CN105452915B - 圆偏振滤光器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种圆偏振滤光器,其为用于在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射的圆偏振滤光器,其中,与从任一面入射上述特定波长的上述指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率相比,从上述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率较大。上述圆偏振滤光器包含圆偏振光分离层,上述圆偏振光分离层包含反射光散射性圆偏振光分离层,可还包含非反射光散射性圆偏振光分离层,上述反射光散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成,且非反射光散射性圆偏振光分离层由包含固定有胆甾醇型液晶相的层或直线偏振光分离层及λ/4相位差层的层叠体构成。本发明的圆偏振滤光器的圆偏振度较高,能够利用本发明的圆偏振滤光器来提供灵敏度较高的传感器系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆偏振滤光器。并且,本发明涉及一种圆偏振滤光器对光源、传感器、或传感器系统等的应用。
背景技术
圆偏振滤光器为能够在特定波长区域中选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个圆偏振光透射或反射的滤波器,利用所获得的圆偏振光的特性而应用于各种领域中。
例如,专利文献1中,公开有圆偏振光在植物栽培中的利用,对将圆偏振片用于植物栽培用照明装置进行了记载。
并且,专利文献2中公开有利用圆偏振光的检测系统。专利文献2中公开有通过对硅基板照射经由圆偏振滤光器的圆偏振光红外光并进一步经由圆偏振滤光器接收来自硅基板的反射光或者透射光的系统,检测硅基板的龟裂的技术。即,该技术利用了如下原理:不存在龟裂的部位的反射光或者透射光为反向指向(sense)的圆偏振光且无法透射圆偏振滤光器,而龟裂中的反射光或者透射光中由于漫反射而产生经由圆偏振滤光器也能够感知的光。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开2012-144422号
专利文献2:日本专利公开2013-36888号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明的课题在于,提供一种可获得圆偏振度较高的圆偏振光的圆偏振滤光器或在利用圆偏振光的传感器系统中能够提高灵敏度的圆偏振滤光器。本发明的课题在于,尤其提供一种利用固定有胆甾醇型液晶相的层的圆偏振滤光器且具有上述特征的圆偏振滤光器。并且,本发明的课题在于,作为利用圆偏振光的传感器系统,提供一种灵敏度较高的系统。
用于解决技术课题的手段
通常已知以由胆甾醇型液晶化合物形成的胆甾醇型液晶相的螺旋轴相对于电池基板和支撑体面垂直的方式均匀地取向的层作为圆偏振光选择性的偏振滤光器发挥作用。
但是,本发明人等实际对透射光的偏振特性仔细进行测定的结果,即使在取向均匀性极高的胆甾醇中,也未能实现完全的圆偏振光。并且发现如下现象,即,若在该滤波器的透射光侧配置用于保护滤波器的盖玻片等,则圆偏振度进一步下降。
根据这些见解,本发明人等为了改善圆偏振度而进行深入研究的结果,发现了原本被认为偏振度降低的光散射性的胆甾醇型液晶层中透射光的圆偏振度提高。以往,为了提高胆甾醇膜的圆偏振光特性而进行的方法中,由于意在尽可能减少成为圆偏振性降低的原因的异物或液晶的取向缺陷,且设为无缺陷的均匀的取向状态,因此这是惊人的发现。
而且,本发明人等根据该见解进一步进行深入研究,从而完成了本发明。
即,本发明提供下述的[1]~[21]。
[1]一种圆偏振滤光器,其用于在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,其中,
上述圆偏振滤光器包含圆偏振光分离层,其在上述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,并选择性地使另一指向的圆偏振光反射,
上述圆偏振光分离层包含反射光散射性圆偏振光分离层,
上述反射光散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成,且
上述圆偏振滤光器中,与从任一面入射在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率相比,在上述特定波长下从上述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率较大,上述散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下,上述正规反射率是在入射角5°下的测定值。
[2]根据[1]所述的圆偏振滤光器,其中,上述反射光散射性圆偏振光分离层在内部具有胆甾醇型液晶相的取向缺陷,且
与上述特定波长的上述指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率相比,针对另一指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率较大。
[3]根据[1]或[2]所述的圆偏振滤光器,其中,上述圆偏振滤光器中,从任一面入射在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.10以下,在上述特定波长下从上述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,上述反射光散射性圆偏振光分离层中,针对在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.10以下,在上述特定波长下另一指向的散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,上述反射光散射性圆偏振光分离层中,以上述特定波长的自然光测定的雾度值大于10且55以下。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,上述反射光散射性圆偏振光分离层中,在至少一个表面侧形成上述胆甾醇型液晶相的液晶化合物进行水平取向。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,上述反射光散射性圆偏振光分离层为由包含涂布于未进行摩擦处理的膜表面的液晶化合物与空气界面取向剂的组合物形成的层。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,
上述圆偏振光分离层包含反射光非散射性圆偏振光分离层,
上述反射光非散射性圆偏振光分离层是在上述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,并选择性地使另一指向的圆偏振光反射的层,且反射光散射性圆偏振光分离层及反射光非散射性圆偏振光分离层中选择性地透射的圆偏振光的指向相同,反射光非散射性圆偏振光分离层中,在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.05以下,在上述特定波长下另一指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率为0.00以上且0.05以下。
[9]根据[8]所述的圆偏振滤光器,其中,反射光散射性圆偏振光分离层中,以上述特定波长的自然光测定的雾度值大于10且55以下,反射光非散射性圆偏振光分离层中,以上述特定波长的自然光测定的雾度值为1.0以下。
[10]根据[8]或[9]所述的圆偏振滤光器,其中,反射光非散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成。
[11]根据[8]或[9]所述的圆偏振滤光器,其中,反射光非散射性圆偏振光分离层由直线偏振光分离层与在上述特定波长下作为λ/4相位差层发挥作用的层的层叠体构成。
[12]根据[1]至[11]中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,上述特定波长在波长800nm~1500nm的范围内。
[13]根据[1]至[12]中任一项所述的圆偏振滤光器,其包含在不包含上述特定波长的波长区域的至少一部分遮断光的光遮断层。
[14]根据[12]所述的圆偏振滤光器,其包含在波长380~780nm且50nm宽度以上的波长区域遮断光的光遮断层。
[15]一种光源装置,包含[1]至[14]中任一项所述的圆偏振滤光器及能够照射上述特定波长的光的光源。
[16]一种传感器,其中,包含[1]至[14]中任一项所述的圆偏振滤光器及能够感知上述特定波长的光的受光元件。
[17]一种传感器系统,其中,包含[1]至[14]中任一项所述的圆偏振滤光器、能够照射上述特定波长的光的光源及能够感知上述特定波长的光的受光元件。
[18]一种光源装置,其中,包含[8]至[10]中任一项所述的圆偏振滤光器及能够照射上述特定波长的光的光源,
以上述光源、上述反射光非散射性圆偏振光分离层及上述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置。
[19]一种传感器,其中,包含[8]至[10]中任一项所述的圆偏振滤光器及能够感知上述特定波长的光的受光元件,以上述受光元件、上述反射光非散射性圆偏振光分离层及上述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置。
[20]一种传感器系统,其包含[8]至[10]中任一项所述的圆偏振滤光器、能够照射上述特定波长区域内的波长的光的光源及能够感知上述特定波长区域内的波长的光的受光元件,其中,
以上述光源、上述反射光非散射性圆偏振光分离层及上述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置,且
以上述受光元件、上述反射光非散射性圆偏振光分离层及上述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置。
[21]一种圆偏振滤光器的制造方法,上述圆偏振滤光器用于在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,其中,
上述圆偏振滤光器包含在上述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,并选择性地使另一指向的圆偏振光反射的圆偏振光分离层,
上述圆偏振光分离层包含反射光散射性圆偏振光分离层,
上述反射光散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成,
上述制造方法包含如下步骤:通过调整上述反射光散射性圆偏振光分离层内部的胆甾醇型液晶相的取向缺陷,在上述反射光散射性圆偏振光分离层中,与从任一面入射上述特定波长的上述指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率相比,从上述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率较大,上述散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下,上述正规反射率是在入射角5°下的测定值。
发明效果
根据本发明,提供一种可获得圆偏振度较高的圆偏振光的圆偏振滤光器及在利用圆偏振光的传感器系统中能够提高灵敏度的圆偏振滤光器。本发明的圆偏振滤光器能够应用于植物栽培中,或能够作为圆偏振光光源装置、传感器、传感器系统等的构成部件来应用。
附图说明
图1是作为圆偏振滤光器在传感器系统中的使用例而示出所检测出的对象物、光源、受光元件、圆偏振滤光器的配置例的图。
图2是表示实施例1及比较例1的波长400nm~800nm的圆偏振度的曲线图的图。
图3是表示实施例11的仅使用反射光散射性圆偏振光分离层时的左圆偏振光透射率的曲线图、仅使用非反射光散射性圆偏振光分离层时的左圆偏振光透射率的曲线图以及使用反射光散射性圆偏振光分离层及非反射性散射性圆偏振光分离层的层叠体时的左圆偏振光透射率的曲线图。
图4是示意地表示在实施例中使用的滤波器、光源、受光元件、镜的配置的图。
图5是以TEM观察来观测胆甾醇型液晶层剖面的、明部与暗部的条纹图形的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
另外,本说明书中“~”以将记载于其前后的数值作为下限值及上限值来包含的含义而使用。
并且,本说明书中,对于角度(例如“90°”等角度)及其关系(例如,“垂直”、“水平”等),视为包含在本发明所属的技术领域中所容许的误差的范围。例如,是指在小于严格的角度±10°的范围内等,与严格的角度的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。
