WO2023243223A1 - 表示装置 - Google Patents

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image display
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文紀 佐藤
最実 太田
真紀 島田
亮太 前橋
俊太 鍋谷
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日産自動車株式会社
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62—Translucent screens

Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a display device having an image display whose optical state changes between a transparent state and a cloudy screen state.
  • a display device having an image display body whose optical state changes between a transparent state and a cloudy screen state, and an image projection unit (projector) that projects visible light onto the image display body in a screen state to display an image. It has been known.
  • Patent Document 1 discloses a display in which an image display body is irradiated with ultraviolet light to increase the light scattering property of the image display body to change it to a cloudy screen state, and then irradiated with visible light of a specific wavelength to return to a transparent state.
  • An apparatus is disclosed, in which the display functional layer of the image display body contains liquid crystal molecules and a photoresponsive alignment change inducing material.
  • the photoresponsive orientation change inducing material changes from the trans form to the cis form when exposed to ultraviolet light, and the bent molecular structure of the cis form disturbs the alignment of liquid crystal molecules to increase the light scattering properties of the display functional layer, and Visible light of this color changes from the cis form to the trans form, and the disorganized liquid crystal molecules orient and align, returning the display function layer to its transparent state.
  • the intensity balance of the light scattered by the image display body changes, and the color of the image projected from the image projecting section and the color of the image displayed on the image display body differ.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an image display body that can suppress deterioration in color reproducibility of images displayed on the image display body.
  • the purpose of this invention is to provide a display device.
  • the present inventor has discovered that the above object can be achieved by providing a reflective layer that selectively reflects light within the wavelength range that is absorbed by the photoresponsive orientation change inducing material. They discovered this and completed the present invention.
  • the display device of the present invention includes an image display body whose optical state changes between a transparent state and a cloudy screen state, and an image display device that displays an image by projecting visible light onto the image display body in the screen state.
  • a light projecting section. and the image display body has a display functional layer containing liquid crystal molecules and a photoresponsive alignment change inducing material, and a reflective layer laminated on the display functional layer,
  • the reflective layer has a reflection peak wavelength within ⁇ 70 nm of the maximum absorption peak wavelength of the photoresponsive orientation change inducing material, and has a reflectance of 10% in a wavelength range 100 nm or more away from the reflection peak wavelength. It is characterized by the following:
  • the image display body is provided with a reflective layer that selectively reflects light within the wavelength range in which the photoresponsive orientation change inducing material absorbs, the color reproducibility of the image projected on the image display body is improved. It is possible to provide a display device that suppresses a decrease in .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a display device of the present invention. It is a graph which shows the reflection spectrum of the display function layer of an Example. It is a graph showing a reflection spectrum of a reflective layer of an example. It is a graph showing a reflection spectrum of an image display body of an example.
  • the display device of the present invention includes an image display body and an image light projecting section, and, if necessary, a control light projecting section that controls the optical state of the image display body.
  • the above-mentioned image display body is made up of a display function layer whose optical state changes between a transparent state and a cloudy screen state, sandwiched between two transparent substrates. It has laminated reflective layers.
  • the display functional layer contains liquid crystal molecules and a photoresponsive alignment change inducing material between two vertical alignment films, and the display function layer contains liquid crystal molecules and a photoresponsive alignment change inducing material, and changes due to changes in the molecular structure of the photoresponsive alignment change inducing material due to ultraviolet light or visible light. As a result, the alignment state of the liquid crystal molecules changes, and the light scattering state changes.
  • the photoresponsive orientation change inducing material absorbs not only ultraviolet light but also light of some wavelengths in the visible light range. Among visible light, some wavelengths of visible light are absorbed.
  • the reflection intensity of light of some wavelengths decreases, but the reflection intensity of light of other wavelengths does not decrease.
  • the color differs from the color of the image displayed on the image display, and the color of the displayed image cannot be accurately reproduced on the image display.
  • a reflective layer that acts as a dichroic mirror that reflects light of a specific wavelength and transmits light of other wavelengths is laminated on the display function layer.
