TW202229928A - 頭戴式顯示器用光學系統的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題為提供一種能夠實現不存在未預期的模糊及滲色且沉浸感優異之頭戴式顯示器之、頭戴式顯示器用光學系統的製造方法。藉由如下方法來解決課題:包括積層體的製造步驟及頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟,製造步驟係製造藉由積層複數個光學構件而成之積層體之步驟,並且包括藉由在1個光學構件的表面上積層其他光學構件來黏著並固定複數個光學構件之黏著步驟,黏著步驟包括對1個光學構件賦予黏著層形成用組成物之步驟、對其他光學構件賦予黏著層形成用組成物之步驟及藉由軋輥而使黏著層形成用組成物對向而積層1個光學構件及其他光學構件之步驟。
Description
本發明係有關一種頭戴式顯示器用光學系統的製造方法。
作為向觀察者提供虛擬實境(Virtual Reality、VR)、擴增實境(Augmented Reality、AR)及混合實境(Mixed Reality、MR)之方法,提出了抬頭顯示器(Head Up Display、HUD)及頭戴式顯示器(Head Mounted Display、HMD)等。比較小型且容易攜帶和安裝之頭戴式顯示器期待作為多功能器件而取代智慧型手機及平板電腦等。
作為能夠用雙眼觀看、立體再現優異、能夠以比較簡單的結構實現之頭戴式顯示器,實現了利用使用透鏡之擴大光學系統之頭戴式顯示器(例如,專利文獻1)。尤其在高端機型中,藉由組合解析度高之顯示元件及積層透鏡,實現了前所未有之使用者體驗。
但是,當作為透鏡而使用在攝像機及雙筒望遠鏡等中所利用之積層透鏡時,像差及變形等少且能夠向使用者提供自然的圖像,但是重量和體積變大而對使用者的身體負擔大。
另一方面,藉由利用使用了塑膠之單透鏡及菲涅耳透鏡等而成為小型且輕量(例如,專利文獻2),但是圖像中可能會產生像差及變形等,並且在能夠對應之解析度之方面存在不滿,可能會導致損害使用者的沉浸感。
[專利文獻1]日本特開2011‐145488號公報
[專利文獻2]日本特開2017‐211475號公報
本發明人作為兼顧使用者的沉浸感及使用者的身體負擔之方法,研究了使用作為薄餅透鏡而已知之反射折射光學系統或者被稱為鳥浴型之射束分離器之光學系統。但是,即使在正確地裝配之光學系統中,當觀察顯示圖像時,亦觀察到配置於暗背景之亮圖像的邊緣模糊之現象或在未預期的位置浮現滲色之光芒之現象。
雖然該種現象不能夠由像差及像面變形等幾何光學理論來說明,但大幅度損害了使用者的沉浸感。
從而,本發明的課題為提供一種頭戴式顯示器的製造方法,其可獲得能夠實現不存在未預期的模糊及滲色等且沉浸感優異之頭戴式顯示器之頭戴式顯示器用光學系統。
本發明人等致力於上述課題之結果,發現藉由下述結構能夠解決上述課題。亦即,本發明為如下。
[1]一種頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中,
該方法至少包括積層體的製造步驟及頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟,
積層體的製造步驟係製造藉由積層構成頭戴式顯示器用光學系統之複數個光學構件而成之積層體之步驟,並且至少包括藉由在1個光學構件的表面上積層其他光學構件來黏著並固定複數個光學構件之黏著步驟,
黏著步驟包括對1個光學構件賦予黏著層形成用組成物之步驟、對其他光學構件賦予黏著層形成用組成物之步驟及藉由軋輥而使黏著層形成用組成物對向而積層1個光學構件及其他光學構件之步驟。
[2]如[1]所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中,
積層體的製造步驟為製造如下積層體之步驟,該積層體係具有2個以上的具有形成於支撐體之塗佈型光學功能層之光學構件,並且具有塗佈型光學功能層之光學構件在積層體中相鄰之、積層了3個以上的光學構件之積層體,
藉由對具有塗佈型光學功能層之2個光學構件的光學功能層賦予黏著層形成用組成物來進行黏著步驟以製造積層了2個光學構件之積層體,
然後,藉由使用積層了2個光學構件之積層體及其他光學構件,對積層了2個光學構件之積層體的其中一方的光學構件賦予黏著層形成用組成物來再次進行黏著步驟。
[3]如[2]所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中,
支撐體係偽支撐體,
光學功能層係將液晶組成物塗佈於偽支撐體上而形成者,
在積層體的製造步驟中,進行去除偽支撐體之操作。
[4]如[3]所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中,
液晶組成物均包含界面活性劑。
[5]如[1]至[4]之任一項所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中,
在積層體的製造步驟中,製作包含偏振器之積層體。
[6]如[1]至[5]之任一項所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其係進一步包括三維成形步驟。
[發明效果]
依本發明,能夠提供一種能夠實現不存在未預期的模糊及滲色且沉浸感優異之頭戴式顯示器之、頭戴式顯示器用光學系統的製造方法。
以下,舉出本發明的實施形態來進行詳細說明。另外,本說明書中,使用“~”表示之數值範圍係指包含記載於其前後之數值作為下限值及上限值之範圍。
又,關於角度,“正交”及“平行”係指,嚴格的±10°的角度範圍,關於角度,“相同”及“不同”能夠以它們之差是否小於5°來判斷。
又,在本說明書中,“可見光”係指,380~780nm。又,在本說明書中,關於測定波長,沒有特別附加記載之情況下,測定波長為550nm。
接著,關於本說明書中所使用之術語進行說明。
<Re(λ)、Rth(λ)>
面內延遲Re(λ)及厚度方向上的延遲Re(λ)的值係指,使用AxoScan OPMF-1(Opto Science, Inc.製造),並且使用測定波長的光來測定之值。另外,λ係測定波長,當沒有特別記載時,波長λ設為550nm。
具體而言,藉由在AxoScan OPMF-1中輸入平均折射率((Nx+Ny+Nz)/3)和膜厚(d(μm))來計算
慢軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d。
另外,R0(λ)係作為由AxoScan OPMF-1計算之數值來顯示者,但係指Re(λ)。
〔頭戴式顯示器用光學系統〕
藉由本發明之製造方法製造之頭戴式顯示器用光學系統至少包含顯示元件、後述之各種光學構件(光學構件的積層體)及用於固定各自的光學構件之機架。
基於本發明之頭戴式顯示器用光學系統具有如下功能,藉由對顯示元件所射出之圖像光進行擴大、縮小及反射中的1種以上,並且依據需要進行折射、吸收及偏光轉換中的1種以上而到達觀察者的眼球以使觀察者識別圖像。
[薄餅透鏡光學系統]
作為藉由本發明之製造方法製造之頭戴式顯示器用光學系統的較佳的實施態樣之一,可以舉出被稱作薄餅透鏡之反射折射光學系統。
作為較佳的薄餅透鏡光學系統的一例,已知從顯示元件側依次具有半反射鏡及反射偏振器之結構。該薄餅透鏡光學系統能夠藉由半反射鏡或反射偏振器、或者其兩者彎曲而發揮透鏡的功能。又,半反射鏡或反射偏振器為平面,進一步包含其他透鏡零件,從而有時發揮相同的功能。
另外,雖然這種反射折射光學系統沒有特定的名稱,但在本說明書中,為了方便起見,將這種反射折射率系統稱為薄餅透鏡光學系統。薄餅透鏡光學系統雖然像差小且像面變形少,但比組合了複數個透鏡之系統顯著地輕量且小型,因此使用者的身體負擔小。
關於該種光學系統,例如,記載於日本特開平8-327940號公報、日本特開2000-180785號公報、日本特表2003-504663號公報及日本特表2018-508800號公報等中。
圖1中示出包含薄餅透鏡系統的較佳的一態樣之頭戴式顯示器用光學系統的概念圖。
頭戴式顯示器15由顯示元件30、直線偏振器32及薄餅透鏡光學系統20構成。射出光瞳50係使用者的眼45所配置之位置。
雖然與顯示元件30分開地圖示,但直線偏振器32可以係顯示元件30的一部分。從顯示元件30中放射之光透射直線偏振器32而射出,藉此產生1種偏光的光。
薄餅透鏡光學系統20包含半反射鏡34及偏光反射鏡38。在圖1中,半反射鏡34配置於顯示元件30側,偏光反射鏡38配置於使用者的眼45側。偏光反射鏡38係上述反射偏振器。
半反射鏡34及偏光反射鏡38中的1個以上的表面可以設成如對像面彎曲進行校正之形狀。
半反射鏡34中的1個以上的表面能夠設為球面凹狀(例如,球形的一部分)、球面凸狀、旋轉對稱非球面、自由曲面形狀及降低像面彎曲之任意其他形狀等、各種形狀。在一些實施形態中,半反射鏡34及偏光反射鏡38的1個以上的表面的形狀能夠構成為進一步對其他形態的光學像差進行校正。又,在這些實施形態中,為了藉由減少重像來增強對比度,薄餅透鏡光學系統20內的1個以上的光學零件可以具有抗反射塗層等1個以上的塗層。
又,在圖中,半反射鏡34、偏光反射鏡38均繪製成曲面,但可以藉由將這些中的至少一者或兩者設為平面狀,並且與未圖示之折射透鏡構件進行組合來校正像面彎曲和像差。
半反射鏡34能夠包含波片面33及鏡面35。
波片面33係使入射之光的偏光偏移之1/4波片。1/4波片具有慢軸。λ/4波片針對從使用者側或顯示元件側入射之直線偏光,將慢軸配置成45°而能夠將直線偏光轉換為圓偏光。圓偏光的旋轉方向(偏光旋轉方向)能夠在慢軸的傾斜方向上控制。或者,1/4波片能夠將從使用者側或顯示元件側入射之圓偏光轉換成直線偏光。直線偏光的偏光方向能夠藉由適當地配置入射之圓偏光的旋轉方向及1/4波片的慢軸來控制。
鏡面35係構成為反射所入射之光的一部分之半反射鏡。作為一例,鏡面35能夠構成為使入射光的50%透射且反射入射光的50%。鏡面35可以係反射偏振器。
偏光反射鏡38包含波片面37及反射偏振器面39。
波片面37係1/4波片。
反射偏振器面39係構成為對第1偏光進行反射(偏光阻斷)並且使與第1偏光正交之第2偏光透射之半反射鏡。例如,反射偏振器面39能夠構成為對向x方向直線偏光之光進行反射,並且使向與x方向正交之y方向直線偏光之光透射。
從顯示元件30射出之光係第1方向的直線偏光或在透射直線偏振器32之後的第1方向的直線偏光中的任一種為較佳。作為一例,顯示元件30射出,透射直線偏振器32之直線偏光入射到半反射鏡34的波片面33,成為圓偏光。
透射半反射鏡34的波片面33之圓偏光的一部分透射半反射鏡34的鏡面35。
該圓偏光透射偏光反射鏡38的波片面37,並轉換成第1方向的直線偏光。偏光反射鏡38的反射偏振器面39由於第1方向與反射偏振器面39的偏光軸(透射軸)正交,因此反射該直線偏光的光。
由偏光反射鏡38反射之第1方向的直線偏光藉由波片面37轉換而成為圓偏光。
該圓偏光入射到半反射鏡34的鏡面35。圓偏光的一部分藉由鏡面35反射而成為相反的旋轉方向的圓偏光。
由鏡面35反射之圓偏光透射波片面37。其中,圓偏光基於鏡面35的反射而旋轉方向成為反向,因此藉由透射波片面37而成為與第1方向正交之第2方向的直線偏光的光。
第2方向與反射偏振器面39的偏光軸一致。故,透射第2方向的直線偏光、反射偏振器面39而入射到使用者的眼45(射出光瞳50)。
故,依薄餅透鏡光學系統20,能夠使顯示元件30射出(投影)之圖像(光)在半反射鏡34與偏光反射鏡38之間往返,能夠使光徑長度變長,並且能夠顯示具有透視感之虛擬圖像。
偏光反射鏡38可以使用膽固醇型液晶之圓偏光反射偏振器來代替包含上述直線反射偏振器面和波片面者。
在該情況下,依據圖1的結構,偏光反射鏡38可以僅具有反射偏振器面39,能夠省略波片面37。關於這一點,藉由簡化薄餅透鏡光學系統來降低光學缺陷的發生概率,並且在能夠避免未預期的模糊及滲色等觀點考慮為較佳。
