KR20240153350A - 표시 시스템, 표시 방법, 표시체 및 표시체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

VR 고글의 경량화, 고정세화를 실현할 수 있는 표시 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템은, 유저에 대하여 화상을 표시하는 표시 시스템으로서, 편광 부재를 거쳐 화상을 나타내는 광을 전방으로 출사하는 표시면을 포함하는 표시 소자와, 상기 표시 소자의 전방에 배치되고, 반사형 편광 부재를 포함하며, 상기 표시 소자로부터 출사된 광을 반사하는 반사부와, 상기 표시 소자와 상기 반사부와의 사이의 광로 상에 배치되는 제1 렌즈부와, 상기 표시 소자와 상기 제1 렌즈부와의 사이에 배치되고, 상기 표시 소자로부터 출사된 광을 투과시키고, 상기 반사부에서 반사된 광을 상기 반사부를 향하여 반사시키는 하프 미러와, 상기 표시 소자와 상기 하프 미러와의 사이의 광로 상에 배치되는 제1 λ/4 부재와, 상기 하프 미러와 상기 반사부와의 사이의 광로 상에 배치되는 제2 λ/4 부재를 구비하며, 상기 반사부를 투과시키는 편광의 타원율은 0.015 이하이다.

Description

표시 시스템, 표시 방법, 표시체 및 표시체의 제조 방법

본 발명은, 표시 시스템, 표시 방법, 표시체 및 표시체의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치 및 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치(예컨대, 유기 EL 표시 장치)로 대표되는 화상 표시 장치가 급속히 보급되고 있다. 화상 표시 장치에서는, 화상 표시를 실현하고, 화상 표시의 성능을 높이기 위하여, 일반적으로 편광 부재, 위상차 부재 등의 광학 부재가 이용되고 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).

근래, 화상 표시 장치의 새로운 용도가 개발되고 있다. 예컨대, Virtual Reality(VR)를 실현하기 위한 디스플레이 부착 고글(VR 고글)이 제품화되기 시작하고 있다. VR 고글은, 다양한 장면에서의 이용이 검토되고 있기 때문에, 이의 경량화, 고정세화(高精細化) 등이 요망되고 있다. 경량화는, 예컨대, VR 고글에 이용되는 렌즈를 박형화함으로써 달성될 수 있다. 한편, 박형 렌즈를 이용한 표시 시스템에 적합한 광학 부재의 개발도 요망되고 있다.

일본 공개특허공보 제2021-103286호

상기를 감안하여, 본 발명은 VR 고글의 경량화, 고정세화를 실현할 수 있는 표시 시스템의 제공을 주된 목적으로 한다.

1. 본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템은, 유저에 대하여 화상을 표시하는 표시 시스템으로서, 편광 부재를 거쳐 화상을 나타내는 광을 전방으로 출사하는 표시면을 포함하는 표시 소자와, 상기 표시 소자의 전방에 배치되고, 반사형 편광 부재를 포함하며, 상기 표시 소자로부터 출사된 광을 반사하는 반사부와, 상기 표시 소자와 상기 반사부와의 사이의 광로 상에 배치되는 제1 렌즈부와, 상기 표시 소자와 상기 제1 렌즈부와의 사이에 배치되고, 상기 표시 소자로부터 출사된 광을 투과시키고, 상기 반사부에서 반사된 광을 상기 반사부를 향하여 반사시키는 하프 미러와, 상기 표시 소자와 상기 하프 미러와의 사이의 광로 상에 배치되는 제1 λ/4 부재와, 상기 하프 미러와 상기 반사부와의 사이의 광로 상에 배치되는 제2 λ/4 부재를 구비하며, 상기 반사부를 투과시키는 편광의 타원율은 0.015 이하이다.

2. 상기 1에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재와 상기 제2 λ/4 부재와의 사이에는 공간이 형성되어 있어도 된다.

3. 상기 1 또는 2에 기재된 표시 시스템에서, 상기 표시 소자와 상기 제1 λ/4 부재는 일체이어도 된다.

4. 상기 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 렌즈부와 상기 제2 λ/4 부재는 일체이어도 된다.

5. 상기 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재의 면내 위상차(a)와 상기 제2 λ/4 부재의 면내 위상차(b)와의 차의 절댓값은 3.5㎚ 이하이어도 된다.

6. 상기 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재의 지상축과 상기 제2 λ/4 부재의 지상축이 이루는 각도가 7° 이하 또는 83°∼97°가 되도록 배치되어 있어도 된다.

7. 상기 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 ISC 값은, 각각 50 이하이어도 된다.

8. 상기 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 두께는, 각각 100㎛ 이하이어도 된다.

9. 상기 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 두께 편차는, 각각, 1㎛ 이하이어도 된다.

10. 상기 1 내지 9 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 단위 두께 당의 ISC 값은, 각각 1 이하이어도 된다.

11. 상기 1 내지 10 중 어느 것에 기재된 표시 시스템에서, 상기 표시 소자에 포함되는 상기 편광 부재의 흡수축과 상기 제1 λ/4 부재의 지상축이 이루는 각도는 40°∼50°이어도 되고, 상기 표시 소자에 포함되는 상기 편광 부재의 흡수축과 상기 제2 λ/4 부재의 지상축이 이루는 각도는 40°∼50°이어도 된다.

12. 본 발명의 실시형태에 따른 표시체는, 상기 1 내지 11 중 어느 것에 기재된 표시 시스템을 구비한다.

13. 본 발명의 실시형태에 따른 표시체의 제조 방법은, 상기 1 내지 11 중 어느 것에 기재된 표시 시스템을 구비하는 표시체의 제조 방법이다.

14. 본 발명의 실시형태에 따른 표시 방법은, 편광 부재를 거쳐 출사된 화상을 나타내는 광을, 제1 λ/4 부재를 통과시키는 단계와, 상기 제1 λ/4 부재를 통과한 광을, 하프 미러 및 제1 렌즈부를 통과시키는 단계와, 상기 하프 미러 및 상기 제1 렌즈부를 통과한 광을, 제2 λ/4 부재를 통과시키는 단계와, 상기 제2 λ/4 부재를 통과한 광을, 반사형 편광 부재를 포함하는 반사부에서 상기 하프 미러를 향하여 반사시키는 단계와, 상기 반사부 및 상기 하프 미러에서 반사시킨 광을, 상기 제2 λ/4 부재에 의해 상기 반사부를 투과 가능하게 하는 단계를 포함하고, 상기 반사부를 투과시키는 편광의 타원율은 0.015 이하이다.

본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템에 의하면, VR 고글의 경량화, 고정세화를 실현할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 표시 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2의 a는, 도 1에 나타내는 표시 시스템에서의 광의 진행의 일례를 설명하는 개략도이고, (b)는, 도 1에 나타내는 표시 시스템에서의 광의 편광 상태의 변화의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 3의 (a)는, 도 1에 나타내는 표시 시스템에서의 광의 진행의 다른 일례를 설명하는 개략도이고, (b)는, 도 1에 나타내는 표시 시스템에서의 광의 편광 상태의 변화의 다른 일례를 설명하는 개략도이다.
도 4는, 두께 편차의 측정 방법을 설명하기 위한 도이다.
도 5는, ISC 값의 측정 방법을 설명하기 위한 도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로는 한정되지 않는다. 도면은 설명을 보다 명확하게 하기 위하여, 실시형태에 비하여, 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 나타내는 경우가 있으나, 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것이 아니다. 또한, 도면에 대해서는, 동일 또는 동등한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다.

(용어 및 기호 정의)

본 명세서에서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다.

(1) 굴절률(nx, ny, nz)

'nx'는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향(즉, 지상축 방향)의 굴절률이고, 'ny'는 면내에서 지상축과 직교하는 방향(즉, 진상축 방향)의 굴절률이며, 'nz'는 두께 방향의 굴절률이다.