  • the reflective layer has a reflection peak wavelength within ⁇ 70 nm of the maximum absorption peak wavelength of the photoresponsive orientation change inducing material, and has a reflectance of 10% in a wavelength range 100 nm or more away from the reflection peak wavelength. It has the following reflection characteristics.
  • the reflective layer selectively reflects light in the wavelength range of light absorbed by the photoresponsive orientation change inducing material, and transmits light in other wavelength ranges to the opposite side without reflecting.
  • the light in the wavelength range that is absorbed by the photoresponsive orientation change inducing material is absorbed by the display function layer and the scattering intensity becomes weak, while the reflection layer The intensity of the light reflected toward the light projecting section and heading toward the image projecting section increases.
  • the display functional layer and the reflective layer are laminated, so that the absorption of light by the photoresponsive orientation change inducing material in the display functional layer is caused by the reflection of light in the reflective layer. , and the intensity of light in the visible light range when the image display body is viewed from the image projection unit side is made uniform as a whole, so that color reproducibility can be improved.
  • the reflectance in the wavelength range 100 nm or more away from the reflection peak wavelength is 10% or less, and the reflection characteristics are sharp, so the photoresponsive orientation change inducing material has no effect on light in the wavelength range other than the one absorbed. Therefore, it is possible to design without considering reflection of light outside the above wavelength range.
  • the half-width of the reflection peak of the reflection spectrum of the reflective layer is narrower than the half-width of the absorption peak of the absorption spectrum of the photoresponsive orientation change-inducing material, and the reflection characteristics are sharp, so that the photoresponsive orientation change is prevented. All light in the wavelength range that the inducing material absorbs is not reflected. Therefore, even if the reflective layer is disposed closer to the control light projector than the display function layer, the optical state of the display function layer can be controlled, and the degree of freedom in design is improved.
  • the peak wavelength of the monochromatic light is preferably within a range of ⁇ 20 nm of the reflection peak wavelength of the reflective layer.
  • the reflective layer does not need to reflect all of the light in the wavelength range that is absorbed by the photoresponsive orientation change inducing material, but rather reflects monochromatic light of a color whose light intensity decreases due to absorption by the photoresponsive orientation change inducing material. Reflection is enough.
  • the reflection peak wavelength of the reflective layer is within ⁇ 20 nm of the peak wavelength of the monochromatic light absorbed by the photoresponsive orientation change inducing material, the peak wavelength of the monochromatic light emitted by the light source is shifted by heat etc. However, it is possible to reliably reflect monochromatic light of a color whose light intensity decreases, and it is possible to suppress a decrease in color reproducibility.
  • the light source of the image projection unit that emits monochromatic light includes one that uses a white LED to generate monochromatic light of each RGB color using a color filter, one that uses an LED or a semiconductor laser that uses an element dedicated to each RGB color, and one that uses a blue light source. Examples include those that produce green or red light through color conversion using fluorescent materials.
  • the difference in diffuse reflectance at the peak wavelength of each monochromatic light is 10% or less.
  • the reflectance of the reflective layer is adjusted according to the thickness of the display function layer and the concentration of the photoresponsive orientation change inducing material, that is, the absorption rate of the display function layer, and diffuse reflection at the peak wavelength of each monochromatic light of the image display body is achieved.
  • the difference in ratio is set to 10% or less, variations in the light intensity of each monochromatic light scattered toward the image projecting section are reduced, and color reproducibility is improved.
  • the reflective layer examples include a laminated film of dielectric materials with different refractive indexes, a reflective diffraction grating, and a plasmon resonance reflective film.
  • the laminated film of dielectric thin films having different refractive indexes can be produced by laminating dielectric thin films by sputtering or electron beam evaporation.
  • the reflection peak wavelength can be adjusted by adjusting the film thickness according to the refractive index of the dielectric thin film, specifically, by adjusting the film thickness to 1/4 of the wavelength to be reflected divided by the refractive index.
