JPWO2005062119A1 - 液晶スクリーン - Google Patents

Abstract

作製が容易であってコストの上昇を防止することができ、且つ映像の入射角依存性を排除することができる液晶スクリーンを提供する。液晶スクリーン１０は、複数の空孔を有するラテックスから成る透明なポリマーフィルム１１及び上記空孔の各々にネマティック液晶の棒状分子１２が封入されることによって形成された液晶カプセル１３から成る液晶層１４と、間に液晶層１４を挟持する一対のＰＥＴフィルム１５ａ，ｂとを備え、液晶カプセル１３の換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上且つネマティック液晶の棒状分子１２の複屈折率Δｎが０．１２以上に設定される。

Description

本発明は、液晶スクリーンに関し、特に、背面から映像が投射される透過型の液晶スクリーンに関する。

従来、紙に印刷したポスターに代わる広告媒体として、図５に示すショーウィンドウのガラス５１の内面に貼着されたプラスチックからなる透過型の偏光回折スクリーン５２と、該偏光回折スクリーン５２へ所定の入射角にて映像を投写する屋内に配設された映像プロジェクタ５３とを備えるディスプレイシステム５０が知られている。このディスプレイシステム５０では、偏光回折スクリーン５２が屋内から投写された映像を回折且つ透過して屋外に面した表面に映し出す。また、偏光回折スクリーン５２には、所定の入射角にて投写された映像を水平に偏光回折する回折格子が形成されている（例えば、特開２００２−１０７８３２号公報参照。）。
通常、回折格子は互いに平行且つ等間隔に配された多数の微細な溝によって構成されるため、偏光回折スクリーン５２における回折格子は微細加工、例えば、パルス幅が１０−１２秒以下のレーザーの照射等によって作製される（例えば、特開２００３−１９５０２３号公報参照。）。
しかしながら、上述したように、回折格子の作製には微細加工が必要であるため、時間を要すると共に、歩留まりが悪化してコストが上昇するという問題がある。
また、回折格子において形成された溝の大きさ及び間隔の値は固定値なので、所定の入射角にて投射された映像のみを明瞭に映し出すことができ、他の入射角にて投射された映像は明瞭に映し出すことができない（以下、「映像の入射角依存性」という。）という問題がある。
この発明は、以上のような問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、作製が容易であってコストの上昇を防止することができ、且つ映像の入射角依存性を排除することができる液晶スクリーンを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、液晶層と、間に前記液晶層を挟持する透明の一対の基板とを備える液晶スクリーンにおいて、前記液晶層は、複数の空孔を有し且つ当該空孔の各々に液晶材料が封入される液晶スクリーンが提供される。
本発明において、前記液晶層における入射光の所定の波長領域における各波長の透過率のうち、最大の透過率と最小の透過率との差である透過率の変化量が一定範囲以内に設定されていることが好ましい。
本発明において、前記空孔の体積と同体積の真球体の換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上であることが好ましい。
本発明において、前記液晶材料の複屈折率Δｎが０．１２以上であることが好ましい。
本発明において、前記換算直径Ｄ１及び前記複屈折率Δｎの積が０．２４μｍ≦Ｄ１＊Δｎ≦０．３２μｍの範囲にあることが好ましい。

