WO2016175183A1 - 透明スクリーン - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a transparent screen.
- Patent Document 1 discloses that a base material layer that can transmit light and is formed in a substantially parallel plate shape, and a rear surface side opposite to the image source side of the base material layer protrudes along the screen surface.
- a plurality of unit shapes arranged in a one-dimensional or two-dimensional direction and capable of transmitting light, and a reflection layer provided on the top of the back side of the unit shape and reflecting image light that has passed through the unit shape.
- the shapes are arranged with a gap, and between the unit shapes are arranged, a background transmission portion is provided in which a base layer or a plane parallel to the base layer is exposed.
- a transflective reflective screen is described. This transflective reflective screen is a screen that allows observation of the background on the back side from the front while allowing image light from the front to be reflected by a reflection surface and observable.
- the reflection type screen is classified into a diffusion type, a recursive type, and a specular reflection type according to the reflection characteristics.
- a diffusive screen diffuses and reflects light impinging on a curtain surface uniformly in all directions. Therefore, although the overall luminance is not so high, the viewing angle can be widened.
- the recursive screen reflects light in the direction in which the light is projected. Therefore, the luminance when viewed from the vicinity of the light source can be increased.
- the mirror reflection type screen reflects light so that the incident angle and the reflection angle of light are the same as in the case where light is reflected by a mirror.
- Such a recursive or specular reflection type screen has a feature that although the luminance in a specific direction can be increased, the luminance in other directions is decreased, and thus the viewing angle is narrowed.
- an object of the present invention is to provide a transparent screen excellent in transparency and viewing angle.
- the present inventors have a substrate capable of transmitting light and a plurality of dots formed on the surface of the substrate, and each dot has wavelength selective reflectivity.
- the dots are made of a liquid crystal material having a cholesteric structure, and the cholesteric structure gives a bright and dark stripe pattern in the cross-sectional view of the dots observed with a scanning electron microscope. An angle formed between the normal of the line formed by the first dark portion from the surface of the dot on the side opposite to the substrate and the surface of the dot.
- each dot has wavelength selective reflectivity
- the dot is made of a liquid crystal material having a cholesteric structure, and the cholesteric structure gives a stripe pattern of a bright part and a dark part in a sectional view of the dot observed with a scanning electron microscope,
- the dot includes a portion having a height that continuously increases to the maximum height in the direction from the end of the dot toward the center; In this part, the angle formed by the normal line of the first dark part from the surface of the dot opposite to the substrate and the surface of the dot is in the range of 70 ° to 90 °,
- a transparent screen formed by forming a plurality of dot row units in which two or more dots are adjacently arranged along one direction.
- a transparent screen excellent in transparency and viewing angle can be provided.
- FIG. 1B is a sectional view taken along line BB in FIG. 1A.
- FIG. It is CC sectional view taken on the line of FIG. 1A.
- FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG. 3A.
- a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
- an angle such as “45 °”, “parallel”, “vertical”, or “orthogonal”, unless otherwise specified, has a difference from an exact angle within a range of less than 5 degrees. Means. The difference from the exact angle is preferably less than 4 degrees, and more preferably less than 3 degrees.
- (meth) acrylate” is used to mean “one or both of acrylate and methacrylate”.
- “same” includes an error range generally allowed in the technical field.
- Visible light is light having a wavelength visible to the human eye among electromagnetic waves, and indicates light having a wavelength range of 380 nm to 780 nm.
- Invisible light is light having a wavelength range of less than 380 nm or a wavelength range of more than 780 nm.
- light in the wavelength region of 420 nm to 495 nm is blue light
- light in the wavelength region of 495 nm to 570 nm is green light
- light in the range of 620 nm to 750 nm The light in the wavelength band is red light.
- near infrared light is an electromagnetic wave having a wavelength range of 780 nm to 2500 nm.
- Ultraviolet light is light having a wavelength in the range of 10 nm to 380 nm.
- retroreflection means reflection in which incident light is reflected in the incident direction.
- haze means a value measured using a haze meter NDH-2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. Theoretically, haze means a value represented by the following equation. (Scattering transmittance of natural light of 380 to 780 nm) / (scattering transmittance of natural light of 380 to 780 nm + direct transmittance of natural light) ⁇ 100%
- the scattering transmittance is a value that can be calculated by subtracting the direct transmittance from the obtained omnidirectional transmittance using a spectrophotometer and an integrating sphere unit.
- the direct transmittance is a transmittance at 0 ° based on a value measured using an integrating sphere unit.
- the transparent screen of the present invention has a substrate capable of transmitting light and a plurality of dots formed on the surface of the substrate, the dots each have wavelength selective reflectivity, and the dots have a cholesteric structure.
- the cholesteric structure gives a stripe pattern of bright and dark areas in the cross-sectional view of the dots observed with a scanning electron microscope, and the dots are continuous up to the maximum height in the direction from the edge to the center of the dots.
- the angle between the normal of the line formed by the first dark portion from the surface of the dot opposite to the substrate and the surface of the dot is in the range of 70 ° to 90 °. It is a transparent screen formed by forming a plurality of dot row units in which two or more dots are adjacently arranged along one direction.
- FIG. 1A shows a front view of an example of the transparent screen of the present invention
- FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1A
- FIG. 1C shows a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
- the figure in this invention is a schematic diagram, and the relationship of the thickness of each layer, a positional relationship, etc. do not necessarily correspond with an actual thing. The same applies to the following figures.
- the transparent screen 10a includes a substrate 12 capable of transmitting light, a large number of dots 20 formed on one main surface of the substrate 12, and a surface on which the dots 20 are formed. And an overcoat layer 16 formed by embedding the dots 20. In FIG. 1A, the overcoat layer 16 is not shown. Further, the image light is incident on the surface on which the dots 20 are formed. That is, the surface on which the dots 20 are formed is the front surface, and the opposite surface is the back surface.
- the dots 20 are made of a liquid crystal material having a cholesteric structure having wavelength selective reflectivity, the image light incident on the surface of the transparent screen 10a on the side where the many dots 20 are formed is reflected on the surface of the dots 20. Is done.
- the dot 20 is formed in a substantially hemispherical shape, the incident angle of the incident image light changes corresponding to each position on the surface of the dot 20, so that the image light is reflected in various directions, An effect of widening the viewing angle can be exhibited.
- the dot 20 has wavelength selective reflectivity that selectively reflects light in this wavelength range based on the wavelength range of incident video light.
- the cholesteric structure of the liquid crystal material constituting the dot 20 gives a stripe pattern of a bright part and a dark part in the cross-sectional view of the dot observed with a scanning electron microscope, and is maximum in the direction from the end of the dot toward the center. Including a portion having a height that continuously increases to the height, where the angle between the normal of the line formed by the first dark portion from the surface of the dot on the opposite side of the substrate and the surface of the dot is 70 ° to The range is 90 °. This point will be described in detail later.
- the transparent screen 10a of the present invention has a configuration in which a plurality of dot row units 22 in which two or more dots 20 are arranged adjacent to each other along one direction are formed.
- the transparent screen 10 a has a plurality of dots 20 arranged in a line in the vertical direction in the figure to form a dot row unit 22, and the dot row unit 22 is a dot in the dot row unit 22.
- It has a configuration in which a plurality are arranged in a direction orthogonal to the 20 arrangement directions (left and right direction in the figure). Accordingly, the arrangement directions of the dots 20 in the plurality of dot row units 22 are parallel to each other.
- the distance between the dots 20 in the dot row unit 22 is shorter than the distance between the dot row units 22. That is, the distance between the adjacent dots 20 in the direction orthogonal to the arrangement direction of the dots 20 in the dot row unit 22 is longer than the distance between the dots 20 in the dot row unit 22.
- the direction of dot arrangement in the dot row unit is referred to as the Y direction
- the direction orthogonal to the Y direction is referred to as the X direction.
- Improvement of light transmission performance is required.
- a diffusivity is increased in order to widen a viewing angle in a transparent screen, there is a problem that a haze value is increased and transparency is lowered.
- the transparency is increased, it becomes close to specular reflection, and there is a problem that the viewing angle becomes narrow.
- a liquid crystal material having a cholesteric structure by using a liquid crystal material having a cholesteric structure, light in a specific wavelength range can be reflected and light in other wavelength ranges can be transmitted.
- the image light emitted from and reflected from the front surface is reflected, and the light from the back surface is transmitted, so that the image light and the background on the back surface side can be superimposed to form a transparent screen that can be observed.
- the liquid crystal material having such a cholesteric structure is formed as a flat layer, the specular reflectivity is increased and the diffusibility with respect to the incident image light is reduced, so that the viewing angle is narrowed.
- a plurality of liquid crystal materials having a cholesteric structure are formed in a dot shape, and the cholesteric structure of the dot is a bright portion in a cross-sectional view of the dot observed with a scanning electron microscope.
- a plurality of dot row units in which two or more dots are arranged adjacent to each other along the Y direction are formed, and the distance between the dots in the dot row unit is adjacent in the X direction. It is preferable to have a configuration shorter than the distance between dots. With such a configuration, the viewing angle can be widened in the X direction due to the effect of the above-described dot shape and structure, and the front luminance can be increased in the Y direction. Specifically, when video light is incident on a certain dot in the Y direction, the light reflected by this dot is reflected so as to diffuse in various directions due to the effect of the shape and structure of the dot.
- the transparent screen of the present invention forms a plurality of dot row units in which two or more dots are arranged adjacent to each other along the Y direction, thereby making the reflection characteristics different in the X direction and the Y direction.
- the viewing angle can be widened in the X direction, and the front luminance can be increased in the Y direction.
- a wider viewing angle is required in the horizontal direction than in the vertical direction.
- a wide viewing angle is required in the horizontal direction when a large number of observers observe an image projected on a transparent screen, or when an observer observes images while changing the position on the way. Therefore, by installing the transparent screen of the present invention so that the X direction coincides with the horizontal direction and the Y direction coincides with the vertical direction, the horizontal viewing angle is widened and the substantial viewing angle is widened.
- the front brightness can be increased.
- the dots in the dot row unit are adjacent to each other.
- the radii of two dots arranged in succession are R1 and R2, respectively, and the pitch between the dots (center distance) is D.
- the pitch D satisfies (R1 + R2) ⁇ D ⁇ 2 (R1 + R2). Accordingly, the adjacent dots basically do not contact each other, but the end sides may contact each other.
- the transparent screen 10a shown in FIG. 1B has an overcoat layer 16 formed so as to cover the dots 20 as a preferred embodiment.
- the present invention is not limited to this, and the dot coating 20 may be exposed without the overcoat layer.
- the transparency can be improved more by eliminating the unevenness
- the overcoat layer 16 is formed, the refractive index of the overcoat layer 16 and the dots are reduced from the viewpoint of suppressing the reflection at the interface between the overcoat layer 16 and the dots 20 and further improving the transparency.
- all the dots 20 arranged in a line in the Y direction form the dot line unit 22, but this is not a limitation, and two or more dots are in the Y direction.
- the dot array units may be arranged adjacent to each other.
- three dots are arranged adjacent to each other in the Y direction to form a dot row unit 22.
- the transparent screen 10b includes a plurality of such dot row units 22, and the plurality of dot row units 22 are arranged at predetermined intervals in the X direction and the Y direction.
- the ratio W2 / W1 between the width W1 in the X direction and the width W2 in the Y direction of the dot row unit 22 is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more. Thereby, in the Y direction, reflected light can be more suitably guided to the front direction, and the front luminance can be further increased.
- a plurality of dot row units 22 are arranged at predetermined intervals in each of the X direction and the Y direction, but the arrangement direction of the dots 20 in each dot row unit 22 is
- the arrangement of the dot row units is not particularly limited as long as they are parallel to each other.
- the distance between adjacent dot row units in the X direction that is, the distance between adjacent dots in the X direction is preferably 15 ⁇ m or more, and more preferably 20 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
- the distance between adjacent dot row units in the Y direction is preferably 200 ⁇ m or less, and more preferably 20 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
- the dot sizes are all the same.
- the present invention is not limited to this, and dots of different sizes may be included.
- the size of each dot may be the same in the dot row unit, and the dot size may be changed for each dot row unit, or in the dot row unit, It is good also as a structure containing the dot of a different magnitude
- the diameter of each dot is formed so as to gradually become smaller in one direction of the dot arrangement direction.
- FIG. 3A shows a schematic front view of another example of the transparent screen of the present invention
- FIG. 3B shows a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3A
- the transparent screen 10c shown in FIGS. 3A and 3B has a plurality of dot row units 22e composed of three dots arranged adjacent to each other.
- the dot row unit 22e is composed of a dot 20c having the largest diameter, a dot 20d having an intermediate size, and a dot 20e having the smallest diameter. They are arranged in order. Therefore, as shown in FIG.
- a virtual line connecting the tops of the three dots 20c to 20e is inclined with respect to the main surface of the substrate 12 when viewed in a cross section in the dot arrangement direction.
- the plurality of dots 20 may be formed such that all the dots 20 reflect light in the same wavelength range, but are not limited to this, and two dots that reflect light in different wavelength ranges are used. It is good also as a structure containing more than a seed.
- the transparent screen 10d shown in FIG. 4 includes a red dot 20R that reflects red light in the wavelength range of 610 nm to 690 nm, a green dot 20G that reflects green light in the wavelength range of 515 nm to 585 nm, and a wavelength of 420 nm to 480 nm.
- a blue dot row unit 22a, a green dot row unit 22b, and a red dot row unit 22c are repeatedly arranged in order.
- any one of the blue dot row unit 22a, the green dot row unit 22b, and the red dot row unit 22c is arranged in a line.
- the red light, green light, and blue light of the image light incident on the front surface are reflected. It is possible to display the color of the image projected on the transparent screen, and it can be used regardless of whether the image light emitted from the image device such as a projector is red light, green light or blue light. It is preferable in that it is possible.
- the dot which reflects the light of a wavelength range other than this is included. May be.
- the dots that respectively reflect red light, green light, and blue light are only required to reflect light in the above wavelength range, and the peak wavelength of the reflected wave may be outside the above wavelength range.
- the configuration is not limited to three types of dots that respectively reflect red light, green light, and blue light.
- the configuration includes two types of dots that reflect red light and dots that reflect blue light.
- four or more types of dots that reflect light in other wavelength ranges may be included.
- the blue dot row unit 22a, the green dot row unit 22b, and the red dot row unit 22c are repeatedly arranged in order in the Y direction, and the blue dot row unit 22a, although any one of the green dot row unit 22b and the red dot row unit 22c is arranged in one row, the present invention is not limited to this.
- any one dot row unit is placed in one row in the Y direction.
- the blue dot row unit 22a, the green dot row unit 22b, and the red dot row unit 22c may be repeatedly arranged in order or randomly arranged. May be.
- one dot row unit is composed of a plurality of dots that reflect light in the same wavelength range.
- the present invention is not limited to this, and one dot row unit is different in different wavelength ranges. You may comprise by the some dot which reflects light.
- a plurality of dot row units 22d formed by arranging three dots of blue dots 20B, green dots 20G, and red dots 20R adjacent in the Y direction are provided. It is good also as a structure.
- the reflected light of the cholesteric structure of the liquid crystal material constituting the dot is circularly polarized light. That is, the cholesteric structure of the liquid crystal material selectively reflects one of right circularly polarized light and left circularly polarized light and transmits the other. Accordingly, in the present invention, the plurality of dots 20 may be configured such that all the dots 20 reflect the same circularly polarized light, or a right polarized dot that reflects right circularly polarized light and a left circularly polarized light. It is good also as a structure containing the left polarizing dot which reflects.
- the right circularly polarized light and left circularly polarized light of the image light can be reflected to improve the reflectance.
- An image for the left eye or the right eye of the observer can be displayed on each of the circularly polarized light and the left circularly polarized light for stereoscopic viewing (so-called 3D display), and the video light emitted from a video device such as a projector is It is preferable in that it can be used with circularly polarized light or left circularly polarized light.
- the circularly polarized light selective reflectivity of whether the reflected light of the cholesteric structure is right circularly polarized light or left circularly polarized light depends on the twist direction of the spiral of the cholesteric structure.
- the selective reflection by the cholesteric liquid crystal reflects right circularly polarized light when the spiral direction of the cholesteric liquid crystal is right, and reflects left circularly polarized light when the twist direction of the spiral is left.
- dots that reflect light in different wavelength ranges there are two or more types of dots that reflect light in different wavelength ranges, and there are dots that reflect right circularly polarized light and dots that reflect left circularly polarized light as dots that reflect light in each wavelength range. You may do it.
- each dot reflects light in one wavelength range.
- the present invention is not limited to this, and one dot reflects light in a plurality of wavelength ranges. It is good. That is, it is good also as a structure containing the dot which has 2 or more of the area
- FIG. 6A shows a schematic cross-sectional view of another example of dots that can be used in the transparent screen of the present invention.
- the three-layer dot 20T shown in FIG. 6A has a three-layer configuration having a red region 21R that reflects red light, a green region 21G that reflects green light, and a blue region 21B that reflects blue light in one dot. Is a dot.
- the three-layer dot 20T is stacked on the surface of the substrate 12 side, the red region 21R formed in a hemisphere, the green region 21G stacked on the surface of the red region 21R, and the surface of the green region 21G.
- the three layers of the blue region 21B are stacked in the normal direction of the substrate 12.
- Such a three-layer dot 20T has a layer that reflects red light, a layer that reflects green light, and a layer that reflects blue light. It can reflect light. Therefore, the image projected on the transparent screen can be displayed in color. Further, the image light emitted from the image device such as a projector can be used regardless of whether it is red light, green light or blue light. Further, red light, green light and blue light of the image light can be reflected, and the reflectance can be improved.
- the configuration includes three layers that respectively reflect red light, green light, and blue light.
- the present invention is not limited to this, and includes two layers that reflect light in different wavelength ranges. It may be a thing, or may consist of four or more layers.
