JP7465950B2 - 直線偏光反射フィルム、ウインドシールドガラスおよびヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents
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Description
ヘッドアップディスプレイシステムでは、ウインドシールドガラスに投映された、上述の様々な情報を含む画像の虚像が、運転者等に観察される。虚像の結像位置は、ウインドシールドガラスより車外前方側に位置する。虚像の結像位置は、通常、ウインドシールドガラスより1000mm以上、前方側であり、ウインドシールドガラスよりも外界側に位置する。これにより、運転者は、前方の外界を見ながら、視線を大きく動かすことなく、上述の様々な情報を得ることができる。そのため、ヘッドアップディスプレイシステムを用いた場合、様々な情報を得ながら、より安全に運転を行うことが期待されている。
法規の透過率70%以上を維持して、外観色味を透明に近づけるために、従来は反射率を下げることが考えられていた。しかしながら、反射率を下げすぎると、表示画像(投映像)の輝度が低下して視認性が悪くなってしまう。
選択反射層は、
(i)中心反射波長が430nm以上500nm未満の第1の反射ピークを少なくとも1つ有し、第1の反射ピークにおける自然光反射率が10%以上20%以下である
(ii)中心反射波長が530nm以上600nm未満の第2の反射ピークを少なくとも1つ有し、第2の反射ピークにおける自然光反射率が10%以上20%以下である
(iii)中心反射波長が600nm以上800nm以下の第3の反射ピークを有し、第3の反射ピークが以下のいずれかを満たす
(a)2つ以上の反射ピークを有し、自然光反射率が10%以上20%以下である
(b)反射ピークが1つであり、自然光反射率が10%以上20%以下であり、600nm~800nmの反射率の最大値と最小値との平均値よりも反射率が高い領域の波長帯域幅が120nm以上である
の全てを満足する直線偏光反射フィルム。
[2] 第1の反射ピークと第2の反射ピークとの強度比が80%以上120%以下であり、
第1の反射ピークと第3の反射ピークとの強度比が80%以上120%以下であり、
第2の反射ピークと第3の反射ピークとの強度比が80%以上120%以下である[1]に記載の直線偏光反射フィルム。
[3] 第1の反射ピークの430nm~500nmの反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の波長帯幅が20nm以上95nm以下であり、
第2の反射ピークの530nm~600nmの反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の波長帯幅が20nm以上95nm以下である[1]または[2]に記載の直線偏光反射フィルム。
[4] 選択反射層は、2つ以上の光反射層からなり、
第1の反射ピーク、第2の反射ピークおよび第3の反射ピークのいずれかを持つ光反射層同士は互いに接している[1]~[3]のいずれかに記載の直線偏光反射フィルム。
[5] 光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、等方性層の屈折率との差が0.03~0.2である[1]~[4]のいずれかに記載の直線偏光反射フィルム。
[6] 光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、等方性層の屈折率との差が0.05~0.14である[1]~[5]のいずれかに記載の直線偏光反射フィルム。
[7] 光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、等方性層の屈折率との差が0.05~0.10である[1]~[6]のいずれかに記載の直線偏光反射フィルム。
[8] 第1のガラス板と第2のガラス板との間に、[1]~[7]のいずれかに記載の直線偏光反射フィルムを有するウインドシールドガラス。
[9] [8]に記載のウインドシールドガラスと、ウインドシールドガラスにp偏光の投映画像光を照射するプロジェクターと、を有するヘッドアップディスプレイシステム。
なお、以下に説明する図は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下において数値範囲を示す「~」とは両側に記載された数値を含む。例えば、ε1が数値α1~数値β1とは、ε1の範囲は数値α1と数値β1を含む範囲であり、数学記号で示せばα1≦ε1≦β1である。
「具体的な数値で表された角度」、「平行」、「垂直」および「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
