JP6815491B2 - 透明スクリーンおよび映像投影システム - Google Patents
透明スクリーンおよび映像投影システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6815491B2 JP6815491B2 JP2019514533A JP2019514533A JP6815491B2 JP 6815491 B2 JP6815491 B2 JP 6815491B2 JP 2019514533 A JP2019514533 A JP 2019514533A JP 2019514533 A JP2019514533 A JP 2019514533A JP 6815491 B2 JP6815491 B2 JP 6815491B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- cholesteric liquid
- crystal layer
- group
- transparent screen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- 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
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
-
- 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
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
-
- 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
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/54—Accessories
- G03B21/56—Projection screens
- G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
- G03B21/606—Projection screens characterised by the nature of the surface for relief projection
-
- 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
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/54—Accessories
- G03B21/56—Projection screens
- G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
- G03B21/62—Translucent screens
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Description
より具体的には、通常、コレステリック液晶相を固定してなる層の表面の法線方向から光が入射した際には、右円偏光および左円偏光のいずれか一方が選択的に反射される。その際、反射が法線方向のみならず、斜め方向へもなされると、斜め方向からの視認性の向上に繋がる。つまり、コレステリック液晶相を固定してなる層をコレステリック液晶層とするスクリーン等の用途に用いる場合には、コレステリック液晶層は、入射光が様々な方向に反射する特性(いわゆる、拡散反射性)に優れることが求められる。
また、コレステリック液晶相を固定してなる層を透明スクリーン等に応用する場合には、透明性が高い、すなわち、低ヘイズであることも要求される。
特許文献1に記載されている投影スクリーンでは、部分選択コレステリック液晶層がコレステリック液晶構造(コレステリック液晶相を固定してなる層)を有し、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性(欠陥)により、特定の偏光成分の光を拡散反射している。
特許文献2に記載される反射型スクリーンでは、コレステリック液晶構造からなる選択コレステリック液晶層を凸部の表面に形成することで光を拡散させている。また、透明被覆層の表面を平坦に形成し、各層の屈折率を同じにすることで透明性を得られるとしている。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
支持体上に積層される、コレステリック液晶相を固定してなる複数のコレステリック液晶層とを有し、
複数のコレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は、断面においてコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が波状構造を有する波型コレステリック液晶層であり、
複数のコレステリック液晶層のうち、他の少なくとも1層は、断面においてコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が支持体の主面に対して平行な平坦構造を有する平型コレステリック液晶層である透明スクリーン。
[2] 波型コレステリック液晶層の少なくとも1層の選択反射波長と、平型コレステリック液晶層の少なくとも1層の選択反射波長とが同じである[1]に記載の透明スクリーン。
[3] 互いに異なる選択反射波長を有する、2以上の波型コレステリック液晶層と、
各波型コレステリック液晶層の選択反射波長と同じ選択反射波長を有する2以上の平型コレステリック液晶層を有する[1]または[2]に記載の透明スクリーン。
[4] 複数のコレステリック液晶層が反射する円偏光の旋回方向が全てのコレステリック液晶層で同じである[1]〜[3]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[5] 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が同じである平型コレステリック液晶層を2以上有し、
2以上の平型コレステリック液晶層の間に配置されるλ/2板を有する[1]〜[4]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[6] 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が同じである波型コレステリック液晶層を2以上有し、
2以上の波型コレステリック液晶層の間に配置されるλ/2板を有する[1]〜[5]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[7] 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が互いに異なる2以上の平型コレステリック液晶層を有する[1]〜[3]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[8] 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が互いに異なる2以上の波型コレステリック液晶層を有する[1]〜[3]および[7]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[9] 支持体の全光線透過率が80%以上である[1]〜[8]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[10] 支持体のコレステリック液晶層の形成面が平坦面である[1]〜[9]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[11] 透明スクリーンの全光線透過率が50%以上である[1]〜[10]のいずれかに記載の透明スクリーン。
[12] [1]〜[11]のいずれかに記載の透明スクリーンと、
透明スクリーンに光を照射するレーザープロジェクターとを有する映像投影システム。
[13] 透明スクリーンが有するコレステリック液晶層の少なくとも1層の選択反射波長が、レーザープロジェクターの光源の中心波長の±20nmの範囲にある[12]に記載の映像投影システム。
[14] レーザープロジェクターが照射する光が円偏光である[12]または[13]に記載の映像投影システム。
[15] 透明スクリーンが有するコレステリック液晶層の少なくとも1層が反射する円偏光の旋回方向が、レーザープロジェクターが照射する円偏光の旋回方向と一致する[14]に記載の映像投影システム。
また、本明細書において、「直交」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」および「平行」とは、厳密な直交あるいは平行に対して±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交あるいは平行に対しての誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
また、「直交」および「平行」以外で表される角度、例えば、15°や45°等の具体的な角度についても、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、本発明においては、角度は、具体的に示された厳密な角度に対して、±5°未満であることなどを意味し、示された厳密な角度に対する誤差は、±3°以下であるのが好ましく、±1°以下であるのが好ましい。
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。
半値透過率を求める式: T1/2=100−(100−Tmin)÷2
理論上は、ヘイズは、以下式で表される値を意味する。
(380〜780nmの自然光の散乱透過率)/(380〜780nmの自然光の散乱透過率+自然光の直透過率)×100%
