KR102041411B1 - 편광 부재 및 그것을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
편광자를 가지는 편광판(34)과, 편광판(34)의 표면에 점접착층(32)을 개재하여 맞붙여진 제 1 지지판(30)과, 편광판(34)의 이면에 점접착층(36)을 개재하여 맞붙여진 제 2 지지판(38)을 구비하는 투광 커버(18)로 한다.
Description
본 발명은 편광 부재 및 그것을 구비한 헤드 업 디스플레이 장치에 관한 것이다.
화상을 디스플레이 등의 표시기에 표시시키고, 당해 화상을 미러에 반사시켜 허상으로서 유리 등에 비추는 헤드 업 디스플레이 장치가 이용되고 있다. 헤드 업 디스플레이 장치는, 정보 등을 이용자의 통상의 시계와 겹쳐서 표시시키기 위하여 이용된다. 헤드 업 디스플레이 장치는, 프론트 글라스에 차속 등의 정보를 표시시키는 자동차 등의 다양한 응용례가 있다.
그런데, 차량 탑재용 등의 헤드 업 디스플레이 장치에서는, 장치 본체로부터 유리 등의 투영부에 화상을 투영하는 투사구로부터 먼지나 티끌이 들어가지 않도록 투광성의 커버가 마련되어 있다. 투광성의 커버로서는 폴리카보네이트판이 사용되고 있다. 여기서, 출사광의 휘도를 저하시키지 않고 밖으로부터 입사하는 태양광을 차폐하기 위하여, 커버에 편광 특성을 가지게 하고자 하는 요망이 있다.
그러나, 커버에 편광 특성을 가지게 하기 위하여 폴리카보네이트판에 일반적인 편광판을 맞붙인 경우, 열에 의해 폴리카보네이트판에 구부러짐이 생겨, 투영되는 화상에 일그러짐이 생기거나, 컬에 의해 하우징으로부터 떨어질 우려가 있다.
또한, 차량 등의 내장 부품에 이용되는 경우, 편광 특성을 가지게 한 커버도 연소 시험의 요구 기준을 충족시키는 것이 필요하다.
본 발명의 1개의 양태는, 편광 부재로서, 편광자를 가지는 편광판과, 상기 편광판의 표면에 점접착층(粘接着層)을 개재하여 맞붙여진 제 1 지지판과, 상기 편광판의 이면에 점접착층을 개재하여 맞붙여진 제 2 지지판을 구비한다.
상기 편광 부재와, 화상을 출력하는 표시기와, 상기 표시기를 수납하는 하우징을 구비하고, 상기 표시기로부터 출력되는 화상을 상기 하우징의 외부로 투과하는 투광 커버로서 이용되고 있는 헤드 업 디스플레이 장치로 하는 것이 적합하다.
본 발명에 의하면, 화상의 일그러짐을 억제하면서, 난연성을 가지는 편광 부재 및 그것을 이용한 헤드 업 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 헤드 업 디스플레이의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 투광 커버(편광판)의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 지지판의 구성례를 나타내는 도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 있어서의 투광 커버(편광판)의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 있어서의 지지판의 구성례를 나타내는 도이다.
본 발명의 실시형태에 있어서의 헤드 업 디스플레이 장치(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 하우징(10), 표시기(12), 평면 미러(14), 오목면 미러(16), 투광 커버(편광 부재)(18) 및 투영부(20)를 포함하여 구성된다.
하우징(10)은, 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 구성하는 표시기(12), 평면 미러(14), 오목면 미러(16) 등의 구성 요소를 수납한다. 하우징(10)은, 플라스틱이나 금속 등의 기계적인 강도를 가지는 재료로 구성된다.
표시기(12)는, 헤드 업 디스플레이 장치(100)에 의해 투영되는 화상을 출력하는 장치이다. 표시기(12)는 액정 디스플레이(LCD) 등에 의해 구성된다. 표시기(12)로부터 방사되는 화상광은 직선 편광되어 있다.
평면 미러(14)는, 표시기(12)로부터 방사된 화상광을 오목면 미러(16)를 향해 반사시키기 위하여 마련된다. 오목면 미러(16)는, 평면 미러(14)로부터 도달한 화상광을 반사시켜 투영부(20)를 향해 반사시키기 위하여 마련된다. 오목면 미러(16)는, 화상광을 원하는 배율로 확대하여 투영부(20)에 투영시킨다.
