JP6670326B2 - 透明スクリーン - Google Patents
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Description
そのため、特定の方向への映像光の反射強度を高くできないという問題があった。また、背景からの光も散乱するため、透明性が低いことも問題であった。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
支持体の一方の面に形成された、互いに平行な傾斜面を有する複数の凸部と、
複数の凸部の各傾斜面上に形成された、コレステリック構造を有する液晶材料からなるコレステリック液晶層と、
支持体の複数の凸部側の面に、コレステリック液晶層を覆って積層されるオーバーコート層とを有し、
複数の凸部の傾斜面の法線と、コレステリック液晶層の前記コレステリック構造の螺旋軸とが平行であり、
オーバーコート層表面の法線と前記コレステリック液晶層の前記コレステリック構造の螺旋軸とのなす角度が5〜42°であり、
コレステリック液晶層と凸部との屈折率差が0.2以下であり、
コレステリック液晶層と前記オーバーコート層との屈折率差が0.2以下である透明スクリーン。
(2) オーバーコート層表面に対するコレステリック液晶層のコレステリック構造の螺旋軸の角度が15〜25°である(1)に記載の透明スクリーン。
(3) コレステリック液晶層と凸部との屈折率差が0.05以下であり、
コレステリック液晶層とオーバーコート層との屈折率差が0.05以下である(1)または(2)に記載の透明スクリーン。
(4) コレステリック液晶層が、互いに異なる波長域の光を反射する2以上の層からなる(1)〜(3)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(5) オーバーコート層表面に垂直で、複数の凸部の傾斜面の傾斜方向に平行な断面において、凸部の形状が鈍角三角形であり、鈍角の頂点がオーバーコート層の表面側に配置される(1)〜(4)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(6) (1)〜(5)のいずれかに記載の透明スクリーンを2以上積層してなり、
各透明スクリーンのコレステリック液晶層が、互いに異なる波長域の光を反射する透明スクリーン。
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。
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、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
またこれに限定されるものではないが、可視光のうち、420nm〜495nmの波長域の光は、青色光であり、495nm〜570nmの波長域の光は、緑色光であり、620nm〜750nmの波長域の光は、赤色光である。
赤外光のうち、近赤外光は780nm〜2500nmの波長域の電磁波である。紫外光は波長10〜380nmの範囲の光である。
理論上は、ヘイズは、以下式で表される値を意味する。
(380〜780nmの自然光の散乱透過率)/(380〜780nmの自然光の散乱透過率+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。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。つまり、ヘイズが低いということは、全透過光量のうち、直透過光量が多いことを意味する。
屈折率は、波長589.3nmの光に対する屈折率である。
支持体の一方の面に形成された、互いに平行な傾斜面を有する複数の凸部と、
複数の凸部の各傾斜面上に形成された、コレステリック構造を有する液晶材料からなるコレステリック液晶層と、
支持体の複数の凸部側の面に、コレステリック液晶層を覆って積層されるオーバーコート層とを有し、
複数の凸部の傾斜面の法線と、コレステリック液晶層のコレステリック構造の螺旋軸とが平行であり、
オーバーコート層表面の法線とコレステリック液晶層のコレステリック構造の螺旋軸とのなす角度が5〜42°であり、
コレステリック液晶層と凸部との屈折率差が0.2以下であり、
コレステリック液晶層とオーバーコート層との屈折率差が0.2以下である透明スクリーンである。
なお、本発明における図は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致しない。以下の図も同様である。
また、映像光はコレステリック液晶層14が形成される側の面に入射される。すなわち、コレステリック液晶層14が形成される側の面が前面であり、反対側の面が裏面である。
また、コレステリック液晶層14での鏡面反射により、透明スクリーン10aの正面方向に光を出射するので、正面における映像光の反射強度を高くできる。
支持体12は、光を透過可能、すなわち、コレステリック液晶層が光を反射する波長において、光の反射率が低いことが好ましく、コレステリック液晶層が光を反射する波長において光を反射する材料を含んでいないことが好ましい。
また、支持体12は可視光領域において、透明であるのが好ましい。また、支持体12は、着色していてもよいが、着色していないか、着色が少ないのが好ましい。