また、「同一」とは該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、「全面」等も該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
また、これに制限されるものではないが、可視光のうち、420~490nmの波長領域の光は青色(B)光であり、495~570nmの波長領域の光は緑色(G)光であり、620~750nmの波長領域の光は赤色(R)光である。
単に「反射光」または「透過光」というときは、散乱光および回折光を含む意味で用いられる。
「画像(screen image)」はプロジェクターの描画デバイスに表示される像または、描画デバイスにより中間像スクリーン等に描画される像を意味する。虚像に対して、画像は実像である。
画像および投映像は、いずれも単色の像であっても、2色以上の多色の像であっても、フルカラーの像であってもよい。
本発明の直線偏光反射フィルムは、
光学異方性層と等方性層とを積層した選択反射層を有し、
選択反射層が、下記(i)~(iii)の全てを満足する直線偏光反射フィルムである。
(i)中心反射波長が430nm以上500nm未満の第1の反射ピークを少なくとも1つ有し、第1の反射ピークにおける自然光反射率が10%以上20%以下である
(ii)中心反射波長が530nm以上600nm未満の第2の反射ピークを少なくとも1つ有し、第2の反射ピークにおける自然光反射率が10%以上20%以下である
(iii)中心反射波長が600nm以上800nm以下の第3の反射ピークを有し、第3の反射ピークが以下のいずれかを満たす
(a)2つ以上の反射ピークを有し、自然光反射率が10%以上20%以下である
(b)反射ピークが1つであり、自然光反射率が10%以上20%以下であり、600nm~800nmの反射率の最大値と最小値との平均値よりも反射率が高い領域の波長帯域幅が120nm以上である
同様に、第2の反射ピークにおいて、530nm~600nmの反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の波長帯幅が20nm以上95nm以下であることが好ましく、25nm以上85nm以下であることがより好ましく、30nm以上80nm以下であることがさらに好ましい。
第1の反射ピークの波長帯幅、および、第2の反射ピークの波長帯幅がそれぞれ20nm以上95nm以下であること、すなわち、第1の反射ピークおよび第2の反射ピークの波長帯幅が狭帯域であることにより、表示画像の正面輝度を向上しつつ、透過率を高くすることができる。
また、支持体および接着層等はいずれも低複屈折性であることが好ましい。低複屈折性とは、本発明のウインドシールドガラスの直線偏光反射フィルムが反射を示す波長域において、正面位相差が10nm以下であることを意味する。この正面位相差は5nm以下であることが好ましい。さらに、支持体および接着層等は、いずれも、選択反射層の平均屈折率(面内平均屈折率)との屈折率の差が小さいことが好ましい。
支持体は、選択反射層を形成する際の基板として使用することもできる。選択反射層の形成のために用いられる支持体は、選択反射層の形成後に剥離される、仮支持体であってもよい。従って、完成した直線偏光反射フィルムおよびウインドシールドガラスには、支持体は含まれていなくてもよい。なお、仮支持体として剥離するのではなく、完成した直線偏光反射フィルムまたはウインドシールドガラスが支持体を含む場合には、支持体は、可視光領域で透明であることが好ましい。
本発明の直線偏光反射フィルムを用いて、投映像表示機能を有するウインドシールドガラスを提供することができる。
上述の可視光線透過率は、ウインドシールドガラスのいずれの位置においても満たされていることが好ましく、特に直線偏光反射フィルムが存在する位置において、上述の可視光線透過率を満たされていることが好ましい。本発明の直線偏光反射フィルムは、上述のように、可視光線透過率が高いため、ウインドシールドガラスに一般的に用いられるガラスのいずれを用いた場合においても、上述の可視光線透過率を満たす構成とすることができる。
本発明の直線偏光反射フィルムをウインドシールドガラスのガラス板の外面に設ける、または、後述のように合わせガラスの構成のウインドシールドガラスのガラスの間に設けることにより、ウインドシールドガラスを用いたヘッドアップディスプレイ(以下、HUDともいう)を構成できる。
なお、本発明の直線偏光反射フィルムは、耐擦傷性がガラス板に比較して低い。そのため、ウインドシールドガラスが、合わせガラス構造である場合には、直線偏光反射フィルムを保護するために、直線偏光反射フィルムは、合わせガラスを構成する2枚のガラスの間に設けることがより好ましい。