作為透射偏光反射鏡38之光,有時除了與偏光反射鏡38一致之偏光以外的偏光成分露出,這些被使用者識別為重像或對比度低。
由於該現象由偏光反射鏡38的不完全偏光選擇性引起,因此以去除不期望的偏光成分為目的,可以在比偏光反射鏡38更靠使用者側設置吸收型偏振器。偏光反射鏡38的反射偏振器面39具有直線偏光選擇性之情況下,相對於透射偏光反射鏡之直線偏光軸,使該種吸收型偏振器的透射軸一致為較佳。又,偏光反射鏡38的反射偏振器面39具有圓偏光選擇性之情況下,反射偏振器面39與該種吸收型偏振器之間設置1/4波片來轉換成直線偏光,並且與吸收型偏振器的透射軸一致為較佳。
[鳥浴型光學系統]
作為藉由本發明之製造方法製造之頭戴式顯示器用光學系統的較佳的其他實施態樣之一,可以舉出被稱作鳥浴型之反射光學系統。
作為較佳的鳥浴型光學系統的一例,提出了如圖2的光學系統。由於該種光學系統不需要在觀察者的前面設置顯示元件或透鏡等具有重量且體積大之零件,因此即使搭載略重的低像差和低變形的光學系統,亦能夠藉由設計而降低使用者的身體負擔。又,由於在觀察者的前面不需要配置顯示元件等非透射性的光學零件,因此具有還能夠應用於實境的視角中疊加了虛擬像之擴增實境(AR)之優點。
使用圖2對鳥浴型光學系統的較佳態樣的一例進行說明。
在圖2中,頭戴式顯示器205搭載於使用者的頭210上。如圖示那樣,頭戴式顯示器205具備機架215,該機架215包含為了呈現給使用者而生成圖像之顯示元件220。機架215內除了顯示元件220還配置有直線偏振器225、射束分離器230、第一反射鏡235及第二反射鏡240。
在圖2中,為了簡化,以左眼用光學系統來說明各光學構件的配置,右眼用光學系統中說明顯示光的路徑。
藉由顯示元件220生成之光(顯示圖像)藉由直線偏振器225而成為第一偏光方向的直線偏光。
直線偏振器225的顯示元件220側或其相反側可以設置透鏡(未圖示)及其他光學構件。又,直線偏振器225可以與顯示元件220成為一體,亦可以與透鏡或其他光學構件積層。
射束分離器230中配置有透射軸以透射基於直線偏振器225之直線偏光。射束分離器230典型地係直線偏光分離型射束分離器,具有透射軸、與透射軸正交之反射軸。
透射了射束分離器230之光入射到第一反射鏡235。第一反射鏡235的入射面側設置有未圖示的1/4波片。
在第一反射鏡235中,直線偏光透射1/4波片而轉換成圓偏光,藉由反射面被反射,藉此圓偏光的旋轉方向向相反方向轉換。該圓偏光再次入射到1/4波片。因此,結果,從第一反射鏡235射出與所入射之直線偏光正交之直線偏光。
由於從第一反射鏡235向射束分離器230入射之直線偏光係與射束分離器230的透射軸正交之直線偏光,因此其大部分被反射而朝向第二反射鏡240。
第二反射鏡240亦與第一反射鏡235相同地,未圖示之1/4波片設置於入射面側。
在第二反射鏡240中,直線偏光透射1/4波片而轉換成圓偏光,藉由反射面被反射,藉此圓偏光的旋轉方向向相反方向轉換。該圓偏光再次入射到1/4波片。因此,結果,在第二反射鏡240中亦射出與所入射之直線偏光正交之直線偏光。
從第二反射鏡240向射束分離器230入射之直線偏光與射束分離器230的透射軸一致。故,關於向射束分離器230入射之直線偏光,其大部分透射而朝向觀察者側,被識別為圖像。
又,該種鳥浴型光學系統亦使顯示元件220射出(投影)之圖像(光)往返於由第一反射鏡235、射束分離器230、第二反射鏡240組成之光徑之間,並且能夠延長光徑長度,能夠顯示具有透視感之虛擬圖像。
在圖2中,第一反射鏡235及第二反射鏡240均描繪成平面,但第一反射鏡235及第二反射鏡240中的1個以上的形狀可以設為針對像面彎曲進行校正之形狀。
第一反射鏡235和/或第二反射鏡240的表面能夠形成為球面凹狀(例如,球形的一部分)、球面凸狀、旋轉對稱非球面、自由曲面形狀及降低像面彎曲之任意其他形狀等。
在這些實施形態中,第一反射鏡235和/或第二反射鏡240的形狀能夠構成為進一步對其他形態的光學像差進行校正。又,在這些實施形態中,為了藉由減少重像來增強對比度,鳥浴型光學系統內的1個以上的光學零件可以具有抗反射塗層等1個以上的塗層。
此外,可以藉由與未圖示之折射透鏡構件組合來校正像面彎曲和像差。作為折射透鏡構件,能夠在從顯示元件220至射束分離器230之光徑上、從射束分離器230至第一反射鏡235之光徑上、從射束分離器230至第二反射鏡240之光徑上及從射束分離器230至使用者之光徑上等1個以上中進行設置。亦可以與視力矯正用透鏡250一起設置。
鳥浴型光學系統可以係使用圓偏光來代替直線偏光之系統。亦即,使用圓偏光選擇性的射束分離器230,並且將偏振器225設為圓偏光射出偏光板之結構。在該種結構中,第一反射鏡235及第二反射鏡240只要係簡單的鏡面即可,在能夠簡化結構之觀點考慮為較佳。
作為該種圓偏光選擇性的射束分離器230,例示出與上述薄餅型光學系統的偏光反射鏡38相同的使用了膽固醇型液晶之射束分離器230。
{頭戴式顯示器用光學構件}
在本說明書中,將上述偏振器、半反射鏡、波片、反射偏振器、反射鏡、射束分離器及未圖示之透明光學構件以及抗反射塗層等功能性塗層等統稱為頭戴式顯示器用光學構件。以下,對各自進行詳細敘述。
(半反射鏡)
半反射鏡係至少對特定的波長具有部分反射性之光學構件。在寬帶域具有部分反射性為更佳。
作為該種半反射鏡,能夠使用任意的較佳的部分反射性材料。作為一例,能夠藉由在透明的基材上塗佈金屬的薄層來構建。作為金屬,例如,例示出銀及鋁等。又,半反射鏡還能夠藉由在透明基材的表面上沉積薄膜介電質塗層,或者藉由沉積金屬塗層和介電質塗層的組合來形成。
又,作為半反射鏡,還較佳地例示出多層聚合物薄膜反射體、多層聚合物反射偏振器及反射性的線柵偏振器等。作為多層聚合物薄膜反射體,例如,例示出3M公司的ESR薄膜(產品名稱)及TORAY INDUSTRIES, INC.的Picassus film(產品名稱)等。作為多層聚合物反射偏振器,例如,例示出3M公司的APF及DBEF等。
半反射鏡能夠在所希望的複數個波長或既定的複數個波長下至少具有30%的平均光反射率。該等所希望的複數個波長或既定的複數個波長能夠設為可見光(380~780nm)、紅外波長範圍、紫外波長範圍以及可見光、紅外波長及紫外波長的任意組合。
作為實施形態的一例,該等所希望的複數個波長或既定的複數個波長能夠設為1個窄的波長範圍或者複數個窄的波長範圍,該部分反射體能夠設為具備具有100nm以下或50nm以下的半峰全寬之至少一個反射帶域之、缺口反射體。
平均光反射率能夠藉由將遍及該等所希望的複數個波長或既定的複數個波長之反射率進行平均來判定。同樣地,平均透光率能夠藉由將遍及該等所希望的複數個波長或既定的複數個的波長之透射率進行平均來判定。該等部分反射體能夠在該等所希望的複數個波長或既定的複數個波長具有各自30~70%的範圍或各自40~60%的範圍之、平均光反射率以及平均透光率。
(波片)
波片係為了控制所入射之偏光的相位而使用之光學構件。
波片為1/4波片為較佳。1/4波片係將所入射之偏光的相位移動λ/4份之相位差板。1/4波片能夠藉由該作用而發揮使直線偏光轉換成圓偏光並且使圓偏光轉換成直線偏光之作用。
本發明中使用之1/4波片可以係由1層的光學各向異性層構成之單層型的波片,亦可以係藉由各自具有複數個不同之慢軸之2層以上的光學各向異性層積層而構成之積層型的波片。
又,所構成之光學各向異性層由能夠顯現光學各向異性之材料構成。作為該種材料,已知有無機各向異性結晶材料、雙折射性聚合物、聚合性液晶組成物的硬化物、溶致液晶及結構雙折射材料等。又,作為相差層,還能夠利用三乙醯纖維素相差層、聚合物碳酸酯相差層及環烯烴相差層。換言之,相差層係指“顯現相差之光學各向異性層”。
波片在寬帶域中移動相位之作用大致相同為較佳。
該種波片已知為寬帶域波片,又,尤其1/4波片還稱為寬帶域1/4波片。以單層用作寬帶域1/4波片者使用折射率的波長分散為所謂逆波長色散性之材料。此處提及之逆波長色散性係指,1/4波片的面內相差Re(λ)成為Re(450)<Re(550)≤Re(650)者。又,可以係以積層型用作寬帶域1/4波片者。另外,在上述面內相差Re(λ)中,λ表示波長[nm]。
作為該種積層型1/4波片的具體例,例示出國際公開第2013/137464號、國際公開第2016/158300號、日本特開2014-209219號公報、日本特開2014-209220號公報、國際公開第2014/157079號、日本特開2019-215416號公報、國際公開第2016/158300號及國際公開第2019/160044號等中所記載者,可以較佳地使用。
波片的光學各向異性並無特別限定,能夠使用正A片(關於三維折射率,nx>ny=nz)、負A片(同上,nz=nx>ny)、Rth為正的正B片(同上,nz>nx>ny)、Rth為負的B片(同上,nx>ny>nz)及三維折射率表示nx>nz>ny的關係之波片等。此處提及之三維折射率nx、ny及nz係指,由上述AxoScan OPMF-1測量之三維折射率nx、ny及nz。
作為構成正A片之材料,例示出棒狀液晶材料及具有正的固有雙折射之雙折射聚合物材料等。另一方面,作為構成負A片之材料,例示出圓盤狀液晶材料及具有負的固有雙折射之雙折射聚合物材料等。Rth為正的B片及Rth為負的B片能夠藉由調整上述材料的製造條件來獲得。又,作為三維折射率表示nx>nz>ny的關係之波片的具體例,例示出日本特開2017-107177號公報、日本特開2006-215142號公報中記載者,能夠較佳地使用。
波片中除了波片以外還可以進一步組合光學補償層。
作為一例,為了補償相對於來自傾斜方向的入射光之波片的折射率橢圓體的變化,能夠組合C片。此處提及之C片係指,關於由上述AxoScan OPMF-1測量之三維折射率nx、ny、nz,成為nx=ny<nz(正C片)或nx=ny>nz(負C片)者。
上述例子僅作為較佳的態樣之一來示出,在不脫離本發明的主旨之範圍內,能夠應用公知的各種波片及其光學補償層。
(反射偏振器)
反射偏振器係將從前面入射之入射光中的一個偏光進行正反射,並且透射另一個偏光(正交之偏光)之光學構件。反射及透射之偏光可以設為直線偏光,亦可以設為圓偏光。例如,一個偏光係向某一方向偏光之直線偏光,另一個偏光係向正交之方向偏光之直線偏光。或者,一個偏光係右旋圓偏光,另一個偏光係左旋圓偏光。
作為具有直線偏光的選擇反射性之反射偏振器,能夠使用如日本特開2011-053705號公報中所記載之延伸包含2種聚合物之層之薄膜、以及線柵偏振器等。從亮度的觀點考慮,將包含聚合物之層延伸之薄膜為較佳。作為市售品,能夠較佳地使用3M公司製造之反射型偏振器(產品名稱APF)及Asahi Kasei Corporation製造之線柵偏振器(產品名稱WGF)等。
作為具有圓偏光的選擇反射性之反射偏振器,以膽甾醇型配向固定液晶化合物而成之圓偏光選擇反射偏振器為較佳。換言之,作為具有圓偏光的選擇反射性之反射偏振器,具有藉由固定膽固醇型液晶相而成之膽固醇型液晶層之圓偏光選擇反射偏振器為較佳。作為該種圓偏光選擇反射偏振器,例如,較佳地例示出日本特開2004-333671號公報、日本特開2006-078617號公報、日本特開2011-133707號公報、日本特開2012-008576號公報、日本特開2012-013963號公報、日本特開2012-018228號公報、日本特開2012-032759號公報、日本特開2017-097217號公報、日本特開2018-173565號公報及日本特開2020-060627號公報等中記載者。
膽固醇型液晶層一般使用包含液晶化合物、用於將液晶化合物螺旋配向之手性劑(chiral agent)及聚合起始劑等之液晶組成物來形成。
藉由將該液晶組成物塗佈於配向膜的表面上,並進行加熱等而螺旋配向液晶化合物,然後,藉由紫外線的照射等聚合液晶化合物而作為液晶聚合物,以硬化組成物,從而形成膽固醇型液晶層。
