板の角度θを制御することで、１／４波長板が示す偏光変換性能をより高めることができる。そのような場合、１／４波長板の遅相軸の制御性および生産コスト的な観点から、偏光を変換させる作用を有する層として重合性液晶層を含む１／４波長板を使用することが特に好ましい。

１／４波長板や１／２波長板を複数枚使用して広帯域波長板とする場合はポリカーボネート樹脂とポリカーボネート樹脂など同じ種類の波長板を組み合わせても良いし、ポリカーボネート樹脂と液晶など異なる樹脂を組み合わせることもできる。

１／４波長板が重合性液晶層を含む場合、重合性液晶層を構成する液晶組成物が支持基板上に塗布される。このような支持基板は、１／４波長板がヘッドアップディスプレイに使用される際、表示画像の視認性を保つために、可視光領域において、透明であることが好ましく、具体的には波長３８０～７８０ｎｍの可視光線透過率が５０％以上であればよく、７０％以上であれば好ましく、８５％以上であることがより好ましい。また、支持基板は、着色されていてもよいが、着色されていないか、着色が少ないことが好ましい。さらに、支持基板の屈折率は１．２～２．０であることが好ましく、１．４～１．８であることがより好ましい。支持基板の厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、好ましくは５μｍ～１０００μｍであり、より好ましくは１０μｍ～２５０μｍであり、特に好ましくは１５μｍ～１５０μｍである。

なお本願発明における１／４波長板の主な役割は、表面で反射されずに透過した円偏光を直線偏光（Ｐ偏光）に変換するものである。これによって、外側に配置するガラス板
３０１からの反射を低減し、二重像を抑制することが可能である。

次に、上記の重合性基を有するネマチック液晶モノマーを用いて、１／４波長板を作製する方法を説明する。このような方法としては、例えば、重合性基を有するネマチック液晶モノマーを溶剤に溶解させ、次いで光重合開始剤を添加する。このような溶剤は、使用する液晶モノマーを溶解できれば、特に限定されるものではないが、例えば、シクロペンタノン、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、シクロペンタノンおよびトルエン等が好ましい。その後、この溶液を支持基板として用いられるＰＥＴフィルムまたはＴＡＣフィルム等のプラスチック基板上に厚みができるだけ均一になるように塗布し、加熱により溶剤を除去させながら、支持基板上で液晶となって配向するような温度条件で一定時間放置させる。このとき、プラスチックフィルム表面を塗布前に所望とする配向方向にラビング処理、あるいは偏光照射により光配向性を発揮する光配向材料をプラスチックフィルム表面に成膜し偏光照射する等の配向処理をしておくことで、液晶の配向をより均一にすることができる。これにより、１／４波長板の遅相軸を所望とする角度に制御し、かつ、１／４波長板のヘイズ値を低減することが可能となる。次いでこの配向状態を保持したまま、高圧水銀灯等でネマチック液晶モノマーに紫外線を照射し、液晶の配向を固定化させることにより、所望とする遅相軸を有する１／４波長板を得ることができる。

（Ａ）１／４波長板の位相差値は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である場合が好ましい。位相差値Ｒは、式（２）のように複屈折ΔＮと試料の厚さｄで表すことができる。
Ｒ＝ΔＮ×ｄ （２）

位相差値の更に好ましい上限は、順に１８０ｎｍ、１７０ｎｍ、１６０ｎｍ、１５０ｎｍであり、１４５ｎｍが特に好ましい。また更に好ましい下限は、順に１１０ｎｍｍ１１５ｎｍ、１２０ｎｍ、１３０ｎｍであり、１３５ｎｍが特に好ましい。従って、最も好ましい位相差値の範囲は１３５ｎｍ以上１４５ｎｍ以下である。

［（Ｂ）透明樹脂基材］
本発明のヘッドアップディスプレイシステムに用いる光学機能層は、（Ｂ）透明樹脂基材１０１を有しても良い。透明樹脂基材１０１は、ヘッドアップディスプレイ用途に適するものであれば特に制限はないが、可視光透過率やヘイズ値については一定の制約がある。例えば可視光透過率が７０％以上であることが好ましくは、更に好ましくは７５％以上であり、８０％以上、８５％以上、特に好ましくは９０％以上である。また、ヘイズ値は好ましくは２％以下であり、更に好ましくは１％以下であり、特に好ましくは０．５％以下である。また、光学異方性がないことが好ましい。