  • the reflection intensity can be adjusted depending on the number.
  • the above-mentioned reflection type diffraction grating can be manufactured by photolithography, ion beam etching, or the like.
  • the reflection peak wavelength and reflectance can be adjusted by adjusting the spacing and depth of the slits.
  • a plasmon resonance reflection film can be formed by uniformly arranging nanoparticles on a transparent substrate, and the reflection peak wavelength can be adjusted depending on the particle size of the nanoparticles, and the reflectance can be adjusted depending on the amount of nanoparticles.
  • the reflective layer may be laminated in contact with the display function layer, or may be laminated with a transparent substrate sandwiching the display function layer in between.
  • the reflection type diffraction grating has geometric irregularities, in order to prevent the display function layer (particularly the liquid crystal molecule part) from becoming cloudy, the reflection type diffraction grating and the display function layer must be connected through a transparent substrate. It is preferable that the two layers be laminated together.
  • reflective diffraction gratings differ from regular specular reflection in which the reflection angle of the image light is determined geometrically based on the incident angle, and because it has the function of changing the reflection angle, it can be used to adjust the position of the projector, image display, and driver. There is a high degree of freedom in the layout of relationships.
  • the plasmon resonance reflection film has a diffuse reflection function, so it has a wide viewing angle and improves visibility when viewed from various angles, so it is preferably used for image displays that are installed at an angle, such as on car windshields. can.
  • these reflective layers have sharp reflection characteristics, so even if they are laminated on the image projecting section side of the display function layer, they are stacked on the opposite side from the image projecting section side.
  • the display function layer be laminated on the side opposite to the image projecting section.
  • nematic liquid crystal having a rigid mesogenic skeleton and a flexible long-chain alkyl group, and having optical anisotropy and dielectric anisotropy can be used.
  • This nematic liquid crystal has the property that rod-shaped liquid crystal molecules associate with each other and align in a substantially constant direction when no external voltage is applied.
  • a compound that absorbs ultraviolet light or visible light and causes cis-trans isomerization can be used.
  • examples include compounds having an azobenzene structure in which two benzene rings are bonded through an azo group, chalcone derivatives, sulfoxide compounds, fulgide compounds, cinnamic acid compounds, and the like.
  • the above photoresponsive orientation change inducing material is preferably used in conjunction with a non-photoresponsive chiral compound that has optical rotation different from that of the photoresponsive orientation change inducing material.
  • a non-photoresponsive chiral compound that has optical rotation different from that of the photoresponsive orientation change inducing material.
  • Glass, resin, or the like can be used as the transparent substrate, and ITO film or the like can be used as the transparent electrode when applying an electric field to the display function layer.
  • the image display body of the present invention may have an ultraviolet shielding layer on a side farther from the control light projecting section than the display functional layer, if necessary.
  • the ultraviolet light shielding layer is a transparent film containing an ultraviolet absorber and an ultraviolet light diffuser, and by providing the ultraviolet light shielding layer, the ultraviolet light that enters the display function layer from the side opposite to the control light projecting section By blocking light, it is possible to prevent the display functional layer from becoming cloudy due to sunlight or the like.
  • ultraviolet absorber conventionally known ultraviolet absorbers that absorb ultraviolet light with a wavelength of 400 nm or less, do not absorb visible light, and have little coloring property can be used, such as besozophenone derivatives, salicylic acid ester derivatives, etc. , triazole derivatives, and acrylonitrile derivatives.
  • ultraviolet light scattering reflector examples include titanium oxide and zinc oxide.
  • the image display body of the present invention can have a light control layer on the side farther from the control light projecting section than the display function layer, if necessary.
  • the light control layer is a layer whose optical state changes between a transparent state and a colored state, and by changing the light control layer to a colored state, the contrast of the image displayed on the display function layer increases, improving visibility. Can be done.
  • Examples of the above-mentioned optical functional layer include a layer containing a photochromic material.
  • the liquid crystal optical element of the present invention can be used, for example, in a car windshield or show window, and can switch between a screen state in which a visible light image can be projected and displayed and a transparent state in which the other side can be seen. can.
