WO2019230516A1 - 偏光部材及びそれを備えたヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面硬度に優れるだけでなく、耐光性による変色を抑えたＨＵＤ装置用の偏光部材を提供する。 【解決手段】偏光部材（１８）であって、偏光子を有し、染色系偏光材料を用いた偏光板（３４）と、偏光板（３４）の表面に粘接着層（３２）を介して貼り合わされた第１支持板（３０）と、偏光板（３４）の裏面に粘接着層（３６）を介して貼り合わされた第２支持板（３８）と、第１支持板（３０）又は第２支持板（３８）の少なくとも一方の表面に３８０ｎｍの波長での自然光透過率が１０％以下である紫外線吸収層（Ｂ）とハードコート層（Ｃ）を備えた構成とする。

Description

偏光部材及びそれを備えたヘッドアップディスプレイ装置

　本開示は、偏光部材及びそれを備えたヘッドアップディスプレイ装置に関する。

　画像をディスプレイ等の表示器に表示させ、当該画像をミラーに反射させて虚像としてガラス等に映し出すヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置という）が用いられている。ＨＵＤ装置は、情報等を利用者の通常の視界と重ね合わせて表示させるために用いられる。ＨＵＤ装置は、フロントガラスに車速等の情報を表示させる自動車等の多様な応用例がある。

　車載用等のＨＵＤ装置では、装置本体からガラス等の投影部に画像を投影する投射口から埃やゴミが入り込まないよう透光性のカバーが設けられている。透光性のカバーとしてはポリカーボネート板が使用されている。ここで、ディスプレイからの出射光の輝度を低下させることなく外から入射する太陽光を遮蔽するために、カバーに偏光特性を持たせることが提案されている。また、支持板であるポリカーボネートにハードコート層を積層した構造が開示されている。

　しかしながら、支持体であるポリカーボネートに直接ハードコート層を積層した場合、求められる物理特性としての表面硬度は不十分である。特に、車載用のＨＵＤ装置に適用する場合に表面硬度の不足が問題となるおそれがある。

　また、外光によってポリカーボネート自体が変色するため、光透過率が低くなり、画像に影響する問題がある。

　本開示は、上記問題に鑑み、ＨＵＤ装置の透明カバーとして用いられ、表面硬度や耐光性に優れる偏光部材を提供することを目的とする。

　偏光板の表面に、紫外線吸収特性とハードコート層特性を備えた層構造とすることによって、ヘッドアップディスプレイ用カバーとして求められる表面硬度だけでなく、外光による支持板の変色を抑えることを見出し、本開示を完成するに至った。

　すなわち、本開示の１つの態様は、偏光部材であって、偏光子を有し、染色系偏光材料を用いた偏光板と、前記偏光板の表面に粘接着層を介して貼り合わされた第１支持板と、前記偏光板の裏面に粘接着層を介して貼り合わされた第２支持板と、前記第１支持板又は前記第２支持板の少なくとも一方の表面に、３８０ｎｍの波長での自然光透過率が１０％以下である紫外線吸収層と、ハードコート層と、を備えた偏光部材である。

　ここで、前記紫外線吸収層及び前記ハードコート層の膜厚は４０μｍ以上７０μｍ以下としてもよい。

　また、前記第１支持板又は前記第２支持板の表面と前記紫外線吸収層又は前記ハードコート層との間に粘接着層を備え、当該粘接着層の膜厚は５μｍ以上２０μｍ以下としてもよい。

　また、本開示の別の態様は、偏光部材であって、偏光子を有し、染色系偏光材料を用いた偏光板と、前記偏光板の表面に粘接着層を介して貼り合わされた第１支持板と、前記偏光板の裏面に粘接着層を介して貼り合わされた第２支持板と、前記第１支持板又は前記第２支持板の少なくとも一方の面に、３８０ｎｍの波長での自然光透過率が１０％以下である紫外線吸収剤を含むハードコート層を備えた偏光部材である。

　ここで、前記ハードコート層の膜厚は４０μｍ以上７０μｍ以下としてもよい。

　また、前記第１支持板又は前記第２支持板の少なくとも一方の表面と前記ハードコート層との間に粘接着層を備え、当該粘接着層の膜厚は５μｍ以上２０μｍ以下としてもよい。

　また、前記第１支持板及び／又は前記第２支持板は、難燃性プラスチック板を含んでもよい。

　また、直線偏光光の透過率は６０％以上９５％以下としてもよい。

　また、表示器から出力されて偏光部材を透過する偏光光と偏光方向が平行となるように配置され、透過した画像の虚像を投影画像として投影するヘッドアップディスプレイに用いてもよい。

　また、本開示の別の態様は、上記偏光部材と、画像を出力する表示器と、前記表示器を収納する筐体と、を備えるヘッドアップディスプレイであって、前記偏光部材は、前記表示器から出力される画像を前記筐体の外部へ透過する透光カバーとして用いられているヘッドアップディスプレイである。

　本開示によれば、表面硬度に優れるだけでなく、耐光性による変色を抑えたＨＵＤ装置用の偏光部材及びそれを用いたヘッドアップディスプレイを提供することができる。

本開示の実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す図である。 本開示の別の実施の形態におけるヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す図である。 本開示の実施の形態における偏光部材の構成を示す図である。 本開示の別の実施の形態における偏光部材の構成を示す図である。 実施例１における偏光部材の自然光透過率の経時変化の測定結果を示す図である。 比較例１における偏光部材の自然光透過率の経時変化の測定結果を示す図である。