図示例において、凸部12bは、直角三角形状の断面を有し、直角と隣接する面を基材12aの表面側にして形成される。また、凸部12bは、直角に隣接しない面が、基材12aの主面に対して所定の角度傾斜した傾斜面となる。
図に示すように、各凸部12bの傾斜面は互いに平行である。
また、図示例においては、凸部12bは、基材12aの長さ方向(図1中上下方向)において隙間なく密に配置されている。
各凸部12bの傾斜面には、後述するコレステリック液晶層14が形成される。所定の角度で傾斜した傾斜面にコレステリック液晶層を形成することで、コレステリック液晶層14のコレステリック構造の螺旋軸と、透明スクリーン10aの表面(オーバーコート層16の表面)の法線とのなす角度θ1(螺旋軸角度θ1)を5〜42°とすることができる。
また、凸部12bの大きさ、例えば、凸部12bの断面形状における基材12aと接する辺の長さ(以下、「凸部12bの長さ」という)、および、基材12a表面からの高さ(以下、「凸部12bの高さ」という)等には限定はないが、凸部の視認されにくさ、コレステリック液晶の配置のしやすさ、回折等の影響による虹ムラ防止等の観点から凸部12bの長さは、15μm〜300μmが好ましく、30μm〜100μmがより好ましい。また、凸部12bの高さは、1μm〜270μmが好ましく、9μm〜90μmがより好ましい。
凸部12bとコレステリック液晶層14との屈折率差を0.2以下とすることで、凸部12b(支持体12)とコレステリック液晶層14との界面での光の反射を抑制して、透明性を高くできる。
基材12aとコレステリック液晶層14との屈折率差を0.2以下とすることで、基材12a(支持体12)とコレステリック液晶層14との界面での光の反射を抑制して、透明性を高くできる。
例えば、図3に示す透明スクリーン10bのように、基材部32aと凸部32bとが一体的に形成された支持体32を用いる構成としてもよい。
なお、図3に示す透明スクリーン10bにおいて、図1に示す透明スクリーン10aと同じ部位には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。この点は以下の図についても同様である。
凸部12bを密に配置した場合には、映像光の反射強度をより高くできる。一方、凸部12b間に間隙を設けて配置した場合には、透明性をより向上できる。
凸部12b間の間隙の長さをこの範囲とすることで、透明スクリーンに対して斜め方向から光が入射した場合に、凸部12bの傾斜面に形成されたコレステリック液晶層14を効率よく利用することができる。
一例として、図6に示す透明スクリーン10eは、複数の凸部12bの傾斜面の傾斜方向に平行な断面において、凸部12bの形状が鈍角三角形であり、鈍角の頂点がオーバーコート層の表面側、すなわち、基材12aの反対側に配置される構成を有する。
鈍角の角度θ2としては、90°+α程度の角度であるのが好ましく、(85°+α)以上、(95°+α)以下であるのが好ましい。
これにより、透明スクリーンに対して斜め方向から光が入射した場合に、凸部12bの傾斜面に形成されたコレステリック液晶層14を効率よく利用することができる。
凸部の形状を傾斜面を2つ有する構成とし、両方の傾斜面にコレステリック液晶層14を配置することで、透明スクリーンへ複数の方向から光を入射可能となる。例えば、透明スクリーンの斜め下側から透明スクリーンに入射する光を正面方向に反射することができ、また、透明スクリーンの斜め上側から透明スクリーンに入射する光を正面方向に反射することができる。
また、両傾斜面に形成されるコレステリック液晶層が反射する光の変更方向を異ならせることで、映像光の右円偏光と左円偏光それぞれに、観察者の左目用または右目用の画像を表示させて立体視(いわゆる3D表示)を行うことができる。
多層である場合の支持体の形成材料の例としては、上記の単層である場合の支持体32の形成材料の例が基材12aの形成材料の例として挙げられる。
樹脂は、特に限定されず、基材12aおよび/またはコレステリック液晶層14を形成する液晶材料への密着性などを考慮して選択すればよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。耐久性、耐溶剤性等の点からは、架橋により硬化するタイプの樹脂が好ましく、特に、短時間での硬化が可能である紫外線硬化性樹脂が好ましい。凸部12bの形成材料として用いることができるモノマーとしては、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、および、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
あるいは、金型に凸部12bとなる樹脂組成物を充填し、成型した樹脂組成物を支持体12a上に転写して紫外線照射等によって硬化して、凸部12bを形成してもよい。
ポリマーとしては、例えば、特開平8−338913号公報の段落番号[0022]に記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、および、ポリカーボネート等が例示される。シランカップリング剤もポリマーとして用いることができる。ポリマーとしては、水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、および、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが更に好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。