図１は、本発明の実施の形態に係る液晶スクリーンの概略構成を示す断面図である。
図２は、図１の液晶スクリーンの製造方法を示すフローチャートである。
図３は、液晶スクリーンが呈する３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域における透過率を表したグラフである。
図４は、液晶スクリーンが呈する−５０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇの各散乱角度における透過率と、法線方向（０ｄｅｇ）の透過率との関係を表したグラフである。
図５は、従来の広告媒体としてのディスプレイシステムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態にかかる液晶スクリーンについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る液晶スクリーンの概略構成を示す断面図である。
図１において、液晶スクリーン１０は、複数の空孔を有するラテックスから成る透明なポリマーフィル厶１１及び上記空孔の各々にネマティック液晶の棒状分子１２が封入されることによって形成された液晶カプセル１３から成る液晶層１４と、間に液晶層１４を挟持する一対のポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、「ＰＥＴフィル厶」という。）１５ａ，ｂとを備える。
この液晶スクリーン１０では、ネマティック液晶の棒状分子１２が液晶カプセル１３の壁の曲面に沿って整列し、各液晶カプセル１３におけるネマティック液晶の棒状分子１２の整列方向は無作為であるので、無作為の方向に整列したネマティック液晶の棒状分子１２が、液晶層１４を透過する入射光の光路を無作為の方向に屈曲する。そのため、液晶スクリーン１０は、映像等が投写されないときには乳白色を呈する一方、映像等が投射されたときには映像の入射角に拘わらず入射光を無作為の方向に散乱する。
また、液晶スクリーン１０では、無作為の方向に散乱された入射光のうち、一部が液晶スクリーン１０における映像投写面とは反対側面に透過することによって、当該反対側面に映像が映し出される。
上述した入射光の散乱は、入射光がネマティック液晶の棒状分子１２によって回折されることによって発生するため、回折が起こりにくい波長の長い入射光は発散し難くなり、その結果、赤色光等の波長の長い光が優先的に透過して液晶スクリーン１０に映し出された映像が赤みを帯びる（以下、「透過光の色合いにおける波長依存性」という。）ことがある。
これに対し、液晶カプセル１３の体積と同体積の真球体の換算直径Ｄ１の大きさを大きくすると波長に拘わらず入射光は液晶スクリーン１０を透過し難くなる。
そのため、液晶スクリーン１０において透過光の色合いにおける波長依存性を低減するには、換算直径Ｄ１を所定値以上に設定して、入射光の所定の波長領域、例えば、可視光領域における各波長の透過率のうち、最大の透過率と最小の透過率との差（以下「透過率の変化量」という）を一定範囲内に押さえ、波長の長い光が優先的に透過するのを防止する必要がある。
具体的には、換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上であれば、入射光の波長領域の大部分を占める３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域において透過率の変化量を３％以内に保つことができ、透過光の色合いにおける波長依存性を低減することができる。通常、波長が大きくなれば透過率も大きくなるため、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの領域における透過率の変化量は、７８０ｎｍにおける透過率と３８０ｎｍにおける透過率との差に該当する。
さらに、換算直径Ｄ１はネマティック液晶の棒状分子１２の複屈折率Δｎと関連があり、一般に複屈折率Δｎを小さくするには、換算直径Ｄ１の設定値を大きくする必要がある。具体的には、複屈折率Δｎ０．１６を実現するために、換算直径Ｄ１は１．５μｍ〜２．０μｍの間に設定され、複屈折率Δｎ０．１２を実現するために、換算直径Ｄ１は２．０μｍ〜２．７μｍの間に設定される必要がある。
また、上述したように、入射光は無作為の方向に散乱されるが、各散乱方向における透過率にはばらつきが生じ、具体的には、散乱方向が液晶スクリーン１０の表面に対する法線方向から広がる、すなわち、散乱角度が大きくなるにつれて透過率が小さくなる。その結果、観者が液晶スクリーン１０を眺める方向によって液晶スクリーン１０に映し出された映像がぼやける（以下、「透過率における散乱角依存性」という。）ことがある。
これに対し、ネマティック液晶の棒状分子１２の複屈折率Δｎが大きいほど、大きい散乱角における透過率と、法線方向における透過率との差が少なくなる傾向がある。
そのため、液晶スクリーン１０において透過率における散乱角依存性を低減するには、複屈折率Δｎを所定値以上に設定する必要がある。
具体的には、ネマティック液晶の棒状分子１２の複屈折率Δｎが０．１２以上であれば、液晶スクリーンの機能を確保するために十分なレベルまで透過率における散乱角依存性を低減することができる。
従って、液晶スクリーン１０では、換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上且つ複屈折率Δｎが０．１２以上に設定され、特に、換算直径Ｄ１と複屈折率Δｎの積が０．２４μｍ〜０．３２μｍに設定される。
次に、液晶スクリーン１０の製造方法について説明する。
図２は、図１の液晶スクリーン１０の製造方法を示すフローチャートである。
図２において、まず、ネマティック液晶と水性相とを混合してエマルジョンを作製し、該作製されたエマルジョンをラテックスに添加するか、又は、ネマティック液晶とラテックスを直接混合してエマルジョンを作製する（ステップＳ２１）。このとき、安定した液晶粒子を形成するために、エマルジョンに界面活性剤を添加することが好ましい。また、ネマティック液晶と水性相又はラテックスとの混合は、ブレンダー、コロイドミル等のミキサーを行う。このミキサーの回転数によって液晶カプセル１３の換算直径Ｄ１を所望の値に制御することができ、このとき、換算直径Ｄ１は２．０μｍに設定されるが、換算直径Ｄ１が２．０μｍの場合、ネマティック液晶の複屈折率Δｎは０．１２〜０．１６となる。
次いで、作製されたエマルジョン中のラテックスを架橋するために、エマルジョンに架橋剤を添加して媒体を形成する（ステップＳ２２）。当該架橋剤の分量は、ラテックスの固形分量に対応して、この固形分量相当のラテックスの全てを架橋可能な分量に設定される。
そして、形成された媒体をナイフブレード又は他の適当な手段によって厚みが１７５μｍであるＰＥＴフィルム１５ａ上に塗布し、塗布された媒体を乾燥させることによって架橋剤によるラテックスの架橋を進行させて液晶層１４を形成する（ステップＳ２３）。
次いで、形成された液晶層１４にＰＥＴフィルム１５ｂを貼り合わせ（ステップＳ２４）、本処理を終了する。
本発明の実施の形態に係る液晶スクリーンによれば、複数の空孔を有するラテックスから成る透明なポリマーフィルム１１及び上記空孔の各々にネマティック液晶の棒状分子１２が封入されることによって形成された液晶カプセル１３から成る液晶層１４と、間に液晶層１４を挟持する一対のＰＥＴフィル厶１５ａ，ｂとを備えるので、作製が容易であってコストの上昇を防止することができ、且つ各液晶カプセル１３において無作為の方向に整列したネマティック液晶の棒状分子１２が入射光の光路を無作為の方向に曲折させ、その結果、映像の入射角に拘わらず入射光を無作為の方向に散乱することができ、これにより、映像の入射角依存性を排除することができる。
また、上述した液晶スクリーン１０では、入射光の可視光領域における透過率の変化量が一定範囲以内、具体的には、換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上に設定されることによって入射光の波長領域の大部分を占める３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域において透過率の変化量が３％以内に保たれるので、透過光の色合いにおける波長依存性を低減することができ、波長の長い光が優先的に透過して液晶スクリーン１０に映し出された映像が赤みを帯びるのを実用上問題のない範囲に押さえ込むことができる。
さらに、上述した液晶スクリーン１０では、ネマティック液晶の棒状分子１２の複屈折率Δｎが０．１２以上であるので、大きい散乱角における透過率と、法線方向における透過率との差が少なくなり、液晶スクリーンの機能を確保するために十分なレベルまで透過率における散乱角依存性を低減することができる。
また、上述した液晶スクリーン１０では、換算直径Ｄ１と複屈折率Δｎの積が０．２４μｍ〜０．３２μｍに設定されるので、透過率における散乱角依存性の低減、及び透過光の色合いにおける波長依存性の低減を両立することができる。
上述したスクリーン１０では、液晶材料としてネマティック液晶を用いたが、ネマティック液晶の代わりに、コレステリック液晶又はスメクティック液晶等を用いてもよい。
また、液晶スクリーン１０では、透明基体としてＰＥＴフィル厶１５を用いたが、ＰＥＴフィルムの代わりに、ガラス板や他のプラスチックフィルム（ポリカーボネートフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリメタクリレートフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム等）等を用いてもよい。
さらに、液晶スクリーン１０におけるポリマーフィルムは、ネマティック液晶を複数のカプセル状に保持できるものであれば、無機及び有機の種類を問わずにいかなるものも用いることができる。
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

