TWI713744B - 偏光構件、及具備該偏光構件之抬頭顯示器裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明所欲解決的問題在於提供一種偏光構件及使用該偏光構件之抬頭顯示器裝置，該偏光構件能夠抑制影像失真，並且具有阻燃性。 本發明的解決手段是作成一種透光殼蓋18，其具備：偏光板34，其具有偏光片；第1支撐板30，其隔著黏著層32而被貼合於偏光板34的表面；及，第2支撐板38，其隔著黏著層36而被貼合於偏光板34的背面。

Description

偏光構件、及具備該偏光構件之抬頭顯示器裝置
本發明有關一種偏光構件、及具備該偏光構件之抬頭顯示器裝置。
目前已使用了一種抬頭顯示器裝置，其將影像顯示於顯示器等顯像器上，並使該影像被鏡面反射來作為虛像而投射在玻璃等之上。抬頭顯示器裝置，可使用於用來將資訊等以與使用者通常的視野重疊的方式來顯示。抬頭顯示器裝置，有應用於汽車等的各種應用例，是將車速等資訊顯示在擋風玻璃上。
[發明所欲解決的問題] 另外，在車輛用的抬頭顯示器裝置中，設置有透光性的殼蓋(cover)，其是以使塵埃或灰塵不會由投射口進入的方式來設置，該投射口是用以將影像自裝置本身投影至玻璃等的投影部上。作為透光性殼蓋，是使用聚碳酸酯板。此處，為了在不使出射光的輝度(brightness)降低的情況下遮蔽由外部入射的陽光，而要求殼蓋具偏光特性。
然而，為了使殼蓋具偏光特性而在聚碳酸酯板上貼合一般的偏光板時，會有下述疑慮：由於熱造成聚碳酸酯板產生翹曲、所投影的影像產生失真、或由於彎曲而由框體脫落。
又，當用於車輛等的內裝零件時，具偏光特性的殼蓋亦需要滿足燃燒試驗的要求基準。
[解決問題的技術手段] 本發明的其中一個態樣，是一種偏光構件，其特徵在於具備：偏光板，其具有偏光片；第1支撐板，其隔著黏著層而被貼合於前述偏光板的表面；及，第2支撐板，其隔著黏著層而被貼合於前述偏光板的背面。
此處，前述第1支撐板和前述第2支撐板，較佳是包含阻燃性塑膠板。例如，前述第1支撐板和前述第2支撐板，較佳是將硬質被覆層積層於聚碳酸酯層和丙烯酸系樹脂層中的至少一層上而成之結構。又，前述第1支撐板和第2支撐板，較佳是包含金屬、鹵素、磷中的至少一種，尤其較佳是包含鹵素中的溴。
又，前述偏光板，較佳是使用染色系偏光材料。
本發明的另一個態樣，是一種抬頭顯示器裝置，其特徵在於具備：上述偏光構件；顯像器，其輸出影像；及，框體，其收納前述顯像器；並且，前述偏光構件，作為透光殼蓋使用，該透光殼蓋使由前述顯像器所輸出的影像向前述框體的外部穿透。 [發明的功效]
根據本發明，能夠提供一種偏光構件及使用該偏光構件之抬頭顯示器裝置，該偏光構件能夠抑制影像失真，並且具有阻燃性。
本發明的實施形態中的抬頭顯示器裝置100，如第1圖所示，包含下述構件來構成：框體10、顯像器12、平面鏡14、凹面鏡16、透光殼蓋(偏光構件)18及投影部20。
框體10，能夠收納用以構成抬頭顯示器裝置100的構成要素，該構成要素是顯像器12、平面鏡14、凹面鏡16等。框體10，是由塑膠或金屬等具有機械強度之材料所構成。
顯像器12，是一種輸出裝置，其輸出藉由抬頭顯示器裝置100所要投影的影像。顯像器12，是藉由液晶顯示器(LCD)等所構成。由顯像器12所放射的影像光，是直線偏光(linear polarization)。
