CN105700050A - 光学部件及具有光学部件的图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学部件,其是在基板上具有由反射材料构成的点部的光学部件,来自点部的反射光的强度大。此外,提供数据输入的感度良好的图像显示装置作为能够进行数据输入的图像显示装置。本发明涉及光学部件及具有上述光学部件的图像显示装置,所述光学部件具有基板和与上述基板的表面接触的点部,上述点部由具有胆甾醇型结构的液晶材料构成,上述点部具有波长选择反射性,且在显示上述波长选择反射性的波长下将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射。
Description
技术领域
本发明涉及光学部件及具有光学部件的图像显示装置。
背景技术
对于用电子笔等在图像显示装置的显示器上进行手写而输入数据的系统的必要性近年来高涨。专利文献1中公开了在透明基板上印刷了由含有选择反射红外线的具有胆甾醇型结构的液晶材料的透明油墨构成的点部图案而得到的透明片材。本透明片材可以安装于显示器装置中,与具备检测来自上述点部图案的反射光的红外线传感器和红外线照射部的电子笔组合而用于上述的系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-165385号公报
专利文献2:日本特开2011-154215号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1中公开的点部图案中的点部的直径小至100μm。并且认为,今后,为了输入更纤细的手写数据,也要求更小的点部图案。因此,为了使电子笔内的传感器充分地检测来自各点部的反射光,期望各点部的反射光强度更强。专利文献1中,通过使上述胆甾醇型结构的螺旋轴方向与透明基板的表面的法线所成的倾角在至少0~45度的范围内分布,从而能够形成具有宽的读取角度的红外线反射图案印刷透明片材。但是,如上述那样使倾角分布而成的结构由于仅仅使光扩散,所以并非提高反射光的强度。
本发明的课题是提供一种光学部件,其是在基板上具有由反射材料构成的点部的光学部件,来自点部的反射光的强度大。本发明的课题进一步还提供作为能够进行数据输入的图像显示装置数据输入的感度良好的图像显示装置。
用于解决问题的手段
作为反射材料,当使用具有胆甾醇型结构的液晶材料时,由于该液晶材料具有仅将右圆偏振光或左圆偏振光中的任一者反射的圆偏振光选择反射特性,所以点部的特定波长下的反射率最大也只是达到50%以下。即,没有被反射的圆偏振光透射而消失。专利文献1的[0011]中对以下内容进行了公开:利用仅将右圆偏振光或左圆偏振光中的任一者反射的圆偏振光选择反射,组合圆偏振光滤光器而进行检测,来改善来自胆甾醇型结构的反射光与背景光的SN比。但是,这也不过是SN比的改善,并非是使来自胆甾醇型结构的反射光的绝对强度增加。因此,本发明人们尝试使用具有胆甾醇型结构的液晶材料来形成将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射的点部图案,从而完成了本发明。
关于将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射的具有胆甾醇型结构的液晶材料,例如专利文献2等中有关于包含将右圆偏振光反射的层和将左圆偏振光反射的层的红外光反射板的公开。但是,点部形状的具有胆甾醇型结构的液晶材料的形成与由具有胆甾醇型结构的液晶材料构成的层(膜)的形成,从液晶分子的取向的控制等观点出发技术的不同点较多,无法直接应用专利文献2中记载的方法。并且,具有将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射的点部的光学部件至本申请提出时是未知的。
即,本发明提供下述的[1]~[14]。
[1]一种光学部件,其是光学部件,
其具有基板和与上述基板的表面接触的点部,
上述点部由具有胆甾醇型结构的液晶材料构成,
上述点部具有波长选择反射性,
上述点部在显示上述波长选择反射性的波长下将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射。
[2]根据[1]所述的光学部件,其中,上述点部针对相对于上述基板的法线的角度为0度的入射光及相对于上述基板的法线的角度为27度的入射光这两者,将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射。
[3]根据[1]或[2]所述的光学部件,其中,上述点部包含螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构和螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构。
[4]根据[3]所述的光学部件,其中,上述点部包含在上述基板的法线的方向上自上述基板侧起依次以层状包含螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构、螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构的部位,上述基板与螺旋的扭转方向为右的上述胆甾醇型结构彼此直接接触,并且螺旋的扭转方向为右的上述胆甾醇型结构与螺旋的扭转方向为左的上述胆甾醇型结构彼此直接接触。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的光学部件,其中,在上述基板的表面以图案状具有多个上述点部。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的光学部件,其中,上述点部的直径为20~200μm。
[7]根据[1]~[5]中任一项所述的光学部件,其中,上述点部的直径为70~150μm。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的光学部件,其中,上述点部的最大高度除以上述点部的直径而得到的值为0.16~0.30。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的光学部件,其中,在上述点部的端部,上述点部的表面与上述基板所成的角度为33度~62度。
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的光学部件,其中,上述液晶材料为将含有液晶化合物及手性剂的液晶组合物固化而得到的材料。
[11]根据[1]~[10]中任一项所述的光学部件,其中,上述点部具有在红外光区域中具有中心波长的波长选择反射性。
[12]根据[11]所述的光学部件,其中,上述点部具有在波长800~950nm下具有中心波长的波长选择反射性。
[13]根据[1]~[12]中任一项所述的光学部件,其是透明的。
[14]一种图像显示装置,其具有[13]所述的光学部件。
发明效果
根据本发明,可以提供新型的光学部件。本发明的光学部件可以安装于例如图像显示装置的显示器中,作为用于利用电子笔等在显示器上进行手写而输入数据的光学部件使用。通过本发明的光学部件的利用,能够提高数据输入时的感度。
