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后向投影用显示系统实质审查 发明

技术领域

[0001] 本发明涉及一种后向投影用显示系统。

相关背景技术

[0002] 近年来,作为显示系统之一,已知有一种使用了透明屏幕的后向投影型显示系统,所述透明屏幕朝向正面侧显示从配置于背面侧的投影装置投影的影像光的影像,并且能够
视觉辨认背景。
[0003] 例如,在专利文献1中,公开有一种透射型屏幕,其使影像光透射而显示,所述透射型屏幕具备:
[0004] 入光面,供影像光入射;出光面,与入光面对置,射出影像光;及全反射面,在透射型屏幕的厚度方向上,位于入光面与出光面之间,沿着规定的方向排列多个,使从入光面入
射的影像光的至少一部分全反射而朝向出光面,由全反射面的出光侧端部和与其相邻的全
反射面的入光侧端部形成的连接面与全反射面所成的角度为锐角。
[0005] 以往技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本特开2018‑013634号公报

具体实施方式

[0045] 以下,对本发明进行详细说明。另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指将记载于“~”的前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
[0046] 并且,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”是表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯这两者的标记,“(甲基)丙烯酰基”是表示丙烯酰基及甲基丙烯酰基这两者的标记,“(甲基)丙烯
酸”是表示丙烯酸及甲基丙烯酸这两者的标记。
[0047] 在本说明书中,“相同”等术语包括技术领域中通常允许的误差范围。并且,在本说明书中,关于角度的“相同”等术语,只要没有特别记载,则是指与严格的角度的差异在小于
5度的范围内。与严格的角度的差异优选为小于4度,更优选为小于3度。
[0048] [后向投影用显示系统]
[0049] 本发明的后向投影用显示系统为如下后向投影用显示系统,其具有:
[0050] 投影装置,射出影像光;及
[0051] 透明屏幕,供投影装置所射出的影像光投影,
[0052] 透明屏幕具有使所投影的影像光朝向视觉辨认侧的光投影层,
[0053] 光投影层的膜厚为0.1μm~30μm,
[0054] 从投影装置射出的影像光的光轴相对于透明屏幕的法线为30°以上,
[0055] 透明屏幕的投影装置侧的表面上的镜面反射率为2%以下。
[0056] 作为本发明的后向投影用显示系统的用途,并不受限定,作为优选例,可以举出将图像投影到公共设施、交通工具等的窗户。具体而言,特别适合于在店铺的窗户、车辆(汽
车、公共汽车、电车)的窗户等中使用的用途。
[0057] 在图1中示意性地示出本发明的后向投影用显示系统的一例。
[0058] 图1所示的后向投影用显示系统100具有投影装置110、透明屏幕102及λ/4板112。在图1所示的例子中,透明屏幕102具有在支撑体106上层叠有光投影层10的结构。并且,在
图1所示的例子中,作为优选的方式,在透明屏幕102的投影装置110侧具有λ/4板112。
[0059] 投影装置110配置于透明屏幕102的背面103侧。投影装置110射出影像光,并将影像光(图中,箭头I0)从背面103侧投影到透明屏幕102上。从投影装置110照射的影像光为面
状的光。并且,如图1所示,投影装置110将影像光从倾斜方向投影到透明屏幕102的背面
103。
[0060] 透明屏幕102将照射到背面103侧的影像光朝向表面104侧的大致正面方向而显示。即,如图1中箭头I1所示,透明屏幕102使从倾斜方向入射到背面103的光I0朝向与表面
104大致垂直的方向透射,由此使表面104侧的观察者U视觉辨认影像。在图1所示的例子中,
透明屏幕102具有光投影层10和支撑光投影层10的支撑体106,光投影层10以使从倾斜方向
入射的影像光朝向与表面104大致垂直的方向的方式起作用。作为光投影层10,可以举出含
有光散射粒子的光散射层及胆甾醇型液晶层等。关于光投影层10,将在后面详细地进行叙
述。
[0061] 另外,在本发明中,将透明屏幕102的观察者U侧的主面称为表面,将投影装置110侧的主面称为背面。并且,主面是指片状物(膜、板状物等)的最大面。
[0062] 在这种后向投影用显示系统100中,投影装置110从背面103侧向透明屏幕102照射影像光,使得观察者U能够从表面104侧视觉辨认,并且能够视觉辨认透明屏幕102的背面
103侧的景色(背景)。
[0063] 在此,本发明的后向投影用显示系统100中,光投影层10的膜厚为0.1μm~30μm,从投影装置110射出并入射到透明屏幕102的影像光I0的光轴相对于透明屏幕102的法线为
30°以上,透明屏幕102的投影装置110侧的主面(背面103)上的镜面反射率为2%以下。
[0064] 本发明的后向投影用显示系统100通过将透明屏幕102的投影装置110侧的主面(背面103)上的镜面反射率设为2%以下,由于在背面103上反射的光I2照射到地板、天花板
或墙壁等而作为影像显示时的亮度变低,因此基于反射光I2的影像不易被观察者U视觉辨
认,能够防止与投影到透明屏幕102的影像重叠而导致影像的可见性变差。
[0065] 并且,由于反射光I2是在透明屏幕102的背面103上镜面反射的光,因此后向投影用显示系统100通过将入射到透明屏幕102的影像光I0的光轴相对于透明屏幕102的法线的
角度θ设为30°以上,从观察者U观察时,能够将基于反射光I2的影像的位置从投影到透明屏
幕102上的影像分离,因此能够防止基于反射光I2的影像与投影到透明屏幕102的影像重叠
而导致影像的可见性变差。
[0066] 并且,后向投影用显示系统100通过上述作用,能够抑制基于反射光I2的影像与投影到透明屏幕102上的影像重叠而导致可见性变差,因此能够将光投影层10的膜厚设为0.1
μm~30μm来提高透明屏幕102的透明性。
[0067] 另外,透明屏幕102的投影装置110侧的主面(背面103)上的镜面反射率为在背面103上反射的反射光I2的亮度相对于入射到透明屏幕102的背面103的影像光I0的亮度之比。
从投影装置110射出的影像光I0的亮度可以用分光辐射计(例如,TOPCON CORPORATION制造
的SR‑UL1R)在从投影装置110射出的影像光I0的光轴上进行测定,在透明屏幕102的背面
103上反射的反射光I2的亮度可以用分光辐射计在相对于影像光I0的光轴在透明屏幕102的
背面103上成为镜面反射的位置进行测定。
[0068] 在此,从提高影像的可见性的观点出发,透明屏幕102的背面103上的镜面反射率优选2.0%以下,更优选1.5%以下。
[0069] 并且,投影装置110所射出的影像光I0优选为相对于透明屏幕102的背面103成为p偏振光的直线偏振光。
[0070] 并且,入射到透明屏幕102上的影像光I0的光轴相对于透明屏幕102的法线的角度θ(以下,还称为“光轴的角度θ”)优选为45°~65°,更优选为47.5°~62.5°。通过将光轴的角
度θ设在该范围内,变得接近布儒斯特角,因此在使p偏振光入射时,能够进一步减小反射
率。
[0071] 并且,透明屏幕102的光投影层10的膜厚为0.1μm~30μm,优选2μm~25μm,更优选2μm~12μm,进一步优选5μm~10μm。通过将光投影层10的膜厚设为0.1μm以上,能够使从倾斜
方向入射的影像光I0更可靠地朝向正面,从而能够提高朝向正面的影像光I1的光量。并且,
通过将光投影层10的膜厚设为30μm以下,能够抑制透光率下降。
[0072] 并且,从透光性的观点出发,透明屏幕102的雾度优选25%以下,更优选22.5%以下,进一步优选20%以下。
[0073] 在本说明书中,“雾度”是指使用Nippon Denshoku Industries Co.,Ltd.制造的雾度计NDH‑2000来测定的值。
[0074] 在理论上,雾度是指由以下式表示的值。
[0075] (380~780nm的自然光的散射透射率)/(380~780nm的自然光的散射透射率+自然光的直接透射率)×100%
[0076] 散射透射率是能够使用分光光度计及积分球单元从获得的全方位透射率减去直接透射率来计算出的值。直接透射率是基于使用积分球单元测定出的值时在0°下的透射
