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WO2024058138A1 - ヘッドアップディスプレイシステム及びヘッドアップディスプレイ用光学機能層 - Google Patents

ヘッドアップディスプレイシステム及びヘッドアップディスプレイ用光学機能層 Download PDF

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Publication number
WO2024058138A1
WO2024058138A1 PCT/JP2023/033087 JP2023033087W WO2024058138A1 WO 2024058138 A1 WO2024058138 A1 WO 2024058138A1 JP 2023033087 W JP2023033087 W JP 2023033087W WO 2024058138 A1 WO2024058138 A1 WO 2024058138A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
angle
retardation
glass
head
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/033087
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
知宏 高橋
義彦 平良
光則 中村
智之 早崎
悦幸 矢作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kayaku Co Ltd filed Critical Nippon Kayaku Co Ltd
Priority to EP23865491.7A priority Critical patent/EP4567496A1/en
Priority to CN202380064903.3A priority patent/CN119856097A/zh
Priority to JP2024546961A priority patent/JPWO2024058138A1/ja
Publication of WO2024058138A1 publication Critical patent/WO2024058138A1/ja
Priority to US19/076,217 priority patent/US20250208410A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
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    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
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    • G02B2027/0192—Supplementary details
    • G02B2027/0194—Supplementary details with combiner of laminated type, for optical or mechanical aspects

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display system and an optical functional layer suitable for application to a head-up display.
  • HUD head-up displays
  • LCD liquid crystal display
  • the light emitted from the image display means is reflected by the reflecting mirror and further reflected by the windshield before reaching the viewer. Although the viewer sees an image projected onto the windshield, the image appears to be located at an image position farther away than the windshield.
  • the driver can obtain a variety of information without having to move his/her line of sight while keeping his/her gaze fixed on the front of the windshield, making it safer than traditional car navigation systems that require the driver to move his or her line of sight. be.
  • the display information is projected onto the actual scenery seen through the windshield, but since the display light is reflected by two surfaces of the windshield, one on the indoor side and one on the outdoor side, the reflected image is a double image. Therefore, there was a problem that the displayed information was difficult to see.
  • Patent Document 1 states that when S-polarized display light is incident at the Brewster angle on an automobile windshield equipped with a film-like optical polarizer inside, the surface of the windshield on the inside of the vehicle is A portion of the polarized light is reflected, the S-polarized light transmitted through the surface is converted to P-polarized light by an optical rotator, and then all of the P-polarized light is emitted to the outside of the vehicle at the surface of the windshield on the outside of the vehicle to prevent double images. is disclosed.
  • a light-reflecting film made using a cholesteric liquid crystal layer to reflect circularly polarized light is used as a light-control film sandwiched between two quarter-wave plates.
  • a technique for making polarized light incident is known (Patent Document 2). In this technology, incident linearly polarized light is converted into circularly polarized light by a quarter-wave plate, and the converted circularly polarized light is reflected by a light reflective film made using a cholesteric liquid crystal layer, making it visible to the observer. enable.
  • an object of the present invention is to provide a head-up display system and an optical functional layer for a head-up display that are excellent in suppressing the occurrence of double images.
  • a head-up display includes an image display unit that emits display light indicating a display image, and functional glass on which an image projected from the image display unit is projected,
  • the functional glass includes an optical functional layer exhibiting reverse wavelength dispersion,
  • the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is 20° or more and 70° or less, and With respect to the functional glass, a reflected image is visible within a viewing angle range of Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) ⁇ 15°.
  • the optical functional layer for a head-up display system is provided in the head-up display system.
  • the present invention it is possible to provide a head-up display system and an optical functional layer for a head-up display that are excellent in suppressing the occurrence of double images.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a head-up display system according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the head-up display system according to the present invention.
  • 1 is a schematic side sectional view showing one embodiment of an optical functional layer for a head-up display according to the present invention.
  • 4 is a schematic side sectional view showing an embodiment of an optical laminate including the optical functional layer shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a schematic side sectional view showing an embodiment of functional glass including the optical laminate shown in FIG. 4.
  • the expression “for head-up display” may be omitted and simply referred to as an optical functional layer, an optical laminate, or a functional glass.
  • terms such as “(meth)acryloyl” and “(meth)acrylate” mean “acryloyl” or “methacryloyl”, “acrylate” or “methacrylate”, respectively.
  • a “head-up display” may be referred to as a HUD, and a film used for a retardation layer may be referred to as a retardation film.
  • a head-up display includes an image display unit that emits display light indicating a display image, and functional glass on which an image projected from the image display unit is projected.
  • the functional glass includes an optical functional layer exhibiting reverse wavelength dispersion, and the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is 20° or more and 70° or less, and furthermore, the Brewster angle with respect to the functional glass is The reflected image is visible within a viewing angle of ⁇ -(90°-angle ⁇ ) ⁇ 15°.
  • the optimal viewing angle is applied at various windshield angles, and double images occur even in various vehicle types. This allows viewers to use the head-up display system without stress over a wide viewing angle range.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the HUD system of the present invention.
  • the HUD system shown in FIG. 1 projects display light indicating a display image from an image display means (display device) 2, a reflector 3 that reflects the display light emitted from the image display means 2, and an image display means 2. and functional glass 4 on which the image is projected.
  • the display light emitted from the image display means 2 is reflected by a reflecting mirror 3, and the reflected display light is projected onto a functional glass 4 that functions as a windshield, and is projected onto the observer 1 via an optical path 5.
  • the virtual image of the display image 6 can be visually recognized.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the HUD system of the present invention.
  • the HUD system shown in FIG. 1 projects display light indicating a display image from an image display means (display device) 2, a reflector 3 that reflects the display light emitted from the image display means 2, and an image display means 2. and functional glass 4 on which the image is projected.
  • the display light emitted from the image display means 2 is incident on the functional glass 4 via the reflecting mirror 3, but it is directly incident on the functional glass 4 from the image display means 2. You may do so. Further, display light indicating a display image is emitted from the image display means 2, reflected by a reflecting mirror 3, and passed through a polarizing plate before reaching the functional glass 4. The functional glass 4 may be irradiated with desired polarized light by adjusting the emitted display light.
  • the angle of incidence of the projection light containing the display image on the windshield is generally between about 60° and 70°, and the viewing angle at which the reflected image is visible is usually set to an angle of about 5° downward from the driver's horizontal line of sight.
  • the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is between 20° and 70°, and further, the reflected image is visible within a viewing angle range of Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) ⁇ 15° with respect to the functional glass.
  • the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is the angle at which the functional glass is inclined with respect to the support on which the functional glass is installed, and in the HUD system shown in Figure 1, it means the angle ⁇ between the functional glass 4 and the dashed line tangent to it.
  • the functional glass 4 is the windshield of a vehicle
  • such angle ⁇ is the angle at which the windshield is inclined toward the inside of the vehicle.
  • Brewster's angle ⁇ is the angle of incidence at which the reflectance of p-polarized light becomes zero when the display light is incident on the surface of the functional glass.
  • the angle at which the display light is incident with respect to the axis perpendicular to the functional glass 4 shown by the dashed line is the angle ⁇ at which the reflectance of p-polarized light becomes zero.
  • the light is incident from air with a refractive index of 1 onto glass with a refractive index of approximately 1.5, so the Brewster's angle ⁇ is approximately 56°.
  • the Brewster angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) when the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is 20° or more and 70° or less, the Brewster angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) ⁇ 15° with respect to the functional glass
  • the reflected image is visible within the range of the viewing angle, but such viewing angle is the value calculated by Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ), Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) It may be at least one of the values calculated at ⁇ 15°.
  • the viewing angle is 16°, which is the value calculated by 56° - (90° - 50°), and the value calculated by ⁇ 15°.
  • the angle may be at least one of 31° and 1°.
  • the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is preferably 25° or more and 70° or less. By arranging the angle ⁇ within this range, the range in which double images can be suppressed is improved. Further, with respect to the functional glass, it is preferable that the reflected image is visible within a viewing angle range of Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) ⁇ 10°. When the viewing angle is within this range, the range in which double images can be suppressed is improved. Also, even at such a viewing angle, the value calculated by Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) and the value calculated by Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) ⁇ 10°. There may be at least one.
  • the display light emitted from the image display means is preferably S-polarized light or P-polarized light.
  • Such an image display means is not particularly limited as long as it can emit the desired P-polarized light or S-polarized light before it finally reaches the functional glass. ), organic EL displays (OLED), and the like.
  • the image display means is a liquid crystal display device, the emitted light is usually linearly polarized light and can be used as is.
  • the image display means is an organic EL display, for example, as shown in FIG. 2, the image display means 2 includes a light source 2A and a polarizing plate 2B capable of emitting P-polarized light or S-polarized light. Good too.
  • a liquid crystal display device or an organic EL display is provided with an optical member such as a polarizing plate or a 1/2 wavelength plate at a light exit such as a dashboard, and an image display device is used. It is also possible to make adjustments so that P-polarized light or S-polarized light can be emitted from the light source.
  • the light source used for the image display means is not particularly limited, and a laser light source, an LED light source, etc. can be used.
  • the central reflection wavelength of the retardation element constituting the optical functional layer to correspond to the emission spectrum of the light source, it is possible to more effectively sharpen the displayed image.
  • the HUD system of the present invention may include a reflecting mirror as necessary.
  • the reflecting mirror is not particularly limited as long as it can reflect the display light from the image display means toward the functional glass, and may be composed of, for example, a plane mirror or a concave mirror.
  • the concave mirror can also magnify the display light from the display device at a predetermined magnification ratio.
  • the optical functional layer included in the functional glass preferably includes at least one retardation layer, and preferably includes two retardation layers.
  • FIG. 3 shows an embodiment of an optical functional layer (an optical functional layer for HUD) included in the functional glass of the HUD system of the present invention, and the optical functional layer 10 includes two retardation layers 101. and an adhesive layer 102 that adheres each of the retardation layers 101 are laminated.
  • the adhesive layer 102 is provided adjacent to the two retardation layers 101, that is, the two retardation layers 101 are laminated on both surfaces of the adhesive layer 102.
  • the retardation layer 101 is provided on the side where a supporting substrate, which will be described later, is outside the optical functional layer 10, that is, does not come into contact with the adhesive layer 102. .
  • the retardation value of the retardation layer is preferably 200 nm or more and 350 nm or less, more preferably 220 nm or more and 300 nm or less.
  • the retardation values of each retardation layer may be the same or different, but the optical functional layers have different retardation values. It is preferable to have two retardation layers.
  • the retardation layer included in the optical functional layer is a layer that has the function of converting the polarization axis of incident light, and includes, for example, (A-1) a 1/2 wavelength plate, (A-2) a 1/4 wavelength plate. , (A-3) a laminate of a 1/2 wavelength plate and a circularly polarized light reflective layer, (A-4) a laminate of a 1/4 wavelength plate and a circularly polarized light reflective layer, (A-5) any other Examples include layers having a phase difference.
  • the retardation layer includes at least one aspect of (A-1) to (A-5) above, and when the optical functional layer includes two retardation layers, each retardation layer includes the above (A-5).
  • each of the retardation layers is preferably a (A-1) half-wave plate, and the optical functional layer includes two retardation layers, and each retardation layer is a half-wave plate (A-1). More preferably, both layers are half-wave plates.
  • two or more retardation layers may function as a 1/2 wavelength plate as a whole; for example, (A-1) to (A-5) may be combined to function as a 1/2 wavelength plate as a whole.
  • An optical functional layer may be used.
  • the 1/2 wavelength plate is a retardation element that has the function of converting P-polarized light to S-polarized light or S-polarized light to P-polarized light, that is, converting the polarization axis.
  • a retardation film made of polycarbonate or cycloolefin polymer is uniaxially stretched so that the retardation is 1/2 of the wavelength, or a horizontally aligned polymerizable liquid crystal is stretched so that the retardation is 1/2 of the wavelength. It can be obtained by orienting it to such a thickness.
  • a half-wave plate using horizontally aligned polymerizable liquid crystal includes a polymerizable liquid crystal layer as a layer having the function of converting the polarization axis, and a support on which a coating liquid forming the polymerizable liquid crystal layer is applied. It consists of a substrate. It is also possible to use the polymerizable liquid crystal layer by transferring it to another base material (for example, an interlayer film or a glass plate), but if the 1/2 wavelength plate includes two or more retardation layers, Preferably, it has one support substrate.
  • the upper limit of the thickness of such a half-wave plate is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, from the viewpoint of liquid crystal orientation.
  • the lower limit of the thickness of the half-wave plate is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more from the viewpoint of polymerizability of the liquid crystal.
  • the refractive index in the slow axis direction in the plane of the retardation element is nx
  • the refractive index in the direction perpendicular to nx in the plane of the retardation element is ny
  • the refractive index in the thickness direction of the retardation element is nz.
  • the coefficient Nz expressed by the following formula (1) is preferably controlled to be 0.3 or more and 1.0 or less, more preferably 0.5 or more and 0.8 or less.
  • the 1/2 wavelength plate includes a polymerizable liquid crystal layer
  • a liquid crystal composition constituting the polymerizable liquid crystal layer is applied onto the support substrate.
  • a 1/2 wavelength plate is used in a HUD
  • such a support substrate is preferably transparent in the visible light region in order to maintain the visibility of the displayed image, and specifically, it is transparent in the visible light range. It is sufficient if the average transmittance of visible light is 50% or more, preferably 70% or more, and more preferably 85% or more.
  • the supporting substrate may be colored, but it is preferable that it is not colored or has little coloring.
  • the refractive index of the supporting substrate is preferably 1.2 to 2.0, more preferably 1.4 to 1.8.
  • the thickness of the supporting substrate may be appropriately selected depending on the application, and is preferably 5 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less, particularly preferably 15 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the supporting substrate may be a single layer or a laminate of two or more layers.
  • the supporting substrate include triacetyl cellulose (TAC), acrylic, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyolefin, and polyethylene terephthalate (PET).
  • TAC triacetyl cellulose
  • PET polyethylene terephthalate
  • the in-plane retardation value Re is preferably 15 nm or less, more preferably 10 nm or less.
  • the retardation value Rth in the thickness direction is preferably 60 nm or less, more preferably 10 nm or less.
  • a method for producing a 1/2 wavelength plate using a nematic liquid crystal monomer having a polymerizable group will be explained.
  • a nematic liquid crystal monomer having a polymerizable group is dissolved in a solvent, and then a photopolymerization initiator is added.
  • a solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the liquid crystal monomer used, but examples include cyclopentanone, toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclopentanone and toluene are preferred.
  • this solution is applied onto a plastic substrate such as PET film or TAC film used as a supporting substrate so that the thickness is as uniform as possible, and while the solvent is removed by heating, it becomes liquid crystal and is oriented on the supporting substrate. Leave it for a certain period of time under the same temperature conditions.
  • a photo-alignment material hereinafter referred to as "alignment film coating liquid” that exhibits photo-alignment properties is applied to the plastic substrate surface by rubbing in the desired alignment direction or by irradiating polarized light.