- the three-layer dot 20T is configured to be stacked in the order of the red region 21R, the green region 21G, and the blue region 21B from the substrate 12 side, but is not limited thereto. Any order is acceptable.
- one dot may be configured to reflect right circularly polarized light and left circularly polarized light. That is, it is good also as a structure containing the dot which has the area
- FIG. 6B shows a schematic cross-sectional view of another example of dots that can be used in the transparent screen of the present invention.
- the double-layer dot 20W shown in FIG. 6B is a double-layered dot having a right polarizing region 21m that reflects right circularly polarized light and a left polarizing region 21h that reflects left circularly polarized light in one dot.
- the two-layer dot 20W includes two layers of a left polarization region 21h formed in a hemispherical shape on the substrate 12 side and a right polarization region 21m stacked on the surface of the left polarization region 21h. It has a structure laminated in the normal direction.
- Such a two-layer dot 20T has a layer that reflects right-handed circularly polarized light and a layer that reflects left-handed circularly polarized light, so that one dot reflects the right-handed circularly polarized light and the left-handed circularly polarized light of the incident video light. Can do.
- the right circularly polarized light and the left circularly polarized light of the image light can be reflected, and the reflectance can be improved.
- 3D display stereoscopic viewing
- the double-layer dot 20W is configured to be laminated in the order of the left polarization region 21h and the right polarization region 21m from the substrate 12 side, but the present invention is not limited to this. A configuration in which the regions 21h are stacked in order is also possible.
- each dot may have a configuration in which one dot reflects light in a plurality of wavelength ranges and reflects right circularly polarized light and left circularly polarized light in each wavelength range. That is, a configuration including a dot that has a region that reflects light in different wavelength ranges within one dot, and that has a region that reflects right circularly polarized light and a region that reflects left circularly polarized light in each wavelength region It is good.
- FIG. 6C shows a schematic cross-sectional view of another example of the transparent screen of the present invention. The 6-layer dot 20S shown in FIG.
- 6C includes, within one dot, a left-polarized red region 21Rh that reflects red light and left circularly polarized light, and a right-polarized red region 21Rm that reflects red light and right-circularly polarized light, Left polarized green region 21Gh that reflects green light and reflects left circularly polarized light, right polarized green region 21Gm that reflects green light and reflects right circularly polarized light, and left polarized blue region 21Bh that reflects blue light and reflects left circularly polarized light And a right-polarized blue region 21Bm that reflects blue light and right-circularly polarized light.
- the six-layer dot 20S includes a left-polarized red region 21Rh formed in a hemispherical shape on the substrate 12, a right-polarized red region 21Rm stacked on the surface of the left-polarized red region 21Rh, and a right-polarized red color.
- Such a six-layer dot 20S includes a layer that reflects right circularly polarized light of red light and a layer that reflects left circularly polarized light, a layer that reflects right circularly polarized light of green light, and a layer that reflects left circularly polarized light, and blue Since it has a layer that reflects the right circularly polarized light and a layer that reflects the left circularly polarized light, one dot reflects the right circularly polarized light and the left circularly polarized light of the incident red, green, and blue light, respectively. can do. Therefore, the image projected on the transparent screen can be displayed in color.
- red light, green light, and blue light of video light, and right circularly polarized light and left circularly polarized light in each wavelength region can be reflected, and the reflectance can be improved.
- the image light emitted from the image device such as a projector may be red light, green light, blue light, right circularly polarized light or left circularly polarized light. Is possible.
- the substrate included in the transparent screen of the present invention functions as a base material for forming dots on the surface.
- the substrate preferably has a low light reflectivity at a wavelength at which the dots reflect light, and preferably does not include a material that reflects light at a wavelength at which the dots reflect light.
- the substrate is preferably transparent in the visible light region.
- substrate may be colored, it is preferable that it is not colored or there is little coloring.
- the substrate preferably has a refractive index of about 1.2 to 2.0, more preferably about 1.4 to 1.8. Note that when transparent in this specification, specifically, the non-polarized light transmittance (omnidirectional transmittance) at a wavelength of 380 to 780 nm may be 50% or more, 70% or more, and 85% or more. Preferably there is.
- the haze value of the substrate is preferably 30% or less, more preferably 0.1% to 25%, and particularly preferably 0.1% to 10%.
- the thickness of the substrate may be selected according to the application and is not particularly limited, but may be about 5 ⁇ m to 1000 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m to 250 ⁇ m, and more preferably 15 ⁇ m to 150 ⁇ m.
- the substrate may be a single layer or multiple layers.
- the substrate in the case of a single layer include glass, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl chloride, acrylic And polyolefin.
- TAC triacetyl cellulose
- PET polyethylene terephthalate
- PET polycarbonate
- polyvinyl chloride acrylic And polyolefin.
- Examples of the substrate in the case of a multilayer include those in which any of the above examples of the substrate in the case of a single layer is included as a support, and other layers are provided on the surface of the support.
- an underlayer 18 may be provided between the support 14 and the dots 20 as in the transparent screen 10i shown in FIG.
- the underlayer is preferably a resin layer, and particularly preferably a transparent resin layer.
- the underlayer include a layer for adjusting the surface shape when forming dots, a layer for improving adhesion characteristics with dots, and for adjusting the orientation of the polymerizable liquid crystal compound during dot formation. Examples include an alignment layer.
- the base layer preferably has a low light reflectance at a wavelength at which the dot reflects light, and preferably does not include a material that reflects light at a wavelength at which the dot reflects light.
- the underlayer is preferably transparent.
- the base layer preferably has a refractive index of about 1.2 to 2.0, and more preferably about 1.4 to 1.8.
- the underlayer is also preferably a thermosetting resin or a photocurable resin obtained by curing a composition containing a polymerizable compound applied directly to the support surface.
- the polymerizable compound include non-liquid crystalline compounds such as (meth) acrylate monomers and urethane monomers.
- the thickness of the underlayer is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 50 ⁇ m, and more preferably 0.05 to 20 ⁇ m.
- the transparent screen of the present invention includes dots formed on the substrate surface.
- the substrate surface on which the dots are formed may be both sides or one side of the substrate.
- the reflection intensity can be improved by reflecting the light passing through the portion where the dots on the light incident surface side are not formed by the dots on the back surface side. That is, when forming on both surfaces of a board
- a plurality of dots are formed on the substrate surface, and the plurality of dots are arranged so that two or more dots are close to each other to form a plurality of dot row units. Further, the dots may be arranged on the entire surface of the substrate, or may be arranged only in at least a partial region of the substrate.
- the arrangement density of the dots is not particularly limited, and may be appropriately set according to diffusibility (viewing angle) required for the transparent screen, transparency, and the like. From the point of view of the normal direction of the main surface of the substrate, from the viewpoint of compatible with a wide viewing angle and high transparency, suitable density that can be produced without defects such as dot coalescence and defects at the time of production,
- the area ratio of dots to the substrate is preferably 1.0% to 90.6%, more preferably 2.0% to 50.0%, and 4.0% to 30.0%. Is particularly preferred.
- the area ratio of a dot measures an area ratio in a 1 mm x 1 mm area
- the dots may be circular when viewed from the normal direction of the main surface of the substrate (hereinafter also referred to as the substrate normal direction).
- the circular shape does not have to be a perfect circle and may be a substantially circular shape.
- the center it means the center or the center of gravity of the circle.
- the average shape of the dots may be circular, and some of the dots may not be included in a circle.
- the dot preferably has a diameter of 10 to 200 ⁇ m, more preferably 20 to 120 ⁇ m, when viewed from the normal direction of the substrate.
- the diameter of the dot is a straight line from the end (dot edge or boundary) to the end in an image obtained with a microscope such as a laser microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM). And measuring the length of a straight line passing through the center of the dot.
- the number of dots and the distance between the dots can also be confirmed with a microscope image such as a laser microscope, a scanning electron microscope (SEM), or a transmission electron microscope (TEM).
- the dot shape is not circular when viewed from the normal direction of the substrate, the diameter of a circle having a circle area equal to the projected area of the dot (circle equivalent diameter) is defined as the dot diameter.
- the dot includes a portion having a height that continuously increases to the maximum height in the direction from the end of the dot toward the center. That is, the dot includes an inclined portion or a curved surface portion whose height increases from the end portion of the dot toward the center.
- the part may be referred to as an inclined part or a curved part.
- the inclined part or curved surface part is the part of the dot surface in the cross-sectional view perpendicular to the main surface of the substrate, from the point where the dot surface starts to increase to the point indicating the maximum height, and those points and the substrate. A portion surrounded by a straight line connected by the shortest distance and the substrate is shown.
- the dot when the dot is referred to as “height”, it means “the shortest distance from the point on the surface of the dot opposite to the substrate to the dot formation surface of the substrate”. At this time, the surface of the dot may be an interface with another layer. Further, when the substrate is uneven, the extension of the substrate surface at the end of the dot is defined as the dot-forming surface.
- the maximum height is the maximum value of the height, and is, for example, the shortest distance from the vertex of the dot to the dot formation side surface of the substrate. The height of a dot can be confirmed from a cross-sectional view of the dot obtained using a focus position scan with a laser microscope or a microscope such as SEM or TEM.
- the inclined portion or the curved surface portion may be at an end portion in a part of the direction as viewed from the center of the dot, or may be at the whole.
- the end corresponds to the circumference, but a part of the circumference (for example, 30% or more, 50% or more, 70% or more of the circumference and 90% or less in length) It may be at the end in the direction of the corresponding part) or at the end in the direction of the entire circumference (90% or more, 95% or more or 99% or more of the circumference).
- the ends of the dots are preferably all. That is, it is preferable that the change in height from the center of the dot toward the circumference is the same in any direction. Further, the optical properties and the properties described in the cross-sectional views are preferably the same in any direction from the center toward the circumference.
- the slope or curved surface may be at a certain distance that starts from the end of the dot (circumferential helicopter or boundary) and does not reach the center, or it may start from the end of the dot to the center. , It may be a certain distance from the helicopter (boundary part) of the circumference of the dot to the center and not reach the center, or from the edge of the dot to the center Also good.
- the structure including the inclined portion or the curved surface portion has, for example, a hemispherical shape with the substrate side as a flat surface, a shape obtained by cutting and flattening the upper part of the hemispherical shape substantially parallel to the substrate (spherical base shape), and the substrate side as a bottom surface. And a shape obtained by cutting and flattening the upper portion of the conical shape substantially parallel to the substrate (conical trapezoidal shape).
- a hemispherical shape with the substrate side as a flat surface a shape obtained by cutting and flattening the upper part of the hemispherical shape substantially parallel to the substrate, and a conical shape with the substrate side as a bottom surface being cut substantially parallel to the substrate and flattened.
- a shaped shape is preferred.
- the hemispherical shape is not only a hemispherical shape having a plane including the center of the sphere as a plane, but also any of the spheres obtained by arbitrarily cutting the sphere into two (preferably a sphere not including the center of the sphere) ).
- the dot surface point that gives the maximum height of the dot may be at the apex of the hemispherical shape or the conical shape, or it may be on the flat surface obtained by cutting substantially parallel to the substrate as described above. It is also preferred that all flattened planar points give the maximum dot height. It is also preferred that the center of the dot gives the maximum height.
- an angle (for example, an average value) formed between the surface of the dot opposite to the substrate and the substrate (surface on the dot forming side of the substrate), that is, the contact angle between the substrate and the dot is preferably 40 ° or more, More preferably, it is 60 ° or more.
- the angle can be confirmed from a focus position scan by a laser microscope or a cross-sectional view of a dot obtained by using a microscope such as SEM or TEM. It is assumed that the angle of the contact portion between the substrate and the dot surface is measured by the SEM image of the sectional view on the surface.
- the contact angle between the substrate and the dots can be adjusted to a desired range by providing the base layer between the substrate and the dots.
- the dots have wavelength selective reflectivity.
- the light with which the dot exhibits selective reflectivity is not particularly limited, and may be any of infrared light, visible light, ultraviolet light, and the like.
- a transparent screen is used as a screen that displays an image of video light emitted from a video device such as a projector and a background on the back side of the transparent screen, the dots exhibit selective reflectivity.
- the light is preferably visible light.
- the said reflection wavelength is selected according to the wavelength of the light irradiated from the light source used in combination.
- the dots are made of a liquid crystal material having a cholesteric structure.
- the wavelength of light at which the dots exhibit selective reflectivity can be determined by adjusting the helical pitch in the cholesteric structure of the liquid crystal material forming the dots as described above.
- the liquid crystal material for forming dots on the transparent screen of the present invention has a controlled cholesteric helical axis direction as described later, so that incident light is reflected not only in regular reflection but also in various directions.
- the dots may be colored, but are preferably not colored or less colored. Thereby, the transparency of a transparent screen can be improved.
- Cholesteric structures are known to exhibit selective reflectivity at specific wavelengths.
- the cholesteric structure gives a bright and dark stripe pattern in the cross-sectional view of the dot observed with a scanning electron microscope (SEM). Two repetitions of this bright part and dark part (two bright parts and two dark parts) correspond to one pitch of the spiral. Therefore, the pitch can be measured from the SEM sectional view.
- the normal of each line of the striped pattern is the spiral axis direction.
- the reflected light of the cholesteric structure is circularly polarized light. That is, the reflected light of the dots on the transparent screen of the present invention becomes circularly polarized light.
- the transparent screen of the present invention can be selected for use in consideration of this circularly polarized light selective reflectivity. Whether the reflected light is right-handed circularly polarized light or left-handed circularly polarized light, or the cholesteric structure depends on the twist direction of the helix.
- the selective reflection by the cholesteric liquid crystal reflects right circularly polarized light when the spiral direction of the cholesteric liquid crystal is right, and reflects left circularly polarized light when the twist direction of the spiral is left.
- either right-twisted or left-twisted cholesteric liquid crystal may be used as the dot.
- the direction of the circularly polarized light is preferably selected to be the same as the direction of the circularly polarized light emitted from the light sources used in combination.
- the direction of rotation of the cholesteric liquid crystal phase can be adjusted by the type of liquid crystal compound or the type of chiral agent added.
- the half-value width of the reflection wavelength band is adjusted according to the use of the transparent screen of the present invention, and may be, for example, 50 to 500 nm, preferably 100 to 300 nm.
- FIG. 10 shows a schematic diagram of a cross section of a dot.
- a line formed by a dark part is indicated by a bold line.
- the angle ⁇ 1 formed between the normal line Ld 1 formed by the first dark portion and the dot surface is 70 ° to 90 °.
- the angle ⁇ 1 is at a position of 30 ° and a position of 60 °.
- the angle between the normal direction of the line Ld 1 formed by the first dark portion from the surface of the dot opposite to the substrate and the surface may be in the range of 70 ° to 90 °, and preferably the inclined portion Alternatively, at all points on the curved surface portion, the angle formed by the normal direction of the line Ld 1 formed by the first dark portion from the surface of the dot opposite to the substrate and the surface may be in the range of 70 ° to 90 °. .
- a part satisfying the above angle at a part of the inclined part or curved part for example, a part satisfying the above angle instead of intermittently satisfying the above angle at a part of the inclined part or curved part.
- the angle formed with the surface means an angle from the tangent to the surface.
- the angle is shown as an acute angle, which means a range of 70 ° to 110 ° when the angle formed between the normal and the surface is expressed as an angle of 0 ° to 180 °.
- the angle formed between the normal line and the surface of any of the lines formed by the second dark portion from the surface of the dot opposite to the substrate is in the range of 70 ° to 90 °. It is more preferable that the lines formed by the 3rd to 4th dark portions from the surface of the dot on the opposite side to the surface are in the range of 70 ° to 90 ° between the normal and the surface, and the side opposite to the substrate It is more preferable that the line formed by the 5th to 12th dark parts from the surface of each of the dots is in the range of 70 ° to 90 ° between the normal and the surface.
- the angle is preferably in the range of 80 ° to 90 °, and more preferably in the range of 85 ° to 90 °.
- the angle ⁇ 2 formed by the normal line of the line Ld 2 formed by the second dark portion from the surface of the dot opposite to the substrate and the surface is in the range of 70 ° to 90 °.
- the angle formed between the normal line of the dark part of the main line and the surface is preferably in the range of 70 ° to 90 °.
- the cross-sectional view given by the SEM shows that the spiral axis of the cholesteric structure forms an angle in the range of 70 ° to 90 ° with the surface on the surface of the dot of the inclined portion or the curved portion.
- the light incident on the dots is incident on the inclined portion or curved surface portion at an angle close to parallel to the spiral axis direction of the cholesteric structure at an angle from the direction normal to the substrate. be able to. Therefore, the light incident on the dots can be reflected in various directions. Specifically, since the dot regularly reflects the incident light with reference to the spiral axis of the cholesteric structure, the light In reflected from the normal direction of the substrate is reflected near the center of the dot as shown in FIG.
- the reflected light Ir is reflected parallel to the normal direction of the substrate.
- the reflected light Ir is reflected in a direction different from the normal direction of the substrate. Therefore, the light incident on the dots can be reflected in various directions, and the viewing angle can be increased. Further, since the light Ip that passes through the dots is transmitted in the same direction as the incident light In, the scattered light can be suppressed from being scattered, haze can be reduced, and transparency can be increased.
- the angle (half-value angle) at which the luminance is half of the front luminance (peak luminance) can be set to 35 ° or more and has high reflectivity.
- the normal direction of the line formed by the first dark part from the surface and the substrate by the spiral axis of the cholesteric structure forming an angle in the range of 70 ° to 90 ° with the surface It is preferable that the angle formed with the normal direction of the line continuously decreases as the height continuously increases.
- the cross-sectional view is a cross-sectional view in an arbitrary direction including a portion having a height that continuously increases to the maximum height in the direction from the end of the dot to the center, and typically includes the center of the dot and the substrate.
- the cross-sectional view of an arbitrary plane perpendicular to the line is sufficient.
- the cholesteric structure can be obtained by fixing the cholesteric liquid crystal phase.