実施するための形態

　本開示の実施の形態におけるＨＵＤ装置１００は、図１及び図２に示すように、筐体１０、表示器１２、平面ミラー１４、凹面ミラー１６、偏光部材（偏光カバー）１８及び投影部２０を含んで構成される。

　筐体１０は、ＨＵＤ装置１００を構成する表示器１２、平面ミラー１４、凹面ミラー１６等の構成要素を収納する。筐体１０は、プラスチックや金属等の機械的な強度を有する材料で構成される。

　表示器１２は、ＨＵＤ装置１００によって投影される画像を出力する装置である。表示器１２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等によって構成される。表示器１２から放射される画像光は直線偏光されている。

　平面ミラー１４は、表示器１２から放射された画像光を凹面ミラー１６へ向けて反射させるために設けられる。凹面ミラー１６は、平面ミラー１４から到達した画像光を反射させて投影部２０へ向けて反射させるために設けられる。凹面ミラー１６は、画像光を所望の倍率で拡大して投影部２０へ投影させる。

　偏光部材（偏光カバー）１８は、筐体１０に設けられた開口部に装着された透光性の板状部材である。偏光部材１８は、凹面ミラー１６によって反射された画像光を筐体１０の外部へ透過させると共に、筐体１０の内部に埃やゴミが入り込まないように透光カバーとして設けられる。偏光部材１８の構成については後述する。

　投影部２０は、凹面ミラー１６から到達した画像光を受光し、その虚像を投影画像として映し出す。投影部２０は、利用者の通常の視覚も確保するためにハーフミラーやホログラフィック素子を用いてもよい。また、投影部２０は、筐体１０に対して取付け角度や取付け位置が変更できるように構成してもよい。これにより、利用者の視線に合わせて、投影された画像が見易いように投影部２０の位置や角度を調整することができる。

　偏光部材１８は、偏光子を有する偏光板３４を含んで構成される。図３は、偏光部材１８の一例の断面構造を示す。本実施の形態では、偏光部材１８は、第１支持板３０、粘接着層３２、偏光板３４、粘接着層３６、第２支持板３８、粘接着層Ａ、紫外線吸収層Ｂ、ハードコート層Ｃを積層した構成とされる。

　また、図４に示すように、偏光部材１８は、粘接着層Ａを設けることなく、第１支持板３０、粘接着層３２、偏光板３４、粘接着層３６、第２支持板３８、紫外線吸収層Ｂ、ハードコート層Ｃを積層した構成としてもよい。

［偏光板］
　偏光板３４は、特定の方向に偏光した光のみを透過する偏光子を含む層である。偏光板３４は、任意に選択することができるが、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムを二色性染料により染色した染料系偏光板としてもよい。

　ＰＶＡフィルムは、一例として、クラレ製ＶＦ－ＰＳ＃７５００等を適用することができる。ＰＶＡフィルムは、例えば、延伸前に厚さ７５μｍのフィルムを延伸後において３０μｍ程度となるまで延伸する。偏光板３４は、ＰＶＡフィルムの一面に形成される。

　偏光板３４は、染料系材料によって構成してもよい。染料系材料は、二色性染料としてもよい。二色性染料として、アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、テトラジン系化合物又はその塩等の二色性色素を用いた場合には、高温条件下や、高温高湿条件下における光学特性の耐久性が優れ、成型時の色変化もなく、色相調整が容易となるばかりでなく、ヨウ素による黄色味がなく好ましい。偏光度が高く、耐久性に優れるため、アゾ系化合物がより好ましい。

　アゾ系化合物染料としては下記の染料を例示することができる。

（１）再公表特許ＷＯ２００９／０５７６７６（Ａ１）に開示されている化学式（１）で表されるアゾ化合物又はその塩。

（式中、Ｒ_１は水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、又はカルボキシル基を示し、Ｒ_２～Ｒ_５は各々独立に、水素原子、低級アルキル基、低級アルコキシル基、又はアセチルアミノ基を示し、Ｘは置換基を有してもよいベンゾイルアミノ基、置換基を有してもよいフェニルアミノ基、置換基を有してもよいフェニルアゾ基、又は置換基を有してもよいナフトトリアゾール基であり、ｍは１又は２、ｎは０又は１を示す。）

（２）再公表特許ＷＯ２００７／１４５２１０（Ａ１）に開示されている化学式（２）で表されるアゾ化合物又はその塩。

（式中、Ａは、置換基を有するフェニル基又は１～３のスルホン酸基を有するナフチル基を示し、Ｘは、－Ｎ＝Ｎ－又は－ＮＨＣＯ－を示す。Ｒ_１～Ｒ_４は各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基を示し、ｍ＝１～３、ｎ＝０または１を示す。）

（３）再公表ＷＯ２００６／０５７２１４（Ａ１）に開示されている化学式（３）で表されるトリスアゾ染料。

（式中、Ｒ_１はスルホン酸基、カルボキシル基又は低級アルコキシ基を表し、Ｒ_２は、スルホン酸基、カルボキシル基、低級アルキル基又は低級アルコキシ基を表す。但し、Ｒ_１、Ｒ_２がともにスルホン酸基の場合を除く。Ｒ_３～Ｒ_６は各々独立に水素原子、低級アルキル基又は低級アルコキシル基、Ｒ_７、Ｒ_８は各々独立に水素原子、アミノ基、水酸基、スルホン酸基又はカルボキシル基を表す。）