平面鏡14，被設置來用以使由顯像器12所放射的影像光朝向凹面鏡16反射。凹面鏡16，被設置來用以使自平面鏡14到達的影像光反射並朝向投影部20反射。凹面鏡16，能夠將影像光依所期望的倍率放大並向投影部20進行投影。
透光殼蓋18，是一種透光性的板狀構件，其被安裝在設置於框體10上的開口部。透光殼蓋18，是以下述方式設置：使被凹面鏡16反射的影像光向框體10的外部穿透，並且塵埃或灰塵不會進入框體10的內部。關於透光殼蓋18的構成，如後所述。
投影部20，接受自凹面鏡16到達的影像光，並投射該虛像來作為投影影像。投影部20，為了確保使用者的通常視覺，亦可使用半透明鏡(half mirror)或全像元件(holographic element)。又，投影部20，亦較佳是以能夠變更相對於框體10的安裝角度或安裝位置的方式構成。藉此，能夠配合使用者的視線，以容易看到所投影的影像的方式來調整投影部20的位置或角度。
透光殼蓋18，是包含具有偏光片之偏光板34而構成。第2圖表示透光殼蓋18的一例的剖面結構。在本實施形態中，透光殼蓋18，是設為由第1支撐板30、黏著層32、偏光板34、黏著層36及第2支撐板積層而成之構成。
偏光板34，是包含偏光片(polarizer)之層，該偏光片能夠僅使朝特定方向偏振的光穿透。偏光板34，能夠任意選擇，例如，較佳是設為染料系偏光板，該染料系偏光板是藉由二色性染料將聚乙烯醇(PVA)薄膜染色而成。PVA薄膜，作為一例，能夠應用庫拉雷(KURARAY)公司製造的VF-PS#7500(產品名稱)等。PVA薄膜，例如在將延伸前的厚度為75μm的薄膜進行延伸後，能夠延伸至厚度成為30μm左右。
偏光板34，是形成在PVA薄膜的其中一面上。偏光板34，較佳是藉由染料系材料來構成。染料系材料，較佳是設為二色性染料。此處，染料系材料，較佳是含有偶氮化合物及/或其鹽。
亦即，較佳是使用滿足以下化學式之染料系材料。
Figure 02_image001
(1) (1) 一種由式(1)表示的偶氮化合物及其鹽，其中，R1、R2各自獨立地表示氫原子、低級烷基、低級烷氧基，n是1或2。 (2) 如(1)所述之偶氮化合物及其鹽，其中，R1、R2各自獨立地為氫原子、甲基、甲氧基中的任一種。 (3) 如(1)所述之偶氮化合物及其鹽，其中，R1、R2為氫原子。
例如，較佳是使用由以下表示的步驟所獲得的材料。將13.7份4-胺基苯甲酸加入500份水中，並利用氫氧化鈉加以溶解。冷卻所獲得的物質，並在10℃以下加入32份35%鹽酸，繼而加入6.9份亞硝酸鈉，並在5～10℃攪拌1小時。在其中加入20.9份苯胺-ω-甲磺酸鈉，並在20～30℃一邊攪拌一邊加入碳酸鈉，使pH值為3.5。進一步，進行攪拌使耦合反應結束，並進行過濾，來獲得單偶氮化合物。在氫氧化鈉存在下，於90℃攪拌所獲得的單偶氮化合物，來獲得17份的化學式(2)的單偶氮化合物。
Figure 02_image003
(2)
將12份的化學式(2)的單偶氮化合物、21份4,4’-二硝基二苯乙烯-2,2’-磺酸溶於300份水中後，加入12份氫氧化鈉，並在90℃使其進行縮合反應。繼而，以9份的葡萄糖進行還原，並且以氯化鈉進行鹽析後，進行過濾，來獲得16份的由化學式(3)表示的偶氮化合物。
Figure 02_image005
(3)