- the structure in which the cholesteric liquid crystal phase is fixed may be any structure as long as the orientation of the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal phase is maintained.
- any structure may be used as long as it is polymerized and cured by ultraviolet irradiation, heating, or the like to form a layer having no fluidity, and at the same time, the orientation state is not changed by an external field or an external force.
- the liquid crystal compound may no longer exhibit liquid crystallinity.
- the polymerizable liquid crystal compound may have a high molecular weight due to a curing reaction and may no longer have liquid crystallinity.
- Examples of the material used for forming the cholesteric structure include a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound.
- the liquid crystal compound is preferably a polymerizable liquid crystal compound.
- the liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound further contains a surfactant.
- the liquid crystal composition may further contain a chiral agent and a polymerization initiator.
- the polymerizable liquid crystal compound may be a rod-like liquid crystal compound or a disk-like liquid crystal compound, but is preferably a rod-like liquid crystal compound.
- Examples of the rod-like polymerizable liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer include a rod-like nematic liquid crystal compound.
- rod-like nematic liquid crystal compounds examples include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines.
- Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. Not only low-molecular liquid crystal compounds but also high-molecular liquid crystal compounds can be used.
- the polymerizable liquid crystal compound can be obtained by introducing a polymerizable group into the liquid crystal compound.
- the polymerizable group include an unsaturated polymerizable group, an epoxy group, and an aziridinyl group, preferably an unsaturated polymerizable group, and particularly preferably an ethylenically unsaturated polymerizable group.
- the polymerizable group can be introduced into the molecule of the liquid crystal compound by various methods.
- the number of polymerizable groups possessed by the polymerizable liquid crystal compound is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3. Examples of polymerizable liquid crystal compounds are described in Makromol. Chem. , 190, 2255 (1989), Advanced Materials, Volume 5, 107 (1993), US Pat. Nos.
- polymerizable liquid crystal compound examples include compounds represented by the following formulas (1) to (11).
- cyclic organopolysiloxane compounds having a cholesteric phase as disclosed in JP-A-57-165480 can be used.
- the above-mentioned polymer liquid crystal compound includes a polymer in which a mesogenic group exhibiting liquid crystal is introduced into the main chain, a side chain, or both positions of the main chain and side chain, and a polymer cholesteric in which a cholesteryl group is introduced into the side chain.
- a liquid crystal, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-9-133810, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-11-293252, or the like can be used.
- the addition amount of the polymerizable liquid crystal compound in the liquid crystal composition is preferably 75 to 99.9% by mass with respect to the solid content mass (mass excluding the solvent) of the liquid crystal composition, and preferably 80 to 99. More preferably, it is more preferably 85% to 90% by weight.
- the surfactant is preferably a compound that can function as an alignment control agent that contributes to stable or rapid conversion to a planar cholesteric structure.
- the surfactant include a silicone-based surfactant and a fluorine-based surfactant, and a fluorine-based surfactant is preferable.
- the surfactant include compounds described in [0082] to [0090] of JP 2014-119605 A, compounds described in paragraphs [0031] to [0034] of JP 2012-203237 A, Compounds exemplified in [0092] and [0093] of JP-A-2005-99248, exemplified in [0076] to [0078] and [0082] to [0085] of JP-A-2002-129162 And fluorine (meth) acrylate polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP-A-2007-272185, and the like.
- 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
- the fluorine-based surfactant compounds represented by the following general formula (I) described in [0082] to [0090] of JP-A No. 2014-119605 are particularly preferable.
- L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 and L 16 are each independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO. —, —COS—, —SCO—, —NRCO—, —CONR— (in the general formula (I), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), —NRCO—, — CONR- has an effect of reducing solubility, and has a tendency to increase haze at the time of dot preparation.
- the alkyl group that R can take may be linear or branched.
- the number of carbon atoms is more preferably 1 to 3, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group.
- Sp 11 , Sp 12 , Sp 13 and Sp 14 each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, and more preferably A single bond or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
- the hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a fluorine atom.
- the alkylene group may or may not be branched, but a linear alkylene group having no branch is preferred. From the viewpoint of synthesis, it is preferable that Sp 11 and Sp 14 are the same, and Sp 12 and Sp 13 are the same.
- a 11 and A 12 are monovalent to tetravalent aromatic hydrocarbon groups.
- the aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, still more preferably 6 to 10 carbon atoms, and still more preferably 6.
- the aromatic hydrocarbon groups represented by A 11 and A 12 may have a substituent. Examples of such a substituent include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, or an ester group. For the explanation and preferred ranges of these groups, the corresponding description of T below can be referred to.
- Examples of the substituent for the aromatic hydrocarbon group represented by A 11 and A 12 include a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a bromine atom, a chlorine atom, and a cyano group.
- a molecule having a large number of perfluoroalkyl moieties in the molecule can align the liquid crystal with a small amount of addition, leading to a decrease in haze. Therefore, A 11 and A 12 have a large number of perfluoroalkyl groups in the molecule. It is preferable that it is tetravalent. From the viewpoint of synthesis, A 11 and A 12 are preferably the same.
- Y, Yb, Yc and Yd each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably
- the alkyl group that X contained in T 11 can have 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms.
- the alkyl group may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched. Examples of preferable alkyl groups include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group, and among them, a methyl group is preferable.
- the alkyl moiety of the alkoxy group X contained in the T 11 can be taken, it is possible to refer to the description and the preferred range of the alkyl group X contained in the T 11 can take.
- Examples of the halogen atom that X contained in T 11 can take include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a chlorine atom and a bromine atom are preferable.
- Examples of the ester group that X contained in T 11 can take include a group represented by R′COO—.
- Examples of R ′ include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
- Specific examples of the ester include CH 3 COO— and C 2 H 5 COO—.
- the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which Ya, Yb, Yc and Yd can take may be linear or branched.
- a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group and the like can be exemplified.
- the divalent aromatic heterocyclic group preferably has a 5-membered, 6-membered or 7-membered heterocyclic ring.
- a 5-membered ring or a 6-membered ring is more preferable, and a 6-membered ring is most preferable.
- As the hetero atom constituting the heterocyclic ring a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom are preferable.
- the heterocycle is preferably an aromatic heterocycle.
- the aromatic heterocycle is generally an unsaturated heterocycle. An unsaturated heterocyclic ring having the most double bond is more preferable.
- heterocyclic rings examples include furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, pyrroline ring, pyrrolidine ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, imidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, pyrazole ring, pyrazoline Ring, pyrazolidine ring, triazole ring, triazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiyne ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperazine ring and triazine ring included.
- the divalent heterocyclic group may have a substituent.
- substituents that can be taken by the above-described monovalent to tetravalent aromatic hydrocarbons of A 1 and A 2 .
- Hb 11 represents a perfluoroalkyl group having 2 to 30 carbon atoms, more preferably a perfluoroalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and still more preferably a perfluoroalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
- the perfluoroalkyl group may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched, and more preferably linear.
- m11 and n11 are each independently 0 to 3, and m11 + n11 ⁇ 1.
- a plurality of parenthesized structures may be the same or different, but are preferably the same.
- M11 and n11 in the general formula (I) are determined by the valences of A 11 and A 12 , and the preferable range is also determined by the preferable ranges of the valences of A 11 and A 12 .
- O and p contained in T 11 are each independently an integer of 0 or more, and when o and p are 2 or more, a plurality of X may be the same or different from each other.
- O contained in T 11 is preferably 1 or 2.
- P contained in T 11 is preferably an integer of 1 to 4, and more preferably 1 or 2.
- the compound represented by the general formula (I) may have a symmetrical molecular structure or may have no symmetry.
- the symmetry means at least one of point symmetry, line symmetry, and rotational symmetry
- asymmetry means that does not correspond to any of point symmetry, line symmetry, or rotational symmetry. means.
- the compound represented by the general formula (I) includes the perfluoroalkyl group (Hb 11 ) and the linking group — (— Sp 11 —L 11 —Sp 12 —L 12 ) m 11 —A 11 —L 13 —. and -L 14 -A 12 - (L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -) n 11 -, and is preferably a compound which is a combination of T is a divalent group having the excluded volume effect.
- the two perfluoroalkyl groups (Hb 11 ) present in the molecule are preferably the same as each other, and the linking group present in the molecule — (— Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 ) m 11 -A 11 -L 13 - and -L 14 -A 12 - (L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -) n 11 - is preferably also the same.
- the terminal Hb 11 -Sp 11 -L 11 -Sp 12 -and -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -Hb 11 are preferably groups represented by any one of the following general formulas.
- a is preferably from 2 to 30, more preferably from 3 to 20, and even more preferably from 3 to 10.
- b is preferably 0 to 20, more preferably 0 to 10, and still more preferably 0 to 5.
- a + b is 3 to 30.
- r is preferably from 1 to 10, and more preferably from 1 to 4.
- Hb 11 -Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 -and -L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -Hb 11 at the terminal of the general formula (I) are any of the following general formulas: It is preferable that it is group represented by these.
- the addition amount of the surfactant in the liquid crystal composition is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 5% by mass with respect to the total mass of the polymerizable liquid crystal compound. 0.02% by mass to 1% by mass is particularly preferable.
- the chiral agent has a function of inducing a helical structure of a cholesteric liquid crystal phase.
- the chiral compound may be selected according to the purpose because the twist direction or the spiral pitch of the spiral induced by the compound is different.
- the chiral agent is not particularly limited, and known compounds (for example, liquid crystal device handbook, Chapter 3-4-3, TN, chiral agent for STN, 199 pages, Japan Society for the Promotion of Science, 142nd edition, 1989) Description), isosorbide, and isomannide derivatives can be used.
- a chiral agent generally contains an asymmetric carbon atom, but an axially asymmetric compound or a planar asymmetric compound containing no asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent.
- the axial asymmetric compound or the planar asymmetric compound include binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof.
- the chiral agent may have a polymerizable group. When both the chiral agent and the liquid crystal compound have a polymerizable group, they are derived from the repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and the chiral agent by a polymerization reaction between the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound.
- the polymerizable group possessed by the polymerizable chiral agent is preferably the same group as the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound. Therefore, the polymerizable group of the chiral agent is also preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group. Particularly preferred.
- the chiral agent may be a liquid crystal compound.
- the chiral agent has a photoisomerizable group because a pattern having a desired reflection wavelength corresponding to the emission wavelength can be formed by photomask irradiation such as actinic rays after coating and orientation.
- a photoisomerization group the isomerization part of the compound which shows photochromic property, an azo, an azoxy, and a cinnamoyl group are preferable.
- Specific examples of the compound include JP2002-80478, JP200280851, JP2002-179668, JP2002-179669, JP2002-179670, and JP2002.
- chiral agent examples include compounds represented by the following formula (12).
- X is 2 to 5 (integer).
- the content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01 mol% to 200 mol%, more preferably 1 mol% to 30 mol% of the amount of the polymerizable liquid crystal compound.
- the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, it preferably contains a polymerization initiator.
- the polymerization initiator to be used is preferably a photopolymerization initiator that can start the polymerization reaction by ultraviolet irradiation.
- photopolymerization initiators include ⁇ -carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), ⁇ -hydrocarbon substituted aromatics.
- Group acyloin compounds described in US Pat. No.
- the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.1 to 20% by mass, and preferably 0.5 to 12% by mass with respect to the content of the polymerizable liquid crystal compound. Further preferred.
- the liquid crystal composition may optionally contain a crosslinking agent in order to improve the film strength after curing and improve the durability.
- a crosslinking agent one that can be cured by ultraviolet rays, heat, moisture, or the like can be suitably used.
- polyfunctional acrylate compounds such as a trimethylol propane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate
- Glycidyl (meth) acrylate Epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether; aziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (1-aziridinyl) propionate], 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane; hexa Isocyanate compounds such as methylene diisocyanate and biuret type isocyanate; polyoxazoline compounds having an oxazoline group in the side chain; vinyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylto Alkoxysilane compounds such as methoxy silane.
- a well-known catalyst can be used according to the reactivity of a crosslinking agent, and productivity can be improved in addition to membrane strength and durability improvement. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
- the content of the crosslinking agent is preferably 3% by mass to 20% by mass, and more preferably 5% by mass to 15% by mass. When the content of the crosslinking agent is less than 3% by mass, the effect of improving the crosslinking density may not be obtained. When the content exceeds 20% by mass, the stability of the cholesteric liquid crystal layer may be decreased.
- a monofunctional polymerizable monomer may be used to obtain generally required ink physical properties.
- the monofunctional polymerizable monomer include 2-methoxyethyl acrylate, isobutyl acrylate, isooctyl acrylate, isodecyl acrylate, octyl / decyl acrylate, and the like.
- a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a colorant, metal oxide fine particles, etc. in a range that does not deteriorate the optical performance and the like. Can be added.
- the liquid crystal composition is preferably used as a liquid when forming dots.
- the liquid crystal composition may contain a solvent.
- a solvent There is no restriction
- the organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
- ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, alkyl halides, amides, sulfoxides, heterocyclic compounds, hydrocarbons , Esters, ethers and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, ketones are particularly preferable in consideration of environmental load.
- the above-described components such as the above-mentioned monofunctional polymerizable monomer may function as a solvent.
- the liquid crystal composition is applied onto the substrate and then cured to form dots.
- Application of the liquid crystal composition on the substrate is preferably performed by droplet ejection.
- printing using a liquid crystal composition as ink may be performed.
- the printing method is not particularly limited, and an inkjet method, a gravure printing method, a flexographic printing method, or the like can be used, but an inkjet method is particularly preferable.
- the dot pattern can also be formed by applying a known printing technique. Also, as shown in FIGS.
- a liquid crystal composition to be a layer on the substrate side is ejected and cured by the above printing method to form a first layer, and then a liquid crystal composition to be a second layer is formed.
- a second layer is formed by droplet ejection on the first layer and cured, and the third and subsequent layers are also formed in the same manner, so that a plurality of different wavelength ranges or polarization directions of reflected light can be obtained. Dots having regions can be formed.
- the liquid crystal composition after application on the substrate is dried or heated as necessary, and then cured.
- the polymerizable liquid crystal compound in the liquid crystal composition may be aligned in the drying or heating process.
- the heating temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower.
- the aligned liquid crystal compound may be further polymerized.
- the polymerization may be either thermal polymerization or photopolymerization by light irradiation, but photopolymerization is preferred. It is preferable to use ultraviolet rays for light irradiation.
- the irradiation energy is preferably 20mJ / cm 2 ⁇ 50J / cm 2, 100mJ / cm 2 ⁇ 1,500mJ / cm 2 is more preferable.
- light irradiation may be performed under heating conditions or in a nitrogen atmosphere.
- the irradiation ultraviolet wavelength is preferably 250 nm to 430 nm.
- the polymerization reaction rate is preferably high from the viewpoint of stability, preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
- the polymerization reaction rate can determine the consumption rate of a polymerizable functional group using an IR absorption spectrum.
- the transparent screen may include an overcoat layer.
- the overcoat layer should just be provided in the surface side in which the dot of the board
- an overcoat layer is not specifically limited, as above-mentioned, it is so preferable that a difference with the refractive index of a dot is small, and it is preferable that the difference of refractive index is 0.04 or less. Since the refractive index of a dot made of a liquid crystal material is about 1.6, a resin layer having a refractive index of about 1.4 to 1.8 is preferable.
- the angle (polar angle) from the normal line of the light actually incident on the dots can be reduced.
- the polar angle actually incident on the dot can be about 27 °. Therefore, by using an overcoat layer, it is possible to widen the polar angle of light where the transparent screen shows retroreflective properties, even in the case of a dot having a small angle between the surface of the dot opposite to the substrate and the substrate, High retroreflectivity can be obtained in a wider range.
- the overcoat layer may have a function as an antireflection layer, a pressure-sensitive adhesive layer, an adhesive layer, or a hard coat layer.
- the overcoat layer examples include a resin layer obtained by applying a composition containing a monomer to the surface of the substrate where the dots are formed, and then curing the coating film.
- the resin is not particularly limited, and may be selected in consideration of adhesion to a liquid crystal material for forming a substrate or dots.
- a thermoplastic resin, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or the like can be used. From the viewpoint of durability, solvent resistance, etc., a resin of a type that is cured by crosslinking is preferable, and an ultraviolet curable resin that can be cured in a short time is particularly preferable.
- Monomers that can be used to form the overcoat layer include ethyl (meth) acrylate, ethylhexyl (meth) acrylate, styrene, methylstyrene, N-vinylpyrrolidone, polymethylolpropane tri (meth) acrylate, and hexanediol (meth).
- the thickness of the overcoat layer is not particularly limited and may be determined in consideration of the maximum height of the dots, may be about 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably 20 ⁇ m to 40 ⁇ m. is there.
- the thickness is the distance from the dot formation surface of the substrate where there is no dot to the surface of the overcoat layer on the opposite surface.
- the base layer solution prepared above was applied to a transparent PET (polyethylene terephthalate, manufactured by Toyobo Co., Ltd., Cosmo Shine A4100) substrate with a thickness of 100 ⁇ m using a bar coater at a coating amount of 3 mL / m 2 . Thereafter, the film surface temperature is heated to 90 ° C., and after drying for 120 seconds, under a nitrogen purge with an oxygen concentration of 100 ppm or less, 700 mJ / cm 2 of ultraviolet light is irradiated by an ultraviolet irradiation device to advance the crosslinking reaction. The underlayer was produced. In addition, when the haze value of the PET substrate was measured, it was 1%.
- R is a group bonded with oxygen.
- the cholesteric liquid crystal ink liquid G is a material that forms green dots that reflect light having a central wavelength of 550 nm.
- the cholesteric liquid crystal ink G prepared as described above is formed on the base layer on the PET prepared as described above by using an inkjet printer (DMP-2831, manufactured by FUJIFILM Dimatix) with a dot center distance (pitch) of 23 ⁇ m in the vertical direction.