すなわち、本発明の直線偏光反射フィルムはHUDのコンバイナとして機能する。HUDにおいて、コンバイナは、プロジェクターから投映された画像を視認可能に表示することができるとともに、投映像の入射面側からコンバイナを観察したときに、風景などの投映光の入射面とは逆の面側にある情報を同時に観察することができる光学部材を意味する。すなわち、コンバイナは、外界光と投映像の光とを重ねあわせて表示する、光路コンバイナとしての機能を有する。
直線偏光反射フィルムをウインドシールドガラスの一部に設ける場合、直線偏光反射フィルムはウインドシールドガラスのいずれの位置に設けてもよいが、HUDとしての使用時に、運転者等の観察者から視認しやすい位置に虚像が示されるように設けられるのが好ましい。例えば、HUDが搭載される乗り物における運転席の位置と、プロジェクターを設置する位置との関係から、ウインドシールドガラスにおいて直線偏光反射フィルムを設ける位置を決定すればよい。
直線偏光反射フィルムは、曲面を有していない平面状であってもよいが、曲面を有していてもよい。また、直線偏光反射フィルムは、全体として凹型または凸型の形状を有し、投映像を拡大または縮小して表示するようになっていてもよい。
ウインドシールドガラスは、合わせガラスの構成を有していてもよい。本発明のウインドシールドガラスは、合わせガラスであり、第1のガラス板と第2のガラス板との間に、上述した本発明の直線偏光反射フィルムを有する。
ウインドシールドガラスは、第1のガラス板と第2のガラス板との間に直線偏光反射フィルムが配置される構成でもよい。しかしながら、ウインドシールドガラスは、第1のガラス板と直線偏光反射フィルムとの間、および、直線偏光反射フィルムと第2のガラス板との間の、少なくとも一方に中間膜(中間膜シート)が設けられる構成であるのが好ましい。
ウインドシールドガラスにおいて、一例として、第1のガラス板は、HUDにおける映像の視認側とは逆側(車外側)に配置され、第2のガラス板は視認側(車内側)に配置される。なお、本発明のウインドシールドガラスにおいて、第1のガラス板および第2のガラス板における第1および第2には、技術的な意味は無く、2枚のガラス板を区別するために便宜的に設けたものである。従って、第1のガラス板が車内側で、第2のガラス板が車外側であってもよい。
第1のガラス板および第2のガラス板の等のガラス板には、ウインドシールドガラスに一般的に用いられるガラス板を使用することができる。例えば、遮熱性の高いグリーンガラス等の、可視光線透過率が73%および76%等の80%以下となるガラス板を使用してもよい。このように可視光線透過率が低いガラス板を使用したときであっても、本発明の直線偏光反射フィルムを使用することにより、直線偏光反射フィルムの位置においても70%以上の可視光線透過率を有するウインドシールドガラスを作製することができる。
一般的には、合わせガラス用の中間膜を2枚のガラス板に挟んだ後、加熱処理と加圧処理(ゴムローラーを用いた処理等)とを数回繰り返し、最後にオートクレーブ等を利用して加圧条件下での加熱処理を行う方法により製造することができる。
直線偏光反射フィルムをガラス板表面に形成する場合、直線偏光反射フィルムを設けるガラス板は、第1のガラス板でも第2のガラス板でもよい。この際において、直線偏光反射フィルムは、例えば、ガラス板に接着剤で貼合される。
中間膜(中間膜シート)としては、合わせガラスにおいて中間膜(中間層)として用いられる、公知のいずれの中間膜も利用可能である。例えば、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン-酢酸ビニル共重合体および塩素含有樹脂の群から選ばれる樹脂を含む樹脂膜を用いることができる。上述の樹脂は、中間膜の主成分であることが好ましい。なお、主成分であるとは、中間膜の50質量%以上を占める成分のことをいう。
ポリビニルブチラールは、ポリビニルアルコールをブチルアルデヒドによりアセタール化して得ることができる。上述のポリビニルブチラールのアセタール化度の好ましい下限は40%、好ましい上限は85%であり、より好ましい下限は60%、より好ましい上限は75%である。
また、上述のポリビニルアルコールの重合度の好ましい下限は200、好ましい上限は3000である。ポリビニルアルコールの重合度が200以上であると、得られる合わせガラスの耐貫通性が低下しにくく、3000以下であると、樹脂膜の成形性がよく、しかも樹脂膜の剛性が大きくなり過ぎず、加工性が良好である。より好ましい下限は500、より好ましい上限は2000である。
直線偏光反射フィルムを含む合わせガラス用の中間膜は、直線偏光反射フィルムを上述の中間膜の表面に貼合して形成することができる。または、直線偏光反射フィルムを2枚の上述の中間膜に挟んで形成することもできる。2枚の中間膜は同一であってもよく異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
