JP2023166851A - レンズ部、積層体、表示体、表示体の製造方法および表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＲゴーグルの軽量化、高精細化を実現し得、さらに、残像を抑制し得るレンズ部を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態によるレンズ部は、ユーザに対して画像を表示する表示システムに用いられる。レンズ部は、画像を表す表示素子の表示面から前方に向けて出射され、偏光部材および第１のλ／４部材を通過した光を反射する、反射型偏光部材と；反射型偏光部材の前方に配置される吸収型偏光部材と；表示素子と反射型偏光部材との間の光路上に配置される第一レンズ部と；表示素子と第一レンズ部との間に配置され、表示素子から出射された光を透過させ、反射型偏光部材で反射された光を反射型偏光部材に向けて反射させるハーフミラーと；ハーフミラーと反射型偏光部材との間の光路上に配置される第２のλ／４部材と、を備える。第２のλ／４部材と反射型偏光部材とは一体化されている。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ部、積層体、表示体、表示体の製造方法および表示方法に関する。

液晶表示装置およびエレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置（例えば、有機ＥＬ表示装置）に代表される画像表示装置が急速に普及している。画像表示装置においては、画像表示を実現し、画像表示の性能を高めるために、一般的に、偏光部材、位相差部材等の光学部材が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

近年、画像表示装置の新たな用途が開発されている。例えば、Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ（ＶＲ）を実現するためのディスプレイ付きゴーグル（ＶＲゴーグル）が製品化され始めている。ＶＲゴーグルは様々な場面での利用が検討されていることから、その軽量化、高精細化等が望まれている。軽量化は、例えば、ＶＲゴーグルに用いられるレンズを薄型化することで達成され得る。一方で、薄型レンズを用いた表示システムに適した光学部材の開発も望まれている。さらに、ＶＲ表示システムにおいては、円偏光と直線偏光との変換、反射等が利用されるところ、本来反射されるべき光が透過してしまい、残像（ゴースト）として視認されるという問題がある。

特開２０２１－１０３２８６号公報

上記に鑑み、本発明はＶＲゴーグルの軽量化、高精細化を実現し得、さらに、残像を抑制し得るレンズ部の提供を主たる目的とする。

１．本発明の実施形態によるレンズ部は、ユーザに対して画像を表示する表示システムに用いられる。該レンズ部は、画像を表す表示素子の表示面から前方に向けて出射され、偏光部材および第１のλ／４部材を通過した光を反射する、反射型偏光部材と；上記反射型偏光部材の前方に配置される吸収型偏光部材と；上記表示素子と上記反射型偏光部材との間の光路上に配置される第一レンズ部と；上記表示素子と上記第一レンズ部との間に配置され、上記表示素子から出射された光を透過させ、上記反射型偏光部材で反射された光を上記反射型偏光部材に向けて反射させるハーフミラーと；上記ハーフミラーと上記反射型偏光部材との間の光路上に配置される第２のλ／４部材と、を備える。上記第２のλ／４部材と上記反射型偏光部材とは一体化されている。
２．上記１に記載のレンズ部において、上記反射型偏光部材の反射軸と上記吸収型偏光部材の吸収軸とは互いに平行に配置されてもよい。
３．上記１または２に記載のレンズ部において、上記第一レンズ部と上記ハーフミラーとは一体であってもよい。
４．上記１から３のいずれかに記載のレンズ部において、上記レンズ部は、上記吸収型偏光部材の前方に配置される第二レンズ部を備えてもよい。
５．上記１から４のいずれかに記載のレンズ部において、上記表示素子に含まれる上記偏光部材の吸収軸と上記第１のλ／４部材の遅相軸とのなす角度は４０°～５０°であってもよく、上記表示素子に含まれる上記偏光部材の吸収軸と上記第２のλ／４部材の遅相軸とのなす角度は４０°～５０°であってもよい。
６．上記１から５のいずれかに記載のレンズ部において、上記第２のλ／４部材と上記反射型偏光部材と上記吸収型偏光部材とが一体化されていてもよい。

７．本発明の実施形態による積層体は、上記１から６のいずれかに記載のレンズ部に用いられ、上記第２のλ／４部材と上記反射型偏光部材とを有する。
８．上記７に記載の積層体において、上記吸収型偏光部材をさらに有してもよい。
９．上記８に記載の積層体において、上記反射型偏光部材の反射軸と上記吸収型偏光部材の吸収軸とは互いに平行に配置されてもよい。

１０．本発明の実施形態による表示体は、上記１から６のいずれかに記載のレンズ部を有する。
１１．本発明の実施形態による表示体の製造方法は、上記１から６のいずれかに記載のレンズ部を有する表示体の製造方法である。

１２．本発明の実施形態による表示方法は、偏光部材および第１のλ／４部材を介して出射された画像を表す光を、ハーフミラーおよび第一レンズ部を通過させるステップと；上記ハーフミラーおよび前記第一レンズ部を通過した光を、第２のλ／４部材を通過させるステップと；上記第２のλ／４部材を通過した光を、反射型偏光部材で前記ハーフミラーに向けて反射させるステップと；上記反射型偏光部材および上記ハーフミラーで反射させた光を、上記第２のλ／４部材により上記反射型偏光部材を透過可能にするステップと；上記反射型偏光部材を透過した光を、吸収型偏光部材を透過させるステップと；を有し、上記第２のλ／４部材と上記反射型偏光部材とは一体化されている。

