WO2019073974A1 - 反射シート、加飾シート、および、反射シートの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a reflective sheet including a cholesteric liquid crystal layer, a decorative sheet, and a method of manufacturing the reflective sheet.
- a so-called metallic glossy decorative sheet that reflects a visible light region is used, for example, on the surface of molded articles such as home appliances, office equipment, automobile parts and the like.
- a resin sheet containing metal particles is used to give the appearance of metallic gloss, but from the viewpoint of environmental load due to the use of heavy metals, or communication devices such as mobile phones When used in the market, alternatives are desired because of the risk of causing radio interference.
- a film including a cholesteric liquid crystal layer capable of giving high reflection brightness and a beautiful appearance having spectral characteristics.
- elements that use external light such as cameras and sensors
- devices such as mobile personal computers, smartphones, and tablets.
- improvements in technology using cameras and sensors such as personal identification and viewpoint tracking, it is expected that the number and types of mounted devices of elements using external light will expand.
- a film including a cholesteric liquid crystal layer can be used as a decorative sheet for making it difficult for a user to recognize an element utilizing external light, such as a camera or a sensor.
- Cholesteric liquid crystal phases are known to exhibit selective reflection with a reflection center wavelength that correlates with its helical pitch.
- a layer in which a cholesteric liquid crystal phase is fixed hereinafter sometimes referred to as “cholesteric liquid crystal layer” in the present specification
- a layer in which the helical pitch is changed in the thickness direction of the layer also referred to as a pitch gradient layer or PG layer
- U.S. Pat. No. 6,097,015 describes a cholesteric polarizer having an optically active layer of a polymer material with cholesteric regularity, the polymer material being oriented such that the axes of the molecular helices extend across the layer.
- Cholesteric polarizers are described in which the pitch of the molecular helix in the layer of is changed such that the difference between the maximum pitch and the minimum pitch is at least 100 nm.
- Patent Document 2 describes a photopolymerized cholesteric liquid crystal having a cholesteric reflection band extended by at least 10 nm as compared to a photopolymerized cholesteric liquid crystal produced by ordinary exposure, and a gradient (pitch It is disclosed that the reflection band is extended by the gradient).
- the PG layers described in Patent Documents 1 and 2 exhibit regular reflectivity, and although the amount of reflected light in the regular reflection direction of the illumination light increases, the amount of reflected light in the direction out of the regular reflection small.
- the reflection wavelength of the cholesteric liquid crystal layer shifts to the short wavelength side in principle. Further, the shift amount to the short wave side depends on the incident angle of light. Therefore, when light of a short wavelength is obliquely incident on the long wave side reflection area by diffuse reflection, light of the short wavelength is reflected at the long wave side reflection area at a certain incident angle. That is, light incident from the front direction of the PG layer and reflected in the front direction in the short wave side reflection region is reflected to the back side of the PG layer in the long wave side reflection region.
- the light amount of the short wavelength light reflected in the front direction decreases, so the ratio to the light amounts of other wavelengths is different from the ratio in the other direction.
- light of a certain wavelength is reflected to the back side of the PG layer in the long wave side reflection region according to the amount of short wave shift, and the ratio of the light amount of one wavelength to the light amount of another wavelength is , The ratio in the other direction will be different. Accordingly, it has been found that the wavelength distribution of the light reflected is different depending on the angle, and the problem arises that the color perceived is different depending on the angle.
- the present invention is a reflective sheet having a pitch gradient layer in which the helical pitch is changed in the thickness direction of the layer, wherein the reflective sheet exhibits selective reflection in a wide wavelength band and exhibits little change in color depending on the viewing angle.
- An object of the present invention is to provide a sheet and a method of manufacturing a reflective sheet.
- a reflective sheet comprising at least one or more cholesteric liquid crystal layers having wavelength selective reflectivity, Among the cholesteric liquid crystal layers, at least one layer is a pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the film thickness direction,
- the half-width of the integrated reflection spectrum of the reflection sheet is 100 nm or more,
- I ⁇ R ( ⁇ ) represents the integrated reflectance at wavelength ⁇ nm.
- SCE ( ⁇ ) represents the SCE integral reflectance at the wavelength ⁇ nm.
- the pitch gradient layer has a stripe pattern of bright and dark portions observed with a scanning electron microscope in the cross section, and the stripe pattern has a corrugated structure, and the peak-to-peak distance of the corrugated structure Average value of 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m,
- IR ( ⁇ ) at a wavelength ⁇ showing maximum reflectance is at least twice as large as SR ( ⁇ ) according to any one of [1] to [3] Reflective sheet.
- SR ( ⁇ ) represents the specular reflectance at the wavelength ⁇ nm.
- the corrugated structure there is at least one region M in which the absolute value of the tilt angle with respect to the plane of the cholesteric liquid crystal layer is 5 ° or more in the continuous line of the bright portion or dark portion of the stripe.
- the closest point, a peak or valley with a two-point tilt angle of 0 ° is identified.
- the distance between the peaks of the waved structure means the distance in the planar direction of the cholesteric liquid crystal layer for the peak or valley at the inclination angle of 0 ° between two points sandwiching the region M and at the nearest position.
- a decorative sheet comprising the reflective sheet according to any one of [1] to [8] and a wavelength selection filter having a transmittance of less than 1% at a wavelength of 400 to 630 nm.
- the chiral agent has a molar absorption coefficient of 30,000 or more at a wavelength of 313 nm
- a method of producing a reflective sheet which induces a change in helical pitch in a film thickness direction by photoisomerizing a chiral agent by irradiating a liquid crystal composition with light.
- the manufacturing method of the reflective sheet as described in [12] whose content of a photoinitiator is 0.3 weight% or less with respect to a polyfunctional liquid crystal compound.
- the above steps include a step of irradiating the liquid crystal composition with ultraviolet light of 100 mW / cm 2 or more at a temperature of 40 ° C. or more in an atmosphere having an oxygen concentration of 0.2% or less.
- the manufacturing method of the reflective sheet in any one of.
- the reflective sheet in a reflective sheet having a pitch gradient layer in which the helical pitch is changed in the thickness direction of the layer, the reflective sheet exhibits selective reflection in a wide wavelength band and has little change in color depending on the viewing angle.
- a decorative sheet and a method of manufacturing a reflective sheet can be provided.
- a numerical range represented using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as the lower limit value and the upper limit value.
- parallel and orthogonal do not mean parallel and orthogonal in a strict sense, but mean a range of ⁇ 5 ° from parallel or orthogonal.
- liquid crystal composition and the liquid crystal compound also include, as a concept, those which no longer exhibit liquid crystallinity due to curing and the like.
- the integrated reflectance IR ( ⁇ ) at the wavelength ⁇ is a value measured by the following method.
- a large integrating sphere device (ILV-471, manufactured by JASCO Corporation) attached to a spectrophotometer (V-550, manufactured by JASCO Corporation) so that light enters from the cholesteric liquid crystal layer surface of the reflection sheet Measured by an optical trap.
- the integral reflectance IR ( ⁇ ) includes specularly reflected light, that is, it is an integral reflectance of the SCI (Specular Component Include) system.
- the specular reflectance SR ( ⁇ ) at the wavelength ⁇ is a value measured by the following method.
- An absolute reflectance measurement device (Available from Nippon Bunko K.K., ARV-474) is attached to a spectrophotometer (V-550 available from JASCO Corporation) so that light is incident from the surface of the cholesteric liquid crystal layer of the reflection sheet.
- V-550 available from JASCO Corporation
- the curing rate is a value obtained by measuring the consumption rate of the polymerizable functional group using an IR (infrared) absorption spectrum and a Raman spectrum.
- the sample is obliquely cut to expose the film thickness direction in the plane.
- An IR absorption spectrum of the generated sample section is measured by ATR-IR (Attenuated Total Reflection-infrared spectroscopy) method.
- Absorption intensity based on the carbonyl group in the vicinity of 1720 cm -1 in absorption spectrum obtained with 810 cm -1 vicinity carbon - can be determined from the ratio of the absorption intensity based on the carbon double bond.
- the above-mentioned ATR- has been obtained for the region corresponding to the outermost two regions by dividing the film thickness direction into five equal parts among the generated sample slices. It can be determined by measuring an IR absorption spectrum by the IR method.
- the half width and the selective reflection wavelength are values measured by the following method.
- a spectral waveform of the integral reflectance which is a mountain shape (convex upward) with the wavelength on the horizontal axis can be obtained.
- the average reflectance (arithmetic average) of the maximum value and the minimum value of the integral reflectance is obtained, and of the two wavelengths at the two intersections of the waveform and the average reflectance, the value of the wavelength on the short wave side is ⁇ (nm), long wave
- the value of the side wavelength is ⁇ (nm), which is a value calculated by the following equation.
- the selective reflection wavelength defined by the following formula is synonymous with the central wavelength ⁇ C.
- the waveform of the integrated reflectance spectrum of the integrated reflectance may be distorted in a sawtooth shape.
- the average reflectance (arithmetic average) of the maximum value and the minimum value of the specular reflectance is obtained from the spectral waveform of the specular reflectance described above, and the two wavelengths of the two intersection points of the waveform and the average reflectance are obtained.
- the value of the wavelength on the short wave side is ⁇ (nm)
- the value of the wavelength on the long wave side is ⁇ (nm)
- the selective reflection wavelength is calculated by the above equation.
- it is also possible to measure the reflection center wavelength as well as the half width by measuring the transmission spectrum of the sample by Axoscan, etc. of Axometrix.
- a transmission spectrum waveform is obtained which is in the form of a valley (convex downward) having a wavelength on the horizontal axis.
- the average reflectance (arithmetic average) of the maximum value and the minimum value of the transmittance is determined, and of the two wavelengths at the two intersections of the waveform and the average transmittance, the value of the wavelength on the short wave side is ⁇ (nm), the long wave side
- ⁇ (nm) the value of the wavelength on the short wave side
- the reflective sheet of the present invention is a reflective sheet including at least one layer of a cholesteric liquid crystal layer having wavelength selective reflectivity, Among the cholesteric liquid crystal layers, at least one layer is a pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the film thickness direction,
- the half-width of the integrated reflection spectrum of the reflection sheet is 100 nm or more
- I ⁇ R ( ⁇ ) represents the integrated reflectance at wavelength ⁇ nm.
- SCE ( ⁇ ) represents the SCE integral reflectance at the wavelength ⁇ nm.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the reflective sheet of the present invention.
- the reflective sheet 10 shown in FIG. 1 has a support 12, an undercoat layer 14 and a pitch gradient layer 16.
- the pitch gradient layer 16 is a type of cholesteric liquid crystal layer.
- Cholesteric liquid crystal phases are known to exhibit selective reflectivity at specific wavelengths.
- the selective reflection center wavelength of the cholesteric liquid crystal phase becomes longer as the helical pitch is longer.
- the helical pitch means one helical pitch (helical period) of the cholesteric liquid crystal phase, in other words, one winding of the spiral, that is, the die of the liquid crystal compound constituting the cholesteric liquid crystal phase. It is the length in the helical axis direction in which the rector (in the case of rod-like liquid crystal, the major axis direction) rotates 360 °.
- the helical pitch of the cholesteric liquid crystal phase depends on the type of chiral agent to be used together with the liquid crystal compound and the addition concentration of the chiral agent when forming the cholesteric liquid crystal layer. Therefore, by adjusting these, a desired helical pitch can be obtained.
- the cholesteric liquid crystal phase exhibits selective reflectivity to either left or right circularly polarized light at a specific wavelength. Whether the reflected light is right circularly polarized light or left circularly polarized light depends on the twist direction (sense) of the helix of the cholesteric liquid crystal phase.
- the selective reflection of circularly polarized light by the cholesteric liquid crystal phase reflects right circularly polarized light when the helical twist direction of the cholesteric liquid crystal layer is right, and reflects left circularly polarized light when the helical twist direction is left.
- the direction of swirling of the cholesteric liquid crystal phase can be adjusted by the type of liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer and / or the type of chiral agent to be added.
- the pitch gradient layer 16 is a cholesteric liquid crystal layer having wavelength selective reflectivity, and is a layer in which a helical pitch is changed in the film thickness direction.
- FIG. 2 is a view schematically showing an example of a stripe pattern of the bright portion B and the dark portion D which is observed when the cross section of the pitch gradient layer 16 is observed using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) It is.
- FIG. 5 is a reference example of the SEM photograph of the cross section of a cholesteric liquid crystal layer. As shown in FIGS. 2 and 5, in the cross section of the cholesteric liquid crystal layer (pitch gradient layer 16), a stripe pattern of the bright portion B and the dark portion D is usually observed.
- the pitch gradient layer 16 changes the helical pitch in the thickness direction of the layer, the wavelength range of selective reflection is wider than that of the layer in which the cholesteric liquid crystal phase having a uniform helical pitch is fixed. Indicates selective reflection.
- the liquid crystal compound in the bright portion B and the dark portion D, the liquid crystal compound is helically oriented in the cholesteric liquid crystal phase, and the orientation of the liquid crystal compound differs depending on the position in the thickness direction. It is observed. Therefore, as shown in FIG. 2, the SEM cross section of the pitch gradient layer 16 in which the helical pitch changes in the film thickness direction (vertical direction in FIG. 2) has different intervals between the bright portions B and dark portions D in the thickness direction. It becomes a thing. In the example shown in FIG. 2, the distance between the bright portion B and the dark portion D is narrowed from the upper side to the lower side in the film thickness direction in the drawing. That is, the helical pitch changes so as to narrow from the upper side to the lower side in the film thickness direction in the drawing.
- the pitch gradient layer is a cholesteric liquid crystal layer using a chiral agent whose helical induction power (HTP: Helical Twisting Power) is changed by irradiation with light to cause reversion, dimerization, isomerization, dimerization, and the like.
- HTP Helical Twisting Power
- it Before curing of the liquid crystal composition forming the liquid crystal composition, or at the time of curing of the liquid crystal composition, it can be formed by irradiation with light of a wavelength that changes the HTP of the chiral agent. For example, by using a chiral agent in which HTP is reduced by light irradiation, the HTP of the chiral agent is reduced by light irradiation.
- the irradiated light is absorbed by the material forming the pitch gradient layer. Therefore, for example, when light is irradiated from the upper side, the light irradiation amount gradually decreases from the upper side to the lower side. That is, the reduction amount of HTP of the chiral agent gradually decreases from the top to the bottom. Therefore, in the upper part where HTP is greatly reduced, the helical pitch is long because the induction of the helix is small, and in the lower part where the HTP reduction is small, the helical agent is induced by the HTP which the chiral agent originally has, so the helical pitch is short. Become.
- the pitch gradient layer selectively reflects long wavelength light in the upper side, and selectively reflects short wavelength light in the lower side as compared to the upper side. Therefore, light of a wide wavelength band can be selectively reflected by using a pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the thickness direction.
- the pitch gradient layer 16 in the cross section observed by the SEM, has periodical wavelike irregularities in the surface direction, as shown in FIG. , Has a corrugated structure. That is, in the present invention, the pitch gradient layer is a layer having a cholesteric liquid crystal structure and having a structure in which the angle between the helical axis and the surface of the pitch gradient layer periodically changes.
- the pitch gradient layer has a cholesteric liquid crystal structure
- the cholesteric liquid crystal structure gives a stripe pattern of the bright portion B and the dark portion D in the cross-sectional view observed by SEM, and the normal and pitch of the line formed by the dark portion It is a layer in which the angle made with the surface of the gradient layer changes periodically.
- a region M in which the absolute value of the tilt angle with respect to the plane of the cholesteric liquid crystal layer (pitch gradient layer) is 5 ° or more is identified. Peaks or valleys at an inclination angle of 0 ° include convex and concave shapes, but at an inclination angle of 0 °, it also includes stepped and shelf points.
- a plurality of regions M in which the absolute value of the inclination angle is 5 ° or more and peaks or valleys sandwiching the region M are repeated in a continuous line of the striped bright portion B or dark portion D.
- the bright part B and the dark part D have a corrugated structure (concave structure, wavelike structure) in a cross-sectional view observed by SEM, a region in which the helical axis of the liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal phase is inclined Therefore, when light is incident from the normal direction of the pitch gradient layer 16, part of the incident light is reflected in an oblique direction. That is, when the light part B and the dark part D have a corrugated structure, it becomes a pitch gradient layer 16 having appropriate diffuse reflectivity.
- the light portion B and the dark portion D have a corrugated structure in the cross-sectional view observed by SEM. , which satisfy the following equation (2).
- the equation (2) the proportion of the diffuse reflection component in the reflected light at the wavelength lambda 1 is meant that greater than the proportion of the diffuse reflection component in the reflected light at the wavelength lambda 2. That is, it means that the amount of diffuse reflection components in the reflected light is larger at ⁇ 1 on the short wavelength side than on ⁇ 2 at the long wavelength side.
- SCE ( ⁇ ) represents the SCE integral reflectance at the wavelength ⁇ nm
- I ⁇ R ( ⁇ ) represents the integral reflectance at the wavelength ⁇ nm.
- the measurement method of the SCE integrated reflectance (SCE ( ⁇ )) and the integrated reflectance (IR ( ⁇ )) is as described above.
- FIG. 3 is a graph schematically showing the relationship between the wavelength and the integral reflectance.
- the average reflectance (arithmetic average) of the maximum value and the minimum value of integrated reflectance is determined, and the short side defining the half width from the two intersections of the waveform and the average reflectance
- the wavelength ⁇ (nm) of the above and the wavelength ⁇ (nm) on the long wave side are defined. Further, the difference ⁇ - ⁇ of one wavelength is a half width.
- a cholesteric liquid crystal layer in a reflective sheet used as a decorative sheet or the like.
- Cholesteric liquid crystal layers are known to exhibit selective reflection with a reflective center wavelength that correlates with its helical pitch.
- a cholesteric liquid crystal layer has a narrow wavelength band for selective reflection, and can not reflect light other than a specific wavelength band, so a cholesteric liquid crystal layer capable of reflecting light in a wide wavelength band is required.
- a layer pitch gradient layer in which the helical pitch of the cholesteric liquid crystal layer is changed in the thickness direction of the layer. ing.
- the cholesteric liquid crystal layer usually exhibits regular reflectivity due to its structure, and although the amount of reflected light in the regular reflection direction of the illumination light increases, reflection in the direction away from the regular reflection The amount of light is small. Therefore, in the cholesteric liquid crystal layer, in order to increase the amount of reflected light in directions other than regular reflection, that is, in order to increase the diffuse reflectance of the cholesteric liquid crystal layer, bright portions observed in the cross section of the cholesteric liquid crystal layer It has been proposed to make the stripe pattern of the black and the dark part into a corrugated structure.
- the light L 1 reflected by the front direction in the short-side reflecting region is reflected on the rear surface side of the pitch gradient layer with long-wave reflection region (L 1R).
- L 2 the ratio of the amount of light
- the ratio in the other direction It will be different.
- light of a certain wavelength is reflected to the back side of the pitch gradient layer in the long wave side reflection area according to the amount of short wave shift, and the ratio of the light quantity of one wavelength to the light quantity of another wavelength Is different from the ratio in the other direction. Accordingly, it has been found that the wavelength distribution of the light reflected is different depending on the angle, and the problem arises that the color perceived is different depending on the angle.
