JP7259482B2 - 反射スクリーン及びそれを用いた投射システム - Google Patents
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Description
[1]反射スクリーンであって、前記反射スクリーンは、選択反射層A及び選択反射層Bを有し、前記選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅をLA(nm)、前記選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のピーク値をPA(%)、前記選択反射層Aの前記ピーク値を示す波長をWA(nm)と定義し、前記選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅をLB(nm)、前記選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のピーク値をPB(%)、前記選択反射層Bの前記ピーク値を示す波長をWB(nm)と定義した際に、入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、下記式(1)~(4)を満たす、反射スクリーン。
WB<WA (1)
LA-15nm≦WA-WB≦LA+15nm (2)
LB-15nm≦WA-WB≦LB+15nm (3)
|PA-PB|≦5.0% (4)
[2]反射スクリーンであって、前記反射スクリーンは、選択反射層A及び選択反射層Bを有し、前記反射スクリーンに入射角x度で入射した光の反射光と、前記反射スクリーンにx+10度で入射した光の反射光とから算出してなる、L*a*b*表色系の色差をΔE*ab(x~x+10)と定義した際に、
入射角xが5~60度の範囲から選択される少なくとも何れかの角度において、下記式(11)を満たす、反射スクリーン。
ΔE*ab(x~x+10)≦5.0 (11)
[3]光源と、請求項1~5の何れか1項に記載の反射スクリーンとを備えた、投射システム。
[反射スクリーンi]
本発明の反射スクリーンiは、選択反射層A及び選択反射層Bを有し、
前記選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅をLA(nm)、前記選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のピーク値をPA(%)、前記選択反射層Aの前記ピーク値を示す波長をWA(nm)と定義し、
前記選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅をLB(nm)、前記選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のピーク値をPB(%)、前記選択反射層Bの前記ピーク値を示す波長をWB(nm)と定義した際に、
入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、下記式(1)~(4)を満たす、ものである。
WB<WA (1)
LA-15nm≦WA-WB≦LA+15nm (2)
LB-15nm≦WA-WB≦LB+15nm (3)
|PA-PB|≦5.0% (4)
また、本明細書において、「XXに入射角YY度で入射した光」とは、「XXの法線方向からYY度ずれた方向から入射した光」を意味するものとする。
また、本明細書において、LA(nm)、PA(%)、WA(nm)、LB(nm)、PB(%)及びWB(nm)を測定又はシミュレーションする際の光源は、非偏光の平行光線とする。また、分光反射率は、正反射及び拡散反射を含むものとする。
また、本明細書において、「10度幅の領域」とは、基準となる角度をx度とした際に、「x~x+10度」の領域のことを意味する。
また、本明細書において、「入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、『xxx』を満たす。」とは、入射角αが5~60度の範囲内の、少なくとも一つの10度幅の領域で『xxx』を満たせば条件を満たし、それ以外の10度幅の領域では『xxx』を満たすことを要さないことを意味する。例えば、入射角50~60度の10度幅で式(z)を満たせば、入射角45~55度の10度幅で『xxx』を満たすことは要さないことを意味する。但し、選択反射層Aと選択反射層Bとのパラメータを対比する際は、10度幅の領域の同じ入射角で対比するものとする。例えば10度幅が50~60度の場合、該領域内の同じ入射角である、50度同士、51度同士、・・・、59度同士、60度同士で対比する。なお、『xxx』とは、入射角αに関連する本明細書中の式(1)~(4)等の各種の条件を意味する。
本発明の反射スクリーンiは、式(1)~(4)を満たすことにより、スクリーン面に対する光源の入射角度、及び/又は、人が映像を観察する角度が異なる場合において、表示画像の色味が変化することを抑制することができる。
以下、式(1)~(4)の技術的意義について説明する。
式(1)は、選択反射層Aの分光反射率のピーク値を示す波長である「WA(nm)」と、選択反射層Bの分光反射率のピーク値を示す波長である「WB(nm)」とが異なることを規定している。要するに、式(1)は、入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、選択反射層Aと選択反射層Bとが、それぞれ異なる波長域の光を選択反射することを規定している。
