CN109073809B - 光学层叠结构体和使用该光学层叠结构体的平视显示器系统以及光反射膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学层叠结构体,其特征在于,包括光控制层叠体,所述光控制层叠体具有至少一个光反射层、在光反射层的一面层叠的第一1/4波长板、和在光反射层的另一面层叠的第二1/4波长板;光反射层包含右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层;从相对于与光控制层叠体的表面垂直的轴倾斜了45°以上且65°以下的位置入射的S偏振光或P偏振光的偏振轴与S偏振光或P偏振光入射一侧的第一1/4波长板的慢轴所成的角度为5°以上且小于45°。
Description
技术领域
本发明涉及显示优异的偏振光变换性能的光学层叠结构体和使用了该光学层叠结构体的平视显示器系统以及光反射膜。
背景技术
作为向汽车、航空器等的驾驶者显示信息的方法,使用了导航系统、平视显示器(以下也称为HUD)等。HUD系统是将由液晶显示体(以下称为LCD) 等图像投影装置投射的图像投影于例如汽车的前挡风玻璃等的系统。
从图像显示装置射出的显示光被反射镜反射,进而在前挡风玻璃反射后,到达观察者。观察者看到投影于前挡风玻璃的显示图像,但显示图像作为虚像,看起来好像位于比前挡风玻璃远的图像位置。在该方法中,驾驶者在注视着前挡风玻璃的前方的状态下几乎无需移动视线就能够获得各种信息,因此与必须移动视线的现有的汽车导航相比安全。
就HUD而言,由于将显示信息重叠地投影于实际上从前挡风玻璃可看到的景色,因此希望不遮蔽视野地显示容易明亮地看到的图像。因此,必须兼具可充分地看到眼前景色的透射性和可充分地看到HUD的反射图像的反射性。但是,通常,透射率与反射率存在折衷选择的关系,所以,存在如果使一者升高,则另一者降低的问题。
特别是在汽车用前挡风玻璃的情况下,存在对于玻璃的垂直方向的可见光透射率为70%以上这样的法律上的限制,因此难以将具有高反射率的构件应用于前挡风玻璃。对于这样的问题,在专利文献1中,作为反射光的手段,例如公开了用2块1/4波长板夹持使用胆固醇液晶层制作的光反射膜的光控制膜。而且,在专利文献1中公开了通过将使用这样的光控制膜制作的功能性玻璃作为 HUD中的汽车用前挡风玻璃配置,从而能够提高显示图像的视觉识别性。
已知1/4波长板具有将入射的线偏振光变换为圆偏振光或者将圆偏振光变换为线偏振光的作用。将用这样的2块1/4波长板夹持的光控制膜配置于HUD 的前挡风玻璃的情况下,希望将入射车内侧的1/4波长板的P偏振光或S偏振光的线偏振光尽可能高效率地变换为圆偏振光,另外,将经由胆固醇液晶层入射车外侧的1/4波长板的圆偏振光尽可能高效率地变换为P偏振光或S偏振光的线偏振光。因此,对于光控制膜,希望具有可使所入射的P偏振光或S偏振光更高效率地恢复至原来的S偏振光或P偏振光的优异的偏振光变换性能。在专利文献1中,关于光控制膜的偏振光变换性能的程度尚未提及。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5973109号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供显示优异的偏振光变换性能的光学层叠结构体以及使用了该光学层叠结构体的平视显示器,所述光学层叠结构体能够更有效率地使入射的S偏振光或P偏振光恢复至原来的S偏振光或P偏振光。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述课题认真研究,结果获得以下新发现,完成了本发明,即、通过使S偏振光或P偏振光以45°以上且65°以下的入射角入射具有1 个以上包含右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层的光反射层、且在光反射层的一面层叠的第一1/4波长板和在光反射层的另一面层叠的第二1/4波长板的光控制层叠体,并且控制1/4波长板的慢轴与所入射的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度,从而能够得到可更有效率地使所入射的S偏振光或P偏振光恢复至原来的S偏振光或P偏振光的、显示优异的偏振光变换性能的光学层叠结构体以及使用了该光学层叠结构体的平视显示器。
即,本发明的主要构成如以下所述。
[1]光学层叠结构体,其特征在于,包括光控制层叠体,所述光控制层叠体具有至少一个光反射层、在光反射层的一面层叠的第一1/4波长板、和在光反射层的另一面层叠的第二1/4波长板;光反射层包含右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层;从相对于与光控制层叠体的表面垂直的轴倾斜了45°以上且65°以下的位置入射的S偏振光或P偏振光的偏振轴与S偏振光或P偏振光入射一侧的第一1/4波长板的慢轴所成的角度为5°以上且小于45°。
[2]上述[1]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述第一1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度θ满足下述式(1)和(2),并且所述第二1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度为-θ。
tanθ=cosβ (1)
θ:第一1/4波长板的慢轴与相对于光控制层叠体以任意的入射角α入射的S偏振光或p偏振光的偏振轴所成的角度
α:S偏振光或p偏振光相对于光控制层叠体的入射角
nα:空气的折射率
nβ:第一1/4波长板的折射率
[3]上述[1]或[2]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述第一1/4波长板和所述第二1/4波长板中的至少一者包含聚合性液晶层。
[4]上述[1]-[3]中任一项所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述右旋圆偏振光反射层或所述左旋圆偏振光反射层为具有固定化的螺旋取向的胆固醇液晶层。
[5]上述[4]所述的光学层叠结构体,其特征在于,层叠有至少2个以上具有胆固醇液晶层并且具有彼此不同的中心反射波长的光反射层;所层叠的至少2 个以上的光反射层包含光反射层PRL-1、光反射层PRL-2和光反射层PRL-3中的至少1个光反射层,所述光反射层PRL-1具有400nm以上且小于500nm的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,所述光反射层PRL-2具有500nm以上且小于600nm的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,所述光反射层PRL-3 具有600nm以上且小于700nm的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,并且所述至少2个以上的光反射层都具有反射相同方向的偏振光的特性。
[6]上述[5]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述至少2个以上的光反射层包含光反射层PRL-1、光反射层PRL-2和光反射层PRL-3中的2个或3个光反射层。
[7]上述[5]或[6]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述至少2个以上的光反射层包含光反射层PRL-4,所述光反射层PRL-4具有700nm以上且950nm 以下的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且 25%以下,并且具有反射与光反射层PRL-1、光反射层PRL-2和光反射层PRL-3 相同方向的偏振光的特性。
[8]上述[4]-[7]中任一项所述的光学层叠结构体,其特征在于,各光反射层的反射光谱的半幅值为100nm以上且500nm以下。
[9]上述[4]-[8]中任一项所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述第一1/4 波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度为5°~θ的范围,所述第二1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度为-θ~-5°的范围。
[10]上述[1]-[9]中任一项所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体包含在光反射层的单面或两面层叠有阻挡层的光学层叠体。
[11]上述[10]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述阻挡层形成用的材料是具有80℃以上且300℃以下的玻璃化转变温度的树脂。
[12]上述[10]或[11]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述阻挡层是使紫外线固化型树脂组合物、热固化型树脂组合物或它们的混合物固化而成的固化膜。
[13]上述[12]所述的光学层叠结构体,其中,所述紫外线固化型树脂组合物含有1种以上选自多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、多官能环氧(甲基)丙烯酸酯、多官能聚酯(甲基)丙烯酸酯和多官能异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯中的紫外线固化型树脂。
[14]上述[1]-[13]中任一项所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体为层叠至少1个中间膜而成的夹层玻璃用层叠体。
[15]上述[14]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体是以 2张中间膜夹持所述第一1/4波长板和所述第二1/4波长板的方式层叠而成的夹层玻璃用层叠体。
[16]上述[14]或[15]所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述中间膜中的至少一者为聚乙烯醇缩丁醛树脂。
[17]上述[1]-[16]中任一项所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体是所述第一1/4波长板和所述第二1/4波长板被2块玻璃板夹持的功能性玻璃。
[18]一种平视显示器系统,其包括:上述[1]-[17]中任一项所述的光学层叠结构体、和使示出显示图像的显示光成为S偏振光或P偏振光而射出的显示器。
[19]上述[18]所述的平视显示器系统,其特征在于,从所述显示器射出的显示光为P偏振光,将相对于上述[1]-[17]中任一项所述的光学层叠结构体的所述 P偏振光的布儒斯特角设为α时,入射所述光学层叠结构体的所述P偏振光的入射角为α-10°~α+10°的范围。
[20]一种光反射膜,其特征在于,包括层叠有至少1个光反射层和在该光反射层的单面或两面上的阻挡层的光学层叠体;所述光反射层包含胆固醇液晶层并且被层叠在塑料基板上;所述阻挡层至少层叠于光反射层的胆固醇液晶层侧。发明的效果
本发明能够提供光学层叠结构体以及使用了该光学层叠结构体的平视显示器,其显示能够更有效率地使所入射的S偏振光或P偏振光恢复至原来的S偏振光或P偏振光的、优异的偏振光变换性能。
附图说明
图1为表示本发明涉及的光学层叠结构体的一实施方式的侧面截面图。
图2为表示第一1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光学层叠结构体的 S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度θ的简图。
图3为表示1/4波长板的慢轴与以任意的角度入射的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度θ和-θ的简图。
图4为表示本发明中所使用的光反射层的第1实施方式的侧面截面图。
图5为表示本发明中所使用的光反射层的第2实施方式的侧面截面图。
图6为表示本发明中所使用的光学层叠体的一实施方式的侧面截面图。
图7为表示本发明中所使用的光控制层叠体的一实施方式的侧面截面图。
图8为表示本发明中所使用的夹层玻璃用层叠体的一实施方式的侧面截面图。
图9为表示本发明中所使用的功能性玻璃的一实施方式的侧面截面图。
图10为表示本发明涉及的平视显示器系统的第1实施方式的示意图。
图11为表示本发明涉及的平视显示器系统的第2实施方式的示意图。
图12为表示使P偏振光以布儒斯特角附近的角度入射本发明涉及的光学层叠结构体的概要的原理图。
图13为表示本发明涉及的光反射膜的一实施方式的侧面截面图。
图14为表示实施例1中的光反射层PRL1~PRL4的反射特性的图。
图15为表示实施例1中的光反射层的分光特性的图。
图16为表示正交尼科耳测定的测定方法的原理图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明,下述的实施方式只不过例示了本发明的几个代表性的实施方式,在本发明的范围内能够加以各种改变。另外,这里所说的“PRL”是Polarized light Reflection Layer的缩写,是表示光反射层的字母表记。
<光学层叠结构体>
本发明涉及的光学层叠结构体包括光控制层叠体,该光控制层叠体具有:至少1个光反射层、在光反射层的一面层叠的第一1/4波长板、和在光反射层的另一面层叠的第二1/4波长板。图1表示本发明涉及的光学层叠结构体的一实施方式。图1中所示的光学层叠结构体100构成在光反射层8的两面层叠第一1/4 波长板7和第二1/4波长板7’的光控制层叠体9。作为在光反射层8层叠第一1/4 波长板7、第二1/4波长板7’的方法,可列举出使用粘接剂、粘合剂层叠的方法;在第一1/4波长板7上直接层叠光反射层8,接下来在光反射层8上直接层叠第二1/4波长板7’的方法;将通过偏振光照射而发挥光取向性的光取向性材料在光反射层8、第一1/4波长板7或第二1/4波长板7’的表面成膜,并将形成有进行了偏振光照射等取向处理的光取向层的光反射层8、第一1/4波长板7或第二1/4 波长板7’直接层叠的方法等。这些方法中,从成本的观点考虑,优选将第一1/4 波长板7、光反射层8和第二1/4波长板7’各自直接层叠的方法。
(光控制层叠体)
本发明中所使用的光控制层叠体如图1中所示那样,具有:光反射层8、在光反射层8的一面层叠的第一1/4波长板7、和在光反射层8的另一面层叠的第二1/4波长板7’。在2块1/4波长板中,在S偏振光或P偏振光入射的一侧设置第一1/4波长板7,在透过光反射层的圆偏振光入射的一侧设置第二1/4波长板 7’。就光控制层叠体而言,为了更有效率地将所入射的S偏振光或P偏振光变换为原来的S偏振光或P偏振光,如图2中所示那样,将由从垂直于光控制层叠体的表面的轴倾斜45°以上且65°以下、优选50°以上且60°以下的位置入射的 P偏振光的偏振轴18或S偏振光的偏振轴20、与第一1/4波长板的慢轴17所成的角度θ控制为5°以上且小于45°。通过使入射光控制层叠体的S偏振光或P 偏振光的入射角成为45°以上且65°以下的范围,例如,在P偏振光入射光控制层叠体的情况下,能够在理论上将光控制层叠体的表面处的反射率抑制为2%以下。如果示出具体例,则在光反射层具有右旋圆偏振光反射功能的情况下,如果P偏振光以上述入射角入射光控制层叠体,则在光控制层叠体的界面几乎没有反射P偏振光,而是透过第一1/4波长板。透过的P偏振光被第一1/4波长板变换为右旋圆偏振光,该右旋圆偏振光利用光反射层的右旋圆偏振光变换性能,右旋圆偏振光的一部分被光反射层反射。反射的右旋圆偏振光再次被第一1/4波长板变换为原来的P偏振光,该P偏振光到达观察者。另外,未被光反射层反射而透过光反射层的右旋圆偏振光利用第二1/4波长板而恢复至原来的P偏振光,该P偏振光在第二1/4波长板的外侧的界面几乎未被反射而透过。另外,例如,在上述入射角的范围内将S偏振光入射光控制层叠体的情况下,S偏振光也在光控制层叠体的表面反射,该S偏振光到达观察者。未被第一1/4波长板反射而透过第一1/4波长板的S偏振光被第一1/4波长板变换为左旋圆偏振光。该左旋圆偏振光未被具有右旋圆偏振光反射功能的光反射层反射而透过光反射层,利用第二1/4波长板而恢复至原来的S偏振光,该S偏振光也在第二1/4波长板的外侧的界面几乎未被反射而透过。这样,通过控制入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角,从而抑制二重反射,其结果能够抑制重影的发生。另外,在角度θ的上限值为45°以上的情况下,将入射光控制层叠体的P偏振光或S偏振光变换为原来的P偏振光或S偏振光的偏振光变换性能低,其结果有可能使显示器上的显示图像也变暗。另一方面,虽然角度θ的下限值在理论上可调整到0°,但在实用上,5°左右是限度,因此将角度θ的下限值控制为5°以上。通过适当地控制该角度θ,从而本发明涉及的光学层叠结构体显示优异的偏振光变换性能,其结果使得显示图像能够极其鲜明地可视。