（４）特開２００４－２５１９６３号公報に開示されている化学式（４）で表される含金属ジスアゾ化合物又はその塩。

（式中、Ｍは銅、ニッケル、亜鉛及び鉄から選ばれる遷移金属を表し；Ａ^１は置換されていてもよいフェニル又は置換されていてもよいナフチルを表し；Ｂ^１は置換されていてもよい１－又は２－ナフトール残基を表し、そのナフトールの水酸基はアゾ基の隣接位にあって、Ｍで表される遷移金属と錯結合しており；Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立に、水素、低級アルキル、低級アルコキシ、カルボキシル、スルホ、スルファモイル、Ｎ－アルキルスルファモイル、アミノ、アシルアミノ、ニトロ又はハロゲンを表す。）

（５）化学式（５）で表されるトリスアゾ化合物。

（式中、Ａ^２及びＢ^２はそれぞれ独立に、置換されていてもよいフェニル又は置換されていてもよいナフチルを表し；Ｒ^３及びＲ^４はそれぞれ独立に、水素、低級アルキル、低級アルコキシ、カルボキシル、スルホ、スルファモイル、Ｎ－アルキルスルファモイル、アミノ、アシルアミノ、ニトロ又はハロゲンを表し；ｍは０又は１を表す。）

（６）特開平３－１２６０６号公報に開示された化学式（６）で表される水溶性化合物又はこの銅錯塩化合物。

（式中、Ａはメチル基で置換されたフェニル基又はナフチル基を表し、Ｒはアミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基又はフェニルアミノ基を表す。）

（７）特開平２－６１９８８号公報に開示された化学式（７）で表される水溶性ジスアゾ化合物又はこの銅錯塩化合物。

（８）その他、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　１２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　２８、　Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　４４、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　１４２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｏｒａｎｇｅ　２６、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｏｒａｎｇｅ　３９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｏｒａｎｇｅ　７１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｏｒａｎｇｅ　１０７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｅｄ　２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｅｄ　３１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｅｄ　７９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｅｄ　８１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｅｄ　１１７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｒｅｄ　２４７、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｇｒｅｅｎ　８０、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｇｒｅｅｎ　５９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｌｕｅ　７１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｌｕｅ　７８、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｌｕｅ　１６８、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｌｕｅ　２０２、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｖｉｏｌｅｔ　９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｖｉｏｌｅｔ　５１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｒｏｗｎ　１０６、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ　Ｂｒｏｗｎ　２２３等が挙げられる。なお、可視域の各波長における偏光特性を補うようにこれらの染料を２種又は３種以上配合しＰＶＡに染着することによって、ニュートラルグレーを呈する色相とすることが好ましい。

　また、市販染料ではＫａｙａｆｅｃｔ　Ｖｉｏｌｅｔ　Ｐ　Ｌｉｑｕｉｄ（日本化薬社製）、ＫａｙａｆｅｃｔＹｅｌｌｏｗ　Ｙ及びＫａｙａｆｅｃｔ　Ｏｒａｎｇｅ　Ｇ、Ｋａｙａｆｅｃｔ　Ｂｌｕｅ　ＫＷ及びＫａｙａｆｅｃｔ　Ｂｌｕｅ　Ｌｉｑｕｉｄ　４００等を挙げることができる。

　また、偏光板３４は、上記製造方法で得られた偏光膜を基材に貼り合わせた構造としてもよい。基材は、偏光板３４の保護層となる部材である。基材は、任意に選択することができるが、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、アクリルフィルム、環状オレフィン系フィルム等を用いてもよい。一例として、ＴａｃＢｒｉｇｈｔ社製Ｐ９６０ＧＬ等を適用することができる。基材の厚さは、これに限定されるものではないが、２０以上２００μｍ以下としてもよい。熱や湿度に対する光学変化が少なく、且つ収縮や反りを抑えた偏光子を得るためには、偏光膜の両面に基材を設けることが好ましい。

［粘接着層］
　粘接着層３２は、偏光板３４と第１支持板３０とを貼り合わせるための層である。また、粘接着層３６は、偏光板３４と第２支持板３８とを貼り合わせるための層である。粘接着層３２及び粘接着層３６に用いられる粘着剤又は接着剤は、特に限定されるものではなく、難燃性の接着剤であればよい。また、粘接着層３２及び粘接着層３６は、偏光板３４と第１支持板３０又は第２支持板３８との間に熱応力等の力が働いた場合にその力を吸収（緩衝）させるような材料としてもよい。粘接着層に用いられる粘接着剤としては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール系樹脂、ウレタン樹脂等にイソシアネート系化合物、エポキシ化合物等を配合した接着剤成分、又はアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の粘着剤成分が挙げられる。例えば、粘接着層３２及び粘接着層３６には、ポリビニルアルコール系の粘着剤又は接着剤を用いてもよい。粘接着層３２及び粘接着層３６の膜厚は、１μｍ以下としてもよい。

　また、粘接着層３２及び粘接着層３６を適用することによって、従来に比べて燃焼性の低い偏光カバー１８を提供することができる。特に、粘接着層３２及び粘接着層３６としてポリビニルアルコール系の接着剤を用いることによって燃焼性を低下させることができる。また、粘接着層３２及び粘接着層３６の膜厚を１μｍ以下とすることによって、さらに燃焼性を低下させることができる。

