JP6117148B2 - 光学部材および光学部材を有するディスプレイ - Google Patents

Description

本発明は、光学部材および光学部材を有するディスプレイに関する。

文字、図形等の手書き情報をデジタル化して情報処理装置に入力する光学ペンと手書き入力シートとを使用したシステムにおいては、手書き入力シートにおいて、情報が光学的パターンとして書き込まれた層と光学ペンから照射された光を上記光学的パターンとして記載された情報を反映させた光として光学ペンに内蔵されている撮像素子に戻すための反射フィルムが通常含まれる。一例として、特許文献１には、一面側からの赤外線を反射すると共に、可視光を透過する特性を有する赤外線反射層が、座標情報および／またはコード情報が繰り返し定義されたドットパターンのドットが配置されたドットパターン層とともに設けられた情報入力補助シートについての記載がある。

特開２０１４−０９８９４３号公報

本発明は、新規な光学部材を提供することを課題とする。特に、上述の手書き入力シートとして用いることができる新規な光学部材を提供することを課題とする。

本発明者らは、従来から反射部材として用いることができる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を利用して上記課題を解決することを試み、上記の用途に用いる場合のコレステリック液晶相を固定した層の光学特性として好ましい範囲について検討を重ね、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は下記の［１］〜［１０］を提供するものである。
［１］反射層と情報提示層を含む光学部材であって、
上記反射層は、
右円偏光を選択反射する右円偏光反射層および左円偏光を選択反射する左円偏光反射層からなる群から選択される１つ以上の円偏光反射層を含み、
円偏光反射層はコレステリック液晶相を固定した層を含み、
上記円偏光反射層が選択反射を示す波長域において
非偏光に対する正反射率が２０％超となる反射波長を有し、
上記反射波長の非偏光に対する拡散反射率が５０％未満であり、
上記反射波長が赤外線波長域にあり、
上記情報提示層は、上記反射波長の光を吸収または反射する材料のパターンを有する光学部材。
［２］上記反射層が、
上記円偏光反射層として、右円偏光を選択反射する右円偏光反射層と左円偏光を選択反射する左円偏光反射層とを含み、
上記反射層の非偏光可視光の直透過率が５０％以上であって、上記反射層の非偏光可視光に対するヘイズ値が２％以下である
［１］に記載の光学部材。
［３］上記反射層が、
上記円偏光反射層として、右円偏光を選択反射する右円偏光反射層および左円偏光を選択反射する左円偏光反射層からなる群から選択されるいずれか一方の円偏光反射層を含み、上記反射波長において、入射する非偏光に対して、右円偏光または左円偏光の一方を選択的に反射し、
上記拡散反射率が２５％未満であり、
上記反射層の非偏光可視光の直透過率が５０％以上であって、上記反射層の非偏光可視光に対するヘイズ値が２％以下である
［１］に記載の光学部材。
［４］上記反射層が基材を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部材。

［５］上記円偏光反射層、上記基材、上記情報提示層をこの順に含む［４］に記載の光学部材。
［６］上記基材、上記円偏光反射層、上記情報提示層をこの順に含む［４］に記載の光学部材。
［７］上記パターンがドットパターンである［１］〜［６］のいずれか一項に記載の光学部材。
［８］上記パターンが印刷により施されたものである［１］〜［７］のいずれか一項に記載の光学部材。
［９］上記反射層が基材を含み、
上記パターンが上記基材表面に印刷により施されたものである［８］に記載の光学部材。
［１０］［１］〜［９］のいずれか一項に記載の光学部材を有するディスプレイ。

本発明により、新規な光学部材が提供される。本発明の光学部材は、手書き情報をデジタル化して情報処理装置に入力する光学ペンを使用したシステムに使用される手書き入力シート等として応用が可能である。本発明の光学部材は、可視光透過率が高く、ヘイズが低いので、本発明の光学部材を使用した手書き入力シートは、ディスプレイに貼り付けて、またはディスプレイと一体化して使用することができる。

実施例で作製した反射フィルム（反射層部分）の透過スペクトルを示す図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。 本明細書において、例えば、「４５°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が５度未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、４度未満であることが好ましく、３度未満であることがより好ましい。
本明細書において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。