- a droplet is formed on the entire surface of a 100 mm ⁇ 100 mm area with a horizontal pitch of 46 ⁇ m, dried at 95 ° C. for 30 seconds, and then cured by irradiating with an ultraviolet ray of 500 mJ / cm 2 at room temperature by an ultraviolet ray irradiation device. A transparent screen was obtained.
- dots on the transparent screen obtained above 10 dots were selected at random and the shape of the dots was observed with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation).
- the dots had an average diameter of 23 ⁇ m, an average maximum height of 10 ⁇ m, and dots.
- the angle (contact angle) formed by the contact portion between the dot surface at the end and the surface of the underlayer is an average of 83 degrees, and the height continuously increases in the direction from the dot end toward the center.
- One dot located at the center of the transparent screen obtained above was cut perpendicularly to the plane of the PET substrate on the surface including the dot center, and the cross section was observed with a scanning electron microscope.
- the part on the outer side of the semicircular shape on the right side of the cross-sectional view is a burr that has come out during cutting.
- From the cross-sectional view when measuring the normal direction of the line formed by the first dark line from the surface on the air interface side of the dot and the angle formed by the surface on the air interface side, the dot end, between the dot end and the center, They were 90 degrees, 89 degrees, and 90 degrees in the order of the dot center.
- the angle formed by the normal direction of the line formed by the dark line and the normal direction of the PET substrate is 35 degrees, 18 degrees, and 0 degrees in the order of the dot end, the dot end and the center, and the dot center. It was continuously decreasing.
- Dot area ratio In addition, among the dots on the transparent screen obtained above, 10 were selected at random, and the shape of the dots was observed with a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation). When the area ratio was measured, the average value of the area ratio was 6.5%.
- the film surface temperature is heated to 50 ° C., dried for 60 seconds, and then irradiated with ultraviolet rays of 500 mJ / cm 2 by an ultraviolet irradiation device to advance the crosslinking reaction, thereby producing an overcoat layer.
- a transparent screen as shown in FIGS. 1A to 1C was obtained.
- the refractive index of a dot is 1.58, the refractive index of an overcoat layer is 1.58, and the difference in refractive index is 0.
- Example 2 A transparent screen as shown in FIG. 3A was produced in the same manner as in Example 1 except that a plurality of dot row units each having three dots having different sizes were arranged.
- the size of the largest dot is the same as the dot of Example 1, with an average diameter of 23 ⁇ m and an average maximum height of 10 ⁇ m, and the medium size dot is similar to the largest dot and is the largest.
- the diameter was 0.8 times that of the dot, and the smallest dot was 0.6 times the diameter of the largest dot, similar to the largest dot.
- the dot row unit the largest dot, the middle size dot, and the smallest dot are arranged in this order so that the dot size gradually changes.
- the dot arrangement direction and the arrangement order in each dot row unit were matched. Further, in the dot arrangement direction within the dot row unit, the distance between adjacent dot row units was 23 ⁇ m. Further, in the direction perpendicular to the dot arrangement direction in the dot row unit, the distance between adjacent dot row units was the distance between the largest dots, and was 23 ⁇ m.
- Example 3 As shown in FIG. 4, in the same manner as in Example 1, except that the configuration includes three types of dots that reflect light in different wavelength ranges, and the configuration is such that the dot row unit is formed by three dots of the same type. A transparent screen was produced.
- a dot row unit composed of three dots formed from the cholesteric liquid crystal ink liquid G using the cholesteric liquid crystal ink liquid G and the cholesteric liquid crystal ink liquid R and the cholesteric liquid crystal ink liquid B shown below,
- a plurality of dot row units consisting of three dots formed from cholesteric liquid crystal ink liquid R and three dot row units consisting of three dots formed from cholesteric liquid crystal ink liquid B are arranged as shown in FIG. A transparent screen was formed.
- the cholesteric liquid crystal ink liquid R is prepared in the same manner as the cholesteric liquid crystal ink liquid G except that the addition amount of the chiral agent A is 4.66 parts by mass.
- Cholesteric liquid crystal ink liquid B was prepared in the same manner as cholesteric liquid crystal ink liquid G, except that the amount of chiral agent A added was 7.61 parts by mass.
- the cholesteric liquid crystal ink liquid R is a material for forming red dots that reflect light having a central wavelength of 650 nm
- the cholesteric liquid crystal ink liquid B is a material for forming blue dots that reflect light having a central wavelength of 450 nm. is there.
- haze value was measured with a haze meter NDH4000 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) and evaluated according to the following criteria.
- Front luminance and left and right luminance are evaluated by placing a transparent screen in a normal office environment and using a standard focus projector 200 (NP-M362WJD, manufactured by NEC Corporation) from an angle close to the front as shown in FIG. 9A.
- the brightness state was displayed with, and the luminance was measured with a luminance meter 202 (color luminance meter BM-5A manufactured by Topcon Corporation).
- the projection angle of the image light from the standard focus projector onto the center of the transparent screen was 0 °
- the front luminance was measured by placing a luminance meter at a position 3 m away from the center of the transparent screen in the normal direction.
- Examples 1 to 3 which are the transparent screens of the present invention, it can be seen that all of transparency, front luminance and left and right luminance can be made higher than Comparative Example 1. Further, from the comparison between the first embodiment and the second embodiment, dots having different sizes are arranged in the order of size to constitute a dot row unit, so that the front luminance and the left and right luminance when using a short focus projector are further increased. You can see that it can be higher. Further, it can be seen from the comparison between Example 1 and Example 3 that the front luminance and the left and right luminance can be further increased by using two or more types of dots having different selective reflection wavelengths. From the above, the effects of the present invention are clear.
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Abstract
光を透過可能な基板と、基板の表面に形成された複数のドットとを有し、ドットはそれぞれ波長選択反射性を有し、ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなり、コレステリック構造は走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、ドットは、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、部位において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であり、2以上のドットが隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなる。
Description
本発明は、透明スクリーンに関する。
近年、表示装置の一つとして、前面側からの光は反射し、裏面側からの光は透過する透明スクリーンが提案されている。
例えば、特許文献1には、光を透過可能であり、略平行平板状に形成された基材層と、基材層の映像源側とは反対側である裏面側に突出してスクリーン面に沿って1次元又は2次元方向に多数並べて配列され、光を透過可能な単位形状と、単位形状の裏面側頂部に設けられ、単位形状を通過した映像光を反射する反射層と、を備え、単位形状は、隙間を空けて配列されており、単位形状同士が配列される間には、基材層又は基材層と平行な平面が露出した状態となっている背景透過部が設けられている半透過型反射スクリーンが記載されている。この半透過型反射スクリーンは、前方からの映像光を反射面により反射させて観察可能としながらも、裏面側の背景を前方から観察可能なスクリーンである。
ところで、一般に、反射型スクリーンは、その反射特性によって、拡散型、再帰型および鏡面反射型に分けられる。
拡散型のスクリーンは、幕面に当たった光をあらゆる方向へ、偏り無く均一に拡散反射させるものである。そのため、全体の輝度はそれほど高くないものの、視野角を広くすることができる。
再帰型のスクリーンは、光が投写された方向に光を反射するものである。そのため、光源近傍から見た際の輝度を高くすることができる。
また、鏡面反射型のスクリーンは、鏡に光が反射するのと同様に、光の入射角と反射角が同じになるように光を反射するものである。そのため、光源からの光の入射角に対して、反射角の位置から見た際の輝度を高くすることができる。
このような再帰型や鏡面反射型のスクリーンは、特定の方向での輝度を高くできるものの、それ以外の方向での輝度が低くなるため、視野角が狭くなるという特徴がある。
拡散型のスクリーンは、幕面に当たった光をあらゆる方向へ、偏り無く均一に拡散反射させるものである。そのため、全体の輝度はそれほど高くないものの、視野角を広くすることができる。
再帰型のスクリーンは、光が投写された方向に光を反射するものである。そのため、光源近傍から見た際の輝度を高くすることができる。
また、鏡面反射型のスクリーンは、鏡に光が反射するのと同様に、光の入射角と反射角が同じになるように光を反射するものである。そのため、光源からの光の入射角に対して、反射角の位置から見た際の輝度を高くすることができる。
このような再帰型や鏡面反射型のスクリーンは、特定の方向での輝度を高くできるものの、それ以外の方向での輝度が低くなるため、視野角が狭くなるという特徴がある。
ここで、前面側からの光は反射し、裏面側からの光は透過する透明スクリーンにおいては、投影された光の輝度の向上や視野角の向上等の反射性能の向上に加えて、裏面からの光の透過性能の向上が求められる。
しかしながら、透明スクリーンにおいて、視野角を広くするために、拡散性を高くすると、ヘイズ値が上がって透明性が低下するという問題があり、逆に、透明性を上げると鏡面反射に近くなるため、視野角が狭くなる、という問題があった。
しかしながら、透明スクリーンにおいて、視野角を広くするために、拡散性を高くすると、ヘイズ値が上がって透明性が低下するという問題があり、逆に、透明性を上げると鏡面反射に近くなるため、視野角が狭くなる、という問題があった。
本発明は、上記実情に鑑みて、透明性および視野角に優れる透明スクリーンを提供することを課題とする。
本発明者らは、従来技術の問題点について鋭意検討した結果、光を透過可能な基板と、基板の表面に形成された複数のドットとを有し、ドットはそれぞれ波長選択反射性を有し、ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなり、コレステリック構造は走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、ドットは、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、部位において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であり、2以上のドットが隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなることにより、上記課題を解決できることを見出した。
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。
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。
(1) 光を透過可能な基板と、基板の表面に形成された複数のドットとを有し、
ドットはそれぞれ波長選択反射性を有し、
ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなり、コレステリック構造は走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、
ドットは、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、
この部位において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であり、
2以上のドットが隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなる透明スクリーン。
(2) 複数のドット列ユニットにおける、ドットの配列方向が互いに平行である(1)に記載の透明スクリーン。
(3) ドット列ユニット内におけるドットの配列方向と直交する方向における、隣接するドット間の距離が、ドット列ユニット内におけるドット間の距離よりも長い(1)または(2)に記載の透明スクリーン。
(4) ドット列ユニット内において、各ドットの径が同じである(1)~(3)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(5) ドット列ユニット内において、各ドットの径が、ドットの配列方向の一方向に向かって、漸次、小さくなるように形成されている(1)~(4)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(6) 複数のドットは、互いに異なる波長域の光を反射するドットを2種以上含む(1)~(5)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(7) ドット列ユニット内における各ドットの反射波長が同じである(6)に記載の透明スクリーン。
(8) 1つのドット内に、互いに異なる波長域の光を反射する領域を2つ以上有するドットを含む(1)~(7)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(9) 液晶材料が液晶化合物、キラル剤および界面活性剤を含む液晶組成物を硬化して得られる材料である(1)~(8)のいずれかに記載の透明スクリーン。
ドットはそれぞれ波長選択反射性を有し、
ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなり、コレステリック構造は走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、
ドットは、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、
この部位において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であり、
2以上のドットが隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなる透明スクリーン。
(2) 複数のドット列ユニットにおける、ドットの配列方向が互いに平行である(1)に記載の透明スクリーン。
(3) ドット列ユニット内におけるドットの配列方向と直交する方向における、隣接するドット間の距離が、ドット列ユニット内におけるドット間の距離よりも長い(1)または(2)に記載の透明スクリーン。
(4) ドット列ユニット内において、各ドットの径が同じである(1)~(3)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(5) ドット列ユニット内において、各ドットの径が、ドットの配列方向の一方向に向かって、漸次、小さくなるように形成されている(1)~(4)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(6) 複数のドットは、互いに異なる波長域の光を反射するドットを2種以上含む(1)~(5)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(7) ドット列ユニット内における各ドットの反射波長が同じである(6)に記載の透明スクリーン。
(8) 1つのドット内に、互いに異なる波長域の光を反射する領域を2つ以上有するドットを含む(1)~(7)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(9) 液晶材料が液晶化合物、キラル剤および界面活性剤を含む液晶組成物を硬化して得られる材料である(1)~(8)のいずれかに記載の透明スクリーン。
本発明によれば、透明性および視野角に優れる透明スクリーンを提供することができる。
以下、本発明の透明スクリーンについて詳細に説明する。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。
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。
可視光は電磁波のうち、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。非可視光は、380nm未満の波長域または780nmを超える波長域の光である。
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10nm~380nmの範囲の光である。
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10nm~380nmの範囲の光である。
本明細書において再帰反射は入射した光が入射方向に反射される反射を意味する。
