JPWO2020196449A1 - 光学フィルム及びアイウェア - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 互いに異なる中心反射波長を有する2以上の光反射層が積層された光学積層体と、偏光素子層とを備え、
前記2以上の光反射層は、
右円偏光反射能を有する右巻き螺旋構造のコレステリック液晶相が固定化された、400nm以上900nm以下の範囲に選択中心反射波長を有する少なくとも1つの光反射層RPRLと、
左円偏光反射能を有する左巻き螺旋構造のコレステリック液晶相が固定化された、400nm以上900nm以下の範囲に選択中心反射波長を有する少なくとも1つの光反射層LPRLと、から選択され、
前記光反射層RPRL及び光反射層LPRLは、互いに隣接する2つの光反射層間でいずれも40nm以上500nm以下の間隔でずれた選択中心反射波長を有し、かつ
前記光学積層体の最大反射率が50%以下であることを特徴とする光学フィルム。
[2] 前記2以上の光反射層は前記光反射層RPRL及び光反射層LPRLの両方を含む、[1]に記載の光学フィルム。
[3] 偏光度が90%以上である、[1]又は[2]に記載の光学フィルム。
[4] 偏光度が95%以上である、[1]乃至[3]までのいずれかに記載の光学フィルム。
[5] ヘーズ値(Hz)が0.5%未満である、[1]乃至[4]までのいずれかに記載の光学フィルム。
[6] 450nm以上750nm以下の波長領域において、前記光学積層体の最大反射率と平均反射率との差が30%以下であり、かつ、前記光学積層体の平均反射率と最小反射率との差が15%である、[1]乃至[5]までのいずれかに記載の光学フィルム。
[7] [1]乃至[6]までのいずれかに記載の光学フィルムを備えるアイウェア。
図1は、複数の光反射層が積層された光学積層体の一例を示す。光学積層体1は、コレステリック液晶相が固定化された光反射層2、3、4及びこれらの光反射層2、3、4の間に形成された接着層5、6を備える。接着層5、6は、例えば、接着剤を用いて形成される。なお、接着剤を使用しなくても光反射層2、3、4を積層できる場合、接着層5、6を介することなく光反射層2、3、4を直接積層することができる。
図2は、本実施形態に係る光学フィルムの一例を示す。図2に示される光学フィルム9は、偏光素子で形成された偏光素子層8上に、接着層7を介して、図1に示される光学積層体1が設けられている。偏光素子層8の材料は、典型的にはPVA偏光フィルムが挙げられる。偏光素子層の製造方法は特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール又はその誘導体から形成される高分子フィルムにヨウ素、二色性染料などの色素を吸着させ、次いで、該フィルムを一軸に延伸配向させることで偏光素子層8が製造される。色素としては、耐熱性の点から、二色性染料が好ましく、特にスルホン酸基をもつアゾ色素の直接染料が好ましい。また、光学積層体と偏光素子層とを積層する方法としては、特に限定されないが、高い接着力が得られることから接着層を介して貼り合わせることが望ましい。接着層としては、ホットメルト型接着剤と硬化型接着剤のいずれも使用可能である。通常、硬化型接着剤としては、アクリル樹脂系材料、ウレタン樹脂系材料、ポリエステル樹脂系材料、メラミン樹脂系材料、エポキシ樹脂系材料、シリコーン系材料等が使用でき、特に、曲げ加工時の接着力、加工性に優れることから、ウレタン樹脂系材料であるポリウレタンプレポリマーと硬化剤とを含む2液型の熱硬化性ウレタン樹脂が好ましい。光学積層体と偏光素子層を接着する接着剤には、調光染料を溶解させた接着剤を用いてもよい。
光反射層RPRL及び光反射層LPRLにおいて、各光反射層の形成に、硬化性の液晶組成物を用いることが好ましい。例えば、前記液晶組成物は、棒状液晶化合物、光学活性化合物(キラル化合物)、及び重合開始剤の各成分を少なくとも含有しており、各成分は2種以上含まれていてもよい。例えば、重合性の液晶化合物と非重合性の液晶化合物との併用が可能である。また、低分子液晶化合物と高分子液晶化合物との併用も可能である。更に、各種液晶化合物の配向の均一性、液晶組成物の塗布適性、得られる塗膜の強度を向上させるために、水平配向剤、ムラ防止剤、ハジキ防止剤、及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。
棒状液晶化合物の例として、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、例えば、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、フェニルジオキサン類、トラン類及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。また、棒状液晶化合物として、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。