本明細書において、円偏光につき「選択的」というときは、照射される光の右円偏光成分または左円偏光成分のいずれかの光量が、他方の円偏光成分よりも多いことを意味する。具体的には「選択的」というとき、光の円偏光度は、０．３以上であることが好ましく、０．６以上がより好ましく、０．８以上がさらに好ましい。実質的に１．０であることがさらに好ましい。ここで、円偏光度とは、光の右円偏光成分の強度をＩ_R、左円偏光成分の強度をＩ_Lとしたとき、｜Ｉ_R−Ｉ_L｜／（Ｉ_R＋Ｉ_L）で表される値である。光の円偏光成分の比を表すため、本明細書においては、円偏光度を用いることがある。

本明細書において、円偏光につき「センス」というときは、右円偏光であるか、または左円偏光であるかを意味する。円偏光のセンスは、光が手前に向かって進んでくるように眺めた場合に電場ベクトルの先端が時間の増加に従って時計回りに回る場合が右円偏光であり、反時計回りに回る場合が左円偏光であるとして定義される。

本明細書においては、コレステリック液晶の螺旋の捩れ方向について「センス」との用語を用いることもある。コレステリック液晶による選択反射は、コレステリック液晶の螺旋の捩れ方向（センス）が右の場合は右円偏光を反射し、左円偏光を透過し、センスが左の場合は左円偏光を反射し、右円偏光を透過する。

可視光線は電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を示す。赤外線（赤外光）は可視光線より長く電波より短い波長域電磁波である。赤外線のうち、近赤外光とは７００ｎｍ〜２５００ｎｍの波長域の電磁波である。

本明細書において、「拡散反射率」または「正反射率」は分光光度計と積分球ユニットを用いて測定した値に基づいて計算される値である。正反射率は積分球ユニットを用いて測定した値に基づく場合、測定の都合上、例えば入射角５°での測定値であればよい。拡散反射率は全反射率（積分球の全角度測定値）から正反射率を差し引いて算出することができる値である。直透過率は、積分球ユニットを用いて測定した値に基づく場合、０°での透過率である。

本明細書において、「ヘイズ値」は、日本電色工業株式会社製のヘーズメーターＮＤＨ−２０００を用いて測定される値を意味する。
理論上は、ヘイズ値は、以下式で表される値を意味する。
（３８０〜７８０ｎｍの非偏光の散乱透過率）/（３８０〜７８０ｎｍの非偏光の散乱透過率＋自然光の直透過率）×１００％
散乱透過率は分光光度計と積分球ユニットを用いて、得られる全方位透過率から直透過率を差し引いて算出することができる値である。
本明細書において、単に「反射光」または「透過光」というときは、散乱光および回折光を含む意味で用いられる。

なお、光の各波長の偏光状態は、円偏光板を装着した分光放射輝度計またはスペクトルメータを用いて測定することができる。この場合、右円偏光板を通して測定した光の強度がＩ_R、左円偏光板を通して測定した光の強度がＩ_Lに相当する。また、白熱電球、水銀灯、蛍光灯、ＬＥＤ等の通常光源は、ほぼ自然光を発しているが、これらに装着されたフィルムの偏光を作り出す特性は、例えば、ＡＸＯＭＥＴＲＩＣＳ社製の偏光位相差解析装置ＡｘｏＳｃａｎなどを用いて測定することができる。
また、照度計や光スペクトルメータに、反射フィルムを取り付けても測定することができる。右円偏光透過板をつけ、右円偏光量を測定、左円偏光透過板をつけ、左円偏光量を測定することにより、比率を測定できる。

（光学部材）
光学部材は、パターンを含む情報提示層と反射層とを含む。パターン読み取りの際は、光学部材の情報提示層側から光照射され、パターン由来の光情報を反映した光が反射層から反射され、検知されていればよい。

（反射層の光学的性質）
反射層は、赤外線を反射することができる層であり、非偏光に対する正反射率が２０％より大きくなり、かつ非偏光に対する拡散反射率が５０％未満である反射波長を赤外線波長域に有する。反射層が反射する赤外線の波長は特に限定されないが、反射層の透過率スペクトルを確認したときに、７５０〜２０００ｎｍの範囲、好ましくは８００〜１５００ｎｍの範囲に中心波長を有する反射波長帯域が確認できることが好ましい。上記反射波長は、組み合わせて用いられる光学ペンなどの光源の波長や撮像素子のセンサーが感知する赤外線の波長に従って選択されていることも好ましい。反射波長帯域の半値幅は５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜３００ｎｍであることが好ましい。
上記の非偏光に対する正反射率が２０％より大きくなり、かつ非偏光に対する拡散反射率が５０％未満である反射波長は、後述のコレステリック液晶層が選択反射を示す波長域のいずれかにあればよく、選択反射の中心波長に該当していてもよい。

