TW202344874A - 顯示系統、顯示方法、顯示體及顯示體之製造方法 - Google Patents

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後藤周作
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Abstract

本發明提供一種可實現VR護目鏡之輕量化、高精細化之顯示系統。本發明實施形態之顯示系統係對使用者顯示影像，其具備：顯示元件，其具有顯示面，該顯示面會將顯示影像之光隔著偏光構件而朝前方射出；反射部，配置於前述顯示元件之前方，且包含反射型偏光構件，該反射部會反射從前述顯示元件射出之光；第一透鏡部，配置於前述顯示元件與前述反射部之間的光路上；半反射鏡，配置於前述顯示元件與前述第一透鏡部之間，該半反射鏡會將從前述顯示元件射出之光透射，並將前述反射部所反射之光朝前述反射部反射；第1λ/4構件，配置於前述顯示元件與前述半反射鏡之間的光路上；及第2λ/4構件，配置於前述半反射鏡與前述反射部之間的光路上；且前述第1λ/4構件之面內相位差(a)與前述第2λ/4構件之面內相位差(b)之差的絕對值為3.5nm以下。

Description

顯示系統、顯示方法、顯示體及顯示體之製造方法
本發明涉及顯示系統、顯示方法、顯示體及顯示體之製造方法。
以液晶顯示裝置及電致發光(EL)顯示裝置(例如有機EL顯示裝置)為代表之影像顯示裝置急速普及。影像顯示裝置中，為了實現影像顯示、提高影像顯示之性能，一般係使用偏光構件、相位差構件等光學構件(例如參照專利文獻1)。
近年來，有開發出影像顯示裝置之新用途。例如，有開始將用以實現Virtual Reality(VR)之附顯示器之護目鏡(VR護目鏡)產品化。有在檢討將VR護目鏡利用在各種情況下，因而期望其輕量化、高精細化等。輕量化例如可藉由將用於VR護目鏡之透鏡予以薄型化來達成。另一方面，亦期望開發適於使用薄型透鏡之顯示系統的光學構件。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2021-103286號公報
發明欲解決之課題 鑑於上述，本發明主要目的在於提供一種可實現VR護目鏡之輕量化、高精細化之顯示系統。
用以解決課題之手段 1.本發明實施形態之顯示系統係對使用者顯示影像，其具備：顯示元件，其具有顯示面，該顯示面會將顯示影像之光隔著偏光構件而朝前方射出；反射部，配置於上述顯示元件之前方，且包含反射型偏光構件，該反射部會反射從上述顯示元件射出之光；第一透鏡部，配置於上述顯示元件與上述反射部之間的光路上；半反射鏡，配置於上述顯示元件與上述第一透鏡部之間，該半反射鏡會將從上述顯示元件射出之光透射，並將上述反射部所反射之光朝上述反射部反射；第1λ/4構件，配置於上述顯示元件與上述半反射鏡之間的光路上；及第2λ/4構件，配置於上述半反射鏡與上述反射部之間的光路上；且上述第1λ/4構件之面內相位差(a)與上述第2λ/4構件之面內相位差(b)之差的絕對值為3.5nm以下。 2.如上述1之顯示系統中，上述第1λ/4構件之面內相位差(a)與上述第2λ/4構件之面內相位差(b)亦可滿足下述式(I)： ((a)-(b))/((a)+(b)/2)≦0.02・・・(I)。 3.如上述1或2之顯示系統中，上述第1λ/4構件及上述第2λ/4構件之ISC值各自亦可為50以下。 4.如上述1至3中任一項之顯示系統中，上述第1λ/4構件及上述第2λ/4構件之厚度各自亦可為100µm以下。 5.如上述1至4中任一項之顯示系統中，上述第1λ/4構件及上述第2λ/4構件之厚度參差各自亦可為1µm以下。 6.如上述1至5中任一項之顯示系統中，上述第1λ/4構件及上述第2λ/4構件之每單位厚度的ISC值各自亦可為1以下。 7.如上述1至6中任一項之顯示系統中，隔著上述偏光構件射出之光的偏光方向與上述反射型偏光構件之反射軸亦可互相大致正交。 8.如上述1至7中任一項之顯示系統中，上述顯示元件所含之上述偏光構件之吸收軸與上述第1λ/4構件之慢軸構成的角度亦可為40°~50°，且上述顯示元件所含之上述偏光構件之吸收軸與上述第2λ/4構件之慢軸構成的角度亦可為40°~50°。
9.本發明實施形態之顯示體具備如上述1至8中任一項之顯示系統。 10.本發明實施形態之顯示體之製造方法係具備如上述1至8中任一項之顯示系統之顯示體之製造方法。
11.本發明實施形態之顯示方法具有以下步驟：將隔著偏光構件射出之顯示影像的光通過第1λ/4構件之步驟；將通過上述第1λ/4構件之光通過半反射鏡及第一透鏡部之步驟；將通過上述半反射鏡及上述第一透鏡部之光通過第2λ/4構件之步驟；使得通過上述第2λ/4構件之光在包含反射型偏光構件之反射部朝向上述半反射鏡反射之步驟；及，藉由上述第2λ/4構件，可將上述反射部及上述半反射鏡所反射之光透射上述反射部之步驟；且上述第1λ/4構件之面內相位差(a)與上述第2λ/4構件之面內相位差(b)之差的絕對值為3.5nm以下。
發明效果 根據本發明實施形態之顯示系統，可實現VR護目鏡之輕量化、高精細化。
以下參照圖式針對本發明實施形態進行說明，惟本發明不受該等實施形態所限。為了更明確說明圖式，相較於實施形態，有將各部分之寬度、厚度、形狀等示意顯示之情形，但僅為一例，非用以限定解釋本發明。又，關於圖式，有時會對相同或同等之要素賦予相同符號，並省略重複說明。