散乱透過率は分光光度計と積分球ユニットを用いて、得られる全方位透過率から直透過率を差し引いて算出することができる値である。直透過率は、積分球ユニットを用いて測定した値に基づく場合、0°での透過率である。つまり、ヘイズが低いということは、全透過光量のうち、直透過光量が多いことを意味する。
本明細書において、屈折率は、波長589.3nmの光に対する屈折率である。
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は、AxoScan ミューラマトリクスポラリメーター(AXOMETRICS社製)において、波長λで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((Nx+Ny+Nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
遅相軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((Nx+Ny)/2−Nz)×d
が算出される。
なお、R0(λ)は、AxoScanで算出される数値として表示されるものであるが、Re(λ)を意味している。
また、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することもできる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
支持体と、
支持体上に積層される、コレステリック液晶相を固定してなる複数のコレステリック液晶層とを有し、
複数のコレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は、断面においてコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が波状構造を有する波型コレステリック液晶層であり、
複数のコレステリック液晶層のうち、他の少なくとも1層は、断面においてコレステリック液晶相に由来する明部および暗部が支持体の主面に対して平行な平坦構造を有する平型コレステリック液晶層である透明スクリーンである。
図1に、本発明の透明スクリーンの一例の模式的な断面図を示す。
なお、本明細書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。
以下の説明では、平型コレステリック液晶層および波型コレステリック液晶層を区別する必要がない場合には、これらをまとめて『コレステリック液晶層』とも言う。
周知のように、コレステリック液晶を固定してなる層は、反射に波長選択性を有し、所定の波長領域の右偏光のみ、または、左偏光のみを反射し、それ以外の光は、透過する。
なお、本明細書において、コレステリック液晶層の選択反射波長が同じであるとは、各コレステリック液晶層の選択反射波長の差が20nm以下であることを意味する。
また、本発明の透明スクリーンが有するコレステリック液晶層は、右円偏光を反射するものに限定されず、左円偏光を反射するものであってもよい。
また、以下の説明では、選択反射波長あるいは反射する円偏光の旋回方向が異なる平型コレステリック液晶層を区別する必要がない場合には、これらをまとめて『平型コレステリック液晶層16』とも言う。同様に、選択反射波長あるいは反射する円偏光の旋回方向が異なる波型コレステリック液晶層を区別する必要がない場合には、これらをまとめて『波型コレステリック液晶層14』とも言う。
前述のように、平型コレステリック液晶層16は、コレステリック液晶相を固定してなる層である。支持体上に配置されたコレステリック液晶相を固定した層の断面では、通常、明部と暗部との縞模様が観察される。従って、図2に示すように、平型コレステリック液晶層16は、その断面において、コレステリック液晶相に由来して、厚さ方向(図2中上下方向)に、明部Bおよび暗部Dを交互に積層した縞模様が観察される。
図2中の1つの明部Bとその1つの明部Bの上下に配置される2つの暗部Dとで、コレステリック液晶相の螺旋1/2ピッチ分に相当する。
一般的に、明部Bおよび暗部Dの縞模様(層状構造)は、図2に示すように、平坦面である支持体12の表面と平行となるように形成される。
すなわち、本発明において、平型コレステリック液晶層16は、コレステリック液晶構造を有し、螺旋軸と支持体12の表面とのなす角が一定の構造を有する層である。具体的には、平型コレステリック液晶層16は、走査型電子顕微鏡にて観測される平型コレステリック液晶層16の断面図において明部と暗部との縞模様を与え、任意の10点において、暗部がなす線の法線と支持体12の表面となす角が90°±5°を満たす。
前述のように、波型コレステリック液晶層14は、コレステリック液晶相を固定してなる層である。支持体上に配置されたコレステリック液晶相を固定した層の断面では、通常、明部と暗部との縞模様が観察される。従って、図3に示すように、波型コレステリック液晶層14は、その断面において、コレステリック液晶相に由来して、厚さ方向(図3中上下方向)に、明部Bおよび暗部Dを交互に積層した縞模様が観察される。
図3中の1つの明部Bとその1つの明部Bの上下に配置される2つの暗部Dとで、コレステリック液晶相の螺旋1/2ピッチ分に相当する。
すなわち、本発明において、波型コレステリック液晶層14は、コレステリック液晶構造を有し、螺旋軸と波型コレステリック液晶層14の表面とのなす角が周期的に変化する構造を有する層である。言い換えれば、波型コレステリック液晶層14は、コレステリック液晶構造を有し、コレステリック液晶構造は走査型電子顕微鏡にて観測されるコレステリック液晶層の断面図において明部と暗部との縞模様を与え、暗部がなす線の法線と波型コレステリック液晶層14の表面となす角が周期的に変化する構成を有する。
コレステリック液晶層の明部Bおよび暗部Dが波状構造(アンジュレーション構造)を有する場合には、波状構造(凹凸構造)を有する層に対して、層の法線方向から光が入射されると、図3に示すように、液晶化合物の螺旋軸が傾いている領域があるため、入射光の一部が斜め方向に反射される。
つまり、コレステリック液晶相を波状構造で固定してなる波型コレステリック液晶層においては、明部Bと暗部Dとが波状構造を有することにより、拡散反射性の高い層が実現できる。また、拡散反射性は、明部Bと暗部Dとの波状構造の凹凸が大きいほど、良好になる。
波型コレステリック液晶層の拡散反射性は、波状構造の凹凸が大きいほど、高くなる。
しかしながら、波型コレステリック液晶層の波状構造を、高い拡散反射性が得られる十分な大きさの凹凸を有する波状構造とするためには、波型コレステリック液晶層を、或る程度以上の厚さにする必要がある。
波型コレステリック液晶層を厚くすると、当然、光透過率は低下し、透明スクリーンの透明性は低くなる。すなわち、波型コレステリック液晶層の波状構造の凹凸の大きさによる光拡散性の高さと、波型コレステリック液晶層の透明性とは、トレードオフの関係にある。
例えば、波の高さが、波型コレステリック液晶層の厚さ方向の中央領域が最も高く、厚さ方向の上方(表面側)および支持体12側に向かうにしたがって、漸次、低くなる構成でもよい。すなわち、波型コレステリック液晶層の断面の波状構造の振幅は、厚さ方向の中央領域が最も大きく、表面側および支持体12側に向かうにしたがって、漸次、小さくなる構成でもよい。
あるいは、図3に示す波状構造のように、厚さ方向の全域で均一な高さの波を有する構造であってもよい。
波型コレステリック液晶層の上面が凹凸構造を有する場合には、一般的に、この凹凸構造は、周期的(略周期的)である。
このような上面に凹凸構造を有する波型コレステリック液晶層は、後述する本発明の製造方法において、キラル剤および/または配向制御剤の選択、ならびに、加熱処理または冷却処理の条件の選択の、少なくとも一方を行うことにより、形成できる。
そのため、表面に凹凸を有する波型コレステリック液晶層は、より高い拡散反射性が得られる。一方で、透明性の観点からは表面が平坦な波型コレステリック液晶層が好ましい。
ただし、本発明は、これに限定はされず、波型コレステリック液晶層は、断面において、連続的な波が一方向にのみ進行するように形成される波状構造を有するものでもよい。しかしながら、拡散反射性の点では、波型コレステリック液晶層は、前述のように、あらゆる方向の断面で波状構造が認められるのが好ましい。
波型コレステリック液晶層が好適な拡散反射性を発現するためには、波状構造のピッチ(周期)を小さくして、波の高さ(凹凸の高さすなわち振幅)を高くするのが好ましい。波状構造のピッチと凹凸の高さは、通常、ピッチが大きくなるほど凹凸の高さが高くなる傾向にある。しかしながら、凹凸構造を大きくしすぎた場合、スクリーンとしては不要な方向への光の拡散が増大してしまい、スクリーン前方からの視認性が悪くなってしまう。
選択反射波長が同じ平型コレステリック液晶層16と波型コレステリック液晶層14とを有する構成とすることで、この選択反射波長と略同じ波長域の光に対して、透明性と拡散性とを両立することができる。
反射する円偏光の旋回方向が同じ平型コレステリック液晶層16と波型コレステリック液晶層14とを有する構成とすることで、この旋回方向の円偏光の反射性を高めつつ、他方の旋回方向の円偏光は透過して透明性を高めることができる。
図5に示す透明スクリーン10bは、支持体12と、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rrと、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Rrとを有する。
すなわち、透明スクリーン10bは、3層の平型コレステリック液晶層16と、3層の波型コレステリック液晶層14を有する。また、3層の平型コレステリック液晶層16は、それぞれの選択反射波長が互いに異なる。同様に、3層の波型コレステリック液晶層14は、それぞれの選択反射波長が互いに異なり、3層の波型コレステリック液晶層14の選択反射波長はそれぞれ、3層の平型コレステリック液晶層16のいずれかの選択反射波長と同じである。