  • the nematic liquid crystal monomer is irradiated with ultraviolet rays using a high-pressure mercury lamp or the like to fix the orientation of the liquid crystal, thereby obtaining a half-wave plate having the desired slow axis. can.
  • the main role of the 1/2 wavelength plate is to convert S-polarized light or P-polarized light that is transmitted without being reflected by the surface into P-polarized light or S-polarized light. Thereby, it is possible to reduce reflection from the support substrate disposed on the outside and suppress double images.
  • the retardation layer included in the functional glass 4 is a 1/2 wavelength plate
  • the Brewster angle ⁇ A part of the light incident on the functional glass 4 is directly reflected on the surface of the functional glass 4 and is visually recognized by the observer 1.
  • the incident light that has passed through the functional glass 4 is converted into P-polarized light by a 1/2 wavelength plate inside. Thereafter, when the light is emitted from the functional glass 4 into the air, the Brewster's angle again occurs at the interface with the air, so reflection of P-polarized light is suppressed and double images are less likely to occur.
  • the incident light on the functional glass 4 is P-polarized light
  • the incident light that has passed through the functional glass 4 is converted into S-polarized light by a 1/2 wavelength plate inside.
  • the light is reflected at the interface with the air and is visually recognized by the observer 1.
  • a quarter wavelength plate can also be used as the retardation layer.
  • a 1/4 wavelength plate is a retardation element that has the function of converting circularly polarized light into linearly polarized light. It can be obtained by stretching or by orienting horizontally oriented polymerizable liquid crystal to a thickness such that the retardation is 1/4 of the wavelength.
  • the quarter-wave plate also includes a polymerizable liquid crystal layer, similarly to the half-wave plate.
  • the quarter-wave plate is composed of a polymerizable liquid crystal layer as a layer having the function of converting the polarization axis, and a support substrate on which a coating liquid forming the polymerizable liquid crystal layer is applied. There is.
  • the same materials as the nematic liquid crystal monomer and the supporting substrate used in the above-mentioned half-wave plate can be used.
  • a phase difference element called a broadband quarter-wave plate may be used as the quarter-wave plate.
  • a broadband quarter-wave plate is a phase difference element in which the wavelength dependence of the phase difference is reduced.
  • a half-wave plate and a quarter-wave plate having the same wavelength dispersion can be connected to Examples include a retardation element stacked so that the angle formed is 60°, a polycarbonate retardation element with reduced wavelength dependence of retardation (manufactured by Teijin Corporation: Pure Ace WR-S), and the like.
  • the phase difference may change depending on the angle of incidence of the light depending on the phase difference element.
  • a method for more precisely matching the phase difference for example, by using a phase difference element whose refractive index is adjusted, it is possible to suppress changes in the phase difference due to the incident angle.
  • nx is the refractive index in the slow axis direction in the plane of the retardation element
  • ny is the refractive index in the direction perpendicular to nx in the plane of the retardation element
  • ny is the refractive index in the direction perpendicular to nx in the plane of the retardation element.
  • the upper limit of the thickness of the quarter-wave plate is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, from the viewpoint of liquid crystal orientation.
  • the lower limit of the thickness of the quarter-wave plate is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the half-wave plate or quarter-wave plate used as the retardation layer preferably includes a polymerizable liquid crystal layer containing a polymerizable liquid crystal compound.
  • a polymerizable liquid crystal compound is a nematic liquid crystal monomer that has a polymerizable group in its molecule and exhibits liquid crystallinity within a certain temperature range or concentration range. Examples of the polymerizable group include (meth)acryloyl group, vinyl group, chalconyl group, cinnamoyl group, and epoxy group. Further, in order for the polymerizable liquid crystal to exhibit liquid crystallinity, it is preferable that there is a mesogenic group in the molecule.
  • the mesogenic group is, for example, a rod-shaped or plate-shaped substituent such as a biphenyl group, a terphenyl group, a (poly)benzoic acid phenyl ester group, a (poly)ether group, a benzylideneaniline group, or an acenaphthoquinoxaline group, or It means a discotic substituent such as a triphenylene group, a phthalocyanine group, or an azacrown group, that is, a group having the ability to induce liquid crystal phase behavior.
  • Liquid crystal compounds with rod-shaped or plate-shaped substituents are known in the art as calamitic liquid crystals.
  • Nematic liquid crystal monomers having such polymerizable groups include, for example, polymerizable liquid crystals described in JP-A-2003-315556 and JP-A-2004-29824, PALIOCOLOR series (manufactured by BASF), and RMM series. (manufactured by Merck) and other polymerizable liquid crystals. These nematic liquid crystal monomers having a polymerizable group may be used alone or in combination.
  • a polymerizable compound that does not have liquid crystallinity and can react with a nematic liquid crystal monomer that has a polymerizable group.
  • examples of such compounds include ultraviolet curable resins and the like.
  • the ultraviolet curable resin include dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, a reaction product of dipentaerythritol penta(meth)acrylate and 1,6-hexamethylene diisocyanate, and a triisocyanate having an isocyanuric ring and pentaerythritol.
  • reaction products with tri(meth)acrylate reaction products of pentaerythritol tri(meth)acrylate with isophorone diisocyanate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol tetra(meth)acrylate, pentaerythritol tetra( meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, ditrimethylolpropane tetra(meth)acrylate, tris(acryloxyethyl)isocyanurate, tris(methacryloxyethyl)isocyanurate, glycerol Reaction product of triglycidyl ether and (meth)acrylic acid, caprolactone-modified tris(acryloxyethyl)isocyanurate, reaction product of trimethylolpropane triglycidyl ether
  • These ultraviolet curable resins that do not have liquid crystal properties must be added to the extent that the composition containing the nematic liquid crystal monomer does not lose its liquid crystal properties, and preferably, per 100 parts by mass of the nematic liquid crystal monomer having a polymerizable group.
  • the amount is 0.1 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 1.0 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.
  • a photopolymerization initiator is added in order to cure the composition containing them with UV light.
  • the photopolymerization initiator include 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropane-1 (IGM Resins B.V. "Omnirad 907"), 1-hydroxycyclohexylphenyl Ketone (IGM Resins B.V. “Omnirad 184”), 4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl(2-hydroxy-2-propyl)ketone (IGM Resins B.V.
  • thioxanthone 2-chlorothioxanthone (“Kayacure CTX” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 2-methylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone (“Kayacure RTX” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), isopropylthioxanthone, 2 , 4-dichlorothioxanthone (“Kayacure CTX” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 2,4-diethylthioxanthone (“Kayacure DETX” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and 2,4-diisopropylthioxanthone (“Kayacure DITX” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) ”) and other thioxanthone compounds.
  • Kayacure CTX manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
  • the photopolymerization initiator preferably Irgacure OXE01, Irgacure OXE02, Irgacure OXE03, Irgacure OXE04 (all manufactured by BASF), Omnirad TPO H, Omnirad 1300, O mnirad 184, Omnirad 369, Omnirad 379, Omnirad 819, Omnirad 127 , Omnirad 907, and Omnirad 1173 (all manufactured by IGM Resins B.V.), more preferably Omnirad TPO H, Irgacure OXE01, Irgacure OXE02, Omnirad 1300 and Omnirad 907.
  • These photopolymerization initiators can be used alone or in a mixture of a plurality of them in any proportion.
  • auxiliaries include, for example, triethanolamine, methyldiethanolamine, triisopropanolamine, n-butylamine, N-methyldiethanolamine, diethylaminoethyl methacrylate, Michler's ketone, 4,4'-diethylaminophenone, 4-dimethylaminobenzoin.
  • auxiliaries include amine compounds such as ethyl acid, (n-butoxy)ethyl 4-dimethylaminobenzoate, and isoamyl 4-dimethylaminobenzoate.
  • the amount of the photopolymerization initiator and auxiliary agent added is preferably within a range that does not affect the liquid crystallinity of the composition.
  • the amount is preferably 0.5 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or more and 8 parts by mass or less.
  • the amount of the auxiliary agent is 0.5 to 2 times the amount of the photopolymerization initiator.
  • a 1/2 wavelength plate and a 1/4 wavelength plate are used. are as described above, and as the circularly polarized light reflecting layer, for example, a cholesteric liquid crystal layer using cholesteric liquid crystal is preferable.
  • the upper limit of the thickness of the circularly polarized light reflecting layer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less from the viewpoint of orientation of cholesteric liquid crystal.
  • the lower limit of the thickness of the circularly polarized light reflecting layer is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more from the viewpoint of polymerizability of the cholesteric liquid crystal.
  • ⁇ Adhesive layer> When attaching retardation layers to each other via an adhesive layer, examples of the adhesive used as the adhesive layer include acrylic or rubber adhesives, but acrylic adhesives are easy to adjust adhesiveness, holding power, etc. Adhesives are preferred. Examples of the adhesive include ultraviolet curable resin compositions, thermosetting resin compositions, and mixtures thereof. In the case of an ultraviolet curable resin composition, the composition, which is a mixture of a plurality of monomers having an acryloyl group or an epoxy group, is irradiated with ultraviolet rays in the presence of a photopolymerization initiator and cured to bond the optical functional layers. Can be done.
  • the optical functional layers can be bonded by heating and curing the composition, which is a mixture of a plurality of monomers having epoxy groups, in the presence of an acid catalyst. Furthermore, optical functional layers can be bonded by heating and curing a composition consisting of a plurality of monomers or polymers having an amino group, a carboxyl group, or a hydroxyl group in the presence of a compound having an isocyanate group or melamine.
  • the optical functional layer contained in the functional glass exhibits reverse wavelength dispersion in order to accurately convert polarization over a wide wavelength range in the visible light region.
  • polymers exhibit normal dispersion in which the absolute value of birefringence increases on the short wavelength side, but by controlling the value of birefringence ⁇ n for each wavelength of visible light, the birefringence increases on the long wavelength side.
  • a liquid crystal compound can provide reverse wavelength dispersion.
  • reverse wavelength dispersion can also be obtained by stacking retardation layers with appropriate combinations of retardation values and slow axes of a plurality of retardation layers depending on the wavelength dispersion characteristics of the liquid crystal compound.
  • the slow axis angle of each retardation layer is determined by the surface of the functional glass including the optical functional layer.
  • the half-wave plate can exhibit good polarization axis conversion performance over a wide wavelength range. As a result, the occurrence of double images can be suppressed at a wide viewing angle, and the displayed image can be viewed more clearly.
  • a 1/2 wavelength plate including a polymerizable liquid crystal layer as a layer having the function of converting the polarization axis. preferable.
  • the polarization conversion rate in the wavelength range of 380 to 780 nm in the visible light region is high.
  • S-polarized light or P-polarized light is incident on the surface of a functional glass including an optical functional layer from a position tilted at 56 degrees from an axis perpendicular to the surface of the functional glass, that is, S-polarized light or P-polarized light is incident on the surface of the functional glass at a Brewster's angle.
  • the polarization conversion rate is 80% or more at wavelengths of 450 nm and 710 nm, and 95% or more at wavelength of 580 nm. More preferably, the conversion rate of S-polarized light or P-polarized light is 90% or more at wavelengths of 450 nm and 710 nm, and 97% or more at wavelength of 580 nm.
  • the optical functional layer includes two retardation layers
  • the optical functional layer as a whole exhibits reverse wavelength dispersion.
  • the mode and combination of the retardation value and the slow axis angle in order to obtain reverse wavelength dispersion showing good polarization conversion properties in a wide band with two retardation layers is, for example, It is preferable that the two wavelength plates have a retardation value of 200 nm or more and 350 nm or less.
  • one retardation layer has a slow axis angle of +15° or more and +35°, and the other retardation layer has a slow axis angle of +15° or more and +35°; is -80° or more and -60° or less, or (ii) one retardation layer has a slow axis angle of -35° or more and -15° or less, and the other retardation layer has a slow axis angle of -35° or more and -15° or less. It is preferable that the axial angle is +60° or more and +80° or less.
  • one retardation layer has a positive slow axis angle
  • the other retardation layer has a negative slow axis angle
  • each retardation layer has It is preferable that the sum of the absolute values of the slow axis angles is within the range of 90° ⁇ 20.
  • the retardation value of the one of the two retardation layers with the larger absolute value of the slow axis angle is It is preferable that the absolute value of the phase axis angle is larger than the retardation value of the other smaller retardation layer.
  • each retardation layer is included in the manner and/or combination of the retardation value and slow axis angle described above, so that the incident angle of light on the surface of the functional glass is 56°.
  • the polarization conversion property becomes high in the visible light wavelength region.
  • the display light emitted from the image display means is incident from the side of the retardation layer with a larger retardation value out of the two retardation layers, thereby preventing the generation of double images.
  • the range of suppression can be expanded.
  • the angle of incidence refers to the angle between the axis perpendicular to the surface of the display medium (functional glass) and the light incident on the surface of the display medium (hereinafter, this angle of incidence is also referred to as the "angle of incidence X").
  • a half-wave plate is used as the retardation layer included in the optical functional layer
  • the windshield as the display medium is a functional glass
  • the image is emitted from the image display means.
  • the display light is S-polarized light
  • the S-polarized light emitted from the image display means is reflected through the reflecting mirror 3 in the range of ⁇ -10° to ⁇ +10°, that is, with respect to the axis perpendicular to the surface of the functional glass.
  • the reflection of the P-polarized light converted by the functional glass by the glass plate on the outside of the vehicle is suppressed, and the generation of double images is suppressed. can do.
  • the incident angle of S-polarized light is less than ⁇ -10° or larger than ⁇ +10°, the incident angle of S-polarized light will deviate from near the Brewster angle, so the P-polarized light converted by the half-wave plate will be Reflection may increase and double images may occur.
  • the optical functional layer when the optical functional layer includes two or more retardation layers, it is preferable that light be incident from the side where the retardation layer with the highest refractive index is disposed. . In this case, although the reason is unknown, an improvement in the angle of view is observed when the S-polarization is incident on the functional glass.
  • a laminate in which one or more circularly polarized light reflecting layers (cholesteric liquid crystal layers) are sandwiched between two quarter-wave plates is used as the optical functional layer
  • the windshield serving as the display medium is made of functional glass and the display light emitted from the image display means is P-polarized light
  • the occurrence of double images can be similarly suppressed.
  • reflected light from a road surface is S-polarized light
  • polarized sunglasses are designed to absorb S-polarized light. Therefore, in the conventional HUD system using S-polarized light, the visibility of the HUD display image through polarized sunglasses is extremely reduced.
  • a HUD system using P-polarized light that allows P-polarized light to reach the viewer can suppress the occurrence of double images and improve the visibility of displayed images even when wearing polarized sunglasses.
  • the circularly polarized light reflective layer is a cholesteric liquid crystal layer
  • the circularly polarized light transmitted through the circularly polarized light reflective layer has a slow axis set in a positional relationship perpendicular to the slow axis of the first quarter-wave plate.
  • the second quarter-wave plate converts the light into the original P-polarized light.
  • the converted P-polarized light is similarly incident on the glass surface on the outside of the vehicle outside the second quarter-wave plate at around the Brewster angle. Therefore, the reflection of P-polarized light on the glass surface on the outside of the vehicle outside the second quarter-wave plate can be significantly reduced, and as a result, the occurrence of double images is significantly reduced.
