JP6821492B2 - 光反射フィルム、ならびにこれを用いた光学フィルム、機能性ガラスおよびヘッドアップディスプレイ - Google Patents
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[1] コレステリック液晶層からなる光反射層を含む光反射膜と、前記光反射膜の両面に設けられた、前記光反射層の劣化因子の前記光反射層への到達を抑制するブロック層とを備える光反射フィルム。
[2] 前記ブロック層が、紫外線硬化樹脂組成物、熱硬化樹脂組成物、またはこれらの混合物を硬化してなる[1]に記載の光反射フィルム。
[3] 前記紫外線硬化樹脂組成物が、多官能(メタ)アクリレート、多官能ウレタン(メタ)アクリレート、多官能エポキシ(メタ)アクリレート、多官能ポリエステルアクリレート、および多官能トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレートからなる群から選択される1種以上を含有する[2]に記載の光反射フィルム。
[4] 前記ブロック層のガラス転移温度が、80℃以上300℃以下である[1]から[3]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[5] 前記光反射膜が、400nm以上500nm未満の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下である光反射層PRL−1と、500nm以上600nm未満の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下である光反射層PRL−2と、600nm以上700nm未満の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下である光反射層PRL−3のうち、1つ以上の光反射層を含み、かつ互いに異なる中心反射波長をもつ少なくとも2つ以上のいずれも同じ向きの偏光を反射する特性を有する光反射層が積層されてなる[1]から[4]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[6] 前記少なくとも2つ以上の光反射層が、前記光反射層PRL−1と、前記光反射層PRL−2と、前記光反射層PRL−3とのうち、2つまたは3つの光反射層を含む[5]に記載の光反射フィルム。
[7] 前記少なくとも2つ以上の光反射層が、700nm以上950nm以下の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下であって、かつ、前記光反射層PRL−1、前記光反射層PRL−2および前記光反射層PRL−3と同じ向きの偏光を反射する特性を有する光反射層PRL−4を含む[5]または[6]に記載の光反射フィルム。
[8] 各光反射層の反射スペクトルの半値幅が100nm以上、500nm以下である[5]から[7]のいずれかに記載の光反射フィルム。
[9] [1]〜[8]のいずれかに記載の光反射フィルムと、前記光反射フィルムの片面または両面に積層された合わせガラス用中間膜とを備える光学フィルム。
[10] [9]に記載の光学フィルムと、前記光学フィルムに積層された少なくとも1枚のガラス板とを備える機能性ガラス。
[11] [9]に記載の光学フィルムと、前記光学フィルムを挟持する2枚のガラス板とを備える機能性ガラス。
[12] [9]に記載の光学フィルムまたは[10]もしくは[11]に記載の機能性ガラスと、画像表示を示す表示光を出射する画像表示手段とを備えるヘッドアップディスプレイシステム。
本発明に係る光反射フィルム9は、図1に示すように、光反射膜8と、光反射膜8の両面に設けられたブロック層7とを備えることを特徴とする。光反射フィルム9は、光反射膜8の片面のみにブロック層7を備えていてもよい。
(λ1+λ3)/2=λ2 (1)
Nz=(nx−nz)/(nx−ny) (2)
光学フィルムは、光反射フィルムと、該光反射フィルムの片面または両面に積層された合わせガラス用中間膜とを備える。光学フィルムは、好ましくは、光反射フィルムを、2枚の合わせガラス用中間膜によって挟持することにより得られる。図7には、光学フィルムの一例が示されている。光学フィルム24は、光反射フィルムまたは光制御フィルム22が2枚の中間膜23により挟持された構成をなし、光反射フィルム22は、例えば、図1の光反射フィルム9に相当し、光制御フィルム22は、例えば、図4〜6の光制御フィルム18に相当する。