　また、粘接着層Ａは、紫外線吸収層Ｂ及びハードコート層Ｃを第１支持板３０の表面に貼り合わせるための層である。粘接着層Ａに用いられる粘接着剤としては、特に限定されないが、ポリビニルアルコール系樹脂、ウレタン樹脂等にイソシアネート系化合物、エポキシ化合物等を配合した接着剤成分、又はアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の粘着剤成分が挙げられる。例えば、粘接着層Ａにはアクリル系樹脂を用いることが好ましい。

　粘接着層Ａの厚さは、特別な制限はなく、物性を考慮した通常の厚さに設定してもよい。粘接着層Ａの厚さは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。

　粘接着層３２，粘接着層３６及び粘接着層Ａを形成する方法は、特に制限されず、例えば、アクリル系又はポリエステル系の粘着剤の固形成分をトルエンやメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶剤で希釈した粘着剤組成物を被接着物体に塗布し、さらにラミネートした後に、塗布された粘着剤組成物を硬化させる方式とすることができる。また、液滴方式等を適用してもよい。

［支持板］
　第１支持板３０及び第２支持板３８は、偏光部材１８を機械的に支持するための部材である。すなわち、第１支持板３０は、粘接着層３２を介して偏光板３４の表面に貼り付けられる。また、第２支持板３８は、粘接着層３６を介して偏光板３４の裏面に貼り付けられる。

　第１支持板３０及び第２支持板３８は、難燃性プラスチック板を含んでもよい。すなわち、第１支持板３０及び第２支持板３８を難燃性プラスチック板で構成とすることによって、偏光部材１８として難燃性が要求される自動車等に搭載するための規格にあったＨＵＤ装置１００を実現することができる。

　例えば、第１支持板３０及び第２支持板３８は、ポリカーボネート（ＰＣ）板、アクリル樹脂板、セルロース板、ナイロン板等としてもよい。アクリル樹脂板は、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等とすることができる。また、第１支持板３０及び第２支持板３８は、可燃材料を不燃処理した材料としてもよい。偏光部材１８の機械的な強度を考慮すると、第１支持板３０及び第２支持板３８は、それぞれ５０μｍ以上の厚さとしてもよい。

　また、第１支持板３０及び第２支持板３８は、ポリカーボネート（ＰＣ）に金属、ハロゲン、リンの少なくとも１つを混合させた、又は、コーティングして難燃性化させた材料を用いてもよい。価格、色づき、ポリカーボネート（ＰＣ）の特性及び環境への影響を考慮すると、ハロゲンのうち臭素を用いてもよい。ポリカーボネート（ＰＣ）に金属、ハロゲン、リンの少なくとも１つを混合させる場合、選択した原料をポリカーボネート（ＰＣ）に混練させてもよい。

　また、第１支持板３０及び第２支持板３８は、単層ではなく、複数の層を積層した構造としてもよい。例えば、主板をポリカーボネート（ＰＣ）板とし、それに副板としてアクリル樹脂板を積層した構造としてもよい。

　ここで、第１支持板３０及び第２支持板３８は、偏光部材１８を透過した像に歪みを生じさせないために表面が平坦なものを使用してもよい。また、第１支持板３０及び第２支持板３８は、偏光部材１８を透過した光（偏光光）が乱されないように、透過光に位相差を生じさせないような低位相差のものを使用してもよい。

　さらに、第１支持板３０及び第２支持板３８には、表面保護のためにＨＣ（Ｈａｒｄ　Ｃｏａｔ）、ＡＧ（Ａｎｔｉ－Ｇｌａｒｅ）、ＡＲ（Ａｎｔｉ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）、ＬＲ（Ｌｏｗ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）等の保護層を設けてもよい。

　ただし、偏光部材１８の曲がりの発生を抑制するために、副板や保護層を設ける場合には偏光部材１８の膜厚方向に沿って上下対称の構造としてもよい。

　偏光部材１８をＨＵＤ装置１００に搭載する際には、表示器１２から出力されて偏光部材１８を透過する光（直線偏光光）の偏光方向と偏光部材１８の偏光板３４の偏光方向とが平行になるように配置してもよい。

　これにより、ＨＵＤ装置１００の外部から偏光部材１８に入射する光（太陽光等）を大幅にカットできると共に、表示器１２から出力される光の大部分を透過できる偏光部材１８を提供することができる。したがって、画像の視認性を高めたＨＵＤ装置１００を実現することができる。

　また、偏光板３４の表面及び裏面を第１支持板３０及び第２支持板３８で支持することによって偏光部材１８の機械的な強度を高めることができる。

　さらに、偏光板３４を表面側及び裏面側から膜厚方向に対称となるように第１支持板３０及び第２支持板３８で挟み込むことによって、偏光部材１８に熱応力が加わったときの反りを抑制することができる。すなわち、表示器１２からの光や外部からの太陽光の照射によって偏光部材１８が加熱された場合に、偏光板３４の表面側において第１支持板３０との界面に発生する応力と偏光板３４の裏面側において第２支持板３８との界面に発生する応力とをバランスさせることで偏光部材１８に生ずる反り（曲がり）や変形を抑制することができる。このような構成は、特に、耐熱性が必要とされる車載用のＨＵＤ装置１００において有利な効果となる。