進一步，將作為基板的厚度75μm的聚乙烯醇(PVA)浸漬在45℃的水溶液中4分鐘，該水溶液是由下述濃度的成分所組成：0.01%的化合物(3)的染料；0.01%的C.I.直接紅81(C.I. Direct Red 81)；0.03%的由下述結構式(4)表示的染料，其被揭示在日本特許2622748號公報的實施例1中；0.03%的由下述結構式(5)表示的染料，其被揭露在日本特開昭60-156759號公報的實施例23中；及，0.1%的芒硝(mirabilite)。在50℃的3%硼酸水溶液中將該薄膜延伸至5倍，並且以保持拉伸狀態(tension state)來進行水洗及乾燥。藉此，便能夠獲得成為中性色(在平行狀態(parallel-nicol state)為灰色，在正交狀態(cross-nicol state)為黑色)的染料系材料。
Figure 02_image007
(4)
Figure 02_image009
(5)
又，偏光板34，可設為在基材上貼合由上述製造方法所獲得的偏光膜而成之結構。基材，是成為偏光板34的保護層的構件。基材能夠任意選擇，例如，較佳是使用三醋酸纖維素(TAC)薄膜、丙烯酸薄膜、環狀烯烴系薄膜等。作為一例，能夠使用TacBright公司製造的P960GL(產品名稱)等。基材的厚度，並不受限於此，較佳是設為20μm以上且200μm以下。基材，較佳是設置在偏光膜的雙面。
黏著層32，是用以將偏光板34與第1支撐板30貼合之層。黏著層36，是用以將偏光板34與第2支撐板38貼合之層。用於黏著層32和黏著層36的黏著劑或黏合劑，並無特別限定，只要是阻燃性的黏合劑即可。又，黏著層32和黏著層36，較佳是設為如下所述的材料：當偏光板34與第1支撐板30或第2支撐板38之間有熱應力等力作用時，能夠吸收(緩衝)該力的材料。例如，在黏著層32和黏著層36中，較佳是使用聚乙烯醇系的黏著劑或黏合劑。黏著層32和黏著層36的膜厚，較佳是設為1μm以下。
又，藉由應用黏著層32和黏著層36，能夠提供一種透光殼蓋18，相較於以往，該透光殼蓋18的燃燒性較低。尤其，藉由使用聚乙烯醇系黏合劑來作為黏著層32和黏著層36，能夠使燃燒性下降。又，藉由將黏著層32和黏著層36的膜厚設為1μm以下，能夠使燃燒性進一步下降。
第1支撐板30和第2支撐板38，是用以機械性地支撐透光殼蓋18的構件。亦即，第1支撐板30，是隔著黏著層32而被貼合於偏光板34的表面；第2支撐板38，是隔著黏著層36而被貼合於偏光板34的背面。
第1支撐板30和第2支撐板38，較佳是包含阻燃性塑膠板。亦即，藉由以阻燃性塑膠板來構成第1支撐板30和第2支撐板38，能夠實現一種抬頭顯示器裝置100，該抬頭顯示器裝置100符合用以搭載於汽車等之中的規格。
此處，第1支撐板30和第2支撐板38，為了不使通過透光殼體18後的影像產生失真，較佳是使用表面平坦的支撐板。又，較佳是：使用不使透射光產生相位差這樣的低相位差的支撐板，以致不會使通過透光殼體18的光(偏振光)散射。
例如，第1支撐板30和第2支撐板38，較佳是設為聚碳酸酯(PC)板、丙烯酸系樹脂板、纖維素板、耐綸板等。又，第1支撐板30和第2支撐板38，亦可設為對可燃材料進行不燃化處理後而得的材料。考慮到透光殼蓋18的機械強度，第1支撐板30和第2支撐板38，較佳是各自具有50μm的厚度。
又，第1支撐板30和第2支撐板38，可作成由複數層積層而成之結構，而非單層。例如，較佳是作成下述結構：如第3圖所示，將主板A設為聚碳酸酯(PC)板，並在其上積層作為副板B的丙烯酸系樹脂板而成之結構。丙烯酸系樹脂板，可設為例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