- the reflection sheet of the present invention has a pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the film thickness direction, and the half width of the integrated reflection spectrum of the reflection sheet is 100 nm or more and defines the half width.
- the reflective sheet of the present invention than the short wavelength (lambda 1) is towards the side long wavelength (lambda 2) side often diffuse reflection component in the reflected light, longer wavelength towards the shorter wavelengths (lambda 1) side
- the reflectance is higher than on the ( ⁇ 2 ) side.
- I-R ( ⁇ 1) and I-R ( ⁇ 2) the ratio of the I-R ( ⁇ 1) / I-R ( ⁇ 2) is 1.001 -3.0 is preferable, 1.002 to 2.0 is more preferable, and 1.005 to 1.5 is more preferable.
- the full width at half maximum of the integral reflection spectrum of the reflective sheet is preferably 100 nm to 500 nm, more preferably 110 nm to 450 nm, and still more preferably 130 nm to 400 nm.
- ⁇ 1 is preferably a wavelength of visible light region
- ⁇ 2 is also preferably a wavelength of visible light region.
- the reflective sheet 10 of the present invention may have a plurality of pitch gradient layers having different peak wavelengths of characteristic reflection in the plane of the sheet, and pitch gradient layers having different peak wavelengths of characteristic reflection. May have a region in which a plurality of layers are stacked. For example, transfer and lamination of a plurality of optical films having different reflection wavelengths, drawing a plurality of pitch gradient layers with different amounts of chiral agent in a sheet surface by ink jet, and the like can be mentioned, but the invention is not limited thereto.
- the reflective sheet 10 of the present invention only needs to have at least one pitch gradient layer, and is not a pitch gradient layer, but a regular cholesteric liquid crystal layer, that is, a cholesteric liquid crystal layer having a constant helical pitch in the film thickness direction. It may have one or more layers.
- the reflective sheet 10 may have a support 12.
- the pitch gradient layer 16 has a configuration in which the helical pitch on one side of the support is narrower than the helical pitch on the opposite side, that is, the configuration having the support 12 below the pitch gradient layer in FIG.
- the pitch gradient layer 16 may have a configuration in which the helical pitch on one side of the support is wider than the helical pitch on the opposite side, ie, the configuration having the support 12 above the pitch gradient layer in FIG. It is also good.
- the aspect using the chiral agent from which HTP changes with irradiation of light is mentioned as a preferable aspect of a pitch gradient layer.
- a chiral agent whose HTP changes upon light irradiation the irradiation amount of light reaching the thickness direction, that is, the change amount of HTP can be changed by irradiating light of a wavelength absorbed by the chiral agent.
- a known compound can be used as the chiral agent, it is preferable to have a cinnamoyl group, and at least one layer in the pitch gradient layer preferably has an absorbance of 3.2 or more at a wavelength of 313 nm.
- the pitch gradient layer (cholesteric liquid crystal layer) used in the present invention is preferably a liquid crystal compound fixed in a cholesteric alignment state.
- the cholesteric alignment state may be an alignment state that reflects right circularly polarized light or an alignment state that reflects left circularly polarized light.
- the description of the cholesteric liquid crystal layer and the reflective layer in WO 2016/052367 can be referred to.
- the cholesteric liquid crystal layer used in the present invention may be a single layer or may contain a plurality of liquid crystal layers. In the case of including a plurality of liquid crystal layers, it is preferable to include ones having different senses (twist direction of spiral) from one another. For example, two pitch gradient layers different in sense may be provided.
- the pitch of the cholesteric liquid crystal phase depends on the type of the chiral agent used together with the polymerizable liquid crystal compound or the addition concentration thereof, and by adjusting these, the desired pitch can be obtained.
- For the method of measuring the sense of the spiral and the pitch use the method described in “Introduction to Liquid Crystal Chemistry Experiment” edited by The Liquid Crystal Society of Japan, published by Sigma Press 2007, p. 46, and “Liquid Crystal Handbook” Liquid Crystal Handbook Editorial Committee Maruzen p. 196. be able to.
- the cholesteric liquid crystal layer used in the present invention preferably has a stripe pattern of bright and dark portions when the cross section is observed using a scanning electron microscope (SEM).
- the striped pattern preferably has a corrugated structure, and the average value of the peak-to-peak distances of the corrugated structure is preferably 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m.
- the thickness is more preferably 1.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, and still more preferably 2.5 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
- the corrugated structure includes at least one region M in which the absolute value of the tilt angle with respect to the plane of the cholesteric liquid crystal layer is 5 ° or more in the continuous line of the bright or dark portion of the stripe pattern. , Which means a mountain or valley having a tilt angle of 0 ° at two points, which is located at the closest position, sandwiching the region M.
- the peaks or valleys at an inclination angle of 0 ° include convex and concave shapes, but also include steps and shelves if the inclination angle is 0 °.
- a region M having an absolute value of an inclination angle of 5 ° or more and a peak or valley sandwiching the region M be repeated a plurality of times in a continuous line of a striped bright portion or dark portion.
- the distance between the peaks of the waved structure means the distance in the planar direction of the cholesteric liquid crystal layer for the peak or valley at the inclination angle of 0 ° between two points sandwiching the region M and at the nearest position.
- each continuous line when each continuous line is in contact with either of the two interfaces of the film and is interrupted, the two ends of the interrupted portion are not regarded as peaks or valleys. Moreover, when each continuous line has a bending structure, the continuous line is regarded as being disconnected there, and the both ends are not regarded as a mountain or a valley.
- IR ( ⁇ ) of the pitch gradient layer used in the present invention is preferably at least twice as large as SR ( ⁇ ).
- I ⁇ R ( ⁇ ) represents the integrated reflectance at wavelength ⁇ nm.
- SR ( ⁇ ) represents the specular reflectance at the wavelength ⁇ nm.
- the liquid crystal compound used in the present invention is preferably a polyfunctional liquid crystal compound (a liquid crystal compound having two or more polymerizable groups).
- the polyfunctional liquid crystal compound preferably has two or more polymerizable groups, and preferably has an average molar absorption coefficient of less than 5,000 at 300 nm to 400 nm.
- the polyfunctional liquid crystal compound may be a rod-like liquid crystal compound or a discotic liquid crystal compound, but is preferably a rod-like liquid crystal compound. Examples of rod-like polyfunctional liquid crystal compounds that form a cholesteric liquid crystal structure include rod-like nematic liquid crystal compounds.
- a polyfunctional liquid crystal compound is obtained by introducing a polymerizable group into the liquid crystal compound.
- the polymerizable group include unsaturated polymerizable groups, epoxy groups, and aziridinyl groups, with unsaturated polymerizable groups being preferred, and ethylenically unsaturated polymerizable groups being particularly preferred.
- the polymerizable group can be introduced into the molecules of the liquid crystal compound by various methods.
- the number of polymerizable groups contained in the polyfunctional liquid crystal compound is preferably 2 to 6, and more preferably 2 to 3 in one molecule. Examples of polyfunctional liquid crystal compounds are described in Makromol. Chem. 190, 2255 (1989), Advanced Materials 5, 107 (1993), U.S. Pat. Nos.
- the addition amount of the polyfunctional liquid crystal compound in the liquid crystal composition is the solid content mass of the liquid crystal composition (solvent The content is preferably 80 to 99.9% by mass, more preferably 85 to 99.5% by mass, and particularly preferably 90 to 99% by mass.
- the chiral agent (chiral agent) used in the present invention is preferably a chiral agent having a molar absorption coefficient of 30,000 or more at a wavelength of 313 nm.
- the chiral agent has the function of inducing the helical structure of the cholesteric liquid crystal phase.
- the chiral compound may be selected according to the purpose, because the helical sense or helical pitch induced by the compound is different.
- a known compound can be used as a chiral agent, it is preferable to have a cinnamoyl group.
- a chiral agent is a compound which does not have a polymeric group.
- chiral agents examples include the liquid crystal device handbook (Chapter 3, 4-3, TN, chiral agents for STN, page 199, edited by 142th Committee of Japan Society for the Promotion of Science, 1989), JP 2003-287623A, and the like.
- the compounds described in each of the disclosures of JP-A-2002-302487, JP-A-2002-80478, JP-A-2002-80851, JP-A-2010-181852 or JP-A-2014-034581 can be mentioned.
- the chiral agent generally contains an asymmetric carbon atom, but an axial asymmetric compound or a planar asymmetric compound not containing an asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent.
- Examples of axial 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, they are derived from the repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and the chiral agent by the polymerization reaction of the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound. Polymers having repeating units can be formed.
- the polymerizable group contained in the polymerizable chiral agent is preferably the same group as the polymerizable group contained in the polymerizable liquid crystal compound. Therefore, the polymerizable group of the chiral agent is also preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group Particularly preferred.
- the chiral agent may be a liquid crystal compound.
- an isosorbide derivative As a chiral agent, an isosorbide derivative, an isomannide derivative, or a binaphthyl derivative can be preferably used.
- the isosorbide derivative a commercially available product such as LC-756 manufactured by BASF may be used.
- the content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01 mol% to 200 mol%, more preferably 1 mol% to 30 mol%, with respect to the content of the liquid crystal compound.
- the chiral agent used in the present invention has a helical inducing power (HTP: Helical Twisting Power) by being irradiated with light in order to form a pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the film thickness direction.
- HTP Helical Twisting Power
- it is a chiral agent that changes.
- the liquid crystal composition preferably contains a polymerization initiator.
- the polymerization initiator to be used is a photoinitiator which can start a polymerization reaction by ultraviolet irradiation.
- the photopolymerization initiator include an ⁇ -carbonyl compound (described in each specification of US Pat. Nos. 2,367,661 and 2367670), an acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), an ⁇ -hydrocarbon substituted aroma Acyloin compounds (as described in US Pat. No.
- acyl phosphine oxide compounds JP-B-63-40799, JP-B-5-3) JP 29234, JP 10-95 788 A JP-A-10-29997, JP-A-2001-233842, JP-A-2000-80068, JP-A-2006-342166, JP-A-2013-114249, JP-A-2014-137466, Patent Nos. 4223071, JP-A-2010-262028, JP-A-2014-500852), oxime compounds (described in JP-A-2000-66385, JP-A-4454067), and oxadiazole compounds U.S. Pat. No. 4,212,970) and the like.
- the description in paragraphs 0500 to 0547 of JP 2012-208494 A can also be referred to.
- an acyl phosphine oxide compound or an oxime compound can also be used.
- the acyl phosphine oxide compound for example, IRGACURE 810 (compound name: bis (2,4,6-trimethyl benzoyl) -phenyl phosphine oxide) manufactured by BASF Japan Ltd., which is a commercially available product, can be used.
- IRGACURE OXE01 made by BASF Corporation
- IRGACURE OXE02 made by BASF Corporation
- TR-PBG-304 made by Changzhou strong electronic new material Co., Ltd.
- Adeka Ark's NCI-831 Adeka Ark's NCI-930
- Adeka Ark's NCI-930 Commercially available products such as Adeka (made by ADEKA) and Adeka ARKLS NCI (made by ADEKA) can be used.
- the polymerization initiator may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.05 to 3% by mass, and more preferably 0.3 to 1.5% by mass, with respect to the content of the liquid crystal compound.
- the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is the liquid crystal compound.
- the content is preferably 0.01% by mass to 0.30% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 0.20% by mass with respect to the content of
- the liquid crystal composition may optionally contain a crosslinking agent in order to improve film strength after curing and improve durability.
- a crosslinking agent one which is cured by ultraviolet light, heat, moisture or the like can be suitably used.
- a crosslinking agent there is no restriction
- a known catalyst can be used according to the reactivity of the crosslinking agent, and in addition to the improvement of the film strength and the durability, the productivity can be improved. These may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the crosslinking agent is preferably 3% by mass to 20% by mass, and more preferably 5% by mass to 15% by mass, with respect to the content of the liquid crystal compound.
- an orientation control agent In the liquid crystal composition, an orientation control agent may be added which contributes to stably or rapidly forming a cholesteric liquid crystal structure of planar orientation.
- alignment control agents include fluorine (meth) acrylate polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP-A-2007-272185, etc., and stages [0031] to [0034] of JP-A-2012-203237. And the like, and compounds represented by formulas (I) to (IV) described in the above.
- an orientation control agent you may use individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the addition amount of the alignment control agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 5% by mass, based on the total mass of the liquid crystal compound, and 0.02 Mass% to 1 mass% is particularly preferred.
- the liquid crystal composition may contain a surfactant.
- the surfactant is preferably a compound that can function as an orientation control agent that contributes to stably or rapidly forming a cholesteric structure with planar orientation.
- examples of the surfactant include silicone surfactants and fluorosurfactants, and fluorosurfactants are preferable.
- the surfactant include compounds described in [0082] to [0090] of JP-A-2014-119605, compounds described in paragraphs [0031] to [0034] of JP-A-2012-203237, Compounds exemplified in [0092] and [0093] of JP-A-2005-99248, and compounds exemplified in [0076]-[0078] and [0082]-[0085] of JP-A-2002-129162. And fluorine (meth) acrylate polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP 2007-272185 A, and the like.
- fluorosurfactant compounds represented by the following general formula (I) described in [0082] to [0090] of JP-A-2014-119605 are particularly preferable.
- L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 and L 16 each independently represent a single bond, -O-, -S-, -CO-, -COO-,- OCO-, -COS-, -SCO-, -NRCO-, -CONR- (wherein R in the general formula (I) represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
- R in the general formula (I) represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).
- -NRCO- and -CONR- have an effect of reducing the solubility, and the haze tends to increase at the time of dot production.
- the alkyl group that R above can take may be linear or branched.
- the number of carbon atoms is more preferably 1 to 3, and a methyl group, an ethyl group and an n-propyl group can be exemplified.
- Sp 11 , Sp 12 , Sp 13 and Sp 14 each independently represent a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, still more preferably Is a single bond or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
- the hydrogen atom of the alkylene group may be substituted by a fluorine atom.
- the alkylene group may be branched or non-branched, but preferred is a straight chain alkylene group which is not branched. From the viewpoint of synthesis, it is preferable that Sp 11 and Sp 14 be identical, and Sp 12 and Sp 13 be identical.
- a 11 and A 12 are monovalent to tetravalent aromatic hydrocarbon groups.
- the aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, still more preferably 6 to 10 carbon atoms, and most preferably 6 carbon atoms.
- the aromatic hydrocarbon group represented by A 11 and A 12 may have a substituent. Examples of such a substituent include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group or an ester group. For a description and preferred ranges of these groups, reference can be made to the corresponding description of T 11 below.
- Examples of the substituent for the aromatic hydrocarbon group represented by A 11 and A 12 include methyl group, ethyl group, methoxy group, ethoxy group, bromine atom, chlorine atom, cyano group and the like. Since molecules having a large amount of perfluoroalkyl moieties in the molecule can orient the liquid crystal with a small addition amount, which leads to a decrease in haze, A 11 and A 12 should have many perfluoroalkyl groups in the molecule. It is preferably tetravalent. From the viewpoint of synthesis, A 11 and A 12 are preferably identical.
- T 11 represents a divalent group or a divalent aromatic heterocyclic group described below (X contained in T 11 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group Or an ester group, and Ya, Yb, Yc and Yd each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.
- the carbon number of the alkyl group that X contained in T 11 can take is 1 to 8, preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched. Examples of preferred alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl and isopropyl groups. Among them, methyl group is preferable.
- the alkyl moiety of the alkoxy group can take X contained in the T 11, reference may be made to the described preferred range of the alkyl group X can take contained in the T 11.
- the halogen atom X can be taken to be included in the T 11, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and it is an iodine atom, a chlorine atom or a bromine atom, it is preferred.
- the ester group X contained in the T 11 may take, may be mentioned groups represented by R a COO-. As R a , an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms can be mentioned.
- the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms that Ya, Yb, Yc, and Yd can take may be linear or branched.
- methyl group, ethyl group, n-propyl group and isopropyl group can be exemplified.
- the divalent aromatic heterocyclic group preferably has a 5-, 6- or 7-membered heterocyclic ring.
- a 5- or 6-membered ring is more preferred, and a 6-membered ring is most preferred.
- a hetero atom which comprises a heterocyclic ring a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom is preferable.
- the heterocycle is preferably an aromatic heterocycle.
- the aromatic heterocycle is generally an unsaturated heterocycle. More preferred are unsaturated heterocycles having the largest number of double bonds.
- heterocyclic ring examples include furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, pyrroline ring, pyrrolidine ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, imidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, pyrazole ring, pyrazoline Ring, pyrazolidine ring, triazole ring, furan ring, tetrazole ring, pyran ring, thiin ring, pyridine ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperazine ring and triazine ring included.
- the divalent heterocyclic group may have a substituent.
- substituent groups For the description and the preferred range of such substituent groups, reference can be made to the descriptions and descriptions regarding the substituents that can be taken by the monovalent aromatic to tetravalent aromatic hydrocarbon of A 11 and A 12 above.
- Hb 11 represents a C 2-30 perfluoroalkyl group, more preferably a C 3-20 perfluoroalkyl group, and still more preferably a 3-10 perfluoroalkyl group.
- the perfluoroalkyl group may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched, more preferably linear.
- m11 and n11 are each independently 0 to 3 and m11 + n11 ⁇ 1. At this time, the structures in the plural parentheses may be the same as or different from each other, but are preferably the same as each other.
- General formula (I) m11, and n11 are determined by the A 11, and the valence of A 12, the preferred range is also the A 11, and determined by the valence of the preferred range of A 12.
- O and p contained in T 11 are each independently an integer of 0 or greater, a plurality of X when o and p is 2 or more may be the same or different from each other.
- O contained in T 11 is preferably 1 or 2.
- P contained in T 11 is preferably an integer of 1 to 4, and more preferably 1 or 2.
- the compound represented by the general formula (I) may have a molecular structure having symmetry or may not have symmetry.
- symmetry as used herein means at least one of point symmetry, line symmetry, and rotational symmetry, and asymmetry does not apply to any of point symmetry, line symmetry, and rotational symmetry. I mean one.
- the compound represented by the general formula (I) is a perfluoroalkyl group (Hb 11 ) mentioned above, a linking group-(-Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 ) m 11 -A 11 -L 13 -and -L 14 -A 12 - (L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -) n11-, and preferably a compound which is a combination of T 11 is a divalent group having the excluded volume effect.
- the two perfluoroalkyl groups (Hb 11 ) present in the molecule are preferably identical to each other, and the linking group present in the molecule-(-Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 ) m 11 -A 11 -L 13 - and -L 14 -A 12 - is preferably n11- also identical to each other - (L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14).
- the terminal Hb 11 -Sp 11 -L 11 -Sp 12 -and -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -Hb 11 is preferably a group represented by any of the following general formulas.
- a is preferably 2 to 30, more preferably 3 to 20, and still more preferably 3 to 10.
- b is preferably 0 to 20, more preferably 0 to 10, and still more preferably 0 to 5.
- a + b is 3-30.
- r is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 4.
- terminal Hb 11 -Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 -and -L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -Hb 11 of the general formula (I) is any of the following general formulas The group represented by is preferable.