まず、式(2)で用いられている「LA」は、選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅を示し、式(3)で用いられている「LB」は、選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅を示している。
また、図3(a)は比較例1の反射スクリーンの選択反射層A及び選択反射層Bに、入射角50度で入射した光の分光反射率である。図3(a)において、実線は比較例1の選択反射層Aの分光反射率、破線は比較例1の選択反射層Bの分光反射率を示している。
なお、図2(a)及び図3(a)は、後述の式(21)~(24)を用いたシミュレーションにより得られた選択反射中心波長(ピーク値を示す波長)及びバンド幅を通るサインカーブとして作成したものである。また、図2(a)及び図3(a)では、分光反射率のピーク値は、屈折率1.51のソ-ダガラス上に選択反射層を有する積層体のソーダ石灰ガラス側から光を入射した際の分光反射率のピーク値の実測値V1と、屈折率1.51のソ-ダ石灰ガラス単体の分光反射率のピーク値の実測値V2との差分(V1-V2)から算出した。
したがって、式(2)及び式(3)を満たすことは、選択反射層A及び選択反射層Bの分光反射率のピーク値を示す波長の間隔に比べて、選択反射層Aのバンド幅LA及び選択反射層Bのバンド幅LBが狭すぎずかつ広すぎないことを示している。
そして、式(4)を満たすことは、選択反射層A及び選択反射層Bの分光反射率が同程度であることを示している。
よって、式(2)~(4)を満たすことにより、選択反射層A及び選択反射層Bを積層した際の分光反射率分布を図4のような形状とすることができる。図4(a)は、実施例1の反射スクリーンに入射角50度で入射した光の分光反射率を示す図であり、図4(b)は、実施例1の反射スクリーンに入射角60度(50+10度)で入射した光の分光反射率を示す図である。図4(a)と図4(b)との比較から、式(2)~(4)を満たす場合、入射角をずらしても分光反射率の分布形状がほとんど変化しないこと、言い換えると、入射角をずらしても色味の変化を抑制できることが分かる。
図5(a)は、比較例1の反射スクリーンに入射角50度で入射した光の分光反射率を示す図であり、図5(b)は、比較例1の反射スクリーンに入射角60度(50+10度)で入射した光の分光反射率を示す図である。比較例1の反射スクリーンは、WA-WBに比べて、LA及びLBが狭すぎて、式(2)及び(3)を満たさないものである。図5(a)と図5(b)との比較から、式(2)~(3)を満たさない場合、入射角をずらした際の分光反射率の分の形状の変化が大きいこと、言い換えると、入射角をずらした際の色味の変化を抑制できないことが分かる。
また、式(2)及び(3)を満たしても、式(4)を満たさない場合、WA(nm)又はWB(nm)近傍の分光反射率分布が図4のように平坦にならず、WA(nm)又はWB(nm)近傍にピークを備えた形状となる。このため、入射角をずらした際に、分光反射率の分布形状が変化し、色味の変化を抑制できない。
また、LA及びLBに比べてWA-WBが小さすぎて式(2)及び(3)を満たさない場合は、分光反射率分布が図4のように平坦にならず、WA(nm)とWB(nm)との中間付近の波長にピークを備えた形状となるため、入射角をずらした際の色味の変化を抑制できない。また、LA及びLBに比べてWA-WBが大きすぎて式(2)及び(3)を満たさない場合は、分光反射率分布が図4のように平坦にならず、WA(nm)とWB(nm)との中間付近の波長が凹んだ形状となるため、入射角をずらした際の色味の変化を抑制できない。
LA-10nm≦WA-WB≦LA+10nm (2-1)
LA-7nm≦WA-WB≦LA+7nm (2-2)
LB-10nm≦WA-WB≦LB+10nm (3-1)
LB-7nm≦WA-WB≦LB+7nm (3-2)
|PA-PB|≦3.0% (4-1)
|PA-PB|≦2.0% (4-2)
選択反射層の数が2の場合(選択反射層A及び選択反射層B)は、入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、WAとWBとの差は、下記式(5-1)を満たすことが好ましく、下記式(5-2)を満たすことがより好ましく、下記式(5-3)を満たすことがさらに好ましい。
100nm≦WA-WB≦350nm (5-1)
100nm≦WA-WB≦300nm (5-2)
150nm≦WA-WB≦250nm (5-3)
なお、入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、LAとLBとの差の絶対値は40nm以下であることが好ましい。
なお、PA及びPBの理論値限界は50%である。また、PA及びPBは、透明性を良好にする観点から45%以下であることが好ましく、35%以下であることがより好ましく、30%以下であることがさらに好ましい。
選択反射層Aの分光反射率の平均を5%以上とすることにより、光源から投射される画像等の情報の視認性を良好にすることができる。また、選択反射層Aの分光反射率の平均を30%以下とすることにより、反射スクリーンの透明性を良好にしやすくできる。
選択反射層Bの分光反射率の平均を5%以上とすることにより、光源から投射される画像等の情報の視認性を良好にすることができる。また、選択反射層Bの分光反射率の平均を30%以下とすることにより、反射スクリーンの透明性を良好にしやすくできる。
