JPWO2019220775A1 - ヘッドマウントディスプレイ - Google Patents
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Abstract
Description
HMDは、従来の液晶表示パネル等とは異なり、目と画像表示パネルの距離が至近であることから、VRに必要な没入感を得ることができる。
このブラックマトリクスのため、目とヘッドマウントディスプレイの表示用パネルが至近にあることで、ブラックマトリクスがより目立って視認されてしまう問題(スクリーンドア効果)があり、VRに必要な没入感を損ねるおそれがあった。
この問題に対し、特許文献1には、液晶表示パネルのパネル面(視認)側に、所定の位相型回折格子を設ける発明が提案されている。
即ち、
本発明(1)は、
有機エレクトロルミネッセンス表示パネル内のカラーフィルター又はRGB発光層よりも視認側に、入射光角度により直線透過率が変化する異方性光学フィルムを備えたヘッドマウントディスプレイであって、
前記異方性光学フィルムは、少なくとも、単層又は複数層である異方性光拡散層を含み、
前記異方性光拡散層は、マトリックス領域と、前記マトリックス領域とは屈折率の異なる複数の柱状領域とを有するものであることを特徴とするヘッドマウントディスプレイである。
本発明(2)は、
前記単層又は複数層である異方性光拡散層のヘイズ値が、50%〜85%であることを特徴とする前記発明(1)のヘッドマウントディスプレイである。
本発明(3)は、
前記異方性光拡散層は、少なくとも1つの散乱中心軸を有し、
前記少なくとも1つの散乱中心軸角度が、−15°〜+15°であることを特徴とする前記発明(1)又は(2)のヘッドマウントディスプレイである。
本発明(4)は、
前記単層又は複数層である異方性光拡散層の少なくとも一方の最表面に、表面凹凸が形成され、
前記表面凹凸は、JIS B0601−2001に準拠して測定された算術平均粗さRaが、0.10μm以下であることを特徴とする前記発明(1)〜(3)のいずれかのヘッドマウントディスプレイである。
本発明(5)は、
前記異方性光拡散層の複数の柱状領域は、
前記異方性光拡散層の一方の表面から他方の表面にかけて配向、かつ、延在して構成され、前記異方性光拡散層の一方の表面における、前記複数の柱状領域の表面形状が、短径と、長径とを有していることを特徴とする前記発明(1)〜(4)のいずれかのヘッドマウントディスプレイである。
本発明(6)は、
前記異方性光拡散層の一方の表面における、前記柱状領域の平均長径/平均短径、である前記柱状領域のアスペクト比が、2未満であることを特徴とする前記発明(5)のヘッドマウントディスプレイである。
本発明(7)は、
前記異方性光拡散層の一方の表面における、前記柱状領域の平均長径/平均短径、である前記柱状領域のアスペクト比が、2〜20であることを特徴とする前記発明(5)のヘッドマウントディスプレイである。
本発明(8)は、
前記異方性光拡散層の厚さが、10μm〜100μmであることを特徴とする前記発明(1)〜(7)のいずれかのヘッドマウントディスプレイである。
本発明(9)は、
前記異方性光学フィルムの法線方向より入射した光の直線透過率が、5%〜40%であることを特徴とする前記発明(1)〜(8)のいずれかのヘッドマウントディスプレイである。
「直線透過率」とは、一般に、異方性光学フィルム又は異方性光拡散層に対して入射した光の直線透過性に関し、ある入射光角度から入射した際に、入射方向と同一の直線方向の透過光量と、入射した光の光量との比率であり、下記式で表される。
直線透過率(%)=(直線透過光量/入射光量)×100
HMDは、頭部に装着するディスプレイ装置のことであり、帽子型や眼鏡型のウェアラブルデバイスの一つである。本発明に係るHMDは、表示部としてOLED表示パネルが用いられ、前記OLED表示パネルの視認側にカラーフィルター又はRGB発光層を含むものであれば、特に限定されない。即ち、帽子型や眼鏡型といった形状、両眼又は単眼に装着される装着方法、目を完全に覆い外部が完全に視認できない「非透過型」やハーフミラー等を用いて外部の様子が見える「透過型」といったディスプレイ様式、3Dタイプや2Dタイプの映像方式等、のHMDが含まれる。