  • Example 1 Liquid crystal molecules (nematic liquid crystal: E44, manufactured by Merck & Co., Ltd.) 83.75% by mass, photoresponsive chiral (photoresponsive orientation change inducing material, absorption peak wavelength: 440 nm) represented by the following structural formula (1) 5.1 % by mass, 2.9% by mass of a photo-unresponsive chiral represented by the following structural formula (2), 7.5% by mass of a polymerizable monomer represented by the following structural formula (3), a photopolymerization initiator (IRGACURE 819) , manufactured by IGM Resins B.V.) in an amount of 0.75% by mass to prepare a display functional layer composition.
  • photoresponsive chiral photoresponsive orientation change inducing material, absorption peak wavelength: 440 nm
  • the transparent glass on which this reflective film is formed and the transparent glass on which only the vertical alignment film is formed on one side are arranged so that the vertical alignment film is on the inside, and the above-mentioned display functional layer composition is placed between them.
  • An image display body was produced by injection.
  • An image projecting section that emits three monochromatic lights with peak wavelengths of 450 nm (B), 550 nm (G), and 630 nm (R) is placed on one side of the image display body, and on the side on which the reflective layer is not formed.
  • a display device was fabricated by arranging them.
  • CM3600A manufactured by Konica Minolta
  • the diffuse reflectance of the display function layer, reflective layer, and image display body are shown in FIGS. 2 to 4, respectively.
  • the diffuse reflectance of the display functional layer alone at 450 nm (B) was 5%, but the image display layer with a laminated reflective layer having a reflection peak wavelength at 450 nm (B) as shown in Figure 3
  • the diffuse reflectance of the entire body at 450 nm (B), 550 nm (G), and 630 nm (R) is 28%, 28%, and 30%, respectively, as shown in Figure 4. It was confirmed that the three colors of light were reflected almost equally, indicating that it had high color reproducibility.