|選択反射層Aの分光反射率の平均-選択反射層Bの分光反射率の平均|≦5% (6-1)
|選択反射層Aの分光反射率の平均-選択反射層Bの分光反射率の平均|≦4% (6-2)
|選択反射層Aの分光反射率の平均-選択反射層Bの分光反射率の平均|≦3% (6-3)
選択反射層は、特定の波長域の特定の偏光を反射し、それ以外の光を透過するものである。かかる性質を備える選択反射層としては、下記(i)及び(ii)が挙げられる。
(i)特定の波長域の右円偏光又は左円偏光を反射し、それ以外の光を透過するコレステリック液晶層(本明細書において、「CLC層」と称する場合がある。)。
(ii)特定の波長域のp波又はs波を反射し、他方を透過する反射性偏光層(本明細書において、「DBEF層」と称する場合がある。)。
本明細書においてCLC層とは、コレステリック規則性を呈する液晶性分子からなる層をいう。コレステリック規則性とは、一平面上では分子軸が一定の方向に並んでいるが、それに重なる次の平面では分子軸の方向が少し角度をなしてずれ、更に次の平面では更に角度がずれるというように、重なって配列している平面を順次透過して進むに従って当該平面中の分子軸の角度がずれて(ねじれて)いく構造である。このように分子軸の方向がねじれてゆく構造はカイラルな構造となる。
λ0=nav・p (21)
ここで、pは液晶分子の螺旋構造におけるヘリカルピッチ、navはヘリカル軸に直交する平面内の平均屈折率である。
入射角が変化した場合、平均屈折率はスネルの法則の影響を受ける。
空気中(屈折率P1=1.0)から角度θ1で入射した場合、CLC層における入射角度θ2は下記式(22)となる。
sin(θ2)=sin(θ1) /nav (22)
したがって、入射角0度の時のλ0に対して入射角θ1の場合の選択反射中心波長λθは、下記式(23)で計算される。
またCLC液晶の場合、平均屈折率はピーク波長によって波長分散の影響を受けることも留意する必要がある。(正分散液晶の場合、長波長側の平均屈折率は低くなることに留意する。)
また、このときの反射光の波長バンド幅Δλは下記式(24)で示される。
Δλ=Δn・p (24)
ここで、Δnは液晶材料の複屈折値である。
まず、無偏光がCLC層に入射した場合、前記波長λ0を中心とした波長バンド幅Δλの範囲の光の右旋又は左旋の円偏光成分の一方が反射し、他方の円偏光成分及び他の波長域の光(無偏光)が透過する。なお、反射した右旋又は左旋円偏光は、通常の反射と異なり、位相が反転されることなくそのまま反射する。
また、円偏光がCLC層に入射した場合において、該円偏光の旋回方向と、CLC層の液晶分子の螺旋構造の旋回方向とが一致する場合には、波長λ0を中心とした波長バンド幅Δλの範囲の円偏光が反射し、他の波長域の円偏光は透過する。なお、反射した右旋又は左旋円偏光は、通常の反射と異なり、位相が反転されることなくそのまま反射する。
反射効率を高め、反射スクリーンの視認性を良好にする観点からは、円偏光をCLC層に入射するように設計することが好ましい。より詳しくは、円偏光の旋回方向と、CLC層の液晶分子の螺旋構造の旋回方向とが一致するように設計することが好ましい。
上記の中でも、CLC層は重合性基を有する液晶性モノマー又はオリゴマーを含む硬化性組成物の硬化物であることが好ましい。CLC層が上記硬化性組成物の硬化物であると、液晶分子をコレステリック液晶状態のままで光学的に固定化することができ、取り扱い性も向上するためである。
上記硬化性組成物は電離放射線硬化性、熱硬化性のいずれでもよいが、前述した固定化の観点からは電離放射線硬化性組成物であることが好ましい。本明細書において電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋し得るエネルギー量子を有するものを意味し、通常、紫外線(UV)又は電子線(EB)が用いられるが、その他、X線、γ線などの電磁波、α線、イオン線などの荷電粒子線も使用可能である。
重合性基を有する液晶性モノマー又はオリゴマーは、上記重合性基を少なくとも1つ有していればよいが、三次元架橋により液晶性分子が光学的に固定されたCLC層を得る観点からは、重合性基を2つ以上有することが好ましく、両末端に重合性基を有する、2官能の液晶性モノマー又はオリゴマーがより好ましい。
重合性基を有するカイラル剤としては、三次元架橋により液晶性分子が光学的に固定されたCLC層を得る観点から、重合性基を2つ以上有するカイラル剤であることが好ましく、両末端に重合性基を有する、2官能のカイラル剤であることがより好ましい。重合性基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合基、及びエポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。重合性の観点からは(メタ)アクリロイル基又はビニル基が好ましく、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
カイラル剤の市販品としては、両末端に重合性基としてアクリロイル基を有するカイラル剤「Paliocolor(登録商標)LC756」(BASF社製)等が挙げられる。
電離放射線として紫外線を用いる場合には、通常波長190~380nmの紫外線を含むものを放射する。紫外線源としては特に制限はなく、例えば高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯等が用いられる。