［紫外線吸収層］
　偏光部材１８では、第１支持板３０の表面に紫外線吸収層Ｂとハードコート層Ｃを備える。紫外線吸収層Ｂは、紫外光による第１支持板３０の変色を抑制し、ＨＵＤ装置１００の表示性能の劣化を抑えるために設けられる。

　紫外線吸収層Ｂは、４００ｎｍ以下の波長の光を吸収する層を意味し、紫外線吸収性を有する材料のみで形成される層だけでなく、樹脂フィルム等に紫外線吸収剤を含有して形成する層を含む。また、紫外線吸収剤を後述するハードコート層Ｃに添加する構成としてもよい。

　紫外線吸収層Ｂは、単層でも、２層以上の多層でもよく、各層の積層方法は特に限定されない。例えば、第１支持板３０と紫外線吸収層Ｂを接着剤又は粘着剤を介して積層してもよく、別途の媒介物を用いることなく第１支持板３０に紫外線吸収層Ｂを載せ置いてもよい。また、第１支持板３０を形成する樹脂と紫外線吸収層Ｂを形成する樹脂を共押出する方法によって行われるか、又は第１支持板３０上に紫外線吸収層Ｂを形成する樹脂をコーティングする方法を採用してもよい。

　紫外線吸収層Ｂに用いられる紫外線吸収剤は、波長３８０ｎｍ以下の紫外線の吸収性能に優れ、かつ波長４００ｎｍ以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。具体的には、紫外線吸収剤を含む紫外線吸収層Ｂの波長３８０ｎｍでの自然光透過率が１０％以下であり、好ましくは５．０％以下であり、より好ましくは３．０％以下であり、特に好ましくは１．０％以下である。波長３８０ｎｍ以下の透過率は、一般に、紫外線吸収剤の含有量に依存するものであるから、当該含有量がより多いことにより当該透過率は低下し、外光に含む紫外線に対してより長時間の耐光効果をもたらすことができる。波長３８０ｎｍにおける透過率が５．０％を超える場合、波長３８０ｎｍ以下の紫外線光を完全に吸収しきれず、第１支持板３０まで紫外線光が透過してしまい、変色劣化（黄変劣化等）を招くことになる。波長３８０ｎｍの透過率が１．０％以下である場合、波長３８０ｎｍ以下の紫外線光は、ほぼ完全に吸収されるため、第１支持板３０の変色劣化（黄変劣化等）を遅延させることができる。

　なお、紫外線吸収層Ｂの波長４００ｎｍ以上の自然光透過率は７０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。すなわち、波長４００ｎｍの透過率が７０％以上であることにより、紫外線吸収層Ｂが変色劣化（例えば、黄味に着色すること）を抑えることができる。また、可視光全域において高透過率であることにより、偏光部材として積層しても当該光学特性を低下させにくい。

　紫外線吸収剤としては、例えば、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の有機系紫外線吸収剤等が挙げられる。これらの材料は、１種単独で用いても又は複数種添加してもよい。後述する樹脂フィルム中の紫外線吸収剤の配合割合は、使用する樹脂フィルム形成材料により異なるが、０．１重量％以上２０重量％であることが好ましく、０．５重量％以上１０重量％以下であることがより好ましい。配合量が０．１重量％未満の場合、波長３８０ｎｍ以下の透過率を十分に下げることができず、長期間の耐光性を得ることができない。配合量が２０重量％を超える場合、紫外線吸収層Ｂからブリードアウト（フィルムの表面に添加物が浮き出てくる現象）し、さらに、ブリードアウトしたものが外観上の欠点となるおそれがある。

　樹脂フィルム形成材料としては、光透過性が高いものであれば特に限定されず、例えば、セルロースエステル系樹脂、オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ゼラチン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等及びこれらの混合物、共重合物が挙げられる。

　セルロースエステル系樹脂の具体例としては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリプロピオネート、セルロースジプロピオネート等が挙げられる。また、これらの共重合物や、水酸基の一部を他種の置換基等で修飾されたもの等も挙げられる。これらの中でも、セルローストリアセテートが特に好ましい。セルローストリアセテートとしては多くの製品が市販されており、入手容易性やコストの点でも有利である。特に、市販されている液晶偏光板用保護フィルムは、染料やＰＶＡフィルムが紫外線により分解したり寸法が変化したりすることを防止するために、適度の紫外線吸収剤が添加されており、好ましく用いることができる。

　偏光部材１８に樹脂層又は樹脂フィルムを積層することにより、偏光板３４を中心に非対称な構成となる。したがって、高温環境に晒された場合に偏光部材１８の反り（カール）等を抑制する必要がある。反りの要因としては、樹脂材料ごとの熱膨張性に伴う寸法変化の差が挙げられる。一般的な樹脂材料は、温度に比例して単調膨張する特性を有する。したがって、積層による偏光部材１８の反りを抑える観点では、樹脂材料の熱膨張係数がより小さいもの用いることが好ましい。その他に、偏光部材１８の片側のみに樹脂層又は樹脂フィルムを積層した場合であっても、偏光子を有する層（ＰＶＡ層）を中心に、厚みが上下対称に等しくなるように異なる厚みの支持板等を組み合わせ、膜厚方向に沿って上下対称の構造となるように偏光部材１８を構成としてもよい。さらに、偏光板３４の反対側にも同じ厚みの樹脂層又は樹脂フィルムを積層し、偏光板３４を中心に対称な構成としてもよい。