本说明书中,对于圆偏振光表达为“选择性”时,表示右圆偏振光成分或左圆偏振光成分的任一光量比另一圆偏振光成分多。具体而言,表达为“选择性”时,光的圆偏振度优选0.3以上,更优选0.6以上,进一步优选0.8以上。实际上进一步优选为1.0。在此,圆偏振度是将光的右圆偏振光成分的强度设为IR,将左圆偏振光成分的强度设为IL时,以|IR-IL|/(IR+IL)表示的值。为了表示光的圆偏振光成分之比,本说明书中,有时使用圆偏振度。
本说明书中,对于圆偏振光表达为“指向”时,是指右圆偏振光还是左圆偏振光。关于圆偏振光的指向,定义为如下,即,以光朝向前方前进的方式观察时,电场矢量的前端随着时间的增加而顺时针旋转时为右圆偏振光,逆时针旋转时为左圆偏振光。
本说明书中,有时对胆甾醇型液晶的螺旋的扭转方向也使用“指向”这一术语。基于胆甾醇型液晶的选择反射中,胆甾醇型液晶的螺旋的扭转方向(指向)为右的情况下,反射右圆偏振光,并使左圆偏振光透射,指向为左的情况下,反射左圆偏振光,并使右圆偏振光透射。
本说明书中,关于与透光率的计算相关而必要的光强度的测定,例如为利用通常的紫外线、可见光或近红外光谱仪,将参考试料作为空气来测定的强度即可。
本说明书中,简单表达为“反射光”或“透射光”时,以包含散射光及衍射光的含义而使用。
另外,光的各波长的偏振状态能够使用安装有圆偏振片的光谱辐射亮度计或光谱仪来测定。此时,在右圆偏振片中通过后所测定的光的强度相当于IR,在左圆偏振片中通过后所测定的光的强度相当于IL。另外,白炽灯泡、汞灯、荧光灯、LED等普通光源大致发出自然光,安装于这些光源的圆偏振滤光器或制作出圆偏振光分离层的偏振的特性,例如能够利用AXOMETRICS公司制造的偏振光相位差分析装置AxoScan等来测定。
并且,还可将圆偏振滤光器安装于照度计或光谱仪上来进行测定。安装右圆偏振光透射板来测定右圆偏振光量,安装左圆偏振光透射板来测定左圆偏振光量,由此能够测定比率。
本说明书中,对于层或滤波器等的薄膜状形态的对象,称为“面”时,是表示薄膜面积的2个面的任一个面的意思,未特别提及时,并不表示厚度方向的面。“面”通常在圆偏振滤光器的使用中,与光的入射方向以更接近垂直的角度交叉。
(圆偏振滤光器的光学性质)
圆偏振滤光器为在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个透射的滤波器。本说明书中,有时将包含上述特定波长的、由圆偏振滤光器或圆偏振光分离层选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的光的波长区域称为“控制波长区域”。圆偏振滤光器可以对从任一面入射的特定波长区域的光选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射,也可仅对从任一面入射的特定波长区域的光选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射,对从另一面入射的光并不示出这种同样的选择性透射。
圆偏振滤光器包含圆偏振光分离层。由于后述的圆偏振光分离层的性质,圆偏振滤光器在上述特定波长中,选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光反射。此时,被反射的圆偏振光的指向与被透射的圆偏振光的指向不同。即,若被透射的圆偏振光的指向为右,则被反射的圆偏振光的指向为左,若被透射的圆偏振的指向为左,则被反射的圆偏振光的指向为右。
本发明的圆偏振滤光器中,与从任一面入射在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率相比,从相同面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率较大。简言之,本发明的圆偏振滤光器中,来自至少一面的透射圆偏振光的散射性低于反射圆偏振光的散射性。本发明人等在研究上述光散射性的胆甾醇型液晶层的过程中,发现了通过满足这种光学特性的结构,通过圆偏振滤光器获得的圆偏振光的圆偏振度会得到提高。以结果类推,则可考虑通过滤波器与空气的界面中的界面反射,射出逆指向的圆偏振光而圆偏振度下降的可能性,并存在通过散射反射率/正规反射率大于散射透射率/直透射率的上述结构,界面反射的影响变小的可能性。
另外,本说明书中,对于散射透射率/直透射率或散射反射率/正规反射率,表达为“更大”或“更小”等时,其差异为显著性差异,并不包含基于测定方法的制约等的误差范围的差异。关于差异是否显著,本领域技术人员能够从本说明书整体的记载及技术常识进行判断。因此,虽然并不以特定值予以限定,但通常为0.50以上,优选为0.90以上的差异即可。
本发明的圆偏振滤光器中,上述散射透射率/直透射率为0.00以上且0.10以下,优选为0.00以上且0.05以下即可。根据这种值,在用于传感器等时,能够确保适当的、特定光路中的较高的光量及圆偏振度。并且,上述散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下,优选为3.0以上且5.5以下即可。若散射反射率/正规反射率大于7.5,则存在圆偏振光分离层的透明度下降的可能性。
上述散射反射率/正规反射率及上述散射透射率/直透射率之间的关系可以以仅从圆偏振滤光器的任一面入射圆偏振光时获得的值来满足,也可以在从任意面入射圆偏振光来测定时满足。
散射透射率/直透射率、散射反射率/正规反射率分别如后述的实施例所示,是根据使用分光光度计与积分球单元来测定的值计算的值。直透射率、正规反射率通过分光光度计测定,透射率、反射率的全角度测定值能够通过分光光度计结合积分球单元来测定。直透射率为入射角0°下的测定值,关于正规反射率,为了方便测量,例如为入射角5°下的测定值即可。散射透射率能够从透射率的全角度测定值减去直透射率来计算,散射反射率能够从反射率的全角度测定值减去正规反射率来计算。为了测定任一圆偏振光的直透射率、正规反射率、透射率、反射率的全角度测定值,在光源侧设置在测定波长下作为圆偏振滤光器发挥作用的滤波器即可。
上述特定波长并无特别限定,例如,可以是红外线的波长区域内,也可以是可见光线的波长区域内,还可以是紫外线的波长区域内。红外线(红外光)是比可见光线长且比电波短的波长区域电磁波。近红外光是通常为700nm~2500nm的波长区域的电磁波。可见光线是电磁波中人眼可看到的波长的光,表示380nm~780nm的波长区域的光。紫外线是比可见光线短且比X射线长的波长区域电磁波。紫外线是与可见光线及X射线有区别的波长区域的光即可,例如为波长10~420nm的范围的光。
特定波长根据圆偏振滤光器的用途而适当选择即可。例如,在传感器系统用途中,是与在红外线相机、红外线光电传感器或红外线通信等中使用的近红外光的波长对应的波长即可。植物栽培用途中,是所使用的光源或太阳光的欲使用的波长即可。
控制波长区域可以是红外线的波长区域内,也可以是可见光线的波长区域内,还可以是紫外线的波长区域内,还可以是红外线及可见光线的波长区域、可见光线及紫外线的波长区域或横跨红外线、可见光线及紫外线的波长区域的波长区域。控制波长区域的宽度并无特别限定。例如,可包含红外线、可见光线及紫外线的波长区域的任意一个以上的全部的宽度,也可以是1nm、10nm、50nm、100nm、150nm或200nm等的波长宽度。宽度优选为50nm宽度左右以上。
圆偏振滤光器中,在控制波长区域内,使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光入射时的入射光与相同指向的圆偏振光的透光率{(所透射的圆偏振光的光强度)/(入射圆偏振光的光强度)×100}为70%以上、80%以上、90%以上、95%以上、99%以上,优选实际上为100%即可。同时在与上述相同的波长区域内,使另一指向的圆偏振光入射时的入射光与相同指向的圆偏振光的透光率{(所透射的圆偏振光的光强度)/(所入射的圆偏振光的光强度)×100}为30%以下、20%以下、10%以下、5%以下、1%以下,优选实际上为0%即可。
圆偏振滤光器相对于控制波长区域以外的波长区域的光的光学特性并无特别限定,可根据用途赋予优选特性即可。例如,将圆偏振滤光器使用于传感器系统时,有时优选在控制波长区域以外的波长区域的至少一部分具有较低的透光率。这是因为,能够大幅减少到达受光元件的感测中不必要的光(妨碍感测的光),能够提高S/N比,并降低受光元件检测出的最低光强度。此时,尤其在感测中不必要的光的波长区域中,平均透光率为50%以下、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下或5%以下等即可。
圆偏振滤光器中,优选在倾斜地通过法线方向及圆偏振滤光器的厚度方向的方向上,折射率的变化较小,且光的行进方向不发生变化。
以下,对构成圆偏振滤光器的各层进行说明。
(圆偏振光分离层)
圆偏振光分离层具有在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的功能。圆偏振光分离层还能够将从一侧面入射的特定波长的光(自然光、非偏振光)分离为右圆偏振光及左圆偏振光,并且选择性地使任一圆偏振光向另一侧面侧透射。
圆偏振光分离层选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的特定波长、或控制波长区域的宽度与针对上述圆偏振滤光器的说明中的内容相同即可。圆偏振光分离层选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的特定波长是结合圆偏振滤光器的使用形态而必要的光的波长即可,圆偏振光分离层选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的波长区域结合圆偏振滤光器的使用形态而包含必要的光的波长区域即可。
圆偏振光分离层中,对于选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的波长区域以外的光,可使其透射,也可反射,还可吸收。
(反射光散射性圆偏振光分离层)
本发明的圆偏振滤光器中的圆偏振光分离层包含反射光散射性圆偏振光分离层,所述反射光散射性圆偏振光分离层中,与在特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率相比,另一指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率较大。反射光散射性圆偏振光分离层为在上述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一指向的圆偏振光透射的层。反射光散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成,通过如后述那样调整固定有胆甾醇型液晶相的层的圆偏振光选择反射的中心波长,能够调整上述特定波长。另外,散射透射率/直透射率及散射反射率/正规反射率均为上述特定波长下的值。反射光散射性圆偏振光分离层中,相对于一个指向的特定波长(选择反射波长)的圆偏振光的反射光及透射光的散射性较大。而相对于其反向的圆偏振光,散射性较低。即,例如反射光散射性圆偏振光分离层由右螺旋的胆甾醇型液晶形成时,相对于其选择反射波长的右圆偏振光的反射圆偏振光、透射圆偏振光的散射性较大,而相对于左圆偏振光,散射性较低即可。反射光散射性圆偏振光分离层由左螺旋的胆甾醇型液晶形成时,相对于其选择反射波长的左圆偏振光的反射圆偏振光、透射圆偏振光的散射性较大,相对于右圆偏振光,散射性较低即可。
反射光散射性圆偏振光分离层中,在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.10以下,优选为0.00以上且0.05以下即可。根据这种值,在用于传感器等时,能够确保适当的、特定光路中的较高的光量及圆偏振度。并且,圆偏振光分离层中,与在上述特定波长下选择性地透射的指向相反的指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下,优选为3.0以上且5.0以下即可。通过将散射反射率/正规反射率设为7.5以下,能够防止圆偏振光分离层的透明度降低。
并且,反射光散射性圆偏振光分离层中,优选以上述特定波长的自然光测定的雾度值大于10且55以下,更优选为大于20且50以下。另外,本说明书中,雾度值为{(自然光的散射透射率)/(自然光的散射透射率+自然光的直透射率)×100(%)}。雾度值能够根据针对圆偏振光的散射透射率/直透射率等的测定如上述那样利用分光光度计及积分球单元来测定的值来计算,测定时,在光源侧不使用作为上述圆偏振滤光器发挥作用的滤波器而进行测定即可。
反射光散射性圆偏振光分离层的厚度只要在示出上述特性的范围,则并无特别限定,优选为0.8μm以上、1μm以上或4.0μm以上且100μm以下的范围、10μm以下的范围或5μm以下的范围。通过设为0.8μm以上,能够充分进行基于周期结构的选择反射,以避免透射光的偏振度下降。并且,通过设为10μm以下,能够维持偏振度。
