WO2018012541A1 - 光学素子の製造方法、光学素子、及び光機能性フィルム - Google Patents

光学素子の製造方法、光学素子、及び光機能性フィルム Download PDF

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WO2018012541A1
WO2018012541A1 PCT/JP2017/025422 JP2017025422W WO2018012541A1 WO 2018012541 A1 WO2018012541 A1 WO 2018012541A1 JP 2017025422 W JP2017025422 W JP 2017025422W WO 2018012541 A1 WO2018012541 A1 WO 2018012541A1
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WO
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optical
layer
optical element
refractive index
film
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PCT/JP2017/025422
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阿久津大
森基
田口智一
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コニカミノルタ株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/111—Anti-reflection coatings using layers comprising organic materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a combiner or other optical element, an optical element, and an optical functional film, and more particularly to a method of manufacturing an optical element to which a half mirror or other optical film is added.
  • a head-up display which is a display device for vehicles, displays information necessary for driving on a projection element or optical element called a combiner in front of the driver, and recognizes auxiliary information without large eye movements. Because it can be done, it is spreading to automobiles.
  • a head-up display As a general method for producing a combiner, after a combiner base material is formed by injection molding or the like, a hard coat treatment by a coating machine or a reflective functional film by a vapor deposition machine is performed. However, since many performances such as weather resistance, wear resistance, and antifouling properties are required, the number of film forming steps increases.
  • a batch method is generally used. In such a batch method, the number that can be processed at one time depends on the product size. Therefore, a relatively large optical product such as a combiner increases the manufacturing cost, and the size of the combiner increases. As a result, it becomes difficult to reduce costs.
  • a pre-made film (hereinafter also referred to as transfer film) is mainly placed in the mold for the purpose of decoration and surface protection.
  • An insert molding method for imparting a film and an in-mold molding method for transferring a functional film of the film are known (Patent Document 1). By applying this type of insert molding method and in-mold molding method to combiners and other optical elements, batch processing of film formation after injection molding becomes unnecessary, and it is expected that the manufacturing cost of optical elements will be greatly reduced. .
  • optical functional films such as half mirrors for optical elements and antireflection films are integrated with a base material.
  • the transfer film is stretched along a curved surface, the optical functional film becomes thin.
  • desired optical characteristics cannot be obtained (specifically, a short wavelength shift of reflection characteristics occurs).
  • a triacetyl cellulose film is disposed on one surface of the polarizing film and a polycarbonate film (PC film) is disposed on the other surface in order to follow the shape of the lens.
  • PC film polycarbonate film
  • Patent Document 2 a TAC film is disposed on one surface of polyvinyl alcohol (PVA), which is a polarizing film, and a PC film is disposed on the other surface with an adhesive interposed therebetween, and these layers are formed by thermocompression bonding. And are bent into a desired shape to form a polarizing plate, and this polarizing plate is inserted into a mold and integrally molded.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Half mirrors and other optical functional films are generally composed of a multilayer of inorganic materials. Such an inorganic multilayer film can be stretched even if it is about 1% in insert molding or in-mold molding. Not easy.
  • Patent Document 3 As a decorative sheet for imparting a design to a home appliance housing or the like, it has become known that a primer layer is provided between a base material layer and a metal thin film layer in order to follow the shape of a resin molded product.
  • Patent Document 3 In such a method for producing a decorative sheet, a primer layer and a metal thin film layer are sequentially laminated on the base material layer, and other layers are laminated as necessary. The decorative sheet thus obtained is Further, even if it is stretched 150% or more (2.5 times or more) at the time of decorative molding, it does not peel off or float, and has a formability that can follow a complicated surface shape.
  • this Patent Document 3 relates to a decorative sheet that forms a metallic appearance, and does not refer to an optical functional film related to an optical element or to securing its performance.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned background art, is relatively easy to manufacture, and a method for producing an optical element including an optical functional layer that can ensure optical performance even when applied to a curved surface.
  • An object is to provide an element and an optical functional film.
  • an optical element manufacturing method reflecting one aspect of the present invention is an optical element in which an optical film and a resin main body member having an optical shape are integrated.
  • the optical film has an optical functional layer formed of a plurality of layers including at least one organic layer, and the optical film bends three-dimensionally following the shape of the main body member.
  • the thickness of the layer constituting the optical functional layer is made thicker than the thickness that provides the desired optical characteristics, and is desired by integrating the optical functional layer with the body member. It has the optical characteristics of
  • the first optical element reflecting one aspect of the present invention is composed of a resin-made main body member having an optical shape and a plurality of layers on a film substrate.
  • the second optical element reflecting one aspect of the present invention is an optical functional layer composed of a resin-made main body member having an optical shape and a plurality of layers. And an optical element in which a layer composed of an adhesive layer (covering layer) is integrated, and the optical functional layer has a structure in which an inorganic layer and an organic layer are laminated, or a structure in which only a plurality of organic layers are laminated.
  • an optical functional film reflecting one aspect of the present invention includes an optical functional layer having a structure in which an inorganic layer and an organic layer are laminated, and the optical functional layer includes: And an inorganic layer having a refractive index of 1.9 or more and an organic layer having a refractive index of 1.3 to 1.9, respectively.
  • FIG. 1A is a perspective view illustrating a combiner that is an optical element obtained by the manufacturing method of the first embodiment
  • FIG. 1B is a conceptual diagram illustrating a head-up display device incorporating the combiner illustrated in FIG. 1A. It is a conceptual diagram explaining the cross-sectional structure of the surface vicinity in the combiner shown to FIG. 1A
  • 3A and 3B are conceptual diagrams illustrating stretching of an inorganic layer and the like.
  • 4A to 4C are sectional views conceptually illustrating a method for manufacturing the combiner shown in FIG. 1A.
  • 5A to 5C are sectional views conceptually illustrating a method for manufacturing the combiner shown in FIG. 1A.
  • 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a modification of the combiner or the half mirror layer shown in FIG. It is a figure explaining the optical influence of extending
  • 8A and 8B are diagrams illustrating optical characteristics corresponding to a specific configuration example of the half mirror layer.
  • 9A is a cross-sectional view illustrating a modification of the combiner or the optical functional layer illustrated in FIG. 2
  • FIG. 9B is a diagram illustrating optical characteristics corresponding to a specific configuration example of the half mirror layer illustrated in FIG. 9A. is there.
  • 10A and 10B are conceptual diagrams illustrating a cross-sectional structure near the surface of a combiner that is an optical element obtained by the manufacturing method of the second embodiment.
  • 11A and 11B are cross-sectional views conceptually illustrating a method for manufacturing the combiner illustrated in FIG. 10B and the like.
  • 12A and 12B are cross-sectional views conceptually illustrating a method for manufacturing the combiner illustrated in FIG. 10B and the like.
  • 13A and 13B are cross-sectional views illustrating a cross-sectional structure of a modified example of the combiner shown in FIG. 10B and the like. It is a conceptual diagram explaining the cross-sectional structure of the combiner provided with the antireflection film which is an optical element obtained by the manufacturing method of 3rd Embodiment.
  • a combiner 20 as an optical element manufactured by the manufacturing method of this embodiment includes a screen portion 20a that is a rectangular curved plate-like member, and a rod-like shape that extends from the center of one side of the screen portion 20a. And a support portion 20b.
  • the screen unit 20a includes a first optical surface 21 disposed on the observer side (that is, the driver side) and a second optical surface 22 disposed on the counter-observer side.
  • the first optical surface 21 is a concave curved surface having a curvature radius of 300 mm or more, for example.
  • the radius of curvature is a portion where the spherical surface is applied to each part of the first optical surface 21 and the curvature becomes the largest.
  • the second optical surface 22 is, for example, a convex curved surface with a curvature radius of 300 mm or more, and specifically, an aspherical surface or a free curved surface.
  • the first optical surface 21 is provided with a half mirror layer having a reflectance of, for example, 20 to 30% on the surface of a resin molded member having light transmittance. Thereby, the combiner 20 becomes a type of using reflected light and transmitted light together.
  • FIG. 1B is a conceptual side view of the head-up display device 100 incorporating the combiner (optical element) 20 shown in FIG. 1A.
  • the head-up display device 100 is assembled, for example, around a dashboard in a vehicle, and includes a drawing unit 10 and a combiner 20.
  • the drawing unit 10 emits display light HL corresponding to various images including driving-related information toward the combiner 20.
  • the display light HL reflected by the combiner 20 is guided to an eye box (not shown) set in the vicinity where the eyes of the driver seated in the driver seat are expected to be present.
  • the driver can observe the display light HL reflected by the combiner (optical element) 20 as the display light KL corresponding to the combiner 20 or a virtual image in front of the vehicle body.
  • the driver can superimpose and observe the external light GL (that is, a real image such as a front scene) that is transmitted through the combiner 20 so as to overlap the display light KL.
  • the drawing unit 10 includes a drawing device, a mirror, a drive control device, and the like.
  • the screen portion 20a of the combiner 20 includes a molding member 51 that is a main body member having high light transmittance with respect to visible light, an optical film portion 52 having semi-transparency that partially reflects visible light, and a space between them. And an adhesive layer 53 interposed therebetween.
  • the molding member 51 gives an external outline of the screen portion 20a, and the optical film portion 52 functions as the first optical surface 21 and is partially reflected by the display light HL when the display light HL is partially reflected. To converge or diverge (see FIG. 1B).
  • the adhesive layer 53 has a role of joining the optical film portion 52 so as to be in close contact with the molding member 51 and integrating the both.
  • the optical film portion 52 is manufactured as a surface processing film 55 integrated with the adhesive layer 53, and a film-type decoration technique is applied to the surface 51 s of the molding member 51 having a three-dimensional optical shape when the molding member 51 is molded. Etc. are joined.
  • the molded member (main body member) 51 is formed by injection molding or the like, and is formed of various resins such as polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), and cycloolefin polymer (COP). Further, the molding member 51 may be a hybrid material mixed with inorganic fine particles and the like.
  • the optical film portion 52 or the optical film is obtained by forming an optical functional layer 52b on a substrate (film substrate) 52a.
  • the base material 52a is formed of various resins such as PC, PMMA, PET, COP and the like, similar to the molded member (main body member) 51.
  • the optical functional layer 52b is a half mirror layer using an interference action, and has a structure in which the low refractive index layers 61 and the high refractive index layers 62 are alternately stacked, and is a reflection exhibiting a predetermined reflectance or higher in the visible range. It has characteristics. At least one layer on the surface side of the low refractive index layer 61 is the organic layer 63 and has a refractive index of 1.3 or more and 1.9 or less.
  • At least one layer on the surface side of the high refractive index layer 62 is preferably a non-metallic inorganic layer 64, and has a refractive index of, for example, 1.9 or more. That is, the inorganic layer 64 is responsible for the high refractive index side, and the organic layer 63 is responsible for the low refractive index side.
  • the inorganic layer 64 excludes a layer composed of a composition of only metal such as Al and Ag. In this case, desired optical characteristics such as a relatively high refractive index can be easily realized by the inorganic layer 64, and flexibility can be easily secured by the organic layer 63.
  • the inorganic layer 64 having a refractive index of 1.9 or more is adjacent to the organic layer 63 having a refractive index of 1.3 or more and 1.9 or less. it can. About the inorganic layer 64, it is made not to continue two or more layers from a viewpoint of crack prevention.
  • an organic layer 63 that is a low refractive index layer 61 is disposed.
  • the thickness of the substrate 52a is not particularly limited, but is about 50 to 300 ⁇ m.
  • the thickness of the optical functional layer (half mirror layer) 52b is about 50 nm to 3.5 ⁇ m as a whole. When the total thickness of the optical functional layer 52b is 50 nm or more and 3.5 ⁇ m or less, handling and maintenance of characteristics are relatively easy.
  • the thickness of the low-refractive index layer 61 and the high-refractive index layer 62 is determined by the optical design, but particularly the organic layer 63 or the low-refractive index layer 61 is set to 30 nm or more.
  • the film thickness of the organic layer 63 is desirably 30 nm or more.
  • the inorganic layer 64 or the high refractive index layer 62 is also set to 30 nm or more.
  • the low refractive index layer 61 is formed of an organic layer 63 having optical transparency.
  • a material or base component of an organic binder constituting the organic layer 63 for example, a solvent-based resin (resin dissolved using an organic solvent) such as polyacrylic and polyurethane-based materials can be used, or a silicone-based resin Water-soluble resins such as olefin resins, vinyl chloride resins, or fluorine-containing polymers can be used.
  • a highly flexible resin as described above as the material of the organic layer 63 film formation is facilitated, and the effect of suppressing cracks can be enhanced.
  • the organic layer 63 of the low refractive index layer 61 is formed, for example, by applying a material dissolved in a solvent or water onto the base material 52 a or the inorganic layer 64.
  • the low refractive index layer 61 or the organic layer 63 can be obtained by dispersing fine particles for refractive index adjustment in a base component.
  • metal oxide particles can be used.
  • silicon oxide (silicon dioxide) is used as the metal oxide particles.
  • Specific examples include synthetic amorphous silica, colloidal silica, zinc oxide, alumina, colloidal alumina, and the like. Of these, colloidal silica sol, particularly acidic colloidal silica sol is more preferably used, and colloidal silica dispersed in an organic solvent is particularly preferably used.