(2) 면내 위상차(Re)

'Re(λ)'는, 23℃에서의 파장 λ㎚의 광으로 측정한 면내 위상차이다. 예컨대, 'Re(550)'는, 23℃에서의 파장 550㎚의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re(λ)는, 층(필름)의 두께를 d(㎚)로 하였을 때, 식: Re(λ)=(nx-ny)×d에 의해 구할 수 있다.

(3) 두께 방향의 위상차(Rth)

'Rth(λ)'는, 23℃에서의 파장 λ㎚의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. 예컨대, 'Rth(550)'는, 23℃에서의 파장 550㎚의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth(λ)는, 층(필름)의 두께를 d(㎚)로 하였을 때, 식: Rth(λ)=(nx-nz)×d에 의해 구할 수 있다.

(4) Nz 계수

Nz 계수는, Nz=Rth/Re에 의해 구할 수 있다.

(5) 각도

본 명세서에서 각도를 언급할 때는, 특별한 언급이 없는 한, 당해 각도는 기준 방향에 대하여 시계 방향 및 반시계 방향의 양쪽을 포함한다. 따라서, 예컨대 '45°'는 ±45°를 의미한다. 또한, 본 명세서에서, '대략 평행'은, 0°±10°의 범위를 포함하고, 바람직하게는 0°±5°의 범위 내이며, 보다 바람직하게는 0°±3°의 범위 내이고, 더욱 바람직하게는 0°±1°의 범위 내이다. '대략 직교'는, 90°±10°의 범위를 포함하고, 바람직하게는 90°±5°의 범위 내이며, 보다 바람직하게는 90°±3°의 범위 내이고, 더욱 바람직하게는 90°±1°의 범위 내이다.

도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 표시 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에서는, 표시 시스템(2)의 각 구성 요소의 배치 및 형상 등을 모식적으로 도시하고 있다. 표시 시스템(2)은, 표시 소자(12)와, 반사형 편광 부재를 포함하는 반사부(14)와, 제1 렌즈부(16)와, 하프 미러(18)와, 제1 위상차 부재(20)와, 제2 위상차 부재(22)와, 제2 렌즈부(24)를 구비하고 있다. 반사부(14)는, 표시 소자(12)의 표시면(12a) 측인 전방에 배치되어, 표시 소자(12)로부터 출사된 광을 반사할 수 있다. 제1 렌즈부(16)는 표시 소자(12)와 반사부(14)와의 사이의 광로 상에 배치되고, 하프 미러(18)는 표시 소자(12)와 제1 렌즈부(16)와의 사이에 배치되어 있다. 제1 위상차 부재(20)는 표시 소자(12)와 하프 미러(18)와의 사이의 광로 상에 배치되고, 제2 위상차 부재(22)는 하프 미러(18)와 반사부(14)와의 사이의 광로 상에 배치되어 있다.

표시 소자(12)는, 예컨대, 액정 디스플레이 또는 유기 EL 디스플레이이며, 화상을 표시하기 위한 표시면(12a)을 포함하고 있다. 표시면(12a)으로부터 출사되는 광은, 예컨대, 표시 소자(12)에 포함될 수 있는 편광 부재(대표적으로는, 편광 필름)를 통과하여 출사되며, 제1 직선 편광으로 되어 있다.

제1 위상차 부재(20)는, 제1 위상차 부재(20)에 입사한 제1 직선 편광을 제1 원편광으로 변환할 수 있는 λ/4 부재이다(이하, 제1 위상차 부재를 제1 λ/4 부재라고 칭하는 경우가 있음). 또한, 제1 위상차 부재는, 표시 소자(12)에 일체로 마련되어도 된다.

하프 미러(18)는, 표시 소자(12)로부터 출사된 광을 투과시키고, 반사부(14)에서 반사된 광을 반사부(14)를 향하여 반사시킨다. 하프 미러(18)는, 제1 렌즈부(16)에 일체로 마련되어 있다.

제2 위상차 부재(22)는, 반사부(14) 및 하프 미러(18)에서 반사시킨 광을, 반사형 편광 부재를 포함하는 반사부(14)를 투과시킬 수 있는 λ/4 부재이다(이하, 제2 위상차 부재를 제2 λ/4 부재라고 칭하는 경우가 있음). 또한, 제2 위상차 부재(22)는, 제1 렌즈부(16)에 일체로 마련되어도 된다.

제1 λ/4 부재(20)로부터 출사된 제1 원편광은, 하프 미러(18) 및 제1 렌즈부(16)를 통과하여, 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제2 직선 편광으로 변환된다. 제2 λ/4 부재(22)로부터 출사된 제2 직선 편광은, 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재를 투과하지 않고 하프 미러(18)를 향하여 반사된다. 이때, 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재에 입사한 제2 직선 편광의 편광 방향은, 반사형 편광 부재의 반사축과 동일한 방향이다. 따라서, 반사부(14)에 입사한 제2 직선 편광은, 반사형 편광 부재에서 반사된다.

반사부(14)에서 반사된 제2 직선 편광은 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제2 원편광으로 변환되고, 제2 λ/4 부재(22)로부터 출사된 제2 원편광은 제1 렌즈부(16)를 통과하여 하프 미러(18)에서 반사된다. 하프 미러(18)에서 반사된 원편광은, 제1 렌즈부(16)를 통과하여, 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제3 직선 편광으로 변환된다. 제3 직선 편광은, 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재를 투과한다. 이때, 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재에 입사한 제3 직선 편광의 편광 방향은, 반사형 편광 부재의 투과축과 동일한 방향이다. 따라서, 반사부(14)에 입사한 제3 직선 편광은, 반사형 편광 부재를 투과한다.

반사부(14)를 투과시키는 편광(구체적으로는, 상기 제3 직선 편광)의 타원율은 0.015 이하이고, 바람직하게는 0.013 이하이며, 보다 바람직하게는 0.011 이하이다. 이와 같은 타원율에 의하면, 예컨대, 누광(light leakage)을 억제하여, 고정세화에 기여할 수 있다. 또한, 광의 손실을 억제하고, 저전력화, 표시체의 경량화에 기여할 수 있다. 타원율은, 원편광의 단축/장축의 비이며, 예컨대, 완전히 원편광일 때의 타원율은 1이고, 완전히 직선 편광일 때의 타원율은 0이다. 하나의 실시형태에서는, 타원율은, 시감도가 높은(예컨대, 사람의 눈이 광을 인식하기 쉬운) 파장 550㎚에서 측정된다.

반사부(14)를 투과한 광은, 제2 렌즈부(24)를 투과하여, 유저의 눈(26)에 입사한다.

예컨대, 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축과 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재의 반사축은, 서로 대략 평행하게 배치되어도 되고, 대략 직교로 배치되어도 된다. 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축과 제1 위상차 부재(20)의 지상축이 이루는 각도는, 예컨대 40°∼50°이고, 42°∼48°이어도 되며, 약 45°이어도 된다. 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축과 제2 위상차 부재(22)의 지상축이 이루는 각도는, 예컨대 40°∼50°이고, 42°∼48°이어도 되며, 약 45°이어도 된다.

제1 위상차 부재(20)의 면내 위상차 Re(550)는, 예컨대 100㎚∼190㎚이고, 110㎚∼180㎚이어도 되며, 130㎚∼160㎚이어도 되고, 135㎚∼155㎚이어도 된다.

제1 위상차 부재(20)는, 바람직하게는, 위상차값이 측정 광의 파장에 따라 커지는 역분산 파장 특성을 나타낸다. 제1 위상차 부재(20)의 Re(450)/Re(550)는, 예컨대 1 미만이고, 0.95 이하이어도 되며, 나아가 0.90 미만, 나아가 0.85 이하이어도 된다. 제1 위상차 부재(20)의 Re(450)/Re(550)는, 예컨대 0.75 이상이다.

