CN109863430A - 挡风玻璃、平视显示器系统及半反射镜膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种平视显示器系统及挡风玻璃,所述平视显示器系统能够进行重影减少且高反射率及高透射率的图像显示,所述挡风玻璃作为用于上述平视显示器系统的挡风玻璃,在外光下从外部观察时投影像显示部位并不显眼。平视显示器系统包含挡风玻璃及投影仪,所述挡风玻璃包含投影像显示部位,在上述投影像显示部位包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层,上述圆偏振光反射层包含4层以上的胆甾醇型液晶层,上述4层以上的胆甾醇型液晶层中的1层包含具有在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含投影像显示部位的挡风玻璃。并且,本发明涉及一种利用上述挡风玻璃的平视显示器系统及能够在上述挡风玻璃中使用的半反射镜膜。
背景技术
在平视显示器系统中使用具有能够使被投影的影像和前方的风景同时显示的组合器的功能的投影像显示用部件。在挡风玻璃上设置具有这种功能的投影像显示部位来使用的平视显示器系统中,由于投影光在玻璃的表面或背面反射而产生的重影易变得显著。
作为上述重影的减少方法,在专利文献1中公开有利用由楔形截面形状的夹层玻璃构成的车辆用曲面前挡风玻璃。
并且,已知有很多如下技术:使p偏振光入射于玻璃面来利用布儒斯特角,并使来自玻璃表面的反射光接近零,从而消除重影(例如,专利文献2)。在专利文献3中,公开有如下例子:在利用布儒斯特角的平视显示器系统中,利用除了包含胆甾醇型液晶层的圆偏振光反射层以外还包含λ/2相位差层的投影像显示用部件。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2011-505330号公报
专利文献2:日本特表2006-512622号公报
专利文献3:WO2016/052367
发明内容
发明要解决的技术课题
在专利文献1中记载的技术中,在调整外侧的玻璃板与内侧的玻璃板的角度时,需要高超的技术。另一方面,专利文献2或3中记载的技术中,不需要这种技术。
在专利文献3中记载的平视显示器系统是通过利用专利文献2中记载的技术,能够获得更高的光反射率及透光率的平视显示器系统。但是,本发明人等对专利文献3中记载的将包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层的投影像显示用部件用作挡风玻璃的情况进一步进行了研究,其结果,从在外光下从外部观察挡风玻璃的投影像显示部位时的作为挡风玻璃的美观的观点考虑,尚有改善的余地。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其课题在于提供一种挡风玻璃,该挡风玻璃包含投影像显示部位,且在外光下从外部观察时上述投影像显示部位并不显眼,所述投影像显示部位能够提供能够进行重影减少且高反射率及高透射率的图像显示的平视显示器系统。
用于解决技术课题的手段
在上述课题下,本发明人对专利文献3中记载的将包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层的投影像显示用部件的结构用作挡风玻璃的情况的结构进行了深入研究,发现通过使圆偏振光反射层包含在特定的波长区域中示出选择反射的胆甾醇型液晶层,可解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明提供下述[1]至[18]。
[1]一种挡风玻璃,其包含投影像显示部位,其中,
在上述投影像显示部位包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层,
上述圆偏振光反射层包含4层以上的胆甾醇型液晶层,
上述4层以上的胆甾醇型液晶层中的1层为在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层,
上述4层以上的胆甾醇型液晶层的选择反射的中心波长互不相同。
[2]根据[1]所述的挡风玻璃,其中,上述4层以上的胆甾醇型液晶层中,最靠近上述λ/2相位差层的胆甾醇型液晶层为在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的上述胆甾醇型液晶层。
[3]根据[1]或[2]所述的挡风玻璃,其中,上述圆偏振光反射层包含:在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;及在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。
[4]根据[3]所述的挡风玻璃,其中,依次配置有:上述λ/2相位差层;在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的上述胆甾醇型液晶层;在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的上述胆甾醇型液晶层;在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的上述胆甾醇型液晶层;及在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的上述胆甾醇型液晶层。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的挡风玻璃,其中,上述λ/2相位差层的正面相位差在190nm~390nm的范围。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的挡风玻璃,其中,上述圆偏振光反射层中包含的所有胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向相同。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的挡风玻璃,其中,相对于上述圆偏振光反射层位于上述λ/2相位差层侧的层的厚度总计为0.5mm以上。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的挡风玻璃,其包含第一玻璃板、第二玻璃板及第一玻璃板与第二玻璃板之间的中间层,在上述中间层的至少一部分包含上述圆偏振光反射层及上述λ/2相位差层,上述挡风玻璃中依次层叠有上述第一玻璃板、上述圆偏振光反射层、上述λ/2相位差层及上述第二玻璃板。
[9]根据[8]所述的挡风玻璃,其中,上述中间层为树脂膜。
[10]根据[9]所述的挡风玻璃,其中,上述树脂膜包含聚乙烯醇缩丁醛。
[11]根据[1]至[10]中任一项所述的挡风玻璃,其中,相对于上述投影像显示部位的铅直上方向,上述λ/2相位差层的慢轴在+40°~+65°或-40°~-65°的范围。
[12]根据[1]至[10]中任一项所述的挡风玻璃,其中,上述圆偏振光反射层中包含的所有胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向为右,对上述圆偏振光反射层从上述λ/2相位差层侧观察时,相对于上述投影像显示部位的铅直上方向,上述λ/2相位差层的慢轴处于顺时针方向40°~65°的范围。
[13]根据[1]至[10]中任一项所述的挡风玻璃,其中,上述圆偏振光反射层中包含的所有胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向为左,对上述圆偏振光反射层从上述λ/2相位差层侧观察时,相对于上述投影像显示部位的铅直上方向,上述λ/2相位差层的慢轴处于逆时针方向40°~65°的范围。
[14]根据[1]至[13]中任一项所述的挡风玻璃,其中,上述胆甾醇型液晶层的任一层以上的选择反射的半峰宽Δλ为50nm以下。
[15]一种平视显示器系统,其包含[1]至[14]中任一项所述的挡风玻璃及投影仪,其中,相对于上述圆偏振光反射层,上述λ/2相位差层配置于投影仪侧,
来自上述投影仪的入射光相对于投影像显示部位的法线以45°~70°的角度入射。
[16]根据[15]所述的平视显示器系统,其中,上述入射光为在与入射面平行的方向上振动的p偏振光。
[17]根据[15]或[16]所述的平视显示器系统,其中,上述入射光从上述投影像显示部位的下方向入射。
[18]一种半反射镜膜,其包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层,其中,
上述圆偏振光反射层从上述λ/2相位差层侧依次包含:在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;及在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。
发明效果
根据本发明,能够提供一种能够实现重影减少且高反射率及高透射率的图像显示,并且在外光下从外部观察时上述投影像显示部位并不显眼的挡风玻璃。
附图说明
图1是表示实施例的挡风玻璃评价时的挡风玻璃、液晶面板、亮度计的配置的图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。
在本说明书中,“~”以将记载于其前后的数值作为下限值以及上限值包含的含义而使用。
并且,在本说明书中,角度(例如“90°”等角度)及其关系(例如,“平行”、“水平”、“铅直”等)包含本发明所属的技术领域中可容许的误差范围。例如,是指精确的角度±小于10°的范围内等,与精确的角度之间的误差优选为5°以下,更优选为3°以下。
在本说明书中,对于圆偏振光提及“选择性”时,表示光的右圆偏振光成分或左圆偏振光成分中的任一个的光量比另一圆偏振光成分的光量多。具体而言,在提及“选择性”时,光的圆偏振光度优选为0.3以上,更优选为0.6以上,进一步优选为0.8以上。实质上进一步优选为1.0。在此,圆偏振光度是指,在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时用∣IR-IL∣/(IR+IL)表示的值。
在本说明书中,对于圆偏振光提及“旋向(sense)”时,表示是右圆偏振光或左圆偏振光。关于圆偏振光的旋向,在以光朝向近前方行进的方式观看的情况下,将电场矢量的前端随着时间的增加而顺时针旋转的情况定义为右圆偏振光,将逆时针旋转的情况定义为左圆偏振光。