  • polarization conversion for example, converting P-polarized light to S-polarized light or converting S-polarized light to P-polarized light
  • the incident angle of S-polarized light or P-polarized light incident on the functional glass By setting the incident angle of S-polarized light or P-polarized light incident on the functional glass to a range of 45° or more and 65° or less, when P-polarized light is incident on the functional glass, the reflectance on the surface of the functional glass will decrease. can be theoretically suppressed to 2% or less.
  • the transmitted P-polarized light is converted into S-polarized light by a half-wave plate, and the converted S-polarized light is reflected at the interface between the incident side and the air of the functional glass on the opposite side.
  • the reflected S-polarized light is again converted into P-polarized light by the half-wave plate, and this P-polarized light reaches the viewer.
  • the angle ⁇ is less than 35° or larger than 47°, the polarization axis conversion performance of converting P polarized light incident on the functional glass to S polarized light or S polarized light to P polarized light is low, and as a result, double There is a risk that images may be generated.
  • the half-wave plate By appropriately controlling this angle ⁇ , the half-wave plate exhibits good polarization axis conversion performance, and as a result, the displayed image becomes more clearly visible.
  • the angle ⁇ should be a value calculated from the following formulas (2) and (3). preferable.
  • the technical significance of the following formulas (2) and (3) will be explained.
  • the incident angle X of S-polarized light or P-polarized light on the functional glass is ⁇
  • the incident angle X at which it actually enters the 1/2 wavelength plate that is, the refraction angle of the 1/2 wavelength plate
  • B the refractive index of air
  • n A is the refractive index of the 1/2 wavelength plate
  • the phase difference when the polarization axis of the S-polarized light incident on the functional glass is the x-axis
  • the polarization axis of the P-polarized light is the y-axis
  • the angle between the y-axis and the slow axis of the half-wave plate is ⁇ .
  • the y-axis is represented by Re ⁇ cos ⁇
  • the x-axis is represented by Re ⁇ sin ⁇ by vectorial analysis.
  • the polarization axis conversion performance of a 1/2 wavelength plate is maximum when light is incident at an angle of 45° to the slow axis of the 1/2 wavelength plate, so theoretically
  • the angle ⁇ between the polarization axis of the S-polarized light or the polarization axis of the P-polarized light and the slow axis of the optical functional layer is preferably 45°.
  • the angle of incidence on the two polarizing plates is B.
  • the angle between the slow axis of the half-wave plate and the polarization axis of S-polarized light or the polarization axis of P-polarized light is preferably 45°.
  • the range of the angle ⁇ is preferably controlled within a range of ⁇ 5° of the value of the angle ⁇ , and more preferably within a range of ⁇ 3°. If the angle ⁇ is outside the range of ⁇ 5° of the angle that satisfies the values calculated from equations (2) and (3) above, the polarization conversion efficiency exhibited by the half-wave plate may become low. By controlling the range of the angle ⁇ based on the values calculated from the above equations (2) and (3), it is possible to suppress a decrease in polarization conversion efficiency due to the half-wave plate.
  • the refractive index of the half-wave plate substituted into equation (3) is the refractive index in the slow axis direction of the half-wave plate, nx, and the slow axis where nx is obtained within the plane of the half-wave plate.
  • the refractive index in the direction perpendicular to the direction is ny
  • the refractive index in the thickness direction of the half-wave plate is nz
  • the averaged value of the sum of these is used as the average refractive index.
  • the average refractive index can be a value listed in a catalog or the like.
  • ⁇ calculated from equations (2) and (3), for example, if the refractive index of air is 1.00, and a 1/2 wavelength plate with a refractive index of 1.55 is used, S polarized light or P
  • the incident angle is 39° or more and 45° or less.
  • the angle is more preferably 38° or more and 44° or less.
  • the incident angle is not less than 45°, and more preferably not less than 37° and not more than 43°.
  • the incident angle or less and more preferably 36° or more and 42° or less.
  • the functional glass described above may further include an interlayer film. That is, an optical laminate (an optical laminate for HUD) in which an intermediate film is further laminated on an optical functional layer can be used.
  • the intermediate film is preferably a thermoplastic resin film, more preferably a polyvinyl butyral film.
  • the number of intermediate films may be one or more, but an optical laminate having a structure in which an optical functional layer is sandwiched between two intermediate films is preferable.
  • the optical laminate may use two different optical functional layers. In this case, it is preferable that the difference in slow axis angles in the same plane be the same for the two optically functional layers.
  • FIG. 4 shows an embodiment of an optical laminate (an optical laminate for HUD) included in the functional glass of the HUD system of the present invention. It has a structure in which it is sandwiched between intermediate films 201.
  • the optical functional layer 10 corresponds to the optical functional layer shown in FIG. 3, for example.
  • Such an optical laminate 20 is produced by laminating the intermediate film 201 and the optical functional layer 10.
  • thermoplastic resin a thermoplastic resin
  • a commonly used vehicle-mounted intermediate film can be used.
  • interlayer films for vehicles include polyvinyl butyral resin (PVB), polyvinyl alcohol resin (PVA), ethylene-vinyl acetate copolymer resin (EVA), and cycloolefin polymer (COP).
  • PVB polyvinyl butyral resin
  • PVA polyvinyl alcohol resin
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer resin
  • COP cycloolefin polymer
  • the thickness of the interlayer film is not particularly limited as long as it does not affect the reflection of display light when applying the optical laminate to a HUD system, and can be designed as appropriate depending on the application. Can be done.
  • the intermediate film may be appropriately mixed with ultraviolet absorbers, antioxidants, antistatic agents, heat stabilizers, colorants, adhesive adjusters, etc., and in particular, an intermediate film in which infrared absorbing particles are dispersed is important in producing a high-performance heat-shielding laminated glass.
  • fine particles of conductive materials such as metals such as Sn, Ti, Zn, Fe, Al, Co, Ce, Cs, In, Ni, Ag, Cu, Pt, Mn, Ta, W, V, and Mo, oxides of the metals, nitrides of the metals, or composites containing at least two or more of these are used. These materials may also be doped with Sn, Sb, F, etc.
  • tin-doped indium oxide (ITO), antimony-doped tin oxide (ATO), and fluorine-doped tin oxide which are transparent in the visible light range, are preferred when used as architectural or automotive windows that require transparency.
  • the particle size of the infrared absorbing particles dispersed in the intermediate film is preferably 0.2 ⁇ m or less.
  • the particle size of the microparticles is 0.2 ⁇ m or less, it is possible to absorb infrared rays while suppressing light scattering in the visible light range, not generate haze, ensure radio wave transmission and transparency, maintain physical properties such as adhesion, transparency, and durability equivalent to those of an interlayer film that does not contain the additive, and furthermore, laminated glass processing can be performed by operations on a normal laminated glass manufacturing line.
  • PVB is used for the interlayer film
  • the lamination processing is performed in a room with constant temperature and humidity in order to keep the moisture content of the interlayer film at an optimum level.
  • the interlayer film may be partially colored, sandwiched with a layer having sound insulation properties, or have a gradient in thickness (wedge shape) to reduce the occurrence of double images (ghost phenomenon) in HUDs.
  • the method of laminating the intermediate film and the optical functional layer there is no particular restriction on the method of laminating the intermediate film and the optical functional layer, but for example, a method of laminating the intermediate film and the optical functional layer by simultaneously pressing the intermediate film and the optical functional layer using nip rolls may be mentioned. If the nip rolls can be heated during lamination, it is also possible to press while heating. In addition, if the adhesion between the intermediate film and the optical functional layer is poor, the layers may be laminated after surface treatment such as corona treatment or plasma treatment is performed in advance.
  • the intermediate film may be directly laminated on one or both sides of the optical functional layer while being dissolved in a solvent.
  • the lower limit of the degree of butyralization is preferably 40 mol%, more preferably 55 mol%, and particularly preferably 60 mol%.
  • the upper limit of the degree of butyralization is preferably 85 mol%, more preferably 80 mol%, and particularly preferably 75 mol%.
  • the degree of butyralization can be measured by infrared absorption spectroscopy (IR), for example, by using FT-IR.
  • the lower limit of the amount of hydroxyl groups in the polyvinyl butyral resin is preferably 15 mol%, and the upper limit is preferably 35 mol%. If the amount of hydroxyl groups is less than 15 mol%, when laminated glass is produced by bonding the interlayer film and the glass plate described below, the adhesion between the interlayer film and the glass plate may decrease, and the penetration resistance of the laminated glass may decrease. Sexuality may decrease. On the other hand, if the amount of hydroxyl groups exceeds 35 mol%, the intermediate film may become hard.
  • Polyvinyl butyral resin can be prepared by acetalizing polyvinyl alcohol with aldehyde.
  • Polyvinyl alcohol is usually obtained by saponifying polyvinyl acetate, and polyvinyl alcohol with a saponification degree of 80 mol% or more and 99.8 mol% or less is generally used.
  • the upper limit of the degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 4,000, more preferably 3,000, and particularly preferably 2,500. When the degree of polymerization exceeds 4000, it may become difficult to form an intermediate film.
  • the above-mentioned functional glass includes a glass plate. That is, the functional glass used in the HUD of the present invention (functional glass for HUD) includes the above-described optical functional layer or optical laminate and a glass plate.
  • the number of glass plates may be one or more, but a functional glass having a structure in which the above-mentioned optical functional layer or optical laminate is sandwiched between two glass plates is preferable.
  • Such functional glass is suitably used as a display medium in a HUD system.
  • FIG. 5 shows one embodiment of functional glass used in the HUD system of the present invention.
  • the functional glass 30 shown in FIG. 5 has a structure in which the optical laminate 20 is sandwiched between two glass plates 301.
  • the optical laminate 20 corresponds to, for example, the optical laminate shown in FIG. 4, in which the optical functional layer 10 is sandwiched between two intermediate films 201.
  • the intermediate film 201 is an adhesive for maintaining the adhesion between the two glass plates 301 and the optical laminate 20. It also functions as an adhesive.
  • Functional glass is produced, for example, by laminating the above-mentioned optical functional layer or optical laminate onto a glass plate.
  • An example of a method for bonding an optical functional layer or an optical laminate to a glass plate is to apply an adhesive or an adhesive to one or both sides of the optical functional layer or optical laminate, and then bond the glass plate. be able to.
  • the pressure-sensitive adhesive or adhesive There are no particular restrictions on the pressure-sensitive adhesive or adhesive, but if the adhesive is to be peeled off later, a material with excellent reworkability and good adhesiveness, such as a silicone adhesive or an acrylic adhesive, is preferable.
  • the glass plate is not particularly limited as long as it is transparent enough to allow the front scenery to be seen, even if the functional glass used in the HUD system of the present invention is used as a windshield.
  • the refractive index of the glass plate is preferably 1.2 or more and 2.0 or less, more preferably 1.4 or more and 1.8 or less, and particularly preferably around 1.5.
  • the thickness, shape, etc. of the glass plate are not particularly limited as long as they do not affect the reflection of display light, and can be appropriately designed depending on the purpose.
  • these glass plates may be provided with a reflection increasing film made of a multilayer film and a metal thin film layer that also serves as a heat shield on the reflective surface. These films can improve the reflectance of incident polarized light, but for example, when using this functional glass as an automobile windshield, the visible light transmittance of the functional glass should be 70% or more. It is preferable to adjust the reflectance to
  • An example of a method for producing functional glass using an optical functional layer or an optical laminate will be specifically described.
  • the glass may be transparent or colored green, and is not particularly limited.
  • the thickness of these glass plates is usually about 2 mm, but in response to recent demands for lighter glass, glass plates with a slightly thinner thickness can also be used. Cut the glass plate into a predetermined shape, chamfer the glass edges, and clean. When a black frame or dot-like print is required, it is printed on a glass plate.
  • the glass plates are heated to 650°C or higher, and then shaped by pressing with a mold or bending by their own weight so that the two sheets have the same surface shape. Cool the glass plate. At this time, if the cooling rate is increased too much, stress distribution will occur in the glass plate, resulting in a strengthened glass, so slow cooling is performed.
  • One of the glass plates thus produced is placed horizontally, an optical functional layer or an optical laminate is placed thereon, and then the other glass plate is placed. Next, the optical functional layer and interlayer film protruding from the edge of the glass plate are cut and removed using a cutter. Thereafter, preliminary adhesion is performed by heating to a temperature of 80° C. to 100° C.
  • the bag method in which the glass plate/optical functional layer or the optical laminate/glass plate laminate is wrapped in a rubber bag made of heat-resistant rubber
  • the other is the bag method, in which only the edges of the glass plate are wrapped in rubber bags.
  • the sample is then heated to 120° C. to 150° C. and subjected to heat and pressure treatment under these conditions for 20 to 40 minutes. After the treatment, the pressure is removed after cooling to 50° C. or lower, and the functional glass of the present invention having a laminated structure of glass plate/optical functional layer or optical laminate/glass plate is taken out from the autoclave.
  • the functional glass thus obtained can be used as windshields, side glasses, rear glasses, and roof glasses of various automobiles such as ordinary cars, small cars, light cars, large special cars, and small special cars. Furthermore, it can be used as a window for railway vehicles, ships, and aircraft, and as a window material for building materials and industrial use. As for the usage mode, it can be used by laminating or bonding with a member having UV cut or light control function.
  • the present invention relates to the following [1] to [13].
  • [1] comprising an image display means that emits display light indicating a display image, and a functional glass on which an image projected from the image display means is projected;
  • the functional glass includes an optical functional layer exhibiting reverse wavelength dispersion, The angle ⁇ at which the functional glass is arranged is 20° or more and 70° or less, and A head-up display system in which a reflected image is visible within a viewing angle range of Brewster's angle ⁇ - (90° - angle ⁇ ) ⁇ 15° with respect to the functional glass.
  • the angle ⁇ at which the functional glass is arranged is 25° or more and 70° or less
  • the optical functional layer includes at least one retardation layer.
  • the optical functional layer includes two retardation layers, and the optical functional layer as a whole exhibits reverse wavelength dispersion.
  • the head-up display system according to [3] or [4] above, wherein the retardation layer has a retardation value of 200 nm or more and 350 nm or less.
  • the optical functional layer includes two retardation layers, (i) The slow axis angle of one retardation layer is +15° or more and +35°, and the slow axis angle of the other retardation layer is -80° or more and -60° or less, or ( ii) The above [3] wherein one retardation layer has a slow axis angle of -35° or more and -15° or less, and the other retardation layer has a slow axis angle of +60° or more and +80° or less.
  • the head-up display system according to any one of [5].
  • the optical functional layer includes two retardation layers, and of the two retardation layers, one of the retardation layers having a larger absolute value of the slow axis angle has a retardation value that is equal to the absolute value of the slow axis angle.
  • the head-up display system according to any one of [3] to [6] above, wherein the retardation value is larger than the retardation value of the other retardation layer.
  • the optical functional layer includes two retardation layers, and each retardation layer is a half-wave plate.