  • the silicon oxide particles contained in the low refractive index layer 61 preferably have an average particle diameter (number average; diameter) of 3 to 100 nm.
  • the low refractive index layer 61 can be continuously formed by roll-to-roll coating or application.
  • the roll-to-roll method is a method in which a sheet-like base material wound in a roll shape is sent out, a target substance is formed on the surface, and the base material is wound around a roll again.
  • the high refractive index layer 62 is formed of an inorganic layer 64 having optical transparency.
  • the inorganic layer 64 is formed of a non-metallic inorganic material such as a light-transmitting metal oxide, and preferably has a refractive index of 1.9 or more.
  • the inorganic layer 64 is formed of a light-transmitting inorganic material such as a titanium compound or aluminum oxide.
  • the inorganic layer 64 is formed by depositing an inorganic material on the low refractive index layer 61 by sputtering film formation, vacuum evaporation, chemical vapor deposition, or the like. At this time, roll-to-roll film formation is also possible.
  • the low refractive index layer 61 on the lower side or the molding member 51 side that is not clearly shown as the organic layer 63 in FIG. 2 is adjacent to the organic high refractive index layer 62 or the substrate 52a, for example, a SiO 2 compound or the like Inorganic materials can also be used.
  • the lower high-refractive-index layer 62 that is not clearly indicated as the inorganic layer 64 is not limited to an inorganic material, and may be an organic material such as an acrylic material or a polyurethane material.
  • a heat-sensitive or pressure-sensitive resin suitable for the material of the main body member is appropriately used.
  • acrylic resin, polystyrene resin, polyamide resin, etc. can be used.
  • the method for forming the adhesive layer 53 include a gravure coating method, a roll coating method, a comma coating method, a gravure printing method, and a screen printing method. It should be noted that the adhesive layer 53 reliably integrates both the optical film portion 52 and the molded member 51 as the main body member when the adhesiveness between the two cannot be ensured due to different materials. Useful for.
  • the molten resin MR is injected into a molding die in which the optical film portion 52 is set as will be described later. If sufficient adhesion between the two can be secured by molding 51, the adhesive layer 53 is not necessarily provided.
  • the first optical surface 21 is a concave surface having a radius of curvature of, for example, 300 mm as described above. That is, the surface layer processing film 55 including the optical film portion 52 and the like needs to be deformed so as to conform to the curved shape of the first optical surface 21 or the surface 51s of the molding member 51, and the curvature radius is, for example, 300 mm. It becomes a surface. That is, since the curvature radius of the optical functional layer 52b is 300 mm or more and the curvature of the optical functional layer 52b does not become extremely large, the optical performance of the optical functional layer 52b is deteriorated or the optical functional layer 52b is damaged due to excessive stretching. Can be prevented.
  • the radius of curvature is changed when the optical film portion 52 is deformed to fit the first optical surface 21. Stretching occurs according to.
  • the stretching amount of the optical functional layer 52b is 2% or more even at the smallest part.
  • the optical functional layer 52b is expected in view of optical changes caused by the curvature. The significance of producing becomes greater.
  • the first optical surface 21 is assumed to be 10 cm ⁇ 10 cm or more, and the first optical surface 21 is assumed to cause an extension of about 7% on average.
  • the optical film portion 52 or the surface layer processing film 55 exhibits a minimum stretch rate of 4%
  • the optical film portion. 52 or the surface layer processing film 55 shows the maximum stretch rate of 10%. That is, the optical film part 52 has a variation in stretching of about ⁇ 3%. Therefore, the film thickness of the multilayer film constituting the optical film portion 52 is also designed on the assumption that stretching is about 7% on average, and variation in stretching of about ⁇ 3% is allowed.
  • the thicknesses of the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 62 constituting the optical functional layer 52b are changed, but since the density change hardly occurs, the layers 61 and 62 are not changed. There is almost no change in the refractive index. Furthermore, the occurrence of birefringence can be minimized by adjusting the materials and additives of the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 62. That is, although the in-plane distribution of spectral characteristics such as wavelength dependence such as reflectance occurs due to the stretching of the optical film portion 52, it can be suppressed to the extent that the image quality is not affected.
  • the stretching of the inorganic layer 64 will be considered. It is assumed that the inorganic layer 64 is formed adjacent to the organic layer 63. Although depending on the method of forming the inorganic layer 64, the inorganic layer 64 is formed as an aggregate of microcrystals, and it is desirable that the crystallites have a uniform size, but the crystal growth process is related to the surface tension with the base. Therefore, when the surface tension of the underlying organic layer 63 is smaller, the particle size is relatively small in the region close to the organic layer 63 (lower side of the paper), and the region far from the organic layer 63 (upper side of the paper surface). Then, it is considered that the particle size is relatively large.
  • the thickness of the inorganic layer 64 is not so large, a layered layer can be hardly formed even in a region far from the organic layer 63. If surface treatment for further reducing wettability, such as increasing the surface roughness of the surface 63a of the organic layer 63, is performed in advance, the effect is increased and finer grain boundaries are formed.
  • the inorganic layer 64 and the organic layer 63 are stretched from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG. 3B in such a state, the inorganic layer 64 is stretched uniformly or uniformly following the stretching of the organic layer 63. Is done.
  • the thickness of the low refractive index layer 61 and the thickness of the high refractive index layer 62 constituting the optical functional layer 52b change so as to decrease. Therefore, in order to produce the optical characteristics of the optical functional layer 52b, that is, the interference-type reflectance as intended, it is necessary to prepare the optical functional layer 52b thicker than the designed value in advance. Specifically, when the optical film portion 52 is bent, that is, when the optical film portion 52 is bent and incorporated into the combiner (optical element) 20, the change in the film thickness accompanying the stretching of the optical functional layer 52b (optical change).
  • an optical film portion 52 in which the thickness of the low refractive index layer 61 and the thickness of the high refractive index layer 62 are set to be thicker than the design value by the amount of offset or compensation.
  • a compensation film thickness increase amount for making the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 62 of the optical functional layer 52b thicker than the design value will be described.
  • the average value of the stretch ratio of the main part of the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 62 is ⁇
  • the target thickness of each layer 61, 62 is dn (n is a natural number).
  • the film thickness d0 of each layer 61, 62 before stretching is given by dn ⁇ (1 + ⁇ ). That is, the film thickness increase amount of each of the layers 61 and 62 is dn ⁇ ⁇ .
  • the refractive index of each layer 61, 62 is assumed not to change. However, the amount of increase in thickness of each layer 61, 62 can be determined more precisely by estimating the change in the refractive index of each layer 61, 62.
  • the combiner 20 is manufactured using insert molding.
  • insert molding since the optical film portion 52 is attached during molding of the molding member 51, the process can be simplified and the cost can be reduced.
  • FIG. 4 and FIG. 5 show an example in which the optical film portion 52 is attached to the second optical surface 22 side of the combiner 20 shown in FIG. A similar method is used when the film portion 52 is pasted.
  • a surface layer processing film 55 which is an optical functional film in which the optical film portion 52 and the adhesive layer 53 are integrated, is prepared, and the surface layer processing film 55 is set on the transfer die 81.
  • the transfer die 81 has a clamp part 81 h and can fix the surface layer processing film (optical functional film) 55 to the transfer die 81 in a releasable manner.
  • the surface layer processing film 55 is supplied separately, but the surface layer processing film 55 may be continuously supplied in a roll shape.
  • forming for deforming the surface layer processing film 55 so as to be in close contact with the transfer surface 81a of the transfer mold 81 is performed.
  • the surface layer processing film 55 can be brought into close contact with the transfer surface 81a.
  • the surface layer processing film 55 is easily deformed by heating the surface layer processing film 55.
  • the surface of the transfer surface 81a is transferred to the surface layer processing film 55 in a stable state.
  • the surface processing film 55 after forming is removed from the transfer mold 81, and trimming is performed to cut the periphery of the surface processing film 55.
  • the clamp portion 81h provided on the transfer mold 81 is returned to the released state.
  • trimming the surface layer processing film 55 only the necessary area of the surface layer processing film 55 is cut out using the cutter 82, and the surplus portion is discarded.
  • the trimmed surface layer processing film 55 is set in the first mold 83 on the fixed side using the chuck device 85. That is, the surface layer processing film 55 is fixed at an appropriate position on the transfer surface 83 a of the first mold 83.
  • the shape of the surface layer processing film 55 substantially coincides with the transfer surface 83a, but by exhausting the air between the surface layer processing film 55 and the transfer surface 83a out of the mold using the vacuum exhaust part 83c, The surface layer processing film 55 can be brought into close contact with the transfer surface 83a, and the subsequent injection molding can be performed precisely.
  • the mold is closed so that the movable second mold 84 is brought close to the fixed first mold 83, and the molds 83 and 84 are clamped at a predetermined pressure. Tighten. Then, the molten resin MR is supplied into the mold space SP formed between the transfer surfaces 83a and 84a of both the molds 83 and 84 and cooled to form the molding member 51 having a shape corresponding to the mold space SP.
  • mold opening is performed to separate the movable second molding die 84 from the fixed first molding die 83, and the molding member 51 is removed from the second molding die 84.
  • an ejection pin 84e provided on the second molding die 84 is used.
  • the surface processing film 55 is in close contact with the surface 51 s of the molding member 51 by fusion or the like. That is, the combiner 20 in which the molded member 51 and the surface layer processing film 55 are integrated is obtained.
  • the molding member 51 and the optical film portion 52 are integrated with each other through the adhesive layer 53.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a modification of the combiner 20 shown in FIG.
  • the screen part 20a is provided with a hard coat layer 52c between the optical functional layer 52b constituting the optical film and the base material (film base material) 52a in the optical film part 52.
  • the surface layer processing film (optical functional film) 55 also includes the hard coat layer 52c.
  • the hard coat layer 52c is formed of an organic material such as acrylic, polyurethane, or silicone. Specifically, the thickness of the hard coat layer 52c is set to 1 to 20 ⁇ m.
  • the hard coat layer 52c is formed, for example, by preparing a composition, applying it, and curing it by light irradiation or heat.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a modification of the screen portion 20a shown in FIG. 6A.
  • the screen part 20a is provided with the antifouling layer 52d on the optical functional layer 52b constituting the optical film in the optical film part 52.
  • the surface layer processing film (optical functional film) 55 also includes the antifouling layer 52d.
  • the antifouling layer 52d is formed of an organic material such as a fluorine material. Specifically, the material of the antifouling layer 52d is obtained by adding an antifouling agent to the base component.
  • the thickness of the antifouling layer 52d is specifically 1 to 200 nm.
  • the antifouling layer 52d can also be formed by the same method as the hard coat layer 52c by preparing the composition.
  • FIG. 7 is a chart for explaining the optical design in consideration of stretching of the surface layer processing film (optical functional film) 55 including the optical film portion 52 and the like.
  • a thick line L1 indicates reflectance characteristics or optical characteristics before insert molding, and a thin line L2 indicates reflectance characteristics or optical characteristics after insert molding.
  • Table 1 below shows specifications corresponding to those before the insert molding (thick line) of the optical film portion 52 having the characteristics shown in FIG.
  • Layer is the number of the layer from the substrate 52a
  • Material indicates the material of each layer
  • Thickness indicates the thickness (nm) of each layer.
  • the dominant wavelength is assumed to be 530 nm.
  • HC means the hard coat layer 52c formed of an acrylic compound, a urethane compound, or a silicone compound having a refractive index of 1.55.
  • H means an inorganic layer (specifically, Ti 2 O 5 ) having a refractive index of 1.90 or more.
  • L means an organic layer formed of an acrylic compound or a urethane compound or an inorganic layer formed of a SiO 2 compound.
  • Table 2 below shows specifications corresponding to those after the insert molding (thin line) of the optical film portion 52 having the characteristics shown in FIG. [Table 2]
  • the difference is that the film thickness of each layer is 0.93 times (7% decrease). As a result, a shift of about 50 nm occurs with respect to the cutoff wavelength on the short wavelength side, but the optical film part 52 after insert molding (thin line) has substantially the same reflection characteristics as the optical film part 52 before insert molding (thick line). You can see that From this, the film thicknesses of the layers 61, 62, 52c, 52d, etc. constituting the optical functional layer 52b are designed values, that is, the molding member 51 of the optical member 52 or the optical functional layer 52b is expected.
  • the optical film portion 52 may be appropriately thicker than the thickness at which desired optical characteristics can be obtained before the optical film portion 52 is stretched by bending the optical film portion 52 three-dimensionally following the shape.
  • the average value of the stretch ratio of the main part of the optical film part 52 is ⁇
  • the target thickness of each layer 61, 62, 52c, 52d is dn (n is a natural number of layer numbers). If the volume of each layer 61, 62, 52c, 52d does not change, the film thickness d0 of each layer 61, 62, 52c, 52d before stretching is given by dn ⁇ (1 + ⁇ ). That is, the compensation film thickness increase amount for each layer 61, 62, 52c, 52d is assumed to be dn ⁇ ⁇ .
  • 8A and 8B show the reflectance characteristics when the film configuration of the optical film portion 52 is changed.
  • FIG. 8A shows the reflection characteristics of the optical film portion 52 including the six-layer type optical functional layer 52b corresponding to the thin line L2 in FIG. 7, and this optical film portion 52 is in a state after molding or after stretching shown in Table 2.
  • the total thickness of the optical functional layer 52b is 271 nm.
