JP2023084859A - ハーフミラー - Google Patents

Abstract

【課題】無偏光が所定の光学的構造をより透過しやすくなる手段を提供する。
【解決手段】ハーフミラー１０は支持体１１と、支持体１１の背面に積層される部分反射膜１３と、部分反射膜１３の背面に積層される選択反射フィルム１５と、選択反射フィルム１５の背面に積層される１／４波長板１７ａと、をこの順に備える。ハーフミラー１０は、選択反射フィルム１５の背面上に、１／４波長板１７ａの積層された第１の領域２１ａと、１／４波長板１７ａの積層されていない第２の領域２２ａ及び２２ｂとをさらに備える。ハーフミラー１０は第２の領域の背面に積層された反射防止フィルム１９ａ及び１９ｂをさらに備える。反射防止フィルム１９ａ及び１９ｂは、その背面に反射防止層２０ａ及び２０ｂを有するとともに、無偏光の光に対して、１／４波長板１７ａの透過率よりも高い透過率を有する。
【選択図】図１

Description

本発明はハーフミラーに関し、特に円偏光に対する選択反射フィルムと波長板とがその背面に付加されたものに関する。

特許文献１及び特許文献２はハーフミラー（half-silvered mirror）の一種である光反射透過部材を開示している。この光反射透過部材は、支持体と、支持体の背面に積層された光学薄膜とを備える。光学薄膜は光の一部分を反射し、また残りの部分を透過する。光学薄膜は背面側から照射する画像光を透過する。したがって光反射透過部材は表示特性を発揮する。光学薄膜は正面から照射する外部光を反射する。したがって光反射透過部材はミラー特性を発揮する。

光学薄膜上にはさらに選択反射フィルムが積層されている。選択反射フィルムは左右の円偏光のうち一方を選択的に透過し、他方を選択的に反射する。例えば左円偏光からなる画像光が光反射透過部材の背面、すなわち選択反射フィルムに入射する。選択反射フィルムは左円偏光を透過し、右円偏光を反射する。選択反射フィルムを透過した左円偏光は、光学薄膜と選択反射フィルムとの間で多重反射する。この時、画像光は反射するたびに旋回方向を入れ替える。光学薄膜における左円偏光の透過率は、選択反射フィルムにおける右円偏光の透過率よりも高い。このため、画像光は多重反射を繰り返しながら光学薄膜側から優先的に出射する。したがって選択反射フィルムは光反射透過部材上に表示される画像を明るくする。

光学薄膜と選択反射フィルムとを組み合わせてなる光学的構造を適切に設計することで、その正面を観察する観察者から見て、画像光の透過率と外部光の反射率との合計が１００％を超える。

直線偏光から円偏光を生成するために光反射透過部材の背面にはさらに１／４波長板が積層される。１／４波長板の速軸及び遅軸に対して偏光軸が４５°傾いた直線偏光が入射すると、左円偏光又は右円偏光に変化する。かかる円偏光が光学薄膜と選択反射フィルムとの間で多重反射しながら、光反射透過部材の正面より優先的に出射する。

特許文献３及び特許文献４は、円偏光反射層を備える、画像表示機能付きミラーおよびハーフミラーを開示している。

国際公開第２０１７／１２６６２４号 特開２０１９－１３７０８５号公報 特開２０１７－１２２７７６号公報 特開２０１７－１９８９６１号公報

上述の光学的構造では、ハーフミラーの背面に円偏光に対する選択反射フィルムが積層され、さらに１／４波長板が積層されている。かかる光学的構造は、直線偏光の透過を促進するが、無偏光の光の透過は促進しない。本発明はより無偏光がかかる光学的構造を透過しやすくなる手段を提供することを目的とする。

