圆偏振光分离薄膜、圆偏振光分离薄膜的制备方法、红外传感器、利用光的探测系统及探 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种圆偏振光分离薄膜、圆偏振光分离薄膜的制备方法、红外传感器、 利用光的探测系统及探测方法。
【背景技术】
[0002] 以往已知有利用红外区域的偏振光的探测系统。例如，专利文献1中，在硅基板上 照射经由第一直线偏振光滤波器的偏振红外光，并以将由硅基板的反射光或透射光经由第 二直线偏振光滤波器而受光的系统，以检测硅基板的龟裂。该技术利用了如下现象，即不存 在龟裂的地方的反射光或透射光为直线偏振光且满足经由第二直线偏振光滤波器的这一 特定的条件时，除此以外能够感知的光量减少，但在由龟裂的反射光或透射光中，通过漫反 射产生由第二直线偏振光滤波器也能够感知的光。专利文献2中公开有利用红外光来检查 人的手或物体的在自动水栓装置中使用透射所照入的红外光的直线偏振光成分的第一偏 振单元与使受光的红外光直线偏振光成分透射的第二偏振单元来防止误探测的装置。
[0003] 专利文献3中公开有在专利文献1的技术中利用圆偏振光的技术。通过利用圆偏 振光，排除了第二直线偏振光滤波器的偏振光方向上调整的必要性。
[0004] 以往技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本专利公开2008-58270号公报
[0007] 专利文献2 :日本专利公开2003-96850号公报
[0008] 专利文献3 :日本专利公开2013-36888号公报
[0009] 发明的概要
[0010] 发明要解决的技术课题
[0011] 利用红外光波长区域中的偏振光的探测系统可在各种光环境中使用。本发明的课 题在于，作为利用红外光波长区域中的偏振光的探测系统，提供一种与周围环境无关的灵 敏度高且误探测少的探测系统。本发明的另一课题在于提供一种在利用红外光波长区域中 的偏振光的探测方法中，与周围环境无关的灵敏度高且误探测少的方法。而且，本发明的课 题在于提供一种可利用于这种系统的薄膜。
[0012] 用于解决技术课题的手段
[0013] 本发明人等为了解决上述课题，对利用红外线波长区域中的偏振光的探测系统进 行了研究。结果发现，即使在使用具有感知红外线的受光元件的传感器进行探测时，受光元 件也会探测可见光区域的光而导致误探测的现象。本发明人等，基于该见解并进行更深入 的研究后完成了本发明。即，本发明提供下述[1]~[26]。
[0014] [1] -种圆偏振光分离薄膜，其在近红外光波长区域的至少一部分中选择性地透 射右旋圆偏振光或左旋圆偏振光中任一种，其中，所述圆偏振光分离薄膜包含在可见光波 长区域的至少一部分中反射或吸收光的可见光阻挡层与在近红外光波长区域的至少一部 分中选择性地透射右旋圆偏振光或左旋圆偏振光中任一种的圆偏振光分离层。
[0015] [2]根据[1]所述的圆偏振光分离薄膜，其中，上述的近红外光波长区域的至少一 部分为波长800~1500nm且宽度50nm以上的波长区域，且上述的可见光波长区域的至少 一部分为波长380~780nm且宽度50nm以上的波长区域。
[0016] [3]根据[1]或[2]所述的圆偏振光分离薄膜，其中，波长380~780nm的区域的 平均透光率为5%以下，且在波长范围为800~1500nm且宽度为50nm以上的区域中，右旋 或左旋圆偏振光中任一种的透光率为10%以下，而另外一种圆偏振光的透光率为90%以 上。
[0017] [4]根据[1]~[3]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜，其中，上述可见光阻挡层 为选自固定有胆留醇型液晶相的层及电介质多层膜中的可见光反射层。
