应力显示部件及使用应力显示部件的应变测定方法_3

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能够 通过混合单官能液晶化合物来抑制晶化并获得良好的面状的胆留醇型液晶层。另一方面, 若单官能性液晶化合物的比例过大,则无法获得基于胆留醇型液晶的选择波长反射。认为 这是因为无法维持螺旋结构。具体而言,将多官能性液晶化合物与单官能性液晶化合物的 质量比例(多官能性液晶化合物/单官能性液晶化合物)调整为30/70~99/1之间即可。通 常,优选将多官能性液晶化合物/单官能性液晶化合物调整为70/30~90/10。
[0094]并且,液晶组合物中的聚合性液晶化合物的添加量相对于液晶组合物的固体成分 质量(除了溶剂之外的质量),优选为80~99.9质量%,更优选为85~99.5质量%,尤其优选 为90~99质量%。
[0095]手性试剂(光学活性化合物)
[0096] 手性试剂具有诱发胆留醇型液晶相的螺旋结构的功能。关于手性化合物,根据化 合物,所诱发的螺旋旋向或螺旋间距不同,因此根据目的选择即可。
[0097] 作为手性试剂,并无特别限制,能够使用公知的化合物(例如,液晶器件手册、第3 章4-3项、TN、STN用手性试剂、199页、日本学术振兴会第142委员会编、1989中记载)、异山梨 醇、异甘露醇衍生物。
[0098] 手性试剂通常包含不对称碳原子,但也能够将不包含不对称碳原子的轴向不对称 化合物或表面不对称化合物用作手性试剂。轴向不对称化合物或表面不对称化合物的例子 中包含联萘、螺烯、对环芳烷及它们的衍生物。手性试剂可具有聚合性基。手性试剂与固化 性胆留醇型液晶化合物具有聚合性基时,通过聚合性手性试剂与聚合性胆留醇型液晶化合 物的聚合反应,能够形成具有由胆留醇型液晶化合物衍生的重复单元及由手性试剂衍生的 重复单元的聚合物。该方式中,聚合性手性试剂所具有的聚合性基优选为与聚合性胆甾醇 型液晶化合物所具有的聚合性基相同种类的基。因此,手性试剂的聚合性基也优选为不饱 和聚合性基、环氧基或氮丙啶基,进一步优选为不饱和聚合性基,尤其优选为乙烯性不饱和 聚合性基。
[0099] 并且,手性试剂可以是液晶化合物。
[0100]手性试剂具有光异构化基时,在涂布、取向之后通过活性光线等的光罩照射,能够 形成与发光波长对应的所希望的反射波长的图案,因此较优选。作为光异构化基,优选为示 出光致变色性(photochromic)的化合物的异构化部位、偶氮、氧化偶氮、肉桂酰基。作为具 体的化合物,可使用日本专利公开2002-80478号公报、日本专利公开2002-80851号公报、日 本专利公开2002-179668号公报、日本专利公开2002-179669号公报、日本专利公开2002-179670号公报、日本专利公开2002-179681号公报、日本专利公开2002-179682号公报、日本 专利公开2002-338575号公报、日本专利公开2002-338668号公报、日本专利公开2003-313189号公报、日本专利公开2003-313292号公报中记载的化合物,将这些公报中记载的内 容引入本申请说明书中。
[0101]液晶组合物中的手性试剂的含量优选为聚合性液晶化合物量的〇. 01摩尔%~200 摩尔%,更优选为1摩尔%~30摩尔%。
[0102] 聚合引发剂
[0103] 液晶组合物优选含有聚合引发剂。在通过紫外线照射进行聚合反应的方式中,优 选所使用的聚合引发剂为能够通过紫外线照射引发聚合反应的光聚合引发剂。作为光聚合 引发剂的例子,可举出α-羰基化合物(美国专利第2367661号、美国专利第2367670号的各说 明书记载)、偶姻醚(美国专利第2448828号说明书记载)、α_烃取代芳香族偶姻化合物(美国 专利第2722512号说明书记载)、多核醌化合物(美国专利第3046127号、美国专利第2951758 号的各说明书记载)、三芳基咪唑二聚体与对氨基苯基酮的组合(美国专利第3549367号说 明书记载)、吖啶及吩嗪化合物(日本专利公开昭60-105667号公报、美国专利第4239850号 说明书记载)及噁二唑化合物(美国专利第4212970号说明书记载)等,这些公报中记载的内 容引入本申请说明书中。
[0104] 液晶组合物中的光聚合引发剂的含量相对于聚合性液晶化合物的含量,优选为 0.1~20质量%,进一步优选为0.5质量%~5质量%。
[0105] 交联剂
[0106] 为了固化后的膜强度提高、耐久性提高,液晶组合物可任意地含有交联剂。作为交 联剂,能够适当使用通过紫外线、热、湿气等固化的交联剂。