作為如上述的液晶組成物,能夠應用記載有較佳的圓偏光選擇反射偏振器之上述專利公開公報中所記載之組成物。
又,在液晶組成物中,假設與其他光學構件黏著,並且添加密著改善劑為較佳。又,在液晶組成物中,為了抑制塗佈不均勻,添加界面活性劑為較佳。作為具備密著改善劑的功能和界面活性劑的功能之添加劑,具有反應性基之氟系界面活性劑、具有反應性基之矽酮系界面活性劑為較佳。作為反應性基,N-羥甲基胺基、環氧基及丙烯酸酯基等為較佳。這些亦能夠較佳地使用市售品,例如,可以舉出丙烯酸基改質聚二甲基矽氧烷“BYK-UV3505”(BYK Japan KK製造)。
反射偏振器中可以進一步組合光學補償層。
作為光學補償層的較佳的功能之一,例示出使從傾斜方向入射之光以從前面入射之情況相同的選擇性透射或反射之功能。作為顯現該種功能之光學補償層,可以較佳地使用作為波片的光學補償層而例示之C片。
(吸收型偏振器)
吸收型偏振器至少係從前面入射之入射光中僅透射一個偏光,並且吸收另一個偏光之光學構件。尤其已知透射及吸收之偏光係直線偏光(吸收型直線偏振器),但只要不脫離本發明的主旨之範圍,則可以使用其他吸收型偏振器。
以下,作為吸收型偏振器,對吸收型直線偏振器進行詳細敘述。
作為吸收型偏振器,例如,可以舉出使碘或二色性染料的二色性物質吸附於聚乙烯醇系薄膜、親水性高分子薄膜而單軸拉伸者及多烯系配向膜等。作為親水性高分子薄膜,例示出部分甲醛化聚乙烯醇系薄膜及乙烯·乙酸乙烯基共聚物系部分皂化膜等。作為多烯系配向膜,例示出聚乙烯醇的脫水處理物及聚氯乙烯的脫鹽酸處理物等。
又,作為吸收型直線偏振器,還能夠較佳地利用在溶致液晶及熱致液晶等中溶解或分散二色性染料或顏料而單軸配向來進行配向固定者。
作為吸收型偏振器,使用厚度為10μm以下的薄型者為較佳。從薄型化的觀點而言,吸收型偏振器的厚度為1~7μm為較佳。
該種薄型的吸收型偏振器由於厚度不均勻少,並且尺寸變化小,因此耐久性優異,進而即使設為光學構件的積層體時之厚度亦實現薄型化這一點為較佳。又,若為薄型,則在製造步驟中混入異物及氣泡等時,能夠容易地去除該等部位,並且能夠在後步驟中僅提供不存在異物及氣泡等之良好的吸收型偏振器。因此,特別適合作為構成抑制了未預期的模糊及滲色等之、沉浸感高之頭戴式顯示器用光學系統之光學構件。
在薄型的吸收型偏振器中,作為利用聚乙烯醇樹脂及碘和二色性染料的二色性物質等者,例如,能夠舉出日本特開昭51-069644號公報、日本特開2000-338329號公報、國際公開第2010/100917號、PCT/JP2010/001460號的說明書、日本特開2014-059328號公報及日本特開2012-073563號公報等中記載之薄型偏光膜。
該等薄型的吸收型偏光膜能夠藉由包括以積層體的狀態延伸聚乙烯醇系樹脂層和延伸用樹脂基材之步驟及染色步驟之製造方法來獲得。在以下說明中,聚乙烯醇系樹脂亦稱為PVA系樹脂。
依據該製造方法,即使係薄的PVA系樹脂層,亦能夠藉由支撐於延伸用樹脂基材而在不發生基於延伸之斷裂等不良之情況下進行延伸。
作為吸收型偏振器,從其功能上的需要,偏光度高且透射軸的透射率盡可能地高為較佳。
因此,具有單體透射率為42.0%以上且偏光度為99.95%以上的光學特性之偏振器為較佳。尤其,在設為厚度為7μm以下的偏振器之情況下,將單體透射率設為T、偏光度設為P時,設為具有滿足P>-(10
0.929T-42.4-1)×100(其中,T<42.3)及P≥99.9(其中,T≥42.3)的條件之光學特性者為較佳。
(射束分離器)
射束分離器藉由透射或反射從各方向入射之光線來構成正確的光徑之光學構件。
作為射束分離器,在頭戴式顯示器用光學構件中,可以較佳地使用上述光學構件來作為反射偏振器。尤其,在如圖2所示之鳥浴型光學系統中,由於入射之偏光及透射或反射之偏光相對於反射偏振器為傾斜方向,因此光學上的設計設為適合於傾斜方向的光線之設計為較佳。
(反射鏡)
反射鏡係至少對特定的波長具有反射性之光學構件。
反射鏡在寬帶域具有反射性為更佳。作為該種反射鏡,能夠使用任意的材料。作為一例,該種反射鏡能夠藉由在金屬鏡面及透明的基材上塗佈金屬薄層來形成。作為金屬,例如,例示出銀及鋁等。又,反射鏡還能夠藉由在透明的基材的表面上沉積薄膜介電質塗層之方法及藉由沉積金屬塗層和介電質塗層的組合之方法等來形成。
又,作為反射鏡,還能夠較佳地利用多層聚合物薄膜反射體、多層聚合物反射偏振器及反射性的線柵偏振器等。作為多層聚合物薄膜反射體,例如,例示出3M公司的ESR薄膜(產品名稱)及TORAY INDUSTRIES, INC.的Picassus film(產品名稱)等。又,作為多層聚合物反射偏振器,例如,例示出3M公司的APF及DBEF等。
反射鏡的反射率高為較佳。
例如,只要係上述鳥浴型光學系統的第一反射鏡235,則反射率為70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為進一步較佳。其中,在用於擴增實境(AR)之情況下,第二反射鏡240能夠設為具有選擇反射性,此時亦可以使用上述半反射鏡。關於反射率的測定,願參閱上述半反射鏡中的說明。
(其他光學構件)
頭戴式顯示器用光學系統中除了上述光學構件以外,還能夠依據需要而包含透鏡、快門、光圈及過濾器等光學構件。該等光學構件可以係無源的構件,並且亦可以係藉由電或機械控制而可變或可動(有源)的構件。
(機架)
機架係用於固定上述各種光學構件及顯示元件的各個的相對位置,並且保持光學精度之光學構件。
作為機架,能夠應用公知的材料,可以舉出金屬、陶瓷、玻璃、樹脂、織物及木材等。機架的形成材料可以係複合材料。從輕量且剛性優異、容易加工之觀點考慮,較佳地例示出陶瓷及樹脂等,從成本的觀點考慮,樹脂為特佳。
可以在單一的機架上固定顯示元件及所有的光學構件,但是亦可以藉由組合複數個將一部分光學構件彼此連結來固定之子機架而構成頭戴式顯示器。
尤其,從防止光的漫反射,並且抑制未預期的模糊及滲色等來實現沉浸感高的頭戴式顯示器之觀點考慮,與顯示光透射之區域相鄰之機架將內部設為具有光吸收性為較佳。
又,藉由組合複數個子機架來構成頭戴式顯示器之情況下,為了防止外光進入光學系統內及防止異物從外部環境混入,子機架之間被黏附或密封為較佳。藉此,能夠藉由抑制未預期的模糊及滲色等而實現沉浸感高之頭戴式顯示器。
(黏著層)
如上所述,圖1中示出之薄餅透鏡光學系統20中的偏光反射鏡38係藉由積層波片(波片面37)及反射偏振器(反射偏振器面39)而構成。又,在圖2中示出之第一反射鏡235的入射面側設置有未圖示之1/4波片。
如此,構成頭戴式顯示器用光學系統之構成構件亦係藉由積層複數個光學構件而構成者。在以下說明中,將積層有該種複數個光學構件者亦稱為“積層體”。
為了製造該積層體,能夠在光學構件之間設置黏著層。黏著層亦可以稱為具有物理結合複數個光學構件之功能之層。
作為該種黏著層,一般能夠利用能夠獲得之各種黏合劑。關於其詳細內容,將在後述之關於積層體的製造方法的說明中詳細敘述。
{頭戴式顯示器用光學系統的製造方法}
作為較佳的一個態樣,該種頭戴式顯示器用光學系統能夠藉由依次實施以下所述之步驟來製造。
i)光學構件的製造步驟
ii)積層體的製造步驟
iii)三維成型步驟
iv)頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟
該等步驟係依序進行所有的步驟為較佳之1個態樣,但可以依據所使用之光學構件的組合及頭戴式顯示器用光學系統的設計等而省略一部分。但是,本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法至少包括積層體的製造步驟及頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟。
又,該等步驟可以依據需要重複進行1個以上的步驟。
另外,本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法並不限制製造構成頭戴式顯示器之光學系統的成品(最終產品)。亦即,本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法只要包括積層體的製造步驟及頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟者,則例如亦可以係用於製造構成頭戴式顯示器的光學系統的一部分之如單元(組件)那樣的光學系統者。
[光學構件的製造步驟]
光學構件的製造步驟係構成頭戴式顯示器用光學系統之上述各個光學構件的製造步驟。
光學構件的製造步驟能夠使用與光學構件對應之公知的方法。在製造過程中,可以使用單葉製程,亦可以使用卷對卷製程來製造長條的光學構件。在以下說明中,“卷對卷製程”亦稱為“RtoR”。
不僅從光學構件本身的生產率及品質的穩定性的觀點,而且從後述之積層體的生產率及品質的穩定性的觀點考慮以及從所獲得之光學系統的品質的穩定性的觀點考慮,關於RtoR能夠應用之光學構件,使用RtoR製造為較佳。
另外,在本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法中,可以不進行光學構件的製造步驟,而使用各種光學構件的市售品。
[積層體的製造步驟]
在積層體的製造步驟中,製造組合了構成頭戴式顯示器用光學系統之複數個光學構件之積層體。換言之,在積層體的製造步驟中,製造積層了構成頭戴式顯示器用光學系統之複數個光學構件之積層體。
藉由積層體的製造步驟來預先製造積層體,藉此能夠有效地進行後述之“三維成形步驟”及“頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟”。
又,藉由將相鄰之光學構件設為藉由黏著層而貼合之積層體,從而與將各個光學構件設置成分別獨立之情況不同,能夠消除在光學構件之間存在的空隙。其結果,即使異物及灰塵等異物混入光學系統內,亦能夠防止進入到光學構件之間。若考慮到這一點,為了實現抑制由進入到光學構件之間的異物引起之未預期的模糊及滲色等且沉浸感優異之頭戴式顯示器,採用使用了積層體之結構為較佳。
另外,在本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法中,積層體的製造步驟並不限制於單體的光學構件與單體的光學構件的積層。亦即,在本發明之製造方法中,積層體的製造步驟還包括積層體與單體的光學構件的積層及積層體與積層體的積層。又,在積層積層體與積層體之情況下,各積層體中的光學構件的積層數可以相同,亦可以不同。
構成積層體之各光學構件的組合方式能夠藉由所製造之頭戴式顯示器用光學系統的結構而設計成多種。
作為積層體,作為一例,可以舉出以下結構。
·(直線偏振器)/(黏著層)/(直線反射偏振器)/(黏著層)/(1/4波片)
·(直線偏振器)/(黏著層)/(1/4波片)/(黏著層)/(圓偏光反射偏振器)
·(1/4波片)/(黏著層)/(直線偏振器)/(黏著層)/(直線反射偏振器)/(黏著層)/(1/4波片)
·(抗反射薄膜)/(黏著層)/(直線偏振器)/(黏著層)/(直線反射偏振器)/(黏著層)/(1/4波片)
·(抗反射薄膜)/(黏著層)/(直線偏振器)/(黏著層)/(1/4波片)/(黏著層)/(圓偏光反射偏振器)
關於構成該等積層體之光學構件,作為一例,分別例示出如下:作為直線偏振器的延伸PVA偏振器、作為直線反射偏振器的多層聚合物延伸反射偏振器、作為圓偏光反射偏振器的膽固醇型液晶。
所構成之各個光學構件係由RtoR製造之長條的構件之情況下,從生產率及品質的均衡性之觀點考慮,積層體的製造步驟以RtoR的方式進行為較佳。
另外,以下進行詳細敘述之積層體的製造步驟只要沒有特別指定,則以RtoR為前提進行說明。其中,本發明中的積層體的製造步驟只要不脫離其主旨,則並不是必須為RtoR,亦可以係使用切割片狀的光學構件(積層體)之單葉製程。