率。即,雾度低是指总透射光量中直接透射光量多。
[0077] 并且,从提高背景的可见性的观点出发,透明屏幕102在可见光中的透光率优选为80%以上,更优选为82.5%以上,进一步优选为85%以上。透光率例如能够使用分光光度计
(VAP‑7070,JASCO Corporation制造)来测定。
[0078] 并且,如图1所示,本发明的后向投影用显示系统优选为,透明屏幕102在投影装置110(背面103)侧具有λ/4板112。当投影装置110射出直线偏振光时,通过具有λ/4板112,直
线偏振光被转换为圆偏振光,因此在使用后述的胆甾醇型液晶层作为光投影层10的情况
下,能够使从倾斜方向入射的影像光I0更良好地朝向正面,从而能够提高朝向正面的影像
光I1的光量。另外,在透明屏幕102具有λ/4板112的情况下,λ/4板112只要配置于投影装置
110侧,则可以粘贴于支撑体106,也可以粘贴于光投影层10。即,透明屏幕102从投影装置
110侧可以依次层叠有λ/4板112、支撑体106、光投影层10,也可以依次层叠有λ/4板112、光
投影层10、支撑体106。
[0079] 并且,在本发明的后向投影用显示系统中,透明屏幕102可以在投影装置110(背面103)侧具有λ/2板。在该情况下,通过P偏振光被转换为S偏振光,影像可见性略微提高。
[0080] 以下,对本发明的后向投影用显示系统的构成要件进行说明。
[0081] 〔投影装置〕
[0082] 在本发明的后向投影用显示系统中,投影装置并无限制,能够利用各种后向投影用显示系统等中使用的公知的投影装置(显示装置、投影仪)。作为投影装置,作为一例,可
以例示出具有显示器和投影透镜的投影装置。
[0083] 在本发明的后向投影用显示系统中,显示器并无限制,例如能够利用各种AR眼镜等中使用的公知的显示器。
[0084] 作为显示器,作为一例,可以例示出液晶显示器(包括LCOS:Liquid Crystal On Silicon(硅基液晶)等)、有机电致发光显示器及使用了DLP(Digital Light Processing:
数字光处理)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)反射镜的扫面方式
显示器等。
[0085] 另外,在后向投影用显示系统为显示多色图像的结构的情况下,显示器使用显示多色图像的显示器。
[0086] 在本发明的后向投影用显示系统中使用的投影装置中,投影透镜也是后向投影用显示系统等中使用的公知的投影透镜(准直透镜)。
[0087] 〔透明屏幕〕
[0088] 透明屏幕将从倾斜方向照射到背面侧的影像光朝向表面侧的大致正面方向而显示。在本发明的后向投影用显示系统中,透明屏幕并无限制,能够利用各种后向投影用显示
系统等中使用的公知的透明屏幕。
[0089] 如图1所示,透明屏幕可以为如下结构:具有以使从倾斜方向入射的影像光朝向与表面大致垂直的方向的方式起作用的光投影层和支撑光投影层的支撑体。并且,透明屏幕
可以具有除光投影层及支撑体以外的层。
[0090] <支撑体>
[0091] 支撑体只要能够支撑光投影层,则能够利用各种片状物(膜、板状物)。另外,优选支撑体对于对应的光即可见光的透射率为50%以上,更优选为70%以上,进一步优选为85%以
上。
[0092] 支撑体的厚度并无限制,只要根据支撑体的形成材料等适当地设定能够保持光投影层的厚度即可。支撑体的厚度优选1~2000μm,更优选3~500μm,进一步优选5~250μm。
[0093] 支撑体可以为单层,也可以为多层。作为单层时的支撑体,可以例示出由玻璃、三乙酰纤维素(TAC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯、聚氯乙烯、丙烯酸及聚烯烃等树
脂构成的支撑体。或者,也可以使用玻璃基板作为支撑体。作为多层时的支撑体的例子,可
以例示出包含前述单层的支撑体中的任一种等作为基板,并且在该基板的表面设置有其他
层的支撑体等。
[0094] 支撑体可以使用形成光投影层时的支撑体,也可以在另一伪支撑体上形成光投影层之后,将光投影层转印到支撑体上。
[0095] <光投影层>
[0096] 光投影层只要以使从倾斜方向入射的影像光朝向与表面大致垂直的方向的方式起作用,就能够利用各种公知的透明屏幕中使用的光投影层。作为光投影层,可以举出含有
光散射粒子的光散射层及胆甾醇型液晶层等。
[0097] <<胆甾醇型液晶层>>
[0098] 在用作光投影层的胆甾醇型液晶层中,在与胆甾醇型液晶层的主面垂直的截面上利用扫描式电子显微镜(SEM)观察到的源自胆甾醇型液晶相的明部及暗部相对于胆甾醇型
液晶层的主面倾斜。
[0099] 图2是概念性地示出用作光投影层的胆甾醇型液晶层中的液晶化合物的取向状态的一例的图。图3是图2所示的胆甾醇型液晶层的俯视图。图4是概念性地表示将图2所示的
胆甾醇型液晶层在与主面垂直的截面上利用SEM进行观察而获得的截面SEM图像的图。
[0100] 在图2~图4中,方向X及方向Y表示在胆甾醇型液晶层的主面上彼此正交的两个坐标轴的朝向。方向Z为与胆甾醇型液晶层的主面垂直的方向。图2及图4是观察X‑Z面的图,与
纸面垂直的方向为Y方向。图3是观察X‑Y面的图,与纸面垂直的方向为Z方向。并且,在图1
中,透明屏幕102配置成方向Z成为图中左右方向。
[0101] 胆甾醇型液晶层10a是将液晶化合物40胆甾醇型取向的胆甾醇型液晶相固定而成的层。图2及图3所示的例子是液晶化合物为棒状液晶化合物时的例子。另外,在本发明中,
关于胆甾醇型液晶层,只要胆甾醇型液晶相的光学性质在层中得到保持就充分,层中的液
晶化合物可以不显现出液晶性。
[0102] 如图2所示,胆甾醇型液晶层10a包含液晶化合物40。液晶化合物40沿着螺旋轴C1以螺旋状排列。即,胆甾醇型液晶层10a具有液晶化合物40以螺旋状回旋而堆叠的螺旋结
构,在将液晶化合物40以螺旋状旋转一次(旋转360°)而堆叠的结构设为螺旋1节距时,具有
以螺旋状回旋的液晶化合物40层叠多个节距而成的结构。
[0103] 螺旋轴C1相对于液晶化合物40的光学轴40A正交。螺旋轴C1相对于胆甾醇型液晶层10a的两个主面的垂线分别倾斜。光学轴40A的朝向相对于观察方向(相对于观察面正交的
方向。以下,在本段落中相同。)平行(包括接近平行的位置。)的区域在截面SEM图像中作为
暗部而被观察到。光学轴40A的朝向相对于观察方向正交(包括接近正交的位置。)的区域在
截面SEM图像中作为明部而被观察到。
[0104] 因此,如图4所示,若利用SEM(扫描式电子显微镜)观察胆甾醇型液晶层10a的X‑Z面,则观察到明部42和暗部44交替地排列,明部42和暗部44相对于主面(X‑Y面)以规定角度
β倾斜的条纹纹理。另外,图4中的两个明部42和两个暗部44相当于螺旋1节距量(1次螺旋卷
绕数的量)。
[0105] 如图3所示,在胆甾醇型液晶层10a的主面上观察到的液晶化合物40沿着胆甾醇型液晶层10a的面内方向中的一方向(即,排列轴D1的一方向)排列,在各个排列轴D1上,液晶化
合物40的光学轴40A的朝向在沿排列轴D1的面内的一方向上连续旋转的同时变化。在此,为
了进行说明,假设排列轴D1朝向X方向。并且,在Y方向上,光学轴40A的朝向相同的液晶化合
物40以等间隔取向。
[0106] 具体而言,液晶化合物40的光学轴40A的朝向沿排列轴D1方向连续旋转的同时变化是指,沿着排列轴D1方向排列的液晶化合物40的光学轴40A与排列轴D1方向所成的角度根
据排列轴D1方向的位置而不同,沿着排列轴D1方向,光学轴40A与排列轴D方向所成的角度从
θ依次变化至θ+180°或θ‑180°。
[0107] 另外,在排列轴D1方向上彼此相邻的液晶化合物40的光学轴40A的角度之差优选为45°以下,更优选为15°以下,进一步优选为更小的角度。
[0108] 并且,在本发明中,假设液晶化合物沿着在排列轴D1方向上彼此相邻的液晶化合物40的光学轴40A所成的角度变小的朝向旋转。因此,在图3所示的胆甾醇型液晶层10a中,
液晶化合物40的光学轴40A沿着排列轴D的箭头方向向左(逆时针方向)旋转。
[0109] 另一方面,形成胆甾醇型液晶层10a的液晶化合物40在与排列轴D1方向正交的Y方向即与光学轴40A连续旋转的一方向正交的Y方向上,光学轴40A的朝向相同。换言之,形成
胆甾醇型液晶层10a的液晶化合物40在Y方向上,液晶化合物40的光学轴40A与排列轴D1所
成的角度相同。
