WO2023199950A1 - 成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法 - Google Patents

成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023199950A1
WO2023199950A1 PCT/JP2023/014900 JP2023014900W WO2023199950A1 WO 2023199950 A1 WO2023199950 A1 WO 2023199950A1 JP 2023014900 W JP2023014900 W JP 2023014900W WO 2023199950 A1 WO2023199950 A1 WO 2023199950A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
optical film
cholesteric liquid
layer
film
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/014900
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
竜二 実藤
直良 山田
洋平 ▲濱▼地
健裕 笠原
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2023199950A1 publication Critical patent/WO2023199950A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/023Optical properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04Coating
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02Viewing or reading apparatus
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/86Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays

Definitions

  • the present invention relates to a molding method, an optical film, a cholesteric liquid crystal layer, an optical laminate, and a method for producing a curved optical functional layer.
  • a virtual reality display device is a display device that allows you to feel as if you are in a virtual world by wearing a dedicated headset on your head and viewing images displayed through a compound lens.
  • Virtual reality display devices generally have an image display panel and a Fresnel lens, but the distance from the image display panel to the Fresnel lens is long, which makes the headset thick and has poor wearability. Therefore, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, an image display panel, a reflective polarizer, and a half mirror are provided, and the light rays emitted from the image display panel are transferred to the reflective polarizer and the half mirror.
  • a lens configuration of a compound lens called a pancake lens (reciprocating optical system, folded optical system) has been proposed, which reduces the thickness of the entire headset by reciprocating between the two.
  • the reflective polarizer is a polarizer that has the function of reflecting one polarized light of incident light and transmitting the other polarized light.
  • the light reflected by the reflective polarizer and the transmitted light have polarization states orthogonal to each other.
  • mutually orthogonal polarization states are polarization states that are located at antipodal points to each other on the Poincaré sphere.
  • mutually orthogonal linearly polarized light, right-handed circularly polarized light (right-handed circularly polarized light), and left-handed circularly polarized light Circularly polarized light (counterclockwise circularly polarized light) falls under this category.
  • reflective linear polarizers in which transmitted light and reflected light become linearly polarized light
  • a film obtained by stretching a dielectric multilayer film and a wire grid polarizer are known.
  • a reflective circular polarizer in which transmitted light and reflected light become circularly polarized light for example, a film having a light reflecting layer (cholesteric liquid crystal layer) formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase is known.
  • Patent Document 1 discloses a composite lens having a pancake lens configuration that uses a reflective linear polarizer as a reflective polarizer and includes an image display panel, a reflective linear polarizer, and a half mirror in this order. ing.
  • the reflective polarizer needs to have the effect of a concave mirror with respect to the light rays incident from the half mirror side.
  • a configuration has been proposed in which the reflective linear polarizer is formed into a curved shape.
  • Patent Document 2 discloses a composite lens having a pancake lens configuration that uses a reflective linear polarizer as a reflective polarizer and includes an image display panel, a half mirror, and a reflective linear polarizer in this order. Disclosed. Patent Document 2 proposes a configuration in which both a half mirror and a reflective polarizer have curved surfaces in order to improve field curvature. At this time, the reflective polarizer needs to have the function of a convex mirror.
  • a cholesteric liquid crystal layer which is a reflective circular polarizer can also be used as the reflective polarizer.
  • a cholesteric liquid crystal layer has a helical structure in which liquid crystal compounds are spirally rotated and stacked. It has a structure in which a plurality of pitches of liquid crystal compounds spirally swirling are laminated.
  • the cholesteric liquid crystal layer selectively reflects predetermined circularly polarized light in a predetermined wavelength band and transmits other light. Therefore, such a cholesteric liquid crystal layer can be suitably used as a reflective circular polarizer in a pancake lens.
  • a cholesteric liquid crystal layer basically has no retardation. That is, the cholesteric liquid crystal layer basically has zero in-plane retardation.
  • the helical axis is partially shifted in the plane. It was found that this resulted in a phase difference.
  • a cholesteric liquid crystal layer with a phase difference will not be able to properly reflect and transmit incident light.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the problems to be solved by the present invention are, for example, a forming method and an optical film capable of obtaining an optical film that can suppress the occurrence of ghosts when used in a virtual reality display device.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a film, a cholesteric liquid crystal layer, an optical laminate, and a curved optical functional layer.
  • the present inventors found that when forming a cholesteric liquid crystal layer and a low retardation film (zero retardation film) to form an optical film having a curved surface shape, the forming process is performed so as to selectively stretch the center. It has been found that by doing so, it is possible to suppress the occurrence of partial phase differences due to molding. Furthermore, as a result of extensive studies, the present inventors have found that by imparting a retardation in the plane of the cholesteric liquid crystal layer in advance in a predetermined pattern, the occurrence of partial retardation when molded into a curved shape can be canceled out. I discovered that it can be done.
  • Heating process of heating the optical film A molding process in which the optical film is pressed against the mold and deformed along the shape of the mold, and A method for forming an optical film, comprising a cutting step of cutting the optical film, A molding method, wherein the heating step is a step of heating the optical film by irradiating it with infrared rays, and the amount of infrared rays irradiated has a distribution within the plane of the optical film.
  • Heating step of heating the optical film A molding process in which the optical film is pressed against the mold and deformed along the shape of the mold, and A method for forming an optical film, comprising a cutting step of cutting the optical film,
  • the surface of the mold in contact with the optical film is a concave non-developable surface with a positive Gaussian curvature, and has an elliptical outer circumferential shape
  • Molding in which the cutting shape in the cutting process is an ellipse, and the major axis of the elliptical outer circumferential shape of the optical film cut out by cutting is greater than 50% and smaller than 95% of the major axis of the oval outer circumferential shape of the mold.
  • Heating step of heating the optical film A molding process in which the optical film is pressed against the mold and deformed along the shape of the mold, and A method for forming an optical film, comprising a cutting step of cutting the optical film, In the heating step, a region of the optical film in contact with the mold is heated to a temperature higher than the glass transition temperature Tg of the optical film, A molding method in which, in a molding step, pressing of the optical film against the mold is controlled so that immediately after the optical film contacts the mold, the region of the optical film that contacts the mold becomes lower than the glass transition temperature Tg.
  • a cholesteric liquid crystal layer The cholesteric liquid crystal layer has a retardation region in which the retardation increases from the center to the outside, A cholesteric liquid crystal layer in which, in a retardation region, the direction of the slow axis at one point within the retardation region is orthogonal to the direction from the center to the one point.
  • An optical laminate comprising a plurality of cholesteric liquid crystal layers according to [7].
  • a cholesteric liquid crystal layer production step of producing the cholesteric liquid crystal layer according to [7] A method for producing a curved optical functional layer, which includes a molding step of curved surface molding so as to eliminate the retardation of a cholesteric liquid crystal layer. [11] In the molding process, the cholesteric liquid crystal layer is placed on the mold so that the bottom of the concave molding surface of the mold having a concave molding surface coincides with the center of the cholesteric liquid crystal layer, and the cholesteric liquid crystal layer is placed along the concave molding surface.
  • An optical film having a non-developable surface with a positive Gaussian curvature is a cholesteric liquid crystal layer
  • the evaluation wavelength of in-plane retardation is set to the wavelength obtained by subtracting 20 nm from the half-value wavelength on the shorter side than the selective reflection center wavelength in the cholesteric liquid crystal layer
  • In-plane retardation A at the evaluation wavelength at the center of the cholesteric liquid crystal layer is less than 2% of the evaluation wavelength
  • An optical film having a non-developable surface with a positive Gaussian curvature The optical film does not have selective reflection characteristics, In-plane retardation A at a wavelength of 550 nm at the center of the optical film is less than 11 nm, and An optical film having an in-plane retardation B of less than 11 nm at a wavelength of 550 nm at an outer edge of the optical film.
  • a molding method an optical film, a cholesteric liquid crystal layer, an optical laminate, and a curved optical functional layer that can obtain an optical film capable of suppressing the occurrence of ghosts when used, for example, in a virtual reality display device. It is possible to provide a method for manufacturing.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a laminated optical body including an optical film according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram showing an example of an optical film according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an exposure mask. It is a schematic diagram for explaining the effect of a 1st embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a cholesteric liquid crystal layer.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of a view of a part of the liquid crystal compound of the cholesteric liquid crystal layer according to the second embodiment of the present invention, viewed from the direction of the helical axis.
  • FIG. 7 is a view of a part of a plurality of liquid crystal compounds twisted and oriented along a helical axis in a cholesteric liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention, as viewed from the direction of the helical axis.
  • FIG. 7 is a diagram conceptually showing the existence probability of a liquid crystal compound when viewed from the helical axis direction in a cholesteric liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an exposure mask used when manufacturing a cholesteric liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing a slow axis for each region of a cholesteric liquid crystal layer according to a second embodiment of the present invention.
  • means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as the lower limit and upper limit.
  • parallel and orthogonal do not mean parallel or orthogonal in a strict sense, but mean a range of ⁇ 5° from parallel or orthogonal.
  • liquid crystal composition or “liquid crystal compound” includes those that no longer exhibit liquid crystallinity due to curing or the like.
  • orthogonal polarization states refers to polarization states that are located at antipodal points to each other on the Poincaré sphere.
  • mutually orthogonal linearly polarized light and right-handed circularly polarized light ( As described above, these include right-handed circularly polarized light (right-handed circularly polarized light) and left-handed circularly polarized light (left-handed circularly polarized light).
  • the term “absorption axis” refers to the polarization direction in which the absorbance is maximum within the plane when linearly polarized light is incident.
  • the term “reflection axis” means the polarization direction in which the reflectance is maximum within the plane when linearly polarized light is incident.
  • the “transmission axis” means a direction perpendicular to the absorption axis or the reflection axis in the plane.
  • slow axis means the direction in which the refractive index is maximum within the plane.
  • phase difference means in-plane retardation, and is expressed as Re( ⁇ ).
  • Re( ⁇ ) represents in-plane retardation at wavelength ⁇
  • wavelength ⁇ is 550 nm.
  • the retardation in the thickness direction at the wavelength ⁇ is described as Rth( ⁇ ) in this specification.
  • values measured at wavelength ⁇ using AxoScan OPMF-1 can be used.
  • liquid crystal composition or “liquid crystal compound” includes a concept that no longer exhibits liquid crystallinity due to curing or the like.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention has a curved shape.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention has a curved surface shape of a non-developable surface with a positive Gaussian elementary curvature.
  • curved surfaces include spherical surfaces, paraboloids, ellipsoids, aspheric surfaces whose curvature changes outward from the center, and, for example, in the case of a circular lens, curved surfaces that are asymmetrical in the diametrical direction with respect to the optical axis.
  • Various curved surface shapes having non-developable surfaces with positive Gaussian curvature can be used, such as curved surfaces asymmetrical with respect to the center.
  • the outer peripheral shape (the shape of the outer peripheral edge), that is, the planar shape, and it may be an ellipse, an oval other than an ellipse, a polygon, or Various shapes such as irregular shapes can be used. Among these, an elliptical shape is preferable.
  • the elliptical shape also includes a circular shape.
  • the planar shape is the shape when viewed from the normal direction of the top (bottom) of the curved surface of the optical film.
  • an optical film having a curved surface shape is a lens, it is usually the shape when viewed from the optical axis direction. This is the shape when an optical film having a curved surface shape.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention consists of a cholesteric liquid crystal layer or a film with a small retardation, so-called zero retardation film.
  • the first aspect of the optical film of the first embodiment of the present invention is composed of a cholesteric liquid crystal layer having a curved surface shape as described above, and the evaluation wavelength (measurement wavelength) is The in-plane retardation A at the evaluation wavelength at the center is less than 2% of the evaluation wavelength, and the evaluation wavelength at the outer edge is the wavelength obtained by subtracting 20 nm from the half-value wavelength on the shorter side than the selective reflection center wavelength in The in-plane retardation B at is less than 2% of the evaluation wavelength.
  • the first aspect of the optical film of the first embodiment of the present invention is, for example, when the half-value wavelength on the shorter side than the selective reflection center wavelength in the cholesteric liquid crystal layer is 430 nm, the in-plane retardation of light with a wavelength of 410 nm is applied.
  • This is an optical film in which the in-plane retardation A at the center is less than 8.2 nm and the in-plane retardation B at the outer edge is also less than 8.2 nm.
  • the optical film of the first aspect of the first embodiment of the present invention has a plurality of cholesteric liquid crystal layers
  • the cholesteric liquid crystal layer on the side shorter than the selective reflection center wavelength of the cholesteric liquid crystal layer having the shortest selective reflection center wavelength The wavelength obtained by subtracting 20 nm from the half-value wavelength may be used as the evaluation wavelength for the in-plane retardation of the optical film.
  • the second aspect of the optical film of the first embodiment of the present invention is made of a film having a curved surface shape as described above and having no selective reflection property, and has an in-plane retardation at a wavelength of 550 nm at the center.
  • A is less than 11 nm
  • in-plane retardation B at the evaluation wavelength at the outer edge portion is less than 11 nm.
  • the center usually refers to the bottom (deepest part) when the curved surface is concave, and the top when the curved surface is convex. It is.
  • the center is usually the optical axis.
  • the outer edge (end) refers to a point 5 mm inside from the outermost edge of the lens.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention is composed of a cholesteric liquid crystal layer having a curved surface shape or a film having a curved surface shape and not having selective reflection properties, and has a small retardation, that is, in-plane retardation over the entire surface.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention when used, for example, as a reflective polarizer for a pancake lens constituting a virtual reality display device, it is possible to suppress the occurrence of ghosts.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention includes a support (transparent film), a retardation film (retardation plate), a polarizer (polarizing plate), a reflective polarizer, and an antireflection film. It may also be used as a laminated optical body configured in combination with various optical elements such as. The laminated optical body will be explained in detail later.
  • a film with a small retardation made of a low birefringence polymer resin a so-called zero retardation film (low retardation film).
  • Low-birefringence polymer resins are used in optical disk substrates, pickup lenses, lenses for cameras, microscopes, and video cameras, substrates for liquid crystal displays, prisms, and optical interconnections, where birefringence can impede image formation and cause signal noise.
  • films include acrylic resins (acrylic acid esters such as polymethyl (meth)acrylate), polycarbonate, cyclic polyolefins such as cyclopentadiene polyolefins and norbornene polyolefins, polyolefins such as polypropylene, and aromatic resins such as polystyrene.
  • acrylic resins acrylic acid esters such as polymethyl (meth)acrylate
  • polycarbonate cyclic polyolefins such as cyclopentadiene polyolefins and norbornene polyolefins
  • polyolefins such as polypropylene
  • aromatic resins such as polystyrene.
  • the cholesteric liquid crystal layer is formed by fixing the cholesteric liquid crystal phase, and has a helical structure in which the liquid crystal compounds are spirally twisted and stacked, and the liquid crystal compound 40 is spirally rotated (
  • the liquid crystal compound has a structure in which liquid crystal compounds spirally swirling are stacked at multiple pitches, with the structure in which they are stacked by rotating 360° being one pitch of the spiral.
  • the cholesteric liquid crystal layer has selective reflection properties. Specifically, the cholesteric liquid crystal layer selectively reflects light in a predetermined wavelength range and transmits light in other wavelength ranges.
  • the cholesteric liquid crystal layer selectively reflects right-handed circularly polarized light and transmits left-handed circularly polarized light, or alternatively, selectively reflects left-handed circularly polarized light and transmits right-handed circularly polarized light. That is, the cholesteric liquid crystal layer selectively reflects right-handed circularly polarized light or left-handed circularly polarized light in a predetermined wavelength band, and transmits other wavelengths.
  • the cholesteric liquid crystal layer separates incident light into right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light in a specific wavelength band, specularly reflects one circularly polarized light, and transmits the other circularly polarized light.
  • the selective reflection center wavelength that is, the selective reflection wavelength range can be adjusted.
  • the width of the selective reflection wavelength range can be controlled by adjusting ⁇ n.
  • ⁇ n can be adjusted by the type of liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer, the mixing ratio thereof, and the temperature at which the orientation is fixed.
  • cholesteric liquid crystal layers can be used.
  • a cholesteric liquid crystal layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase can be used, for example, with reference to JP 2020-060627A and the like.
  • a cholesteric liquid crystal layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase is preferable because the transmitted light has a high degree of polarization even though it is a thin film.
  • a cholesteric liquid crystal layer is preferable as an optical film used for curved surface molding because it suppresses a decrease in the degree of polarization and distortion of the polarization axis when it is stretched or molded into a three-dimensional shape. Further, the degree of polarization is less likely to decrease due to distortion of the polarization axis.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention may be one in which a plurality of cholesteric liquid crystal layers are laminated.
  • a blue light reflective layer has a reflectance of 40% or more at a wavelength of 460 nm
  • a green light reflective layer has a reflectance of 40% or more at a wavelength of 550 nm
  • a yellow layer has a reflectance of 40% or more at a wavelength of 600 nm.
  • a laminate of four cholesteric liquid crystal layers having a light reflecting layer and a red light reflecting layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 650 nm is preferred. Such a configuration is preferable because it can exhibit high reflection characteristics over a wide wavelength range in the visible region.
  • the above-mentioned reflectance is the reflectance when unpolarized light is incident on the cholesteric liquid crystal layer at each wavelength.
  • the cholesteric liquid crystal layers formed by immobilizing the cholesteric liquid crystal phase such as the blue light reflective layer, green light reflective layer, yellow light reflective layer, and red light reflective layer, have a continuous helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase in the thickness direction. It may have a pitch gradient structure changed to . According to the pitch gradient structure, a green light reflective layer and a yellow light reflective layer can be continuously produced, for example, with reference to JP-A-2020-060627.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a blue light reflective layer, a green light reflective layer, a yellow light reflective layer, and a red light reflective layer laminated in this order. is preferred. Furthermore, the cholesteric liquid crystal layer is often combined with a retardation layer. In this case, it is preferable that the blue light reflecting layer is installed on the opposite side of the retardation layer that converts circularly polarized light into linearly polarized light, that is, on the light source side. With this arrangement, the light beam passes through the blue light reflective layer, the green light reflective layer, the yellow light reflective layer, and the red light reflective layer in this order.
  • the present inventors believe that the reason why the occurrence of ghosts can be suppressed by arranging the blue light reflective layer on the light source side is that the influence of Rth can be suppressed.
  • the estimated mechanism is described below.
  • the film thickness required to obtain sufficient reflectance for example, 40% or more
  • the thickness of the layer becomes thick, and as a result, the Rth that the light passing through the layer receives becomes large.
  • the reflection band of the light reflection layer disposed on the light source side is more preferably on the short wavelength side.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention has a cholesteric liquid crystal layer containing a rod-like liquid crystal compound and a cholesteric liquid crystal layer containing a discotic liquid crystal compound.
  • the cholesteric liquid crystal phase containing the rod-like liquid crystal compound has a positive Rth
  • the cholesteric liquid crystal phase containing the discotic liquid crystal compound has a negative Rth, so their Rths cancel each other out, This is preferable because it is possible to suppress the occurrence of ghosts even with respect to incident light from an oblique direction.
  • a blue light reflecting layer consisting of a cholesteric liquid crystal layer containing a discotic liquid crystal compound
  • a green light reflecting layer consisting of a cholesteric liquid crystal layer containing a rod-shaped liquid crystal compound
  • a discotic liquid crystal compound It is preferable to include in this order a yellow light reflective layer consisting of a cholesteric liquid crystal layer containing a rod-like liquid crystal compound and a red light reflective layer consisting of a cholesteric liquid crystal layer containing a rod-like liquid crystal compound.
  • the order of the reflective layers and the type of liquid crystal are merely examples, and the structure is not limited to these.
  • Rth is canceled out
  • L1, L2, L3, ..., Ln in order from the light source side
  • SRthn Rth1+Rth2...+Rthi...+Rthn
  • the absolute value of all these SRthi is preferably 0.3 ⁇ m or less, more preferably 0.2 ⁇ m or less, and most preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • Rthi of each layer in the above formula is determined by the formula for calculating Rth described in [0023].
  • the thickness of the cholesteric liquid crystal layer is not particularly limited, but from the viewpoint of thinning, it is preferably 30 ⁇ m or less, and more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the reflection wavelength range of the cholesteric liquid crystal layer may shift, so the reflection wavelength range should be selected in advance assuming the wavelength shift.
  • the film may be stretched by stretching or molding, and the helical pitch of the cholesteric liquid crystal layer may become small. Therefore, it is recommended to set the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase large in advance. good.
  • the cholesteric liquid crystal layer preferably has an infrared light reflective layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 800 nm.
  • an appropriate reflection wavelength range may be selected at each location within the plane according to the wavelength shift due to stretching. That is, within the plane, there may be regions with different reflection wavelength ranges. It is also preferable to set the reflection wavelength range wider than the necessary wavelength range in advance, assuming that the stretching ratio is different at each location within the plane.
  • the cholesteric liquid crystal layer is made by dissolving a liquid crystal composition in which a liquid crystal compound, a chiral agent, a polymerization initiator, and a surfactant added as necessary in a solvent on a support or on a support.
  • the liquid crystal composition is applied to the base layer (alignment film) formed on the substrate, dried to obtain a coating film, orients the liquid crystal compound in the coating film, and irradiates this coating film with active light to cure the liquid crystal composition. By doing so, it can be formed.
  • a cholesteric liquid crystal layer having a cholesteric liquid crystal structure in which cholesteric regularity (cholesteric liquid crystal phase) is fixed can be formed.
  • Application methods include, for example, roll coating method, gravure printing method, spin coating method, wire bar coating method, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method, spray method, and inkjet method. Examples of known methods include.
  • the cholesteric liquid crystal layer constituting the optical film of the first embodiment of the present invention may have an in-plane distribution in helical pitch. Since the cholesteric liquid crystal layer has an in-plane distribution in the helical pitch, it is possible to suppress variations in the selective reflection wavelength range within the plane even when the film thickness changes due to formation into a curved surface shape described later.
  • a method for imparting in-plane distribution to the helical pitch of a cholesteric liquid crystal layer there is a method using, for example, a chiral agent whose HTP changes through photoisomerization.
  • the entire cholesteric liquid crystal layer is exposed to light for curing the liquid crystal composition, and the liquid crystal composition is polymerized to finally form a cholesteric liquid crystal layer (patterned) having an in-plane helical pitch distribution.
  • cholesteric liquid crystal layer can be obtained.
  • the patterned cholesteric liquid crystal layer no longer undergoes photoisomerization and has stable properties.
  • photoisomerization is not easily affected by oxygen concentration, but basically, the higher the oxygen concentration, the less curing occurs, although it depends on the initiator used. Therefore, photoisomerization is performed under conditions with a high oxygen concentration, for example, in the atmosphere, and curing is performed under conditions with a low oxygen concentration, for example, using a nitrogen atmosphere at an oxygen concentration of 300 ppm or less by volume. This makes it easier to distinguish between photoisomerization and curing.
  • photoisomerization of the chiral agent is facilitated at the absorption wavelength of the chiral agent, and curing is facilitated at the absorption wavelength of the photopolymerization initiator. Therefore, by selecting the chiral agent and the photopolymerization initiator so that the absorption wavelengths are different between the chiral agent and the photopolymerization initiator, it becomes possible to distinguish between photoisomerization and curing based on the exposure wavelength.
  • photoisomerization and curing may be performed under heating.
  • the heating temperature is preferably 25 to 140°C, more preferably 30 to 100°C.
  • Another method using a chiral agent whose HTP changes through photoisomerization is a method in which curing is performed in a pattern first and then isomerization of uncured regions is performed. That is, the oriented cholesteric liquid crystal phase is first irradiated with light for curing in a pattern using an exposure mask or the like. Thereafter, the entire surface is irradiated with light for photoisomerization. In the previously cured region, pitch change due to photoisomerization can no longer occur. Therefore, pitch changes due to photoisomerization occur only in areas that have not been previously cured, resulting in changes in the reflected wavelength. In this case as well, after obtaining the pattern, the entire cholesteric liquid crystal layer is exposed to light for curing the liquid crystal composition, and the liquid crystal composition is polymerized to obtain a final patterned cholesteric liquid crystal layer.
  • the optical film according to the first embodiment of the present invention may be one in which a plurality of cholesteric liquid crystal layers are laminated.
  • an adjacent layer is formed directly between each cholesteric liquid crystal layer without an adhesive layer.
  • the adhesion layer can be eliminated by applying the coating directly onto an adjacent layer that has already been formed.
  • the cholesteric liquid crystal layer is also referred to as a "light reflecting layer.”
  • the liquid crystal compound in order to reduce the refractive index difference in all directions within the plane, it is preferable to arrange the liquid crystal compound so that the alignment direction (slow axis direction) changes continuously at the interface.
  • a coating liquid containing rod-shaped liquid crystals is directly applied to the light-reflecting layer containing disc-shaped liquid crystals. Due to the alignment regulating force of the liquid crystal, it is also possible to align the slow axis direction so that it is continuous at the interface.
  • the optical film according to the first embodiment of the present invention may be one in which a plurality of cholesteric liquid crystal layers (light reflecting layers) are laminated.
  • each light-reflecting layer can also be attached by any attachment method. Attaching can be performed using an adhesive, an adhesive, or the like.
  • the adhesive any commercially available adhesive can be used.
  • the thickness of the adhesive is preferably 25 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less, and even more preferably 6 ⁇ m or less.
  • the adhesive is one that does not easily generate outgas.
  • the adhesive any commercially available adhesive can be used.
  • examples of the adhesive include an epoxy resin adhesive and an acrylic resin adhesive. can be used.
  • the thickness of the adhesive is preferably 25 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 1 ⁇ m or less.
  • the viscosity of the adhesive is preferably 300 cP or less, more preferably 100 cP or less, from the viewpoint of making the adhesive layer thin and applying the adhesive to an adherend with a uniform thickness.
  • the adhesive and the adhesive should be used in such a way that they can embed the surface irregularities of the layer to be adhered, from the viewpoint of reducing the surface roughness Ra of the cholesteric liquid crystal layer.
  • Appropriate viscoelasticity or thickness can also be selected. From the viewpoint of embedding surface irregularities, it is preferable that the adhesive and the adhesive have a viscosity of 50 cP or more. Further, the thickness is preferably thicker than the height of the surface irregularities. Examples of methods for adjusting the viscosity of the adhesive include a method using an adhesive containing a solvent. In this case, the viscosity of the adhesive can be adjusted by adjusting the proportion of the solvent. Furthermore, by drying the solvent after applying the adhesive to the adherend, the thickness of the adhesive can be further reduced.
  • the adhesive used to bond each layer should have a small refractive index difference with the adjacent layer.
  • the liquid crystal layer has birefringence, the refractive index in the fast axis direction and the slow axis direction are different, so the value obtained by adding the refractive index in the fast axis direction and the slow axis direction and dividing by 2 is the value of the liquid crystal layer.
  • the difference between the refractive index of an adjacent adhesive layer or adhesive layer from nave is preferably 0.075 or less, more preferably 0.05 or less, and 0.025.
  • the refractive index of the pressure-sensitive adhesive and the adhesive can be adjusted by mixing fine particles of titanium oxide, fine particles of zirconia, etc., for example.
  • the cholesteric liquid crystal layer has in-plane refractive index anisotropy, it is preferable that the difference in refractive index between adjacent layers is 0.10 or less in all directions within the plane. Therefore, the pressure-sensitive adhesive or adhesive may have in-plane refractive index anisotropy.
  • the laminated optical body using the optical film (cholesteric liquid crystal layer) of the first embodiment of the present invention includes a retardation layer and a linear polarizer having in-plane refractive index anisotropy.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention is composed of multiple cholesteric layers, there may be no progress between the cholesteric liquid crystal layer and the adhesive, or between the cholesteric liquid crystal layer and the adhesive.
  • the refractive index adjustment layer may have a smaller difference in refractive index between the phase axis direction and the slow axis direction than the cholesteric liquid crystal layer.
  • the refractive index adjusting layer preferably contains cholesteric liquid crystal.
  • the average refractive index of the refractive index adjusting layer is smaller than the average refractive index of the cholesteric liquid crystal layer.
  • the center wavelength of the reflected light of the refractive index adjusting layer may be smaller than 430 nm or larger than 670 nm, and is more preferably smaller than 430 nm.
  • the adhesive layer between each cholesteric liquid crystal layer has a thickness of 100 nm or less.
  • the thickness of the adhesive layer is 100 nm or less, the difference in refractive index of light in the visible range becomes less perceivable, and unnecessary reflection can be suppressed.
  • the thickness of the adhesive layer is more preferably 50 nm or less, and even more preferably 30 nm or less.
  • An example of a method for forming a bonding layer having a thickness of 100 nm or less is a method of vapor depositing a ceramic adhesive such as silicon oxide (SiOx layer) on the bonding surface.
  • the bonding surface of the bonding member may be subjected to surface modification treatment such as plasma treatment, corona treatment, and saponification treatment before bonding. Further, a primer layer may be provided on the bonding surface of the bonding member. Moreover, when there are multiple bonding surfaces, the type and thickness of the bonding layer may be adjusted for each bonding surface. I can do that. Specifically, for example, an adhesive layer having a thickness of 100 nm or less can be provided by following the steps (1) to (3) below. (1) Layers to be laminated are bonded to a temporary support made of a glass base material.
  • a SiOx layer with a thickness of 100 nm or less on both the surface of the layer to be laminated and the surface of the layer to be laminated by vapor deposition or the like The vapor deposition can be performed using SiOx powder as a vapor deposition source, for example, using a vapor deposition apparatus manufactured by ULVAC (model number ULEYES). Further, it is preferable to perform plasma treatment on the surface of the formed SiOx layer. (3) After bonding the formed SiOx layers together, the temporary support is peeled off. It is preferable to carry out the lamination at a temperature of, for example, 120°C.
  • adhesion, and lamination of each layer may be performed by roll-to-roll or by sheet.
  • the roll-to-roll method is preferable because productivity can be improved and axis misalignment of each layer can be reduced.
  • the single-wafer method is preferable because it is suitable for small-volume, high-mix production, and because it allows the selection of a special adhesive method such as the above-mentioned adhesive layer having a thickness of 100 nm or less.
  • methods for applying the adhesive to the adherend include, for example, a roll coating method, a gravure printing method, a spin coating method, a wire bar coating method, an extrusion coating method, a direct gravure coating method, a reverse gravure coating method, and a die coating method.
  • Known methods include a method, a spray method, and an inkjet method.
  • the cholesteric liquid crystal layer which is the optical film of the first embodiment of the present invention, can also be laminated with other layers and used as a laminated optical body.
  • These layers may include a support, an alignment layer, and the like.
  • the support and the alignment layer may be temporary supports that are peeled off and removed when producing the laminated optical body.
  • the layered optical body can be made thinner by peeling off and removing the temporary support after transferring the cholesteric liquid crystal layer to another layered body.
  • a phase difference is preferable because it can eliminate an adverse effect on the degree of polarization of transmitted light.
  • the type of support is not particularly limited, but it is preferably transparent, and examples include cellulose acylate, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate, cyclic polyolefin, polyolefin, polyamide, polystyrene, and polyester.
  • cellulose acylate, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate cyclic polyolefin, polyolefin, polyamide, polystyrene, and polyester.
  • films of cellulose acylate, cyclic polyolefin, polyacrylate, polymethacrylate, and the like are preferred.
  • commercially available products may be used as these films.
  • Commercially available products include, for example, cellulose acetate films such as "TD80U” and "Z-TAC” manufactured by Fuji Film Corporation.
  • the support When the support is a temporary support, a support with high tear strength is preferred from the viewpoint of preventing breakage during peeling. In this respect, polycarbonate and polyester films are preferred. Further, the support preferably has a small retardation from the viewpoint of suppressing an adverse effect on the degree of polarization of transmitted light. Specifically, the support preferably has Re (in-plane retardation) of 10 nm or less, and preferably has an absolute value of Rth (thickness direction retardation) of 50 nm or less. In addition, even if the support is used as the above-mentioned temporary support, the retardation of the temporary support is is preferably small.
  • the cholesteric liquid crystal layer is preferably transparent to near-infrared light.
  • the optical film (cholesteric liquid crystal layer) of the first embodiment of the present invention may be used as a laminated optical body laminated with other film-like optical elements.
  • a preferable example of the laminated optical body is a structure having a cholesteric liquid crystal layer, a retardation layer for converting circularly polarized light into linearly polarized light, and a linear polarizer in this order.
  • the optical lens of the first embodiment of the present invention and the laminated optical body including the optical film (cholesteric liquid crystal layer) of the first embodiment of the present invention may be used in combination with a lens as a composite lens.
  • a virtual reality display device is preferably exemplified as a preferable example of the use of this complex lens.
  • the function of the laminated optical body including the optical film (cholesteric liquid crystal layer) of the first embodiment of the present invention will be explained in detail.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing a virtual reality display device using a laminated optical body.
  • the virtual reality display device shown in FIG. 1 includes an image display panel 500, a circularly polarizing plate 400, a half mirror 300, a lens 200, and a laminated optical body 100.
  • the laminated optical body 100 has a cholesteric liquid crystal layer, a retardation layer, and a linear polarizer in this order.
  • a light ray 1000 (display image) emitted by the image display panel 500 passes through the circularly polarizing plate 400 to become circularly polarized light, and half of it passes through the half mirror 300.
  • the light ray 1000 that has passed through the half mirror 300 then passes through the lens 200 and enters the laminated optical body 100 from the cholesteric liquid crystal layer side, and the right-handed or left-handed circularly polarized light is reflected.
  • the circularly polarized light reflected by the cholesteric liquid crystal layer passes through the lens 200 again, is reflected again by the half mirror 300, passes through the lens 200 again, and enters the laminated optical body 100.
  • the circularly polarized state of the light ray 1000 does not change when reflected by the laminated optical body (cholesteric liquid crystal layer), and when reflected by the half mirror 300, the circular polarization state of the light ray 1000 remains unchanged when it first enters the laminated optical body 100.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a case where, when the light ray 1000 enters the laminated optical body 100 for the first time, it is unnecessarily transmitted without being reflected, resulting in leakage light 2000.
  • the leaked light 2000 is generated when, for example, when the laminated optical body 100 (cholesteric liquid crystal layer) selectively reflects right-handed circularly polarized light, the right-handed circularly polarized light ray 1000 first enters the laminated optical body 100. This is the light that is unnecessarily transmitted without being reflected.
  • the user visually recognizes leaked light 2000, which is an unenlarged image. This image is called a ghost or the like, and needs to be reduced.
  • a cholesteric liquid crystal layer originally does not have a phase difference (in-plane retardation).
  • the laminated optical body 100 that is, the cholesteric liquid crystal layer
  • the helical axis changes partially within the plane, resulting in a phase difference.
  • a cholesteric liquid crystal layer with a phase difference will not be able to properly reflect and transmit incident light. Therefore, if such a cholesteric liquid crystal layer is used in a pancake lens constituting a virtual reality display device, leakage light 2000, that is, ghosts will increase.
  • the optical film (cholesteric liquid crystal layer) of the first embodiment of the present invention has a curved surface shape as described above, and furthermore, the evaluation wavelength (measurement wavelength) of the in-plane retardation is set in the cholesteric liquid crystal layer.
  • the in-plane retardation A at the evaluation wavelength at the center of the cholesteric liquid crystal layer is less than 2% of the evaluation wavelength, as the wavelength obtained by subtracting 20 nm from the half-value wavelength shorter than the selective reflection center wavelength, and the cholesteric liquid crystal layer
  • the in-plane retardation B at the evaluation wavelength at the outer edge of is less than 2% of the evaluation wavelength. That is, the optical film of the first embodiment of the present invention has a small retardation over the entire surface.
  • the virtual reality display device using the laminated optical body 100 having the optical film according to the first embodiment of the present invention suppresses the occurrence of ghosts even though it uses an optical film having a curved surface shape, that is, a cholesteric liquid crystal layer. can. Moreover, such an optical film having a small retardation over the entire surface can be produced by the molding method of the first embodiment of the present invention, which will be described later.
  • FIG. 3 shows a layer structure of one embodiment of the laminated optical body 100.
  • the laminated optical body 100 shown in FIG. 3 has an antireflection layer 101, a positive C plate 102, an optical film 103, a positive C plate 104, a retardation layer 105, and a linear polarizer 106 in this order.
  • the optical film 103 is an optical film according to the first embodiment of the present invention, and is a cholesteric liquid crystal layer.
  • the laminated optical body 100 includes an optical film 103, a retardation layer 105 that converts circularly polarized light into linearly polarized light, and a linear polarizer 106 in this order.
  • the retardation layer 105 and the linear polarizer 106 are set so that the optical film 103 converts the circularly polarized light originally reflected into a linear polarizer in a direction in which the linear polarizer absorbs the light.
  • the laminated optical body 100 leakage light from the optical film 103 (cholesteric liquid crystal layer) can be absorbed by the linear polarizer. Therefore, the degree of polarization of transmitted light can be increased.
  • the cholesteric liquid crystal layer of the first embodiment of the present invention does not exhibit any phase difference even after stretching or molding. Since the phase difference remains small and the amount of leaked light from the cholesteric liquid crystal layer is small, the increase in leaked light is suppressed to a small amount.
  • the optical film of the first embodiment of the present invention may be composed of a plurality of cholesteric liquid crystal layers.
  • FIG. 4 shows an example of this configuration.
  • This optical film 103 has a first light reflective layer (cholesteric liquid crystal layer) 31, a second light reflective layer 32, a third light reflective layer 33, and a fourth light reflective layer 34 in this order.
  • such an optical film 103 includes the above-mentioned blue light reflecting layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 460 nm, a green light reflecting layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 550 nm, and
  • An example is an optical film having a yellow light reflective layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 600 nm and a red light reflective layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 650 nm.
  • the laminated optical body has a surface roughness Ra of 100 nm or less.
  • Ra surface roughness
  • the laminated optical body is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and even more preferably 10 nm or less.
  • a laminated optical body is produced by laminating a large number of layers.
  • the unevenness may be amplified. Therefore, in the laminated optical body, it is preferable that Ra is small for all layers.
  • the Ra of each layer of the laminated optical body is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and even more preferably 10 nm or less. Further, from the viewpoint of improving the image sharpness of the reflected image, it is particularly preferable that the cholesteric liquid crystal layer has a small Ra.
  • the surface roughness Ra can be measured using, for example, a non-contact surface/layer cross-sectional shape measuring system VertScan (manufactured by Ryoka System Co., Ltd.).
  • Vertscan is a surface shape measurement method that uses the phase of the reflected light from the sample, so when measuring a cholesteric liquid crystal layer, the reflected light from inside the film may overlap, making it impossible to accurately measure the surface shape.
  • a metal layer may be formed on the surface of the sample in order to increase the reflectance of the surface and further suppress reflection from inside.
  • Sputtering is the main method used to form a metal layer on the surface of a sample. Au, Al, Pt, etc. are used as the material to be sputtered.
  • the laminated optical body has a small number of point defects per unit area. Since point defects lead to a decrease in the degree of polarization of transmitted light and a decrease in image sharpness, it is preferable that the number of point defects be small. Since the laminated optical body is manufactured by laminating a large number of layers, in order to reduce the number of point defects in the laminated optical body as a whole, it is preferable that the number of point defects in each layer is also small. Specifically, the number of point defects in each layer is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 1 or less per square meter.
  • the number of point defects is preferably 100 or less, more preferably 50 or less, and even more preferably 5 or less per square meter.
  • the number of point defects is determined by counting the number of point defects whose size is preferably 100 ⁇ m or more, more preferably 30 ⁇ m or more, and even more preferably 10 ⁇ m or more.
  • point defects include foreign matter, scratches, dirt, film thickness fluctuations, and poor alignment of liquid crystal compounds.
  • the laminated optical body is preferably transparent to near-infrared light.
  • the retardation layer used in the laminated optical body has a function of converting the emitted light into approximately linearly polarized light when circularly polarized light is incident thereon.
  • a retardation layer having an in-plane retardation Re of approximately 1/4 wavelength at any wavelength in the visible range can be used.
  • the retardation layer preferably has an in-plane retardation Re(550) of 120 to 150 nm, more preferably 125 to 145 nm, and even more preferably 135 to 140 nm at a wavelength of 550 nm.
  • a retardation layer in which Re is about 3/4 wavelength or about 5/4 wavelength is also preferable because it can convert linearly polarized light into circularly polarized light.
  • the retardation layer used in the laminated optical body has reverse dispersion with respect to wavelength. It is preferable for the retardation layer to have inverse dispersion properties, since it becomes possible to convert circularly polarized light into linearly polarized light over a wide wavelength range in the visible region.
  • having an inverse dispersion property with respect to a wavelength means that as the wavelength becomes larger, the value of the phase difference at the wavelength becomes larger.
  • a retardation layer having reverse dispersibility can be produced by uniaxially stretching a polymer film such as a modified polycarbonate resin film having reverse dispersion, for example, with reference to JP 2017-049574 A and the like.
  • the retardation layer having reverse dispersion property only needs to have substantially reverse dispersion property, and for example, as disclosed in Japanese Patent No. 06259925, Re is approximately 1/4 wavelength. It can also be produced by laminating a retardation layer and a retardation layer with Re of about 1/2 wavelength so that their slow axes make an angle of about 60°. At this time, even if the 1/4 wavelength retardation layer and the 1/2 wavelength retardation layer each have a normal dispersion property (as the wavelength increases, the value of the retardation at the wavelength decreases), the visible range It is known that circularly polarized light can be converted into linearly polarized light over a wide wavelength range, and can be considered to have substantially inverse dispersion.
  • the laminated optical body preferably has a cholesteric liquid crystal layer, a 1/4 wavelength retardation layer, a 1/2 wavelength retardation layer, and a linear polarizer in this order.
  • the retardation layer used in the laminated optical body has a layer formed by fixing a uniformly oriented liquid crystal compound.
  • a retardation layer include a layer in which a rod-shaped liquid crystal compound is uniformly aligned horizontally to the in-plane direction, a layer in which a disc-shaped liquid crystal compound is uniformly aligned perpendicular to the in-plane direction, etc. can be used.
  • a retardation layer with inverse dispersion which is produced by uniformly orienting and fixing a rod-shaped liquid crystal compound with inverse dispersion, can also be used, for example, with reference to JP-A No. 2020-084070. It is.
  • the retardation layer used in the laminated optical body has a layer formed by immobilizing a liquid crystal compound twisted and oriented with the thickness direction as a helical axis.
  • a layer having a layer formed by fixing a rod-like liquid crystal compound or a disk-like liquid crystal compound twisted and oriented with the thickness direction as the helical axis is disclosed.
  • a retardation layer can also be used. In this case, the retardation layer can be considered to have substantially reverse dispersion, which is preferable.
  • the thickness of the retardation layer is not particularly limited, but from the viewpoint of thinning, it is preferably 0.1 to 8 ⁇ m, more preferably 0.3 to 5 ⁇ m.
  • the retardation layer may include a support, an alignment layer, and the like.
  • the support and the alignment layer may be temporary supports that are peeled off and removed when producing the laminated optical body.
  • the layered optical body can be made thinner by peeling off and removing the temporary support after transferring the retardation layer to another laminate.