  • Image display body 11 Transparent substrate 12 Display functional layer 13 Reflective layer 2 Image projector 3 Control light projector

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Abstract

本発明の表示装置は、透明状態と白濁したスクリーン状態との間で光学状態が変化する画像表示体と、上記スクリーン状態の画像表示体に可視光を投光して画像を表示する画像投光部と、を備える。　そして、上記画像表示体が、液晶分子と光応答型配向変化誘起材料とを含有する表示機能層と、上記表示機能層に積層された反射層と、を有し、　上記反射層が、上記光応答型配向変化誘起材料の最大吸収ピーク波長の１０％以下の範囲に反射ピーク波長を有し、かつ、上記反射ピーク波長から１００ｎｍ以上離れた波長域の反射率が１０％以下であることとしたため、画像表示体に投影した画像の色再現性の低下を抑制した表示装置を提供することができる。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に係り、更に詳細には、透明状態と白濁したスクリーン状態との間で光学状態が変化する画像表示体を有する表示装置に関する。
　透明状態と白濁したスクリーン状態との間で光学状態が変化する画像表示体と、スクリーン状態の上記画像表示体に可視光を投影して画像を表示する画像投光部（プロジェクタ）を有する表示装置が知られている。
　特許文献１には、画像表示体に紫外光を照射して該画像表示体の光散乱性を増加させて白濁したスクリーン状態に変化させ、特定波長の可視光を照射して透明状態に戻す表示装置が開示され、上記画像表示体の表示機能層は、液晶分子と光応答型配向変化誘起材料とを含有する。
　上記光応答型配向変化誘起材料は、紫外光によってトランス体からシス体に変化し、シス体の屈曲した分子構造によって液晶分子の配列を乱して表示機能層の光散乱性を増加させ、特定の色の可視光によってシス体からトランス体に変化し、配列の乱れた液晶分子が配向し整列することで表示機能層が透明状態に戻る。
日本国特開２０１８－１８５５１１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の画像表示体にあっては、その光学状態を変化させる光応答型配向変化誘起材料が可視光域の特定波長の光を吸収するため、画像投光部からスクリーン状態の画像表示体に投光した光の一部が吸収される。
　したがって、上記画像表示体で散乱する光の強度バランスが変化し、画像投光部から投光した画像の色と、画像表示体に表示される画像の色とが異なってしまう。
　本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像表示体に表示される画像の色再現性の低下を抑制できる画像表示体を有する表示装置を提供することにある。
　本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域内の光を選択的に反射する反射層を設けることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　即ち、本発明の表示装置は、透明状態と白濁したスクリーン状態との間で光学状態が変化する画像表示体と、上記スクリーン状態の画像表示体に可視光を投光して画像を表示する画像投光部と、を備える。
　そして、上記画像表示体が、液晶分子と光応答型配向変化誘起材料とを含有する表示機能層と、上記表示機能層に積層された反射層と、を有し、
　上記反射層が、上記光応答型配向変化誘起材料の最大吸収ピーク波長の±７０ｎｍの範囲に反射ピーク波長を有し、かつ、上記反射ピーク波長から１００ｎｍ以上離れた波長域の反射率が１０％以下であることを特徴とする。
　本発明によれば、画像表示体に光応答型配向変化誘起材料が吸収を有する波長域内の光を選択的に反射する反射層を設けることとしたため、画像表示体に投影した画像の色再現性の低下を抑制した表示装置を提供することができる。
本発明の表示装置の一例を示す概略図である。 実施例の表示機能層の反射スペクトルを示すグラフである。 実施例の反射層の反射スペクトルを示すグラフである。 実施例の画像表示体の反射スペクトルを示すグラフである。
　本発明の表示装置について詳細に説明する。
　本発明の表示装置は、画像表示体と画像投光部とを備え、必要に応じて、画像表示体の光学状態を制御する制御光投光部を有して成る。
　上記画像表示体は、図１に示すように、光学状態が透明状態と白濁したスクリーン状態との間で変化する表示機能層を２つの透明基板で挟持して成り、さらに、上記表示機能層に積層された反射層を有する。
　上記表示機能層は、２つの垂直配向膜の間に、液晶分子と光応答型配向変化誘起材料とを含有し、紫外光や可視光による光応答型配向変化誘起材料の分子構造の変化に伴って、上記液晶分子の配向状態が変化し、光の散乱状態が変化する。