在本说明书中,有时对胆甾醇型液晶的螺旋的扭转方向也使用“旋向”这一术语。在胆甾醇型液晶的螺旋的扭转方向(旋向)为右的情况下,反射右圆偏振光,并透射左圆偏振光,在旋向为左的情况下,反射左圆偏振光,并透射右圆偏振光。
在本说明书中,表达为“光”时,若无特别限定,则表示可见光以及自然光(非偏振光)的光。可见光线是电磁波中的人眼所能观察到的波长的光,通常表示380nm~780nm的波长区域的光。
在本说明书中,关于透光率的计算所需的光强度的测定,例如利用通常的可见分光计,将参考试料设为空气进行测定即可。
在本说明书中,简单表达为“反射光”或“透射光”时,以包含散射光以及衍射光的含义而使用。
另外,光的各波长的偏振状态能够利用安装有圆偏振片的分光辐射亮度计或分光计进行测定。在该情况下,在通过右圆偏振片测定的光的强度相当于IR,通过左圆偏振片测定的光的强度相当于IL。并且,即使将圆偏振片安装于光度计或分光计,也能够进行测定。通过安装右圆偏振光透射板来测定右圆偏振光量,并安装左圆偏振光透射板来测定左圆偏振光量,且能够测定比率。
在本说明书中,p偏振光是指在与光的入射面平行的方向上振动的偏振光。入射面是指与反射面(挡风玻璃表面等)垂直且包含入射光线和反射光线的面。p偏振光的电场矢量的振动面与入射面平行。在本说明书中,s偏振光是指在与光的入射面垂直的方向上振动的偏振光。
在本说明书中,正面相位差是利用Axometrics Inc.制造的AxoScan测定的值。测定波长设为550nm。正面相位差还能够使用在KOBRA 21ADH或WR(Oji ScientificInstruments制)中使可见光波长区域内的波长的光沿着薄膜法线方向入射而测定的值。在选择测定波长时,能够手动更换波长选择滤波器,或者利用程序等转换测定值来进行测定。
在本说明书中,液晶化合物的双折射(Δn)是按照“液晶·基础编(冈野光治、小林骏介编)”的p.214中记载的方法测定的值。具体而言,将液晶化合物注入楔型液晶盒(wedgecell),并向其照射波长550nm的光,测定透射光的折射角,由此求出60℃下的Δn。
在本说明书中,“投影像(projection image)”并非前方等周围的风景,而是指根据来自所使用的投影仪的光的投射的影像。从观察者角度看,投影像被观测为浮现于挡风玻璃的投影像显示部位的前端而能够看见的虚像。
在本说明书中,“图像(screen image)”是指显示于投影仪的描绘设备的像或通过描绘设备描绘于中间像屏幕等的像。相对于虚像,图像为实像。
图像及投影像均可以是单色的像,也可以是2个颜色以上的多色的像,还可以是全彩的像。
<挡风玻璃>
在本说明书中,挡风玻璃是指汽车、电车等车辆、飞机、船、游乐设备等交通工具的一般的窗户玻璃。挡风玻璃优选为位于交通工具的行进方向的前挡风玻璃。挡风玻璃优选为车辆的前挡风玻璃。
挡风玻璃只要是平面状即可。并且,挡风玻璃可以成型为向所适用的交通工具的组装用,例如可以具有曲面。在成型为所适用的交通工具用的挡风玻璃中,能够确定在通常使用时成为上方(铅直上方)的方向或成为观察者侧的面。另外,在本说明书中,对挡风玻璃或投影像显示部位称为铅直上方时,是指能够如上述那样确定的使用时成为铅直上方的方向。
挡风玻璃中,在投影像显示部位中可以厚度均匀,也可以厚度不均匀。例如,可以如在日本特表2011-505330号公报中记载的车辆用玻璃那样具有楔形的截面形状,且投影像显示部位的厚度不均匀,但优选在投影像显示部位中厚度均匀。
[投影像显示部位]
本发明的挡风玻璃包含投影像显示部位。
在本说明书中,投影像显示部位是能够用反射光显示投影像的部位,只要是能够以可视的方式显示从投影仪等投影的投影像的部位即可。
投影像显示部位作为平视显示器系统的组合器发挥功能。在平视显示器系统中,组合器是指能够以可视的方式显示从投影仪投影的图像,并且从显示有图像的相同的面侧观察组合器时,能够同时观察位于相反的面侧的信息或风景的光学部件。即,组合器具有作为重叠显示外界光和影像光的光路组合器的功能。
投影像显示部位可以存在于挡风玻璃的整面,或也可以相对于挡风玻璃的整个面积存在于一部分,但优选为一部分。当为一部分时,投影像显示部位可以设置于挡风玻璃的任意位置,但是在用作平视显示器系统时,优选设置成在观察者(例如,驾驶员)容易辨识的位置显示虚像。例如,根据所适用的交通工具的驾驶座的位置与设置投影仪的位置之间的关系确定设置投影像显示部位的位置即可。
投影像显示部位可以是不具有曲面的平面状,但也可以具有曲面,还可以整体上具有凹型或凸型的形状,从而放大或缩小显示投影像。
本发明的挡风玻璃在投影像显示部位包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层。投影像显示部位除了圆偏振光反射层及λ/2相位差层以外,还可以包含后述的第2相位差层、取向层、支承体、粘结层等层。
关于投影像显示部位,以从挡风玻璃适用于交通工具时成为观察者侧(通常为交通工具内侧)的一侧成为λ/2相位差层、圆偏振光反射层的顺序的方式构成即可。其中,观察者侧为投影像显示侧且为用于显示投影像的投影光的入射侧即可。
投影像显示部位至少对投影光具有作为半反射镜的功能即可。但是,例如无需对可见光域的整个区域的光作为半反射镜发挥功能。并且,投影像显示部位可以对所有入射角的光具有上述的作为半反射镜的功能,对至少一部分入射角的光具有上述功能即可。
投影像显示部位为了能够观察位于相反的面侧的信息或风景,优选具有可见光透射性。投影像显示部位在可见光的波长区域中,具有40%以上、优选50%以上、更优选60%以上、进一步优选70%以上的透光率即可。透光率设为通过JIS-K7105中记载的方法求出的光线透射率。
[半反射镜膜]
投影像显示部位由包含λ/2相位差层及圆偏振光反射层的半反射镜膜形成即可。
例如,能够通过将半反射镜膜设置于挡风玻璃的玻璃板的外表面或如后述那样设置于夹层玻璃结构的挡风玻璃的中间层来形成投影像显示部位。设置于挡风玻璃的玻璃板的外表面时,上述半反射镜膜可以设置于从玻璃板观察时的观察者侧,也可以设置于其相反侧,但优选设置于观察者侧。半反射镜膜更优选设置于中间层。这是因为耐刮擦性比玻璃板低的半反射镜膜可得到保护。
圆偏振光反射层及λ/2相位差层可以分别独立地制作并相互粘结而成为半反射镜膜,也可以通过在圆偏振光反射层(胆甾醇型液晶层)上形成λ/2相位差层,并通过在λ/2相位差层上形成圆偏振光反射层(胆甾醇型液晶层)而成为半反射镜膜。
半反射镜膜为薄膜状、片状或板状等即可。半反射镜膜也可以作为薄膜的膜而成为卷筒状等。
半反射镜膜除了圆偏振光反射层及λ/2相位差层以外,还可以包含后述的第2相位差层、取向层、支承体、粘结层等层。
[圆偏振光反射层]
圆偏振光反射层为反射用于显示投影像的光的层,本发明的投影像显示部位中,作为能够与相位差层区别的层而示出所包含的层。圆偏振光反射层包含4层以上的胆甾醇型液晶层。圆偏振光反射层也可以包含支承体、取向层等其他层。
(胆甾醇型液晶层)
在本说明书中,胆甾醇型液晶层是指固定有胆甾醇型液晶相的层。有时将胆甾醇型液晶层还简称为液晶层。
胆甾醇型液晶层是保持有已成为胆甾醇型液晶相的液晶化合物的取向的层即可,代表性的为如下层即可:在将聚合性液晶化合物设为胆甾醇型液晶相的取向状态之后,通过紫外线照射、加热等而进行聚合、固化,从而形成无流动性的层,同时进一步变为不会因外场或外力而使取向形态发生变化的状态。另外,在胆甾醇型液晶层中,只要在层中保持有胆甾醇型液晶相的光学性质则足够,层中的液晶化合物无需再表现出液晶性。例如,可以使聚合性液晶化合物通过固化反应而高分子量化,由此不再具有液晶性。
已知有胆甾醇型液晶相示出选择性地反射右圆偏振光或左圆偏振光中的任一旋向的圆偏振光并且透射另一旋向的圆偏振光的圆偏振光选择反射。在本说明书中,有时将圆偏振光选择反射还简称为选择反射。
作为包含固定有示出圆偏振光选择反射性的胆甾醇型液晶相的层的薄膜,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,关于胆甾醇型液晶层能够参考这些现有技术。
胆甾醇型液晶层的选择反射中心波长λ依赖于胆甾醇型相中的螺旋结构的螺距P(=螺旋的周期),遵循胆甾醇型液晶层的平均折射率n与λ=n×P的关系。另外,在本说明书中,胆甾醇型液晶层所具有的选择反射中心波长λ表示从胆甾醇型液晶层的法线方向测定的圆偏振光反射光谱中位于反射峰的重心位置的波长。
能够如下述那样求出胆甾醇型液晶层的选择反射中心波长和半峰宽。
若利用分光光度计UV3150(SHIMADZU CORPORATION)测定胆甾醇型液晶层的透射光谱(从胆甾醇型液晶层的法线方向测定),则可在选择反射频带中观察到透射率的下降峰。在成为该峰的极小透射率与下降前的透射率之间的中间(平均)的透射率的2个波长中,若将短波长侧的波长的值设为λl(nm),将长波长侧的波长的值设为λh(nm),则选择反射的中心波长λ和半峰宽Δλ能够用下述式表示。
λ=(λl+λh)/2Δλ=(λh-λl)
如上述那样求出的选择反射中心波长与位于从胆甾醇型液晶层的法线方向测定的圆偏振光反射光谱的反射峰的重心位置的波长大致一致。
从上述λ=n×P的关系可知,通过调节螺旋结构的螺距,能够调整选择反射的中心波长。在可见光区域示出选择反射的胆甾醇型液晶层优选在可见光区域具有选择反射的中心波长。通过调节n值和P值,例如能够为了相对于红色光、绿色光、蓝色光选择性地反射右圆偏振光或左圆偏振光中的任一个而调节中心波长λ。
平视显示器系统中,优选使光相对于圆偏振光反射层倾斜入射来使用,以使投影光入射侧的玻璃表面中的反射率变低。如此,光相对于胆甾醇型液晶层倾斜入射时,选择反射的中心波长向短波长侧移位。因此,优选以根据上述λ=n×P的式计算的λ相对于显示投影像所需的选择反射的波长成为长波长侧的方式调整n×P。将在折射率为n2的胆甾醇型液晶层中光线相对于胆甾醇型液晶层的法线方向(胆甾醇型液晶层的螺旋轴方向)以θ2的角度通过时的选择反射的中心波长设为λd时,λd用以下的式表示。
λd=n2×P×cosθ2
例如,在折射率为1的空气中相对于投影像显示部位的法线以45°~70°的角度从λ/2相位差层侧入射的光相对于投影像显示部位的法线以23°~40°的角度透射通常折射率为1.45~1.80左右的λ/2相位差层,并入射于折射率1.61左右的胆甾醇型液晶层。胆甾醇型液晶层中,光为了以26°~36°的角度透射,将该角度和所求的选择反射的中心波长代入上述式来调整n×P即可。
由于胆甾醇型液晶相的螺距依赖于和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螺距。另外,关于螺旋的旋向或螺距的测定方法,能够采用《液晶化学实验入门》(日本液晶学会编,西格玛(Sigma)出版,2007年出版,46页)以及《液晶便览》(液晶便览编辑委员会,丸善,196页)中记载的方法。