また、選択反射波長ごとに平型コレステリック液晶層16と波型コレステリック液晶層14とを有する構成とすることで、各選択反射波長と略同じ波長域の光に対して、透明性と拡散性とを両立することができる。
図6に示す透明スクリーン10cは、支持体12と、青色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Blと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Glと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rlと、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rrと、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Rrとを有する。
図7に示す透明スクリーン10dは、支持体12と、青色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Blと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Glと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rlと、青色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Blと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Glと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、左円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Rlと、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rrと、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Rrとを有する。
図8に示す透明スクリーン10eは、支持体12と、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rrと、λ/2板18と、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層16Rrと、青色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Brと、緑色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Grと、赤色光の領域に選択反射波長を有し、右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層14Rrとを有する。
λ/2板18としては、限定はなく公知のλ/2板を適宜用いることができる。
また、平型コレステリック液晶層16の厚みは、拡散性および透明性の観点から、0.5μm〜50μmが好ましく、1μm〜30μmがより好ましい。
また、波型コレステリック液晶層14の厚みと、平型コレステリック液晶層16の厚みとの比率は、拡散性と透明性との両立の観点から適宜調整すればよい。波型コレステリック液晶層14の厚みと、平型コレステリック液晶層16の厚みとの比率は、波型コレステリック液晶層14:平型コレステリック液晶層16=1:10〜2:1が好ましく、 1:5〜1:1がより好ましい。
また、透明性の観点から、コレステリック液晶層全体の厚みは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。
本発明において、全光線透過率は、日本電色工業社製のNDH4000またはSH−7000等の市販の測定装置を用いて、JIS K 7361に準拠して測定すればよい。
透明スクリーン10において、支持体12は、コレステリック液晶層を支持するための板状物である。
支持体12は、色味(色彩)を有さず(すなわち無彩色)、かつ、全光線透過率が80%以上であるのが好ましい。すなわち、支持体12は、無色透明であるのが好ましい。また、支持体12の全光線透過率は、85%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。
本発明において、全光線透過率は、日本電色工業社製のNDH5000またはSH−7000等の市販の測定装置を用いて、JIS K 7361に準拠して測定すればよい。
支持体12には、UV(紫外線)吸収剤、マット剤微粒子、可塑剤、劣化防止剤、および、剥離剤などの各種添加剤が含まれていてもよい。さらに、支持体12は、表面に配向層などの層を有してもよい。
なお、支持体12は、可視光領域で低複屈折性であることが好ましい。例えば、支持体12の波長550nmにおける位相差は50nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましい。
上記厚さは平均厚さを意図し、支持体12の任意の5点の厚さを測定し、それらを算術平均したものである。
なお、波型コレステリック液晶層および平型コレステリック液晶層は、断面における明部と暗部の層状構造が異なる以外は、同様の構成であり、形成材料等は同じで、形成方法が一部異なるのみであるので、波型コレステリック液晶層および平型コレステリック液晶層を区別する必要が無い場合には、『コレステリック液晶層』として説明する。
なお、1つの透明スクリーン中において、波型コレステリック液晶層を構成する液晶組成物と平型コレステリック液晶層を構成する液晶組成物は同一であっても異なっていてもよい。波型コレステリック液晶層の作製に用いることができる液晶組成物およびキラル剤の組み合わせは限定的であるのに対し、平型コレステリック液晶層では多くの種類の液晶材料から選択することが可能である。
ここで、コレステリック液晶層が有する選択反射の中心波長λは、コレステリック液晶層の法線方向から測定した円偏光反射スペクトルの反射ピークの重心位置にある波長を意味する。上記式から分かるように、螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射の中心波長を調節できる。すなわち、n値とP値を調節して、例えば、青色光に対して右円偏光および左円偏光のいずれか一方を選択的に反射させるために、中心波長λを調節し、見かけ上の選択反射の中心波長が420nm以上500nm未満の波長域となるようにすることができる。なお、見かけ上の選択反射の中心波長とは実用の際(投映像表示用部材としての使用時)の観察方向から測定したコレステリック液晶層の円偏光反射スペクトルの反射ピークの重心位置にある波長を意味する。コレステリック液晶相のピッチは液晶化合物とともに用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調節することによって所望のピッチを得ることができる。
なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、コレステリック液晶層を形成する液晶化合物の種類または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。
このような構成を有することにより、すなわち隣接するコレステリック液晶層の選択反射波長の差を小さくすることにより、隣接するコレステリック液晶層における螺旋構造のピッチ等、隣接するコレステリック液晶層同士において構造および特性に大きな差が生じることを防止して、欠陥の少ないコレステリック液晶層を形成できる等の点で好ましい。
液晶化合物の種類は、特に制限されない。
一般的に、液晶化合物は、その形状から、棒状タイプ(棒状液晶化合物)と円盤状タイプ(ディスコティック液晶化合物、円盤状液晶化合物)とに分類できる。さらに、棒状タイプおよび円盤状タイプには、それぞれ低分子タイプと高分子タイプとがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできる。また、2種以上の液晶化合物を併用してもよい。
なかでも、コレステリック液晶層の拡散反射性がより優れる点で、Aで表される置換基を有していてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基の数をmで割った数をmcとしたとき、mc>0.1を満たす液晶化合物が好ましく、0.4≦mc≦0.8を満たす液晶化合物であるのがより好ましい。
なお、上記mcは、以下の計算式で表される数である。
mc=(Aで表される置換基を有していてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基の数)÷m
Aは、置換基を有していてもよいフェニレン基または置換基を有していてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基を示し、Aのうち少なくとも1つは置換基を有していてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基を示し、
Lは、単結合、または、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)2OC(=O)−、−C(=O)O(CH2)2−、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−CH=N−N=CH−、−CH=CH−、−C≡C−、−NHC(=O)−、−C(=O)NH−、−CH=N−、−N=CH−、−CH=CH−C(=O)O−、および、−OC(=O)−CH=CH−からなる群から選択される連結基を示し、
