JP2018200459A - 実像表示用部材、および表示システム - Google Patents
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Abstract
Description
R[−60,40](550)/R[−60,30](550)≧1.5 式(1)
ここで、R[−60,40](550)は、実像表示用部材への極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角40°の受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率を表し、R[−60,30](550)は、実像表示用部材への極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角30°の受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率を表す。
[2] λ/2位相差層またはλ/4位相差層からなる位相差層Aを有する[1]に記載の実像表示用部材。
[3] コレステリック液晶層が、断面において走査型電子顕微鏡にて観測される明部と暗部との縞模様を有し、縞模様が波打構造を有しており、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm〜50μmである[1]または[2]に記載の実像表示用部材。
ここで波打構造とは、縞模様の明部または暗部の連続線においてコレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも一つ存在し、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷が特定されるものを表す。
また、波打構造のピーク間距離とは、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測し、コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値を表す。
[4] 波長620〜680nmにおける積分反射率の最大反射率が15〜28%である[1]〜[3]のいずれかに記載の実像表示用部材。
[5] 光反射層の位相差層Aのある面と反対面に、さらに位相差層Bを有する[2]に記載の実像表示用部材。
[6] 位相差層Aの遅相軸と位相差Bの遅相軸とのなす狭角が、40°〜85°である[5]に記載の実像表示用部材。
[7] 第一のガラス板、第二のガラス板、および第一のガラス板と第二のガラス板との間の中間層を含み、中間層の少なくとも一部に[1]〜[6]のいずれかに記載の実像表示用部材を含む実像表示用部材。
[8] ウインドシールドガラスである[7]に記載の実像表示用部材。
[9] 中間層が樹脂膜である[7]または[8]に記載の実像表示用部材。
[10] 樹脂膜がポリビニルブチラールを含む[9]に記載の実像表示用部材。
[11] 車載用の表示システムとして使用される[1]〜[10]のいずれかに記載の実像表示用部材。
[12] [1]〜[11]のいずれかに記載の実像表示用部材と、プロジェクターとを有し、プロジェクターの入射光が入射面に平行な方向に振動するp偏光である投映像表示システム。
[13] 入射光が上記投映像表示用部材の法線に対し40°〜70°の角度で入射する、[12]に記載の投映像表示システム。
[14] 入射光が、投映像表示用部材の使用時の下方向から入射する[12]または[13]に記載の投映像表示システム。
以下、本発明の光学フィルムについて詳細に説明する。なお、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」、「垂直」あるいは「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度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度未満であることが好ましく、3度未満であることがより好ましい。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
本明細書において、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
またこれに限定されるものではないが、可視光のうち、420nm〜490nmの波長域の光は、青色光であり、495nm〜570nmの波長域の光は、緑色光であり、620nm〜750nmの波長域の光は、赤色光である。赤外光のうち、近赤外光は780nm〜2500nmの波長域の電磁波である。紫外光は波長10〜380nmの範囲の光である。
本明細書において、光透過率の算出に関連して必要である光強度の測定は、例えば通常の可視スペクトルメータを用いて、リファレンスを空気として、測定したものであればよい。
本明細書において、単に「反射光」または「透過光」というときは、散乱光および回折光を含む意味で用いられる。
また、選択反射波長については、上記方法により、反射領域の反射スペクトルを測定すると、波長を横軸にした山型(上に凸型)である特性反射率の波形が得られる。このとき特性反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλA(nm)、長波側の波長の値をλB(nm)とし、下記式により算出した値である。
特性反射のピーク波長=(λA+λB)/2
また、複数の物の選択反射波長が「等しい」とは、厳密に等しいことを意味するものではなく、光学的に影響のない範囲の誤差は許容される。具体的には、複数の物の選択反射波長が「等しい」とは、それぞれの物同士における選択反射波長の差が20nm以下であることを意図し、この差は15nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。
本明細書において、ここで、Re(550)は、波長550nmにおける面内レターデーション(nm)を意味し、Rth(550)は、波長550nmにおける厚み方向のレターデーション(nm)を意味する。 Re(550)およびRth(550)の測定方法としては、KOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)、AXOSCAN(AXOMETRICS社製)などの位相差測定装置で測定することができる。測定波長は特に言及しないときは550nmとする。
