JP6676015B2 - 合わせガラスの製造方法 - Google Patents
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Description
通常、合わせガラスは2枚のガラス板の間に中間膜を有する。
皺が1か所でも発生するとそれを含む合わせガラス自体が欠陥品となるため歩留まりに直結する問題である。
本発明はハーフミラーフィルムの皺の発生を抑えた合わせガラスの製造方法を提供することを課題とする。
[2] 透明支持体において選択反射層を有する面の反対側面にヒートシール層を有する[1]に記載の合わせガラスの製造方法。
[3] 2枚のガラス板が湾曲面を有し、その湾曲面にハーフミラーフィルムが密着した[1]または[2]に記載の合わせガラスの製造方法。
[4] 選択反射層がコレステリック液晶層である[1]〜[3]のいずれかに記載の合わせガラスの製造方法。
本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
また、本明細書において、角度(例えば「90°」等の角度)、およびその関係(例えば、「平行」、「水平」、「鉛直」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
本明細書において、単に「反射光」または「透過光」というときは、散乱光および回折光を含む意味で用いられる。
本明細書において、「画像(screen image)」はプロジェクターの描画デバイスに表示される像または、描画デバイスにより中間像スクリーン等に描画される像を意味する。虚像に対して、画像は実像である。
画像および投映像は、いずれも単色の像であっても、2色以上の多色の像であっても、フルカラーの像であってもよい。
本明細書において、投映像表示用ハーフミラーとは、反射光で投映像を表示することができるハーフミラーを意味する。
本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーは可視光透過性である。具体的には、本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーの可視光線透過率は85%以上であることが好ましく、86%以上であることがより好ましく、87%以上であることがさらに好ましい。このような高い可視光線透過率を有することにより可視光線透過率が低いガラスと組み合わせて合わせガラスとしたときであっても、車両のウインドシールドガラスの規格を満たす可視光線透過率を実現することができる。
投映像表示用ハーフミラーはウインドシールドガラスにおいて使用される前は、薄膜のフィルムとしてロール状等になっていてもよい。
選択反射層は波長選択的に光を反射する層である、選択反射層は可視光波長域の一部において選択反射を示すことが好ましい。選択反射層は投映像表示のための光を反射していればよい。
本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーにおいて最も短い波長に選択反射の中心波長を有する選択反射層の選択反射の中心波長は650〜780nmであることが好ましい。本明細書において、選択反射層の選択反射の中心波長λは、選択反射層の法線方向から測定した反射スペクトルの反射ピークの重心位置にある波長を意味する。このような構成は、例えば、投映像表示用ハーフミラーが選択反射の中心波長は650〜780nmである選択反射層を含むとともに、650nm未満の可視光波長域において選択反射の中心波長を有する選択反射層を含まない構成で実現することができる。
円偏光反射層である選択反射層としては、コレステリック液晶層が好ましい。
本明細書において、コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相を固定した層を意味する。
コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている層であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、また外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることがない状態に変化した層であればよい。なお、コレステリック液晶層においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、層中の液晶化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
円偏光選択反射性を示すコレステリック液晶相を固定した層を含むフィルムとして、重合性液晶化合物を含む組成物から形成されたフィルムは従来から数多く知られており、コレステリック液晶層については、それらの従来技術を参照することができる。
分光光度計UV3150(島津製作所)を用いてコレステリック液晶層の透過スペクトル(コレステリック液晶層の法線方向から測定したもの)を測定すると、選択反射帯域に透過率の低下ピークがみられる。このピークの極小透過率と低下前の透過率との中間(平均)の透過率となる2つの波長のうち、短波長側の波長の値をλl(nm)、長波長側の波長の値をλh(nm)とすると、選択反射の中心波長λと半値幅Δλは下記式で表すことができる。