反射層は、上記反射波長の非偏光が入射したとき、右円偏光または左円偏光の一方を選択的に反射する層であってもよく、右円偏光および左円偏光の双方を反射する層であってもよい。
右円偏光または左円偏光の一方を選択的に反射する層である場合、反射層の上記の反射波長における正反射率は、３０％以上、３５％以上、または４０％以上であることも好ましい。右円偏光および左円偏光の双方を反射する層である場合、反射層の正反射率は、５０％以上であることが好ましく、さらに、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上であることが好ましい。
また、反射層の上記の反射波長における拡散反射率は２５％未満であることが好ましく、１０％以下、５％以下、または１％以下であることがより好ましい。

反射層は、可視光領域において、透明であればよい。具体的には波長３８０〜７８０ｎｍの非偏光可視光の直透過率が５０％以上である。また、特に、ヘイズ値が２％以下である。ヘイズ値は１．５％以下であることが好ましく、１％以下であることがより好ましい。
本発明の光学部材における反射層は、赤外線領域の光に対して高い正反射率を有するとともに、ヘイズ値（可視光領域）が低い。そのため、赤外線を照射する光学ペンとともに組み合わせて用いられる上述の手書き入力シートを特にテレビ等のディスプレイ表面に貼付して用いる場合に好ましく適用できる。

（反射層の構成）
反射層は、右円偏光を選択反射する右円偏光反射層および左円偏光を選択反射する左円偏光反射層からなる群より選択される１つ以上の円偏光反射層を含む。右円偏光反射層と左円偏光反射層との双方を含み、両者の選択反射が重複するように構成されていることによって、特定の波長において右円偏光と左円偏光との双方を反射することが可能であり、右円偏光反射層または左円偏光反射層のいずれかを含んでいる場合は、右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射することが可能である

（コレステリック液晶相を固定した層）
円偏光反射層はコレステリック液晶相を固定した層を含む。コレステリック液晶相は、右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射する円偏光選択反射性を有することが知られている。円偏光選択反射性を示すフィルムとして、重合性液晶化合物を含む組成物から形成されたフィルムは従来から数多く知られており、コレステリック液晶相を固定した層については、それらの従来技術を参照することができる。

コレステリック液晶相を固定した層とは、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている層であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、また外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した層であればよい。なお、コレステリック液晶相を固定した層においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、層中の液晶性化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
本明細書においてコレステリック液晶相を固定した層をコレステリック液晶層または液晶層ということがある。

コレステリック液晶相を固定した層は、コレステリック液晶の螺旋構造に由来した円偏光選択反射を示す。円偏光選択反射の中心波長λは、コレステリック相における螺旋構造のピッチ長Ｐ（＝螺旋の周期）に依存し、コレステリック液晶層の平均屈折率ｎとλ＝ｎ×Ｐの関係に従う。そのため、この螺旋構造のピッチ長を調節することによって、円偏光選択反射を示す波長を調整できる。すなわち、ｎ値とＰ値を調節して、近赤外光波長域の少なくとも一部において右円偏光または左円偏光のいずれか一方を選択的に反射するようにするために、中心波長λが７５０ｎｍ〜２０００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜１５００ｎｍの波長域となるようにすることができる。コレステリック液晶相のピッチ長は重合性液晶化合物とともに用いるキラル剤の種類、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長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層の反射円偏光のセンスは螺旋のセンスに一致する。そのため、右円偏光反射層および左円偏光反射層としては、それぞれ螺旋のセンスが右および左であるコレステリック液晶層を用いればよい。反射層は、コレステリック液晶層を１層含んでいてもよく、２層以上含んでいてもよい。２層以上含む場合は、例えば、周期Ｐが同じで、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を複数積層して、右円偏光反射層または左円偏光反射層が形成されていてもよく、周期Ｐが異なり、同じ螺旋のセンスのコレステリック液晶層を複数積層して、右円偏光反射層または左円偏光反射層が形成されていてもよい。右円偏光反射層および左円偏光反射層の積層の際、または右円偏光反射層同士もしくは左円偏光反射層同士の積層の際は、別に作製したコレステリック液晶層を接着剤等を用いて積層してもよく、後述の方法で形成された先のコレステリック液晶層の表面に直接、重合性液晶化合物等を含む液晶組成物を塗布し、配向および固定の工程を繰り返してもよい。

