JP6668803B2 - 光学部材、表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学部材及び表示装置に関する。

ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」ともいう）は、例えば、自動車等の乗り物のインストルメントパネル内に配置された映像源からフロントウィンドウに映像光を投影し、運転者に対して各種の情報を表示する映像表示システムである。従来、自動車等の乗り物のフロントウィンドウとしては、一対のガラス基板の間に飛散防止用の中間層を挟み込んだ合わせガラスが使用されており、この合わせガラスをＨＵＤに適用すると、映像光が光の屈折により二重に見えてしまう場合がある。そこで、この光の屈折を抑制するために、中間層の断面を楔形状とした合わせガラスが提案されている（特許文献１参照）。

ここで、自動車等の乗り物のフロントウィンドウ（光学部材）は、車種毎に取り付け角度が相違する。そのため、中間層の断面を楔形状とした場合、その厚みや、楔角等は、乗り物への取り付け角度に応じて設計される必要がある。しかし、現状では、中間層の楔形状を取り付け角度に応じて設計することは困難であり、また、中間層の断面を設計通りの楔形状となるように製造することも困難である。

特許第２８１５６９３号公報

そのため、楔形状の中間層を使用する代わりに、斜面に反射層を形成した複数の単位光学形状（プリズム形状）を有する光学シートを一対のガラス基板間に配置することが考えられる。この場合、光学シートをガラス基板間に挟み込んで、所定の温度（例えば、１３０℃）環境下で、ガラス基板に所定の圧力（例えば、１．３ＭＰａ）をかけて各層を密着させ、一枚の合わせガラス状の形態に形成している。このように、高温環境下において各層に高い圧力をかけると、光学シートのプリズム形状が歪み、それに伴いプリズム形状の斜面に形成された反射層の反射面も歪んだり、破損したりしてしまう場合があり、製造した合わせガラスに映像光を反射させても像がぼやけてしまう場合があった。

本発明の課題は、像がぼやけてしまうのを抑制することができる光学部材及び表示装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されない。
第１の発明は、外界の光を透過するとともに、映像源（１１）から投射された映像光を観察者側に反射する光学部材（１）であって、第１支持体（１０）と、前記第１支持体の観察者側とは反対の背面側に設けられる光制御層（２０）と、前記光制御層の背面側に設けられる第２支持体（４０）とを備え、前記光制御層は、第１傾斜面（２２ｂ）及び第２傾斜面（２２ｃ）を有する単位光学形状部（２２ａ）が複数配列された第１光学形状層（２２）と、前記第１光学形状層の前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層される第２光学形状層（２３）とから構成され、前記第１傾斜面の少なくとも一部には、入射した光の少なくとも一部を反射する反射層（２４）が設けられ、前記第１光学形状層は、ガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂により形成されていること、を特徴とする光学部材である。
第２の発明は、第１の発明の光学部材（１）において、前記第１光学形状層（２２）は、ビッカース硬度Ｈが、Ｈ≧１５ＨＶ０．０１を満たす樹脂により形成されていること、を特徴とする光学部材である。
第３の発明は、第１の発明又は第２の発明の光学部材（１）において、前記第２光学形状層（２３）は、ガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂により形成されていること、を特徴とする光学部材である。
第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかの光学部材（１）において、前記反射層（２４）は、入射した光のうち、一部を反射し、その他を透過させること、を特徴とする光学部材である。
第５の発明は、第１の発明から第４の発明までのいずれかの光学部材（１）と、前記光学部材に映像光を投影する映像源（１１）と、を備える表示装置（１００）である。

本発明によれば、像がぼやけてしまうのを抑制することができる。

実施形態の表示装置を説明する図である。 実施形態のフロントウィンドウの構成を説明する図である。 光学シートの製造方法を説明する図である。 フロントウィンドウの製造方法を説明する図である。 フロントウィンドウの製造過程において積層体に加える圧力及び温度と時間との関係を示す図である。 実施例及び比較例の試験体の評価結果を示す表である。 フロントウィンドウの別な形態を示す図である。

以下、本発明に係る光学部材及び表示装置を、自動車のフロントウィンドウに搭載されるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）に適用した実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。

（実施形態）
図１は、実施形態の表示装置１００を説明する図である。図１は、表示装置１００において、フロントウィンドウ１の幾何学的中心を通り、フロントウィンドウ１の厚み方向に平行であって、単位光学形状部２２ａ（後述）の配列方向に平行な断面における断面形状を示している。
なお、図１を含め以下の説明においては、理解を容易にするために、フロントウィンドウ１の左右方向（幅方向）をＸ方向、上下方向（高さ方向）をＹ方向、厚み方向をＺ方向とする。また、フロントウィンドウ１を中心として、厚み方向（Ｚ方向）の−Ｚ側を観察者側（運転者側、表面側、車内側）とし、＋Ｚ側を背面側（裏面側、車外側）とする。
本実施形態では、光学部材を、自動車のフロントウィンドウ１として用いる例を示すが、これに限定されるものでなく、サイドウィンドウや、リアウィンドウ等に用いてもよく、また、自動車以外の乗り物等の窓等に用いるようにしてもよい。

