TWI786368B - 影像顯示用導光板 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰之影像之影像顯示用導光板。
本發明之影像顯示用導光板(1004)係具有第1樹脂基材(1001)與全像圖層(1002)者,且第1樹脂基材(1001)藉由基於陰影對比度之評價所獲得之MC值為0.120以下。
Description
本發明係關於一種影像顯示用導光板。
本申請案係基於2019年2月5日於日本提出申請之日本專利特願2019-018943、日本專利特願2019-018944號、日本專利特願2019-018945號及日本專利特願2019-018946號並主張優先權,將其內容援用至此。
於顯示裝置中有使用影像顯示用導光板之情況。例如,於利用VR(虛擬實境)技術、AR(擴增實境)技術或MR(混合實境)之顯示裝置中,使用經透明基材支持全像圖層之影像顯示用導光板。於全像圖層形成具有各種光學功能例如波導、反射及繞射之功能之全像圖。
作為透明基材,多使用玻璃基材。然而,就加工性、輕量性、耐久性及可攜性之觀點而言,更佳為使用樹脂基材作為透明基材。
於專利文獻1中揭示有用於車載用抬頭顯示器之全像圖積層體。該全像圖積層體係由丙烯酸系樹脂基板、丙烯酸系接著劑層、包含丙烯酸系光聚合物之全像圖層、丙烯酸系接著劑層及丙烯酸系樹脂基板依序積層而成。
專利文獻1中記載有丙烯酸系樹脂基板之表面平滑性會引起全像圖之外觀變化。根據專利文獻1,若表示全像圖積層體之表面平滑性之最大高度Rmax超過50 μm,則全像圖之外觀變化明顯。於最大高度Rmax未達25 μm之情形時,全像圖之外觀變化處於容許範圍。但專利文獻1中並無關於最大高度Rmax為1 μm以下之奈米級之表面平滑性之必要性之特別記載。專利文獻1中亦無任何具有奈米級之表面平滑性之具體例之記載。
又,形成全像圖層之全像圖材料存在因溫度變化而侵蝕樹脂基材之情況。亦已知全像圖材料會因吸濕而劣化。因此,利用樹脂基材支持全像圖層之顯示裝置於高溫多濕環境下易劣化。
於專利文獻2中記載有於光學透明之樹脂製基體上設置形成全像圖之光感性材料層,並利用水性聚合物保護障壁來被覆光感性材料層。專利文獻2中提示有水性聚合物保護障壁係基於抵禦濕氣侵害之目的而設置。
於專利文獻3中記載有具有經由光學接著劑而被樹脂基體夾持之全像圖、且外周部整體經保護被覆層包覆之全像圖積層體。專利文獻3中記載有保護被覆層可為提高密閉性、阻氣性之塗層。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-296583號公報
[專利文獻2]日本專利特開平5-181400號公報
[專利文獻3]日本專利特開平11-184363號公報
[發明所欲解決之問題]
然而,上述相關技術存在以下問題。
專利文獻1中記載之全像圖積層體主要用於供駕駛員觀看之車載用抬頭顯示器。因此,顯示影像之畫質可並非特別高之畫質。然而,例如於用於AR或MR之可穿戴式顯示器或頭戴式顯示器之情形時,多數情況下於使用者之全視野顯示寫實影像、或顯示細小之文字。於此種用途中要求進一步高畫質化。
根據本發明者之研究,於在影像顯示用導光板中全像圖層夾於樹脂基材之情形時,有即便最大高度Rmax未達25 μm,亦觀察到畫質下降之情況。例如若於擠出成形之樹脂基材之表面產生與擠出輥之驅動齒輪之嚙合間距對應的間距之起伏(齒輪印),則容易產生影像變得不清晰之部位。
關於專利文獻2中記載之技術,於光感性材料層之與水性聚合物保護障壁相反側之表面密接有樹脂製基體。
因此,有於高溫環境下光感性材料侵蝕樹脂製基體之虞。
進而,由於在樹脂製基體之內部包含水分,故而水分會通過與光感性材料層之密接面而向光感性材料層擴散。此外,由於基體露出至外部,故而水分會持續地自外部向基體浸透。其結果為,水分經由樹脂製基體浸透至光感性材料層,因此即便水分被水性聚合物保護障壁所阻擋,亦無法抑制因來自基體側之水分而光感性材料層經時劣化。
關於專利文獻3中記載之技術,包含全像圖之積層體之外周整體由保護被覆層所密閉。因此,抑制水分自全像圖積層體之外部向內部浸透而使全像圖劣化之情況。然而,於形成保護被覆層時樹脂基體中所含有之水分被封入至較保護被覆層更內側。其結果為,有因樹脂基體中所含有之水分亦向全像圖浸透而導致全像圖經時劣化進行之虞。尤其是於高溫環境中自樹脂基板釋出水分之影響明顯。
本發明係鑒於如上述之問題而完成者,其目的在於提供一種即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰影像之影像顯示用導光板。
又,本發明之目的在於提供一種即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠抑制全像圖層劣化之影像顯示用導光板。
[解決問題之技術手段]
本發明者經過銳意研究,發現在用於影像顯示用導光板之樹脂基材中,藉由改善與表面粗糙度且以明顯大於所測定之間距之間距進行變化之表面的起伏大小對應的平面性,能夠顯示清晰之影像,從而完成本發明。
若樹脂基材之表面之平面性因起伏而降低,則導致積層於樹脂基材之全像圖層產生厚度偏差。若全像圖層產生厚度偏差,則導致波導光產生偏差,結果使影像產生微細之應變、變形,影像變得不清晰。於彩色影像之情形時,因波導光偏差而導致產生色偏移及色模糊,結果使影像變得不清晰。
相對於此,若樹脂基材之表面之平滑性因微細之凹凸而降低,則產生波導光之散射,結果使影像變得不清晰。
又,本發明者進行銳意研究,發現藉由向用於影像顯示用導光板之具有全像圖層之樹脂基材中導入阻隔層,可抑制全像圖層之劣化,而顯示清晰之影像,從而完成本發明。
為了解決上述課題,本發明具有例如以下之態樣。
[1]一種影像顯示用導光板,其係具有第1樹脂基材與全像圖層者,且
上述第1樹脂基材藉由基於陰影對比度之評價所獲得之MC值為0.120以下。
[2]一種影像顯示用導光板,其具有第1樹脂基材、第1阻隔層及全像圖層。
[3]如[2]記載之影像顯示用導光板,其於厚度方向上依序配置有上述第1樹脂基材、上述第1阻隔層及上述全像圖層。
[4]如[3]記載之影像顯示用導光板,其進而具有第2樹脂基材及第2阻隔層,且
於厚度方向上依序配置有上述第1樹脂基材、上述第1阻隔層、上述全像圖層、上述第2阻隔層及上述第2樹脂基材。
[5]如[2]至[4]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1阻隔層之折射率高於上述第1樹脂基材之折射率。
[6]如[2]至[5]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1阻隔層之折射率為1.48以上。
[7]如[2]至[6]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1阻隔層包含無機材料。
[8]如[7]記載之影像顯示用導光板,其中上述第1阻隔層包含選自由氧化矽、氮氧化矽、類鑽碳、氧化鋁及玻璃所組成之群中之至少一種無機材料。
[9]如[2]至[8]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1阻隔層係配置於樹脂膜上。
[10]如[2]至[9]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中使用水蒸氣阻隔性材料作為上述第1阻隔層之材料。
[11]如[2]至[10]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1阻隔層係配置於上述全像圖層上。
[12]如[1]至[11]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材之折射率為1.48~1.70。
[13]如[1]至[12]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材包含選自由聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。
[14]如[1]至[13]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材依據JIS K 6718-1:2015之附屬書A所測定之熱收縮率未達3%。
[15]如[1]至[14]中任一項記載之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材之表面之算術平均粗糙度Ra為10 nm以下。
[發明之效果]
根據本發明,可提供抑制即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰之影像之影像顯示用導光板。
又,根據本發明,可提供一種即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠抑制全像圖層之劣化之影像顯示用導光板。
以下,參照隨附圖式對本發明之實施形態進行說明。於全部圖式中,即便於實施形態不同之情形時,亦對相同或相當之構件標附相同符號,省略共通之說明。
使用「~」表示之數值範圍包含「~」之兩端之數值。
「UV」意指紫外線。
「(甲基)丙烯酸」意指丙烯酸及甲基丙烯酸之一者或兩者。
「(甲基)丙烯酸酯」意指丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯之一者或兩者。
[第一實施形態]
<基本例>
對本發明之第一實施形態之影像顯示用導光板進行說明。
本發明之第一實施形態之影像顯示用導光板具有第1樹脂基材與全像圖層。本實施形態之影像顯示用導光板亦可進而具有第2樹脂基材。於本實施形態中,以下有時將第1樹脂基材及第2樹脂基材統一簡稱為「樹脂基材」。上述樹脂基材為透明。
上述全像圖層係夾於第1樹脂基材與第2樹脂基材之間、或第1樹脂基材與玻璃基材之間。
上述影像顯示用導光板具有供影像光入射之入射部、與顯示由影像光形成之影像之顯示影像出射部。上述全像圖層係配置於上述入射部與上述顯示影像出射部之間。於上述全像圖層至少形成有繞射光柵圖案,該繞射光柵圖案用以將自上述入射部入射之影像光波導至上述顯示影像出射部並使之自上述顯示影像出射部出射。上述顯示影像出射部中之繞射光柵圖案使自上述影像顯示用導光板之外部入射之外界光之至少一部分透過。再者,上述外界光入射部係指與上述顯示影像出射部相反之面。
入射至上述入射部之影像光被波導至上述全像圖層內,自上述顯示影像出射部向外部出射。另一方面,外界光亦透過上述樹脂基材及上述顯示影像出射部,結果能夠使上述顯示影像出射部之觀察者於視野內同時觀察到影像光及外界光。
本實施形態之影像顯示用導光板適用於利用AR技術或MR技術之顯示裝置。例如,本實施形態之影像顯示用導光板可用於頭戴式顯示器之類的AR眼鏡或車載用之抬頭顯示器等裝置。
本實施形態之影像顯示用導光板中使用之樹脂基材藉由基於陰影對比度之評價所獲得之MC值為0.120以下。關於MC值之定義及具體評價方法見下文。上述MC值尤其對於上述樹脂基材之表面特性中之平面性之評價有效。即,關於空間頻率比表面粗糙度之凹凸之空間頻率低之凹凸,上述MC值越低,凹凸之程度越小。因此,上述MC值越低之樹脂基材,平面性越良好。
上述樹脂基材之材料只要為透明材料,則無特別限定。
用於上述樹脂基材之材料較佳為包含選自由丙烯酸系樹脂、環狀聚烯烴樹脂及聚碳酸酯樹脂所組成之群中之至少一種樹脂,更佳為丙烯酸系樹脂。
用於上述樹脂基材之材料之折射率較佳為1.48~1.70。
用於上述樹脂基材之材料之熱收縮率較佳為未達3%。此處,熱收縮率係基於JIS K 6718-1:2015之附屬書A「加熱時之尺寸變化(收縮)之測定」之加熱尺寸變化率。
再者,該「加熱時之尺寸變化(收縮)之測定」為澆鑄板用之規格,但本發明中之熱收縮率即便於使用上述材料之樹脂基材為擠出板或連續澆鑄板等之情形時,亦採用基於該規格之值。
上述樹脂基材之平滑性(例如以算術平均粗糙度Ra或最大高度Rmax等表面粗糙度表示)以上述樹脂基材之表面之算術平均粗糙度Ra表示較佳為10 nm以下。
又,於本實施形態之影像顯示用導光板中,亦可導入後述阻隔層。藉由導入阻隔層,可抑制全像圖層之劣化,維持清晰之影像。
如具有上述MC值之平面性優異之樹脂基材例如採用澆鑄方式或擠出方式等之製造方法而製造,或者藉由對樹脂基材實施切削加工、研磨加工或熱壓加工等後加工而製造。
作為上述澆鑄方式,可採用玻璃澆鑄方式。於上述玻璃澆鑄方式中,向平面性及平滑性良好之玻璃板之間流入上述樹脂基材之原料後,進行聚合步驟,藉此使上述樹脂之原料固化。於藉由上述玻璃澆鑄方式製造上述樹脂基材之情形時,用於玻璃澆鑄方式之玻璃(以下有時稱為「澆鑄用玻璃」)之表面形狀會轉印至上述樹脂基材。因此,只要上述澆鑄用玻璃之表面之平面性及平滑性良好,則上述樹脂基材之表面之平面性及平滑性亦良好。
上述澆鑄用玻璃之內部應變越小,則上述澆鑄用玻璃之表面之平面性越良好,因此可提昇上述樹脂基材之平面性。例如,作為上述澆鑄用玻璃,非強化玻璃優於強化玻璃。其中,即便為強化玻璃,只要為應變比風冷強化玻璃少之化學強化玻璃,則可提昇上述樹脂基材之平面性。
上述澆鑄用玻璃之厚度越厚,上述澆鑄用玻璃之剛性越高,越抑制於製造時之玻璃之變形,因此可提昇上述樹脂基材之平面性。
於上述樹脂基材之成形時,若對上述澆鑄用玻璃施加面壓來加壓,則可提昇上述樹脂基材之平滑性及平面性。
上述澆鑄方式並不限定於上述玻璃澆鑄方式。
例如,作為鑄模,亦可使用相互對向之金屬製環帶。於該情形時,藉由一面使上述環帶旋轉一面進行聚合步驟,可連續地製造上述樹脂基材。環帶之表面之形狀被轉印至上述樹脂基材。因此,藉由對上述環帶之表面實施鏡面加工,可提昇上述樹脂基材之平滑性。進而,藉由控制上述環帶之張力,可提昇上述樹脂基材之平面性。
作為其他澆鑄方式,可列舉使用金屬板代替上述澆鑄用玻璃之方法等。
於上述澆鑄方式中之聚合步驟中,硬化速度越低,上述鑄模之表面形狀越容易轉印至上述樹脂基材,因此可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。
作為延緩上述硬化速度之方法,例如可採用減少聚合起始劑之量、或降低聚合溫度等方法。
用以使上述樹脂基材之材料交聯之交聯劑之添加量越少,則上述硬化速度越慢,上述鑄模之表面形狀越容易轉印至上述樹脂基材,因此可提昇上述樹脂基材之平面性。上述交聯劑之添加量較佳為相對於成為上述樹脂基材之原料的除上述交聯劑以外之聚合性單體成分或聚合性低聚物成分之合計100質量份,為0.5質量份以下之微量。
於上述澆鑄中可使用剝離劑,但其使用量越少越佳。藉此,更容易將上述鑄模之表面形狀轉印至上述樹脂基材,可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。
於上述澆鑄方式中之聚合步驟中,藉由使基材形成用單體進行預聚合,可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。
於上述澆鑄方式中之聚合步驟中,藉由使用於基材形成用單體中溶解有基材形成用聚合物之原料進行澆鑄聚合,硬化收縮變小,上述鑄模之表面形狀容易被轉印至上述樹脂基材,因此可提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。
於上述澆鑄方式中,亦可組合採用兩種以上之上述各技術。於該情形時,藉由各技術之協同效應,可進一步提昇上述樹脂基材之平面性及平滑性。
於藉由擠出方式製造上述樹脂基材之情形時,例如亦可採用拋光輥法或氣刀法。
根據擠出模之模線之加工精度,而有轉印模線之微細之凹凸,導致上述樹脂基材之表面之平滑性降低之虞。因此,對上述擠出模進行高精度之拋光以使上述模線變得平滑。
例如,於拋光輥法中一般利用3根1組之拋光輥來夾壓熔融樹脂並加以冷卻。於上述拋光輥間夾壓時對上述熔融樹脂施加之壓力成為線壓。該線壓容易受到上述拋光輥之旋轉不均及輥軸或機台之加工精度之變動等之影響。因此,上述線壓變得不均勻,容易使上述樹脂基材產生厚度不均及齒輪印等平面性降低。上述齒輪印係呈沿與上述樹脂基材之進給方向正交之方向延伸之線狀地產生。
若上述拋光輥之表面溫度過高,則上述樹脂基材容易變形,因此上述表面溫度宜為較低。
作為上述拋光輥之進給機構,更佳為採用驅動不均變小之構成。例如,關於上述進給機構之減速器等傳遞機構,為了抑制齒輪之嚙合振動之傳遞,可使用行星輥代替齒輪傳遞機構。其中,只要為蝸形齒輪或螺旋齒輪等與正齒輪相比不易發生嚙合振動之齒輪傳遞機構,則可用作上述進給機構之傳遞機構。
亦可採用於擠出機之熔融樹脂出口隔著特定間隔地對向配置熔融樹脂冷卻用之一對無縫金屬帶之構成來代替上述拋光輥。於該情形時,於上述一對無縫金屬帶之間夾持熔融樹脂,一面將其冷卻一面進行搬送。藉此,對上述熔融樹脂施加之壓力成為面壓,因此抑制如上述拋光輥法之線壓引起之平面性之降低。
上述全像圖層可使用公知之全像圖形成用樹脂材料。例如,作為上述全像圖形成用樹脂材料,可適當地選用公知之材料。可考慮到所導光之光之波長等而適當決定感光材料,可使用光學特性優異之丙烯酸系全像圖形成用感光樹脂材料。
上述全像圖層可形成於上述樹脂基材之表面,亦可隔著適宜之透明層而積層於上述樹脂基材。於上述影像顯示用導光板包含玻璃基材之情形時,上述全像圖層可形成於上述玻璃基材之表面,亦可隔著適宜之透明層而積層於上述玻璃基材。
上述樹脂基材可配置於上述影像顯示用導光板之厚度方向上之最外部,亦可配置於內部。於上述影像顯示用導光板包含上述玻璃基材之情形時,上述玻璃基材可配置於影像顯示用導光板之厚度方向上之最外部,亦可配置於內部。
於影像顯示用導光板中,可於厚度方向上的樹脂基材與全像圖層之間、或包含玻璃基材之情形時之玻璃基材與全像圖層之間配置一層以上之適宜之透明層。
於影像顯示用導光板中,亦可於厚度方向上之最外部配置與樹脂基材及玻璃基材不同之一層以上之適宜之透明層。
例如,於樹脂基材之至少一表面配置透明層之情形時,透明層可為保護樹脂基材之表面之硬塗層。
作為其他之透明層之例,可列舉於UV或特定之波長範圍具有吸收峰之吸收層及接著層。
以下,基於圖1所示之例,對本實施形態之影像顯示用導光板之一例之詳細構成進行說明。圖1係表示本發明之第一實施形態之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
於圖1所示之影像顯示用導光板1004中,於厚度方向上依序配置有第1樹脂基材1001、全像圖層1002及第2樹脂基材1003。
影像顯示用導光板1004之俯視形狀並無特別限定。例如影像顯示用導光板1004亦可整形為能夠安裝於所使用之顯示裝置之形狀。
例如,影像顯示用導光板1004可為大於供安裝於顯示裝置上之形狀之矩形板。於該情形時,影像顯示用導光板1004係於組裝於顯示裝置之前被切割成能夠安裝至顯示裝置上之形狀等而得到整形。
影像顯示用導光板1004可為平板狀,亦可視需要為彎曲板狀。
以下,針對影像顯示用導光板1004包含俯視矩形狀之平板之情形時之例進行說明。
第1樹脂基材1001係配置於影像顯示用導光板1004之厚度方向之最外部。第1樹脂基材1001係配置於影像顯示用導光板1004中之影像顯示側之表面。
第1樹脂基材1001具有與影像顯示用導光板1004之外形相同之形狀。
自全像圖層1002出射之影像光、與後述透過第2樹脂基材1003及全像圖層1002之外界光會透過第1樹脂基材1001。
第1樹脂基材1001之厚度並無特別限定。例如,第1樹脂基材1001之厚度可為0.05~2 mm。若第1樹脂基材1001之厚度為0.05 mm以上,則容易保持穩定之形狀,可將後述MC值之測定誤差抑制得較小,從而較佳。若第1樹脂基材1001之厚度為2 mm以下,則減輕影像顯示用導光板1004之質量,而可實現輕量化,因此較佳。第1樹脂基材1001之厚度較佳為0.05 mm以上,更佳為0.1 mm以上,進而較佳為0.5 mm以上。另一方面,就伴隨基材之吸水性而產生之基材之變形或殘留應變之觀點而言,第1樹脂基材1001之厚度較佳為2 mm以下,更佳為1.5 mm以下,進而較佳為1 mm以下。
作為可用於第1樹脂基材1001之材料,例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸、聚醯亞胺、尼龍、聚苯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、氟樹脂膜、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、環狀聚烯烴、纖維素、乙醯纖維素、聚偏二氯乙烯、芳香族聚醯胺、聚苯硫醚、聚胺基甲酸酯、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸系樹脂、酚系樹脂、環氧樹脂、聚芳酯、聚降冰片烯、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、烯丙基二甘醇碳酸酯等有機材料,較佳為包含選自由聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。
就第1樹脂基材1001之透明性之觀點而言,較佳為使用聚碳酸酯或聚(甲基)丙烯酸系樹脂,就第1樹脂基材1001之耐化學品性及加工性等耐製程性之觀點而言,較佳為使用聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂或環狀聚烯烴,其中,就可兼備透明性及耐製程性之方面而言,更佳為聚(甲基)丙烯酸系樹脂。
作為第1樹脂基材1001,使用藉由基於陰影對比度之評價所獲得之MC值為0.120以下之板材。
此處,對MC值之具體之評價方法及計算方法進行說明。
圖2係對MC值之評價方法進行說明之模式性前視圖。圖3係對MC值之評價方法進行說明之模式性俯視圖。圖4係表示MC值之評價用影像之一例之模式圖。圖5係表示MC值之數位化之評價用影像之一例之模式圖。圖6係表示MC值之計算方法之模式性曲線圖。
(陰影對比度評價)
陰影對比度評價可使用圖2及圖3所示之評價裝置1200而進行。
評價裝置1200具備光源1201、屏幕1202、相機1203(參照圖3)及運算處理部1204(參照圖3)。
評價裝置1200係藉由對測定樣品S照射自光源1201出射之測定光,於屏幕1202上形成測定樣品S之透過投影像,基於透過投影像之亮度分佈而計算測定樣品S之MC值。
測定樣品S之形狀係與第1樹脂基材1001之外形相同。以下,針對測定樣品S為俯視矩形狀之平板之情形時之例進行說明。
關於光源1201之種類,只要可形成測定樣品S之透過投影像,則無特別限定。例如,作為光源1201,就投影至屏幕1202上之透過投影像清晰之方面而言,更佳為使用點光源。作為點光源之例,例如可列舉:金屬鹵化物燈、鹵素燈及高壓水銀燈。光之波長較佳為設為280~780 nm之範圍。於測定樣品S為樹脂基材之情形時,較佳為設為400 nm~780 nm之範圍。
作為屏幕1202,例如可列舉:消光系屏幕、珠粒系屏幕及珠光系屏幕。關於屏幕1202之顏色,只要不影響屏幕1202上之投影像之亮度測定,則無特別限定。屏幕1202之顏色例如可為白色或灰色。關於屏幕1202之大小,只要為可將所需之測定範圍中之測定樣品S之透過投影像包含在內之大小,則無特別限定。屏幕1202更佳為可將測定樣品S整體之透過投影像包含在內之大小以上。
關於相機1203之種類,只要可高精度地拍攝屏幕1202上之透過投影像之亮度,則無特別限定。例如,相機1203可為類比相機,亦可為數位相機。就易於進行數位解析之方面而言,相機1203更佳為數位相機。再者,於利用類比相機進行拍攝之情形時,將所獲得之影像轉換成數位影像後進行後述影像解析。
作為數位影像之尺寸,若以橫×縱之像素數表示,則例如可採用800×600、1024×768、1600×1200、2048×1536或5472×3648。其中,數位影像之尺寸只要其所具有之解像度可供取得因起伏等引起之測定樣品S之凹凸所對應之亮度變化之曲線,則並不限定於該等。
亮度值係將各像素下之資料進行單色化時之濃淡度。上述亮度值之分解能取決於各像素之階調數。只要能夠算出0.120以下之MC值,各像素之階調數並無特別限定。各像素之階調數例如可為128階調、256階調、512階調或1024階調。
其中,於受到測定樣品S之透過率、光源1201之亮度等之制約而透過投影像之對比度變低之情形時,為了提高測定精度,更佳為使用儘可能高之階調數。
使用相機1203之拍攝更佳為於遮光下進行。於遮光下使用相機1203進行拍攝之情形時,與未於遮光下進行之情形相比,可獲得精度更高之亮度分佈。於遮光下拍攝之方法並無特別限定。例如,於配置有評價裝置1200之拍攝環境為有窗戶之房間之情形時,可將窗戶糊上使整個房間處於遮光狀態。例如,評價裝置1200可具有至少對自光源1201至屏幕1202之光路及自屏幕1202至相機1203之光路進行包圍之遮光用筐體。
相機1203之拍攝模式可為彩色影像模式,亦可為單色影像模式。於彩色影像模式下拍攝之情形時,更佳為使用影像處理軟體轉換成單色影像。
例如,受到相機1203之透鏡之光學特性之影響,有拍攝影像之端部之亮度比中心部之亮度低之情況。於基於此種亮度不均之程度之雜訊過大之情形時,更佳為預先根據透鏡之光學特性,進行拍攝影像之陰影補償後,求解測定樣品S之亮度分佈。陰影補償可於拍攝影像之解析之前藉由適宜之影像處理軟體來進行。關於陰影補償之補償量,例如,使用平面性及平滑性良好之補償用玻璃板代替測定樣品S來進行拍攝,以該亮度分佈變得均勻之方式決定補償量。於該情形時,亦一併補償基於光源1201之光學特性之亮度不均。
以下,簡單起見,針對相機1203為數位相機、且於單色影像模式下拍攝屏幕1202上之透過投影像之例進行說明。於該情形時,數位影像之像素之輸出值係與透過投影像之亮度成正比。
於相機1203為類比相機之情形時,只要將以下說明之數位影像替換成由相機1203之拍攝影像所生成之數位影像即可。
運算處理部1204係基於使用相機1203所拍攝之數位影像,求出亮度分佈,基於上述亮度分佈而算出MC值。運算處理部1204可包含能夠運行適宜之影像處理軟體之電腦而構成。
對評價裝置1200中之各部之配置及測定時之測定樣品S之配置進行說明。
以下,有時基於XYZ正交座標系來說明位置關係。X軸係沿水平面延伸。Y軸係於水平面上與X軸正交。Z軸係鉛直軸。且與X軸及Y軸正交。將沿X軸之方向、沿Y軸之方向及沿Z軸之方向分別稱為X方向、Y方向及Z方向。
如圖2所示,於評價裝置1200中,屏幕1202係與YZ平面平行地配置。光源1201係於X方向上與屏幕1202相距(d1+d2)地配置。光源1201之光軸O係與X軸平行。