(用語及符號之定義) 本說明書中之用語及符號之定義如下。 (1)折射率(nx、ny、nz) 「nx」為面內折射率達最大之方向(亦即慢軸方向)的折射率，「ny」為在面內與慢軸正交之方向(亦即快軸方向)的折射率，而「nz」為厚度方向的折射率。 (2)面內相位差(Re) 「Re(λ)」係在23℃下以波長λnm之光測定之面內相位差。例如，「Re(550)」係於23℃下以波長550nm之光測定之面內相位差。Re(λ)可於令層(薄膜)之厚度為d(nm)時，藉由式：Re(λ)=(nx-ny)×d求出。 (3)厚度方向之相位差(Rth) 「Rth(λ)」係於23℃下以波長λnm之光測定之厚度方向之相位差。例如，「Rth(550)」係於23℃下以波長550nm之光測定之厚度方向之相位差。Rth(λ)可於令層(薄膜)厚度為d(nm)時，藉由式：Rth(λ)=(nx-nz)×d求出。 (4)Nz係數 Nz係數可藉由Nz=Rth/Re求出。 (5)角度 本說明書中提及角度時，只要未特別言及，該角度包含相對於基準方向往順時針方向及逆時針方向兩方向。因此，例如「45°」係指±45°。又，本說明書中，「大致平行」包含0°±10°之範圍，宜為0°±5°之範圍內，較宜為0°±3°之範圍內，更宜為0°±1°之範圍內。「大致正交」包含90°±10°之範圍，宜為90°±5°之範圍內，較宜為90°±3°之範圍內，更宜為90°±1°之範圍內。
圖1係顯示本發明一實施形態之顯示系統之概略構成的示意圖。圖1中係示意圖示顯示系統2之各構成要素之配置及形狀等。顯示系統2具備有：顯示元件12、包含反射型偏光構件之反射部14、第一透鏡部16、半反射鏡18、第一相位差構件20、第二相位差構件22及第二透鏡部24。反射部14係配置於顯示元件12之顯示面12a側即前方，其可反射從顯示元件12射出之光。第一透鏡部16係配置於顯示元件12與反射部14之間的光路上，半反射鏡18係配置於顯示元件12與第一透鏡部16之間。第一相位差構件20係配置於顯示元件12與半反射鏡18之間的光路上，第二相位差構件22係配置於半反射鏡18與反射部14之間的光路上。
顯示元件12例如為液晶顯示器或有機EL顯示器，且具有用以顯示影像之顯示面12a。要從顯示面12a射出之光例如會通過顯示元件12可包含之偏光構件(代表上為偏光薄膜)後射出，成為第1直線偏光。
第一相位差構件20係λ/4構件，其可將入射第一相位差構件20之第1直線偏光轉換成第1圓偏光(以下，有時將第一相位差構件稱為第1λ/4構件)。此外，第一相位差構件20亦可設於顯示元件12上而成一體。
半反射鏡18會將從顯示元件12射出之光透射，並將反射部14所反射之光朝反射部14反射。半反射鏡18係設於第一透鏡部16上而成一體。
第二相位差構件22係λ/4構件，其可使在反射部14及半反射鏡18反射之光透射包含反射型偏光構件之反射部14(以下有時將第二相位差構件稱為第2λ/4構件)。此外，第二相位差構件22亦可設於第一透鏡部16上而成一體。
從第1λ/4構件20射出之第1圓偏光會通過半反射鏡18及第一透鏡部16，藉由第2λ/4構件22轉換成第2直線偏光。從第2λ/4構件22射出之第2直線偏光不會透射反射部14所含之反射型偏光構件而朝半反射鏡18反射。此時，入射反射部14所含之反射型偏光構件之第2直線偏光的偏光方向係與反射型偏光構件之反射軸同方向。因此，入射反射部14之第2直線偏光會被反射型偏光構件反射。
被反射部14反射之第2直線偏光藉由第2λ/4構件22轉換成第2圓偏光，而從第2λ/4構件22射出之第2圓偏光係通過第一透鏡部16而被半反射鏡18反射。被半反射鏡18反射之圓偏光會通過第一透鏡部16，藉由第2λ/4構件22轉換成第3直線偏光。第3直線偏光會透射反射部14所含之反射型偏光構件。此時，入射反射部14所含之反射型偏光構件之第3直線偏光的偏光方向係與反射型偏光構件之透射軸同方向。因此，入射反射部14之第3直線偏光會透射反射型偏光構件。
透射反射部14之光會通過第二透鏡部24入射使用者之眼睛26。
例如，顯示元件12所含之偏光構件之吸收軸與反射部14所含之反射型偏光構件之反射軸可配置成互相大致平行，亦可配置成大致正交。顯示元件12所含之偏光構件之吸收軸與第一相位差構件20之慢軸構成的角度例如為40°~50°，可為42°~48°，亦可為約45°。顯示元件12所含之偏光構件之吸收軸與第二相位差構件22之慢軸構成的角度例如為40°~50°，可為42°~48°，亦可為約45°。
第一相位差構件20之面內相位差Re(550)例如為100nm~190nm，可為110nm~180nm，可為130nm~160nm，亦可為135nm~155nm。
第一相位差構件20宜展現相位差值隨測定光之波長而變大的逆色散波長特性。第一相位差構件20之Re(450)/Re(550)例如小於1，可為0.95以下，更可小於0.90，且更可為0.85以下。第一相位差構件20之Re(450)/Re(550)例如為0.75以上。
