JP4377771B2 - Projection screen and projection system including the same - Google Patents
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Description
本発明は、投影機により投影スクリーン上に映像光を投射して映像を表示する投影システムに係り、とりわけ、映像を鮮明に表示することが可能な視認性に優れた投影スクリーン及びそれを備えた投影システムに関する。 The present invention relates to a projection system for projecting image light onto a projection screen by a projector and displaying the image, and in particular, includes a projection screen excellent in visibility capable of clearly displaying an image and the same. It relates to a projection system.
従来の投影システムとしては、投影機により投射された映像光を投影スクリーン上に映し出し、その反射光を観察者が映像として観察するものが一般的である。 As a conventional projection system, an image light projected by a projector is projected on a projection screen, and an observer observes the reflected light as an image.
このような従来の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、白色の紙材や布材の他、プラスチックフィルム上に光を白色散乱するインキを塗装したものなどが一般に用いられている。また、より高品質な投影スクリーンとして、ビーズやパールなどを練りこんだ散乱層を含み、この散乱層によって映像光の散乱状態を制御するものが市販されている。 As a projection screen used in such a conventional projection system, a white paper material or a cloth material, or a plastic film coated with an ink that scatters white light is generally used. Further, as a higher quality projection screen, a screen that includes a scattering layer in which beads, pearls and the like are kneaded, and the scattering state of image light is controlled by this scattering layer is commercially available.
ところで、近年では、投影機本体の小型化や価格の低下などに伴って、ホームシアターなどの家庭用途の需要が増加してきており、投影システムが一般家庭で用いられることが多くなってきている。この場合、投影システムは家庭のリビングスペースなどに設置されることが多いが、このような場所は通常、外光や照明光などの環境光が入りやすい設計となっている。このため、家庭用途の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能なものが望まれている。 By the way, in recent years, the demand for home use such as a home theater has increased with the miniaturization of the projector main body and the price reduction, and the projection system is often used in general homes. In this case, the projection system is often installed in a living space at home, but such a place is usually designed to easily receive ambient light such as outside light and illumination light. For this reason, a projection screen used in a projection system for home use is desired to be able to realize a good video display even under bright ambient light.
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンでは、外光や照明光などの環境光についても映像光と同様に反射してしまうので、明るい環境光の下で良好な映像表示を実現することが困難であるという問題がある。 However, in the above-described conventional projection screen, ambient light such as outside light and illumination light is reflected in the same manner as image light, so that it is difficult to realize a good image display under bright ambient light. There is a problem.
具体的には、従来の投影システムでは、投影スクリーン上に投射される投影機からの投射光(映像光)の強度差によって映像の濃淡が作り出されており、例えば、黒地に白の絵を映し出すような場合には、投射光が投影スクリーンに当たる部分が白、それ以外の部分が黒となり、このような白黒の明るさの差により映像の濃淡が作り出されている。この場合、良好な映像表示を実現するためには、白表示の部分をより明るくし、黒表示の部分をより暗くして、コントラストを大きくする必要がある。 Specifically, in the conventional projection system, the shade of the image is created by the difference in intensity of the projection light (image light) from the projector projected onto the projection screen. For example, a white picture is projected on a black background. In such a case, the portion where the projection light hits the projection screen is white and the other portion is black, and the shade of the image is created by such a difference in brightness between black and white. In this case, in order to realize a good video display, it is necessary to make the white display portion brighter and the black display portion darker to increase the contrast.
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンでは、外光や照明光などの環境光を映像光との区別なく反射してしまうので、白表示の部分及び黒表示の部分の両方が明るくなり、白黒の明るさの差が小さくなってしまう。このため、上述した従来の投影スクリーンでは、部屋を暗くするための手段や環境などを用いて外光や照明光などの環境光の影響を抑えない限り、良好な映像表示を実現することが困難であるという問題がある。 However, since the above-described conventional projection screen reflects ambient light such as external light and illumination light without distinction from image light, both the white display portion and the black display portion become bright, and the brightness of black and white is increased. The difference in height will be small. For this reason, with the conventional projection screen described above, it is difficult to realize a good image display unless the influence of ambient light such as outside light or illumination light is suppressed by using a means or environment for darkening the room. There is a problem that.
このような背景の下で、従来から、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能な投影スクリーンが研究されており、例えばホログラムを利用したものや、偏光分離層を利用したものなどが提案されている(特許文献1及び2参照)。
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンのうち、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、散乱効果を制御して白表示の部分をより明るくすることができ、明るい環境光の下で比較的良好な映像表示を実現することができるものの、ホログラムは波長選択性はあるものの、偏光選択性を有しておらず、一定の限度でしか映像を鮮明に表示することができないという問題がある。また、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、製造上の問題から大画面化が困難であるという問題もある。 However, among the conventional projection screens described above, the projection screen using a hologram can control the scattering effect to make the white display portion brighter, and can display a relatively good image under bright ambient light. Although it can be realized, the hologram has a wavelength selectivity, but does not have a polarization selectivity, and there is a problem that an image can be clearly displayed only within a certain limit. In addition, a projection screen using a hologram has a problem that it is difficult to increase the screen size due to manufacturing problems.
一方、偏光分離層を利用した投影スクリーンでは、白表示の部分を明るくしつつ、黒表示の部分をより暗くすることが可能であり、上述したようなホログラムを利用したものに比べて、明るい環境光の下で映像を鮮明に表示することができる。 On the other hand, in the projection screen using the polarization separation layer, the white display portion can be brightened while the black display portion can be made darker, which is brighter than that using the hologram as described above. Images can be clearly displayed under light.
このような偏光分離層を利用した投影スクリーンに関し、本発明者は先に、コレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層を備え、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により映像の視認性を低下させることなく映像光の反射光に散乱効果を与えることができる投影スクリーンを提案している(特願2003−165687号)。 Regarding the projection screen using such a polarization separation layer, the present inventor previously provided a polarization selective reflection layer having a cholesteric liquid crystal structure, and reduces the visibility of the image due to the structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure. Japanese Patent Application No. 2003-165687 proposes a projection screen that can give a scattering effect to reflected light of image light without any problem.
本発明は上記特願2003−165687号に記載された発明を改良したものであり、コレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層に光が斜めに入射した場合に生じる位相差の影響を最小限に抑えて映像を鮮明に表示することが可能な視認性に優れた投影スクリーン及びそれを備えた投影システムを提供することを目的とする。 The present invention is an improvement over the invention described in Japanese Patent Application No. 2003-165687, and minimizes the influence of a phase difference that occurs when light is incident obliquely on a polarization selective reflection layer having a cholesteric liquid crystal structure. It is an object of the present invention to provide a projection screen excellent in visibility capable of clearly displaying an image and a projection system including the projection screen.
本発明は、第1の解決手段として、投射された映像光を反射して映像を表示する投影スクリーンにおいて、特定の偏光成分の光を選択的に反射する屈折率異方性を持つ層状部分が厚さ方向に積み重ねられた繰り返し構造を有する偏光選択反射層を備え、前記偏光選択反射層の前記繰り返し構造は、その繰り返し光学ピッチ長が、前記偏光選択反射層のうち映像光が投射される側に比べてそれから遠い方の側で長いことを特徴とする投影スクリーンを提供する。 According to the present invention, as a first solution, in a projection screen that reflects projected image light and displays an image, a layered portion having refractive index anisotropy that selectively reflects light of a specific polarization component is provided. A polarization selective reflection layer having a repetitive structure stacked in a thickness direction, wherein the repetitive structure of the polarization selective reflection layer has a repetitive optical pitch length on the side of the polarization selective reflection layer on which image light is projected. The projection screen is characterized in that it is longer on the side farther away than.
なお、上述した第1の解決手段において、前記特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であることが好ましい。また、前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であってもよい。 In the first solving means described above, the light of the specific polarization component is preferably right circularly polarized light or left circularly polarized light. The light of the specific polarization component may be one linearly polarized light.
また、上述した第1の解決手段において、前記偏光選択反射層により反射された光を拡散する拡散要素をさらに備えたり、前記偏光選択反射層自体が拡散性を有することが好ましい。 In the first solving means described above, it is preferable that a diffusion element that diffuses light reflected by the polarization selective reflection layer is further provided, or that the polarization selective reflection layer itself has diffusibility.
さらに、上述した第1の解決手段において、前記偏光選択反射層の前記各部分選択反射層は、前記繰り返し構造としてコレステリック液晶構造を有し、このコレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域の螺旋軸の方向がばらつくことにより、選択的に反射される光を拡散させることが好ましい。なおこの場合、前記偏光選択反射層の前記コレステリック液晶構造は、螺旋軸の方向が異なる複数の螺旋構造領域を含むことが好ましい。 Further, in the first solving means described above, each of the partial selective reflection layers of the polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure as the repeating structure, and the helical axis of the helical structure region included in the cholesteric liquid crystal structure. It is preferable to diffuse the selectively reflected light by the variation in direction . In this case, it is preferable that the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions.
さらに、上述した第1の解決手段において、前記偏光選択反射層は、可視光域の一部をカバーする赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光を選択的に反射することが好ましい。 Furthermore, in the first solving means described above, the polarization selective reflection layer selectively selects light in the red (R), green (G), and blue (B) wavelength ranges covering a part of the visible light range. It is preferable to reflect.