[0110] 在胆甾醇型液晶层中,沿着明部及暗部的面与反射面大致一致。因此,在本发明中,胆甾醇型液晶层10a具有相对于胆甾醇型液晶层10a的主面倾斜的反射面。因此,在本发
明的后向投影用显示系统100中,入射到透明屏幕102(胆甾醇型液晶层10a)的光相对于胆
甾醇型液晶层10a的反射面镜面反射,从而相对于透明屏幕102的主面,成为入射角与反射
角不同的非镜面反射。因此,具有上述的胆甾醇型液晶层10a作为光投影层的透明屏幕102
能够使从倾斜方向入射到透明屏幕102的背面的光沿表面侧的正面方向(与主面垂直的方
向)射出。
[0111] 在此,胆甾醇型液晶层10a的明部42及暗部44优选相对于胆甾醇型液晶层10a的主面倾斜20°~90°。即,在图4中,角度β优选为20°~90°,更优选为35°~87.5°,进一步优选为
50°~85°。通过将角度β设在该范围内,即使在使投影装置110所射出的影像光I0的光轴与
透明屏幕102的法线所成的角度θ为30°以上的情况下,也能够使从倾斜方向入射到透明屏
幕102的背面103的光向表面104侧的正面方向(与主面垂直的方向)准确地射出。
[0112] 并且,在使用上述的胆甾醇型液晶层10a作为光投影层10的情况下,与后述的光散射层10b的情况相比,能够使从倾斜方向入射到透明屏幕102的背面的光沿表面侧的正面方
向更大量射出。因此,与光散射层10b相比,胆甾醇型液晶层10a能够制成更薄,从而能够进
一步提高透明性。
[0113] 另外,在使用上述的胆甾醇型液晶层10a作为光投影层10的情况下,透明屏幕102可以具有一层胆甾醇型液晶层10a,也可以具有选择反射波长不同的多个胆甾醇型液晶层
10a。例如,在投影装置为照射RGB的彩色图像的投影装置的情况下,作为光投影层10,可以
设为具有选择性地反射红色光的胆甾醇型液晶层、选择性地反射绿色光的胆甾醇型液晶层
及选择性地反射蓝色光的胆甾醇型液晶层的结构。或者,作为胆甾醇型液晶层,也可以使用
螺旋节距在厚度方向上变化从而具有宽的反射波长区域的胆甾醇型液晶层。
[0114] 并且,在使用上述的胆甾醇型液晶层10a作为光投影层10的情况下,透明屏幕102可以具有圆偏振光选择性不同的胆甾醇型液晶层10a。即,可以具有选择性地反射右旋圆偏
振光的胆甾醇型液晶层和选择性地反射左旋圆偏振光的胆甾醇型液晶层。例如,可以设为
具有选择性地反射红色光的右旋圆偏振光的胆甾醇型液晶层、选择性地反射红色光的左旋
圆偏振光的胆甾醇型液晶层、选择性地反射绿色光的右旋圆偏振光的胆甾醇型液晶层、选
择性地反射绿色光的左旋圆偏振光的胆甾醇型液晶层、选择性地反射蓝色光的右旋圆偏振
光的胆甾醇型液晶层及选择性地反射蓝色光的左旋圆偏振光的胆甾醇型液晶层的结构。
[0115] 并且,在使用上述的胆甾醇型液晶层10a作为光投影层10的情况下,透明屏幕102可以在支撑体106与胆甾醇型液晶层10a之间具有取向膜。关于取向膜,将在后面进行叙述。
[0116] 接着,对这种胆甾醇型液晶层10a的制造方法进行说明。
[0117] 本发明中的胆甾醇型液晶层的制造方法只要是能够制造在与胆甾醇型液晶层的主面垂直的截面SEM图像中观察到的明部及暗部相对于胆甾醇型液晶层的主面倾斜的胆甾
醇型液晶层的方法,则不受限制。以下,对本发明所具有的透明屏幕所具有的胆甾醇型液晶
层的优选的制造方法进行说明。
[0118] 上述胆甾醇型液晶层的制造方法优选包括如下工序:在支撑体(伪支撑体)上涂布包含液晶化合物及手性试剂的组合物的工序(以下,有时称为“工序(A)”。);及对涂布于支
撑体上的组合物的表面施加剪切力的工序(以下,有时称为“工序(B)”。)。经过工序(A)及工序(B),能够在支撑体上形成胆甾醇型液晶层。在工序(B)中,通过对包含液晶化合物及手性
试剂的组合物施加剪切力,能够形成在截面SEM图像中观察到的明部及暗部相对于胆甾醇
型液晶层的主面的法线方向倾斜的胆甾醇型液晶层。并且,通过重复工序(A)及工序(B),能
够在支撑体上形成多个胆甾醇型液晶。以下,对各工序具体地进行说明。
[0119] (工序(A))
[0120] 在工序(A)中,在支撑体上涂布包含液晶化合物及手性试剂的组合物。
[0121] “在支撑体上涂布组合物”并不限于使组合物与支撑体直接接触,而包含使组合物介由任意的层与支撑体接触的情况。任意的层可以为支撑体的构成要件之一,或者也可以
为在涂布组合物之前形成于支撑体上的层。作为任意的层,例如可以举出用于使液晶化合
物取向的取向膜。关于取向膜的形成方法,将在后面进行叙述。
[0122] ‑支撑体‑
[0123] 作为在工序(A)中使用的支撑体,例如可以举出在上述“支撑体”项中所说明的支撑体。在工序(A)中使用的支撑体的优选方式与在上述“支撑体”项中所说明的支撑体相同。
在工序(A)中使用的支撑体的表面可以预先配置有取向膜。
[0124] ‑液晶化合物‑
[0125] 作为组合物中所包含的液晶化合物,例如能够利用形成胆甾醇型液晶的公知的液晶化合物。组合物可以包含单独一种或两种以上的液晶化合物。
[0126] 液晶化合物可以具有聚合性基团。液晶化合物可以具有单独一种或两种以上的聚合性基团。液晶化合物可以具有两种以上的相同种类的聚合性基团。通过液晶化合物具有
聚合性基团,能够使液晶化合物聚合。通过使液晶化合物聚合,能够提高胆甾醇型液晶的稳
定性。
[0127] 作为聚合性基团,例如可以举出具有烯属不饱和双键的基团、环状醚基及能够引起开环反应的含氮杂环基。
[0128] 作为具有烯属不饱和双键的基团,例如可以举出丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、乙烯基苯基及烯丙基。
[0129] 作为环状醚基,例如可以举出环氧基及氧杂环丁基。
[0130] 作为能够引起开环反应的含氮杂环基,例如可以举出氮丙啶基。
[0131] 聚合性基团优选为选自包括具有烯属不饱和双键的基团及环状醚基的组中的至少一种。具体而言,聚合性基团优选为选自包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基
丙烯酰氧基、乙烯基、乙烯基苯基、烯丙基、环氧基、氧杂环丁基及氮丙啶基的组中的至少一
种,更优选为选自包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基的组中的至
少一种,尤其优选为选自包括丙烯酰氧基及甲基丙烯酰氧基的组中的至少一种。
[0132] 根据化学结构,液晶化合物例如分类为棒状液晶化合物及圆盘状液晶化合物。棒状液晶化合物已知为具有棒状的化学结构的液晶化合物。作为棒状液晶化合物,例如能够
利用公知的棒状液晶化合物。圆盘状液晶化合物已知为具有圆盘状的化学结构的液晶化合
物。作为圆盘状液晶化合物,例如能够利用公知的圆盘状液晶化合物。
[0133] 从调整胆甾醇型液晶层的光学特性(尤其是光的衍射特性)的观点出发,液晶化合物优选为棒状液晶化合物,更优选为棒状热致液晶化合物。
[0134] 棒状热致液晶化合物是具有棒状的化学结构且在特定的温度范围内显现出液晶性的化合物。作为棒状热致液晶化合物,例如能够利用公知的棒状热致液晶化合物。
[0135] 作为棒状热致液晶化合物,例如可以举出“Makromol.Chem.,190卷、2255页(1989年)”、“Advanced Materials 5卷、107页(1993年)”、美国专利第4683327号说明书、美国专
利第5622648号说明书、美国专利第5770107号说明书、国际公开第95/22586号、国际公开第
95/24455号、国际公开第97/00600号、国际公开第98/23580号、国际公开第98/52905号、日
本特开平1‑272551号公报、日本特开平6‑16616号公报、日本特开平7‑110469号公报、日本
特表平11‑513019号公报、日本特开平11‑80081号公报、日本特开2001‑328973号公报或日
本特开2007‑279688号公报中所记载的化合物。作为棒状热致液晶化合物,例如还可以举出
在日本特开2016‑81035号公报中通式1所表示的液晶化合物及在日本特开2007‑279688号
公报中通式(I)或通式(II)所表示的化合物。
[0136] 棒状热致液晶化合物优选为下述通式(1)所表示的化合物。
[0137] [化学式1]
[0138]
[0139] 通式(1)中,Q1及Q2分别独立地表示聚合性基团,L1、L2、L3及L4分别独立地表示单键1 2
或2价的连接基团,A及A分别独立地表示碳原子数为2~20的2价的烃基,M表示介晶基团。
[0140] 通式(1)中,作为Q1及Q2所表示的聚合性基团,例如可以举出已叙述的聚合性基团。1 2