＜１＞ 支持体と
前記支持体の背面に積層される部分反射膜と、
前記部分反射膜の背面に積層される選択反射フィルムと、
前記選択反射フィルムの背面に積層される１／４波長板と、をこの順に備えるハーフミラーであって、
前記選択反射フィルムの背面上に、前記１／４波長板の積層された第１の領域と、前記１／４波長板の積層されていない第２の領域とをさらに備え、
前記第２の領域の背面に積層された反射防止フィルムをさらに備え、
前記反射防止フィルムは、その背面に反射防止層を有するとともに、無偏光の光に対して、前記１／４波長板の透過率よりも高い透過率を有する、
ハーフミラー。
＜２＞ 前記反射防止フィルムは、前記１／４波長板よりも小さなリターデーションを有する、
＜１＞に記載のハーフミラー。
＜３＞ 前記反射防止フィルムは、基材フィルム及び前記基材フィルムの背面に積層された前記反射防止層を有し、
前記基材フィルムは、前記１／４波長板よりも小さな複屈折を有する、
＜２＞に記載のハーフミラー。
＜４＞ 前記反射防止フィルムは、可視光線の波長帯域の全体にわたって、無偏光の光に対して、前記１／４波長板の透過率よりも高い透過率を有する、
＜１＞～＜３＞のいずれかに記載のハーフミラー。
＜５＞ さらに前記１／４波長板の背面に前記反射防止フィルムが積層されており、
前記反射防止フィルムが前記第１の領域と前記第２の領域との境界を覆っており、
前記１／４波長板の背面の中央は前記ハーフミラーの背面側に露出している、
＜１＞～＜４＞のいずれかに記載のハーフミラー。
＜６＞ さらに前記１／４波長板の背面の中央に前記反射防止フィルムが積層されており、
前記反射防止フィルムがさらに前記第１の領域の中央を覆っている、
＜１＞～＜４＞のいずれかに記載のハーフミラー。
＜７＞ 前記選択反射フィルムは、可視光帯域全体において、左円偏光及び右円偏光のうち一方、以下Ｆ偏光という、を他方、以下Ｒ偏光という、よりもよく透過するとともに、Ｒ偏光をＦ偏光よりもよく反射し、
前記選択反射フィルムのＲ偏光に対する反射率は、可視光帯域全体において、前記部分反射膜のＦ偏光に対する反射率よりも高く、
前記１／４波長板の背面より、前記１／４波長板の速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する直線偏光が入射すると、前記１／４波長板が直線偏光をＦ偏光に変換し、
前記部分反射膜が前記選択反射フィルムに向かってＦ偏光を反射するとともに、Ｆ偏光をＲ偏光に変換し、さらに前記選択反射フィルムが前記部分反射膜に向かってＲ偏光を反射するとともに、Ｒ偏光をＦ偏光に変換することの繰り返しを通じて、前記支持体の正面から優先的にＦ偏光を出射する、
＜１＞～＜６＞のいずれかに記載のハーフミラー。
＜８＞ ＜１＞～＜７＞のいずれかに記載のハーフミラーと、ディスプレイと、照明とを備え、
前記ディスプレイの表示面は、前記第１の領域において、前記１／４波長板の背面に対向し、
前記表示面から前記１／４波長板に射し込む画像光は、前記１／４波長板の速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する直線偏光であり、
前記照明は、前記第２の領域において、前記反射防止フィルムの背面に対向し、
前記照明から前記反射防止フィルムに射し込む照明光は、無偏光である、
多機能ミラー。
＜９＞ ＜１＞～＜７＞のいずれかに記載のハーフミラーを作製する方法であって、
部分反射膜と選択反射フィルムの積層された支持体の背面において、前記選択反射フィルムの背面の第１の領域上及び第２の領域上に、１／４波長板を積層し、
第１の領域上の前記１／４波長板を残しつつ、第２の領域上の前記１／４波長板を除去し、
前記第２の領域上において、前記反射防止フィルムを前記選択反射フィルム上に積層する、
方法。
＜１０＞ 前記１／４波長板の積層において、前記選択反射フィルムの背面と前記１／４波長板の正面とを透明粘着層で接合し、ここで前記透明粘着層は、前記１／４波長板よりも前記選択反射フィルムに対して強く結合し、
前記１／４波長板の除去において、前記１／４波長板を前記第１の領域と前記第２の領域との境界上で切断してから、前記第２の領域上の前記１／４波長板を前記選択反射フィルムより剥離し、
前記反射防止フィルムの積層において、前記選択反射フィルムの背面と前記反射防止フィルムの正面とを前記第２の領域上に残された前記透明粘着層で接合する、
＜９＞に記載の方法。

本発明はより無偏光が光学的構造を透過しやすくなる手段を提供できる。

ハーフミラーを平面視した時の断面図。 多機能ミラーの構成図。 ハーフミラーを平面視した時の拡大断面図。 ハーフミラーの背面図。 作製中のハーフミラーの平面図。 ハーフミラーを平面視した時の拡大断面図。 ハーフミラーの背面図。 ハーフミラーの試験の模式図。

＜ハーフミラー＞

図１はハーフミラー１０を平面視した時の断面を表す。ハーフミラー１０は支持体１１及び選択反射フィルム１５並びにその他の構成要素を備える。説明の便宜のため支持体１１の側をハーフミラー１０の正面（Front）とし、選択反射フィルム１５の側をハーフミラー１０の背面（Back）とする。ハーフミラー１０内の構成要素及びこれと組み合わされる要素において統一的にその正面及び背面を定める。観察者Ｏｂはハーフミラー１０をその正面から観察する。

図１に示す一態様において、ハーフミラー１０は支持体１１と、部分反射膜１３と、選択反射フィルム１５と、１／４波長板１７ａとをこの順に備える。部分反射膜１３は支持体１１の背面に積層される。選択反射フィルム１５は部分反射膜１３の背面に積層される。１／４波長板１７ａは選択反射フィルム１５の背面に積層される。

図１に示す一態様において、ハーフミラー１０は選択反射フィルム１５の背面上に第１の領域と第２の領域とを備える。第１の領域の一態様は、ハーフミラー１０の上下方向の中央に位置する領域２１ａである。第１の領域の個数は２個以上でもよい。第２の領域の一態様は、ハーフミラーの上下方向の外縁に位置する領域２２ａ及び領域２２ｂである。領域２１ａには１／４波長板１７ａが積層している。領域２２ａ及び領域２２ｂには１／４波長板１７ａは積層していない。第２の領域の個数は１個でもよく、３個以上でもよい。

図１に示す一態様において、光線Ｌｐが１／４波長板１７ａの背面に射し込む。光線Ｌｐは、１／４波長板１７ａの速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する。１／４波長板１７ａは直線偏光を左円偏光及び右円偏光のうち一方に変換する。選択反射フィルム１５と部分反射膜１３とによって円偏光の多重反射が起きる、多重反射の詳細は後述する。

図１に示す一態様において、ハーフミラー１０はＡＲ（反射防止、Anti-Reflective）フィルム１９ａ及び１９ｂをさらに備える。一態様において無偏光の光線ＵｐがＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂの背面に射し込む。別の一様態においては、無偏光の光線の発光点の背面、又は発光点に隣接する領域に反射層が設けられている。前記反射層は、選択反射フィルムに入射する無偏光の光線が選択反射フィルムにより反射されて生じる円偏光を、選択反射フィルムを透過する旋光方向に変換して反射する。

＜支持体＞

図１に示す一態様において支持体１１はその全体が透明である。他の態様において支持体１１は透明な領域と、不透明な領域とを有する。透明な領域を円偏光が透過する。一態様において支持体１１は平坦である。他の態様において、支持体１１は湾曲する。一態様において支持体１１の正面及び背面の少なくともいずれかは平坦である。他の態様において支持体１１の正面及び背面の少なくともいずれかは湾曲する。

図１に示す一態様において、支持体１１は透明な基材からなる板である。基材は、可視光帯域全体に渡って２０％以上、１００％以下の透過率を有する。光学材料では、その表面、いわゆる界面で光が反射される。したがって、光学材料自体の透過率のことを内部透過率と呼ぶことがある。また界面をふくめた全体の透過率を外部透過率と呼ぶことがある。本実施形態では特に言及しない限り透過率は外部透過率をいう。本明細書中の透明な基材からなる他の要素において透過率を同様に解釈する。

