JP7279814B2 - ヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents
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Description
影像を投射する影像投射器と、当該影像投射器からの影像が投射される樹脂フィルムとを備えたヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記樹脂フィルムは、樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してp偏光となる光線を入射角60°で照射しつつ、照射点を中心に0~90°の範囲でフィルム面を面内回転させた場合の平均反射率が10%以上であり、
前記影像投射器は、当該影像投射器からの影像を構成する光線において、前記樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してp偏光成分の強度が全光線成分の強度の51%以上である光線を投射するものであり、
前記樹脂フィルムは、下記測定法により求めたa*の絶対値の最大値およびb*の絶対値の最大値が下式(1)および(2)を充足する入射面が水平面に対して80°~100°の範囲となるように配置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
b*の絶対値の最大値≦30 (2)
<測定法>
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を、入射角度40°、60°および80°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とした偏光子に透過させ、波長400~1600nmの範囲の透過率をそれぞれの入射角度において測定する。なおここで、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2に設定し、走査速度を600nm/分とする。得られた透過スペクトルとD65光源の分光分布とXYZ系の等色関数を用いて、各入射角度におけるa*の絶対値およびその最大値、および、b*の絶対値およびその最大値を算出した。
b*の絶対値の最大値≦30 (2)
<測定法> (この測定法を「第一の測定法」と称することがある)
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を、入射角度40°、60°および80°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とする偏光子に透過させ、波長400~1600nmの範囲の透過率をそれぞれの入射角度において測定する。なおここで、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2に設定し、走査速度を600nm/分とする。得られた透過スペクトルとD65光源の分光分布とXYZ系の等色関数を用いて、各入射角度におけるa*の絶対値およびその最大値、および、b*の絶対値およびその最大値を算出した。
b*の絶対値の最大値≦30 (2)
<測定法>
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を、入射角度40°、60°および80°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とする偏光子に透過させ、波長400~1600nmの範囲の透過率をそれぞれの入射角度において測定する。なおここで、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2に設定し、走査速度を600nm/分とする。得られた透過スペクトルとD65光源の分光分布とXYZ系の等色関数を用いて、各入射角度におけるa*の絶対値およびその最大値、および、b*の絶対値およびその最大値を算出した。
物性値の評価方法ならびに効果の評価方法は次の通りである。
王子計測機器(株)製 位相差測定装置(KOBRA-21ADH)を用いた。3.5cm×3.5cmで切り出したフィルムサンプルを装置に設置し、入射角0°におけるフィルム面内の配向軸方位を測定した。
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、測定検体である樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を入射角度40°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とする偏光子に透過させ、波長400~1600nmの範囲の透過率を測定した。測定条件としては、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2と設定し、走査速度を600nm/分とし、得られた透過率とD65光源の分光分布とXYZ系の等色関数を用いてa*値、b*値を算出した。入射角60°および80°としたこと以外は上記と同様の操作でa*値、b*値をそれぞれの角度に対して算出した。