圆偏振光反射层包含4层以上的胆甾醇型液晶层,该4层以上的胆甾醇型液晶层的选择反射的中心波长互不相同。圆偏振光反射层优选相对于红色光、绿色光及蓝色光分别具有表观上的选择反射的中心波长。表观上的选择反射的中心波长是指从实际使用时的观察方向测定的胆甾醇型液晶层的圆偏振光反射光谱中位于反射峰的重心位置的波长。通过相对于红色光、绿色光及蓝色光分别具有表观上的选择反射的中心波长,能够显示全彩的投影像。具体而言,圆偏振光反射层优选包含选择性地反射红色光的胆甾醇型液晶层、选择性地反射绿色光的胆甾醇型液晶层及选择性地反射蓝色光的胆甾醇型液晶层。圆偏振光反射层优选例如包含:在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;及在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。
通过根据用于投影的光源的发光波长区域及圆偏振光反射层的使用方式调整所使用的胆甾醇型液晶层的选择反射的中心波长,能够显示光利用效率良好且清晰的投影像。尤其,通过分别根据用于投影的光源的发光波长区域等分别调整各胆甾醇型液晶层的选择反射的中心波长,能够显示光利用效率良好且清晰的彩色投影像。作为圆偏振光反射层的使用方式,尤其可举出投影光向圆偏振光反射层的入射角、观察投影像的方向等。
在本发明的挡风玻璃中,圆偏振光反射层作为4层以上的胆甾醇型液晶层中的1个,包含在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。本发明人等发现将包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层的结构作为投影像显示部位而设置于挡风玻璃时,在外光下观察挡风玻璃中的投影像显示部位时,可确认到色调(尤其黄色)。通过利用包含在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层的圆偏振光反射层,在外光下观察挡风玻璃时,也不易在投影像显示部位感觉到上述色调,从外部观察时能够使投影像显示部位不显眼。在平视显示器系统中,优选将为了利用布儒斯特角来减少重影而光相对于圆偏振光反射层倾斜入射作为前提来进行光学设计,若欲设计如上述那样相对于红色光、绿色光及蓝色光分别具有表观上的选择反射的中心波长的圆偏振光反射层,则相对于来自圆偏振光反射层的法线方向的光的反射光中,蓝色光成分相对减少而有可能产生黄色。认为通过利用在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层,上述反射光的蓝色光成分增加,消除了黄色。
并且,如后述的实施例中示出那样,通过利用在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层,通过投影像显示部位观测外光时,还能够减少即使隔着偏振光太阳镜仍可感觉到的眩光。通常,基于来自若隔着偏振光太阳镜则无法识别的地面或水面的反射光的s偏振光在投影像显示部位中偏振状态发生变化,由此有可能转换为可识别的光成分,但认为通过利用在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层,该光成分减少。
在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层(以下,有时称为“短波长胆甾醇型液晶层”。)优选在370nm~485nm的范围具有选择反射的中心波长,更优选在390nm~480nm的范围具有选择反射的中心波长,进一步优选在400nm~470nm的范围具有选择反射的中心波长。
短波长胆甾醇型液晶层在平视显示器系统中使用时,表观上的选择反射的中心波长为280nm以上且小于420nm即可,优选为300nm以上且小于410nm,更优选为320nm以上且小于400nm,进一步优选为340nm以上且小于395nm。
在圆偏振光反射层中,短波长胆甾醇型液晶层优选在4层以上的胆甾醇型液晶层中位于最靠λ/2相位差层侧。这是因为重影更加减少。
并且,在圆偏振光反射层中,从λ/2相位差层侧观察时,优选胆甾醇型液晶层从选择反射的中心波长短的胆甾醇型液晶层开始依次配置。例如,优选依次配置成λ/2相位差层、在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层、在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层、在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层及在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。
作为各胆甾醇型液晶层,使用螺旋的旋向是右或左中的任一个的胆甾醇型液晶层。胆甾醇型液晶层的反射圆偏振光的旋向与螺旋的旋向一致。选择反射的中心波长不同的胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向可以全部相同,也可以包含不同旋向,但优选相同。
就示出选择反射的选择反射带的半峰宽Δλ(nm)而言,Δλ依赖于液晶化合物的双折射Δn和上述螺距P,并遵循Δλ=Δn×P的关系。因此,选择反射带的宽度的控制能够调整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。
为了形成选择反射的中心波长相同的一种胆甾醇型液晶层,可将螺距P相同且螺旋的旋向相同的胆甾醇型液晶层层叠多个。通过层叠螺距P相同且螺旋的旋向相同的胆甾醇型液晶层,能够在特定波长中提高圆偏振光选择性。
选择反射的半峰宽Δλ为15nm~200nm、15nm~150nm或20nm~100nm等即可。圆偏振光反射层优选包含至少1个选择反射的半峰宽Δλ为50nm以下的胆甾醇型液晶层。在本说明书中,有时将选择反射的半峰宽Δλ为50nm以下的胆甾醇型液晶层称为窄频带选择反射层。圆偏振光反射层更优选包含2个窄频带选择反射层。尤其,优选相对于绿色光及蓝色光分别具有表观上的选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层为窄频带选择反射层。通过相对于绿色光及蓝色光分别具有表观上的选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层为窄频带选择反射层,能够形成无损挡风玻璃的透明性而赋予清晰的投影像的投影像显示部位。
在层叠多个胆甾醇型液晶层时,既可以利用粘结剂等层叠另外制作的胆甾醇型液晶层,也可以在利用后述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,并反复进行取向及固定的工序,但是优选后者。这是因为,通过在之前形成的胆甾醇型液晶层的表面直接形成下一个胆甾醇型液晶层,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形成于其上的胆甾醇型液晶层的下侧的液晶分子的取向方位一致,胆甾醇型液晶层的层叠体的偏振光特性变得良好。并且,是因为观测不到由于粘结层的厚度不均而有可能产生的干涉不均。
(胆甾醇型液晶层的制作方法)
以下,对胆甾醇型液晶层的制作材料以及制作方法进行说明。
作为用于形成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和手性试剂(光学活性化合物)的液晶组合物等。根据需要,将进一步与表面活性剂或聚合引发剂等混合并溶解于溶剂等的上述液晶组合物涂布于支承体、取向层、成为底层的胆甾醇型液晶层等,胆甾醇型取向熟化之后,通过液晶组合物的固化而被固定化,由此能够形成胆甾醇型液晶层。
(聚合性液晶化合物)
聚合性液晶化合物既可以是棒状液晶化合物,也可以是圆盘状液晶化合物,但是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,可举出棒状向列相液晶化合物。作为棒状向列相液晶化合物,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、二苯乙炔类以及环己烯基苯甲腈类。不仅能够使用低分子液晶化合物,而且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团导入液晶化合物而获得。聚合性基团的例子包含不饱和聚合性基团、环氧基团以及吖丙啶基团,优选不饱和聚合性基团,尤其优选乙烯性不饱和聚合性基团。聚合性基团能够通过各种各样的方法导入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在1个分子中为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)、AdvancedMaterials 5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WO95/022586、国际公开WO95/024455、WO97/000600、WO98/023580、WO98/052905、日本特开平1-272551号公报、日本特开平6-016616号公报、日本特开平7-110469号公报、日本特开平11-080081号公报及日本特开2001-328973号公报等中记载的化合物。也可以并用两种以上的聚合性液晶化合物。若并用两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(除了溶剂以外的质量),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%。
(低Δn聚合性液晶化合物)
从示出上述选择反射的选择反射带的半峰宽Δλ的式也可知,通过设为利用低Δn聚合性液晶化合物形成胆甾醇型液晶相并将其固定的薄膜,能够获得窄频带选择反射层。作为低Δn聚合性液晶化合物的例子,可举出国际公开WO2015/115390、WO2015/147243、WO2016/035873、日本特开2015-163596号公报、日本特开2016-053149号公报中记载的化合物。关于赋予半峰宽小的选择反射层的液晶组合物,还能够参考WO2016/047648的记载。
液晶化合物还优选为WO2016/047648中记载的用以下的式(I)表示的聚合性化合物。