Q及Q所表示的聚合性基团的优选方式与已叙述的聚合性基团相同。
[0141] 通式(1)中,L1、L2、L3及L4所表示的2价的连接基团优选为选自包括‑O‑、‑S‑、‑CO‑、‑NR‑、‑CO‑O‑、‑O‑CO‑O‑、‑CO‑NR‑、‑NR‑CO‑、‑O‑CO‑、‑O‑CO‑NR‑、‑NR‑CO‑O‑及NR‑CO‑NR‑的组中的2价的连接基团。上述的2价的连接基团中的R表示碳原子数为1~7的烷基或氢
原子。
[0142] 通式(1)中,L3及L4中的至少一个优选为‑O‑CO‑O‑。
[0143] 通式(1)中,Q1‑L1‑及Q2‑L2‑优选分别独立地为CH2=CH‑CO‑O‑、CH2=C(CH3)‑CO‑O‑或CH2=C(Cl)‑CO‑O‑,更优选为CH2=CH‑CO‑O‑。
[0144] 通式(1)中,A1及A2所表示的、碳原子数为2~20的2价的烃基优选为碳原子数为2~12的亚烷基、碳原子数为2~12的亚烯基或碳原子数为2~12的亚炔基,更优选为碳原子数
为2~12的亚烷基。2价的烃基优选为链状。2价的烃基可以包含彼此不相邻的氧原子或彼此
不相邻的硫原子。2价的烃基可以具有取代基。作为取代基,例如可以举出卤原子(例如,氟、
氯及溴)、氰基、甲基及乙基。
[0145] 通式(1)中,M所表示的介晶基团为形成有助于液晶形成的液晶化合物的主要骨架的基团。关于M所表示的介晶基团,例如能够参考“FlussigeKristalle in Tabellen II”
(VEB Deutscher Verlag fur Grundstoff Industrie,Leipzig、1984年刊)中的记载(尤其
是第7页~第16页)及“液晶便览”(液晶便览编辑委员会编,丸善,2000年刊)中的记载(尤其
是第3章)。
[0146] 通式(1)中,作为M所表示的介晶基团的具体结构,例如可以举出日本特开2007‑279688号公报的[0086]段中所记载的结构。
[0147] 通式(1)中,M所表示的介晶基团优选为包含选自包括芳香族烃基、杂环基及脂环式烃基的组中的至少一种环状结构的基团,更优选为包含芳香族烃基的基团。
[0148] 通式(1)中,M所表示的介晶基团优选为包含2个~5个芳香族烃基的基团,更优选为包含3个~5个芳香族烃基的基团。
[0149] 通式(1)中,M所表示的介晶基团优选为包含3个~5个亚苯基且上述亚苯基通过‑CO‑O‑彼此连接的基团。
[0150] 通式(1)中,M所表示的介晶基团中所包含的环状结构(例如,芳香族烃基、杂环基及脂环式烃基)可以具有取代基。作为取代基,例如可以举出碳原子数为1~10的烷基(例
如,甲基)。
[0151] 以下示出通式(1)所表示的化合物的具体例。但是,通式(1)所表示的化合物并不限于以下所示的化合物。在以下所示的化合物的化学结构中,“‑Me”表示甲基。
[0152] [化学式2]
[0153]
[0154] [化学式3]
[0155]
[0156] 以下示出棒状热致液晶化合物的具体例。但是,棒状热致液晶化合物并不限于以下所示的化合物。
[0157] [化学式4]
[0158]
[0159] 液晶化合物可以为通过公知的方法进行合成的合成品或市售品。关于液晶化合物的市售品,例如能够从Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.及Merck公司获取。
[0160] 从耐热性的观点出发,液晶化合物的含有率相对于胆甾醇型液晶层的总质量优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,尤其优选为90质量%以上。液晶化合物的含有率的
上限并不受限制。液晶化合物的含有率相对于胆甾醇型液晶层的总质量可以在100质量%以
下的范围内确定。在胆甾醇型液晶层包含除液晶化合物以外的成分的情况下,液晶化合物
的含有率相对于胆甾醇型液晶层的总质量可以在小于100质量%(优选98质量%以下或95质
量%以下)的范围内确定。液晶性化合物的含有率相对于胆甾醇型液晶层的总质量优选为70
质量%以上且小于100质量%,更优选为80质量%以上且小于100质量%,尤其优选为90质量%以
上且小于100质量%。
[0161] 组合物中的液晶化合物的含有率相对于组合物的固体成分质量优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,尤其优选为90质量%以上。液晶化合物的含有率的上限只要根据
除液晶化合物以外的成分的含量确定即可。液晶化合物的含有率相对于组合物的固体成分
质量可以在小于100质量%(优选98质量%以下或95质量%以下)的范围内确定。
[0162] ‑手性试剂‑
[0163] 用于形成胆甾醇型液晶层的组合物含有手性试剂。
[0164] 手性试剂的种类并不受限制。作为手性试剂,例如能够利用公知的手性试剂(例如,“液晶器件手册,第3章4‑3项,TN,STN用手性试剂,199页,日本学术振兴会(Japan 
Society for the Promotion of Science)第142委员会编,1989”中所记载的手性试剂)。
[0165] 手性试剂大多包含不对称碳原子。其中,手性试剂并不限于包含不对称碳原子的化合物。作为手性试剂,例如还可以举出不包含不对称碳原子的轴向不对称化合物及表面
不对称化合物。作为轴向不对称化合物或表面不对称化合物,例如可以举出联萘、螺烯、对
环芳烷及它们的衍生物。
[0166] 手性试剂可以具有聚合性基团。例如,通过具有聚合性基团的手性试剂与具有聚合性基团的液晶化合物的反应,可以获得具有源自上述手性试剂的结构单元和源自上述液
晶化合物的结构单元的聚合物。
[0167] 作为手性试剂中的聚合性基团,例如可以举出在上述“液晶化合物”项中说明的聚合性基团。手性试剂中的聚合性基团的优选方式与在上述“液晶化合物”项中说明的聚合性
基团相同。手性试剂中的聚合性基团的种类优选与液晶化合物中的聚合性基团的种类相
同。
[0168] 作为显现出强扭转力的手性试剂,例如可以举出日本特开2010‑181852号公报、日本特开2003‑287623号公报、日本特开2002‑080851号公报、日本特开2002‑080478号公报或
日本特开2002‑302487号公报中所记载的手性试剂。关于如上所述的文献中所记载的异山
梨醇化合物类,也能够将对应结构的异甘露糖醇化合物类用作手性试剂。并且,关于如上所
述的文献中所记载的异甘露糖醇化合物类,也能够将对应结构的异山梨醇化合物类用作手
性试剂。
[0169] 手性试剂的含有率相对于组合物的固体成分质量优选为0.1质量%~20.0质量%,更优选为0.2质量%~15.0质量%,尤其优选为0.5质量%~10.0质量%。
[0170] ‑其他成分‑
[0171] 组合物可以包含除上述的成分以外的成分(以下,在本段中称为“其他成分”。)。作为其他成分,例如可以举出溶剂、取向限制剂、聚合引发剂、流平剂、取向助剂及增感剂。
[0172] 作为溶剂,优选有机溶剂。作为有机溶剂,例如可以举出酰胺溶剂(例如,N,N‑二甲基甲酰胺)、亚砜溶剂(例如,二甲基亚砜)、杂环化合物(例如,吡啶)、烃溶剂(例如,苯及己烷)、卤代烷基溶剂(例如,氯仿、二氯甲烷)、酯溶剂(例如,乙酸甲酯及乙酸丁酯)、酮溶剂
(例如,丙酮、甲基乙基酮及环己酮)及醚溶剂(例如,四氢呋喃及1,2‑二甲氧基乙烷)。有机
溶剂优选为选自包括卤代烷基溶剂及酮溶剂的组中的至少一种,更优选为酮溶剂。
[0173] 组合物可以包含单独一种或两种以上的溶剂。
[0174] 组合物中的固体成分的含有率相对于组合物的总质量优选为25质量%~40质量%,更优选为25质量%~35质量%。
[0175] 作为取向限制剂,例如可以举出日本特开2012‑211306号公报的[0012]段~
[0030]段中所记载的化合物、日本特开2012‑101999号公报的[0037]段~[0044]段中所记载的化合物、日本特开2007‑272185号公报的[0018]段~[0043]段中所记载的含氟(甲基)
丙烯酸酯聚合物及日本特开2005‑099258号公报中与合成方法一起详细记载的化合物。也
可以将日本特开2004‑331812号公报中所记载的、以超过所有聚合单元的50质量%的量包含
含氟代脂肪族基团的单体的聚合单元的聚合物用作取向限制剂。
[0176] 作为取向限制剂,还可以举出垂直取向剂。作为垂直取向剂,例如可以举出日本特开2015‑38598号公报中所记载的硼酸化合物和/或鎓盐以及日本特开2008‑26730号公报中
所记载的鎓盐。