図１に示す一態様において支持体１１の透過率は３０％以上、１００％未満である。一態様において透過率は３０、４０、５０、６０、７０、８０及び９０％のいずれかである。基材は無色又は有色である。基材の表面は平滑である。

一態様において基材は無機ガラスからなる。一態様において無機ガラスは無アルカリガラスである。一態様において無機ガラスはFe成分の少ないソーダライムガラスである。無アルカリガラスはソーダガラスよりも剛性に優れる。一態様において無機ガラスは貼り合わせガラスである。他の態様において基材はプラスチックからなる。一態様においてプラスチックはアクリル及びポリカーボネートのいずれかである。他の態様において支持体１１は無機ガラス及び他の部材からなる。係る態様において無機ガラスからなる領域を光が透過する。その一態様において他の部材はプラスチックである。その一態様においてプラスチックはアクリル、ポリカーボネート及びその他のプラスチックである。

＜部分反射膜＞

図１に示す部分反射膜１３は光を部分的に透過する。部分反射膜１３は光を部分的に反射する。一態様において部分反射膜１３は金属並びに金属酸化物及びその他の誘電体からなる。一態様において部分反射膜１３は金属である。一態様において金属はアルミニウムである。一態様において、円偏光は金属からなる部分反射膜１３の界面で金属反射する。他の態様において部分反射膜１３は誘電体多層膜である。誘電体多層膜の反射率と透過率との比は、他の薄膜よりも調整しやすい。一態様において、円偏光は誘電体多層膜からなる部分反射膜１３の内部でブラッグ反射する。

図１に示す他の態様において部分反射膜１３は金属薄膜である。その一態様において透明保護膜を金属薄膜の上層に形成することでこれを保護する。一態様において透明保護膜は有機薄膜である。金属薄膜の厚みは、所望の透過率によって適宜設計すればよい。支持体１１上に、タッチパネルを設置する場合には、部分反射膜１３に設けられた金属薄膜をセンサー電極またはセンサー電極の一部として利用してもよい。

図１に示す一態様において部分反射膜１３を支持体１１の背面上に直接形成する。他の態様において、他の透明基材上に薄膜を形成するとともに、これを支持体１１に貼り付けすることで、部分反射膜１３を形成する。図に示す態様と異なる態様において貼り付けには透明粘着層を用いる。

図１に示す一態様において、支持体１１及び部分反射膜１３からなる基礎的なハーフミラー構造１２の光学的性質を考慮する。一態様において、選択反射フィルム１５や１／４波長板１７ａといったその他の要素は取り払った状態でハーフミラー構造１２の光学的性質を評価する。

図１に示す一態様において、ハーフミラー構造１２の波長５５０ｎｍの光に対する反射率は透過率よりも高い。係る反射率はハーフミラー構造１２の正面に入射する光に対するものである。一態様においてハーフミラー構造１２は波長５５０ｎｍの光に対する３０％以上、１００％未満の反射率を有する。その一態様において反射率は、３５、４０、４５、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７５、８０、８５、９０、及び９５％のいずれかである。好ましい態様においてハーフミラー構造１２の可視光帯域全体の光に対する反射率が透過率よりも高い。

図１に示す他の態様においてハーフミラー構造１２の波長５５０ｎｍの光に対する透過率は反射率よりも高い。他の態様において可視光帯域全体に渡りハーフミラー構造１２の反射率は透過率と等しい。他の態様においてハーフミラー構造１２の波長５５０ｎｍの光に対する反射率は透過率と等しい。なお本明細書において「ハーフミラー」及び「ハーフミラー構造」の用語は透過率と反射率とが一致するものに限定されない。

＜選択反射フィルム＞

図２はハーフミラー１０を通る光の光路を、ハーフミラー１０を平面視しながら示す。選択反射フィルム１５は特にその中心にある。選択反射フィルム１５は、可視光帯域全体において、左円偏光及び右円偏光のうち一方、以下Ｆ偏光という、を他方、以下Ｒ偏光という、よりもよく透過する。また選択反射フィルム１５は、Ｒ偏光をＦ偏光よりもよく反射する。一態様においてこの反射はブラッグ反射である。

図２は例示として、Ｆ偏光として左円偏光を、図中ではＲ偏光として右円偏光が表されている。また選択反射フィルム１５のＲ偏光に対する反射率は、可視光帯域全体において、部分反射膜１３のＦ偏光に対する反射率よりも高い。

図２に示す一態様において、選択反射フィルム１５は円偏光に対する選択性を有する材料からなる。一態様において選択反射フィルム１５は、ネマチック液晶及びスメクチック液晶のいずれかの液晶からなる。これらの液晶は、その一態様において液晶はカイラリティを有する相からなる。その一態様において相は、液晶分子にカイラルドーパントを添加したものからなる。他の態様においてカイラリティを有する液晶分子からなる。一態様において、選択反射フィルム１５は、コレステリック液晶からなる。

一態様において選択反射フィルムは、螺旋ピッチの異なるフィルムを複数枚積層したものである。一態様において螺旋ピッチの大きさの順にこれらを積層する。螺旋ピッチの異なるフィルムは、互いに選択反射の帯域が異なる。かかる複層の選択反射フィルムの帯域幅Ｗは、単層のフィルムよりも大きい。一態様において帯域幅Ｗは広帯域である。他の態様において帯域幅Ｗは、可視光帯域全体である。

他の態様において選択反射フィルムは単層のフィルムである。単層のフィルム内で螺旋のピッチの大きさが連続的に変化する。または、単層のフィルム内で螺旋軸の方位が連続的に変化する。他の態様において選択反射フィルムは上記単層のフィルムが複数枚積層されたものである。