在一實施形態中，第一相位差構件20滿足Re(400)/Re(550)＜0.85、Re(650)/Re(550)＞1.03及Re(750)/Re(550)＞1.05全部。第一相位差構件20宜滿足選自下述中之至少1者，較宜滿足至少2者，更宜滿足全部：0.65＜Re(400)/Re(550)＜0.80(宜為0.7＜Re(400)/Re(550)＜0.75)、1.0＜Re(650)/Re(550)＜1.25(宜為1.05＜Re(650)/Re(550)＜1.20)、及1.05＜Re(750)/Re(550)＜1.40(宜為1.08＜Re(750)/Re(550)＜1.36)。
第一相位差構件20宜為折射率特性展現nx＞ny≧nz之關係。在此「ny=nz」不只ny與nz完全相同之情況，還包含實質上相同之情況。因此，在不損及本發明效果之範圍下可有成為ny＜nz之情形。第一相位差構件20之Nz係數宜為0.9~3，較宜為0.9~2.5，更宜為0.9~1.5，尤宜為0.9~1.3。
第一相位差構件20之ISC值例如為50以下，宜為40以下，較宜為30以下，更宜為20以下。藉由第一相位差構件20滿足所述ISC值，可實現視辨性優異之顯示系統。例如，藉由滿足所述ISC值，可提升面內相位差之均一性，結果可抑制在後述之反射部之漏光等。ISC值可成為平滑性或不均之指標。
第一相位差構件20之厚度參差宜為1µm以下，較宜為0.8µm以下，更宜為0.6µm以下，又更宜為0.4µm以下。根據所述厚度參差，例如可良好達成上述ISC值。在此，厚度參差可藉由測定位於相位差構件之面內的第一部位之厚度、與從第一部位起往任意方向(例如上方向、下方向、左方向及右方向)隔著預定間隔(例如5mm~15mm)之位置之厚度來求算。
第一相位差構件20之每單位厚度的ISC值宜為1以下，較宜為0.7以下，更宜為0.5以下。每單位厚度之ISC值例如可藉由以厚度(單位：µm)除以ISC值來求算。
第一相位差構件20係以可滿足上述特性之任意適當之材料形成。第一相位差構件20例如可為樹脂薄膜之延伸薄膜或液晶化合物之定向固化層。此外，有時會將樹脂薄膜之延伸薄膜稱為相位差薄膜。
上述樹脂薄膜所含之樹脂可列舉：聚碳酸酯系樹脂、聚酯碳酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、聚乙烯縮醛系樹脂、聚芳酯系樹脂、環狀烯烴系樹脂、纖維素系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚醚系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂等。該等樹脂可單獨使用，亦可組合(例如摻合、共聚)來使用。第一相位差構件20展現逆色散波長特性時，可適宜使用含聚碳酸酯系樹脂或聚酯碳酸酯系樹脂(以下有時僅稱為聚碳酸酯系樹脂)之樹脂薄膜。
只要可獲得本發明之效果，上述聚碳酸酯系樹脂便可使用任意適當之聚碳酸酯系樹脂。例如，聚碳酸酯系樹脂包含源自茀系二羥基化合物之結構單元、源自異山梨醇系二羥基化合物之結構單元及源自選自於由脂環式二醇、脂環式二甲醇、二、三或聚乙二醇、以及伸烷基二醇或螺甘油所構成群組中之至少1種二羥基化合物之結構單元。聚碳酸酯系樹脂宜包含源自茀系二羥基化合物之結構單元、源自異山梨醇系二羥基化合物之結構單元、源自脂環式二甲醇之結構單元以及/或是源自二、三或聚乙二醇之結構單元；更宜包含源自茀系二羥基化合物之結構單元、源自異山梨醇系二羥基化合物之結構單元及源自二、三或聚乙二醇之結構單元。聚碳酸酯系樹脂亦可視需要包含有源自其他二羥基化合物之結構單元。此外，可適宜用於第一相位差構件之聚碳酸酯系樹脂及第一相位差構件之形成方法的詳細內容，例如記載於日本專利特開2014-10291號公報、日本專利特開2014-26266號公報、日本專利特開2015-212816號公報、日本專利特表2015-212817號公報、日本專利特表2015-212818號公報中，本說明書即援用該等公報之記載作為參考。
上述液晶化合物之定向固化層係液晶化合物在層內於預定方向定向且其定向狀態經固定之層。此外，「定向固化層」之概念包含如後述使液晶單體硬化而得之定向硬化層。以第一相位差構件來說，代表上係棒狀液晶化合物沿第一相位差構件之慢軸方向排列之狀態下定向(沿面定向)。棒狀液晶化合物可舉例如液晶聚合物及液晶單體。液晶化合物宜可聚合。液晶化合物若可聚合，便可使液晶化合物於定向後進行聚合，藉此固定液晶化合物的定向狀態。
上述液晶化合物之定向固化層(液晶定向固化層)可藉由下述方式來形成：對預定基材之表面施行定向處理，並於該表面塗敷含液晶化合物的塗敷液，使該液晶化合物於對應上述定向處理之方向定向，並固定該定向狀態。定向處理可採用任意適當之定向處理。具體上可舉機械性定向處理、物理性定向處理、化學性定向處理。機械性定向處理的具體例可舉磨擦處理、延伸處理。物理性定向處理的具體例可舉磁場定向處理、電場定向處理。化學性定向處理的具體例可舉斜向蒸鍍法、光定向處理。各種定向處理的處理條件可按目的採用任意適當之條件。
液晶化合物的定向可因應液晶化合物的種類在可展現液晶相之溫度下進行處理來進行。藉由進行所述溫度處理，液晶化合物會變為液晶狀態，而該液晶化合物會因應基材表面之定向處理方向而定向。
在一實施形態中，定向狀態之固定係藉由冷卻依上述方式定向之液晶化合物來進行。當液晶化合物為聚合性或交聯性時，定向狀態之固定係藉由對依上述方式定向之液晶化合物施行聚合處理或交聯處理來進行。