  • a phase difference is preferable because it can eliminate an adverse effect on the degree of polarization of transmitted light.
  • the type of support is not particularly limited, but it is preferably transparent, and examples include cellulose acylate, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate, cyclic polyolefin, polyolefin, polyamide, polystyrene, and polyester. can be used.
  • cellulose acylate film cyclic polyolefin, polyacrylate, and polymethacrylate are preferred.
  • Commercially available supports are also available. Examples of commercially available cellulose acetate films include “TD80U” and "Z-TAC” manufactured by Fuji Film Corporation.
  • a support with high tear strength is preferred from the viewpoint of preventing breakage during peeling. From this point of view, polycarbonate and polyester films are preferred. Further, the support preferably has a small retardation from the viewpoint of suppressing an adverse effect on the degree of polarization of transmitted light.
  • the in-plane retardation of the support is preferably 10 nm or less, and the absolute value of the retardation Rth of the thickness method is preferably 50 nm or less.
  • the retardation of the temporary support is is preferably small.
  • the retardation layer used in the laminated optical body is preferably transparent to near-infrared light.
  • the linear polarizer used in the laminated optical body is an absorption type polarizer, which absorbs linearly polarized light in the absorption axis direction of the incident light and transmits linearly polarized light in the transmission axis direction.
  • a general polarizer can be used as the linear polarizer. Examples include polarizers in which polyvinyl alcohol and other polymeric resins are dyed with a dichroic substance and oriented by stretching, and polarizers in which the dichroic substance is oriented using the alignment of liquid crystal compounds. A child is illustrated. From the viewpoint of availability and the viewpoint of increasing the degree of polarization, a polarizer made of polyvinyl alcohol dyed with iodine and stretched is preferable.
  • the thickness of the linear polarizer is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 7 ⁇ m or less, and even more preferably 5 ⁇ m or less.
  • the single plate transmittance of the linear polarizer is preferably 40% or more, more preferably 42% or more.
  • the degree of polarization is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 99% or more.
  • the single plate transmittance and polarization degree of a linear polarizer are measured using an automatic polarizing film measuring device: VAP-7070 (manufactured by JASCO Corporation).
  • the direction of the transmission axis of the linear polarizer corresponds to the direction of the polarization axis of the light converted into linearly polarized light by the retardation layer.
  • the angle between the transmission axis of the linear polarizer and the slow axis of the retardation layer is preferably about 45°.
  • the linear polarizer used in the laminated optical body is a light absorption anisotropic layer containing a liquid crystal compound and a dichroic substance.
  • a linear polarizer containing a liquid crystal compound and a dichroic substance is preferable because it can be made thinner and is less likely to crack or break even when stretched or molded.
  • the thickness of the light absorption anisotropic layer is not particularly limited, but from the viewpoint of thinning, it is preferably 0.1 to 8 ⁇ m, more preferably 0.3 to 5 ⁇ m.
  • a linear polarizer containing a liquid crystal compound and a dichroic substance can be produced, for example, with reference to JP-A-2020-023153. From the viewpoint of improving the degree of polarization of the linear polarizer, the degree of orientation of the dichroic substance in the light absorption anisotropic layer is preferably 0.95 or more, more preferably 0.97 or more.
  • the linear polarizer may include a support, an alignment layer, and the like.
  • the support and the alignment layer may be temporary supports that are peeled off and removed when producing the laminated optical body.
  • the layered optical body can be made thinner by peeling off and removing the temporary support after transferring the light-absorbing anisotropic layer to another laminate. This is preferable because the phase difference that the body has can eliminate the adverse effect on the degree of polarization of transmitted light.
  • the type of support is not particularly limited, but it is preferably transparent, and examples include cellulose acylate, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate, cyclic polyolefin, polyolefin, polyamide, polystyrene, and polyester. can be used. Among these, cellulose acylate film, cyclic polyolefin, polyacrylate, and polymethacrylate are preferred. Commercially available supports are also available. Examples of commercially available cellulose acetate films include "TD80U” and "Z-TAC” manufactured by Fuji Film Corporation. When the support is a temporary support, a support with high tear strength is preferred from the viewpoint of preventing breakage during peeling.
  • the support preferably has a small retardation from the viewpoint of suppressing an adverse effect on the degree of polarization of transmitted light.
  • the support preferably has an in-plane retardation Re of 10 nm or less, and preferably has an absolute value of retardation Rth in the thickness direction of 50 nm or less.
  • the temporary support is It is preferable that the phase difference is small.
  • various sensors using near-infrared light as a light source such as eye tracking, facial expression recognition, and iris authentication
  • optical systems such as virtual reality display devices and electronic viewfinders.
  • the linear polarizer used in the laminated optical body is preferably transparent to near-infrared light.
  • the laminated optical body may have other functional layers in addition to the cholesteric liquid crystal layer, the retardation layer, and the linear polarizer.
  • various sensors using near-infrared light as a light source such as eye tracking, facial expression recognition, and iris authentication
  • optical systems such as virtual reality display devices and electronic viewfinders.
  • other functional layers used in the laminated optical body are preferably transparent to near-infrared light.
  • the laminated optical body further includes a positive C plate.
  • the positive C plate is a retardation layer in which the in-plane retardation Re is substantially zero and the retardation Rth in the thickness direction has a negative value.
  • a positive C plate can be obtained, for example, by vertically aligning rod-shaped liquid crystal compounds.
  • the positive C plate functions as an optical compensation layer for increasing the degree of polarization of transmitted light with respect to obliquely incident light.
  • the positive C plate can be installed at any location of the laminated optical body, and a plurality of positive C plates may be installed.
  • the positive C-plate may be placed adjacent to or within the cholesteric liquid crystal layer.
  • the light reflecting layer has a positive Rth.
  • the polarization state of the reflected light and the transmitted light changes due to the action of Rth, and the degree of polarization of the transmitted light may decrease.
  • the positive C plate is preferably installed on the opposite side of the blue light reflective layer from the green reflective layer, but may be installed at other locations.
  • the in-plane retardation Re of the positive C plate is preferably 10 nm or less, and the retardation Rth in the thickness direction is preferably -600 to -100 nm, more preferably -400 to -200 nm.
  • the positive C plate may be installed adjacent to the retardation layer or inside the retardation layer.
  • the retardation layer has a positive Rth.
  • the retardation layer has a positive Rth.
  • the positive C plate is preferably installed on the opposite side of the linear polarizer with respect to the retardation layer, but it may be installed at other locations.
  • the in-plane retardation Re of the positive C plate is preferably about 10 nm or less, and the thickness direction retardation Rth is preferably -90 to -40 nm.
  • the laminated optical body has an antireflection layer on its surface.
  • a laminated optical body has the function of reflecting a specific circularly polarized light and transmitting a circularly polarized light perpendicular to it, but reflection at the surface of a laminated optical body generally includes reflection of unintended polarized light, thereby causing transmitted light to decreases the degree of polarization. Therefore, it is preferable that the laminated optical body has an antireflection layer on the surface.
  • the antireflection layer may be installed only on one surface of the laminated optical body, or may be installed on both surfaces.
  • the type of antireflection layer is not particularly limited, but from the viewpoint of further reducing reflectance, moth-eye films and AR films are preferably exemplified. Moreover, when stretching or molding a laminated optical body, a moth-eye film is more preferable because high antireflection performance can be maintained even if the film thickness changes due to stretching. Furthermore, the antireflection layer may include a support. When stretching and molding the laminated optical body when the antireflection layer includes a support, the support of the antireflection layer should have a peak Tg temperature of 170°C or less in order to facilitate the stretching and molding. The temperature is preferably 130°C or lower, and more preferably 130°C or lower. Specifically, as the support, for example, a PMMA film or the like is preferable.
  • the laminated optical body further includes a second retardation layer.
  • the laminated optical body may include a cholesteric liquid crystal layer, a retardation layer, a linear polarizer, and a second retardation layer in this order.
  • the second retardation layer converts linearly polarized light into circularly polarized light, and for example, a retardation layer having Re of 1/4 wavelength is preferable. The reason for this will be explained below.
  • Light that enters the laminated optical body from the side of the cholesteric liquid crystal layer and passes through the cholesteric liquid crystal layer, retardation layer, and linear polarizer becomes linearly polarized light, and some of it is transmitted to the outermost surface on the side of the linear polarizer.
  • the light is reflected from the surface of the cholesteric liquid crystal layer and exits again from the surface of the cholesteric liquid crystal layer.
  • Such light is unnecessary reflected light and can be a factor in reducing the degree of polarization of reflected light, so it is preferable to reduce it.
  • the second retardation layer has substantially reverse dispersion.
  • the laminated optical body may further have a support.
  • the support can be installed at any location.
  • the cholesteric liquid crystal layer, retardation layer, or linear polarizer is a film that is transferred from a temporary support, the support is used as the transfer destination. be able to.
  • the type of support is not particularly limited, but it is preferably transparent, and examples include cellulose acylate, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate, cyclic polyolefin, polyolefin, polyamide, polystyrene, and polyester. can be used.
  • the support preferably has a small retardation from the viewpoint of suppressing an adverse effect on the degree of polarization of transmitted light and from the viewpoint of facilitating optical inspection of the laminated optical body.
  • the in-plane retardation Re is preferably 10 nm or less
  • the absolute value of the thickness direction retardation Rth is preferably 50 nm or less.
  • the support When the laminated optical body is to be stretched or molded, the support preferably has a tan ⁇ peak temperature of 170° C. or lower. From the viewpoint of enabling molding at low temperatures, the peak temperature of tan ⁇ is preferably 150°C or lower, more preferably 130°C or lower.
  • a method for measuring tan ⁇ will be described.
  • a dynamic viscoelasticity measurement device e.g., DVA-200 manufactured by IT Keizai Control Co., Ltd.
  • Equipment DVA-200 manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd.
  • various resin base materials can be used without particular limitation.
  • examples include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and norbornene polymers; cyclic olefin resins; polyvinyl alcohol; polyethylene terephthalate; acrylic resins such as polymethacrylic esters and polyacrylic esters; polyethylene naphthalate; polycarbonate; polysulfone; polyether Sulfones; polyetherketones; polyphenylene sulfide and polyphenylene oxide.
  • cyclic olefin resins, polyethylene terephthalate, acrylic resins, etc. are preferably exemplified because they are easily available on the market and have excellent transparency, and particularly preferred are cyclic olefin resins and acrylic resins.
  • An example is polymethacrylic acid ester.
  • resin base materials include Technoloy S001G, Technoloy S014G, Technoloy S000, Technoloy C001 and Technoloy C000 (Sumika Acrylic Sales Co., Ltd.), Lumirror U type, Lumirror FX10 and Lumirror SF20 (manufactured by Toray Industries), HK-53A (Higashiyama). (manufactured by Teijin Films), Teflex FT3 (manufactured by Teijin DuPont Films), Escina and SCA40 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), Zeonor Film (manufactured by Optes), and Arton Film (manufactured by JSR).
  • the thickness of the support is not particularly limited, but is preferably 5 to 300 ⁇ m, more preferably 5 to 100 ⁇ m, and even more preferably 5 to 30 ⁇ m.
  • a laminated optical body is a laminated body consisting of many layers. Each layer can also be pasted using any pasting method. Attaching can be performed using an adhesive, an adhesive, or the like.
  • the adhesive any commercially available adhesive can be used.
  • the thickness of the adhesive is preferably 25 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less, and even more preferably 6 ⁇ m or less.
  • the adhesive is one that does not easily generate outgas. In particular, when stretching, molding, etc.
  • the adhesive any commercially available adhesive can be used.
  • the adhesive include epoxy resin adhesives and acrylic resin adhesives.
  • the thickness of the adhesive is preferably 25 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and preferably 1 ⁇ m or less from the viewpoint of thinning and reducing the surface roughness Ra of the laminated optical body. More preferred.
  • the viscosity of the adhesive is preferably 300 cP or less, more preferably 100 cP or less, and 10 cP or less.
  • the adhesive or adhesive should be used to embed the surface irregularities of the layer to be adhered, from the viewpoint of reducing the surface roughness Ra of the laminated optical body.
  • Appropriate viscoelasticity or thickness can also be selected. From the viewpoint of embedding surface irregularities, it is preferable that the adhesive or adhesive has a viscosity of 50 cP or more. Further, the thickness is preferably thicker than the height of the surface irregularities. Examples of methods for adjusting the viscosity of the adhesive include a method using an adhesive containing a solvent. In this case, the viscosity of the adhesive can be adjusted by adjusting the proportion of the solvent. Furthermore, by drying the solvent after applying the adhesive to the adherend, the thickness of the adhesive can be further reduced.
  • the adhesive or adhesive used to bond each layer should be used to reduce the refractive index difference between adjacent layers.
  • the refractive index difference between adjacent layers is preferably 0.1 or less, more preferably 0.05 or less, and even more preferably 0.01 or less.
  • the refractive index of the pressure-sensitive adhesive or adhesive can be adjusted by, for example, mixing titanium oxide fine particles, zirconia fine particles, or the like.
  • the cholesteric liquid crystal layer, retardation layer, and linear polarizer have anisotropy of refractive index in the plane, but the difference in refractive index between adjacent layers is 0.05 or less in all directions in the plane. It is preferable that Therefore, the pressure-sensitive adhesive or adhesive may have in-plane refractive index anisotropy.
  • the adhesive layer between each layer has a thickness of 100 nm or less.
  • the thickness of the adhesive layer is more preferably 50 nm or less.
  • An example of a method for forming a bonding layer having a thickness of 100 nm or less is a method of vapor depositing a ceramic adhesive such as silicon oxide (SiOx layer) on the bonding surface.
  • the bonding surface of the bonding member may be subjected to surface modification treatment such as plasma treatment, corona treatment, and saponification treatment before bonding.
  • a primer layer may be provided on the bonding surface of the bonding member.
  • the type and thickness of the bonding layer can be adjusted for each bonding surface. Specifically, for example, an adhesive layer having a thickness of 100 nm or less can be provided by following the steps (1) to (3) below. (1) Layers to be laminated are bonded to a temporary support made of a glass base material. (2) Form a SiOx layer with a thickness of 100 nm or less on both the surface of the layer to be laminated and the surface of the layer to be laminated by vapor deposition or the like.
  • the vapor deposition can be performed using SiOx powder as a vapor deposition source, for example, using a vapor deposition apparatus manufactured by ULVAC (model number ULEYES). Further, it is preferable to perform plasma treatment on the surface of the formed SiOx layer. (3) After bonding the formed SiOx layers together, the temporary support is peeled off. It is preferable to carry out the lamination at a temperature of, for example, 120°C.
  • the coating, adhesion, or lamination of each layer may be performed in a roll-to-roll manner, or may be performed in sheets.
  • the roll-to-roll method is preferable from the viewpoints of improving productivity and reducing axis misalignment of each layer.
  • the single-wafer method is preferable from the viewpoints that it is suitable for small-lot, high-mix production, that the above-mentioned adhesive layer has a thickness of 100 nm or less, and that a special adhesion method can be selected.
  • methods for applying the adhesive to the adherend include, for example, a roll coating method, a gravure printing method, a spin coating method, a wire bar coating method, an extrusion coating method, a direct gravure coating method, a reverse gravure coating method, and a die coating method.
  • a roll coating method a gravure printing method
  • a spin coating method a wire bar coating method
  • an extrusion coating method a direct gravure coating method
  • a reverse gravure coating method a die coating method.
  • die coating method examples include known methods such as a method, a spray method, and an inkjet method.
  • each layer It is also preferable not to have an adhesive layer between each layer of the laminated optical body.
  • the adhesion layer can be eliminated by applying the coating directly onto an adjacent layer that has already been formed.
  • the alignment direction of the liquid crystal compound changes continuously at the interface in order to reduce the difference in refractive index in all directions within the plane.
  • a retardation layer containing a liquid crystal compound is directly applied to a linear polarizer containing a liquid crystal compound and a dichroic substance, and the liquid crystal compound in the retardation layer is They can also be oriented so that they are continuous at the interface.
  • the laminated optical body consists of a large number of layers
  • the order of the steps for laminating them is not particularly limited and can be arbitrarily selected.
  • adjusting the stacking order so that the thickness of the transferred film is 10 ⁇ m or more will prevent wrinkles and cracks during transfer. can be suppressed from occurring.
  • the surface irregularities may be further amplified. Therefore, from the viewpoint of reducing the surface roughness Ra of the laminated optical body, it is preferable to stack the layers in the order of decreasing surface roughness Ra.
  • the order of lamination can be selected from the viewpoint of quality evaluation in the manufacturing process of the laminated optical body. For example, after layers other than the cholesteric liquid crystal layer are laminated and quality evaluation is performed using a transmission optical system, a cholesteric liquid crystal layer can be laminated and quality evaluation is performed using a reflective optical system. Furthermore, the order of lamination can be selected from the viewpoint of improving the manufacturing yield of the laminated optical body or reducing costs.
  • the second aspect of the optical film of the first embodiment of the present invention is not a cholesteric liquid crystal layer but a film that does not have selective reflection properties.
  • Various known optical elements can be used for the laminated optical body using this optical film, and each optical element is in accordance with the above description.
  • One form of a compound lens includes a lens and the optical film of the first embodiment of the present invention.
  • one form of a compound lens includes a lens and a laminated optical body including the optical film of the first embodiment of the present invention.
  • a half mirror may be formed on one side of the lens.
  • a convex lens or a concave lens can be used.
  • a biconvex lens, a plano-convex lens, or a convex meniscus lens can be used.
  • As the concave lens a biconcave lens, a plano-concave lens, or a concave meniscus lens can be used.
  • lenses used in virtual reality display devices include convex meniscus lenses and concave meniscus lenses in order to expand the viewing angle, and concave meniscus lenses are more preferred in that they can suppress chromatic aberration.
  • materials that are transparent to visible light such as glass, crystal, and plastic, can be used. Since the birefringence of the lens causes rainbow unevenness and light leakage, it is preferable to have a small birefringence, and a material with zero birefringence is more preferable.
  • one form of a virtual reality display device includes an image display panel that emits at least polarized light, and a compound lens that includes the optical film of the first embodiment of the present invention.
  • additional optical members such as a half mirror and a diopter adjustment lens may be included.
  • a known image display device can be used as the image display panel (image display device).
  • Examples include display devices in which self-luminous fine light emitters are arranged on a transparent substrate, such as organic electroluminescence display devices, LED (Light Emitting Diode) display devices, and micro LED display devices. These self-luminous display devices usually have a (circular) polarizing plate bonded to the display surface to prevent reflection on the display surface. Therefore, the emitted light is polarized.
  • a liquid crystal display device is exemplified as another image display device.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • the optical film of the first embodiment of the present invention has a curved surface shape of a non-developable surface with positive Gaussian curvature, such as a spherical surface, a paraboloid, an ellipsoid, and an aspheric surface.
  • Optical films with such curved shapes are produced by creating a flat optical film, pressing this optical film against a mold to form a curved shape, and finally using the molded optical film for the purpose. For example, if the optical element has a circular planar shape, it is formed by cutting it into the desired shape, such as a circle.
  • the molding method (molding method) of the first embodiment of the present invention for molding a flat optical film into such a curved optical film includes a step of heating the optical film or a mold (heating step), and a heating step of heating the optical film or the mold.
  • the method includes a step of pressing the optical film against a mold and deforming it along the shape of the mold (molding step), and a step of cutting the molded optical film (cutting step).
  • the molding method described below also includes molding of a laminated optical body containing the optical film of the first embodiment of the present invention.
  • a planar optical film that is formed into a curved shape is also referred to as a "formed film" for convenience.
  • Heating process process of heating the optical film
  • various known methods can be used. Examples include heating by contacting a heated solid, heating by contacting a heated liquid, heating by contacting a heated gas, heating by irradiating infrared rays, and heating by irradiating microwaves. Examples include heating. Among these, heating by irradiation with infrared rays is preferable because heating can be performed remotely immediately before molding. Note that in the heating step, the mold may be heated instead of the film to be formed. Heating of the mold in this case may also be performed by a known method.
  • the wavelength of infrared rays used for heating is not limited, but is preferably 1.0 to 30.0 ⁇ m, more preferably 1.5 to 5 ⁇ m.
  • an infrared light source there is a near-infrared lamp heater with a quartz tube containing a tungsten filament, and a wavelength control heater with a mechanism that multiplexes quartz tubes and cools the part between the quartz tubes with air. etc. are exemplified.
  • IR light source there is a near-infrared lamp heater with a quartz tube containing a tungsten filament, and a wavelength control heater with a mechanism that multiplexes quartz tubes and cools the part between the quartz tubes with air. etc.
  • a known method can be used to give a distribution (intensity distribution) to the amount of infrared rays irradiated.
  • Examples include a method of varying the arrangement density of the IR light sources, and a method of disposing a filter with a patterned transmittance for infrared light between the IR light source and the film to be formed.
  • Filters with patterned transmittance include filters with metal vapor-deposited on glass, filters with a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects infrared wavelengths, and dielectric multilayer films that selectively reflect infrared wavelengths.
  • Examples include a filter provided with an infrared ray and a filter coated with ink that absorbs infrared rays.
  • the temperature of the film to be formed may be controlled by the amount of infrared rays irradiated.
  • examples include a method of controlling by the irradiation time of infrared rays and a method of controlling by the illuminance of the irradiated infrared rays.
  • the temperature of the film to be formed can be monitored using, for example, a non-contact radiation thermometer, a thermocouple, etc., and the temperature can be adjusted to a desired temperature.
  • the mold may be heated instead of the film to be formed. Heating of the mold in this case may also be performed by a known method.
  • Forming process process of pressing the film to be formed against the mold and deforming it according to the shape of the mold
  • examples of methods for pressing the film to be molded against the mold and deforming it along the shape of the mold include, for example, when the mold has a concave surface, reducing the pressure in the molding space and applying pressure. Further, when the mold has a convex surface, it is also possible to use a method of pushing the mold.
  • a cutter, scissors, a cutting plotter, a laser cutter, or the like can be used to cut out the formed optical film into an arbitrary shape.
  • the optical film having a curved surface shape according to the first embodiment of the present invention is formed by molding a cholesteric liquid crystal layer or an optical film that does not have selective reflection into a curved shape.
  • a cholesteric liquid crystal layer basically has no phase difference (in-plane retardation).
  • the optical film that does not have selective reflection is preferably an optical film that is made of a low birefringence polymer resin and has a small retardation.
  • the in-plane retardation at a wavelength of 550 nm is It is an optical film of less than 11 nm.
  • the phase difference is an in-plane phase difference (a phase difference in an in-plane direction) unless otherwise specified. According to the studies of the present inventors, when such an optical film (film to be formed) is heated and formed into a curved surface shape, the amount and direction of stretching is partially different, and as a result, the surface This results in a phase difference within.
  • a case will be described in which a film to be formed F is pressed against a mold M having a spherical concave surface to be formed.
  • the optical film F after molding has different stretching states between the center portion and the outer edge portion (end portion). Specifically, in this case, at the center of the optical film F, the film is stretched both in the circumferential direction and in the diametrical direction.
  • the outer edge of the optical film F that is, the spherical mold M, there is almost no stretching in the circumferential direction, and only in the diametrical direction.
  • the optical film F is stretched uniformly over the entire surface at the center, but is stretched only in one direction in the diametrical direction at the outer edge.
  • Such non-uniformity in the amount of stretching increases from the center toward the outer edge.
  • the optical film is stretched isotropically at the center, but the stretching is anisotropic at the outer edges, that is, at the ends.
  • the anisotropy of stretching gradually increases from the center toward the ends.
  • a phase difference occurs when a flat optical film (film to be molded) is heated and pressed against a mold to be molded into a curved shape. can be suppressed.
  • the molding method of the first embodiment of the present invention as described above, the cholesteric liquid crystal layer having a curved surface shape or the film having a curved surface shape and having no selective reflection property is formed, and the entire surface is The optical film of the first embodiment of the present invention, which has a small retardation, that is, in-plane retardation, can be produced.
  • the molding method according to the first embodiment of the present invention includes a heating step of heating a planar optical film (film to be molded), pressing the heated film to be molded against a mold, and molding.
  • This process includes a molding step of shaping the optical film into a curved shape by deforming it along the curve, and a cutting step of cutting the molded optical film.
  • a first aspect of the forming method according to the first embodiment of the present invention is to heat the film to be formed by irradiating infrared rays in the heating step of such a forming method, and to control the in-plane distribution of the amount of infrared rays. will be established.
  • the first aspect of the forming method of the first embodiment of the present invention provides an in-plane distribution in the amount of heating of the film to be formed, that is, the temperature of the film to be formed after heating, in heating the film to be formed by infrared irradiation. .
  • a mold having a concave non-developable surface with a positive Gaussian curvature is used, and the main part of the film to be formed is
  • the amount of infrared rays irradiated to the film to be formed at the apex (bottom) of the concave surface is changed to the amount of infrared rays irradiated to the film to be formed at the edge of the concave surface, that is, the outer edge. the amount of infrared irradiation.
  • the temperature at the apex of the concave surface of the mold that is, the temperature at the center of the film to be molded after molding, is lowered by the temperature at the outer edge. (edges).
  • the main surface is the largest surface of a sheet-like object (film, plate-like object, layer), and usually both sides in the thickness direction.
  • the normal direction is a direction perpendicular to the main surface of the sheet-like object.
  • deformation or stretching of the film to be formed is usually easier at higher temperatures. That is, in the first aspect of the forming method according to the first embodiment of the present invention, most of the forming, that is, stretching, is done evenly in the plane direction by making the temperature of the center part of the film to be formed higher than the outer edge part. This is done in the central part that is being stretched. Therefore, most of the optical film after being formed into a curved shape can be stretched uniformly in the surface direction, and can be made into a region in which no retardation occurs. As a result, according to the first aspect of the molding method of the first embodiment of the present invention, it is possible to produce the optical film of the first embodiment of the present invention, which has a small retardation, that is, in-plane retardation, over the entire surface.
  • the temperature difference between the center and end portions of the film to be molded (mold), and ) may be set as appropriate depending on the forming material.
  • a method is exemplified in which, depending on the Tg (glass transition temperature) of the layer that mainly controls the stretching of the film to be formed, the temperature at the center is set to be Tg or higher, and the temperature at the ends is set to be lower than Tg. This makes it possible to more greatly deform the central portion, which is evenly stretched in the plane direction.
  • the change in the amount of infrared rays irradiated between the center part and the end part may be gradual or continuous. You can.
  • a known method can be used to differentiate the amount of infrared rays irradiated between the center portion and the end portions. Examples include a method of varying the density of the arrangement of the light sources described above, and a method of disposing a filter with a patterned transmittance for infrared light between the light source and the film to be formed.
  • a second aspect of the molding method according to the first embodiment of the present invention is that in molding an optical film having a heating step, a molding step, and a cutting step as described above, the surface of the mold in contact with the optical film (film to be molded) is , is a concave non-developable surface with a positive Gaussian curvature, and has an elliptical outer circumferential shape. Then, in the cutting process, the optical film is cut into an ellipse, and the major axis of the elliptical outer circumferential shape of the optical film cut out by cutting is set to be larger than 50% of the major axis of the elliptical outer circumferential shape of the mold. Make it smaller than 95%. Note that, in the present invention, the ellipse includes a circle as described above.
  • a larger planar film to be formed and a larger mold than the optical film having a curved surface shape to be produced are used for heating. Perform the process and molding process. Thereafter, in the cutting step, only the portion that is pressed against the central portion of the optical film, that is, the central portion of the mold, and is shaped or stretched is cut out. Therefore, in the second aspect of the molding method of the first embodiment of the present invention, most of the cut optical film molded into a curved shape is uniform in the surface direction without any retardation. The area is stretched to . As a result, also in the second aspect of the molding method of the first embodiment of the present invention, it is possible to produce an optical film of the present invention having a small retardation, that is, in-plane retardation, over the entire surface.
  • the major axis of the elliptical outer peripheral shape of the optical film cut out in the cutting step is set to be larger than 50% of the major axis of the elliptical outer peripheral shape of the mold. Make it smaller than 95%. If the major axis of the optical film to be cut out is less than 50% of the major axis of the outer peripheral shape of the mold, there will be a problem that the optical film will be wasted.
  • the long axis of the optical film to be cut out is 95% or more of the long axis of the outer circumferential shape of the mold, there will be many areas where the amount of stretching in the circumferential direction and the diametrical direction differs greatly, and the optical film will have a curved shape and be sufficiently aligned over the entire surface. An optical film with a small phase difference cannot be obtained.
  • the major axis of the elliptical outer peripheral shape of the optical film cut out in the cutting step is 60 to 90% of the major axis of the elliptical outer peripheral shape of the mold. is preferable, and 70 to 90% is more preferable.
  • a third aspect of the molding method of the first embodiment of the present invention is that in the molding of an optical film having the heating step, the molding step, and the cutting step as described above, in the heating step, the mold of the optical film (film to be molded) is In the forming process, immediately after the film to be formed contacts the mold, the region of the film to be formed in contact with the mold reaches a glass transition temperature Tg. The pressing of the film to be formed into the mold is controlled so that the pressure of the film to be formed is lower than that of the mold.
  • the mold has a concave surface
  • the film to be formed when pressing a flat optical film (film to be formed) onto the mold, the film to be formed will come into contact with the edges of the mold from its edges, and finally the center will touch the top of the concave surface. (bottom).
  • the temperature of the mold is lower than the temperature of the film to be formed which is heated for forming.
  • the third aspect of the molding method according to the first embodiment of the present invention is that, in the molding process, the central part remains in a state where the temperature is higher than Tg and is easy to stretch, and the region in contact with the mold is in a state where it is difficult to stretch.
  • the film to be formed is formed by pressing it against a mold.
  • the third aspect of the forming method according to the first embodiment of the present invention most of the forming, that is, stretching, is performed in the central part that is evenly stretched in the surface direction, and after being formed into a curved shape,
  • the optical film can be formed into a region that is uniformly stretched in the plane direction, with most of the region having no retardation.
  • the region of the film in contact with the mold becomes lower than the glass transition temperature Tg.
  • Various methods can be used to control the pressing of the formed film.
  • One example is a control method in which after heating the film to be formed in the heating process, the speed at which the film is pressed against the mold is adjusted so that the region in contact with the mold becomes lower than the glass transition temperature Tg. be done.
  • a fourth aspect of the molding method according to the first embodiment of the present invention includes a heating step of heating the mold, a molding step of pressing the heated mold against an optical film (film to be molded) and deforming it along the shape of the mold, and , which has a cutting step of cutting the optical film.
  • the mold has a convex non-developable surface with a positive Gaussian curvature, and in the molding process, the mold is placed at the center of the film to be molded. By pressing the convex apex of the film, the film to be formed is formed.
  • the cut shape of the optical film in the cutting step is an ellipse, and furthermore, in the molding step, the film to be formed is pressed against the mold while the position on the line of the ellipse that is the cut shape is restrained.
  • the fourth aspect of the molding method according to the first embodiment of the present invention is to press a heated mold onto the center of the optical film (film to be formed) and mold it into a curved shape. Molding is performed by first increasing the temperature of the part to make it easy to stretch, and as the pressing by the mold progresses, the high temperature region spreads toward the end. Therefore, in the fourth aspect of the forming method according to the first embodiment of the present invention, most of the forming, that is, drawing, is performed in the central part that is evenly drawn in the plane direction, and after being formed into a curved shape, The optical film can be formed into a region that is uniformly stretched in the plane direction, with most of the region having no retardation.
  • forming is performed by pressing a mold with the ends of the film to be formed restrained, thereby suppressing stretching near the ends where stretching has anisotropy and is likely to cause a phase difference, thereby making it more suitable.
  • Much of the shaping or stretching can be done in the center.
  • the method of restraining the end portion of the film to be formed there is no restriction on the method of restraining the end portion of the film to be formed, and various methods can be used.
  • a method in which the vicinity of the end of a film to be formed is adhered to a support base that supports a film to be formed by pressing a convex mold using a removable adhesive sheet;
  • Examples include a method of fixing the vicinity of the end of the film to be formed using a jig or the like to a support base that supports the film to be formed by pressing.
  • the optical film molding apparatus that performs the molding method of the first embodiment of the present invention is not limited, and molding apparatuses having various configurations can be used.
  • One form of the molding device consists of a box 1 with an opening on the top surface and a box 2 with an opening on the bottom surface, and the openings of box 1 and box 2 are connected to form a molding space.
  • a sealed molding space is formed by combining them directly or using other jigs.
  • a planar optical film to be molded film to be molded
  • a mold for molding this optical film are arranged.
  • a lens such as a concave lens is used as a mold and molded into a curved shape.
  • the optical film obtained may be attached to the mold as it is.
  • a heating means such as an IR light source for heating the film to be formed is arranged in the forming apparatus.
  • a plurality of heating means may be distributed and arranged. The heating means may be placed inside the molding space, or may be placed outside the molding space and irradiates the film to be molded with heat rays such as infrared rays through a transparent window.
  • the film to be formed is arranged as a partition so as to divide the forming space consisting of box 1 and box 2 into two spaces. Further, the mold is placed in the box 1 below the film to be molded. In this state, the insides of boxes 1 and 2 are reduced to a predetermined pressure, the film to be formed is heated, and then the pressure inside box 2 is increased (lower the degree of vacuum) to mold the mold. Press the film to be formed.
  • the cholesteric liquid crystal layer (optically functional layer) of the second embodiment of the present invention is an optically functional layer containing a liquid crystal compound,
  • the cholesteric liquid crystal layer has a retardation region in which the retardation increases from the center to the outside, In the retardation region, it is a cholesteric liquid crystal layer in which the direction of the slow axis at one point in the retardation region is orthogonal to the direction from the center to the one point.
  • an optical laminate according to a second embodiment of the present invention is an optical laminate having a plurality of the cholesteric liquid crystal layers described above.
  • the cholesteric liquid crystal layer and optical laminate of the second embodiment of the present invention may be used alone, or may be laminated with other functional layers such as a support and an alignment film to form an optical film. good.
  • the cholesteric liquid crystal phase exhibits selective reflection properties at specific wavelengths.
  • the helical pitch P is one pitch of the helical structure of the cholesteric liquid crystal phase (the period of the helix), in other words, it is the number of turns of the helix, that is, the number of turns of the helical structure of the cholesteric liquid crystal phase.
  • This is the length in the helical axis direction in which the director of the liquid crystal compound (in the case of a rod-shaped liquid crystal, the long axis direction) rotates 360 degrees.
  • the helical periodic pitch that is, the pitch P, is equal to the length of two bright lines and two dark lines in the thickness direction, that is, the length of two dark lines and two bright lines in the thickness direction.
  • the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase depends on the type of chiral agent used together with the liquid crystal compound and the concentration of the chiral agent added when forming the cholesteric liquid crystal layer. Therefore, by adjusting these, a desired helical pitch can be obtained. Regarding pitch adjustment, please refer to Fujifilm Research Report No. 50 (2005) p. A detailed description is given in 60-63. For measuring the helical sense and pitch, use the method described in "Introduction to Liquid Crystal Chemistry Experiments," edited by the Japan Liquid Crystal Society, published by Sigma Publishing, 2007, p. 46, and "Liquid Crystal Handbook," Liquid Crystal Handbook Editorial Committee, Maruzen, p. 196. be able to.
  • the cholesteric liquid crystal phase exhibits selective reflection property for either left or right circularly polarized light at a specific wavelength. Whether the reflected light is right-handed circularly polarized light or left-handed circularly polarized light depends on the twist direction (sense) of the helix of the cholesteric liquid crystal phase. Selective reflection of circularly polarized light by the cholesteric liquid crystal phase reflects right-handed circularly polarized light when the helical twist direction of the cholesteric liquid crystal layer is to the right, and reflects left-handed circularly polarized light when the helical twist direction of the cholesteric liquid crystal layer is to the left.
  • the twist direction of the helix in the cholesteric liquid crystal phase can be confirmed by making right-handed circularly polarized light and/or left-handed circularly polarized light incident on the cholesteric liquid crystal layer.
  • the direction of rotation of the cholesteric liquid crystal phase can be controlled by the type of liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer and/or the type of chiral agent added.
  • a cholesteric liquid crystal layer is a layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase in which a liquid crystal compound is cholesterically aligned in a spiral shape.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a selective reflection center wavelength determined by the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase, reflects light in a wavelength range including the selective reflection center wavelength, and transmits light in other wavelength ranges.
  • a typical cholesteric liquid crystal layer has no in-plane refractive index difference and has approximately 0 in-plane retardation.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a region (retardation region) in which the refractive index nx in the in-plane slow axis direction and the refractive index ny in the fast axis direction satisfy nx>ny.
  • the cholesteric liquid crystal layer exhibits frontal retardation (in-plane retardation).
  • the cholesteric liquid crystal layer has a retardation that increases from the center to the outside in this retardation region, and the direction of the slow axis at one point within the retardation region and the direction from the center to this one point. It has a configuration in which the heading direction is orthogonal.
  • FIG. 7 conceptually shows an example of such a cholesteric liquid crystal layer.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 is formed on the alignment film 124 formed on the support 120.
  • the support body 120 side is also referred to as the lower side, and the cholesteric liquid crystal layer 126 side is also referred to as the upper side. Therefore, in the support 120, the side facing the cholesteric liquid crystal layer 126 is also called the top surface, and the opposite side is also called the bottom surface.
  • the surface on the support body 120 side is also referred to as a lower surface, and the opposite side is also referred to as an upper surface.
  • the support body 120 supports the cholesteric liquid crystal layer when forming the cholesteric liquid crystal layer 126.
  • the support 120 is a temporary support
  • various temporary supports used when producing a cholesteric liquid crystal layer are exemplified.
  • the temporary support include film-like members made of glass, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl chloride, acrylic, polyolefin, and the like.
  • TAC triacetyl cellulose
  • PET polyethylene terephthalate
  • polycarbonate polyvinyl chloride
  • acrylic polyolefin
  • a multilayer support having a plurality of layers made of these materials may be used.
  • the alignment film 124 is formed on the surface (upper surface) of the support 120.
  • the alignment film 124 is an alignment film for aligning the liquid crystal compound 132 to a predetermined alignment state when forming the cholesteric liquid crystal layer 126.
  • alignment films can be used as the alignment film 124.
  • rubbed films made of organic compounds such as polymers, obliquely deposited films of inorganic compounds, films with microgrooves, and Langmuir films of organic compounds such as ⁇ -tricosanoic acid, dioctadecylmethylammonium chloride, and methyl stearate.
  • examples include a film in which LB (Langmuir-Blodgett) films are accumulated by the Blodgett method, and a photo-alignment film formed by emitting polarized or non-polarized light onto a photo-alignable material.
  • the alignment film 124 may be formed by a known method depending on the material for forming the alignment film.
  • an alignment film formed by rubbing can be formed by rubbing the surface of a polymer layer several times in a fixed direction with paper or cloth.
  • Materials used for the alignment film include polyimide, polyvinyl alcohol, polymers having polymerizable groups described in JP-A-9-152509, JP-A-2005-97377, JP-A-2005-99228, and Materials used for forming alignment films and the like described in JP-A No. 2005-128503 are preferred.
  • the support body 120 may be made to act as an alignment film by subjecting the support body 120 to treatments such as rubbing treatment and laser processing.
  • a so-called photo-alignment film which is obtained by irradiating a photo-alignable material with polarized or non-polarized light to form the alignment film 124, is also suitably used. That is, as the alignment film 124, a photo-alignment film formed by applying a photo-alignment material on the support 120 is suitably used. Polarized light irradiation can be performed perpendicularly or obliquely to the photo-alignment film, and unpolarized light can be irradiated obliquely to the photo-alignment film.
  • Examples of the photo-alignment material used in the alignment film that can be used in the present invention include those disclosed in JP-A-2006-285197, JP-A 2007-76839, JP-A 2007-138138, and JP-A 2007-94071. , JP 2007-121721, JP 2007-140465, JP 2007-156439, JP 2007-133184, JP 2009-109831, JP 3883848, and JP 4151746 Azo compounds described in JP-A No. 2002-229039, aromatic ester compounds described in JP-A No. 2002-265541 and JP-A No.
  • JP-A-2013 Preferable examples include photodimerizable compounds described in JP-A-177561 and JP-A-2014-12823, particularly cinnamate compounds, chalcone compounds, and coumarin compounds.
  • azo compounds, photocrosslinkable polyimides, photocrosslinkable polyamides, photocrosslinkable polyesters, cinnamate compounds, and chalcone compounds are preferably used.
  • the thickness of the alignment film 124 is preferably 0.01 to 5 ⁇ m, more preferably 0.05 to 2 ⁇ m.
  • the support and the alignment film may be temporary supports that are peeled off and removed.
  • the temporary support is peeled off and removed, so that the retardation of the temporary support changes the degree of polarization of transmitted light and reflected light. This is preferable because it can eliminate the adverse effects that may occur.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 is formed on the surface (upper surface) of the alignment film 124.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 is formed by two rotations (720° rotation) of the twisted orientation of the liquid crystal compound 132 in the cholesteric liquid crystal phase. ) is shown conceptually. That is, FIG. 7 shows only two pitches of the helical structure in the cholesteric liquid crystal phase.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 is similar to a cholesteric liquid crystal layer formed by fixing a normal cholesteric liquid crystal phase, in which the liquid crystal compound 132 is formed by spirally stacking the liquid crystal compound 132 in a helical manner along the helical axis in the thickness direction.
  • a structure in which the liquid crystal compounds 132 spirally swirling are stacked for one pitch or more, with a spiral period of one pitch being a structure in which the liquid crystal compounds 132 are stacked after one rotation (360° rotation) in a spiral shape. has.
  • a cholesteric liquid crystal phase (cholesteric liquid crystal layer) is one in which helical structures are stacked at one pitch or more.
  • the cholesteric liquid crystal layer exhibits the above-mentioned reflectivity with wavelength selectivity by laminating one or more pitches of helical structures made of the liquid crystal compound 132. Therefore, in the present invention, even if the liquid crystal compound 132 is a layer having a helical structure in which the liquid crystal compound 132 is spirally turned and stacked along the helical axis in the thickness direction, a layer with a helical period of less than one pitch is , not a cholesteric liquid crystal layer.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 is formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase. That is, the cholesteric liquid crystal layer 126 is a layer in which the liquid crystal compound 132 (liquid crystal material) is cholesterically aligned. As is well known, a cholesteric liquid layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase has wavelength selective reflection properties. As described above, the selective reflection wavelength range of the cholesteric liquid crystal layer depends on the length of one spiral pitch in the thickness direction (pitch P shown in FIG. 7).
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 has a region (retardation region) in which the in-plane refractive index nx in the slow axis direction and the refractive index ny in the fast axis direction satisfy nx>ny.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a retardation that increases from the center to the outside in this retardation region, and the direction of the slow axis at one point within the retardation region and the direction from the center to this one point. It has a configuration in which the heading direction is orthogonal.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 has a structure in which the angle formed by the molecular axes of adjacent liquid crystal compounds 132 gradually changes when the alignment of the liquid crystal compounds 132 is viewed from the helical axis direction, as shown in FIG. .
