JP2005148489A - Projection system - Google Patents

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Masaki Umetani
雅規 梅谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection system capable of sharply displaying video even in the presence of bright environmental light and keeping color balance. <P>SOLUTION: The projection system 20 is equipped with a projection screen 10 having a polarized light selective reflecting layer 11 having a cholesteric liquid crystal structure selectively reflecting light of a specified polarized light component and a projector 121 which projects unpolarized video light on the projection screen 10. The projector 121 is equipped with a light source 50, condenser lenses 51 and 53, a color filter 52 arranged between the condenser lenses 51 and 53, a reflection part 60 including a plurality of micromirrors 60a to 60i arranged on a semiconductor, and a projection lens 54; and a light/dark ratio is increased by controlling the light/dark state of the light by varying tilts of the micromirrors 60a to 60i to improve the contrast, and the polarized light selective reflecting layer 11 holds the polarized state of the unpolarized video light. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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システムに関する。   The present invention relates to a projection system that displays video by projecting video light onto a projection screen by a projector, and more particularly, to a projection system with excellent visibility that can display video clearly.

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 patent documents 1 and 2).

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 Patent Document 1, a cholesteric liquid crystal that reflects light of each color of red, green, and blue (right circularly polarized light or left circularly polarized light) included in video light is used, and the circularly polarized light separation function of the cholesteric liquid crystal is used. Describes a projection screen that does not reflect approximately half of the ambient light.

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 Patent Document 1, since the cholesteric liquid crystal is in the planar alignment state, when light is reflected by such a cholesteric liquid crystal, the reflection of light becomes specular reflection, and the light is reflected. It is difficult to visually recognize as an image. That is, in order to visually recognize light as an image, the reflected light needs to have a scattering effect. However, the projection screen described in Patent Document 1 does not consider this point at all.

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(有機膜)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 (organic film) described in the above-mentioned Patent Document 2, light of a specific polarization component is emitted in consideration of the polarization state of image light and ambient light projected from the projector. It is trying to improve the visibility of an image by diffuse reflection (giving a scattering effect to reflected light).

ここで、上記特許文献2に記載された投影スクリーンを用いた投影システムでは、映像光の偏光状態を特定の偏光成分の光に制御する投影機(例えば、液晶プロジェクター)を用いている。液晶プロジェクターでは、その内部又は外部に、位相差板等を設けることにより、映像光の偏光状態を制御している。   Here, the projection system using the projection screen described in Patent Document 2 uses a projector (for example, a liquid crystal projector) that controls the polarization state of the image light to light of a specific polarization component. In a liquid crystal projector, the polarization state of image light is controlled by providing a retardation plate or the like inside or outside the liquid crystal projector.

しかしながら、映像光の偏光状態を制御する投影機を用いた投影システムでは、例えば、映像光が偏光分離層に斜めに入射した場合に、有機膜である偏光分離層に特有の性質(位相差作用:詳細は後述)により、映像光の偏光状態が歪められ、その結果、偏光分離層において映像光の反射効率が不均一となってしまう。
このために、上述した投影システムでは、例えば、光の三原色である青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)を示す波長域を有する光を、それぞれバランスのよい反射強度で反射することにより保たれている色のバランスが崩れてしまう場合が想定される。
However, in a projection system using a projector that controls the polarization state of image light, for example, when image light is incident on the polarization separation layer at an angle, a characteristic (phase difference action) unique to the polarization separation layer, which is an organic film. : Details will be described later), the polarization state of the image light is distorted. As a result, the reflection efficiency of the image light becomes non-uniform in the polarization separation layer.
For this reason, in the above-described projection system, for example, light having wavelength ranges indicating blue (B), green (G), and red (R), which are the three primary colors of light, is reflected with a balanced reflection intensity. It is assumed that the balance of the color maintained by the above will be lost.

したがって、偏光分離層(有機膜)を備えた投影スクリーンを用いて、投影システムを構築する場合には、映像の視認性(特に、色のバランス)が低下してしまうことを防止するために、偏光分離層の位相差作用を考慮した投影機を適用する必要があるが、上述した特許文献2に記載された投影スクリーンを用いた投影システムでは、偏光分離層の位相差作用を考慮した投影機を適用していない。
特開平5−107660号公報 特開2002−540445号公報
Therefore, when constructing a projection system using a projection screen provided with a polarization separation layer (organic film), in order to prevent the visibility (particularly color balance) of the image from being deteriorated, Although it is necessary to apply a projector that takes into account the phase difference effect of the polarization separation layer, in the projection system using the projection screen described in Patent Document 2 described above, the projector that takes into account the phase difference effect of the polarization separation layer. Is not applied.
JP-A-5-107660 JP 2002-540445 A

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、色のバランスを保つことができる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 system that can clearly display an image even under bright ambient light and can maintain a color balance.

前記課題を解決するために、請求項1の発明は、特定の偏光成分の光を選択的に反射する偏光選択反射層を備えた投影スクリーンと、前記投影スクリーンに、両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光を映像光として投射する投影機と、を備えた投影システムである。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 includes a projection screen including a polarization selective reflection layer that selectively reflects light of a specific polarization component, and the projection screen includes both linear polarization components. And a projector that projects light and / or light including both circularly polarized components as image light.

請求項2の発明は、請求項1に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、互いに少なくとも2層以上の部分選択反射層を有し、前記投影スクリーンに前記映像光が斜めに投射される場合に、前記映像光は、前記各部分選択反射層において、その偏光状態を保持されること、を特徴とする投影システムである。   According to a second aspect of the present invention, in the projection system according to the first aspect, the polarization selective reflection layer has at least two partial selective reflection layers, and the image light is obliquely projected onto the projection screen. In the projection system, the image light is maintained in a polarization state in each of the partial selective reflection layers.

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の投影システムにおいて、前記投影機は、両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光を光源光として発生する光源と、二次元的に配列され、その傾きを変化させると共に、前記光源光を反射する複数の微小鏡を含む反射部と、前記微小鏡により反射された前記光源光を、前記投影スクリーンに投射するための投射レンズと、を備えた投影システムである。   According to a third aspect of the present invention, in the projection system according to the first or second aspect, the projector uses light including both linearly polarized components and / or light including both circularly polarized components as light source light. A light source generated as follows, a two-dimensional array, a reflection portion including a plurality of micromirrors that reflect the light source light, and the light source light reflected by the micromirrors is projected. And a projection lens for projecting onto a screen.

請求項4の発明は、請求項1又は請求項2に記載の投影システムにおいて、前記投影機は、液晶プロジェクターと、前記液晶プロジェクターの射出口の近傍に配置された偏光解消子とからなること、を特徴とする投影システムである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the projection system according to the first or second aspect, the projector includes a liquid crystal projector and a depolarizer disposed in the vicinity of the exit of the liquid crystal projector. Is a projection system characterized by

請求項5の発明は、請求項1又は請求項2に記載の投影システムにおいて、前記投影機は、前方投射型のCRTであること、を特徴とする投影システムである。   A fifth aspect of the present invention is the projection system according to the first or second aspect, wherein the projector is a front projection type CRT.

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。   The invention of claim 6 is the projection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the light of the specific polarization component is right circularly polarized light or left circularly polarized light. Projection system.

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。   The invention of claim 7 is the projection system according to any one of claims 1 to 5, wherein the light of the specific polarization component is one linearly polarized light. It is.

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項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、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、を特徴とする投影システムである。   The invention according to claim 8 is the projection system according to any one of claims 1 to 7, wherein the polarization selective reflection layer includes a polarization reflection layer that reflects light of the specific polarization component; The projection system is characterized by comprising a diffusing element that diffuses the light reflected by the polarizing reflection layer.

請求項9の発明は、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有すること、を特徴とする投影システムである。   The invention of claim 9 is the projection system according to any one of claims 1 to 7, wherein the polarization selective reflection layer itself has diffusibility. is there.

請求項10の発明は、請求項9に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、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、選択的に反射される光を拡散させること、を特徴とする投影システムである。   According to a tenth aspect of the present invention, in the projection system according to the ninth aspect, the polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure, and is selectively reflected by a structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure. A projection system characterized by diffusing light.

請求項11の発明は、請求項10に記載の投影システムにおいて、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、を特徴とする投影システムである。   The invention of claim 11 is the projection system according to claim 10, wherein the cholesteric liquid crystal structure includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions.

請求項12の発明は、請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、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こと、を特徴とする投影システムである。   A twelfth aspect of the present invention is the projection system according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the polarization selective reflection layer is light in a specific wavelength range that covers only a part of the visible light range. Is a projection system characterized by selectively reflecting.

請求項13の発明は、請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、前記偏光選択反射層は、当該偏光選択反射層に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を選択的に反射すること、を特徴とする投影システムである。   A thirteenth aspect of the present invention is the projection system according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the polarization selective reflection layer has a case where light is incident perpendicularly to the polarization selective reflection layer. A projection system characterized by selectively reflecting light having a selective reflection center wavelength in a range of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm on the basis of a reference.

本発明の投影システムは、(1)特定の偏光成分の光を選択的に反射する偏光選択反射層を備えた投影スクリーンに、両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光を映像光として投射する投影機を備えるので、映像光は、有機膜である偏光分離層に特有の性質である位相差作用を受けたとしても影響が少なく、偏光分離層のあらゆる位置(例えば、中央部、端部、特に、積層構造を有している場合には、各部分選択反射層)で略均一な反射効率で反射され、その結果、光の三原色である青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)を示す波長域を有する光を、それぞれバランスのよい反射強度で反射し、色のバランスを保つことができる。   The projection system of the present invention includes (1) a projection screen having a polarization selective reflection layer that selectively reflects light of a specific polarization component, light containing both linear polarization components, and / or both circular polarizations. Since it includes a projector that projects component-containing light as image light, the image light has little effect even if it receives a phase difference effect that is a characteristic property of the polarization separation layer that is an organic film. Reflected with a substantially uniform reflection efficiency at a position (for example, a central portion, an end portion, particularly, each partial selective reflection layer in the case of a laminated structure), and as a result, blue (B ), Green (G), and light having a wavelength range indicating red (R) can be reflected with a balanced reflection intensity, and the color balance can be maintained.