また、円偏光選択反射を示す選択反射帯（円偏光反射帯）の半値幅Δλ（nm）は、Δλが液晶化合物の複屈折Δｎと上記ピッチ長Ｐに依存し、Δλ＝Δｎ×Ｐの関係に従う。そのため、選択反射帯の幅の制御は、Δｎを調整して行うことができる。Δｎの調整は重合性液晶化合物の種類やその混合比率を調整したり、配向固定時の温度を制御したりすることで行うことができる。

なお、コレステリック液晶層の反射中心波長と半値幅は下記のように求めることができる。
分光光度計ＵＶ３１５０（島津製作所）を用いて光反射層の透過スペクトルを測定すると、選択反射領域に透過率の低下ピークがみられる。この最も大きいピーク高さの１／２の高さの透過率となる２つの波長のうち、短波側の波長の値をλ１（ｎｍ）、長波側の波長の値をλ２（ｎｍ）とすると、反射中心波長と半値幅は下記式で表すことができる。
反射中心波長＝（λ１＋λ２）／２
半値幅＝（λ２−λ１）

円偏光反射帯の幅（コレステリック液晶層の円偏光反射スペクトルプロファイルは方形であるため、通常、「幅」は「半値幅Δλ」と実質的に同じである。）は、通常１種の材料では５０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度である。選択波長域を広げるためには、周期Ｐを変えた反射光の中心波長が異なるコレステリック液晶層を２種以上積層すればよい。または、１つのコレステリック液晶層内において、周期Ｐを膜厚方向に対して緩やかに変化させることで制御波長域を広げることもできる。

（コレステリック液晶相を固定した層の作製方法）
以下、コレステリック液晶層の作製材料および作製方法について説明する。
上記コレステリック液晶層の形成に用いる材料としては、重合性液晶化合物を含む液晶組成物などがあげられる。液晶組成物は、キラル剤および水平配向剤を含んでいることが好ましい。液晶組成物は、さらに界面活性剤や重合開始剤を含んでいてもよい。
液晶組成物を、基材、配向層、または、下層となるコレステリック液晶層などに塗布し、コレステリック配向熟成後、固定化してコレステリック液晶層を形成することができる。

重合性液晶化合物
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であることが好ましい。
コレステリック液晶層を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物があげられる。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。

重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。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。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１〜６個、より好ましくは１〜３個である。重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、同５６２２６４８号明細書、同５７７０１０７号明細書、国際公開ＷＯ９５／２２５８６号公報、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、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、および特開２００１−３２８９７３号公報などに記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。

また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、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。

キラル剤（光学活性化合物）
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋のセンスまたは螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４−３項、ＴＮ、ＳＴＮ用カイラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、イソマンニド誘導体を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であることが好ましく、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、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。

キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ、アゾキシ、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２−８０４７８号公報、特開２００２−８０８５１号公報、特開２００２−１７９６６８号公報、特開２００２−１７９６６９号公報、特開２００２−１７９６７０号公報、特開２００２−１７９６８１号公報、特開２００２−１７９６８２号公報、特開２００２−３３８５７５号公報、特開２００２−３３８６６８号公報、特開２００３−３１３１８９号公報、特開２００３−３１３２９２号公報に記載の化合物を用いることができる。
液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶性化合物量の０．０１モル％〜２００モル％が好ましく、１モル％〜３０モル％がより好ましい。

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）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）等があげられる。
液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して０．１〜２０質量％であることが好ましく、０．５質量％〜５質量％であることがさらに好ましい。

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あげられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
架橋剤の含有量は、３質量％〜２０質量％が好ましく、５質量％〜１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が、３質量％未満であると、架橋密度向上の効果が得られないことがあり、２０質量％を超えると、コレステリック液晶層の安定性を低下させてしまうことがある。

水平配向剤
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層とするために寄与する配向制御剤としての水平配向剤を添加してもよい。水平配向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あげられる。
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。