本発明に係るHMDの表示部の構造の一例について図2に従って説明する。本発明に係る異方性光学フィルム130が用いられるOLEDパネルは、カラーフィルター又はRGB発光層を用いる方式のものであれば、特に限定されず、公知のものであれば良い。図2はOLEDパネルの断面構造を示している。図2(a)のOLEDパネル100は、異方性光学フィルム130と、陰極、白色発光層、陽極、カラーフィルターを含むもの、又は、陰極、RGB発光層、陽極を含むものである、有機EL層110と、ガラス基板120とを含んでいる。なお、異方性光学フィルム130を除く構成要素を、有機エレクトロルミネッセンス(OLED)表示パネルと称する。
本発明に係る異方性光学フィルムは、入射光の入射角に依存して、直線透過率が変化する。即ち、所定の角度範囲の入射光は、直線性を維持して透過し、その他の角度範囲の入射光は、拡散性を示す(図3)。図3は入射角が20°〜50°の場合に、拡散性を示し、その他の角度では、拡散性を示さず、直線透過性を示すことを表わしている。即ち20°よりも小さな0°と、50°よりも大きな65°では、拡散性を示さず、直線透過性を示す。
本発明に係る異方性光学フィルムは、少なくとも、単層又は複数層である異方性光拡散層を含む。異方性光学フィルムに含まれる異方性光拡散層は、直線透過性、ヘイズ値、散乱中心軸などの光学特性の異なる異方性光拡散層が複数含まれていてもよい。
本発明の異方性光学フィルムは、製造の容易性や製造コストの観点で、単層の異方性光拡散層であることが好ましい。
3−1.異方性光拡散層の構造
本発明に係る異方性光拡散層は、マトリックス領域と、マトリックス領域とは屈折率が異なる複数の柱状領域とを、含み、入射光角度により直線透過率が変化する光拡散性を有している。
又、異方性光拡散層は、通常、光重合性化合物を含む組成物の硬化物からなる。そのためマトリックス領域と、柱状領域は、同一の組成からなり、それぞれが相分離して形成される。
本発明に係る異方性光拡散層に含まれる複数の柱状領域は、通常、異方性光拡散層の一方の表面から他方の表面にかけて配向、かつ、延在して構成している。
アスペクト比の上限は、20であることが好ましく、15であることがより好ましく、10であることがさらに好ましい。
柱状領域の配向方向(延在方向)Pは、散乱中心軸と平行になるように形成されることができ、異方性光拡散層が所望の直線透過率及び拡散性を有するように適宜定めることができる。なお、散乱中心軸と柱状領域の配向方向とが平行であるとは、屈折率の法則(Snellの法則)を満たすものであればよく、厳密に平行である必要はない。
本発明における異方性光拡散層の光学特性(直線透過率、ヘイズ値等)は、1つ又は複数の前記散乱中心軸角度(柱状領域の軸方向の角度)と、複数の柱状領域のアスペクト比との組み合わせにより調整することができる。
図7に示すように、異方性光拡散層は、入射光角度によって直線透過率が変化する光拡散性の入射光角度依存性を有するものである。ここで、図7のように光拡散性の入射光角度依存性を示す曲線を以下、「光学プロファイル」と称する。
通常の等方的な光拡散フィルムでは、0°付近の入射光角度をピークとする、山型の光学プロファイルを示す。
異方性光拡散層では、例えば、散乱中心軸角度を0°とすると(図7)、0°付近(−20°〜+20°)の入射光角度で直線透過率が小さく、入射光角度(の絶対値)が大きくなるにつれて直線透過率が大きくなる谷型の光学プロファイルを示す。
以下、図7に示すように、最大直線透過率と最小直線透過率との中間値の直線透過率に対する2つの入射光角度の角度範囲を拡散領域(この拡散領域の幅を「拡散幅」)と称し、それ以外の入射光角度範囲を非拡散領域(透過領域)と称する。
本発明の異方性光拡散層の表面の法線方向より入射した光の直線透過率は、特に限定されないが、例えば、異方性光学フィルムに含まれる異方性光拡散層が1つの場合には、5%〜40%が好ましく、10%〜30%がより好ましい。この範囲とすることで、BMの視認性を低下させる効果を高くすることができる。なお、前記直線透過率は、光学プロファイルの測定と同様にして直線透過光量を測定することにより得られる。
本発明の異方性光拡散層のヘイズ値は、異方性光拡散層の拡散性を示す指標のである。ヘイズ値が大きくなると、異方性光拡散層の拡散性が高くなる。異方性光拡散層のヘイズ値は、特に限定されないが、例えば、50%〜85%が好ましく、60%〜80%がより好ましい。この範囲とすることで、BMの視認性を低下させる効果を高くすることができる。
異方性光学フィルムに含まれる異方性光拡散層が複数層である場合には、全ての異方性光拡散層におけるヘイズ値が、異方性光学フィルムの異方性光拡散層のヘイズ値となる。
本発明に係る異方性光拡散層は、少なくとも1つの散乱中心軸を有することができる。前記散乱中心軸角度は、特に限定されないが、例えば、−15°〜+15°が好ましく、−10°〜+10°がより好ましい。−15°〜+15°の範囲にある場合、その光学特性によりBMの視認性を低下させる効果が高くなる。