ラビング処理は、液晶表示装置(LCD)等で用いられる液晶パネルの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。すなわち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあるのが好ましい。
コレステリック液晶層14は、凸部12bの傾斜面の表面を覆う、厚さが均一な層状のものである。
コレステリック液晶層14は、波長選択反射性を有する。コレステリック液晶層14が選択反射性を示す光は特に限定されず、例えば、赤外光、可視光、紫外光などいずれであってもよい。例えば、透明スクリーンを、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光による画像と、透明スクリーンの裏面側の背景とを重畳して表示するスクリーンとして使用する場合には、コレステリック液晶層14が選択反射性を示す光は、可視光であることが好ましい。
あるいは、上記反射波長は、組み合わせて用いられる光源から照射される光の波長に従って選択されていることも好ましい。
コレステリック構造は、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。選択反射の中心波長λは、コレステリック構造における螺旋構造のピッチ(=螺旋の周期)に依存し、コレステリック液晶の平均屈折率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を調節することによって、選択反射波長を調節することができる。コレステリック構造のピッチは、コレステリック液晶層14の形成の際、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、これらを調節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、ピッチの調節については富士フイルム研究報告No.50(2005年)p.60−63に詳細な記載がある。螺旋のセンス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。
本発明では、コレステリック液晶層14として、右捩れおよび左捩れのいずれのコレステリック液晶を使用してもよい。あるいは、円偏光の方向は、組み合わせて用いられる光源から照射される光の円偏光の方向と同じに選択されていることも好ましい。
なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、液晶化合物の種類または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。
反射波長帯域の半値幅は、例えば、透明スクリーン10aに要求される性能等に応じて調節される。反射波長帯域の半値幅は、一例として、10〜500nmであればよく、好ましくは25〜100nmであればよい。
コレステリック構造は、コレステリック液晶相を固定して得ることができる。コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、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構造であればよい。なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶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。
重合性液晶化合物を含む液晶組成物はさらに界面活性剤を含む。液晶組成物は、さらにキラル剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であるのが好ましい。
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。
本発明者らは、コレステリック液晶層14を形成する際に用いる液晶組成物に界面活性剤を加えることにより、コレステリック液晶層14形成時に重合性液晶化合物が空気界面側で水平に配向し、螺旋軸方向が上述のように制御されたコレステリック液晶層14が得られる。一般的に、コレステリック液晶層14の形成のためには、印刷の際の液滴形状を保つため、表面張力を低下させない必要がある。そのため界面活性剤を加えてもコレステリック液晶層14の形成が可能である。
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。
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。
より好ましくは、
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であるのが好ましい。T11中に含まれるpは1〜4のいずれかの整数であるのが好ましく、1または2であるのがより好ましい。