附图说明
图1是示意性表示本发明的光学部件的一例的截面图的图。
图2是将本发明的光学部件作为安装于图像显示装置(能够进行图像显示的显示器装置)的表面或前方的片材使用的系统的概略图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
本说明书中所谓“~”以包含其前后记载的数值作为下限值及上限值的意思使用。
本说明书中,例如,“45度”、“平行”、“垂直”或“正交”等角度若没有特别记载,则是指与严格的角度的差异为低于5度的范围内。与严格的角度的差异优选为低于4度,更优选为低于3度。
本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”以“丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的任一者或两者”的意思使用。
本说明书中,关于各数值、数值范围及定性的表达(例如,“同一”等表达),解释为表示包含本技术领域中一般被允许的误差的数值、数值范围及性质。特别是本说明书中,所谓“全部”、“都”或“整面”等时,除了为100%的情况以外,包含技术领域中一般被允许的误差范围,例如包含99%以上、95%以上或90%以上的情况。
可见光是电磁波中人眼可见的波长的光,表示380nm~780nm的波长区的光。非可见光是低于380nm的波长区或超过780nm的波长区的光。
红外光中的近红外光是780nm~2500nm的波长区的电磁波。紫外光是波长为10~380nm的范围的光。
本说明书中递归反射是指入射的光沿入射方向被反射的反射。
本说明书中,“极角”是指相对于基板的法线的角度。
本说明书中,所谓点部的表面时,是指与基板相反侧的点部的表面或界面,是指不与基板接触的面。另外,在点部的端部并不妨碍点部的表面与基板接触。
本说明书中所谓透明时,具体而言只要光线透射率为50%以上即可,只要为70%以上即可,优选为85%以上。光线透射率设为通过JISA5759中记载的方法求出的可见光线透射率。即,通过以分光光度计测定380nm~780nm的透射率,乘以由CIE(国际照明委员会)日光D65的分光分布、CIE明顺应标准比视感度的波长分布及波长间隔得到的权重系数并进行加权平均,从而求出可见光线透射率。
本说明书中,“雾度”是指使用日本电色工业株式会社制的雾度计NDH-2000测定的值。
理论上,雾度是指以以下式子表示的值。
(380~780nm的自然光的散射透射率)/(380~780nm的自然光的散射透射率+自然光的平行光线透射率)×100%
散射透射率是可以使用分光光度计和积分球单元,由所得到的全方位透射率减去平行光线透射率而算出的值。平行光线透射率基于使用积分球单元测定的值时,为0度时的透射率。
<光学部件>
光学部件包含基板及形成于其表面的点部、即与基板表面接触的点部。与基板表面接触的点部是与基板表面直接接触的点部。
光学部件的形状没有特别限定,例如,只要为薄膜状、片材状、或板状即可。图1中示意性示出本发明的光学部件的一例的截面图。在该一例中,点部1与由支撑体3及基底层4构成的基板2的基底层侧的表面接触,进一步按照覆盖点部1的方式在基板的点部形成面侧设置有外涂层5。
本发明的光学部件根据用途在可见光区域中可以为透明,也可以为非透明,但优选为透明。
本发明的光学部件的雾度优选为5%以下,更优选为3%以下,特别优选为2%以下。
<基板>
本发明的光学部件中包含的基板作为用于在表面形成点部的基材发挥功能。
基板优选在点部将光反射的波长下光的反射率低,优选不含在点部将光反射的波长下将光反射的材料。
此外,基板优选在可见光区域中为透明。此外,基板可以进行着色,但优选不进行着色、或者着色少。进而基板的折射率优选为1.2~2.0左右,更优选为1.4~1.8左右。这都是为了例如在光学部件被用于显示器的前面的用途的光学部件等中,不会使显示器中显示的图像的视觉辨认性下降。
基板的厚度只要根据用途而选择即可,没有特别限定,但只要为5μm~1000μm左右即可,优选为10μm~250μm,更优选为15μm~150μm。
基板可以为单层,也可以为多层。作为为单层时的基板的例子,可列举出玻璃、三乙酰纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚氯乙烯、丙烯酸、聚烯烃等。作为为多层时的基板的例子,可列举出包含上述的为单层时的基板的例子中的任一者等作为支撑体、且在上述支撑体的表面设置有其他层的基板等。
作为其他层的例子,可列举出设置于支撑体与点部之间的基底层。基底层优选为树脂层,特别优选为透明树脂层。作为基底层的例子,可列举出用于调整形成点部时的表面形状的层、用于改善与点部的粘接特性的层、用于调整形成点部时的聚合性液晶化合物的取向的取向层等。此外,基底层优选在点部将光反射的波长下光的反射率低,优选不包含在点部将光反射的波长下将光反射的材料。此外,基底层优选为透明。进而基底层的折射率优选为1.2~2.0左右,更优选为1.4~1.8左右。基底层也优选为通过直接涂布于支撑体表面的含有聚合性化合物的组合物的固化而得到的热固化性树脂或光固化性树脂。作为聚合性化合物的例子,可列举出(甲基)丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯单体等非液晶性的化合物。
基底层的厚度没有特别限定,但优选为0.01~50μm,进一步优选为0.05~20μm。
基板表面或基底层也可以在形成点部前进行表面加工。例如,为了形成所期望的形状的点部、或形成所期望的点部图案,也可以进行亲水性处理、凸凹形状的形成等。
<点部>
本发明的光学部件包含与基板表面接触的点部。形成点部的基板表面可以为基板的两面,也可以为一面,但优选为一面。
点部只要在基板表面形成1个或2个以上即可。2个以上的点部可以在基板表面彼此接近地形成许多,点部的总表面积可以达到基板的点部形成侧表面的面积的50%以上、60%以上、70%以上等。在该情况等中,点部的选择反射性等光学特性实质上也可以成为光学部件整体、特别是点部形成表面整面的光学特性。另一方面,2个以上的点部也可以在基板表面彼此分离地形成许多,点部的总表面积可以达到基板的点部形成侧表面的面积的低于50%、30%以下、10%以下等。在该情况等中,光学部件的点部形成表面侧的光学特性也可以作为基板的光学特性与点部的光学特性的对比能够确认。
多个点部以图案状形成,也可以具有提示信息的功能。例如,通过按照能够提供以片材状形成的光学部件中的位置信息的方式形成,光学部件可以安装于显示器中,作为能够进行数据输入的片材使用。
点部以图案状形成时,例如,在形成多个直径为20~200μm的点部的情况下,只要基板面的每个2mm四方的正方形平均包含10个~100个、优选为15个~50个、进一步优选为20个~40个的点部即可。
在基板表面具有多个点部时,点部的直径、形状可以全部相同,也可以包含彼此不同的点部,为了由各点部得到均匀的反射光,优选为相同。例如,打算形成同一直径及形状的点部,则优选在相同条件下形成的点部。