本明細書において、「ヘイズ」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。
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。
本発明の透明スクリーンは、光を透過可能な基板と、基板の表面に形成された複数のドットとを有し、ドットはそれぞれ波長選択反射性を有し、ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなり、コレステリック構造は走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、ドットは、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、部位において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であり、2以上のドットが隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなる透明スクリーンである。
<透明スクリーン>
以下に、本発明の透明スクリーンの好適な実施態様の一例について図面を参照して説明する。図1Aに、本発明の透明スクリーンの一例の正面図を示し、図1Bに、図1AのB-B線断面図を示し、図1Cに、図1AのC-C線断面図を示す。
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。
以下に、本発明の透明スクリーンの好適な実施態様の一例について図面を参照して説明する。図1Aに、本発明の透明スクリーンの一例の正面図を示し、図1Bに、図1AのB-B線断面図を示し、図1Cに、図1AのC-C線断面図を示す。
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。
図1A~図1Cに示すように、透明スクリーン10aは、光を透過可能な基板12と、基板12の一方の主面に形成される多数のドット20と、ドット20が形成される側の面に、ドット20を包埋して形成されるオーバーコート層16とを有する。
なお、図1Aにおいては、オーバーコート層16の図示を省略している。
また、映像光はドット20が形成される側の面に入射される。すなわち、ドット20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。
なお、図1Aにおいては、オーバーコート層16の図示を省略している。
また、映像光はドット20が形成される側の面に入射される。すなわち、ドット20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。
ドット20は、波長選択反射性を有するコレステリック構造を有する液晶材料からなるので、透明スクリーン10aの、多数のドット20が形成される側の面に入射された映像光は、ドット20の表面において反射される。ここで、ドット20は、略半球状に形成されているので、ドット20の表面の各位置に対応して、入射した映像光の入射角が変わるため、映像光は種々の方向に反射され、視野角が広くなるという効果を発現することができる。
なお、ドット20は、入射される映像光の波長域に基づいて、この波長域の光を選択的に反射する波長選択反射性を有する。
なお、ドット20は、入射される映像光の波長域に基づいて、この波長域の光を選択的に反射する波長選択反射性を有する。
また、ドット20を構成する液晶材料のコレステリック構造は、走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、この部位において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲である。
この点については後に詳述する。
この点については後に詳述する。
ここで、図1Aに示すように、本発明の透明スクリーン10aは、2以上のドット20が互いに隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニット22を複数、形成してなる構成を有する。
具体的には、透明スクリーン10aは、図中上下方向に、複数のドット20が一列に配列されてドット列ユニット22を形成しており、このドット列ユニット22を、ドット列ユニット22内におけるドット20の配列方向と直交する方向(図中左右方向)に、複数、配列してなる構成を有する。したがって、複数のドット列ユニット22における、ドット20の配列方向は互いに平行である。
具体的には、透明スクリーン10aは、図中上下方向に、複数のドット20が一列に配列されてドット列ユニット22を形成しており、このドット列ユニット22を、ドット列ユニット22内におけるドット20の配列方向と直交する方向(図中左右方向)に、複数、配列してなる構成を有する。したがって、複数のドット列ユニット22における、ドット20の配列方向は互いに平行である。
また、ドット列ユニット22内におけるドット20間の距離は、ドット列ユニット22間の距離よりも短い。すなわち、ドット列ユニット22内におけるドット20の配列方向と直交する方向における、隣接するドット20間の距離は、ドット列ユニット22内におけるドット20間の距離よりも長い。
なお、以下の説明では、ドット列ユニットにおけるドットの配列方向をY方向といい、Y方向と直交する方向をX方向という。
なお、以下の説明では、ドット列ユニットにおけるドットの配列方向をY方向といい、Y方向と直交する方向をX方向という。
前述のとおり、前面側からの光は反射し、裏面側からの光は透過する透明スクリーンにおいて、投影された光の輝度の向上や拡散性の向上等の反射性能の向上に加えて、裏面からの光の透過性能の向上が求められる。
しかしながら、従来、透明スクリーンにおいて、視野角を広くするために、拡散性を高くするとヘイズ値が上がって透明性が低下するという問題がある。逆に、透明性を上げると鏡面反射に近くなるため、視野角が狭くなる、という問題があった。
しかしながら、従来、透明スクリーンにおいて、視野角を広くするために、拡散性を高くするとヘイズ値が上がって透明性が低下するという問題がある。逆に、透明性を上げると鏡面反射に近くなるため、視野角が狭くなる、という問題があった。
これに対して本発明は、コレステリック構造を有する液晶材料を用いることにより、特定の波長域の光を反射させて、これ以外の波長域の光を透過させることができるので、プロジェクタ等の映像装置から出射され、前面に入射される映像光を反射させて、かつ、裏面からの光は透過させて、映像光と裏面側の背景とを重畳して観察可能な透明スクリーンとすることができる。
ここで、このようなコレステリック構造を有する液晶材料を平坦な層として形成すると、鏡面反射性が高くなり、入射される映像光に対する拡散性が低下するので、視野角が狭くなる。
これに対して、本発明においては、コレステリック構造を有する液晶材料をドット状に複数形成してなり、このドットのコレステリック構造は、走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、この部位において、少なくともドットの3点において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であるので、鏡面反射以外の方向へも反射させることができ、透明性を低下させることなく、視野角を広くすることができる。
ここで、このようなコレステリック構造を有する液晶材料を平坦な層として形成すると、鏡面反射性が高くなり、入射される映像光に対する拡散性が低下するので、視野角が狭くなる。
これに対して、本発明においては、コレステリック構造を有する液晶材料をドット状に複数形成してなり、このドットのコレステリック構造は、走査型電子顕微鏡にて観測されるドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、この部位において、少なくともドットの3点において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線とドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であるので、鏡面反射以外の方向へも反射させることができ、透明性を低下させることなく、視野角を広くすることができる。
さらに、本発明においては、2以上のドットが互いに隣接してY方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなり、ドット列ユニット内におけるドット間の距離が、X方向において隣接するドット間の距離よりも短い構成を有することが好ましい。このような構成により、X方向においては、上述のドットの形状および構造の効果により、視野角を広くし、Y方向においては、正面輝度を高くできる。
具体的には、Y方向において、あるドットに映像光が入射した場合に、このドットで反射した光は、上述のドットの形状および構造の効果により種々の方向に拡散するように反射される。ここで、Y方向においては、ドットが互いに隣接して配列されているので、正面方向以外の方向に拡散して反射された光は、隣接するドットに入射して正面方向に反射されたり、あるいは、隣接するドット間でこのような反射を繰り返して、正面方向に反射される。これにより、Y方向において正面輝度を高くできる。
すなわち、本発明の透明スクリーンは、2以上のドットが互いに隣接してY方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成することで、X方向とY方向とで反射特性を異ならせて、X方向においては、視野角を広くでき、Y方向においては、正面輝度を高くできる。
具体的には、Y方向において、あるドットに映像光が入射した場合に、このドットで反射した光は、上述のドットの形状および構造の効果により種々の方向に拡散するように反射される。ここで、Y方向においては、ドットが互いに隣接して配列されているので、正面方向以外の方向に拡散して反射された光は、隣接するドットに入射して正面方向に反射されたり、あるいは、隣接するドット間でこのような反射を繰り返して、正面方向に反射される。これにより、Y方向において正面輝度を高くできる。
すなわち、本発明の透明スクリーンは、2以上のドットが互いに隣接してY方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成することで、X方向とY方向とで反射特性を異ならせて、X方向においては、視野角を広くでき、Y方向においては、正面輝度を高くできる。
ここで、一般に、透明スクリーンに映像光を投影して映像を表示する際に、より広い視野角が求められるのは、鉛直方向よりも水平方向である。例えば、透明スクリーンに映し出される映像を、多数の観察者が観察する場合や、観察者が途中で位置を変えて観察する場合等に、水平方向に広い視野角が求められる。
したがって、本発明の透明スクリーンのX方向を水平方向に一致させ、Y方向を鉛直方向に一致させて設置することで、水平方向の視野角を広くして、実質的な視野角を広くしつつ、正面輝度を高くすることができる。
したがって、本発明の透明スクリーンのX方向を水平方向に一致させ、Y方向を鉛直方向に一致させて設置することで、水平方向の視野角を広くして、実質的な視野角を広くしつつ、正面輝度を高くすることができる。
なお、本発明において、ドット列ユニット内のドットが隣接しているとは、連続して配列される2つのドットの半径をそれぞれR1、R2とし、ドット間のピッチ(中心間距離)をDとすると、ピッチDが、(R1+R2)≦D<2(R1+R2)を満たすものをいう。
したがって、隣接するドット同士は、基本的には、互いに接しないが、端辺同士が互いに接していてもよい。
したがって、隣接するドット同士は、基本的には、互いに接しないが、端辺同士が互いに接していてもよい。
ここで、図1Bに示す透明スクリーン10aにおいては、好ましい態様として、ドット20を覆うように形成されるオーバーコート層16を有する。しかしながら、これに限定はされず、オーバーコート層を有さず、ドット20が露出する構成としてもよい。
なお、本発明においては、図1Bに示す透明スクリーン10aのように、オーバーコート層16を有することにより、多数のドット20による表面の凹凸をなくすことで、透明性をより向上することができる点で好ましい。
また、オーバーコート層16を形成する場合には、オーバーコート層16とドット20との界面での反射を抑制し、透明性をより向上ができる観点から、オーバーコート層16の屈折率と、ドット20の屈折率との差は小さいほど好ましく、0.10以下であるのが好ましく、0.04以下であるのがより好ましい。
なお、本発明においては、図1Bに示す透明スクリーン10aのように、オーバーコート層16を有することにより、多数のドット20による表面の凹凸をなくすことで、透明性をより向上することができる点で好ましい。
また、オーバーコート層16を形成する場合には、オーバーコート層16とドット20との界面での反射を抑制し、透明性をより向上ができる観点から、オーバーコート層16の屈折率と、ドット20の屈折率との差は小さいほど好ましく、0.10以下であるのが好ましく、0.04以下であるのがより好ましい。
また、図1Aに示す例においては、Y方向に一列に配列された全てのドット20が、ドット列ユニット22を形成する構成としたが、これに限定はされず、2以上のドットがY方向に互いに隣接して配列されてドット列ユニットを形成する構成としてもよい。
例えば、図2に示す透明スクリーン10bでは、3つのドットがY方向に互いに隣接して配列されてドット列ユニット22を形成している。また、透明スクリーン10bは、このようなドット列ユニット22を複数有し、複数のドット列ユニット22は、X方向およびY方向に所定の間隔で配列されている。
例えば、図2に示す透明スクリーン10bでは、3つのドットがY方向に互いに隣接して配列されてドット列ユニット22を形成している。また、透明スクリーン10bは、このようなドット列ユニット22を複数有し、複数のドット列ユニット22は、X方向およびY方向に所定の間隔で配列されている。
なお、ドット列ユニット22のX方向の幅W1とY方向の幅W2との比W2/W1は、2以上であるのが好ましく、3以上であるのがより好ましい。これにより、Y方向において、反射光をより好適に正面方向に導くことができ、正面輝度をより高くできる。
また、図2に示す例では、複数のドット列ユニット22が、X方向およびY方向それぞれに所定の間隔で配列される構成としたが、各ドット列ユニット22内におけるドット20の配列方向が、互いに並行であれば、ドット列ユニットの配置には、特に限定はない。
なお、X方向において隣り合うドット列ユニットの間の距離、すなわち、X方向において隣り合うドット間の距離は、15μm以上が好ましく、20μm以上、500μm以下がより好ましい。
また、Y方向において隣り合うドット列ユニットの間の距離は、200μm以下が好ましく、20μm以上、200μm以下がより好ましい。
なお、X方向において隣り合うドット列ユニットの間の距離、すなわち、X方向において隣り合うドット間の距離は、15μm以上が好ましく、20μm以上、500μm以下がより好ましい。
また、Y方向において隣り合うドット列ユニットの間の距離は、200μm以下が好ましく、20μm以上、200μm以下がより好ましい。
また、図1Aに示す例では、ドットの大きさ(径および高さ)は全て同じとしたが、これに限定はされず、異なる大きさのドットを含んでいてもよい。異なる大きさのドットを含む場合には、ドット列ユニット内において、各ドットの大きさを同じとして、ドット列ユニットごとにドットの大きさを変えてもよいし、あるいは、ドット列ユニット内において、異なる大きさのドットを含む構成としてもよい。
ここで、ドット列ユニット内において、各ドットの径が、ドットの配列方向の一方向に向かって、漸次、小さくなるように形成されるのが好ましい。
ここで、ドット列ユニット内において、各ドットの径が、ドットの配列方向の一方向に向かって、漸次、小さくなるように形成されるのが好ましい。
図3Aに、本発明の透明スクリーンの他の一例の概略正面図を示し、図3Bに、図3AのB-B線断面図を示す。
図3Aおよび図3Bに示す透明スクリーン10cは、隣接して配列される3つのドットからなるドット列ユニット22eを複数、有する。
図3Aに示すように、このドット列ユニット22eは、最も径が大きいドット20cと、中間の大きさのドット20dと、最も径が小さいドット20eとからなり、図中下方向に向かって、この順に配列されている。
そのため、図3Bに示すように、ドットの配列方向の断面で見た際に、3つのドット20c~20eの頂部を結ぶ仮想的な線が、基板12の主面に対して傾斜した構成を有する。
このような構成とすることで、例えば、映像源として短焦点プロジェクタを用いる場合など、透明スクリーンに対して斜め方向から大きな投影角度で映像光を投影し、透明スクリーンの正面方向に反射させる場合に、反射光を透明スクリーンの正面方向により好適に反射することができる。
図3Aおよび図3Bに示す透明スクリーン10cは、隣接して配列される3つのドットからなるドット列ユニット22eを複数、有する。
図3Aに示すように、このドット列ユニット22eは、最も径が大きいドット20cと、中間の大きさのドット20dと、最も径が小さいドット20eとからなり、図中下方向に向かって、この順に配列されている。
そのため、図3Bに示すように、ドットの配列方向の断面で見た際に、3つのドット20c~20eの頂部を結ぶ仮想的な線が、基板12の主面に対して傾斜した構成を有する。
このような構成とすることで、例えば、映像源として短焦点プロジェクタを用いる場合など、透明スクリーンに対して斜め方向から大きな投影角度で映像光を投影し、透明スクリーンの正面方向に反射させる場合に、反射光を透明スクリーンの正面方向により好適に反射することができる。
また、複数形成されるドット20は、全てのドット20が同じ波長域の光を反射するものであってもよいが、これに限定はされず、互いに異なる波長域の光を反射するドットを2種以上含む構成としてもよい。
例えば、図4に示す透明スクリーン10dは、610nm~690nmの波長域の赤色光を反射する赤色ドット20Rと、515nm~585nmの波長域の緑色光を反射する緑色ドット20Gと、420nm~480nmの波長域の青色光を反射する青色ドット20Bとをそれぞれ複数含み、青色ドット20Bを3つ隣接して配列した青色ドット列ユニット22aと、緑色ドット20Gを3つ隣接して配列した緑色ドット列ユニット22bと、赤色ドット20Rを3つ隣接して配列した赤色ドット列ユニット22cとをそれぞれ複数有して構成される。
図示例においては、Y方向においては、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cが順に繰り返して配列されている。一方、X方向においては、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cのいずれかが一列に配列されている。
このように、赤色光を反射するドット、緑色光を反射するドット、および青色光を反射するドットを有することで、前面に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。
例えば、図4に示す透明スクリーン10dは、610nm~690nmの波長域の赤色光を反射する赤色ドット20Rと、515nm~585nmの波長域の緑色光を反射する緑色ドット20Gと、420nm~480nmの波長域の青色光を反射する青色ドット20Bとをそれぞれ複数含み、青色ドット20Bを3つ隣接して配列した青色ドット列ユニット22aと、緑色ドット20Gを3つ隣接して配列した緑色ドット列ユニット22bと、赤色ドット20Rを3つ隣接して配列した赤色ドット列ユニット22cとをそれぞれ複数有して構成される。
図示例においては、Y方向においては、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cが順に繰り返して配列されている。一方、X方向においては、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cのいずれかが一列に配列されている。
このように、赤色光を反射するドット、緑色光を反射するドット、および青色光を反射するドットを有することで、前面に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。
なお、図4に示す例では、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射するドットを含む構成としたが、これに限定はされず、これ以外の波長域の光を反射するドットを含んでいてもよい。
また、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射するドットは、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種のドットからなる構成に限定はされず、例えば、赤色光を反射するドットと、青色光を反射するドットとの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ドットに加えて、他の波長域の光を反射するドットとの4種以上を含む構成としてもよい。
また、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射するドットは、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種のドットからなる構成に限定はされず、例えば、赤色光を反射するドットと、青色光を反射するドットとの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ドットに加えて、他の波長域の光を反射するドットとの4種以上を含む構成としてもよい。
また、図示例においては、Y方向においては、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cが順に繰り返して配列されて、X方向においては、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cのいずれかが一列に配列される構成としたが、これに限定はされず、例えば、Y方向において、いずれか1種のドット列ユニットを一列に配列する構成としてもよいし、X方向において、青色ドット列ユニット22a、緑色ドット列ユニット22b、および、赤色ドット列ユニット22cが順に繰り返して配列される構成としてもよいし、あるいは、ランダムに配列してもよい。
また、図4に示す例では、1つのドット列ユニットを、同じ波長域の光を反射する複数のドットで構成したが、これに限定はされず、1つのドット列ユニットを、異なる波長域の光を反射する複数のドットで構成してもよい。
例えば、図5に示す透明スクリーン10eのように、青色ドット20B、緑色ドット20G、および、赤色ドット20Rの3つのドットをY方向に隣接して配列して形成したドット列ユニット22dを複数、有する構成としてもよい。
例えば、図5に示す透明スクリーン10eのように、青色ドット20B、緑色ドット20G、および、赤色ドット20Rの3つのドットをY方向に隣接して配列して形成したドット列ユニット22dを複数、有する構成としてもよい。
ここで、上記ドットを構成する液晶材料のコレステリック構造の反射光は円偏光である。すなわち、液晶材料のコレステリック構造は、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。
したがって、本発明においては、複数形成されるドット20は、全てのドット20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右偏光ドットと、左円偏光を反射する左偏光ドットとを含む構成としてもよい。
右円偏光を反射するドットと、左円偏光を反射するドット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。
したがって、本発明においては、複数形成されるドット20は、全てのドット20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右偏光ドットと、左円偏光を反射する左偏光ドットとを含む構成としてもよい。
右円偏光を反射するドットと、左円偏光を反射するドット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。
なお、コレステリック構造の反射光が右円偏光であるか、または左円偏光であるかの円偏光選択反射性は、コレステリック構造の螺旋の捩れ方向による。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が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
さらに、互いに異なる波長域の光を反射するドットを2種以上有し、かつ、各波長域の光を反射するドットとして、右円偏光を反射するドットと、左円偏光を反射するドットを有していてもよい。
また、図1Aに示す例では、各ドットはそれぞれ、1つの波長域の光を反射する構成としたが、これに限定はされず、1つのドットが、複数の波長域の光を反射する構成としてもよい。すなわち、1つのドット内に互いに異なる波長域の光を反射する領域を2以上有するドットを含む構成としてもよい。
図6Aに本発明の透明スクリーンに利用可能なドットの他の一例の概略断面図を示す。
図6Aに示す3層ドット20Tは、1つのドット内に、赤色光を反射する赤色領域21Rと、緑色光を反射する緑色領域21Gと、青色光を反射する青色領域21Bとを有する3層構成のドットである。
図6Aに本発明の透明スクリーンに利用可能なドットの他の一例の概略断面図を示す。
図6Aに示す3層ドット20Tは、1つのドット内に、赤色光を反射する赤色領域21Rと、緑色光を反射する緑色領域21Gと、青色光を反射する青色領域21Bとを有する3層構成のドットである。
具体的には、3層ドット20Tは、基板12側の、半球状に形成された赤色領域21Rと、赤色領域21Rの表面に積層された緑色領域21Gと、緑色領域21Gの表面に積層された青色領域21Bとの3層を基板12の法線方向に積層した構成を有する。
このような3層ドット20T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つのドットで、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。
このような3層ドット20T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つのドットで、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。
なお、図6Aに示す例では、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射する3層を有する構成としたが、これに限定はされず、互いに異なる波長域の光を反射する2層からなるものであってもよく、あるいは、4層以上からなるものであってもよい。