为了更适当地控制光学层叠结构体显示的偏振光变换性能,如图3中所示那样,在本发明中所使用的光控制层叠体中,优选2块1/4波长板中第一1/4波长板的慢轴17与以任意的角度入射光控制层叠体的S偏振光的偏振轴20或P 偏振光的偏振轴18所成的角度θ满足下述式(1)和(2),并且第二1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光的偏振轴20或P偏振光的偏振轴18所成的角度为-θ。在此,对下述式(1)和(2)的技术上的意义进行说明。入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光通过具有与空气不同的折射率的介质即第一1/4波长板时,入射第一1/4波长板的入射角变化。其中,如果将S偏振光或P偏振光对于光控制层叠体的入射角设为α,将实际入射第一 1/4波长板的入射角、即第一1/4波长板的折射角设为β,将空气的折射率设为 nα,将第一1/4波长板的折射率设为nβ,按照斯涅耳定律,sinα/sinβ=nβ/nα成立,如果将该式简化为求出β的方程式,则导出式(2)。另一方面,将入射光控制层叠体的S偏振光的偏振轴设为x轴、将P偏振光的偏振轴设为y轴、将y轴与第一1/4波长板的慢轴所成的角度设为θ时的相位差值为Re的情况下,根据向量的解析,y轴用Re·cosθ表示,x轴用Re·sinθ表示。其中,已知1/4波长板的偏振光变换性能在相对于1/4波长板的慢轴以45°使光入射时变得最佳,因此理论上,相对于第一1/4波长板的慢轴的入射角优选为45°。即,第一1/4波长板使P偏振光或S偏振光变换为右旋圆偏振光或左旋圆偏振光的作用在相对于第一1/4波长板的慢轴的入射角为45°的情况下达到最佳。但是,这样的作用有时因入射1/4波长板的角度、1/4波长板的倾斜而变化。这被认为是,即使如上所述,将入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴与第一1/4波长板的慢轴所成的射角设为θ,实际上,入射第一1/4偏光板的角度也是β。因此,对于Re·cosθ的y轴(理论上的y轴),如果求取以x轴为中心倾斜了角度β时的 y轴(事实上的y轴),则Re·cosθ/事实上的y轴=sin(90°-β)成立,事实上的 y轴用Re·cosθcosβ表示。如上所述,相对于1/4波长板的慢轴的入射角优选为 45°。为了使入射第一1/4波长板的S偏振光或P偏振光的偏振轴与1/4波长板的慢轴所成的角度成为45°,必须使x轴(Re·sinθ)与事实上的y轴(Re·cosθcosβ)相等,因此求出Re·sinθ=Re·cosθcosβ,通过将该式简化,从而导出式(1)。即,例如,即使在第一1/4波长板的倾斜为65°的情况下,也以第一1/4波长板的偏振光变换性能成为最佳的入射角45°的方式设计由式(1)、(2)求出的角度θ。另外,在第二1/4波长板中,将透过了光反射层的右旋圆偏振光或左旋圆偏振光恢复至原来的P偏振光或S偏振光的作用在第一1/4波长板的慢轴与第二1/4波长板的慢轴正交的情况下,即相对于第二1/4波长板的慢轴的入射角为-45°的情况下达到最佳。因此,将第二1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光的偏振轴20或P偏振光的偏振轴18所成的角度控制为-θ。这样,基于由下述式(1)和(2)算出的值,利用与P偏振光或S偏振光实际入射第一1/4偏光板的角度β的关系来严格地控制角度θ,并且利用与各1/4波长板的慢轴的最佳角的关系严格地控制角度-θ,从而能够最大限度地发挥1/4波长板显示的偏振光变换性能。其结果,本发明涉及的光学层叠结构体显示高的偏振光变换性能,因此通过将这样的光学层叠结构体设置于HUD,从而能够进一步提高显示图像的视觉识别性。
tanθ=cosβ (1)
θ:第一1/4波长板的慢轴与相对于光控制层叠体以任意的入射角α入射的S偏振光或p偏振光所成的角度
α:S偏振光或p偏振光对于光控制层叠体的入射角
nQ:空气的折射率
nβ:第一1/4波长板的折射率
满足上述式(1)和(2)的角度θ或-θ的范围优选控制在该角度θ或-θ的值的±3°的范围,更优选控制在±1°的范围。如果角度θ或-θ的值为±3°的范围外,在使S偏振光入射光控制层叠体的情况下,利用第二1/4波长板将透过光反射层的圆偏振光变换为S偏振光时,P偏振光成分的比例增加,另一方面,在使P 偏振光入射光控制层叠体的情况下,利用第二1/4波长板将透过光反射层的圆偏振光变换为P偏振光时,S偏振光成分的比例增加。通过基于由式(1)和(2) 算出的值控制角度θ、-θ的范围,从而能够抑制1/4波长板产生的偏振光变换性能的降低。
代入式(2)的第一1/4波长板的折射率nβ使用如下平均折射率,即、将第一1/4波长板的慢轴方向的折射率设为nx,将第一1/4波长板的面内与nx正交的方向的折射率设为ny,将第一1/4波长板的厚度方向的折射率设为nz,将它们的和平均后得到的值。另外,在使用市售的1/4波长板的情况下,平均折射率也能够使用目录等中记载的值。另外,将聚合性液晶用作1/4波长板的材料的情况下,如果使用液晶本来的寻常光折射率no和非常光折射率ne,则平均折射率用(nx+ny+nz)/3=(no+ne)/2表示。如果示出由式(1)和(2)算出的θ的具体例,例如,在将空气的折射率设为1.00,并使用折射率1.55的2块1/4波长板,S偏振光或P偏振光的入射角为50°的情况下,基于式(1)和(2),θ的值为41°,因此θ的范围优选为38°以上且44°以下,更优选为40°以上且42°以下。另外,在S偏振光或P偏振光的入射角为56°或60°的情况下,基于式(1) 和(2),θ的值为40°,因此θ的范围优选为37°以上且43°以下,更优选为39°以上且41°以下。进而,在S偏振光或P偏振光的入射角为65°的情况下,基于式(1)和(2),θ的值为39°,因此θ的范围优选为36°以上且42°以下,更优选为38°以上且40°以下。另外,制成用2块玻璃板夹持光控制层叠体而得到的功能性玻璃,使用折射率1.48的玻璃板,以布儒斯特角约56°使P偏振光入射玻璃板的情况下,基于式(1)和(2),θ的值为40°,θ的范围优选为37°以上且43°以下,更优选为39°以上且41°以下。
(光反射层)
为了使利用后述的1/4波长板变换的圆偏振光反射,本发明中所使用的光反射层具有圆偏振光反射功能。圆偏振光大致分为2种,将右旋转的圆偏振光称为右旋圆偏振光,将左旋转的圆偏振光称为左旋圆偏振光。本发明中所使用的光反射层包含右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层。这样的右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层优选为具有固定化的螺旋取向的胆固醇液晶层。胆固醇液晶层为选择反射圆偏振光的偏振镜,通过以反射右旋圆偏振光或左旋圆偏振光中的任一者的方式将形成螺旋结构的胆固醇液晶相固定而得到。
作为光反射层中的右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层的材料,在使用了胆固醇液晶的情况下,由于胆固醇液晶层在厚度方向上具有相位差值,所以,通过光反射层的倾斜而产生相位差。因此,各1/4波长板的慢轴与S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度θ的最佳角根据胆固醇液晶层的总厚度而变动。光反射层中所使用的胆固醇液晶层的总厚越厚,则胆固醇液晶层的厚度方向的相位差越增加。因此,最佳角变得比角度θ小,各1/4波长板的慢轴接近S 偏振光或P偏振光的偏振轴。即,各1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S 偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度θ的最佳角接近0°。为了尽量地控制该最佳角,在光反射层为胆固醇液晶层的情况下,优选2块1/4波长板中第一1/4 波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度为5°~θ的范围,第二1/4波长板的慢轴与以任意的入射角入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的轴所成的角度为-θ~-5°的范围。由此,通过考虑胆固醇液晶层引起的相位差的增大,从而更严格地控制各1/4波长板的慢轴与S偏振光或P偏振光的轴所成的角度的最佳角,能够更为适当地且最大限度地有效利用1/4波长板显示的偏振光变换性能。其结果,本发明涉及的光学层叠结构体显示更高的偏振光变换性能,因此通过将这样的光学层叠结构体设置于HUD,从而能够进一步提高显示图像的视觉识别性。
在光反射层为胆固醇液晶层的情况下,以下示出第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的轴所成的角度的最佳角的具体例。应予说明,以下所示的具体例中,第二1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S 偏振光或P偏振光的轴所成的角度的最佳角是在第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的轴所成的角度前带有-(负)号的范围。在将空气的折射率设为1.00,并且使用折射率1.55的1/4波长板和由从与表面垂直的轴倾斜到50°时546nm处的相位差值为55nm的胆固醇液晶层构成的光反射层的情况下,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为45°或50°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为25°以上且45°以下,优选为35°以上且40°以下。另外,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为56°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的轴所成的角度优选为25°以上且40°以下,更优选为35°以上且40°以下。另外,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为65°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为25°以上且40°以下,更优选为30°以上且35°以下。在使用了由从与表面垂直的轴倾斜到50°时546nm 处的相位差值为70nm的胆固醇液晶层构成的光反射层的情况下,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为45°或50°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为15°以上且40°以下,更优选为25°以上且40°以下。另外,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为56°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为15°以上且40°以下,更优选为20°以上且35°以下。另外,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为65°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为15°以上且35°以下,更优选为20°以上且30°以下。使用由从与表面垂直的轴倾斜到50°时546nm处的相位差值为90nm 的胆固醇液晶层构成的光反射层的情况下,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为45°或50°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为10°以上且35°以下。另外,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为56°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为10°以上且35°以下,更优选为10°以上且30°以下。另外,如果入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的入射角为65°,则第一1/4波长板的慢轴与入射光控制层叠体的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为10°以上且30°以下,优选为10°以上且25°以下。
如上所述,随着胆固醇液晶层的厚度方向的相位差增加,各1/4波长板的慢轴与S偏振光或P偏振光的轴所成的角度的最佳角接近0°。在此,作为其他的具体例,示出如下情形:光控制层叠体是利用2块玻璃板夹持而得到的功能性玻璃,并且,为了使入射一个玻璃板的P偏振光在玻璃板界面处的反射率接近 0%而相对于该玻璃板在布儒斯特角附近使P偏振光入射。在使用了折射率1.52 的玻璃板的情况下,向功能性玻璃的入射角优选为45°~65°,更优选为50°~60°。在45°~65°的范围向功能性玻璃入射P偏振光时,在使用由从与表面垂直的轴倾斜到50°时546nm处的相位差值为55nm的胆固醇液晶层构成的光反射层的情况下,第一1/4波长板的慢轴与入射功能性玻璃的S偏振光或P偏振光的偏振轴所成的角度优选为25°以上且40°以下,更优选为35°以上且40°以下。另外,在使用了由从与表面垂直的轴倾斜到50°时546nm处的相位差值为70nm的胆固醇液晶层构成的光反射层的情况下,第一1/4波长板的慢轴与入射功能性玻璃的S 偏振光或P偏振光的轴所成的角度优选为15°以上且35°以下,更优选为25°以上且35°以下。另外,在使用了由倾斜到50°时546nm处的相位差值为90nm的胆固醇液晶层构成的光反射层的情况下,第一1/4波长板的慢轴与入射功能性玻璃的S偏振光或P偏振光的轴所成的角度优选10°以上且30°以下,更优选为10°以上且20°以下。
在右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层为胆固醇液晶层的情况下,构成这样的液晶层的胆固醇液晶由具有手性的向列型液晶、在向列型液晶中添加了手性剂的配合物形成。由于能够利用手性剂的种类、量来任意地设计螺旋的方向、反射波长,因此优选在向列型液晶中添加手性剂来得到胆固醇液晶的方法。向列型液晶与所谓的在电场中进行操作的液晶不同,将螺旋取向状态固定后而使用,因此优选使用具有聚合性基团的向列型液晶单体。