なお、複数の異方性光拡散層が、同一の散乱中心軸を有する場合には、それらは1つの散乱中心軸となる。
本発明に係わる異方性光拡散層は、異方性光拡散層の少なくとも一方の最表面に凹凸を有し、異方性光拡散層の表面の算術平均粗さRaは、0.10μm以下であることが好ましい。なお、前記算術平均粗さRaはJIS B0601−2001に準拠して求められる。この範囲にある場合、ヘッドマウントディスプレイとした際の、画素による色付きを抑える効果を高くすることができる。
本発明の異方性光学フィルムの製造方法は、光硬化性組成物層にUV等の光線を照射することにより製造することができる。以下、初めに異方性光拡散層の原料を説明し、次いで製造プロセスを説明する。下記では主に、好適例である、1つの異方性光拡散層を含む異方性光学フィルムの製造について説明し、必要に応じてその他の態様について補足する。
異方性光拡散層の原料について、(1)光重合性化合物、(2)光開始剤、(3)配合量、その他任意成分の順に説明する。
本発明に係る異方性光拡散層を形成する材料である光重合性化合物は、ラジカル重合性又はカチオン重合性の官能基を有するマクロモノマー、ポリマー、オリゴマー、モノマーから選択される光重合性化合物と光開始剤とから構成され、紫外線及び/又は可視光線を照射することにより重合・硬化する材料である。ここで、異方性光学フィルムに含まれる異方性光拡散層を形成する材料が1種類であっても、密度の高低差ができることによって屈折率差が生ずる。UVの照射強度が強い部分は硬化速度が早くなるため、その硬化領域周囲に重合・硬化材料が移動し、結果として屈折率が高くなる領域と屈折率が低くなる領域が形成されるからである。なお、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタアクリレートのどちらであってもよいことを意味する。
ラジカル重合性化合物を重合させることのできる光開始剤としては、ベンゾフェノン、ベンジル、ミヒラーズケトン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパノン−1、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス[2,6−ジフルオロ−3−(ピル−1−イル)フェニル]チタニウム、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。又、これらの化合物は、各単体で用いてもよく、複数混合して用いてもよい。
本発明に係る光開始剤は、光重合性化合物100質量部に対して、0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜7質量部、より好ましくは0.1〜5質量部程度配合される。これは、0.01質量部未満では光硬化性が低下し、10質量部を超えて配合した場合には、表面だけが硬化して内部の硬化性が低下してしまう弊害、着色、柱状構造の形成の阻害を招くからである。これらの光開始剤は、通常粉体を光重合性化合物中に直接溶解して使用されるが、溶解性が悪い場合は光開始剤を予め極少量の溶剤に高濃度に溶解させたものを使用することもできる。このような溶剤としては光重合性であることがさらに好ましく、具体的には炭酸プロピレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。又、光重合性を向上させるために公知の各種染料や増感剤を添加することも可能である。さらに、光重合性化合物を加熱により硬化させることのできる熱硬化開始剤を光開始剤と共に併用することもできる。この場合、光硬化の後に加熱することにより光重合性化合物の重合硬化をさらに促進し完全なものにすることが期待できる。
光重合性化合物を含む組成物を調製する際の溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン等を使用することができる。
次に、本形態の異方性光拡散層の製造方法(プロセス)について説明する。まず、上述の光重合性化合物を含む組成物( 以下、「光硬化樹脂組成物」と称する場合がある。)を、透明PETフィルムのような適当な基体上に塗布してシート状に設け、成膜して光硬化樹脂組成物層を設ける。この光硬化樹脂組成物層を、必要に応じて乾燥し溶剤を揮発させた上で、光硬化樹脂組成物層上に、光を照射することで、異方性光拡散層を作製することができる。
本形態に係る異方性光拡散層の形成工程は、主に、以下の工程を有するものである。