  • FIG. 8B shows the reflection characteristics of the optical film portion 52 including the three-layer type optical functional layer 52b, and Table 3 below shows specifications such as the film thickness after molding or after stretching. In this case, the total film thickness of the optical functional layer 52b is 119 nm.
  • H2 represents a Ti 2 O 5 based compound layer having a refractive index of 1.90 or more (specifically, 90% or more of Ti 2 O 5 , 10% or less of TiO and / or Ti 2 O 3).
  • the optical film part (optical film) 52 is separated from the molding member (main body member) 51 in advance. Since the body is prepared, it is relatively easy to produce the optical film portion 52 and the optical functional layer 52b. Furthermore, in the manufacturing method described above, an optical change (specifically, a change in optical performance accompanying a decrease in film thickness) caused by bending the optical film portion 52 in a three-dimensional manner following the shape of the molding member 51 is anticipated. Thus, the optical functional layer 52b is manufactured.
  • the optical functional layer 52b in the combiner (optical element) 20 completed by integrating the optical film portion 52 and the molding member 51 becomes an optical functional layer with a small film thickness error, and exhibits the desired optical performance. Become. When there is a distribution of the stretching amount in the optical film portion 52, it is desirable to form a thick film in view of such a distribution of the stretching amount.
  • the optical functional layer 52b has a structure in which the inorganic layer 64 and the organic layer 63 having a refractive index of 1.3 to 1.9 are stacked.
  • the layer 64 makes it easy to achieve desired optical characteristics such as a relatively high refractive index, and the organic layer 63 makes it easy to ensure flexibility. Thereby, generation
  • the surface layer processing film (optical functional film) 55 has a structure in which the optical functional layer 52b is formed by laminating the inorganic layer 64 and the organic layer 63, and thus a multilayer film having a large degree of freedom in refractive index. Since film formation can be performed independently of the final shape, optical characteristics independent of the final shape can be realized.
  • the inorganic layer 64 is responsible for the high refractive index side and the organic layer 63 is responsible for the low refractive index side, a coherent multilayer film having a large refractive index difference can be realized.
  • Such a surface layer processing film (optical functional film) 55 follows the shape of the molding member (main body member) 51 unless the curvature of the shape of the molding member (main body member) 51 prepared separately is too large. It can be curved three-dimensionally and can be bonded to the molded member (main body member) 51 via an adhesive layer.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing a modification of the combiner 20 shown in FIG.
  • the optical functional layer 52b which is a half mirror layer using an interference action, has a structure in which low refractive index layers 61 and high refractive index layers 162 are alternately stacked.
  • the low refractive index layer 61 is formed of, for example, an organic layer 63 having a refractive index of 1.3 or more and 1.7 or less.
  • the high refractive index layer 162 is formed of an organic layer 63 having a refractive index of 1.7 or more, for example.
  • the high refractive index layer 162 is set to have a higher refractive index than that of the low refractive index layer 61 by the selection of the material.
  • the low refractive index layer 61 is set to have a lower refractive index than the high refractive index layer 162 due to the selection of the material.
  • the optical functional layer 52b has a structure in which only a plurality of organic layers 63 are stacked, there is no organic material having a high refractive index, and thus a film configuration in which a large number of organic layers 63 are stacked is required in terms of optical design.
  • the optical film portion 52 is incorporated into the combiner 20 that is an optical element, it becomes easy to bend.
  • both the high refractive index layer 162 and the low refractive index layer 61 are composed of the organic layer 63
  • a material or base component of the organic binder constituting the organic layer 63 for example, a solvent-based resin such as polyacrylic and polyurethane
  • water-soluble resins such as silicone resins, olefin resins, vinyl chloride resins, and fluorine-containing polymers can be used.
  • the organic layer 63 constituting the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 162 is formed, for example, by applying a material dissolved in a solvent or water on the base material 52 a or the inorganic layer 64.
  • the organic layer 63 constituting the high refractive index layer 162 can be made by dispersing zirconium oxide particles and other refractive index adjusting fine particles in the base component in order to relatively increase the refractive index.
  • fine particles for refractive index adjustment include metal oxide particles (high refractive index metal oxide fine particles) such as titanium oxide, tin oxide, zinc oxide, alumina, colloidal alumina, niobium oxide, and europium oxide. It may be included.
  • the high refractive index metal oxide fine particles may be used alone or in combination of two or more in order to adjust the refractive index.
  • the size of the high refractive index metal oxide fine particles is not particularly limited, but the volume average particle size (including not only primary particles but also secondary particles) is preferably 1 to 100 nm. More preferably, it is 50 nm.
  • the primary average particle diameter is preferably 1 to 100 nm, and more preferably 3 to 50 nm.
  • the content of the high refractive index metal oxide fine particles in the high refractive index layer 162 is not particularly limited, but the sum of the content of zirconium oxide particles and the content of high refractive index metal oxide fine particles is high. It is preferably adjusted to 15 to 95% by mass with respect to the total solid content of the refractive index layer 162, more preferably 20 to 80% by mass, and even more preferably 30 to 80% by mass.
  • the content of zirconium oxide particles is 80 with respect to the total amount of metal oxide particles used in the high refractive index layer 162 (total amount of zirconium oxide particles and high refractive index metal oxide fine particles other than zirconium oxide). Is preferably 100 to 100% by mass, more preferably 90 to 100% by mass, and still more preferably 100% by mass. Further, the zirconium oxide particles and the like of the high refractive index layer 162 may be included in at least one of the plurality of high refractive index layers 162.
  • the organic layer 63 constituting the low refractive index layer 61 can be made by dispersing fine particles for refractive index adjustment in the base component in order to make the refractive index relatively low.
  • Silicon oxide (silicon dioxide) and other metal oxide particles are used as the fine particles for refractive index adjustment.
  • Specific examples include synthetic amorphous silica and colloidal silica.
  • colloidal silica sol, particularly acidic colloidal silica sol is more preferably used, and colloidal silica dispersed in an organic solvent is particularly preferably used.
  • hollow fine particles having voids inside the particles may be used as the metal oxide particles of the low refractive index layer, and hollow fine particles of silicon oxide (silicon dioxide) are particularly preferable. .
  • the metal oxide particles contained in the low refractive index layer may be used alone or in combination of two or more.
  • the silicon oxide particles preferably have a volume average particle size (number average; diameter) of 3 to 100 nm.
  • the average particle size of the primary particles dispersed in the primary particle state is preferably 3 to 50 nm, more preferably 3 to 40 nm, and more preferably 3 to 20 nm. Particularly preferred is 4 to 10 nm.
  • the average particle diameter of the secondary particles which are soft aggregates of the primary particles is preferably 30 nm or less from the viewpoint of low haze and excellent visible light transmittance.
  • both the high refractive index layer 162 and the low refractive index layer 61 are the organic layer 63, as described above, as a material or base component of the organic binder, a silicone resin, an olefin resin, a vinyl chloride resin, a fluorine-containing polymer, etc. It is preferable to use a water-soluble resin.
  • the water-soluble resin used in the high-refractive index layer 62 and the low-refractive index layer 61 is not particularly limited, but (1) synthetic water-soluble resins such as polyvinyl alcohols and polyvinyl pyrrolidones, (2) gelatin, thickened many Examples thereof include natural water-soluble resins such as saccharides.
  • polyvinyl alcohols include, in addition to ordinary polyvinyl alcohol obtained by hydrolysis of polyvinyl acetate, cation-modified polyvinyl alcohol, anion-modified polyvinyl alcohol having an anionic group such as a carboxyl group, nonionic group Also included are modified polyvinyl alcohols such as nonionic modified polyvinyl alcohol having a silyl group and silyl modified polyvinyl alcohol having a silyl group.
  • Polyvinyl alcohol obtained by hydrolysis of polyvinyl acetate preferably has an average degree of polymerization of 200 or more, more preferably 1,000 or more, and an average degree of polymerization of 1,500 to 5,000. Those having a molecular weight of 2,000 to 5,000 are particularly preferred. This is because when the polymerization degree of polyvinyl alcohol is 200 or more, the coating film does not crack, and when it is 5,000 or less, the coating solution is stabilized. In addition, that the coating solution is stable means that the coating solution is stabilized over time.
  • the saponification degree is preferably 70 to 100 mol%, more preferably 80 to 99.5 mol% from the viewpoint of solubility in water.
  • the organic layer 63 When forming the organic layer 63 as described above, particularly the multilayer organic layer 63, continuous film formation is possible by roll-to-roll coating or coating, and cost reduction can be achieved.
  • a coating method As a coating method, a spray method, a dip method, or the like can be used.
  • FIG. 9B corresponds to FIG. 9A and shows the reflection characteristics of the optical film part 52 including the 10-layer type optical functional layer 52b.
  • Table 4 shows various film thicknesses after molding or stretching. Indicates the original. In this case, the total film thickness of the optical functional layer 52b is 730 nm.
  • “H3” represents an organic layer having a refractive index of 1.8 (specifically, zirconium oxide particles, pH-adjusting citric acid, an amphoteric surfactant for coating aid, and polyvinyl which is a water-soluble resin). It is made of an alcohol and is formed of a coating solution having a content ratio of zirconium oxide particles to the total solid content of 50 vol%.
  • the optical functional layer 52b has a structure in which the inorganic layer 64 and the organic layer 63 are stacked or a structure in which only the plurality of organic layers 63 are stacked. Therefore, the optical film part 52 can be curved three-dimensionally following the shape of the molding member 51, and the optical film part 52 can be prepared separately from the molding member 51.
  • the functional layer 52b is relatively easy to produce.
  • the combiner 20 can be produced by insert molding in which the base material (film base material) 52a remains on the combiner 20 side.
  • the molding member 51 and the base material 52a are integrated, characteristics such as surface hardness and gas permeability of the base material 52a can be added to the element.
  • the optical functional layer 52b in the combiner 20 completed by integrating them can be an optical functional layer with a small film thickness error, that is, an optical performance layer that exhibits the desired optical performance. It becomes. That is, the display light HL reflected by the optical functional layer 52b such as a half mirror can be observed with high image quality.
  • optical element and a manufacturing method thereof according to the second embodiment will be described. Note that the optical element and the like according to the second embodiment are obtained by partially changing the optical element and the like of the first embodiment, and items that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
  • the screen portion 20a of the combiner 20 that is the optical element of the present embodiment is in the middle of the manufacturing process, and is removed on the adhesive layer 53 as the optical functional layer 52b as the optical film portion 52 after molding.
  • the release layer 56 and the base material (film base material) 52a to be removed after molding are laminated.
  • the adhesive layer 53 and the optical functional layer 52b are composite layers (covering layers) that cover the molded member 51, and the molded member 51 is also removed after the substrate (film substrate) 52a is peeled off, as will be described later. And remains on the molding member 51 side.
  • the adhesive layer 53, the optical functional layer 52b, the release layer 56, and the base material 52a are a surface layer processing film 55 as an optical functional film, and are adsorbed in the molding die at the time of molding. Supported.
  • the release sheet 57 composed of the release layer 56 and the base material 52a is removed, and the optical functional layer 52b remains on the molded member 51 via the adhesive layer 53 (see FIG. 10B).
  • the layers 61 and 62 constituting the optical functional layer 52b are arranged in the reverse order (reverse film formation order) from the case of the first embodiment when viewed from the base material 52a side. When viewed from the above, the arrangement is the same as in the first embodiment.
  • the high refractive index layer 62 can also be formed of the organic layer 63 as in the first embodiment.
  • the combiner 20 is manufactured using in-mold molding.
  • In-mold molding can affix the optical film portion 52 during the molding of the molding member 51, thus simplifying the process and reducing the cost.
  • a surface layer processing film (optical functional film) 55 in which an optical functional layer 52b, a release layer 56, and a base material (film base material) 52a are integrated into a roll is formed on the fixed side.
  • the first mold 83 is supplied.
  • the surface layer processing film 55 is wound around the used roll 59b by a mechanism for feeding the unused roll 59a to the first mold 83 or the release sheet 57 (see FIG. 12B) from the first mold 83. Has a mechanism to take.
  • the surface layer processing film 55 supplied to the first molding die 83 is fixed to the first molding die 83 on the fixed side using the clamp device 83h, and the surface layer processing film 55 and The surface layer processing film 55 is brought into close contact with the transfer surface 83a by exhausting the air between the transfer surface 83a out of the mold using the vacuum exhaust part 83c. At this time, the surface layer processing film 55 is easily deformed by heating the surface layer processing film 55.
  • a mold that closes the movable-side second mold 84 to the fixed-side first mold 83 and closes both the molds 83, 84 with a predetermined pressure is performed. Tighten. Then, the molten resin MR is supplied into the mold space SP formed between the transfer surfaces 83a and 84a of both the molds 83 and 84 and cooled to form the molding member 51 having a shape corresponding to the mold space SP.
  • the movable member second mold 84 is separated from the fixed first mold 83 to remove the molding member 51 from the second mold 84.
  • an ejection pin 84e provided on the second molding die 84 is used.
  • the optical functional layer 52 b of the surface layer processing film 55 is in close contact with the surface 51 s of the molding member 51 by the adhesive layer 53. That is, the combiner 20 in which the molding member 51 and the optical functional layer 52b are integrated is obtained.
  • the optical functional layer 52b and the like are peeled from the surface layer processing film 55, and the release sheet 57 composed of the remaining release layer 56 and the base material 52a is wound around the used roll 59b.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view for explaining a modification of the combiner 20 shown in FIG.