[化学式1]
式中,
A表示可具有取代基的亚苯基或可具有取代基的反式-1,4-亚环己基,
L表示选自由单键、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)2OC(=O)-、-C(=O)O(CH2)2-、-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-CH=CH-C(=O)O-及-OC(=O)-CH=CH-构成的组中的连结基团,
m表示3~12的整数,
Sp1及Sp2分别独立地表示选自由单键、碳原子数1至20的直链或者支链的亚烷基、及碳原子数1至20的直链或者支链的亚烷基中1个或2个以上的-CH2-被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-C(=O)-、-OC(=O)-或-C(=O)O-取代的基团构成的组中的连结基团,
Q1及Q2分别独立地表示选自由氢原子或用以下的式Q-1~式Q-5表示的基团构成的组中的聚合性基团,其中,Q1及Q2中的任一个表示聚合性基团。式中,*表示键合位置。
[化学式2]
式(I)中的亚苯基优选为1,4-亚苯基。
关于亚苯基及反式-1,4-亚环己基称为“可具有取代基”时的取代基并无特别限定,例如可举出选自由烷基、环烷基、烷氧基、烷醚基、酰胺基、胺基及卤原子以及将上述取代基组合2个以上而构成的基团构成的组中的取代基。并且,作为取代基的例子,可举出用后述的-C(=O)-X3-Sp3-Q3表示的取代基。亚苯基及反式-1,4-亚环己基可具有1~4个取代基。具有2个以上的取代基时,2个以上的取代基可以相互相同也可不同。
在本说明书中,烷基可以是直链状或支链状中的任一个。烷基的碳原子数优选为1~30,更优选为1~10,尤其优选为1~6。作为烷基的例子,例如能够举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、第二丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、1,1-二甲基丙基、正己基、异己基、直链状或支链状的庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基。关于烷基的上述说明在包含烷基的烷氧基中也相同。并且,在本说明书中,作为称为亚烷基时的亚烷基的具体例,可举出在上述烷基的各个例中,去除1个任意的氢原子来获得的2价的基团等。作为卤原子,可举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子。
在本说明书中,环烷基的碳原子数优选为3~20,更优选为5以上,并且,优选为10以下,更优选为8以下,进一步优选为6以下。作为环烷基的例子,能够举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基。
作为亚苯基及反式-1,4-亚环己基可具有的取代基,尤其优选为选自由烷基及烷氧基、-C(=O)-X3-Sp3-Q3构成的组中的取代基。其中,X3表示单键、-O-、-S-或者-N(Sp4-Q4)-,或表示与Q3及Sp3一同形成环结构的氮原子。Sp3、Sp4分别独立地表示选自由单键、碳原子数1至20的直链或者支链的亚烷基、及碳原子数1至20的直链或者支链的亚烷基中1个或2个以上的-CH2-被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-C(=O)-、-OC(=O)-或-C(=O)O-取代的基团构成的组中的连结基团。
Q3及Q4分别独立地表示选自由氢原子、环烷基、环烷基中1个或者2个以上的-CH2-被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-C(=O)-、-OC(=O)-或者-C(=O)O-取代的基团、或用式Q-1~式Q-5表示的基团构成的组中的任一个聚合性基团。
作为环烷基中1个或2个以上的-CH2-被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-C(=O)-、-OC(=O)-或-C(=O)O-取代的基团,具体而言,可举出四氢呋喃基、吡咯烷基、咪唑啶基、吡唑啶基、哌啶基(piperidyl group)、哌嗪基(piperazinyl group)、吗啉基(morpholinylgroup)等。取代位置并无特别限定。这些中,优选为四氢呋喃基,尤其优选为2-四氢呋喃基。
式(I)中,L表示选自由单键、-CH2O-、-OCH2-、-(CH2)2OC(=O)-、-C(=O)O(CH2)2-、-C(=O)O-、-OC(=O)-、-OC(=O)O-、-CH=CH-C(=O)O-、-OC(=O)-CH=CH-构成的组中的连结基团。L优选为-C(=O)O-或-OC(=O)-。m-1个的L可以相互相同也可不同。
Sp1、Sp2分别独立地表示选自由单键、碳原子数1至20的直链或者支链的亚烷基、及碳原子数1至20的直链或者支链的亚烷基中1个或2个以上的-CH2-被-O-、-S-、-NH-、-N(CH3)-、-C(=O)-、-OC(=O)-或-C(=O)O-取代的基团构成的组中的连结基团。Sp1及Sp2分别独立地优选为在两个末端分别键合有选自由-O-、-OC(=O)-及-C(=O)O-构成的组中的连结基团的碳原子数1至10的直链的亚烷基、将选自由-OC(=O)-、-C(=O)O-、-O-及碳原子数1至10的直链的亚烷基构成的组中的基团组合1个或2个以上来构成的连结基团,优选为在双方的末端分别键合有-O-的碳原子数1至10的直链的亚烷基。
Q1及Q2分别独立地表示选自由氢原子或者用上述式Q-1~式Q-5表示的基团构成的组中的聚合性基团,其中,Q1及Q2中的任一个表示聚合性基团。
作为聚合性基团,优选为丙烯酰基(式Q-1)或甲基丙烯酰基(式Q-2)。
式(I)中,m表示3~12的整数,优选为3~9的整数,更优选为3~7的整数,进一步优选为3~5的整数。
用式(I)表示的聚合性化合物中,优选作为A包含至少1个可具有取代基的亚苯基及至少1个可具有取代基的反式-1,4-亚环己基。用式(I)表示的聚合性化合物中,作为A,优选包含1~4个可具有取代基的反式-1,4-亚环己基,更优选包含1~3个,进一步优选包含2个或3个。并且,用式(I)表示的聚合性化合物中,作为A,优选包含1个以上的可具有取代基的亚苯基,更优选包含1~4个,进一步优选包含1~3个,尤其优选包含2个或3个。
式(I)中,将用A表示的反式-1,4-亚环己基的个数除以m而得的数设为mc时,优选为0.1<mc<0.9,更优选为0.3<mc<0.8,进一步优选为0.5<mc<0.7。还优选液晶组合物包含0.5<mc<0.7的用式(I)表示的聚合性化合物,并且包含0.1<mc<0.3的用式(I)表示的聚合性化合物。
作为用式(I)表示的聚合性化合物的例子,具体而言,除了WO2016/047648的0051~0058段中记载的化合物以外,还能够举出日本特开2013-112631号公报、日本特开2010-070543号公报、日本专利4725516号、国际公开WO2015/115390、WO2015/147243、WO2016/035873、日本特开2015-163596号公报及日本特开2016-053149号公报中记载的化合物等。
(手性试剂:光学活性化合物)
手性试剂具有诱发胆甾醇型液晶相的螺旋结构的功能。手性化合物由于化合物所诱发的螺旋的旋向或螺旋螺距不同,因此根据目的选择即可。
作为手性试剂,并无特别限制,能够使用公知的化合物。作为手性试剂的例子,可举出液晶器件手册(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)、日本特开2003-287623号、日本特开2002-302487号、日本特开2002-080478号、日本特开2002-080851号、日本特开2010-181852号或日本特开2014-034581号的各公报中记载的化合物。
手性试剂一般包含不对称碳原子,但是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也能够用作手性试剂。轴向不对称化合物或表面不对称化合物的例子包含联萘、螺烯、对二甲苯二聚体以及它们的衍生物。手性试剂也可以具有聚合性基团。在手性试剂和液晶化合物均具有聚合性基团的情况下,能够通过聚合性手性试剂和聚合性液晶化合物的聚合反应来形成具有由聚合性液晶化合物衍生的重复单元和由手性试剂衍生的重复单元的聚合物。在该方式中,聚合性手性试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相同种类的基团。从而,手性试剂的聚合性基团也优选为不饱和聚合性基团、环氧基团或吖丙啶基团,进一步优选为不饱和聚合性基团,尤其优选为乙烯性不饱和聚合性基团。
并且,手性试剂也可以是液晶化合物。
作为手性试剂,能够优选使用异山梨醇衍生物、异甘露醇衍生物或联萘衍生物。作为异山梨醇衍生物,也可以使用BASF公司制的LC-756等市售品。
液晶组合物中的手性试剂的含量优选为聚合性液晶化合物量的0.01摩尔%~200摩尔%,更优选为1摩尔%~30摩尔%。
(聚合引发剂)
优选液晶组合物含有聚合引发剂。在通过紫外线照射而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而开始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-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)、三芳基咪唑二聚体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)、酰基氧化膦化合物(日本特公昭63-040799号公报、特公平5-029234号公报、日本特开平10-095788号公报、日本特开平10-029997号公报、日本特开2001-233842号公报、日本特开2000-080068号公报、日本特开2006-342166号公报、日本特开2013-114249号公报、日本特开2014-137466号公报、日本专利4223071号公报、日本特开2010-262028号公报、特表2014-500852号公报记载)、肟化合物(日本特开2000-066385号公报、日本专利第4454067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。例如,还能够参考日本特开2012-208494号公报的0500~0547段的记载。