  • the existence probability of the liquid crystal compound 132 when the arrangement of the liquid crystal compound 132 is viewed from the helical axis direction is different.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 has a configuration in which the in-plane refractive index nx in the slow axis direction and the refractive index ny in the fast axis direction satisfy nx>ny.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 is constructed in such a way that, as shown in FIG. Having such a configuration is also referred to as having a refractive index ellipsoid.
  • the cholesteric liquid crystal layer includes a blue light reflecting layer having a reflectance of at least 40% at a wavelength of 450 nm, a green light reflecting layer having a reflectance of at least 40% at a wavelength of 530 nm, and a reflectance at a wavelength of 630 nm. is preferably 40% or more. That is, in an optical laminate having a plurality of cholesteric liquid crystal layers, the selective reflection center wavelengths of the respective cholesteric liquid crystal layers may be different from each other. Such a configuration is preferable because it can exhibit high reflection characteristics over a wide wavelength range in the visible region.
  • the above-mentioned reflectance is the reflectance when unpolarized light is incident on the reflective circular polarizer at each wavelength.
  • Some image display devices have emission peaks in the respective wavelength ranges of blue light, green light, and red light.
  • a liquid crystal display device with a backlight containing quantum dots a liquid crystal display device with a backlight equipped with LEDs that emit blue, green, and red light
  • an organic EL display device, a micro LED display device, etc. green light, and red light have emission peaks with relatively narrow full widths at half maximum in the respective wavelength ranges. It is preferable that the full width at half maximum of the emission peak of each color is narrow because color reproducibility can be improved.
  • the reflective circular polarizer (cholesteric liquid crystal layer) preferably has a reflective band selectively in a wavelength range corresponding to the emission peak of the image display device.
  • the blue light reflective layer, green light reflective layer, and red light reflective layer formed by immobilizing the cholesteric liquid crystal phase have a pitch gradient layer in which the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase is continuously changed in the thickness direction. It's okay.
  • a green light reflective layer and a red light reflective layer can be continuously produced.
  • the reflection wavelength range as a reflective circular polarizer may shift to the shorter wavelength side. It is preferable that the reflection wavelength range is selected in advance assuming a wavelength shift.
  • the film is stretched by stretching, molding, etc., and the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase becomes small. Therefore, it is preferable to set the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase to a large value in advance.
  • the reflective circular polarizer preferably has an infrared light reflective layer having a reflectance of 40% or more at a wavelength of 800 nm.
  • an appropriate reflection wavelength range may be selected at each location within the plane according to the wavelength shift due to stretching. That is, within the plane, there may be regions with different reflection wavelength ranges. Further, assuming that the stretching ratio is different at each location within the plane, it is preferable to set the reflection wavelength range wider than the necessary wavelength range in advance.
  • the cholesteric liquid crystal layers such as a blue light reflective layer, a green light reflective layer, and a red light reflective layer, are laminated in this order. It is preferable that Further, in the case where a retardation layer is included in addition to the plurality of cholesteric liquid crystal layers, it is preferable that the blue light reflecting layer is provided on the opposite side of the retardation layer that converts circularly polarized light into linearly polarized light. With this arrangement, light rays will pass through the blue light reflective layer, the green reflective layer, and the red light reflective layer in this order. The present inventors estimate that in this case, the degree of polarization of the reflected light and the degree of polarization of the transmitted light can be increased because it becomes less susceptible to the influence of Rth of each layer, especially at the time of oblique incidence.
  • a first cholesteric liquid crystal layer formed using a rod-shaped liquid crystal compound and a second cholesteric liquid crystal layer formed using a discotic liquid crystal compound are alternately formed. It is also preferable that the layers be laminated.
  • the first cholesteric liquid crystal layer is a light reflecting layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase containing a rod-like liquid crystal compound
  • the second cholesteric liquid crystal layer is a light reflecting layer formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase containing a discotic liquid crystal compound. It is preferable that the first cholesteric liquid crystal layer and the second cholesteric liquid crystal layer are arranged alternately.
  • the cholesteric liquid crystal phase containing the rod-like liquid crystal compound has a positive Rth
  • the cholesteric liquid crystal phase containing the discotic liquid crystal compound has a negative Rth, so their Rths cancel each other out, This is preferable because the degree of polarization of reflected light and transmitted light can be increased even for incident light from an oblique direction.
  • the selective reflection center wavelengths of the first cholesteric liquid crystal layer and the second cholesteric liquid crystal layer may be substantially the same or may be different.
  • a blue light reflecting layer consisting of a cholesteric liquid crystal phase containing a discotic liquid crystal compound, a red light reflecting layer consisting of a cholesteric liquid crystal phase containing a rod-shaped liquid crystal compound, and a rod-shaped liquid crystal compound. It is preferable that the blue light reflecting layer is provided on the opposite side of the retardation layer that converts circularly polarized light into linearly polarized light. Further, from the viewpoint of visibility, it is preferable that the order of the reflective layers is green, red, and blue from the display side.
  • the type of liquid crystal is disk-shaped, rod-shaped, disk-shaped, or disk-shaped, rod-shaped, or rod-shaped from the display side.
  • the order of the reflective layer (cholesteric liquid crystal layer) and the type of liquid crystal are merely examples, and the structure is not limited to these.
  • the thickness of the optically functional layer may be set as appropriate depending on the material for forming the cholesteric liquid crystal layer, etc., so that the necessary light reflectance can be obtained, but from the viewpoint of thinning. Therefore, it is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 20 ⁇ m or less.
  • the cholesteric liquid crystal layer can be formed by fixing a cholesteric liquid crystal phase in a layered manner.
  • the structure in which the cholesteric liquid crystal phase is fixed may be any structure that maintains the orientation of the liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal phase.
  • the structure in which the polymerizable liquid crystal compound is oriented in the cholesteric liquid crystal phase and then is polymerized and cured by ultraviolet irradiation, heating, etc. to form a layer with no fluidity, and at the same time changes to a state in which the orientation form does not change due to external fields or external forces.
  • the polymerizable liquid crystal compound may have a high molecular weight through a curing reaction and lose its liquid crystallinity.
  • An example of a material used to form a cholesteric liquid crystal layer with a fixed cholesteric liquid crystal phase is a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound.
  • the liquid crystal compound is a polymerizable liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition used to form the cholesteric liquid crystal layer may further contain a surfactant and a chiral agent.
  • the polymerizable liquid crystal compound may be a rod-like liquid crystal compound or a discotic liquid crystal compound.
  • An example of a rod-shaped polymerizable liquid crystal compound that forms a cholesteric liquid crystal phase is a rod-shaped nematic liquid crystal compound.
  • Rod-shaped nematic liquid crystal compounds include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, and alkoxy-substituted phenylpyrimidines.
  • phenyldioxanes phenyldioxanes, tolans, alkenylcyclohexylbenzonitrile, and the like are preferably used. Not only low-molecular liquid crystal compounds but also high-molecular liquid crystal compounds can be used.
  • a polymerizable liquid crystal compound can be obtained by introducing a polymerizable group into a liquid crystal compound.
  • the polymerizable group include an unsaturated polymerizable group, an epoxy group, and an aziridinyl group, with an unsaturated polymerizable group being preferred and an ethylenically unsaturated polymerizable group being more preferred.
  • the polymerizable group can be introduced into the molecules of the liquid crystal compound by various methods.
  • the number of polymerizable groups that the polymerizable liquid crystal compound has is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3.
  • Examples of polymerizable liquid crystal compounds include Makromol. Chem. , vol. 190, p. 2255 (1989), Advanced Materials vol. 5, p. 107 (1993), US Pat.
  • cyclic organopolysiloxane compounds having a cholesteric phase as disclosed in JP-A-57-165480 can be used.
  • the above-mentioned polymeric liquid crystal compounds include polymers with mesogenic groups introduced into the main chain, side chains, or both the main chain and side chains, and cholesteric polymers with cholesteryl groups introduced into the side chains.
  • Liquid crystals, liquid crystalline polymers as disclosed in JP-A-9-133810, liquid-crystalline polymers as disclosed in JP-A-11-293252, and the like can be used.
  • discotic liquid crystal compound for example, those described in JP-A No. 2007-108732 and JP-A No. 2010-244038 can be preferably used.
  • the amount of the polymerizable liquid crystal compound added in the liquid crystal composition is preferably 75 to 99.9% by mass, and 80 to 99.9% by mass, based on the solid mass (mass excluding solvent) of the liquid crystal composition. It is more preferably 85 to 90% by mass, and even more preferably 85 to 90% by mass.
  • the liquid crystal composition used when forming the cholesteric liquid crystal layer may contain a surfactant.
  • the surfactant is preferably a compound that can function as an alignment control agent that stably or rapidly contributes to the alignment of the cholesteric liquid crystal phase.
  • examples of the surfactant include silicone surfactants and fluorosurfactants, with fluorosurfactants being preferred.
  • surfactants include compounds described in paragraphs [0082] to [0090] of JP2014-119605A and compounds described in paragraphs [0031] to [0034] of JP2012-203237A. , compounds exemplified in paragraphs [0092] and [0093] of JP-A No. 2005-99248, paragraphs [0076] to [0078] and paragraphs [0082] to [0085] of JP-A No. 2002-129162. Examples include the compounds exemplified therein, as well as the fluorine (meth)acrylate polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP-A No. 2007-272185. Note that the surfactants may be used alone or in combination of two or more. As the fluorine-based surfactant, compounds described in paragraphs [0082] to [0090] of JP-A No. 2014-119605 are preferred.
  • the amount of surfactant added in the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, and 0.02 to 1% by mass based on the total mass of the liquid crystal compound. is even more preferable.
  • a chiral agent has a function of inducing a helical structure of a cholesteric liquid crystal phase.
  • the chiral agent may be selected depending on the purpose because the helical twist direction or helical periodic pitch induced by the compound differs depending on the compound.
  • There are no restrictions on the chiral agent and known compounds (for example, Liquid Crystal Device Handbook, Chapter 3, Section 4-3, Chiral Agents for TN (twisted nematic), STN (Super Twisted Nematic), p. 199, Japan Society for the Promotion of Science, Vol. 142 Committee, 1989), isosorbide, isomannide derivatives, etc. can be used.
  • a chiral agent generally contains an asymmetric carbon atom, but an axially asymmetric compound or a planar asymmetric compound that does not contain an asymmetric carbon atom can also be used as a chiral agent.
  • Examples of axially asymmetric compounds or planar asymmetric compounds include binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof.
  • the chiral agent may have a polymerizable group. When both the chiral agent and the liquid crystal compound have a polymerizable group, a polymerization reaction between the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound results in a repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and a repeating unit derived from the chiral agent.
  • the polymerizable group possessed by the polymerizable chiral agent is preferably the same type of group as the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound. Therefore, the polymerizable group of the chiral agent is preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group. More preferred. Moreover, a liquid crystal compound may be sufficient as a chiral agent.
  • the chiral agent has a photoisomerizable group
  • a pattern with a desired reflection wavelength corresponding to the emission wavelength can be formed by emitting actinic rays or the like from a photomask after coating and orientation.
  • the photoisomerizable group is preferably an isomerization site of a compound exhibiting photochromic properties, an azo group, an azoxy group, or a cinnamoyl group. Specific compounds include JP-A No.
  • JP-A 2002-80478, JP-A 2002-80851, JP-A 2002-179668, JP-A 2002-179669, JP-A 2002-179670, JP-A 2002-2002- Compounds described in JP 179681, JP 2002-179682, JP 2002-338575, JP 2002-338668, JP 2003-313189, JP 2003-313292, etc. can be used.
  • the content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 200 mol%, more preferably 1 to 30 mol%, based on the molar amount of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, it preferably contains a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator used is preferably a photopolymerization initiator that can initiate the polymerization reaction by UV radiation.
  • photopolymerization initiators include ⁇ -carbonyl compounds (described in U.S. Pat. No. 2,367,661 and U.S. Pat. No. 2,367,670), acyloin ether (described in U.S. Pat. No. 2,448,828), and ⁇ -hydrocarbons. Substituted aromatic acyloin compounds (described in U.S. Pat. No.
  • the polymerization initiator is preferably a dichroic radical polymerization initiator.
  • a dichroic radical polymerization initiator refers to a photopolymerization initiator that has absorption selectivity for light in a specific polarization direction and is excited by the polarization to generate free radicals. That is, a dichroic radical polymerization initiator is a polymerization initiator that has different absorption selectivity for light in a specific polarization direction and light in a polarization direction perpendicular to the specific polarization direction. Details and specific examples thereof are described in the WO2003/054111 pamphlet. Specific examples of dichroic radical polymerization initiators include polymerization initiators of the following chemical formula. Furthermore, as the dichroic radical polymerization initiator, the polymerization initiators described in paragraphs [0046] to [0097] of Japanese Translation of PCT Publication No. 2016-535863 can be used.
  • the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 12% by mass, based on the content of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition may optionally contain a crosslinking agent in order to improve film strength and durability after curing.
  • a crosslinking agent those that are cured by ultraviolet rays, heat, moisture, etc. can be suitably used.
  • the crosslinking agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, such as polyfunctional acrylate compounds such as trimethylolpropane tri(meth)acrylate and pentaerythritol tri(meth)acrylate; glycidyl (meth)acrylate and epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether; aziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris[3-(1-aziridinyl)propionate] and 4,4-bis(ethyleneiminocarbonylamino)diphenylmethane; Isocyanate compounds such as methylene diisocyanate and biuret-type isocyanate; polyoxazoline compounds having an oxazoline group in the side chain; and alkoxysilane compounds such as vinyltrimethoxysilane and N-(2-aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane, etc.
  • polyfunctional acrylate compounds such as
  • the content of the crosslinking agent is preferably 3 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, based on the solid mass of the liquid crystal composition. If the content of the crosslinking agent is within the above range, the effect of improving crosslinking density is likely to be obtained, and the stability of the cholesteric liquid crystal phase is further improved.
  • liquid crystal composition if necessary, polymerization inhibitors, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, coloring materials, metal oxide fine particles, etc. may be added within a range that does not deteriorate optical performance, etc. It can be added with.
  • the liquid crystal composition is preferably used as a liquid when forming the cholesteric liquid crystal layer.
  • the liquid crystal composition may contain a solvent.
  • the solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but organic solvents are preferred.
  • the organic solvent is not limited and can be appropriately selected depending on the purpose, such as ketones, alkyl halides, amides, sulfoxides, heterocyclic compounds, hydrocarbons, esters, and ethers. Examples include. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, ketones are preferred in consideration of the burden on the environment.
  • a liquid crystal composition is applied to the formation surface of the cholesteric liquid crystal layer to orient the liquid crystal compound to a cholesteric liquid crystal phase state, and then the liquid crystal compound is cured to form a cholesteric liquid crystal layer.
  • a liquid crystal composition is applied to the alignment film 124 to align the liquid crystal compound to a cholesteric liquid crystal phase, and then the liquid crystal compound is cured. It is preferable to form a cholesteric liquid crystal layer 126 having a fixed cholesteric liquid crystal phase.
  • all known methods capable of uniformly applying a liquid to a sheet-like material can be used, such as printing methods such as inkjet and scroll printing, and spin coating, bar coating, and spray coating.
  • the applied liquid crystal composition is dried and/or heated as necessary, and then cured to form a cholesteric liquid crystal layer.
  • the liquid crystal compound in the liquid crystal composition may be oriented into a cholesteric liquid crystal phase.
  • the heating temperature is preferably 200°C or lower, more preferably 130°C or lower.
  • the aligned liquid crystal compound is further polymerized, if necessary.
  • the polymerization may be thermal polymerization or photopolymerization by light emission, but photopolymerization is preferred. It is preferable to use ultraviolet light for light emission.
  • the output energy is preferably 20 mJ/cm 2 to 50 J/cm 2 , more preferably 50 to 1500 mJ/cm 2 .
  • light emission may be performed under heated conditions or under a nitrogen atmosphere.
  • the wavelength of the emitted ultraviolet rays is preferably 250 to 430 nm.
  • liquid crystal elastomer In the present invention, a liquid crystal elastomer may be used for the cholesteric liquid crystal layer.
  • Liquid crystal elastomer is a hybrid material of liquid crystal and elastomer. For example, it has a structure in which liquid crystalline rigid mesogenic groups are introduced into a flexible polymer network with rubber elasticity. Therefore, it has the characteristics of having flexible mechanical properties and elasticity. Furthermore, since the alignment state of the liquid crystal and the macroscopic shape of the system are strongly correlated, when the alignment state of the liquid crystal changes due to temperature, electric field, etc., it has the characteristic of causing macroscopic deformation in accordance with the change in the degree of orientation.
  • the sample contracts in one direction of the director, and the amount of contraction increases as the temperature increases, that is, the degree of orientation of the liquid crystal increases. It increases as it decreases.
  • the deformation is thermoreversible, and when the temperature is lowered to the nematic phase, it returns to its original shape.
  • the cholesteric liquid crystal layer 126 has a refractive index ellipsoid in which the angle formed by the molecular axes of adjacent liquid crystal compounds 132 gradually changes when the alignment of the liquid crystal compounds 132 is viewed from the helical axis direction.
  • the refractive index ellipsoid will be explained using FIGS. 9 and 10.
  • FIG. 9 is a view of a part (1/4 pitch) of a plurality of liquid crystal compounds twisted and oriented along the helical axis, as viewed from the helical axis direction (z direction)
  • FIG. 10 is a view from the helical axis direction.
  • FIG. 3 is a diagram conceptually showing the existence probability of a liquid crystal compound when viewed.
  • FIG. 9 shows, as an example, a case where the liquid crystal compound is a rod-like liquid crystal compound, and the long axis of the rod-like liquid crystal compound is the molecular axis.
  • the molecular axis is the disc plane direction of the discotic liquid crystal compound when viewed from the helical axis direction.
  • the liquid crystal compound whose molecular axis is parallel to the y direction is C1
  • the liquid crystal compound whose molecular axis is parallel to the x direction is C7
  • the liquid crystal compound between C1 and C7 is changed from the liquid crystal compound C1 side to the liquid crystal compound C7. C2 to C6 towards the side.
  • the liquid crystal compounds C1 to C7 are twisted and oriented along the helical axis, and are rotated by 90° between the liquid crystal compound C1 and the liquid crystal compound C7. If the length between the liquid crystal compounds in which the angle of the twistedly oriented liquid crystal compounds changes by 360 degrees is one pitch ("P" in FIG. 7), then the helical axis direction from liquid crystal compound C1 to liquid crystal compound C7 (in FIG. 9) The length in the direction perpendicular to the paper surface is 1/4 pitch.
  • the angles formed by the molecular axes of adjacent liquid crystal compounds as seen from the z direction are different.
  • the angle ⁇ 1 between the liquid crystal compound C1 and the liquid crystal compound C2 is larger than the angle ⁇ 2 between the liquid crystal compound C2 and the liquid crystal compound C3
  • the angle between the liquid crystal compound C2 and the liquid crystal compound C3 is larger than the angle ⁇ 2 between the liquid crystal compound C2 and the liquid crystal compound C3.
  • ⁇ 2 is larger than the angle ⁇ 3 formed between liquid crystal compound C3 and liquid crystal compound C4, and the angle ⁇ 3 formed between crystal compound C3 and liquid crystal compound C4 is larger than the angle ⁇ 4 formed between liquid crystal compound C4 and liquid crystal compound C5 .
  • the angle ⁇ 4 between liquid crystal compound C4 and liquid crystal compound C5 is larger than the angle ⁇ 5 between liquid crystal compound C5 and liquid crystal compound C6, and the angle ⁇ 5 between liquid crystal compound C5 and liquid crystal compound C6 is It is larger than the angle ⁇ 6 between the liquid crystal compound C6 and the liquid crystal compound C7, and the angle ⁇ 6 between the liquid crystal compound C6 and the liquid crystal compound C7 is the smallest.
  • the liquid crystal compounds C1 to C7 are twisted and oriented such that the angle formed by the molecular axes of adjacent liquid crystal compounds decreases from the liquid crystal compound C1 side toward the liquid crystal compound C7 side.
  • the spacing between liquid crystal compounds (the spacing in the thickness direction) is approximately constant, within the 1/4 pitch from liquid crystal compound C1 to liquid crystal compound C7, the direction moves from the liquid crystal compound C1 side to the liquid crystal compound C7 side. Accordingly, the rotation angle per unit length is reduced.
  • the configuration in which the rotation angle per unit length changes within the 1/4 pitch is repeated in this way, and the liquid crystal compound is twisted and oriented.
  • the rotation angle per unit length is constant, so the angle formed by the molecular axes of adjacent liquid crystal compounds is constant, so the probability of existence of a liquid crystal compound viewed from the helical axis direction is the same in any direction. Become. Therefore, in this case, the cholesteric liquid crystal layer does not have refractive index anisotropy (isotropy) in the in-plane direction.
  • the rotation angle per unit length decreases from the liquid crystal compound C1 side to the liquid crystal compound C7 side.
  • the existence probability of a liquid crystal compound viewed from the helical axis direction is higher in the x direction than in the y direction, as conceptually shown in FIG. Since the existence probability of the liquid crystal compound is different in the x direction and the y direction, the refractive index becomes different in the x direction and the y direction, resulting in refractive index anisotropy. In other words, refractive index anisotropy occurs in a plane perpendicular to the helical axis.
  • the refractive index nx in the x direction, where the probability of existence of a liquid crystal compound is high, is higher than the refractive index ny in the y direction, where the probability of existence of a liquid crystal compound is low. Therefore, the refractive index nx and the refractive index ny satisfy nx>ny.
  • the x direction, in which the probability of the presence of a liquid crystal compound is high, is the in-plane slow axis direction of the cholesteric liquid crystal layer 126
  • the y direction, in which the probability of the presence of a liquid crystal compound is low is the in-plane fast axis direction of the cholesteric liquid crystal layer 126.
  • a configuration in which the rotation angle per unit length changes within 1/4 pitch is achieved by coating a composition that will become a cholesteric liquid crystal layer. Later, it can be formed by irradiating the cholesteric liquid crystal phase (composition layer) with polarized light in a direction perpendicular to the helical axis.
  • Polarized light irradiation can distort the cholesteric liquid crystal phase and generate in-plane retardation. That is, refractive index nx>refractive index ny can be satisfied.
  • the molecular axis is within the 1/4 pitch from the liquid crystal compound whose molecular axis is parallel to the polarization direction to the liquid crystal compound whose molecular axis is orthogonal to the polarization direction.
  • the angle formed by the molecular axes of adjacent liquid crystal compounds decreases from the liquid crystal compound side parallel to the polarization direction to the liquid crystal compound side perpendicular to the polarization direction.
  • the cholesteric liquid crystal layer can have a refractive index ellipsoid.
  • This polarized light irradiation may be performed at the same time as the immobilization of the cholesteric liquid crystal phase, or polarized light irradiation may be performed first and then further immobilization may be performed with non-polarized light irradiation, or fixation may be performed first with non-polarized light irradiation and then Photoalignment may be performed by polarized light irradiation.
  • the polarized light irradiation is preferably performed under an inert gas atmosphere with an oxygen concentration of 0.5% or less.
  • the irradiation energy is preferably 20 mJ/cm 2 to 10 J/cm 2 , more preferably 100 to 800 mJ/cm 2 .
  • the illuminance is preferably 20 to 1000 mW/cm 2 , more preferably 50 to 500 mW/cm 2 , and even more preferably 100 to 350 mW/cm 2 .
  • a liquid crystal compound having an ethylenically unsaturated group as a reactive group is preferred.
  • a method for generating in-plane retardation by distorting the cholesteric liquid crystal phase by irradiation with polarized light there is a method using a dichroic liquid crystal polymerization initiator (WO03/054111A1), or a method using a dichroic liquid crystal polymerization initiator (WO03/054111A1), or A method using a rod-shaped liquid crystal compound having an orienting functional group (Japanese Patent Application Laid-open No. 2002-6138) is exemplified.
  • the irradiated light may be ultraviolet light, visible light, or infrared light. That is, the light that can polymerize the liquid crystal compound may be appropriately selected depending on the liquid crystal compound, polymerization initiator, etc. contained in the coating film.
  • a dichroic radical polymerization initiator as a polymerization initiator, when a composition layer is irradiated with polarized light, polymerization of a liquid crystal compound having a molecular axis in a direction that coincides with the polarization direction can proceed more suitably. I can do it.
  • the in-plane slow axis direction, fast axis direction, refractive index nx, and refractive index ny are determined using the spectroscopic ellipsometry instrument J. A. It can be measured using M-2000UI manufactured by Woollam.
  • the refractive index nx and the refractive index ny can be determined from the measured value of the phase difference ⁇ n ⁇ d using the actual measured values of the average birefringence n ave and the thickness d.
  • ⁇ n nx ⁇ ny
  • average refractive index n ave (nx+ny)/2. Since the average refractive index of liquid crystal is generally about 1.5, nx and ny can also be determined using this value.
  • the selective reflection center wavelength in the cholesteric liquid crystal layer Let the measurement wavelength be the wavelength obtained by subtracting 20 nm from the half-value wavelength on the shorter side. In this way, the influence of the optical rotation component of retardation originating from cholesteric selective reflection can be reduced as much as possible, allowing for highly accurate measurement.
  • a cholesteric liquid crystal layer having a refractive index ellipsoid can be formed by forming a cholesteric liquid crystal layer after applying a composition to become a cholesteric liquid crystal layer, after fixing a cholesteric liquid crystal phase, or in a state where a cholesteric liquid crystal phase is semi-fixed. It can also be formed by stretching a liquid crystal layer.
  • the slow axis of the cholesteric liquid crystal layer having a refractive index ellipsoid preferably has a plurality of orientations within the plane, and the orientation may be changed depending on the application. is preferred. For example, when molding into a curved surface such as a part of a sphere, it is preferable to arrange them substantially concentrically, since this can cancel out the phase difference caused by stretching during molding. Moreover, it is preferable that the retardation after molding is less than 10 nm.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a retardation region in which the retardation increases outward from the center, and in the retardation region, the direction of the slow axis at one point within the retardation region and the direction from the center The directions toward one point are perpendicular.
  • a cholesteric liquid crystal layer having such a structure will be explained using FIG. 12.
  • FIG. 12 is a diagram conceptually representing the slow axis of the cholesteric liquid crystal layer of the present invention.
  • the direction of the slow axis in a small in-plane region of the cholesteric liquid crystal layer is indicated by an arrow, and the magnitude of the retardation in that region is indicated by the length of the arrow.
  • the phase difference is approximately 0.
  • the direction of the slow axis at each position (minimal region) of point P1 , point P2 , and point P3 is as follows. It is substantially orthogonal to the dashed dotted line r1 .
  • the magnitude of the phase difference at the position of point P 2 is larger than the phase difference at the position of point P 1
  • the magnitude of the phase difference at the position of point P 3 is greater than the phase difference at the position of point P 2 . larger than That is, the phase difference is larger at a position farther outward from the center O.
  • the retardation increases in any direction from the center O to the outside, and the direction of the slow axis at a certain point increases. is substantially perpendicular to the line segment connecting this point and the center O. In other words, the direction of the slow axis is substantially perpendicular to the radial direction. In this way, in the cholesteric liquid crystal layer, the direction of the slow axis and the magnitude of the retardation for each minute region in the plane differ depending on the position in the plane.
  • the magnitude of the phase difference is approximately the same at positions having the same distance from the center O.
  • the slow axis pattern as shown in FIG. 12 is also referred to as a concentric pattern.
  • the cholesteric liquid crystal layer according to the second embodiment of the present invention has a pattern in which the slow axes are concentric. The phase difference caused by stretching can be canceled out.
  • the conventional cholesteric liquid crystal layer is isotropic and does not have refractive index anisotropy (phase difference) at any in-plane position (micro region).
  • the cholesteric liquid crystal layer of the second embodiment of the present invention has a concentric pattern in which the phase difference is larger toward the outside, and the direction of the slow axis is approximately perpendicular to the radial direction. Therefore, for example, when molded into a curved surface such as a part of a sphere, the area near the center is stretched at a constant stretching ratio regardless of the direction in plan view, so anisotropy does not occur. The phase difference remains approximately 0.
  • the region near the end of the region to be formed it is stretched at a small stretching ratio in the circumferential direction and at a high stretching ratio in the radial direction, but the region near the end is stretched in the direction of the slow axis.
  • the cholesteric liquid crystal layer has a larger retardation toward the outside, and the direction of the slow axis changes in the radial direction.
  • the cholesteric liquid crystal layer of the present invention is molded and used as a reflective circular polarizer constituting a pancake lens of a virtual reality display device, incident light can be appropriately reflected and transmitted, and leakage light can be prevented. can be reduced. Thereby, it is possible to suppress the ghost from being visually recognized in the virtual reality display device.
  • the cholesteric liquid crystal layer having a retardation can be formed by applying polarized light to the cholesteric liquid crystal phase (composition layer) after applying a composition to become the cholesteric liquid crystal layer.
  • the probability of the existence of a liquid crystal compound in the direction of polarized light increases, and a refractive index ellipsoid with a slow axis direction is formed.
  • Polarized light may be irradiated so as to form a concentric pattern in which the direction of the slow axis is substantially perpendicular to the radial direction.
  • a known polarization exposure method can be used. As a specific example, it can be produced by the method described in JP-A No. 2008-233903.
  • One example is a method of irradiating polarized light while rotating the cholesteric liquid crystal phase (composition layer) using a mask as shown in FIG. 11.
  • the triangular transparent portion is formed to be elongated toward the end, with the apex substantially coincident with the center.
  • the light transmittance (transmittance of light having a wavelength used for exposure) in the transmitting portion is low toward the center and increases toward the ends.
  • the cholesteric liquid crystal phase (composition layer) is irradiated with polarized light in a direction perpendicular to the radial direction, and the cholesteric liquid crystal phase (composition layer) is rotated around the top of the triangular transmission part. By doing so, it is possible to form a concentric pattern in which the phase difference is larger toward the outside and the direction of the slow axis is substantially orthogonal to the radial direction.
  • the optical laminate of the second embodiment of the present invention includes, for example, the above-mentioned optical functional layer (cholesteric liquid crystal layer) and a base film. Further, the optically functional layer may be formed by laminating a plurality of layers. Examples of the base film include polyacrylate and polymethacrylate.
  • the optical component according to the second embodiment of the present invention is a molded article (curved optically functional layer) obtained by molding the above-mentioned cholesteric liquid crystal layer.
  • the optical components should be designed with an appropriate curved shape to provide a wide field of view, low chromatic aberration, low distortion, and good MTF. I can do it.
  • the shape of the molded body can be various shapes such as a part of a sphere, a parabolic rotating body, an aspherical lens shape, and the like. Moreover, the shape of the molded body may be a shape that matches the shape of the lenses to be laminated.
  • the molded product obtained by molding the cholesteric liquid crystal layer (optical laminate including the second embodiment) of the second embodiment of the present invention is the first aspect of the optical film of the first embodiment of the present invention described above. It can be configured similarly to. That is, the molded body has a curved surface shape of a non-developable surface with a positive Gaussian elementary curvature.
  • curved surfaces examples include spherical surfaces, paraboloids, ellipsoids, aspheric surfaces whose curvature changes outward from the center, and, for example, in the case of a circular lens, curved surfaces that are asymmetrical in the diametrical direction with respect to the optical axis.
  • Various curved surface shapes having non-developable surfaces with positive Gaussian curvature can be used, such as curved surfaces asymmetrical with respect to the center.
  • the outer peripheral shape (the shape of the outer peripheral edge), that is, the planar shape, and various shapes such as an ellipse, an oval other than an ellipse, a polygon, and an irregular shape are possible. Available. Among these, an elliptical shape is preferable. Note that, in the present invention, the elliptical shape also includes a circular shape.
  • the planar shape is the shape when viewed from the normal direction of the top (bottom) of the curved surface of the molded object. For example, when the molded object having a curved surface shape is a lens, it is usually the shape when viewed from the optical axis direction. This is the shape when the molded object having a curved surface shape.
  • the molded product obtained by molding the cholesteric liquid crystal layer (optical laminate including the second embodiment) of the second embodiment of the present invention has an evaluation wavelength (measurement wavelength) similar to the first aspect of the optical film of the first embodiment. is the wavelength obtained by subtracting 20 nm from the half-value wavelength shorter than the selective reflection center wavelength in the cholesteric liquid crystal layer, and the in-plane retardation A at the evaluation wavelength at the center is less than 2% of the evaluation wavelength, and The in-plane retardation B at the evaluation wavelength can be less than 2% of the evaluation wavelength.
  • the method for producing such a molded object includes a cholesteric liquid crystal layer production step of producing the above-mentioned cholesteric liquid crystal layer, and a molding step of forming a curved surface so as to eliminate the retardation of the cholesteric liquid crystal layer. .
  • the cholesteric liquid crystal layer is placed on the mold so that the bottom of the concave molding surface of the mold having a concave molding surface matches the center of the cholesteric liquid crystal layer (the center of the retardation region). It is preferable to deform the cholesteric liquid crystal layer along the concave molding surface.
  • conventionally known methods such as vacuum forming can be used.
  • the virtual reality display device includes at least an image display device that emits polarized light, and the optical component (molded body) according to the above-described second embodiment of the present invention.
  • additional optical members such as a half mirror and a diopter adjustment lens may be included.
  • the image display device that emits polarized light a known image display device can be used. Examples include display devices such as organic electroluminescence display devices, LED (Light Emitting Diode) display devices, and micro LED display devices in which self-luminous fine light emitters are arranged on a transparent substrate. These self-luminous display devices usually have a (circular) polarizing plate bonded to the display surface to prevent reflection on the display surface.
  • a liquid crystal display device is exemplified as another image display device. Since the liquid crystal display device also has a polarizing plate on its surface, the emitted light is polarized.
  • organic electroluminescent display devices are also referred to as OLEDs. OLED is an abbreviation for "Organic Light Emitting Diode.”
  • the virtual reality display device in the virtual reality display device according to the second embodiment of the present invention, in the virtual reality display device shown in FIG.
  • the virtual reality display device can have the same configuration as the virtual reality display device of the first embodiment, except for using a molded body obtained by molding a laminate.
  • compositions shown below were stirred and dissolved in a container kept at 70°C to prepare reflective layer coating solutions R-1 to R-6, respectively.
  • R represents a coating liquid using a rod-shaped liquid crystal.
  • Coating liquid for reflective layer (contains rod-shaped liquid crystal compound) ⁇ ⁇ Methyl ethyl ketone 120.9 parts by mass ⁇ Cyclohexanone 21.3 parts by mass ⁇ Mixture of the following rod-shaped liquid crystal compounds 100.0 parts by mass ⁇ Photopolymerization initiator B 1.00 parts by mass ⁇ Chiral agent A shown below as described in Table 1 below ⁇ The following surfactant F1 0.027 parts by mass ⁇ The following surfactant F2 0.067 parts by mass ⁇ ⁇
  • the figures are in % by weight.
  • R is a group bonded through an oxygen atom.
  • the average molar extinction coefficient of the rod-shaped liquid crystal at a wavelength of 300 to 400 nm was 140/mol ⁇ cm.
  • Chiral agent A is a chiral agent whose helical twisting power (HTP) is reduced by light.
  • Coating liquid for reflective layer D-1 to D-7 The compositions shown below were stirred and dissolved in a container kept at 50° C. to prepare reflective layer coating solutions D-1 to D-7.
  • D represents a coating liquid using a disk-shaped liquid crystal.
  • Coating liquid for reflective layer (contains discotic liquid crystal compound) ⁇ ⁇ 80 parts by mass of the following discotic liquid crystal compound (A) ⁇ 20 parts by mass of the following discotic liquid crystal compound (B) ⁇ 10 parts by mass of polymerizable monomer E1 ⁇ 0.3 parts by mass of surfactant F4 ⁇ Photopolymerization initiator ( Irgacure 907 (manufactured by BASF) 3 parts by mass Chiral agent A listed in Table 2 below Methyl ethyl ketone 290 parts by mass Cyclohexanone 50 parts by mass ⁇ ⁇
  • optical film 1 As a temporary support, a 50 ⁇ m thick PET (polyethylene terephthalate) film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., A4100) was prepared. This PET film has an easily adhesive layer on one side.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the surface of the PET film shown above without the easy-adhesion layer was rubbed, and the reflective layer coating liquid R-1 prepared above was applied using a wire bar coater, and then dried at 110°C for 120 seconds to vaporize the solvent. After this, heat aging was performed at 100° C. for 1 minute to obtain a uniform orientation state. Thereafter, photoisomerization was carried out by irradiating light from a high-pressure mercury lamp at a dose of 5 mJ/cm 2 through an exposure mask at 40° C. in the atmosphere.
  • FIG. 5 shows an image of the exposure mask used at this time. A rotationally symmetric exposure mask with high transmittance at the center and decreasing transmittance toward the edges was used.
  • the cholesteric liquid crystal layer is cured by irradiation with light from a metal halide lamp at 100°C in a low oxygen atmosphere (100 ppm or less) with an illuminance of 80 mW/cm 2 and an irradiation amount of 500 mJ/cm 2 .
  • a reflective layer was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the thickness of the red light reflective layer after curing was 4.5 ⁇ m.
  • a patterned cholesteric liquid crystal whose helical pitch has an in-plane distribution with a central wavelength of the reflection spectrum at the center of 701 nm and a central wavelength of the reflection spectrum at the edges of 683 nm is produced.
  • a layer was created.
  • the surface of the red light reflective layer was subjected to corona treatment at a discharge amount of 150 W ⁇ min/m 2 , and then reflective layer coating liquid D-2 was applied to the corona-treated surface using a wire bar coater. Subsequently, the coating film was dried at 70° C. for 2 minutes to vaporize the solvent, and then heated and aged at 115° C. for 3 minutes to obtain a uniform orientation state. Thereafter, photoisomerization was carried out by irradiating light from a high-pressure mercury lamp at a dose of 5 mJ/cm 2 through an exposure mask at 40° C. in the atmosphere. The exposure mask used at this time was the same as the exposure mask used for the first red light reflecting layer.
  • coating liquid R-3 for reflective layer was applied onto the yellow light reflective layer using a wire bar coater, dried at 110°C for 120 seconds, and after vaporizing the solvent, heated and aged at 100°C for 1 minute. A uniform alignment state was obtained. Thereafter, photoisomerization was carried out by irradiating light from a high-pressure mercury lamp with an irradiance of 5 mJ/cm ⁇ 2> through an exposure mask at 40[deg.] C. in the atmosphere. The exposure mask used at this time was the same as the exposure mask used for the first red light reflecting layer.
  • the light from a metal halide lamp with an illumination intensity of 80 mW/cm 2 and an irradiation amount of 500 mJ/cm 2 is irradiated to cure the yellow light-reflecting layer.
  • a light reflecting layer was formed.
  • Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases.
  • the coating thickness was adjusted so that the thickness of the green light reflective layer after curing was 2.7 ⁇ m.
  • the surface of the red light reflective layer was subjected to corona treatment at a discharge amount of 150 W ⁇ min/m 2 , and then reflective layer coating liquid D-4 was applied to the corona-treated surface using a wire bar coater. Subsequently, the coating film was dried at 70° C. for 2 minutes to vaporize the solvent, and then heated and aged at 115° C. for 3 minutes to obtain a uniform orientation state. Thereafter, photoisomerization was carried out by irradiating light from a high-pressure mercury lamp at a dose of 5 mJ/cm 2 through an exposure mask at 40° C. in the atmosphere. The exposure mask used at this time was the same as the exposure mask used for the first red light reflecting layer.
  • a blue light reflective layer was formed on the green light reflective layer by curing by irradiating light from a metal halide lamp. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the film thickness of the blue light reflective layer after curing was 2.5 ⁇ m. In this way, optical film 1 was produced.
  • the coating liquid for a reflective layer, the amount of chiral agent, the reflection center wavelength, and the film thickness used in the preparation of optical film 1 are shown in the table below.
  • the reflection center wavelength is used to define the characteristics of a light reflective film having a reflection band using a cholesteric liquid crystal phase, and refers to the midpoint of the spectral band reflected by the film. Specifically, it was obtained by calculating the average value of the wavelength on the short wavelength side and the wavelength on the long wavelength side, which are half the value of the peak reflectance.
  • the reflection center wavelength (the center wavelength of reflected light) was confirmed by creating a film in which only a single layer was applied. The film thickness was confirmed by SEM.
  • Reflective layer of optical film 1 (cholesteric liquid crystal layer)
  • optical film 2 was manufactured using the same method as reflective circular polarizer 1, except that the number of layers was increased to 8, and the coating liquid for the reflective layer, amount of chiral agent, reflection center wavelength, and film thickness were changed as shown in the table below. It was made with
  • Reflective layer of optical film 2 (cholesteric liquid crystal layer)
  • Optical film 3 was produced in the process of producing optical film 1 without performing isomerization exposure using an exposure mask when producing a reflective layer (cholesteric liquid crystal layer).
  • Optical film 4 was produced without performing isomerization exposure using an exposure mask during the production of the reflective layer (cholesteric liquid crystal layer) in the process of producing optical film 2.
  • optical film 5 For optical film 5, the number of reflective layers (cholesteric liquid crystal layers) was increased to 5, and the reflective layer coating liquid and film thickness were changed as shown in Table 3-3 below. Further, as a photo-alignment film for aligning the cholesteric liquid crystal, an optical interference layer (positive C plate layer) prepared using a coating liquid for an optical interference layer shown below was used.
  • a TAC film (triacetyl cellulose film (manufactured by Fuji Film, TG60)) with a thickness of 60 ⁇ m was prepared as a support.
  • the optical interference layer coating liquid PC-1 prepared above was applied to the support (TAC film) using a wire bar coater, and then dried at 80° C. for 60 seconds. Thereafter, in a low oxygen atmosphere (100 ppm), the liquid crystal compound is cured by irradiation with light from an ultraviolet LED lamp (wavelength 365 nm) at 78°C with an irradiation dose of 300 mJ/ cm2 , and at the same time, the interlayer photo-alignment film material is cleaved. The group was cleaved. Thereafter, the substituents containing fluorine atoms were eliminated by heating at 115° C. for 25 seconds.
  • a positive C plate layer as an optical interference layer having a cinnamoyl group on the outermost surface and having a thickness of 80 nm was formed.
  • the refractive index nI measured with an interference film thickness meter OPTM was 1.57.
  • the Rth at a wavelength of 550 nm measured with Axoscan was -8 nm.
  • Polarized UV (wavelength 313 nm) with an illuminance of 7 mW/cm 2 and an irradiance of 7.9 mJ/cm 2 was irradiated from the positive C plate side.
  • Polarized UV light with a wavelength of 313 nm was obtained by transmitting ultraviolet light emitted from a mercury lamp through a bandpass filter having a transmission band at a wavelength of 313 nm and a wire grid polarizing plate. After coating the reflective layer coating liquid R-5 using a wire bar coater, it was dried at 110° C. for 72 seconds.
  • the cholesteric liquid crystal layer is cured by irradiation with light from a metal halide lamp at 100°C in a low oxygen atmosphere (100 ppm or less) with an illuminance of 80 mW/cm 2 and an irradiance of 500 mJ/cm 2 .
  • a reflective layer (first light reflective layer) was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the thickness of the green light reflective layer after curing was 2.4 ⁇ m.