(2)偏光選択反射層は、互いに少なくとも2層以上の部分選択反射層を有しているので、投影機から投影スクリーンに映像光(両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光)が斜めに投射される場合に、映像光は、各部分選択反射層において、その偏光状態を保持され、その結果、各部分選択反射層のあらゆる位置で略均一な反射効率で映像光を反射することができる。 (2) Since the polarization selective reflection layer has at least two or more partially selective reflection layers, image light (light including both linearly polarized components and / or both) from the projector to the projection screen. When the image light is projected obliquely, the image light is maintained in its polarization state in each partial selective reflection layer, and as a result, is reflected almost uniformly at every position of each partial selective reflection layer. The image light can be reflected efficiently.

(3)投影機は、光源と、二次元的に配列され、その傾きを変化させると共に、光源から発生する光源光(両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光)を反射する複数の微小鏡を含む反射部と、微小鏡により反射された光源光を、投影スクリーンに投射するための投射レンズと、を備えるので、投影機は、複数の微小鏡(マイクロミラー:Micro-mirror)を含む反射部(DMD:Digital Micro-mirror Device)を有する、いわゆるDLP(Digital Light Processing:テキサス・インスツルメンツ(TI)社の登録商標)プロジェクターであって、光源光を、投影スクリーンに投射する場合に、微小鏡の傾きを変化させる(いわゆるミラースイッチングを行う)ことにより、投射レンズを通過する光量を変化させて、光の明暗(コントラストに対応)を制御するので、例えば、投影スクリーンにおいて、黒表示時にコントラストが低下してしまうことを防止することができる。
具体的には、この投影機では、光を暗くする場合には、微小鏡により反射された光源光が投射レンズを通過しないように、微小鏡の傾きを変化させ、同じく、光を明るくする場合には、微小鏡により反射された光源光が投射レンズを通過するように、微小鏡の傾きを変化させる。
(3) The projector is arranged two-dimensionally with the light source, and changes the inclination of the light source light generated from the light source (light including both linearly polarized components and / or both circularly polarized components). And a projection lens for projecting light source light reflected by the micromirror onto the projection screen, the projector includes a plurality of micromirrors ( A so-called DLP (Digital Light Processing: registered trademark of Texas Instruments (TI)) projector having a reflection part (DMD: Digital Micro-mirror Device) including a micro-mirror, When projecting onto a projection screen, the amount of light passing through the projection lens is changed by changing the tilt of the micromirrors (so-called mirror switching), so And controls the corresponding strike), for example, in a projection screen, it is possible to contrast in the black to prevent lowered.
Specifically, in this projector, when the light is darkened, the tilt of the micromirror is changed so that the light source light reflected by the micromirror does not pass through the projection lens, and the light is also brightened. First, the inclination of the micromirror is changed so that the light source light reflected by the micromirror passes through the projection lens.

(4)投影機は、液晶プロジェクターと、液晶プロジェクターの射出口の近傍に配置された偏光解消子とからなるので、液晶プロジェクターから射出された映像光を、その光軸を実質的に変化させずに両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光とし、この映像光を投影スクリーンに投射することができる。 (4) Since the projector includes a liquid crystal projector and a depolarizer disposed in the vicinity of the exit of the liquid crystal projector, the image light emitted from the liquid crystal projector is not substantially changed in its optical axis. The light including both linearly polarized components and / or the light including both circularly polarized components can be projected onto the projection screen.

(5)投影機は、前方投射型のCRTであるので、いわゆる三管式プロジェクターを用いて、投影システムを構築することができる。 (5) Since the projector is a forward projection type CRT, a projection system can be constructed using a so-called three-tube projector.

(6)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。
(6) 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.

(7)特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であるので、投影機から投射される映像光(例えば、右円偏光、左円偏光、P偏光、S偏光を含む)のうち直線偏光(P偏光、S偏光)の方向に、偏光選択反射層の偏光分離特性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。
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。
(7) Since the light of a specific polarization component is one linearly polarized light, linearly polarized light out of video light (for example, including right circularly polarized light, left circularly polarized light, P polarized light, and S polarized light) projected from the projector By matching the polarization separation characteristics of the polarization selective reflection layer in the direction of (P-polarized light, S-polarized light), an image can be displayed brightly.
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.

(8)偏光選択反射層は、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。 (8) Since the polarization selective reflection layer is composed of 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 polarization separation characteristic and the diffusion characteristic are independent. Therefore, it is possible to easily control each characteristic.

(9)偏光選択反射層は、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。
これに対して、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)。このため、反射性偏光要素の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。
(9) Since the polarization selective reflection layer itself has diffusivity, a strong reflection intensity can be obtained because the polarization state of incident light is not disturbed.
On the other hand, when the 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"). For this reason, the original polarization separation function of the reflective polarizing element is impaired, and the visibility of the image cannot be sufficiently improved.

(10)偏光選択反射層は、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、上述した「消偏」の問題が生じる。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。
(10) The polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure and diffuses light of a specific polarization component due to the structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure, so there is no need to provide a diffusing element on the observation side.
Specifically, when the diffusing element is provided on the viewer side of the reflective polarizing element, the above-described “depolarization” problem occurs. 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.

(11)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。
(11) 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 ambient light and 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.

(12)偏光選択反射層は、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たので、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。 (12) Since the polarization selective reflection layer selectively reflects light in a specific wavelength range that covers only a part of the visible light range, the influence of ambient light such as outside light and illumination light is further suppressed. Therefore, the contrast of the video can be increased and the visibility of the video can be further improved.

(13)偏光選択反射層は、光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を選択的に反射するようにしたので、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、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。
(13) The polarization selective reflection layer selectively reflects light having a selective reflection center wavelength in the range of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm with reference to the case where light is incident vertically. Therefore, the reflection band of the projection screen can be made to correspond to the wavelength range of the image light.
Specifically, a projector that projects image light on a projection screen 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. For example, 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 on the basis of the case where light enters the projection screen vertically.

明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、色のバランスを保つという目的を、投影機(例えば、DLPプロジェクター)から偏光選択反射層を備えた投影スクリーンに、無偏光の映像光を投射することにより、実現した。以下、「無偏光」とは、両方の直線偏光成分(右円偏光、左円偏光)を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分(P偏光、S偏光)を含む光をいう。   Non-polarized video light is projected from a projector (for example, DLP projector) onto a projection screen with a polarization selective reflection layer for the purpose of displaying images clearly even under bright ambient light and maintaining color balance. It was realized by doing. Hereinafter, “non-polarized light” refers to light including both linearly polarized components (right circularly polarized light and left circularly polarized light) and / or light including both circularly polarized components (P polarized light and S polarized light).

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
投影スクリーン
まず、図1により、本発明の1実施例に係る投影システムに用いられる投影スクリーンの基本構造について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Projection screen First, FIG. 1, a description will be given of the basic structure of the projection screen used in a projection system according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、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有機膜である偏光選択反射層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を用いない投影システムについては、詳細は後述する。
As shown in FIG. 1, the projection screen 10 reflects video light projected from the viewer side (upper side of the drawing) and displays an image, and selectively reflects light of a specific polarization component. A polarization selective reflection layer 11 that is an organic film having a cholesteric liquid crystal structure, and a support substrate 12 that supports the polarization selective reflection layer 11.
The details of the projection system that does not use the projection screen 10 will be described later.

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 selective reflection layer 11 is made of a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity, and the director of the liquid crystal molecules is continuously rotated in the thickness direction of the layer as the physical molecular arrangement of the liquid crystal molecules. It has a spiral structure.

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 selective reflection layer 11 has a polarization separation characteristic for separating a circularly polarized light component in one direction and a circularly polarized light component in the opposite direction based on the physical molecular arrangement of the liquid crystal molecules. ing. That is, in the polarization selective reflection layer 11, non-polarized light incident along the spiral axis is separated into two polarized light (right circularly polarized light and left circularly polarized light), one of which is transmitted and the remaining is reflected. Is done. This phenomenon is known as circular dichroism, and when a spiral direction in the spiral structure of liquid crystal molecules is appropriately selected, a circularly polarized component having the same optical rotation direction as this spiral direction is selectively reflected.

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 polarized light 31R and left circularly polarized light 31L within the selective reflection wavelength region, right circularly polarized light 32R and left circularly polarized light outside the selective reflection wavelength region). 32L) is one circularly polarized light component (for example, within the selective reflection wavelength region) belonging to the range of the wavelength bandwidth Δλ centered on the selective reflection center wavelength λ 0 (selective reflection wavelength region) according to the polarization separation characteristic as described above. Right circularly polarized light 31R) is reflected as reflected light 33, and other light (for example, left circularly polarized light 31L within the selective reflection wavelength region, right circularly polarized light 32R and left circularly polarized light 32L outside the selective reflection wavelength region) is transmitted.

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 selective reflection layer 11 includes a plurality of spiral structure regions 30 having different directions of the spiral axis L, as shown in FIG. The light that is selectively reflected (reflected light 33) is diffused by such structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure. Here, the state in which the cholesteric liquid crystal structure has structural inhomogeneity refers to a state in which the direction of the helical axis L of the helical structure region 30 included in the cholesteric liquid crystal structure varies, as well as a nematic layer surface (die of liquid crystal molecules). A state in which at least a part of the surface of the same XY direction in the XY direction is not parallel to the surface of the polarization selective reflection layer 11 (when a cross-sectional TEM photograph of the dyed cholesteric liquid crystal structure film is taken, a gray pattern A state in which a continuous curve of the appearing layers is not parallel to the substrate surface), or a state in which fine particles of cholesteric liquid crystal are dispersed as a pigment. Further, the “diffusion” caused by the structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure is expanded to such an extent that the observer can recognize the reflected light (image light) reflected by the projection screen 10 as an image. Or to scatter.