(1)工程1−1:未硬化樹脂組成物層を基体上に設ける工程
(2)工程1−2:光源から平行光線を得る工程
(3)任意工程1−3:平行光線を指向性拡散素子に入射させ、指向性をもった光線を得る工程
(4)工程1−4:光線を未硬化樹脂組成物層に照射して、未硬化樹脂組成物層を硬化させる工程
光硬化樹脂組成物を、基体上に、シート状に、未硬化樹脂組成物層として設ける手法は、通常の塗工方式や印刷方式が適用される。具体的には、エアドクターコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ナイフコーティング、リバースコーティング、トランスファロールコーティング、グラビアロールコーティング、キスコーティング、キャストコーティング、スプレーコーティング、スロットオリフィスコーティング、カレンダーコーティング、ダムコーティング、ディップコーティング、ダイコーティング等のコーティングや、グラビア印刷等の凹版印刷、スクリーン印刷等の孔版印刷等の印刷等が使用できる。組成物が低粘度の場合は、基体の周囲に一定の高さの堰を設けて、この堰で囲まれた中に組成物をキャストすることもできる。
又、上記工程1−1において、未硬化樹脂組成物層の酸素阻害を防止して、本形態に係る異方性光拡散層の特徴である柱状領域を効率良く形成させるために、未硬化樹脂組成物層の光照射側に密着して光の照射強度を局所的に変化させるマスクを積層することも可能である。マスクの材質としては、カーボン等の光吸収性のフィラーをマトリックス中に分散したもので、入射光の一部はカーボンに吸収されるが、開口部は光が十分に透過できるような構成のものが好ましい。このようなマトリックスとしては、PET、TAC、PVAc、PVA、アクリル、ポリエチレン等の透明プラスチックや、ガラス、石英等の無機物や、これらのマトリックスを含むシートに紫外線透過量を制御するためのパターニングや紫外線を吸収する顔料を含んだものであっても構わない。このようなマスクを用いない場合には、窒素雰囲気下で光照射を行うことで、未硬化樹脂組成物層の酸素阻害を防止することも可能である。又、通常の透明フィルムを未硬化樹脂組成物層上に積層するだけでも、酸素阻害を防ぎ柱状領域の形成を促す上で有効である。このようなマスクや透明フィルムを介した光照射では、光重合性化合物を含む組成物中に、その照射強度に応じた光重合反応を生じるため、屈折率分布を生じ易く、本形態に係る異方性光拡散層の作製に有効である。
光源としては、通常はショートアークの紫外線発生光源が使用され、具体的には高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタハライドランプ、キセノンランプ等が使用可能である。このとき、所望の散乱中心軸と平行な光線を得る必要があるが、このような平行光線は、例えば点光源を配置して、この点光源と未硬化樹脂組成物層の間に平行光線を照射するためのフレネルレンズ等の光学レンズを配置する他、光源の背後に反射鏡を配置して、所定の方向に点光源として光が出射するようにすること等で、得ることができる。
未硬化樹脂組成物層に照射して、未硬化樹脂組成物層を硬化させる光線は、光重合性化合物を硬化可能な波長を含んでいることが必要で、通常は水銀灯の365nmを中心とする波長の光が利用される。この波長帯を使って異方性光拡散層を作製する場合、照度としては0.01mW/cm2〜100mW/cm2の範囲が好ましく、0.1mW/cm2〜20mW/cm2 がより好ましい。照度が0.01mW/cm2未満であると、硬化に長時間を要するため、生産効率が悪くなり、100mW/cm2を超えると、光重合性化合物の硬化が速すぎて構造形成を生じず、目的の光学特性を発現できなくなるからである。なお、光の照射時間は特に限定されないが、10秒間〜180秒間が好ましく、30秒間〜120秒間がより好ましい。上記光線を照射することで、本形態の異方性光拡散層を得ることができる。
図9は、任意工程1−3を含む本発明に係る異方性光拡散層の製造方法を示す模式図である。
任意工程1−3で用いられる指向性拡散素子301及び302は、光源300から入射した平行光線Dに指向性を付与するものであればよい。図9においては指向性をもった光Eが、X方向に多く拡散し、Y方向にはほとんど拡散しない態様にて、未硬化樹脂組成物層303に入射することを記載している。このように指向性をもった光を得るためには、例えば、指向性拡散素子301及び302内に、アスペクト比の高い針状フィラーを含有させるとともに、当該針状フィラーをY方向に長軸方向が延存するように配向させる方法を採用することができる。指向性拡散素子301及び302は、針状フィラーを使用する方法以外に、種々の方法を使用することができる。