図１に戻る。図１に示す一態様において、１／４波長板１７ａは複屈折を有する樹脂からなる。１／４波長板１７ａの例としては、日本ゼオン（社）から提供される、ゼオノアフィルムＺＤシリーズが使用できる。

＜ＡＲフィルム＞

図１に示す一態様において、ＡＲフィルム１９ａは領域２２ａの背面に積層している。ＡＲフィルム１９ｂは領域２２ｂの背面に積層している。これらのＡＲフィルムは基材フィルム及び反射防止層２０ａ又は２０ｂからなる。ＡＲフィルム１９ａの背面は反射防止層２０ａからなる。ＡＲフィルム１９ｂの背面は反射防止層２０ｂからなる。反射防止層２０ａ及び反射防止層２０ｂはいずれも太い一点鎖線で表されている。

図１に示す反射防止層２０ａ及び２０ｂは以下のように形成する。その一態様において、無機誘導体を蒸着又はスパッタリングで基材フィルム上に積層する。他の態様において有機材料を基材フィルム上に塗布する。これらの反射防止層を含んだＡＲフィルムの厚みは10μｍ～500μｍとすることができる。これらの反射防止層を含んだＡＲフィルムの厚みは25、40、50、80、100、125、及び200μｍのいずれかとすることができる。

一態様において、基材フィルムは樹脂からなる。一態様において樹脂はＴＡＣ（トリアセチルセルロース）及びＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のいずれかである。ＴＡＣの多くは複屈折率がＰＥＴよりも小さい。ＰＥＴの多くは耐熱性や寸法安定性に優れる。ＡＲフィルムの他の態様は、低反射（Low Reflection）フィルムである。その一態様においてＬＲフィルムは基材フィルム上に低屈折率の材料を塗布したものである。

一態様において、ＡＲフィルムの反射率は０％より大きく、２％より小さい。一態様においてＡＲフィルムの反射率は1.0，0.9，0.8，0.7，0.6，0.5，0.4，0.3，0.2及び0.1のいずれかである。

図１に示すＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂは、１／４波長板１７ａよりも小さなリターデーションを有する。一態様においてリターデーションは位相差を表す。一態様において、これらのＡＲフィルムの基材フィルムは、１／４波長板１７ａよりも小さな複屈折を有する。一態様において、ＡＲフィルムは複屈折性を実質的に有しない。一態様において、実質的に、ＡＲフィルムは、無偏光の光線を偏光の光線に変換しない。ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂがこれらの光学的性質を有する技術的意味は後述する。

一態様において、複屈折Δｎは下記式の通り表される。

式中ｎ_０は通常光線についての屈折率である。ｎ_ｅは異常光線についての屈折率である。一態様において無偏光の光は通常光線及び異常光線をいずれも有している。一態様において直線偏光は通常光線及び異常光線のいずれか一方を有している。

リターデーションδは下記式の通り表される。

式中tはＡＲフィルムの基材フィルムの厚みである。

図１に示す一態様において、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂは、無偏光の光に対して、１／４波長板１７ａの透過率よりも高い透過率を有する。一態様においてこれらのＡＲフィルムは、可視光線の波長帯域の全体にわたって、無偏光の光に対して、１／４波長板１７ａの透過率よりも高い透過率を有する。一態様において可視光線の波長帯域の全体は波長４００～７５０ｎｍである。他の態様において可視光線の波長の下界は３６０～４００ｎｍであり、上界は７６０～８３０ｎｍである。

＜各要素同士の接合＞

図１に示す一態様において、各要素同士の接合には透明粘着層を用いる。一態様において透明粘着層はＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）からなる。一態様においてＯＣＡとは、フィルム同士の貼り合わせに使用する、それ自体もフィルム状の粘着シートである。以下、特に断らない限り、「透明粘着層」の用語は同様の透明粘着層を表す。

図１に示す一態様において、部分反射膜１３の背面と、選択反射フィルム１５の正面とを透明粘着層１４で貼り合わせる。一態様において、透明粘着層１４は、部分反射膜１３及び選択反射フィルム１５のそれぞれの屈折率よりも小さい屈折率を有する。一態様において、選択反射フィルム１５の背面と、１／４波長板１７ａの正面とを透明粘着層１６で貼り合わせる。一態様において、選択反射フィルム１５の背面と、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂの正面とを透明粘着層１６で貼り合わせる。一態様において、透明粘着層１６は、選択反射フィルム１５、１／４波長板１７ａ並びにＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂのそれぞれの屈折率よりも小さい屈折率を有する。

＜各領域における積層＞

図１に示す一態様において、領域２１ａと領域２２ａとの境界を境界２５ａとする。また領域２１ａと領域２２ｂとの境界を境界２５ｂとする。一態様において、領域２２ａ及び領域２２ｂは選択反射フィルム１５の外縁上に位置する。

図３は、図１に示す境界２５ａ及び２５ｂの近傍の一態様を拡大して示す。選択反射フィルム１５よりも正面側にある要素は記載が省略されている。領域２６ａは、領域２２ａ上の、境界２５ａ付近の領域である。ＡＲフィルム１９ａは領域２６ａを覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ａはさらに境界２５ａを覆う。図に示されない他の態様においてＡＲフィルム１９ａは領域２６ａを覆わない。その一態様においてＡＲフィルム１９ａは領域２２ａの中央に積層され、領域２２ａの外縁に積層されない。

図３に示す一態様において領域２６ｂは、領域２２ｂ上の、境界２５ｂ付近の領域である。ＡＲフィルム１９ｂは領域２６ｂを覆う。ＡＲフィルム１９ｂはさらに境界２５ｂを覆う。図に示されない他の態様においてＡＲフィルム１９ｂは領域２６ｂを覆わない。その一態様においてＡＲフィルム１９ｂは領域２２ｂの中央に積層され、領域２２ｂの外縁に積層されない。

図３に示す一態様においてＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂはさらに１／４波長板１７ａの背面に積層される。ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂはさらに領域２１ａの外縁２７ａ及び２７ｂを覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂは１／４波長板１７ａを覆う。