　セルローストリアセテートは、一般的な樹脂と同様の熱膨張特性を有しているが、高温になるにつれて樹脂中の含水率が低下することによる乾燥収縮が並行して伴う性質を有しており、膨張と収縮のバランスによって温度変動に伴う寸法変化が少ない樹脂材料として好ましく用いることができる。

　また、セルローストリアセテートのフィルムは、樹脂系フィルムの中で透明性に優れるため、偏光部材１８として積層しても光学特性が低下しにくい利点がある。さらに、セルローストリアセテートのフィルムは、ポリカーボネート系樹脂や（メタ）アクリル系樹脂のフィルムよりも高い押し硬度性を有している。したがって、後述するハードコート層Ｃを設けた構成において容易に高い硬度を得ることができる。これは、樹脂系フィルムと併せて設けたハードコート層Ｃの硬度は、下地となる樹脂系フィルムの物性に依存するためである。なお、樹脂系フィルム用のハードコート剤として市販にある多官能（メタ）アクリレート等の紫外線硬化樹脂を適用することができ、ハードコート層Ｃとフィルム間の密着性を容易に確立することができる。

　セルローストリアセテートの市販品の例としては、フジタック（登録商標）ＴＤ８０（富士フィルム（株）製）、フジタック（登録商標）ＴＤ８０ＵＦ（富士フィルム（株）製）、フジタック（登録商標）ＴＤ８０ＵＺ（富士フィルム（株）製）、フジタック（登録商標）ＴＤ４０ＵＺ（富士フィルム（株）製）、ＫＣ８ＵＸ２Ｍ、ＫＣ４ＵＹ、ＫＣ６ＵＡＷ（コニカミノルタオプト（株）製）等が挙げられる。

　（メタ）アクリル系樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル等のポリ（メタ）アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル－（メタ）アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル－（メタ）アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル－アクリル酸エステル－（メタ）アクリル酸共重合体、（メタ）アクリル酸メチル－スチレン共重合体（ＭＳ樹脂等）、脂環族炭化水素基を有する重合体（例えば、メタクリル酸メチル－メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル－（メタ）アクリル酸ノルボルニル共重合体等）が挙げられる。好ましくは、ポリ（メタ）アクリル酸メチル等のポリ（メタ）アクリル酸Ｃ１－６アルキルが挙げられる。（メタ）アクリル系樹脂として、より好ましくは、メタクリル酸メチルを主成分（５０重量％以上１００重量％以下、好ましくは７０重量％以上１００重量％以下）とするメタクリル酸メチル系樹脂が用いられる。

［ハードコート層］
　ハードコート層Ｃは、フィルムの表面硬度を高める機能を有し、表面の擦り傷防止等の目的で設けられる。ハードコート層Ｃは、ＪＩＳ　Ｋ　５６００－５－４に規定される鉛筆硬度試験で、Ｈまたはそれより硬い値を示すことがより好ましい。このハードコート層Ｃを形成した場合、製造工程又は最終製品において、例えば表面の汚れを取るために布等で表面を擦った際でも傷を入り難くすることができる利点がある。

　ハードコート層Ｃを形成する材料は、一般に、熱や光によって硬化するものである。例えば、有機シリコーン系、メラミン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタンアクリレート系等の有機ハードコート材料や、二酸化ケイ素等の無機ハードコート材料が挙げられる。

　紫外線吸収層Ｂ及びハードコート層Ｃの膜厚は、紫外線吸収性及びハードコート性のそれぞれが求められる性能に応じて異なるため一概には言えないが０．１μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。膜厚が０．１μｍ未満の場合、十分な表面硬度性を得ることができず、また、長期間の耐光性を得るために樹脂重量部当たりの紫外線吸収剤をより多く添加しなければならない。膜厚が２００μｍを超える場合、偏光部材１８の総厚が大きくなり、ＨＵＤ装置から投射される画像に二重映り（投射像が二重に映る現象）を生じるおそれがある。また、後述する成膜法において平滑な表面性を得ることが容易ではなくなるおそれがある。なお、偏光部材１８に内在する歪み（「うねり」ともいう）は、投射される画像の品位に影響するため、紫外線吸収層Ｂ及びハードコート層Ｃは平滑な表面性を有してもよい。したがって、コーティングのし易さや紫外線透過量を抑える点から１μｍ以上１００μｍ以下とすることがより好ましく、１０μｍ以上８０μｍ以下とすることがさらに好ましく、４０μｍ以上７０μｍ以下とすることが特に好ましい。これにより、紫外線吸収層Ｂ及びハードコート層Ｃは、偏光部材１８の総厚の増加を抑えつつ、表面硬度性と紫外線吸収性に優れ、平滑な表面性を兼ね備えることができる。

　また、紫外線吸収層Ｂ及びハードコート層Ｃとの複合層から形成される場合も、各層の全膜厚が上記範囲に入ることが望ましい。

　ハードコート層Ｃの成膜法は、ロールコート法、ディッピング法、グラビアコート法、バーコード法、スピンコート法、スプレーコート法、プリント法等の公知の方法を採用することができる。また、紫外線吸収層Ｂとハードコート層Ｃとの複合層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、紫外線吸収層Ｂ又は第１支持板３０上に直接ハードコート層Ｃを構成する樹脂をコーティングする方法、粘着剤又は接着剤等を介して積層する方法等を適用することができる。