mは3〜12の整数を示し、
Sp1およびSp2は、それぞれ独立に、単結合、または、炭素数1から20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、および、炭素数1から20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基において1つまたは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、または−C(=O)O−で置換された基からなる群から選択される連結基を示し、
Q1およびQ2は、それぞれ独立に、水素原子、または、以下の式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基を示し、ただしQ1およびQ2のいずれか一方は重合性基を示す;
なお、Aのうち少なくとも1つは置換基を有していてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基である。
m個のAは、互いに同一でも異なっていてもよい。
Q3およびQ4はそれぞれ独立に、水素原子、シクロアルキル基、シクロアルキル基において1つもしくは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、もしくは−C(=O)O−で置換された基、または式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を示す。
L11は単結合、−C(=O)O−、または、−O(C=O)−を示し、
L12は−C(=O)O−、−OC(=O)−、または、−CONR2−を示し、
R2は、水素原子、または、炭素数1から3のアルキル基を示し、
Z11およびZ12はそれぞれ独立に、単結合、−O−、−NH−、−N(CH3)−、−S−、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、または、−C(=O)NR12−を示し、
R12は水素原子または−Sp12−Q12を示し、
Sp11およびSp12はそれぞれ独立に、単結合、Q11で置換されていてもよい炭素数1から12の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、または、Q11で置換されていてもよい炭素数1から12の直鎖もしくは分岐のアルキレン基において、いずれか1つ以上の−CH2−を−O−、−S−、−NH−、−N(Q11)−、または、−C(=O)−に置き換えて得られる連結基を示し、
Q11は水素原子、シクロアルキル基、シクロアルキル基において1つまたは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、もしくは−C(=O)O−で置換された基、または、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基を示し、
Q12は水素原子または式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基を示し、
l11は0〜2の整数を示し、
m11は1または2の整数を示し、
n11は1〜3の整数を示し、
複数のR11、複数のL11、複数のL12、複数のl11、複数のZ11、複数のSp11、および、複数のQ11はそれぞれ互いに同じでも異なっていてもよい。
また、式(I−11)で表される液晶化合物は、R11として、Q12が式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基である−Z12−Sp12−Q12を少なくとも1つ含む。
また、式(I−11)で表される液晶化合物は、Z11が−C(=O)O−または−C(=O)NR12−、および、Q11が式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基である−Z11−Sp11−Q11であるのが好ましい。また、式(I−11)で表される液晶化合物は、R11として、Z12が−C(=O)O−または−C(=O)NR12−、および、Q12が式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基である−Z12−Sp12−Q12であるのが好ましい。
式(I−11)で表される液晶化合物の好適態様としては、L11が単結合、l11が1(ジシクロヘキシル基)、かつ、Q11が式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基である化合物が挙げられる。
式(I−11)で表される液晶化合物の他の好適態様としては、m11が2、l11が0、かつ、2つのR11がいずれも−Z12−Sp12−Q12を表し、Q12が式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択される重合性基である化合物が挙げられる。
上記置換基はいずれもそれぞれ独立に、−CO−X21−Sp23−Q23、アルキル基、およびアルコキシ基からなる群から選択される1から4個の置換基であり、
m21は1または2の整数を示し、n21は0または1の整数を示し、
m21が2を示すときn21は0を示し、
m21が2を示すとき2つのZ21は同一であっても異なっていてもよく、
Z21およびZ22の少なくともいずれか一つは置換基を有していてもよいフェニレン基であり、
L21、L22、L23およびL24はそれぞれ独立に、単結合、または、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)2OC(=O)−、−C(=O)O(CH2)2−、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−CH=CH−C(=O)O−、および−OC(=O)−CH=CH−からなる群から選択される連結基を示し、
X21は−O−、−S−、もしくは−N(Sp25−Q25)−を示すか、または、Q23およびSp23と共に環構造を形成する窒素原子を示し、
r21は1から4の整数を示し、
Sp21、Sp22、Sp23、およびSp25はそれぞれ独立に、単結合、または、炭素数1から20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、および、炭素数1から20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基において1つまたは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、または−C(=O)O−で置換された基からなる群から選択される連結基を示し、
Q21およびQ22はそれぞれ独立に、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を示し、
Q23は水素原子、シクロアルキル基、シクロアルキル基において1つもしくは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、もしくは−C(=O)O−で置換された基、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基、または、X21がQ23およびSp23と共に環構造を形成する窒素原子である場合において単結合を示し、
Q25は、水素原子、シクロアルキル基、シクロアルキル基において1つもしくは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、もしくは−C(=O)O−で置換された基、または、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を示し、Sp25が単結合のとき、Q25は水素原子ではない。
n31およびn32はそれぞれ独立に、0〜4の整数を示し、
X31は単結合、−O−、−S−、もしくは−N(Sp34−Q34)−を示すか、または、Q33およびSp33と共に環構造を形成している窒素原子を示し、
Z31は、置換基を有していてもよいフェニレン基を示し、
Z32は、置換基を有していてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基、または、置換基を有していてもよいフェニレン基を示し、
上記置換基はいずれもそれぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、および、−C(=O)−X31−Sp33−Q33からなる群から選択される1から4個の置換基であり、
m31は1または2の整数を示し、m32は0〜2の整数を示し、
m31およびm32が2を示すとき2つのZ31、Z32は同一であっても異なっていてもよく、
L31およびL32はそれぞれ独立に、単結合、または、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)2OC(=O)−、−C(=O)O(CH2)2−、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−CH=CH−C(=O)O−、および−OC(=O)−CH=CH−からなる群から選択される連結基を示し、
Sp31、Sp32、Sp33およびSp34はそれぞれ独立に、単結合、または、炭素数1から20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、および、炭素数1から20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基において1つまたは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、または−C(=O)O−で置換された基からなる群から選択される連結基を示し、