하나의 실시형태에서, 제1 위상차 부재(20)는, Re(400)/Re(550)<0.85, Re(650)/Re(550)>1.03 및 Re(750)/Re(550)>1.05를 모두 충족한다. 제1 위상차 부재(20)는, 0.65<Re(400)/Re(550)<0.80(바람직하게는, 0.7<Re(400)/Re(550)<0.75), 1.0<Re(650)/Re(550)<1.25(바람직하게는, 1.05<Re(650)/Re(550)<1.20) 및 1.05<Re(750)/Re(550)<1.40(바람직하게는, 1.08<Re(750)/Re(550)<1.36)으로부터 선택되는 적어도 하나를 충족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 2개를 충족하며, 더욱 바람직하게는 모두를 충족한다.

제1 위상차 부재(20)는, 바람직하게는 굴절률 특성이 nx>ny≥nz의 관계를 나타낸다. 여기에서, 'ny=nz'는 ny와 nz가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 따라서, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, ny<nz가 되는 경우가 있을 수 있다. 제1 위상차 부재(20)의 Nz 계수는, 바람직하게는 0.9∼3, 보다 바람직하게는 0.9∼2.5, 더욱 바람직하게는 0.9∼1.5, 특히 바람직하게는 0.9∼1. 3이다.

제1 위상차 부재(20)의 ISC 값은, 예컨대 50 이하이고, 바람직하게는 40 이하이며, 보다 바람직하게는 30 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 이하이다. 제1 위상차 부재(20)가 이와 같은 ISC 값을 만족함으로써, 시인성이 우수한 표시 시스템을 실현할 수 있다. 예컨대, 이와 같은 ISC 값을 만족함으로써, 면내 위상차의 균일성을 향상시킬 수 있고, 결과로서, 후술하는 반사부에서의 누광 등을 억제할 수 있다. ISC 값은, 평활성 또는 불균일의 지표가 될 수 있다.

제1 위상차 부재(20)의 두께 편차는, 바람직하게는 1㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.6㎛ 이하이고, 더욱 보다 바람직하게는 0.4㎛ 이하이다. 이와 같은 두께 편차에 의하면, 예컨대, 상기 ISC 값을 양호하게 달성할 수 있다. 여기에서, 두께 편차는, 위상차 부재의 면내에 위치하는 제1부위의 두께와, 제1 부위로부터 임의의 방향(예컨대, 윗방향, 아래 방향, 좌측 방향 및 우측 방향)으로, 소정의 간격(예컨대, 5㎜∼15㎜)을 둔 위치의 두께를 측정함으로써 구할 수 있다.

제1 위상차 부재(20)의 단위 두께 당의 ISC 값은, 바람직하게는 1 이하이고, 보다 바람직하게는 0.7 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.5 이하이다. 단위 두께 당의 ISC 값은, 예컨대, ISC 값을 두께(단위: ㎛)로 나눔으로써 구할 수 있다.

제1 위상차 부재(20)는, 상기 특성을 만족할 수 있는 임의의 적절한 재료로 형성된다. 제1 위상차 부재(20)는, 예컨대 수지 필름의 연신 필름 또는 액정 화합물의 배향 고화층일 수 있다. 또한, 수지 필름의 연신 필름을 위상차 필름이라고 칭하는 경우가 있다.

상기 수지 필름에 포함되는 수지로서는, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐아세탈계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 환상 올레핀계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는, 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여(예컨대, 블렌드, 공중합) 이용하여도 된다. 제1 위상차 부재(20)가 역분산 파장 특성을 나타내는 경우, 폴리카보네이트계 수지 또는 폴리에스테르카보네이트계 수지(이하, 단순히 폴리카보네이트계 수지라고 칭하는 경우가 있음)를 포함하는 수지 필름이 적합하게 이용될 수 있다.

상기 폴리카보네이트계 수지로서는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한에서, 임의의 적절한 폴리카보네이트계 수지를 이용할 수 있다. 예컨대, 폴리카보네이트계 수지는, 플루오렌계 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위와, 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위와, 지환식 디올, 지환식 디메탄올, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜, 및, 알킬렌글리콜 또는 스피로글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위를 포함한다. 바람직하게는, 폴리카보네이트계 수지는, 플루오렌계 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위와, 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위와, 지환식 디메탄올에서 유래되는 구조 단위 및/혹은 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래되는 구조 단위를 포함하고; 더욱 바람직하게는, 플루오렌계 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위와, 이소소르비드계 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위와, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래되는 구조 단위를 포함한다. 폴리카보네이트계 수지는, 필요에 따라 그 밖의 디히드록시 화합물에서 유래되는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다. 또한, 제1 위상차 부재에 적합하게 이용될 수 있는 폴리카보네이트계 수지 및 제1 위상차 부재의 형성 방법의 상세는, 예컨대, 일본 공개특허공보 제2014-10291호, 일본 공개특허공보 제2014-26266호, 일본 공개특허공보 제2015-212816호, 일본 공개특허공보 제2015-212817호, 일본 공개특허공보 제2015-212818호에 기재되어 있고, 이들 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.

상기 액정 화합물의 배향 고화층은, 액정 화합물이 층 내에서 소정의 방향으로 배향하고, 그 배향 상태가 고정되어 있는 층이다. 또한, '배향 고화층'은, 후술하는 바와 같이 액정 모노머를 경화시켜 얻어지는 배향 경화층을 포함하는 개념이다. 제1 위상차 부재에서는, 대표적으로는, 막대 형상의 액정 화합물이 제1 위상차 부재의 지상축 방향으로 나열된 상태로 배향하고 있다(호모지니어스 배향). 막대 형상의 액정 화합물로서, 예컨대, 액정 폴리머 및 액정 모노머를 들 수 있다. 액정 화합물은, 바람직하게는, 중합 가능하다. 액정 화합물이 중합 가능하면, 액정 화합물을 배향시킨 후에 중합시킴으로써, 액정 화합물의 배향 상태를 고정할 수 있다.

상기 액정 화합물의 배향 고화층(액정 배향 고화층)은, 소정의 기재의 표면에 배향 처리를 실시하고, 당해 표면에 액정 화합물을 포함하는 도공액을 도공하여 당해 액정 화합물을 상기 배향 처리에 대응하는 방향으로 배향시키고, 당해 배향 상태를 고정함으로써 형성될 수 있다. 배향 처리로서는, 임의의 적절한 배향 처리가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 기계적인 배향 처리, 물리적인 배향 처리, 화학적인 배향 처리를 들 수 있다. 기계적인 배향 처리의 구체예로서는, 러빙 처리, 연신 처리를 들 수 있다. 물리적인 배향 처리의 구체예로서는, 자장 배향 처리, 전장 배향 처리를 들 수 있다. 화학적인 배향 처리의 구체예로서는, 사방 증착법, 광 배향 처리를 들 수 있다. 각종 배향 처리의 처리 조건은, 목적에 따라 임의의 적절한 조건이 채용될 수 있다.

액정 화합물의 배향은, 액정 화합물의 종류에 따라 액정상을 나타내는 온도에서 처리함으로써 행하여진다. 이와 같은 온도 처리를 행함으로써, 액정 화합물이 액정 상태를 취하고, 기재 표면의 배향 처리 방향에 따라 당해 액정 화합물이 배향한다.

배향 상태의 고정은, 하나의 실시형태에서는, 상기와 같이 배향한 액정 화합물을 냉각함으로써 행하여진다. 액정 화합물이 중합성 또는 가교성인 경우에는, 배향 상태의 고정은, 상기와 같이 배향한 액정 화합물에 중합 처리 또는 가교 처리를 실시함으로써 행하여진다.

상기 액정 화합물로서는, 임의의 적절한 액정 폴리머 및/또는 액정 모노머가 이용된다. 액정 폴리머 및 액정 모노머는, 각각 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여도 된다. 액정 화합물의 구체예 및 액정 배향 고화층의 제작 방법은, 예컨대 일본 공개특허공보 제2006-163343호, 일본 공개특허공보 제2006-178389호, 국제 공개공보 제2018/123551호에 기재되어 있다. 이들 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.