以下,對積層體的製造步驟中進行之各處理(操作)進行說明。
(光學構件表面的活化處理)
在黏著構成積層體之光學構件之前,可以在光學構件的表面進行活化處理。在以下說明中,對光學構件的表面實施活化處理亦稱為“表面處理”。
作為活化處理的方法,可以舉出電暈放電處理、電漿處理、輝光放電處理、臭氧處理及大氣壓CVD處理等氣相處理、ITRO處理、皂化處理及溶劑處理等化學處理以及蒸鍍即濺射等成膜處理。其中,從在大氣壓下,並且在乾燥製程中能夠實施之觀點考慮,電暈處理、電漿處理、輝光放電處理、臭氧處理及大氣壓CVD處理等氣相處理為較佳。
在該等表面處理中,有時藉由在大氣中或在進行處理之材料中所包含之化合物分解而生成草酸鹽等。
有時該等生成物沈積於所處理之光學構件上而產生外觀上的缺陷。又,由該等沈積物引起之黏著層形成用組成物的塗佈不均勻有時成為外觀上的缺陷。這種外觀上的缺陷具有隨著活化處理的效果的增大而增加之傾向。這些外觀上的缺陷會成為抬頭顯示器中的未預期的模糊及滲色等原因。
為了抑制這種外觀上的缺陷,同時提高表面處理的效果,藉由冷卻光學構件(積層體)來進行表面處理為較佳。光學構件的冷卻可以在表面處理之前進行,亦可以與表面處理同時進行,亦可以將兩者併用。至少在進行表面處理的同時冷卻光學構件為較佳。
在進行電暈放電處理等表面處理之情況下,被處理面伴隨放電照射等而進行加熱。藉由抑制處理中的光學構件的加熱,能夠在抑制外觀上的缺陷的同時,增大表面處理的效果。
表面處理時的光學構件的溫度並無限制,只要依據表面處理的方法進行適當設定即可。表面處理中的光學構件的溫度為80℃以下為較佳,50℃以下為更佳,30℃以下為進一步較佳。
光學構件的冷卻方法並無限制,能夠依據表面處理的方法及冷卻的時間點等而利用各種公知的方法。作為一例,例示出冷卻表面處理環境之方法、使通過(保存)冷卻之空間之方法、吹送冷風之方法及冷卻與輸送輥等光學構件接觸之構件之方法等。
作為冷卻實施表面處理之光學構件之較佳的方法,例示出一邊對冷卻之輥(桶、罐)緊密地輸送光學構件,一邊進行表面處理之方法。換言之,作為較佳的光學構件的表面處理的方法,例示出在將光學構件捲繞在冷卻之輥來輸送的同時進行表面處理之方法冷卻的輥相對於空氣的比熱及導熱率均高,能夠有效地冷卻光學構件。因此,能夠精確地控制進行表面處理之步驟中的光學構件的溫度,抑制後述之外觀缺陷的效果高且能夠穩定地進行抑制。因此,一邊在冷卻之輥上緊密地輸送光學構件,一邊進行表面處理為特佳。
使用圖3的概念圖來對進行該種處理之步驟進行說明。
一邊沿著在2條導輥321及322之間配置之輥302輸送光學構件301,一邊藉由配置於與輥302對向之位置之處理方法304進行光學構件301的表面處理。此時,一邊冷卻輥302,一邊進行光學構件301的表面處理。
例如,在進行電暈放電處理之情況下,在圖3中,輥302用作介電質(接地線)輥,作為處理方法304而使用電暈放電用電極,在冷卻輥302的同時,進行電暈放電處理。電暈放電處理係能夠進行大氣壓下的處理,並且由符號305表示之處理環境為大氣環境的大氣壓電暈放電處理為較佳。
又,電漿處理之情況下,在圖3中,輥302用作介電質(接地線)輥,作為處理方法304而使用電漿激發電極,在電漿氣體的存在下,進行電漿處理。電漿處理係能夠進行大氣壓下的處理且能夠將以符號305表示之處理環境設為包含N
2、O
2及Ar等之大氣(空氣)環境,並且將大氣用作電漿氣體之大氣壓電漿處理為較佳。
作為輥302的冷卻方法,能夠利用吹送冷風之方法、接觸冷卻用輥之方法及內置珀爾帖(Peltier)元件等冷卻方法之方法等各種公知的方法。
作為較佳的一例,可以舉出藉由使冷卻之冷凍劑在通過輥302內的路徑循環來冷卻輥302之方法。
一般而言,在進行電暈放電處理等表面處理之情況下,由於光學構件等被處理材料及輥的表面伴隨放電照射等而發熱,因此升溫至80~100℃左右。由於光學構件一邊沿著輥302的外周面黏附,一邊被輸送,因此光學構件的溫度與輥的表面溫度變得大致相同。亦即,藉由冷卻輥302而光學構件亦被冷卻,其結果,能夠防止產生光學構件上的外觀缺陷。
本發明中,所冷卻之輥302的表面溫度並無限制,80℃以下為較佳,50℃以下為更佳,30℃以下為進一步較佳。作為冷凍劑而向輥302通入水之情況下,其水溫並無限制,例示出20~30℃左右。
又,在光學構件的黏著面上預先設置易黏著層亦為較佳態樣。
(複數個光學構件的黏著)
在積層體的製造步驟中,藉由在1個光學構件的表面上積層其他光學構件來進行黏著並固定複數個光學構件之黏著步驟。
在黏著步驟中,藉由進行如下來製造積層體,對1個光學構件的表面賦予黏著層形成用組成物、對其他光學構件的表面賦予黏著層形成用組成物,進而在黏著層形成用組成物對向之狀態下藉由軋輥而將其他光學構件積層於1個光學構件的表面,從而將1個光學構件和其他光學構件進行黏著並且固定。
其中,如上所述,在本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法中,積層體的製造步驟不僅包括藉由積層單體的光學構件和單體的光學構件來製造積層體,而且還包括藉由積層積層體和單體的光學構件來製造積層體及藉由積層積層體和積層體來製造積層體。
在積層積層體和單體的光學構件之情況下,例如,只要將單體的光學構件作為1個光學構件而對表面賦予黏著層形成用組成物、將構成積層體之光學構件的1層作為其他光學構件而對表面賦予黏著層形成用組成物並藉由軋輥而對1個光學構件的表面積層其他光學構件即可。此時,可以將1個光學構件與其他光學構件顛倒。
在積層積層體和積層體之情況下,只要將構成一個積層體之光學構件中的1層作為1個光學構件而對表面賦予黏著層形成用組成物、將構成另一個積層體之光學構件中的1層作為其他光學構件而對表面賦予黏著層形成用組成物並藉由軋輥而對1個光學構件的表面積層其他光學構件即可。
黏著層形成用組成物成為黏著光學構件和光學構件之黏著層。
在黏著層形成用組成物中,能夠利用水系黏合劑、活性能量射線硬化型黏合劑、壓敏性黏合劑及黏合劑等黏合劑。另外,光學構件本身具有接著性之情況及藉由上述光學構件表面的表面處理而光學構件本身獲得接著性之情況下,不用必須設置黏著層,只要藉由軋輥而對1個光學構件的表面積層其他光學構件即可。
<水系黏合劑>
作為水系黏合劑,例如,能夠例示出乙烯基聚合物系、明膠系、乙烯系膠乳系、聚胺酯系、異氰酸酯系、聚酯系及環氧系等。
由該種水系黏合劑組成之黏著層能夠形成為黏著層形成用組成物亦即水溶液的塗佈乾燥層等。尤其在聚乙烯醇的延伸薄膜中包含二色性色素而成之偏振器、被皂化之三乙醯纖維素等具有親水性表面之光學構件及藉由表面處理而被親水化之光學構件等的貼合過程中,從能夠形成薄且堅固的黏著層之觀點考慮,較佳地使用由水系黏合劑組成之黏著層。
在製備水溶液(黏著層形成用組成物)時,依據需要還可以摻合光吸收劑及偏振器的耐久性改良劑等添加劑、交聯劑以及交聯觸媒等。
作為水系黏合劑,使用含有乙烯基聚合物之黏合劑等為較佳。作為乙烯基聚合物,聚乙烯醇系樹脂為較佳。作為聚乙烯醇系樹脂,從提高耐久性之觀點考慮,包含具有乙醯乙醯基之聚乙烯醇系樹脂之黏合劑為更佳。
又,作為能夠摻合於聚乙烯醇系樹脂之交聯劑,能夠較佳地使用至少具有2個具有與聚乙烯醇系樹脂的反應性之官能基之化合物。作為該種化合物,例如,可以舉出硼酸及硼砂、羧酸化合物、烷基二胺類、異氰酸酯類、環氧類、單醛類、二醛類、胺基-甲醛樹脂以及二價金屬或三價金屬的鹽及其氧化物。
(壓敏性黏合劑)
壓敏性黏合劑主要由黏著劑形成。作為黏著劑,能夠使用各種黏著劑,例如,可以舉出橡膠系黏著劑、丙烯酸系黏著劑、矽酮系黏著劑、胺基甲酸酯系黏著劑、乙烯基烷基醚系黏著劑、聚乙烯吡咯啶酮系黏著劑、聚丙烯醯胺系黏著劑及纖維素系黏著劑等。
依據所使用之黏著劑的種類而選擇黏著性的基礎聚合物。
在該種黏著劑中,從光學透明性優異、顯示適當的潤濕性和凝聚性和接著性的黏著特性且耐候性或耐熱性等優異之觀點考慮,較佳地使用丙烯酸系黏著劑。
作為較佳的一態樣,由黏著劑組成之黏著層在25℃下的儲存模數G’可以為例如1.0×10
4~1.0×10
6[Pa]。另外,儲存模數例如能夠從動態黏彈性測定求得。
若由黏著劑組成之黏著層具有該種特性,則不易產生由RtoR的輥狀體的拉緊引起之異物等的刮痕及橘皮等,並且在後述之切斷及切削等時,抑制加工面附著黏著劑。藉由抑制異物等的刮痕及橘皮等,能夠抑制推斷為由這些引起之產生未預期的模糊及滲色等。
又,作為黏著劑,使用凝膠分率為70~90%,並且由下述評價方法測定之23℃下的保持力(HA)為200μm以下之黏著劑為較佳。
其中,保持力(HA)表示以2Kg的按壓力隔著黏著劑層向PET薄膜(TOYOBO CO.,LTD.製造、Cosmo Shine A4100)的未底塗面黏貼10×30mm的光學膜的上端部10×10mm,並且在50℃、5大氣壓的條件下進行15分鐘的高壓釜處理之後,在室溫下放置1小時之後,對光學膜的下端部負載500g的載荷並放置1小時時之與負載載荷之前和之後的玻璃板的錯位寬度。
若黏著劑的凝膠分率在上述範圍內,則能夠進一步降低對切斷面的膠附著,並且能夠使濕熱老化條件下的剝離不易發生。又,若保持力(HA)在上述範圍內,則能夠進一步降低對切斷面的膠附著,在頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟中,附著於切斷面的黏著劑轉印到光學構件或者積層體表面,並且能夠抑制未預期的模糊及滲色等。
又,黏著劑在-40℃下的儲存模數為7.0×10
7Pa以上為較佳。若黏著劑在-40℃下的儲存模數在該範圍,則能夠降低相鄰之構件中產生之奈米裂縫,並且抑制產生未預期的模糊及滲色等。
此處提及之奈米裂縫係指,與破斷或穿孔等能夠視覺辨認之破壞不同地僅在構件的表面產生之微細的裂縫。樹脂材料在剛製膜之狀態下,具有平滑且連續之表面,但藉由對材料施加彎曲應力或剪應力而有時在表面產生微細的裂縫。該種裂縫不易觀察到,但認為若在樹脂材料的表面產生的量多,則在頭戴式顯示器用光學系統內,引起光線的衍射及干涉等,並且成為產生未預期的模糊及滲色等的原因。
認為,若黏著劑在-40℃下的儲存模數為7.0×10
7Pa以上,則即使衝擊及強剪切力等被賦予到積層體,黏著劑層亦藉由緩衝其衝擊及剪切力而抑制在相鄰之構件的表面產生奈米裂縫。
關於-40℃下的儲存模數為7.0×10
7Pa以上的黏著劑,能夠較佳地使用於相鄰之構件係由聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、三乙醯纖維素及聚碳酸酯等具有脆性之材料組成之光學構件之情況以及由聚合性液晶化合物及聚合性單體等交聯硬化膜組成之光學構件之情況等中。
關於-40℃下的儲存模數為7.0×10
7Pa以上之黏著劑,尤其能夠較佳地使用於在隔著黏著劑將使用了延伸之聚乙烯醇薄膜之偏光板、延伸了聚甲基丙烯酸甲酯、三乙醯纖維素及聚碳酸酯等之相差薄膜、以及由層列相或配向度高的向列相固定了配向之液晶層組成之光學構件等與其他光學構件積層之情況。
(活性能量射線硬化型黏合劑)
活性能量射線硬化型黏合劑係藉由電子束及紫外線等活性能量射線進行硬化之黏合劑,例如,能夠以電子束硬化型及紫外線硬化型等態樣使用。又,作為活性能量射線硬化型黏合劑,可以舉出光陽離子聚合型及光自由基聚合型等。
從能夠藉由適當地設計成分及製程而廣泛應用於由各種原材料組成之光學構件之觀點考慮,較佳地使用活性能量射線硬化型黏合劑。
作為光自由基聚合型活性能量射線硬化型黏合劑,例如,可以舉出作為硬化性成分而包含具有(甲基)丙烯醯基之化合物和/或具有乙烯基之化合物,並且進一步添加了活性能量射線感應型自由基聚合起始劑之組成物。
硬化性成分能夠使用單官能或二官能以上中的任一種。
這些硬化性成分可以單獨使用1種,或組合使用2種以上。作為這些硬化性成分,例如,具有(甲基)丙烯醯基之化合物為較佳。