투광 커버(18)는, 하우징(10)에 마련된 개구부에 장착된 투광성의 판 형상 부재이다. 투광 커버(18)는, 오목면 미러(16)에 의해 반사된 화상광을 하우징(10)의 외부에 투과시킴과 함께, 하우징(10)의 내부에 먼지나 티끌이 들어가지 않도록 마련된다. 투광 커버(18)의 구성에 대해서는 후술한다.
투영부(20)는, 오목면 미러(16)로부터 도달한 화상광을 수광하고, 그 허상을 투영 화상으로서 비춘다. 투영부(20)는, 이용자의 통상의 시각도 확보하기 위하여 하프 미러나 홀로그래픽 소자를 이용해도 된다. 또한, 투영부(20)는, 하우징(10)에 대하여 장착 각도나 장착 위치를 변경할 수 있도록 구성하는 것도 적합하다. 이에 의해, 이용자의 시선에 맞춰, 투영된 화상이 보기 쉽도록 투영부(20)의 위치나 각도를 조정할 수 있다.
투광 커버(18)는, 편광자를 가지는 편광판(34)을 포함하여 구성된다. 도 2는, 투광 커버(18)의 일례의 단면 구조를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 투광 커버(18)는, 제 1 지지판(30), 점접착층(32), 편광판(34), 점접착층(36) 및 제 2 지지판(38)을 적층한 구성으로 된다.
편광판(34)은, 특정한 방향으로 평광한 광만을 투과하는 편광자를 포함하는 층이다. 편광판(34)은, 임의로 선택할 수 있지만, 예를 들면 폴리비닐알코올(PVA) 필름을 이색성(二色性) 염료에 의해 염색한 염료계 편광판으로 하는 것이 적합하다. PVA 필름은, 일례로서, 쿠라레제 VF-PS#7500 등을 적용할 수 있다. PVA 필름은, 예를 들면, 연신 전에 두께 75㎛의 필름을 연신 후에 있어서 30㎛ 정도가 될 때까지 연신한다.
편광판(34)은 PVA 필름의 일면에 형성된다. 편광판(34)은, 염료계 재료에 의해 구성하는 것이 적합하다. 염료계 재료는, 이색성 염료로 하는 것이 보다 적합하다. 여기서, 염료계 재료는, 아조 화합물 및/또는 그 염을 함유하는 것이 적합하다.
즉, 이하의 화학식을 충족시키는 염료계 재료를 이용하는 것이 적합하다.
[화학식 1]
(1) 식 중 R1, R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 저급 알킬기, 저급 알콕실기를 나타내고, n은 1 또는 2로 나타내어지는 아조 화합물 및 그 염.
(2) R1, R2가 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기 중 어느 하나인 (1)기재의 아조 화합물 및 그 염.
(3) R1, R2가 수소 원자인 (1)기재의 아조 화합물 및 그 염.
예를 들면, 이하에 나타내는 공정에서 얻어지는 재료를 이용하는 것이 적합하다. 4-아미노벤조산 13.7부를 물 500부에 첨가하고, 수산화나트륨으로 용해한다. 얻어진 물질을 냉각하여 10℃ 이하에서 35% 염산 32부를 첨가하고, 다음에 아질산나트륨 6.9부를 첨가하여, 5∼10℃에서 1시간 교반한다. 거기에 아닐린-ω-메탄술폰산 소다 20.9부를 첨가하고, 20∼30℃에서 교반하면서, 탄산나트륨을 첨가하여 pH3.5로 한다. 또한, 교반하여 커플링 반응을 완결시키고, 여과하여, 모노아조 화합물을 얻는다. 얻어진 모노아조 화합물을 수산화나트륨 존재하, 90℃에서 교반하여, 화학식 (2)의 모노아조 화합물 17부를 얻는다.
[화학식 2]
화학식 (2)의 모노아조 화합물 12부, 4,4'-디니트로스틸벤-2,2'-술폰산 21부를 물 300부에 용해시킨 후, 수산화나트륨 12부를 첨가하고, 90℃에서 축합 반응시킨다. 계속해서, 글루코오스 9부로 환원하고, 염화나트륨으로 염석한 후, 여과하여 화학식 (3)으로 나타내어지는 아조 화합물 16부를 얻는다.