[0018] [5]根据[1]~[3]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜，其中，上述可见光阻挡层 为包含颜料或染料的可见光吸收层。
[0019] [6]根据[1]~[5]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜，其中，上述圆偏振光分离 层为固定有胆留醇型液晶相的层。
[0020] [7]根据[1]~[5]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜，其中，上述圆偏振光分离 层包含直线偏振光分离层与波长800~1500nm且宽度50nm以上的范围且相位差（Re)为 200~375nm的层。
[0021] [8] -种[1]~[6]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜的制备方法，上述圆偏振光 分离层通过包括以下步骤（1)~（3)的方法来形成，
[0022] (1)将包含聚合性液晶化合物及手性剂的液晶组合物涂布在基材上；
[0023] (2)干燥⑴中涂布于基板上的液晶组合物以形成胆甾醇型液晶相；
[0024] (3)通过加热或光照射固定上述胆留醇型液晶相。
[0025] [9] -种[8]所述的圆偏振光分离薄膜的制备方法，上述圆偏振光分离层通过包 括以下步骤（11)~（13)的方法来形成，
[0026] (11)将包含聚合性液晶化合物及手性剂的液晶组合物直接涂布在上述（3)中制 得的固定有上述胆留醇型液晶相的层的表面；
[0027] (12)干燥（11)中涂布于基板上的液晶组合物以形成胆甾醇型液晶相；
[0028] (13)通过加热或光照射固定（12)中形成的上述胆留醇型液晶相。
[0029] [10]根据[9]所述的方法，其中，上述⑴的聚合性液晶化合物及手性剂与上述 (11)的聚合性液晶化合物及手性剂各自相同。
[0030] [11] -种[8]~[10]中任一项所述的制备方法，其中，所述方法包括在固定有胆 甾醇型液晶相的层的表面用粘合剂贴合可见光阻挡层的步骤。
[0031] [12] -种[8]~[10]中任一项所述的制备方法，其中，所述方法包括在上述基材 的表面用粘合剂贴合可见光阻挡层的步骤。
[0032] [13] -种[1]~[6]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜的制备方法，上述圆偏振 光分离层通过包括以下步骤（21)~（23)的方法来形成，
[0033] (21)将包含聚合性液晶化合物及手性剂的液晶组合物涂布在可见光阻挡层上；
[0034] (22)干燥（21)中涂布于上述可见光阻挡层上的液晶组合物以形成胆甾醇型液晶 相；
[0035] (23)通过加热或光照射固定上述胆留醇型液晶相。
[0036] [14] -种[13]所述的圆偏振光分离薄膜的制备方法，上述圆偏振光分离层通过 包括以下步骤（31)~（33)的方法来形成，
[0037] (31)将包含聚合性液晶化合物及手性剂的液晶组合物直接涂布在上述（23)中制 得的固定有上述胆留醇型液晶相的层的表面；
[0038] (32)干燥（31)中涂布于基板上的液晶组合物以形成胆留醇型液晶相；
[0039] (33)通过加热或光照射固定（32)中形成的上述胆留醇型液晶相。
[0040] [15]根据[14]所述的制备方法，其中，上述（21)的聚合性液晶化合物及手性剂与 上述（31)的聚合性液晶化合物及手性剂各自相同。
[0041] [16] -种红外传感器，其中，所述红外传感器包括[1]~[7]中任一项所述的圆偏 振光分离薄膜与可检测由上述圆偏振光分离薄膜选择性地透射右旋圆偏振光或左旋圆偏 振光中任一种的波长的光的受光元件。