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 helical structure region 30 included in the cholesteric liquid crystal structure is all layers. The light that is selectively reflected (reflected light 36) is specularly reflected.

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 helical structure region 30 included in the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11 selectively selects light in a specific wavelength range that covers only a part of the visible light range (for example, a wavelength range of 400 to 700 nm). It is preferable to have a specific helical pitch length to reflect.
More specifically, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11 is non-reflective so as to selectively reflect only light in a wavelength range corresponding to the wavelength range of image light projected by a projector such as a liquid crystal projector. It is preferable to have at least two or more different helical pitch lengths (described later).

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 selective reflection layer 11 will be described.
When the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11 has two or more types of helical pitch lengths that are discontinuously different, the polarization selective reflection layer 11 has at least two or more partially selective reflection layers with different helical pitch lengths. Can be configured by laminating each other.
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 selective reflection layer 11. The helical pitch length of the cholesteric liquid crystal structure may be determined so as to selectively reflect the light (the three primary colors of light).

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 selective reflection layer 11 when the wavelength ranges of the three primary colors of light are independent. The horizontal axis represents wavelength (λ) and the vertical axis represents reflectance (R).
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 selective reflection layer 11 is It is preferable to have three types of helical pitch lengths that are discontinuously different, so that the reflection band of the polarization selective reflection layer 11 is red (R), green (G), and blue (B) as illustrated. Each can correspond to a wavelength range.
As shown in the figure, the projection screen 10 includes, for example, a polarization selective reflection layer 11 having a cholesteric liquid crystal structure that selectively reflects light of a specific polarization component, and a support base 12 that supports the polarization selective reflection layer 11. I have.

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。なお、部分選択反射層11a,11b,11cの積層の順番は必ずしもこれに限られるものではなく、適宜任意の順番をとることができる。   Specifically, as shown in the drawing, the polarization selective reflection layer 11 selects the partial selective reflection layer 11a that selectively reflects light in the blue (B) wavelength region and the light in the green (G) wavelength region. And a partial selective reflection layer 11c that selectively reflects light in the red (R) wavelength region, and a partial selective reflection from the observation side to the support substrate 12 side. The layer 11c, the partial selective reflection layer 11b, and the partial selective reflection layer 11a are laminated in this order. In addition, the order of stacking the partial selective reflection layers 11a, 11b, and 11c is not necessarily limited to this, and an arbitrary order can be appropriately taken.

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 selective reflection layers 11a, 11b, and 11c emits light of a specific polarization component (for example, right-handed circularly polarized light) in the same manner as the polarization selective reflection layer 11 shown in FIGS. It has a cholesteric liquid crystal structure that selectively reflects and has a cholesteric liquid crystal structure that diffuses selectively reflected light due to its structural non-uniformity.

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 selective reflection layers 11a, 11b, and 11c constituting the polarization selective reflection layer 11) reflects substantially 100% of light in a specific polarization state that is selectively reflected. It is preferable to set the size to such a degree that the reflectance is saturated. This is because video light cannot be efficiently reflected if the reflectance is less than 100% with respect to light of a specific polarization component that is selectively reflected (for example, right circularly polarized light).
Note that the reflectance of the polarization selective reflection layer 11 (or the partial selective reflection layers 11a, 11b, and 11c constituting the polarization selective reflection layer 11) directly depends on the number of helical pitches, but the helical pitch length is If it is fixed, it indirectly depends on the thickness of the polarization selective reflection layer 11.
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 layers 11a, 11b, and 11c for reflecting light in one of the wavelength ranges of green (G) and blue (B), a thickness of about 1 to 10 μm is required.
On the other hand, the thicknesses of the partial selective reflection layers 11a, 11b, and 11c are not as good as they are thick. If they are too thick, it becomes difficult to control the orientation, unevenness, etc. Since the degree of light absorption increases, the above-mentioned range is appropriate.

次に、有機膜である偏光選択反射層11に特有の性質(位相差作用)について説明する。
図6は、偏光選択反射層11による位相差作用を説明するための概念図である。
偏光選択反射層11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を、バルク(ここでは、コレステリック液晶分子の大きさで規定される内部領域をいう)として捉え、さらに、その内部領域では光学軸(図中、X軸、Y軸、Z軸)に沿った方向において屈折率が異なる(いわゆる屈折率異方性を有する)点を考慮すると、バルクは、円盤状の領域となる(図中(a)参照)。
この円盤状の領域の断面形状は、例えば、原点Oを含むXY平面を基準とした場合には、図示のように、円(完全な円)Aとなる。したがって、この円Aの直径は、コレステリック液晶分子の屈折率(n)を用いると、nx(=ny)として示すことができる。なお、x、yは、X軸、Y軸での単位ベクトルとする。
同じく、この円盤状の領域の断面形状は、YZ平面を基準とした場合には、Z軸方向に縮小された楕円Bとなり(図中(a)参照)、長軸の長さをny、短軸の長さをnzとすると、ny(=nx)>nzとなる。なお、zは、Z軸での単位ベクトルとする。
Next, the property (phase difference action) peculiar to the polarization selective reflection layer 11 which is an organic film will be described.
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the phase difference effect by the polarization selective reflection layer 11.
As described above, the polarization selective reflection layer 11 has a cholesteric liquid crystal structure, and this cholesteric liquid crystal structure is regarded as a bulk (herein, an internal region defined by the size of cholesteric liquid crystal molecules). Furthermore, in consideration of the point that the refractive index differs in the direction along the optical axis (X-axis, Y-axis, Z-axis in the figure) (having so-called refractive index anisotropy) in the inner region, the bulk has a disc shape. (See (a) in the figure).
For example, when the XY plane including the origin O is used as a reference, the cross-sectional shape of the disk-shaped region is a circle (complete circle) A as illustrated. Therefore, the diameter of this circle A can be expressed as nx (= ny) using the refractive index (n) of cholesteric liquid crystal molecules. Note that x and y are unit vectors on the X and Y axes.
Similarly, the cross-sectional shape of the disk-shaped region is an ellipse B reduced in the Z-axis direction when the YZ plane is used as a reference (see (a) in the figure), and the length of the long axis is ny and short. When the length of the axis is nz, ny (= nx)> nz. Note that z is a unit vector on the Z axis.

ここで、特定の偏光成分の光(例えば、右円偏光)がバルクに入射した場合には、特定の偏光成分の光を、原点Oを通過するベクトルとして捉え、さらに、このベクトルを法線とする平面(但し、原点Oを含む)を基準とした断面形状を考慮することにより、位相差作用が生じるか否かを判定できる。
具体的には、特定の偏光成分の光31Aがバルクに垂直に入射した場合には、上述した断面形状は、円Aとなる(図中(b)参照)。この場合には、nx=nyとなり、光31Aのベクトル方向と一致するnzは関与しないので、位相差作用を受けない。したがって、光31Aは、その偏光状態を保持された状態で、このバルクを通過することになる。
Here, when light of a specific polarization component (for example, right circularly polarized light) is incident on the bulk, the light of the specific polarization component is regarded as a vector passing through the origin O, and this vector is further defined as a normal line. It is possible to determine whether or not a phase difference effect occurs by considering a cross-sectional shape with reference to the plane (including the origin O).
Specifically, when the light 31A having a specific polarization component is perpendicularly incident on the bulk, the above-described cross-sectional shape is a circle A (see (b) in the figure). In this case, nx = ny, and nz that coincides with the vector direction of the light 31A is not involved, so that it does not receive a phase difference effect. Accordingly, the light 31A passes through this bulk while maintaining its polarization state.

一方、特定の偏光成分の光31Aがバルクに斜めに入射した場合には、上述した断面形状は、楕円Cとなる(図中(c)参照)。この場合には、楕円Cの長軸の長さはny、短軸の長さはnx’となり、その結果、nx’<nyとなる。なお、x’は、x’軸での単位ベクトルとする。
このように、上述した断面形状が楕円になる状況では、光31Aは、光31Aのベクトル方向と一致するnzの影響を受けることになり、位相差作用が生じる。したがって、光31Aは、その偏光状態が歪み、例えば、楕円偏光となる。
On the other hand, when the light 31A having a specific polarization component is incident obliquely on the bulk, the above-described cross-sectional shape is an ellipse C (see (c) in the figure). In this case, the length of the major axis of the ellipse C is ny, and the length of the minor axis is nx ′. As a result, nx ′ <ny. Note that x ′ is a unit vector on the x ′ axis.
Thus, in the situation where the cross-sectional shape is an ellipse, the light 31A is affected by nz that coincides with the vector direction of the light 31A, and a phase difference action occurs. Therefore, the polarization state of the light 31A is distorted, for example, becomes elliptically polarized light.

したがって、コレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11に、特定の偏光成分の光31Aが入射する場合には、この光31Aの偏光状態は、偏光選択反射層11の位置(特に、偏光選択反射層11が積層構造を有している場合には、各部分選択反射層11a,11b,11cでの中央部、端部等の位置)によって異なり、その結果、反射効率も偏光選択反射層11の位置によって不均一になる。
なお、光31Aは、バルクを通過するに従って、位相差作用の影響を受ける。このため、最も支持基材12側に積層された部分選択反射層11aでは、部分選択反射層11b,11cに比べて、偏光状態がより歪んだ光31Aを反射することになってしまう。したがって、積層構造を有する偏光選択反射層11では、支持基材12側に積層された部分選択反射層ほど、反射効率が低下してしまう。
Therefore, when light 31A of a specific polarization component is incident on the polarization selective reflection layer 11 having a cholesteric liquid crystal structure, the polarization state of the light 31A is determined by the position of the polarization selective reflection layer 11 (particularly, the polarization selective reflection layer). 11 has a laminated structure, it differs depending on the positions of the central selective portion and the edge portion of the partial selective reflection layers 11a, 11b, and 11c), and as a result, the reflection efficiency is also the position of the polarization selective reflection layer 11. Due to the unevenness.
The light 31A is affected by the phase difference effect as it passes through the bulk. For this reason, in the partial selective reflection layer 11a most laminated | stacked on the support base material 12 side, compared with the partial selective reflection layers 11b and 11c, the light 31A in which the polarization state was more distorted will be reflected. Therefore, in the polarization selective reflection layer 11 having a laminated structure, the reflection efficiency decreases as the partial selective reflection layer laminated on the support base material 12 side.