如圖3所示,測定樣品S係配置於光軸O上且光源1201與屏幕1202之中間部。若將通過測定樣品S之厚度方向之中心之剖面中之矩形外形之各頂點以A、B、C、D表示,則邊AD及邊BC分別與Y軸平行。邊AD表示靠近光源1201之邊,邊BC表示靠近屏幕1202之邊。
如圖2所示,測定樣品S中之矩形ABCD之中心SO係配置於光軸O上、且於X方向上與光源1201相距d1之位置。進而,測定樣品S係以將通過中心SO且與Y軸平行之軸線設為中心,自水平面沿圖示之順時針方向旋轉仰角θA
後之姿勢配置。其中,於測定樣品S之厚度較薄之情形時,可以測定樣品S之厚度方向上之一表面之中心代替測定樣品S中心SO來配置於與上述相同之位置。
此處,距離d1及d2例如根據光源1201之放射角及光量、測定樣品S之大小、以及屏幕1202之大小而適當設定。例如,距離d1及d2可為30~1000 cm。
例如,距離d1更佳為於可設置光源1201之範圍內儘可能較短之距離。距離d2更佳為於可設置屏幕1202之範圍內儘可能較短之距離。存在距離d1及d2越短,越能高效率地利用自光源1201照射之測定光之傾向。
仰角θA
較佳為5~90°。例如,可將仰角θA
設為20°進行測定。
關於相機1203之配置位置,只要為自身之影及反射光不會映入拍攝範圍之位置且能夠對屏幕1202上之透過投影像之整體進行拍攝之位置,則無特別限定。於圖3所示之例中,於俯視下,相機1203係配置於在Y方向上與相機1203相鄰之位置。但,相機1203由於在Z方向上被配置在與測定樣品S不同之高度,故而被配置於自身之影及反射光不會映入拍攝範圍之位置,但並未特別地圖示。
藉由此種配置,自光源1201出射之測定光透過測定樣品S而投影至屏幕1202。於光源1201為點光源之情形時,測定光放射狀地擴散,因此於屏幕1202上形成測定樣品S之基於透過光之光強度之透過投影像。藉由相機1203拍攝透過投影像,並以數位影像之形式向運算處理部1204傳輸。
例如,向運算處理部1204傳輸如圖4中模式性地表示之數位影像。於圖4中,最外周之框表示屏幕1202之端部。中央之梯形PaPbPcPd表示測定樣品S之透過投影像I。點Pa、Pb、Pc、Pd分別與測定樣品S之點A、B、C、D對應。
透過投影像I具有亮度分佈。於圖4所示之例中,具有高亮度部Ib與低亮度部Is。高亮度部Ib係視測定樣品S之透過率,將所透過之測定光投影至屏幕1202而形成。
透過投影像I上之亮度分佈包括光程長度及由光源1201之放射光強度分佈引起之亮度不均。關於該亮度不均,即便測定樣品S無凹凸缺陷,亦會一定程度地產生。
由於測定光為放射光,故而沿光軸O前進之測定光之光強度變得最大,且隨著朝向測定樣品S之周緣而降低。光源1201之放射光強度分佈亦相同。
於該亮度不均大於由凹凸缺陷引起之亮度不均之情形時,預先進行補償。例如,於光軸O上之亮度值與測定樣品S之外緣部之亮度值之差為5以上時,更佳為補償上述亮度不均。
由測定光之光強度分佈引起之亮度不均例如可基於光之衰減定律(光之衰減光之強度與距光源之距離之平方成反比)進行補償。例如由光源1201之放射光強度分佈引起之亮度不均可基於光源1201之放射光強度分佈而進行補償。
例如,可如上所述使用補償用玻璃板進行拍攝,藉此取得補償用資料。
但,於根據測定條件而僅存在較由凹凸缺陷引起之亮度不均小之亮度不均之情形時,亦可省略測定光及光源1201之光強度分佈之補償。
以下,作為會成為測定雜訊之亮度不均已得到去除者來進行說明。
認為低亮度部Is係由與測定樣品S之表面之平面性之誤差對應的凹凸缺陷所形成。
例如,於形成於測定樣品S之凹凸之曲率半徑一定程度上較小之情形時,認為藉由凹凸部之透鏡作用,測定光發生擴散直至到達屏幕1202。此取決於平滑性。
例如,於測定樣品S變形為波形之情形時,即便表面存在凹凸,亦有厚度不變之情況。此取決於平面性。於該情形時,認為雖凹凸不再具有透鏡作用,但發生同樣之測定光之折射及繞射,因此有助於亮度不均。
此外,亦認為例如因形成於測定樣品S之凹凸而導致於凹凸部之附近產生應變分佈,測定光之出射方向混亂,從而屏幕1202上之光強度產生變化。
例如,若向測定樣品S之入射角變大,則取決於入射角之透過率特性之變化變大。因此,亦認為形成於測定樣品S之凹凸部之透過率產生變化而有助於亮度不均。又,亦認為因由測定樣品S內部之應變引起之折射率不均而變化之透過率亦有助於亮度不均。
認為於上述任一因素或多重因素下,凹凸缺陷會引發亮度不均。進而認為亮度不均之大小係與凹凸缺陷之深淺高度相關。因此,可根據低亮度部Is與高亮度部Ib之亮度之差來評價測定樣品S之平面性。
於圖4所示之例中,低亮度部Is為橢圓狀。此種低亮度部Is係與測定樣品S之表面之橢圓狀凹部或凸部對應。例如於測定樣品S上形成有齒輪印之情形時,低亮度部Is形成為條紋狀。於該情形時,低亮度部Is係在與第1樹脂基材1001之擠出方向正交之方向上大致平行且等間距地形成。
運算處理部1204以如下方式對數位影像進行解析,算出MC值。
MC值之測定中使用之數位影像可為梯形PaPbPcPd整體。但例如於將測定樣品S之一部分切割而用於顯示裝置之類的情形時,只要在可用於顯示裝置之大小之整個範圍中進行測定即可。
根據情況,測定樣品S之測定中使用之數位影像亦可為將梯形PaPbPcPd之內側之一部分區域自梯形中去除。例如,於藉由MC值應檢測之缺陷例如齒輪印已預先知曉方向性、間距等之情形時,只要為於考慮到測定誤差之情況下包含複數個齒輪印之大小及範圍,則亦可使用梯形PaPbPcPd之一部分區域。例如測定樣品S之形狀於設計上有平緩彎曲之情形時亦相同。
例如,於測定樣品S為200 mm×200 mm之俯視矩形狀之情形時,作為測定範圍,更佳為包含測定樣品S上之至少180 mm×80 mm之大小之矩形範圍。此處,使測定範圍之長邊方向與亮度變化更多之方向重合。
例如,於測定樣品S並非平板而為彎曲板之情形時,更佳為具有彎曲之方向上之測定範圍之寬度為50 mm以上。例如,於測定樣品S整體上具有球面狀之彎曲之情形時,更佳為以彎曲之頂部為中心而包含50 mm×50 mm之大小之矩形範圍。
以下,作為一例,針對使用梯形PaPbPcPd整體之情形時之例進行說明。
運算處理部1204取得預先決定之測定線上之亮度分佈。例如,測定線為分別連結將測定樣品S上之邊AD進行N等分之點qi(其中,i=1、・・・、N-1)與將測定樣品S上之邊BC進行N等分之點Qi(其中,i=1、・・・、N-1)而成之(N-1)條線段qiQi。
於該情形時,於測定樣品S上,點qi與點Qi係與ZX平面平行之平面上之點。
於圖4中示出透過投影像I上之點qi、Qi。
例如,可根據凹凸缺陷之大小,於2至10000之間適當選擇N。例如,於寬度100 mm之缺陷之情形時,以使測定線之間距成為1~20 mm左右之方式選擇N即可。
例如,於低亮度部Is為條紋狀之情形時,以使測定線與低亮度部Is交叉之方式變更測定樣品S之配置而取得數位影像。於該情形時,測定線只要以使沿低亮度部Is之長邊方向之測定線之間距成為1~20 mm左右之方式選擇N即可。
於圖4所示之例中,N=8。圖5中之測定線L3模式性地表示與圖4中之線段q3Q3對應之測定線。由於測定樣品S上之測定線被投影成斜線,故而於透過投影像I上,測定線L3成為數位化之斜線。
運算處理部1204係基於光源1201、屏幕1202及測定樣品S之位置關係,將測定樣品S上之點qi、Qi之座標轉換成透過投影像I上之像素座標,藉此擷取各測定線之亮度值。
圖6係模式性地表示沿測定線L3之亮度分佈之例。圖6之橫軸表示Z方向上之像素之位置、縱軸表示亮度值。
如曲線1210所示,測定線L3中之亮度係從點q3朝向點Q3,自大致固定之較高之亮度值開始降低,變成最小之亮度值後,再次變為大致平坦之較高之亮度值。於Z方向上,自q3至p1之區間、與自p2至Q3之區間均包含於高亮度部Ib。自p1至p2之區間包含於低亮度部Is。
運算處理部1204根據此種亮度分佈,求出亮度之最小值Lmin及最大值Lmax。
MC值係以下述式(1)定義。運算處理部1204基於下述式(1),由Lmin、Lmax算出MC值。
MC值係客觀地表示亮度分佈中之低亮度部Is中之下降之幅度的指標。
如上所述,測定樣品S之平面性越差,低亮度部Is之亮度越低。因此,MC值之值越大,測定樣品S之表面之平面性越差,MC值之值越小,測定樣品S之表面之平面性越佳。
同樣地由運算處理部1204算出各測定線之MC值。
測定樣品S之MC值係取各測定線之MC值中之最大值。
如上所述,於本發明之影像顯示用導光板中,上述樹脂基材之MC值需為0.120以下。藉此,利用使用該導光板所形成之AR或MR等全像圖的顯示影像之清晰性變得良好。上述樹脂基材之MC值為0.120以下,較佳為0.110以下,更佳為0.100以下,進而較佳為0.080以下,尤佳為0.070以下。
另一方面,藉由將該MC值設為0.001以上,可防止於基材積層時之基材彼此之黏連,存在基材加工時之操作性變得良好之傾向。上述樹脂基材之MC值較佳為0.001以上,更佳為0.005以上,進而較佳為0.010以上,尤佳為0.020以上。
又,如上所述,於本發明之影像顯示用導光板中,上述樹脂基材之折射率較佳為1.48~1.70。藉此,可擴大作為影像顯示用導光板使用時之視野角。
進而,如上所述,於本發明之影像顯示用導光板中,上述樹脂基材依據JIS K 6718-1:2015之附屬書A所測定之熱收縮率較佳為未達3%。藉此,存在利用使用該導光板所形成之AR或MR等全像圖的顯示影像之清晰性變得良好之傾向。上述熱收縮率較佳為未達3.0%,更佳為2.5%以下,進而較佳為2.0%以下。
又,如上所述,於本發明之影像顯示用導光板中,上述樹脂基材之表面之算術平均粗糙度Ra較佳為10 nm以下。藉此,存在利用使用該導光板所形成之AR或MR等全像圖的顯示影像之清晰性變得良好之傾向。上述樹脂基材之表面之算術平均粗糙度Ra較佳為10 nm以下,更佳為8 nm以下,進而較佳為5 nm以下。
此處,回到圖1所示之影像顯示用導光板1004之說明。
影像顯示用導光板1004中之全像圖層1002係積層於第1樹脂基材1001之表面。全像圖層1002之構成並無特別限定。於全像圖層1002形成有與影像顯示用導光板1004所需功能對應之適宜之繞射光柵。
第2樹脂基材1003係積層於全像圖層1002中之與第1樹脂基材1001相反側之表面。作為第2樹脂基材1003,可採用與第1樹脂基材1001相同之構成。其中,第2樹脂基材1003之厚度及材質等可與第1樹脂基材1001不同。尤其由於第2樹脂基材1003係配置於影像顯示用導光板1004中之與顯示影像出射側相反之外界光入射側之表面,故而可使用表面硬度比第1樹脂基材1001高之材料。
此種影像顯示用導光板1004例如可藉由以下方式製造。
採用上述製造方法,準備MC值為0.120以下之第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003。例如,於第1樹脂基材1001上塗佈全像圖形成用之光聚合物材料。此時,可於第1樹脂基材1001之外周部設置與全像圖層1002厚度相同之透明之密封層。於該情形時,將光聚合物材料塗佈於由密封層圍成之凹部。密封層係於全像圖層1002形成後密封全像圖層1002之外周部。作為密封層,可使用阻氣性優異之材料。於該情形時,可提昇全像圖層1002之耐久性。
其後,於光聚合物材料上載置第2樹脂基材1003。
其中,上述製造順序為一例。例如,亦可於第2樹脂基材1003塗佈光聚合物材料後,於光聚合物材料上載置第1樹脂基材1001。
其後,藉由減壓壓製而貼合形成第1樹脂基材1001、光聚合物材料及第2樹脂基材1003之積層體。
其後,於積層體之光聚合物材料形成與繞射圖案對應之干涉條紋,而於光聚合物材料中形成繞射光柵。
藉由以上方式製造影像顯示用導光板1004。
根據影像顯示用導光板1004,第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003之MC值為0.120以下,因此各表面中之凹凸缺陷得以減小。其結果,抑制透過第1樹脂基材1001後進行影像顯示之影像光、以及透過第2樹脂基材1003及第1樹脂基材1001後與影像光重合之外界光之各光路受到凹凸缺陷之影響而變亂之情況。藉此,於影像顯示用導光板1004中顯示清晰之影像。
如以上之說明,根據本實施形態,可提供即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰之影像之影像顯示用導光板。
<第1變化例>
對本發明之第一實施形態之第1變化例進行說明。
圖7係表示本發明之第一實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
如圖7所示,本發明之第一實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板1014係對本發明之第一實施形態之基本例之影像顯示用導光板1004追加第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B而成。
下文以與本發明之第一實施形態之基本例之不同點為中心進行說明。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B主要以保護第1樹脂基材1001之表面為目的而設置。第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料包含至少一表面之硬度比第1樹脂基材1001之表面之硬度高之透明材料。第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B只要至少一表面之硬度比第1樹脂基材1001之硬度高,則亦可具有包含硬度不同之複數種透明材料之多層構造。
於圖7所示之例中,第1硬塗層1011A係配置於第1樹脂基材1001中與全像圖層1002相反側之第1表面1001a。第1硬塗層1011A形成影像顯示用導光板1014之最外面。
第2硬塗層1011B係配置於第1樹脂基材1001中與全像圖層1002對向之第2表面1001b。
第1硬塗層1011A之厚度更佳為1~50 μm。
第2硬塗層1011B之厚度更佳為1~50 μm。
關於第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之表面之平面性,作為第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B與第1樹脂基材1001之積層體(以下稱為經塗覆之基材)而言,於計測MC值之情形時,更佳為0.120以下。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之表面中之算術平均粗糙度Ra更佳為10 nm以下。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料之折射率並無特別限定。
例如,第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料之折射率就實像之視認性之觀點而言,宜為第1樹脂基材1001之同等以下,但於選擇提高硬塗層之硬度等之目的材料之情形時亦可比第1樹脂基材1001之折射率高。
例如,於第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料之折射率與第1樹脂基材1001之材料之折射率相等之情形時,第1樹脂基材1001之表面與第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之界面就光學上而言消失。於該情形時,經塗覆之基材之MC值實質上表示第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之表面之凹凸缺陷之程度。例如,於藉由形成第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B而與第1樹脂基材1001之表面相比凹凸缺陷變少之情形時,第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料之折射率更佳為與第1樹脂基材1001之材料之折射率相近。
一般而言,第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料之折射率與第1樹脂基材1001之材料之折射率不同,因此,根據經塗覆之基材之MC值,可獲得一併包含第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之表面之凹凸缺陷與第1樹脂基材1001之表面之凹凸缺陷之評價。其中,藉由將第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B形成為一定層厚,而使第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之表面之凹凸缺陷模仿第1樹脂基材1001之表面之凹凸缺陷,於此情形時,認為第1樹脂基材1001本身之MC值等於形成有第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之第1樹脂基材1001之MC值。
例如,第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料之折射率就廣視野角之觀點而言,較佳為全像圖層1002之材料之折射率之同等以上之折射率。存在折射率越大,越可增大所導光之光之臨界角度之傾向。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之表面硬度只要高於第1樹脂基材1001之表面硬度,則無特別限定。例如第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之鉛筆硬度(JIS K 5600-5-4:1999)更佳為H以上,進而較佳為2H以上。
作為適於第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料,例如可列舉包含藉由照射活性能量線而形成硬化物之聚合性單體或聚合性低聚物等之硬塗劑。作為上述聚合性單體,例如可列舉分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯單體。作為上述聚合性低聚物,可列舉分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯低聚物。
作為上述分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯單體,例如可列舉:選自由(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、聚氟烷基(甲基)丙烯酸酯及聚矽氧(甲基)丙烯酸酯所組成之群中之至少一種單體。作為上述分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯低聚物,例如可列舉包含源自選自由(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、聚氟烷基(甲基)丙烯酸酯及聚矽氧(甲基)丙烯酸酯所組成之群中之至少一種單體之結構單元的低聚物。上述聚合性單體或上述聚合性低聚物亦可將兩種以上組合使用。該等之中,就較高之表面硬度等而言,較佳為(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯之單體或低聚物。
作為(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯,例如可例示:使聚異氰酸酯化合物與分子結構中具有一個羥基之(甲基)丙烯酸酯化合物進行反應所獲得之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯;使聚異氰酸酯化合物、分子結構中具有一個羥基之(甲基)丙烯酸酯化合物及多元醇化合物進行反應所獲得之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B亦可包含多官能(甲基)丙烯酸酯之硬化物。
作為多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列舉:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸三(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸二(甲基)丙烯酸酯、聚酯三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、雙酚二(甲基)丙烯酸酯、二甘油四(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、二(甲基)丙烯酸異𦯉基酯、二環戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯或二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、或將該等利用PO、EO或己內酯等改性而成者。
於形成第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B時,亦可於無損物性之範圍內,於硬塗劑中添加交聯劑、聚合起始劑、潤滑劑、塑化劑、有機粒子、無機粒子、防污劑、抗氧化劑或觸媒等添加劑、或者用以防止污染及附著之聚矽氧系或氟系等之添加劑。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B亦可使用折射率與第1樹脂基材1001不同之材料。於該情形時,藉由第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B,可根據第1樹脂基材1001之折射率來變更影像顯示用導光板1014之最外面之折射率、及與全像圖層1002之界面之折射率。
關於此種本發明之第一實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板1014,例如於與上述本發明之第一實施形態之基本例同樣地形成第1樹脂基材1001後,使之與形成全像圖層1002之光聚合物材料進行積層之前,於第1樹脂基材1001之第1表面1001a及第2表面1001b分別形成第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B,除此以外,可藉由與本發明之第一實施形態之基本例相同之方式製造。
第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B可藉由將成為各自之原料的硬塗液分別塗佈於第1表面1001a及第2表面1001b後,使硬塗液硬化而形成。硬塗液之塗佈方法並無特別限定。例如有如下方法:作為硬塗液之塗佈方法,利用流延法、滾筒塗佈法、棒式塗佈法、噴霧塗佈法、氣刀塗佈法、浸漬法等塗佈法,於基材表面上直接塗佈光硬化性樹脂組合物,對該塗佈膜進行光照射而使之硬化,藉此於基材上形成硬化膜。
又,例如可列舉以下等方法:利用上述塗佈法等在用以構成澆鑄聚合用之模具之至少一個鑄模材之表面上塗佈光硬化性樹脂組合物,對該塗佈膜進行光照射而使之硬化,藉此於模材上形成硬化膜,使用該模材,以硬化膜成為內側之方式組裝澆鑄聚合用之模具,向該模具內注入基材之原料進行澆鑄聚合,聚合完成後,將硬化膜與基材表面成為一體之積層體取出。
其中,第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B亦可於第1樹脂基材1001之製造步驟中,與第1樹脂基材1001同樣地形成。
用於第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料及材料之塗佈方法更佳為採用不易使第1樹脂基材1001之表面之凹凸缺陷之凹凸增大的材料及材料之塗佈方法。用於第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之材料及材料之塗佈方法進而較佳為採用使第1樹脂基材1001之表面之凹凸缺陷之凹凸緩和的材料及材料之塗佈方法。
例如,作為材料,可使用上述硬塗劑、烷氧基矽烷縮聚系硬化樹脂、三聚氰胺系樹脂等。
例如,作為塗佈方法,可採用棒式塗佈、浸漬塗佈、反向凹版塗佈、直接凹版塗佈、輥式塗佈、模嘴塗佈或淋幕式塗佈等先前公知之塗佈方式,尤佳為浸漬塗佈、模嘴塗佈或凹版塗佈。
根據本發明之第一實施形態之第1變化例,與本發明之第一實施形態之基本例同樣地,第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003之MC值為0.120以下,因此與本發明之第一實施形態之基本例同樣地,可提供即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰之影像之影像顯示用導光板。
進而,根據本發明之第一實施形態之第1變化例,於第1樹脂基材1001積層第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B,因此防止第1樹脂基材1001之表面受到損傷。
例如,防止於影像顯示用導光板1014及顯示裝置之製造步驟中對第1樹脂基材1001之表面造成損傷而導致平面性劣化之情況。因此,可降低因搬送等製造步驟中之操作所引起之影像顯示用導光板1014及顯示裝置之不良率。
例如,第1硬塗層1011A構成影像顯示用導光板1014之最表面,因此,抑制因影像顯示用導光板1014於使用時最表面受損而引起之畫質之降低。
再者,於上述第1變化例之說明中,就於第1樹脂基材1001之厚度方向上之各表面形成硬塗層之情形之例進行了說明。但亦可將第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之一者省略。
於上述第1變化例之說明中,就僅於第1樹脂基材1001形成硬塗層之情形之例進行了說明。但亦可亦於第2樹脂基材1003形成第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B之至少一者。
[第二實施形態]
<基本例>
以下,對本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板進行說明。