具有聚合性基团的向列型液晶单体是在分子内具有聚合性基团、在某温度范围或浓度范围显示液晶性的化合物。作为聚合性基团,例如可列举出(甲基) 丙烯酰基、乙烯基、羰基、肉桂酰基和环氧基等。另外,为了聚合性液晶显示液晶性,优选在分子内有介晶基团,所谓介晶基团,例如是指联苯基、三联苯基、(聚)苯甲酸苯酯基、(聚)醚基、亚苄基苯胺基或苊并喹喔啉基等棒状、板状的取代基、或者苯并[9,10]菲基、酞菁基或氮杂冠醚基等圆盘状的取代基、即具有诱导液晶相行为的能力的基团。具有棒状或板状的取代基的液晶化合物作为棒状液晶(calamitic liquid crystal),在该技术领域中是已知的。具有这样的聚合性基团的向列型液晶单体例如可列举出日本特开2003-315556号公报和日本特开2004-29824号公报中记载的聚合性液晶、Paliocolor系列(巴斯夫公司制造)和RMM系列(默克公司制造)等聚合性液晶。这些具有聚合性基团的向列型液晶单体能够单独地使用或者将多种混合使用。
作为手性剂,优选能够使具有上述聚合性基团的向列型液晶单体右旋或左旋螺旋取向、与具有聚合性基团的向列型液晶单体同样地具有聚合性基团的化合物。作为这样的手性剂,例如可列举出Paliocolor LC756(巴斯夫公司制造)、日本特开2002-179668号公报中记载的化合物等。能够根据该手性剂的种类,确定反射的圆偏振光的方向,进而,能够根据手性剂相对于向列型液晶的添加量,改变光反射层的反射波长。例如,手性剂的添加量越多,越能够得到反射短波长侧的波长的光反射层。手性剂的添加量因手性剂的种类和所反射的波长而异,为了将对于寻常光的光反射层的中心反射波长调整到所期望的波长区域,相对于具有聚合性基团的向列型液晶单体100重量份,优选为0.5~30重量份,更优选为1~20重量份,进一步优选为3~10重量份。
也可添加可与具有聚合性基团的向列型液晶单体反应的不具有液晶性的聚合性化合物。作为这样的化合物,例如可列举出紫外线固化型树脂等。作为紫外线固化型树脂,例如可列举出二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯与1,6-六亚甲基二异氰酸酯的反应产物、具有异氰脲酸环的三异氰酸酯与季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯的反应产物、季戊四醇三(甲基) 丙烯酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的反应产物、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷) 四(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯、异氰脲酸三(甲基丙烯酰氧乙基)酯、甘油三缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、己内酯改性异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、三甘油二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二缩水甘油醚与(甲基) 丙烯酸的反应产物、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二 (甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二缩水甘油醚与 (甲基)丙烯酸的反应产物、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基) 丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、二甘醇二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、双(丙烯酰氧乙基)羟乙基异氰脲酸酯、双(甲基丙烯酰氧乙基)羟乙基异氰脲酸酯、双酚A二缩水甘油醚与(甲基) 丙烯酸的反应产物、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、己内酯改性(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、聚丙二醇 (甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰基吗啉、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基四甘醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三甘醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、甘油(甲基) 丙烯酸酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-氰基乙酯、丁基缩水甘油基醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、丁氧基三甘醇(甲基)丙烯酸酯和丁二醇单(甲基)丙烯酸酯等,上述化合物能够单独地使用或者将多种混合使用。只要以包含向列型液晶单体的组合物不失去液晶性的程度添加这些不具有液晶性的紫外线固化型树脂加即可,优选地,相对于具有聚合性基团的向列型液晶单体100重量份,为0.1~20重量份,更优选为1.0~10重量份。
在上述的具有聚合性基团的向列型液晶单体、聚合性化合物为紫外线固化型的情况下,为了利用紫外线使包含它们的组合物固化,添加光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可列举出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1 (巴斯夫公司制Irgacure907)、1-羟基环己基苯基酮(巴斯夫公司制Irgacure 184)、 4-(2-羟基乙氧基)-苯基(2-羟基-2-丙基)酮(巴斯夫公司制Irgacure 2959)、 1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮(默克公司制Darocure 953)、1- (4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮(默克公司制Darocure 1116)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(巴斯夫公司制Irgacure1173)、二乙氧基苯乙酮等苯乙酮系化合物;苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(巴斯夫公司制Irgacure 651)等苯偶姻系化合物;苯甲酰基苯甲酸、苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮(日本化药株式会社制Kayacure MBP)等二苯甲酮系化合物;以及噻吨酮、2-氯噻吨酮(日本化药株式会社制Kayacure CTX)、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮 (日本化药株式会社制Kayacure RTX)、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮(日本化药株式会社制Kayacure CTX)、2,4-二乙基噻吨酮(日本化药株式会社制 Kayacure DETX)和2,4-二异丙基噻吨酮(日本化药株式会社制Kayacure DITX) 等噻吨酮系化合物等。优选地,作为光聚合引发剂,例如可列举出Irgacure TPO、 Irgacure TPO-L、Irgacure OXE01、Irgacure OXE02、Irgacure 1300、Irgacure 184、 Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 819、Irgacure 127、Irgacure907和Irgacure 1173(均为巴斯夫公司制),特别优选地,可列举出Irgacure TPO、IrgacureTPO-L、 Irgacure OXE01、Irgacure OXE02、Irgacure 1300、Irgacure 369和Irgacure907。这些光聚合引发剂能够使用1种或者以任意的比例将多种混合使用。
使用二苯甲酮系化合物或噻吨酮系化合物作为光聚合引发剂的情况下,为了促进光聚合反应,也可并用助剂。作为这样的助剂,例如可列举出三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、正丁胺、N-甲基二乙醇胺、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、米蚩酮、4,4’-二乙基氨基苯基酮、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(正丁氧基)乙酯和4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯等胺系化合物。
就上述的光聚合引发剂和助剂的添加量而言,能够在不对包含向列型液晶单体的组合物的液晶性产生影响的范围使用,相对于该组合物中的用紫外线固化的化合物100重量份,优选为0.5重量份以上且10重量份以下,更优选为2 重量份以上且8重量份以下。另外,相对于光聚合引发剂,助剂优选为0.5倍至 2倍量。
在上述的包含胆固醇液晶的组合物中,根据需要也可含有流平剂、消泡剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、阻聚剂和交联剂等添加剂中的1种以上,分别赋予目标的功能。作为流平剂,例如可列举出氟系化合物、有机硅系化合物和丙烯酸系化合物等。作为紫外线吸收剂,例如可列举出苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物和三嗪系化合物等。作为光稳定剂,例如可列举出受阻胺系化合物和苯甲酸酯系化合物等。作为抗氧化剂,例如可列举出酚系化合物等。作为阻聚剂,例如可列举出氢醌单甲醚、甲基氢醌和氢醌等。作为交联剂,例如可列举出脂环式多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和4,4’- 二苯基甲烷二异氰酸酯等多异氰酸酯类以及三聚氰胺化合物等。以上这些各添加剂的添加量根据应赋予的功能来适当地设计。
接下来,对使用上述胆固醇液晶制作本发明中所使用的光反射层的方法进行说明。作为这样的方法,例如,在具有聚合性基团的向列型液晶单体中添加必要量的成为右旋或左旋螺旋取向的手性剂以反射所期望的波长。接下来,将它们在溶剂中溶解,添加光聚合引发剂。这样的溶剂只要能够将使用的液晶单体、手性剂等溶解,则并无特别限定,例如可列举出环戊酮、甲苯、甲乙酮、甲基异丁基酮等,优选环戊酮和甲苯等。然后,将该溶液涂布在三乙酰纤维素 (TAC)膜、丙烯酸系膜、聚碳酸酯膜、聚氯乙烯膜、聚烯烃膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜等塑料基板上,并使厚度尽可能变得均匀,一边通过加热将溶剂除去,一边在塑料基板上在形成胆固醇液晶、并以所期望的螺距取向的温度条件下放置一定时间。此时,通过在涂布前对塑料膜表面进行摩擦或拉伸等取向处理,从而能够使胆固醇液晶的取向变得更为均一,可以减小作为光反射层的雾度值。接下来,一边保持该取向状态一边用高压汞灯等照射紫外线,使胆固醇液晶的取向固定化,从而在塑料基板上得到用于构成光反射层的胆固醇液晶层。其中,在选择了成为右旋螺旋取向的手性剂的情况下,得到的光反射层选择性地反射右旋转圆偏振光,另一方面,在选择了成为左旋螺旋取向的手性剂的情况下,得到的光反射层选择性地反射左旋转圆偏振光。将该选择性地反射特定的圆偏振光的现象称为选择反射,将选择反射的波长区域称为选择反射区域。
作为调整光反射层的对于寻常光的反射率的其他方法,可列举出改变上述光反射层制作时的光反射层的厚度。通常,光反射层越变厚,则反射率越提高,但本发明中所使用的光反射层由于具有反射左旋圆偏振光或右旋圆偏振光中的任一个圆偏振光的功能,因此不会变得比理论的最大反射率即50%大。因此,为了使本发明中的对于寻常光的反射率成为5%以上且25%以下,优选使厚度成为理论的最大反射率时的厚度的约一半以下,根据使用的胆固醇液晶、手性剂的种类等,单层光反射层的厚度优选为例如0.1~3Bm,更优选为0.3~2.5Bm以下。另一方面,在光反射层为胆固醇液晶层的情况下,胆固醇液晶层由于在厚度方向上具有相位差值,因此通过适当地控制光反射层的总厚,从而能够更严格地控制光控制层叠体的偏振光变换性能。因此,光反射层的总厚优选为0.1Bm 以上且7Bm以下,更优选为0.3Bm以上且5Bm以下,进一步优选为0.5Bm以上且3Bm以下。如果光反射层的总厚比0.1Bm薄,则光反射层的圆偏振光变换功能无法有效地发挥作用,另一方面,如果各光反射层的厚度比7Bm厚,则光反射层的取向紊乱,透明性降低。另外,只要能够将对于寻常光的各光反射层的反射率调整到所期望的范围内,则各光反射层的厚度可以都相同也可以不同。
光反射层由于必须对于所入射的光的波长进行反射,因此优选对于可见光区域中的蓝色、绿色、红色的偏振光进行反射。另一方面,将这样的光反射层设置于在如汽车的前挡风玻璃那样法律上对可见光透射率有规定的玻璃的情况下,如果光反射层对于尚未实施利用偏振光滤波器等只将特定的偏振光成分取出的处理的光、所谓的寻常光的反射率过高,则透射率降低,其结果在需要高可见光透射率的玻璃中不再能使用。因此,优选适当地控制光反射层对于寻常光的反射率。
从上述的观点考虑,就光反射层而言,优选将至少2个以上具有胆固醇液晶层并且具有彼此不同的中心反射波长的光反射层层叠,并且,所层叠的至少2 个以上的光反射层包含光反射层PRL-1、光反射层PRL-2和光反射层PRL-3中的至少1个光反射层,所述光反射层PRL-1具有400nm以上且小于500nm的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,所述光反射层PRL-2具有500nm以上且小于600nm的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,所述光反射层PRL-3 具有600nm以上且小于700nm的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,并且所层叠的光反射层都具有反射相同方向的偏振光的特性。这样的光反射层例如在只包含光反射层PRL-1、光反射层 PRL-2、光反射层PRL-3中的任一个光反射层的情况下,表示由光反射层PRL-1、 PRL-2、PRL-3中的单独任一个光反射层和选自具有与这些光反射层不同的中心反射波长的其他光反射层中的至少1个以上光反射层的层叠结构构成,并且各光反射层均具有反射相同方向的偏振光的特性。即,构成光反射层的光反射层的层数为至少2个以上,包含光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的至少1个以上光反射层,各光反射层具有彼此不同的中心反射波长,并且均具有反射相同方向的偏振光的特性。
光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3各自的对于中心反射波长处的寻常光的反射率优选为5%以上且25%以下,更优选为10%以上且25%以下,进一步优选为 15%以上且20%以下。如果反射率的下限值不到5%,则反射率过低,因此例如在将这样的光反射层设置于HUD的前挡风玻璃的情况下,不能将所期望的显示图像映到前挡风玻璃,另一方面,如果反射率的上限值比25%大,则透射率过高,不能应对对于前挡风玻璃要求高可见光透射率的法律上的限制。另外,对于各光反射层显示的中心反射波长处的寻常光的反射率只要能够调整到上述的范围内,可均相同也可不同。