作为聚合引发剂,优选使用酰基氧化膦化合物或肟化合物。
作为酰基氧化膦化合物,例如,能够使用市售品的BASF JAPAN LTD.制的IRGACURE810(化合物名:双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦)。作为肟化合物,能够使用IRGACURE OXE01(BASF公司制)、IRGACURE OXE02(BASF公司制)、TR-PBG-304(常州强力电子新材料有限公司制)、ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKACORPORATION制)、ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION制)等市售品。
聚合引发剂可以仅使用一种,也可以并用两种以上。
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质量%~20质量%,进一步优选为0.5质量%~5质量%。
(交联剂)
液晶组合物也可以为了提高固化后的膜强度并提高耐久性而任意地含有交联剂。作为交联剂,能够适合使用利用紫外线、热、湿气等固化的交联剂。
作为交联剂,并无特别限制,能够根据目的适宜地选择,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;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、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-吖丙啶基)丙酸酯]、4,4-双(乙烯亚氨基羰基氨)二苯基甲烷等吖丙啶化合物;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烷氧基硅烷化合物等。并且,能够根据交联剂的反应性使用公知的催化剂,除了能够提高膜强度以及耐久性,而且还能够提高生产率。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
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%。通过将交联剂的含量设为3质量%以上,能够获得提高交联密度的效果,通过将交联剂的含量设为20质量%以下,能够防止胆甾醇型液晶层的稳定性的下降。
(取向控制剂)
也可以在液晶组合物中添加有助于稳定或迅速地形成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,可举出日本特开2007-272185号公报的〔0018〕~〔0043〕段等中记载的氟(甲基)丙烯酸酯类聚合物、日本特开2012-203237号公报的〔0031〕~〔0034〕段等中记载的式(I)~(IV)所示的化合物等。
另外,作为取向控制剂,可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
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,液晶组合物也可以含有选自用于调整涂膜的表面张力而使厚度均匀的表面活性剂以及聚合性单体等各种各样的添加剂中的至少一种。并且,在液晶组合物中,能够根据需要在不会使光学性能降低的范围内进一步添加阻聚剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、色材、金属氧化物微粒等。
就胆甾醇型液晶层而言,将使聚合性液晶化合物以及聚合引发剂、进一步根据需要添加的手性试剂、表面活性剂等溶解于溶剂而成的液晶组合物涂布于支承体、取向层或之前制作的胆甾醇型液晶层等上,使其干燥而获得涂膜,并向该涂膜照射活性光线来聚合胆甾醇型液晶性组合物,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,包含多个胆甾醇型液晶层的层叠膜能够通过反复进行胆甾醇型液晶层的上述制造工序而形成。
(溶剂)
作为用于制备液晶组合物的溶剂,并无特别限制,能够根据目的适宜地选择,但是优选使用有机溶剂。
作为有机溶剂,并无特别限制,能够根据目的适宜地选择,例如可举出酮类、卤代烷类、酰胺类、亚砜类、杂环化合物、烃类、酯类、醚类等。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。这些中,在考虑到对环境的负荷的情况下,尤其优选酮类。
(涂布、配向、聚合)
向支承体、取向层、成为底层的胆甾醇型液晶层等涂布液晶组合物的方法并无特别限制,能够根据目的适宜地选择,例如可举出线棒涂布法、帘式涂布法、挤出涂布法、直接凹版涂布法、逆向凹版涂布法、模涂法、旋转涂布法、浸涂法、喷涂法、滑动涂布法等。并且,还能够通过转印另外涂设于支承体上的液晶组合物来实施。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,可以获得聚合性液晶化合物以在与膜面实质上垂直的方向上具有螺旋轴的方式扭转取向的光学薄膜。
能够通过使被取向的液晶化合物进一步聚合而使液晶组合物固化。聚合可以是热聚合、利用光照射的光聚合中的任一种,但是优选为光聚合。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为350nm~430nm。从稳定性的观点考虑,优选聚合反应速率较高,优选70%以上,更优选80%以上。关于聚合反应率,能够通过利用IR吸收光谱测定聚合性的官能团的消耗比例来确定。
[λ/2相位差层]
通过将λ/2相位差层与上述圆偏振光反射层进行组合来利用,能够显示清晰的投影像。组合λ/2相位差层与上述圆偏振光反射层来制作的投影像显示部位与例如组合λ/4相位差层与上述圆偏振光反射层来使用的投影像显示部位相比,赋予更高的亮度。并且,还能够防止重影。
λ/2相位差层的正面相位差为可见光波长区域的1/2的长度或“中心波长×n±中心波长的1/2(n为整数)”即可。尤其,为圆偏振光反射层(例如任一个胆甾醇型液晶层)的反射波长或光源的发光波长的中心波长的1/2的长度等即可。例如,为190nm~390nm的范围的相位差即可,优选为200nm~350nm的范围的相位差。
作为λ/2相位差层,并无特别限制,能够根据目的适当选择,例如,可举出经延展的聚碳酸酯膜、经延展的降莰冰片烯类聚合物膜、含有碳酸锶那样具有双折射的无机粒子来取向的透明薄膜、在支承体上倾斜蒸镀无机电介质而成的薄膜、使液晶化合物单轴取向来取向固定的薄膜等。
作为λ/2相位差层,优选为使聚合性液晶化合物单轴取向来取向固定的薄膜。例如,能够通过如下来形成λ/2相位差层:在临时支承体或取向层表面涂布包含聚合性液晶化合物的液晶组合物,在将液晶组合物中的聚合性液晶化合物在液晶状态下形成为向列取向之后,通过固化来固定化。此时的λ/2相位差层的形成中,在液晶组合物中未添加手性试剂,除此以外,能够以与上述胆甾醇型液晶层的形成同样的方式进行。其中,涂布液晶组合物之后的向列取向时,加热温度优选为50℃~120℃,更优选为60℃~100℃。
λ/2相位差层可以是将包含高分子液晶化合物的组合物涂布于临时支承体或取向层等的表面并在液晶状态下形成为向列取向之后进行冷却,由此固定化该取向来获得的层。
λ/2相位差层的厚度优选为0.2μm~300μm,更优选为0.5μm~150μm,进一步优选为1.0μm~80μm。由液晶组合物形成的λ/2相位差层的厚度并无特别限定,但优选为0.2μm~10μm,更优选为0.5μm~5.0μm,进一步优选为1.0μm~2.0μm。
优选根据作为平视显示器系统时用于显示投影像的入射光的入射方向及胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向确定λ/2相位差层的慢轴方向。例如,入射光从投影像显示部位的下(铅直下方)方向且相对于圆偏振光反射层从λ/2相位差层侧(本说明书中,有时称为“从观察者侧”)入射时,λ/2相位差层的慢轴优选相对于投影像显示部位的铅直上方方向,在+40°~+65°或-40°~-65°的范围。并且,优选根据圆偏振光反射层中的胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向,如以下那样设定慢轴方向。上述旋向为右时,(优选为所有胆甾醇型液晶层的旋向为右时,)从观察者侧观察时,λ/2相位差层的慢轴相对于投影像显示部位的铅直上方方向,在顺时针方向上处于40°~65°的范围,优选处于45°~60°的范围。上述旋向为左时(优选为所有胆甾醇型液晶层的旋向为左时),从观察者侧观察时,λ/2相位差层的慢轴相对于投影像显示部位的铅直上方方向,在逆时针方向上处于40°~65°的范围,优选处于45°~60°的范围。
[第2相位差层]
本发明的挡风玻璃中的投影像显示部位可以除了λ/2相位差层以外还包含第2相位差层。第2相位差层以成为λ/2相位差层、圆偏振光反射层及第2相位差层的顺序的方式设置即可。尤其,以从观察者侧成为λ/2相位差层、圆偏振光反射层及第2相位差层的顺序的方式设置即可。在本说明书中,第2相位差层具有λ/2相位差时,也与更靠近观察者侧的λ/2相位差层区别而称为第2相位差层。通过在上述位置包含第2相位差层,能够进一步防止重影。尤其,能够进一步防止使p偏振光入射来形成投影像时的重影。其效果在圆偏振光反射层中的胆甾醇型液晶层的形成中使用低Δn聚合性液晶化合物的情况下更显著。
关于通过利用第2相位差层能够进一步防止重影的理由,推断是因为能够防止由于圆偏振光反射层中包含的胆甾醇型液晶层的选择反射带域中不存在的波长的光在胆甾醇型液晶层进行偏振光转换并被挡风玻璃的背面反射而引起的重影。
第2相位差层的相位差在波长550nm中以160nm~460nm的范围、优选以240nm~420nm的范围适当调整即可。
第2相位差层的材料及厚度等能够在与λ/2相位差层相同的范围选择。
第2相位差层的慢轴方向优选根据用于显示投影像的入射光的入射方向及胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向进行确定。例如,优选如下:在波长550nm中,160nm~400nm的范围的相位差的第2相位差层相对于投影像显示部位的铅直上方方向,使慢轴成为+10°~+35°或-10°~-35°的范围。或优选如下:在波长550nm中,200nm~400nm的范围的相位差的第2相位差层相对于投影像显示部位的铅直上方方向,使慢轴成为+100°~+140°或-100°~-140°的范围。