このために、上述した有機膜である偏光選択反射層11では、例えば、光の三原色である青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)を示す波長域を有する光を、それぞれバランスのよい反射強度で反射することにより保たれている色のバランスが崩れてしまう場合が想定される。   For this reason, in the polarization selective reflection layer 11 that is the organic film described above, for example, light having wavelength ranges indicating the three primary colors of light, blue (B), green (G), and red (R), is balanced. The case where the balance of the color maintained by reflecting with a good reflection intensity is lost is assumed.

したがって、投影スクリーン10における視認性の低下(ここでは、色のバランスが崩れること)を防止するためには、偏光選択反射層11に入射される光の偏光状態を考慮する必要がある。
本実施例に係る投影スクリーン10を用いた投影システム20(図14,15参照)では、無偏光の映像光を投射することができる投影機(DLPプロジェクター等)を適用することにより、偏光選択反射層11の位相差作用の影響によって、色のバランスが崩れないようにした。
Therefore, in order to prevent the visibility on the projection screen 10 from being deteriorated (here, the color balance is lost), it is necessary to consider the polarization state of the light incident on the polarization selective reflection layer 11.
In the projection system 20 (see FIGS. 14 and 15) using the projection screen 10 according to the present embodiment, polarization selective reflection is achieved by applying a projector (such as a DLP projector) that can project non-polarized image light. The color balance was not disturbed by the influence of the phase difference effect of the layer 11.

次に、支持基材12について説明する。   Next, the support base 12 will be described.

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 support base 12 is for supporting the polarization selective reflection layer 11 and can be formed using a material such as a plastic film, metal, paper, cloth, or glass.

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 support substrate 12 preferably includes a light absorption layer that absorbs light in the visible light range.

具体的には例えば、図7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. 7, the support base 12 (12A) may be formed using a plastic film (for example, a black PET film in which carbon is mixed) in which a black pigment is kneaded. . In this case, the entire support substrate 12 becomes a light absorption layer (light absorption substrate). Thereby, light that should not be reflected as reflected light 33 among unpolarized light incident from the viewer side of the projection screen 10 (left circularly polarized light 31L within the selective reflection wavelength region, right circularly polarized light outside the selective reflection wavelength region). 32R and left circularly polarized light 32L) and light incident from the back side of the projection screen 10 are absorbed to generate reflected light caused by ambient light such as external light and illumination light, and stray light caused by image light. It can be effectively prevented.

また、図7に示す支持基材12(12A)のような態様以外にも、図8及び図9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 embodiment of the support substrate 12 (12A) shown in FIG. 7, as shown in FIGS. 8 and 9, on the surface on either side of the transparent support film 14 such as a plastic film, The support substrate 12 (12B, 12C) may be formed by forming the light absorption layer 15 made of a black pigment or the like.

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 support base 12 is preferably 15 to 300 μm, more preferably 25 to 100 μm, considering that it can be wound up. On the other hand, when the support substrate 12 does not necessarily require flexibility as in the case of being used as a panel, the thickness can be increased without limitation.

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 support substrate 12 and the support film 14 includes polycarbonate polymers, polyester polymers such as polyethylene terephthalate, polyimide polymers, polysulfone polymers, and polyethersulfone polymers. Molecule, polystyrene polymer, polyolefin polymer such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl alcohol polymer, cellulose acetate polymer, polyvinyl chloride polymer, polyacrylate polymer, polymethyl methacrylate polymer, etc. A film made of a thermoplastic polymer or the like can be used. In addition, the material of the support base material 12 and the support film 14 is not limited to this, Materials, such as a metal, a paper material, a cloth material, glass, can also be used.

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 selective reflection layer 11 on the support substrate 12, as described later, it is common to apply an alignment treatment and a curing treatment after applying a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity. It is.

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 selective reflection layer 11 so as not to be in the planar alignment state, the support substrate 12 has an alignment ability on the surface on which the liquid crystalline composition is applied. It is preferable to use those not used.

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 support substrate 12 on which the liquid crystalline composition is applied has an orientation ability on the surface, such as a stretched film, the support substrate 12 By subjecting the surface of the stretched film to surface treatment, or controlling the material of the liquid crystalline composition and the process conditions for aligning the liquid crystalline composition, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11 is planar aligned. It is possible to control so as not to be in a state.

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10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7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。   Further, when the surface of the support substrate 12 on which the liquid crystalline composition is applied has orientation ability, as shown in FIG. 10, the polarization selective reflection layer 11 and the support substrate 12 (12A ) Between the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11 and the intermediate layer 13 in the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer 11. It is also possible for the director of the liquid crystal molecules in the vicinity of the interface to face in a plurality of directions. In addition, when providing intermediate | middle layers 13, such as an easily bonding layer, the adhesiveness between the polarization selective reflection layer 11 and the support base material 12 can also be improved. In addition, as such an intermediate | middle layer 13, what is necessary is just to be able to acquire high adhesiveness with respect to both the material of the polarization selective reflection layer 11, and the material of the support base material 12, and the thing marketed generally is used. be able to. Specific examples include PET film A4100 with an easy-adhesion layer manufactured by Toyobo Co., Ltd., and easy-adhesive materials AC-X, AC-L, and AC-W manufactured by Panac. The intermediate layer 13 can also be used as a light absorbing layer that incorporates a black pigment or the like and absorbs light in the visible light region, like the support base 12 (12A) shown in FIG.

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 support substrate 12 does not have the alignment ability and the adhesion between the polarization selective reflection layer 11 and the support substrate 12 is sufficiently high, the intermediate layer 13 is necessarily provided. There is no. Moreover, as a method for improving the adhesiveness between the polarization selective reflection layer 11 and the support substrate 12, process methods such as corona treatment and UV cleaning can be used.

なお、本実施例に係る投影スクリーン10においては、図11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7乃至図9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 projection screen 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 11, the support substrate 12 is provided on the opposite side of the support substrate 12 from the surface on which the polarization selective reflection layer 11 is provided. You may make it provide the light reflection layer 16 which reflects the light which injects into. As a result, when the support base 12 includes the light absorption layer in the manner as shown in FIGS. 7 to 9, the support base 12 receives ambient light such as external light and illumination light incident from the back side of the projection screen 10. Before reaching the material 12 (particularly, the light absorption layer contained therein), it can be effectively reflected, and the heat generation of the support base 12 can be effectively suppressed. As the light reflection layer 16, it is preferable to use a white scattering layer (paper material, white film, paint film, etc.), a metal plate, an aluminum powder film, or the like.

また、図11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11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. 11, the polarization selective reflection is performed on the surface of the support substrate 12 opposite to the surface on which the polarization selective reflection layer 11 is provided (the back side of the light reflection layer 16 in FIG. 11). You may make it provide the adhesion layer 17 for affixing the support base material 12 in which the layer 11 was provided to an external member. As a result, the projection screen 10 can be attached to an external member such as a whiteboard or a wall as needed during use. In addition, as the adhesive layer 17, it is preferable that the support base material 12 provided with the polarization selective reflection layer 11 can be detachably attached to an external member, and a re-peeling adhesive film (manufactured by Panac Corporation). It is preferable to use a weak adhesive film such as Moreover, it is preferable to affix the peeling film 18 on the surface of the adhesion layer 17 for the purpose of protecting the adhesion layer 17 when not in use.

さらに、図11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. 11, a functional holding layer 19 may be provided on the surface of the polarization selective reflection layer 11 on the viewer side. As the functional retention layer 19, various types can be used. For example, a hard coat layer (HC layer), an antiglare layer (AG layer), an antireflection layer (AR layer), an ultraviolet absorption layer (UV absorption) Layer) and an antistatic layer (AS layer).

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 projection screen 10 to prevent scratches and dirt. The antiglare layer (AG layer) is a layer for preventing glare of the projection screen 10 and the like. The antireflection layer (AR layer) is a layer for suppressing reflection of light on the surface of the projection screen 10. The ultraviolet absorbing layer (UV absorbing layer) is a layer for absorbing an ultraviolet component that causes the liquid crystalline composition to change to yellow among the light incident on the projection screen 10. The antistatic layer (AS layer) is a layer for removing static electricity generated in the projection screen 10. When the functional holding layer 19 is used as an antistatic layer, the functional holding layer 19 does not necessarily have to be provided on the surface of the polarization selective reflection layer 11 on the viewer side. It may be provided on the back side surface, or the support base 12 itself may be provided with a function of removing static electricity by kneading carbon particles or the like into the support base 12.

次に、上述した投影スクリーン10を、本実施例に係る投影システムに適用する場合について説明する。
図12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。
この投影システム20は、投影スクリーン10と、投影スクリーン10上に映像光を投射する投影機121とを備えている。投影機121は、例えば、投影スクリーン10の観察側に配置されており、無偏光の映像光を投影スクリーン10に投射する(詳細は、後述)。
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が、その一方で、特定の偏光成分の光が偏光選択反射層11に斜め入射した場合には、位相差作用により偏光選択反射層11の反射効率が不均一となってしまう。
Next, a case where the above-described projection screen 10 is applied to the projection system according to the present embodiment will be described.
FIG. 12 is a conceptual diagram of a projection system using the projection screen 10.
The projection system 20 includes a projection screen 10 and a projector 121 that projects image light on the projection screen 10. The projector 121 is disposed, for example, on the observation side of the projection screen 10 and projects unpolarized image light onto the projection screen 10 (details will be described later).
As described above, the projection screen 10 has polarization separation property, wavelength selectivity property, and scattering property by the polarization selective reflection layer 11, and suppresses the influence of ambient light (external light, illumination light, etc.) and contrast of the image. On the other hand, when light of a specific polarization component obliquely enters the polarization selective reflection layer 11, the reflection efficiency of the polarization selective reflection layer 11 becomes non-uniform due to the phase difference effect.