図１に示すように、表示装置１００は、フロントウィンドウ１と、映像源２と、投射光学系３とから構成される。表示装置１００は、映像源２から投射された映像光を、フロントウィンドウ１を介して運転者（観察者）側に拡大投影する装置である。具体的には、表示装置１００は、映像源２で結像された映像光を、投射光学系３を介してフロントウィンドウ１へ入射させ、フロントウィンドウ１に設けられた光学シート２０（後述）により、運転者の眼Ｅに向けて映像情報を反射させる。また、このフロントウィンドウ１は、外界（車外）からの光の一部を、フロントウィンドウ１の背面側から運転者側へ透過させ、映像光と車外から入射する光とを重ねて見せる、いわゆるシースルー機能を備える。

フロントウィンドウ１は、図１に示すように、不図示の自動車の車体（ボディ）の水平方向に対して所定の角度で傾斜した状態で取り付けられている。図１において、フロントウィンドウ１の＋Ｚ側が自動車の前方であり、フロントウィンドウ１の−Ｚ側が自動車の後方（車内側）である。なお、図示していないが、フロントウィンドウ１は、＋Ｚ側に向けて全体が凸となるような三次元の湾曲形状に形成されている。
映像源２は、映像光を表示するマイクロディスプレイであり、例えば、透過型の液晶表示デバイス、反射型の液晶表示デバイス、有機ＥＬ等により構成される。本実施形態では、映像源２は、自動車の速度や、エンジンの回転数等の情報に係る映像光を出射する。
投射光学系３は、映像源２に表示された映像光をフロントウィンドウ１に投射する複数のレンズ群から構成された光学系である。
映像源２及び投射光学系３は、一体型のプロジェクタとして構成され、フロントウィンドウ１の車内側（−Ｚ側）に設けられたインストルメントパネル（不図示）内において、運転者の正面に配置されている。

次に、フロントウィンドウ１の詳細な構成について説明する。
図２は、フロントウィンドウ１の構成を説明する図である。図２（ａ）は、フロントウィンドウ１の部分断面図である。図２（ｂ）は、第１光学形状層２２（後述）を背面側（＋Ｚ側）から観察した様子を示す図であり、第１光学形状層２２の背面側に設けられた第２光学形状層２３、中間層５０、第２ガラス基板４０の図示は省略している。
図２（ａ）に示すように、フロントウィンドウ１は、観察者側（車内側、−Ｚ側）から順に、第１ガラス基板（第１支持体）１０、中間層３０、光学シート（光制御層）２０、中間層５０、第２ガラス基板（第２支持体）４０が積層されている。

第１ガラス基板１０は、フロントウィンドウ１の最も車内側（−Ｚ側）に配置された透明な部材である。第１ガラス基板１０としては、例えば、ソーダライムガラス（青板ガラス）、硼珪酸ガラス（白板ガラス）、石英ガラス、ソーダガラス、カリガラス等を用いることができる。また、第１ガラス基板１０の厚みは、２〜３ｍｍの範囲とすることが好ましい。

光学シート２０は、第１ガラス基板１０の背面側（＋Ｚ側）に配置されたシートである。光学シート２０は、第１ガラス基板１０を介して入射した光の一部を運転者側（観察者側）に反射し、入射した光のその他を透過させる機能を有している。本実施形態の光学シート２０は、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０間の全面に対して設けられている。
光学シート２０は、観察者側から順に、基材層２１、第１光学形状層２２、反射層２４、第２光学形状層２３が積層されている。

基材層２１は、光学シート２０を形成する際のベースとなる平板状の部材であり、光学シート２０の最も観察者側（−Ｚ側）に設けられている。基材層２１は、例えば、光透過性の高いＰＥＴ等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂等から形成される。

