JP2017223950A - プロジェクションスクリーン、および、画像表示システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1および図2を参照してプロジェクションスクリーンの構成を説明する。以下では、プロジェクションスクリーンの構成における第1例および第2例を説明する。なお、図1および図2では、図示の便宜上、調光層に含まれるポリマーネットワークおよび液晶分子の大きさが誇張されている。
図1が示すように、プロジェクションスクリーン10は、一対の透明導電層11と、調光層12とを備えている。調光層12は、一対の透明導電層11に挟まれるとともに、表面12Fと裏面12Rとを含んでいる。調光層12は、ポリマーネットワーク12aと、液晶分子12bとを含み、ポリマーネットワーク12aは、互いに連なる複数のドメイン12cを有した三次元の網目状を有し、液晶分子12bは、ポリマーネットワーク12aのドメイン12c内に位置している。各ドメイン12cは、ポリマーネットワーク12aの網目によって区画される空隙である。調光層12は、ポリマーネットワーク型液晶(PNLC:polymer network liquid crystal)によって形成されている。
図2が示すように、プロジェクションスクリーン20は、一対の透明導電層11、調光層12、および、一対の透明基材13に加えて、一対の配向層21をさらに備えている。一対の配向層21のうち、一方の配向層21は、調光層12の表面12Fと第1透明導電層11aとの間に位置する第1配向層21aであり、他方の配向層21は、調光層12の裏面12Rと第2透明導電層11bとの間に位置する第2配向層21bである。
プロジェクションスクリーンを構成する各層の形成材料を説明する。
上述したように、調光層12は、ポリマーネットワーク12aと、ポリマーネットワーク12aが有するドメイン12cに位置する複数の液晶分子12bとを含んでいる。ポリマーネットワーク12aは、高分子繊維である。ポリマーネットワーク12aを構成する樹脂は、熱硬化性樹脂、および、紫外線硬化性樹脂のいずれかであればよい。
各透明導電層11は、光透過性を有する導電膜であればよい。透明導電層11の形成材料には、光透過性を有し、かつ、導電性を有する金属酸化物を用いることができる。金属酸化物には、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化スズ(SnO2)、および、酸化亜鉛(ZnO)などを用いることができる。
透明基材13には、光透過性を有する樹脂製のフィルムを用いることができる。樹脂製のフィルムの形成材料には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、および、ポリカーボネートなどを用いることができる。
配向層21の形成材料には、例えば、熱の照射によって硬化する樹脂、または、紫外線および電子線などの電離放射線の照射によって硬化する樹脂を用いることができる。こうした樹脂には、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、および、電子線硬化性樹脂を挙げることができるが、これらの中でも紫外線硬化性樹脂が配向層の形成材料として好ましい。
図3から図6を参照して画像表示システムの構成を説明する。
図3が示すように、画像表示システム30は、プロジェクションスクリーン10,20、プロジェクター31、電圧印加部32、および、制御部33を備えている。プロジェクションスクリーン10,20は、表面10F,20Fと裏面10R,20Rとを含むシート状を有するとともに、調光層12を備えている。プロジェクター31は、プロジェクションスクリーン10,20の裏面10R,20Rに光Lを投射する。電圧印加部32は、調光層12に交流電圧を印加する。
図4が示すように、電圧印加部32は、スイッチ41、変調部42、および、交流電源43を備えている。交流電源43は、上述したように、調光層12を挟む一対の透明導電層11に、例えば50Hz以上200Hz以下の所定の周波数で交流電圧を印加する。スイッチ41がオンの状態であるときに、交流電源43の出力する交流電圧が透明導電層11に印加され、スイッチ41がオフの状態であるときに、交流電源43の出力する交流電圧が透明導電層11に印加されない。
図7を参照して画像表示システム30の駆動方法を説明する。
上述したように、第1例のプロジェクションスクリーン10に光を投影するときには、電圧印加部32が交流電圧を調光層12に印加しない一方で、第2例のプロジェクションスクリーン20に光を投影するときには、電圧印加部32が交流電圧を調光層12に印加する。
図8を参照してプロジェクションスクリーン10の作用を説明する。
図8は、第1例のプロジェクションスクリーン10における光学特性の一例を示すグラフである。図8では、第1例のプロジェクションスクリーン10における光学特性が実線で示される一方で、参考例のプロジェクションスクリーンであって、従来の調光層であるPDLCから形成された調光層を備えるプロジェクションスクリーンにおける光学特性が一点鎖線で示されている。また、図8に示されるグラフにおいて、縦軸は、各プロジェクションスクリーンの表面における透過光の強さであり、視野角θvaが0°であるときの透過光の強さによって規格化された相対的な透過光の強度である。