  • a hard coat layer 52c is provided between the optical functional layer 52b and the adhesive layer 53 in the screen portion 20a. That is, a composite layer formed by combining the optical functional layer 52 b as an optical film and the hard coat layer 52 c as the base is integrated with the molding member 51 through the adhesive layer 53. Thereby, it can suppress that the crack etc. which cause the resolution degradation generate
  • the hard coat layer 52c is the same as that shown in FIG. 6A.
  • the screen part 20a is completed by finally removing the peeling sheet 57 on the front side.
  • FIG. 13B is a cross-sectional view for explaining a modification of the screen portion 20a shown in FIG. 13A or a semi-finished product during its manufacture.
  • a composite layer formed by combining the optical functional layer 52 b as an optical film and the antifouling layer 52 d provided thereon is integrated with the molding member 51 through the adhesive layer 53. Yes.
  • This antifouling layer 52d is the same as that shown in FIG. 6B.
  • the screen part 20a is completed by finally removing the peeling sheet 57 on the front side.
  • the optical functional layer 52b has a structure in which the inorganic layer 64 and the organic layer 63 are stacked (or a structure in which only the plurality of organic layers 63 are stacked). Therefore, the optical film portion 52 can be curved three-dimensionally following the shape of the molding member 51, and the optical film portion 52 can be prepared separately from the molding member 51.
  • the production of the optical functional layer 52b is relatively easy.
  • the combiner 20 can be produced by in-mold molding in which the base material (film base material) 52a remains on the first molding die 83 side.
  • the molding member 51 and the base material 52a are not integrated, particularly in a transmission optical system, removal of optical demerits such as transmittance reduction and birefringence due to the base material 52a being removed. Can do.
  • optical changes caused by bending the optical film portion 52 in a three-dimensional manner following the shape of the molding member 51 (specifically, optical performance associated with a decrease in film thickness). Therefore, the optical functional layer 52b in the combiner 20 completed by integrating them can be an optical functional layer with a small film thickness error, that is, an optical performance layer that exhibits the desired optical performance. It becomes. That is, the display light HL reflected by the optical functional layer 52b such as a half mirror can be observed with high image quality.
  • a half mirror type optical functional layer 52 b is formed on the first surface 51 i side of the molding member 51 via the adhesive layer 53.
  • An anti-reflection type optical functional layer 152b is formed on the second surface 51j side of the molded member 51 with an adhesive layer 153 interposed therebetween.
  • the optical functional layer 152b is an interference-type antireflection film (antireflection layer) having a structure in which the low refractive index layers 61 and the high refractive index layers 62 are alternately laminated, like the optical functional layer 52b.
  • At least one layer on the surface side of the low refractive index layer 61 is the organic layer 63 and has a refractive index of 1.3 or more and 1.9 or less.
  • at least one layer on the surface side of the high refractive index layer 62 is, for example, a nonmetallic inorganic layer 64 and has a refractive index of, for example, 1.9 or more.
  • a base material 52a (see FIG. 2) for supporting the optical functional layers 52b and 152b can be provided, and a hard coat layer 52c and an antifouling layer 52d (see FIGS. 6A, 6B, etc.) are added. You can also
  • the surface layer processing film 55 including the optical functional layer 52b can be used not only for the combiner 20 but also for decoration and coating of the surface of other optical elements.
  • the antireflection optical functional layer 152b can be formed on the surface of the molded member 51.
  • the molding member 51 is formed by injection molding, but the molding member 51 can also be formed by various molding methods other than injection molding. That is, not only primary decoration by injection molding, but also secondary decoration in which decoration is performed after molding such as hot stamping or three-dimensional forming using vacuum / compressed air can be used.
  • the optical functional layer 52b is not limited to those illustrated in the drawings, and may have various configurations including at least one organic layer and a plurality of layers.

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Abstract

比較的作製が容易であり、湾曲面に適用された場合にも光学性能を確保できる光機能層を備える光学素子の製造方法を提供する。光学フィルム部５２と光学形状を持った樹脂製の成形部材（本体部材）５１とを一体化させた光学素子の製造方法である。光学フィルム部５２は、少なくとも１つの有機層６３を含む複数層で形成された光機能層５２ｂを有しており、光学フィルム部５２が成形部材５１の形状に倣って三次元的に湾曲する際に生じる光学的変化を見込んで、光機能層５２ｂを構成する層の膜厚を所望の光学特性が得られる厚みよりも厚く成膜しており、光機能層５２ｂを成形部材５１と一体化することによって所望の光学特性を持たせる。

Description

光学素子の製造方法、光学素子、及び光機能性フィルム
　本発明は、コンバイナーその他の光学素子の製造方法、光学素子、及び光機能性フィルムに関し、特にハーフミラーその他の光学フィルムを付加した光学素子の製造方法等に関する。
　車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）は、運転に必要な情報をドライバーの前方のコンバイナーと呼ばれる投影素子又は光学素子に表示させるものであり、大きな視線移動を伴わずに補助情報を認識できることから、自動車への普及が広がっている。一般的なコンバイナーの製造方法としては、コンバイナー基材を射出成形等によって成形した後に、塗布機によるハードコート処理や蒸着機による反射機能膜等の成膜が行われているが、光学性能以外にも耐候性、耐摩耗性、防汚性等の多くの性能が求められるため成膜工程が多くなる。成膜方法としては、バッチ式が一般的であり、かかるバッチ式では一度に処理できる数が製品サイズによるため、特にコンバイナーのような比較的大きな光学製品では製造コストが高くなり、コンバイナーの大型化に伴い、コストを抑えることが難しくなってくる。
　コンバイナー等の光学素子用ではないが、主に加飾や表面保護を目的としてあらかじめ作製したフィルム（以下転写用フィルムとも呼ぶ）を金型内に配置し、射出成形と同時に樹脂成形品の表面にフィルムを付与するインサート成形法やフィルムの機能膜を転写させるインモールド成形法が公知となっている（特許文献１）。この種のインサート成形法やインモールド成形法をコンバイナーその他の光学素子に適用することにより、射出成形後の成膜のバッチ処理が不要となり、光学素子の製造コストを大幅に下げることが期待される。
　しかしながら、光学素子用のハーフミラーや反射防止膜といった光機能膜は、これを基材と一体化するに当たって、曲面に沿って転写用フィルムを延伸させると光機能膜が薄くなるため、転写用フィルム単独では設計値どおりに成膜してあっても、所望の光学特性が得られない（具体的には反射特性の短波長シフトが生じる）という問題がある。
　なお、光学部品向けの偏光板として、レンズの形状に追従させるため、偏光フィルムの一方の面にトリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣフィルム）を配置するとともに他方の面にポリカーボネートフィルム（ＰＣフィルム）を配置したものが公知となっている（特許文献２）。この方法では、偏光フィルムであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の一方の面に接着剤を挟んでＴＡＣフィルムを配置するとともに他方の面に接着剤を挟んでＰＣフィルムを配置し、熱圧着によりこれらの層を一体化するとともに所望の形状に曲げて偏光板とし、この偏光板を金型にインサートして一体成形する。この方法では、偏光フィルムの面内厚さに多少のムラが形成されるが、偏光フィルムの場合、面内厚さに多少のムラがあっても性能に影響はない。一方、ハーフミラー等の光機能膜では、下地の光学形状に倣う三次元的な延伸によって面内厚さに差が出ると分光特性が変化してしまうため、先行例のような通常のインサート成形では光学性能を確保することが非常に難しくなる。
　なお、ハーフミラーその他の光機能膜は、一般に無機材料の多層で構成されるが、このような無機系の多層膜は、インサート成形やインモールド成形に際して１％程度であっても延伸させることは容易でない。
　その他、家電筐体等に意匠を付与するための加飾シートとして、樹脂成形品の形状に追従させるため、基材層と金属薄膜層との間にプライマー層を設けたものが公知となっている（特許文献３）。このような加飾シートの製造方法では、基材層の上にプライマー層と金属薄膜層とが順に積層されその他の層も必要に応じて積層され、このようにして得られた加飾シートは、加飾成形時に１５０％以上（２．５倍以上）延伸しても剥がれや浮きが生じず、複雑な表面形状に追従できる成形性を備えたものとできるとある。しかしながら、この特許文献３は、金属調の外観を形成する加飾シートに関するものであり、光学素子に関連する光機能膜やその性能確保については言及していない。
特開２００１－２３２６５９号公報 特開２００７－２９３０３０号公報 特開２０１４－２０８４３２号公報