  • the optical functional layer includes two retardation layers, and the display light emitted from the image display means is incident on the retardation layer side having a larger retardation value among the two retardation layers [3]. ] to [8].
  • the head-up display system according to any one of [8].
  • the functional glass further includes an interlayer film.
  • the functional glass includes a glass plate.
  • the display light emitted from the image display means is S-polarized light or P-polarized light.
  • part means parts by mass. It should be noted that the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the spirit thereof. Further, unless otherwise specified, room temperature is assumed to be within the range of 20°C ⁇ 5°C.
  • Example 1 ⁇ Adjustment of coating liquid (liquid crystal composition)> Coating liquid A having the composition shown in Table 1 was prepared.
  • Coating liquid A was applied at room temperature onto the rubbed surface of the TAC film using a wire bar so that the thickness of the half-wave plate obtained after drying was about 2 ⁇ m.
  • the obtained coating film was heated at 50° C. for 2 minutes to remove the solvent and turn it into a liquid crystal phase.
  • the liquid crystal phase was irradiated with UV light for 5 to 10 seconds using a high-pressure mercury lamp (manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.) at an output of 120 W to fix the liquid crystal phase, and a polymerizable liquid crystal layer was laminated on the TAC film. /2 wavelength plate was produced.
  • the retardation value at 546 nm was 293 nm (slow axis angle -70°) R1, 230 nm.
  • Two types of half-wave plates of R2 (slow axis angle 26°) were obtained.
  • (iii) Polymerize each of the half-wave plate R1 and half-wave plate R2 produced in (i) to (ii) above using an acrylic adhesive (“SK Dyne 906” manufactured by Soken Kagaku Co., Ltd.).
  • the half-wavelength plates were laminated with their longitudinal directions aligned with each other to produce an optical functional layer.
  • the average transmittance in the visible light wavelength region in the front direction (incident angle of 56°) of each half-wave plate obtained was approximately 79%, and the polarization conversion rate was 96.8% at a wavelength of 450 nm and 99% at a wavelength of 580 nm. , 92.5% at 710 nm.
  • the polarization conversion rate was determined using Shimadzu's "Ultraviolet/visible/near-infrared spectrophotometer UV-3600", with polarizing plates arranged in parallel and an optical laminate set between them so that the incident angle was 56°. The transmittance was measured, and the value was obtained by subtracting the transmittance at each wavelength from 100.
  • a transparent polyvinyl butyral interlayer film (thickness: 0.38 mm) containing triethylene glycol di-2-ethylhexanoate as a plasticizer was prepared.
  • the produced interlayer film is cut out to the same size as the optical functional layer in which the 1/2 wavelength plate R1 and the 1/2 wavelength plate R2 are laminated, the optical functional layer is placed between the two polyvinyl butyral interlayer films, and then An optical laminate was produced by pressure bonding using a laminator.
  • the optical laminate was placed between two glass plates having the same size and 2 mm thickness as the produced optical laminate, and then was pressurized and heated to obtain a functional glass. Specifically, first, the above optical laminate and the transparent glass plate were stacked in this order on a transparent glass plate. This was wrapped in a rubber bag, degassed for 10 minutes in an autoclave heated to 90°C, and preliminarily bonded. After cooling it to room temperature, it was taken out from the rubber bag and heated and pressurized again in an autoclave at 135°C under a high pressure of 12 kg/cm 2 for 30 minutes to obtain a functional glass with a good-looking optical laminate inserted. Created.
  • the average transmittance of the obtained functional glass in the visible light wavelength range in the front direction is approximately 72%, and the polarization conversion rate is 96.8% at a wavelength of 450 nm, 99% at 580 nm, and 710 nm. It was 92.5%.
  • the polarization conversion rate was measured using Shimadzu's "Ultraviolet/visible/near-infrared spectrophotometer UV-3600", with polarizing plates arranged in parallel and functional glass set between them so that the incident angle was 56°. The transmittance was measured, and the transmittance at each wavelength was subtracted from 100.
  • a head-up display was fabricated with the arrangement shown in Figure 1.
  • the image display means 2 and the reflecting mirror 3 a liquid crystal display panel that can emit S-polarized light to the functional glass 4 was installed, and the functional glass produced above was used as the functional glass 4.
  • the functional glass 4 In a dark room, the functional glass 4 is placed so that the angle ⁇ at which it is arranged is 34°, and the S-polarized light emitted from the image display means 2 is set so that the incident angle X of the S-polarized light is 34°.
  • the reflected images were viewed at viewing angles of ° ⁇ 10°, ie, 0°, 10°, and -10°.
  • the visual angle is positive, it is a depression angle, and if it is negative, it is an elevation angle.
  • a glass plate on the half-wave plate R1 side having a retardation value of 293 nm was installed on the image display means 2 side and an image was projected, the displayed image was projected brightly and clearly.
  • the visual field from the viewpoint for observing the displayed image was shifted in the vertical direction (vertical direction) and the horizontal direction (horizontal direction), and the range in which the displayed image was clearly projected was recorded as the angle of view. If the occurrence of double images is suppressed within the range of 10° vertical angle of view and 30° horizontal angle of view, the range in which double images can be suppressed is very wide and excellent. If the vertical angle of view is 6° and the horizontal angle of view is 30°, the double image can be suppressed. If the double image cannot be suppressed within the above angle of view and the effect of suppressing the double image is insufficient, it is evaluated as "x". . The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as in Example 1, except that the angles were -9° and 6°. Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as above. Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as in Example 1 except that Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as in Example 1, except that the angles were -14° and 1°. Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as in Example 1 except for the following. Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as in Example 1 except for the following. Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • An optical functional layer, an optical laminate, and a functional glass were produced in the same manner as above. Display images were similarly evaluated using the obtained functional glass. The results are shown in Table 2.
  • Example 10 to [Example 15]
  • Example 2 to [Comparative Example 6]
  • the optical function was the same as in Example 1, except that the optical functional layer was prepared by a combination of two types of half-wave plate R1 and half-wave plate R2 having the slow axis angle and retardation value shown in Table 2.
  • a layer, an optical laminate, and a functional glass were produced. Using the obtained functional glass, the polarization conversion rate and displayed image were similarly measured and evaluated. The results are shown in Table 2.
  • the head-up display system according to the present invention can effectively suppress the occurrence of double images, double images can be prevented even in various vehicle types by applying the optimal viewing angle to each of the various windshield angles. This can be effectively suppressed, and as a result, viewers can use the head-up display system without stress over a wide viewing angle range.

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Abstract

本発明は、表示画像を示す表示光を出射する画像表示手段（２）と、前記画像表示手段（２）から投射された画像が投影される機能性ガラス（４）とを備えるヘッドアップディスプレイシステムに関する。前記機能性ガラス（４）が、逆波長分散性を示す光学機能層を含み、前記機能性ガラス（４）が配置される角度αが２０°以上７０°以下であり、且つ、前記機能性ガラス（４）に対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認される。

Description

ヘッドアップディスプレイシステム及びヘッドアップディスプレイ用光学機能層
　本発明は、ヘッドアップディスプレイシステム、及びヘッドアップディスプレイに適用するのに好適な光学機能層に関する。
　自動車、航空機等の運転者に情報を表示する方法として、ナビゲーションシステム、ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」ともいう）等が用いられている。ＨＵＤは液晶表示体（以下、「ＬＣＤ」ともいう）等の画像投影手段から投射された画像を、例えば自動車のフロントガラス等に投影するシステムである。
