JP2005107017A - Projection screen and projection system equipped therewith - Google Patents
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Abstract
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、コントラスト差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 difference.
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)。
Under such a background, conventionally, a projection screen capable of realizing a good image display even under bright ambient light has been studied, for example, using a hologram or using a polarization separation layer. A thing etc. are proposed (refer
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がある。さらに、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、偏光選択性がないという問題もある。 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. Further, a projection screen using a hologram has a problem that it is difficult to enlarge the screen due to a manufacturing problem. Furthermore, a projection screen using a hologram has a problem that there is no polarization selectivity.
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、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, it is possible to make the white display portion brighter while making the black display portion darker. The video can be displayed clearly.
具体的には、上記特許文献1には、映像光に含まれる赤色、緑色及び青色の各色の光(右円偏光又は左円偏光)を反射するコレステリック液晶を用い、コレステリック液晶の円偏光分離機能により環境光の略半分を反射させないようにする投影スクリーンが記載されている。
Specifically, in the above-mentioned
しかしながら、上記特許文献1に記載された投影スクリーンでは、コレステリック液晶がプラーナー配向状態となっているので、このようなコレステリック液晶により光を反射させた場合には光の反射が鏡面反射となり、光を映像として視認することが困難である。すなわち、光を映像として視認するためには反射光に散乱効果が与えられている必要があるが、上記特許文献1に記載された投影スクリーンではこの点についての考慮が全くなされていない。
However, in the projection screen described in
一方、上記特許文献2には、拡散性を有する多層反射性偏光材などを反射性偏光要素として用いる投影スクリーンであって、多層反射性偏光材などの偏光分離機能により環境光の一部を反射させないようにするとともに、多層反射性偏光材を構成する屈折率の異なる材料の界面反射、又は、多層反射性偏光材とは別に設けられた拡散要素により、反射光に散乱効果を与えるものが記載されている。
また、上記特許文献2には、コレステリック反射性偏光材などを反射性偏光要素として用いる投影スクリーンであって、この反射性偏光要素と拡散要素とを組み合わせて用い、コレステリック反射性偏光材などの偏光分離機能により環境光の一部を反射させないようにするとともに、コレステリック反射性偏光材とは別に設けられた拡散要素により反射光に散乱効果を与えるものが記載されている。
On the other hand, the above-mentioned Patent Document 2 is a projection screen that uses a diffusive multilayer reflective polarizer as a reflective polarization element, and reflects a part of ambient light by a polarization separation function such as a multilayer reflective polarizer. It is described that the scattering effect is given to the reflected light by the interface reflection of the materials having different refractive indexes constituting the multilayer reflective polarizing material or the diffusion element provided separately from the multilayer reflective polarizing material. Has been.
Further, Patent Document 2 discloses a projection screen using a cholesteric reflective polarizing material or the like as a reflective polarizing element, and using the reflective polarizing element and a diffusing element in combination, polarization of a cholesteric reflective polarizing material or the like. There is a description that a part of the ambient light is not reflected by the separation function and a scattering effect is given to the reflected light by a diffusion element provided separately from the cholesteric reflective polarizing material.
すなわち、上記特許文献2に記載された偏光分離層を用いた投影スクリーンでは、投影機から投射される映像光や環境光の偏光状態を考慮して、特定の偏光成分の光を拡散反射(反射光に散乱効果を与えること)することにより、映像の視認性を向上させようとしている。 That is, in the projection screen using the polarization separation layer described in Patent Document 2, light of a specific polarization component is diffusely reflected (reflected) in consideration of the polarization state of image light and ambient light projected from the projector. By giving the light a scattering effect), the visibility of the image is being improved.
しかしながら、上記特許文献2に記載された投影スクリーンでは、例えば、偏光分離層の表面で生じる界面反射を考慮していないので、例えば、映像光の界面反射による反射光(界面反射光)が観察者に観察された場合には、投影機(プロジェクター等)の光源光が映り込んでしまい、その結果、投影スクリーンにおける映像の視認性が低下するという問題が生じてしまう。
特に、偏光分離層が積層構造を有している場合には、環境光や映像光に基づく界面反射光は、この積層された偏光分離層間の界面においても生じることになる。
However, in the projection screen described in Patent Document 2, for example, the interface reflection that occurs on the surface of the polarization separation layer is not taken into account, so that, for example, the reflected light (interface reflected light) due to the interface reflection of the image light is observed by the observer. If observed, the light source light of the projector (projector or the like) is reflected, resulting in a problem that the visibility of the image on the projection screen is lowered.
In particular, when the polarization separation layer has a laminated structure, interface reflected light based on ambient light and image light is also generated at the interface between the laminated polarization separation layers.
したがって、偏光分離層を用いた投影スクリーンでは、映像の視認性を向上させるために、界面反射光の光量を考慮する必要があるが、上述した特許文献2に記載された投影スクリーンでは、界面反射光の光量については、いかなる考慮もなされていない。
本発明の課題は、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、映像の視認性を向上させることができる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である。 An object of the present invention is to provide a projection screen capable of clearly displaying an image even under bright ambient light and improving the visibility of the image, and a projection system including the projection screen.
前記課題を解決するために、請求項1の発明は、観察側から投射された特定の偏光成分の光である映像光を拡散反射して、映像を表示する投影スクリーンであって、赤色及び緑色を示す波長域を有する映像光を、拡散反射する第1部分選択反射層と、青色を示す波長域を有する映像光を、拡散反射する第2部分選択反射層と、を備えた投影スクリーンである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の投影スクリーンにおいて、赤色、緑色、青色を示す波長域を有する映像光は、それぞれ580〜620nm、540〜570nm、430〜460nmに含まれること、を特徴とする投影スクリーンである。 According to a second aspect of the present invention, in the projection screen according to the first aspect, the image light having wavelength ranges indicating red, green, and blue is included in 580 to 620 nm, 540 to 570 nm, and 430 to 460 nm, respectively. It is the projection screen characterized.
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の投影スクリーンにおいて、前記第1部分選択反射層の反射波長域は、540〜620nmであり、前記第2部分選択反射層の反射波長域は、430〜460nmであること、を特徴とする投影スクリーンである。 According to a third aspect of the present invention, in the projection screen according to the first or second aspect, a reflection wavelength region of the first partial selective reflection layer is 540 to 620 nm, and a reflection wavelength of the second partial selective reflection layer. The area is a projection screen characterized in that it is 430 to 460 nm.
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、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、を特徴とする投影スクリーンである。
The invention of claim 4 is the projection screen according to any one of
請求項5の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であること、を特徴とする投影スクリーンである。
The invention according to claim 5 is the projection screen according to any one of
請求項6の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、前記第1部分選択反射層及び前記第2部分選択反射層は、前記特定の偏光成分の光を反射する偏光反射層と、前記偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなること、を特徴とする投影スクリーンである。 A sixth aspect of the present invention is the projection screen according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first partial selective reflection layer and the second partial selective reflection layer are formed of the specific polarization component. A projection screen comprising: a polarization reflection layer that reflects light; and a diffusion element that diffuses light reflected by the polarization reflection layer.
請求項7の発明は、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、前記第1部分選択反射層及び前記第2部分選択反射層は、それ自体で拡散性を有すること、を特徴とする投影スクリーンである。
The invention according to claim 7 is the projection screen according to any one of
請求項8の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、前記第1部分選択反射層及び前記第2部分選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、前記コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、特定の偏光成分の光を拡散させること、を特徴とする投影スクリーンである。
The invention of claim 8 is the projection screen according to any one of
請求項9の発明は、請求項8に記載の投影スクリーンにおいて、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、を特徴とする投影スクリーンである。 A ninth aspect of the present invention is the projection screen according to the eighth aspect, wherein the cholesteric liquid crystal structure includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions.
請求項10の発明は、請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、前記第1部分選択反射層は、複屈折値の大きい材質からなること、を特徴とする投影スクリーンである。
The invention of
請求項11の発明は、請求項8から請求項10までのいずれか1項に記載の投影スクリーンにおいて、前記第1部分選択反射層のコレステリック液晶構造は、その螺旋ピッチ長が厚さ方向で連続的に異なること、を特徴とする投影スクリーンである。
The invention of
請求項12の発明は、少なくとも3つの波長帯域の映像光を投影する投影機と、特定の偏光成分の光を拡散反射する投影スクリーンと、を備えた投影システムであって、前記投影スクリーンは、前記映像光のうち、少なくとも2つの波長帯域の映像光を拡散反射する第1部分選択反射層と、前記映像光のうち、少なくとも残りの1つの波長帯域の映像光を除いた波長帯域の映像光を拡散反射する第2部分選択反射層と、を含むこと、を特徴とする投影システムである。
The invention of
請求項13の発明は、請求項12に記載の投影システムにおいて、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、を特徴とする投影システムである。 A thirteenth aspect of the invention is the projection system according to the twelfth aspect, wherein the light of the specific polarization component is right circularly polarized light or left circularly polarized light.
請求項14の発明は、請求項12に記載の投影システムにおいて、前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であること、を特徴とする投影システムである。 A fourteenth aspect of the invention is the projection system according to the twelfth aspect of the invention, wherein the light of the specific polarization component is one linearly polarized light.
本発明の投影スクリーンは、(1)観察側から投射された特定の偏光成分の光である映像光を拡散反射して、映像を表示する投影スクリーンは、赤色及び緑色を示す波長域を有する映像光を、拡散反射する第1部分選択反射層と、青色を示す波長域を有する映像光を、拡散反射する第2部分選択反射層と、を備えるので、観察側から投射された映像光や環境光が各部分選択反射層の界面で界面反射された場合に、その界面自体の数を少なくとも1つ減少させることができるので、その結果、その界面反射光の光量を低下させると共に、投影スクリーンの視認性を向上させることができる。
具体的には、第1部分選択反射層は、界面の存在しない1層であって、光の三原色のうち、緑色(G)及び赤色(R)を拡散反射することができる。
さらに、第1部分選択反射層は、緑色(G)及び赤色(R)を1層で拡散反射するために、緑色(G)及び赤色(R)を2層で拡散反射する場合に比べると、膜厚を小さくできるので、いわゆる位相差作用を低減でき、その結果、反射効率を向上させることができる。
The projection screen of the present invention (1) diffuses and reflects image light that is light of a specific polarization component projected from the observation side, and the projection screen that displays the image has an image having a wavelength range indicating red and green. Since it includes a first partial selective reflection layer that diffusely reflects light and a second partial selective reflection layer that diffusely reflects image light having a wavelength range indicating blue, the image light and the environment projected from the observation side When light is reflected at the interface of each partially selective reflection layer, the number of the interfaces themselves can be reduced by at least one. As a result, the amount of the reflected light from the interface is reduced, and the projection screen Visibility can be improved.