上述液晶化合物可使用任意適當之液晶聚合物及/或液晶單體。液晶聚合物及液晶單體各自可單獨使用，亦可組合。液晶化合物之具體例及液晶定向固化層之製作方法記載於例如日本專利特開2006-163343號公報、日本專利特開2006-178389號公報、國際公開第2018/123551號公報中。本說明書即援用該等公報之記載作為參考。
第一相位差構件20之厚度宜為100µm以下。具體而言，以樹脂薄膜之延伸薄膜構成之第一相位差構件20的厚度例如為10µm~100µm，宜為10µm~70µm，較宜為10µm~60µm，更宜為20µm~50µm。又，以液晶定向固化層構成之第一相位差構件20的厚度例如為1µm~10µm，宜為1µm~8µm，較宜為1µm~6µm，更宜為1µm~4µm。
第二相位差構件22之面內相位差Re(550)例如為100nm~190nm，可為110nm~180nm，可為130nm~160nm，亦可為135nm~155nm。
第二相位差構件22宜展現相位差值隨測定光之波長而變大的逆色散波長特性。第二相位差構件22之Re(450)/Re(550)例如小於1，可為0.95以下，更可小於0.90，且更可為0.85以下。第二相位差構件22之Re(450)/Re(550)例如為0.75以上。
在一實施形態中，第二相位差構件22滿足Re(400)/Re(550)＜0.85、Re(650)/Re(550)＞1.03及Re(750)/Re(550)＞1.05全部。第二相位差構件22宜滿足選自下述中之至少1者，較宜滿足至少2者，更宜滿足全部：0.65＜Re(400)/Re(550)＜0.80(宜為0.7＜Re(400)/Re(550)＜0.75)、1.0＜Re(650)/Re(550)＜1.25(宜為1.05＜Re(650)/Re(550)＜1.20)、及1.05＜Re(750)/Re(550)＜1.40(宜為1.08＜Re(750)/Re(550)＜1.36)。
第二相位差構件22宜為折射率特性展現nx＞ny≧nz之關係。在此「ny=nz」不只ny與nz完全相同之情況，還包含實質上相同之情況。因此，在不損及本發明效果之範圍下可有成為ny＜nz之情形。第二相位差構件22之Nz係數宜為0.9~3，較宜為0.9~2.5，更宜為0.9~1.5，尤宜為0.9~1.3。
第二相位差構件22之ISC值例如為50以下，宜為40以下，較宜為30以下，更宜為20以下。藉由第二相位差構件22滿足所述ISC值，可實現視辨性優異之顯示系統。例如，藉由滿足所述ISC值，可提升面內相位差之均一性，結果可抑制在後述之反射部之漏光等。ISC值可成為平滑性或不均之指標。
第二相位差構件22之厚度參差宜為1µm以下，較宜為0.8µm以下，更宜為0.6µm以下，又更宜為0.4µm以下。根據所述厚度參差，例如可良好達成上述ISC值。
第二相位差構件22之每單位厚度的ISC值宜為1以下，較宜為0.7以下，更宜為0.5以下。
第二相位差構件22係以可滿足上述特性之任意適當之材料形成。第二相位差構件22例如可為樹脂薄膜之延伸薄膜或液晶化合物之定向固化層。關於以樹脂薄膜之延伸薄膜或液晶化合物之定向固化層構成之第二相位差構件22，可應用與第一相位差構件20相同之說明。第一相位差構件20與第二相位差構件22可為相同構成(形成材料、厚度、光學特性等)之構件，亦可為不同構成之構件。
第二相位差構件22之厚度宜為100µm以下。具體而言，以樹脂薄膜之延伸薄膜構成之第二相位差構件22的厚度例如為10µm~100µm，宜為10µm~70µm，較宜為10µm~60µm，更宜為20µm~50µm。又，以液晶定向固化層構成之第二相位差構件22的厚度例如為1µm~10µm，宜為1µm~8µm，較宜為1µm~6µm，更宜為1µm~4µm。
上述第一相位差構件之面內相位差(a)與上述第二相位差構件之面內相位差(b)之差的絕對值為3.5nm以下，宜為3.0nm以下，較宜為2.5nm以下，更宜為2.0nm以下，尤宜為1.5nm以下，最宜為1.0nm以下。在一實施形態中，(a)及(b)為Re(590)之值。
第一相位差構件之面內相位差(a)與第二相位差構件之面內相位差(b)宜滿足下述式(I)。 ((a)-(b))/((a)+(b)/2)≦0.02・・・(I) 較宜為((a)-(b))/((a)+(b)/2)≦0.015，更宜為((a)-(b))/((a)+(b)/2)≦0.01。
反射部14除了反射型偏光構件，亦可包含有吸收型偏光構件。吸收型偏光構件可配置於反射型偏光構件之前方。反射型偏光構件之反射軸與吸收型偏光構件之吸收軸可配置成互相大致平行，且反射型偏光構件之透射軸與吸收型偏光構件之透射軸可配置成互相大致平行。反射部14包含吸收型偏光構件時，反射部14亦可包含有具有反射型偏光構件與吸收型偏光構件之積層體。
上述反射型偏光構件可在將與其透射軸平行之偏光(代表上為直線偏光)維持其偏光狀態之狀態下透射，並反射其以外之偏光狀態的光。反射型偏光構件之正交透射率(Tc)例如可為0.01%~3%。反射型偏光構件之單體透射率(Ts)例如可為43%~49%，宜可為45%~47%。反射型偏光構件之偏光度(P)例如可為92%~99.99%。反射型偏光構件代表上係以具有多層結構之薄膜(有時稱為反射型偏光薄膜)構成。反射型偏光薄膜之市售物可舉例如3M公司製之商品名「DBEF」、「APF」、日東電工公司製之商品名「APCF」。