また、図6Aに示す例では、3層ドット20Tは、基板12側から赤色領域21R、緑色領域21Gおよび青色領域21B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。
また、図6Aに示す例では、3層ドット20Tは、基板12側から赤色領域21R、緑色領域21Gおよび青色領域21B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。
また、1つのドットが、右円偏光と左円偏光とを反射する構成としてもよい。すなわち、1つのドット内に右円偏光を反射する領域と、左円偏光を反射する領域とを有するドットを含む構成としてもよい。
図6Bに本発明の透明スクリーンに利用可能なドットの他の一例の概略断面図を示す。
図6Bに示す2層ドット20Wは、1つのドット内に、右円偏光を反射する右偏光領域21mと、左円偏光を反射する左偏光領域21hとを有する2層構成のドットである。
図6Bに本発明の透明スクリーンに利用可能なドットの他の一例の概略断面図を示す。
図6Bに示す2層ドット20Wは、1つのドット内に、右円偏光を反射する右偏光領域21mと、左円偏光を反射する左偏光領域21hとを有する2層構成のドットである。
具体的には、2層ドット20Wは、基板12側の、半球状に形成された左偏光領域21hと、左偏光領域21hの表面に積層された右偏光領域21mとの2層を基板12の法線方向に積層した構成を有する。
このような2層ドット20T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つのドットで、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。
このような2層ドット20T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つのドットで、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。
なお、図6Bに示す例では、2層ドット20Wは、基板12側から左偏光領域21h、右偏光領域21mの順に積層する構成としたがこれに限定はされず、右偏光領域21m、左偏光領域21hの順に積層する構成であってもよい。
さらに、各ドットは、1つのドットが、複数の波長域の光を反射し、かつ、各波長域の右円偏光と左円偏光とを反射する構成としてもよい。すなわち、1つのドット内に互いに異なる波長域の光を反射する領域を有し、かつ、各波長域で右円偏光を反射する領域と、左円偏光を反射する領域とを有するドットを含む構成としてもよい。
図6C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6Cに示す6層ドット20Sは、1つのドット内に、赤色光でかつ左円偏光を反射する左偏光赤色領域21Rhと、赤色光でかつ右円偏光を反射する右偏光赤色領域21Rmと、緑色光でかつ左円偏光を反射する左偏光緑色領域21Ghと、緑色光でかつ右円偏光を反射する右偏光緑色領域21Gmと、青色光でかつ左円偏光を反射する左偏光青色領域21Bhと、青色光でかつ右円偏光を反射する右偏光青色領域21Bmとを有する6層構成のドットである。
図6C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6Cに示す6層ドット20Sは、1つのドット内に、赤色光でかつ左円偏光を反射する左偏光赤色領域21Rhと、赤色光でかつ右円偏光を反射する右偏光赤色領域21Rmと、緑色光でかつ左円偏光を反射する左偏光緑色領域21Ghと、緑色光でかつ右円偏光を反射する右偏光緑色領域21Gmと、青色光でかつ左円偏光を反射する左偏光青色領域21Bhと、青色光でかつ右円偏光を反射する右偏光青色領域21Bmとを有する6層構成のドットである。
具体的には、6層ドット20Sは、基板12側の、半球状に形成された左偏光赤色領域21Rhと、左偏光赤色領域21Rhの表面に積層された右偏光赤色領域21Rmと、右偏光赤色領域21Rmの表面に積層された左偏光緑色領域21Ghと、左偏光緑色領域21Ghの表面に積層された右偏光緑色領域21Gmと、右偏光緑色領域21Gmの表面に積層された左偏光青色領域21Bhと、左偏光青色領域21Bhの表面に積層された右偏光青色領域21Bmと、の6層を基板12の法線方向に積層した構成を有する。
このような6層ドット20Sは、赤色光の右円偏光を反射する層および左円偏光を反射する層、緑色光の右円偏光を反射する層および左円偏光を反射する層、ならびに、青色光の右円偏光を反射する層および左円偏光を反射する層を有するので、1つのドットで、入射した映像光の赤色光、緑色光および青色光それぞれ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、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、映像光の赤色光、緑色光および青色光、ならびに、各波長域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赤色光であっても緑色光であっても青色光であっても、また、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。
このような6層ドット20Sは、赤色光の右円偏光を反射する層および左円偏光を反射する層、緑色光の右円偏光を反射する層および左円偏光を反射する層、ならびに、青色光の右円偏光を反射する層および左円偏光を反射する層を有するので、1つのドットで、入射した映像光の赤色光、緑色光および青色光それぞれ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、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、映像光の赤色光、緑色光および青色光、ならびに、各波長域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赤色光であっても緑色光であっても青色光であっても、また、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。
次に、本発明の透明スクリーンの各構成要素の材料、形状等について詳述する。
[基板]
本発明の透明スクリーンに含まれる基板は、表面にドットを形成するための基材として機能する。
基板は、ドット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、ドット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、基板は可視光領域において、透明であることが好ましい。また、基板は、着色していてもよいが、着色していないか、着色が少ないことが好ましい。さらに基板は屈折率が1.2~2.0程度であることが好ましく、1.4~1.8程度であることがより好ましい。
なお、本明細書において透明というとき、具体的には波長380~780nmの非偏光透過率(全方位透過率)が50%以上であればよく、70%以上であればよく、85%以上であることが好ましい。
本発明の透明スクリーンに含まれる基板は、表面にドットを形成するための基材として機能する。
基板は、ドット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、ドット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、基板は可視光領域において、透明であることが好ましい。また、基板は、着色していてもよいが、着色していないか、着色が少ないことが好ましい。さらに基板は屈折率が1.2~2.0程度であることが好ましく、1.4~1.8程度であることがより好ましい。
なお、本明細書において透明というとき、具体的には波長380~780nmの非偏光透過率(全方位透過率)が50%以上であればよく、70%以上であればよく、85%以上であることが好ましい。
また、基板のヘイズ値は、30%以下が好ましく、0.1%~25%がより好ましく、0.1%~10%が特に好ましい。
基板の厚みは用途に応じて選択すればよく、特に限定されないが、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~150μmである。
基板の厚みは用途に応じて選択すればよく、特に限定されないが、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~150μmである。
基板は単層であっても、多層であってもよく、単層である場合の基板の例としては、ガラス、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリオレフィン等が挙げられる。多層である場合の基板の例としては、上記の単層である場合の基板の例のいずれかなどを支持体として含み、上記支持体の表面に他の層を設けたものなどが挙げられる。
例えば、図7に示す透明スクリーン10iのように、支持体14とドット20の間に下地層18を設けてもよい。下地層は樹脂層であることが好ましく、透明樹脂層であることが特に好ましい。下地層の例としては、ドットを形成する際の表面形状を調整するための層、ドットとの接着特性を改善するための層、ドット形成の際の重合性液晶化合物の配向を調整するための配向層などが挙げられる。
また、下地層は、ドット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、ドット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、下地層は透明であることが好ましい。さらに下地層は屈折率が1.2~2.0程度であることが好ましく、1.4~1.8程度であることがより好ましい。下地層は支持体表面に直接塗布された重合性化合物を含む組成物の硬化により得られた熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂であることも好ましい。重合性化合物の例としては、(メタ)アクリレートモノマー、ウレタンモノマーなどの非液晶性の化合物が挙げられる。
下地層の厚みは、特に限定されないが、0.01~50μmであることが好ましく、0.05~20μmであることがさらに好ましい。
また、下地層は、ドット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、ドット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、下地層は透明であることが好ましい。さらに下地層は屈折率が1.2~2.0程度であることが好ましく、1.4~1.8程度であることがより好ましい。下地層は支持体表面に直接塗布された重合性化合物を含む組成物の硬化により得られた熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂であることも好ましい。重合性化合物の例としては、(メタ)アクリレートモノマー、ウレタンモノマーなどの非液晶性の化合物が挙げられる。
下地層の厚みは、特に限定されないが、0.01~50μmであることが好ましく、0.05~20μmであることがさらに好ましい。
[ドット]
本発明の透明スクリーンは基板表面に形成されたドットを含む。ドットが形成される基板表面は基板の両面であっても片面であってもよい。基板の両面に形成した場合には、光の入射面側のドットが形成されていない部分を通り抜けた光が裏面側のドットで反射されることで、反射強度を向上できる。すなわち、基板の両面に形成する場合には、表面側にドットが形成されていない位置に、裏面側のドットを形成するのが好ましい。
ドットは基板表面に複数形成され、複数のドットは、2つ以上のドットが互いに近接してドット列ユニットを複数、形成するように配列される。また、ドットは、基板の全面に配列されてもよいし、基板の少なくとも一部の領域にのみ配列されてもよい。
本発明の透明スクリーンは基板表面に形成されたドットを含む。ドットが形成される基板表面は基板の両面であっても片面であってもよい。基板の両面に形成した場合には、光の入射面側のドットが形成されていない部分を通り抜けた光が裏面側のドットで反射されることで、反射強度を向上できる。すなわち、基板の両面に形成する場合には、表面側にドットが形成されていない位置に、裏面側のドットを形成するのが好ましい。
ドットは基板表面に複数形成され、複数のドットは、2つ以上のドットが互いに近接してドット列ユニットを複数、形成するように配列される。また、ドットは、基板の全面に配列されてもよいし、基板の少なくとも一部の領域にのみ配列されてもよい。
ここで、ドットの配置密度には特に限定はなく、透明スクリーンに求められる拡散性(視野角)や、透明性等に応じて適宜設定すればよい。
広い視野角と、高い透明性とを両立できる点、製造時にドットの合一や欠損などの欠陥なく製造できる適切な密度等の観点から、基板の主面の法線方向から見た際の、基板に対するドットの面積率は、1.0%~90.6%であるのが好ましく、2.0%~50.0%であるのがより好ましく、4.0%~30.0%であるのが特に好ましい。
なお、ドットの面積率は、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)などの顕微鏡で得られる画像において、1mm×1mmの大きさの領域で面積率を測定し、5箇所の平均値をドットの面積率とした。
広い視野角と、高い透明性とを両立できる点、製造時にドットの合一や欠損などの欠陥なく製造できる適切な密度等の観点から、基板の主面の法線方向から見た際の、基板に対するドットの面積率は、1.0%~90.6%であるのが好ましく、2.0%~50.0%であるのがより好ましく、4.0%~30.0%であるのが特に好ましい。
なお、ドットの面積率は、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)などの顕微鏡で得られる画像において、1mm×1mmの大きさの領域で面積率を測定し、5箇所の平均値をドットの面積率とした。
本明細書において、ドットについて説明されるとき、その説明は、本発明の透明スクリーン中のすべてのドットについて適用できるが、説明されるドットを含む本発明の透明スクリーンが、本技術分野で許容される誤差やエラーなどにより同説明に該当しないドットを含むことを許容するものとする。
(ドットの形状)
ドットは、基板の主面の法線方向(以下、基板法線方向ともいう)から見たとき円形であればよい。円形は正円でなくてもよく、略円形であればよい。ドットについて中心というときは、この円形の中心または重心を意味する。基板表面にドットが複数ある場合、ドットの平均的形状が円形であればよく、一部に円形に該当しない形状のドットが含まれていてもよい。
ドットは、基板の主面の法線方向(以下、基板法線方向ともいう)から見たとき円形であればよい。円形は正円でなくてもよく、略円形であればよい。ドットについて中心というときは、この円形の中心または重心を意味する。基板表面にドットが複数ある場合、ドットの平均的形状が円形であればよく、一部に円形に該当しない形状のドットが含まれていてもよい。
ドットは基板法線方向から見たときの直径が10~200μmであることが好ましく、20~120μmであることがより好ましい。
ドットの直径は、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)などの顕微鏡で得られる画像において、端部(ドットのへりまたは境界部)から端部までの直線であってドットの中心を通る直線の長さを測定することにより得ることができる。なお、ドットの数、ドット間距離もレーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)などの顕微鏡画像で確認できる。
なお、基板法線方向から見た際の、ドットの形状が円形以外の場合には、このドットの投影面積と等しい円面積を持つ円の直径(円相当径)をドットの直径とする。
ドットの直径は、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)などの顕微鏡で得られる画像において、端部(ドットのへりまたは境界部)から端部までの直線であってドットの中心を通る直線の長さを測定することにより得ることができる。なお、ドットの数、ドット間距離もレーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)などの顕微鏡画像で確認できる。
なお、基板法線方向から見た際の、ドットの形状が円形以外の場合には、このドットの投影面積と等しい円面積を持つ円の直径(円相当径)をドットの直径とする。
ドットは、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含む。すなわち、ドットは、ドットの端部から中心に向かって高さが増加する傾斜部または曲面部等を含む。本明細書において、上記部位を傾斜部または曲面部ということがある。傾斜部または曲面部は、基板の主面に垂直な断面図におけるドット表面の、連続的に増加し始める点から最大高さを示す点までのドット表面の部位と、それらの点と基板とを最短距離で結ぶ直線と、基板と、で囲まれる部位を示す。
なお、本明細書において、ドットについて、「高さ」というときは、「基板と反対側のドットの表面の、点から基板のドット形成側表面までの最短距離」を意味する。このとき、ドットの表面は他の層との界面であってもよい。また、基板に凹凸がある場合は、ドットの端部における基板面の延長を上記ドット形成側表面とする。最大高さは、上記高さの最大値であり、例えば、ドットの頂点から基板のドット形成側表面までの最短距離である。ドットの高さは、レーザー顕微鏡による焦点位置スキャン、またはSEMもしくはTEMなどの顕微鏡を用いて得られるドットの断面図から確認することができる。
上記傾斜部または曲面部は、ドットの中心からみて一部の方向の端部にあってもよく、全部にあってもよい。例えばドットが円形であるとき、端部は円周に対応するが、円周の一部(例えば円周の30%以上、50%以上、70%以上であって、90%以下の長さに対応する部分)の方向の端部にあってもよく、円周の全部(円周の90%以上、95%以上または、99%以上)の方向の端部にあってもよい。ドットの端部は、全部であることが好ましい。すなわち、ドットの中心から円周に向かう方向の高さの変化はいずれの方向でも同一であることが好ましい。また、光学的性質、断面図で説明される性質も中心から円周に向かういずれの方向においても同一であることが好ましい。
傾斜部または曲面部は、ドットの端部(円周のヘリまたは境界部)から始まって中心までは到達しない一定距離にあってもよく、ドットの端部から始まって中心までにあってもよく、ドットの円周部のヘリ(境界部)から一定距離の部位から始まって中心までは到達しない一定距離にあってもよく、ドットの端部から一定距離の部位から始まって中心までにあってもよい。
上記の傾斜部または曲面部を含む構造は、例えば、基板側を平面とした半球形状、この半球形状の上部を基板と略平行に切断し平坦化した形状(球台形状)、基板側を底面とした円錐形状、この円錐形状の上部を基板と略平行に切断し平坦化した形状(円錐台形形状)などが挙げられる。これらのうち、基板側を平面とした半球形状、この半球形状の上部を基板と略平行に切断し平坦化した形状、基板側を底面とした円錐形状の上部を基板と略平行に切断し平坦化した形状が好ましい。なお上記半球形状は球の中心を含む面を平面とする半球の形状のみでなく、球を任意に2つに切断して得られる球欠形状のいずれか(好ましくは球の中心を含まない球欠形状)を含むものとする。
ドットの最大高さを与えるドット表面の点は、半球形状または円錐形状の頂点にあるか、上記のように基板と略平行に切断し平坦化した面にあればよい。平坦化した面状の点全部がドットの最大高さを与えていることも好ましい。ドットの中心が最大高さを与えていることも好ましい。
また、基板と反対側のドットの表面と上記基板(基板のドット形成側表面)とのなす角度(例えば平均値)、すなわち、基板とドットとの接触角は40°以上であることが好ましく、60°以上であることがより好ましい。接触角をこの範囲とすることにより、広い視野角と、高い透明性とを両立することができる。
上記角度はレーザー顕微鏡による焦点位置スキャン、または、SEMもしくはTEMなどの顕微鏡を用いて得られるドットの断面図から確認することができるが、本明細書においては、ドットの中心を含み基板に垂直な面での断面図のSEM画像で基板とドット表面との接触部分の角度を測定したものとする。
なお、上述したように、基板とドットとの間に下地層を設けることで、基板とドットとの接触角を所望の範囲に調整することができる。
上記角度はレーザー顕微鏡による焦点位置スキャン、または、SEMもしくはTEMなどの顕微鏡を用いて得られるドットの断面図から確認することができるが、本明細書においては、ドットの中心を含み基板に垂直な面での断面図のSEM画像で基板とドット表面との接触部分の角度を測定したものとする。
なお、上述したように、基板とドットとの間に下地層を設けることで、基板とドットとの接触角を所望の範囲に調整することができる。
(ドットの光学的性質)
ドットは波長選択反射性を有する。ドット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、ドット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。
ドットは波長選択反射性を有する。ドット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、ドット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。
ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなる。ドットが選択反射性を示す光の波長は上記のようにドットを形成する液晶材料のコレステリック構造における螺旋ピッチを調整することにより行うことができる。また、本発明の透明スクリーンにおけるドットを形成する液晶材料は、後述のようにコレステリック構造の螺旋軸方向が制御されており、そのため、入射光は正反射だけでなく、種々の方向にも反射される。
ドットは着色していてもよいが、着色していないか、着色が少ないことが好ましい。これにより、透明スクリーンの透明性を向上できる。
(コレステリック構造)
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P(=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、ドットの形成の際、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、これらを調整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、ピッチの調整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。
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P(=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、ドットの形成の際、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、これらを調整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、ピッチの調整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。
コレステリック構造は走査型電子顕微鏡(SEM)にて観測される上記ドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与える。この明部と暗部の繰り返し2回分(明部2つおよび暗部2つ)が螺旋1ピッチ分に相当する。このことからピッチは、SEM断面図から測定することができる。上記縞模様の各線の法線が螺旋軸方向となる。
なお、コレステリック構造の反射光は円偏光である。すなわち、本発明の透明スクリーンにおけるドットの反射光は円偏光となる。本発明の透明スクリーンは、この円偏光選択反射性を考慮して、用途を選択することができる。反射光が右円偏光であるか、または左円偏光であるかコレステリック構造は螺旋の捩れ方向による。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が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。
本発明では、ドットとして、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、上記円偏光の方向は、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整できる。
本発明では、ドットとして、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、上記円偏光の方向は、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整できる。
また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。反射波長帯域の半値幅は本発明の透明スクリーンの用途に応じて調整され、例えば50~500nmであればよく、好ましくは100~300nmであればよい。
(ドット中のコレステリック構造)
