JP6481018B2 - 透明スクリーン - Google Patents
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Description
拡散型のスクリーンは、表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。
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。
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。
(2) 基板のドットが形成される側の面に、ドットを覆うオーバーコート層を有し、オーバーコート層の屈折率と、ドットの屈折率との差が、0.10以下である(1)に記載の透明スクリーン。
(3) 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が、1.0%〜90.6%である(1)または(2)に記載の透明スクリーン。
(4) 複数のドットは、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(1)〜(3)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(5) 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(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) 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)〜(6)のいずれかに記載の透明スクリーン。
(8) ドットと、基板との接触角が40°以上である(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。
(10) 基板のヘイズ値が0.1%〜30.0%である(1)〜(9)のいずれかに記載の透明スクリーン。
本明細書において、例えば、「45°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が5度未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、4度未満であることが好ましく、3度未満であることがより好ましい。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
本明細書において、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
またこれに限定されるものではないが、可視光のうち、420nm〜495nmの波長域の光は、青色光であり、495nm〜570nmの波長域の光は、緑色光であり、620nm〜750nmの波長域の光は、赤色光である。
赤外光のうち、近赤外光は780nm〜2500nmの波長域の電磁波である。紫外光は波長10〜380nmの範囲の光である。
理論上は、ヘイズは、以下式で表される値を意味する。
(380〜780nmの自然光の散乱透過率)/(380〜780nmの自然光の散乱透過率+自然光の直透過率)×100%
散乱透過率は分光光度計と積分球ユニットを用いて、得られる全方位透過率から直透過率を差し引いて算出することができる値である。直透過率は、積分球ユニットを用いて測定した値に基づく場合、0°での透過率である。つまり、ヘイズが低いということは、全透過光量のうち、直透過光量が多いことを意味する。
屈折率は、波長589.3nmの光に対する屈折率である。
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、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。
また、本発明の透明スクリーンは、ヘイズが低い、すなわち直透過率が高いという特徴を有する。
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1(A)に、本発明の透明スクリーンの一例の正面図を示し、図1(B)に、図1(A)のB−B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1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1(A)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。
したがって、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。
この点については後に詳述する。
なお、本発明においては、図1(B)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く、0.02以下であるのが特に好ましい。
例えば、図3に示す透明スクリーン10c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む構成を有する。
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形成することで、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。
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、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光の波長に応じて、ドットの反射波長を調整することで、映像光のみを効率良く反射し、映像光に含まれない波長の光を透過させることができ、より透明性を高めることができる。さらには、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光の波長を狭帯域にし、透明スクリーンのドットの反射帯域を対応させることで、その効果を高めることもできる。
例えば、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ反射する3種のドットを有する透明スクリーン10cの場合には、透明スクリーン10cの正面図の一例である図4(A)に示すように、図4(A)中上下方向および左右方向にそれぞれ、赤色ドット20R、緑色ドット20Gおよび青色ドット20Bを順に配列してもよい。
あるいは、透明スクリーン10cの正面図の他の一例である図4(B)に示すように、赤色ドット20R、緑色ドット20Gおよび青色ドット20Bを1つずつ、互いの間隔が同じになるように配置したものを1組として、この組を多数、図中上下方向および左右方向に配列して構成してもよい。
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、図5に示す透過スクリーン10dのように、右円偏光を反射する右偏光ドット20mと、左円偏光を反射する左偏光ドット20h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。