λ=(λl+λh)/2
Δλ=(λh−λl)
上記のように求められる選択反射の中心波長はコレステリック液晶層の法線方向から測定した円偏光反射スペクトルの反射ピークの重心位置にある波長と略一致する。
λd=λ×cosθ2
このような波長範囲は視感度の高い波長域であるため投映像の輝度への寄与度が高く、結果として高い輝度の投映像を実現することができる。
選択反射の中心波長が同一の1種のコレステリック液晶層の形成のために、ピッチPが同じで、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を複数積層してもよい。ピッチPが同じで、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を積層することによって、特定の波長で円偏光選択性を高くすることができる。
本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーにおいては、コレステリック液晶層の厚みを低減することなく、可視光線透過率を高く維持することができる。
以下、コレステリック液晶層の作製材料および作製方法について説明する。
上記コレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、重合性液晶化合物とキラル剤(光学活性化合物)とを含む液晶組成物などが挙げられる。必要に応じてさらに界面活性剤や重合開始剤などと混合して溶剤などに溶解した上記液晶組成物を、支持体、配向層、下層となるコレステリック液晶層などに塗布し、コレステリック配向熟成後、液晶組成物の硬化により固定化してコレステリック液晶層を形成することができる。
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であることが好ましい。
コレステリック液晶層を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋のセンスまたは螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物を用いることができる。キラル剤の例としては、液晶デバイスハンドブック(第3章4−3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989)、特開2003−287623号、特開2002−302487号、特開2002−80478号、特開2002−80851号、特開2010−181852号または特開2014−034581号の各公報に記載の化合物が挙げられる。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶化合物量の0.01モル%〜200モル%が好ましく、1モル%〜30モル%がより好ましい。
液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報、特開2001−233842号公報、特開2000−80068号公報、特開2006−342166号公報、特開2013−114249号公報、特開2014−137466号公報、特許4223071号公報、特開2010−262028号公報、特表2014−500852号公報記載)、オキシム化合物(特開2000−66385号公報、日本特許第4454067号明細書記載)、およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。例えば、特開2012−208494号公報の段落0500〜0547の記載も参酌できる。
アシルフォスフィンオキシド化合物としては、例えば、市販品のBASFジャパン(株)製のIRGACURE810(化合物名:ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)を用いることができる。オキシム化合物としては、IRGACURE OXE01(BASF社製)、IRGACURE OXE02(BASF社製)、TR−PBG−304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI−831、アデカアークルズNCI−930(ADEKA社製)、アデカアークルズNCI−831(ADEKA社製)等の市販品を用いることができる。
重合開始剤は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜5質量%であることがさらに好ましい。
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス[3−(1−アジリジニル)プロピオネート]、4,4−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等のアジリジン化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物;オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物;ビニルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、3質量%〜20質量%が好ましく、5質量%〜15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量を3質量%以上とすることにより、架橋密度向上の効果を得ることができ、架橋剤の含有量を20質量%以下とすることにより、コレステリック液晶層の安定性の低下を防止できる。