- the amount of surfactant added to the liquid crystal composition is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 5% by mass, based on the total mass of the liquid crystal compound, and 0.02 Mass% to 1 mass% is particularly preferred.
- the liquid crystal composition may contain at least one selected from various additives such as a polymerizable monomer.
- a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet light absorber, a light stabilizer, a coloring material, metal oxide fine particles and the like are further added within the range not to deteriorate the optical performance. can do.
- the cholesteric liquid crystal structure is prepared by preparing a liquid crystal composition in which a polymerizable liquid crystal compound, a chiral agent, a polymerization initiator, and a surfactant added as needed are dissolved in a solvent, a support, an underlayer, or the like.
- the composition is applied onto the cholesteric liquid crystal layer (pitch gradient layer) and the like, and dried to obtain a coating film, and the coating film is irradiated with an actinic ray to polymerize the cholesteric liquid crystalline composition to fix the cholesteric regularity.
- the laminated film which consists of a several cholesteric liquid crystal layer can be formed by repeatedly performing the said manufacturing process of a cholesteric liquid crystal layer.
- solvent there is no restriction
- the method of applying the liquid crystal composition is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, wire bar coating, curtain coating, extrusion coating, direct gravure coating, reverse gravure coating, die Coating methods, spin coating methods, dip coating methods, spray coating methods, slide coating methods, etc. may be mentioned. It can also be carried out by transferring a liquid crystal composition separately coated on a support. It is also possible to drop the liquid crystal composition. An ink jet method can be used as a hit point method.
- the liquid crystal molecules are aligned by heating the applied liquid crystal composition. 200 degrees C or less is preferable and, as for heating temperature, 130 degrees C or less is more preferable. By this alignment treatment, a structure is obtained in which the polymerizable liquid crystal compound is twist-aligned so as to have a helical axis in a direction substantially perpendicular to the film surface.
- the liquid crystal composition can be cured by further polymerizing the aligned liquid crystal compound.
- the polymerization may be either thermal polymerization or photopolymerization using light irradiation, but photopolymerization is preferred.
- the irradiation energy is preferably 20mJ / cm 2 ⁇ 50J / cm 2, 100mJ / cm 2 ⁇ 1,500mJ / cm 2 is more preferable.
- Irradiation is preferably performed with a light source including light emission at 200 nm to 430 nm, and preferably by a light source including light emission at 300 nm to 430 nm.
- a wavelength cut filter or the like can be used in order to suppress the transmittance of light with a wavelength of 300 nm or less to 20% or less.
- Photoisomerization of a chiral agent means that the HTP of the chiral agent is changed by being irradiated with light. That is, by irradiating the liquid crystal composition with light, the HTP of the chiral agent in the liquid crystal composition is made different in the thickness direction, thereby forming a pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the thickness direction. Can. At that time, it is preferable to simultaneously promote the change of the helical pitch of the liquid crystal composition in the thickness direction and the curing of the liquid crystal composition.
- Heating is carried out to accelerate the change in helical pitch of the liquid crystal composition accompanying the reversion and dimerization of the chiral agent upon ultraviolet irradiation and the change in Helical Twisting Power (HTP) accompanying the isomerization and dimerization of the chiral agent. It is preferred to carry out the light irradiation under the conditions. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation is preferably carried out under heating conditions or under a low oxygen atmosphere. The temperature at the time of ultraviolet irradiation is preferably maintained in the temperature range in which the cholesteric liquid crystal layer is exhibited so as not to disturb the cholesteric liquid crystal layer, preferably 25 to 140 ° C., and more preferably 40 to 120 ° C.
- the oxygen concentration in the atmosphere by a method such as nitrogen substitution, and the oxygen concentration at the time of ultraviolet irradiation is preferably 3.0% or less and more preferably 0.5% or less as the oxygen concentration. 0.2% or less is more preferable.
- the polymerization reaction rate is preferably high, preferably 50% or more, and more preferably 60% or more. The polymerization reaction rate can be determined by measuring the consumption rate of the polymerizable functional group using an IR absorption spectrum.
- the pitch gradient layer is formed by curing the liquid crystal composition and promoting the change of the helical pitch of the liquid crystal composition in the thickness direction using the chiral agent in which the HTP changes with light as described above. It is not limited to the method performed simultaneously.
- the wavelength of light for isomerizing a chiral agent is different from the wavelength of light for curing a liquid crystal composition (a polymerization initiator which does not sensitize at the wavelength of light for isomerizing a chiral agent)
- a method of curing the liquid crystal composition after accelerating the change of the helical pitch of the liquid crystal composition in the thickness direction can be appropriately used.
- the reflective sheet of the present invention may include a support.
- a peelable support (peelable support) may be used in the preparation of the reflective sheet of the present invention.
- the peelable support is peeled at the time of bonding to another decorative sheet or an optical device, or at the time of producing an interior member for an image display device and an automobile.
- the support or the peelable support may, for example, be a polyester such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, acrylic resin, epoxy resin, polyurethane, cycloolefin resin, polyamide, polyolefin, cellulose derivative, plastic film such as silicone, and the like.
- non-peeling support a film comprising a film containing a cellulose derivative, a cycloolefin resin and polyethylene terephthalate is preferred.
- peelable support a film made of a film containing polyethylene terephthalate is preferable.
- the thickness of the non-peeling support is preferably 20 ⁇ m or more, and more preferably 40 ⁇ m or more.
- the thickness of the peelable support is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 70 ⁇ m or more, and still more preferably 80 ⁇ m or more. It is because the pitch gradient layer without a nonuniformity can be obtained because the peelable support body used as the base material at the time of pitch gradient layer formation is 50 micrometers or more in thickness.
- the upper limit of the thickness of the peelable support is not particularly limited, but is preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less, and more preferably 300 ⁇ m or less.
- the reflective sheet of the present invention may be provided with an undercoat layer obtained by coating and curing a non-liquid crystal composition containing a (meth) acrylate monomer on the surface of a support, and a cholesteric liquid crystal layer may be provided on the surface.
- a cholesteric liquid crystal layer is formed on the surface of the undercoat layer, the in-plane orientation of the liquid crystal in contact with the undercoat layer becomes random depending on the physical properties of the undercoat layer. Therefore, the waved structure of the cholesteric liquid crystal layer formed by applying the liquid crystal composition on the surface of the undercoat layer can be arbitrarily changed.
- the cholesteric liquid crystal layer can be made to be a diffuse reflective layer, and for example, when it is used as a decorative sheet, sufficient brilliance can be obtained even when viewed from the direction away from regular reflection.
- the thickness of the undercoat layer is preferably 0.01 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, and more preferably 0.05 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
- the method for producing an optical film of the present invention is It is a manufacturing method of the reflective sheet mentioned above, It has a process of forming a pitch gradient layer in which the helical pitch is changed in the film thickness direction by a liquid crystal composition containing a chiral agent, a polyfunctional liquid crystal compound, and a photopolymerization initiator whose light-induced helical induction changes.
- the chiral agent has a molar absorption coefficient of 30,000 or more at a wavelength of 313 nm
- the liquid crystal composition is irradiated with light to photoisomerize the chiral agent to induce a change in helical pitch in the film thickness direction.
- the liquid crystal composition forming the pitch gradient layer contains a chiral agent whose helix-induced force (HTP) changes with light, and the liquid crystal composition (chiral agent) is irradiated with light to be a chiral agent.
- the pitch gradient layer in which the helical pitch changes in the thickness direction is formed by making the HTP of HTP different in the thickness direction.
- the change of HTP of the chiral agent by the irradiation of light and the curing of the liquid crystal composition by the irradiation of light (active energy ray) are performed simultaneously.
- the content of the photopolymerization initiator is 0.3% by weight or less with respect to the polyfunctional liquid crystal compound, the time until the liquid crystal composition is cured is extended.
- the change of the HTP of the chiral agent is easily caused.
- the pitch gradient layer can have a large amount of change in helical pitch in the thickness direction. That is, the pitch gradient layer can have a wide range of wavelength bands for selective reflection.
- light irradiation to alter the chiral agent HTP is performed followed by light irradiation to cure the pitch gradient layer. At that time, by setting the content of the photopolymerization initiator to 0.3% by weight or more with respect to the polyfunctional liquid crystal compound, it is possible to reduce the irradiation amount necessary for curing the liquid crystal composition.
- patterning exposure may be performed on the liquid crystal composition.
- the reflective sheet of the present invention can be suitably used as a decorative sheet.
- the decorative sheet of the present invention can also be used, for example, as a decorative sheet for making it difficult for a user to recognize an element using external light such as a camera or a sensor.
- the decorative sheet is preferably a decorative sheet including the above-described reflective sheet and a wavelength selection filter having a transmittance of less than 1% at a wavelength of 400 to 630 nm.
- the reflective sheet of the present invention may be used in an optical device having a reflective sheet and an element utilizing light transmitted through the reflective sheet.
- the optical device by using the reflective sheet of the present invention, the light reflected by the surface of the element utilizing the light transmitted through the reflective sheet does not reach the outside of the optical device, whereby the reflective sheet is transmitted. It is possible to make it difficult to recognize elements that use light.
- the reflective sheet of the present invention is used as a decorative sheet by using a structure in which an SC filter (ultraviolet absorption filter: made by Fujifilm Co., Ltd.) and an IR filter (made by Fujifilm Co., Ltd.) Since it becomes possible to decorate according to the light reception wavelength of an image sensor, a sensor etc., it is preferable.
- SC filter ultraviolet absorption filter: made by Fujifilm Co., Ltd.
- IR filter made by Fujifilm Co., Ltd. Since it becomes possible to decorate according to the light reception wavelength of an image sensor, a sensor etc., it is preferable.
- Image display device It may be an image display device having the reflective sheet of the present invention and an image display element.
- the image display element used in the present invention is not particularly limited as long as it is a commonly used image display element. It can be used as various display elements and light source members such as liquid crystal cells and organic EL display elements.
- Comparative Example 1 ⁇ Preparation of Subbing Layer 1>
- PET Cosmo Shine A4100, manufactured by Toyobo Co., Ltd.
- the undercoat layer coating solution 1 having the following composition was applied using a # 3.6 wire bar coater. Thereafter, the substrate was dried at 45 ° C. for 60 seconds, and irradiated with ultraviolet light of 500 mJ / cm 2 at 25 ° C. by an ultraviolet irradiation device, to prepare a transparent support 1 with an undercoat layer.
- Rod-like liquid crystalline compound The numerical value is mass%.
- R is a group bonded by an oxygen atom.
- the average molar absorptivity at a wavelength of 300 to 400 nm of the above rod-like liquid crystal compound was 140 / mol ⁇ cm.
- the chiral agents A and B are chiral agents that form a right-handed helix.
- the chiral agent C is a chiral agent that forms a left-handed helix.
- the chiral agents B and C are chiral agents having a cinnamate group.
- the maximum molar absorption coefficient ⁇ of the chiral agents A to C, the maximum wavelength representing the wavelength to be the maximum molar absorption coefficient, and the molar absorption coefficient ⁇ at a wavelength of 313 nm are shown in Table 1 below.
- the coating liquid Ch1 for the cholesteric liquid crystal layer prepared above was coated on the surface of the transparent support 1 with a subbing layer using a # 14 wire bar coater. After that, drying was performed at 105 ° C. for 60 seconds, and a cholesteric liquid crystal layer Ch1 was produced by irradiating ultraviolet light at 130 mW / cm 2 and 500 mJ / cm 2 at 130 mW / cm 2 using an ultraviolet irradiation device at an oxygen concentration of 200 ppm or less. .
- Example 9 the addition amount of surfactants F1 and F2 was set to 0.1 times that of Comparative Example 1.
- a mixed solvent of methyl ethyl ketone and cyclohexanone mixed at 85: 15 is used as a solvent, and the bar numbers are set so as to obtain the film thickness described in Table 2 and Table 3.
- the second layer of the cholesteric liquid crystal layer was formed by coating on the first layer of the cholesteric liquid crystal layer in the same manner as the first layer of the cholesteric liquid crystal layer.
- polymerization initiator two types of IRGACURE 907 and KAYACURE DETX were used as the polymerization initiator, and were used at a ratio of 3: 1.
- Table 2 shows the total value of the two initiators.
- Comparative Example 3 ⁇ Preparation of Alignment Film 1> An alignment layer coating solution Y1 having the following composition was coated on the surface of the transparent support 1 with a # 16 wire bar coater. Thereafter, it was dried at 60 ° C. for 60 seconds and further at 90 ° C. for 150 seconds. Subsequently, the coated surface side was rotated at a clearance of 1.0 mm at a rate of 1000 rotations / minute in a direction parallel to the transport direction by a rubbing roll to perform a rubbing treatment, thereby producing a transparent support 1 with an alignment layer 1.
- Adjustment layer coating solution Y1 -10 parts by mass of the following modified polyvinyl alcohol-370 parts by mass of water-120 parts by mass of methanol-glutaraldehyde (crosslinking agent) 0.5 parts by mass
- the coating liquid Ch1 for the cholesteric liquid crystal layer was coated on the surface of the transparent support 1 with the alignment film 1 with a # 14 wire bar coater. After that, drying was performed at 105 ° C. for 60 seconds, and a cholesteric liquid crystal layer Ch23 was produced by irradiating ultraviolet light at 130 mW / cm 2 and 500 mJ / cm 2 at 130 mW / cm 2 using an ultraviolet irradiation device at an oxygen concentration of 200 ppm or less. . Furthermore, the undercoat layer coating solution 1 was applied on the cholesteric liquid crystal layer Ch23 with a # 3.6 wire bar coater. Thereafter, drying was carried out at 45 ° C. for 60 seconds, and ultraviolet light of 500 mJ / cm 2 was irradiated at 25 ° C. by an ultraviolet irradiation device to prepare undercoat layer 1 on cholesteric liquid crystal layer Ch23.
- the coating liquid Ch24 for the cholesteric liquid crystal layer prepared above was applied to the surface of the undercoat layer 1 formed on the cholesteric liquid crystal layer Ch23 with a # 14 wire bar coater. Thereafter, the reflective sheet of Comparative Example 3 is dried by drying at 105 ° C. for 60 seconds and irradiating ultraviolet light at 130 mW / cm 2 and 500 mJ / cm 2 at 130 mW / cm 2 with an oxygen concentration of 200 ppm or less and 85 ° C. Made.
- Example 16 In the preparation of Example 10, the photocuring of the cholesteric liquid crystal layer of the first layer (Ch 25) and the second layer (Ch 26), the light of a metal halide lamp with an irradiation amount of 70 mJ at 60 ° C., the optical filter SH0350 (manufactured by Asahi The laminate of Example 16 was produced in the same manner as in Example 10, except that irradiation was carried out at 100 ° C. and light of a metal halide lamp with an irradiation amount of 500 mJ was further applied.
- Tables 4 and 5 below show the results of measurement and evaluation using each of the reflective sheets produced in Examples and Comparative Examples.
- a large integrating sphere device (ILV-471, manufactured by JASCO Corporation) was attached to a spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, V-550) so that light enters from the cholesteric liquid crystal layer side of the reflection sheet.
- the integral reflection spectrum of the display member was measured by using a light source and regular reflection light without using a light trap.
- the maximum reflectance at a wavelength of 400 to 900 nm is taken as the maximum integrated reflectance.
- ⁇ 1 and ⁇ 2 Wavelength of the short wavelength side which defines the half width Ramudaarufa, long wavelength side of the wavelength Ramudabeta, from the center wavelength lambda C, were determined lambda 1 and lambda 2.
- IR ( ⁇ 1 ) and IR ( ⁇ 2 ) were calculated from the measured integral reflection spectrum by the above method, and the magnitude relationship of the integral reflectance was evaluated.
- the case where the following formula (1) is satisfied is taken as Y, and the case where the following formula (1) is not satisfied is taken as N.
- SCE ( ⁇ 1 ) I-R ( ⁇ 1 ) -S-R ( ⁇ 1 )
- SCE ( ⁇ 2 ) I-R ( ⁇ 2 ) -S-R ( ⁇ 2 )
- ⁇ Average value of peak-to-peak distance of wave structure> The measurement was performed according to the method of measuring the average value of the peak-to-peak distance of the above-described corrugated structure.
- stacked 2 layers it evaluated by the average value of 2 layers.
- the curing rate and the helical pitch were measured at both interfaces of the PG layer.
- the curing rate was measured by the above-described measurement method.
- the helical pitch was calculated from the striped pattern of light and dark portions, with the cross section observed using a scanning electron microscope (SEM). Then, it evaluated in the following viewpoints.
- B The higher the cure rate, the shorter the helical pitch, and the lower the cure rate, the longer the helical pitch.
- C There is no difference in helical pitch (uniform in the film thickness direction).
- ⁇ Helical pitch change in film thickness direction The cross section of the cholesteric layer included in the reflective sheet of the comparative example and the example prepared above is observed using a scanning electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope), and the helical pitch is calculated from the stripe pattern of the bright part and the dark part. , It evaluated in the following viewpoints.
- the reflection sheet of the present invention has a larger half width, that is, selective reflection in a wide wavelength band and a small change in color depending on the viewing angle, as compared with the comparative example.
- the half width is small, and it can be seen that the reflection wavelength can not be broadened.
- the comparative example 3 shows selective reflection in a wide wavelength band, it turns out that the change of the color tone by the angle to visually recognize is large.
- Example 17 The coating liquid for the cholesteric liquid crystal layer of Example 3 was applied to the surface of the transparent support 1 with an undercoat layer using a # 14 wire bar coater. Then, after drying at 105 ° C. for 60 seconds, ultraviolet light of 500 mJ / cm 2 at 130 mW / cm 2 was irradiated through the exposure mask by an ultraviolet irradiation device at an oxygen concentration of 200 ppm or less and 25 ° C. Then, the exposure mask was removed, and ultraviolet light was irradiated at an oxygen concentration of 200 ppm or less, and at 85 ° C., 130 mw / cm 2 and 500 mJ / cm 2 at 130 mW / cm 2 .
- the produced reflective sheet was bonded to a visible light cut filter IR-80 (manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) with an adhesive (SK-2057, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) to prepare a decorative sheet.
- a visible light cut filter IR-80 manufactured by Fuji Film Co., Ltd.
- an adhesive SK-2057, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.
- SC-66 manufactured by Fuji Film Co., Ltd.