光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、α-ヒドロキシアルキルフェノン、ミヒラーズケトン、ベンゾイン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンゾエート、α-アシルオキシムエステル、チオキサントン類等から選ばれる1種以上が挙げられる。
上記光重合開始剤は1種を単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。
前記硬化性組成物中の光重合開始剤の量は、液晶性モノマー、液晶性オリゴマー、及びカイラル剤の合計量を100質量部とした時の光重合開始剤の配合量として、1~10質量部であることが好ましく、2~8質量部であることがより好ましい。
液晶性ポリマーとしては、液晶性ポリマーそれ自体にカイラル能を有しているコレステリック液晶性ポリマーそのものを用いてもよいし、ネマチック液晶性ポリマーとコレステリック液晶性ポリマーの混合物を用いてもよい。このような液晶性ポリマーは、温度によって状態が変わり、例えばガラス転移温度が90℃、アイソトロピック転移温度が200℃である場合は、90~200℃の間でコレステリック液晶状態を呈し、これを室温まで冷却すれば、コレステリック構造を有したままガラス状態で固化させることができる。
また、反射スクリーンの薄型化の観点からは、CLC層の厚さは、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、更に好ましくは50μm以下、より更に好ましくは30μm以下、より更に好ましくは20μm以下、より更に好ましくは10μm以下である。なお、上記CLC層の厚さは、個々の選択反射層の厚さである。
まず、ガラス基板等の基材上に配向膜を形成し、その上に、液晶性モノマー又はオリゴマー、カイラル剤、並びに光重合開始剤、溶剤等のその他成分を含むCLC層形成用の電離放射線硬化性組成物を塗布し、配向膜の配向規制力によって液晶性分子(液晶性モノマー及びオリゴマー)を配向させる。次に、この配向状態のままで電離放射線を照射して液晶性モノマー又はオリゴマーを三次元架橋させ、前記硬化性組成物の硬化物であるCLC層を得ることができる。
前記硬化性組成物を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、ダイコート法、バーコート法、ロールコーター法、メニスカスコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、ビードコーター法等の公知の各種方法を挙げることができる。
前記硬化性組成物が溶剤を含有する場合、該硬化性組成物を塗布した後に、例えば30~120℃で10~120秒間乾燥を行うことが好ましい。
「正分散性」とは、波長が長くなるに従って透過光に与える面内位相差が減少する特性であり、具体的には、波長450nmにおける面内位相差(Re450)と、波長550nmにおける面内位相差(Re550)との関係が、Re450>Re550となる特性である。これに対して、「逆分散性」は、Re450<Re550となる特性である。
本明細書において、面内位相差(Re)は、面内における遅相軸方向の屈折率をnx、面内においてnxに直交する方向の屈折率をny、膜厚をd(nm)とした際に、下記式で表すことができる。
面内位相差(Re)=(nx-ny)×d
CLC層のうち、逆分散性を示すものは、逆分散波長特性を示す液晶材料や、シクロヘキサン構造を有する液晶材料を適用することで得られる。
逆分散性を示す液晶材料としては、例えば、特表2010-522892号公報、特開2006-243470号公報、特開2007-243470号公報、特開2009-75494号公報、特開2009-62508号公報、特開2009-179563号公報、特開2009-242717号公報、特開2009-242718号公報、特許第4222360号公報、特許第4186981号公報、などに記載されている液晶化合物が例示できる。
また、シクロヘキサン構造を有する液晶材料としては、例えば特開2001-163833、特開2007-91612、特開2007-91796、特開2006-241403、特開2006-70080、特開2006-37005、特開2006-8928に記載された液晶材料の分子末端にアクリレート基などの重合性基を付与することにより作製したものもしくは特開2008-274204に記載された材料を適用することができる。
DBEF層としては、多層光学フィルム反射性偏光子が例示され、例えば、米国特許第5,882,774号公報に記載されている反射性偏光子や、3M Companyから入手可能なDBEF-D2-400、DBEF-D4-400等が例示される。
具体的には、DBEF層は、複屈折性を有する層Aと複屈折性を実質的に有さない層Bとが交互に積層された多層積層体であることが好ましい。例えば、このような多層積層体の層の総数は、50~1,000であり得る。A層のx軸方向の屈折率nxAがy軸方向の屈折率nyAより大きく(nxA>nyA)、B層のx軸方向の屈折率nxBとy軸方向の屈折率nyBとは実質的に同一である(nxB≒nyB)。従って、A層とB層との屈折率差は、x軸方向において大きく、y軸方向においては実質的にゼロである。その結果、x軸方向が反射軸となり、y軸方向が透過軸となる。A層とB層とのx軸方向における屈折率差は、好ましくは0.1~0.4、より好ましくは0.2~0.3である。なお、x軸方向は、DBEF層の製造方法におけるDBEF層の延伸方向に対応する。A層とB層とのx軸方向における屈折率差が大きいと、反射率が上がるため、層数を減らすことが可能である。一方、屈折率差を高くするためには、より強い延伸が必要となるため、材料選定やプロセスの適正化が必要であり、更に、ボーイング現象が発生しやすく、生産性が低下しやすいと考えられる。