直線偏光反射フィルムと中間膜との貼合には、公知の貼合方法を用いることができるが、ラミネート処理を用いることが好ましい。ラミネート処理は、積層体と中間膜とが加工後に剥離してしまわないように、ある程度の加熱および加圧条件下にて実施することが好ましい。
ラミネートを安定的に行なうために、中間膜の接着する側の膜面温度は、50~130℃が好ましく、70~100℃がより好ましい。
ラミネート時には加圧することが好ましい。加圧条件には制限はないが、2.0kg/cm2未満(196kPa未満)が好ましく、0.5~1.8kg/cm2(49~176kPa)がより好ましく、0.5~1.5kg/cm2(49~147kPa)がさらに好ましい。
直線偏光反射フィルムを含む中間膜の製造方法の一例は、
(1)第1の中間膜の表面に直線偏光反射フィルムを貼合して第1の積層体を得る第1の工程、および、
(2)第1の積層体中の直線偏光反射フィルムの第1の中間膜が貼合されている面とは反対の面に、第2の中間膜を貼合する第2の工程、を含む。
例えば、第1の工程において、支持体と第1の中間膜とを対面しないで、直線偏光反射フィルムと第1の中間膜とを貼合する。次いで、直線偏光反射フィルムから支持体を剥離する。さらに、第2の工程において、第2の中間膜を、支持体を剥離した面に貼合する。これにより、支持体を有さない直線偏光反射フィルムを含む中間膜を製造することができる。また、この直線偏光反射フィルムを含む中間膜を用いることで、直線偏光反射フィルムが支持体を有さない合わせガラスを容易に作製することができる。
破損等なく、安定的に支持体を剥離するためには、直線偏光反射フィルムから支持体を剥離する際の支持体の温度は、40℃以上が好ましく、40~60℃がより好ましい。
ウインドシールドガラスはHUDの構成部材として用いることができる。HUDはプロジェクターを含むことが好ましい。
「プロジェクター」は「光または画像を投映する装置」であり、「描画した画像を投射する装置」を含み、表示する画像を担持する投映光を出射するものである。本発明のHUDにおいて、プロジェクターは、p偏光の投映光を出射する。
HUDにおいて、プロジェクターは、ウインドシールドガラス中の直線偏光反射フィルムに対して、表示する画像を担持するp偏光の投映光を斜めの入射角度で入射できるように配置されていればよい。
プロジェクターは、p偏光の投映光を出射できれば、HUDに用いられる公知のプロジェクターを利用できる。また、プロジェクターは、虚像の結像距離、すなわち、虚像の結像位置が可変であるものであるのが好ましい。
ここで、プロジェクターによる投映光の虚像のうち、少なくとも2つの虚像は、結像距離が、1m以上、異なるのが好ましい。従って、プロジェクターが、連続的に虚像の結像距離が変更可能なものである場合には、虚像の結像距離を1m以上、変更可能であるのが好ましい。このようなプロジェクターを用いることにより、一般道における通常速度での走行と、高速道路での高速走行とのように運転者の視線の距離が大きく異なる場合にも好適に対応できる等の点で好ましい。
描画デバイスは、それ自体が画像を表示するデバイスであってもよく、画像を描画できる光を発するデバイスであってもよい。
描画デバイスでは、光源からの光が、光変調器、レーザー輝度変調手段、または描画のための光偏向手段等の描画方式で調整されていればよい。描画デバイスは、光源を含み、さらに、描画方式に応じて光変調器、レーザー輝度変調手段、または描画のための光偏向手段等を含むデバイスを意味する。
光源には制限はなく、LED(発光ダイオード)、有機発光ダイオード(OLED)、放電管、および、レーザー光源等、プロジェクター、描画デバイスおよびディスプレイ等で用いられる公知の光源が利用可能である。
これらのうち、LEDおよび放電管は、直線偏光を出射する描画デバイスの光源に適していることから好ましく、特にLEDが好ましい。LEDは発光波長が可視光領域において連続的でないため、後述するように特定波長域で選択反射を示すコレステリック液晶層が用いられているコンバイナとの組み合わせに適しているためである。
描画方式は、使用する光源等に応じて選択することができ、特に限定されない。
描画方式の例としては、蛍光表示管、液晶を利用するLCD(Liquid Crystal Display)方式およびLCOS(Liquid Crystal on Silicon)方式、DLP(登録商標)(Digital Light Processing)方式、ならびに、レーザーを利用する走査方式等が挙げられる。描画方式は、光源と一体となった蛍光表示管を用いた方式であってもよい。描画方式としてはLCD方式が好ましい。
DLP方式は、DMD(Digital Micromirror Device)を用いた表示システムであり、画素数分のマイクロミラーを配置して描画され投射レンズから光が出射する。