液晶組成物は、コレステリック液晶相を示すものであり、そのためには、光学活性化合物を含有していることが好ましい。ただし、棒状液晶化合物が不斉炭素原子を有する分子である場合、光学活性化合物を添加しなくても、コレステリック液晶相を安定的に形成することが可能な場合もある。光学活性化合物は、公知の種々のキラル剤(例えば、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に記載)から選択することができる。光学活性化合物は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物又は面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物又は面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン及びこれらの誘導体が含まれる。光学活性化合物(キラル剤)は、重合性基を有していてもよい。光学活性化合物が重合性基を有するとともに、併用する棒状液晶化合物も重合性基を有する場合、重合性光学活性化合物と重合性棒状液晶化合物との重合反応により、棒状液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、光学活性化合物から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性光学活性化合物が有する重合性基は、重合性棒状液晶化合物が有する重合性基と同種の基であることが好ましい。したがって、光学活性化合物の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基又はアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることが更に好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。また、光学活性化合物は、液晶化合物であってもよい。
各光反射層の形成用に用いる液晶組成物は、重合性液晶組成物であることが好ましく、これに伴い重合開始剤を含有していることが好ましい。塗布された液晶組成物については、紫外線照射により硬化反応を進行させるので、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。光重合開始剤は特に限定されず、例えば、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン(BASF社製「イルガキュアー907」)、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製「イルガキュアー184」)、4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン(BASF社製「イルガキュアー2959」)、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン(メルク社製「ダロキュアー953」)、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン(メルク社製「ダロキュアー1116」)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(BASF社製「イルガキュアー1173」)、ジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノン化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン(BASF社製「イルガキュアー651」)等のベンゾイン化合物;ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン(日本化薬社製「カヤキュアーMBP」)等のベンゾフェノン化合物;及び、チオキサントン、2−クロルチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアーCTX」)、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアーRTX」)、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジクロオチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアーCTX」)、2,4−ジエチルチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアーDETX」)、2,4−ジイソプロピルチオキサントン(日本化薬社製「カヤキュアーDITX 」)等のチオキサントン化合物等が挙げられる。これらの光重合開始剤は、単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
液晶組成物には、さらに溶剤が含まれる。このような溶剤は、使用する液晶化合物、キラル剤等を溶解できれば、特に限定されるものではなく、例えば、メチルエチルケトン、トルエン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、アセトン、アニソールなどがあげられ、溶解性が良好なシクロペンタノンが好ましい。また、これらの溶剤は任意の割合で加えることができ、1種類のみを加えてもよく、複数の溶剤を併用してもよい。これら溶剤は、オーブン、フィルムコーターライン等の乾燥ゾーンにて乾燥除去される。