液晶組成物中には、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック液晶層とするために寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例としては特開2007−272185号公報の段落〔0018〕〜〔0043〕等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマー、特開2012−203237号公報の段落〔0031〕〜〔0034〕等に記載の式(I)〜(IV)で表される化合物、特開2013−113913号公報に記載の化合物などが挙げられる。
なお、配向制御剤としては1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
その他、液晶組成物は、塗膜の表面張力を調整し厚みを均一にするための界面活性剤、および重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学性能を低下させない範囲で添加することができる。
液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が特に好ましい。
支持体、配向層、下層となるコレステリック液晶層などへの液晶組成物の塗布方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコーティング法、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法などが挙げられる。また、別途支持体上に塗設した液晶組成物を転写することによっても実施できる。塗布した液晶組成物を加熱することにより、液晶分子を配向させる。加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。この配向処理により、重合性液晶化合物が、フィルム面に対して実質的に垂直な方向に螺旋軸を有するようにねじれ配向している光学薄膜が得られる。
光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射紫外線波長は350nm〜430nmが好ましい。重合反応率は安定性の観点から、高いほうが好ましく70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。重合反応率は、重合性の官能基の消費割合をIR吸収スペクトルを用いて測定することにより、決定することができる。
選択反射層としては、直線偏光反射層を用いてもよい。直線偏光反射層としては、例えば屈折率異方性の異なる薄膜を積層した偏光子が挙げられる。このような偏光子は、コレステリック液晶層と同様に、高い可視光線透過率であり、かつ650nm〜780nmの特定の波長域で選択反射の中心波長を示す構成とすることができる。また、ヘッドアップディスプレイシステムにおける使用時に斜めから入射する投映光を視感度の高い波長において反射することができる。
反射型偏光板の厚みは好ましくは2.0μm〜50μmの範囲、より好ましくは8.0〜30μmの範囲であればよい。
本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーは位相差層を含んでいてもよい。コレステリック液晶層を含む投映像表示用ハーフミラーは位相差層を含むことが好ましい。位相差層をコレステリック液晶層と組み合わせて用いることにより、鮮明な投映像を表示することができる。正面位相差および遅相軸方向の調整により、ヘッドアップディスプレイシステムにおいて高い輝度を与え、また二重像も防止することができる投映像表示用ハーフミラーを提供することができる。
投映像表示用ハーフミラーにおいて、位相差層は、使用時に全ての選択反射層(コレステリック液晶層)に対して視認側にあるように設けられる。
正面位相差が250〜450nmの位相差層を用いる場合、投映像表示用ハーフミラーの鉛直上方向に対し、位相差層の遅相軸が+30°〜+85°または−30°〜−85°の範囲;および、
正面位相差が50〜180nmの位相差層を用いる場合、投映像表示用ハーフミラーの鉛直上方向に対し、位相差層の遅相軸が+120°〜+175°または−120°〜−175°の範囲。
正面位相差が250〜450nmの位相差層を用いる場合、投映像表示用ハーフミラーの鉛直上方向に対し、位相差層の遅相軸が+35°〜+70°または−35°〜−70°の範囲;および、
正面位相差が50〜180nmの位相差層を用いる場合、投映像表示用ハーフミラーの鉛直上方向に対し、位相差層の遅相軸が+125°〜+160°または−125°〜−160°の範囲。
投映像表示用ハーフミラーは、上記位相差層に加えて第2の位相差層を含んでいてもよい。第2の位相差層は、上記の位相差層(以下、「第1の位相差層」ということがある)、全てのコレステリック液晶層、および第2の位相差層がこの順になるように設ければよい。特に、視認側から第1の位相差層、選択反射層、および第2の位相差層がこの順になるように設ければよい。第1の位相差層に加えて上記の位置に第2の位相差層を含むことによって、二重像をさらに防止することができる。特に、p偏光を入射させて投映像を形成する場合の二重像をさらに防止することができる。