本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板具有第1樹脂基材、第1阻隔層及全像圖層。上述第1阻隔層較佳為配置於上述第1樹脂基材及上述全像圖層之至少一表面,上述第1阻隔層更佳為配置於上述全像圖層上。上述上述第1樹脂基材、上述第1阻隔層及上述全像圖層較佳為於厚度方向上依序配置。
本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板可進而具有第2阻隔層及第2樹脂基材。較佳為上述第1阻隔層配置於上述第1樹脂基材之與上述全像圖層對向之側之表面及上述全像圖層之與上述第1樹脂基材對向之側之表面中之至少一表面,上述第2阻隔層配置於上述第2樹脂基材之與上述全像圖層對向之側之表面及上述全像圖層之與上述第2樹脂層對向之側之表面;更佳為上述第1阻隔層及上述第2阻隔層分別配置於上述全像圖層之與上述第1樹脂基材對向之側之表面及之表面及上述全像圖層之與上述第2樹脂層對向之側之表面。上述第1樹脂基材、上述第1阻隔層、上述全像圖層、上述第2阻隔層及上述第2樹脂基材較佳為於厚度方向上依序積層。
於本實施形態中,有時將第1樹脂基材及第2樹脂基材統一簡稱為「樹脂基材」。又,有時將第1阻隔層及第2阻隔層統一簡稱為「阻隔層」。
亦可於上述阻隔層與上述樹脂基材之間配置一層以上之透明層。又,亦可於上述阻隔層與全像圖層之間配置一層以上之透明層。
作為上述透明層,例如可列舉:硬塗層、接著劑層或增黏塗層。
於本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板中亦可設置玻璃基材,該玻璃基材於其與上述樹脂基材之間夾持上述阻隔層及上述全像圖層。於該情形時,由於上述玻璃基材本身具有阻障性,故而可將上述玻璃基材配置於上述全像圖層中與阻隔層對向之表面之相反側之表面。
作為上述樹脂基材,可較佳地使用上述第一實施形態中之樹脂基材。
用於上述樹脂基材之材料只要為透明材料,則無特別限定,較佳為包含選自由丙烯酸系樹脂、環狀聚烯烴樹脂及聚碳酸酯樹脂所組成之群中之至少一種樹脂。
上述阻隔層之折射率較佳為高於上述樹脂基材之折射率,更佳為1.48以上。
作為上述阻隔層之材料,較佳為使用水蒸氣阻隔性材料。
又,作為上述阻隔層之材料,較佳為包含無機材料,更佳為包含選自由氧化矽、氮氧化矽、類鑽碳(DLC)、氧化鋁及玻璃所組成之群中之至少一種無機材料。
又,亦可將包含氟系材料、環烯烴系聚合物或偏二氯乙烯等之輔助層作為上述阻隔層之一部分與上述無機材料併用,藉此使阻隔層成為多層構造,而可進一步提高水蒸氣阻隔性。
進而,上述阻隔層亦可配置於樹脂膜上。於該情形時,更佳為將上述樹脂膜配置於上述阻隔層與上述樹脂基材之間。
上述全像圖層係夾於第1樹脂基材與第2樹脂基材之間、或第1樹脂基材與玻璃基材之間。
上述影像顯示用導光板具有供影像光入射之入射部、與顯示由影像光形成之影像之顯示部。上述全像圖層係配置於上述入射部與上述顯示部之間。於上述全像圖層至少形成有用以將自上述入射部入射之影像光波導至上述顯示部、並使之自上述顯示部出射的繞射光柵圖案。上述顯示部中之繞射光柵圖案使自上述影像顯示用導光板之外部入射之外界光之至少一部分透過。
入射至上述入射部之影像光被波導至上述全像圖層內,自上述顯示部向外部出射。另一方面,外界光亦透過上述樹脂基材及上述顯示部,結果能夠使上述顯示部之觀察者於視野內同時觀察到影像光及外界光。
本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板適用於利用VR技術或AR技術之顯示裝置。例如,本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板除了用於顯示器用途外,亦可用於以汽車搭載用之抬頭顯示器(HUD)之合路器或反射型液晶顯示器件用之反射板為代表之全像圖光學元件(HOE)等裝置。
上述全像圖層可使用公知之全像圖形成用樹脂材料。作為上述全像圖形成用樹脂材料,例如可列舉:包含溶劑可溶性且能夠進行陽離子聚合之於結構單元中具有至少一個環氧乙烷環之熱硬化性樹脂、與能夠進行自由基聚合之乙烯性單體的全像圖記錄材料(日本專利特開平8-1676號公報、日本專利特開平8-1677號公報、日本專利特開平8-1678號公報、日本專利特開平8-1679號公報)。
以下,基於圖9所示之例,對本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板之一例之詳細構成進行說明。圖9係表示本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
於圖9所示之影像顯示用導光板2006中,於厚度方向上依序配置有第1樹脂基材2001、第1阻隔層2002、全像圖層2003、第2阻隔層2004及第2樹脂基材2005。
影像顯示用導光板2006之俯視形狀並無特別限定。例如影像顯示用導光板2006亦可整形為能夠安裝於所使用之顯示裝置之形狀。
例如,影像顯示用導光板2006可為大於供安裝於顯示裝置之形狀之矩形板。於該情形時,影像顯示用導光板2006係於組裝於顯示裝置之前被切割成能夠安裝至顯示裝置之形狀等而得到成形。
影像顯示用導光板2006可為平板狀,亦可視需要為彎曲板狀。
以下,針對影像顯示用導光板2006包含俯視矩形狀之平板之情形時之例進行說明。
第1樹脂基材2001係配置於影像顯示用導光板2006之厚度方向之最外部。第1樹脂基材2001係配置於影像顯示用導光板2006中之顯示影像出射側之表面。
第1樹脂基材2001具有與影像顯示用導光板2006之外形相同之形狀。
於第1樹脂基材2001使自全像圖層2003出射之影像光、與後述透過第2樹脂基材2005及全像圖層2003之外界光透過。
第1樹脂基材2001之厚度並無特別限定。例如,第1樹脂基材2001之厚度可為0.1~10 mm。
形成第1樹脂基材2001之材料只要為透明樹脂材料,則無特別限制。作為形成第1樹脂基材2001之材料,考慮到透明性及光之折射率等光學特性,進而考慮到耐衝擊性、耐熱性及耐久性等各種物性,例如可列舉:乙烯、丙烯或丁烯等烯烴之均聚物或共聚物等聚烯烴系樹脂;環狀聚烯烴等非晶質聚烯烴系樹脂;聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯系樹脂;三乙醯纖維素、二乙醯纖維素、賽璐凡等纖維素系;尼龍6、尼龍66、尼龍12、共聚尼龍等聚醯胺系樹脂;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物部分水解物(EVOH)、聚醯亞胺系樹脂、聚醚醯亞胺系樹脂、聚碸系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚醚醚酮系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚乙烯醇縮丁醛系樹脂、聚芳酯系樹脂、氟樹脂、聚(甲基)丙烯酸系樹脂、聚苯乙烯等苯乙烯系樹脂、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氯乙烯、纖維素、乙醯纖維素、聚偏二氯乙烯、聚苯硫醚、聚胺基甲酸酯、酚系樹脂、環氧樹脂、聚芳酯樹脂、聚降冰片烯、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、烯丙基二甘醇碳酸酯、及生物降解樹脂等有機材料。該等之中,較佳為包含選自由聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。再者,第1樹脂基材2001亦可由兩種以上之材料形成,亦可為兩種以上之材料積層之積層構造。
就第1樹脂基材2001之透明性之觀點而言,較佳為聚碳酸酯或聚(甲基)丙烯酸系樹脂。就第1樹脂基材2001之耐化學品性及加工性等耐製程性之觀點而言,較佳為聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂或環狀聚烯烴。就可兼備透明性及耐製程性之方面而言,更佳為聚(甲基)丙烯酸系樹脂。
第1阻隔層2002係配置於第1樹脂基材2001與後述全像圖層2003之間,於圖9所示之構成中係與第1樹脂基材2001及全像圖層2003之各自之表面密接。其中,第1阻隔層2002無需與第1樹脂基材2001及全像圖層2003兩者之表面密接,較佳為至少配置於全像圖層2003上。第1阻隔層2002係防止自影像顯示用導光板2006之外部及第1樹脂基材2001浸透之氣體向全像圖層2003浸透。
第1阻隔層2002例如氧氣透過率及水蒸氣透過率越小越佳。尤其就可抑制全像圖層之劣化之方面而言,第1阻隔層2002更佳為由水蒸氣阻隔性優異之(水蒸氣透過率較小之)材料構成。
例如,第1阻隔層2002之氧氣透過率可為1 cm3
/m2
・day以下。
例如,第1阻隔層2002之水蒸氣透過率可為1 g/m2
・day以下。第1阻隔層2002之水蒸氣透過率更佳為0.5 g/m2
・day以下。
第1阻隔層2002只要具有能夠阻障導致全像圖層2003劣化之重要因素之氣體之性質,則其材料並無特別限定,就存在不僅其阻氣性優異、且顯示影像之清晰性亦優異之傾向之方面而言,較佳為包含無機材料。
於該情形時,用於第1阻隔層2002之無機材料可具有比第1樹脂基材2001高之折射率。例如,第1阻隔層2002之折射率可為1.48~3.00。若第1阻隔層2002為高折射率,則經由第1阻隔層2002透過第1樹脂基材2001之光係自光學上較密之第1阻隔層2002入射至光學上較疏之第1樹脂基材2001,因此自第1阻隔層2002向第1樹脂基材2001之光之出射角對應於第1阻隔層2002與第1樹脂基材2001之折射率差而變大。藉此,可擴大影像顯示用導光板2006中之FOV(Field Of View,視野)。
作為第1阻隔層2002之材料,例如可列舉:氧化矽、氮氧化矽、DLC、氧化鋁及玻璃。
第1阻隔層2002之材料如上所述,但亦可為氧化鋅、氧化銻、氧化銦、氧化鈰、氧化鈣、氧化鎘、氧化銀、氧化金、氧化鉻、氧化矽、氧化鈷、氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、氧化鉑、氧化鈀、氧化鉍、氧化鎂、氧化錳、氧化鉬、氧化釩或氧化鋇等氧化物。
於第1阻隔層2002包含氧化矽之情形時,其層厚可為10~300 nm。若上述層厚未達10 nm,則有防濕性不充分之虞。若上述層厚超過300 nm,則有上述氧化矽之薄膜易產生龜裂、自成膜面剝離之虞。
層厚尤佳為20~200 nm。
由上述氧化矽形成第1阻隔層2002之方法並無特別限定。例如,第1阻隔層2002可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法或電漿CVD法等先前已知之任一方法形成。於由上述氧化矽形成第1阻隔層2002時,為了提昇成膜面與上述氧化矽之接著性,可對上述成膜面實施電暈放電處理或低溫電漿處理,或者可對上述成膜面實施塗佈矽烷偶合劑、或塗佈飽和聚酯與異氰酸酯之混合物等表面處理。
例如,於藉由真空蒸鍍法成膜氧化矽之薄膜之情形時,使用矽、一氧化矽、二氧化矽或該等之混合物作為蒸發物質,於1.0×10-3
~1.0×10-5
Torr之真空下,以電子束、電阻加熱或高頻加熱方式進行加熱蒸發。
又,亦可採用一面供給氧氣一面進行之反應蒸鍍法。
於形成第1阻隔層2002之氧化矽中,只要為10質量%以下,則其中亦可混入作為雜質之鈣、鎂或該等之氧化物。
於第1阻隔層2002包含氮氧化矽之情形時,可採用除了將上述氧化矽替換為上述氮氧化矽之外與上述以氧化矽為主成分之第1阻隔層2002相同之構成。
DLC一般而言為包含金剛石狀結構與石墨狀結構及結構中含有氫原子之聚乙烯樣高分子結構之三元系之結構的非晶質碳材料。於生成上述DLC時,使用乙烯、乙炔或苯等烴作為碳源之情形時,通常成為包含氫之基本上三元系之結構。
上述DLC之硬質性、潤滑性、耐磨耗性、化學穩定性、耐熱性及表面平滑性優異。由於形成上述緻密之高分子結構,故而上述DLC之阻氣性及水蒸氣阻隔性亦優異。
由上述DLC形成第1阻隔層2002之情形時之形成方法並無特別限定。作為上述DLC之塗覆方法,例如可採用電漿CVD法、或者離子鍍覆法或離子束濺鍍法等物理蒸鍍法等周知之適宜之塗覆方法。
於第1阻隔層2002包含氧化鋁之情形時,第1阻隔層2002例如可僅由Al2
O3
形成,亦可由選自由Al、AlO及Al2
O3
所組成之群中之兩種以上混合形成。氧化鋁層中之Al:O之原子數比根據上述氧化鋁層之製作條件而異。可用作第1阻隔層2002之氧化鋁層亦可於無損阻障性能之範圍內包含微量(相對於全部成分,至多為3%)之其他成分。
上述氧化鋁層之層厚只要根據阻障性能之需要而設定即可。例如,上述氧化鋁層之層厚可為5~800 nm。
由氧化鋁形成第1阻隔層2002之方法並無特別限定。例如,作為形成第1阻隔層2002之方法,可採用真空蒸鍍法、濺鍍法或離子鍍覆等PVD法(物理蒸鍍法)、或者CVD法(化學蒸鍍法)。
例如,於真空蒸鍍法中,作為蒸鍍源材料,可使用Al、Al2
O3
等,作為蒸鍍源之加熱方式,可採用電阻加熱、高頻感應加熱、電子束加熱等。於真空蒸鍍法中,可導入氧氣、氮氣或水蒸氣等作為反應性氣體,或可採用利用臭氧添加或離子輔助等方法之反應性蒸鍍。進而,亦可於成膜面施加偏壓、或提高成膜面之溫度、或進行冷卻。於濺鍍法、其他真空蒸鍍法以外之PVD法及CVD法等其他成膜方法中亦相同。
於第1阻隔層2002包含玻璃之情形時,作為第1阻隔層2002之材料,例如可列舉:硼矽酸玻璃、無鹼玻璃、低鹼玻璃、鈉鈣玻璃或溶膠凝膠玻璃、或者對該等玻璃實施熱處理或表面處理而成者。作為第1阻隔層2002之材料,就避免由雜質引起之著色之觀點而言,尤佳為無鹼玻璃。
於第1阻隔層2002包含玻璃之情形時,其層厚可為10~200 μm。若上述層厚為10 μm以上,則存在機械強度且阻氣性優異之傾向。上述層厚較佳為10 μm以上,更佳為30 μm以上。又,若上述層厚為200 μm以下,則存在光透過率等作為導光板之光學特性優異之傾向。上述層厚較佳為200 μm以下,更佳為100 μm以下,進而較佳為75 μm以下,尤佳為50 μm以下。
由玻璃形成第1阻隔層2002之方法並無特別限定。作為由玻璃形成第1阻隔層2002之方法,例如可採用流孔下引法、熔融法或浮式法。又,所使用之玻璃可直接使用市售之玻璃,亦可將市售之玻璃研磨成所需厚度來使用。作為上述市售之玻璃,例如可列舉:CORNING公司製造之「EAGLE2000」、旭硝子公司製造之「AN100」、日本電氣硝子公司製造之「OA10G」及SCHOTT公司製造之「D263」。
又,可導入包含氟系材料、環烯烴系聚合物或偏二氯乙烯等之輔助層作為第1阻隔層2002之一部分,使第1阻隔層2002成為與上述無機材料層之多層構造,藉此可就一步提高水蒸氣阻隔性。
作為該氟系材料,例如可使用PCTFE(聚氯三氟乙烯)。又,作為環烯烴系聚合物,可使用環烯烴聚合物或環烯烴共聚物等。
該輔助層之層厚只要根據水蒸氣阻隔性能之需要而設定即可。例如,使用氟系材料之情形時之層厚可為0.1~100 μm。
全像圖層2003係積層於第1阻隔層2002之表面。全像圖層2003之構成並無特別限定。於全像圖層2003形成有與影像顯示用導光板2006所需功能對應之適宜之繞射光柵。
第2阻隔層2004係積層於與形成有第1阻隔層2002之全像圖層2003之表面相反側之全像圖層2003之表面。
第2阻隔層2004之構成可採用與第1阻隔層2002之說明中所例示者相同之構成。其中,第2阻隔層2004之材料、厚度等可與第1阻隔層2002不同。
第2樹脂基材2005係積層於與全像圖層2003相反側之第2阻隔層2004之表面。作為第2樹脂基材2005,可採用與第1樹脂基材2001之說明中所例示者相同之構成。其中,第2樹脂基材2005之厚度、材料等可與第1樹脂基材2001不同。尤其由於第2樹脂基材2005係配置於影像顯示用導光板2006中與顯示影像出射側位置相反之外界光入射側之表面,故而可使用表面硬度比第1樹脂基材2001高之材料。
此種影像顯示用導光板2006例如可藉由以下方式製造。
準備第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005,於第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005之表面分別形成第1阻隔層2002及第2阻隔層2004。作為第1阻隔層2002及第2阻隔層2004之製造方法,根據第1阻隔層2002及第2阻隔層2004之材料而選擇適宜之製造方法。
例如,於形成有第1阻隔層2002之第1樹脂基材2001中之第1阻隔層2002之表面塗佈全像圖形成用之感光材料。此時,可於第1阻隔層2002之外周部設置與全像圖層2003厚度相同之透明之密封層。於該情形時,將感光材料塗佈於由密封層圍成之凹部。密封層係於全像圖層2003形成後密封全像圖層2003之外周部。再者,該密封層可使用如第1阻隔層2002所使用之阻氣性優異之材料,藉此,可提昇全像圖層2003之耐久性。
其後,將形成有第2阻隔層2004之第2樹脂基材2005以第2阻隔層2004朝向感光材料側之狀態載置於感光材料上。
其中,上述製造順序為一例。例如,亦可於形成有第2阻隔層2004之第2樹脂基材2005塗佈感光材料後,將形成有第1阻隔層2002之第1樹脂基材2001載置於感光材料上。
其後,藉由減壓壓製而貼合形成包含第1樹脂基材2001、第1阻隔層2002、感光材料、第2阻隔層2004及第2樹脂基材2005之積層體。
其後,於積層體之感光材料形成與繞射圖案對應之干涉條紋,而於感光材料中形成繞射光柵。
藉由以上方式製造影像顯示用導光板2006。
根據影像顯示用導光板2006,於第1樹脂基材2001與全像圖層2003之間及第2樹脂基材2005與全像圖層2003之間分別配置有第1阻隔層2002及第2阻隔層2004。
第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005之阻氣性根據樹脂材料之不同種類而存在一定程度之差異,但與玻璃相比明顯較低。因此,第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005具有比玻璃高之吸濕性及水蒸氣透過性。
其結果,影像顯示用導光板2006之外部之氣體會於一定程度上透過第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005、或於內部蓄積。尤其於第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005中容易蓄積水分。
然而,自外部向第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005浸透之氣體及水分即便於影像顯示用導光板2006內擴散,亦會被第1阻隔層2002及第2阻隔層2004屏蔽。藉此,抑制氣體及水蒸氣向全像圖層2003浸透。
例如,藉由抑制水分向全像圖層2003浸透,而防止全像圖層2003之劣化。
進而,於影像顯示用導光板2006中,由於具有上述層構成,故而全像圖層2003不會與第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005接觸。藉此,即便將影像顯示用導光板2006配置於高溫環境下,亦防止全像圖層2003侵蝕第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005。
尤其若第1阻隔層2002及第2阻隔層2004之折射率與第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005相比為高折射率,則如上所述,自第1阻隔層2002向第1樹脂基材2001之光之出射角變大。同樣地,自第2樹脂基材2005入射至第2阻隔層2004之光之出射角縮小。因此,自第2樹脂基材2005側之外部入射後透過影像顯示用導光板2006之光係與不具有第2阻隔層2004之情形相比更廣角之範圍之光入射,且與不具有第1阻隔層2002之情形相比向更廣角之範圍出射。其結果,外部光之視野之範圍進一步擴大,並且顯示側之FOV亦擴大。
關於來自全像圖層2003之影像光,如上所述,自第1阻隔層2002向第1樹脂基材2001之光之出射角變大,結果與不具有第1阻隔層2002之情形相比,顯示畫面之FOV擴大。
尤其於本實施形態中,藉由在全像圖層2003上積層第1阻隔層2002及第2阻隔層2004,而使外部光及影像光之擴散位置與構成顯示畫面之全像圖層2003之繞射位置靠近,因此,與於遠離全像圖層2003之位置設置第1阻隔層2002及第2阻隔層2004之情形相比,能夠自廣範圍之角度觀察更清晰之影像。
此處,針對影像顯示用導光板2006中之亮度值及FOV之測定方法之一例進行簡單說明。
圖10係對亮度值及FOV之測定方法進行說明之模式性前視圖。
如圖10所示,為了測定影像顯示用導光板2006之亮度值及FOV,使用影像顯示用導光板2006而製造顯示裝置2010。
顯示裝置2010具備影像顯示用導光板2006、以及影像光投影部2013及入射光學系統2012。
影像光投影部2013係根據自省略圖示之控制器傳輸之影像信號,向影像顯示用導光板2006投影所要顯示之影像光。
入射光學系統2012例如具備稜鏡等。入射光學系統2012使自影像光投影部2013出射之影像光向設置於影像顯示用導光板2006之表面之入射部2006a入射。例如,入射部2006a係設置於第1樹脂基材2001側之表面。
入射至入射部2006a之影像光經由形成於全像圖層2003之波導繞射光柵部2003b而到達全像圖層2003之顯示用繞射光柵部2003c。於顯示用繞射光柵部2003c中,使影像光於與各顯示像素對應之位置繞射。繞射光自影像顯示用導光板2006之表面中之顯示部2006d向外部出射。於圖10所示之例中,顯示部2006d係形成於第1樹脂基材2001側之表面上之與入射部2006a隔開之位置。
影像顯示用導光板2006之亮度值及FOV之測定係藉由將顯示裝置2010配置於測定裝置2015而進行。
測定裝置2015具備保持台(省略圖示)、亮度計2014及測向台(省略圖示)。
上述保持台係保持顯示裝置2010。亮度計2014係計測所接受之光之亮度值。上述測向台係以可於其旋轉中心為中心之圓周上擺動之方式支持亮度計2014。
亮度計2014與顯示面2003a之距離d係對應於佩戴有顯示裝置2010之使用者之眼睛之位置的距離。例如,於顯示裝置2010為頭戴式顯示器之情形時,距離d設為15 mm。
影像顯示用導光板2006之亮度值係將亮度計2014配置於擺動角0°之位置(參照圖10中之實線之亮度計2014)而測定。顯示裝置2010係藉由上述保持台而配置於使顯示面2003a之中心於亮度計2014之測定光軸上與亮度計2014對向之位置。
上述亮度值係使顯示裝置2010顯示最大亮度之白色影像時利用亮度計2014所測定之亮度。
於影像顯示用導光板2006之FOV之測定中,於使顯示裝置2010顯示最大亮度之白色影像之狀態下,改變擺動角θB
而測定亮度。將無法看到上述白色影像時對應之亮度設為閾值,求出獲得上述閾值以上之亮度之角度範圍。於自-θ1至+θ2之範圍中獲得上述閾值以上之亮度之情形時,FOV為θ1+θ2。
影像顯示用導光板2006之FOV較佳為24~160°,更佳為35~160°。又,FOV越大,見到影像之角度越擴大,影像之資訊量亦變多,可應用之用途之範圍亦變廣。另一方面,若FOV小於上限值,則存在相對於一定面積所提取之光量變多之傾向,影像變得明亮,因此較佳。
例如,第1阻隔層2002及第2阻隔層2004與全像圖層2003之距離越近,FOV越可擴大約10°以上。該距離較佳為1000 nm以下,更佳為500 nm以下,最佳為100 nm以下。
如以上之說明,根據本實施形態,可提供即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠抑制全像圖層之劣化之影像顯示用導光板。
<第1變化例>
對本發明之第二實施形態之第1變化例進行說明。
圖11係表示本發明之第二實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
如圖11所示,本發明之第二實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板2016係具備第1阻障膜2022及第2阻障膜2024代替本發明之第二實施形態之基本例之影像顯示用導光板2006之第1阻隔層2002及第2阻隔層2004。
下文以與上述實施形態之不同點為中心進行說明。
第1阻障膜2022具備阻隔層2022A與樹脂膜2022B。
阻隔層2022A係與上述實施形態中之第1阻隔層2002同樣地構成。
樹脂膜2022B係於其上成膜阻隔層2022A之基體。樹脂膜2022B之材料只要為可於其上成膜阻隔層2022A之透明樹脂膜,則無特別限定。
例如,作為樹脂膜2022B之材料,可使用聚丙烯、ABS、非結晶性聚酯樹脂、聚醯亞胺、聚醯胺、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、作為環狀聚烯烴共聚物之聚降冰片烯、環狀聚烯烴樹脂、聚環己烯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、氟樹脂、聚芳酯(PAR)、聚醚酮(PEK)、或聚醚醚酮(PEEK)等樹脂。
例如,考慮到熱膨脹係數、濕度膨脹係數及玻璃轉移溫度時,關於作為樹脂膜2022B更適宜之材料,於結晶性樹脂中,可列舉:作為熱塑性樹脂之聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯或間規聚苯乙烯等,於熱硬化性樹脂中,可列舉:聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、氟樹脂或聚醚腈等。例如,於非結晶性樹脂中,可列舉:作為熱塑性樹脂之聚碳酸酯、或改性聚苯醚等,於熱硬化性樹脂中,可列舉:聚碸、聚醚碸、聚芳酯、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、或熱塑性聚醯亞胺等。其中,聚碳酸酯由於吸水性較低,故而使用其所構成之第1阻障膜2022之濕度膨脹係數變低,因此尤佳。
樹脂膜2022B之厚度並無特別限定。其中,樹脂膜2022B更佳為比第1樹脂基材2001薄。例如,樹脂膜2022B之厚度可為1~200 μm。