また、DBEF層は、各層の屈折率及び積層数を調整することにより、反射される偏光成分の分光反射率のピーク値を示す波長及びバンド幅を調整することができる。
まず、無偏光がDBEF層に入射した場合、p波又はs波の一方の偏光成分であって、かつ、上記の手段によって選択した波長の光が反射され、その他の光が透過する。
また、直線偏光がDBEF層に入射した場合において、直線偏光の振動方向と、上記x軸(反射軸)の方向とが一致する場合には、上記の手段によって選択した波長の光が反射され、残りの波長の光が透過する。
反射効率を高め、反射スクリーンの視認性を良好にする観点からは、直線偏光をDBEF層に入射するように設計することが好ましい。より詳しくは、直線偏光の振動方向と、DBEF層のx軸(反射軸)の方向とが一致するように設計することが好ましい。
本発明の反射スクリーンiの一実施形態は、透明基材を有することが好ましい。透明基材は、選択反射層等を形成する際の支持体としての役割、あるいは、選択反射層等を保護する役割等を有する。
また、選択反射層Aの選択反射層Bとは反対側、及び、選択反射層Bの選択反射層Aとは反対側に配置する透明基材は、それぞれ複数であってもよい。
本発明の反射スクリーンiの一実施形態は、位相差層を有していてもよい。位相差層は、視野角特性を調整する役割、光源から射出される光を変換する役割などを有する。光源から射出される光を変換する例としては、光源から射出される直線偏光を、位相差層(λ/4位相差層の単層、又は、λ/2位相差層及びλ/4位相差層)で円偏光に変換することが挙げられる。
(1)選択反射層Aの選択反射層Bとは反対側に位相差層Aを有する。
(2)選択反射層Bの選択反射層Aとは反対側に位相差層Bを有する。
(3)選択反射層Aの選択反射層Bとは反対側に位相差層Aを有し、かつ、選択反射層Bの選択反射層Aとは反対側に位相差層Bを有する。
光源から射出した直線偏光を、前述した好適な実施形態の位相差層(λ/4位相差層の単層構造、あるいは、λ/4位相差層とλ/2位相差層との積層構造)を有する側から反射スクリーンに入射させることにより、光源の直線偏光が円偏光に変換され、特定波長の反射率を高め、視認性を良好にすることができる。この場合、位相差層の遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向とが成す角度は、下記(A)~(D)の何れかとすることが好ましい。
なお、本明細書において、位相差層の遅相軸と、直線偏光の振動方向とが成す角度は、両者がなす鋭角を指し、さらに、直線偏光の振動方向を基準として時計回りの方向に該鋭角が存在する場合には該鋭角をプラスと定義し(図6の場合)、直線偏光の振動方向を基準として反時計回りの方向に該鋭角が存在する場合には該鋭角をマイナスと定義している。
この場合、λ/4位相差層の遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向との成す角度は、45±10度又は-45±10度であることが好ましく、45±5度又は-45±5度であることがより好ましく、45±3度又は-45±3度であることがさらに好ましく、45±1度又は-45±1度であることがよりさらに好ましい。なお、前述した角度がプラス側の場合は直線偏光が左回りの円偏光に変換され、マイナス側の場合は直線偏光が右回りの円偏光に変換される(下記(B)~(D)も同様)。
この場合、λ/4位相差層の遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向との成す角度は、75±10度又は-75±10度であることが好ましく、75±5度又は-75±5度であることがより好ましく、75±3度又は-75±3度であることがさらに好ましく、75±1度又は-75±1度であることがよりさらに好ましい。また、λ/2位相差層の遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向との成す角度は、15±10度又は-15±10度であることが好ましく、15±5度又は-15±5度であることがより好ましく、15±3度又は-15±3度であることがさらに好ましく、15±1度又は-15±1度であることがよりさらに好ましい。なお、λ/4位相差層の遅相軸が成す角度と、λ/2位相差層の遅相軸が成す角度とは、プラスマイナスを揃えるものとする(例えば、λ/4位相差層の遅相軸が成す角度が75±10度の場合、λ/2位相差層の遅相軸が成す角度は15±10度)。
この場合、λ/4位相差層Aの遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向との成す角度は、45±10度又は-45±10度であることが好ましく、45±5度又は-45±5度であることがより好ましく、45±3度又は-45±3度であることがさらに好ましく、45±1度又は-45±1度であることがよりさらに好ましい。また、λ/4位相差層Bの遅相軸は、λ/4位相差層Aの遅相軸と略直交するように配置することが好ましい。略直交の範囲は後述する。