また、液晶材料のコレステリック構造が、右円偏光または左円偏光の一方を選択的に反射し、他方を透過する場合には、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光を右円偏光、もしくは左円偏光のいずれか一方とし、その映像光に対応した円偏光を反射させるドットを用いた透明スクリーンと組み合わせることで、映像光のみを効率良く反射し、映像光に含まれない円偏光を透過させることができ、より透明性を高めることができる。
図6に透明スクリーンの他の一例の断面図を示す。
図6に示す透明スクリーン10eは、複数のドットとして、赤色光でかつ右円偏光を反射する右偏光赤色ドット20Rmと、赤色光でかつ左円偏光を反射する左偏光赤色ドット20Rhと、緑色光でかつ右円偏光を反射する右偏光緑色ドット20Gmと、緑色光でかつ左円偏光を反射する左偏光緑色ドット20Ghと、青色光でかつ右円偏光を反射する右偏光青色ドット20Bmと、青色光でかつ左円偏光を反射する左偏光青色ドット20Bhと、を含む構成を有する。
このように、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する構成とすることで、透明スクリーンに投影される映像をカラー表示することができる点、映像光の右円偏光と左円偏光それぞれに、観察者の左目用または右目用の画像を表示させて立体視(いわゆる3D表示)を行うことができる点、プロジェクタ等の映像装置から出射される映像光の、波長域や円偏光の方向によらず利用可能である点等で好ましい。
図7に本発明の透明スクリーンの他の一例の概略断面図を示す。
図7に示す透明スクリーン10fは、複数のドットとして、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層ドット20Tを複数含む構成を有する。
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。
また、図7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。
図8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8に示す透明スクリーン10gは、複数のドットとして、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層ドット20Wを複数含む構成を有する。
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。
図9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9に示す透明スクリーン10hは、複数のドットとして、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層ドット20Sを複数含む構成を有する。
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。
また、複数積層する際には、正面から見た際のドットの位置をずらすことによって、正面から見た際の、面積比率を効率良く高めることができる。また、各層に含まれるドットは、反射波長や、反射円偏光の設計について、上述したいかなるドットでもよいが、特に光入射側から青色光を反射するドットを有する部材、緑色光を反射するドットを有する部材、赤色光を反射するドットを有する部材の順で積層することが特に好ましい。これは、光源から遠い層で反射された光が、より光源に近い層によって再び反射され、視認者側に戻らないことを抑制するためである。
また、図15に示す例のように、基板12の両面にドット20を形成した部材を積層してもよい。
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。
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。
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。
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2つ以上形成されていればよい。2つ以上のドットは基板表面で互いに近接して多数形成される。その際、前述の図4(A)および図4(B)のように、2つ以上のドットは、所定のパターンで、規則的に配列されてもよいし、ランダムに配置されてもよい。また、ドットは、基板の全面に均一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。
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。
また、図4(B)に示すように、赤色ドット20R、緑色ドット20Gおよび青色ドット20Bをそれぞれ1つ有するRGBの組を多数、図中上下方向および左右方向に配列して構成する場合には、RGBの組のなかでの各ドット間のピッチは、10μm〜200μmとするのが好ましく、隣接する各組間のピッチは、20μm〜500μmとするのが好ましい。
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。
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。
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、ピッチの調製については富士フイルム研究報告No.50(2005年)p.60−63に詳細な記載がある。螺旋のセンスやピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版2007年出版、46頁、および「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 196頁に記載の方法を用いることができる。
本発明では、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。
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16にドットの断面の概略図を示す。この図16において、暗部がなす線を太線で示す。図16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。
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。
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は、コレステリック液晶相を固定して得ることができる。コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、また外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造であればよい。なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
重合性液晶化合物を含む液晶組成物はさらに界面活性剤を含む。液晶組成物は、さらにキラル剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であることが好ましい。
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。