[其他层]
投影像显示部位或半反射镜膜可以包含胆甾醇型液晶层、λ/2相位差层及第2相位差层以外的其他层。优选其他层均在可见光区域透明。在本说明书中,在可见光区域透明是指可见光的透射率为70%以上。
并且,优选其他层均为低双折射性。在本说明书中,低双折射性是指在本发明的挡风玻璃的投影像显示部位示出反射的波长区域中正面相位差为10nm以下,上述正面相位差优选为5nm以下。而且,优选其他层的与胆甾醇型液晶层的平均折射率(面内平均折射率)之间的折射率之差均小。作为其他层,可举出支承体、取向层、粘结层等。
(支承体)
支承体在形成胆甾醇型液晶层或λ/2相位差层时能够成为基板。
支承体并无特别限定。用于形成胆甾醇型液晶层或λ/2相位差层的支承体为在形成胆甾醇型液晶层之后剥离的临时支承体,所完成的半反射镜膜或挡风玻璃中可以不包含。作为支承体,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、硅酮等塑料薄膜。作为临时支承体,除了使用上述塑料薄膜之外,还可以使用玻璃。
作为支承体的厚度,5.0μm~1000μm左右即可,优选为10μm~250μm,更优选为15μm~90μm。
(取向层)
投影像显示部位也可以包含取向层作为形成胆甾醇型液晶层或λ/2相位差层时涂布液晶组合物的底层。
取向层能够通过如下方法设置:聚合物等有机化合物(聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚酯、聚芳酯、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺、改性聚酰胺等树脂)的摩擦处理、无机化合物的倾斜蒸镀、具有微槽的层的形成或利用朗缪尔-布洛杰特法(LB膜)的有机化合物(例如,ω-二十三烷酸、双十八烷基甲基氯化铵、硬脂酸甲酯)的累积。而且,也可以使用通过赋予电场、赋予磁场或光照射而产生取向功能的取向层。
尤其是在包含聚合物的取向层中,优选在进行摩擦处理之后,在摩擦处理面涂布液晶组合物。摩擦处理能够通过利用纸、布沿规定方向擦拭聚合物层的表面来实施。
也可以不设置取向层而在支承体表面或对支承体进行摩擦处理后的表面涂布液晶组合物。
在利用临时支承体形成液晶层的情况下,取向层也可以与临时支承体一同被剥离而不成为构成投影像显示部位的层。
取向层的厚度优选为0.01~5.0μm,进一步优选为0.05~2.0μm。
(粘结层)
粘结层例如可设置于胆甾醇型液晶层之间、圆偏振光反射层与λ/2相位差层之间、圆偏振光反射层与第2相位差层之间、胆甾醇型液晶层与支承体之间。并且,还可以设置于圆偏振光反射层与中间膜片之间、λ/2相位差层与中间膜片之间等。
粘结层由粘结剂形成即可。
作为粘结剂,从固化方式的观点考虑,有热熔型、热固化型、光固化型、反应固化型、无需固化的压敏粘合型,作为各个类型的原材料,能够使用丙烯酸酯类、氨基甲酸乙酯类、氨酯丙烯酸酯类、环氧类、环氧丙烯酸酯类、聚烯烃类、改性烯烃类、聚丙烯类、乙烯-乙烯醇类、氯乙烯类、氯丁橡胶类、氰基丙烯酸酯类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚苯乙烯类、聚乙烯醇缩丁醛类等化合物。从操作性、生产率的观点考虑,作为固化方式优选为光固化型,从光学上的透明性、耐热性的观点考虑,原材料优选使用丙烯酸酯类、氨酯丙烯酸酯类、环氧丙烯酸酯类等。
粘结层可以是利用高透明性粘结剂转移胶带(OCA胶带)形成的层。作为高透明性粘结剂转移胶带,使用图像显示装置用的市售品、尤其是图像显示装置的图像显示部表面用的市售品即可。作为市售品的例子,可举出PANAC Co.,Ltd.制的粘合片(PD-S1等)、NICHIEI KAKOH CO.,LTD.的MHM系列的粘合片等。
粘结层的厚度优选为0.5~10μm,更优选为1.0~5.0μm。并且,利用OCA胶带形成的粘结层的厚度可以是10μm~50μm,优选为15μm~30μm。为了减轻投影像显示部位的颜色不均等,优先以均匀的厚度设置。
[相对于圆偏振光反射层位于识别侧的层]
通常,在投影像显示用部件中,由于基于来自反射投影光的层的反射光的像和基于来自从投影像显示用部件的光入射侧观察时的近前方的面或里侧面的反射光的像重叠,产生重影(或多重像)的问题。在本发明的挡风玻璃中,透射圆偏振光反射层中的胆甾醇型液晶层的光成为与在上述胆甾醇型液晶层中反射的圆偏振光相反的旋向的圆偏振光,在位于比圆偏振光反射层更靠里侧面侧的层为低双折射性的情况下,来自里面侧的反射光的大部分通常为在上述胆甾醇型液晶层中反射的圆偏振光,因此不易产生明显的重影。尤其通过将偏振光用作投影光,能够构成为投影光的大部分被圆偏振光反射层反射。另一方面,来自近前侧的面的反射光有可能产生明显的重影。尤其,若从胆甾醇型液晶层的重心至从挡风玻璃的光入射侧观察时的近前侧的面为止的距离为恒定值以上,则重影有可能变得明显。具体而言,本发明的挡风玻璃的结构中,关于位于比圆偏振光反射层更靠λ/2相位差层侧的层的厚度的总计(不包含圆偏振光反射层的厚度,包含λ/2相位差层的厚度),即从圆偏振光反射层的λ/2相位差层侧的最外面至相对于圆偏振光反射层靠λ/2相位差层侧的挡风玻璃的最外面为止的距离,从减少重影的观点考虑,优选为2.0mm以下,进一步优选为1.0mm以下,尤其优选为0.5mm以下。作为位于比圆偏振光反射层更靠识别侧的层,除了λ/2相位差层以外,还可举出支承体、中间膜片、第2玻璃板等。
但是,本发明的挡风玻璃在如后述那样利用p偏振光的投影像显示中,在位于比圆偏振光反射层更靠识别侧的层的厚度的总计如上述那样的情况下,也能够没有明显的重影而识别投影像。
[夹层玻璃]
挡风玻璃可以具有夹层玻璃的结构。即,优选具有2张玻璃板隔着中间层粘结的结构。在本说明书中,在挡风玻璃中,有时将位于离观察者侧更远的位置的玻璃板称为第一玻璃板,将位于更近的位置的玻璃板称为第二玻璃板。
作为玻璃板,能够利用通常用于挡风玻璃的玻璃板。关于玻璃板的厚度,并无特别限制,0.5mm~5.0mm左右即可,优选为1.0mm~3.0mm,更优选为2.0~2.3mm。
具有夹层玻璃结构的挡风玻璃能够利用公知的夹层玻璃制作方法制造。通常,能够通过如下方法制造:在将夹层玻璃用的中间膜片夹在两张玻璃板之间之后,将加热处理和加压处理(利用橡胶辊的处理等)反复进行数次,最后利用高压釜等进行加压条件下的加热处理。
在具有夹层玻璃结构的挡风玻璃可以在将半反射镜膜形成于玻璃板表面之后经由通常的夹层玻璃制作工序形成,也可以将包含上述半反射镜膜的夹层玻璃用层叠中间膜片用作中间膜片,并进行上述加热处理和加压处理来形成,所述夹层玻璃的结构中,在中间层包含具有上述圆偏振光反射层及λ/2相位差层的半反射镜膜。将半反射镜膜形成于玻璃板表面时,形成半反射镜膜的玻璃板可以是第一玻璃板也可以是第二玻璃板。此时,半反射镜膜例如用粘结剂贴合于玻璃板即可。
(中间膜片)
作为使用不包含半反射镜膜的中间膜片时的中间膜片,可以使用公知的任一中间膜片。例如,能够使用包含选自聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物以及含氯树脂的组中的树脂的树脂膜。优选上述树脂为中间膜片的主要成分。另外,主要成分是指占中间膜片的50质量%以上的比例的成分。
上述树脂中,优选为聚乙烯醇缩丁醛或乙烯醋酸乙烯酯共聚物,更优选聚乙烯醇缩丁醛。树脂优选为合成树脂。
聚乙烯醇缩丁醛能够利用丁醛使聚乙烯醇缩醛化而获得。上述聚乙烯醇缩丁醛的缩醛化度的优选的下限为40%,优选的上限为85%,更优选的下限为60%,更优选的上限为75%。
聚乙烯醇通常通过使聚乙酸乙烯酯皂化来获得,通常使用皂化度为80~99.8摩尔%的聚乙烯醇。
并且,上述聚乙烯醇的聚合度的优选的下限为200,优选的上限为3000。若聚乙烯醇的聚合度为200以上,则所获得的夹层玻璃的耐贯穿性不易下降,若为3000以下,则树脂膜的成型性良好,而且树脂膜的刚性不会变得过大,加工性良好。更优选的下限为500,更优选的上限为2000。
(包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层的中间膜片)
包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层的夹层玻璃用层叠中间膜片能够通过将上述半反射镜膜贴合于上述中间膜片的表面来形成。或者还能够通过将上述半反射镜膜夹在2张上述中间膜片来形成。两张中间膜片既可以相同,也可以不同,但是优选相同。
为了贴合半反射镜膜与中间膜片,能够使用公知的贴合方法,但是优选使用层压处理。在以层叠体与中间膜片加工之后不剥离的方式实施层压处理的情况下,优选在某种程度的加热以及加压条件下实施。
为了稳定地进行层压,优选中间膜片的粘接侧的膜面温度为50~130℃,更优选为70~100℃。
在层压时,优选进行加压。加压条件优选为小于2.0kg/cm2(小于196kPa),更优选在0.5~1.8kg/cm2(49~176kPa)的范围,进一步优选在0.5~1.5kg/cm2(49~147kPa)的范围。
并且,在包含支承体的半反射镜膜中,可与层压同时或在刚层压之后、或者在即将层压之前剥离支承体。即,层压之后获得的层叠中间膜片中可以无支承体。
夹层玻璃用层叠中间膜片的制造方法的一例包含:
(1)在第1中间膜片的表面贴合半反射镜膜而获得第1层叠体的第1工序;以及
(2)在第1层叠体中的半反射镜膜的与贴合有第1中间膜片的面相反的面贴合第2中间膜片的第2工序。
通过在第1工序中贴合半反射镜膜与第1中间膜片并且剥离支承体,在第2工序中将第2中间膜片贴合于已剥离支承体的面的夹层玻璃用层叠中间膜片的制造方法,能够制造不包含支承体的夹层玻璃用层叠中间膜片,通过利用该夹层玻璃用层叠中间膜片,能够轻松地制作不包含支承体的夹层玻璃。为了无破损等而稳定地剥离支承体,从半反射镜膜剥离支承体时的基板的温度优选为40℃以上,更优选为40~60℃。
<平视显示器系统>
本发明的挡风玻璃能够用作平视显示器系统的构成部件。平视显示器系统包含投影仪。
[投影仪]
在本说明书中,“投影仪”是“将光或图像进行投影的装置”,包含“将描绘出的图像进行投射的装置”。在本发明的平视显示器系统中,投影仪在挡风玻璃中的投影像显示部位中,配置成能够相对于投影像显示部位的法线以45°~70°的倾斜入射角度入射即可。
在平视显示器系统中,投影仪包含描绘设备,优选通过组合器将描绘到小型的中间像屏幕的图像(实像)作为虚像反射显示。