光学フィルムの片面または両面にガラスを貼り合せることで、機能性ガラスを得ることができる。光学フィルムをガラスに貼り合わせる方法としては、粘着剤もしくは接着剤を該光学フィルムの片側あるいは両側に塗布し、次いで、ガラス板を貼り合わせることによって得ることができる。粘着剤や接着剤には特に制限はないが、後に剥がすことがある場合は、リワーク性に優れた粘着性がよく、例えばシリコーン粘着剤やアクリル系粘着剤等が好ましい。
ヘッドアップディスプレイ(HUD)100は、本発明の機能性ガラス26を図9のフロントガラス4と置き換えることで得ることができる。画像表示手段2から出射した光は、光路5で示すように、1/4波長板27を通過し、反射鏡3にて反射し、機能性ガラス26で反射した後、観察者1に到達する。観察者1は、機能性ガラス26に投影された画像を見ているが、表示画像6は機能性ガラス26よりも遠方にあるように見える。
(2)得られた各塗布膜を、80℃にて1分間加熱して溶剤を除去するとともに、コレステリック液晶相とした。次いで、高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製)を120W出力、5〜10秒間UV照射し、コレステリック液晶相を固定して、各PETフィルム上に塗布液(R1)に基づくコレステリック液相層からなる光反射層をそれぞれ形成した。
(3)(1)〜(2)にて作製した、各PETフィルム上の光反射層の表面に、表2および表3の実施例1〜実施例31に示すブロック層形成用の紫外性塗布液を乾燥後の厚みが5μmになるように塗布した。
(4)塗布膜を、40℃にて3分間加熱して溶剤を除去し、次いで、高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製)を120W出力、5〜10秒間UV照射し、光反射層上にブロック層を積層させ、光反射層上にブロック層を有する光反射フィルムを作製した。
厚さが0.38mmの透明で、可塑剤としてトリエチレングリコール− ジ− 2 −エチルヘキサノエートを含有したポリビニルブチラール中間膜を2枚用い、上記光学積層体をポリビニルブチラールフィルム間に配置し、次いで、ラミネーターにて加圧圧着することにより、光学フィルムを得た。
1枚の厚さが2mmのガラス板2枚の間に、上記光学フィルムを配置し、次いで、加圧・加熱することにより、機能性ガラスを得た。まず、透明なガラス板上に、上記光学フィルム、透明なガラス板を重ねた。次にガラス板のエッジ部からはみ出した光学フィルムの余分な部分を切断・除去した。これをゴムバッグで包み、90℃に加熱したオートクレーブ中で10分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で135℃、12kg/cm2の高圧下で30分間加熱・加圧し、外観が良好な上記光学フィルムを挿入した機能性ガラスを作製した。
光反射層の表面上にブロック層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で合わせガラスを作製した。
プラスチック基板にTACフィルム(80μm)を用い、光反射層の表面上に実施例21で使用した塗布液を用いてブロック層を形成したこと以外は、実施例1と同様の方法で合わせガラスを作製した。
実施例32で作製した光反射層のTACフィルムを剥がしたこと以外は、実施例32と同様の方法で機能性ガラスを作製した。
各実施例1〜32、比較例1、2で作製した機能性ガラスの初期の最大反射率および中心反射波長λ2を島津製作所社製の分光光度計MPC−3100により測定した。その後、各合わせガラスをオーブンに入れ、100℃の高温雰囲気下に500時間放置し、放置前後の最大反射率の変化値および中心反射波長λ2の変化値を測定した。結果は表4及び表5に示す通りであった。
特に、実施例7、16〜23、25、30、および32では、高温雰囲気下での最大反射率および中心反射波長λ2の変化の抑制が顕著であった。このことから、ブロック層の材料として、水溶性、または比較的Tgの高い樹脂、またはアクリレートの官能基数が多い樹脂は、ブロック層としての作用が著しく優れていることがわかる。