第１光学形状層２２は、基材層２１の背面側（＋Ｚ側）に設けられた層である。第１光学形状層２２の背面側（＋Ｚ側）の面には、単位光学形状部２２ａが複数配列されている。
この単位光学形状部２２ａは、左右方向（Ｘ方向）に延在し、上下方向（Ｙ方向）に沿って複数配列されている。また、単位光学形状部２２ａは、背面側（＋Ｚ側）に凸になるようにして、光学シート２０の厚み方向（Ｚ方向）に平行であって単位光学形状部２２ａの配列方向（Ｙ方向）に平行な断面（ＹＺ面）における断面形状が略三角形状、いわゆるプリズム形状に形成されている。
単位光学形状部２２ａは、第１傾斜面２２ｂと、第１傾斜面２２ｂに対向する第２傾斜面２２ｃとから構成されており、第１傾斜面２２ｂが、単位光学形状部２２ａの頂部ｔを挟んで第２傾斜面２２ｃより上側（＋Ｙ側）に位置している。

第１傾斜面２２ｂは、映像源２から出射した映像光が直接入射する面であり、第１傾斜面２２ｂの下側（−Ｙ側）の端部が、上側（＋Ｙ側）の端部よりも、厚み方向（Ｚ方向）において背面側（＋Ｚ側）に位置している。また、各単位光学形状部２２ａの第１傾斜面２２ｂの全面には、反射層２４が形成されている。
第２傾斜面２２ｃは、映像源２から出射した映像光が直接入射しない面であり、第２傾斜面２２ｃの上側（＋Ｙ側）の端部が、下側（−Ｙ側）の端部よりも、厚み方向（Ｚ方向）において背面側（＋Ｚ側）に位置している。

単位光学形状部２２ａにおいて、第１傾斜面２２ｂが、ＸＹ面に平行な面となす角度は、αである。また、第２傾斜面２２ｃがＸＹ面に平行な面となす角度は、β（β＞α）である。更に、単位光学形状部２２ａの配列ピッチは、Ｐであり、単位光学形状部２２ａの高さ（厚み方向における単位光学形状部２２ａの頂部ｔから単位光学形状部２２ａ間の谷部ｖまでの寸法）は、ｈである。これらの角度、寸法は、フロントウィンドウ１を自動車に取り付けたときの傾斜角度、映像源２からの映像光の投射角度等に応じて適宜設定される。
なお、第１光学形状層２２の観察者側（−Ｚ側）の面は、基材層２１と接合される面であり、基材層２１を介して観察者側から光学シート２０へ入射する映像光の入射面となる。

第１光学形状層２２は、光透過性を有し、また、ガラス転移温度が高い樹脂、例えば、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、アクリルアクリレート等を用いることができる。ここで、第１光学形状層２２に用いられる樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、Ｔｇ≧９０度であることが望ましい。
ここで、本実施形態のフロントウィンドウ１は、上述したように各ガラス基板間に光学シート２０を挟み込んだ合わせガラス状の形態であるため、その合わせガラス状に製造する過程（後述する）において、各層を密着させるためにオートクレーブ圧力窯等を用いて、高温環境下（例えば、１３０度環境下）において、高い圧力（例えば、１．３ＭＰａ）がかけられる。そのため、仮に、第１光学形状層２２を形成する樹脂にガラス転移温度Ｔｇが９０度未満の樹脂を用いた場合、第１光学形状層２２に形成された単位光学形状部２２ａが、上記温度及び圧力によって歪んでしまい、それに伴い、第１傾斜面に形成された反射層２４の反射面も歪んでしまう。このように反射面が歪んだフロントウィンドウに映像光を入射させた場合、反射層により反射した像は、ぼやけてしまい、映像の鮮明さが低下してしまう場合があった。

このような問題を回避するために、本実施形態のフロントウィンドウ１は、上述したように、光学シート２０を構成する第１光学形状層２２にガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂を用いている。これにより、フロントウィンドウの製造過程において第１光学形状層２２に高温環境下において高い圧力がかかったとしても、単位光学形状部２２ａ及び反射層２４が歪んでしまうのを抑制することができ、製造したフロントウィンドウ１の像がぼやけてしまうのを抑制することができる。

また、第１光学形状層２２は、上述の単位光学形状部２２ａ及び反射層２４の歪みをより効率よく抑制する観点から、ビッカース硬度ＨがＨ≧１５ＨＶ０．０１を満たすことが望ましい。仮にビッカース硬度Ｈが１５ＨＶ０．０１未満である場合、単位光学形状部に歪が生じやすくなるため望ましくない。
なお、第１光学形状層２２を成形した場合に成形型からの離型性が悪化してしまうため、ビッカース硬度Ｈは、５０ＨＶ０．０１以下であることが望ましい。