  • coating liquid D-5 for reflective layer is applied on the corona treated surface using a wire bar coater. did. Subsequently, the coating film was dried at 70° C. for 2 minutes to vaporize the solvent, and then heated and aged at 115° C. for 3 minutes to obtain a uniform orientation state. Thereafter, this coating film was maintained at 45°C and cured by irradiating it with ultraviolet light (300 mJ/cm 2 ) using a metal halide lamp in a nitrogen atmosphere. 2) was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the film thickness of the blue light reflective layer after curing was 1.7 ⁇ m.
  • reflective layer coating liquid D-6 was applied onto the blue light reflective layer using a wire bar coater. Subsequently, the coating film was dried at 70° C. for 2 minutes to vaporize the solvent, and then heated and aged at 115° C. for 3 minutes to obtain a uniform orientation state. Thereafter, this coating film was held at 45°C and cured by irradiating it with ultraviolet light (300 mJ/cm 2 ) using a metal halide lamp in a nitrogen atmosphere, thereby creating a second blue light reflection layer on the blue light reflection layer. A layer (third light-reflecting layer) was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the film thickness of the blue light reflective layer after curing was 3.8 ⁇ m.
  • coating liquid R-6 for reflective layer was applied onto the second blue light reflective layer using a wire bar coater, and then dried at 110° C. for 72 seconds. Thereafter, in a low oxygen atmosphere (100 ppm or less) at 100°C, by irradiating and curing with light from a metal halide lamp with an illumination intensity of 80 mW and an irradiation amount of 500 mJ/ cm2 , a red color is formed on the second blue light reflective layer. A light reflective layer (fourth light reflective layer) was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the thickness of the red light reflective layer after curing was 4.8 ⁇ m.
  • the surface of the red light reflective layer was subjected to corona treatment at a discharge amount of 150 W ⁇ min/m 2 , and then reflective layer coating liquid D-7 was applied to the corona-treated surface using a wire bar coater.
  • the coating film was dried at 70° C. for 2 minutes to vaporize the solvent, and then heated and aged at 115° C. for 3 minutes to obtain a uniform orientation state. Thereafter, this coating film was held at 45°C and cured by irradiating it with ultraviolet light (300 mJ/cm 2 ) using a metal halide lamp in a nitrogen atmosphere. 5) was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the coating thickness was adjusted so that the thickness of the yellow light reflective layer after curing was 3.3 ⁇ m.
  • the reflective layer coating liquid For each reflective layer of the produced optical film 5, the reflective layer coating liquid, amount of chiral agent, reflection center wavelength, and film thickness are shown in the table below.
  • Reflective layer of optical film 5 (cholesteric liquid crystal layer)
  • optical film 6 A PMMA film (polymethyl methacrylate film) with a film thickness of 50 ⁇ m was prepared as the optical film 6 having optical isotropy used in the molding test.
  • the optical film 2 was laminated to the PMMA film via a Lintec adhesive sheet (NCF-D692(5)), and the separate film was peeled off from the adhesive sheet to expose the adhesive surface.
  • NCF-D692(5) Lintec adhesive sheet
  • the molding space in the molding device consists of a box 1 and a box 2 separated by an optical film 1, and a convex meniscus lens LE1076-A (diameter 2 inches, focal length 100 mm, and radius of curvature on the concave side 65 mm) were arranged with the concave side facing upward.
  • a transparent window was installed at the top of the box 2 above the optical film 1, and an IR light source for heating the optical film was installed outside of the window.
  • a cholesteric liquid crystal layer that reflects infrared rays with a wavelength of 2.2 ⁇ m to 3.0 ⁇ m with a reflectance of about 50% is cut out to match the outer circumferential shape of the mold, and the center is cut out to fit the diameter.
  • a ring-shaped patterned infrared reflective filter obtained by cutting out a 1-inch circular shape was placed. At this time, the patterned infrared reflective filter was placed so that the center of the filter was located at the center of the mold when viewed from directly above.
  • the inside of box 1 and box 2 were evacuated to 0.1 atmosphere or less using a vacuum pump.
  • infrared rays were irradiated to heat the optical film 1 until the center of the optical film 1 reached 108°C and the ends reached 99°C. Since the glass transition temperature Tg of the PMMA film used as a support is 105° C., the aim was to make the center part stretchable and the edges difficult to stretch during molding.
  • gas was flowed into the box 2 from a gas cylinder and pressurized to 300 kPa to press the optical film 2 to the mold.
  • the optical film 2 was attached to a mold via an adhesive sheet, and used as it was as the composite lens 1.
  • the optical film was cut out by cutting the portion that protruded from the lens, which was the mold, to obtain the optical film 2 formed into a curved surface that was bonded to the lens.
  • the optical film 2 was laminated to the PMMA film via a Lintec adhesive sheet (NCF-D692(5)), and the separate film was peeled off from the adhesive sheet to expose the adhesive surface.
  • NCF-D692(5) Lintec adhesive sheet
  • the molding space in the molding device consists of a box 1 and a box 2 separated by an optical film 2.
  • a convex meniscus lens LE1076-A manufactured by Thorlab (2 inches in diameter) is placed in box 1 below the optical film 2 as a mold. , a focal length of 100 mm, and a radius of curvature of 65 mm on the concave side) was expanded with clay and placed with the concave side facing upward.
  • the expansion with clay was such that the curved surface of the concave surface of the lens was extended with substantially the same curvature, and the shape of the mold containing the lens and clay was 3 inches in diameter and the radius of curvature of the concave surface was 65 mm. Furthermore, a transparent window was installed at the top of the box 2 above the optical film 2, and an IR light source for heating the optical film 2 was installed outside of the window. Next, the inside of box 1 and box 2 were evacuated to 0.1 atmosphere or less using a vacuum pump. Next, as a step of heating the optical film 2, it was irradiated with infrared rays and heated until the center of the optical film 2 reached 108°C.
  • the glass transition temperature Tg of the PMMA film used as the support is 105° C., we aimed for a temperature higher than that.
  • gas was flowed into the box 2 from a gas cylinder and pressurized to 300 kPa to press the optical film 2 to the mold.
  • the optical film 2 was attached to the lens part in the mold via an adhesive sheet and used as it was as a composite lens 2, and the clay placed on the outside of the lens was removed.
  • the optical film 2 was cut out by cutting the portion that protruded from the lens, thereby obtaining the optical film 2 formed into a curved surface and bonded to the lens.
  • the diameter of the optical film 2 cut out at this time was 67% of the diameter of the mold made of the lens and clay.
  • the optical film 2 was laminated to the PMMA film via a Lintec adhesive sheet (NCF-D692(5)), and the separate film was peeled off from the adhesive sheet to expose the adhesive surface.
  • NCF-D692(5) Lintec adhesive sheet
  • the molding space in the molding device consists of a box 1 and a box 2 separated by an optical film 1.
  • a convex meniscus lens LE1076-A (diameter 2 inch, focal length 100 mm, and radius of curvature on the concave side 65 mm) were arranged with the concave side facing upward.
  • a transparent window was installed at the top of the box 2 above the optical film 2, and an IR light source for heating the optical film was installed outside of the window.
  • box 1 and box 2 were evacuated to 0.1 atmosphere or less using a vacuum pump.
  • a step of heating the optical film 2 it was irradiated with infrared rays and heated until the center of the optical film 2 reached 108°C.
  • gas was flowed into the box 2 from a gas cylinder and pressurized to 300 kPa to press the optical film 2 to the mold. At this time, the speed of pressurization until reaching 300 kPa was adjusted so that the temperature at the center immediately after being crimped onto the mold was 99°C.
  • the glass transition temperature Tg of the PMMA film used as a support is 105° C.
  • the aim was for the center to remain easily stretchable during molding, but to change to a state in which the ends were difficult to stretch during molding.
  • the optical film 2 was attached to a mold via an adhesive sheet, and used as it was as a compound lens 3. Finally, the portion of the optical film 2 that protruded from the molded lens was cut out to obtain a curved optical film 2 bonded to the lens.
  • Optical film 2 was laminated to the PMMA film via a Lintec adhesive sheet (NCF-D692(5)), and the separate film was peeled off from the adhesive sheet to expose the adhesive surface.
  • a concave mold a convex meniscus lens LE1076-A manufactured by Thorlab (diameter 2 inches, focal length 100 mm, radius of curvature on the concave side 65 mm) was placed with the concave side facing upward.
  • the optical film 2 was placed on top of the mold with the adhesive side facing down. This brought the optical film 2 into a state where it was restrained by the edge of the concave mold.
  • a convex mold with a radius of curvature of 65 mm was prepared, and the mold was heated to 120° C. in an oven.
  • the mold was placed so that the apex of the convex part of the convex mold was located at the center of the concave mold when viewed from directly above, and the mold was slowly pressed against the optical film 2.
  • the temperature at the center rises first, making it easy to stretch, and as the convex surface is pressed in, the high-temperature region spreads toward the edges.
  • the optical film 2 was attached to a mold via an adhesive sheet, and used as it was as a compound lens 4. Finally, the portion of the optical film that protruded from the molded lens was cut to obtain a curved optical film 2 bonded to the lens.
  • Optical films 1, 3, 4, and 5 were molded by molding method 1 to create composite lenses 5, 6, 7, and 8, respectively.
  • a reverse dispersion retardation layer 1 was produced with reference to the method described in paragraphs 0151 to 0163 of JP-A-2020-084070.
  • Matting agent solution - 2 parts by mass of silica particles with an average particle size of 20 nm (AEROSIL R972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) - 76 parts by mass of methylene chloride (first solvent) - 11 parts by mass of methanol (second solvent) -
  • first solvent methylene chloride
  • second solvent methanol
  • cellulose acylate film 1 The in-plane retardation of the obtained cellulose acylate film 1 was 0 nm.
  • Coating liquid S-PA-1 for forming an alignment layer was continuously applied onto the cellulose acylate film 1 using a wire bar.
  • the support on which the coating film has been formed is dried with hot air at 140°C for 120 seconds, and then the coating film is irradiated with polarized ultraviolet light (10 mJ/cm 2 , using an ultra-high pressure mercury lamp) to form a photo-alignment layer.
  • PA1 was formed.
  • the film thickness was 0.3 ⁇ m.
  • the following coating liquid SP-1 for forming a light-absorbing anisotropic layer was continuously applied using a wire bar.
  • the coating layer P1 was heated at 140° C. for 30 seconds, and the coating layer P1 was cooled to room temperature (23° C.). Then, it was heated at 90° C. for 60 seconds and cooled to room temperature again. Thereafter, a light-absorbing anisotropic layer P1 was formed on the alignment layer PA1 by irradiating for 2 seconds using an LED lamp (center wavelength: 365 nm) at an illuminance of 200 mW/cm 2 .
  • the film thickness was 1.6 ⁇ m.
  • composition of coating liquid SP-1 for forming light-absorbing anisotropic layer
  • the following dichroic substance D-1 0.25 parts by mass
  • the following dichroic substance D-2 0.36 parts by mass
  • the following dichroic substance D-3 0.59 parts by mass
  • the following polymeric liquid crystal compound M- P-1 2.21 parts by mass ⁇ The following low molecular liquid crystal compound M-1 1.36 parts by mass ⁇ Polymerization initiator IRGACURE OXE-02 (manufactured by BASF) 0.200 parts by mass ⁇ The following surfactant F-1 0. 026 parts by mass ⁇ Cyclopentanone 46.00 parts by mass ⁇ Tetrahydrofuran 46.00 parts by mass ⁇ Benzyl alcohol 3.00 parts by mass ⁇ ⁇
  • the obtained retardation layer 1 was bonded to the opposite side of the support of the obtained positive C plate 1.
  • the light absorption anisotropic layer P1 was transferred.
  • the transfer was performed so that the layer on the opposite side of the temporary support of the light-absorbing anisotropic layer P1 was placed on the positive C plate 1 side.
  • the temporary support for the light-absorbing anisotropic layer P1 was peeled off and removed after the transfer. Transfer of the light absorption anisotropic layer P1 was performed by the following procedure. (1) UV adhesive Chemiseal U2084B (manufactured by Chemitech, refractive index after curing n1.60) was applied to the support side of the positive C plate 1 using a wire bar coater to a thickness of 2 ⁇ m.
  • the light-absorbing anisotropic layer P1 was bonded thereon using a laminator so that the opposite side of the temporary support was in contact with the UV adhesive.
  • the light-absorbing anisotropic layer P1 was cured by irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp from the temporary support side.
  • the illumination intensity was 25 mW/cm 2 and the irradiation amount was 1000 mJ/cm 2 .
  • the temporary support of the light absorption anisotropic layer P1 was peeled off.
  • the layers were stacked so that the slow axis of the retardation layer 1 and the absorption axis of the light absorption anisotropic layer P1 made an angle of 45°.
  • the support of the positive C plate 1 was peeled off. In this way, a polarizing plate laminate was produced.
  • right-handed circularly polarized light is incident on the prepared polarizing plate laminate from the positive C plate side, substantially most of the visible light is absorbed, and when left-handed circularly polarized light is incident, substantially most of the visible light is transmitted. confirmed.
  • the surface of the optical film 5 on the side of the yellow light reflection layer is arranged so that the surface of the produced polarizing plate laminate opposite to the light absorption anisotropic layer P1 faces each other. They were bonded via a sheet (NCF-D692(5)). After lamination, the tack film used as a support for the optical film 5 was peeled off to obtain a laminated optical body 1 comprising a cholesteric liquid crystal, a retardation film, and a light-absorbing anisotropic layer.
  • the produced laminated optical body 1 was molded by molding method 1 to create a composite lens 9. At this time, the laminated optical body 1 was placed so that the surface on the optical film 5 side was on the lens side, and the molding was performed.
  • Optical film 6 was molded using molding methods 1 to 4 to produce composite lenses 11 to 14.
  • compound lenses 2 to 7 were also subjected to aluminum vapor deposition.
  • the shift in the band of the reflection spectrum at the center and edge was 2.8%, respectively.
  • Examples 1 to 8 A virtual reality display device "Huawei VR Glass” manufactured by Huawei, which uses a reciprocating optical system, was disassembled and all the compound lenses were taken out. In place of the composite lens taken out, a composite lens 1 with an optical film 2 pasted thereon is incorporated into the main body, and the light absorption anisotropic layer P1 side of the polarizing plate laminate is placed between the composite lens 1 and the user's eyes.
  • the virtual reality display device of Example 1 was manufactured by installing it so as to face the eyes. In the produced virtual reality display device, a black and white checker pattern was displayed on the image display panel, and ghost visibility was visually evaluated on the following four scales.
  • Example 9 A virtual reality display device "Huawei VR Glass” manufactured by Huawei, which uses a reciprocating optical system, was disassembled and all the compound lenses were taken out.
  • a virtual reality display device of Example 9 was manufactured by incorporating a compound lens 9 to which the laminated optical body 1 was bonded into the main body in place of the compound lens taken out.
  • a black and white checker pattern was similarly displayed on the image display panel, and ghost visibility was evaluated.
  • phase difference ⁇ Measurement of phase difference> Regarding the composite lenses 1 to 9 of Examples 1 to 9 and the composite lenses 11 to 14 of Examples 11 to 14, small pieces of the optical film at the center and edges were peeled off and taken out from the composite lenses, and using an Axoscan. The phase difference (in-plane retardation) was measured. In addition, the position of the small piece at the end was sampled at 8 points at 45 degree intervals in the azimuth direction at a position 5 mm from the edge of the lens. Among the phase differences measured at the eight sampled points, the maximum value was taken as the phase difference at the end of the optical film.
  • the evaluation wavelength was set according to the cholesteric liquid crystal layer having the shortest selection center wavelength. Note that the reason why the evaluation wavelengths are different between the ends and the center is that the half-value widths on the shorter wavelength side are different due to the different stretching ratios between the ends and the center.
  • the compound lens, molding method, and cholesteric layer in each example are shown in Table 4 below, the evaluation results of ghost visibility are shown in Table 5 below, and the measurement results of phase difference are shown in Table 5 below. Note that for Examples 11 to 14, ghost evaluation was not performed, and only phase difference measurement was performed.
  • Example 5 the virtual reality display devices of Examples 1 to 4, 8, and 9 had good ghosting over the entire viewing area. Also, I didn't notice any changes in the color of the white parts of the black and white checker pattern. Regarding the ghosts of Examples 5 and 6, somewhat strong ghosts were visible at the edges, but were within tolerance. Further, in Example 6, a weak ghost was visible in the center of the visual field. In Example 5, the change in the color of the white part of the black and white checker pattern was not noticeable, and in Example 6, the change in the color of the white part of the black and white checker pattern was recognized. In Example 7, a weak ghost was visible at the center of the visual field, but not at the edges. In Example 7, a change in the color of the white part of the black and white checker pattern was recognized.
  • the optical films 1 to 5 having cholesteric liquid crystal layers molded into the shape of a compound lens by the molding method of the present invention have a retardation, that is, a surface The inner retardation is less than 2% of the evaluation wavelength (evaluation wavelength).
  • the optical film 6 using a PMMA film molded into the shape of a compound lens by the molding method of the present invention also has a retardation after molding, that is, an in-plane retardation, of less than 11 nm at both the center and the end portions (outer edge portions).
  • compositions shown below were stirred and dissolved in a container kept at 70° C. to prepare cholesteric layer coating solutions R-1 to R-4, respectively.
  • R means a coating liquid using rod-shaped liquid crystals.
  • Table 7 shows the amount of chiral agent contained in each cholesteric layer coating solution.
  • the figures are in % by weight.
  • R is a group bonded through an oxygen atom.
  • the average molar extinction coefficient of the rod-shaped liquid crystal at a wavelength of 300 to 400 nm was 140/mol ⁇ cm.
  • Chiral agent A is a chiral agent whose helical twisting power (HTP) is reduced by light.
  • PET film polyethylene terephthalate film (manufactured by Toyobo Co., Ltd., A4100) was prepared. This PET film has an easily adhesive layer on one side.
  • the surface of the PET film shown above without the easy-adhesion layer was rubbed, and the cholesteric liquid crystal coating liquid R-1 prepared above was applied using a wire bar coater, and then dried at 110°C for 1 minute to vaporize the solvent. After this, the film was heated and aged at 100° C. for 1 minute to obtain a cholesteric liquid crystal film in which a uniformly aligned cholesteric liquid crystal phase was coated on a support. This cholesteric liquid crystal film was placed on a stage having a rotation mechanism.
  • irradiation was performed using a microwave-type ultraviolet irradiation device (Light Hammer 10, 240 W/cm, manufactured by Fusion UV Systems) equipped with a D-Bulb, which has a strong emission spectrum in the 350 to 400 nm range, as a UV (ultraviolet) light source.
  • a wire grid polarizing filter (ProFlux PPL02 (high transmittance type), manufactured by Moxtek) was installed 10 cm away from the surface, and while rotating the cholesteric liquid crystal film heated to 80°C, an exposure mask was placed under a nitrogen atmosphere. Polarized UV light was irradiated through the glass.
  • the exposure mask is designed so that polarized UV is transmitted in a triangular area A that is symmetrical to the y-axis from the center of the mask, and the transmittance is continuously from 0% to 100% along the y-axis from the center to the edges. did. Further, the length from the center to the side perpendicular to the x-axis of the triangle was 1 inch.
  • the cholesteric liquid crystal film While rotating the cholesteric liquid crystal film, the cholesteric liquid crystal film is irradiated with UV polarized light parallel to the y-axis in Fig. 11 through the exposure mask shown in Fig. 11, and the irradiation intensity and amount are 0 mW/cm 2 in the central part.
  • the end portion had an illuminance of 200 mW/cm 2 and an irradiation amount of 300 mJ/cm 2 .
  • a slow axis was formed that changed concentrically around the center of rotation.
  • a conceptual diagram of the formed slow axis is shown in FIG. 12.
  • the cholesteric liquid crystal is cured by irradiating it with light from a metal halide lamp at 100°C in a nitrogen atmosphere (100 ppm or less) with an illuminance of 80 mW/cm 2 and an irradiance of 500 mJ/cm 2 .
  • a red light reflecting layer consisting of layers was formed. Light irradiation was performed from the cholesteric liquid crystal layer side in all cases. At this time, the film thickness of the red light reflective layer after curing was 4.5 ⁇ m.
  • the surface of the red light reflective layer was subjected to corona treatment at a discharge amount of 150 W ⁇ min/m 2 , and then coating liquid D-2 for cholesteric liquid crystal layer was applied to the corona-treated surface using a wire bar coater. Subsequently, the coating film was dried at 100°C for 2 minutes, the solvent was vaporized, and then heated and aged at 115°C for 5 minutes to obtain a cholesteric liquid crystal film in which a uniformly aligned costalic liquid crystal phase was coated on the support. I got it.
  • the coating thickness was adjusted so that the thickness of the yellow light reflective layer after curing was 3.3 ⁇ m.
  • coating liquid R-3 for cholesteric liquid crystal layer was applied onto the yellow light reflective layer using a wire bar coater, dried at 110°C for 1 minute, and after vaporizing the solvent, heated and aged at 100°C for 1 minute.
  • a cholesteric liquid crystal film in which a uniformly oriented cholesteric liquid crystal phase was coated on a support was obtained.
  • polarized UV irradiation through a mask and UV irradiation with a metal halide lamp were performed to form a green light reflective layer on the yellow light reflective layer.
  • the coating thickness was adjusted so that the thickness of the green light reflective layer after curing was 2.7 ⁇ m.
  • the surface of the green light reflective layer was subjected to corona treatment at a discharge amount of 150 W ⁇ min/m 2 , and then coating liquid D-4 for cholesteric liquid crystal layer was applied to the corona-treated surface using a wire bar coater. Subsequently, the coating film was dried at 100°C for 2 minutes, the solvent was vaporized, and then heated and aged at 115°C for 5 minutes to obtain a cholesteric liquid crystal film in which a uniformly aligned costalic liquid crystal phase was coated on the support. I got it.
  • Laminate 2 was manufactured by the same method as Laminate 1, except that the number of layers was increased to 8, and the coating liquid for cholesteric liquid crystal layer and the film thickness were changed as shown in Table 9-2 below.
  • the laminate 3 was produced in the process of producing the laminate 1 without performing polarized UV irradiation using an exposure mask.
  • Laminated body 4 was produced without performing polarized UV irradiation using an exposure mask in the process of producing laminate 2.
  • Laminate 1 was laminated to a PMMA film via an adhesive sheet "NCF-D692 (5)" manufactured by Lintec, and the PET support was peeled off to obtain optical laminate 1.
  • Optical laminates 2 to 4 were obtained in the same manner as optical laminate 1 except that laminate 1 was changed to laminates 2 to 4.
  • the retardation of the optical laminate 1 at a position 0.8 inches apart in the radial direction of the concentric circles from the center of rotation during mask exposure was 23 nm.
  • Table 10 shows the results of similarly evaluating optical laminates 2 to 4.
  • Optical laminates 1 and 2 having cholesteric liquid crystal layers irradiated with polarized UV through a mask using the above method had different in-plane retardations and substantially concentric slow axes. .
  • optical laminates 3 and 4 having cholesteric liquid crystal layers that were not irradiated with polarized UV had no retardation.
  • the optical laminate 1 was molded onto the concave surface of a convex meniscus lens LE1076-A manufactured by Thorlab (diameter 2 inches, focal length 100 mm, radius of curvature on the concave side 65 mm) via a pressure-sensitive adhesive sheet using a vacuum forming method. Finally, by cutting out the portion of the optical laminate 1 that protruded from the lens, an optical component 1 including a cholesteric liquid crystal layer formed into a curved surface was obtained.
