CN109154691B - 偏振构件和具有该偏振构件的平视显示装置 - Google Patents
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Abstract
透光罩(18)包括：偏振板(34)，其具有偏光片；第一支撑板(30)，其通过粘结层(32)与偏振板(34)的前表面贴合；以及第二支撑板(38)，其通过粘结层(36)与偏振板(34)的后表面贴合。
Description
技术领域
本发明涉及偏振构件和具有该偏振构件的平视显示装置。
背景技术
将图像显示在显示屏等显示器上，并将该图像反射到镜面并作为虚像显示在玻璃等上的平视显示装置正被使用。平视显示装置用于与用户通常视野重合地显示信息等。平视显示装置具有各种应用例，例如在前挡玻璃上显示车速等信息的汽车等。
发明内容
发明所要解决的课题
在车载用等平视显示装置中，设置有透光罩，以避免灰尘和垃圾等从自装置主体向玻璃等投影部投影图像的透射口进入。作为透光罩，使用聚碳酸酯板。其中，为了遮挡从外部入射的太阳光而不降低出射光的亮度，要求罩具有偏振特性。
但是，当在聚碳酸酯板上贴合普通的偏振板以使罩具有偏振特性时，有可能出现聚碳酸酯板因为热量而弯曲、投影的图像产生扭曲、卷曲导致从壳体脱离的问题。
另外，当用于车辆等的内饰部件时，具有偏振特性的罩也必须满足燃烧试验的要求标准。
解决课题的手段
本发明的一个方式是一种偏振构件，包括：偏振板，其具有偏光片；第一支撑板，其通过粘结层与所述偏振板的前表面贴合；以及第二支撑板，其通过粘结层与所述偏振板的后表面贴合。
优选为一种平视显示装置，具有：上述偏振构件；显示器，其输出图像；以及壳体，其容纳所述显示器，其中，所述偏振构件用作将从所述显示器输出的图像向所述壳体的外部透射的透光罩。
发明效果
通过本发明，可以提供抑制图像扭曲并具有阻燃性的偏振构件，和具有该偏振构件的平视显示装置。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的平视显示装置的构成的图；
图2是表示本发明实施方式的透光罩(偏振板)的构成的图；
图3是表示本发明实施方式的支撑板的构成例的图。
具体实施方式
本发明实施方式的平视显示装置100如图1所示，包括壳体10、显示器12、平面镜14、凹面镜16、透光板(偏振构件)18和投影部20而构成。
壳体10容纳构成平视显示装置100的显示器12、平面镜14、凹面镜16等构成元件。壳体10由塑料或金属等具有机械强度的材料构成。
显示器12是输出由平视显示装置100投影的图像的装置。显示器12由液晶显示器(LCD)等构成。从显示器12发出的图像光被直线偏振。
平面镜14设置成将从显示器12发出的图像光向凹面镜16反射。凹面镜16设置成反射从平面镜14到达的图像光，使其向投影部20反射。凹面镜16以要求的倍率将图像光放大，向投影部20投影。
透光罩18是安装在设置于壳体10的开口部的透光性的板状构件。透光罩18设置成将被凹面镜16反射的图像光向壳体10的外部透射，并防止灰尘和垃圾进入壳体10的内部。透光罩18的构成将在后文说明。
投影部20接收从凹面镜16到达的图像光，将其虚像显示为投影图像。为了保证用户的普通视野，投影部20可以使用半反射镜和全息元件。另外，投影部20也优选构成为可以相对于壳体10而改变安装角度和安装位置。由此可以根据用户的视线调整投影部20的位置和角度，以使投影的图像易于观看。
透光罩18包括具有偏光片的偏振板34而构成。图2表示透光罩18的一例的截面结构。本实施方式中，透光罩18的构成为层叠第一支撑板30、粘结层32、偏振板34、粘结层36和第二支撑板38。
偏振板34是包括只让向特定方向偏振的光透射的偏光片的层。偏振板34可以任意选择，例如优选选择通过二色性染料将聚乙烯醇(PVA)膜染色而成的染料基偏振板。作为一例，PVA膜可以使用Kuraray公司生产的VF-PS#7500等。关于PVA膜，例如将延伸前厚度75μm的膜延伸成在延伸后变成30μm左右。
偏振板34在PVA膜的一面形成。偏振板34优选由染料基材料构成。染料基材料更优选采用二色性染料。其中，染料基材料优选含有偶氮化合物和/或其盐。
即，优选使用满足以下化学式的染料基材料。
[化学式1]
(1)偶氮化合物及其盐，式中R1、R2各自独立地表示氢原子、低级烷基、低级烷氧基，n为1或2。
(2)(1)所述的偶氮化合物及其盐，R1、R2各自独立地为氢原子、甲基、甲氧基中的某一种。
(3)(1)所述的偶氮化合物及其盐，R1、R2为氢原子。
例如，优选使用通过以下所示的步骤得到的材料。将13.7份4-氨基苯甲酸添加到500份水中，用氢氧化钠溶解。将得到的物质冷却，在10℃以下添加32份35％盐酸，然后添加6.9份亚硝酸钠，在5℃～10℃下搅拌1小时。向其中添加20.9份苯胺-ω-甲磺酸钠，在20℃～30℃下一边搅拌，一边添加碳酸钠，使pH值为3.5。接着，进行搅拌，结束偶联反应，进行过滤，得到单偶氮化合物。在氢氧化钠存在下，在90℃下搅拌得到的单偶氮化合物，得到17份化学式(2)的单偶氮化合物。
[化学式2]
将12份化学式(2)的单偶氮化合物、21份4,4'-二硝基二苯乙烯-2,2'-磺酸溶解在300份水中，然后添加12份氢氧化钠，在90℃下进行缩合反应。接着，用9份葡萄糖进行还原，用氯化钠盐析后，进行过滤，得到16份化学式(3)表示的偶氮化合物。
[化学式3]
然后，在将化合物(3)的染料的浓度设为0.01％，C.I.直接红81的浓度设为0.01％，专利2622748号公报的实施例1中所示的下述结构式(4)所示的染料的浓度设为0.03％，将日本特开昭60-156759号公报的实施例23中公开的下述结构式(5)表示的染料的浓度设为0.03％以及将芒硝的浓度设为0.1％的45℃水溶液中，将作为基板的厚度75μm的聚乙烯醇(PVA)浸渍4分钟。将该膜在3％硼酸水溶液中在50℃下延伸到5倍，在保持张力状态下进行水洗、干燥。由此，可以得到变成中性色(在平行位是灰色，在正交位是黑色)的染料基材料。
[化学式4]
[化学式5]
另外，偏振板34也可以设为将通过上述制造方法得到的偏振膜与基材贴合的结构。基材是作为偏振板34的保护层的构件。基材可以任意选择，例如优选使用三乙酰纤维素(TAC)膜、丙烯酸膜、环状烯烃基膜等。作为一例，可以使用TacBright公司生产的P960GL等。基材的厚度不限于此，优选设为20μm以上200μm以下。基材优选设置在偏振膜的两面。
粘结层32是用于贴合偏振板34和第一支撑板30的层。另外，粘结层36是用于贴合偏振板34和第二支撑板38的层。用于粘结层32和粘结层36的粘着剂或粘合剂没有特别限制，只要是阻燃性的粘合剂即可。另外，粘结层32和粘结层36优选采用当偏振板34和第一支撑板30或第二支撑板38之间存在热应力等力作用时可以吸收(缓冲)这种力的材料。例如，粘结层32和粘结层36优选使用聚乙烯醇基粘着剂或粘合剂。粘结层32和粘结层36的膜厚度优选设为1μm以下。
另外，通过使用粘结层32和粘结层36，可以提供燃烧性比目前低的透光罩18。尤其是通过将聚乙烯醇基粘合剂用作粘结层32和粘结层36，可以降低燃烧性。另外，通过将粘结层32和粘结层36的膜厚度设为1μm以下，可以进一步降低燃烧性。