このため、投影システム20において、映像の視認性(ここでは、特に、色のバランスを保つ)を向上させるためには、投影機121から投影スクリーン10に無偏光の映像光を投射にする必要があり、さらに、明暗状態を高い精度で制御することで、コントラストも向上させることができる。
具体的には、投影機121から投射された無偏光の映像光は、偏光選択反射層11から位相差作用を受けた場合であっても、その偏光状態を変化させないので、偏光選択反射層11(特に、積層構造を有する場合には、各部分選択反射層11a,11b,11c)のあらゆる位置で反射効率を略均一にすることができる。
For this reason, in the projection system 20, in order to improve the visibility of the image (here, in particular, maintaining the color balance), it is necessary to project non-polarized image light from the projector 121 onto the projection screen 10. In addition, the contrast can be improved by controlling the light and dark state with high accuracy.
Specifically, the non-polarized video light projected from the projector 121 does not change its polarization state even when it receives a phase difference effect from the polarization selective reflection layer 11, and therefore the polarization selective reflection layer 11. (In particular, in the case of a laminated structure, the reflection efficiency can be made substantially uniform at any position of each of the partial selective reflection layers 11a, 11b, and 11c).

したがって、偏光選択反射層11は、光の三原色である青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)を示す波長域を有する光を、各部分選択反射層11a,11b,11cのあらゆる位置において、実質的に一定の反射率で反射することができ、例えば、投影機121から投射される無偏光の映像光を、その光強度の波長分散(図3参照)を変えずに反射することができる。
このため、投影システム20によれば、投射された無偏光の映像光の光強度が投影スクリーン10で反射される映像光の反射強度となり、その結果、色のバランスを保ち、映像光の本来の色合いを再現できる。
Therefore, the polarization selective reflection layer 11 transmits light having a wavelength range indicating the three primary colors of light, blue (B), green (G), and red (R), at any position of each partial selective reflection layer 11a, 11b, 11c. , The non-polarized image light projected from the projector 121 can be reflected without changing the wavelength dispersion (see FIG. 3) of the light intensity. Can do.
For this reason, according to the projection system 20, the light intensity of the projected non-polarized image light becomes the reflection intensity of the image light reflected by the projection screen 10, and as a result, the color balance is maintained, Can reproduce the hue.

ここで、本実施例における投影システム20に適用される投影機121について説明する。
投影機121は、図中(a)に示すように、光源50と、コンデンサーレンズ51,53と、このコンデンサーレンズ51,53の間に配置された色フィルター52と、不図示の半導体(例えば、CMOS半導体)上に配置された複数の微小鏡(マイクロミラー:Micro-mirror)を含む反射部(DMD:Digital Micro-mirror Device)60と、投射レンズ54とを備えている。
光源50は、例えば、キセノンランプであって、光の三原色であるR,G,Bのバランスの優れた無偏光である白色光(光源光)を発生する。
コンデンサーレンズ51は、光源50で発生した光源光を、色フィルター52に集光するためのレンズである。色フィルター52は、不図示の回転機構により高速回転可能なカラーディスクであって、例えば、R,G,B等の色を光源光に付与する。コンデンサーレンズ53は、色フィルター52を透過した光を反射部60に集光するためのレンズである。
Here, the projector 121 applied to the projection system 20 in the present embodiment will be described.
The projector 121 includes a light source 50, condenser lenses 51 and 53, a color filter 52 disposed between the condenser lenses 51 and 53, and a semiconductor (not shown) (for example, as shown in FIG. A reflection part (DMD: Digital Micro-mirror Device) 60 including a plurality of micromirrors (Micro-mirror) arranged on a CMOS semiconductor) and a projection lens 54 are provided.
The light source 50 is, for example, a xenon lamp, and generates non-polarized white light (light source light) with an excellent balance of R, G, and B, which are the three primary colors of light.
The condenser lens 51 is a lens for condensing the light source light generated by the light source 50 on the color filter 52. The color filter 52 is a color disk that can be rotated at a high speed by a rotation mechanism (not shown), and imparts colors such as R, G, and B to the light source light. The condenser lens 53 is a lens for condensing the light transmitted through the color filter 52 on the reflection unit 60.

ここで、反射部60について説明する。
図13は、投影機121の反射部60に含まれる微小鏡の動作を示す概念図である。
反射部60は、いわゆるDMD(Digital Micro-mirror Device)と呼ばれる光半導体であって、不図示のCMOS半導体上に、画素に相当する数(例えば、48〜131万)だけ配置されているマイクロミラー60a〜iを含む(図中(a)参照)。すなわち、マイクロミラー60a〜iの1つ1つが画素となり、投影スクリーン10上に映し出される映像を構成する。
マイクロミラー60a〜iは、互いに独立して傾き(±12度)を変化させることができ、例えば、デジタル制御(ON:+12度、OFF:−12度)により、数千回/秒という高速でその傾きが切り替えられる(図中(b)参照)。
Here, the reflection unit 60 will be described.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing the operation of the micromirror included in the reflection unit 60 of the projector 121.
The reflection unit 60 is an optical semiconductor called a so-called DMD (Digital Micro-mirror Device), and is a micromirror disposed on a CMOS semiconductor (not shown) by a number corresponding to pixels (for example, 480 to 1.31 million). 60a-i (see (a) in the figure). That is, each of the micromirrors 60a to 60i serves as a pixel and constitutes an image displayed on the projection screen 10.
The micromirrors 60a to 60i can change the inclination (± 12 degrees) independently of each other. For example, the digital control (ON: +12 degrees, OFF: -12 degrees) can be performed at a high speed of several thousand times / second. The inclination is switched (see (b) in the figure).

+12度の傾きであるマイクロミラーに反射した光は、投射レンズ54を通過して、投影スクリーン10に映像光(無偏光)として投射される(図9参照)。このため、このマイクロミラー(傾き:+12度)に対応した投影スクリーン10上の領域は、明るく(白く)表示される。
一方、−12度の傾きであるマイクロミラーに反射した光は、不図示の光吸収板に吸収されるため、このマイクロミラー(傾き:12度)に対応した投影スクリーン10上の領域は、暗く(黒く)表示される。
The light reflected by the micromirror having an inclination of +12 degrees passes through the projection lens 54 and is projected as image light (non-polarized light) on the projection screen 10 (see FIG. 9). For this reason, the area on the projection screen 10 corresponding to the micromirror (tilt: +12 degrees) is displayed brightly (white).
On the other hand, since the light reflected by the micromirror having an inclination of −12 degrees is absorbed by a light absorption plate (not shown), the region on the projection screen 10 corresponding to the micromirror (inclination: 12 degrees) is dark. (Black) is displayed.

したがって、反射部60では、投影機121から投射される無偏光の映像光の明暗状態を、デジタル制御によるON/OFFの回数(すなわち、傾きの切替え回数)を調整することで制御するので、例えば、電界に伴う液晶分子の動きによって光の明暗状態を制御している液晶プロジェクターと比べて、明暗状態を高い精度で制御することができる。
その結果、投影スクリーン10上の映像については、コントラストが向上し、さらに、映像光の偏光状態が保持されるので、色のバランスを保つことができる。
Accordingly, the reflection unit 60 controls the brightness / darkness state of the non-polarized image light projected from the projector 121 by adjusting the number of ON / OFF times (that is, the number of times of tilt switching) by digital control. Compared with a liquid crystal projector that controls the light / dark state of light by the movement of liquid crystal molecules accompanying an electric field, the light / dark state can be controlled with higher accuracy.
As a result, the contrast on the image on the projection screen 10 is improved and the polarization state of the image light is maintained, so that the color balance can be maintained.

この投影システム20によれば、投影スクリーン10の反射効率が位相差作用によって不均一となってしまうことを防止して、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示すると共に、視認性(ここでは、色のバランス、コントラスト)を向上させることができる。   According to the projection system 20, the reflection efficiency of the projection screen 10 is prevented from becoming non-uniform due to the phase difference effect, and the image is clearly displayed even under bright ambient light, and the visibility (here, , Color balance, contrast).

なお、投影機121は、投影スクリーン10に無偏光の映像光を投射できるのであれば、上述したDLPプロジェクターに限らず、例えば、前方投射型のCRT(いわゆる三管式プロジェクター、)、射出口の近傍に偏光解消子を配置した液晶プロジェクター等、適宜のプロジェクターを用いることができる。
ここで、液晶プロジェクターの射出口の近傍に偏光解消子を配置した場合には、液晶プロジェクターから射出された映像光(偏光制御されている光)を、その光軸を実質的に変えることなく無偏光とすることができ、その結果、投影スクリーン10に無偏光の映像光を投射できる。なお、偏光解消子は、偏光を無偏光にするための素子であって、例えば、光学用水晶からなり、透過帯域の広い1枚型や、光学用水晶と合成石英とからなり、透過光を直進させる2枚型等がある。
The projector 121 is not limited to the above-described DLP projector as long as it can project non-polarized image light onto the projection screen 10. For example, the projector 121 may be a front projection type CRT (so-called three-tube projector), An appropriate projector such as a liquid crystal projector in which a depolarizer is disposed in the vicinity can be used.
Here, when a depolarizer is disposed in the vicinity of the exit of the liquid crystal projector, the image light emitted from the liquid crystal projector (polarized light) is not changed without substantially changing its optical axis. As a result, unpolarized video light can be projected onto the projection screen 10. The depolarizer is an element for making polarized light non-polarized. For example, the depolarizer is made of an optical crystal, and is made of a single sheet type having a wide transmission band, an optical crystal and synthetic quartz, and transmits transmitted light. There are two types that go straight.