さらに、上述した第1の解決手段において、前記偏光選択反射層は、特定の偏光成分の光を選択的に反射する屈折率異方性を持つ層状部分が厚さ方向に積み重ねられた繰り返し構造を有する、互いに積層された少なくとも2層以上の部分選択反射層を有し、前記各部分選択反射層の前記繰り返し構造は、異なる波長域の光を選択的に反射するようにその繰り返し光学ピッチ長が互いに異なり、前記偏光選択反射層のうち映像光が投射される側の部分選択反射層に比べてそれから遠い方の側の部分選択反射でその繰り返し光学ピッチ長が長くなるように前記各部分選択反射層が順に積層されていることが好ましい。なおこの場合、前記偏光選択反射層の前記各部分選択反射層は、前記繰り返し構造としてコレステリック液晶構造を有し、このコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させることが好ましい。また、前記偏光選択反射層の前記各部分選択反射層の前記コレステリック液晶構造は、螺旋軸の方向が異なる複数の螺旋構造領域を含むことが好ましい。ここで、前記偏光選択反射層のうち隣接した部分選択反射層の間には、易接着性又はバリア性を有する中間層が設けられていることが好ましい。 Furthermore, in the first solving means described above, the polarization selective reflection layer has a repetitive structure in which layered portions having refractive index anisotropy that selectively reflect light of a specific polarization component are stacked in the thickness direction. And having at least two or more partially selective reflection layers stacked on each other, and the repeating structure of each of the partially selective reflection layers has a repeated optical pitch length so as to selectively reflect light in different wavelength ranges. The partial selective reflection is different from each other so that the repeated optical pitch length is longer in partial selective reflection on the side farther than the partial selective reflection layer on the side where image light is projected in the polarization selective reflection layer. The layers are preferably laminated in order. In this case, each of the partial selective reflection layers of the polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure as the repeating structure, and light that is selectively reflected by the structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure. It is preferable to diffuse. Moreover, it is preferable that the cholesteric liquid crystal structure of each partial selective reflection layer of the polarization selective reflection layer includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions. Here, it is preferable that an intermediate layer having easy adhesion or barrier property is provided between adjacent partial selective reflection layers of the polarized light selective reflection layer.
さらに、上述した第1の解決手段においては、前記偏光選択反射層を支持する支持基材であって、繰り返し光学ピッチ長の長い層状部分の側に配置された支持基材をさらに備えることが好ましい。なお、前記支持基材は、可視光域の光を吸収する光吸収層を含む吸収基材であってもよく、また、可視光域の少なくとも一部の光を透過する透明基材であってもよい。
さらに、上述した第1の解決手段においては、ハードコート層、防眩層、反射防止層、紫外線吸収層及び帯電防止層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層をさらに備えることが好ましい。ここで、前記機能性保持層が防眩層である場合には、この防眩層は不規則な凹凸形状を有する屈折率が等方な層からなることが好ましく、例えば、マット表面を有するTACフィルムを用いるとよい。また、前記偏光選択反射層のうち映像光が投射される側の表面に凹凸形状が形成され、この凹凸形状により前記偏光選択反射層に防眩機能が付与されていてもよい。
Furthermore, in the first solving means described above, it is preferable to further include a support substrate that supports the polarization selective reflection layer, and is disposed on the side of the layered portion having a long repeated optical pitch length. . The support substrate may be an absorption substrate including a light absorption layer that absorbs light in the visible light region, or a transparent substrate that transmits at least part of light in the visible light region. Also good.
Furthermore, in the first solving means described above, a functional holding layer including at least one layer selected from the group consisting of a hard coat layer, an antiglare layer, an antireflection layer, an ultraviolet absorption layer and an antistatic layer is further provided. It is preferable to provide. Here, when the functional retention layer is an antiglare layer, the antiglare layer is preferably composed of an isotropic layer having an irregular uneven shape, for example, a TAC having a mat surface. A film may be used. An uneven shape may be formed on the surface of the polarized light selective reflection layer on which video light is projected, and the anti-glare function may be imparted to the polarized light selective reflection layer by the uneven shape.
さらにまた、上述した第1の解決手段において、前記偏光選択反射層は、固化後の重合性の液晶材料からなることが好ましい。 Furthermore, in the first solving means described above, it is preferable that the polarization selective reflection layer is made of a polymerizable liquid crystal material after solidification .
本発明は、第2の解決手段として、上述した第1の解決手段に係る投影スクリーンと、前記投影スクリーン上に映像光を投射する投影機とを備えたことを特徴とする投影システムを提供する。 The present invention provides, as a second solution means, a projection system comprising the projection screen according to the first solution means described above and a projector that projects image light on the projection screen. .
本発明によれば、偏光選択反射層が、特定の偏光成分の光を選択的に反射する屈折率異方性を持つ層状部分が厚さ方向に積み重ねられた繰り返し構造を有し、かつ、この繰り返し構造の繰り返し光学ピッチ長が、偏光選択反射層のうち映像光が投射される側に比べてそれから遠い方の側で長くなるようにしている。ここで、このような繰り返し構造を有する偏光選択反射層に光が斜めに入射した場合には位相差が生じ、例えば、円偏光が楕円偏光に変換されることとなるが、変換後の楕円偏光では繰り返し構造による選択反射の反射率が低下することとなり、光の損失の原因となる。本発明においては、上述したようにして、薄膜でもほぼ100%の反射率が得られる繰り返し光学ピッチ長の短い層状部分を、繰り返し光学ピッチ長の長い層状部分に比べて観察側に配置しているので、繰り返し構造の厚さに比例して生じる位相差の影響(観察側に近い方の部分が観察側から遠い方の部分に与える影響)を最小限に抑えて、全体として光の反射効率を向上させることができ、その結果、映像を鮮明に表示することができる。 According to the present invention, the polarization selective reflection layer has a repeating structure in which layered portions having refractive index anisotropy that selectively reflect light of a specific polarization component are stacked in the thickness direction, and this The repeated optical pitch length of the repeated structure is made longer on the side farther from the side on which the image light is projected in the polarization selective reflection layer. Here, when light is obliquely incident on the polarization selective reflection layer having such a repetitive structure, a phase difference occurs. For example, circularly polarized light is converted into elliptically polarized light. Then, the reflectance of selective reflection due to the repetitive structure is lowered, which causes a loss of light. In the present invention, as described above, a layered portion having a short repeated optical pitch length that can obtain a reflectance of almost 100% even on a thin film is disposed on the observation side as compared with a layered portion having a long repeated optical pitch length. Therefore, the light reflection efficiency as a whole is minimized by minimizing the influence of the phase difference that occurs in proportion to the thickness of the repetitive structure (the influence of the part closer to the observation side on the part far from the observation side). As a result, the video can be clearly displayed.
また、本発明によれば、偏光選択反射層が、特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層で約50%しか反射しないようにすることができる。このため、白表示などの明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略2倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層で略100%反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。 Further, according to the present invention, since the polarization selective reflection layer selectively reflects only light of a specific polarization component (for example, right circularly polarized light), it polarizes ambient light such as outside light and illumination light that does not have polarization characteristics. Only about 50% of the selective reflection layer can be reflected. For this reason, even when the brightness of the bright display portion such as white display is the same, the brightness of the dark display portion such as black display can be substantially halved and the contrast of the image can be approximately doubled. At this time, if the projected image light mainly includes light having the same polarization component as that of the light selectively reflected by the polarization selective reflection layer (for example, right circularly polarized light), the projected image light is projected. The image light can be reflected almost 100% by the polarization selective reflection layer, and the image light can be reflected efficiently.
さらに、本発明によれば、偏光選択反射層が繰り返し構造としてコレステリック液晶構造を有し、かつ、このコレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有する(例えばコレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域の螺旋軸の方向がばらついたりする)ようにすれば、映像光が鏡面反射でなく拡散反射され、映像が視認しやすくなる。なおこのとき、偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるので、特定の偏光成分の光を拡散させながら反射する一方で、その他の光については拡散させずに透過させることができる。このため、偏光選択反射層を透過する環境光や映像光について、その偏光状態が乱される、いわゆる消偏の問題は起こらず、偏光選択反射層の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。 Furthermore, according to the present invention, the polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure as a repeating structure, and the cholesteric liquid crystal structure has structural non-uniformity (for example, a spiral structure region included in the cholesteric liquid crystal structure). If the direction of the spiral axis varies), the image light is diffusely reflected, not specularly reflected, and the image is easily visible. At this time, the polarization selective reflection layer diffuses the selectively reflected light due to the structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure. This light can be transmitted without being diffused. For this reason, the environmental light and image light transmitted through the polarization selective reflection layer do not cause the so-called depolarization problem that the polarization state is disturbed, while maintaining the original polarization separation function of the polarization selective reflection layer. Visibility can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
投影スクリーン
まず、図1により、本発明の一実施の形態に係る投影スクリーンについて説明する。
Projection Screen First, a projection screen according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示すように、本実施の形態に係る投影スクリーン10は、観察者側(図面の上方側)から投射された映像光を反射して映像を表示するものであり、特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)を選択的に反射するコレステリック液晶構造(繰り返し構造)を有する偏光選択反射層11と、偏光選択反射層11を支持する支持基材12とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
このうち、偏光選択反射層11は、コレステリック規則性を示す液晶性組成物からなり、液晶分子の物理的な分子配列として、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造をとっている。
Among them, the polarization
そして、偏光選択反射層11は、このような液晶分子の物理的な分子配列に基づいて、一方向の円偏光成分と、これと逆回りの円偏光成分とを分離する偏光分離特性を有している。すなわち、偏光選択反射層11において、螺旋軸に沿って入射した無偏光状態の光は、2つの偏光状態の光(右円偏光及び左円偏光)に分離され、一方は透過され、残りは反射される。この現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における螺旋巻き方向を適宜選択すると、この螺旋巻き方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。
The polarization
この場合の最大旋光光散乱は、次式(1)の波長λ0で生じる。 In this case, the maximum optical rotation light scattering occurs at the wavelength λ 0 of the following equation (1).