[0177] 在组合物含有取向限制剂的情况下,取向限制剂的含有率相对于组合物的固体成分质量优选为超过0质量%且为5.0质量%以下,更优选为0.3质量%~2.0质量%。
[0178] 作为聚合引发剂,例如可以举出光聚合引发剂及热聚合引发剂。
[0179] 从抑制因热引起的支撑体的变形及组合物的变质的观点出发,聚合引发剂优选为光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,例如可以举出α‑羰基化合物(例如,美国专利第2367661
号说明书或美国专利第2367670号说明书中所记载的化合物)、偶姻醚(例如,美国专利第
2448828号说明书中所记载的化合物)、α‑烃取代芳香族偶姻化合物(例如,美国专利第
2722512号说明书中所记载的化合物)、多核醌化合物(例如,美国专利第3046127号说明书
或美国专利第2951758号说明书中所记载的化合物)、三芳基咪唑二聚物与对氨基苯基酮的
组合(例如,美国专利第3549367号说明书中所记载的化合物)、吖啶化合物(例如,日本特开
昭60‑105667号公报或美国专利第4239850号说明书中所记载的化合物)、吩嗪化合物(例
如,日本特开昭60‑105667号公报或美国专利第4239850号说明书中所记载的化合物)、噁二
唑化合物(例如,美国专利第4212970号说明书中所记载的化合物)及酰基氧化膦化合物(例
如,日本特公昭63‑40799号公报、日本特公平5‑29234号公报、日本特开平10‑95788号公报
或日本特开平10‑29997号公报中所记载的化合物)。
[0180] 在组合物含有聚合引发剂的情况下,聚合引发剂的含有率相对于组合物的固体成分质量优选为0.5质量%~5.0质量%,更优选为1.0质量%~4.0质量%。
[0181] ‑组合物的制造方法‑
[0182] 组合物的制造方法并不受限制。作为组合物的制造方法,例如可以举出混合上述各成分的方法。作为混合方法,能够利用公知的混合方法。在组合物的制造方法中,可以在
混合上述各成分之后,过滤所获得的混合物。
[0183] ‑涂布方法‑
[0184] 组合物的涂布方法并不受限制。作为组合物的涂布方法,例如可以举出挤压模涂布法、帘涂法、浸涂法、旋涂法、印刷涂布法、喷涂法、狭缝涂布法、辊涂法、滑动涂布法、刮板
涂布法、凹版涂布法及绕线棒法。
[0185] ‑涂布量‑
[0186] 组合物的涂布量并不受限制。组合物的涂布量例如根据作为目标的胆甾醇型液晶层的厚度或在下述“工序(B)”项中说明的施加剪切力之前的组合物的厚度确定即可。
[0187] (工序(B))
[0188] 在工序(B)中,对所涂布的组合物的表面施加剪切力。
[0189] ‑赋予剪切力的方法‑
[0190] 作为赋予剪切力的方法,例如可以举出刮板、气刀、棒及敷贴器。在工序(B)中,优选使用刮板或气刀对组合物的表面施加剪切力,更优选使用刮板对组合物的表面施加剪切
力。
[0191] 在使用刮板对组合物的表面施加剪切力的方法中,优选通过刮板刮取组合物的表面。在上述方法中,组合物的厚度有时在赋予剪切力前后发生变化。通过刮板施加剪切力之
后的组合物的厚度相对于施加剪切力之前的组合物的厚度可以为1/2以下或1/3以下。通过
刮板施加剪切力之后的组合物的厚度相对于施加剪切力之前的组合物的厚度优选为1/4以
上。
[0192] 刮板的材料并不受限制。作为刮板的材料,例如可以举出金属(例如,不锈钢)及树脂(例如,特氟龙(注册商标)及聚醚醚酮(PEEK))。
[0193] 刮板的形状并不受限制。作为刮板的形状,例如可以举出板状。
[0194] 从容易对组合物施加剪切力的观点出发,刮板优选为金属制的板状部件。
[0195] 从容易对组合物施加剪切力的观点出发,与组合物接触的刮板的前端部的厚度优选为0.1mm以上,更优选为1mm以上。刮板的厚度的上限并不受限制。刮板的厚度例如在10mm
以下的范围内确定即可。
[0196] 在使用气刀对组合物的表面施加剪切力的方法中,通过气刀对组合物的表面喷吹压缩空气而对组合物的表面赋予剪切力。根据喷吹压缩空气的速度(即,流速),能够调整对
组合物赋予的剪切速度。
[0197] 基于气刀的压缩空气的喷吹方向相对于组合物的传送方向可以为相同方向或相反方向。从防止通过压缩空气刮取的组合物的碎片附着于残留在支撑体上的组合物上的观
点出发,基于气刀的压缩空气的喷吹方向优选为与组合物的传送方向相同的方向。
[0198] ‑剪切速度‑
[0199] 工序(B)中的剪切速度越大,能够形成取向精度越高的胆甾醇型液晶层。剪切速度‑1 ‑1 ‑1
优选为1,000秒 以上,更优选为10,000秒 以上,尤其优选为30,000秒 以上。剪切速度的
6 ‑1
上限并不受限制。剪切速度例如在1.0×10秒 以下的范围内确定即可。
[0200] 以下,对剪切速度的求法进行说明。例如,在使用刮板施加剪切力的情况下,将刮板与支撑体的最短距离设为“d”,将与刮板接触的组合物的传送速度(即,组合物与刮板的
相对速度)设为“V”时,通过“V/d”求出剪切速度。并且,例如,在使用气刀施加剪切力的情况
下,将赋予剪切之后的组合物的厚度设为“h”,将组合物表面与支撑体表面的相对速度设为
“V”时,通过“V/2h”求出剪切速度。
[0201] ‑组合物的表面温度‑
[0202] 施加剪切力时的组合物的表面温度根据组合物中包含的液晶化合物的相变温度确定即可。施加剪切力时的组合物的表面温度优选为50℃~120℃,更优选为60℃~100℃。
通过将组合物的表面温度调整在上述范围内,能够获得取向精度高的胆甾醇型液晶层。组
合物的表面温度使用根据利用非接触型温度计测定的温度值校正了辐射率的辐射温度计
来测定。在距与测定面相反的一侧(即,背面侧)的表面10cm以内没有反射物的状态下测定
组合物的表面温度。
[0203] ‑组合物的厚度‑
[0204] 从形成取向精度高的胆甾醇型液晶层等观点出发,施加剪切力之前的组合物的厚度优选在30μm以下的范围内,更优选在15μm~25μm的范围内。
[0205] 从形成取向精度高的胆甾醇型液晶层的观点出发,施加剪切力之后的组合物的厚度优选在10μm以下的范围内,更优选在7μm以下的范围内。施加剪切力之后的组合物的厚度
的下限并不受限制。施加剪切力之后的组合物的厚度优选在5μm以上的范围内。
[0206] (工序(C))
[0207] 在组合物包含溶剂的情况下,胆甾醇型液晶层的制造方法优选在工序(A)与工序(B)之间具有将所涂布的组合物中的溶剂的含有率相对于上述组合物的总质量调整在50质
量%以下的范围内的工序(以下,有时称为“工序(C)”。)。通过将组合物中的溶剂的含有率调
整在50质量%以下的范围内,能够形成取向精度高的胆甾醇型液晶层。
[0208] 在工序(C)中,组合物中的溶剂的含有率相对于上述组合物的总质量优选为40质量%以下,更优选为30质量%以下。所涂布的组合物中的溶剂的含有率的下限并不受限制。所
涂布的组合物中的溶剂的含有率相对于上述组合物的总质量可以为0质量%,或者也可以超
过0质量%。从容易抑制所涂布的组合物的表面状态恶化的观点出发,所涂布的组合物中的
溶剂的含有率优选为10质量%以上。
[0209] 组合物中的溶剂的含有率通过绝干法来测定。以下,对测定方法的具体步骤进行说明。将从组合物中采集的试样在60℃下干燥24小时之后,求出干燥前后的试样的质量变
化(即,干燥后的试样的质量与干燥前的试样的质量之差)。根据干燥前后的试样的质量变
化来求出试样中的溶剂的含有率。将通过进行3次上述操作而获得的值的算术平均作为溶
剂的含有率。
[0210] 在工序(C)中,作为调整所涂布的组合物中的溶剂的含有率的方法,例如可以举出干燥。
[0211] 作为组合物的干燥方法,能够利用公知的干燥方法。作为干燥方法,例如可以举出烘箱、暖风机及红外线(IR)加热器。
[0212] 在使用暖风机进行干燥时,可以对组合物直接吹暖风,或者也可以对支撑体的与配置有组合物的面相反的一侧的面吹暖风。并且,为了抑制组合物的表面因暖风而流动,可
以设置扩散板。
[0213] 干燥也可以通过吸气来进行。在通过吸气进行干燥时,例如能够使用具有排气机构的减压室。通过吸入组合物周围的气体,能够减少组合物中的溶剂的含有率。
[0214] 只要能够将组合物中的溶剂的含有率调整在50质量%以下的范围内,则干燥条件并不受限制。干燥条件例如根据组合物中所包含的成分、组合物的涂布量及传送速度确定
即可。
[0215] (工序(D))
[0216] 在组合物包含聚合性化合物(例如,具有聚合性基团的液晶化合物或具有聚合性基团的手性试剂)的情况下,胆甾醇型液晶层的制造方法优选在工序(B)之后具有使施加了
