TW202406714A - 光學功能性膜、光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件、虛擬實境顯示裝置、光學膜及其成形方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種光學功能性膜,其在成形為包含曲面之立體形狀時的相位差的出現及相位差的變化得到抑制,例如,適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時,能夠減少漏光。又,本發明的課題在於提供一種具有上述光學功能性膜之光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件及虛擬實境顯示裝置。本發明的光學功能性膜為形成包含至少具有聚合性基之液晶性化合物之組成物而成之光學功能性膜,其中上述液晶性化合物的聚合率為40%以下。又,本發明的光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件及虛擬實境顯示裝置具有上述光學功能性膜。
Description
本發明係有關一種光學功能性膜、光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件、虛擬實境顯示裝置、光學膜及成形方法。
虛擬實境顯示裝置為如下一種顯示裝置,亦即在頭部配戴專用頭戴式耳機並視覺辨認經由複合透鏡顯示之映像,由此能夠獲得仿佛進入虛擬世界之臨場感。
虛擬實境顯示裝置通常具有圖像顯示面板和菲涅耳透鏡,但由於圖像顯示面板到菲涅耳透鏡的距離大,因此存在頭戴式耳機變厚而配戴性差的課題。
因此,如專利文獻1、專利文獻2中所記載,提出了一種被稱為餅乾透鏡的複合透鏡的透鏡結構,其具有圖像顯示面板、反射型偏光器及半反射鏡,藉由使出射自圖像顯示面板之光線往復於反射型偏光器與半反射鏡之間而將頭戴式耳機整體的厚度減薄。
在此,反射偏光器為具有反射入射光中的一偏光且使另一偏光透射之功能之偏光器。由反射偏光器產生之反射光及透射光成為彼此正交的偏光狀態。在此,彼此正交的偏光狀態係指在龐加萊球(Poincare sphere)上彼此位於對蹠點之偏光狀態,例如,彼此正交的線性偏光、右旋圓偏光和左旋圓偏光與其相應。
透射光及反射光成為線性偏光之反射型線性偏光器例如已知有拉伸介電體多層膜而得之膜、線柵偏光器。又,作為透射光及反射光成為圓偏光之反射型圓偏光器,例如,已知有一種具有將膽固醇型液晶相固定化之光反射層之膽固醇型液晶層。
[專利文獻1]日本特表2020-519964號公報
[專利文獻2]美國專利10394040B2
專利文獻1中揭示了一種為了獲得廣視野、低色差、低畸變及優異的MTF(調變傳送函數)而在光學透鏡的球面或非球面的曲面上貼合光學積層體之方法。
然而,存在如下課題:為了將包含光學各向異性層之光學積層體貼合於曲面上,需要將光學積層體成形為包含曲面之立體形狀,此時,由於光學各向異性層被拉伸,光學各向異性層出現相位差或者光學各向異性層所具有的相位差發生變化。又,成形為包含曲面之立體形狀時亦存在如下問題:光學積層體根據部位以不同拉伸倍率被拉伸而導致相位差的出現量或變化量根據部位不同。
光學各向異性層為λ/4相位差層等相位差層時,由於出現不期望的相位差,光學各向異性層的相位差有時會變成未預期者。進而,亦存在光學各向異性層所具有之光學軸的方位變成未預期者之情況。
又,即使光學各向異性層為膽固醇型液晶層等通常不具有相位差之層,光學各向異性層仍被拉伸,由此有時會出現新的相位差。膽固醇型液晶層出現相位差時,有時會帶來被反射的偏光不是成為預期的圓偏光而是成為橢圓偏光等問題。
根據本發明人等的研究,可知此類不期望的相位差的出現及相位差的變化在餅乾透鏡中擾亂出射自圖像顯示裝置之光線的偏光,由此一部分光線成為漏光,導致雙像及對比度降低等。
又,專利文獻1中揭示了一種餅乾透鏡結構的複合透鏡,其使用反射型線性偏光器作為反射型偏光器,並且依序包含圖像顯示面板、反射型線性偏光器及半反射鏡。依序包含圖像顯示面板、反射型偏光器及半反射鏡時,反射型偏光器需要對入射自半反射鏡一側之光線具有凹面鏡作用。為了使反射型線性偏光器具有凹面鏡作用,提出了一種將反射型線性偏光器成形為曲面形狀之結構。
又,專利文獻2中揭示了一種餅乾透鏡結構的複合透鏡,其使用反射型線性偏光器作為反射型偏光器,並且依序包含圖像顯示面板、半反射鏡及反射型線性偏光器。專利文獻2中提出了一種同時使半反射鏡和反射型偏光器曲面化以改善像面彎曲之結構。此時,反射型偏光器需要具有凸面鏡的作用。
根據本發明人等的研究,發現將反射型線性偏光器成形為曲面形狀時,會導致配置於反射型偏光器與半反射鏡之間的轉換圓偏光與線性偏光之相位差膜的相位差改變,無法使入射光適當地反射、透射,導致漏光增加。漏光增加時,會導致重影被視覺辨認到。
本發明的第1實施形態鑑於上述實情而完成,本發明的第1實施形態所要解決之課題為提供一種光學功能性膜,其在成形為包含曲面之立體形狀時的相位差的出現及相位差的變化得到抑制,例如,適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時能夠減少漏光。又,本發明的第1實施形態所要解決之課題在於提供一種光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件及虛擬實境顯示裝置。
本發明的第2實施形態鑑於上述課題而完成,本發明的第2實施形態所要解決之課題在於提供一種適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時抑制產生漏光的光學膜。
又,本發明的第2實施形態的課題亦在於提供一種上述光學膜的成形方法。
本發明人等對上述課題重複進行深入研究,發現藉由以下構成能夠解決上述課題。
〔1〕一種光學功能性膜,其為形成包含至少具有聚合性基之液晶性化合物之組成物而成之光學功能性膜,其中
上述液晶性化合物的聚合率為40%以下。
〔2〕如〔1〕所述之光學功能性膜,其中
上述液晶性化合物沿一方向配向。
〔3〕如〔1〕所述之光學功能性膜,其中
上述液晶性化合物螺旋配向。
〔4〕一種光學積層體,其具有:
〔1〕至〔3〕之任一項所述之光學功能性膜;及
由tanδ的峰溫度為170℃以下的樹脂構成之基材膜。
〔5〕一種成形體,其藉由〔1〕至〔3〕之任一項所述之光學功能性膜或具有〔1〕至〔3〕之任一項所述之光學功能性膜及基材膜之光學積層體成形為包含曲面之立體形狀而成。
〔6〕一種光學組件的製造方法,其包括:
硬化步驟,對〔5〕所述之成形體進行選自包括加熱處理及紫外線照射之群組中之至少1種硬化處理,藉由上述硬化處理,上述光學功能性膜的上述液晶性化合物的聚合率達到50%以上。
〔7〕如〔6〕所述之光學組件的製造方法,其進一步包括:
配向步驟,在上述硬化步驟之前對上述成形體進行加熱來使上述液晶性化合物配向。
〔8〕一種光學組件,其藉由〔6〕或〔7〕所述之光學組件的製造方法來製造。
〔9〕一種虛擬實境顯示裝置,其具有出射偏光之圖像顯示裝置和〔8〕所述之光學組件。
本發明人等進行深入研究之結果,發現藉由具有非平面形狀、曲率半徑為30~1000mm且相位差的面內偏差未達5%的光學膜,能夠實現能夠減少漏光之餅乾透鏡結構的薄型虛擬實境顯示裝置。
亦即,發現藉由以下構成,能夠解決上述課題。
〔10〕一種光學膜,其具有非平面形狀,曲率半徑為30mm~1000mm且相位差的面內偏差未達5%。
〔11〕如〔10〕所述之光學膜,其中
曲率半徑為30mm~100mm。
〔12〕如〔10〕或〔11〕所述之光學膜,其中
相位差的面內偏差未達3%。
〔13〕如〔10〕至〔12〕之任一項所述之光學膜,其中
膜厚的面內偏差未達5%。
〔14〕如〔10〕至〔13〕之任一項所述之光學膜,其中
光學膜為相位差膜。
〔15〕如〔10〕至〔14〕之任一項所述之光學膜,其中
光學膜為波長550nm處的面內延遲在120nm~160nm的範圍內之相位差膜。
〔16〕如〔10〕至〔13〕之任一項所述之光學膜,其中
光學膜為包含相位差膜和反射型偏光器之積層光學體。
〔17〕一種光學膜的成形方法,其包括:
加熱步驟,對具有平面形狀之光學膜進行加熱;
第一成形步驟,將光學膜按壓在第一模具上並使其沿第一模具的形狀變形;及
第二成形步驟,將在第一成形步驟中獲得之光學膜按壓在第二模具上並使其沿第二模具的形狀變形。
〔18〕如〔17〕所述之光學膜的成形方法,其中
第一模具的形狀包括凸狀的曲面部分,第二模具的形狀包括凹狀的曲面部分。
〔19〕如〔17〕或〔18〕所述之光學膜的成形方法,其中
第一模具的曲率半徑大於第二模具的曲率半徑。
〔20〕一種光學膜的成形方法,其包括:
加熱步驟,對具有平面形狀之光學膜進行加熱;
變形步驟,將光學膜按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形;及
裁切步驟,裁切已變形的光學膜;
加熱步驟為藉由對光學膜照射紅外線來進行加熱之步驟,
紅外線的照射量在光學膜的面內具有分布。
〔21〕如〔20〕所述之光學膜的成形方法,其中
模具實質上為凹面球狀,從光學膜的面的法線方向將光學膜的面內的位置投影到模具上時,
照射到位於凹面球狀的頂點之光學膜上的紅外線照射量少於照射到位於凹面球狀的端部之光學膜上的紅外線照射量。
〔22〕如〔20〕或〔21〕所述之光學膜的成形方法,其中
模具實質上為凹面球狀,從光學膜的面的法線方向將光學膜的面內的位置投影到模具上時,
位於凹面球狀的頂點之光學膜的溫度低於凹面球狀的端部之位於光學膜的溫度。
〔23〕一種光學膜的成形方法,其為使具有平面形狀之光學膜變形為非平面形狀之成形方法,其中
徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積的面內偏差未達5%。
〔24〕如〔23〕所述之光學膜的成形方法,其中
徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積的面內偏差未達3%。
〔25〕如〔23〕或〔24〕所述之光學膜的成形方法,其中
徑向的拉伸倍率隨著從中心遠離而變大。
[發明效果]
根據本發明的第1實施形態,能夠提供一種光學功能性膜,其在成形為包含曲面之立體形狀時的相位差的出現及相位差的變化得到抑制,例如,適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時,能夠減少漏光。又,根據本發明的第1實施形態,能夠提供一種光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件及虛擬實境顯示裝置。
根據本發明的第2實施形態,能夠提供一種適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時可抑制產生漏光之光學膜。
又,根據本發明的第2實施形態,能夠提供一種上述光學膜的成形方法。
以下,對本發明進行詳細說明。
以下記載之構成要素的說明根據本發明的代表性實施態樣而完成,但本發明並不限定於該等實施態樣。
再者,在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍係指將“~”前後所記載之數值作為下限值及上限值而包括之範圍。
又,在本說明書中,液晶組成物、液晶化合物亦包括因硬化等而不再顯示出液晶性之物質作為概念。
以下,參考附圖對本發明進行詳細說明。以下記載之構成要件的說明有時根據代表性實施形態及具體例完成,但本發明並不限定於此類實施形態。再者,在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍係指將“~”前後所記載之數值作為下限值及上限值而包括之範圍。
在本說明書中,將“正交”設定為表示90°±10°(較佳為90°±5°),而不表示嚴格意義上的90°。又,將“平行”設定為表示0°±10°(較佳為0°±5°),而不表示嚴格意義上的0°。進而,將“45°”設定為表示45°±10°(較佳為45°±5°),而不表示嚴格意義上的45°。
在本說明書中,“吸收軸”係指入射線性偏光時,在面內吸光度變最大的偏光方向。又,“反射軸”係指入射線性偏光時,在面內反射率變最大的偏光方向。又,“透射軸”係指在面內與吸收軸或反射軸正交之方向。進而,“慢軸”係指在面內折射率變最大的方向。
在本說明書中,若沒有特別指明,則相位差表示面內延遲,記載為Re(λ)。在此,Re(λ)表示波長λ處的面內延遲,沒有特別記載時,將波長λ設定為550nm。
又,將波長λ處的厚度方向的延遲在本說明書中記載為Rth(λ)。
Re(λ)及Rth(λ)能夠使用藉由AxoScan OPMF-1(OPTO SCIENCE,INC.製)在波長λ處測定而得之值。藉由在AxoScan中輸入平均折射率((nx+ny+nz)/3)和膜厚(d(μm)),計算了以下。
慢軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d。
在本說明書中,具有聚合性基之液晶性化合物的聚合率係指在使具有聚合性基之液晶性化合物藉由活性能量射線的照射及/或加熱聚合之聚合反應中,有助於聚合反應之聚合性基數的比例。亦即,(聚合率(%)={因聚合反應消失的聚合性基數/聚合反應前的聚合性基數}×100)。
具體而言,具有聚合性基之液晶性化合物的聚合率能夠藉由測定基於聚合反應前後的聚合性基之紅外吸收峰的吸光度之比來求出。例如,聚合性基為甲基丙烯酸酯單體時,能夠在包含聚合性化合物之膜等的紅外吸收光譜的810cm
-1附近觀測到基於聚合性基(丙烯醯氧基或甲基丙烯醯氧基)之吸收峰,根據所觀測到的吸收峰的吸光度求出上述聚合率為較佳。又,聚合性化合物為氧環丁烷化合物時,能夠在包含聚合性化合物之膜等的紅外吸收光譜的986cm
-1附近觀測到基於聚合性基(氧環丁烷基)之吸收峰,用所觀測到的吸收峰的吸光度求出上述聚合率為較佳。聚合性化合物為環氧化合物時,能夠在包含聚合性化合物之膜等的紅外吸收光譜的750cm
-1附近觀測到基於聚合性基(環氧基)之吸收峰,用所觀測到的吸收峰的吸光度求出上述聚合率為較佳。
作為測定光學功能性膜的紅外吸收光譜之機構,能夠使用市售的紅外分光光度計,可以為透射型及反射型任一種,根據試樣的形態適當選擇為較佳。光學功能性膜的紅外吸收光譜例如能夠使用Bio-Rad Laboratories,Inc.製紅外分光光度計“FTS-6000”進行測定。
光學功能性膜的上述液晶性化合物的聚合率的更具體的測定方法如下所述。例如,使用包含具有聚合性基之液晶性化合物之組成物形成光學功能性膜時,在對使用組成物形成之塗佈膜進行活性能量射線的照射及/或加熱之前,藉由ATR法(Attenuated Total Reflection:衰減全反射)測定上述塗佈膜的紅外吸收光譜A,接著進行活性能量射線的照射及/或加熱之後,同樣藉由ATR法測定所形成之膜的紅外吸收光譜B。在該等紅外吸收光譜A及B中分別出現基於液晶性化合物所具有之聚合性基之吸收峰。由紅外吸收光譜A中出現的吸收峰的吸光度A和紅外吸收光譜B中出現的吸收峰的吸光度B,根據下述式(1),能夠求出光學功能性膜的具有聚合性基之液晶性化合物的聚合率。
聚合率(%)={(吸光度A-吸光度B)/(吸光度A)}×100(1)
<光學功能性膜>
第1實施形態的光學功能性膜形成包含具有聚合性基之液晶性化合物之組成物而成。由於液晶性化合物容易藉由光配向等配向為任意方位,因此能夠賦予各種光學功能。
又,第1實施形態的光學功能性膜的具有聚合性基之液晶性化合物的聚合率為40%以下。
以下,有時將具有聚合性基之液晶性化合物簡單記載為“液晶性化合物”。
液晶性化合物亦包括因硬化等而不再顯示出液晶性之物質作為概念。
在光學功能性膜中,液晶性化合物例如可以沿一方向配向。此類液晶性化合物沿一方向配向的光學功能性膜能夠用作相位差膜。
又,包含沿一方向配向的液晶性化合物且進一步添加二色性物質而成之光學功能性膜能夠用作吸收型線性偏光器。
進而,在光學功能性膜中,液晶性化合物可以螺旋配向。將螺旋配向的液晶性化合物亦稱為膽固醇型液晶,包含螺旋配向的液晶性化合物之光學功能性膜能夠用作反射型圓偏光器。
上述之任何光學功能性膜均可用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置等。
在此,參考附圖,對使用第1實施形態的光學功能性膜製造之虛擬實境顯示裝置進行說明。
圖1係表示第1實施形態的虛擬實境顯示裝置的一例之概略圖。
圖1所示之虛擬實境顯示裝置10從圖中右側具有由圖像顯示面板70、λ/4相位差層11、吸收型線性偏光器21、λ/4相位差層12及抗反射層50構成之圖像顯示裝置72;由半反射鏡30、透鏡基材34及抗反射層51構成之帶光學功能層的雙凸透鏡90;以及由反射型圓偏光器40、λ/4相位差層13、吸收型線性偏光器22及透鏡基材36構成之帶光學功能層的平凸透鏡80。
如下所述,在圖1所示之虛擬實境顯示裝置10中,λ/4相位差層13、吸收型線性偏光器22及反射型圓偏光器40分別可以為藉由將第1實施形態的光學功能性膜成形為包含曲面之立體形狀(以下,亦稱為“曲面狀”。)之後實施規定的硬化處理來獲得之膜。
如後述虛擬實境顯示裝置的變形例所示,第1實施形態的光學功能性膜的使用態樣並不限於圖1所示之虛擬實境顯示裝置10所具有之上述光學構件,例如,亦可以用作貼合於雙凸透鏡之光學構件。
在虛擬實境顯示裝置10中,透鏡基材34為雙凸透鏡,在透鏡基材34的一面貼合有成形為曲面狀之半反射鏡30,另一面貼合有成形為曲面狀之抗反射層51。再者,此時的貼合藉由使用OCA(Optical Clear Adhesive:光學透明膠)等之方法等公知的方法進行即可。關於這一點,以下所示之貼合亦相同。
又,透鏡基材36為平凸透鏡,在透鏡基材36的凸面依序貼合有分別成形為曲面狀之吸收型線性偏光器22、λ/4相位差板13及反射型圓偏光器40。
與透鏡基材34及透鏡基材36由玻璃及丙烯酸板等對可見光透明且相位差小的材料(較佳為無相位差的材料)形成。
圖像顯示面板70例如為有機電致發光顯示面板等公知的圖像顯示面板(display panel)。
在圖示例中,圖像顯示面板70出射非偏振圖像(圖像光)。圖像顯示面板70所出射之非偏振圖像通過λ/4相位差層11,透射吸收型線性偏光器21而成為線性偏光,藉由λ/4相位差層12被轉換為圓偏光,透射抗反射層50。由此,從圖像顯示裝置72出射左圓偏光。
吸收型線性偏光器21例如為使垂直於紙面之方向的線性偏光透射之吸收型線性偏光器。將λ/4相位差層12例如配合慢軸方向來設置,以將垂直於紙面之方向的線性偏光轉換為左圓偏光。
抗反射層50及抗反射層51為氟化鎂層及氧化矽層等公知的抗反射層(AR塗層)。又,亦可以貼合公知的抗反射膜。
透射了抗反射層50之左圓偏光接著入射於半反射鏡30而一半被透射。透射了半反射鏡30之左圓偏光透射透鏡基材34及抗反射層51。
再者,被半反射鏡30反射之左圓偏光藉由反射被轉換為右圓偏光,透射抗反射層50並入射於λ/4相位差層12。
λ/4相位差層12為將垂直於紙面之方向的線性偏光轉換為左圓偏光者。因此,入射於λ/4相位差層12之右圓偏光被轉換為紙面上下方向的線性偏光而入射於吸收型線性偏光器21。
吸收型線性偏光器21為使垂直於紙面之方向的線性偏光透射之吸收型線性偏光器。因此,該紙面上下方向的線性偏光被吸收型線性偏光器21吸收。
關於這一點,後述之圖2所示之虛擬實境顯示裝置20亦相同。
反射型圓偏光器40例如為具有膽固醇型液晶層之反射型圓偏光器,是反射左圓偏光且使其以外的光透射之反射型圓偏光器。因此,入射於反射型圓偏光器40之左圓偏光被反射型圓偏光器40反射,透射抗反射層51及透鏡基材34並入射於半反射鏡30。
反射型圓偏光器40可以為藉由將包含螺旋配向的液晶性化合物之第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀之後實施規定的硬化處理來獲得之反射型圓偏光器。
入射於半反射鏡30之左圓偏光的一半被半反射鏡30反射。藉由該反射,左圓偏光被轉換為右圓偏光。
被半反射鏡30反射之右圓偏光透射透鏡基材34及抗反射層51並入射於反射型圓偏光器40。