Specifically, the first partial selective reflection layer is a single layer having no interface, and can diffusely reflect green (G) and red (R) among the three primary colors of light.
Furthermore, since the first partial selective reflection layer diffusely reflects green (G) and red (R) in one layer, compared with the case of diffusely reflecting green (G) and red (R) in two layers, Since the film thickness can be reduced, so-called retardation effect can be reduced, and as a result, the reflection efficiency can be improved.
(2)青色、緑色、赤色を示す波長域を有する映像光は、それぞれ430〜460nm、540〜570nm、580〜620nmに含まれているので、投影スクリーン上に映像光を投射する投影機は、光の三原色である青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)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。 (2) Since the image light having the wavelength ranges indicating blue, green, and red is included in 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm, respectively, the projector that projects the image light on the projection screen is Color display is realized by light in the wavelength range of blue (B), green (G), and red (R), which are the three primary colors of light. For example, based on the case where light is incident perpendicular to the projection screen. Thus, light having a selective reflection center wavelength in the range of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm is projected.
(3)第1部分選択反射層の反射波長域は、540〜620nmであり、第2部分選択反射層の反射波長域は、430〜460nmであるので、投影スクリーンの反射帯域を、映像光の波長域に対応させることができる。
具体的には、第1部分選択反射層によれば、緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を拡散反射することができる。また、第2部分選択反射層によれば、青色(B)の波長域の光を拡散反射することができる。
(3) The reflection wavelength range of the first partial selective reflection layer is 540 to 620 nm, and the reflection wavelength range of the second partial selective reflection layer is 430 to 460 nm. It can correspond to a wavelength range.
Specifically, according to the first partial selective reflection layer, light in the green (G) and red (R) wavelength regions can be diffusely reflected. Further, according to the second partial selective reflection layer, light in the blue (B) wavelength region can be diffusely reflected.
(4)特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であるので、偏光選択反射層の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。
また、直線偏光を出射する投影機(液晶プロジェクター等)であっても、直線偏光を円偏光へ変換するための位相差板を用いることにより、直線偏光の方向に関わらず、投影スクリーンを使用することができる。
(4) Since light of a specific polarization component is right circular polarization or left circular polarization, only light of a specific polarization component (for example, right circular polarization) is selectively reflected by the polarization separation characteristic of the polarization selective reflection layer. Therefore, it is possible to reflect only about 50% of ambient light such as outside light and illumination light having no polarization characteristics by the polarization selective reflection layer.
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.
Even a projector (such as a liquid crystal projector) that emits linearly polarized light uses a projection screen regardless of the direction of linearly polarized light by using a phase difference plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light. be able to.
(5)特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光(P偏光又はS偏光)であるので、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向に合わせることにより、映像を明るく表示することができる。
具体的には、特定の偏光成分の光は、P偏光又はS偏光であるので、偏光選択反射層の偏光分離特性により、特定の偏光成分の光(例えばP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P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。
(5) Since the light of a specific polarization component is one of linearly polarized light (P-polarized light or S-polarized light), the image can be displayed brightly by matching the direction of the linearly polarized light of the projector that emits the linearly polarized light. it can.
Specifically, since the light of the specific polarization component is P-polarization or S-polarization, only the light of the specific polarization component (for example, P-polarization) is selectively reflected by the polarization separation characteristic of the polarization selective reflection layer. Therefore, it is possible to reflect only about 50% of ambient light such as external light and illumination light having no polarization characteristics by the polarization selective reflection layer.
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, P-polarized light), the projected image is displayed. Light can be reflected almost 100% by the polarization selective reflection layer, and image light can be efficiently reflected.
(6)第1及び第2部分選択反射層は、特定の偏光成分の光を反射する偏光反射層と、偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなるので、偏光分離特性と拡散特性とを独立させ、それぞれの特性の制御を容易に行うことができる。 (6) The first and second partial selective reflection layers include a polarization reflection layer that reflects light of a specific polarization component and a diffusion element that diffuses light reflected by the polarization reflection layer. The diffusion characteristics can be made independent and the respective characteristics can be easily controlled.
(7)第1及び第2部分選択反射層は、それ自体で拡散性を有することにより、入射光の偏光状態を乱さないため強い反射強度が得られる。 (7) Since the first and second partial selective reflection layers themselves have diffusibility, a strong reflection intensity is obtained because the polarization state of incident light is not disturbed.
(8)第1及び第2部分選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、特定の偏光成分の光を拡散させるので、観察側に拡散要素を設ける必要がない。
具体的には、反射性偏光要素の観察者側に拡散要素が設けられている場合には、反射性偏光要素に入射する前に光が拡散要素を透過し、その偏光状態が乱されてしまう(これを「消偏」という)。ここで、拡散要素を透過する光には環境光(外光など)と映像光の2種類があるが、環境光の偏光状態が拡散要素により乱された場合には、反射性偏光要素で本来透過されるべき光が消偏によって反射性偏光要素で反射される成分に変換されてしまい、不要な光として反射性偏光要素で反射されてしまう。また、映像光の偏光状態が拡散要素により乱された場合には、反射性偏光要素で本来反射されるべき光が消偏によって反射性偏光要素で反射されない成分に変換されてしまい、反射性偏光要素を透過してしまう。このような2つの現象により、本来の偏光分離機能が損なわれてしまい、映像の視認性を十分に向上させることができない。
(8) The first and second partial selective reflection layers have a cholesteric liquid crystal structure and diffuse light of a specific polarization component due to the structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure. There is no need to provide it.
Specifically, when a diffusing element is provided on the viewer side of the reflective polarizing element, light is transmitted through the diffusing element before entering the reflective polarizing element, and the polarization state is disturbed. (This is called "biased"). Here, there are two types of light that pass through the diffusing element: ambient light (external light, etc.) and image light. When the polarization state of the ambient light is disturbed by the diffusing element, The light to be transmitted is converted into a component reflected by the reflective polarizing element by depolarization, and is reflected by the reflective polarizing element as unnecessary light. In addition, when the polarization state of the image light is disturbed by the diffusing element, the light that should be reflected by the reflective polarizing element is converted to a component that is not reflected by the reflective polarizing element due to the depolarization. The element is transparent. Due to these two phenomena, the original polarization separation function is impaired, and the visibility of the image cannot be sufficiently improved.
(9)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ようにしたので、偏光選択反射層を透過する環境光や映像光について、上述したような「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。
具体的には、偏光選択反射層においては、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有し、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。
(9) Since the cholesteric liquid crystal structure includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions, the above-described “depolarization” problem is caused with respect to the environmental light and the image light transmitted through the polarization selective reflection layer. Therefore, the visibility of the image can be improved while maintaining the original polarization separation function of the polarization selective reflection layer.
Specifically, in the polarization selective reflection layer, the cholesteric liquid crystal structure has structural non-uniformity, for example, the direction of the helical axis of the helical structure region included in the cholesteric liquid crystal structure varies. The image light is diffusely reflected, not specularly reflected, and the image is easy to visually recognize. 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.
(10)第1部分選択反射層は、複屈折値△nの大きい材質からなるので、選択反射波長域の波長バンド幅△λを大きくすることができ(理由:pを液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ長とした場合に、△λ=△n・pの関係が成り立つ)、光の三原色のうち緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を拡散反射することができる。 (10) Since the first partial selective reflection layer is made of a material having a large birefringence value Δn, the wavelength bandwidth Δλ in the selective reflection wavelength region can be increased (reason: p in the helical structure of liquid crystal molecules). When the helical pitch length is used, the relationship Δλ = Δn · p is established), and light in the wavelength ranges of green (G) and red (R) among the three primary colors of light can be diffusely reflected.
(11)第1部分選択反射層のコレステリック液晶構造は、その螺旋ピッチ長pが厚さ方向で連続的に異なるようにしたので、上述した関係に基づいて、選択反射波長域の波長バンド幅△λを大きくすることができる。
具体的には、螺旋ピッチ長pを制御するカイラル剤の濃度を、厚さ方向に連続的に変化させることにより、例えば、観察側の螺旋ピッチ長pをより短ピッチ又は長ピッチになるように調整して、第1部分選択反射層に界面が生じないようなコレステリック液晶構造を構築することができる。
また、光重合開始剤を添加したコレステリック液晶溶液を、基板に塗布して未硬化の液晶層を形成した後、紫外線照射(ここでの照射強度は、均一な螺旋ピッチ長pを保持した状態で液晶層を硬化できる照射強度に比べて、約1〜10%とした)を行う間に、この液晶層の観察側の表面を、常圧で酸素濃度が10%以上の空気雰囲気とし、さらに、この空気雰囲気での酸素分圧を徐々に低下させると共に、基板を加熱することにより、螺旋ピッチ長pを厚さ方向で連続的に異なる第1部分選択反射層を製造することができる。
(11) Since the cholesteric liquid crystal structure of the first partial selective reflection layer has the helical pitch length p continuously different in the thickness direction, the wavelength bandwidth Δ of the selective reflection wavelength region based on the above-described relationship. λ can be increased.
Specifically, by continuously changing the concentration of the chiral agent that controls the helical pitch length p in the thickness direction, for example, the helical pitch length p on the observation side is made shorter or longer. By adjusting, it is possible to construct a cholesteric liquid crystal structure in which no interface is generated in the first partial selective reflection layer.
In addition, after applying a cholesteric liquid crystal solution to which a photopolymerization initiator has been added to a substrate to form an uncured liquid crystal layer, ultraviolet irradiation (the irradiation intensity here is in a state where a uniform helical pitch length p is maintained) The surface on the observation side of the liquid crystal layer is set to an air atmosphere having an oxygen concentration of 10% or more at normal pressure, while performing the irradiation intensity of about 1 to 10% compared to the irradiation intensity capable of curing the liquid crystal layer. By gradually reducing the oxygen partial pressure in the air atmosphere and heating the substrate, it is possible to manufacture a first partial selective reflection layer in which the helical pitch length p is continuously different in the thickness direction.