[화학식 3]
또한, 화합물 (3)의 염료를 0.01%, 씨·아이·다이렉트·레드 81을 0.01%, 일본등록특허 2622748호 공보의 실시예 1에 있어서 나타내어져 있는 하기 구조식 (4)로 나타내어지는 염료를 0.03%, 일본공개특허 특개소60-156759호 공보의 실시예 23에 있어서 공개되어 있는 하기 구조식 (5)로 나타내어지는 염료 0.03% 및 망초 0.1%의 농도로 한 45℃의 수용액에 기판으로서 두께 75㎛의 폴리비닐알코올(PVA)을 4분간 침지한다. 이 필름을 3% 붕산 수용액 중에서 50℃에서 5배로 연신하고, 긴장 상태를 유지한 채 수세, 건조한다. 이에 의해, 중성색(평행 위치에서는 그레이이고, 직교 위치에서는 흑색)이 되는 염료계 재료를 얻을 수 있다.
[화학식 4]
[화학식 5]
또한, 편광판(34)은, 상기 제조 방법으로 얻어진 편광막을 기재(基材)에 맞붙인 구조로 해도 된다. 기재는 편광판(34)의 보호층이 되는 부재이다. 기재는, 임의로 선택할 수 있지만, 예를 들면 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름, 아크릴 필름, 환상(環狀) 올레핀계 필름 등을 이용하는 것이 적합하다. 일례로서, TacBright사제 P960GL 등을 적용할 수 있다. 기재의 두께는 이에 한정되는 것은 아니지만, 20㎛ 이상 200㎛ 이하로 하는 것이 적합하다. 기재는, 편광막의 양면에 마련하는 것이 적합하다.
점접착층(32)은, 편광판(34)과 제 1 지지판(30)을 맞붙이기 위한 층이다. 또한, 점접착층(36)은, 편광판(34)과 제 2 지지판(38)을 맞붙이기 위한 층이다. 점접착층(32) 및 점접착층(36)에 이용되는 점착제 또는 접착제는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 난연성의 접착제이면 된다. 또한, 점접착층(32) 및 점접착층(36)은, 편광판(34)과 제 1 지지판(30) 또는 제 2 지지판(38)과의 사이에 열응력 등의 힘이 작용한 경우에 그 힘을 흡수(완충)시키는 재료로 하는 것이 적합하다. 예를 들면, 점접착층(32) 및 점접착층(36)에는, 폴리비닐알코올계의 점착제 또는 접착제를 이용하는 것이 적합하다. 점접착층(32) 및 점접착층(36)의 막 두께는, 1㎛ 이하로 하는 것이 적합하다.
또한, 점접착층(32) 및 점접착층(36)을 적용함으로써, 종래에 비해 연소성이 낮은 투광 커버(18)를 제공할 수 있다. 특히, 점접착층(32) 및 점접착층(36)으로서 폴리비닐알코올계의 접착제를 이용함으로써 연소성을 저하시킬 수 있다. 또한, 점접착층(32) 및 점접착층(36)의 막 두께를 1㎛ 이하로 함으로써, 더 연소성을 저하시킬 수 있다.
제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 투광 커버(18)를 기계적으로 지지하기 위한 부재이다. 즉, 제 1 지지판(30)은, 점접착층(32)을 개재하여 편광판(34)의 표면에 첩부되고, 제 2 지지판(38)은, 점접착층(36)을 개재하여 편광판(34)의 이면에 첩부된다.
제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 난연성 플라스틱판을 포함하는 것이 적합하다. 즉, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)을 난연성 플라스틱판으로 구성함으로써, 자동차 등에 탑재하기 위한 규격에 맞는 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 실현할 수 있다.
여기서, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 투광 커버(18)를 투과한 상에 일그러짐을 생기게 하지 않기 위하여 표면이 평탄한 것을 사용하는 것이 적합하다. 또한, 투광 커버(18)를 투과한 광(편광광)이 흩뜨러지지 않도록, 투과광에 위상차를 생기게 하지 않는 저위상차의 것을 사용하는 것이 적합하다.
예를 들면, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 폴리카보네이트(PC)판, 아크릴 수지판, 셀룰로오스판, 나일론판 등으로 하는 것이 적합하다. 또한, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 가연 재료를 불연 처리한 재료로 해도 된다. 투광 커버(18)의 기계적인 강도를 고려하면, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 각각 50㎛ 이상의 두께를 가지는 것이 적합하다.
또한, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 단층이 아니라, 복수의 층을 적층한 구조로 해도 된다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주판(主板)(A)을 폴리카보네이트(PC)판으로 하고, 거기에 부판(副板)(B)으로서 아크릴 수지판을 적층한 구조로 하는 것이 적합하다. 아크릴 수지판은, 예를 들면, 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 등으로 할 수 있다.