指向性拡散素子を介して未硬化樹脂組成物層に照射して、未硬化樹脂組成物層を硬化させる光線は、光重合性化合物を硬化可能な波長を含んでいることが必要で、通常は水銀灯の365nmを中心とする波長の光が利用される。この波長帯を使って異方性光拡散層を作製する場合、照度としては0.01mW/cm2〜100mW/cm2の範囲が好ましく、0.1mW/cm2〜20mW/cm2 がより好ましい。照度が0.01mW/cm2未満であると、硬化に長時間を要するため、生産効率が悪くなり、100mW/cm2を超えると、光重合性化合物の硬化が速すぎて構造形成を生じず、目的の光学特性を発現できなくなるからである。なお、光の照射時間は特に限定されないが、10秒間〜180秒間が好ましく、30秒間〜120秒間がより好ましい。上記光線を照射することで、本形態の異方性光拡散層を得ることができる。
本発明に係る異方性光学フィルムは、OLED表示パネルを用いたヘッドマウントディスプレイ用の拡散フィルムとして好適に使用することができる。
次に、本発明を実施例及び比較例により、さらに具体的に説明するが、本発明は、これらの例によって何ら限定されるものではない。
以下の方法に従って、本発明の単層又は複数層の異方性光拡散層を有する異方性光学フィルムを作製した。
実施例に使用する異方性光学フィルムを、以下の方法により作製した。
厚さ100μmの離型PETフィルム1の縁部全周に、ディスペンサーを使い、硬化性樹脂で高さ50μmの隔壁を形成した。この中に下記の紫外線硬化樹脂組成物を滴下し、滴下した液膜の表面を、PETフィルム1よりも剥離力が高く、かつ、JIS B0601−2001に準拠して求められた算術平均粗さRaがそれぞれ異なる、離型PETフィルム2(算術平均粗さRaが0.02μm)、3(算術平均粗さRaが0.05μm)又は4(算術平均粗さRaが0.08μm)のいずれかでカバーすることにより、50μmの厚さの未硬化樹脂組成物層の液膜を作製した。
具体的には、異方性光学フィルム1〜3、5、6の作製には離型PETフィルム2を、異方性光学フィルム7の作製には離型PETフィルム3を、そして、異方性光学フィルム4の作製には離型PETフィルム4を用いた。
なお、実施例の未硬化樹脂組成物層の組成は、全て同じものを使用した。
・シリコーン・ウレタン・アクリレート(屈折率:1.460、重量平均分子量:5,890) 20質量部
(RAHN社製、商品名:00−225/TM18)
・ネオペンチルグリコールジアクリレート(屈折率:1.450) 30質量部
(ダイセルサイテック社製、商品名Ebecryl145)
・ビスフェノールAのEO付加物ジアクリレート(屈折率:1.536) 15質量部
(ダイセルサイテック社製、商品名:Ebecyl150)
・フェノキシエチルアクリレート(屈折率:1.518) 40質量部
(共栄社化学製、商品名:ライトアクリレートPO−A)
・2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン 4質量部
(BASF社製、商品名:Irgacure651)
具体的には、異方性光学フィルム1〜5の作製においては、指向性拡散素子を使用せず、異方性光学フィルム6及び7の作製においては、平行光線のアスペクト比を変更できる指向性拡散素子を使用した。
加えて、異方性光学フィルム1〜4、6、7の作製においては、未硬化樹脂組成物層の液膜平面に対し、法線方向(角度0°とする)の角度より平行光線を照射したが、異方性光学フィルム5の作製においては、上記法線方向に対し、15°傾けた角度より、平行光線を照射した。
又、異方性光学フィルム8は、上記で作製した異方性光学フィルム7を、2層分作製した後、各異方性光学フィルム7の離型PETフィルム3を剥がし、剥がした側の、各異方性光学フィルム7表面を、一方の異方性光学フィルム7における複数の柱状領域長径方向が、他方の異方性光学フィルム7の複数の柱状領域長径方向と、互いに垂直の関係となる様、一方の異方性光学フィルム7を、他方の異方性光学フィルム7に対し、90°回転させた状態で、厚さ10μmの透明粘着層を介して積層させて、作製した。
作製した異方性光学フィルム1〜8の特性を、以下、表1に示した。
比較用光学フィルム1である、等方性拡散粘着層を、以下のようにして作製した。
作製した比較用光学フィルム1の特性を、以下、表1に示した。
・アクリル系粘着剤(全固形分濃度18.8%、溶剤:酢酸エチル、メチルエチルケトン) 100質量部
(綜研化学社製、商品名:SKダインTM206)
・イソシアネート系硬化剤 0.5質量部