　本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、比較的作製が容易であり、湾曲面に適用された場合にも光学性能を確保できる光機能層を備える光学素子の製造方法、光学素子、及び光学機能フィルムを提供することを目的とする。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光学素子の製造方法は、光学フィルムと光学形状を持った樹脂製の本体部材とを一体化させた光学素子の製造方法であって、光学フィルムは、少なくとも１つの有機層を含む複数層で形成された光機能層を有しており、光学フィルムが本体部材の形状に倣って三次元的に湾曲する際に生じる光学的変化を見込んで、光機能層を構成する層の膜厚を所望の光学特性が得られる厚みよりも厚く成膜しており、光機能層を本体部材と一体化することによって所望の光学特性を持たせる。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した第１の光学素子は、光学形状を持った樹脂製の本体部材と、フィルム基材上に複数層で構成される光機能層を設けた光学フィルムとが一体化された光学素子であって、光機能層は、無機層と有機層とを積層した構造、又は複数の有機層のみを積層した構造を有する。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した第２の光学素子は、光学形状を持った樹脂製の本体部材と、複数層で構成される光機能層と接着層で構成された層（被覆層）とが一体化された光学素子であって、光機能層は、無機層と有機層とを積層した構造、又は複数の有機層のみを積層した構造を有する。
　上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映した光機能性フィルムは、無機層と有機層とを積層した構造を有する光機能層を備え、光機能層は、屈折率１．９以上の無機層と屈折率１．３以上１．９以下の有機層とをそれぞれ少なくとも１層含む。
図１Ａは、第１実施形態の製造方法によって得られる光学素子であるコンバイナーを示す斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａに示すコンバイナーを組み込んだヘッドアップディスプレイ装置を説明する概念図である。 図１Ａに示すコンバイナーにおける表面付近の断面構造を説明する概念図である。 図３Ａ及び３Ｂは、無機層等の延伸を説明する概念図である。 図４Ａ～４Ｃは、図１Ａに示すコンバイナーの製造方法を概念的に説明する断面図である。 図５Ａ～５Ｃは、図１Ａに示すコンバイナーの製造方法を概念的に説明する断面図である。 図６Ａ及び６Ｂは、図２に示すコンバイナー又はハーフミラー層の変形例を説明する断面図である。 ハーフミラー層等の延伸の光学的影響を説明する図である。 図８Ａ及び８Ｂは、ハーフミラー層の具体的構成例に対応する光学特性を説明する図である。 図９Ａは、図２に示すコンバイナー又は光機能層の変形例を説明する断面図であり、図９Ｂは、図９Ａに示すハーフミラー層の具体的構成例に対応する光学特性を説明する図である。 図１０Ａ及び１０Ｂは、第２実施形態の製造方法によって得られる光学素子であるコンバイナーにおける表面付近の断面構造を説明する概念図である。 図１１Ａ及び１１Ｂは、図１０Ｂ等に示すコンバイナーの製造方法を概念的に説明する断面図である。 図１２Ａ及び１２Ｂは、図１０Ｂ等に示すコンバイナーの製造方法を概念的に説明する断面図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、図１０Ｂ等に示すコンバイナーの変形例の断面構造を説明する断面図である。 第３実施形態の製造方法によって得られる光学素子であって反射防止膜を備えるコンバイナーの断面構造を説明する概念図である。
　〔第１実施形態〕
　以下、第１実施形態に係る光学素子の製造方法、並びに、これによって得られる光学素子及びこれに用いられる光機能性フィルムについて説明する。
　図１Ａに示すように、本実施形態の製造方法によって製造された光学素子としてのコンバイナー２０は、矩形の湾曲した板状部材であるスクリーン部２０ａと、スクリーン部２０ａの一辺の中央から延びる棒状の支持部２０ｂとを備える。スクリーン部２０ａは、観察者側（つまり、ドライバー側）に配置される第１の光学面２１と、反観察者側に配置される第２の光学面２２とを有する。第１の光学面２１は、例えば曲率半径が３００ｍｍ以上の凹の曲面である。第１の光学面２１は、具体的には非球面又は自由曲面となっているので、ここでの曲率半径とは、第１の光学面２１の各所に球面を当てはめて最も曲率が大きくなる箇所を基準とする。第２の光学面２２は、例えば曲率半径が３００ｍｍ以上の凸の曲面であり、具体的には非球面又は自由曲面となっている。第１の光学面２１は、後に詳述するが、光透過性を有する樹脂製の成形部材の表面上に例えば２０～３０％の反射率を有するハーフミラー層を設けたものとなっている。これにより、コンバイナー２０は、反射光と透過光とを併用するタイプのものとなる。
　図１Ｂは、図１Ａに示すコンバイナー（光学素子）２０を組み込んだヘッドアップディスプレイ装置１００の概念的な側面図である。ヘッドアップディスプレイ装置１００は、例えば車両内のダッシュボード周辺に組み付けられるものであり、描画ユニット１０とコンバイナー２０とを備える。描画ユニット１０は、運転関連情報を含む各種画像に対応する表示光ＨＬをコンバイナー２０に向けて射出する。コンバイナー２０で反射された表示光ＨＬは、ドライバー席に着座したドライバーの眼の存在が予定される付近に設定された不図示のアイボックスに導かれる。ドライバーは、コンバイナー（光学素子）２０で反射された表示光ＨＬをコンバイナー２０又は車体の前方にある虚像に対応する表示光ＫＬとして観察することができる。一方、ドライバーは、表示光ＫＬに重ねてコンバイナー２０を透過した外界光ＧＬ（つまり前方景色等の実像）を重畳して観察することができる。なお、詳細な説明を省略するが、描画ユニット１０中には、描画デバイス、ミラー、駆動制御装置等が組み込まれている。
　図２を参照して、コンバイナー（光学素子）２０の第１の光学面２１側における断面構造について説明する。コンバイナー２０のスクリーン部２０ａは、可視光に対して高い光透過性を有する本体部材である成形部材５１と、可視光を部分的に反射する半透過性を有する光学フィルム部５２と、これらの間に介在する接着層５３とで構成される。成形部材５１は、スクリーン部２０ａの外観的な輪郭を与えており、光学フィルム部５２は、第１の光学面２１として機能し、表示光ＨＬを部分的に反射する際に表示光ＨＬに対して収束又は発散する作用を与える（図１Ｂ参照）。接着層５３は、光学フィルム部５２を成形部材５１に密着するように接合させて両者を一体化させる役割を有する。光学フィルム部５２は、接着層５３と一体化した表層加工用フィルム５５として製造され、成形部材５１の成形時に成形部材５１の三次元的な光学形状を持った表面５１ｓにフィルム型の加飾技術等を用いて接合される。
　成形部材（本体部材）５１は、射出成形等によって形成されるものであり、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等の各種樹脂で形成される。また、成形部材５１は、無機微粒子等を混入させたハイブリッド材料であってもよい。
　光学フィルム部５２又は光学フィルムは、基材（フィルム基材）５２ａ上に光機能層５２ｂを形成したものである。基材５２ａは、成形部材（本体部材）５１と同様に、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＣＯＰ等の各種樹脂で形成される。光機能層５２ｂは、干渉作用を利用したハーフミラー層であり、低屈折率層６１と高屈折率層６２とを交互に積層した構造を有し、可視域で所定以上の反射率を示す反射特性を有するものとなっている。低屈折率層６１のうち表面側の少なくとも１層以上は、有機層６３であり、１．３以上１．９以下の屈折率を有する。高屈折率層６２のうち表面側の少なくとも１層以上は、非金属の無機層６４が好ましく、例えば１．９以上の屈折率を有する。つまり、無機層６４が高屈折率側を受け持ち、有機層６３が低屈折率側を受け持つ。ここで無機層６４とは、Ａｌ、Ａｇ等の金属のみの組成で構成されている層を除く。この場合、無機層６４によって比較的高い屈折率といった所望の光学特性を実現しやすくなるとともに、有機層６３によって柔軟性を確保することが容易になる。これにより、光学フィルム部５２を湾曲させて光学素子であるコンバイナー２０に組み込んでも、光機能層５２ｂの光学性能を確保しつつクラックの発生を抑制することができる。また、屈折率１．９以上の無機層６４が、屈折率１．３以上１．９以下の有機層６３に隣接することにより、屈折率の高低差がある複数層を隣接させた干渉膜とできる。無機層６４については、クラック防止の観点で２層以上連続しないようにしている。光機能層５２ｂの最上層又は最表層としては、低屈折率層６１である有機層６３が配置されている。
　基材５２ａの厚みについては、特に制限がないが、５０～３００μｍ程度である。光機能層（ハーフミラー層）５２ｂの厚みは、全体で５０ｎｍ～３．５μｍ程度である。光機能層５２ｂの総膜厚が５０ｎｍ以上３．５μｍ以下であれば、取り扱いや特性の維持が比較的容易である。低屈折率層６１や高屈折率層６２の厚みは、光学設計によって定まる面もあるが、特に有機層６３又は低屈折率層６１については、３０ｎｍ以上とする。有機層６３の膜厚が薄すぎると作製や調整が容易で無く無機層６４のクラックを抑制することが困難になるので、有機層６３の膜厚を３０ｎｍ以上とすることが望ましい。無機層６４又は高屈折率層６２についても、３０ｎｍ以上とする。
　低屈折率層６１は、光透過性を有する有機層６３で形成されている。有機層６３を構成する有機系バインダーの材料又はベース成分として、例えばポリアクリル系及びポリウレタン系のような溶媒系樹脂（有機溶媒を用いて溶かしてある樹脂）を用いることができ、或いはシリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、又は含フッ素ポリマーのような水溶性樹脂を用いることができる。有機層６３の材料として、上記のような柔軟性の高い樹脂を用いることで、成膜が容易になり、クラックの抑制効果を高めることができる。低屈折率層６１の有機層６３は、例えば溶剤や水に溶かした材料を基材５２ａ上又は無機層６４上に塗布することによって形成される。
　低屈折率層６１又は有機層６３は、ベース成分に屈折率調整用微粒子を分散させたものとすることができる。屈折率調整用微粒子には、金属酸化物粒子を用いることができ、金属酸化物粒子として例えば酸化ケイ素（二酸化ケイ素）を用いる。具体的な例としては、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、酸化亜鉛、アルミナ、コロイダルアルミナ等が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカゾル、特に酸性のコロイダルシリカゾルを用いることがより好ましく、有機溶媒に分散させたコロイダルシリカを用いることが特に好ましい。
　低屈折率層６１に含まれる酸化ケイ素粒子は、その平均粒径（個数平均；直径）が３～１００ｎｍであることが好ましい。
　低屈折率層６１については、ロール・ツー・ロール方式のコーティング又は塗布によって、連続成膜が可能になる。ここで、ロール・ツー・ロール方式とは、ロール状に巻いたシート状の基材を送り出して表面に目的物質を成膜し、この基材を再びロールに巻き取る手法である。
　高屈折率層６２は、光透過性を有する無機層６４で形成されている。無機層６４は、光透過性を有する金属酸化物等の非金属の無機材料で形成され、好ましくは屈折率が１．９以上のものを用いる。具体的には、無機層６４は、例えばチタン系化合物、酸化アルミニウム等の光透過性を有する無機材料で形成される。無機層６４は、無機材料をスパッター成膜、真空蒸着、化学気相堆積法等によって低屈折率層６１上に堆積することによって形成される。この際、ロール・ツー・ロール方式の成膜も可能である。
　図２において有機層６３とは明示されていない下側又は成形部材５１側の低屈折率層６１は、有機系の高屈折率層６２や基材５２ａに隣接する場合、例えばＳｉＯ２系化合物等の無機材料とすることもできる。同様に無機層６４と明示されていない下側の高屈折率層６２は、無機材料に限らず、アクリル系、ポリウレタン系等の有機系材料とすることもできる。
　接着層５３は、本体部材の素材に適した感熱性あるいは感圧性の樹脂を適宜使用する。たとえば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂等が使用可能である。接着層５３の成膜方法としては、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等の成膜方法がある。なお、接着層５３は、光学フィルム部５２と本体部材としての成形部材５１との材質が異なっていること等に起因して、両者の接着性が十分確保できない場合に両者を確実に一体化するのに有用である。しかしながら、光学フィルム部５２と成形部材５１とが同じ材料（例えば、どちらもＰＣ製）である場合等、後述するように光学フィルム部５２をセットした成形型に溶融樹脂ＭＲを注入して成形部材５１を成形することで両者間に十分な接着性が確保できる場合は、必ずしも接着層５３を設ける必要はない。
　図１に戻って、第１の光学面２１は上記のように曲率半径が例えば３００ｍｍの凹面となっている。つまり、光学フィルム部５２等からなる表層加工用フィルム５５は、第１の光学面２１又は成形部材５１の表面５１ｓの湾曲形状に適合するように変形させる必要があり、曲率半径が例えば３００ｍｍの湾曲面となる。つまり、光機能層５２ｂの曲率半径が３００ｍｍ以上となり、光機能層５２ｂの曲率が極端に大きくならないので、過度の延伸によって光機能層５２ｂの光学性能が劣化したり光機能層５２ｂが破損したりすることを防止できる。光学フィルム部５２が多層膜型の光機能層５２ｂを備え、光機能層５２ｂが１つ以上の無機層６４を含む場合、第１の光学面２１に適合するように変形する際に、曲率半径に応じた延伸が生じる。光機能層５２ｂの延伸量は、最も少ない箇所でも２％以上となっている。干渉型の光機能層５２ｂの場合、延伸量が２％以上となることで、光学特性がずれ、光学特性に波長シフトが生じやすくなるので、湾曲によって生じる光学的変化を見込んで光機能層５２ｂを作製する意義が大きくなる。コンバイナー２０の一般的な設計では、第１の光学面２１が１０ｃｍ×１０ｃｍ以上であり、第１の光学面２１が平均で７％程度の延伸を生じさせるものと想定される。例えば第１の光学面２１の中央部Ａ１では、光学フィルム部５２又は表層加工用フィルム５５が最小である４％の延伸率を示し、第１の光学面２１の隅部Ａ２では、光学フィルム部５２又は表層加工用フィルム５５が最大である１０％の延伸率を示す。つまり、光学フィルム部５２は、±３％程度の延伸のバラツキを有するものとなる。よって、光学フィルム部５２を構成する多層膜の膜厚の設計も平均で７％程度の延伸を前提として行われ、±３％程度の延伸のバラツキを許容するものとする。上記のような光学フィルム部５２の延伸に伴って、光機能層５２ｂを構成する低屈折率層６１及び高屈折率層６２の厚みは変化するが、密度変化が殆ど生じないので各層６１，６２の屈折率については殆ど変化しない。さらに、低屈折率層６１及び高屈折率層６２の材料や添加物の調整によって複屈折の発生も最小限に抑えることができる。つまり、光学フィルム部５２の延伸によって反射率等の波長依存性といった分光特性の面内分布が生じるが、画質影響を与えない程度に抑えることができる。
　しかしながら、光学フィルム部５２を延伸した場合、特に無機層６４の延伸に際してクラックが生じないような工夫が必要となる。すなわち、低屈折率層６１及び高屈折率層６２が樹脂系の材料層であれば、延伸によってクラックが生じるおそれはなないが、低屈折率層６１又は高屈折率層６２が一般に延性のない無機材料層であれば、延伸によってクラックが生じる可能性が高まる。