進一步，在第1支撐板30和第2支撐板38上，可設置HC(Hard Coat，硬質被覆)、AG(Anti-Glare，防光眩)、AR(Anti- Reflection，抗反射)、LR(Low-Reflection，低反射)等保護層C，用以保護表面。HC，是指在日本工業標準(JIS) K5600-5-4所規定的鉛筆硬度試驗(4.9N荷重)中，顯示H以上的硬度。
其中，為了抑制透光殼蓋18產生翹曲，當設置這些副板B或保護層C時，較佳是沿著透光殼蓋18的膜厚方向來作成上下對稱的結構。
當將透光殼蓋18搭載於抬頭顯示器裝置100上時，較佳是：以自顯像器12所輸出且通過透光殼蓋18的光(直線偏振光)的偏光方向與透光殼蓋18的偏光板34的偏光方向成為平行的方式來進行配置。
藉此，能夠提供一種透光殼蓋18，其能夠大幅地削減自抬頭顯示器裝置100的外部入射至透光殼蓋18的光(太陽光等)，並且能夠使自顯像器12所輸出的光的大部分穿透。因此，能夠實現一種抬頭顯示器裝置100，其提高了影像的能見度(visibility)。
又，藉由利用第1支撐板30和第2支撐板38來支撐偏光板34的表面和背面，能夠提高透光殼體18的機械強度。
進一步，自表面側和背面側以在板的厚度方向上成為相對的方式，利用第1支撐板30和第2支撐板38來夾持偏光板34，藉此能夠抑制當有熱應力施加至透光殼蓋18時發生翹曲的情況。亦即，當由於來自顯像器12的光或來自外部的太陽光的照射而透光殼蓋18被加熱時，藉由使在偏光板34的表面側與第1支撐板30之間的界面產生的應力與在偏光板34的背面側與第2支撐板38之間的界面產生的應力平衡，能夠抑制在透光殼體18發生彎曲(翹曲)或變形的情況。
又，當將碘系的偏光膜應用於透光殼蓋18時，由於90℃以上的加熱會使偏光膜產生變色，而造成光的穿透性降低。相對於此，如本實施形態所示，藉由使用染料系材料來作成偏光板34，即便在90℃以上的使用環境，亦可抑制透光殼蓋18的變形，並且能夠在不變色的情況下維持高的光穿透性。
例如，能夠應用寶來科技公司製造的EHC-125U(膜厚215μm)作為偏光板34，並在偏光板34的雙面上藉由黏著層32和黏著層36貼合作為第1支撐板30和第2支撐板38的三菱氣體化學製造的MRF08U(產品名稱)，來構成透光殼體18。在此透光殼體18中，自然光(太陽光)的穿透率是約40%，能夠削減約60%。另一方面，直線偏振光的穿透率是約78%，來自顯像器12的出射光的約78%能夠穿透。
又，在對該透光殼蓋18以105℃加熱24小時的情況下，未發生彎曲或變形。另一方面，當僅設置第1支撐板30和第2支撐板38中的其中一個時，在以105℃加熱24小時的情況下，會產生400mm左右的翹曲。
再者，在本實施形態中，說明了將偏光板應用於透光殼體18的例子，但本實施形態中的偏光板的應用對象不限於此。
又，第1支撐板30和第2支撐板38，被認為較佳是包含阻燃性塑膠板，具體而言，較佳是使用下述材料：將金屬、鹵素、磷中的至少一種混合至聚碳酸酯(PC)中而成的材料；或，對聚碳酸酯(PC)被覆金屬、鹵素、磷中的至少一種來進行阻燃化而成之材料。考慮到價格、著色、聚碳酸酯(PC)的特性及對環境的影響，更佳是使用鹵素中的溴。當將金屬、鹵素、磷中的至少一種混合至聚碳酸酯中時，較佳是將所選擇的原料揉合至聚碳酸酯中。