(12)投影システムは、少なくとも3つの波長帯域の映像光を投影する投影機と、特定の偏光成分の光を拡散反射する投影スクリーンとを備えており、この投影スクリーンは、映像光のうち、少なくとも2つの波長帯域の映像光を拡散反射する第1部分選択反射層と、映像光のうち、少なくとも残りの1つの波長帯域の映像光を拡散反射する第2部分選択反射層と、を含むようにしたので、観察側から投射された映像光や環境光が各部分選択反射層の界面で界面反射された場合に、その界面自体の数を少なくとも1つ減少させることができるので、その結果、その界面反射光の光量を低下させると共に、投影スクリーンの視認性を向上させることができる。
また、投影スクリーン上に映像光を投射する投影機を備えるようにしたので、投影スクリーンを、投影システムに組み込んで用いることができる。
なお、投影機が4つの波長帯域の映像光(例えば、光の三原色である赤、緑、青に、シアン、マゼンタ等のいずれか1色を加えた映像光)を投影する場合には、第2部分選択反射層で2つの波長帯域の映像光を拡散反射してもよく、また、第1部分選択反射層で3つの波長帯域の映像光を拡散反射してもよく、さらに、追加された1つの波長帯域の映像光を拡散反射するための第3部分選択反射層を1層追加してもよい。
(12) The projection system includes a projector that projects image light of at least three wavelength bands, and a projection screen that diffusely reflects light of a specific polarization component, and the projection screen includes: A first partial selective reflection layer that diffuses and reflects image light in at least two wavelength bands; and a second partial selective reflection layer that diffuses and reflects image light in at least one remaining wavelength band of the image light. As a result, when image light or ambient light projected from the observation side is reflected at the interface of each partial selective reflection layer, the number of the interfaces themselves can be reduced by at least one. The amount of the interface reflected light can be reduced and the visibility of the projection screen can be improved.
In addition, since the projector for projecting image light is provided on the projection screen, the projection screen can be used by being incorporated in the projection system.
In the case where the projector projects image light in four wavelength bands (for example, image light obtained by adding one color such as cyan, magenta, etc. to red, green, and blue, which are the three primary colors of light). Two wavelength selective reflection layers may diffuse and reflect image light of two wavelength bands, and the first partial selective reflection layer may diffuse and reflect image light of three wavelength bands. One layer of the third partial selective reflection layer for diffusely reflecting image light in one wavelength band may be added.
(13)特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であるので、偏光選択反射層の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で約50%しか反射しないようにすることができる。 (13) Since the light of the specific polarization component is right circular polarization or left circular polarization, only the light of the specific polarization component (for example, right circular polarization) is selectively reflected by the polarization separation characteristic of the polarization selective reflection layer. Therefore, it is possible to reflect only about 50% of ambient light such as outside light and illumination light having no polarization characteristics by the polarization selective reflection layer.
(14)特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光(P偏光又はS偏光)であるので、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向に合わせることにより、映像を明るく表示することができる。 (14) Since the light of the specific polarization component is one of the linearly polarized light (P-polarized light or S-polarized light), the image can be displayed brightly by matching the direction of the linearly polarized light of the projector that emits the linearly polarized light. it can.
明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示することができ、さらに、映像の視認性を向上させるという目的を、特定の偏光成分の光を拡散反射する投影スクリーンにおいて、2つの波長域の映像光(その強度ピーク波長が異なる光であって、例えば、緑色(G)及び赤色(R))を拡散反射する第1部分選択反射層を含むことにより、実現した。 In order to display images clearly even under bright ambient light, and to improve the visibility of images, video light in two wavelength ranges is projected on a projection screen that diffuses and reflects light of a specific polarization component. This is realized by including a first partially selective reflection layer that diffusely reflects (for example, green (G) and red (R)) having different intensity peak wavelengths.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 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1実施例に係る投影スクリーンの基本構造について説明する。
Projection Screen First, the basic structure of 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、本実施例に係る投影スクリーン10は、本実施例に係る投影スクリーン10−1(図13参照)の基本構造を含む。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を選択的に反射するコレステリック液晶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。
なお、投影スクリーン10−1は、偏光選択反射層11の代わりに、その強度ピーク波長が異なる光(緑色(G)及び赤色(R))を1層で拡散反射する部分選択反射層11dと、他の光(青色(B))を拡散反射する部分選択反射層11aとを互いに積層した偏光選択反射層11−1(図13参照)を設けたものであって、詳細は後述する。さらに、投影スクリーン10を基本構造としない場合についても、詳細は後述する。
As shown in FIG. 1, the
The projection screen 10-1 has a partial
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。
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。
In this case, the maximum optical rotation light scattering occurs at the wavelength λ 0 of the following equation (1).
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 perpendicular 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。
△λ=△n・p … (2)
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.
Δλ = Δn · 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、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。
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、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, the direction of the helical axis L of each
なお、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、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(後述)。
The
More specifically, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
図3は、投影機から投射される映像光の波長分散を示す図である。なお、横軸は波長(λ)、縦軸は強度(I)をそれぞれ示している。
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。また、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、図示のように、特定の波長(例えば、青色(B)は460nm、緑色(G)は550nm、赤色(R)は600nmがそれぞれ代表的である)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。
FIG. 3 is a diagram illustrating chromatic dispersion of image light projected from the projector. The horizontal axis represents wavelength (λ) and the vertical axis represents intensity (I).
In general, the projector realizes color display with light in the wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors of light. In addition, 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm used as wavelength ranges 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) has a specific wavelength (for example, blue (B) is 460 nm, green (G) is 550 nm, red (R), as illustrated. Is represented as a bright line having a peak at 600 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.
次に、偏光選択反射層11の積層構造について説明する。
偏光選択反射層11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、偏光選択反射層11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り構成することができる。
この各部分選択反射層は、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(光の三原色)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。
Next, the laminated structure of the polarization
When the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
Each of the partial selective reflection layers exists, for example, in a range of selective reflection center wavelengths of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm on the basis of the case where light is perpendicularly incident on the polarization
図4は、光の三原色の波長域が独立している場合での偏光選択反射層11の反射帯域を示す図である。なお、横軸は波長(λ)、縦軸は反射率(R)をそれぞれ示している。
図5は、図1に示す投影スクリーンの一変形例を示す概略断面図である。
光の三原色である赤色(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く、これにより、偏光選択反射層11の反射帯域を、図示のように、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域にそれぞれ対応させることができる。
投影スクリーン10は、図示のように、例えば、特定の偏光成分の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。
FIG. 4 is a diagram illustrating the reflection band of the polarization
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a modification of the projection screen shown in FIG.
When the wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors of light, are expressed as mutually selective selective wavelength ranges, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
As shown in the figure, the
具体的には、偏光選択反射層11は、図示のように、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、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11cとを備えており、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11c、部分選択反射層11b、部分選択反射層11aの順に積層されている。
Specifically, as shown in the drawing, the polarization
なお、図5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. 5, each of the partial
なお、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(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。
具体的には、100%の反射率を得るためには、4〜8ピッチ程度必要といわれているので、液晶性組成物の材料の種類や選択反射波長域にもよるが、例えば赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のいずれかの波長域の光を反射する一層分の部分選択反射層11a,11b,11cであれば1〜10μm程度の厚さが必要である。
一方で、部分選択反射層11a,11b,11cの厚さは、厚くなればなるほどよいというわけではなく、厚くなりすぎると配向の制御などが困難となったり、ムラが生じたり、また材料自体による光吸収の程度が大きくなるので、上述した範囲が適切である。
The thickness of the polarization selective reflection layer 11 (or each of the partial
Note that the reflectance of the polarization selective reflection layer 11 (or the partial
Specifically, in order to obtain a reflectance of 100%, it is said that about 4 to 8 pitches are necessary. For example, although it depends on the type of material of the liquid crystalline composition and the selective reflection wavelength region, for example, red (R ), Partially selective reflecting
On the other hand, the thicknesses 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。
Here, the
具体的には例えば、図6に示すように、黒い顔料を練りこんだ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(12A)を形成するようにするとよい。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。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33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31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)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。
Specifically, for example, as shown in FIG. 6, the support substrate 12 (12A) may be formed using a plastic film (for example, a black PET film in which carbon is mixed) with a black pigment. . In this case, the
また、図6に示す支持基材12(12A)のような態様以外にも、図7及び図8に示すように、プラスチックフィルムなどの透明な支持フィルム14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15を形成することにより、支持基材12(12B,12C)を形成してもよい。
In addition to the aspect of the support substrate 12 (12A) shown in FIG. 6, as shown in FIGS. 7 and 8, on the surface on either side of the
なお、支持基材12の厚さは、巻き取りできるようにすることを考慮するならば15〜300μmが好ましく、より好ましくは25〜100μmである。一方、パネルとして用いられる場合のように支持基材12にフレキシブル性が必ずしも必要とされない場合には制限なく厚くすることができる。
The thickness of the
また、支持基材12や支持フィルム14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や支持フィルム14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