剪切力的组合物固化的工序(以下,有时称为“工序(D)”。)。通过在工序(D)中使组合物固
化,能够固定液晶化合物的分子排列。
[0217] 作为使组合物固化的方法,例如可以举出加热及活性能量射线的照射。在工序(D)中,从制造适用性的观点出发,优选通过向施加了剪切力的组合物照射活性能量射线而使
上述组合物固化。
[0218] 作为活性能量射线,例如可以举出α射线、γ射线、X射线、紫外线、红外线、可见光线及电子束。从固化灵敏度及装置的获取容易性的观点出发,活性能量射线优选为紫外线。
[0219] 作为紫外线的光源,例如可以举出灯(例如,钨灯、卤素灯、氙气灯、氙气闪光灯、汞灯、汞氙灯及碳弧灯)、激光器(例如,半导体激光器、氦氖激光器、氩离子激光器、氦镉激光
器及YAG(Yttrium Aluminum Garnet:钇铝石榴石)激光器)、发光二极管及阴极射线管。
[0220] 从紫外线的光源发出的紫外线的峰值波长优选为200nm~400nm。
[0221] 紫外线的曝光量(还称为累计光量。)优选为100mJ/cm2~500mJ/cm2。
[0222] (其他工序)
[0223] 胆甾醇型液晶层的制造方法可以具有除上述工序以外的工序。胆甾醇型液晶层的制造方法例如可以具有在支撑体上形成取向膜的工序。在支撑体上形成取向膜的工序优选
在工序(A)之前实施。
[0224] 作为取向膜的形成方法,例如可以举出有机化合物(优选为聚合物)的摩擦处理、无机化合物的倾斜蒸镀及具有微槽的层的形成。
[0225] ‑取向膜‑
[0226] 取向膜只要能够对液晶化合物施加取向限制力即可。
[0227] 取向膜优选配置于基材与胆甾醇型液晶层之间。
[0228] 作为取向膜,例如能够利用具有对液晶化合物施加取向限制力的功能的公知的取向膜。取向膜可以为通过赋予电场、赋予磁场或光照射而产生取向功能的取向膜。
[0229] 取向膜的厚度优选在0.1μm~10μm的范围内,更优选在1μm~5μm的范围内。
[0230] (制造方式)
[0231] 胆甾醇型液晶层的制造方法可以通过卷对卷(Roll to Roll)方式来实施。在卷对卷方式中,例如,一边连续传送长条的支撑体一边实施各工序。胆甾醇型液晶层的制造方法
可以使用逐个传送的支撑体来实施。
[0232] 参考图5对胆甾醇型液晶层的制造方法进行说明。图5是用于说明胆甾醇型液晶层的制造方法的一例的概略图。
[0233] 在图5中,胆甾醇型液晶层通过卷对卷方式来制造。卷绕成卷状的长条的支撑体F通过传送辊500向箭头方向被传送。支撑体F的传送速度优选为10m/分钟~100m/分钟。
[0234] 利用涂布装置150对通过了传送辊500的支撑体F涂布组合物(工序(A))。上述组合物包含液晶化合物、手性试剂及溶剂。基于涂布装置150的组合物的涂布优选在支撑体F缠
绕于支承辊600上的区域中进行。以下,对支承辊600的优选方式进行说明。
[0235] 支承辊600的表面例如可以实施镀硬铬。镀覆的厚度优选为40μm~60μm。
[0236] 支承辊600的表面粗糙度Ra优选为0.1μm以下。
[0237] 支承辊600的表面温度可以通过温度控制方法控制在任意的温度范围内。支承辊600的表面温度根据组合物的组成、组合物的固化性能及支撑体的耐热性确定即可。支承辊
600的表面温度例如优选为40℃~120℃,更优选为40℃~100℃。作为支承辊600的温度控
制方法,例如可以举出加热方法及冷却方法。作为加热方法,例如可以举出感应加热、水加
热及油加热。作为冷却方法,例如可以举出基于冷却水的冷却。
[0238] 支承辊600的直径优选为100mm~1,000mm,更优选为100mm~800mm,尤其优选为200mm~700mm。
[0239] 支撑体F相对于支承辊600的包角优选为60度以上,更优选为90度以上。并且,包角的上限例如能够设定为180度。“包角”是指支撑体与支承辊接触时的支撑体的传送方向与
支撑体从支承辊分离时的支撑体的传送方向所成的角。
[0240] 通过涂布装置150将组合物涂布于支撑体F之后,通过干燥装置200干燥组合物(工序(C))。通过干燥组合物,调整组合物中的溶剂的含有率。
[0241] 通过干燥装置200干燥组合物之后,使用刮板300对通过了传送辊510的组合物的上表面进行刮取,由此对组合物的表面施加剪切力(工序(B))。沿着组合物的传送方向(即,
支撑体的传送方向)施加剪切力。基于刮板300的剪切力的赋予优选在支撑体F缠绕于支承
辊610上的区域中进行。
[0242] 支承辊610的优选方式与支承辊600相同。支承辊610的表面温度例如优选为50℃~120℃,更优选为60℃~100℃。
[0243] 对组合物施加剪切力之后,通过从光源400向组合物照射活性能量射线而使组合物固化(工序(D))。通过使组合物固化,形成胆甾醇型液晶层。
[0244] 在经过以上的各工序而获得的支撑体F上会形成胆甾醇型液晶层。并且,在图5所示的胆甾醇型液晶层的制造方法中,通过使用具有取向膜的支撑体F,能够制造依次具有支
撑体F、取向膜及胆甾醇型液晶层的层叠体。
[0245] 所制作出的胆甾醇型液晶层可以与支撑体F(及取向膜)一起用作透明屏幕。或者,胆甾醇型液晶层也可以从支撑体F剥离并转印到另一支撑体而用作透明屏幕。
[0246] <<光散射层>>
[0247] 图6表示概念性地示出用作光投影层的光散射层的图。
[0248] 如图6所示,用作光投影层的光散射层10b为在作为母材52的树脂中含有光散射粒子50的层。光散射层10b根据母材52与光散射粒子50的折射率之差来散射入射的光。光散射
层10b通过散射从倾斜方向入射到背面的影像光,能够使其朝向与表面大致垂直的方向。
[0249] 作为光散射层10b,能够利用用于透明屏幕的各种公知的光散射层。
[0250] 在此,折射率为针对波长589.3nm的光的折射率。
[0251] 作为光散射粒子,可以为有机微粒或无机微粒中的任一种。
[0252] 作为光散射层所含有的有机微粒,例如能够从以往公知的如下有机微粒中广泛地选择:丙烯酸聚合物、苯乙烯‑丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯‑丙烯酸共聚物、乙酸乙烯酯聚合
物、乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物、氯化聚烯烃聚合物、乙烯‑乙酸乙烯酯‑丙烯酸等多元共聚物、
SBR、NBR、MBR、羧基化SBR、羧基化NBR、羧基化MBR、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、聚烯烃、
聚氨酯、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛类树
脂、松香酯类树脂、环硫化物类树脂、环氧树脂、硅酮树脂、硅酮‑丙烯酸树脂及三聚氰胺树
脂等。并且,还能够使用三聚氰胺树脂及丙烯酸类树脂等的微粒表面被二氧化硅等无机微
粒包覆的有机微粒。并且,即使在使用了由这种有机微粒和少量无机微粒(无机微粒的比例
低于50质量%)构成的复合粒子的情况下等,实质上也能够视为有机微粒而使用。还能够使
用在这些聚合物的单体中为了提高折射率而导入了硫原子的化合物、为了提高耐候性或降
低折射率而导入了氟取代基的化合物。
[0253] 作为光散射层所含有的无机微粒,有胶体二氧化硅、沉淀法二氧化硅、凝胶法二氧化硅、气相法二氧化硅、氧化铝、氧化铝水合物、金红石型或锐钛矿型氧化钛、氧化锌、硫化
锌、铅白、氧化锑类、锑酸锌、钛酸铅、钛酸钾、钛酸钡、氧化锆、氧化铈、氧化铪、五氧化钽、五氧化铌、氧化钇、氧化铬、氧化锡、氧化钼、纳米金刚石、ATO(掺锑氧化锡)、ITO(氧化铟锡)以及硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃及硼酸盐玻璃等氧化玻璃等,还能够广泛地使用它们的复合氧
化物或复合硫化物等。并且,在氧化钛、氧化锌等具有光催化活性的无机微粒的情况下,还
能够使用在无机微粒表面进行了极薄且基于二氧化硅、氧化铝、氧化锆等的包覆的无机微
粒。并且,即使在使用了由无机微粒和少量的有机高分子(有机微粒的比例低于50质量%)构
成的复合粒子的情况下等,实质上也能够视为无机微粒而使用。
[0254] 在本发明中,用作光散射粒子的有机微粒及无机微粒也能够分别单独使用或混合多种来使用,还能够混合有机微粒及无机微粒这两者来使用。
[0255] 本发明中的光散射粒子的光扩散性能受到光散射层的母材和光散射粒子的相对折射率的影响。因此,光散射粒子的折射率优选1.6以上,更优选2.0以上。尤其优选使用的