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Abstract
螺旋ピッチを層の厚み方向で変化させたピッチグラジエント層を有する反射シートにおいて、広い波長帯域で選択反射を示し、かつ、視認する角度による色味の変化が少ない反射シート、加飾シート、および、反射シートの製造方法を提供する。波長選択反射性を有するコレステリック液晶層を少なくとも1層以上含む反射シートであって、コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層であり、反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、下記式(1)および式(2)を満たす。 I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1) SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
Description
本発明は、コレステリック液晶層を含む反射シート、加飾シートおよび反射シートの製造方法に関する。
可視光領域を反射する、いわゆる金属光沢のある加飾シートは、例えば、家電製品、事務機器、自動車部品等の成型品表面等に用いられている。このような加飾シートとして、金属光沢の外観を付与するため、金属粒子を含有する樹脂シートが用いられているが、重金属を使用することによる環境負荷の観点、あるいは、携帯電話等の通信機器に使用する場合、電波障害を引き起こすリスクから代替品が望まれている。一方、高い反射輝度と分光特性の持つ美しい外観を付与できるコレステリック液晶層を含むフィルムを用いることが検討されている。
また、近年、モバイルパソコン、スマートフォン、タブレット等のあらゆるデバイスに、カメラやセンサー等の外光を利用する素子が搭載されている。また、個人認証や視点トラッキングなどカメラやセンサーを用いた技術の向上により、外光を利用する素子の搭載デバイス種および数は拡大していくと予想される。一方で、デバイスに搭載されたカメラ等の素子が使用者に認識されてしまうと、デザインとしての一体感が損なわれてしまう。カメラやセンサー等の外光を利用する素子を使用者に認識されづらくするための加飾シートとして、コレステリック液晶層を含むフィルムを利用することができる。
コレステリック液晶相は、その螺旋ピッチと相関する反射中心波長を有する選択反射を示すことが知られている。コレステリック液晶相を固定した層(以下、本明細書において、「コレステリック液晶層」ということがある。)において、螺旋ピッチを層の厚み方向で変化させた層(ピッチグラジエント層またはPG層とも言う)により、均一な螺旋ピッチを有するコレステリック液晶相を固定した層よりも選択反射の波長帯域の範囲を広げ、広範な波長領域で選択反射を示す広帯域反射フィルムを得ることができる。
例えば、特許文献1には、コレステリック規則性を持つポリマ材料の光学的能動層を有し、ポリマ材料は分子螺旋の軸が層を横切って延在するように配向されたコレステリック偏光子において、上述の層における分子螺旋のピッチが、最大ピッチと最小ピッチとの間の差が少なくとも100nmとなるように変化されているコレステリック偏光子が記載されている。
また、特許文献2には、通常の露光で製造した光重合したコレステリック液晶に比べて少なくとも10nm拡張されたコレステリック反射帯域を有する光重合したコレステリック液晶が記載されており、螺旋のピッチにおける勾配(ピッチ勾配)によって反射帯域を拡張することが開示されている。
また、特許文献2には、通常の露光で製造した光重合したコレステリック液晶に比べて少なくとも10nm拡張されたコレステリック反射帯域を有する光重合したコレステリック液晶が記載されており、螺旋のピッチにおける勾配(ピッチ勾配)によって反射帯域を拡張することが開示されている。
しかしながら、特許文献1および2に記載されるPG層は、正反射性を示すものであり、照明光の正反射方向への反射光量は大きくなるが、正反射から外れた方向への反射光量は小さい。
ここで、コレステリック液晶層において、正反射以外の方向への反射光量を高くするため、すなわち、コレステリック液晶層の拡散反射性を高くするために、コレステリック液晶層の断面において走査型電子顕微鏡(SEM)にて観測される明部と暗部との縞模様を波打構造とすることが提案されている(特許文献3)。
コレステリック液晶層の断面においてSEMにて観測される明部と暗部との縞模様が波打構造となる構成では、液晶化合物の螺旋軸が一方向に揃っておらず、種々の方向に向いている。そのため、波打構造を有するコレステリック液晶層に光が入射されると光は種々の方向に反射される。
コレステリック液晶層の断面においてSEMにて観測される明部と暗部との縞模様が波打構造となる構成では、液晶化合物の螺旋軸が一方向に揃っておらず、種々の方向に向いている。そのため、波打構造を有するコレステリック液晶層に光が入射されると光は種々の方向に反射される。
そこで、上述のPG層に波打構造を組み合わせることで、広範な波長領域で選択反射を示すPG層で正反射以外の方向への反射光量を高くすることが考えられる。これによって、どの方向から見ても光が反射されて色が視認されると考えられる。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、広範な波長領域で選択反射を示すPG層に波打構造を組み合わせた場合には、角度によって視認される光の色味が異なってしまうという問題が生じることがわかった。
具体的には、PG層に拡散反射性を持たせた場合には、選択反射波長領域のうち短波長側の光を反射する領域(短波側反射領域)で反射された光(短波長の光)が、選択反射波長領域のうち長波長側の光を反射する領域(長波側反射領域)に斜め方向から入射する場合がある。コレステリック液晶層に光が斜め方向から入射する場合には、原理的にコレステリック液晶層の反射波長は短波側へシフトする。また、短波側へのシフト量は、光の入射角度に依存する。そのため、拡散反射によって短波長の光が長波側反射領域に斜め方向から入射すると、ある入射角度では短波長の光が長波側反射領域で反射される。すなわち、PG層の正面方向から入射し、短波側反射領域で正面方向に反射された光が、長波側反射領域でPG層の裏面側に反射される。その結果、この角度においては、正面方向に反射されてくる短波長の光の光量が減少するため、他の波長の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。同様に、別の角度においても、短波シフトの量に応じてある波長の光が長波側反射領域でPG層の裏面側に反射されて、ある波長の光量と他の波長の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。
従って、角度によって反射される光の波長分布が異なるものとなり、角度によって視認される色味が異なってしまうという問題が生じることがわかった。
具体的には、PG層に拡散反射性を持たせた場合には、選択反射波長領域のうち短波長側の光を反射する領域(短波側反射領域)で反射された光(短波長の光)が、選択反射波長領域のうち長波長側の光を反射する領域(長波側反射領域)に斜め方向から入射する場合がある。コレステリック液晶層に光が斜め方向から入射する場合には、原理的にコレステリック液晶層の反射波長は短波側へシフトする。また、短波側へのシフト量は、光の入射角度に依存する。そのため、拡散反射によって短波長の光が長波側反射領域に斜め方向から入射すると、ある入射角度では短波長の光が長波側反射領域で反射される。すなわち、PG層の正面方向から入射し、短波側反射領域で正面方向に反射された光が、長波側反射領域でPG層の裏面側に反射される。その結果、この角度においては、正面方向に反射されてくる短波長の光の光量が減少するため、他の波長の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。同様に、別の角度においても、短波シフトの量に応じてある波長の光が長波側反射領域でPG層の裏面側に反射されて、ある波長の光量と他の波長の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。
従って、角度によって反射される光の波長分布が異なるものとなり、角度によって視認される色味が異なってしまうという問題が生じることがわかった。
本発明は、螺旋ピッチを層の厚み方向で変化させたピッチグラジエント層を有する反射シートにおいて、広い波長帯域で選択反射を示し、かつ、視認する角度による色味の変化が少ない反射シート、加飾シート、および、反射シートの製造方法を提供することを課題とする。
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] 波長選択反射性を有するコレステリック液晶層を少なくとも1層以上含む反射シートであって、
コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層であり、
反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、
半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、下記式(1)および式(2)を満たす反射シート。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
SCE(λ)は、波長λnmにおけるSCE積分反射率を表す。
[2] λ1は、可視光領域の波長である[1]に記載の反射シート。
[3] λ1およびλ2は、可視光領域の波長である[1]または[2]に記載の反射シート。
[4] ピッチグラジエント層は、断面において走査型電子顕微鏡にて観測される明部と暗部との縞模様を有し、縞模様が波打構造を有しており、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm~50μmであり、
反射シートの積分反射スペクトルにおいて、最大反射率を示す波長λにおけるI-R(λ)は、S-R(λ)の2倍以上である、[1]~[3]のいずれかに記載の反射シート。
ここで、S-R(λ)は、波長λnmにおける鏡面反射率を表す。
ここで、波打構造とは、縞模様の明部または暗部の連続線においてコレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも一つ存在し、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷が特定されるものを表す。
また、波打構造のピーク間距離とは、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測し、コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値を表す。
[5] ピッチグラジエント層は、硬化率の高い方が長ピッチ、硬化率の低い方が短ピッチである、[1]~[4]のいずれかに記載の反射シート。
[6] センスの異なるピッチグラジエント層を2層有する[1]~[5]に記載の反射シート。
[7] ピッチグラジエント層のうち少なくとも1層は、波長313nmにおける吸光度が3.2以上である、[1]~[6]のいずれかに記載の反射シート。
[8] さらに支持体を含み、支持体のある側の螺旋ピッチが逆側の螺旋ピッチよりも狭いピッチグラジエント層を少なくとも1層含む、[1]~[7]のいずれかに記載の反射シート。
[9] [1]~[8]のいずれかに記載の反射シートと、波長400~630nmの透過率が1%未満である波長選択フィルタとを含む加飾シート。
[10] [1]~[8]のいずれかに記載の反射シートの製造方法であって、
光でらせん誘起力が変化するカイラル剤、多官能液晶化合物、および、光重合開始剤を含む液晶組成物により、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成する工程を有し、
カイラル剤は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上であり、
上記工程において、液晶組成物に光を照射することで、カイラル剤が光異性化して膜厚方向に螺旋ピッチの変化を誘起させる反射シートの製造方法。
[11] 光重合開始剤の含有量は、多官能液晶化合物に対して0.3重量%以下である、[12]に記載の反射シートの製造方法。
[12] 多官能液晶化合物は、重合性基を2つ以上有し、かつ、300nm~400nmにおける平均モル吸光係数が5000未満である、[10]または[11]に記載の反射シートの製造方法。
[13] カイラル剤は、シンナモイル基を有する、[10]~[12]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
[14] カイラル剤は、重合性基を有さない化合物である、[10]~[13]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
[15] 上記工程は、酸素濃度が0.2%以下の雰囲気下で、液晶組成物に温度40℃以上で、100mW/cm2以上の紫外線照射を行う工程を含む、[10]~[14]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
[16] 上記工程において、液晶組成物に対してパターニング露光を行う、[10]~[15]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層であり、
反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、
半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、下記式(1)および式(2)を満たす反射シート。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
SCE(λ)は、波長λnmにおけるSCE積分反射率を表す。
[2] λ1は、可視光領域の波長である[1]に記載の反射シート。
[3] λ1およびλ2は、可視光領域の波長である[1]または[2]に記載の反射シート。
[4] ピッチグラジエント層は、断面において走査型電子顕微鏡にて観測される明部と暗部との縞模様を有し、縞模様が波打構造を有しており、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm~50μmであり、
反射シートの積分反射スペクトルにおいて、最大反射率を示す波長λにおけるI-R(λ)は、S-R(λ)の2倍以上である、[1]~[3]のいずれかに記載の反射シート。
ここで、S-R(λ)は、波長λnmにおける鏡面反射率を表す。
ここで、波打構造とは、縞模様の明部または暗部の連続線においてコレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも一つ存在し、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷が特定されるものを表す。
また、波打構造のピーク間距離とは、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測し、コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値を表す。
[5] ピッチグラジエント層は、硬化率の高い方が長ピッチ、硬化率の低い方が短ピッチである、[1]~[4]のいずれかに記載の反射シート。
[6] センスの異なるピッチグラジエント層を2層有する[1]~[5]に記載の反射シート。
[7] ピッチグラジエント層のうち少なくとも1層は、波長313nmにおける吸光度が3.2以上である、[1]~[6]のいずれかに記載の反射シート。
[8] さらに支持体を含み、支持体のある側の螺旋ピッチが逆側の螺旋ピッチよりも狭いピッチグラジエント層を少なくとも1層含む、[1]~[7]のいずれかに記載の反射シート。
[9] [1]~[8]のいずれかに記載の反射シートと、波長400~630nmの透過率が1%未満である波長選択フィルタとを含む加飾シート。
[10] [1]~[8]のいずれかに記載の反射シートの製造方法であって、
光でらせん誘起力が変化するカイラル剤、多官能液晶化合物、および、光重合開始剤を含む液晶組成物により、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成する工程を有し、
カイラル剤は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上であり、
上記工程において、液晶組成物に光を照射することで、カイラル剤が光異性化して膜厚方向に螺旋ピッチの変化を誘起させる反射シートの製造方法。
[11] 光重合開始剤の含有量は、多官能液晶化合物に対して0.3重量%以下である、[12]に記載の反射シートの製造方法。
[12] 多官能液晶化合物は、重合性基を2つ以上有し、かつ、300nm~400nmにおける平均モル吸光係数が5000未満である、[10]または[11]に記載の反射シートの製造方法。
[13] カイラル剤は、シンナモイル基を有する、[10]~[12]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
[14] カイラル剤は、重合性基を有さない化合物である、[10]~[13]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
[15] 上記工程は、酸素濃度が0.2%以下の雰囲気下で、液晶組成物に温度40℃以上で、100mW/cm2以上の紫外線照射を行う工程を含む、[10]~[14]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
[16] 上記工程において、液晶組成物に対してパターニング露光を行う、[10]~[15]のいずれかに記載の反射シートの製造方法。
本発明によれば、螺旋ピッチを層の厚み方向で変化させたピッチグラジエント層を有する反射シートにおいて、広い波長帯域で選択反射を示し、かつ、視認する角度による色味の変化が少ない反射シート、加飾シート、および、反射シートの製造方法を提供することができる。
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。
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。
《積分反射率》
本発明において波長λにおける積分反射率I-R(λ)は下記の方法で測定された値である。反射シートのコレステリック液晶層面から光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に大型積分球装置(日本分光(株)製、ILV-471)を取り付けたものを用いて、光トラップによって測定した。
なお、積分反射率I-R(λ)は正反射光を含む、すなわち、SCI(Specular Component Include)方式の積分反射率である。
本発明において波長λにおける積分反射率I-R(λ)は下記の方法で測定された値である。反射シートのコレステリック液晶層面から光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に大型積分球装置(日本分光(株)製、ILV-471)を取り付けたものを用いて、光トラップによって測定した。
なお、積分反射率I-R(λ)は正反射光を含む、すなわち、SCI(Specular Component Include)方式の積分反射率である。
《鏡面反射率》
本発明において波長λにおける鏡面反射率S-R(λ)は下記の方法で測定された値である。反射シートのコレステリック液晶層面から光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に絶対反射率測定装置(日本分光(株)製、ARV-474)を取り付けたものを用いて、入射角5°における鏡面反射率を測定した。
本発明において波長λにおける鏡面反射率S-R(λ)は下記の方法で測定された値である。反射シートのコレステリック液晶層面から光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に絶対反射率測定装置(日本分光(株)製、ARV-474)を取り付けたものを用いて、入射角5°における鏡面反射率を測定した。
《SCE積分反射率》
本発明において波長λにおけるSCE(Specular Component Exclude)積分反射率SCE(λ)は、上述した積分反射率および鏡面反射率から、SCE(λ)=I-R(λ) - S-R(λ)により算出される。
本発明において波長λにおけるSCE(Specular Component Exclude)積分反射率SCE(λ)は、上述した積分反射率および鏡面反射率から、SCE(λ)=I-R(λ) - S-R(λ)により算出される。
《硬化率》
本発明において硬化率は、重合性の官能基の消費割合を、IR(赤外線)吸収スペクトル、ラマンスペクトルを用いて測定した値である。例えば、試料を斜めに切削して、膜厚方向を面内に露出させる。生成した試料切片をATR-IR(Attenuated Total Reflection-infrared spectroscopy)法によって、IR吸収スペクトルを測定する。得られた吸収スペクトルにおける1720cm-1付近のカルボニル基に基づく吸収強度と810cm-1付近の炭素-炭素二重結合に基づく吸収強度の比から定量することができる。本発明にて、PG層の両界面の硬化率を定量する場合は、生成した試料切片のうち、膜厚方向を5等分して最も外側の2領域に相当する領域について、上記したATR-IR法によるIR吸収スペクトルを測定することで、求めることができる。
本発明において硬化率は、重合性の官能基の消費割合を、IR(赤外線)吸収スペクトル、ラマンスペクトルを用いて測定した値である。例えば、試料を斜めに切削して、膜厚方向を面内に露出させる。生成した試料切片をATR-IR(Attenuated Total Reflection-infrared spectroscopy)法によって、IR吸収スペクトルを測定する。得られた吸収スペクトルにおける1720cm-1付近のカルボニル基に基づく吸収強度と810cm-1付近の炭素-炭素二重結合に基づく吸収強度の比から定量することができる。本発明にて、PG層の両界面の硬化率を定量する場合は、生成した試料切片のうち、膜厚方向を5等分して最も外側の2領域に相当する領域について、上記したATR-IR法によるIR吸収スペクトルを測定することで、求めることができる。
《選択反射波長、および、半値幅》
本発明において半値幅、および、選択反射波長は下記の方法で測定された値である。上記方法により、積分反射率を測定すると、波長を横軸にした山型(上に凸型)である積分反射率のスペクトル波形が得られる。このとき積分反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)とし、下記式により算出した値である。本発明において、下記式で規定される選択反射波長は中心波長λCと同義である。
選択反射波長=(λα+λβ)/2
半値幅=(λβ-λα)
ここで、拡散反射性が低く、鏡面反射性(正反射性)の強い試料の場合は、積分反射率の積分反射スペクトルの波形が鋸歯状に乱れる場合がある。このような場合は、上記の鏡面反射率のスペクトル波形にて、鏡面反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)として、上記式により選択反射波長を算出した値である。
別の方法では、Axometrix社のAxoscan等で、試料の透過スペクトルを測定することで、反射中心波長、並びに、半値幅を測定することもできる。透過スペクトルを測定すると、波長を横軸にした谷型(下に凸型)である透過スペクトル波形が得られる。このとき透過率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均透過率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)とすることで、上記式により算出することができる。
本発明において半値幅、および、選択反射波長は下記の方法で測定された値である。上記方法により、積分反射率を測定すると、波長を横軸にした山型(上に凸型)である積分反射率のスペクトル波形が得られる。このとき積分反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)とし、下記式により算出した値である。本発明において、下記式で規定される選択反射波長は中心波長λCと同義である。
選択反射波長=(λα+λβ)/2
半値幅=(λβ-λα)
ここで、拡散反射性が低く、鏡面反射性(正反射性)の強い試料の場合は、積分反射率の積分反射スペクトルの波形が鋸歯状に乱れる場合がある。このような場合は、上記の鏡面反射率のスペクトル波形にて、鏡面反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)として、上記式により選択反射波長を算出した値である。
別の方法では、Axometrix社のAxoscan等で、試料の透過スペクトルを測定することで、反射中心波長、並びに、半値幅を測定することもできる。透過スペクトルを測定すると、波長を横軸にした谷型(下に凸型)である透過スペクトル波形が得られる。このとき透過率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均透過率の2交点の2つの波長のうち、短波側の波長の値をλα(nm)、長波側の波長の値をλβ(nm)とすることで、上記式により算出することができる。
<反射シート>
本発明の反射シートは、波長選択反射性を有するコレステリック液晶層を少なくとも1層以上含む反射シートであって、
コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層であり、
反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、
半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、下記式(1)および式(2)を満たす反射シートである。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
SCE(λ)は、波長λnmにおけるSCE積分反射率を表す。
本発明の反射シートは、波長選択反射性を有するコレステリック液晶層を少なくとも1層以上含む反射シートであって、
コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層であり、
反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、
半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、下記式(1)および式(2)を満たす反射シートである。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
SCE(λ)は、波長λnmにおけるSCE積分反射率を表す。
図1に本発明の反射シートの一例を模式的に表す断面図を示す。
図1に示す反射シート10は、支持体12と下塗り層14とピッチグラジエント層16とを有する。ピッチグラジエント層16はコレステリック液晶層の一種である。
図1に示す反射シート10は、支持体12と下塗り層14とピッチグラジエント層16とを有する。ピッチグラジエント層16はコレステリック液晶層の一種である。
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、螺旋ピッチが長いほど、長波長になる。
なお、螺旋ピッチとは、すなわち、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。
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、螺旋ピッチが長いほど、長波長になる。
なお、螺旋ピッチとは、すなわち、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カイラル剤の種類、および、カイ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。
また、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。
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/または添加されるカイラル剤の種類によって調節できる。
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/または添加されるカイラル剤の種類によって調節できる。
ピッチグラジエント層16は、波長選択反射性を有するコレステリック液晶層であって、膜厚方向に螺旋ピッチが変化している層である。
図2は、ピッチグラジエント層16の断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察した際に見られる明部Bと暗部Dとの縞模様の一例を模式的に表した図である。また、図5は、コレステリック液晶層の断面のSEM写真の参考例である。
図2および図5に示すように、コレステリック液晶層(ピッチグラジエント層16)の断面では、通常、明部Bと暗部Dとの縞模様が観察される。すなわち、コレステリック液晶層の断面では、明部Bと暗部Dとを交互に積層した層状構造が観察される。
ピッチグラジエント層16は、螺旋ピッチを層の厚み方向で変化しているため、均一な螺旋ピッチを有するコレステリック液晶相を固定した層よりも選択反射の波長帯域の範囲が広く、広範な波長領域で選択反射を示す。
図2は、ピッチグラジエント層16の断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察した際に見られる明部Bと暗部Dとの縞模様の一例を模式的に表した図である。また、図5は、コレステリック液晶層の断面のSEM写真の参考例である。
図2および図5に示すように、コレステリック液晶層(ピッチグラジエント層16)の断面では、通常、明部Bと暗部Dとの縞模様が観察される。すなわち、コレステリック液晶層の断面では、明部Bと暗部Dとを交互に積層した層状構造が観察される。
ピッチグラジエント層16は、螺旋ピッチを層の厚み方向で変化しているため、均一な螺旋ピッチを有するコレステリック液晶相を固定した層よりも選択反射の波長帯域の範囲が広く、広範な波長領域で選択反射を示す。
図2に示すようなSEM断面において、明部Bおよび暗部Dは、コレステリック液晶相中で液晶性化合物が螺旋状に配向されて厚み方向の位置によって液晶性化合物の向きが異なることに起因して観察される。従って、膜厚方向(図2中上下方向)に螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層16のSEM断面は、図2に示すように、厚み方向に明部Bおよび暗部Dの間隔が異なったものとなる。図2に示す例では、膜厚方向の図中上側から下側に向かって明部Bおよび暗部Dの間隔が狭くなっている。すなわち、膜厚方向の図中上側から下側に向かって螺旋ピッチが狭くなるように変化している。
ピッチグラジエント層は、光の照射によって、戻り異性化、二量化、ならびに、異性化および二量化等を生じて、螺旋誘起力(HTP:Helical Twisting Power)が変化するカイラル剤を用い、コレステリック液晶層を形成する液晶組成物の硬化前、または、液晶組成物の硬化時、カイラル剤のHTPを変化させる波長の光を照射することで、形成できる。
例えば、光の照射によってHTPが小さくなるカイラル剤を用いることにより、光の照射によってカイラル剤のHTPが低下する。
ここで、照射される光は、ピッチグラジエント層の形成材料によって吸収される。従って、例えば、上方から光を照射した場合には、光の照射量は、上方から下方に向かって、漸次、少なくなる。すなわち、カイラル剤のHTPの低下量は、上方から下方に向かって、漸次、小さくなる。そのため、HTPが大きく低下した上方では、螺旋の誘起が小さいので螺旋ピッチが長くなり、HTPの低下が小さい下方では、カイラル剤が、本来、有するHTPで螺旋が誘起されるので、螺旋ピッチが短くなる。
すなわち、この場合には、ピッチグラジエント層は、上方では長波長の光を選択的に反射し、下方では、上方に比して短波長の光を選択的に反射する。従って、厚さ方向で螺旋ピッチが変化するピッチグラジエント層を用いることにより、広い波長帯域の光を選択的に反射できる。
例えば、光の照射によってHTPが小さくなるカイラル剤を用いることにより、光の照射によってカイラル剤のHTPが低下する。
ここで、照射される光は、ピッチグラジエント層の形成材料によって吸収される。従って、例えば、上方から光を照射した場合には、光の照射量は、上方から下方に向かって、漸次、少なくなる。すなわち、カイラル剤のHTPの低下量は、上方から下方に向かって、漸次、小さくなる。そのため、HTPが大きく低下した上方では、螺旋の誘起が小さいので螺旋ピッチが長くなり、HTPの低下が小さい下方では、カイラル剤が、本来、有するHTPで螺旋が誘起されるので、螺旋ピッチが短くなる。
すなわち、この場合には、ピッチグラジエント層は、上方では長波長の光を選択的に反射し、下方では、上方に比して短波長の光を選択的に反射する。従って、厚さ方向で螺旋ピッチが変化するピッチグラジエント層を用いることにより、広い波長帯域の光を選択的に反射できる。
さらに、本発明において、ピッチグラジエント層16は、図2に示すように、SEMで観察した断面において、明部Bおよび暗部Dは、少なくとも一部が、面方向に周期的な波状の凹凸を成す、波打構造を有する。
すなわち、本発明において、ピッチグラジエント層は、コレステリック液晶構造を有し、螺旋軸とピッチグラジエント層の表面とのなす角が周期的に変化する構造を有する層である。言い換えれば、ピッチグラジエント層は、コレステリック液晶構造を有し、コレステリック液晶構造はSEMにて観測される断面図において明部Bと暗部Dとの縞模様を与え、暗部がなす線の法線とピッチグラジエント層の表面とのなす角が周期的に変化する層である。
好ましくは、波打構造とは、縞模様を成す明部Bまたは暗部Dの連続線において、コレステリック液晶層(ピッチグラジエント層)の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも1つ存在し、かつ、領域Mを面方向に挟んで最も近い位置にある、傾斜角度が0°の山または谷が特定される構造である。
傾斜角度0°の山または谷とは、凸状、凹状を含むが、傾斜角度0°であれば、階段状および棚状の点も含む。波打構造は、縞模様の明部Bまたは暗部Dの連続線において、傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mと、それを挟む山または谷とが、複数、繰り返すのが好ましい。
すなわち、本発明において、ピッチグラジエント層は、コレステリック液晶構造を有し、螺旋軸とピッチグラジエント層の表面とのなす角が周期的に変化する構造を有する層である。言い換えれば、ピッチグラジエント層は、コレステリック液晶構造を有し、コレステリック液晶構造はSEMにて観測される断面図において明部Bと暗部Dとの縞模様を与え、暗部がなす線の法線とピッチグラジエント層の表面とのなす角が周期的に変化する層である。
好ましくは、波打構造とは、縞模様を成す明部Bまたは暗部Dの連続線において、コレステリック液晶層(ピッチグラジエント層)の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも1つ存在し、かつ、領域Mを面方向に挟んで最も近い位置にある、傾斜角度が0°の山または谷が特定される構造である。
傾斜角度0°の山または谷とは、凸状、凹状を含むが、傾斜角度0°であれば、階段状および棚状の点も含む。波打構造は、縞模様の明部Bまたは暗部Dの連続線において、傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mと、それを挟む山または谷とが、複数、繰り返すのが好ましい。
SEMで観察される断面図において明部Bおよび暗部Dが波打構造(凹凸構造、波状構造)を有する構成の場合には、コレステリック液晶相を形成する液晶性化合物の螺旋軸が傾いている領域があるため、ピッチグラジエント層16の法線方向から光が入射されると、入射光の一部が斜め方向に反射される。
つまり、明部Bと暗部Dとが波打構造を有することにより、適度な拡散反射性を有するピッチグラジエント層16となる。
つまり、明部Bと暗部Dとが波打構造を有することにより、適度な拡散反射性を有するピッチグラジエント層16となる。
本発明においては、このように、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層において、SEMで観察される断面図において明部Bおよび暗部Dが波打構造を有する構成とすることで、下記式(2)を満たすものを実現している。
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
この式(2)は波長λ1における反射光中の拡散反射成分の割合が、波長λ2における反射光中の拡散反射成分の割合よりも大きいことを意味する。すなわち、短波長側のλ1の方が長波長側のλ2よりも反射光中の拡散反射成分が多いことを意味する。
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
この式(2)は波長λ1における反射光中の拡散反射成分の割合が、波長λ2における反射光中の拡散反射成分の割合よりも大きいことを意味する。すなわち、短波長側のλ1の方が長波長側のλ2よりも反射光中の拡散反射成分が多いことを意味する。
なお、SCE(λ)は、波長λnmにおけるSCE積分反射率を表し、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
SCE積分反射率(SCE(λ))および積分反射率(I-R(λ))の測定方法は上述のとおりである。
SCE積分反射率(SCE(λ))および積分反射率(I-R(λ))の測定方法は上述のとおりである。
また、本発明においては、ピッチグラジエント層中の膜厚方向での螺旋ピッチの変化を制御することで、下記式(1)を満たすものを実現している。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
この式(1)は、短波長側のλ1の方が長波長側のλ2よりも反射率が高いことを意味する。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
この式(1)は、短波長側のλ1の方が長波長側のλ2よりも反射率が高いことを意味する。
ここで、λ1およびλ2について、図3を用いて説明する。
図3は、波長と積分反射率との関係を模式的に表すグラフである。
前述のとおり、積分反射率のスペクトル波形において、積分反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2つの交点から、半値幅を規定する短波側の波長λα(nm)、および、長波側の波長λβ(nm)が規定される。また、この1つの波長の差λβ-λαが半値幅である。また、この半値幅の波長域における中心波長をλC(=(λα+λβ)/2)とすると、λ1およびλ2はそれぞれ、λαとλCとの中間、λβとλCとの中間の波長である。すなわち、λ1およびλ2はそれぞれ、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2で規定される。
図3は、波長と積分反射率との関係を模式的に表すグラフである。
前述のとおり、積分反射率のスペクトル波形において、積分反射率の最大値と最小値の平均反射率(算術平均)を求め、波形と平均反射率の2つの交点から、半値幅を規定する短波側の波長λα(nm)、および、長波側の波長λβ(nm)が規定される。また、この1つの波長の差λβ-λαが半値幅である。また、この半値幅の波長域における中心波長をλC(=(λα+λβ)/2)とすると、λ1およびλ2はそれぞれ、λαとλCとの中間、λβとλCとの中間の波長である。すなわち、λ1およびλ2はそれぞれ、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2で規定される。
前述のとおり、加飾シートなどとして用いられる反射シートにおいて、コレステリック液晶層を用いることが考えられている。コレステリック液晶層は、その螺旋ピッチと相関する反射中心波長を有する選択反射を示すことが知られている。通常、このようなコレステリック液晶層が選択反射を示す波長帯域は狭く、特定の波長帯域の光以外を反射できないため、広い波長帯域の光を反射可能なコレステリック液晶層が求められている。これに対して、広範な波長領域で選択反射を示す広帯域反射フィルムを実現するために、コレステリック液晶層の螺旋ピッチを層の厚み方向で変化させた層(ピッチグラジエント層)とすることが提案されている。
一方で、コレステリック液晶層は、通常、その構造に起因して、正反射性を示すものであり、照明光の正反射方向への反射光量は大きくなるが、正反射から外れた方向への反射光量は小さい。そのため、コレステリック液晶層において、正反射以外の方向への反射光量を高くするため、すなわち、コレステリック液晶層の拡散反射性を高くするために、コレステリック液晶層の断面においてSEMにて観測される明部と暗部との縞模様を波打構造とすることが提案されている。
そこで、上述のピッチグラジエント層に波打構造を組み合わせることで、広範な波長領域で選択反射を示すピッチグラジエント層で正反射以外の方向への反射光量を高くすることが考えられる。これによって、どの方向から見ても光が反射されて色が視認されると考えられる。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、広範な波長領域で選択反射を示すピッチグラジエント層に波打構造を組み合わせた場合には、角度によって視認される光の色味が異なってしまうという問題が生じることがわかった。
具体的には、図4の模式図を用いて説明すると、ピッチグラジエント層に拡散反射性を持たせた場合には、選択反射波長領域のうち短波長側の光を反射する領域(以下、短波側反射領域ともいう 図4中ピッチグラジエント層の下側の領域)で反射された光(以下、短波長の光ともいう 図4中L1で示す)が、選択反射波長領域のうち長波長側の光(図4中L2で示す)を反射する領域(以下、長波側反射領域ともいう 図4中ピッチグラジエント層の上側の領域)に斜め方向から入射する場合がある。コレステリック液晶層に光が斜め方向から入射する場合には、原理的にコレステリック液晶層の反射波長は短波側へシフトする。また、短波側へのシフト量は、光の入射角度に依存する。拡散反射によって短波長の光が長波側反射領域に斜め方向から入射すると、図4に示すように、ある入射角度では短波長の光L1が長波側反射領域で反射される(図4中L1Rで示す)。すなわち、ピッチグラジエント層の正面方向から入射し、短波側反射領域で正面方向に反射された光L1が、長波側反射領域でピッチグラジエント層の裏面側に反射される(L1R)。その結果、この角度においては、正面方向に反射されてくる短波長の光L1の光量が減少するため、他の波長(例えば、L2)の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。同様に、別の角度においても、短波シフトの量に応じてある波長の光が長波側反射領域でピッチグラジエント層の裏面側に反射されて、ある波長の光量と他の波長の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。
従って、角度によって反射される光の波長分布が異なるものとなり、角度によって視認される色味が異なってしまうという問題が生じることがわかった。
具体的には、図4の模式図を用いて説明すると、ピッチグラジエント層に拡散反射性を持たせた場合には、選択反射波長領域のうち短波長側の光を反射する領域(以下、短波側反射領域ともいう 図4中ピッチグラジエント層の下側の領域)で反射された光(以下、短波長の光ともいう 図4中L1で示す)が、選択反射波長領域のうち長波長側の光(図4中L2で示す)を反射する領域(以下、長波側反射領域ともいう 図4中ピッチグラジエント層の上側の領域)に斜め方向から入射する場合がある。コレステリック液晶層に光が斜め方向から入射する場合には、原理的にコレステリック液晶層の反射波長は短波側へシフトする。また、短波側へのシフト量は、光の入射角度に依存する。拡散反射によって短波長の光が長波側反射領域に斜め方向から入射すると、図4に示すように、ある入射角度では短波長の光L1が長波側反射領域で反射される(図4中L1Rで示す)。すなわち、ピッチグラジエント層の正面方向から入射し、短波側反射領域で正面方向に反射された光L1が、長波側反射領域でピッチグラジエント層の裏面側に反射される(L1R)。その結果、この角度においては、正面方向に反射されてくる短波長の光L1の光量が減少するため、他の波長(例えば、L2)の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。同様に、別の角度においても、短波シフトの量に応じてある波長の光が長波側反射領域でピッチグラジエント層の裏面側に反射されて、ある波長の光量と他の波長の光量との比率が、他の方向における比率と異なるものとなる。
従って、角度によって反射される光の波長分布が異なるものとなり、角度によって視認される色味が異なってしまうという問題が生じることがわかった。
これに対して、本発明の反射シートは、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を有し、反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、λ1およびλ2が、下記式(1)および式(2)を満たす構成を有する。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
すなわち、本発明の反射シートは、短波長(λ1)側の方が長波長(λ2)側よりも反射光中の拡散反射成分が多く、短波長(λ1)側の方が長波長(λ2)側のよりも反射率が高い。このような構成とすることで、短波側反射領域で反射された短波長の光L1の一部が、長波側反射領域で反射され(光L1R)ても長波側反射領域で反射される長波長の光L2との光量比を適正なものとすることができる。従って、広い波長帯域で選択反射を示すピッチグラジエント層において、角度によって視認される色味の変化を少なくすることができる。
ここで、色味変化を抑制する観点から、I-R(λ1)とI-R(λ2)との比率I-R(λ1)/I-R(λ2)は、1.001~3.0が好ましく、1.002~2.0がより好ましく、1.005~1.5がさらに好ましい。
また、色味変化を抑制する観点から、SCE(λ1)/I-R(λ1)とSCE(λ2)/I-R(λ2)との比率(SCE(λ1)/I-R(λ1))/(SCE(λ2)/I-R(λ2))は、1.001~3.0が好ましく、1.002~2.0がより好ましく、1.005~1.5がさらに好ましい。
また、選択反射の広帯域化、色味変化を抑制する等の観点から、反射シートの積分反射スペクトルの半値幅は、100nm~500nmが好ましく、110nm~450nmがより好ましく、130nm~400nmがさらに好ましい。
また、加飾用途に用いる観点からλ1は可視光領域の波長であることが好ましく、また、λ2も可視光領域の波長であるのが好ましい。
ここで、本発明の反射シート10は、シートの面内に特性反射のピーク波長がそれぞれ異なる複数のピッチグラジエント層を有していてもよく、また、特性反射のピーク波長がそれぞれ異なるピッチグラジエント層が複数積層されている領域を有していてもよい。例えば、異なる反射波長をもつ複数の光学フィルムを転写積層すること、シート面内でカイラル剤の量が異なるピッチグラジエント層をインクジェットによって複数回描画すること、等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、本発明の反射シート10は、ピッチグラジエント層を少なくとも1層有していればよく、ピッチグラジエント層ではない通常のコレステリック液晶層、すなわち、膜厚方向に螺旋ピッチが一定のコレステリック液晶層を1層以上有していてもよい。
ここで、図1に示すように、反射シート10は支持体12を有していてもよい。その際、ピッチグラジエント層16は、支持体のある側の螺旋ピッチが逆側の螺旋ピッチよりも狭い構成、すなわち、図2中、ピッチグラジエント層の下側に支持体12を有する構成であってもよいし、ピッチグラジエント層16は、支持体のある側の螺旋ピッチが逆側の螺旋ピッチよりも広い構成、すなわち、図2中、ピッチグラジエント層の上側に支持体12を有する構成であってもよい。
また、ピッチグラジエント層の好ましい態様として、光の照射によってHTPが変化するカイラル剤を用いる態様が挙げられる。光の照射によってHTPが変化するカイラル剤を用いることで、カイラル剤が吸収する波長の光を照射することで、厚さ方向に到達する光の照射量、すなわちHTPの変化量を変えることができ、広い波長帯域で選択反射を示すピッチグラジエント層を形成することができる。カイラル剤には、公知の化合物を用いることができるが、シンナモイル基を有することが好ましく、ピッチグラジエント層のうち少なくとも1層は、波長313nmにおける吸光度が3.2以上であるのが好ましい。
また、形成されるピッチグラジエント層は、液晶組成物の硬化率の高い方が長ピッチ、硬化率の低い方が短ピッチであることが好ましい。
〔ピッチグラジエント層(コレステリック液晶層)〕
本発明に用いられるピッチグラジエント層(コレステリック液晶層)は、液晶性化合物をコレステリック配向状態で固定したものが好ましい。コレステリック配向状態は、右円偏光を反射する配向状態でも、左円偏光を反射する配向状態でもよい。
コレステリック液晶層およびコレステリック液晶層を複数含む機能層については、WO2016/052367におけるコレステリック液晶層および反射層の記載を参照することができる。
本発明に用いられるピッチグラジエント層(コレステリック液晶層)は、液晶性化合物をコレステリック配向状態で固定したものが好ましい。コレステリック配向状態は、右円偏光を反射する配向状態でも、左円偏光を反射する配向状態でもよい。
コレステリック液晶層およびコレステリック液晶層を複数含む機能層については、WO2016/052367におけるコレステリック液晶層および反射層の記載を参照することができる。
また、本発明に用いられるコレステリック液晶層は、単層であってもよく、複数の液晶層を含んでいてもよい。複数の液晶層を含んでいる場合は、互いのセンス(螺旋の旋回方向)が異なるものを含むことが好ましい。例えば、センスの異なる2層のピッチグラジエント層を有していてもよい。
コレステリック液晶相のピッチは重合性液晶化合物とともに用いるカイラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調整することによって所望のピッチを得ることができる。なお、螺旋のセンスや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頁に記載の方法を用いることができる。
コレステリック液晶相のピッチは重合性液晶化合物とともに用いるカイラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調整することによって所望のピッチを得ることができる。なお、螺旋のセンスや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頁に記載の方法を用いることができる。
また、本発明に用いられるコレステリック液晶層は、断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察した際、明部と暗部との縞模様を有することが好ましい。
縞模様は波打構造を有していることが好ましく、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm~50μmであることが好ましい。1.5μm~10μmであることがより好ましく、2.5μm~5.0μmであることが更に好ましい。
縞模様は波打構造を有していることが好ましく、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm~50μmであることが好ましい。1.5μm~10μmであることがより好ましく、2.5μm~5.0μmであることが更に好ましい。
前述のとおり、本発明において、波打構造とは、縞模様の明部または暗部の連続線においてコレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも一つ存在し、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷が特定されるものを意味する。
また、前述のとおり、傾斜角度0°の山または谷とは、凸状、凹状を含むが、傾斜角度0°であれば階段状、棚状の点も含む。波打構造は、縞模様の明部または暗部の連続線において傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mとそれを挟む山または谷が複数繰り返すことが好ましい。