この場合、偏光選択反射層11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。
In this case, since it is necessary to control the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
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。
However, even if the material on the surface of the
また、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9に示すように、偏光選択反射層11と支持基材12(12A)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、図6に示す支持基材12(12A)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。
In addition, when the surface of the
ここで、支持基材12の表面が配向能を有しておらず、また偏光選択反射層11と支持基材12との間の密着性も十分高い場合には、必ずしも中間層13を設ける必要はない。また、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ための方法としては、コロナ処理やUV洗浄などのプロセス的な方法を用いることもできる。
Here, when the surface of the
なお、本実施例に係る投影スクリーン10においては、図10に示すように、支持基材12のうち偏光選択反射層11が設けられる側の表面とは反対の表面の側に、支持基材12に入射する光を反射する光反射層16を設けるようにしてもよい。これにより、支持基材12が図6乃至図8に示すような態様で光吸収層を含む場合において、投影スクリーン10の背面側から入射した外光や照明光などの環境光をそれが支持基材12(特にその内部に含まれる光吸収層)に到達する前に効果的に反射することができ、支持基材12の発熱を効果的に抑制することができる。なお、光反射層16としては、白色の散乱層(紙材や白色フィルム、塗料膜など)や金属板、アルミ粉膜などを用いることが好ましい。
In the
また、図10に示すように、支持基材12のうち偏光選択反射層11が設けられる側の表面とは反対の表面の側(図10では光反射層16の背面側)に、偏光選択反射層11が設けられた支持基材12を外部の部材に貼り付けるための粘着層17を設けるようにしてもよい。これにより、投影スクリーン10を使用時に必要に応じてホワイトボードや壁などの外部の部材に貼り付けることが可能となる。なお、粘着層17としては、偏光選択反射層11が設けられた支持基材12を外部の部材に剥離可能に貼り付けることができるものであることが好ましく、再剥離粘着フィルム(パナック社製)などの弱粘着性の粘着フィルムを用いることが好ましい。また、粘着層17の表面には、未使用時に当該粘着層17を保護する目的で剥離フィルム18を貼り付けておくことが好ましい。
Further, as shown in FIG. 10, the polarization selective reflection is performed on the surface of the
さらに、図10に示すように、偏光選択反射層11の観察者側の表面に、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, as shown in FIG. 10, 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のぎ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は必ずしも偏光選択反射層11の観察者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
次に、上述した投影スクリーン10を投影システムに適用した場合について説明する。
図11は、投影スクリーン10を用いた投影システムの概念図である。なお、図中(a)は、映像光を示す選択反射波長域内の右円偏光31Rが偏光選択反射層11によって拡散反射されている状態を示し、同じく、図中(b)は、本来透過されるべき環境光(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、選択反射波長域外の左円偏光32Lを含む)が偏光選択反射層11によって界面反射されている状態を示す。
この投影システムは、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。投影機21は、例えば、投影スクリーン10の観察側(観察者50の側)に配置されており、右円偏光31Rを投影スクリーン10に投射する。
投影スクリーン10は、偏光選択反射層11と、支持基材12とを備えた投影スクリーンであって、偏光選択反射層11は、互いに積層された部分選択反射層11a,b,cを有し、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11c、部分選択反射層11b、部分選択反射層11aの順に積層されている。
投影スクリーン10は、上述したように、偏光選択反射層11により偏光分離性、波長選択性、散乱性を有しており、環境光(外光、照明光等)の影響を抑えて映像のコントラストを高めることができる。
Next, a case where the above-described
FIG. 11 is a conceptual diagram of a projection system using the
The projection system includes a
The
As described above, the
この投影システムでは、図中(a)に示すように、投影スクリーン10に、偏光選択反射層11で反射されるべき映像光である右円偏光31Rが投影機21から投射されている。このため、右円偏光31Rは、偏光選択反射層11の偏光分離性、波長選択性、散乱性により、偏光選択反射層11に含まれる部分選択反射層11a,b,cの内部でそれぞれ拡散反射され、拡散反射光33となる。
In this projection system, right circularly polarized light 31 </ b> R that is image light to be reflected by the polarization
さらに、投影システムでは、室内等で用いられる場合には、図中(b)に示すように、投影スクリーン10に、偏光選択反射層11で反射されるべきでない環境光31L,32R,32Lが適宜の照明光源23等から投射されていることが想定される。
環境光31L,32R,32Lは、本来、偏光選択反射層11の偏光分離性により偏光選択反射層11を透過し、支持基材12に入射されるが、偏光選択反射層11を透過するときに、幾分か偏光状態が乱されてしまい、部分選択反射層11c及び部分選択反射層11bによる界面Eと、部分選択反射層11b及び部分選択反射層11aによる界面Fと、部分選択反射層11a及び支持基材12による界面Gとにおいて、図示のように、それぞれ界面反射して、界面反射光33Bとなってしまう場合がある。
なお、上述した右円偏光31Rも、偏光選択反射層11を透過するときに、幾分か偏光状態が乱されてしまい、界面E、界面F、界面Gにおいて、それぞれ界面反射して、界面反射光となってしまう場合も想定される。
Further, in the projection system, when used indoors or the like, as shown in (b) in the figure, the
The
The right circularly
また、界面反射光31Bは、図中(b)に示すように、観察側に出射しているので、例えば、観察者50は、拡散反射光33だけでなく界面反射光31Bも観察してしまう場合も想定され、その結果、投影スクリーン10における映像の視認性が低下してしまう場合がある。
Further, since the interface reflected light 31B is emitted to the observation side as shown in FIG. 4B, for example, the
したがって、投影スクリーン10における視認性の低下を防止するためには、上述した環境光31L,32R,32Lに基づく界面反射光31Bの光量を考慮する必要があり、本実施例に係る投影スクリーン10−1(後述)では、偏光選択反射層11の代わりに、界面自体を少なくとも1つ減少させた偏光選択反射層11−1を設けた。
Therefore, in order to prevent the visibility on the
図12は、本実施例に係る偏光選択反射層11−1の反射帯域を示す図である。なお、横軸は波長(λ)、縦軸は反射率(R)をそれぞれ示している。
図13は、本実施例に係る投影スクリーン10−1を示す概略断面図である。
光の三原色のうち緑色(G)及び赤色(R)の波長域が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く、これにより、偏光選択反射層11−1の反射帯域を、図示のように、青色(B)の波長域に対応する範囲と、緑色(G)及び赤色(R)の波長域に対応する範囲とに区分することができる(詳細は、後述)。
具体的には、偏光選択反射層11−1は、図示のように、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11aと、緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11dとを備えており、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11a、部分選択反射層11d、又は、部分選択反射層11d、部分選択反射層11a、の順に積層されている。
FIG. 12 is a diagram illustrating a reflection band of the polarization selective reflection layer 11-1 according to the present embodiment. The horizontal axis represents wavelength (λ) and the vertical axis represents reflectance (R).
FIG. 13 is a schematic sectional view showing the projection screen 10-1 according to the present embodiment.
When the wavelength band of green (G) and red (R) among the three primary colors of light is included in the wavelength bandwidth of the selective reflection wavelength band with one spiral pitch length, the cholesteric liquid crystal structure is discontinuously different. It is preferable to have two types of helical pitch lengths, so that the reflection band of the polarization selective reflection layer 11-1 can be set to a range corresponding to the wavelength range of blue (B), green (G) and It can be divided into ranges corresponding to the red (R) wavelength region (details will be described later).
Specifically, the polarization selective reflection layer 11-1 includes a partial
ここで、部分選択反射層11dについて詳細に説明する。
部分選択反射層11dでは、例えば、緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を選択的に反射するために、複屈折値△n(通常は、0.1程度:数式(2)参照)の大きい液晶性組成物(例えば、△nが0.3程度)を含有させることにより、選択反射中心波長λ0を中心とした波長バンド幅△λを大きくすることができるので、1つの層で緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を選択的に反射することができる。
Here, the partial
In the partial
ここで、部分選択反射層11dでの波長バンド幅(帯域)△λについて説明する。なお、上述した偏光選択反射層11と比較するために、部分選択反射層11b,c(図5,10参照)での帯域△λについても説明する。
部分選択反射層11bは、緑色(G)の光を選択的に反射する層であって、例えば、選択反射中心波長λ0を550nmとすると、数式(1)により、
p=λ0/nav=550/1.55=355nm
となる。なお、navは、上述したように、平均屈折率であって、一般的には、1.5〜1.6の値である。
したがって、数式(2)により、△λ1=△n・p=0.1×355=36nmとなる。なお、△nは、上述したように、複屈折率であって、通常、0.1前後となる。
一方、広帯域の場合には、nav=1.55〜1.65、△n=0.2〜0.3であるので、数式(1)(2)により、
p=550/1.6=344nm、△λ2=0.2×344=69nm
となる。
Here, the wavelength bandwidth (band) Δλ in the partial
The partial
p = λ 0 /nav=550/1.55=355 nm
It becomes. In addition, nav is an average refractive index as described above, and generally has a value of 1.5 to 1.6.
Therefore, according to Equation (2), Δλ1 = Δn · p = 0.1 × 355 = 36 nm. Δn is a birefringence as described above, and is usually around 0.1.
On the other hand, in the case of a wide band, nav = 1.55 to 1.65 and Δn = 0.2 to 0.3. Therefore, according to equations (1) and (2),
p = 550 / 1.6 = 344 nm, Δλ2 = 0.2 × 344 = 69 nm
It becomes.
部分選択反射層11cは、赤色(R)の光を選択的に反射する層であって、例えば、選択反射中心波長λ0を600nmとすると、上述した算出方法により、
△λ1=40nm、△λ2=76nm
となる。
The partial
Δλ1 = 40 nm, Δλ2 = 76 nm
It becomes.
部分選択反射層11dは、緑色(G)及び赤色(R)の光を選択的に反射する層であって、選択反射中心波長λ0が、それぞれ540〜570nm、580〜620nmの範囲にあることを考慮すると、例えば、540〜620(帯域:80)nmである場合には、緑色(G)及び赤色(R)の帯域は、この帯域の両端に、部分選択反射層11a,bでそれぞれ算出した△λ1/2を加算することにより算出される。したがって、△λ=36/2+80+40/2=118nmとなる。
また、550〜600(帯域:50)nmである場合には、緑色(G)及び赤色(R)の帯域は、同様の算出方法により、△λ=36/2+50+40/2=88nmと算出される。
一方、広帯域の場合には、緑色(G)及び赤色(R)の帯域は、同様の算出方法により、それぞれ△λ=69/2+80+76/2=153nm、△λ=69/2+50+76/2=123nmとなる。
The partial
In the case of 550 to 600 (band: 50) nm, the green (G) and red (R) bands are calculated as Δλ = 36/2 + 50 + 40/2 = 88 nm by the same calculation method. .
On the other hand, in the case of a wide band, the green (G) and red (R) bands are Δλ = 69/2 + 80 + 76/2 = 153 nm and Δλ = 69/2 + 50 + 76/2 = 123 nm, respectively, by the same calculation method. Become.
さらに、緑色(G)及び赤色(R)を1層で拡散反射する部分選択反射層11dの膜厚は、緑色(G)を拡散反射する部分選択反射層11bと、赤色(R)を拡散反射する部分選択反射層11cとを積層したときの膜厚に比べて、小さくできるので、いわゆる位相差作用を低減でき、その結果、反射効率を向上させることができる。
Further, the film thickness of the partial
次に、上述した部分選択反射層11dの製造方法について概略的に説明する(なお、詳細は、本出願人が既に出願した特開2002−286935号公報を参照)。
但し、この製造方法を本実施例に適用するためには、部分選択反射層11dのコレステリック液晶構造を、プレーナー配向状態が崩れた拡散性を有する液晶構造とするために、配向膜(部分選択反射層11dに含まれる螺旋構造領域30の水平状態を保持する配向機能を有する)を用いないようにする必要がある。
Next, a method for manufacturing the partial
However, in order to apply this manufacturing method to this embodiment, in order to make the cholesteric liquid crystal structure of the partial
具体的には、光重合開始剤を添加したコレステリック液晶溶液を、上述した配向機能を有さない適宜の基板に塗布して未硬化の液晶層を形成した後、紫外線照射(ここでの照射強度は、均一な螺旋ピッチ長pを保持した状態で液晶層を硬化できる照射強度に比べて、約1〜10%とした)を行う間に、この液晶層の観察側の表面を、常圧で酸素濃度が10%以上の空気雰囲気とし、さらに、この空気雰囲気での酸素分圧を徐々に低下させると共に、基板を加熱することにより、螺旋ピッチ長pが厚さ方向で連続的に異なり、その結果、界面が生じない部分選択反射層11dを製造することができる。
Specifically, a cholesteric liquid crystal solution to which a photopolymerization initiator is added is applied to an appropriate substrate having no alignment function described above to form an uncured liquid crystal layer, and then irradiated with ultraviolet rays (irradiation intensity here) The surface on the observation side of the liquid crystal layer is kept at normal pressure while the uniform helical pitch length p is maintained. An air atmosphere having an oxygen concentration of 10% or more, and further by gradually reducing the oxygen partial pressure in the air atmosphere and heating the substrate, the helical pitch length p continuously varies in the thickness direction, As a result, the partially
また、具体的には、螺旋ピッチ長pを制御するカイラル剤の濃度を、厚さ方向に連続的に変化させることにより、例えば、観察側の螺旋ピッチ長pをより短ピッチ又は長ピッチになるように調整して、部分選択反射層11dに界面が生じないようなコレステリック液晶構造を構築することができる。
Specifically, by continuously changing the concentration of the chiral agent that controls the helical pitch length p in the thickness direction, for example, the helical pitch length p on the observation side becomes a shorter pitch or a longer pitch. Thus, a cholesteric liquid crystal structure in which no interface is generated in the partially
次に、偏光選択反射層11−1における部分選択反射層11a,11dの積層順により得られる効果について説明する。
光の三原色である各色(赤色(R)、緑色(G)及び青色(B))は、それぞれ特有の性質を有している。以下、光の三原色のうち青色(B)について説明する。
偏光選択反射層11−1は、上述したように、コレステリック液晶構造を有しており、このコレステリック液晶構造には、液晶分子である螺旋構造領域30が含まれている。液晶分子は、有機化合物であって、可視光域(例えば、400〜700nmの波長域)について、短波長側に波長域を有する光を吸収(又は散乱)する性質を有する。
また、偏光選択反射層11−1が紫外線により重合された層である場合には、この重合後の偏光選択反射層11−1は、紫外線を吸収する性質を有しており、例えば、光の三原色のうち、紫外線により近い青色(B)の光を吸収しやすいという性質を有する。
Next, the effect obtained by the lamination order of the partial
Each of the three primary colors of light (red (R), green (G), and blue (B)) has a unique property. Hereinafter, blue (B) among the three primary colors of light will be described.