　画像表示手段から出射した出射光は、反射鏡にて反射し、さらにフロントガラスで反射した後、観察者へ到達する。観察者はフロントガラスに投影された画像を見ているが、画像はフロントガラスよりも遠方の画像位置にあるように見える。この方法では、運転者はフロントガラスの前方を注視した状態でほとんど視線を動かすことなく、様々な情報を入手することができるため、視線を移さなければならなかった従来のカーナビゲーションに比べ安全である。
　ＨＵＤシステムにおいて、表示情報は実際にフロントガラスから見える景色に重ねて投影されるが、表示光は、フロントガラスの室内側と室外側の２つの表面で反射されるため、反射像が二重像となり、表示情報が見づらいという問題があった。
　この問題に対して、偏光方向を９０°変えることができる位相差素子を自動車用フロントガラスに用いることにより、反射像が二重像になるという問題を改善できることが知られている。例えば、特許文献１には、フィルム状の旋光子を内部に具備する自動車用フロントガラスに、Ｓ偏光とした表示光をブリュースター角で入射した場合には、車内側のフロントガラスの表面でＳ偏光の一部を反射させ、当該表面を透過したＳ偏光を旋光子によりＰ偏光に変換し、さらに車外側のフロントガラスの表面でＰ偏光の全てを車外に出射して二重像を防ぐことが開示されている。
　また、二重像を抑制する別の手段として、円偏光を反射させるためコレステリック液晶層を用いて作製した光反射フィルムを、２枚の１／４波長板で挟持した光制御フィルムを用いてＰ偏光を入射させる技術が知られている（特許文献２）。この技術では、入射した直線偏光は１／４波長板によって円偏光に変換され、コレステリック液晶層を用いて作製された光反射フィルムで変換された円偏光が反射されることにより観察者による視認を可能にする。
特開平６－４０２７１号公報 国際公開第２０１６／０５６６１７号
　しかしながら、特許文献１に記載のような自動車用フロントガラス等においては、Ｓ偏光－Ｐ偏光間の変換を非常に効率良く行わなければ、車外に出射されずに戻ってくるＳ偏光によって二重像が生じてしまうおそれがある。また、特許文献２に記載の技術においても、車内側の１／４波長板に入射したＰ偏光はできる限り効率的に円偏光に変換され、また、コレステリック液晶層を介して車外側の１／４波長板に入射した円偏光は、より効率的にＰ偏光に変換されることが望ましい。
　そこで、本発明は、二重像の発生抑制効果に優れるヘッドアップディスプレイシステム及びヘッドアップディスプレイ用光学機能層を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイは、表示画像を示す表示光を出射する画像表示手段と、前記画像表示手段から投射された画像が投影される機能性ガラスとを備え、
　前記機能性ガラスが、逆波長分散性を示す光学機能層を含み、
　前記機能性ガラスが配置される角度αが２０°以上７０°以下であり、且つ、
　前記機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認される。
　本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイシステム用光学機能層は、前記ヘッドアップディスプレイシステムに設けられる。
　本発明によれば、二重像の発生抑制効果に優れるヘッドアップディスプレイシステム及びヘッドアップディスプレイ用光学機能層を提供することができる。
本発明に係るヘッドアップディスプレイシステムの一実施形態を示す模式図である。 本発明に従うヘッドアップディスプレイシステムの他の実施形態を示す模式図である。 本発明に従うヘッドアップディスプレイ用光学機能層の一実施形態を示す概略側面断面図である。 図３に示す光学機能層を含む光学積層体の一実施形態を示す概略側面断面図である。 図４に示す光学積層体を含む機能性ガラスの一実施形態を示す概略側面断面図である。
　以下、本発明に従う実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、下記の実施形態は、本発明のいくつかの代表的な実施形態を例示したにすぎず、本発明の範囲において、種々の変更を加えることができる。また、以下において、「ヘッドアップディスプレイ用」との表現を省略し、単に光学機能層、光学積層体、機能性ガラスと記載する場合がある。また、「（メタ）アクリロイル」、「（メタ）アクリレート」等の用語は、「アクリロイル」又は「メタクリロイル」、「アクリレート」又は「メタクリレート」をそれぞれ意味する。また、「ヘッドアップディスプレイ」をＨＵＤと、位相差層に用いられるフィルムを位相差フィルムと表現する場合もある。
［ヘッドアップディスプレイ］
　本発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示画像を示す表示光を出射する画像表示手段と、画像表示手段から投射された画像が投影される機能性ガラスとを備える。また、機能性ガラスは、逆波長分散性を示す光学機能層を含み、機能性ガラスが配置される角度αは２０°以上７０°以下であり、さらに、機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認される。このように、逆波長分散性を示す光学機能層を含む機能性ガラスを用いると共に、特定の視角で反射像が視認されるように機能性ガラスが配置されることにより、二重像の発生を有効に抑制することができる。特に、本発明に係るヘッドアップディスプレイにおいて、機能性ガラスを車両のフロントガラスとして適用した場合、様々なフロントガラスの角度において、それぞれ最適な視角が適用され、多様な車種においても二重像の発生を効果的に抑制することができ、広い画角範囲において視認者がストレス無くヘッドアップディスプレイシステムを利用することができる。
　図１は、本発明のＨＵＤシステムの一実施形態を模式図で示したものである。図１に示されるＨＵＤシステムは、表示画像を示す表示光を画像表示手段（表示器）２と、画像表示手段２から出射された表示光を反射する反射鏡３と、画像表示手段２から投射された画像が投影される機能性ガラス４とを備えている。画像表示手段２から出射された表示光を反射鏡３で反射させ、この反射された表示光をフロントガラスとして機能する機能性ガラス４に投影することにより、観察者１に光路５を介して投射された画像が到達し、表示画像６の虚像を視認できる。図１に示されるＨＵＤシステムにおいて、画像表示手段２から出射された表示光は、反射鏡３を介して機能性ガラス４に入射しているが、画像表示手段２から直接機能性ガラス４に入射していてもよい。また、画像表示手段２からは表示画像を示す表示光を出射し、反射鏡３で反射させ、この反射光が機能性ガラス４に到達する前に偏光板を通すことにより、画像表示手段２から出射した表示光を調整として所望とする偏光を機能性ガラス４に照射してもよい。
　フロントガラスに所望の画像を投影する既存のヘッドアップディスプレイシステムにおいて、表示画像を含む投影光のフロントガラスに対する入射角は、一般的に約６０°以上７０°以下であり、反射像が視認される視角は、通常、運転者の水平視線から約５°下向きの角度に設定されている。本発明のＨＵＤシステムでは、機能性ガラスが配置される角度αは２０°以上７０°以下であり、さらに、機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認される。ここで、機能性ガラスが配置される角度αは、機能性ガラスが設置される支持体に対して機能性ガラスが傾斜している角度であり、図１に示されるＨＵＤシステムにおいて、機能性ガラス４とそれと接する破線とでなす角度αを意味する。このような角度αは、例えば、機能性ガラス４が車両のフロントガラスである場合、フロントガラスが車内側に傾斜している角度である。また、ブリュースター角βとは、機能性ガラスの表面に表示光が入射するときにｐ偏光の光の反射率がゼロとなるときの入射角であり、図１に示されるＨＵＤシステムにおいて、破線で示される機能性ガラス４に垂直な軸に対して表示光が入射する角度が、ｐ偏光の光の反射率がゼロとなる角度βを意味する。本発明のＨＵＤシステムでは、屈折率１の空気中から屈折率が約１．５のガラスに入射するため、ブリュースター角βは、約５６°である。
　本発明のＨＵＤシステムでは、機能性ガラスが配置される角度αが２０°以上７０°以下である場合に、機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認されるが、このような視角は、ブリュースター角β－（９０°－角度α）で算出される値、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°で算出される値のうちの少なくとも１つであってもよい。例えば、機能性ガラスが配置される角度αが５０°である場合、視角は、５６°－（９０°－５０°）で算出される値である１６°、その±１５°で算出される値である３１°、１°のうちの少なくとも１つであってもよい。
　機能性ガラスが配置される角度αは２５°以上７０°以下であることが好ましい。角度αがこの範囲内で配置されることにより、二重像の発生が抑制できる範囲が向上する。また、機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１０°の視角の範囲内で反射像が視認されることが好ましい。視角がこの範囲内であることにより、二重像の発生が抑制できる範囲が向上する。また、このような視角においても、ブリュースター角β－（９０°－角度α）で算出される値、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１０°で算出される値のうちの少なくとも１つであってもよい。
＜画像表示手段＞
　画像表示手段から出射される表示光は、Ｓ偏光又はＰ偏光であることが好ましい。このような画像表示手段は、最終的に機能性ガラスに到達するまでに、所望とするＰ偏光又はＳ偏光を出射することができれば特に限定されるものではないが、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）等が挙げられる。画像表示手段が液晶表示装置である場合、出射光は通常直線偏光となっているため、そのまま用いることができる。一方、画像表示手段が有機ＥＬディスプレイである場合、例えば、図２に示されるように、画像表示手段２は、光源２ＡとＰ偏光又はＳ偏光を出射可能な偏光板２Ｂとから構成されていてもよい。また、ＨＵＤシステムを自動車に使用する場合、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレイは、例えばダッシュボードのような光出射口に偏光板、１／２波長板等の光学部材を配置して、画像表示手段からＰ偏光又はＳ偏光が出射できるように調整することも可能である。また、画像表示手段に使用される光源も特に限定されるものではなく、レーザー光源、ＬＥＤ光源等を使用することができる。また、光学機能層を構成する位相差素子の中心反射波長を、上記の光源の発光スペクトルに対応するように設定することで、より効果的に表示画像を鮮明することができる。
　＜反射鏡＞
　本発明のＨＵＤシステムは、必要に応じて反射鏡を備えていてもよい。反射鏡は、画像表示手段からの表示光を機能性ガラスに向けて反射することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、平面鏡、凹面鏡などから構成される。反射鏡として凹面鏡を用いた場合、凹面鏡は、表示器からの表示光を所定の拡大率で拡大することも可能である。
［光学機能層］
　本発明のＨＵＤシステムにおいて、機能性ガラスに含まれる光学機能層は、少なくとも１つの位相差層を含んでいることが好ましく、２つの位相差層を含んでいることが好ましい。図３には、本発明のＨＵＤシステムの機能性ガラスに含まれる光学機能層（ＨＵＤ用光学機能層）の一実施形態が示されており、光学機能層１０には、２つの位相差層１０１と、位相差層１０１のそれぞれを接着させる接着層１０２とが積層されている。図３では、接着層１０２が２つの位相差層１０１にそれぞれ隣接して設けられている、すなわち、接着層１０２の両方の面に２つの位相差層１０１がそれぞれ積層されている。接着層１０２と位相差層１０１とが積層される場合、位相差層１０１は、後述する支持基板が光学機能層１０の外側、すなわち、接着層１０２と接触しない側に設けられていることが好ましい。
　位相差層が有する位相差値は、２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であることが好ましく、２２０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることがより好ましい。光学機能層が複数の位相差層を含む場合、各位相差層が有する位相差値は、いずれも同じであってもよく、異なっていてもよいが、光学機能層は、異なる位相差値を有する２つの位相差層を有することが好ましい。
＜位相差層＞
　光学機能層に含まれる位相差層とは、入射光の偏光軸を変換する機能を有する層であり、例えば、（Ａ－１）１／２波長板、（Ａ－２）１／４波長板、（Ａ－３）１／２波長板と円偏光反射層との積層体、（Ａ－４）１／４波長板と円偏光反射層との積層体、（Ａ－５）その他任意の位相差を有する層が挙げられる。位相差層は、上記（Ａ－１）～（Ａ－５）のうちの少なくとも１つの態様を含んでおり、光学機能層が２つの位相差層を含む場合、各位相差層は、上記（Ａ－１）～（Ａ－５）のいずれかの態様、又はいずれかを組み合わせた態様を使用することができ、各態様はそれぞれ異なっていても同一でもよい。光学機能層が複数の位相差層を含む場合、位相差層は、いずれも（Ａ－１）１／２波長板であることが好ましく、光学機能層が２つの位相差層を含み、各位相差層がいずれも１／２波長板であることがより好ましい。また、２以上の位相差層が全体で１／２波長板として機能していてもよく、例えば、（Ａ－１）から（Ａ－５）を組み合わせて、全体として１／２波長板として機能する光学機能層が使用されていてもよい。
＜１／２波長板＞
　位相差層として１／２波長板を使用する場合、１／２波長板は、Ｐ偏光をＳ偏光に、又はＳ偏光をＰ偏光に変換する、すなわち偏光軸を変換する機能を持つ位相差素子であり、例えば、ポリカーボネート又はシクロオレフィンポリマーからなる位相差フィルムを位相差が波長の１／２となるように一軸延伸したり、水平配向する重合性液晶を位相差が波長の１／２となるような厚さで配向させたりすることによって得ることができる。一般に、水平配向する重合性液晶を使用した１／２波長板は、偏光軸を変換させる作用を有する層としての重合性液晶層と、当該重合性液晶層を形成する塗布液が塗布される支持基板とから構成されている。重合性液晶層を他の基材（例えば中間膜やガラス板）へ転写して使用することもできるが、１／２波長板が２以上の位相差層を含む場合、各位相差層に対して１つの支持基板を有することが好ましい。このような１／２波長板の厚みの上限値は、液晶の配向性の観点から１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。一方、１／２波長板の厚みの下限値は、液晶の重合性の観点から０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。入射光が１／２波長板の主表面に対して斜めの位置から入射する場合、光の入射角によって位相差が変化する場合がある。このような場合、より厳密に位相差を適合させるため、例えば、位相差素子の屈折率を調整した位相差素子を用いることにより、入射角に伴う位相差の変化を抑制することができる。例えば、位相差素子の面内での遅相軸方向の屈折率をｎｘ、位相差素子の面内でｎｘと直交する方向の屈折率をｎｙ、位相差素子の厚さ方向の屈折率をｎｚとするとき、下記式（１）で示される係数Ｎｚが、好ましくは０．３以上１．０以下、より好ましくは０．５以上０．８以下となるように制御する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　１／２波長板が重合性液晶層を含む場合、重合性液晶層を構成する液晶組成物が支持基板上に塗布される。このような支持基板は、１／２波長板がＨＵＤに使用される際、表示画像の視認性を保つために、可視光領域において透明であることが好ましく、具体的には波長３８０～７８０ｎｍの可視光線の平均透過率が５０％以上であればよく、７０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。また、支持基板は、着色されていてもよいが、着色されていないか、着色が少ないことが好ましい。さらに、支持基板の屈折率は１．２～２．０であることが好ましく、１．４～１．８であることがより好ましい。支持基板の厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、好ましくは５μｍ以上１０００μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上２５０μｍ以下であり、特に好ましくは１５μｍ以上１５０μｍ以下である。
　支持基板は、単層であっても２層以上の積層体であってもよい。支持基板の例としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。これらのなかでも、複屈折性の少ないトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリオレフィン及びアクリル等が好ましく、面内方向の位相差値Ｒｅとしては、１５ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましい。また、厚み方向の位相差値Ｒｔｈとしては、６０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がさらに好ましい。
　次に、重合性基を有するネマチック液晶モノマーを用いて、１／２波長板を作製する方法を説明する。このような方法としては、例えば、重合性基を有するネマチック液晶モノマーを溶剤に溶解させ、次いで光重合開始剤を添加する。このような溶剤は、使用する液晶モノマーを溶解できれば、特に限定されるものではないが、例えば、シクロペンタノン、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ、シクロペンタノン及びトルエン等が好ましい。その後、この溶液を支持基板として用いられるＰＥＴフィルム又はＴＡＣフィルム等のプラスチック基板上に厚みができるだけ均一になるように塗布し、加熱により溶剤を除去させながら、支持基板上で液晶となって配向するような温度条件で一定時間放置させる。このとき、プラスチック基板表面を塗布前に所望とする配向方向にラビング処理、或いは偏光照射により光配向性を発揮する光配向材料（以下、「配向膜塗布液」と表現する）をプラスチック基板表面に成膜し、偏光照射等の配向処理をしておくことで、液晶の配向をより均一にすることができる。これにより、１／２波長板の遅相軸を所望とする角度に制御し、且つ、１／２波長板のヘイズ値を低減することが可能となる。次いで、この配向状態を保持したまま、高圧水銀灯等でネマチック液晶モノマーに紫外線を照射し、液晶の配向を固定化させることにより、所望とする遅相軸を有する１／２波長板を得ることができる。
　１／２波長板の主な役割は、表面で反射されず透過したＳ偏光又はＰ偏光を、Ｐ偏光又はＳ偏光に変換することである。これにより、外側に配置される支持基板からの反射を低減し、二重像を抑制することが可能である。