この場合、λ/4位相差層Aの遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向との成す角度は、75±10度又は-75±10度であることが好ましく、75±5度又は-75±5度であることがより好ましく、75±3度又は-75±3度であることがさらに好ましく、75±1度又は-75±1度であることがよりさらに好ましい。また、λ/2位相差層Aの遅相軸と、光源から射出される直線偏光の振動方向との成す角度は、15±10度又は-15±10度であることが好ましく、15±5度又は-15±5度であることがより好ましく、15±3度又は-15±3度であることがさらに好ましく、15±1度又は-15±1度であることがよりさらに好ましい。なお、λ/4位相差層Aの遅相軸が成す角度と、λ/2位相差層Aの遅相軸が成す角度とは、プラスマイナスを揃えるものとする。また、λ/4位相差層Bの遅相軸は、λ/4位相差層Aの遅相軸と略直交するように配置し、λ/2位相差層Bの遅相軸は、λ/2位相差層Aの遅相軸と略直交するように配置することが好ましい。略直交の範囲は後述する。
光源から直線偏光を射出して、当該構成xの反射スクリーンに入射させることにより、光入射側の位相差層で円偏光に変換された光が、光出射側の位相差層で直線偏光に再変換することができる。このため、下記(i)又は(ii)の構成とすることにより、反射スクリーンの界面反射(特に空気界面の反射)を抑制し、視認性を向上することができる。なお、偏光サングラスをかけた際の視認性を考慮すると、下記(i)の構成が好ましい(偏光サングラスは、通常、s偏光を吸収するように設計されているため)。
(i)再変換される直線偏光をp偏光とする。(光源から射出する直線偏光をp偏光とすれば、再変換される直線偏光はp偏光となる。)
(ii)光出射側の位相差層よりも光出射側に、再変換される直線偏光を吸収する偏光子を配置する。
λ/2位相差層は、Re550が、好ましくは200~300nm、より好ましくは220~280nm、更に好ましくは220~270nmである。
なお、位相差層に液晶性化合物が用いられる場合であっても、層となった後は、もはや液晶性を示す必要はない。重合性液晶性化合物は、多官能性重合性液晶性化合物でもよいし、単官能重合性液晶性化合物でもよい。また、液晶性化合物は、ディスコティック液晶性化合物でもよく、棒状液晶性化合物であってもよい。
本発明の反射スクリーンiの一実施形態は、その他の層を有していてもよい。
その他の層としては、位相差層を配向させやすくするための配向膜、紫外線吸収層、中間膜及び接着剤層等が挙げられる。中間膜は、反射スクリーンiに耐衝撃性及び飛散防止性等を付与するために形成される層であり、例えば、ポリビニルブチラール等から形成することができる。
本発明の反射スクリーンiの一実施形態は、JIS K7361-1:1997に準拠して測定される全光線透過率が60%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。
また、本発明の反射スクリーンiの一実施形態は、JIS K7136:2000に準拠して測定されるヘイズが2.0%以下であることが好ましく、1.0%以下であることがより好ましい。
R1-R2≦5.0% (7)
R1-R2は、下記式(7-1)を満たすことがより好ましく、下記式(7-2)を満たすことがさらに好ましく、下記式(7-3)を満たすことがよりさらに好ましい。
R1-R2≦3.0% (7-1)
R1-R2≦2.0% (7-2)
R1-R2≦1.0% (7-3)
本発明の反射スクリーンiiは、選択反射層A及び選択反射層Bを有し、
前記反射スクリーンに入射角x度で入射した光の反射光と、前記反射スクリーンにx+10度で入射した光の反射光とから算出してなる、L*a*b*表色系の色差をΔE*ab(x~x+10)と定義した際に、
入射角xが5~60度の範囲から選択される少なくとも何れかの角度において、下記式(11)を満たすものである。
ΔE*ab(x~x+10)≦5.0 (11)
本発明の反射スクリーンiiの一実施形態は、入射角xが5~50度の範囲内から選択される全ての角度において上記式(11)を満たすことが好ましく、入射角xが40~50度の範囲内から選択される全ての角度において上記式(11)を満たすことがより好ましく、入射角xが45~50度の範囲内から選択される全ての角度において上記式(11)を満たすことがさらに好ましい。後述する式(11-1)及び(11-2)も同様である。なお、前述した好適な実施形態における入射角xの範囲は、光源と反射スクリーンとの好適な配置関係を考慮したものである。
ΔE*ab(x~x+10)≦4.0 (11-1)
ΔE*ab(x~x+10)≦3.0 (11-2)
なお、本明細書において、L*a*b*表色系とは、1976年に国際照明委員会(CIE)により規格化されたものである。L*a*b*表色系はJIS Z8781-4:2013において採用されている。
本発明の反射スクリーンi及びiiは、透明パーティション、ショウウインドウ、ウェアラブルディスプレイ及びヘッドアップディスプレイ等に好適に用いることができる。
本発明の投射システムは、光源と、上述した本発明の反射スクリーンとを備えてなるものである。
直線偏光を投射可能な光源としては、有機EL等の表示素子上に偏光子を配置したもの、及び、液晶プロジェクタが挙げられる。円偏光を投射可能な光源としては、直線偏光を投射可能な光源に位相差層を付加したものが挙げられる。
1.材料の準備及び作製
1-1.配向膜及びλ/4位相差層の形成
透明基材(厚み60μmのトリアセチルセルロースフィルム)上に、光配向膜を塗布、乾燥して、厚み0.2μmの配向膜を形成した。