また、波打構造のピーク間距離とは、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測し、コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値である。
ここで、各連続線が膜の両界面いずれかに接触し、途切れている場合は、その途切れた箇所の両端は山または谷とはみなさない。また、各連続線が折れ曲がり構造を有している場合、そこで連続線は途切れているものとみなし、その両端は山または谷とみなさない。
また、本発明に用いられるピッチグラジエント層のI-R(λ)は、S-R(λ)の2倍以上であることが好ましい。
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
ここで、S-R(λ)は、波長λnmにおける鏡面反射率を表す。
上記値とすることで、正反射から外れた方向から観察した場合でも十分な光輝性を得ることができる。
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
ここで、S-R(λ)は、波長λnmにおける鏡面反射率を表す。
上記値とすることで、正反射から外れた方向から観察した場合でも十分な光輝性を得ることができる。
(多官能液晶化合物)
本発明に用いられる液晶性化合物は多官能液晶化合物(重合性基を2つ以上有する液晶化合物)であるのが好ましい。多官能液晶化合物は、重合性基を2つ以上有し、かつ、300nm~400nmにおける平均モル吸光係数が5000未満であることが好ましい。多官能液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であることが好ましい。
コレステリック液晶構造を形成する棒状の多官能液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
本発明に用いられる液晶性化合物は多官能液晶化合物(重合性基を2つ以上有する液晶化合物)であるのが好ましい。多官能液晶化合物は、重合性基を2つ以上有し、かつ、300nm~400nmにおける平均モル吸光係数が5000未満であることが好ましい。多官能液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であることが好ましい。
コレステリック液晶構造を形成する棒状の多官能液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
多官能液晶化合物は、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特に好ましい。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。多官能液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは一分子中に2~6個、より好ましくは2~3個である。多官能液晶化合物の例は、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、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586、国際公開WO95/24455、WO97/00600、WO98/23580、WO98/52905、特開平1-272551号公報、同6-16616号公報、同7-110469号公報、同11-80081号公報、特開2001-328973号公報、WO2016/194327、およびWO2016/052367などに記載の化合物が含まれる。2種類以上の多官能液晶化合物を併用してもよい。2種類以上の多官能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場合がある。
また、ピッチグラジエント層を形成するための、液晶性化合物およびカイラル剤等を調整した液晶組成物において、液晶組成物中の多官能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、80~99.9質量%であることが好ましく、85~99.5質量%であることがより好ましく、90~99質量%であることが特に好ましい。
(カイラル剤:光学活性化合物)
本発明に用いられるカイラル剤(キラル剤)は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上のカイラル剤であることが好ましい。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。カイラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋のセンスまたは螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
カイラル剤としては、公知の化合物を用いることができるが、シンナモイル基を有することが好ましい。また、カイラル剤は重合性基を有さない化合物であるのが好ましい。カイラル剤の例としては、液晶デバイスハンドブック(第3章4-3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989)、特開2003-287623号、特開2002-302487号、特開2002-80478号、特開2002-80851号、特開2010-181852号または特開2014-034581号の各公報に記載の化合物が挙げられる。
本発明に用いられるカイラル剤(キラル剤)は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上のカイラル剤であることが好ましい。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。カイラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋のセンスまたは螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
カイラル剤としては、公知の化合物を用いることができるが、シンナモイル基を有することが好ましい。また、カイラル剤は重合性基を有さない化合物であるのが好ましい。カイラル剤の例としては、液晶デバイスハンドブック(第3章4-3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989)、特開2003-287623号、特開2002-302487号、特開2002-80478号、特開2002-80851号、特開2010-181852号または特開2014-034581号の各公報に記載の化合物が挙げられる。
カイラル剤は、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あるいは面性不斉化合物もカイ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。カイラル剤は、重合性基を有していてもよい。カイ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、重合性カイ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、カイ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、重合性カイ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、同種の基であることが好ましい。従って、カイ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ことが好ましく、不飽和重合性基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。
また、カイラル剤は、液晶化合物であってもよい。
また、カイラル剤は、液晶化合物であってもよい。
カイラル剤としては、イソソルビド誘導体、イソマンニド誘導体、またはビナフチル誘導体を好ましく用いることができる。イソソルビド誘導体としては、BASF社製のLC-756等の市販品を用いてもよい。
液晶組成物における、カイラル剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して0.01モル%~200モル%が好ましく、1モル%~30モル%がより好ましい。
液晶組成物における、カイラル剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して0.01モル%~200モル%が好ましく、1モル%~30モル%がより好ましい。
ここで、本発明に用いられるカイラル剤は、膜厚方向に螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成するために、光を照射されることによってらせん誘起力(HTP:Helical Twisting Power)が変化するカイラル剤であるのが好ましい。
(重合開始剤)
液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報、特開平10-29997号公報、特開2001-233842号公報、特開2000-80068号公報、特開2006-342166号公報、特開2013-114249号公報、特開2014-137466号公報、特許4223071号公報、特開2010-262028号公報、特表2014-500852号公報記載)、オキシム化合物(特開2000-66385号公報、日本特許第4454067号明細書記載)、およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。例えば、特開2012-208494号公報の段落0500~0547の記載も参酌できる。
液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であることが好ましい。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報、特開平10-29997号公報、特開2001-233842号公報、特開2000-80068号公報、特開2006-342166号公報、特開2013-114249号公報、特開2014-137466号公報、特許4223071号公報、特開2010-262028号公報、特表2014-500852号公報記載)、オキシム化合物(特開2000-66385号公報、日本特許第4454067号明細書記載)、およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)等が挙げられる。例えば、特開2012-208494号公報の段落0500~0547の記載も参酌できる。
重合開始剤としては、アシルフォスフィンオキシド化合物またはオキシム化合物を用いることもできる。
アシルフォスフィンオキシド化合物としては、例えば、市販品のBASFジャパン(株)製のIRGACURE810(化合物名:ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド)を用いることができる。オキシム化合物としては、IRGACURE OXE01(BASF社製)、IRGACURE OXE02(BASF社製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-831、アデカアークルズNCI-930(ADEKA社製)、アデカアークルズNCI-831(ADEKA社製)等の市販品を用いることができる。
重合開始剤は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ピッチグラジエント層を形成する際に、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射を行った後に、ピッチグラジエント層を硬化するための光照射を行う場合には、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射で重合が進行しにくい光重合開始剤を用いるのが好ましい。この場合には、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0.05~3質量%が好ましく、0.3~1.5質量%がより好ましい。また、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射と、ピッチグラジエント層を硬化するための光照射とを、同時に行う場合には、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0.01質量%~0.30質量%であることが好ましく、0.01質量%~0.20質量%であることがさらに好ましい。
アシルフォスフィンオキシド化合物としては、例えば、市販品のBASFジャパン(株)製のIRGACURE810(化合物名:ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド)を用いることができる。オキシム化合物としては、IRGACURE OXE01(BASF社製)、IRGACURE OXE02(BASF社製)、TR-PBG-304(常州強力電子新材料有限公司製)、アデカアークルズNCI-831、アデカアークルズNCI-930(ADEKA社製)、アデカアークルズNCI-831(ADEKA社製)等の市販品を用いることができる。
重合開始剤は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
ピッチグラジエント層を形成する際に、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射を行った後に、ピッチグラジエント層を硬化するための光照射を行う場合には、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射で重合が進行しにくい光重合開始剤を用いるのが好ましい。この場合には、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0.05~3質量%が好ましく、0.3~1.5質量%がより好ましい。また、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射と、ピッチグラジエント層を硬化するための光照射とを、同時に行う場合には、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0.01質量%~0.30質量%であることが好ましく、0.01質量%~0.20質量%であることがさらに好ましい。
(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、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;2,2-ビスヒドロキシメチルブタノール-トリス[3-(1-アジリジニル)プロピオネート]、4,4-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等のアジリジン化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物;オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物;ビニルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して3質量%~20質量%が好ましく、5質量%~15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量を3質量%以上とすることにより、架橋密度向上の効果を得ることができ、架橋剤の含有量を20質量%以下とすることにより、コレステリック液晶構造の安定性の低下を防止できる。
液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;2,2-ビスヒドロキシメチルブタノール-トリス[3-(1-アジリジニル)プロピオネート]、4,4-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等のアジリジン化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物;オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物;ビニルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して3質量%~20質量%が好ましく、5質量%~15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量を3質量%以上とすることにより、架橋密度向上の効果を得ることができ、架橋剤の含有量を20質量%以下とすることにより、コレステリック液晶構造の安定性の低下を防止できる。
(配向制御剤)
液晶組成物中には、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック液晶構造とするために寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例としては特開2007-272185号公報の段落〔0018〕~〔0043〕等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマー、特開2012-203237号公報の段落〔0031〕~〔0034〕等に記載の式(I)~(IV)で表される化合物などが挙げられる。
なお、配向制御剤としては1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物中には、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック液晶構造とするために寄与する配向制御剤を添加してもよい。配向制御剤の例としては特開2007-272185号公報の段落〔0018〕~〔0043〕等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマー、特開2012-203237号公報の段落〔0031〕~〔0034〕等に記載の式(I)~(IV)で表される化合物などが挙げられる。
なお、配向制御剤としては1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物中における、配向制御剤の添加量は、液晶化合物の全質量に対して0.01質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~5質量%がより好ましく、0.02質量%~1質量%が特に好ましい。
(界面活性剤)
液晶組成物は界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック構造とするため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い。
液晶組成物は界面活性剤を含んでいてもよい。界面活性剤は、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック構造とするため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い。
界面活性剤の具体例としては、特開2014-119605号公報の[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[0092]及び[0093]中に例示されている化合物、特開2002-129162号公報の[0076]~[0078]及び[0082]~[0085]中に例示されている化合物、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、水平配向剤としては1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
フッ素系界面活性剤として、特開2014-119605号公報の[0082]~[0090]に記載の下記一般式(I)で表される化合物が特に好ましい。
一般式(I)において、L11、L12、L13、L14、L15、およびL16はそれぞれ独立して単結合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-NRCO-、-CONR-(一般式(I)中におけるRは水素原子または炭素数が1~6のアルキル基を表す)を表す。-NRCO-、-CONR-は溶解性を減ずる効果があり、ドット作製時にヘイズが上昇する傾向がある。このため、好ましくは-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-COS-、および-SCO-であり、化合物の安定性の観点からさらに好ましくは-O-、-CO-、-COO-、および-OCO-である。上記のRがとり得るアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。炭素数は1~3がより好ましく、メチル基、エチル基、およびn-プロピル基を例示することができる。
Sp11、Sp12、Sp13、およびSp14はそれぞれ独立して単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表し、より好ましくは単結合または炭素数1~7のアルキレン基であり、さらに好ましくは単結合または炭素数1~4のアルキレン基である。但し、アルキレン基の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。アルキレン基には、分枝があっても無くてもよいが、好ましいのは分枝がない直鎖のアルキレン基である。合成上の観点からは、Sp11とSp14が同一であり、かつ、Sp12とSp13が同一であることが好ましい。
A11、およびA12は1~4価の芳香族炭化水素基である。芳香族炭化水素基の炭素数は6~22が好ましく、6~14がより好ましく、6~10がさらに好ましく、6が特に好ましい。A11、およびA12で表される芳香族炭化水素基は置換基を有していてもよい。そのような置換基の例として、炭素数1~8のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはエステル基を挙げることができる。これらの基の説明と好ましい範囲については、下記のT11の対応する記載を参照することができる。A11、A12で表される芳香族炭化水素基に対する置換基としては、例えばメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、臭素原子、塩素原子、シアノ基などを挙げることができる。パーフルオロアルキル部分を分子内に多く有する分子は、少ない添加量で液晶を配向させることができ、ヘイズ低下につながることから、分子内にパーフルオロアルキル基を多く有するようにA11、A12は4価であることが好ましい。合成上の観点からは、A11とA12は同一であることが好ましい。
T11は、下記の、二価の基または二価の芳香族複素環基を表す(上記T11中に含まれるXは、炭素数1~8のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはエステル基を表し、Ya、Yb、Yc、およびYdはそれぞれ独立して水素原子または炭素数1~4のアルキル基を表す。)ことが好ましい。
上記T11中に含まれるXがとり得るアルキル基の炭素数は1~8であり、1~5が好ましく、1~3がより好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、および環状のいずれであってもよく、直鎖状または分枝状であることが好ましい。好ましいアルキル基として、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができる。中でもメチル基が好ましい。
上記T11中に含まれるXがとり得るアルコキシ基のアルキル部分については、上記T11中に含まれるXがとり得るアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。上記T11中に含まれるXがとり得るハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、およびヨウ素原子を挙げることができ、塩素原子、または臭素原子が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるエステル基としては、RaCOO-で表される基を例示することができる。Raとしては炭素数1~8のアルキル基を挙げることができる。Raがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。エステルの具体例として、CH3COO-、およびC2H5COO-を挙げることができる。Ya、Yb、Yc、およびYdがとりうる炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、およびイソプロピル基などを例示することができる。
二価の芳香族複素環基は、5員、6員または7員の複素環を有することが好ましい。5員環または6員環がさらに好ましく、6員環が最も好ましい。複素環を構成する複素原子としては、窒素原子、酸素原子または硫黄原子が好ましい。複素環は、芳香族性複素環であることが好ましい。芳香族性複素環は、一般に不飽和複素環である。最多二重結合を有する不飽和複素環がさらに好ましい。複素環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環が含まれる。二価の複素環基は置換基を有していてもよい。そのような置換基の例の説明と好ましい範囲については、上記のA11とA12の1~4価の芳香族炭化水素がとり得る置換基に関する説明と記載を参照することができる。
Hb11は炭素数2~30のパーフルオロアルキル基を表し、より好ましくは炭素数3~20のパーフルオロアルキル基であり、さらに好ましくは3~10のパーフルオロアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状または分枝状が好ましく、直鎖状がより好ましい。