As described above, the polarization selective reflection layer 11-1 has a cholesteric liquid crystal structure, and the cholesteric liquid crystal structure includes a
When the polarization selective reflection layer 11-1 is a layer polymerized by ultraviolet rays, the polarization selective reflection layer 11-1 after polymerization has a property of absorbing ultraviolet rays. Among the three primary colors, it has the property of easily absorbing blue (B) light that is closer to ultraviolet rays.
ここで、光の三原色のうち、青色(B)の波長域は、他の三原色である緑色(G)、赤色(R)の波長域と比べて、短波長側に位置している(図3参照)。
したがって、光の三原色のうち青色(B)は、液晶分子に最も吸収(又は散乱)されやすい色であり、例えば、この青色(B)が液晶分子に必要以上に吸収(又は散乱)されてしまうと、青色(B)の反射効率及び鮮明度が低下してしまい、その結果、映像の視認性が低下してしまう。
Here, among the three primary colors of light, the wavelength range of blue (B) is located on the short wavelength side compared to the wavelength ranges of other three primary colors, green (G) and red (R) (FIG. 3). reference).
Therefore, blue (B) of the three primary colors of light is the color that is most easily absorbed (or scattered) by the liquid crystal molecules. For example, the blue (B) is absorbed (or scattered) more than necessary by the liquid crystal molecules. As a result, the reflection efficiency and definition of blue (B) are reduced, and as a result, the visibility of the video is reduced.
ここで、部分選択反射層11aの観察側に、部分選択反射層11dが設けられている場合には(図13参照)、青色(B)の光は、部分選択反射層11dをほぼ透過すると共に、部分選択反射層11dに含まれる液晶分子に吸収(又は散乱)されてしまう。したがって、青色(B)の光は、部分選択反射層11aに到達する前に、既に光量が減少していることになり、その結果、青色(B)の光の反射効率は小さくなる。
Here, when the partial
一方、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11aを、観察側の最表面に配置することにより(図13参照)、青色(B)の光は、他の層からの影響(液晶分子から吸収又は散乱されてしまうこと)を受けることがない。
したがって、偏光選択反射層11−1において、部分選択反射層11a,dを、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11a、部分選択反射層11dの順に積層することにより、青色(B)の光の反射効率を大きくすることができ、映像の視認性を向上させることができる。
On the other hand, by arranging the partial
Therefore, in the polarization selective reflection layer 11-1, the partial
次に、光の三原色のうち緑色(G)について説明する。
図14は、視感度曲線を示す図である。なお、横軸は波長(単位:nm)、縦軸は比視感度をそれぞれ示している。
視感度とは、光に対する目の感度(「明るさ」を感じる感度)を示す値であって、波長によって異なる(例えば、波長555nmのときに最大となる)。視感度曲線は、この波長555nmを基準(比視感度=1)として、他の波長での視感度を相対的に示したものである。
ここで、緑色(G)の波長域は、上述したように、540〜570nmであり、さらに、図示のように、緑色(G)の比視感度は、赤色(R)及び青色(B)の比視感度よりも大きい。
したがって、光の三原色のうち緑色(G)は、最も目に「明るさ」を感じさせる色であり、例えば、この緑色(G)の反射効率が低い場合には、観察者は、映像を暗く感じてしまう。
Next, green (G) among the three primary colors of light will be described.
FIG. 14 is a diagram showing a visibility curve. The horizontal axis represents wavelength (unit: nm), and the vertical axis represents specific luminous efficiency.
Visibility is a value indicating the sensitivity of eyes to light (sensitivity of feeling “brightness”), and differs depending on the wavelength (for example, the maximum is at a wavelength of 555 nm). The visibility curve relatively shows the visibility at other wavelengths with the wavelength 555 nm as a reference (specific luminous sensitivity = 1).
Here, as described above, the wavelength range of green (G) is 540 to 570 nm, and as shown in the figure, the specific luminous sensitivity of green (G) is that of red (R) and blue (B). Greater than specific visibility.
Accordingly, among the three primary colors of light, green (G) is the color that most feels “brightness” to the eye. For example, when the reflection efficiency of green (G) is low, the observer darkens the image. I feel it.
ここで、部分選択反射層11dの観察側に、部分選択反射層11aが設けられている場合には(図13参照)、緑色(G)の光は、部分選択反射層11aをほぼ透過すると共に、位相差作用を受ける。具体的には、反射効率のよい円偏光(例えば、右円偏光)は、位相差作用を受けることにより、その偏光状態に歪みを生じ、例えば、楕円偏光(例えば、右楕円偏光)となり、その結果、反射効率が低下してしまう。
Here, when the partial
一方、緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11dを、観察側の最表面に配置することにより(図13参照)、緑色(G)の光は、部分選択反射層11aからの位相差作用を受けることがない。
特に、部分選択反射層11dにおいて、上述したように、観察側ほどカイラル剤の濃度を大きくして、観察側ほど螺旋ピッチ長が短くなるように、螺旋ピッチ長を連続的に変化させるようにすれば、観察側に緑色(G)の波長域の光を選択的に反射する層が積層されたような状態にすることができるので、緑色(G)の光の反射効率をより大きくすることができる。
したがって、偏光選択反射層11−1において、部分選択反射層11a,dを、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11d、部分選択反射層11aの順に積層することにより、光の三原色のうち視感度の最も高い緑色(G)の光の反射効率を大きくすることができ、映像の明るさを向上させ、視認性を高めることができる。
On the other hand, by disposing a partial
In particular, in the partial
Therefore, in the polarization selective reflection layer 11-1, the partial
次に、上述した投影スクリーン10−1を投影システムに適用した場合について説明する。
図15は、投影スクリーン10−1を用いた投影システムの概念図である。なお、以下に示す投影スクリーン10−1では、投影スクリーン10と同一部材には同一符号を付し、機能等の重複部分についての説明を適宜省略する。
この投影システムは、投影スクリーン10−1と、投影スクリーン10−1上に映像光を投射する投影機21とを備えている。投影機21は、例えば、投影スクリーン10−1の観察側(観察者50の側)に配置されており、右円偏光31Rを投影スクリーン10−1に投射する。
投影スクリーン10−1は、偏光選択反射層11−1と、支持基材12とを備えた投影スクリーンであって、偏光選択反射層11−1は、互いに積層された部分選択反射層11a,dを有し、例えば、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11a、部分選択反射層11dの順に積層されている(なお、積層順については、逆であっても構わない)。
Next, a case where the above-described projection screen 10-1 is applied to a projection system will be described.
FIG. 15 is a conceptual diagram of a projection system using the projection screen 10-1. Note that, in the projection screen 10-1 shown below, the same members as those of the
The projection system includes a projection screen 10-1 and a
The projection screen 10-1 is a projection screen provided with a polarization selective reflection layer 11-1 and a
この投影システムでは、図中(a)に示すように、投影スクリーン10−1に、偏光選択反射層11で反射されるべき映像光である右円偏光31Rが投影機21から投射されている。このため、右円偏光31Rは、偏光選択反射層11に含まれる部分選択反射層11a,dの内部でそれぞれ拡散反射され、拡散反射光33となる。
In this projection system, as shown in (a) in the figure, right circularly
さらに、投影システムでは、室内等で用いられる場合には、図中(b)に示すように、投影スクリーン10−1に、偏光選択反射層11−1で反射されるべきでない環境光31L,32R,32Lが適宜の照明光源23等から投射されていることが想定される。
ここで、部分選択反射層11dは、1層で緑色(G)及び赤色(R)の波長域の光を選択的に反射することができるので、偏光選択反射層11−1は、偏光選択反射層11に比べて界面自体の数が減少している。
Further, in the projection system, when used indoors or the like, as shown in (b) in the figure, the
Here, since the partial
具体的には、偏光選択反射層11には、3つの界面E,F,Gが存在していたが、偏光選択反射層11−1には、2つの界面(部分選択反射層11a及び部分選択反射層11dによる界面Hと、部分選択反射層11d及び支持基材12による界面I)しか存在しない。
すなわち、環境光31L,32R,32Lは、2つの界面H,Iにおいて、図示のように、それぞれ界面反射するので、投影スクリーン10での界面反射光33Bに比べて光量の低下した界面反射光33B−1が生じることになる。
なお、上述した右円偏光31Rも、偏光選択反射層11を透過するときに、幾分か偏光状態が乱されてしまい、界面H,Iにおいて、それぞれ界面反射して、界面反射光となってしまう場合も想定されるが、投影スクリーン10に比べて界面反射光の光量を低下させることができる。
Specifically, the polarization
That is, the
The right circularly
したがって、投影スクリーン10−1によれば、界面反射光31B−1が観察側に出射することにより、観察者50が、拡散反射光33だけでなく界面反射光31B−1も観察した場合であっても、界面反射光31B−1の光量は、界面反射光31Bの光量に比べて減少しているので、映像の視認性が低下してしまうことを防止することができる。
なお、投影機21が4つの波長帯域の映像光(例えば、光の三原色である赤、緑、青に、シアン、マゼンタ等のいずれか1色を加えた映像光)を投影する場合には、部分選択反射層11aで2つの波長帯域の映像光(ここでは、青、追加された1色)を拡散反射してもよく、また、部分選択反射層11dで3つの波長帯域の映像光(ここでは、赤、緑、追加された1色)を拡散反射してもよく、さらに、追加された1つの波長帯域の映像光を拡散反射するための部分選択反射層(ここでは、追加された1色:不図示)を1層追加してもよい。
Therefore, according to the projection screen 10-1, when the interface reflected light 31B-1 is emitted to the observation side, the
In the case where the
なお、投影スクリーン10の基本構造として、図2(a)に示したように、螺旋軸Lの方向が層内でばらついた(すなわち、プラーナー配向状態ではない)コレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11を、一例として詳述してきたが、これに限られず、特定の偏光成分の光を拡散反射すると共に、短波長の波長域を有する光(短波長光)を吸収する有機膜の層であれば、適宜の構造を有するものを適用してもよい。以下に、具体例を挙げる。
(1)特定の偏光成分を反射するための偏光反射層(例えば、鏡面反射を行うもの、プラーナー配向状態のコレステリック液晶構造(図2(b))を有するもの)と、この偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなるものであってもよい。これにより、偏光分離特性と拡散特性とを独立させることができるので、例えば、それぞれの特性の制御を容易に行うことができる。
拡散要素は、例えば、バルク拡散材、表面拡散材、ホログラフ拡散材またはこれらの拡散材の任意の組み合わせであってよい。バルク拡散材は、例えば、透明媒体内に配置された粒子であってよい。表面拡散材は、例えば、構造面、微細構造面または粗化面等であってよい。拡散材により提供された拡散は、ランダムであるか、秩序立っているかまたは部分的に秩序立っているものであってよい。
As a basic structure of the
(1) A polarized light reflecting layer for reflecting a specific polarized light component (for example, a mirror reflecting one or a cholesteric liquid crystal structure in a planar alignment state (FIG. 2 (b))) and reflected by this polarized light reflecting layer And a diffusion element that diffuses the emitted light. Thereby, since the polarization separation characteristic and the diffusion characteristic can be made independent, for example, each characteristic can be easily controlled.