次に以下の操作を行い、本発明に係る光反射フィルムのヘッドアップディスプレイの表示画像の評価を行った。
(2)得られた各塗膜を、80℃にて2分間加熱して溶剤を除去するとともに、コレステリック液晶相とした。次いで、高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製)を120W出力、5〜10秒間UV照射し、コレステリック液晶相を固定して、各PETフィルム上に塗布液(R2)、(R3)、(R4)、および(R5)に基づくコレステリック液晶層をそれぞれ形成した。
(3)表8に示される塗布液(QWP)を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後にそれぞれ得られる1/4波長板の厚みが1μmになるように、各PETフィルムのラビング処理面上に室温にて塗布した。
(4)得られた各塗膜(QWP)を、80℃にて2分間加熱して溶剤を除去するとともに、液晶相とした。次いで、高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製)を120W出力、5〜10秒間UV照射し、液晶相を固定して、PETフィルム上に形成した1/4波長板を合計2枚作製した。なお、得られた1/4波長板の位相差値を自動複屈折計( 王子計測社製「KOBRA−21ADH」)で測定した結果、546nmにおける位相差値が136nmであった。
(5)(1)〜(2)にて作製した、PETフィルム上の光反射層PRL−1(塗布液(R2)使用)と光反射層PRL−2(塗布液(R3)使用)の光反射層側同士を、アクリル系粘着剤(綜研化学社製、アクリル粘着剤SKダイン906)を用いて積層した。
(6)光反射層PRL−2のPETフィルムを剥離した。
(7)(1)〜(2)にて作製したPETフィルム上の光反射層PRL−3(塗布液(R4)使用)の光反射層側と、(6)における光反射層PRL−2のうちPETフィルムを剥離させた光反射層側同士を、(5)で用いた粘着剤と同じアクリル系粘着剤を用いて積層した。
(8)(7)と同様の方法で、光反射層PRL−4(塗布液(R5)使用)の光反射層側を、光反射層PRL−3に積層した。
(9)光反射層PRL−1の外側と、PRL−4の外側にあるPETフィルムをそれぞれ剥離し、コレステリック液晶層からなる光反射層を作製した。
(10)(3)〜(4)にて作製したPETフィルム上の1/4波長板を2枚用いて、作製した光反射層の両面に(5)で用いた粘着剤と同じアクリル系粘着剤を用いて積層した。なお、両面に積層された2枚の1/4波長板のうち、P偏光またはS偏光が入射される側の1/4波長板遅相軸と、入射されるP偏光またはS偏光の偏光軸とのなす角度が45°になるように積層し、光制御積層体を作製した。
厚さが0.38mmの透明で、可塑剤としてトリエチレングリコール−ジ−2−エチルヘキサノエートを含有したポリビニルブチラール中間膜を2枚用い、上記光制御積層体をポリビニルブチラール中間膜間に配置し、次いで、ラミネーターにて加圧圧着することにより、合わせガラス用積層体を得た。
1枚の厚さが2mmのガラス板2枚の間に、上記合わせガラス用積層体を配置し、次いで、加圧・加熱することにより、機能性ガラスを得た。まず、透明なガラス板上に、上記合わせガラス用積層体、透明なガラス板の順で重ねた。次にガラス板のエッジ部からはみ出した合わせガラス用積層体の余分な部分を切断・除去した。これをゴムバッグで包み、90℃に加熱したオートクレーブ中で10分間脱気し、予備接着した。これを室温まで冷却後、ゴムバッグから取り出し、再度、オートクレーブ中で135℃、12kg/cm2の高圧下で30分間加熱・加圧し、外観が良好な合わせガラス用積層体が挿入された機能性ガラスを作製した。得られた機能性ガラスの可視光透過率は72%であった。
図9に示すような配置でヘッドアップディスプレイシステム100を作製した。画像表示手段2としては液晶プロジェクター、1/4波長板27としては、高帯域1/4波長板(帝人社製:ピュアエースWR−S)、反射鏡3としては市販の鏡を用い、機能性ガラス26としては上記で作製した合わせガラスを用いた。次に、暗室内にて、画像表示手段2から、P偏光の入射角がガラスのブリュースター角(約56.7°)になるように機能性ガラス26へ画像を投影した。表示画像6に二重像は観察されず、また、表示画像6の色の変化もなく極めて明るく鮮明に投影された。また、ディスプレイ全面を均一な画質で表示することができ、表示画像を斜めから見ると表示色がほぼ変化していなかった。機能性ガラス26自体を斜めから観察しても着色していなかった。