液晶組成物中における、水平配向剤の添加量は、重合性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、塗膜の表面張力を調整し膜厚を均一にするための界面活性剤、および重合性モノマー等の種々の添加剤から選ばれる少なくとも１種を含有していてもよい。また、液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学的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層は、重合性液晶化合物および重合開始剤、更に必要に応じて添加されるキラル剤、界面活性剤等を溶媒に溶解させた液晶組成物を、基材上に塗布し、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層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。

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、などがあげられる。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。

基材上への液晶組成物の塗布方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ワイヤーバーコーティング法、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法などがあげられる。また、別途仮支持体上に塗設した液晶組成物を基材上へ転写することによっても実施できる。塗布した液晶組成物を加熱することにより、液晶分子を配向させる。加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。この配向処理により、重合性液晶化合物が、フィルム面に対して実質的に垂直な方向に螺旋軸を有するようにねじれ配向している光学薄膜が得られる。

配向させた液晶化合物は、更に重合させればよい。重合は、熱重合、光照射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いることが好ましい。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。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射紫外線波長は３５０ｎｍ〜４３０ｎｍが好ましい。重合反応率は安定性の観点から、高いことが好ましく７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。
重合反応率は、重合性の官能基の消費割合を、ＩＲ吸収スペクトルを用いて決定することができる。

個々のコレステリック液晶層の厚みは、上記特性を示す範囲であれば、特に限定はされないが、好ましくは１．０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲、より好ましくは４．０μｍ以上、１００μｍ以下の範囲である。
反射層のコレステリック液晶層の膜厚の総計は好ましくは２．０μｍ以上、３００μｍ以下の範囲、より好ましくは８．０μｍ以上、２００μｍ以下の範囲である。２．０μｍ以上の厚みで周期構造に基づく選択反射を十分に確保することができる。また、３００μｍ以下の厚みで、可視光の透過性も十分確保することができる。

（配向層）
反射層はコレステリック液晶層の形成の際に液晶組成物が塗布される下層として、配向層を含んでいてもよい。配向層は、ポリマーなどの有機化合物（ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、変性ポリアミドなどの樹脂）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、またはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機化合物（例えば、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル）の累積のような手段で、設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与または光照射により、配向機能が生じる配向層も知られている。
特にポリマーからなる配向層はラビング処理を行ったうえで、ラビング処理面に液晶組成物を塗布することが好ましい。ラビング処理は、ポリマー層の表面を、紙、布で一定方向に、数回擦ることにより実施することができる。
配向層を設けずに支持体表面、または支持体をラビング処理した表面に、液晶組成物を塗布してもよい。
仮支持体を用いて液晶層を形成する場合は、配向膜は仮支持体とともに剥離されて本発明の光学部材を構成する層とはならなくてもよい。
配向層の厚さは０．０１〜５μｍであることが好ましく、０．０５〜２μｍであることがさらに好ましい。

（基材）
反射層は、コレステリック液晶層の支持体として基材を含んでいてもよい。基材は、上記の配向層を兼ねていてもよい。
基材は特に限定されない。基材としては、プラスチックフィルムを用いることができる。プラスチックフィルムの例としては、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、ポリアミド、ポリオレフィン、セルロース誘導体、シリコーンなどがあげられる。

基材の膜厚としては、５μｍ〜１０００μｍ程度であればよく、好ましくは１０μｍ〜２５０μｍであり、より好ましくは１５μｍ〜９０μｍである。
なお、コレステリック液晶層の形成のために用いられる支持体は、コレステリック液晶層形成後に剥離される仮支持体であってもよく、コレステリック液晶層形成の後、コレステリック液晶層が基材に転写されてもよい。なお、仮支持体としては上記のプラスチックフィルムの他、ガラス等を用いてもよい。

（情報提示層）
情報提示層は上記反射波長の光を吸収または反射する材料のパターンを有する。すなわち、情報提示層は赤外線を吸収または反射する材料のパターンを有する。パターンは情報提示層の全体にあっても、一部にあってもよい。上記反射波長の光を吸収または反射する材料は、例えば反射層表面にインクジェット法などにより塗布、印刷され、パターンを形成していてもよい。または、例えば、基材表面に一様に塗布されたあと、赤外線レーザーなどを用いて、０．５〜３０００μｍの単位で印字蒸発され、パターンを形成していてもよい。後者の方法については、例えば特開２０１１−１５２６５２号公報の記載を参照できる。