図３に示す一態様において、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂは選択反射フィルム１５と１／４波長板１７ａとの間には積層されない。他の態様において、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂは選択反射フィルム１５と１／４波長板１７ａの中央との間には積層されない。

図４は、背面視したハーフミラー１０の一態様である。ＡＲフィルム１９ａが領域２６ａを隙間なく覆っている。ＡＲフィルム１９ｂが領域２６ｂを隙間なく覆っている。図中のIII-IIIで表される断面が図３に表されている。１／４波長板１７ａの背面の中央は、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂの間にあり、ハーフミラー１０の背面側に露出している。

＜ハーフミラーの作製＞

図５は、ハーフミラーの作製の一態様を平面視したものである。積層体３５は支持体１１の背面に部分反射膜１３、透明粘着層１４及び選択反射フィルム１５を順に積層したものである。一態様において積層体３５の背面に１／４波長板１７ｚを積層する。一態様において１／４波長板１７ｚを、透明粘着層１６を介して選択反射フィルム１５上に積層する。一態様において透明粘着層１６は、１／４波長板１７ｚよりも選択反射フィルム１５と強く結合する粘着剤からなる。積層は領域２１ａ上及び領域２２ａ及び２２ｂ上において行う。

図５に示す一態様において、領域２２ａ及び２２ｂ上の１／４波長板１７ｚを除去する。一方、領域２１ａ上の１／４波長板１７ｚを１／４波長板１７ａとして残す。この際、まず１／４波長板１７ｚを境界２５ａ及び２５ｂ上で切断する。一態様において、選択反射フィルム１５は切断しない。一態様において、透明粘着層１６は切断しない。

図５に示す一態様において、次に領域２２ａ及び２２ｂ上の１／４波長板１７ｚを選択反射フィルム１５より剥離する。一態様において領域２２ａ及び２２ｂそれぞれの中央部分においてのみ、１／４波長板１７ｚを選択反射フィルム１５より剥離する。さらに図１及び図３に示したように、領域２２ａ及び２２ｂ上において、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂを選択反射フィルム１５上に透明粘着層１６を介して積層する。

＜ハーフミラーの光学的性質＞

図２に戻る。一態様において観察者Ｏｂがハーフミラー１０を正面から観察した時の、その反射率は５０％より大きく、１００％より小さい。係る反射率はハーフミラー１０の正面に入射する光に対するものである。係る反射率はハーフミラー１０内の各要素を加味したものである。一態様において反射率は、５２、５４、５６、５８、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７５、８０、８５、９０、及び９５％のいずれかである。一態様において反射率は５５０ｎｍの無偏光の光線に対するものである。

図２に示す一態様において領域２１ａにおけるハーフミラー１０の正面の反射率は、領域２２ａ及び領域２２ｂのいずれか又は双方におけるハーフミラー１０の正面の反射率よりも大きい。

図２に示す領域２１ａの一態様において、その背面から正面に向かう光線Ｌｐの透過率は５０％より大きく、１００％より小さい。一態様において透過率は、５２、５４、５６、５８、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７５、８０、８５、９０、及び９５％のいずれかである。一態様において透過率は５５０ｎｍの直線偏光の光線に対する最大値である。

ここで図２に示す領域２２ａ及び２２ｂの背面から正面に向かう直線偏光の光線の存在を仮定する。領域２１ａにおける直線偏光の光線すなわち光線Ｌｐの透過率の最大値は、領域２２ａ及び２２ｂにおける無偏光の光線の透過率よりも大きい。

図２に示す領域２２ａ及び２２ｂのいずれかの一態様において、その背面から正面に向かう光線Ｕｐの透過率は２０％より大きく、１００％より小さい。一態様において透過率は、２１、２２、２３、２４、２５、３０、３５、４０、５０、６０、７０、８０及び９０％のいずれかである。一態様において領域２２ａ及び２２ｂの透過率は等しい。一態様において透過率は５５０ｎｍの無偏光の光線に対するものである。

ここで図２に示す領域２１ａの背面から正面に向かう無偏光の光線の存在を仮定する。領域２２ａ及び２２ｂにおける無偏光の光線すなわち光線Ｕｐの透過率は、領域２１ａにおける無偏光の光線の透過率よりも大きい。

＜多機能ミラー＞

図２に示す光路の利用の一態様は多機能ミラー３０の提供である。多機能ミラー３０は領域２１ａにおいて透過表示ミラー又はミラーディスプレイである。多機能ミラー３０はまた、領域２２ａ及び２２ｂにおいて透過照明付きのミラーである。

図２に示す一態様において、ハーフミラー１０の背面側に表示面２７を備える表示パネルと照明２８ａ及び２８ｂを付加する。表示面２７は、領域２１ａにおいて、１／４波長板１７ａの背面に対向する。一態様において表示面２７は、領域２２ａ及び２２ｂ上には位置しない。

図２に示す一態様において、表示面２７から直線偏光の光線Ｌｐからなる画像光が出射する。光線Ｌｐが１／４波長板１７ａの背面に射し込む。光線Ｌｐは、１／４波長板１７ａの速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する。

図２に示す一態様において、照明２８ａは、領域２２ａにおいて、ＡＲフィルム１９ａの背面に対向する。照明２８ｂは、領域２２ｂにおいて、ＡＲフィルム１９ｂの背面に対向する。一態様において照明２８ａ及び２８ｂは、領域２１ａ上には位置しない。照明２８ａ及び２８ｂから出射する照明光は、無偏光の光線Ｕｐからなる。光線ＵｐはＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂの背面に射し込む。

＜各光の光路＞

図２を参照しつつ、画像光、照明光及び外部光の光路をさらに詳細に説明する。まず画像光について説明する。画像光は先に述べた円偏光の多重反射によってその透過が促進される。一態様において部分反射膜１３と選択反射フィルム１５とによって円偏光の多重反射が起きる。この多重反射は、特許文献１及び２において説明されるものと同じである。一態様において、この多重反射を起こすために、１／４波長板１７ａにより直線偏光を円偏光に変換する。