(綜研化学社製、商品名:L−45)
・エポキシ系硬化剤 0.2質量部
(綜研化学社製、商品名:E−5XM)
比較用光学フィルム2は、市販の厚さ120μmである、等方性光拡散フィルム(ツジデン社製、商品名:D120P)を使用した。
使用した比較用光学フィルム2の特性を、以下、表1に示した。
表1内異方性光学フィルム1〜8、比較用光学フィルム1、2の特性は、以下のようにして測定した。
表1の各光学フィルムのヘイズ値の測定は、日本電色社工業株式会社製のヘイズメーター、NDH−2000を用いて、JIS K7136に準拠して測定した。ここで、ヘイズ値は、高いほど異方性光拡散層の拡散性が高いことを示す。
図8に示した、光源の投光角、検出器の受光角を任意に可変できる変角光度計ゴニオフォトメータ(ジェネシア社製)を用いて、表1の各光学フィルムについて、直線透過光量の測定を行った。
光源からの直線光を受ける位置に検出器を固定し、その間のサンプルホルダーに、表1の各光学フィルムをサンプルとしてセットした。図8の直線Vを中心として、サンプルを回転させ、サンプルへの各入射光角度に対応する直線透過光量を測定した。この直線Vは、比較用光学フィルム1、2では、任意とすることが可能であるが、異方性を有する異方性光学フィルム1〜8の場合、図4に示したC−C軸を中心軸として回転させて、測定を行った。
以上の測定から直線透過率が算出され、表1の各光学フィルムの光学プロファイルを得た。この光学プロファイルから表1の各光学フィルムのフィルム平面の法線方向より入射した光の直線透過率と、当該光学プロファイルにおける、光拡散特性が略対称となる入射光角度である、散乱中心軸角度とを得た。結果を表1に示した。
表1の異方性光学フィルム1〜8の表面(作製時における紫外線照射側)を、光学顕微鏡で観察し、複数の柱状領域の、長径LA及び短径SAを、任意に20個の柱状領域分、測定した。測定した長径LA及び短径SAの平均値を算出し、平均長径LA/平均短径SAを、柱状領域のアスペクト比として算出した。
表1の各光学フィルムの算術平均粗さRaの測定は、小坂研究所社製のサーフコーダSE1700αを用いて、JIS B0601−2001に準拠して測定した。
市販のバックライト上に、OLED表示パネルとして、画素ピッチ326ppi(画素サイズ0.078mm×0.078mm)のカラーフィルターを用いる方式であるOLED表示パネルを配置し、カラーフィルターよりも視認側である、ガラス基板表面上に、上記で作製した、表1の各光学フィルムの離型PETフィルムを剥離した状態で積層させた。さらにその光学フィルム平面上部に、レンズ(倍率10倍)を配置することにより、実施例1〜8、比較例1、2のヘッドマウントディスプレイを作製した。又、比較例4として、光学フィルムを積層しないヘッドマウントディスプレイを作製した。作製した実施例1〜8、比較例1、2、4のヘッドマウントディスプレイの、使用した各光学フィルム及び特性を、以下、表2に示した。
作製した実施例1〜8、比較例1、2、4のヘッドマウントディスプレイの官能試験を行った。以下評価基準に従い、評価した結果を、表2に示した。
◎:ブラックマトリクスがほとんど観測されない
○:ブラックマトリクスが薄くなって観測される
△:ブラックマトリクスがわずかに薄くなって観測される
○:画素による色付き感を充分に抑制することができる
△:画素による色付き感をやや抑制することができる
×:画素による色付き感が見て取れる
◎:画像表示が鮮明に観測される
○:画像表示がわずかにぼやけて観察される
△:画像表示がぼやけて観察される
作製した実施例1〜8、比較例1、2、4のヘッドマウントディスプレイの全光線透過率の測定は、表1の各光学フィルムを除いたときの全光線透過率を100%として、日本電色社工業株式会社製のヘイズメーターNDH−2000を用いて測定した。
以下評価基準に従い、評価した結果を、表2に示した。
○:30%以上
×:30%未満
従って、本発明異方性光学フィルムを用いたヘッドマウントディスプレイでは、ブラックマトリクスが観測しにくいので、画素によるざらつきが良好となるだけでなく、画素による色付き感を抑制し、全光線透過率も高いため、輝度低下も抑えることができた。
特に、実施例1、4、5、6は、ブラックマトリクス消し、色付き、ボケ感、全光線透過率の全ての評価項目において、高いレベルの特性をバランス良く有していた。
実施例7は、実施例の中でもアスペクト比が大きい異方性光学フィルムを使用しているため、縦又は横の一方向のみ、ブラックマトリクスを極めて観測しにくくさせることが出来た。