本発明の実施形態によるレンズ部によれば、ＶＲゴーグルの軽量化、高精細化を実現し得、さらに、残像を抑制し得る。

本発明の１つの実施形態に係る表示システムの概略の構成を示す模式図である。 反射型偏光フィルムに含まれる多層構造の一例を示す模式的な斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。また、図面は説明をより明確にするため、実施の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）面内位相差（Ｒｅ）
「Ｒｅ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。例えば、「Ｒｅ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ（λ）＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄによって求められる。
（３）厚み方向の位相差（Ｒｔｈ）
「Ｒｔｈ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。例えば、「Ｒｔｈ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。Ｒｔｈ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｔｈ（λ）＝（ｎｘ－ｎｚ）×ｄによって求められる。
（４）Ｎｚ係数
Ｎｚ係数は、Ｎｚ＝Ｒｔｈ／Ｒｅによって求められる。
（５）角度
本明細書において角度に言及するときは、当該角度は基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。したがって、例えば「４５°」は±４５°を意味する。

図１は本発明の１つの実施形態に係る表示システムの概略の構成を示す模式図である。図１では、表示システム２の各構成要素の配置および形状等を模式的に図示している。表示システム２は、表示素子１２と、反射型偏光部材３２と、吸収型偏光部材３４と、第一レンズ部１６と、ハーフミラー１８と、第一位相差部材２０と、第二位相差部材２２と、第二レンズ部２４とを備えている。反射型偏光部材３２は、表示素子１２の表示面１２ａ側である前方に配置され、表示素子１２から出射された光を反射し得る。第一レンズ部１６は表示素子１２と反射型偏光部材３２との間の光路上に配置され、ハーフミラー１８は表示素子１２と第一レンズ部１６との間に配置されている。第一位相差部材２０は表示素子１２とハーフミラー１８との間の光路上に配置され、第二位相差部材２２はハーフミラー１８と反射型偏光部材３２との間の光路上に配置されている。吸収型偏光部材３４は、反射型偏光部材３２の前方に配置され得る。反射型偏光部材の反射軸と吸収型偏光部材の吸収軸とは互いに略平行に配置され得、反射型偏光部材の透過軸と吸収型偏光部材の透過軸とは互いに略平行に配置され得る。なお、反射型偏光部材３２と吸収型偏光部材３４とをまとめて反射部と称する場合がある。

本発明の実施形態においては、第二位相差部材２２（以下、第二位相差部材を第２のλ／４部材と称する場合がある）と反射型偏光部材３２とは一体化されている。１つの実施形態においては、図示例のように、第２のλ／４部材２２と反射型偏光部材３２と吸収型偏光部材３４が一体化されている。第２のλ／４部材と反射型偏光部材と必要に応じて吸収型偏光部材とは、例えば接着層（図示せず）を介して一体化（代表的には、積層）されている。このような構成であれば、第２のλ／４部材と反射型偏光部材と必要に応じて吸収型偏光部材とが固定され、各部材の光学軸（遅相軸、反射軸および吸収軸）の軸配置のズレによる透過率の増大を防止することができる。特に、第２のλ／４部材と反射型偏光部材との固定が、そのような効果の主要因となり得る。また、各部材間に形成され得る空気層による悪影響を抑制することができる。その結果、本来反射されるべき光の透過を抑制することができ、残像（ゴースト）を良好に抑制することができる。接着層は、接着剤で形成されてもよいし、粘着剤で形成されてもよい。接着層の厚みは、例えば０．０５μｍ～３０μｍであり、好ましくは３μｍ～２０μｍであり、さらに好ましくは５μｍ～１５μｍである。

ハーフミラーから前方に配置される構成要素（図示例では、ハーフミラー１８、第一レンズ部１６、第二位相差部材２２、反射型偏光部材３２、吸収型偏光部材３４および第二レンズ部２４）をまとめてレンズ部（レンズ部４）と称する場合がある。

表示素子１２は、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイであり、画像を表示するための表示面１２ａを有している。表示面１２ａから出射される光は、例えば、表示素子１２に含まれ得る偏光部材（代表的には、偏光フィルム）を通過して出射され、第１の直線偏光とされている。

第一位相差部材２０は、第一位相差部材２０に入射した第１の直線偏光を第１の円偏光に変換し得るλ／４部材である（以下、第一位相差部材を第１のλ／４部材と称する場合がある）。なお、第一位相差部材２０は、表示素子１２に一体に設けられてもよい。

ハーフミラー１８は、表示素子１２から出射された光を透過させ、反射型偏光部材３２で反射された光を反射型偏光部材３２に向けて反射させる。ハーフミラー１８は、第一レンズ部１６に一体に設けられている。

第二位相差部材２２は、反射型偏光部材３２およびハーフミラー１８で反射させた光を、反射型偏光部材３２を透過させ得るλ／４部材である。なお、第二位相差部材２２は、第一レンズ部１６に一体に設けられてもよい。

第１のλ／４部材２０から出射された第１の円偏光は、ハーフミラー１８および第一レンズ部１６を通過し、第２のλ／４部材２２により第２の直線偏光に変換される。第２のλ／４部材２２から出射された第２の直線偏光は、反射型偏光部材３２を透過せずにハーフミラー１８に向けて反射される。このとき、反射型偏光部材３２に入射した第２の直線偏光の偏光方向は、反射型偏光部材の反射軸と同方向である。そのため、反射型偏光部材に入射した第２の直線偏光は、反射型偏光部材で反射される。