  • Optical component 2 was obtained by the same manufacturing method as optical component 1 except that optical laminate 2 was used instead of optical laminate 1.
  • Optical component 3 was obtained by the same manufacturing method as optical component 1 except that optical laminate 3 was used instead of optical laminate 1.
  • Optical component 4 was obtained in the same manner as optical component 1 except that optical laminate 4 was used instead of optical laminate 1.
  • a reverse dispersion retardation layer 1 was produced with reference to the method described in paragraphs 0151 to 0163 of JP-A-2020-084070.
  • Matting agent solution - 2 parts by mass of silica particles with an average particle size of 20 nm (AEROSIL R972, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) - 76 parts by mass of methylene chloride (first solvent) - 11 parts by mass of methanol (second solvent) -
  • the above core layer cellulose ash Rate dope 1 part by mass ⁇
  • cellulose acylate film 1 The in-plane retardation of the obtained cellulose acylate film 1 was 0 nm.
  • Coating liquid S-PA-1 for forming an alignment layer was continuously applied onto the cellulose acylate film 1 using a wire bar.
  • the support on which the coating film was formed was dried with hot air at 140°C for 120 seconds, and then the coating film was irradiated with polarized ultraviolet light (10 mJ/cm 2 , using an ultra-high pressure mercury lamp) to form a photo-alignment layer.
  • PA1 was formed.
  • the film thickness was 0.3 ⁇ m.
  • the following coating liquid SP-1 for forming a light-absorbing anisotropic layer was continuously applied using a wire bar.
  • the coating layer P1 was heated at 140° C. for 30 seconds, and the coating layer P1 was cooled to room temperature (23° C.). Then, it was heated at 90° C. for 60 seconds and cooled to room temperature again. Thereafter, a light-absorbing anisotropic layer P1 was formed on the alignment layer PA1 by irradiating for 2 seconds using an LED lamp (center wavelength: 365 nm) at an illuminance of 200 mW/cm 2 .
  • the film thickness was 1.6 ⁇ m.
  • composition of coating liquid SP-1 for forming light-absorbing anisotropic layer ⁇ ⁇
  • the following polymeric liquid crystal compound M -P-1 2.21 parts by mass ⁇ Low molecular liquid crystal compound M-1 below 1.36 parts by mass ⁇ Polymerization initiator IRGACURE OXE-02 (manufactured by BASF) 0.200 parts by mass ⁇ Surfactant F-1 below 0.026 parts by mass ⁇ Cyclopentanone 46.00 parts by mass ⁇ Tetrahydrofuran 46.00 parts by mass ⁇ Benzyl alcohol 3.00 parts by mass ⁇ ⁇
  • the obtained retardation layer 1 was bonded to the opposite side of the support of the obtained positive C plate 1.
  • the light absorption anisotropic layer P1 was transferred.
  • the transfer was performed so that the layer on the opposite side of the temporary support of the light-absorbing anisotropic layer P1 was placed on the positive C plate 1 side.
  • the temporary support for the light-absorbing anisotropic layer P1 was peeled off and removed after the transfer. Transfer of the light absorption anisotropic layer P1 was performed by the following procedure.
  • UV adhesive Chemiseal U2084B manufactured by Chemitech Co., Ltd., refractive index after curing n1.60 was applied to the support side of the positive C plate 1 using a wire bar coater to a thickness of 2 ⁇ m.
  • the light-absorbing anisotropic layer P1 was bonded thereon using a laminator so that the opposite side of the temporary support was in contact with the UV adhesive.
  • the light-absorbing anisotropic layer P1 was cured by irradiating ultraviolet rays from a high-pressure mercury lamp from the temporary support side.
  • the illumination intensity was 25 mW/cm 2 and the irradiation amount was 1000 mJ/cm 2 .
  • the temporary support of the light absorption anisotropic layer P1 was peeled off. However, the layers were stacked so that the slow axis of the retardation layer 1 and the absorption axis of the light absorption anisotropic layer P1 made an angle of 45°. Finally, the support of the positive C plate 1 was peeled off. In this way, a polarizing plate laminate was obtained.
  • Example 2-1 A virtual reality display device "Huawei VR Glass” manufactured by Huawei, which uses a reciprocating optical system, was disassembled and all the compound lenses were taken out. Instead, by incorporating the optical component 1 into the main body and installing it between the optical component 1 and the eye so that the light-absorbing anisotropic layer P1 side of the polarizing plate laminate faces the eye, the virtual version of Example 2-1 can be realized. A reality display device was created. Further, virtual reality display devices of Example 2-2 and Comparative Examples 2-1 and 2-2 were produced in the same manner except that Optical Article 1 was replaced with Optical Articles 2 to 4, respectively.
  • First light reflective layer 32 Second light reflective layer 33 Third light reflective layer 34 Fourth light reflective layer 100 Laminated optical body 101 Antireflection layer 102 Positive C plate 103 Optical film 104 Positive C plate 105 Retardation Layer 106 Linear polarizer 120 Support 124 Alignment film 126 Cholesteric liquid crystal layer 132 Liquid crystal compound 200 Lens 300 Half mirror 400 Circular polarizing plate (reflective circular polarizer) 500 Image display panel 1000 Light rays 2000 Light rays forming ghost

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本発明が解決しようとする課題は、例えば仮想現実表示装置に用いた際に、ゴーストの発生を抑制できる光学フィルムを得られる成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法を提供することである。光学フィルムを加熱する加熱工程、光学フィルムをモールドに押し付け変形させる成形工程、光学フィルムを裁断する裁断工程含み、加熱工程が光学フィルムに赤外線を照射することで加熱する工程であり、赤外線の照射量が光学フィルムの面内に分布を有することにより、課題を解決する。

Description

成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法
 本発明は、成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法に関する。
 仮想現実表示装置は、専用のヘッドセットを頭部に装着し、複合レンズを通して表示される映像を視認することによって、仮想世界に入り込んだような臨場感を得ることができる表示装置である。
 仮想現実表示装置は、一般に画像表示パネルとフレネルレンズを有するが、画像表示パネルからフレネルレンズまでの距離が大きく、そのためヘッドセットが厚くなり、装着性が悪いことが課題であった。
 そこで、特許文献1および特許文献2に記載されるように、画像表示パネルと、反射型偏光子と、ハーフミラーとを有し、画像表示パネルから出射された光線を反射型偏光子とハーフミラーの間で往復させることによってヘッドセット全体の厚みを薄くする、パンケーキレンズ(往復光学系、折り返し光学系)と呼ばれる複合レンズのレンズ構成が提案されている。
 ここで反射偏光子は、入射光のうち一方の偏光を反射し、もう一方の偏光を透過する機能を有する偏光子である。反射偏光子による反射光、および透過光は、互いに直交する偏光状態となる。
 ここで、互いに直交する偏光状態とは、ポアンカレ球上において互いに対蹠点に位置する偏光状態の事であり、例えば、互いに直交する直線偏光、および、右円偏光(右回り円偏光)と左円偏光(左回り円偏光)とが、これに該当する。
 透過光および反射光が直線偏光となる反射直線偏光子は、例えば、誘電体多層膜を延伸したフィルム、および、ワイヤグリッド偏光子が知られている。また、透過光および反射光が円偏光となる反射円偏光子としては、例えば、コレステリック液晶相を固定化してなる光反射層(コレステリック液晶層)を有するフィルムが知られている。
特表2020―519964号公報 米国特許第10394040号明細書
 特許文献1には、反射型偏光子として、反射型直線偏光子を用い、画像表示パネルと、反射型直線偏光子と、ハーフミラーとをこの順で含むパンケーキレンズ構成の複合レンズが開示されている。画像表示パネルと、反射型偏光子と、ハーフミラーとをこの順で含む場合、反射型偏光子は、ハーフミラーの側から入射する光線に対して凹面鏡の作用を有する必要がある。反射型直線偏光子に凹面鏡の作用をもたせるために、反射型直線偏光子を曲面形状に成形する構成が提案されている。
 また、特許文献2には、反射型偏光子として、反射型直線偏光子を用い、画像表示パネルと、ハーフミラーと、反射型直線偏光子とをこの順で含むパンケーキレンズ構成の複合レンズが開示されている。特許文献2では、像面湾曲を改善するためにハーフミラーと反射型偏光子をともに曲面化する構成が提案されている。この時、反射型偏光子は凸面鏡の作用を有する必要がある。
 また、上述のように、反射型偏光子としては、反射円偏光子であるコレステリック液晶層も利用可能である。
 周知のように、コレステリック液晶層は、液晶化合物が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物が螺旋状に1回転(360°回転)して積み重ねられた構成を螺旋1ピッチとして、螺旋状に旋回する液晶化合物が、複数ピッチ、積層された構造を有する。
 コレステリック液晶層は、所定の波長帯域の所定の円偏光を選択的に反射し、他の光を透過する。従って、このようなコレステリック液晶層は、パンケーキレンズにおける反射円偏光子として、好適に利用可能である。
 コレステリック液晶層は、基本的に、位相差を有さない。すなわち、コレステリック液晶層は、基本的に、面内レタデーションがゼロである。
 ところが、本発明者らの検討によれば、コレステリック液晶層を用いる反射偏光子を、特許文献1および特許文献2に記載されるように曲面形状に成形すると、面内において部分的に螺旋軸が変化してしまい、その結果、位相差が生じてしまうことが分かった。
 位相差を有するコレステリック液晶層は、入射光を適正に反射および透過させることができなくなる。そのため、このようなコレステリック液晶層を仮想現実表示装置を構成するパンケーキレンズに用いると、光が不要に透過して、不要な像が観察される、いわゆるゴースト(漏れ光)が増加してしまう。
 本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、例えば仮想現実表示装置に用いた際に、ゴーストの発生を抑制できる光学フィルムを得られる成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法を提供することである。
 本発明者らは、鋭意検討の結果、コレステリック液晶層および低レタデーションフィルム(ゼロレタデーションフィルム)を成形して曲面形状を有する光学フィルムとする際に、中央を選択的に延伸するように成形を行うことで、成形による部分的な位相差の発生を抑制できることを見出した。
 また、本発明者らは、鋭意検討の結果、コレステリック液晶層に予め所定のパターンで面内に位相差を付与することで、曲面形状に成形した際の部分的な位相差の発生を打ち消すことができることを見出した。
 すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
 [1] 光学フィルムを加熱する加熱工程、
 光学フィルムをモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
 光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
 加熱工程が、光学フィルムに赤外線を照射することで加熱する工程であり、赤外線の照射量が、光学フィルムの面内に分布を有する、成形方法。
 [2] モールドが、ガウス曲率が正である非可展面の凹面であり、光学フィルムの主面の法線方向から光学フィルムの面内の位置をモールドに射影したときに、
 凹面の頂点における光学フィルムへの赤外線照射量が、凹面の端部における光学フィルムへの赤外線照射量より多い、[1]に記載の成形方法。
 [3] 光学フィルムを加熱する加熱工程、
 光学フィルムをモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
 光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
 モールドの光学フィルムと接する面は、ガウス曲率が正である非可展面の凹面で、かつ、外周形状が楕円形であり、
 裁断工程における裁断形状が楕円形であり、裁断によって切り出す光学フィルムの楕円形の外周形状の長径が、モールドの外周形状の楕円形における長径に対して、50%より大きく95%よりも小さい、成形方法。
 [4] 光学フィルムを加熱する加熱工程、
 光学フィルムをモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
 光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
 加熱工程において、光学フィルムのモールドに接する領域を、光学フィルムのガラス転移温度Tgよりも高い温度に加熱し、
 成形工程において、光学フィルムがモールドに接した直後に、光学フィルムのモールドに接した領域が、ガラス転移温度Tgより低くなるように、モールドへの光学フィルムの押し付けを制御する、成形方法。
 [5] モールドを加熱する加熱工程、
 加熱したモールドを光学フィルムに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
 光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
 モールドは、ガウス曲率が正である非可展面の凸面であり、
 成形工程において、光学フィルムの中心にモールドの凸面頂点を押し付ける、成形方法。
 [6] 裁断工程における光学フィルムの裁断形状が楕円形であり、
 成形工程において、裁断形状となる楕円形のライン上の位置を拘束した状態で、光学フィルムをモールドに押し付ける、[5]に記載の成形方法。
 [7] コレステリック液晶層であって、
 コレステリック液晶層が、中心から外側に向かって位相差が大きくなる位相差領域を有し、
 位相差領域において、位相差領域内の一点での遅相軸の方向と、中心から一点に向かう方向とが直交する、コレステリック液晶層。
 [8] [7]に記載のコレステリック液晶層を複数層有する、光学積層体。
 [9] 棒状液晶化合物を用いて形成されたコレステリック液晶層と、円盤状液晶化合物を用いて形成されたコレステリック液晶層とが交互に積層されてなる、[8]に記載の光学積層体。
 [10] [7]に記載のコレステリック液晶層を作製するコレステリック液晶層作製工程と、
 コレステリック液晶層の位相差を解消するように曲面成形する成形工程を含む、曲面状光学機能性層の作製方法。
 [11] 成形工程において、凹面成形面を有する成形型の凹面成形面の底部と、コレステリック液晶層の中心とが一致するように、コレステリック液晶層を成形型上に設置し、凹面成形面に沿うようにコレステリック液晶層を変形させる、[10]に記載の曲面状光学機能性層の作製方法。
 [12] ガウス曲率が正である非可展面を有する光学フィルムであって、
 光学フィルムが、コレステリック液晶層であり、
 面内レタデーションの評価波長を、コレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長とした際に、
 コレステリック液晶層の中心での評価波長における面内レタデーションAが、評価波長の2%の値未満であり、かつ、
 コレステリック液晶層の外縁部での評価波長における面内レタデーションBが、評価波長の2%の値未満である、光学フィルム。
 [13] ガウス曲率が正である非可展面を有する光学フィルムであって、
 光学フィルムが、選択反射特性を有さず、
 光学フィルムの中心での波長550nmにおける面内レタデーションAが11nm未満であり、かつ、
 光学フィルムの外縁部での波長550nmにおける面内レタデーションBが11nm未満である、光学フィルム。
 [14] 外周形状が楕円形である、[12]または[13]に記載の光学フィルム。
 本発明によれば、例えば仮想現実表示装置に用いた際に、ゴーストの発生を抑制できる光学フィルムを得られる成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法を提供することできる。
本発明の第1実施形態の光学フィルムが利用可能な仮想現実表示装置の一例であり、主像の光線の一例を表す。 本発明の第1実施形態の光学フィルムが利用可能な仮想現実表示装置の一例であり、ゴーストの光線の一例を表す。 本発明の第1実施形態の光学フィルムを含む積層光学体の一例を示す概略図である。 本発明の第1実施形態の光学フィルムの一例を示す概略図である。 露光マスクの概略図である。 本発明の第1実施形態の作用効果を説明するための概略図である。 コレステリック液晶層の一例を示す概念図である。 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層の液晶化合物の一部を螺旋軸方向から見た図の一例を示す概念図である。 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層において、螺旋軸に沿って捩れ配向された複数の液晶化合物の一部を螺旋軸方向から見た図である。 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層において、螺旋軸方向から見た液晶化合物の存在確率を概念的に示す図である。 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層を作製する際に用いる露光マスクの概略図である。 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層の領域ごとの遅相軸を表す概念図である。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
 なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」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範囲を意味する。
 また、本明細書において、平行、直交とは厳密な意味での平行、直交を意味するのではなく、平行または直交から±5°の範囲を意味する。
 また、本明細書において、液晶組成物、液晶化合物とは、硬化等により、もはや液晶性を示さなくなったものも概念として含まれる。
 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は「~」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範囲を意味する。
 本明細書において、「直交」とは、厳密に90°を表すのではなく、90°±10°、好ましくは、90°±5°を表すものとする。また、「平行」とは、厳密に0°を表すのではなく、0°±10°、好ましくは、0°±5°を表すものとする。さらに、「45°」とは、厳密に45°を表すのではなく、45°±10°、好ましくは、45°±5°を表すものとする。
 但し、偏光に関する表現において、『互いに直交する偏光状態』とは、ポアンカレ球上において互いに対蹠点に位置する偏光状態の事であり、例えば、互いに直交する直線偏光、および、右回り円偏光(右円偏光)と左回り円偏光(左円偏光)などが、これに該当するのは、前述のとおりである。
 本明細書において「吸収軸」とは、直線偏光を入射したとき、面内において吸光度が最大となる偏光方向を意味する。また、「反射軸」とは、直線偏光を入射したとき、面内において反射率が最大となる偏光方向を意味する。また、「透過軸」とは、面内において吸収軸または反射軸と直交する方向を意味する。さらに、「遅相軸」とは、面内において屈折率が最大となる方向を意味する。
 本明細書において、位相差とは、特にことわらない場合、面内レタデーションを意味し、Re(λ)と記載する。ここで、Re(λ)は波長λにおける面内のレタデーションを表し、特に記載がないとき、波長λは550nmとする。
 また、波長λにおける厚み方向のレタデーションは、本明細書においてRth(λ)と記載する。
 Re(λ)およびRth(λ)は、AxoScan OPMF-1(オプトサイエンス社製)を用い、波長λで測定した値を用いることができる。AxoScanにて平均屈折率((nx+ny+nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
 遅相軸方向(°)
 Re(λ)=R0(λ)
 Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×dが算出される。
 また、本明細書において、液晶性組成物、液晶性化合物とは、硬化等により、もはや液晶性を示さなくなったものも概念として含まれる。
[第1実施形態]
<光学フィルム>
 本発明の第1実施形態の光学フィルムは曲面形状を有する。
 具体的には、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、ガウス素曲率が正である非可展面の曲面形状を有するものである。このような曲面形状としては、球面、放物面、楕円面、中心から外方向に向かって曲率が変化する非球面、例えば円形のレンズであれば直径方向で光軸に対して非対称の曲面のような中心に対して非対称な曲面等、ガウス曲率が正である非可展面を有する各種の曲面形状が利用可能である。
 また、このような曲面形状を有する本発明の第1実施形態の光学フィルムにおいて、外周形状(外周端の形状)すなわち平面形状にも制限はなく、楕円形、楕円以外の長円形、多角形および不定形等の各種の形状が利用可能である。中でも、楕円形であるのが好ましい。なお、本発明においては、楕円形には円形も含む。
 平面形状とは、光学フィルムの曲面の頂部(底部)の法線方向から見た際の形状であり、例えば、曲面形状を有する光学フィルムがレンズである場合には、通常、光軸方向から見た場合の形状である。
 本発明の第1実施形態の光学フィルムは、コレステリック液晶層、または、位相差が小さいフィルム、いわゆるゼロレタデーションフィルムからなるものである。
 具体的には、本発明の第1実施形態の光学フィルムの第1の態様は、上述のような曲面形状を有するコレステリック液晶層からなるものであり、評価波長(測定波長)を、コレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長として、中心での評価波長における面内レタデーションAが評価波長の2%の値未満であり、かつ、外縁部での評価波長における面内レタデーションBが評価波長の2%の値未満である。
 本発明の第1実施形態の光学フィルムの第1の態様は、例えば、コレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長が430nmである場合には、波長410nmの光を面内レタデーションの評価波長として、中心の面内レタデーションAが8.2nm未満で、外縁部の面内レタデーションBも8.2nm未満である、光学フィルムである。
 なお、本発明の第1実施形態の第1の態様の光学フィルムが、複数のコレステリック液晶層を有する場合には、最も選択反射中心波長が短いコレステリック液晶層の選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長を、光学フィルムの面内レタデーションの評価波長とすればよい。
 また、本発明の第1実施形態の光学フィルムの第2の態様は、上述のような曲面形状を有する選択反射性を有さないフィルムからなるものであり、中心での波長550nmにおける面内レタデーションAが11nm未満であり、かつ、外縁部での前記評価波長における面内レタデーションBが、11nm未満である。
 なお、本発明の第1実施形態の光学フィルムにおいて、中心とは、通常、曲面形状が凹状である場合には最下部(最深部)であり、曲面形状が凸状である場合には最頂部である。光学フィルムがレンズとして作用する場合には、通常、中心は光軸となる。
 また、外縁部(端部)とは、レンズの最外縁から5mm内側の点を指す。
 すなわち、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、曲面形状を有するコレステリック液晶層、または、曲面形状を有する選択反射性を有さないフィルムからなり、全面的に位相差すなわち面内レタデーションが小さい。
 このような本発明の第1実施形態の光学フィルムによれば、例えば、仮想現実表示装置を構成するパンケーキレンズの反射型偏光子として用いた際に、ゴーストの発生を抑制できる。
 なお、このような本発明の第1実施形態の光学フィルムは、支持体(透明フィルム)、位相差フィルム(位相差板)、偏光子(偏光板)、反射型偏光子、および、反射防止フィルム等の各種の光学素子と組み合わせて構成された積層光学体として用いてもよい。
 積層光学体に関しては、後に詳述する。
〔選択反射性を有さないフィルム〕
 本発明の第1実施形態の光学フィルムにおいて、選択反射性を有さないフィルムとしては、低複屈折性の高分子樹脂からなる位相差の小さいフィルム、いわゆるゼロレタデーションフィルム(低レタデーションフィルム)が、各種、利用可能である。
 低複屈折性の高分子樹脂としては、複屈折が像形成の障害や信号ノイズの元となる光ディスク基板、ピックアップレンズ、カメラや顕微鏡やビデオカメラのレンズ、液晶ディスプレイ用基板、プリズム、光インターコネクション部品、光ファイバー、液晶表示用導光板 レーザービームプリンター、プロジェクターおよびファクシミリ用のレンズ、フレネルレンズ、コンタクトレンズ、偏光板保護膜、ならびに、マイクロレンズアレイなどに用いられている低複屈折率有機素材を同様に用いることができる。
 このようなフィルムとしては、アクリル樹脂(ポリメチル(メタ)アクリレートなどのアクリル酸エステル類など)、ポリカーボネート、シクロペンタジエン系ポリオレフィンおよびノルボルネン系ポリオレフィンなどの環状ポリオレフィン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリスチレンなどの芳香族ビニルポリマー類、ポリアリレート、ならびに、セルロースアシレートなどを挙げることができる。
 これらのフィルムの厚さには、制限はなく、形成材料、および、用途等に応じて、適正な厚さを、適宜、設定すればよい。
〔コレステリック液晶層〕
 上述のように、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てなるものであり、液晶化合物が螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物40が螺旋状に1回転(360°回転)して積み重ねられた構成を螺旋1ピッチとして、螺旋状に旋回する液晶化合物が、複数ピッチ、積層された構造を有する。
 また、周知のように、コレステリック液晶層は、選択反射性を有する。具体的には、コレステリック液晶層は、所定の波長帯域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過する。また、コレステリック液晶層は、右円偏光を選択的に反射して左円偏光を透過し、あるいは、左円偏光を選択的に反射して右円偏光を透過する。
 すなわち、コレステリック液晶層は、所定の波長帯域の右円偏光または左円偏光を選択的に反射し、それ以外を透過する。言い換えれば、コレステリック液晶層は、特定の波長帯域において、入射光を右円偏光と左円偏光とに分離し、一方の円偏光を正反射し、もう一方の円偏光を透過する
 コレステリック液晶相において、選択反射の中心波長(選択反射中心波長λ)は、コレステリック液晶相における螺旋1ピッチ(螺旋ピッチP)の長さに依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率nとλ=n×Pの関係に従う。そのため、この螺旋ピッチを調節することによって、選択反射中心波長すなわち選択的な反射波長域を調節できる。コレステリック液晶相の選択反射中心波長は、螺旋ピッチPが長いほど、長波長になる。
 また、選択反射を示す波長域(円偏光反射波長域)の半値幅Δλ(nm)は、コレステリック液晶相のΔnと螺旋ピッチPとに依存し、Δλ=Δn×Pの関係に従う。そのため、選択的な反射波長域の幅の制御は、Δnを調節して行うことができる。Δnは、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類およびその混合比率、ならびに、配向固定時の温度により調節できる。
 本発明において、コレステリック液晶層は、公知の各種のものが利用可能である。
 コレステリック液晶層としては、例えば、特開2020-060627号公報等を参照して、コレステリック液晶相を固定化してなるコレステリック液晶層を用いることができる。コレステリック液晶相を固定化してなるコレステリック液晶層は、薄膜でありながら透過光が高い偏光度を有するため好ましい。コレステリック液晶層は、延伸したり、立体形状等に成形したりした場合に、偏光度の低下や偏光軸の歪みが抑制されるという観点で、曲面成形に用いられる光学フィルムとして好ましい。また、偏光軸の歪みに起因する偏光度の低下も生じにくい。
 本発明の第1実施形態の光学フィルムは、複数のコレステリック液晶層を積層したものでもよい。
 一例として、少なくとも波長460nmの反射率が40%以上である青色光反射層と、波長550nmの反射率が40%以上である緑色光反射層と、波長600nmの反射率が40%以上である黄色光反射層と、波長650nmの反射率が40%以上である赤色光反射層とを有する、4層のコレステリック液晶層の積層体が好ましい。このような構成であると、可視域の広い波長範囲に亘って高い反射特性を発現できるため、好ましい。なお、上述の反射率は、コレステリック液晶層に対し、それぞれの波長で非偏光を入射した場合の反射率である。
 また、コレステリック液晶相を固定化してなるコレステリック液晶層である青色光反射層、緑色光反射層、黄色光反射層、および、赤色光反射層は、コレステリック液晶相の螺旋ピッチを厚み方向で連続的に変化させたピッチグラジエント構造を有していてもよい。ピッチグラジエント構造によれば、例えば、特開2020-060627号公報等を参照して、緑色光反射層と黄色光反射層を連続的に作製することができる。
 本発明の第1実施形態の光学フィルムにおいて、コレステリック液晶層は、青色光反射層と、緑色光反射層と、黄色光反射層と、赤色光反射層とが、この順で積層されているのが好ましい。
 また、コレステリック液晶層は、位相差層と組み合わせれる場合も多い。この際には、青色光反射層が、円偏光を直線偏光に変換する位相差層とは反対の面、すなわち光源側に設置されることが好ましい。このような配置であると、光線は青色光反射層、緑色光反射層、黄色光反射層および赤色光反射層をこの順で通過することになる。
 本発明者らは、青色光反射層を光源側に配置することでゴーストの発生を抑制できる原因を、Rthの影響を抑制することができるため、と考えている。その推定機構を以下に述べる。光反射層として用いられるコレステリック液晶層において、十分な反射率(例えば40%以上)を得るために必要な膜厚は長波長側ほど厚くなる。そのため、もし光源側に長波長の光を反射する光反射層がある場合、その膜厚は厚くなり、結果としてその層を通過する光が受けるRthは大きくなる。このような理由によって、光源側に配置される光反射層の反射帯域は短波側がより好ましいと考えられる。
 本発明の第1実施形態の光学フィルムは、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶層と、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶層とを有するのも好ましい。
 このような構成であると、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶相が正のRthを有するのに対し、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶相は負のRthを有するため、互いのRthが相殺され、斜め方向からの入射光に対してもゴーストの発生を抑えることができるため、好ましい。
 本発明者らの検討によれば、この場合には、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶層からなる青色光反射層、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶層からなる緑色光反射層、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶層からなる黄色光反射層、および、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶層からなる赤色光反射層をこの順で含むことが好ましい。なお、反射層の順番、液晶の種類は、一例であり、これらの構成に限定されるものではない。
 Rthが相殺される様子を数式で表すと下記のようになる。
 光反射層をn層有する光学積層フィルムにおいて、光源側から光反射層を順にL1、L2、L3、・・・、Lnと名付けたときに、光反射層L1から光反射層Liまでの各層のRthの和をSRthiする。具体的には次式のようになる。
SRth1=Rth1
SRth2=Rth1+Rth2
・・・
SRthi=Rth1+Rth2・・・・+Rthi
・・・
SRthn=Rth1+Rth2・・・・+Rthi・・・・+Rthn
 これら全てのSRthi(SRth1~SRthn)の絶対値が0.3μm以下であることが好ましく、0.2μm以下であることがより好ましく、0.1μm以下であることが最も好ましい。上記の式中の各層のRthiは[0023]記載のRth算出の数式により求められる。
 コレステリック液晶層の厚さは、特に制限はされないが、薄型化する観点から、30μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。
 また、コレステリック液晶層を延伸したり、成形したりする場合には、コレステリック液晶層としての反射波長域がシフトすることがあるため、反射波長域は、あらかじめ波長のシフトを想定して選択されていることが好ましい。
 例えば、コレステリック液晶層を用いる場合、延伸や成形によってフィルムが引き延ばされ、コレステリック液晶層の螺旋ピッチが小さくなってしまう場合があるため、コレステリック液晶相の螺旋ピッチをあらかじめ大きく設定しておくとよい。また、延伸や成形による反射波長域の短波シフトを想定して、コレステリック液晶層は、波長800nmの反射率が40%以上である赤外光反射層を有することも好ましい。
 さらに、延伸や成形における延伸倍率が面内で均一でない場合は、面内のそれぞれの場所で、延伸による波長シフトに応じて適切な反射波長域が選択されてもよい。すなわち、面内において、反射波長域が異なる領域があってもよい。また、面内におけるそれぞれの場所で延伸倍率が異なることを想定して、あらかじめ反射波長域を必要な波長域よりも広くとっておくことも好ましい。
(コレステリック液晶層の製法)
 コレステリック液晶層は、液晶化合物、カイラル剤(キラル剤)および重合開始剤、さらに必要に応じて添加される界面活性剤等を溶媒に溶解させた液晶組成物を、支持体上、あるいは支持体上に形成された下地層(配向膜)に塗布し、乾燥させて塗膜を得て、塗膜中の液晶化合物を配向させて、この塗膜に活性光線を照射して液晶組成物を硬化することで、形成できる。
 これにより、コレステリック規則性(コレステリック液晶相)が固定化されたコレステリック液晶構造を有するコレステリック液晶層を形成できる。
〔塗布方法〕
 塗布する方法としては、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、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、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
〔螺旋ピッチに面内分布を付与する方法〕
 本発明の第1実施形態の光学フィルムを構成するコレステリック液晶層は、螺旋ピッチに面内分布を有してもよい。コレステリック液晶層が螺旋ピッチに面内分布を有することで、後述する曲面形状への成形によって膜厚が変化した場合でも、面内における選択的な反射波長域のバラつきを抑制することができる。
 コレステリック液晶層の螺旋ピッチに面内分布を付与する方法においては、例えば、光異性化によってHTPが変化するカイラル剤を用いる方法がある。
 詳細を説明する。
 光異性化によってHTPが変化するカイラル剤を含んだ液晶組成物を塗布し、必要に応じてその後に加熱処理して配向させたコレステリック液晶層に、光異性化に対応した光照射を行うことでカイラル剤のHTPが変化し、その結果としてコレステリック液晶層の螺旋ピッチを変えて、反射波長を変えることが可能となる。
 この性質を利用し、配向させたコレステリック液晶層に対して露光マスク等を使用してパターン状の光照射を行い光異性化させることで、光照射された領域のみ反射波長を変化させたパターンが得られる。パターンを得たのちに、コレステリック液晶層全体に液晶組成物の硬化のための露光を行い、液晶組成物を重合させることで、最終的に螺旋ピッチが面内分布を有するコレステリック液晶層(パターン状コレステリック液晶層)を得ることができる。硬化させた後のパターン状コレステリック液晶層ではもはや光異性化は起こらず、安定した性質を持つ。
 このパターン形成を効果的に行うには、光異性化のための光照射と、硬化のための光照射との切り分けができているのが好ましい。言い換えると、このパターン形成を効果的に行うには、光異性化と硬化の一方が進んでいる際に、他方がなるべく進まないようになっているのが好ましい。
 両者の切り分け方法としては、例えば、酸素濃度による切り分け、露光波長による切り分けなどが挙げられる。
 まず、酸素濃度について、光異性化は酸素濃度の影響を受けにくいが、使用する開始剤にもよるが、硬化は、基本的に、酸素濃度が高いほど起きにくくなる。
 従って、光異性化は、酸素濃度が高い条件、例えば大気下で行い、硬化は、酸素濃度が低い条件、例えば窒素雰囲気を用いて酸素濃度300体積ppm以下で行う。これにより、光異性化と硬化との切り分けがしやすくなる。
 また、露光波長について、カイラル剤の光異性化はカイラル剤の吸収波長で、硬化は光重合開始剤の吸収波長で、それぞれ進みやすくなる。
 従って、カイラル剤と光重合開始剤とで吸収波長が異なるように、カイラル剤および光重合開始剤を選択することにより、露光波長による光異性化と硬化との切り分けが可能となる。
 なお、必要に応じて、光異性化および硬化の一方、あるいは、両方を加熱下で行ってもよい。加熱する際の温度としては25~140℃が好ましく、30~100℃がより好ましい。
 光異性化によってHTPが変化するカイラル剤を用いる方法の別の方法として、先にパターン状に硬化を行い、その後に未硬化の領域の異性化を行う方法もある。
 すなわち、配向させたコレステリック液晶相に対して、まず硬化のための光照射を露光マスク等を使用してパターン状に行う。その後、全面に光異性化のための光照射を行う。先に硬化がなされた領域は、もはや光異性化によるピッチ変化が起こりえない。そのため、先に硬化がなされていない領域のみで光異性化によるピッチ変化が起き、反射波長の変化が起きる。
 この場合もパターンを得た後にコレステリック液晶層全体に液晶組成物の硬化のための露光を行い、液晶組成物を重合させることで、最終的なパターン状コレステリック液晶層を得ることができる。
〔各層の直接塗布〕
 上述のように、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、複数層のコレステリック液晶層を積層したものであってもよい。
 この際においては、各コレステリック液晶層の間には、貼着層を有さずに、直接、隣の層が形成されることが好ましい。層を形成する際、すでに形成されている隣接層の上に直接塗布を行うことで、貼着層をなくすことができる。以下の説明では、コレステリック液晶層を『光反射層』ともいう。
 さらに、面内の全ての方向で屈折率差を小さくするために、液晶化合物の配向方向(遅相軸方向)が界面で連続的に変化するように配置することが好ましい。例えば、円盤状液晶を含有する光反射層上に、棒状液晶を含有する光反射層を形成する場合、棒状液晶を含有する塗布液を直接塗布し、円盤状液晶を含有する光反射層の円盤状液晶による配向規制力によって、遅相軸方向が界面で連続をなすように配向させることもできる。
〔各層の貼着方法〕
 上述のように、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、複数層のコレステリック液晶層(光反射層)を積層したものであってもよい。この際においては、各光反射層は任意の貼着方法で貼着することもできる。貼着は、粘着剤および接着剤等を用いて行うことができる。
 粘着剤としては、市販の粘着剤を任意に用いることができる。ここで光学フィルムの薄型化の観点、および、表面粗さRaを低減する観点から、粘着剤の厚さは、25μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、6μm以下がさらに好ましい。また、粘着剤は、アウトガスが生じにくいものであることが好ましい。特に、延伸や成形を行う場合、真空プロセスや加熱プロセスを経る場合があるが、それらの条件においてもアウトガスが出ないことが好ましい。
 接着剤としては、市販の接着剤等を任意に用いることができる。具体的には、接着剤としては、エポキシ樹脂系の接着剤、および、アクリル樹脂系の接着剤が例示される。
を用いることができる。
 ここで光学フィルムの薄型化の観点、および、表面粗さRaを低減する観点から、接着剤の厚さは、25μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。また、接着剤は、接着剤層を薄くする観点、および、被着体に対し接着剤を均一な厚みで塗布する観点から、粘度が300cP以下であるのが好ましく、100cP以下がより好ましい。
 また、被着体が表面凹凸を有している場合には、粘着剤および接着剤は、コレステリック液晶層の表面粗さRaを低減する観点から、接着する層の表面凹凸を包埋できるよう、適切な粘弾性または厚みを選択することもできる。表面凹凸を包埋する観点からは、粘着剤および接着剤は、粘度が50cP以上であることが好ましい。また、厚みは、表面凹凸の高さよりも厚いことが好ましい。
 接着剤の粘度を調整する方法としては、例えば、溶剤を含む接着剤を用いる方法が挙げられる。この場合、溶剤の比率によって接着剤の粘度を調整することができる。また、接着剤を被着体に塗布した後、溶剤を乾燥させることで、接着剤の厚みをより低減することができる。
 コレステリック液晶層において、余計な反射を低減し、透過光の偏光度の低下を抑制する観点からは、各層の接着に用いる粘着剤および接着剤は、隣接する層との屈折率差が小さいことが好ましい。液晶層は複屈折を持つため、進相軸方向と遅相軸方向の屈折率が異なるので、進相軸方向と遅相軸方向の屈折率を足して2で割った値をその液晶層の平均屈折率naveとした時に、隣接する粘着層または貼着層の屈折率はnaveとの差が、0.075以下であるのが好ましく、0.05以下であるのがより好ましく、0.025以下であるのがさらに好ましい。粘着剤および接着剤の屈折率は、例えば、酸化チタンの微粒子やジルコニアの微粒子等を混合し、調整することができる。
 また、コレステリック液晶層は、面内に屈折率の異方性を有するが、面内における全ての方向において、隣接する層との屈折率差が0.10以下であることが好ましい。そのため、粘着剤や接着剤は、面内に屈折率異方性を有するものであってもよい。この点に関しては、本発明の第1実施形態の光学フィルム(コレステリック液晶層)を用いる積層光学体が、面内に屈折率の異方性を有する位相差層および直線偏光子を含む場合でも同様である。
 また、本発明の第1実施形態の光学フィルムが複数層のコレステリック層で構成される場合には、コレステリック液晶層と粘着剤との間、または、コレステリック液晶層と接着剤との間に、進相軸方向と遅相軸方向の屈折率の差がコレステリック液晶層よりも小さい屈折率調整層を有して良い。この場合、屈折率調整層はコレステリック液晶を有することが好ましい。屈折率調整層を有することで、界面反射をより抑制でき、ゴーストの発生をより抑制できる。また、屈折率調整層の平均屈折率はコレステリック液晶層の平均屈折率よりも小さいことが好ましい。また、屈折率調整層の反射光の中心波長は430nmより小さいか670nmより大きくても良く、430nmより小さいことがより好ましい。
 また、各コレステリック液晶層の間の貼着層は、厚みが100nm以下であるのが好ましい。
 貼着層の厚みが100nm以下であると、可視域の光は屈折率差を感じにくくなり、余計な反射を抑制することができる。貼着層の厚みは、50nm以下がより好ましく、30nm以下がさらに好ましい。
 厚みが100nm以下の貼着層を形成する方法としては、例えば、酸化ケイ素(SiOx層)などのセラミック接着剤を貼合面に蒸着する方法があげられる。
 貼合部材の貼合面は、貼合前にプラズマ処理、コロナ処理および鹸化処理等の表面改質処理を施してもよい。また、貼合部材の貼合面には、プライマー層を設けてもよい。
 また、貼合面が複数ある場合は、貼合面毎に貼着層の種類および厚みを調整してもよい。する事ができる。具体的には、例えば、以下(1)~(3)に示す手順で、厚みが100nm以下である貼着層を設けることができる。
(1)積層する層を、ガラス基材からなる仮支持体に貼合する。
(2)積層する層の表面と、積層される層の表面の両方に対し、蒸着等により、厚さ100nm以下のSiOx層を形成する。蒸着は、SiOx粉体を蒸着源とし、例えばアルバック社製の蒸着装置(型番ULEYES)等を用いて行うことができる。また、形成したSiOx層の表面にプラズマ処理を施しておく事が好ましい。
(3)形成されたSiOx層同士を貼合した後、仮支持体を剥離する。貼合は、例えば、120℃の温度で実施する事が好ましい。
 各層の塗布、接着および貼合は、ロール・トウ・ロールで行ってもよいし、枚葉で行ってもよい。
 ロール・トウ・ロール方式は、生産性を向上できる点、および、各層の軸ずれを低減できる点等で好ましい。
 一方、枚葉方式は、少量、多品種生産に適している点、および、上述した、貼着層の厚みが100nm以下であるような、特殊な接着方法を選択できる点等で、好ましい。
 また、接着剤を被着体に塗布する方法としては、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、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、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
 上述のように、本発明の第1実施形態の光学フィルムであるコレステリック液晶層は、他の層と積層されて積層光学体として用いることもできる。これらの層としては、支持体および配向層等を含んでいてもよい。
 ここで、支持体および配向層は、積層光学体を作製する際に剥離され、取り除かれる仮支持体であってもよい。仮支持体を用いる場合は、コレステリック液晶層を別の積層体に転写した後、仮支持体を剥離して取り除くことによって、積層光学体を薄型化することができ、さらに、仮支持体が有する位相差が、透過光の偏光度に与える悪影響を除くことができるため、好ましい。
 支持体の種類は特に制限されないが、透明であることが好ましく、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリスチレン、および、ポリエステル等のフィルムを用いることができる。なかでも、セルロースアシレート、環状ポリオレフィン、ポリアクリレート、および、ポリメタクリレート等のフィルムが好ましい。また、これらのフィルムは、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、セルロースアセテートフィルムであれば、市販品としては、富士フイルム社製の「TD80U」および「Z-TAC」等が例示される。
 支持体が仮支持体である場合は、剥離時の破断を防止する観点から、引き裂き強度の高い支持体が好ましい。この点では、ポリカーボネートおよびポリエステル系のフィルムが好ましい。
 また、支持体は、透過光の偏光度に与える悪影響を抑制する観点から、位相差が小さいことが好ましい。具体的には、支持体は、Re(面内レタデーション)が10nm以下であるのが好ましく、Rth(厚さ方向のレタデーション)の絶対値が50nm以下であるのが好ましい。なお、支持体が上述の仮支持体として使用されるものであっても、積層光学体の製造工程において、コレステリック液晶層やその他の積層体の品質検査を行う上で、仮支持体の位相差は小さいことが好ましい。
 また、仮想現実表示装置および電子ファインダー等の光学系内には、アイトラッキング、表情認識、虹彩認証といった近赤外光を光源に使用した各種のセンサーが組み込まれる場合がある。この場合において、センサーへの影響を最小限に抑えるためには、コレステリック液晶層は、近赤外光に対して透過性であるのが好ましい。
〔積層光学体〕
 上述のように、本発明の第1実施形態の光学フィルム(コレステリック液晶層)は、その他のフィルム状の光学素子と積層した、積層光学体として用いてもよい。
 ここで、積層光学体としては、コレステリック液晶層に加え、円偏光を直線偏光に変換する位相差層、および、直線偏光子を、この順で有する構成が好ましく例示される。
 本発明の第1実施形態の光学レンズ、および、本発明の第1実施形態の光学フィルム(コレステリック液晶層)を含む積層光学体は、レンズと組み合わせて複合レンズとして用いてもよい。この複合レンズの好適な利用例として、仮想現実表示装置が好適に例示される。
 以下、仮想現実表示装置の作用を説明することにより、本発明の第1実施形態の光学フィルム(コレステリック液晶層)を含む積層光学体の作用を詳細に説明する。
 図1は、積層光学体を用いた仮想現実表示装置を概念的に示す図である。
 図1に示す仮想現実表示装置は、画像表示パネル500、円偏光板400、ハーフミラー300、レンズ200、および、積層光学体100を有する。上述のように、積層光学体100は、コレステリック液晶層、位相差層および直線偏光子を、この順で有する。
 図1に示す仮想現実表示装置において、画像表示パネル500が出射した光線1000(表示画像)は、円偏光板400を透過して円偏光となり、半分がハーフミラー300を透過する。
 ハーフミラー300を透過した光線1000は、次いで、レンズ200を透過して、積層光学体100にコレステリック液晶層の側から入射して、右円偏光または左円偏光が反射される。
 コレステリック液晶層で反射された円偏光は、レンズ200を再び透過した後、ハーフミラー300で再び反射され、再度、レンズ200を透過して積層光学体100に入射する。ここで、光線1000の円偏光状態は、積層光学体(コレステリック液晶層)で反射されたときには変化せず、ハーフミラー300で反射されたときに、最初に積層光学体100に入射したときの円偏光と直交する円偏光に変化する。すなわち、右円偏光は左円偏光に、左円偏光は右円偏光に変化する。従って、ハーフミラー300で反射された光線1000は積層光学体100を透過し、ユーザーに視認される。
 さらに、光線1000は、ハーフミラー300で反射される際、ハーフミラーが凹面鏡の形状になっていることにより、像は拡大され、ユーザーは拡大された虚像を視認することができる。このような光学系はパンケーキレンズ(往復光学系、折り返し光学系)と呼ばれている。
 一方、図2は、光線1000が一度目に積層光学体100に入射したとき、反射されずに不要に透過し、漏れ光2000となった場合を表す模式図である。具体的には、漏れ光2000は、例えば、積層光学体100(コレステリック液晶層)が右円偏光を選択的に反射する場合に、右円偏光の光線1000が一度目に積層光学体100に入射した際に、反射されずに不要に透過した光である。
 図2に示されるように、このとき、ユーザーは拡大されていない像である漏れ光2000を視認することになる。この像はゴースト等と呼ばれ、低減することが求められる。
 コレステリック液晶層は、本来、位相差(面内レタデーション)を有さない。しかしながら、図1および図2に示す仮想現実表示装置では、積層光学体100すなわちコレステリック液晶層が凹面鏡状に成形されている。そのため、このコレステリック液晶層は、面内において部分的に螺旋軸が変化してしまい、その結果、位相差が生じてしまう。位相差を有するコレステリック液晶層は、入射光を適正に反射および透過させることができなくなる。そのため、このようなコレステリック液晶層を仮想現実表示装置を構成するパンケーキレンズに用いると、漏れ光2000すなわちゴーストが増加してしまう。
 これに対して、本発明の第1実施形態の光学フィルム(コレステリック液晶層)は、上述のように、曲面形状を有し、さらに、面内レタデーションの評価波長(測定波長)をコレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長として、コレステリック液晶層の中心での評価波長における面内レタデーションAが評価波長の2%の値未満であり、かつ、コレステリック液晶層の外縁部での評価波長における面内レタデーションBが評価波長の2%の値未満である。すなわち、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、全面的に位相差が小さい。