液晶組成物に、必要に応じてレベリング剤、消泡剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤、重合禁止剤架橋剤、可塑剤、無機微粒子、フィラー等の添加剤を任意の割合で更に添加し、液晶組成物にそれぞれの添加剤が有する機能を付与させることも可能である。レベリング剤としてはフッ素系化合物、シリコーン系化合物、アクリル系化合物等が挙げられる。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられ、光安定化剤としてはヒンダードアミン系化合物、ベンゾエート系化合物等が挙げられ、酸化防止剤としてはフェノール系化合物等が挙げられる。重合禁止剤としては、メトキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノン等が挙げられ、架橋剤としては、ポリイソシアネート類、メラミン化合物等が挙げられる。可塑剤としてはジメチルフタレートやジエチルフタレートのようなフタル酸エステル、トリス(2−エチルヘキシル)トリメリテートのようなトリメリト酸エステル、ジメチルアジペートやジブチルアジペートのような脂肪族二塩基酸エステル、トリブチルホスフェートやトリフェニルホスフェートのような正燐酸エステル、グリセルトリアセテートや2−エチルヘキシルアセテートのような酢酸エステルが挙げられる。
本実施態様に係る光学積層体において、必要に応じて、各光反射層、光学積層体と偏光素子層を、接着層を介して積層することができる。光学フィルムの光学部材への適用を考慮すると、このような接着層を形成するための材料は、透明であることが好ましい。接着層形成用材料に使用可能な透明な樹脂の例として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂が挙げられる。
アクリル系樹脂は、アクリル系モノマー又はオリゴマーを主成分とし、アニオン重合やラジカル重合、レドックス重合によって硬化するものである。このようなアクリル系樹脂としては、例えば、2−シアノアクリル酸エステルを主成分とするアニオン重合型の瞬間接着剤、メタクリル酸エステルを主成分とするレドックス重合型のアクリル系接着剤、多官能アクリル酸エステル、多官能メタクリル酸エステルを主成分とする紫外線照射によるラジカル重合型の紫外線硬化型接着剤等が挙げられる。紫外線硬化型接着剤は(メタ)アクリレート系モノマー、光重合開始剤及び添加剤を含む。
エポキシ系樹脂は、エポキシ樹脂と硬化剤、好ましくはアミン系化合物、酸無水物、金属触媒を任意成分として含んでいる。エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基をもつものであれば特に制限はなく、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、プロム化エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、プロピレングリコールグリシジルエーテル又はペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルなどの脂肪族系エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂等が挙げられ、これらエポキシ樹脂は2種以上混合して用いてもよい。また、必要に応じて、粘度低下のためにブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、脂肪族アルコールのグリシジルエーテルなどのモノエポキシ化合物を配合してもよい。
アクリル系粘着剤としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステルや他の(メタ)アクリル系モノマー成分を共重合した(メタ)アクリル系ポリマーを用いた粘着剤が挙げられる。
本実施形態に係る光学フィルムは、光学積層体中に積層されているコレステリック液晶相が固定化された光反射層と偏光素子層との間に配向層を有していてもよい。配向層は、コレステリック液晶相中の液晶化合物の配向方向をより精密に規定する機能を有する。配向層は、有機化合物(好ましくはポリマー)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等の手段で設けることができる。さらには、電場の付与、磁場の付与、又は光照射により配向機能が生じる配向層も知られている。配向層は、ポリマーの膜の表面に、ラビング処理により形成することが好ましい。
下記表1に示す組成の塗布液(R)及び表2に示す組成の塗布液(L)をそれぞれ調製した。
下記表3に示す組成の接着剤を調製した。
調製した16種類の塗布液(R1〜R9)、(L1〜L7)を用い、下記の手順にてそれぞれコレステリック液晶の塗膜(光反射層)を作製し、選択中心反射波長を評価した。各光反射層の基板としては、ラビング処理が施された下塗り層がないPETフィルム(東洋紡績社製、「商品名 A4100」、厚さ50μm)を使用した。
(1)各塗布液を、ワイヤーバーを用いて、所定の厚みになるようPETフィルム上に室温にて塗布した。
(2)150℃にて3分間加熱して溶剤の除去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:HX4000L)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、コレステリック液晶塗膜(光反射層)を作製した。
(3)分光光度計(島津製作所社製「MPC−3100」)を用いて、作製した光反射層の反射スペクトルを測定し、選択中心反射波長及び最大反射率を求めた。各実施例に使用した各光反射層の厚み、選択中心反射波長及び最大反射率を下記表4に示す。