如上所述,反射型圓偏光器40為反射左圓偏光且使其以外的光透射之反射型圓偏光器(膽固醇型液晶層)。因此,入射於反射型圓偏光器40之右圓偏光透射反射型圓偏光器40並入射於λ/4相位差層13。
λ/4相位差層13為配合慢軸方向來配置以將右圓偏光轉換為紙面上下方向的線性偏光之λ/4相位差層。又,吸收型線性偏光器22為配合透射軸來配置以使紙面上下方向的線性偏光透射之線性偏光器。因此,入射於λ/4相位差層13之右圓偏光藉由λ/4相位差層13被轉換為紙面上下方向的線性偏光,接著,透射吸收型線性偏光器22,進一步透射透鏡基材36,作為虛擬實境圖像被虛擬實境顯示裝置10的使用者觀察到。
λ/4相位差層13可以為藉由將包含沿一方向配向的液晶性化合物之第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀之後實施規定的硬化處理來獲得之反射型圓偏光器。又,吸收型線性偏光器22可以為藉由將包含沿一方向配向的液晶性化合物和二色性物質之第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀之後實施規定的硬化處理來獲得之反射型圓偏光器。
吸收型線性偏光器22遮蔽不必要地透射了反射型圓偏光器40之光來防止成為漏光(重影)而被虛擬實境顯示裝置10的使用者觀察到。
亦即,左圓偏光最初入射於反射型圓偏光器40時,亦存在不被反射型圓偏光器40反射而不必要地透射反射型圓偏光器40之左圓偏光。
然而,該左圓偏光藉由將右圓偏光轉換為紙面上下方向的線性偏光之λ/4相位差層13被轉換為垂直於紙面之方向的線性偏光。因此,該線性偏光被吸收型線性偏光器22吸收,因此能夠防止其成為漏光而被使用者觀察到,該吸收型線性偏光器22為配合透射軸來配置以使紙面上下方向的線性偏光透射之線性偏光器。
在此,在圖1所示之虛擬實境顯示裝置10中,反射型圓偏光器40、λ/4相位差層13及吸收型線性偏光器22成形為曲面狀,貼合於作為平凸透鏡的透鏡基材36的凸面。
將光學功能性膜成形為曲面狀時,會導致在成形後的光學功能性膜中,因拉伸而產生殘留應力,因光彈效應而出現相位差或相位差發生變化。又,在曲面狀的成形中,拉伸倍率根據部位而不同,因此有時相位差的出現量及變化量等會發生局部性不同。
例如,在虛擬實境顯示裝置10的成形為曲面狀之λ/4相位差層13中,實際相位差至少局部不同於預期相位差時,不必要地透射了反射型圓偏光器40之左圓偏光根據λ/4相位差層13的部位,會被轉換為不僅包含紙面垂直方向的成分,亦包含紙面上下方向的成分之光。此類光不會被吸收型線性偏光器22完全吸收,因此會成為漏光(重影)而被虛擬實境顯示裝置10的使用者觀察到。
另一方面,膽固醇型液晶層通常不具有相位差。然而,在膽固醇型液晶層中,由於伴隨成形為曲面狀時的拉伸而產生之殘留應力,有時局部會出現不同量的相位差。
例如,在圖1所示之虛擬實境顯示裝置10中,根據具有膽固醇型液晶層且成形為曲面狀之反射型圓偏光器40的部位,會導致反射圓偏光變成包含橢圓偏光等未預期得圓偏光之光。由此,不必要地透射反射型圓偏光器40之光的透射量增加,這會導致成為漏光(重影)而被虛擬實境顯示裝置10的使用者觀察到的光增加。
相對於此,如上所述,第1實施形態的光學功能性膜的特徵為,其為形成包含具有聚合性基之液晶性化合物之組成物而成之膜,具有聚合性基之液晶性化合物的聚合率為40%以下。
具有聚合性基之液晶性化合物能夠藉由活性能量射線的照射及加熱聚合並固定化液晶性化合物的配向方向,藉由將聚合率設定為40%以下,能夠對光學功能性膜賦予柔軟性。因此,即使將第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀,因拉伸產生之殘留應力降低,因此藉由在虛擬實境顯示裝置所具有之光學構件中使用將第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀來獲得之成形體,由此能夠將第伴隨該光學構件中的曲面狀的成形產生之(局部)相位差的出現及變化。
因此,根據第1實施形態的光學功能性膜,例如,適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時,能夠減少漏光來顯示高畫質的虛擬實境圖像。
使用第1實施形態的光學功能性膜製造之虛擬實境顯示裝置的結構並不限於圖1所示之虛擬實境顯示裝置10。
圖2概略地示出第1實施形態的虛擬實境顯示裝置的另一例。
圖2所示之虛擬實境顯示裝置20多使用與上述之圖1所示之虛擬實境顯示裝置10相同的構件。因此,以下說明中,對於相同構件標註相同符號,主要對與圖1所示之虛擬實境顯示裝置10的不同點進行說明。
圖2所示之虛擬實境顯示裝置20從圖中右側具有由圖像顯示面板70、λ/4相位差層11、吸收型線性偏光器21、λ/4相位差層12及抗反射層50構成之圖像顯示裝置72;由半反射鏡30、透鏡基材34及λ/4相位差層14構成之帶光學功能層的雙凸透鏡92;以及由抗反射層52、反射型線性偏光器42、吸收型線性偏光器22及透鏡基材36構成之帶光學功能層的平凸透鏡82。
在圖2所示之虛擬實境顯示裝置20中,λ/4相位差層14及吸收型線性偏光器22分別可以為藉由將第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀之後實施規定的硬化處理來獲得之膜。
在帶光學功能層的雙凸透鏡92中,在透鏡基材34的一面貼合有成形為曲面狀之半反射鏡30,在另一面貼合有成形為曲面狀之λ/4相位差層14。
又,在帶光學功能層的平凸透鏡92中,在透鏡基材36的凸面依序貼合有分別成形為曲面狀之吸收型線性偏光器22、反射型圓偏光器42及抗反射層52。
與上述抗反射層51相同地,抗反射層52可以為公知的抗反射層(AR塗層)或公知的抗反射膜。
與圖1所示之虛擬實境顯示裝置10相同地,在圖2所示之虛擬實境顯示裝置20中,圖像顯示面板70所出射之圖像亦藉由λ/4相位差層11被轉換為左圓偏光,從圖像顯示裝置72出射。
透射了抗反射層50之左圓偏光接著入射於半反射鏡30而一半被透射。透射了半反射鏡30之左圓偏光透射透鏡基材34並入射於λ/4相位差層14。
在此,作為一例,λ/4相位差層14為配合慢軸方向配置以將左圓偏光轉換為垂直於紙面之方向的線性偏光之λ/4相位差層。因此,入射於λ/4相位差層14之左圓偏光被轉換為垂直於紙面之方向的線性偏光。
λ/4相位差層14可以為藉由將包含沿一方向配向的液晶性化合物之第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀之後實施規定的硬化處理來獲得之反射型圓偏光器。
藉由λ/4相位差層14被轉換為垂直於紙面之方向的線性偏光透射抗反射層52,入射於反射型線性偏光器42。
作為一例,反射型線性偏光器42反射垂直於紙面之方向的線性偏光且使紙面上下方向的線性偏光透射。因此,入射於反射型線性偏光器42之垂直於紙面之方向的線性偏光被反射型線性偏光器42反射,再次入射於λ/4相位差層14。
λ/4相位差層14為將左圓偏光轉換為垂直於紙面之方向的線性偏光之λ/4相位差層。因此,入射於λ/4相位差層14之垂直於紙面之方向的線性偏光藉由λ/4相位差層14被轉換為左圓偏光。
藉由λ/4相位差層14被轉換之左圓偏光透射透鏡基材34並入射於半反射鏡30,其一半被半反射鏡30反射。藉由該反射,左圓偏光被轉換為右圓偏光。
被半反射鏡30反射之右圓偏光透射透鏡基材34,入射於λ/4相位差層14。λ/4相位差層14為將左圓偏光轉換為垂直於紙面之方向的線性偏光之λ/4相位差層。因此,右圓偏光藉由λ/4相位差層14被轉換為紙面上下方向的線性偏光,透射抗反射層52,入射於反射型線性偏光器42。
反射型線性偏光器42反射垂直於紙面之方向的線性偏光且使紙面上下方向的線性偏光透射。因此,入射於反射型線性偏光器42之紙面上下方向的線性偏光透射反射型線性偏光器42。
透射了反射型線性偏光器42之紙面上下方向的線性偏光接著透射使紙面上下方向的線性偏光透射之吸收型線性偏光器22,作為虛擬實境圖像被虛擬實境顯示裝置100的使用者觀察到。
再者,吸收型線性偏光器22用於遮蔽不必要地透射了反射型線性偏光器42之光來防止成為漏光(重影)而被虛擬實境顯示裝置100的使用者觀察到。
亦即,垂直於紙面之方向的線性偏光最初入射於反射型線性偏光器42時,亦存在不被反射型線性偏光器42反射而不必要地透射反射型線性偏光器42之垂直於紙面之方向的線性偏光。
然而,該垂直於紙面之方向的線性偏光由於被使紙面上下方向的線性偏光透射之吸收型線性偏光器22吸收,因此能夠防止成為漏光被使用者觀察到。
在此,在圖2所示之虛擬實境顯示裝置20中,貼合於作為雙凸透鏡的透鏡基材34的凸面之λ/4相位差層14如上所述因成形為曲面狀時的拉伸而產生殘留應力,因光彈效應而出現相位差或相位差發生變化。又,在曲面狀的成形中,拉伸倍率根據部位而不同,因此在λ/4相位差層14中,有時相位差的出現量及變化量等會發生局部性不同。
此時,在λ/4相位差層14中,無法將最初入射的左圓偏光轉換為合適的線性偏光,而是例如轉換為包含橢圓偏光等之光。此類光的一部分不被反射型線性偏光器42反射而透射反射型線性偏光器42及吸收型線性偏光器22,由此導致成為漏光(重影)而被虛擬實境顯示裝置20的使用者觀察到。
相對於此,藉由使用將液晶性化合物的聚合率為40%以下的第1實施形態的光學功能性膜成形為曲面狀而成之膜作為λ/4相位差層14,如上所述,能夠降低伴隨該光學構件中的曲面狀成形產生的(局部性)相位差的出現及變化,減少漏光而顯示出高畫質的虛擬實境圖像。
以下,對第1實施形態的光學功能性膜、光學積層體、成形體、光學組件的製造方法、光學組件及虛擬實境顯示裝置進行詳細說明。
第1實施形態的光學功能性膜為形成包含具有聚合性基之液晶性化合物之組成物而成之光學功能性膜,具有聚合性基之液晶性化合物的聚合率為40%以下。如上所述,藉由將上述液晶性化合物的聚合率設定為40%以下,使光學功能性膜具有柔軟性,降低成形為曲面狀時產生之殘留應力,能夠抑制相位差的出現及變化。
光學功能性膜的液晶性化合物的聚合率為20%以下為較佳,10%以下為更佳。進而,未聚合的液晶性化合物在常溫下成為固形狀態時,所有液晶性化合物未聚合(亦即,聚合率為0%)為較佳。亦即,上述聚合率可以為0%。聚合率為20%以下(更佳為10%以下,進一步較佳為0%)時,將光學功能性膜成形為曲面狀之後,藉由加熱光學功能性膜,能夠進行使液晶性化合物配向之配向處理。由此,能夠進一步抑制由曲面狀的成形引起的相位差的出現及相位差的變化。
又,作為光學各向異性層,使用由聚合物構成之光學功能性膜時,根據聚合物的種類,有時以小的曲率半徑成形為曲面狀時會發生破裂。因此,有時不得不加大曲率半徑,這會成為透鏡設計上的制約,無法充分獲得具有廣視野、低色差、低畸變及優異的MTF之帶光學功能層的透鏡。
相對於此,液晶性化合物的聚合率為40%以下(較佳為20%以下,更佳為10%以下,進一步較佳為0%)的第1實施形態的光學功能性膜具有柔軟性,因此成形為包含曲率半徑較小的曲面之立體形狀時,亦能夠抑制光學功能性膜的破裂。由此,提高透鏡設計上的自由度,能夠製造具有廣視野、低色差、低畸變及優異的MTF之帶光學功能層的透鏡。
進而,膽固醇型液晶層及反射型線性偏光器等反射型偏光器有時會因拉伸而反射波長帶移位至短波長側。藉由該短波長移位,在餅乾透鏡中,有時無法對出射自圖像顯示裝置之一部分光線的波長範圍適當地進行反射或透射。此時,光線的一部分成為漏光,導致雙像及對比度降低,又,導致圖像的色調變化。
相對於此,液晶性化合物的聚合率為40%以下(較佳為20%以下,更佳為10%以下,進一步較佳為0%)的第1實施形態的光學功能性膜在將光學功能性膜成形為曲面狀之後,藉由加熱光學功能性膜,能夠進行使液晶性化合物配向之配向處理。藉由該配向處理,膽固醇型液晶層的螺旋節距中由手性試劑量決定之螺旋節距發生變化,因此能夠抑制由曲面狀的成形引起之短波長移位的發生。由此,抑制一部分波長範圍內的光線的不合適的反射及透射,並能夠抑制漏光及圖像的色調變化。
用於形成第1實施形態的光學功能性膜之組成物至少包含具有聚合性基之液晶性化合物。
作為具有聚合性基之液晶性化合物,能夠使用具有聚合性基之棒狀液晶性化合物及具有聚合性基之圓盤狀液晶性化合物中的任一者。
如上所述,液晶性化合物沿一方向配向的光學功能性膜能夠用作相位差膜(相位差層)。光學功能性膜為相位差膜時,例如,亦能夠參考日本特開2020-084070號公報等,藉由使具有逆色散性之棒狀液晶性化合物一致配向並固定化來製作具有逆色散性之相位差膜。在此,具有逆色散性係指隨著波長變大,該波長處的相位差的值變大。光學功能性膜為λ/4板(λ/4相位差層)時,具有在可見範圍的任意波長處均成為大致1/4波長之相位差為較佳。
又,如上所述,光學功能性膜可以為吸收型線性偏光器。作為吸收型線性偏光器的光學功能性膜例如能夠藉由使用包含液晶性化合物和二色性物質之組成物來形成塗佈膜並使液晶性化合物及二色性物質沿一方向配向來製作。
又,如上所述,光學功能性膜可以為由包含螺旋配向的液晶性化合物之膽固醇型液晶層構成之反射型圓偏光器。例如,使用包含液晶性化合物和手性試劑之組成物形成塗佈膜,進行加熱處理來使其螺旋配向,由此能夠製作膽固醇型液晶層。
用於螺旋配向的加熱處理在成形為曲面狀之後進行為較佳。由此,能夠抑制由曲面狀的成形引起的面內的螺旋節距的變化,能夠使螺旋節距在面內一致。
眾所周知,膽固醇型液晶層具有液晶性化合物螺旋狀旋轉而堆疊之螺旋結構,具有將液晶性化合物螺旋狀旋轉1週(360°旋轉)而堆疊之結構作為螺旋1週期(螺旋週期)而積層了複數個週期的螺旋狀旋轉的液晶性化合物之結構。
膽固醇型液晶層根據螺旋週期的長度及基於液晶性化合物之螺旋的旋向(sense),反射特定波長範圍的右圓偏光或左圓偏光,並使其以外的光透射。
因此,虛擬實境顯示裝置顯示彩色圖像時,膽固醇型液晶層例如可以為具有對紅色光具有選擇性反射的中心波長之膽固醇型液晶層、對黃色光具有選擇性反射的中心波長之膽固醇型液晶層、對綠色光具有選擇性反射的中心波長之膽固醇型液晶層及對藍色光具有選擇性反射的中心波長之膽固醇型液晶層等複數層膽固醇型液晶層。
(組成物)
以下,對用於形成第1實施形態的光學功能性膜之組成物(以下,亦稱為“本組成物”。)進行更詳細的說明。
本組成物所包含之具有聚合性基之液晶性化合物可以為棒狀液晶性化合物,亦可以為圓盤狀液晶性化合物。
具有聚合性基之液晶性化合物可以為低分子類型或高分子類型。在此,高分子係指聚合度為100以上者(高分子物理/phase transition dynamics,土井正男著,2頁,岩波書店,1992)。
作為液晶性化合物,使用棒狀液晶性化合物為較佳。又,本組成物可以包含2種以上的液晶性化合物。作為2種以上的液晶性化合物的組合,可以為2種以上的棒狀液晶性化合物的組合、2種以上的圓盤狀液晶性化合物的組合及1種以上的棒狀液晶性化合物與1種以上的圓盤狀液晶性化合物的組合中的任一者。
上述液晶性化合物在1分子中具有2個以上聚合性基為較佳。本組成物包含2種以上的液晶性化合物時,至少1種液晶性化合物在1分子中具有2個以上的聚合性基為較佳。
再者,在本說明書中,在光學功能性膜中,液晶性化合物藉由聚合被固定,即使成為不顯示出液晶性之化合物,方便起見稱其為液晶性化合物。
液晶性化合物所具有之聚合性基的種類並沒有特別限制,例如,可舉出自由基聚合性基及陽離子聚合性基。
作為自由基聚合性基,可舉出(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、乙烯基、苯乙烯基及烯丙基。在此,(甲基)丙烯醯基為表示甲基丙烯醯基或丙烯醯基之表述,(甲基)丙烯醯氧基為表示甲基丙烯醯氧基或丙烯醯氧基之表述。作為陽離子聚合性基,可舉出環氧基及氧環丁烷基等。
作為液晶性化合物所具有之聚合性基,自由基聚合性基為較佳,(甲基)丙烯醯基為更佳。
作為具有聚合性基之棒狀液晶性化合物,例如,可舉出日本特表平11-513019號公報及日本特開2005-289980號公報的[0026]~[0098]段中記載之液晶性化合物。又,作為具有聚合性基之圓盤狀液晶性化合物,例如,可舉出日本特開2007-108732號公報的[0020]~[0067]段及日本特開2010-244038號公報的[0013]~[0108]段中記載之液晶性化合物。該等記載編入本說明書中。
本組成物可以包含二色性物質。藉由使用包含液晶性化合物和二色性物之本組成物,能夠形成吸收型線性偏光器作為第1實施形態的光學功能性膜。
二色性物質並沒有特別限制,能夠使用可見光吸收物質(二色性色素)、紫外線吸收物質、紅外線吸收物質、非線形光學物質、碳奈米管、無機物質(例如量子桿)等公知的二色性物質(二色性色素)。
從抑制拉伸時及成形時的偏光度降低的方面考慮,二色性物質具有交聯性基為較佳。作為交聯性基,例如,可舉出(甲基)丙烯醯基、環氧基、氧環丁烷基及苯乙烯基。
本組成物可以包含手性試劑。
藉由使用包含液晶性化合物和手性試劑之本組成物,能夠形成由膽固醇型液晶層構成之反射型圓偏光器作為第1實施形態的光學功能性膜。
手性試劑(手性試劑)為用於調整膽固醇型液晶性化合物的螺旋週期的化合物,能夠使用公知的手性試劑(例如,液晶裝置手冊、第3章4-3項、TN、STN用手性試劑、199頁、日本學術振興會第142委員會編、1989中記載)。
手性試劑可以具有聚合性基。手性試劑所具有之聚合性基為與液晶性化合物所具有之聚合性基相同種類的基團為較佳。又,手性試劑劑可以為液晶性化合物。
本組成物包含聚合起始劑為較佳。
聚合起始劑並沒有特別限制,光聚合起始劑為較佳。
作為光聚合起始劑,能夠使用公知的化合物。作為光聚合起始劑,例如,可舉出α-羰基化合物(美國專利第2367661號、美國專利第2367670號的各說明書)、醯偶姻醚(美國專利第2448828號說明書)、α-烴取代芳香族醯偶姻化合物(美國專利第2722512號說明書)、多核醌化合物(美國專利第3046127號及美國專利第2951758號的各說明書)、三芳基咪唑二聚物與對胺基苯酮的組合(美國專利第3549367號說明書)、吖啶及啡𠯤化合物(日本特開昭60-105667號公報及美國專利第4239850號說明書)、㗁二唑化合物(美國專利第4212970號說明書)、鄰醯基肟化合物(日本特開2016-27384號公報[0065])、以及醯基氧化膦化合物(日本特公昭63-40799號公報、日本特公平5-29234號公報、日本特開平10-95788號公報及日本特開平10-29997號公報)等。
本組成物含有聚合起始劑時,聚合起始劑的含量相對於本組成物中的上述液晶性化合物及上述二色性物質的合計100質量份,0.01~30質量份為較佳。
從作業性等觀點考慮,本組成物含有溶劑為較佳。
作為溶劑,能夠使用光學功能性膜的形成中使用的公知的溶劑,例如,可舉出酮類、醚類及醯胺類。
本組成物包含溶劑時,溶劑的含量相對於本組成物的總質量,80~99質量%為較佳。
(光學功能性膜的形成方法)
第1實施形態的光學功能性膜的形成方法只要所形成之膜中液晶性化合物的聚合率不超過40%,則並沒有特別限制。例如,作為第1實施形態的光學功能性膜的形成方法,可舉出如下方法:包括將本組成物塗佈於配向層上形成塗佈膜之塗佈膜形成步驟及使塗佈膜中的液晶性化合物配向的配向步驟,根據需要任意進行硬化液晶性化合物的一部分之硬化步驟。
塗佈膜形成步驟為使用本組成物在配向層上形成塗佈膜之步驟。
藉由使用含有上述溶劑之本組成物或使用加熱本組成物而成為液體狀之熔融物,容易在配向層上塗佈本組成物。
作為本組成物的塗佈方法,具體而言,例如,可舉出輥塗法、凹版印刷法、旋塗法、線棒塗佈法、擠出塗佈法、直接凹版塗佈法、逆向凹版塗佈法、模塗法、噴霧法及噴墨法等公知的方法。
配向層能夠使用具有在配向層上使液晶性化合物配向的功能之公知的配向層(配向膜)。作為配向層,例如,可舉出藉由對樹脂基材的表面實施摩擦處理來形成之摩擦處理配向層及對由包含自由基聚合性化合物之組成物構成之膜進行光照射來形成之光配向層。
上述配向層可以為積層於光學功能性膜上的狀態,亦可以在任意階段從光學功能性膜剝離。
配向步驟為使塗佈膜所包含之液晶性化合物配向之步驟。由此,可獲得光學功能性膜。