　図１、２に示されるＨＵＤシステムにおいて、機能性ガラス４に含まれる位相差層が１／２波長板である場合、機能性ガラス４への入射光がＳ偏光であれば、ブリュースター角βで機能性ガラス４に入射した光の一部は機能性ガラス４の表面でそのまま反射されて観察者１によって視認される。一方、機能性ガラス４を通過した入射光は内部で１／２波長板によりＰ偏光へと変換される。その後、機能性ガラス４から空気中へ光が射出する際には空気との界面で再びブリュースター角となるためＰ偏光の反射は抑制され、二重像が発生しにくくなる。一方、機能性ガラス４への入射光がＰ偏光の場合、ブリュースター角βで機能性ガラス４にＰ偏光を入射させることによってガラス表面での反射が抑制され、二重像が発生しにくくなる。一方、機能性ガラス４を通過した入射光は内部で１／２波長板によりＳ偏光へと変換される。その後、機能性ガラス４から空気中へ光が射出する際には、空気との界面でその光が反射されて観察者１によって視認される。上述のように、機能性ガラス４に入射する偏光の種類に関わらず、本発明のＨＵＤを用いることで二重像の発生が抑制され、視認性に優れたヘッドアップディスプレイを提供することができる。
＜１／４波長板＞
　位相差層として１／４波長板を使用することもできる。１／４波長板は、円偏光を直線偏光に変換する機能を持つ位相差素子であり、例えば、ポリカーボネート又はシクロオレフィンポリマーからなる位相差フィルムを位相差が波長の１／４となるように一軸延伸したり、或いは水平配向する重合性液晶を位相差が波長の１／４となるような厚さで配向させたりすることによって得ることができる。また、１／４波長板においても、１／２波長板と同様に重合性液晶層を含むことが好ましい。このような場合、１／４波長板は、偏光軸を変換させる作用を有する層としての重合性液晶層と、当該重合性液晶層を形成する塗布液が塗布される支持基板とから構成されている。重合性液晶層及び支持基板は、上述の１／２波長板で使用されるネマチック液晶モノマー、支持基板と同様の材料を用いることができる。
　１／４波長板として、波長分散による位相差のずれが大きい場合には、広帯域１／４波長板と呼ばれる位相差素子を用いてもよい。広帯域１／４波長板とは、位相差の波長依存性が低減した位相差素子であり、例えば、同じ波長分散をもつ１／２波長板と１／４波長板とをそれぞれの遅相軸のなす角度が６０゜となるように積層した位相差素子、位相差の波長依存性を低減したポリカーボネート系位相差素子（帝人社製：ピュアエースＷＲ－Ｓ）等が挙げられる。さらには、ＨＵＤのように、表示光が１／４波長板に対して斜めから入射する場合、位相差素子によっては、光の入射角度によって位相差が変化する場合がある。このような場合に、より厳密に位相差を合わせる方法として、例えば、位相差素子の屈折率を調整した位相差素子を用いることにより、入射角に伴う位相差の変化を抑制することができる。そのような例としては、位相差素子の面内での遅相軸方向の屈折率をｎｘ、位相差素子の面内でｎｘと直交する方向の屈折率をｎｙ、位相差素子の厚さ方向の屈折率をｎｚとするとき、上記式（１）で示される係数Ｎｚが、好ましくは０．３以上１．０以下であり、より好ましくは０．５以上０．８以下となるように制御する。１／４波長板の厚さの上限値は、液晶の配向性の観点から１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。一方、１／４波長板の厚さの下限値は、０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。
　位相差層として用いられる１／２波長板又は１／４波長板は、重合性液晶化合物を有する重合性液晶層を含むことが好ましい。重合性液晶化合物とは、分子内に重合性基を有し、ある温度範囲又は濃度範囲で液晶性を示すネマチック液晶モノマーである。重合性基としては、例えば、（メタ）アクリロイル基、ビニル基、カルコニル基、シンナモイル基及びエポキシ基等が挙げられる。また、重合性液晶が液晶性を示すためには、分子内にメソゲン基があることが好ましい。メソゲン基とは、例えば、ビフェニル基、ターフェニル基、（ポリ）安息香酸フェニルエステル基、（ポリ）エーテル基、ベンジリデンアニリン基又はアセナフトキノキサリン基等のロッド状、板状の置換基、或いは、トリフェニレン基、フタロシアニン基又はアザクラウン基等の円盤状の置換基、すなわち、液晶相挙動を誘導する能力を有する基を意味する。ロッド状又は板状の置換基を有する液晶化合物は、カラミティック液晶として当該技術分野で既知である。このような重合性基を有するネマチック液晶モノマーは、例えば、特開２００３－３１５５５６号公報及び特開２００４－２９８２４号公報等に記載されている重合性液晶、ＰＡＬＩＯＣＯＬＯＲシリーズ（ＢＡＳＦ社製）及びＲＭＭシリーズ（Ｍｅｒｃｋ社製）等の重合性液晶が挙げられる。これら重合性基を有するネマチック液晶モノマーは、単独で使用してもよく、或いは複数混合して使用してもよい。
　さらに、重合性基を有するネマチック液晶モノマーと反応可能な液晶性を有しない重合性化合物を添加することも可能である。そのような化合物としては、例えば、紫外線硬化型樹脂等が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレートと１，６－ヘキサメチレン－ジイソシアネートとの反応生成物、イソシアヌル環を有するトリイソシアネートとペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートとの反応生成物、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートとイソホロン－ジイソシアネートとの反応生成物、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、トリス（メタアクリロキシエチル）イソシアヌレート、グリセロールトリグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、カプロラクトン変性トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、トリグリセロール－ジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコール－ジグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、ポリプロピレングリコール－ジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコール－ジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール－ジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコール－ジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコール－ジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール－ジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオール－ジグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、１，６－ヘキサンジオール－ジ（メタ）アクリレート、グリセロール－ジ（メタ）アクリレート、エチレングリコール－ジグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、ジエチレングリコール－ジグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、ビス（アクリロキシエチル）ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビス（メタアクリロキシエチル）ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ビスフェノールＡ－ジ－グリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルホリン、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシテトラエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、２－エトキシエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２－シアノエチル（メタ）アクリレート、ブチルグリシジルエーテルと（メタ）アクリル酸との反応生成物、ブトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート及びブタンジオールモノ（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらは単独で使用してもよく、或いは複数混合して使用してもよい。これら液晶性を持たない紫外線硬化型樹脂は、ネマチック液晶モノマーを含む組成物が液晶性を失わない程度に添加しなければならず、好ましくは、重合性基を有するネマチック液晶モノマー１００質量部に対して０．１質量部以上２０質量部以下であり、より好ましくは１．０質量部以上１０質量部以下である。
　上述した重合性基を有するネマチック液晶モノマー及び液晶性を有しない重合性化合物が紫外線硬化型である場合、これらを含んだ組成物を紫外線により硬化させるために、光重合開始剤が添加される。光重合開始剤としては、例えば、２－メチル－１－［４－（メチルチオ）フェニル］－２－モルホリノプロパン－１（ＩＧＭ　Ｒｅｓｉｎｓ　Ｂ．Ｖ．社製　「Ｏｍｎｉｒａｄ　９０７」）、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（ＩＧＭ　Ｒｅｓｉｎｓ　Ｂ．Ｖ．社製　「Ｏｍｎｉｒａｄ　１８４」）、４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル（２－ヒドロキシ－２－プロピル）ケトン（ＩＧＭ　Ｒｅｓｉｎｓ　Ｂ．Ｖ．社製　「Ｏｍｎｉｒａｄ　２９５９」）、１－（４－ドデシルフェニル）－２－ヒドロキシ－２－メチルプロパン－１－オン（Ｍｅｒｃｋ社製　「ダロキュアー　９５３」）、１－（４－イソプロピルフェニル）－２－ヒドロキシ－２－メチルプロパン－１－オン（Ｍｅｒｃｋ社製　「ダロキュアー　１１１６」）、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン（ＩＧＭ　Ｒｅｓｉｎｓ　Ｂ．Ｖ．社製　「Ｏｍｎｉｒａｄ　１１７３」）及びジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノン系化合物；ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル及び２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン（ＢＡＳＦ社製　「イルガキュアー　６５１」）等のベンゾイン系化合物；ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４－フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、４－ベンゾイル－４’－メチルジフェニルサルファイド、３，３’－ジメチル－４－メトキシベンゾフェノン（日本化薬社製　「カヤキュアー　ＭＢＰ」）等のベンゾフェノン系化合物；並びに、チオキサントン、２－クロロチオキサントン（日本化薬社製　「カヤキュアー　ＣＴＸ」）、２－メチルチオキサントン、２，４－ジメチルチオキサントン（日本化薬社製　「カヤキュアー　ＲＴＸ」）、イソプロピルチオキサントン、２，４－ジクロロチオキサントン（日本化薬社製　「カヤキュアー　ＣＴＸ」）、２，４－ジエチルチオキサントン（日本化薬社製　「カヤキュアー　ＤＥＴＸ」）及び２，４－ジイソプロピルチオキサントン（日本化薬社製　「カヤキュアー　ＤＩＴＸ」）等のチオキサントン系化合物等が挙げられる。光重合開始剤としては、好ましくは、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０２、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０３、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０４（いずれもＢＡＳＦ社製）、Ｏｍｎｉｒａｄ　ＴＰＯ　Ｈ、Ｏｍｎｉｒａｄ　１３００、Ｏｍｎｉｒａｄ　１８４、Ｏｍｎｉｒａｄ　３６９、Ｏｍｎｉｒａｄ　３７９、Ｏｍｎｉｒａｄ　８１９、Ｏｍｎｉｒａｄ　１２７、Ｏｍｎｉｒａｄ　９０７及びＯｍｎｉｒａｄ　１１７３（いずれもＩＧＭ　Ｒｅｓｉｎｓ　Ｂ．Ｖ．社製）が挙げられ、より好ましくは、Ｏｍｎｉｒａｄ　ＴＰＯ　Ｈ、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０２、Ｏｍｎｉｒａｄ　１３００及びＯｍｎｉｒａｄ　９０７が挙げられる。これらの光重合開始剤は、１種類又は複数を任意の割合で混合して使用することができる。
　光重合開始剤としてベンゾフェノン系化合物又はチオキサントン系化合物を用いる場合には、光重合反応を促進させるために、助剤を併用することも可能である。そのような助剤としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ｎ－ブチルアミン、Ｎ－メチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、ミヒラーケトン、４，４’―ジエチルアミノフェノン、４－ジメチルアミノ安息香酸エチル、４－ジメチルアミノ安息香酸（ｎ－ブトキシ）エチル、及び４－ジメチルアミノ安息香酸イソアミル等のアミン系化合物が挙げられる。
　上述した光重合開始剤及び助剤の添加量は、上述の組成物の液晶性に影響を与えない範囲で使用することが好ましく、その量は、当該組成物中の紫外線で硬化する化合物１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上１０質量部以下、より好ましくは２質量部以上８質量部以下である。また、助剤は光重合開始剤に対して、０．５倍量以上２倍量以下であることが好ましい。
　位相差層として１／２波長板と円偏光反射層との積層体、或いは１／４波長板と円偏光反射層との積層体を使用する場合、１／２波長板及び１／４波長板はそれぞれ上述した通りであり、円偏光反射層としては、例えば、コレステリック液晶を用いたコレステリック液晶層が好ましい。円偏光反射層の厚さの上限は、コレステリック液晶の配向性の観点から１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。一方、円偏光反射層の厚さの下限は、コレステリック液晶の重合性の観点から０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。
＜接着層＞
　接着層を介して位相差層同士を貼付ける場合、接着層として使用される接着剤としては、アクリル系又はゴム系の粘着剤が挙げられるが、接着性、保持力等を調整しやすいアクリル系粘着剤が好ましい。接着剤としては、紫外線硬化型樹脂組成物、熱硬化型樹脂組成物、及びこれらの混合物が挙げられる。紫外線硬化型樹脂組成物の場合は、アクリロイル基或いはエポキシ基を有するモノマーを複数混合した当該組成物を、光重合開始剤の存在下で紫外線を照射し硬化させることで光学機能層間を接着させることができる。熱硬化型樹脂組成物の場合は、エポキシ基を有するモノマーを複数混合した当該組成物を、酸触媒の存在下で加熱し硬化させることで光学機能層間を接着することができる。また、アミノ基、カルボキシル基、水酸基を有する複数のモノマー又はポリマーからなる組成物をイソシアネート基又はメラミンを有する化合物の存在下で加熱し硬化させることで光学機能層間を接着することができる。
　本発明のＨＵＤシステムにおいて、機能性ガラスに含まれる光学機能層は、可視光領域の広い波長範囲で正確に偏光変換させるため、逆波長分散性を示す。一般に、高分子は複屈折の絶対値が短波長側で大きくなる正常分散をとるが、可視光の各波長の複屈折Δｎの値を制御することによって長波長側で複屈折が大きくなるような液晶化合物であれば逆波長分散性が得られる。また、液晶化合物の波長分散特性に応じた、複数の位相差層の適切な位相差値及び遅相軸の組合せによる位相差層の積層によっても逆波長分散性が得られる。このような複数の位相差層の組合せとして、位相差層として１／２波長板を積層した場合にも、それぞれの位相差層の遅相軸角について、光学機能層を含む機能性ガラスの表面に垂直な軸から４５°以上６５°以下に傾斜した位置から入射するＳ偏光又はＰ偏光の偏光軸と、１／２波長板の遅相軸とのなす角θを適切に制御することにより、１／２波長板が広い波長範囲で良好な偏光軸変換性能を示すことができる。その結果、広画角で二重像の発生を抑制でき、表示画像がさらに鮮明に視認できるようになる。この場合、１／２波長板の遅相軸の制御性及び生産コスト的な観点から、偏光軸を変換させる作用を有する層として重合性液晶層を含む１／２波長板を使用することが特に好ましい。
　逆波長分散性の指標となる偏光軸変換性能として、可視光領域の波長範囲３８０～７８０ｎｍの偏光変換率が高いことが望ましい。例えば、光学機能層を含む機能性ガラスの表面に垂直な軸から５６°に傾斜した位置から入射するＳ偏光又はＰ偏光、すなわち、機能性ガラスの表面にブリュースター角で入射するＳ偏光又はＰ偏光の変換率が波長４５０ｎｍ、及び７１０ｎｍで８０％以上であり、波長５８０ｎｍで９５％以上であることが好ましい。より好ましくは、Ｓ偏光又はＰ偏光の変換率が波長４５０ｎｍ及び７１０ｎｍで９０％以上であり、波長５８０ｎｍで９７％以上であることが好ましい。
　光学機能層が２つの位相差層を含む場合、光学機能層全体として逆波長分散性を示すことが好ましい。２つ位相差層でこのような広帯域での良好な偏光変換性を示す逆波長分散性を得るための位相差値、遅相軸角度の態様、組合せとしては、例えば、各位相差層が１／２波長板であり、いずれも２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の位相差値を有することが好ましい。
　２つの位相差層における遅相軸角度の組合せとしては、（ｉ）一方の位相差層が有する遅相軸角度が＋１５°以上＋３５°であり、且つ他方の位相差層が有する遅相軸角度が－８０°以上－６０°以下であるか、又は（ｉｉ）一方の位相差層が有する遅相軸角度が－３５°以上－１５°以下であり、且つ他方の位相差層が有する遅相軸角度が＋６０°以上＋８０°以下であることが好ましい。より具体的には、一方の位相差層が有する遅相軸角度が正の値であり、他方の位相差層が有する遅相軸角度が負の値であることが好ましく、各位相差層が有する遅相軸角度の絶対値の和が９０°±２０の範囲内であることが好ましい。
　さらに、２つの位相差層における遅相軸角度と位相差値の組合せとして、２つの位相差層のうち、遅相軸角度の絶対値が大きい一方の位相差層が有する位相差値が、遅相軸角度の絶対値が小さい他方の位相差層が有する位相差値よりも大きいことが好ましい。
　光学積層体が２つの位相差層を含む場合、上述の位相差値、遅相軸角度の態様及び又は組合せで各位相差層が含まれることにより、機能性ガラスの表面における光の入射角５６°傾斜時、すなわち、ブリュースター角での光の入射時における可視光波長領域で偏光変換性が高くなる。また、本発明のＨＵＤシステムにおいて、画像表示手段から出射された表示光が、２つの位相差層のうち、位相差値の大きい位相差層側から入射されることにより、二重像の発生を抑制できる範囲を広げることができる。
　本発明に係るＨＵＤシステムは、機能性ガラスに対して入射するＳ偏光又はＰ偏光のブリュースター角をβとしたとき、画像表示手段から出射された光が表示媒体として機能性ガラスに入射する入射角が、β－１０°～β＋１０°の範囲であることが好ましく、β－５°～β＋５°の範囲であることがより好ましい。尚、入射角は、表示媒体（機能性ガラス）の表面に垂直な軸と、表示媒体の表面に入射する光とがなす角度を意味する（以下、この入射角を「入射角Ｘ」ともいう）。