本说明书中,对点部进行说明时,其说明可以对本发明的光学部件中的全部点部适用,包含所说明的点部的本发明的光学部件允许包含因本技术领域中允许的误差或错误等而不符合该说明的点部。
[点部的形状]
点部的形状没有特别限定,但优选从基板法线方向看时为圆形。圆形可以不为正圆,只要为大致圆形或椭圆形即可。例如,也可以为多个圆各稍微错开地重合的形状。对于点部,所谓中心时,是指该圆形的中心或重心。当在基板表面具有多个点部时,点部的形状可以相同也可以不同,但优选为相同、或至少类似。
点部的直径优选为20~200μm,更优选为70~150μm。当点部不为圆形时,点部的直径设为与圆形近似地测定或算出的值。
点部的直径可以通过在以激光显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等显微镜得到的图像中,测定从端部(点部的边儿或边界部)至端部为止的直线即通过点部的中心的直线的长度而获得。另外,点部的数目、点部间距离也可以利用激光显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等显微镜图像来确认。
点部优选包含具有在自点部的端部朝向中心的方向上连续地增加至最大高度的高度的部位。本说明书中,有时将上述部位称为倾斜部或曲面部。即,点部优选包含高度自点部的端部向着中心增加的倾斜部或曲面部等。
另外,本说明书中,关于点部,所谓“高度”时,是指“从点部的表面的点至基板的点部形成侧表面为止的最短距离”。此外,当基板上具有凹凸时,将点部的端部中的基板面的延长作为上述点部形成侧表面。最大高度是上述高度的最大值,例如,是从点部的顶点至基板的点部形成侧表面为止的最短距离。点部的高度可以由利用激光显微镜的焦点位置扫描、或使用SEM或TEM等显微镜得到的点部的截面图进行确认。
作为包含上述的倾斜部或曲面部的结构的例子,可列举出使基板侧为平面的半球形状、将该半球形状的上部与基板大致平行地切断并进行平坦化的形状(球台形状)、使基板侧为底面的圆锥形状、将该圆锥形状的上部与基板大致平行地切断并进行平坦化的形状(圆锥梯形形状)及能够与它们中的任一者近似的形状等。它们中,优选使基板侧为平面的半球形状、将该半球形状的上部与基板大致平行地切断并进行平坦化的形状、将使基板侧为底面的圆锥形状的上部与基板大致平行地切断并进行平坦化的形状及能够与它们中的任一者近似的形状。另外,上述半球形状不仅包含使包含球的中心的面为平面的半球的形状,而且包含将球任意地切断成2个而得到的球缺形状中的任一者。
提供点部的最大高度的点部表面的点只要位于半球形状或圆锥形状的顶点、或者位于如上述那样与基板大致平行地切断并平坦化的面上即可。也优选平坦化的面状的点全部提供点部的最大高度。还优选点部的中心提供最大高度。
点部的最大高度除以点部的直径而得到的值(最大高度/直径)优选为0.16~0.30。特别是在使基板侧为平面的半球形状、将该半球形状的上部与基板大致平行地切断并平坦化的形状、将使基板侧为底面的圆锥形状的上部与基板大致平行地切断并平坦化的形状等点部的高度自点部的端部起连续地增加而达到最大高度、并且中心显示最大高度的形状中,优选满足上述条件。最大高度/直径更优选为0.18~0.28。
此外,点部的表面与上述基板(基板的点部形成侧表面)所成的角度(例如平均值)优选为33度~62度,更优选为35度~60度。通过为这样的角度,可以制成以适合于后述的光学部件的用途的光的入射角显示高的递归反射性的点部。
上述角度可以由利用激光显微镜的焦点位置扫描、或使用SEM或TEM等显微镜得到的点部的截面图进行确认,但本说明书中,在包含点部的中心且与基板垂直的面的截面图的SEM图像中测定基板与点部表面的接触部分的角度。
[点部的光学性质]
本发明的光学部件中的点部具有波长选择反射性,在显示波长选择反射性的波长下,将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射。
本发明的光学部件中的点部通过将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射,从而对被照射的光(通常为自然光(无偏振光))的反射效率良好,在同样的条件下能够提供更强的反射光。
点部显示选择反射性的光没有特别限定,例如,可以为红外光、可见光、紫外光等中的任一者。例如,在将光学部件贴附于显示器中,作为用于在显示器装置上直接手写而输入数据的光学部件使用时等,为了对显示器图像没有影响,点部显示选择反射性的光的波长优选为非可见光区的波长,更优选为红外光区的波长,特别优选为近红外光区的波长。例如,优选在来自点部的反射光谱中,能够确认在750~2000nm的范围、优选为800~1500nm的范围具有中心波长的反射波长频带。上述反射波长也优选根据由组合使用的光源照射的光的波长或摄像元件(传感器)所感知的光的波长来选择。
点部优选在可见光区域中为透明。此外,点部也可以进行着色,但优选不着色、或者着色少。这都是为了例如在光学部件被用于显示器的前面的情况下,不会使显示器中显示的图像的视觉辨认性下降。
[胆甾醇型结构]
点部由具有胆甾醇型结构的液晶材料构成。
已知胆甾醇型结构在特定的波长下显示选择反射性。选择反射的中心波长(反射峰波长)λ依赖于胆甾醇型结构中的螺旋结构的螺距P(=螺旋的周期),依据胆甾醇型液晶的平均折射率n与λ=n×P的关系。因此,通过调节该螺旋结构的螺距,能够调节选择反射波长。由于胆甾醇型结构的螺距依赖于在形成点部时与聚合性液晶化合物一起使用的手性剂的种类、或其添加浓度,通过调整它们,能够获得所期望的螺距。
关于螺距的调整,在富士胶片研究报告No.50(2005年)p.60-63中有详细的记载。关于螺旋的扭转方向或螺距的测定法,可以利用《液晶化学实验入门》日本液晶学会编、シグマ出版2007年出版、46页及《液晶便览》液晶便览辑编委员会丸善196页中记载的方法。
胆甾醇型结构利用扫描型电子显微镜(SEM)作为明部与暗部的条纹图案被观测到。该明部与暗部的重复2次部分(明部2个及暗部2个)相当于螺旋1螺距部分。因此,螺距可以由SEM截面图进行测定。上述条纹图案的各线的法线为螺旋轴方向。
关于显示选择反射的选择反射带(圆偏振光反射带)的半值幅Δλ(nm),Δλ依赖于液晶化合物的双折射Δn和上述螺距P,依据Δλ=Δn×P的关系。因此,选择反射带的宽度的控制可以调整Δn来进行。Δn的调整可以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。反射波长频带的半值幅根据本发明的光学部件的用途来调整,例如只要为50~500nm即可,优选为100~300nm即可。
此外,胆甾醇型结构所显示的选择反射光为圆偏振光选择性,1种胆甾醇型结构的选择反射光为右圆偏振光或左圆偏振光。反射光为右圆偏振光、或者为左圆偏振光取决于胆甾醇型结构的螺旋的扭转方向。当胆甾醇型结构的螺旋的扭转方向为右时将右圆偏振光反射,当螺旋的扭转方向为左时将左圆偏振光反射。胆甾醇型结构的螺旋的扭转方向一般依赖于后述的液晶组合物中的手性剂,使用诱发的螺旋的扭转方向为右的手性剂可以形成螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构,使用诱发的螺旋的扭转方向为左的手性剂可以形成螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构。