図２に示す一態様において、１／４波長板１７ａの背面より、光線Ｌｐが入射する。先に述べた通り光線Ｌｐは１／４波長板１７ａの速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する直線偏光である。１／４波長板１７ａが光線ＬｐをＦ偏光に変換する。

図２に示す一態様において、部分反射膜１３が選択反射フィルム１５に向かってＦ偏光を反射する。部分反射膜１３はさらにＦ偏光をＲ偏光に変換する。一態様において部分反射膜１３の内部又は界面でＦ偏光の位相が逆転してＲ偏光となる。さらに選択反射フィルム１５が部分反射膜１３に向かってＲ偏光を反射するとともに、Ｒ偏光をＦ偏光に変換する。一態様において選択反射フィルム１５の内部又は界面でＲ偏光の位相が逆転してＦ偏光となる。これらの反射の繰り返しを通じて、ハーフミラー１０は支持体１１の正面から優先的にＦ偏光を出射する。したがって観察者Ｏｂがハーフミラー１０を通じて観察する画像光は明るい。

次に照明光について説明する。図２に示す一態様において、領域２２ａ及び２２ｂには１／４波長板がない。先に述べた通り、これらの領域に射し込む光線Ｕｐは無偏光である。光線ＵｐはＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂ、選択反射フィルム１５、部分反射膜１３並びに支持体１１を透過する。光線Ｕｐは支持体１１の正面から出射する。光線Ｕｐは透過照明として観察者Ｏｂ側を照らす。ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂは、無偏光の光線Ｕｐに対して、１／４波長板１７ａの透過率よりも高い透過率を有する。したがって光線Ｕｐの作る透過照明は明るい。

図１に戻る。ＡＲフィルム１９ａや１９ｂといった各ＡＲフィルムを構成する基材フィルムは１／４波長板１７ａよりも小さな屈折率を有する。各ＡＲフィルムの基材フィルムと透明粘着層１６との間の屈折率の差は、１／４波長板１７ａと透明粘着層１６との間の屈折率の差より小さい。したがって、各ＡＲフィルムを構成する基材フィルムと透明粘着層１６と間の接合界面での透過ロスは小さい。

図２に示す一態様において部分反射膜１３と支持体１１との間に界面がある。界面は、支持体１１の正面に入射する外部光Ｅｘを反射する。一態様において部分反射膜１３の内部は、支持体１１の正面に入射する外部光Ｅｘを反射する。界面及び部分反射膜１３は支持体１１の正面側に鏡像を提示する。観察者Ｏｂは鏡像を支持体１１の正面側から観察する。一態様において界面及び部分反射膜１３の内部は可視光帯域全体にわたってむらなく外部光Ｅｘを反射する。

＜多機能ミラーの用途＞

図２に示す一態様において多機能ミラー３０は観察者Ｏｂの姿を映す鏡である。観察者Ｏｂがその目で、多機能ミラー３０の正面に映る観察者Ｏｂ自身の鏡像を観察する。観察者Ｏｂがその目で、鏡像に重畳する画像を観察する。一態様において鏡は鏡台、姿見、壁掛け鏡及び卓上立て鏡のいずれかである。一態様において多機能ミラー３０は衣料品の試着や化粧品の試用の際、顧客がその姿を見るために用いられる。一態様において照明２８ａ及び２２ｂの提供する照明光が観察者Ｏｂを照らす。したがって多機能ミラー３０の正面に映る観察者Ｏｂの鏡像は明るい。

図２に示す一態様において多機能ミラー３０は、鏡像に重畳して鏡像よりも明るい画像を表示する。一態様において画像は販売及びその他に関する広告である。一態様において表示する画像は意匠性がある。他の態様において画像は記号的なものである。その一態様において、一態様において画像はQRコード（商標）及びその他のマトリックスコード並びにバーコードである。一態様において多機能ミラー３０は画像を暗くすることで、画像に埋もれていた鏡像を回復する。

図２に示す一態様において、多機能ミラー３０はカメラ３１を備える。カメラ３１は観察者Ｏｂを撮影する。一態様において、多機能ミラー３０はさらにコンピューター３３を備える。他の態様において多機能ミラー３０はコンピューター３３とネットワークを介して接続する。コンピューター３３は観察者Ｏｂの画像を鏡像に変換する。多機能ミラー３０はコンピューター３３に変換された画像を送る。コンピューター３３は表示面２７を備える表示パネルに画像を送る。表示面２７は観察者Ｏｂの画像を表示する。一態様において多機能ミラー３０はこのようなデジタルミラーとして機能する。一態様において照明２８ａ及び２８ｂの提供する照明光が観察者Ｏｂを照らす。したがって多機能ミラー３０の正面に映る観察者Ｏｂの画像は明るい。

図２に示す一態様において、コンピューター３３は観察者Ｏｂの画像にはメイクの画像を付加する。一態様においてメイクの画像は化粧品を使用した時の状態を表す画像である。一態様において観察者Ｏｂが化粧品を指定する。一態様において多機能ミラー３０はこのような仮想的なメイクアップルームとして機能する。他の態様において衣装の画像は衣料品を着用した時の状態を表す画像である。その一態様において観察者Ｏｂが衣料品を指定する。一態様において多機能ミラー３０はこのような仮想的な試着室として機能する。

図２に示す他の態様において、コンピューター３３は画像を分析する。一態様においてカメラ３１とコンピューター３３との組はモーションセンサーである。図２に示す態様と異なる態様において、カメラ３１をハーフミラー１０の背後に隠す。その一態様においてカメラ３１を領域２２ａ及び２２ｂの背後に隠す。カメラ３１はハーフミラー１０越しに観察者Ｏｂを撮影する。カメラ３１に対向する多機能ミラー３０が、領域２２ａや２２ｂと同様の光学構成を有していることで、ミラー３０を介してカメラ３１に入射する光の量が増えるため好ましい。