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。
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号公報の段落[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。
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。
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。
(CaF2a+1)−(CbH2b)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−O−(CrH2r)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−COO−(CrH2r)−
(CaF2a+1)−(CbH2b)−OCO−(CrH2r)−
また、一般式(I)の末端のHb11−Sp11−L11−Sp12−L12−および−L15−Sp13−L16−Sp14−Hb11は、以下のいずれかの一般式で表される基であることが好ましい。
(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−
上式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル化合物は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989に記載)、イソソルビド、イソマンニド誘導体を用いることができる。
キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。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。
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。
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。
また、図7〜図9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。
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。
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。
(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
メガファックRS−90(DIC株式会社製) 31.7
IRGACURE 819 (BASF社製) 0.5
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なお、PET基板のヘイズ値を測定したところ、1%であった。
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶インク液Gm(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Gm(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
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
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基板に垂直に切削し、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できる断面図が得られた。
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、84度、38度、0度と、連続的に減少していた。
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。
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1を調製した。
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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 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1(B)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。
互いに異なる波長域の光を反射するドットを3種含む構成とした以外は、実施例1と同様にして、図3に示すような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Rmは、中心波長650nmの右円偏光を反射する右偏光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Bmは、中心波長450nmの右円偏光を反射する右偏光青色ドットを形成するための材料である。
右円偏光を反射する右偏光緑色ドットと左円偏光を反射する左偏光緑色ドットを含む構成とした以外は、実施例1と同様にして、図5に示すような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Ghは、中心波長550nmの左円偏光を反射する左偏光緑色ドットを形成するための材料である。
互いに異なる3つの波長域の光を反射し、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する構成とした以外は、実施例1と同様にして、図6に示すような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Rhは、中心波長650nmの左円偏光を反射する左偏光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Bhは、中心波長450nmの左円偏光を反射する左偏光青色ドットを形成するための材料である。
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3つ有するドットを有する構成とした以外は、実施例1と同様にして、図7に示すような透明スクリーンを作製した。
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を有するドットを含む構成とした以外は、実施例1と同様にして、図8に示すような透明スクリーンを作製した。
1つのドット内に、赤色光でかつ左円偏光を反射する領域と、赤色光でかつ右円偏光を反射する領域と、緑色光でかつ左円偏光を反射する領域と、緑色光でかつ右円偏光を反射する領域と、青色光でかつ左円偏光を反射する領域と、青色光でかつ右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た以外は、実施例1と同様にして、図9に示すような透明スクリーンを作製した。