또한, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)에는, 표면 보호를 위하여 HC(Hard Coat), AG(Anti-Glare), AR(Anti-Reflection), LR(Low-Reflection) 등의 보호층(C)을 마련해도 된다. HC는, JIS K5600-5-4에 규정하는 연필 경도 시험(4.9N 하중)에서, H 이상의 경도를 나타내는 것을 말한다.
단, 투광 커버(18)의 구부러짐의 발생을 억제하기 위하여, 이들 부판(B)이나 보호층(C)을 마련하는 경우에는 투광 커버(18)의 막 두께 방향을 따라 상하 대칭의 구조로 하는 것이 적합하다.
투광 커버(18)를 헤드 업 디스플레이 장치(100)에 탑재할 때에는, 표시기(12)로부터 출력되어 투광 커버(18)를 투과하는 광(직선 편광광)의 편광 방향과 투광 커버(18)의 편광판(34)의 편광 방향이 평행해지도록 배치하는 것이 적합하다.
이에 의해, 헤드 업 디스플레이 장치(100)의 외부로부터 투광 커버(18)에 입사하는 광(태양광 등)을 대폭으로 커트할 수 있음과 함께, 표시기(12)로부터 출력되는 광의 대부분을 투과할 수 있는 투광 커버(18)를 제공할 수 있다. 따라서, 화상의 시인성을 높인 헤드 업 디스플레이 장치(100)를 실현할 수 있다.
또한, 편광판(34)의 표면 및 이면을 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)으로 지지함으로써 투광 커버(18)의 기계적인 강도를 높일 수 있다.
또한, 편광판(34)을 표면측 및 이면측으로부터 판 두께 방향으로 대칭이 되도록 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)으로 끼움으로써, 투광 커버(18)에 열응력이 가해졌을 때의 휨을 억제할 수 있다. 즉, 표시기(12)로부터의 광이나 외부로부터의 태양광의 조사에 의해 투광 커버(18)가 가열된 경우에, 편광판(34)의 표면측에 있어서 제 1 지지판(30)과의 계면에 발생하는 응력과 편광판(34)의 이면측에 있어서 제 2 지지판(38)과의 계면에 발생하는 응력을 밸런스를 이루게 함으로써 투광 커버(18)에 생기는 휨(구부러짐)이나 변형을 억제할 수 있다.
또한, 투광 커버(18)에 요오드계의 편광막을 적용한 경우, 90℃ 이상의 가열에 의해 편광막에 변색이 생겨 광의 투과성이 저하되어 버린다. 이에 비하여, 본 실시형태와 같이, 편광판(34)으로서 염료계 재료를 이용함으로써, 90℃ 이상의 사용 환경이라도 투광 커버(18)의 변형을 억제하면서, 변색되지 않고 높은 광 투과성을 유지할 수 있다.
예를 들면, 편광판(34)으로서 폴라테크노사제의 EHC-125U(막 두께 215㎛)를 적용하고, 편광판(34)의 양면에 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)으로서 미츠비시가스화학사제의 MRF08U를 점접착층(32) 및 점접착층(36)에 의해 맞붙여 투광 커버(18)를 구성할 수 있다. 이 투광 커버(18)에서는, 자연광(태양광)의 투과율은 약 40%로서, 약 60%를 커트할 수 있다. 한편, 직선 편광광의 투과율은 약 78%로서, 표시기(12)로부터의 출사광은 약 78% 투과할 수 있었다.
또한, 당해 투광 커버(18)를 105℃에서 24시간 가열한 경우에 휨이나 변형은 생기지 않았다. 한편, 제 1 지지판(30) 또는 제 2 지지판(38)의 일방만을 마련한 경우, 105℃에서 24시간 가열한 경우에는 40mm 정도의 구부러짐이 발생하였다.
또한, 본 실시형태에서는, 편광판을 투광 커버(18)에 적용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 실시형태에 있어서의 편광판의 적용처는 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)은, 난연성 플라스틱판을 포함하는 것이 적합하다고 했지만, 구체적으로는, 폴리카보네이트(PC)에 금속, 할로겐, 인의 적어도 1개를 혼합시킨, 또는, 코팅하여 난연성화시킨 재료를 이용하는 것이 적합하다. 가격, 착색, 폴리카보네이트(PC)의 특성 및 환경에 대한 영향을 고려하면, 할로겐 중 브롬을 이용하는 것이 보다 적합하다. 폴리카보네이트(PC)에 금속, 할로겐, 인의 적어도 1개를 혼합시키는 경우, 선택한 원료를 폴리카보네이트(PC)에 혼련시키는 것이 적합하다.