反射型偏光部材３２で反射された第２の直線偏光は第２のλ／４部材２２により第２の円偏光に変換され、第２のλ／４部材２２から出射された第２の円偏光は第一レンズ部１６を通過してハーフミラー１８で反射される。ハーフミラー１８で反射された第２の円偏光は、第一レンズ部１６を通過し、第２のλ／４部材２２により第３の直線偏光に変換される。第３の直線偏光は、反射型偏光部材３２を透過する。このとき、反射型偏光部材３２に入射した第３の直線偏光の偏光方向は、反射型偏光部材の透過軸と同方向である。そのため、反射型偏光部材３２に入射した第３の直線偏光は、反射型偏光部材を透過する。

反射型偏光部材３２を透過した光は、吸収型偏光部材３４および第二レンズ部２４を通過して、ユーザの目２６に入射する。なお、反射型偏光部材３２を透過した第３の直線偏光の偏光方向は、吸収型偏光部材の透過軸と同方向である。

例えば、表示素子１２に含まれる偏光部材の吸収軸と反射型偏光部材３２の反射軸とは、互いに略平行に配置されてもよいし、略直交に配置されてもよい。表示素子１２に含まれる偏光部材の吸収軸と第一位相差部材２０の遅相軸とのなす角度は、例えば４０°～５０°であり、４２°～４８°であってもよく、約４５°であってもよい。表示素子１２に含まれる偏光部材の吸収軸と第二位相差部材２２の遅相軸とのなす角度は、例えば４０°～５０°であり、４２°～４８°であってもよく、約４５°であってもよい。第一位相差部材２０の遅相軸と第二位相差部材２２の遅相軸とは、例えば、互いに略平行に配置され得る。

第一位相差部材２０の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、例えば１００ｎｍ～１９０ｎｍであり、１１０ｎｍ～１８０ｎｍであってもよく、１３０ｎｍ～１６０ｎｍであってもよく、１３５ｎｍ～１５５ｎｍであってもよい。

第一位相差部材２０は、好ましくは、位相差値が測定光の波長に応じて大きくなる逆分散波長特性を示す。第一位相差部材２０のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、例えば１未満であり、０．９５以下であってよく、さらには０．９０未満、さらには０．８５以下であってもよい。第一位相差部材２０のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、例えば０．７５以上である。

１つの実施形態において、第一位相差部材２０は、Ｒｅ（４００）／Ｒｅ（５５０）＜０．８５、Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＞１．０３、およびＲｅ（７５０）／Ｒｅ（５５０）＞１．０５を全て満たす。第一位相差部材２０は、０．６５＜Ｒｅ（４００）／Ｒｅ（５５０）＜０．８０（好ましくは、０．７＜Ｒｅ（４００）／Ｒｅ（５５０）＜０．７５）、１．０＜Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．２５（好ましくは、１．０５＜Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．２０）、および１．０５＜Ｒｅ（７５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．４０（好ましくは、１．０８＜Ｒｅ（７５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．３６）から選択される少なくとも１つを満たすことが好ましく、より好ましくは少なくとも２つを満たし、さらに好ましくは全てを満たす。

第一位相差部材２０は、好ましくは屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚの関係を示す。ここで「ｎｙ＝ｎｚ」はｎｙとｎｚが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。したがって、本発明の効果を損なわない範囲で、ｎｙ＜ｎｚとなる場合があり得る。第一位相差部材２０のＮｚ係数は、好ましくは０．９～３、より好ましくは０．９～２．５、さらに好ましくは０．９～１．５、特に好ましくは０．９～１．３である。

第一位相差部材２０は、上記特性を満足し得る任意の適切な材料で形成される。第一位相差部材２０は、例えば、樹脂フィルムの延伸フィルムまたは液晶化合物の配向固化層であり得る。

上記樹脂フィルムに含まれる樹脂としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステルカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、環状オレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、組み合わせて（例えば、ブレンド、共重合）用いてもよい。第一位相差部材２０が逆分散波長特性を示す場合、ポリカーボネート系樹脂またはポリエステルカーボネート系樹脂（以下、単にポリカーボネート系樹脂と称する場合がある）を含む樹脂フィルムが好適に用いられ得る。

上記ポリカーボネート系樹脂としては、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切なポリカーボネート系樹脂を用いることができる。例えば、ポリカーボネート系樹脂は、フルオレン系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、イソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、脂環式ジオール、脂環式ジメタノール、ジ、トリまたはポリエチレングリコール、ならびに、アルキレングリコールまたはスピログリコールからなる群から選択される少なくとも１つのジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、を含む。好ましくは、ポリカーボネート系樹脂は、フルオレン系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、イソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、脂環式ジメタノールに由来する構造単位ならびに／あるいはジ、トリまたはポリエチレングリコールに由来する構造単位と、を含み；さらに好ましくは、フルオレン系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、イソソルビド系ジヒドロキシ化合物に由来する構造単位と、ジ、トリまたはポリエチレングリコールに由来する構造単位と、を含む。ポリカーボネート系樹脂は、必要に応じてその他のジヒドロキシ化合物に由来する構造単位を含んでいてもよい。なお、第一位相差部材に好適に用いられ得るポリカーボネート系樹脂および第一位相差部材の形成方法の詳細は、例えば、特開２０１４－１０２９１号公報、特開２０１４－２６２６６号公報、特開２０１５－２１２８１６号公報、特開２０１５－２１２８１７号公報、特開２０１５－２１２８１８号公報に記載されており、これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。