(CaF2a+1)−(CbH2b)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−O−(CrH2r)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−COO−(CrH2r)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−OCO−(CrH2r)−
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であるのが好ましい。
(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。
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捩れ方向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、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのが特に好ましい。
また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
液晶組成物に重合性化合物を含む場合は、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のが好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、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)等が挙げられる。
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%であるのが好ましく、0.5〜12質量%であるのがさらに好ましい。
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、3〜20質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量が、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。
コレステリック液晶層14の形成方法として、インクジェット法を用いる場合には、一般的に求められるインク物性を得るために、単官能重合性モノマーを使用してもよい。単官能重合性モノマーとしては、2−メトキシエチルアクリレート、イソブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、オクチル/デシルアクリレート等が挙げられる。
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、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。
液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。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、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、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。上述の単官能重合性モノマーなどの上述の成分が溶媒として機能していてもよい。
液晶組成物の塗布は、ワイヤーバーコータなどのバーコータ、ダイコータ、ワイヤーコータ、スピンコータ、ドクターブレード等の公知の塗布装置を用いて行うことができる。
あるいは、図1のように傾斜面のみにコレステリック液晶層を形成する場合には、印刷法が好適に利用可能である。印刷法としては特に限定されず、インクジェット法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などを用いることができる。
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。
オーバーコート層16は支持体12のコレステリック液晶層14が形成された面側に、コレステリック液晶層14を覆って設けられる。また、オーバーコート層16の表面は略平坦であり、また、支持体12の基材12aの主面と略平行である。
また、オーバーコート層16と支持体12との屈折率の差が小さいのが好ましい。
なお、オーバーコート層16は、反射防止層、粘着剤層、接着剤層としての機能を有していてもよい。
樹脂は、特に限定されず、支持体12および/またはコレステリック液晶層14を形成する液晶材料への密着性などを考慮して選択すればよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。耐久性、耐溶剤性等の点からは、架橋により硬化するタイプの樹脂が好ましく、特に、短時間での硬化が可能である紫外線硬化性樹脂が好ましい。オーバーコートの形成に用いることができるモノマーとしては、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
例えば、610nm〜690nmの波長域の赤色光を反射するコレステリック液晶層と、515nm〜585nmの波長域の緑色光を反射するコレステリック液晶層と、420nm〜480nmの波長域の青色光を反射するコレステリック液晶層とをそれぞれ複数含む構成としてもよい。