［偏光部材の光学特性］
　偏光部材１８の透過率は、太陽光等の外光の遮光効果と液晶から出射される偏光の光量（出射光の輝度）のバランスより設定され得る。前記の効果を両立させる場合、偏光部材１８の自然光透過率は、３０％以上５０％以下が好ましく、３５％以上４５％以下がより好ましく、３７．５％以上４２．５％以下が特に好ましい。すなわち、これに対応する偏光部材１８の直線偏光光透過率としては、６０％以上９５％以下が好ましく、７０％以上９０％以下がより好ましく、７５％以上８５％以下が特に好ましい。自然光透過率が３０％未満の場合、太陽光等の外光の遮光効果が高くなるが、表示装置からの出射光量が遮られ、十分な表示輝度が得られないおそれがある。反対に、自然光透過率が５０％を超える場合は、より高い表示輝度が得られるが、外光の遮蔽効果が薄れることになる。

　自然光透過率は、日本分光株式会社製Ｖ－７１００又は株式会社日立製作所製Ｕ－４１００により測定することができる。具体的には、偏光板を作製し、該偏光板を１枚使用したときの透過率を単体透過率Ｙｓ、２枚の該偏光板を吸収軸方向が同一となるように重ねた場合の透過率を平行位透過率Ｙｐ、２枚の該偏光板を吸収軸が直交するように重ねた場合の透過率を直交位透過率Ｙｃとする。それぞれの透過率は、３８０～７００ｎｍの波長領域で、所定波長間隔ｄλ（ここでは５ｎｍ）おきに分光透過率τλを求め、数式（１）により算出する。数式（１）において、Ｐλは標準光（Ｃ光源）の分光分布を表し、ｙλは２度視野等色関数を表し、τλは分光透過率を表す。

　直線偏光光の透過率は、偏光板に絶対偏光光を入射し、その絶対偏光光の振動方向と本開示の偏光板の吸収軸方向が直交（該絶対偏光子と偏光板の吸収軸が平行）となるようにして測定して得られる透過率であり、絶対平行透過率Ｋｙと表す。ここで、絶対平行透過率Ｋｙは、上記で求めた単体透過率Ｙｓ及び直交位透過率Ｙｃを数式（２）に代入して求めることができる。なお、絶対平行透過率Ｋｙは、表示装置の設計や偏光板の波形特性に応じて、例えば３８０～７００ｎｍの各波長の所定の波長の透過率のみを求めてもよいし、所定の波長範囲の平均値で表してもよい。

［応用例１］
　自動車の運転者らが偏光サングラスを装着した場合、サングラスの偏光軸とＨＵＤ装置から投射し反射される表示像の偏光軸とが一致し視認できなくなるおそれがある。そこで、本開示における実施形態において、例えば、平面ミラー１４と凹面ミラー１６との光路の間に位相差板を設け、表示装置から投射される偏光光の光軸を当該光軸に対して１～３０°ずらすことによって視認性の問題を解消することができる。

　ここで、位相差板は、例えば、位相差フィルムをガラス板に粘接着層を介して貼り合せたものが好ましい。また、位相差フィルムとしては、λ／２位相差フィルム、または二枚のλ／４位相差フィルムを積層したものが挙げられる。

［応用例２］
　本開示の偏光部材１８に遮熱層を設けることで太陽光からの赤外線（熱線）をカットし、太陽光によるＨＵＤ装置内部の温度上昇を緩和することができる。遮熱層は赤外線をカットする（透過させない）特性を有する材料を含む層であり、赤外線を吸収する吸収型と赤外線を反射する反射型とに大別される。偏光部材１８に吸収型または反射型のいずれの態様を適用しても、可視光域に着色が少なく透明性に優れるものが望ましい。遮熱層は、偏光部材１８を構成する粘接着層に遮熱性を有する材料を含ませることで構成してもよいし、偏光部材１８を構成するいずれかのフィルム表面に遮熱性を有する材料を製膜して設けてもよい。

（実施例）
　以下、実施例により本開示を更に具体的に説明するが、本開示の適用範囲は実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
　偏光板３４（ポラテクノ社製の染料系偏光板ＥＨＣ－１２５Ｕ（膜厚２１５μｍ））の両面に第１支持板３０及び第２支持板３８としてポリカーボネート（ＳＡＢＩＣ製　ＬＥＸＡＮ８０１０ＶＭＣ）を粘接着層３２及び粘接着層３６としてアクリル系粘着剤により貼り合わせた。さらに、第１支持板３０の表面に、厚さ５μｍのアクリル系樹脂でコーティングされたトリアセチルセルロースフィルム（コニカ製　ＫＣ６ＵＡＷ）を、アクリル系粘着剤を介して接着して偏光部材１８を作製した。なお、使用したトリアセチルセルロースフィルムには紫外線吸収剤としてベンゾトリアゾール系化合物が２．０％添加されており、３８０ｎｍの波長の自然光透過率は２．６％であった。

　実施例１における偏光部材１８の自然光透過率は数式１より計算した結果４０％であり、太陽光を約６０％カットできた。また、偏光部材１８の直線偏光光透過率は数式２より計算し７８％であり、液晶からの光は７８％透過できた。

［実施例２］
　ＴＡＣフィルム（コニカ製　ＫＣ６ＵＡＷ）の代わりに、紫外線吸収剤としてベンゾトリアゾール系化合物を２．０％添加したポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を用いて、第１支持板３０としてポリカーボネート樹脂と共押出する方法によって積層した以外は実施例１と同様にして偏光部材１８を作製した。