樹脂フィルムの延伸フィルムで構成される第一位相差部材２０の厚みは、例えば１０μｍ～１００μｍであり、好ましくは１０μｍ～７０μｍ、より好ましくは１０μｍ～４０μｍ、さらに好ましくは２０μｍ～３０μｍである。

上記液晶化合物の配向固化層は、液晶化合物が層内で所定の方向に配向し、その配向状態が固定されている層である。なお、「配向固化層」は、後述のように液晶モノマーを硬化させて得られる配向硬化層を包含する概念である。第一位相差部材においては、代表的には、棒状の液晶化合物が第一位相差部材の遅相軸方向に並んだ状態で配向している（ホモジニアス配向）。棒状の液晶化合物として、例えば、液晶ポリマーおよび液晶モノマーが挙げられる。液晶化合物は、好ましくは、重合可能である。液晶化合物が重合可能であると、液晶化合物を配向させた後に重合させることで、液晶化合物の配向状態を固定できる。

上記液晶化合物の配向固化層（液晶配向固化層）は、所定の基材の表面に配向処理を施し、当該表面に液晶化合物を含む塗工液を塗工して当該液晶化合物を上記配向処理に対応する方向に配向させ、当該配向状態を固定することにより形成され得る。配向処理としては、任意の適切な配向処理が採用され得る。具体的には、機械的な配向処理、物理的な配向処理、化学的な配向処理が挙げられる。機械的な配向処理の具体例としては、ラビング処理、延伸処理が挙げられる。物理的な配向処理の具体例としては、磁場配向処理、電場配向処理が挙げられる。化学的な配向処理の具体例としては、斜方蒸着法、光配向処理が挙げられる。各種配向処理の処理条件は、目的に応じて任意の適切な条件が採用され得る。

液晶化合物の配向は、液晶化合物の種類に応じて液晶相を示す温度で処理することにより行われる。このような温度処理を行うことにより、液晶化合物が液晶状態をとり、基材表面の配向処理方向に応じて当該液晶化合物が配向する。

配向状態の固定は、１つの実施形態においては、上記のように配向した液晶化合物を冷却することにより行われる。液晶化合物が重合性または架橋性である場合には、配向状態の固定は、上記のように配向した液晶化合物に重合処理または架橋処理を施すことにより行われる。

上記液晶化合物としては、任意の適切な液晶ポリマーおよび／または液晶モノマーが用いられる。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせてもよい。液晶化合物の具体例および液晶配向固化層の作製方法は、例えば、特開２００６－１６３３４３号公報、特開２００６－１７８３８９号公報、国際公開第２０１８／１２３５５１号公報に記載されている。これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。

液晶配向固化層で構成される第一位相差部材２０の厚みは、例えば１μｍ～１０μｍであり、好ましくは１μｍ～８μｍ、より好ましくは１μｍ～６μｍ、さらに好ましくは１μｍ～４μｍである。

第二位相差部材２２の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、例えば１００ｎｍ～１９０ｎｍであり、１１０ｎｍ～１８０ｎｍであってもよく、１３０ｎｍ～１６０ｎｍであってもよく、１３５ｎｍ～１５５ｎｍであってもよい。

第二位相差部材２２は、好ましくは、位相差値が測定光の波長に応じて大きくなる逆分散波長特性を示す。第二位相差部材２２のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、例えば１未満であり、０．９５以下であってよく、さらには０．９０未満、さらには０．８５以下であってもよい。第二位相差部材２２のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、例えば０．７５以上である。

１つの実施形態において、第二位相差部材２２は、Ｒｅ（４００）／Ｒｅ（５５０）＜０．８５、Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＞１．０３、およびＲｅ（７５０）／Ｒｅ（５５０）＞１．０５を全て満たす。第二位相差部材２２は、０．６５＜Ｒｅ（４００）／Ｒｅ（５５０）＜０．８０（好ましくは、０．７＜Ｒｅ（４００）／Ｒｅ（５５０）＜０．７５）、１．０＜Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．２５（好ましくは、１．０５＜Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．２０）、および１．０５＜Ｒｅ（７５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．４０（好ましくは、１．０８＜Ｒｅ（７５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．３６）から選択される少なくとも１つを満たすことが好ましく、より好ましくは少なくとも２つを満たし、さらに好ましくは全てを満たす。

第二位相差部材２２は、好ましくは屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚの関係を示す。ここで「ｎｙ＝ｎｚ」はｎｙとｎｚが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。したがって、本発明の効果を損なわない範囲で、ｎｙ＜ｎｚとなる場合があり得る。第二位相差部材２２のＮｚ係数は、好ましくは０．９～３、より好ましくは０．９～２．５、さらに好ましくは０．９～１．５、特に好ましくは０．９～１．３である。

第二位相差部材２２は、上記特性を満足し得る任意の適切な材料で形成される。第二位相差部材２２は、例えば、樹脂フィルムの延伸フィルムまたは液晶化合物の配向固化層であり得る。樹脂フィルムの延伸フィルムまたは液晶化合物の配向固化層で構成される第二位相差部材２２については、第一位相差部材２０と同様の説明を適用することができる。第一位相差部材２０と第二位相差部材２２とは、同じ構成（形成材料、厚み、光学特性等）の部材であってもよく、異なる構成の部材であってもよい。

上記反射型偏光部材は、その透過軸に平行な偏光（代表的には、直線偏光）をその偏光状態を維持したまま透過させ、それ以外の偏光状態の光を反射し得る。反射型偏光部材としては、代表的には、多層構造を有するフィルム（反射型偏光フィルムと称する場合がある）で構成される。この場合、反射型偏光部材の厚みは、例えば１０μｍ～１５０μｍであり、好ましくは２０μｍ～１００μｍであり、さらに好ましくは３０μｍ～６０μｍである。