作為樹脂膜2022B,更佳為使用表面之平滑性較高之材料。於該情形時,阻隔層2022A之表面之平滑性提昇,易使阻隔層2022A之層厚變得均勻。樹脂膜2022B之表面之平滑性以算術平均粗糙度Ra表示更佳為2 nm以下。
為了提昇與阻隔層2022A之密接性及與後述第1接著層2026之密接性,可對樹脂膜2022B之表面實施各種表面改質處理。例如,可對樹脂膜2022B之表面實施電暈放電處理、火焰處理、氧化處理、電漿處理、或底塗層之積層等處理。
此種第1阻障膜2022係藉由在阻隔層2022A上成膜樹脂膜2022B而製造。此種第1阻障膜2022係藉由在樹脂膜2022B上成膜阻隔層2022A而製造。
作為阻隔層2022A之成膜方法,例如可列舉:物理氣相法(PVD)、化學氣相法(CVD)、鍍覆法、塗覆法、溶膠-凝膠法等。尤其CVD之阻隔層2022A之形成效率優異。於CVD中,成膜時對樹脂膜2022B施加之熱比物理氣相法小,因此減輕因加熱引起之樹脂膜2022B之劣化。於CVD法之中,進而較佳為電漿CVD法。於電漿CVD法中,向成膜室導入原料氣體後,使高頻作用而產生放電,形成電漿狀態,藉此促進於樹脂膜2022B之表面之化學反應。因此,成膜製程中之溫度為-10℃~200℃左右之低溫、尤其即便30℃以下亦能夠成膜。藉此,不易對樹脂膜2022B造成熱損傷。
第1阻障膜2022中之阻隔層2022A係配置於全像圖層2003之表面。
第1阻障膜2022中之樹脂膜2022B藉由介置第1接著層2026而固定於第1樹脂基材2001之表面。
第1接著層2026之材料只要為與樹脂膜2022B及第1樹脂基材2001之接著性良好之材料,則無特別限定。
例如,關於作為第1接著層2026之較佳材料,可列舉:聚酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、環氧系樹脂等。
第2阻障膜2024具備與阻隔層2022A相同之阻隔層2024A、及與樹脂膜2022B相同之樹脂膜2024B。
其中,阻隔層2024A之材料、厚度等可與阻隔層2022A相同,亦可不同。樹脂膜2024B之材料、厚度等可與樹脂膜2022B相同,亦可不同。
第2阻障膜2024藉由介置與第1接著層2026同樣地構成之第2接著層2027而固定於第2樹脂基材2005之表面。
於製造此種影像顯示用導光板2016時,例如,準備第1阻障膜2022及第2阻障膜2024,經由第1接著層2026及第2接著層2027將第1阻障膜2022及第2阻障膜2024接著於第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005各自之表面,藉此形成第1中間積層體P1及第2中間積層體P2。
其後,分別使用第1中間積層體P1及第2中間積層體P2代替本發明之第二實施形態之基本例之第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005,除此以外,藉由與本發明之第二實施形態之基本例相同之方式形成全像圖層2003。藉此,製造影像顯示用導光板2016。
根據本發明之第二實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板2016,依序配置有第1樹脂基材2001、阻隔層2022A及全像圖層2003,且依序配置有第2樹脂基材2005、阻隔層2024A及全像圖層2003。因此,與實施形態同樣地,藉由抑制水分向全像圖層2003浸透,而防止全像圖層2003之劣化。進而,由於全像圖層2003不與第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005接觸,故而防止全像圖層2003之材料侵蝕第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005。
因此,根據影像顯示用導光板2016,即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰之影像。
進而,若將阻隔層2022A、2024A之折射率設為與第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005相比為高折射率,則擴大影像顯示用導光板2016之FOV,因此能夠自廣範圍之角度觀察清晰之影像。
尤其根據本發明之第二實施形態之第1變化例,於影像顯示用導光板2016之製造步驟中,藉由將第1阻障膜2022及第2阻障膜2024接著於第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005,而於第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005配置阻隔層2022A、2024A。因此,即便於根據第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005之材料之種類、形狀、大小等而無法直接成膜阻隔層2022A、2024A之情形時,亦可容易地配置阻隔層2022A、2024A。
如以上所說明,根據本發明之第二實施形態之第1變化例,可提供即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠抑制全像圖層之劣化之影像顯示用導光板。
再者,於上述第二實施形態之基本例及第1變化例中,針對於全像圖層之表面及背面配置阻隔層之情形時之例進行了說明,但只要基於屏蔽通過樹脂基材而浸透之水分等之目的及防止全像圖層與樹脂基材接觸之目的,將阻隔層配置於樹脂基材與全像圖層之間即可。
其中,於該情形時,若夾於阻隔層與全像圖層之間之透明層之吸濕性較高,則有水分通過透明層之側面而浸透之虞。因此,阻隔層與全像圖層之間之透明層更佳為由吸濕性較小之材料形成。於阻隔層與全像圖層之間之透明層具有吸濕性之情形時,更佳為將透明層之厚度設為較薄。於該情形時,由於減小了成為水分之浸透口的側面之露出面積,故而可減少所吸收之水分量。
[第三實施形態]
例如於將本發明之影像顯示用導光板用於眼鏡型顯示器之情形時,基於防止因其表面之損傷所引起之光學特性之降低之目的,可於上述樹脂基材之與上述全像圖層之位置側之相反側之面上以可自該基材剝離之方式安裝硬塗膜。
<基本例>
以下,對本發明之影像顯示用導光板之第三實施形態進行說明。
圖14係表示本發明之第三實施形態之影像顯示用導光板(以下簡稱為「導光板」)3001之層構成。
如圖14所示,導光板3001具備全像圖層3010、於厚度方向上夾持全像圖層3010之第一基板3021及第二基板3022該兩片基材、以及設置於第一基板3021上之硬塗膜3030。
第一基板3021及第二基板3022為具有光透過性之片狀樹脂製基材。作為第一基板3021及第二基板3022之材質,可採用與上述第一實施形態及第二實施形態中使用之樹脂基材相同之材質,就透明性等方面而言,宜為丙烯酸樹脂。第一基板3021及第二基板3022之厚度例如可設為1 mm左右。
作為全像圖層3010,與上述第一實施形態及第二實施形態同樣地可適當選擇使用公知之構成。繞射光柵等光學結構可考慮到所導光之光之波長等而適當決定。
硬塗膜3030具有膜基材3031、黏著層3032、硬塗層3033及離型層3034。黏著層3032係設置於膜基材3031之第一面3031a上。硬塗層3033係設置於膜基材3031中與第一面3031a相反側之第二面3031b上。離型層3034係設置於硬塗層3033上。
硬塗膜3030係藉由黏著層3032黏著於第一基板3021,而以可自第一基板3021剝離之方式安裝。
以下,對硬塗膜3030之各部進行詳細說明。
(膜基材3031)
作為膜基材3031,可使用包含各種有機高分子之膜或片材。例如,可列舉顯示器等光學構件中通常使用之基材,考慮到透明性及光之折射率等光學特性,進而考慮到耐衝擊性、耐熱性、耐久性等各種特性,可使用包含聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴系、環狀聚烯烴系、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系、三乙醯纖維素、二乙醯纖維素、賽璐凡等纖維素系、6-尼龍、6,6-尼龍等聚醯胺系、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚碳酸酯、乙烯-乙烯醇等有機高分子者。作為材質尤佳為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
進而,亦可使用藉由在該等有機高分子中添加公知之添加劑例如紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、塑化劑、潤滑劑、著色劑、抗氧化劑、阻燃劑等而對膜基材3031附加功能者。又,膜基材3031可為包含自上述有機高分子選擇之一種或兩種以上之混合物或者聚合物者,亦可為積層有複數層者。
膜基材3031較佳為雙折射率較小、透明性良好。第一基板3021及第二基板3022之厚度較佳為處於5~200 μm之範圍內。
(黏著層3032)
黏著層3032係以較小之力將膜基材3031可剝離地接合於第一基板3021。黏著層3032係接合於第一基板3021中與全像圖層3010對向之面之相反側之面。
黏著層3032可由例如橡膠系黏著劑、聚酯系黏著劑、環氧系黏著劑、丙烯酸系黏著劑、聚矽氧系黏著劑、胺基甲酸酯系黏著劑、乙烯基烷基醚系黏著劑、聚乙烯醇系黏著劑、聚丙烯醯胺系黏著劑、纖維素系黏著劑等黏著劑形成。該等之中,就透明性等光學特性之方面而言,較佳為紫外線硬化型或熱硬化型之丙烯酸系黏著劑。
作為丙烯酸系黏著劑,可列舉由使用(甲基)丙烯酸酯系聚合物(包含共聚物之含義,以下稱為「丙烯酸酯系(共)聚合物」)作為基礎樹脂之黏著劑組合物(以下稱為「本黏著劑組合物」)所形成者。
作為基礎樹脂之丙烯酸酯系(共)聚合物可藉由適當選擇用於其之聚合之丙烯酸系單體或甲基丙烯酸系單體之種類、組成比率、進而聚合條件等,適當調整玻璃轉移溫度(Tg)及分子量等物性來製備。
作為用於丙烯酸酯(共)聚合物之聚合之丙烯酸系單體或甲基丙烯酸系單體,例如可列舉:丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯等。又,亦可使丙烯酸羥基乙酯、丙烯酸、丙烯酸縮水甘油酯、丙烯醯胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、氟丙烯酸酯、聚矽氧丙烯酸酯等具有親水基或有機官能基等之丙烯酸系單體與上述丙烯酸系單體進行共聚合。此外,乙酸乙烯酯、烷基乙烯醚及羥基烷基乙烯醚等各種乙烯系單體亦可適當地用於聚合。
作為使用該等單體之聚合處理,可採用溶液聚合、乳化聚合、塊狀聚合、懸浮聚合等公知之聚合方法,此時,根據聚合方法而使用熱聚合起始劑或光聚合起始劑等聚合起始劑,藉此可獲得丙烯酸酯共聚物。
黏著層3032之厚度較佳為1~50 μm之範圍,更佳為1~30 μm之範圍。
作為於膜基材3031形成黏著層之方法,可採用反向凹版塗佈、直接凹版塗佈、輥式塗佈、模嘴塗佈、棒式塗佈、淋幕式塗佈等先前公知之塗敷方式。關於塗敷方式,於「塗覆方式」(槙書店,原崎勇次著,1979年發行)中有記載例。
黏著劑之乾燥方法並無特別限定,一般於30~160℃下進行乾燥即可。又,作為黏著劑之硬化方法,根據上述黏著劑之組成等適當選擇公知方法即可。例如,若上述黏著劑為活性能量線硬化型者,則藉由照射活性能量線(可見光線、紫外線、X射線、γ射線)使之硬化即可。此時,活性能量線之照射量根據黏著劑之特性而適當調整即可,一般而言較佳為以10~10000 mJ/m2
照射。
就能夠容易地剝離硬塗膜之觀點而言,黏著層3032之剝離強度於測定180度方向之剝離(剝離速度50 mm/分鐘)時較佳為0.01~50 N/20 mm寬。
(硬塗層3033)
硬塗層3033具有能夠充分防止因與其他結構物之接觸等引起之損傷的程度之硬度。若將此種硬度以JIS K 5600-5-4:1999中規定之鉛筆硬度(荷重750 g)表示,約為H以上。因此,硬塗層之鉛筆硬度較佳為H以上,更佳為2H以上。
硬塗層3033可由使用各種硬塗劑形成之硬化物來形成。例如,可使用含有活性能量線硬化性組合物、熱硬化性組合物之硬塗劑來形成硬塗層3033。
硬塗劑可為有機-無機混合系材料。
藉由照射活性能量線而形成硬化物之聚合性單體或聚合性低聚物等亦可成為硬塗層3033之材料。作為上述聚合性單體,例如可列舉分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯單體。作為上述聚合性低聚物,可列舉分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯低聚物。
作為上述分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯單體,例如可列舉選自由(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、聚氟烷基(甲基)丙烯酸酯及聚矽氧(甲基)丙烯酸酯所組成之群中之至少一種單體。
作為上述分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯低聚物,例如可列舉包含源自選自由(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、聚氟烷基(甲基)丙烯酸酯及聚矽氧(甲基)丙烯酸酯所組成之群中之至少一種單體之結構單元的低聚物。上述聚合性單體或上述聚合性低聚物可將兩種以上組合使用。該等之中,就較高之表面硬度等而言,較佳為(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯之單體或低聚物。
作為(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯,例如可例示:使聚異氰酸酯化合物與分子結構中具有一個羥基之(甲基)丙烯酸酯化合物進行反應而獲得之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯、使聚異氰酸酯化合物與分子結構中具有一個羥基之(甲基)丙烯酸酯化合物及多元醇化合物進行反應而獲得之(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯。
硬塗層3033亦可包含多官能(甲基)丙烯酸酯之硬化物。
作為多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列舉:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸三(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸二(甲基)丙烯酸酯、聚酯三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、雙酚二(甲基)丙烯酸酯、二甘油四(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、二(甲基)丙烯酸異𦯉基酯、二環戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯或二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、或將該等利用PO、EO或己內酯改性而成者。
該等之中,就能夠較佳地滿足表面硬度之方面而言,較佳為3~6官能之多官能(甲基)丙烯酸酯,作為具體例,可列舉:季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA)、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯及四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯。
於形成硬塗層3033時,亦可於不損及物性之範圍內對硬塗劑添加交聯劑、聚合起始劑、潤滑劑、塑化劑、有機粒子、無機粒子、防污劑、抗氧化劑或觸媒等添加劑、或者用以防止污染及附著之聚矽氧系或氟系等之添加劑。
又,硬塗劑視需要亦可含有溶劑。作為上述溶劑,可列舉:醇(甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、第二丁醇、第三丁醇、苄醇、PGME、乙二醇、二丙酮醇);酮(丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、環己酮、庚酮、二異丁基酮、二乙基酮、二丙酮醇);酯(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、甲酸甲酯、PGMEA);脂肪族烴(己烷、環己烷);鹵化烴(二氯甲烷、氯仿、四氯化碳);芳香族烴(苯、甲苯、二甲苯);醯胺(二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、正甲基吡咯啶酮);醚(二乙醚、二㗁烷、四氫呋喃);醚醇(1-甲氧基-2-丙醇);碳酸酯(碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙酯甲酯)等。該等溶劑可單獨使用,亦可將2兩種以上併用。
硬塗層3033之厚度較佳為1 μm~50 μm,更佳為2 μm~40 μm,進而較佳為3 μm~25 μm。藉由使硬塗層3033之厚度滿足該範圍,可有效地防止第一基板3021之損傷,亦可抑制硬塗膜3030本身之損傷。又,抑制於形成硬塗層3033時因硬塗劑之硬化收縮而導致硬塗膜產生翹曲之情況。
於膜基材3031設置硬塗層3033之程序可設為大致上與設置黏著層3032之程序相同之程序。塗敷方法、乾燥方法、硬化方法亦可使用上述各種方法。
(離型層3034)
離型層3034係於製造時或保管時硬塗膜被捲成卷狀時,使重疊之硬塗膜之黏著層容易剝離。
離型層3034例如可將聚矽氧樹脂、氟樹脂、胺基醇酸樹脂、聚酯樹脂、石蠟、丙烯酸系樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、脲-三聚氰胺系、纖維素、苯并胍胺等樹脂及界面活性劑單獨地或該等之混合物作為主成分經有機溶劑或水溶解而成之塗料,藉由凹版印刷法、網版印刷法、膠版印刷法等通常之印刷法進行塗佈並加以乾燥而形成。再者,熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子束硬化性樹脂、放射線硬化性樹脂等硬化性塗膜係可進行硬化而形成。
較佳為尤其利用聚矽氧、氟化合物或醇酸樹脂系剝離處理劑等實施剝離處理。
硬塗膜3030會對通過導光板3001見到之周圍之實像及經導光板顯示之影像之視認性產生影響,因此較佳為具有特定之光學特性。作為一例,於被厚度0.5 mm之鈉鈣玻璃夾持之情形時,較佳為滿足下述(A),更佳為滿足下述(B)及(C)。
(A)延遲值為0~100 nm之範圍內
(B)依據JIS K 7361-1:1997所測定之全光線透過率為85%以上
(C)依據JIS K 7136:2000所測定之霧度值為5%以下
於本發明之第三實施形態之導光板3001中,安裝於第一基板3021之硬塗膜3030防止第一基板3021之損傷等,較佳地維持第一基板3021之光學特性。硬塗膜3030具備硬塗層3033,因此自身亦不易損傷。進而,由於黏著層3032可剝離地黏著於第一基板3021,故而於硬塗膜3030損壞之情形時,可容易地將損壞之硬塗膜自第一基板3021剝離,更換其他無損傷之硬塗膜。藉此,可防止導光板之清晰度劣化。
<第1變化例>
對本發明之第三實施形態之第1變化例進行說明。於以下之說明中,針對與已說明者共通之構成標記相同符號並省略重複說明。
於圖15中表示本發明之第三實施形態之第1變化例之硬塗膜3130。
硬塗膜3130具備黏著層3032、硬塗層3033及離型層3034。本發明之第三實施形態之第1變化例之硬塗膜3130於不具備膜基材3031之方面與上述基本例之硬塗膜3030不同。
以下揭示硬塗膜3130之製造程序之一例。
於經過離型處理之樹脂膜之離型處理面上依序塗佈成為離型層3034之塗料與成為硬塗層3033之硬塗劑,而於上述樹脂膜上形成離型層3034及硬塗層3033。繼而,於硬塗層3033上塗佈成為黏著層3032之黏著劑組合物而形成黏著層3032。最後,若剝離上述樹脂膜,則硬塗膜3130完成。
作為其他構成,亦可於單面經過離型處理之樹脂膜之非處理面藉由上述程序形成硬塗層3033及黏著層3032,將上述樹脂膜作為離型層3034。
本發明之第三實施形態之第1變化例之硬塗膜3130之使用態樣及功能大致上與上述基本例之硬塗膜3030相同,發揮相同之效果。進而,由於在導光板上貼合膜,故而亦具有防止於上述導光板破損時碎片飛散之效果。
<複數片重疊之硬塗膜>
上述基本例及變化例之硬塗膜亦可以複數片重疊之狀態安裝於第一基板3021。圖16表示兩片重疊之硬塗膜3030,圖17表示兩片重疊之硬塗膜3130。於各情形時,由於在重疊之兩片硬塗膜之接觸部位存在離型層3034,故而可容易地將位於上側之第二硬塗膜3030B、3130B自位於下側之第一硬塗膜3030A、3130A剝離。
若將硬塗膜設為此種構成,則在位於最表面之硬塗膜損壞等時,只要將該膜剝離便可使其下之無損傷之硬塗膜成為新之最表面。因此,無需將損壞之硬塗膜去除後再安裝其他硬塗膜,能夠簡便地維護導光板之表面狀態。
於該構成中,重疊之硬塗膜之片數並不限於圖示之兩片,亦可為三片以上。
獲得複數片重疊之狀態之硬塗膜之方法並無特別限制。例如可列舉:於一片硬塗膜貼合其他硬塗膜之方法、或將硬塗膜捲成卷狀後切割之方法。
進而,亦可採用一次性形成相當於複數片硬塗膜之層之方法。於該情形時,可應用將連續積層之全部之層於未硬化之狀態下進行積層後利用活性能量線進行硬化之方法,利用活性能量線使下層硬化或半硬化後塗佈上層,再次利用活性能量線進行硬化之方法,於離型膜或基底膜塗佈各層後,於未硬化或半硬化之狀態下將層彼此進行貼合之方法等公知方法,就提高層間密接性之觀點而言,較佳為於未硬化之狀態下積層後利用活性能量線進行硬化之方法。作為於未硬化之狀態下積層之方法,可應用塗佈下層後重疊塗佈上層之逐一塗佈、或自多重狹縫同時重疊塗佈兩層以上之層之同時多層塗佈等公知方法,但並不限於此。
[第四實施形態]
於本發明之影像顯示用導光板中,於其製造時及長期使用時全像圖層可能發生黃變,該黃變會對顯示影像產生不良影響。然而,藉由導入於500~600 nm之波長範圍具有吸收峰之吸收層,可減輕該黃變,避免全像圖層劣化。
<基本例>
以下,對本發明之影像顯示用導光板之第四實施形態進行說明。
本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板具有第1樹脂基材、全像圖層及第1吸收層。上述第1吸收層、上述第1樹脂基材及上述全像圖層較佳為於厚度方向上依序配置。
本發明之第四實施形態之影像顯示表導光板可進而具有第2樹脂基材。於該情形時,上述第1吸收層、上述第1樹脂基材、上述全像圖層及上述第2樹脂基材較佳為於厚度方向上依序積層。
於本發明之第四實施形態中,有時將第1樹脂基材及第2樹脂基材統一簡稱為「樹脂基材」。又,於本實施形態中,有時將第1吸收層及第2吸收層統一簡稱為「吸收層」。
本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板可進而具有適宜之透明層。作為上述透明層,例如可列舉:阻隔層、接著層、硬塗層或增黏塗層。
本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板可進而具有玻璃基材。
上述影像顯示用導光板具有供影像光入射之入射部、與顯示由影像光形成之影像之顯示影像出射部。上述全像圖層係配置於上述入射部與上述顯示影像出射部之間。於上述全像圖層至少形成有用以將自上述入射部入射之影像光波導至上述顯示影像出射部、並使之自上述顯示影像出射部出射的繞射光柵圖案。上述顯示影像出射部中之繞射光柵圖案使自上述影像顯示用導光板之外部入射之外界光之至少一部分透過。再者,上述外界光入射部係指與上述顯示影像出射部相反之面。
入射至上述入射部之影像光被波導至上述全像圖層內,自上述顯示影像出射部向外部出射。另一方面,外界光亦透過上述樹脂基材及上述顯示影像出射部,結果能夠使上述顯示影像出射部之觀察者於視野內同時觀察到影像光及外界光。
本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板適用於利用VR技術、AR技術或MR技術之顯示裝置。例如,本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板除了用於顯示器用途外,亦可用於以汽車搭載用之抬頭顯示器(HUD)之合路器或反射型液晶顯示器件用之反射板為代表之全像圖光學元件(HOE)等裝置。
上述樹脂基材之材料只要為透明材料,則無特別限定。
用於上述樹脂基材之材料可自上述第一~第三實施形態中使用者適當選擇使用。用於上述樹脂基材之材料較佳為包含選自由丙烯酸系樹脂、環狀聚烯烴樹脂及聚碳酸酯樹脂所組成之群中之至少一種樹脂。
於本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板中,於上述樹脂基材包含第1樹脂基材與第2樹脂基材該兩片之情形時,可於上述第1樹脂基材與上述第2樹脂基材間配置上述全像圖層。
於本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板中,於上述影像顯示用導光板包含第1樹脂基材與玻璃基材之情形時,可於上述第1樹脂基材與上述玻璃基材間配置上述全像圖層。
上述樹脂基材與上述全像圖層、或上述玻璃基材與上述全像圖層可相互接觸,亦可分別於其間配置適宜之透明層。
上述全像圖層係夾於第1樹脂基材與第2樹脂基材之間、或第1樹脂基材與玻璃基材之間。
上述全像圖層係與上述第一~第三實施形態之情形時同樣地使用公知之全像圖形成用樹脂材料。作為上述全像圖形成用樹脂材料,例如可列舉:包含溶劑可溶性且能夠進行陽離子聚合之於結構單元中具有至少一個環氧乙烷環之熱硬化性樹脂、與能夠進行自由基聚合之乙烯性單體的全像圖記錄材料(日本專利特開平8-1676號公報、日本專利特開平8-1677號公報、日本專利特開平8-1678號公報、日本專利特開平8-1679號公報)。