配向步驟可以具有乾燥處理。藉由乾燥處理,能夠從塗佈膜去除溶劑等成分。乾燥處理可以藉由將塗佈膜在室溫下放置規定時間之方法(例如,自然乾燥)進行,亦可以藉由進行加熱及/或送風之方法進行。
本組成物所包含之液晶性化合物有時藉由上述塗佈膜形成步驟或乾燥處理來配向。例如,在將本組成物製備為含有溶劑之塗佈液之態樣中,藉由乾燥塗佈膜而從塗佈膜去除溶劑,可獲得光學功能性膜。
乾燥處理在高於塗佈膜所包含之液晶成分向液晶相的轉移溫度以上的溫度下進行時,可以不實施後述加熱處理。
從製造適性等方面考慮,塗佈膜所包含之液晶性化合物向液晶相的轉移溫度為10~250℃為較佳,25~190℃為更佳。若上述轉移溫度為10℃以上,則無需用於將溫度降低至呈液晶相之溫度範圍的冷卻處理等,因此較佳。又,若上述轉移溫度為250℃以下,則即使設定為溫度比暫時呈現液晶相之溫度範圍更高的各向同性液體狀態的情況下亦不需要高溫,能夠減少熱能浪費、以及基板的變形及變質等,因此較佳。
配向步驟具有加熱處理為較佳。由此,能夠使塗佈膜所包含之液晶性化合物配向,因此能夠將加熱處理後的塗佈膜較佳地用作光學功能性膜。
從製造適性等方面考慮,加熱處理為10~250℃為較佳,25~190℃為更佳。又,加熱時間為1~300秒為較佳,1~60秒為更佳。
再者,在本態樣中,作為使塗佈膜所包含之液晶成分配向之方法,舉出了乾燥處理及加熱處理等,但並不限於此,能夠藉由公知的配向處理實施。
在上述配向步驟後,可以在液晶性化合物的聚合率不超過40%的範圍內進行硬化光學功能性膜之硬化步驟。
硬化步驟例如藉由加熱及/或光照射(曝光)實施。其中,硬化步驟藉由光照射實施為較佳。
作為能夠用於硬化之光,可舉出紅外線、可見光及紫外線等各種光,紫外線為較佳。又,硬化時,可以加熱的同時照射紫外線,亦可以隔著僅使特定波長透射之濾波器來照射紫外線。
在加熱的同時進行光照射時,光照射時的加熱溫度取決於液晶性化合物向液晶相的轉移溫度,25~140℃為較佳。
<光學積層體>
第1實施形態的光學積層體具有上述光學功能性膜和基材膜。
作為基材膜,由tanδ(損失正接(損失係數))的峰溫度為170℃以下的樹脂構成之基材膜為較佳。又,光學功能性膜可以積層有複數個層。
作為tanδ的峰溫度為170℃以下的樹脂,例如,可舉出聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯、環狀聚烯烴及聚烯烴等。
從光學積層體容易成形為曲面狀的觀點考慮,構成基材膜之樹脂的tanδ的峰溫度為150℃以下為較佳,130℃以下為更佳,120℃以下為進一步較佳。作為tanδ的峰溫度為120℃以下的樹脂,例如,可舉出聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯等。下限值並沒有特別限制,可以為60℃以上。
在此,記載tanδ的測定方法。
利用動態黏彈性測定裝置(ITKDVA公司製DVA-200)針對預先在溫度25℃、濕度60%的Rh環境下進行了2小時以上調濕之膜試樣,在下述條件下測定E”(損耗彈性模數)和E’(儲存彈性模數),將其作為求出tanδ(=E”/E’)之值。
裝置:ITKDVA公司製DVA-200
試樣:5mm、長度50mm(間隙20mm)
測定條件:拉伸模式
測定溫度:-150℃~220℃
升溫條件:5℃/min
頻率:1Hz
再者,在一般光學用途中,大多使用經拉伸處理的樹脂基材,藉由拉伸處理,tanδ的峰溫度大多會成為高溫。例如,三乙醯纖維素(TAC)基材(例如,FUJIFILM Corporation製TG40)的tanδ的峰溫度為180℃以上。
基材膜的厚度並沒有特別限制,5~300μm為較佳,5~100μm為更佳,5~30μm為進一步較佳。
第1實施形態的光學積層體可以具有光學功能性膜及基材膜以外的其他層。作為其他層,可舉出配向層及接著劑層。
作為配向層,可舉出上述配向層。
光學積層體可以在光學功能性膜與基材膜之間等與光學功能性膜或基材膜相鄰之位置具有接著劑層。接著劑層所包含之接著劑只要藉由貼合後的乾燥及反應顯現接著性,則並沒有特別限制。作為接著劑,例如,可舉出藉由乾燥接著性顯現之聚乙烯醇系接著劑(PVA系接著劑)、以及藉由反應顯現接著性之硬化型接著劑。作為硬化型接著劑,例如,可舉出(甲基)丙烯酸酯系接著劑等活性能量射線硬化型接著劑及具有環氧基或氧環丁烷基之陽離子聚合硬化型接著劑。
<成形體>
第1實施形態的成形體為上述光學功能性膜或具有上述光學功能性膜及基材膜之光學積層體成形為包含曲面之立體形狀而成之構件。
第1實施形態的成形體例如為光學功能性膜或光學積層體(較佳為具有由tanδ的峰溫度為170℃以下的樹脂構成之基材膜之光學積層體)積層成形於成形基材的表面而成之成形體。成形體的光學功能性膜或光學積層體至少具有曲面部。
作為將光學功能性膜或光學積層體成形為曲面狀之方法,例如,可舉出熱成形及真空成形。更具體而言,可舉出如日本特開2004-322501號公報中記載之插入成形、如國際公開第2010/001867號及日本特開2012-116094號公報中記載之真空成形、射出成形、壓空成形、減壓包覆成形、模內轉印以及模具衝壓等。
在將光學功能性膜或光學積層體成形為曲面狀時,進行加熱處理亦較佳。加熱處理的溫度為80~170℃為較佳,100~150℃為更佳,110~140℃為進一步較佳。
用於成形體的成形之成形基材並沒有特別限制,將具有成形基材之成形體用作光學組件時,由透明構件構成為較佳。作為透明構件,例如,可舉出玻璃、丙烯酸系樹脂及聚烯烴系樹脂等。又,用作餅乾透鏡用光學構件時,成形基材不具有相位差為較佳。
<光學組件的製造方法>
藉由對第1實施形態的成形體進行硬化處理,可獲得第1實施形態的光學組件。
硬化處理例如藉由加熱及/或光照射(曝光)實施。作為能夠用於硬化之光,可舉出紅外線、可見光及紫外線等各種光,紫外線為較佳。又,硬化時,可以加熱的同時照射紫外線,亦可以隔著僅使特定波長透射之濾波器來照射紫外線。
作為第1實施形態的光學組件的製造方法,較佳為包括如下硬化步驟:對第1實施形態的成形體進行加選自包括加熱處理及紫外線照射之群組中之至少1種硬化處理,使光學功能性膜的液晶性化合物的聚合率達到50%以上。積層為曲面狀之後進行硬化處理,由此能夠固定化液晶性化合物的配向方向。
從耐久性的觀點考慮,硬化處理後的光學組件所具有之光學功能性膜的液晶性化合物的聚合率為60%以上為較佳,70%以上為更佳。上限並沒有特別限制,可以為100%。
在藉由加熱的同時進行光照射來進行硬化處理時,光照射時的加熱溫度取決於液晶性化合物向液晶相的轉移溫度,25~140℃為較佳,加熱時間為0.1~60秒為較佳。又,僅藉由加熱進行硬化處理時,加熱溫度為100~140℃為較佳,加熱時間為超過5分鐘且30分鐘以下為較佳。
第1實施形態的光學組件的製造方法可以進一步包括在上述硬化步驟之前對成形體進行加熱來使光學功能性膜所包含之液晶性化合物配向之配向步驟,包括上述配向步驟為較佳。液晶性化合物的聚合率充分小時,能夠藉由加熱光學功能性膜之配向步驟使液晶性化合物配向。對成形體進行配向步驟,之後進行上述硬化步驟(較佳為基於紫外線照射之硬化步驟),由此,即使成形為曲面狀之後,亦能夠以任意的配向狀態固定化液晶性化合物。
配向步驟中的加熱溫度例如為10~250℃,25~190℃為較佳。又,加熱時間例如為1~300秒,1~60秒為較佳。
在配向步驟中,為了使液晶性化合物成為任意的配向狀態,成形體具有與光學功能性膜相鄰之配向層為較佳。作為配向層,可舉出上述配向層,其中能夠較佳地使用光配向層。
又,將光學功能性膜作為膽固醇型液晶層時,預先在包含具有聚合性基之液晶性化合物之本組成物中添加手性試劑為較佳。
(光學組件)
第1實施形態的光學組件可藉由上述第1實施形態的光學組件的製造方法來獲得。亦即,第1實施形態的光學組件為藉由對第1實施形態的成形體進行上述硬化處理來獲得之構件。
將第1實施形態的光學組件用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時,能夠設計並製造具有曲面之合適的形狀之光學組件,以獲得廣視野、低色差、低畸變及優異的MTF。
<虛擬實境顯示裝置>
第1實施形態的虛擬實境顯示裝置包含至少出射偏光之圖像顯示裝置和第1實施形態的光學組件。虛擬實境顯示裝置除了具有上述圖像顯示裝置及光學組件以外,亦可以具有半反射鏡及屈光度調整透鏡等附加性光學構件。
作為出射偏光之圖像顯示裝置,能夠利用公知的圖像顯示裝置,例如,可舉出有機電致發光顯示裝置(OLED:Organic Light Emitting Diode)、LED(Light Emitting Diode:發光二極體)顯示裝置置及微型LED顯示裝置等在透明基板上排列了自發光型微細發光體之顯示裝置。該等自發光型顯示裝置通常在顯示面貼合有(圓)偏光板以防止顯示面的反射。因此,出射光偏振。又,作為其他圖像顯示裝置,例示出液晶顯示裝置。液晶顯示裝置亦在表面具有偏光板,因此出射光偏振。
<光學膜>
本發明的第2實施形態的光學膜具有非平面形狀。
非平面形狀係指平面形狀以外的其他形狀,例如,可舉出曲面形狀。
上述曲面形狀係指曲率大於0的形狀,包括作為可展曲面的曲面形狀及三維曲面形狀。可展曲面係指能夠平面地展開面的各部而無伸縮之面。
關於作為可展曲面的曲面形狀,例如,可舉出相當於圓筒周面、橢圓筒周面、圓錐周面及橢圓錐周面等之面,可以為凸狀曲面或凹狀曲面。三維曲面係指無法藉由平面變形成立的曲面,亦即不是可展曲面的曲面,作為三維曲面,可舉出相當於球面及旋轉橢圓體面等之面及相當於截面呈拋物線或雙曲線等之曲面(例如,旋轉拋物面)之面等,可以為凸狀曲面或者凹狀曲面。
曲面形狀為透鏡狀為較佳。作為透鏡狀的曲面形狀,例如,可舉出球面形狀及旋轉橢圓體面形狀等,可以為凸狀的透鏡狀,亦可以為凹狀的透鏡狀。
光學膜所具有之非平面形狀為球面形狀、旋轉橢圓體形狀或旋轉拋物面形狀為較佳。
如上所述,光學膜具有非平面形狀,顯示出規定的曲率半徑。亦即,光學膜的具有非平面形狀之部分(非平面形狀部。較佳為曲面形狀部)顯示出規定的曲率半徑。
曲率半徑為30~1000mm,將本發明的第2實施形態的光學膜適用於餅乾透鏡型虛擬實境顯示裝置時抑制產生漏光的方面(以下,亦簡稱為“本發明的效果更優異的方面”。)考慮,30~100mm為較佳。
曲率半徑可以在光學膜的任意位置均一定,亦可以不同。
光學膜的相位差的面內偏差未達5%。其中,從本發明的效果更優異的方面考慮,未達3%為較佳,未達1%為更佳。下限並沒有特別限制,可舉出0%。
上述光學膜的相位差的面內偏差藉由以下方法計算。在本說明書中,將以下方法亦稱為“特定方法1”。再者,相位差的面內偏差利用光學膜的各位置的波長550nm處的面內延遲的測定值計算。
首先,從將光學膜適用於虛擬實境顯示裝置時的圖像顯示面板的出射面的法線方向俯視觀察光學膜,並將通過出射面的中心向上述法線方向延伸的軸與俯視觀察下的光學膜的交點作為光學膜的中心。
接著,在俯視觀察光學膜來獲得之投影像中,將通過上述中心且沿面內方向的一方向延伸的直線設定為第1直線,將通過上述中心且順時針旋轉第1直線45°而成之直線設定為第2直線,將通過上述中心且順時針旋轉第2直線45°而成之直線設定為第3直線,將通過上述中心且順時針旋轉第3直線45°而成之直線設定為第4直線。
接著,畫出位於俯視觀察光學膜來獲得之投影像內且將上述光學膜的中心作為中心之圓。此時,將能夠描繪最大半徑的內切圓作為第1圓,將第1圓的半徑的一半大小的圓作為第2圓。
接著,分別測定與上述俯視觀察下的光學膜的中心對應之光學膜的位置的面內延遲、對應於第1直線與第1圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲、對應於第1直線與第2圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲、對應於第2直線與第1圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲、對應於第2直線與第2圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲、對應於第3直線與第1圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲、對應於第3直線與第2圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲、對應於第4直線與第1圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲及第4直線與第2圓的2個交點之光學膜的位置的面內延遲。再者,與俯視觀察下的光學膜的中心對應之光學膜的位置相當於通過俯視觀察光學膜來獲得之投影像中的中心的位置沿投影像的法線方向延伸的軸與光學膜的交點。亦即,將投影像中的中心位置反映到光學膜的位置,計算該光學膜的位置的面內延遲。又,與上述交點對應之光學膜的位置相當於通過俯視觀察光學膜來獲得之投影像中的被選擇的交點的位置沿投影像的法線方向延伸的軸與光學膜的交點。亦即,將投影像中的交點位置反映到光學膜的位置,計算該光學膜的位置的面內延遲。按照上述順序,在17處測定光學膜的面內延遲。
接著,在所獲得之測定值中,分別求出最大值、最小值及平均值,計算藉由以下式計算的相位差的面內偏差(%)。
式:面內偏差(%)={(最大值-最小值)/平均值}×100
本發明的第2實施形態的光學膜的外周端的形狀並沒有特別限制,例如,可使用正圓形、橢圓形及不規則形狀。
上述外周端的形狀係指從將光學膜適用於虛擬實境顯示裝置時的圖像顯示面板的出射面的法線方向觀察光學膜時的光學膜的外周端的形狀。
本發明的第2實施形態的光學膜的膜厚的面內偏差並沒有特別限制,從本發明的效果更優異的方面考慮,未達5%為較佳,未達3%為更佳。下限並沒有特別限制,可舉出0%。
作為上述膜厚的面內偏差的測定方法,對計算上述相位差的面內偏差時測定了面內延遲之17處的膜厚進行測定,在所獲得之測定值中,分別求出最大值、最小值及平均值,計算藉由以下式計算的相位差的面內偏差(%)。
式:面內偏差(%)={(最大值-最小值)/平均值}×100
再者,關於各部位的膜厚的測定,用切片機切割光學膜而露出截面,藉由掃描電子顯微鏡(SEM),以合適的倍率(2~5万倍)觀察截面,由此求出光學膜的膜厚。
再者,可以對測定試樣實施碳蒸鍍及蝕刻等合適的處理,以使容易觀察截面。加速電壓在1~10kV的條件下優化為較佳。
在本說明書中,將上述膜厚的面內偏差的測定方法亦稱為“特定方法2”。
作為本發明的第2實施形態的光學膜,例如,使用組合相位差膜、膽固醇型液晶層、偏光器、反射型偏光器、抗反射膜、透明膜及該等的一部分而構成之積層光學體。
亦即,本發明的第2實施形態的光學膜可以為單層結構的膜,亦可以為多層結構的膜。例如,本發明的第2實施形態的光學膜可以僅由相位差膜構成,本發明的第2實施形態的光學膜亦可以為由相位差膜和反射型偏光器構成之積層光學體。
本發明的第2實施形態的光學膜至少包含相位差膜為較佳。亦即,本發明的第2實施形態的光學膜較佳為由單層相位差膜構成,或為包含相位差膜之積層光學體。
以下,首先對相位差膜進行詳細說明。
<相位差膜(以下,亦稱為“相位差層”。)>
相位差層具有在入射圓偏光時將出射光轉換為大致線性偏光之功能。例如,能夠使用在可見範圍的任意波長處Re均成為大致1/4波長之相位差層,此時,在波長550nm處面內延遲Re(550)為120nm~150nm為較佳,125nm~145nm為更佳,135nm~140nm為進一步較佳。
又,Re成為大致3/4波長、大致5/4波長的相位差層亦能夠將線性偏光轉換為圓偏光,因此較佳。
又,相位差層對波長具有逆色散性為較佳。若具有逆色散性,則能夠在可見範圍廣的波長範圍內將圓偏光轉換為線性偏光,因此較佳。在此,對波長具有逆色散性係指隨著波長變大,該波長處的相位差的值變大。
具有逆色散性之相位差層例如能夠參考日本特開2017-049574號公報等,藉由對具有逆色散性之改質聚碳酸酯樹脂膜等聚合物膜進行單軸拉伸來製作。
又,具有逆色散性之相位差層只要實質上具有逆色散性即可,例如,如日本專利第06259925號公報所揭示,亦能夠藉由將Re成為大致1/4波長之相位差層與Re成為大致1/2波長之相位差層以彼此的慢軸形成大致60°的角的方式積層來製作。已知此時即使1/4波長相位差層和1/2波長相位差層分別為順色散性(隨著波長變大,該波長處的相位差的值變小),亦能夠在可見範圍廣的波長範圍內將圓偏光轉換為線性偏光,可視為實質上具有逆色散性。
又,相位差層具有將一致配向的液晶化合物固定化而成之層亦較佳。例如,能夠使用使棒狀液晶化合物與面內方向水平地一致配向而得之層、使圓盤狀液晶化合物與面內方向垂直地一致配向而得之層。進而,例如,亦能夠參考日本特開2020-084070號公報等,藉由使具有逆色散性之棒狀液晶化合物一致配向並固定化來製作具有逆色散性之相位差層。
又,相位差層具有將以厚度方向為螺旋軸而螺旋配向的液晶化合物固定化而成之層亦較佳。例如,如日本專利第5753922號公報及日本專利第5960743號公報等中所揭示,亦能夠使用具有將以厚度方向為螺旋軸而螺旋配向的棒狀液晶化合物或者圓盤狀液晶化合物固定化而成之層之相位差層,此時,相位差層可視為實質上具有逆色散性,因此較佳。
相位差層的厚度並沒有特別限定,從薄型化的觀點考慮,0.1~8μm為較佳,0.3~5μm為更佳。
又,為了將對組裝到虛擬實境顯示裝置及電子取景器等光學系統內之眼動追蹤、表情識別及虹膜辨識等將近紅外光用於光源之各種感測器的影響抑制為最小,相位差層對近紅外光具有透射性為較佳。
<積層光學體>
積層光學體的一態樣至少具有膽固醇型液晶層、相互轉換圓偏光與線性偏光之相位差層。
積層光學體的一態樣至少依序具有膽固醇型液晶層、相互轉換圓偏光與線性偏光之相位差層、線性偏光器。
積層光學體的一態樣至少具有線性偏光型反射偏光器和相互轉換圓偏光與線性偏光之相位差層。
積層光學體的一態樣至少依序具有相互轉換圓偏光與線性偏光之相位差層、線性偏光型反射偏光器、線性偏光器。
積層光學體所包含的相位差層如上所述。
以下,對積層光學體可包含的其他構件進行詳細說明。
〔膽固醇型液晶層〕
膽固醇型液晶層為將入射光分離為右旋圓偏光和左旋圓偏光且正反射一圓偏光並使另一圓偏光透射之光學構件。例如,能夠參考日本特開2020-060627號公報等,使用將膽固醇型液晶相固定化而成之膽固醇型液晶層。將膽固醇型液晶相固定化而成之膜為薄膜的同時透射光具有高偏光度,因此較佳。從抑制偏光度降低及/或偏光軸畸變的觀點考慮,膽固醇型液晶層在進行拉伸或成形為立體形狀等時,作為用於曲面成形之膜為較佳。又,亦不易發生由偏光軸畸變引起的偏光度降低。
膽固醇型液晶層具有波長460nm的反射率為40%以上的藍色光反射層、波長550nm的反射率為40%以上的綠色光反射層、波長600nm的反射率為40%以上的黃色光反射層及波長650nm的反射率為40%以上的紅色光反射層為較佳。若為此類構成,則能夠在可見範圍廣的波長範圍內顯現高反射特性,因此較佳。再者,上述反射率為以各波長對膽固醇型液晶層入射非偏光時的反射率。
又,將膽固醇型液晶相固定化而成之藍色光反射層、綠色光反射層、黃色光反射層及紅色光反射層可以具有使膽固醇型液晶相的螺旋節距在厚度方向上連續改變的節距梯度層。例如,能夠參考日本特開2020-060627號公報等,連續製作綠色光反射層和黃色光反射層。
又,膽固醇型液晶層具有將包含棒狀液晶化合物之膽固醇型液晶相固定化而成之光反射層和將包含圓盤狀液晶化合物之膽固醇型液晶相固定化而成之光反射層亦較佳。若為此類構成,則相對於包含棒狀液晶化合物之膽固醇型液晶相具有正RtH,包含圓盤狀液晶化合物之膽固醇型液晶相則具有負RtH,因此彼此的Rth被抵消,針對來自斜方向的入射光亦能夠抑制產生重影,因此較佳。
若將Rth被抵消的狀態用數式表示,則成為如下。在具有n層光反射層之光學積層膜中,將光反射層從光源側依序命名為L1、L2、L3、......、Ln時,將光反射層L1到光反射層Li為止的各層的Rth之和作為SRthi。具體而言,成為下述式。
SRth1=Rth1
SRth2=Rth1+Rth2
......
SRthi=Rth1+Rth2....+Rthi
......