　上記のように、光応答型配向変化誘起材料は、紫外光だけでなく可視光域の一部の波長の光をも吸収するので、画像投光部からスクリーン状態の画像表示体に投光した可視光のうち、一部の波長の可視光が吸収されてしまう。
　したがって、表示機能層においては、一部の波長の光の反射強度が低下し、他の波長の光の反射強度は低下しないため、表示機能層のみでは、画像投光部から投光した画像の色と、画像表示体に表示された画像の色とが異なってしまい、画像表示体上で表示画像の色を正確に再現することができない。
　本発明の画像表示体は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するダイクロイックミラーとして作用する反射層が上記表示機能層に積層されている。
　上記反射層は、上記光応答型配向変化誘起材料の最大吸収ピーク波長の±７０ｎｍの範囲に反射ピーク波長を有し、かつ、上記反射ピーク波長から１００ｎｍ以上離れた波長域の反射率が１０％以下である反射特性を有する。
　すなわち、上記反射層は、光応答型配向変化誘起材料が吸収する光の波長域の光を選択的に反射し、他の波長域の光は反射せずに反対側に透過させる。
　したがって、画像投光部から投光した可視光のうち、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域の光は、表示機能層で吸収されて散乱強度が弱くなる一方で、反射層では画像投光部側に反射され画像投光部側に向かう光の強度が強くなる。
　また、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域以外の光は、表示機能層では吸収されないので散乱強度が弱くなることはないが、反射層を透過するので、画像投光部側に向かう光の強度が弱くなる。
　このように、本発明の画像表示体は、表示機能層と反射層とが積層されていることで、表示機能層における光応答型配向変化誘起材料による光の吸収が、反射層における光の反射によって相殺され、画像表示体を画像投光部側から見たときの可視光域の光の強度が全体として均一化されるので色再現性を向上させることができる。
　さらに、反射ピーク波長から１００ｎｍ以上離れた波長域の反射率が１０％以下であり、反射特性がシャープであることで、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域以外の光に対する影響を及ぼさないので、上記波長域以外の光に対する反射を考慮せずに設計することができる。
　加えて、反射層の反射スペクトルの反射ピークの半値幅が、光応答型配向変化誘起材料の吸収スペクトルの吸収ピークの半値幅よりも狭く、反射特性がシャープであることで、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域の光をすべて反射することがない。したがって、反射層を表示機能層よりも制御光投光部側に配置しても表示機能層の光学状態を制御することができ、設計の自由度が向上する。
　上記画像投光部が単色光を発する光源であるとき、上記単色光のピーク波長は、上記反射層の反射ピーク波長の±２０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
　一般に可視画像は、赤色（Ｒ）と、緑色（Ｇ）と、青色（Ｂ）との３色の単色光の組み合わせで表示され、色再現性の低下は、上記いずれかの単色光のピーク波長が、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域内にあり、その単色光のみの光強度が低下することによって生じる。
　したがって、上記反射層は、光応答型配向変化誘起材料が吸収する波長域の光のすべてを反射する必要はなく、光応答型配向変化誘起材料の吸収によって光強度が低下する色の単色光を反射すれば足りる。
　上記反射層の反射ピーク波長が、光応答型配向変化誘起材料で吸収される単色光のピーク波長の±２０ｎｍの範囲内であることで、熱などによって光源が発する単色光のピーク波長がシフトしたとしても、光強度が低下する色の単色光を確実に反射することができ、色再現性の低下を抑制できる。
　上記単色光を発する画像投光部の光源としては、白色ＬＥＤからカラーフィルターを用いてＲＧＢ各色の単色光を作り出すもの、ＬＥＤや半導体レーザーを用いるものでＲＧＢ各色専用の素子を用いるもの、青色光から蛍光材を用いた色変換により緑色光や赤色光を作り出すものなどを挙げることができる。
　上記画像表示体は、光源が波長の異なる複数の単色光を発するものであるとき、各単色光のピーク波長における拡散反射率の差が１０％以下であることが好ましい。