上述吸收層具有吸收透過影像顯示用導光板之至少一部分之光中之黃色成分之波長特性。
(吸收峰)
吸收層於500~600 nm之波長範圍(以下有時稱為「波長範圍A」)具有吸收峰。
此處,「吸收峰」係指於可見光域(400~800 nm)中之吸收層之分光透過率曲線中,透過率自減少起至經過極小值後轉為增大之U字狀之分光分佈中的極小值成為最小之分光分佈。更佳為於可見光域中形成一處U字狀之分光分佈。
於本說明書中,將提供此種「吸收峰」之極小值(峰頂)之波長處於特定之波長範圍定義為「於特定之波長範圍具有吸收峰」。
吸收峰更佳為處於550~585 nm之波長範圍(以下有時稱為「波長範圍B」)。
吸收峰之半值寬較佳為100 nm以下,更佳為70 nm以下,尤佳為40 nm以下。
此處,所謂吸收峰之半值寬,意指於將吸收峰之峰頂之透過率設為Tp(%)時,透過率成為Th=(100-Tp)/2以下時之吸收峰之波長寬度。
若半值寬為100 nm以下,則可良好地確保透過光之色彩平衡與亮度。
吸收峰中之透過率較佳為80%以下,更佳為70%以下,尤佳為60%以下。
(透過率特性)
590~700 nm之波長範圍(以下有時稱為「波長範圍C」)中之吸收層之平均透過率較佳為20%以上,更佳為50%以上,進而較佳為70%以上。
將波長範圍C中之平均透過率設為20%以上係為了維持紅色光之亮度。
470~550 nm之波長範圍(以下有時稱為「波長範圍D」)中之吸收層之平均透過率較佳為20%以上,更佳為50%以上,進而較佳為70%以上。
將波長範圍D中之平均透過率設為20%以上係為了確保透過光之色彩平衡與亮度。
吸收層之透過率特性係容易引起光劣化之紫外光之透過率越低越佳。例如,380 nm以下之波長範圍中之吸收層之透過率較佳為5%以下,更佳為3%以下,進而較佳為1%以下。
(黃色度)
吸收層之表示黃色度之YI值(JIS K 7373:2006)較佳為10以下,更佳為5以下,尤佳為3以下。
(吸光度)
吸收層之於波長580 nm中之吸光度較佳為0.5以下,更佳為0.3以下,尤佳為0.2以下。
(L*a*b*表色系統中之b*)
吸收層之b*較佳為5以下,更佳為3以下,尤佳為1以下。
關於吸收層之構成,只要於波長範圍A具有吸收峰,則無特別限定。
例如,吸收層可具有於透明之基礎樹脂中分散有色材之構成。
基礎樹脂之材料只要為透明則無特別限定。基礎樹脂之折射率亦無特別限定。
例如,基礎樹脂可具有樹脂基材之折射率以上之折射率,亦可具有比樹脂基材之折射率低之折射率。
例如,作為基礎樹脂,可使用表面硬度比樹脂基材高之樹脂材料。
例如,作為基礎樹脂,可使用吸濕性較低之樹脂材料。
作為色材,只要可獲得上述波長特性,則無特別限定。例如,作為色材,可使用染料、顏料等。作為色材,尤佳為使用上藍劑。
例如,吸收層可由高折射率材料與低折射率材料複數層積層而成之多層薄膜來形成。
(上藍劑)
用於吸收層之上藍劑並無特別限定,一般而言,蒽醌系染料易於獲得而更佳。
關於具體之上藍劑,作為代表例,例如可列舉:非專有名 溶劑紫13[CA.No(染料索引編號)60725]、非專有名 溶劑紫31[CA.No 68210]、非專有名 溶劑紫33[CA.No 60725]、非專有名 溶劑藍94[CA.No 61500]、非專有名 溶劑紫36[CA.No 68210]、非專有名 溶劑藍97[Bayer公司製造之「MACROLEX Violet RR」]、非專有名 溶劑藍45[CA.No 61110]等。該等上藍劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上併用。該等上藍劑係相對於基礎樹脂而調配可獲得吸收層所需之光學特性之適宜量。例如,於基礎樹脂為聚碳酸酯樹脂之情形時,可以相對於聚碳酸酯樹脂之100質量份為0.1×10-5
~2×10-4
質量份之比率調配。
作為其他上藍劑之例,可列舉:DIARESIN(註冊商標)Bule N(商品名;Mitsubishi Chemical股份有限公司製造)、DIARESIN(註冊商標)Bule G(商品名;Mitsubishi Chemical股份有限公司製造)、MACROLEX(註冊商標)Bule RR(商品名;Bayer公司製造)、MACROLEX(註冊商標)Bule 3R(商品名;Bayer公司製造)、Polysynthren(註冊商標)Bule RLS(商品名;Clariant公司製造)等。
吸收層係至少設置於影像光及外界光會透過之範圍。例如,吸收層亦可配置在與全像圖層中之顯示影像出射部在厚度方面上重疊之範圍。
但,吸收層從厚度方向上看,亦可配置於覆蓋樹脂基材或全像圖層整體之範圍。
影像顯示用導光板之厚度方向上之吸收層之配置並無特別限定。
例如吸收層亦可設置於較全像圖層更靠近外界光之入射面之位置、及較全像圖層更靠近影像光之出射面之位置之至少一者。
於將吸收層配置於樹脂基材之外部之情形時,亦可於影像顯示用導光板之厚度方向上依序配置吸收層、樹脂基材及全像圖層。即,吸收層亦可於厚度方向上配置於較樹脂基材更外側。例如,吸收層亦可配置於影像顯示用導光板之厚度方向之最外部。
於使色材分散於樹脂基材之內部而形成吸收層之情形時,色材可均勻地分散於樹脂基材中,亦可於厚度方向上偏集地分散。於色材在厚度方向上偏集之情形時,色材更佳為偏集於影像顯示用導光板之厚度方向之外側。
阻隔層可採用與上述第二實施形態相同之材料,較佳為由透明之無機材料構成。又,阻隔層之折射率更佳為1.48以上。
作為阻隔層之材料,更佳為使用水蒸氣阻隔性材料。阻隔層進而較佳為含有選自由氧化矽、氮氧化矽及類鑽碳(DLC)所組成之群中之一種以上之物質。
阻隔層亦可配置於樹脂膜上。於該情形時樹脂膜更佳為配置於阻隔層與樹脂基材之間。
關於阻隔層,更佳為於影像顯示用導光板之厚度方向上依序配置有樹脂基材、阻隔層及全像圖層。阻隔層尤佳為配置於全像圖層之表面。
阻隔層亦可設置成於中間夾持全像圖層之雙層。阻隔層進而較佳為配置於全像圖層之表面及背面。
於配置有玻璃基材之情形時,玻璃基材本身具有阻隔性,因此玻璃基材亦可配置於全像圖層中與阻隔層對向之表面之相反側之表面。
以下,基於圖18所示之例,對本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板之一例之詳細構成進行說明。圖18係表示本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
於圖18所示之影像顯示用導光板4005中,於厚度方向上依序配置有第1吸收層4004、第1樹脂基材4001、全像圖層4002及第2樹脂基材4003。影像顯示用導光板4005成為不具有阻隔層之情形時之例。
影像顯示用導光板4005之俯視形狀並無特別限定。例如影像顯示用導光板4005亦可整形為能夠安裝於所使用之顯示裝置之形狀。
例如,影像顯示用導光板4005可為大於供安裝於顯示裝置之形狀之矩形板。於該情形時,影像顯示用導光板4005係於組裝於顯示裝置之前被切割成能夠安裝至顯示裝置之形狀等而得到整形。
影像顯示用導光板4005可為平板狀,亦可視需要為彎曲板狀。
以下,以影像顯示用導光板4005包含俯視矩形狀之平板之情形時之例來進行說明。
第1吸收層4004係配置於影像顯示用導光板4005之厚度方向之最外部。第1吸收層4004係配置於影像顯示用導光板4005中之顯示影像出射側之表面。
第1吸收層4004之層厚並無特別限定。例如,第1吸收層4004之層厚可為0.1~10 μm。
於圖18所示之例中,第1吸收層4004係形成於後述第1樹脂基材4001之整個表面。
第1吸收層4004之形成方法並無特別限定。例如,第1吸收層4004可藉由將包含調配有色材之基礎樹脂材料之塗佈液塗佈於成膜面(第1樹脂基材4001之表面)後,使塗佈液硬化而形成。
作為塗佈液之塗佈方法,可根據塗佈液之黏性等選擇適宜之塗佈方法,例如,作為塗佈方法,可採用棒式塗佈、浸漬塗佈、反向凹版塗佈、直接凹版塗佈、輥式塗佈、模嘴塗佈、淋幕式塗佈等先前公知之塗敷方式。
作為基礎樹脂材料,例如可使用分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯單體、或分子中具有自由基聚合性不飽和基之(甲基)丙烯酸酯低聚物等藉由照射活性能量線而形成硬化物之聚合性單體或聚合性低聚物、或者胺基甲酸酯、環氧樹脂或聚酯等硬化性樹脂材料。作為調配於基礎樹脂材料中之色材,例如可使用上述上藍劑。
第1樹脂基材4001具有與影像顯示用導光板4005之外形相同之形狀。
於第1樹脂基材4001使自全像圖層4002出射之影像光Ld、與後述透過第2樹脂基材4003及全像圖層4002之外界光Lo透過。
第1樹脂基材4001之厚度並無特別限定。例如,第1樹脂基材4001之厚度可為0.01~10 mm。
形成第1樹脂基材4001之材料可適當選擇與上述第一~第三實施形態相同之材料,只要為透明樹脂材料則無特別限制。作為形成第1樹脂基材4001之材料,例如可列舉:乙烯、丙烯或丁烯等烯烴之均聚物或共聚物等聚烯烴系樹脂;環狀聚烯烴等非晶質聚烯烴系樹脂;聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯系樹脂;尼龍6、尼龍66、尼龍12、共聚尼龍等聚醯胺系樹脂;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物部分水解物(EVOH)、聚醯亞胺系樹脂、聚醚醯亞胺系樹脂、聚碸系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚醚醚酮系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚乙烯醇縮丁醛系樹脂、聚芳酯系樹脂、氟樹脂、聚(甲基)丙烯酸系樹脂、聚苯乙烯等苯乙烯系樹脂、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚氯乙烯、纖維素、乙醯纖維素、聚偏二氯乙烯、聚苯硫醚、聚胺基甲酸酯、酚系樹脂、環氧樹脂、聚芳酯樹脂、聚降冰片烯、苯乙烯-異丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIBS)、烯丙基二甘醇碳酸酯、及生物降解樹脂等有機材料。再者,第1樹脂基材4001可由兩種以上之材料形成,亦可為兩種以上之材料積層之積層構造。
就第1樹脂基材4001之透明性之觀點而言,較佳為聚碳酸酯或聚(甲基)丙烯酸系樹脂。又,就第1樹脂基材4001之耐製程性之觀點而言,較佳為聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂或環狀聚烯烴。
全像圖層4002係積層於與形成有第1吸收層4004之第1樹脂基材4001之表面相反側之表面。全像圖層4002之構成如上所述無特別限定。於全像圖層4002形成有與影像顯示用導光板4005所需功能對應之適宜之繞射光柵。
第2樹脂基材4003係積層於全像圖層4002中與配置有第1樹脂基材4001之表面相反側之表面。作為第2樹脂基材4003,可採用與第1樹脂基材4001之說明中所例示者相同之構成。其中,第2樹脂基材4003之厚度、材料等可與第1樹脂基材4001不同。尤其由於第2樹脂基材4003係配置於影像顯示用導光板4005中與顯示影像出射側位置相反之外界光入射側之表面,故而可使用表面硬度比第1樹脂基材4001高之材料。
此種影像顯示用導光板4005例如可藉由以下方式製造。
準備第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003,製備形成第1吸收層4004之塗佈液。
例如,將塗佈液塗佈於第1樹脂基材4001之表面。其後,使塗佈液硬化而形成第1吸收層4004。
例如,於第1樹脂基材4001中與形成有第1吸收層4004之表面相反側之表面塗佈全像圖形成用之光聚合物材料。此時,可於第1樹脂基材4001之表面之外周部設置與全像圖層4002厚度相同之透明之密封層。於該情形時,將光聚合物材料塗佈於由密封層圍成之凹部。密封層係於全像圖層4002形成後密封全像圖層4002之外周部。其後,於光聚合物材料上載置第2樹脂基材4003。
其中,上述製造順序為一例。例如,亦可於第2樹脂基材4003之表面塗佈光聚合物材料,將形成有第1吸收層4004之第1樹脂基材4001載置於光聚合物材料上。
其後,藉由減壓壓製而貼合形成包含第1吸收層4004、第1樹脂基材4001、光聚合物材料及第2樹脂基材4003之積層體。
其後,於積層體之光聚合物材料形成與繞射圖案對應之干涉條紋,而於光聚合物材料中形成繞射光柵。
藉由以上方式製造影像顯示用導光板4005。
其次,對包含影像顯示用導光板4005之顯示裝置之一例進行說明。
圖19係表示包含本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板的顯示裝置之一例之模式性剖視圖。
如圖19所示,顯示裝置4010具備影像顯示用導光板4005、以及影像光投影部4012及入射光學系統4011。
影像光投影部4012係根據自省略圖示之控制器傳輸之影像信號,向影像顯示用導光板4005投影所要顯示之影像光Li。
入射光學系統4011具備例如稜鏡等使影像光Li向影像顯示用導光板4005入射之光學元件。入射光學系統4011使影像光Li向形成於影像顯示用導光板4005之表面之入射部4005a入射。例如,入射部4005a係設置於第1吸收層4004上。
入射至入射部4005a之影像光Li經由形成於全像圖層4002之波導繞射光柵部4003a而被波導至全像圖層4002之顯示用繞射光柵部4002b。於顯示用繞射光柵部4002b中,使影像光Li於與各顯示像素對應之位置繞射,形成影像光Ld。影像光Ld透過全像圖層4002、第1樹脂基材4001及第1吸收層4004,作為影像光Ld'向影像顯示用導光板4005之外部出射。因此,厚度方向中顯示用繞射光柵部4002b、及於厚度方向上與顯示用繞射光柵部4002b對向之第1樹脂基材4001及第1吸收層4004之區域構成顯示影像光Ld之顯示影像出射部4005b。顯示影像出射部4005b係形成於作為和厚度方向正交之方向的面方向上之與入射部4005a隔開之位置。
另一方面,外界光Lo經由第2樹脂基材4003向影像顯示用導光板4005入射。外界光Lo透過第2樹脂基材4003、全像圖層4002、第1樹脂基材4001及第1吸收層4004,作為外界光Lo'向影像顯示用導光板4005之外部出射。
顯示裝置4010之使用者可見到由影像光Ld'及外界光Lo'產生之像。因此,將顯示影像出射部4005b收入視野之使用者見到基於外界光Lo'之外部之光景與基於影像光Ld'之影像的重合像。
如影像顯示用導光板4005中使用之透明材料例如會受到紫外光等之影響而產生各種經時性之光劣化。典型之光劣化為材料之黃變。尤其全像圖層4002由於係由光聚合物材料形成,故而於剛製造後便會產生一定程度之黃變。因此,透過第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003、以及全像圖層4002後之光帶有黃色調。
由於黃色之相對視見函數較高,故而人之視覺對黃變敏感。因此,帶有黃色調之影像之對比度(明暗度)變低,致使所觀察之影像變得不清晰。
然而,於本發明之第四實施形態中,由於在顯示影像出射部4005b設置第1吸收層4004,故而於影像光Ld'、外界光Lo'中,影像光Ld、外界光Lo之黃色成分分別被減少。如此,藉由第1吸收層4004來抵消帶有黃色調之影像光Ld、外界光Lo之黃色成分,從而去除第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003、以及全像圖層4002之黃變之影響。
具體而言,藉由第1吸收層4004主要吸收光中之500~600 nm之波長範圍之光成分,黃色調減少,相對地藍色調增大。藉此,改善影像之白平衡與對比度。
進而,即便顯示裝置4010於使用時暴露於紫外光等而導致第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003等之透明材料經時性光劣化加劇,但與不具有第1吸收層4004之情形時相比,因黃變引起之影像劣化之程度亦降低。
如以上之說明,根據本發明之第四實施形態,可提供一種能夠減輕因透明材料之黃變對顯示影像之影響之影像顯示用導光板。
尤其於本發明之第四實施形態中,第1吸收層4004係配置於影像顯示用導光板4005中之最外部。因此,例如,若第1吸收層4004使用硬度比第1樹脂基材4001高之材料,則防止第1樹脂基材4001之表面之損傷。例如,於第1吸收層4004之波長特性中紫外光之透過率較低之情形時,可抑制紫外光自第1樹脂基材4001側入射,因此可減輕影像顯示用導光板4005中之經時性光劣化。
<第1變化例>
對第四實施形態之第1變化例進行說明。
圖20係表示本發明之第四實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
如圖20所示,本發明之第四實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板4007係於本發明之第四實施形態之基本例之影像顯示用導光板4005中進而具備第2吸收層4006。
下文以與上述本發明之第四實施形態之基本例之不同點為中心進行說明。
第2吸收層4006係積層於第2樹脂基材4003中與配置有全像圖層4002之表面相反側之表面。即,第2吸收層4006係與第1吸收層4004同樣地配置於影像顯示用導光板4007之最外部。於影像顯示用導光板4007中,於第1吸收層4004與第2吸收層4006之間夾持包含第1樹脂基材4001、全像圖層4002及第2樹脂基材4003之積層體。
作為第2吸收層4006,可採用與第1吸收層4004之說明中所例示者相同之構成。
其中,第2吸收層4006之厚度、材料等可與第1吸收層4004不同。例如,由於第2吸收層4006係配置於影像顯示用導光板4007中之與顯示影像出射側相反側之表面,故而可使用表面硬度比第2樹脂基材4003或第1吸收層4004高之材料。
於本發明之第四實施形態之第1變化例中,由於第1吸收層4004及第2吸收層4006係配置於影像顯示用導光板4007之最外部,故而更佳為於第1吸收層4004及第2吸收層4006之波長特性中紫外光之透過率較低。
影像顯示用導光板4007除了於第2樹脂基材4003形成第2吸收層4006以外,與本發明之第四實施形態之基本例中之影像顯示用導光板4005同樣地製造。第2吸收層4006之形成方法可採用與第1吸收層4004相同之形成方法。
本發明之第四實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板4007除了具有第2吸收層4006以外係與影像顯示用導光板4005同樣地構成。因此,與影像顯示用導光板4005同樣地,影像光Ld藉由通過第1吸收層4004而黃色成分減少(影像光Ld')。
相對於次,外界光Lo進而透過第2吸收層4006後入射至第2樹脂基材4003。因此,外界光Lo於透過第2吸收層4006時黃色成分減少。外界光Lo於透過第2樹脂基材4003、全像圖層4002及第1樹脂基材4001時,根據各自之黃變程度而黃色成分增大後,藉由第1吸收層4004減少黃色成分。
由於第2樹脂基材4003係配置於使用時之外界光Lo之入射側,故而容易發生由外界光Lo引起之光劣化。因此,隨著時間經過,有第2樹脂基材4003之黃變容易比第1樹脂基材4001之黃變嚴重之虞。若第2樹脂基材4003之黃變加劇,則相較於不透過第2樹脂基材4003之影像光Ld,透過第2樹脂基材4003之外界光Lo有黃色成分增強之虞。
然而,於本發明之第四實施形態之第1變化例中,由於具有第2吸收層4006,故而能夠藉由第2吸收層4006來抵消因第2樹脂基材4003之黃變導致之黃色調之增加。因此,相較於自影像顯示用導光板4005出射之外界光Lo',自第1吸收層4004出射之外界光Lo''之黃色調減少。其結果,可使影像光Ld'與外界光Lo''中之各自之黃色調良好地保持平衡。
尤其於第2吸收層4006之波長特性中紫外光之透過率較低之情形時,可減輕由外界光Lo引起之第2樹脂基材4003之光劣化本身。
如以上之說明,根據本發明之第四實施形態之第1變化例,可提供一種能夠減輕因透明材料之黃變對顯示影像之影響之影像顯示用導光板。
<第2變化例>
對第四實施形態之第2變化例進行說明。
圖21係表示本發明之第四實施形態之第2變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
如圖21所示,本發明之第四實施形態之第2變化例之影像顯示用導光板4020係於第1變化例之影像顯示用導光板4007中進而具備第1阻隔層4008及第2阻隔層4009。於本發明之第四實施形態之第2變化例中,有時將第1阻隔層4008及第2阻隔層4009統一簡稱為「阻隔層」。又,於本發明之第四實施形態之第2變化例中,有時將第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003統一簡稱為「樹脂基材」。進而,於本發明之第四實施形態之第2變化例中,有時將第1吸收層4004及第2吸收層統一簡稱為「吸收層」。
下文以與上述本發明之第四實施形態之第1變化例之不同點為中心進行說明。
第1阻隔層4008係配置於第1樹脂基材4001與全像圖層4002之間,且與第1樹脂基材4001及全像圖層4002之各自之表面密接。第1阻隔層4008防止自影像顯示用導光板4020之外部及第1樹脂基材4001浸透之氣體向全像圖層4002浸透。
第1阻隔層4008之材料只要能夠阻障導致全像圖層4002劣化之重要因素之氣體,則無特別限定。第1阻隔層4008較佳為包含透明之無機材料,與上述第二實施形態中之阻隔層同樣地,更佳為包含選自由氧化矽、氮氧化矽、類鑽碳(DLC)、氧化鋁及玻璃所組成之群中之至少一種無機材料。
進而,阻隔層亦可配置於樹脂膜上。於該情形時,更佳為將樹脂膜配置於阻隔層與樹脂基材之間。
第1阻隔層4008例如氧氣透過率及水蒸氣透過率越小越佳。尤其第1阻隔層4008更佳為由水蒸氣阻隔性優異之(水蒸氣透過率較小之)材料構成。
例如,第1阻隔層4008之氧氣透過率可為1 cm3
/m2
・day以下。
例如,第1阻隔層4008之水蒸氣透過率可為1 g/m2
・day以下。第1阻隔層4008之水蒸氣透過率更佳為0.5 g/m2
・day以下。
用於第1阻隔層4008之無機材料可具有比第1樹脂基材4001高之折射率。例如,第1阻隔層4008之折射率可為1.48~3.00。若第1阻隔層4008為高折射率,則經由第1阻隔層4008透過第1樹脂基材4001之光係自光學上較密之第1阻隔層4008入射至光學上較疏之第1樹脂基材4001,因此自第1阻隔層4008向第1樹脂基材4001之光之出射角對應於第1阻隔層4008與第1樹脂基材4001之折射率差而變大。藉此,可擴大影像顯示用導光板4020中之FOV(Field Of View,視野)。
第1阻隔層4008之材料如上所述,但亦可為氧化鋅、氧化銻、氧化銦、氧化鈰、氧化鈣、氧化鎘、氧化銀、氧化金、氧化鉻、氧化矽、氧化鈷、氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鐵、氧化銅、氧化鎳、氧化鉑、氧化鈀、氧化鉍、氧化鎂、氧化錳、氧化鉬、氧化釩或氧化鋇等氧化物。
於第1阻隔層4008包含氧化矽之情形時,其層厚可為10~300 nm。若上述層厚未達10 nm,則有防濕性不充分之虞。若上述層厚超過300 nm,則有上述氧化矽之薄膜易產生龜裂、自成膜面剝離之虞。
層厚尤佳為20~200 nm。
由上述氧化矽形成第1阻隔層4008之方法並無特別限定。例如,第1阻隔層4008可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍覆法或電漿CVD法等先前已知之任一方法形成。於由上述氧化矽形成第1阻隔層4008時,為了提昇成膜面與上述氧化矽之接著性,可對上述成膜面實施電暈放電處理或低溫電漿處理,或者可對上述成膜面實施塗佈矽烷偶合劑、或塗佈飽和聚酯與異氰酸酯之混合物等表面處理。
例如,於藉由真空蒸鍍法成膜氧化矽之薄膜之情形時,使用矽、一氧化矽、二氧化矽或該等之混合物作為蒸發物質,於1.0×10-3
~1.0×10-5
Torr之真空下,以電子束、電阻加熱或高頻加熱方式進行加熱蒸發。
又,亦可採用一面供給氧氣一面進行之反應蒸鍍法。
於形成第1阻隔層4008之氧化矽中,只要為10質量%以下,則其中亦可混入作為雜質之鈣、鎂或該等之氧化物。
於第1阻隔層4008包含氮氧化矽之情形時,可採用除了將上述氧化矽替換為上述氮氧化矽之外與上述以氧化矽為主成分之第1阻隔層4008相同之構成。
DLC一般而言為包含金剛石狀結構與石墨狀結構及結構中含有氫原子之聚乙烯樣高分子結構之三元系之結構的非晶質碳材料。於生成上述DLC時,使用乙烯、乙炔或苯等烴作為碳源之情形時,通常成為包含氫之基本上三元系之結構。
上述DLC之硬質性、潤滑性、耐磨耗性、化學穩定性、耐熱性及表面平滑性優異。由於形成上述緻密之高分子結構,故而上述DLC之阻氣性及水蒸氣阻隔性亦優異。
由上述DLC形成第1阻隔層4008之情形時之形成方法並無特別限定。作為上述DLC之塗覆方法,例如可採用電漿CVD法、或者離子鍍覆法或離子束濺鍍法等物理蒸鍍法等周知之適宜之塗覆方法。
於第1阻隔層4008包含氧化鋁之情形時,第1阻隔層4008例如可僅由Al2
O3
形成,亦可由選自由Al、AlO及Al2
O3
所組成之群中之兩種以上混合形成。氧化鋁層中之Al:O之原子數比根據上述氧化鋁層之製作條件而異。可用作第1阻隔層4008之氧化鋁層亦可於無損阻障性能之範圍內包含微量(相對於全部成分,至多為3%)之其他成分。
上述氧化鋁層之層厚只要根據阻障性能之需要而設定即可。例如,上述氧化鋁層之層厚可為5~800 nm。
由氧化鋁形成第1阻隔層4008之方法並無特別限定。例如,作為形成第1阻隔層4008之方法,可採用真空蒸鍍法、濺鍍法或離子鍍覆等PVD法(物理蒸鍍法)、或者CVD法(化學蒸鍍法)。
例如,於真空蒸鍍法中,作為蒸鍍源材料,可使用Al、Al2
O3
等,作為蒸鍍源之加熱方式,可採用電阻加熱、高頻感應加熱、電子束加熱等。於真空蒸鍍法中,可導入氧氣、氮氣或水蒸氣等作為反應性氣體,或可採用利用臭氧添加或離子輔助等方法之反應性蒸鍍。進而,亦可於成膜面施加偏壓、或提高成膜面之溫度、或進行冷卻。於濺鍍法、其他真空蒸鍍法以外之PVD法及CVD法等其他成膜方法中亦相同。