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 projection screen 10, as shown in FIG. 2 (a), a polarization selective reflection layer having a cholesteric liquid crystal structure in which the direction of the helical axis L varies within the layer (that is, not in the planar alignment state). 11 has been described in detail as an example, but the present invention is not limited to this, and any layer having an appropriate structure may be applied as long as it is a layer that diffusely reflects light of a specific polarization component. Specific examples are given below.
(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、上述した投影機121から無偏光の映像光を投射することにより、この層の位相差作用によって偏光状態を乱されることなく、色のバランスを保つことができる。
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, since linearly polarized light can be divided into two polarization states and has two directions orthogonal to each other, the non-polarized image light is projected from the projector 121 described above, so that the phase difference effect of this layer is obtained. The color balance can be maintained without disturbing the polarization state.
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場合であっても、無偏光の映像光を投射することにより、上述した偏光選択反射層11と同様に、この層における反射効率を略均一して、色のバランスを保つことができる。   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 Even when only light of a specific polarization component (for example, P-polarized light or S-polarized light) is diffusely reflected, this layer is projected in the same manner as the polarization selective reflection layer 11 described above by projecting non-polarized image light. The reflection efficiency can be made substantially uniform, and the color balance can be maintained.

次に、上述したような投影スクリーン10の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the projection screen 10 as described above will be described.

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 support base material 12 on which the polarization selective reflection layer 11 is laminated is prepared. If necessary, an intermediate layer 13 such as an easy adhesion layer is laminated on the surface of the support base 12 on the side where the polarization selective reflection layer 11 is provided. At this time, the surface of the support substrate 12 on which the liquid crystalline composition is applied (or the surface when the intermediate layer 13 is present) is made to have no orientation ability.

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 support substrate 12 thus prepared, the polarization selective reflection layer 11 is laminated (fixed) by performing an alignment treatment and a curing treatment. )

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 selective reflection layer 11 will be described.

(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 support substrate 12. At this time, any existing method can be used as a method of applying the liquid crystalline composition. Specifically, a roll coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a slide coating method, a die coating method, a slit coating method, a dipping method, or the like can be used. Moreover, when using a plastic film as the support base material 12, film coating by a so-called roll-to-roll system can be used.

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 support base material 12, the chiral nematic liquid crystal and cholesteric liquid crystal which show cholesteric regularity can be used. Such a material is not particularly limited as long as it is a liquid crystal material capable of forming a cholesteric liquid crystal structure, and in particular, a polymerizable liquid crystal material having a polymerizable functional group at both ends of the molecule. It is preferable for obtaining the polarization selective reflection layer 11 which is optically stable after curing.

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.

Figure 2005148489
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Figure 2005148489
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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). .

Figure 2005148489
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Figure 2005148489
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Figure 2005148489
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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 selective reflection layer 11 having good heat resistance.

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 selective reflection layer 11 finally obtained, and the like. Specifically, although it varies greatly depending on the material of the liquid crystal composition used, 0.01 to 60 parts by weight, preferably 0.1 to 40 parts by weight, per 100 parts by weight of the total amount of the liquid crystal composition. More preferably, it is selected in the range of 0.5 to 30 parts by weight, most preferably 1 to 20 parts by weight. When the content of the chiral agent is less than the above range, sufficient cholesteric regularity may not be imparted to the liquid crystal composition. When the content exceeds the above range, the alignment of the liquid crystal molecules is inhibited. There is a risk of adverse effects when cured by actinic radiation.

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 support substrate 12, but it is dissolved in an appropriate solvent such as an organic solvent for the purpose of adjusting the viscosity to a coating apparatus or obtaining a good alignment state. An ink may be used.

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 support substrate 12. Specific examples include acetone, 3-methoxybutyl acetate, diglyme, cyclohexanone, tetrahydrofuran, toluene, xylene, chlorobenzene, methylene chloride, methyl ethyl ketone, and the like. The degree of dilution of the polymerizable liquid crystal material is not particularly limited, but it is 5 to 50%, more preferably 10 in view of the fact that the liquid crystal itself is a material with low solubility and high viscosity. It is preferable to dilute to about 30%.

(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 support substrate 12 and forming the cholesteric liquid crystal layer, in the alignment treatment step, the cholesteric liquid crystal layer is maintained at a predetermined temperature at which the cholesteric liquid crystal structure is expressed, The liquid crystal molecules in the cholesteric liquid crystal layer are aligned.

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 selective reflection layer 11 to be finally obtained in the present embodiment is not in the planar alignment state, but as shown in FIG. Although the orientation is dispersed in the layers, the orientation treatment is necessary even in this case. That is, an alignment process that aligns the directors of liquid crystal molecules having a cholesteric liquid crystal structure in a certain direction on the support substrate 12 is not required, but an alignment process that forms a plurality of helical structure regions 30 in the cholesteric liquid crystal structure. Is necessary.

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 support substrate 12 is maintained at a predetermined temperature at which the cholesteric liquid crystal structure is developed, the cholesteric liquid crystal layer exhibits a liquid crystal phase, and the liquid crystal molecules are self-assembled by the self-integrating action of the liquid crystal molecules themselves. The spiral structure is formed by continuously rotating the director in the thickness direction of the layer. And the cholesteric liquid crystal structure expressed in such a liquid crystal phase can be fixed by curing the cholesteric liquid crystal layer by a method as described later.

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 support base material 12, such an alignment process process is normally performed with the drying process for removing a solvent. In order to remove the solvent, a drying temperature of 40 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C. is suitable. The drying time (heating time) exhibits a cholesteric liquid crystal structure, and the solvent is substantially removed. For example, it is preferably 15 to 600 seconds, and more preferably 30 to 180 seconds. In addition, when it turns out that an orientation state is inadequate after drying, it is good to extend a heating time suitably. In addition, when using the vacuum drying method in such a drying process, it is preferable to perform a separate heat treatment for the alignment process.

(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 support substrate 12 in a state dissolved in a solvent such as an organic solvent. In this case, the cholesteric regularity is obtained simply by removing the solvent by a drying process. A solidified cholesteric liquid crystal layer is formed. In addition, about the kind of solvent, drying conditions, etc., what was described in the apply | coating process and orientation process mentioned above can be used.

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 support substrate 12 is not particularly limited as long as the uniformity of the heating temperature can be obtained, and it can be held in close contact with the hot plate, It is possible to use a method in which a slight air layer is provided between them and held parallel to the hot plate. Further, it may be a method in which the entire specific space such as an oven is heated or passed through the apparatus. In the case of using a film coater or the like, it is preferable to lengthen the drying zone so that a sufficient heating time can be taken.

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 support base 12. However, if a film or the like specialized for heat resistance is used as the material of the support substrate 12, heating at a high temperature of 150 ° C. or higher is also possible.

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 projection screen 10 including the polarization selective reflection layer 11 made of a single cholesteric liquid crystal layer can be manufactured by performing the above-described series of steps (coating step, alignment step and curing step). By repeating the above-described series of steps, it is possible to manufacture the projection screen 10 including the polarization selective reflection layer 11 composed of a plurality of cholesteric liquid crystal layers.

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.

このように本実施例によれば、投影システム20において、投影スクリーン10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おり、さらに、投影機121は、無偏光の映像光を投射することにより、有機膜である偏光選択反射層11の位相差作用を受けた場合であっても、映像光はその偏光状態が保持され、偏光選択反射層11における反射効率を略均一にすることにより、色のバランスを保つことができ、さらに、投射レンズ54を通過する光量を、マイクロミラー60a〜iの傾きに応じて変化させることにより、光の明暗状態を高い精度で制御して、コントラストを向上させることができる。   Thus, according to the present embodiment, in the projection system 20, the projection screen 10 includes the polarization selective reflection layer 11 having a cholesteric liquid crystal structure that selectively reflects light of a specific polarization component, and is included in the cholesteric liquid crystal structure. Due to structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure due to variations in the direction of the helical axis L of the helical structure region 30 to be diffused, the selectively reflected light is diffused. Even when the polarized image light is projected to receive the phase difference effect of the polarization selective reflection layer 11, which is an organic film, the polarization state of the image light is maintained, and the reflection efficiency in the polarization selection reflection layer 11 is maintained. Can be maintained in a uniform color balance, and the amount of light passing through the projection lens 54 can be adjusted by the inclination of the micromirrors 60a to 60i. By varying depending controls the brightness state of light with high accuracy, thereby improving the contrast.

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。   At this time, the polarization selective reflection layer 11 selectively reflects only light of a specific polarization component (for example, right circularly polarized light) due to the polarization separation characteristic of the cholesteric liquid crystal structure. Thus, it is possible to reflect only about 50% of the ambient light such as by the polarization selective reflection layer 11. 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.

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 selective reflection layer 11, the cholesteric liquid crystal structure has structural non-uniformity, and the direction of the helical axis L of the helical structure region 30 included in the cholesteric liquid crystal structure varies. Is diffusely reflected rather than specularly reflected, making it easier to visually recognize the image. At this time, the polarization selective reflection layer 11 diffuses the selectively reflected light due to the structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure, so that light of a specific polarization component (for example, a right circle in the selective reflection wavelength region). While diffusing the polarized light 31R), other light (for example, the left circularly polarized light 31L within the selective reflection wavelength region, the right circularly polarized light 32R and the left circularly polarized light 32L outside the selective reflection wavelength region) is transmitted without being diffused. be able to. For this reason, the above-described “depolarization” problem does not occur with respect to ambient light and image light transmitted through the polarization selective reflection layer 11, while maintaining the original polarization separation function of the polarization selective reflection layer 11. Visibility can be improved.

以上のように、本実施例の投影システム20に用いられる投影スクリーン10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ことができる。   As described above, according to the projection screen 10 used in the projection system 20 of the present embodiment, the influence of ambient light such as external light and illumination light is suppressed by the polarization separation characteristic of the cholesteric liquid crystal structure, and the contrast of the image is increased. On the other hand, the structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure can give a scattering effect to the reflected light of the image light without reducing the visibility of the image, and display the image clearly even under bright ambient light Can do.