λ0=nav・p … (1)
ここで、pは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ長(液晶分子の分子螺旋の1ピッチ当たりの長さ)、navは螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率である。
λ 0 = nav · p (1)
Here, p is the helical pitch length in the helical structure of the liquid crystal molecules (the length per pitch of the molecular helix of the liquid crystal molecules), and nav is the average refractive index in a plane orthogonal to the helical axis.
また、このときの反射光の波長バンド幅△λは次式(2)で表される。ここで、△nは複屈折値である。 Further, the wavelength bandwidth Δλ of the reflected light at this time is expressed by the following equation (2). Here, Δn is a birefringence value.
△λ=△n・p … (2)
すなわち、図1において、投影スクリーン10の観察者側から入射する無偏光状態の光(選択反射波長域内の右円偏光31R及び左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)は、偏光選択反射層11において、上述したような偏光分離特性に従って、選択反射中心波長λ0を中心とした波長バンド幅△λの範囲(選択反射波長域)に属する一方の円偏光成分(例えば選択反射波長域内の右円偏光31R)が反射光33として反射され、その他の光(例えば選択反射波長域内の左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)が透過される。
Δλ = Δn · p (2)
That is, in FIG. 1, unpolarized light incident from the viewer side of the projection screen 10 (right circularly
なお、このような偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、図2(a)に示すように、螺旋軸Lの方向が異なる複数の螺旋構造領域30を含んでいる。そして、このようなコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光(反射光33)を拡散させるようになっている。ここで、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有する状態とは、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向がばらついた状態の他、ネマチックレイヤー面(液晶分子のダイレクターがXY方向で同一である面)の少なくとも一部が偏光選択反射層11の面に対して平行でないような状態(染色処理したコレステリック液晶構造膜の断面TEM写真を撮ったときに濃淡パターンで現われる層の1つながりの曲線が基板面と平行でない状態)や、コレステリック液晶からなる微粒子を顔料として分散させた状態などをいう。また、このようなコレステリック液晶構造の構造的な不均一性に起因して生じる「拡散」とは、投影スクリーン10で反射された反射光(映像光)を観察者が映像として認識することができる程度に拡げたり散乱させたりすることをいう。
Note that such a cholesteric liquid crystal structure of the polarization
これに対し、一般的なコレステリック液晶構造は、プラーナー配向状態となっており、図2(b)に示すように、偏光選択反射層11′において、コレステリック液晶構造に含まれる各螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向は全て層の厚さ方向に一様に平行に延びており、選択的に反射される光(反射光36)は鏡面反射される。
On the other hand, a general cholesteric liquid crystal structure is in a planar alignment state, and as shown in FIG. 2B, in the polarization
なお、本実施の形態において、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30は、広範囲の波長域をカバーするように、連続的に変化した螺旋ピッチ長又は不連続的に異なる少なくとも2種類以上の螺旋ピッチ長を有しており、その螺旋ピッチ長は、コレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11に光が斜めに入射した場合に生じる位相差の影響を最小限に抑えるため、偏光選択反射層11のうち映像光が投射される側に比べてそれから遠い方の側で長くなっている。
In the present embodiment, the
ここで、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域は、可視光域(例えば400〜700nmの波長域)の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射するように、特定の螺旋ピッチ長を有していることが好ましい。より具体的には、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、液晶プロジェクターなどの投影機により投射される映像光の波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射するように、不連続的に異なる少なくとも2種類以上の螺旋ピッチ長を有していることが好ましい。なお、投影機は一般に、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現しているので、例えば、偏光選択反射層11に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を選択的に反射するように、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を決定するようにするとよい。
Here, the spiral structure region included in the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
なお、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域として用いられる、430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmは、光の三原色によって白色を表現するディスプレイに用いられるカラーフィルターや光源などの波長域として一般的なものである。ここで、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の各色は特定の波長(例えば緑色(G)は代表的なものでは550nm)にピークを持つ輝線として表される。しかしながら、このような輝線にはある程度の幅があり、また、装置の設計や光源の種類などによって波長に差があることから、各色について、30〜40nmの波長バンド幅を持つことが好ましい。なお、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の各色の波長域を上述した範囲以外に設定した場合には、白色を表現することができず、白色が、黄味がかった白色や赤味がかった白色などになってしまう。 In addition, 430-460 nm, 540-570 nm, and 580-620 nm used as a wavelength range of red (R), green (G), and blue (B) are color filters used for a display that expresses white by the three primary colors of light. This is a general wavelength range for light sources and light sources. Here, each color of red (R), green (G), and blue (B) is represented as a bright line having a peak at a specific wavelength (for example, green (G) is typically 550 nm). However, such a bright line has a certain width, and since there is a difference in wavelength depending on the design of the apparatus and the type of light source, it is preferable that each color has a wavelength bandwidth of 30 to 40 nm. In addition, when the wavelength range of each color of red (R), green (G), and blue (B) is set outside the above-described range, white cannot be expressed, and white is yellowish white Or reddish white.
ここで、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域が互いに独立した選択反射波長域として表される場合には、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、不連続的に異なる3種類の螺旋ピッチ長を有することが好ましい。なお、赤色(R)及び緑色(G)の波長域は一つの螺旋ピッチ長での選択反射波長域の波長バンド幅に含まれる場合があるが、この場合には、コレステリック液晶構造は、不連続的に異なる2種類の螺旋ピッチ長を有することが好ましい。
Here, when the wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B) are expressed as selective reflection wavelength ranges that are independent from each other, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
なお、上述したようなコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11の厚さは、選択的に反射される特定の偏光状態の光を略100%反射する程度の大きさ(反射率が飽和する程度の大きさ)とすることが好ましい。これは、選択的に反射される特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)に対して100%未満の反射率であれば、映像光を効率的に反射することができないからである。なお、偏光選択反射層11の反射率は直接的には螺旋ピッチ数に依存しているが、螺旋ピッチ長が固定であるとすれば間接的には偏光選択反射層11の厚さに依存している。
Note that the thickness of the polarization
ところで、上述したような偏光選択反射層11は、そのコレステリック液晶構造が不連続的に異なる2種類以上の螺旋ピッチ長を有する場合には、螺旋ピッチ長が互いに異なる少なくとも2層以上の部分選択反射層を互いに積層することによっても構成することができる。具体的には、図3に示すように、赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11aと、緑色(G)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11bと、青色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11cとを、この順番で支持基材12側から順に積層するようにするとよい。ここで、各部分選択反射層11a,11b,11cの螺旋ピッチ長は、偏光選択反射層11のうち映像光が投射される側から順に長くなっている。またこの場合、各部分選択反射層11a,11b,11cの厚さは、偏光選択反射層11のうち映像光が投射される側から順に大きくなっている。これは、選択的に反射される特定の偏光状態の光を略100%反射する場合、各部分選択反射層11a,11b,11cの必要最小限の厚さは、螺旋ピッチ長が長くなる程大きくなるからである。
By the way, the polarization
なお、図3において、各部分選択反射層11a,11b,11cは、図1及び図2(a)に示す偏光選択反射層11と同様に、特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)を選択的に反射するコレステリック液晶構造であって、その構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるコレステリック液晶構造を有している。
In FIG. 3, each of the partial
次に、支持基材12について説明する。
Next, the
支持基材12は、偏光選択反射層11を支持するためのものであり、プラスチックフィルムや金属、紙材、布材、ガラスなどの材料を用いて形成することができる。
The
ここで、支持基材12は、可視光域の光を吸収する光吸収層を含むことが好ましい。具体的には例えば、黒い顔料を練りこんだアクリル板やプラスチックフィルム(例えばカーボンを練りこんだ黒色PETフィルム)などを用いて支持基材12を形成したり(この場合には、支持基材12の全体が光吸収層(光吸収基材)となる)、プラスチックフィルムなどの透明な支持フィルムのいずれかの側の表面上に、黒い顔料などからなる光吸収層を形成したりするとよい。これにより、投影スクリーン10の観察者側から入射する無偏光状態の光のうち反射光として本来反射されるべきでない光(選択反射波長域内の左円偏光、選択反射波長域外の右円偏光及び左円偏光)や、投影スクリーン10の背面側から入射する光を吸収して、外光や照明光などの環境光に起因した反射光や、映像光に起因した迷光などの発生を効果的に防止することができる。
Here, the