走査方式において、例えば、赤色光、緑色光、青色光の各色のレーザー光の輝度変調は光源の強度変化として直接行ってもよく、外部変調器により行ってもよい。光偏向手段としては、ガルバノミラー、ガルバノミラーとポリゴンミラーの組み合わせ、および、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等が挙げられ、このうちMEMSが好ましい。走査方法としては、ランダムスキャン方式、および、ラスタースキャン方式等が挙げられるが、ラスタースキャン方式を用いることが好ましい。ラスタースキャン方式において、レーザー光を、例えば、水平方向は共振周波数で、垂直方向はのこぎり波で駆動することができる。走査方式は投射レンズが不要であるため、装置の小型化が容易である。
描画方式がLCD方式またはLCOS方式である描画デバイスおよびレーザー光源を用いた描画デバイスは、本質的には出射光が直線偏光となる。出射光が直線偏光である描画デバイスであって出射光が複数の波長(色)の光を含むものである場合は、複数の波長の光の偏光方向(透過軸方向)は同一であることが好ましい。市販の描画デバイスは、出射光の赤、緑、青の光の波長域での偏光方向が均一ではないものがあることが知られている(特開2000-221449号公報参照)。具体的には、緑色光の偏光方向が赤色光の偏光方向および青色光の偏光方向と直交している例が知られている。
なお、本発明のHUDにおいては、プロジェクターが出射する投影光は、p偏光であるのは、上述したとおりである。
上述のように、描画デバイスは中間像スクリーンを使用するものであってもよい。「中間像スクリーン」は、画像が描画されるスクリーンである。すなわち、描画デバイスを出射した光がまだ画像として視認できるものではない場合等において、この光によって描画デバイスは中間像スクリーンに視認可能な画像を形成する。中間像スクリーンにおいて描画された画像は中間像スクリーンを透過する光によりコンバイナに投映されていてもよく、中間像スクリーンを反射してコンバイナに投映されていてもよい。
中間像スクリーンとしては、入射光線を広げて透過させる機能を有するものが好ましい。投映像拡大表示が可能となるからである。このような中間像スクリーンとしては、例えば、マイクロレンズアレイで構成されるスクリーンが挙げられる。HUDで用いられるマイクロアレイレンズについては、例えば、特開2012-226303号公報、特開2010-145745号公報、および、特表2007-523369号公報に記載がある。
プロジェクターは描画デバイスで形成された投映光の光路を調整する反射鏡等を含んでいてもよい。
入射光は、直線偏光反射フィルムの法線に対し45°~70°の斜め入射角度で入射させることが好ましい。屈折率1.51程度のガラスと屈折率1の空気との界面のブリュースター角は約56°であり、上述の角度の範囲でp偏光を入射させることにより、投映像表示のための入射光の選択反射層に対して視認側のウインドシールドガラスの表面からの反射光が少なく、二重像の影響が小さい画像表示が可能である。
上述の角度は50°~65°であることも好ましい。このとき、投映像の観察を投映光の入射側において、選択反射層の法線に対し、入射光とは反対側で45°~70°、好ましくは50°~65°の角度で行うことができる構成であればよい。
また、ウインドシールドガラスの直線偏光反射フィルムは、入射するp偏光を反射するように配置されていればよい。
プロジェクターの出射光が直線偏光ではない場合は、直線偏光フィルム(偏光子)をプロジェクターの出射光側に設けることによりp偏光としていてもよく、プロジェクターからウインドシールドガラスまでの光路中において、直線偏光フィルム等を用いる公知の方法でp偏光としてもよい。この際には、直線偏光ではない投映光をp偏光にする部材も、本発明のHUDにおけるプロジェクターを構成するものと見なす。
上述のように、出射光の赤、緑、青の光の波長域での偏光方向が均一ではないプロジェクターについては、波長選択的に偏光方向を調整し、全ての色の波長域でp偏光として入射させることが好ましい。
虚像結像位置は、車両の運転者から虚像を視認できる位置であり、例えば、通常運転者から見てウインドシールドガラスの先、1000mm以上離れた位置である。
ここで、上述の特表2011-505330号公報に記載のようにガラスが直線偏光反射フィルムにおいて不均一(楔形)であると、虚像結像位置を変化させたときに、その楔形の角度も変更する必要が生じる。そのため、例えば、特開2017-15902号公報に記載のように、部分的に楔形の角度を変えて投映位置を変えることによって擬似的に虚像結像位置変化に対応する等の必要が生じる。