(非反射光散射性圆偏振光分离层)
圆偏振光分离层可仅由反射光散射性圆偏振光分离层构成,也可由反射光散射性圆偏振光分离层及不具有上述反射光散射性的非反射光散射性圆偏振光分离层构成。优选在由反射光散射性圆偏振光分离层及非反射光散射性圆偏振光分离层构成的圆偏振光分离层的最外面至少包含反射光散射性圆偏振光分离层。
非反射光散射性圆偏振光分离层为在上述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射的层。非反射光散射性圆偏振光分离层与反射光散射性圆偏振光分离层的选择性地透射的圆偏振光的指向相同即可。非反射光散射性圆偏振光分离层中,在上述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.05以下,优选为0.00以上且0.03以下,另一指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率为0.00以上且0.05以下,优选为0.00以上且0.03以下即可。非反射光散射性圆偏振光分离层中,相对于一个指向的特定波长(选择反射波长)的圆偏振光的反射光及透射光的散射性实际上与相对于其相反的指向的圆偏振光的散射性相同。非反射光散射性圆偏振光分离层中,以上述特定波长的自然光测定的雾度值为3.0以下,优选为1.0以下。
非反射光散射性圆偏振光分离层的厚度优选为1.0μm以上且200μm以下的范围,更优选为4.0μm以上且150μm以下的范围。
反射光散射性圆偏振光分离层及非反射光散射性圆偏振光分离层的膜厚的总计优选为2.0μm以上且300μm以下的范围,更优选为8.0μm以上且220μm以下的范围。若为2.0μm以上,则能够充分确保基于周期结构的选择反射(选择透射)。并且,若为300μm以下,则不希望散射的指向的圆偏振光的散射变大,能够防止圆偏振度下降。
作为非反射光散射性圆偏振光分离层,使用固定有胆甾醇型液晶相的层或包含直线偏振光分离层与λ/4相位差层的层叠体即可。
(固定有胆甾醇型液晶相的层)
已知胆甾醇型液晶相示出选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光反射,并且使另一指向的圆偏振光透射的圆偏振光选择反射。胆甾醇型液晶相通常相对于从任何一个面入射的光也示出上述的圆偏振光选择反射。
作为示出圆偏振光选择反射性的薄膜,以往已知多种由包含聚合性液晶化合物的组合物形成的薄膜,对于固定有胆甾醇型液晶相的层,能够参考这种现有技术。
固定有胆甾醇型液晶相的层只要是可保持成为胆甾醇型液晶相的液晶化合物取向的层即可,代表性的为在将聚合性液晶化合物设为胆甾醇型液晶相的取向状态的基础上,通过紫外线照射、加热等进行聚合、固化,从而形成无流动性的层,同时进一步通过外场或外力改变为不产生取向形态变化的状态的层即可。另外,固定有胆甾醇型液晶相的层中,只要在层中保持有胆甾醇型液晶相的光学性质则足够,该层中的液晶性化合物可以不再示出液晶性。例如,聚合性液晶化合物可通过固化反应高分子量化而已经失去液晶性。
本说明书中,有时将固定有胆甾醇型液晶相的层称为胆甾醇型液晶层或液晶层。
固定有胆甾醇型液晶相的层示出来源于胆甾醇型液晶的螺旋结构的圆偏振光选择反射。其反射的中心波长λ依赖于胆甾醇型相中的螺旋结构的间距长度P(=螺旋的周期),遵从胆甾醇型液晶层的平均折射率n与λ=n×P的关系。因此,通过调节该螺旋结构的间距长度,能够调整表示圆偏振光选择反射的波长。即,通过调节n值与P值,例如为了在近红外光波长区域的至少一部分选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射(反射),能够设为成为中心波长λ为780nm~2000nm、优选为800nm~1500nm的波长区域,为了在可见光波长区域的至少一部分选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射(反射),能够设为成为中心波长λ为380nm~780nm的波长区域,为了在紫外光波长区域的至少一部分选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射(反射),能够设为成为中心波长λ为10~420nm、优选为200~410nm的波长区域。胆甾醇型液晶相的间距长度依赖于与聚合性液晶化合物一同使用的手性试剂的种类或其添加浓度,因此能够通过调整这些来获得所希望的间距长度。另外,对于螺旋的指向和间距的测定法,能够使用“液晶化学实验入门”日本液晶学会编Sigma出版2007年出版、46页及“液晶便览”液晶便览编集委员会丸善196页中记载的方法。
胆甾醇型液晶层的反射圆偏振光的指向与螺旋的指向一致。因此,作为圆偏振光分离层,使用螺旋的指向为右或左的任一个的胆甾醇型液晶层即可。圆偏振光分离层可以是层叠2个以上的固定有胆甾醇型液晶相的层的层,层叠时,层叠多个周期P相同且相同螺旋指向的胆甾醇型液晶层即可。通过层叠周期P相同且相同螺旋指向的胆甾醇型液晶层,能够在特定波长下提高圆偏振光选择性。层叠时,可利用粘结剂等来层叠独立制作的胆甾醇型液晶层,但优选在通过后述的方法形成的之前的胆甾醇型液晶层的表面直接涂布包含聚合性液晶化合物等的液晶组合物,并重复进行取向及固定的工序。通过这种工序,之前形成的胆甾醇型液晶层的空气界面侧的液晶分子的取向方位与在其上形成的胆甾醇型液晶层的下侧的液晶分子的取向方位一致,圆偏振光分离层的偏振特性变得良好。
并且,表示圆偏振光选择反射的选择反射带(圆偏振光反射带)的半值宽度Δλ(nm)中,Δλ依赖于液晶化合物的双折射Δn与上述间距长度P,遵循Δλ=Δn×P的关系。因此,选择反射带的宽度的控制能够通过调整Δn来进行。Δn的调整能够通过调整聚合性液晶化合物的种类或其混合比率或者控制取向固定时的温度来进行。
圆偏振光反射带的宽度(胆甾醇型液晶层的圆偏振光反射光谱图为方形,因此通常“宽度”实际上与“半值宽度Δλ”相同。)例如在可见光区域中,在通常的一种材料中为50nm~150nm左右。为了加宽控制波长区域,层叠2种以上改变周期P且反射光的中心波长不同的胆甾醇型液晶层即可。此时,也优选层叠相同螺旋的指向的胆甾醇型液晶层。
并且,还能够通过在1个胆甾醇型液晶层内,使周期P相对于膜厚方向缓慢发生变化,从而加宽控制波长区域。
(固定有胆甾醇型液晶相的层的制作方法)
以下,对能够用于圆偏振光分离层及后述的光反射层的胆甾醇型液晶层的制作材料及制作方法进行说明。
作为用于上述胆甾醇型液晶层的材料,可举出包含聚合性液晶化合物及手性试剂(光学活性化合物)的液晶组合物等。根据需要,还能够将进一步混合表面活性剂和聚合引发剂等并溶解于溶剂等的上述液晶组合物涂布于基材(支撑体、取向膜、成为下层的胆甾醇型液晶层等),胆甾醇型取向熟化之后固定化来形成胆甾醇型液晶层。
聚合性液晶化合物
聚合性液晶化合物可以是棒状液晶化合物,也可以是圆盘状液晶化合物,优选为棒状液晶化合物。
作为形成胆甾醇型液晶层的棒状聚合性液晶化合物的例子,可举出棒状向列液晶化合物。作为棒状向列液晶化合物,优选使用甲亚氨类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷甲酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二恶烷类、二苯乙炔类及环己烯基苯甲腈类。不仅能够使用低分子液晶化合物,还能够使用高分子液晶化合物。
聚合性液晶化合物通过将聚合性基导入到液晶化合物来获得。聚合性基的例子中包含不饱和聚合性基、环氧基及氮丙啶基,优选为不饱和聚合性基,尤其优选为乙烯性不饱和聚合性基。聚合性基能够通过各种方法导入到液晶化合物的分子中。聚合性液晶化合物所具有的聚合性基的个数优选为1~6个,更优选为1~3个。聚合性液晶化合物的例子包含Makromol.Chem.,190卷、2255页(1989年)、Advanced Materials5卷、107页(1993年)、美国专利第4683327号说明书、美国专利5622648号说明书、美国专利5770107号说明书、国际公开WO95/22586号公报、国际公开WO95/24455号公报、国际公开WO97/00600号公报、国际公开WO98/23580号公报、国际公开WO98/52905号公报、日本专利公开平1-272551号公报、日本专利公开平6-16616号公报、日本专利公开平7-110469号公报、日本专利公开平11-80081号公报及日本专利公开2001-328973号公报等中记载的化合物。可同时使用2种以上的聚合性液晶化合物。若同时使用2种以上的聚合性液晶化合物,则能够降低取向温度。
并且,液晶组合物中的聚合性液晶化合物的添加量相对于液晶组合物的固体成分质量(除了溶剂的质量),优选为80~99.9质量%,更优选为85~99.5质量%,尤其优选为90~99质量%。
手性试剂(光学活性化合物)
手性试剂具有感应胆甾醇型液晶相的螺旋结构的功能。关于手性化合物,根据化合物所感应的螺旋指向或螺旋间距不同,因此根据目的选择即可。
作为手性试剂,并无特别限定,能够使用公知的化合物(例如,液晶器件手册、第3章4-3项、TN、STN用手性试剂、199页、日本学术振兴会第142委员会编、1989中记载)、异山梨醇、异甘露醇衍生物。
手性试剂通常包含不对称碳原子,但也能够将不包含不对称碳原子的轴向不对称化合物或者表面不对称化合物用作手性试剂。轴向不对称化合物或表面不对称化合物的例子中包含联萘、螺烯、对环芳烷及它们的衍生物。手性试剂可具有聚合性基。手性试剂与液晶化合物均具有聚合性基时,通过聚合性手性试剂与聚合性液晶化合物的聚合反应,能够生成具有从聚合性液晶化合物衍生的重复单元及从手性试剂衍生的重复单元的聚合物。该方式中,优选聚合性手性试剂所具有的聚合性基为与聚合性液晶化合物所具有的聚合性基相同种类的基。因此,手性试剂的聚合性基也优选为不饱和聚合性基、环氧基或氮丙啶基,进一步优选为不饱和聚合性基,尤其优选为乙烯性不饱和聚合性基。
并且,手性试剂可以是液晶化合物。
手性试剂具有光致异构化基时,在进行涂布、取向之后通过光化射线等的光掩模照射,可形成与发光波长相对应的所希望的反射波长的图案,因此优选。作为光致异构化基,优选为显示光致变色(photochromic)性的化合物的异构化部位、偶氮、氧化偶氮、肉桂酰基。作为具体的化合物,能够使用日本专利公开2002-80478号公报、日本专利公开2002-80851号公报、日本专利公开2002-179668号公报、日本专利公开2002-179669号公报、日本专利公开2002-179670号公报、日本专利公开2002-179681号公报、日本专利公开2002-179682号公报、日本专利公开2002-338575号公报、日本专利公开2002-338668号公报、日本专利公开2003-313189号公报、日本专利公开2003-313292号公报中记载的化合物。
液晶组合物中的手性试剂的含量优选为聚合性液晶性化合物量的0.01摩尔%~200摩尔%,更优选为1摩尔%~30摩尔%。
聚合引发剂
液晶组合物优选含有聚合引发剂。通过紫外线照射进行聚合反应的方式中,所使用的聚合引发剂优选为能够通过紫外线照射引发聚合反应的光聚合引发剂。作为光聚合引发剂的例子,可举出α-羧基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说明书记载)、偶姻醚(美国专利第2448828号说明书记载)、α-烃取代芳香族偶姻化合物(美国专利第2722512号说明书记载)、多核醌类化合物(美国专利第3046127号、美国专利第2951758号的各说明书记载)、三芳基咪唑二聚体与P-氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书记载)、吖啶及吩嗪化合物(日本专利公开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号说明书记载)及恶二唑化合物(美国专利第4212970号说明书记载)等。
液晶组合物中的光聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物的含量,优选为0.1~20质量%,进一步优选为0.5质量%~5质量%。
交联剂
液晶组合物为了固化后的膜强度的提高、耐久性的提高而可任意含有交联剂。作为交联剂,能够适当使用通过紫外线、热、湿气等固化的交联剂。
作为交联剂,并无特别限定,能够根据目的适当选择,例如可举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯化合物;缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚等环氧化合物;2,2-双羟甲基丁醇-三[3-(1-氮杂环丙基)丙酸酯]、4,4-双(亚乙基亚氨基羧基氨基)二苯基甲烷等氮丙啶化合物;六亚甲基二异氰酸酯、缩二脲型异氰酸酯等异氰酸酯化合物;在侧链具有噁唑啉基的聚噁唑啉化合物;乙烯基三甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3-氨基丙基三甲氧基硅烷等氧基硅烷化合物等。并且,能够根据交联剂的反应性而使用公知的催化剂,并且除了提高膜强度及耐久性之外还能够提高生产率。这些可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