以下，示出將阻燃性塑膠板應用於第1支撐板30和第2支撐板38的實施例和相對於該實施例的比較例。在實施例中，作為上述實施形態中的第1支撐板30和第2支撐板38，是應用阻燃性聚碳酸酯，該阻燃性聚碳酸酯是將金屬、鹵素、磷中的至少一種混合至聚碳酸酯中而成。相對於此，在比較例1中，作為第1支撐板30和第2支撐板38，是應用一般的聚碳酸酯(SABIC製造的LEXAN8010Q(商品名稱))。又，在比較例2中，作為第1支撐板30，是應用阻燃性聚碳酸酯，且設為不設置第2支撐板38之構成。
在實施例中，於美國聯邦汽車安全基準(FMVSS)中的對於汽車內裝的燃燒性試驗(No.302)中，火焰在標線前自動熄滅。相對於此，在比較例1中，無法通過燃燒性試驗(No.302)。又，在比較例2中，關於從設置有第1支撐板30之側引燃的情況，通過了燃燒性試驗(No.302)，但關於從未設置有第2支撐板38之偏光板34側引燃的情況，則無法通過燃燒性試驗(No.302)。
又，對於實施例、比較例1及比較例2，確認在實行105℃的加熱48小時後的情況下的翹曲。在實施例和比較例1中，未觀察到形狀改變。亦即，在實施例和比較例1中，未觀察到彎曲或起伏。相對於此，在比較例2中，觀察到形狀大幅改變。
再者，相較於一般的聚碳酸酯(例如SABIC製造的LEXAN8010Q)，若是金屬、鹵素、磷中的至少一種的混合量較多之聚碳酸酯，則能夠獲得上述功效。
如上所述，藉由將阻燃性塑膠板應用於第1支撐板30和第2支撐板38，能夠通過美國聯邦汽車安全基準(FMVSS)中的對於汽車內裝的燃燒性試驗(No.302)的基準。又，能夠抑制過去所無法防止的彎曲和起伏。
10‧‧‧框體12‧‧‧顯像器14‧‧‧平面鏡16‧‧‧凹面鏡18‧‧‧透光殼蓋20‧‧‧投影部30‧‧‧第1支撐板32、36‧‧‧黏著層34‧‧‧偏光板38‧‧‧第2支撐板100‧‧‧抬頭顯示器裝置A‧‧‧主板B‧‧‧副板C‧‧‧保護層
第1圖是表示本發明的實施形態中的抬頭顯示器的構成的圖。 第2圖是表示本發明的實施形態中的透光殼蓋(偏光板)的構成的圖。 第3圖是表示本發明的實施形態中的支撐板的構成例的圖。
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18‧‧‧透光殼蓋
30‧‧‧第1支撐板
32‧‧‧黏著層
34‧‧‧偏光板
36‧‧‧黏著層
38‧‧‧第2支撐板

Claims (5)

  1. 一種抬頭顯示器裝置，其具備：偏光板，其具有偏光片，並使用染色系偏光材料，該偏光片是以自顯像器所輸出且通過偏光構件的偏振光與偏光方向成為平行的方式來配置；第1支撐板，其隔著黏著層而被貼合於前述偏光板的表面；第2支撐板，其隔著黏著層而被貼合於前述偏光板的背面；顯像器，其輸出影像；及，框體，其收納前述顯像器；前述偏光構件是使用作為使影像向前述框體的外部穿透之透光殼蓋，並且，該抬頭顯示器裝置投影已穿透前述偏光板的前述影像的虛像作為投影影像。
  2. 如請求項1所述之抬頭顯示器裝置，其中，前述第1支撐板和前述第2支撐板包含阻燃性塑膠板。
  3. 如請求項2所述之抬頭顯示器裝置，其中，前述第1支撐板和前述第2支撐板，是將硬質被覆層積層於聚碳酸酯層和丙烯酸系樹脂層中的至少一層上而成之結構。
  4. 如請求項2所述之抬頭顯示器裝置，其中，前述第1支撐板和前述第2支撐板包含金屬、鹵素、磷 中的至少一種。
  5. 如請求項3所述之抬頭顯示器裝置，其中，前述第1支撐板和前述第2支撐板包含金屬、鹵素、磷中的至少一種。
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