第一支撑板30和第二支撑板38是用于机械支撑透光罩18的构件。即，第一支撑板30通过粘结层32与偏振板34的前表面贴合，第二支撑板38通过粘结层36与偏振板34的后表面贴合。
第一支撑板30和第二支撑板38优选包括阻燃性塑料板。即，通过用阻燃性塑料板构成第一支撑板30和第二支撑板38，可以实现处于用于搭载在汽车等的规格的平视显示装置100。
其中，第一支撑板30和第二支撑板38优选使用表面平坦的支撑板，以免从透光罩18透射的像产生扭曲。另外，为了避免从透光罩18透射的光(偏振光)发生混乱，优选使用不会令透射光产生相位差的低相位差的支撑板。
例如，第一支撑板30和第二支撑板38优选采用聚碳酸酯(PC)板、丙烯酸树脂板、纤维素板、尼龙板等。另外，第一支撑板30和第二支撑板38可以采用对可燃材料进行了不燃处理的材料。考虑到透光罩18的机械强度，第一支撑板30和第二支撑板38分别优选具有50μm以上的厚度。
另外，第一支撑板30和第二支撑板38也可以设为非单层，而是层叠多层的结构。例如，如图3所示，优选采用将主板A设为聚碳酸酯(PC)板，且层叠丙烯酸树脂作为副板B的结构。丙烯酸树脂板例如可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
另外，为了保护表面，第一支撑板30和第二支撑板38可以设置HC(Hard Coat，硬膜)、AG(Anti-Glare，防炫射)、AR(Anti-Reflection，抗反射)、LR(Low-Reflection，低反射)等保护层C。HC在JIS K5600-5-4规定的铅笔硬度试验(4.9N负荷)中，表示H以上的硬度。
不过，为了抑制透光罩18发生弯曲，当设置这些副板B和保护层C时，优选设为沿着透光罩18的膜厚度方向上下对称的结构。
当将透光罩18搭载在平视显示装置100时，优选配置成从显示器12输出并从透光罩18透射的光(直线偏振光)的偏振方向与透光罩18的偏振板34的偏振方向平行。
由此，可以提供能够大幅遮蔽从平视显示装置100的外部向透光罩18入射的光(太阳光等)，并且能够使从显示器12输出的光的大部分透射的透光罩18。因此，可以实现提高了图像可视性的平视显示装置100。
另外，通过用第一支撑板30和第二支撑板38支撑偏振板34的前表面和后表面，可以提高透光罩18的机械强度。
另外，通过用第一支撑板30和第二支撑板38从前表面侧和后表面侧以在板厚度方向上对称的形式夹持偏振板34，可以抑制向透光罩18施加热应力时的翘曲。即，当来自显示器12的光和来自外部的太阳光的照射使透光罩18被加热时，通过使在偏振板34的前表面侧在与第一支撑板30的边界面产生的应力和在偏振板34的后表面侧在与第二支撑板38的边界面产生的应力平衡，可以抑制透光罩18产生的翘曲(弯曲)和变形。
另外，当透光罩18使用碘基偏振膜时，90℃以上的加热会导致偏振膜发生变色而使光的透射率下降。与此相对，通过像本实施方式那样使用染料基材料作为偏振板34，即使是90℃以上的使用环境，也可以抑制透光罩18的变形并维持高的光透射率而不会变色。
例如，可以使用Polatechno公司生产的EHC-125U(膜厚度215μm)作为偏振板34，在偏振板34的两面通过粘结层32和粘结层36贴合三菱瓦斯化学株式会社生产的MRF08U作为第一支撑板30和第二支撑板38来构成透光罩18。该透光罩18的自然光(太阳光)的透射率约为40％，可以遮蔽约60％。而直线偏振光的透射率约为78％，来自显示器12的出射光可以透射78％。
另外，如果在105℃下将该透光罩18加热24小时，则不会产生翘曲和变形。而如果只设置了第一支撑板30或第二支撑板38，则在105℃下加热24小时时，产生了40mm左右的弯曲。
此外，本实施方式对将偏振板用于透光罩18的示例进行了说明，但本实施方式中的偏振板的应用对象不限于此。
另外，第一支撑板30和第二支撑板38优选包括阻燃性塑料板，具体而言，优选使用在聚碳酸酯(PC)中混合金属、卤素、磷中的至少一种而成的材料，或者进行包覆并阻燃化的材料。考虑到价格、着色、聚碳酸酯(PC)的特性和对环境的影响，更优选使用卤素中的溴。当在聚碳酸酯(PC)中混合金属、卤素、磷中的至少一种时，优选在聚碳酸酯(PC)中混合所选的原料。
下面对第一支撑板30和第二支撑板38采用阻燃性塑料板的实施例以及与此相对的比较例进行说明。实施例中，作为上述实施方式的第一支撑板30和第二支撑板38，使用在聚碳酸酯(PC)中混合金属、溴、磷、卤素中的至少一种而成的阻燃性PC。而在比较例1中，则使用普通的聚碳酸酯(PC)(SABIC生产，LEXAN8010Q)作为第一支撑板30和第二支撑板38。另外，在比较例2中，使用阻燃性PC作为第一支撑板30，不设置第二支撑板38。
实施例中，在对美国联邦汽车安全标准(FMVSS)中的汽车内饰的燃烧性试验(No.302)中，在标记线前自熄。而在比较例1中，则无法通过燃烧性试验(No.302)。另外，在比较例2中，从设有第一支撑板30的一侧开始的着火通过了燃烧性试验(No.302)，但从未设置第二支撑板38的偏振板34侧的着火未能通过燃烧性试验(No.302)。
另外，在实施例、比较例1和比较例2中，确认了进行48小时的105℃加热时的翘曲。实施例和比较例1中，未看到形状变化。即，实施例和比较例1中，未看到弯曲和起伏。而在比较例2中，则看到了形状的大幅变化。
此外，与普通的聚碳酸酯(PC)(例如SABIC生产的LEXAN8010Q)相比，金属、卤素、磷中的至少一种的混合量多的PC可以得到上述效果。
如上所述，通过在第一支撑板30和第二支撑板38中使用阻燃性塑料板，可以达到美国联邦汽车安全标准(FMVSS)中的对汽车内饰的燃烧性试验(No.302)的标准。另外，还能抑制目前无法防止的弯曲和起伏。
Claims (4)
1.一种平视显示器，包括：
偏振板，其使用染料基偏振材料，具有偏光片，所述偏光片配置成从显示器输出并透过偏振构件的偏振光与偏振方向平行，所述染料基偏振材料含有偶氮化合物和/或其盐；
第一支撑板，其通过粘结层与所述偏振板的前表面贴合；以及
第二支撑板，其通过粘结层与所述偏振板的后表面贴合，
所述平视显示器还包括：
偏振构件，其将所述第一支撑板和所述第二支撑板贴合成相对于所述偏振板在板厚度方向上成为对称结构；
显示器，其输出图像；以及
壳体，其容纳所述显示器，
其中，所述偏振构件用作将图像向所述壳体的外部透射的透光罩，将透过所述偏振板的所述图像的虚像作为投影图像进行投影；并且
其中，所述第一支撑板和所述第二支撑板包括阻燃性塑料板。
2.根据权利要求1所述的平视显示器，其中，
所述第一支撑板和所述第二支撑板是在聚碳酸酯层和丙烯酸树脂层中的至少一层上层叠硬涂层而形成的结构。
3.根据权利要求1所述的平视显示器，其中，
所述第一支撑板和所述第二支撑板包含金属、卤素、磷中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的平视显示器，其中，
所述第一支撑板和所述第二支撑板包含金属、卤素、磷中的至少一种。
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