実施例8は、実施例7の異方性光学フィルムを、上記で述べた様に、柱状領域長径方向を考慮しながら、互いに90°回転させて積層させたものであり、縦横両方向のブラックマトリクスを極めて観察しにくくさせることができた。
なお、本実施例では、カラーフィルターを用いる方式であるOLED表示パネルを使用したが、RGB発光層を用いる方式であるOLED表示パネルを使用しても、同様の効果が期待できるものと考えられる。
比較例1色付きの×評価は、等方性拡散粘着層を使用しているため、微粒子による光の拡散が生じ、これにより、光の干渉が起きて、画素による色つきが悪くなってしまったことが主要因であるもの、と考えられる。加えて色付きの悪下は、画面のちらつきを目立たせてしまった。さらに、表2より、比較例1は、全光線透過率が、本発明異方性光学フィルムと比較して低いため、輝度低下が大きくなってしまった。
比較例2は、比較例1よりも厚さが大きいため、ブラックマトリクス消しの評価は良好であったが、等方性拡散フィルムであるため、比較例1と同様の理由により、色付きが悪く、画面のちらつきを目立たせてしまったもの、と考えられ、さらに、表2より、全光線透過率が、本発明異方性光学フィルムと比較して低いため、輝度低下が大きくなってしまった。
また、比較例4は、光学フィルムを使用していないため、ブラックマトリクスが非常に目立つ結果となった。
2 :検出器
100 :OLEDパネル
110 :有機EL層
120 :ガラス基板
130 :異方性光学フィルム
200 :異方性光拡散層
201,211:マトリックス領域
202,212:柱状領域
300 :光源
301,302:指向性拡散素子
303 :未硬化樹脂組成物層
Claims (9)
- 有機エレクトロルミネッセンス表示パネル内のカラーフィルター又はRGB発光層よりも視認側に、入射光角度により直線透過率が変化する異方性光学フィルムを備えたヘッドマウントディスプレイであって、
前記異方性光学フィルムは、少なくとも、単層又は複数層である異方性光拡散層を含み、
前記異方性光拡散層は、マトリックス領域と、前記マトリックス領域とは屈折率の異なる複数の柱状領域とを有するものであることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。 - 前記単層又は複数層である異方性光拡散層のヘイズ値が、50%〜85%であることを特徴とする請求項1に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記異方性光拡散層は、少なくとも1つの散乱中心軸を有し、
前記少なくとも1つの散乱中心軸角度が、−15°〜+15°であることを特徴とする請求項1又は2に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記単層又は複数層である異方性光拡散層の少なくとも一方の最表面に、表面凹凸が形成され、
前記表面凹凸は、JIS B0601−2001に準拠して測定された算術平均粗さRaが、0.10μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記異方性光拡散層の複数の柱状領域は、
前記異方性光拡散層の一方の表面から他方の表面にかけて配向、かつ、延在して構成され、前記異方性光拡散層の一方の表面における、前記複数の柱状領域の表面形状が、短径と、長径とを有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。 - 前記異方性光拡散層の一方の表面における、前記柱状領域の平均長径/平均短径、である前記柱状領域のアスペクト比が、2未満であることを特徴とする請求項5に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記異方性光拡散層の一方の表面における、前記柱状領域の平均長径/平均短径、である前記柱状領域のアスペクト比が、2〜20であることを特徴とする請求項5に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記異方性光拡散層の厚さが、10μm〜100μmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
- 前記異方性光学フィルムの法線方向より入射した光の直線透過率が、5%〜40%であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のヘッドマウントディスプレイ。
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