本発明においては、（Ｂ）透明樹脂基材１０１の厚さが１０μｍ以上２００μｍ以下である場合が好ましい。更に好ましい上限は１００ｍｍであり、特に好ましい上限は８０μｍである。また更に好ましい下限は２０μｍであり、特に好ましい下限は４０μｍである。 透明樹脂基材は、単層であっても２層以上の積層体であってもよい。透明樹脂基材の例としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィンおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ＡＢＳ、ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、複屈折性の少ないトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリオレフィンおよびアクリルなどが好ましい。

本発明の透明樹脂基材１０１、又は１／４波長板１０２の表面には、耐候性および耐摩耗性を改善するために、ハードコート層を設けてもよく、耐候性および耐摩耗性の観点からは好ましい態様である。ハードコート層としては、それ自体公知のものを採用でき、アクリル樹脂層を湿式コーティングする方法、オルガノシロキサン系樹脂の硬化膜を湿式コーティングする方法、有機珪素化合物のプラズマＣＶＤ層を設ける方法、特開２０１３－１７０２０９号公報等に記載の鱗片状の金属酸化物微粒子からなるナノシート層を積層する方法などを上げることができ、これらは単独に限らず組合せて用いても良い。

好ましいハードコート層としては、例えば、樹脂基板の表面に熱硬化型のアクリル樹脂層を湿式コーティングし、さらにその上に熱硬化型のオルガノシロキサン系樹脂の硬化膜を、樹脂基板に湿式コーティングする方法で形成することができる。また、樹脂基板の表面に光硬化型のアクリル樹脂層を湿式コーティングする方法で形成することができる。

なお透明基材にポリカーボネート樹脂を用いる場合、同じ樹脂系であるポリカーボネート系の光学機能層を、透明樹脂基材１０１の射出成形時に一体成型することもできる。

［（Ｃ）中間膜］
中間膜２０１は、好ましくは、第１のガラス板３０１と光学フィルム１０との間、及び／又は、光学フィルム１０と第２のガラス板３０１との間に配置される。より好ましくは、図４に示されるように光学フィルム１０が、２枚の中間膜２０１で挟持される。中間膜３０１としては、例えば、ポリビニルブチラール系樹脂（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）またはエチレン－酢酸ビニル共重合系樹脂（ＥＶＡ）、またはシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）を用いることができる。これらは合わせガラス用中間膜として汎用的であるために好ましく、合わせガラスとしての品質をニーズに整合し得るようなものであれば、特に限定されるものではない。
また、中間膜２０１の厚みは、表示光の反射に影響を与えない範囲であれば、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設計することができる。

中間膜２０１には、紫外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、着色剤、接着調整剤等が適宜添加配合されていても良く、とりわけ、赤外線を吸収する微粒子が分散された中間膜は、高性能な遮熱合わせガラスを作製する上で重要である。赤外線を吸収する微粒子には、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｃｓ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏの金属、酸化物、窒化物あるいはＳｂやＦをドープした各単独物、もしくはこれらの中から少なくとも２種以上を含む複合物などの導電性を有する材料の超微粒子を用いる。特に可視光線の領域では透明である錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫が、特に透明性が求められる建築用や自動車用の窓として用いる場合には、特に好ましい。中間膜に分散させる赤外線を吸収する微粒子の粒径は、０．２μｍ以下にするのが好ましい。このサイズであれば可視光線の領域での光の散乱を抑制しつつ赤外線を吸収でき、ヘイズを発生させず、電波透過性と透明性を確保しつつ、接着性、透明性、耐久性等の物性を未添加の中間膜と同等に維持し、さらには通常の合わせガラス製造ラインでの作業で合わせガラス化処理を行うことができる。なお、中間膜２０１にＰＶＢを用いる場合には、中間膜２０１の含水率を最適に保つために、恒温恒湿の部屋で合わせ化処理を行う。また、中間膜２０１には、その一部が着色したもの、遮音機能を有する層をサンドイッチしたもの、ＨＵＤにおける二重像（ゴースト現象）を軽減するため、膜厚に傾斜があるもの（楔形）などが使用できる。