제1 위상차 부재(20)의 두께는, 바람직하게는 100㎛ 이하이다. 구체적으로는, 수지 필름의 연신 필름으로 구성되는 제1 위상차 부재(20)의 두께는, 예컨대 10㎛∼100㎛이고, 바람직하게는 10㎛∼70㎛, 보다 바람직하게는 10㎛∼60㎛, 더욱 바람직하게는 20㎛∼50㎛이다. 또한, 액정 배향 고화층으로 구성되는 제1 위상차 부재(20)의 두께는, 예컨대 1㎛∼10㎛이고, 바람직하게는 1㎛∼8㎛, 보다 바람직하게는 1㎛∼6㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛∼4㎛이다.

제2 위상차 부재(22)의 면내 위상차 Re(550)는, 예컨대 100㎚∼190㎚이고, 110㎚∼180㎚이어도 되며, 130㎚∼160㎚이어도 되고, 135㎚∼155㎚이어도 된다.

제2 위상차 부재(22)는, 바람직하게는, 위상차값이 측정 광의 파장에 따라 커지는 역분산 파장 특성을 나타낸다. 제2 위상차 부재(22)의 Re(450)/Re(550)는, 예컨대 1 미만이고, 0.95 이하이어도 되며, 나아가 0.90 미만, 나아가 0.85 이하이어도 된다. 제2 위상차 부재(22)의 Re(450)/Re(550)는, 예컨대 0.75 이상이다.

하나의 실시형태에서, 제2 위상차 부재(22)는, Re(400)/Re(550)<0.85, Re(650)/Re(550)>1.03 및 Re(750)/Re(550)>1.05를 모두 충족한다. 제2 위상차 부재(22)는, 0.65<Re(400)/Re(550)<0.80(바람직하게는, 0.7<Re(400)/Re(550)<0.75), 1.0<Re(650)/Re(550)<1.25(바람직하게는, 1.05<Re(650)/Re(550)<1.20), 및 1.05<Re(750)/Re(550)<1.40(바람직하게는, 1.08<Re(750)/Re(550)<1.36)으로부터 선택되는 적어도 하나를 충족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 적어도 2개를 충족하며, 더욱 바람직하게는 모두를 충족한다.

제2 위상차 부재(22)는, 바람직하게는 굴절률 특성이 nx>ny≥nz의 관계를 나타낸다. 여기에서, 'ny=nz'는 ny와 nz가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 따라서, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, ny<nz가 되는 경우가 있을 수 있다. 제2 위상차 부재(22)의 Nz 계수는, 바람직하게는 0.9∼3, 보다 바람직하게는 0.9∼2.5, 더욱 바람직하게는 0.9∼1.5, 특히 바람직하게는 0.9∼1.3이다.

제2 위상차 부재(22)의 ISC 값은, 예컨대 50 이하이고, 바람직하게는 40 이하이며, 보다 바람직하게는 30 이하이고, 더욱 바람직하게는 20 이하이다. 제2 위상차 부재(22)가 이와 같은 ISC 값을 만족함으로써, 시인성이 우수한 표시 시스템을 실현할 수 있다. 예컨대, 이와 같은 ISC 값을 만족함으로써, 면내 위상차의 균일성을 향상시킬 수 있고, 결과로서, 후술하는 반사부에서의 누광 등을 억제할 수 있다. ISC 값은, 평활성 또는 불균일의 지표가 될 수 있다.

제2 위상차 부재(22)의 두께 편차는, 바람직하게는 1㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.6㎛ 이하이고, 더욱 보다 바람직하게는 0.4㎛ 이하이다. 이와 같은 두께 편차 의하면, 예컨대, 상기 ISC 값을 양호하게 달성할 수 있다.

제2 위상차 부재(22)의 단위 두께 당의 ISC 값은, 바람직하게는 1 이하이고, 보다 바람직하게는 0.7 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.5 이하이다.

제2 위상차 부재(22)는, 상기 특성을 만족할 수 있는 임의의 적절한 재료로 형성된다. 제2 위상차 부재(22)는, 예컨대, 수지 필름의 연신 필름 또는 액정 화합물의 배향 고화층일 수 있다. 수지 필름의 연신 필름 또는 액정 화합물의 배향 고화층으로 구성되는 제2 위상차 부재(22)에 대해서는, 제1 위상차 부재(20)와 마찬가지의 설명을 적용할 수 있다. 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)는, 동일한 구성(형성 재료, 두께, 광학 특성 등)의 부재이어도 되고, 상이한 구성의 부재이어도 된다.

제2 위상차 부재(22)의 두께는, 바람직하게는 100㎛ 이하이다. 구체적으로는, 수지 필름의 연신 필름으로 구성되는 제2 위상차 부재(22)의 두께는, 예컨대 10㎛∼100㎛이고, 바람직하게는 10㎛∼70㎛, 보다 바람직하게는 10㎛∼60㎛, 더욱 바람직하게는 20㎛∼50㎛이다. 또한, 액정 배향 고화층으로 구성되는 제2 위상차 부재(22)의 두께는, 예컨대 1㎛∼10㎛이고, 바람직하게는 1㎛∼8㎛, 보다 바람직하게는 1㎛∼6㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛∼4㎛이다.

상술한 반사부(14)를 투과시키는 편광의 타원율은, 예컨대 표시 소자(12)에 포함될 수 있는 편광 부재와, 제1 위상차 부재(20)와, 3매의 제2 위상차 부재(22)와의 적층물의 타원율로서 평가할 수 있다. 적층물의 상세에 대해서는 후술한다.

한편, 표시 시스템(2)에서, 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)와의 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 구체적으로는, 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)는, 접착제 및/또는 점착제를 이용하여 일체화되지 않고, 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)와의 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 공간을 개재하기 때문에, 예컨대, 제1 위상차 부재(20)의 지상축과 제2 위상차 부재(22)의 지상축과의 축합은 곤란해질 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 표시 시스템(2)에서 상기 타원율을 관리함으로써, 고정세화, 시인성의 향상에 크게 기여할 수 있다.

상기 타원율은, 예컨대, 제1 위상차 부재의 면내 위상차(a)와 제2 위상차 부재의 면내 위상차(b)와의 차를 조정함으로써 달성될 수 있다. 제1 위상차 부재의 면내 위상차(a)와 제2 위상차 부재의 면내 위상차(b)와의 차의 절댓값은, 예컨대 3.5㎚ 이하이고, 바람직하게는 3.0㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 2.5㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2.0㎚ 이하이며, 특히 바람직하게는 1.5㎚ 이하이고, 가장 바람직하게는 1.0㎚ 이하이다. 하나의 실시형태에서는, (a) 및 (b)는, Re(590)의 값이다.

제1 위상차 부재의 면내 위상차(a)와 제2 위상차 부재의 면내 위상차(b)는, 하기 식(I)을 충족하는 것이 바람직하다.

((a)-(b))/((a)+(b)/2)≤0.02… (I)

보다 바람직하게는 ((a)-(b))/((a)+(b)/2)≤0.015이고, 더욱 바람직하게는 ((a)-(b))/((a)+(b)/2)≤0.01이다.

반사부(14)는, 반사형 편광 부재에 더하여, 흡수형 편광 부재를 포함하고 있어도 된다. 흡수형 편광 부재는, 반사형 편광 부재의 전방에 배치될 수 있다. 반사형 편광 부재의 반사축과 흡수형 편광 부재의 흡수축은 서로 대략 평행하게 배치될 수 있고, 반사형 편광 부재의 투과축과 흡수형 편광 부재의 투과축은 서로 대략 평행하게 배치될 수 있다. 반사부(14)가 흡수형 편광 부재를 포함하는 경우, 반사부(14)는 반사형 편광 부재와 흡수형 편광 부재를 포함하는 적층체를 포함하고 있어도 된다.