また、支持基材12の材料として用いられるプラスチックフィルムとしては、ポリカーボネート系高分子、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリアクリレート系高分子、ポリメチルメタクリレート系高分子などの熱可塑性ポリマーなどからなるフィルムを用いることができる。なお、支持基材12の材料はこれに限定されるものではなく、金属や紙材、布材、ガラスなどの材料を用いることもできる。
The plastic film used as the material for the
なお、支持基材12上に偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)を積層する場合には、後述するように、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布した後、配向処理及び硬化処理を行うのが一般的である。
In addition, when laminating the polarization selective reflection layer 11 (or the partial
この場合、支持基材12上に偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)のコレステリック液晶構造がプラーナー配向状態とならないように制御する必要があるので、支持基材12としては、液晶性組成物が塗布される側の表面に配向能を有していないものを用いることが好ましい。ただし、支持基材12のうち液晶性組成物が塗布される側の表面の材料が、延伸フィルムなどのように表面に配向能を有しているものであっても、支持基材12としての延伸フィルムの表面に表面処理を施したり、液晶性組成物の材料や、液晶性組成物を配向処理する際のプロセス条件などを制御することにより、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)のコレステリック液晶構造がプラーナー配向状態とならないように制御することが可能である。
In this case, it is necessary to control the polarization selective reflection layer 11 (or the partial
次に、上述したような投影スクリーン10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、偏光選択反射層11が積層される支持基材12を準備する。なおこのとき、支持基材12のうち液晶性組成物が塗布される側の表面は配向能を有していないようにする。
First, the
次に、このようにして準備された支持基材12上に、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布した後、配向処理及び硬化処理を行うことにより、偏光選択反射層11を積層(固着)させる。
Next, after applying a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity on the
以下、偏光選択反射層11を積層(固着)させるための各工程(塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程)の詳細について説明する。
Hereinafter, details of each process (application process, alignment process process, and curing process process) for laminating (adhering) the polarization
(塗布工程)
塗布工程においては、支持基材12上に、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布することにより、コレステリック液晶層を形成する。このとき、液晶性組成物を塗布する方法としては、既存の任意の方法を用いることができる。具体的には、ロールコート法やグラビアコート法、バーコート法、スライドコート法、ダイコート法、スリットコート法、浸漬法などを用いることができる。また、支持基材12としてプラスチックフィルムを用いる場合には、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)システムによるフィルムコーティングなどを用いることができる。
(Coating process)
In the coating step, a cholesteric liquid crystal layer is formed by coating a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity on the
なお、支持基材12上に塗布される液晶性組成物としては、コレステリック規則性を示すカイラルネマチック液晶やコレステリック液晶を用いることができる。このような材料としては、コレステリック液晶構造を形成し得る液晶材料であれば特に限定されるものではないが、特に、分子の両末端に重合性の官能基があるような重合性の液晶材料が、硬化後に光学的に安定した偏光選択反射層11を得る上で好ましい。
In addition, as a liquid crystalline composition apply | coated on the
以下、液晶性組成物としてカイラルネマチック液晶を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、カイラルネマチック液晶は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料とカイラル剤とを混合したものである。ここで、カイラル剤は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の螺旋ピッチ長を制御し、液晶性組成物が全体としてコレステリック規則性を呈するようにするためのものである。なお、カイラル剤の種類を変えてカイラルパワーを変えるか、あるいは、カイラル剤の濃度を変化させることにより、重合性の液晶材料の分子構造に起因する選択反射中心波長を制御することができる。また、このような液晶性組成物には、重合開始剤や適当な添加剤が添加される。 Hereinafter, the case where a chiral nematic liquid crystal is used as the liquid crystalline composition will be described as an example. The chiral nematic liquid crystal is a mixture of a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity and a chiral agent. Here, the chiral agent is for controlling the helical pitch length of the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity so that the liquid crystalline composition exhibits cholesteric regularity as a whole. The selective reflection center wavelength caused by the molecular structure of the polymerizable liquid crystal material can be controlled by changing the chiral power by changing the type of the chiral agent or by changing the concentration of the chiral agent. Moreover, a polymerization initiator and a suitable additive are added to such a liquid crystalline composition.
ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の一例としては、例えば、下記の一般式(1)で表わされる化合物や、下記の式(2−i)〜(2−xi)で表される化合物を挙げることができる。また、これらの化合物を単独で、もしくは混合して用いることができる。
なお、以上においては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として重合性液晶モノマーの例を挙げて説明したが、これに限らず、重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、液晶ポリマーなどを用いることも可能である。このような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、液晶ポリマーとしては、従来から提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。 In the above, examples of polymerizable liquid crystal monomers have been described as polymerizable liquid crystal materials exhibiting nematic regularity, but not limited thereto, polymerizable liquid crystal oligomers, polymerizable liquid crystal polymers, liquid crystal polymers, etc. It is also possible to use it. Such a polymerizable liquid crystal oligomer, polymerizable liquid crystal polymer and liquid crystal polymer can be appropriately selected from those conventionally proposed.
一方、カイラル剤は、光学活性な部位を有する低分子化合物であり、主として分子量1500以下の化合物である。カイラル剤は主として、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が発現する正の一軸ネマチック規則性に螺旋構造を誘起させる目的で用いられる。この目的が達成される限り、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間で溶液状態あるいは溶融状態において相溶し、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望の螺旋構造を誘起できるものであれば、カイラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されない。 On the other hand, a chiral agent is a low molecular compound having an optically active site, and is mainly a compound having a molecular weight of 1500 or less. The chiral agent is mainly used for the purpose of inducing a helical structure in the positive uniaxial nematic regularity expressed by the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity. As long as this purpose is achieved, it is compatible with a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity in a solution state or a molten state, without impairing the liquid crystal property of the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity, The kind of the low molecular compound as the chiral agent is not particularly limited as long as it can induce a desired helical structure.
なお、このようにして液晶に螺旋構造を誘起させるために用いられるカイラル剤は、少なくとも分子中に何らかのキラリティーを有していることが必要である。従って、ここで用いられるカイラル剤としては、例えば1つあるいは2つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミンやキラルなスルフォキシドなどのようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、あるいはクムレンやビナフトールなどの軸不斉を持つ光学活性な部位を有する化合物が挙げられる。さらに具体的には、市販のカイラルネマチック液晶(例えばキラルドーパント液晶S−811(Merck社製))が挙げられる。 In addition, the chiral agent used for inducing a helical structure in the liquid crystal in this way needs to have at least some chirality in the molecule. Accordingly, the chiral agent used here includes, for example, a compound having one or more asymmetric carbons, a compound having an asymmetric point on a heteroatom such as a chiral amine or chiral sulfoxide, or a cumulene. And compounds having an optically active moiety having axial asymmetry such as binaphthol. More specifically, a commercially available chiral nematic liquid crystal (for example, chiral dopant liquid crystal S-811 (manufactured by Merck)) can be mentioned.