　本発明のＨＵＤシステムの一実施態様において、光学機能層に含まれる位相差層として１／２波長板を用い、表示媒体としてのフロントガラスが機能性ガラスであり、且つ画像表示手段から出射される表示光がＳ偏光である場合、画像表示手段から出射されたＳ偏光を、反射鏡３を介してβ－１０°～β＋１０°の範囲、すなわち、機能性ガラスの表面に垂直な軸に対してブリュースター角βの近傍、好ましくはブリュースター角βの入射角で入射させることにより、機能性ガラスによって変換されたＰ偏光の、車外側のガラス板による反射を抑え、二重像の発生を抑止することができる。すなわち、Ｓ偏光の入射角がβ－１０°未満、又はβ＋１０°より大きい場合、Ｓ偏光の入射角は、ブリュースター角近傍からずれてしまうため、１／２波長板によって変換されたＰ偏光の反射が増加し、二重像が発生してしまう場合がある。
　また、本発明のＨＵＤシステムの一実施態様において、光学機能層が２以上の位相差層を含む場合、屈折率の最も高い位相差層が配置されている側から光が入射されることが好ましい。この場合、理由は不明であるが、機能性ガラスにＳ偏向が入射される場合に画角の向上が認められる。
　また、本発明のＨＵＤシステムの他の実施態様において、光学機能層として１つ又は２以上の円偏光反射層（コレステリック液晶層）が２つの１／４波長板で挟持された積層体を用い、表示媒体としてのフロントガラスが機能性ガラスであり、且つ画像表示手段から出射された表示光がＰ偏光である場合も同様に、二重像の発生を抑制可能である。一般に、路面からの反射光はＳ偏光であるため、偏光サングラスは、Ｓ偏光を吸収できるように設計されている。そのため、Ｓ偏光を利用した従来のＨＵＤシステムでは、偏光サングラスを介したＨＵＤの表示画像の視認性が極端に低下してしまう。一方、観察者にＰ偏光が到達する、Ｐ偏光を利用したＨＵＤシステムであれば、二重像の発生を抑制できるとともに、偏光サングラス着用時においても、表示画像の視認性を高めることができる。また、円偏光反射層がコレステリック液晶層である場合、円偏光反射層を透過する円偏光は、第１の１／４波長板の遅相軸と直交する位置関係で遅相軸が設置された第２の１／４波長板により、元のＰ偏光に変換される。変換されたＰ偏光は、第２の１／４波長板の外側の車外側のガラス面に対しても同様にブリュースター角近傍で入射する。そのため、第２の１／４波長板の外側の車外側のガラス面でのＰ偏光の反射も大幅に低減でき、その結果、二重像の発生が大幅に改善される。
　本発明のＨＵＤシステムにおいて、例えば、位相差層として１／２波長板を含む光学機能層が設けられる場合、偏光変換（例えば、Ｐ偏光をＳ偏光に、又はＳ偏光をＰ偏光に変換）を効率的にするために、機能性ガラスの表面に垂直な軸から４５°以上６５°以下に傾斜した位置から入射するＳ偏光の偏光軸又はＰ偏光の偏光軸と、光学機能層の遅相軸とのなす角度θを、３５°以上４７°以下に制御することが好ましい。機能性ガラスに入射するＳ偏光又はＰ偏光の入射角を４５°以上６５°以下の範囲にすることにより、Ｐ偏光が機能性ガラスに入射した場合には、機能性ガラスの表面での反射率を理論的に２％以下に抑制することができる。透過したＰ偏光は１／２波長板によりＳ偏光に変換し、変換されたＳ偏光は入射側と反対側の機能性ガラスの空気との界面で反射する。反射したＳ偏光が１／２波長板により再びＰ偏光に変換され、このＰ偏光が観察者に到達する。また、Ｓ偏光が機能性ガラスに入射した場合には、Ｓ偏光は機能性ガラスの表面で反射し、このＳ偏光が観察者に到達する。透過した一部のＳ偏光は１／２波長板によりＰ偏光に変換し、変換されたＰ偏光は入射側と反対側の機能性ガラス若しくは機能性ガラスと空気との界面で反射されず、通過する。このように、機能性ガラスに入射するＳ偏光又はＰ偏光の入射角Ｘを制御することにより、二重像の発生を抑制することができる。また、角度θが３５°未満又は４７°よりも大きい場合、機能性ガラスに入射したＰ偏光をＳ偏光に、又はＳ偏光をＰ偏光に変換する偏光軸変換性能が低く、その結果、二重像が発生してしまうおそれがある。この角度θを適切に制御することにより、１／２波長板は良好な偏光軸変換性能を示し、その結果、表示画像はより鮮明に視認できるようになる。
　光学機能層が位相差層として１／２波長板を含む場合、偏光軸変換性能を適切に制御するため、角度θは、下記式（２）及び（３）から算出される値であることが好ましい。ここで、下記式（２）及び（３）の技術的意義を説明する。機能性ガラスに入射するＳ偏光又はＰ偏光が、空気とは異なる屈折率を有する媒質である１／２波長板を通過する際、１／２波長板に入射した入射角Ｘが変化する。ここで、機能性ガラスに対するＳ偏光又はＰ偏光の入射角Ｘをα、１／２波長板に実際に入射する入射角Ｘ、すなわち１／２波長板の屈折角をＢ、空気の屈折率をｎA、１／２波長板の屈折率をｎBとすると、スネルの法則にしたがい、ｓｉｎＡ／ｓｉｎＢ＝ｎＢ／ｎＡが成立し、この式をＢが求まる方程式に簡略化すると、式（３）が導かれる。一方、機能性ガラスに入射するＳ偏光の偏光軸をｘ軸、Ｐ偏光の偏光軸をｙ軸、ｙ軸と１／２波長板の遅相軸とのなす角をθとしたときの位相差値がＲｅである場合、ベクトル的解析により、ｙ軸はＲｅ・ｃｏｓθ、ｘ軸はＲｅ・ｓｉｎθで表される。ここで、１／２波長板の偏光軸変換性能は、１／２波長板の遅相軸に対して４５°で光が入射されるときに最大となることが知られているため、理論上、Ｓ偏光の偏光軸又はＰ偏光の偏光軸と、光学機能層の遅相軸とのなす角度θは、４５°であることが望ましい。しかしながら、上述のように、機能性ガラスに入射するＳ偏光の偏光軸又はＰ偏光の偏光軸と、１／２波長板の遅相軸とのなす角度をθとしても、実際には、１／２偏光板に入射する角度はＢである。そこで、Ｒｅ・ｃｏｓθのｙ軸（理論上のｙ軸）について、ｘ軸を中心に角度Ｂ傾斜した際のｙ軸（事実上のｙ軸）を求めると、Ｒｅ・ｃｏｓθ／事実上のｙ軸＝ｓｉｎ（９０°－Ｂ）が成立し、事実上のｙ軸は、Ｒｅ・ｃｏｓθｃｏｓＢで表される。上述したように、１／２波長板の遅相軸とＳ偏光の偏光軸又はＰ偏光の偏光軸のなす角度は、４５°であることが望ましい。機能性ガラスに入射するＳ偏光又はＰ偏光の偏光軸と、１／２波長板の遅相軸とのなす角度を４５°にするためには、ｘ軸（Ｒｅ・ｓｉｎθ）と、事実上のｙ軸（Ｒｅ・ｃｏｓθｃｏｓＢ）を等しくする必要があるため、Ｒｅ・ｓｉｎθ＝Ｒｅ・ｃｏｓθｃｏｓＢが求まり、この式を簡略化することにより、式（２）が導かれる。このように、下記式（２）及び（３）から算出された値に基づき、角度θを実際に１／２偏光板に入射する角度Ｂとの関係で厳密に制御することにより、１／２波長板が示す偏光軸変換性能を最大限に活かすことができる。
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　角度θの範囲は、当該角度θの値の±５°の範囲に制御されていることが好ましく、±３°の範囲に制御されていることがより好ましい。角度θが上記式（２）及び（３）から算出される値を満たす角度の±５°の範囲外であると、１／２波長板が示す偏光変換効率が低くなる場合がある。角度θの範囲を、上記式（２）及び（３）から算出された値に基づき制御することにより、１／２波長板による偏光変換効率の低下を抑制することができる。
　式（３）に代入される１／２波長板の屈折率は、１／２波長板の遅相軸方向の屈折率をｎｘ、１／２波長板の面内でｎｘが得られる遅相軸方向と直交する方向の屈折率をｎｙ、１／２波長板の厚さ方向の屈折率をｎｚとし、これらの和を平均化した値を平均屈折率として用いる。また、市販品の１／２波長板を使用する場合、平均屈折率はカタログ等に載せられた値を使用することもできる。また、１／２波長板の材料として上述した重合性液晶を用いた場合、液晶本来の常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅを用いると、平均屈折率は（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３＝（ｎｏ＋ｎｏ＋ｎｅ）／３で表される。式（２）及び（３）から算出されるθの具体例を示すと、例えば、空気の屈折率を１．００とし、屈折率１．５５の１／２波長板を用い、Ｓ偏光又はＰ偏光の入射角Ｘが４５°である場合、式（２）及び（３）に基づき、θの値は４２°であるため、θの範囲は好ましくは３７°以上４７°以下であり、より好ましくは３９°以上４５°以下である。Ｓ偏光又はＰ偏光の入射角Ｘが５０°である場合、式（２）及び（３）に基づき、θの値は４１°であるため、θの範囲は好ましくは３６°以上４６°以下であり、より好ましくは３８°以上４４°以下である。また、Ｓ偏光又はＰ偏光の入射角Ｘが５６°又は６０°である場合、式（２）及び（３）に基づき、θの値は４０°であるため、θの範囲は好ましくは３５°以上４５°以下であり、より好ましくは３７°以上４３°以下である。さらに、Ｓ偏光又はＰ偏光の入射角Ｘが６５°である場合、式（２）及び（３）に基づき、θの値は３９°であるため、θの範囲は好ましくは３４°以上４４°以下であり、より好ましくは３６°以上４２°以下である。
＜中間膜＞
　上述した機能性ガラスは、さらに中間膜を含んでいてもよい。すなわち、光学機能層にさらに中間膜が積層された光学積層体（ＨＵＤ用光学積層体）を用いることができる。中間膜は、熱可塑性樹脂の樹脂フィルムであることが好ましく、ポリビニルブチラールのフィルムであることがより好ましい。中間膜は１枚であっても、複数枚であってもよいが、２つの中間膜によって光学機能層が挟持された構造を有する光学積層体が好ましい。また、光学積層体は２つの異なる光学機能層を用いてもよい。この場合、２つの光学機能層について、同一面内における各遅相軸角の差は同じであることが好ましい。
　図４には、本発明のＨＵＤシステムの機能性ガラスに含まれる光学積層体（ＨＵＤ用光学積層体）の一実施形態が示されており、光学積層体２０は、光学機能層１０が２つの中間膜２０１により挟持された構造を有している。光学機能層１０は、例えば、図３に示される光学機能層に相当する。このような光学積層体２０は、中間膜２０１と光学機能層１０とをラミネートすることによって作製される。
　中間膜としては、熱可塑性樹脂を用いることができ、一般的に用いられている車載用中間膜を用いることができることが好ましい。このような車載用中間膜としては、例えば、ポリビニルブチラール系樹脂（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）、エチレン－酢酸ビニル共重合系樹脂（ＥＶＡ）、又はシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）が挙げられる。これらの樹脂で作製された中間膜は、合わせガラス用中間膜として汎用的であるために好ましい。また、中間膜の厚さは、ＨＵＤシステムに光学積層体を適用する際、表示光の反射に影響を与えない範囲であれば、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設計することができる。
　中間膜には、紫外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、着色剤、接着調整剤等が適宜添加配合されていてもよく、とりわけ、赤外線を吸収する微粒子が分散された中間膜は、高性能な遮熱合わせガラスを作製する上で重要である。赤外線を吸収する微粒子には、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｃｓ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏの金属、当該金属の酸化物、当該金属窒化物、或いはこれらの中から少なくとも２種以上を含む複合物などの導電性を有する材料の微粒子を用いる。また、これらの材料には、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｆ等がドープされていてもよい。特に、可視光線の領域では透明である錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化錫（ＡＴＯ）、フッ素ドープ酸化錫が、透明性が求められる建築用、自動車用の窓として用いる場合に好ましい。中間膜に分散させる赤外線を吸収する微粒子の粒径は、０．２μｍ以下であることが好ましい。微粒子の粒径が０．２μｍ以下であれば、可視光線の領域での光の散乱を抑制しつつ赤外線を吸収でき、ヘイズを発生させず、電波透過性と透明性を確保しつつ、接着性、透明性、耐久性等の物性を未添加の中間膜と同等に維持し、さらには通常の合わせガラス製造ラインでの作業で合わせガラス化処理を行うことができる。なお、中間膜にＰＶＢを用いる場合には、中間膜の含水率を最適に保つために、恒温恒湿の部屋で合わせ化処理を行う。また、中間膜には、その一部が着色したもの、遮音機能を有する層をサンドイッチしたもの、ＨＵＤにおける二重像の発生（ゴースト現象）を軽減するための厚さに傾斜があるもの（楔形）等が使用できる。
　上記中間膜と光学機能層とをラミネートする方法に特に制限はないが、例えば、ニップロールを用いて、中間膜と光学機能層を同時に圧着してラミネートする方法が挙げられる。ラミネートする際にニップロールが加熱できる場合は、加熱しながら圧着することも可能である。また、中間膜と光学機能層との密着性が劣る場合は、コロナ処理、プラズマ処理などによる表面処理を予め行ってからラミネートしてもよい。
　中間膜は、溶剤に溶解させた状態で、光学機能層の片面又は両面に直接積層してもよい。ポリビニルブチラール系樹脂（ＰＶＢ）を使用する場合、ブチラール化度の下限値は４０モル％であることが好ましく、５５モル％であることがより好ましく、６０モル％であることが特に好ましい。一方、ブチラール化度の上限値は８５モル％であることが好ましく、８０モル％であることがより好ましく、７５モル％であることが特に好ましい。尚、ブチラール化度は、赤外吸収スペクトル（ＩＲ）法により測定することができ、例えば、ＦＴ－ＩＲを用いて測定することができる。
　ポリビニルブチラール系樹脂の水酸基量の下限値は１５モル％であることが好ましく、上限値は３５モル％であることが好ましい。水酸基量が１５モル％未満であると、中間膜と後述するガラス板とを貼り合わせて合わせガラスを作製する場合に、中間膜とガラス板との接着性が低下したり、合わせガラスの耐貫通性が低下したりすることがある。一方、水酸基量が３５モル％を超えると、中間膜が硬くなることがある。
　ポリビニルブチラール系樹脂は、ポリビニルアルコールをアルデヒドでアセタール化することにより調製することができる。ポリビニルアルコールは、通常、ポリ酢酸ビニルを鹸化することにより得られ、鹸化度８０モル％以上９９．８モル％以下のポリビニルアルコールが一般的に用いられる。また、ポリビニルアルコールの重合度の上限値は４０００であることが好ましく、３０００であることがより好ましく、２５００であることが特に好ましい。重合度が４０００を超えると、中間膜の成形が困難となることがある。
［ガラス板］
　上述した機能性ガラスは、ガラス板を含んでいる。すなわち、本発明のＨＵＤで用いられる機能性ガラス（ＨＵＤ用機能性ガラス）には、上述した光学機能層又は光学積層体と、ガラス板とが積層されている。ガラス板は１枚であっても、複数枚であってもよいが、２枚のガラス板によって上述した光学機能層又は光学積層体が挟持された構造を有する機能性ガラスが好ましい。このような機能性ガラスはＨＵＤシステムにおける表示媒体として好適に用いられる。
　上述した光学機能層又は光学積層体を用いて機能性ガラスを作製する場合、例えば、２枚のガラス板の間に、光学機能層又は光学積層体を配置し、高温・高圧にて圧着することにより、合わせガラス内に光学機能層又は光学積層体が配置された機能性ガラスを得ることができる。図５は、本発明のＨＵＤシステムで用いられる機能性ガラスの一実施形態を示す。図５に示す機能性ガラス３０は、光学積層体２０が、２枚のガラス板３０１により挟持された構造を有している。光学積層体２０は、例えば、図４に示される光学積層体に相当し、光学機能層１０が２枚の中間膜２０１により挟持されている。図５に示されるように、光学積層体２０上にガラス板３０１が積層される場合、中間膜２０１は、２枚のガラス板３０１と光学積層体２０との密着性を保持するための粘着剤又は接着剤としての機能も有している。
　機能性ガラスは、例えば、上述した光学機能層又は光学積層体をガラス板に貼合わせることによって作製される。光学機能層又は光学積層体をガラス板に貼合わせる方法の一例としては、粘着剤若しくは接着剤を光学機能層又は光学積層体の片側或いは両側に塗布し、次いで、ガラス板を貼り合わせることによって得ることができる。粘着剤又は接着剤に特に制限はないが、後に剥がすことがある場合は、リワーク性に優れた粘着性がよい材料、例えばシリコーン粘着剤、アクリル系粘着剤等が好ましい。
　ガラス板は、例えば、本発明のＨＵＤシステムで用いられる機能性ガラスをフロントガラスとして利用しても、前方の景色が十分に視認可能な透明性があれば特に限定されるものではない。また、ガラス板の屈折率は１．２以上２．０以下であることが好ましく、１．４以上１．８以下であることがより好ましく、１．５付近であることが特に好ましい。また、ガラス板の厚み、形状等も、表示光の反射に影響を与えない範囲であれば、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設計することができる。また、これらガラス板には反射面に多層膜からなる増反射膜、遮熱機能を兼ねる金属薄膜層が設けられていてもよい。これらの膜は入射する偏光の反射率を向上させることができるが、例えば、自動車用フロントガラスとして、本機能性ガラスを用いる場合は、機能性ガラスの可視光線透過率が７０％以上となるように反射率を調整することが好ましい。
　光学機能層又は光学積層体を用いて機能性ガラスを作製する方法の一例を具体的に説明する。まず、２枚のガラス板を準備する。自動車のフロントガラス用の合わせガラスとして用いる場合は、フロート法で作られたソーダライムガラスを使用する。ガラスは透明、緑色に着色されたもの、いずれでもよく、特に制限はない。これらのガラス板の厚さは、通常、約２ｍｍｔのものを使用するが、近年のガラスの軽量化の要求に応じて、これよりも若干薄い厚さのガラス板も使用できる。ガラス板を所定の形状に切り出し、ガラスエッジに面取りを施し洗浄する。黒色の枠状やドット状のプリントが必要な際には、ガラス板にこれを印刷する。フロントガラスのように曲面形状が必要とされる場合には、ガラス板を６５０℃以上に加熱し、その後、モールドによるプレスや自重による曲げ等で２枚が同じ面形状となるように整形し、ガラス板を冷却する。このとき、冷却速度をあげすぎると、ガラス板に応力分布が生じて強化ガラスとなるために、徐冷する。このように作製したガラス板のうちの１枚を水平に置き、その上に光学機能層又は光学積層体を重ね、さらにもう一方のガラス板を置く。次いで、ガラス板のエッジからはみ出した光学機能層、中間膜は、カッターで切断・除去する。その後、サンドイッチ状に積層したガラス板、光学機能層又は光学積層体との間に存在する空気を脱気しながら温度８０℃～１００℃に加熱し、予備接着を行う。空気を脱気する方法には、ガラス板／光学機能層又は光学積層体／ガラス板の積層体を耐熱ゴム等でできたゴムバッグで包んで行うバッグ法と、ガラス板の端部のみをゴムリングで覆ってシールするリング法の２種があり、どちらの方法を用いてもよい。予備接着が終了した後、ゴムバッグから取り出したガラス板／光学機能層又は光学積層体／ガラス板の積層体、若しくはゴムリングを取り外した積層体をオートクレーブに入れ、１０～１５ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で、１２０℃～１５０℃に加熱し、この条件で２０分～４０分間、加熱・加圧処理する。処理後、５０℃以下に冷却したのちに除圧し、ガラス板／光学機能層又は光学積層体／ガラス板の積層構造を有する本発明の機能性ガラスをオートクレーブから取り出す。