所谓中心反射波长,是指与各光反射层的最大反射率的80%相当的短波长层的波长与长波长层的波长的平均波长。例如,在PRL-1的最大反射率为20%的情况下,如果将显示与其80%相当的16%的反射率的短波长层的波长设为λ1,将长波长层的波长设为λ3,则由下述式(3)表示的λ2成为中心反射波长。
(λ1+λ3)/2=λ2 (3)
使用光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的1个以上作为光反射层的情况下,就这些光反射层而言,可根据各光反射层的反射区域的宽度来调整层叠数。只要可在所期望的波长区域反射光,则可以是PRL-1、PRL-2、PRL-3中的任一层,也可将2层层叠,还可将3层一起层叠。另外,在想要将反射区域调整为更宽范围的情况下,也可将具有与光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3不同的中心反射波长的其他光反射层用于所层叠的光反射层,在采用后述的1/4波长板从圆偏振光变换为线偏振光时,有变换为相同方向的线偏振光的必要性。因此,所层叠的各光反射层必须均具有反射相同方向的偏振光的特性。
所层叠的至少2个以上的光反射层优选包含光反射层PRL-1、光反射层 PRL-2和光反射层PRL-3中的2个或3个光反射层。形成这样的构成的光反射层在显示蓝色光、绿色光或红色光的反射的各反射区域中的任2个或3个区域具有中心反射波长,因此能够进一步提高在可见光区域的反射特性。
在光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3的各光反射层的半幅值宽的情况下,通过含有光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的任1层或2层,从而能够涵盖可见光区域的大部分的反射,在各光反射层的半幅值窄的情况下,为了实现所反射的偏振光的多色化,更优选使光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3三个全部层叠。例如,在半幅值为100nm以上且小于200nm的窄范围的情况下,包含光反射层 PRL-1、PRL-2、PRL-3的全部3层作为光反射层,另一方面,在半幅值为200nm 以上且小于500nm的情况下,包含光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的任1层或2层等,能够根据半幅值来适当地调整光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3的层叠数。另外,所层叠的至少2个以上的光反射层具有的各中心反射波长例如相隔100~300nm的情况下,优选在整个可见光区域、优选400~700nm的整个波长区域,以各光反射层的反射光谱适度地重合例如5%以上、优选10%以上的方式进行设计。对层叠各光反射层的手段并无特别限制,例如可列举出在光反射层上直接层叠其他光反射层的方法、经由包含粘合剂、粘接剂的粘接层间接地层叠的方法等。
在图4中示出本发明中所使用的光反射层的构成的一例。在图4中所示的光反射层8中,将分别对应于光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3的光反射层10、 11、12经由包含粘接剂或粘合剂的粘接层13层叠。对层叠光反射层PRL-1、PRL-2、 PRL-3的顺序并无特别限制,能够在光反射层8的厚度方向上配置于任意的位置。作为用于粘接层13的粘合剂,可列举出丙烯酸系、橡胶系的粘合剂,优选容易调整粘接性、保持力等的丙烯酸系粘合剂。另外,作为用于粘接层13的粘接剂,可列举出紫外线固化型树脂组合物、热固化型树脂组合物和它们的混合物。在紫外线固化型树脂的情况下,通过在光聚合引发剂的存在下对多种具有丙烯酰基或环氧基的单体混合而成的组合物照射紫外线,使其固化,从而能够使各光反射层粘接。在热固化型树脂组合物的情况下,通过在酸催化剂的存在下将多个具有环氧基的单体混合而成的组合物加热,使其固化,从而能够将各光反射层粘接。或者,通过在具有异氰酸酯基或三聚氰胺的化合物的存在下将由多个具有氨基、羧基、羟基的多个单体或聚合物组成的组合物加热,使其固化,从而能够将各光反射层粘接。
光反射层的反射波长有时因入射光的角度而发生变化。例如,在包含胆固醇液晶层的光反射层的情况下,随着使光反射层从光反射层的正面方向倾斜,中心反射波长λ2向短波长侧迁移。此时,即使光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3 的中心反射波长λ2向短波长侧迁移,通过与其相比在长波长侧具有中心反射波长λ2的其他光反射层取而代之来反射向短波长侧迁移的光反射层的反射区域的光,从而也能够抑制显示图像的颜色变化。但是,在使光反射层大幅地倾斜的情况下,有时发生如下现象:不再能够反射PRL-3的反射区域的光,显示图像的颜色、特别是长波长侧的红色显示变得不鲜明,不能反映正确的颜色的显示图像。在整个汽车用前挡风玻璃进行HUD的情况下,对于在离驾驶者最远的助手席侧、前挡风玻璃上方所显示的图像,可发生这样的现象。在这种情况下,通过在光反射层中进一步层叠光反射层PRL-4而得到改善,该光反射层PRL-4 的中心反射波长为700nm以上且950nm以下,优选为720nm以上且900nm以下,更优选为730nm以上且900nm以下,进一步优选为730nm以上且850nm 以下,对于中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,优选为10%以上且20%以下,更优选为15%以上且20%以下,并且具有反射与PRL-1、PRL-2、 PRL-3相同的方向的偏振光的特性。
光反射层PRL-4除了中心反射波长位于近红外线区域以外,与其他光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3相同。光反射层PRL-4在正面方向在可见光区域不具有反射域,因此是透明的,通过使光反射层PRL-4从正面方向倾斜,从而反射区域向短波长侧迁移,使得反射可见光区域的光。此时,通过设定光反射层PRL-4 的中心反射波长以使中心反射波长λ2迁移至光反射层PRL-3的反射区域,从而即使在从斜向观看设置了这样构成的光反射层的HUD的前挡风玻璃的情况下,也可看到与正面方向相同的颜色的显示图像。
在图5中示出包含光反射层PRL-4的光反射层的构成的一例。就图5中所示的光反射层8而言,将分别对应于光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3、光反射层PRL-4的光反射层10、11、12、14经由包含粘接剂或粘合剂的粘接层13层叠。对层叠光反射层PRL-4的顺序并无特别限制,能够在光反射层8的厚度方向上配置于任意的位置。优选光反射层PRL-4的对于中心反射波长处的寻常光的反射率与其他光反射层、特别是PRL-3相同。另外,将偏振光的方向调整为和与光反射层PRL-4一起层叠的其他光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3相同的方向。
光反射层PRL-4由于在近红外线区域具有反射区域,因此对于太阳光也具有隔热效果。因此,包含光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的1个以上和光反射层PRL-4的光反射层通过用于汽车的前挡风玻璃,不仅在具有高可见光透射率的同时能够提高HUD中的显示图像的视觉识别性,而且也能够改善HUD中的显示图像的角度依赖性,还能够利用隔热效果,有助于抑制车内温度的上升。特别地,在只使用光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的1层的情况下,优选进一步层叠PRL-4。通过层叠光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3中的任一层与光反射层PRL-4这2层,从而能够利用少的层叠数同时实现多色显示和从近红外区域的迁移引起的可见光反射的修正效果。
为了用少的层叠数就高效率地使来自光源的多个波长的光反射,并抑制与倾斜相伴的短波长迁移引起的反射区域的变化,优选所层叠的各光反射层的反射区域宽,例如,优选各光反射层的反射光谱的半幅值为100nm以上且500nm 以下,更优选为150nm以上且400nm以下,进一步优选为150nm以上且350nm 以下。如果半幅值不到100nm,由于与倾斜相伴的短波长迁移,各光反射层的反射波长大幅地错开,不仅使提高亮度的效果降低,而且存在上述光反射层 PRL-4这样的从近红外区域的迁移产生的可见光反射的修正效果受到限定的倾向。另外,多数情况下难以在将半幅值维持在不到100nm、特别是50nm以下的状态下降低反射率。另一方面,如果半幅值超过500nm,则反射率大幅地降低,获得5%以上的反射率变得困难,不优选。另外,例如,在各光反射层中使用了同一材料的胆固醇液晶的情况下,存在如果各光反射层的半幅值宽,则反射率降低,如果半幅值窄,则反射率升高的倾向。因此,通过适当地调整各光反射层的半幅值,从而能够更有效地提高特定的偏振光的反射率。应予说明,这里所说的半幅值是指相当于光反射层的最大反射率的50%的、用长波长侧的波长和短波长侧的波长界定的波长的宽度。例如,在相当于最大反射率的50%的短波长侧的波长为450nm、长波长侧的波长为550nm的情况下,半幅值为100nm。相当于最大反射率的50%的波长通过从选择反射区域的最大反射率减去选择反射区域以外的反射率的平均值(例如350nm~950nm中的平均值),从而能够以来自选择反射的反射率为基准而求出。例如,选择反射区域的最大反射率的值为30%,选择反射率以外的反射率的平均值(反射率的基线)为6%的情况下,相当于最大反射率的50%的波长是指表示从30%中减去(30-6)/2所得的18%的反射率的波长。
(1/4波长板)
本发明中所使用的1/4波长板是具有将圆偏振光变换为线偏振光的功能的相位差元件,例如能够通过对由聚碳酸酯或环烯烃聚合物制成的膜进行单轴拉伸以使相位差成为波长的1/4,或者使水平取向的聚合性液晶以相位差成为波长的1/4这样厚度取向而得到。该1/4波长板可单独地使用,也可以在波长分散引起的相位差的偏差大的情况下,使用称为宽带域1/4波长板的相位差元件。所谓宽带域1/4波长板,是相位差的波长依赖性减小的相位差元件,例如可列举出将具有相同的波长分散的1/2波长板与1/4波长板以其慢轴所成的角度成为60°的方式层叠而得到的相位差元件、使相位差的波长依赖性减小的聚碳酸酯系相位差元件(帝人株式会社制造:PURE-ACE WR-S)等。另外,在如HUD那样,光的入射角相对于1/4波长板倾斜入射的情况下,因相位差元件的不同,有时相位差因光的入射角度而变化。在这种情况下,作为更严格地使相位差一致的方法,例如能够通过使用相位差元件的折射率被调整后的相位差元件,从而抑制伴随入射角的、相位差的变化。例如,在将相位差元件的面内的慢轴方向的折射率设为nx,将在相位差元件的面内与nx正交的方向的折射率设为ny,将相位差元件的厚度方向的折射率设为nz时,以由下述式(4)表示的系数Nz优选成为0.3~1.0、更优选成为0.5~0.8的方式进行控制。
Nz=(nx-nz)/(nx-ny) (4)
使用的1/4波长板的慢轴或快轴相对于卷状的1/4波长板的长度方向成45 度的情况下,通过将卷状的1/4波长板与同样为卷状的光反射层以卷对卷进行层叠,从而能够得到相对于卷的长度方向、慢轴或快轴为45度的本发明的光控制层叠体。另外,例如,能够在第一1/4波长板的慢轴或快轴与第二1/4波长板的慢轴或快轴彼此正交的状态下将光反射层夹持。在来自HUD的图像显示装置的入射光为P偏振光的情况下,为了将本发明涉及的光学层叠结构体用于车的前挡风玻璃,优选第一1/4波长板的慢轴或快轴相对于P偏振光的偏振轴成为不到 45°。如果对于卷状的光反射层,以1/4波长板的慢轴或快轴成为0°或90°的方式层叠,则在将卷状的1/4波长板切出所期望的大小时,必须以相对于卷的长度方向成为45°的方式将1/4波长板定位,因此大量产生不能使用的部分,使成品率降低。另一方面,如上所述,通过使用1/4波长板的慢轴或快轴相对于卷的长度方向成为45°这样的层叠方法,从而能够在与卷状的光反射层的长度方向的平行方向或正交方向以所期望的大小切出1/4波长板,因此能够大幅地提高成品率。
另外,除了将卷状的1/4波长板与卷状的光反射层以卷对卷进行层叠以外,也可在1/4波长板上直接层叠光反射层。通过在1/4波长板上直接层叠光反射层,从而能够在没有进行摩擦等取向处理的情况下就得到雾度值低的光反射层。另外,优选第一和第二1/4波长板中的至少一者包含聚合性液晶层。这种情况下, 1/4波长板与包含胆固醇液晶层的光反射层的密合性提高,另外也能够提高对于偏振光的反射率。
如上所述,本发明中,通过控制入射光学层叠结构体的P偏振光或S偏振光的偏振轴与1/4波长板的慢轴所成的角度θ,从而能够进一步提高1/4波长板显示的偏振光变换性能。这种情况下,从1/4波长板的慢轴的控制性和生产成本的观点考虑,特别优选使用包含聚合性液晶层的1/4波长板作为具有使偏振光变换的作用的层。
聚合性液晶是在分子内具有聚合性基团、在某温度范围或浓度范围显示液晶性的向列型液晶单体。作为聚合性基团,例如可列举出(甲基)丙烯酰基、乙烯基、羰基、肉桂酰基和环氧基等。另外,聚合性液晶为了显示液晶性,优选在分子内有介晶基团,所谓介晶基团,例如是指联苯基、三联苯基、(聚) 苯甲酸苯酯基、(聚)醚基、亚苄基苯胺基或苊并喹喔啉基等棒状、板状的取代基、或者苯并[9,10]菲基、酞菁基或氮杂冠醚基等圆盘状的取代基、即具有诱导液晶相行为的能力的基团。具有棒状或板状的取代基的液晶化合物作为棒状液晶(calamitic liquid crystal),在该技术领域中是已知的。具有这样的聚合性基团的向列型液晶单体例如可列举出日本特开2003-315556号公报和日本特开 2004-29824号公报中记载的聚合性液晶、Paliocolor系列(巴斯夫公司制造)和 RMM系列(默克公司制造)等聚合性液晶。具有这些聚合性基团的向列型液晶单体能够单独地使用或者将多种混合使用。
另外,也可添加可与具有聚合性基团的向列型液晶单体反应的不具有液晶性的聚合性化合物。作为这样的化合物,例如可列举出紫外线固化型树脂等。作为紫外线固化型树脂,例如可列举出二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯与1,6-六亚甲基二异氰酸酯的反应产物、具有异氰脲酸环的三异氰酸酯与季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯的反应产物、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯与异佛尔酮二异氰酸酯的反应产物、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯、异氰脲酸三(甲基丙烯酰氧乙基)酯、甘油三缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、己内酯改性异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、三甘油二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二 (甲基)丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、二甘醇二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、双(丙烯酰氧乙基)羟乙基异氰脲酸酯、双(甲基丙烯酰氧乙基)羟乙基异氰脲酸酯、双酚A二缩水甘油醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、己内酯改性(甲基) 丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基羟基丙基(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰基吗啉、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基四甘醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基三甘醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸2-氰基乙酯、丁基缩水甘油基醚与(甲基)丙烯酸的反应产物、丁氧基三甘醇(甲基)丙烯酸酯和丁二醇单(甲基)丙烯酸酯等,上述化合物能够单独地使用或者将多种混合使用。必须以包含向列型液晶单体的组合物不失去液晶性的程度添加这些不具有液晶性的紫外线固化型树脂,优选地,相对于100重量份的具有聚合性基团的向列型液晶单体,为0.1~20重量份,更优选为1.0~10重量份左右。