高折射率的光散射粒子为氧化钛、氧化锆。为了调整透明屏幕的透明性和/或色调,可以将
胶体二氧化硅等低折射率的光散射粒子与高折射率的光散射粒子并用。
[0256] 并且,光散射粒子的平均粒径优选为45nm以上且340nm以下。若光散射粒子的平均粒径为45nm以上且340nm以下,则能够以高水平兼顾光散射性能和屏幕的透明性。
[0257] 作为光散射层的母材,优选使用透明性高的树脂。具体而言,使用聚对苯二甲酸乙二酯、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯、三乙酰纤维素、环烯烃聚合物、环状烯烃共聚物等。
[0258] 或者,作为光散射层的母材,可以使用日本特开2019‑174546号公报中所记载的明胶凝胶。
[0259] 并且,从不损害透射性而能够使入射的影像光充分地散射的观点出发,光散射层中的光散射粒子的含量优选为50质量%以下,更优选为10质量%~40质量%,进一步优选为15
质量%~30质量%。
[0260] <透明屏幕的其他方式>
[0261] 在本发明中,透明屏幕102可以具有除上述的支撑体106、取向膜及光投影层10以外的层。例如,透明屏幕102可以具有仅使以规定的入射角入射的光透射的百叶窗膜
(louver film)。通过透明屏幕102具有百叶窗膜,能够减少直进透射光来提高可见性。
[0262] 百叶窗膜交替地配置有带状的透光带和遮光带,使从特定方向入射的光透射,并阻碍从除该特定方向以外的方向入射的光的透射。作为百叶窗膜,能够适当地利用各种公
知的百叶窗膜。
[0263] 并且,在本发明中,透明屏幕102可以通过适当地涂布或溅射高折射率材料或低折射率材料而在膜表面具备具有折射率分布的防反射膜。
[0264] <后向投影用显示系统的其他方式>
[0265] 来自投影装置的投影图像的光可以以后向投影用显示系统的站立状态为基准,例如从天花板侧或头顶侧照射到透明屏幕的背面,也可以从墙面(侧面)侧照射到透明屏幕,
也可以从地面侧照射。
[0266] 如上所述,后向投影用显示系统能够用于将汽车或建筑物等的窗玻璃作为透明屏幕而在窗玻璃上显示图像的用途。
[0267] 以上,对本发明的后向投影用显示系统进行了详细说明,但本发明并不限定于上述例,在不脱离本发明的宗旨的范围内,当然可以进行各种改良或变更。
[0268] 实施例
[0269] 以下,举出实施例对本发明的特征进行进一步具体的说明。以下实施例所示的材料、试剂、使用量、物质量、比例、处理内容及处理步骤等只要不脱离本发明的主旨,则能够
适当地进行变更。因此,本发明的范围不应通过以下所示的具体例进行限定性解释。
[0270] 〔透明屏幕1的制作〕
[0271] <取向膜层用涂布液的制备>
[0272] 在将装有纯水(96质量份)的容器保温至80℃的状态下,通过混合PVA‑205(4质量份,KURARAY CO.,LTD.制造)并进行搅拌来制备出取向膜层用涂布液。
[0273] <胆甾醇型液晶层用涂布液的制备>
[0274]
[0275]  [化学式5]
[0276]
[0277] ·右旋性手性试剂
[0278] [化学式6]
[0279]
[0280] ·取向限制剂
[0281] [化学式7]
[0282]
[0283] <取向膜的形成>
[0284] 使用棒编号6的棒在作为支撑体的三乙酰纤维素膜(Fujifilm Corporation制造,厚度:80μm)上涂布上述取向膜层用涂布液,然后,在100℃下使其干燥10分钟,从而在基材
上形成了厚度2μm的取向膜。
[0285] <胆甾醇型液晶层用涂布液的涂布>
[0286] 接着,将形成有上述取向膜的支撑体加热至70℃,使用棒编号18的棒在取向膜上涂布胆甾醇型液晶层用涂布液,并在70℃下使其干燥1分钟,从而形成了胆甾醇型液晶层。
此时,胆甾醇型液晶层的厚度为10μm。
[0287] <剪切力的赋予>
[0288] 而且,在将上述胆甾醇型液晶层加热至70℃的状态下,使加热至70℃的不锈钢制刮板与胆甾醇型液晶层接触,在接触的状态下,以1.5m/分钟的速度移动上述刮板来施加了
‑1
剪切力。此时,剪切速度为2500秒 。
[0289] <固化>
[0290] 施加剪切力之后,使来自金属卤化物灯的紫外线通过长波长截止滤光片(Asahi 2
Spectra Co.,Ltd.制造 SH0325)照射到胆甾醇型液晶层之后(曝光量:2mJ/cm),移除长波
长截止滤光片,并在氮环境气体下(氧浓度:小于100ppm)使用金属卤化物灯照射紫外线(曝
2
光量:500mJ/cm),由此使上述胆甾醇型液晶层固化,从而制作出透明屏幕1。
[0291] <明部及暗部的倾斜角和间隔>
[0292] 将在上述中制作的透明屏幕1沿厚度方向进行切割,并使用SEM观察截面像,确认到明部及暗部与胆甾醇型液晶层的主面所成的角度β为63°。并且,明部与暗部的间隔为
0.85μm。
[0293] 〔透明屏幕2的制作〕
[0294] 在取向膜上涂布胆甾醇型液晶层用涂布液时,使用棒编号6的棒进行涂布,除此以外,以与透明屏幕1相同的方式制作出透明屏幕2。此时,胆甾醇型液晶层的厚度为3.0μm。
[0295] 以与透明屏幕1相同的方式测定了所制作出的透明屏幕2的明部及暗部的角度β以及间隔,其结果,与透明屏幕1相同。
[0296] 〔透明屏幕3的制作〕
[0297] 在取向膜上涂布胆甾醇型液晶层用涂布液时,使用棒编号45的棒进行了涂布,除此以外,以与透明屏幕1相同的方式制作出透明屏幕3。此时,胆甾醇型液晶层的厚度为25.0
μm。
[0298] 以与透明屏幕1相同的方式测定了所制作出的透明屏幕3的明部及暗部的角度β以及间隔,其结果,与透明屏幕1相同。
[0299] 〔透明屏幕4的制作〕
[0300] 在取向膜上涂布胆甾醇型液晶层用涂布液时,使用棒编号10的棒进行了涂布,除此以外,以与透明屏幕1相同的方式制作出透明屏幕4。此时,胆甾醇型液晶层的厚度为5.0μ
m。
[0301] 以与透明屏幕1相同的方式测定了所制作出的透明屏幕4的明部及暗部的角度β以及间隔,其结果,与透明屏幕1相同。
[0302] 〔透明屏幕H1的制作〕
[0303] 在取向膜上涂布胆甾醇型液晶层用涂布液时,使用棒编号1.6的棒进行了涂布,除此以外,以与透明屏幕1相同的方式制作出透明屏幕H1。此时,胆甾醇型液晶层的厚度为
0.08μm。
[0304] 以与透明屏幕1相同的方式测定了所制作出的透明屏幕H1的明部及暗部的角度β以及间隔,其结果,与透明屏幕1相同。
[0305] 〔透明屏幕H2的制作〕
[0306] 在取向膜上涂布胆甾醇型液晶层用涂布液时,使用棒编号60的棒进行了涂布,除此以外,以与透明屏幕1相同的方式制作出透明屏幕H2。此时,胆甾醇型液晶层的厚度为
33.0μm。
[0307] 以与透明屏幕1相同的方式测定了所制作出的透明屏幕H2的明部及暗部的角度β以及间隔,其结果,与透明屏幕1相同。
[0308] 〔λ/4膜的制作〕
[0309] <支撑体及支撑体的皂化处理>
[0310] 将三乙酰基纤维素膜(Fujifilm Corporation制造,厚度:80μm)的表面温度升温2
至40℃之后,使用棒涂布机在支撑体的一面上以涂布量14mL(升)/m 涂布下述碱溶液,并将
支撑体加热至110℃,进而,在蒸汽式远红外加热器(NORITAKE CO.,LIMITED制造)下传送了
2
10秒钟。接着,使用相同的棒涂布机在支撑体的碱溶液涂布面以3mL/m 涂布了纯水。接着,
重复3次基于喷注式涂布机的水洗及基于气刀的脱水之后,在70℃的干燥区域中传送10秒
钟而使其干燥,并对支撑体的表面进行了碱皂化处理。然后,用棒(棒编号8)涂布下述取向
膜形成用涂布液之后,用60℃的暖风干燥60秒钟,进一步用100℃的暖风干燥120秒钟,从而
形成了取向膜层。
[0311]
[0312]  [化学式8]
[0313]
[0314] <λ/4液晶层的制作>
[0315] 对如上所述形成的取向膜,以膜端为基准,沿45°方向实施摩擦处理(人造丝布,压力:0.1kgf(0.98N),转速:1000rpm,传送速度:10m/min,次数:往复1次),在进行了该摩擦处理的取向膜上使用棒(棒编号3)涂布下述液晶组合物之后,使其干燥并在55℃下进行1分钟
加热处理,将其置于50℃的热板上,通过Fusion UV Systems Ltd.制造的无极灯“D灯泡”
(60mW/cm)进行6秒钟UV照射而固定液晶相,从而制作出具有厚度0.9μm的液晶层的λ/4膜