上述吸收型偏光構件代表上可包含含二色性物質之樹脂薄膜(有時稱為吸收型偏光膜)。吸收型偏光膜之厚度例如為1µm以上且20µm以下，可為2µm以上且15µm以下，可為12µm以下，可為10µm以下，可為8µm以下，亦可為5µm以下。
上述吸收型偏光膜可由單層樹脂薄膜製作，亦可使用二層以上之積層體來製作。
由單層樹脂薄膜製作時，例如可藉由對聚乙烯醇(PVA)系薄膜、部分縮甲醛化PVA系薄膜、乙烯・乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化薄膜等之親水性高分子薄膜，施行利用碘或二色性染料等之二色性物質進行之染色處理、延伸處理等，而獲得吸收型偏光膜。其中，宜為將PVA系薄膜用碘染色並進行單軸延伸所得之吸收型偏光膜。
上述利用碘進行之染色，例如可藉由將PVA系薄膜浸漬於碘水溶液中來進行。上述單軸延伸之延伸倍率宜為3~7倍。延伸可在染色處理後進行，亦可邊染色邊進行。又，亦可延伸後再染色。視需要，對PVA系薄膜施行膨潤處理、交聯處理、洗淨處理、乾燥處理等。
作為使用上述二層以上之積層體來製作時的積層體，可列舉以下積層體：樹脂基材與積層於該樹脂基材之PVA系樹脂層(PVA系樹脂薄膜)的積層體；或者樹脂基材與塗佈形成於該樹脂基材之PVA系樹脂層的積層體。使用樹脂基材與塗佈形成於該樹脂基材之PVA系樹脂層的積層體而得之吸收型偏光膜，例如可藉由以下步驟來製作：將PVA系樹脂溶液塗佈於樹脂基材並使其乾燥，於樹脂基材上形成PVA系樹脂層，而獲得樹脂基材與PVA系樹脂層的積層體；及，將該積層體延伸及染色，而將PVA系樹脂層製成吸收型偏光膜。本實施形態中，宜於樹脂基材之單側形成含鹵化物與聚乙烯醇系樹脂之聚乙烯醇系樹脂層。延伸在代表上包含使積層體浸漬於硼酸水溶液中來延伸。並且視需求，延伸可更包含在硼酸水溶液中進行延伸前將積層體在高溫(例如95℃以上)下進行空中延伸。並且，在本實施形態中，宜將積層體供於乾燥收縮處理，該乾燥收縮處理係將積層體邊往長邊方向輸送邊加熱藉此使其於寬度方向收縮2%以上。代表上，本實施形態之製造方法包含對積層體依序施行空中輔助延伸處理、染色處理、水中延伸處理及乾燥收縮處理。藉由導入輔助延伸，即便是在將PVA塗佈於熱塑性樹脂上之情況下仍可提高PVA之結晶性，而可達成高光學特性。又，同時事先提高PVA之定向性，可在後續的染色步驟或延伸步驟中浸漬於水中時，防止PVA之定向性降低或溶解等問題，而可達成高光學特性。並且，將PVA系樹脂層浸漬於液體中時，相較於PVA系樹脂層不含鹵化物之情況，更可抑制聚乙烯醇分子之定向紊亂及定向性之降低。藉此，可提升經由染色處理及水中延伸處理等將積層體浸漬於液體中來進行的處理步驟而得之吸收型偏光膜的光學特性。並且，透過乾燥收縮處理使積層體於寬度方向收縮，可提升光學特性。所得樹脂基材/吸收型偏光膜之積層體可直接使用(即，可將樹脂基材作為吸收型偏光膜之保護層)，亦可於從樹脂基材/吸收型偏光膜之積層體剝離樹脂基材後的剝離面、或於與剝離面相反側的面積層符合目的之任意適當的保護層來使用。所述吸收型偏光膜之製造方法之詳細內容記載於例如日本專利特開2012-73580號公報、日本專利第6470455號中。本說明書中係引用該等公報整體之記載作為參考。
吸收型偏光構件(吸收型偏光膜)之正交透射率(Tc)宜為0.5%以下，較宜為0.1%以下，更宜為0.05%以下。吸收型偏光構件(吸收型偏光膜)之單體透射率(Ts)例如為41.0%~45.0%，宜為42.0%以上。吸收型偏光構件(吸收型偏光膜)之偏光度(P)例如為99.0%~99.997%，宜為99.9%以上。
圖2係說明圖1所示之顯示系統中之光的進行與光的偏光狀態變化之一例的概略圖。具體而言，圖2(a)係說明該顯示系統中之光的進行之一例的概略圖，圖2(b)係說明在該顯示系統中透射各構件或被各構件反射而造成光的偏光狀態變化之一例的概略圖。圖2中，於顯示元件12附加之實線的箭頭表示顯示元件12所含之偏光構件的吸收軸方向，於第一相位差構件20及第二相位差構件22附加的箭頭表示慢軸方向，於反射部14所含之反射型偏光構件14a附加之實線的箭頭表示反射軸方向，虛線的箭頭表示各偏光構件之透射軸方向。圖式例中，第一相位差構件20與第二相位差構件22係配置成彼此之慢軸大致平行。顯示元件12所含之偏光構件之吸收軸與反射部14所含之反射型偏光構件14a之反射軸係配置成互相大致平行。換言之，係使透過顯示元件12所含之偏光構件射出之光的偏光方向與反射部14所含之反射型偏光構件14a之反射軸互相大致正交。
從顯示元件12隔著偏光構件以第1直線偏光之形式射出之光L係藉由第1λ/4構件20轉換成第1圓偏光。第1圓偏光會通過半反射鏡18及第一透鏡部16(在圖2中未圖示)，藉由第2λ/4構件22轉換成偏光方向與第1直線偏光呈正交之第2直線偏光。第2直線偏光其偏光方向係與反射部14所含之反射型偏光構件14a之反射軸同方向(大致平行)。因此，入射反射部14之第2直線偏光會被反射型偏光構件14a朝半反射鏡18反射。