さらに、市販の偏光サングラス(S偏光を吸収する)をかけて表示画像6を観察したところ、表示画像6の視認性が高く、極めて鮮明な表示画像6が視認可能であった。このことから、機能性ガラス26をHUDシステムに適用することで、極めて鮮明な表示画像6が視認可能であることがわかった。
2 画像表示手段
3 反射鏡
4 フロントガラス
5 光路
6 表示画像
7 ブロック層
8 光反射膜
9 光反射フィルム
10 光反射層PRL−1
11 光反射層PRL−2
12 光反射層PRL−3
13 接着層
15 光反射層PRL−4
17 1/4波長板
18 光制御フィルム
20 光吸収層
22 光反射フィルムまたは光制御フィルム
23 中間膜
24 光学フィルム
25 ガラス
26 機能性ガラス
27 1/4波長板
100 ヘッドアップディスプレイシステム
Claims (10)
- コレステリック液晶層からなる光反射層を含む光反射膜と、
前記光反射膜の両面に設けられた、前記光反射層の劣化因子の前記光反射層への到達を抑制するブロック層とを備える光反射フィルムであって、
前記ブロック層が、二官能以上のエポキシアクリレート、六官能以上のアクリレート、六官能以上のウレタンアクリレート、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、及びトリシクロデカンジメチロールアクリレートからなる群から選択される1種以上を含有する紫外線硬化樹脂組成物を硬化してなるブロック層である光反射フィルム。 - 前記ブロック層のガラス転移温度が、80℃以上300℃以下である請求項1に記載の光反射フィルム。
- 前記光反射膜が、400nm以上500nm未満の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下である光反射層PRL−1と、500nm以上600nm未満の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が
5%以上25%以下である光反射層PRL−2と、600nm以上700nm未満の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下である光反射層PRL−3のうち、1つ以上の光反射層を含み、かつ互いに異なる中心反射波長をもつ少なくとも2つ以上のいずれも同じ向きの偏光を反射する特性を有する光反射層が積層されてなる請求項1または2に記載の光反射フィルム。 - 前記少なくとも2つ以上の光反射層が、前記光反射層PRL−1と、前記光反射層PRL−2と、前記光反射層PRL−3とのうち、2つまたは3つの光反射層を含む請求項3に記載の光反射フィルム。
- 前記少なくとも2つ以上の光反射層が、700nm以上950nm以下の中心反射波長をもち該中心反射波長での通常光に対する反射率が5%以上25%以下であって、かつ、前記光反射層PRL−1、前記光反射層PRL−2および前記光反射層PRL−3と同じ向きの偏光を反射する特性を有する光反射層PRL−4を含む請求項3または4に記載の光反射フィルム。
- 各光反射層の反射スペクトルの半値幅が100nm以上、500nm以下である請求項3から5のいずれか1項に記載の光反射フィルム。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の光反射フィルムと、前記光反射フィルムの片面または両面に積層された合わせガラス用中間膜とを備える光学フィルム。
- 請求項7に記載の光学フィルムと、前記光学フィルムに積層された少なくとも1枚のガラス板とを備える機能性ガラス。
- 請求項7に記載の光学フィルムと、前記光学フィルムを挟持する2枚のガラス板とを備える機能性ガラス。
- 請求項7に記載の光学フィルムまたは請求項8もしくは9に記載の機能性ガラスと、画像表示を示す表示光を出射する画像表示手段とを備えるヘッドアップディスプレイシステム。
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