SRthn=Rth1+Rth2....+Rthi....+Rthn
該等所有SRthi(SRth1~SRthn)的絕對值為0.3μm以下為較佳,0.2μm以下為更佳,0.1μm以下為進一步較佳。上述式中的各層的Rthi藉由上述之計算Rth之數式求出。
膽固醇型液晶層的厚度並沒有特別限定,從薄型化的觀點考慮,30μm以下為較佳,15μm以下為更佳。
又,對膽固醇型液晶層進行拉伸或成形時,作為膽固醇型液晶層的反射波長範圍有時會發生移位,因此反射波長範圍預先設想波長的移位來選擇為較佳。例如,作為膽固醇型液晶層,使用將膽固醇型液晶相固定化而成之光學膜時,膜因拉伸或成形等而被拉長,這有時會導致膽固醇型液晶相的螺旋節距變小,因此將膽固醇型液晶相的螺旋節距預先設大為較佳。又,設想拉伸或成形引起的反射波長範圍的短波移位,膽固醇型液晶層具有波長800nm的反射率為40%以上的紅外光反射層亦較佳。
進而,進行拉伸或成形時的拉伸倍率在面內不均勻時,在面內的各部位,可以根據拉伸引起的波長移位來選擇合適的反射波長範圍。亦即,面內可以存在反射波長範圍不同的區域。又,設想在面內各部位的拉伸倍率不同的情況而預先將反射波長範圍設定得比所需波長範圍寬亦較佳。
(膽固醇型液晶層的製作方法)
膽固醇型液晶層能夠如下形成:將液晶化合物、手性試劑及聚合起始劑、進而根據需要添加的界面活性劑等溶解於溶劑而得之液晶組成物塗佈於支撐體上或者形成於支撐體上之基底層並使其乾燥來獲得塗膜,使塗膜中的液晶化合物配向,對該塗膜照射活性光線來硬化液晶組成物。由此,能夠形成具有將膽固醇型規整性固定化之膽固醇型液晶結構之膽固醇型液晶層。
〔塗佈方法〕
又,作為液晶組成物的塗佈方法,例如,可舉出輥塗法、凹版印刷法、旋塗法、線棒塗佈法、擠出塗佈法、直接凹版塗佈法、逆向凹版塗佈法、模塗法、噴霧法及噴墨法等公知的方法。
〔對螺旋節距賦予面內分布之方法〕
對膽固醇型液晶層的螺旋節距賦予面內分布之方法例如有使用HTP因光異構化而改變的手性試劑之方法。
以下,進行詳細說明。對塗佈(根據情況,之後進行加熱處理)包含HTP因光異構化而改變的手性試劑之液晶組成物並使其配向而得之膽固醇型液晶層進行對應於光異構化之光照射,由此手性試劑的HTP發生變化,其結果,能夠改變膽固醇型液晶層的螺旋節距且改變反射波長。利用該性質,使用曝光遮罩等對經配向的膽固醇型液晶層進行圖案狀的光照射而使其光異構化,由此可獲得僅在被光照射的區域內改變反射波長之圖案。在獲得圖案之後,對膽固醇型液晶層整體進行用於硬化液晶組成物的曝光,使液晶組成物聚合,由此最終能夠獲得螺旋節距具有面內分布之膽固醇型液晶層(圖案狀膽固醇型液晶層)。經硬化後的圖案狀膽固醇型液晶層中不再發生光異構化,具有穩定的性質。
為了有效地進行圖案形成,能夠分開用於光異構化的光照射和用於硬化的光照射,換言之光異構化和硬化中的一者進行時另一者最好停止為較佳。作為用於分開兩者的方法,例如,可舉出基於氧濃度之分開,基於曝光波長之分開等。
首先,關於氧濃度,光異構化不易受到氧濃度的影響,但硬化(亦取決於所使用之起始劑)是氧濃度越高,越不易發生。因此,光異構化在氧濃度高的條件,例如在大氣下進行,硬化在氧濃度低的條件,例如利用氮氣環境在氧濃度300體積ppm以下進行,由此容易分開光異構化和硬化。
又,關於曝光波長,手性試劑的光異構化容易在手性試劑的吸收波長處進行,硬化容易在光聚合起始劑的吸收波長處進行。因此,若以手性試劑與光聚合起始劑的吸收波長不同的方式選擇手性試劑和光聚合起始劑,則能夠分開基於曝光波長之光異構化與硬化。
再者,可以根據需要在加熱下進行光異構化及硬化中的一者或兩者。作為加熱時的溫度,25~140℃為較佳,30~100℃為更佳。
作為使用HTP因光異構化而改變的手性試劑之方法的另一方法,亦有如下方法:首先以圖案狀進行硬化,之後進行未硬化區域的異構化。亦即,針對經配向的膽固醇型液晶相,首先使用曝光遮罩等,以圖案狀進行硬化用光照射。藉由之後進行用於整體光異構化的光照射,(由於先進行了硬化的區域已不可能發生光異構化引起的節距變化),因此僅在沒有先進行硬化之區域內發生光異構化引起的節距變化且發生反射波長的變化。此時,亦在獲得圖案之後對膽固醇型液晶層整體進行用於硬化液晶組成物的曝光,使液晶組成物聚合,由此能夠獲得最終的圖案狀膽固醇型液晶層。
〔各層的直接塗佈〕
在膽固醇型液晶層的各光反射層之間直接形成相鄰層而不具有接著層為較佳。形成層時,藉由在已形成的相鄰層上直接進行塗佈,能夠省略接著層。進而,為了在面內的所有方向上減少折射率差,配置成液晶化合物的配向方向(慢軸方向)在界面連續改變為較佳。例如,在使用圓盤狀液晶化合物形成之光反射層上形成使用棒狀液晶化合物形成之光反射層時,直接塗佈含有棒狀液晶化合物之塗佈液,藉由含有圓盤狀液晶化合物之光反射層的基於圓盤狀液晶化合物之配向限制力,亦能夠使其配向為慢軸方向在界面連續。
〔各層的接著方法〕
膽固醇型液晶層為由複數個光反射層構成之積層體為較佳。各層亦能夠利用任意接著方法接著,例如能夠使用黏著劑或接著劑。
作為黏著劑,能夠任意使用市售的黏著劑。其中,從薄型化的觀點及降低積層光學體的表面粗糙度Ra的觀點考慮,黏著層的厚度為25μm以下為較佳,15μm以下為更佳,6μm以下為最佳。又,黏著劑為不產生釋氣者為較佳。尤其,在進行拉伸或成形時,有時需要真空製程或加熱製程,在該等條件下亦不產生釋氣為較佳。
作為接著劑,能夠任意使用市售的接著劑等,例如能夠使用環氧樹脂系接著劑或丙烯酸樹脂系接著劑。
從薄型化的觀點及降低膽固醇型液晶層的表面粗糙度Ra的觀點考慮,接著層的厚度為25μm以下為較佳,5μm以下為更佳,1μm以下為最佳。又,從使接著層變薄的觀點及將接著劑以均勻的厚度塗佈於被黏體的觀點考慮,接著劑的黏度為300cP以下為較佳,100cP以下為更佳。
又,被黏體具有表面凹凸時,從降低膽固醇型液晶層的表面粗糙度Ra的觀點考慮,黏著劑及接著劑亦能夠選擇合適的黏彈性或厚度,以能夠包埋待接著層的表面凹凸。從包埋表面凹凸的觀點考慮,黏著劑及接著劑的黏度為50cP以上為較佳。又,厚度比表面凹凸的高度厚為較佳。
作為調整接著劑的黏度之方法,例如,可舉出使用包含溶劑之接著劑之方法。此時,能夠按照溶劑的比率來調整接著劑的黏度。又,藉由將接著劑塗佈於被黏體之後使溶劑乾燥,能夠進一步減薄接著劑的厚度。
在膽固醇型液晶層中,從減少不必要的反射且抑制透射光的偏光度降低的觀點考慮,用於接著各層的黏著劑或接著劑與相鄰層的折射率差小為較佳。由於液晶層具有雙折射而快軸方向的折射率與慢軸方向的折射率不同,因此將快軸方向的折射率和慢軸方向的折射率相加除以2而得之值設定為該液晶層的平均折射率n
ave時,相鄰黏著層或接著層的折射率與n
ave之差為0.075以下為較佳,0.05以下為更佳,0.025以下為進一步較佳。黏著劑或接著劑的折射率例如能夠混合氧化鈦的微粒或氧化鋯的微粒等來調整。
又,膽固醇型液晶層、相位差層及線性偏光器雖在面內具有折射率的各向異性,但在面內所有方向上與相鄰層的折射率差為0.10以下為較佳。因此,黏著劑及接著劑可以在面內具有折射率各向異性。
又,在膽固醇型液晶層與黏著劑或膽固醇型液晶層與接著劑之間,可以具有快軸方向的折射率與慢軸方向的折射率之差小於膽固醇型液晶層之折射率調整層。此時,折射率調整層為膽固醇型液晶層為較佳。藉由具有折射率調整層,能夠進一步抑制界面反射,並能夠進一步抑制產生重影。又,折射率調整層的平均折射率小於膽固醇型液晶層的平均折射率為更佳。又,折射率調整層的反射光的中心波長可以小於430nm或大於670nm,小於430nm為更佳。
又,各層之間的接著層的厚度為100nm以下亦較佳。若接著層的厚度為100nm以下,則可見範圍的光不易感知折射率差,能夠抑制不必要的反射。接著層的厚度為50nm以下為更佳,30nm以下為進一步較佳。作為形成厚度為100nm以下的接著層之方法,例如,可舉出在貼合面蒸鍍氧化矽(SiOx層)等陶瓷接著劑之方法。貼合構件的貼合面能夠在貼合前實施電漿處理、電暈處理及皂化處理等表面改質處理或賦予底漆層。又,存在複數個貼合面時,能夠按貼合面調整接著層的種類或厚度。具體而言,例如,能夠按照以下(1)~(3)所示之順序設置厚度為100nm以下的接著層。
(1)將待積層的層貼合於由玻璃基材構成之偽支撐體。
(2)藉由蒸鍍等對待積層的層的表面和被積層的層的表面兩者形成厚度100nm以下的SiOx層。蒸鍍能夠將SiOx粉體作為蒸鍍源,例如,使用ULVAC,Inc.製蒸鍍裝置(型號ULEYES)等來進行。又,在所形成之SiOx層的表面預先實施電漿處理為較佳。
(3)將所形成之SiOx層彼此貼合之後,剝離偽支撐體。貼合例如在120℃的溫度下實施為較佳。
各層的塗佈、接著或貼合可以用卷對卷方式進行,亦可以用單片方式進行。
卷對卷方式從提高生產力或減少各層的軸偏移的觀點考慮較佳。
另一方面,單片方式從適於少量、多品種生產或能夠選擇上述之接著層的厚度為100nm以下之類的特殊接著方法方面考慮為較佳。
又,作為將接著劑塗佈於被黏體之方法,例如,可舉出輥塗法、凹版印刷法、旋塗法、線棒塗佈法、擠出塗佈法、直接凹版塗佈法、逆向凹版塗佈法、模塗法、噴霧法及噴墨法等公知的方法。
又,為了將對組裝到虛擬實境顯示裝置及電子取景器等光學系統內之眼動追蹤、表情識別及虹膜辨識等將近紅外光用於光源之各種感測器的影響抑制為最小,膽固醇型液晶層對近紅外光具有透射性為較佳。
<線性偏光器>
線性偏光器為吸收型偏光器,入射光中吸收吸收軸方向的線性偏光且使透射軸方向的線性偏光透射。作為線性偏光器,能夠使用一般偏光器,例如,可以為藉由對聚乙烯醇或其他高分子樹脂塗染二色性物質並拉伸配向之偏光器,亦可以為利用液晶化合物的配向使二色性物質配向之偏光器。從獲得性的觀點、提高偏光度的觀點考慮,用碘染色聚乙烯醇並進行拉伸之偏光器為較佳。
線性偏光器的厚度為10μm以下為較佳,7μm以下為更佳,5μm以下為進一步較佳。若線性偏光器薄,則在拉伸或成形積層光學體時,能夠防止膜的龜裂或破裂。
又,線性偏光器的單板透射率為40%以上為較佳,42%以上為更佳。又,偏光度為90%以上為較佳,95%以上為更佳,99%以上為進一步較佳。再者,在本說明書中,線性偏光器的單板透射率及偏光度使用自動偏光膜測定裝置:VAP-7070(JASCO Corporation製)測定。
又,線性偏光器的透射軸的方向與藉由相位差層轉換為線性偏光之光的偏光軸的方向一致為較佳。例如,相位差層為具有1/4波長的相位差之層時,線性偏光器的透射軸與相位差層的慢軸所成之角大致45°為較佳。
線性偏光器為包含液晶化合物和二色性物質之光吸收各向異性層亦較佳。包含液晶化合物和二色性物質之線性偏光器能夠使厚度變薄,且即使進行拉伸或成形,仍不易發生龜裂或破裂,因此較佳。光吸收各向異性層的厚度並沒有特別限定,從薄型化的觀點考慮,0.1~8μm為較佳,0.3~5μm為更佳。
包含液晶化合物和二色性物質之線性偏光器例如能夠參考日本特開2020-023153號公報等來製作。
從提高線性偏光器的偏光度的觀點考慮,光吸收各向異性層中二色性物質的配向度為0.95以上為較佳,0.97以上為更佳。
又,為了將對組裝到虛擬實境顯示裝置及電子取景器等光學系統內之眼動追蹤、表情識別及虹膜辨識等將近紅外光用於光源之各種感測器的影響抑制為最小,線性偏光器對近紅外光具有透射性為較佳。
<其他功能層>
積層光學體除了具有上述之膽固醇型液晶層、相位差層及線性偏光器以外,亦可以具有其他功能層。
又,為了將對組裝到虛擬實境顯示裝置及電子取景器等光學系統內之眼動追蹤、表情識別及虹膜辨識等將近紅外光用於光源之各種感測器的影響抑制為最小,其他功能性層對近紅外光具有透射性為較佳。
<正C板>
積層光學體進一步具有正C板亦較佳。在此,正C板係指Re實質上為零且Rth具有負值之相位差層。正C板例如能夠藉由使棒狀液晶化合物垂直配向來獲得。正C板的製造方法的詳細內容例如能夠參考日本特開2017-187732號公報、日本特開2016-053709號公報及日本特開2015-200861號公報的記載。
正C板對從斜向入射的光起到用於提高透射光的偏光度之光學補償層的作用。正C板可以設置於積層光學體的任意部位,可以設置有複數個。
正C板可以與膽固醇型液晶層相鄰設置,或者設置於膽固醇型液晶層的內部。作為膽固醇型液晶層,例如,使用了將包含棒狀液晶化合物之膽固醇型液晶相固定化而成之光反射層時,光反射層具有正Rth。此時,光從相對於膽固醇型液晶層的斜方向入射時,反射光及透射光的偏光狀態因Rth的作用而改變,有時透射光的偏光度會降低。若在膽固醇型液晶層的內部或附近具有正C板,則能夠抑制斜向入射光的偏光狀態的變化,並能夠抑制透射光的偏光度降低,因此較佳。正C板相對於藍色光反射層設置於與綠色光反射層相反的面為較佳,亦可以設置於其他部位。此時的正C板的Re為大致10nm以下為較佳,Rth為-600~-100nm為較佳,-400~-200nm為更佳。
又,正C板可以與相位差層相鄰設置或設置於相位差層的內部。作為相位差層,例如,使用將棒狀液晶化合物固定化而成之層時,相位差層具有正Rth。此時,光從相對於相位差層的斜方向入射時,透射光的偏光狀態因Rth的作用而改變,有時透射光的偏光度會降低。若在相位差層的內部或附近具有正C板,則能夠抑制斜向入射光的偏光狀態的變化,並能夠抑制透射光的偏光度降低,因此較佳。正C板相對於相位差層設置於與線性偏光器相反的面為較佳,亦可以設置於其他部位。此時的正C板的Re為大致10nm以下為較佳,Rth為-90~-40nm為較佳。
<抗反射層>
積層光學體在表面具有抗反射層亦較佳。積層光學體具有反射特定的圓偏光且使與其正交的圓偏光透射之功能,積層光學體的表面上的反射通常包含未預期的偏光的反射,由此降低透射光的偏光度。因此,積層光學體在表面具有抗反射層為較佳。抗反射層可以設置於積層光學體的一表面,亦可以設置於兩面。
抗反射層的種類並沒有特別限制,從進一步降低反射率的觀點考慮,蛾眼膜、AR膜為較佳。又,拉伸或成形積層光學體時,即使膜厚因拉伸而變動,亦能夠維持高的抗反射性能,因此蛾眼膜為較佳。進而,在抗反射層包含支撐體且進行拉伸或成形的情況下,從容易進行拉伸或成形的觀點考慮,該支撐體的Tg的峰溫度為170℃以下為較佳,130℃以下為更佳。具體而言,例如,PMMA膜等為較佳。
<第2相位差層>
積層光學體進一步具有與上述相位差層不同的第2相位差層亦較佳。例如,積層光學體可以依序包含膽固醇型液晶層、相位差層、線性偏光器及第2相位差層。
第2相位差層為將線性偏光轉換為圓偏光者為較佳,例如具有1/4波長的Re之相位差層為較佳。以下說明其理由。
從膽固醇型液晶層側入射於積層光學體且透射膽固醇型液晶層、相位差層及線性偏光器之光為線性偏光,其一部分在線性偏光器側的最表面被反射,並再次從膽固醇型液晶層側的表面出射。此類光為不必要的反射光,有可能成為反射光的偏光度降低的要因,因此減少為較佳。因此,為了抑制在線性偏光器一側的最表面的反射,亦有積層抗反射層之方法,但在將積層光學體貼合於玻璃及塑膠等介質來使用時,即使在積層光學體的貼合面具有抗反射層,仍無法抑制介質表面上的反射,因此無法獲得抗反射效果。
另一方面,在設置有將線性偏光轉換為圓偏光之第2相位差層時,到達線性偏光器一側的最表面之光成為圓偏光,在介質的最表面反射時被轉換為正交的圓偏光。之後,再次透射第2相位差層,到達線性偏光器時,光已成為線性偏光器的吸收軸方位的線性偏光,並被線性偏光器吸收。因此,能夠防止不必要的反射。
從更有效地抑制不必要的反射的觀點考慮,第2相位差層實質上具有逆色散性為較佳。
<支撐體>
積層光學體可以進一步具有支撐體。支撐體能夠設置於任意部位,例如,在膽固醇型液晶層、相位差層或線性偏光器為從偽支撐體轉印來使用之膜的情況下,作為其轉印目標物,能夠使用支撐體。
支撐體的種類並沒有特別限制,透明為較佳,例如,能夠使用醯化纖維素、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚丙烯酸酯及聚甲基丙烯酸酯、環狀聚烯烴、聚烯烴、聚醯胺、聚苯乙烯以及聚酯等膜。其中,醯化纖維素膜、環狀聚烯烴膜、聚丙烯酸酯膜及聚甲基丙烯酸酯膜為較佳。又,亦能夠利用市售品乙酸纖維素膜(例如,FUJIFILM Corporation製“TD80U”、“Z-TAC”等)。
又,從抑制對透射光的偏光度帶來的不良影響的觀點及容易對積層光學體進行光學檢查的觀點考慮,支撐體的相位差小為較佳。具體而言,Re的大小為10nm以下為較佳,Rth的大小的絕對值為50nm以下為較佳。
對積層光學體進行拉伸或成形時,支撐體的tanδ的峰溫度為170℃以下為較佳。從可在低溫下成形的觀點考慮,tanδ的峰溫度為150℃以下為較佳,130℃以下為更佳。
在此,記載tanδ的測定方法。利用動態黏彈性測定裝置(ITKDVA公司製DVA-200)針對預先在溫度25℃、濕度60%的Rh環境下進行了2小時以上調濕之膜試樣,在下述條件下測定E”(損耗彈性模數)和E’(儲存彈性模數),將其作為求出tanδ(=E”/E’)之值。
裝置:ITKDVA公司製DVA-200
試樣:5mm、長度50mm(間隙20mm)
測定條件:拉伸模式
測定溫度:-150℃~220℃
升溫條件:5℃/min
頻率:1Hz
再者,在一般光學用途中,大多使用經拉伸處理的樹脂基材,藉由拉伸處理,tanδ的峰溫度大多會成為高溫。例如,TAC(三乙醯纖維素)基材(TG40,FUJIFILM Corporation製)的tanδ的峰溫度為180℃以上。
tanδ的峰溫度為170℃以下的支撐體並沒有特別限制,能夠使用各種樹脂基材。例如,可舉出聚乙烯、聚丙烯、降莰烯系聚合物等聚烯烴;環狀烯烴系樹脂;聚乙烯醇;聚對苯二甲酸乙二酯;聚甲基丙烯酸酯及聚丙烯酸酯等丙烯酸系樹脂;聚萘二甲酸乙二酯;聚碳酸酯;聚碸;聚醚碸;聚醚酮;聚苯硫醚及聚苯醚。其中,從容易購得或透明性優異的觀點考慮,較佳為環狀烯烴系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯或丙烯酸系樹脂,特佳為環狀烯烴系樹脂或聚甲基丙烯酸酯。
作為市售的樹脂基材,可舉出TECHNOLLOY S001G、TECHNOLLOY S014G、TECHNOLLOY S000、TECHNOLLOY C001、TECHNOLLOY C000(SUMIKA ACRYL CO.,LTD.)、Lumirror U類型、Lumirror FX10、Lumirror SF20(TORAY INDUSTRIES,INC.)、HK-53A(Higashiyama Film Co.,Ltd.)、Teflex FT3(Teijin DuPont Films)、ESUSHINA及SCA40(SEKISUI CHEMICAL CO.,LTD)、Zeonor Film(OPTES公司)、Arton Film(JSR Corporation)等。
支撐體的厚度並沒有特別限制,5~300μm為較佳,5~100μm為更佳,5~30μm為進一步較佳。
<各層的接著方法>
積層光學體為由複數個層構成之積層體。各層能夠利用任意接著方法接著,例如能夠使用黏著劑、接著劑。
作為黏著劑,能夠任意使用市售的黏著劑。從薄型化的觀點及降低積層光學體的表面粗糙度Ra的觀點考慮,黏著層的厚度為25μm以下為較佳,15μm以下為更佳,6μm以下為進一步較佳。又,黏著劑為不產生釋氣者為較佳。尤其,在進行拉伸或成形時,有時需要真空製程或加熱製程,在該等條件下亦不產生釋氣為較佳。
作為接著劑,能夠任意使用市售的接著劑等,例如能夠使用環氧樹脂系接著劑及丙烯酸樹脂系接著劑。
從薄型化的觀點及降低積層光學體的表面粗糙度Ra的觀點考慮,接著層的厚度為25μm以下為較佳,5μm以下為更佳,1μm以下為進一步較佳。又,從使接著層變薄的觀點及將接著劑以均勻的厚度塗佈於被黏體的觀點考慮,接著劑的黏度為300cP以下為較佳,100cP以下為更佳,10cP以下為進一步較佳。
又,被黏體具有表面凹凸時,從降低積層光學體的表面粗糙度Ra的觀點考慮,黏著劑及接著劑亦能夠選擇合適的黏彈性或厚度,以能夠包埋被接著層的表面凹凸。從包埋表面凹凸的觀點考慮,黏著劑及接著劑的黏度為50cP以上為較佳。又,厚度比表面凹凸的高度厚為較佳。
作為調整接著劑的黏度之方法,例如,可舉出使用包含溶劑之接著劑之方法。此時,能夠按照溶劑的比率來調整接著劑的黏度。又,藉由將接著劑塗佈於被黏體之後使溶劑乾燥,能夠進一步減薄接著劑的厚度。