[0042] [17] -种系统，其对对象物进行光照射并通过检测源于上述光照射的上述对象物 的反射光或透射光而探测上述对象物，其中，所述系统包括检测光源、圆偏振光分离薄膜1、 圆偏振光分离薄膜2及近红外光波长区域的波长的光的受光元件，
[0043] 圆偏振光分离薄膜1及圆偏振光分离薄膜2均在近红外光波长区域的至少一部分 中选择性地透射右旋圆偏振光或左旋圆偏振光中任一种，
[0044] 圆偏振光分离薄膜1可兼作圆偏振光分离薄膜2，
[0045] 上述光源、圆偏振光分离薄膜1、圆偏振光分离薄膜2及上述受光元件配制成由上 述光源供给的光透射圆偏振光分离薄膜1而照射至上述对象物且透射上述对象物或反射 的光透射圆偏振光分离薄膜2而被上述受光元件所检测，
[0046] 圆偏振光分离薄膜2为[1]~[7]中任一项所述的圆偏振光分离薄膜。
[0047] [18]根据[17]所述的系统，其中，圆偏振光分离薄膜1为[1]~[7]中任一项所 述的圆偏振光分离薄膜。
[0048] [19]根据[17]或[18]所述的系统，其中，上述光源为近红外光光源。
[0049] [20]根据[17]~[19]中任一项所述的系统，其中，
[0050] 所述系统隔着玻璃探测上述对象物，
[0051] 上述光源、圆偏振光分离薄膜1、圆偏振光分离薄膜2及上述受光元件配置成源于 上述光源的光的上述对象物的反射光透射圆偏振光分离薄膜2而被上述受光元件所检测。
[0052] [21]根据[17]~[19]中任一项所述的系统，其中，
[0053] 上述对象物为透明薄膜，
[0054] 上述光源、圆偏振光分离薄膜1、圆偏振光分离薄膜2及上述受光元件配置成源于 上述光源的光的上述对象物的透射光透射圆偏振光分离薄膜2而被上述受光元件所检测。
[0055] [22]根据[17]~[21]中任一项所述的系统，其中，
[0056] 源于上述光源的上述对象物的反射光或透射光的光轴与圆偏振光分离薄膜2呈 70°~89°的角度。
[0057] [23] -种方法，其对对象物进行光照射并通过源于上述光照射的上述对象物的反 射光或透射光而探测上述对象物，其中，所述方法包括：
[0058] (1)以选择性地包含右旋圆偏振光或左旋圆偏振光中任一种的近红外光波长区域 的圆偏振光对上述对象物进行照射；
[0059] (2)上述圆偏振光在上述对象物上反射或透射上述对象物而产生的光的至少一部 分透射圆偏振光分离层2及可见光阻挡层2后的光由检测近红外光波长区域的波长的光的 受光元件进行感知，
[0060] 上述圆偏振光分离层2在近红外光波长区域的至少一部分中选择性地透射右旋 圆偏振光或左旋圆偏振光中任一种，
[0061] 可见光阻挡层2反射或吸收可见光波长区域的至少一部分波长区域的光。
[0062] [24]根据[23]所述的方法，其中，圆偏振光分离层2及可见光阻挡层2为均构成 相同薄膜的层。
[0063] [25]根据[23]或[24]所述的方法，其中，在上述⑵中，在上述对象物上反射或 透射上述对象物而产生的光的至少一部分依次透射圆偏振光分离层2及光阻挡层2。
[0064] [26]根据[23]~[25]中任一项所述的方法，其中，
[0065] 上述（1)的近红外光波长区域的圆偏振光为使光透射可见光阻挡层1及圆偏振光 分离层1而形成的光，
[0066] 圆偏振光分离层1为在近红外光波长区域的至少一部分中选择性地透射右旋圆 偏振光或左旋圆偏振光中任一种的层，且可兼作圆偏振光分离层2，
[0067] 可见光阻挡层1为反射或吸收可见光波长区域的至少一部分波长区域的光的层， 且可兼作可见光阻挡层2。
[0068] 发明效果