상기 반사형 편광 부재는, 그 투과축에 평행한 편광(대표적으로는, 직선 편광)을 그 편광 상태를 유지한 채 투과시키고, 그 이외의 편광 상태의 광을 반사할 수 있다. 반사형 편광 부재의 직교 투과율(Tc)은, 예컨대 0.01%∼3%일 수 있다. 반사형 편광 부재의 단체 투과율(Ts)은, 예컨대 43%∼49%, 바람직하게는 45%∼47%일 수 있다. 반사형 편광 부재의 편광도(P)는, 예컨대 92%∼99.99%일 수 있다. 반사형 편광 부재로서는, 대표적으로는, 다층 구조를 갖는 필름(반사형 편광 필름이라고 칭하는 경우가 있음)으로 구성된다. 반사형 편광 필름의 시판품으로서는, 예컨대 3M사 제조의 상품명 'DBEF', 'APF', 닛토덴코사 제조의 상품명 'APCF'를 들 수 있다.

상기 흡수형 편광 부재는, 대표적으로는, 이색성 물질을 포함하는 수지 필름(흡수형 편광막이라고 칭하는 경우가 있음)을 포함할 수 있다. 흡수형 편광막의 두께는, 예컨대 1㎛ 이상 20㎛ 이하이고, 2㎛ 이상 15㎛ 이하이어도 되며, 12㎛ 이하이어도 되고, 10㎛ 이하이어도 되며, 8㎛ 이하이어도 되고, 5㎛ 이하이어도 된다.

상기 흡수형 편광막은, 단층의 수지 필름으로 제작하여도 되고, 2층 이상의 적층체를 이용하여 제작하여도 된다.

단층의 수지 필름으로 제작하는 경우, 예컨대, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름, 부분 포르말화 PVA계 필름, 에틸렌·초산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리, 연신 처리 등을 실시함으로써 흡수형 편광막을 얻을 수 있다. 그 중에서도, PVA계 필름을 요오드로 염색하고 1축 연신하여 얻어지는 흡수형 편광막이 바람직하다.

상기 요오드에 의한 염색은, 예컨대, PVA계 필름을 요오드 수용액에 침지함으로써 행하여진다. 상기 1축 연신의 연신 배율은, 바람직하게는 3∼7배이다. 연신은, 염색 처리 후에 행하여도 되고, 염색하면서 행하여도 된다. 또한, 연신하고 나서 염색하여도 된다. 필요에 따라, PVA계 필름에, 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다.

상기 2층 이상의 적층체를 이용하여 제작하는 경우의 적층체로서는, 수지 기재와 당해 수지 기재에 적층된 PVA계 수지층(PVA계 수지 필름)과의 적층체, 혹은, 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층과의 적층체를 들 수 있다. 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA계 수지층과의 적층체를 이용하여 얻어지는 흡수형 편광막은, 예컨대, PVA계 수지 용액을 수지 기재에 도포하고, 건조시켜 수지 기재 상에 PVA계 수지층을 형성하여, 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 얻는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 흡수형 편광막으로 하는 것;에 의해 제작될 수 있다. 본 실시형태에서는, 바람직하게는, 수지 기재의 편측에, 할로겐화물과 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지층을 형성한다. 연신은, 대표적으로는 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것을 포함한다. 또한, 연신은, 필요에 따라, 붕산 수용액 중에서의 연신 전에 적층체를 고온(예컨대, 95℃ 이상)에서 공중 연신하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 바람직하게는, 적층체는 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써 폭 방향으로 2% 이상 수축시키는 건조 수축 처리에 제공된다. 대표적으로는, 본 실시형태의 제조 방법은, 적층체에, 공중 보조 연신 처리와 염색 처리와 수중 연신 처리와 건조 수축 처리를 이 순서대로 실시하는 것을 포함한다. 보조 연신을 도입함으로써, 열가소성 수지 상에 PVA를 도포하는 경우에도, PVA의 결정성을 높이는 것이 가능해져, 높은 광학 특성을 달성하는 것이 가능해진다. 또한, 동시에 PVA의 배향성을 사전에 높임으로써, 이후의 염색 공정이나 연신 공정에서 물에 침지되었을 때에, PVA의 배향성의 저하나 용해 등의 문제를 방지할 수 있어, 높은 광학 특성 달성하는 것이 가능해진다. 또한, PVA계 수지층을 액체에 침지한 경우에서, PVA계 수지층이 할로겐화물을 포함하지 않는 경우에 비하여, 폴리비닐알코올 분자 배향의 흐트러짐 및 배향성의 저하가 억제될 수 있다. 이로 인해, 염색 처리 및 수중 연신 처리 등, 적층체를 액체에 침지하여 행하는 처리 공정을 거쳐 얻어지는 흡수형 편광막의 광학 특성은 향상될 수 있다. 또한, 건조 수축 처리에 의해 적층체를 폭 방향으로 수축시킴으로써, 광학 특성을 향상시킬 수 있다. 얻어진 수지 기재/흡수형 편광막의 적층체는 그대로 이용하여도 되고(즉, 수지 기재를 흡수형 편광막의 보호층으로 하여도 되고), 수지 기재/흡수형 편광막의 적층체로부터 수지 기재를 박리한 박리면에, 또는, 박리면과는 반대 측의 면에 목적에 따른 임의의 적절한 보호층을 적층하여 이용하여도 된다. 이와 같은 흡수형 편광막의 제조 방법의 상세는, 예컨대 일본 공개특허공보 제2012-73580호, 일본 특허공보 제6470455호에 기재되어 있다. 이들 공보는, 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.

흡수형 편광 부재(흡수형 편광막)의 직교 투과율(Tc)은, 0.5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.1% 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.05% 이하이다. 흡수형 편광 부재(흡수형 편광막)의 단체 투과율(Ts)은, 예컨대 41.0%∼45.0%이고, 바람직하게는 42.0% 이상이다. 흡수형 편광 부재(흡수형 편광막)의 편광도(P)는, 예컨대 99.0%∼99.997%이고, 바람직하게는 99.9% 이상이다.

도 2는, 도 1에 나타내는 표시 시스템에서의 광의 진행과 편광 상태의 변화의 일례를 설명하는 개략도이다. 구체적으로는, 도 2의 (a)는, 당해 표시 시스템에 서의 광의 진행의 일례를 설명하는 개략도이고, 도 2의 (b)는, 당해 표시 시스템에서 각 부재를 투과하는 것 또는 각 부재에 반사되는 것에 의한 광의 편광 상태의 변화의 일례를 설명하는 개략도이다. 도 2 중, 표시 소자(12)에 부여된 실선의 화살표는, 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축 방향을 나타내고, 제1 위상차 부재(20) 및 제2 위상차 부재(22)에 부여된 화살표는, 지상축 방향을 나타내며, 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재(14a)에 부여된 실선의 화살표는 반사축 방향을 나타내고, 파선의 화살표는, 각 편광 부재의 투과축 방향을 나타낸다. 도시예에서는, 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)는, 서로의 지상축이 대략 평행하게 배치되어 있다. 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축과 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재(14a)의 반사축은 서로 대략 평행하게 배치되어 있다. 환언하면, 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재를 거쳐 출사된 광의 편광 방향과 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재(14a)의 반사축은 서로 대략 직교로 되어 있다.

표시 소자(12)로부터 편광 부재를 거쳐 제1 직선 편광으로서 출사되는 광(L)은, 제1 λ/4 부재(20)에 의해 제1 원편광으로 변환된다. 제1 원편광은, 하프 미러(18) 및 제1 렌즈부(16)(도 2에서는 도시하지 않음)를 통과하여, 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제1 직선 편광과 편광 방향이 직교하는 제2 직선 편광으로 변환된다. 제2 직선 편광은, 그 편광 방향이 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재(14a)의 반사축과 동일한 방향(대략 평행)이다. 따라서, 반사부(14)에 입사한 제2 직선 편광은, 반사형 편광 부재(14a)에 의해 하프 미러(18)를 향하여 반사된다.