第２光学形状層２３は、光透過性を有し、第１光学形状層２２の背面側（＋Ｚ側）の面に設けられた層である。第２光学形状層２３は、光学シート２０の背面を平坦にするために設けられている。第２光学形状層２３の屈折率は、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３間における光の屈折を回避する観点から、第１光学形状層２２と同等であることが望ましい。
ここで、第２光学形状層２３は、上述の第１光学形状層２２と同様の樹脂、すなわち、ガラス転移温度ＴｇがＴｇ≧９０度の樹脂を用いてもよく、また、ビッカース硬度ＨがＨ≧１５ＨＶ０．０１を満たすようにしてもよい。この場合、フロントウィンドウ１の製造過程における第２光学形状層２３の歪みの発生も抑制することができ、反射層２４が歪んでしまうのをより効率よく抑止することができる。

反射層２４は、単位光学形状部２２ａの第１傾斜面２２ｂ上に形成された層である。反射層２４は、入射した光の一部を反射し、入射した光のその他を透過する透過型の反射層、いわゆるマジックミラーである。反射層２４の反射率と透過率の割合は、適宜設定することができるが、映像光を良好に反射させるとともに、自動車の進行方向側から入射する光を十分に透過させて、観察者である運転者の視界を良好に保つ観点から、透過率が７０％以上の範囲であることが望ましい。
反射層２４は、光反射性の高い金属、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル等により形成されている。本実施形態において、反射層２４は、アルミニウムを蒸着することにより形成されている。また、これに限らず、反射層２４は、光反射性の高い金属をスパッタリングしたり、金属箔を転写したり、金属薄膜を含有した塗料を塗布したりする等により形成されてもよい。

第１中間層３０は、第１ガラス基板１０と光学シート２０（第１光学形状層２２）との間に配置された層である。第１ガラス基板１０及び光学シート２０は、第１中間層３０により接合されている。第１中間層３０は、フロントウィンドウ１の破損時に、第１ガラス基板１０の破片が飛散するのを防止するために設けられている。第１中間層３０としては、例えば、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）を用いることができる。第１中間層３０の厚みは、０．３〜０．８ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、第１中間層３０の屈折率は、フロントウィンドウ１内における光の屈折を回避する観点から、各ガラス基板１０、４０や、第１光学形状層２２（光学シート２０）と同等であることが望ましい。
第２ガラス基板４０は、フロントウィンドウ１の最も背面側（＋Ｚ側）に配置された透明な部材である。第２ガラス基板４０としては、第１ガラス基板１０と同じ材料を用いることができる。また、第２ガラス基板４０の厚みは、２〜３ｍｍの範囲とすることが好ましい。

第２中間層５０は、第２ガラス基板４０と光学シート２０（第２光学形状層２３）との間に配置された層である。第２ガラス基板４０及び光学シート２０は、第２中間層５０により接合されている。第２中間層５０は、フロントウィンドウ１の破損時に、第２ガラス基板４０の破片が飛散するのを防止するために設けられている。第２中間層５０としては、第１中間層３０と同じく、ＰＶＢを用いることができる。第２中間層５０の厚みは、０．３〜０．８ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、第２中間層５０の屈折率は、各ガラス基板１０、４０や、第１光学形状層２２（光学シート２０）と同等であることが望ましい。

本実施形態のフロントウィンドウ１において、第１中間層３０及び第２中間層５０は、フロントウィンドウ１の上端部（＋Ｙ方向の最上端部）から下端部（−Ｙ方向の最下端部）までの範囲において、それぞれ層厚が均等となるように構成されている。すなわち、本実施形態のフロントウィンドウ１において、第１中間層３０及び第２中間層５０のＹＺ断面は、楔形状ではなく、フロントウィンドウ１の上端部から下端部までの範囲において層厚が均等な矩形状となる。したがって、本実施形態のフロントウィンドウ１は、上述の特許文献１に記載されているように中間層の断面を楔形状とした従来の合わせガラスに比べて、光学シート２０の設計及び製造が容易である。

次に、本実施形態のフロントウィンドウ１に入射する映像光Ｌ及び車外から入射する光Ｇの動きについて説明する。
図１に示すように、映像源２から投射された映像光Ｌは、投射光学系３を介して、フロントウィンドウ１の観察者側の面へ入射する。フロントウィンドウ１に入射した映像光Ｌは、基材層２１を透過して第１光学形状層２２の観察者側の面に入射する。
そして、映像光Ｌの一部の光Ｌ１は、第１光学形状層２２に形成された単位光学形状部２２ａの第１傾斜面２２ｂに入射して、反射層２４において観察者側へ反射する。
また、映像光Ｌの他の一部の光Ｌ２は、マジックミラー状に形成された反射層２４を透過した後に、第２光学形状層２３、第２中間層５０、第２ガラス基板４０を更に透過して、フロントウィンドウ１の背面側（＋Ｚ側）の面から出射する。
更に、映像光Ｌの他の一部の光Ｌ３は、フロントウィンドウ１の第１ガラス基板１０の表面で反射することとなるが、フロントウィンドウ１の斜め上側（＋Ｙ側）へ反射するため、そのほとんどが観察者の眼Ｅには届くことはない。