交联剂的含量优选为3质量%~20质量%,更优选为5质量%~15质量%。若交联剂的含量小于3质量%,则有时无法获得提高交联密度的效果,若超过20质量%,则有时会导致胆甾醇型液晶层的稳定性的下降。
取向控制剂
液晶组合物中可添加有助于稳定地或迅速地成为平面取向的胆甾醇型液晶层的取向控制剂。作为取向控制剂的例子,可举出日本专利公开2007-272185号公报的〔0018〕~〔0043〕段落等中记载的氟(甲基)丙烯酸酯系聚合物、日本专利公开2012-203237号公报的〔0031〕~〔0034〕段落等中记载的以公式(I)~(IV)表示的化合物等。
另外,作为取向控制剂,可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
液晶组合物中的取向控制剂的添加量相对于聚合性液晶化合物的总质量,优选为0.01质量%~10质量%,更优选为0.01质量%~5质量%,尤其优选为0.02质量%~1质量%。
其他添加剂
此外,液晶组合物可含有选自用于调整涂膜的表面张力并使膜厚均匀的表面活性剂及聚合性单体等各种添加剂的至少1种。并且,液晶组合物中,能够根据需要,在不会降低光学性能的范围内进一步添加聚合禁止剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定化剂、色料、金属氧化物微粒等。
胆甾醇型液晶层中,将使聚合性液晶化合物及聚合引发剂、进一步根据需要而添加的手性试剂、表面活性剂等溶解于溶剂而成的液晶组合物涂布于基材上,并进行干燥而获得涂膜,对该涂膜照射光化射线来使胆甾醇型液晶性组合物进行聚合,由此能够形成胆甾醇规则性被固定化的胆甾醇型液晶层。另外,由多个胆甾醇型液晶层构成的层叠膜能够通过重复进行胆甾醇型液晶层的制造工序来形成。
作为液晶组合物的制备中所使用的溶剂,并无特别限定,能够根据目的而适当选择,优选使用有机溶剂。
作为有机溶剂,并无特别限定,能够根据目的而适当选择,例如可举出酮类、烷基卤化物类、酰胺类、亚砜类、杂环化合物、烃类、酯类、醚类等。这些有机溶剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。这些有机溶剂中,在考虑到对环境的负荷的情况下,尤其优选酮类。
向基材上涂布液晶组合物的方法并无特别限定,能够根据目的而适当选择,例如可举出线棒涂布法、帘式涂布法、挤压涂布法、直接凹版涂布法、反向凹版涂布法、模具涂布法、旋转涂布法、浸涂法、喷涂法、滑动涂布法等。另外,还可通过将另外涂设于支撑体上的液晶组合物转印到基材上来实施。通过加热所涂布的液晶组合物,使液晶分子进行取向。加热温度优选为200℃以下,更优选为130℃以下。通过该取向处理,可获得聚合性液晶化合物在相对于薄膜面实际上垂直的方向上,以具有螺旋轴的方式进行扭转取向的光学薄膜。
使经取向的液晶化合物可进一步进行聚合即可。聚合可以是热聚合、利用光照射的光聚合的任一个,优选为光聚合。光照射优选使用紫外线。照射能量优选为20mJ/cm2~50J/cm2,更优选为100mJ/cm2~1,500mJ/cm2。为了促进光聚合反应,也可在加热条件下或氮气氛下实施光照射。照射紫外线波长优选为350nm~430nm。从稳定性观点出发,优选聚合反应率较高,优选为70%以上,更优选为80%以上。
聚合反应率能够使用IR吸收光谱来决定聚合性官能基的消耗比例。
(反射光散射性圆偏振光分离层的形成方法:散射反射率的调整方法)
本发明人等的研究结果判明,反射光散射性圆偏振光分离层的上述光学特征能够通过将胆甾醇型液晶层的结构设为液晶的倾斜角在膜的两个表面大致水平且液晶的面内取向方位为无规状态来获得。胆甾醇型液晶层的结构通过透射式电子显微镜(TEM)图像等确认层的剖面即可。此时的胆甾醇型液晶的螺旋轴在面内具有轻微波动而分布即可,自层法线的偏离为0.1°以上且10°以下,优选为2°以上且7.5°以下即可。即,在该层的内部存在多个取向缺陷,因此成为散射性层。
通过如上述那样调整胆甾醇型液晶层表面的液晶分子的倾斜角与面内取向方位,能够实现在最表面具有胆甾醇型液晶相的螺旋轴的倾斜度的结构。认为通过在最表面具有胆甾醇型液晶相的螺旋轴的倾斜度的结构,能够如上述那样使胆甾醇型液晶相的螺旋轴在面内具有轻微波动而分布。即,能够产生螺旋轴自层的法线方向的偏离。通过该螺旋轴的偏离,成为散射性的层。在该层的内部可存在多个取向缺陷。
能够如下获得胆甾醇型液晶层的最表面的螺旋轴的倾斜度。
若TEM观察胆甾醇型液晶层剖面,则能够观察到明部与暗部的条纹图形。观察为条纹图形的明部与暗部在与层面大致平行的方向上重复。在图5中示出示意图。该明部与暗部的2次重复量(2个明部及2个暗部)相当于螺旋1间距量。条纹图形的法线方向成为螺旋轴。胆甾醇型液晶层的最表面的螺旋轴的倾斜度能够作为从最表面11第1条暗部所成的线与相同侧的最表面之间的角度来获得(图5的101)。
通过以最表面的螺旋轴的倾斜度在面内发生变化的方式构成胆甾醇型液晶层,能够设为散射反射率较高的散射性层。另外,“螺旋轴的倾斜度发生变化”表示,例如在表面的任意直线上以一定间隔测定螺旋轴的倾斜度时,在直线行进方向上确认到增加及减少的状态。优选重复增加及减少,优选变化为连续性变化。
最表面可以是胆甾醇型液晶层的至少任一个(最上面或最下面),也可以是两者(最上面及最下面),优选为两者。螺旋轴的倾斜度的最大值为2°以上且20°以下即可,优选为5°以上且20°以下。
反射光散射性圆偏振光分离层在支撑体侧的预倾角优选为0度~20度的范围,更优选为0度~10度。预倾角变大则取向缺陷的密度増大及螺旋轴的倾斜角度分布变大,由此透射光的偏振度降低。并且,若支撑体侧的液晶的面内取向方位对齐,则散射性不足而透射光的偏振度的提高效果减小。
在反射光散射性圆偏振光分离层的形成中胆甾醇型液晶分子进行取向时,为了使支撑体侧的液晶分子呈大致水平(与支撑体表面平行),且降低液晶分子的取向均匀性,优选不进行涂布包含胆甾醇型液晶化合物的组合物的支撑体或取向膜表面的摩擦等取向处理。作为取向膜,能够优选使用对液晶分子赋予较小倾斜角的取向膜。为了使空气界面侧的液晶分子呈水平,优选使用前述的空气界面取向剂。
另外,本说明书中,“倾斜角”是指倾斜的液晶分子与层平面所成的角度,并且是指在液晶化合物的折射率椭圆体中最大折射率的方向与层平面所成的角度中最大的角度。因此,在具有正规光学各向异性的棒状液晶化合物中,倾斜角是指棒状液晶化合物的长轴方向即取向方向与层平面所成的角度。液晶分子的面内取向方位是指液晶分子的上述最大折射率的方向在与层平行的面内的方位。面内取向方位为无规是指,在TEM中能够确认到10%以上且20%以下的具有与面内的液晶化合物分子的面内取向方位的平均方位存在4°以上的差异的面内取向方位的液晶分子的状态。
并且,本说明书中,表达为液晶分子时,在液晶组合物中表示聚合性液晶化合物的分子,聚合性液晶化合物通过液晶组合物的固化反应而高分子化时,则表示相当于上述聚合性液晶化合物分子的部分结构。
形成胆甾醇型液晶层时聚合性液晶化合物进行取向时,位于下层侧表面的液晶分子的倾斜角优选为0°~20°的范围,更优选为0°~10°。通过将倾斜角控制为上述值,能够将取向缺陷的密度及螺旋轴的倾斜角度分布设为优选范围。
形成胆甾醇型液晶层时聚合性液晶化合物进行取向时,优选使下层侧表面的液晶分子的倾斜角(预倾角)如上述那样低,优选为水平,且为了降低液晶分子的取向均匀性,不对涂布液晶组合物的后述透明层和基材或其他胆甾醇型液晶层的表面进行摩擦等取向处理。为了使胆甾醇型液晶层的空气界面侧的液晶分子成为水平,优选使用所述水平取向剂。
(包含直线偏振光分离层与λ/4相位差层的层叠体)
作为非反射光散射性圆偏振光分离层,可使用包含直线偏振光分离层与λ/4相位差层的层叠体。在由包含直线偏振光分离层与λ/4相位差层的层叠体构成的圆偏振光分离层中,从直线偏振光分离层的面入射的光通过反射或者吸收而转换为直线偏振光,之后通过λ/4相位差层,由此转换为右圆偏振光或左圆偏振光。另一方面,当为从λ/4相位差层的光入射时,任何偏振状态的光通过最后透过的直线偏振光分离层而成为直线偏振光,尤其当入射光为圆偏振光时,通过λ/4相位差层转换为与直线偏振光分离层的透射轴平行或正交的直线偏振光,因此为了用于入射圆偏振光指向的识别,优选从λ/4相位差层侧入射光,利用出射圆偏振光时,优选从直线偏振光分离层侧入射光。
直线偏振光分离层与λ/4相位差层可通过粘结剂等贴合,也可直接相接。
(直线偏振光分离层)
作为直线偏振光分离层,使用与上述控制波长区域对应的直线偏振器即可。
直线偏振器有反射型直线偏振器和吸收型直线偏振器。
作为反射型直线偏振器,例如可举出(i)多层结构的直线偏振光反射板、(ii)层叠不同双折射的薄膜的偏振器、(iii)线栅型偏振器、(iv)偏振棱镜、(v)散射各向异性型偏振片等。
作为(i)多层结构的直线偏振光反射板,可举出层叠多个折射率互不相同的电介质薄膜而成的部件。为了制成波长选择反射膜,优选将高折射率的电介质薄膜与低折射率的电介质薄膜交替层叠多层,但并不限定于2种以上,也可以是更多种以上。
层叠数优选为2层~20层,更优选为2层~12层,进一步优选为4层~10层,尤其优选为6层~8层。若层叠数超过20层,则有时生产效率性因多层蒸镀而下降。
对于电介质薄膜的层叠顺序并无特别限定,能够根据目的而适当选择,例如在相邻的膜的折射率较高的情况下,最先层叠折射率比其低的膜。相反地,在相邻的层的折射率较低的情况下,最先层叠折射率比其高的膜。折射率是高还是低的分界线为1.8。另外,折射率是高还是低并不是绝对的,高折射率的材料中,也可存在折射率相对较大的材料和折射率相对较小的材料,可交替地使用这些材料。
作为高折射率的电介质薄膜的材料,例如可举出Sb2O3、Sb2S3、Bi2O3、CeO2、CeF3、HfO2、La2O3、Nd2O3、Pr6O11、Sc2O3、SiO、Ta2O5、TiO2、TlCl、Y2O3、ZnSe、ZnS、ZrO2等。其中,优选为Bi2O3、CeO2、CeF3、HfO2、SiO、Ta2O5、TiO2、Y2O3、ZnSe、ZnS、ZrO2,其中尤其优选为SiO、Ta2O5、TiO2、Y2O3、ZnSe、ZnS、ZrO2。
作为低折射率的电介质薄膜的材料,例如可举出Al2O3、BiF3、CaF2、LaF3、PbCl2、PbF2、LiF、MgF2、MgO、NdF3、SiO2、Si2O3、NaF、ThO2、ThF4等。其中,优选为Al2O3、BiF3、CaF2、MgF2、MgO、SiO2、Si2O3,尤其优选为Al2O3、CaF2、MgF2、MgO、SiO2、Si2O3。
另外,电介质薄膜的材料中,对于原子比并无特别限定,能够根据目的而适当选择,能够通过改变成膜时的气氛气体浓度来调整原子比。
作为电介质薄膜的成膜方法,并无特别限定,能够根据目的而适当选择,例如可举出离子电镀法、离子束等的真空蒸镀法、溅射等物理式气相沉积法(PVD法)、化学式气相沉积法(CVD法)等。这些当中,优选为真空蒸镀法、溅射法,尤其优选为溅射法。
作为溅射法,优选为成膜速率较高的DC溅射法。另外,DC溅射法中,优选使用导电性较高的材料。
并且,作为通过溅射法进行多层成膜的方法,例如有(1)用1个腔室从多个靶交替或依次成膜的单腔室法及(2)用多个腔室连续成膜的多腔室法。这些当中,从生产率及防止材料交叉污染的观点出发,尤其优选为多腔室法。
作为电介质薄膜的膜厚,以光学波长级计,优选为λ/16~λ的膜厚,更优选为λ/8~3λ/4,进一步优选为λ/6~3λ/8。
在电介质蒸镀层中传播的光在每一个电介质薄膜中,一部分光被多重反射。这些反射光发生干渉,只有由电介质薄膜的厚度及膜对于光的折射率之积决定的波长的光选择性地透射电介质蒸镀层。另外,电介质蒸镀层的中心透射波长相对于入射光具有角度依赖性,若改变入射光则能够改变透射波长。
作为(ii)层叠不同双折射的薄膜的偏振器,例如能够使用日本专利公表平9-506837号公报等中记载的偏振器。
具体而言,若在为了获得折射率关系而选择的条件下进行加工,则能够广泛地使用各种材料来形成偏振器。通常,第一的材料中的一个必须在所选择的方向上具有与第二材料不同的折射率。该折射率的不同能够通过包含薄膜的形成过程或薄膜形成之后的延伸、挤压成形或者涂布的各种方法实现。而且,优选具有类似的流变特性(例如,溶融粘度),以便能够同时挤出2个材料。
作为层叠不同双折射的薄膜的偏振器,能够使用市售品,作为该市售品,例如可举出3M Japan Limited制造的商品名:DBEF等。
(iii)线栅型偏振器为通过金属细线的双折射而使偏振光的一方透射,使另一方反射的偏振器。
线栅偏振器通过周期性排列金属丝线而成,在太赫兹波段中主要用作偏振器。为了使线栅作为偏振器发挥作用,丝线间隔必须小于入射电磁波的波长。