Q31およびQ32はそれぞれ独立に、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を示し、
Q33およびQ34はそれぞれ独立に、水素原子、シクロアルキル基、シクロアルキル基において1つもしくは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−、もしくは−C(=O)O−で置換された基、または、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を示し、Q33はX31およびSp33と共に環構造を形成している場合において、単結合を示してもよく、Sp34が単結合のとき、Q34は水素原子ではない。
式(I−31)で表される液晶化合物として、特に好ましい化合物としては、Z32がフェニレン基である化合物およびm32が0である化合物が挙げられる。
Q3およびQ4はそれぞれ独立に、水素原子、シクロアルキル基、シクロアルキル基において1つもしくは2つ以上の−CH2−が−O−、−S−、−NH−、−N(CH3)−、−C(=O)−、−OC(=O)−もしくは−C(=O)O−で置換された基、または、式(Q−1)〜式(Q−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を示す。
L1、L2およびL3は単結合、または、−CH2O−、−OCH2−、−(CH2)2OC(=O)−、−C(=O)O(CH2)2−、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−OC(=O)O−、−CH=CH−C(=O)O−、および、−OC(=O)−CH=CH−からなる群から選択される連結基を示し、
n1およびn2はそれぞれ独立に、0から9の整数を示し、かつn1+n2は9以下である。
Q1、Q2、Sp1、および、Sp2の定義は、上記式(I)中の各基の定義と同義である。X3、Sp3、Q3、R1、および、R2の定義は、上記式(II)中の各基の定義と同義である。
なかでも、上記式(I)で表される液晶化合物であって、0.4≦mc≦0.8を満たす液晶化合物と共に、式(I)で表される液晶化合物であって、0.1<mc<0.3を満たす液晶化合物を用いるのが好ましい。
Z1は、−C(=O)−、−O−C(=O)−または単結合を表し;
Z2は、−C(=O)−または−C(=O)−CH=CH−を表し;
R1は、水素原子またはメチル基を表し;
R2は、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4の直鎖アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、置換基を有していても良いフェニル基、ビニル基、ホルミル基、ニトロ基、シアノ基、アセチル基、アセトキシ基、N−アセチルアミド基、アクリロイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基またはマレイミド基、メタクリロイルアミノ基、アリルオキシ基、アリルオキシカルバモイル基、アルキル基の炭素数が1〜4であるN−アルキルオキシカルバモイル基、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)カルバモイルオキシ基、N−(2−アクリロイルオキシエチル)カルバモイルオキシ基または以下の式(IV−2)で表される構造を表し;
L1、L2、L3およびL4は各々独立して、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜4のアシル基、ハロゲン原子または水素原子を表し、L1、L2、L3およびL4のうち少なくとも1つは水素原子以外の基を表す。
式(IV−2)中、Pはアクリル基、メタクリル基または水素原子を表し、Z5は単結合、−C(=O)O−、−OC(=O)−、−C(=O)NR1−(R1は水素原子またはメチル基を表す)、−NR1C(=O)−、−C(=O)S−、または、−SC(=O)−を表し、Tは1,4−フェニレンを表し、Spは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の2価の脂肪族基を表し、脂肪族基中の1つのCH2または隣接していない2以上のCH2は、−O−、−S−、−OC(=O)−、−C(=O)O−または−OCOO−で置換されていてもよい。)を表す。
式(V)
R11は水素原子またはメチル基を表し;
Z12は、−C(=O)−または−C(=O)−CH=CH−を表し;
R12は、水素原子、炭素数1〜4の直鎖アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、アリルオキシ基、または以下の式(IV−3)で表される構造を表す。
−Z51−T−Sp−P 式(IV−3)
式(IV−3)中、Pはアクリル基またはメタクリル基を表し;
Z51は、−C(=O)O−、または、−OC(=O)−を表し;Tは1,4−フェニレンを表し;
Spは置換基を有していてもよい炭素数2〜6の2価の脂肪族基を表す。この脂肪族基中の1つのCH2または隣接していない2以上のCH2は、−O−、−OC(=O)−、−C(=O)O−または−OC(=O)O−で置換されていてもよい。
上記Z12は、−C(=O)−または−C(=O)−CH=CH−を表し、−C(=O)−を表すことが好ましい。
上記R12は、水素原子、炭素数1〜4の直鎖アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、アリルオキシ基、または上記式(IV−3)で表される基を表し、メチル基、エチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、または上記式(IV−3)で表される基を表すことがより好ましく、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、または上記式(IV−3)で表される構造を表すことがさらに好ましい。
Z4は、−C(=O)−または−C(=O)−CH=CH−を表し;
R3およびR4は、各々独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4の直鎖アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、置換基を有していても良い芳香環、シクロヘキシル基、ビニル基、ホルミル基、ニトロ基、シアノ基、アセチル基、アセトキシ基、アクリロイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、マレイミド基、メタクリロイルアミノ基、アリルオキシ基、アリルオキシカルバモイル基、アルキル基の炭素数が1〜4であるN−アルキルオキシカルバモイル基、N−(2−メタクリロイルオキシエチル)カルバモイルオキシ基、N−(2−アクリロイルオキシエチル)カルバモイルオキシ基または以下の式(VI−2)で表される構造を表し;
L5、L6、L7およびL8は各々独立して、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜4のアシル基、ハロゲン原子または水素原子を表し、L5、L6、L7およびL8のうち少なくとも1つは水素原子以外の基を表す。
式(VI−2)中、Pはアクリル基、メタクリル基または水素原子を表し、Z5は−C(=O)O−、−OC(=O)−、−C(=O)NR1−(R1は水素原子またはメチル基を表す)、−NR1C(=O)−、−C(=O)S−、または−SC(=O)−を表し、Tは1,4−フェニレンを表し、Spは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の2価の脂肪族基を表す。ただし、この脂肪族基中の1つのCH2または隣接していない2以上のCH2は、−O−、−S−、−OC(=O)−、−C(=O)O−または−OC(=O)O−で置換されていてもよい。
式(VII)
Z14は、−C(=O)−または−CH=CH−C(=O)−を表し;
R13およびR14は各々独立して、水素原子、炭素数1〜4の直鎖アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、アリルオキシ基、または上記式(IV−3)で表される構造を表す。
R13およびR14は各々独立して、水素原子、炭素数1〜4の直鎖アルキル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、アリルオキシ基または上記式(IV−3)で表される構造を表し、メチル基、エチル基、プロピル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基、もしくは上記式(IV−3)で表される構造を表すことが好ましく、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、フェニル基、アクリロイルアミノ基、メタクリロイルアミノ基または上記式(IV−3)で表される構造を表すことがさらに好ましい。
Z5は、−C(=O)−、−OC(=O)−または単結合を表し;
Z6は、−C(=O)−、−C(=O)O−または単結合を表し;
R5およびR6は各々独立して、水素原子またはメチル基を表し;
L9、L10、L11およびL12は各々独立して、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数2〜5のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜4のアシル基、ハロゲン原子または水素原子を表し、L9、L10、L11およびL12のうち少なくとも1つは水素原子以外の基を表す。
式(IX)
R15およびR16は各々独立して、水素原子またはメチル基を表す。
式(IX)中、R15およびR16は各々独立して、水素原子またはメチル基を表し、上記R15およびR16が水素原子を表すことが好ましい。