　図３Ａ及び３Ｂを参照して、無機層６４の延伸について考える。無機層６４が有機層６３に隣接して成膜されているものとする。無機層６４の成膜方法にもよるが、無機層６４は微結晶の集合体として形成され、微結晶のサイズは均一であることが望ましいが、結晶の成長過程は下地との表面張力の関係によって変化するため、下地の有機層６３の表面張力の方が小さい場合には、有機層６３に近い領域（紙面下側）では粒径が比較的小さく、有機層６３から遠い領域（紙面上側）では粒径が比較的大きくなっていると考えられる。ただし、無機層６４の厚みがあまり大きくなければ、有機層６３から遠い領域でも、殆ど層状の層が形成されない状態とできる。有機層６３の表面６３ａの表面粗さを高める等、さらに濡れ性を低くする表面処理を予め行っておけば、その効果は大きくなり、より細かい結晶粒界が形成される。このような状態で図３Ａに示す状態から図３Ｂに示す状態に無機層６４及び有機層６３の延伸を行うと、無機層６４は、有機層６３の延伸に追従して均一又は一様に延伸される。この際、無機層６４の一部の微結晶が隙間に嵌り込むように紙面上下方向の位置を変化させるので、無機層６４を上下方向に横切るようなクラックが形成されることを防止できる。なお、図３Ａでは、無機層６４の紙面上側に何も記載されていないが、無機層６４の紙面上側にも有機層６３が形成される場合が多く、このような有機層６３が存在しても、無機層６４は延伸に伴ってクラックが生じにくい状態に維持され、むしろクラック抑制効果が高まると考えられる。
　さらに、上記のように光学フィルム部５２を湾曲させて延伸した場合、光機能層５２ｂを構成する低屈折率層６１の厚みと高屈折率層６２の厚みとが減少するように変化する。したがって、光機能層５２ｂの光学特性つまり干渉型の反射率を所期の目標通りに作製するためには、設計値より厚くした光機能層５２ｂを予め準備する必要がある。具体的には、光学フィルム部５２を湾曲させる際、すなわち光学フィルム部５２を湾曲させつつコンバイナー（光学素子）２０に組み込む際の光機能層５２ｂの延伸に伴う膜厚の変化（光学的変化）を見込んで、低屈折率層６１の厚みと高屈折率層６２の厚みとを相殺分又は補償分だけ設計値より厚く設定した光学フィルム部５２を予め準備しておく必要がある。ここで、光機能層５２ｂの低屈折率層６１や高屈折率層６２を設計値より厚くする補償用の膜厚増加量について説明する。低屈折率層６１や高屈折率層６２のうち要部の延伸率の平均値がαであり、各層６１，６２の目標とする厚みがｄｎ（ｎは自然数の層番号）であるとした場合に、各層６１，６２の体積が変化しなければ、延伸前の各層６１，６２の膜厚ｄ０は、ｄｎ×（１＋α）で与えられる。つまり、各層６１，６２の膜厚増加量は、ｄｎ×αである。以上では各層６１，６２の屈折率が変化しないとしたが、各層６１，６２の屈折率の変化を推定して各層６１，６２の厚増加量をより精密に決定することもできる。
　以下、図４及び図５を参照しつつ、図１Ａに示すコンバイナー２０の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、コンバイナー２０をインサート成形を用いて作製する。インサート成形は、成形部材５１の成形中に光学フィルム部５２を貼り付けるので工程を簡潔化してコストを下げることができる。説明の都合上、図４及び図５では、図１Ａに示すコンバイナー２０の第２の光学面２２側に光学フィルム部５２を貼り付ける例を示しているが、第１の光学面２１側に光学フィルム部５２を貼り付ける場合にも同様の方法を用いる。
　まず、図４Ａに示すように、光学フィルム部５２と接着層５３とを一体化した光機能性フィルムである表層加工用フィルム５５を準備し、この表層加工用フィルム５５を転写型８１上にセットする。転写型８１は、クランプ部８１ｈを有しており、表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５を転写型８１に対して解除可能に固定することができる。なお、図示の例では、表層加工用フィルム５５を個別に分離して供給しているが、表層加工用フィルム５５をロール状にして連続的に供給することもできる。
　次に、図４Ｂに示すように、表層加工用フィルム５５を転写型８１の転写面８１ａに密着するように変形させるフォーミングを行う。表層加工用フィルム５５と転写面８１ａとの間にある空気を真空排気部８１ｃを利用して型外に排気することで、表層加工用フィルム５５を転写面８１ａに密着させることができる。この際、表層加工用フィルム５５を加熱することで、表層加工用フィルム５５の変形が容易になる。その後、表層加工用フィルム５５を冷却すれば、転写面８１ａの形状が安定した状態で表層加工用フィルム５５に転写される。これらの操作によって、光学フィルム部５２が三次元的に湾曲され、光学フィルム部５２は延伸されることになる。
　図４Ｃに示すように、フォーミング後の表層加工用フィルム５５を転写型８１から外し、表層加工用フィルム５５の周囲をカットするトリミングを行う。表層加工用フィルム５５を転写型８１から外す際には、転写型８１に設けたクランプ部８１ｈを解除状態に戻す。表層加工用フィルム５５をトリミングする際には、カッター８２を利用して表層加工用フィルム５５の必要領域のみを切り抜いて余剰箇所を廃棄する。
　図５Ａに示すように、トリミング後の表層加工用フィルム５５をチャック装置８５を利用して固定側の第１成形型８３にセットする。つまり、第１成形型８３の転写面８３ａの適所に表層加工用フィルム５５を固定する。表層加工用フィルム５５の形状は、転写面８３ａと略一致するが、真空排気部８３ｃを利用して表層加工用フィルム５５と転写面８３ａとの間にある空気を型外に排気することで、表層加工用フィルム５５を転写面８３ａに密着させることができ、後の射出成形を精密に行うことができる。
　次に、図５Ｂに示すように、固定側の第１成形型８３に対して可動側の第２成形型８４を近接させる型閉じを行うとともに、両成形型８３，８４を所定圧で締め付ける型締めを行う。そして、両成形型８３，８４の転写面８３ａ，８４ａ間に形成された型空間ＳＰ中に溶融樹脂ＭＲを供給し冷却することで、型空間ＳＰに対応する形状を有する成形部材５１が形成される。
　最後に、図５Ｃに示すように、可動側の第２成形型８４を固定側の第１成形型８３から離間させる型開きを行って、成形部材５１を第２成形型８４から外す。成形部材５１を第２成形型８４から外す際には、第２成形型８４に設けた突き出しピン８４ｅを利用する。この際、成形部材５１の表面５１ｓには、表層加工用フィルム５５が融着等によって密着固定された状態となっている。つまり、成形部材５１と表層加工用フィルム５５とを一体化したコンバイナー２０が得られる。ここで、成形部材５１と光学フィルム部５２とは、接着層５３を介して一体化されている。こうして、予め、光学フィルム部５２が成形部材５１の形状に倣って三次元的に湾曲する際に生じる光学的変化を見込んで、光機能層を構成する層の膜厚を所望の光学特性が得られる厚みよりも厚く成膜した光学フィルム部５２を用いて、この光学フィルム部５２を三次元的に湾曲して延伸し、成形部材５１と一体化することで、所望の光学特性を持つ光学素子を得ることができる。
　図６Ａは、図２等に示すコンバイナー２０の変形例を説明する断面図である。この場合、スクリーン部２０ａは、光学フィルム部５２において、光学フィルムを構成する光機能層５２ｂと基材（フィルム基材）５２ａとの間にハードコート層５２ｃを設けている。つまり、表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５は、ハードコート層５２ｃも含む。これにより、外界に曝されるスクリーン部２０ａに解像度劣化の原因となる傷等が発生することを抑制できる。ハードコート層５２ｃは、アクリル系、ポリウレタン系、シリコーン系等の有機系材料で形成される。ハードコート層５２ｃの厚みは、具体的には１～２０μｍとされている。ハードコート層５２ｃは、例えば組成物を準備し、塗布し、光照射や熱により硬化させることによって形成される。
　図６Ｂは、図６Ａに示すスクリーン部２０ａの変形例を説明する断面図である。この場合、スクリーン部２０ａは、光学フィルム部５２において、光学フィルムを構成する光機能層５２ｂ上に防汚層５２ｄを設けている。つまり、表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５は、防汚層５２ｄも含む。これにより、スクリーン部２０ａの防汚性や耐擦傷性を向上させることができる。防汚層５２ｄは、フッ素系材料等の有機系材料で形成される。具体的には、防汚層５２ｄの材料は、ベース成分に対して防汚剤を添加したものである。防汚層５２ｄの厚みは、具体的には１～２００ｎｍとされている。防汚層５２ｄも、その組成物を準備することでハードコート層５２ｃと同様の手法によって形成することができる。
　図７は、光学フィルム部５２等からなる表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５の延伸を考慮した光学設計を説明するチャートである。太い線Ｌ１はインサート成形前の反射率特性又は光学特性を示し、細い線Ｌ２はインサート成形後の反射率特性又は光学特性を示す。
　以下の表１は、図７に示す特性を有する光学フィルム部５２のインサート成形前（太線）に対応する諸元を示している。表中で「Layer」は基材５２ａからの層の番号であり、「Material」は、各層の材料を示し、「Thickness」は、各層の厚み（ｎｍ）を示す。ここで、主波長は５３０ｎｍであるとしている。各層の材料において、「HC」は、屈折率１．５５のアクリル化合物、ウレタン系化合物、又はシリコーン系化合物によって形成されたハードコート層５２ｃであることを意味する。「H」は、屈折率１．９０以上の無機層（具体的にはＴｉ２Ｏ５）であることを意味する。「L」は、アクリル化合物又はウレタン系化合物によって形成された有機層又はＳｉＯ２系化合物によって形成された無機層であることを意味する。
〔表１〕
Layer   Material        Thickness
1       HC              4362.30
2       H                 14.25
3       L                 61.7
4       H                 18.73
5       L                123.79
6       H                 69.33
7       L                  2.61
　以下の表２は、図７に示す特性を有する光学フィルム部５２のインサート成形後（細線）に対応する諸元を示している。
〔表２〕
Layer   Material        Thickness
1       HC              4076.92
2       H                 13.32
3       L                 57.66
4       H                 17.5
5       L                115.69
6       H                 64.79
7       L                  2.44
　表１と表２とを比較すると、各層の膜厚が０．９３倍（７％減少）になっている点が異なる。結果的に、短波長側の遮断波長に関して５０ｎｍ程度のズレが生じるが、インサート成形後（細線）の光学フィルム部５２は、インサート成形前（太線）の光学フィルム部５２と略同様の反射特性を有することが分かる。このことから、光学フィルム部５２又は光機能層５２ｂの延伸量を見込んで、光機能層５２ｂ等を構成する各層６１，６２，５２ｃ，５２ｄ等の膜厚が設計値、すなわち、成形部材５１の形状に倣って光学フィルム部５２を三次元的に湾曲させることによって光学フィルム部５２が延伸される前に所望の光学特性が得られる厚みより適宜厚くなるようにしておけばよいことが分かる。ここで、既に説明したように、光学フィルム部５２のうち要部の延伸率の平均値がαであり、各層６１，６２，５２ｃ，５２ｄの目標とする厚みがｄｎ（ｎは自然数の層番号）であるとした場合に、各層６１，６２，５２ｃ，５２ｄの体積が変化しなければ、延伸前の各層６１，６２，５２ｃ，５２ｄの膜厚ｄ０は、ｄｎ×（１＋α）で与えられる。つまり、各層６１，６２，５２ｃ，５２ｄについての補償用の膜厚増加量は、ｄｎ×αと想定される。
　以上では、膜厚基準で考えたが、波長基準で考えることもできる。すなわち、主波長又は目標波長がλｓである場合に、（１＋α）λｓを目指して光学フィルム部５２の膜厚構成を決定すれば、延伸を伴う成形後の光学フィルム部５２の反射率を所期の目標値とすることができる。
　図８Ａ及び８Ｂは、光学フィルム部５２の膜構成を変えた場合の反射率特性を示す。
　図８Ａは、図７の細線Ｌ２に対応する６層タイプの光機能層５２ｂを備える光学フィルム部５２の反射特性を示し、この光学フィルム部５２は、表２に示す成形後又は延伸後の状態に相当し、光機能層５２ｂの全膜厚は２７１ｎｍとなっている。また、図８Ｂは、３層タイプの光機能層５２ｂを備える光学フィルム部５２の反射特性を示し、以下の表３は、成形後又は延伸後における膜厚等の諸元を示している。この場合、光機能層５２ｂの全膜厚は１１９ｎｍとなっている。なお、表３において、「H2」は、屈折率１．９０以上のＴｉ２Ｏ５系化合物層（具体的には、９０％以上のＴｉ２Ｏ５、１０％未満のＴｉＯ及び／又はＴｉ２Ｏ３を含有する混合物）であることを意味する。
〔表３〕
Layer   Material        Thickness
1       HC              4076.92
2       L                 49.3
3       H2                66.73
4       L                  2.88
　以上のように、本実施形態に係る光学素子の製造方法やこれによって得たコンバイナー（光学素子）２０によれば、光学フィルム部（光学フィルム）５２が成形部材（本体部材）５１とは予め別体で準備されるので、光学フィルム部５２や光機能層５２ｂの作製が比較的容易である。さらに、上記製造方法では、光学フィルム部５２を成形部材５１の形状に倣って三次元的に湾曲させることによって生じる光学的変化（具体的には膜厚の減少に伴う光学性能の変化）を見込んで光機能層５２ｂを作製する。そのため、光学フィルム部５２と成形部材５１との一体化によって完成したコンバイナー（光学素子）２０における光機能層５２ｂは、膜厚誤差の小さい光機能層となり、所期の光学性能を発揮するものとなる。なお、光学フィルム部５２内において延伸量の分布がある場合、そのような延伸量の分布を見込んで厚く成膜しておくことが望ましい。
　また、本実施形態に係るコンバイナー（光学素子）２０によれば、光機能層５２ｂが無機層６４と屈折率１．３以上１．９以下の有機層６３とを積層した構造を有するので、無機層６４によって比較的高い屈折率といった所望の光学特性を実現しやすくなるとともに、有機層６３によって柔軟性を確保することが容易になる。これにより、光学性能を確保しつつクラックの発生を抑制することができる。
　また、本実施形態に係る表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５は、光機能層５２ｂが無機層６４と有機層６３とを積層した構造を有するので、屈折率の自由度が大きな多層膜とすることができ、成膜を最終形状から独立して行うことができるので、最終形状に依存しない光学特性を実現することができる。ここで、無機層６４が高屈折率側を受け持ち、有機層６３が低屈折率側を受け持つことで、屈折率差の大きな干渉性の多層膜を実現できる。このような表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５は、別体で準備した成形部材（本体部材）５１の形状の曲率があまり大きくなければ、成形部材（本体部材）５１の形状に倣って三次元的に湾曲させることができ、接着用の層を介して成形部材（本体部材）５１に接着することができる。
　図９Ａは、図２等に示すコンバイナー２０の変形例を示す断面図である。光学フィルム部（光学フィルム）５２において、干渉作用を利用したハーフミラー層である光機能層５２ｂは、低屈折率層６１と高屈折率層１６２とを交互に積層した構造を有する。この場合、低屈折率層６１は、例えば１．３以上１．７以下の屈折率を有する有機層６３で形成されている。また、高屈折率層１６２は、例えば１．７以上の屈折率を有する有機層６３で形成されている。高屈折率層１６２は、材料の選択により低屈折率層６１よりも高屈折率に設定されている。同様に、低屈折率層６１は、材料の選択により高屈折率層１６２よりも低屈折率に設定されている。低屈折率層６１と高屈折率層１６２とをともに有機系材料で形成することにより、延伸量を大きくすることができる。この場合も、光学フィルム部５２又は光機能層５２ｂの延伸量を見込んで、光機能層５２ｂ等を構成する各層６１，１６２等の膜厚が設計値より適宜厚くなるようにしておけばよい。光機能層５２ｂが、複数の有機層６３のみを積層した構造を有することにより、高い屈折率を持つ有機材料がないため、光学設計的に有機層６３を多数重ねた膜構成が必要となるが、光学フィルム部５２を光学素子であるコンバイナー２０に組み込む際に湾曲させやすくなる。