在本发明的光学部件中,点部只要包含螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构和螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构即可。螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构与螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构在点部中以怎样的方式包含均可,但为了制成至少相对于基板的法线方向将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射的结构,优选包含在基板的法线的方向上以层状包含两种胆甾醇型结构的部位。此时,只要任一种胆甾醇型结构均包含相对于基板的法线方向呈40度~0度、优选为30度~0度、更优选为20度~0度的角度的螺旋轴即可。作为上述的一例,可列举出在与胆甾醇型结构点部的表面接触的部分配置一种胆甾醇型结构、在其内侧配置另一种胆甾醇型结构的结构。也可以是螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构及螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构自点部的表面起交替地以3~10层左右的层状形成。顺序没有限定,但优选按照与基板表面直接接触的方式形成的胆甾醇型结构为螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构。螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构及螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构优选在点部内邻接的层彼此互相直接接触。
[点部中的胆甾醇型结构]
在点部内,胆甾醇型结构的螺旋轴与点部表面优选为50度~90度的范围的角度的范围。上述角度更优选为60度~90度的范围,进一步优选为70度~90度的范围。在点部的表面胆甾醇型结构的螺旋轴与表面所成的角度优选为70度~90度的范围。
关于胆甾醇型结构的螺旋轴,在以扫描型电子显微镜(SEM)观测点部的截面时,位于各暗部所形成的线的法线方向上。在点部的表面胆甾醇型结构的螺旋轴与表面所成的角度为自点部的表面起第1根的暗部所形成的线的法线与上述表面所成的角度。当表面为曲线时,只要以表面作为上述截面中的表面的切线求出角度即可。特别是通过在上述的倾斜部或曲面部中也满足上述的角度,对于从与基板的法线方向成角度的方向入射至点部的光也能够显示高的递归反射性,并且对于从与基板的法线方向成角度的方向入射至点部的光也能够将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射。例如,按照点部的形状,对于以极角27度入射至点部的光,优选对于以45度入射至点部的光,也显示高的递归反射性,且能够将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射。其中,入射至点部的光的极角表示即将入射至点部之前的光的极角,如后所述,当光学部件具有后述的外涂层时等,有时与入射至光学部件的入射光侧最表面的光的极角不同。本发明的光学部件即使是不具有外涂层的形态,也能够至少在极角27度以内将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射。
胆甾醇型结构可以将胆甾醇型液晶相固定而获得。将胆甾醇型液晶相固定而得到的结构只要是变成胆甾醇型液晶相的液晶化合物的取向得以保持的结构即可,典型地,只要是将聚合性液晶化合物成为胆甾醇型液晶相的取向状态后,通过紫外线照射、加热等进行聚合、固化,形成没有流动性的层,同时,还通过外场或外力变化为取向形态不会产生变化的状态的结构即可。另外,在将胆甾醇型液晶相固定而得到的结构中,只要胆甾醇型液晶相的光学性质得以保持即足够,液晶化合物也可以不再显示液晶性。例如,聚合性液晶化合物也可以通过固化反应而高分子量化,已经丧失液晶性。
[液晶组合物]
作为用于形成胆甾醇型结构的材料,可列举出含有液晶化合物及手性剂的液晶组合物。液晶化合物优选为聚合性液晶化合物。
含有聚合性液晶化合物的液晶组合物也可以进一步含有表面活性剂或聚合引发剂等。
(聚合性液晶化合物)
聚合性液晶化合物可以为棒状液晶化合物,也可以为圆盘状液晶化合物,但优选为棒状液晶化合物。
作为形成胆甾醇型液晶层的棒状的聚合性液晶化合物的例子,可列举出棒状向列型液晶化合物。作为棒状向列型液晶化合物,优选使用甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯基酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯基酯类、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、苯基二噁烷类、二苯乙炔类及烯基环己基苯甲腈类。不仅可以使用低分子液晶化合物,也可以使用高分子液晶化合物。
聚合性液晶化合物可以通过将聚合性基团导入到液晶化合物中而获得。聚合性基团的例子中,包含不饱和聚合性基团、环氧基及氮杂环丙烷基,优选不饱和聚合性基团,特别优选烯键式不饱和聚合性基团。聚合性基团可以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团的个数优选为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)、AdvancedMaterials5卷、107页(1993年)、美国专利第4683327号说明书、美国专利第5622648号说明书、美国专利第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、日本特开平1-272551号公报、日本特开平6-16616号公报、日本特开平7-110469号公报、日本特开平11-80081号公报、日本特开2001-328973号公报、日本特开2014-198815号公报及日本特开2014-198814号公报等中记载的化合物。也可以将2种以上的聚合性液晶化合物并用。若并用2种以上的聚合性液晶化合物,则能够使取向温度下降。
作为聚合性液晶化合物的具体例子,可列举出下述式(1)~(11)所示的化合物。
[化学式1]
[化学式2]
(化合物(11)中,X1为2~5(整数)。)
此外,作为上述以外的聚合性液晶化合物,可以使用日本特开昭57-165480号公报中公开的那样的具有胆甾醇型相的环式有机聚硅氧烷化合物等。进而,作为上述的高分子液晶化合物,可以使用将呈液晶的液晶基元(mesogen)基导入主链、侧链、或主链及侧链的这两个位置而得到的高分子、将胆甾醇基导入侧链而得到的高分子胆甾醇型液晶、日本特开平9-133810号公报中公开的那样的液晶性高分子、日本特开平11-293252号公报中公开的那样的液晶性高分子等。