図9から図17を参照して実施例を説明する。
実施例1のプロジェクションスクリーンとして、調光層、一対の透明導電層、および、一対の透明基材が以下の構成であるプロジェクションスクリーンを準備した。調光層はPNLCによって形成され、厚さが20μmであり、ドメイン径の平均値が1μmであり、ドメイン密度が1.0×109個/mm3であった。一対の透明導電層はそれぞれITOから形成され、厚さが50nmであった。一対の透明基材はそれぞれPETから形成され、厚さが50μmであった。
[全光線透過率およびヘイズ]
実施例1のプロジェクションスクリーンにおいて、第1状態での全光線透過率が73%であり、ヘイズが98%であることが認められ、第2状態での全光線透過率が83%であり、ヘイズが12%であることが認められた。比較例1のプロジェクションスクリーンにおいて、第1状態での全光線透過率が78%であり、ヘイズが94%であることが認められ、第2状態での全光線透過率が79%であり、ヘイズが11%であることが認められた。
[測定値]
Y刺激値の測定結果は、図9から図12に示す通りであった。
図9が示すように、投影角θproが−15°であるとき、視野角θvaが−20°以上20°以下の範囲では、比較例1のY刺激値が、実施例1のY刺激値以上であることが認められた。一方で、視野角θvaが−80°以上−20°未満、かつ、20°よりも大きく80°以下の範囲では、実施例1のY刺激値が、比較例1のY刺激値よりも大きいことが認められた。
規格化輝度の測定結果は、図13から図17に示す通りであった。
上述したように、プロジェクションスクリーンの表面の輝度において、視野角θvaが5°であるときの輝度で規格化された輝度が規格化輝度である。なお、本実施例では、表面の輝度として、Y刺激値を用いた。
投影角θproが0°であるときの規格化輝度における半値角および1/3角は、図13に示す通りであった。
図13が示すように、実施例1のプロジェクションスクリーンにおいて、半値角が±22°であること、および、1/3角が±30.5°であることが認められた。言い換えれば、視野角θvaにおいて、表面の輝度が規格化輝度の1/2以上である範囲が、−22°以上22°以下の範囲であり、表面の輝度が規格化輝度の1/3以上である範囲が、−30.5°以上30.5°以下であることが認められた。
(1)調光層12の全体に張り巡らされたポリマーネットワーク12a内に液晶分子12bが位置している。そのため、調光層12の面内において、ポリマーネットワーク12aによる光の散乱と、液晶分子12bによる光の散乱とにばらつきが生じにくく、また、調光層12の表面12Fの全体から散乱光が射出されやすい。このように、調光層12の表面12Fから射出される散乱光に偏りが生じにくいため、プロジェクションスクリーン10,20に対する視野角θvaが変わったとしても、観察者OBに向けて射出される光の光量が小さくなりにくい。結果として、プロジェクションスクリーン10,20によれば、より広い視野角θvaにて画像を視認されやすくすることができる。
・電圧印加部32が印加する交流電圧の周波数、および、プロジェクター31におけるフレーム数の少なくとも一方が変更可能な値であってもよい。言い換えれば、画像表示システム30は、交流電圧の周波数を変更するための構成、および、フレーム数を変更するための構成との少なくとも一方を有してもよい。こうした構成であっても、交流電圧の周波数と、フレームの周波数とが互いに異なる値であれば、上述した(7)と同等の効果を得ることはできる。
なお、PNLCから形成された調光層を有するプロジェクションスクリーンには、以下に記載のような利点が挙げられる。
プロジェクションスクリーンは、光を拡散する特性が固定された光拡散シートに比べて、電気的に透過状態と散乱状態とを切替えることが可能であり、また、ヘイズの値も多値の間で切替えることが可能である。そのため、プロジェクションスクリーンの視野角特性の変更を可能にすること、プロジェクションスクリーンの散乱性を、外部環境の照度、光の輝度、および、画質に応じた散乱性に瞬時に変更することが可能であり、これにより、好適な状態で、観察者が画像を視認することができる。また、プロジェクションスクリーンによれば、他の液晶から形成される調光層を有した構成と比べて、透過状態と散乱状態との切替えに必要な駆動電圧を低くすることが可能でもある。
・プロジェクションスクリーン10,20は、液晶表示装置(LCD)、および、DMD(Digital Micro-mirror Device)(テキサス・インスツルメンツ社の登録商標)などの各種光学エンジンを備えるプロジェクターからの画像を投影するプロジェクションテレビに適用することができる。プロジェクションスクリーン10,20は、透過型のプロジェクションテレビと、反射型のプロジェクションテレビとの両方に適用することができる。なお、透過型は、投影型、背面投射型、および、リア型などとも称され、反射型はフロント型などとも称される。
(B)調光層12が第1状態であることによって、プロジェクションスクリーン10,20によって間仕切りされた空間を外部から隠蔽すること