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、測定検体である樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を入射角度40°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とする偏光子に透過させ、波長λ=450~1600nmの範囲の透過率T(λ)を測定した。測定条件としては、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2と設定し、走査速度を600nm/分とし、検出器の直前に偏光子を取り付けて透過光のうちのs偏光成分のみを検出器へと入光させた。得られた透過率のうち、波長λ=450nm~650nmの平均透過率をC(40)とすると、波長λ=450nm~650nmの透過スペクトルと、直線T(40,λ)=C(40)との交点の数をN(40)とした。入射角60°および80°としたこと以外は上記と同様の操作でN(60)およびN(80)を得た。
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、測定検体である樹脂フィルム面に対して入射角度20°、40°および70°のそれぞれで光を入射させ、のフィルム面を反射面とした入射面に対してp偏光となる光の波長400~1600nmの範囲の反射率を求め、また、入射角度を0°として前記p偏光と同偏光軸の光線(便宜上「p偏光」の用語を用いる)およびこれに直交する偏光軸の光線(便宜上「s偏光」の用語を用いる)の波長400~1600nmの範囲の透過率を測定し、それぞれ波長450nm~650nmの平均反射率、平均透過率を求めた。測定条件としては、スリットは2nm(可視)、自動制御(赤外)とし、ゲインは2と設定し、走査速度を600nm/分とした。
下記(a1)~(a4)の手順で求めた。
(a1) (4)と同等の手順、測定条件で、入射面と配向軸が平行となるように配置された測定検体の樹脂フィルム面の入射角度60°のp偏光の波長400~1600nmの範囲の反射スペクトルを測定した。
(a2) 前記(a1)で得た反射スペクトルから、波長450~650nmの範囲の反射率の平均値を算出した。
(a3) 樹脂フィルムを5°刻みで右方向に面内回転させながら、各回転角度おいて前記(a1)および(a2)を繰り返し、合計の回転角度が90°に達したところで測定を終えた。
(a4) 前記(a1)~(a3)の各回転角度において得られた反射率の平均値を足し合わせて平均することで、樹脂フィルムを面内回転させた場合の平均反射率(%)とした。
樹脂フィルムを25℃雰囲気下で250時間おき、入射角度70°にて該フィルム面を反射面とした入射面に対してp偏光となる光を入射したこと以外は、評価方法(5)と同様にして平均透過率を求めた。続いて、前記樹脂フィルムを100℃の雰囲気下で250時間放置し、25℃雰囲気下250時間放置後の平均透過率測定時と同一のフィルム面、同一測定箇所に対して入射角70°で該フィルム面を反射面とした入射面に対してp偏光となる光を入射させ、評価方法(4)と同様にして平均透過率を求めた。これらの値から両者の差を求め、これを波長450~650nmの平均透過率の変化量とした。
樹脂フィルムを150℃の雰囲気下で2時間おき、その後、液体測定用石英セルに入れて流動パラフィンを充填し、スガ試験機(株)製 ヘイズメーター(HGM-2DP)を用いて測定を行うことで、フィルム表面ヘイズを除いた内部ヘイズを測定した。当該測定を、無作為に測定位置を変えて10回繰り返し、その平均値を該フィルムの内部ヘイズ値とした。
下記(b1)~(b3)の手順で求めた。
(b1) 日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、測定検体である樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してp偏光となる偏光を入射角度60°となるように入射させ、波長450~1600nmの範囲の透過スペクトルを測定した。測定条件としては、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2と設定し、走査速度を600nm/分とし、検出器の直前に偏光子を取り付けて透過光のうちのp偏光成分のみを検出器へと入光させた。得られた透過スペクトルから、波長450~650nmの範囲の透過率の平均値を算出し、透過光中のp偏光成分量Tppとした。
(b2) 前記(c1)と同様の実験を、検出器に入光させる光をs偏光成分に変えて実施し、透過光中のs偏光成分量Tpsを求めた。
(b3) 下記式1にてp偏光成分の割合(%)を算出した。
透過光中のp偏光成分の割合(%)=Tpp/(Tpp+Tps)×100 ・・・式1
(9)情報表示性
影像投射器として、ドリームメーカー社製ディスプレイ(SP-133CM)を用い、偏光子を装着して、実施例および比較例で示す樹脂フィルムあるいは積層体(情報表示部)に入射角度60°で該樹脂フィルムあるいは積層体を反射面としたときp偏光またはs偏光となる光線により影像を投射し、表示像の鮮明性と輝度の斑の有無を目視により評価した。評価基準は次の通りである。
◎:情報表示部に投影した表示像は高鮮明であり、輝度の斑もなく、使用上問題ない。