このように、赤色光を反射するコレステリック液晶層、緑色光を反射するコレステリック液晶層、および青色光を反射するコレステリック液晶層を形成することで、入射される映像光の赤色光、緑色光および青色光を反射することができ、透明スクリーンに投影される映像をカラー表示することができる点、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光が赤色光であっても緑色光であっても青色光であっても利用可能である点等で好ましい。
また、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射するコレステリック液晶層は、上記波長域の光を反射するものであればよく、反射波のピーク波長が上記波長域の範囲外であってもよい。
また、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射する3種のコレステリック液晶層からなる構成に限定はされず、例えば、赤色光を反射するコレステリック液晶層と、青色光を反射するコレステリック液晶層との2種を含む構成としてもよく、あるいは、さらに、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射するコレステリック液晶層に加えて、他の波長域の光を反射するコレステリック液晶層との4種以上を含む構成としてもよい。また、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光の波長に応じて、コレステリック液晶層の反射波長を調整することで、映像光のみを効率良く反射し、映像光に含まれない波長の光を透過させることができ、より透明性を高めることができる。さらには、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光の波長を狭帯域にし、透明スクリーンのコレステリック液晶層の反射帯域を対応させることで、その効果を高めることもできる。
したがって、本発明においては、複数形成されるコレステリック液晶層は、全てのコレステリック液晶層が同じ円偏光を反射する構成であってもよいし、あるいは、右円偏光を反射するコレステリック液晶層と、左円偏光を反射するコレステリック液晶層とを含む構成としてもよい。
右円偏光を反射するコレステリック液晶層と、左円偏光を反射するコレステリック液晶層とを含む構成とすることで、映像光の右円偏光と左円偏光とを反射でき反射率を向上できる点、映像光の右円偏光と左円偏光それぞれに、観察者の左目用または右目用の画像を表示させて立体視(いわゆる3D表示)を行うことができる点、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光が右円偏光であっても左円偏光であっても利用可能である点等で好ましい。
また、液晶材料のコレステリック構造が、右円偏光または左円偏光の一方を選択的に反射し、他方を透過する場合には、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光を右円偏光、もしくは左円偏光のいずれか一方とし、その映像光に対応した円偏光を反射させるコレステリック液晶層を用いた透明スクリーンと組み合わせることで、映像光のみを効率良く反射し、映像光に含まれない円偏光を透過させることができ、より透明性を高めることができる。
互いに異なる波長域の光を反射するコレステリック液晶層を2種以上有し、かつ、各波長域の光を反射するコレステリック液晶層として、右円偏光を反射するコレステリック液晶層と、左円偏光を反射するコレステリック液晶層を有する構成とすることで、透明スクリーンに投影される映像をカラー表示することができる点、映像光の右円偏光と左円偏光それぞれに、観察者の左目用または右目用の画像を表示させて立体視(いわゆる3D表示)を行うことができる点、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光の、波長域や円偏光の方向によらず利用可能である点等で好ましい。
図7に本発明の透明スクリーンの他の一例の概略断面図を示す。
図7に示す透明スクリーン10fは、コレステリック液晶層として、1つのコレステリック液晶層内に、赤色光を反射する赤色層15Rと、緑色光を反射する緑色層15Gと、青色光を反射する青色層15Bとを有する3層コレステリック液晶層14Tを含む構成を有する。
このような3層コレステリック液晶層14Tは、赤色光を反射する層、緑色光を反射する層および青色光を反射する層を有するので、1つのコレステリック液晶層で、入射した映像光の赤色光、緑色光および青色光を反射することができる。
したがって、透明スクリーンに投影される映像をカラー表示することができる。また、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光が赤色光であっても緑色光であっても青色光であっても利用可能である。また、映像光の赤色光、緑色光および青色光を反射でき、反射率を向上できる。
また、図7に示す例では、3層コレステリック液晶層14Tは、凸部12b側から赤色層15R、緑色層15Gおよび青色層15Bの順に積層する構成としたがこれに限定はされず、各層の積層順はどのような順番であってもよい。
このようなコレステリック液晶層は、右円偏光を反射する層と左円偏光を反射する層とを有するので、1つのコレステリック液晶層で、入射した映像光の右円偏光および左円偏光を反射することができる。