次いで、配向膜上に、Re450/Re550=0.85の液晶材料を溶剤(トルエン/シクロペンタノン=7/3)で固形分20%に希釈した塗布液を塗布、乾燥してλ/4位相差層を形成し、透明基材、配向膜及びλ/4位相差層をこの順に有する積層体1を得た。なお、λ/4位相差層の厚みは、Re(550)が142nmとなるように調整した。また、積層体1は2つ作製した。
上記1-1で得た一方の積層体1のλ/4位相差層上に、重合性液晶性モノマー93.25部、両末端にアクリロイルを有するカイラル剤(Paliocolor(登録商標)LC756、BASF社製)6.85質量部、光重合開始剤(IRGACURE(登録商標)907;2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン)4質量部、アクリル系レベリング剤(BYK-361N、ビックケミー・ジャパン(株)製)0.1質量部をシクロペンタノンで固形分20%に希釈したものを塗工し、厚み1.0μmのCLC層(選択反射層A)を形成した。これにより、透明基材、配向膜、λ/4位相差層A、及び選択反射層Aをこの順に有する積層体2を得た。
上記1-1で得た他方の積層体1のλ/4位相差層上に、重合性液晶性モノマー93.25部、両末端にアクリロイルを有するカイラル剤(Paliocolor(登録商標)LC756、BASF社製)3.84質量部、光重合開始剤(IRGACURE(登録商標)907;2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン)4質量部、アクリル系レベリング剤(BYK-361N、ビックケミー・ジャパン(株)製)0.1質量部をシクロペンタノンで固形分20%に希釈したものを塗工し、厚み1.2μmのCLC層(選択反射層B)を形成した。これにより、透明基材、配向膜、λ/4位相差層B、及び選択反射層Bをこの順に有する積層体3を得た。
上記1-2で得た積層体2の選択反射層A側の面と、上記1-2で得た積層体3の選択反射層B側の面とを、厚み50μmの光学的等方性の透明粘着剤層を介して貼り合わせ、実施例1の反射スクリーンを得た。なお、λ/4位相差層Aの遅相軸とλ/4位相差層Bの遅相軸とは直交させた。
実施例1の選択反射層Bの選択反射中心波長を640nmから655nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の反射スクリーンを得た。
実施例1の選択反射層Bの選択反射中心波長を640nmから665nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例3の反射スクリーンを得た。
実施例1の選択反射層Aの選択反射中心波長を460nmから475nm、選択反射層Bの選択反射中心波長を640nmから620nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例4の反射スクリーンを得た。
実施例1の選択反射層Bの入射角50度における分光反射率のピーク値を25%から30%に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例5の反射スクリーンを得た。
実施例1の
選択反射層Aの選択反射中心波長を460nmから450nm、選択反射層Bの選択反射中心波長を640nmから670nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1の反射スクリーンを得た。
実施例1の選択反射層Bの入射角50度における分光反射率のピーク値を25%から40%に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例2の反射スクリーンを得た。
式(21)~(24)を元に、入射角αが5~60度の範囲において、LA(nm)、WA(nm)、LB(nm)、WB(nm)をシミュレーションにより算出した。また、屈折率1.51のソ-ダガラス上に選択反射層A又は選択反射層Bを有する積層体のソーダ石灰ガラス側から光を入射した際の分光反射率のピーク値の実測値V1と、屈折率1.51のソ-ダ石灰ガラス単体の分光反射率のピーク値の実測値V2との差分(V1-V2)から、PA(%)及びPB(%)を算出した。そして、特定の10度幅の領域(入射角50~60度)において、下記式(1)~(7-3)を満たすか否かを判定し、満たすものを「〇」、満たさないものを「×」とした。結果を表1に示す。
また、上記のシミュレーション等により得られた、分光反射率のピーク値、選択反射中心波長(ピーク値を示す波長)及びバンド幅を通るサインカーブとして作成してなる、入射角50度における実施例及び比較例の選択反射層Aの分光反射率の分布図、並びに、入射角60度における実施例及び比較例の選択反射層Bの分光反射率の分布図を、図2、3、7~11に示す。
また、入射角αが10~20度の10度幅の領域において、下記式(1)~(7-3)を満たすか否かを判定し、満たすものを「〇」、満たさないものを「×」とした。結果を表2に示す。
LA-15nm≦WA-WB≦LA+15nm (2)
LA-10nm≦WA-WB≦LA+10nm (2-1)
LA- 7nm≦WA-WB≦LA+ 7nm (2-2)
LB-15nm≦WA-WB≦LB+15nm (3)
LB-10nm≦WA-WB≦LB+10nm (3-1)
LB- 7nm≦WA-WB≦LB+ 7nm (3-2)
|PA-PB|≦5.0% (4)
|PA-PB|≦3.0% (4-1)
|PA-PB|≦2.0% (4-2)
100nm≦WA-WB≦350nm (5-1)
100nm≦WA-WB≦300nm (5-2)
150nm≦WA-WB≦250nm (5-3)