在積層光學體中,從減少不必要的反射且抑制透射光及反射光的偏光度降低的觀點考慮,用於接著各層的黏著劑或接著劑與相鄰層的折射率差小為較佳。具體而言,相鄰層的折射率差為0.1以下為較佳,0.05以下為更佳,0.01以下為進一步較佳。黏著劑或接著劑的折射率例如能夠混合氧化鈦的微粒或氧化鋯的微粒等來調整。
又,膽固醇型液晶層、相位差層及線性偏光器雖在面內具有折射率的各向異性,但在面內所有方向上與相鄰層的折射率差為0.05以下為較佳。因此,黏著劑或接著劑可以在面內具有折射率各向異性。
又,各層之間的接著層的厚度為100nm以下亦較佳。若接著層的厚度為100nm以下,則可見範圍的光不易感知折射率差,能夠抑制不必要的反射。接著層的厚度為50nm以下為更佳。作為形成厚度為100nm以下的接著層之方法,例如,可舉出在貼合面蒸鍍氧化矽(SiOx層)等陶瓷接著劑之方法。貼合構件的貼合面能夠在貼合前實施電漿處理、電暈處理、皂化處理等表面改質處理及賦予底漆層。又,存在複數個貼合面時,能夠按貼合面調整接著層的種類或厚度。具體而言,例如,能夠按照以下(1)~(3)所示之順序設置厚度為100nm以下的接著層。
(1)將待積層的層貼合於由玻璃基材構成之偽支撐體。
(2)藉由蒸鍍等對待積層的層的表面和被積層的層的表面兩者形成厚度100nm以下的SiOx層。蒸鍍能夠將SiOx粉體作為蒸鍍源,例如,使用ULVAC,Inc.製蒸鍍裝置(型號ULEYES)等來進行。又,在所形成之SiOx層的表面預先實施電漿處理為較佳。
(3)將所形成之SiOx層彼此貼合之後,剝離偽支撐體。貼合例如在120℃的溫度下實施為較佳。
各層的塗佈、接著或貼合可以用卷對卷方式進行,亦可以用單片方式進行。卷對卷方式從提高生產力或減少各層的軸偏移的觀點考慮較佳。
另一方面,單片方式從適於少量、多品種生產或能夠選擇上述之接著層的厚度為100nm以下之類的特殊接著方法方面考慮為較佳。
又,作為將接著劑塗佈於被黏體之方法,例如,可舉出輥塗法、凹版印刷法、旋塗法、線棒塗佈法、擠出塗佈法、直接凹版塗佈法、逆向凹版塗佈法、模塗法、噴霧法及噴墨法等公知的方法。
<各層的直接塗佈>
在積層光學體的各層之間不具有接著層亦較佳。形成層時,藉由在已形成的相鄰層上直接進行塗佈,能夠省略接著層。進而,相鄰層的一者或兩者為包含液晶化合物之層時,為了在面內的所有方向減少折射率差,設定為液晶化合物的配向方向在界面連續改變為較佳。例如,對含有液晶化合物和二色性物質之線性偏光器直接塗佈含有液晶化合物之相位差層,藉由線性偏光器的基於液晶化合物之配向限制力,亦能夠使液晶化合物配向為相位差層的液晶化合物在界面連續。
<各層的積層順序>
積層光學體由複數個層構成,但積層該等之步驟的順序並沒有特別限制,能夠任意選擇。
例如,從由偽支撐體和功能層構成之膜轉印功能層時,調整積層順序以使轉印目標物的膜的厚度成為10μm以上,由此能夠防止轉印時的褶皺或龜裂。
又,從降低積層光學體的表面粗糙度Ra的觀點考慮,在表面凹凸大的層上積層另一層時,有時表面凹凸會進一步被放大,因此,從表面粗糙度Ra小的層依序積層為較佳。
又,亦能夠從積層光學體的製作步驟中的品質評價觀點考慮選擇積層的順序。例如,能夠積層膽固醇型液晶層以外的層,實施基於透射光學系統之品質評價之後,積層膽固醇型液晶層,實施反射光學系統中的品質評價。
又,亦能夠從提高積層光學體的製造產率或降低成本的觀點考慮選擇積層的順序。
作為本發明的第2實施形態中使用的相位差膜、包含該相位差膜之積層光學體及包含該相位差膜之複合透鏡的較佳之使用例,舉出使用了積層光學體之虛擬實境顯示裝置,對積層光學體的作用進行詳細說明。
圖3係使用了積層光學體之虛擬實境顯示裝置。如圖3所示,出射自圖像顯示面板500之光線1000透射圓偏光板400而成為圓偏光,透射半反射鏡300。接著,透射透鏡200,入射於積層光學體100而被反射,再次透射透鏡200之後,在半反射鏡300中再次被反射,再次透射透鏡200並入射於積層光學體100。此時,光線1000的圓偏光狀態在積層光學體100中反射時不會改變,而在半反射鏡中反射時變成與入射於積層光學體100時的圓偏光正交之圓偏光。因此,光線1000透射積層光學體100而被使用者視覺辨認。進而,光線1000在半反射鏡300中反射時,由於半反射鏡的形狀為凹面鏡,因此像被放大,使用者能夠視覺辨認被放大的虛像。上述機構被稱為往復光學系統或折返光學系統等。
另一方面,圖4係表示光線2000第一次入射於積層光學體100時不被反射而透射成為漏光的情況之示意圖。根據圖可知,此時,使用者視覺辨認到的是未放大像。該像被稱為重影等,要求減少。
積層光學體100滿足本發明的第2實施形態的要件,因此能夠減少光線第一次入射於積層光學體100時的透射光洩漏(亦即重影)。
又,積層光學體100滿足本發明的第2實施形態的要件,因此能夠提高光線第二次入射於積層光學體100時的透射率,提高虛像的亮度,進而能夠抑制虛像帶色。
如圖3及圖4所示,積層光學體100有時成形於透鏡等曲面上。由此,能夠抑制像面彎曲並改善瞳孔游動(Pupil Swim)。又,可獲得減少色差、擴大視角等效果。
例如,積層了反射型圓偏光器和具有1/4波長的相位差之相位差層而成之積層光學體由於膽固醇型液晶層不具有光學軸,因此不易產生拉伸或成形導致的偏光度降低。
將積層光學體(100)的一形態的層構成示於圖5。再者,在圖5中,未示出作為光學膜的積層光學體的非平面形狀,而是簡化示為平面形狀。
依序配置有膽固醇型液晶層(101)、正C板(102)、相位差層(103)、線性偏光器(104)、相位差層(105)、抗反射膜(106)。再者,對積層光學體進行拉伸或成形時,有可能相位差層的慢軸或線性偏光器的吸收軸發生畸變,但如上所述,膽固醇型液晶層即使進行拉伸或成形,仍保持具有高偏光度,來自膽固醇型液晶層的漏光的光量小,因此漏光的增加可以被抑制為少量。
又,將在本發明的第2實施形態中使用的膽固醇型液晶層(101)的層構成的一例示於圖6。依序配置有第一光反射層(131)、第二光反射層(132)、第三光反射層(133)、第四光反射層(134)。再者,在圖6中,未示出光學膜可包含的膽固醇型液晶層的非平面形狀,而是簡化示為平面形狀。
將積層光學體(100B)的又一形態的不同的層構成示於圖7。再者,在圖7中,未示出作為光學膜的積層光學體的非平面形狀,而是簡化示為平面形狀。
在積層光學體(100B)中,依序配置有正C板(111)、相位差層(112)、線性偏光型反射偏光器(113)、線性偏光器(114)、相位差層(115)及抗反射膜(116)。
又,積層光學體的表面粗糙度Ra為100nm以下為較佳。若Ra小,則例如將積層光學體適用於虛擬實境顯示裝置等時能夠提高圖像的清晰度,因此較佳。本發明人等推測,光在積層光學體中反射時,若存在凹凸,則會導致反射光的角度畸變、像的畸變或模糊。積層光學體的Ra為50nm以下為較佳,30nm以下為更佳,10nm以下為進一步較佳。
又,積層光學體積層複數個層來製作。在具有凹凸的層上積層另一層時,有時凹凸被放大。因此,在積層光學體中,所有層的Ra均小為較佳。積層光學體的各層的Ra分別為50nm以下為較佳,30nm以下為更佳,10nm以下為進一步較佳。
又,從提高反射像的圖像清晰度的觀點考慮,尤其膽固醇型液晶層的Ra小為較佳。
表面粗糙度Ra例如能夠使用非接觸表面.層截面形狀計測系統VertScan(Mitsubishi Chemical Systems,Inc.製)來測定。由於Vertscan為利用來自試樣的反射光的相位之表面形狀計測法,因此在測定由固定膽固醇型液晶相而成之光反射層構成之膽固醇型液晶層時,有時會導致來自膜內部的反射光重疊而無法準確地測定表面形狀。此時,為了提高表面的反射率來進一步抑制來自內部的反射,可以在試樣的表面形成金屬層。作為在試樣的表面形成金屬層之主要方法,使用濺射法。作為濺射材料,使用Au、Al及Pt等。
積層光學體的每單位面積的點缺陷數少為較佳。由於積層光學體藉由積層複數個層來製作,因此為了減少積層光學體整體的點缺陷數,各層中的點缺陷數亦少為較佳。具體而言,各層的點缺陷數為每平方米20個以下為較佳,10個以下為更佳,1個以下為進一步較佳。作為積層光學體整體,點缺陷數為每平方米100個以下為較佳,50個以下為更佳,5個以下為進一步較佳。
點缺陷會導致透射光的偏光度降低或圖像清晰度降低,因此少為較佳。
在此,點缺陷包括異物、傷痕、污漬、膜厚變動及液晶化合物的配向不良等。
又,關於上述點缺陷的個數,對大小為較佳為100μm以上(更佳為30μm以上,最佳為10μm以上)的點缺陷的個數進行計數為較佳。
又,為了將對組裝到虛擬實境顯示裝置及電子取景器等光學系統內之眼動追蹤、表情識別及虹膜辨識等將近紅外光用於光源之各種感測器的影響抑制為最小,積層光學體對近紅外光具有透射性為較佳。
<複合透鏡>
複合透鏡的一形態包含透鏡和本發明的第2實施形態的光學膜。在透鏡的一面可以形成有半反射鏡。作為透鏡,能夠使用凸透鏡及凹透鏡。作為凸透鏡,能夠使用雙凸透鏡、平凸透鏡及凸彎月形透鏡。作為凹透鏡,能夠使用雙凹透鏡、平凹透鏡及凹彎月形透鏡。
作為用於虛擬實境顯示裝置之透鏡,為了擴大視角,凸彎月形透鏡或凹彎月形透鏡為較佳,從進一步抑制色差少的觀點考慮,凹彎月形透鏡為更佳。
作為透鏡材料,能夠使用玻璃、結晶及塑膠等對可見光透明的材料。由於透鏡的雙折射會成為彩虹斑紋或漏光的原因,因此小為較佳,雙折射為零的材料為更佳。
<虛擬實境顯示裝置>
虛擬實境顯示裝置的一形態包括至少出射偏光之圖像顯示裝置和包含本發明的第2實施形態的光學膜之複合透鏡。又,亦可以具有除其以外的半反射鏡或屈光度調整透鏡等附加光學構件。
<圖像顯示裝置>
作為用於本發明的第2實施形態之圖像顯示裝置,能夠使用公知的圖像顯示裝置。例如,可例示有機電致發光顯示裝置、LED(Light Emitting Diode:發光二極體)顯示裝置及微型LED顯示裝置等在透明基板上排列了自發光型微細發光體之顯示裝置。該等自發光型顯示裝置通常在顯示面貼合有(圓)偏光板以防止顯示面的反射。因此,出射光偏振。又,作為其他圖像顯示裝置,例示出液晶顯示裝置。液晶顯示裝置亦在表面具有偏光板,因此出射光偏振。以下說明中,將有機電致發光顯示裝置亦稱為OLED。OLED係指『Organic Light Emitting Diode:有機發光二極體』的縮寫。
<成形方法>
上述具有非平面形狀之光學膜的製造方法並沒有特別限制。
其中,本發明的第2實施形態的光學膜的成形方法包括:對具有平面形狀之光學膜進行加熱之步驟;將經加熱之光學膜按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟;及裁切光學膜之步驟為較佳。
以下,對各步驟進行詳細說明。
(對具有平面形狀之光學膜進行加熱之步驟)
在本步驟中使用的光學膜具有平面形狀。如下所述,在該具有平面形狀之光學膜上轉印規定的形狀,獲得上述之具有非平面形狀之光學膜。
具有平面形狀之光學膜包含上述之具有非平面形狀之光學膜可具有的各種構件(例如,相位差膜等)。其中,具有平面形狀之光學膜所包含之各種構件具有平面形狀。
作為對具有平面形狀之光學膜進行加熱之方法,可舉出基於接觸經加熱之固體之加熱、基於接觸經加熱之液體之加熱、基於接觸經加熱之氣體之加熱、基於照射紅外線之加熱及基於照射微波之加熱等,能夠在即將成形前進行遠程加熱之基於照射紅外線之加熱為較佳。
加熱中使用的紅外線的波長為1.0μm~30.0μm為較佳,1.5μm~5μm為更佳。
作為IR光源,能夠使用在石英管中封入鎢絲而成之近紅外燈加熱器或作為將石英管多重化並用空氣冷卻石英管之間的一部分之機構的波長控制加熱器等。又,藉由在光學膜上賦予紅外線的照射量分布,能夠根據目的控制成形中的物性值。作為賦予強度分布之方法,可利用對IR光源的配置密度設置疏密之方法及在IR光源與光學膜配置將對紅外光的透射率圖案化之濾波器之方法等。作為將透射率圖案化之濾波器,使用在玻璃上蒸鍍金屬之濾波器、將膽固醇型液晶層的反射帶紅外化之濾波器、在介電體多層膜中將反射帶紅外化之濾波器、塗佈了吸收紅外線之油墨之濾波器等。關於光學膜的溫度控制,藉由紅外線照射的強度進行控制,藉由紅外線照射時間或紅外線照射的照度進行控制。光學膜的溫度能夠使用非接觸放射溫度計或熱電偶等進行監測,能夠在目標溫度下成形。
(將光學膜按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟)
作為將經加熱之光學膜按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之方法,可利用成形空間的減壓及/或加壓。又,亦能夠利用壓入模具之方法。
在本步驟中使用的成形裝置的一形態中,由在上方向具有開口部之模箱1和在下方向具有開口部之模箱2構成,為了形成成形空間,將模箱1的開口部與模箱2的開口部直接或經由其他夾具拼合,由此形成密閉的成形空間。在成形空間內配置被成形的形狀的模具(亦稱為被黏體)和被成形的被成形膜。被成形膜作為分隔物,將由模箱1和模箱2構成之成形空間分為2個空間。模具配置於被成形膜下側的模箱1側。真空成形裝置進一步分散配置有複數個用於加熱被成形膜的加熱元件。加熱元件可以配置於成形空間內,亦可以配置於成形空間外並隔著透明窗對被成形膜進行加熱照射。
(光學膜的裁切步驟)
作為將所成形之光學膜切成任意形狀之方法,能夠利用切刀、剪刀、切割繪圖儀及雷射裁切機等。
<不產生相位差分布之成形方法的概念>
為了成形具有平面形狀之光學膜來獲得上述之具有非平面形狀、相位差的面內偏差未達5%的光學膜,成形時不產生相位差的面內分布為較佳。以下,以光學膜所包含之相位差膜作為一例,對不產生相位差分布之成形方法的概念進行詳細說明。
如上所述,將相位差膜成形為曲面時,不產生相位差的面內分布為較佳。由此,即使在虛擬實境顯示裝置的中的餅乾透鏡中使用進行了曲面成形之相位差膜,亦能夠抑制產生重影。
相位差膜的相位差產生面內分布的原因是因為成形後的膜厚d根據部位而不同,由此雙折射Δn與膜厚d的乘積亦即相位差Re具有面內分布。膜厚d具有面內分布的原因是因為成形時的拉伸倍率(正交的2個方位的拉伸倍率的乘積)會根據部位而不同。因此,為了抑制該情況,需要使其變形為追隨模具的曲面之形狀的同時使正交的2方位的拉伸倍率的乘積一定。作為正交的2個方位,例如,將曲面成形時的模具形狀的重心位置設定為點O,設想以點O為中心的圓座標系時,各點的徑向(將各點的位置與點O連結之直線延伸的方向)的拉伸倍率與周向(與徑向正交的方向)的拉伸倍率的乘積一定為較佳。在此,一定係指將面內偏差(%)以{(最大值-最小值)/平均值}×100表示時,未達5%為較佳,未達3%為更佳,未達1%為進一步較佳。下限並沒有特別限制,可舉出0%。
再者,上述徑向的拉伸倍率及上述周向的拉伸倍率的計算方法在後面進行說明。
將徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積的偏差設定為未達5%,能夠將膜厚不均抑制為未達5%,由此能夠將相位差不均抑制為未達5%。
進而,將徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積的偏差設定為未達3%,能夠將膜厚不均抑制為未達3%,由此能夠將相位差不均抑制為未達3%。
進而,將徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積的偏差設定為未達1%,能夠將膜厚不均抑制為未達1%,由此能夠將相位差不均抑制為未達1%。
作為用於實現這一點的具體的拉伸特性,隨著自點O的距離加大,徑向的拉伸倍率增加為較佳。更佳為將自點O的距離設定為x時,徑向的拉伸倍率滿足下述式為較佳。
徑向的拉伸倍率=p*x/R/sqrt(1-(1-p*x
2/2/R
2)
2)
在此,*表示乘積,sqrt表示平方根。又,p表示徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積、R表示模具的曲率半徑。
<模具的設置方法>
將模具設置為成形裝置之方法並沒有特別限制。例如,能夠在上述成形裝置的下側的模箱1內設置天板為水平可動式的載置台,並在該載置台上設置模具。此時,將成形裝置的內部抽真空之後,抬升可動式載置台,由此能夠將模具按壓在被成形膜上。
又,設置於載置台上的模具可以為1個,亦可以為複數個。從提高生產力的觀點考慮,使用面積大於模具面積之被成形膜,藉由設置複數個模具,亦能夠同時製作複數個成形體。
<用於把持模具的夾具>
又,為了使模具不在載置台上移動,使用具有可嵌入模具的凹槽之夾具把持模具亦較佳。藉由如此處理,能夠固定模具使其不在載置台上移動。
又,把持模具的夾具包覆模具的成形面(貼合被成形膜之面)以外的面為較佳。被成形膜欲包覆模具的成形面及其以外的模具的端面時,被成形膜會大幅被拉伸,因此有時會對膜的膜厚或光學特性帶來顯著的不均。因此,使用包覆模具的成形面以外的面之夾具,防止被成形膜接觸成形面以外的面為較佳。
又,夾具在模具不存在的部分具有與模具的成形面相同程度的高度且具有水平面為較佳。藉由如此處理,能夠抑制被成形膜在模具的成形面以外的部分被拉伸,能夠提高膜的膜厚或光學特性的均勻性。
又,在模具中成形被成形膜時,將設置了夾具及模具之可動式載置台抬升至模具的成形面的位置處於與被成形膜的位置大致相等的高度之後成形為較佳。藉由如此處理,能夠防止被成形膜接觸夾具的端面而膜被大幅拉伸。
上述夾具可以與上述載置台成為一體。
<光學膜向被黏體的貼合方法>
將光學膜貼合於被黏體之方法並沒有特別限制。例如,藉由上述任意方法將光學膜成形為曲面形狀之後,可以使用接著劑等接著於透鏡等被黏體。
又,從簡化步驟的觀點考慮,在光學膜的接觸模具的面上預先貼合黏著片,成形為曲面形狀的同時,貼合於模具的曲面部為較佳。
<拉伸倍率的評價方法>
為了評價成形方法的每個部位的拉伸倍率,例如,將如圖8所示之圖案描繪在成形前的膜上。作為該圖案的1例,描繪出以在成形前的膜上描繪的內切圓(能夠描繪最大半徑的圓)的半徑的1/4間隔描繪之等間隔的圓(例如,在圖8中用實線表示之內切圓的半徑為20mm,描繪用半徑5mm間隔的虛線表示之圓),在方位角方向上以45度刻度描繪等間隔的直線(圖8中的直線狀的破線)。再者,圓的中心相當於膜的重心。又,上述直線均為通過圓的中心之直線。將該圖案的交點的座標在成形前後測定,求出相鄰交點間的變化率,由此能夠評價徑向的拉伸倍率。更具體而言,將位於徑向上的2點間的、成形前的2點間的距離設定為L0,將成形後的2點間的距離設定為L1時,拉伸倍率可藉由計算L1/L0來獲得。按照上述順序,計算32個L1/L0,作為各點的徑向的拉伸倍率。
又,藉由使用相對於圓的中心之各交點的座標,能夠評價周向的拉伸倍率。更具體而言,將自成形前的中心的距離設定為r0,將投影到成形後與中心的切平面平行的平面時的中心與交點的距離設定為r1,用該距離描繪之圓的圓周長度從2πr0變成2πr1,因此周向的拉伸倍率能夠以r1/r0求出。r0、r1能夠從各點的xyz座標(中心為原點0,0,0),由r0=sqrt(x0
2+y0
2)、r1=sqrt(x1
2+y1
2)求出。按照上述順序,適當變更r0,計算求出了上述徑向的拉伸倍率之32個各點的r1/r0,作為各點在周向的拉伸倍率。
計算如上計算的32個各點的徑向的拉伸倍率與周向(與徑向正交的方向)的拉伸倍率的乘積,求出最大值、最小值及平均值,計算上述面內偏差(%)。
<不產生相位差分布之成形方法1>
作為不產生相位差分布之成形方法的一例,可舉出一種光學膜的成形方法,其包括:加熱步驟,對具有平面形狀之光學膜進行加熱;第一成形步驟,將經加熱之光學膜按壓在第一模具上並使其沿第一模具的形狀變形;及第二成形步驟,將在第一成形步驟中成形之光學膜按壓在第二模具上並使其沿第二模具的形狀變形。
其中,在上述成形方法中,第一模具的形狀包括凸狀的曲面部分,第二模具的形狀包括凹狀的曲面部分為較佳。
又,在上述成形方法中,第一模具的曲率半徑大於第二模具的曲率半徑為較佳。
由此,能夠賦予隨著自中心的距離加大而徑向的拉伸倍率增加之成形特性。其結果,能夠抑制徑向的拉伸倍率與周向的倍率的乘積的偏差、膜厚不均、相位差不均。
以下,對上述方法的較佳態樣進行更詳細的說明。