The diffusing element may be, for example, a bulk diffusing material, a surface diffusing material, a holographic diffusing material, or any combination of these diffusing materials. The bulk diffusing material may be, for example, particles disposed in a transparent medium. The surface diffusing material may be, for example, a structural surface, a fine structure surface, a roughened surface, or the like. The diffusion provided by the diffusing material may be random, ordered, or partially ordered.
(2)特定の偏光成分の光として、直線偏光を拡散反射する層であってもよい。ここで、直線偏光は、2つの偏光状態に区分でき、互いに直交する2方向を有しているので、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向と、この層が拡散反射する直線偏光の方向とを合わせることにより、映像を明るく表示することができる。
また、特定の偏光成分の光として、直線偏光を拡散反射する層としては、例えば、屈折率の異なる材料により形成された拡散性を有する多層反射性偏光材(スリーエム社製のDBEFなど)がある。
(2) It may be a layer that diffusely reflects linearly polarized light as light of a specific polarization component. Here, the linearly polarized light can be classified into two polarization states and has two directions orthogonal to each other. Therefore, the direction of the linearly polarized light of the projector that emits the linearly polarized light and the linearly polarized light that is diffusely reflected by this layer. By matching the direction, the image can be displayed brightly.
In addition, as a layer that diffusely reflects linearly polarized light as light of a specific polarization component, for example, there is a diffusive multilayer reflective polarizing material (such as DBEF manufactured by 3M) formed of materials having different refractive indexes. .
なお、直線偏光は、いわゆるP偏光(入射面に平行な成分)と、S偏光(入射面に垂直な成分)とを合成することにより表すことができるので、この直線偏光を拡散反射する層が特定の偏光成分の光(例えば、P偏光又はS偏光)のみを拡散反射するのであれば、上述した偏光選択反射層11と同様に、映像のコントラストを高めることができ、さらに、投影された映像光がP偏光又はS偏光を主として含むようにすれば、映像光を効率的に反射することができる。
Since linearly polarized light can be expressed by combining so-called P-polarized light (component parallel to the incident surface) and S-polarized light (component perpendicular to the incident surface), a layer that diffusely reflects this linearly polarized light If only the light of a specific polarization component (for example, P-polarized light or S-polarized light) is diffusely reflected, the contrast of the image can be increased as in the polarization
次に、上述したような本実施例の基本構造を含む投影スクリーン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。また、必要に応じて、支持基材12のうち偏光選択反射層11が設けられる側の表面上に易接着層などの中間層13を積層する。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(又は中間層13がある場合にはその表面)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。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. 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。 Examples of polymerizable liquid crystal materials exhibiting nematic regularity include, for example, compounds represented by the following general formula (1) and compounds represented by the following formulas (2-i) to (2-xi). Can be mentioned. These compounds can be used alone or in combination.
上記一般式(1)において、R1及びR2はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからR1及びR2はともに水素であることが好ましい。Xは水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シアノ基、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素又はメチル基であることが好ましい。また、上記一般式(1)において、分子鎖両端の(メタ)アクリロイロキシ基と芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すa及びbは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数をとり得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であることがさらに好ましい。a=b=0である一般式(1)の化合物は、安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、a及びbがそれぞれ13以上である一般式(1)の化合物は、アイソトロピック転移温度(TI)が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶相を示す温度範囲が狭く好ましくない。 In the general formula (1), R1 and R2 each represent hydrogen or a methyl group, but it is preferable that both R1 and R2 are hydrogen because of the wide temperature range showing the liquid crystal phase. X may be hydrogen, chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group, or a nitro group, but is preferably a chlorine or methyl group. Moreover, in the said General formula (1), a and b which show the chain length of the alkylene group which is a spacer of the (meth) acryloyloxy group and aromatic ring of both ends of a molecular chain are arbitrary in the range of 2-12, respectively. Although it can take an integer, it is preferably in the range of 4 to 10, and more preferably in the range of 6 to 9. The compound of the general formula (1) in which a = b = 0 is poor in stability, easily subjected to hydrolysis, and the compound itself has high crystallinity. In addition, the compound of the general formula (1) in which a and b are each 13 or more has a low isotropic transition temperature (TI). For this reason, both of these compounds are not preferable because the temperature range in which the liquid crystal phase is exhibited is narrow.
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。 However, depending on the properties of the selected chiral agent, the nematic regularity formed by the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity, the orientation deterioration, or the liquid crystallinity when the chiral agent is non-polymerizable. There exists a possibility of causing the fall of the sclerosis | hardenability of a composition, and the fall of the reliability of the film after hardening. Furthermore, the use of a large amount of a chiral agent having an optically active site leads to an increase in the cost of the liquid crystal composition. Therefore, when a polarization selective reflection layer having a cholesteric regularity with a short helical pitch length is formed, a chiral agent having an optically active site to be contained in the liquid crystalline composition has a large effect of inducing a helical structure. It is preferable to select an agent. Specifically, it is preferable to use a low molecular compound having axial asymmetry in the molecule as represented by the following general formula (3), (4) or (5). .
上記一般式(3)又は(4)において、R4は水素又はメチル基を示す。Yは上記に示す式(i)〜(xxiv)の任意の一つであるが、中でも、式(i)、(ii)、(iii)、(v)及び(vii)のいずれか一つであることが好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すc及びdは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数をとり得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であることがさらに好ましい。c又はdの値が0又は1である上記一般式(3)又は(4)の化合物は、安定性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一方、c又はdの値が13以上である化合物は融点(Tm)が低い。これらの化合物では、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間の相溶性が低下し、濃度によっては相分離などが起きるおそれがある。 In the general formula (3) or (4), R4 represents hydrogen or a methyl group. Y is any one of formulas (i) to (xxiv) shown above, and among them, any one of formulas (i), (ii), (iii), (v), and (vii) Preferably there is. Moreover, although c and d which show the chain length of an alkylene group can each take arbitrary integers in the range of 2-12, it is preferable that it is the range of 4-10, and is the range of 6-9. Is more preferable. The compound of the above general formula (3) or (4) in which the value of c or d is 0 or 1 lacks stability, is susceptible to hydrolysis, and has high crystallinity. On the other hand, a compound having a value of c or d of 13 or more has a low melting point (Tm). In these compounds, compatibility with a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity is lowered, and phase separation or the like may occur depending on the concentration.
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、本実施例において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。
In addition, 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、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。 Here, as a method used in the curing treatment step, (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) radiation A method of polymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by irradiation of (4) and (4) a method combining these methods can be used.
このうち、上記(1)の方法は、コレステリック液晶層の材料である液晶性組成物に含有されるネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として液晶ポリマーを用いた場合に適した方法である。この方法では、液晶ポリマーを有機溶媒などの溶媒に溶解させた状態で支持基材12に塗布することとなるが、この場合には、乾燥処理により溶媒を除去するだけで、コレステリック規則性を有する固体化したコレステリック液晶層が形成される。なお、溶媒の種類や乾燥条件などについては、上述した塗布工程及び配向処理工程で述べたものを用いることができる。
Among these, the method (1) is a method suitable when a liquid crystal polymer is used as a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity contained in a liquid crystalline composition that is a material of a cholesteric liquid crystal layer. In this method, the liquid crystal polymer is applied to the
上記(2)の方法は、加熱により液晶性組成物中の液晶分子を熱重合させてコレステリック液晶層を硬化させる方法である。この方法では、加熱(焼成)温度によって液晶分子の結合状態が変化するので、加熱時にコレステリック液晶層の面内で温度ムラがあると、膜硬度などの物性や光学的な特性にムラが生じる。ここで、膜硬度の分布を±10%以内にするためには、加熱温度の分布も±5%以内に抑えることが好ましく、より好ましくは±2%以内に抑えることが好ましい。 The method (2) is a method of curing the cholesteric liquid crystal layer by thermally polymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystal composition by heating. In this method, the bonding state of the liquid crystal molecules changes depending on the heating (firing) temperature. Therefore, if there is temperature unevenness in the plane of the cholesteric liquid crystal layer during heating, physical properties such as film hardness and optical characteristics are uneven. Here, in order to keep the film hardness distribution within ± 10%, the heating temperature distribution is also preferably within ± 5%, and more preferably within ± 2%.