組成物は、キラル剤を含む。
キラル剤の種類は、特に制限されない。キラル剤は液晶性であっても、非液晶性であってもよい。キラル剤は、公知の種々のキラル剤(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)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)から選択することができる。キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含む。ただし、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物を、キラル剤として用いることもできる。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。
このような強い捩れ力を示すキラル剤としては、例えば、特開2002−302487号公報、特開2002−80478号公報、特開2002−80851号公報、特開2002―179668号公報、特開2002―179670号公報、特開2002−338575号公報、特開2002−180051号公報、特開昭62―81354号公報、WO2002/006195号、特開2011−241215号公報、特開2003−287623号公報、特開2002−302487号公報、特開2002−80478号公報、特開2002−80851号公報、および、特開2014−034581号公報に記載のキラル剤、ならびに、BASF社製のLC−756などが挙げられる。
組成物には、液晶化合物およびキラル剤以外の他の成分が含まれていてもよい。
組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。特に、液晶化合物が重合性基を有する場合、組成物が重合開始剤を含むことが好ましい。
重合開始剤としては、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。光重合開始剤としては、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)などが挙げられる。
組成物中での重合開始剤の含有量は特に制限されないが、液晶化合物全質量に対して、0.1〜20質量%が好ましく、1〜8質量%がより好ましい。
組成物は、配向制御剤を含んでいてもよい。組成物に配向制御剤が含まれることにより、安定的または迅速なコレステリック液晶相の形成が可能となる。
配向制御剤としては、例えば、含フッ素(メタ)アクリレート系ポリマー、WO2011/162291号に記載の一般式(X1)〜(X3)で表される化合物、特開2012−211306号公報の段落[0007]〜[0029]に記載の化合物、特開2013−47204号公報の段落[0020]〜[0031]に記載の化合物、WO2016/009648号の段落[0165]〜[0170]に記載の化合物、WO2016/092844号の段落[0077]〜[0081]、および、特許第4592225号公報に記載の一般式(Cy201)〜(Cy211)等が挙げられる。これらから選択される2種以上を含有していてもよい。これらの化合物は、層の空気界面において、液晶化合物の分子のチルト角を低減または実質的に水平配向させることができる。なお、本明細書で「水平配向」とは、液晶分子長軸と膜面が平行であることをいうが、厳密に平行であることを要求するものではなく、本明細書では、水平面とのなす傾斜角が20°未満の配向を意味するものとする。
配向制御剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
組成物中での配向制御剤の含有量は特に制限されないが、液晶化合物全質量に対して、0.01〜10質量%が好ましく、0.01〜5質量%がより好ましく、0.01〜1質量%がさらに好ましい。
組成物は、溶媒を含んでいてもよい。
溶媒としては、水または有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類;ピリジンなどのヘテロ環化合物;ベンゼン、ヘキサンなどの炭化水素;クロロホルム、ジクロロメタンなどのアルキルハライド類;酢酸メチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどのケトン類;テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタンなどのエーテル類;1,4−ブタンジオールジアセテート;などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
組成物は、1種または2種以上の、酸化防止剤、紫外線吸収剤、増感剤、安定剤、可塑剤、連鎖移動剤、重合禁止剤、消泡剤、レべリング剤、増粘剤、難燃剤、界面活性物質、分散剤、ならびに、染料および顔料などの色材、などの他の添加剤を含んでいてもよい。
本発明の透明スクリーンは、支持体12の上に、前述のような液晶化合物およびキラル剤を含む組成物(上層組成物)を用いて、塗布法によって、コレステリック液晶層を形成し、さらに、形成したコレステリック液晶層の上に、前述のような液晶化合物およびキラル剤を含む組成物(上層組成物)を用いて、塗布法によって、コレステリック液晶層を、順次、形成することにより、製造できる。
塗布方法は特に制限されず、例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、および、ダイコーティング法などが挙げられる。
なお、必要に応じて、塗布後に、支持体12に塗布したコレステリック液晶層組成物を乾燥する処理を実施してもよい。乾燥処理を実施することにより、塗布した組成物から溶媒を除去できる。
コレステリック液晶層組成物の液晶相転移温度は、製造適性の面から10〜250℃の範囲内が好ましく、10〜150℃の範囲内がより好ましい。
好ましい加熱条件としては、40〜100℃(好ましくは、60〜100℃)で0.5〜5分間(好ましくは、0.5〜2分間)にわたって組成物を加熱することが好ましい。
なお、コレステリック液晶相を「固定化した」状態は、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た状態が最も典型的、且つ、好ましい態様である。それだけには制限されず、具体的には、通常0〜50℃、より過酷な条件下では−30〜70℃の温度範囲において、層に流動性が無く、また、外場もしくは外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定化された配向形態を安定に保ち続けることができる状態を意味するものとする。本発明では、後述するように、紫外線照射によって進行する硬化反応により、コレステリック液晶相の配向状態を固定することが好ましい。
なお、コレステリック液晶相を固定してなる層においては、コレステリック液晶相の光学的性質が層中において保持されていれば十分であり、最終的に層中の組成物がもはや液晶性を示す必要はない。
紫外線照射には、紫外線ランプなどの光源が利用される。
紫外線の照射エネルギー量は特に制限されないが、一般的には、0.1〜0.8J/cm2程度が好ましい。また、紫外線を照射する時間は特に制限されないが、得られる層の充分な強度および生産性の双方の観点から適宜決定すればよい。
次いで、上層組成物を平型コレステリック液晶層16の上(表面)に塗布する。塗布方法は、平型コレステリック液晶層16の場合と同様の方法が利用される。
次いで、必要に応じて上層組成物を乾燥した後、加熱して、平型コレステリック液晶層16上に形成された組成物層中の液晶化合物を配向させて、コレステリック液晶相の状態とする。加熱条件は、先と同様である。
塗布層の冷却処理および加熱処理を施すことにより、キラル剤の螺旋誘起力が上昇して、液晶化合物の捩れが増して、結果として、コレステリック液晶相の配向(螺旋軸の傾き)が変化して、これにより、支持体12に平行な明部および暗部が変化して、図3に示すような波状構造(凹凸構造)の明部および暗部を有する波型コレステリック液晶層14(コレステリック液晶相状態の組成物の層)が形成される。
なお、上記冷却処理は、言い換えると、冷却前のコレステリック液晶相の状態の組成物の温度をT℃とする場合、T−30℃以下となるように、組成物を冷却することを意図する。
上記冷却の方法は特に制限されず、組成物が配置された支持体12を所定の温度の雰囲気中に静置する方法が挙げられる。
具体的には、冷却処理における冷却速度は、その最大値が毎秒1℃以上であるのが好ましく、毎秒2℃以上であるのがより好ましい。
硬化処理の方法は平型コレステリック液晶層の場合と同様である。
また、透明スクリーンは、光学素子の構成要素である、偏光素子、反射膜、反射防止膜、視野角補償膜、ホログラフィー、および、配向膜など、種々の用途に利用できる。
すなわち、前述のようなコレステリック液晶層の機能により、投射光のうち選択反射を示す波長において、いずれか一方のセンスの円偏光を反射させて、投映像を形成することができる。投映像は透明スクリーン表面で表示され、そのように視認されるものであってもよく、観察者から見て透明スクリーンの先に浮かび上がって見える虚像であってもよい。
下記の表1に示す成分を混合して、液晶組成物1〜3を調製した。なお、各成分の量は、全て、質量部である。
支持体12として、ラビング処理を施したPETフィルム(富士フイルム社製)を用意した。
支持体12のラビング処理面に、液晶組成物1を#8のワイヤーバーを用いて塗布した。液晶組成物1の塗布層を室温にて10秒間乾燥させた後、95℃の雰囲気で1分間加熱して液晶化合物を配向させた。その後、1分以内に30℃まで液晶組成物を冷却した。
その後、塗布層に対して30℃でフュージョン製Dバルブ(ランプ90mW/cm2)を用いて、出力80%で8秒間UV光(紫外光)を照射し、支持体12上に波型コレステリック液晶層14Rrを形成した。