此外,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(除溶剂以外的质量)优选为75~99.9质量%,更优选为80~99质量%,特别优选为85~90质量%。
(手性剂(光学活性化合物))
手性剂具有诱发胆甾醇型液晶相的螺旋结构的功能。手性化合物由于根据化合物所诱发的螺旋的扭转方向或螺旋螺距不同,所以只要根据目的来选择即可。
手性剂所诱发的螺旋螺距有时作为手性剂将液晶扭转的力的指标,以HTP(HelicalTwistingPower,螺旋扭转力)表示。HTP可以由以含有手性剂和液晶性化合物的液晶组合物形成的胆甾醇型液晶层的选择反射波长λ和平均折射率n及所加的手性剂浓度C(质量%)利用式HTP=n/(λ×0.01×C)而算出。
作为手性剂,没有特别限制,可以使用公知的化合物(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、异二缩甘露醇衍生物。
手性剂一般含有不对称碳原子,但不含有不对称碳原子的轴性不对称化合物或面性不对称化合物也可以作为手性剂使用。轴性不对称化合物或面性不对称化合物的例子中,包含联萘、螺旋烃、二聚对二甲苯及它们的衍生物。手性剂也可以具有聚合性基团。当手性剂和液晶化合物均具有聚合性基团时,通过聚合性手性剂与聚合性液晶化合物的聚合反应,能够形成具有由聚合性液晶化合物衍生的重复单元和由手性剂衍生的重复单元的聚合物。在该方式中,聚合性手性剂所具有的聚合性基团优选为与聚合性液晶化合物所具有的聚合性基团同种的基团。因此,手性剂的聚合性基团也优选为不饱和聚合性基团、环氧基或氮杂环丙烷基,进一步优选为不饱和聚合性基团,特别优选为烯键式不饱和聚合性基团。
此外,手性剂也可以为液晶化合物。
在手性剂具有光异构化基的情况下,由于在涂布、取向后通过活性光线等的光掩模照射,能够形成与发光波长对应的所期望的反射波长的图案,所以优选。作为光异构化基,优选显示光色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,可以使用日本特开2002-80478号公报、日本特开2002-80851号公报、日本特开2002-179668号公报、日本特开2002-179669号公报、日本特开2002-179670号公报、日本特开2002-179681号公报、日本特开2002-179682号公报、日本特开2002-338575号公报、日本特开2002-338668号公报、日本特开2003-313189号公报、日本特开2003-313292号公报中记载的化合物。
作为手性剂的具体例子,可列举出以下的式(12)所表示的化合物。
[化学式3]
式中,X为2~5(整数)。
液晶组合物中的手性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%。
(表面活性剂)
液晶组合物也可以含有表面活性剂。作为表面活性剂,例如可列举出有机硅系表面活性剂及氟系表面活性剂,优选氟系表面活性剂。
作为表面活性剂的具体例子,可列举出日本特开2014-119605的[0082]~[0090]中记载的化合物、日本特开2012-203237号公报的段落〔0031〕~〔0034〕中记载的化合物、日本特开2005-99248号公报的[0092]及[0093]中例示的化合物、日本特开2002-129162号公报的[0076]~[0078]及[0082]~[0085]中例示的化合物、日本特开2007-272185号公报的段落〔0018〕~〔0043〕等中记载的氟(甲基)丙烯酸酯系聚合物等。
另外,作为表面活性剂,可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。
作为氟系表面活性剂,特别优选日本特开2014-119605的[0082]~[0090]中记载的通式(I)所示的化合物。
液晶组合物中的表面活性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%,特别优选为0.02质量%~1质量%。
(聚合引发剂)
在液晶组合物中含有聚合性化合物的情况下,优选含有聚合引发剂。在通过紫外线照射来进行聚合反应的方式中,使用的聚合引发剂优选为能够通过紫外线照射来引发聚合反应的光聚合引发剂。光聚合引发剂的例子中,可列举出α-羰基化合物(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)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说明书记载)、吖啶及吩嗪化合物(日本特开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号说明书记载)及噁二唑化合物(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%~12质量%。
(交联剂)
液晶组合物为了提高固化后的膜强度、提高耐久性,可以任意地含有交联剂。作为交联剂,可以适宜使用通过紫外线、热、湿气等而固化的物质。
作为交联剂,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可列举出例如三羟甲基丙烷三(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;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二缩水甘油醚等环氧基化合物;2,2-双羟基甲基丁醇-三[3-(1-氮杂环丙烷基)丙酸酯]、4,4-双(亚乙基亚氨基羰基氨基)二苯基甲烷等氮杂环丙烷化合物;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;侧链上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烷氧基硅烷化合物等。此外,根据交联剂的反应性可以使用公知的催化剂,除了膜强度及耐久性提高以外,还能够使生产率提高。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。
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%。若交联剂的含量低于3质量%,则有时得不到交联密度提高的效果,若超过20质量%,则有时会使胆甾醇型液晶层的稳定性下降。
(其他的添加剂)
作为点部形成方法,采用后述的喷墨法的情况下,为了得到一般所要求的油墨物性,也可以使用单官能聚合性单体。作为单官能聚合性单体,可列举出丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸异丁基酯、丙烯酸异辛基酯、丙烯酸异癸基酯、丙烯酸辛基/癸基酯等。