被反射部14反射之第2直線偏光係藉由第2λ/4構件22轉換成第2圓偏光。第2圓偏光的旋轉方向係與第1圓偏光的旋轉方向同方向。從第2λ/4構件22射出之第2圓偏光通過第一透鏡部16後被半反射鏡18反射，而轉換成往與第2圓偏光相反方向旋轉之第3圓偏光。被半反射鏡18反射之第3圓偏光會通過第一透鏡部16，藉由第2λ/4構件22轉換成第3直線偏光。第3直線偏光之偏光方向係與第2直線偏光之偏光方向正交，且與反射型偏光構件14a之透射軸同方向(大致平行)。因此，第3直線偏光可透射反射型偏光構件14a。又，雖未圖示，但在反射部包含吸收型偏光構件時，係配置成其吸收軸與反射型偏光構件14a之反射軸大致平行，因此透射反射型偏光構件14a之第3直線偏光可直接透射吸收型偏光構件。
透射反射部14之光會通過第二透鏡部24入射使用者之眼睛26。如以上所述，本發明實施形態之顯示系統中，從顯示元件12隔著偏光構件射出之第1直線偏光透射λ/4構件合計4次後會透射反射部14，而藉由將第一相位差構件20之面內相位差(a)與第二相位差構件22之面內相位差(b)之差的絕對值設為3.5nm以下，可適宜抑制在反射部14之漏光，結果可適宜抑制應被反射部14反射或吸收之光以重影(ghost)之方式被使用者視辨到。
圖2(a)中，從顯示元件12側觀看時，第一相位差構件20及第二相位差構件22之慢軸皆係配置成相對於顯示元件12所含之偏光構件的吸收軸往逆時針方向構成45°角度，惟該等亦可配置成往順時針方向構成45°角度。此時亦可應用與上述相同之說明。又，圖2(a)中，第一相位差構件20之慢軸與第二相位差構件22之慢軸係配置成互相大致平行，但亦可配置成大致正交。例如，第一相位差構件20之慢軸與第二相位差構件22之慢軸中之任一者係配置成相對於顯示元件12所含之偏光構件之吸收軸往逆時針方向構成45°之角度，且另一者係配置成相對於偏光構件之吸收軸往順時針方向構成45°之角度。此時，與圖2(a)所示之例不同，顯示元件12所含之偏光構件之吸收軸與反射部14所含之反射型偏光構件14a之反射軸可配置成互相大致正交。
實施例 以下，藉由實施例來具體說明本發明，惟本發明不受該等實施例所限。此外，實施例等中之試驗及評估方法如下。此外，記載為「份」時，只要無特別說明事項即指「重量份」，而記載為「%」時，只要無特別說明事項即指「重量%」。
(1)厚度 10µm以下的厚度係使用掃描型電子顯微鏡(日本電子公司製，製品名「JSM-7100F」)進行測定。大於10µm的厚度係使用數位測微器(Anritsu公司製，產品名「KC-351C」)進行測定。 (2)面內相位差Re(λ) 使相位差薄膜之寬度方向中央部及兩端部中之一邊與該薄膜之寬度方向平行後裁切成寬度50mm、長度50mm之正方形狀，製出試料。將該試料使用穆勒矩陣偏光儀(Axometrics公司製，製品名「Axoscan」)，在23℃下測定在各波長下之面內相位差。 (3)偏光薄膜之單體透射率及偏光度 使用光譜光度計(大塚電子公司製，「LPF-200」)，測定偏光薄膜之單體透射率Ts、平行透射率Tp、正交透射率Tc。該等Ts、Tp及Tc係以JIS Z8701之2度視野(C光源)進行測定並進行視感度校正後之Y值。從所得之Tp及Tc利用下述式求算偏光薄膜之偏光度。 偏光度(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)} 1 /2×100 (4)厚度參差 將相位差薄膜裁切成100mm×100mm之尺寸，做成測定試樣。如圖3所示，測定測定試樣之中心與從中心起往上下左右各遠離10mm之4點共計5點之厚度，並將最大值與最小值之差作為厚度參差。 (5)ISC值 針對相位差薄膜，使用i-system Co.,Ltd.製之EyeScale-4W測定ISC值。具體而言，根據測定裝置之規格，以3CCD影像感測器之ISC測定模式，算出面內不均作為ISC值。 圖4係用以說明ISC值之測定方法的圖，其係從上方觀看光源、相位差薄膜、螢幕、CCD相機之配置的概略圖。如圖4所示，依序配置光源L、相位差薄膜M及螢幕S，並藉由CCD相機C測定投影於螢幕S之透射影像。此外，相位差薄膜M係貼附於無鹼玻璃板(康寧公司製，1737)上，並在配置成使該玻璃板位於光源L側之狀態下供於測定。 從光源L至相位差薄膜M為止之X軸方向上之距離係配置成10~60cm。從光源L至螢幕S為止之X軸方向上之距離係配置成70~130cm。從CCD相機C至相位差薄膜M為止之Y軸方向上之距離係配置成3~30cm。從CCD相機C至螢幕S為止之X軸方向上之距離係配置成70~130cm。
[製造例1-1：相位差薄膜1之製作] 於由2台具備有攪拌葉片及控制成100℃之回流冷卻器的直立型反應器構成之批次聚合裝置中，饋入雙[9-(2-苯氧基羰基乙基)茀-9-基]甲烷29.60重量份(0.046mol)、異山梨醇(ISB)29.21重量份(0.200mol)、螺甘油(SPG)42.28重量份(0.139mol)、碳酸二苯酯(DPC)63.77重量份(0.298mol)及作為觸媒的乙酸鈣一水合物1.19×10 -2重量份(6.78×10 -5mol)。將反應器內進行減壓氮取代後，以熱介質加溫，並於內溫達100℃之時間點開始攪拌。於升溫開始40分鐘後使內溫達到220℃，控制維持該溫度的同時開始減壓，在達到220℃後以90分鐘使其成為13.3kPa。