JP2010243744A

JP2010243744A - 映像鑑賞設備

Info

Publication number: JP2010243744A
Application number: JP2009091705A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yoshimi; 裕之吉見; Kentaro Takeda; 健太郎武田; Tomohito Takita; 智仁瀧田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-28
Also published as: US8454179B2; CN101859024A; CN101859024B; US20100254114A1

Abstract

【課題】従来の自発光ディスプレイは、自発光パネルから発せられた表示光（映像）が偏光膜を通過するとき、光量の約５０％が偏光膜に吸収されてしまうため、表示画面が暗い。さらに、従来の自発光ディスプレイは、反射防止機能が十分でないため、高品位の映像を鑑賞するには部屋を暗くする必要があった。
【解決手段】本発明の映像鑑賞設備１０は自発光ディスプレイ３０と円偏光光源１１を備え、自発光ディスプレイ３０は、（ａ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第１の波長板１３、（ｂ）偏光膜１５、（ｃ）直線偏光分離フィルム２０、（ｄ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第２の波長板１８、（ｅ）自発光パネル１６を、この順に有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自発光ディスプレイと、自発光ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを備えた映像鑑賞設備に関する。

従来、反射防止機能を有する自発光ディスプレイとして、偏光膜、１／４波長板、自発光パネルをこの順に配置した自発光ディスプレイが知られている（例えば特許文献１）。

図４に従来の自発光ディスプレイ４０の一例を示す。
（１）自然光源４１から発せられた自然光４２が偏光膜４３を通過し、直線偏光４４に変わる。この直線偏光４４の振動面の方向は、偏光膜４３の透過軸方向４３ａである。
（２）直線偏光４４は１／４波長板４５を通過して、円偏光４６に変わる。
（３）円偏光４６は自発光パネル４７の表面で反射し、回転方向が逆の円偏光４８に変わる（例えば、反射前が右円偏光であれば、反射後は左円偏光）。
（４）反射後の円偏光４８は１／４波長板４５を通過して、直線偏光４９に変わる。この直線偏光４９の方向は、偏光膜４３の吸収軸方向４３ｂとなる。
（５）直線偏光４９は偏光膜４３に吸収されるため、自発光パネル４７の表面で反射した外光は、観察者５０に達しない。
（６）一方、自発光パネル４７から発せられた表示光５１（映像）は自然光なので、１／４波長板４５の影響を受けないで、自然光５２のまま偏光膜４３に入射し、直線偏光５３に変わって観察者５０に達する。
このようにして、自発光パネル４７の表面での外光反射を抑えて、映像のコントラストを高くすることができる。

しかし、従来の自発光ディスプレイ４０は、自発光パネル４７から発せられた表示光５１（映像）が偏光膜４３を通過するとき、光量の約５０％が偏光膜４３に吸収されてしまうため、表示画面が暗いという問題があった。

さらに、従来の自発光ディスプレイ４０は、反射防止機能が十分でないため、高品位の映像を鑑賞するには部屋を暗くする（外光を少なくする）必要があった。このため、部屋を暗くしなくても、高品位なコントラストの高い映像を表示することのできる自発光ディスプレイを備えた映像鑑賞設備が求められていた。

特開平９−１２７８８５号公報

本発明の課題は、明るい外光のもとでも、コントラストの高い、高品位の映像を表示することのできる自発光ディスプレイを備えた映像鑑賞設備を提供することである。

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の映像鑑賞設備は、自発光ディスプレイと自発光ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを備えた映像鑑賞設備であって、
自発光ディスプレイは、円偏光光源側から、
（ａ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第１の波長板
（ｂ）偏光膜
（ｃ）直線偏光分離フィルム
（ｄ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第２の波長板
（ｅ）自発光パネル
を、この順に有することを特徴とする。
（２）本発明の映像鑑賞設備は、第１の波長板および第２の波長板が１／４波長板であることを特徴とする。