반사부(14)에서 반사된 제2 직선 편광은 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제2 원편광으로 변환된다. 제2 원편광의 회전 방향은, 제1 원편광의 회전 방향과 동일한 방향이다. 제2 λ/4 부재(22)로부터 출사된 제2 원편광은 제1 렌즈부(16)를 통과하여 하프 미러(18)에서 반사되어, 제2 원편광과 역방향으로 회전하는 제3 원편광으로 변환된다. 하프 미러(18)에서 반사된 제3 원편광은, 제1 렌즈부(16)를 통과하여, 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제3 직선 편광으로 변환된다. 제3 직선 편광의 편광 방향은, 제2 직선 편광의 편광 방향과 직교하고 있고, 반사형 편광 부재(14a)의 투과축과 동일한 방향(대략 평행)이다. 따라서, 제3 직선 편광은, 반사형 편광 부재(14a)를 투과할 수 있다. 또한, 도시하지 않지만, 반사부가 흡수형 편광 부재를 포함하는 경우, 그 흡수축이 반사형 편광 부재(14a)의 반사축과 대략 평행하게 되도록 배치되기 때문에, 반사형 편광 부재(14a)를 투과한 제3 직선 편광은, 그대로 흡수형 편광 부재를 투과할 수 있다. 반사부(14)를 투과한 광은, 제2 렌즈부(24)를 통과하여, 유저의 눈(26)에 입사한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템에서는, 표시 소자(12)로부터 편광 부재를 거쳐 출사된 제1 직선 편광은, 제1 λ/4 부재(20)에 의해 제1 원편광으로 변환되고, 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제2 직선 편광으로 변환되어, 반사부(14)에서 반사될 수 있다. 그리고, 제2 직선 편광은 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제2 원편광으로 변환되고, 하프 미러(18)에서 반사되며, 제2 λ/4 부재(22)에 의해 제3 직선 편광으로 변환되고, 반사부(14)를 투과할 수 있다. 여기에서, 반사부(14)를 투과시키는 편광의 타원율을 0.015 이하로 함으로써, 반사부(14)에서의 누광을 극히 양호하게 억제할 수 있고, 결과로서, 반사부(14)에서 반사 또는 흡수되어야 할 광이 잔상(고스트)으로서 유저에게 시인되는 것을 적합하게 억제할 수 있다. 또한, 반사부(14)를, 광의 손실(예컨대, 반사축 방향의 편광 성분의 발생)을 억제할 수 있다. 많은 부재를 이용하는 표시 시스템(2)에서는, 광의 이용 효율은 낮고(예컨대, 10% 정도), 필요해지는 광량이 커질 수 있다. 따라서, 광의 손실을 억제하는 효과가 현저하게 얻어질 수 있다. 구체적으로는, 저전력화, 표시체의 경량화에 크게 기여할 수 있다.

도 2에 나타내는 예에서는, 표시 소자(12) 측에서 본 경우에, 제1 위상차 부재(20) 및 제2 위상차 부재(22)의 지상축이 모두 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축에 대하여 반시계 방향으로 소정의 각도(예컨대, 40°∼50°)를 이루도록 배치되어 있지만, 이들이 시계 방향으로 소정의 각도(예컨대, 40°∼50°)를 이루도록 배치되어 있어도 된다. 이 경우에도, 상기와 마찬가지의 설명을 적용할 수 있다. 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)는, 서로의 지상축이 이루는 각도가, 예컨대 7° 이하, 바람직하게는 6° 이하, 보다 바람직하게는 5° 이하, 더욱 바람직하게는 4° 이하, 더욱 보다 바람직하게는 3° 이하가 되도록 배치된다. 제1 위상차 부재(20)의 지상축과 제2 위상차 부재(22)의 지상축이 이와 같은 관계를 만족함으로써, 상기 타원율을 양호하게 달성할 수 있다.

도 2에 나타내는 예에서는, 제1 위상차 부재(20)의 지상축과 제2 위상차 부재(22)의 지상축은 서로 대략 평행하게 배치되어 있지만, 도 3에 나타내는 바와 같이 대략 직교로 배치되어 있어도 된다. 예컨대, 제1 위상차 부재(20)의 지상축과 제2 위상차 부재(22)의 지상축 중 어느 한쪽이 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축에 대하여 반시계 방향으로 소정의 각도(예컨대, 40°∼50°)를 이루도록 배치되고, 다른 쪽이 편광 부재의 흡수축에 대하여 시계 방향으로 소정의 각도(예컨대, 40°∼50°)를 이루도록 배치되어도 된다. 이 경우, 도 2에 나타내는 예와는 상이하게, 표시 소자(12)에 포함되는 편광 부재의 흡수축과 반사부(14)에 포함되는 반사형 편광 부재(14a)의 반사축은 서로 대략 직교로 배치될 수 있다. 그리고, 제1 위상차 부재(20)와 제2 위상차 부재(22)는, 서로의 지상축이 이루는 각도가, 예컨대 83°∼97°, 바람직하게는 84°∼96°, 보다 바람직하게는 85°∼95°, 더욱 바람직하게는 86°∼94°, 더욱 보다 바람직하게는 87°∼93°가 되도록 배치된다. 제1 위상차 부재(20)의 지상축과 제2 위상차 부재(22)의 지상축이 이와 같은 관계를 만족함으로써, 상기 타원율을 양호하게 달성할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 등에서의 시험 및 평가 방법은 이하와 같다. 또한, '부'라고 기재되어 있는 경우는, 특기 사항이 없는 한 '중량부'를 의미하고, '%'라고 기재되어 있는 경우는, 특기 사항이 없는 한 '중량%'를 의미한다.

(1) 두께

10㎛ 이하의 두께는, 주사형 전자 현미경(니혼덴시사 제조, 제품명 'JSM-7100F')을 이용하여 측정하였다. 10㎛를 초과하는 두께는, 디지털 마이크로미터(안리츠사 제조, 제품명 'KC-351C')를 이용하여 측정하였다.

(2) 면내 위상차 Re(λ)

위상차 필름의 폭 방향 중앙부 및 양단부를, 일변이 당해 필름의 폭 방향과 평행이 되도록 하여 폭 50㎜, 길이 50㎜의 정사각형상으로 절취하여 시료를 제작하였다. 이 시료를 뮐러 매트릭스·폴라리미터(악소메트릭스(Axometrics)사 제조, 제품명 'Axoscan')를 이용하여, 23℃에서의 각 파장에서의 면내 위상차를 측정하였다.

(3) 편광 필름의 단체 투과율 및 편광도

분광 광도계(오츠카 덴시사 제조, 'LPF-200')를 이용하여, 편광 필름의 단체 투과율(Ts), 평행 투과율(Tp), 직교 투과율(Tc)을 측정하였다. 이들 Ts, Tp 및 Tc는, JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 측정하여 시감도 보정을 행한 Y값이다. 얻어진 Tp 및 Tc로부터, 하기 식을 이용하여 편광 필름의 편광도를 구하였다.

편광도(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}^1/2×100

(4) 두께 편차

위상차 필름을 100㎜×100㎜의 사이즈로 절취하여 측정 샘플로 하였다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 측정 샘플의 중심과 중심으로부터 상하 좌우로 각각 10㎜ 떨어진 4점과의 총 5점에서의 두께를 측정하고, 최댓값과 최솟값의 차를 두께 편차로 하였다.

(5) ISC 값

위상차 필름에 대하여, 주식회사 아이·시스템 제조의 EyeScale-4W를 이용하여 ISC 값을 측정하였다. 구체적으로는, 측정 장치의 사양에 기초하여, 3CCD 이미지 센서의 ISC 측정 모드로, 면내의 불균일을 ISC 값으로서 산출하였다.

도 5는, ISC 값의 측정 방법을 설명하기 위한 도이고, 광원, 위상차 필름, 스크린, CCD 카메라의 배치를 위에서 본 개략도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 광원(L), 위상차 필름(M) 및 스크린(S)을 이 순서대로 배치하여, 스크린(S)에 투영된 투과 화상을, CCD 카메라(C)에 의해 측정하였다. 또한, 위상차 필름(M)은, 무알칼리 유리판(코닝사 제조, 1737)에 첩부되어, 그 유리판이 광원(L) 측이 되도록 배치한 상태에서 측정에 제공하였다.

광원(L)으로부터 위상차 필름(M)까지의 X축 방향에서의 거리는 10∼60㎝가 되도록 배치하였다. 광원(L)으로부터 스크린(S)까지의 X축 방향에서의 거리는 70∼130㎝가 되도록 배치하였다. CCD 카메라(C)로부터 위상차 필름(M)까지의 Y축 방향에서의 거리는 3∼30㎝가 되도록 배치하였다. CCD 카메라(C)로부터 스크린(S)까지의 X축 방향에서의 거리는 70∼130㎝가 되도록 배치하였다.

[제조예 1-1: 위상차 필름의 제작]

교반 날개 및 100℃로 제어된 환류 냉각기를 구비한 종형 반응기 2기를 포함하는 배치 중합 장치에, 비스[9-(2-페녹시카보닐에틸)플루오렌-9-일]메탄 29.60중량부(0.046mol), 이소소르비드(ISB) 29.21중량부(0.200mol), 스피로글리콜(SPG) 42.28중량부(0.139mol), 디페닐카보네이트(DPC) 63.77중량부(0.298mol) 및 촉매로서 초산칼슘 1 수화물 1.19×10^-2중량부(6.78×10^-5mol)를 투입하였다. 반응기 내를 감압 질소 치환한 후, 열매로 가온을 행하고, 내부 온도가 100℃가 된 시점에서 교반을 개시하였다. 승온 개시 40분 후에 내부 온도를 220℃에 도달시키고, 이 온도를 보지하도록 제어함과 동시에 감압을 개시하고, 220℃에 도달하고 나서 90분에 13.3㎪로 하였다. 중합 반응과 함께 부생하는 페놀 증기를 100℃의 환류 냉각기로 유도하고, 페놀 증기 중에 약간량 포함되는 모노머 성분을 반응기로 되돌려, 응축하지 않은 페놀 증기는 45℃의 응축기로 유도하여 회수하였다. 제1 반응기에 질소를 도입하여 일단 대기압까지 복압시킨 후, 제1 반응기 내의 올리고머화된 반응액을 제2 반응기로 옮겼다. 이어서, 제2 반응기 내의 승온 및 감압을 개시하여, 50분에 내부 온도 240℃, 압력 0.2㎪로 하였다. 그 후, 소정의 교반 동력이 될 때까지 중합을 진행시켰다. 소정 동력에 도달한 시점에서 반응기에 질소를 도입하여 복압하고, 생성된 폴리에스테르카보네이트계 수지를 수중으로 압출하고, 스트랜드를 커팅하여 페렛을 얻었다.

얻어진 폴리에스테르카보네이트계 수지(페렛)를 80℃에서 5시간 진공 건조를 한 후, 단축 압출기(도시바 키카이사 제조, 실린더 설정 온도: 250℃), T다이(폭 200㎜, 설정 온도: 250℃), 칠 롤(chill roll)(설정 온도: 120∼130℃) 및 권취기를 구비한 필름 제막 장치를 이용하여, 두께 130㎛의 장척상의 수지 필름을 제작하였다. 얻어진 장척상의 수지 필름을, 폭 방향으로, 연신 온도 140℃, 연신 배율 2.7배로 연신하였다.

이와 같이 하여, 두께가 47㎛이고, Re(590)가 143㎚이며, Nz 계수가 1.2인 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름 Re(450)/Re(550)는 0.856이었다. 또한, 위상차 필름의 ISC 값 및 두께 편차를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

[제조예 2: 편광 필름의 제작]

열가소성 수지 기재로서, 장척상이고, Tg 약 75℃인, 비정질의 이소프탈 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 100㎛)을 이용하여, 수지 기재의 편면에, 코로나 처리를 실시하였다.

폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(미쓰비시 케미컬사 제조, 상품명 '고세넥스 Z410')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에, 요오드화칼륨 13중량부를 첨가한 것을 물에 녹여, PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.

수지 기재의 코로나 처리면에, 상기 PVA 수용액을 도포하여 60℃에서 건조함으로써, 두께 13㎛의 PVA계 수지층을 형성하고, 적층체를 제작하였다.

얻어진 적층체를, 130℃의 오븐 내에서 종방향(긴 방향)으로 2.4배로 1축 연신하였다(공중 보조 연신 처리).

이어서, 적층체를, 액체 온도 40℃의 불용화욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).

이어서, 액체 온도 30℃의 염색욕(물 100중량부에 대하여, 요오드와 요오드화칼륨을 1:7의 중량비로 배합하여 얻어진 요오드 수용액)에, 최종적으로 얻어지는 흡수형 편광막의 단체 투과율(Ts)이 소망하는 값이 되도록 농도를 조정하면서 60초간 침지시켰다(염색 처리).

이어서, 액체 온도 40℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 3중량부 배합하고, 붕산을 5중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(가교 처리).

그 후, 적층체를, 액체 온도 70℃의 붕산 수용액(붕산 농도 4중량%, 요오드화칼륨 농도 5중량%)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 1축 연신을 행하였다(수중 연신 처리).

그 후, 적층체를 액체 온도 20℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 4중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시켰다(세정 처리).

그 후, 약 90℃로 유지된 오븐 중에서 건조하면서, 표면 온도가 약 75℃로 유지된 SUS제의 가열 롤에 접촉시켰다(건조 수축 처리). 건조 수축 처리에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은 5.2%이었다.

이와 같이 하여, 수지 기재 상에 두께 약 5㎛의 흡수형 편광막을 형성하였다.

얻어진 흡수형 편광막의 표면(수지 기재와는 반대 측의 면)에, 보호층으로서의 시클로올레핀계 수지 필름(두께: 25㎛)을, 자외선 경화형 접착제를 개재하여 첩합하였다. 구체적으로는, 경화형 접착제의 총 두께가 약 1㎛가 되도록 도공하고, 롤기를 사용하여 첩합하였다. 그 후, UV 광선을 시클로올레핀계 수지 필름 측으로부터 조사하여 접착제를 경화시켰다. 이어서, 수지 기재를 박리하였다.

이로 인해, 시클로올레핀계 수지 필름/흡수형 편광막의 구성을 갖는 편광 필름을 얻었다. 편광 필름의 단체 투과율(Ts)은 43.4%이고, 편광도는 99.993%이었다.

[실시예 1]

λ/4 부재 1, λ/4 부재 2, λ/4 부재 3 및 λ/4 부재 4로서, 제조예 1-1에서 얻은 위상차 필름 1을 4매 준비하고, 이들을 중첩하고, 또한, 제조예 2에서 얻은 편광 필름을 겹쳐서 적층체 1 및 적층체 2를 얻었다. 적층체 1는, 편광 필름, λ/4 부재 1, λ/4 부재 2, λ/4 부재 3, λ/4 부재 4의 순으로 중첩한 적층체이며, 적층체 2는, λ/4 부재 1, λ/4 부재 2, λ/4 부재 3, λ/4 부재 4, 편광 필름의 순으로 중첩한 적층체이다.

인접하는 필름은, 아크릴계 점착제층(닛토덴코사 제조, 두께 5㎛)을 개재하여 중첩하였다. 중첩에서, 각 위상차 필름의 지상축과 편광 필름의 흡수축과의 관계는, 적층체를 λ/4 부재 2보다도 λ/4 부재 1측에서 보았을 때의 편광 필름의 흡수축 방향을 기준(0°)으로 한 경우, λ/4 부재 1의 지상축 방향의 각도는 -45°로 하고, λ/4 부재 2의 지상축 방향의 각도는 -45°로 하며, λ/4 부재 3의 지상축 방향의 각도는 +45°로 하고, λ/4 부재 4의 지상축 방향의 각도는 +45°로 하였다. 여기에서, '+'는 시계 방향을 의미하고, '-'는 반시계 방향을 의미한다.