线栅偏振器中,等间隔排列有金属丝线。与金属丝线的长边方向平行的偏振光方向的偏振光成分在线栅偏振器中被反射,垂直的偏振光方向的偏振光成分透射线栅偏振器。
作为线栅型偏振器,能够使用市售品,作为该市售品,例如可举出Edmund OpticsCO.,Ltd制造的线栅偏振光滤波器50×50、NT46-636等。
作为吸收型直线偏振器,例如可举出(i)排列固定有具有形状各向异性的金属纳米颗粒的偏振器、(ii)排列固定有二色性色素的偏振器等。
(i)排列固定有具有形状各向异性的金属纳米颗粒的偏振器中,使纵横尺寸比较大的卤化银颗粒或银颗粒进行取向并将其固定。该偏振片为吸收在颗粒的排列方向上具有电场振动面的光,并使与其正交的方向的光透射的吸收型直线偏振片。作为属于该偏振片的偏振片,能够使用日本专利公开昭59-83951号公报、日本专利公开平2-248341号公报、日本专利公开2003-139951号公报中的偏振片。
作为(ii)排列固定有二色性色素的偏振器,可举出在PVA(聚乙烯醇)吸附碘或者掺杂2色性染料并延伸的偏振光薄膜等。在红外区域中作为偏振器时,能够对此进行部分脱水来用作聚亚乙烯。该偏振片吸收在延伸方向上具有电场振动面的光,并使与其正交的方向的光透射。
这能够通过使PVA层通过碘/碘化物等染色性组合物槽中来进行PVA层的染色之后以4~6倍的倍率延伸,从而获得二色性色素的取向。PVA向聚亚乙烯的转换可通过美国专利第2.445,555号中记载的盐酸蒸气法进行。并且,为了改善该偏振光用材料的稳定性,还进行使用包含硼酸及硼砂的水性硼酸浴来进行硼酸化的处理。作为与此相当的薄膜,可举出市售的Edmund Optics Co.,Ltd制造的近红外用直线偏振光薄膜。
直线偏振光分离层的厚度优选为0.05μm~300μm,更优选为0.2μm~150μm,进一步优选为0.5μm~100μm。
(λ/4相位差层)
λ/4相位差板的正面相位差优选为控制波长区域的波长(优选为中心波长)(例如,用于光源装置时为光源的发光波长的中心波长)的1/4的长度,或为“中心波长*n±中心波长的1/4(n为整数)”,例如若光源的发光中心波长为1000nm,则优选为250nm、750nm、1250nm、1750nm等相位差。并且,相位差的光入射角度的依赖性越小越好,在这一点上,最优选具有中心波长的1/4的长度的相位差的相位差板。
另外,正面相位差能够在KOBRA 21ADH或WR(Oji Scientific Instruments制造)中使控制波长区域内的波长的光沿薄膜法线方向入射来测定。选择测定波长时,能够手动更换波长选择滤波器或以程序等转换测定值来测定。
作为λ/4波长板,并无特别限定,能够根据目的而适当选择,例如可举出经延伸的聚碳酸酯薄膜、经延伸的降冰片烯系聚合物薄膜、含有如碳酸锶那样的具有双折射的无机颗粒并进行取向的透明薄膜、在支撑体上倾斜蒸镀无机电介质的薄膜等。并且,作为λ/4波长板,例如,可举出:(1)日本专利公开平5-27118号公报及日本专利公开平5-27119号公报中记载的相位差板,其将延迟较大的双折射性薄膜与延迟较小的双折射性薄膜以它们的光轴正交的方式层叠;(2)日本专利公开平10-68816号公报中记载的相位差板,其层叠在特定波长下成为λ/4波长的聚合物薄膜及由与其相同的材料构成且在相同波长下成为λ/2波长的聚合物薄膜,可在较宽的波长区域中获得λ/4波长;(3)日本专利公开平10-90521号公报中记载的相位差板,其通过层叠两张聚合物薄膜,可在较宽的波长区域实现λ/4波长;(4)国际公开第00/26705号小册子中记载的相位差板,其利用改性聚碳酸酯薄膜,可在较宽的波长区域中实现λ/4波长;及(5)国际公开第00/65384号小册子中记载的相位差板,其利用醋酸纤维素薄膜,可在较宽波长区域实现λ/4波长。
作为这种λ/4波长板,能够使用市售品,作为该市售品,例如可举出商品名:Pureace WR(Teijin Limited制造)等。
圆偏振光分离层能够通过将直线偏振器与λ/4波长板以该λ/4波长板的光轴相对于直线偏振片的偏振光吸收轴成为45度的方式进行贴合来制作。作为该贴合方法,例如可举出利用粘附薄膜进行辊彼此的层压的方法等。将该圆偏振片安装于发光光源时,以将直线偏振片作为靠近光源的面的方式配置后使用,由此能够进行向圆偏振光的偏振光转换。
欲加宽本发明的圆偏振滤光器的控制波长区域时,也能够使用上述相位差板,更优选使用广带域的相位差板。广带域的相位差板是遍及较广的波长范围而相位差角度成为恒定的相位差板,作为该例子,可举出:将双折射率的波长分散互不相同的相位差层,通过使其迟相轴正交来作为广带域的层叠相位差板;以分子级别使用该原理,将双折射率的波长分散互不相同的取代基,使其排列轴正交来取向形成的高分子薄膜;将相对于使用波长区域的波长(λ),相位差为λ/2的层与λ/4的层,使彼此的迟相轴以60度交叉来层叠的相位差板等。
λ/4层的厚度优选为0.2μm~300μm,更优选为0.5μm~150μm,进一步优选为1μm~80μm。
(其他层)
圆偏振滤光器可包含光遮断层、支撑体、用于上述液晶化合物进行取向的取向层、用于各层的粘结的粘结层等其他层。其他层优选均为透明且低双折射性,且与圆偏振光分离层的平均折射率(面内平均折射率)的折射率差较小。并且,优选不具有相互抵消光遮断层或圆偏振光分离层的光学性质的性质。
(光遮断层)
圆偏振滤光器可包含光遮断层。光遮断层以避免圆偏振滤光器选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的上述特定波长区域以外的光透射滤波器的方式发挥作用。光遮断层优选遮断自然光(非偏振光)。并且,优选全部遮断非偏振光、圆偏振光、直线偏振光。作为光遮断层,可举出光反射层及光吸收层。
光遮断层反射或吸收光的光波长区域的宽度并无特别限定,为10nm以上、20nm以上、30nm以上、40nm以上或50nm以上等即可。在遮断层中反射或吸收光的光波长区域在圆偏振滤光器的用途中,优选包含不必要的光的波长区域。例如在传感器中使用时,优选包含易检测感测中不必要的光(妨碍感测的光)的波长区域。
当为在传感器系统中使用的圆偏振滤光器时,光遮断层例如为在除了所使用的传感器(受光元件)的检测波长区域以外的波长区域的至少一部分,光反射性或光吸收性较高的层即可。或者在除了所使用的光源的发光波长区域或受光元件的受光区域的至少一部分中,光反射性或光吸收性较高的层即可。
例如,传感器系统中,使用近红外区域的圆偏振光时,使用在可见光区域的至少一部分,光反射性或光吸收性较高的光遮断层即可。通常用作受光元件(光检测器)的硅光电二极管具有灵敏度至在使用环境中存在最多且成为噪声的主要原因的可见光区域,因此优选光遮断层以该可见光区域为中心进行反射或光吸收。并且,光遮断层优选实际上不对圆偏振光分离层选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的近红外光波长区域的光进行反射或吸收。
光遮断层的厚度优选为2μm~500μm,更优选为5μm~300μm,进一步优选为10μm~150μm。
以下、对能够用作光遮断层的光反射层及光吸收层进行说明。
(光反射层)
根据为了光遮断而使光反射的光反射层的利用,不易产生圆偏振滤光器的温度上升,因此圆偏振滤光器的耐久性提高,易维持性能。并且,光反射层通常具有如镜那样的外观,对圆偏振滤光器的外观也带来好影响,用作传感器部件时,也易用在人眼可看到的部分。
作为光反射层的例子,可举出固定有电介质多层膜及胆甾醇型液晶相的层等。
(电介质多层膜)
电介质多层膜为相互层叠多层无机氧化物或有机高分子材料的折射率不同的透明介质性的层的膜。这些透明电介质层的至少一层构成为厚度(d)与透明电介质层的折射率(n)之积(n×d)成为应反射的光的波长(λ)的4分之1,能够对反射中心波长为λ且根据电介质层的折射率之差来决定的反射的带域宽的区域的光进行反射。通常的材料组合中,通常很难以一个周期的电介质多层膜反射所希望的所有波长区域,因此可通过层叠几种改变n×d的值的反射光的中心波长互不相同的材料,由此加宽反射的带域宽等来进行调整。关于上述透明电介质层,只要在圆偏振滤光器选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的特定波长区域中为透光性,则并无特别限定。
通常,作为电介质多层膜中的无机氧化物,可适当使用TiO2、SiO2、Ta2O5等。无机氧化物的层例如能够在玻璃、耐热性高分子薄膜的表面通过溅射法等形成。另一方面,作为有机高分子材料的例子,可举出聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、硅酮(包含硅酮聚脲等改性硅酮)等,能够依据日本专利公表平9-507308号公报等中公开的方法来制造。
(固定有胆甾醇型液晶相的层:光反射层)
作为光反射层,能够使用固定有上述胆甾醇型液晶相的层。
关于反射波长中的反射率,胆甾醇型液晶层越厚越高,但在通常的液晶材料中,例如在可见光的波长区域中,在2~8μm的厚度下饱和,并且是仅相对于单侧的圆偏振光的反射,因此反射率最大为50%。为了与圆偏振光的指向无关地进行光反射,将自然光的反射率设为50%以上,作为光反射层,能够使用层叠周期P相同且螺旋指向为右的胆甾醇型液晶层与螺旋纸指向为左的胆甾醇型液晶层的层叠体,或者由周期P相同且相同螺旋指向的胆甾醇型液晶层及配置于其之间且相对于胆甾醇型液晶层的圆偏振光反射带的中心波长具有半波长的相位差的相位差膜构成的层叠体。
(光吸收层)
作为光吸收层,能够使用在基材上涂布将颜料或燃料等着色剂分散于包含分散剂、粘合剂或单体的溶剂中的分散液而形成的层、利用染料直接对高分子基材表面进行染色的层、由包含染料的高分子材料形成的层。
作为颜料,优选使用在圆偏振滤光器选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的特定波长区域中没有吸收和散射的颜料。因此,能够适当使用在要求透明性的彩色印刷用青、品红、黄、黑的油墨或液晶显示装置和有机LED显示装置等的红色、绿色、蓝色的滤色器中使用的颜料。通过混合这些吸收的极大波长互不相同的颜料,能够形成充分地广泛吸收上述特定波长区域以外的所希望的所有波长区域的层。
染料优选使用在圆偏振滤光器选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的特定波长区域中没有吸收并且相对于曝光坚固的染料。能够使用通常的直接染料、酸性染料、盐性染料、媒染染料、分散染料、反应染料等。作为该染料型吸收层,能够使用市售的照片用滤波器IR-80、IR-82、IR-84等(FUJIFILM Corporation制造)。
(设置于圆偏振滤光器的厚度方向的面的光吸收层)
圆偏振滤光器可在厚度方向的面(侧面)具有光吸收层。作为光吸收层,能够使用与作为上述光遮断层的光吸收层相同的材料相同地制作的层,设置于厚度方向的面的光吸收层可吸收圆偏振滤光器选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一圆偏振光透射的特定波长区域的光。
厚度方向的面可以是整个面也可以是一部分。例如,圆偏振滤光器为长方形或正方形时,可以是其全部4个面,也可以仅是长方形或正方形的圆偏振滤光器的1~3个面。例如,可仅在来自侧面(厚度方向的面)的光的入射量显著的面设置光吸收层。
(支撑体)
支撑体并无特别限定。用于形成圆偏振光分离层的支撑体可以是在形成圆偏振光分离层之后剥离的临时支撑体。当支撑体为临时支撑体时,无法成为构成圆偏振滤光器的层,因此并没有上述透明性或屈折性等与光学特性相关的限制。
作为支撑体(临时支撑体),除了塑料薄膜之外,还可使用玻璃等。作为塑料薄膜的例子,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、纤维素衍生物、硅酮等。
作为支撑体的膜厚,为5μm~1000μm左右即可,优选为10μm~250μm,更优选为15μm~90μm。
(取向膜)
取向膜能够通过如下方法设置,即,有机化合物、聚合物(聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、多芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、改性聚酰胺等树脂)的摩擦处理、无机化合物的斜向蒸镀、具有微沟槽的层的形成或基于朗缪尔布洛杰特(Langmuir-Blodgett)法(LB膜)的有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、二十八烷基甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)的累积。而且,还已知有通过赋予电场、赋予磁场或光照射而产生取向功能的取向膜。尤其由聚合物构成的取向膜中,优选在进行摩擦处理的基础上在摩擦处理面涂布用于形成液晶层的组合物。上述摩擦处理能够通过利用纸、布沿一定方向将聚合物层的表面擦拭多次来实施。
也可不设置取向膜而在支撑体表面或对支撑体进行摩擦处理的表面涂布液晶组合物。