○:情報表示部に投影した表示像はわずかに輝度の斑が見られるものの、鮮明性が高く、使用上問題ない。
×:情報表示部に投影した表示像は鮮明性が悪い、あるいは輝度の斑が強く使用上問題あり。
快晴の屋外で、実施例および比較例で得た樹脂フィルムあるいは積層体を鉛直方向に対して60°傾斜させ、樹脂フィルムあるいは積層体の中心を、300mm離れた位置から偏光サングラスを着用しながら水平に見た場合の色付きの視認性評価を行った。評価基準は次のとおりである。
◎:色付きがほとんど見えない。
○:色付きがごく僅かに見えるが、使用上問題ない。
×:強い色付きが見える。
各実施例、各比較例で使用した樹脂フィルムを得るために表1に示す樹脂を使用した。なお、樹脂1は結晶性樹脂であり、樹脂2~10は非晶性樹脂である。また、「mol%」はジカルボン酸単位、ジオール単位のそれぞれにおいて、その総量を100モル%とした割合である。
樹脂フィルムA、Q:
熱可塑性樹脂AとしてIV=0.65のポリエチレンテレフタレート(樹脂1)を用いた。また、熱可塑性樹脂Bとして、ポリエチレンナフタレートの共重合体(2,6-ナフタレンジカルボン酸成分を酸成分全体に対して80mol%、イソフタル酸成分を酸成分全体に対して20mol%、分子量400のポリエチレングリコールをジオール成分全体に対して4mol%共重合したポリエチレンナフタレート、IV=0.65)(樹脂2)を用いた。準備した熱可塑性樹脂Aと熱可塑性樹脂Bを、2台の単軸押出機にそれぞれ投入し、290℃の温度で溶融させた。次いで、熱可塑性樹脂Aと熱可塑性樹脂Bを、それぞれFSSタイプのリーフディスクフィルタを5枚介した後、ギアポンプにて計量しながら、熱可塑性樹脂Aと熱可塑性樹脂Bの重量比が1となるようスリット数801個の積層装置にて合流させて、熱可塑性樹脂Aが両側の最表層に位置するように厚み方向に交互に801層積層された溶融樹脂積層体を得た。その後、溶融樹脂積層体を口金から吐出し、温度25℃のキャスティングドラムで冷却、固化してキャストフィルムを得た。得られたキャストフィルムを、60℃の温度に設定したロール群で加熱した後、フィルム長手方向に85℃の温度に設定されたロールで50%/秒の延伸速度で3.0倍に延伸し、その後一旦冷却した。このようにして得られた一軸延伸フィルムをテンターに導き、90℃の温度の熱風で予熱後、95℃の温度でフィルム幅方向に5%/秒の延伸速度で4.0倍に延伸した。延伸したフィルムは、そのままテンター内で215℃の熱風にて熱処理を行い、続いて同温度条件下で幅方向に1%の弛緩処理をした後に室温まで冷却した。続いて幅方向の両端エッジ部分を均等に断裁除去して、厚み75μm、幅400mmの樹脂フィルムのロールを得た。フィルム幅方向の中央位置を100mm×100mmを採取し、厚み75μmの樹脂フィルムAを得た。また、同様にロールの幅方向の端部から100mm×100mmを採取し厚み75μmの樹脂フィルムQを得た。
層数、各層の樹脂、延伸倍率、厚みを表2に示すとおりとした以外は樹脂フィルムAと同様に樹脂フィルムB~Pを得た。なお、厚みの調整はキャスティングドラムの回転速度の調節により行った。なお、樹脂フィルムFおよび樹脂フィルムGにおいては、2台の単軸押出機に同一の樹脂を供給して製膜した。
樹脂フィルムAを反射面としたときの入射面に対してp偏光となる光線を投射する投影光源、および樹脂フィルムAを備え、前記樹脂フィルムAの高倍率延伸方向と光源からの光の入射面と垂直な方向となるよう配置されてなるHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。
樹脂フィルムAの片面に、アクリル系接着剤を介して厚み2mmのガラス板を貼り合わせて、次の構成の積層体を得た。p偏光を発生して放射する投影光源、および得られた積層体に含まれる樹脂フィルムAの高倍率延伸方向を入射面と垂直な方向となるよう配置されてなるHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。
構成:樹脂フィルム/接着層(厚み10μm)/ガラス(厚み2mm)。
樹脂フィルムAの両面に、遮熱性を有さないポリビニルブチラール樹脂A(接着層)を介して厚み2mmのガラス板を貼り合わせ、次の構成の積層体を得た。p偏光を発生して放射する投影光源、および得られた積層体に含まれる樹脂フィルムAの高倍率延伸方向を入射面と垂直な方向となるよう配置されてなるHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。
構成:ガラス(厚み2mm)/接着層(厚み350μm)/樹脂フィルム/接着層(厚み350μm)/ガラス(厚み2mm)。
樹脂フィルム、投影光源、高倍率延伸方向を入射面の関係(垂直/平行)を表3のとおりとした以外は実施例2と同様にHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。
実施例2の積層体の樹脂フィルムのガラスが積層されていない側の面に対し、スパッタリング法によってフッ化マグネシウム膜をAR層として設け、次の構成の積層体を得た。得られた積層体と、p偏光を発生して放射する投影光源とを備えたHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。なお、効果の評価においては、下記構成のAR層側に光源を置いた。