作為活性能量射線硬化型黏合劑而使用自由基聚合性化合物時之聚合起始劑依據活性能量射線而適當地選擇。藉由紫外線或可見光線的照射而硬化黏合劑之情況下,使用紫外線裂解或可見光線裂解的聚合起始劑。作為該種聚合起始劑,例如,可以舉出二苯甲酮系化合物、芳香族酮化合物、苯乙酮系化合物、芳香族縮酮系化合物、芳香族磺醯氯系化合物及噻噸酮系化合物等。
又,作為光陽離子聚合型的活性能量射線硬化型黏合劑,例如,可以舉出作為硬化性成分而包含具有環氧基或氧環丁烷基之化合物,並且進一步添加了活性能量射線感應型的陽離子聚合起始劑之組成物。
具有環氧基之化合物只要在分子內具有至少2個環氧基者,則並無特別限定,能夠使用一般已知之各種硬化性環氧化合物。作為較佳的環氧化合物,作為一例可以舉出在分子內具有至少2個環氧基及至少一個芳香環之化合物、以及在分子內具有至少2個環氧基並且其中的至少一個形成於構成脂環式環之相鄰之2個碳原子之間之化合物等。
作為活性能量射線硬化型黏合劑而使用陽離子聚合性化合物之情況下,在黏合劑中摻合陽離子聚合起始劑。該陽離子聚合起始劑藉由照射可見光線、紫外線及電子束等活性能量射線而產生陽離子種或路易斯酸,並且開始與陽離子聚合性化合物的環氧基等進行聚合反應。作為陽離子聚合起始劑,能夠使用光酸產生劑及光鹼產生劑等。
該等活性能量射線硬化型黏合劑一般係伴隨硬化收縮者。
這種收縮在光學構件表面產生微細的變形,這可能在頭戴式顯示器用光學系統中造成未預期的模糊及滲色等。故,活性能量射線硬化型黏合劑的硬化收縮率小於3%為較佳。
硬化收縮率能夠藉由使用電子比重計(例如,MIRAGE公司製造、SD-200L等)來測定黏著層形成用組成物的硬化前(樹脂液)的比重α及硬化後(固體)的比重β,並且將其值α,β應用於下式來計算。
硬化收縮率(%)=〔(β-α)/β〕×100
作為該種低收縮性的活性能量射線硬化型黏合劑,光陽離子聚合型的活性能量射線硬化型黏合劑為較佳。又,作為光自由基聚合型的活性能量射線硬化型黏合劑中的低收縮性者,包含聚亞烷基改質(甲基)丙烯酸酯化合物、聚胺酯改質(甲基)丙烯酸酯化合物、含有異三聚氰酸基之聚亞烷基改質(甲基)丙烯酸酯者、以及包含多官能丙烯酸酯寡聚物者等為較佳。
活性能量射線硬化型黏合劑在波長589nm下的折射率n
a與相鄰之光學構件在波長589nm下的折射率之差的絕對值小於0.05為較佳,小於0.04為更佳。
相鄰之光學構件具有光學各向異性,在具有慢軸及進相軸之情況下,關於其光學構件的慢軸方向在波長589nm下的折射率n
e、在進相軸方向的波長589nm下的折射率n
o滿足n
e>n
a>n
o的關係為較佳。此外,折射率n
e與折射率n
a之差的絕對值及折射率n
o與折射率n
a之差的絕對值中的至少一者小於0.05為較佳,小於0.04為更佳。
藉由如此,黏合劑層與光學構件之間的折射率差變小,在界面產生之反射得到降低。由此,在各層之間產生之反射光彼此的干涉亦得到降低,未預期的模糊及滲色等的產生得到抑制。
活性能量射線硬化型黏合劑的折射率能夠藉由在具有複數個芳香環之聚合性化合物、在結構中包含硫原子之聚合性化合物、金屬螯合化合物及折射率高的無機奈米粒子等混合到黏合劑組成物中來調節。
作為光自由基聚合型的活性能量射線硬化型黏合劑的具體例,可以舉出日本特開2019‐147865號公報、日本特開2017‐193634號公報、日本特開2017‐193633號公報及日本特開2014‐132092號公報中記載者。
作為光陽離子聚合性的活性能量射線硬化型黏合劑的具體例,可以舉出日本特開2020‐56988號公報、日本特開2019‐79065號公報、日本特開2018‐41079號公報及日本特開2017‐122883號公報中記載者。
在包含該種黏合劑之成為黏著層之黏著層形成用組成物中,能夠依據需要加入各種添加劑。
作為添加劑,作為一例,例示出UV(紫外線)吸收劑、密著改善劑、抗氧化劑、偏振器耐久性改良劑、增黏劑及塑化劑等。
尤其,作為密著改善劑,可以較佳地利用矽烷偶合劑、硼酸化合物、含羥基之化合物及含胺基甲酸酯基之化合物等。該等添加劑包含能夠與構成黏合劑之聚合性化合物共聚合之聚合性基為較佳。包含密著改善劑之黏著層即使在長期使用亦不產生黏著層的浮起及剝離等。因此,藉由使用包含密著改善劑之黏著層,能夠提供被推斷係由黏著層的浮起及剝離等引起且未預期的模糊及滲色等得到抑制之、沉浸感高之頭戴式顯示器。
在黏著層中,有時殘留製備(調液)及塗佈等時捲入到組成物中之氣泡,產生小的孔隙。若這種孔隙包含於頭戴式顯示器用光學系統中,則成為未預期的模糊及滲色等的原因,因此在設置黏著層之步驟中去除為較佳。
因此,黏著層形成用組成物中添加氣泡抑制劑為較佳。
氣泡抑制劑係藉由摻合到黏著層形成用組成物中而能夠降低其表面張力之化合物,藉此具有降低與所貼合之黏附體之間的氣泡之效果。
作為對包含活性能量射線硬化型黏合劑之黏著層形成用組成物及包含壓敏性黏合劑之黏著層形成用組成物較佳之氣泡抑制劑,例如,能夠使用聚二甲基矽氧烷等具有聚矽氧烷骨架之矽酮系氣泡抑制劑、將聚合了(甲基)丙烯酸酯等之具有(甲基)丙烯酸骨架之(甲基)丙烯酸系氣泡抑制劑、聚合了乙烯基醚或環狀醚等之聚醚系氣泡抑制劑及由具有全氟烷基之氟系化合物組成之氟系氣泡抑制劑等添加到黏著層形成用組成物時,具備降低其表面張力之效果者。
為了提高添加氣泡抑制劑時之接著性,氣泡抑制劑係具有反應性基之化合物為較佳。
作為反應性基,可以舉出聚合性官能基。作為聚合性官能基,具體而言,例如,可以舉出(甲基)丙烯醯基、乙烯基及烯丙基等具有乙烯性雙鍵之自由基聚合性官能基、環氧丙基等環氧基、氧雜環丁烷基、乙烯醚基、環狀醚基、環狀硫醚基以及內酯基等陽離子聚合性官能基等。從黏著層形成用組成物中的反應性之觀點考慮,作為反應性基具有雙鍵之氣泡抑制劑為較佳,更佳為具有(甲基)丙烯醯基之氣泡抑制劑。
在考慮到抑制氣泡之效果及提高接著性之效果之情況下,在上述氣泡抑制劑中,氟系氣泡抑制劑及矽酮系氣泡抑制劑為較佳,尤其矽酮系氣泡抑制劑為較佳。又,在氣泡抑制劑中,考慮到接著層的黏著性之情況下,在主鏈骨架或側鏈包含胺基甲酸酯鍵或異氰脲酸酯環結構者為較佳。
矽酮系氣泡抑制劑亦能夠較佳地使用市售品,例如,可以舉出丙烯酸基改質聚二甲基矽氧烷“BYK-UV3505”(BYK Japan KK製造)。
為了兼顧所獲得之黏著層的黏著力和層壓氣泡的降低效果,將黏著層形成用組成物的總量設為100重量%時,氣泡抑制劑的含量為0.01~0.6重量%為較佳。
黏著層形成用組成物的製備只要藉由公知的方法進行即可。
其中,在抬頭顯示器中,從解決諸如抑制未預期的模糊及滲色等的發生之本發明的課題之觀點考慮,為了在黏著層形成用組成物中不混入異物及氣泡等,需要加以細心地注意。
例如,黏著層形成用組成物的黏度高之情況下,為了防止藉由製備時的攪拌而捲入氣泡,使用靜態混合器或在線混合器來代替旋轉攪拌葉片之方式為較佳。
又,若考慮到該點,則關於黏著層形成用組成物,在製備之後進行異物去除及氣泡去除(脫袍處理)為較佳。
從黏著層形成用組成物中去除異物時,能夠利用公知的各種方法。作為去除異物的具體方法,可以舉出在製備後進行用過濾器過濾黏著層形成用組成物之步驟。所使用之過濾器的網目尺寸只要適當選擇即可,10μm以下為較佳,5μm以下為更佳。過濾器的原材料能夠利用公知的各種原材料,但從耐久性之觀點考慮,燒結過濾器及金屬網過濾器為較佳。過濾器可以利用市售品。
又,從黏著層形成用組成物中去除氣泡時,亦能夠利用公知的各種方法。作為從黏著層形成用組成物中去除氣泡之方法,作為一例,例示出基於減壓之法(真空脫泡)、基於加壓之方法、使用脫泡泵之方法、基於離心力之方法、基於超音波震動之方法、脫泡過濾及將該等併用等。作為從黏著層形成用組成物中去除氣泡之具體方法,較佳地例示出基於離心力的氣泡的去除及基於超音波振動的氣泡的去除。
另外,該種異物去除和/或氣泡去除可以依據需要在製備黏著層形成用組成物的過程中進行。
在本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法中,積層體的製造步驟中的黏著步驟包括將黏著層形成用組成物賦予(塗佈)於1個光學構件的表面之步驟及積層該光學構件和其他光學構件之步驟。
另外,在本發明之製造方法中,積層體的製造步驟中所包含之黏著步驟中的1個光學構件和/或其他光學構件係指,如上所述,不僅可以係單體的光學構件,而且亦可以係構成積層了複數個光學構件之積層體中的1層光學構件。
將黏著層形成用組成物賦予到1個光學構件的表面之步驟以RtoR的方式進行為較佳。作為更佳的一例,可以舉出一邊藉由輸送裝置沿長度方向輸送長條的光學構件,一邊連續地塗佈黏著層形成用組成物,然後,與其他光學構件進行積層之方法。
使用活性能量射線硬化型黏合劑之情況下,能夠在積層1個光學構件和其他光學構件之後設置在輸送積層體的同時藉由活性能量射線的照射和/或加熱而硬化黏著層形成用組成物之製程。
在積層於上述1個光學構件中的其他光學構件中,在進行積層之前進行賦予第二黏著層形成用組成物之步驟。又,1個光學構件和其他光學構件使黏著層形成用組成物對向而進行積層。
在所積層之2個光學構件中,藉由向兩者的光學構件的表面賦予黏著層形成用組成物,並且進一步使黏著層形成用組成物對向而進行積層,從而不僅具有存在於光學構件上之異物與多餘的液體一起被去除之效果,而且能夠抑制積層時黏著層形成用組成物彼此快速地濕撒而咬入氣泡。其結果,能夠形成抑制成為未預期的模糊及滲色等的原因之異物及氣泡之黏著層,並且實現均勻的光學構件的積層狀態。
在此使用之第二黏著層形成用組成物可以與賦予到上述1個光學構件之黏著層形成用組成物相同,亦可以不同,彼此相容之組合為較佳。
又,積層2個光學構件時,使用軋輥來進行。藉由用軋輥進行1個光學構件和其他光學構件的積層,能夠較佳地控制積層體中的黏著層的厚度,並且能夠更佳地從黏著層去除氣泡。
黏合劑組成物的塗佈厚度並無限制,只要依據假設之黏著層的厚度、黏合劑組成物的黏度和/或物理性質、塗佈機及軋輥等所施加之剪切力的影響、以及伴隨硬化及老化等之膜厚變化和/或收縮等來適當設定即可。黏合劑組成物的塗佈厚度為0.1~10μm為較佳,0.5~5μm為更佳,0.8~3μm為進一步較佳。
又,軋輥與對向輥之間的空隙及基於軋輥的夾持壓亦並無限制,只要依據假設之黏著層的厚度、光學構件(積層體)的厚度、黏著層及所構成之構件等的黏彈性以及所使用之軋輥的材質或表面硬度等而適當地設定即可。典型而言,軋輥與對向輥之間的空隙設為按合計來假設之黏著層的厚度的1.0~1.4倍左右為較佳。
使用圖4對如上所述之積層製程進行說明。另外,圖4係概念圖,關於裝置或製程,並不限定本發明。
所輸送之第一光學構件401及第二光學構件402藉由塗佈機410而分別將黏著層形成用組成物403賦予(塗佈)到表面。另外,如上所述,第一光學構件401和/或第二光學構件402不僅可以係單層的光學構件,而且亦可以係構成積層了複數個光學構件之積層體的1層(積層方向的端部)的光學構件。
分別賦予了黏著層形成用組成物403之第一光學構件401及第二光學構件402藉由軋輥409而被積層、黏著,進一步依據需要藉由未圖示的方法進行曝光和/或加熱,從而形成被黏著之積層體。
如上所述,向第一光學構件401及第二光學構件402這兩者賦予黏著層形成用組成物403、藉由軋輥409而使黏合劑形成用組成物430對向而進行積層,從而在積層時黏著層形成用組成物彼此快速地濕撒而存在於光學構件上之異物與多餘的液體一起被去除,進而黏著層形成用組成物中所包含之氣泡被排出。
又,由於藉由調節軋輥409的夾持壓而黏著層的厚度不均勻得到抑制,因此能夠製造積層體,該積層體能夠製作推斷為係層的厚度不均勻引起之未預期的模糊及滲色等得到抑制之頭戴式顯示器用光學系統。
又,作為較佳的其他方法,可以舉出另行地將塗佈於偽支撐體之黏著層形成用組成物的層轉印到一個光學構件之後,僅殘留黏著層形成用組成物的層而去除偽支撐體,並且藉由用軋輥將賦予了黏著層形成用組成物之另一個光學構件壓接並積層到露出之黏著層形成用組成物的層的表面之方法。此時,另一個光學構件亦同樣地可以係具有被轉印之黏著層形成用組成物的層者。