形成した波型コレステリック液晶層14Rrの一部を剥離し、形状測定レーザマイクロスコープVK−X200(キーエンス社製)にて10倍の対物レンズを用いて、波型コレステリック液晶層14Rrの膜厚は4μmであった。
また、波型コレステリック液晶層の断面SEM観察によって、コレステリック液晶相の層状構造が波型(アンジュレーション構造)であることを確認した。
波型コレステリック液晶層14Grは、波長530nmに中心を持つ選択反射ピークを有していた。
また、波型コレステリック液晶層14Grの膜厚は3μmであった。
また、先と同様にしてコレステリック液晶相の層状構造を確認したところ波状構造が確認できた。
波型コレステリック液晶層14Brは、波長445nmに中心を持つ選択反射ピークを有していた。
また、波型コレステリック液晶層14Brの膜厚は2μmであった。
また、先と同様にしてコレステリック液晶相の層状構造を確認したところ波状構造が確認できた。
このようにして得られた、3層の波型コレステリック液晶層を有する積層体を「波型積層体A」とする。
同サンプルのPET基板の遅相軸が偏光顕微鏡の偏光子の方向と一致するように、コレステリック液晶層を有するPET基板を偏光顕微鏡にセットして、コレステリック液晶層を観察したところ、回折格子状の構造(=アンジュレーション構造)は確認できなかった。
また、同積層体の断面SEM観察によって、コレステリック液晶層の層状構造は支持体と水平である様子を観察した。
さらに、平型コレステリック液晶層16Grの上に、95℃で液晶化合物を配向させた後、ホットプレート上で5分かけて95℃から30℃まで液晶組成物を冷却する以外は波型コレステリック液晶層14Brと同様にして平型コレステリック液晶層16Brを作製した。
このようにして得られた、3層の平型コレステリック液晶層を有する積層体を「平型積層体A」とする。
また、先と同様にしてコレステリック液晶相の層状構造を確認したところ、いずれの層も波状構造が確認できなかった。
また、「透明スクリーンA」と液晶プロジェクター(セイコーエプソン株式会社製 EB-W28)との組み合わせを実施例1−2とした。レーザープロジェクターの前には円偏光板を配置し、透明スクリーンAに照射される光が右円偏光となるようにした。
PETシート上に光学粘着剤を貼り、この上に「平型積層体A」を転写して平型積層体A側のPET基板を剥離した。さらに平型積層体Aの上に光学粘着層(綜研化学株式会社製 光学粘着剤SKダイン)を貼り、市販のλ/2板(株式会社美舘イメージング社製 1/2波長板)を貼合した。さらにλ/2板の上にOCAを貼り、この上に「平型積層体A」を転写して、平型積層体A側のPET基板を剥離した。続いて、平型積層体Aの上にOCAを貼り、「波型積層体A」を転写した後に、波型積層体A側のPET基板を剥離することによって、「透明スクリーンB」を得た。
PETシート上に光学粘着剤(綜研化学株式会社製 光学粘着剤SKダイン)を貼り、この上に「平型積層体A」を転写して、平型積層体A側のPET基板を剥離し「透明スクリーンC」を得た。
この「透明スクリーンC」とレーザープロジェクター(Celluon社製 PicoPro)との組み合わせを比較例1−1とした。レーザープロジェクターの前には円偏光板を配置し、透明スクリーンCに照射される光が右円偏光となるようにした。
また、「透明スクリーンC」と液晶プロジェクター(セイコーエプソン株式会社製 EB-W28)との組み合わせを比較例1−2とした。
実施例、および、比較例で作製した透明スクリーンについて、以下の評価を行った。
<目視による評価>
図9に示すように、レーザープロジェクター102と透明スクリーン10と不透明スクリーOSとを設置し、レーザープロジェクター102から映像を投影して、透明スクリーン上に結像された像が目視できるか確認した。なお、実施例1−1、実施例1−2、および、比較例1−1の場合には、プロジェクターの前に円偏光板104を配置し、透明スクリーンに照射される光が右円偏光となるようにした。
プロジェクターから照射され透明スクリーンに結像された像が目視で視認できるか確認し、以下の基準で評価した。
A:はっきり像が確認できる
B:暗いが像が確認できる
C:結像が確認できない
プロジェクターから透明スクリーンに投影する方向を0°とし、45°の位置から透明スクリーンに結像された像が目視で視認できるか確認した。
A:はっきり像が確認できる
B:暗いが像が確認できる
C:結像が確認できない
明るい部屋で0°方向から透明スクリーンを確認し、透明スクリーンの奥の風景が見えるかを確認した。
A:はっきりと見える
B:ものがあることは認識できる
C:見えない
透明スクリーンと不透明スクリーンの間から不透明スクリーンに結像された像が目視で視認できるか確認した。
A:確認できない
B:暗いが像が確認される
C:はっきり像が確認できる
村上色彩社製GCMS−3Bのダブルビーム測定モードを用いて、リファレンス(白色板)に対するコレステリック液晶層の相対反射率を測定した。サンプルに対して法線方向(0°)から入射した光に対して10°および45°における反射スペクトルを380nm〜780nmで測定し、このときのY値を算出した。
具体的には、光源からの入射光をサンプル(透明スクリーンあるいは白色板)の表面の法線方向から照射し、サンプルの表面の法線方向に対して極角θが10°および45°となる位置に配置した検出器によって反射光を測定し、リファレンスに対するコレステリック液晶層の相対反射率を測定し、以下の基準で評価した。
A:5以上
B:3以上5未満
C:3未満
作製した透明スクリーンについて、ヘイズおよび全光線透過率を測定した。ヘイズおよび全光線透過率は、共に、日本電色工業社製のNDH4000を用い、ヘイズはJIS K 7136に準拠して、全光線透過率はJIS K 7361に準拠して、それぞれ測定した。
全光線透過率は、以下の基準で評価した。
A:50以上
B:40%以上50%未満
C:40%未満
また、ヘイズは以下の基準で評価した。
A:20%以下
B:20%超30%以下
C:30%超
結果を、表2にまとめて示す。
また、実施例1−1と実施例1−2の対比から、本発明の透明スクリーンにレーザープロジェクターを組み合わせることで透明スクリーンの背面側に配置した不透明スクリーンへの映り込みを抑制できることがわかる。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
12 支持体
14 波型コレステリック液晶層
14Rr 赤色光の領域に選択反射波長を有し右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層
14Gr 緑色光の領域に選択反射波長を有し右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層
14Br 青色光の領域に選択反射波長を有し右円偏光を反射する波型コレステリック液晶層
14Rl 赤色光の領域に選択反射波長を有し左円偏光を反射する波型コレステリック液晶層
14Gl 緑色光の領域に選択反射波長を有し左円偏光を反射する波型コレステリック液晶層
14Bl 青色光の領域に選択反射波長を有し左円偏光を反射する波型コレステリック液晶層
16 平型コレステリック液晶層
16Rr 赤色光の領域に選択反射波長を有し右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層
16Gr 緑色光の領域に選択反射波長を有し右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層
16Br 青色光の領域に選択反射波長を有し右円偏光を反射する平型コレステリック液晶層
16Rl 赤色光の領域に選択反射波長を有し左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層
16Gl 緑色光の領域に選択反射波長を有し左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層
16Bl 青色光の領域に選択反射波長を有し左円偏光を反射する平型コレステリック液晶層
18 λ/2板
100 映像投影システム
102 レーザープロジェクター
104 円偏光板
Claims (17)
- 支持体と、
前記支持体上に積層される、コレステリック液晶相を固定してなる複数のコレステリック液晶層とを有し、
複数の前記コレステリック液晶層のうち、少なくとも1層は、断面において前記コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が波状構造を有する波型コレステリック液晶層であり、
複数の前記コレステリック液晶層のうち、他の少なくとも1層は、断面において前記コレステリック液晶相に由来する明部および暗部が支持体の主面に対して平行な平坦構造を有する平型コレステリック液晶層であり、
前記波型コレステリック液晶層と前記平型コレステリック液晶層との厚みの比が、1:10〜2:1である透明スクリーン。 - 前記波型コレステリック液晶層の少なくとも1層の選択反射波長と、前記平型コレステリック液晶層の少なくとも1層の選択反射波長とが同じである請求項1に記載の透明スクリーン。
- 互いに異なる選択反射波長を有する、2以上の前記波型コレステリック液晶層と、
各前記波型コレステリック液晶層の選択反射波長と同じ選択反射波長を有する2以上の前記平型コレステリック液晶層を有する請求項1または2に記載の透明スクリーン。 - 複数の前記コレステリック液晶層が反射する円偏光の旋回方向が全ての前記コレステリック液晶層で同じである請求項1〜3のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が同じである前記平型コレステリック液晶層を2以上有し、
2以上の前記平型コレステリック液晶層の間に配置されるλ/2板を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の透明スクリーン。 - 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が同じである前記波型コレステリック液晶層を2以上有し、