將隨聚合反應副生成之苯酚蒸氣導入100℃之回流冷卻器，使苯酚蒸氣中所含些許量之單體成分返回反應器，並將未凝聚之苯酚蒸氣導入45℃的凝聚器中回收。將氮導入第1反應器暫時使其回復到大氣壓後，將第1反應器內之經寡聚化的反應液移至第2反應器。接著，開始進行第2反應器內的升溫及減壓，並以50分鐘使內溫成為240℃、壓力成為0.2kPa。然後，進行聚合直到達到預定之攪拌功率。在達到預定功率之時間點將氮導入反應器中使壓力回復，並將所生成之聚酯碳酸酯系樹脂擠出至水中，裁切束狀物而獲得丸粒。 將所得聚酯碳酸酯系樹脂(丸粒)在80℃下真空乾燥5小時後，使用具備單軸擠製機(東芝機械公司製，缸筒設定溫度：250℃)、T型模(寬200mm，設定溫度：250℃)、冷卻輥(設定溫度：120~130℃)及捲取機之薄膜製膜裝置，製作出厚度130µm之長條狀樹脂薄膜。將所得長條狀樹脂薄膜以延伸溫度140℃、延伸倍率2.7倍沿寬度方向延伸。 依上述方式，而獲得厚度為47µm、Re(590)為143nm且Nz係數為1.2之相位差薄膜1。所得相位差薄膜1之Re(450)/Re(550)為0.856。又，於表1顯示相位差薄膜1之ISC值及厚度參差。
[製造例1-2：相位差薄膜2之製作] 除了變更延伸溫度外，以與製造例1-1相同方式而獲得相位差薄膜2。所得相位差薄膜2之厚度為47µm，Re(590)為145nm，Nz係數為1.2，Re(450)/Re(550)為0.856。又，於表1顯示相位差薄膜2之ISC值及厚度參差。
[製造例1-3：相位差薄膜3之製作] 除了變更延伸溫度外，以與製造例1-1相同方式而獲得相位差薄膜3。所得相位差薄膜3之厚度為47µm，Re(590)為147nm，Nz係數為1.2，Re(450)/Re(550)為0.856。又，於表1顯示相位差薄膜3之ISC值及厚度參差。
[表1]
[製造例2：偏光薄膜之製作] 熱塑性樹脂基材係使用長條狀且Tg約75℃之非晶質間苯二甲酸共聚聚對苯二甲酸乙二酯薄膜(厚度：100µm)，並對樹脂基材之單面施行了電暈處理。 在以9：1混合聚乙烯醇(聚合度4200，皂化度99.2莫耳%)及乙醯乙醯基改質PVA(Mitsubishi Chemical Co.製，商品名「GOHSENX Z410」)而成之PVA系樹脂100重量份中添加碘化鉀13重量份，並將所得者溶於水中而調製出PVA水溶液(塗佈液)。 於樹脂基材之電暈處理面塗佈上述PVA水溶液並在60℃下乾燥，藉此形成厚度13µm之PVA系樹脂層，而製作出積層體。 將所得積層體於130℃之烘箱內往縱向(長邊方向)進行單軸延伸成2.4倍(空中輔助延伸處理)。 接著，使積層體浸漬於液溫40℃的不溶解浴(相對於水100重量份摻混4重量份之硼酸而得之硼酸水溶液)中30秒鐘(不溶解處理)。 接著，於液溫30℃的染色浴(相對於水100重量份，以1：7之重量比摻混碘與碘化鉀而得之碘水溶液)中調整濃度的同時使其浸漬於其中60秒鐘，以使最後所得吸收型偏光膜的單體透射率(Ts)成為所期望之值(染色處理)。 接著，使其浸漬於液溫40℃的交聯浴(相對於水100重量份摻混3重量份之碘化鉀並摻混5重量份之硼酸而得之硼酸水溶液)中30秒鐘(交聯處理)。 然後，一邊使積層體浸漬於液溫70℃之硼酸水溶液(硼酸濃度4重量%、碘化鉀濃度5重量%)中，一邊在周速相異之輥間往縱向(長邊方向)進行單軸延伸以使總延伸倍率達5.5倍(水中延伸處理)。 之後，使積層體浸漬於液溫20℃的洗淨浴(相對於水100重量份摻混4重量份之碘化鉀而得之水溶液)中(洗淨處理)。 之後，一邊在保持於約90℃之烘箱中乾燥，一邊使其接觸表面溫度保持於約75℃之SUS製加熱輥(乾燥收縮處理)。積層體進行乾燥收縮處理所得寬度方向之收縮率為5.2%。 經由以上步驟，於樹脂基材上形成了厚度約5µm之吸收型偏光膜。 於所得吸收型偏光膜之表面(與樹脂基材為相反側之面)，透過紫外線硬化型接著劑貼合作為保護層之環烯烴系樹脂薄膜(厚度：25µm)。具體而言，係塗敷成硬化型接著劑之總厚度成為約1µm，並使用輥軋機進行貼合。然後，從環烯烴系樹脂薄膜側照射UV光線使接著劑硬化。接著，剝離樹脂基材。 藉此，獲得具有環烯烴系樹脂薄膜/吸收型偏光膜之構成的偏光薄膜。偏光薄膜之單體透射率(Ts)為43.4%，偏光度為99.993%。
[實施例1] 疊合4片製造例1-1所得之相位差薄膜1，並疊合製造例2所得之偏光薄膜而獲得積層體。相鄰之薄膜係透過丙烯酸系黏著劑層(日東電工公司製，厚度5µm)貼合。4片相位差薄膜係以表2所示之軸關係，從單側起依序以λ/4構件1、λ/4構件2、λ/4構件3及λ/4構件4之形式疊合。然後，於λ/4構件4上疊合偏光薄膜。此外，表2所示之角度係從λ/4構件1側觀看積層體時各構件以偏光薄膜之吸收型偏光膜之吸收軸方向為基準的軸角度，「+」表示順時針方向，「-」表示逆時針方向。 [表2]
[實施例2] 除了使用製造例1-3所得之相位差薄膜3來替代製造例1-1所得之相位差薄膜1外，以與實施例1相同方式而獲得積層體。
[實施例3] 除了使用製造例1-2所得之相位差薄膜2作為λ/4構件2、λ/4構件3及λ/4構件4外，以與實施例1相同方式而獲得積層體。
[實施例4] 除了使用製造例1-2所得之相位差薄膜2作為λ/4構件2、λ/4構件3及λ/4構件4外，以與實施例2相同方式而獲得積層體。