本発明の実像表示用部材は、
極角60°における選択反射の中心波長が可視光域に存在する光反射層を1層以上有し、
下記式(1)を満たし、かつ、
上記反射層のうち、少なくともが一方コレステリック液晶層から形成され、
全てのコレステリック液晶層の螺旋センスが同一である実像表示用部材である。
R[−60,40](550)/R[−60,30](550)≧1.5 式(1)
ここで、R[−60,40](550)は、表示用部材への極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角40°の受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率を表し、R[−60,30](550)は、表示用部材への極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角30°の受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率を表す。
なお、以降、ガラス板もしくは合わせガラスを総称して、単にガラス板もしくはガラスと称する場合もある。
ガラス板を実像表示システムに用いる場合、機能層の部位においてプロジェクターから投映された画像を視認可能に表示することができるとともに、画像が表示されている同じ面側から機能層を観察したときに、反対の面側にある情報または風景を同時に観察することができる。
実像表示用部材の厚みは、200μm以下であり、150μm以下であることが好ましく、130μm以下であることがより好ましく、120μm以下であることがさらに好ましい。支持体を有さない態様では、20μm以下であることが好ましく、15μm以下がさらに好ましい。
ガラス貼合や合わせガラスの作製に用いられる実像表示用部材は、フィルム状、シート状、または板状などであればよい。実像表示用部材は、薄膜のフィルムとしてロール状等になって形成され、その後、ガラス貼合や合わせガラスの作製に用いられてもよい。
実像表示用部材において、コレステリック液晶構造を含む層は1つまたは2つ以上含まれていてよい。2つ以上のコレステリック液晶構造を含む層の間には、配向層、接着層などの他の層が含まれていてもよい。また、コレステリック液晶構造を含む層と位相差層との間には、下地層、透明層などの他の層が含まれていてもよい。
コレステリック液晶構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い状態となった構造であり、同時に、また外場や外力によって配向形態に変化を生じない構造であればよい。なお、コレステリック液晶構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
円偏光選択反射性を示すコレステリック液晶相を固定した層を含むフィルムとして、重合性液晶化合物を含む組成物から形成されたフィルムは従来から数多く知られており、コレステリック液晶構造またはコレステリック液晶層については、それらの従来技術を参照することができる。
λd=n2×P×cosθ2
コレステリック液晶相のピッチは重合性液晶化合物とともに用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調整することによって所望のピッチを得ることができる。なお、螺旋のセンスやピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版2007年出版、46頁、および「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 196頁に記載の方法を用いることができる。
選択反射の半値幅Δλは、15nm〜200nm、15nm〜150nm、または20nm〜100nm等であればよい
縞模様は波打構造を有していることが好ましく、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm〜50μmであることが好ましい。1.5μm〜30μmであることがより好ましく、2.5μm〜20μmであることが更に好ましい。
以下、コレステリック液晶構造の作製材料および作製方法について説明する。
コレステリック液晶構造の形成に用いる材料としては、重合性液晶化合物とキラル剤(光学活性化合物)とを含む液晶組成物などが挙げられる。必要に応じてさらに界面活性剤や重合開始剤などと混合して溶剤などに溶解した上記液晶組成物を、下層となる位相差層、下地層、コレステリック液晶層などに塗布または打滴し、コレステリック配向熟成後、液晶組成物の硬化により固定化してコレステリック液晶構造を形成することができる。塗布によってはコレステリック液晶層、打滴によって複数のコレステリック液晶ドットを含む層を作製することができる。
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であることが好ましい。
コレステリック液晶構造を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック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好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋のセンスまたは螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物を用いることができる。キラル剤の例としては、液晶デバイスハンドブック(第3章4−3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989)、特開2003−287623号、特開2002−302487号、特開2002−80478号、特開2002−80851号、特開2010−181852号または特開2014−034581号の各公報に記載の化合物が挙げられる。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶化合物量の0.01モル%〜200モル%が好ましく、1モル%〜30モル%がより好ましい。