此外,在液晶组合物中,根据需要,可以在不使光学性能等下降的范围内进一步添加阻聚剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定化剂、色材、金属氧化物微粒等。
(溶剂)
液晶组合物在形成点部时,优选制成液体使用。
液晶组合物也可以含有溶剂。作为溶剂,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,但优选使用有机溶剂。
作为有机溶剂,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可列举出例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类、卤代烷烃类、酰胺类、亚砜类、杂环化合物、烃类、酯类、醚类等。它们可以单独使用1种,也可以将2种以上并用。它们中,在考虑对环境的负荷的情况下,特别优选酮类。上述的单官能聚合性单体等上述的成分也可以作为溶剂发挥功能。
[点部的形成方法]
通过将上述液晶组合物应用于基板上,干燥后根据需要进行固化,能够在基板表面形成点部。
液晶组合物向基板上的应用优选通过打滴来进行。将多个点部应用于基板上时,只要进行以液晶组合物作为油墨的印刷即可。作为印刷法,没有特别限定,可以采用喷墨法、凹版印刷法、柔性印刷法等,特别优选喷墨法。点部的图案形成也可以应用公知的印刷技术来形成。
(打滴)
对于作为应用于基板上的方法特别优选的打滴,以下进行说明。
打滴优选每1个点部进行2次以上。通过2次以上的打滴,能够将含有彼此诱发的螺旋的扭转方向不同的手性剂的液晶组合物以彼此分离的状态为了形成1个点部而应用于基板上。第2次以后的液晶组合物的打滴只要对照之前刚打滴的液晶组合物在基板上的位置进行即可。
本发明人们发现,在形成点部时,若液晶组合物在已经被打滴的部位再次进行打滴,则点部的形状不会与之前形成的形状相似地变大,而是相对于从基板法线方向看到的大小,高度方向容易增加。若高度方向增加,则能够以大的最大高度得到自表面起依次存在由互不相同的液晶组合物构成的2层以上的胆甾醇型结构的点部,能够形成对于大的极角的入射光也将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射的点部。即,例如,能够形成如上述那样相对于极角27度或45度的入射光也将右圆偏振光及左圆偏振光这两者反射的点部。
在第2次以后的打滴中,在将所含的手性剂所诱发的螺旋的扭转方向与之前刚打滴的液晶组合物不同的液晶组合物进行打滴时,优选在打滴之前,使完成打滴的液晶组合物干燥。此外,在液晶组合物包含聚合性液晶化合物的情况下更优选使其干燥及固化。能够防止诱发互不相同的扭转方向的手性剂变得难以混合、作为手性剂的效果抵消而变得无法形成胆甾醇型结构。具有在打滴于固化后的液晶组合物的表面的液晶组合物中液晶化合物分子的取向良好的倾向。从该观点出发,优选将含有螺旋的扭转方向更容易控制且诱发的螺旋的扭转方向为右的手性剂的液晶组合物先打滴到基板表面,使该液晶组合物干燥、固化后,在其表面打滴含有所诱发的螺旋的扭转方向为左的手性剂的液晶组合物。
对于1个点部的形成,打滴只要为2次以上即可,优选为2~200次,更优选为2~100次,进一步优选为2~80次,特别优选为2~50次。
在进行3次以上的打滴的情况下,也可以反复利用同一组成的液晶组合物进行打滴。在利用与之前刚打滴的液晶组合物同一组成的液晶组合物进行打滴时,可以在之前刚打滴的液晶组合物的干燥前进行也可以在干燥后进行。此外,在液晶组合物含有聚合性液晶化合物的情况下,可以在之前刚打滴的液晶组合物的固化前进行也可以在固化后进行。
作为使用含有聚合性液晶化合物的液晶组合物时的点部形成的步骤,可例示出以下步骤。以下,为含有液晶组合物1与液晶组合物2所诱发的螺旋的扭转方向不同的手性剂的液晶组合物。
第1例
(1)在不包含干燥、固化工序的情况下在基板上进行1~20次液晶组合物1的打滴。
(2)进行所打滴的液晶组合物1的干燥。
(3)打滴1~100次与液晶组合物1不同的液晶组合物2。
(4)进行所打滴的液晶组合物2的干燥、液晶组合物1及液晶组合物2整体的固化。
第2例
(1)在不包含干燥、固化工序的情况下在基板上进行1~20次液晶组合物1的打滴。
(2)进行所打滴的液晶组合物1的干燥、固化。
(3)打滴1~100次与液晶组合物1不同的液晶组合物2。
(4)进行所打滴的液晶组合物2的干燥、固化。
在上述第1例、第2例中,液晶组合物2的打滴数只要为液晶组合物1的打滴数的例如3~8倍即可,只要为5倍左右即可。
也可以将上述第1例~第2例中的任1个重复进行2次以上,也可以将选自由上述第1例~第2例组成的组中的任2个以上组合。
在上述的例子中,优选打滴于基板表面的液晶组合物1含有所诱发的螺旋的扭转方向为右的手性剂,液晶组合物2含有所诱发的螺旋的扭转方向为左的手性剂。
在液晶组合物1和液晶组合物2中,液晶化合物的种类或浓度也可以不同。
关于相对于之前打滴的液晶组合物的位置或位置图案在同一位置打滴第2次以后的液晶组合物的技术,可以应用印刷技术领域中公知的定位(alignment)法。
每打滴一次的液晶组合物量(油墨量)只要为每1点部例如为1pL~20pL即可,优选为2pL~10pL,更优选为5pL~6pL。对于每1点部,所打滴的液晶组合物的总量例如只要为2pL~1200pL即可,优选为10pL~600pL,更优选为50pL~500pL,进一步优选为100pL~400pL。
(液晶组合物的干燥)
应用于基板表面的液晶组合物只要根据需要进行干燥即可。为了干燥,或者在干燥后,也可以进行加热,只要在干燥或加热的工序中液晶组合物中的液晶化合物发生取向,形成胆甾醇型液晶相即可。在进行加热时,加热温度优选为200℃以下,更优选为130℃以下。
在点部形成的过程中进行多次的干燥的情况下,这些条件可以彼此相同,也可以不同。
(液晶组合物的固化)
当液晶组合物含有聚合性液晶化合物时,只要通过液晶组合物的固化,使取向后的聚合性液晶化合物聚合即可。固化只要通过光照射或加热进行即可,优选利用光照射的固化。光照射优选采用紫外线。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,也可以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250nm~430nm。从稳定性的观点出发聚合反应率优选较高,优选为70%以上,更优选为80%以上。关于聚合反应率,可以使用IR吸收光谱来确定聚合性的官能团的消耗比例。
在点部形成的过程中进行多次的固化时,这些条件可以彼此相同,也可以不同。
<外涂层>
光学部件也可以包含外涂层。外涂层只要设置于基板的形成点部的面、即点部接触的面侧即可,优选将光学部件的表面进行平坦化。