(C)調光層12が第1状態であるときに、プロジェクター31から光を投影して画像を表示させること
Claims (8)
- 一対の透明導電層と、
前記一対の透明導電層に挟まれるとともに、表面と裏面とを含む調光層と、を備え、
前記調光層は、複数のドメインを有した三次元の網目状を有するポリマーネットワークと、前記ドメイン内に位置する液晶分子とを含み、前記一対の透明導電層を介して前記調光層に印加される電圧の大きさが変わることによって、光を散乱する第1状態と、光を透過する第2状態との間で変わるとともに、前記第1状態において前記裏面から入射した光を拡散して、前記表面から散乱光を射出する
プロジェクションスクリーン。 - 前記ポリマーネットワークのドメイン径における平均値が0.1μm以上3μm以下である
請求項1に記載のプロジェクションスクリーン。 - 前記調光層が前記第1状態であるとき、
前記調光層の全光線透過率が、50%以上であり、
前記調光層のヘイズが、95%以上である
請求項2に記載のプロジェクションスクリーン。 - 前記調光層の厚さは、5μm以上50μm以下である
請求項1から3のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。 - 前記調光層において、前記ドメインの密度が2×107個/mm3以上2×1012個/mm3以下である
請求項1から4のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。 - 前記プロジェクションスクリーンは、表面と裏面とを含み、
前記プロジェクションスクリーンの厚さ方向において、前記プロジェクションスクリーンの前記表面、前記調光層の前記表面、前記調光層の前記裏面、および、前記プロジェクションスクリーンの前記裏面がこの順に並び、
前記プロジェクションスクリーンの前記表面に直交する鉛直面が視野基準面であり、
観察者が前記プロジェクションスクリーンを視認する方向を含む鉛直面が観察面であり、
前記視野基準面と前記観察面とが形成する角度が視野角であり、
前記観察者が前記視野基準面に対する一方側から前記プロジェクションスクリーンを視認するとき、前記視野角は負の値であり、前記観察者が前記視野基準面に対する他方側から前記プロジェクションスクリーンを視認するとき、前記視野角は正の値であり、
前記プロジェクションスクリーンの前記裏面に直交する水平面が投影基準面であり、
プロジェクターが前記プロジェクションスクリーンの裏面に光を投影する方向を含む平面が投影面であり、
前記投影基準面と前記投影面とが形成する角度が投影角であり、
前記プロジェクションスクリーンの前記表面の輝度において、前記視野角が5°であるときの輝度で規格化された輝度が規格化輝度であり、
前記プロジェクションスクリーンは、前記投影角が0°であるとき、前記視野角における前記規格化輝度の半値角が±22°であり、前記規格化輝度の1/3角が±30.5°であるように構成されている
請求項1から5のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーン。 - 表面と裏面とを含むシート状を有するとともに、調光層を備えるプロジェクションスクリーンと、
前記プロジェクションスクリーンの前記裏面に光を投射するプロジェクターと、
前記調光層に電圧を印加する電圧印加部と、
前記プロジェクターの駆動と前記電圧印加部の駆動とを制御する制御部と、を備える画像表示システムであって、
前記プロジェクションスクリーンは、請求項1から6のいずれか一項に記載のプロジェクションスクリーンであり、
前記プロジェクションスクリーンの厚さ方向において、前記プロジェクションスクリーンの前記表面、前記調光層の前記表面、前記調光層の前記裏面、および、前記プロジェクションスクリーンの前記裏面がこの順に並び、
前記制御部は、前記電圧印加部に前記調光層を前記第1状態にさせた状態で、前記プロジェクターに前記プロジェクションスクリーンの前記裏面に光を投射させることによって、前記プロジェクションスクリーンに前記プロジェクションスクリーンの前記表面から散乱光を射出させる
画像表示システム。 - 前記プロジェクションスクリーンは、一対の配向層をさらに備え、
前記一対の配向層のうち、一方の配向層は、前記調光層の前記表面と前記透明導電層との間に位置するとともに、他方の配向層は、前記調光層の前記裏面と前記透明導電層との間に位置し、
前記電圧印加部は、前記調光層に交流電圧を印加し、
前記制御部は、前記プロジェクターにおけるフレームの周期と、前記電圧印加部における前記交流電圧の周期とが互いに異なるように、前記プロジェクターの駆動と前記電圧印加部の駆動とを制御する
請求項7に記載の画像表示システム。
Priority Applications (1)
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JP2021085301A JP7111220B2 (ja) | 2016-06-10 | 2021-05-20 | プロジェクションスクリーン、および、画像表示システム |
Applications Claiming Priority (2)
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