液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、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であることが好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報、特開2001−233842号公報、特開2000−80068号公報、特開2006−342166号公報、特開2013−114249号公報、特開2014−137466号公報、特許4223071号公報、特開2010−262028号公報、特表2014−500852号公報記載)、オキシム化合物(特開2000−66385号公報、日本特許第4454067号明細書記載)、およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。例えば、特開2012−208494号公報の段落0500〜0547の記載も参酌できる。
アシルフォスフィンオキシド化合物としては、例えば、市販品のBASFジャパン(株)製のIRGACURE810(化合物名:ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)を用いることができる。オキシム化合物としては、IRGACURE OXE01(BASF社製)、IRGACURE OXE02(BASF社製)、TR−PBG−304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI−831、アデカアークルズNCI−930(ADEKA社製)、アデカアークルズNCI−831(ADEKA社製)等の市販品を用いることができる。
重合開始剤は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜5質量%であることがさらに好ましい。
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート化合物;グリシジル(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等のエポキシ化合物;2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス[3−(1−アジリジニル)プロピオネート]、4,4−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等のアジリジン化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物;オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物;ビニルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、3質量%〜20質量%が好ましく、5質量%〜15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量を3質量%以上とすることにより、架橋密度向上の効果を得ることができ、架橋剤の含有量を20質量%以下とすることにより、コレステリック液晶構造の安定性の低下を防止できる。
液晶組成物中には、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック液晶構造とするために寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例としては特開2007−272185号公報の段落〔0018〕〜〔0043〕等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマー、特開2012−203237号公報の段落〔0031〕〜〔0034〕等に記載の式(I)〜(IV)で表される化合物などが挙げられる。
なお、配向制御剤としては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。
液晶組成物は界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック構造とするために寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。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、フッ素系界面活性剤が好ましい。
(CaF2a+1)−(CbH2b)−(CaF2a+1)−(CbH2b)−O−(CrH2r)−(CaF2a+1)−(CbH2b)−COO−(CrH2r)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−OCO−(CrH2r)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−O−(CaF2a+1)−(CbH2b)−COO−(CaF2a+1)−(CbH2b)−O−(CrH2r)−O−(CaF2a+1)−(CbH2b)−COO−(CrH2r)−COO−(CaF2a+1)−(CbH2b)−OCO−(CrH2r)−COO−上式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
その他、液晶組成物は、重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学性能を低下させない範囲で添加することができる。
液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が特に好ましい。
液晶組成物の塗布方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコーティング法、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法などが挙げられる。また、別途支持体上に塗設した液晶組成物を転写することによっても実施できる。また、液晶組成物を打滴することも可能である。打点方法としては、インクジェット法を用いることができる。