轉印到光學構件上之黏著層形成用組成物的層可以係未硬化的塗膜,亦可以係將黏著層形成用組成物進行半硬化之層。該種轉印型的製程在使用壓敏性黏合劑時,尤其較佳地使用。
在向該種光學構件的表面賦予黏著層形成用組成物時,賦予方法亦即塗佈方式(塗佈裝置)能夠利用各種公知的方法。塗佈方式只要依據黏著層形成用組成物的黏度及作為目標的黏著層的厚度等而適當地選擇即可。
作為塗佈裝置的例子,例如,可以舉出反轉塗佈機、凹版塗佈機(直接、反轉及逆轉偏移等)、棒式反轉塗佈機、輥塗佈機、模塗佈機、刮棒塗佈機、桿塗佈機、邊緣塗佈機以及氣刀塗佈機等。
該等塗佈裝置中的塗佈方式係藉由表面張力、塗佈機(塗佈裝置)與光學構件之間形成之一定形狀的間隙、或者外力而將一定量的液膜形成於光學構件上之方法。
其中,較佳地例示出對液膜施加外力而去除多餘的液體,而獲得既定的塗佈膜厚之塗佈方式。若為該塗佈方式,則從塗佈液中所包含之異物及氣泡與多餘的液體一起被排出,藉此成為能夠構成能夠顯示不存在未預期的模糊及滲色等之圖像之頭戴式顯示器用光學系統之黏著層這一點考慮為較佳。具體而言,可以舉出凹版輥塗佈方式、正向輥塗佈方式、氣刀塗佈方式及桿/棒塗佈方式等。其中,從異物的去除精度或塗佈膜厚的均勻性等觀點考慮,本發明中,作為黏著層形成用組成物的塗佈方式,使用了凹版輥之凹版輥塗佈方式為較佳,其中反轉凹版輥塗佈方式為特佳。
在凹版輥的表面能夠形成各種圖案,例如,能夠形成蜂窩網格圖案、梯形圖案、格子圖案、棱錐圖案及斜線圖案等。為了有效地防止最終獲得之光學構件的外觀缺陷的產生,形成於凹版輥的表面之圖案係蜂窩網格圖案為較佳。
在蜂窩網格圖案之情況下,為了提高塗佈黏著層形成用組成物之後的塗佈面的表面精度,泡孔容積為1~5cm
3/m
2為較佳,2~3cm
3/m
2為更佳。同樣地,為了提高塗佈了黏著層形成用組成物之後的塗佈面的表面精度,每1inch輥的泡孔線數為200~3000線/inch為較佳。又,凹版輥的旋轉速度相對於第一光學構件401及第二光學構件403的行進速度之比為100~300%為較佳。
又,氣泡咬入到塗膜的頻率藉由凹版輥的泡孔的開口率而變化。若考慮這一點,則泡孔的開口率為7~55%為較佳,10~50%為更佳,15~40%為進一步較佳。另外,泡孔的開口率[%]由式:“(泡孔的深度/泡孔的開口寬度)×100”來求出。雖然氣泡向塗膜的咬入和泡孔的開口率有關之原因尚不明確,但如上所述,抑制氣泡向塗膜的咬入具有抑制未預期的模糊及滲色等的效果。
在本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法中,在積層體的製造步驟中製作之積層體可以係積層了3層以上的光學構件者。
在該情況下,如上所述,進行黏著步驟、製作積層了2層光學構件之積層體,然後,再次進行黏著步驟,在該積層體的1個光學構件中積層又一層的光學構件,製作積層了3層的光學構件之積層體。
在製作積層了4層的光學構件之積層體之情況下,使用以上述方式製作之3層的光學構件的積層體及單體的光學構件,再次進行黏著步驟,製造積層了4層的光學構件之積層體。或者,如上所述,可以製作2個積層了2層光學構件之積層體,並且使用該2個積層體再次進行黏著步驟,以製作積層了4層的光學構件之積層體。
積層了5層以上的光學構件之積層體只要依據以上方法製造即可。
在以下說明中,將“積層了2層光學構件之積層體”等亦簡稱為“2層的積層體”。又,“進行黏著步驟”亦簡稱為“進行積層”。
其中,在製造3層以上的積層體之情況下,2個以上的光學構件具有形成於支撐體之塗佈型的光學功能層,並且,其中的2個在積層體中相鄰之情況下,以如下方式製造積層體為較佳。
首先,具有塗佈型的光學功能層,並且將黏著層形成用組成物塗佈於在所製造之3層以上的積層體中相鄰之2個光學構件的光學功能層,使黏著層形成用組成物亦即光學功能層對向地製造2層的積層體。然後,在所製造之3層以上的積層體中,積層與所製作之2層的積層體相鄰之光學構件。
在製造該3層以上的積層體時,第3層的光學構件具有聚合物薄膜(聚合物層、樹脂層)之情況下,使聚合物薄膜與2層的積層體對向地積層為較佳。亦即,使聚合物薄膜與支撐體對向地積層為較佳。另外,聚合物薄膜還包含支撐體。
又,具有塗佈型的光學功能層之2個光學構件均係在偽支撐體中形成光學功能層者,任意的偽支撐體均係在積層體的製造步驟中被去除者之情況下,預先積層在偽支撐體上形成光學功能層之2個光學構件之後,去除一個偽支撐體,向光學功能層積層第3層的光學構件,然後,去除剩餘的另一個偽支撐體為較佳。
另外,本發明中,在支撐體(偽支撐體)中形成了光學功能層之情況下,光學構件係亦包含支撐體者,在積層了光學構件之後,除去了偽支撐體之情況下,去除了偽支撐體者,例如,僅光學功能層成為光學構件。
以上操作在塗佈型的光學功能層係將液晶組成物塗佈於支撐體(偽支撐體)而形成者之情況下為特佳。
由於塗佈型的光學功能層(光學構件)降低基於塗佈之膜厚不均勻,因此有時含有界面活性劑。尤其,將液晶組成物塗佈於支撐體上而形成之光學功能層(液晶薄膜(液晶層))由於以薄膜狀態發揮高的光學性能,因此多數情況下利用含有界面活性劑之液晶組成物。
該種界面活性劑偏在於光學功能層的表面而使表面能下降。因此,若塗佈通常使用之黏著層形成用組成物,則潤濕性差,有時在黏著層產生不均勻及缺陷等。具有伴隨該種不均勻及缺陷等之黏著層之積層體在頭戴式顯示器用光學系統中,會成為未預期的模糊及滲色等的原因。
不僅係在塗佈型的光學功能層,而且在使表面能大不相同之2個表面彼此黏著時能夠引起該種現象。
相對於此,例如,只要係由液晶組成物形成之塗佈型的光學構件彼此,則表面能相近。由此,藉由使用適合於表面能低之表面的具有潤濕性之黏著層形成用組成物,能夠在不產生不均勻及缺陷等之狀態下形成堅固的黏著層。
其結果,能夠獲得能夠製作未預期的模糊及滲色等得到抑制之頭戴式顯示器用光學系統之積層體。
亦即,在本發明的頭戴式顯示器用光學系統的製造方法中,在積層體的製造步驟(黏著步驟)中積層之光學構件使由類似的材料形成之面對向而進行積層為較佳。
構成頭戴式顯示器用光學系統之光學構件的形成材料大致地分為聚合物薄膜(樹脂薄膜、聚合物層、樹脂層)和液晶薄膜(液晶層)這兩大類。
故,在積層體的製造步驟(黏著步驟)中,使聚合物薄膜彼此對向或者使液晶薄膜彼此對向而積層2個光學構件為較佳。
作為藉由聚合物薄膜而形成之光學構件(光學功能層),例示出相差層(相差薄膜)、吸收型偏振器及反射偏振器。
作為藉由聚合物薄膜而形成之相差層,例示出上述之三乙醯纖維素相差層、聚碳酸酯相差層及環烯烴相差層等。
作為藉由聚合物薄膜而形成之吸收型偏振器,例示出使二色性染料等二色性物質及碘等吸附於上述之聚乙烯醇系薄膜、部分縮甲醛化聚乙烯醇系薄膜及乙烯·乙酸乙烯基共聚物系部分皂化薄膜等親水性高分子薄膜而單軸拉伸者、以及聚乙烯醇的脫水處理物及聚氯乙烯的脫鹽酸處理物等聚烯系配向膜等。
此外,作為藉由聚合物薄膜而形成之反射偏振器,例示出藉由延伸上述之包含如在日本特開2011-053705號公報中記載之2種聚合物之層而成之反射偏振器、以及線柵偏振器等。
又,在支撐體上形成了上述之相差等光學各向異性層及後述之液晶薄膜之光學構件中,通常支撐體亦藉由聚合物薄膜而形成。
另一方面,作為藉由液晶薄膜而形成之光學構件(光學功能層),亦同樣地,例示出相差層(相差薄膜)、吸收型偏振器及反射偏振器。
作為藉由液晶薄膜而形成之相差層,例示出上述之國際公開第2013/137464號、國際公開第2016/158300號、日本特開2014-209219號公報中所記載之扭曲相差層、日本特開2014-209220號公報、國際公開第2014/157079號、日本特開2019-215416號公報中所記載之反分散液晶相差層、國際公開第2016/158300號及國際公開第2019/160044號等中所記載之相差層。又,構成上述正C片之棒狀液晶的垂直配向層亦作為藉由液晶薄膜而形成之相差層來例示。
作為藉由液晶薄膜而形成之吸收型偏振器,例示出在上述溶致液晶及熱致液晶等中溶解或分散二色性染料或顏料而單軸配向來進行配向固定者等。又,溶致液晶化合物本身具有作為二色性染料的特性,可以較佳地使用以配向狀態固定或硬化該種化合物者。
此外,作為藉由液晶薄膜而形成之反射偏振器,例示出將上述膽甾醇型配向進行固定而成之圓偏光選擇反射型偏振器。
另外,如上所述,本發明中,光學構件還包含在偽支撐體上形成光學功能層,然後剝離了偽支撐體者。
該光學功能層係液晶薄膜之情況下,去除了偽支撐體之側的表面亦即與空氣界面相反側的表面即使係液晶薄膜,亦因界面活性劑的偏在小,因此表面能的降低小,並且性質類似於聚合物薄膜。
故,即使係光學構件為液晶薄膜,在去除了偽支撐體之側的面上積層其他光學構件之情況下,作為聚合物薄膜來處理為較佳。
例如,在支撐體上積層具有由液晶薄膜組成之反射偏振器(膽固醇型液晶層)之光學構件及在支撐體上積層具有由液晶薄膜組成之相差層之光學構件之情況下,將反射偏振器與相差層對向地,或者支撐體彼此對向地製作積層體為較佳。
相對於此,在偽支撐體上形成由液晶薄膜組成之反射偏振器(膽固醇型液晶層)之後,剝離偽支撐體而積層反射偏振器的偽支撐體剝離面表面露出之光學構件及藉由聚合物薄膜而形成之光學構件之情況下,反射偏振器的偽支撐體剝離面與藉由聚合物薄膜而形成之光學構件的任意面對向地製作積層體為較佳。
又,在偽支撐體上形成由液晶薄膜組成之反射偏振器(膽固醇型液晶層)之後,剝離偽支撐體而積層反射偏振器的偽支撐體剝離面表面露出之光學構件及由支撐體及液晶薄膜組成之光學構件之情況下,使反射偏振器的偽支撐體剝離面與支撐體對向或者從液晶薄膜剝離支撐體而使液晶薄膜的支撐體剝離面與反射偏振器的偽支撐體剝離面對向而製作積層體為較佳。
如上所述,藉由適當地重複該種黏著步驟(黏著並固定複數個光學構件之黏著步驟),能夠形成所希望的積層體。
由於以這種方式獲得之積層體,較佳為基於RtoR的長條的積層體捲入異物及氣泡等的情況少,因此在如後述那樣組裝到頭戴式顯示器用光學系統時,能夠構建不存在未預期的模糊及滲色等之、沉浸感高之頭戴式顯示器。又,如上所述,可以製造藉由黏著積層體彼此而使複數個積層體成為一體之積層體。
在製造積層體時,為了保護位於最表面之光學構件的表面,能夠設置表面保護膜。
藉由設置表面保護膜,能夠抑制位於積層體的最表面之光學構件的表面損傷及異物的附著等,能夠提供可獲得不存在未預期的模糊及滲色等之、沉浸感高之頭戴式顯示器之頭戴式顯示器用光學系統。
關於表面保護膜,代表性地具有基材及黏著劑層。
作為基材的形成材料,例如,可以舉出聚對酞酸乙二酯系樹脂等酯系樹脂、降莰烯系樹脂等環烯烴系樹脂、聚丙烯等烯烴系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚碳酸酯系樹脂及該等共聚物樹脂。可以較佳地例示出酯系樹脂(尤其,聚對酞酸乙二酯系樹脂)及聚丙烯樹脂。
只要係該種材料,則在輸送和/或貼合時,即使施加張力亦不易發生變形,並且在供於後述之三維成形時,容易藉由加熱而追隨形狀而不妨礙光學構件及積層體的成形。
另外,為了與作為壓敏性黏著層的黏著劑區分,在以下說明中,賦予到表面保護膜之黏著層亦稱為PF黏著劑層。
作為PF黏著劑層,能夠採用任意的適當的結構。
作為具體例,可以舉出丙烯酸系黏著劑、橡膠系黏著劑、矽酮系黏著劑、聚酯系黏著劑、胺基甲酸酯系黏著劑、環氧系黏著劑及聚醚系黏著劑。
能夠藉由調整形成黏著劑的基礎樹脂之單體的種類、數量、組合及摻合比、以及交聯劑的摻合量、反應溫度、反應時間等來製備具有與目標對應之所希望的特性之黏著劑。
PF黏著劑層在25℃下的儲存模數G’例如可以為0.5×10
6~3.0×10
6[Pa]。儲存模數在該種範圍時,能夠獲得黏著性和剝離性的平衡優異之表面保護膜。又,在後述之切割或端面切削的步驟中,能夠抑制膠附著在端面。
為了防止藉由與以輥捲繞體的形態相鄰之積層體的接觸而產生之未預期的黏著(黏連),在表面保護膜的與設置有PF黏著劑之面相反的一側的表面賦予黏連防止處理為較佳。作為黏連防止處理,例如,例示出粗面化處理及黏連防止層的形成等。