　こうして得られた機能性ガラスは、普通自動車、小型自動車、軽自動車、大型特殊自動車、小型特殊自動車等の各種自動車のフロントガラス、サイドガラス、リアガラス、ルーフガラスとして使用できる。さらには、鉄道車両、船舶、航空機の窓としても、また、建材用及び産業用の窓材としても使用できる。使用の形態であるが、ＵＶカットや調光機能を有する部材と、積層或いは貼合して用いることができる。
　以上の実施態様に基づき、本発明は以下の[１]～[１３]に関するものである。
［１］
　表示画像を示す表示光を出射する画像表示手段と、前記画像表示手段から投射された画像が投影される機能性ガラスとを備え、
　前記機能性ガラスが、逆波長分散性を示す光学機能層を含み、
　前記機能性ガラスが配置される角度αが２０°以上７０°以下であり、且つ、
　前記機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認されるヘッドアップディスプレイシステム。
［２］
　前記機能性ガラスが配置される角度αが２５°以上７０°以下であり、
　前記機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１０°の視角の範囲内で反射像が視認される上記［１］に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［３］
　前記光学機能層は、少なくとも１つの位相差層を含む上記［１］又は［２］に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［４］
　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、且つ、光学機能層全体として逆波長分散性を示す上記［３］に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［５］
　前記位相差層が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の位相差値を有する上記［３］又は［４］に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［６］
　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、
　（ｉ）一方の位相差層が有する遅相軸角度が＋１５°以上＋３５°であり、且つ他方の位相差層が有する遅相軸角度が－８０°以上－６０°以下であるか、又は
　（ｉｉ）一方の位相差層が有する遅相軸角度が－３５°以上－１５°以下であり、且つ他方の位相差層が有する遅相軸角度が＋６０°以上＋８０°以下である上記［３］乃至［５］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［７］
　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、２つの位相差層のうち、遅相軸角度の絶対値が大きい一方の位相差層が有する位相差値が、遅相軸角度の絶対値が小さい他方の位相差層が有する位相差値よりも大きい上記［３］乃至［６］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［８］
　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、各位相差層がいずれも１／２波長板である上記［３］乃至［７］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［９］
　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、前記画像表示手段から出射された表示光が、２つの位相差層のうち、位相差値の大きい位相差層側から入射される上記［３］乃至［８］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［１０］
　前記機能性ガラスは、さらに中間膜を含む上記［１］乃至［９］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［１１］
　前記機能性ガラスは、ガラス板を含む上記［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［１２］
　前記画像表示手段から出射される表示光が、Ｓ偏光又はＰ偏光である上記［１］乃至［１１］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステム。
［１３］
　上記［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載のヘッドアップディスプレイシステムに設けられるヘッドアップディスプレイシステム用光学機能層。
　以下、実施例により本発明を詳細に説明する。実施例において「部」は質量部を意味する。尚、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、特に言及がない限り、室温とは２０℃±５℃の範囲内であるとする。
［実施例１］
＜塗布液（液晶組成物）の調整＞
　表１に示す組成を有する塗布液Ａを調整した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
＜光学機能層の作製＞
　調製した塗布液Ａを用い、下記の手順にて２つの１／２波長板を作製した。支持基板としては、特開２００２－９０７４３号公報の実施例１に記載された方法でラビング処理されたＴＡＣフィルム（ＴａｃＢｒｉｇｈｔ社製「Ｐ９６０」：厚さ６０μｍ）を使用した。尚、ラビング角度はフィルムの長手方向と１／２波長板の遅相軸とのなす角度（以下、「遅相軸角度」ともいう）が－７０°及び２６°となるようにそれぞれ設定した。
（ｉ）塗布液Ａを、ワイヤーバーを用いて、乾燥後に得られる１／２波長板の厚みが約２μｍになるようにＴＡＣフィルムのラビング処理面上に室温にて塗布した。
（ｉｉ）得られた塗布膜を、５０℃にて２分間加熱して溶剤を除去するとともに、液晶相とした。次いで、液晶相に対して高圧水銀ランプ（ハリソン東芝ライティング社製）を１２０Ｗの出力で５～１０秒間ＵＶ照射し、液晶相を固定して、ＴＡＣフィルム上に重合性液晶層を積層し、１／２波長板を作製した。１／２波長板の位相差値を自動複屈折計（王子計測社製「ＫＯＢＲＡ－２１ＡＤＨ」）で測定した結果、５４６ｎｍにおける位相差値が２９３ｎｍ（遅相軸角度－７０°）のＲ１、２３０ｎｍ（遅相軸角度２６°）のＲ２の２種の１／２波長板を得た。
（ｉｉｉ）上記（ｉ）～（ｉｉ）において作製した１／２波長板Ｒ１と１／２波長板Ｒ２のそれぞれについて、アクリル系粘着剤（綜研化学社製「ＳＫダイン９０６」）を用いて重合性液晶層側同士を各１／２波長板の長手方向を合わせて積層し、光学機能層を作製した。
　得られた各１／２波長板の正面方向（入射角５６°）における可視光波長領域の平均透過率は約７９％であり、偏光変換率は波長４５０ｎｍで９６．８％、５８０ｎｍで９９％、７１０ｎｍで９２．５％であった。偏光変換率は、島津製作所製「紫外・可視・近赤外分光光度計ＵＶ－３６００」を用いて、偏光板をパラレルに配置し、その間に光学積層体を入射角５６°となるようにセットして透過率を測定し、各波長における透過率を１００から引いた値とした。
＜光学積層体の作製＞
　可塑剤としてトリエチレングリコール－ジ－２－エチルヘキサノエートを含有した透明なポリビニルブチラール中間膜（厚さ：０．３８ｍｍ）を作製した。作製した中間膜を、１／２波長板Ｒ１と１／２波長板Ｒ２とが積層された光学機能層と同じサイズに切り出し、光学機能層を２つのポリビニルブチラール中間膜の間に配置し、次いで、ラミネーターにて加圧圧着することにより、光学積層体を作製した。
＜機能性ガラスの作製＞
　作製した光学積層体と同じサイズで厚さが２ｍｍのガラス板２枚の間に、光学積層体を配置し、次いで、加圧・加熱することにより、機能性ガラスを得た。具体的には、まず、透明なガラス板上に、上記光学積層体、透明なガラス板の順で重ねた。これをゴムバッグで包み、９０℃に加熱したオートクレーブ中で１０分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で１３５℃、１２ｋｇ／ｃｍ２の高圧下で３０分間加熱・加圧し、外観が良好な光学積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスの正面方向（入射角５６°）における可視光波長領域の平均透過率は約７２％であり、偏光変換率は波長４５０ｎｍで９６．８％、５８０ｎｍで９９％、７１０ｎｍで９２．５％であった。偏光変換率は、島津製作所製「紫外・可視・近赤外分光光度計ＵＶ－３６００」を用いて、偏光板をパラレルに配置し、その間に機能性ガラスを入射角５６°となるようにセットし透過率を測定し、各波長における透過率を１００から引いた値とした。
＜ヘッドアップディスプレイの作製及び表示画像の評価＞
　図１に示すような配置でヘッドアップディスプレイを作製した。画像表示手段２、反射鏡３としては、機能性ガラス４に対してＳ偏光を出射可能にする液晶表示パネルを設置し、機能性ガラス４として上記で作製した機能性ガラスを用いた。暗室内にて、機能性ガラス４が配置される角度αが３４°となるように機能性ガラスを設置し、画像表示手段２から出射されるＳ偏光が、Ｓ偏光の入射角Ｘが機能性ガラス４に対しブリュースター角β（約５６°）で入射するように調整し、機能性ガラス４に対して、ブリュースター角β（５６°）－（９０°－３４°）±１０°＝０°±１０°、すなわち、０°、１０°、－１０°の視角でそれぞれ反射像を視認した。ここで、視角が正の場合は俯角、負の場合は仰角となる。位相差値が２９３ｎｍである１／２波長板Ｒ１側のガラス板を画像表示手段２側に設置し、画像を投影したところ、表示画像が明るく鮮明に投影された。この時、表示画像を観測する視点からの視覚を上下方向（縦方向）及び左右方向（横方向）にずらし、表示画像が鮮明に投影される範囲を画角として記録した。上下方向の画角が１０°、左右方向の画角が３０°の範囲内で二重像の発生が抑制されていれば、二重像の発生を抑制できる範囲が非常に広く、優れているとして「〇」と評価し、上下方向の画角が６°、左右方向の画角が３０°の範囲内で二重像の発生が抑制されていれば、二重像の発生を抑制できる範囲が広く、良好であるとして「△」と評価し、上記画角の範囲内で二重像の発生が抑制できず、二重像の抑制効果が不十分であれば、「×」と評価した。その結果を表２に示す。
［実施例２］
　角度αが２９°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－２９°）±１０°＝－５°±１０°、すなわち、－５°、５°、－１５°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例３］
　角度αが３９°となるように機能性ガラス設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－３９°）±１０°＝５°±１０°、すなわち、５°、１５°、－５°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例４］
　角度αが２５°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－２５°）＝－９°、－９°＋１５°、すなわち、－９°、６°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例５］
　角度αが７０°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－７０°）＝３６°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例６］
　角度αが３４°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－３４°）±１５°＝１５°、－１５°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例７］
　角度αが２０°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－２０°）＝－１４°、－１４°＋１５°、すなわち、－１４°、１°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例８］
　角度αが４４°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－４４°）＝１０°－１０°、すなわち、０°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例９］
　角度αが５０°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－５０°）＝１６°－１５°、すなわち、１°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［比較例１］
　角度αが７５°となるように機能性ガラスを設置し、反射像を視認、撮影する視角が（５６°）－（９０°－７５°）＝４１°となるようにした以外は実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて表示画像を同様に評価した。その結果を表２に示す。
［実施例１０］～［実施例１５］、［比較例２］～［比較例６］
　光学機能層を表２に示す遅相軸角度及び位相差値を有する２種の１／２波長板Ｒ１と１／２波長板Ｒ２の組合せで作製した以外は、実施例１と同様に光学機能層、光学積層体及び機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスを用いて、偏光変換率及び表示画像を同様に測定、評価した。その結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表２の結果より、実施例１～９と比較例１を比較すると、全体として逆波長分散性を示す光学機能層を備えた機能性ガラスを角度αが２５～７０°の範囲内になるように設置した場合において、二重像の発生が抑制できる範囲が広く、視認性が良好なＨＵＤシステムを提供できることが確認された。また、実施例１０～１５と比較例２～６との比較により、２つの位相差層（１／２波長板Ｒ１、１／２波長板Ｒ２）が有する位相差値及び遅相軸角度の組合せが、全体として逆波長分散性を示すような光学機能層を含む機能性ガラスを用いることにより、二重像の発生が抑制できる範囲が広く、視認性が良好なＨＵＤシステムを提供できることが確認された。
　本発明に係るヘッドアップディスプレイシステムは、二重像の発生を有効に抑制可能であるため、多様なフロントガラスの角度において、それぞれ最適な視角を適用させることで多様な車種においても二重像の発生を効果的に抑制でき、その結果、広い画角範囲において視認者がストレス無くヘッドアップディスプレイシステムを利用することが可能である。
１　　　　観察者
２　　　　画像表示手段
２Ａ　　　光源
２Ｂ　　　偏光板
３　　　　反射鏡
４　　　　機能性ガラス
５　　　　光路
６　　　　表示画像
１０　　　光学機能層
１０１　　位相差層
１０２　　接着層
２０　　　光学積層体
２０１　　中間膜
３０　　　機能性ガラス
３０１　　ガラス板

Claims (13)

  1. 　表示画像を示す表示光を出射する画像表示手段と、前記画像表示手段から投射された画像が投影される機能性ガラスとを備え、
    　前記機能性ガラスが、逆波長分散性を示す光学機能層を含み、
    　前記機能性ガラスが配置される角度αが２０°以上７０°以下であり、且つ、
    　前記機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１５°の視角の範囲内で反射像が視認されることを特徴とするヘッドアップディスプレイシステム。
  2. 　前記機能性ガラスが配置される角度αが２５°以上７０°以下であり、
    　前記機能性ガラスに対して、ブリュースター角β－（９０°－角度α）±１０°の視角の範囲内で反射像が視認される請求項１に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  3. 　前記光学機能層は、少なくとも１つの位相差層を含む請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  4. 　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、且つ、光学機能層全体として逆波長分散性を示す請求項３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  5. 　前記位相差層が２００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の位相差値を有する請求項３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  6. 　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、
    　（ｉ）一方の位相差層が有する遅相軸角度が＋１５°以上＋３５°であり、且つ他方の位相差層が有する遅相軸角度が－８０°以上－６０°以下であるか、又は
    　（ｉｉ）一方の位相差層が有する遅相軸角度が－３５°以上－１５°以下であり、且つ他方の位相差層が有する遅相軸角度が＋６０°以上＋８０°以下である請求項３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  7. 　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、２つの位相差層のうち、遅相軸角度の絶対値が大きい一方の位相差層が有する位相差値が、遅相軸角度の絶対値が小さい他方の位相差層が有する位相差値よりも大きい請求項３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  8. 　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、各位相差層がいずれも１／２波長板である請求項３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  9. 　前記光学機能層は、２つの位相差層を含み、前記画像表示手段から出射された表示光が、２つの位相差層のうち、位相差値の大きい位相差層側から入射される請求項３に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  10. 　前記機能性ガラスは、さらに中間膜を含む請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  11. 　前記機能性ガラスは、ガラス板を含む請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  12. 　前記画像表示手段から出射される表示光が、Ｓ偏光又はＰ偏光である請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイシステム。
  13. 　請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイシステムに設けられるヘッドアップディスプレイシステム用光学機能層。
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