(描绘设备)
描绘设备可以是其本身显示图像的设备,也可以是发出能够描绘图像的光的设备。描绘设备中,来自光源的光通过光调制器、激光亮度调制机构或用于描绘的光偏向机构等描绘方式进行调整即可。在本说明书中,描绘设备是指包含光源,而且根据描绘方式包含光调制器、激光亮度调制机构或用于描绘的光偏向机构等的设备。
(光源)
光源并无特别限定,能够使用LED(包含发光二极管、有机发光二极管(OLED))、放电管及激光光源等。这些中,优选为LED及放电管。这是因为适于射出直线偏振光的描绘设备的光源。这些中,尤其优选为LED。这是因为LED的发光波长在可见光区域中并不连续,因此适于与使用如后述那样在特定波长区域中示出选择反射的胆甾醇型液晶层的组合器的组合。
(描绘方式)
作为描绘方式,能够根据所使用的光源和用途进行选择,并无特别限定。
作为描绘方式的例子,可举出荧光显示管、利用液晶的LCD(液晶显示器,LiquidCrystal Display)方式及LCOS(硅基液晶,Liquid Crystal on Silicon)方式、DLP(注册商标)(数字光处理,Digital Light Processing)方式、利用激光的扫描方式等。描绘方式可以是利用与光源成为一体的荧光显示管的方式。
在LCD方式及LCOS方式中,各颜色的光通过光调制器调制、组合,从投影透镜射出光。
DLP方式是利用DMD(数字显微装置,Digital Micromirror Device)的显示系统,配置数个像素量的微镜来描绘,并从投影透镜射出光。
扫描方式是使光线屏幕上扫描,利用眼睛的残影进行造影的方式,例如,能够参考日本特开平7-270711号公报、日本特开2013-228674号公报的记载。在利用激光的扫描方式中,被亮度调制的各颜色(例如,红色光、绿色光、蓝色光)的激光束通过合波光学系统或聚光透镜等而集束为1条光线,通过光偏向机构扫描光线并描绘于后述的中间像屏幕即可。
在扫描方式中,各颜色(例如,红色光、绿色光、蓝色光)的激光束的亮度调制可以作为光源的强度变化来直接进行,也可以通过外部调制器进行。作为光偏向机构,可举出加尔瓦诺镜、加尔瓦诺镜与多面镜的组合、或MEMS(微机电系统),其中,优选为MEMS。作为扫描方法,可举出随机扫描方式及光栅扫描方式等,优选利用光栅扫描方式。在光栅扫描方式中,例如能够在水平方向上以谐振频率且在垂直方向上以锯齿波驱动激光束。扫描方式不需要投影透镜,因此能够轻松地实现装置的小型化。
来自描绘设备的射出光可以是直线偏振光,也可以是自然光(非偏振光)。来自本发明的平视显示器系统中包含的描绘设备的射出光优选为直线偏振光。利用描绘方式为LCD或LCOS的描绘设备及利用激光光源的描绘设备中,本质上其射出光成为直线偏振光。当为射出光为直线偏振光的描绘设备且射出光包含多个波长(颜色)的光的设备时,多个光的偏振光的偏振方向(透射轴方向)优选相同或相互正交。关于市售的描绘设备,已知有射出光在红、绿、蓝光的波长区域中的偏振方向并不均匀的描绘设备(参考日本特开2000-221449号公报)。具体而言,已知有绿色光的偏振方向与红色光的偏振方向及蓝色光的偏振方向正交的例子。
(中间像屏幕)
如上述,描绘设备可以是使用中间像屏幕的设备。在本说明书中,“中间像屏幕”是被描绘图像的屏幕。即,在从描绘设备射出的光尚无法识别为图像的情况等中,通过该光,描绘设备在中间像屏幕形成能够识别的图像。中间像屏幕中描绘的图像可以通过透射中间像屏幕的光投影于组合器,也可以在中间像屏幕反射而投影于组合器。
作为中间像屏幕的例子,可举出散射膜、微透镜阵列、后投影用的屏幕等。作为中间像屏幕利用塑料材料的情况等中,若中间像屏幕具有双折射性,则入射于中间像屏幕的偏振光的偏振面或光强度被扰乱,在组合器中,变得易产生颜色不均等,但通过使用具有规定的相位差的相位差膜,能够减少该颜色不均的问题。
作为中间像屏幕,优选为具有扩散入射光线来使其透射的功能的中间像屏幕。这是因为能够放大显示投影像。作为这种中间像屏幕,例如可举出由微透镜阵列构成的屏幕。关于在平视显示器中使用的微阵列透镜,例如日本特开2012-226303号公报、日本特开2010-145745号公报及日本特表2007-523369号公报中有记载。
投影仪也可以包含调整利用描绘设备形成的投影光的光路的反射镜等。
关于将挡风玻璃用作投影像显示用部件的平视显示器系统,能够参考日本特开平2-141720号公报、日本特开平10-096874号公报、日本特开2003-098470号公报、美国专利第5013134号说明书、日本特表2006-512622号公报等。
本发明的挡风玻璃在与将发光波长在可见光区域中并不连续的激光或LED、OLED等用于光源的投影仪进行组合来使用的平视显示器系统中尤其有用。这是因为,能够对应各发光波长而调整胆甾醇型液晶层的选择反射中心波长。并且,还能够用于LCD(液晶显示装置)等显示光偏振的显示器的投影。
[投影光(入射光)]
关于入射光,使其相对于圆偏振光反射层从λ/2相位差层侧入射,经由λ/2相位差层入射于圆偏振光反射层即可。即,相对于圆偏振光反射层将λ/2相位差层配置于投影光的入射侧即可。并且,优选使入射光相对于投影像显示部位的法线以45°~70°的倾斜入射角度入射。折射率1.51左右的玻璃与折射率1的空气之间的界面的布儒斯特角约为56°,通过使p偏振光以上述角度的范围入射,能够实现相对于用于显示投影像的入射光的圆偏振光反射层,来自λ/2相位差层表面的反射光少,且重影的影响小的图像显示。上述角度还优选为50°~65°。此时,只要是能够在投影光的入射侧相对于λ/2相位差层的法线,在入射光的相反侧以45°~70°、优选以50°~65°的角度进行投影像的观察的结构即可。
入射光可以从挡风玻璃的上下左右等任一方向入射,只要与观察者的方向对应来确定即可。例如,只要从使用时的下方向以如上述的倾斜入射角度入射即可。
并且,挡风玻璃中的λ/2相位差层的慢轴相对于入射p偏振光的振动方向(入射光的入射面),优选呈40°~65°的角度,更优选呈45°~60°的角度。
如上述,平视显示器中的显示投影像时的投影光优选为在与入射面平行的方向上振动的p偏振光。投影仪的射出光不是直线偏振光时,可以通过将直线偏振膜配置在投影仪的射出光侧来设为p偏振光,也可以在从投影仪到挡风玻璃的光路中成为p偏振光。如上述,关于射出光在红、绿、蓝光的波长区域中的偏振方向并不均匀的投影仪,优选以波长选择的方式调节偏振方向,并在所有颜色的波长区域中作为p偏振光来入射。
平视显示器系统可以是将虚像成像位置设为可变的投影系统。关于这种投影系统,例如在日本特开2009-150947号公报中有记载。通过将虚像成像位置设为可变,驾驶员能够更舒适且高便利性地识别虚像。虚像成像位置为能够从车辆的驾驶员识别虚像的位置,例如,通常从驾驶员观察时,在挡风玻璃的前方远离1000mm以上的位置。其中,如上述日本特表2011-505330号公报中记载,若玻璃在投影像显示部位中不均匀(楔形),则在改变虚像成像位置时,还需要变更该楔形的角度。因此,例如,如日本特开2017-015902号公报中记载,需要通过局部地改变楔形的角度来改变投影位置,从而模拟地应对虚像成像位置变化等。利用本发明的挡风玻璃且如上述那样利用p偏振光构筑的平视显示器系统中,无需利用楔形的玻璃,能够在投影像显示部位中使玻璃的厚度均匀,因此能够较好地采用将上述虚像成像位置设为可变的投影系统。
实施例
以下,列举实施例对本发明进行进一步具体说明。只要不脱离本发明的宗旨,则以下实施例所示的材料、试剂、物质量及其比例、操作等能够进行适当的变更。从而,本发明的范围并不限定于以下实施例。
<λ/2相位差层的制作>
在TOYOBO CO.,LTD.制Cosmoshine A-4100(PET、厚度75μm)中未实施易粘结处理的面上实施摩擦处理,以干燥后的干膜的厚度成为1.8μm的方式,利用线棒在室温下涂布表1所示的涂布液1。另外,表1所示的涂布液1中,溶剂使用MEK(甲乙酮),以固体成分浓度成为39质量%的方式调整了溶剂量。在室温下将涂布层干燥30秒之后,在85℃的环境气体下加热2分钟,之后在60℃下,用Fusion Co.,Ltd制D阀(90mW/cm2的灯)以输出60%进行6~12秒的UV照射,由此制作液晶层,获得了带PET基层的λ/2相位差层。
[表1]
λ/2相位差层的涂布液的配方
表中的单位为质量份
[化学式3]
<反射层UV(短波长胆甾醇型液晶层)的制作>
在λ/2相位差层上,以干燥后的干膜的厚度成为3μm的方式,利用线棒在室温下涂布表2所示的涂布液UV。另外,表2所示的涂布液UV、涂布液B、涂布液G、涂布液R及涂布液IR中,溶剂使用乙酸甲酯与环己酮的8:2的混合液,以固体成分浓度成为25质量%的方式调整了溶剂量。在室温下将涂布层干燥30秒之后,在85℃的环境气体下加热2分钟,之后在60℃下,用Fusion Co.,Ltd制D阀(90mW/cm2的灯)以输出60%进行6~12秒的UV照射,由此制作液晶层,获得了带PET基层的反射层UV。
<反射层B、反射层G、反射层R、IR层的制作>
代替涂布液UV分别使用表2所示的涂布液B、涂布液G、涂布液R、涂布液IR,在TOYOBO CO.,LTD.制Cosmoshine A-4100(PET、厚度75μm)上,以干燥后的层的厚度成为表3所示的厚度的方式,利用线棒在室温下进行涂布,除此以外,以与反射层UV的制作相同的步骤,分别制作了反射层B、反射层G、反射层R、IR层。
[表2]
反射层的涂布液的配方
表中的单位为质量份
[化学式4]
[化学式5]
针对所获得的层叠体的反射层面,确认了相对于来自法线方向的入射光(垂直入射)及从法线方向倾斜60度的入射光的选择反射的中心波长、以及反射光的圆偏振光的旋向。中心波长的测定利用JASCO CORPORATION制的分光光度计V-670进行了测定。并且,反射光的圆偏振光的旋向通过在分光光度计的受光侧设置已知所选择反射的圆偏振光的旋向的圆偏振片,测定反射光强度来确定。
并且,通过以下的步骤测定了λ/2相位差层相对于波长550nm的光的相位差。在亚克力板(厚度0.2mm、40mm角)贴合了OCA胶带(NICHIEI KAKOH CO.,LTD.制MHM-UVC15)。剥下OCA胶带的剥离膜,在OCA胶带上,以λ/2相位差层侧的面贴合了带PET基层的λ/2相位差层。剥下PET,制作了带亚克力板的λ/2相位差层。利用Axometrics,Inc.制的AxoScan测定了带亚克力板的λ/2相位差层的相位差,作为λ/2相位差层的相位差。
将结果示于表3。
[表3]
各层的厚度和光学特性
层名称 | UV | B | G | R | IR | λ/2 |