図２は、反射型偏光フィルムに含まれる多層構造の一例を示す模式的な斜視図である。多層構造３２ａは、複屈折性を有する層Ａと複屈折性を実質的に有さない層Ｂとを交互に有する。多層構造を構成する層の総数は、５０～１０００であってもよい。例えば、Ａ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘはｙ軸方向の屈折率ｎｙより大きく、Ｂ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙとは実質的に同一であり、Ａ層とＢ層との屈折率差は、ｘ軸方向において大きく、ｙ軸方向においては実質的にゼロである。その結果、ｘ軸方向が反射軸となり、ｙ軸方向が透過軸となり得る。Ａ層とＢ層とのｘ軸方向における屈折率差は、好ましくは０．２～０．３である。

上記Ａ層は、代表的には、延伸により複屈折性を発現する材料で構成される。このような材料としては、例えば、ナフタレンジカルボン酸ポリエステル（例えば、ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネートおよびアクリル系樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）が挙げられる。上記Ｂ層は、代表的には、延伸しても複屈折性を実質的に発現しない材料で構成される。このような材料としては、例えば、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステルが挙げられる。上記多層構造は、共押出と延伸とを組み合わせて形成され得る。例えば、Ａ層を構成する材料とＢ層を構成する材料とを押し出した後、多層化する（例えば、マルチプライヤーを用いて）。次いで、得られた多層積層体を延伸する。図示例のｘ軸方向は、延伸方向に対応し得る。

反射型偏光フィルムの市販品として、例えば、３Ｍ社製の商品名「ＤＢＥＦ」、「ＡＰＦ」、日東電工社製の商品名「ＡＰＣＦ」が挙げられる。

反射型偏光部材（反射型偏光フィルム）の直交透過率（Ｔｃ）は、例えば０．０１％～３％であり得る。反射型偏光部材（反射型偏光フィルム）の単体透過率（Ｔｓ）は、例えば４３％～４９％であり得、好ましくは４５～４７％であり得る。反射型偏光部材（反射型偏光フィルム）の偏光度（Ｐ）は、例えば９２％～９９．９９％であり得る。

上記吸収型偏光部材としては、代表的には、二色性物質を含む樹脂フィルム（吸収型偏光フィルムと称する場合がある）で構成される。この場合、吸収型偏光部材の厚みは、例えば１μｍ以上２０μｍ以下であり、２μｍ以上１５μｍ以下であってもよく、１２μｍ以下であってもよく、１０μｍ以下であってもよく、８μｍ以下であってもよく、５μｍ以下であってもよい。

上記吸収型偏光フィルムは、単層の樹脂フィルムから作製してもよく、二層以上の積層体を用いて作製してもよい。

単層の樹脂フィルムから作製する場合、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルム、部分ホルマール化ＰＶＡ系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質による染色処理、延伸処理等を施すことにより吸収型偏光フィルムを得ることができる。中でも、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られる吸収型偏光フィルムが好ましい。

上記ヨウ素による染色は、例えば、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは３～７倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、ＰＶＡ系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。

上記二層以上の積層体を用いて作製する場合の積層体としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたＰＶＡ系樹脂層（ＰＶＡ系樹脂フィルム）との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる吸収型偏光フィルムは、例えば、ＰＶＡ系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を形成して、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体を得ること；当該積層体を延伸および染色してＰＶＡ系樹脂層を吸収型偏光フィルムとすること；により作製され得る。本実施形態においては、好ましくは、樹脂基材の片側に、ハロゲン化物とポリビニルアルコール系樹脂とを含むポリビニルアルコール系樹脂層を形成する。延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温（例えば、９５℃以上）で空中延伸することをさらに含み得る。加えて、本実施形態においては、好ましくは、積層体は、長手方向に搬送しながら加熱することにより幅方向に２％以上収縮させる乾燥収縮処理に供される。代表的には、本実施形態の製造方法は、積層体に、空中補助延伸処理と染色処理と水中延伸処理と乾燥収縮処理とをこの順に施すことを含む。補助延伸を導入することにより、熱可塑性樹脂上にＰＶＡを塗布する場合でも、ＰＶＡの結晶性を高めることが可能となり、高い光学特性を達成することが可能となる。また、同時にＰＶＡの配向性を事前に高めることで、後の染色工程や延伸工程で水に浸漬された時に、ＰＶＡの配向性の低下や溶解などの問題を防止することができ、高い光学特性を達成することが可能になる。さらに、ＰＶＡ系樹脂層を液体に浸漬した場合において、ＰＶＡ系樹脂層がハロゲン化物を含まない場合に比べて、ポリビニルアルコール分子の配向の乱れ、および配向性の低下が抑制され得る。これにより、染色処理および水中延伸処理など、積層体を液体に浸漬して行う処理工程を経て得られる吸収型偏光フィルムの光学特性は向上し得る。さらに、乾燥収縮処理により積層体を幅方向に収縮させることにより、光学特性を向上させることができる。得られた樹脂基材／吸収型偏光フィルムの積層体はそのまま用いてもよく（すなわち、樹脂基材を吸収型偏光フィルムの保護層としてもよく）、樹脂基材／吸収型偏光フィルムの積層体から樹脂基材を剥離した剥離面に、もしくは、剥離面とは反対側の面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような吸収型偏光フィルムの製造方法の詳細は、例えば特開２０１２－７３５８０号公報、特許第６４７０４５５号に記載されている。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。

