JP2013083760A - スクリーンおよび画像表示システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリーン2は、高分子252中に液晶分子253を分散させるとともに液晶分子253および高分子252を相分離させて形成してなる高分子分散型液晶層25を有し、高分子分散型液晶層25に電界が作用しない電界非発生状態では透過状態となり、高分子分散型液晶層25に電界が作用する電界発生状態では散乱状態となる。また、高分子252のツイスト角が180°以上である。
【選択図】図1
Description
しかしながら、特許文献1に記載のスクリーンでは、明るさや視野角特性に影響を与える光散乱特性を制御する方法が不明であり、例えば、液晶表示素子に表示される画像の明るさが低かったり、視野角が狭かったりするといった問題が発生する。このような問題が発生することにより、スクリーンの表示特性が低下する。
本発明のスクリーンは、高分子中に液晶分子が分散している高分子分散型液晶層を有し、前記高分子分散型液晶層に電界が作用しない状態では透過状態となり、前記高分子分散型液晶層に電界が作用する状態では散乱状態となるスクリーンであって、
前記高分子のツイスト角が180°以上であることを特徴とする。
これにより、優れた表示特性を有するクリーンを提供することができる。
これにより、明るく、全角度方向に均一な光散乱強度を有する光散乱特性を発揮することができる。そのため、明るさおよび視野角に優れたスクリーンとなる。
本発明のスクリーンでは、前記高分子のツイスト角は、180°×n(ただし、nは1以上の整数。)なる関係を満足することが好ましい。
これにより、明るく、全角度方向に均一な光散乱強度を有する光散乱特性を発揮することができる。そのため、明るさおよび視野角に優れたスクリーンとなる。
これにより、横方向に広い視野角を有するスクリーンとなる。このような構成は、大型のスクリーンに適している。
これにより、横方向に広い視野角を有するスクリーンを簡単に構成することができる。
本発明のスクリーンでは、前記αの角度を二等分する線分が、前記スクリーンの縦方向に一致することが好ましい。
これにより、横方向の視野角がより広くなる。
これにより、縦方向に広い視野角を有するスクリーンとなる。このような構成は、小型(パーソナルユース)のスクリーンに適している。
これにより、縦方向に広い視野角を有するスクリーンを簡単に構成することができる。
本発明のスクリーンでは、前記αの角度を二等分する線分が、前記横方向に一致することが好ましい。
これにより、縦方向の視野角がより広くなる。
前記スクリーンに画像を表示するプロジェクターと、
前記スクリーンおよび前記プロジェクターの駆動を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
これにより、優れた表示特性を有する画像表示システムを提供することができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態にかかるスクリーンの断面図、図2は、図1に示すスクリーンが有する高分子の捩じれ構造を示す平面図、図3は、図1に示すスクリーンの光散乱特性を示すグラフ、図4は、図1に示すスクリーンを適用した画像表示システムの構成図、図5は、図4に示すプロジェクターの光学系の構成を示す平面図である。
図1に示すように、スクリーン2は、一対の透明基板20、21と、一対の透明電極22、23と、一対の配向膜241、242と、一対の透明基板20、21の間に設けられた高分子分散型液晶層25と、一対の透明基板20、21の間を封止する図示しない封止部(シール材)とを有している。なお、前記封止部は、一対の透明基板20、21間に高分子分散型液晶層25を形成するための空隙(空間)を形成するスペーサーとしても機能する。
一方、液晶分子253としては、屈折率異方性および誘電異方性を有するものであればよく、例えばネマティック液晶を用いることができる。
このような構成のスクリーン2によれば、スクリーン2を使用しない場合には、スクリーン2を透過状態とすることにより透明とすることができる。そのため、例えば、スクリーン2を生活空間にて使用する場合には、スクリーン2が与える圧迫感を低減することができる。このようなスクリーン2は、リバース型のPDLC251を有するため、スクリーン2に画像を表示している時間(散乱状態の時間)が、スクリーン2に画像を表示しない時間(透過状態の時間)よりも短い用途に用いるのが好ましい。これにより、スクリーン2の省電力駆動が可能となる。
以上、スクリーン2の基本的な構成について説明した。