また、本実施例の投影システム20に用いられる投影スクリーン10によれば、偏光選択反射層11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。   Further, according to the projection screen 10 used in the projection system 20 of the present embodiment, the polarization selective reflection layer 11 selectively reflects light in a specific wavelength region that covers only a part of the visible light region. Therefore, the influence of ambient light such as external light and illumination light can be further suppressed to increase the contrast of the image, 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を用いた投影システムについて説明する。
図14は、投影スクリーン10を備えた投影システムの一例を示す概略図である。
図15は、投影スクリーン10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 according to the above-described embodiment will be described.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an example of a projection system including the projection screen 10.
FIG. 15 is a schematic diagram showing another example of the projection system including the projection screen 10.

投影システム20は、図14に示すように、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121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。なお、投影機121は、上述したようにDLP(digital light processing)プロジェクターを用いる。   As shown in FIG. 14, the projection system 20 includes a projection screen 10, a projector 121 that projects image light on the projection screen 10, an illumination light source 23, a polarizing film 24, an illumination light source installation unit 25, and the like. I have. The projector 121 uses a DLP (digital light processing) projector as described above.

一般に、投影機121は、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現しており、例えば、投影スクリーン10に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を投射している。
このため、投影スクリーン10においては、投影機121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。
In general, the projector 121 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. For example, light is projected onto the projection screen 10. With reference to the case of vertical incidence, 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.
For this reason, it is preferable that the projection screen 10 selectively reflects only light in a wavelength range corresponding to the wavelength range of the image light projected by the projector 121. Thereby, reflection of light in the visible light range that is out of the above-described wavelength range among ambient light such as external light and illumination light can be prevented, and the contrast of the image can be increased.

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が設置される観察空間を照明するようになっている。   The projection system 20 normally includes an illumination light source 23 installed in an illumination light source installation unit 25 such as an indoor ceiling, and illuminates an observation space where the projection screen 10 is installed.

ここで、図14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へ向けて出射される照明光34が、投影スクリーン10により選択的に反射される光の偏光成分と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. 14, when the illumination light source 23 is arranged so that the illumination light emitted from the illumination light source 23 is directly irradiated onto the projection screen 10, the projection is performed from the illumination light source 23. It is preferable that the illumination light 34 emitted toward the screen 10 mainly includes light having a polarization component different from the polarization component of light selectively reflected by the projection screen 10 (for example, left circularly polarized light). Thereby, it is possible to effectively prevent the illumination light from being reflected by the polarization selective reflection layer 11 of the projection screen 10 and to increase the contrast of the image.

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 illumination light 34 emitted from the illumination light source 23 can be controlled by providing a polarizing film 24 that transmits left circularly polarized light in the vicinity of the illumination light source 23. Here, as the polarizing film 24, an absorption-type circularly polarizing plate or a polarizing separation plate (reflection-type circularly polarizing plate) can be used. As the polarization separation plate, a circular polarization separation plate using a cholesteric liquid crystal layer or a retardation plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light on the output side of the linearly polarized light separation plate is used. it can. Note that such a polarization separation plate is preferable in the sense that the loss of light amount is smaller than that of the absorption-type circularly polarizing plate.

なお、図14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上に直接的に照射されているが、これに限らず、図15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14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 projection system 20 shown in FIG. 14, the illumination light emitted from the illumination light source 23 is directly irradiated onto the projection screen 10, but not limited to this, as shown in FIG. The illumination light source 23 is installed in the illumination light source installation unit 26, and the illumination light 35 emitted from the illumination light source 23 is indirectly irradiated onto the projection screen 10 as illumination light 35 'through the illumination light reflector 27 such as the ceiling. It can be applied in the same way to the above.
However, in this case, since the polarization state of the circularly polarized light is reversed when the light is reflected by the illumination light reflector 27, the illumination light 35 emitted from the illumination light source 23 toward the illumination light reflector is as shown in FIG. Similarly to the case shown in FIG. 5, by arranging a polarizing film 24 ′ that transmits right circularly polarized light, light having the same polarization component as that of light selectively reflected by the projection screen 10 (for example, right circularly polarized light). ) Is mainly included. In addition, as polarizing film 24 ', the thing similar to the polarizing film 24 mentioned above can be used.
Thereby, the illumination light 35 ′ whose polarization state is reversed by the illumination light reflector 27 is mainly composed of light having a polarization component different from the polarization component of the light selectively reflected by the projection screen 10 (for example, left circularly polarized light). Accordingly, it is possible to effectively prevent the illumination light 35 ′ from being reflected by the polarization selective reflection layer 11 of the projection screen 10 and increase the contrast of the image.

また、投影スクリーン10と投影機121とを組合わせた本実施例による投影システム20では、投影機121から無偏光の映像光が投射されるので、偏光選択反射層11における反射効率を略均一にして、色のバランスを保つことができ、さらに、映像光の明暗状態は、反射部60によって、高い精度で制御されるので、コントラストを向上させることができる。   Further, in the projection system 20 according to this embodiment in which the projection screen 10 and the projector 121 are combined, non-polarized image light is projected from the projector 121, so that the reflection efficiency in the polarization selective reflection layer 11 is made substantially uniform. Thus, the color balance can be maintained, and the contrast state of the image light is controlled with high accuracy by the reflection unit 60, so that the contrast can be improved.

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を得た。なお、この投影スクリーンは、後述する投影システム1,4で用いられる。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). A projection screen was obtained, in which a third partially selective reflection layer that selectively reflects) was laminated in order from the support substrate side. This projection screen is used in projection systems 1 and 4 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.

次に、投影システム1を準備した。この投影システム1は、上述した投影スクリーンと、無偏光を投射するDLPプロジェクター(ELP820、輝度:2500ルーメン、エプソン製)とを組み合わせたシステムである。   Next, the projection system 1 was prepared. This projection system 1 is a system that combines the above-described projection screen and a DLP projector (ELP820, luminance: 2500 lumen, manufactured by Epson) that projects non-polarized light.

(比較例)
投影システム2を準備した。この投影システム2は、プラーナー配向状態のコレステリック液晶構造を有する部分選択反射層が互いに積層された投影スクリーンと、投影システム1で用いた投影機(DLPプロジェクター)とを組み合わせたシステムである。
投影システム3を準備した。この投影システム3は、市販のマットスクリーンと、投影システム1で用いた投影機(DLPプロジェクター)とを組み合わせたシステムである。
(Comparative example)
A projection system 2 was prepared. This projection system 2 is a system in which a projection screen in which partially selective reflection layers having a cholesteric liquid crystal structure in a planar alignment state are stacked on each other and a projector (DLP projector) used in the projection system 1 are combined.
A projection system 3 was prepared. The projection system 3 is a system in which a commercially available mat screen and a projector (DLP projector) used in the projection system 1 are combined.

投影システム4を準備した。この投影システム4は、投影システム1で用いた投影スクリーンと、偏光状態が制御された偏光を投射する液晶プロジェクター(LVP−XD350、輝度:2500ルーメン、三菱電機製)とを組み合わせたシステムである。
投影システム5を準備した。この投影システム5は、投影システム2で用いた投影スクリーン(プラーナー配向状態のスクリーン)と、投影システム4で用いた投影機(液晶プロジェクター)とを組み合わせたシステムである。
投影システム6を準備した。この投影システム6は、投影システム3で用いた投影スクリーン(マットスクリーン)と、投影システム4で用いた投影機(液晶プロジェクター)とを組み合わせたシステムである。
A projection system 4 was prepared. This projection system 4 is a system that combines the projection screen used in the projection system 1 and a liquid crystal projector (LVP-XD350, luminance: 2500 lumen, manufactured by Mitsubishi Electric) that projects polarized light whose polarization state is controlled.
A projection system 5 was prepared. The projection system 5 is a system in which the projection screen (planar alignment state screen) used in the projection system 2 and the projector (liquid crystal projector) used in the projection system 4 are combined.
A projection system 6 was prepared. The projection system 6 is a system in which the projection screen (mat screen) used in the projection system 3 and the projector (liquid crystal projector) used in the projection system 4 are combined.

また、投影システム1〜6が設置される室内の照明は、天井に設置された蛍光灯(無偏光状態の光を出射するもの)により行い、天井からおよそ50度の角度で投影システム1〜6で用いられる投影スクリーン上に照明光が照射されるような関係で配置した。このとき、投影スクリーンの真下での明るさは、照度計(デジタル照度計510−02、横河M&C社製)により測定したところ、200ルクス(lx)であった。   In addition, the indoor lighting in which the projection systems 1 to 6 are installed is performed by a fluorescent lamp (one that emits non-polarized light) installed on the ceiling, and the projection systems 1 to 6 are at an angle of about 50 degrees from the ceiling. The projection screen is used in such a manner that illumination light is irradiated. At this time, the brightness just below the projection screen was 200 lux (lx) as measured by an illuminometer (digital illuminometer 510-02, manufactured by Yokogawa M & C).

なお、投影スクリーンは、床に対して垂直に設置した。また、投影システム1〜6では、投影機を投影スクリーンから垂直な方向(床に平行な方向)に約2.5m離れたところに配置した。   The projection screen was installed perpendicular to the floor. Further, in the projection systems 1 to 6, the projector is disposed at a position approximately 2.5 m away from the projection screen in a direction perpendicular to the projection screen (a direction parallel to the floor).

この状態で、投影スクリーン上に投影機から映像光(白と黒のエリアがある静止映像)を投射し、投影システム1〜6を正面から目視により観察した。具体的には、全面白表示時における投影スクリーンの中央部と外周部との色味の変化(色のバランスの変化)と、コントラスト(白黒パターンを基準とした)とを観察した。   In this state, image light (a still image having white and black areas) was projected from the projector onto the projection screen, and the projection systems 1 to 6 were visually observed from the front. Specifically, a change in color (change in color balance) and contrast (based on a black and white pattern) between the central portion and the outer periphery of the projection screen during full white display were observed.