作为用于形成反射光散射性圆偏振光分离层的取向膜材料,优选进一步涂布固化丙烯酸单体、明胶、氨酯单体等的材料。例如,对包含(甲基)丙烯酸酯单体的层进行涂布固化来获得的丙烯酸层在面内为各向同性,因此若对丙烯酸层表面不进行摩擦处理而形成液晶层,则与丙烯酸层相接触的液晶的面内取向方位变得无规。因此,能够将在丙烯酸层表面涂布液晶组合物来形成的胆甾醇型液晶层作为具有取向缺陷的层。并且,若在具有取向缺陷的液晶层上形成液晶层,则能够形成同样具有取向缺陷的液晶层。
作为用于形成反射光散射性圆偏振光分离层的取向膜材料,还可使用聚酰亚胺(Nissan Chemical Industries,Limited制造的聚酰亚胺清漆的SUNEVER130等)、聚乙烯醇、聚酯、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、改性聚酰胺等的树脂等。为了形成散射反射率较高的胆甾醇型液晶层,优选对涂布液晶组合物的透明层的表面不进行摩擦处理(例如,对聚合物层的表面,利用纸或布沿一定方向擦拭来进行的摩擦处理)。
取向层的厚度优选为0.01~5μm,进一步优选为0.05~2μm。
(粘结层)
粘结层为由粘结剂形成的层即可。
作为粘结剂,从固化方式的观点出发,有热熔型、热固化型、光固化型、反应固化型、无需固化的压敏粘结型,作为各个原材料,可使用丙烯酸酯系、氨酯系、氨酯丙烯酸酯系、环氧系、环氧丙烯酸酯系、聚烯烃系、改性烯烃系、聚丙烯系、乙烯-乙烯醇系、氯乙烯系、氯丁橡胶系、氰基丙烯酸酯系、聚酰胺系、聚酰亚胺系、聚苯乙烯系、聚乙烯醇丁缩醛系等化合物。从操作性、生产率的观点出发,作为固化方式,优选为光固化型,从光学上的透明性、耐热性的观点出发,原材料优选使用丙烯酸酯系、氨酯丙烯酸酯系、环氧丙烯酸酯系等。
(圆偏振滤光器的用途)
本发明的圆偏振滤光器为在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一指向的圆偏振光透射的圆偏振滤光器。本发明的圆偏振滤光器通常能够在上述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一指向的圆偏振光反射,但本发明的圆偏振滤光器的用途优选为使用透射光的方式。作为圆偏振滤光器的用途,并无特别限定,能够用于光源装置、传感器、光学部件、植物栽培用板材(农业用板材)、投影机等。作为光源装置,可举出用于植物栽培用的光源装置、用于利用偏振光的传感器系统的光源装置。本发明的圆偏振滤光器还优选与光源与受光元件组合来用作传感器系统。作为能够在传感器系统中检测的对象物的例子,可举出透明(双折射)薄膜、镜面反射体(金属板等)上的龟裂或伤痕、镜面反射体上的异物等。作为安全性用途,可举出作为夜间的行人等人或自动门和电梯等中的动作传感器的使用。
(光源、光源装置)
作为光源,使用能够照射上述特定波长的光的光源即可。可以是光源本身射出上述特定波长的光,也可以通过滤波器等调整为能够照射上述特定波长的光。作为光源,能够使用卤素灯、钨灯、LED、LD、疝气灯、金属卤化物灯等的任一个,但在小型、发光指向性、单色光、脉冲调制适应性方面,优选为LED或LD。
组合光源及上述圆偏振滤光器而构成光源装置的情况下,优选光源装置构成为例如在框体内部具有光源,在射出光的部分配设圆偏振滤光器,经由圆偏振滤光器的光以外的光不会从光源射出。圆偏振光分离层包含非反射光散射性圆偏振光分离层时,以光源、非反射光散射性圆偏振光分离层及反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置即可。并且,光源装置具有光遮断层时,从圆偏振光分离层观察时,光遮断层可在光源侧也可在外侧,优选在外侧。
(传感器、受光元件)
作为受光元件,包含以线状排列有使用Si、Ge、HgCdTe、PtSi、InSb、PbS等半导体的光电二极管型传感器或光检测元件的检测器或引入图像的CCD或CMOS。
利用本发明的圆偏振滤光器的传感器中,使用能够检测上述特定波长的光的受光元件即可。
圆偏振滤光器例如能够配置于传感器的受光面。
圆偏振滤光器与受光元件用作一体的传感器时,优选传感器构成为在框体内部具有受光元件,在光引入部分配设圆偏振滤光器,经由圆偏振滤光器的光以外的光不会到达受光元件。圆偏振光分离层包含非反射光散射性圆偏振光分离层时,以受光元件、非反射光散射性圆偏振光分离层及反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置即可。并且,传感器具有光遮断层时,从圆偏振光分离层观察时,光遮断层可在受光元件侧也可在外侧,优选在外侧。
(圆偏振滤光器在传感器系统中的使用)
作为本发明的圆偏振滤光器在传感器系统中的使用例,将所检测的对象物、光源、受光元件、圆偏振滤光器的配置例示于图1。
配置1中,依次配置有光源、光源侧的圆偏振滤光器(本说明书中,有时称为圆偏振滤光器1。)、对象物、受光元件侧的圆偏振滤光器(本说明书中,有时称为圆偏振滤光器2。)及受光元件,检测对象物的透射光。作为此时的对象物,可考虑透明薄膜(尤其是具有双折射性的薄膜)等。例如,能够在薄膜的制造生产线中,为了检测薄膜的通过而使用。配置1中,在对象物与圆偏振滤光器1(图中的1)之间及对象物与圆偏振滤光器2(图中的1)之间分别配设有玻璃,但通过利用本发明的圆偏振滤光器,能够大幅减少来自玻璃的反射光的影响。
配置2~4为检测反射光的结构,是圆偏振滤光器1兼作圆偏振滤光器2,即圆偏振滤光器1与圆偏振滤光器2相同的结构。配置2~4中,从对象物观察时,在与圆偏振滤光器(图中的1)相同的侧面侧配置有光源及受光元件。该结构中,如图示,在受光元件与光源之间设置遮断光的层等即可,以免受光元件受到来自光源的直接的光的影响。
配置2中,示出了透明薄膜(尤其是具有双折射性的薄膜)为对象物的例子。在对象物与圆偏振滤光器之间配设有玻璃,但通过利用本发明的圆偏振滤光器,能够大幅减少来自玻璃的反射光的影响。
配置3中,检测镜面反射体上的纸。该例子为利用如下现象的例子,即,经由圆偏振滤光器(图中的1)而成为任一指向的圆偏振光的光在镜面反射体中作为另一指向的圆偏振光而被反射,因此无法透射上述圆偏振滤光器而到达受光元件,但利用纸进行漫反射的光包含能够透射上述圆偏振滤光器的光成分。
配置4中,示出了作为对象物检测镜面反射体的异物或龟裂的例子,检测(感测)的原理与配置3相同。
配置5为检测反射光的结构,是对圆偏振滤光器1与圆偏振滤光器2使用不同薄膜的例子。这种使用例中,光源(图中的2)及圆偏振滤光器1(图中的1)可一体化而构成光源装置,受光元件(图中的3)及圆偏振滤光器2(图中的1)可一体化而构成传感器。图示的例子中,配置5中对人进行检测。例如,通过这种配置适当检测夜间的行人或电梯内的人。
另外,圆偏振滤光器中,由于胆甾醇型液晶层的性质,存在圆偏振度变得最高的光路,因此使用本发明的圆偏振滤光器时,为了更加提高圆偏振度或为了提高传感器的精度,优选根据需要调整相对于圆偏振滤光器的光源和受光元件的位置或对象物的位置。
实施例
以下,举出实施例对本发明进行进一步具体说明。以下的实施例所示的材料、试药、物质量及其比例、操作等能够在不脱离本发明宗旨的范围内适当进行变更。因此,本发明的范围并不受以下实施例的限定。
[实施例1]
在玻璃基板上以0.2μm的厚度涂布Nissan Chemical Industries,Limited制造的聚酰亚胺清漆的SUNEVER130,之后以250℃加热1个小时,从而形成附带取向膜的基板。在该表面,以干燥后的干膜的厚度成为4.4μm的方式,在室温下利用线棒涂布表1所示的涂布液A-1。在室温下将涂布层干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃利用FUSIONCOMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得实施例1的圆偏振滤光器。
[实施例2~4]
调节线棒的支数及溶剂量,使干燥后的干膜的厚度成为2.7μm、1.8μm、1.0μm,除此以外与实施例1相同地分别获得了实施例2~4的圆偏振滤光器。
[实施例5]
在与实施例1相同地制作的附带取向膜的玻璃基板上,以干燥后的干膜的厚度成为5.0μm的方式,在室温下利用线棒涂布表1所示的涂布液A-2。在室温下将涂布层干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃利用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,由此固定胆甾醇型液晶层,从而获得圆偏振光分离层。
在作为可见光吸收层的FUJIFILM Corporation制造的IR80薄膜上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布DIC Corporation制造的UV固化型粘结剂Exp.U12034-6。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与在上述中制作的圆偏振光分离层的液晶层侧的面,之后以30℃利用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射。之后,从成为圆偏振光分离层的支撑体的玻璃板上剥离附带可见光吸收层的圆偏振光分离层,从而获得实施例5的圆偏振滤光器。
[实施例6]
将与实施例5相同地制作的附带可见光吸收层的圆偏振光分离层安装于塑料制的圆形的滤波器座,在其圆偏振光分离层侧,在距圆偏振光分离层1mm的距离处设置厚度1.1mm的玻璃板,从而获得实施例6的附带玻璃罩的圆偏振滤光器。
[实施例7]
将与实施例1相同地制作的圆偏振光分离层安装于塑料制的圆形的滤波器座,将使厚度1.1mm的玻璃板以间隙成为1mm的方式平行对置的一组玻璃板设置于距圆偏振光分离层1mm的距离处,从而获得实施例7的附带玻璃罩的圆偏振滤光器。
[比较例1]
对取向膜表面进行了摩擦处理,除此以外与实施例1相同地获得了比较例1的圆偏振滤光器。
[比较例2]
对取向膜表面进行了摩擦处理,除此以外与实施例5相同地获得了比较例2的圆偏振滤光器。
[比较例3]
将与比较例2相同地制作的附带可见光吸收层的圆偏振光分离层安装于塑料制的圆形的滤波器座,在其圆偏振光分离层侧,在距圆偏振光分离层1mm的距离处设置厚度1.1mm的玻璃板,从而获得了比较例3的附带玻璃罩的圆偏振滤光器。
[比较例4]
对取向膜表面进行摩擦处理,未粘结可见光吸收层的IR80,除此以外与实施例5相同地获得了比较例4的圆偏振滤光器。
[比较例5]
将与比较例1相同地制作的圆偏振光分离层安装于塑料制的圆形的滤波器座,在其圆偏振光分离层侧,在距圆偏振光分离层1mm的距离处设置厚度1.1mm的玻璃板,从而获得了比较例5的附带玻璃罩的圆偏振滤光器。
(直透射率、5°正规反射率、散射透射率、散射反射率的测定)
关于直透射率、5°正规反射率,在JASCO制造的分光光度计V-670上组合绝对反射率测定单元ARV474S型来进行测定,关于透射、反射的全角度测定值,在V-670上组合积分球单元ISN723型来进行测定。直透射率为入射角0°、反射率为入射角5°下的测定值,散射率从积分球的全角度测定值减去直透射率、正规反射率来算出。
对左圆偏振光的直透射率、5°正规反射率、散射透射率、散射反射率进行测定时,在光源侧设置如下部件来进行测定,即,在Edmund Optics CO.,LTD制造的近红外用直线偏振光薄膜上,以高速轴与偏振薄膜的吸收轴在面内所成的角度成为45度的方式固定EdmundOptics CO.,LTD制造的消色差波长板。此时,从光源侧依次设置偏振薄膜、波长板来进行测定。此时,使偏振片来到光入射侧来测定Circular Polarizance,由此确认成为左圆偏振片(使左圆偏振光透射的偏振片)的情况。
对右圆偏振光的直透射率、5°正规反射率、散射透射率、散射反射率进行测定时,在光源侧设置如下部件来同样进行测定,即,在Edmund Optics CO.,LTD制造的近红外用直线偏振光薄膜上,相对于上述固定位置将Edmund Optics CO.,LTD制造的消色差波长板旋转90°并固定。
(圆偏振度的测定)
测定实施例1~7、比较例1~5的圆偏振滤光器的圆偏振度。如下进行了圆偏振度的测定,针对选择反射波长在400nm~800nm的范围的试料(实施例1~4、7、比较例1、5),在从圆偏振光分离层侧入射测定光的配置中利用AXOMETRIX公司的AxoScan,以5nm的波长步长测定圆偏振度(Circular Polarizance)。另一方面,如下进行了选择反射波长不在该波长区域的试料的圆偏振度的测定,利用可见紫外近红外的透射型光谱仪,将组合相对于选择反射波长为四分之一波长的相位差板与直线偏振片的圆偏振片设置于检测器侧,分别测定透射光中包含的左右圆偏振光成分的光强度。另外,测定时,以光的透射率成为最大的方式调整了试料滤波器相对于光源及检测器的倾斜度。将测定出的最大圆偏振度的结果示于表2。并且,将实施例1及比较例1的波长400nm~800nm的圆偏振度的曲线图示于图2。
(作为光电传感器用的圆偏振滤光器的性能评价)