塗布または打滴した液晶組成物を加熱することにより、液晶分子を配向させる。加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。この配向処理により、重合性液晶化合物が、フィルム面に対して実質的に垂直な方向に螺旋軸を有するようにねじれ配向している構造が得られる。
本明細書において、コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相を固定した層を意味する。コレステリック液晶層は、コレステリック液晶構造が層状に連続的に形成されている層を意味し、層のいずれの位置においても実質的に同一の光学特性を示す層である。
コレステリック液晶層およびコレステリック液晶層を複数含む機能層については、WO2016/052367におけるコレステリック液晶層および反射層の記載を参照することができる。
配向層表面にコレステリック液晶層を形成すると、配向層の物性によって、配向層に接している液晶の面内配向方位はランダムとなる。そのため、配向層表面に液晶組成物を塗布して形成されるコレステリック液晶層を配向欠陥を有する層とすることができる。そして、配向欠陥を有する液晶層上にコレステリック液晶層を形成すると、同様に配向欠陥を有する層を形成することができる。その結果、コレステリック液晶層を拡散反射性の層とすることができ、実像表示を行うことができる。拡散反射性のコレステリック液晶層については、特開2016−004211号公報およびWO2015/025909の記載を参照することができる。
コレステリック液晶ドットは、位相差層上に直接あるいは配向層等の表面にコレステリック構造を発現する液晶組成物を、たとえばインクジェット方式などによって打滴し、その後、上述のように、乾燥、配向処理、硬化させたものである。このドットはコレステリック液晶ドットが、コレステリック液晶ドットの端部から中心に向かってコレステリック液晶ドットの最大高さまで連続的に高さが増加する部位を含むように形成されることが好ましい、また、表面におけるコレステリック液晶構造の螺旋軸方向をドット表面(例えば表面が曲面の場合は接線)に概ね垂直(70°から90°)となるようにすることが好ましい。複数のコレステリック液晶ドットを含む層についてはWO2016/194327の記載を参照することができる。
実像表示用部材は位相差層を含んでもよい。位相差層は、本発明の実像表示用部材において、支持体とコレステリック液晶構造を含む層との間となるように配置される。支持体を剥離したものを実像表示用部材とする態様もある。正面位相差を適宜調節した位相差層を上記コレステリック液晶構造を含む層と組み合わせて用いることにより、より高い輝度を与えることができ、またガラス等の反射を抑止することで、画像ボケも防止でき、またはより鮮明な投映像を表示することができる。
光反射層の両面に位相差層を有することで、画像ボケをさらに防止することができる理由は、コレステリック液晶構造を含む層に含まれるコレステリック液晶層の選択反射帯域にない波長の光がコレステリック液晶層で偏光変換して合わせガラスの裏面で反射して光反射層に入射することで生じる多重像の発生を防止できるためと推定される。
コレステリック液晶構造を含む層からガラスの最外面までの距離、が0.5mm以上となると画像ボケが顕著になり得、1mm以上でより顕著となり得、1.5mm以上でより顕著となり得,2.0mm以上で特に顕著になり得る。
本発明の実像表示用部材は、支持体を含んでいてもよい。本発明の実像表示用部材の作製には、剥離性支持体を使用してもよい。剥離性支持体はガラス貼合時や中間膜シートまたは合わせガラスの製造の際に剥離される。
支持体または剥離性支持体としてはポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シクロオレフィン樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどのプラスチックフィルムが挙げられる。
非剥離用の支持体としてはセルロース誘導体、シクロオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートを含むフィルムからなるフィルムが好ましい。
剥離性支持体としてはポリエチレンテレフタレートを含むフィルムからなるフィルムが好ましい。
配向層は、ポリマーなどの有機化合物(ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、変性ポリアミドなどの樹脂)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、またはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)を用いた有機化合物(例えば、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与または光照射により、配向機能が生じる配向層を用いてもよい。
配向層の厚みは、0.01μm〜5.0μmであることが好ましく、0.05μm〜2.0μmであることがさらに好ましい。
本発明の実像表示用部材は必要に応じて接着層を含んでいてもよい。
接着層は、コレステリック液晶層間、コレステリック液晶構造を含む層と位相差層Aとの間、コレステリック液晶構造を含む層と位相差層Bとの間等に設けられていてもよい。
接着層は可視光領域で透明であることが好ましい。また、接着層は低複屈折性であることが好ましく、また、コレステリック液晶層の平均屈折率(面内平均屈折率)との屈折率の差が小さいことが好ましい。
接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、硬化の不要な感圧接着タイプがあり、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリビニルブチラール系などの化合物を使用することができる。作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプ、特に紫外線硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などを使用することが好ましい。
OCAテープの厚みは1.0μm〜50μmであればよく、2.0μm〜30μmであることが好ましい。
<合わせガラス>