自動車の車外から入射する景色等の光は、図１に示すように、フロントウィンドウ１の背面側（＋Ｚ側）の面から入射し、その一部の光Ｇ１は、反射層２４を透過して観察者（運転者）側へと届く。また、別な一部の光Ｇ２は、第２傾斜面２２ｃを通過して観察者（運転者）側へと届く。更に、他の光Ｇ３は、反射層２４において反射することとなるが、フロントウィンドウ１の斜め上側へ反射するため、そのほとんどは観察者の眼Ｅに届くことはない。
このように、本実施形態のフロントウィンドウ１は、反射層２４により映像源１１から出射された自動車の速度等の情報の映像を運転者側へ反射させるとともに、フロントウィンドウ１越しに見える景色等の光を透過させることができる。これにより、自動車を運転する運転者は、前方（自動車の進行方向）から目を逸らせることなく、走行速度等の情報を確認することができ、安全に自動車を運転することができる。

次に、本実施形態の光学シート２０の製造方法について説明する。
図３は、光学シート２０の製造方法を説明する図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、光学シート２０が製造されるまでの過程を示す図である。
図３（ａ）に示すように、長尺状の長尺基材２１’を筒状の巻取体Ｒから引き出しながら、長尺基材２１’の上に第１光学形状層２２（図２参照）を形成する樹脂をノズル１１０から充填する。続いて、長尺基材２１’を、単位光学形状部２２ａ（不図示）に対応する凹凸形状を有する成形ロール１２０により押圧して、長尺基材２１’の上に第１光学形状層２２が連続する第１光学形状帯２２’を形成する。そして、第１光学形状帯２２’を硬化させた後、長尺基材２１’を巻取体Ｒに巻き取る。本実施形態の第１光学形状層２２は、ロール状に巻かれた長尺基材２１’に連続的に第１光学形状層２２を形成した後、再びロール状に巻き取る、いわゆるロールツーロール方式により効率よく製造される。

次に、図３（ｂ）に示すように、巻取体Ｒに巻き取られた長尺基材２１’を、真空蒸着装置１３０内に配置するとともに、蒸着源１４０を所定の位置に配置する。蒸着源１４０は、蒸着金属１４０ａ（例えば、アルミニウム）と、その蒸着金属１４０ａを加熱する加熱体１４０ｂとから構成される。
そして、第１光学形状帯２２’が形成された長尺基材２１’を巻取体Ｒから引き出しながら、蒸着源１４０において、蒸着金属１４０ａを加熱体１４０ｂにより加熱、溶融させて蒸発させる。蒸発した蒸着金属１４０ａは、第１光学形状帯２２’に形成された単位光学形状部２２ａの第１傾斜面２２ｂ（図２参照）上に付着して、反射層２４となる。これにより、長尺基材２１’上に第１光学形状帯２２’、反射層２４が順に形成された積層体Ｆ１が得られる。次に、この積層体Ｆ１を巻取体Ｒに巻き取り、真空蒸着装置１３０から取り出す。

次に、図３（ｃ）に示すように、積層体Ｆ１を巻取体Ｒから引き出しながら、積層体Ｆ１の単位光学形状部２２ａ（不図示）が形成された側の面に、第２光学形状層２３（図２参照）を形成するための樹脂をノズル１５０から充填する。続いて、積層体Ｆ１を、平坦面を形成する成形ロール１６０により押圧して、積層体Ｆ１上に第２光学形状層２３が連続する第２光学形状帯２３’を形成する。これにより、長尺基材２１’上に、第１光学形状帯２２’、反射層２４、第２光学形状帯２３’が順に積層された積層体Ｆ２が得られる。
そして、第２光学形状帯２３’を十分に硬化させた後、積層体Ｆ２を裁断部１７０へ移動させる。裁断部１７０において、積層体Ｆ２を所定の大きさに裁断することにより、基材層２１、第１光学形状層２２、反射層２４、第２光学形状層２３が積層された光学シート２０が完成する。

次に、フロントウィンドウの製造方法について説明する。
図４は、フロントウィンドウ１の製造方法を説明する図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、フロントウィンドウ１が製造されるまでの過程を示す図である。
図５は、フロントウィンドウの製造過程において積層体に加える圧力及び温度と時間との関係を示す図である。
次に、図４（ａ）に示すように、光学シート２０の基材層２１側の面に第１中間層３０を形成し、その上に第１ガラス基板１０を積層する。それから、図４（ｂ）に示すように、光学シート２０の第２光学形状層２３側の面に第２中間層５０を形成し、その上に第２ガラス基板４０を積層し、不図示の押圧ロールに挟み込んで仮圧着させて、積層体Ｆ３を得る。