2以上の前記波型コレステリック液晶層の間に配置されるλ/2板を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明スクリーン。 - 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が互いに異なる2以上の前記平型コレステリック液晶層を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 選択反射波長が同じで、反射する円偏光の旋回方向が互いに異なる2以上の前記波型コレステリック液晶層を有する請求項1〜3および7のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 前記支持体の全光線透過率が80%以上である請求項1〜8のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 前記支持体の前記コレステリック液晶層の形成面が平坦面である請求項1〜9のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 前記透明スクリーンの全光線透過率が50%以上である請求項1〜10のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 前記波型コレステリック液晶層の断面の波状構造の振幅は、厚さ方向の中央領域が最も大きく、表面側および前記支持体側それぞれに向かうにしたがって、漸次、小さくなる請求項1〜11のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 前記波型コレステリック液晶層の表面が平坦である請求項1〜12のいずれか一項に記載の透明スクリーン。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の透明スクリーンと、
前記透明スクリーンに光を照射するレーザープロジェクターとを有する映像投影システム。 - 前記透明スクリーンが有する前記コレステリック液晶層の少なくとも1層の選択反射波長が、前記レーザープロジェクターの光源の中心波長の±20nmの範囲にある請求項14に記載の映像投影システム。
- 前記レーザープロジェクターが照射する光が円偏光である請求項14または15に記載の映像投影システム。
- 前記透明スクリーンが有する前記コレステリック液晶層の少なくとも1層が反射する円偏光の旋回方向が、前記レーザープロジェクターが照射する円偏光の旋回方向と一致する請求項16に記載の映像投影システム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017089901 | 2017-04-28 | ||
| JP2017089901 | 2017-04-28 | ||
| PCT/JP2018/016613 WO2018199092A1 (ja) | 2017-04-28 | 2018-04-24 | 透明スクリーンおよび映像投影システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2018199092A1 JPWO2018199092A1 (ja) | 2020-02-27 |
| JP6815491B2 true JP6815491B2 (ja) | 2021-01-20 |
Family
ID=63919882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019514533A Active JP6815491B2 (ja) | 2017-04-28 | 2018-04-24 | 透明スクリーンおよび映像投影システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6815491B2 (ja) |
| WO (1) | WO2018199092A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020071169A1 (ja) * | 2018-10-01 | 2020-04-09 | 富士フイルム株式会社 | ディスプレイ |
| JP7259482B2 (ja) * | 2019-03-28 | 2023-04-18 | 大日本印刷株式会社 | 反射スクリーン及びそれを用いた投射システム |
| WO2021132113A1 (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | 富士フイルム株式会社 | 透明スクリーン |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4822104B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2011-11-24 | 大日本印刷株式会社 | 投影システム |
| JP2008242350A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Nippon Zeon Co Ltd | 光学素子、偏光板、位相差板、照明装置、および液晶表示装置 |
| JP5413176B2 (ja) * | 2009-12-18 | 2014-02-12 | 大日本印刷株式会社 | 電磁波反射部材の製造方法、および電磁波反射部材の反射率回復方法 |
| KR20150050698A (ko) * | 2013-10-30 | 2015-05-11 | 삼성디스플레이 주식회사 | 광학 필름 및 이를 포함하는 표시장치 |
| JP6340355B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2018-06-06 | 富士フイルム株式会社 | 反射材、光学部材、ディスプレイおよび画像表示装置 |
-
2018
- 2018-04-24 WO PCT/JP2018/016613 patent/WO2018199092A1/ja not_active Ceased
- 2018-04-24 JP JP2019514533A patent/JP6815491B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018199092A1 (ja) | 2018-11-01 |
| JPWO2018199092A1 (ja) | 2020-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102104736B1 (ko) | 반사층의 제조 방법 및 반사층 | |
| JP6826482B2 (ja) | 透明スクリーンおよび明室用スクリーン、ならびに、透明スクリーンの製造方法 | |
| JP7076530B2 (ja) | コレステリック液晶層、積層体、光学異方体、反射膜、コレステリック液晶層の製造方法、偽造防止媒体、および、判定方法 | |
| JP6757460B2 (ja) | 構造体および構造体の製造方法 | |
| US11262634B2 (en) | Structure comprising a reflective layer having lines formed by bright portions and dark portions derived from a cholesteric liquid crystalline phase and method for forming the reflective layer | |
| US11275271B2 (en) | Display comprising a transparent screen having a cholesteric liquid crystal layer exhibiting selective reflectivity attached to a light guide plate | |
| WO2019013284A1 (ja) | 液晶組成物、反射層の製造方法、反射層、硬化物、光学異方体 | |
| US11762201B2 (en) | Wearable display device | |
| JP7118079B2 (ja) | 液晶組成物、反射層、反射層の製造方法、及び共重合体 | |
| JP6815491B2 (ja) | 透明スクリーンおよび映像投影システム | |
| JP6193471B2 (ja) | 投映像表示用部材および投映像表示用部材を含む投映システム | |
| JP6861793B2 (ja) | 反射層の製造方法 | |
| JP6789194B2 (ja) | 構造体 | |
| WO2020196507A1 (ja) | 反射型液晶表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191010 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200707 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200821 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201215 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201222 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6815491 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |