(57)【要約】  本発明は、ディスプレイパネルの画素格子がユーザに視認されにくく、かつ、モアレの発生も抑制されたウェアラブルディスプレイデバイスに好適に適用できる光学素子、および、ウェアラブルディスプレイデバイスを提供する。本発明の光学素子は、支持体と、支持体上に配置された、光学異方性を示す複数のドットと、を有し、ドットが液晶化合物を含む組成物から形成され、複数のドットの配列方向と異なる方向の遅相軸を有するドットを有する。
2019004456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体上に配置された、光学異方性を示す複数のドットと、を有し、
前記ドットが液晶化合物を含む組成物から形成され、
前記複数のドットの配列方向と異なる方向の遅相軸を有するドットを有する、光学素子。
【請求項２】
遅相軸の方向が互いに異なるドットを２種以上有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記ドットを覆うように前記支持体上に配置された、オーバーコート層をさらに有する、請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記オーバーコート層の屈折率と前記液晶化合物の常光屈折率との差の絶対値が、０．２以下である、請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記液晶化合物が、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
マイクロレンズアレイとして用いられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
複数の画素と、互いに隣接する前記複数の画素の間に配置された画素格子とを有するディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルから前記複数の画素を介して出射された光を集光するための接眼レンズと、
前記ディスプレイパネルと前記接眼レンズとの光路に配置された請求項６に記載の光学素子と、を有する、ウェアラブルディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、および、ウェアラブルディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブルディスプレイデバイスの普及が進んでいる。このようなウェアラブルディスプレイデバイスは、虚像を利用した拡大光学系を採用し、ユーザの眼の至近距離に画像を表示する装置である。また、ウェアラブルディスプレイデバイスでは、ユーザの眼前に視野角の広い画像を表示させるために、ディスプレイパネルに表示される画像を拡大するための接眼レンズが用いられる。【０００３】
ウェアラブルディスプレイデバイスにおいて、接眼レンズを用いてディスプレイパネルに表示される画像を拡大した場合には、画像と共にディスプレイパネルに含まれる画素格子も拡大されることとなり、ディスプレイパネルの画像格子がユーザに視認される結果、画像の質が低下する場合がある。特許文献１では、ディスプレイパネルと接眼レンズとの間にマイクロレンズアレイシートを配置することにより、ディスプレイパネルからの光を拡散させて、画素格子がユーザに視認されることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３９１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ディスプレイパネルの画素配列がもつ２次元的な空間周波数とマイクロレンズアレイシートにおけるマイクロレンズの配列パターンがもつ２次元的な空間周波数との干渉により生じるモアレを防止するために、種々の対応策が開示されている。
例えば、マイクロレンズアレイシートにおけるマイクロレンズ中心の２次元配列座標を、ディスプレイパネル中の画素格子からずらす方法が開示されている。しかし、この方法では、マイクロレンズアレイシート自体の作製が困難であり、工業的に好ましくない。
上記以外の対応策に関しても、必ずしも十分な方法とは言えず、更なる改良が必要であった。【０００６】
本発明は、上記実情を鑑みて、ディスプレイパネルの画素格子がユーザに視認されにくく、かつ、モアレの発生も抑制されたウェアラブルディスプレイデバイスに好適に適用できる光学素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、上記光学素子を含むウェアラブルディスプレイデバイスを提供することも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題に対して鋭意検討したところ、所定の光学素子を用いることにより、所望の効果が得られることを知見した。
すなわち、下記構成により、上記課題が解決できることを見出した。【０００８】
（１）  支持体と、
支持体上に配置された、光学異方性を示す複数のドットと、を有し、
ドットが液晶化合物を含む組成物から形成され、
複数のドットの配列方向と異なる方向の遅相軸を有するドットを有する、光学素子。
（２）  遅相軸の方向が互いに異なるドットを２種以上有する、（１）に記載の光学素子。
（３）  ドットを覆うように支持体上に配置された、オーバーコート層をさらに有する、（１）または（２）に記載の光学素子。
（４）  オーバーコート層の屈折率と液晶化合物の常光屈折率との差の絶対値が、０．２以下である、（３）に記載の光学素子。
（５）  液晶化合物が、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物である、（１）〜（４）のいずれかに記載の光学素子。
（６）  マイクロレンズアレイとして用いられる、（１）〜（５）のいずれかに記載の光学素子。
（７）  複数の画素と、互いに隣接する複数の画素の間に配置された画素格子とを有するディスプレイパネルと、
ディスプレイパネルから複数の画素を介して出射された光を集光するための接眼レンズと、
ディスプレイパネルと接眼レンズとの光路に配置された（６）に記載の光学素子と、を有する、ウェアラブルディスプレイデバイス。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ディスプレイパネルの画素格子がユーザに視認されにくく、かつ、モアレの発生も抑制されたウェアラブルディスプレイデバイスに好適に適用できる光学素子を提供できる。