本発明の実像表示用部材は、合わせガラスの製造のために用いることができる。また、本発明の実像表示用部材は、合わせガラスの中間層の製造に用いることができる。本発明の実像表示用部材はハーフミラーフィルムとしての機能を合わせガラスの中間層に設けるための材料とすることができる。また、本発明の実像表示用部材は、中間層に位相差層を含む合わせガラスの製造における製造中間体である。
本明細書においては、合わせガラスにおいて、外側となるガラス板を第一のガラス板といい、室内側にあるガラス板を第二のガラス板という。言い換えると、運転者(観察者側)からより遠い位置にあるガラス板を第一のガラス板といい、より近い位置にあるガラス板を第二のガラス板という。
本明細書において単にガラス板というときは、第一のガラス板および第二のガラス板のいずれをも示す意味である。
ガラス板はウインドシールドガラスの形状に切断されていることが好ましい。また、曲面を有していることが好ましい。曲面は、切断したガラス板を、製造しようとするウインドシールドガラスと同じ曲率が付けられた治具の上に載せ、加熱(例えば、600〜700℃)することにより設けることができる。
本明細書においては、合わせガラスがウインドシールドガラスとして用いられる際、外側となる樹脂膜を第一の樹脂膜といい、室内側にある樹脂膜を第二の樹脂膜という。言い換えると、運転者(観察者)側からより遠い位置にある樹脂膜を第一の樹脂膜といい、より近い位置にある樹脂膜を第二の樹脂膜という。
第一の樹脂膜および第二の樹脂膜は、材料、厚みなどにおいて、同一でも異なっていてもよい。材料は同一であることが好ましく、材料および厚みが同一であることがより好ましい。
樹脂膜は第一のガラス板と同一の形状および面積を有していればよい。例えば合わせガラスの製造工程において、ロール形態から巻き出された樹脂膜が第一のガラス板および第二のガラス板に挟まれた後、トリミングされて第一のガラス板の形状となっていてもよい。
樹脂は、合成樹脂であることが好ましい。例えば、樹脂は、熱可塑性樹脂であればよい。熱可塑性樹脂としては、従来から合わせガラスの中間層への用途に用いられている熱可塑性樹脂が挙げられ、例えばポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、飽和ポリエステル、ポリウレタン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体等が挙げられる。これらのうち、透明性、強度、耐光性等の観点から、ポリビニルアセタールが好ましい。
また、上記ポリビニルアルコールの重合度の好ましい下限は200、好ましい上限は3000である。ポリビニルアルコールの重合度が200以上であると、得られる合わせガラスの耐貫通性が低下しにくく、3000以下であると、樹脂膜の成形性がよく、しかも樹脂膜の剛性が大きくなり過ぎず、加工性が良好である。より好ましい下限は500、より好ましい上限は2000である。
可塑剤の添加量は、樹脂100質量部に対し、10質量部以上80質量部以下とすることが好ましい。10質量部以上の可塑剤の添加により、熱可塑性樹脂の可塑化を十分に行うことができる。また、可塑剤の添加量を80質量部以下とすることにより、樹脂層の強度を十分に保つことができる。
実像表示用部材は、支持体もしくは剥離性支持体上に位相差層および配向層を作製して得られる積層体の表面に、コレステリック液晶層を含む光反射層を設けることにより製造することができる。
製造方法としては、一定温度、一定圧力、一定時間かけて両者を圧着する方法、およびロールツーロールで圧着する方法(所定の温度の上ロールおよび所定の温度の下ロールとして一定圧力においてラミネートする)が挙げられ、いずれの方法を用いてもよい。
上記の圧着の際の加熱および加圧は、例えば温度40℃以上140℃以下、好ましくは温度60℃以上120℃以下、圧力0.05MPa以上0.8MPa以下、好ましくは0.1MPa以上0.5MPa以下で行えばよい。
中間膜シートとは、本発明の実像表示用部材に第一の樹脂膜を設けることを含む製造方法で製造することができる。第二の樹脂膜は、機能層の表面に第一の樹脂膜を設ける手順として挙げた手順のいずれかで設けることができる。
実像表示システムは、本発明の実像表示用部材とプロジェクターとを含む。実像表示システムは、ヘッドアップディスプレイシステムであってもよい。合わせガラスはヘッドアップディスプレイシステムの構成部材として用いることができる。
本明細書において、「プロジェクター」は「光または画像を投映する装置」であり、「描画した画像を投射する装置」を含む。実像表示システムにおいて、プロジェクターは、例えばガラス板に貼合された実像表示用部材や合わせガラス中の実像表示用部材に、上記のような斜め入射角度で入射できるように配置されていればよい。
実像表示システムにおいて、プロジェクターは、描画デバイスを含み、実像表示用部材にピントを合わせることで、実像表示用部材に実像を表示するものが好ましい。
描画デバイスはそれ自体が画像を表示するデバイスであってもよく、画像を描画できる光を発するデバイスであってもよい。描画デバイスでは、光源からの光が、光変調器、レーザー輝度変調手段、または描画のための光偏向手段などの描画方式で調整されていればよい。本明細書において、描画デバイスは光源を含み、さらに、描画方式に応じて光変調器、レーザー輝度変調手段、または描画のための光偏向手段などを含むデバイスを意味する。
光源は特に限定されず、LED(発光ダイオード、有機発光ダイオード(OLED)を含む)、放電管、およびレーザー光源などを用いることができる。これらのうち、LEDおよびレーザー光源が好ましい。直線偏光を出射する描画デバイスの光源に適しているからである。
描画方式としては、使用する光源や用途に応じて選択することができ、特に限定されない。
描画方式の例としては、蛍光表示管、液晶を利用するLCD(Liquid Crystal Display)方式およびLCOS(Liquid Crystal on Silicon)方式、DLP(登録商標)(Digital Light Processing)方式、レーザーを利用する走査方式などが挙げられる。描画方式は光源と一体となった蛍光表示管を用いた方式であってもよい。
DLP方式は、DMD(Digital Micromirror Device)を用いた表示システムであり、画素数分のマイクロミラーを配置して描画され投射レンズから光が出射する。