しかしながら、選択されたカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が形成するネマチック規則性の破壊、配向性の低下、あるいはカイラル剤が非重合性の場合には、液晶性組成物の硬化性の低下や、硬化後のフィルムの信頼性の低下を招くおそれがある。さらに、光学活性な部位を有するカイラル剤の多量な使用は、液晶性組成物のコストアップを招く。従って、短い螺旋ピッチ長のコレステリック規則性を有する偏光選択反射層を形成する場合には、液晶性組成物に含有させる光学活性な部位を有するカイラル剤としては、螺旋構造を誘起させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、具体的には下記の一般式(3)、(4)又は(5)で表されるような、分子内に軸不斉を有する低分子化合物を用いることが好ましい。
なお、このようなカイラル剤は、特に重合性を有する必要はない。しかしながら、カイラル剤が重合性を有している場合には、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料と重合され、コレステリック規則性が安定的に固定化されるので、熱安定性などの面では非常に好ましい。特に、分子の両末端に重合性の官能基があることが、耐熱性の良好な偏光選択反射層11を得る上で好ましい。
In addition, such a chiral agent does not need to have polymerizability in particular. However, when the chiral agent has polymerizability, it is polymerized with a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity, and the cholesteric regularity is stably fixed, so in terms of thermal stability, etc. Highly preferred. In particular, it is preferable to have a polymerizable functional group at both ends of the molecule in order to obtain the polarization
なお、液晶性組成物に含有されるカイラル剤の量は、螺旋構造の誘起能力や最終的に得られる偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造などを考慮して最適値が決められる。具体的には、用いられる液晶性組成物の材料により大きく異なるものではあるが、液晶性組成物の合計量100重量部当り、0.01〜60重量部、好ましくは0.1〜40重量部、さらに好ましくは0.5〜30重量部、最も好ましくは1〜20重量部の範囲で選ばれる。カイラル剤の含有量が上述した範囲よりも少ない場合は、液晶性組成物に充分なコレステリック規則性を付与することができない場合があり、上述した範囲を越える場合は、液晶分子の配向が阻害され、活性放射線などによって硬化させる際に悪影響を及ぼす危惧がある。
The amount of the chiral agent contained in the liquid crystal composition is determined in consideration of the ability to induce a helical structure, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
なお、液晶性組成物は支持基材12上にそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせたり、良好な配向状態を得る目的で、有機溶媒などの適当な溶媒に溶解させてインキ化するようにしてもよい。
The liquid crystalline composition can be applied as it is on the
このような溶媒としては、上述したような重合性の液晶材料を溶解することが可能なものであれば特に限定されるものではないが、支持基材12を浸食しないものであることが好ましい。具体的には、アセトンや、酢酸−3−メトキシブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、塩化メチレン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。重合性の液晶材料の希釈の程度は特に限定されるものではないが、液晶自体が溶解性の低い材料であり、また粘性が高いことなどを考慮して、5〜50%、さらに好ましくは10〜30%程度に希釈することが好ましい。
Such a solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polymerizable liquid crystal material as described above, but is preferably one that does not erode the
(配向処理工程)
上述した塗布工程において、支持基材12上に液晶性組成物を塗布し、コレステリック液晶層を形成した後、配向処理工程において、コレステリック液晶層をコレステリック液晶構造が発現する所定の温度に保持し、コレステリック液晶層中の液晶分子を配向させる。
(Orientation process)
In the coating step described above, after applying the liquid crystalline composition on the
なお、最終的に得られるべき偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、プラーナー配向状態ではなく、図2(a)に示すように、複数の螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向が層内でばらついた配向状態となっているが、この場合でも、配向処理は必要となる。すなわち、コレステリック液晶構造の液晶分子のダイレクターを支持基材12上で一定方向に揃えるような配向処理は必要とされないが、コレステリック液晶構造中に複数の螺旋構造領域30を形成させるような配向処理は必要となるからである。
Note that the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
ここで、支持基材12上に形成されたコレステリック液晶層を、コレステリック液晶構造が発現する所定の温度に保持すると、コレステリック液晶層は液晶相を呈し、液晶分子自体の自己集積作用により、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造が形成される。そして、このような液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造は、後述するような手法でコレステリック液晶層を硬化させることにより、固定化することができる。
Here, when the cholesteric liquid crystal layer formed on the
なお、このような配向処理工程は、支持基材12上に塗布された液晶性組成物に溶媒が含有されている場合には、通常、溶媒を除去するための乾燥処理とともに行われる。なお、溶媒を除去するためには、40〜120℃、好ましくは60〜100℃の乾燥温度が適しており、乾燥時間(加熱時間)はコレステリック液晶構造が発現し、実質上溶媒が除去されればよく、例えば、15〜600秒が好ましく、さらに好ましくは30〜180秒である。なお、乾燥後に配向状態が不十分であることが分かった場合には、適宜加熱時間を延長するようにするとよい。なお、このような乾燥処理において減圧乾燥の手法を用いる場合には、配向処理のために別途加熱処理を行うことが好ましい。
In addition, when the solvent is contained in the liquid crystalline composition apply | coated on the
(硬化処理工程)
上述した配向処理工程において、コレステリック液晶層中の液晶分子を配向させた後、硬化処理工程において、コレステリック液晶層を硬化させ、液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する。
(Curing process)
After aligning the liquid crystal molecules in the cholesteric liquid crystal layer in the alignment treatment step described above, in the curing treatment step, the cholesteric liquid crystal layer is cured to fix the cholesteric liquid crystal structure expressed in the liquid crystal phase.
ここで、この硬化処理工程においては、放射線の照射により液晶性組成物中の液晶分子を光重合させてコレステリック液晶層を硬化させる方法を用いることが好ましい。特に、本実施の形態においては、コレステリック液晶層内における螺旋ピッチ長を層の厚さ方向に関して変化させる必要があるので、コレステリック液晶層内における螺旋ピッチ長を適宜制御しながらコレステリック液晶層を硬化させることが好ましい。具体的には例えば、特開平14−286935号公報に記載されているような方法を用い、支持基材12に塗布された液晶性組成物中の溶媒を蒸発させて半硬化状態のコレステリック液晶層を形成した後、空気雰囲気中で当該コレステリック液晶層に放射線を照射して、コレステリック液晶層を時間をかけて硬化させることが好ましい。なお、液晶性組成物として、重合性の液晶材料中に非架橋性の液晶分子を混合したものを用いる場合には、米国特許第5691789号明細書に記載されている方法を用いることにより、コレステリック液晶層内における螺旋ピッチ長を層の厚さ方向に関して変化させることも可能である。
Here, in this curing treatment step, it is preferable to use a method of curing the cholesteric liquid crystal layer by photopolymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by irradiation with radiation. In particular, in this embodiment, since it is necessary to change the helical pitch length in the cholesteric liquid crystal layer with respect to the thickness direction of the layer, the cholesteric liquid crystal layer is cured while appropriately controlling the helical pitch length in the cholesteric liquid crystal layer. It is preferable. Specifically, for example, by using a method as described in JP-A No. 14-286935, a cholesteric liquid crystal layer in a semi-cured state is obtained by evaporating the solvent in the liquid crystalline composition applied to the
以上のような一連の工程(塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程)を行うことにより、映像光が投射される側に比べてそれから遠い方の側で螺旋ピッチが長い偏光選択反射層11を備えた投影スクリーン10を製造することができる。
By performing the above-described series of steps (coating step, alignment step and curing step), the polarization
なお、上述した製造方法に限らず、上述した一連の工程を複数のコレステリック液晶層について繰り返すことにより、すなわち、塗布されるコレステリック規則性を示す液晶性組成物の選択反射中心波長を制御しながら、支持基材12上に螺旋ピッチ長が互いに異なる複数のコレステリック液晶層を順次積層することにより、映像光が投射される側の部分選択反射層に比べてそれから遠い方の側の部分選択反射でその螺旋ピッチ長が長くなるように各部分選択反射層11a,11b,11cが順に積層された偏光選択反射層11を備えた投影スクリーン10を製造するようにしてもよい。具体的には例えば、図3に示すように、偏光選択反射層11として、赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11aと、緑色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11bと、青色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11cとが、この順番で支持基材12側から順に積層された投影スクリーン10を製造するようにするとよい。
In addition to the above-described manufacturing method, by repeating the series of steps described above for a plurality of cholesteric liquid crystal layers, that is, while controlling the selective reflection center wavelength of the liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity to be applied, By sequentially laminating a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different helical pitch lengths on the
このとき、下層のコレステリック液晶層が形成されてそれが固定化されていれば、2層目以降のコレステリック液晶層の液晶性組成物を塗布するときも同様の手法により行うことができる。この場合、上層のコレステリック液晶層のコレステリック液晶構造(配向状態)は下層のコレステリック液晶層のコレステリック液晶構造(配向状態)を継続したものとなり、積層されるコレステリック液晶層の間に配向制御などのための層を設ける必要はない。ただし、必要に応じて、積層されるコレステリック液晶層の間に易接着層などの中間層を設けるようにしてもよい。 At this time, if the lower cholesteric liquid crystal layer is formed and fixed, the same method can be used when applying the liquid crystalline composition of the second and subsequent cholesteric liquid crystal layers. In this case, the cholesteric liquid crystal structure (alignment state) of the upper cholesteric liquid crystal layer is a continuation of the cholesteric liquid crystal structure (alignment state) of the lower cholesteric liquid crystal layer, for alignment control between stacked cholesteric liquid crystal layers. There is no need to provide a layer. However, if necessary, an intermediate layer such as an easy adhesion layer may be provided between the cholesteric liquid crystal layers to be laminated.
また、各層のコレステリック液晶層を硬化させる硬化処理工程においては、コレステリック液晶層内における螺旋ピッチ長を層の厚さ方向に関して変化させることなく、通常の方法で、コレステリック液晶層を硬化させ、液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化すればよい。なお、このような硬化処理工程で用いられる方法としては、(1)液晶性組成物中の溶媒を乾燥させる方法、(2)加熱により液晶性組成物中の液晶分子を重合させる方法、(3)放射線の照射により液晶性組成物中の液晶分子を重合させる方法、及び(4)それらの方法を組み合わせた方法を用いることができる。 Further, in the curing process for curing the cholesteric liquid crystal layer of each layer, the cholesteric liquid crystal layer is cured by a normal method without changing the helical pitch length in the layer thickness direction in the cholesteric liquid crystal layer. What is necessary is just to fix the cholesteric liquid crystal structure expressed in the state. The method used in such a curing treatment step includes (1) a method of drying a solvent in the liquid crystalline composition, (2) a method of polymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by heating, (3 ) A method of polymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by irradiation with radiation, and (4) a method combining these methods can be used.