吸収型偏光部材（吸収型偏光フィルム）の直交透過率（Ｔｃ）は、０．５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１％以下であり、さらに好ましくは０．０５％以下である。吸収型偏光部材（吸収型偏光フィルム）の単体透過率（Ｔｓ）は、例えば４１．０％～４５．０％であり、好ましくは４２．０％以上である。吸収型偏光部材（吸収型偏光フィルム）の偏光度（Ｐ）は、例えば９９．０％～９９．９９７％であり、好ましくは９９．９％以上である。

反射部の直交透過率（Ｔｃ）は、０．５％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１％以下であり、さらに好ましくは０．０５％以下である。このような直交透過率を満足することにより、ユーザの残像（ゴースト）の視認を抑制することができ、優れた表示特性を実現し得る。反射部の単体透過率（Ｔｓ）は、好ましくは４０．０％～４５．０％であり、より好ましくは４１．０％以上である。反射部の偏光度（Ｐ）は、好ましくは９９．０％～９９．９９７％であり、より好ましくは９９．９％以上である。

上記反射部の光学特性は、反射型偏光部材の光学特性に相当してもよく、反射型偏光部材と吸収型偏光部材との積層体の光学特性に相当してもよい。上記光学特性は、反射型偏光部材に吸収型偏光部材を組み合わせることで、極めて良好に達成され得る。

上記のとおり、第二位相差部材と反射型偏光部材と必要に応じて吸収型偏光部材とは一体化されている。本発明の実施形態は、このような一体化物（積層体）も包含する。積層体は、例えば、図１の表示システム（代表的には、そのレンズ部）に用いられ得る。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、厚みは下記の測定方法により測定した値である。
＜厚み＞
１０μｍ以下の厚みは、走査型電子顕微鏡（日本電子社製、製品名「ＪＳＭ－７１００Ｆ」）を用いて測定した。１０μｍを超える厚みは、デジタルマイクロメーター（アンリツ社製、製品名「ＫＣ－３５１Ｃ」）を用いて測定した。

［製造例１：偏光板１の作製］
平均重合度２４００、ケン化度９９．９モル％、厚さ３０μｍのポリビニルアルコールフィルムを、３０℃ の温水中に浸漬し、膨潤させながらＰＶＡ系樹脂フィルムの長さが元長の２．０倍となるように一軸延伸を行った。次いで、０．３重量％（重量比：ヨウ素／ヨウ化カリウム＝０．５／８）の３０℃のヨウ素溶液中に浸漬し、ＰＶＡ系樹脂フィルムの長さが元長の３．０倍となるように一軸延伸しながら染色した。その後、ホウ酸４重量％、ヨウ化カリウム５重量％の水溶液中で、ＰＶＡ系樹脂フィルムの長さが元長の６倍となるように延伸した。さらに、ヨウ化カリウム３重量％の水溶液（ヨウ素含浸浴）でヨウ素イオン含浸処理を行った後、６０℃のオーブンで４分間乾燥し、厚さ１２μｍの偏光膜を得た。
この偏光膜の両側に長尺状のＨＣ－ＴＡＣフィルムおよび内側保護層となる長尺状のアクリル系樹脂フィルム（厚み２０μｍ）をそれぞれ、互いの長手方向を揃えるようにして貼り合わせて偏光板１を得た。なお、ＨＣ－ＴＡＣフィルムは、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（厚み２５μｍ）にハードコート（ＨＣ）層（厚み７μｍ）が形成されたフィルムであり、ＴＡＣフィルムが偏光子側となるようにして貼り合わせた。

［製造例２：λ／４部材１の作製］
撹拌翼および１００℃に制御された還流冷却器を具備した縦型反応器２器からなるバッチ重合装置に、ビス［９－（２－フェノキシカルボニルエチル）フルオレン－９－イル］メタン２９．６０重量部（０．０４６ｍｏｌ）、イソソルビド（ＩＳＢ）２９．２１重量部（０．２００ｍｏｌ）、スピログリコール（ＳＰＧ）４２．２８重量部（０．１３９ｍｏｌ）、ジフェニルカーボネート（ＤＰＣ）６３．７７重量部（０．２９８ｍｏｌ）、および、触媒として酢酸カルシウム１水和物１．１９×１０－２重量部（６．７８×１０－５ｍｏｌ）を仕込んだ。反応器内を減圧窒素置換した後、熱媒で加温を行い、内温が１００℃になった時点で撹拌を開始した。昇温開始４０分後に内温を２２０℃に到達させ、この温度を保持するように制御すると同時に減圧を開始し、２２０℃に到達してから９０分で１３．３ｋＰａにした。重合反応とともに副生するフェノール蒸気を１００℃の還流冷却器に導き、フェノール蒸気中に若干量含まれるモノマー成分を反応器に戻し、凝縮しないフェノール蒸気は４５℃の凝縮器に導いて回収した。第１反応器に窒素を導入して一旦大気圧まで復圧させた後、第１反応器内のオリゴマー化された反応液を第２反応器に移した。次いで、第２反応器内の昇温および減圧を開始して、５０分で内温２４０℃、圧力０．２ｋＰａにした。その後、所定の攪拌動力となるまで重合を進行させた。所定動力に到達した時点で反応器に窒素を導入して復圧し、生成したポリエステルカーボネート系樹脂を水中に押し出し、ストランドをカッティングしてペレットを得た。
得られたポリエステルカーボネート系樹脂（ペレット）を８０℃で５時間真空乾燥をした後、単軸押出機（東芝機械社製、シリンダー設定温度：２５０℃）、Ｔダイ（幅２００ｍｍ、設定温度：２５０℃）、チルロール（設定温度：１２０～１３０℃）および巻取機を備えたフィルム製膜装置を用いて、厚み１３０μｍの長尺状の樹脂フィルムを作製した。得られた長尺状の樹脂フィルムを、幅方向に、延伸温度１４０℃、延伸倍率２．７倍で延伸した。これにより、厚みが４７μｍであり、Ｒｅ（５９０）が１４３ｎｍであり、Ｎｚ係数が１．２である位相差フィルム（λ／４部材１）を得た。