図１に、本発明の映像鑑賞設備１０を模式的に示す。
（１）円偏光光源１１から発せられた円偏光１２は、第１の波長板１３により直線偏光１４に変わる。
（２）第１の波長板１３を通過した後の直線偏光１４は、次の偏光膜１５の吸収軸方向１５ａと振動面が一致するので、偏光膜１５で吸収される。従って、円偏光光源１１からの光は、自発光パネル１６まで達しない。この結果、自発光パネル１６に黒画像を表示したとき、明所での輝度を低くすることができる（引き締まった黒画像を表示することができる）。
（３）一方、自発光パネル１６から発せられた画像の表示光１７は、自然光であるため、第２の波長板１８をそのまま通過し、通過後も自然光１９のままである。
（４）第２の波長板１８を通過した自然光１９は、直線偏光分離フィルム２０で２つの直線偏光２１、２２に分離する。
（５）直線偏光分離フィルム２０の反射軸方向２０ａに直交する直線偏光２１は、直線偏光分離フィルム２０を通過する。
（６）直線偏光分離フィルム２０を通過した直線偏光２１は、そのまま偏光膜１５を通過して直線偏光２３となり、さらに第１の波長板１３を通過して円偏光２４に変わり、観察者２５に達する。
（７）直線偏光分離フィルム２０の反射軸方向２０ａに平行な直線偏光２２は、直線偏光分離フィルム２０で反射する。
（８）直線偏光分離フィルム２０で反射した直線偏光２２は、第２の波長板１８を通過し、円偏光２６に変わる。
（９）第２の波長板１８を通過した円偏光２６は、自発光パネル１６の表面または内部で再度反射する。このとき円偏光の方向が逆転する（例えば、反射前が左円偏光であれば、反射後は右円偏光）。
（１０）自発光パネル１６の表面で反射した円偏光２７は、第２の波長板１８を再度（３回目）通過する。
（１１）このとき円偏光２７から直線偏光２８に変わるが、振動面が前回と９０°異なるため、この直線偏光２８は直線偏光分離フィルム２０を通過する。
（１２）直線偏光分離フィルム２０を通過した直線偏光２９は、そのまま偏光膜１５を通過して直線偏光２３となり、さらに、第１の波長板１３を通過して円偏光２４に変わり、観察者２５に達する。

以上のようにして、自発光パネル１６から発せられた表示光１７は、理論上、偏光膜１５に吸収されることなく、１００％観察者２５に届くため、自発光パネル１６に白画像を表示したとき、輝度を高くすることができる（鮮やかな映像を表示することができる）。

このように、本発明の映像鑑賞設備１０は、明るい場所でのコントラスト比が高いため、部屋を暗くしなくても、高品位な映像を表示することができる。

本発明の映像鑑賞設備の自発光ディスプレイは、明るい外光のもとでも、コントラストの高い、高品位の映像を表示できる。特に黒画像の表示の輝度が低くなる。

本発明の映像鑑賞設備の模式図本発明の映像鑑賞設備の模式図本発明の映像鑑賞設備の模式図従来の自発光ディスプレイの模式図

［映像鑑賞設備］
図１に本発明の映像鑑賞設備１０の一例を模式的に示す。本発明の映像鑑賞設備１０は、図１に示すように、自発光ディスプレイ３０と、自発光ディスプレイ３０の外部に設置された円偏光光源１１とを備える。

自発光ディスプレイ３０は、円偏光光源１１側（観察者２５側）から、
（ａ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第１の波長板１３
（ｂ）偏光膜１５
（ｃ）直線偏光分離フィルム２０
（ｄ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第２の波長板１８
（ｅ）自発光パネル１６
を、この順に有する。

上記の第１の波長板１３、偏光膜１５、直線偏光分離フィルム２０、第２の波長板１８は、通常、接着層などで自発光パネル１６の表面に積層される。

［円偏光光源］
本発明に用いられる円偏光光源１１は円偏光を発するものであれば、特に制限はない。円偏光光源１１から発せられる円偏光は、右円偏光、左円偏光、またはその両方である。円偏光光源１１から発せられる光が右円偏光と左円偏光の両方を含む場合は、その強度に差があることが好ましい。

本明細書において、「右円偏光」とは電界ベクトルの軌跡が、光の進行方向から眺めた場合に、右巻きに回転する偏光をいい、「左円偏光」とは左巻きに回転する偏光をいう。

円偏光光源１１の一つの実施形態として、円偏光二色性発光材料を用いた照明がある。円偏光二色性発光材料としては、例えば、らせん構造を有する液晶性共役高分子化合物（例えば特開２００４−１０７５４２号公報）や、希土類錯体（例えば特開２００５−９７２４０号公報）などがある。

円偏光光源１１の他の実施形態としては、自然光（電界ベクトルの振動面の方向がランダムに分布している光）を発する一般的な照明、または、建物、自動車、列車、航空機などの太陽光を取り入れる窓に、円偏光分離フィルムを配置したものがある。

円偏光分離フィルムは、例えば、特開平８−２７１７３１号公報に記載されているコレステリック液晶層であり、右円偏光および左円偏光のいずれか一方を優先的に反射し、他方を透過するものである。

［自発光ディスプレイ］
本発明に用いられる自発光ディスプレイ３０は円偏光光源１１の側から、
（ａ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第１の波長板１３
（ｂ）偏光膜１５
（ｃ）直線偏光分離フィルム２０
（ｄ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第２の波長板１８
（ｅ）自発光パネル１６
を、この順に有する。