ポリビニルアルコール(クラレ社製、商品名「クラレビニロン#750」)を、クロランチンファストレッド(C.I.28160)0.25g/L、クリソフェニン(C.I.24895)0.18g/L、ソロフェニルブルー4GL(C.I.34200)1.0g/L及び硫酸ナトリウム10g/Lを含む水溶液中に浸漬し、35℃で3分間染色した後、溶液中で4倍に延伸した。次いで、得られた染色シートを酢酸ニッケル2.5g/L及びホウ酸6.6g/Lを含む水溶液中35℃で3分浸漬した。更に、そのシートを緊張状態が保持された状態で室温にて3分乾燥した後、70℃で3分間加熱処理し、偏光素子層を作製した。偏光素子層を、分光光度計を用いて絶対偏光法により偏光度を測定した結果、偏光素子層の偏光度は99.5%であった。
[実施例1、実施例15、比較例1]
調整した接着剤(S1)を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の膜の厚みが10μmになるように表4に記載した光反射層1のコレステリック液晶塗膜面に塗布した。40℃にて1分間加熱して溶剤を除去した後、接着剤が塗布された光反射層1のコレステリック液晶塗膜面と上記表4に記載した光反射層2のコレステリック液晶塗膜面とを、ハンドローラーを用いて合わせ、高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製「HX4000L」)を120W出力、5〜10秒間UV照射して接着剤を硬化させて、光反射層1と、光反射層2の2層を積層した。その後、光反射層2側のPETフィルムを剥離し、当該PETフィルムを剥離した側の光反射層2のコレステリック液晶塗膜面に、接着剤(S1)を乾燥後の膜の厚みが10μmになるようにワイヤーバーを用いて塗布し、2つの光反射層を積層した手順と同様に上記表4に記載した光反射層3のコレステリック液晶塗膜を積層した。次いで、光反射層1側のPETフィルムと光反射層3側のPETフィルムをそれぞれ剥離し、光反射層1と、光反射層2と、光反射層3の3層が積層された光学積層体(光反射層1/光反射層2/光反射層3)を作製した。次に、光反射層1上にウレタン樹脂系接着剤を用いて偏光素子層を貼り合わせて、光学フィルムを作製した。
実施例1上記と同様の手順により、表4に記載した光反射層1と、光反射層2の2層が積層された光学積層体(光反射層1/光反射層2)を作製し、光反射層1上に偏光素子層を有する光学フィルムを作製した。
分光光度計(島津製作所社製「MPC−3100」)を用いて、実施例1〜17及び比較例1〜3で作製した各光学積層体の反射スペクトルを測定し、450nm〜750nmの波長領域の平均反射率、最小反射率及び最大反射率、また、400nm〜900nmの波長領域の最小反射率及び最大反射率を求めた。得られた結果を下記表5に示す。
実施例1〜17及び比較例1〜3で作製した光学フィルムの正面方向及び60度傾斜させた際の色味を確認した。得られた結果を下記表5に示す。
実施例1〜17及び比較例1〜3で作製した光学フィルムを、分光光度計を用いて、絶対偏光法により偏光度を評価した。得られた結果を下記表5に示す。
実施例1〜17及び比較例1〜3で作製した光学フィルムを、日本電色社製のヘーズメーターを用いてヘーズを評価した。得られた結果を下記表5に示す。
2 光反射層
3 光反射層
4 光反射層
5 接着層
6 接着層
7 接着層
8 偏光素子層
9 光学フィルム
Claims (7)
- 互いに異なる中心反射波長を有する2以上の光反射層が積層された光学積層体と、偏光素子層とを備え、
前記2以上の光反射層は、
右円偏光反射能を有する右巻き螺旋構造のコレステリック液晶相が固定化された、400nm以上900nm以下の範囲に選択中心反射波長を有する少なくとも1つの光反射層RPRLと、
左円偏光反射能を有する左巻き螺旋構造のコレステリック液晶相が固定化された、400nm以上900nm以下の範囲に選択中心反射波長を有する少なくとも1つの光反射層LPRLと、から選択され、
前記光反射層RPRL及び前記光反射層LPRLは、互いに隣接する2つの光反射層間でいずれも40nm以上500nm以下の間隔でずれた選択中心反射波長を有し、かつ
前記光学積層体の最大反射率が50%以下であることを特徴とする光学フィルム。 - 前記2以上の光反射層は前記光反射層RPRL及び光反射層LPRLの両方を含む、請求項1に記載の光学フィルム。
- 偏光度が90%以上である、請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 偏光度が95%以上である、請求項1乃至3までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
- ヘーズ値(Hz)が0.5%未満である、請求項1乃至4までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 450nm以上750nm以下の波長領域において、前記光学積層体の最大反射率と平均反射率との差が30%以下であり、かつ、前記光学積層体の平均反射率と最小反射率との差が15%である、請求項1乃至5までのいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 請求項1乃至6までのいずれか一項に記載の光学フィルムを備えるアイウェア。
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