 そのため、本発明の第1実施形態の光学フィルムを有する積層光学体100を用いる仮想現実表示装置は、曲面形状を有する光学フィルムすなわちコレステリック液晶層を用いているにも関わらず、ゴーストの発生を抑制できる。
 また、このような全面的に位相差が小さい光学フィルムは、後述する本発明の第1実施形態の成形方法で作製できる。
 積層光学体100の一形態の層構成を図3に示す。
 図3に示す積層光学体100は、反射防止層101、ポジティブCプレート102、光学フィルム103、ポジティブCプレート104、位相差層105、および、直線偏光子106を、この順で有する。光学フィルム103は、本発明の第1実施形態の光学フィルムであり、コレステリック液晶層である。
 積層光学体100は、光学フィルム103、円偏光を直線偏光に変換する位相差層105、および、直線偏光子106をこの順で有する。ここで、位相差層105および直線偏光子106は、光学フィルム103が、本来、反射する円偏光を、直線偏光子が吸収する方向の直線偏光子に変換するように設定される。積層光学体100によれば、光学フィルム103(コレステリック液晶層)からの漏れ光を直線偏光子によって吸収することができる。そのため、透過光の偏光度を高めることができる。
 なお、積層光学体を成形した際には、コレステリック液晶層に位相差が生じる懸念があるが、上述の通り、本発明の第1実施形態のコレステリック液晶層は、延伸や成形を行っても位相差はが小さいままであり、コレステリック液晶層からの漏れ光の光量は小さいため、漏れ光の増加はわずかな量に抑えられる。
 上述のように、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、複数のコレステリック液晶層で構成されてもよい。図4に、この構成の一例を示す。
 この光学フィルム103は、第1の光反射層(コレステリック液晶層)31、第2の光反射層32、第3の光反射層33、および、第4の光反射層34を、順で有する。このような光学フィルム103としては、一例として、上述した、波長460nmの反射率が40%以上である青色光反射層と、波長550nmの反射率が40%以上である緑色光反射層と、波長600nmの反射率が40%以上である黄色光反射層と、波長650nmの反射率が40%以上である赤色光反射層と、を有する光学フィルムが例示される。
 また、積層光学体は、表面粗さRaが100nm以下であるのが好ましい。
 Raが小さいと、例えば、積層光学体を仮想現実表示装置等に使用した場合、画像の鮮鋭性を向上させることができるため、好ましい。本発明者らは、積層光学体において光が反射される際、凹凸があると、反射光の角度が歪み、像の歪みやボケに繋がると推定している。積層光学体のRaは、50nm以下が好ましく、30nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
 また、積層光学体は、多数の層を積層して作製される。本発明者らの検討によれば、凹凸のある層に別の層を積層した場合、凹凸が増幅される場合があることがわかった。従って、積層光学体においては、全ての層について、Raが小さいことが好ましい。積層光学体の各層は、それぞれ、Raが50nm以下であることが好ましく、30nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
 また、反射像の画像鮮鋭性を高める観点では、特に、コレステリック液晶層のRaが小さいことが好ましい。
 表面粗さRaは、例えば、非接触表面・層断面形状計測システムVertScan(菱化システム社製)を用いて測定することができる。Vertscanは試料からの反射光の位相を利用した表面形状計測法であるため、コレステリック液晶層を測定する場合はフィルム内部からの反射光が重畳してしまって表面形状を正確に測れない場合がある。この場合、表面の反射率を高めて、さらに内部からの反射を抑制するために試料の表面に金属層を形成しても良い。試料の表面に金属層を形成する主な方法としてはスパッタ法が用いられる。スパッタする材料としては、Au、Al、Ptなどが用いられる。
 積層光学体は、単位面積当たりの点欠陥数が小さいのが好ましい。点欠陥は、透過光の偏光度の低下や、画像鮮鋭度の低下につながるため、少ないことが好ましい。
 積層光学体は多数の層を積層して作製されるため、積層光学体全体として点欠陥数を小さくするためには、各層における点欠陥数も小さいことが好ましい。具体的には、各層の点欠陥数は、1平方メートルあたり、20個以下が好ましく、10個以下がより好ましく、1個以下がさらに好ましい。また、積層光学体全体としては、点欠陥数は、1平方メートルあたり、100個以下が好ましく、50個以下がより好ましく、5個以下がさらに好ましい。
 この点欠陥の個数は、好ましくは、サイズが100μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは10μm以上の点欠陥の個数を数える。
 なお、点欠陥とは、異物、キズ、汚れ、膜厚変動、および、液晶化合物の配向不良等を含む。
 また、仮想現実表示装置および電子ファインダー等の光学系内には、アイトラッキング、表情認識、虹彩認証といった近赤外光を光源に使用した各種のセンサーが組み込まれる場合がある。この場合において、センサーへの影響を最小限に抑えるためには、積層光学体は近赤外光に対して透過性であることが好ましい。
〔位相差層〕
 積層光学体に用いる位相差層は、円偏光を入射したとき、出射光をおよそ直線偏光に変換する機能を有する。
 位相差層としては、例えば、可視域の波長のいずれかにおいて面内レタデーションReがおよそ1/4波長となる位相差層を用いることができる。一例として、位相差層は、波長550nmにおいて面内レタデーションRe(550)が120~150nmであるのが好ましく、125~145nmであるのがより好ましく、135~140nmであるのがさらに好ましい。
 また、Reがおよそ3/4波長や、およそ5/4波長となる位相差層も、直線偏光を円偏光に変換することができるため、好ましい。
 また、積層光学体に用いる位相差層は、波長に対して逆分散性を有していることが好ましい。
 位相差層が逆分散性を有していると、可視域の広い波長範囲に亘って円偏光を直線偏光に変換することが可能になるため、好ましい。ここで、波長に対して逆分散性を有するとは、波長が大きくなるに伴い、該波長における位相差の値が大きくなることをいう。
 逆分散性を有する位相差層は、例えば、特開2017-049574号公報等を参照して、逆分散性を有する変性ポリカーボネート樹脂フィルム等のポリマーフィルムを一軸延伸することによって作製することができる。
 また、逆分散性を有する位相差層は、実質的に逆分散性を有していればよく、例えば、特許第06259925号公報に開示されているように、Reがおよそ1/4波長となる位相差層と、Reがおよそ1/2波長となる位相差層を、互いの遅相軸がおよそ60°の角をなすように積層することによっても作製することができる。このとき、1/4波長位相差層と1/2波長位相差層とがそれぞれ順分散性(波長が大きくなるに伴い、該波長における位相差の値が小さくなる)であっても、可視域の広い波長範囲に亘って円偏光を直線偏光に変換でき、実質的に逆分散性を有するとみなせることが知られている。この場合、積層光学体は、コレステリック液晶層と、1/4波長位相差層と、1/2波長位相差層と、直線偏光子とをこの順で有することが好ましい。
 また、積層光学体に用いる位相差層は、一様配向した液晶化合物を固定化してなる層を有することも好ましい。
 このような位相差層としては、例えば、棒状液晶化合物を面内方向に対し水平に一様配向させた層、および、円盤状液晶化合物を面内方向に対し垂直に一様配向させた層等を用いることができる。さらに、例えば、特開2020-084070号公報等を参照して、逆分散性を有する棒状液晶化合物を一様配向させ、固定化することによって作製した、逆分散性を有する位相差層も利用可能である。
 また、積層光学体に用いる位相差層は、厚み方向を螺旋軸として捩れ配向した液晶化合物を固定化してなる層を有することも好ましい。
 例えば、特許第05753922号公報、および、特許第05960743号公報等に開示されているように、厚み方向を螺旋軸として捩れ配向した棒状液晶化合物あるいは円盤状液晶化合物を固定化してなる層を有する位相差層を用いることもできる。この場合、位相差層は実質的に逆分散性を有するとみなすことができるため、好ましい。
 位相差層の厚さは、特に限定されないが、薄型化する観点から、0.1~8μmが好ましく、0.3~5μmがより好ましい。
 位相差層は、支持体および配向層等を含んでいてもよい。
 なお、支持体および配向層は、積層光学体を作製する際に剥離され、取り除かれる仮支持体であってもよい。仮支持体を用いる場合は、位相差層を別の積層体に転写した後、仮支持体を剥離して取り除くことによって、積層光学体を薄型化することができ、さらに、仮支持体が有する位相差が、透過光の偏光度に与える悪影響を除くことができるため、好ましい。
 支持体の種類は特に制限されないが、透明であることが好ましく、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリスチレン、および、ポリエステル等のフィルムを用いることができる。なかでも、セルロースアシレートフィルム、環状ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリメタクリレートが好ましい。支持体は、市販品も利用可能である。市販品の一例として、セルロースアセテートフィルムであれば、富士フイルム社製の「TD80U」および「Z-TAC」等が例示される。
 支持体が仮支持体である場合は、剥離時の破断を防止する観点から、引き裂き強度の高い支持体が好ましい。この点からは、ポリカーボネートおよびポリエステル系のフィルムが好ましい。
 また、支持体は、透過光の偏光度に与える悪影響を抑制する観点から、位相差が小さいことが好ましい。具体的には、支持体は、面内レタデーションが10nm以下であることが好ましく、厚さ法y工のレタデーションRthの絶対値が50nm以下であることが好ましい。また、支持体が上述の仮支持体として使用されるものであっても、積層光学体の製造工程において、位相差層やその他の積層体の品質検査を行う上で、仮支持体の位相差は小さいことが好ましい。
 また、仮想現実表示装置および電子ファインダー等の光学系内には、アイトラッキング、表情認識および虹彩認証といった近赤外光を光源に使用した各種のセンサーが組み込まれる場合がある。この場合において、センサーへの影響を最小限に抑えるためには、積層光学体に用いる位相差層は近赤外光に対して透過性であるのが好ましい。
〔直線偏光子〕
 積層光学体に用いる直線偏光子は、吸収型の偏光子であり、入射光のうち吸収軸方向の直線偏光を吸収し、透過軸方向の直線偏光を透過する。
 直線偏光子としては一般的な偏光子を用いることができる。一例として、ポリビニルアルコールおよびその他の高分子樹脂に二色性物質を染着し、延伸することで配向させた偏光子、ならびに、液晶化合物の配向を利用して二色性物質を配向させた偏光子が例示される。入手性の観点、偏光度を高める観点では、ポリビニルアルコールをヨウ素で染色し、延伸した偏光子が好ましい。
 直線偏光子の厚みは、10μm以下が好ましく、7μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。直線偏光子が薄いと、積層光学体を延伸したり、成形したりした場合に、フィルムのクラックや破断を防止することができる。
 また、直線偏光子の単板透過率は、40%以上が好ましく、42%以上がより好ましい。また、偏光度は、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましく、99%以上がさらに好ましい。なお、本明細書において、直線偏光子の単板透過率および偏光度は、自動偏光フィルム測定装置:VAP-7070(日本分光社製)を用いて測定する。 
 また、直線偏光子の透過軸の方向は、位相差層によって直線偏光に変換された光の偏光軸の方向に一致していることが好ましい。例えば、位相差層が1/4波長の位相差を有する層である場合、直線偏光子の透過軸と位相差層の遅相軸とのなす角は、およそ45°であることが好ましい。
 積層光学体に用いる直線偏光子は、液晶化合物と二色性物質とを含有する光吸収異方性層であることも好ましい。液晶化合物と二色性物質を含有してなる直線偏光子は、厚みを薄くすることができ、かつ、延伸や成形を行ってもクラックや破断を生じにくいため、好ましい。光吸収異方性層の厚さは、特に限定されないが、薄型化する観点から、0.1~8μmが好ましく、0.3~5μmがより好ましい。
 液晶化合物と二色性物質を含有してなる直線偏光子は、例えば、特開2020-023153号公報等を参照して作製することができる。
 直線偏光子の偏光度を向上する観点からは、光吸収異方性層は、二色性物質の配向度が0.95以上であることが好ましく、0.97以上であることがより好ましい。
 直線偏光子が、液晶化合物と二色性物質とを含有する光吸収異方性層からなる場合、直線偏光子は、支持体および配向層等を含んでいてもよい。
 支持体および配向層は、積層光学体を作製する際に剥離され、取り除かれる仮支持体であってもよい。仮支持体を用いる場合は、光吸収異方性層を別の積層体に転写した後、仮支持体を剥離して取り除くことによって、積層光学体を薄型化することができ、さらに、仮支持体が有する位相差が、透過光の偏光度に与える悪影響を除くことができるため、好ましい。
 支持体の種類は特に制限されないが、透明であることが好ましく、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリスチレン、ならびに、ポリエステル等のフィルムを用いることができる。なかでも、セルロースアシレートフィルム、環状ポリオレフィン、ポリアクリレート、および、ポリメタクリレートが好ましい。支持体は、市販品も利用可能である。市販品の一例として、セルロースアセテートフィルムであれば、富士フイルム社製の「TD80U」および「Z-TAC」等が例示される。
 支持体が仮支持体である場合は、剥離時の破断を防止する観点から、引き裂き強度の高い支持体が好ましい。この点では、ポリカーボネートおよびポリエステル系のフィルムが好ましい。
 また、支持体は、透過光の偏光度に与える悪影響を抑制する観点から、位相差が小さいことが好ましい。具体的には、支持体は、面内レタデーションReが10nm以下であるのが好ましく、厚さ方向のレタデーションRthの絶対値が50nm以下であるのが好ましい。また、支持体が上述の仮支持体として使用されるものであっても、積層光学体の製造工程において、光吸収異方性層やその他の積層体の品質検査を行う上で、仮支持体の位相差は小さいことが好ましい。
 また、仮想現実表示装置および電子ファインダー等の光学系内には、アイトラッキング、表情認識および虹彩認証といった近赤外光を光源に使用した各種のセンサーが組み込まれる場合がある。この場合において、センサーへの影響を最小限に抑えるためには、積層光学体に用いる直線偏光子は近赤外光に対して透過性であることが好ましい。
〔その他の機能層〕
 積層光学体は、コレステリック液晶層、位相差層、および、直線偏光子に加え、その他の機能層を有していてもよい。
 また、仮想現実表示装置および電子ファインダー等の光学系内には、アイトラッキング、表情認識および虹彩認証といった近赤外光を光源に使用した各種のセンサーが組み込まれる場合がある。この場合において、センサーへの影響を最小限に抑えるためには、積層光学体に用いるその他の機能性層は近赤外光に対して透過性であることが好ましい。
 <ポジティブCプレート>
 図3に示されるように、積層光学体は、さらにポジティブCプレートを有することも好ましい。ここで、ポジティブCプレートとは、面内レタデーションReが実質的にゼロであり、厚さ方向のレタデーションRthが負の値を有する位相差層である。
 ポジティブCプレートは、例えば、棒状液晶化合物を垂直配向させることにより得ることができる。ポジティブCプレートの製造方法の詳細は、例えば、特開2017-187732号公報、特開2016-53709号公報、および、特開2015-200861号公報などの記載を参酌できる。
 ポジティブCプレートは、斜めから入射した光に対して、透過光の偏光度を高めるための、光学補償層として機能する。ポジティブCプレートは、積層光学体の任意の場所に設置することができ、複数が設置されていてもよい。
 ポジティブCプレートは、コレステリック液晶層に隣接して、または、コレステリック液晶層の内部に、設置してもよい。
 コレステリック液晶層として、例えば棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶相を固定化してなる光反射層を用いた場合、光反射層は正のRthを有する。このとき、コレステリック液晶層に対して斜め方向から光が入射した場合、Rthの作用により反射光および透過光の偏光状態が変化し、透過光の偏光度が低下することがある。コレステリック液晶層の内部、または近傍にポジティブCプレートを有していると、斜め入射光の偏光状態の変化を抑制し、透過光の偏光度の低下を抑制できるため、好ましい。本発明者らの検討によれば、ポジティブCプレートは、青色光反射層に対して緑色反射層とは反対の面に設置されていることが好ましいが、その他の場所に設置されていてもよい。
 この場合のポジティブCプレートの面内レタデーションReは、10nm以下であるのが好ましく、厚さ方向のレタデーションRthは、-600~-100nmが好ましく、-400~-200nmがより好ましい。
 また、積層光学体において、ポジティブCプレートは、位相差層に隣接して、または、位相差層の内部に、設置してもよい。
 位相差層として、例えば棒状液晶化合物を固定化してなる層を用いた場合、位相差層は正のRthを有する。このとき、位相差層に対して斜め方向から光が入射した場合、Rthの作用により透過光の偏光状態が変化し、透過光の偏光度が低下することがある。位相差層の内部、または近傍にポジティブCプレートを有していると、斜め入射光の偏光状態の変化を抑制し、透過光の偏光度の低下を抑制できるため、好ましい。本発明者らの検討によれば、ポジティブCプレートは位相差層に対して直線偏光子とは反対の面に設置されていることが好ましいが、その他の場所に設置されていてもよい。
 この場合のポジティブCプレートの面内レタデーションReは、およそ10nm以下であることが好ましく、厚さ方向のレタデーションRthは、-90~-40nmであることが好ましい。
 <反射防止層>
 積層光学体は、表面に反射防止層を有することも好ましい。
 積層光学体は、特定の円偏光を反射し、それと直交する円偏光を透過する機能を有するが、積層光学体の表面における反射は、一般的に意図しない偏光の反射を含み、それにより透過光の偏光度を低下させる。そのため、積層光学体は表面に反射防止層を有することが好ましい。
 反射防止層は、積層光学体の一方の表面にのみ設置されてもよいし、両面に設置されてもよい。
 反射防止層の種類は特に制限されないが、より反射率を低下させる観点から、モスアイフィルムおよびARフィルムが好適に例示される。また、積層光学体を延伸したり、成形したりする場合には、延伸により膜厚が変動しても高い反射防止性能を維持できることから、モスアイフィルムがより好ましい。
 さらに、反射防止層が支持体を含んでもよい。反射防止層が支持体を含む際に、積層光学体の延伸および成形を行う場合には、延伸や成形を容易にする観点から、反射防止層の支持体はTgのピーク温度が170℃以下であることが好ましく、130℃以下であることがさらに好ましい。具体的には、支持体としては、例えば、PMMAフィルム等が好ましい。
 <第2の位相差層>
 積層光学体は、さらに第2の位相差層を有することも好ましい。たとえば、積層光学体は、コレステリック液晶層、位相差層、直線偏光子、第2の位相差層を、この順で含んでいてもよい。
 第2の位相差層は、直線偏光を円偏光に変換するものであることが好ましく、たとえば、1/4波長のReを有する位相差層が好ましい。その理由を、以下で説明する。
 積層光学体に対しコレステリック液晶層の側から入射し、コレステリック液晶層、位相差層および直線偏光子を透過した光は、直線偏光となっており、その一部は直線偏光子の側の最表面で反射されて、再びコレステリック液晶層の側の表面から出射する。このような光は余計な反射光であり、反射光の偏光度を低下させる要因になり得るため、低減することが好ましい。そこで、直線偏光子の側の最表面での反射を抑制するため、反射防止層を積層する方法もあるが、積層光学体がガラスやプラスチック等の媒体に貼合されて用いられる場合、積層光学体の貼合面に反射防止層を有していても、媒体の表面における反射を抑止することはできないため、反射防止効果が得られない。
 これに対して、直線偏光を円偏光に変換する第2の位相差層を設置した場合には、直線偏光子の側の最表面に到達した光は円偏光となり、媒体の最表面で反射した際に直交する円偏光に変換される。その後、再び第2の位相差層を透過し、直線偏光子に到達したとき、光は直線偏光子の吸収軸方位の直線偏光となっており、直線偏光子で吸収される。従って、余計な反射を防止することができる。
 余計な反射をより効果的に抑制する観点から、第2の位相差層は、実質的に逆分散性を有していることが好ましい。
 <支持体>
 積層光学体は、さらに支持体を有していてもよい。支持体は任意の場所に設置することができ、例えば、コレステリック液晶層、位相差層、または直線偏光子が、仮支持体から転写して用いるフィルムである場合、その転写先として支持体を用いることができる。
 支持体の種類は特に制限されないが、透明であることが好ましく、例えば、セルロースアシレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリスチレン、ならびに、ポリエステル等のフィルムを用いることができる。なかでも、セルロースアシレートフィルム、環状ポリオレフィン、ポリアクリレート、および、ポリメタクリレートが好ましい。また、支持体は、市販品も利用可能である。市販品の一例として、セルロースアセテートフィルムであれば、富士フイルム社製の「TD80U」および「Z-TAC」等が例示される。
 また、支持体は、透過光の偏光度に与える悪影響を抑制する観点、および、積層光学体の光学検査を容易にする観点から、位相差が小さいことが好ましい。具体的には、面内レタデーションReが10nm以下であることが好ましく、厚さ方向のレタデーションRthの絶対値が50nm以下であることが好ましい。
 積層光学体が、延伸や成形を行われるものである場合、支持体は、tanδのピーク温度が170℃以下であることが好ましい。低温で成形が可能となる観点では、tanδのピーク温度が150℃以下であることが好ましく、130℃以下であることがさらに好ましい。
 ここで、tanδの測定方法について記載する。
 動的粘弾性測定装置(例えば、アイティー計測制御社製、DVA-200)を用いて、あらかじめ温度25℃、湿度60%Rh雰囲気下で2時間以上調湿したフィルム試料について、下記条件において、E”(損失弾性率)とE’(貯蔵弾性率)を測定し、tanδ(=E”/E’)を求める値とする。
 装置:アイティー計測制御株式会社製 DVA-200
 試料:5mm、長さ50mm(ギャップ20mm)
 測定条件:引張りモード
 測定温度:-150℃~220℃
 昇温条件:5℃/min
 周波数:1Hz
 なお、一般的に光学用途においては、延伸処理がなされた樹脂基材を使用することが多く、延伸処理によって、tanδのピーク温度は高温になることが多い。例えば、TAC(トリアセチルセルロース)基材(富士フイルム社製、TG40)は、tanδのピーク温度は180℃以上となる。
 tanδのピーク温度が170℃以下である支持体は、特に制限なく様々な樹脂基材が使用可能である。
 一例として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー等のポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステルおよびポリアクリル酸エステル等のアクリル系樹脂;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィドおよびポリフェニレンオキシドが挙げられる。中でも、市場から容易に入手できる、透明性に優れている等の点から、好ましくは、環状オレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートおよびアクリル系樹脂等が好適に例示され、特に好ましくは、環状オレフィン系樹脂およびポリメタクリル酸エステルが例示される。
 市販の樹脂基材としては、テクノロイS001G、テクノロイS014G、テクノロイS000、テクノロイC001およびテクノロイC000(住化アクリル販売社)、ルミラーUタイプ、ルミラーFX10およびルミラーSF20(東レ社製)、HK-53A(東山フィルム社製)、テフレックスFT3(帝人デュポンフィルム社製)、エスシーナおよびSCA40(積水化学工業社製)、ゼオノアフィルム(オプテス社製)、ならびに、アートンフィルム(JSR社製)などが挙げられる。
 支持体の厚みは特に制限されないが、5~300μmが好ましく、5~100μmがより好ましく、5~30μmがさらに好ましい。
〔各層の接着方法〕
 積層光学体は、多数の層からなる積層体である。各層は任意の貼着方法で貼着することもでき。貼着は、粘着剤および接着剤等を用いて行うことができる。
 粘着剤としては、市販の粘着剤を任意に用いることができる。ここで、薄型化の観点、および、積層光学体の表面粗さRaを低減する観点から、粘着剤は厚みは25μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、6μm以下がさらに好ましい。また、粘着剤は、アウトガスが生じにくいものであることが好ましい。特に、積層光学体の延伸および成形等を行う場合、真空プロセスや加熱プロセスを経る場合があるが、それらの条件においてもアウトガスが出ないことが好ましい。
 接着剤としては、市販の接着剤等を任意に用いることができる。接着剤としては、ば、エポキシ樹脂系の接着剤およびアクリル樹脂系の接着剤等が例示される。
 接着剤は、薄型化の観点、および、積層光学体の表面粗さRaを低減する観点から、厚みが25μm以下であるのが好ましく、5μm以下であるのがより好ましく、1μm以下であるのがさらに好ましい。また、接着剤は、接着剤層を薄くする観点、および、被着体に対し接着剤を均一な厚みで塗布する観点から、粘度が300cP以下であるのが好ましく、100cP以下がより好ましく、10cP以下がさらに好ましい。
 また、被着体が表面凹凸を有している場合には、粘着剤や接着剤は、積層光学体の表面粗さRaを低減する観点から、接着する層の表面凹凸を包埋できるよう、適切な粘弾性または厚みを選択することもできる。表面凹凸を包埋する観点からは、粘着剤や接着剤は、粘度が50cP以上であることが好ましい。また、厚みは、表面凹凸の高さよりも厚いことが好ましい。
 接着剤の粘度を調整する方法としては、例えば、溶剤を含む接着剤を用いる方法が挙げられる。この場合、溶剤の比率によって接着剤の粘度を調整することができる。また、接着剤を被着体に塗布した後、溶剤を乾燥させることで、接着剤の厚みをより低減することができる。
 積層光学体においては、余計な反射を低減し、透過光および反射光の偏光度の低下を抑制する観点からは、各層の接着に用いる粘着剤または接着剤は、隣接する層との屈折率差が小さいのが好ましい。具体的には、隣接する層の屈折率差は、0.1以下が好ましく、0.05以下がより好ましく、0.01以下がさらに好ましい。粘着剤または接着剤の屈折率は、例えば、酸化チタンの微粒子やジルコニアの微粒子等を混合することで調整することができる。
 また、コレステリック液晶層、位相差層、および直線偏光子は、面内において屈折率の異方性を有するが、面内における全ての方向において、隣接する層との屈折率差が0.05以下であるのが好ましい。そのため、粘着剤や接着剤は、面内に屈折率異方性を有するものであってもよい。
 また、各層の間の貼着層は、厚みが100nm以下であるのが好ましい。貼着層の厚みが100nm以下であると、可視域の光は屈折率差を感じにくくなり、余計な反射を抑制することができる。貼着層の厚みは、50nm以下がより好ましい。
 厚みが100nm以下の貼着層を形成する方法としては、例えば、酸化ケイ素(SiOx層)などのセラミック接着剤を貼合面に蒸着する方法があげられる。貼合部材の貼合面は、貼合前にプラズマ処理、コロナ処理、および、鹸化処理等の表面改質処理を施してもよい。また、貼合部材の貼合面には、プライマー層を設けてもよい。
 さらに、貼合面が複数ある場合は、貼合面毎に貼着層の種類や厚みを調整する事ができる。具体的には、例えば、以下(1)~(3)に示す手順で、厚みが100nm以下である貼着層を設けることができる。
(1)積層する層を、ガラス基材からなる仮支持体に貼合する。
(2)積層する層の表面と、積層される層の表面の両方に対し、蒸着等により、厚さ100nm以下のSiOx層を形成する。蒸着は、SiOx粉体を蒸着源とし、例えばアルバック社製の蒸着装置(型番ULEYES)等を用いて行うことができる。また、形成したSiOx層の表面にプラズマ処理を施しておく事が好ましい。
(3)形成されたSiOx層同士を貼合した後、仮支持体を剥離する。貼合は、例えば、120℃の温度で実施する事が好ましい。
 各層の塗布、接着、または貼合は、ロール・トウ・ロールで行ってもよいし、枚葉で行ってもよい。ロール・トウ・ロール方式は、生産性を向上できる、各層の軸ずれを低減できる等の観点で好ましい。
 一方、枚葉方式は、少量、多品種生産に適している、上述した、貼着層の厚みが100nm以下であるような、特殊な接着方法を選択できる等の観点で、好ましい。
 また、接着剤を被着体に塗布する方法としては、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、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、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
〔各層の直接塗布〕
 積層光学体の各層の間には、貼着層を有さないことも好ましい。層を形成する際、すでに形成されている隣接層の上に直接塗布を行うことで、貼着層をなくすことができる。
 さらに、隣接する層の一方、または両方が液晶化合物を含む層である場合、面内の全ての方向で屈折率差を小さくするために、液晶化合物の配向方向が界面で連続的に変化するようにすることが好ましい。例えば、液晶化合物と二色性物質を含有する直線偏光子に対して、液晶化合物を含有する位相差層を直接塗布し、直線偏光子の液晶化合物による配向規制力によって、位相差層の液晶化合物が界面で連続をなすように配向させることもできる。
〔各層の積層の順序〕
 積層光学体は多数の層からなるが、それらを積層する工程の順序には特に制限がなく、任意に選択することができる。
 例えば、仮支持体と機能層からなるフィルムから、機能層を転写する場合には、転写先のフィルムの厚みが10μm以上になるように積層順序を調整することで、転写時のシワおよびクラック等が生じることを抑制できる。
 また、積層光学体は、表面凹凸が大きい層の上に別の層を積層した場合、表面凹凸がさらに増幅される場合がある。従って、積層光学体の表面粗さRaを低減する観点からは、ため、表面粗さRaが小さい層から順に積層していくことが好ましい。
 さらに、積層光学体の作製工程における品質評価の観点から、積層の順序を選択することもできる。例えば、コレステリック液晶層を除く層を積層し、透過光学系による品質評価を実施した後に、コレステリック液晶層を積層し、反射光学系での品質評価を実施することができる。
 また、積層光学体の製造歩留まりを向上させたり、コストを低減したりする観点から、積層の順序を選択することもできる。
 なお、本発明の第1実施形態の光学フィルムの第2の態様は、コレステリック液晶層ではなく、選択反射性を有さないフィルムである。
 この光学フィルムを用いる積層光学体は、公知の各種の光学素子が利用可能であり、各光学素子に関しては、上述の記載に準じる。
<複合レンズ>
 複合レンズの一形態は、レンズと本発明の第1実施形態の光学フィルムとを有する。あるいは、複合レンズの一形態は、レンズと、本発明の第1実施形態の光学フィルムを含む積層光学体とを有する。図1に示すように、レンズの片面にはハーフミラーが形成されていても良い。
 レンズとしては凸レンズ、凹レンズを使用することができる。凸レンズとしては両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズを使用することができる。凹レンズとしては両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズを使用することができる。
 仮想現実表示装置に使用するレンズとしては、視野角拡大のために凸メニスカスレンズおよび凹メニスカスレンズが好ましく例示され、さらに色収差を少なく抑えられる点で凹メニスカスレンズがより好ましい。
 レンズの形成材料としては、ガラス、結晶、および、プラスチック等、可視光に対して透明なものを用いることができる。レンズの複屈折は虹ムラや漏れ光の原因となるため、小さい方が好ましく、複屈折ゼロ材料がより好ましい。
<仮想現実表示装置>
 図1に示すように、仮想現実表示装置の一形態は、少なくとも偏光を出射する画像表示パネルと、本発明の第1実施形態の光学フィルムを含む複合レンズとを含む。また、その他にハーフミラーや視度調整レンズ等、付加的な光学部材を有していても良い。
<画像表示パネル>
 本発明の第1実施形態の光学フィルムを利用する仮想現実表示装置において、画像表示パネル(画像表示装置)は、公知の画像表示装置を用いることができる。
 具体的には、画像表示パネルとしては、
たとえば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、LED(Light Emitting Diode)表示装置、マイクロLED表示装置等の自発光型の微細な発光体を透明基板上に配列した表示装置が例示される。これら自発光型の表示装置は、通常、表示面の反射防止のため表示面に(円)偏光板が貼合されている。そのため、出射光は偏光している。
 また、その他の画像表示装置としては液晶表示装置が例示される。液晶表示装置もまた、表面に偏光板を有するため、出射光は偏光している。以下の説明では、有機エレクトロルミネッセンス表示装置をOLEDともいう。OLEDとは『Organic Light Emitting Diode』の略である。
<成形方法>
 上述のように、本発明の第1実施形態の光学フィルムは、球面、放物面、楕円面、および、非球面等のガウス曲率が正である非可展面の曲面形状を有するものである。
 このような曲面形状を有する光学フィルム(積層光学体)は、平面状の光学フィルムを作成して、この光学フィルムをモールドに押し付けて曲面形状に成形し、最後に、成形した光学フィルムを目的とする光学素子の形状、例えば、円形の平面形状を有するレンズであれば円形など、目的とする形状などに裁断することで形成する。
 平面の光学フィルムを、このような曲面形状の光学フィルムに成形する本発明の第1実施形態の成形方法(成型方法)は、光学フィルムあるいはモールドを加熱する工程(加熱工程)、加熱した光学フィルムをモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる工程(成形工程)、および、成形した光学フィルムを裁断する工程(裁断工程)、を含む。なお、以下に示す成形方法は、本発明の第1実施形態の光学フィルムを含む積層光学体の成形も含む。
 以下の説明では、曲面形状に成形される平面状の光学フィルムを、便宜的に、『被成形フィルム』ともいう。
〔加熱工程(光学フィルムを加熱する工程)〕
 加熱工程において、被成形フィルムを加熱する方法には、制限はなく、公知の方法が、各種、利用可能である。
 一例として、加熱した固体へ接触させることによる加熱、加熱した液体へ接触させることによる加熱、加熱した気体へ接触させることによる加熱、赤外線を照射することによる加熱、および、マイクロ波を照射することによる加熱等が例示される。中でも、成形直前に遠隔で加熱ができる点で、赤外線を照射することによる加熱が好ましい。
 なお、加熱工程では、被成形フィルムに代えて、モールドを加熱してもよい。この場合のモールドの加熱も、公知の方法で行えばよい。
 加熱に用いる赤外線の波長には制限はないが、1.0~30.0μmが好ましく、1.5~5μmがより好ましい。
 赤外線の光源(IR光源)としては、石英管にタングステンフィラメントを不入した近赤外ランプヒータ、および、石英管を多重化して石英管間の一部をエアで冷却する機構とした波長制御ヒータ等が例示される。
 また、被成形フィルム上に赤外線の照射量に分布をつけることで、成形中の物性値を目的に応じて制御することができる。赤外線の照射量に分布(強度分布)を付ける方法としては、公知の方法が利用可能である。一例として、IR光源の配置の密度に粗密を付ける方法、および、IR光源と被成形フィルムとの間に赤外光に対する透過率をパターン化したフィルターを配置する方法等が例示される。
 透過率をパターン化したフィルターとしては、ガラスに金属を蒸着したフィルター、選択的な反射波長帯域が赤外線であるコレステリック液晶層を設けたフィルター、選択的な反射波長帯域が赤外線である誘電体多層膜を設けたフィルター、および、赤外線を吸収するインクを塗布したフィルターなどが例示される。
 加熱工程において、被成形フィルムの温度制御は照射する赤外線の量で制御すればよい。一例として、赤外線の照射時間で制御する方法、および、照射する赤外線の照度で制御する方法が例示される。なお、被成形フィルムの温度は、例えば非接触放射温度計および熱電対等を用いてモニターし、目的とする温度にすることが可能である。
 なお、加熱工程では、被成形フィルムに代えて、モールドを加熱してもよい。この場合のモールドの加熱も、公知の方法で行えばよい。
〔成形工程(被成形フィルムをモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる工程)〕
 成形工程において、被成形フィルムをモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる方法としては、例えばモールドが凹面である場合には、成形空間の減圧、および、加圧等が例示される。また、モールドが凸面である場合には、モールドを押し込む方法を用いることも可能である。
〔光学フィルムを裁断する工程〕
 成形した光学フィルムを任意の形状に切り出す方法としては、カッター、ハサミ、カッティングプロッター、および、レーザー裁断機などを用いることができる。
 本発明の第1実施形態の曲面形状を有する光学フィルムは、コレステリック液晶層、または、選択反射性を有さない光学フィルムを曲面形状に成形してなるものである。
 コレステリック液晶層は、基本的に位相差(面内レタデーション)を有さない。また、本発明において、選択反射性を有さない光学フィルムは、好ましくは低複屈折性の高分子樹脂からなる位相差が小さい光学フィルムであり、具体的には、波長550nmにおける面内レタデーションが11nm未満の光学フィルムである。なお、本発明において、位相差とは、特に断りが無い場合には、面内位相差(面内方向の位相差)である。
 ここで、本発明者らの検討によれば、このような光学フィルム(被成形フィルム)を加熱して曲面形状に成形すると、部分的に延伸の量および方向が異なってしまい、その結果、面内に位相差を生じてしまう。
 一例として、図6に概念的に示すように、被成形フィルムFを、球面の凹面のモールドMに押し付けて成形する場合を例に説明する。
 このような成形を行う場合、成形後の光学フィルムFは、中央部と外縁部(端部)とで、延伸の状態が異なる。具体的には、この場合には、光学フィルムFの中央部では、フィルムが周方向および直径方向の両方に延伸される。これに対して、光学フィルムFすなわち球面のモールドMの外縁部では、周方向への延伸は殆どなく、直径方向のみが延伸される。
 すなわち、この場合には、光学フィルムFは、中央部は全面的に均一に伸長されるのに対し、外縁部では、直径方向の一方向にのみ延伸される。このような延伸量の不均一性は、中央から外縁部に向かうに応じて大きくなる。言い換えれば、光学フィルムをモールドMに押し付けることによって曲面形状に成形する際には、中央部では光学フィルムは等方的に延伸されるが、外縁部すなわち端部では延伸に異方性を有する。また、延伸の異方性は、中央から端部に向かって、漸次、大きくなる。
 その結果、コレステリック液晶層では、中央部における螺旋軸の変化は小さいが、外縁部および外縁部の近傍では螺旋軸が変化して、位相差が生じてしまう。位相差を有するコレステリック液晶層は、入射光を適正に反射および透過させることができなくなる。そのため、このようなコレステリック液晶層を仮想現実表示装置を構成するパンケーキレンズに用いると、不要な像が観察される、いわゆるゴースト(漏れ光)が増加してしまうのは、上述のとおりである。
 また、いわゆる低レタデーションフィルム(ゼロレタデーションフィルム)も、中央部は面方向に均一に延伸され、外縁部では直径方向のみに大きく延伸されると、外縁部および外縁部の近傍でフィルムの光学的な特性のバランスが崩れる。その結果、位相差が生じてしまい、成形された曲面形状を有する光学フィルムは、面内に位相差のバラつきを生じ、低レタデーションフィルムとしての機能が低下する。
 これに対して、本発明の第1実施形態の成形方法によれば、平面状の光学フィルム(被成形フィルム)を加熱して、モールドに押し付けて曲面形状に成形する際に位相差が生じることを抑制できる。
 その結果、本発明の第1実施形態の成形方法方によれば、上述のように、曲面形状を有するコレステリック液晶層、または、曲面形状を有する選択反射性を有さないフィルムからなり、全面的に位相差すなわち面内レタデーションが小さい、本発明の第1実施形態の光学フィルムを作製できる。
 以下、本発明の第1実施形態の成形方法について説明する。
 上述のように、本発明の第1実施形態の成形方法は、上述のように、平面状の光学フィルム(被成形フィルム)を加熱する加熱工程、加熱した被成形フィルムをモールドに押し付けて、モールドに沿って変形することで曲面形状に成形する成形工程、および、成形した光学フィルムを裁断する裁断工程を有するものである。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様は、このような成形方法の加熱工程において、赤外線を照射することで被成形フィルムを加熱し、かつ、赤外線の照射量に面内分布を設ける。言い換えれば、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様は、赤外線照射による被成形フィルムの加熱において、被成形フィルムの加熱量すなわち加熱後の被成形フィルム温度に面内分布を設ける。
 より具体的には、好ましい態様として、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様では、ガウス曲率が正である非可展面の凹面を有するモールドを用い、被成形フィルムの主面の法線方向から光学フィルムの面内の位置をモールドに射影したときに、凹面の頂点(底部)における被成形フィルムへの赤外線照射量を、凹面の端部すなわち外縁部における被成形フィルムへの赤外線照射量よりも多くする。言い換えれば、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様では、赤外線照射による被成形フィルムの加熱において、モールドの凹面の頂点すなわち成形後の被成形フィルムの中央の温度を、外縁部(端部)よりも高くする。
 なお、主面とは、シート状物(フィルム、板状物、層)の最大面であり、通常、厚さ方向の両面である。また、法線方向とは、言い換えれば、シート状物の主面と直交する方向である。
 モールドへの押し付けによる成形において、被成形フィルムの変形すなわち延伸は、通常、温度が高い方が行い易い。
 すなわち、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様においては、被成形フィルムの中央部の温度を外縁部よりも高くすることにより、成形すなわち延伸の多くを、面方向に均等に延伸される中央部で行う。そのため、曲面形状に成形された後の光学フィルムは、大部分を位相差が生じない、面方向に均等に延伸され領域とすることができる。
 その結果、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様によれば、全面的に位相差すなわち面内レタデーションが小さい、本発明の第1実施形態の光学フィルムを作製できる。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様において、被成形フィルム(モールド)の中央部と端部との温度差には、制限はなく、被成形フィルム(成形前の積層光学体)の形成材料に応じて、適宜、設定すればよい。一例として、被成形フィルムの延伸を主に支配する層のTg(ガラス転移温度)に応じて、中央部の温度はTg以上とし、端部の温度はTg未満とする方法が例示される。
 これにより、面方向に均等に延伸される中央部をより大きく変形させることが可能になる。
 また、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様において、中央部と端部との間における赤外線の照射量の変換すなわち温度変化は、段階的であっても、連続的であってもよい。
 なお、本発明の第1実施形態の成形方法の第1の態様において、中央部と端部とで赤外線の照射量に差をつける方法は、公知の方法が利用可能である。一例として、上述した光源の配置の密度に粗密を付ける方法、および、光源と被成形フィルムとの間に赤外光に対する透過率をパターン化したフィルターを配置する方法等が例示される。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第2の態様は、上述のように加熱工程、成形工程および裁断工程を有する光学フィルムの成形において、モールドの光学フィルム(被成形フィルム)と接する面を、ガウス曲率が正である非可展面の凹面で、かつ、外周形状を楕円形とする。その上で、裁断工程において光学フィルを楕円形に裁断し、かつ、裁断によって切り出す光学フィルムの楕円形の外周形状の長径を、モールドの外周形状の楕円形における長径に対して、50%より大きく95%よりも小さくする。
 なお、本発明においては、楕円形は円形を含むのは、上述のとおりである。
 すなわち、本発明の第1実施形態の成形方法の第2の態様においては、作製する曲面形状を有する光学フィルムに比して、大きな平面状の被成形フィルム、および、大きなモールドを用いて、加熱工程および成形工程を行う。その後、裁断工程において、光学フィルムの中央部すなわちモールドの中央部に押圧されて成形すなわち伸長された部分のみを切り出す。
 従って、本発明の第1実施形態の成形方法の第2の態様においても、曲面形状に成形された裁断された後の光学フィルムは、大部分が、位相差が生じていない、面方向に均等に延伸された領域となる。その結果、本発明の第1実施形態の成形方法の第2の態様においても、全面的に位相差すなわち面内レタデーションが小さい、本発明の光学フィルムを作製できる。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第2の態様では、裁断工程において切り出す光学フィルムの楕円形の外周形状の長径を、モールドの外周形状の楕円形における長径に対して、50%より大きく95%よりも小さくする。
 切り出す光学フィルムの長径が、モールドの外周形状の長径の50%以下では、光学フィルムが無駄になる不都合が生じる。
 切り出す光学フィルムの長径が、モールドの外周形状の長径の95%以上では、周方向と直径方向との延伸量が大きく異なる領域が多くなり、曲面形状を有し、かつ、全面的に十分に位相差が小さい光学フィルムが得られない。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第2の態様において、裁断工程において切り出す光学フィルムの楕円形の外周形状の長径は、モールドの外周形状の楕円形における長径に対して、60~90%が好ましく、70~90%がより好ましい。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第3の態様は、上述のように加熱工程、成形工程および裁断工程を有する光学フィルムの成形において、加熱工程では、光学フィルム(被成形フィルム)のモールドに接する領域を、被成形フィルムのガラス転移温度Tgよりも高い温度に加熱し、成形工程では、被成形フィルムがモールドに接した直後に、被成形フィルムのモールドに接した領域がガラス転移温度Tgより低くなるように、モールドへの被成形フィルムの押し付けを制御する。
 なお、この成形方法において、光学フィルムを含む積層光学体を成形する場合、すなわち、光学フィルムを含む積層光学体が被成形フィルムである場合には、支持体などの最も剛性の高い部材のガラス転移温度Tgを対象として、温度制御を行う。
 例えばモールドが凹面である場合、平面状の光学フィルム(被成形フィルム)をモールドに押し付ける際には、被成形フィルムは端部からモールドの端部に接触して、最後に中央部が凹面の頂部(底部)に接触する。また、加熱等を行わない限り、モールドの温度は、成形の為に加熱される被成形フィルムの温度よりも低温である。
 すなわち、本発明の第1実施形態の成形方法の第3の態様は、成形工程において、中央部は温度がTg以上の伸び易い状態のままで、かつ、モールドに接触した領域は伸びにくい状態として、モールドへの押し付けによる被成形フィルムの成形を行う。
 従って、本発明の第1実施形態の成形方法の第3の態様においても、成形すなわち延伸の多くを、面方向に均等に延伸される中央部で行うことになり、曲面形状に成形された後の光学フィルムは、大部分を位相差が生じない、面方向に均等に延伸され領域とすることができる。
 その結果、本発明の第1実施形態の成形方法の第3の態様によれば、全面的に位相差すなわち面内レタデーションが小さい、本発明の第1実施形態の光学フィルムを作製できる。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第3の態様においては、成形工程において、被成形フィルムがモールドに接した直後に、モールドに接した領域がガラス転移温度Tgより低くなるようになる被成形フィルムの押し付けの制御方法としては、各種の方法が利用可能である。
 一例として、加熱工程において被成形フィルムを加熱した後、モールドに被成形フィルムを押し付ける際の速度を調節することで、モールドに接した領域がガラス転移温度Tgより低くなるようにする制御方法が例示される。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第4の態様は、モールドを加熱する加熱工程、加熱したモールドを光学フィルム(被成形フィルム)に押し付け、モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、光学フィルムを裁断する裁断工程を有するものである。
 このような本発明の第1実施形態の成形方法の第4の態様においては、モールドは、ガウス曲率が正である非可展面の凸面であり、成形工程において、被成形フィルムの中心にモールドの凸面頂点を押し付けることで、被成形フィルムの成形を行う。
 また、好ましくは、裁断工程における光学フィルムの裁断形状を楕円形とし、さらに、成形工程において、裁断形状となる楕円形のライン上の位置を拘束した状態で被成形フィルムをモールドに押し付ける。
 すなわち、本発明の第1実施形態の成形方法の第4の態様は、加熱したモールドを光学フィルム(被成形フィルム)の中心に押し付けて曲面形状への成形を行うことにより、被成形フィルムの中央部の温度を最初に向上して伸び易い状態として成形を行い、モールドによる押し付けを進めるにしたがって、温度が高い領域が端部に向かって広がる。
 従って、本発明の第1実施形態の成形方法の第4の態様においても、成形すなわち延伸の多くを、面方向に均等に延伸される中央部で行うことになり、曲面形状に成形された後の光学フィルムは、大部分を位相差が生じない、面方向に均等に延伸され領域とすることができる。
 好ましくは、被成形フィルムの端部を拘束した状態でモールドを押し付けて成形を行うことにより、延伸に異方性を有し位相差が生じ易い端部近傍の延伸を抑制して、より好適に成形すなわち延伸の多くを中央部で行うことができる。
 その結果、本発明の第1実施形態の成形方法の第4の態様によれば、全面的に位相差すなわち面内レタデーションが小さい、本発明の第1実施形態の光学フィルムを作製できる。
 本発明の第1実施形態の成形方法の第4の態様において、被成形フィルムの端部を拘束する方法には制限はなく、各種の方法が利用可能である。
 一例として、凸状のモールドの押し付けによって成形される被成形フィルムを支持する支持台に、剥離可能な粘着シート等を用いて被成形フィルムの端部近傍を貼着する方法、凸状のモールドの押し付けによって成形される被成形フィルムを支持する支持台に、治具等を用いて被成形フィルムの端部近傍を固定する方法等が例示される。
<成形装置>
 このような本発明の第1実施形態の成形方法を行う光学フィルムの成形装置には、制限はなく、各種の構成を有する成形装置が利用可能である。
 成形装置の1つの形態としては、上面に開口部を有するボックス1と、下面に開口部を有するボックス2からなり、成形空間を形成するために、ボックス1の開口部とボックス2の開口部を直接もしくはその他の治具を介して合わせることで、密閉された成形空間を形成する。
 成形空間内には、成形される平面状の光学フィルム(被成形フィルム)、および、この光学フィルムの成形を行うためモールドを配置する。なお、本発明の第1実施形態の光学フィルム(積層光学体)をレンズに貼着して上述したような複合レンズとする場合には、モールドとして凹レンズ等のレンズを用いて、曲面形状に成形した光学フィルムを、そのまま、モールドに貼着してもよい。
 成形装置には、IR光源等の被成形フィルムを加熱するための加熱手段が配置される。加熱手段は、、複数個、分散して配置してもよい。加熱手段は成形空間内に配置しても良いし、成形空間外に配置して透明な窓を介して被成形フィルムに赤外線等の熱線を照射しても良い。
 被成形フィルムは、仕切りとして、ボックス1とボックス2とからなる成形空間を2つの空間に分けるように配置される。また、モールドは、被成形フィルムよりも下側のボックス1内に配置する。
 この状態で、ボックス1およびボックス2の内部を所定の圧力まで減圧し、次いで、被成形フィルムを加熱し、その後、ボックス2内にの圧力を高く(減圧度を低く)することで、モールドに被成形フィルムを押し付ける。
[第2実施形態]
<コレステリック液晶層(光学機能性層)>
 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層(光学機能性層)は、液晶性化合物を含む光学機能性層であって、
 コレステリック液晶層が、中心から外側に向かって位相差が大きくなる位相差領域を有し、
 位相差領域において、位相差領域内の一点での遅相軸の方向と、中心から一点に向かう方向とが直交する、コレステリック液晶層である。
 また、本発明の第2実施形態の光学積層体は、上記コレステリック液晶層を複数層有する光学積層体である。
 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層、および、光学積層体は、単体で用いられてもよいし、支持体および配向膜等の他の機能層と積層されて光学フィルムとして用いられてもよい。
 〔コレステリック液晶相〕
 コレステリック液晶相は、特定の波長において選択反射性を示すことが知られている。
 一般的なコレステリック液晶相において、選択反射の中心波長(選択反射中心波長)λは、コレステリック液晶相における螺旋のピッチPに依存し、コレステリック液晶相の平均屈折率nとλ=n×Pの関係に従う。そのため、この螺旋ピッチを調節することによって、選択反射中心波長を調節することができる。
 コレステリック液晶相の選択反射中心波長は、ピッチPが長いほど、長波長になる。
 なお、螺旋のピッチPとは、上述したように、コレステリック液晶相の螺旋構造1ピッチ分(螺旋の周期)であり、言い換えれば、螺旋の巻き数1回分であり、すなわち、コレステリック液晶相を構成する液晶化合物のダイレクター(棒状液晶であれば長軸方向)が360°回転する螺旋軸方向の長さである。
 コレステリック液晶層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM(Scanning Electron Microscope))で観察すると、コレステリック液晶相に由来して、厚さ方向に明線(明部)と暗線(暗部)とを交互に有する縞模様が観察される。螺旋周期ピッチすなわちピッチPは、厚さ方向の明線2本および暗線2本分の長さ、すなわち、厚さ方向の暗線2本および明線2本分の長さに等しい。
 コレステリック液晶相の螺旋ピッチは、コレステリック液晶層を形成する際に、液晶化合物と共に用いるキラル剤の種類、および、キラル剤の添加濃度に依存する。従って、これらを調節することによって、所望の螺旋ピッチを得ることができる。
 なお、ピッチの調節については富士フイルム研究報告No.50(2005年)p.60-63に詳細な記載がある。螺旋のセンスおよびピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版2007年出版、46頁、および、「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 196頁に記載される方法を用いることができる。
 コレステリック液晶相は、特定の波長において左右いずれかの円偏光に対して選択反射性を示す。反射光が右円偏光であるか左円偏光であるかは、コレステリック液晶相の螺旋の捩れ方向(センス)による。コレステリック液晶相による円偏光の選択反射は、コレステリック液晶層の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。従って、コレステリック液晶相における螺旋の捩れ方向は、コレステリック液晶層に右円偏光および/または左円偏光を入射させることで、確認できる。
 なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類および/または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。
 また、選択反射を示す選択反射波長域(円偏光反射波長域)の半値幅Δλ(nm)、は、コレステリック液晶相のΔnと螺旋のピッチPとに依存し、Δλ=Δn×Pの関係に従う。そのため、選択反射波長域(選択的な反射波長域)の幅の制御は、Δnを調節して行うことができる。Δnは、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類およびその混合比率、ならびに、配向固定時の温度により調節できる。
 〔コレステリック液晶層〕
 周知のとおり、コレステリック液晶層は、液晶化合物を螺旋状にコレステリック配向させたコレステリック液晶相を固定してなる層である。コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相の螺旋ピッチによって定まる選択反射中心波長を有し、選択反射中心波長を含む波長域の光を反射し、他の波長域の光を透過する。
 ここで、一般的なコレステリック液晶層は、面内に屈折率差を有さず、面内リタデーションが略0である。
 これに対して、本発明においては、コレステリック液晶層が、面内の遅相軸方向の屈折率nxと、進相軸方向の屈折率nyとが、nx>nyを満たす領域(位相差領域)を有する構成とすることで、コレステリック液晶層が正面リタデーション(面内リタデーション)を示す。また、本発明においては、コレステリック液晶層は、この位相差領域において、中心から外側に向かって位相差が大きくなり、位相差領域内の一点での遅相軸の方向と、中心からこの一点に向かう方向とが直交する構成を有する。
 以下、nx>nyを満たす領域を有するコレステリック液晶層について説明する。
 図7に、このようなコレステリック液晶層の一例を概念的に示す。コレステリック液晶層126は、支持体120上に形成された配向膜124の上に形成されている。
 以下の説明では、支持体120側を下方、コレステリック液晶層126側を上方、とも言う。従って、支持体120においては、コレステリック液晶層126側を上面、逆側を下面、ともいう。また、配向膜124およびコレステリック液晶層126においては、支持体120側の面を下面、逆側を上面ともいう。