［製造例３：λ／４部材２の作製］
式（Ｉ）で示される化合物５５重量部と、式（ＩＩ）で示される化合物２５重量部と、式（ＩＩＩ）で示される化合物２０重量部とを、シクロペンタノン（ＣＰＮ）４００重量部に加えた後、６０℃に加温、撹拌して溶解させた。その後、上記した化合物の溶液を室温に戻し、上記した化合物の溶液に、イルガキュア９０７（ＢＡＳＦジャパン社製）３重量部と、メガファックＦ－５５４（ＤＩＣ社製）０．２重量部と、ｐ－メトキシフェノール（ＭＥＨＱ）０．１重量部とを加えて、さらに撹拌した。撹拌後の溶液は、透明で均一であった。得られた溶液を０．２０μｍのメンブランフィルターでろ過し、重合性組成物を得た。
また、配向膜用ポリイミド溶液を厚さ０．７ｍｍのガラス基材にスピンコート法を用いて塗布し、１００℃で１０分乾燥した後、２００℃で６０分焼成することにより塗膜を得た。得られた塗膜を、市販のラビング装置によってラビング処理し、配向膜を形成した。
次いで、基材（実質的には、配向膜）に、上記で得られた重合性組成物をスピンコート法で塗布し、１００℃で２分乾燥した。得られた塗布膜を室温まで冷却した後、高圧水銀ランプを用いて、３０ｍＷ／ｃｍ^２の強度で３０秒間紫外線を照射した。これにより、厚みが１．５μｍであり、Ｒｅ（５９０）が１４３ｎｍであり、Ｎｚ係数が１．０である液晶配向固化層（λ／４部材２）を得た。

［実施例１］
（積層体１の作製）
反射型偏光フィルム（日東電工社製の「ＡＰＣＦＧ４」）に偏光板１を、反射型偏光フィルムの反射軸と偏光板１の偏光膜の吸収軸とが互いに平行に配置されるように、粘着剤を介して貼り合わせ、反射型偏光フィルム／偏光板１の積層体を得た。次に、反射型偏光フィルムの偏光板が設けられていない側の表面に、粘着剤を介して製造例２の位相差フィルム１（第２のλ／４部材）を貼り合わせた。ここで、位相差フィルム１は、その遅相軸が反射型偏光フィルムの反射軸および偏光板１の偏光膜の吸収軸に対して４５°の角度をなすようにして貼り合わせた。このようにして、（λ／４）部材１／反射型偏光フィルム／偏光板１の構成を有する積層体１を得た。積層体１の偏光板１側を反射防止層が形成されたガラス（レンズ代替品）に粘着剤を介して貼り合わせ、（λ／４）部材１／反射型偏光フィルム／偏光板１／ガラス／反射防止層の構成を有する評価用サンプルＥ１を得た。

［実施例２］
実施例１で得られた積層体１のλ／４部材１側を実施例１と同様のガラスに粘着剤を介して貼り合わせ、反射防止層／ガラス／（λ／４）部材１／反射型偏光フィルム／偏光板１の構成を有する評価用サンプルＥ２を得た。

［比較例１］
実施例１と同様にして、反射型偏光フィルム／偏光板１の積層体を得た。得られた積層体の偏光板１側を実施例１と同様のガラスに粘着剤を介して貼り合わせ、反射型偏光フィルム／偏光板１／ガラス／反射防止層の構成を有する評価用サンプルＣ１－１を得た。一方、実施例１と同様の第２のλ／４部材１を、実施例１と同様のガラスに粘着剤を介して貼り合わせ、（λ／４）部材１／ガラス／反射防止層の構成を有する評価用サンプルＣ１－２を得た。