しかしながら、本発明のウインドシールドガラスを用い、かつ上述のようにp偏光を利用する本発明のHUDでは、楔形のガラスの利用は不要であり、直線偏光反射フィルムにおいてガラスの厚さを均一とすることができるため、上述の虚像結像位置を可変とする投映システムを好適に採用することができる。
図5は、本発明の実施形態の直線偏光反射フィルムを有するヘッドアップディスプレイの一例を示す模式図であり、図6は本発明の実施形態の直線偏光反射フィルムを有するウインドシールドガラスの一例を示す模式図である。
HUD20は、プロジェクター22と、ウインドシールドガラス24とを有し、例えば、乗用車等の車両に用いられる。なお、HUD20の各構成要素については、既に説明した通りである。
直線偏光反射フィルム10は、図1に示す直線偏光反射フィルム10であり、光学異方性層と等方性層とを交互に積層した選択反射層を有する。HUD20では、ウインドシールドガラス24の上下方向Yと、図2に示す直線偏光反射フィルム10の軸Pとを一致させて配置されている。なお、本発明のウインドシールドガラス(HUD)においては、直線偏光反射フィルムが支持体を有してもよい。
ウインドシールドガラス24の上下方向Yは、ウインドシールドガラス24が配置された車両等の天地方向に対応する方向であり、地面側を下側とし、反対側を上側として規定される方向である。なお、ウインドシールドガラス24は、車両等に配置された場合、構造、またはデザインの都合、傾斜して配置されることがあるが、この場合、上下方向Yは、ウインドシールドガラス24の表面25に沿った方向になる。表面25とは、車両の外面側である。
好ましくは、プロジェクター22は、p偏光の投映光をブリュースター角でウインドシールドに照射する。これにより、第2ガラス板30および第1ガラス板28での投映光の反射をなくして、より鮮明な画像の表示が可能になる。
第2ガラス板30の表面30aから、プロジェクター22が出射した投映光が入射される。直線偏光反射フィルム10は、p偏光を反射するものであり、上述したように、p偏光を反射するように、図2に示す軸Pすなわち直線偏光反射フィルムが反射する直線偏光の方向が設定される。
本発明において、ウインドシールドガラス24の第1ガラス板28と第2ガラス板30とは、基本的に平行に設けられるのが好ましい。
接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、および、硬化の不要な感圧接着タイプがある。また、接着剤は、いずれのタイプでも、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、および、ポリビニルブチラール系等の化合物を使用することができる。
作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリレート系、ウレタンアクリレート系、および、エポキシアクリレート系等を使用することが好ましい。
ここで、接着剤層38が厚すぎると、平面性を十分に保って、直線偏光反射フィルム10を第1ガラス板28または第2ガラス板30に貼着できない場合がある。この点を考慮すると、接着剤層38の厚さは、0.1~800μmが好ましく、0.5~400μmがより好ましい。
また、ウインドシールドガラス24が中間膜36を有さない構成であり、直線偏光反射フィルム10と第1ガラス板28との貼着、および直線偏光反射フィルム10と第2ガラス板30との貼着に、接着剤層38を用いた構成でもよい。
一般的なHUDでは、プロジェクターの投映像は、ウインドシールドのガラスによって反射され、その反射光を観察する。ここで、一般的なウインドシールドは、合わせガラスであり、内面側と外面側との2枚のガラスを有する。そのため、HUDでは、2枚のガラスの反射光によって、運転者に二重像が観察されるという問題がある。
これに対応するために、通常のHUDでは、内面側ガラスの反射と外面側ガラスの反射とが重なるように、ウインドシールド(中間膜)の断面形状をクサビ型にして、二重像が見えないようにしている。
ところが、前述のように、クサビ型のウインドシールドでは、例えば、視線が近い通常走行と視線が遠くなる高速走行とにおける運転者の視線の違いに対応するために、虚像の結像距離を変更すると、ウインドシールドのクサビの角度が合わなくなり、運転者が観察する画像が二重像になってしまう。
そのため、ウインドシールドガラス24に本発明の直線偏光反射フィルム10を用いるHUD20では、ウインドシールドガラス24(中間膜36)の断面形状をクサビ型にする必要がなく、従って、虚像の結像距離を変更しても、二重像が生じることがない。
<直線偏光反射フィルムの作製>
特表平9-506837号公報に記載された方法に基づき、以下のようにして、直線偏光反射フィルム(選択反射層)を作製した。