将实施例1~7、比较例1~5的圆偏振滤光器、镜、光源(Kyosemi Corporation制造的KED880S4)、受光元件(SHINKO DENSHI CO.LTD.制造的KS1364)配置成如图4所示。另外,滤波器中,针对具有可见光吸收层的滤波器,配置成圆偏振光分离层相对于可见光吸收层成为镜侧,针对具有玻璃罩的滤波器,配置成玻璃罩成为镜侧。从光源经由滤波器对镜照射中心波长880nm的非偏振光,并以受光元件感知来自镜的反射光透射上述滤波器的光来进行了评价。另外,测定时,在设置有滤波器的状态下,以在镜位置检测的光强度变得最大的方式调整了镜的倾斜度及位置。将在没有滤波器的状态下测定的光强度的值设为100,校正设置滤波器来测定的值来进行了评价。值越低越表示有效果。
评价基准如下。暗室在完全遮断光的状态下进行测定,明室在点亮白炽灯的状态下进行测定。将结果示于表2。
AA:0~3
A:3~10
B:10~25
C:25~50
D:50~100
E:100以上
[化学式1]
化合物1
化合物2
化合物3
[表1]
[比较例11]
为了使液晶取向,对FUJIFILM Corporation制造的PET实施摩擦处理,在处理面,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表3所示的涂布液A-1。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃利用FUSIONCOMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了液晶层。若在不具有取向缺陷的液晶层上形成液晶层,则成为同样不具有取向缺陷的液晶层,因此在该液晶层上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-2,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,形成第2层液晶层,从而获得了非反射光散射性圆偏振光分离层。利用偏振显微镜确认到该非反射光散射性圆偏振光分离层不具有取向缺陷。之后,剥离成为了非反射光散射性圆偏振光分离层的支撑体的FUJIFILM Corporation制造的PET,从而获得了比较例11的圆偏振滤光器。
[实施例11]
在FUJIFILM Corporation制造的PET面,以干燥后的干膜的厚度成为8μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表4所示的涂布液B。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃利用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了丙烯酸层。在该丙烯酸层上不实施摩擦处理,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式在室温下涂布了表3所示的涂布液A-1,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,从而获得了液晶层。若在具有取向缺陷的液晶层上形成液晶层,则成为同样具有取向缺陷的液晶层,因此在该液晶层上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-2,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,形成第2层液晶层,从而获得了反射光散射性圆偏振光分离层。利用偏振显微镜确认到该反射光散射性圆偏振光分离层具有取向缺陷。
反射光散射性圆偏振光分离层、非反射光散射性圆偏振光分离层的贴合
在上述中制作的反射光散射性圆偏振光分离层的液晶层侧的面,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了DIC Corporation制造的UV固化型粘结剂Exp.U12034-6。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与在比较例11中制作的非反射光散射性圆偏振光分离层的液晶层侧的面,之后以30℃利用FUSION COMMUNICATIONSCORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射。之后,剥离成为了反射光散射性圆偏振光分离层、非反射光散射性圆偏振光分离层的支撑体的FUJIFILMCorporation制造的PET,从而获得了实施例11的圆偏振滤光器。
[实施例12]
在FUJIFILM Corporation制造的PET面,以干燥后的干膜的厚度成为8μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表4所示的涂布液B。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃利用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了丙烯酸层。在该丙烯酸层上不实施摩擦处理,以干燥后的干膜的厚度成为4.5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-1,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,从而获得了液晶层。在该液晶层上,以干燥后的干膜的厚度成为4.5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-2,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,形成第2层液晶层,从而获得了反射光散射性圆偏振光分离层。
以与实施例11相同的方法贴合在上述中制作的反射光散射性圆偏振光分离层与和在比较例11中制作的非反射光散射性圆偏振光分离层相同的非反射光散射性圆偏振光分离层,从而获得了实施例12的圆偏振滤光器。
[比较例12]
在FUJIFILM Corporation制造的PET面,以干燥后的干膜的厚度成为8μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表4所示的涂布液B。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃利用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了丙烯酸层。在该丙烯酸层上不实施摩擦处理,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-3,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,从而获得了液晶层。在该液晶层上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-4,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,形成第2层液晶层,从而获得了反射光散射性圆偏振光分离层。
以与实施例11相同的方法贴合在上述中制作的反射光散射性圆偏振光分离层与和在比较例11中制作的非反射光散射性圆偏振光分离层相同的非反射光散射性圆偏振光分离层,从而获得了比较例12的圆偏振滤光器。
[比较例13]
在比较例11中获得的非反射光散射性圆偏振光分离层的液晶层侧的面上,以干燥后的干膜的厚度成为10μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表5所示的涂布液C。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃用FUSIONCOMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射。之后,剥离成为了非反射光散射性圆偏振光分离层的支撑体的FUJIFILMCorporation制造的PET,从而获得了比较例13的圆偏振滤光器。
[实施例13]
在FUJIFILM Corporation制造的PET面,以干燥后的干膜的厚度成为8μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表4所示的涂布液B。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了丙烯酸层。在该丙烯酸层上不实施摩擦处理,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-5,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,从而获得了液晶层。在该液晶层上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-6,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,形成第2层液晶层,从而获得了反射光散射性圆偏振光分离层。
在已实施摩擦处理的FUJIFILM Corporation制造的PET的摩擦处理面,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了表3所示的涂布液A-5。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛中加热2分钟,之后以30℃用FUSION COMMUNICATIONSCORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了液晶层。在该液晶层上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下涂布表3所示的涂布液A-6,之后与上述相同地进行干燥、加热、UV照射,形成第2层液晶层,从而获得了非反射光散射性圆偏振光分离层。
以与实施例11相同的方法贴合在上述中制作的反射光散射性圆偏振光分离层与非反射光散射性圆偏振光分离层,从而获得了实施例13的圆偏振滤光器。
[实施例14]
在已实施摩擦处理的FUJIFILM Corporation制造的PET上的摩擦处理面,以2000rpm的转速旋转涂布了表6所示的涂布液D。将涂布层在室温下干燥30秒之后,在85℃的气氛下加热2分钟,之后以30℃用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而形成了相位差膜。
对于该相位差膜的相位差,利用Axometrix公司的AxoScan,在400nm~800nm的范围内进行了测定,利用这些值通过外插法求出880nm下的相位差的结果,为220nm的相位差。
在该膜的相位差膜表面,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了DIC Corporation制造的UV固化型粘结剂Exp.U12034-6。以液晶分子的取向轴与偏振片的吸收轴在面内所成的角度成为45度的方式,贴合Edmund Optics Co.,Ltd制造的近红外用直线偏振光薄膜,从而形成了非反射光散射性圆偏振光分离层。针对该非反射光散射性圆偏振光分离层,利用上述的AxoScan,使偏振片来到光入射侧,并测定CircularPolarizance,由此确认到成为右圆偏振片的情况。
以与实施例11相同的方法,在上述中制作的非反射光散射性圆偏振光分离层的相位差膜的面上,贴合和在实施例11中制作的反射光散射性圆偏振光分离层相同的反射光散射性圆偏振光分离层,从而获得了实施例14的圆偏振滤光器。
[实施例15]
在实施例11中制作的反射光散射性圆偏振光分离层的液晶层侧的面上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了DIC Corporation制造的UV固化型粘结剂Exp.U12034-6。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与在实施例11中制作的圆偏振滤光器的非反射光散射性圆偏振光分离层侧的面,之后以30℃用FUSION COMMUNICATIONSCORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射。之后,剥离成为了反射光散射性圆偏振光分离层的支撑体的FUJIFILM Corporation制造的PET,从而获得了实施例15的圆偏振滤光器。
[实施例16]