オーバーコート層を有しない以外は実施例2と同様にして、透明スクリーンを作製した。
オーバーコート用塗布液の組成比を変更して、オーバーコート層の屈折率をそれぞれ1.56、1.54とし、ドットとオーバーコート層との屈折率の差をそれぞれ0.02、0.04とした以外は、実施例2と同様にして、透明スクリーンを作製した。
ドット中心間距離(ピッチ)をそれぞれ50μm、150μmとした以外は、実施例2と同様にして、透明スクリーンを作製した。
各透明スクリーンについて、上記と同様にしてドットの面積率を測定したところ、ドットの面積率はそれぞれ16.6%、1.8%であった。
下地層溶液を以下に示す下地層溶液2に変更し、ドットと基板(下地層)との接触角を43°に変更した以外は、実施例2と同様にして透明スクリーンを作製した。
下地層溶液2(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) 30.7
下記構造の化合物A (和光純薬工業(株)社製) 1.0
IRGACURE 819 (BASF社製) 0.5
基板としてPET(帝人社製、テイジンテトロンフィルム(SLタイプ)、膜厚38μm)基板を用いた以外は、実施例2と同様にして透明スクリーンを作製した。
この基板のヘイズ値を測定したところ3%であった。
基板としてAG(アンチグレア)基板を用いた以外は、実施例2と同様にして透明スクリーンを作製した。AG基板は、特開2012−78540の実施例([0088]〜[0096])を参考に作製した。この基板のヘイズ値を測定したところ20%であった。
(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3を調製した。
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下地層溶液3(質量部)
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下記の棒状液晶化合物 100.0
IRGACURE 819 (BASF社製) 3.0
下記の化合物A 0.6
メチルエチルケトン 932.4
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なお、PET基板のヘイズ値を測定したところ、0.8%であった。
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶インク液Gm2(液晶組成物)を調製した。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
コレステリック液晶インク液Gm2(質量部)
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シクロペンタノン 139.6
下記の棒状液晶化合物の混合物 100.0
IRGACURE 907 (BASF社製) 3.0
カヤキュアーDETX(日本化薬(株)製) 1.0
下記構造のキラル剤A 5.63
下記構造の界面活性剤 0.08
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
上記で得られた透明部材のドットのうち、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5μm、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43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部材の中央に位置する1つのドットについてドット中心を含む面で、PET基板に垂直に切削し、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11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、43度、25度、0度と、連続的に減少していた。
また、上記で得られた透明部材のドットのうち、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、さらに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、50%であった。
下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、オーバーコート用塗布液2を調製した。
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オーバーコート用塗布液2(質量部)
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アセトン 103.6
KAYARAD DPCA−30(日本化薬株式会社製) 60.0
下記の化合物L 40.0
下記の化合物A 0.6
IRGACURE 127 (BASF社製) 3.0
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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。
コレステリック液晶インク液Rm2は、中心波長650nmの右円偏光を反射する右偏光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Bm2は、中心波長450nmの右円偏光を反射する右偏光青色ドットを形成するための材料である。
透明部材Bのオーバーコート側と、透明部材GのPET基板側とを、粘着剤を用いて貼合し、さらに透明部材Gのオーバーコート側と、透明部材RのPET基板側との粘着剤で貼合したこと以外は、実施例17と同様にして、実施例18の透明スクリーンを得た。
(粘着剤の作製)
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、粘着剤塗布液を調製した。
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粘着剤塗布液(質量部)
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トルエン 2.5
メチルエチルケトン 2.5
アクリル系粘着剤(SKダイン2094:綜研化学社製) 100.0
屈折率調整剤(オグソールEA0200:大阪ガスケミカル社製)
100.0
イソシアネート系硬化剤(TD75:綜研化学社製) 0.4
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
実施例17と同様に、PET基板上に下地層を形成し、コレステリック液晶インク液Rm2を用いてドット形成した。さらにそのドット形成面に粘着剤塗布液をアプリケータにて塗布、乾燥した。
また別途、実施例17と同様の手法で、PET基板の両面に下地層を形成した。さらに片側の下地層にコレステリック液晶インクGm2を用いてドット形成し、もう一方の下地層にコレステリック液晶インクBm2を用いてドット形成した。次いで、コレステリック液晶インクRm2で形成したドット形成面に塗布した粘着剤と、コレステリック液晶インクGm2で形成したドット形成面とを、貼合した。