　表示機能層の厚さや、光応答型配向変化誘起材料の濃度、すなわち、表示機能層の吸収率に応じて反射層の反射率を調節し、画像表示体の各単色光のピーク波長における拡散反射率の差を１０％以下にすることで、画像投光部側に散乱する各単色光の光強度のバラツキが小さくなり色再現性が向上する。
　上記反射層としては、屈折率の異なる誘電体の積層膜、反射型回折格子、プラズモン共鳴反射膜を挙げることができる。
　上記屈折率の異なる誘電体薄膜の積層膜は、スパッタや電子ビーム蒸着によって誘電体薄膜を積層することで作製できる。反射ピーク波長は、誘電体薄膜の屈折率に応じた膜厚、具体的には、反射させる波長の１／４を屈折率で割った膜厚に調節することで調節でき、また、それらの積層数によって反射強度を調節することができる。
　上記反射型回折格子は、フォトリソグラフィや、イオンビームエッチング法などで作製できる。反射ピーク波長と反射率とは、スリットの間隔と深さによって調節できる。
　プラズモン共鳴反射膜は、透明基板上にナノ粒子を均一に配置することで形成でき、ナノ粒子の粒径によって反射ピーク波長、ナノ粒子の量によって反射率を調節できる。
　上記反射層は、表示機能層に接して積層されていてもよく、表示機能層を挟持する透明基板を介して積層されていてもよい。ただし、反射型回折格子は幾何学的な凹凸を有するため、表示機能層（特に、液晶分子の部分）が白濁するのを避ける意味では、反射型回折格子と表示機能層とが透明基板を介して積層されることが好ましい。
　なかでも、反射型回折格子は、映像光の反射角度が入射角度に基づいて幾何学的に決まる通常の正反射と異なり、反射角度を変える機能を持つため、投光器、画像表示体、ドライバーの位置関係のレイアウトの自由度が高い。さらに、プラズモン共鳴反射膜は、拡散反射機能を持つため視野角が広く、様々な角度から見た時の視認性が向上するので自動車のフロントガラスなど傾斜して設置される画像表示体に好ましく使用できる。
　また、これらの反射層は、上記のように、反射特性がシャープであるので、表示機能層の画像投光部側に積層されていても画像投光部側とは反対側に積層されていても構わないが、表示機能層による散乱効果によってより広い視野角が実現できることから、画像投光部側とは反対側に積層されていることが望ましい。
　上記液晶分子としては、硬直なメソゲン骨格と柔軟な長鎖アルキル基とを有し、光学的異方性、誘電異方性を有するネマティック液晶を使用できる。このネマティック液晶は、外部電圧をかけない状態で、棒状の液晶分子同士が会合してほぼ一定な方向性を持って配列する性質を有する。
　また、上記光応答型配向変化誘起材料としては、紫外光や可視光を吸収してシス－トランス異性化を起こす化合物を使用することができる。例えば、２つのベンゼン環がアゾ基で結合したアゾベンゼン構造を有する化合物、カルコン誘導体、スルホキシド化合物、フルギド化合物、けい皮酸化合物などが挙げられる。
　上記光応答型配向変化誘起材料は、光応答型配向変化誘起材料とは異なる旋光性を有する非光応答性キラル化合物と併せて用いることが好ましい。上記非光応答性キラル化合物を併用することで、らせん誘起力（Ｈｅｌｉｃａｌ　Ｔｗｉｓｔｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ：ＨＴＰ）が互いにキャンセルされ、トランス体の光応答型配向変化誘起材料のねじり力に起因する液晶分子の配列の乱れをより抑制することができる。
　上記透明基板としては、ガラスや樹脂等を使用でき、表示機能層に電界を印加する場合の透明電極としてはＩＴＯ膜などを使用できる。
　本発明の画像表示体は、必要に応じて表示機能層よりも上記制御光投光部から遠い側に紫外線遮蔽層を有することができる。
　上記紫外光遮蔽層は、紫外線吸収剤や、紫外光乱反射剤を含む透明フィルムであり、上記紫外光遮蔽層を設けることで、制御光投光部とは反対側から表示機能層に入射する紫外光を遮蔽して、太陽光などによって表示機能層が白濁化することを防止できる。
　上記紫外線吸収剤としては、波長４００ｎｍ以下の紫外部の光を吸収し、可視部の光は吸収せず、着色性の少ない従来公知の紫外線吸収剤を使用でき、例えば、ベソゾフェノン誘導体、サリチル酸エステル誘導体、トリアゾール誘導体、アクリロニトリル誘導体を挙げることができる。また、紫外光乱反射剤としては、酸化チタンや酸化亜鉛などを挙げることができる。
　また、本発明の画像表示体は、必要に応じて表示機能層よりも上記制御光投光部から遠い側に調光層を有することができる。調光層は、透明状態と着色状態に光学状態が変化する層であり、調光層を着色状態にすることで表示機能層に表示される画像のコントラストが高くなり、視認性を向上させることができる。
　上記光学機能層としてはフォトクロミック材料を含有する層を挙げることができる。
　本発明の液晶光学素子は、例えば、自動車のフロントガラスやショーウィンドウに使用することができ、可視光画像を投影しで表示できるスクリーン状態と、向こう側を視認可能な透明状態とを切り替えることができる。