続いて、積層体Ｆ３をオートクレーブ圧力釜内に配置して、所定の温度環境下において、所定の圧力をかけて、光学シート２０と各ガラス基板１０、５０とを、それぞれ各中間層３０、５０によって密着させる。ここで、積層体Ｆ３にかける温度及び圧力は、例えば、時間経過とともに変化させるようにしてもよい。例えば、図５に示すように、温度は、室温から６０分かけて１３０度まで上昇させ、６０分間１３０度を維持した後に、６０分かけて４０度まで下げる。また、圧力は、温度を上昇させるのと同時に、６０分かけて１．２７ＭＰａまで圧力を上昇させ、６０分間１．２７ＭＰａを維持した後、６０分かけて圧力を０．１ＭＰａまで下げる。これにより、光学シート２０と、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０とは、それぞれ各中間層３０、５０によって接合され、フロントウィンドウ１が完成する。

このとき、第１光学形状層２２及び第２光学形状層２３は、上述したように、ガラス転移温度ＴｇがＴｇ≧９０度の樹脂により形成されているので、合わせガラスの製造過程における高温、高圧力が加えられたとしても、単位光学形状部２２ａが歪んでしまうのを大幅に抑制することができる。そのため、単位光学形状部２２ａの第１傾斜面２２ｂに形成された反射層２４が歪んだり、割れたりしてしまうのを回避することができ、反射層２４を反射する映像がぼやけてしまうのを抑制することができる。

次に、フロントウィンドウの試験体を複数作製し、その試験体の加熱加圧試験による光学シートの単位光学形状部に生じる歪みの評価と、試験体の像のぼやけの評価とについて説明する。
図６は、実施例及び比較例の試験体の評価結果を示す表である。
評価には、ガラス転移温度の相違する複数種類の異なる材料から光学シートを作製し、その光学シートを、中間層（ＰＶＢ）を介して基材に挟み込んだ試験体（比較例、実施例１、２）を使用した。
なお、各試験体は、上述の実施形態のフロントウィンドウ１と同様に、第１基材、第１中間層、光学シート、第２中間層、第２基材が順に積層された構成を有している。各試験体に用いる光学シートは、上述の実施形態で説明した光学シート２０と同様に、単位光学形状部が複数配列され、第１傾斜面に反射層が設けられた第１光学形状層と、第２光学形状層とが積層されたものである（図２参照）。また、各試験体に用いる各基材は、上述の実施形態の第１ガラス基板、第２ガラス基板に対応する代替部材であり、ポリカーボネート樹脂の板材が使用されている。各試験体の相違点は、第１光学形状層及び第２光学形状層に用いる材料が相違している点である。

比較例の試験体は、光学シートの第１光学形状層及び第２光学形状層を構成する材料が、アクリルアクリレート系樹脂（三洋化成工業株式会社、サンラッドＡ）であり、そのガラス転移温度Ｔｇが７０．０度であり、ビッカース硬度が１３．２ＨＶ０．０１である。また、比較例の試験体の第１光学形状層及び第２光学形状層は、５００ｍＪの紫外線（ＵＶ）の照射量により硬化させたものである。
実施例１の試験体は、光学シートの第１光学形状層及び第２光学形状層を構成する材料が、アクリルアクリレート系樹脂（協立化学産業株式会社、５５５０）であり、そのガラス転移温度Ｔｇが１２０．７度であり、粘度が３０ＭＰａであり、ビッカース硬度が３０．３ＨＶ０．０１である。また、実施例の試験体の第１光学形状層及び第２光学形状層は、５００ｍＪの紫外線の照射量により硬化させたものである。
実施例２の試験体は、光学シートの第１光学形状層及び第２光学形状層を構成する材料が、アクリルアクリレート系樹脂（協立化学産業株式会社、ＸＩＰ−３）であり、そのガラス転移温度Ｔｇが１５６．９度であり、粘度が３５ＭＰａであり、ビッカース硬度が１８．６ＨＶ０．０１である。また、実施例の試験体の第１光学形状層及び第２光学形状層は、５００ｍＪの紫外線の照射量により硬化させたものである。