第１の波長板１３は、円偏光光源１１から発せられた光が、偏光膜１５に吸収されるように配置される。第１の波長板１３の遅相軸方向１３ａは、図２および図３に示すように、円偏光光源１１から発せられる円偏光１２の回転方向に応じて、適宜決定される。本明細書において、「遅相軸方向」とは、面内で屈折率が最大となる方向をいう。

図２のように、円偏光光源１１から左円偏光１２ａが発せられる場合、第１の波長板１３の遅相軸方向１３ａは、円偏光光源１１側から見て、偏光膜１５の吸収軸方向１５ａを基準として、左回りに４５°±５°の範囲にあることが好ましい。

第２の波長板１８は、第２の波長板１８を奥から手前に通過した光が、直線偏光分離フィルム２０を通過するように配置される。第２の波長板１８の遅相軸方向１８ａは、円偏光光源１１側から見て、直線偏光分離フィルム２０の反射軸方向２０ａを基準として、左回りに１３５°±５°の範囲（図示）か、４５°±５°の範囲（図示しない）にあることが好ましい。

図３のように、円偏光光源１１から右円偏光１２ｂが発せられる場合、第１の波長板１３の遅相軸方向１３ｂは、円偏光光源１１側から見て、偏光膜１５の吸収軸方向１５ａを基準として、左回りに１３５°±５°の範囲にあることが好ましい。

直線偏光分離フィルム２０は、直線偏光分離フィルム２０を奥から手前に通過した光が、偏光膜１５を通過するように配置される。直線偏光分離フィルム２０の反射軸方向２０ａと、偏光膜１５の吸収軸方向１５ａは±５°以内で一致することが好ましい。

［第１および第２の波長板］
本発明に用いられる第１および第２の波長板１３、１８は、円偏光を直線偏光に、また、直線偏光を円偏光に変換する機能を有する。第１の波長板１３と第２の波長板１８は同一種類でもよいし、異なった種類でもよい。

第１および第２の波長板１３、１８は、好ましくは、１／４波長板である。本明細書において「１／４波長板」とは、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の少なくとも一波長で面内位相差が１／４波長であるものをいう。波長５５０ｎｍにおいて、１／４波長板の面内位相差は、好ましくは１２０ｎｍ〜１６０ｎｍである。

第１および第２の波長板１３、１８は、代表的には、延伸した高分子フィルムや液晶化合物のコーティング層により形成される。第１および第２の波長板１３、１８は、単層のものでもよいし、２層以上の積層体であってもよい。

［偏光膜］
本発明に用いられる偏光膜１５は、入射光を互いに直交する２つの方向の振動面をもつ偏光成分に分解したとき、一方の偏光成分を通し、他方の偏光成分を吸収する吸収型直線偏光子である。偏光膜１５は、例えば、ポリビニルアルコールフィルムを延伸し、ヨウ素で染色したものである。このような偏光膜１５においては、ポリビニルアルコールフィルム中でポリヨウ素イオン錯体が形成され、ポリヨウ素イオン錯体が一方向に配列することにより、吸収二色性を発現する。

本発明においては、偏光膜１５として、市販の偏光板（偏光膜を透明保護フィルムで狭持したもの）を用いてもよい。

［直線偏光分離フィルム］
本発明に用いられる直線偏光分離フィルム２０は、入射光を互いに直交する２つの方向の振動面をもつ偏光成分に分解したとき、一方の偏光成分を通し、他方の偏光成分を反射するものである。

直線偏光分離フィルム２０としては、例えば、特表平９−５０７３０８号公報に記載されているような、ポリエチレンナフタレート層と、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸のコポリエステル層を交互に多層積層し、延伸したものが用いられる。あるいは、市販の輝度上昇フィルム（３Ｍ社製ＤＢＥＦ）が用いられる。

直線偏光分離フィルム２０は、交互に多層積層された２種類の層のうち、一方の層の屈折率が他方の層の屈折率に一致する方向（透過軸方向）と、異なる方向（反射軸方向）とが存在し、屈折率が一致する方向の直線偏光は通過するが、異なる方向の直線偏光は反射される。

［自発光パネル］
本発明に用いられる自発光パネル１６としては、ブラウン管、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル、フィールドエミッション（ＦＥ）パネルなど任意のものが用いられる。

［実施例］
携帯電話（京セラ社製Ｗ５２Ｋ）に搭載された有機ＥＬパネルの表面に、観察者側から、
（ａ）１／４波長板（日東電工社製ＮＺＦ、波長５９０ｎｍにおける面内位相差値＝１４０ｎｍ）
（ｂ）偏光板（日東電工社製ＮＰＦＳＥＧ１２２４ＤＵ）
（ｃ）直線偏光分離フィルム（３Ｍ社製ＤＢＥＦ）
（ｄ）１／４波長板（日東電工社製ＮＺＦ、波長５９０ｎｍにおける面内位相差値＝１４０ｎｍ）
を、図３の位置関係で配置して、自発光ディスプレイを作製した。