ドットは上記の傾斜部または曲面部を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観測される断面図で確認した際、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線と上記表面とのなす角度は70°~90°の範囲である。図10にドットの断面の概略図を示す。この図10において、暗部がなす線を太線で示す。図10に示すように、1本目の暗部がなす線Ld1の法線と、ドットの表面とのなす角度θ1が70°~90°である。ここで、上記の傾斜部または曲面部におけるドット表面での位置を、ドットの中心をとおる基板表面の垂線に対する角度α1で表したとき、角度α1が30°の位置および60°の位置において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線Ld1の法線方向と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であればよく、好ましくは、上記の傾斜部または曲面部の全部の点において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線Ld1の法線方向と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であればよい。すなわち、傾斜部または曲面部の一部において上記角度を満たすもの、例えば、傾斜部または曲面部の一部において断続的に上記角度を満たすものでなく、連続的に上記角度を満たすものであればよい。なお、断面図において表面が曲線であるときは、表面とのなす角度は表面の接線からの角度を意味する。また、上記角度は鋭角で示されており、法線と上記表面とのなす角度を0°~180°の角度で表すときの、70°~110°の範囲を意味する。断面図においては、基板と反対側のドットの表面から2本目までの暗部がなす線がいずれもその法線と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であることが好ましく、基板と反対側のドットの表面から3~4本目までの暗部がなす線がいずれもその法線と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であることがより好ましく、基板と反対側のドットの表面から5~12本目以上の暗部がなす線がいずれもその法線と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であることがさらに好ましい。
上記角度は80°~90°の範囲であることが好ましく、85°~90°の範囲であることが好ましい。
ドットは上記の傾斜部または曲面部を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観測される断面図で確認した際、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線の法線と上記表面とのなす角度は70°~90°の範囲である。図10にドットの断面の概略図を示す。この図10において、暗部がなす線を太線で示す。図10に示すように、1本目の暗部がなす線Ld1の法線と、ドットの表面とのなす角度θ1が70°~90°である。ここで、上記の傾斜部または曲面部におけるドット表面での位置を、ドットの中心をとおる基板表面の垂線に対する角度α1で表したとき、角度α1が30°の位置および60°の位置において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線Ld1の法線方向と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であればよく、好ましくは、上記の傾斜部または曲面部の全部の点において、基板と反対側のドットの表面から1本目の暗部がなす線Ld1の法線方向と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であればよい。すなわち、傾斜部または曲面部の一部において上記角度を満たすもの、例えば、傾斜部または曲面部の一部において断続的に上記角度を満たすものでなく、連続的に上記角度を満たすものであればよい。なお、断面図において表面が曲線であるときは、表面とのなす角度は表面の接線からの角度を意味する。また、上記角度は鋭角で示されており、法線と上記表面とのなす角度を0°~180°の角度で表すときの、70°~110°の範囲を意味する。断面図においては、基板と反対側のドットの表面から2本目までの暗部がなす線がいずれもその法線と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であることが好ましく、基板と反対側のドットの表面から3~4本目までの暗部がなす線がいずれもその法線と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であることがより好ましく、基板と反対側のドットの表面から5~12本目以上の暗部がなす線がいずれもその法線と上記表面とのなす角度が70°~90°の範囲であることがさらに好ましい。
上記角度は80°~90°の範囲であることが好ましく、85°~90°の範囲であることが好ましい。
さらに、基板と反対側のドットの表面から2本目の暗部がなす線Ld2の法線と上記表面とのなす角度θ2が70°~90°の範囲であるのが好ましく、3本目~20本目の暗部がなす線の法線と上記表面とのなす角度も70°~90°の範囲であるのが好ましい。
上記SEMが与える断面図は、上記の傾斜部または曲面部のドットの表面において、コレステリック構造の螺旋軸が表面と70°~90°の範囲の角度をなすことを示している。このような構造により、ドットに入射する光は基板の法線方向から角度をなす方向から入射する光を、上記傾斜部または曲面部において、コレステリック構造の螺旋軸方向と平行に近い角度で入射させることができる。そのため、ドットに入射する光を様々な方向に反射させることができる。具体的には、ドットはコレステリック構造の螺旋軸を基準として入射光を正反射させるので、図11に示すように、基板の法線方向から入射する光Inに対して、ドットの中心付近で反射される反射光Irは基板の法線方向に平行に反射される。一方、ドットの中心からずれた位置(コレステリック構造の螺旋軸が基板の法線方向に対して傾いている位置)では、反射光Irは基板の法線方向とは異なる方向に反射される。したがって、ドットに入射する光を様々な方向に反射させることができ広視野角化することができる。また、ドットを透過する光Ipは、入射光Inと同方向に透過するので、透過光が散乱されることを抑制してヘイズを小さくすることができ、透明性を高くすることができる。
また、基板の法線方向から入射する光を、全方位に反射することができることが好ましい。特に、正面輝度(ピーク輝度)の半分の輝度となる角度(半値角)が35°以上にでき、高い反射性を有することが好ましい。
また、基板の法線方向から入射する光を、全方位に反射することができることが好ましい。特に、正面輝度(ピーク輝度)の半分の輝度となる角度(半値角)が35°以上にでき、高い反射性を有することが好ましい。
上記の傾斜部または曲面部のドットの表面において、コレステリック構造の螺旋軸が表面と70°~90°の範囲の角度をなすことにより、表面から1本目の暗部がなす線の法線方向と基板の法線方向とのなす角度は、上記高さが連続的に増加するにしたがって連続的に減少していることが好ましい。
なお、断面図は、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含む任意の方向の断面図であり、典型的にはドットの中心を含み基板に垂直な任意の面の断面図であればよい。
なお、断面図は、ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含む任意の方向の断面図であり、典型的にはドットの中心を含み基板に垂直な任意の面の断面図であればよい。
(コレステリック構造の作製方法)
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。
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。
コレステリック構造の形成に用いる材料としては、液晶化合物を含む液晶組成物などが挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であることが好ましい。
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--
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。
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。
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。
重合性液晶化合物の具体例としては、下記式(1)~(11)に示す化合物が挙げられる。
また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭57-165480号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平9-133810号公報に開示されているような液晶性高分子、特開平11-293252号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
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、75~99.9質量%であることが好ましく、80~99質量%であることがより好ましく、85~90質量%であることが特に好ましい。
--界面活性剤--
本発明者らは、ドット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、ドット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ドットが得られることを見出した。一般的に、ドットの形成のためには、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ドットの形成が可能であり、かつ、多方向からの再帰反射性の高いドットが得られたことは驚くべきことであった。後述の実施例において、界面活性剤を用いた透明スクリーンでは、ドット端部でドット表面と基板とがなす角度が40°以上であるドットが形成されていることが示されている。すなわち、ドットを形成する際に界面活性剤を加えることにより、ドットと基板との接触角を、広い視野角と、高い透明性とを両立することができる角度範囲に形成することができることがわかる。
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。
本発明者らは、ドット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、ドット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ドットが得られることを見出した。一般的に、ドットの形成のためには、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ドットの形成が可能であり、かつ、多方向からの再帰反射性の高いドットが得られたことは驚くべきことであった。後述の実施例において、界面活性剤を用いた透明スクリーンでは、ドット端部でドット表面と基板とがなす角度が40°以上であるドットが形成されていることが示されている。すなわち、ドットを形成する際に界面活性剤を加えることにより、ドットと基板との接触角を、広い視野角と、高い透明性とを両立することができる角度範囲に形成することができることがわかる。
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。
界面活性剤の具体例としては、特開2014-119605号公報の[0082]~[0090]に記載の化合物、特開2012-203237号公報の段落〔0031〕~〔0034〕に記載の化合物、特開2005-99248号公報の[0092]及び[0093]中に例示されている化合物、特開2002-129162号公報の[0076]~[0078]及び[0082]~[0085]中に例示されている化合物、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、などが挙げられる。
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。
フッ素系界面活性剤として、特開2014-119605号公報の[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。
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号公報の[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。
一般式(I)において、L11、L12、L13、L14、L15、L16はおのおの独立して単結合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-NRCO-、-CONR-(一般式(I)中におけるRは水素原子または炭素数が1~6のアルキル基を表す)を表し、-NRCO-、-CONR-は溶解性を減ずる効果があり、ドット作製時にヘイズが上昇する傾向があることからより好ましくは-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-であり、化合物の安定性の観点からさらに好ましくは-O-、-CO-、-COO-、-OCO-である。上記のRがとりうるアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。炭素数は1~3であることがより好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基を例示することができる。
Sp11、Sp12、Sp13、Sp14はそれぞれ独立して単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表し、より好ましくは単結合または炭素数1~7のアルキレン基であり、さらに好ましくは単結合または炭素数1~4のアルキレン基である。但し、アルキレン基の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。アルキレン基には、分枝があっても無くてもよいが、好ましいのは分枝がない直鎖のアルキレン基である。合成上の観点からは、Sp11とSp14が同一であり、かつ、Sp12とSp13が同一であることが好ましい。
A11、A12は1~4価の芳香族炭化水素基である。芳香族炭化水素基の炭素数は6~22であることが好ましく、6~14であることがより好ましく、6~10であることがさらに好ましく、6であることがさらにより好ましい。A11、A12で表される芳香族炭化水素基は置換基を有していてもよい。そのような置換基の例として、炭素数1~8のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはエステル基を挙げることができる。これらの基の説明と好ましい範囲については、下記のTの対応する記載を参照することができる。A11、A12で表される芳香族炭化水素基に対する置換基としては、例えばメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、臭素原子、塩素原子、シアノ基などを挙げることができる。パーフルオロアルキル部分を分子内に多く有する分子は、少ない添加量で液晶を配向させることができ、ヘイズ低下につながることから、分子内にパーフルオロアルキル基を多く有するようにA11、A12は4価であることが好ましい。合成上の観点からは、A11とA12は同一であることが好ましい。
T11は
で表される二価の基または二価の芳香族複素環基を表す(上記T11中に含まれるXは炭素数1~8のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはエステル基を表し、Ya、Yb、Yc、Ydはおのおの独立して水素原子または炭素数1~4のアルキル基を表す)ことが好ましく、より好ましくは
であり、よりさらに好ましくは、
である。
上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の炭素数は1~8であり、1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、直鎖状または分枝状であることが好ましい。好ましいアルキル基として、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができ、その中でもメチル基が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるアルコキシ基のアルキル部分については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。上記T11中に含まれるXがとりうるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、塩素原子、臭素原子が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるエステル基としては、R’COO-で表される基を例示することができる。R’としては炭素数1~8のアルキル基を挙げることができる。R’がとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。エステルの具体例として、CH3COO-、C2H5COO-を挙げることができる。Ya、Yb、Yc、Ydがとりうる炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができる。
上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の炭素数は1~8であり、1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、直鎖状または分枝状であることが好ましい。好ましいアルキル基として、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができ、その中でもメチル基が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるアルコキシ基のアルキル部分については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。上記T11中に含まれるXがとりうるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、塩素原子、臭素原子が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるエステル基としては、R’COO-で表される基を例示することができる。R’としては炭素数1~8のアルキル基を挙げることができる。R’がとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。エステルの具体例として、CH3COO-、C2H5COO-を挙げることができる。Ya、Yb、Yc、Ydがとりうる炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができる。
二価の芳香族複素環基は、5員、6員または7員の複素環を有することが好ましい。5員環または6員環がさらに好ましく、6員環が最も好ましい。複素環を構成する複素原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましい。複素環は、芳香族性複素環であることが好ましい。芳香族性複素環は、一般に不飽和複素環である。最多二重結合を有する不飽和複素環がさらに好ましい。複素環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環が含まれる。二価の複素環基は置換基を有していてもよい。そのような置換基の例の説明と好ましい範囲については、上記のA1とA2の1~4価の芳香族炭化水素が取り得る置換基に関する説明と記載を参照することができる。
Hb11は炭素数2~30のパーフルオロアルキル基を表し、より好ましくは炭素数3~20のパーフルオロアルキル基であり、さらに好ましくは3~10のパーフルオロアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状または分枝状であるものが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。
m11、n11はそれぞれ独立に0から3であり、かつm11+n11≧1である。このとき複数存在する括弧内の構造は互いに同一であっても異なっていてもよいが、互いに同一であることが好ましい。一般式(I)のm11、n11は、A11、A12の価数によって定まり、好ましい範囲もA11、A12の価数の好ましい範囲によって定まる。
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であることが好ましい。T11中に含まれるpは1~4のいずれかの整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましい。
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であることが好ましい。T11中に含まれるpは1~4のいずれかの整数であることが好ましく、1または2であることがより好ましい。
一般式(I)で表される化合物は、分子構造が対称性を有するものであってもよいし、対称性を有しないものであってもよい。なお、ここでいう対称性とは、点対称、線対称、回転対称のいずれかひとつに少なくとも該当するものを意味し、非対称とは点対称、線対称、回転対称のいずれにも該当しないものを意味する。
一般式(I)で表される化合物は、以上述べたパーフルオロアルキル基(Hb11)、連結基-(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13-および-L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-、ならびに好ましくは排除体積効果を持つ2価の基であるTを組み合わせた化合物である。分子内に2つ存在するパーフルオロアルキル基(Hb11)は互いに同一であることが好ましく、分子内に存在する連結基-(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13-および-L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-も互いに同一であることが好ましい。末端のHb11-Sp11-L11-Sp12-および-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ことが好ましい。
(CaF2a+1)-(CbH2b)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-
上記式において、aは2~30であることが好ましく、3~20であることがより好ましく、3~10であることがさらに好ましい。bは0~20であることが好ましく、0~10であることがより好ましく、0~5であることがさらに好ましい。a+bは3~30である。rは1~10であることが好ましく、1~4であることがより好ましい。
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ことが好ましい。
(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-
上記式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
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ことが好ましい。
(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-
上記式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、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。
--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。
キラル剤の具体例としては以下の式(12)で表される化合物が挙げられる。
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%であることが好ましく、0.5質量%~12質量%であることがさらに好ましい。
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%であることが好ましく、0.5質量%~12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。
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。
--その他の添加剤--
ドット形成方法として、後述の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。
ドット形成方法として、後述の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、ドット形成の際は、液体として用いられることが好ましい。
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。
液晶組成物は、基板上に適用されて、その後硬化されドットを形成する。基板上への液晶組成物の適用は、好ましくは打滴により行われる。複数(通常多数)のドットを基板上に適用する際には、液晶組成物をインクとした印刷を行えばよい。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が、インクジェット法が特に好ましい。ドットのパターン形成も、公知の印刷技術を応用して形成することができる。
また、図6A~図6Cに示すように、1つのドット中に、互いに異なる波長域の光を反射する複数の領域を有するドットや、右円偏光を反射する層と左円偏光を反射する領域を有するドットの場合には、まず、基板側の層となる液晶組成物を上記の印刷法により打滴して硬化させて1層目を形成し、次に2層目となる液晶組成物を、1層目の上に打滴して硬化させて2層目を形成し、さらに、3層目以降も同様の方法で形成することで、反射する光の波長域あるいは偏光方向が異なる複数の領域を有するドットを形成することができる。
また、図6A~図6Cに示すように、1つのドット中に、互いに異なる波長域の光を反射する複数の領域を有するドットや、右円偏光を反射する層と左円偏光を反射する領域を有するドットの場合には、まず、基板側の層となる液晶組成物を上記の印刷法により打滴して硬化させて1層目を形成し、次に2層目となる液晶組成物を、1層目の上に打滴して硬化させて2層目を形成し、さらに、3層目以降も同様の方法で形成することで、反射する光の波長域あるいは偏光方向が異なる複数の領域を有するドットを形成することができる。
基板上に適用後の液晶組成物は必要に応じて乾燥または加熱され、その後硬化される。乾燥または加熱の工程で液晶組成物中の重合性液晶化合物が配向していればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。
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250nm~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。