実施例および比較例で得られた評価用サンプルについて、下記の評価を行った。評価結果を表１に示す。
＜評価＞
評価装置として紫外可視分光光度計（大塚電子社製、「ＬＰＦ－２００」）を用いた。当該分光光度計の光源の出射側に、製造例１の偏光板１と製造例２の位相差フィルム１（第１のλ／４部材）とを光源側から順に有する積層体を配置した。ここで、偏光板１の偏光膜の吸収軸と第１のλ／４部材１の遅相軸とのなす角度は４５°であった。当該積層体の出射側に実施例および比較例の評価用サンプルを以下のようにして配置した。
（実施例１の評価用サンプルＥ１）
評価用サンプルＥ１と同様のガラスを光源側に配置し、評価用サンプルＥ１を、第２のλ／４部材１が光源側のガラスに対向するようにして、光源側ガラスから１ｍｍ～３ｍｍ離隔して配置した。評価用サンプルＥ１および光源側積層体の光学軸の角度は下記のとおりであった。なお、「０°」は評価用サンプルＥ１の長手方向に対応し、角度は当該長手方向に対して反時計回りの角度である。
光源側積層体の吸収型偏光フィルムの吸収軸：０°
光源側積層体の第１のλ／４部材の遅相軸：１３５°
評価用サンプルＥ１における第２のλ／４部材の遅相軸：４５°
評価用サンプルＥ１における反射型偏光フィルムの反射軸：９０°
評価用サンプルＥ１における吸収型偏光フィルムの吸収軸：９０°
（実施例２の評価用サンプルＥ２）
評価用サンプルＥ２をガラスが光源側となるように配置し、評価用サンプルＥ２の偏光板１側に評価用サンプルＥ２と同様のガラスを偏光板１から１ｍｍ～３ｍｍ離隔して配置した。それぞれの光学部材の光学軸の角度は、上記実施例１と同様であった。
（比較例１の評価用サンプルＣ１－１およびＣ１－２）
評価用サンプルＣ１－２をガラスが光源側となるように配置し、評価用サンプルＣ１－２のλ／４部材１側に、評価用サンプルＣ１－１を、反射型偏光フィルムが第２のλ／４部材１に対向するようにして、評価用サンプルＣ１－２から１ｍｍ～３ｍｍ離隔して配置した。それぞれの光学部材の光学軸の角度は、上記実施例１と同様であった。

上記のような状態（この状態を基準状態と称する）で、紫外可視分光光度計（大塚電子社製、「ＬＰＦ２００」）を用いて、評価用サンプルの単体透過率を測定した。当該単体透過率は、ＪＩＳ Ｚ８７０１の２度視野（Ｃ光源）により測定して視感度補正を行なったＹ値である。次に、基準状態から光源側の部材を反時計回りに３°および１０°回転させた状態で、上記と同様にして単体透過率を測定した。結果を表１に示す。

表１から明らかなとおり、本発明の実施例によれば、各部材の光学軸（遅相軸、反射軸および吸収軸）の軸配置のズレによる透過率の増大を防止できるので、残像（ゴースト）を良好に抑制することができることがわかる。なお、製造例２のλ／４部材１の代わりに製造例３のλ／４部材２を用いても同様の結果が得られることが確認された。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

本発明の実施形態に係るレンズ部は、例えば、ＶＲゴーグル等の表示体に用いられ得る。

２ 表示システム
４ レンズ部
１２ 表示素子
１６ 第一レンズ部
１８ ハーフミラー
２０ 第一位相差部材
２２ 第二位相差部材
２４ 第二レンズ部
３２ 反射型偏光部材
３４ 吸収型偏光部材

Claims (12)

1. ユーザに対して画像を表示する表示システムに用いられるレンズ部であって、
   画像を表す表示素子の表示面から前方に向けて出射され、偏光部材および第１のλ／４部材を通過した光を反射する、反射型偏光部材と、
   前記反射型偏光部材の前方に配置される吸収型偏光部材と、
   前記表示素子と前記反射型偏光部材との間の光路上に配置される第一レンズ部と、
   前記表示素子と前記第一レンズ部との間に配置され、前記表示素子から出射された光を透過させ、前記反射型偏光部材で反射された光を前記反射型偏光部材に向けて反射させるハーフミラーと、
   前記ハーフミラーと前記反射型偏光部材との間の光路上に配置される第２のλ／４部材と、を備え、
   前記第２のλ／４部材と前記反射型偏光部材とが一体化されている、
   レンズ部。
2. 前記反射型偏光部材の反射軸と前記吸収型偏光部材の吸収軸とは互いに平行に配置される、請求項１に記載のレンズ部。
3. 前記第一レンズ部と前記ハーフミラーとは一体である、請求項１に記載のレンズ部。
4. 前記吸収型偏光部材の前方に配置される第二レンズ部を備える、請求項１に記載のレンズ部。
5. 前記表示素子に含まれる前記偏光部材の吸収軸と前記第１のλ／４部材の遅相軸とのなす角度は４０°～５０°であり、
   前記表示素子に含まれる前記偏光部材の吸収軸と前記第２のλ／４部材の遅相軸とのなす角度は４０°～５０°である、請求項１に記載のレンズ部。
6. 前記第２のλ／４部材と前記反射型偏光部材と前記吸収型偏光部材とが一体化されている、請求項１に記載のレンズ部。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のレンズ部に用いられ、
   前記第２のλ／４部材と前記反射型偏光部材とを有する、
   積層体。
8. 前記吸収型偏光部材をさらに有する、請求項７に記載の積層体。
9. 前記反射型偏光部材の反射軸と前記吸収型偏光部材の吸収軸とは互いに平行に配置される、請求項８に記載の積層体。
10. 請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズ部を有する表示体。
11. 請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズ部を有する表示体の製造方法。
12. 偏光部材および第１のλ／４部材を介して出射された画像を表す光を、ハーフミラーおよび第一レンズ部を通過させるステップと、
    前記ハーフミラーおよび前記第一レンズ部を通過した光を、第２のλ／４部材を通過させるステップと、
    前記第２のλ／４部材を通過した光を、反射型偏光部材で前記ハーフミラーに向けて反射させるステップと、
    前記反射型偏光部材および前記ハーフミラーで反射させた光を、前記第２のλ／４部材により前記反射型偏光部材を透過可能にするステップと、
    前記反射型偏光部材を透過した光を、吸収型偏光部材を透過させるステップと、を有し、
    前記第２のλ／４部材と前記反射型偏光部材とが一体化されている、
    表示方法。
    

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