液晶ＺＬＩ−１８４０（メルク社製、△ｎ＝０．１４３）に界面活性剤ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−６１０（ＧＡＦ社製）を０．５ｗｔ％添加し、該界面活性剤が添加された液晶を液晶比率が０．６２になるようにラテックス粒子４０重量％を含むＮｅｏｒｅｚ Ｒ−９６７（ゼネカ社製）に添加した後、ホモジナイザーを用い１０００回転で１０分間撹拌してエマルジョンを得た。次いで、該エマルジョンをゆっくり混ぜながら架橋剤ＣＸ−１０（ゼネカ社製）をエマルジョンに対して３重量％の割合で添加した。そして、架槁剤が添加されたエマルジョンをドクターブレードを用いてＰＥＴフィルム上に塗布し、乾燥させて液晶層を得た。当該液晶層の厚みは２０μｍであった。
そして、塗布されたエマルジョンの乾燥後、該エマルジョンともう一枚のＰＥＴフィルムとを貼合わせ、液晶スクリーンを得た。
また、上記液晶スクリーンでは、液晶カプセルの換算直径Ｄ１は２．０μｍであり、Ｄ１＊Δｎ＝０．２８６μｍあった。
そして、この液晶スクリーンを用いて瞬間マルチ測光システムＭＣＰＤ−１００（２８Ｃ）（大塚電子株式会社製）によって上記液晶スクリーンの３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域における透過率を測定し、その結果を後述する図３のグラフに点線で記載した。
また、−５０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇの各散乱角度における透過率を測定し、法線方向（０ｄｅｇ）の透過率に対する各散乱角度における透過率の比（以下、「散乱透過率比」という。）を後述する図４のグラフに点線で記載した。
（比較例１）
上述した実施例１と同じ製造方法で液晶スクリーンを得た。但し、ホモジナイザーの回転数を実施例１における回転数と異なる回転数に設定した。得られた液晶スクリーンでは、液晶カプセルの換算直径Ｄ１が１．０μｍであり、Ｄ１＊Δｎ＝０．１４３であった。
この液晶スクリーンを用いて上述した実施例１と同様に、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域における透過率を測定し、その結果を後述する図３のグラフに実線で記載した。また、−５０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇの各散乱角度における透過率を測定し、散乱透過率比を後述する図４のグラフに実線で記載した。
図３は、液晶スクリーンが呈する３８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長域における透過率を表したグラフである。
図３において、横軸は入射光の波長であり、縦軸は各波長における透過率である。
図３のグラフより、比較例１の液晶スクリーンは長波長域において透過率が上昇し、特に波長が８００ｎｍ以上では透過率が８％を超え、波長３８０ｎｍの透過率と波長８００ｎｍの透過率との差もほぼ８％になるため、比較例１の液晶スクリーンでは映像が赤みを帯びる一方、実施例１の液晶スクリーンは長波長域、特に３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域において透過率が急激に上昇することがなく、透過率の変化量、すなわち最大透過率である波長７８０ｎｍにおける透過率と、最小透過率である波長３８０ｎｍにおける透過率との差が３％の範囲に押さえ込まれているため、透過率の変化量が実用上問題のない範囲に押さえ込まれ、透過光の色合いにおける波長依存性が低減されていることが確認された。すなわち、実施例１の液晶スクリーンでは、映像が赤みを帯びないことが分かった。
図４は、液晶スクリーンが呈する−５０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇの各散乱角度における透過率と、法線方向（０ｄｅｇ）の透過率との関係を表したグラフである。
図４において、横軸は散乱光の散乱角度であり、縦軸は散乱透過率比である。
図４のグラフより、実施例１の液晶スクリーンにおける散乱透過率比の値が、−５０ｄｅｇ〜５０ｄｅｇの散乱角の範囲において比較例１の液晶スクリーンにおける散乱透過率比の値を上回り、透過率における散乱角依存性が低減されていることが確認された。すなわち、実施例１の液晶スクリーンでは、リアプロジェクション等の光源から映像が投写されたとき、スクリーンの端において映像がぼやけるのを防止できることが分かった。