特に、本実施形態のスクリーン2では、高分子分散型液晶層25中の高分子252のツイスト角θが180°の整数倍(ただし、0倍を除く)に設定されている。言い換えれば、ツイスト角θは、180°×n(ただし、nは1以上の整数)なる式を満足するように設定されている。このようなツイスト角θとすることにより、明るく、全角度方向に均一な視野角を有するスクリーンを実現することができる。以下、この理由について詳細に説明する。
次に、スクリーン2を適用した画像表示システム100について説明する。
図4に示すように、画像表示システム100は、スクリーン2と、スクリーン2に画像を表示するプロジェクター300と、スクリーン2およびプロジェクター300の駆動を制御する制御部400とを有している。このような画像表示システム100では、スクリーン2の観察者と反対側からスクリーン2の背面(観察者と反対側の面)へ画像を投射する。なお、スクリーン2の観察者の側からスクリーン2の表面(観察者側の面)へ画像を投射してもよい。
図5は、プロジェクター300の光学系の構成を示す平面図である。図5に示すように、プロジェクター300は、照明光学系310と、色分離光学系320と、平行化レンズ330R、330G、330Bと、空間光変調装置340R、340G、340Bと、光合成部であるクロスダイクロイックプリズム350とを備えている。
光源311は、超高圧水銀ランプであり、リフレクタ312は、放物面鏡を有して構成されている。光源311から射出された放射状の光束は、リフレクタ312で反射されて略平行光束となり、第1のレンズアレイ313へと射出される。なお、光源311としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えばメタルハライドランプ等を採用してもよい。また、リフレクタ312としては、放物面鏡に限らず、楕円面鏡からなるリフレクタの射出面に平行化凹レンズを配置した構成を採用してもよい。
色分離光学系320は、照明光学系310から射出された光束(S偏光)を、赤色(R)光、緑色(G)光、青色(B)光の3色の色光に分離する機能を有しており、B光反射ダイクロイックミラー321、RG光反射ダイクロイックミラー322、G光反射ダイクロイックミラー323、および反射ミラー324、325を備えている。
平行化レンズ330Rを透過したR光は、空間光変調装置340Rに至り、平行化レンズ330Gを透過したG光は、空間光変調装置340Gに至り、平行化レンズ330Bを透過したB光は、空間光変調装置340Bに至る。
これにより、プロジェクター300から、直線偏光である映像光Lが出射される。
このような制御部400は、画像信号出力部410からプロジェクター300へ画像信号を出力するのに対応させて、スクリーン制御部420によってスクリーン2の駆動を制御するように構成されている。具体的には、制御部400は、画像信号出力部410から画像信号を出力していない状態では、スクリーン制御部420によってスクリーン2を透過(透明)状態とする。反対に、制御部400は、画像信号出力部410から画像信号を出力している状態では、スクリーン制御部420によってスクリーン2を散乱状態とする。
次に、本発明のスクリーンの第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態にかかるスクリーンの断面図、図7は、図6に示すスクリーンが有する高分子の捩じれ構造を示す平面図、図8は、図6に示すスクリーンの光散乱特性を示すグラフ、図9は、図6に示すスクリーンの縦および横方向と高分子の配向方向ならびに光散乱特性の関係を示す平面図である。
本発明の第2実施形態にかかるスクリーンは、高分子のツイスト角が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。なお、前述した第1実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
また、高分子252のツイスト角θは、180°以上であり、かつ、180°×n(ただし、nは1以上の整数)以外の角度である。すなわち、高分子252のツイスト角θは、180°×n+α°(ただし、0°<α°<180°を満足する。)なる関係を満足している。このようなツイスト角θとしては、例えば、270°、450°、630°等が挙げられるが、省電力駆動の観点からツイスト角θは、小さい方が好ましく、具体的には、180°<θ≦270°なる範囲を満足していることが好ましい。
図7に示すように、スクリーン2の平面視にて、方位角が0°以上90°以下および180°以上270°以下の第1領域S1では、複数の高分子252が配向方向(配向軸)を同じにして厚さ方向に重なり合っている。これに対して、方位角が90°超180°未満および270°超360°未満の第2領域S2では、高分子252が重なり合っていない。このような状態では、第1領域S1が第2領域S2よりも多く光を散乱するため、第1領域S1に直交する方向への光散乱強度が第2領域S2に直交する方向への光散乱強度よりも大きくなる。したがって、本実施形態のスクリーン2は、図8に示すように、異方性を有する光散乱強度を有する。