中間膜２０１によって光学フィルム１０をラミネートする方法は特に制限はないが、例えば、ニップロールを用いて、中間膜２０１、光学フィルム１０、中間膜２０１を同時に圧着によりラミネートする方法が挙げられる。ラミネートする際にニップロールが加熱できる場合は、加熱しながら圧着することも可能である。また、中間膜２０１と光学フィルム１０との密着性が劣る場合は、コロナ処理やプラズマ処理などによる表面処理を予め行ってからラミネートしてもよい。

また、上記の実施形態では、中間膜２０１は１つの独立した膜として、透明樹脂基材１０１と光学フィルム１０に重ねて配置されているが、それに代えて、中間膜２０１が、予め透明樹脂基材２０１に直接積層された状態で配置されていてもよい。具体的には、２枚の中間膜２０１のうち、少なくとも一方の中間膜２０１が、予め透明樹脂基材１０１に直接積層された膜であってもよい。このような中間膜２０１の使用により、光学フィルム１０と透明樹脂基材１０１との間に中間膜を配置する工程を省くことができ、その結果、製造コストを削減することが可能となる。

［光学積層体］
上記の光学フィルム１０を中間膜２０１によって積層したものを図４に示す。なお上記の通り、光学積層体も光学機能層の一態様である。

［（Ｄ）ガラス板］
上記１／４波長板を（Ｄ）ガラス板３０１で支持、又は挟持して機能性ガラス３０として本発明を用いても良い。
光学フィルム１０をガラス板３０１に貼り合わせる方法としては、粘着剤もしくは接着剤を該光学フィルム１０の片側あるいは両側に塗布し、次いで、ガラス板３０１を貼り合わせることによって得ることができる。粘着剤や接着剤には特に制限はないが、後に剥がすことがある場合は、リワーク性に優れた粘着性がよく、例えばシリコーン粘着剤やアクリル系粘着剤等が好ましい。
本発明に使用されるガラス板３０１は、例えば、本発明に用いられる機能性ガラス３０をウインドウガラスとして利用しても、前方の景色が十分に視認可能な透明性があれば特に限定されるものではない。また、ガラス板の屈折率は１．２～２．０であることが好ましく、１．４～１．８であることがより好ましい。また、ガラス板３０１の厚み、形状等も、表示光の反射に影響を与えない範囲であれば、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設計することができる。また、これらガラス板３０１には反射面に多層膜からなる増反射膜や、遮熱機能をも兼ねる金属薄膜層を設けても良い。これらの膜は入射する偏光の反射率を向上させることができるが、自動車用フロントガラスとして、本発明で用いられる機能性ガラス３０を用いる場合は、機能性ガラス３０の可視光線透過率が７０％以上となるように反射率を調整することが好ましい。なお、ガラス板には、例えばウインドシールドの様な曲面形状のガラスも含まれる。

（Ｄ）ガラス板３０１によって本発明の光学フィルム１０を支持又は挟持する場合には、透明樹脂基材１０１としてはポリビニルブチラールを使用する場合が好ましい。なお本明細書中において、上記光学フィルム１０の片面に（Ｄ）ガラス板３０１を配置する場合を支持、両面に配置する場合を挟持として表現する。

上記機能性ガラス３０の製造方法は、例えば２枚のガラス板３０１の間に、上記光学フィルム１０を配置し、高温・高圧にて圧着することにより得ることができる。

また、機能性ガラス３０は、上記光学積層体にガラス板３０１を積層したものであっても良い。ガラス板３０１は１枚であっても、複数枚であってもよいが、２枚のガラス板３０１によって光学積層体２０を挟持した構造が本発明の機能性ガラス３０としては好ましい。この機能性ガラス３０は上記ヘッドアップディスプレイシステムにおいて表示媒体として好適に用いられる。
光学積層体２０をガラス板３０１に貼り合わせる方法の一例としては、粘着剤もしくは接着剤を該１／４波長板１０の片側あるいは両側に塗布し、次いで、ガラス板３０１を貼り合わせることによって得ることもできる。粘着剤や接着剤には特に制限はないが、後に剥がすことがある場合は、リワーク性に優れた粘着性がよく、例えばシリコーン粘着剤やアクリル系粘着剤等が好ましい。