自発光ディスプレイの表面から観察者側に６０ｃｍ離れた位置に、円偏光光源を配置して、図３に示す構成の映像鑑賞設備を作製した。

円偏光光源には、市販の電気スタンド（Ｎａｔｉｏｎａｌ社製ＬｏｖｅｅｙｅＩｎｖｅｒｔｅｒ）の蛍光灯に、コレステリック液晶層からなる円偏光分離フィルム（日東電工社製ＰＣＦ４００から１／４波長板を取り除いたもの）を貼着したものを用いた。

映像鑑賞設備の自発光ディスプレイに黒画像および白画像を表示し、輝度を測定した。測定結果を表１に示す。

［比較例１］
携帯電話（京セラ社製Ｗ５２Ｋ）に搭載された有機ＥＬパネルの表面に、観察者側から、
（ａ）偏光板（日東電工社製ＮＰＦＳＥＧ１２２４ＤＵ）
（ｂ）１／４波長板（日東電工社製ＮＺＦ、波長５９０ｎｍにおける面内位相差値＝１４０ｎｍ）
を、図４の位置関係で配置して、自発光ディスプレイを作製した。

自発光ディスプレイの表面から観察者側に６０ｃｍ離れた位置に、実施例と同じ照度の自然光光源を配置して、図４に示す構成の映像鑑賞設備を作製した。

自然光光源には、市販の電気スタンド（Ｎａｔｉｏｎａｌ社製ＬｏｖｅｅｙｅＩｎｖｅｒｔｅｒ）の蛍光灯を用いた。

［比較例２］
比較例１の自発光ディスプレイから、有機ＥＬパネルの表面に配置されていた偏光板と１／４波長板を取り除き、自発光パネルのみとした。この自発光ディスプレイに黒画像および白画像を表示し、比較例１と同条件で輝度を測定した。測定結果を表１に示す。

［評価］
表１から明らかなように、実施例（本発明の映像鑑賞設備）の自発光ディスプレイは、コントラスト比が高く、高品位な映像を表示できる。

［測定方法］
［黒輝度、白輝度、コントラスト比］
輝度は、ディスプレイ画面に画像を表示して、輝度計（トプコン社製ＢＭ−５）を用いて、測定距離１ｍ、視野角１°の条件で測定した。黒画像を表示した場合の輝度を黒輝度、白画像を表示した場合の輝度を白輝度とし、コントラスト比は、白輝度／黒輝度により求めた。

［面内位相差］
面内位相差は、位相差測定装置（王子計測機器社製ＫＯＢＲＡ２１ＡＤＨ）を用いて測定した。

本発明の映像鑑賞設備は明るい環境で自発光ディスプレイの映像を鑑賞するのに適している。そのような環境では、通常、自発光ディスプレイは外光のためコントラストが低下し映像の品位が非常に低下するが、本発明の映像鑑賞設備はコントラストが低下せず品位の高い映像が見られる。

１０映像鑑賞設備
１１円偏光光源
１２円偏光
１２ａ左円偏光
１２ｂ右円偏光
１３波長板
１３ａ遅相軸方向
１３ｂ遅相軸方向
１４直線偏光
１５偏光膜
１５ａ吸収軸方向
１６自発光パネル
１７表示光
１８波長板
１８ａ遅相軸方向
１９自然光
２０直線偏光分離フィルム
２０ａ反射軸方向
２１直線偏光
２２直線偏光
２３直線偏光
２４円偏光
２５観察者
２６円偏光
２７円偏光
２８直線偏光
２９直線偏光
３０自発光ディスプレイ
４０自発光ディスプレイ
４１自然光源
４２自然光
４３偏光膜
４３ａ透過軸方向
４３ｂ吸収軸方向
４４直線偏光
４５波長板
４６円偏光
４７自発光パネル
４８円偏光
４９直線偏光
５０観察者
５１表示光
５２自然光
５３直線偏光

Claims

自発光ディスプレイと前記自発光ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを備えた映像鑑賞設備であって、
前記自発光ディスプレイは、前記円偏光光源側から、
（ａ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第１の波長板
（ｂ）偏光膜
（ｃ）直線偏光分離フィルム
（ｄ）円偏光と直線偏光を相互に変換する機能を有する第２の波長板
（ｅ）自発光パネル
を、この順に有することを特徴とする映像鑑賞設備。
前記第１の波長板および第２の波長板が、１／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の映像鑑賞設備。