在上述的具有聚合性基团的向列型液晶单体、聚合性化合物为紫外线固化型的情况下,为了利用紫外线使包含它们的组合物固化,添加光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可列举出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1 (巴斯夫公司制Irgacure907)、1-羟基环己基苯基酮(巴斯夫公司制Irgacure 184)、 4-(2-羟基乙氧基)-苯基(2-羟基-2-丙基)酮(巴斯夫公司制Irgacure 2959)、 1-(4-十二烷基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮(默克公司制Darocure 953)、1- (4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮(默克公司制Darocure 1116)、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(巴斯夫公司制Irgacure 1173)和二乙氧基苯乙酮等苯乙酮系化合物;苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚和2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(巴斯夫公司制Irgacure 651)等苯偶姻系化合物;苯甲酰基苯甲酸、苯甲酰基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚、3,3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮(日本化药株式会社制Kayacure MBP)等二苯甲酮系化合物;以及噻吨酮、2-氯噻吨酮(日本化药株式会社制Kayacure CTX)、2-甲基噻吨酮、2,4-二甲基噻吨酮 (Kayacure RTX)、异丙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮(日本化药株式会社制 Kayacure CTX)、2,4-二乙基噻吨酮(日本化药株式会社制Kayacure DETX)和 2,4-二异丙基噻吨酮(日本化药株式会社制Kayacure DITX)等噻吨酮系化合物等。优选地,作为光聚合引发剂,例如可列举出Irgacure TPO、Irgacure TPO-L、Irgacure OXE01、Irgacure OXE02、Irgacure 1300、Irgacure 184、Irgacure 369、Irgacure 379、Irgacure 819、Irgacure 127、Irgacure 907和Irgacure 1173(均为巴斯夫公司制),特别优选地,可列举出Irgacure TPO、Irgacure TPO-L、Irgacure OXE01、Irgacure OXE02、Irgacure 1300和Irgacure 907。这些光聚合引发剂能够使用1种或者以任意的比例将多种混合使用。
使用二苯甲酮系化合物或噻吨酮系化合物作为光聚合引发剂的情况下,为了促进光聚合反应,也可并用助剂。作为这样的助剂,例如可列举出三乙醇胺、甲基二乙醇胺、三异丙醇胺、正丁胺、N-甲基二乙醇胺、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、米蚩酮、4,4’-二乙基氨基苯基酮、4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸(正丁氧基)乙酯和4-二甲基氨基苯甲酸异戊酯等胺系化合物。
就上述的光聚合引发剂和助剂的添加量而言,能够在不对包含向列型液晶单体的组合物的液晶性产生影响的范围使用,相对于该组合物中的用紫外线固化的化合物100重量份,优选为0.5重量份以上且10重量份以下,更优选为2 重量份以上且8重量份以下。另外,相对于光聚合引发剂,助剂优选为0.5倍至 2倍量。
1/4波长板的聚合性液晶层形成用的组合物也可根据需要含有流平剂、消泡剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、阻聚剂和交联剂等添加剂中的1种以上,分别赋予目标的功能。作为流平剂,例如可列举出氟系化合物、有机硅系化合物和丙烯酸系化合物等。作为紫外线吸收剂,例如可列举出苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物和三嗪系化合物等。作为光稳定剂,例如可列举出受阻胺系化合物和苯甲酸酯系化合物等。作为抗氧化剂,例如可列举出酚系化合物等。作为阻聚剂,例如可列举出氢醌单甲醚(metoquinone)、甲基氢醌和氢醌等。作为交联剂,例如可列举出脂环式多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯等多异氰酸酯类以及三聚氰胺化合物等。根据应赋予的功能来适当地设计这些添加剂的添加量。
(支承基板)
在1/4波长板包含聚合性液晶层的情况下,将构成聚合性液晶层的液晶组合物涂布在支承基板上。为了使1/4波长板在HUD中使用时保持显示图像的视觉识别性,所述支承基板优选在可见光区域中是透明的,具体地,波长380~780nm 的可见光线透射率可为50%以上,优选为70%以上,更优选为85%以上。另外,可对支承基板着色,但优选没有着色或者着色少。支承基板的折射率优选为1.2~ 2.0,更优选为1.4~1.8。支承基板的厚度可根据用途来适当地选择,优选为5Bm~ 1000Bm,更优选为10Bm~250Bm,特别优选为15Bm~150Bm。
支承基板可以为单层,也可以为2层以上的层叠体。作为支承基板的例子,例如可列举出三乙酰纤维素(TAC)、丙烯酸系、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚烯烃和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。其中,优选双折射性小的三乙酰纤维素 (TAC)、聚烯烃和丙烯酸系等。
接下来,对使用上述的具有聚合性基团的向列型液晶单体制作本发明中所使用的1/4波长板的方法进行说明。作为这样的方法,例如,使具有聚合性基团的向列型液晶单体溶解于溶剂,接下来,添加光聚合引发剂。这样的溶剂只要能够溶解使用的液晶单体,则并无特别限定,例如可列举出环戊酮、甲苯、甲乙酮、甲基异丁基酮等,优选环戊酮和甲苯等。然后,将该溶液在用作支承基板的PET膜或TAC膜等塑料膜上,并使厚度尽可能地变得均匀涂布,一边通过加热将溶剂除去,一边在形成液晶并进行取向的温度条件下在支承基板上放置一定时间。此时,通过在涂布前对塑料膜表面在所期望的取向方向上进行摩擦处理或者将通过偏振光照射而发挥光取向性的光取向材料在塑料膜表面成膜并进行偏振光照射等取向处理,从而能够使液晶的取向变得更为均一。由此,可将1/4波长板的慢轴控制为所期望的角度,并且减小1/4波长板的雾度值。接下来,一边保持该取向状态,一边用高压汞灯等对向列型液晶单体照射紫外线,将液晶的取向固定,从而能够得到具有所期望的慢轴的1/4波长板。
在将聚合性液晶单体直接涂布在上述那样的经取向处理的支承基板上的构成的情况下,即,1/4波长板具有在经取向处理的支承基板上设置的聚合性液晶层的情况下,由于支承基板与后述的阻挡层同样地作用,因此具有防止1/4波长板的相位差值的降低的功能。由于1/4波长板具有这样的构成,使导致车载用中间膜等的相位差值变化的原因的层不与1/4波长板的聚合性液晶层直接接触,其结果能够抑制1/4波长板的相位差值的降低引起的光反射层的反射率的降低。
(阻挡层)
本发明中所使用的光控制层叠体可包含在光反射层的单面或两面层叠有阻挡层的光学层叠体。阻挡层是设置于光反射层的单面或两面的层,例如是通过使由树脂组合物形成的涂膜干燥或固化而得到的固化膜。在光反射层由胆固醇液晶层构成的情况下,如果在光反射层与车载用中间膜接触的状态下置于高温环境下例如汽车的前挡风玻璃的使用环境下等,有时光反射层的反射率降低,另外光反射层的中心反射波长向短波长层迁移。这被认为是车载用中间膜的材料自身引起的侵蚀、车载用中间膜中所含的增塑剂等的影响所致。阻挡层通过防止这样的车载用中间膜等与光反射层直接接触,从而能够抑制光反射层的反射率的降低、中心反射波长的短波长化。通过使用这样的光学层叠体,从而能够提高本发明涉及的光学层叠结构体的耐久性,其结果在HUD中使用了包含光学层叠体的光学层叠结构体的情况下,即使在严酷的环境下也能够长期映出明亮且鲜明的显示图像。阻挡层除了在光反射层与1/4波长板之间设置以外,也可设置于1/4波长板的外侧。在图6中示出本发明中所使用的光学层叠体的构成的一例,光学层叠体16形成了在光反射层8的两面分别设置阻挡层15的构成。另外,在图7中示出在1/4波长板的外侧包含阻挡层的光控制层叠体,图7中所示的光控制层叠体9’形成了在光反射层8的两面分别经由第一1/4波长板7和第二1/4波长板7’设置阻挡层15的构成。另外,在1/4波长板具有在经取向处理的支承基板上设置的聚合性液晶层的情况下,支承基板与阻挡层同样地发挥作用。因此,支承基板防止车载用中间膜的材料自身或车载用中间膜中所含的增塑剂等通过1/4波长板的聚合性液晶层而侵蚀胆固醇液晶层。即,具有至少1个这样的构成的1/4波长板的光学控制层叠体,由于对1/4波长板赋予了阻挡层的作用,因此在该1/4波长板的外侧也可不另外设置阻挡层。其结果,能够性能最高并且低成本地抑制光反射层的反射率的降低、中心反射波长的短波长化。
阻挡层形成用的树脂组合物例如包含选自聚乙烯醇树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂和丙烯酸系树脂中的单独1种或2种以上的树脂,通过将该树脂组合物涂布和干燥,能够形成阻挡层。作为这样的树脂,例如可列举出Vylon 240(东洋纺株式会社制造)、KAYAFLEX BPAM-01(日本化药株式会社制造)、UR-1700(东洋纺株式会社制造)、UR-3210(东洋纺株式会社制造)、Mowital B20H(可乐丽株式会社制造)、Mowital B60H(可乐丽株式会社制造)、GOHSENOL Z200(日本合成化学株式会社制造)和 PTR-3000(日本化药株式会社制造)等。
另外,阻挡层形成用的树脂组合物例如为紫外线固化型树脂组合物、热固化树脂组合物或它们的混合物,通过将该固化树脂组合物涂布和干燥,接下来使其固化,从而能够得到阻挡层。从透明性、涂布性和生产成本等观点考虑,这样的固化型树脂组合物优选为紫外线固化型树脂组合物。
紫外线固化型树脂组合物至少含有紫外线固化型树脂和光聚合引发剂,任意地含有其他成分。作为紫外线固化型树脂,优选在分子中具有至少1个或2 个以上的(甲基)丙烯酰基,例如选自单官能(甲基)丙烯酸酯、多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、多官能环氧(甲基)丙烯酸酯、多官能聚酯(甲基)丙烯酸酯和多官能异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基) 酯。它们可单独地使用或者将2种以上混合使用。通过使用这些紫外线固化型树脂,从而能够更有效地防止光反射层的反射率降低。其中,(甲基)丙烯酰基表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基,并在分子中相互独立地存在,“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
作为单官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、丙烯酸异冰片酯、苯氧基二甘醇丙烯酸酯和N-丙烯酰基吗啉等。
作为多官能(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6- 己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二 (甲基)丙烯酸酯、羟基新戊酸新戊二醇酯的ε-己内酯加成物的二(甲基)丙烯酸酯(例如日本化药株式会社制、KAYARAD HX-220、HX-620等)和双酚A 的EO加成物的二(甲基)丙烯酸酯等。
作为多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出多元醇类与有机多异氰酸酯类与含有羟基的烯属不饱和化合物类的反应物、即氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类,所述多元醇类为乙二醇、1,4-丁二醇、聚四亚甲基二醇、新戊二醇、聚己内酯多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇或聚四亚甲基二醇等,所述有机多异氰酸酯类为六亚甲基二异氰酸酯、脂环式多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯等,所述含有羟基的烯属不饱和化合物类为(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、1,4-丁二醇单(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯的ε-己内酯加成物或季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等。
作为多官能环氧(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出作为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、三苯酚甲烷型环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚、甘油多缩水甘油醚或三羟甲基丙烷多缩水甘油醚等多缩水甘油基化合物与(甲基)丙烯酸的反应物的环氧(甲基)丙烯酸酯类。
作为多官能聚酯(甲基)丙烯酸酯,例如可列举出三羟甲基丙烷三(甲基) 丙烯酸酯、三羟甲基丙烷聚乙氧基三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基) 丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯和三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯等聚酯丙烯酸酯类。
作为多官能异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯,例如可列举出异氰脲酸三(丙烯酰氧乙基)酯和异氰脲酸三烯丙酯等。