层的厚度(μm) | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 | 1.8 |
选择反射的中心波长(垂直入射)(nm) | 450 | 540 | 633 | 740 | 835 | - |
选择反射中心波长(60°)(nm) | 380 | 450 | 530 | 610 | 690 | - |
反射圆偏振光的旋向 | 右 | 右 | 右 | 右 | 右 | - |
正面相位差(550nm中的相位差)(nm) | - | - | - | - | - | 310 |
<半反射镜膜HM-1~HM-3的制作>
在与上述相同地制作的带PET基层的λ/2相位差层的λ/2相位差层侧的面,以成为表4所示的组合和层叠顺序的方式形成反射层UV、反射层B、反射层G、反射层R、IR层,从而制作了半反射镜膜HM-1~HM-3。通过如下来进行各层的形成:在λ/2相位差层或反射层上,以干燥后的层的厚度成为表3所示的厚度的方式,与上述相同地涂布各层形成用的涂布液,之后,与上述相同地进行干燥、UV照射。
[表4]
半反射镜膜的结构
<实施例1~2、比较例1~2>
实施例1的挡风玻璃的制作
在纵40cm横25cm厚度2mm的玻璃板上粘结粘结层(OCA胶带:NICHIEI KAKOH CO.,LTD.制MHM-UVC15),接着在OCA胶带上,以反射层成为玻璃面侧的方式,用辊粘结了上述中制作的半反射镜膜HM-1。剥离成为相位差层的基层的PET,设置切割成相同形状的SekisuiChemical Co.,Ltd.制的厚度0.38mmPVB(聚乙烯醇缩丁醛),在其上设置了纵40cm横25cm厚度3mm的玻璃板。此时,配置成从厚度2mm的玻璃侧观察时,半反射镜膜HM-1的相位差层的慢轴方向以玻璃的短边方向为基准,成为向顺时针方向60°的方向。将该层叠体在90℃、0.1气压下保持1小时之后,在115℃、13气压下加热20分钟来去除气泡,从而获得了实施例1的挡风玻璃。
实施例2、比较例1~2的挡风玻璃的制作
将半反射镜膜HM-1如表5所示那样变更为HM-2~HM-3中的任一个或未使用半反射镜膜,除此以外,与实施例1的挡风玻璃相同地进行了实施例2、比较例1、2的挡风玻璃的制作。
<反射像的光学性能的评价>
以图1所示的配置进行了光学评价。以将长边成为横向、短边成为纵向且厚度2mm的玻璃侧成为下方的方式倾斜所制作的挡风玻璃,并在该玻璃侧投影了图像。从厚度2mm的玻璃侧投影图像,并观察了该图像。图像利用了白色亮度为200cdm-2、色度为x=0.32、y=0.32的LG ELECTRONICS.制的液晶面板23EA53VA。将挡风玻璃与液晶面板之间的距离设为200mm。在表5所示的投影光的偏振方向上进行了评价。表5的p偏振光在图1中其电矢量振动面与纸面平行且s偏振光为与纸面垂直的直线偏振光。
关于亮度及色度,在液晶面板2显示白色实心图像,并利用TOPCON CORPORATION制的亮度计BM-5A进行了测定。
关于重影的评价,在液晶面板显示黑底白色文字,并通过目视评价了文字的形态。评价基准设为如下。
A:文字在室内照明下及室内较暗状态下可读
B:文字在室内照明下可读。在室内较暗状态下模糊(非容许级别)
C:文字在室内照明下与室内较暗状态下均模糊
关于佩戴偏振光太阳镜时的图像的识别性,在液晶面板2显示黑底白色文字,佩戴偏振光太阳镜并通过目视评价了文字的形态。评价基准设为如下。
A:文字在室内照明下及室内较暗状态下可读
B:文字在室内照明下可读。在室内较暗状态下模糊(容许级别)
C:文字在室内照明下与室内较暗状态下均模糊
<外观的色调的评价>
关于从外侧观察挡风玻璃时的色调的评价,在白天的太阳光下,从图1的玻璃的外侧(11号的位置)从垂直方向通过目视确认了色调。并且,利用亮度计测定了色度。
<佩戴偏振光太阳镜时的外光评价>
关于佩戴偏振光太阳镜时外光透射时的识别性评价,在白天的太阳光下,从图1的玻璃的内侧(3号的位置),佩戴偏振光太阳镜,通过目视评价了玻璃外的水面上的太阳的反射光的形态。评价基准设为如下。
A:几乎观察不到水面的反射光。
A’:稍微可观察到水面的反射光。并不会感到刺眼。(容许级别)
B:可观察到水面的反射光。感到刺眼。(非容许级别)
(实施例3)
利用实施例2的挡风玻璃,将挡风玻璃与液晶面板之间的距离设为1500mm,进行了与上述相同的评价。与实施例2相比,加大了挡风玻璃与液晶面板之间的距离,因此是虚像成像位置更远离驾驶员(图1的符号3)的结构。
将评价结果示于表5。
[表5]
评价结果
符号说明
1-挡风玻璃,2-液晶面板,3-亮度计,11-观察位置。
Claims (18)
1.一种挡风玻璃,其包含投影像显示部位,其中,
在所述投影像显示部位包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层,
所述圆偏振光反射层包含4层以上的胆甾醇型液晶层,
所述4层以上的胆甾醇型液晶层中的1层为在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层,
所述4层以上的胆甾醇型液晶层的选择反射的中心波长互不相同。
2.根据权利要求1所述的挡风玻璃,其中,
所述4层以上的胆甾醇型液晶层中,最靠近所述λ/2相位差层的胆甾醇型液晶层为在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的所述胆甾醇型液晶层。
3.根据权利要求1或2所述的挡风玻璃,其中,
所述圆偏振光反射层包含:
在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;
在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;及
在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。
4.根据权利要求3所述的挡风玻璃,其中,
依次配置有:
所述λ/2相位差层;
在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的所述胆甾醇型液晶层;
在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的所述胆甾醇型液晶层;
在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的所述胆甾醇型液晶层;及
在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的所述胆甾醇型液晶层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的挡风玻璃,其中,
所述λ/2相位差层的正面相位差为190nm~390nm的范围。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的挡风玻璃,其中,
所述圆偏振光反射层中包含的所有胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的挡风玻璃,其中,
相对于所述圆偏振光反射层位于所述λ/2相位差层侧的层的厚度总计为0.5mm以上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的挡风玻璃,
其包含第一玻璃板、第二玻璃板及第一玻璃板与第二玻璃板之间的中间层,在所述中间层的至少一部分包含所述圆偏振光反射层及所述λ/2相位差层,所述挡风玻璃中依次层叠有所述第一玻璃板、所述圆偏振光反射层、所述λ/2相位差层及所述第二玻璃板。
9.根据权利要求8所述的挡风玻璃,其中,
所述中间层为树脂膜。
10.根据权利要求9所述的挡风玻璃,其中,
所述树脂膜包含聚乙烯醇缩丁醛。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的挡风玻璃,其中,
相对于所述投影像显示部位的铅直上方向,所述λ/2相位差层的慢轴在+40°~+65°或-40°~-65°的范围。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的挡风玻璃,其中,
所述圆偏振光反射层中包含的所有胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向为右,对所述圆偏振光反射层从所述λ/2相位差层侧观察,相对于所述投影像显示部位的铅直上方向,所述λ/2相位差层的慢轴处于顺时针方向40°~65°的范围。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的挡风玻璃,其中,
所述圆偏振光反射层中包含的所有胆甾醇型液晶层的螺旋的旋向为左,对所述圆偏振光反射层从所述λ/2相位差层侧观察,相对于所述投影像显示部位的铅直上方向,所述λ/2相位差层的慢轴处于逆时针方向40°~65°的范围。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的挡风玻璃,其中,
所述胆甾醇型液晶层的任一层以上的选择反射的半峰宽Δλ为50nm以下。
15.一种平视显示器系统,其包含权利要求1至14中任一项所述的挡风玻璃及投影仪,其中,
相对于所述圆偏振光反射层,所述λ/2相位差层配置于投影仪侧,
来自所述投影仪的入射光相对于投影像显示部位的法线以45°~70°的角度入射。
16.根据权利要求15所述的平视显示器系统,其中,
所述入射光为在与入射面平行的方向上振动的p偏振光。
17.根据权利要求15或16所述的平视显示器系统,其中,
所述入射光从所述投影像显示部位的下方向入射。
18.一种半反射镜膜,其包含圆偏振光反射层及λ/2相位差层,其中,
所述圆偏振光反射层从所述λ/2相位差层侧起依次包含:在350nm以上且小于490nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;在490nm以上且小于600nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;在600nm以上且小于680nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层;及在680nm以上且小于850nm的范围具有选择反射的中心波长的胆甾醇型液晶层。
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