走査方式は光線をスクリーン上で走査させ、目の残像を利用して造影する方式であり、例えば、特開平7−270711号公報、特開2013−228674号公報の記載が参照できる。レーザーを利用する走査方式では、輝度変調された各色(例えば、赤色光、緑色光、青色光)のレーザー光が合波光学系または集光レンズなどで1本の光線に束ねられ、光線が光偏向手段により走査されて後述する中間像スクリーンに描画されていればよい。
入射光は、投映像表示部位の法線に対し45°〜70°の斜め入射角度で入射させることが好ましい。投映光がガラスの表面または裏面で反射することで、実像表示部材にて再び拡散反射することで多重像起因の画像ボケが生じる。この画像ボケの低減方法には、ガラス面に投映光(p偏光)をブリュースター角で入射させ、ガラス表面からの反射光をゼロに近づけることが有用なためである。(例えば特表2006−512622号公報参照)。また、位相差層Aを有する実像表示用部材がガラスに貼合された態様では、屈折率1.51程度のガラスと屈折率1の空気との界面のブリュースター角は約56°であり、上記の角度の範囲でp偏光をガラス側から入射させたときに、コレステリック液晶構造を含む層にて選択反射した円偏光が位相差層Aでp偏光に変換されるため、ガラスでの反射光が少なく、画像ボケを抑制した画像表示が可能である。上記角度は50°〜65°であることも好ましい。
<表示用部材RS−1の作製>
市販のλ/4フィルムである「ピュアエースWR−S」(帝人(株)製)を用意し、位相差層RE−1として使用した。特許第5973109号公報記載の実施例2と同様の方法で、コレステリック液晶層からなる光反射層であるPRL−1、PRL−2、PRL−3、PRL−4を作製し、アクリル系粘着剤SK−2057(綜研化学社製)を用いて、位相差層RE−1上に積層した。さらに、RE−1をもう1枚準備し、積層面最上部に位置しているPRL−4上に、アクリル系粘着剤SK−2057(綜研化学社製)を用いて積層することで、表示用部材RS−1を作製した。
<表示用部材RS−2の作製>
剥離性支持体として東洋紡株式会社製コスモシャインA−4100(PET、厚み75μm)の易接着処理していない面上に、下記の組成の配向層塗布液Y1を#3.6のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、45℃で60秒乾燥し、25℃にて紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射して、剥離支持体付き配向層Y1を作製した。
・KAYARAD PET30(日本化薬(株)製) 100質量部
・IRGACURE 907 (BASF(株)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
・フッ素系水平配向剤F1 0.01質量部
・メチルイソブチルケトン 243質量部
(コレステリック液晶層用塗布液B1、G1、R1、IR1、IR2)
下記の成分を混合し、下記組成のコレステリック液晶層形成用塗布液を調製した。
・化合物1の混合物 100質量部
・フッ素系水平配向剤F1 0.08質量部
・フッ素系水平配向剤F2 0.20質量部
・右旋回性キラル剤LC−756(BASF社製)
表1に記載
・IRGACURE OXE01(BASF社製) 1.5質量部
・メチルエチルケトン 表2に記載
ここで、中心反射波長は、分光光度計(日本分光(株)製、V−550)に大型積分球装置(日本分光(株)製、ILV−471)を取り付けたものを用いて、コレステリック液晶層側から光が入射するように、光トラップを用いずに測定した積分反射率をもとに算出した値である、具体的には、波長を横軸にした山型(上に凸型)である積分反射スペクトルにおける積分反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλA(nm)、長波側の波長の値をλB(nm)とし、下記式により算出した値である。
中心反射波長=(λA+λB)/2
<表示用部材RS−3の作製>
(位相差層形成用塗布液RE−2)
下記の成分を混合し、下記組成の位相差層形成用塗布液RE−2を調製した。
・化合物1の混合物 100質量部
・フッ素系水平配向剤F1 0.01質量部
・フッ素系水平配向剤F2 0.05質量部
・IRGACURE OXE01(BASF社製)
1.0質量部
・メチルエチルケトン 溶質濃度が25質量%となる量
<表示用部材RS−4〜14の作製>
表示用部材RS−3の作製において、剥離支持体付き位相差層、配向膜、コレステリック液晶層を下表3の組み合わせとなるように変更した以外は同様の方法で、表示用部材RS−4〜14を作製した。表示用部材RS−4〜14のうち、剥離性支持体付き位相差層RE−2〜7を使用した態様では、最後に剥離性支持体を剥離してものを表示用部材とした。位相差層RE−8およびRE−9を使用した態様では、配向膜Y2上に位相差層を形成し、表示用部材を作製した。
上記コレステリック液晶層G1の作製において、バー番手を#2.8に変更した以外は同様の方法で、コレステリック液晶層G2を作製した。同様にして、バー番手を変更した以外は同様の方法で、コレステリック液晶層G4〜7を作製した。
塗布液G1および塗布液IR2において、化合物1の混合物100質量部に対し、MEK−AC−4130(日産化学工業製の平均一次粒径45nmの球形シリカ粒子)を0.1質量部追添することで、塗布液G3ならびにIR3を調整した。
コレステリック液晶層G2の作製において、塗布液をG3に変更した以外は同様の方法で、コレステリック液晶層G3を作製した。
コレステリック液晶層IR2の作製において、塗布液をIR3に変更した以外は同様の方法で、コレステリック液晶層IR3を作製した。
上記コレステリック液晶層IR2の作製において、バー番手を変更した以外は同様の方法で、コレステリック液晶層IR4〜7を作製した。
<コレステリック液晶層B2、G8、R2の作製>
(コレステリック液晶層用塗布液B2、G8、R2)
下記の成分を混合し、下記組成のコレステリック液晶層形成用塗布液を調製した。
・化合物1の混合物 100質量部
・フッ素系配向剤F3 表3に記載
・右旋回性キラル剤LC−756(BASF社製)
表3に記載
・IRGACURE OXE01(BASF社製) 1.5質量部
・メチルエチルケトン 表3に記載