(λ/4板)。用AxoScan(Axometrics, Inc.制造)测定该λ/4膜的延迟和慢轴角,确认到波长
550nm下的延迟为135nm,慢轴角与摩擦方向平行(45°)。
[0316]
[0317]  [化学式9]
[0318]
[0319] 〔λ/2膜的制作〕
[0320] 在上述λ/4膜的制作中,将制作λ/4液晶层时的棒的棒编号设为6,将液晶层的厚度设为1.8μm,除此以外,以与λ/4膜的制作相同的方式制作出λ/2膜。
[0321] 确认到所制作出的λ/2膜在波长550nm下的延迟为270nm,慢轴角与摩擦方向平行(45°)。
[0322] [实施例1]
[0323] 以15cm见方的尺寸准备在上述中制作出的基材上涂布有胆甾醇型液晶层的透明屏幕1,介由粘合剂(SK粘合剂,Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.制造)贴合于透
明玻璃板上。此时,使胆甾醇型液晶层侧成为玻璃侧。
[0324] 接着,在透明屏幕1的背面侧的天花板侧配置投影仪(BenQ Corporation制造,MH550)而制作出后向投影用显示系统。
[0325] 在投影仪的光源部配置了一张偏振片(LUCEO Co.,Ltd.制造,POLAX‑15N),以相对于透明屏幕的背面成为p偏振光。并且,以连接从投影仪射出的影像光的中央位置的线(光
轴)与透明屏幕的背面的法线所成的角θ成为56度的方式配置了投影仪和透明屏幕。并且,
透明屏幕1以站立状态配置于距地板1500mm的位置。
[0326] 通过上述方法测定了透明屏幕1的投影仪侧的主面(背面)上的镜面反射率,其结果为1%。
[0327] [实施例2]
[0328] 使用透明屏幕2来代替透明屏幕1,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出后向投影用显示系统。
[0329] 透明屏幕2的背面上的镜面反射率为1%。
[0330] [实施例3]
[0331] 使用透明屏幕3来代替透明屏幕1,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出后向投影用显示系统。
[0332] 透明屏幕3的背面上的镜面反射率为1%。
[0333] [实施例4]
[0334] 在透明屏幕1的投影仪侧的面上介由粘合剂(SK粘合剂,Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.制造)贴合了在上述中制作出的λ/4膜,除此以外,以与实施例1相同
的方式制作出后向投影用显示系统。
[0335] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为1%。
[0336] [实施例5]
[0337] 在透明屏幕1的投影仪侧的面上介由粘合剂(SK粘合剂,Soken Chemical & Engineering Co.,Ltd.制造)贴合了在上述中制作出的λ/2膜,除此以外,以与实施例1相同
的方式制作出后向投影用显示系统。
[0338] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为1%。
[0339] [实施例6]
[0340] 以连接从投影仪射出的影像光的中央位置的线(光轴)与透明屏幕的背面的法线所成的角θ成为45度的方式配置了投影仪和透明屏幕,除此以外,以与实施例4相同的方式
制作出后向投影用显示系统。
[0341] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为2%。
[0342] [实施例7]
[0343] 以连接从投影仪射出的影像光的中央位置的线(光轴)与透明屏幕的背面的法线所成的角θ成为65度的方式配置了投影仪和透明屏幕,除此以外,以与实施例4相同的方式
制作出后向投影用显示系统。
[0344] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为2%。
[0345] [实施例8]
[0346] 使用透明屏幕4来代替透明屏幕1,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出后向投影用显示系统。
[0347] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为1%。
[0348] [比较例1]
[0349] 使用透明屏幕H1来代替透明屏幕1,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出后向投影用显示系统。
[0350] 透明屏幕H1的背面上的镜面反射率为1%。
[0351] [比较例2]
[0352] 使用透明屏幕H2来代替透明屏幕1,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出后向投影用显示系统。
[0353] 透明屏幕H2的背面上的镜面反射率为1%。
[0354] [比较例3]
[0355] 移除配置于投影仪的前表面的偏振片,使入射到透明屏幕的光成为无偏振光,除此以外,以与实施例1相同的方式制作出后向投影用显示系统。
[0356] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为10%。
[0357] [比较例4]
[0358] 以从投影仪射出的影像光的光轴与透明屏幕的背面的法线所成的角θ成为30度的方式配置了投影仪和透明屏幕,除此以外,以与实施例4相同的方式制作出后向投影用显示
系统。
[0359] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为5%。
[0360] [比较例5]
[0361] 以从投影仪射出的影像光的光轴与透明屏幕的背面的法线所成的角θ成为75度的方式配置了投影仪和透明屏幕,除此以外,以与实施例4相同的方式制作出后向投影用显示
系统。
[0362] 透明屏幕1的背面上的镜面反射率为10%。
[0363] [评价]
[0364] 在所制作出的实施例及比较例的后向投影用显示系统中,从投影仪向透明屏幕照射在整面白色的中央以黑色配置有“FUJIFILM”的图像,通过目视并根据以下标准评价了图
像的可视性。
[0365] A:非常良好。
[0366] B:良好。
[0367] C:差。
[0368] 将结果示于表1。
[0369] [表1]
[0370]
[0371] 并且,使用Nippon Denshoku Industries Co.,Ltd.制造的雾度计NDH‑2000测定了各透明屏幕的雾度和总透光率。将其结果示于表2。
[0372] 在此,总透光率是指(380~780nm的自然光的散射透射率+自然光的直接透射率)×100%的值。
[0373] [表2]
[0374]
[0375] 从表1可知,与比较例相比,本发明的实施例的可见性高。
[0376] 在比较例1中,光投影层的膜厚过薄,因此透明屏幕的正面上的亮度变低,可见性变差。
[0377] 在比较例2中,光投影层的膜厚过厚,因此与背景的对比度差,可见性变差。
[0378] 在比较例3中,透明屏幕的背面上的镜面反射率高,因此反射光照射到地板上而显示影像,基于反射光的影像与投影到透明屏幕的影像重叠,从而可见性变差。
[0379] 并且,在比较例4及比较例5中,入射角偏离布儒斯特角,因此镜面反射率变高,基于反射光的影像的亮度变高,因此投影到透明屏幕的影像的可见性变差。
[0380] 从实施例1~3及8的对比可知,光投影层的膜厚优选2μm~12μm,更优选5μm~10μm。
[0381] 并且,从实施例1、6及7的对比可知,从投影仪射出的影像光的光轴与透明屏幕的背面的法线所成的角θ优选45°~65°。
[0382] 根据以上结果可明确本发明的效果。
[0383] 符号说明
[0384] 10‑光投影层,10a‑胆甾醇型液晶层,10b‑光散射层,40‑液晶化合物,40A‑分子轴,42‑明部,44‑暗部,50‑光散射粒子,52‑母材,100‑后向投影用显示系统,102‑透明屏幕,
103‑背面,104‑表面,106‑支撑体110‑投影装置,112‑λ/4板,150‑涂布装置,200‑干燥装置,
300‑刮板,400‑光源,500、510‑传送辊,600、610‑支承辊,θ‑角度,I0‑入射的影像光,I1‑影像光,I2‑反射光,U‑观察者,D1‑排列轴,C1‑螺旋轴,β‑角度。

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