したがって、映像光の右円偏光および左円偏光を反射でき、反射率を向上できる。また、映像光の右円偏光と左円偏光それぞれに、観察者の左目用または右目用の画像を表示させて立体視(いわゆる3D表示)を行うことができる。また、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光が右円偏光であっても左円偏光であっても利用可能である。
図8に本発明の透明スクリーンの他の一例を示す。
また、各透明スクリーンユニットは、それぞれ異なる波長域の光を反射するものであり、透明スクリーンユニット10aRは、赤色光を反射する赤色コレステリック液晶層14Rを有し、透明スクリーンユニット10aGは、緑色光を反射する緑色コレステリック液晶層14Gを有し、透明スクリーンユニット10aBは、青色光を反射する青色コレステリック液晶層14Bを有する。
このように、異なる波長域の光を反射する複数の透明スクリーンユニットを積層した構成とすることで、入射される映像光の赤色光、緑色光および青色光を反射することができ、透明スクリーンに投影される映像をカラー表示することができ、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光が赤色光であっても緑色光であっても青色光であっても利用可能である。
透明スクリーンユニット10aR、透明スクリーンユニット10aG、および、透明スクリーンユニット10aBにおいて、コレステリック液晶層14の形成材料および/または厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
また、透明スクリーンユニット10aR、透明スクリーンユニット10aG、および、透明スクリーンユニット10aBにおいて、螺旋軸角度θ1は同じであっても、異なってもよい。
なお、接着剤は、十分な光透過性を有するものを使用する。
実施例1として、図8に示すような3層の透明スクリーン100aを作製した。
<<基材の作製>>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
このフィルムを、基材とする。
のこぎり歯状の直角三角形状を複数有する金型(ニッケル製、直角三角形の長さ100μm、高さ18μm、傾斜面の傾斜角度10°)上に、UV硬化樹脂(PAK−02:東洋合成製)を滴下し、その上に基材をかぶせ、UV硬化樹脂が基材全体にいきわたる事を確認し、500mJ/cm2の紫外線を照射した後、基材と金型を剥離し、支持体を作製した。
<<青色コレステリック液晶層用液晶液の調製>>
下記に示すコレステリック液晶液1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液1を調製した。
メトキシエチルアクリレート 145質量部
下記の棒状液晶化合物の混合物 100質量部
IRGACURE 819 (BASF社製) 10質量部
下記構造のキラル剤A 5.78質量部
下記構造の界面活性剤 0.08質量部
上記で調製したコレステリック液晶液1を、作製した支持体の凸部の傾斜面に、インクジェットプリンター(DMP−2831、FUJIFILM Dimatix社製)にて、厚さ2.8μmになるように液量を調整して打滴した。95℃、30秒間乾燥した後に、紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射し、傾斜面上に青色コレステリック液晶層を形成した。これを光学部材01とする。
キラル剤の添加量を5.1質量部にし、厚さ3.5μmになるように液量を調整して打滴した以外は,コレステリック液晶液1と同様にコレステリック液晶液2を調製した。
このコレステリック液晶液2を用いた以外は、光学部材01の作製と同様にして、凸部の傾斜面に緑色コレステリック液晶層を有する光学部材02を作製した。
キラル剤の添加量を4.4質量部にし、厚さ4.0μmになるように液量を調整して打滴した以外は,コレステリック液晶液1と同様にコレステリック液晶液3を調製した。
このコレステリック液晶液3を用いた以外は、光学部材01の作製と同様にして、凸部の傾斜面に赤色コレステリック液晶層を有する光学部材03を作製した。
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、オーバーコート用塗布液を調製した。
アセトン 100質量部
KAYARAD DPCA-30(日本化薬株式会社製) 30質量部
EA−200(大阪ガスケミカル社製) 70質量部
IRGACURE 819 (BASF社製) 3質量部
次に、オーバーコート用塗布液1を塗布した光学部材01、光学部材02および光学部材03を厚さ方向に積層し、その後、膜面温度が50℃になるように加熱し、60秒間乾燥した後に、紫外線照射装置により、500mJ/cm2の紫外線を照射し、架橋反応を進行させ、オーバーコート層を形成すると共に、光学部材01、光学部材02および光学部材03を接着し、透明スクリーン100aを作製した。
各コレステリック液晶層の螺旋軸角度θ1は、いずれも10°である。
また、コレステリック液晶層と凸部との屈折率差は0.08であり、コレステリック液晶層とオーバーコート層との屈折率差は0.02である。