本発明によれば、液晶層と、間に液晶層を挟持する透明の一対の基板とを備え、液晶層は複数の空孔を有し且つ当該空孔の各々に液晶材料が封入されるので、作製が容易であってコストの上昇を防止することができ、且つ空孔に封入された液晶材料が入射光の光路を無作為の方向に曲折させ、その結果、入射角に拘わらず入射光が無作為の方向に散乱することができ、これにより、映像の入射角依存性を排除することができる。
本発明によれば、液晶層における入射光の所定の波長領域における各波長の透過率のうち、最大の透過率と最小の透過率との差である透過率の変化量が一定範囲以内に設定されているので、透過光の色合いにおける波長依存性を低減することができ、波長の長い光が優先的に透過することによって液晶スクリーンが赤みを帯びるのを防止することができる。
本発明によれば、上記空孔の体積と同体積の真球体の換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上であるので、波長に拘わらず入射光が液晶スクリーンを透過し難くなり、入射光の波長領域の大部分を占める３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光領域において透過率の変化量を３％以内に保つことができ、透過光の色合いにおける波長依存性を低減し、波長の長い光が優先的に透過して液晶スクリーンが赤みを帯びるのを実用上問題のない範囲に押さえ込むことができる。
本発明によれば、液晶材料の複屈折率Δｎが０．１２以上であるので、大きい散乱角における透過率と、入射光と平行な方向における透過率との差が少なくなり、もって透過率における散乱角依存性を低減することができる。
本発明によれば、上記換算直径Ｄ１及び複屈折率Δｎの積が０．２４μｍ≦Ｄ１＊Δｎ≦０．３２μｍの範囲にあるので、透過率における散乱角依存性の低減、及び透過光の色合いにおける波長依存性の低減を両立することができる。

Claims (5)

1. 液晶層と、間に前記液晶層を挟持する透明の一対の基板とを備える液晶スクリーンにおいて、
   前記液晶層は、複数の空孔を有し且つ当該空孔の各々に液晶材料が封入されることを特徴とする液晶スクリーン。
2. 前記液晶層における入射光の所定の波長領域における各波長の透過率のうち、最大の透過率と最小の透過率との差である透過率の変化量が一定範囲以内に設定されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の液晶スクリーン。
3. 前記空孔の体積と同体積の真球体の換算直径Ｄ１が１．５μｍ以上であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の液晶スクリーン。
4. 前記液晶材料の複屈折率Δｎが０．１２以上であることを特徴とする請求の範囲第３項記載の液晶スクリーン。
5. 前記換算直径Ｄ１及び前記複屈折率Δｎの積が０．２４μｍ≦Ｄ１＊Δｎ≦０．３２μｍの範囲にあることを特徴とする請求の範囲第４項記載の液晶スクリーン。

Images