こうして得られた機能性ガラス３０は、普通自動車、小型自動車、軽自動車などともに、大型特殊自動車、小型特殊自動車のフロントガラス、サイドガラス、リアガラス、ルーフガラスとして使用できる。またコンバイナに用いることもでき、コンバイナは固定式でも良く、可動式のものでも良い。さらには、鉄道車両、船舶、航空機の窓としても、また、建材用および産業用の窓材としても使用できる。使用の形態であるが、ＵＶカットや調光機能を有する部材と、積層あるいは貼合して用いることができる。

［機能性ガラス］
上記の光学積層体２０をガラス板３０１によって積層したものを図５に示す。なお上記の通り、機能性ガラスも光学機能層の一態様である。

［（Ｅ）１／２波長板］
本発明のヘッドアップディスプレイシステムに用いる光学機能層としては、上記（Ａ）１／４波長板に加え、さらに（Ｅ）１／２波長板を用いて広帯域１／４波長板とすることも可能である。１／２波長板はＰ偏光成分とＳ偏光成分のいずれか一方の偏光方向を回転し、他方の偏光成分の偏光方向と一致させて出射させるものである。この構成とすることにより、１／４波長板に１／２波長板を貼り合せて使用することでレタデーションの波長分散を制御することができ、光学機能層を広帯域１／４波長板として用いることもできる。貼り合わせる角度は１／４波長板と１／２波長板の光軸のなす角をｐとした場合に、５０度＜ｐ＜７０度の範囲であることが好ましい。

［ヘッドアップディスプレイ］
図１に示されるように、ヘッドアップディスプレイは、フロントガラス４と、画像表示するための表示画像投射手段２とを備える。なお表示画像投射手段は投影機とも表現する。
なお、本願発明においては、フロントガラス４に到達する光が円偏光であれば、表示画像投射手段２から出射される光は円偏光であっても直線偏光であっても良い。ただし、直線偏光が表示画像投射手段２から出射される場合には、円偏光へ変換する必要がある為、例えば１／４波長板を備える構成が好ましい。
そして、本発明のヘッドアップシステムでは、投映機から射出された円偏光を光学機能層の表面で反射することによって投映するものである。そして、反射されなかった円偏光は１／４波長板を通過することでＰ偏光に変換され、車外に放出される。すなわち、車外側のガラス板によって反射されるとゴースト現象として表れてしまうが、Ｐ偏光とすることでこれを最大限抑えることができる。
上記効果を最大限得る為には、光学積層体の表面に対する円偏光の入射角が、ブリュースター角近傍の角度になるようにすることが好ましい。ここで、ブリュースター角近傍の角度とは、光学積層体の表面に対する円偏光のブリュースター角をαとしたとき、光学積層体に入射する円偏光の入射角が、α－１０°以上α＋１０°以下の範囲であることを意味する。投影機からの円偏光がブリュースター角近傍の角度で光学積層体に入射すると、多くの円偏光は反射し、視認者に到達する為、虚像を視認することができる。しかし、反射できずに光学機能層に入った円偏光は、１／４波長板でＰ偏光に変換され、外側のガラス板による反射を防止して、二重像の低減を実現することができる。

以下に本願発明のヘッドアップディスプレイシステム実施例および比較例に用いる光学機能層の製造例を記載する。製造例において部は質量部を意味する。なお、本願発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施態様に限定されるものではない。