さらにコレステリック液晶インクBm2で形成したドット形成面に、粘着剤塗布液を塗布、乾燥した。さらに反射防止機能付きガラスを貼合し、図15に示すような、実施例20の透明スクリーンを得た。
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。
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、正面輝度および視野角特性を評価した。
透明性の評価は、透過率をヘイズメーター(日本電色工業株式会社製)で測定して、透明性を以下の基準で評価した。
AA:透過率が85%以上
A:透過率が80%以上、85%未満
B:透過率が75%以上、80%未満
C:透過率が70%以上、75%未満
D:透過率が65%以上、70%未満
E:透過率が60%以上、65%未満
ヘイズの評価は、ヘイズメーター(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:ヘイズが4%未満
B:ヘイズが4%以上、10%未満
C:ヘイズが10%以上、25%未満
D:ヘイズが25%以上
正面輝度の評価は、通常のオフィス環境に透明スクリーンを置き、図12に示すように、透明スクリーンの正面、すなわち、透明スクリーンの中心を通り、法線方向に1.0m離れた位置に白色光源Ls(セイコーエプソン株式会社製 EMP−7900)を配置して、白色光をスクリーンに照射し、透明スクリーンの中心を通り、法線方向に1.5m離れた位置に配置した輝度計Ms(株式会社トプコン社製 色彩輝度計 BM−5A)で輝度を測定して、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
視野角特性の評価は、上記正面輝度の測定において、図12に示すように、透明スクリーンの法線方向を基準として、輝度計Msの配置角度を同一円弧上で水平方向に順次変更して各位置で輝度を測定し、正面輝度(ピーク輝度)の半分の輝度となる角度(半値角)を求め、以下の基準で評価した。
A:半値角が55°以上
B:半値角が45°以上55°未満
C:半値角が35°以上45°未満
D:半値角が35°未満
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、並列配置の項目で、互いに異なる波長域の光を反射するドットを3種設けた場合を「RGB」と表し、右円偏光および左円偏光をそれぞれ反射する2種のドットを設けた場合を「右左」と表し、波長域および旋光性が異なる光を反射する6種のドットを設けた場合を「右左RGB」と表す。同様に、積層の項目で、互いに異なる波長域の光を反射する領域を3層設けた場合を「RGB」と表し、右円偏光および左円偏光をそれぞれ反射する2層の領域を設けた場合を「右左」と表し、波長域および旋光性が異なる光を反射する6層の領域を設けた場合を「右左RGB」と表す。また、貼合の項目で、光源に近い方からB、G、Rの順に貼合した場合を「BGR」と表し、光源に近い方からR、G、Bの順に貼合した場合を「RGB」と表し、GのみPET基板の裏面に形成した場合を「BG逆R」と表す。
また、OC層の項目で、オーバーコート層を設けた場合を「あり」と表し、粘着層を設けた場合を「粘着層」と表す。
実施例2の透明スクリーンと、光源Lsとの間に、λ/4フィルムを配置することで、光源光を右円偏光化して照射し、正面輝度の評価を行った。λ/4フィルムは、特開2012−18396の実施例([0272]〜[0282])を参考に作製した。
結果を表1に示す。
また、実施例2〜4と実施例5〜7との対比から、1つのドット中に、異なる波長域の光を反射する領域を2以上有する構成や、右円偏光を反射する領域と左円偏光を反射する領域を有する構成とすることで、正面輝度をより高くすることができることがわかる。
また、実施例2と実施例8との対比から、オーバーコート層を設けることで、透明性を向上できることがわかる。
また、実施例2、9および10の対比から、オーバーコート層とドットの屈折率の差は小さいほど透明性が高くなることがわかる。
また、実施例2、11および12の対比から、ドットの面積率は、6.5%以上が好ましいことがわかる。
また、実施例2および13の対比から、ドットと基板との接触角は60°以上とすることで視野角特性がより向上し好ましいことがわかる。
また、実施例2、14および15の対比から、基板のヘイズ値は小さいほど透明性が向上し好ましいことがわかる。
また、実施例2および実施例16の対比から、光源から照射される光の偏光方向と、ドットが反射する光の偏光方向を合わせることで、正面輝度が高くなり好ましいことがわかる。
また、実施例17および実施例18の対比から、基板にドットを形成した部材を複数積層する場合には光入射側から青色光を反射するドットを有する部材、緑色光を反射するドットを有する部材、赤色光を反射するドットを有する部材の順で積層するのが好ましいことがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
12 基板
14 支持体
16 オーバーコート層
18 下地層
20 ドット
20R 赤色ドット
20G 緑色ドット
20B 青色ドット
20m 右偏光ドット
20h 左偏光ドット
20Rm 右偏光赤色ドット
20Rh 左偏光赤色ドット
20Gm 右偏光緑色ドット
20Gh 左偏光緑色ドット
20Bm 右偏光青色ドット
20Bh 左偏光青色ドット
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
30 粘着層
32 透明基板
Claims (10)
- 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、
前記部位の全部の点において、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°の範囲であることを特徴とする透明スクリーン。 - 前記基板の前記ドットが形成される側の面に、前記ドットを覆うオーバーコート層を有し、
前記オーバーコート層の屈折率と、前記ドットの屈折率との差が、0.10以下である請求項1に記載の透明スクリーン。 - 前記基板の主面の法線方向から見た際の、前記基板に対する前記ドットの面積率が、1.0%〜90.6%である請求項1または2に記載の透明スクリーン。
- 複数の前記ドットは、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請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
- 1つの前記ドット内に、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。
- 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1〜6のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
- 前記ドットと、前記基板との接触角が40°以上である請求項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。
- 前記基板のヘイズ値が0.1%〜30.0%である請求項1〜9のいずれか1項に記載の透明スクリーン。
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