また、本発明によれば、上記光学素子を含むウェアラブルディスプレイデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】光学素子の第１実施形態の断面図である。
【図２】図１の光学素子の一部上面図である。
【図３】ドットの機能を説明するためのドットの断面図である。
【図４】ドットの機能を説明するためのドットの断面図である。
【図５】ドットの機能を説明するためのドットの上面図である。
【図６】光学素子の第２実施形態の上面図である。
【図７】光学素子の第３実施形態の上面図である。
【図８】光学素子の第４実施形態の上面図である。
【図９】ウェアラブルディスプレイデバイスの簡略化した構成を示す図である。
【図１０】ディスプレイパネルと光学素子の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光学素子およびウェアラブルディスプレイデバイスの実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、例えば、「４５°」、「平行」または「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が５°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、４°未満であるのが好ましく、３°未満であるのがより好ましい。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１に、本発明の光学素子の第１実施形態の断面図を示す。図２に、本発明の光学素子の第１実施形態の上面図を示す。なお、説明のため、図２において、図面上の左右方向をＸ軸方向、上下方向をＹ軸方向とする。
光学素子１０は、支持体１２と、支持体１２上に配置された複数のドット１４Ａとを有する。図２に示すように、平面視において、ドット１４Ａは、格子状に配置されており、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に平行な方向に複数配列している。つまり、ドット１４Ａの配列方向としては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向が挙げられる。
各ドット１４Ａは光学異方性を示し、図２中の矢印は遅相軸Ｓを表す。図２においては、全てのドット１４Ａの遅相軸Ｓが互いに平行に配置されている。言い換えれば、全てのドット１４Ａの遅相軸Ｓは、面内の一方向に平行に配置されている。
図２において、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向は、Ｘ軸方向に対して、時計回りに４５°の位置にある。また、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向は、Ｙ軸方向に対して、反時計回りに４５°の位置にある。つまり、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向と、ドット１４Ａの配列方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）とは異なる。言い換えれば、光学素子１０は、複数のドット１４Ａの配列方向と異なる方向の遅相軸Ｓを有するドット１４Ａを有する。
以下では、まず、光学素子１０を構成する部材について詳述し、その後、光学素子１０の製造方法について詳述する。
【００１３】
（支持体）
支持体は、ドットを支持するための部材である。
支持体としては、透明支持体が好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂フィルム、および、シクロオレフィンポリマー系フィルム［例えば、商品名「アートン」、ＪＳＲ社製、商品名「ゼオノア」、日本ゼオン社製］等が挙げられる。
支持体は、可撓性のフィルムに限らず、ガラス基板等の非可撓性の基板であってもよい。
本明細書において透明というとき、具体的には波長３８０〜７８０ｎｍの非偏光透過率（全方位透過率）が５０％以上であればよく、７０％以上であるのが好ましく、８５％以上であるのがより好ましい。
【００１４】
（ドット）
ドットは、光学異方性を示し、遅相軸を有する。ドットが光学異方性を示すとは、ドットの面内において複屈折性があることを意図する。なお、面内とは、支持体表面と平行な方向を意図する。
ドットは、液晶化合物を含む組成物から形成される。後述するように、ドットは、液晶化合物の配向が固定されることにより形成されることが好ましい。使用される組成物およびドットの形成方法に関しては、後段で詳述する。
【００１５】
上述したように、図２においては、全てのドット１４Ａの遅相軸は一方向に沿って配置され、その方向はドット１４Ａの配列方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向とは異なる方向である。つまり、ドット中の遅相軸の方向と、ドットの配列方向とが異なる。言い換えれば、ドット中の遅相軸の方向と、格子状のドットの格子の配列方向（格子の縦方向および横方向）とが異なる。
上記のように配置されたドットを有する光学素子の機能について、図３〜５を用いて説明する。なお、図３〜５においては、説明のため、棒状液晶化合物を含む組成物を用いて形成したドットの場合について記載し、ドット内において棒状液晶化合物は水平配向している。
【００１６】
図３は、図２中のドット１４Ａ中の遅相軸に平行な方向でドット１４Ａを切断した際の断面図である。具体的には、図２中の切断線Ａ−Ａに沿って切断した断面図である。図３に示すドット１４Ａの断面においては、その断面表面と棒状液晶化合物１６の長軸方向とが平行となっている。
後述するウェアラブルディスプレイデバイスに含まれるディスプレイパネル中の複数の画素を介して出射された光は、光学素子の支持体側から入射される。図３に示すように、支持体１２側から入射された光のうち、ドット１４Ａの中心付近に入射する光Ｌ１は入射方向と平行な方向にそのまま直進する。
一方で、ドット１４Ａの中心付近から外れた位置に入射された光Ｌ２およびＬ３は、ドット１４Ａと空気との屈折率の違いから、ドット１４Ａの表面にて屈折される。つまり、ドット１４Ａに入射した光Ｌ２およびＬ３は、入射した方向に対して所定の角度の方向に出射される。特に、図３に示す、ドット１４Ａ中の遅相軸に平行な方向でドットを切断した断面部は、液晶化合物の異常光屈折率と同程度の屈折率を示す。そのため、ドット１４Ａと空気との屈折率差が大きく、光Ｌ２およびＬ３が屈折する角度も大きくなる。
【００１７】
それに対して、図４は、図２中のドット１４Ａ中の遅相軸に直交する方向でドットを切断した際の断面図である。具体的には、図２中の切断線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面図である。図３に示すドット１４Ａの断面においては、その断面表面と棒状液晶化合物１６の長軸方向とが直交している。
図４に示すように、支持体１２側から入射された光のうち、ドット１４Ａの中心付近に入射する光Ｌ４は入射方向と平行な方向にそのまま直進する。一方で、ドット１４Ａの中心付近から外れた位置に入射した光Ｌ５およびＬ６は、ドット１４Ａと空気との屈折率の違いから、ドット１４Ａの表面にて屈折される。
ただし、図４に示す、ドット１４Ａ中の遅相軸に直交する方向でドット１４Ａを切断した断面部は、液晶化合物の常光屈折率と同程度の屈折率を示す。そのため、図３の場合よりも、ドット１４Ａと空気との屈折率差が小さい。結果として、光Ｌ５およびＬ６が屈折する角度は、図３中の光Ｌ２およびＬ３が屈折する角度と比較して、小さい。
【００１８】
そのため、光学素子１０の支持体１２側から入射した光がドット１４Ａを通って出射する際には、ドット１４Ａの上面図である図５に示すように、遅相軸Ｓと平行な方向と直交する方向とにおいて、光の屈折のされ方が異なる。つまり、図５に示す白抜き矢印で示すように、遅相軸Ｓと平行な方向においては広い範囲に光が出射され、図５に示す黒抜き矢印で示すように、遅相軸Ｓと直交する方向においては上記平行な方向の場合よりは狭い範囲に光が出射される。
上述したように、ドット１４Ａから出射される光の広がりには、異方性がある。このような特性を有するドット１４Ａの遅相軸をドット１４Ａとの配列方向と異なる方向に配置することにより、光学素子とディスプレイパネルとを重ねた際に生じる干渉が抑制され、結果として、モアレが低減される。
【００１９】
ドットの配置パターンは特に制限されず、ディスプレイパネル中の画素配置に応じて適宜最適な配置パターンが選択される。例えば、図２に示す格子状、および、後述する六方最密状等が挙げられる。
【００２０】
ドットの配置密度は特に制限されず、ディスプレイパネル中の画素配置に応じて適宜設定すればよい。
通常、支持体の主面の法線方向から見た際の、支持体に対するドットの面積率は、５〜１００％が好ましく、１０〜９５％がより好ましい。
なお、ドットの面積率は、レーザー顕微鏡および走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の顕微鏡で得られる画像において、１×１ｍｍの大きさの領域でのドットの面積率を測定し、５箇所での測定値の平均値を上記面積率とする。
【００２１】
ドットは、支持体の主面の法線方向から見たとき円形であるのが好ましい。
上記円形は、正円であっても、略円形であってもよい。ドットについて中心と言うときは、この円形の中心または重心を意味する。ドットは、平均的形状が円形であればよく、一部に円形に該当しない形状のドットが含まれていてもよい。
また、ドットは、例えば、半球状（略半球状）、球欠状（略球欠状）、球台形状、円錐状、および、円錐台状等の形状であってもよい。
【００２２】
ドットの中心間距離（図２中のＤ）は特に制限されず、ディスプレイパネル中の画素配置に応じて適宜設定すればよい。
なかでも、ドットの中心間距離は、１〜１５０μｍが好ましく、５〜１００μｍがより好ましい。
【００２３】
ドットの高さは特に制限されないが、０．１〜５０μｍが好ましく、０．５〜３０μｍがより好ましい。
ドットの高さは、レーザー顕微鏡による焦点位置スキャン、または、ＳＥＭ等の顕微鏡を用いて得られるドットの断面図から確認できる。
【００２４】
ドットの直径は特に制限されないが、１〜１５０μｍが好ましく、５〜１００μｍがより好ましい。
【００２５】
上述したように、ドットは液晶化合物を含む組成物を用いて形成される。
以下では、まず、組成物に含まれる成分について詳述し、その後、ドットの形成方法について詳述する。
【００２６】
液晶化合物としては、棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物が挙げられる。
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が挙げられる。また、上記のような、低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も挙げられる。
【００２７】
棒状液晶化合物としては、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．  Ｃｈｅｍ．，  １９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許４６８３３２７号公報、同５６２２６４８号公報、同５７７０１０７号公報、ＷＯ９５／２２５８６号公報、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、および特願２００１−６４６２７号公報に記載の化合物が挙げられる。
円盤状液晶化合物としては、特開２００７−１０８７３２号公報および特開２０１０−２４４０３８号公報に記載の化合物が挙げられる。
なお、液晶化合物は、重合性基を有することが好ましい。重合性基としては、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が好ましく、不飽和重合性基がより好ましく、エチレン性不飽和重合性基がさらに好ましい。
【００２８】
組成物中における液晶化合物の含有量は特に制限されないが、組成物中の全固形分に対して、７５〜９９．９質量％が好ましく、８０〜９９質量％がより好ましく、
なお、液晶化合物は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
組成物は、液晶化合物以外の他の成分を含んでいてもよい。
例えば、組成物は、界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤としては、例えば、シリコ−ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられる。
組成物中における界面活性剤の含有量は、液晶化合物の全質量に対して、０．０１〜１０質量％が好ましく、０．０１〜５質量％がより好ましい。
なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましく、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤がより好ましい。
組成物中における光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して、０．１〜２０質量％が好ましく、０．５〜１２質量％がより好ましい。
【００３１】
組成物は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、有機溶媒が好ましい。
組成物中における溶媒の含有量は、組成物全質量に対して、２０〜９９質量％が好ましい。
【００３２】
また、組成物中は、必要に応じて、さらに、配向制御剤、重合性化合物、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、および、金属酸化物微粒子等を含んでいてもよい。
【００３３】
ドットの製造方法は特に制限されず、例えば、重合性液晶化合物を含む組成物を支持体上にドット状に塗布して、その後、硬化する方法、重合性液晶化合物を含む組成物を支持体上に均一に塗布して、ドット部分が凹んだ状態の型で型押しした後、硬化する方法、および、ドット部分が凹んだ状態の型の上に塗布して、その後、硬化する方法等が挙げられる。
以下、重合性液晶化合物を含む組成物を支持体上にドット状に塗布して、その後、硬化する方法の手順について詳述する。
まず、支持体上への組成物の塗布方法としては、インクジェット法（組成物の打滴）および印刷法が好ましい。印刷法の種類は特に制限されず、グラビア印刷法、フレキソ印刷法およびスクリーン印刷法等が挙げられる。なかでも、インク液滴の吐出量および／またはインク液滴の打滴位置を調節することが容易な点で、インクジェット法が好ましい。
【００３４】
支持体上に塗布された組成物は、必要に応じて、乾燥または加熱され、その後、硬化され、ドットを形成する。
この乾燥および／または加熱の工程で、組成物中の液晶化合物が配向していればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。
配向させた液晶化合物は、さらに重合させて固定化することが好ましい。重合は、熱重合、および、光照射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、１００〜１，５００ｍＪ／ｃｍ2が好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。
【００３５】
（他の部材）
光学素子は、支持体およびドット以外の他の部材を有していてもよい。
例えば、光学素子は、支持体とドットとの間に配向膜をさらに有していてもよい。配向膜は、その上に形成されるドットの遅相軸の方向を調整する配向規制力を有する膜である。
配向膜としては、例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、または、有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett：ラングミュア・ブロジェット）膜を累積させた膜等が挙げられる。なお、上記ラビング処理は、ポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより実施される。
また、配向膜としては、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜とした、いわゆる光配向膜も挙げられる。
さらに、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層自体を配向膜として用いてもよい。
なお、配向膜は、単層であっても、多層であってもよい。多層の場合、例えば、光配向膜と、光配向膜上に配置された他の配向膜（例えば、光学異方性層）とを含む形態が挙げられる。
【００３６】
また、光学素子は、ドットを覆うように、支持体上に配置されるオーバーコート層をさらに有していてもよい。オーバーコート層を配置することで、ドットの遅相軸方向の出射光の広がりと、ドットの配列方向の出射光の広がりを、より精密に制御することが可能となる。また、外部からのドットの形状を保護することができる。
また、オーバーコート層の屈折率と液晶化合物の常光屈折率との差の絶対値は特に制限されないが、モアレの発生がより抑制される点で、０．２以下であることが好ましく、０．１以下であることがより好ましい。下限は制限されないが、０が挙げられる。
上記オーバーコート層の屈折率および液晶化合物の常光屈折率は、いずれも波長５８９ｎｍにおける屈折率である。
オーバーコート層の厚さは特に制限されず、０．１〜５０μｍが好ましく、０．５〜３０μｍがより好ましい。
オーバーコート層の形成方法は特に制限されず、例えば、重合性化合物を含むオーバーコート層形成用組成物をドットが配置された支持体上に塗布して、硬化処理を施す方法が挙げられる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図６に、本発明の光学素子の第２実施形態の上面図を示す。
光学素子１００は、支持体１２と、支持体１２上に配置された複数のドット１４Ａとドット１４Ｂとを有する。
光学素子１００は、遅相軸の方向が互いに異なる２種のドットを有する点以外は、第１実施形態の光学素子１０と同じ構成であり、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
また、ドット１４Ａとドット１４Ｂとは、遅相軸の方向が異なるのみで、その構成は同一である。
つまり、光学素子１００と光学素子１０とは、ドット中の遅相軸の配列方向のみが異なる。
【００３８】
光学素子１００において、ドット１４Ａ中の遅相軸と、ドット１４Ｂ中の遅相軸とは直交する。
また、図６において、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向は、Ｘ軸方向に対して、時計回りに４５°の位置にある。また、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向は、Ｙ軸方向に対して、反時計回りに４５°の位置にある。つまり、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向と、ドット１４Ａの配列方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）とは異なる。
さらに、図６において、ドット１４Ｂの遅相軸Ｓの方向は、Ｘ軸方向に対して、反時計回りに４５°の位置にある。また、ドット１４Ａの遅相軸Ｓの方向は、Ｙ軸方向に対して、時計回りに４５°の位置にある。つまり、ドット１４Ｂの遅相軸Ｓの方向と、ドット１４Ｂの配列方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）とは異なる。
このように遅相軸の方向が互いに異なる２種のドットが含まれることにより、第１実施形態に比べて、モアレの発生がより抑制される。
【００３９】
上記第１実施形態においては遅相軸の方向が１方向に揃ったドットのみが含まれ、上記第２実施形態においては遅相軸の方向が２つの方向に揃ったドットのみが含まれるが、本発明はこれらの形態に限定されない。つまり、遅相軸の方向が互いに異なるドットを３種以上有する光学素子、図７に示すように遅相軸の方向がドット１４Ｃによってランダムである第３の実施形態の光学素子１１０であってもよい。特に、遅相軸の方向が互いに異なるドットを２種以上有する光学素子の場合、モアレの発生がより抑制される。
また、本発明の光学素子は、複数のドットの配列方向と異なる方向の遅相軸を有するドット（以下、「ドットＸ」ともいう）を有する。なかでも、ドットＸの数は、全ドットの内、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることが好ましく、１００％であることがさらに好ましい。
【００４０】
＜第４実施形態＞
図８に、本発明の光学素子の第４実施形態の上面図を示す。
光学素子１２０は、支持体１２と、支持体１２上に配置された複数のドット１４Ａを有する。光学素子１２０は、支持体１２と、支持体１２上に配置された複数のドット１４Ａとを有する。図１０に示すように、平面視において、ドット１４Ａは、六方最密状に配置されており、Ｘ軸方向に平行な方向およびＸ軸から±６０°傾いた方向に複数配列している。つまり、ドット１４Ａの配列方向としては、Ｘ軸方向およびＸ軸から±６０°傾いた方向が挙げられる。言い換えれば、ドット１４Ａの配列方向としては、１つのドット１４Ａとその１つのドット１４Ａと隣接する６つのドット１４Ａのいずれか１つのドット１４とを結ぶ一の方向、上記一の方向から時計回りに６０°の方向、および、上記位一の方向から反時計回りに６０°の方向の３つが挙げられる。
光学素子１２０は、ドットの配列方向が異なる以外は、第１実施形態の光学素子１０と同じ構成であり、第１実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
＜用途＞
上記光学素子は、種々の用途に好適に適用でき、例えば、自動車のヘッドアップディスプレイ用のディフューザ、および、３次元ディスプレイ用のマイクロレンズアレイ等が挙げられる。
なかでも、本発明の光学素子は、ウェアラブルディスプレイデバイスに含まれるマイクロレンズアレイとして好適に適用できる。
以下、上記光学素子を含むウェアラブルディスプレイデバイスについて詳述する。
【００４２】
＜ウェアラブルディスプレイデバイス＞
図９に、本発明のウェアラブルディスプレイデバイスの簡略化した構成を示す。
ウェアラブルディスプレイデバイス２０は、画像を表示するためのディスプレイパネル２２、ディスプレイパネル２２から出射された光を集光するための接眼レンズ２４、および、ディスプレイパネル２２と接眼レンズ２４との間（光路）に配置された光学素子１０を有している。ユーザがウェアラブルディスプレイデバイス２０を使用する際には、ユーザの眼２６の至近に接眼レンズ２４が配置される。そのため、ディスプレイパネル２２に表示され、接眼レンズ２４により拡大された画像が、ユーザに視認される。
【００４３】
図１０に、ディスプレイパネル２２と光学素子１０との断面図を示す。図１０に示すように、ディスプレイパネル２２は、複数の画素２８と、互いに隣接する複数の画素２８の間に配置された画素格子３０とを有している。複数の画素２８は、複数の赤画素２８Ｒ、複数の緑画素２８Ｇおよび複数の青画素２８Ｂを含んでおり、ディスプレイパネル２２は、これらの複数の画素２８を介し、光学素子１０に向けて光を出射する。
【００４４】
光学素子１０のドットの大きさおよび配置パターンは、ディスプレイパネルの画素の大きさおよび配置パターンに応じて適宜調整できる。
なお、光学素子１０とディスプレイパネル２２とを積層する際には、光学素子１０中のドットの１４Ａの配列方向と、ディスプレイパネル２２中の画素配列方向とが一致するように配列することが好ましい。
また、図１０に示すように、光学素子１０のドット１４Ａとディスプレイパネル２２の画素２８とが対応するように、光学素子１０はディスプレイパネル２２上に配置されることが好ましい。つまり、光学素子１０のドット１４Ａの中心位置がディスプレイパネル２２の画素２８の中心位置と一致するように、光学素子１０はディスプレイパネル２２上に配置されることが好ましい。
【００４５】
上述したように、光学素子１０は、マイクロレンズアレイと同様にディスプレイパネルの画素格子がユーザに視認されにくくする。さらに、光学素子１０中のドット１４Ａの遅相軸を調整することにより、光学素子のドットの配列方向とディスプレイパネルの画素配列方向とが一致する場合でも、モアレの発生が抑制される。
【実施例】
【００４６】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、および、操作等は本発明の趣旨から逸脱しないかぎり適宜変更できる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に制限されない。【００４７】
＜実施例１＞
（支持体の鹸化）
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム「Ｚ−ＴＡＣ」（富士フイルム社製）を用いた。支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体表面温度を４０℃に昇温した。その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ／ｍ2で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、（株）ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下を、１０秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体表面上に純水を３ｍＬ／ｍ2塗布した。次いで、得られた支持体に対して、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して支持体を乾燥させ、アルカリ鹸化処理した支持体を得た。【００４８】
（アルカリ溶液）
水酸化カリウム                                      ４．７０質量部
水                                                １５．８０質量部
イソプロパノール                                  ６３．７０質量部
界面活性剤（Ｃ14Ｈ29Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2Ｈ）              １．０質量部
プロピレングリコール                                １４．８質量部【００４９】
（下塗り層の形成）
下記の下塗り層形成用塗布液を、＃８のワイヤーバーで連続的に上記アルカリ鹸化処理した支持体上に塗布した。塗膜が形成された支持体を６０℃の温風で６０秒間、さらに１００℃の温風で１２０秒間乾燥し、下塗り層を形成した。【００５０】
（下塗り層形成用塗布液）
下記変性ポリビニルアルコール                        ２．４０質量部
イソプロピルアルコール                              １．６０質量部
メタノール                                        ３６．００質量部
水                                                ６０．００質量部【００５１】
【化１】
2019004456.tif 000003
【００５２】
（光配向膜の形成）
下塗り層を形成した支持体上に、下記の光配向膜形成用塗布液を＃２のワイヤーバーで連続的に塗布し、得られた支持体を６０℃の温風で６０秒間乾燥し、塗膜を形成した。
上記で形成した塗膜に、フィルムの長手方向に対して透過軸を４５°傾けたワイヤーグリッド偏光板を通して、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2で紫外線露光して、光配向膜を形成した。【００５３】
（光配向膜形成用塗布液）
下記光配向用素材                                    １．００質量部
水                                                １６．００質量部
ブトキシエタノール                                ４２．００質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル            ４２．００質量部【００５４】
−光配向用素材−
【化２】
2019004456.tif 000004
【００５５】
（配向膜の形成）
２５℃に保温された容器中にて、以下の成分を混合して、配向膜形成用塗布液を調製した。【００５６】
（配向膜形成用塗布液）
下記の棒状液晶化合物の混合物                      １００．０質量部
ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９ (ＢＡＳＦ社製)                ３．０質量部
下記の化合物Ａ                                        ０．６質量部
メチルエチルケトン                                ９３２．４質量部【００５７】
棒状液晶化合物
【化３】
2019004456.tif 000005
【００５８】
上記数値は質量％である。また、Ｒは酸素で結合する基である。【００５９】
化合物Ａ【００６０】
【化４】
2019004456.tif 000006
【００６１】
光配向膜上に、配向膜形成用塗布液を＃２．６のバーコーターを用いて塗布した。その後、膜面温度が９５℃になるように塗膜を加熱し、６０秒間乾燥した。その後、酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素パージ下で、紫外線照射装置により、５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を塗膜に照射し、架橋反応を進行させ、配向膜を形成した。【００６２】
（ドットの形成）
２５℃に保温された容器中にて、以下の成分を混合して、液晶インク液ＬＩ−１を調製した。【００６３】
（液晶インク液ＬＩ−１）
シクロペンタノン                                  １３２．５質量部
上記棒状液晶化合物の混合物                        １００．０質量部
ＩＲＧＡＣＵＲＥ ９０７ (ＢＡＳＦ社製)                ３．０質量部
カヤキュアーＤＥＴＸ（日本化薬（株）製）              １．０質量部
下記構造の界面活性剤                                ０．０８質量部【００６４】
界面活性剤
【化５】
2019004456.tif 000007
【００６５】
インクジェットプリンター（ＤＭＰ−２８３１、ＦＵＪＩＦＩＬＭ Ｄｉｍａｔｉｘ社製）にて、液晶インク液ＬＩ−１を、配向膜上にドット中心間距離３０μｍの格子状パターン（図２参照）で打滴し、６０℃で６０秒間以上乾燥した。その後、紫外線照射装置により、室温で５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線をドット状の塗膜に照射して、硬化させ、光学素子１を作製した。
なお、形成されたドット中の遅相軸の方向は、図２に示すように、ドットの縦方向（Ｙ軸方向）の配列方向に対して反時計回りに４５°およびドットの横方向（Ｘ軸方向）の配列方向に対して時計回りに４５°の位置にあった。また、ドットの直径は２０μｍ、ドットの高さは３μｍ、ドットの面積率は３５％であった。【００６６】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして作製した光配向膜形成用塗布液の塗膜に、フィルムの長手方向に対して透過軸を４５度傾けたワイヤーグリッド偏光板、および、Ｌ／Ｓ＝３０μｍ／３０μｍのストライプ状フォトマスクを介して、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2で紫外線露光した。
続けて、フォトマスクを３０μｍずらして、上記で露光されなかった部分に、フィルムの長手方向に対して透過軸を１３５度傾けたワイヤーグリッド偏光板、および、Ｌ／Ｓ＝３０μｍ／３０μｍのストライプ状フォトマスクを介して、露光量１００ｍＪ／ｃｍ2で紫外線露光した。
上記以外は実施例１と同様にして、光学素子２を作製した。
なお、光学素子２においては、図６に示すように、遅相軸の方向が互いに異なる２種のドットが含まれており、一方のドット中の遅相軸の方向は、ドットの縦方向（Ｙ軸方向）の配列方向に対して反時計回りに４５°およびドットの横方向（Ｘ軸方向）の配列方向に対して時計回りに４５°の位置にあり、他方のドット中の遅相軸の方向は、ドットの縦方向（Ｙ軸方向）の配列方向に対して時計回りに４５°、ドットの横方向（Ｘ軸方向）の配列方向に対して反時計回りに４５°の位置にあった。【００６７】
＜実施例３＞
実施例２で形成された光学素子２のドットを覆うように、以下の組成のオーバーコート層形成用組成物を光学素子２上に塗布して５０℃で１分間乾燥した。その後、紫外線照射装置により、室温で５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を塗膜に照射して、硬化させ、オーバーコート層を有する光学素子３を作製した。
また、オーバーコート層の屈折率は１．４８であり、棒状液晶化合物の常光屈折率は１．５１であり、オーバーコート層の屈折率と棒状液晶化合物の常光屈折率との差の絶対値は、０．０３であった。
なお、上記棒状液晶化合物の常光屈折率は、液晶インク液ＬＩ−１を用いて屈折率測定用の光学フィルムを別途作製し、アッベ屈折計を用いて常光屈折率を測定した。屈折率測定用光学フィルムは、具体的には下記のようにして作製した。高屈折率ガラス上に上記と同様に下塗り層を形成し、ラビングを施した後、液晶インク液ＬＩ−１を乾燥後に１０μｍの厚みとなるように塗布した。次に、塗膜が配置された高屈折率ガラスを９５℃で１８０秒間乾燥した後、酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素パージ下で、紫外線照射装置により、５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を塗膜に照射し、架橋反応を進行させ、屈折率測定用光学フィルムを形成した。【００６８】
（オーバーコート層形成用組成物）
２５℃に保温された容器中にて、以下の成分を混合して、オーバーコート層形成用組成物を調製した。
メチルエチルケトン                                  １０３．５質量部
ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＣＡ−３０（日本化薬株式会社製） １００．０質量部
下記の化合物Ａ                                          ０．５質量部
ＩＲＧＡＣＵＲＥ １２７ (ＢＡＳＦ社製)                  ３．０質量部【００６９】
化合物Ａ
【化６】
2019004456.tif 000008
【００７０】
＜実施例４＞【００７１】
液晶インク液ＬＩ−１を下記液晶インク液ＬＩ−２に変更した以外は実施例１と同様にして光学素子４を作製した。【００７２】
（液晶インク液ＬＩ−２）
下記液晶化合物Ｌ−１                              ４２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−２                              ４２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−３                              １６．００質量部
下記重合開始剤ＰＩ−１                              ０．５０質量部
下記レベリング剤Ｔ−１                              ０．５０質量部
シクロペンタノン                                ２２０．００質量部【００７３】
−液晶化合物Ｌ−１−
【化７】
2019004456.tif 000009
【００７４】
−液晶化合物Ｌ−２−
【化８】
2019004456.tif 000010
【００７５】
−液晶化合物Ｌ−３−【００７６】
【化９】
2019004456.tif 000011
【００７７】
−重合開始剤ＰＩ−１−
【化１０】
2019004456.tif 000012
【００７８】
−レベリング剤Ｔ−１−
【化１１】
2019004456.tif 000013
【００７９】
＜実施例５＞
液晶インク液ＬＩ−１の代わりに、液晶インク液ＬＩ−３を用いた以外は、実施例１と同様の手順にて、光学素子５を作製した。【００８０】
（液晶インク液ＬＩ−３）
ディスコティック液晶Ｅ−１                              ８０質量部
ディスコティック液晶２                                  ２０質量部
エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート
（Ｖ＃３６０、大阪有機化学（株）製）                    １０質量部
光重合開始剤（イルガキュア８１９、ＢＡＳＦ製）        ６．０質量部
垂直配向剤（Ｓ０１）                                ８．２６質量部
垂直配向剤（Ｓ０２）                                ０．７３質量部
含フッ素化合物Ａ                                      １．０質量部
含フッ素化合物Ｂ                                      ０．４質量部
メチルエチルケトン                                  ２４０１質量部【００８１】
ディスコティック液晶Ｅ−１
【化１２】
2019004456.tif 000014
【００８２】
ディスコティック液晶２
【化１３】
2019004456.tif 000015
【００８３】
垂直配向剤（Ｓ０１）
【化１４】
2019004456.tif 000016
【００８４】
垂直配向剤（Ｓ０２）
【化１５】
2019004456.tif 000017
【００８５】
含フッ素化合物Ａ
【化１６】
2019004456.tif 000018
【００８６】
含フッ素化合物Ｂ
【化１７】
2019004456.tif 000019
【００８７】
＜実施例６＞
液晶インク液ＬＩ−１の代わりに、液晶インク液ＬＩ−３を用いた以外は、実施例２と同様の手順にて、光学素子６を作製した。【００８８】
＜比較例１＞
株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント製プレイステーションＶＲを分解し、表示部に貼合されていたシート（マイクロレンズアレイ）を除去した状態で再度組み立てて画像を表示させ、レンズ越しに観察して、後述する＜評価＞を行った。【００８９】
＜比較例２＞
株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント製プレイステーションＶＲを分解し、表示部に貼合されていたシート（マイクロレンズアレイ）を除去せずに画像を表示させ、レンズ越しに観察して、後述する＜評価＞を行った。【００９０】
＜評価＞
株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント製プレイステーションＶＲを分解し、表示部に貼合されていたシート（マイクロレンズアレイ）を除去した後、表示部に実施例の各光学素子１〜６をそれぞれ貼合した。その際、支持体側の面を粘着剤を介して貼合した。再度組み立てて画像を表示させ、レンズ越しに観察して、以下の評価を行った。【００９１】
（画素格子視認性）
画像表示部へ表示する画像を白色のベタ画像とし、目視で画素格子を観察し、以下の４段階で評点付けを行った。
Ａ：画素格子が視認されない
Ｂ：画素格子が視認されるが軽微
Ｃ：画素格子が視認されるが許容範囲内
Ｄ：画素格子がはっきり視認される【００９２】
（モアレ）
画像表示部へ表示する画像を白色のベタ画像とし、目視でモアレを観察し、以下の４段階で評点付けを行った。
Ａ：モアレが視認されない
Ｂ：モアレが視認されるが軽微
Ｃ：モアレが視認されるが許容範囲内
Ｄ：モアレが目立つ【００９３】
表１中、「液晶化合物」欄の「Ｒ１」は「Ｒ２」はそれぞれ棒状液晶化合物を意図し、「Ｄ」は円盤状液晶化合物を意図する。
また、「ドットの遅相軸の配向パターン」欄の「図２」は図２と同様のドットの配列状態および遅相軸の配向状態であることを意図し、「図６」は図６と同様のドットの配列状態および遅相軸の配向状態であることを意図する。
また、「ＯＣ層の有無」欄は、オーバーコート層の有無を意図し、「無し」はオーバーコート層が無いことを意図し、「有り」はオーバーコート層が有ることを意図する。【００９４】
【表１】
2019004456.tif 000020
【００９５】
表１に示すように、本発明の光学素子を用いることにより、所望の効果が得られた。
なかでも、実施例２および６に示すように、遅相軸の方向が互いに異なるドットを２種以上有する場合、より効果が優れることが確認された。
また、実施例２と３との比較より、オーバーコート層を設けることにより、より効果が優れることが確認された。【００９６】
次に、ドット中心間距離３０μｍの六方最密パターン（図８参照）で打滴した以外は実施例２，３と同様に実施例７，８のサンプルを作製した。画素格子視認性およびモアレの評価は実施例２、３と同様であった。
【符号の説明】
【００９７】
１０，１００，１１０，１２０    光学素子
１２    支持体
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ    ドット
１６    棒状液晶化合物
２０    ウェアラブルディスプレイデバイス
２２    ディスプレイパネル
２４    接眼レンズ
２６    ユーザの眼
２８    画素
２８Ｒ    赤画素
２８Ｇ    緑画素
２８Ｂ    青画素
３０    画素格子
【図１】
2019004456.tif 000021
【図２】
2019004456.tif 000022
【図３】
2019004456.tif 000023
【図４】
2019004456.tif 000024
【図５】
2019004456.tif 000025
【図６】
2019004456.tif 000026
【図７】
2019004456.tif 000027
【図８】
2019004456.tif 000028
【図９】
2019004456.tif 000029
【図１０】
2019004456.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月20日(2019.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体上に配置された、光学異方性を示す複数のドットと、を有し、
前記ドットが液晶化合物を含む組成物から形成され、
前記複数のドットの配列方向と異なる方向の遅相軸を有するドットを有する、光学素子であって、
マイクロレンズアレイとして用いられる、光学素子。
【請求項２】
遅相軸の方向が互いに異なるドットを２種以上有する、請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記ドットを覆うように前記支持体上に配置された、オーバーコート層をさらに有する、請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記オーバーコート層の屈折率と前記液晶化合物の常光屈折率との差の絶対値が、０．２以下である、請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記液晶化合物が、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
複数の画素と、互いに隣接する前記複数の画素の間に配置された画素格子とを有するディスプレイパネルと、
前記ディスプレイパネルから前記複数の画素を介して出射された光を集光するための接眼レンズと、
前記ディスプレイパネルと前記接眼レンズとの光路に配置された請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学素子と、を有する、ウェアラブルディスプレイデバイス。
【国際調査報告】
2019004456.tif 000031
2019004456.tif 000032
2019004456.tif 000033
2019004456.tif 000034