 支持体120は、コレステリック液晶層126を形成する際にコレステリック液晶層を支持するものである。支持体120が仮支持体である場合には、コレステリック液晶層を作製する際に用いられる各種の仮支持体が例示される。例えば、仮支持体としては、ガラス、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなるフィルム状の部材が例示される。また、これらの材料からなる層を複数層有する多層の支持体であってもよい。
 配向膜124は、支持体120の表面(上面)に形成される。
 配向膜124は、コレステリック液晶層126を形成する際に、液晶化合物132を所定の配向状態に配向するための配向膜である。
 配向膜124は、公知の各種のものが利用可能である。
 例えば、ポリマーなどの有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、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およびステアリル酸メチルなどの有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるLB(Langmuir-Blodgett:ラングミュア・ブロジェット)膜を累積させた膜、光配向性の素材に偏光または非偏光を出射して配向膜とした光配向膜等が例示される。
 配向膜124は、配向膜の形成材料に応じた、公知の方法で形成すればよい。
 例えば、ラビング処理による配向膜は、ポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。
 配向膜に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平9-152509号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開2005-97377号公報、特開2005-99228号公報、および、特開2005-128503号公報記載の配向膜等の形成に用いられる材料が好ましい。
 また、配向膜124を形成せずに、支持体120にラビング処理およびレーザ加工等の処理を施すことで、支持体120を配向膜として作用させてもよい。
 配向膜124は、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜124とした、いわゆる光配向膜も好適に利用される。すなわち、配向膜124として、支持体120上に、光配向材料を塗布して形成した光配向膜が、好適に利用される。
 偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
 本発明に利用可能な配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開2006-285197号公報、特開2007-76839号公報、特開2007-138138号公報、特開2007-94071号公報、特開2007-121721号公報、特開2007-140465号公報、特開2007-156439号公報、特開2007-133184号公報、特開2009-109831号公報、特許第3883848号公報および特許第4151746号公報に記載のアゾ化合物、特開2002-229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002-265541号公報および特開2002-317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび/またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号および特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003-520878号公報、特表2004-529220号公報および特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性ポリエステル、ならびに、特開平9-118717号公報、特表平10-506420号公報、特表2003-505561号公報、国際公開第2010/150748号、特開2013-177561号公報および特開2014-12823号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。
 中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。
 配向膜124の厚さには制限はなく、配向膜の形成材料に応じて、必要な配向機能を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
 配向膜の厚さは、0.01~5μmが好ましく、0.05~2μmがより好ましい。
 支持体および配向膜は、剥離され取り除かれる仮支持体であってもよい。仮支持体を用いる場合は、コレステリック液晶層を別の積層体に転写した後、仮支持体を剥離して取り除くことによって、仮支持体が有する位相差が、透過光および反射光の偏光度に与える悪影響を除くことができるため、好ましい。
 コレステリック液晶層126は、配向膜124の表面(上面)に形成される。
 なお、図7においては、図面を簡略化してコレステリック液晶層126の構成を明確に示すために、コレステリック液晶層126は、コレステリック液晶相における液晶化合物132の捩じれ配向の2回転分(720°回転分)のみを概念的に示している。すなわち、図7では、コレステリック液晶相における螺旋構造の2ピッチのみを示している。
 しかしながら、コレステリック液晶層126は、通常のコレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層と同様に、液晶化合物132が、厚さ方向の螺旋軸に沿って、螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有し、液晶化合物132が螺旋状に1回転(360°回転)して積み重ねられた構成を螺旋周期1ピッチとして、螺旋状に旋回する液晶化合物132が、1ピッチ以上、積層された構造を有する。
 すなわち、本発明において、コレステリック液晶相(コレステリック液晶層)とは、螺旋構造が1ピッチ以上、積層されたものである。コレステリック液晶層は、液晶化合物132による螺旋構造が1ピッチ以上、積層されることで、前述の波長選択性を有する反射性を発現する。
 従って、本発明においては、液晶化合物132が、厚さ方向の螺旋軸に沿って、螺旋状に旋回して積み重ねられた螺旋構造を有する層であっても、螺旋周期が1ピッチ未満の層は、コレステリック液晶層ではない。
 コレステリック液晶層126は、コレステリック液晶相を固定してなるものである。すなわち、コレステリック液晶層126は、液晶化合物132(液晶材料)をコレステリック配向した層である。周知のように、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液層は、波長選択反射性を有する。前述のとおり、コレステリック液晶層の選択的な反射波長域は、上述した螺旋1ピッチの厚さ方向の長さ(図7に示すピッチP)に依存する。
 ここで、本発明において、コレステリック液晶層126は、面内の遅相軸方向の屈折率nxと、進相軸方向の屈折率nyとが、nx>nyを満たす領域(位相差領域)を有する。また、本発明においては、コレステリック液晶層は、この位相差領域において、中心から外側に向かって位相差が大きくなり、位相差領域内の一点での遅相軸の方向と、中心からこの一点に向かう方向とが直交する構成を有する。
 本発明において、コレステリック液晶層126は、図8に示すように、液晶化合物132の配列を螺旋軸方向から見た際の、隣接する液晶化合物132の分子軸がなす角度が漸次変化した構成を有する。言い換えると、液晶化合物132の配列を螺旋軸方向から見た際の液晶化合物132の存在確立が異なっている。これにより、コレステリック液晶層126は、面内の遅相軸方向の屈折率nxと、進相軸方向の屈折率nyとが、nx>nyを満たす構成となっている。
 なお、以下の説明において、コレステリック液晶層126が、図8に示すように液晶化合物132の配列を螺旋軸方向から見た際に、隣接する液晶化合物132の分子軸がなす角度が漸次変化している構成を有することを、屈折率楕円体を有するともいう。
 コレステリック液晶層において、選択反射中心波長には、制限はなく、用途に応じて、適宜、設定すればよい。
 本発明においては、コレステリック液晶層として、少なくとも波長450nmの反射率が40%以上である青色光反射層と、波長530nmの反射率が40%以上である緑色光反射層と、波長630nmの反射率が40%以上である赤色光反射層とを有することが好ましい。すなわち、コレステリック液晶層を複数層有する光学積層体において、各コレステリック液晶層の選択反射中心波長が互いに異なっていてもよい。このような構成であると、可視域の広い波長範囲に亘って高い反射特性を発現できるため、好ましい。尚、上述の反射率は、反射円偏光子に対し、それぞれの波長で非偏光を入射した場合の反射率である。
 画像表示装置の中には、青色光、緑色光、および赤色光のそれぞれの波長範囲において発光ピークを有するものがある。例えば、量子ドットを含むバックライトを有する液晶表示装置、青色、緑色、および赤色に発光するLEDが設置されたバックライトを有する液晶表示装置、有機EL表示装置、マイクロLED表示装置等は、青色光、緑色光、および赤色光のそれぞれの波長範囲に、比較的狭い半値全幅の発光ピークを有する。各色の発光ピークの半値全幅が狭いと、色再現性を向上できるため好ましい。これらの画像表示装置と組み合わせて使用する場合、反射円偏光子(コレステリック液晶層)は、画像表示装置の発光ピークに該当する波長域に選択的に反射帯域を有していることが好ましい。
 また、コレステリック液晶相を固定化してなる青色光反射層、緑色光反射層、および赤色光反射層は、コレステリック液晶相の螺旋ピッチを厚み方向で連続的に変化させたピッチグラジエント層を有していてもよい。例えば、特開2020-060627号公報等を参照して、緑色光反射層と赤色光反射層を連続的に作製することができる。
 また、本発明のコレステリック液晶層(コレステリック液晶層を含む光学フィルム)を延伸したり、成形したりする場合には、反射円偏光子としての反射波長域が短波側にシフトすることがあるため、反射波長域は、あらかじめ波長のシフトを想定して選択されていることが好ましい。例えば、反射円偏光子としてコレステリック液晶相を固定化してなるコレステリック液晶層を含む光学フィルムを用いる場合、延伸および成形等によってフィルムが引き延ばされ、コレステリック液晶相の螺旋ピッチが小さくなってしまう場合があるため、コレステリック液晶相の螺旋ピッチをあらかじめ大きく設定しておくことが好ましい。また、延伸および成形等による反射波長域の短波シフトを想定して、反射円偏光子は、波長800nmの反射率が40%以上である赤外光反射層を有することも好ましい。
 さらに、延伸および成形等における延伸倍率が面内で均一でない場合は、面内のそれぞれの場所で、延伸による波長シフトに応じて適切な反射波長域が選択されてもよい。すなわち、面内において、反射波長域が異なる領域があってもよい。また、面内におけるそれぞれの場所で延伸倍率が異なることを想定して、あらかじめ反射波長域を必要な波長域よりも広くとっておくことが好ましい。
 本発明において、コレステリック液晶層を複数層有する光学積層体である場合には、コレステリック液晶層である、青色光反射層と、緑色光反射層と、赤色光反射層とが、この順で積層されていることが好ましい。また、複数のコレステリック液晶層に加えて、位相差層を有する場合には、青色光反射層が、円偏光を直線偏光に変換する位相差層とは反対の面に設置されることが好ましい。このような配置であると、光線は青色光反射層、緑色反射層、および赤色光反射をこの順で通過することになる。本発明者らは、このとき、特に斜め入射時において、各層のRthの影響を受けにくくなるため、反射光の偏光度および透過光の偏光度を高めることができると推定している。
 本発明の第2実施形態の光学積層体は、棒状液晶化合物を用いて形成された第1のコレステリック液晶層と、円盤状液晶化合物を用いて形成された第2のコレステリック液晶層とが交互に積層されてなることも好ましい。
 第1のコレステリック液晶層が、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶相を固定化してなる光反射層であり、第2のコレステリック液晶層が、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶相を固定化してなる光反射層とを有し、第1のコレステリック液晶層と第2のコレステリック液晶層が、交互に配さることが好ましい。このような構成であると、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶相が正のRthを有するのに対し、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶相は負のRthを有するため、互いのRthが相殺され、斜め方向からの入射光に対しても反射光および透過光の偏光度を高めることができるため、好ましい。その際、第1のコレステリック液晶層と第2のコレステリック液晶層とは、選択反射中心波長が略同じであってもよいし、異なっていてもよい。本発明者らの検討によれば、この場合には、円盤状液晶化合物を含むコレステリック液晶相からなる青色光反射層、棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶相からなる赤色光反射層、および棒状液晶化合物を含むコレステリック液晶相からなる緑色光反射層をこの順で含み、青色光反射層が、円偏光を直線偏光に変換する位相差層とは反対の面に設置されることが好ましい。また、視感度の観点から、反射層の順番は、ディスプレイ側から緑色、赤色、青色の順であるのが好ましい。
 また、補償の観点から、液晶の種類は、ディスプレイ側から円盤状、棒状、円盤状、もしくは円盤状、棒状、棒状であることが好ましい。
 反射層(コレステリック液晶層)の順番、液晶の種類は、一例であり、これらの構成に限定されるものではない。
 光学機能性層(コレステリック液晶層)の厚さは、コレステリック液晶層の形成材料等に応じて、必要な光の反射率が得られる厚さを、適宜、設定すればよいが、薄型化する観点から、30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましい。
 〔コレステリック液晶層の形成方法〕
 コレステリック液晶層は、コレステリック液晶相を層状に固定して形成できる。
 コレステリック液晶相を固定した構造は、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構造であればよく、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、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造が好ましい。
 なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、コレステリック液晶層において、液晶化合物は液晶性を示さなくてもよい。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、液晶性を失っていてもよい。
 コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
 また、コレステリック液晶層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤およびキラル剤を含んでいてもよい。
 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。
 コレステリック液晶相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等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。
 重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは1~6個、より好ましくは1~3個である。
 重合性液晶化合物の例は、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4683327号明細書、米国特許第5622648号明細書、米国特許第5770107号明細書、国際公開第95/22586号、国際公開第95/24455号、国際公開第97/00600号、国際公開第98/23580号、国際公開第98/52905号、特開平1-272551号公報、特開平6-16616号公報、特開平7-110469号公報、特開平11-80081号公報、および、特開2001-328973号公報等に記載の化合物が含まれる。2種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。2種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
 また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭57-165480号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平9-133810号公報に開示されているような液晶性高分子、および、特開平11-293252号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
 円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007-108732号公報および特開2010-244038号公報等に記載のものを好ましく用いることができる。
 また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量(溶媒を除いた質量)に対して、75~99.9質量%であるのが好ましく、80~99質量%であるのがより好ましく、85~90質量%であるのがさらに好ましい。
 <<界面活性剤>>
 コレステリック液晶層を形成する際に用いる液晶組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
 界面活性剤は、安定的に、または迅速に、コレステリック液晶相の配向に寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ-ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。
 界面活性剤の具体例としては、特開2014-119605号公報の段落[0082]~[0090]に記載の化合物、特開2012-203237号公報の段落[0031]~[0034]に記載の化合物、特開2005-99248号公報の段落[0092]および[0093]中に例示されている化合物、特開2002-129162号公報の段落[0076]~[0078]および段落[0082]~[0085]中に例示されている化合物、ならびに、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、などが挙げられる。
 なお、界面活性剤は、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。
 フッ素系界面活性剤として、特開2014-119605号公報の段落[0082]~[0090]に記載の化合物が好ましい。
 液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、液晶化合物の全質量に対して0.01~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましく、0.02~1質量%がさらに好ましい。
 <<キラル剤(光学活性化合物)>>
 キラル剤(カイラル剤)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。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋周期ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
 キラル剤には制限はなく、公知の化合物(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4-3項、TN(twisted nematic)、STN(Super Twisted Nematic)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)、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
 キラル剤は、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また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。軸性不斉化合物また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、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤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、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
 また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
 キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク出射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、または、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開2002-80478号公報、特開2002-80851号公報、特開2002-179668号公報、特開2002-179669号公報、特開2002-179670号公報、特開2002-179681号公報、特開2002-179682号公報、特開2002-338575号公報、特開2002-338668号公報、特開2003-313189号公報、および、特開2003-313292号公報等に記載の化合物を用いることができる。
 液晶組成物における、キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して0.01~200モル%が好ましく、1~30モル%がより好ましい。
 <<重合開始剤>>
 液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有しているのが好ましい。紫外線出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、紫外線出射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。
 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、米国特許第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、米国特許第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)、ならびに、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。
 中でも、重合開始剤は、二色性のラジカル重合開始剤であることが好ましい。
 二色性のラジカル重合開始剤とは、光重合開始剤のうち、特定の偏光方向の光に対して吸収選択性を有し、その偏光により励起されてフリーラジカルを発生させるものをいう。つまり、二色性のラジカル重合開始剤とは、特定の偏光方向の光と、上記特定の偏光方向の光と直交する偏光方向の光とで、異なる吸収選択性を有する重合開始剤である。
 その詳細及び具体例については、WO2003/054111号パンフレットに記載がある
 二色性のラジカル重合開始剤の具体例としては、下記化学式の重合開始剤が挙げられる。また、二色性のラジカル重合開始剤としては、特表2016-535863号公報の段落[0046]~[0097]に記載の重合開始剤を用いることができる。
 液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して0.1~20質量%であるのが好ましく、0.5~12質量%であるのがさらに好ましい。
 <<架橋剤>>
 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、および、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)アクリレートおよび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)アクリレートおよび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]および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および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;ならびに、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、液晶組成物の固形分質量に対して、3~20質量%が好ましく、5~15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、コレステリック液晶相の安定性がより向上する。
 <<その他の添加剤>>
 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、および、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。
 液晶組成物は、コレステリック液晶層を形成する際には、液体として用いられるのが好ましい。液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
 有機溶媒には、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、および、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好ましい。
 コレステリック液晶層を形成する際には、コレステリック液晶層の形成面に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶層とするのが好ましい。
 例えば、配向膜124上にコレステリック液晶層126を形成する場合には、配向膜124に液晶組成物を塗布して、液晶化合物をコレステリック液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、コレステリック液晶相を固定してなるコレステリック液晶層126を形成するのが好ましい。
 液晶組成物の塗布は、インクジェットおよびスクロール印刷等の印刷法、ならびに、スピンコート、バーコートおよびスプレー塗布等のシート状物に液体を一様に塗布できる公知の方法が全て利用可能である。
 塗布された液晶組成物は、必要に応じて乾燥および/または加熱され、その後、硬化され、コレステリック液晶層を形成する。この乾燥および/または加熱の工程で、液晶組成物中の液晶化合物がコレステリック液晶相に配向すればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。
 配向させた液晶化合物は、必要に応じて、さらに重合される。重合は、熱重合、および、光出射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光出射は、紫外線を用いるのが好ましい。出射エネルギーは、20mJ/cm2~50J/cm2が好ましく、50~1500mJ/cm2がより好ましい。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出射を実施してもよい。出射する紫外線の波長は250~430nmが好ましい。
(液晶エラストマー)
 本発明において、コレステリック液晶層に液晶エラストマーを用いても良い。液晶エラストマーは液晶とエラストマーのハイブリッド材料である。例えば、ゴム弾性をもつ柔軟な高分子網目中に液晶性の剛直なメソゲン基が導入された構造をもつ。そのため、柔軟な力学特性を持ち伸縮性を有する特徴がある。また、液晶の配向状態と系のマクロな形状が強く相関しているため、温度および電場などで液晶の配向状態が変化すると、配向度変化に応じたマクロ変形する特徴がある。例えば、液晶エラストマーをネマチック相からランダム配向の等方相となる温度まで昇温していくと、試料がダイレクタ一方向に収縮していき、その収縮量は温度上昇とともに、つまり液晶の配向度の減少とともに増加していく。変形は熱可逆的であり、再びネマチック相まで降温するともとの形状に戻る。一方、コレステリック液晶相の液晶エラストマーは、昇温して液晶の配向度が減少すると、らせん軸方向のマクロな伸長変形が起きるため、らせんピッチ長が増加し、選択反射ピークの反射中心波長が長波長側にシフトする。この変化も熱可逆的で降温するとともに反射中心波長が短波長側に戻る。
 <<コレステリック液晶層の屈折率楕円体>>
 前述のとおり、コレステリック液晶層126は、液晶化合物132の配列を螺旋軸方向から見た際に、隣接する液晶化合物132の分子軸がなす角度が漸次変化している構成である屈折率楕円体を有する。
 屈折率楕円体について、図9および図10を用いて説明する。
 図9は、螺旋軸に沿って捩れ配向された複数の液晶化合物の一部(1/4ピッチ分)を螺旋軸方向(z方向)から見た図であり、図10は、螺旋軸方向から見た液晶化合物の存在確率を概念的に示す図である。図9は、一例として、液晶化合物が棒状液晶化合物の場合であり、棒状液晶化合物の長軸が分子軸である。液晶化合物が円盤状液晶化合物の場合は、螺旋軸方向から見た際の円盤状液晶化合物の円盤面方向が分子軸となる。
 図9において、分子軸がy方向と平行な液晶化合物をC1とし、分子軸がx方向と平行な液晶化合物をC7とし、C1とC7との間の液晶化合物を液晶化合物C1側から液晶化合物C7側に向かってC2~C6とする。液晶化合物C1~C7は、螺旋軸に沿って捩れ配向されており、液晶化合物C1から液晶化合物C7の間で90°回転している。捩れ配向された液晶化合物の角度が360°変化する液晶化合物間の長さを1ピッチ(図7中の「P」)とすると、液晶化合物C1から液晶化合物C7までの螺旋軸方向(図9の紙面に垂直な方向)の長さは1/4ピッチである。
 図9に示すように、液晶化合物C1から液晶化合物C7までの1/4ピッチの中で、z方向(螺旋軸方向)から見た、隣接する液晶化合物の分子軸がなす角度が異なっている。図9に示す例では、液晶化合物C1と液晶化合物C2とのなす角度θ1は、液晶化合物C2と液晶化合物C3とのなす角度θ2よりも大きく、液晶化合物C2と液晶化合物C3とのなす角度θ2は、液晶化合物C3と液晶化合物C4とのなす角度θ3よりも大きく、晶化合物C3と液晶化合物C4とのなす角度θ3は、液晶化合物C4と液晶化合物C5とのなす角度θ4よりも大きく、液晶化合物C4と液晶化合物C5とのなす角度θ4は、液晶化合物C5と液晶化合物C6とのなす角度θ5よりも大きく、液晶化合物C5と液晶化合物C6とのなす角度θ5は、液晶化合物C6と液晶化合物C7とのなす角度θ6よりも大きく、液晶化合物C6と液晶化合物C7とのなす角度θ6は最も小さい。
 すなわち、液晶化合物C1~C7は、液晶化合物C1側から液晶化合物C7側に向かうに従って、隣接する液晶化合物の分子軸がなす角度が小さくなるように捩れ配向されている。例えば、液晶化合物間の間隔(厚さ方向の間隔)が略一定であるとすると、液晶化合物C1から液晶化合物C7までの1/4ピッチの中で、液晶化合物C1側から液晶化合物C7側に向かうに従って、単位長さ当たりの回転角が減少する構成となる。
 コレステリック液晶層126においては、このように、1/4ピッチの中で、単位長さ当たりの回転角が変化する構成が繰り返されて、液晶化合物が捩れ配向されている。
 ここで、単位長さ当たりの回転角が一定の場合には、隣接する液晶化合物の分子軸がなす角度が一定であるため、螺旋軸方向から見た液晶化合物の存在確率はどの方向でも同じになる。従って、この場合は、コレステリック液晶層は、面内方向において、屈折率の異方性を有さない(等方性の)ものとなる。
 これに対して、上述のように、液晶化合物C1から液晶化合物C7までの1/4ピッチの中で、液晶化合物C1側から液晶化合物C7側に向かうに従って、単位長さ当たりの回転角が減少する構成とすることで、螺旋軸方向から見た液晶化合物の存在確率は、図10に概念的に示すように、y方向に比べてx方向が高くなる。x方向とy方向とで液晶化合物の存在確率が異なるものとなることで、x方向とy方向とで屈折率が異なるものとなり、屈折率異方性が生じる。言い換えると、螺旋軸に垂直な面内において屈折率異方性が生じる。
 液晶化合物の存在確率が高くなるx方向の屈折率nxは、液晶化合物の存在確率が低くなるy方向の屈折率nyよりも高くなる。従って、屈折率nx、屈折率nyは、nx>nyを満たす。
 液晶化合物の存在確立が高いx方向はコレステリック液晶層126の面内の遅相軸方向となり、液晶化合物の存在確立が低いy方向はコレステリック液晶層126の面内の進相軸方向となる。
 このように、液晶化合物の捩れ配向において、1/4ピッチの中で単位長さ当たりの回転角が変化する構成(屈折率楕円体を有する構成)は、コレステリック液晶層となる組成物を塗布した後に、コレステリック液晶相(組成物層)に、螺旋軸と直交する方向の偏光を照射することで形成することができる。
 偏光照射により、コレステリック液晶相を歪ませて面内のリタデーションを発生させることができる。すなわち、屈折率nx>屈折率nyとすることができる。
 具体的には、照射した偏光の偏光方向と合致する方向に分子軸を有する液晶化合物の重合が進行する。このとき、一部の液晶化合物のみが重合するため、この位置に存在したキラル剤が排除されて他の位置に移動する。
 従って、液晶化合物の分子軸の方向が偏光方向に近い位置では、キラル剤の量が少なくなり、捩れ配向の回転角が小さくなる。一方、液晶化合物の分子軸の方向が偏光方向に直交する位置では、キラル剤の量が多くなり、捩れ配向の回転角が大きくなる。
 これによって、図9に示すように、螺旋軸に沿って捩れ配向された液晶化合物において、分子軸が偏光方向と平行な液晶化合物から、偏光方向に直交する液晶化合物までの1/4ピッチの中で、偏光方向に平行な液晶化合物側から偏光方向に直交する液晶化合物側に向かうに従って、隣接する液晶化合物の分子軸がなす角度が小さくなる構成とすることができる。すなわち、コレステリック液晶相に偏光を照射することで、x方向とy方向とで液晶化合物の存在確率が異なるものとなり、x方向とy方向とで屈折率が異なる、屈折率異方性が生じる。これによって、光学素子10の屈折率nx、および、屈折率nyは、nx>nyを満たすものとすることができる。すなわち、コレステリック液晶層が屈折率楕円体を有する構成とすることができる。
 この偏光照射はコレステリック液晶相の固定化と同時に行ってもよいし、先に偏光照射を行ってから非偏光照射でさらに固定化を行ってもよいし、非偏光照射で先に固定化してから偏光照射によって光配向を行ってもよい。大きなリタデーションを得るためには偏光照射のみ、もしくは先に偏光照射することが好ましい。偏光照射は、酸素濃度0.5%以下の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2~10J/cm2であることが好ましく、100~800mJ/cm2であることがさらに好ましい。照度は20~1000mW/cm2であることが好ましく、50~500mW/cm2であることがより好ましく、100~350mW/cm2であることがさらに好ましい。偏光照射によって硬化する液晶性化合物の種類については特に制限はないが、反応性基としてエチレン不飽和基を有する液晶性化合物が好ましい。
 また、偏光の照射によってコレステリック液晶相を歪ませて面内のリタデーションを発生させる方法として、二色性液晶性重合開始剤を用いる方法(WO03/054111A1)、あるいは、分子内にシンナモイル基等の光配向性官能基を有する棒状液晶性化合物を用いる方法(特開2002-6138)が挙げられる。
 照射する光は、紫外線でも、可視光でも、赤外線でもよい。すなわち、塗膜が含有する液晶化合物および重合開始剤等に応じて、液晶化合物が重合できる光を、適宜、選択すればよい。
 重合開始剤として二色性のラジカル重合開始剤を用いることによって、組成物層に偏光を照射した際に、偏光方向と合致する方向に分子軸を有する液晶化合物の重合をより好適に進行させることができる。
 なお、面内の遅相軸の方向、進相軸の方向、屈折率nx、および、屈折率nyは、分光エリプソ測定機であるJ.A.Woollam社製M-2000UIを用いて測定することができる。なお、屈折率nx、および、屈折率nyは、位相差Δn×dの測定値から平均複屈折naveと厚さdの実測値を用いて求めることができる。ここで、Δn=nx-ny、平均屈折率nave=(nx+ny)/2である。一般に液晶の平均屈折率は1.5程度であるため、この値を用いてnxとnyを求めることもできる。また、本発明で用いられているコレステリック液晶層の面内の遅相軸の方向、進相軸の方向、屈折率nx、および、屈折率nyを測定するときには、コレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長を測定波長とする。このようにすると、コレステリック選択反射に由来するリタデーションの旋光成分の影響を極力減らせるので精度のよい測定ができる。
 また、屈折率楕円体を有するコレステリック液晶層は、コレステリック液晶層となる組成物を塗布した後に、あるいは、コレステリック液晶相を固定化した後に、あるいは、コレステリック液晶相を半固定化した状態で、コレステリック液晶層を延伸することでも形成することができる。
 ここで、本発明の第2実施形態においては、屈折率楕円体を有するコレステリック液晶層の遅相軸は、面内で複数の方位を有することが好ましく、用途に応じてその方位を変化させることが好ましい。例えば、球の一部のような曲面に成型する場合、実質的に同心円状に配されると、成型時の延伸による位相差を打ち消すことができるため好ましい。また、成型後のリタデーションは10nm未満であることが好ましい。
 具体的には、コレステリック液晶層が、中心から外側に向かって位相差が大きくなる位相差領域を有し、位相差領域において、位相差領域内の一点での遅相軸の方向と、中心から一点に向かう方向とが直交する。このような構成のコレステリック液晶層について図12を用いて説明する。
 図12は、本発明のコレステリック液晶層の遅相軸を概念的に表す図である。
 図12において、コレステリック液晶層の面内の微小な領域内における遅相軸の方向を矢印で示し、その領域における位相差の大きさを矢印の長さで示している。
 図12において、中心Oでは、位相差は略0である。また、例えば、中心Oから、外側に向かう、一点鎖線rで示す線上において、点P1、点P2、点P3それぞれの位置(微小な領域)における遅相軸の方向はいずれも、一点鎖線r1と略直交する。また、点P2の位置における位相差の大きさは、点P1の位置における位相差よりも大きく、また、点P3の位置における位相差の大きさは、点P2の位置における位相差よりも大きい。すなわち、中心Oから外側に向かって離間した位置ほど位相差が大きい。
 図12に示すように、コレステリック液晶層は、中心Oから外側に向かう、いずれの方向においても、中心Oから外側に向かって位相差が大きくなっており、また、ある一点における遅相軸の方向は、この一点と中心Oとを結んだ線分と略直交する。言い換えると、遅相軸の方向は径方向と略直交する。このように、コレステリック液晶層において、面内の微小な領域ごとの遅相軸の方向および位相差の大きさは、面内の位置によって異なっている。
 また、好ましくは、図12に示すように、中心Oからの距離が同じ位置では、位相差の大きさは略同じとなる。
 図12に示すコレステリック液晶層では、位相差の大きさが同じ領域での遅相軸を表す矢印すべてに接する接線を引くと、図12中、破線で示すように、中心Oの円を描く。位相差の大きさごとに直径が異なる大きさの円を描き、複数の円が中心Oを共有する同心円となる。以下の説明において、図12に示すような遅相軸のパターンを、同心円状のパターンともいう。
 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層は、遅相軸が同心円状のパターンを有することにより、例えば、コレステリック液晶層を、球の一部のような曲面に成型する場合に、成型時の延伸による位相差を打ち消すことができる。
 具体的には、従来のコレステリック液晶層の場合には、螺旋軸方向から見た、隣接する液晶化合物の分子軸のなす角度は略一定、すなわち、単位長さ当たりの回転角が一定である。従って、従来のコレステリック液晶層は、面内のいずれの位置(微小な領域)においても、屈折率の異方性(位相差)を有さない、等方性のものである。
 このような従来のコレステリック液晶層を、例えば、球の一部のような曲面に成型した場合には、平面視において、中央に近い領域は、方向によらず一定の延伸倍率で延伸されるため、異方性は生じない。しかしながら、成形される領域の端部に近い領域では、円周方向と径方向とで異なる延伸倍率で延伸されてしまう。そのため、円周方向と径方向とで液晶化合物の存在確率に偏りが生じてしまい、これにより、屈折率の異方性(位相差)が生じてしまう。具体的には、端部に近い領域ほど、円周方向の延伸倍率は小さく、径方向の延伸倍率が高くなるため、径方向の液晶化合物の存在確率が高くなり、径方向に遅相軸を有することになる(図6参照)。このように、従来のコレステリック液晶層を球の一部のような曲面に成型した場合には、面内の位置によって、生じる位相差の大きさが異なる。そのため、成形したコレステリック液晶層を仮想現実表示装置のパンケーキレンズを構成する反射円偏光子として用いた場合には、入射光を適切に反射、透過させることができなくなり、漏れ光を増加させてしまう。仮想現実表示装置において、漏れ光は、ゴーストとして視認されてしまう。
 これに対して、本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層は、外側ほど位相差が大きく、また、遅相軸の方向は径方向と略直交する、同心円状のパターンを有する。そのため、例えば、球の一部のような曲面に成型した場合には、平面視において、中央に近い領域は、方向によらず一定の延伸倍率で延伸されるため、異方性は生じず、位相差は略0のままである。一方、成形される領域の端部に近い領域では、円周方向には小さい延伸倍率で延伸され、径方向には高い延伸倍率で延伸されるが、端部に近い領域は遅相軸の方向が径方向と略直交しているため、すなわち、径方向と略直交する方向(円周方向)の液晶化合物の存在確率が高いため、径方向に延伸されることで径方向と円周方向とでの液晶化合物の存在確立の差が小さくなる。これにより、端部に近い領域における屈折率の異方性(位相差)が小さくなる。このように、成形される際の、位置ごとの円周方向の延伸倍率と径方向の延伸倍率に応じて、コレステリック液晶層に外側ほど位相差が大きく、また、遅相軸の方向は径方向と略直交する、同心円状のパターンを付与することで、成形後の面内の各領域で位相差を小さく(略0)することができる。従って、本発明のコレステリック液晶層を成形して仮想現実表示装置のパンケーキレンズを構成する反射円偏光子として用いた場合には、入射光を適切に反射、透過させることができ、漏れ光を低減することができる。これにより、仮想現実表示装置において、ゴーストが視認されることを抑制できる。
 外側ほど位相差が大きく、また、遅相軸の方向は径方向と略直交する、同心円状のパターンを有するコレステリック液晶層の形成方法について説明する。
 前述のとおり、位相差を有するコレステリック液晶層は、コレステリック液晶層となる組成物を塗布した後に、コレステリック液晶相(組成物層)に、偏光を照射することで形成できる。その際、偏光の方向に液晶化合物の存在確立が高くなり、遅相軸方向となるような屈折率楕円体が形成されるため、照射する偏光の方向を、外側ほど位相差が大きく、また、遅相軸の方向が径方向と略直交する、同心円状のパターンとなるように、偏光を照射すればよい。
 屈折率楕円体を有するコレステリック液晶層の遅相軸が、面内で複数の方位を有するためには、公知の偏光露光方法を使用することができる。具体例としては、特開2008-233903号公報に記載の方法で作製できる。
 一例として、図11に示すようなマスクを用いて、コレステリック液晶相(組成物層)を回転させながら、偏光を照射する方法が挙げられる。
 図11に示すマスクは、三角形状の透過部が、頂部が中心に略一致して、端部に向かって細長く形成されている。また、透過部における光透過率(露光に用いる波長の光の透過率)は、中心側が低く、端部に向かって高くなっている。このマスクを介して、径方向と直交する方向の偏光を、コレステリック液晶相(組成物層)に照射し、また、三角形状の透過部の頂部を中心としてコレステリック液晶相(組成物層)を回転させることで、外側ほど位相差が大きく、また、遅相軸の方向が径方向と略直交する、同心円状のパターンを形成することができる。
<光学積層体>
 本発明の第2実施形態の光学積層体は、例えば、上述の光学機能性層(コレステリック液晶層)と、基材フィルムを含む。また、光学機能性層は、複数の層が積層されていても良い。基材フィルムは、例えば、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート等が挙げられる。
<光学部品>
 本発明の第2実施形態の光学部品は、上述のコレステリック液晶層を成形した成形体(曲面状光学機能性層)である。光学部品をパンケーキレンズ型の仮想現実表示装置に用いる場合には、広い視野や、低い色収差、低い歪み、および優れたMTFが得られるよう、光学部品は曲面を有する適切な形状に設計することができる。
 成形体の形状は、球の一部、放物線回転体、非球面レンズ形状等の種々の形状とすることができる。また、成形体の形状は、積層するレンズの形状に合わせた形状であってもよい。
 具体的には、本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層(を含む光学積層体)を成形して得られる成型体は、上述した本発明の第1実施形態の光学フィルムの第1の態様と同様の構成とすることができる。すなわち、成型体は、ガウス素曲率が正である非可展面の曲面形状を有するものである。このような曲面形状としては、球面、放物面、楕円面、中心から外方向に向かって曲率が変化する非球面、例えば円形のレンズであれば直径方向で光軸に対して非対称の曲面のような中心に対して非対称な曲面等、ガウス曲率が正である非可展面を有する各種の曲面形状が利用可能である。
 また、このような曲面形状を有する成型体において、外周形状(外周端の形状)すなわち平面形状にも制限はなく、楕円形、楕円以外の長円形、多角形および不定形等の各種の形状が利用可能である。中でも、楕円形であるのが好ましい。なお、本発明においては、楕円形には円形も含む。
 平面形状とは、成型体の曲面の頂部(底部)の法線方向から見た際の形状であり、例えば、曲面形状を有する成型体がレンズである場合には、通常、光軸方向から見た場合の形状である。
 本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層(を含む光学積層体)を成形して得られる成型体は、第1実施形態の光学フィルムの第1の態様と同様に、評価波長(測定波長)を、コレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長として、中心での評価波長における面内レタデーションAが評価波長の2%の値未満であり、かつ、外縁部での評価波長における面内レタデーションBが評価波長の2%の値未満であるものとすることができる。
 このよう成形体(曲面状光学機能性層)の作製方法は、上述したコレステリック液晶層を作製するコレステリック液晶層作製工程と、コレステリック液晶層の位相差を解消するように曲面成形する成形工程を含む。
 また、成形工程において、凹面成形面を有する成形型の凹面成形面の底部と、コレステリック液晶層の中心(位相差領域の中心)とが一致するように、コレステリック液晶層を成形型上に設置し、凹面成形面に沿うようにコレステリック液晶層を変形させることが好ましい。
 このような凹面成形面を有する成形型を用いた成形方法は、真空成形等の従来公知の方法が利用可能である。
<仮想現実表示装置>
 本発明の第2実施形態の仮想現実表示装置は、少なくとも偏光を出射する画像表示装置と、上述した本発明の第2実施形態の光学部品(成型体)とを含む。また、その他にハーフミラーおよび視度調整レンズ等、付加的な光学部材を有していても良い。
 偏光を出射する画像表示装置としては、公知の画像表示装置を用いることができる。たとえば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、LED(Light Emitting Diode)表示装置、マイクロLED表示装置等の自発光型の微細な発光体を透明基板上に配列した表示装置が例示される。これら自発光型の表示装置は、通常、表示面の反射防止のため表示面に(円)偏光板が貼合されている。そのため、出射光は偏光している。また、その他の画像表示装置としては液晶表示装置が例示される。液晶表示装置もまた、表面に偏光板を有するため、出射光は偏光している。以下の説明では、有機エレクトロルミネッセンス表示装置をOLEDともいう。OLEDとは『Organic Light Emitting Diode』の略である。
 具体的には、本発明の第2実施形態の仮想現実表示装置は、図1に示す仮想現実表示装置において、光学積層体100として、本発明の第2実施形態のコレステリック液晶層(を含む光学積層体)を成形した成型体を用いる以外は、第1実施形態の仮想現実表示装置と同様の構成とすることができる。
 以下に実施例を挙げて、本発明の特徴をさらに具体的に説明する。なお、以下に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない限り、以下に示す構成以外の構成とすることもできる。
[第1実施形態の実施例]
〔反射層用塗布液R-1~R-6の作製〕
 下記に示す組成物を、70℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、反射層用塗布液R-1~R-6をそれぞれ調製した。ここでRは棒状液晶を用いた塗布液を表す。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 反射層用塗布液(棒状液晶化合物を含有)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・メチルエチルケトン               120.9質量部
・シクロヘキサノン                 21.3質量部
・下記の棒状液晶化合物の混合物          100.0質量部
・光重合開始剤B                  1.00質量部
・下記のカイラル剤A               下記の表1に記載
・下記の界面活性剤 F1             0.027質量部
・下記の界面活性剤 F2             0.067質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 棒状液晶化合物を含有する塗布液(R-1~R6)のカイラル剤量
 棒状液晶化合物の混合物
 上記混合物において、数値は質量%である。また、Rは酸素原子で結合する基である。さらに、上記の棒状液晶の波長300~400nmにおける平均モル吸光係数は、140/mol・cmであった。
 カイラル剤A
 界面活性剤F1
 界面活性剤F2
 光重合開始剤B
 カイラル剤Aは、光によって螺旋誘起力(HTP:Helical Twisting Power)が減少するカイラル剤である。
(反射層用塗布液D-1~D-7)
 下記に示す組成物を、50℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、反射層用塗布液D-1~D-7を調製した。ここでDは円盤状液晶を用いた塗布液を表す。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
反射層用塗布液(円盤状液晶化合物を含有)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の円盤状液晶化合物(A)             80質量部
・下記の円盤状液晶化合物(B)             20質量部
・重合性モノマーE1                  10質量部
・界面活性剤F4                   0.3質量部
・光重合開始剤(BASF社製、イルガキュアー907)   3質量部
・カイラル剤A                  下記の表2に記載
・メチルエチルケトン                 290質量部
・シクロヘキサノン                   50質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 円盤状液晶化合物を含有する塗布液のカイラル剤量
 円盤状液晶化合物(A)
 円盤状液晶化合物(B)
重合性モノマーE1
界面活性剤F4
〔光学フィルム1の作製〕
 仮支持体として、厚さ50μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(東洋紡(株)製、A4100)を用意した。このPETフィルムは、一方の面に易接着層を有する。
 先に示したPETフィルムの易接着層が無い面をラビング処理し、上記で調製した反射層用塗布液R-1をワイヤーバーコーターで塗布した後、110℃で120秒乾燥し、溶媒を気化させた後に100℃で1分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、大気下にて40℃で、露光マスク越しに照射量5mJ/cm2の高圧水銀ランプの光を照射し、光異性化を行った。この時使用した露光マスクのイメージ図を図5に示す。中心の透過率が高く、端部に向かうに従って透過率が下がる回転対称型の露光マスクを使用した。その後、低酸素雰囲気下(100ppm以下)にて、100℃で、照度80mW/cm2、照射量500mJ/cm2のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、コレステリック液晶層からなる赤色光反射層を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の赤色光反射層の膜厚が4.5μmとなるように塗布厚みを調整した。露光マスクを使用した光異性化により、中心部の反射スペクトルの中心波長は701nmであり、端部の反射スペクトルの中心波長は683nmであるコレステリック液晶の螺旋ピッチが面内分布を有するパターン化コレステリック液晶層を作製した。
 次に、赤色光反射層面を、放電量150W・min/m2でコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上に反射層用塗布液D-2をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を70℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、大気下にて40℃で、露光マスク越しに照射量5mJ/cm2の高圧水銀ランプの光を照射し、光異性化を行った。この時使用した露光マスクは1層目の赤色光反射層で用いた露光マスクと同じものである。その後、再度115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得たのち、低酸素雰囲気下(100ppm以下)にて、100℃で、照度80mW/cm2、照射量500mJ/cm2のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、赤色光反射層上に黄色光反射層を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の黄色光反射層の膜厚が3.3μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、黄色光反射層上に、反射層用塗布液R-3をワイヤーバーコーターで塗布した後、110℃で120秒乾燥し、溶媒を気化させた後に100℃で1分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、大気下にて40℃で、露光マスク越しに照射量5mJ/cm2の高圧水銀ランプの光を照射し、光異性化を行った。この時使用した露光マスクは1層目の赤色光反射層で用いた露光マスクと同じものである。その後、低酸素雰囲気下(100ppm以下)にて、100℃で、照度80mW/cm2、照射量500mJ/cm2のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、黄色光反射層上に緑色光反射層を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の緑色光反射層の膜厚が2.7μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、赤色光反射層面を、放電量150W・min/m2でコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上に反射層用塗布液D-4をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を70℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、大気下にて40℃で、露光マスク越しに照射量5mJ/cm2の高圧水銀ランプの光を照射し、光異性化を行った。この時使用した露光マスクは1層目の赤色光反射層で用いた露光マスクと同じものである。その後、再度115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得たのち、低酸素雰囲気下(100ppm以下)にて、100℃で、照度80mW/cm2、照射量500mJ/cmのメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、緑色光反射層上に青色光反射層を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の青色光反射層の膜厚が2.5μmとなるように塗布厚みを調整した。
 これにより光学フィルム1を作製した。
 光学フィルム1の作製に用いた反射層用塗布液、カイラル剤量、反射中心波長および膜厚を下記の表に示す。
 ここで、反射中心波長とは、コレステリック液晶相を用いた反射帯域を有する光反射フィルムの特性を定義するのに用いられ、フィルムが反射するスペクトルバンドの中間点を指す。具体的には、ピーク反射率に対して半値を示す短波長側の波長と長波長側の波長の平均値を計算することで得た。反射中心波長(反射光の中心波長)は、単層だけ塗布した膜を作成して確認した。膜厚はSEMで確認した。
 光学フィルム1の反射層(コレステリック液晶層)
〔光学フィルム2の作製〕
 光学フィルム2は、層数を8層に増やし、反射層用塗布液、カイラル剤量、反射中心波長および膜厚を下記の表のように変えた以外は、反射円偏光子1と同じ作製方法で作製した。
 光学フィルム2の反射層(コレステリック液晶層)
〔光学フィルム3および光学フィルム4の作製〕
 光学フィルム3は、光学フィルム1を作製するプロセスのうち、反射層(コレステリック液晶層)を作製する際の露光マスクを用いた異性化露光を実施せずに作製した。
 光学フィルム4は、光学フィルム2を作製するプロセスのうち、反射層(コレステリック液晶層)を作製する際の露光マスクを用いた異性化露光を実施せずに作製した。
〔光学フィルム5の作製〕
 光学フィルム5は、反射層(コレステリック液晶層)の層数を5層に増やし、反射層用塗布液および膜厚を下記表3-3のように変更した。また、コレステリック液晶を配向させるための光配向膜として、下記に示す光干渉層用塗布液を用いて作製した光干渉層(ポジティブCプレート層)を用いた。