又,可以藉由後述之滾紋處理來抑制積層體彼此的接觸。
在積層體的製造步驟中,尤其在藉由RtoR來製造積層體時,藉由積層體的捲繞體的拉緊而有時在製造之積層體上產生由捲繞之異物引起之刮痕、由摩擦引起之劃痕及由長期的壓接引起之黏連現象。
為了抑制由這種拉緊引起之缺點,實施在積層體上設置用於防止捲繞時接觸之光學構件彼此的接觸之滾紋之滾紋處理為較佳。
關於配置滾紋之位置並無特別限定,只要設置於光學構件的表面的一部分即可。
以下,對配置滾紋的一例進行說明。另外,配置滾紋之位置並不限定於以下說明之形態。
例如,如圖5(a)中示出之寬度方向剖面圖,構成積層體510之第一光學構件501及第二光學構件502中,能夠在第二光學構件502的表面上設置滾紋505。
如圖5(b)所示,黏著層503及第二光學構件502的形狀追隨性良好之情況下,基於預先設置於第一光學構件501之滾紋505的凹凸被轉印到第二光學構件502而形成凸部507。該凸部507亦能夠設為滾紋。
又,如圖5(c),可以在第一光學構件501的與第二光學構件502相反一側的表面設置滾紋505。
長條的積層體中的面內滾紋的配置亦並無特別限定,設置於後步驟中的不妨礙加工之區域為較佳。
例如,如圖6(a)中示出之光學構件的頂視圖,在離積層體601的寬度方向(Y方向)的端部近的區域,能夠以與長度方向(X方向)平行之帶狀設置滾紋605。如圖6(b)所示,可以將滾紋605沿長度方向間斷地設置。又,如圖6(c)所示,可以沿寬度方向間斷地設置滾紋605。
滾紋的形成方法並無限制,能夠利用各種公知的方法。
作為一例,能夠舉出模塗法、狹縫塗佈法、簾塗法、凹版印刷法、網板印刷法及使用凹版之反轉塗層法等直接塗佈法、以及分配法及噴墨法等非接觸法。又,亦能夠利用基於加熱壓紋輥的壓紋法及基於激光照射的激光壓紋法等壓紋加工。
關於滾紋的剖面形狀並無限制,能夠利用各種形狀。作為滾紋的剖面形狀,例如,能夠舉出圓錐台、角錐台、圓柱、角柱、圓錐、角錐及圓頂狀等形狀。若係頂點具有曲率之形狀,則對所對向之積層體背面的影響小,為較佳。
關於滾紋的高度亦並無限制,0.5~20μm為較佳,0.5~12μm為更佳,0.5~7μm為進一步較佳。
積層體的製造步驟(黏著步驟)中,對於藉由積層之光學構件和/或積層體的製造步驟(黏著步驟)而獲得之積層體,進行缺陷的檢測和標記為較佳。
缺陷係混入到層中之異物及氣泡、以及塗膜的凹陷及配向缺陷等、表面形態的不均勻的總稱。
藉由上述的各種方法,在本發明之製造方法中可以抑制缺陷的發生。但是,對未預期地發生之缺陷及構成構件預先檢測所包括之這些缺陷,並且進行標記,藉此在進行後述之單葉化時,或者檢查最終產品時,能夠完全去除包含缺陷之區域及包含缺陷之產品。
其結果,能夠獲得能夠實現不存在未預期的模糊及滲色等且沉浸感優異之頭戴式顯示器之頭戴式顯示器用光學系統。
利用RtoR在線進行缺陷的檢測為較佳。
作為檢測方法,作為一例,較佳地例示出光學方法及使用電磁波,並且以非接觸方式檢測之方法等,從精度及訊息量的觀點考慮,可以更佳地例示出光學方法。作為光學方法,可以舉出使用可見光之方法及使用近紅外光等不可見光之方法,能夠依據缺陷的檢測對象而選擇。
作為光學方法,已知用攝像裝置直接檢測藉由光源而照射出之缺陷之方法。作為除此以外的方法,還能夠利用如下方法:利用偏光來強調缺陷區域並進行檢測之方法以及使用基於缺陷之、從光源照射之光的反射光、衍射作用及干涉作用等來檢測缺陷區域之方法。又,還能夠利用如下方法:組合複數個攝像元件、分析基於各攝像元件的拍攝圖像的差分之方法及使用時間差來分析拍攝圖像的差分之方法等來檢測缺陷區域之方法。
尤其,在檢測由層的凹陷引起之缺陷之情況及檢測由表面的微細凹凸引起之缺陷之情況下,若將光源和/或攝像元件相對於行走之片料傾斜地配置,則偏光的作用及反射·衍射·干涉等作用等被強調,因此能夠有效地檢測到極小尺寸的缺陷,為特佳。
作為具體例,能夠利用日本特開2019-70617號公報、日本特開2019-23587號公報、日本特開2018-84431號公報、日本特開2017-68106號公報、日本特開2015-14570號公報、日本特開2005-351825號公報及再公表2016/194874號公報等中記載之方法。
缺陷的標記亦利用RtoR在線進行為較佳。
可以在缺陷部位直接進行標記,亦可以圍繞缺陷部位來進行標記,亦可以在同一輥上且遠離缺陷部位之位置設置,亦可以進一步藉由與輥分開設置之記錄媒體進行標記。尤其,對構成積層體之各構件進行缺陷的檢測及標記之情況下,為了預防藉由標記而引起不必要的表面形態的故障,在同一輥上且遠離缺陷部位之位置設置或者對與輥分開設置之記錄媒體進行標記為較佳。
作為標記的方法,能夠利用噴墨標記、熱轉印標記、蓋印及激光標記等公知的方法。又,日本特開2018-146579號公報、日本特開2009-80131號公報及日本特開2005-114624號公報等中記載之方法亦較佳。
關於缺陷的檢測及標記,對在積層體的製造步驟(黏著步驟)中積層之光學構件或藉由積層體的製造步驟(黏著步驟)而獲得之積層體中的任一個進行為較佳,對兩者進行為更佳。
作為進行檢測及標記之缺陷的對向,較佳地例示出混入到層中之異物及氣泡、塗膜的凹陷以及形成於表面之微細的凹凸等。又,針對上述反射偏振器、1/4波片及吸收型偏振器,對其配向顯示異常之區域(配向缺陷)亦一同進行檢測為較佳。
反射偏振器、1/4波片及吸收型偏振器為上述轉印型的光學構件之情況下,若在光學構件的剝離基材側進行標記,則導致轉印時標記消失。由此,在轉印型的光學構件的剝離基材側進行缺陷的標記之情況下,在轉印時,暫時讀取標記,與所讀取之缺陷區域對應地,在轉印處的光學構件上再次印上標記為較佳。由此,能夠降低檢測時所需要之負載,並且維持被檢測之缺陷的訊息以製造積層體。
利用RtoR來進行積層體的製造步驟之情況下,所製造之長條的積層體適當地以輥狀被捲取到卷芯而被送至下一個步驟中。
長條的積層體在捲取到卷芯之前,或者在捲取之後,再次放捲之後,可以用刀片等以既定的寬度切斷而設為具有所希望的寬度之長條的積層體之後進行捲取。又,在供於下一個步驟之前,進一步沿長度方向進行切割,亦可以設為單葉狀(切割片狀)。
切斷方法並無限制,作為機械沖壓法,例如,可以使用打孔、湯姆遜刀片沖壓、繪圖機及水刀等,或者可以藉由激光切斷來分離去除。
此時,藉由切斷成上述缺陷的標記部不包含於產品區域,從而能夠僅獲得以單葉狀切出之不包含缺陷之品質良好之積層體。
為了提高後續之三維成形步驟中的加工精度,同時去除附著於端面之異物和黏著劑(膠),以單葉狀切出之積層體能夠將外周面切削來進行整形。作為外周面的切削方法,能夠使用基於使用了扭曲刀片之端銑刀之切削。
在切削時,從生產率及加工精度的觀點考慮,作為將多個以矩形切出之單葉狀的積層體進行重疊之作業來進行切削為較佳。
{三維成形步驟}
藉由將藉由積層體的製造步驟而製造之積層體進行三維成形,能夠成形為進行對像面彎曲的校正及對各種像差的校正中的任一者或者其兩者之形狀。
三維成形之積層體的形狀並無限制,能夠依據積層體所組裝之頭戴式顯示器用光學系統的結構及形狀等而利用各種形狀。作為三維成形之積層體的形狀,例示出球面凹狀(例如,球形的一部分)、球面凸狀、旋轉對稱非球面及只有曲面形狀等。
該種三維成形步驟只要藉由公知的方法進行即可。
作為三維成形步驟中能夠利用之成型方法,可以舉出嵌件成形法、射出成形同時成形法、吹塑成形法、氣體注射成形法、懸垂成形法、真空成形法及壓空成形法等各種成形法。又,作為較佳的成形方法,例示出TOM(Three-Dimension Overlay Method:三維疊加法)成形法。
在三維成形步驟中,藉由除了成為成形品之部分以外,設置剩餘部分來進行抑制被成形體的位置錯位或容易使成形品從成形後的成型模中取出。由此得到之剩餘部分在裝配頭戴式顯示器用光學系統時並不需要,因此,在三維成形步驟之後,適當地分離去除為較佳。
作為分離去除剩餘部分之方法,作為機械沖壓法,例如,可以使用打孔、湯姆遜刀片沖壓、繪圖機及水刀等,亦可以藉由激光切斷來分離去除。又,在實施三維成形步驟時,可以對成形模具的緣部賦予邊緣,使用成形時的應力而在與剩餘部分的邊界加入半切或缺口,從而容易分離去除。
{頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟}
頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟係將在積層體的製造步驟中製造,並且依據需要在三維成形步驟中成型之積層體黏著或插入於機架等以進行固定之步驟。藉由該步驟,若構成頭戴式顯示器用光學系統之各零件的相對位置按設計固定,則成為能夠作為頭戴式顯示器而使使用者視覺辨認圖像之狀態。
[實施例]
以下,記載了本發明的實施例,但本發明的實施形態並不限定於該等。又,只要沒有特別記載,則可以以RtoR的方式進行加工。
(製造例1:偏振器的製造)
首先,藉由延伸溫度為130℃的空中輔助延伸對在非晶性PET基材上製膜厚度為9μm的PVA層之積層體製作了延伸積層體。接著,藉由對延伸積層體進行染色來製作了著色積層體。此外,在延伸溫度為65℃的硼酸水中延伸著色積層體,以總延伸倍率成為5.94倍的方式進行延伸,從而製作了包含與非晶性PET基材一體地延伸之厚度為5μm的PVA層之積層光學膜。
藉由該種2階段延伸而在非晶性PET基材上製膜之PVA層的PVA分子被高階配向,獲得了包含構成藉由染色而被吸附之碘作為聚碘離子錯合物而單向高階配向之薄型偏振器之、厚度為5μm的PVA層之積層光學膜。用作薄型偏振器之PVA層的水分率為10質量%。
(製造例2:在一側具有透明保護膜之偏光薄膜的製造)
在連續的線上,並且在包含使用具備凹版輥之凹版輥塗佈方式製作之厚度為5μm的PVA層之積層光學膜的PVA面上,以760nm的初始設定厚度塗佈所製備之下述黏著層形成用組成物A而連續地形成了第1塗膜。
另一方面,在另一連續的線上,使用具備凹版輥之凹版輥塗佈方式,在厚度為25μm的三乙醯纖維素薄膜(Konica Minolta, Inc.製造:KC2UA)的貼合面上,以1500nm的初始設定厚度塗佈所製備之下述黏著層形成用組成物B而連續地形成了第2塗膜。
另外,將第1塗膜的厚度與第2塗膜的厚度之比(厚度比)初始設定為0.507(760nm/1500nm)。
接著,使用軋輥,將積層光學膜中形成有第1塗膜之貼合面和透明保護膜中形成有第2塗膜之貼合面進行貼合而形成了未硬化黏著層。
然後,藉由活性能量射線照射裝置從所貼合之透明保護膜側照射可見光線,隔著黏著層使偏振器和透明保護膜黏著,進一步在70℃下進行3分鐘的熱風乾燥,並且剝離去除非晶性PET基材,從而獲得了在偏振器的一側具有透明保護膜之偏光薄膜。
<黏著層形成用組成物A的製備>
將丙烯醯口末啉(Kohjin co.,Ltd.製造、產品名稱“ACMO”、SP值:22.9)90質量份、3-丙烯醯胺苯基硼酸(JUNSEI CHEMICAL CO.,LTD.製造)1質量份及羥乙基丙烯醯胺(Kohjin co.,Ltd.製造、產品名稱“HEAA”)9質量份進行混合,並在25℃下攪拌了30分鐘。
然後,用5μm網目的金屬燒結過濾器加壓過濾組成物,進一步進行離心脫泡處理,製備了黏著層形成用組成物A。
<黏著層形成用組成物B的製備>
將丙烯醯口末啉(Kohjin co.,Ltd.製造、產品名稱“ACMO”、SP值:22.9)45質量份、1,9-壬二醇二丙烯酸酯(KYOEISHA CHEMICAL Co.,Ltd製造、產品名稱“LIGHT ACRYLATE1.9ND-A”)41質量份、藉由聚合(甲基)丙烯酸單體而成之丙烯酸系寡聚物(TOAGOSEI CO.,LTD.製造、產品名稱“ARUFON UG4010”)10質量份、光聚合起始劑亦即二乙基噻噸酮(Nippon Kayaku Co.,Ltd製造、產品名稱“KAYACURE DETX-S”)1.5質量份及光聚合起始劑亦即2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-口末啉代丙烷-1-酮(BASF公司製造、產品名稱“IRGACURE907”)2.5質量份進行混合並在50℃下攪拌了1小時。