このように本実施の形態によれば、図1に示すような偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造において、その螺旋ピッチ長が、偏光選択反射層11のうち映像光が投射される側に比べてそれから遠い方の側で長くなるようにしており、また、図3に示すように偏光選択反射層11が複数の部分選択反射層11a,11b,11cから構成される場合には、偏光選択反射層11のうち映像光が投射される側から螺旋ピッチ長が順に長くなるように各部分選択反射層11a,11b,11cを積層している。すなわち、薄膜でもほぼ100%の反射率が得られる螺旋ピッチ長の短いコレステリック液晶構造の部分(層状部分)(緑色(G)又は青色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11b,11c)を、螺旋ピッチ長の長いコレステリック液晶構造の部分(層状部分)(赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11a)に比べて観察側に配置している。このため、コレステリック液晶構造の厚さに比例して生じる位相差の影響(観察側に近い方の部分が観察側から遠い方の部分に与える影響)を最小限に抑えて、全体として光の反射効率を向上させることができ、その結果、映像を鮮明に表示することができる。
Thus, according to the present embodiment, in the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
また、本実施の形態によれば、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)が、コレステリック液晶構造の有する偏光分離特性により特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)で約50%しか反射しないようにすることができる。このため、白表示などの明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略2倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)で略100%反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。
In addition, according to the present embodiment, the polarization selective reflection layer 11 (or each partial
さらに、本実施の形態によれば、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)のコレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有し、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向がばらついたりしているので、映像光が鏡面反射でなく拡散反射され、映像が視認しやすくなる。なおこのとき、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)は、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるので、特定の偏光成分の光(例えば選択反射波長域内の右円偏光31R)を拡散させながら反射する一方で、その他の光(例えば選択反射波長域内の左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)については拡散させずに透過させることができる。このため、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)を透過する環境光や映像光について、その偏光状態が乱される、いわゆる消偏の問題は起こらず、偏光選択反射層11の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11 (or each partial
なお、上述した実施の形態のうち、図3に示す偏光選択反射層11においては、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域が互いに独立した3つの選択反射波長域として表され、これらの3つの選択反射波長域のそれぞれが3層の部分選択反射層11a,11b,11cのうちの対応する部分選択反射層のそれぞれにより実現される場合を例に挙げて説明したが、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域のうちの少なくとも2つの波長域が連続的につながっている場合には、偏光選択反射層11を2層の部分選択反射層により構成することも可能である。ここで、赤色(R)及び緑色(G)の波長域が一つの選択反射波長域に含まれる場合を例に挙げると、偏光選択反射層11は図4に示すような構成となり、赤色(R)及び緑色(G)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11dと、青色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11cとが、この順番で支持基材12側から順に積層される。この場合でも、螺旋ピッチ長の短い部分選択反射層11cが、螺旋ピッチ長の長い部分選択反射層11dに比べて観察側に配置されているので、コレステリック液晶構造の厚さに比例して生じる位相差の影響(観察側に近い方の部分が観察側から遠い方の部分に与える影響)を最小限に抑えることができる。
In the above-described embodiment, in the polarization
なお、上述した実施の形態で述べたように、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)としては、構造的な不均一性を有するコレステリック液晶構造を有するものが最も好ましく用いられるが、これに限らず、次のような偏光選択反射層を用いることも可能である。
As described in the above-described embodiment, the polarization selective reflection layer 11 (or each partial
すなわち、上述した実施の形態においては、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)として、右円偏光又は左円偏光を選択的に反射するコレステリック液晶構造を有するものを用いているが、特定の偏光成分の光を選択的に反射する屈折率異方性を持つ層状部分が厚さ方向に所定の繰り返し光学ピッチ長で積み重ねられた繰り返し構造を有するものであれば、多層反射性偏光材などの直線偏光要素のように片方の直線偏光を選択的に反射する構造を有するものを用いてもよい。なお、繰り返し構造は、屈折率異方性を持つ層状部分とそれとは異なる屈折率異方性(例えば等方性)を持つ層状部分との積層体であってもよい。ここで、屈折率異方性を持つ層状部分とは、コレステリック液晶構造の場合のネマチック層部分に対応するものである。また、繰り返し光学ピッチ長とは、干渉及び波長に関して光学的な意味を持つ物理量であり、コレステリック液晶構造の場合の螺旋ピッチ長に対応するものである。具体的には、(繰り返し光学ピッチ長)=(螺旋ピッチ長)×(屈折率)と表すことができる。
In other words, in the above-described embodiment, right circularly polarized light or left circularly polarized light is selectively reflected as the polarization selective reflection layer 11 (or each partial
さらに、上述した実施の形態においては、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)として、コレステリック液晶構造の有する構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるものを用いているが、映像の視認性が確保される限り、コレステリック液晶構造がプラーナー配向状態をとり、選択的に反射される光を鏡面反射させるようなものを用いてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the polarization selective reflection layer 11 (or the partial
さらに、上述した実施の形態においては、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)自体が拡散性を有しているが、これに限らず、偏光選択反射層11により反射された光を拡散する拡散要素を偏光選択反射層11とは別体で設けるようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the polarization selective reflection layer 11 (or each partial
さらに、上述した実施の形態において、支持基材12としては、液晶性組成物が塗布される側の表面に配向能を有していないものを用いることが好ましいが、支持基材12のうち液晶性組成物が塗布される側の表面が配向能を有している場合には、図5に示すように、偏光選択反射層11のうち支持基材12側の部分選択反射層11aと支持基材12との間に易接着層などの中間層13を設けることにより、偏光選択反射層11(又はそれを構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)のコレステリック液晶構造の配向状態を制御し、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造のうち中間層13との界面近傍の液晶分子のダイレクターが複数の方向に向くようにすることも可能である。なお、易接着層などの中間層13を設ける場合には、偏光選択反射層11と支持基材12との間の密着性を高めることもできる。なお、このような中間層13としては、偏光選択反射層11の材質及び支持基材12の材質の両方に対して高い密着性が得られるものであればよく、一般に市販されているものを用いることができる。具体的には例えば、東洋紡社製の易接着層付PETフィルムA4100や、パナック社製の易接着材料AC−X、AC−L、AC−Wなどが挙げられる。なお、中間層13は、支持基材と同様に、黒い顔料などを練りこみ、可視光域の光を吸収する光吸収層として用いることもできる。また、偏光選択反射層11が互いに積層された複数の部分選択反射層11a,11b,11cを有する場合には、必要に応じて、図5に示すように、支持基材12上に積層される各部分選択反射層11a,11b,11cのうち隣接した部分選択反射層の間に易接着性などの中間層13を設けるようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, it is preferable to use a
さらに、上述した実施の形態において、投影スクリーン10(偏光選択反射層11)の観察側の表面には、図6(a)に示すように、機能性保持層19を設けるようにしてもよい。機能性保持層19としては、各種のものを用いることができるが、例えば、ハードコート層(HC層)、防眩層(AG層)、反射防止層(AR層)、紫外線吸収層(UV吸収層)及び帯電防止層(AS層)などが挙げられる。
Furthermore, in the above-described embodiment, a
ここで、ハードコート層(HC層)は、投影スクリーン10の表面を保護して傷付きや汚れの付着などを防止するための層である。防眩層(AG層)は、投影スクリーン10のざらつきなどを防止するための層である。反射防止層(AR層)は、投影スクリーン10の表面での光の反射を抑えるための層である。紫外線吸収層(UV吸収層)は、投影スクリーン10に入射する光のうち液晶性組成物を黄色へ変化させる原因となる紫外線成分を吸収するための層である。帯電防止層(AS層)は、投影スクリーン10で生じる静電気を除去するための層である。なお、機能性保持層19が帯電防止層として用いられる場合には、機能性保持層19は必ずしも投影スクリーン10の観察側の表面に設けられている必要はなく、支持基材12の背面側の表面に設けてもよく、また、支持基材12に炭素粒子などを練りこむことにより、支持基材12自体に静電気を除去する機能を付与してもよい。
Here, the hard coat layer (HC layer) is a layer for protecting the surface of the
なお、防眩層として用いられる機能性保持層19は、観察者のいる空間が投影スクリーン10表面に映り込んでしまう現象を防止する役割を果たすものであり、映像を良好に視認する上で重要である。この場合、防眩層としては、表面に凹凸形状を有する透明層が好ましく用いられ、これによって、投影スクリーン10表面での界面反射によって鏡のように像が形成されてしまうことを効果的に防止することができる。なお、このような透明層を形成する方法としては、例えば、サンドブラスト法や、金型形成時の表面形状の転写、化学的な処理などの各種の方法により、透明な樹脂やガラスなどの表面に凹凸形状を賦型する方法を用いることができる。ここで、透明層の表面に形成される凹凸形状は不規則であっても規則性を持っていてもよい。この場合、偏光選択反射層11の偏光分離機能を損なわないようにするため、防眩層は屈折率が等方な層であることが好ましい。防眩層の材料としては、例えば、ガラスやアクリル系、ポリエステル系などの樹脂を用いることができる他、マット表面を有するTAC(トリアセチルセルロース)フィルムなどを用いることもできる。
The
なお、投影スクリーン10に防眩機能を付与する場合には、図6(a)に示すように、偏光選択反射層11とは別体の機能性保持層19により防眩層を実現する他、図6(b)に示すように、偏光選択反射層11の観察側の表面(最も観察側に位置する部分選択反射層11cの表面)に凹凸形状(符号11e参照)を形成し、この凹凸形状により偏光選択反射層11自体に防眩機能を付与するようにしてもよい。
In addition, when providing the anti-glare function to the