なお、支持基材12上に形成されたコレステリック液晶層を加熱する方法としては、加熱温度の均一性が得られれば特に限定はなく、ホットプレート上に密着して保持したり、ホットプレートとの間にわずかな気層を設けてホットプレートと平行になるように保持する方法を用いることができる。また、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内に静置したり当該装置内を通過させる方法でもよい。なお、フィルムコーターなどを用いる場合には、乾燥ゾーンを長くして加熱時間を十分にとることができるようにすることが好ましい。
The method for heating the cholesteric liquid crystal layer formed on the
加熱温度としては一般に、100℃以上の高温が必要となるが、支持基材12の耐熱性から150℃程度までとすることが好ましい。ただし、耐熱性に特化したフィルムなどを支持基材12の材料として用いれば、150℃以上の高温での加熱も可能である。
In general, a heating temperature of 100 ° C. or higher is required as the heating temperature, but it is preferably about 150 ° C. due to the heat resistance of the
上記(3)の方法は、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である。この方法では、放射線として、電子線や紫外線などを条件に応じて適宜用いることができる。通常は、装置の容易性などの観点から紫外線が好ましく用いられ、その波長は250〜400nmである。ここで、紫外線を用いる場合には、液晶性組成物に光重合開始剤が添加されていることが好ましい。 The method (3) is a method of curing the cholesteric liquid crystal layer by photopolymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by irradiation with radiation. In this method, an electron beam, ultraviolet rays, or the like can be appropriately used as radiation according to conditions. Usually, ultraviolet rays are preferably used from the viewpoint of easiness of the apparatus, and the wavelength is 250 to 400 nm. Here, when ultraviolet rays are used, it is preferable that a photopolymerization initiator is added to the liquid crystalline composition.
液晶性組成物中に添加される光重合開始剤としては、ベンジル(ビベンゾイルともいう)や、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4′−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、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、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどを挙げることができる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。 Examples of the photopolymerization initiator added to the liquid crystal composition include benzyl (also referred to as bibenzoyl), benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzophenone, benzoyl benzoic acid, methyl benzoyl benzoate, 4-benzoyl-4'- Methyldiphenyl sulfide, benzylmethyl ketal, dimethylaminomethylbenzoate, 2-n-butoxyethyl-4-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone, methylobenzoylpho Mate, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butane-1- ON, 1- ( -Dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) 2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 1-chloro-4-propoxy Examples include thioxanthone. In addition to the photopolymerization initiator, it is also possible to add a sensitizer as long as the object of the present invention is not impaired.
なお、液晶性組成物に添加される光重合開始剤の添加量は、0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%の範囲であることが好ましい。 In addition, the addition amount of the photopolymerization initiator added to the liquid crystalline composition is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight. Preferably there is.
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、単層のコレステリック液晶層からなる偏光選択反射層11を備えた投影スクリーン10を製造することができるが、上述した一連の工程を繰り返すことにより、複数層のコレステリック液晶層からなる偏光選択反射層11を備えた投影スクリーン10を製造することが可能である。
The
この場合、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。なお、2層目以降のコレステリック液晶層を形成するに際しての、塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程に関する条件や用いる材料などに関しては、上述した通りであるので、ここでの説明は省略する。 In this case, 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. Since the conditions and materials used for the coating process, the alignment process process, and the curing process process when forming the second and subsequent cholesteric liquid crystal layers are as described above, the description thereof is omitted here.
したがって、投影スクリーン10では、特定の偏光成分の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偏光選択反射層11を備え、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の方向のばらつきなどによる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ようにしている。
Therefore, the
このとき、偏光選択反射層11においては、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。
At this time, the polarization
また、偏光選択反射層11においては、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を透過する環境光や映像光について、上述したような「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。
Further, in the polarization
以上のように、投影スクリーン10を基本構造として含む本実施例に係る投影スクリーン10−1によれば、外光や照明光などの環境光の影響をコレステリック液晶構造の有する偏光分離特性により抑えて映像のコントラストを高める一方で、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、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、さらに、特定の偏光成分の光を拡散反射する偏光選択反射層11−1の積層構造において、その強度ピーク波長が異なる光(緑色(G)及び赤色(R))を1層で拡散反射する部分選択反射層11dを含むことにより、偏光選択反射層11−1での界面の数が減少して、界面反射光の光量が低下し、その結果、映像の視認性を向上させることができる。
As described above, according to the projection screen 10-1 according to this embodiment including the
また、本実施例によれば、偏光選択反射層11−1において、可視光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しているので、外光や照明光などの環境光の影響をさらに抑えて映像のコントラストを高めることができ、映像の視認性をより向上させることができる。 In addition, according to the present embodiment, the polarization selective reflection layer 11-1 selectively reflects light in a specific wavelength region that covers only a part of the visible light region. The contrast of the image can be increased by further suppressing the influence of ambient light such as light, and the visibility of the image can be further improved.
投影システムProjection system
次に、上述した本実施例に係る投影スクリーン10−1を用いた投影システムについて説明する。投影スクリーン10−1は、図16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。
図16は、投影スクリーン10−1を備えた投影システムの一例を示す概略図である。
図17は、投影スクリーン10−1を備えた投影システムの他の例を示す概略図である。
Next, a projection system using the projection screen 10-1 according to the above-described embodiment will be described. As shown in FIG. 16, the projection screen 10-1 can be used by being incorporated in a
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of a projection system including the projection screen 10-1.
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating another example of the projection system including the projection screen 10-1.
投影システム20は、図16に示すように、投影スクリーン10−1と、投影スクリーン10−1上に映像光を投射する投影機21と、偏光変換素子22と、照明光源23と、偏光フィルム24と、照明光源設置部25等とを備えている。
また、投影スクリーン10−1は、偏光選択反射層11−1と、支持基材12とを備え、偏光選択反射層11−1は、互いに積層された部分選択反射層11a,dを有し、例えば、観察側から支持基材12側に、部分選択反射層11a、部分選択反射層11dの順に積層されている。
As shown in FIG. 16, the
The projection screen 10-1 includes a polarization selective reflection layer 11-1 and a
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10−1上に投射される映像光は、投影スクリーン10−1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。このとき、映像光の偏光変換は、偏光変換素子22で行われており、例えば、映像光を円偏光に偏光変換する場合には、円偏光板が使用される。
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、偏光変換素子22として位相差板を用いることができる。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、偏光変換素子(ここでは、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 polarization conversion element (here, the phase difference plate) 22, one having a quarter wavelength phase difference is preferably used. Specifically, the phase difference of 137.5 nm is matched to 550 nm, which has the highest visibility. The one with is ideal. In addition, a broadband quarter-wave retardation plate is more preferable in the sense that it can be applied to light emitted in all the wavelength regions of red (R), green (G), and blue (B). Furthermore, a single retardation plate obtained by controlling the birefringence of the material, or a combination of a quarter wavelength retardation plate and a half wavelength retardation plate can be used.
このような位相差板22は、図16,17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 FIGS. 16 and 17, the
また、一方で、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10−1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。なお、プロジェクター内部の光学系により直線偏光とする場合には、直線偏光板を用いずに位相差板のみを用いるようにしてもよい。
On the other hand, 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10−1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。このため、投影スクリーン10−1においては、投影機21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することが好ましい。これにより、外光や照明光などの環境光のうち上述した波長域から外れた範囲にある可視光域の光の反射を防止して映像のコントラストを高めることができる。
Here, the
なお、投影システム20は通常、室内の天井などの照明光源設置部25に設置された照明光源23を備えており、投影スクリーン10−1が設置される観察空間を照明するようになっている。
In addition, the
ここで、図16に示すように、照明光源23から出射された照明光が投影スクリーン10−1上に直接的に照射されるように照明光源23が配置されている場合には、照明光源23から投影スクリーン10−1へ向けて出射される照明光34が、投影スクリーン10−1により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)を主として含むようにすることが好ましい。これにより、照明光が投影スクリーン10−1の偏光選択反射層11で反射されてしまうこと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。
Here, as shown in FIG. 16, when the
なお、照明光源23から出射された照明光34の偏光状態は、照明光源23の近傍に、左円偏光を透過する偏光フィルム24を設けることにより制御することができる。ここで、偏光フィルム24としては、吸収型の円偏光板や偏光分離板(反射型の円偏光板)を用いることができる。なお、偏光分離板としては、コレステリック液晶層を利用した円偏光分離板や、直線偏光分離板の出射側に、直線偏光を円偏光へ変換するための位相差板を設けたものを用いることができる。なお、このような偏光分離板は、吸収型の円偏光板に比べて光量の損失が少ないという意味で好ましいものである。
The polarization state of the
なお、図16に示す投影システム20においては、照明光源23から出射された照明光が投影スクリーン10−1上に直接的に照射されているが、これに限らず、図17に示すように、天井以外の照明光源設置部26に照明光源23を設置し、照明光源23から出射された照明光35が天井などの照明光反射体27を介して照明光35′として投影スクリーン10−1上に間接的に照射される場合にも同様にして適用することができる。
ただし、この場合には、照明光反射体27により光が反射したときに円偏光の偏光状態が逆転するので、照明光源23から照明光反射体へ向けて出射される照明光35は、図16に示す場合と同様に、右円偏光を透過する偏光フィルム24′などを配置することにより、投影スクリーン10−1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)を主として含むようにすることが好ましい。
なお、偏光フィルム24′としては、上述した偏光フィルム24と同様のものを用いることができる。これにより、照明光反射体27でその偏光状態が逆転された照明光35′は、投影スクリーン10−1により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)を主として含むこととなり、投影スクリーン10−1の偏光選択反射層11で照明光35′が反射されてしまうこと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。
In the
However, in this case, since the polarization state of the circularly polarized light is reversed when the light is reflected by the
In addition, as polarizing film 24 ', the thing similar to the
また、本実施例による投影スクリーン10−1を投影スクリーン20に適用する場合には、特定の偏光成分の光を拡散反射する偏光選択反射層11−1は、上述したように、その強度ピーク波長が異なる光(緑色(G)及び赤色(R))を1層で拡散反射する部分選択反射層11dと、青色(B)を示す波長域を有する光を拡散反射する部分選択反射層11aとが互いに積層された構造を有しているので、偏光選択反射層11−1での界面の数が減少させることができ、その結果、環境光に基づく界面反射光31B−1及び/又は環境光に基づく界面反射光の光量を低下させ、映像の視認性を向上させることができる。
When the projection screen 10-1 according to the present embodiment is applied to the
次に、上述した実施例を具体的に説明する。 Next, the embodiment described above will be specifically described.
(具体例)
紫外線硬化型のネマチック液晶からなる主剤(94.7重量%)にカイラル剤(5.3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、440nm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。
(Concrete example)
A first cholesteric compound having a selective reflection center wavelength at 440 nm is prepared by dissolving a monomer mixed liquid crystal in which a chiral agent (5.3 wt%) is added to a main agent (94.7 wt%) composed of an ultraviolet curable nematic liquid crystal and dissolved in cyclohexanone. A liquid crystal solution was prepared.