[0107] 作为交联剂,并无特别限制,可根据目的适当选择,例如可举出三羟甲基丙烷三 (甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯化合物;缩水甘油基(甲 基)丙烯酸酯、乙二醇二缩水甘油醚等环氧化合物;2,2_双羟甲基丁醇-三[3-(1-吖丙啶基) 丙酸酯]、4,4_双(乙烯亚氨基羰基氨)二苯基甲烷等氮丙啶化合物;六亚甲基二异氰酸酯、 缩二脲型异氰酸酯等异氰酸酯化合物;在侧链具有噁唑啉基的聚噁唑啉化合物;乙烯基三 甲氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)3_氨基丙基三甲氧基硅烷等烷氧基硅烷化合物等。并且,能够 根据交联剂的反应性使用公知的催化剂,除了提高膜强度及耐久性之外,还能够提高生产 率。这些可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
[0108] 交联剂的含量优选为3质量%~20质量%,更优选为5质量%~15质量%。若交联 剂的含量小于3质量%,则有时无法获得提高交联密度的效果,若超过20质量%,则有时会 导致胆留醇型层的稳定性下降。并且,优选为了获得所需要的胆留醇型液晶层的柔软性而 调整交联剂的含量。
[0109] 取向控制剂
[0110] 液晶组合物中,可添加有助于稳定或迅速地设为平面取向的胆留醇型液晶层的取 向控制剂。作为取向控制剂的例子,可举出日本专利公开2007-272185号公报的〔0018〕~ 〔0043〕段落等中记载的氟(甲基)丙烯酸酯类聚合物、日本专利公开2012-203237号公报的 〔0031〕~〔0034〕段落等中记载的以式(I)~(IV)表示的化合物等,这些公报中记载的内容 引入本申请说明书中。
[0111] 另外,作为取向控制剂,可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
[0112] 液晶组合物中的取向控制剂的添加量相对于胆留醇型液晶化合物的总质量,优选 为0.01质量%~10质量%,更优选为0.01质量%~5质量%,尤其优选为0.02质量%~1质 量%。
[0113]其他添加剂
[0114] 另外,液晶组合物可含有用于调整涂膜的表面张力并使膜厚均匀的表面活性剂及 选自聚合性单体等各种添加剂的至少1种。并且,液晶组合物中可根据需要,在不会使光学 性能下降的范围内进一步添加聚合禁止剂、抗氧化剂、紫外线吸収剂、光稳定剂、色料、金属 氧化物微粒等。
[0115] 胆留醇型液晶层中,将使聚合性液晶化合物及聚合引发剂、进一步根据需要而添 加的手性试剂、表面活性剂等溶解于溶剂而成的液晶组合物涂布于基材上,并进行干燥而 获得涂膜,对该涂膜照射光化射线来使胆留醇型液晶性组合物聚合,由此能够形成胆甾醇 规则性被固定化的胆留醇型液晶层。另外,由多个胆留醇型液晶层构成的层叠膜能够通过 重复进行胆留醇型层的制造工序来形成。
[0116] 作为液晶组合物的制备中所使用的溶剂,并无特别限制,能够根据目的而适当选 择,但优选使用有机溶剂。
[0117] 作为有机溶剂,并无特别限定,能够根据目的而适当选择,例如可举出酮类、卤代 烷类、酰胺类、亚砜类、杂环化合物、烃类、酯类、醚类等。这些有机溶剂可单独使用1种,也可 同时使用2种以上。这些有机溶剂中,在考虑到对环境的负荷的情况下,尤其优选酮类。
[0118] 向基材上涂布液晶组合物的方法并无特别限制,能够根据目的而适当选择,例如 可举出线棒涂布法、帘式涂布法、挤压涂布法、直接凹版涂布法、反向凹版涂布法、模具涂布 法、旋转涂布法、浸涂法、喷涂法、滑动涂布法等。另外,还可通过将另外涂设于支撑体上的 液晶组合物转印到基材上来实施。通过加热所涂布的液晶组合物,使液晶分子进行取向。加 热温度优选为200°C以下,更优选为130°C以下。通过该取向处理,可获得聚合性液晶化合物 在相对于薄膜面实际上垂直的方向上,以具有螺旋轴的方式进行扭转取向的光学薄膜。
[0119] 使经取向的液晶化合物进一步进行聚合即可。作为聚合方法,可举出光聚合(紫外 线聚合)、放射线聚合、电子束聚合、热聚合,可以是这些中的任一个,但优选为光聚合。光照 射优选使用紫外线。照射能量优选为20mJ/cm 2~50J/cm2,更优选为lOOmJ/cm2~l,500mj/ cm2。为了促进光聚合反应,也可在加热条件下或氮气氛下实施光照射。照射紫外线波长优 选为200nm~430nm。从稳定性观点出发,优选聚合反应率较高,从柔软性观点出发,优选将 聚合反应率调整为较低,可根据必要性,调整照射能等来调整聚合反应率,通常,聚合反应 率优选为60 %~100 %,更优选为70 %~95 %,进一步优选为80 %~90 %。