在FUJIFILM Corporation制造的IR80上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了DIC Corporation制造的UV固化型粘结剂Exp.U12034-6。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与在实施例11中制作的圆偏振滤光器的非反射光散射性圆偏振光分离层侧的面,之后以30℃用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了滤波器。之后,在上述中制作的滤波器的FUJIFILM Corporation制造的IR80侧,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了DIC Corporation制造的UV固化型粘结剂Exp.U12034-6。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与在实施例11中制作的圆偏振滤光器的非反射光散射性圆偏振光分离层侧的面,之后以30℃用FUSION COMMUNICATIONS CORPORATION制造的D阀(灯90mW/cm),以输出功率60%进行6~12秒的UV照射,从而获得了实施例16的圆偏振滤光器。
[实施例17]
在实施例16中制作的圆偏振滤光器上的单面,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了Toagosei Company,Limited制造的粘着剂Arontack S-1511改。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与厚度0.3mm的丙烯酸板(Nitto JushiKogyo Co.,Ltd.制造的平板(编号001))。之后,在另一侧的面上,以干燥后的干膜的厚度成为5μm的方式,在室温下利用线棒涂布了Toagosei Company,Limited制造的粘着剂Arontack S-1511改。以避免气泡进入的方式贴合该涂布面与厚度0.4mm的丙烯酸板(NittoJushi Kogyo Co.,Ltd.制造的平板(编号001)),从而获得了实施例17的圆偏振滤光器。
(圆偏振光透射率的测定)
在波长范围700nm~1100nm内进行了仅针对实施例11的反射光散射性圆偏振光分离层、仅针对非反射光散射性圆偏振光分离层、以及针对反射光散射性圆偏振光分离层及非反射光散射性圆偏振光分离层的层叠体的圆偏振光透射率的测定。层叠体中,从非反射光散射性圆偏振光分离层的面入射测定光。如下进行了测定,使用在JASCO制造的分光光度计V-670上组合绝对反射率测定单元ARV474S型的部件,在光源侧设定如下部件,即,在Edmund Optics CO.,LTD制造的近红外用直线偏振光薄膜上,以高速轴与偏振薄膜的吸收轴在面内所成的角度成为45度的方式固定Edmund Optics CO.,LTD制造的消色差波长板,并以10nm的波长步长,测定直透射率。此时,从光源侧依次设置为偏振薄膜、波长板来进行了测定。此时,使偏振片来到光入射侧,并测定Circular Polarizance,由此确认到成为右圆偏振片(使右圆偏振光透射的偏振片)的情况。另外,测定时,以圆偏振光分离层相对于光轴成为90°的方式调整了位置。将测定出的圆偏振光透射率的结果示于图3。
薄膜评价方法
针对所制作的实施例11~17及比较例11~13的圆偏振滤光器的各个反射光散射性圆偏振光分离层、反射光非散射性圆偏振光分离层,通过以下项目进行了评价。
(2-1)直透射率、5°正规反射率、散射透射率、散射反射率:
与上述的实施例1~7、比较例1~5的圆偏振滤光器的直透射率、5°正规反射率、散射透射率、散射反射率的测定相同地进行了测定。
(作为光电传感器用的圆偏振滤光器的性能评价)
将所制作的实施例11~17及比较例11~13的圆偏振滤光器、镜、光源(KyosemiCorporation.制造的KED880S4)、受光元件(SHINKO DENSHI CO.LTD.制造的KS1364)配置成如图4所示。另外,将滤波器配置成,针对实施例11~14、比较例12、13,反射光散射性圆偏振光分离层成为镜侧,针对实施例17,0.4mm的丙烯酸板成为镜侧。(实施例15、16为表里对称的层叠结构,因此哪一面成为镜侧均可。)
从光源经由滤波器对镜照射中心波长880nm的非偏振光,并通过受光元件感知来自镜的反射光透射上述滤波器的光来进行了评价。另外,测定时,以在设置有滤波器的状态下,在镜位置检测的光强度变得最大的方式调整了镜的倾斜度及位置。将在没有滤波器的状态下测定的光强度的值作为100,校正设置滤波器后测定的值来进行了评价。为了防止外力干扰,在完全遮断周围的光的状态下进行了测定。
评价基准如下。将结果示于表7。
A:0~5
B:6~15
C:16~100
[表3]
涂布液(A)
[表4]
涂布液B
[表5]
涂布液C
[表6]
涂布液D
[化学式2]
化合物12:日本专利公开2005-99248中记载的化合物
R1 | R2 | X |
O(CH2)2O(CH2)2(CF2)6F | O(CH2)2O(CH2)2(CF2)6F | NH |
化合物13
化合物14
即使在整个面设置玻璃的结构中,圆偏振度也得到提高,因此认为通过使用本发明的圆偏振滤光器,透射为了保护圆偏振滤光器而设置的盖玻片或塑料制的窗材等的光的圆偏振度进一步下降的问题也能够得到大幅改善。
符号说明
1-圆偏振滤光器,2-光源,3-受光元件(检测器),4-对象物,5-透明玻璃,6-遮光层。
Claims (21)
1.一种圆偏振滤光器,其用于在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,其中,
所述圆偏振滤光器包含圆偏振光分离层,其在所述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,并选择性地使另一指向的圆偏振光反射,
所述圆偏振光分离层包含反射光散射性圆偏振光分离层,
所述反射光散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成,且
所述圆偏振滤光器中,与从任一面入射在所述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率相比,在所述特定波长下从所述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率较大,所述散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下,所述正规反射率是在入射角5°下的测定值。
2.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述反射光散射性圆偏振光分离层在内部具有胆甾醇型液晶相的取向缺陷,且
与所述特定波长的所述指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率相比,针对另一指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率较大。
3.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述圆偏振滤光器中,从任一面入射在所述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.10以下,在所述特定波长下从所述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下。
4.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述反射光散射性圆偏振光分离层中,针对在所述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.10以下,在所述特定波长下另一指向的散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下。
5.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述反射光散射性圆偏振光分离层中,以所述特定波长的自然光测定的雾度值大于10且55以下。
6.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述反射光散射性圆偏振光分离层中,在至少一个表面侧形成所述胆甾醇型液晶相的液晶化合物进行水平取向。
7.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述反射光散射性圆偏振光分离层为由包含涂布于未进行摩擦处理的膜表面的液晶化合物与空气界面取向剂的组合物形成的层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的圆偏振滤光器,其中,
所述圆偏振光分离层包含反射光非散射性圆偏振光分离层,
所述反射光非散射性圆偏振光分离层是在所述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,并选择性地使另一指向的圆偏振光反射的层,且反射光散射性圆偏振光分离层及反射光非散射性圆偏振光分离层中选择性地透射的圆偏振光的指向相同,反射光非散射性圆偏振光分离层中,在所述特定波长下选择性地透射的指向的圆偏振光的散射透射率/直透射率为0.00以上且0.05以下,在所述特定波长下另一指向的圆偏振光的散射反射率/正规反射率为0.00以上且0.05以下。
9.根据权利要求8所述的圆偏振滤光器,其中,
反射光散射性圆偏振光分离层中,以所述特定波长的自然光测定的雾度值大于10且55以下,反射光非散射性圆偏振光分离层中,以所述特定波长的自然光测定的雾度值为1.0以下。
10.根据权利要求8所述的圆偏振滤光器,其中,
反射光非散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成。
11.根据权利要求8所述的圆偏振滤光器,其中,
反射光非散射性圆偏振光分离层由直线偏振光分离层与在所述特定波长下作为λ/4相位差层发挥作用的层的层叠体构成。
12.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其中,
所述特定波长在波长800nm~1500nm的范围内。
13.根据权利要求1所述的圆偏振滤光器,其包含在不包含所述特定波长的波长区域的至少一部分遮断光的光遮断层。
14.根据权利要求12所述的圆偏振滤光器,其包含在波长380~780nm且50nm宽度以上的波长区域遮断光的光遮断层。
15.一种光源装置,其包含权利要求1至14中任一项所述的圆偏振滤光器及能够照射所述特定波长的光的光源。
16.一种传感器,其包含权利要求1至14中任一项所述的圆偏振滤光器及能够感知所述特定波长的光的受光元件。
17.一种传感器系统,其包含权利要求1至14中任一项所述的圆偏振滤光器、能够照射所述特定波长的光的光源及能够感知所述特定波长的光的受光元件。
18.一种光源装置,其包含权利要求8至10中任一项所述的圆偏振滤光器及能够照射所述特定波长的光的光源,
以所述光源、所述反射光非散射性圆偏振光分离层及所述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置。
19.一种传感器,其包含权利要求8至10中任一项所述的圆偏振滤光器及能够感知所述特定波长的光的受光元件,以所述受光元件、所述反射光非散射性圆偏振光分离层及所述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置。
20.一种传感器系统,其包含权利要求8至10中任一项所述的圆偏振滤光器、能够照射所述特定波长区域内的波长的光的光源及能够感知所述特定波长区域内的波长的光的受光元件,其中,
以所述光源、所述反射光非散射性圆偏振光分离层及所述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置,并且
以所述受光元件、所述反射光非散射性圆偏振光分离层及所述反射光散射性圆偏振光分离层的顺序配置。
21.一种圆偏振滤光器的制造方法,所述圆偏振滤光器用于在特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,其中,
所述圆偏振滤光器包含在所述特定波长下选择性地使右圆偏振光或左圆偏振光的任一个指向的圆偏振光透射,并选择性地使另一指向的圆偏振光反射的圆偏振光分离层,
所述圆偏振光分离层包含反射光散射性圆偏振光分离层,
所述反射光散射性圆偏振光分离层由固定有胆甾醇型液晶相的层构成,
所述制造方法包含如下步骤:通过调整所述反射光散射性圆偏振光分离层内部的胆甾醇型液晶相的取向缺陷,在所述反射光散射性圆偏振光分离层中,与从任一面入射所述特定波长的所述指向的圆偏振光时的散射透射率/直透射率相比,从所述面入射另一指向的圆偏振光时的散射反射率/正规反射率较大,所述散射反射率/正规反射率为2.0以上且7.5以下,所述正规反射率是在入射角5°下的测定值。
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