於第1阻隔層4008包含玻璃之情形時,作為第1阻隔層4008之材料,例如可列舉:硼矽酸玻璃、無鹼玻璃、低鹼玻璃、鈉鈣玻璃或溶膠凝膠玻璃、或者對該等玻璃實施熱處理或表面處理而成者。作為第1阻隔層4008之材料,就避免由雜質引起之著色之觀點而言,尤佳為無鹼玻璃。
於第1阻隔層4008包含玻璃之情形時,其層厚可為10~200 μm。若上述層厚為10 μm以上,則存在機械強度且阻氣性優異之傾向。上述層厚較佳為10 μm以上,更佳為30 μm以上。又,若上述層厚為200 μm以下,則存在光透過率等作為導光板之光學特性優異之傾向。上述層厚較佳為200 μm以下,更佳為100 μm以下,進而較佳為75 μm以下,尤佳為50 μm以下。
由玻璃形成第1阻隔層4008之方法並無特別限定。作為由玻璃形成第1阻隔層4008之方法,例如可採用流孔下引法、熔融法或浮式法。又,所使用之玻璃可直接使用市售之玻璃,亦可將市售之玻璃研磨成所需厚度來使用。作為上述市售之玻璃,例如可列舉:CORNING公司製造之「EAGLE2000」、旭硝子公司製造之「AN100」、日本電氣硝子公司製造之「OA10G」及SCHOTT公司製造之「D263」。
第2阻隔層4009係積層於與形成有第1阻隔層4008之全像圖層4002之表面相反側之全像圖層4002之表面。
第2阻隔層4009之構成可採用與第1阻隔層4008之說明中所例示者相同之構成。其中,第2阻隔層4009之材料、厚度等可與第1阻隔層4008不同。
此種影像顯示用導光板4020例如可藉由以下方式製造。
準備第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003,於第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003之表面分別形成第1阻隔層4008及第2阻隔層4009。作為第1阻隔層4008及第2阻隔層4009之製造方法,根據第1阻隔層4008及第2阻隔層4009之材料而選擇適宜之製造方法。
例如,於形成有第1阻隔層4008之第1樹脂基材4001中之第1阻隔層4008之表面塗佈全像圖形成用之光聚合物材料。此時,可於第1阻隔層4008之外周部設置與全像圖層4002厚度相同之透明之密封層。於該情形時,將光聚合物材料塗佈於由密封層圍成之凹部。密封層係於全像圖層4002形成後密封全像圖層4002之外周部。
其後,將形成有第2阻隔層4009之第2樹脂基材4003以第2阻隔層4009朝向光聚合物材料側之狀態載置於光聚合物材料上。
其中,上述製造順序為一例。例如,亦可於形成有第2阻隔層4009之第2樹脂基材4003塗佈光聚合物材料後,將形成有第1阻隔層4008之第1樹脂基材4001載置於光聚合物材料上。
其後,藉由減壓壓製而貼合形成包含第1吸收層4004、第1樹脂基材4001、第1阻隔層4008、光聚合物材料、第2阻隔層4009、第2樹脂基材4003及第2吸收層4006之積層體。
其後,於積層體之光聚合物材料形成與繞射圖案對應之干涉條紋,而於光聚合物材料中形成繞射光柵。
藉由以上方式製造影像顯示用導光板4020。
影像顯示用導光板4020除了追加第1阻隔層4008及第2阻隔層4009以外係與第1變化例之影像顯示用導光板4007同樣地構成。
第1阻隔層4008及第2阻隔層4009包含DLC或氧化矽等透明之無機材料,容易吸收400 nm~480 nm之波長範圍中之藍色光,因此藍色成分之透過率降低,結果透過光帶有黃色調。
如此,第1阻隔層4008容易使外界光Lo及影像光Ld之黃色調增大,第2阻隔層4009容易使外界光Lo之黃色調增大。然而,於本發明之第四實施形態之第2變化例中,與第1變化例同樣地具備第1吸收層4004及第2吸收層4006,因此藉由適當調整第1吸收層4004及第2吸收層4006之波長特性,可抵消因第1阻隔層4008及第2阻隔層4009導致之黃色調之增加。即,可減輕自第1吸收層4004出射之外界光Lo'''及影像光Ld''之黃色調。進而,與第1變化例同樣地,可使外界光Lo'''及影像光Ld''之黃色調良好地保持平衡。
如以上之說明,根據本發明之第四實施形態之第2變化例,可提供一種能夠減輕因透明材料之黃變對顯示影像之影響之影像顯示用導光板。
進而,根據影像顯示用導光板4020,由於具備第1阻隔層4008及第2阻隔層4009,故而可抑制全像圖層4002之經時劣化。
第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003之阻氣性根據樹脂材料之不同種類而存在一定程度之差異,但與玻璃相比明顯較低。因此,第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003具有比玻璃高之吸濕性及水蒸氣透過性。
其結果,影像顯示用導光板4005之外部之氣體會於一定程度上透過第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003、或於內部蓄積。尤其於第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003中容易蓄積水分。
然而,自外部向第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003浸透之氣體及水分即便於影像顯示用導光板4020內擴散,亦會被第1阻隔層4008及第2阻隔層4009屏蔽。藉此,抑制氣體及水蒸氣向全像圖層4002浸透。
例如,藉由抑制水分向全像圖層4002浸透,而防止全像圖層4002之劣化。
進而,於影像顯示用導光板4020中,由於具有上述層構成,故而全像圖層4002不會與第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003接觸。藉此,即便將影像顯示用導光板4020配置於高溫環境下,亦防止全像圖層4002侵蝕第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003。
尤其若第1阻隔層4008及第2阻隔層4009之折射率與第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003相比為高折射率,則如上所述,自第1阻隔層4008向第1樹脂基材4001之光之出射角變大。同樣地,自第2樹脂基材4003入射至第2阻隔層4009之光之出射角縮小。因此,自第2樹脂基材4003側之外部入射後透過影像顯示用導光板4020之光係與不具有第2阻隔層4009之情形相比更廣角之範圍之光入射,且向與不具有第1阻隔層4008之情形相比更廣角之範圍出射。其結果,外部光之視野之範圍進一步擴大,並且顯示側之FOV亦擴大。
關於來自全像圖層4002之影像光,如上所述,自第1阻隔層4008向第1樹脂基材4001之光之出射角變大,結果與不具有第1阻隔層4008之情形相比,顯示畫面之FOV擴大。
尤其於本發明之第四實施形態之第2變化例中,藉由在全像圖層4002上積層第1阻隔層4008及第2阻隔層4009,而使外部光及影像光之擴散位置與構成顯示畫面之全像圖層4002之繞射位置靠近,因此,與於遠離全像圖層4002之位置設置第1阻隔層4008及第2阻隔層4009之情形相比,能夠自廣範圍之角度觀察更清晰之影像。
此處,針對影像顯示用導光板4020中之亮度值及FOV之測定方法進行簡單說明。
除了將影像顯示用導光板4005替換成影像顯示用導光板4020以外,影像顯示用導光板4020中之亮度值係採用與上述本發明之第四實施形態之基本例中之顯示裝置4010相同之顯示裝置、及亮度計進行測定。
於亮度值之測定中,上述顯示裝置係配置於使影像顯示用導光板4020之顯示影像出射部之中心於上述亮度計之測定光軸上與上述亮度計對向之位置。上述顯示影像出射部與上述亮度計之距離係對應於佩戴有上述顯示裝置之使用者之眼睛之位置的距離。例如,於上述顯示裝置為頭戴式顯示器之情形時,距離設為15 mm。
上述亮度值係使上述顯示裝置顯示最大亮度之白色影像時利用上述亮度計所測定之亮度。
於影像顯示用導光板4020之FOV之測定中,於使上述顯示裝置顯示最大亮度之白色影像之狀態下,使上述亮度計之測定光軸相對於上述顯示影像出射部傾斜而測定亮度。例如,藉由上述測向台等支持上述亮度計,使之能夠相對於影像顯示用導光板4020而自垂直之位置傾斜適宜角度地進行擺動。
將無法看到上述白色影像時對應之亮度設為閾值,FOV係作為獲得閾值以上之亮度之角度範圍而求出。於自-θ1至+θ2之範圍中獲得上述閾值以上之亮度之情形時,FOV為θ1+θ2。此處,關於角度,將影像顯示用導光板4020之法線角度設為0°。
<第3變化例>
對第四實施形態之第3變化例進行說明。
圖22係表示本發明之第四實施形態之第3變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
如圖22所示,第3變化例之影像顯示用導光板4024係將本發明之第四實施形態之基本例之影像顯示用導光板4005之第1吸收層4004去除,並具備第1樹脂基材(吸收層)4021及第2樹脂基材(吸收層)4023代替第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003。
下文以與上述本發明之第四實施形態之基本例之不同點為中心進行說明。
第1樹脂基材(吸收層)4021具備與第1樹脂基材4001相同之基礎樹脂、與分散於基礎樹脂中之色材。
第1樹脂基材(吸收層)4021所含有之色材可使用與本發明之第四實施形態之基本例中之第1吸收層4004相同之色材。色材之調配量係以使第1樹脂基材(吸收層)4021具有與本發明之第四實施形態之基本例中之第1吸收層4004相同之光吸收性之方式設定。
第2樹脂基材(吸收層)4023係與第1樹脂基材(吸收層)4021同樣地構成。
基材準備步驟中所要準備之第1樹脂基材(吸收層)4021及第2樹脂基材(吸收層)4023係使用於各自之基礎樹脂中混有色材之材料來成形,且不進行吸收層形成步驟,除此以外,影像顯示用導光板4024係與本發明之第四實施形態之基本例中之影像顯示用導光板4005同樣地製造。
影像顯示用導光板4024成為藉由第1樹脂基材(吸收層)4021及第2樹脂基材(吸收層)4023來形成吸收層之例。
根據影像顯示用導光板4024,由於第1樹脂基材(吸收層)4021及第2樹脂基材(吸收層)4023作為吸收層,故而與第1變化例同樣地可減輕外界光及影像光中之黃色調。
如以上之說明,根據本發明之第四實施形態之第3變化例,可提供一種能夠減輕因透明材料之黃變對顯示影像之影響之影像顯示用導光板。
再者,於上述本發明之第四實施形態之基本例及各變化例中,針對將吸收層配置於影像顯示用導光板之最外部之情形時之例進行了說明。但吸收層只要位於外界光Lo及影像光Ld之光路上,無論配置於何處,均可減輕自影像顯示用導光板出射之光之黃色調。
於上述本發明之第四實施形態之基本例及各變化例中,針對吸收層與樹脂基材接觸之情形時之例進行了說明。但吸收層亦可積層於透明之樹脂膜。於該情形時,例如可於樹脂膜形成吸收層後,經由接著劑等固定於配置面,因此易於形成吸收層。
於上述第2變化例中,針對於全像圖層之表面及背面配置阻隔層之情形時之例進行了說明。然而,只要基於屏蔽通過樹脂基材而浸透之水分等之目的及防止全像圖層與樹脂基材接觸之目的,將阻隔層配置於樹脂基材與全像圖層之間即可。
其中,於該情形時,若夾於阻隔層與全像圖層之間之透明層之吸濕性較高,則有水分通過透明層之側面而浸透之虞。因此,阻隔層與全像圖層之間之透明層更佳為由吸濕性較小之材料形成。於阻隔層與全像圖層之間之透明層具有吸濕性之情形時,更佳為將透明層之厚度設為較薄。於該情形時,由於減小了成為水分之浸透口的側面之露出面積,故而可減少所吸收之水分量。
於上述第2變化例中,針對阻隔層與全像圖層及樹脂基材接觸之情形時之例進行了說明。但阻隔層亦可積層於透明之樹脂膜。於該情形時,例如可於樹脂膜形成阻隔層後,經由接著劑等固定於樹脂基材,因此易於形成阻隔層。
[實施例]
以下,基於實施例更具體地說明本發明。但本發明並不限定於後述實施例,只要不改變本發明之主旨,則可進行各種變更。
[第一實施形態之實施例及比較例(實施例1~3、比較例1~3)]
以下,對第一實施形態之實施例及比較例進行說明。
於下述表1中揭示實施例1~3及比較例1~3所使用之樹脂基材之構成及評價結果。
[表1]
樹脂基材 | 評價 | |||||||||
材料 | 板厚 [mm] | 製造方法 | 硬塗層 | 製品名 | 製造商 | MC值 | Ra [nm] | 熱收縮率[%] | 顯示影像之清晰性 | |
實施例1 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 無 | ACRYLITE L | Mitsubishi Chemical | 0.074 | 4.9 | 未達3 | A |
實施例2 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | ACRYLITE MR | Mitsubishi Chemical | 0.103 | 4.7 | 未達3 | A |
實施例3 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 切削、研磨 | 無 | - | - | 0.060 | 2.6 | 未達3 | A |
比較例1 | 丙烯酸系 樹脂 | 3 | 擠出 | 無 | COMOGLAS P | Kuraray | 0.126 | 5.5 | 3以上 | C |
比較例2 | 丙烯酸系 樹脂 | 3 | 擠出 | 無 | SUMIPEX E | 住友化學 | 0.183 | 2.9 | 3以上 | C |
比較例3 | 丙烯酸系 樹脂 | 3 | 擠出 | 無 | DELAGLAS A | 旭化成 | 0.148 | 2.3 | 3以上 | C |
Mitsubishi Chemical…Mitsubishi Chemical股份有限公司
Kuraray…股份有限公司Kuraray
住友化學…住友化學股份有限公司
旭化成…旭化成股份有限公司
ACRYLITE、COMOGLAS、SUMIPEX及DELAGLAS係各公司於日本之註冊商標
<實施例1>
實施例1係對應於第一實施形態之基本例之影像顯示用導光板1004的實施例。
如表1所示,作為第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003(表1中之「樹脂基材」)之材料,使用丙烯酸系樹脂(PMMA)。第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003之板厚均為1 mm。
全像圖層1002係於各實施例及各比較例中共通。作為全像圖層1002之材料,使用將雙酚系環氧樹脂jER1007(聚合度n=10.8、環氧當量:1750~2200,Mitsubishi Chemical製造商品名)100質量份、三乙二醇二丙烯酸酯50質量份及六氟磷酸4,4'-雙(第三丁基苯基)錪5質量份、3,3'-羰基雙(7-二乙基胺基)香豆素0.5質量份混合溶解於2-丁酮100質量份而製作之全像圖用感光材料。全像圖層1002之厚度為5 μm。全像圖層1002之俯視之大小為50 mm×50 mm。
(基板製造步驟)
實施例1之第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003係以如下方式製造。
於具備冷卻管、溫度計及攪拌機之反應器(聚合釜)中投入MMA(甲基丙烯酸甲酯)100份並攪拌。通入氮氣後,開始加熱。於內溫成為80℃時,添加作為自由基聚合起始劑之2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)0.05份。進而,加熱至內溫100℃後保持10分鐘。其後,將反應器冷卻至室溫,獲得漿液(syrup)。漿液之聚合率約為20質量%。
其後,對漿液添加過氧化特戊酸第三己酯0.2質量份、二辛基磺基琥珀酸鈉0.01質量份,使之於室溫下完全溶解,而形成聚合性原料。
於減壓下將聚合性原料中之溶存空氣去除後,向具備經過鏡面拋光之不鏽鋼製之一對環帶之連續聚合裝置中注入原料。
此處,對本實施例中使用之連續聚合裝置進行說明。
圖8係表示實施例1之樹脂基板之製造裝置之一例之模式性縱剖視圖。
如圖8所示,連續聚合裝置1100於上下配置有一對環帶1101、1102。分別由主滑輪1103、1104、1105、1106對環帶1101、1102賦予張力,並以使之按同一速度移行之方式進行驅動。於環帶1101、1102之各內周部分別配置有複數個托輥1107。各托輥1107係以將相互對向之環帶1101、1102夾於中間之方式相互對向。各托輥1107對移行之環帶1101、1102加以支持使之保持水平,自與環帶1101、1102之帶移行方向(圖示中自左向右之方向)呈直角且帶面之垂直方向對帶面施加至少一次線荷重。
線荷重可為0.001~10.0 kg/cm。線荷重更佳為0.01 kg/cm以上。
施加線荷重之次數越多越佳。若施加線荷重之次數較多,則所獲得之樹脂基板之平面性提昇。例如,施加線荷重之次數更佳為10次以上。
設置於連續聚合裝置1100上之原料注入裝置1114係向環帶1101、1102之間供給聚合性原料。藉由具有彈性之2個氣閘1112將環帶1101、1102之兩側端部附近進行密封。
聚合性原料隨著環帶1101、1102之移行,於第1聚合區1108中藉由溫水噴霧1109之加熱而進行聚合。進而,聚合性原料於設置於帶移行方向之下游之第2聚合區1110中藉由熱風加熱器之加熱而完成重合。聚合性原料於設置於帶移行方向之更下游側之下游冷卻區1111中加以冷卻後,作為板狀聚合物1113而取出。
上述實施例1之聚合性原料之具體之製造條件如下所述。
於連續聚合裝置1100中,將自原料注入裝置1114供給聚合性原料之部位之環帶1101、1102之帶面之間隔調整為1.6 mm,並連續地調整間隔以於完成聚合後取出板狀聚合物之部位使板狀聚合物最終成為1 mm。
第1聚合區1108中之經由各托輥1107施加之線荷重設為0.3 kg/cm。溫水噴霧1109之溫水溫度為80℃。於聚合性原料在第1聚合區1108停留之期間,對環帶1101、1102之帶內周面連續地噴灑溫水。聚合性原料於第1聚合區1108之停留時間為40分鐘。
於第2聚合區1110,自熱風加熱器向帶內周面吹送溫度120℃之熱風,並將聚合性原料之停留時間設為10分鐘,於此條件下完成聚合。
藉由如上方式獲得板厚1 mm之板狀聚合物1113。
第1樹脂基材1001及第2樹脂基材1003之評價樣品1A係藉由將板狀聚合物1113切割成200 mm×200 mm之矩形狀而形成。將評價樣品1A用於後述MC值測定、算術平均粗糙度Ra之測定及熱收縮率測定。
評價樣品1B係藉由將板狀聚合物1113切割成60 mm×60 mm之矩形狀而形成。由評價樣品1B形成影像顯示用導光板1004,用於影像顯示用導光板1004之影像評價(後述)。
其次,對實施例1中之影像顯示用導光板1004之製造步驟進行說明。影像顯示用導光板1004係藉由依序進行以下說明之基板準備步驟及導光板製作步驟而製造。
(基板準備步驟)
於基板準備步驟中,對基板製造步驟中獲得之60 mm×60 mm×厚度1 mm之丙烯酸系樹脂製評價樣品1B進行洗淨及乾燥。
將評價樣品1B浸漬於作為中性洗淨劑之SemiClean(註冊商標)M-LO(商品名;橫浜油脂工業股份有限公司製造)之5%界面活性劑水溶液中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。
其後,將評價樣品1B浸漬於超純水中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。進而,利用超純水沖洗評價樣品1B,將評價樣品1B風乾後,於100℃之烘箱中、氮氣環境下加以乾燥。其後,將經風乾之評價樣品1B於UV臭氧洗淨機中進行1分鐘之UV臭氧洗淨。
至此完成基板準備步驟。
(導光板製作步驟)
於導光板製作步驟中,使用兩片評價樣品1B製造影像顯示用導光板1004。
於一片評價樣品1B之周緣部塗佈寬度5 mm、厚度5 μm之密封層。
密封層只要為包含透明材料、且能夠將評價樣品1B彼此相互接著之材料,則無特別限定,於實施例1中使用環氧系樹脂、聚矽氧系樹脂。
藉此,準備附有由密封層圍成之開口部具有50 mm×50 mm之大小之密封層段差的丙烯酸系基板。
其後,藉由旋轉塗佈,於該丙烯酸系基板上塗佈作為全像圖用光聚合物材料之丙烯酸系感光材料。丙烯酸系感光材料係以乾燥後厚度成為5 μm之方式塗佈。
其後,將另一片評價樣品1B積層於密封層及丙烯酸系感光材料上,於減壓下進行加壓貼合。加壓貼合之條件設為絕對壓5 kPa、溫度70℃、加壓壓力0.04 MPa。
其後,於經加壓貼合而成之積層體之光聚合物材料記錄繞射光柵。於該步驟中將積層體之溫度保持於20℃。繞射光柵係對積層體照射兩束雷射光,藉由調整各自之照射角度及強度,以形成所需之繞射圖案之方式形成干涉條紋。藉此,於光聚合物材料記錄繞射光柵。
作為具體之繞射光柵,形成如下之彩色顯示用繞射光柵,其使作為入射至入射部之影像光而入射之紅色、綠色、藍色之波長區域之各光進行繞射,並使之於與影像光之像素對應之位置,自顯示影像出射部出射。
其後,於將積層體保持於20℃之狀態下,自積層體之一面之方向,整面照射紫外光(波長365 nm、放射照度80 W/cm2
)30秒。作為紫外光之光源,使用高壓水銀燈。
藉此,丙烯酸系感光材料硬化,而形成實施例1之影像顯示用導光板1004。
<實施例2>
實施例2係對應於第一實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板1014的實施例。
如表1所示,實施例2除了於第1樹脂基材1001之厚度方向上之兩面實施硬塗以外,與實施例1相同。
實施例2之評價樣品1A係於實施例1之評價樣品1A之厚度方向上之兩面實施後述硬塗而形成。
實施例2之評價樣品1B係使用實施例2之評價樣品1A代替實施例1之評價樣品1A,除此以外與實施例1同樣地製造。因此,不同於第1變化例之圖7所示之態樣,於第2樹脂基材1003亦積層有第1硬塗層1011A及第2硬塗層1011B。
以下,針對實施例2之基板製造步驟,以與實施例1之不同點為中心進行說明。
(基板製造步驟)
對以下所使用之簡寫符號進行說明。
「C6DA」意指1,6-己二醇二丙烯酸酯(大阪有機化學工業股份有限公司製造,商品名:Viscoat#230)。
「U6HA」意指使由六亞甲基二異氰酸酯三聚化而成之三異氰酸酯1莫耳與甲基丙烯酸3-丙烯醯氧基-2-羥基丙酯3莫耳進行反應所獲得之胺基甲酸酯化合物(新中村化學工業股份有限公司製造,商品名:NK Oligo U-6HA)。
「M305」意指季戊四醇三丙烯酸酯及季戊四醇四丙烯酸酯之混合物(東亞合成股份有限公司製造,商品名:ARONIX(註冊商標)M-305)。
將60質量份之C6DA、30質量份之U6HA、10質量份之M305、0.5質量份之雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦及5質量份之1-羥基環己基苯基酮進行混合,而製備硬塗液。
將該硬塗液以20 μm之厚度塗佈於連續聚合裝置1100之環帶1101、1102上。其後,使用放射照度120 W/cm2
之高壓水銀燈照射紫外光,使硬塗液硬化,藉此於環帶上形成硬塗層。
除了於環帶1101、1102上形成硬塗層以外,藉由與實施例1相同之方法實施樹脂基板之聚合,藉此獲得表面積層有硬塗層之厚度1 mm之板狀聚合物1113。
由實施例2之板狀聚合物1113,與實施例1同樣地形成實施例2之評價樣品1A、1B。
<實施例3>
實施例3係對應於第一實施形態之基本例之影像顯示用導光板1004的實施例。
如表1所示,實施例3除了使用經切削研磨加工之丙烯酸系樹脂板作為樹脂基材以外,與實施例1相同。實施例3中之樹脂基材係藉由切削加工及研磨加工將厚度2 mm之連續澆鑄丙烯酸系樹脂板之ACRYLITE(註冊商標)L加工成厚度1 mm而成者。
<比較例1~3>
如表1所示,比較例1~3除了使用現成之擠出丙烯酸系樹脂板作為樹脂基材以外,與實施例1相同。因此,各比較例之基板製造步驟係藉由根據各製造商而異之擠出成形來進行。
作為比較例1中之樹脂基材,使用厚度3 mm之擠出丙烯酸系樹脂板之COMOGLAS(註冊商標)P(商品名;Kuraray股份有限公司製造)。
作為比較例2中之樹脂基材,使用厚度3 mm之擠出丙烯酸系樹脂板之SUMIPEX(註冊商標)E(商品名;住友化學股份有限公司製造)。
作為比較例3中之樹脂基材,使用厚度3 mm之擠出丙烯酸系樹脂板之DELAGLAS(註冊商標)A(商品名;旭化成股份有限公司製造)。
於各比較例中,準備除了厚度為3 mm以外與實施例1具有相同形狀之評價樣品1A、1B。
各比較例中之導光板製造步驟除了使用各比較例之評價樣品1B以外,與實施例1同樣地進行。
<評價方法>
其次,對實施例1~3及比較例1~3之評價方法進行說明。作為評價,進行MC值、Ra、熱收縮率及顯示影像之清晰性之評價。
(MC值)
MC值之評價係藉由本說明書之「用以實施發明之形態」中記載之評價方法進行。作為測定樣品S,使用各實施例及各比較例之評價樣品1A。
作為具體之評價條件,距離d1及d2分別設為1 m、仰角θA
設為20°。
於比較例1~3中,由於存在齒輪印,故而將各比較例之評價樣品1A以齒輪印朝向Y方向之姿勢配置於評價裝置1200。
相對於此,於實施例1~3中未見到齒輪印。但為了使製造時之方向性統一,以與連續聚合裝置1100中之移行方向正交之方向朝向Y方向之方式配置各實施例之評價樣品1A。
亮度分佈之測定範圍係取如下區域:將評價裝置1200中之評價樣品1A之配置中之Y方向設為橫方向(線段AD、BC之延伸方向),將於評價樣品1A上與橫方向正交之方向設為縱方向(線段AB、DC之延伸方向),縱方向之寬度為180 mm、橫方向之寬度為80 mm之矩形區域。
於測定樣品S上,沿橫方向分別錯開2 mm地設置41處測定範圍。於各測定範圍中,以將測定範圍沿橫方向40等分之方式選擇測定線。
於表1中記載根據各測定範圍中之各測定線之亮度分佈所求出之MC值之最大值。
(Ra)
於Ra之評價中,測定各評價樣品1A之表面之算術平均粗糙度Ra。
作為測定裝置,使用白色干涉型表面形狀測定機Zygo NewView(註冊商標)6300(商品名;Zygo Corporation公司製造)。物鏡之倍率採用2.5倍。觀察範圍為2.8 mm×2.1 mm之矩形狀之範圍。
(熱收縮率)