パターンは一部領域を選択したときに、または選択された一部領域から隣接する領域に移動するときに、少なくとも情報提示層における上記選択された一部領域の位置もしくは座標情報を与えうる模様であればよい。選択される一部は、例えば赤外線を出射する光源と赤外線を感知するセンサーとを有するペン型の撮像素子で撮影できる単位であればよい。パターンの例としては、特開２０１４−９８９４３号公報の段落０１２３〜０１５２で説明されるドットパターンなどが挙げられる。

（赤外線を吸収または反射する材料）
赤外線を吸収または反射する材料としては、例えば、カーボンインク、無機物イオン（銅、鉄、イッテルビウムなどの金属類）を含有するインク、フタロシアニン色素、ジオチール化合物色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、ニッケル錯体色素などの有機色素、そのほか公知の赤外線吸収色素、公知の赤外線反射性粒子等を用いることができる。赤外線を吸収または反射する材料は可視光波長領域において、反射または吸収を有していないことが好ましい。

（光学部材の層構成）
反射層が基材を含むときの光学部材の層構成の例としては、情報提示層、基材、円偏光反射層がこの順に配置された構成、および情報提示層、円偏光反射層、基材がこの順に配置された構成が挙げられる。円偏光反射層を２層以上含む構成においては、全ての円偏光反射層が隣接し、円偏光反射層の間には情報提示層および基材のいずれもを含まない構成とすることが好ましい。

（接着層）
本発明の光学部材は、各層の接着のための接着層を含んでいてもよい。接着層は接着剤から形成されるものであればよい。
接着剤としては硬化方式の観点からホットメルトタイプ、熱硬化タイプ、光硬化タイプ、反応硬化タイプ、硬化の不要な感圧接着タイプがあり、それぞれ素材としてアクリレート系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシ系、エポキシアクリレート系、ポリオレフィン系、変性オレフィン系、ポリプロピレン系、エチレンビニルアルコール系、塩化ビニル系、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリビニルブチラール系などの化合物を使用することができる。作業性、生産性の観点から、硬化方式として光硬化タイプが好ましく、光学的な透明性、耐熱性の観点から、素材はアクリルレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などを使用することが好ましい。

（光学部材の用途）
本発明の光学部材の用途としては特に限定されないが、例えば、手書き情報をデジタル化して情報処理装置に入力する光学ペンを使用したシステムで用いられる手書き入力シートとして用いることができる。使用の際は光学ペンから照射される赤外線の波長が、反射層が反射を示す波長となるように、コレステリック液晶層の組成を調整して用いられる。具体的にはコレステリック液晶相の螺旋ピッチを上述の方法で調整すればよい。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。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、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。

［反射フィルム１の作製］
東洋紡株式会社製コスモシャインＡ−４１００（厚み７５μｍ）の易接着処理していないＰＥＴ面上にラビング処理を施し、表１に示す塗布液Ａ−１を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ（ランプ９０ｍＷ／ｃｍ）にて出力６０％で６〜１２秒間ＵＶ照射し、液晶層を得た。得られた液晶層上に表１に示す塗布液Ａ−５を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布し、その後上記と同様に乾燥、加熱、ＵＶ照射を行い、２層目の液晶層を形成し、反射フィルム１を得た。

［反射フィルム２の作製］
東洋紡株式会社製コスモシャインＡ−４１００（厚み７５μｍ）の易接着処理していないＰＥＴ面上にラビング処理を施し、表１に示す塗布液Ａ−１を乾燥後の乾膜の厚みが５μｍになるように室温にて塗布した。塗布層を室温にて３０秒間乾燥させた後、８５℃の雰囲気で２分間加熱し、その後３０℃でフュージョン製Ｄバルブ（ランプ９０ｍＷ／ｃｍ）にて出力６０％で６〜１２秒間ＵＶ照射し、液晶層を作製し、反射フィルム２を得た。

フィルム評価方法
ＪＡＳＣＯ製の分光光度計Ｖ−６７０を用い、作製した反射フィルム１および２の透過スペクトルを測定した。得られた透過スペクトルを図１に示す。反射フィルム１においては、波長８５０ｎｍを中心波長とし、半値幅が１００ｎｍとなる反射を示す透過率の減少が見られた。反射フィルム２においては、波長８５０ｎｍを中心波長とし、半値幅が１００ｎｍとなる反射を示す透過率の減少が見られた。