図２に示す一態様において多機能ミラー３０はさらに不図示のセンサーを備える。一態様においてセンサーは、観察者Ｏｂの手の位置を検出する。一態様においてセンサーは、支持体１１上に配置されたタッチパネルである。一態様においてセンサーは、支持体１１上に配置された静電容量センサーである。

他の態様においてセンサーは物品に付されたタグを読み取る。一態様においてタグはQRコード（商標）及びその他のマトリックスコード並びにバーコードである。他の態様においてタグはRFID及びその他のハードタグである。一態様において多機能ミラー３０はその物品の情報の画像を鏡像に重畳して表示する。

＜ＡＲフィルムの他の態様＞

図６は、先の図に示したハーフミラー１０とは異なる態様に係るハーフミラー４０を、図３と同様の断面図で表したものである。選択反射フィルム１５よりも正面側にある要素は記載が省略されている。図７は、背面視したハーフミラー４０の一態様である。図中のVI-VIで表される断面が図６に表されている。

図６及び図７に示すハーフミラー４０は以下を除き、図３に示すハーフミラー１０と同様の構成を有する。ハーフミラー４０は、領域２１ａに換えて領域２１ｂを、領域２２ａ及び領域２２ｂに換えて領域２２ｃを、ＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂに換えてＡＲフィルム１９ｃを、１／４波長板１７ａに換えて１／４波長板１７ｂをそれぞれ備える。

図６及び図７に示す一態様において、領域２２ｃは領域２１ｂを取り囲む。領域２１ｂと領域２２ｃとの境界を境界２５ｃとする。１／４波長板１７ｂは領域２１ｂ上に位置する。境界２５ｃは１／４波長板１７ｂを取り囲む。

図６及び図７に示す一態様において、ＡＲフィルム１９ｃは領域２２ｃを覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ｃはさらに境界２５ｃを覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ｃは１／４波長板１７ｂの背面を覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ｃは領域２１ｂの中央を覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ｃは１／４波長板１７ｂの背面の全体を覆う。一態様においてＡＲフィルム１９ｃは、選択反射フィルム１５の全体を覆う１枚のフィルムである。

図６及び図７に示す一態様において、ＡＲフィルム１９ｃのＡＲフィルムとしての組成及び光学的特徴は図３に示すＡＲフィルム１９ａ及び１９ｂと同様である。ＡＲフィルム１９ｃはその背面に反射防止層２０ｃを備える。１／４波長板１７ｂの波長板としての組成及び光学的特徴は図３に示す１／４波長板１７ａと同様である。

図６及び図７に示す態様とは異なる態様において、ＡＲフィルム１９ｃの中央に窓が開いている。ＡＲフィルム１９ｃは領域２１ｂの中央を覆わない。１／４波長板１７ｂの背面の中央はＡＲフィルム１９ｃの窓を介してハーフミラー４０の背面側に露出している。

図４に戻る。図４に示す態様と異なる態様において、図６及び図７に示したＡＲフィルム１９ｃと同様の１枚のＡＲフィルムで領域２１ａ並びに領域２２ａ及び２２ｂをまとめて覆う。その一態様において、１枚のＡＲフィルムで１／４波長板１７ａの表面の全体を覆う。一態様においてＡＲフィルムは、選択反射フィルム１５の全体を覆う。

＜ＡＲフィルムの効果の確認＞

図８は試験のために作製したハーフミラーを模式的に示す。上段はハーフミラーＺを、中段はハーフミラーＡを、下段はハーフミラーＢを表す。まずガラス板からなる支持体１１の背面に部分反射膜１３を積層してハーフミラーＺを得た。部分反射膜１３の背面は空気に接する。

図８の上段に示すように、ハーフミラーＺの正面から入射する外部光Ｅｘに対する反射率は６３％だった。図中では支持体１１の正面の界面で外部光Ｅｘが反射しているが、これは模式的な表現である。以下同様である。外部光Ｅｘの一部は支持体１１と部分反射膜１３との間の界面や部分反射膜１３の内部や背面でも反射する。ハーフミラーＺの背面から入射する無偏光の光線Ｕｐに対する透過率が３６％だった。

図８の上段に示すように、ハーフミラーＺの背面に２５μｍ厚の透明粘着層１４を介して選択反射フィルム１５を接合した。選択反射フィルム１５の背面に２５μｍ厚の透明粘着層１６を介して１／４波長板１７ｚを接合した。１／４波長板１７ｚの背面は空気に接する。以上によりハーフミラーＡを得た。

図８において、ハーフミラーＡの正面から入射する外部光Ｅｘに対する反射率は６４％だった。外部光Ｅｘの一部は部分反射膜１３よりも背面側に位置する要素によっても反射することに留意する。ハーフミラーＡの背面から入射する無偏光の光線Ｕｐに対する透過率が２３％だった。ハーフミラーＡの背面から入射する直線偏光の光線Ｌｐに対する透過率の最大値は６３％だった。

図８において、ハーフミラーＡの背面から１／４波長板１７ｚを剥がした。次に選択反射フィルム１５の背面に透明粘着層１６を介してＡＲフィルム１９ｚを接合した。ＡＲフィルム１９ｚはその背面に反射防止層２０ｚを備えるＴＡＣフィルムである。以上によりハーフミラーＢを得た。反射防止層２０ｚは空気に接する。

図８において、ハーフミラーＢの正面から入射する外部光Ｅｘに対する反射率は６１％だった。外部光Ｅｘの一部は部分反射膜１３よりも背面側に位置する要素によっても反射することに留意する。鏡像を観察する限り、反射した外部光Ｅｘの色調はハーフミラーＡとハーフミラーＢとの間で差がなかった。ハーフミラーＡの背面から入射する無偏光の光線Ｕｐに対する透過率が３９％だった。