凸部の傾斜面の傾斜角度をそれぞれ15°、20°、25°とし、バーの番手をそれぞれ#20、#28、#35とした、すなわち、螺旋軸角度θ1をそれぞれ15°、20°、25°としてバーの番手を変更した以外は、実施例1と同様にして、透明スクリーン100aを作製した。
互いに異なる波長域の光を反射するコレステリック液晶層を3層有する構成とした以外は、実施例2と同様にして、図7に示すような透明スクリーン10fを作製した。
凸部の断面形状を鈍角三角形状とし、鈍角を110°とした以外は、実施例2と同様にして、図9に示すような3層の透明スクリーン100eを作製した。
隣接する凸部間に92μmの間隙を有する構成とした以外は、実施例2と同様にして、3層の透明スクリーンを作製した。
コレステリック液晶液を打滴する際に、インクジェットプリンターJV400SUV(ミマキ社製)を用いること以外は、実施例1と同様にして、透明スクリーン100aを作製した。
ここでJV400SUVの構造について記載する。
JV400SUVはシャトルスキャン型ソルベントUVプリンターであり、加熱系としてプレヒーター、プリントヒーター、ポストヒーターを有し、最下流に硬化光源として熱陰極管を有する構成となっている。
プレヒーターとは基材を印字前に暖めるヒーターであり、プリントヒーターは、印字時に基材を暖めるヒーターであり、ポストヒーターは印字後に加熱し、着弾したインクから有機溶剤を揮発させるため、および液晶化合物の配向を促進させるためのヒーターである。インク中の溶剤は硬化前に揮発され、溶剤が除去された状態で熱陰極管によって硬化される。
なお、印字条件は24pass双方向、プレヒーター、プリントヒーター、ポストヒーターは各々60℃に設定した。
コレステリック液晶層に代えて、金属層を形成した以外は実施例2と同様にして透明スクリーンを作製した。
金属層は、真空スパッタ法により、Agを支持体上に蒸着した。この時、透過率が30%になるように膜厚を調整した。
凸部の傾斜面の傾斜角度をそれぞれ2°、50°とした、すなわち、螺旋軸角度θ1をそれぞれ2°、50°とした以外は、実施例1と同様にして、透明スクリーンを作製した。
<反射率>
プロジェクターEH−TW410(EPSON製)を用いて、60度から各透明スクリーンに白画像を投影し、透明スクリーンの法線方向(つまり正面方向)から輝度を色彩輝度計BM−5(トプコン製)測定し、反射率を算出した。
ここで、透明スクリーンの位置に鏡を配置し、プロジェクターと正反射の位置に色彩輝度計を配置したときの正反射光の輝度を100として反射率を算出した。
結果を表1に示す。
なお、表1において、オーバーコート層をOC層と表す。
また、実施例2と実施例6、7との対比から、凸部の断面形状を鈍角三角形とすることで、あるいは、凸部間に間隙を設けて配置することで、反射率および透過率が高くなりより好ましいことがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
12、32、34 支持体
12a 基材
12b、32b 凸部
14 コレステリック液晶層
14R 赤色コレステリック液晶層
14G 緑色コレステリック液晶層
14B 青色コレステリック液晶層
14T 3層コレステリック液晶層
15R 赤色領域
15G 緑色領域
15B 青色領域
16 オーバーコート層
32a 基材部
34b 凸部層
θ1 螺旋軸角度
θ2 鈍角角度
Claims (5)
- 光を透過可能な支持体と、
前記支持体の一方の面に形成された、互いに平行な傾斜面を有する複数の凸部と、
前記複数の凸部の各傾斜面上に形成された、コレステリック構造を有する液晶材料からなるコレステリック液晶層と、
前記支持体の前記複数の凸部側の面に、前記コレステリック液晶層を覆って積層されるオーバーコート層とを有し、
前記オーバーコート層表面に垂直で、前記複数の凸部の前記傾斜面の傾斜方向に平行な断面において、前記凸部の形状が鈍角三角形であり、鈍角の頂点が前記オーバーコート層の表面側に配置され、
前記凸部は前記支持体上に密に配置されており、
前記凸部の傾斜方向に隣接する前記凸部同士は接して配置されており、
前記複数の凸部の傾斜面の法線と、前記コレステリック液晶層の前記コレステリック構造の螺旋軸とが平行であり、
前記オーバーコート層表面の法線と前記コレステリック液晶層の前記コレステリック構造の螺旋軸とのなす角度が5〜42°であり、
前記コレステリック液晶層と前記凸部との屈折率差が0.2以下であり、
前記コレステリック液晶層と前記オーバーコート層との屈折率差が0.2以下であることを特徴とする透明スクリーン。 - 前記オーバーコート層表面に対する前記コレステリック液晶層の前記コレステリック構造の螺旋軸の角度が15〜25°である請求項1に記載の透明スクリーン。
- 前記コレステリック液晶層と前記凸部との屈折率差が0.05以下であり、
前記コレステリック液晶層と前記オーバーコート層との屈折率差が0.05以下である請求項1または2に記載の透明スクリーン。 - 前記コレステリック液晶層が、互いに異なる波長域の光を反射する2以上の層からなる請求項1〜3のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の透明スクリーンを2以上積層してなり、
各透明スクリーンのコレステリック液晶層が、互いに異なる波長域の光を反射する透明スクリーン。
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