[0069] 根据本发明能够提供一种与周围环境无关的灵敏度高且误探测少并利用红外光 波长区域中的偏振光的探测系统及探测方法。而且能够提供一种可利用于上述探测系统及 上述探测方法中的圆偏振光分离薄膜。
【附图说明】
[0070] 图1是表示根据本发明的方法的用于探测对象物的光源、受光元件及圆偏振光分 离薄膜的配置例的图。
[0071] 图2是示意地表示配置实施例中使用的薄膜、光源、受光元件及镜子的图。
【具体实施方式】
[0072] 以下，详细说明本发明。
[0073] 另外，在本说明书中"~"是指将其前后所记载的数值作为下限值及上限值来包含 的意思而使用。
[0074] 在本说明书中，对于圆偏振光使用"选择性"一词时，表示照射的光的右旋圆偏振 光成分或左旋圆偏振光成分中任一光量多于另一圆偏振光成分。具体而言，使用"选择性" 一词时，光的圆偏振度，优选为0.3以上，更优选为0.6以上，进一步优选为0.8以上。实际 上进一步优选为1. 0。
[0075] 在此，圆偏振度是指在光的右旋圆偏振光成分的强度为Ir、左旋圆偏振光成分的 强度为込时以|IR_I」AIR+IJ表示的值。
[0076] 在本说明书中，对圆偏振光使用"旋向（sense) " 一词时是指为右旋圆偏振光或为 左旋圆偏振光。圆偏振光的旋向如下定义，即在光朝向正面传播的方向进行观察时，电矢量 的前端随时间的增加而向顺时针旋转时为右旋圆偏振光，而向逆时针旋转时为左旋圆偏振 光。
[0077] 在本说明书中，对胆甾醇型液晶的螺旋的扭曲方向，有时使用"旋向"一词。基于 胆甾醇型液晶的选择反射在胆留醇型液晶的螺旋的扭曲方向（旋向）为右旋的情况下反射 右旋圆偏振光并透射左旋圆偏振光，而在旋向为左旋的情况下反射左旋圆偏振光并透射右 旋圆偏振光。
[0078] 可见光是电磁波中肉眼可见的波长的光，表示380nm~780nm的波长区域的光。
[0079] 红外线（红外光）为比可见光长且比电波短的波长区域的电磁波。近红外光是 指700nm~2500nm的波长区域的电磁波。作为近红外光优选780nm~1500nm或800nm~ 1500nm的波长区域。典型而言，只要是在红外照相机、红外光电传感器或红外通信等中使用 的对应近红外光波长区域的波长区域即可。
[0080] 在本说明书中，关于透光率的计算中必要的光强度的测量，例如使用常规的可见、 近红外光谱仪并以空气作为参考试料而进行测量即可。
[0081] 另外，光的各波长的偏振光状态可使用装配有圆偏振片的分光辐射亮度计或光谱 仪进行测量。此时，通过右旋圆偏振片而进行测量的光的强度相当于Ir、通过左旋圆偏振 片而进行测量的光的强度相当于并且，白炽灯、汞灯、荧光灯及LED等常规光源发射近 似自然光的光，装配在它们当中而产生偏振光状态控制部件的偏振光的特性，例如可使用 AXOMETRICS Corporation制的偏振光相位差解析装置AxoScan等进行测量。
[0082] 并且，在光度计或光光谱仪中安装圆偏振片也能进行测量。安装右旋圆偏振光透 射板来测量右旋圆偏振光量，安装左旋圆偏振光透射板来测量左旋圆偏振光量，由此可测 量比率。
[0083] (对象物的探测）
[0084] 在本发明的探测系统或探测方法中对对象物进行探测时，作为光可使用红外线， 尤其使用近红外光波长区域的光。作为红外线使用偏振光即可。作为用于探测的红外线 使用偏振光，由此在经由对于偏振光的透射性具有选择性的薄膜的来自对象物的反射光及 透射光的探测中，作为与背景的对比可反映出对象物的光学性质，且能够探测具有特定光 学性质的对象物，并能够进行误操作少的探测等。另外，在本说明书中使用"反射光及透射 光" 一词时，是以包含散射光及衍射光的意思来使用。而且，在本发明的探测系统或探测方 法中，作为用于探测的偏振光可使用圆偏振光。若利用圆偏振光探测来自对象物的反射光 及透射光，则与作为偏振光使用直线偏振光的情况相比用于检测偏振光的薄