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、光重合開始剤(Ciba Speciality Chemicals社製)を5重量%添加した。 Further, 5% by weight of a photopolymerization initiator (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、200×200mmの黒色PETフィルム上に易接着層を成膜した支持基材(ルミラー/AC−X、パナック社製)上にバーコート法により塗布した。 Then, the first cholesteric liquid crystal solution prepared as described above is placed on a support substrate (Lumirror / AC-X, manufactured by Panac Corporation) having an easy-adhesion layer formed on a 200 × 200 mm black PET film. The coating method was applied.
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50mW/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、440nm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 ultraviolet light of 365 nm at 50 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 440 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、600nm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、600nm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 600 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 600 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、青色(B)の波長域の光(440nm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、支持基材側から順に積層された投影スクリーン(比較例である投影スクリーン2とする:後述)を得た。なお、1層目の部分選択反射層の厚さは3μm、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5μm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 blue (B) wavelength region (light having a selective reflection center wavelength at 440 nm), and 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 red (R) wavelength range (light having a selective reflection center wavelength at 600 nm). ) Was selectively laminated with the third partial selective reflection layer in order from the support base material side to obtain a projection screen 2 as a comparative example (described later). The thickness of the first partial selective reflection layer was 3 μm, the thickness of the second partial selective reflection layer was 4 μm, and the thickness of the third partial selective reflection layer was 5 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.
投影スクリーン1を準備した。投影スクリーン1は、2層からなる積層構造を有するスクリーンであって、支持基材側から順に、反射波長帯域が広帯域である1層目の部分選択反射層と、青色(B)を示す波長域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を積層したものである。なお、この2層目の部分選択反射層は、投影スクリーン2での1層目の部分選択反射層に対応しており、同様な製法で成膜される。
投影スクリーン1での1層目の部分選択反射層(コレステリック液晶層)は、上述した各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溶液を用いて、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、560nmに選択反射中心波長を有するようにした。
さらに、コレステリック液晶層に対して、空気中(90℃)で、310nmの紫外線を3mW/cm2の照射強度で3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、520〜650nmに反射波長帯域を有する1層目の部分選択反射層(膜厚は5μm)を得た。
A
The first partially selective reflection layer (cholesteric liquid crystal layer) on the
Furthermore, the cholesteric liquid crystal layer is irradiated with 310 nm ultraviolet light at an irradiation intensity of 3 mW / cm 2 for 3 minutes in the air (90 ° C.) to cure the cholesteric liquid crystal layer, thereby reflecting the reflection wavelength band to 520 to 650 nm. A first partially selective reflection layer having a thickness of 5 μm was obtained.
(比較例)
投影スクリーン2を準備した。投影スクリーン2は、上述したように、プラーナー配向状態が崩されたコレステリック液晶構造を有するスクリーンである。
投影スクリーン3を準備した。投影スクリーン3は、市販のマットスクリーンを用いた。
(Comparative example)
A projection screen 2 was prepared. As described above, the projection screen 2 is a screen having a cholesteric liquid crystal structure in which the planar alignment state is broken.
A projection screen 3 was prepared. As the projection screen 3, a commercially available mat screen was used.
(評価結果)
各投影スクリーン1,2,3について、DLP方式の投影機を用いてコントラストを測定した。
投影機の射出口には、射出光が円偏光となるように、円偏光板を配置した。また、投影機は、各投影スクリーン1,2,3から約2.5m離したところに配置した。投影した映像は、プロジェクター光源の映り込みが確認しやすいように全面白表示とした。また、画面全体の映像の視認性評価は、白と黒のエリアがある静止画像とした。
(Evaluation results)
The contrast of each of the projection screens 1, 2, 3 was measured using a DLP projector.
A circularly polarizing plate was arranged at the exit of the projector so that the emitted light was circularly polarized. The projector was placed at a distance of about 2.5 m from each of the projection screens 1, 2, and 3. The projected image is displayed in full white so that the reflection of the projector light source can be easily confirmed. In addition, the evaluation of the visibility of the image on the entire screen was a still image with white and black areas.
室内の照明としては、蛍光灯(偏光制御なし)を用い、この蛍光灯からの照明光が、天井から約50度の角度で各投影スクリーン1,2,3に入射するように、蛍光灯を配置した。この場合に、各投影スクリーン1,2,3の真下の明るさは、200lxであった(トプコン製)。
For indoor lighting, a fluorescent lamp (without polarization control) is used, and the fluorescent lamp is set so that the illumination light from the fluorescent lamp enters each
また、各投影スクリーン1,2,3は、床に対して垂直に配置し、輝度計(トプコン製ルミナンスメーターBM−8)を用いて、スクリーン正面のコントラストを測定した。なお、コントラストは、白表示部分の輝度÷黒表示部分の輝度とした。
その結果、投影スクリーン2では、散乱のために、黒表示の輝度が高くなり、コントラストは30であった。また、投影スクリーン3では、外光の明るさで黒表示が白化し、コントラストは4であった。
一方、投影スクリーン1では、散乱が小さく、黒表示の輝度が下がったため、コントラストは50であり、映像の視認性を向上することができた。
In addition, each of the projection screens 1, 2 and 3 was arranged perpendicular to the floor, and the contrast of the front of the screen was measured using a luminance meter (Topcon luminance meter BM-8). The contrast is the luminance of the white display portion / the luminance of the black display portion.
As a result, in the projection screen 2, the brightness of black display was high due to scattering, and the contrast was 30. On the projection screen 3, the black display was whitened by the brightness of the external light, and the contrast was 4.
On the other hand, in the
10,10−1 投影スクリーン
11,11−1 偏光選択反射層
11a,11b,11c,11d 部分選択反射層
12,12A,12B,12C 支持基材
13 中間層
14 支持フィルム
15 光吸収層
16 光反射層
17 粘着層
18 剥離フィルム
19 機能性保持層
20 投影システム
21 投影機
22 位相差板
23 照明光源
24,24′ 偏光フィルム
25,26 照明光源設置部
27 照明光反射体
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
34,35,35′ 照明光
DESCRIPTION OF
Claims (14)
赤色及び緑色を示す波長域を有する映像光を、拡散反射する第1部分選択反射層と、
青色を示す波長域を有する映像光を、拡散反射する第2部分選択反射層と、
を備えた投影スクリーン。 A projection screen that diffuses and reflects image light, which is light of a specific polarization component projected from the observation side, and displays an image,
A first partial selective reflection layer that diffusely reflects image light having a wavelength range indicating red and green;
A second partial selective reflection layer that diffusely reflects image light having a wavelength range indicating blue;
Projection screen with.
赤色、緑色、青色を示す波長域を有する映像光は、それぞれ580〜620nm、540〜570nm、430〜460nmに含まれること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to claim 1,
Image light having wavelength ranges indicating red, green, and blue are included in 580 to 620 nm, 540 to 570 nm, and 430 to 460 nm, respectively.
Projection screen featuring.
前記第1部分選択反射層の反射波長域は、540〜620nmであり、
前記第2部分選択反射層の反射波長域は、430〜460nmであること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to claim 1 or 2,
The reflection wavelength region of the first partial selective reflection layer is 540 to 620 nm,
The reflection wavelength region of the second partial selective reflection layer is 430 to 460 nm,
Projection screen featuring.
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、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 1 to 3,
The light of the specific polarization component is right circularly polarized light or left circularly polarized light,
Projection screen featuring.
前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 1 to 3,
The light of the specific polarization component is one linearly polarized light;
Projection screen featuring.
前記第1部分選択反射層及び前記第2部分選択反射層は、前記特定の偏光成分の光を反射する偏光反射層と、前記偏光反射層により反射された光を拡散する拡散要素とからなること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 1 to 5,
The first partial selective reflection layer and the second partial selective reflection layer include a polarization reflection layer that reflects light of the specific polarization component, and a diffusion element that diffuses light reflected by the polarization reflection layer. ,
Projection screen featuring.
前記第1部分選択反射層及び前記第2部分選択反射層は、それ自体で拡散性を有すること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 1 to 5,
The first partial selective reflection layer and the second partial selective reflection layer have diffusibility by themselves;
Projection screen featuring.
前記第1部分選択反射層及び前記第2部分選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、前記コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、特定の偏光成分の光を拡散させること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 1 to 7,
The first partial selective reflection layer and the second partial selective reflection layer have a cholesteric liquid crystal structure, and diffuse light of a specific polarization component due to structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure;
Projection screen featuring.
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、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to claim 8.
The cholesteric liquid crystal structure includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions;
Projection screen featuring.
前記第1部分選択反射層は、複屈折値の大きい材質からなること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 1 to 9,
The first partial selective reflection layer is made of a material having a large birefringence value;
Projection screen featuring.
前記第1部分選択反射層のコレステリック液晶構造は、その螺旋ピッチ長が厚さ方向で連続的に異なること、
を特徴とする投影スクリーン。 The projection screen according to any one of claims 8 to 10,
The cholesteric liquid crystal structure of the first partial selective reflection layer has a helical pitch length continuously different in the thickness direction;
Projection screen featuring.
特定の偏光成分の光を拡散反射する投影スクリーンと、
を備えた投影システムであって、
前記投影スクリーンは、
前記映像光のうち、少なくとも2つの波長帯域の映像光を拡散反射する第1部分選択反射層と、
前記映像光のうち、少なくとも残りの1つの波長帯域の映像光を拡散反射する第2部分選択反射層と、
を含むこと、
を特徴とする投影システム。 A projector that projects image light in at least three wavelength bands;
A projection screen that diffusely reflects light of a specific polarization component;
A projection system comprising:
The projection screen is
A first partial selective reflection layer that diffusely reflects image light in at least two wavelength bands of the image light;
A second partial selective reflection layer that diffusely reflects image light in at least one remaining wavelength band of the image light;
Including,
Projection system characterized by.
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、
を特徴とする投影システム。 The projection system according to claim 12, wherein
The light of the specific polarization component is right circularly polarized light or left circularly polarized light,
Projection system characterized by.
前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to claim 12, wherein
The light of the specific polarization component is one linearly polarized light;
Projection system characterized by.
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JP (1) | JP2005107017A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019116634A1 (en) | 2017-12-14 | 2019-06-20 | 日東電工株式会社 | Projector and optical member used in projector |
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2003
- 2003-09-29 JP JP2003338288A patent/JP2005107017A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019116634A1 (en) | 2017-12-14 | 2019-06-20 | 日東電工株式会社 | Projector and optical member used in projector |
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