|選択反射層Aの分光反射率の平均-選択反射層Bの分光反射率の平均|≦5% (6-1)
|選択反射層Aの分光反射率の平均-選択反射層Bの分光反射率の平均|≦4% (6-2)
|選択反射層Aの分光反射率の平均-選択反射層Bの分光反射率の平均|≦3% (6-3)
R1-R2≦5.0% (7)
R1-R2≦3.0% (7-1)
R1-R2≦2.0% (7-2)
反射スクリーンに入射角x度で入射した光の反射光から、L*a*b*表色系のL*値、a*値、b*値を算出した。また、同反射スクリーンに入射角x+10度で入射した光の反射光から、L*a*b*表色系のL*値、a*値、b*値を算出した。得られた値に基づき、L*a*b*表色系の色差(ΔE*ab(x~x+10))を算出した。xが50度の際に下記式(11)~(11-2)を満たすか否かを判定し、満たすものを「〇」、満たさないものを「×」とした。結果を表1に示す。また、入射角xが10度の際に下記式(11)~(11-2)を満たすか否かを判定し、満たすものを「〇」、満たさないものを「×」とした。結果を表2に示す。
測定装置は日本分光社製のV-670として、下記の測定条件とした。
<測定条件>
光源:ランダム光(非偏光)
入射角度:5~75度まで1度間隔で可変
測定波長範囲:380~780nm(測定波長間隔1nm)
ΔE*ab(x~x+10)≦4.0 (11-1)
ΔE*ab(x~x+10)≦3.0 (11-2)
実施例及び比較例の反射スクリーンに入射角55度で投射した。投射した画像とサンプルとなる印刷物とを比較して、印刷物の色味が投射した画像で適切に再現されているか否かを評価した。色味が適切に再現されているものを3点、どちらとも言えないものを2点、色味が適切に再現されていないものを1点として、身長が150cm以上160cm未満の男女各5名、身長が160cm以上170cm未満の男女各5名、身長が170cm以上180cm未満の男女各5名の合計30名が、100cmの距離から目視で評価し、平均点を算出した。
その結果、平均点が2.5以上のものを「〇」、平均点が1.5以上2.5未満のものを「B」、平均点が1.5未満のものを「×」とした。結果を表1に示す。
また、入射角を15度として上記と同様の評価を行った結果を表2に示す。
なお、光源は直線偏光を投射可能な液晶プロジェクタを用いた。また、該直線偏光がλ/4位相差層で円偏光となるように、かつ、該円偏光の旋回方向とCLC層の液晶分子の螺旋構造の旋回方向とが一致するような条件で、液晶プロジェクタと反射スクリーンとを配置した。
ヘイズメーター(HM-150、村上色彩技術研究所製)を用いて、実施例及び比較例の反射スクリーンの全光線透過率(JISK7361-1:1997)を測定した。全光線透過率が60%以上のものを「〇」、60%未満のものを「×」とした。
なお、色味の評価をする際のプロジェクタとして、非偏光を投射可能なプロジェクタを用いた際にも、同様の評価結果となった。
12:選択反射層B
21:位相差層A
22:位相差層B
31:透明基材A
32:透明基材B
40:接着剤層
100:反射スクリーン
Claims (7)
- 反射スクリーンであって、前記反射スクリーンは、選択反射層A及び選択反射層Bを有し、
選択反射層A及び選択反射層Bが、コレステリック液晶層であり、
前記選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅をLA(nm)、前記選択反射層Aに入射角α度で入射した光の分光反射率のピーク値をPA(%)、前記選択反射層Aの前記ピーク値を示す波長をWA(nm)と定義し、
前記選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のバンド幅をLB(nm)、前記選択反射層Bに入射角α度で入射した光の分光反射率のピーク値をPB(%)、前記選択反射層Bの前記ピーク値を示す波長をWB(nm)と定義した際に、
入射角αが5~60度の範囲内から選択される少なくとも一つの10度幅の領域において、下記式(1)~(4)を満たす、反射スクリーン。
WB<WA (1)
LA-15nm≦WA-WB≦LA+15nm (2)
LB-15nm≦WA-WB≦LB+15nm (3)
|PA-PB|≦5.0% (4) - 前記PA前記PBがそれぞれ10~45%である、請求項1に記載の反射スクリーン。
- 前記選択反射層A及び前記選択反射層Bがコレステリック液晶層である、請求項1又は2に記載の反射スクリーン。
- 選択反射層Aの選択反射層Bとは反対側に位相差層Aを有し、かつ、選択反射層Bの選択反射層Aとは反対側に位相差層Bを有する、請求項1~3の何れか1項に記載の反射スクリーン。
- 反射スクリーンであって、前記反射スクリーンは、選択反射層A及び選択反射層Bを有し、
選択反射層A及び選択反射層Bが、コレステリック液晶層であり、
前記反射スクリーンに入射角x度で入射した光の反射光と、前記反射スクリーンにx+10度で入射した光の反射光とから算出してなる、L*a*b*表色系の色差をΔE*ab(x~x+10)と定義した際に、
入射角xが5~60度の範囲から選択される少なくとも何れかの角度において、下記式(11)を満たす、反射スクリーン。
ΔE*ab(x~x+10)≦5.0 (11) - 光源と、請求項1~5の何れか1項に記載の反射スクリーンとを備えた、投射システム。
- 前記光源が直線偏光を投射可能な光源である、請求項6に記載の投射システム。
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