PEN層の遅相軸方向の屈折率、すなわち、光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と等方性層の屈折率との差Δn、PEN層(光学異方性層)およびcoPEN層(遅相軸方向)の膜厚および層数を適宜変更して、下記表2に示す反射ピークを有する直線偏光反射フィルムを作製した。
各実施例および比較例の反射ピークの波長、反射率、波長帯域および各光反射層の接触の有無等を下記表2に示す。なお、表2においては、第3の反射ピークを複数有する場合には、各反射ピークを第3A、第3B、第3C、第3Dとして区別した。
作製した直線偏光反射フィルムをガラス板の表面に貼り、ガラス板の裏面に黒色PETフィルム(光吸収体)を貼り合わせた。
分光光度計(日本分光株式会社製、V-670)を用いて、直線偏光反射フィルムの表面から法線方向に対し5°の方向からP偏光およびS偏光をそれぞれ入射し、400nm~1000nmの反射スペクトルをそれぞれ測定した。測定したP偏光の反射スペクトルとS偏光の反射スペクトルの平均値(平均の反射スペクトル)を求めた。
・波長430nm~500nmの帯域にある反射ピーク(極大値)を第1の反射ピークとして抽出し、その反射率および波長帯幅とを算出し、
・波長530nm~600nmの帯域にある反射ピーク(極大値)を第2の反射ピークとして抽出し、その反射率および波長帯幅とを算出し、
・波長600nm~800nmの帯域にある反射ピーク(極大値)を第3の反射ピークとして抽出し、そのピーク数、反射率および波長帯幅を算出した。
また、第2の反射ピークの波長帯幅は、波長530nm~600nmの帯域における反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の幅である。
また、第3の反射ピークの波長帯幅は、波長600nm~800nmの帯域における反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の幅である。
なお、比較例2において、第1の反射ピークと第2の反射ピークとは重なっており、波長帯幅が波長430nm~500nmの領域から、波長530nm~600nmの領域にまたがって存在している。
上記で作製した各直線偏光反射フィルムを有するウインドシールドガラスを以下のようにして作製した。
このガラス板の上に、同じサイズにカッティングした積水化学社製の厚さ0.38mmの中間膜としてPVBフィルムを設置した。中間膜の上に、縦110mm×横90mmサイズにカットしたシート状の直線偏光反射フィルムを、遅相軸方向を縦方向に合わせて設置した。
直線偏光反射フィルムの上に、縦120mm×横100mm、厚さ2mmのガラス板(セントラル硝子社製、FL2、可視光線透過率90%)を設置した。
この積層体を90℃、10kPa(0.1気圧)下で一時間保持した後に、オートクレーブ(栗原製作所製)にて115℃、1.3MPa(13気圧)で20分間加熱して気泡を除去し、ウインドシールドガラスを得た。
フィルムに接したガラスの反対側面からガラスの法線方向に対し0°の方向から自然光を入射し、分光光度計(日本分光株式会社製、V-670)で透過率スペクトルを測定した。JIS R3106に従って、380~780nmでの10nm毎の波長において、透過率に視感度に応じた係数およびA光源の発光スペクトルをそれぞれ乗じて透過率を計算し、透過率として評価した。透過率の評価は、下記評価基準にて評価した。
・A:80%以上 (グリーンガラスで合わせガラスを形成した場合、透過率が70%以上)
・B:80%未満 (グリーンガラスで合わせガラスを形成した場合、透過率が70%未満となる。法規制を満たさない)
フィルムが接したガラス側からガラスの法線方向に対し65°の方向からP偏光を入射し、その正反射光(入射面内で法線方向に対して入射方向と反対側の、法線方向に対し65°の方向)を分光光度計(日本分光株式会社製、V-670)で反射率スペクトルを測定した。このとき、直線偏光反射フィルムの長辺方向(縦方向)と分光光度計の入射するP偏光の透過軸とを平行にした。
JIS R3106に従って、380~780nmでの10nm毎の波長において、反射率に視感度に応じた係数およびD65光源の発光スペクトルをそれぞれ乗じて投映像反射率を計算し、輝度として評価した。輝度の評価は、下記評価基準にて評価した。
・A:25%以上 (HUDのP偏光反射システムで画像が見え、二重像が見えにくい)
・B:20%以上~25%未満 (HUDのP偏光反射システムで画像が見えるが、二重像が見える。)
・C:20%未満 (HUDのP偏光反射システムで画像が鮮明に見えにくく、二重像がよく見える。)
透過率と同様の方法で、自然光での入射角5°と60°における反射率を測定し、そのスペクトルから反射色味のa*、b*を算出した。
・AA:|a*|≦3、かつ、|b*|≦3 (白色を映した際に白く見える)
・A:|a*|≦5、かつ、|b*|≦5(AAに該当するものを除く) (白色を映した際にほぼ白く見える)
・B:a*かb*のいずれかが大きい
|a*|≦7、かつ、|b*|≦7(AAまたはAに該当するものを除く) (白色を映した際にごくわずかに色味がかって見える)
・C:a*かb*のいずれかが大きい
|a*|≦9、かつ、|b*|≦9(AA、AまたはBに該当するものを除く) (白色を映した際にわずかに色味がかって見える)
・D:a*およびb*のいずれもが大きい
9<|a*|、または、9<|b*| (白色を映した際に、他の色に見える)
結果を表3に示す。
実施例1~3の対比から、光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、等方性層の屈折率との差Δnが0.05~0.14であるのが好ましく、0.05~0.10であるのがより好ましいことがわかる。
また、実施例1と実施例4との対比から、各反射ピークの強度比は、80%以上120%以下であることが好ましいことがわかる。
以上の結果から、本発明の効果は明らかである。
11 第1積層部
11a、12a、13a 光学異方性層
11b、12b、13b 等方性層
12 第2積層部
13 第3積層部
20 ヘッドアップディスプレイシステム(HUD)
22 プロジェクター
24 ウインドシールドガラス
25、30a 表面
28 第1ガラス板
30 第2ガラス板
36 中間膜
38 接着剤層
D 運転者
H 軸
Y 上下方向
Claims (9)
- 光学異方性層と等方性層とを積層した選択反射層を有し、
前記光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、前記等方性層の屈折率との差が0.03~0.2であり、
前記選択反射層は、
項目(i)中心反射波長が430nm以上500nm未満の第1の反射ピークを少なくとも1つ有し、前記第1の反射ピークにおける自然光反射率が10%以上20%以下である
項目(ii)中心反射波長が530nm以上600nm未満の第2の反射ピークを少なくとも1つ有し、前記第2の反射ピークにおける自然光反射率が10%以上20%以下である
項目(iii)中心反射波長が600nm以上800nm以下の第3の反射ピークを有し、前記第3の反射ピークが以下のいずれかを満たす
(a)2つ以上の反射ピークを有し、自然光反射率が10%以上20%以下である
(b)反射ピークが1つであり、自然光反射率が10%以上20%以下であり、600nm~800nmの反射率の最大値と最小値との平均値よりも反射率が高い領域の波長帯域が120nm以上である
の全てを満足する直線偏光反射フィルム。 - 前記選択反射層の前記項目(iii)の前記第3の反射ピークは、前記(a)のみを満たす請求項1に記載の直線偏光反射フィルム。
- 前記第1の反射ピークと前記第2の反射ピークとの強度比が80%以上120%以下であり、
前記第1の反射ピークと前記第3の反射ピークとの強度比が80%以上120%以下であり、
前記第2の反射ピークと前記第3の反射ピークとの強度比が80%以上120%以下である請求項1または2に記載の直線偏光反射フィルム。 - 前記第1の反射ピークの430nm~500nmの反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の波長帯幅が20nm以上95nm以下であり、
前記第2の反射ピークの530nm~600nmの反射率の最大値と最小値の平均値よりも反射率が高い領域の波長帯幅が20nm以上95nm以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の直線偏光反射フィルム。 - 前記選択反射層は、2つ以上の選択反射波長の異なる光反射層からなり、
第1の反射ピーク、第2の反射ピークおよび第3の反射ピークのいずれかを持つ光反射層同士は互いに接している請求項1~4のいずれか一項に記載の直線偏光反射フィルム。 - 前記光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、前記等方性層の屈折率との差が0.05~0.14である請求項1~5のいずれか一項に記載の直線偏光反射フィルム。
- 前記光学異方性層の遅相軸方向の屈折率と、前記等方性層の屈折率との差が0.05~0.10である請求項1~6のいずれか一項に記載の直線偏光反射フィルム。
- 第1のガラス板と第2のガラス板との間に、請求項1~7のいずれか一項に記載の直線偏光反射フィルムを有するウインドシールドガラス。
- 請求項8に記載のウインドシールドガラスと、前記ウインドシールドガラスにp偏光の投映画像光を照射するプロジェクターと、を有するヘッドアップディスプレイシステム。
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