由含有5重量%以上且60重量%以下、优选20重量%以上且50重量%以下的在分子中具有2个(甲基)丙烯酰基的环氧(甲基)丙烯酸酯或具有3个以上(甲基)丙烯酰基的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯作为上述的紫外线固化型树脂的树脂组合物形成的阻挡层,与光反射层和1/4波长板的密合性良好,另外,使其紫外线固化时的固化收缩小,因此从加工性的观点考虑良好,并且,将本发明涉及的光学层叠结构体切断加工时不易产生切割屑,因此优选。另外,由含有5重量%以上且80重量%以下、优选15重量%以上且70重量%以下的在分子中具有至少3个以上的(甲基)丙烯酰基的化合物作为紫外线固化型树脂的树脂组合物形成的阻挡层,防止增塑剂等的侵入引起的光反射层的反射率降低的效果变得更高,因此优选。如果在分子中具有至少3个以上的(甲基)丙烯酰基的化合物的含有率的上限值比80重量%大,虽然阻挡性优异,但固化收缩大,因此加工性差,另外,与光反射层和1/4波长板的密合性变差,并且,将本发明涉及的光学层叠结构体切断加工时容易产生切割屑。另一方面,如果上述化合物的含有率的下限值不到5重量%,则存在阻挡性降低的倾向。
另外,作为阻挡层形成用的材料,如果使用玻璃化转变温度(Tg)比较高的树脂、水溶性的树脂、在分子中具有3个以上(甲基)丙烯酰基的(甲基) 丙烯酸酯,则光反射层的耐久性提高效果高,因此优选。玻璃化转变温度(Tg) 优选为80℃以上且300℃以下,更优选为150℃以上且250℃以下。特别地,水溶性的树脂、玻璃化转变温度为100℃以上的树脂、在分子中具有3个以上(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸酯防止光反射层的反射率降低的效果更为显著。
作为光聚合引发剂,例如可列举出苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻丙基醚和苯偶姻异丁基醚等苯偶姻类;苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、2-羟基-2-甲基-苯基丙烷-1-酮、二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基酮和2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮等苯乙酮类;2- 乙基蒽醌、2-叔-丁基蒽醌、2-氯蒽醌和2-戊基蒽醌等蒽醌类;2,4-二乙基噻吨酮、 2-异丙基噻吨酮和2-氯噻吨酮等噻吨酮类;苯乙酮二甲基缩酮和苯偶酰二甲基缩酮等缩酮类;二苯甲酮、4-苯甲酰基-4’-甲基二苯基硫醚和4,4’-双甲基氨基二苯甲酮等二苯甲酮类;以及2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦和双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦等氧化膦类等。
作为光聚合引发剂的具体例,例如可列举出汽巴特种化学品公司制造的Irgacure 184(1-羟基环己基苯基酮)和Irgacure 907(2-甲基-1-(4-(甲硫基) 苯基)-2-吗啉代丙烷-1-酮)、巴斯夫公司制Lucirin TPO(2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦)等市售品。它们可单独地使用,或者可将2种以上混合使用。
就光聚合引发剂而言,优选在阻挡层形成用的树脂组合物的固体成分中含有0.01重量%以上且10重量%以下,更优选含有1重量%以上且7重量%以下。
在阻挡层形成用的树脂组合物中进一步含有溶剂。这样的溶剂只要能够将使用的树脂和光聚合活性剂等溶解,则并无特别限定,例如可列举出甲乙酮、甲基异丁基酮、异丙醇、环戊酮、水等,优选为甲乙酮、环戊酮、水。另外,这些溶剂能够以任意的比例加入,可只加入1种,也可将多种溶剂并用。通过干燥工序将这些溶剂干燥除去。
阻挡层形成用的树脂组合物也能够进一步含有固化促进剂。作为固化促进剂,例如可列举出三乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、苯甲酸2-甲基氨基乙酯、二甲基氨基苯乙酮、对-二甲基氨基苯甲酸异戊酯和EPA等胺类;以及 2-巯基苯并噻唑等氢给予体。就这些固化促进剂的含量而言,在阻挡层形成用的树脂组合物的固体成分中,优选为0重量%以上且5重量%以下。
阻挡层形成用的树脂组合物根据需要也可含有流平剂、消泡剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、阻聚剂和交联剂等添加剂中的1种以上,分别赋予目标的功能。作为流平剂,例如可列举出氟系化合物、有机硅系化合物和丙烯酸系化合物等。作为紫外线吸收剂,例如可列举出苯并三唑系化合物、二苯甲酮系化合物和三嗪系化合物等。作为光稳定剂,例如可列举出受阻胺系化合物和苯甲酸酯系化合物等。作为抗氧化剂,例如可列举出酚系化合物等。作为阻聚剂,例如可列举出氢醌单甲醚、甲基氢醌和氢醌等。作为交联剂,例如可列举出脂环式多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯等多异氰酸酯类以及三聚氰胺化合物等。就这些各添加剂的添加量而言,根据应赋予的功能来适当地设计。
对阻挡层的厚度并不特别限定,从固化收缩的观点考虑,由紫外线固化型树脂构成的阻挡层的厚度的上限值优选50Bm,更优选20Bm。另一方面,从固化性的观点考虑,由紫外线固化型树脂构成的阻挡层的厚度的下限值优选0.1Bm,更优选1Bm。通过阻挡层的厚度为0.1Bm以上且50Bm以下的范围,从而能够更有效地防止光反射层的反射率的降低。阻挡层能够通过如下方式得到:将阻挡层形成用树脂组合物涂布在光反射层上,并使干燥后的膜厚成为0.1Bm以上且50Bm以下的范围,接下来将涂膜干燥后,通过紫外线照射或加热使其固化,从而形成固化膜。
对阻挡层形成用的树脂组合物的涂布方法并无特别限定,例如可列举出棒涂器涂布、绕线棒涂布、气刀涂布、凹版涂布、反转凹版涂布、微型凹版涂布、微型反转凹版涂布机涂布、模压涂布机涂布、浸涂、旋涂和喷涂等。
在阻挡层形成用的树脂组合物中所含的树脂为紫外线固化树脂的情况下,为了树脂的固化,照射紫外线,也能够使用电子束等。在采用紫外线使树脂固化的情况下,作为光源,能够使用具有氙灯、高压汞灯、金属卤化物灯或LED 等的紫外线照射装置,并根据需要调整光量、光源的配置等。在使用高压汞灯的情况下,优选相对于具有80~120W/cm2的能量的1个灯以搬运速度5~60m/ 分钟使树脂固化。另一方面,在采用电子束使树脂固化的情况下,优选使用具有100~500eV的能量的电子束加速装置,此时,可不使用光聚合引发剂。
作为形成包含光学层叠体的光控制层叠体的方法,可形成预先在光反射层上层叠了阻挡层的光学层叠体,然后,将该光学层叠体用2块1/4波长板夹持,也可在一个1/4波长板层叠了光反射层后,在该光反射层上形成阻挡层,接下来,在阻挡层上层叠另一1/4波长板。另外,也能够使用对预先制作的阻挡层的表面进行摩擦处理或者将通过偏振光照射而发挥光取向性的光取向材料在阻挡层的表面成膜并进行偏振光照射等取向处理而经取向处理的阻挡层。
(夹层玻璃用层叠体)
本发明中使用的光控制层叠体可以是将至少1个中间膜层叠而成的夹层玻璃用层叠体。在图8中示出了本发明中所使用的夹层玻璃用层叠体的一个实施方式,夹层玻璃用层叠体22形成了在光反射层8的两面经由第一1/4波长板7 和第二1/4波长板7’分别设置了中间膜21的构成。图8中,光控制层叠体为将 2张中间膜以夹持第一1/4波长板和第二1/4波长板的方式层叠的夹层玻璃用层叠体,但光控制层叠体也可以是将1张中间膜层叠于第一1/4波长板或第二1/4 波长板的任一个的夹层玻璃用层叠体。
在光控制层叠体为将2张中间膜以夹持第一1/4波长板和第二1/4波长板的方式层叠的夹层玻璃用层叠体的情况下,优选2张中间膜为通过层压形成的膜。对中间膜进行层压的方法并无特别限制,例如可列举出使用压料辊将中间膜、第一1/4波长板、光反射层、第二1/4波长板、中间膜同时压接而层压的方法。进行层压时,在能够将压料辊加热的情况下,也可边加热边压接。另外,在中间膜与1/4波长板的密合性差的情况下,也可在预先采用电晕处理、等离子体处理等进行表面处理后进行层压。
(中间膜)
作为中间膜,能够使用热塑性树脂,优选使用一般使用的车载用中间膜。作为这样的车载用中间膜,例如为聚乙烯醇缩丁醛系树脂(PVB)、聚乙烯醇树脂(PVA)或乙烯-醋酸乙烯酯共聚系树脂(EVA)。其中,优选聚乙烯醇缩丁醛树脂。另外,中间膜的厚度只要为不对显示光的反射产生影响的范围,则并无特别限定,能够根据用途适当地设计。
另一方面,在中间膜为PVB树脂制时,在中间膜与包含胆固醇液晶的光反射层接触的状态下,光反射层有时在高温条件下劣化,反射率降低。这被认为是与包含胆固醇液晶的光反射层邻接的PVB树脂自身的侵蚀、PVB树脂中所含的增塑剂等的影响。另一方面,只要本发明中使用的光控制层叠体包含光学层叠体,即使将这样的PVB树脂制的中间膜或包含增塑剂的PVB树脂制的中间膜以直接接触的方式层叠,也能够抑制光反射层的劣化,还能够抑制反射率的变化。
作为使包含胆固醇液晶的光反射层的反射率降低的增塑剂,例如可列举出一元有机酸酯、多元有机酸酯等有机酯增塑剂和有机磷酸增塑剂、有机亚磷酸增塑剂等磷酸增塑剂等。一元有机酸酯例如可列举出通过三甘醇、四甘醇或三丙二醇等二醇与丁酸、异丁酸、己酸、2-乙基丁酸、庚酸、正辛酸、2-乙基己酸、壬酸(正壬酸)或癸酸等一元有机酸的反应得到的二醇酯等。
多元有机酸酯例如可列举出己二酸、癸二酸、壬二酸等多元有机酸与碳数 4~8的具有直链或分支结构的醇的酯化合物。这样的有机酯增塑剂例如可列举出三甘醇-二-2-乙基丁酸酯、三甘醇-二-2-乙基己酸酯、三甘醇二辛酸酯、三甘醇-二-正辛酸酯、三甘醇-二-正庚酸酯、四甘醇-二-2-乙基己酸酯、四甘醇-二-正庚酸酯、癸二酸二丁酯、壬二酸二辛酯、二丁基卡必醇己二酸酯、乙二醇-二-2- 乙基丁酸酯、1,3-丙二醇-二-2-乙基丁酸酯、1/2-丁二醇-二-2-乙基丁酸酯、二甘醇-二-2-乙基丁酸酯、二甘醇-二-2-乙基己酸酯、二丙二醇-二-2-乙基丁酸酯、三甘醇-二-2-乙基戊酸酯、四甘醇-二-2-乙基丁酸酯、二甘醇二辛酸酯、三甘醇- 二-正庚酸酯、四甘醇-二-正庚酸酯、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、己二酸己基环己基酯、己二酸庚酯与己二酸壬酯的混合物、己二酸二异壬酯、己二酸庚基壬基酯、癸二酸二丁酯、油改性癸二酸醇酸以及磷酸酯与己二酸酯的混合物等。
有机磷酸增塑剂例如可列举出磷酸三丁氧基乙酯、磷酸异癸基苯基酯和磷酸三异丙酯等。
在中间膜中可进一步适当地添加配合紫外线吸收剂、抗氧化剂、抗静电剂、热稳定剂、着色剂、粘接调整剂等,特别地,使吸收红外线的微粒分散的中间膜在制作高性能的隔热夹层玻璃上重要。在吸收红外线的微粒中,能够使用选自Sn、Ti、Zn、Fe、Al、Co、Ce、Cs、In、Ni、Ag、Cu、Pt、Mn、Ta、W、V 和Mo中的金属、金属氧化物、金属氮化物、掺杂了Sb或F的上述的金属、金属氧化物或金属氮化物、或者包含这些金属中的至少2种以上的复合物等具有导电性的材料的超微粒。特别地,在隔热夹层玻璃用作要求透明性的建筑用窗、汽车用窗的情况下,特别优选在可见光线的区域中透明的掺杂锡的氧化铟(ITO)、掺杂锑的氧化锡(ATO)、掺杂氟的氧化锡。在中间膜中分散的吸收红外线的微粒的粒径优选为0.2Bm以下。如果微粒的粒径为0.2Bm以下,则抑制可见光区域中的光的散射,同时微粒能够吸收红外线,另外,不会产生雾度,确保电波透过性和透明性,同时将粘接性、透明性、耐久性等特性维持在与未添加的中间膜同等程度,并且能够通过通常的夹层玻璃生产线中的操作进行夹层玻璃化处理。应予说明,在将PVB用于中间膜的情况下,为了最佳地保持中间膜的含水率,在恒温恒湿的房间中进行调合化处理。另外,对于中间膜,可将其一部分着色,也可夹持具有隔音功能的层,或者,为了减轻HUD系统中产生重影,可使用厚度具有倾斜的中间膜(楔形)等。
中间膜可在溶解于溶剂的状态下在光反射层的单面或两面、或者1/4波长板的外侧直接层叠。在使用聚乙烯醇缩丁醛系树脂(PVB)的情况下,缩丁醛化程度的下限值优选为40摩尔%,更优选为55摩尔%,特别优选为60摩尔%。另一方面,缩丁醛化程度的上限值优选为85摩尔%,更优选为80摩尔%,特别优选为75摩尔%。应予说明,缩丁醛化程度能够采用红外吸收光谱(IR)法测定,例如,能够使用FT-IR测定。
聚乙烯醇缩丁醛系树脂的羟基量的下限值优选为15摩尔%,上限值优选为 35摩尔%。如果羟基量不到15摩尔%,有时夹层玻璃用中间膜与玻璃的粘接性降低或者夹层玻璃的耐贯通性降低。另一方面,如果羟基量超过35摩尔%,有时中间膜变硬。
聚乙烯醇缩丁醛系树脂能够通过用醛对聚乙烯醇进行缩醛化而制备。聚乙烯醇通常通过对聚醋酸乙烯酯进行皂化而得到,一般使用皂化度80~99.8摩尔%的聚乙烯醇。另外,聚乙烯醇的聚合度的上限值优选为4000,更优选为3000,特别优选为2500。如果聚合度超过4000,有时中间膜的成型变得困难。
(功能性玻璃)
本发明中使用的光控制层叠体可以是将第一1/4波长板和第二1/4波长板用 2块玻璃板夹持的功能性玻璃。这样的功能性玻璃例如能够通过如下方式制造:将玻璃板分别贴合于本发明中所使用的第一1/4波长板和第二1/4波长板,或者,在本发明涉及的夹层玻璃用层叠体的两面贴合玻璃板。就玻璃板的贴合方法而言,能够通过将粘合剂或粘接剂分别涂布于第一1/4波长板和第二1/4波长板或者涂布于夹层玻璃用层叠体的两面,然后,将玻璃板贴合而得到。对粘合剂和粘接剂并无特别限制,在随后有时将玻璃板剥离的情况下,优选再用性优异的具有压敏粘合性的材料,例如优选有机硅粘合剂或丙烯酸系粘合剂等。应予说明,功能性玻璃可以是将玻璃板贴合于第一1/4波长板和第二1/4波长板中的任一者的构成,也可以是在夹层玻璃用层叠体的单面将玻璃板贴合的构成。
就本发明中所使用的玻璃板而言,只要具有例如即使将本发明中使用的功能性玻璃作为前挡风玻璃利用也可充分地辨认前方的景色的透明性,则并无特别限定。另外,玻璃板的折射率优选为1.2~2.0,更优选为1.4~1.8。另外,玻璃板的厚度、形状等只要是不对显示光的反射产生影响的范围,则也无特别限定,能够根据用途适当地设计。另外,可在这些玻璃板的反射面设置包含多层膜的增反射膜、也兼具隔热功能的金属薄膜层。这些膜能够使入射的偏振光的反射率提高,使用本发明中利用的功能性玻璃作为汽车用前挡风玻璃的情况下,优选以功能性玻璃的可见光线透射率成为70%以上的方式调整反射率。
通过在2块玻璃板之间配置本发明中所使用的夹层玻璃用层叠体,并在高温高压下进行压接,从而能够得到在2块玻璃板中夹持着夹层玻璃用层叠体的功能性玻璃。图9示出根据本发明的功能性玻璃的一个实施方式。图9中所示的功能性玻璃24形成夹层玻璃用层叠体22被2块玻璃板23夹持的构成,夹层玻璃用层叠体22例如相当于图8的夹层玻璃用层叠体。另外,图9中,构成夹层玻璃用层叠体22的光控制层叠体可包含如图6那样在光反射层8的两面层叠有阻挡层15的光学层叠体16。如图9那样,在夹层玻璃用层叠体22构成功能性玻璃24的情况下,中间膜也具有作为用于保持2块玻璃板与光控制层叠体的密合性的粘合剂或粘接剂的功能。
接下来,对使用夹层玻璃用层叠体制作功能性玻璃的方法的一例具体地说明。首先,准备2块玻璃板。用作汽车的前挡风玻璃用夹层玻璃的情况下,优选使用采用浮法制作的钠钙玻璃。就玻璃板而言,透明、着色为绿色的玻璃板均可,并无特别限制。就这些玻璃板的厚度而言,通常使用约2mmt的玻璃板,根据近年来的玻璃的轻质化的要求,也能够使用厚度比其稍薄的玻璃板。将玻璃板切成规定的形状,对玻璃板的边缘实施倒角并清洗。在需要黑色的框状、点状的印刷图案的情况下,将其印刷于玻璃板。在如前挡风玻璃那样需要曲面形状的情况下,将玻璃板加热到650℃以上,然后,通过采用模具的压制、采用自重的弯曲等使2块整形为相同的面形状,将经整形的玻璃冷却。此时,如果使冷却速度过快,则在玻璃板中产生应力分布而成为钢化玻璃,因此进行缓慢冷却。将这样制作的玻璃板中的1块水平放置,在其上重叠上述的夹层玻璃用层叠体,进而放置另一块玻璃板。或者也可以是如下方法:在玻璃板上依次重叠中间膜、第一1/4波长板、光反射层、第二1/4波长板、中间膜,最后放置另一个玻璃板。接下来,用切削刀具将从玻璃板的边缘挤出的光控制层叠体切断除去。然后,一边对于在光控制层叠体的各层、构件间存在的空气进行脱气,一边加热到温度80℃~100℃,进行预粘接。在对空气进行脱气的方法中包括以下2种:用由耐热橡胶等制成的橡胶袋包裹玻璃板/中间膜/第一1/4波长板/光反射层/第二1/4波长板/中间膜/玻璃板、即玻璃板/夹层玻璃用层叠体/玻璃板的预层叠体而进行脱气的袋法;和用橡胶环只覆盖并密封预层叠体的玻璃板的端部的环法,这些方法均可使用。预粘接完成后,将从橡胶袋中取出的玻璃板/夹层玻璃用层叠体/玻璃板的预层叠体或移除了橡胶环的预层叠体装入高压釜,在10~15kg/cm2的高压下加热到120℃~150℃,在该条件下进行20分钟~40分钟加热加压处理。加热加压处理后,将预层叠体冷却到50℃以下,进而除去压力,将由玻璃板/夹层玻璃用层叠体/玻璃板构成的功能性玻璃从高压釜中取出。