m11、n11はそれぞれ独立に0から3であり、かつm11+n11≧1である。このとき複数存在する括弧内の構造は互いに同一であっても異なっていてもよいが、互いに同一であることが好ましい。一般式(I)のm11、およびn11は、A11、およびA12の価数によって定まり、好ましい範囲もA11、およびA12の価数の好ましい範囲によって定まる。
T11中に含まれるoおよびpは、それぞれ独立に0以上の整数であり、oおよびpが2以上であるとき複数のXは互いに同一であっても異なっていてもよい。T11中に含まれるoは1または2が好ましい。T11中に含まれるpは1~4のいずれかの整数が好ましく、1または2がより好ましい。
一般式(I)で表される化合物は、分子構造が対称性を有するものであってもよいし、対称性を有しないものであってもよい。なお、ここでいう対称性とは、点対称、線対称、および回転対称のいずれかひとつに少なくとも該当するものを意味し、非対称とは点対称、線対称、および回転対称のいずれにも該当しないものを意味する。
一般式(I)で表される化合物は、以上述べたパーフルオロアルキル基(Hb11)、連結基-(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13-および-L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-、ならびに好ましくは排除体積効果を持つ2価の基であるT11を組み合わせた化合物である。分子内に2つ存在するパーフルオロアルキル基(Hb11)は互いに同一であることが好ましく、分子内に存在する連結基-(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13-および-L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-も互いに同一であることが好ましい。末端のHb11-Sp11-L11-Sp12-および-Sp13-L16-Sp14-Hb11は、以下のいずれかの一般式で表される基が好ましい。
(CaF2a+1)-(CbH2b)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-
上式において、aは2~30が好ましく、3~20がより好ましく、3~10がさらに好ましい。bは0~20が好ましく、0~10がより好ましく、0~5がさらに好ましい。a+bは3~30である。rは1~10が好ましく、1~4がより好ましい。
また、一般式(I)の末端のHb11-Sp11-L11-Sp12-L12-および-L15-Sp13-L16-Sp14-Hb11は、以下のいずれかの一般式で表される基が好ましい。
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-O-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-COO-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-COO-
上式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-O-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-COO-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-COO-
上式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
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質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~5質量%がより好ましく、0.02質量%~1質量%が特に好ましい。
(その他の添加剤)
その他、液晶組成物は、重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学性能を低下させない範囲で添加することができる。
その他、液晶組成物は、重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。また、液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学性能を低下させない範囲で添加することができる。
コレステリック液晶構造は、重合性液晶化合物、カイラル剤および重合開始剤、更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、下地層、または先に作製されたコレステリック液晶層(ピッチグラジエント層)等の上に塗布し、乾燥させて塗膜を得、この塗膜に活性光線を照射してコレステリック液晶性組成物を重合し、コレステリック規則性が固定化されたコレステリック液晶構造を形成することができる。なお、複数のコレステリック液晶層からなる積層膜は、コレステリック液晶層の上記製造工程を繰り返し行うことにより形成することができる。
(溶媒)
液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が特に好ましい。
液晶組成物の調製に使用する溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が特に好ましい。
(塗布、配向、重合)
液晶組成物の塗布方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコーティング法、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法などが挙げられる。また、別途支持体上に塗設した液晶組成物を転写することによっても実施できる。また、液晶組成物を打滴することも可能である。打点方法としては、インクジェット法を用いることができる。
塗布した液晶組成物を加熱することにより、液晶分子を配向させる。加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。この配向処理により、重合性液晶化合物が、フィルム面に対して実質的に垂直な方向に螺旋軸を有するようにねじれ配向している構造が得られる。
液晶組成物の塗布方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコーティング法、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法などが挙げられる。また、別途支持体上に塗設した液晶組成物を転写することによっても実施できる。また、液晶組成物を打滴することも可能である。打点方法としては、インクジェット法を用いることができる。
塗布した液晶組成物を加熱することにより、液晶分子を配向させる。加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。この配向処理により、重合性液晶化合物が、フィルム面に対して実質的に垂直な方向に螺旋軸を有するようにねじれ配向している構造が得られる。
(液晶組成物の硬化)
配向させた液晶化合物をさらに重合させることにより、液晶組成物を硬化することができる。重合は、熱重合、光照射を利用する光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照度は100mW/cm2~1,500mW/cm2が好ましく、100mW/cm2~600mJ/cm2がより好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2~50J/cm2が好ましく、100mJ/cm2~1,500mJ/cm2がより好ましい。照射紫外線波長は200nm~430nmに発光を含む光源により照射することが好ましく、300nm~430nmに発光を含む光源により照射することが好ましい。また、使用する素材の分解や副反応を防止する観点では、波長300nm以下の光の透過率を20%以下に抑えるために、波長カットフィルタ-等を使用することができる。
配向させた液晶化合物をさらに重合させることにより、液晶組成物を硬化することができる。重合は、熱重合、光照射を利用する光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照度は100mW/cm2~1,500mW/cm2が好ましく、100mW/cm2~600mJ/cm2がより好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2~50J/cm2が好ましく、100mJ/cm2~1,500mJ/cm2がより好ましい。照射紫外線波長は200nm~430nmに発光を含む光源により照射することが好ましく、300nm~430nmに発光を含む光源により照射することが好ましい。また、使用する素材の分解や副反応を防止する観点では、波長300nm以下の光の透過率を20%以下に抑えるために、波長カットフィルタ-等を使用することができる。
本発明の態様では、厚み方向における液晶組成物の螺旋ピッチ変化を促進するために、カイラル剤の光異性化と硬化を同時進行で引き起こすことが好ましい。カイラル剤の光異性化とは、光を照射されることによってカイラル剤のHTPが変化することである。すなわち、液晶組成物に光を照射することで、液晶組成物内のカイラル剤のHTPを厚み方向で異なるものとすることで、厚み方向に螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成することができる。その際、厚み方向における液晶組成物の螺旋ピッチ変化の促進と、液晶組成物の硬化を同時に行うことが好ましい。
紫外線照射時のカイラル剤の戻り異性化、二量化、並びに、カイラル剤の異性化や二量化に伴うHelical Twisting Power(HTP)変化に伴う液晶組成物の螺旋ピッチ変化を促進するためには、加熱条件下にて光照射を実施することが好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または低酸素雰囲気下で光照射を実施することが好ましい。紫外線照射時の温度は、コレステリック液晶層が乱れないように、コレステリック液晶層を呈する温度範囲に維持することが好ましく、25~140℃が好ましく、40~120℃がさらに好ましい。また、紫外線照射時の酸素濃度は、窒素置換等の方法により、雰囲気中の酸素濃度を低下させることが好ましく、酸素濃度として、3.0%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.2%以下がさらに好ましい。重合反応率は安定性の観点から、高いほうが好ましく50%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。重合反応率は、重合性の官能基の消費割合をIR吸収スペクトルを用いて測定することにより、決定することができる。
なお、本発明において、ピッチグラジエント層の形成方法は、上述のように光でHTPが変化するカイラル剤を用いて、液晶組成物の硬化と厚み方向における液晶組成物の螺旋ピッチ変化の促進とを同時に行う方法に限定されない。他の好ましい形成方法としては、カイラル剤を異性化させる光の波長と液晶組成物を硬化させるための光の波長とを異なるものとして(カイラル剤を異性化させる光の波長で感光しない重合開始剤を用いて)、厚み方向における液晶組成物の螺旋ピッチ変化の促進を行った後に液晶組成物の硬化を行う方法が挙げられる。他にも、螺旋ピッチが段階的に異なる複数のコレステリック液晶層を積層して形成する方法等の、従来公知のピッチグラジエント層の形成方法が適宜利用可能である。
〔支持体〕
本発明の反射シートは、支持体を含んでいてもよい。本発明の反射シートの作製には、剥離性を有する支持体(剥離性支持体)を使用してもよい。剥離性支持体は他の加飾シートや光学デバイスへの貼合時や画像表示装置および自動車車内用内装部材作製の際に剥離される。
支持体または剥離性支持体としてはポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シクロオレフィン樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどのプラスチックフィルムが挙げられる。
非剥離性の支持体としてはセルロース誘導体、シクロオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートを含むフィルムからなるフィルムが好ましい。
剥離性支持体としてはポリエチレンテレフタレートを含むフィルムからなるフィルムが好ましい。
本発明の反射シートは、支持体を含んでいてもよい。本発明の反射シートの作製には、剥離性を有する支持体(剥離性支持体)を使用してもよい。剥離性支持体は他の加飾シートや光学デバイスへの貼合時や画像表示装置および自動車車内用内装部材作製の際に剥離される。
支持体または剥離性支持体としてはポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シクロオレフィン樹脂、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどのプラスチックフィルムが挙げられる。
非剥離性の支持体としてはセルロース誘導体、シクロオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレートを含むフィルムからなるフィルムが好ましい。
剥離性支持体としてはポリエチレンテレフタレートを含むフィルムからなるフィルムが好ましい。
非剥離性の支持体の厚みとしては、20μm以上であることが好ましく、40μm以上であることがより好ましい。剥離性支持体の厚みとしては、50μm以上であることが好ましく、70μm以上であることがより好ましく、80μm以上であることがさらに好ましい。ピッチグラジエント層形成の際の基材となる剥離性支持体が50μm以上の厚みであることで、ムラのないピッチグラジエント層を得ることができるからである。剥離性支持体の厚みの上限は特に限定されないが、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることがより好ましい。
〔下塗り層〕
本発明の反射シートは、支持体表面に、(メタ)アクリレートモノマーを含む非液晶性組成物を塗布硬化して得られた下塗り層を設け、その表面にコレステリック液晶層を設けてもよい。
下塗り層表面にコレステリック液晶層を形成すると、下塗り層の物性によって、下塗り層に接している液晶の面内配向方位はランダムとなる。そのため、下塗り層表面に液晶組成物を塗布して形成されるコレステリック液晶層の波打構造を任意に変化させることができる。そして、波打構造を有する液晶層上にコレステリック液晶層を形成すると、同様に波打構造を有する層を形成することができる。その結果、コレステリック液晶層を拡散反射性の層とすることができ、例えば、加飾シートとして用いた場合に、正反射から外れた方向から観察した場合でも十分な光輝性を得ることができる。
下塗り層の厚みは、0.01μm~5.0μmであることが好ましく、0.05μm~3.0μmであることがさらに好ましい。
本発明の反射シートは、支持体表面に、(メタ)アクリレートモノマーを含む非液晶性組成物を塗布硬化して得られた下塗り層を設け、その表面にコレステリック液晶層を設けてもよい。
下塗り層表面にコレステリック液晶層を形成すると、下塗り層の物性によって、下塗り層に接している液晶の面内配向方位はランダムとなる。そのため、下塗り層表面に液晶組成物を塗布して形成されるコレステリック液晶層の波打構造を任意に変化させることができる。そして、波打構造を有する液晶層上にコレステリック液晶層を形成すると、同様に波打構造を有する層を形成することができる。その結果、コレステリック液晶層を拡散反射性の層とすることができ、例えば、加飾シートとして用いた場合に、正反射から外れた方向から観察した場合でも十分な光輝性を得ることができる。
下塗り層の厚みは、0.01μm~5.0μmであることが好ましく、0.05μm~3.0μmであることがさらに好ましい。
[反射シートの製造方法]
本発明の光学フィルムの製造方法は、
上述した反射シートの製造方法であって、
光でらせん誘起力が変化するカイラル剤、多官能液晶化合物、および、光重合開始剤を含む液晶組成物により、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成する工程を有し、
カイラル剤は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上であり、
上記工程において、液晶組成物に光を照射することで、カイラル剤を光異性化して膜厚方向に螺旋ピッチの変化を誘起させる反射シートの製造方法である。
本発明の光学フィルムの製造方法は、
上述した反射シートの製造方法であって、
光でらせん誘起力が変化するカイラル剤、多官能液晶化合物、および、光重合開始剤を含む液晶組成物により、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成する工程を有し、
カイラル剤は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上であり、
上記工程において、液晶組成物に光を照射することで、カイラル剤を光異性化して膜厚方向に螺旋ピッチの変化を誘起させる反射シートの製造方法である。
前述のとおり、本発明において、ピッチグラジエント層を形成する液晶組成物は、光でらせん誘起力(HTP)が変化するカイラル剤を含み、液晶組成物(カイラル剤)に光を照射してカイラル剤のHTPを厚み方向に異なるものとすることで厚み方向に螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成する。
ここで、本発明の製造方法においては、好ましくは、光の照射によるカイラル剤のHTPの変化と、光(活性エネルギー線)の照射による液晶組成物の硬化を同時に行う。
その際、光重合開始剤の含有量を多官能液晶化合物に対して0.3重量%以下とすることで、液晶組成物が硬化するまでの時間を長くする。さらに、カイラル剤として、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上のカイラル剤を用いることで、カイラル剤のHTPの変化を起きやすくする。
これによって、液晶組成物が完全に硬化するまでの時間を遅らせて、液晶組成物の上方と下方における光の照射量の差を大きくし、また、光の照射量に対するカイラル剤のHTPの変化量を大きくすることで、液晶組成物の上方から下方までのカイラル剤のHTPの変化量の差が大きくなり、厚み方向の螺旋ピッチの変化量が大きいピッチグラジエント層とすることができる。すなわち、選択反射の波長帯域の範囲が広いピッチグラジエント層とすることができる。
他の好ましい製造方法では、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射を行った後に、ピッチグラジエント層を硬化するための光照射を行う。その際、光重合開始剤の含有量を多官能液晶化合物に対して0.3重量%以上とすることで、液晶組成物の硬化に必要な照射量を低くすることができる。
その際、光重合開始剤の含有量を多官能液晶化合物に対して0.3重量%以下とすることで、液晶組成物が硬化するまでの時間を長くする。さらに、カイラル剤として、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上のカイラル剤を用いることで、カイラル剤のHTPの変化を起きやすくする。
これによって、液晶組成物が完全に硬化するまでの時間を遅らせて、液晶組成物の上方と下方における光の照射量の差を大きくし、また、光の照射量に対するカイラル剤のHTPの変化量を大きくすることで、液晶組成物の上方から下方までのカイラル剤のHTPの変化量の差が大きくなり、厚み方向の螺旋ピッチの変化量が大きいピッチグラジエント層とすることができる。すなわち、選択反射の波長帯域の範囲が広いピッチグラジエント層とすることができる。
他の好ましい製造方法では、カイラル剤のHTPを変化させるための光照射を行った後に、ピッチグラジエント層を硬化するための光照射を行う。その際、光重合開始剤の含有量を多官能液晶化合物に対して0.3重量%以上とすることで、液晶組成物の硬化に必要な照射量を低くすることができる。
また、ピッチグラジエント層を形成する工程において、液晶組成物に対してパターニング露光を行ってもよい。
[加飾シート]
前述のとおり、本発明の反射シートは加飾シートとして好適に利用可能である。
本発明の加飾シートは、例えば、カメラやセンサー等の外光を利用する素子を使用者に認識されづらくするための加飾シートとしても利用可能である。この場合、加飾シートは、上述の反射シートと、波長400~630nmの透過率が1%未満である波長選択フィルタとを含む加飾シートとするのが好ましい。
前述のとおり、本発明の反射シートは加飾シートとして好適に利用可能である。
本発明の加飾シートは、例えば、カメラやセンサー等の外光を利用する素子を使用者に認識されづらくするための加飾シートとしても利用可能である。この場合、加飾シートは、上述の反射シートと、波長400~630nmの透過率が1%未満である波長選択フィルタとを含む加飾シートとするのが好ましい。
[光学デバイス]
本発明の反射シートは、反射シートと、反射シートを透過する光を利用する素子とを有する光学デバイスに用いてもよい。光学デバイスでは、本発明の反射シートを用いることで、反射シートを透過する光を利用する素子の表面等で反射する光が光学デバイスの外まで達しないようにすることで、反射シートを透過する光を利用する素子を認識しづらくすることができる。
本発明の反射シートは、反射シートと、反射シートを透過する光を利用する素子とを有する光学デバイスに用いてもよい。光学デバイスでは、本発明の反射シートを用いることで、反射シートを透過する光を利用する素子の表面等で反射する光が光学デバイスの外まで達しないようにすることで、反射シートを透過する光を利用する素子を認識しづらくすることができる。
また、本発明の反射シートを、反射シートを透過する光を利用する素子の表面上に配置することも好ましい。
〔反射シートを透過する光を利用する素子〕
本発明に用いられる反射シートを透過する光を利用する素子は特に限定はなく、撮像素子やセンサー等、様々な素子を用いることができる。本態様では、本発明の反射シートを、SCフィルター(紫外線吸収フィルター:富士フイルム(株)製)およびIRフィルター(富士フイルム(株)製)に貼合した構成を加飾シートとして利用することで、撮像素子やセンサー等の受光波長に合わせた加飾が可能となるので好ましい。
本発明に用いられる反射シートを透過する光を利用する素子は特に限定はなく、撮像素子やセンサー等、様々な素子を用いることができる。本態様では、本発明の反射シートを、SCフィルター(紫外線吸収フィルター:富士フイルム(株)製)およびIRフィルター(富士フイルム(株)製)に貼合した構成を加飾シートとして利用することで、撮像素子やセンサー等の受光波長に合わせた加飾が可能となるので好ましい。
<画像表示装置>
本発明の反射シートと画像表示素子とを有する画像表示装置としてもよい。
本発明の反射シートと画像表示素子とを有する画像表示装置としてもよい。
〔画像表示素子〕
本発明に用いられる画像表示素子は通常用いられる画像表示素子であれば特に限定はない。液晶セルや有機EL表示素子等各種表示素子および光源部材として用いることができる。
本発明に用いられる画像表示素子は通常用いられる画像表示素子であれば特に限定はない。液晶セルや有機EL表示素子等各種表示素子および光源部材として用いることができる。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明は以下の実施例に限定され制限されるものではない。
[比較例1]
<下塗り層1の作製>
支持体として、厚さ50μmのPET(コスモシャインA4100、東洋紡(株)製)を用意し、透明支持体1として使用した。透明支持体1の易接着層のない面上に、下記の組成の下塗り層塗布液1を#3.6のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、45℃で60秒乾燥し、25℃にて紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射して、下塗り層付き透明支持体1を作製した。
<下塗り層1の作製>
支持体として、厚さ50μmのPET(コスモシャインA4100、東洋紡(株)製)を用意し、透明支持体1として使用した。透明支持体1の易接着層のない面上に、下記の組成の下塗り層塗布液1を#3.6のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、45℃で60秒乾燥し、25℃にて紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射して、下塗り層付き透明支持体1を作製した。
(下塗り層塗布液1)
KAYARAD PET30(日本化薬(株)製) 100質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 3.0質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1.0質量部
下記構造の界面活性剤 F1 0.01質量部
メチルイソブチルケトン 243質量部
KAYARAD PET30(日本化薬(株)製) 100質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 3.0質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1.0質量部
下記構造の界面活性剤 F1 0.01質量部
メチルイソブチルケトン 243質量部
<コレステリック液晶層Ch1の作製>
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶層用塗布液Ch1を調製した。
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶層用塗布液Ch1を調製した。
(コレステリック液晶層用塗布液Ch1)
メチルエチルケトン 122.7質量部
シクロヘキサノン 21.7質量部
下記の棒状液晶性化合物の混合物 100.0質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 0.0375質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 0.0125質量部
下記構造のカイラル剤A 6.59質量部
上記構造の界面活性剤 F1 0.027質量部
下記構造の界面活性剤 F2 0.067質量部
メチルエチルケトン 122.7質量部