[0120] 聚合反应率能够使用IR吸收光谱来决定聚合性官能基的消耗比例。
[0121] 另外,关于用作选择反射层或圆偏振光分离层的胆留醇型液晶层的厚度,分别层 叠多层时,以多层的总计优选为Iym~150μηι,更优选为2μηι~100μπι,进一步优选为5μηι~50μ m〇
[0122] (双折射性层)
[0123] 如前所述,通过本发明的应力显示部件具有双折射性层,即使是小于5%的较小应 变,也能够轻松地进行视觉辨认检测。本说明书中,表达为双折射性层时,只要是产生了应 变时在双折射性上发生变化的层即可,可以不在产生应变之前的初始状态或产生了应变时 的所有时刻具有双折射性。并且,双折射性层可作为支撑体发挥功能,例如可作为用于形成 胆甾醇型液晶层的支撑体或用于应力显示部件的自身支撑性的支撑体发挥功能。并且,如 前所述,构成圆偏振光分离层的λ/4相位差层可兼作双折射性层。
[0124]上述第2方式的应力显示部件包含双折射性层及圆偏振光分离层时,应力显示部 件中为选择反射层、双折射性层、圆偏振光分离层的顺序即可。
[0125] 双折射性层的膜厚并无特别限制,可通过调整膜厚来调整双折射性(相位差量), 从而设为适于检测的值。双折射性层较厚时相位差变大,因此应力的测定灵敏度提高而较 优选,但贴附于物体来用作应变测定薄膜时,若双折射性层变得过厚,则由于应力显示部件 的刚性而成为对象物变形的阻力,因此有可能无法测定原本的应变量。因此,从精度良好地 测定对象物的应变的观点出发,优选双折射性层尽可能薄。从该观点出发,双折射性层的膜 厚为ΙΟΟΟμηι以下,优选为500μηι以下,更优选为300μηι以下,进一步优选为100μπι以下即可。另 一方面,若膜厚过小,则对对象物进行粘结的操作变得非常困难,因此没有支撑体时的双折 射性层的膜厚优选为Iym以上,更优选为5μηι以上,进一步优选为15μηι以上即可。但是,在支 撑体上层叠双折射层时,能够通过支撑体的刚性改善粘结操作,因此还能够将双折射性层 的膜厚设为Um以下。
[0126] 圆偏振光分离层中的λ/4相位差层用作双折射性层时,为了体现作为圆偏振光分 离层的功能,设为作为λ/4相位差层而需要的规定厚度即可。
[0127] 双折射性层优选光弹性系数的绝对值较大。这是因为,第2方式的应力显示部件 中,根据双折射性层的光弹性系数的符号,在双折射性层中产生的相位差的符号不同,但光 弹性系数的绝对值会影响应力(应变)的检测灵敏度。通过使用光弹性系数的绝对值较大的 双折射性层,即使是较小的应力也能够产生较大的双折射(相位差),并能够提高检测、测定 应力的灵敏度。双折射性层的光弹性系数的绝对值优选为20ΧΚΓ12[Ρ&4]以上。光弹性系数 的绝对值为20 X 10-12Ra+1]以上是指光弹性系数为20 X 10-12Pa+1以上或-20 X 10-12Pa+1以 下。而且,优选双折射性层较薄,因此为了加大相位差,光弹性系数的绝对值更优选为30Χ πγ 12%-1]以上,进一步优选为eoxHT12%-1]以上即可。并无双折射性层的光弹性系数的 绝对值的上限,为lXlOlPal以下即可。光弹性系数的绝对值为lXl(T 6[Pa4]以下是指光 弹性系数为-I X 10-6Pa-1~I X 10-6Pa'
[0128] 作为双折射性层的例子,可举出明胶、环氧树脂、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲 酸乙二酯、乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二酯(PETG)、聚酰胺、聚乙烯醇、三醋酸纤维素、聚苯 乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。双折射性层可层叠2种以上来使用。当为上述第2方式的应力显 示部件时,设计成根据需要利用遮光层,未产生应力的初始状态为黑色,且规定的光反射率 通过应力的产生而增大,由此应力的判别变得轻松。为此,在设计上优选无应力状态下的双 折射较小,优选作为通用的双折射性层而流通的聚酰亚胺、
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