首先,參考圖9~11,對使用具有凹面形狀成形面之成形模具形成膜時產生的現象進行說明。圖9及10示出使用具有凹面形狀成形面之成形模具形成膜時的順序,圖11示出成形中使用的膜。
如圖9所示,在具有凹面形狀成形面之成形模具220上配置圓形狀的膜222,如圖10所示,使膜222沿成形模具220的成形面變形,由此可獲得轉印有凹面形狀之膜224。
通常,此類凹面成形時,在包圍圖9及11所示之膜222的中央部222C及中央部222C之周緣部222R產生拉伸倍率差異。更具體而言,膜222的中央部222C比膜222的周緣部222R更容易被拉伸。其結果,在轉印有凹面形狀之膜224中,中央部224C的膜厚比周緣部224R的膜厚薄。
接著,參考圖11~13,對使用具有凸面形狀成形面之成形模具形成膜時產生的現象進行說明。圖12及13示出使用具有凸面形狀成形面之成形模具形成膜時的順序,圖11示出成形中使用的膜。
如圖12所示,在具有凸面形狀成形面之成形模具226上配置圓形狀的膜222,如圖13所示,使膜222沿成形模具226的成形面變形,由此可獲得轉印了凸面形狀之膜228。
通常,在此類凸面成形時,在圖11及12所示之膜222的中央部222C及周緣部222R產生拉伸倍率差異。更具體而言,膜222的周緣部222R比膜222的中央部222C更容易被拉伸。其結果,在轉印有凸面形狀之膜228中,周緣部228R的膜厚比中央部228C的膜厚薄。
如上所述,凹面成形時,所獲得之膜的中央部的膜厚比周緣部的膜厚薄,凸面成形時,所獲得之膜的周緣部的膜厚比中央部的膜厚薄。
因此,如上所述,作為上述成形方法1的較佳態樣,可舉出包括如下步驟之製造方法:步驟1A,使用具有凸面形狀成形面之成形模具,使平面形狀的光學膜沿該成形模具的成形面變形;以及步驟2A,使用具有比上述凸面形狀成形面的曲率半徑小的曲率半徑的凹面形狀成形面之成形模具,將轉印有藉由步驟1A獲得之凸面形狀之光學膜的與接觸上述步驟1A的成形模具的表面相反的一側的表面作為上述成形模具的成形面側,使轉印有凸面形狀之光學膜沿上述凹面形狀成形面變形。
以下,參考附圖對上述成形方法1的較佳態樣進行說明。
在成形方法1的較佳態樣中,首先,實施使用具有凸面形狀成形面之成形模具並使平面形狀的光學膜沿該成形模具的成形面變形之步驟1A。藉由實施本步驟,如圖14所示,可獲得在具有凸面形狀成形面之成形模具230上轉印有凸面形狀之光學膜232。在該光學膜232中,如參考上述圖12及13所說明,光學膜232的周緣部232R的膜厚比中央部的膜厚薄。
接著,實施使用具有比上述凸面形狀成形面的曲率半徑小的曲率半徑的凹面形狀成形面之成形模具,將轉印有藉由步驟1A獲得之凸面形狀之光學膜的與接觸上述步驟1A的成形模具的表面相反的一側的表面作為上述成形模具的成形面側,使轉印有凸面形狀之光學膜沿上述凹面形狀成形面變形之步驟2A。步驟2A中使用的具有凹面形狀成形面之成形模具234的成形面的曲率半徑比步驟1A中使用的具有凸面形狀成形面之成形模具230的成形面的曲率半徑小。在步驟2A中,首先,如圖15所示,在具有曲率半徑比步驟1A中使用的成形模具230小的成形面之成形模具234上配置步驟1A中獲得之光學膜232。再者,在成形模具234上配置光學膜232時,以光學膜232的與接觸成形模具230的表面相反的一側的表面位於成形模具234的成形面側的方式配置。接著,如圖16所示,使光學膜232沿成形模具234的成形面變形,可獲得具有曲面形狀部之光學膜236。
如參考圖9及10所說明,凹面成形時,通常,膜的中央部的膜厚比周緣部的膜厚薄。因此,實施步驟2A時,光學膜232的中央部232C的膜厚的減少量大於周緣部232R的膜厚的減少量。
亦即,在步驟1A中,光學膜的周緣部的膜厚的減少量大於中央部的膜厚的減少量,在步驟2A中,光學膜的中央部的膜厚的減少量大於周緣部的膜厚的減少量,因此實施步驟1A及步驟2A時,中央部及周緣部的膜厚的減少量大致相同,其結果,在所獲得之光學膜236中可抑制產生膜厚的面內偏差。
如上所述,步驟2A中使用的成形模具的成形面的曲率半徑比步驟1A中使用的成形模具的成形面的曲率半徑小。
步驟2A中使用的成形模具的成形面的曲率半徑(CA2)與步驟1A中使用的成形模具的成形面的曲率半徑(CA1)之比(CA2/CA1)根據想要製造的光學膜選擇最佳值,0.6~0.9為較佳,0.7~0.85為更佳。
再者,曲率半徑根據步驟1A中使用的成形模具的成形面的位置而不同時,將最小的曲率半徑作為上述“步驟1A中使用的成形模具的成形面的曲率半徑”。
又,曲率半徑根據步驟2A中使用的成形模具的成形面的位置而不同時,將最小的曲率半徑作為上述“步驟2A中使用的成形模具的成形面的曲率半徑”。
[不產生相位差分布之成形方法2]
作為不產生相位差分布之成形方法的另一例,可舉出一種光學膜的成形方法,其包括:對具有平面形狀之光學膜進行加熱之步驟;將經加熱之光學膜按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟;裁切已變形的光學膜之步驟,加熱步驟為藉由對光學膜照射紅外線來進行加熱之步驟,紅外線的照射量在光學膜的面內具有分布。
其中,在上述成形方法中,模具實質上為凹面球狀,從光學膜的面的法線方向將光學膜的面內的位置投影到模具上時,照射到位於凹面球狀的頂點之光學膜上的紅外線照射量少於照射到位於凹面球狀的端部之光學膜上的紅外線照射量為較佳。
又,在上述成形方法中,模具實質上為凹面球狀,從光學膜的面的法線方向將光學膜的面內的位置投影到模具上時,位於凹面球狀的頂點之光學膜的溫度低於位於凹面球狀的端部之光學膜的溫度為較佳。
由此,能夠賦予隨著自中心的距離加大而徑向的拉伸倍率增加之成形特性。其結果,能夠抑制徑向的拉伸倍率與周向的倍率的乘積的偏差、膜厚不均、相位差不均。
以下,對上述方法的較佳態樣進行更詳細的說明。
如上所述,使用具有凹面形狀成形面之成形模具時,膜的中央部的膜厚容易比周緣部的膜厚薄。
因此,在上述成形方法2的較佳態樣中,如圖17及18所示,藉由使配置於具有凹面形狀成形面之成形模具240上的、平面形狀的光學膜242的周緣部242R的基於紅外線照射之加熱溫度高於中央部242C的基於紅外線照射之加熱溫度,使光學膜242沿成形面變形時,周緣部242R容易拉伸。亦即,如上所述,通常,在使用了具有凹面形狀成形面之成形模具之成形中,中央部的膜厚的減少量大於周緣部的膜厚的減少量,相對於此,藉由變更中央部和周緣部的加熱條件,使中央部更難以拉伸,使周緣部更容易拉伸,抑制中央部的膜厚減少量,並且加大周緣部的膜厚減少量。其結果,在已變形的光學膜中,可抑制膜厚的面內偏差。
在本發明中,第1實施形態~第2實施形態能夠組合使用。
例如,可以組合使用第1實施形態之光學功能性膜和第2實施形態之光學膜的成形方法。作為一例,可以藉由第2實施形態之成形方法1或成形方法2成形第1實施形態之光學功能性膜來製造具有非平面形狀之光學膜。
以上為第1實施形態~第2實施形態的組合的一例,在本發明中,並不限定於上述組合。
[實施例]
以下,舉出實施例,對本發明的特徵進行更具體的說明。再者,以下所示之材料、使用量、比例、處理內容及處理順序等,只要不脫離本發明的主旨,則能夠適當變更。又,只要不脫離本發明的主旨,亦能夠採用以下所示之構成以外的構成。
<<第1實施形態>>
〔相位差層1的製作〕
參考日本特開2020-084070號公報的0151~0163段中記載之方法,使用包含具有聚合性基之液晶性化合物之相位差層形成用塗佈液A1,在由醯化纖維素膜構成之偽支撐體上製作了逆色散性的相位差層1。其中,將為了聚合液晶性化合物而對塗佈液A1的塗膜中照射紫外線時的紫外線的照射量從300mJ/cm
2變更為50mJ/cm
2。
所獲得之相位差層1的相位差為Re=146nm、Rth=73nm。又,相位差層1的液晶性化合物的聚合率為26%。又,在相位差層1中,上述液晶性化合物沿一方向配向。
再者,在本實施例中,各光學功能性膜或各層的相位差藉由使用AxoScan OPMF-1(OPTO SCIENCE,INC.製)之上述方法進行了測定。又,各光學功能性膜或各層的液晶性化合物的聚合率使用紅外分光光度計(Bio-Rad Laboratories,Inc.製“FTS-6000”),藉由觀測基於聚合性基之吸收峰之上述方法進行了測定。
在製造實施例1及2的虛擬實境顯示裝置時,將如此製作的相位差層1用作光學功能性膜。
〔相位差層2的製作〕
將為了聚合液晶性化合物而對塗佈液A1的塗膜照射的紫外線的照射量變更為300mJ/cm
2,除此以外,以與相位差層1的製作相同的方法,製作了相位差層2。
所獲得之相位差層2的相位差為Re=145nm、Rth=72nm。又,相位差層2所包含的液晶性化合物的聚合率為73%,在相位差層2中液晶性化合物沿一方向配向。
在製造比較例1的虛擬實境顯示裝置時,將如此製作的相位差層2用作光學功能性膜。
〔膽固醇型液晶層用塗佈液的製備〕
(膽固醇型液晶層用塗佈液R-1)
將以下所示之組成物在保持為70℃的溫度之容器中攪拌、溶解,製備了膽固醇型液晶層用塗佈液R-1。在此,R表示包含棒狀液晶性化合物之塗佈液。
―――――――――――――――――――――――――――
膽固醇型液晶層用塗佈液R-1
―――――――――――――――――――――――――――
.甲基乙基酮 120.9質量份
.環己酮 21.3質量份
.下述棒狀液晶性化合物的混合物 100.0質量份
.光聚合起始劑B 1.00質量份
.下述手性試劑A 3.00質量份
.下述界面活性劑F1 0.027質量份
.下述界面活性劑F2 0.067質量份
―――――――――――――――――――――――――――
(膽固醇型液晶層用塗佈液R-2)
將手性試劑A的添加量變更為下述表所示,除此以外,以與膽固醇型液晶層用塗佈液R-1相同的方法製備了膽固醇型液晶層用塗佈液R-2。
表1.含有棒狀液晶性化合物之塗佈液的手性試劑量
[表1]
塗佈液名 | 手性試劑量 (質量份) |
液R-1 | 3.00 |
液R-2 | 3.62 |
棒狀液晶性化合物的混合物
[化學式1]
上述混合物中,數值為質量%。又,R為鍵結於氧原子之基團。進而,上述棒狀液晶性化合物在波長300~400nm處的平均莫耳吸光係數為140/mol.cm。
手性試劑A
[化學式2]
界面活性劑F1
[化學式3]
界面活性劑F2
[化學式4]
光聚合起始劑B
[化學式5]
手性試劑A為螺旋扭轉力(HTP:Helical Twisting Power)因光減少的手性試劑。
(膽固醇型液晶層用塗佈液D-1)
將以下所示之組成物在保持為50℃的溫度之容器中攪拌、溶解,製備了膽固醇型液晶層用塗佈液D-1。在此,D表示包含圓盤狀液晶性化合物之塗佈液。
―――――――――――――――――――――――――――
膽固醇型液晶層用塗佈液D-1
―――――――――――――――――――――――――――
.下述圓盤狀液晶性化合物(A) 80質量份
.下述圓盤狀液晶性化合物(B) 20質量份
.聚合性單體E1 10質量份
.界面活性劑F4 0.3質量份
.光聚合起始劑(BASF公司製IRGACURE-907) 3質量份
.手性試劑A 4.00質量份
.甲基乙基酮 290質量份
.環己酮 50質量份
―――――――――――――――――――――――――――
(膽固醇型液晶層用塗佈液D-2)
將手性試劑A的添加量變更為下述表2所示,除此以外,以與膽固醇型液晶層用塗佈液D-1相同的方法製備了膽固醇型液晶層用塗佈液D-2。
表2.含有圓盤狀液晶性化合物之塗佈液的手性試劑量
[表2]
塗佈液名 | 手性試劑量 (質量份) |
液D-1 | 4.00 |
液D-2 | 5.30 |
圓盤狀液晶性化合物(A)
[化學式6]
圓盤狀液晶性化合物(B)
[化學式7]
聚合性單體E1
[化學式8]
界面活性劑F4
[化學式9]
〔膽固醇型液晶層1的製作〕
作為偽支撐體,準備了厚度50μm的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)膜(TOYOBO CO.,LTD.製A4100)。該PET膜在一面具有易接著層。
對沒有上述PET膜的易接著層之面進行摩擦處理,利用線棒塗佈器塗佈以上製備之膽固醇型液晶層用塗佈液R-1之後,在110℃下乾燥了120秒。之後,在低氧環境下(100ppm以下),以100℃照射照度40mW/cm
2、照射量50mJ/cm
2的金屬鹵素燈的光來進行硬化,由此形成了由膽固醇型液晶層構成之紅色光反射膽固醇型液晶層。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的紅色光反射膽固醇型液晶層的膜厚成為4.5μm。
所獲得之紅色光反射膽固醇型液晶層的液晶性化合物的聚合率為17%。
接著,以放電量150W.min/m
2對紅色光反射膽固醇型液晶層的表面進行電暈處理之後,利用線棒塗佈器在進行了電暈處理之表面上塗佈了膽固醇型液晶層用塗佈液D-1。接著,將塗佈膜以70℃乾燥2分鐘,使溶劑氣化之後,以115℃進行3分鐘的加熱熟化,由此獲得了均勻的配向狀態。之後,將該塗佈膜保持為45℃的同時在氮氣環境下利用金屬鹵素燈對塗佈膜照射紫外線(照射量:50mJ/cm
2)來進行硬化,由此在紅色光反射膽固醇型液晶層上形成了黃色光反射膽固醇型液晶層。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的黃色光反射膽固醇型液晶層的膜厚成為3.3μm。
所獲得之黃色光反射膽固醇型液晶層的液晶性化合物的聚合率為21%。
接著,利用線棒塗佈器在黃色光反射膽固醇型液晶層上塗佈膽固醇型液晶層用塗佈液R-2之後,以110℃乾燥了120秒。之後,在低氧環境下(100ppm以下),以100℃照射照度40mW、照射量50mJ/cm
2的金屬鹵素燈的光來進行硬化,由此在黃色光反射膽固醇型液晶層上形成了綠色光反射膽固醇型液晶層。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的綠色光反射膽固醇型液晶層的膜厚成為2.7μm。
所獲得之綠色光反射膽固醇型液晶層的液晶性化合物的聚合率為19%。
接著,以放電量150W.min/m
2對綠色光反射膽固醇型液晶層的表面進行電暈處理之後,利用線棒塗佈器在進行了電暈處理之表面上塗佈了膽固醇型液晶層用塗佈液D-2。接著,將塗佈膜以70℃乾燥2分鐘,使溶劑氣化之後,以115℃進行3分鐘的加熱熟化,由此獲得了均勻的配向狀態。之後,將該塗佈膜保持為45℃的同時在氮氣環境下利用金屬鹵素燈對塗佈膜照射紫外線(照射量:50mJ/cm
2)來進行硬化,由此在綠色光反射膽固醇型液晶層上形成了藍色光反射膽固醇型液晶層。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的藍色光反射膽固醇型液晶層的膜厚成為2.5μm。
所獲得之藍色光反射膽固醇型液晶層的液晶性化合物的聚合率為24%。
如此,獲得了依序積層紅色光反射膽固醇型液晶層、黃色光反射膽固醇型液晶層、綠色光反射膽固醇型液晶層及藍色光反射膽固醇型液晶層而成之膽固醇型液晶層1(光學功能性膜)。
〔光學積層體1的製作〕
作為基材,準備SUMIKA ACRYL CO.,LTD.製PMMA膜“TECHNOLLOY S001(厚度75μm)”,使用紫外線硬化型接著劑將上述之帶偽支撐體的相位差層1貼合在基材上。接著,從相位差層1剝離去除了用作偽支撐體之醯化纖維素膜。如此,獲得了具有相位差層1和基材之光學積層體1。
再者,藉由上述tanδ的測定方法進行測定之結果,構成上述基材之樹脂的tanδ的峰溫度為100℃。
〔光學積層體2的製作〕
將相位差層1變更為相位差層2,除此以外,以與光學積層體1的製作方法相同的方法,獲得了光學積層體2。
〔光學積層體3的製作〕
將相位差層1變更為膽固醇型液晶層1,除此以外,以與光學積層體1的製作方法相同的方法,獲得了光學積層體3。
[實施例1]
拆解HTC公司製虛擬實境顯示裝置“VIVE FLOW”,從鏡筒取出了光學透鏡。再者,“VIVE FLOW”為採用了餅乾透鏡之虛擬實境顯示裝置,作為圖像顯示裝置,使用了從貼合於表面之偏光板出射圓偏光之液晶顯示裝置。
又,所取出之光學透鏡為一面形成有半反射鏡塗層之雙凸透鏡及平面上貼合有光學積層體之平凸透鏡這2個。
在所取出之2個光學透鏡中,在雙凸透鏡的與形成有半反射鏡塗層之面相反的面上,利用真空成形法成形上述光學積層體1的同時進行貼附,由此獲得了成形為包含曲面之立體形狀之成形體。再者,作為用於將光學積層體1貼附於雙凸透鏡的黏著劑,使用LINTEC Corporation製黏著劑“NCF-D695”,形成了厚度5μm的黏著劑層。以下,利用真空成形法時,同樣使用LINTEC Corporation製黏著劑“NCF-D695”,將光學膜貼附於曲面上。
以300mJ/cm
2的強度,對如此獲得之成形體照射紫外線,獲得了依序具有相位差層1(λ/4相位差層)、雙凸透鏡及半反射鏡塗層之光學組件1。在光學組件1中,相位差層1的液晶性化合物的聚合率為78%。
接著,從所取出之平凸透鏡的平面剝離光學積層體,取而代之依序貼合了吸收型偏光器、3M Company製反射型線性偏光器“APF”及Dexerials Corporation製抗反射膜“AR100”,由此獲得了帶光學積層體的平凸透鏡A。
代替上述取出的雙凸透鏡及平凸透鏡,將所獲得之光學組件1及帶光學積層體的平凸透鏡A分別組裝到“VIVE FLOW”的鏡筒,製作了實施例1的虛擬實境顯示裝置。
[實施例2]
拆解HTC公司製虛擬實境顯示裝置“VIVE FLOW”,取出了上述2個光學透鏡。
在所取出之2個光學透鏡中,作為代替貼合有光學積層體之平凸透鏡之光學透鏡,準備了凸面側的曲率半徑65mm、直徑50mm、焦距125mm的平凸透鏡1作為貼合有。在平凸透鏡1的凸面側,利用真空成形法依序成形吸收型偏光器、上述光學積層體1及上述光學積層體3的同時進行貼附,由此獲得了成形為包含曲面之立體形狀之成形體。
接著,將所獲得之成形體在110℃下加熱30秒,進行使分別包含於相位差層1及膽固醇型液晶層中之液晶性化合物配向的配向處理之後,進一步以300mJ/cm
2的強度對相位差層1及膽固醇型液晶層照射紫外線,由此獲得了光學組件2。所獲得之光學組件2依序具有平凸透鏡、吸收型偏光器、相位差層1(λ/4相位差層)及膽固醇型液晶層1(反射型圓偏光器)。從光學組件2剝離光學積層體1的一部分來測定光學組件2的相位差層1的液晶性化合物的聚合率,結果為73%。同樣地,膽固醇型液晶層1的液晶性化合物的聚合率為65%。
代替上述取出的平凸透鏡,將所獲得之光學組件2組裝到“VIVE FLOW”的鏡筒,將上述取出的雙凸透鏡再次組裝到“VIVE FLOW”的鏡筒,製作了實施例2的虛擬實境顯示裝置。
[比較例1]
拆解HTC公司製虛擬實境顯示裝置“VIVE FLOW”,取出了上述2個光學透鏡。
在所取出之2個光學透鏡中,在雙凸透鏡的與形成有半反射鏡塗層之面相反的面上,利用真空成形法成形上述光學積層體2的同時進行貼附,由此獲得了成形為包含曲面之立體形狀之成形體。將如此獲得之成形體作為光學組件3。在光學組件3中,相位差層2的一部分破裂。
接著,從所取出之平凸透鏡的平面剝離光學積層體,取而代之依序貼合了吸收型偏光器、3M Company製反射型線性偏光器“APF”及Dexerials Corporation製抗反射膜“AR100”,由此獲得了帶光學積層體的平凸透鏡A。
代替上述取出的雙凸透鏡及平凸透鏡,將所獲得之光學組件3及帶光學積層體的平凸透鏡A分別組裝到“VIVE FLOW”的鏡筒,製作了比較例1的虛擬實境顯示裝置。
[評價]
<光學積層體的相位差的評價>
將所製作之實施例1~2及比較例1的光學組件的相位差使用AxoScan OPMF-1(OPTO SCIENCE,INC.製)進行了測定。相位差在各光學組件所具有之光學透鏡(雙凸透鏡或平凸透鏡)的中央到半徑15mm的位置,按每個方位角45°測定,記錄了與上述之相位差層1或相位差層2的相位差的Re的偏差量最大的值。再者,關於實施例2的光學組件2,在用於光學積層體3之膽固醇型液晶層1不具有反射率之波長500nm處測定了相位差。其他光學積層體則在波長550nm處測定了相位差。