(評価結果)
その結果、投影システム2では、投影スクリーンの中央部、外周部共に映像を視認できず、コントラストを評価することもできなかった。さらに、投影システム3では、投影スクリーンの中央部、外周部共に白色で色味の変化はなかったが、コントラストは不良であった。
これに対して、投影システム1では、投影スクリーンの中央部、外周部共に白色で色味の変化がなく(色のバランスが保たれた)、さらに、コントラストは良好であった。
ここで、投影システム1〜3では、同一の投影機(DLPプロジェクター)が用いられているので、投影システム1で用いた投影スクリーンによれば、高いコントラストを得ることが確認できた。
(Evaluation results)
As a result, the projection system 2 could not visually recognize the image at the center and the outer periphery of the projection screen, and could not evaluate the contrast. Furthermore, in the projection system 3, the central portion and the outer peripheral portion of the projection screen were white and had no change in color, but the contrast was poor.
On the other hand, in the projection system 1, the central portion and the outer peripheral portion of the projection screen are white and have no change in color (the color balance is maintained), and the contrast is good.
Here, in the projection systems 1 to 3, since the same projector (DLP projector) is used, it was confirmed that the projection screen used in the projection system 1 obtains high contrast.

また、投影システム5では、投影スクリーンの中央部、外周部共に映像を視認できず、コントラストを評価することもできなかった。さらに、投影システム6では、投影スクリーンの中央部、外周部共に白色で色味の変化はなかったが、コントラストは不良であった。
これに対して、投影システム4では、コントラストは良好であったが、投影スクリーンの中央部は白色、外周部は黄味がかった白色となり、色味が変化した(色のバランスが崩れた)。
ここで、投影システム4〜6では、同一の投影機(液晶プロジェクター)が用いられているので、投影システム4で用いた投影スクリーンによれば、高いコントラストを得ることが確認できた。
Further, in the projection system 5, images cannot be visually recognized at both the central portion and the outer peripheral portion of the projection screen, and the contrast cannot be evaluated. Furthermore, in the projection system 6, the central portion and the outer peripheral portion of the projection screen were white and had no change in color, but the contrast was poor.
On the other hand, in the projection system 4, the contrast was good, but the central portion of the projection screen was white and the outer peripheral portion was yellowish white, and the color changed (the color balance was lost).
Here, in the projection systems 4 to 6, since the same projector (liquid crystal projector) is used, it was confirmed that the projection screen used in the projection system 4 obtains a high contrast.

さらに、色のバランスが保たれた投影システム1と、色のバランスが崩れた投影システム4とを比較した結果、投影システム1で用いられた投影機(DLPプロジェクター)を、投影システムに組み込むことにより、投影スクリーンの機能を十分に引き出し、映像の視認性(特に、色のバランスを保つ)を高めることが確認できた。   Further, as a result of comparing the projection system 1 in which the color balance is maintained with the projection system 4 in which the color balance is lost, the projector (DLP projector) used in the projection system 1 is incorporated into the projection system. It was confirmed that the function of the projection screen was fully extracted and the visibility of the image (particularly, maintaining the color balance) was improved.

本発明の1実施例に係る投影システムに用いられる投影スクリーンの基本構造を示す概略断面図。1 is a schematic sectional view showing a basic structure of a projection screen used in a projection system according to one embodiment of the present invention. 図1に示す投影スクリーンの偏光選択反射層の配向状態及び光学的機能を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the orientation state and optical function of the polarization selective reflection layer of the projection screen shown in FIG. 投影機から投射される映像光の波長分散を示す図。The figure which shows the wavelength dispersion of the image light projected from a projector. 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。The figure which shows the reflection zone | band of the polarization selective reflection layer 11 in case the wavelength range of the three primary colors of light is independent. 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。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the projection screen shown in FIG. 1. 偏光選択反射層11による位相差作用を説明するための概念図。The conceptual diagram for demonstrating the phase difference effect | action by the polarization selective reflection layer. 図1に示す投影スクリーンの他の変形例を示す概略断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing another modification of the projection screen shown in FIG. 1. 図1に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing still another modification of the projection screen shown in FIG. 1. 図1に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing still another modification of the projection screen shown in FIG. 1. 図1に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing still another modification of the projection screen shown in FIG. 1. 図1に示す投影スクリーンのさらに他の変形例を示す概略断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing still another modification of the projection screen shown in FIG. 1. 投影スクリーン10を用いた投影システム20の概念図。1 is a conceptual diagram of a projection system 20 using a projection screen 10. FIG. 投影機121の反射部60に含まれる微小鏡の動作を示す概念図。The conceptual diagram which shows operation | movement of the micromirror contained in the reflection part 60 of the projector 121. FIG. 本発明の1実施例に係る投影スクリーンを備えた投影システムの一例を示す概略図。1 is a schematic diagram showing an example of a projection system including a projection screen according to one embodiment of the present invention. 本発明の1実施例に係る投影スクリーンを備えた投影システムの他の例を示す概略図。Schematic which shows the other example of the projection system provided with the projection screen which concerns on one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 投影スクリーン
11 偏光選択反射層
11a,11b,11c 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
20 投影システム
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
50 光源
51,53 コンデンサーレンズ
52 色フィルター
54 投射レンズ
60 反射部
60a〜i 微小鏡
121 投影機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projection screen 11 Polarization selective reflection layer 11a, 11b, 11c Partial selection reflection layer 12, 12A, 12B, 12C Support base material 13 Intermediate layer 14 Support film 15 Light absorption layer 16 Light reflection layer 17 Adhesive layer 18 Peeling film 20 Projection system 23 Illumination light source 24, 24 'Polarizing film 25, 26 Illumination light source installation part 27 Illumination light reflector 30 Helical structure region 31R Right circular polarization within the selective reflection wavelength region 31L Left circular polarization within the selective reflection wavelength region 32R Right outside the selective reflection wavelength region Circularly polarized light 32L Left circularly polarized light outside the selective reflection wavelength region 33 Reflected light 34, 35, 35 'Illuminated light 50 Light source 51, 53 Condenser lens 52 Color filter 54 Projection lens 60 Reflector 60a to i Micro mirror 121 Projector

Claims (13)

特定の偏光成分の光を選択的に反射する偏光選択反射層を備えた投影スクリーンと、
前記投影スクリーンに、両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光を映像光として投射する投影機と、
を備えた投影システム。
A projection screen having a polarization selective reflection layer that selectively reflects light of a specific polarization component;
A projector that projects light including both linearly polarized components and / or light including both circularly polarized components on the projection screen as image light;
Projection system equipped with.
請求項1に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、互いに少なくとも2層以上の部分選択反射層を有し、
前記投影スクリーンに前記映像光が斜めに投射される場合に、前記映像光は、前記各部分選択反射層において、その偏光状態を保持されること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to claim 1, wherein
The polarization selective reflection layer has at least two partial selective reflection layers,
When the image light is projected obliquely on the projection screen, the image light is maintained in its polarization state in each of the partial selective reflection layers,
Projection system characterized by.
請求項1又は請求項2に記載の投影システムにおいて、
前記投影機は、
両方の直線偏光成分を含む光、及び/又は、両方の円偏光成分を含む光を光源光として発生する光源と、
二次元的に配列され、その傾きを変化させると共に、前記光源光を反射する複数の微小鏡を含む反射部と、
前記微小鏡により反射された前記光源光を、前記投影スクリーンに投射するための投射レンズと、
を備えた投影システム。
The projection system according to claim 1 or 2,
The projector is
A light source that generates light including both linearly polarized components and / or light including both circularly polarized components as light source light;
A two-dimensional array that changes its inclination and includes a plurality of micromirrors that reflect the light source light; and
A projection lens for projecting the light source light reflected by the micromirror onto the projection screen;
Projection system equipped with.
請求項1又は請求項2に記載の投影システムにおいて、
前記投影機は、液晶プロジェクターと、前記液晶プロジェクターの射出口の近傍に配置された偏光解消子とからなること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to claim 1 or 2,
The projector comprises a liquid crystal projector and a depolarizer disposed in the vicinity of the exit of the liquid crystal projector;
Projection system characterized by.
請求項1又は請求項2に記載の投影システムにおいて、
前記投影機は、前方投射型のCRTであること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to claim 1 or 2,
The projector is a front projection CRT;
Projection system characterized by.
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。
The projection system according to any one of claims 1 to 5,
The light of the specific polarization component is right circularly polarized light or left circularly polarized light,
Projection system characterized by.
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。
The projection system according to any one of claims 1 to 5,
The light of the specific polarization component is one linearly polarized light;
Projection system characterized by.
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、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、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to any one of claims 1 to 7,
The polarization selective reflection layer includes a polarization reflection layer that reflects light of the specific polarization component, and a diffusing element that diffuses light reflected by the polarization reflection layer,
Projection system characterized by.
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有すること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to any one of claims 1 to 7,
The polarization selective reflection layer itself has diffusibility,
Projection system characterized by.
請求項9に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、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、選択的に反射される光を拡散させること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to claim 9, wherein
The polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure, and diffuses selectively reflected light due to structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure.
Projection system characterized by.
請求項10に記載の投影システムにおいて、
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、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to claim 10, wherein
The cholesteric liquid crystal structure includes a plurality of spiral structure regions having different spiral axis directions;
Projection system characterized by.
請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、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こと、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to any one of claims 1 to 11,
The polarization selective reflection layer selectively reflects light in a specific wavelength range covering only a part of the visible light range;
Projection system characterized by.
請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載の投影システムにおいて、
前記偏光選択反射層は、当該偏光選択反射層に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を選択的に反射すること、
を特徴とする投影システム。
The projection system according to any one of claims 1 to 12,
The polarization selective reflection layer emits light having a selective reflection center wavelength in a range of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm with reference to a case where light is incident perpendicularly to the polarization selective reflection layer. Selective reflection,
Projection system characterized by.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017015897A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 日本ゼオン株式会社 Image projection system and projection surface member

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