　高屈折率層１６２及び低屈折率層６１をともに有機層６３で構成する場合、有機層６３を構成する有機系バインダーの材料又はベース成分として、例えばポリアクリル系及びポリウレタン系のような溶媒系樹脂を用いることができ、或いはシリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、含フッ素ポリマーのような水溶性樹脂を用いることができる。低屈折率層６１及び高屈折率層１６２を構成する有機層６３は、例えば溶剤や水に溶かした材料を基材５２ａ上又は無機層６４上に塗布することによって形成される。
　高屈折率層１６２を構成する有機層６３は、屈折率を相対的に高くするために、上記ベース成分に酸化ジルコニウム粒子その他の屈折率調整用微粒子を分散させたものとすることができる。屈折率調整用微粒子には、酸化ジルコニウム粒子以外にも、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、アルミナ、コロイダルアルミナ、酸化ニオブ、酸化ユーロピウム等の金属酸化物粒子（高屈折率金属酸化物微粒子）を含有させていてもよい。なお、高屈折率金属酸化物微粒子は、屈折率を調整するために、１種を用いても２種以上を併用してもよい。高屈折率金属酸化物微粒子の大きさは、特に制限されないが、体積平均粒径（一次粒子だけでなく二次粒子がある場合これを含めたもの）が１～１００ｎｍであると好ましく、３～５０ｎｍであるとより好ましい。一次平均粒径が１～１００ｎｍであると好ましく、３～５０ｎｍであるとより好ましい。また、高屈折率層１６２における上記高屈折率金属酸化物微粒子の含有量としては、特に制限されないが、酸化ジルコニウム粒子の含有量と高屈折率金属酸化物微粒子の含有量との和が、高屈折率層１６２の全固形分に対して、１５～９５質量％となるように調整されると好ましく、２０～８０質量％であるとより好ましく、３０～８０質量％であるとさらにより好ましい。
　なお、高屈折率層１６２に用いられる金属酸化物粒子の総量（酸化ジルコニウム粒子と上記酸化ジルコニウム以外の高屈折率金属酸化物微粒子との合計量）に対して、酸化ジルコニウム粒子の含有量は８０～１００質量％であることが好ましく、９０～１００質量％であることが好ましく、１００質量％であることがさらに好ましい。また、上記高屈折率層１６２の酸化ジルコニウム粒子等は、複数存在する高屈折率層１６２の少なくとも１層に含まれていればよい。
　低屈折率層６１を構成する有機層６３は、屈折率を相対的には低くするために、上記ベース成分に屈折率調整用微粒子を分散させたものとすることができる。屈折率調整用微粒子としては、酸化ケイ素（二酸化ケイ素）その他の金属酸化物粒子を用いる。具体的な例としては、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカゾル、特に酸性のコロイダルシリカゾルを用いることがより好ましく、有機溶媒に分散させたコロイダルシリカを用いることが特に好ましい。また、屈折率をより低減させるために、低屈折率層の金属酸化物粒子として、粒子の内部に空孔を有する中空微粒子を用いてもよく、特に酸化ケイ素（二酸化ケイ素）の中空微粒子が好ましい。また、酸化亜鉛、アルミナ、コロイダルアルミナ等の酸化ケイ素以外の公知の金属酸化物粒子（無機酸化物粒子）も使用することができる。屈折率を調整するために、低屈折率層に含まれる金属酸化物粒子としては、１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。低屈折率層に含まれる無機酸化物粒子が酸化ケイ素粒子である場合において、酸化ケイ素粒子は、その体積平均粒径（個数平均；直径）が３～１００ｎｍであることが好ましい。一次粒子の状態で分散された一次粒子の平均粒径（塗布前の分散液状態での粒径）は、３～５０ｎｍであることが好ましく、３～４０ｎｍであることがさらに好ましく、３～２０ｎｍであることが特に好ましく、４～１０ｎｍであることが最も好ましい。また、一次粒子の軟凝集体である二次粒子の平均粒径としては、３０ｎｍ以下であることが、ヘイズが少なく可視光透過性に優れる観点で好ましい。
　高屈折率層１６２及び低屈折率層６１ともに有機層６３とする場合、有機系バインダーの材料又はベース成分として、上記のようにシリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、含フッ素ポリマー等の水溶性樹脂を用いることが好ましい。高屈折率層６２および低屈折率層６１で用いられる水溶性樹脂としては、特に制限されないが、（１）ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類等の合成水溶性樹脂、（２）ゼラチン、増粘多糖類等の天然水溶性樹脂等が挙げられる。これらの中でも、酸素透過性が低いという観点から、ポリビニルアルコール類を用いると好ましい。また、高屈折率層１６２および低屈折率層６１は、エマルジョン樹脂を含んでもよい。ポリビニルアルコール類には、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、カチオン変性したカチオン変性ポリビニルアルコール、カルボキシル基のようなアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール、ノニオン性基を有するノニオン変性ポリビニルアルコール、シリル基を有するシリル変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコールは、平均重合度が２００以上のものが好ましく用いられ、さらに、１，０００以上のものが好ましく、平均重合度が１，５００～５，０００のものがより好ましく、２，０００～５，０００のものが特に好ましく用いられる。ポリビニルアルコールの重合度が２００以上であると塗布膜のひび割れがなく、５，０００以下であると塗布液が安定するからである。なお、塗布液が安定するとは塗布液が経時的に安定することを意味する。また、ケン化度は、７０～１００モル％のものが好ましく、８０～９９．５モル％のものが水への溶解性の点でより好ましい。
　上記のような有機層６３、特に多層の有機層６３を形成する際には、ロール・ツー・ロール方式のコーティング又は塗布によって、連続成膜が可能になり、コスト削減を達成できる。塗布する方式としては、スプレー方式、ディップ方式等を用いることができる。
　図９Ｂは、図９Ａに対応するものであって１０層タイプの光機能層５２ｂを備える光学フィルム部５２の反射特性を示し、以下の表４は、成形後又は延伸後における膜厚等の諸元を示している。この場合、光機能層５２ｂの全膜厚は７３０ｎｍとなっている。なお、表４において、「H3」は、屈折率１．８の有機層（具体的には酸化ジルコニウム粒子、ｐＨ調整用クエン酸、塗布助剤の両性界面活性剤、及び水溶性樹脂であるポリビニルアルコールからなり、全固形分に対する酸化ジルコニウム粒子の含有比率５０ｖｏｌ％となる塗工液で形成したもの）であることを意味する。
〔表４〕
Layer   Material        Thickness
1       HC              4362.3
2       H3                67.21
3       L                 48.6
4       H3                50.27
5       L                 86.54
6       H3                73.63
7       L                 91.8
8       H3                76.17
9       L                 95.03
10      H3                77.79
11      L                 63.32
　以上のように、本実施形態に係るコンバイナー（光学素子）２０によれば、光機能層５２ｂが無機層６４と有機層６３とを積層した構造又は複数の有機層６３のみを積層した構造を有するので、光学フィルム部５２を成形部材５１の形状に倣って三次元的に湾曲させることができ、光学フィルム部５２を成形部材５１とは別体で準備することができ、光学フィルム部５２や光機能層５２ｂの作製が比較的容易である。具体的には、コンバイナー２０は、基材（フィルム基材）５２ａがコンバイナー２０側に残るインサート成形によって作製することができる。インサート成形の場合は、成形部材５１と基材５２ａとが一体となるため、基材５２ａのもつ表面硬度やガス透過性等の特徴を素子に付加することができる。なお、上記コンバイナー２０の作製では、光学フィルム部５２を成形部材５１の形状に倣って三次元的に組み込む際の湾曲させることによって生じる光学的変化（具体的には膜厚の減少に伴う光学性能の変化）を見込んで光機能層５２ｂを作製できるので、これらの一体化によって完成したコンバイナー２０における光機能層５２ｂは、膜厚誤差の小さい光機能層、つまり所期の光学性能を発揮するものとなる。つまり、ハーフミラー等の光機能層５２ｂで反射された表示光ＨＬを高い画質で観察することができる。
〔第２実施形態〕
　以下、第２実施形態に係る光学素子及びその製造方法について説明する。なお、第２実施形態に係る光学素子等は、第１実施形態の光学素子等を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。
　図１０Ａにおいて、本実施形態の光学素子であるコンバイナー２０のスクリーン部２０ａは、製造工程の途中段階にあり、接着層５３上に、光学フィルム部５２としての光機能層５２ｂと、成形後に除去される離型層５６と、成形後に除去される基材（フィルム基材）５２ａとを積層した状態となっている。これらのうち、接着層５３と光機能層５２ｂとは、成形部材５１を覆う複合的な層（被覆層）であり、後述するように基材（フィルム基材）５２ａの剥離後も成形部材５１と一体化されて成形部材５１側に残る。
　接着層５３と、光機能層５２ｂと、離型層５６と、基材５２ａとは、光機能性フィルムとしての表層加工用フィルム５５となっており、成形時に成形型内に吸着された状態で支持される。スクリーン部２０ａの完成後は、離型層５６と基材５２ａとからなる剥離シート５７が除去され、成形部材５１上に接着層５３を介して光機能層５２ｂが残る（図１０Ｂ参照）。光機能層５２ｂを構成する各層６１，６２は、基材５２ａ側から見た場合、第１実施形態の場合とは逆の配列（逆の成膜順）となっているが、成形部材５１側から見た場合、第１実施形態と同様の配列となっている。なお、光機能層５２ｂにおいて、高屈折率層６２は、第１実施形の場合と同様に有機層６３で形成することもできる。
　以下、図１１及び図１２を参照して、図１０に示すコンバイナー２０の製造方法について説明する。なお、本実施形態では、コンバイナー２０をインモールド成形を用いて作製する。インモールド成形は、成形部材５１の成形中に光学フィルム部５２を貼り付けるので工程を簡潔化してコストを下げることができる。
　まず、図１１Ａに示すように、光機能層５２ｂと離型層５６と基材（フィルム基材）５２ａとを一体化した表層加工用フィルム（光機能性フィルム）５５をロール状として固定側の第１成形型８３に供給する。図示を省略しているが、表層加工用フィルム５５は、未使用ロール５９ａから第１成形型８３に送り出す機構や第１成形型８３から剥離シート５７（図１２Ｂ参照）を使用済みロール５９ｂに巻き取る機構を有する。
　次に、図１１Ｂに示すように、第１成形型８３に供給された表層加工用フィルム５５をクランプ装置８３ｈを利用して固定側の第１成形型８３に固定し、表層加工用フィルム５５と転写面８３ａとの間にある空気を真空排気部８３ｃを利用して型外に排気することで、表層加工用フィルム５５を転写面８３ａに密着させる。この際、表層加工用フィルム５５を加熱することで、表層加工用フィルム５５の変形が容易になる。
　次に、図１２Ａに示すように、固定側の第１成形型８３に対して可動側の第２成形型８４を近接させる型閉じを行うとともに、両成形型８３，８４を所定圧で締め付ける型締めを行う。そして、両成形型８３，８４の転写面８３ａ，８４ａ間に形成された型空間ＳＰ中に溶融樹脂ＭＲを供給し冷却することで、型空間ＳＰに対応する形状を有する成形部材５１が形成される。
　最後に、図１２Ｂに示すように、可動側の第２成形型８４を固定側の第１成形型８３から離間させる片開きを行って、成形部材５１を第２成形型８４から外す。成形部材５１を第２成形型８４から外す際には、第２成形型８４に設けた突き出しピン８４ｅを利用する。この際、成形部材５１の表面５１ｓには、表層加工用フィルム５５のうち光機能層５２ｂが接着層５３によって密着固定された状態となっている。つまり、成形部材５１と光機能層５２ｂとを一体化したコンバイナー２０が得られる。この際、表層加工用フィルム５５から光機能層５２ｂ等が剥離され、残った離型層５６及び基材５２ａからなる剥離シート５７が使用済みロール５９ｂに巻き取られる。
　図１３Ａは、図１０Ａ等に示すコンバイナー２０又はその製造途中における半製品の変形例を説明する断面図である。この場合、スクリーン部２０ａにおいて、光機能層５２ｂと接着層５３との間にハードコート層５２ｃを設けている。つまり、光学フィルムとしての光機能層５２ｂと、その下地としてのハードコート層５２ｃとを組み合わせてなる複合層が、接着層５３を介して成形部材５１と一体化されている。これにより、外界に曝されるスクリーン部２０ａに解像度劣化の原因となる傷等が発生することを抑制できる。このハードコート層５２ｃは、図６Ａに示すものと同様のものである。なお、表側の剥離シート５７が最終的に除去されることでスクリーン部２０ａが完成する。
　図１３Ｂは、図１３Ａに示すスクリーン部２０ａ又はその製造途中における半製品の変形例を説明する断面図である。この場合、スクリーン部２０ａにおいて、光学フィルムとしての光機能層５２ｂと、その上に設けられる防汚層５２ｄとを組み合わせてなる複合層が、接着層５３を介して成形部材５１と一体化されている。これにより、スクリーン部２０ａの防汚性や耐擦傷性を向上させることができる。この防汚層５２ｄは、図６Ｂに示すものと同様のものである。なお、表側の剥離シート５７が最終的に除去されることでスクリーン部２０ａが完成する。
　以上のように、本実施形態に係るコンバイナー（光学素子）によれば、光機能層５２ｂが無機層６４と有機層６３とを積層した構造（又は複数の有機層６３のみを積層した構造）を有するので、光学フィルム部５２を成形部材５１の形状に倣って三次元的に湾曲させることができ、光学フィルム部５２を成形部材５１とは別体で準備することができ、光学フィルム部５２や光機能層５２ｂの作製が比較的容易である。具体的には、コンバイナー２０は、基材（フィルム基材）５２ａが第１成形型８３側に残るインモールド成形によって作製することができる。インモールド成形の場合は、成形部材５１と基材５２ａとは一体化されないため、特に透過光学系において、基材５２ａを介することによる透過率減少や複屈折等の光学的なデメリットを除去することができる。なお、上記コンバイナー２０の作製では、光学フィルム部５２を成形部材５１の形状に倣って三次元的に組み込む際の湾曲させることによって生じる光学的変化（具体的には膜厚の減少に伴う光学性能の変化）を見込んで光機能層５２ｂを作製できるので、これらの一体化によって完成したコンバイナー２０における光機能層５２ｂは、膜厚誤差の小さい光機能層、つまり所期の光学性能を発揮するものとなる。つまり、ハーフミラー等の光機能層５２ｂで反射された表示光ＨＬを高い画質で観察することができる。
〔第３実施形態〕
　以下、第３実施形態に係る光学素子及びその製造方法について説明する。なお、第３実施形態に係る光学素子等は、第１実施形態の光学素子等を一部変更したものであり、特に説明しない事項は、第１実施形態と同様である。