［比較例１］
　アクリル系樹脂でコーティングされたＴＡＣフィルム（コニカ製　ＫＣ６ＵＡＷ）の代わりに、第１支持板３０の表面に厚さ５μｍのアクリル系樹脂でコーティングしてハードコート層Ｃを形成した以外は実施例１と同様にして偏光部材を作製した。

［試験結果］
　実施例１及び比較例１で得られた偏光部材について、以下の方法と条件で、鉛筆硬度試験と耐光性試験を行った。

＜鉛筆硬度試験＞
　ＪＩＳ　Ｋ　５６００－５－４（１９９９）に記載の鉛筆硬度評価を行った。ハードコート層Ｃを温度２５℃、相対湿度６０％で２時間調湿した後、ＪＩＳ　Ｓ　６００６（２００７）に規定するＨＢ～４Ｈの試験用鉛筆を用いて、４．９Ｎの荷重にて、各鉛筆で５回引っ掻いた際の、傷が発生しなかった本数を測定し、下記基準で判定をした。
　〇：鉛筆で５回引っ掻いた際、傷が発生する回数が０～２回。
　×：鉛筆で５回引っ掻いた際、傷が発生する回数が３回以上であり、許容範囲外。

　表１より、実施例１の偏光部材１８は、鉛筆硬度Ｈより硬い値を示したのに対し、比較例１の偏光部材は鉛筆硬度Ｂ程度しかないことが確認できた。

＜耐光性試験＞
　次に、（株）ＡＴＬＡＳ社製キセノンアーク　Ｃｉ４０００で、槽内温度６５℃の環境下、３００～４００ｎｍの紫外光を強度６０Ｗ／ｍ^２の条件でハードコート層Ｃ側から２４０時間、５００時間、６００時間を照射した後の自然光透過率（％）を測定した。実施例１で得られた偏光部材１８の結果を図５に、比較例１で得られた偏光部材の結果を図６に示す。

　図４に示すように、実施例１の偏光部材１８の自然光透過率は初期から６００時間経過後で、４０％前後を維持し、ほぼ変化がなかった。これに対して、図５に示すように、比較例１の偏光部材は、４００ｎｍの波長領域での自然光透過率は初期値で３０％程度であったものが、６００時間経過後では１０％程度まで低下した。すなわち、比較例１の偏光部材は、紫外光を長時間照射することによって第１支持板３０が変色を起こし、それによって自然光透過率が低下したと推察される。

　以上より、本開示の偏光部材を偏光カバーとしてＨＵＤ装置１００に用いることによって、表面硬度に優れ、かつ車載での使用においても耐光性に対する高い信頼性を有するＨＵＤ装置１００を提供することができる。 

Claims (10)

1. 　偏光部材であって、
   　偏光子を有し、染色系偏光材料を用いた偏光板と、
   　前記偏光板の表面に粘接着層を介して貼り合わされた第１支持板と、
   　前記偏光板の裏面に粘接着層を介して貼り合わされた第２支持板と、
   　前記第１支持板又は前記第２支持板の少なくとも一方の表面に、３８０ｎｍの波長での自然光透過率が１０％以下である紫外線吸収層と、ハードコート層と、を備えた偏光部材。
2. 　請求項１に記載の偏光部材であって、
   　前記紫外線吸収層及び前記ハードコート層の膜厚は４０μｍ以上７０μｍ以下である偏光部材。
3. 　請求項１又は２に記載の偏光部材であって、
   　前記第１支持板又は前記第２支持板の表面と前記紫外線吸収層又は前記ハードコート層との間に粘接着層を備え、
   　当該粘接着層の膜厚は５μｍ以上２０μｍ以下である偏光部材。
4. 　偏光部材であって、
   　偏光子を有し、染色系偏光材料を用いた偏光板と、
   　前記偏光板の表面に粘接着層を介して貼り合わされた第１支持板と、
   　前記偏光板の裏面に粘接着層を介して貼り合わされた第２支持板と、
   　前記第１支持板又は前記第２支持板の少なくとも一方の面に、３８０ｎｍの波長での自然光透過率が１０％以下である紫外線吸収剤を含むハードコート層を備えた偏光部材。
5. 　請求項４に記載の偏光部材であって、
   　前記ハードコート層の膜厚は４０μｍ以上７０μｍ以下である偏光部材。
6. 　請求項４又は５に記載の偏光部材であって、
   　前記第１支持板又は前記第２支持板の少なくとも一方の表面と前記ハードコート層との間に粘接着層を備え、
   　当該粘接着層の膜厚は５μｍ以上２０μｍ以下である偏光部材。
7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の偏光部材であって、
   　前記第１支持板及び／又は前記第２支持板は、難燃性プラスチック板を含む偏光部材。
8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の偏光部材であって、
   　直線偏光光の透過率は６０％以上９５％以下である偏光部材。
9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の偏光部材であって、
   　表示器から出力されて偏光部材を透過する偏光光と偏光方向が平行となるように配置され、透過した画像の虚像を投影画像として投影するヘッドアップディスプレイに用いられる偏光部材。
10. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の偏光部材と、
    　画像を出力する表示器と、
    　前記表示器を収納する筐体と、を備えるヘッドアップディスプレイであって、
    　前記偏光部材は、前記表示器から出力される画像を前記筐体の外部へ透過する透光カバーとして用いられているヘッドアップディスプレイ。
     

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