[比較例1] 除了使用製造例1-3所得之相位差薄膜3作為λ/4構件2、λ/4構件3及λ/4構件4外，以與實施例1相同方式而獲得積層體。
[比較例2] 除了使用製造例1-1所得之相位差薄膜1作為λ/4構件2、λ/4構件3及λ/4構件4外，以與實施例2相同方式而獲得積層體。
＜評估＞ 測定各實施例及各比較例之積層體的單體透射率及偏光度。具體而言，係對積層體之λ/4構件1側表面入射偏光方向與吸收型偏光膜之吸收軸方向呈正交之直線偏光，並使用光譜光度計(大塚電子公司製，「LPF-200」)測定此時之單體透射率Ts、平行透射率Tp、正交透射率Tc。該等Ts、Tp及Tc係以JIS Z8701之2度視野(C光源)進行測定並進行視感度校正後之Y值。從所得Tp及Tc利用上述(3)記載之式求算積層體之偏光度。
將積層體之單體透射率、正交透射率及偏光度顯示於表3。此外，實施例及比較例所製作之積層體為本發明實施形態之顯示系統的簡易評估模型。具體而言，從λ/4構件1側入射積層體且從偏光薄膜側射出之光係以下述光進行評估：在本發明實施形態之顯示系統中，隔著偏光構件從顯示元件朝前方射出之第1直線偏光依序透射第一相位差構件及第二相位差構件後，藉由被反射部及半反射鏡反射進一步透射第二相位差構件2次，接著透射反射部朝前方射出之光。 [表3]
在各實施例中可實現高偏光度，根據所述顯示系統可適宜抑制漏光。
本發明不受上述實施形態所限，可進行各種變形。例如，可以實質上與上述實施形態所示構成相同之構成、可發揮相同作用效果之構成或可達成相同目的之構成作取代。
產業上之可利用性 本發明實施形態之顯示系統例如可用於VR護目鏡等之顯示體。
2:顯示系統 12:顯示元件 12a:顯示面 14:反射部 14a:反射型偏光構件 16:第一透鏡部 18:半反射鏡 20:第一相位差構件 22:第二相位差構件 24:第二透鏡部 26:使用者之眼睛 C:CCD相機 M:相位差薄膜 L:光源 S:螢幕
圖1係顯示本發明一實施形態之顯示系統之概略構成的示意圖。 圖2中，(a)係說明圖1所示之顯示系統中之光的進行之一例的概略圖；(b)係說明圖1所示之顯示系統中之光的偏光狀態變化之一例的概略圖。 圖3係用以說明厚度參差之測定方法的圖。 圖4係用以說明ISC值之測定方法的圖。
12:顯示元件
14:反射部
14a:反射型偏光構件
18:半反射鏡
20:第一相位差構件
22:第二相位差構件
L:光源

Claims (11)

  1. 一種顯示系統，係對使用者顯示影像，其具備： 顯示元件，其具有顯示面，該顯示面會將顯示影像之光隔著偏光構件而朝前方射出； 反射部，配置於前述顯示元件之前方，且包含反射型偏光構件，該反射部會反射從前述顯示元件射出之光； 第一透鏡部，配置於前述顯示元件與前述反射部之間的光路上； 半反射鏡，配置於前述顯示元件與前述第一透鏡部之間，該半反射鏡會將從前述顯示元件射出之光透射，並將前述反射部所反射之光朝前述反射部反射； 第1λ/4構件，配置於前述顯示元件與前述半反射鏡之間的光路上；及 第2λ/4構件，配置於前述半反射鏡與前述反射部之間的光路上；且 前述第1λ/4構件之面內相位差(a)與前述第2λ/4構件之面內相位差(b)之差的絕對值為3.5nm以下。
  2. 如請求項1之顯示系統，其中前述第1λ/4構件之面內相位差(a)與前述第2λ/4構件之面內相位差(b)滿足下述式(I)： ((a)-(b))/((a)+(b)/2)≦0.02・・・(I)。
  3. 如請求項1之顯示系統，其中前述第1λ/4構件及前述第2λ/4構件之ISC值各自為50以下。
  4. 如請求項1之顯示系統，其中前述第1λ/4構件及前述第2λ/4構件之厚度各自為100µm以下。
  5. 如請求項1之顯示系統，其中前述第1λ/4構件及前述第2λ/4構件之厚度參差各自為1µm以下。
  6. 如請求項1之顯示系統，其中前述第1λ/4構件及前述第2λ/4構件之每單位厚度的ISC值各自為1以下。
  7. 如請求項1之顯示系統，其中隔著前述偏光構件射出之光的偏光方向與前述反射型偏光構件之反射軸係互相大致正交。
  8. 如請求項1之顯示系統，其中前述顯示元件所含之前述偏光構件之吸收軸與前述第1λ/4構件之慢軸構成的角度為40°~50°，且 前述顯示元件所含之前述偏光構件之吸收軸與前述第2λ/4構件之慢軸構成的角度為40°~50°。
  9. 一種顯示體，具備如請求項1至8中任一項之顯示系統。
  10. 一種顯示體之製造方法，係具備如請求項1至8中任一項之顯示系統之顯示體之製造方法。
  11. 一種顯示方法，具有以下步驟： 將隔著偏光構件射出之顯示影像的光通過第1λ/4構件之步驟； 將通過前述第1λ/4構件之光通過半反射鏡及第一透鏡部之步驟； 將通過前述半反射鏡及前述第一透鏡部之光通過第2λ/4構件之步驟； 使得通過前述第2λ/4構件之光在包含反射型偏光構件之反射部朝向前述半反射鏡反射之步驟；及 藉由前述第2λ/4構件，可將前述反射部及前述半反射鏡所反射之光透射前述反射部之步驟；且 前述第1λ/4構件之面內相位差(a)與前述第2λ/4構件之面內相位差(b)之差的絕對值為3.5nm以下。
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