將各光學組件的相位差的測定結果示於表1。
<漏光的評價>
在所製作的實施例1~2及比較例1的虛擬實境顯示裝置中,使黑白格子圖案顯示於圖像顯示裝置,按照下述三階段,目視評價了漏光的程度。再者,若存在漏光,則視覺辨認到雙像,相應部分的對比度降低。
A;雙像幾乎不可見。
B;略微可見雙像,但無大礙。
C;雙像清晰可見。
將漏光的評價結果示於表1。
<顯示均勻性的評價>
在所製作的實施例1~2及比較例1的虛擬實境顯示裝置中,使黑白格子圖案顯示於圖像顯示裝置,按照下述三階段,目視評價了顯示均勻性。
A;整體上顯示均勻。
B;一部分圖像不均勻地發生畸變。
C;大部分圖像發生畸變。
將顯示均勻性的評價結果示於表3。
表3.實施例、比較例的虛擬實境顯示裝置的評價結果
[表3]
光學組件 | 光學組件的相位差不均 | 漏光 | 顯示均勻性 | |
實施例1 | 光學組件1 | 4nm | A | A |
實施例2 | 光學組件2 | 3nm | A | A |
比較例1 | 光學組件3 | 22nm | C | C |
從表3確認到,實施例1及2的光學組件中,相位差層1在面內的Re的偏差被抑制得較小,由此第1實施形態的虛擬實境顯示裝置與比較例相比,有效減少漏光,抑制了產生雙像及對比度降低。
又,使用了實施例1及2的光學組件之虛擬實境顯示裝置的圖像顯示整體均勻,但使用了比較例1的光學組件之虛擬實境顯示裝置由於使用了光學組件之相位差層1破裂而大部分圖像發生了畸變。
以上,對本發明的第1實施形態的虛擬實境顯示裝置進行了詳細說明,但本發明並不限於上述例,在不脫離本發明的主旨的範圍內可以進行各種改良及變更。
<<第2實施形態>>
<相位差膜11的製作>
參考日本特開2020-084070號公報的0151~0163段中記載之方法,使用包含具有聚合性基之液晶化合物之相位差層形成用塗佈液,製作了逆色散性的相位差膜11。相位差膜11的相位差為Re=146nm、Rth=73nm。再者,相位差的評價中使用了AxoScan OPMF-1(OPTO SCIENCE,INC.製)。又,Re的面內偏差為0.7%。相位差膜11的塗膜的膜厚為2.5μm。又,塗膜的膜厚的面內偏差為0.7%。在此,在塗膜的膜厚評價中使用了SEM。又,在相位差膜11中,上述液晶化合物沿一方向配向。
再者,如下測定了Re的面內偏差及膜厚的面內偏差。
首先,描繪了以相位差膜11的中心(相當於重心)作為中心的圓。此時,將能夠描繪最大半徑的內切圓作為第1圓,將第1圓的半徑的一半大小的圓作為第2圓。又,將通過上述相位差膜11的中心且沿面內方向的一方向延伸的直線設定為第1直線,將通過上述中心且順時針旋轉第1直線45°而成之直線設定為第2直線,將通過上述中心且順時針旋轉第2直線45°而成之直線設定為第3直線,將通過上述中心且順時針旋轉第3直線45°而成之直線設定為第4直線。
接著,分別測定上述相位差膜11在中心的膜厚及面內延遲、第1直線與第1圓在2個交點處的膜厚及面內延遲、第1直線與第2圓在2個交點處的膜厚及面內延遲、第2直線與第1圓在2個交點處的膜厚及面內延遲、第2直線與第2圓在2個交點處的膜厚及面內延遲、第3直線與第1圓在2個交點處的膜厚及面內延遲、第3直線與第2圓在2個交點處的膜厚及面內延遲、第4直線與第1圓在2個交點處的膜厚及面內延遲及第4直線與第2圓在2個交點處的膜厚及面內延遲。根據該等17點的測定值的平均值、最大值及最小值,計算了面內偏差(Re的面內偏差及膜厚的面內偏差)。具體而言,在所獲得之測定值中,分別求出最大值、最小值及平均值,分別計算出了藉由以下式計算的Re的面內偏差(%)及膜厚的面內偏差(%)。
式:面內偏差(%)={(最大值-最小值)/平均值}×100
例如,計算膜厚的面內偏差時,分別計算17點的膜厚的測定值的平均值、最大及最小值,將各值代入上述式。
<相位差膜12的製作>
參考日本特開2020-084070號公報的0151~0163段中記載之方法,使用包含具有聚合性基之液晶化合物之相位差層形成用塗佈液,製作了逆色散性的相位差膜12。其中,硬化液晶化合物時,將紫外線的照射量從300mJ/cm
2變更為50mJ/cm
2。又,在相位差膜12中,上述液晶化合物沿一方向配向。
所獲得之相位差膜12中,Re=146nm、Rth=73nm。又,Re的面內偏差為0.7%。相位差膜12的塗膜的膜厚為2.5μm。又,塗膜的膜厚的面內偏差為0.7%。在此,在塗膜的膜厚評價中使用了SEM。又,液晶化合物的聚合率為26%。
按照與上述〔相位差膜1的製作〕的實施順序相同的順序計算了Re的面內偏差(%)及膜厚的面內偏差(%)。
聚合率藉由上述第1實施形態中記載之方法進行了測定。
<反射型圓偏光器11的製作>
〔反射層用塗佈液R-1〕
將以下所示之組成物在保持為70℃的溫度之容器中攪拌並溶解,製備了反射層用塗佈液R-1。在此,R表示使用了棒狀液晶化合物之塗佈液。
―――――――――――――――――――――――――――
反射層用塗佈液R-1
―――――――――――――――――――――――――――
.甲基乙基酮 120.9質量份
.環己酮 21.3質量份
.下述棒狀液晶化合物的混合物 100.0質量份
.光聚合起始劑B 1.00質量份
.下述手性試劑A 3.45質量份
.下述界面活性劑F1 0.027質量份
.下述界面活性劑F2 0.067質量份
―――――――――――――――――――――――――――
棒狀液晶化合物的混合物
[化學式10]
上述混合物中,數值為質量%。又,R為鍵結於氧原子之基團。進而,上述棒狀液晶化合物在波長300~400nm處的平均莫耳吸光係數為140/mol.cm。
手性試劑A
[化學式11]
界面活性劑F1
[化學式12]
界面活性劑F2
[化學式13]
光聚合起始劑B
[化學式14]
手性試劑A為螺旋扭轉力(HTP:Helical Twisting Power)因光減少的手性試劑。
〔反射層用塗佈液R-2〕
將手性試劑A的添加量變更為下述表4所示,除此以外,以與反射層用塗佈液R-1相同的方法進行了製備。
表4.含有棒狀液晶化合物之塗佈液的手性試劑量
[表4]
塗佈液名 | 手性試劑量 (質量份) |
液R-1 | 3.45 |
液R-2 | 3.05 |
〔反射層用塗佈液D-1〕
將以下所示之組成物在保持為50℃的溫度之容器中攪拌並溶解,製備了反射層用塗佈液D-1。在此,D表示使用了圓盤狀液晶化合物之塗佈液。
―――――――――――――――――――――――――――
反射層用塗佈液D-1
―――――――――――――――――――――――――――
.下述圓盤狀液晶化合物(A) 80質量份
.下述圓盤狀液晶化合物(B) 20質量份
.聚合性單體E1 10質量份
.界面活性劑F4 0.3質量份
.光聚合起始劑(BASF公司製IRGACURE-907) 3質量份
.上述手性試劑A 4.48質量份
.甲基乙基酮 290質量份
.環己酮 50質量份
―――――――――――――――――――――――――――
圓盤狀液晶化合物(A)
[化學式15]
圓盤狀液晶化合物(B)
[化學式16]
聚合性單體E1
[化學式17]
界面活性劑F4
[化學式18]
〔反射層用塗佈液D-2〕
將手性試劑A的添加量變更為下述表5所示,除此以外,以與反射層用塗佈液D-1相同的方法進行了製備。
表5.含有圓盤狀液晶化合物之塗佈液的手性試劑量
[表5]
塗佈液名 | 手性試劑量 (質量份) |
液D-1 | 4.48 |
液D-2 | 5.31 |
〔反射型圓偏光器11的製作〕
作為偽支撐體,準備了厚度50μm的PET(聚對苯二甲酸乙二酯)膜(TOYOBO CO.,LTD.製A4100)。該PET膜在一面具有易接著層。
對沒有上述PET膜的易接著層之面進行摩擦處理,利用線棒塗佈器塗佈以上製備之反射層用塗佈液R-1之後,在110℃下乾燥了120秒。之後,在低氧環境下(100ppm以下),以100℃照射照度80mW/cm
2、照射量500mJ/cm
2的金屬鹵素燈的光來進行硬化,由此形成了由膽固醇型液晶層構成之黃色光反射層(第一光反射層)。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的黃色光反射層的膜厚成為2.5μm。
接著,以放電量150W.min/m
2對黃色光反射層面進行電暈處理之後,利用線棒塗佈器在進行了電暈處理之面上塗佈了反射層用塗佈液D-1。接著,將塗佈膜以70℃乾燥2分鐘,使溶劑氣化之後,以115℃進行3分鐘的加熱熟化,由此獲得了均勻的配向狀態。之後,將該塗佈膜保持為45℃,在氮氣環境下利用金屬鹵素燈對其照射紫外線(300mJ/cm
2)來進行硬化,由此在黃色光反射層上形成了綠色光反射層(第二光反射層)。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的綠色光反射層的膜厚成為2.4μm。
接著,利用線棒塗佈器在綠色光反射層上塗佈反射層用塗佈液R-2之後,在110℃下乾燥了120秒。之後,在低氧環境下(100ppm以下),以100℃照射照度80mW/cm
2、照射量500mJ/cm
2的金屬鹵素燈的光來進行硬化,由此在綠色光反射層上形成了紅色光反射層(第三光反射層)。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的紅色光反射層的膜厚成為2.4μm。
接著,以放電量150W.min/m
2對紅色光反射層面進行電暈處理之後,利用線棒塗佈器在進行了電暈處理之面上塗佈了反射層用塗佈液D-2。接著,將塗佈膜以70℃乾燥2分鐘,使溶劑氣化之後,以115℃進行3分鐘的加熱熟化,由此獲得了均勻的配向狀態。之後,將該塗佈膜保持為45℃,在氮氣環境下利用金屬鹵素燈對其照射紫外線(300mJ/cm
2)來進行硬化,由此在紅色光反射層上形成了藍色光反射層(第四光反射層)。光的照射均從膽固醇型液晶層側進行。此時,將塗佈厚度調整為硬化後的藍色光反射層的膜厚成為2.6μm。
由此製作了反射型圓偏光器11。在表6中示出製作反射型圓偏光器11時使用的反射層用塗佈液、反射中心波長及膜厚。
[表6]
塗佈液的種類 | 反射中心波長 (nm) | 膜厚 (μm) | |
第4層 | 液D-2 | 459 | 2.6 |
第3層 | 液R-2 | 644 | 2.4 |
第2層 | 液D-1 | 539 | 2.4 |
第1層 | 液R-1 | 576 | 2.5 |
<正C板11的製作>
參考日本特開2016-053709號公報的0132~0134段中記載之方法,調整膜厚,製作了正C板11。正C板11中,Re=0.2nm、Rth=-310nm。
<相位差層11的製作>
參考日本特開2020-084070號公報的0151~0163段中記載之方法,使用包含具有聚合性基之液晶化合物之相位差層形成用塗佈液,製作了逆色散性的相位差層11。相位差層11中,Re=146nm、Rth=73nm。相位差層11的相位差為Re=146nm、Rth=73nm。再者,相位差的評價中使用了AxoScan OPMF-1(OPTO SCIENCE,INC.製)。又,Re的面內偏差為0.7%。相位差層11的膜厚為2.5μm。又,在相位差層1中,上述液晶化合物沿一方向配向。又,膜厚的面內偏差為0.7%。在此,在膜厚評價中使用了SEM。
按照與上述〔相位差膜11的製作〕的實施順序相同的順序計算了Re的面內偏差(%)及膜厚的面內偏差(%)。
<相位差層12的製作>
參考日本特開2020-084070號公報的0151~0163段中記載之方法,使用包含具有聚合性基之液晶化合物之相位差層形成用塗佈液,製作了逆色散性的相位差層12。其中,硬化液晶化合物時,將紫外線的照射量從300mJ/cm
2變更為50mJ/cm
2。又,在相位差層12中,上述液晶化合物沿一方向配向。
所獲得之相位差層12中,Re=146nm、Rth=73nm。又,Re的面內偏差為0.7%。相位差層12的塗膜的膜厚為2.5μm。又,塗膜的膜厚的面內偏差為0.7%。在此,在塗膜的膜厚評價中使用了SEM。又,液晶化合物的聚合率為26%。
按照與上述〔相位差膜11的製作〕的實施順序相同的順序計算了Re的面內偏差(%)及膜厚的面內偏差(%)。
聚合率藉由上述第1實施形態中記載之方法進行了測定。
<線性偏光器的製作>
(醯化纖維素膜11的製作)
將下述組成物投入混合罐進行攪拌,溶解各成分,製備了用作核心層醯化纖維素摻雜劑之乙酸纖維素溶液。
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核心層醯化纖維素摻雜劑
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.乙醯基取代度為2.88的乙酸纖維素 100質量份
.日本特開2015-227955號公報的實施例
中記載之聚酯化合物B 12質量份
.下述化合物F 2質量份
.二氯甲烷(第1溶劑) 430質量份
.甲醇(第2溶劑) 64質量份
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化合物F
[化學式19]
在上述核心層醯化纖維素摻雜劑90質量份中添加下述消光劑溶液10質量份,製備了作為外層醯化纖維素摻雜劑之乙酸纖維素溶液。
―――――――――――――――――――――――――――
消光劑溶液
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.平均粒徑為20nm的二氧化矽粒子
(AEROSIL R972,NIPPON AEROSIL CO.,LTD.製) 2質量份
.二氯甲烷(第1溶劑) 76質量份
.甲醇(第2溶劑) 11質量份
.上述核心層醯化纖維素摻雜劑 1質量份
―――――――――――――――――――――――――――
將上述核心層醯化纖維素摻雜劑和上述外層醯化纖維素摻雜劑利用平均孔徑34μm的濾紙及平均孔徑10μm的燒結金屬過濾器進行過濾之後,將上述核心層醯化纖維素摻雜劑及其兩側的外層醯化纖維素摻雜劑共3層同時從流延口流延到20℃的鼓上(帶式流延機)。
接著,在溶劑含有率為大致20質量%的狀態下剝離,用拉幅機夾固定膜的寬度方向的兩端,以1.1倍的拉伸倍率沿橫向拉伸並進行了乾燥。
之後,藉由在熱處理裝置的輥之間運載,進一步乾燥而製作厚度40μm的光學膜,將其作為醯化纖維素膜11。所獲得之醯化纖維素膜11的面內延遲為0nm。
(光配向層PA1的形成)
利用線棒,將後述配向層形成用塗佈液S-PA-1連續塗佈於上述醯化纖維素膜11上。將形成有塗膜之支撐體用140℃的暖風乾燥120秒,接著,對塗膜照射偏光紫外線(10mJ/cm
2,使用超高壓水銀燈),由此形成了光配向層PA1。膜厚為0.3μm。
―――――――――――――――――――――――――――
(配向層形成用塗佈液S-PA-1)
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下述聚合物M-PA-1 100.00質量份
下述酸產生劑PAG-1 5.00質量份
下述酸產生劑CPI-110TF 0.005質量份
二甲苯 1220.00質量份
甲基異丁基酮 122.00質量份
―――――――――――――――――――――――――――
聚合物M-PA-1
[化學式20]
酸產生劑PAG-1
[化學式21]
酸產生劑CPI-110F
[化學式22]
(光吸收各向異性層P1的形成)
利用線棒,在所獲得之光配向層PA1上連續塗佈了下述光吸收各向異性層形成用塗佈液S-P-1。接著,將塗佈層P1以140℃加熱30秒,將塗佈層P1冷卻至室溫(23℃)。接著,以90℃加熱60秒,再次冷卻至室溫。之後,使用LED燈(中心波長365nm),在照度200mW/cm
2的照射條件下照射2秒,由此在光配向層PA1上形成了光吸收各向異性層P1。膜厚為1.6μm。
―――――――――――――――――――――――――――
光吸收各向異性層形成用塗佈液S-P-1的組成
―――――――――――――――――――――――――――
.下述二色性物質D-1 0.25質量份
.下述二色性物質D-2 0.36質量份
.下述二色性物質D-3 0.59質量份
.下述高分子液晶化合物M-P-1 2.21質量份
.下述低分子液晶化合物M-1 1.36質量份
・聚合起始劑
IRGACUREOXE-02(BASF公司製) 0.200質量份
.下述界面活性劑F-1 0.026質量份
.環戊酮 46.00質量份
.四氫呋喃 46.00質量份
.苯甲醇 3.00質量份
―――――――――――――――――――――――――――
二色性物質D-1
[化學式23]
二色性物質D-2
[化學式24]
二色性物質D-3
[化學式25]
高分子液晶化合物M-P-1
[化學式26]
低分子液晶化合物M-1
[化學式27]
界面活性劑F-1
[化學式28]
<積層光學體11的製作>
反射型圓偏光器11的轉印按照以下順序進行。將所獲得之反射型圓偏光器11轉印至所獲得之正C板11的支撐體側。此時,為了使反射型圓偏光器11的偽支撐體側的層(第一光反射層)位於正C板11側,將暫時轉印到具有黏著性層之偽支撐體,露出偽支撐體側的層之後貼合在正C板11。在貼合後剝離並去除反射型圓偏光器11的偽支撐體。在所獲得之正C板11的與支撐體相反的一側貼合了所獲得之相位差層11。接著,轉印了光吸收各向異性層P1。此時,以光吸收各向異性層P1的與偽支撐體相反的一側的層位於相位差層11側的方式進行了轉印。在轉印後剝離並去除光吸收各向異性層P1的偽支撐體。按照以下順序進行了光吸收各向異性層P1的轉印。
(1)利用線棒塗佈器,在正C板11的支撐體側塗佈UV接著劑Chemiseal U2084B(CHEMITECH INC.製,硬化後折射率為n:1.60)直至厚度成為2μm。用層壓機以光吸收各向異性層P1的與偽支撐體相反的一側接觸UV接著劑的方式在其上進行了貼合。
(2)在沖洗箱中進行氮氣沖洗直至氧濃度成為100ppm以下之後,從光吸收各向異性層P1的偽支撐體側照射高壓水銀燈的紫外線來進行了硬化。照度為25mW/cm
2,照射量為1000mJ/cm
2。
(3)最後,剝離了光吸收各向異性層P1的偽支撐體。
其中,以相位差層11的慢軸與光吸收各向異性層P1的吸收軸形成45°的方式積層。最後剝離了正C板11的支撐體。接著,在光吸收各向異性層P1上依序貼合了相位差層11、抗反射膜。如此,獲得了使用作為圓偏光反射偏光器的反射型圓偏光器11之積層光學體1。
<積層光學體12的製作>
作為線性偏光型反射偏光器,使用了寬帶介電體多層膜(3M Company,商標名APF)。在APF的一面上依序貼合了相位差層11及正C板11。又,以與上述積層光學體11相同的順序,在相反側的面上轉印了光吸收各向異性層P1。接著,在光吸收各向異性層P1上貼合了相位差層11及抗反射膜。如此,製作了使用線性偏光型反射偏光器之積層光學體2。
<積層光學體13的製作>
作為線性偏光型反射偏光器,使用了寬帶介電體多層膜(3M Company,商標名APF)。以與上述積層光學體11相同的順序,在APF的一面上轉印了光吸收各向異性層P1。接著,在光吸收各向異性層P1上貼合了相位差層11及抗反射膜。如此,製作了使用線性偏光型反射偏光器之積層光學體13。又,在相反側的面,分別經由LINTEC Corporation製黏著片“NCF-D692(5)”依序貼合了相位差層12、正C板11。
<在透鏡上形成半反射鏡>
在透鏡(Thorlabs,Inc.製凸彎月形透鏡LE1076-A(直徑2英吋、焦距100mm))的凸面側實施鋁蒸鍍直至反射率成為40%,形成了半反射鏡。
<實施例11、12>
(成形方法1)