第2の位相差層の利用により二重像をさらに防止することができる理由は、コレステリック液晶層の選択反射帯域にない波長の光がコレステリック液晶層で偏光変換してウインドシールドガラスの裏面で反射されることに基づく二重像を防止できるためと推定される。
第2の位相差層の材料および厚み等は、第1の位相差層と同様の範囲で選択することができる。
投映像表示用ハーフミラーは選択反射層、第1の位相差層、および第2の位相差層以外の他の層を含んでいてもよい。他の層はいずれも可視光領域で透明であることが好ましい。
また、他の層はいずれも低複屈折性であることが好ましい。本明細書において低複屈折性であるとは、本発明に用いられるウインドシールドガラスの投映像表示用ハーフミラーが反射を示す波長域において、正面位相差が10nm以下であることを意味し、上記正面位相差は5nm以下であることが好ましい。さらに、他の層はいずれもコレステリック液晶層の平均屈折率(面内平均屈折率)との屈折率の差が小さいことが好ましい。他の層としては支持体、配向層、接着層などが挙げられる。
本発明に用いられる透明支持体は、面内位相差Reの絶対値が10nm以下、厚み方向の位相差Rthの絶対値が40nm以下であり、好ましくは。面内位相差Reの絶対値が5nm以下、厚み方向の位相差Rthの絶対値が30nm以下である。位相差が小さいことにより、透明支持体による偏光の乱れが小さくなることと共に、面内の物理特性が小さいことにより、この発明の効果を高めている。
特に透明支持体の貯蔵弾性率が1.5GPa以下となるよう透明支持体を加熱しながら2枚のガラス板とハーフミラーフィルムと中間膜を密着することが好ましい。
投映像表示用ハーフミラーは、コレステリック液晶層または位相差層の形成の際に液晶組成物が塗布される下層として、配向層を含んでいてもよい。
配向層は、ポリマーなどの有機化合物(ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、変性ポリアミドなどの樹脂)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、またはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)を用いた有機化合物(例えば、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与または光照射により、配向機能が生じる配向層を用いてもよい。
特にポリマーからなる配向層はラビング処理を行ったうえで、ラビング処理面に液晶組成物を塗布することが好ましい。ラビング処理は、ポリマー層の表面を、紙、布で一定方向に、擦ることにより実施することができる。
配向層を設けずに支持体表面、または支持体をラビング処理した表面に、液晶組成物を塗布してもよい。
仮支持体を用いて液晶層を形成する場合は、配向層は仮支持体とともに剥離されて投映像表示用ハーフミラーを構成する層とはならなくてもよい。
配向層の厚みは、0.01〜5.0μmであることが好ましく、0.05〜2.0μmであることがさらに好ましい。
接着層は、例えばコレステリック液晶層間、コレステリック液晶層と位相差層との間、コレステリック液晶層と第2の位相差層との間、コレステリック液晶層と支持体との間に設けられていてもよい。また、コレステリック液晶層と中間膜との間、位相差層(第1または第2)と中間膜との間等に設けられていてもよい。
接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、硬化の不要な感圧接着タイプがあり、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリビニルブチラール系などの化合物を使用することができる。作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などを使用することが好ましい。
接着層の厚みは、0.5〜10μmであることが好ましく、1.0〜5.0μmであることがより好ましい。また、OCAテープを用いて形成された接着層の厚みは、10μm〜50μmであってもよく、15μm〜30μmが好ましい。投映像表示用ハーフミラーの色ムラ等を軽減するため均一な厚みで設けられることが好ましい。
本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーを用いて投映像表示機能を有するウインドシールドガラスを提供することができる。
本明細書において、ウインドシールドガラスは、車、電車などの車両、飛行機、船、遊具などの乗り物一般の窓ガラスを意味する。ウインドシールドガラスは乗り物の進行方向にあるフロントガラスであることが好ましい。ウインドシールドガラスは車両のフロントガラスであることが好ましい。
本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーはウインドシールドガラスの投映像表示部位に設けられていればよい。