熱收縮率之評價係藉由依據JIS K 6718:2015之附屬書A「加熱時之尺寸變化(收縮)之測定」之尺寸變化(收縮)之測定而進行。
(顯示影像之清晰性)
將實施例1~3及比較例1~3之影像顯示用導光板安裝於影像顯示裝置。於影像顯示裝置中設置有:使進行顯示之影像光入射至影像顯示用導光板1004之入射部之光學系統、驅動電源、及供給用以獲得影像光之影像資訊等之電路系統。
作為用於評價之輸入影像,採用白色影像與文字顯示影像。
評價係藉由目視判定白色影像與文字顯示影像之外觀而進行。作為文字影像,顯示大小10 mm×100 mm以內之「ABCDE」。
於在白色影像中未見到彩虹顏色、在文字顯示影像中文字清晰可見之情形時,判定為良好(good,表1中記為「A」)。
於在白色影像中見到輕微之彩虹顏色、但在文字顯示影像中文字清晰可見之情形時,判定為可(fair,表1中記為「B」)。
於在白色影像中至少一部分見到彩虹顏色、且在文字顯示影像中文字輪廓模糊不清之情形時,判定為不可(no good,表1中記為「C」)。
<評價結果>
如表1所示,實施例1~3之MC值分別為0.074、0.103、0.060,均未達0.120。相對於此,比較例1~3之MC值分別為0.126、0.183、0.148,均超過0.120。
實施例1~3中未觀察到齒輪印,與此對應地,MC值未達0.120。認為其原因在於,各實施例之樹脂基材係藉由連續澆鑄法或切削及研磨而製造。於連續澆鑄法中,於各實施例之樹脂基材之原料之表面轉印例如環帶1101、1102之表面形狀。因此,樹脂基材之表面之平面性等同於環帶1101、1102之平面性。於切削及研磨中,可極大地提高樹脂基材之表面之平面性。
相對於此,比較例1~3中觀察到齒輪印,因此認為齒輪印導致MC值增大。認為比較例1~3中形成齒輪印之原因在於,例如於擠出機中與擠出材料接觸之輥類之驅動不均較大等。
實施例1~3之算術平均粗糙度Ra分別為4.9 nm、4.7 nm、2.6 nm,均未達10 nm。相對於此,比較例1~3之Ra分別為5.5 nm、2.9 nm、2.3 nm,均未達10 nm。因此,關於以Ra表示之平滑性,實施例1~3與比較例1~3相比無較大差別。
實施例1~3之熱收縮率均未達3%。相對於此,比較例1~3之熱收縮率均為3%以上。認為其原因在於,比較例1~3之樹脂基材係藉由擠出成形而製造,從而導致樹脂基材中蓄積應變。
實施例1~3之顯示影像之清晰性均判定為「良好(A)」。相對於此,比較例1~3之顯示影像之清晰性均判定為「不可(C)」。認為其原因在於,由於比較例1~3中之MC值大於各實施例,故而影像光之繞射方向等雜亂。
例如認為原因在於,比較例2、3之樹脂基材之Ra小於實施例1、2,故於平滑性方面比實施例1、2優異,但對於顯示影像之清晰性而言,平面性(即MC值)之助益較大。認為至少只要Ra為10 nm以下,則對於清晰性而言,Ra之大小並無優劣差異。
[第二實施形態之實施例]
以下,對第二實施形態之實施例進行說明。
於下述表2A~表2C中揭示實施例4~7及12~21所使用之樹脂基材及阻隔層之構成、以及評價結果。
[表2A]
樹脂基材 | ||||||||
材料 | 板厚 [mm] | 製造方法 | 硬塗層 | 製造商 | MC值 | Ra [nm] | 熱收縮率 [%] | |
實施例4 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.099 | 4.6 | 未達3 |
實施例5 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.106 | 4.6 | 未達3 |
實施例6 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.101 | 4.6 | 未達3 |
實施例7 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.100 | 4.6 | 未達3 |
實施例12 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.107 | 4.9 | 未達3 |
實施例13 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.106 | 4.6 | 未達3 |
實施例14 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.104 | 4.8 | 未達3 |
實施例15 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.099 | 4.8 | 未達3 |
實施例16 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.106 | 4.6 | 未達3 |
實施例17 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.104 | 4.9 | 未達3 |
實施例18 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.107 | 4.5 | 未達3 |
實施例19 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.101 | 4.9 | 未達3 |
實施例20 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.107 | 4.8 | 未達3 |
實施例21 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 連續 澆鑄 | 兩面 | Mitsubishi Chemical | 0.106 | 4.8 | 未達3 |
[表2B]
阻隔層 | |||||
材料 | 層厚 [nm] | 配置 | 增黏 塗層 | 輔助層 | |
實施例4 | DLC | 40 | 全像圖層之表面 | 無 | 無 |
實施例5 | 氧化矽 | 50 | 全像圖層之表面 | 無 | 無 |
實施例6 | 氧化矽 | 50 | 樹脂基材之外面 | 無 | 無 |
實施例7 | 氧化矽 | 50 | 樹脂基材之外面及側面 | 無 | 無 |
實施例12 | 氧化鋁 | 40 | 全像圖層之表層 | 無 | 無 |
實施例13 | 氧化矽 | 70 | 全像圖層之表層 | 無 | 無 |
實施例14 | 氧化矽 | 140 | 全像圖層之表層 | 無 | 無 |
實施例15 | 氧化矽 | 170 | 全像圖層之表層 | 無 | 無 |
實施例16 | 氧化矽 | 140 | 全像圖層之表層 | 無 | EVOH系 |
實施例17 | 氧化矽 | 140 | 全像圖層之表層 | 無 | F系 |
實施例18 | 氧化矽 | 140 | 全像圖層之表層 | 有 | 無 |
實施例19 | 氧化矽 | 140 | 全像圖層之表層 | 有 | EVOH系 |
實施例20 | 氧化矽 | 100 | 全像圖層之表層 | 無 | 無 |
實施例21 | 氧化矽 | 100 | 全像圖層之表層 | 有 | 無 |
於表2B之「輔助層」欄中,「EVOH系」表示「乙烯-乙烯醇系」,「F系」表示「氟系」。
[表2C]
評價 | |||||
亮度值 (初期) | FOV | 亮度值 (加濕後) | 亮度值 (加熱後) | 清晰性 | |
實施例4 | S | S | A | S | A |
實施例5 | S | A | A | S | A |
實施例6 | B | B | C | C | C |
實施例7 | B | B | B | C | C |
實施例12 | S | A | A | S | A |
實施例13 | S | A | A | S | A |
實施例14 | S | A | A | S | A |
實施例15 | S | A | A | S | A |
實施例16 | S | A | S | S | A |
實施例17 | S | A | S | S | A |
實施例18 | S | A | A | S | A |
實施例19 | S | A | S | S | A |
實施例20 | S | A | S | S | A |
實施例21 | S | A | S | S | A |
<實施例4>
實施例4係對應於第二實施形態之基本例之影像顯示用導光板2006的實施例。
如表2A所示,作為第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005(表2A中之「樹脂基材」)之材料,使用丙烯酸系樹脂(PMMA)。
第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005之形狀均為60 mm×60 mm×1 mm之矩形板。
本實施例之第1阻隔層2002及第2阻隔層2004(表2B中之「阻隔層」)為層厚40 nm之DLC膜。
全像圖層2003係於實施例4~7及11~20中共通。作為全像圖層2003之材料,使用將雙酚系環氧樹脂jER(註冊商標)1007(商品名,聚合度n=10.8、環氧當量:1750~2200,Mitsubishi Chemical製造)100質量份、三乙二醇二丙烯酸酯50質量份及六氟磷酸4,4'-雙(第三丁基苯基)錪5質量份、3,3'-羰基雙(7-二乙基胺基)香豆素0.5質量份混合溶解於2-丁酮100質量份而製作之全像圖用感光材料。全像圖層2003之厚度為5 μm。全像圖層2003之俯視之大小為50 mm×50 mm。
其次,對實施例4中之影像顯示用導光板2006之製造步驟進行說明。影像顯示用導光板2006係藉由依序進行以下說明之基板準備步驟、阻隔層形成步驟及導光板製作步驟而製造。
(基板準備步驟)
於基板準備步驟中,對第1樹脂基材2001及第2樹脂基材2005進行洗淨及乾燥。以下,於無需區別第1樹脂基材2001與第2樹脂基材2005之情形時,省略符號而簡單記為樹脂基材。
將樹脂基材浸漬於作為中性洗淨劑之SemiClean(註冊商標)M-LO(商品名;橫浜油脂工業股份有限公司製造)之5%界面活性劑水溶液中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。
其後,將樹脂基材浸漬於超純水中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。進而,利用超純水沖洗樹脂基材,將樹脂基材風乾後,於100℃之烘箱中、氮氣環境下加以乾燥。其後,將經風乾之評價樣品2B於UV臭氧洗淨機中進行1分鐘之UV臭氧洗淨。
至此完成基板準備步驟。
(阻隔層形成步驟)
於阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成DLC膜。
於空間容積350 cm3
且裝備有高頻電源(13.56 MHz)、內部電極(10 mm)(兼用氣體導入管,前端細孔1 mm)之電漿化學蒸鍍裝置內配置樹脂基材,進行真空排氣。於電漿化學蒸鍍裝置之壓力達到15 Pa後,以流量45 sccm導入高純度乙炔與四甲基矽烷之2:1之混合氣體,於電漿產生設定電力100 W、成膜時間0.8秒之條件下進行膜厚40 nm之DLC成膜。
至此完成阻隔層形成步驟。
以下,將形成有阻隔層之樹脂基材稱為中間積層體。
(導光板製作步驟)
於導光板製作步驟中,使用兩片中間積層體製造影像顯示用導光板2006。
於一片中間積層體之阻隔層之周緣部塗佈寬度5 mm、厚度5 μm之密封層。
密封層只要為包含透明材料、且能夠將中間積層體之阻隔層彼此相互接著之材料,則無特別限定,於實施例3中使用光接著劑Hard Lock(註冊商標)OP-1045K(商品名;電氣化學工業股份有限公司製造)。
藉此,準備附有由密封層圍成之開口部具有50 mm×50 mm之大小之密封層段差的中間積層體。
其後,藉由旋轉塗佈,於該中間積層體上塗佈作為全像圖用光聚合物材料之上述感光材料。感光材料係以乾燥後厚度成為5 μm之方式塗佈。
其後,將另一片中間積層體以其阻隔層與附密封層之中間積層體之阻隔層對向之方式積層於密封層及感光材料上,於減壓下進行加壓貼合。加壓貼合之條件設為絕對壓5 kPa、溫度70℃、加壓壓力0.04 MPa。
其後,於經加壓貼合而成之積層體之感光材料記錄繞射光柵。於該步驟中將積層體之溫度保持於20℃。繞射光柵係對積層體照射兩束雷射光,藉由調整各自之照射角度及強度,以形成所需之繞射圖案之方式形成干涉條紋。藉此,於感光材料記錄繞射光柵。
作為具體之繞射光柵,形成如下之彩色顯示用繞射光柵,其使作為入射至入射部之影像光而入射之紅色、綠色、藍色之波長區域之各光進行繞射,並使之於與影像光之像素對應之位置,自顯示部出射。
其後,於將積層體保持於20℃之狀態下,自積層體之一面之方向,整面照射紫外光(波長365 nm、放射照度80 W/cm2
)30秒。作為紫外光之光源,使用高壓水銀燈。
藉此,密封層硬化,而形成實施例3之影像顯示用導光板2006。
<實施例5>
實施例5除了各DLC膜係由厚度10 nm之氧化矽形成以外,具有與實施例4相同之構成。
以下,針對實施例5之基板製造步驟,以與實施例4之不同點為中心進行說明。
實施例5之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成氧化矽薄膜層。
於真空蒸鍍裝置中配置樹脂基材後,進行氧化矽之真空蒸鍍。真空蒸鍍裝置之腔室之到達真空度設為1.0×10-4
Torr。於該真空下,藉由高頻感應加熱方式使純度99.9%之一氧化矽加熱蒸發,而於樹脂基材之表面成膜厚度50 nm之氧化矽薄膜。藉此,獲得成膜有氧化矽薄膜層之中間積層體。
至此完成阻隔層形成步驟。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之導光板製作步驟相同,因此省略說明。
<實施例6、7>
如表2A所示,實施例6、7除了阻隔層之配置不同以外,與實施例5相同。
圖12係表示實施例6之影像顯示用導光板之模式性剖視圖。圖13係表示實施例7之影像顯示用導光板之模式性剖視圖。
下文以與實施例5之不同點為中心進行說明。
如圖12所示,實施例6之影像顯示用導光板2101係依序積層有第1阻隔層2002、第1樹脂基材2001、全像圖層2003、第2樹脂基材2005及第2阻隔層2004。
作為第1阻隔層2002及第2阻隔層2004,使用與實施例5厚度相同之50 nm之氧化矽薄膜層。
於製造影像顯示用導光板2101時,與實施例5同樣地形成中間積層體。其後,於一中間積層體之樹脂基材上設置密封層,塗佈感光材料後,以樹脂基材彼此對向之方式積層另一中間積層體。其後,進行與實施例5相同之減壓壓製、繞射光柵之形成,藉此製造影像顯示用導光板2101。
如圖13所示,實施例7之影像顯示用導光板2102除了設置將實施例6之影像顯示用導光板2101之側面(與厚度方向正交之方向之外周面)整體被覆之第3阻隔層2032以外,與實施例6相同。
第3阻隔層2032包含與實施例6之第1阻隔層2002相同之氧化矽薄膜層。
影像顯示用導光板2102係藉由製造影像顯示用導光板2101後,於其側面成膜氧化矽薄膜層而製造。
<實施例12>
實施例12除了各DLC膜係由厚度40 nm之氧化鋁形成以外,具有與實施例4相同之構成。
以下,針對實施例12之基板製造步驟,以與實施例4之不同點為中心進行說明。
實施例12之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及實施例4之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成氧化鋁膜。
於電子束蒸鍍裝置內配置樹脂基材及適量之作為蒸鍍源之純度99.999%且粒徑2 mm之α-氧化鋁粒子,進行真空排氣。自蒸鍍源至快門之距離約為8 cm、自蒸鍍源至樹脂基材表面之距離約為35 cm。
於電子束蒸鍍裝置之壓力達到3×10-3
Pa後,將電子束之絲狀電流增大至約35 mA,打開快門,進行氧化鋁成膜。於裝置內之壁面之溫度達到50℃後,關閉快門,中止電子束之絲狀電流。冷卻至30℃以下後,將電子束之絲狀電流增大至約35 mA,對蒸鍍源進行加熱,打開快門,進行氧化鋁成膜。反覆進行上述操作,進行膜厚40 nm之氧化鋁成膜。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之導光板製作步驟相同,因此省略說明。
<實施例13>
實施例13除了各DLC膜係由厚度70 nm之氧化矽形成以外,具有與實施例4相同之構成。
以下,針對實施例13之基板製造步驟,以與實施例4之不同點為中心進行說明。
實施例13之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成氧化矽。於裝備有高頻電源(13.56 MHz)之電漿化學蒸鍍裝置內配置樹脂基材,進行真空排氣。於電漿化學蒸鍍裝置之壓力達到1 Pa後,藉由通入氦氣,並以流量6 sccm導入所生成之四乙氧基矽烷(TEOS)氣體,以流量95 sccm導入氧氣,而於電漿產生設定電力250 W之條件下進行膜厚70 nm之氧化矽成膜。
至此完成阻隔層形成步驟。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之導光板製作步驟相同,因此省略說明。
<實施例14>
實施例14除了氧化矽膜係由厚度140 nm之氧化矽形成以外,具有與實施例4相同之構成。
以下,針對實施例14之基板製造步驟,以與實施例4之不同點為中心進行說明。
實施例14之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成氧化矽。於裝備有高頻電源(13.56 MHz)之電漿化學蒸鍍裝置內配置樹脂基材,進行真空排氣。於電漿化學蒸鍍裝置之壓力達到1 Pa後,以流量6 sccm導入藉由通入氦氣所生成之TEOS氣體,以流量95 sccm導入氧氣,於電漿產生設定電力250 W之條件下進行膜厚140 nm之氧化矽成膜。
至此完成阻隔層形成步驟。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例15>
實施例15除了氧化矽膜係由厚度170 nm之氧化矽形成以外,具有與實施例4相同之構成。
以下,針對實施例15之基板製造步驟,以與實施例4之不同點為中心進行說明。
實施例15之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成氧化矽。於裝備有高頻電源(13.56 MHz)之電漿化學蒸鍍裝置內配置樹脂基材,進行真空排氣。於電漿化學蒸鍍裝置之壓力達到1 Pa後,以流量6 sccm導入藉由通入氦氣所生成之TEOS氣體,以流量95 sccm導入氧氣,於電漿產生設定電力250W之條件下進行膜厚170 nm之氧化矽成膜。
至此完成阻隔層形成步驟。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例16>
實施例16除了阻隔層具有輔助層以外,具有與實施例14相同之構成。
以下,針對實施例16之基板製造步驟,以與實施例14之不同點為中心進行說明。
實施例16之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於藉由與實施例14相同之方法所製作之無機材料層之表面形成輔助層。於乙烯-乙烯醇共聚物水溶液中,以相對於保護塗層中之全部固形物成分,固形物成分濃度成為10重量%之方式添加N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(信越化學工業股份有限公司,KBM-573),製備輔助塗佈劑1。於無機材料層之表面塗佈輔助塗佈劑1,加以乾燥,形成厚度0.5 μm之輔助層。
至此完成阻隔層形成步驟。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之具有多層構造之阻隔層以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例17>
實施例17除了阻隔層具有氟系防水防濕塗層作為輔助層以外,具有與實施例14相同之構成。
以下,針對實施例17之基板製造步驟,以與實施例14之不同點為中心進行說明。
實施例17之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之保護層形成步驟中,於藉由與實施例14相同之方法所製作之阻隔層之表面形成氟系防水防濕塗層。
至此完成阻隔層形成步驟。
本實施例之基板製造步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之具有多層構造之阻隔層以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例18>
實施例18除了於阻隔層與樹脂基材之間配置增黏塗層以外,具有與實施例14相同之構成。
以下,針對實施例18之基板製造步驟,以與實施例14之不同點為中心進行說明。
實施例18之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例14相同之基板準備步驟、後述增黏塗層形成步驟及阻隔層形成步驟、以及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(增黏塗層形成步驟)
於本實施例之增黏塗層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成增黏塗層。以1:1質量比調配飽和聚酯(東洋紡織股份有限公司製造,Vylon 300)與異氰酸酯化合物(Tosoh股份有限公司製造,Coronate L),製備增黏塗佈劑。於樹脂基材之電暈處理面塗佈增黏塗佈劑,加以乾燥,而形成厚度100 nm之增黏塗層。
至此完成增黏塗層步驟。
(阻隔層形成步驟)
藉由與實施例14相同之方法於上述增黏塗層上形成阻隔層。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述增黏塗層形成步驟及阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例19>
實施例19除了於阻隔層與樹脂基材之間配置增黏塗層以外,具有與實施例16相同之構成。
以下,針對實施例19之基板製造步驟,以與實施例16之不同點為中心進行說明。
實施例19之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述增黏塗層形成步驟、無機材料層形成步驟及阻隔層形成步驟、以及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(增黏塗層形成步驟)
藉由與實施例18相同之方法於樹脂基材之表面形成增黏塗層。
(無機材料層形成步驟)
藉由與實施例14相同之方法於上述增黏塗層上製作無機材料層。
(阻隔層形成步驟)
藉由與實施例16相同之方法於上述無機材料層之表面製作輔助層,而形成阻隔層。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述增黏塗層形成步驟、無機材料層形成步驟及阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例20>
實施例20除了各氧化矽膜係由利用濺鍍法所成膜之厚度100 nm之氧化矽所形成以外,具有與實施例4相同之構成。
以下,針對實施例20之基板製造步驟,以與實施例4之不同點為中心進行說明。
實施例20之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例4相同之基板準備步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例4相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
於本實施例之阻隔層形成步驟中,於樹脂基材之表面形成氧化矽膜。藉由濺鍍法,於真空壓力4.0×10-5
Torr之真空壓下,進行膜厚100 nm之氧化矽膜之成膜。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例4之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<實施例21>
實施例21除了於阻隔層與樹脂基材之間配置增黏塗層以外,具有與實施例20相同之構成。
以下,針對實施例21之基板製造步驟,以與實施例20之不同點為中心進行說明。
實施例21之影像顯示用導光板2006係藉由依序進行與實施例20相同之基板準備步驟、與實施例18相同之增黏塗層形成步驟、後述阻隔層形成步驟、及與實施例20相同之導光板製作步驟而製造。
(阻隔層形成步驟)
藉由與實施例20相同之方法於上述增黏塗層上形成阻隔層。
本實施例之導光板製作步驟除了使用上述阻隔層形成步驟中所形成之中間積層體以外,與實施例20之基板製造步驟相同,因此省略說明。
<評價方法>
其次,對各實施例之評價方法進行說明。作為評價,進行亮度值測定、FOV評價及顯示影像之清晰性評價。
(亮度值)
作為亮度值之測定用樣品,準備以下三種:進行加濕試驗之樣品(表2C中之「加濕後」)、進行加熱試驗之樣品(表2C中之「加熱後」)、以及不進行加濕試驗及加熱試驗之樣品(表2C中之「初期」)。
加濕試驗及加熱試驗使用小型環境試驗器SH-241(商品名;愛斯佩克股份有限公司製造)。
加濕試驗之試驗條件設為60℃、90%RH、500小時。
加熱試驗之試驗條件設為85℃、500小時。
測定用樣品之亮度值係基於上述實施形態中之測定方法進行。
分別將各測定用樣品組裝至上述顯示裝置中。
作為亮度計2014,使用亮度計BM-8(商品名;TOPCON股份有限公司製造)。測定角為1°。距顯示面2003a之距離d為15 mm。
於亮度值為3500 nit以上之情形時,判定為非常好(very good,表2C中記為「S」)。
於亮度值為3000 nit以上且未達3500 nit之情形時,判定為良好(good,表2C中記為「A」)。
於亮度值為1000 nit以上且未達3000 nit之情形時,判定為可(fair,表2C中記為「B」)。
於亮度值未達1000 nit之情形時,判定為不可(no good,表2C中記為「C」)。
(FOV)