ＪＡＳＣＯ製の分光光度計Ｖ−６７０を用い反射フィルムの各物性値を求めた。正反射率は絶対反射率測定ユニットＡＲＶ４７４Ｓ型を組み合わせて、反射の全角度測定値（全反射率）は積分球ユニットＩＳＮ７２３型を組み合わせて測定した。正反射率は入射角５°での測定値である。拡散反射率は上記の全角度測定値から正反射率を差し引いて算出した。正反射率および全反射率は波長８５０ｎｍの光を用いて測定した。
直透過率、直透過率は入射角０°での測定値であり、波長３８０〜７８０ｎｍの非偏光の直透過率は、測定した３８０〜７８０ｎｍの透過率を平均して算出した。

ヘイズ値は日本電色工業株式会社製のヘーズメーターＮＤＨ−２０００を用いて測定した。
結果は以下の通りであった。

（反射フィルム１）
正反射率（８５０ｎｍ）：８５．７％
拡散反射率（８５０ｎｍ）：０．５％
波長３８０〜７８０ｎｍの非偏光の直透過率：８７．０％
ヘイズ値：０．６７％
（反射フィルム２）
正反射率（８５０ｎｍ）：４４．０％
拡散反射率（８５０ｎｍ）：０．４％
波長３８０〜７８０ｎｍの非偏光の直透過率：８８．３％
ヘイズ値：０．６３％

情報提示層の形成
上記で作製した反射フィルム１および反射フィルム２それぞれの東洋紡株式会社製コスモシャインＡ−４３００（厚み７５μｍ）の、未塗布側にカーボンインキを塗布した。塗布面にＹＶＯ₄レーザー（波長１０６４ｎｍ）ビーム径１０μｍの赤外光を照射して、予めデザインしたドットパターンを印字蒸発にて形成した。すなわち、デザインしたドットパターンに従って、カーボンインキを除去した。

Claims (11)

1. 反射層と情報提示層を含む光学部材であって、
   前記反射層は、
   右円偏光を選択反射する右円偏光反射層および左円偏光を選択反射する左円偏光反射層からなる群から選択される１つ以上の円偏光反射層を含み、
   円偏光反射層はコレステリック液晶相を固定した層を含み、
   前記コレステリック液晶相を固定した層は重合性液晶化合物、キラル剤および水平配向剤を含む液晶組成物を硬化した層であり、
   前記円偏光反射層が選択反射を示す波長域において
   非偏光に対する正反射率が２０％超となる反射波長を有し、
   前記反射波長の非偏光に対する拡散反射率が５０％未満であり、
   前記反射波長が赤外線波長域にあり、
   前記反射層の非偏光可視光に対するヘイズ値が２％以下であり、
   前記情報提示層は、前記反射波長の光を吸収または反射する材料のパターンを有する光学部材。
2. 前記反射層が、
   前記円偏光反射層として、右円偏光を選択反射する右円偏光反射層と左円偏光を選択反射する左円偏光反射層とを含み、
   前記反射層の非偏光可視光の直透過率が５０％以上である
   請求項１に記載の光学部材。
3. 前記反射層が、
   前記円偏光反射層として、右円偏光を選択反射する右円偏光反射層および左円偏光を選択反射する左円偏光反射層からなる群から選択されるいずれか一方の円偏光反射層を含み、前記反射波長において、入射する非偏光に対して、右円偏光または左円偏光の一方を選択的に反射し、
   前記拡散反射率が２５％未満であり、
   前記反射層の非偏光可視光の直透過率が５０％以上である
   請求項１に記載の光学部材。
4. 前記水平配向剤が以下式で表される化合物である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部材；
   式中、Ｒ ¹ およびＲ ² はいずれもＯ（ＣＨ ₂ ） ₂ Ｏ（ＣＨ ₂ ） ₂ （ＣＦ ₂ ） ₆ Ｆであり、ＸはＮＨである。
5. 前記反射層が基材を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部材。
6. 前記円偏光反射層、前記基材、前記情報提示層をこの順に含む請求項５に記載の光学部材。
7. 前記基材、前記円偏光反射層、前記情報提示層をこの順に含む請求項５に記載の光学部材。
8. 前記パターンがドットパターンである請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学部材。
9. 前記パターンが印刷により施されたものである請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学部材。
10. 前記反射層が基材を含み、
    前記パターンが前記基材表面に印刷により施されたものである請求項９に記載の光学部材。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学部材を有するディスプレイ。