投映像表示用ハーフミラーをウインドシールドガラスのガラス板の外面に設ける、または、後述のように合わせガラスの構成のウインドシールドガラスの中間層に設けることにより投映像表示部位を形成することができる。ウインドシールドガラスのガラス板の外面に設けられる場合、上記投映像表示用ハーフミラーはガラス板からみて視認側に設けられていても、その反対側に設けられていてもよいが、視認側に設けられていることが好ましい。投映像表示用ハーフミラーは中間層に設けることがより好ましい。耐擦傷性がガラス板に比較して低い投映像表示用ハーフミラーが保護されるためである。
投映像表示部位はヘッドアップディスプレイシステムのコンバイナとして機能する。ヘッドアップディスプレイシステムにおいて、コンバイナは、プロジェクターから投映された画像を視認可能に表示することができるとともに、画像が表示されている同じ面側からコンバイナを観察したときに、反対の面側にある情報または風景を同時に観察することができる光学部材を意味する。すなわち、コンバイナは、外界光と映像光を重ねあわせて表示する光路コンバイナとしての機能を有する。
投映像表示部位は、曲面を有していない平面状であってもよいが、曲面を有していてもよく、全体として凹型または凸型の形状を有し、投映像を拡大または縮小して表示するようになっていてもよい。
本明細書においては、ウインドシールドガラスにおいて、視認側からより遠い位置にあるガラス板を第一のガラス板といい、より近い位置にあるガラス板を第二のガラス板ということがある。
ガラス板としては、ウインドシールドガラスに一般的に用いられるガラス板を使用することができる。例えば、遮熱性の高いグリーンガラスなどの、可視光線透過率が73%、76%など80%以下となるガラス板を使用してもよい。このように可視光線透過率が低いガラス板を使用したときであっても、本発明に用いられる投映像表示用ハーフミラーを使用することにより、投映像表示部位においても70%以上の可視光線透過率を有するウインドシールドガラスを作製することができる。
第一のガラス板および第二のガラス板の材料または厚みは同一であっても異なっていてもよい。
上記投映像表示用ハーフミラーを含まない中間膜を用いる場合の中間膜としては、公知のいずれの中間膜を用いてもよい。たとえば、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン−酢酸ビニル共重合体および塩素含有樹脂の群から選ばれる樹脂を含む樹脂膜を用いることができる。上記樹脂は、中間膜の主成分であることが好ましい。なお、主成分であるとは、中間膜の50質量%以上の割合を占める成分のことをいう。
ポリビニルブチラールは、ポリビニルアルコールをブチルアルデヒドによりアセタール化して得ることができる。上記ポリビニルブチラールのアセタール化度の好ましい下限は40%、好ましい上限は85%であり、より好ましい下限は60%、より好ましい上限は75%である。
また、上記ポリビニルアルコールの重合度の好ましい下限は200、好ましい上限は3000である。ポリビニルアルコールの重合度が200以上であると、得られる合わせガラスの耐貫通性が低下しにくく、3000以下であると、樹脂膜の成形性がよく、しかも樹脂膜の剛性が大きくなり過ぎず、加工性が良好である。より好ましい下限は500、より好ましい上限は2000である。
好ましくは、透明支持体の全ての端部および選択反射層の全ての端部が、中間膜の端部よりも10mm以上内側であり、15mm以上内側であることが特に好ましい。
投映像表示用ハーフミラーを含む合わせガラス用積層中間膜は、投映像表示用ハーフミラーを上記中間膜の表面に貼合して形成することができる。または、投映像表示用ハーフミラーを2枚の上記中間膜に挟んで形成することもできる。2枚の中間膜は同一であってもよく異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
投映像表示用ハーフミラーと中間膜との貼合には、公知の貼合方法を用いることができるが、ラミネート処理を用いることが好ましい。積層体と中間膜とが加工後に剥離してしまわないように、ラミネート処理を実施する場合には、ある程度の加熱および加圧条件下にて実施することが好ましい。
ラミネートを安定的に行なうには、中間膜の接着する側の膜面温度が50〜130℃であることが好ましく、70〜100℃であることがより好ましい。
ラミネート時には加圧することが好ましい。加圧条件は、2.0kg/cm2未満(196kPa未満)であることが好ましく、0.5〜1.8kg/cm2(49〜176kPa)の範囲であることがより好ましく、0.5〜1.5kg/cm2(49〜147kPa)の範囲であることがさらに好ましい。