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]
透明スクリーンはオーバーコート層を含んでいてもよい。オーバーコート層は基板のドットが形成された面側に設けられていればよく、透明スクリーンの表面を平坦化していることが好ましい。
オーバーコート層は特に限定されないが、上述のとおり、ドットの屈折率との差が小さいほど好ましく、屈折率の差が0.04以下であるのが好ましい。液晶材料からなるドットの屈折率は1.6程度であるので、屈折率が1.4~1.8程度の樹脂層であることが好ましい。ドットの屈折率に近い屈折率を有するオーバーコート層を用いることによって、ドットに実際に入射する光の法線からの角度(極角)を小さくすることができる。例えば、屈折率が1.6のオーバーコート層を用い、極角45°で透明スクリーンに光を入射させたとき、ドットに実際に入射する極角は27°程度とすることができる。そのため、オーバーコート層を用いることによっては透明スクリーンが再帰反射性を示す光の極角を広げることが可能であり、基板と反対側のドットの表面と基板とのなす角度が小さいドットにおいても、より広い範囲で、高い再帰反射性を得ることができる。また、オーバーコート層は、反射防止層、粘着剤層、接着剤層、ハードコート層としての機能を有していてもよい。
透明スクリーンはオーバーコート層を含んでいてもよい。オーバーコート層は基板のドットが形成された面側に設けられていればよく、透明スクリーンの表面を平坦化していることが好ましい。
オーバーコート層は特に限定されないが、上述のとおり、ドットの屈折率との差が小さいほど好ましく、屈折率の差が0.04以下であるのが好ましい。液晶材料からなるドットの屈折率は1.6程度であるので、屈折率が1.4~1.8程度の樹脂層であることが好ましい。ドットの屈折率に近い屈折率を有するオーバーコート層を用いることによって、ドットに実際に入射する光の法線からの角度(極角)を小さくすることができる。例えば、屈折率が1.6のオーバーコート層を用い、極角45°で透明スクリーンに光を入射させたとき、ドットに実際に入射する極角は27°程度とすることができる。そのため、オーバーコート層を用いることによっては透明スクリーンが再帰反射性を示す光の極角を広げることが可能であり、基板と反対側のドットの表面と基板とのなす角度が小さいドットにおいても、より広い範囲で、高い再帰反射性を得ることができる。また、オーバーコート層は、反射防止層、粘着剤層、接着剤層、ハードコート層としての機能を有していてもよい。
オーバーコート層の例としては、モノマーを含む組成物を基板のドットが形成された面側に塗布、その後塗布膜を硬化して得られる樹脂層などが挙げられる。樹脂は、特に限定されず、基板やドット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。オーバーコート層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。
オーバーコート層の厚みは、特に限定されず、ドットの最大高さを考慮して決定すればよく、5μm~100μm程度であればよく、好ましくは10μm~50μmであり、より好ましくは20μm~40μmである。厚みは、ドットが無い部分の基板のドット形成表面から対向する面にあるオーバーコート層表面までの距離である。
以上、本発明の透明スクリーンについて詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
以下に実施例を挙げて本発明の特徴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、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例1]
(下地層の作製)
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、下地層溶液を調製した。
----------------------------------
下地層溶液(質量部)
----------------------------------
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 67.8
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD DPHA) 5.0
メガファックRS-90(DIC株式会社製) 26.7
IRGACURE 819 (BASF社製) 0.5
----------------------------------
(下地層の作製)
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、下地層溶液を調製した。
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下地層溶液(質量部)
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プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 67.8
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
(日本化薬株式会社製、商品名:KAYARAD DPHA) 5.0
メガファックRS-90(DIC株式会社製) 26.7
IRGACURE 819 (BASF社製) 0.5
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上記で調製した下地層溶液を、100μm厚の透明なPET(ポリエチレンテレフタレート、東洋紡株式会社製、コスモシャインA4100)基板に、バーコーターを用いて3mL/m2の塗布量で塗布した。その後、膜面温度が90℃になるように加熱し、120秒間乾燥した後に、酸素濃度100ppm以下の窒素パージ下で、紫外線照射装置により、700mJ/cm2の紫外線を照射し、架橋反応を進行させ、下地層を作製した。
なお、PET基板のヘイズ値を測定したところ、1%であった。
なお、PET基板のヘイズ値を測定したところ、1%であった。
(コレステリック液晶ドットの形成)
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、コレステリック液晶インク液G(液晶組成物)を調製した。
----------------------------------
コレステリック液晶インク液G(質量部)
----------------------------------
メトキシエチルアクリレート 145.0
下記の棒状液晶化合物の混合物 100.0
IRGACURE 819 (BASF社製) 10.0
下記構造のキラル剤A 5.78
下記構造の界面活性剤 0.08
----------------------------------
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、コレステリック液晶インク液G(液晶組成物)を調製した。
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コレステリック液晶インク液G(質量部)
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メトキシエチルアクリレート 145.0
下記の棒状液晶化合物の混合物 100.0
IRGACURE 819 (BASF社製) 10.0
下記構造のキラル剤A 5.78
下記構造の界面活性剤 0.08
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上記で調製したコレステリック液晶インク液Gを、上記で作製したPET上の下地層上に、インクジェットプリンター(DMP-2831、FUJIFILM Dimatix社製)にて、縦方向のドット中心間距離(ピッチ)23μm、横方向のピッチ46μmで、100mm×100mm領域全面に打滴し、95℃、30秒間乾燥した後に、紫外線照射装置により、室温で500mJ/cm2の紫外線を照射して硬化させてドットを形成して透明スクリーンを得た。
(ドット形状、コレステリック構造評価)
上記で得られた透明スクリーンのドットのうち、無作為に10個を選択しドットの形状をレーザー顕微鏡(キーエンス社製)にて観察したところ、ドットは平均直径23μm、平均最大高さ10μm、ドット端部のドット表面と下地層表面とが両者の接触部でなす角度(接触角)は平均83度であり、ドット端部から中心に向かう方向で、連続的に高さが増加していた。
上記で得られた透明スクリーンの中央に位置する1つのドットについてドット中心を含む面で、PET基板平面に対し垂直に切削し、断面を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果、ドット内部に明部と暗部の縞模様が確認され、図8に示すような断面図が得られた。(なお、断面図の右側の半円上形状の外側にある部位は、切削の際に出たバリである。)
断面図から、ドットの空気界面側の表面から1本目の暗線がなす線の法線方向と、空気界面側の表面のなす角度を測定したところ、ドット端部、ドット端部と中央の間、ドット中央の順に90度、89度、90度であった。さらに、暗線がなす線の法線方向と、PET基板との法線方向がなす角度は、ドット端部、ドット端部と中央の間、ドット中央の順に、35度、18度、0度と、連続的に減少していた。
上記で得られた透明スクリーンのドットのうち、無作為に10個を選択しドットの形状をレーザー顕微鏡(キーエンス社製)にて観察したところ、ドットは平均直径23μm、平均最大高さ10μm、ドット端部のドット表面と下地層表面とが両者の接触部でなす角度(接触角)は平均83度であり、ドット端部から中心に向かう方向で、連続的に高さが増加していた。
上記で得られた透明スクリーンの中央に位置する1つのドットについてドット中心を含む面で、PET基板平面に対し垂直に切削し、断面を走査型電子顕微鏡で観察した。その結果、ドット内部に明部と暗部の縞模様が確認され、図8に示すような断面図が得られた。(なお、断面図の右側の半円上形状の外側にある部位は、切削の際に出たバリである。)
断面図から、ドットの空気界面側の表面から1本目の暗線がなす線の法線方向と、空気界面側の表面のなす角度を測定したところ、ドット端部、ドット端部と中央の間、ドット中央の順に90度、89度、90度であった。さらに、暗線がなす線の法線方向と、PET基板との法線方向がなす角度は、ドット端部、ドット端部と中央の間、ドット中央の順に、35度、18度、0度と、連続的に減少していた。
(ドット面積率)
また、上記で得られた透明スクリーンのドットのうち、無作為に10個を選択しドットの形状をレーザー顕微鏡(キーエンス社製)にて観察し、1mm×1mmの大きさの領域、5箇所で面積率を測定したところ、面積率の平均値は、6.5%であった。
また、上記で得られた透明スクリーンのドットのうち、無作為に10個を選択しドットの形状をレーザー顕微鏡(キーエンス社製)にて観察し、1mm×1mmの大きさの領域、5箇所で面積率を測定したところ、面積率の平均値は、6.5%であった。
(オーバーコート層の形成)
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。
----------------------------------
オーバーコート用塗布液1(質量部)
----------------------------------
アセトン 100.0
KAYARAD DPCA-30(日本化薬株式会社製) 30.0
EA-200(大阪ガスケミカル社製) 70.0
IRGACURE(登録商標) 819 (BASF社製) 3.0
----------------------------------
上記で調製したオーバーコート用塗布液1を、コレステリック液晶ドットを形成した下地層上に、バーコーターを用いて40mL/m2の塗布量で塗布した。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作製し、図1A~図1Cに示すような透明スクリーンを得た。
なお、ドットの屈折率は1.58であり、オーバーコート層の屈折率は1.58であり、屈折率の差は0である。
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。
----------------------------------
オーバーコート用塗布液1(質量部)
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アセトン 100.0
KAYARAD DPCA-30(日本化薬株式会社製) 30.0
EA-200(大阪ガスケミカル社製) 70.0
IRGACURE(登録商標) 819 (BASF社製) 3.0
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上記で調製したオーバーコート用塗布液1を、コレステリック液晶ドットを形成した下地層上に、バーコーターを用いて40mL/m2の塗布量で塗布した。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作製し、図1A~図1Cに示すような透明スクリーンを得た。
なお、ドットの屈折率は1.58であり、オーバーコート層の屈折率は1.58であり、屈折率の差は0である。
[実施例2]
互いに大きさの異なるドット3つからなるドット列ユニットを複数、配列した構成とした以外は実施例1と同様にして、図3Aに示すような透明スクリーンを作製した。
互いに大きさの異なるドット3つからなるドット列ユニットを複数、配列した構成とした以外は実施例1と同様にして、図3Aに示すような透明スクリーンを作製した。
具体的には、最も大きいドットの大きさは、実施例1のドットと同じ、平均直径23μm、平均最大高さ10μmとし、中間の大きさのドットは、最も大きいドットと相似形で、最も大きいドットの0.8倍の直径とし、最も小さいドットは、最も大きいドットと相似形で最も大きいドットの0.6倍の直径とした。
また、ドット列ユニット内において、ドットの大きさが漸次変化するように、最も大きいドット、中間の大きさのドット、最も小さいドットの順に配列した。また、各ドット列ユニットにおけるドットの配列方向および配列順序を一致させた。
また、ドット列ユニット内におけるドットの配列方向において、隣接するドット列ユニットの間の距離は、23μmとした。また、ドット列ユニット内におけるドットの配列方向と直交する方向において、隣接するドット列ユニット間の距離は、最も大きいドット同士の間の距離で、23μmとした。
また、ドット列ユニット内において、ドットの大きさが漸次変化するように、最も大きいドット、中間の大きさのドット、最も小さいドットの順に配列した。また、各ドット列ユニットにおけるドットの配列方向および配列順序を一致させた。
また、ドット列ユニット内におけるドットの配列方向において、隣接するドット列ユニットの間の距離は、23μmとした。また、ドット列ユニット内におけるドットの配列方向と直交する方向において、隣接するドット列ユニット間の距離は、最も大きいドット同士の間の距離で、23μmとした。
[実施例3]
互いに異なる波長域の光を反射する3種のドットを含む構成とし、同じ種類のドット3つでドット列ユニットを形成する構成とした以外は実施例1と同様にして、図4に示すような透明スクリーンを作製した。
互いに異なる波長域の光を反射する3種のドットを含む構成とし、同じ種類のドット3つでドット列ユニットを形成する構成とした以外は実施例1と同様にして、図4に示すような透明スクリーンを作製した。
具体的には、上記コレステリック液晶インク液G、ならびに、以下に示すコレステリック液晶インク液Rおよびコレステリック液晶インク液Bを用いて、コレステリック液晶インク液Gにより形成されるドット3つからなるドット列ユニット、コレステリック液晶インク液Rにより形成されるドット3つからなるドット列ユニット、および、コレステリック液晶インク液Bにより形成されるドット3つからなるドット列ユニットをそれぞれ複数、図4に示すように配列して形成し、透明スクリーンを作製した。
コレステリック液晶インク液Rは、キラル剤Aの添加量を4.66質量部とする以外はコレステリック液晶インク液Gと同様にして調製したものである。また、コレステリック液晶インク液Bは、キラル剤Aの添加量を7.61質量部とする以外はコレステリック液晶インク液Gと同様にして調製したものである。
コレステリック液晶インク液Rは、中心波長650nmの光を反射する赤色ドットを形成するための材料であり、コレステリック液晶インク液Bは、中心波長450nmの光を反射する青色ドットを形成するための材料である。
コレステリック液晶インク液Rは、中心波長650nmの光を反射する赤色ドットを形成するための材料であり、コレステリック液晶インク液Bは、中心波長450nmの光を反射する青色ドットを形成するための材料である。
[比較例1]
100μm厚の透明なPET(ポリエチレンテレフタレート、東洋紡株式会社製、コスモシャインA4100)基板の表面に、反射材料として、MIBK(メチルイソブチルケトン)とMEK(メチルエチルケトン)の混合溶媒内に平均粒径10μmのビーズ(XX-151S:架橋ポリメチルメタクリレート-スチレン共重合真球状粒子、積水化成品工業株式会社製)を含有する塗布液を塗布して透明スクリーンを作製した。
100μm厚の透明なPET(ポリエチレンテレフタレート、東洋紡株式会社製、コスモシャインA4100)基板の表面に、反射材料として、MIBK(メチルイソブチルケトン)とMEK(メチルエチルケトン)の混合溶媒内に平均粒径10μmのビーズ(XX-151S:架橋ポリメチルメタクリレート-スチレン共重合真球状粒子、積水化成品工業株式会社製)を含有する塗布液を塗布して透明スクリーンを作製した。
<評価>
作製した実施例および比較例の透明スクリーンについて、透明性、正面輝度および左右輝度を評価した。
作製した実施例および比較例の透明スクリーンについて、透明性、正面輝度および左右輝度を評価した。
(透明性の評価)
透明性の評価は、ヘイズ値をヘイズメーターNDH4000(日本電色工業株式会社製)で測定して、以下の基準で評価した。
A:ヘイズ値が10%以下
B:ヘイズ値が10%以上、15%未満
C:ヘイズ値が15%以上、20%未満
D:ヘイズ値が20%以上、25%未満
E:ヘイズ値が25%以上
透明性の評価は、ヘイズ値をヘイズメーターNDH4000(日本電色工業株式会社製)で測定して、以下の基準で評価した。
A:ヘイズ値が10%以下
B:ヘイズ値が10%以上、15%未満
C:ヘイズ値が15%以上、20%未満
D:ヘイズ値が20%以上、25%未満
E:ヘイズ値が25%以上
(正面輝度および左右輝度の評価)
正面輝度および左右輝度の評価は、通常のオフィス環境に透明スクリーンを置き、図9Aに示すように正面に近い角度から、標準焦点プロジェクタ200(日本電気株式会社製 NP-M362WJD)を用いて白色光で明状態を表示して、輝度計202(株式会社トプコン社製 色彩輝度計 BM-5A)で輝度を測定した。
標準焦点プロジェクタからの映像光の、透明スクリーン中心への投影角度(透明スクリーンの主面の垂線を0°とする)は、10°とした。
正面輝度は、輝度計を透明スクリーンの中心を通り、法線方向に3m離れた位置に配置して測定した。
左右輝度は、透明スクリーンの左右60°の方向で3mの位置に輝度計を配置して測定した値の平均値を用いた。
比較例1との相対値を求めて以下の基準に沿って評価した。
A:輝度が2.0超の場合
B:輝度が1.1超2.0以下の場合
C:輝度が1.0超1.1以下の場合
D:輝度が1.0以下の場合
正面輝度および左右輝度の評価は、通常のオフィス環境に透明スクリーンを置き、図9Aに示すように正面に近い角度から、標準焦点プロジェクタ200(日本電気株式会社製 NP-M362WJD)を用いて白色光で明状態を表示して、輝度計202(株式会社トプコン社製 色彩輝度計 BM-5A)で輝度を測定した。
標準焦点プロジェクタからの映像光の、透明スクリーン中心への投影角度(透明スクリーンの主面の垂線を0°とする)は、10°とした。
正面輝度は、輝度計を透明スクリーンの中心を通り、法線方向に3m離れた位置に配置して測定した。
左右輝度は、透明スクリーンの左右60°の方向で3mの位置に輝度計を配置して測定した値の平均値を用いた。
比較例1との相対値を求めて以下の基準に沿って評価した。
A:輝度が2.0超の場合
B:輝度が1.1超2.0以下の場合
C:輝度が1.0超1.1以下の場合
D:輝度が1.0以下の場合
(正面輝度および左右輝度の評価2)
図9Bに示すように短焦点プロジェクタ204を用いて、上記と同様にして正面輝度および左右輝度を測定した。
短焦点プロジェクタとして、日本電気株式会社製 NP-UM351WJLを用いた。
短焦点プロジェクタからの映像光の、透明スクリーン中心への投影角度は、55°とした。
結果を表1に示す。
なお、表1において、反射材料の項目でコレステリック液晶材料からなるドットを用いたものを「Ch」と表す。また、オーバーコート層をOC層と表す。
図9Bに示すように短焦点プロジェクタ204を用いて、上記と同様にして正面輝度および左右輝度を測定した。
短焦点プロジェクタとして、日本電気株式会社製 NP-UM351WJLを用いた。
短焦点プロジェクタからの映像光の、透明スクリーン中心への投影角度は、55°とした。
結果を表1に示す。
なお、表1において、反射材料の項目でコレステリック液晶材料からなるドットを用いたものを「Ch」と表す。また、オーバーコート層をOC層と表す。
表1に示すように、本発明の透明スクリーンである実施例1~3は、比較例1に比較して、透明性、正面輝度および左右輝度のいずれも高くすることができることがわかる。
また、実施例1と実施例2との対比から、大きさの異なるドットを大きさ順に配列してドット列ユニットを構成することで、短焦点プロジェクタを用いた場合の正面輝度および左右輝度をより高くできることがわかる。
また、実施例1と実施例3との対比から、選択反射波長が互いに異なる2種以上のドットを用いることで、正面輝度および左右輝度をより高くできることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
また、実施例1と実施例2との対比から、大きさの異なるドットを大きさ順に配列してドット列ユニットを構成することで、短焦点プロジェクタを用いた場合の正面輝度および左右輝度をより高くできることがわかる。
また、実施例1と実施例3との対比から、選択反射波長が互いに異なる2種以上のドットを用いることで、正面輝度および左右輝度をより高くできることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
10、10a~10e、10i 透明スクリーン
12 基板
14 支持体
16 オーバーコート層
18 下地層
20、20c~20e ドット
20R 赤色ドット
20G 緑色ドット
20B 青色ドット
20T 3層ドット
20W 2層ドット
20S 6層ドット
21R 赤色領域
21G 緑色領域
21B 青色領域
21m 右偏光領域
21h 左偏光領域
21Rm 右偏光赤色領域
21Rh 左偏光赤色領域
21Gm 右偏光緑色領域
21Gh 左偏光緑色領域
21Bm 右偏光青色領域
21Bh 左偏光青色領域
22、22a~22e ドット列ユニット
12 基板
14 支持体
16 オーバーコート層
18 下地層
20、20c~20e ドット
20R 赤色ドット
20G 緑色ドット
20B 青色ドット
20T 3層ドット
20W 2層ドット
20S 6層ドット
21R 赤色領域
21G 緑色領域
21B 青色領域
21m 右偏光領域
21h 左偏光領域
21Rm 右偏光赤色領域
21Rh 左偏光赤色領域
21Gm 右偏光緑色領域
21Gh 左偏光緑色領域
21Bm 右偏光青色領域
21Bh 左偏光青色領域
22、22a~22e ドット列ユニット
Claims (9)
- 光を透過可能な基板と、前記基板の表面に形成された複数のドットとを有し、
前記ドットはそれぞれ波長選択反射性を有し、
前記ドットは、コレステリック構造を有する液晶材料からなり、前記コレステリック構造は走査型電子顕微鏡にて観測される前記ドットの断面図において明部と暗部との縞模様を与え、
前記ドットは、前記ドットの端部から中心に向かう方向で最大高さまで連続的に増加する高さを有する部位を含み、
前記部位において、前記基板と反対側の前記ドットの表面から1本目の前記暗部がなす線の法線と前記ドットの表面とのなす角度は70°~90°の範囲であり、
2以上の前記ドットが隣接して一方向に沿って配列されたドット列ユニットを複数、形成してなることを特徴とする透明スクリーン。 - 複数の前記ドット列ユニットにおける、前記ドットの配列方向が互いに平行である請求項1に記載の透明スクリーン。
- 前記ドット列ユニット内における前記ドットの配列方向と直交する方向における、隣接する前記ドット間の距離が、前記ドット列ユニット内における前記ドット間の距離よりも長い請求項1または2に記載の透明スクリーン。
- 前記ドット列ユニット内において、各前記ドットの径が同じである請求項1~3のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
- 前記ドット列ユニット内において、各前記ドットの径が、前記ドットの配列方向の一方向に向かって、漸次、小さくなるように形成されている請求項1~4のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
- 複数の前記ドットは、互いに異なる波長域の光を反射するドットを2種以上含む請求項1~5のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
- 前記ドット列ユニット内における各前記ドットの反射波長が同じである請求項6に記載の透明スクリーン。
- 1つの前記ドット内に、互いに異なる波長域の光を反射する領域を2つ以上有するドットを含む請求項1~7のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
- 前記液晶材料が液晶化合物、キラル剤および界面活性剤を含む液晶組成物を硬化して得られる材料である請求項1~8のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
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- 2016-04-26 CN CN201680024674.2A patent/CN107615165B/zh active Active
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