各試験体の加熱加圧試験は、各試験体を１３０度の温度環境下に配置し、光学シートを挟み込む基材に１．３ＭＰａの圧力を１時間かけることによって行われている。
図６における各試験体の歪みの評価は、加熱加圧試験後における各試験体の光学シートに設けられた単位光学形状部の第２傾斜面に歪みが生じているか否かを目視によって評価している。各試験体の歪みの評価は、この目視評価により第２傾斜面に歪が生じていないものと判断したものを「○」とし、第２傾斜面に歪が生じているものと判断したものを「×」とした。
ここで、単位光学形状部の第１傾斜面は、第２傾斜面に比較して光学シートの厚み方向（Ｚ方向）に対して大きく傾斜しているため、厚み方向に加わる圧力に対する歪みの発生の有無を確認するのが困難となる。そのため、本評価では、光学シートの厚み方向に対して傾斜量が小さく、厚み方向に加わる圧力に対して歪みを容易に認識することができる第２傾斜面を基準にして、単位光学形状部（第１傾斜面）に歪が生じているか否かを評価している。

また、図６における各試験体の像のぼやけの評価は、各試験体に対して映像源から映像光を照射して、表示される像にぼやけが生じているか否かを目視によって評価しており、表示した映像にぼやけが生じていないと判断したものを「○」とし、映像にぼやけが生じていると判断したものを「×」とした。

図６に示すように、比較例の試験体は、加熱加圧試験によって歪みの評価、像のぼやけの評価が共に「×」となった。
これに対して、各実施例の試験体は、歪みの評価、像のぼやけの評価が共に「○」となった。これは、ガラス転移温度が比較例の試験体に比して高い温度（９０度以上）の材料を光学シート（各単位光学形状層）に使用し、上述の加熱加圧試験においても単位光学形状部（第１傾斜面）が変形し難くなったためと考えられる。
以上より、光学シート（各単位光学形状層）を構成する樹脂のガラス転移温度が９０度以上であり、また、上述のビッカース硬度ＨがＨ≧１５ＨＶ０．０１を満たすことによって、高温、高圧力の環境下において、単位光学形状部に生じる歪みが抑制され、それに伴い表示される像のぼやけが抑制されることが確認された。

以上より、本実施形態のフロントウィンドウ１は、第１光学形状層２２のガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂により形成されているので、合わせガラスの製造工程における高い温度環境下において、高い圧力が加えられたとしても、単位光学形状部２２ａが歪んでしまうのを抑制することができる。これにより、フロントウィンドウ１は、単位光学形状部２２ａの歪みが起因となる反射層２４の反射面の歪みが生じてしまうのを減らすことができ、運転者（観察者）側に反射される映像のぼやけを大幅に抑制することができる。
本実施形態のフロントウィンドウ１は、第１光学形状層２２のビッカース硬度Ｈが、Ｈ≧１５ＨＶ０．０１を満たす樹脂により形成されているので、合わせガラスの製造工程における高い温度環境下において、高い圧力が加えられたとしても、単位光学形状部２２ａが歪んでしまうのを抑制することができる。
本実施形態のフロントウィンドウ１は、第２光学形状層２３のガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂により形成されているので、高温高圧力の環境下において、単位光学形状部２２ａが歪んでしまうのをより効率よく抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
図７は、フロントウィンドウの別な形態を示す図である。
（１）上述の実施形態において、光学シート２０は、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０間の全面に対して設けられ、また、光学シート２０の各第１傾斜面２２ｂに反射層２４が設けられる例を示したが、これに限定されるものでない。
例えば、図７（ａ）に示すように、フロントウィンドウ１は、光学シート２０が上述の実施形態と同様に、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０間の全面に対して設けられているが、反射層２４が、フロントウィンドウの下側（−Ｙ側）の領域の第１傾斜面２２ｂにのみ設けられるようにしてもよい。これにより、フロントウィンドウ１の映像の反射に寄与しない部分にまで反射層２４が形成されてしまうのを回避することができ、車外から入射する景色等の光をより鮮明に車内側へ透過させることができ、運転者の視界を良好にすることができる。また、反射層２４が形成される範囲が、上述の実施形態のフロントウィンドウ１に比して限定されるため、光学シート２０の製造コストを低減することができる。

また、図７（ｂ）に示すように、フロントウィンドウ１は、光学シート２０が、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０間の下側の領域にのみ設けられるようにしてもよい。また、図７（ｃ）に示すように、光学シート２０が、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０間の下側であって、運転席に対向する領域にのみ設けられるようにしてもよい。この場合、反射層２４は、各単位光学形状部２２ａの第１傾斜面２２ｂ上に形成されている。また、第１ガラス基板１０及び第２ガラス基板４０間の光学シート２０が存在しない領域には、光学シート２０と同程度の厚みを有した中間層（ＰＶＢ）が設けられ、フロントウィンドウ１の全体の厚みを均一にしている。
これにより、フロントウィンドウ１の映像の反射に寄与しない部分にまで光学シート２０（反射層２４）が形成されてしまうのを回避することができ、車外から入射する景色等の光をより鮮明に車内側へ透過させることができる。また、光学シート２０のサイズがフロントウィンドウ１のサイズよりも小さいため、光学シート２０の製造コストを低減することができる。