・シクロヘキサノン 表3に記載
<透明支持体Aの作製>
(エア層用セルロースエステル溶液の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、エア層用セルロースエステル溶液を調製した。
・セルロースエステル(アセチル置換度2.86) 100質量部
・式(R−I)の糖エステル化合物 3質量部
・式(R−II)の糖エステル化合物 1質量部
・下記紫外線吸収剤 2.4質量部
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm) “AEROSIL R972”、
日本アエロジル(株)製 0.026質量部
・メチレンクロライド 339質量部
・メタノール 74質量部
・ブタノール 3質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、ドラム層用セルロースエステル溶液を調製した。
・セルロースエステル(アセチル置換度2.86) 100質量部
・式(R−I)の糖エステル化合物 3質量部
・式(R−II)の糖エステル化合物 1質量部
・紫外線吸収剤 2.4質量部
・シリカ粒子分散液(平均粒径16nm) “AEROSIL R972”、
日本アエロジル(株)製 0.091質量部
・メチレンクロライド 339質量部
・メタノール 74質量部
・ブタノール 3質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、コア層用セルロースエステル溶液を調製した。
・セルロースエステル(アセチル置換度2.86) 100質量部
・式(R−II)の糖エステル化合物 8.3質量部
・式(R−II)の糖エステル化合物 2.8質量部
・上記紫外線吸収剤 2.4質量部
・メチレンクロライド 266質量部
・メタノール 58質量部
・ブタノール 2.6質量部
流延ダイとして、共流延用に調整したフィードブロックを装備して、3層構造のフィルムを成形できるようにした装置を用いた。上記エア層用セルロースエステル溶液、コア層用セルロースエステル溶液、および、ドラム層用セルロースエステル溶液を流延口から−7℃に冷却したドラム上に共流延した。このとき、厚みの比がエア層/コア層/ドラム層=7/90/3となるように各ドープの流量を調整した。
直径3mのドラムである鏡面ステンレス支持体上に流延した。ドラム上で34℃の乾燥風を270m3/分であてた。
そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースエステルフィルムをドラムから剥ぎ取った後、両端をピンテンターでクリップした。剥離の際、搬送方向(長手方向)に5%の延伸を行った。
ピンテンターからウェブを離脱させたあと、ピンテンターで保持されていた部分を連続的に切り取り、ウェブの幅方向両端部に15mmの幅で10μmの高さの凹凸をつけた。このときのウェブの幅は1610mmであった。搬送方向に210Nの引っ張り応力の付加をかけながら140℃で10分乾燥した。さらに、ウェブが所望の幅になるように幅方向端部を連続的に切り取り、膜厚41μmのセルロースエステルフィルムを作製した。このフィルムを、透明支持体Aとする。
透明支持体Aの表面に、下記の組成の配向層塗布液Y2を#16のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、60℃で60秒、さらに90℃で150秒乾燥した。次いで、塗布面側を、ラビングロールで搬送方向に平行な方向にクリアランス1.0mm、1000回転/分で回転させてラビング処理を行うことで、配向層Y2付き透明支持体を作製した。配向膜Y2と透明支持体は強力に密着しており、剥離することはできなかった。
・下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
・水 370質量部
・メタノール 120質量部
・グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14」((株)オプテス製)を、温度156℃にて、延伸倍率45%で自由端一軸延伸を行いうことで、位相差層RE−10を作製した。AxoScan(アクソメトリクス社製)にて、波長550nmにおける位相差層の正面レタデーションRe(550)をAxoScan(アクソメトリクス社製)で測定したところ、Re(550)は140nm、Rth(550)は70nmであった。
実施例、比較例で作製した表示用部材を用いて、測定、評価を行った結果を下記表4に示す。
表4に記載した位相差A側からから光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V−550)に大型積分球装置(日本分光(株)製、ILV−471)を取り付けたものを用いて、光トラップを用いず、正反射光を含むようにして、表示用部材の積分反射スペクトルを測定した。得られた積分反射スペクトルにおいて、波長620〜680nmにおける最大反射率を積分反射率とした。なお、コレステリック液晶層の選択反射中心波長は検出角度をあおることで短波シフトすることが知られている。垂直入射にて波長620〜680nmで測定される反射帯域は、極角60°から入射した場合は波長550nm前後の反射帯域に相当する。
表4に記載した位相差A側からから光が入射するように、入射角度(極角、方位角)、受光角度(極角、方位角)、測定波長領域を適宜設定し、三次元変角分光測色システム((株)村上色彩技術研究所製、GCMS−3B)を用いて、表示用部材の反射率R[−60,40](550)およびR[−60,30](550)を測定した。ここで、R[−60,θ](550)は、加飾シートへの極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角θの受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率である。また、正面反射性が高く、R[−60,30](550)の反射光が0%の場合は、表4に「計算できない」と記載した。
表示用部材のコレステリック液晶層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察すると、明部と暗部との縞模様が観察される。縞模様の波打構造から、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測した。コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値を、波打構造のピーク間距離の平均値とした。