　以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
　液晶分子（ネマティック液晶：Ｅ４４、メルク社製）８３．７５質量％、下記構造式（１）で表される光応答型キラル（光応答型配向変化誘起材料、吸収ピーク波長：４４０ｎｍ）５．１質量％、下記構造式（２）で表される光非応答性キラル２．９質量％、下記構造式（３）で表される重合性モノマー　７．５質量％、光重合開始剤（ＩＲＧＡＣＵＲＥ　８１９、ＩＧＭ　Ｒｅｓｉｎｓ　Ｂ．Ｖ．社製）０．７５質量％を混合して表示機能層組成物を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　透明ガラスの一方の面に、スパッタにより、厚さ７９ｎｍのＣａＦ２膜（屈折率１．４２）と、厚さ８１ｎｍのＭｇＦ２膜（屈折率１．３８７）とを、交互に９層ずつ積層して誘電体が１８層積層された反射層を形成し、さらに垂直配向膜（ポリイミド）を全面に成膜した。
　この反射膜を形成した透明ガラスと、一方の面に垂直配向膜のみを成膜した透明ガラスとを、垂直配向膜が内側になるように配置し、これらの間に上記表示機能層組成物を注入して画像表示体を作製した。
　上記画像表示体の一方側に、ピーク波長が４５０ｎｍ（Ｂ）、５５０ｎｍ（Ｇ）、６３０ｎｍ（Ｒ）である３色の単色光を発する画像投光部を、反射層を形成していない側に配置して表示装置を作製した。
　分光測色計ＣＭ３６００Ａ（コニカミノルタ製）を用いて、表示機能層、反射層、及び、表示機能層と反射層とを合わせた画像表示体の可視光領域の拡散反射率を測定した。
　表示機能層、反射層、及び画像表示体の拡散反射率を図２～図４にそれぞれ示す。
　図２に示すように、表示機能層単体の４５０ｎｍ（Ｂ）の拡散反射率は、５％であったが、図３に示す４５０ｎｍ（Ｂ）に反射ピーク波長を有する反射層を積層した画像表示体全体の４５０ｎｍ（Ｂ）、５５０ｎｍ（Ｇ）、６３０ｎｍ（Ｒ）における拡散反射率は、図４に示すように、それぞれ、２８％、２８％、３０％であり、画像投光部から投光した３色の光をほぼ等しく反射することから、高い色再現性を有することが確認された。
　　１　　画像表示体
　１１　　透明基板
　１２　　表示機能層
　１３　　反射層
　　２　　画像投光部
　　３　　制御光投光部

Claims (8)

  1. 　透明状態と白濁したスクリーン状態との間で光学状態が変化する画像表示体と、
    　上記スクリーン状態の画像表示体に可視光を投光して画像を表示する画像投光部と、を備える表示装置であって、
    　上記画像表示体が、液晶分子と光応答型配向変化誘起材料とを含有する表示機能層と、上記表示機能層に積層された反射層と、を有し、
    　上記反射層が、上記光応答型配向変化誘起材料の最大吸収ピーク波長の±７０ｎｍの範囲に反射ピーク波長を有し、かつ、上記反射ピーク波長から１００ｎｍ以上離れた波長域の反射率が１０％以下であることを特徴とする表示装置。
  2. 　上記画像投光部が単色光を発する光源であり、
    　上記反射層の反射ピーク波長が、上記光応答型配向変化誘起材料の吸収波長域内にある単色光のピーク波長の±２０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　上記光源が、波長の異なる複数の単色光を発するものであり、
    　上記画像表示体の拡散反射率を測定したとき、各単色光のピーク波長における拡散反射率の差が１０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
  4. 　上記画像表示体をスクリーン状態にする紫外光を投光する制御光投光部を有し、
    　上記画像表示体が、上記表示機能層よりも上記制御光投光部から遠い側に紫外線遮蔽層を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  5. 　上記画像表示体が、上記表示機能層よりも上記制御光投光部から遠い側に調光層を有することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
  6. 　上記反射層が、屈折率の異なる誘電体薄膜の積層膜であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つの項に記載の表示装置。
  7. 　上記反射層が、反射型回折格子であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つの項に記載の表示装置。
  8. 　上記反射層が、プラズモン共鳴反射膜であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つの項に記載の表示装置。
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