　図１４に示すように、本実施形態の光学素子であるコンバイナー２０のスクリーン部２０ａでは、成形部材５１の第１面５１ｉ側に接着層５３を介してハーフミラー型の光機能層５２ｂが形成され、成形部材５１の第２面５１ｊ側に接着層１５３を介して反射防止型の光機能層１５２ｂが形成されている。光機能層１５２ｂは、光機能層５２ｂと同様に低屈折率層６１と高屈折率層６２とを交互に積層した構造を有する干渉型の反射防止膜（反射防止層）である。これにより、成形部材５１の表面での反射による損失やゴーストを簡易に抑えることができる。ここで、低屈折率層６１のうち表面側の少なくとも１層以上は、有機層６３であり、１．３以上１．９以下の屈折率を有する。また、高屈折率層６２のうち表面側の少なくとも１層以上は、例えば非金属の無機層６４であり、例えば１．９以上の屈折率を有する。
　図面では省略しているが、光機能層５２ｂ，１５２ｂを支持する基材５２ａ（図２参照）を設けることができ、ハードコート層５２ｃや防汚層５２ｄ（図６Ａ、６Ｂ等参照）を追加することもできる。
　以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光機能層５２ｂを備える表層加工用フィルム５５は、コンバイナー２０に限らず他の光学素子の表面の加飾やコーティングに用いることができる。この場合、成形部材５１の表面に反射防止型の光機能層１５２ｂ（図１４参照）のみを形成することもできる。
　上記実施形態では、成形部材５１を射出成形によって形成したが、成形部材５１を射出成形以外の各種成形方法によって形成することもできる。すなわち、射出成形による一次加飾に限らず、ホットスタンプ法、真空・圧空を用いた三次元フォーミング等の成形後に加飾が行われる二次加飾を用いることができる。
　光機能層５２ｂは、図面に例示されるものに限らず、少なくとも一層の有機層を含み複数層を含む様々な構成とできる。

Claims (29)

  1. 　光学フィルムと光学形状を持った樹脂製の本体部材とを一体化させた光学素子の製造方法であって、
    　前記光学フィルムは、少なくとも１つの有機層を含む複数層で形成された光機能層を有しており、
    　前記光学フィルムが前記本体部材の形状に倣って三次元的に湾曲する際に生じる光学的変化を見込んで、前記光機能層を構成する層の膜厚を所望の光学特性が得られる厚みよりも厚く成膜しており、前記光機能層を前記本体部材と一体化することによって前記所望の光学特性を持たせる光学素子の製造方法。
  2. 　前記光機能層は、屈折率１．９以上の無機層と屈折率１．３以上１．９以下の有機層とをそれぞれ少なくとも１層含む、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  3. 　屈折率１．９以上の前記無機層は、屈折率１．３以上１．９以下の前記有機層に隣接している、請求項２に記載の光学素子の製造方法。
  4. 　前記光機能層の総膜厚が５０ｎｍ以上３．５μｍ以下であり、前記有機層の膜厚が３０ｎｍ以上である、請求項２及び３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  5. 　前記有機層を形成するベース成分の材料として、ポリアクリル系及びポリウレタン系のいずれかの樹脂、又は、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、及び含フッ素ポリマーのいずれかを含む水溶性樹脂が用いられる、請求項２～４のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  6. 　前記光機能層は、複数の有機層のみを積層した構造を有する、請求項１に記載の光学素子の製造方法。
  7. 　前記有機層は、少なくとも１層が屈折率１．７以上である、請求項６に記載の光学素子の製造方法。
  8. 　前記光機能層の総膜厚が５０ｎｍ以上３．５μｍ以下であり、前記有機層の膜厚が３０ｎｍ以上である、請求項６及び７のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  9. 　前記有機層を形成するベース成分の材料として、ポリアクリル系及びポリウレタン系のいずれかの樹脂、又は、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、及び含フッ素ポリマーのいずれかを含む水溶性樹脂が用いられる、請求項６～８のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  10. 　前記光機能層の曲率半径が３００ｍｍ以上である、請求項１～９のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  11. 　前記光機能層の少なくとも一部における延伸量が２％以上である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  12. 　前記光機能層をインサート成形又はインモールド成形によって前記本体部材の所定面上に一体化させる、請求項１～１１のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  13. 　成形型の型外又は型内で前記光学フィルムに対して転写面の形状に追従させるフォーミングを施し、前記光学フィルムをセットした成形型の成形空間内に樹脂を供給することによって前記本体部材を成形することにより、前記光機能層と前記本体部材とを一体化する、請求項１２に記載の光学素子の製造方法。
  14. 　前記光機能層は、ハーフミラー層である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  15. 　前記光機能層は、反射防止層である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  16. 　前記光学素子は、ヘッドアップディスプレイに組み込まれるコンバイナーである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学素子の製造方法。
  17. 　光学形状を持った樹脂製の本体部材と、フィルム基材上に複数層で構成される光機能層を設けた光学フィルムとが一体化された光学素子であって、
    　前記光機能層は、無機層と有機層とを積層した構造、又は複数の有機層のみを積層した構造を有する光学素子。
  18. 　光学形状を持った樹脂製の本体部材と、複数層で構成される光機能層と接着層で構成された層とが一体化された光学素子であって、
    　前記光機能層は、無機層と有機層とを積層した構造、又は複数の有機層のみを積層した構造を有する光学素子。
  19. 　前記光機能層は、無機層と有機層とを積層した構造を有し、屈折率１．９以上の前記無機層と屈折率１．３以上１．９以下の前記有機層とをそれぞれ少なくとも１層含む、請求項１７及び１８のいずれか一項に記載の光学素子。
  20. 　屈折率１．９以上の前記無機層は、屈折率１．３以上１．９以下の前記有機層と隣接している、請求項１９に記載の光学素子。
  21. 　前記光機能層は、複数の有機層のみを積層した構造を有し、前記有機層は、少なくとも１層が屈折率１．７以上である、請求項１７及び１８のいずれか一項に記載の光学素子。
  22. 　前記光機能層の曲率半径が３００ｍｍ以上である、請求項１７～２１のいずれか一項に記載の光学素子。
  23. 　前記光機能層の総膜厚が５０ｎｍ以上３．５μｍ以下であり、前記有機層の膜厚が３０ｎｍ以上である、請求項１７～２２のいずれか一項に記載の光学素子。
  24. 　前記有機層を形成するベース成分の材料として、ポリアクリル系及びポリウレタン系のいずれかの樹脂、又は、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、含フッ素ポリマーのいずれかを含む水溶性樹脂が用いられる、請求項１７～２３のいずれか一項に記載の光学素子。
  25. 　前記光学フィルムが前記本体部材の形状に倣って三次元的に湾曲する際に生じる光学的変化を見込んで、前記光機能層を構成する層の膜厚を、湾曲前に所望の光学特性が得られる厚みよりも厚く成膜している、請求項１７～２４のいずれか一項に記載の光学素子。
  26. 　前記光機能層は、ハーフミラー層及び反射防止層のいずれかである、請求項１７～２５のいずれか一項に記載の光学素子。
  27. 　ヘッドアップディスプレイに組み込まれるコンバイナーである、請求項１７～２６のいずれか一項に記載の光学素子。
  28. 　無機層と有機層とを積層した構造を有する光機能層を備え、
    　前記光機能層は、屈折率１．９以上の前記無機層と屈折率１．３以上１．９以下の前記有機層とをそれぞれ少なくとも１層含む光機能性フィルム。
  29. 　屈折率１．９以上の前記無機層は、屈折率１．３以上１．９以下の前記有機層と隣接している、請求項２８に記載の光機能性フィルム。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022140678A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-30 IKIN, Inc. Micro-layered multi-phase lens design and optical system for enhanced pepper's ghost projection and other optical projections
USD988277S1 (en) 2021-06-17 2023-06-06 IKIN, Inc. Portable holographic projection device
USD994011S1 (en) 2021-06-16 2023-08-01 IKIN, Inc. Holographic projection device
US11792311B2 (en) 2018-07-30 2023-10-17 IKIN, Inc. Portable terminal accessory device for holographic projection and user interface
USD1009969S1 (en) 2021-06-17 2024-01-02 IKIN, Inc. Holographic device housing

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6364003A (ja) * 1986-09-05 1988-03-22 Teijin Ltd 光学フイルタ−
JPH0495901A (ja) * 1990-08-08 1992-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜光学素子の製造方法
JPH08502597A (ja) * 1992-10-16 1996-03-19 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー 全ポリマーコールドミラー
JP2002205317A (ja) * 2000-11-13 2002-07-23 Nissha Printing Co Ltd 反射防止成形品とその製造方法、反射防止成形品用金型
JP2005096078A (ja) * 2000-05-31 2005-04-14 Nakajima Kogyo Kk 低反射層を有する転写材及びこれを用いた成型品の製造方法
JP2005099757A (ja) * 2003-08-25 2005-04-14 Asahi Glass Co Ltd 反射防止膜
JP2013054350A (ja) * 2011-08-11 2013-03-21 Toray Ind Inc ヘッドアップディスプレイおよびそれを用いた移動機器
WO2015093413A1 (ja) * 2013-12-18 2015-06-25 コニカミノルタ株式会社 光反射フィルムおよびこれを用いた光反射体
JP2015152691A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 日油株式会社 インサート成形用防眩性反射防止フィルム及びこれを用いた樹脂成形品
WO2016027733A1 (ja) * 2014-08-22 2016-02-25 コニカミノルタ株式会社 光反射フィルム、光反射フィルムの製造方法、光反射フィルムの加飾成型加工方法、合わせガラス及び曲面形状体

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6364003A (ja) * 1986-09-05 1988-03-22 Teijin Ltd 光学フイルタ−
JPH0495901A (ja) * 1990-08-08 1992-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜光学素子の製造方法
JPH08502597A (ja) * 1992-10-16 1996-03-19 ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー 全ポリマーコールドミラー
JP2005096078A (ja) * 2000-05-31 2005-04-14 Nakajima Kogyo Kk 低反射層を有する転写材及びこれを用いた成型品の製造方法
JP2002205317A (ja) * 2000-11-13 2002-07-23 Nissha Printing Co Ltd 反射防止成形品とその製造方法、反射防止成形品用金型
JP2005099757A (ja) * 2003-08-25 2005-04-14 Asahi Glass Co Ltd 反射防止膜
JP2013054350A (ja) * 2011-08-11 2013-03-21 Toray Ind Inc ヘッドアップディスプレイおよびそれを用いた移動機器
WO2015093413A1 (ja) * 2013-12-18 2015-06-25 コニカミノルタ株式会社 光反射フィルムおよびこれを用いた光反射体
JP2015152691A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 日油株式会社 インサート成形用防眩性反射防止フィルム及びこれを用いた樹脂成形品
WO2016027733A1 (ja) * 2014-08-22 2016-02-25 コニカミノルタ株式会社 光反射フィルム、光反射フィルムの製造方法、光反射フィルムの加飾成型加工方法、合わせガラス及び曲面形状体

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11792311B2 (en) 2018-07-30 2023-10-17 IKIN, Inc. Portable terminal accessory device for holographic projection and user interface
WO2022140678A1 (en) * 2020-12-23 2022-06-30 IKIN, Inc. Micro-layered multi-phase lens design and optical system for enhanced pepper's ghost projection and other optical projections
USD994011S1 (en) 2021-06-16 2023-08-01 IKIN, Inc. Holographic projection device
USD988277S1 (en) 2021-06-17 2023-06-06 IKIN, Inc. Portable holographic projection device
USD1009969S1 (en) 2021-06-17 2024-01-02 IKIN, Inc. Holographic device housing

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