然後,用5μm網目的金屬燒結過濾器加壓過濾組成物,進一步進行離心脫泡處理,製備了黏著層形成用組成物B。
(製造例3:1/4波片的製造)
<液晶組成物溶液A的製備>
將顯示向列型液晶相之光聚合性液晶化合物(BASF公司製造、產品名稱“Paliocolor LC242”)100質量份、界面活性劑(BYK Chemie公司製造、產品名稱“BYK-361”)0.5質量份、光聚合起始劑(BASF公司製造“IRGACURE907”)3質量份及甲苯200質量份進行混合而製備了液晶組成物溶液A。
<液晶配向固化層A的形成>
使用摩擦布對聚對酞酸乙二酯(PET)薄膜(厚度38μm)表面進行摩擦,並且實施了配向處理。配向處理的方向設為在貼合偏光板時相對於片料的長邊方向,從塗佈層側觀察時成為15°方向。
藉由刮棒塗佈機對該配向處理表面塗佈液晶組成物溶液A,並且在90℃下加熱乾燥2分鐘以使液晶化合物配向。
以這種方式形成之液晶層中,使用金屬鹵素燈來照射1mJ/cm
2的光,並且藉由硬化該液晶層而在PET薄膜上形成了液晶配向固化層A。
液晶配向固化層A的厚度為2.5μm、面內相差Re(550)為270nm。此外,液晶配向固化層A具有nx>ny=nz的折射率分布。
<液晶配向固化層B的形成>
除了變更塗佈厚度及將配向處理方向設為相對於片料的長邊方向,從基材側觀察時成為75°方向以外,以與上述相同的方式在PET薄膜上形成了液晶配向固化層B。
液晶配向固化層B的厚度為1.5μm、面內相差Re(550)為140nm。此外,液晶配向固化層B具有nx>ny=nz的折射率分布。
(製造例4:1/4波片的製造)
在上述獲得之液晶配向固化層A及液晶配向固化層B的各個表面上,分別使用反轉凹版塗佈機塗佈了在下述製備之黏著層形成用組成物C。
接著,使用軋輥以黏著層形成用組成物C的塗佈膜彼此對向之方式積層之後,藉由活性能量射線照射裝置對兩面照射可見光線以使黏著層形成用組成物C硬化。
然後,從所獲得之積層體剝離去除液晶配向固化層A側的PET薄膜,並且使液晶配向固化層A露出。
藉由以該結構積層液晶配向固化層A及第二配向液晶固化層B,製造了具有寬帶域的1/4波片的功能之積層體。
<黏著層形成用組成物C的製備>
作為活性能量射線硬化性成分,使用1,9-壬二醇二丙烯酸酯54.5重量%、羥乙基丙烯醯胺10重量%及丙烯醯口末啉30重量%、作為具有反應性基之氣泡抑制劑的BYK公司製造“BYK-UV3570”0.5重量%、以及作為聚合起始劑的3重量%的IRGACURE 907及2重量%的KAYACURE DETX-S攪拌了3小時。
然後,用5μm網目的金屬燒結過濾器加壓過濾組成物,進一步進行離心脫泡處理,獲得了黏著層形成用組成物C。
(製造例5:具有寬帶域1/4板之圓偏光板的製造)
用凹版輥在具有在上述獲得之透明保護膜之偏光薄膜的偏振器面上塗佈黏著層形成用組成物A,在寬帶域的1/4波片的液晶配向固化層A露出之面上塗佈黏著層形成用組成物B,並且用軋輥進行積層之後,藉由活性能量射線照射裝置來照射可見光線而形成了黏著層。
然後,剝離去除第二液晶配向固化層B側的PET薄膜,製造了具有(寬帶域1/4板)/(黏著層)/(偏振器)/(黏著層)/(透明保護膜)的層結構之圓偏光板。如上所述,寬帶域1/4板係液晶配向固化層A、黏著層及液晶配向固化層B的積層體。
(製造例6:具有膽甾醇型配向之選擇反射膜的製造)
使用摩擦布對聚對酞酸乙二酯(PET)薄膜(厚度38μm)表面進行摩擦,並且實施了配向處理。
在PET薄膜的摩擦面上,使用#5的線棒塗佈下述聚合性液晶組成物3,在支撐體上形成了未硬化狀態的液晶組成物層。接著,在熱風乾燥機中,藉由在100℃下加熱3分鐘,乾燥了上述液晶組成物層。
接著,在乾燥之液晶組成物層上照射累計照度為1500mJ/cm
2的紫外線而使液晶組成物層硬化,形成了以膽甾醇型配向固定之液晶組成物硬化層R。所獲得之液晶組成物硬化層R呈紅色。
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(聚合性液晶組成物3)
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下述液晶性化合物(Z-1) 85.1質量份
下述化合物(Z-2) 5.3質量份
聚合起始劑(Irgacure379、BASF公司製造) 5.8質量份
界面活性劑(S-420、AGC SEIMI CHEMICAL CO.,LTD.製造) 0.2質量份
手性劑(LC-756、BASF公司製造) 0.8質量份
1,3-二氧戊環 51質量份
環戊酮 34質量份
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除了調整聚合性液晶組成物3中的手性劑的添加量以外,以與上述相同的方式分別形成了反射光呈藍色之液晶組成物硬化層V及反射光呈綠色之液晶組成物硬化層G。該等液晶組成物硬化層所反射之光係圓偏光,其圓偏光的旋轉方向相同。
(製造例7:圓偏光反射偏振器的製造)
除了將製造例4中的液晶配向固化層A變更為上述液晶組成物硬化層R、將液晶配向固化層B變更為上述液晶組成物硬化層G以外,以與製造例4相同的方式獲得了積層有液晶組成物硬化層R及G之積層體。在積層之後,剝離去除了液晶組成物硬化層G側的PET薄膜。
此外,在液晶組成物硬化層V的表面上貼合帶分離器之黏著劑層(厚度20μm),使用軋輥貼合藉由去除分離器而顯現之黏著劑層表面和在上述製作之積層體中的液晶組成物硬化層G的露出面,形成了積層體。
在培養24小時之後,去除液晶組成物硬化層V側的PET薄膜,獲得了具有紅色、綠色及藍色的反射帶域之膽固醇型液晶層積層體(圓偏光反射偏振器)。
(製造例8:薄餅透鏡光學系統用積層體的製造)
使用製造例5中獲得之圓偏光板及製造例7中獲得之圓偏光反射偏振器,以使圓偏光板的配向液晶固化層B側的表面與圓偏光反射偏振器的液晶組成物硬化層V側的表面對向之方式,按製造例4的要領製造了薄餅透鏡光學系統用積層體。
在以上獲得之薄餅透鏡光學系統用積層體係長條狀,係具有透明保護膜/黏著層/偏振器/黏著層/液晶配向固化層A/黏著層/液晶配向固化層B/黏著層/液晶組成物硬化層V/黏著層/液晶組成物硬化層G/黏著層/液晶組成物硬化層R/PET薄膜的層結構之積層體。
如上所述,在該積層體中,“液晶配向固化層A/黏著層/液晶配向固化層B”構成寬帶域1/4板。又,“液晶組成物硬化層V/黏著層/液晶組成物硬化層G/黏著層/液晶組成物硬化層R”構成與紅色、綠色及藍色的所有顏色對應之圓偏光反射偏振器。此外,由偏振器與寬帶域1/4板構成圓偏光板。
(製造例9:三維成形加工)
將所獲得之長條狀的薄餅透鏡光學系統用積層體切出約6cm見方,對端面進行端銑刀加工而精確地成形為6cm見方。
將加工成單葉狀之薄餅透鏡光學系統用積層體放置於直徑為50mm、深度為5mm的球冠狀的成型模中,用紅外線加熱器加熱至150℃之後,藉由真空成型進行了成形。
從所獲得之三維成形體中,藉由湯姆森切刀分離去除除了球冠狀的成形體以外的部分,獲得了三維成形體。所獲得之三維成形體的液晶組成物硬化層R側為凸側、透明保護膜側為凹側。
(製造例10:薄餅透鏡光學系統及頭戴式顯示器的製作)
使用壓敏性黏合劑將製造例9中製造之三維成形體固定到圓筒形的子機架的一端。又,在另一端放置另行地成形之凸型的半反射鏡,製作了薄餅透鏡光學系統。
此外,在機架上配置並固定在表面設置圓偏光板而設為射出圓偏光之液晶顯示器及所製作之薄餅透鏡光學系統,並且進行調整以使射出光瞳中可顯示適當的圖像,製作了頭戴式顯示器。
(評價)
作為顯示圖像,顯示黑色和白色的檢測圖案,藉由變更圖案的多種細度,目視評價了所製作之頭戴式顯示器的顯示圖像。即使對圖案的細度進行了多種變化,亦並不存在未預期的圖案的模糊及滲色,並且在黑色顯示區域未發現明顯的光芒。
準備相同的2個薄餅透鏡系統,區分左眼用和右眼用,對用於立體視覺評價之圖像用各個眼睛進行觀察,結果能夠實現以優異的沉浸感顯示。
[產業上之可利用性]
能夠在頭戴式顯示器等的製造中較佳地利用。
15,205:頭戴式顯示器
20:薄餅透鏡光學系統
30,220:顯示元件
32,225:直線偏振器
33,37:波片面
34:半反射鏡
35:鏡面
38:偏光反射鏡
39:反射偏振器面
45:眼
50:射出光瞳
210:頭
215:機架
230:射束分離器
235:第一反射鏡
240:第二反射鏡
250:視力矯正用透鏡
301:光學構件
321,322:導輥
302:輥
304:處理方法
305:處理環境
401,501:第一光學構件
402,502:第二光學構件
403:黏著層形成用組成物
409:軋輥
410:塗佈機
503:黏著層
505,605:滾紋
507:凸部
510,601:積層體
圖1係包含薄餅透鏡光學系統的較佳的一態樣之頭戴式顯示器用光學系統的概念圖。
圖2係表示鳥浴型光學系統的一例之概念圖。
圖3係用於說明一邊在冷卻之輥上黏附光學構件,一邊進行活化處理之步驟之概念圖。
圖4係用於說明積層製程之概念圖。
圖5(a)~(c)係用於說明滾紋的配置的一例之概念圖。
圖6(a)~(c)係用於說明滾紋的配置的一例之概念圖。
401:第一光學構件
402:第二光學構件
403:黏著層形成用組成物
409:軋輥
410:塗佈機
Claims (6)
- 一種頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中 該方法至少包括積層體的製造步驟及頭戴式顯示器用光學系統的裝配步驟, 前述積層體的製造步驟係製造藉由積層構成前述頭戴式顯示器用光學系統之複數個光學構件而成之積層體之步驟,並且至少包括藉由在1個前述光學構件的表面上積層其他前述光學構件來黏著並固定複數個前述光學構件之黏著步驟, 前述黏著步驟包括對前述1個光學構件賦予黏著層形成用組成物之步驟、對前述其他光學構件賦予黏著層形成用組成物之步驟及藉由軋輥而使前述黏著層形成用組成物對向而積層前述1個光學構件及前述其他光學構件之步驟。
- 如請求項1所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中 前述積層體的製造步驟為製造如下積層體之步驟,該積層體係具有2個以上的具有形成於支撐體之塗佈型光學功能層之前述光學構件,並且具有前述塗佈型光學功能層之光學構件在前述積層體中相鄰之、積層了3個以上的前述光學構件之積層體, 藉由對前述具有塗佈型光學功能層之2個光學構件的前述光學功能層賦予前述黏著層形成用組成物來進行前述黏著步驟以製造積層了2個前述光學構件之積層體, 然後,藉由使用積層了前述2個光學構件之積層體及其他光學構件,對積層了前述2個光學構件之積層體的其中一方的光學構件賦予前述黏著層形成用組成物來再次進行前述黏著步驟。
- 如請求項2所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中 前述支撐體係偽支撐體, 前述光學功能層係將液晶組成物塗佈於前述偽支撐體上而形成者, 在前述積層體的製造步驟中,進行去除前述偽支撐體之操作。
- 如請求項3所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中 前述液晶組成物均包含界面活性劑。
- 如請求項1或2所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其中 在前述積層體的製造步驟中,製作包含偏振器之積層體。
- 如請求項1或2所述之頭戴式顯示器用光學系統的製造方法,其進一步包括三維成形步驟。
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