FOV之測定係使用由亮度值之測定用樣品中之不進行加濕試驗及加熱試驗之樣品所組裝之顯示裝置來進行。
FOV之測定係基於上述實施形態中之測定方法進行。
作為亮度計2014,使用亮度計BM-8(商品名;TOPCON股份有限公司製造)。測定角為1°。距顯示面2003a之距離d為15 mm。
於FOV為45°以上之情形時,判定為非常好(very good,表2C中記為「S」)。
於FOV為35°以上且未達45°之情形時,判定為良好(good,表2C中記為「A」)。
於FOV為24°以上且未達35°之情形時,判定為可(fair,表2C中記為「B」)。
於FOV未達24°之情形時,判定為不可(no good,表2C中記為「C」)。
(清晰性)
顯示影像之清晰性係使用FOV測定中所使用之顯示裝置來進行。
作為用於評價之輸入影像,使用白色影像與文字顯示影像。
評價係藉由目視判定白色影像與文字顯示影像之外觀而進行。作為文字影像,顯示10 mm×100 mm內之「ABCDE」。
於在白色影像中未見彩虹顏色且在文字顯示影像中文字清晰可見之情形時,判定為良好(good,表2C中記為「A」)。
於在白色影像中可見輕微之彩虹顏色但在文字顯示影像中文字清晰可見之情形時,判定為可(fair,表2C中記為「B」)。
於在白色影像中至少一部分可見彩虹顏色且在文字顯示影像中文字輪廓模糊不清之情形時,判定為不可(no good,表2C中記為「C」)。
<評價結果>
如表2C所示,實施例4、5及實施例12~21之亮度值無論有無加濕試驗、加熱試驗,評價全部為「S」或「A」。
認為其原因在於,於該等實施例中,藉由阻隔層來防止水分向全像圖層浸透,並抑制全像圖層侵蝕樹脂基材,結果全像圖層之繞射性能良好,樹脂基板中之光路不雜亂。
又,於該等實施例中,由於全像圖層不與樹脂基材接觸,故而即便受到加熱,全像圖層之材料亦不會侵蝕樹脂基材。
相對於此,關於實施例5、6之亮度值,經過加濕試驗及加熱試驗任一試驗後之測定用樣品均遜於實施例4、5及實施例12~21,但於不實施加濕試驗及加熱試驗之情形時,評價為「B」,為可實用之水平。
如表2C所示,實施例4、5及實施例12~21之FOV之評價分別為「S」、「A」。
相對於此,實施例6、7之FOV之評價為「C」,為可實用之水平。
認為其原因係與上述亮度值評價之差異之原因相同。即,於實施例4、5及實施例12~21中,藉由阻隔層以非常高之程度防止水分向全像圖層之浸透及對樹脂基材之侵蝕,結果亦不會觀察到FOV之降低。
認為實施例4之FOV比實施例5之FOV更良好之原因在於阻隔層之材料之差異。認為由於DLC膜之折射率比氧化矽薄膜層高,故而FOV變大而更佳。
進而,實施例4、5及實施例12~21之顯示影像之清晰性(表2C中記為「清晰性」)均判定為「A」,結果比實施例6、7更良好。
認為其原因係與上述亮度值評價之差異之原因相同。即,於實施例4、5及實施例12~21中,藉由阻隔層以非常高之程度防止水分向全像圖層之浸透及對樹脂基材之侵蝕,結果觀察到清晰之影像。
[第三實施形態之實施例]
以下,對第三實施形態之實施例進行說明。
<實施例8>
(第一基板及第二基板之準備)
將加工成60 mm×60 mm×1 mm(厚度)之兩片丙烯酸系樹脂板(Mitsubishi Chemical公司製造)浸漬於SemiCleanM-L0(橫浜油脂工業股份有限公司製造)之5%界面活性劑水溶液中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。其後,浸漬於超純水中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。進而,利用超純水沖洗,風乾後,於100℃之烘箱中、氮氣環境下加以乾燥。其後,將經風乾之基板於UV臭氧洗淨機中進行1分鐘之UV臭氧洗淨,而製成第一基板及第二基板。
(全像圖層之形成)
全像圖層係各實施例中共通。作為全像圖層之材料,將雙酚系環氧樹脂(聚合度n=10.8、環氧當量:1750~2200、Mitsubishi Chemical公司製造 商品名jER1007)100質量份、三乙二醇二丙烯酸酯50質量份及六氟磷酸4,4'-雙(第三丁基苯基)錪5質量份、3,3'-羰基雙(7-二乙基胺基)香豆素0.5質量份混合溶解於2-丁酮100質量份中而用作全像圖用感光材料。
於第二基板之周緣部塗佈寬度5 mm、厚度5 μm之密封層。藉由旋轉塗佈將會成為全像圖層之上述感光材料以乾燥後厚度成為5 μm之方式塗佈於由密封層包圍之50 mm×50 mm之開口部。於上述感光材料乾燥後,積層第一基板,於減壓下進行加壓貼合(絕對壓5 kPa、溫度70℃、加壓壓力0.04 MPa)。
一面將封入有上述感光材料之第一基板及第二基板保持為20℃,一面照射兩束雷射光。藉由調整各雷射光之照射角度及強度,而形成由其干擾產生之干擾條紋,於上述感光材料記錄所需之繞射光柵,而形成全像圖層。
(硬塗膜之準備)
作為膜基材,準備Mitsubishi Chemical公司製造:聚對苯二甲酸乙二酯雙軸延伸膜(製品名「DIAFOIL T612型」,厚度:50 μm)。
使用有機-無機混合系紫外線硬化性樹脂組合物(MOMENTIVE公司製造之UVHC7800G,具有反應性官能基之無機二氧化矽含量:30~40質量%)而製備硬塗層形成用之硬化性組合物。由該組合物硬化而成之硬化樹脂層之折射率為1.54。
藉由棒式塗佈將硬化性組合物以乾燥後膜厚成為3 μm之方式塗佈於膜基材之第二面,並於90℃下加熱1分鐘來進行乾燥。其後,使用高壓水銀燈(80 W/cm2
),照射以累計光量計400 mJ/cm2
之紫外線而形成硬塗層。
繼而,於硬塗層上塗佈下述組成之離型層形成用塗液,使之乾燥而形成離型層。所獲得之離型層之厚度為500 nm。
・離型劑 含長鏈烷基之醇酸樹脂(日立化成股份有限公司製造之「Tess Fine」303) 10質量份(以固形物成分換算)
・酸觸媒 對甲苯磺酸(日立化成股份有限公司製造之「Dryer」900) 0.12質量份(以固形物成分換算)
・溶劑 甲苯 45質量份
繼而,將以乾燥後膜厚成為0.5 μm之方式塗佈於膜基材之第一面,加以乾燥而形成黏著層。
黏著劑形成用組合物係藉由如下方式製備。
相對於包含丙烯酸系共聚物之黏著劑溶液(綜研化學公司製造,SK Dyne 1882,固形物成分濃度約為17%)1 kg,添加異氰酸酯系交聯劑(綜研化學公司製造,L-45)1.85 g、環氧系交聯劑(綜研化學公司製造,E-5XM)0.5 g,均勻混合。
將所獲得之硬塗膜之黏著層接合於第一基板而於第一基板上安裝硬塗膜,藉此獲得實施例8之影像顯示用導光板。
<實施例9>
實施例9僅硬塗膜之構成不同。以下揭示硬塗膜之準備態樣。
於步驟用剝離膜(Mitsubishi Chemical股份有限公司製造之「MRA100」,厚度100 μm)上以與上述相同之態樣形成離型層、硬塗層及黏著層,將黏著層接合於第一基板。於照射紫外線後,將步驟用剝離膜剝離,而獲得實施例9之影像顯示用導光板。
<評價方法>
對各實施例進行以下之評價。
(影像顯示之清晰度)
各例之導光板準備三片,分別以使紅色、綠色、藍色之波長區域之光繞射之方式形成全像圖層後,將三片導光板進行積層。於所積層之導光板上安裝影像顯示裝置、將所顯示之資訊輸入至導光板之光學系統、以及驅動電源及供給影像資訊等之電路系統,而組裝各例之影像顯示裝置。
於導光板顯示在白色背景上記載有文字之影像。自第一基板側目視所顯示之影像,分以下之三個等級進行感應評價。
A(good):影像中無看起來呈彩虹顏色之部分,文字亦清晰可見
B(average):影像中存在少許看起來呈彩虹顏色之部分,但文字清晰可見
C(bad):影像中明確存在看起來呈彩虹顏色之部分,且文字輪廓亦模糊不清
清晰度之評價係於下文所示之耐傷性之評價之前後分別進行。於實施例8、9中,於耐傷性評價後將硬塗膜剝離,安裝新硬塗膜後進行評價。
(耐傷性)
對於各例之影像顯示裝置中之最表面之硬塗膜或硬塗層之表面,使安裝於直徑11 mm之圓柱剖面上之鋼絲絨#0000於荷重400 g、100 mm/sec之條件下往返10次。其後,於長度100 mm、寬度20 mm之試驗範圍內觀察硬塗膜或硬塗層表面之狀態,分以下之三個等級進行判定。
A(good):無傷痕
B(average):傷痕條數未達20條
C(bad):傷痕條數為20條以上
(抗掉落性)
使直徑50 mm、重量230 g之鋼球掉落而使之與各例之影像顯示裝置之最表面側碰撞。其後,確認第一基板及第二基板之破裂情況。評價係分為以下兩個等級。
A(good):第一基板及第二基板均未發現破裂。
C(bad):第一基板及第二基板之至少一者發現破裂。
(鉛筆硬度)
針對待測定之表面,依據JIS K 5600-5-4:1999,於荷重750 g下測定鉛筆硬度。
將各評價之結果示於表3。
[表3]
樹脂基材 | 評價 | |||||||||
材料 | 板厚 [mm] | 硬塗層 | 製造商 | MC值 | 清晰度 (耐傷性評價前) | 清晰度 (耐傷性評價後) | 耐傷性 | 抗掉落性 | 鉛筆硬度 | |
實施例8 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 未使用 剝離膜 | Mitsubishi Chemical | 0.100 | A | A | A | A | 2H |
實施例9 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | 使用 剝離膜 | Mitsubishi Chemical | 0.101 | A | A | A | A | 2H |
於實施例8、9中,於耐傷性評價中,硬塗膜或硬塗層產生損傷。針對該損傷,藉由重貼硬塗膜而防止清晰度劣化。各實施例之影像顯示用導光板於抗掉落性之評價中,樹脂製基板未破裂,因此應用於眼鏡型顯示器時之安全性提高。
於本發明之第三實施形態之導光板中,第二基板可並非樹脂製,例如為玻璃製。於此種構成中,藉由以使第一基板朝向佩戴者側之狀態構成眼鏡型顯示器等,可實現輕量化,又,可提高佩戴者之安全性。
於本發明之導光板中,亦可對第二基板安裝硬塗膜。此時,第一基板與第二基板於硬塗膜之構成及重疊片數等態樣上可不同。
[第四實施形態之實施例]
以下,對第四實施形態之實施例9、10進行說明。本發明並不受該等實施例之限制。
於下述表4中揭示各實施例樹脂基材及吸收層之構成、以及評價結果。
[表4]
樹脂基材 | 吸收層 | 清晰性評價 | ||||||||||
材料 | 板厚 [mm] | 製造商 | MC值 | 基礎樹脂 | 色材 | 層厚 [μm] | 配置 | 顯示影像 | 外界光像 | |||
耐候性 試驗前 | 耐候性 試驗後 | 耐候性 試驗前 | 耐候性 試驗後 | |||||||||
實施例10 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | Mitsubishi Chemical | 0.100 | Upimer (註冊商標) UV-HH2100 | DIARESIN (註冊商標) Bule | 5 | 單面 (顯示側) | A | A | A | A |
實施例11 | 丙烯酸系 樹脂 | 1 | Mitsubishi Chemical | 0.101 | Upimer (註冊商標) UV-HH2100 | DIARESIN (註冊商標) Bule | 5 | 兩面 | A | A | S | A |
<實施例10>
實施例10係對應於第四實施形態之影像顯示用導光板4005的實施例。
如表4所示,作為第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003(表4中之「樹脂基材」)之材料,使用丙烯酸系樹脂(PMMA)。
第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003之形狀均為60 mm×60 mm×1 mm之矩形板。
全像圖層4002係於各實施例中共通。作為全像圖層4002之材料,使用將雙酚系環氧樹脂jER(註冊商標)1007(聚合度n=10.8、環氧當量:1750~2200,Mitsubishi Chemical製造 商品名)100質量份、三乙二醇二丙烯酸酯50質量份及六氟磷酸4,4'-雙(第三丁基苯基)錪5質量份、3,3'-羰基雙(7-二乙基胺基)香豆素0.5質量份混合溶解於2-丁酮100質量份而製作之全像圖用感光材料。全像圖層4002之厚度為5 μm。全像圖層4002之俯視之大小為50 mm×50 mm。
其次,對實施例10中之影像顯示用導光板4005之製造步驟進行說明。影像顯示用導光板4005係藉由依序進行以下說明之基板準備步驟、吸收層形成步驟、及導光板製作步驟而製造。
(基板準備步驟)
於基板準備步驟中,對第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003進行洗淨及乾燥。以下,於無需區別第1樹脂基材4001及第2樹脂基材4003之情形時,省略符號而簡單記為樹脂基材。
將樹脂基材浸漬於作為中性洗淨劑之SemiClean(註冊商標)M-LO(商品名;橫浜油脂工業股份有限公司製造)之5%界面活性劑水溶液中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。
其後,將樹脂基材浸漬於超純水中,於此狀態下進行5分鐘超音波洗淨。進而,利用超純水沖洗樹脂基材,將樹脂基材風乾後,於100℃之烘箱中、氮氣環境下加以乾燥。其後,將經風乾之評價樣品B於UV臭氧洗淨機中進行1分鐘之UV臭氧洗淨。
至此完成基板準備步驟。
(吸收層形成步驟)
於吸收層形成步驟中,於第1樹脂基材4001之表面形成第1吸收層4004(表4中之「吸收層」)。
於100質量份之丙烯酸酯(Upimer(註冊商標)UV-HH2100(商品名;Mitsubishi Chemical股份有限公司製造))中添加5質量份之光聚合起始劑,進而添加0.05質量份之作為色材之DIARESIN(註冊商標)Bule,而製備硬化性樹脂組合物(塗佈液)。
使用金屬製棒式塗佈機於第1樹脂基材4001上塗佈該硬化性樹脂組合物,於90℃下乾燥1分鐘後,使用紫外光照射裝置以500 mJ/cm2
之曝光量進行曝光,獲得具有厚度5 μm之吸收層之積層體。
至此完成吸收層形成步驟。
以下,將形成有吸收層之樹脂基材稱為中間積層體。
(導光板製作步驟)
於導光板製作步驟中,使用中間積層體與第2樹脂基材4003來製造影像顯示用導光板4005。
於中間積層體之與吸收層相反側之表面之周緣部塗佈寬度5 mm、厚度5 μm之密封層。
密封層只要為包含透明材料、且能夠將樹脂基材彼此相互接著之材料,則無特別限定,於實施例1中使用光接著劑Hard Lock(註冊商標)OP-1045K(商品名;電氣化學工業股份有限公司製造)。
藉此,準備附有由密封層圍成之開口部具有50 mm×50 mm之大小之密封層段差的中間積層體。
其後,藉由旋轉塗佈,於該中間積層體上塗佈作為全像圖用光聚合物材料之上述感光材料。上述感光材料係以乾燥後厚度成為5 μm之方式塗佈。
其後,將第2樹脂基材4003以與附密封層之中間積層體之阻隔層對向之方式積層於密封層及上述感光材料上,於減壓下進行加壓貼合。加壓貼合之條件設為絕對壓5 kPa、溫度70℃、加壓壓力0.04 MPa。
其後,於經加壓貼合而成之積層體之上述感光材料記錄繞射光柵。於該步驟中將積層體之溫度保持於20℃。繞射光柵係對積層體照射兩束雷射光,藉由調整各自之照射角度及強度,以形成所需之繞射圖案之方式形成干涉條紋。藉此,於上述感光材料記錄繞射光柵。
作為具體之繞射光柵,形成以下之彩色顯示用繞射光柵,其使作為入射至入射部之影像光而入射之紅色、綠色、藍色之波長區域之各光發生繞射,並使之於與影像光之像素對應之位置,自顯示部出射。
其後,於將積層體保持於20℃之狀態下,自積層體之一面之方向整面照射紫外光(波長365 nm、放射照度80 W/cm2
)30秒。作為紫外光之光源,使用高壓水銀燈。
藉此,密封層硬化,而形成實施例1之影像顯示用導光板4005。
<實施例11>
實施例11係對應於第四實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板4007的實施例。
如表4所示,實施例11係於兩面設置有吸收層。具體而言,於第2樹脂基材4003中之與全像圖層4002相反側之表面形成第2吸收層4006。
於本實施例中,第2吸收層4006(表4中之「吸收層」)係與實施例10之第1吸收層4004同樣地構成。
因此,實施例11之基板準備步驟與實施例10相同。
於實施例11之吸收層形性步驟中,除了形成具有第1吸收層4004之中間積層體以外,亦形成包含形成有第2吸收層4006之第2樹脂基材4003之中間積層體,此方面係與實施例10不同。
於實施例11之導光板製作步驟中使用兩片中間積層體,此方面係與實施例10不同。
<評價方法>
其次,對各實施例之評價方法進行說明。作為評價,進行清晰性評價。
(清晰性評價)
顯示影像之清晰性係採用使用各影像顯示用導光板之各顯示裝置來進行。各顯示裝置除了使用各實施例之影像顯示用導光板以外,與顯示裝置4010同樣地構成。
作為用於評價之影像,使用由在全像圖層發生繞射之影像光所形成之顯示影像、與外界光透過之外界光像。
作為顯示影像之輸入影像,使用白色影像與文字影像。
作為外界光像,使用距離顯示裝置0.5 m~50 m之室內、街道或森林之景色。於外界光像之評價中,分別顯示白色影像或文字影像來評價。
評價係藉由目視判定白色影像及文字影像之外觀、與外界光像之外觀而進行。作為文字影像,顯示將大小換算成視力來表示,0.1至2.0之尺寸之平假名、片假名、漢字、阿拉伯數字或字母等。
(顯示影像之清晰性評價之基準)
顯示影像之清晰性評價係分三個等級進行。
於在白色影像中未見到彩虹顏色、在文字影像中文字清晰可見之情形時,判定為良好(good,表4中記為「A」)。
於在白色影像中見到輕微之彩虹顏色、但在文字影像中文字清晰可見之情形時,判定為可(fair,表4中記為「B」。
於在白色影像中至少一部分見到彩虹顏色、且在文字影像中文字輪廓模糊不清之情形時,判定為不可(no good,表4中記為「C」)。
(外界光像之清晰性評價之基準)
外界光像之清晰性評價係分四個等級進行。
於外界光像中之景色之色調無違和感、且清晰可見之情形時,判定為非常好(very good,表4中記為「S」)。
於外界光像中之景色看起來稍暗之情形時,判定為良好(good,表4中記為「A」)。
於外界光像中之景色較暗、色調有些許違和感之情形時,判定為可(fair,表4中記為「B」)。
於由外界光像形成之景色模糊不清之情形時,判定為不可(no good,表4中記為「C」)。
(耐候性試驗)
作為用於清晰性評價之影像顯示用導光板,準備實施耐候性試驗之樣品(表4中之「耐候性試驗後」)、與不實施耐候性試驗之樣品(表4中之「耐候性試驗前」)。
耐候性試驗係使用紫外線衰減儀U48AU(商品名;Suga Test Instruments股份有限公司製造)進行。試驗條件設為BP溫度63℃±3℃。試驗時間設為500小時。
<評價結果>
如表4所示,關於實施例10之清晰性,顯示影像及外界光像均無論於耐候性試驗之前後,評價為「A」。關於實施例11之清晰性,外界光像之耐候性試驗後為「S」,除此以外,評價為「A」。
根據該評價結果,可知於實施例10、11中,藉由具備吸收層,顯示影像及外界光像均清晰性良好。尤其於實施例10中,由於亦於外界光之入射側設置吸收層,故而於耐候性試驗前之情形時,相較於實施例10,外界光像之清晰性提昇。
以上,對本發明之較佳實施形態及實施例進行了說明,但本發明並不限定於該等實施形態及實施例。可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行構成之附加、省略、置換及其他變更。
又,本發明並不受上述說明之限定,僅由隨附之申請專利範圍進行限定。
[產業上之可利用性]
本發明之影像顯示用導光板即便於使用樹脂基材之情形時亦能夠顯示清晰之影像,並且能夠抑制全像圖層之劣化,例如可用於VR、AR應用之顯示裝置用途。例如,本發明之影像顯示用導光板可用於使用抬頭顯示器、可穿戴式顯示器、頭戴式顯示器之娛樂、遠距操作、作業支援、感應支援等顯示裝置用途。
1001:第1樹脂基材
1001a:第1表面
1001b:第2表面
1002:全像圖層
1003:第2樹脂基材
1004:影像顯示用導光板
1011A:第1硬塗層
1011B:第2硬塗層
1014:影像顯示用導光板
1100:連續聚合裝置
1101:環帶
1102:環帶
1103,1104,1105,1106:主滑輪
1107:托輥
1108:第1聚合區
1109:溫水噴霧
1110:第2聚合區
1111:下游冷卻區
1112:氣閘
1113:板狀聚合物
1114:原料注入裝置
1200:評價裝置
1201:光源
1202:屏幕
1203:相機
1204:運算處理部
1210:曲線
2001:第1樹脂基材
2002:第1阻隔層
2003:全像圖層
2003a:顯示面
2003b:波導繞射光柵部
2003c:顯示用繞射光柵部
2004:第2阻隔層
2005:第2樹脂基材
2006:影像顯示用導光板
2006a:入射部
2006d:顯示部
2010:顯示裝置
2012:入射光學系統
2013:影像光投影部
2014:亮度計
2015:測定裝置
2016:影像顯示用導光板
2022:第1阻障膜
2022A:阻隔層
2022B:樹脂膜
2024:第2阻障膜
2024A:阻隔層
2024B:樹脂膜
2026:第1接著層
2027:第2接著層
2032:第3阻隔層
2101:影像顯示用導光板
2102:影像顯示用導光板
3001:影像顯示用導光板(導光板)
3010:全像圖層
3021:第一基板
3022:第二基板
3030:硬塗膜
3030A:第一硬塗膜
3030B:第二硬塗膜
3130:硬塗膜
3130A:第一硬塗膜
3130B:第二硬塗膜
3031:膜基材
3031a:第一面
3031b:第二面
3032:黏著層
3033:硬塗層
3034:離型層
4001:第1樹脂基材
4002:全像圖層
4002b:顯示用繞射光柵部
4003:第2樹脂基材
4003a:波導繞射光柵部
4004:第1吸收層
4005:影像顯示用導光板
4005a:入射部
4005b:顯示影像出射部
4006:第2吸收層
4007:影像顯示用導光板
4008:第1阻隔層
4009:第2阻隔層
4010:顯示裝置
4011:入射光學系統
4012:影像光投影部
4020:影像顯示用導光板
4021:第1樹脂基材(吸收層)
4023:第2樹脂基材(吸收層)
4024:影像顯示用導光板
I:透過投影像
Ib:高亮度部
Is:低亮度部
Ld:影像光
Ld':影像光
Ld'':影像光
Li:影像光
Lo:外界光
Lo':外界光
Lo'':外界光
Lo''':外界光
O:光軸
P1:第1中間積層體
P2:第2中間積層體
S:測定樣品
圖1係表示本發明之第一實施形態之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖2係對MC值之評價方法進行說明之模式性前視圖。
圖3係對MC值之評價方法進行說明之模式性俯視圖。
圖4係表示MC值之評價用影像之一例之模式圖。
圖5係表示MC值之數位化之評價用影像之一例之模式圖。
圖6係表示MC值之計算方法之模式性曲線圖。
圖7係表示本發明之第一實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖8係表示實施例1之樹脂基板之製造裝置之一例之模式性縱剖視圖。
圖9係表示本發明之第二實施形態之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖10係對亮度值及FOV之測定方法進行說明之模式性前視圖。
圖11係表示本發明之第二實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖12係表示實施例5之影像顯示用導光板之模式性剖視圖。
圖13係表示實施例6之影像顯示用導光板之模式性剖視圖。
圖14係表示本發明之第三實施形態之影像顯示用導光板之層構成之模式圖。
圖15係表示本發明之第三實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之層構成之模式圖。
圖16係表示第三實施形態之兩片硬塗膜重疊之狀態之圖。
圖17係表示第三實施形態第1變化例之兩片硬塗膜重疊之狀態之圖。
圖18係表示本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖19係表示包含本發明之第四實施形態之影像顯示用導光板的顯示裝置之一例之模式性剖視圖。
圖20係表示本發明之第四實施形態之第1變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖21係表示本發明之第四實施形態之第2變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
圖22係表示本發明之第四實施形態之第3變化例之影像顯示用導光板之一例之模式性剖視圖。
1001:第1樹脂基材
1002:全像圖層
1003:第2樹脂基材
1004:影像顯示用導光板
Claims (5)
- 一種影像顯示用導光板,其係具有第1樹脂基材與全像圖層者,且上述第1樹脂基材藉由基於陰影對比度之評價所獲得之MC值為0.120以下。
- 如請求項1之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材之折射率為1.48~1.70。
- 如請求項1之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材包含選自由聚(甲基)丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、環狀聚烯烴及聚碳酸酯所組成之群中之至少一種樹脂。
- 如請求項1之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材之依據JIS K 6718-1:2015之附屬書A所測定之熱收縮率未達3%。
- 如請求項1之影像顯示用導光板,其中上述第1樹脂基材之表面之算術平均粗糙度Ra為10nm以下。
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