［製造例１］
塗布液（ＱＷＰ）の組成表
１／４波長板の作製に使用する表１に示す組成を有する塗布液（ＱＷＰ）を調整した。

（１）調製した塗布液（ＱＷＰ）を用い、下記の手順にて１／４波長板を作製した。透明樹脂基板としては、ラビング処理された富士フィルム製ＴＡＣフィルム（商品名ＴＤ－８０Ｕ、厚さ８０μｍ）を使用した。
（２）表１に示される塗布液（ＱＷＰ）を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後にそれぞれ得られる１／４波長板の厚みが１μｍになるように、ＴＡＣフィルムのラビング処理面上に室温にて塗布した。
（３）得られた塗膜（ＱＷＰ）を、８０℃にて２分間加熱して溶剤を除去するとともに、液晶相とした。次いで、高圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング社製）を１２０Ｗ出力、５～１０秒間ＵＶ照射し、液晶相を固定して、ＴＡＣフィルム上に形成した１／４波長板を作製した。なお、得られた１／４波長板の位相差値を自動複屈折計（王子計測社製「ＫＯＢＲＡ－２１ＡＤＨ」）で測定した結果、５４６ｎｍにおける位相差値が１４０．８ｎｍであった。

塗布液（ＨＷＰ）の組成表
１／２波長板の作製に使用する表２に示す組成を有する塗布液（ＨＷＰ）を調整した。

（１）調製した塗布液（ＨＷＰ）を用い、下記の手順にて１／２波長板を作製した。プラスチック基板としては、ラビング処理された富士フィルム製ＴＡＣフィルム（商品名ＴＤ－８０Ｕ、厚さ８０μｍ）を使用した。
（２）表２に示される塗布液（ＨＷＰ）を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後に得られる１／２波長板の厚みが２μｍになるように、ＴＡＣフィルムのラビング処理面上に室温にて塗布した。
（３）得られた各塗膜（ＱＷＰ）を、８０℃にて２分間加熱して溶剤を除去するとともに、液晶相とした。次いで、高圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング社製）を１２０Ｗ出力、５～１０秒間ＵＶ照射し、液晶相を固定して、ＴＡＣフィルム上に形成した１／２波長板を作製した。なお、得られた１／２波長板の位相差値を自動複屈折計（王子計測社製「ＫＯＢＲＡ－２１ＡＤＨ」）で測定した結果、５４６ｎｍにおける位相差値が２８３．９ｎｍであった。

＜広帯域１／４波長板の作製＞
得られた１／４波長板を遅相軸－７５度の角度、１／２波長板を－１５度の角度でアクリル系粘着剤により貼合を行い、広帯域１／４波長板を作製した。

＜光学積層体の作製＞
厚さが０．３８ｍｍの透明で、可塑剤としてトリエチレングリコール－ジ－２－エチルヘキサノエートを含有したポリビニルブチラール中間膜を２枚用い、上記広帯域１／４波長板をポリビニルブチラール中間膜間に配置し、次いで、ラミネーターにて加圧圧着することにより、合わせガラス用積層体を得た。

＜機能性ガラスの作製＞
１枚の厚さが２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、次いで、加圧・加熱することにより、機能性ガラスを得た。透明なガラス板上に、上記光学積層体、透明なガラス板の順で重ねた。次にガラス板のエッジ部からはみ出した合わせガラス用積層体の余分な部分を切断・除去した。これをゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例２］
製造例１で作製した塗布液（ＱＷＰ）を使用して位相差値が２１１．３ｎｍの１／４波長板を作製した。ポリビニルブチラール中間膜を２枚で作製した１／４波長板を挟み、ラミネーターで加圧圧着することにより合わせガラス用積層体を得た。２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、ゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例３］
製造例１で作製した塗布液（ＱＷＰ）を使用して位相差値が１５９．２ｎｍの１／４波長板を作製した。ポリビニルブチラール中間膜を２枚で作製した１／４波長板を挟み、ラミネーターで加圧圧着することにより合わせガラス用積層体を得た。２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、ゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例４］
製造例１で作製した塗布液（ＱＷＰ）を使用して位相差値が１４２．２ｎｍの１／４波長板を作製した。ポリビニルブチラール中間膜を２枚で作製した１／４波長板を挟み、ラミネーターで加圧圧着することにより合わせガラス用積層体を得た。２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、ゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例５］
製造例１で作製した塗布液（ＱＷＰ）を使用して位相差値が１２３．１ｎｍの１／４波長板を作製した。ポリビニルブチラール中間膜を２枚で作製した１／４波長板を挟み、ラミネーターで加圧圧着することにより合わせガラス用積層体を得た。２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、ゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例６］
製造例１で作製した塗布液（ＱＷＰ）を使用して位相差値が１０３．０ｎｍの１／４波長板を作製した。ポリビニルブチラール中間膜を２枚で作製した１／４波長板を挟み、ラミネーターで加圧圧着することにより合わせガラス用積層体を得た。２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、ゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例７］
製造例１で作製した塗布液（ＱＷＰ）を使用して位相差値が５６．８ｎｍの１／４波長板を作製した。ポリビニルブチラール中間膜を２枚で作製した１／４波長板を挟み、ラミネーターで加圧圧着することにより合わせガラス用積層体を得た。２ｍｍのガラス板２枚の間に、上記光学積層体を配置し、ゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。