<光干渉層用塗布液PC-1>
 下記に示す組成物を、60℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、光干渉層用塗布液PC-1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
 光干渉層用塗布液PC-1
――――――――――――――――――――――――――――――――
・メチルイソブチルケトン           3011.0質量部
・上記棒状液晶化合物の混合物          100.0質量部
・下記光重合開始剤C                5.1質量部
・下記光酸発生剤                  3.0質量部
・下記親水性ポリマー                2.0質量部
・下記垂直配向剤                  1.9質量部
・下記減粘剤                    4.2質量部
・下記層間光配向膜用材料              8.0質量部
・下記安定剤                    0.2質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
 光重合開始剤C
 光酸発生剤
 親水性ポリマー
 垂直配向剤
 減粘剤
 層間光配向膜用材料
 安定剤
 支持体として、厚さ60μmのTACフィルム(トリアセチルセルロースフィルム(富士フイルム社製、TG60))を用意した。
 支持体(TACフィルム)に、上記で調製した光干渉層用塗布液PC-1をワイヤーバーコーターで塗布した後、80℃で60秒乾燥した。
 その後、低酸素雰囲気下(100ppm)にて、78℃で照射量300mJ/cm2の紫外線LEDランプ(波長365nm)の光を照射して液晶化合物を硬化すると同時に、層間光配向膜用材料の開裂基を開裂させた。その後、115℃で25秒加熱することで、フッ素原子を含む置換基を脱離させた。
 これにより、最表面にシンナモイル基を有し、膜厚が80nmである光干渉層としてのポジティブCプレート層を形成した。
 干渉膜厚計OPTM(大塚電子製、最小二乗法で解析)で測定した屈折率nIは1.57だった。Axoscan(Axometrics社製)で測定した波長550nmにおけるRthは-8nmだった。
 次に、照度7mW/cm2、照射量7.9mJ/cm2の偏光UV(波長313nm)をポジティブCプレート側から照射した。
 波長313nmの偏光UVは、水銀ランプから出た紫外光を、波長313nmに透過帯域を有するバンドパスフィルタと、ワイヤーグリッド偏光板を透過させることで得た。
 反射層用塗布液R-5をワイヤーバーコーターで塗布した後、110℃で72秒乾燥した。その後、低酸素雰囲気下(100ppm以下)にて、100℃で、照度80mW/cm2、照射量500mJ/cm2のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、コレステリック液晶層からなる緑色光反射層(第1の光反射層)を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。このとき、硬化後の緑色光反射層の膜厚が2.4μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、緑色光反射層の表面に、放電量150W・min/m2でコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上に、反射層用塗布液D-5をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を70℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。
 その後、この塗布膜を45℃に保持し、これに窒素雰囲気下でメタルハライドランプを用いて紫外線照射(300mJ/cm2)して硬化することで、緑色光反射層上に青色光反射層(第2の光反射層)を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の青色光反射層の膜厚が1.7μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、青色光反射層上に、反射層用塗布液D-6をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を70℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。その後、この塗布膜を45℃に保持し、これに窒素雰囲気下でメタルハライドランプを用いて紫外線照射(300mJ/cm2)して硬化することで、青色光反射層上に第2の青色光反射層(第3の光反射層)を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の青色光反射層の膜厚が3.8μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、第2の青色光反射層上に、反射層用塗布液R-6をワイヤーバーコーターで塗布した後、110℃で72秒乾燥した。
 その後、低酸素雰囲気下(100ppm以下)にて、100℃で、照度80mW、照射量500mJ/cm2のメタルハライドランプの光を照射して硬化することで、第2の青色光反射層上に赤色光反射層(第4の光反射層)を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の赤色光反射層の膜厚が4.8μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、赤色光反射層面を、放電量150W・min/mでコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上に反射層用塗布液D-7をワイヤーバーコーターで塗布した。
 続いて、塗布膜を70℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で3分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。
 その後、この塗布膜を45℃に保持し、これに窒素雰囲気下でメタルハライドランプを用いて紫外線照射(300mJ/cm2)して硬化することで、赤色光反射層上に黄色光反射層(第5の光反射層)を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の黄色光反射層の膜厚が3.3μmとなるように塗布厚みを調整した。
 作製した光学フィルム5の各反射層について、反射層用塗布液、カイラル剤量、反射中心波長および膜厚を下記の表に示す。
 光学フィルム5の反射層(コレステリック液晶層)
〔光学フィルム6の準備〕
 成形テストに用いる光学等方性を有する光学フィルム6として、膜厚50μmのPMMAフィルム(ポリメチルメタアクリレートフィルム)を用意した。
〔成形方法1〕
 光学フィルム2を、リンテック社製の粘着シート(NCF-D692(5))を介してPMMAフィルムに貼合し、粘着シートからセパレートフィルムを剥離して粘着面を露出させた状態にして、成形装置にセットした。
 成形装置内の成形空間は、光学フィルム1で仕切られたボックス1とボックス2とからなり、光学フィルム2の下側にあるボックス1に、モールドとしてThorlab社製の凸メニスカスレンズLE1076-A(直径2インチ、焦点距離100mm、凹面側の曲率半径65mm)を凹面が上になるように配置した。
 また、光学フィルム1の上側にあるボックス2には、上部に透明な窓を設置し、この外側に光学フィルムを加熱するためのIR光源を設置した。
 IR光源と光学フィルム2との間に、波長2.2μmから波長3.0μmの赤外線を反射率約50%で反射するコレステリック液晶層を、モールドの外周形状に合わせて切り抜き、さらに中心部を直径1インチで円形状に切り抜くことで得た、リング状のパターン赤外線反射フィルターを配置した。この際、真上から見たときに、パターン赤外線反射フィルターの中心部が、モールドの中心部に来るように配置した。
 次に、真空ポンプでボックス1内およびボックス2内を、それぞれ0.1気圧以下となるように真空引きした。
 次に、光学フィルム2を加熱する工程として、赤外線を照射し、光学フィルム1の中心部が108℃、端部が99℃となるまで加熱した。支持体として用いたPMMAフィルムのガラス転位温度Tgは105℃であるため、成形中、中心部が伸びやすく、端部が伸びにくい状態になることを狙った。
 次に、光学フィルム2をモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる工程として、ボックス2にガスボンベからガスを流入させて300kPaに加圧し、光学フィルム2をモールドに圧着させた。光学フィルム2は粘着シートを介してモールドに貼られ、そのまま複合レンズ1として使用した。
 最後に光学フィルムを、モールドであるレンズからはみ出した部分を裁断して切り出すことで、曲面に成形された光学フィルム2をレンズに貼合された状態で得た。
〔成形方法2〕
 光学フィルム2を、リンテック社製の粘着シート(NCF-D692(5))を介してPMMAフィルムに貼合し、粘着シートからセパレートフィルムを剥離して粘着面を露出させた状態にして、成形装置にセットした。
 成形装置内の成形空間は光学フィルム2で仕切られたボックス1とボックス2からなり、光学フィルム2の下側にあるボックス1に、モールドとしてThorlab社製の凸メニスカスレンズLE1076-A(直径2インチ、焦点距離100mm、凹面側の曲率半径65mm)の周りを粘土で拡張したものを凹面が上になるように配置した。粘土による拡張は、レンズの凹面の曲面がほぼ実質的に同曲率のまま延長するようにし、レンズと粘土を含むモールドの形状が直径3インチ、凹面の曲率半径65mmとなるようにした。
 また、光学フィルム2の上側にあるボックス2には、上部に透明な窓を設置し、この外側に光学フィルム2を加熱するためのIR光源を設置した。
 次に、真空ポンプでボックス1内およびボックス2内を、それぞれ0.1気圧以下となるように真空引きした。
 次に、光学フィルム2を加熱する工程として、赤外線を照射し、光学フィルム2の中心部が108℃となるまで加熱した。支持体として用いたPMMAフィルムのガラス転位温度Tgは105℃であるため、それ以上の温度を狙った。
 次に、光学フィルム2をモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる工程として、前記ボックス2にガスボンベからガスを流入させて300kPaに加圧し、光学フィルム2をモールドに圧着させた。光学フィルム2は粘着シートを介してモールド内のレンズ部分に貼られ、そのまま複合レンズ2として使用し、レンズの外側に配置した粘土は除去した。
 最後に、光学フィルム2を、レンズからはみ出した部分を裁断して切り出すことで、曲面に成形された光学フィルム2をレンズに貼合された状態で得た。この時切り出された光学フィルム2の直径は、レンズと粘土で形成したモールドの直径に対して67%だった。
〔成形方法3〕
 光学フィルム2を、リンテック社製の粘着シート(NCF-D692(5))を介してPMMAフィルムに貼合し、粘着シートからセパレートフィルムを剥離して粘着面を露出させた状態にして、成形装置にセットした。
 成形装置内の成形空間は光学フィルム1で仕切られたボックス1とボックス2とからなり、光学フィルム2の下側にあるボックス1に、モールドとしてThorlab社製の凸メニスカスレンズLE1076-A(直径2インチ、焦点距離100mm、凹面側の曲率半径65mm)を凹面が上になるように配置した。
 また、光学フィルム2の上側にあるボックス2には、上部に透明な窓を設置し、この外側に光学フィルムを加熱するためのIR光源を設置した。
 次に、真空ポンプでボックス1内およびボックス2内を、それぞれ0.1気圧以下となるように真空引きした。
 次に、光学フィルム2を加熱する工程として、赤外線を照射し、光学フィルム2の中心部が108℃となるまで加熱した。
 次に、光学フィルム2をモールドに押し付け、モールドの形状に沿って変形させる工程として、ボックス2にガスボンベからガスを流入させて300kPaに加圧し、光学フィルム2をモールドに圧着させた。この時、300kPaに到達するまでの加圧のスピードを調整し、モールドに圧着直後の中心部の温度が、99℃となるようにした。支持体として用いたPMMAフィルムのガラス転位温度Tgは105℃であるため、成形中、中心部は伸びやすいままで、成形途中で端部が伸びにくい状態に変化することを狙った。
 光学フィルム2は粘着シートを介してモールドに貼られ、そのまま複合レンズ3として使用した。
 最後に光学フィルム2を、モールドであるレンズからはみ出した部分を裁断して切り出すことで、曲面に成形された光学フィルム2をレンズに貼合された状態で得た。
〔成形方法4〕
 光学フィルム2を、リンテック社製粘着シート(NCF-D692(5))を介してPMMAフィルムに貼合し、粘着シートからセパレートフィルムを剥離して粘着面を露出させた状態にした。
 凹面形状のモールドとしてThorlab社製の凸メニスカスレンズLE1076-A(直径2インチ、焦点距離100mm、凹面側の曲率半径65mm)を凹面が上になるように配置した。
 モールドの上に粘着面が下になるように光学フィルム2を配置した。これにより光学フィルム2は凹面モールドの縁部に拘束される状態となった。
 次に曲率半径65mmの凸面形状のモールドを用意し、モールドを120℃にオーブンで加熱した。
 次に凸面形状のモールドの凸部頂点が、真上から見たときに、凹面形状のモールドの中心部に来るように配置して、ゆっくりと光学フィルム2に押し付けた。これにより成形中、中心部の温度がまず上がって伸びやすい状態になり、凸面の押し込みが進む中で温度が高い領域が端部に向かって広がるようにした。
 光学フィルム2は粘着シートを介してモールドに貼られ、そのまま複合レンズ4として使用した。最後に光学フィルムのモールドであるレンズからはみ出した部分を裁断することで、曲面に成形された光学フィルム2をレンズに貼合された状態で得た。
 光学フィルム1、3、4および5は成形方法1で成形し、それぞれ複合レンズ5、6、7および8を作成した。
〔偏光板積層体の作製〕
〔ポジティブCプレート1の作製〕
 特開2016-053709号公報の段落0132~0134に記載の方法を参照し、膜厚を調整して、ポジティブCプレート1を作製した。ポジティブCプレート1は、Re=0.2nm、Rth=-310nmであった。
〔位相差層1の作製〕
 特開2020-084070号公報の段落0151~0163に記載の方法を参照して、逆分散性の位相差層1を作製した。位相差層1は、Re=146nm、Rth=73nmであった。
〔直線偏光子の作製〕
〔セルロースアシレートフィルム1の作製〕
 (コア層セルロースアシレートドープの作製)
 下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・アセチル置換度2.88のセルロースアセテート    100質量部
・特開2015-227955号公報の実施例に
記載されたポリエステル化合物B             12質量部
・下記化合物F                      2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒)           430質量部
・メタノール(第2溶剤)                64質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 化合物F
 (外層セルロースアシレートドープの作製)
 上記のコア層セルロースアシレートドープ90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル社製)      2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒)            76質量部
・メタノール(第2溶剤)                11質量部
・上記のコア層セルロースアシレートドープ         1質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 (セルロースアシレートフィルム1の作製)
 上記コア層セルロースアシレートドープと上記外層セルロースアシレートドープを平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープとその両側に外層セルロースアシレートドープとを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した(バンド流延機)。
 次いで、溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。
 その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み40μmの光学フィルムを作製し、これをセルロースアシレートフィルム1とした。得られたセルロースアシレートフィルム1の面内レタデーションは0nmであった。
 <光配向層PA1の形成>
 後述する配向層形成用塗布液S-PA-1を、ワイヤーバーで連続的に上記セルロースアシレートフィルム1上に塗布した。塗膜が形成された支持体を140℃の温風で120秒間乾燥し、続いて、塗膜に対して偏光紫外線照射(10mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)することで、光配向層PA1を形成した。膜厚は0.3μmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(配向層形成用塗布液S-PA-1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記重合体M-PA-1            100.00質量部
・下記酸発生剤PAG-1               5.00質量部
・下記酸発生剤CPI-110TF         0.005質量部
・キシレン                  1220.00質量部
・メチルイソブチルケトン            122.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 重合体M-PA-1
 酸発生剤PAG-1
 酸発生剤CPI-110F
 <光吸収異方性層P1の形成>
 得られた配向層PA1上に、下記の光吸収異方性層形成用塗布液S-P-1をワイヤーバーで連続的に塗布した。次いで、塗布層P1を140℃で30秒間加熱し、塗布層P1を室温(23℃)になるまで冷却した。次いで、90℃で60秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。その後、LED灯(中心波長365nm)を用いて照度200mW/cmの照射条件で2秒間照射することにより、配向層PA1上に光吸収異方性層P1を形成した。膜厚は1.6μmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光吸収異方性層形成用塗布液S-P-1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性物質D-1               0.25質量部
・下記二色性物質D-2               0.36質量部
・下記二色性物質D-3               0.59質量部
・下記高分子液晶化合物M-P-1          2.21質量部
・下記低分子液晶化合物M-1            1.36質量部
・重合開始剤
 IRGACURE OXE-02(BASF社製)  0.200質量部
・下記界面活性剤F-1              0.026質量部
・シクロペンタノン                46.00質量部
・テトラヒドロフラン               46.00質量部
・ベンジルアルコール                3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 二色性物質D-1
 二色性物質D-2
 二色性物質D-3
 高分子液晶化合物M-P-1
 低分子液晶化合物M-1
 界面活性剤F-1
 得られたポジティブCプレート1の支持体の反対側に、得られた位相差層1を貼合した。
 次に光吸収異方性層P1を転写した。この際、光吸収異方性層P1の仮支持体とは反対側の層がポジティブCプレート1側になるように転写した。光吸収異方性層P1の仮支持体は、転写後に剥離して取り除いた。
 光吸収異方性層P1の転写は、以下の手順により行った。
(1)ポジティブCプレート1の支持体側に、UV接着剤ケミシールU2084B(ケミテック社製、硬化後屈折率n1.60)をワイヤーバーコーターで厚み2μmとなるように塗布した。その上に光吸収異方性層P1の仮支持体の反対側がUV接着剤と接するように、ラミネーターで貼り合わせた。
(2)パージボックスのなかで酸素濃度が100ppm以下になるまで窒素パージした後、光吸収異方性層P1の仮支持体側から高圧水銀ランプの紫外線を照射して硬化した。照度は25mW/cm2、照射量は1000mJ/cm2だった。
(3)最後に光吸収異方性層P1の仮支持体を剥離した。
 ただし、位相差層1の遅相軸と、光吸収異方性層P1の吸収軸とが45°をなすように積層した。最後にポジティブCプレート1の支持体を剥離した。
 このようにして、偏光板積層体を作製した。作製した偏光板積層体にポジティブCプレート側から右円偏光を入射すると、実質的にほとんどの可視光が吸収され、左円偏光を入射すると実質的にほとんどの可視光が透過してくることを確認した。
[積層光学体1および複合レンズ9の作製]
 光学フィルム5の黄色光反射層(第5の光反射層)側の面と、作製した偏光板積層体の光吸収異方性層P1の反対側の面が向き合う配置で、リンテック社製の粘着シート(NCF-D692(5))を介して貼合した。
 貼合後、光学フィルム5の支持体として用いていたタックフィルムを剥離して、コレステリック液晶と位相差フィルムと光吸収異方性層からなる積層光学体1を得た。
 作製した積層光学体1を成形方法1で成形し、複合レンズ9を作成した。
 この際には、積層光学体1の光学フィルム5側の面がレンズ側になるように配置して、成形を行った。
 [光学フィルム6を用いた複合レンズ11~14の作製]
 光学フィルム6を成形方法1~4で成形して、複合レンズ11~14を作製した。
〔複合レンズへのハーフミラーの形成〕
 複合レンズ1(凹面側に光学フィルム2を貼合したThorlab社製凸メニスカスレンズLE1076-A(直径2インチ、焦点距離100mm))の凸面側に、反射率が40%となるようにアルミ蒸着を施してハーフミラーとした。複合レンズ1の中心部と端部の反射スペクトルを分光光度計(日本分光社製、V-550)に大型積分球装置(日本分光社製、ILV-471)を取り付けたものを用いて測定した結果、中心部と端部の反射スペクトルの帯域のずれは0.8%だった。
 同様に複合レンズ2~7にもアルミ蒸着を施した。
 なお、光異性化を行わなかった光学フィルム3、4および5を用いた複合レンズ6、7および8については、中心部と端部の反射スペクトルの帯域のズレは、それぞれ2.8%だった。
[実施例1~8]
 往復光学系を採用した仮想現実表示装置である、Huawei社製の仮想現実表示装置「Huawei VR Glass」を分解し、複合レンズを全て取り出した。
 取り出した複合レンズに代えて、光学フィルム2を貼合した複合レンズ1を本体に組み込み、さらに複合レンズ1と使用者の目との間に、偏光板積層体の光吸収異方性層P1側が目側に来るように設置することで、実施例1の仮想現実表示装置を作製した。
 作製した仮想現実表示装置において、画像表示パネルに白黒のチェッカーパターンを表示させ、ゴースト視認性を目視にて、下記四段階で評価した。
<ゴーストの評価>
A;僅かに見えるが気にならない。
B;弱いゴーストが見える。
C;やや強いゴーストが見える。
D;強いゴーストが見える。
 さらに、複合レンズ2~8を用いて、実施例2~8の仮想現実表示装置を同様の手順で作成し、ゴースト視認性の評価を行った。各実施例で用いた成形方法および光学フィルムの種類を表4に示す。
[実施例9]
 往復光学系を採用した仮想現実表示装置である、Huawei社製の仮想現実表示装置「Huawei VR Glass」を分解し、複合レンズを全て取り出した。
 取り出した複合レンズに代えて、積層光学体1を貼合した複合レンズ9を本体に組み込むことで、実施例9の仮想現実表示装置を作製した。
 作製した仮想現実表示装置において、同様に、画像表示パネルに白黒のチェッカーパターンを表示させ、ゴースト視認性の評価を行った。
[実施例11~14]
 光学フィルム6を用いた複合レンズ11~14を、実施例11~14とした。
 <位相差の測定>
 実施例1~9の複合レンズ1~9、および、実施例11~14の複合レンズ11~14に関して、複合レンズから光学フィルムの中心部と端部の小片を剥離して取り出し、Axoscanを用いて位相差(面内レタデーション)を測定した。
 なお、端部の小片の位置は、レンズの縁部から5mmの位置を、方位角方向に、45度間隔で8点サンプリングした。サンプリングした8点で測定した位相差のうち、最大値を、光学フィルムの端部の位相差とした。
 また、光学フィルムがコレステリック液晶層を有する実施例1~9においては、最も選択中心波長が短いコレステリック液晶層に応じて評価波長を設定した。なお、端部と中心部とで評価波長が異なるのは、端部と中心部とで延伸倍率が異なることに起因して、短波長側の半値幅が異なるためである。
 各実施例における複合レンズ、成形方法およびコレステリック層を下記の表4に、ゴースト視認性の評価結果を下記の表5に、位相差の測定結果を下記の表5に、それぞれ示す。
 なお、実施例11~14に関しては、ゴーストの評価は行わず、位相差の測定のみを行った。
 表4 各実施例における複合レンズ、成形方法およびコレステリック層
 表5 ゴースト視認性の評価結果
 表5に示されるように、実施例1~4、8、9の仮想現実表示装置においては全視野領域にわたって、ゴーストが良好だった。また白黒のチェッカーパターンの白部の色の変化が気にならなかった。
 実施例5および実施例6ゴーストは端部でやや強いゴーストが視認されたが、許容内だった。また実施例6は視野中央部に弱いゴーストが見えた。実施例5は白黒のチェッカーパターンの白部の色の変化は気にならず、実施例6は白黒のチェッカーパターンの白部の色の変化が認識された。実施例7は視野中央部で弱いゴーストが視認されたが端部では視認されなかった。実施例7は白黒のチェッカーパターンの白部の色の変化が認識された。
 表6 各実施例の位相差の評価
 表6に示されるように、本発明の成形方法で複合レンズの形状に成形したコレステリック液晶層を有する光学フィルム1~5は、中心および端部(外縁部)共に、成形後の位相差すなわち面内レタデーションが評価波長(評価波長)の2%未満である。
 また、本発明の成形方法で複合レンズの形状に成形したPMMAフィルムを用いる光学フィルム6も、中心および端部(外縁部)共に、成形後の位相差すなわち面内レタデーションが、11nm未満である。
 以上のように、本発明の成形方法によれば、成形を行った後でも、中心部および端部共に、光学フィルムの位相差の発生すなわち面内レタデーションが低く抑えられている。
[第2実施形態の実施例]
〔コレステリック層用塗布液R-1~R-4の作製〕
 下記に示す組成物を、70℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック層用塗布液R-1~R-4をそれぞれ調製した。ここでRは棒状液晶を用いた塗布液を意味する。各コレステリック層用塗布液に含まれるカイラル剤の量を表7に示す。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 コレステリック層用塗布液R-1
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・メチルエチルケトン               120.9質量部
・シクロヘキサノン                 21.3質量部
・下記の棒状液晶の混合物             100.0質量部
・重合開始剤LC-1-1              3.00質量部
・下記のカイラル剤A                  表7に記載
・下記の界面活性剤F1              0.027質量部
・下記の界面活性剤F2              0.067質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
表7. 棒状液晶を含有する塗布液のカイラル剤量
 棒状液晶の混合物
 上記混合物において、数値は質量%である。また、Rは酸素原子で結合する基である。さらに、上記の棒状液晶の波長300~400nmにおける平均モル吸光係数は、140/mol・cmであった。
 カイラル剤A
 界面活性剤F1
 界面活性剤F2
 重合開始剤LC-1-1 
 カイラル剤Aは、光によって螺旋誘起力(HTP:Helical Twisting Power)が減少するカイラル剤である。
(コレステリック層用塗布液D-1~D-4)
 下記に示す組成物を、50℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック層用塗布液D-1~D-4を調製した。ここでDは円盤状液晶を用いた塗布液を意味する。各コレステリック層用塗布液に含まれるカイラル剤の量を表8に示す。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
コレステリック層用塗布液D-1
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の円盤状液晶(A)                80質量部
・下記の円盤状液晶(B)                20質量部
・重合性モノマーE1                  10質量部
・界面活性剤F4                   0.3質量部
・重合開始剤LC-1-1                 3質量部
・カイラル剤A                     表8に記載
・メチルエチルケトン                 290質量部
・シクロヘキサノン                   50質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
表8. 円盤状液晶を含有する塗布液のカイラル剤量
 円盤状液晶(A)
円盤状液晶(B)
重合性モノマーE1
界面活性剤F4
〔積層体1の作製〕
 仮支持体として、厚さ50μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(東洋紡(株)製、A4100)を用意した。このPETフィルムは、一方の面に易接着層を有する。
 先に示したPETフィルムの易接着層が無い面をラビング処理し、上記で調製したコレステリック液晶用塗布液R-1をワイヤーバーコーターで塗布した後、110℃で1分乾燥し、溶媒を気化させた後に100℃で1分間加熱熟成を行って、均一な配向状態のコレステリック液晶相が支持体上に塗布されたコレステリック液晶フィルムを得た。このコレステリック液晶フィルムを、回転機構を有するステージに配置した。その後、UV(紫外線)光源として350~400nmに強い発光スペクトルを有するD-Bulbを搭載したマイクロウェーブ発光方式の紫外線照射装置(Light Hammer 10、240W/cm、Fusion UV Systems社製)を用い、照射面から10cm離れた位置に、ワイヤグリッド偏光フィルタ(ProFlux PPL02(高透過率タイプ)、Moxtek社製)を設置して、80℃に加熱したコレステリック液晶フィルムを回転させながら、窒素雰囲気下で露光マスク越しに偏光UV光を照射した。この時使用した露光マスクの概念図を図11に示す。
 図11に示した露光マスクおよび、上記露光マスクを使用した露光方法について以下に説明する。露光マスクは、マスク中央からy軸対象な三角形状の領域Aにおいて偏光UVが透過し、またy軸に沿って中央から端部にかけて連続的に透過率が0%から100%となるように設計した。また、中央から三角形状のx軸と直行する辺までの長さは、1インチとした。
 コレステリック液晶フィルムを回転させながら、図11の露光マスクを通して、コレステリック液晶フィルムに図11のy軸と平行な偏光のUVを照射し、照射度および照射量が、中央部は0mW/cm2の照度および0mJ/cm2の照射量、端部は200mW/cm2の照度および300mJ/cm2の照射量となるようにした。その結果、回転中心を中心として、同心円状に変化する遅相軸が形成された。形成した遅相軸の概念図を図12に示す。その後更に、窒素雰囲気下(100ppm以下)、100℃で、照度80mW/cm、照射量500mJ/cmとなるようにメタルハライドランプの光を照射して、コレステリック液晶を硬化することで、コレステリック液晶層からなる赤色光反射層を形成した。光の照射は、いずれも、コレステリック液晶層側から行った。この時、硬化後の赤色光反射層の膜厚は4.5μmであった。
 次に、赤色光反射層面を、放電量150W・min/mでコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上にコレステリック液晶層用塗布液D-2をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を100℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で5分間加熱熟成を行って、均一な配向状態のコステリック液晶相が支持体上に塗布されたコレステリック液晶フィルムを得た。その後、赤色反射層と同様の手法で、マスクを介した偏光UV照射、メタルハライドランプUV照射をし、赤色光反射層上に黄色光反射層を形成した。この時、硬化後の黄色光反射層の膜厚が3.3μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、黄色光反射層上に、コレステリック液晶層用塗布液R-3をワイヤーバーコーターで塗布した後、110℃で1分乾燥し、溶媒を気化させた後に100℃で1分間加熱熟成を行って、均一な配向状態のコステリック液晶相が支持体上に塗布されたコレステリック液晶フィルムを得た。その後、赤色反射層と同様の手法で、マスクを介した偏光UV照射、メタルハライドランプUV照射をし、黄色光反射層上に緑色光反射層を形成した。この時、硬化後の緑色光反射層の膜厚が2.7μmとなるように塗布厚みを調整した。
 次に、緑色光反射層面を、放電量150W・min/mでコロナ処理を行った後、コロナ処理を行った面上にコレステリック液晶層用塗布液D-4をワイヤーバーコーターで塗布した。続いて、塗布膜を100℃、2分間乾燥し、溶媒を気化させた後に115℃で5分間加熱熟成を行って、均一な配向状態のコステリック液晶相が支持体上に塗布されたコレステリック液晶フィルムを得た。その後、赤色反射層と同様の手法で、マスクを介した偏光UV照射、メタルハライドランプUV照射をし、緑色光反射層上に青色光反射層を形成した。この時、硬化後の青色光反射層の膜厚が2.5μmとなるように塗布厚みを調整した。これによりコレステリック液晶層を複数層有する積層体1を作製した。用いたコレステリック液晶層用塗布液および膜厚を表9-1に示す。
〔積層体2の作製〕
 積層体2は、層数を8層に増やし、コレステリック液晶層用塗布液と膜厚を下記表9-2のように変えた以外は、積層体1と同じ作製方法で作製した。
〔積層体3の作製〕
 積層体3は、積層体1を作製するプロセスのうち、露光マスクを用いた偏光UV照射を実施せずに作製した。
〔積層体4の作製〕
 積層体4は、積層体2を作製するプロセスのうち、露光マスクを用いた偏光UV照射を実施せずに作製した。
〔光学積層体の作製〕
 積層体1を、リンテック社製粘着シート「NCF-D692(5)」を介してPMMAフィルムに貼合しPET支持体を剥離して光学積層体1を得た。積層体1を、積層体2~4とした以外は、光学積層体1と同様の手法で光学積層体2~4を得た。
〔位相差と遅相軸の評価〕
 エリプソ測定機であるJ.A.Woollam社製M-2000UIを用いて、光学積層体1の遅相軸と位相差を測定した。光学積層体1は、マスク露光の際の回転中心を中心として、実質的に同心円状に遅相軸を有していた。また、マスク露光の際の回転中心の光学積層体1の位相差を測定したところ、0nmであった。マスク露光の際の回転中心から、上記同心円の半径方向に0.2インチ離間した位置の光学積層体1の位相差は2nmであった。マスク露光の際の回転中心から、上記同心円の半径方向に0.6インチ離間した位置の光学積層体1の位相差は12nmであった。マスク露光の際の回転中心から、上記同心円の半径方向に0.8インチ離間した位置の光学積層体1の位相差は23nmであった。
 光学積層体2~4を同様に評価した結果を表10に示す。上記手法でマスクを介して偏光UVを照射したコレステリック液晶層を有する光学積層体1および光学積層体2は、面内で異なる位相差を有し、実質的に同心円状に遅相軸を有した。一方、偏光UVを照射しなかったコレステリック液晶層を有する光学積層体3および光学積層体4は、位相差を有さなかった。
〔成形方法〕
 光学積層体1を、粘着シートを介してThorlab社製凸メニスカスレンズLE1076-A(直径2インチ、焦点距離100mm、凹面側の曲率半径65mm)の凹面に真空成形法を用いて成形した。最後に、光学積層体1のレンズからはみ出した部分を裁断して切り出すことで、曲面に成形されたコレステリック液晶層を含む光学部品1を得た。
 光学積層体1の代わりに、光学積層体2を使用する以外は、光学部品1と同様の作製方法で、光学部品2を得た。
 光学積層体1の代わりに、光学積層体3を使用する以外は、光学部品1と同様の作製方法で、光学部品3を得た。
 光学積層体1の代わりに、光学積層体4を使用する以外は、光学部品1と同様の作製方法で、光学部品4を得た。
〔偏光板積層体の作製〕
〔ポジティブCプレート1の作製〕
 特開2016-053709号公報の段落0132~0134に記載の方法を参照し、膜厚を調整して、ポジティブCプレート1を作製した。ポジティブCプレート1は、Re=0.2nm、Rth=-310nmであった。
〔位相差層1の作製〕
 特開2020-084070号公報の段落0151~0163に記載の方法を参照して、逆分散性の位相差層1を作製した。位相差層1は、Re=146nm、Rth=73nmであった。
〔直線偏光子の作製〕
〔セルロースアシレートフィルム1の作製〕
 (コア層セルロースアシレートドープの作製)
 下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、コア層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・アセチル置換度2.88のセルロースアセテート    100質量部
・特開2015-227955号公報の実施例に
記載されたポリエステル化合物B             12質量部
・下記化合物F                      2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒)           430質量部
・メタノール(第2溶剤)                64質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 化合物F
 (外層セルロースアシレートドープの作製)
 上記のコア層セルロースアシレートドープ90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープとして用いるセルロースアセテート溶液を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)   2質量部
・メチレンクロライド(第1溶媒)            76質量部
・メタノール(第2溶剤)                11質量部
・上記のコア層セルロースアシレートドープ         1質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 (セルロースアシレートフィルム1の作製)
 上記コア層セルロースアシレートドープと上記外層セルロースアシレートドープを平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルタでろ過した後、上記コア層セルロースアシレートドープとその両側に外層セルロースアシレートドープとを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した(バンド流延機)。
 次いで、溶剤含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。
 その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、更に乾燥し、厚み40μmの光学フィルムを作製し、これをセルロースアシレートフィルム1とした。得られたセルロースアシレートフィルム1の面内リタデーションは0nmであった。
 <光配向層PA1の形成>
 後述する配向層形成用塗布液S-PA-1を、ワイヤーバーで連続的に上記セルロースアシレートフィルム1上に塗布した。塗膜が形成された支持体を140℃の温風で120秒間乾燥し、続いて、塗膜に対して偏光紫外線照射(10mJ/cm、超高圧水銀ランプ使用)することで、光配向層PA1を形成した。膜厚は0.3μmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(配向層形成用塗布液S-PA-1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記記重合体M-PA-1            100.00質量部
下記酸発生剤PAG-1                5.00質量部
下記酸発生剤CPI-110TF          0.005質量部
キシレン                   1220.00質量部
メチルイソブチルケトン             122.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 重合体M-PA-1
 酸発生剤PAG-1
 酸発生剤CPI-110F
 <光吸収異方性層P1の形成>
 得られた配向層PA1上に、下記の光吸収異方性層形成用塗布液S-P-1をワイヤーバーで連続的に塗布した。次いで、塗布層P1を140℃で30秒間加熱し、塗布層P1を室温(23℃)になるまで冷却した。次いで、90℃で60秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。その後、LED灯(中心波長365nm)を用いて照度200mW/cmの照射条件で2秒間照射することにより、配向層PA1上に光吸収異方性層P1を形成した。膜厚は1.6μmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光吸収異方性層形成用塗布液S-P-1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記二色性物質D-1               0.25質量部
・下記二色性物質D-2               0.36質量部
・下記二色性物質D-3               0.59質量部
・下記高分子液晶性化合物M-P-1         2.21質量部
・下記低分子液晶性化合物M-1           1.36質量部
・重合開始剤
 IRGACURE OXE-02(BASF社製)  0.200質量部
・下記界面活性剤F-1              0.026質量部
・シクロペンタノン                46.00質量部
・テトラヒドロフラン               46.00質量部
・ベンジルアルコール                3.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 二色性物質D-1
 二色性物質D-2
 二色性物質D-3
 高分子液晶性化合物M-P-1
 低分子液晶性化合物M-1
 界面活性剤F-1
 得られたポジティブCプレート1の支持体の反対側に、得られた位相差層1を貼合した。次に光吸収異方性層P1を転写した。この際、光吸収異方性層P1の仮支持体とは反対側の層がポジティブCプレート1側になるように転写した。光吸収異方性層P1の仮支持体は、転写後に剥離して取り除いた。光吸収異方性層P1の転写は、以下の手順により行った。
(1)ポジティブCプレート1の支持体側に、UV接着剤ケミシールU2084B(ケミテック株式会社製、硬化後屈折率n1.60)をワイヤーバーコーターで厚み2μmとなるように塗布した。その上に光吸収異方性層P1の仮支持体の反対側がUV接着剤と接するように、ラミネーターで貼り合わせた。
(2)パージボックスのなかで酸素濃度が100ppm以下になるまで窒素パージした後、光吸収異方性層P1の仮支持体側から高圧水銀ランプの紫外線を照射して硬化した。照度は25mW/cm、照射量は1000mJ/cmだった。
(3)最後に光吸収異方性層P1の仮支持体を剥離した。
 ただし、位相差層1の遅相軸と、光吸収異方性層P1の吸収軸とが45°をなすように積層した。最後にポジティブCプレート1の支持体を剥離した。このようにして、偏光板積層体を得た。本偏光板積層体にポジティブCプレート側から右円偏光を入射すると、実質的にほとんどの可視光が吸収され、左円偏光を入射すると実質的にほとんどの可視光が透過してくることを確認した。
〔光学部品へのハーフミラーの形成〕
 光学部品1の凸面側に、反射率が40%となるようにアルミニウム蒸着を施してハーフミラーとした。同様に光学部品2~4にもアルミニウム蒸着を施した。
[実施例2-1]
 往復光学系を採用した仮想現実表示装置である、Huawei社製の仮想現実表示装置「Huawei VR Glass」を分解し、複合レンズを全て取り出した。代わりに光学部品1を本体に組み込み、更に光学部品1と目の間に偏光板積層体の光吸収異方性層P1側が目側に来るように設置することで、実施例2-1の仮想現実表示装置を作製した。
 更に、光学物品1をそれぞれ光学物品2~4に代えて、実施例2-2、および比較例2-1、2-2の仮想現実表示装置を同様の手順で作製した。
<漏れ光の評価>
 作製した実施例2-1~2-2,および比較例2-1~2-2の仮想現実表示装置において、画像表示装置に白黒のチェッカーパターンを表示させ、目視にて、漏れ光の程度を下記三段階で評価した。尚、漏れ光があると、二重像が視認され、該当部分のコントラストが低下する。
A;二重像がほとんど見えない
B;二重像が僅かに見えるが気にならない
C;二重像がはっきり見える
 結果を、表11に示す。
<表示の均一性の評価>
 作製した実施例2-1~2-2,および比較例2-1~2-2の仮想現実表示装置において、画像表示装置に白黒のチェッカーパターンを表示させ、目視にて、表示の均一性を下記三段階で評価した。
A;全面にわたり均一な表示である
B;画像の一部が不均一に歪んでいる
C;画像の大部分が歪んでいる
 結果を、表11に示す。
表11 実施例の仮想現実表示装置の評価結果
 上記の結果から、凹面成形後のコレステリック液晶層は、凹面成形前に同心円状に配された遅相軸が、凹面成形により解消し、その結果としてレタデーションが10nm以下となったために、漏れ光と表示均一性の評価が良好となったことを示している。
 以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
 31 第1の光反射層
 32 第2の光反射層
 33 第3の光反射層
 34 第4の光反射層
 100 積層光学体
 101 反射防止層
 102 ポジティブCプレート
 103 光学フィルム
 104 ポジティブCプレート
 105 位相差層
 106 直線偏光子
 120 支持体
 124 配向膜
 126 コレステリック液晶層
 132 液晶化合物
 200 レンズ
 300 ハーフミラー
 400 円偏光板(反射円偏光子)
 500 画像表示パネル
 1000 光線
 2000 ゴーストを形成する光線
 

Claims (14)

  1.  光学フィルムを加熱する加熱工程、
     前記光学フィルムをモールドに押し付け、前記モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
     前記光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
     前記加熱工程が、前記光学フィルムに赤外線を照射することで加熱する工程であり、前記赤外線の照射量が、前記光学フィルムの面内に分布を有する、成形方法。
  2.  前記モールドが、ガウス曲率が正である非可展面の凹面であり、前記光学フィルムの主面の法線方向から前記光学フィルムの面内の位置を前記モールドに射影したときに、
     前記凹面の頂点における前記光学フィルムへの赤外線照射量が、前記凹面の端部における前記光学フィルムへの赤外線照射量より多い、請求項1に記載の成形方法。
  3.  光学フィルムを加熱する加熱工程、
     前記光学フィルムをモールドに押し付け、前記モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
     前記光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
     前記モールドの前記光学フィルムと接する面は、ガウス曲率が正である非可展面の凹面で、かつ、外周形状が楕円形であり、
     前記裁断工程における裁断形状が楕円形であり、裁断によって切り出す前記光学フィルムの楕円形の外周形状の長径が、前記モールドの外周形状の楕円形における長径に対して、50%より大きく95%よりも小さい、成形方法。
  4.  光学フィルムを加熱する加熱工程、
     前記光学フィルムをモールドに押し付け、前記モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
     前記光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
     前記加熱工程において、前記光学フィルムの前記モールドに接する領域を、前記光学フィルムのガラス転移温度Tgよりも高い温度に加熱し、
     前記成形工程において、前記光学フィルムが前記モールドに接した直後に、前記光学フィルムの前記モールドに接した領域が、ガラス転移温度Tgより低くなるように、前記モールドへの前記光学フィルムの押し付けを制御する、成形方法。
  5.  モールドを加熱する加熱工程、
     加熱した前記モールドを光学フィルムに押し付け、前記モールドの形状に沿って変形させる成形工程、および、
     前記光学フィルムを裁断する裁断工程、を含む光学フィルムの成形方法であって、
     前記モールドは、ガウス曲率が正である非可展面の凸面であり、
     前記成形工程において、前記光学フィルムの中心に前記モールドの凸面頂点を押し付ける、成形方法。
  6.  前記裁断工程における前記光学フィルムの裁断形状が楕円形であり、
     前記成形工程において、前記裁断形状となる楕円形のライン上の位置を拘束した状態で、前記光学フィルムを前記モールドに押し付ける、請求項5に記載の成形方法。
  7.  コレステリック液晶層であって、
     前記コレステリック液晶層が、中心から外側に向かって位相差が大きくなる位相差領域を有し、
     前記位相差領域において、前記位相差領域内の一点での遅相軸の方向と、前記中心から前記一点に向かう方向とが直交する、コレステリック液晶層。
  8.  請求項7に記載のコレステリック液晶層を複数層有する、光学積層体。
  9.  棒状液晶化合物を用いて形成された前記コレステリック液晶層と、円盤状液晶化合物を用いて形成された前記コレステリック液晶層とが交互に積層されてなる、請求項8に記載の光学積層体。
  10.  請求項7に記載のコレステリック液晶層を作製するコレステリック液晶層作製工程と、
     前記コレステリック液晶層の位相差を解消するように曲面成形する成形工程を含む、曲面状光学機能性層の作製方法。
  11.  前記成形工程において、凹面成形面を有する成形型の前記凹面成形面の底部と、前記コレステリック液晶層の中心とが一致するように、コレステリック液晶層を成形型上に設置し、前記凹面成形面に沿うように前記コレステリック液晶層を変形させる、請求項10に記載の曲面状光学機能性層の作製方法。
  12.  ガウス曲率が正である非可展面を有する光学フィルムであって、
     前記光学フィルムが、コレステリック液晶層であり、
     面内レタデーションの評価波長を、前記コレステリック液晶層における選択反射中心波長よりも短い側の半値波長から20nmを減じた波長とした際に、
     前記コレステリック液晶層の中心での前記評価波長における面内レタデーションAが、前記評価波長の2%の値未満であり、かつ、
     前記コレステリック液晶層の外縁部での前記評価波長における面内レタデーションBが、前記評価波長の2%の値未満である、光学フィルム。
  13.  ガウス曲率が正である非可展面を有する光学フィルムであって、
     前記光学フィルムが、選択反射特性を有さず、
     前記光学フィルムの中心での波長550nmにおける面内レタデーションAが11nm未満であり、かつ、
     前記光学フィルムの外縁部での波長550nmにおける面内レタデーションBが11nm未満である、光学フィルム。
  14.  外周形状が楕円形である、請求項12または13に記載の光学フィルム。
     
PCT/JP2023/014900 2022-04-14 2023-04-12 成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法 WO2023199950A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-066739 2022-04-14
JP2022066739 2022-04-14
JP2022-070725 2022-04-22
JP2022070725 2022-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023199950A1 true WO2023199950A1 (ja) 2023-10-19

Family

ID=88329821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/014900 WO2023199950A1 (ja) 2022-04-14 2023-04-12 成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202347358A (ja)
WO (1) WO2023199950A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60257220A (ja) * 1984-06-04 1985-12-19 Mitsui Toatsu Chem Inc 偏光フイルムの製造方法
JP2018500584A (ja) * 2015-09-03 2018-01-11 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 熱成形多層反射偏光子
JP2021500254A (ja) * 2017-10-27 2021-01-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 成形された光学フィルム及び光学フィルムを成形する方法
WO2021246286A1 (ja) * 2020-06-01 2021-12-09 富士フイルム株式会社 光学要素、画像表示装置、仮想現実表示装置、電子ファインダー、偏光子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60257220A (ja) * 1984-06-04 1985-12-19 Mitsui Toatsu Chem Inc 偏光フイルムの製造方法
JP2018500584A (ja) * 2015-09-03 2018-01-11 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 熱成形多層反射偏光子
JP2021500254A (ja) * 2017-10-27 2021-01-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 成形された光学フィルム及び光学フィルムを成形する方法
WO2021246286A1 (ja) * 2020-06-01 2021-12-09 富士フイルム株式会社 光学要素、画像表示装置、仮想現実表示装置、電子ファインダー、偏光子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202347358A (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6336572B2 (ja) 反射部材、投映スクリーン、コンバイナ、および、遮熱部材
JP6321052B2 (ja) 輝度向上フィルム、光学シート部材および液晶表示装置
JP6301350B2 (ja) 投映像表示用ハーフミラーおよびその製造方法、ならびに投映像表示システム
WO2015030176A1 (ja) 応力表示部材および応力表示部材を用いたひずみ測定方法
JP2018151636A (ja) 投映像表示用ハーフミラーおよび投映像表示システム
WO2022075475A1 (ja) 積層光学フィルムおよび画像表示装置
WO2018146995A1 (ja) 加飾フィルム
WO2021246286A1 (ja) 光学要素、画像表示装置、仮想現実表示装置、電子ファインダー、偏光子の製造方法
JP7147766B2 (ja) 光学フィルム及び画像表示装置
JP6193471B2 (ja) 投映像表示用部材および投映像表示用部材を含む投映システム
JP2004226686A (ja) 広帯域1/4波長板原反、広帯域円偏光板原反、光学素子原反及び表示装置
US20240111198A1 (en) Optical laminate, laminated optical film, optical article, and virtual reality display device
WO2023199950A1 (ja) 成形方法、光学フィルム、コレステリック液晶層、光学積層体、および、曲面状光学機能性層の作製方法
JP2006133385A (ja) 平行光化システム、集光バックライトシステム及び液晶表示装置
WO2023199988A1 (ja) 光学機能性フィルム、光学積層体、成形体、光学部品の製造方法、光学部品、仮想現実表示装置、光学フィルムおよび成形方法
WO2024128155A1 (ja) 光学用積層体、積層光学フィルム、光学物品および仮想現実表示装置
WO2023238927A1 (ja) 光学用積層体、積層光学フィルム、光学物品、仮想現実表示装置
WO2022024604A1 (ja) 光学素子および反射シート
WO2023127908A1 (ja) 仮想現実表示装置
WO2022024581A1 (ja) 光学素子および導光素子
WO2022045185A1 (ja) 円偏光板、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、表示装置
WO2024048194A1 (ja) 積層体、積層体の製造方法および仮想現実表示装置
WO2023157947A1 (ja) 光学積層体、光学レンズ、仮想現実表示装置、光学異方性フィルム、成形体、反射円偏光子、非平面反射円偏光子、積層光学体、複合レンズ
WO2023176630A1 (ja) 光学積層体、レンズ部および表示方法
JP4397757B2 (ja) 光学素子、集光バックライトシステムおよび液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23788368

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1