外涂层没有特别限定,但优选折射率为1.4~1.8左右的树脂层。为了避免将光学部件在图像显示装置等显示器表面作为输入片材等输入介质使用时的来自图像显示装置的图像光的散射,外涂层与由液晶材料构成的点部的折射率的差异优选为0.2以下。更优选为0.1以下即可。由液晶材料构成的点部的折射率为1.6左右,但通过使用折射率为1.4~1.8左右的外涂层,能够减小实际入射至点部的光的极角。例如,当使用折射率为1.6的外涂层,使光以极角45度入射至光学部件中时,实际入射至点部的极角可以设为27度左右。因此,通过使用外涂层,能够扩大光学部件显示递归反射性的光的极角,即使是点部的表面与基板所成的角度小的点部,也能够以更宽的范围获得高的递归反射性。此外,外涂层也可以具有作为防反射层、粘合剂层、粘接剂层、硬涂层的功能。
作为外涂层的例子,可列举出将含有单体的组合物涂布于基板的接触点部的面侧,其后将涂布膜固化而得到的树脂层等。树脂没有特别限定,只要考虑对基板、形成点部的液晶材料的密合性等来选择即可。例如,可以使用热塑性树脂、热固性树脂、紫外线固化性树脂等。从耐久性、耐溶剂性等方面出发,优选通过交联而固化的类型的树脂,特别优选能够在短时间内固化的紫外线固化性树脂。作为可以用于形成外涂层的单体,可列举出(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮、聚羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、己二醇(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯等。
外涂层的厚度没有特别限定,只要考虑点部的最大高度来决定即可,只要为5μm~100μm左右即可,优选为10μm~50μm,更优选为20μm~40μm。厚度是从没有点部的部分的基板的点部形成表面至位于相对的面的外涂层表面为止的距离。
<光学部件的用途>
作为本发明的光学部件的用途,没有特别限定,可以作为各种反射部件使用。
例如,在基板表面彼此接近地形成许多点部的形态的光学部件可以作为仅将特定波长的圆偏振光反射的递归反射体使用。
以图案状具有点部的光学部件例如通过将图案作为给予位置信息的代码化的点部图案来形成,可以制成与将手写信息数字化而输入信息处理装置的电子笔等输入机构组合使用的输入介质。按照使用时从输入机构照射的光的波长成为点部显示反射的波长的方式,调制形成点部的液晶材料而使用。具体而言只要通过上述的方法调整胆甾醇型结构的螺旋螺距即可。
本发明的光学部件也可以在液晶显示器等显示器表面作为输入片材等输入介质使用。此时,光学部件优选为透明。光学部件也可以直接、或介由其他薄膜等粘接于显示器表面,并与显示器一体化,例如也可以能够装卸地安装于显示器表面。此时,本发明的光学部件中的点部显示选择反射的光的波长区优选与显示器所发出的光的波长区不同。即,点部优选在非可见光区域具有选择反射性,且显示器不发出非可见光,以使在检测装置中没有误检测。
关于将手写信息数字化而输入信息处理装置中的手写输入系统,可以参照日本特开2014-67398号公报、日本特开2014-98943号公报、日本特开2008-165385号公报、日本特开2008-108236号公报的[0021]~[0032]、或日本特开2008-077451号公报等。
作为将本发明的光学部件作为安装于能够进行图像显示的显示器装置的表面或前方的片材使用时的优选的方式,可列举出日本专利第4725417号公报的[0024]~[0031]中记载的方式。
图2中示出将本发明的光学部件作为安装于能够进行图像显示的显示器装置的表面或前方的片材使用的系统的概略图。
图2中,只要是发出红外线i且能够检测上述的图案的反射光r,则没有特别限定,只要使用公知的传感器即可,例如,作为笔型的输入终端106还具备读取数据处理装置107的例子,可列举出日本特开2003-256137号公报中公开的不具备油墨或石墨等的笔尖、具备红外线照射部的CMOS(ComplementaryMetal-OxideSemiconductor)相机、处理器、存储器、利用了Bluetooth(注册商标)技术等的无线电收发机等通信接口及内置有蓄电池等的装置等。
作为笔型的输入终端106的动作,例如,若使笔尖按照与本发明的光学部件100的前面接触而描写的方式进行描绘,则笔型的输入终端106检测对笔尖施加的笔压,CMOS相机进行工作,以由红外线照射部发出的规定波长的红外线对笔尖附近的规定范围进行照射,同时对图案摄像(图案的摄像例如1秒钟进行数10到100次左右)。在笔型的输入终端106具备读取数据处理装置107的情况下,通过将所摄像的图案以处理器进行解析,将伴随手写时的笔尖的移动而产生的输入轨迹进行数值化、数据化而生成输入轨迹数据,将该输入轨迹数据发送至信息处理装置。
另外,处理器、存储器、利用了Bluetooth(注册商标)技术等的无线电收发机等通信接口及蓄电池等部件也可以如图2中所示的那样,作为读取数据处理装置107,位于笔型的输入终端106的外部。这种情况下,笔型的输入终端106可以与读取数据处理装置107以软线108连接,也可以利用电波、红外线等以无线发送读取数据。
此外,输入终端106也可以是日本特开2001-243006号公报中记载的读取器那样的装置。
本发明中能够适用的读取数据处理装置107只要是具有由以输入终端106读取的连续的摄像数据算出位置信息,将其与时间信息组合,作为以信息处理装置可以处理的输入轨迹数据提供的功能的装置,则没有特别限定,只要具备处理器、存储器、通信接口及蓄电池等部件即可。
此外,读取数据处理装置107可以如日本特开2003-256137号公报中记载的那样内置于输入终端106中,此外,也可以内置于具备显示器装置的信息处理装置中。此外,读取数据处理装置107可以以无线将位置信息发送至具备显示器装置的信息处理装置,也可以以由软线等连接的有线连接进行发送。
与显示器装置105连接的信息处理装置通过基于由读取数据处理装置107发送的轨迹信息,将显示器装置105中显示的图像依次更新,从而能够将由输入终端106手写输入的轨迹像在纸上用笔书写的那样在显示器装置上进行显示。
<图像显示装置>
本发明的图像显示装置具有本发明的光学部件。
例如,优选为在显示装置的最前面或保护用的前面板与显示用面板之间配置本发明的光学部件等在图像显示装置的图像显示面的前方安装有本发明的光学部件的图像显示装置。图像显示装置的优选的方式记载于上述的光学部件的用途的项目中。
另外,包含在图像显示装置的图像显示面或图像显示面的前方安装有本发明的光学部件的图像显示装置的系统也包含在本说明书中公开的发明中。
实施例
以下,列举出实施例对本发明进一步进行具体说明。以下的实施例中所示的材料、试剂、物质量和其比例、操作等只要不脱离本发明的主旨则可以进行适当变更。因此,本发明的范围并不限定于以下的实施例。
[实施例1]
(基底层的制作)
将下述所示的组合物在保温于25℃的容器中进行搅拌、溶解,调制基底层溶液。
将上述调制的基底层溶液使用棒涂机以3mL/m2的涂布量涂布到100μm厚的透明的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯、东洋纺株式会社制、CosmoshineA4100)基板上。其后,按照膜面温度达到90℃的方式进行加热,进行120秒钟干燥后,在氧浓度为100ppm以下的氮吹扫下,利用紫外线照射装置,照射700mJ/cm2(照度为200mW/cm2、3.5秒钟)的紫外线,使其进行交联反应,制作基底层。