表示用部材の位相差A側に、アクリル系粘着剤SK−2057(綜研化学社製)を用いて縦50mm×横50mm厚み2mmのガラス板を貼合した。ガラス側にプロジェクター(セイコーエプソン(株)製、EB−G6250W)を配置し、ガラスにピントを合わせた状態で、映像の視認性を下記観点で評価した。なお、プロジェクターから出射される光が非偏光の場合とP偏光の場合の2通りについて、評価した。
A:十分に明るく、ボケのない実像が視認される。
B:明るいが、わずかにボケのある実像が視認される。
C:実像が視認されるが、暗い。
D:実像が視認できない。
縦300mm×横300mm厚み2mmのガラス板の上に同じサイズにカッティングした積水化学社製の厚み0.38mmのPVB(ポリビニルブチラール)フィルムを設置し、その上に表示用部材を、位相差A側を下面にして設置し、その上に縦300mm×横300mm厚み2mmのガラス板を設置した。これを90℃、10kPa(0.1気圧)下で一時間保持した後に、オートクレーブ(栗原製作所製)にて115℃、1.3Mpa(13気圧)で20分間加熱して気泡を除去し、合わせガラスを得た。
表示用部材RS−1〜14を用いて作製した合わせガラスの位相差A側にプロジェクター(セイコーエプソン(株)製、EB−G6250W)を配置し、プロジェクターから出射される光をP偏光にして、ガラスにピントを合わせた状態で映像の視認性を下記観点で評価した。
A:十分に明るく、ボケのない実像が視認される。
B:明るいが、わずかにボケのある実像が視認される。
C:実像が視認されるが、暗い。
D:実像が視認できない。
上記作製した合わせガラスの透過率を輝度計BM−5A(トプコン社製)を用いて測定した。ウインドシールドガラスとして必要とされる可視光透過率70%以上を基準に、下記観点で評価した。
A:可視光透過率が80%以上である。
B:可視光透過率が70%以上80%未満である。
C:可視光透過率が70%未満であり、ウインドシールドガラスには適さない。
2 配向層
3 位相差層A
4 支持体
5 位相差層B
11 第一の樹脂膜
12 第二の樹脂膜
13 実像表示用部材
21 中間層
31 第一のガラス
32 第二のガラス
41 測定時における入射光
51 測定時における極角40度の反射光
52 測定時における極角30度の反射光
Claims (14)
- 極角60°における選択反射の中心波長が可視光域に存在する光反射層を1層以上有し、
前記光反射層の、少なくとも1層がコレステリック液晶層から形成され、
全てのコレステリック液晶層の螺旋センスが同一であり、
下記式(1)を満たす実像表示用部材。
R[−60,40](550)/R[−60,30](550)≧1.5 式(1)
ここで、R[−60,40](550)は、実像表示用部材への極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角40°の受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率を表し、R[−60,30](550)は、実像表示用部材への極角−60°の入射光に対して、その入射光の方位角と180°ずれた方位角における極角30°の受光角度で測定される、波長550nmにおける反射率を表す。 - λ/2位相差層またはλ/4位相差層からなる位相差層Aを有する請求項1に記載の実像表示用部材。
- 前記コレステリック液晶層が、断面において走査型電子顕微鏡にて観測される明部と暗部との縞模様を有し、縞模様が波打構造を有しており、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm〜50μmである請求項1または2に記載の実像表示用部材。
ここで波打構造とは、縞模様の明部または暗部の連続線においてコレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも一つ存在し、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷が特定されるものを表す。
また、波打構造のピーク間距離とは、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測し、コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値を表す。 - 波長620〜680nmにおける積分反射率の最大反射率が15〜28%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の実像表示用部材。
- 前記光反射層の前記位相差層Aのある面と反対面に、さらに位相差層Bを有する請求項2に記載の実像表示用部材。
- 前記位相差層Aの遅相軸と前記位相差Bの遅相軸とのなす狭角が、40°〜85°である請求項5に記載の実像表示用部材。
- 第一のガラス板、第二のガラス板、および第一のガラス板と第二のガラス板との間の中間層を含み、前記中間層の少なくとも一部に請求項1〜6のいずれか一項に記載の実像表示用部材を含む実像表示用部材。
- ウインドシールドガラスである請求項7に記載の実像表示用部材。
- 前記中間層が樹脂膜である請求項7または8に記載の実像表示用部材。
- 前記樹脂膜がポリビニルブチラールを含む請求項9に記載の実像表示用部材。
- 車載用の表示システムとして使用される請求項1〜10のいずれか一項に記載の実像表示用部材。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の実像表示用部材と、プロジェクターとを有し、前記プロジェクターの入射光が入射面に平行な方向に振動するp偏光である投映像表示システム。
- 前記入射光が上記投映像表示用部材の法線に対し40°〜70°の角度で入射する、請求項12に記載の投映像表示システム。
- 前記入射光が、前記投映像表示用部材の使用時の下方向から入射する請求項12または13に記載の投映像表示システム。
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