一般的に、投映像表示用部材において、投映光を反射する層からの反射光に基づく像と、投映像表示用部材の光入射側から見て手前の面または裏側面からの反射光に基づく像が重なることによって二重像(または多重像)の問題が生じている。ウインドシールドガラスにおいて、選択反射層を透過する光は上記選択反射層を反射する円偏光と逆のセンスの円偏光となっているかまたは直交する方向の偏光となっており、裏側面からの反射光は、選択反射層より裏側面側にある層が低複屈折性である場合は、通常上記選択反射層に反射される偏光が大部分となるため顕著な二重像を生じさせにくい。特に投映光として偏光を利用することにより投映光の大部分が選択反射層で反射されるように構成できる。一方で、手前の面からの反射光は顕著な二重像を生じさせ得る。特に選択反射層の重心からウインドシールドガラスの光入射側から見て手前の面までの距離が一定値以上であると二重像が顕著になり得る。具体的には、本発明に用いられるウインドシールドガラスの構造において、選択反射層より第1の位相差層側にある層の厚みの総計(選択反射層の厚みを含まない)、すなわち、選択反射層の視認側の面から、ウインドシールドガラスの視認側の面までの距離、が0.5mm以上となると二重像が顕著になり得、1mm以上でより顕著となり得、1.5mm以上でより顕著となり得, 2.0mm以上で特に顕著になり得る。選択反射層より視認側にある層としては、第1の位相差層のほか、支持体、中間膜、第2のガラス板などが挙げられる。
しかし、本発明に用いられるウインドシールドガラスは後述のようにp偏光を利用した投映像表示において、選択反射層より視認側にある層の厚みの総計が上記のようである場合でも、顕著な二重像なしに投映像を視認することができる。
本発明に用いられるウインドシールドガラスはヘッドアップディスプレイシステムの構成部材として用いることができる。ヘッドアップディスプレイシステムはプロジェクターを含むことが好ましい。
本明細書において、「プロジェクター」は「光または画像を投映する装置」であり、「描画した画像を投射する装置」を含む。本発明に用いられるヘッドアップディスプレイシステムにおいて、プロジェクターは、ウインドシールドガラス中の投映像表示用ハーフミラーに、上記のような斜め入射角度で入射できるように配置されていればよい。
ヘッドアップディスプレイシステムにおいて、プロジェクターは、描画デバイスを含み、小型の中間像スクリーンに描画された画像(実像)をコンバイナにより虚像として反射表示するものが好ましい。
描画デバイスはそれ自体が画像を表示するデバイスであってもよく、画像を描画できる光を発するデバイスであってもよい。描画デバイスでは、光源からの光が、光変調器、レーザー輝度変調手段、または描画のための光偏向手段などの描画方式で調整されていればよい。本明細書において、描画デバイスは光源を含み、さらに、描画方式に応じて光変調器、レーザー輝度変調手段、または描画のための光偏向手段などを含むデバイスを意味する。
光源は特に限定されず、LED(発光ダイオード、有機発光ダイオード(OLED)を含む)、放電管、およびレーザー光源などを用いることができる。これらのうち、LEDおよび放電管が好ましい。直線偏光を出射する描画デバイスの光源に適しているからである。これらのうち、特にLEDが好ましい。LEDは発光波長が可視光領域において連続的でないため、後述するように特定波長域で選択反射を示すコレステリック液晶層が用いられているコンバイナとの組み合わせに適しているためである。
描画方式としては、使用する光源や用途に応じて選択することができ、特に限定されない。
描画方式の例としては、蛍光表示管、液晶を利用するLCD(Liquid Crystal Display)方式およびLCOS(Liquid Crystal on Silicon)方式、DLP(登録商標)(Digital Light Processing)方式、レーザーを利用する走査方式などが挙げられる。描画方式は光源と一体となった蛍光表示管を用いた方式であってもよい。描画方式としてはLCDが好ましい。
DLP方式は、DMD(Digital Micromirror Device)を用いた表示システムであり、画素数分のマイクロミラーを配置して描画され投射レンズから光が出射する。
走査方式において、各色(例えば赤色光、緑色光、青色光)のレーザー光の輝度変調は光源の強度変化として直接行ってもよく、外部変調器により行ってもよい。光偏向手段としては、ガルバノミラー、ガルバノミラーとポリゴンミラーの組み合わせ、またはMEMS(微小電子機械システム)が挙げられ、このうちMEMSが好ましい。走査方法としては、ランダムスキャン方式、およびラスタースキャン方式等が挙げられるが、ラスタースキャン方式を用いることが好ましい。ラスタースキャン方式において、レーザー光は、例えば、水平方向は共振周波数で、垂直方向はのこぎり波で駆動されることができる。走査方式は投射レンズが不要であるため、装置の小型化が容易である。
上記のように、描画デバイスは中間像スクリーンを使用するものであってもよい。本明細書において、「中間像スクリーン」は、画像が描画されるスクリーンである。すなわち、描画デバイスを出射した光がまだ画像として視認できるものではない場合などにおいて、この光によって描画デバイスは中間像スクリーンに視認可能な画像を形成する。中間像スクリーンにおいて描画された画像は中間像スクリーンを透過する光によりコンバイナに投映されていてもよく、中間像スクリーンを反射してコンバイナに投映されていてもよい。
中間像スクリーンとしては、入射光線を広げて透過させる機能を有するものが好ましい。投映像拡大表示が可能となるからである。このような中間像スクリーンとしては、例えばマイクロレンズアレイで構成されるスクリーンが挙げられる。ヘッドアップディスプレイで用いられるマイクロアレイレンズについては、例えば、特開2012−226303号公報、特開2010−145745号公報、および特表2007−523369号公報に記載がある。