(胆甾醇型液晶点部的形成)
将下述所示的组合物在保温于25℃的容器中进行搅拌、溶解,调制胆甾醇型液晶油墨液A及B(液晶组合物)。另外,油墨液A中使用的手性剂为右旋的手性剂,油墨液B中使用的手性剂为左旋的手性剂。
[化学式4]
棒状液晶化合物
数值为质量%。此外,R所示的基团为右下所示的部分结构,在该部分结构的氧原子的部位键合。
[化学式5]
手性剂
表面活性剂
[化学式6]
手性剂
将上述调制的胆甾醇型液晶油墨液A在上述制作的PET上的基底层上,利用喷墨打印机(DMP-2831、FUJIFILMDimatix公司制)以300μm的点部中心间距离、17μm的点部直径打滴到50×50mm区域整面上,进行95℃、30秒钟干燥后,利用紫外线照射装置,照射500mJ/cm2(照度为200mW/cm2、2.5秒钟)的紫外线,得到预点部。
进一步将上述调制的胆甾醇型液晶油墨液B打滴到上述制作的预点部表面,进行95℃、30秒钟干燥后,利用紫外线照射装置,照射500mJ/cm2(照度为200mW/cm2、2.5秒钟)的紫外线,形成点部直径为29μm的点部(折射率为1.57),得到光学部件。
(点部形状、胆甾醇型结构评价)
在上述得到的光学部件的点部中随机选择10个,利用激光显微镜(Keyence公司制)观察点部的形状,结果点部的平均直径为29μm,平均最大高度为4.7μm,点部端部的点部表面与基底层表面在两者的接触部所成的角度平均为35度,在从点部端部朝向中心的方向上,高度连续地增加。
对于位于上述得到的光学部件的中央的1个点部,在包含点部中心的面中,对PET基板垂直地进行切削,以扫描型电子显微镜观察截面,结果在点部内部确认到明部与暗部的条纹图案。
此外,对于上述得到的光学部件的点部,在使用了株式会社Nikon制的偏光显微镜(ECLIPSEE600POL)、显微镜用数码相机(DXM1200)、应用软件(ACT-1)的反射观察系统中,使用富士胶片株式会社制IR锐截止滤波器(IR80)截止可见光,使光学部件倾斜27度而进行观察,结果确认到递归反射光。
(外涂层的形成)
将下述所示的组合物在保温于25℃的容器中进行搅拌、溶解,调制外涂用涂布液。
将上述调制的外涂用涂布液使用敷贴器以80mL/m2的涂布量涂布到形成有胆甾醇型液晶点部的基底层上。其后,按照膜面温度达到50℃的方式进行加热,进行60秒钟干燥后,利用紫外线照射装置,照射700mJ/cm2的紫外线,使其进行交联反应,制作外涂层(折射率:1.52)。
(点部性能评价)
对于上述制作的带外涂层的光学部件,使用OceanOptics公司制的可见-近红外照射用光源(HL-2000)、超高分辨率纤维多信道分光器(HR4000)、2分支光纤对直径为2mm的视野随机地测量5处,结果在任一处的视野中反射峰波长均为850nm,使光学部件的法线为0度,在极角为0~50度的范围进行确认时,总是由全部点部确认到递归反射。
进而,对于上述制作的带外涂层的光学部件,在使用了株式会社Nikon制的偏光显微镜(ECLIPSEE600POL)、显微镜用数码相机(DXM1200)、应用软件(ACT-1)的反射观察系统中,使用富士胶片株式会社制IR锐截止滤波器(IR80)截止可见光进行观察。
首先,为了判断所反射的圆偏振光的方向(左右),插入偏光显微镜所附带的λ/4板,根据使分析仪的角度为0度及90度时的观察,进行是两种圆偏振光、还是一种圆偏振光的判断。
此外,变更应用软件(ACT-1)的曝光时间,判断能够确认来自点部的反射的曝光时间,按照以下那样的评价基准进行分级。曝光时间越短,意味着反射强度越大。另外,在判断反射圆偏振光及判断能够观察的曝光时间时,除了正面以外,还进行使样品倾斜45度的状态下的判断。
A:即使曝光时间为1/50秒也能够视觉辨认
B:曝光时间为1/40秒时能够视觉辨认(为1/50秒时无法视觉辨认)
C:曝光时间为1/30秒时能够视觉辨认
D:曝光时间为1/20秒时能够视觉辨认
E:曝光时间为1/15秒时能够视觉辨认
F:曝光时间为1/12秒时能够视觉辨认
G:曝光时间为1/6秒时能够视觉辨认
[实施例2~9及比较例1、2]
除了将胆甾醇型液晶油墨液的使用顺序、基底层溶液的DPHA量、喷墨的点部直径如下表那样变更以外,与实施例1同样地制作带外涂层的光学部件。
将与实施例1同样地测定点部直径、最大高度/直径、反射圆偏振光、能够视觉辨认的曝光时间而得到的结果示于下表中。
符号说明
1点部
2基板
3支撑体
4基底层
5外涂层
100光学部件
105显示器装置
106笔型的输入终端
107读取数据处理装置
108软线
Claims (14)
1.一种光学部件,其具有基板和与所述基板的表面接触的点部,
所述点部由具有胆甾醇型结构的液晶材料构成,
所述点部具有波长选择反射性,
所述点部在显示所述波长选择反射性的波长下,将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射。
2.根据权利要求1所述的光学部件,其中,所述点部针对相对于所述基板的法线的角度为0度的入射光及相对于所述基板的法线的角度为27度的入射光这两者,将右圆偏振光及左圆偏振光都进行反射。
3.根据权利要求1所述的光学部件,其中,所述点部包含螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构和螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构。
4.根据权利要求3所述的光学部件,其中,所述点部包含在所述基板的法线的方向上自所述基板侧起依次以层状包含螺旋的扭转方向为右的胆甾醇型结构、螺旋的扭转方向为左的胆甾醇型结构的部位,所述基板与螺旋的扭转方向为右的所述胆甾醇型结构彼此直接接触,并且螺旋的扭转方向为右的所述胆甾醇型结构与螺旋的扭转方向为左的所述胆甾醇型结构彼此直接接触。
5.根据权利要求1所述的光学部件,其中,在所述基板的表面以图案状具有多个所述点部。
6.根据权利要求1所述的光学部件,其中,所述点部的直径为20~200μm。
7.根据权利要求1所述的光学部件,其中,所述点部的直径为70~150μm。
8.根据权利要求1所述的光学部件,其中,所述点部的最大高度除以所述点部的直径而得到的值为0.16~0.30。
9.根据权利要求1所述的光学部件,其中,在所述点部的端部,所述点部的表面与所述基板所成的角度为33度~62度。
10.根据权利要求4所述的光学部件,其中,所述液晶材料为将含有液晶化合物及手性剂的液晶组合物固化而得到的材料。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的光学部件,其中,所述点部具有在红外光区域中具有中心波长的波长选择反射性。
12.根据权利要求11所述的光学部件,其中,所述点部具有在波长800~950nm下具有中心波长的波长选择反射性。
13.根据权利要求11所述的光学部件,其是透明的。
14.一种图像显示装置,其具有权利要求13所述的光学部件。
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