より好ましい配置としては、各第1領域S1に含まれる方位角の中央値(中間値)である45°、135°を結んだ線分(角度α°を二等分する線分)L3が、スクリーン2の縦方向に沿う配置が挙げられる。これにより、スクリーン2の横方向の明るさおよび視野角をより高くすることができる。
次に、本発明のスクリーンの第3実施形態について説明する。
図10は、本発明の第3実施形態にかかるスクリーンの断面図、図11は、図10に示すスクリーンが有する高分子の捩じれ構造を示す平面図、図12は、図10に示すスクリーンの光散乱特性を示すグラフ、図13は、図10に示すスクリーンの縦および横方向と高分子の配向方向ならびに光散乱特性の関係を示す平面図である。
本発明の第3実施形態にかかるスクリーンは、配向膜の配向方向が異なる以外は、前述した第2実施形態と同様である。なお、前述した第2実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
また、高分子252のツイスト角θは、180°以上であり、かつ、180°×n(ただし、nは1以上の整数)以外の角度である。すなわち、高分子252のツイスト角θは、180°×n+α°(ただし、0°<α°<180°を満足する。)なる関係を満足している。このようなツイスト角θとしては、例えば、270°、450°、630°等が挙げられるが、省電力駆動の観点からツイスト角θは、小さい方が好ましく、具体的には、180°<θ≦270°なる範囲を満足していることが好ましい。
図11に示すように、スクリーン2の平面視にて、方位角が0°以上90°以下および180°以上270°以下の第1領域S1では、複数の高分子252が配向方向(配向軸)を同じにして厚さ方向に重なり合っている。これに対して、方位角が90°超180°未満および270°超360°未満の第2領域S2では、高分子252が重なり合っていない。このような状態では、第1領域S1が第2領域S2よりも多く光を散乱するため、第1領域S1に直交する方向への光散乱強度が第2領域S2に直交する方向への光散乱強度よりも大きくなる。したがって、本実施形態のスクリーン2は、図12に示すように、異方性を有する光散乱強度を有する。
以上、本発明のスクリーンおよび画像表示システムについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
Claims (10)
- 高分子中に液晶分子が分散している高分子分散型液晶層を有し、前記高分子分散型液晶層に電界が作用しない状態では透過状態となり、前記高分子分散型液晶層に電界が作用する状態では散乱状態となるスクリーンであって、
前記高分子のツイスト角が180°以上であることを特徴とするスクリーン。 - 前記高分子分散型液晶層は、前記散乱状態における光散乱強度の角度分布が等方性を有する請求項1に記載のスクリーン。
- 前記高分子のツイスト角は、180°×n(ただし、nは1以上の整数。)なる関係を満足する請求項2に記載のスクリーン。
- 前記高分子分散型液晶層は、前記散乱状態における光散乱強度の角度分布が異方性を有し、前記スクリーンの横方向への光散乱強度が、縦方向への光散乱強度よりも大きい請求項1に記載のスクリーン。
- 前記ツイスト角は、180°×n+α(ただし、nは1以上の整数、αは、0°<α<180°を満足する。)なる関係を満足し、前記αに含まれる所定の角度方向が前記スクリーンの縦方向に一致する請求項4に記載のスクリーン。
- 前記αの角度を二等分する線分が、前記スクリーンの縦方向に一致する請求項4に記載のスクリーン。
- 前記高分子分散型液晶層は、前記散乱状態における光散乱強度の角度分布が異方性を有し、前記スクリーンの縦方向への光散乱強度が、横方向への光散乱強度よりも大きい請求項1に記載のスクリーン。
- 前記ツイスト角は、180°×n+α(ただし、nは1以上の整数、αは、0°<α<180°を満足する。)なる関係を満足し、前記αに含まれる所定の角度方向が前記スクリーンの横方向に一致する請求項7に記載のスクリーン。
- 前記αの角度を二等分する線分が、前記横方向に一致する請求項4に記載のスクリーン。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載のスクリーンと、
前記スクリーンに画像を表示するプロジェクターと、
前記スクリーンおよび前記プロジェクターの駆動を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像表示システム。
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