［製造例８］
１枚の厚さが２ｍｍのガラス板２枚の間に、厚さが０．３８ｍｍの透明で、可塑剤としてトリエチレングリコール－ジ－２－エチルヘキサノエートを含有したポリビニルブチラール中間膜を１枚挟み、これをゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、合わせガラスを作製した。

＜二重像輝度比の評価＞
上記製造例１～８で製造した機能性ガラスまたは合わせガラスを用いて、図２に示すような配置でヘッドアップディスプレイを作製した。なお、製造例１～７を用いて製造したヘッドアップディスプレイを実施例１～７と、製造例８を用いて製造したヘッドアップディスプレイを比較例１とする。表示画像投射手段２としては液晶プロジェクター、偏光板２Ｂとしてはヨウ素系偏光板、位相差素子２Ｃとしては、１／４波長板（帝人社製：ピュアエースＷＲ－Ｓ）を使用した。投影した像の輝度と二重像の輝度の比を二重像輝度比として、測定、評価した。結果を表３に示す。

＜偏光サングラス視認性の評価＞
暗室内にて、投影機から、機能性ガラスへ円偏光の画像を投影した。偏光サングラスを着用した状態で表示画像を観察し、以下の基準により評価を行った。
○：投影画像が鮮明に見えた。
×：投影画像が鮮明に見えなかった。

実施例１は二重像輝度比が最も低く、優れたものであった。実施例２～７においても比較例１と比較して二重像輝度比を低く抑えられるものであった。また、偏光サングラス視認性も実施例１～７は視認することができた。

本発明は、二重像の発生を効果的に抑制するために表示画像の視認性を高めることができ、かつ、偏光サングラスを着用したときにも投影画像を観察することがでる。

１ 観察者
２ 画像表示手段
２Ａ 光源
２Ｂ 偏光板
２Ｃ 位相差素子
３ 反射鏡
４ フロントガラス
５ 光路
６ 表示画像
１０ 光学フィルム
１０１ 透明樹脂基材
１０２ １／４波長板
２０ 光学積層体
２０１ 中間膜
３０ 機能性ガラス
３０１ ガラス板

Claims (9)

1. １／４波長板（構成（Ａ））を有するヘッドアップディスプレイ用光学機能層、及び円偏光を出射する投映機を有するヘッドアップディスプレイシステム。
2. 前記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、さらに透明樹脂基材（構成（Ｂ））を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
3. 前期ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、さらに中間膜（構成（Ｃ））及びガラス板（構成（Ｄ））を有する請求項１または２に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
4. 前記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、さらに１／２波長板（構成（Ｅ））を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
5. 前記（Ａ）１／４波長板が重合性液晶により製造されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
6. 前記（Ａ）１／４波長板の位相差値が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項1乃至５のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
7. 前記（Ｂ）透明樹脂基材が厚さ１０μｍ以上２００μｍ以下である請求項２乃至６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
8. 前記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、（Ａ）１／４波長板が２枚の（Ｃ）中間膜で挟持された構造である請求項３乃至７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
9. 前記ヘッドアップディスプレイ用光学機能層が、（Ａ）１／４波長板と（Ｃ）中間膜が２枚の（Ｄ）ガラス板によって挟持された構造である請求項４乃至８のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
   
   

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