さらに、上述した実施の形態においては、投影スクリーン10の支持基材12が、可視光域の光を吸収する光吸収層を含む吸収基材である場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、支持基材12が、可視光域の少なくとも一部の光を透過する透明基材であってもよい。この場合には、映像のコントラストを高めるという利点は失われるものの、映像が表示されていないときの投影スクリーン10の透明度が高いので、背景がクリアに透けて見えることとなり、ショーウィンドウに設置したりといったデザイン性の高い利用が可能である。また、シチュエーションに応じて視野角を切り替えることにより効果的なアイキャッチ効果を生み出すこともできる。このため、明るい環境下では映えなかった、プロジェクターを用いた従来の情報ツールの欠点を解消して、広告板や情報掲示板、案内板等の用途で効果的に用いることができる。なお、上述した透明基材としては、ヘイズが少ないものが好ましいが、光を透過する材料であれば、アクリルやガラス、塩化ビニル等の任意の材料を用いることができる。また、上述した透明基材は、必ずしも無色である必要はなく、色のついたものでもよい。具体的には例えば、間仕切りや窓などに用いられる、茶や青、橙などの有色でかつ透明なプラスチック板やガラス板などを用いることができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述した実施の形態においては、投影スクリーン10において、偏光選択反射層11と支持基材12との間、又は、偏光選択反射層11を構成する部分選択反射層11a,11b,11cのうち隣接した部分選択反射層の間に、上述したようにして易接着性を有する中間層(易接着層)13を設けることができるが、中間層13には、その機能として、易接着性に加えて(又は易接着性に代えて)バリア性を与えるようにしてもよい。なお、ここでいうバリア性とは、支持基材上に偏光選択反射層を直接積層する場合、又は、一つの部分選択反射層上に他の部分選択反射層を直接積層する場合に、下層の構成部分が上層に移動(浸透)したり、上層の構成部分が下層に移動(浸透)したりすることを防止する機能をいう。なお、上層と下層との間で物質の移動が生じると、上層又は下層を構成する偏光選択反射層(又は部分選択反射層)本来の光学的機能(波長選択性、偏光選択性及び拡散性など)が損なわれてしまうが、上述したようなバリア性を有する中間層(バリア層)を用いることにより、それを防止することができる。具体的には例えば、コレステリック規則性を有する液晶性組成物を塗布することにより一つの部分選択反射層上に他の部分選択反射層を積層する場合には、液晶性組成物の種類やプロセス条件などによっては上層の部分選択反射層を形成するための液晶性組成物に含まれるネマチック液晶成分が下層の部分選択反射層に浸透し、下層の部分選択反射層の螺旋ピッチ長を変化(増大)させてしまうことがあり得る。しかしながら、この場合でも、下層の部分選択反射層と上層の部分選択反射層との間にバリア層を設けるようにすれば、このようなネマチック液晶成分の移動(浸透)がなくなり、部分選択反射層の光学的機能(波長選択性、偏光選択性及び拡散性など)を良好に維持することができる。
Further, in the above-described embodiment, in the
なお、このようなバリア層としては、変性アクリレートや、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシ樹脂などを挙げることができる。また、これらは単官能又は多官能のものを用いることができ、モノマー、オリゴマーの種類がある。具体的には、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタアクリレートエステル、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート、イソシアヌール酸EO変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、ウレタンアダクト体、脂肪族ポリアミン系エポキシ樹脂、ポリアミノアミド系エポキシ樹脂、芳香族ジアミン系エポキシ樹脂、脂環族ジアミン系エポキシ樹脂、フェノール樹脂系エポキシ樹脂、アミノ樹脂系エポキシ樹脂、メルカプタン系化合物系エポキシ樹脂、ジシアンジアミド系エポキシ樹脂、ルイス酸錯化合物系エポキシ樹脂等を挙げることができる。 Examples of such a barrier layer include modified acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, and epoxy resin. These may be monofunctional or polyfunctional, and there are types of monomers and oligomers. Specifically, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, propoxylated glyceryl triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol hydroxypentaacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, pentaacrylate ester, pentaerythritol Triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane PO-modified triacrylate, isocyanuric acid EO-modified triacrylate, trimethylolpropane EO-modified triacrylate, dipentaerythritol penta- and hexaacrylate, urethane adduct, aliphatic polyamine epoxy Resin, polyaminoamide epoxy resin Aromatic diamine epoxy resin, alicyclic diamine epoxy resin, phenol resin epoxy resin, amino resin epoxy resin, mercaptan compound epoxy resin, dicyandiamide epoxy resin, Lewis acid complex compound epoxy resin, etc. Can do.
投影スクリーン
なお、上述した投影スクリーン10は、図7に示すように、投影機21を備えた投影システム20に組み込んで用いることができる。
Projection Screen The
図7に示すように、投影システム20は、投影スクリーン10と、投影スクリーン10上に映像光を投射する投影機21とを備えている。
As shown in FIG. 7, the
このうち、投影機21としては、CRTや液晶プロジェクター、DLP(digital light processing)プロジェクターなどを用いることができるが、特に限定はされない。ただし、投影機21により投影スクリーン10上に投射される映像光は、投影スクリーン10により選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むことが好ましい。
Among these, as the
ここで、投影機21として液晶プロジェクターを用いる場合には、その動作原理から、実質的に直線偏光が出射されている場合が多い。このような場合には、投影機21から出射された映像光を位相差板22などを介して出射させることにより、光量の損失なく直線偏光を円偏光へと変換することができる。
Here, when a liquid crystal projector is used as the
なお、位相差板22としては、1/4波長位相差を持つものが好ましく用いられ、具体的には視感度が最も高い550nmに合わせて137.5nmの位相差を持つものが理想的である。また、出射される赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の全ての波長域の光に適用することができるという意味で、広帯域1/4波長位相差板がさらに好ましい。さらに、材料の複屈折を制御することで得られる単体の位相差板、又は、1/4波長位相差板と1/2波長位相差板とを組み合わせたものなどを用いることもできる。
In addition, as the
このような位相差板22は、図7に示すように、外付けで投影機21の出射口に装着される他、投影機21の内部に組み込まれていてもよい。
As shown in FIG. 7, such a
なお、投影機21としてCRTやDLPプロジェクターが用いられる場合には、投影機21から出射される光が無偏光状態の光であるので、円偏光を出射する場合には、直線偏光板及び位相差板からなる円偏光板を配置する必要がある。この場合、投影機21自体の光量は半減するが、投影スクリーン10の偏光選択反射層11で選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)に起因した迷光などの発生を効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。
When a CRT or DLP projector is used as the
ここで、投影機21は一般に、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現しており、例えば、投影スクリーン10に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を投射している。
Here, the
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。 Next, specific examples of the above-described embodiment will be described.
(実施例)
紫外線硬化型のネマチック液晶からなる主剤(97重量%)にカイラル剤(3重量%)を添加したモノマー混合液晶をシクロヘキサノンに溶解し、600nmに選択反射中心波長を有する第1のコレステリック液晶溶液を調整した。
(Example)
Prepare a first cholesteric liquid crystal solution having a selective reflection center wavelength at 600 nm by dissolving a monomer-mixed liquid crystal in which a chiral agent (3 wt%) is added to a main agent (97 wt%) composed of an ultraviolet curable nematic liquid crystal in cyclohexanone. did.
なお、ネマチック液晶としては、上記の化学式(2−xi)で表される化合物を含む液晶を用いた。 Note that a liquid crystal containing a compound represented by the above chemical formula (2-xi) was used as the nematic liquid crystal.
また、重合性カイラル剤としては、上記の化学式(5)で表される化合物を用いた。 As the polymerizable chiral agent, the compound represented by the above chemical formula (5) was used.
さらに、第1のコレステリック液晶溶液には、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアセトフェノン系光重合開始剤を5重量%添加した。 Furthermore, 5 wt% of an acetophenone photopolymerization initiator manufactured by Ciba Specialty Chemicals was added to the first cholesteric liquid crystal solution.
そして、以上のようにして調整した第1のコレステリック液晶溶液を、200mm□の黒色アクリル板上にバーコート法により塗布した。 And the 1st cholesteric liquid crystal solution adjusted as mentioned above was apply | coated by the bar-coat method on a 200 mm □ black acrylic board.
次に、80℃のオーブンで90秒加熱し、配向処理(乾燥処理)を行い、溶媒が除去されたコレステリック液晶層を得た。 Next, the film was heated in an oven at 80 ° C. for 90 seconds to perform alignment treatment (drying treatment) to obtain a cholesteric liquid crystal layer from which the solvent was removed.
その後、コレステリック液晶層に対して365nmの紫外線を10mW/cm2で1分間照射し、コレステリック液晶層を硬化させることにより、600nmに選択反射中心波長を有する1層目の部分選択反射層を得た。 Thereafter, the cholesteric liquid crystal layer was irradiated with 365 nm ultraviolet light at 10 mW / cm 2 for 1 minute to cure the cholesteric liquid crystal layer, thereby obtaining a first partial selective reflection layer having a selective reflection center wavelength at 600 nm. .
同様にして、第2のコレステリック液晶溶液を、1層目の部分選択反射層上に直接塗布し、配向処理(乾燥処理)及び硬化処理を行った。これにより、550nmに選択反射中心波長を有する2層目の部分選択反射層を得た。なお、第2のコレステリック液晶溶液は、第1のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、550nmに選択反射中心波長を有するようにした。 Similarly, the second cholesteric liquid crystal solution was directly applied on the first partially selective reflection layer, and an alignment treatment (drying treatment) and a curing treatment were performed. As a result, a second partial selective reflection layer having a selective reflection center wavelength at 550 nm was obtained. The second cholesteric liquid crystal solution is prepared by the same method as the first cholesteric liquid crystal solution, and the selective reflection center wavelength is set to 550 nm by controlling the mixing ratio of the nematic liquid crystal and the chiral agent. To have.