將相位差膜11經由LINTEC Corporation製黏著片“NCF-D692(5)”貼合在PMMA膜上,設置於成形裝置。此時,以PMMA膜側在下側的方式進行了配置。成形裝置內的成形空間由被相位差膜11分隔的模箱1和模箱2構成,在位於相位差膜11的下側之模箱1上,以凸面朝上的方式配置了作為模具的Edmund Optics,Inc製#32-974(直徑2英吋、曲率半徑78mm的凸透鏡)。又,在位於相位差膜11的上側之模箱2中,在上部設置透明窗,在其外側設置了用於加熱相位差膜11的IR光源。接著,用真空泵對模箱1內、模箱2內進行了抽真空,直至分別成為0.1氣壓以下。接著,作為加熱相位差膜11之步驟,照射紅外線,加熱至相位差膜11的溫度達到108℃。用作支撐體之PMMA膜的玻璃轉移溫度Tg為105℃,因此目標是在成形中成為膜容易拉伸的狀態。接著,作為將相位差膜11按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟,使氣體從氣缸流入模箱2並加壓至300kPa,將相位差膜11壓接到模具上。最後,將相位差膜11從作為模具的透鏡移除。由此,獲得了成形為非平面狀之相位差膜11。
接著,將成形為非平面狀之相位差膜11的上下倒置成與最初成形相反,以PMMA膜側在上側的方式設置於成形裝置。此時,基於最初成形之相位差膜11內的成形為非平面狀之區域向下側突出。在相位差膜11內的成形為非平面狀之區域的正下方,以凹面朝上的方式配置了作為模具的在凸面側實施了鋁蒸鍍之Thorlabs,Inc.製凸彎月形透鏡LE1076-A(直徑2英吋、焦距100mm、凹面側的曲率半徑65mm)。接著,用真空泵對模箱1內、模箱2內進行了抽真空,直至分別成為0.1氣壓以下。接著,作為加熱相位差膜11之步驟,照射紅外線,加熱至相位差膜11的溫度達到108℃。接著,作為將相位差膜11按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟,使氣體從氣缸流入模箱2並加壓至300kPa,將相位差膜11壓接到模具上。最後,將相位差膜11從作為模具的透鏡移除。由此,獲得藉由成形方法1成形為曲面之相位差膜11作為實施例11。
(成形方法2)
將相位差膜11經由LINTEC Corporation製黏著片“NCF-D692(5)”貼合在PMMA膜上,設置於成形裝置。成形裝置內的成形空間由被相位差膜11分隔的模箱1和模箱2構成,在位於相位差膜11的下側之模箱1上,以凹面朝上的方式配置了作為模具的在凸面側實施了鋁蒸鍍之Thorlabs,Inc.製凸彎月形透鏡LE1076-A(直徑2英吋、焦距100mm、凹面側的曲率半徑65mm)。又,在位於相位差膜11的上側之模箱2中,在上部設置透明窗,在其外側設置了用於加熱相位差膜11的IR光源。在IR光源與相位差膜11之間配置了圓形圖案紅外線反射濾波器,其藉由將以約50%反射率反射波長2.2μm到波長3.0μm的紅外線之膽固醇型液晶層切成直徑1英吋的圓形狀來獲得。此時,配置成從正上方觀察時圖案紅外線反射濾波器的中心部位於模具的中心部。接著,用真空泵對模箱1內、模箱2內進行了抽真空,直至分別成為0.1氣壓以下。接著,作為加熱相位差膜11之步驟,照射紅外線,加熱至相位差膜11的中心部達到99℃、端部達到108℃。用作支撐體之PMMA膜的玻璃轉移溫度Tg為105℃,因此目標是在成形中成為中心部不易拉伸且端部容易拉伸的狀態。接著,作為將相位差膜11按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟,使氣體從氣缸流入模箱2並加壓至300kPa,將相位差膜11壓接到模具上。最後,將相位差膜11從作為模具的透鏡移除。由此,獲得藉由成形方法2成形為曲面之相位差膜11作為實施例12。
再者,在上述成形方法2中,徑向的拉伸倍率隨著從中心遠離而變大。
<實施例15、16>
(成形方法3)
將相位差膜12經由LINTEC Corporation製黏著片“NCF-D692(5)”貼合在PMMA膜上,設置於成形裝置。此時,以PMMA膜側在下側的方式進行了配置。成形裝置內的成形空間由被相位差膜12分隔的模箱1和模箱2構成,在位於相位差膜12的下側之模箱1上,以凸面朝上的方式配置了作為模具的Edmund Optics,Inc製#32―974(直徑2英吋、曲率半徑78mm的凸透鏡)。又,在位於相位差膜12的上側之模箱2中,在上部設置透明窗,在其外側設置了用於加熱相位差膜12的IR光源。接著,用真空泵對模箱1內、模箱2內進行了抽真空,直至分別成為0.1氣壓以下。接著,作為加熱相位差膜12之步驟,照射紅外線,加熱至相位差膜12的溫度達到108℃。用作支撐體之PMMA膜的玻璃轉移溫度Tg為105℃,因此目標是在成形中成為膜容易拉伸的狀態。接著,作為將相位差膜12按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟,使氣體從氣缸流入模箱2並加壓至300kPa,將相位差膜12壓接到模具上。最後,將相位差膜12從作為模具的透鏡移除。由此,獲得了成形為非平面狀之相位差膜12。
接著,將成形為非平面狀之相位差膜12的上下倒置成與最初成形相反,以PMMA膜側在上側的方式設置於成形裝置。此時,基於最初成形之相位差膜12內的成形為非平面狀之區域向下側突出。在相位差膜12內的成形為非平面狀之區域的正下方,以凹面朝上的方式配置了作為模具的在凸面側實施了鋁蒸鍍之Thorlabs,Inc.製凸彎月形透鏡LE1076-A(直徑2英吋、焦距100mm、凹面側的曲率半徑65mm)。接著,用真空泵對模箱1內、模箱2內進行了抽真空,直至分別成為0.1氣壓以下。接著,作為加熱相位差膜12之步驟,照射紅外線,加熱至相位差膜12的溫度達到108℃。接著,作為將相位差膜12按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟,使氣體從氣缸流入模箱2並加壓至300kPa,將相位差膜12壓接到模具上。接著,將壓接了相位差膜12之模具以110℃加熱30秒,進行配向處理,進一步以300mJ/cm
2的強度照射紫外線而進行了硬化。藉由ATR法測定相位差膜12的液晶層的聚合率之結果,聚合率為78%。最後,將相位差膜12從作為模具的透鏡移除。由此,獲得藉由成形方法3成形為曲面之相位差膜12作為實施例15。
(成形方法4)
將相位差膜12經由LINTEC Corporation製黏著片“NCF-D692(5)”貼合在PMMA膜上,設置於成形裝置。成形裝置內的成形空間由被相位差膜12分隔的模箱1和模箱2構成,在位於相位差膜12的下側之模箱1上,以凹面朝上的方式配置了作為模具的在凸面側實施了鋁蒸鍍之Thorlabs,Inc.製凸彎月形透鏡LE1076-A(直徑2英吋、焦距100mm、凹面側的曲率半徑65mm)。又,在位於相位差膜12的上側之模箱2中,在上部設置透明窗,在其外側設置了用於加熱相位差膜12的IR光源。在IR光源與相位差膜12之間配置了圓形圖案紅外線反射濾波器,其藉由將以約50%反射率反射波長2.2μm到波長3.0μm的紅外線之膽固醇型液晶層切成直徑1英吋的圓形狀來獲得。此時,配置成從正上方觀察時圖案紅外線反射濾波器的中心部位於模具的中心部。接著,用真空泵對模箱1內、模箱2內進行了抽真空,直至分別成為0.1氣壓以下。接著,作為加熱相位差膜12之步驟,照射紅外線,加熱至相位差膜12的中心部達到99℃、端部達到108℃。用作支撐體之PMMA膜的玻璃轉移溫度Tg為105℃,因此目標是在成形中成為中心部不易拉伸且端部容易拉伸的狀態。接著,作為將相位差膜12按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形之步驟,使氣體從氣缸流入模箱2並加壓至300kPa,將相位差膜12壓接到模具上。接著,將壓接了相位差膜12之模具以110℃加熱30秒,進行配向處理,進一步以300mJ/cm
2的強度照射紫外線而進行了硬化。藉由ATR法測定相位差膜12的液晶層的聚合率之結果,聚合率為78%。最後,將相位差膜12從作為模具的透鏡移除。由此,獲得藉由成形方法4成形為曲面之相位差膜12作為實施例16。
<所成形之相位差膜的評價>
實施例11的成形為曲面之相位差膜11的相位差為Re=140nm、Rth=70nm。又,Re的面內偏差為2.7%。實施例11的成形為曲面之相位差膜11的膜厚為2.4μm。又,膜厚的面內偏差為3.0%。由此,確認到藉由成形方法11成形為曲面之相位差膜11的相位差、膜厚的面內偏差均增加了約2%。
實施例11的成形為曲面之相位差膜11的徑向的拉伸倍率與周向(與徑向正交的方向)的拉伸倍率的乘積的面內偏差為2.1%。
上述Re的面內偏差及上述膜厚的面內偏差藉由上述方法(上述特定方法1及上述特定方法2)進行了測定。
實施例12的成形為曲面之相位差膜11的相位差為Re=140nm、Rth=70nm。又,Re的面內偏差為3.3%。實施例12的成形為曲面之相位差膜11的膜厚為2.4μm。又,膜厚的面內偏差為3.2%。由此,確認到藉由成形方法2成形為曲面之相位差膜11的相位差及膜厚的面內偏差均增加了約2.5%。
實施例12的成形為曲面之相位差膜11的徑向的拉伸倍率與周向(與徑向正交的方向)的拉伸倍率的乘積的面內偏差為2.5%。
上述Re的面內偏差及上述膜厚的面內偏差藉由上述方法(上述特定方法1及上述特定方法2)進行了測定。
實施例15的成形為曲面之相位差膜12的相位差為Re=140nm、Rth=70nm。又,Re的面內偏差為2.5%。實施例15的成形為曲面之相位差膜12的膜厚為2.4μm。又,膜厚的面內偏差為3.2%。由此,確認到藉由成形方法3成形為曲面之相位差膜12的相位差的面內偏差增加了約1.8%。又,確認到膜厚的面內偏差增加了約2.5%。
實施例15的成形為曲面之相位差膜12的徑向的拉伸倍率與周向(與徑向正交的方向)的拉伸倍率的乘積的面內偏差為2.5%。
實施例16的成形為曲面之相位差膜12的相位差為Re=140nm、Rth=70nm。又,Re的面內偏差為2.5%。實施例16的成形為曲面之相位差膜12的膜厚為2.4μm。又,膜厚的面內偏差為3.2%。由此,確認到藉由成形方法4成形為曲面之相位差膜12的相位差的面內偏差增加了約1.8%。又,確認到膜厚的面內偏差增加了約2.5%。
實施例16的成形為曲面之相位差膜12的徑向的拉伸倍率與周向(與徑向正交的方向)的拉伸倍率的乘積的面內偏差為2.5%。
<實施例13、14>
以與成形方法1相同的順序成形積層光學體11。再者,將積層光學體11經由黏著片貼在模具上,最後裁切並切出積層光學體11的從作為模具的透鏡突出的部分,由此獲得了成形為曲面之積層光學體11貼合在透鏡之複合透鏡11。
以與成形方法1相同的順序成形積層光學體12。再者,將積層光學體12經由黏著片貼在模具上,最後裁切並切出積層光學體12的從作為模具的透鏡突出的部分,由此獲得了成形為曲面之積層光學體12貼合在透鏡之複合透鏡12。
<實施例17、18>
以與成形方法3相同的順序成形積層光學體13。再者,將積層光學體13經由黏著片貼在模具上,最後裁切並切出積層光學體13的從作為模具的透鏡突出的部分,由此獲得了成形為曲面之積層光學體13貼合在透鏡之複合透鏡13。
以與成形方法4相同的順序成形積層光學體14。再者,將積層光學體14經由黏著片貼在模具上,最後裁切並切出積層光學體14的從作為模具的透鏡突出的部分,由此獲得了成形為曲面之積層光學體14貼合在透鏡之複合透鏡14。
<虛擬實境顯示裝置的製作>
拆解採用了往復光學系統之虛擬實境顯示裝置亦即Huawei Technologies Co.,Ltd.製虛擬實境顯示裝置“Huawei VR Glass”,取出了所有複合透鏡。取而代之,將貼合了積層光學體11之複合透鏡11組裝到主體,並進一步在複合透鏡11與眼睛之間設置成積層光學體的光吸收各向異性層P1側位於眼睛一側,由此製作了實施例13的虛擬實境顯示裝置。在所製作的虛擬實境顯示裝置中,使黑白格子圖案顯示於圖像顯示面板,按照下述四階段,目視評價了重影視覺辨認性。
(重影的評價)
AA;幾乎不可見。
A;略微可見,但無大礙。
B;可見弱重影。
C;可見略強的重影。
D;可見強重影。
進而,以相同的順序製作實施例14、17、18的虛擬實境顯示裝置,進行了重影視覺辨認性的評價。將各實施例中使用的成形方法及光學膜的種類示於表7。又,將該評價結果示於表8。
其結果,在實施例13、14、17、18的虛擬實境顯示裝置中,重影在全視野範圍內均良好。又,黑白格子圖案的白部的顏色變化無大礙。
表7.實施例中使用的成形方法及光學膜的種類
[表7]
實施例 | 複合透鏡 | 成形方法 | 成形前的光學膜 |
實施例11 | - | 成形方法1 | 相位差膜11 |
實施例12 | - | 成形方法2 | 相位差膜11 |
實施例15 | - | 成形方法3 | 相位差膜12 |
實施例16 | - | 成形方法4 | 相位差膜12 |
實施例13 | 複合透鏡11 | 成形方法1 | 積層光學體11 (圓偏光反射偏光器) |
實施例14 | 複合透鏡12 | 成形方法1 | 積層光學體12 (線性偏光型反射偏光器) |
實施例17 | 複合透鏡13 | 成形方法3 | 積層光學體13 (線性偏光型反射偏光器) |
實施例18 | 複合透鏡14 | 成形方法4 | 積層光學體14 (線性偏光型反射偏光器) |
表8.實施例的評價結果
[表8]
重影視覺辨認性 | ||
視野中央部 | 視野端部 | |
實施例13 | A | A |
實施例14 | A | A |
實施例17 | A | AA |
實施例18 | A | AA |
10、20:虛擬實境顯示裝置
11、12、13、14:λ/4相位差層
21、22:吸收型線性偏光器
30:半反射鏡
34、36:透鏡基材
40:反射型圓偏光器
42:反射型線性偏光器
50、51、52:抗反射層
70:圖像顯示面板
72:圖像顯示裝置
80、82:帶光學功能層的平凸透鏡
90、92:帶光學功能層的雙凸透鏡
100、100B:積層光學體
101:膽固醇型液晶層
102:正C板
103:相位差層
104:線性偏光器
105:相位差層
106:抗反射膜
111:正C板
112:相位差層
113:線性偏光型反射偏光器
114:線性偏光器
115:相位差層
116:抗反射膜
131:第一光反射層
132:第二光反射層
133:第三光反射層
134:第四光反射層
200:透鏡
220、234、240:具有凹面形狀成形面之成形模具
222:膜
222C、224C、228C、232C、242C:中央部
222R、224R、228R、232R、242R:周緣部
224:轉印有凹面形狀之膜
226、230:具有凸面形狀成形面之成形模具
228:轉印有凸面形狀之膜
232:轉印有凸面形狀之光學膜
236:具有曲面形狀部之光學膜
242:平面形狀的光學膜
300:半反射鏡
400:反射型圓偏光器
500:圖像顯示面板
1000:形成虛像之光線
2000:形成重影之光線
圖1係表示第1實施形態的虛擬實境顯示裝置的一例之概略圖。
圖2係表示第1實施形態的虛擬實境顯示裝置的另一例之概略圖。
圖3係使用了本發明的第2實施形態的積層光學體之虛擬實境顯示裝置的一例,示出主像的光線的一例。
圖4係使用了本發明的第2實施形態的積層光學體之虛擬實境顯示裝置的一例,示出重影的光線的一例。
圖5係表示本發明的第2實施形態的積層光學體的一例之概略圖。
圖6係表示本發明的第2實施形態的反射型圓偏光器的一例之概略圖。
圖7係表示本發明的第2實施形態的積層光學體的一例之概略圖。
圖8係在本發明的第2實施形態的成形方法中,為了確認徑向及周向的拉伸倍率而在光學膜上描繪之圖案的一例。
圖9係用於說明使用具有凹面形狀成形面之成形模具來形成膜時的順序的圖。
圖10係用於說明使用具有凹面形狀成形面之成形模具來形成膜時的順序的圖。
圖11係在成形中使用之膜的頂視圖。
圖12係用於說明使用具有凸面形狀成形面之成形模具來形成膜時的順序的圖。
圖13係用於說明使用具有凸面形狀成形面之成形模具來形成膜時的順序的圖。
圖14係用於說明成形方法1的圖。
圖15係用於說明成形方法1的圖。
圖16係用於說明成形方法1的圖。
圖17係用於說明成形方法2的圖。
圖18係在成形方法2中使用之平面形狀的光學膜的頂視圖。
10:虛擬實境顯示裝置
11、12、13:λ/4相位差層
21、22:吸收型線性偏光器
30:半反射鏡
34:透鏡基材
36:透鏡基材
40:反射型圓偏光器
50、51:抗反射層
70:圖像顯示面板
72:圖像顯示裝置
80:帶光學功能層的平凸透鏡
90:帶光學功能層的雙凸透鏡
Claims (25)
- 一種光學功能性膜,其為形成至少包含具有聚合性基之液晶性化合物之組成物而成之光學功能性膜,其中 前述液晶性化合物的聚合率為40%以下。
- 如請求項1所述之光學功能性膜,其中 前述液晶性化合物沿一方向配向。
- 如請求項1所述之光學功能性膜,其中 前述液晶性化合物螺旋配向。
- 一種光學積層體,其具有: 如請求項1至請求項3之任一項所述之光學功能性膜;及 包含tanδ的峰溫度為170℃以下的樹脂之基材膜。
- 一種成形體,其是如請求項1至請求項3之任一項所述之光學功能性膜、或具有如請求項1至請求項3之任一項所述之光學功能性膜及基材膜之光學積層體經成形為包含曲面之立體形狀而成。
- 一種光學組件的製造方法,其包括: 硬化步驟,對如請求項5所述之成形體進行選自由加熱處理及紫外線照射所組成之群組中之至少1種硬化處理, 藉由前述硬化處理,前述光學功能性膜的前述液晶性化合物的聚合率成為50%以上。
- 如請求項6所述之光學組件的製造方法,其進一步包括: 配向步驟,在前述硬化步驟之前對前述成形體進行加熱來使前述液晶性化合物配向。
- 一種光學組件,其藉由如請求項6所述之光學組件的製造方法來製造。
- 一種虛擬實境顯示裝置,其具有出射偏光之圖像顯示裝置和如請求項8所述之光學組件。
- 一種光學膜,其具有非平面形狀,曲率半徑為30mm~1000mm且相位差的面內偏差未達5%。
- 如請求項10所述之光學膜,其中 曲率半徑為30mm~100mm。
- 如請求項10或請求項11所述之光學膜,其中 前述相位差的面內偏差未達3%。
- 如請求項10或請求項11所述之光學膜,其中 膜厚的面內偏差未達5%。
- 如請求項10或請求項11所述之光學膜,其中 前述光學膜為相位差膜。
- 如請求項10或請求項11所述之光學膜,其中 前述光學膜為波長550nm處的面內延遲在120nm~160nm的範圍內之相位差膜。
- 如請求項10或請求項11所述之光學膜,其中 前述光學膜為包含相位差膜和反射型偏光器之積層光學體。
- 一種光學膜的成形方法,其包括: 對具有平面形狀之光學膜進行加熱的步驟; 第一成形步驟,將前述光學膜按壓在第一模具上並使其沿第一模具的形狀變形;及 第二成形步驟,將在前述第一成形步驟中獲得之前述光學膜按壓在第二模具上並使其沿第二模具的形狀變形。
- 如請求項17所述之光學膜的成形方法,其中 前述第一模具的形狀包括凸狀的曲面部分,前述第二模具的形狀包括凹狀的曲面部分。
- 如請求項17或請求項18所述之光學膜的成形方法,其中 前述第一模具的曲率半徑大於前述第二模具的曲率半徑。
- 一種光學膜的成形方法,其包括: 對具有平面形狀之光學膜進行加熱的步驟; 將前述光學膜按壓在模具上並使其沿模具的形狀變形的步驟;及 裁切已變形的前述光學膜的步驟, 前述加熱步驟為藉由對前述光學膜照射紅外線來進行加熱之步驟, 前述紅外線的照射量在前述光學膜的面內具有分布。
- 如請求項20所述之光學膜的成形方法,其中 前述模具實質上為凹面球狀,從前述光學膜的面的法線方向將前述光學膜的面內的位置投影到前述模具上時, 照射到位於前述凹面球狀的頂點之前述光學膜上的紅外線照射量少於照射到位於前述凹面球狀的端部之前述光學膜上的紅外線照射量。
- 如請求項20或請求項21所述之光學膜的成形方法,其中 前述模具實質上為凹面球狀,從前述光學膜的面的法線方向將前述光學膜的面內的位置投影到前述模具上時, 位於前述凹面球狀的頂點之前述光學膜的溫度低於位於前述凹面球狀的端部之前述光學膜的溫度。
- 一種光學膜的成形方法,其為使具有平面形狀之光學膜變形為非平面形狀之成形方法,其中 徑向的拉伸倍率與周向的拉伸倍率的乘積的面內偏差未達5%。
- 如請求項23所述之光學膜的成形方法,其中 前述徑向的拉伸倍率與前述周向的拉伸倍率的乘積的面內偏差未達3%。
- 如請求項23或請求項24所述之光學膜的成形方法,其中 前述徑向的拉伸倍率隨著從中心遠離而變大。
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