構成:AR層(厚み0.1μm)/樹脂フィルム(厚み75μm)/接着層(厚み10μm)/ガラス(厚み2mm)
(実施例18)
樹脂フィルムAの両面に、セシウムドープ酸化タングステン粒子0.035重量%と、錫ドープ酸化インジウム粒子0.14重量%を含有する遮熱性を有するポリビニルブチラール樹脂B(接着層)を介して厚み2mmのガラス板を貼り合わせ、次の構成の積層体を得た。得られた積層体と、p偏光を発生して放射する投影光源とを備えたHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。
構成:ガラス(厚み2mm)/接着層(厚み350μm)/樹脂フィルム(厚み75μm)/接着層(厚み350μm)/ガラス(厚み2mm)。
樹脂フィルムAの片面に実施例3のポリビニルブチラール樹脂A(接着層)を、もう片方の面に実施例18のポリビニルブチラール樹脂B(接着層)をそれぞれ介して厚み2mmのガラス板を貼り合わせ、次の構成の積層体を得た。得られた積層体と、p偏光を発生して放射する投影光源とを備えたHUDシステムを作製した。評価結果を表3に示す。なお、効果の評価においては、ポリビニルブチラールA側と接するガラス側に光源を置いた。
構成:ガラス(厚み2mm)/接着層(厚み350μm)/樹脂フィルム(厚み75μm)/接着層(厚み350μm)/ガラス(厚み2mm)。
2:偏光子
3:検出器
i:入射光(s偏光)
t1:透過光(投影部透過後)
t2:透過光(投影部と偏光子透過後)
θ:入射角
T(θ,λ):光源から入射角θ°で照射したs偏光が前記樹脂フィルム及び前記偏光子を透過したときに得られる、波長λnmにおける透過率
C(θ):波長450nm~750nmの範囲内におけるT(θ,λ)の平均値
Claims (19)
- 影像を投射する影像投射器と、当該影像投射器からの影像が投射される樹脂フィルムとを備えたヘッドアップディスプレイシステムであって、
前記樹脂フィルムは、樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してp偏光となる光線を入射角60°で照射しつつ、照射点を中心に0~90°の範囲でフィルム面を面内回転させた場合の平均反射率が10%以上であり、
前記影像投射器は、当該影像投射器からの影像を構成する光線において、前記樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してp偏光成分の強度が全光線成分の強度の51%以上である光線を投射するものであり、
前記樹脂フィルムは、下記測定法により求めたa*の絶対値の最大値およびb*の絶対値の最大値が下式(1)および(2)を充足する入射面が水平面に対して80°~100°の範囲となるように配置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
a*の絶対値の最大値≦30 (1)
b*の絶対値の最大値≦30 (2)
<測定法>
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を、入射角度40°、60°および80°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とする偏光子に透過させ、波長400~1600nmの範囲の透過率をそれぞれの入射角度において測定する。なおここで、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2に設定し、走査速度を600nm/分とする。得られた透過スペクトルとD65光源の分光分布とXYZ系の等色関数を用いて、各入射角度におけるa*の絶対値およびその最大値、および、b*の絶対値およびその最大値を算出した。
なお、光線がフィルムに到達する点を中心に前記樹脂フィルムを回転させて同様の測定を行い、上記式(1)および式(2)を充足する入射面を調べることができる。 - 前記測定法で求められる透過スペクトルにおいて、透過率測定を行った際の入射角をθとしたとき、入射角θで測定した透過スペクトル中、波長450nm~750nmの範囲内における波長λnmにおける透過率をT(θ,λ)(%)、当該範囲での透過率の平均値をC(θ)(%)、当該範囲内においてT(θ,λ)=C(θ)を満たすλの数をN(θ)としたとき、N(40)、N(60)、N(80)のうち最小値が4以上である請求項1に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記N(40)、N(60)、N(80)が、N(40)≦N(60)≦N(80)の関係を満たす、請求項2に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムが、樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してp偏光となる光線を入射角としてそれぞれ20°、40°および70°で入射させたときの反射率(%)をRp20, Rp40, Rp70としたとき、Rp20≦Rp40<Rp70の関係を満足する請求項1~3いずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムが、当該樹脂フィルムにある入射面についてp偏光となる光線を垂直入射させたときの波長450~650nmの範囲での平均透過率と、当該入射面に対してs偏光となる光線を垂直入射させたときの波長450~650nmの範囲での平均透過率が共に80%以上であることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムが、100℃で250時間処理したときの波長450~650nmの平均透過率の変化量が10%以下のフィルムである、請求項1~5のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムが、150℃で2時間処理した後の内部ヘイズが1%以下のフィルムである、請求項1~6のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムの片面に接着層を介してガラス板が積層された構成(構成A)を有する、請求項1~7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムの両面に接着層を介してガラス板が積層された構成(構成B)を有する、請求項1~7のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムの、ガラス板が積層されていない側の面に反射防止層を有することを特徴とする、請求項8に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記ガラス板の少なくとも一方のガラス板が、前記接着層と面していない側の面に反射防止層を有することを特徴とする、請求項9に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムの両面の接着層をそれぞれC1、C2とした場合に、前記C1の可視・赤外光透過率T1と前記C2の可視・赤外光透過率T2がT2≠T1を満たすことを特徴とする、請求項9または11に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 前記樹脂フィルムに対して入射角60°でp偏光を照射した場合の透過光に含まれるp偏光成分の割合が80%以上であることを特徴とする、請求項1~12のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
- 請求項1~13のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイシステムを搭載してなることを特徴とする、輸送用機器。
- 下記測定法により求めたa*の絶対値の最大値およびb*の絶対値の最大値が下式(1)および(2)を充足する入射面を少なくともひとつ有し、かつ、前記樹脂フィルムは、樹脂フィルム面を反射面としたときの入射面に対してp偏光となる光線を入射角60°で照射しつつ、照射点を中心に0~90°の範囲でフィルム面を面内回転させた場合の平均反射率が10%以上である樹脂フィルム。
a*の絶対値の最大値≦30 (1)
b*の絶対値の最大値≦30 (2)
<測定法>
日立製作所製の分光光度計(U-4100 Spectrophotometer)に付属の角度可変ユニットならびにグランテーラ社製偏光子を取り付け、樹脂フィルムを反射面としたときの入射面に対してs偏光となる偏光を、入射角度40°、60°および80°で照射し、さらに該樹脂フィルムを透過した光を前記s偏光を吸収軸とする偏光子に透過させ、波長400~1600nmの範囲の透過率をそれぞれの入射角度において測定する。なおここで、スリットは2nm(可視)/自動制御(赤外)とし、ゲインは2に設定し、走査速度を600nm/分とする。得られた透過スペクトルとD65光源の分光分布とXYZ系の等色関数を用いて、各入射角度におけるa*の絶対値およびその最大値、および、b*の絶対値およびその最大値を算出した。
なお、光線がフィルムに到達する点を中心に前記樹脂フィルムを回転させて同様の測定を行い、上記式(1)および式(2)を充足する入射面を調べることができる。 - 前記測定法で求められる透過スペクトルにおいて、透過率測定を行った際の入射角をθとし、入射角θで測定した透過スペクトル中、波長450nm~750nmの範囲内における波長λnmにおける前記透過率をT(θ,λ)(%)、当該範囲での透過率の平均値をC(θ)(%)、当該範囲内においてT(θ,λ)=C(θ)を満たすλの数をN(θ)としたとき、N(40)、N(60)、N(80)のうち最小値が4以上である、請求項15に記載の樹脂フィルム。
- 前記N(40)、N(60)、N(80)がN(40)≦N(60)≦N(80)の関係を満たす、請求項16に記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムは、100℃で250時間処理したときの波長450~650nmの平均透過率の変化量が10%以下である、請求項15~17のいずれかに記載の樹脂フィルム。
- 前記樹脂フィルムは、150℃で2時間処理した後の内部ヘイズが1%以下である、請求項15~18のいずれかに記載の樹脂フィルム。
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