同様にして、第3のコレステリック液晶溶液を、2層目の部分選択反射層上に直接塗布し、配向処理(乾燥処理)及び硬化処理を行った。これにより、450nmに選択反射中心波長を有する、3層目の部分選択反射層を得た。なお、第3のコレステリック液晶溶液は、第1のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、450nmに選択反射中心波長を有するようにした。 Similarly, the third cholesteric liquid crystal solution was directly applied onto the second partially selective reflection layer, and subjected to alignment treatment (drying treatment) and curing treatment. As a result, a third partial selective reflection layer having a selective reflection center wavelength at 450 nm was obtained. The third cholesteric liquid crystal solution is prepared by the same method as the first cholesteric liquid crystal solution, and the selective reflection center wavelength is set to 450 nm by controlling the mixing ratio of the nematic liquid crystal and the chiral agent. To have.
以上により、偏光選択反射層として、赤色(R)の波長域の光(600nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する1層目の部分選択反射層と、緑色(G)の波長域の光(550nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する2層目の部分選択反射層と、青色(B)の波長域の光(450nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する3層目の部分選択反射層とが、この順番で支持基材側から順に積層された投影スクリーンを得た。なお、1層目の部分選択反射層の厚さは5μm、2層目の部分選択反射層の厚さは4μm、3層目の部分選択反射層の厚さは3μmとした。なお、このようにして得られた投影スクリーンの偏光選択反射層の各部分選択反射層のコレステリック液晶構造はプラーナー配向状態ではなかった。 As described above, as the polarization selective reflection layer, the first partial selective reflection layer that selectively reflects light in the red (R) wavelength region (light having a selective reflection center wavelength at 600 nm), and the green (G) A second partial selective reflection layer that selectively reflects light in the wavelength range (light having a selective reflection center wavelength at 550 nm) and light in the blue (B) wavelength range (light having a selective reflection center wavelength at 450 nm). A projection screen was obtained in which the third partial selective reflection layer that selectively reflects () was sequentially laminated in this order from the support substrate side. The thickness of the first partial selective reflection layer was 5 μm, the thickness of the second partial selective reflection layer was 4 μm, and the thickness of the third partial selective reflection layer was 3 μm. The cholesteric liquid crystal structure of each partial selective reflection layer of the polarization selective reflection layer of the projection screen thus obtained was not in the planar alignment state.
(比較例)
第1コレステリック液晶溶液、第2コレステリック液晶溶液及び第3コレステリック液晶溶液を塗布する順番を変えた以外は、上述した実施例と同様の手法により偏光選択反射層を製造し、偏光選択反射層として、青色(B)の波長域の光(450nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する1層目の部分選択反射層と、緑色(G)の波長域の光(550nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する2層目の部分選択反射層と、赤色(R)の波長域の光(600nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する3層目の部分選択反射層とが、この順番で支持基材側から順に積層された投影スクリーンを得た。
(Comparative example)
Except for changing the order in which the first cholesteric liquid crystal solution, the second cholesteric liquid crystal solution, and the third cholesteric liquid crystal solution are applied, a polarization selective reflection layer is manufactured by the same method as the above-described example, A first partially selective reflection layer that selectively reflects light in the blue (B) wavelength range (light having a selective reflection center wavelength at 450 nm) and light in the green (G) wavelength range (selective reflection at 550 nm). A second partial selective reflection layer that selectively reflects light having a central wavelength) and three layers that selectively reflect light in the red (R) wavelength region (light having a selective reflection central wavelength at 600 nm). A projection screen was obtained in which the partial selective reflection layer of the eyes was laminated in this order from the support substrate side.
(評価結果)
実施例及び比較例に係る各投影スクリーン上に、投影機から出射された映像光を投射してコントラストを測定した。なお、投影機としては、液晶プロジェクター(ELP−52、エプソン社製)を用いた。
(Evaluation results)
The image light emitted from the projector was projected on each projection screen according to the example and the comparative example, and the contrast was measured. A liquid crystal projector (ELP-52, manufactured by Epson Corporation) was used as the projector.
ここで、投影機の出射口には、出射された映像光が円偏光となるように円偏光板を配置した。また、投影機及び投影スクリーンが設置される室内の照明は、天井に設置された蛍光灯(無偏光状態の光を出射するもの)により行い、天井からおよそ50度の角度で投影スクリーン上に照明光が照射されるような関係で配置した。このとき、投影スクリーンの真下での明るさは、照度計(デジタル照度計510−02、横河M&C社製)により測定したところ、200ルクス(lx)であった。 Here, a circularly polarizing plate was disposed at the exit of the projector so that the emitted image light was circularly polarized. In addition, the indoor lighting where the projector and the projection screen are installed is performed by a fluorescent lamp installed on the ceiling (which emits non-polarized light) and is illuminated on the projection screen at an angle of about 50 degrees from the ceiling. They were placed in such a relationship that they were irradiated with light. At this time, the brightness just below the projection screen was 200 lux (lx) as measured by an illuminometer (digital illuminometer 510-02, manufactured by Yokogawa M & C).
なお、投影スクリーンは、床に対して垂直に設置した。また、投影機を投影スクリーンから垂直な方向(床に平行な方向)に約2.5m離れたところに配置した。 The projection screen was installed perpendicular to the floor. In addition, the projector was arranged at a position approximately 2.5 m away from the projection screen in a direction perpendicular to the projection screen (a direction parallel to the floor).
この状態で、投影機により投影スクリーン上に映像光(白と黒のエリアがある静止映像)を投射し、映像のコントラストを測定した。具体的には、輝度計(ルミナンスメーターBM−8、トプコン社製)により、投影スクリーンの中央部の白色及び黒色の映像のそれぞれの輝度を測定し、その比をコントラスト(コントラスト=白映像の輝度÷黒映像の輝度)として表した。 In this state, image light (a still image with white and black areas) was projected onto the projection screen by the projector, and the contrast of the image was measured. Specifically, the luminance of each of the white and black images at the center of the projection screen is measured with a luminance meter (luminance meter BM-8, manufactured by Topcon Corporation), and the ratio is determined as contrast (contrast = brightness of white images). ÷ Intensity of black image).
次表1に、実施例及び比較例に係る各投影スクリーンについてのコントラストを示した。次表1に示すように、実施例及び比較例に係る各投影スクリーンでは、十分なコントラストが得られた。
なお、投影機により、実施例及び比較例に係る各投影スクリーン上に映像光(白と黒のチェッカー模様の映像)を投射した状態で、映像光の入射光が斜めとなる位置(スクリーン平面の法線方向を0°として15°以上の角度の位置)で映像を目視により観察したところ、実施例に係る投影スクリーンの方が、比較例に係る投影スクリーンよりも、明るい映像が表示された。 It should be noted that the position where the incident light of the image light is oblique (in the plane of the screen plane) in a state in which the image light (white and black checkered image) is projected on each projection screen according to the example and the comparative example by the projector. When the image was visually observed at a position of 15 ° or more with the normal direction being 0 °, the projection screen according to the example displayed a brighter image than the projection screen according to the comparative example.
10 投影スクリーン
11 偏光選択反射層
11a,11b,11c,11d 部分選択反射層
12 支持基材
13 中間層
19 機能性保持層
20 投影システム
21 投影機
22 位相差板
30 螺旋構造領域
31R 選択反射波長域内の右円偏光
31L 選択反射波長域内の左円偏光
32R 選択反射波長域外の右円偏光
32L 選択反射波長域外の左円偏光
33 反射光
DESCRIPTION OF
Claims (22)
特定の偏光成分の光を選択的に反射する屈折率異方性を持つ層状部分が厚さ方向に積み重ねられた繰り返し構造を有する偏光選択反射層を備え、
前記偏光選択反射層の前記繰り返し構造は、その繰り返し光学ピッチ長が、前記偏光選択反射層のうち映像光が投射される側に比べてそれから遠い方の側で長いことを特徴とする投影スクリーン。 In the projection screen that reflects the projected image light and displays the image,
A polarization selective reflection layer having a repetitive structure in which layered portions having refractive index anisotropy that selectively reflect light of a specific polarization component are stacked in the thickness direction;
The projection screen characterized in that the repeating optical pitch length of the polarization selective reflection layer is longer on a side farther from the side on which image light is projected in the polarization selective reflection layer.
前記各部分選択反射層の前記繰り返し構造は、異なる波長域の光を選択的に反射するようにその繰り返し光学ピッチ長が互いに異なり、前記偏光選択反射層のうち映像光が投射される側の部分選択反射層に比べてそれから遠い方の側の部分選択反射でその繰り返し光学ピッチ長が長くなるように前記各部分選択反射層が順に積層されていることを特徴とする、請求項1に記載の投影スクリーン。 The polarization selective reflection layer has a repetitive structure in which layered portions having refractive index anisotropy that selectively reflect light of a specific polarization component are stacked in the thickness direction, and at least two or more layers stacked on each other Having a partially selective reflective layer;
The repetitive structures of the partial selective reflection layers have different repetitive optical pitch lengths so as to selectively reflect light in different wavelength ranges, and portions of the polarization selective reflection layer on the side on which image light is projected The partial selective reflection layers are stacked in order so that the repeated optical pitch length is longer in partial selective reflection on the side farther from the selective reflection layer. Projection screen.
設けられていることを特徴とする、請求項9乃至11のいずれか一項に記載の投影スクリーン。 The projection screen according to claim 9, wherein an intermediate layer having easy adhesion is provided between adjacent partial selective reflection layers of the polarization selective reflection layer. .
前記投影スクリーン上に映像光を投射する投影機とを備えたことを特徴とする投影システム。 A projection screen according to any one of claims 1 to 21,
A projection system comprising: a projector that projects image light on the projection screen.
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