이하, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)에 난연성 플라스틱판을 적용한 실시예 및 그에 대한 비교예에 대하여 나타낸다. 실시예에서는, 상기 실시형태에 있어서의 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)으로서, 폴리카보네이트(PC)에 금속, 브롬, 인, 할로겐의 적어도 1개를 혼합시킨 난연성 PC를 적용하였다. 이에 비하여, 비교예 1에서는, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)으로서 일반적인 폴리카보네이트(PC)(SABIC제 LEXAN8010Q)를 적용하였다. 또한, 비교예 2에서는, 제 1 지지판(30)으로서 난연성 PC를 적용하고, 제 2 지지판(38)을 마련하지 않는 구성으로 하였다.
실시예에서는, 미국의 연방 자동차 안전 기준(FMVSS)에 있어서의 자동차의 내장에 대한 연소성 시험(No.302)에 있어서 표선(標線) 전에 자기 소화되었다. 이에 비하여, 비교예 1에서는, 연소성 시험(No.302)을 클리어할 수 없었다. 또한, 비교예 2에서는, 제 1 지지판(30)을 마련한 측으로부터의 착화에 대해서는 연소성 시험(No.302)을 클리어했지만, 제 2 지지판(38)을 마련하지 않은 편광판(34)측으로부터의 착화에 대해서는 연소성 시험(No.302)을 클리어할 수 없었다.
또한, 실시예, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서 105℃의 가열을 48시간 행한 경우의 휨에 대하여 확인하였다. 실시예 및 비교예 1에서는, 형상의 변화는 보이지 않았다. 즉, 실시예 및 비교예 1에서는, 구부러짐이나 굴곡은 보이지 않았다. 이에 비하여, 비교예 2에서는 형상의 큰 변화가 보였다.
또한, 일반적인 폴리카보네이트(PC)(예를 들면, SABIC제 LEXAN8010Q)보다 금속, 할로겐, 인의 적어도 1개의 혼합량이 많은 것이면 상기 효과가 얻어진다.
이상과 같이, 제 1 지지판(30) 및 제 2 지지판(38)에 난연성 플라스틱판을 적용함으로써, 미국의 연방 자동차 안전 기준(FMVSS)에 있어서의 자동차의 내장에 대한 연소성 시험(No.302)의 기준을 클리어할 수 있다. 또한, 종래에는 막을 수 없었던, 구부러짐이나 굴곡을 억제할 수 있다.
Claims (14)
- 편광자를 가지고, 염색계 편광 재료를 이용한 편광판과,
상기 편광판의 표면에 점접착층을 개재하여 맞붙여진 제 1 지지판과,
상기 편광판의 이면에 점접착층을 개재하여 맞붙여진 제 2 지지판을 구비하는 편광 부재와,
화상을 출력하는 표시기와,
상기 표시기를 수납하는 하우징을 구비하고,
상기 편광자는 상기 표시기로부터 출력되어 편광 부재를 투과하는 편광광과 편광 방향이 평행해지도록 배치되고,
상기 편광 부재는, 상기 편광판에 대하여 상기 제 1 지지판과 상기 제 2 지지판을 막 두께 방향으로 대칭 구조가 되도록 맞붙인 것이고,
상기 편광 부재는, 화상을 상기 하우징의 외부로 투과하는 투광 커버로서 이용되고, 상기 편광판을 투과한 상기 화상의 허상을 투영 화상으로서 투영하는 헤드 업 디스플레이. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 지지판 및 상기 제 2 지지판은, 난연성 플라스틱판을 포함하는, 헤드 업 디스플레이. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 지지판 및 상기 제 2 지지판은, 폴리카보네이트층 및 아크릴 수지층의 적어도 1개에 하드 코트층을 적층한 구조인, 헤드 업 디스플레이. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 지지판 및 상기 제 2 지지판은, 금속, 할로겐, 인의 적어도 1개를 포함하는, 헤드 업 디스플레이. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 지지판 및 상기 제 2 지지판은, 금속, 할로겐, 인의 적어도 1개를 포함하는, 헤드 업 디스플레이. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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