シクロヘキサノン 21.7質量部
下記の棒状液晶性化合物の混合物 100.0質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 0.0375質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 0.0125質量部
下記構造のカイラル剤A 6.59質量部
上記構造の界面活性剤 F1 0.027質量部
下記構造の界面活性剤 F2 0.067質量部
カイラル剤AおよびBは、右巻きの螺旋を形成するカイラル剤である。カイラル剤Cは、左巻きの螺旋を形成するカイラル剤である。また、カイラル剤B、Cはシンナメート基を有するカイラル剤である。
カイラル剤A~Cの最大モル吸光係数ε、最大モル吸光係数となる波長を表す最大波長、および波長313nmにおけるモル吸光係数εを下表1に示す。
カイラル剤A~Cの最大モル吸光係数ε、最大モル吸光係数となる波長を表す最大波長、および波長313nmにおけるモル吸光係数εを下表1に示す。
下塗り層付き透明支持体1の表面に、上記で調製したコレステリック液晶層用塗布液Ch1を#14のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、105℃で60秒乾燥し、酸素濃度200ppm以下、かつ、85℃にて紫外線照射装置により、130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を照射することで、コレステリック液晶層Ch1を作製した。
[比較例2、実施例1~15]
各比較例並びに実施例の反射シートを下記表2および表3に示した通りに変更した以外は比較例1と同様にして作製を行った。各実施例および比較例の層構成を表2および表2に示す。比較例2、実施例1~15の作製において用いた支持体、カイラル剤の種類と添加量、並びに、重合開始剤量を表2および表3に示す。また、各比較例および実施例のコレステリック液晶層の形成に使用した紫外線硬化条件を表2および表3に示す。なお、実施例10~15においては、2層のコレステリック液晶層を表3の方法で形成した。また、実施例9については、界面活性剤F1およびF2の添加量を比較例1の0.1倍とした。
コレステリック液晶層の1層目および2層目は、溶剤としてメチルエチルケトンとシクロヘキサノンとを85:15で混合した混合溶剤を使用し、表2および表3に記載した膜厚となるように、バ-番手と固形分を調整して形成した。コレステリック液晶層の2層目は、コレステリック液晶層Ch1層目と同様の方法で、コレステリック液晶層の1層目上に塗布することで形成した。
いずれの比較例及び実施例においても、重合開始剤には、比較例1と同様に、IRGACURE 907並びにカヤキュアーDETXの2種類を使用し、比率3:1で使用した。表2には2種類の開始剤の合計値を示す。
透明支持体2としては、厚さ41μmのTAC(TG40UL、富士フイルム(株)製)を使用した。
各比較例並びに実施例の反射シートを下記表2および表3に示した通りに変更した以外は比較例1と同様にして作製を行った。各実施例および比較例の層構成を表2および表2に示す。比較例2、実施例1~15の作製において用いた支持体、カイラル剤の種類と添加量、並びに、重合開始剤量を表2および表3に示す。また、各比較例および実施例のコレステリック液晶層の形成に使用した紫外線硬化条件を表2および表3に示す。なお、実施例10~15においては、2層のコレステリック液晶層を表3の方法で形成した。また、実施例9については、界面活性剤F1およびF2の添加量を比較例1の0.1倍とした。
コレステリック液晶層の1層目および2層目は、溶剤としてメチルエチルケトンとシクロヘキサノンとを85:15で混合した混合溶剤を使用し、表2および表3に記載した膜厚となるように、バ-番手と固形分を調整して形成した。コレステリック液晶層の2層目は、コレステリック液晶層Ch1層目と同様の方法で、コレステリック液晶層の1層目上に塗布することで形成した。
いずれの比較例及び実施例においても、重合開始剤には、比較例1と同様に、IRGACURE 907並びにカヤキュアーDETXの2種類を使用し、比率3:1で使用した。表2には2種類の開始剤の合計値を示す。
透明支持体2としては、厚さ41μmのTAC(TG40UL、富士フイルム(株)製)を使用した。
[比較例3]
<配向膜1の作製>
透明支持体1の表面に、下記の組成の配向層塗布液Y1を#16のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、60℃で60秒、さらに90℃で150秒乾燥した。次いで、塗布面側を、ラビングロールで搬送方向に平行な方向にクリアランス1.0mm、1000回転/分で回転させてラビング処理を行うことで、配向層1付き透明支持体1を作製した。
<配向膜1の作製>
透明支持体1の表面に、下記の組成の配向層塗布液Y1を#16のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、60℃で60秒、さらに90℃で150秒乾燥した。次いで、塗布面側を、ラビングロールで搬送方向に平行な方向にクリアランス1.0mm、1000回転/分で回転させてラビング処理を行うことで、配向層1付き透明支持体1を作製した。
(配向層塗布液Y1)
・下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
・水 370質量部
・メタノール 120質量部
・グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
・下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
・水 370質量部
・メタノール 120質量部
・グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
配向膜1付き透明支持体1の表面に、コレステリック液晶層用塗布液Ch1を#14のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、105℃で60秒乾燥し、酸素濃度200ppm以下、かつ、85℃にて紫外線照射装置により、130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を照射することで、コレステリック液晶層Ch23を作製した。
さらに、コレステリック液晶層Ch23上に、下塗り層塗布液1を#3.6のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、45℃で60秒乾燥し、25℃にて紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射して、コレステリック液晶層Ch23上に下塗り層1を作製した。
さらに、コレステリック液晶層Ch23上に、下塗り層塗布液1を#3.6のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、45℃で60秒乾燥し、25℃にて紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射して、コレステリック液晶層Ch23上に下塗り層1を作製した。
<コレステリック液晶層Ch24の作製>
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶層用塗布液Ch24を調製した。
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶層用塗布液Ch24を調製した。
(コレステリック液晶層用塗布液Ch24)
メチルエチルケトン 122.7質量部
シクロヘキサノン 21.7質量部
下記の棒状液晶性化合物の混合物 100.0質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 0.075質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 0.025質量部
上記構造のカイラル剤A 8.52質量部
上記構造の界面活性剤 F1 0.027質量部
上記構造の界面活性剤 F2 0.067質量部
メチルエチルケトン 122.7質量部
シクロヘキサノン 21.7質量部
下記の棒状液晶性化合物の混合物 100.0質量部
IRGACURE 907 (チバガイギー社製) 0.075質量部
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 0.025質量部
上記構造のカイラル剤A 8.52質量部
上記構造の界面活性剤 F1 0.027質量部
上記構造の界面活性剤 F2 0.067質量部
コレステリック液晶層Ch23上に形成した下塗り層1の表面に、上記で調製したコレステリック液晶層用塗布液Ch24を#14のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、105℃で60秒乾燥し、酸素濃度200ppm以下、かつ、85℃にて紫外線照射装置により、130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を照射することで、比較例3の反射シートを作製した。
[実施例16]
実施例10の作製において、1層目(Ch25)および2層目(Ch26)のコレステリック液晶層の光硬化を、60℃にて照射量70mJのメタルハライドランプの光を、光学フィルタSH0350(朝日分光製)越しに照射し、さらに、100℃にて照射量500mJのメタルハライドランプの光を照射することで実施した以外は、実施例10と同様の方法で実施例16の積層体を作製した。
実施例10の作製において、1層目(Ch25)および2層目(Ch26)のコレステリック液晶層の光硬化を、60℃にて照射量70mJのメタルハライドランプの光を、光学フィルタSH0350(朝日分光製)越しに照射し、さらに、100℃にて照射量500mJのメタルハライドランプの光を照射することで実施した以外は、実施例10と同様の方法で実施例16の積層体を作製した。
<評価>
実施例、比較例で作製した各反射シートを用いて、測定、評価を行った結果を下記表4および表5に示す。
実施例、比較例で作製した各反射シートを用いて、測定、評価を行った結果を下記表4および表5に示す。
<コレステリック液晶層の波打構造の測定>
<積分反射率の測定>
反射シートのコレステリック液晶層側から光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に大型積分球装置(日本分光(株)製、ILV-471)を取り付けたものを用いて、光トラップを用いず、正反射光を含むようにして、表示用部材の積分反射スペクトルを測定した。得られた積分反射スペクトルにおいて、波長400~900nmにおける最大反射率を最大積分反射率とした。
反射シートのコレステリック液晶層側から光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に大型積分球装置(日本分光(株)製、ILV-471)を取り付けたものを用いて、光トラップを用いず、正反射光を含むようにして、表示用部材の積分反射スペクトルを測定した。得られた積分反射スペクトルにおいて、波長400~900nmにおける最大反射率を最大積分反射率とした。
<鏡面反射率の測定>
反射シートのコレステリック液晶層側からから光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に絶対反射率測定装置(日本分光(株)製、ARV-474)を取り付けたものを用いて、入射角5°における鏡面反射スペクトルを測定した。得られた鏡面反射スペクトルにおいて、波長400~900nmにおける最大反射率を最大鏡面反射率とした。
反射シートのコレステリック液晶層側からから光が入射するように、分光光度計(日本分光(株)製、V-550)に絶対反射率測定装置(日本分光(株)製、ARV-474)を取り付けたものを用いて、入射角5°における鏡面反射スペクトルを測定した。得られた鏡面反射スペクトルにおいて、波長400~900nmにおける最大反射率を最大鏡面反射率とした。
<半値幅>
上記の方法で、測定した積分反射スペクトルから、半値幅を測定した。
上記の方法で、測定した積分反射スペクトルから、半値幅を測定した。
<λ1およびλ2>
半値幅を規定する短波長側の波長λα、長波長側の波長λβ、中心波長λCから、λ1およびλ2を求めた。
半値幅を規定する短波長側の波長λα、長波長側の波長λβ、中心波長λCから、λ1およびλ2を求めた。
<積分反射率の関係>
上記の方法で、測定した積分反射スペクトルから、I-R(λ1)、I-R(λ2)を算出し、積分反射率の大小関係を評価した。下記式(1)を満たす場合をY、満たさない場合をNとした。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
上記の方法で、測定した積分反射スペクトルから、I-R(λ1)、I-R(λ2)を算出し、積分反射率の大小関係を評価した。下記式(1)を満たす場合をY、満たさない場合をNとした。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
<SCEの算出>
上記で求めた積分反射率および鏡面反射率から、下記式を用いて、SCE(λ1)、SCE(λ2)を算出した。
SCE(λ1)=I-R(λ1) - S-R(λ1)
SCE(λ2)=I-R(λ2) - S-R(λ2)
上記で求めた積分反射率および鏡面反射率から、下記式を用いて、SCE(λ1)、SCE(λ2)を算出した。
SCE(λ1)=I-R(λ1) - S-R(λ1)
SCE(λ2)=I-R(λ2) - S-R(λ2)
<SCE/I-Rの関係>
上記で求めた、I-R(λ1)、I-R(λ2)、SCE(λ1)、SCE(λ2)から、下記式(2)を満たすか否かを評価した。下記式(2)を満たす場合をY、満たさない場合をNとした。
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
上記で求めた、I-R(λ1)、I-R(λ2)、SCE(λ1)、SCE(λ2)から、下記式(2)を満たすか否かを評価した。下記式(2)を満たす場合をY、満たさない場合をNとした。
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
<波打構造のピーク間距離の平均値>
上述した波打構造のピーク間距離の平均値の測定方法にそって測定を行った。ここで、2層積層した態様については、2層の平均値で評価した。
上述した波打構造のピーク間距離の平均値の測定方法にそって測定を行った。ここで、2層積層した態様については、2層の平均値で評価した。
<硬化率と螺旋ピッチの対応>
PG層の両界面について、硬化率と螺旋ピッチを測定した。硬化率は、上述した測定方法にて測定した。螺旋ピッチは、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、明部と暗部との縞模様から算出した。次いで、下記の観点で評価した。
A:硬化率の高い方が螺旋ピッチが長く、硬化率の低い方が螺旋ピッチが短い。
B:硬化率の高い方が螺旋ピッチが短く、硬化率の低い方が螺旋ピッチが長い。
C:螺旋ピッチの差がない (膜厚方向で一様)。
PG層の両界面について、硬化率と螺旋ピッチを測定した。硬化率は、上述した測定方法にて測定した。螺旋ピッチは、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、明部と暗部との縞模様から算出した。次いで、下記の観点で評価した。
A:硬化率の高い方が螺旋ピッチが長く、硬化率の低い方が螺旋ピッチが短い。
B:硬化率の高い方が螺旋ピッチが短く、硬化率の低い方が螺旋ピッチが長い。
C:螺旋ピッチの差がない (膜厚方向で一様)。
<吸光度>
透明支持体1上に、各比較例および各実施例のコレステリック液晶層を1層だけ形成したものを作製し、測定サンプルとして使用した。コレステリック液晶層側からから光が入射するように、分光光度計((株)島津製作所製、UV-3150)を用い、波長313nmにおける吸光度を測定した。
透明支持体1上に、各比較例および各実施例のコレステリック液晶層を1層だけ形成したものを作製し、測定サンプルとして使用した。コレステリック液晶層側からから光が入射するように、分光光度計((株)島津製作所製、UV-3150)を用い、波長313nmにおける吸光度を測定した。
<膜厚方向での螺旋ピッチ変化>
上記作成した比較例、実施例の反射シートに含まれるコレステリック層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察し、明部と暗部との縞模様から螺旋ピッチを算出し、下記の観点で評価した。
A:膜厚方向に従って、螺旋ピッチが変化している。
B:膜厚方向で、螺旋ピッチの変化がない。
上記作成した比較例、実施例の反射シートに含まれるコレステリック層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて観察し、明部と暗部との縞模様から螺旋ピッチを算出し、下記の観点で評価した。
A:膜厚方向に従って、螺旋ピッチが変化している。
B:膜厚方向で、螺旋ピッチの変化がない。
<反射色>
中心波長が450nm、545nm、630nmの3種のLEDから構成される光源下にて、上記作製した各反射シートの反射色を、正面から斜め40度まで目視観察し、下記観点で評価した。
A:反射色の変化が検知できない。
B:反射色の変化がごくわずかに検知できる。
C:反射色の変化が小さく、許容できる。
D:反射色が大きく変化し、許容できない。
結果を表4および表5に示す。
中心波長が450nm、545nm、630nmの3種のLEDから構成される光源下にて、上記作製した各反射シートの反射色を、正面から斜め40度まで目視観察し、下記観点で評価した。
A:反射色の変化が検知できない。
B:反射色の変化がごくわずかに検知できる。
C:反射色の変化が小さく、許容できる。
D:反射色が大きく変化し、許容できない。
結果を表4および表5に示す。
表2~表5から、本発明の反射シートは比較例に比べて、半値幅が大きく、すなわち、広い波長帯域で選択反射を示し、かつ、視認する角度による色味の変化が少ないことがわかる。
これに対して、比較例1および2は、半値幅が小さく、反射波長の広帯域化ができていないことがわかる。また、比較例3は、広い波長帯域で選択反射を示すものの、視認する角度による色味の変化が大きいことがわかる。
これに対して、比較例1および2は、半値幅が小さく、反射波長の広帯域化ができていないことがわかる。また、比較例3は、広い波長帯域で選択反射を示すものの、視認する角度による色味の変化が大きいことがわかる。
表2~表5から、本発明の反射シートは、いずれも半値幅が100nm以上であり、視認する角度による色味の変化が小さい。実施例1と実施例2の比較から、半値幅が110nmであれば、色味の変化をさらに小さくできることがわかる。また、実施例1と実施例6の比較から、半値幅が130nmであれば、色味の変化を実質的に検知できない程度まで改善できることがわかる。
[実施例17]
下塗り層付き透明支持体1の表面に、実施例3のコレステリック液晶層用塗布液を#14のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、105℃で60秒乾燥した後、酸素濃度200ppm以下、かつ、25℃にて紫外線照射装置により、130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を露光マスク越しに照射した。次いで、露光マスクを外し、酸素濃度200ppm以下、かつ、85℃にて130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を照射した。1回目の露光で紫外線が照射された箇所では、膜厚方向での螺旋ピッチがないのに対し、1回目の露光で露光マスクにより紫外線が当たらなかった箇所では、膜厚方向での螺旋ピッチ変化が誘起され、光照射側の螺旋ピッチが広くなっていた。この方法で、銀と青の面内パターニングが施された反射シートを作製した。
下塗り層付き透明支持体1の表面に、実施例3のコレステリック液晶層用塗布液を#14のワイヤーバーコーターで塗布した。その後、105℃で60秒乾燥した後、酸素濃度200ppm以下、かつ、25℃にて紫外線照射装置により、130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を露光マスク越しに照射した。次いで、露光マスクを外し、酸素濃度200ppm以下、かつ、85℃にて130mW/cm2で500mJ/cm2の紫外線を照射した。1回目の露光で紫外線が照射された箇所では、膜厚方向での螺旋ピッチがないのに対し、1回目の露光で露光マスクにより紫外線が当たらなかった箇所では、膜厚方向での螺旋ピッチ変化が誘起され、光照射側の螺旋ピッチが広くなっていた。この方法で、銀と青の面内パターニングが施された反射シートを作製した。
作製した反射シートを、可視光カットフィルタIR-80(富士フイルム(株)製)に粘着剤(SK-2057、綜研化学(株)製)で貼合し、加飾シートを作製した。この加飾シートを赤外線カメラ前に配置することで、赤外線カメラの機能を損なうことなく、加飾シート側からはカメラを視認できなくなることを確認した。なお、可視光カットフィルタがSC-66(富士フイルム(株)製)であっても、同様に、赤外線カメラの機能を損なうことなく、加飾シート側からはカメラを視認できなくなることを確認した。
以上の結果から本発明の効果は明らかである。
以上の結果から本発明の効果は明らかである。
10 反射シート
12 支持体
14 下塗り層
16 ピッチグラジエント層
B 明部
D 暗部
12 支持体
14 下塗り層
16 ピッチグラジエント層
B 明部
D 暗部
Claims (16)
- 波長選択反射性を有するコレステリック液晶層を少なくとも1層以上含む反射シートであって、
前記コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層であり、
前記反射シートの積分反射スペクトルの半値幅が100nm以上であり、
前記半値幅を規定する短波長側の波長をλα、長波長側の波長をλβ、中心波長をλCとし、λ1=(λα+λC)/2、λ2=(λC+λβ)/2とすると、下記式(1)および式(2)を満たす反射シート。
I-R(λ1)>I-R(λ2) ・・・式(1)
SCE(λ1)/I-R(λ1)>SCE(λ2)/I-R(λ2) ・・・式(2)
ここで、I-R(λ)は、波長λnmにおける積分反射率を表す。
SCE(λ)は、波長λnmにおけるSCE積分反射率を表す。 - 前記λ1は、可視光領域の波長である請求項1に記載の反射シート。
- 前記λ1およびλ2は、可視光領域の波長である請求項1または2に記載の反射シート。
- 前記ピッチグラジエント層は、断面において走査型電子顕微鏡にて観測される明部と暗部との縞模様を有し、縞模様が波打構造を有しており、波打構造のピーク間距離の平均値が0.5μm~50μmであり、
前記反射シートの積分反射スペクトルにおいて、最大反射率を示す波長λにおけるI-R(λ)は、S-R(λ)の2倍以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の反射シート。
ここで、S-R(λ)は、波長λnmにおける鏡面反射率を表す。
ここで、波打構造とは、縞模様の明部または暗部の連続線においてコレステリック液晶層の平面に対する傾斜角度の絶対値が5°以上である領域Mが少なくとも一つ存在し、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷が特定されるものを表す。
また、波打構造のピーク間距離とは、領域Mを挟み、最も近い位置にある、2点の傾斜角度0°の山または谷についてコレステリック液晶層の平面方向の距離を計測し、コレステリック液晶層の断面長軸方向の長さ100μm、全膜厚において算術平均した値を表す。 - 前記ピッチグラジエント層は、硬化率の高い方が長ピッチ、硬化率の低い方が短ピッチである、請求項1~4のいずれか一項に記載の反射シート。
- センスの異なるピッチグラジエント層を2層有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の反射シート。
- 前記ピッチグラジエント層のうち少なくとも1層は、波長313nmにおける吸光度が3.2以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載の反射シート。
- さらに支持体を含み、支持体のある側の螺旋ピッチが逆側の螺旋ピッチよりも狭いピッチグラジエント層を少なくとも1層含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の反射シート。
- 請求項1~8のいずれかに記載の反射シートと、波長400~630nmの透過率が1%未満である波長選択フィルタとを含む加飾シート。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の反射シートの製造方法であって、
光でらせん誘起力が変化するカイラル剤、多官能液晶化合物、および、光重合開始剤を含む液晶組成物により、膜厚方向で螺旋ピッチが変化しているピッチグラジエント層を形成する工程を有し、
前記カイラル剤は、波長313nmにおけるモル吸光係数が30000以上であり、
前記工程において、液晶組成物に光を照射することで、前記カイラル剤を光異性化して膜厚方向に螺旋ピッチの変化を誘起させる反射シートの製造方法。 - 前記光重合開始剤の含有量は前記多官能液晶化合物に対して0.3重量%以下である、請求項10に記載の反射シートの製造方法。
- 前記多官能液晶化合物は、重合性基を2つ以上有し、かつ、300nm~400nmにおける平均モル吸光係数が5000未満である、請求項10または11に記載の反射シートの製造方法。
- 前記カイラル剤は、シンナモイル基を有する、請求項10~12のいずれか一項に記載の反射シートの製造方法。
- 前記カイラル剤は、重合性基を有さない化合物である、請求項10~13のいずれか一項に記載の反射シートの製造方法。
- 前記工程は、酸素濃度が0.2%以下の雰囲気下で、前記液晶組成物に温度40℃以上で、100mW/cm2以上の紫外線照射を行う工程を含む、請求項10~14のいずれか一項に記載の反射シートの製造方法。
- 前記工程において、前記液晶組成物に対してパターニング露光を行う、請求項10~15のいずれか一項に記載の反射シートの製造方法。
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