以上より、ハーフミラーＡの背面の一部の領域の一部において、１／４波長板をＡＲフィルムに置き換えることで、当該領域における無偏光の光線の透過率を高められることが示唆された。またこの時、当該領域における外部光の反射率の低下は大きくないことが示唆された。かかる効果を奏する実施態様は図１～図７を用いて詳細に説明した。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ ハーフミラー， １１ 支持体， １２ ハーフミラー構造， １３ 部分反射膜， １４ 透明粘着層， １５ 選択反射フィルム， １６ 透明粘着層， １７ａ－ｂ １／４波長板， １９ａ－ｃ，ｚ ＡＲフィルム， ２０ａ－ｃ，ｚ 反射防止層， ２１ａ－ｂ 領域， ２２ａ－ｃ 領域， ２５ａ－ｃ 境界， ２６ａ－ｂ 領域， ２７ａ－ｂ 外縁， ２７ 表示面， ２８ａ－ｂ 照明， ３０ 多機能ミラー， ３１ カメラ， ３３ コンピューター， ３５ 積層体， ４０ ハーフミラー， Ａ ハーフミラー， Ｂ ハーフミラー， Ｅｘ 外部光， Ｌｐ 直線偏光の光線， Ｏｂ 観察者， Ｕｐ 無偏光の光線， Ｚ ハーフミラー

Claims (10)

1. 支持体と
   前記支持体の背面に積層される部分反射膜と、
   前記部分反射膜の背面に積層される選択反射フィルムと、
   前記選択反射フィルムの背面に積層される１／４波長板と、をこの順に備えるハーフミラーであって、
   前記選択反射フィルムの背面上に、前記１／４波長板の積層された第１の領域と、前記１／４波長板の積層されていない第２の領域とをさらに備え、
   前記第２の領域の背面に積層された反射防止フィルムをさらに備え、
   前記反射防止フィルムは、その背面に反射防止層を有するとともに、無偏光の光に対して、前記１／４波長板の透過率よりも高い透過率を有する、
   ハーフミラー。
2. 前記反射防止フィルムは、前記１／４波長板よりも小さなリターデーションを有する、
   請求項１に記載のハーフミラー。
3. 前記反射防止フィルムは、基材フィルム及び前記基材フィルムの背面に積層された前記反射防止層を有し、
   前記基材フィルムは、前記１／４波長板よりも小さな複屈折を有する、
   請求項２に記載のハーフミラー。
4. 前記反射防止フィルムは、可視光線の波長帯域の全体にわたって、無偏光の光に対して、前記１／４波長板の透過率よりも高い透過率を有する、
   請求項１～３のいずれかに記載のハーフミラー。
5. さらに前記１／４波長板の背面に前記反射防止フィルムが積層されており、
   前記反射防止フィルムが前記第１の領域と前記第２の領域との境界を覆っており、
   前記１／４波長板の背面の中央は前記ハーフミラーの背面側に露出している、
   請求項１～４のいずれかに記載のハーフミラー。
6. さらに前記１／４波長板の背面の中央に前記反射防止フィルムが積層されており、
   前記反射防止フィルムがさらに前記第１の領域の中央を覆っている、
   請求項１～４のいずれかに記載のハーフミラー。
7. 前記選択反射フィルムは、可視光帯域全体において、左円偏光及び右円偏光のうち一方、以下Ｆ偏光という、を他方、以下Ｒ偏光という、よりもよく透過するとともに、Ｒ偏光をＦ偏光よりもよく反射し、
   前記選択反射フィルムのＲ偏光に対する反射率は、可視光帯域全体において、前記部分反射膜のＦ偏光に対する反射率よりも高く、
   前記１／４波長板の背面より、前記１／４波長板の速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する直線偏光が入射すると、前記１／４波長板が直線偏光をＦ偏光に変換し、
   前記部分反射膜が前記選択反射フィルムに向かってＦ偏光を反射するとともに、Ｆ偏光をＲ偏光に変換し、さらに前記選択反射フィルムが前記部分反射膜に向かってＲ偏光を反射するとともに、Ｒ偏光をＦ偏光に変換することの繰り返しを通じて、前記支持体の正面から優先的にＦ偏光を出射する、
   請求項１～６のいずれかに記載のハーフミラー。
8. 請求項１～７のいずれかに記載のハーフミラーと、ディスプレイと、照明とを備え、
   前記ディスプレイの表示面は、前記第１の領域において、前記１／４波長板の背面に対向し、
   前記表示面から前記１／４波長板に射し込む画像光は、前記１／４波長板の速軸及び遅軸に対して４５度傾いた偏光軸を有する直線偏光であり、
   前記照明は、前記第２の領域において、前記反射防止フィルムの背面に対向し、
   前記照明から前記反射防止フィルムに射し込む照明光は、無偏光である、
   多機能ミラー。
9. 請求項１～７のいずれかに記載のハーフミラーを作製する方法であって、
   部分反射膜と選択反射フィルムの積層された支持体の背面において、前記選択反射フィルムの背面の第１の領域上及び第２の領域上に、１／４波長板を積層し、
   第１の領域上の前記１／４波長板を残しつつ、第２の領域上の前記１／４波長板を除去し、
   前記第２の領域上において、前記反射防止フィルムを前記選択反射フィルム上に積層する、
   方法。
10. 前記１／４波長板の積層において、前記選択反射フィルムの背面と前記１／４波長板の正面とを透明粘着層で接合し、ここで前記透明粘着層は、前記１／４波長板よりも前記選択反射フィルムに対して強く結合し、
    前記１／４波長板の除去において、前記１／４波長板を前記第１の領域と前記第２の領域との境界上で切断してから、前記第２の領域上の前記１／４波長板を前記選択反射フィルムより剥離し、
    前記反射防止フィルムの積層において、前記選択反射フィルムの背面と前記反射防止フィルムの正面とを前記第２の領域上に残された前記透明粘着層で接合する、
    請求項９に記載の方法。

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