（２）上述の実施形態において、映像源１１は、運転者の前方に設けられたインストルメントパネル内において、運転者の正面に配置される例を示したが、これに限定されるものでない。映像源は、運転者の正面以外、例えば、助手席側のインストルメントパネル内に配置され、映像光を斜め方向から出射するようにしてもよい。この場合、映像光を適正に運転者側へ反射させる観点から、光学シート２０の単位光学形状部の配列方向は、映像源から出射される映像光の進行方向に平行又は略平行な方向にするのが望ましい。

（３）上述の実施形態において、光学シート２０の反射層２４がハーフミラー（マジックミラー）状の半透過型の反射層である例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、フロントウィンドウではなく、リアウィンドウ等として用いるのであれば、反射層２４は、第１傾斜面２２ｂに入射した光を完全に反射する反射層であってもよい。

（４）上述の実施形態において、反射層２４は、アルミニウムの蒸着により形成される例を示したが、これに限定されるものでない。例えば、反射層２４は、第１光学形状層２２の第１傾斜面２２ｂと第２光学形状層２３との間に、光透過性を有し、第１光学形状層２２の屈折率よりも低い屈折率の層（例えば、空気層）としてもよい。

（５）上述の実施形態において、光学部材を自動車のフロントウィンドウ１として表示装置（ＨＵＤ）に適用した例について説明したが、これに限定されるものでない。例えば、光学部材は、室内用のパーテーションに映像を表示する表示装置にも適用してもよく、また、背景等の外界の光を透過する店舗等のショーウィンドウに広告等の映像を表示する表示装置に適用してもよい。

（６）上述の実施形態において、反射層２４は、第１傾斜面の全面に設けられる例を示したが、これに限定されるものでなく、第１傾斜面の一部に設けられるようにしてもよい。このようにすることで、映像源から出射した光を反射層２４により反射するとともに、車外から入射する光を第１傾斜面の反射層２４が形成されていない部位から車内側へ透過させることができ、フロントウィンドウ越しに見える景色等の光をより鮮明な状態で透過することができる。

（７）上述の実施形態において、単位光学形状部２２ａは、プリズム形状に形成される例を示したが、これに限定されるものでなく、光学部材の用途や、映像源の配置位置等に応じて、リニアフレネルレンズ形状や、サーキュラーフレネルレンズ形状に形成されるようにしてもよい。

１ フロントウィンドウ
２ 映像源
１０ 第１ガラス基板
２０ 光学シート
２１ 基材層
２２ 第１光学形状層
２２ａ 単位光学形状部
２２ｂ 第１傾斜面
２２ｃ 第２傾斜面
２３ 第２光学形状層
２４ 反射層
３０ 第１中間層
４０ 第２ガラス基板
５０ 第２中間層
１００ 表示装置

Claims (5)

1. 外界の光を透過するとともに、映像源から投射された映像光を観察者側に反射する光学部材であって、
   第１支持体と、
   前記第１支持体の観察者側とは反対の背面側に設けられる光制御層と、
   前記光制御層の背面側に設けられる第２支持体とを備え、
   前記光制御層は、第１傾斜面及び第２傾斜面を有する単位光学形状部が複数配列された第１光学形状層と、前記第１光学形状層の前記単位光学形状部が設けられた側の面に積層される第２光学形状層とから構成され、
   前記第１傾斜面の少なくとも一部には、入射した光の少なくとも一部を反射する反射層が設けられ、
   前記第１光学形状層は、ガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂により形成されており、
   前記第１光学形状層は、ビッカース硬度Ｈが、５０ＨＶ０．０１≧Ｈ≧１５ＨＶ０．０１を満たす樹脂により形成されていること、
   を特徴とする光学部材。
2. 請求項１に記載の光学部材において、
   前記第２光学形状層は、ビッカース硬度Ｈが、５０ＨＶ０．０１≧Ｈ≧１５ＨＶ０．０１を満たす樹脂により形成されていること、
   を特徴とする光学部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光学部材において、
   前記第２光学形状層は、ガラス転移温度Ｔｇが、Ｔｇ≧９０度の樹脂により形成されていること、
   を特徴とする光学部材。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学部材において、
   前記反射層は、入射した光のうち、一部を反射し、その他を透過させること、
   を特徴とする光学部材。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学部材と、
   前記光学部材に映像光を投影する映像源と、
   を備える表示装置。

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