这样得到的功能性玻璃能够作为普通汽车、小型汽车、轻型汽车等以及大型特殊汽车、小型特殊汽车的前挡风玻璃、侧面玻璃、后挡风玻璃、车顶玻璃使用。也能够作为铁路车辆、船舶、航空器的窗户使用,另外,也能够作为建材用和产业用的窗材使用。另外,功能性玻璃也能够与具有UV屏蔽功能或调光功能的构件层叠或贴合使用。
<平视显示器>
图10用示意图表示本发明涉及的HUD系统的一例。图10中所示的HUD 系统包括:使示出显示图像的显示光成为P偏振光或S偏振光而射出的显示器2、反射从显示器2射出的显示光的反射镜3、和入射从显示器2射出的P偏振光或 S偏振光的本发明涉及的光学层叠结构体4。通过用反射镜3反射从显示器2射出的P偏振光或S偏振光,并将该反射的显示光向光学层叠结构体4照射,从而P偏振光或S偏振光经由光路5到达观察者1,能够辨认显示图像的虚像6。应予说明,在图10中所示的HUD系统中,从显示器2射出的显示光经由反射镜3入射光学层叠结构体4,但也可从显示器2直接入射光学层叠结构体4。
(显示器)
本发明涉及的HUD系统中所使用的显示器2只要能够射出所期望的P偏振光或S偏振光直至最终到达光学层叠结构体4,则并无特别限定,例如可列举出液晶显示装置(LCD)、有机EL显示器(OELD)等。在显示器2为液晶显示装置的情况下,出射光通常成为了线偏振光,因此能够直接使用。另一方面,在显示器2为有机EL显示器的情况下,例如,如图11中所示那样,显示器2 可以是由光源30和可射出P偏振光或S偏振光的偏光板40构成的HUD系统。另外,在将HUD系统使用在汽车中的情况下,液晶显示装置、有机EL显示器例如也可以通过在仪表板这样的光出射口配置偏光板、1/2波长板等光学构件进行调整,使能够从显示器2射出P偏振光或S偏振光。另外,对在显示器2中所使用的光源也无限定,能够使用激光光源、LED光源等。另外,通过设定光反射层的中心反射波长,使其对应于上述的光源的发光光谱,从而能够更有效地使显示图像鲜明。另外,作为偏光板40得到特定的偏振光的方法,例如能够使用染料系、碘系这样的吸收型偏光板。
(反射镜)
本发明涉及的HUD系统根据需要可具有反射镜。反射镜只要能够将来自显示器的显示光向光学层叠结构体反射,则并无特别限定,例如由平面镜、凹面镜等构成。在使用了凹面镜作为反射镜的情况下,凹面镜也可将来自显示器的显示光以规定的放大率放大。
本发明涉及的HUD系统如图12中所示那样,由显示器2射出的显示光为 P偏振光,将P偏振光相对于光学层叠结构体4的布儒斯特角设为α时,优选入射光学层叠结构体4的P偏振光的入射角为α-10°~α+10°的范围,更优选为α-5°~α+5°的范围。对于来自显示器2的P偏振光,通过以α-10°~α+10°的范围,即相对于与光学层叠结构体4的表面垂直的轴50,以布儒斯特角附近、优选布儒斯特角α的入射角使P偏振光入射,从而大幅地减小P偏振光在光学层叠结构体表面的反射。透过光学层叠结构体的P偏振光在第一1/4波长板成为圆偏振光,在光反射层反射,再次被第一1/4波长板变换为P偏振光,该P偏振光到达观察者。显示图像作为虚像,被观察者辨认。另一方面,在P偏振光的入射角不到α-10°或比α+10°大的情况下,P偏振光的入射角从布儒斯特角附近偏离,因此P偏振光的反射率增加,有时发生重影。通过如上将P偏振光的入射角调整到布儒斯特角附近,从而能够大幅地减少重影的发生。另外,一般来自路面的反射光为S偏振光,所以,以能够吸收S偏振光的方式设计偏光太阳镜。因此,对于利用了S偏振光的现有的HUD系统而言,经由偏光太阳镜的HUD的显示图像的视觉识别性极度地降低。另一方面,如果是P偏振光到达观察者的、利用了P偏振光的HUD系统,则能够抑制重影的发生,而且在戴着偏光太阳镜时也能够提高显示图像的视觉识别性。另外,在光反射层包含胆固醇液晶层的情况下,透过光反射层的圆偏振光被以与第一1/4波长板的慢轴垂直的位置关系设置了慢轴的第二1/4波长板变换为原来的P偏振光。经变换的P偏振光对于第二1/4波长板的外侧的界面也同样地以布儒斯特角附近入射。因此,在第二1/4波长板的外侧的界面,P偏振光的反射率也能够大幅地减小,其结果大幅地改善重影的发生。
在本发明涉及的HUD系统的前挡风玻璃中使用还包含反射近红外线区域的光反射层PRL-4的光学层叠结构体的情况下,能够消除HUD中的角度依赖性,并且观察者即使从倾斜方向观察前挡风玻璃,由于光反射层PRL-4处的反射波长范围从近红外线区域向可见光的红色区域迁移,因此可看到与正面方向相同的显示色。另外,光反射层PRL-4由于也具有隔热效果,因此还能够有助于抑制太阳光入射引起的车内的温度上升。
如上所述,本发明涉及的光学层叠结构体具有高可见光透射率,同时能够有效地只提高特定的偏振光的反射率,因此能够提高HUD中的显示图像的视觉识别性,特别是即使在如前挡风玻璃那样在法律上对可见光透射率进行规定的情况下,也能够在维持所要求的可见光透射率的同时只使HUD中的显示图像的可见性提高。另外,本发明涉及的光学层叠结构体由于能够在整个前挡风玻璃明亮且鲜明地反映HUD中的显示图像,因此驾驶者在前挡风玻璃的任何部分都可看到鲜明的显示图像。
<光反射膜>
如上所述,在光反射层由胆固醇液晶层构成的情况下,如果在光反射层与中间膜直接接触的状态下将光反射层放置于高温环境下,有时发生光反射层的反射率降低,另外,光反射层的中心反射波长向短波长侧迁移。因此,优选防止光反射层与中间膜直接接触。在本发明的另一实施方式中,包括至少一个光反射层和在光反射层的单面或两面层叠了阻挡层的光学层叠体,光反射层包含胆固醇液晶层并且在塑料基板上层叠,阻挡层使用至少在光反射层的胆固醇液晶层侧层叠的光反射膜。图13表示本发明涉及的光反射膜的构成的一例。图13 中所示的光反射膜26具有如下构成:在塑料基板25上层叠光反射层8,在光反射层8上层叠有阻挡层15。塑料基板25、光反射层8和阻挡层15分别显示上述的特性,它们的材料也在上述的范围内选择。本发明涉及的光反射膜利用阻挡层防止光反射层与中间膜直接接触。因此,能够抑制高温气氛下的光反射层的反射率下降、光反射层的中心反射波长的短波长化。这样的光反射膜即使与中间膜一起配置,也显示优异的耐久性。
本发明涉及的光反射膜可以是在光反射膜的单面或两面层叠了中间膜的光学膜。光学膜中所使用的中间膜显示上述的特性,中间膜的材料也能够在上述的范围中选择。例如,在光学膜为在光反射膜的两面层叠了中间膜的构成的情况下,对于一个中间膜,利用光反射膜的阻挡层防止中间膜与光反射层的直接接触,对于另一中间膜,利用光反射膜的塑料基板防止中间膜与光反射层的直接接触。
另外,本发明涉及的光反射膜可在光学层叠体的阻挡层与光反射层之间、塑料基板的外侧表面或者这两者进一步层叠1/2波长板、1/4波长板等相位差板。相位差板通常具有如下构成:在TAC、丙烯酸系、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚烯烃、PET等支承基板上层叠了聚合性液晶层等具有使偏振光变换的作用的层。在这样的相位差板包含聚合性液晶层的情况下,如果将聚合性液晶层放置于高温环境下,相位差板具有的相位差值有时降低。在此,本发明涉及的光反射膜在光反射层的一面具有阻挡层,另外,相位差板包括上述的支承基板。因此,即使在光学层叠体的阻挡层与光反射层之间层叠这样的相位差板,利用光反射膜的阻挡层,也能够防止中间膜与相位差板的聚合性液晶层的直接接触。另外,即使在塑料基板的外侧表面层叠这样的相位差板,利用相位差板的支承基板,也能够防止中间膜与相位差板的聚合性液晶层的直接接触。通过这样的作用,即使本发明涉及的光反射膜还包括上述的相位差板,也能够抑制相位差板具有的相位差值的降低。
通过在包括本发明涉及的光反射膜的光学膜的单面或两面贴合玻璃板,从而能够得到功能性玻璃。使光学膜贴合于玻璃板的方法、玻璃板的特性、材料等能够在上述的范围内选择。这样的功能性玻璃由于使用了本发明涉及的光反射膜,所以,耐久性优异。因此,即使使用包括本发明涉及的光反射膜的功能性玻璃作为HUD用的显示器,也能够明亮地且鲜明地持续反映投影图像。
实施例
以下通过实施例对本发明详细地例示。实施例中份是指重量份。
[涂布液(胆固醇液晶组合物)的制备]
制备了具有表1中所示的组成的涂布液(R1)。
[表1] 表1:涂布液(R1)的组成表
材料(种类) | 材料名(制造商) | 配方量(份) |
聚合性液晶 | LC242(巴斯夫公司) | 20.00 |
手性剂 | LC756(巴斯夫公司) | 1.54 |
光聚合引发剂 | Irgacure TPO(巴斯夫公司) | 1.00 |
溶剂 | 环戊酮 | 80.00 |
接下来,除了将涂布液(R1)的手性剂的配方量变为表2中所示的配方量以外,采用同样的配方分别制备了涂布液(R2)、(R3)和(R4)。
[表2]
表2:各涂布液(R2)~(R4)的手性剂配方量
涂布液 | 手性剂配方量(份) |
涂布液(R2) | 1.26 |
涂布液(R3) | 1.04 |
涂布液(R4) | 0.70 |
另外,制备了1/4波长板的制作中使用的具有表3中所示的组成的涂布液 (QWP)。
[表3] 表3:涂布液(QWP)的组成表
[实施例1]
<光控制层叠体的制作>
使用制备的涂布液(R1)、(R2)、(R3)和(R4),按照下述的步骤分别制作光反射层PRL-1、光反射层PRL-2、光反射层PRL-3、光反射层PRL-4,然后将它们层叠,制作了光反射层。接下来,在层叠的光反射层的两面进一步层叠1/4波长板,制作光控制层叠体。作为塑料基板,使用了预先采用日本特开 2002-90743号公报的实施例1中记载的方法对无底涂层的面进行了摩擦处理的东洋纺织株式会社制PET膜(商品名A4100、厚50Bm)。
(1)在室温下使用绕线棒,以干燥后各自得到的各光反射层的厚度分别成为0.5Bm的方式,在各PET膜的摩擦处理面上涂布表1、2中所示的涂布液(R1)、 (R2)、(R3)和(R4)的各涂布液。
(2)将得到的各涂膜在80℃下加热2分钟,在将溶剂除去的同时制成了胆固醇液晶相。接下来,使用高压汞灯(HARISON TOSHIBA LIGHTING CORPORATION制造)进行120W输出功率、5~10秒UV照射,将胆固醇液晶相固定,在各PET膜上分别形成了基于涂布液(R1)、(R2)、(R3)和(R4) 的胆固醇液晶层。
(3)使用绕线棒在室温下在各PET膜的摩擦处理面上涂布表3中所示的涂布液(QWP),以使干燥后各自得到的1/4波长板的厚度成为1Bm。
(4)将得到的各涂膜(QWP)在80℃下加热2分钟,在将溶剂除去的同时制成液晶相。接下来,使用高压汞灯(HARISON TOSHIBA LIGHTING CORPORATION制造)进行120W输出功率、5~10秒UV照射,将液晶相固定,制作了合计8块在PET膜上形成的1/4波长板。应予说明,采用自动双折射计(王子计测株式会社制“KOBRA-21ADH”)测定了得到的1/4波长板的相位差值,结果546nm处的相位差值为136nm。
(5)使用丙烯酸系粘合剂(综研化学株式会社制造、丙烯酸系粘合剂 SK-Dyne906)将(1)~(2)中制作的、PET膜上的光反射层PRL-1(使用涂布液(R1))与光反射层PRL-2(使用涂布液(R2))的光反射层侧之间层叠。
(6)将光反射层PRL-2的PET膜剥离。
(7)使用与(5)中使用的粘合剂相同的丙烯酸系粘合剂将(1)~(2) 中制作的PET膜上的光反射层PRL-3(使用涂布液(R3))的光反射层侧与(6) 中的光反射层PRL-2的使PET膜剥离的光反射层侧之间层叠。
(8)采用与(7)同样的方法将光反射层PRL-4(使用涂布液(R4))的光反射层侧层叠于光反射层PRL-3。
(9)分别将位于光反射层PRL-1的外侧和PRL-4的外侧的PET膜剥离,制作了包含胆固醇液晶层的光反射层。
(10)使用2块(3)~(4)中制作的PET膜上的1/4波长板,并利用与 (5)中使用的粘合剂相同的丙烯酸系粘合剂将其层叠于制作的光反射层的两面。应予说明,以如下方式层叠并制作6块光控制层叠体,即、使在两面层叠的2 块1/4波长板中的以P偏振光或S偏振光入射一侧的1/4波长板的慢轴与所入射的P偏振光或S偏振光的偏振轴所成的角度成为25°、30°、35°、40°、45°、50°的。
由此得到以光反射层PRL-1、光反射层PRL-2、光反射层PRL-3和光反射层PRL-4的顺序层叠、并在两面具有1/4波长板的光学层叠结构体。图14为形成单一的各光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3和PRL-4时绘制波长与反射率的关系的图。由图14和表4可知,光反射层PRL-1、PRL-2、PRL-3和PRL-4的中心反射波长分别为450nm(半幅值为123nm)、540nm(半幅值为131nm)、650nm (半幅值为148nm)和800nm(半幅值为178nm),并且光反射层PRL-1、PRL2、PRL-3和PRL-4的中心反射波长处的反射率分别为约20%、约21%、约22%和约20%。
[表4]
表4:图14中的各光反射层的反射特性
光反射层 | PRL-1 | PRL-2 | PRL-3 | PRL-4 |
最大反射率(%) | 20.2 | 20.8 | 22.4 | 19.6 |
中心反射波长λ2(nm) | 450 | 540 | 650 | 800 |
50%短波长侧波长(nm) | 397 | 479 | 578 | 722 |
50%长波长侧波长(nm) | 520 | 610 | 726 | 900 |
半幅值(nm) | 123 | 131 | 148 | 178 |
*各光反射层的反射率的基线:约7%
将得到的光反射层的透射率和反射率的分光特性示于图15中。光反射层的正面方向(入射角0°)上的可见光的平均透射率为约77%,550nm附近处的反射率为约22%。另外,即使由从正面倾斜了50°的位置观看得到的光反射层,红色区域的透射率也无变化,是与正面方向同样的色调。另外,使用自动双折射计(王子计测株式会社制“KOBRA-21ADH”)测定了光反射层倾斜50°时的相位差值,结果546nm处的相位差值为55nm。
<夹层玻璃用层叠体的制作>
使用2张厚度为0.38mm的透明、含有三甘醇-二-2-乙基己酸酯作为增塑剂的聚乙烯醇缩丁醛中间膜,将上述光控制层叠体配置于聚乙烯醇缩丁醛中间膜间,接下来,通过使用层压机进行加压压接,从而得到了夹层玻璃用层叠体。
<功能性玻璃的制作>
在1块的厚度为2mm的2块玻璃板之间配置上述夹层玻璃用层叠体,接下来,通过加压加热,从而得到了功能性玻璃。首先,在透明的玻璃板上按上述夹层玻璃用层叠体、透明的玻璃板的顺序层叠。接下来,将从玻璃板的边缘部挤出的夹层玻璃用层叠体的多余部分切断除去。用橡胶袋将其包裹,在加热到 90℃的高压釜中脱气10分钟,进行预粘接。将其冷却到室温后,从橡胶袋取出,再次在高压釜中在135℃、12kg/cm2的高压下加热加压30分钟,从而制作外观良好且插入有夹层玻璃用层叠体的功能性玻璃。得到的功能性玻璃的可见光透射率为72%。
<平视显示器的制作和显示图像的评价>