プロジェクターは描画デバイスで形成された投映光の光路を調整する反射鏡などを含んでいてもよい。
入射光は、投映像表示用ハーフミラーの法線に対し45°〜70°の斜め入射角度で入射させることが好ましい。屈折率1.51程度のガラスと屈折率1の空気との界面のブリュースター角は約56°であり、上記の角度の範囲でp偏光を入射させることにより、投映像表示のための入射光の選択反射層に対して視認側のウインドシールドガラスの表面からの反射光が少なく、二重像の影響が小さい画像表示が可能である。上記角度は50°〜65°であることも好ましい。このとき、投映像の観察を投映光の入射側において、選択反射層の法線に対し、入射光とは反対側で45°〜70°、好ましくは50°〜65°の角度で行うことができる構成であればよい。
また、ウインドシールドガラス中の位相差層の遅相軸は、入射p偏光の振動方向(入射光の入射面)に対し、位相差層の正面位相差に応じて、30°〜85°または120°〜175°の角度をなしていることがより好ましい。
(コレステリック液晶層形成用塗布液)
下記の成分を混合し、下記組成のコレステリック液晶層形成用塗布液B、G、Rを調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
塗布液Bの組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・化合物1 80質量部
・化合物2 20質量部
・フッ素系化合物1 0.02質量部
・フッ素系化合物3 0.01質量部
・右旋回性キラル剤LC756(BASF社製)
目標の反射波長に合わせて調整
・重合開始剤IRGACURE OXE01(BASF社製)
0.75質量部
・溶媒(酢酸メチル) 溶質濃度が20質量%となる量
――――――――――――――――――――――――――――――――――
――――――――――――――――――――――――――――――――――
塗布液G、Rの組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・混合物1 100質量部
・フッ素系化合物1 0.05質量部
・フッ素系化合物2 0.04質量部
・右旋回性キラル剤LC756(BASF社製)
目標の反射波長に合わせて調整
・重合開始剤IRGACURE OXE01(BASF社製)
1.0質量部
・溶媒(メチルエチルケトン) 溶質濃度が25質量%となる量
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の成分を混合し、下記組成の位相差層形成用塗布液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
位相差層形成用塗布液の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・混合物1 100質量部
・フッ素系化合物1 0.05質量部
・フッ素系化合物2 0.01質量部
・重合開始剤IRGACURE OXE01(BASF社製)
0.75質量部
・溶媒(メチルエチルケトン) 溶質濃度が25質量%となる量
――――――――――――――――――――――――――――――――――
国際出願特許公開WO2014/112575号公報の実施例20と同一の作製方法で得られた40μmセルロースアシレートフィルムを、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14mL/m2で塗布し、110℃に加熱したスチーム式遠赤外ヒーター((株)ノリタケカンパニーリミテド製)の下に10秒間滞留させた。
次いで、同じくバーコーターを用いて、純水を3mL/m2塗布した。
次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに5秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したセルロースアシレートフィルム1を作製した。
アルカリ溶液の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・水酸化カリウム 4.7質量部
・水 15.7質量部
・イソプロパノール 64.8質量部
・界面活性剤(C16H33O(CH2CH2O)10H) 1.0質量部
・プロピレングリコール 14.9質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記で得られた鹸化処理したセルロースアシレートフィルム1の鹸化処理面に、下記に示す組成の配向膜形成用塗布液を、ワイヤーバーコーターで24mL/m2塗布し、100℃の温風で120秒乾燥した。
配向膜形成用塗布液の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記に示す変性ポリビニルアルコール 28質量部
・クエン酸エステル(AS3、三共化学(株)製) 1.2質量部
・光開始剤(イルガキュア2959、BASF社製) 0.84質量部
・グルタルアルデヒド 2.8質量部
・水 699質量部