[실시예 2]

λ/4 부재 2의 지상축 방향의 각도를 -45° 내지 -49°로 변경한 것, λ/4 부재 3의 지상축 방향의 각도를 +45° 내지 +49°로 변경한 것, 및 λ/4 부재 4의 지상축 방향의 각도를 +45° 내지 +49°로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층체를 얻었다.

[비교예 1]

λ/4 부재 2의 지상축 방향의 각도를 -45° 내지 -53°로 변경한 것, λ/4 부재 3의 지상축 방향의 각도를 +45° 내지 +53°로 변경한 것, 및 λ/4 부재 4의 지상축 방향의 각도를 +45° 내지 +53°로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 적층체를 얻었다.

<평가>

각 실시예 및 비교예에 대하여, 하기의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 2에 정리한다.

1. 타원율

각 실시예 및 비교예의 적층체 1의 타원율을 측정하였다. 구체적으로는, 뮐러 매트릭스·폴라리미터(Axometrics사 제조, 제품명 'Axoscan')를 이용하여, 23℃에서, 파장 550㎚의 광을 적층체 1의 편광 필름 측으로부터 입사시켜, 타원율을 측정하였다.

2. 편광 특성

각 실시예 및 비교예의 적층체 2의 단체 투과율 및 편광도를 측정하였다. 구체적으로는, 분광 광도계(오츠카 덴시사 제조, 'LPF-200')를 이용하여, 적층체 2의 λ/4 부재 1측으로부터, 편광 방향이 편광 필름의 흡수축 방향과 직교인 직선 편광을 입사시켜, 단체 투과율(Ts) 평행 투과율(Tp), 직교 투과율(Tc)을 측정하였다. 이들 Ts, Tp 및 Tc는, JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 측정하여 시감도 보정을 행한 Y값이다. 얻어진 Tp 및 Tc로부터, 상기 (3)에 기재된 식을 이용하여 적층체의 편광도를 구하였다.

또한, 표 2에는, 흡수축 투과율(주 투과율: k2)의 결과도 함께 나타낸다.

또한, 실시예 및 비교예에서 제작한 적층체 1 및 적층체 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템의 간이 평가 모델이다. 구체적으로는, 적층체 1에 의하면, 본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템에서, 반사부(14)에 입사할 때의 편광 상태를 재현할 수 있다. 상기 편광 특성의 평가에서의 적층체 2에 의하면, 예컨대, 본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템에서의 유저의 시인성을 평가할 수 있다. 구체적으로는, 적층체 2에, λ/4 부재 1측으로부터 입사하여, 편광 필름 측으로부터 출사된 광은, 본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템에서, 표시 소자(12)로부터 출사된 광이 제1 λ/4 부재(20) 및 제2 λ/4 부재(22)를 이 순서대로 투과 후, 반사부(14) 및 하프 미러(18)에서 반사됨으로써 제2 λ/4 부재(22)를 추가로 2회 투과하고, 이어서, 반사부(14)를 투과하여 전방으로 출사된 광으로서 평가할 수 있다.

[표 2]

각 실시예에서는, 높은 편광도(낮은 직교 투과율)를 실현할 수 있고, 이와 같은 표시 시스템에 의하면, 누광이 적합하게 억제될 수 있다. 표시 시스템의 렌즈부에서(예컨대, 볼록 렌즈에 의해) 화상이 확대될 수 있기 때문에, 편광 특성의 차이는 시인성에 크게 영향을 줄 수 있다.

각 실시예에서는, 흡수축 투과율(k2)이 낮다. 낮은 흡수축 투과율은, 반사부(14)에서의 반사축 방향의 편광 성분이 적고, 광의 손실이 억제될 수 있다.

본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것이 아니며, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서 나타낸 구성과 실질적으로 동일한 구성, 동일한 작용 효과를 나타내는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성으로 치환할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 표시 시스템은, 예컨대 VR 고글 등의 표시체에 이용될 수 있다.

2: 표시 시스템
12: 표시 소자
14: 반사부
14a: 반사형 편광 부재
16: 제1 렌즈부
18: 하프 미러
20: 제1 위상차 부재
22: 제2 위상차 부재
24: 제2 렌즈부

Claims (14)

1. 유저에 대하여 화상을 표시하는 표시 시스템으로서,
   편광 부재를 거쳐 화상을 나타내는 광을 전방으로 출사하는 표시면을 포함하는 표시 소자와,
   상기 표시 소자의 전방에 배치되고, 반사형 편광 부재를 포함하며, 상기 표시 소자로부터 출사된 광을 반사하는 반사부와,
   상기 표시 소자와 상기 반사부와의 사이의 광로 상에 배치되는 제1 렌즈부와,
   상기 표시 소자와 상기 제1 렌즈부와의 사이에 배치되고, 상기 표시 소자로부터 출사된 광을 투과시키고, 상기 반사부에서 반사된 광을 상기 반사부를 향하여 반사시키는 하프 미러와,
   상기 표시 소자와 상기 하프 미러와의 사이의 광로 상에 배치되는 제1 λ/4 부재와,
   상기 하프 미러와 상기 반사부와의 사이의 광로 상에 배치되는 제2 λ/4 부재를 구비하며,
   상기 반사부를 투과시키는 편광의 타원율은 0.015 이하인,
   표시 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 λ/4 부재와 상기 제2 λ/4 부재와의 사이에는 공간이 형성되어 있는,
   표시 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 표시 소자와 상기 제1 λ/4 부재는 일체인, 표시 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 렌즈부와 상기 제2 λ/4 부재는 일체인, 표시 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 λ/4 부재의 면내 위상차(a)와 상기 제2 λ/4 부재의 면내 위상차(b)와의 차의 절댓값은 3.5㎚ 이하인, 표시 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 λ/4 부재의 지상축과 상기 제2 λ/4 부재의 지상축이 이루는 각도가 7° 이하 또는 83°∼97°가 되도록 배치되어 있는, 표시 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 ISC 값은, 각각 50 이하인, 표시 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 두께는, 각각 100㎛ 이하인, 표시 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 두께의 편차는, 각각, 1㎛ 이하인, 표시 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 λ/4 부재 및 상기 제2 λ/4 부재의 단위 두께 당의 ISC 값은, 각각 1 이하인, 표시 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 표시 소자에 포함되는 상기 편광 부재의 흡수축과 상기 제1 λ/4 부재의 지상축이 이루는 각도는 40°∼50°이고,
    상기 표시 소자에 포함되는 상기 편광 부재의 흡수축과 상기 제2 λ/4 부재의 지상축이 이루는 각도는 40°∼50°인, 표시 시스템.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 표시 시스템을 구비하는, 표시체.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 표시 시스템을 구비하는, 표시체의 제조 방법.
14. 편광 부재를 거쳐 출사된 화상을 나타내는 광을, 제1 λ/4 부재를 통과시키는 단계와,
    상기 제1 λ/4 부재를 통과한 광을, 하프 미러 및 제1 렌즈부를 통과시키는 단계와,
    상기 하프 미러 및 상기 제1 렌즈부를 통과한 광을, 제2 λ/4 부재를 통과시키는 단계와,
    상기 제2 λ/4 부재를 통과한 광을, 반사형 편광 부재를 포함하는 반사부에서 상기 하프 미러를 향하여 반사시키는 단계와,
    상기 반사부 및 상기 하프 미러에서 반사시킨 광을, 상기 제2 λ/4 부재에 의해 상기 반사부를 투과 가능하게 하는 단계를 포함하고,
    상기 반사부를 투과시키는 편광의 타원율은 0.015 이하인,
    표시 방법.