以图11中所示的配置制作了平视显示器。应予说明,作为显示器2,设置作为液晶投影仪的光源30和可射出P偏振光的偏光板40,反射镜3使用市售品,作为光学层叠结构体4使用上述制作的功能性玻璃。相对于如图3中所示那样入射的P偏振光的偏振轴18,以使层叠于光源侧的第一1/4波长板的慢轴17倾斜约35°的方式配置。这种情况下,在光源侧的相反面层叠的第二1/4波长板的慢轴19相对于P偏振光的偏振轴18,倾斜了约-35°。接下来,在暗室内,以P 偏振光的入射角成为玻璃的布儒斯特角(约56.7°)的方式配置作为功能性玻璃的光学层叠结构体4,并由液晶投影仪投影图像,结果在显示图像中没有观察到重影,另外,也无显示图像的颜色的变化,极其明亮且鲜明地投影。进而,戴上市售的偏光太阳镜(吸收S偏振光)观察显示图像,显示图像的视觉识别性高,可看到极其鲜明的显示图像。
<正交尼科耳评价:1/4波长板的偏振光变换性能的评价>
使用岛津制作所株式会社制的分光光度计MPC-3100,采用图16中所示的测定方法,进行了正交尼科耳评价。图16中,来自光源的P偏振光以入射角27 射出测定样品60,在受光器侧与测定样品60之间设置了吸收S偏振光的偏光板 70。应予说明,在该测定方法中,将P偏振光作为光源,并在受光器侧设置了吸收S偏振光的偏光板,因此能够判断:受光器检测的光(平均透射率)越低,则入射的P偏振光成分即使透过测定样品越不被变换为S偏振光成分,即,偏振光变换性能越高。使用该测定方法,在P偏振光的入射角为0°、50°、56°、 65°的条件下,以第一1/4波长板的慢轴与入射的P偏振光的偏振轴所成的角度成为25°、30°、35°、40°、45°、50°的方式,对实施例1中制作的功能性玻璃进行正交尼科耳评价。将结果示于表5中。应予说明,由于表5中所示的平均透射率为400nm~700nm的可见光区域中的平均透射率,并且能够如上所述判断:平均透射率低的功能性玻璃即使入射的P偏振光成分透过测定样品也不被变换为S偏振光成分。
[表5]
表5:正交尼科耳评价结果
[比较例1]
除了将第一1/4波长板的慢轴与入射的P偏振光的偏振轴所成的角度θ从 35°变为50°以外,进行与实施例1的显示图像的评价同样的评价。其结果,当从液晶投影仪将显示图像投影于功能性玻璃时,显示图像比实施例暗,综合来说视觉识别性低。
[实施例2]
使光反射层PRL-1~PRL-4的各个光反射层的厚度增厚至1Bm,且以第一 1/4波长板的慢轴与入射的P偏振光的偏振轴所成的角度成为15°、20°、25°、 30°、35°、40°、45°、50°的方式制作8块功能性玻璃,除此以外,进行与实施例1同样的方法。采用自动双折射计(王子计测株式会社制“KOBRA-21ADH”) 测定得到的功能性玻璃中所含的光反射层倾斜了50°时的相位差值,结果546nm 处的相位差值为70nm。采用与实施例1同样的方法进行正交尼科耳评价,将结果示于表6中。
[表6]
表6:正交尼科耳评价结果
[实施例3]
使光反射层PRL-1~PRL-4的各个光反射层的厚度增厚至1.5Bm,并且以第一1/4波长板的慢轴与入射的P偏振光的偏振轴所成的角度成为10°、15°、20°、 25°、30°、35°、40°的方式制作7块功能性玻璃,除此以外,进行与实施例1同样的方法。采用自动双折射计(王子计测株式会社制“KOBRA-21ADH”)测定了得到的功能性玻璃中所含的光反射层倾斜了50°时的相位差值,结果546nm 处的相位差值为90nm。采用与实施例1同样的方法进行正交尼科耳评价,将结果示于表7中。
[表7]
表7:正交尼科耳评价结果
由下述式(1)和(2)求出P偏振光相对于作为光学层叠结构体的功能性玻璃的入射角为0°、50°、56°、65°时所算出的θ的值。其结果,对于P偏振光的入射角为0°、50°、56°、65°,θ的值分别为45°、41°、40°、39°。应予说明,空气的折射率设为1.00,1/4波长板的折射率设为1.55。由表7可知,在P偏振光的入射角为0°的情况下,偏振光变换性能最高的第一1/4波长板的慢轴与以0°的角度入射的P偏振光的偏振轴所成的角度θ的值为40°,在P偏振光的入射角为50°的情况下,该角度θ的值为20°或30°时偏振光变换性能最高。另外,在P偏振光的入射角为56°和65°时,该角度θ为10°、15°时偏振光变换性能分别最高,均在由下述式(1)和(2)算出的θ的值~5°的范围。在实施例2和3 中,由于如表6、表7中所示那样将胆固醇液晶层的总厚增厚,胆固醇液晶层的厚度方向的相位差值增加,因此最佳角与实施例1相比更接近于0°,但在所有的情况下,最佳角都为由下述式(1)和(2)算出的θ的值~5°的范围。
tanθ=cosβ (1)
θ:第一1/4波长板的慢轴与相对于光控制层叠体以任意的入射角a入射的S偏振光或P偏振光所成的角度
Q:S偏振光或P偏振光对于光控制层叠体的入射角
nα:空气的折射率
nβ:第一1/4波长板的折射率
由实施例1和比较例1的结果可知,如果1/4波长板的慢轴与入射的P偏振光的偏振轴所成的角度θ为本发明规定的范围外,则入射的P偏振光透过光控制层叠体时,将P偏振光成分变换为S偏振光成分,因此在相反面的玻璃板界面处S偏振光反射,视觉识别性降低。
由此可知,通过使用本发明涉及的光学层叠结构体,从而能够使以任意的入射角入射的S偏振光或P偏振光更有效率地恢复至原来的S偏振光或P偏振光,因此得到了显示优异的偏振光变换性能的光学层叠结构体。另外,通过将本发明涉及的光学层叠结构体应用于HUD系统,从而可看到极其鲜明的显示图像。
<耐久性试验>
进行以下的操作,对本发明涉及的光反射膜的耐久性进行评价。
[涂布液(胆固醇液晶组合物)的制备]
制备具有表8中所示的组成的涂布液。
[表8]
表8:涂布液(R5)的组成表
[实施例4~实施例35]
<光反射膜的制作>
使用制备的涂布液(R5),按照下述的步骤制作光反射层,然后将它们层叠,制作光反射层。作为塑料基板,使用预先采用日本特开2002-90743号公报的实施例1中记载的方法对无底涂层的面进行了摩擦处理的东洋纺织株式会社制 PET膜(商品名A4100、厚50Bm)。
(1)在室温下使用绕线棒,以干燥后各自得到的各光反射层的厚度成为 0.5Bm的方式,在各PET膜的摩擦处理面上涂布表8中所示的涂布液。
(2)将得到的各涂布膜在80℃下加热1分钟,在将溶剂除去的同时制成了胆固醇液晶相。接下来,使用高压汞灯(HARISON TOSHIBA LIGHTING CORPORATION制造)进行120W输出功率、5~10秒UV照射,将胆固醇液晶相固定,从而在各PET膜上分别形成包含基于涂布液(R5)的胆固醇液晶层的光反射层。
(3)在(1)~(2)中制作的、各PET膜上的光反射层的表面涂布表9和表10的实施例4~实施例35中所示的阻挡层形成用的涂布液,以使干燥后的厚度成为5Bm。
(4)将涂布膜在40℃下加热3分钟,将溶剂除去,接下来,使用高压汞灯 (HARISONTOSHIBA LIGHTING CORPORATION制造)进行120W输出功率、 5~10秒UV照射,在光反射层上使阻挡层层叠,制作在光反射层上具有阻挡层的光反射膜。
[表9]
[表10]
表10:实施例27~34中的阻挡层形成用的涂布液的组成表
<光学膜的制作>
使用2张透明的厚度为0.38mm、含有三甘醇-二-2-乙基己酸酯作为增塑剂的聚乙烯醇缩丁醛中间膜,将上述光反射膜配置于聚乙烯醇缩丁醛膜之间,接下来,通过使用层压机进行加压压接,从而得到了光学膜。
<功能性玻璃的制作>
在1块的厚度为2mm的2块玻璃板之间配置上述光学膜,接下来,通过加压加热,得到了功能性玻璃。首先,在透明的玻璃板上使上述光学膜、透明的玻璃板重叠。接下来,将从玻璃板的边缘部挤出的光学膜的多余的部分切断除去。将其用橡胶袋包裹,在加热到90℃的高压釜中脱气10分钟,进行了预粘接。将其冷却到室温后,从橡胶袋中取出,再次在高压釜中在135℃、12kg/cm2的高压下加热加压30分钟,制作外观良好的插入有上述光学膜的功能性玻璃。
[比较例2]
除了在光反射层的表面上没有形成阻挡层以外,采用与实施例4同样的方法制作了夹层玻璃。
[实施例35]
将TAC膜(802m)用于塑料基板,并且在光反射层的表面上使用实施例 24中使用的涂布液形成了阻挡层,除此以外,采用与实施例4同样的方法制作了夹层玻璃。
[比较例3]
除了将实施例35中制作的光反射层的TAC膜剥离以外,采用与实施例35 同样的方法制作了功能性玻璃。
<光反射膜的耐久性评价>
采用岛津制作所株式会社制的分光光度计MPC-3100测定各实施例4~35、比较例2、3中制作的功能性玻璃的初始最大反射率和中心反射波长λ2。然后,将各夹层玻璃放入烘箱,在100℃的高温气氛下放置500小时,测定耐热试验后的最大反射率和中心反射波长λ2。基于各测定值,算出了耐热试验后的最大反射率的变化值和中心反射波长λ2的变化值。结果如表11、表12中所示那样。
由表11和表12的结果可知,构成在PVB中间膜与光反射层之间设置阻挡层的光学膜的、实施例4~35的功能性玻璃与在光反射层的胆固醇液晶层上没有设置阻挡层的构成、即比较例2的功能性玻璃、在光反射层没有设置用于避免与中间膜直接接触的塑料基板的构成、即比较例3的功能性玻璃相比,耐热试验后的最大反射率的降低值和中心反射波长λ2的变化值小。由此可知,具有阻挡层的实施例4~34中制作的具有光反射膜的功能性玻璃以及在光反射层与中间膜之间设置了塑料基板的实施例35的功能性玻璃,与中间膜直接接触光反射层的胆固醇液晶层的比较例2、3的功能性玻璃相比,高温气氛下的最大反射率和中心反射波长λ2的变化得到了抑制。特别地,在实施例4、10、18~26、 28、33、35中,高温气氛下的最大反射率和中心反射波长λ2的变化显著被抑制。由此可知,作为阻挡层的材料,水溶性的树脂、具有100℃以上的比较高的Tg 的树脂、在分子中具有3个以上(甲基)丙烯酰基的丙烯酸酯针对阻挡层的耐久性提高效果显著优异。
[表11]
[表12]
表12:实施例27~35、比较例1~2中制作的光反射膜的耐久性评价结果
本发明的光反射膜和使用该光反射膜制作的功能性玻璃的耐久性优异。因此,即使将包括本发明涉及的反射膜的功能性玻璃作为HUD用的显示器置于严酷的环境下的情况下,也能够明亮且鲜明地持续映出投影图像。
附图标记的说明
1观察者;2显示器;3反射镜;4光学层叠结构体;5光路;6虚像; 7第一1/4波长板;7’第二1/4波长板;8光反射层;9光控制层叠体;9’光控制层叠体;10光反射层PRL-1;11光反射层PRL-2;12光反射层PRL-3; 13粘接层;14光反射层PRL-4;15阻挡层;16光学层叠体;17第一 1/4波长板的慢轴;18P偏振光的偏振轴;19第二1/4波长板的慢轴;20S 偏振光的偏振轴;21中间膜;22夹层玻璃用层叠体;23玻璃板;24功能性玻璃;25塑料基板;26光反射膜;27P偏振光的入射角;30光源; 40可射出P偏振光或S偏振光的偏光板;50与光学层叠结构体的表面垂直的轴;60测定样品;70吸收P偏振光的偏光板;100光学层叠结构体
Claims (16)
1.一种光学层叠结构体,其特征在于,包括光控制层叠体,所述光控制层叠体具有至少一个光反射层、在该光反射层的一面层叠的第一1/4波长板、和在所述光反射层的另一面层叠的第二1/4波长板,
所述光反射层包含右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层,
从相对于与所述光控制层叠体的表面垂直的轴倾斜45°以上且65°以下的位置入射的S偏振光或P偏振光的偏振轴与所述S偏振光或P偏振光入射一侧的所述第一1/4波长板的慢轴所成的角度为10°以上且40°以下,
所述1/4波长板是具有将圆偏振光变换为线偏振光的功能的相位差元件,且折射率为1.55,
所述右旋圆偏振光反射层或左旋圆偏振光反射层为具有固定的螺旋取向的胆固醇液晶层,
所述胆固醇液晶层的从与表面垂直的轴倾斜到50°时546nm处的相位差值为55nm、70nm或90nm。
2.根据权利要求1所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述第一1/4波长板和第二1/4波长板中的至少一者包含聚合性液晶层。
3.根据权利要求1所述的光学层叠结构体,其特征在于,层叠有至少2个以上具有胆固醇液晶层并且具有彼此不同的中心反射波长的光反射层;所层叠的所述至少2个以上的光反射层包含光反射层PRL-1、光反射层PRL-2和光反射层PRL-3中的至少1个光反射层,所述光反射层PRL-1具有400nm以上且小于500nm的中心反射波长,并且对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,所述光反射层PRL-2具有500nm以上且小于600nm的中心反射波长,并且对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,所述光反射层PRL-3具有600nm以上且小于700nm的中心反射波长,并且对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,
并且所述至少2个以上的光反射层都具有反射相同方向的偏振光的特性。
4.根据权利要求3所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述至少2个以上的光反射层包含所述光反射层PRL-1、所述光反射层PRL-2和所述光反射层PRL-3中的2个或3个光反射层。
5.根据权利要求3或4所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述至少2个以上的光反射层包含光反射层PRL-4,所述光反射层PRL-4具有700nm以上且950nm以下的中心反射波长,对于该中心反射波长处的寻常光的反射率为5%以上且25%以下,并且具有反射与所述光反射层PRL-1、所述光反射层PRL-2和所述光反射层PRL-3相同方向的偏振光的特性。
6.根据权利要求3或4所述的光学层叠结构体,其特征在于,各光反射层的反射光谱的半幅值为100nm以上且500nm以下。
7.根据权利要求1或2所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体包含在光反射层的单面或两面层叠有阻挡层的光学层叠体。
8.根据权利要求7所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述阻挡层形成用材料是具有80℃以上且300℃以下的玻璃化转变温度的树脂。
9.根据权利要求7或8所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述阻挡层是使紫外线固化型树脂组合物、热固化型树脂组合物或它们的混合物固化而成的固化膜。
10.根据权利要求9所述的光学层叠结构体,其中,所述紫外线固化型树脂组合物含有1种以上选自多官能(甲基)丙烯酸酯、多官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、多官能环氧(甲基)丙烯酸酯、多官能聚酯(甲基)丙烯酸酯和多官能异氰脲酸三(丙烯酰氧基乙基)酯中的紫外线固化型树脂。
11.根据权利要求1或2所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体为层叠至少1个中间膜而成的夹层玻璃用层叠体。
12.根据权利要求11所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体是以2张中间膜夹持所述第一1/4波长板和所述第二1/4波长板的方式层叠而成的夹层玻璃用层叠体。
13.根据权利要求11或12所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述中间膜中的至少一者为聚乙烯醇缩丁醛树脂。
14.根据权利要求1或2所述的光学层叠结构体,其特征在于,所述光控制层叠体是所述第一1/4波长板和所述第二1/4波长板被2块玻璃板夹持的功能性玻璃。
15.一种平视显示器系统,其包括:权利要求1-14中任一项所述的光学层叠结构体、和使示出显示图像的显示光成为S偏振光或P偏振光而射出的显示器。
16.根据权利要求15所述的平视显示器系统,其特征在于,从所述显示器射出的显示光为P偏振光,
在将所述P偏振光相对于权利要求1-14中任一项所述的光学层叠结构体的布儒斯特角设为α时,入射所述光
学层叠结构体的所述P偏振光的入射角为α-10°~α+10°的范围。
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