・メタノール 226質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記作製した配向膜に、長辺方向を基準に時計回りに30°回転させた方向にラビング処理(レーヨン布、圧力:0.1kgf(0.98N)、回転数:1000rpm、搬送速度:10m/min、回数:1往復)を施した。
(ヒートシール層形成用塗布液)
下記の成分を混合し、下記組成のヒートシール層形成用塗布液1、2を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
塗布液1の組成
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・ディックシールA−100ES21G2(DIC株式会社製) 33質量部
・溶媒(MIBK) 67質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
――――――――――――――――――――――――――――――――――
塗布液2の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・PVBシート(積水化学工業株式会社製) 5質量部
・溶媒(メタノール) 90.25質量部
・溶媒(1−ブタノール) 4.75質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
コレステリック液晶層積層体Aの裏面(コレステリック液晶を塗布していない面側)にヒートシール層形成用塗布液1をワイヤーバーを用いて塗布後、乾燥させて100℃にて1分間加熱処理を行い、厚み1.2μmのヒートシール層1を得た。こうして表面に位相差層および3層のコレステリック液晶層からなる機能層を持ち、裏面にヒートシール層1を持つヒートシール積層体Ah1を得た。
また、同様にコレステリック液晶層積層体Aの裏面(コレステリック液晶を塗布していない面)にヒートシール層形成用塗布液2をワイヤーバーを用いて塗布後、乾燥させて50℃にて1分間加熱処理を行い、厚み0.46μmのヒートシール層2を得た。こうして表面に位相差層および3層のコレステリック液晶層からなる機能層を持ち、裏面にヒートシール層2を持つヒートシール積層体Ah2を得た。
縦260mm×横330mm厚み2mmの上に凸の曲面ガラス板の上に、縦220×横290mmのコレステリック液晶層積層体Aをコレステリック液晶が塗布されていない面を下にしてガラス板の中央部に配置し、(第一のガラス板、透明支持体、位相差層、コレステリック液晶層の順に配置し、)その上に縦260mm×横330mmの積水化学工業社製の厚み0.38mmのPVBフィルム(中間膜)を配置し、さらにその上に縦260mm×横330mm厚み2mmの上に凸の曲面ガラス板(第二のガラス板)を配置した。これを90℃、10kPa(0.1気圧)下で1時間保持した後に、オートクレーブ(栗原製作所製)にて140℃、1.3Mpa(13気圧)で20分間加熱して気泡を除去し、合わせガラスAを得た。
本発明の透明支持体として使用したセルロースアシレートフィルム1、比較例用の透明支持体として使用した東洋紡(株)製PETフィルム(コスモシャインA4100、厚み:100μm)の試料5mm×30mmを、25℃、相対湿度60%で2時間以上調湿した後に動的粘弾性測定装置(バイブロン:DVA−225(アイティー計測制御(株)製))で、つかみ間距離20mm、昇温速度2℃/分、測定温度範囲30℃〜220℃、周波数1Hzで貯蔵弾性率を測定した。
合わせガラス加工後に積層体にシワが発生しているか目視で評価した。また、外光反射は太陽光を合わせガラスの凸面に当て、反射した光の色味、歪みの有無を目視で評価した。画像視認性は合わせガラスの凹面に図6に示すようにp偏光を当て、映像を投影し、発生した虚像の明るさ、歪みの有無を画像視認性として評価した。
合わせガラスE、Fは合わせガラス内の積層体にシワが生じてしまい、外光反射、視認虚像に歪みが生じた。
2 位相差層
3 選択反射層
4 ヒートシール層
5 中間膜
6 第一のガラス板
7 第二のガラス板
100 プロジェクター(p偏光画像)
Claims (4)
- 透明支持体と波長選択的に光を反射する選択反射層を有する投映像表示用ハーフミラーフィルム、及びそれに隣接する中間膜を2枚のガラス板で挟持した合わせガラスの製造方法であって、
前記透明支持体は、面内位相差Reの絶対値が10nm以下、厚み方向の位相差Rthの絶対値が40nm以下であり、
前記透明支持体の全ての端部および前記選択反射層の全ての端部が、前記中間膜の端部よりも5mm以上内側となるよう前記ハーフミラーフィルムと前記中間膜を配置し、さらに前記透明支持体の貯蔵弾性率が2.0GPa以下となるよう、前記透明支持体を加熱しながら前記2枚のガラス板と前記ハーフミラーフィルムと前記中間膜を密着する合わせガラスの製造方法。 - 前記透明支持体において前記選択反射層を有する面の反対側面にヒートシール層を有する請求項1に記載の合わせガラスの製造方法。
- 前記2枚のガラス板が湾曲面を有し、その湾曲面に前記ハーフミラーフィルムが密着した請求項1または2に記載の合わせガラスの製造方法。
- 前記選択反射層がコレステリック液晶層である請求項1〜3のいずれか一項に記載の合わせガラスの製造方法。
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