JP7288298B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
1)
紫外光領域~近紫外可視光領域の光を照射することにより、可視光領域の偏光した光を発光する偏光発光素子と、該偏光発光素子より発光した光を媒体に投影し、該媒体で反射することにより画像表示させることを特徴とした表示装置。
2)
前記偏光発光素子と媒体表面とがなす角度が45°~85°である1)に記載の表示装置。
3)
前記偏光発光素子の偏光発光軸が媒体表面に対して、水平方向の偏光(s偏光)を照射するように設けられている1)または2)に記載の表示装置。
4)
前記媒体が透明である1)~3)のいずれか一項に記載の表示装置。
5)
動的に位相制御可能な媒体を含む1)~4)のいずれか一項に記載の表示装置。
6)
前記偏光発光素子と前記媒体との間に、偏光板を設けた1)~5)のいずれか一項に記載の表示装置。
7)
前記偏光発光素子の偏光発光軸に対して直交方向に前記偏光板の吸収軸が設置されており、偏光発光素子からの光が偏光板を通して、前記媒体に光照射される1)~6)のいずれか一項に記載の表示装置。
8)
前記媒体が、位相差板の機能を有する1)~7)のいずれか一項に記載の表示装置。
9)
前記媒体が、複数の透明な層の積層により構成されており、偏光発光素子が発する光の波長に対して1/2λ位相差板の層が、透明な層の間に設けられて積層されている1)~8)のいずれか一項に記載の表示装置。
上記偏光発光素子は、後述する偏光発光色素を含有でき、かつ配向させることが出来る高分子フィルムを基材として作製することが出来る。該高分子フィルムは、好ましくは、一般的な二色性を有する発光色素、特にスチルベン骨格を有する色素又はビフェニル骨格を有する色素を含有しうる親水性高分子を製膜して得られるものが良い。該親水性高分子は、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、デンプン系樹脂が好ましく、上記二色性を有する発光色素の染色性、加工性及び架橋性などの観点からポリビニルアルコール系樹脂及びその誘導体であることが好ましい。上記ポリビニルアルコール系樹脂及びその誘導体としては、例えば、ポリビニルアルコール又はその誘導体、及びこれらのいずれかを、エチレン、プロピレンのようなオレフィンや、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸、及びマレイン酸のような不飽和カルボン酸等で変性したもの等が挙げられる。なかでも、ポリビニルアルコール又はその誘導体からなるフィルムが、二色性を有する発光色素の吸着性及び配向性の点から、好適に用いられる。当該基材は、例えば、市販のポリビニルアルコール系樹脂又はその誘導体からなるフィルムを用いても良く、ポリビニルアルコール系樹脂を製膜することにより作製しても良い。ポリビニルアルコール系樹脂の製膜方法は特に限定されるものではなく、例えば、含水ポリビニルアルコールを溶融押出する方法、流延製膜法、湿式製膜法、ゲル製膜法(ポリビニルアルコール水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去)、キャスト製膜法(ポリビニルアルコール水溶液を基盤上に流し、乾燥)、及びこれらの組み合わせによる方法等、公知の製膜方法を採用することができる。基材の厚さは通常10~100μm、好ましくは20~80μm程度である。
上記偏光発光素子の製造方法は、以下の製法に限定されるものではないが、主に、ポリビニルアルコールまたはその誘導体によってなるフィルムを用いた場合が好適である。ポリビニルアルコールまたはその誘導体によってなるフィルムを用いた場合を例とした偏光発光素子の作製方法について述べる。上記偏光発光素子の作製方法は、基材を準備する工程、該基材を膨潤液に浸漬し、該基材を膨潤させる膨潤工程、膨潤させた該基材を、上記偏光発光色素1種以上を少なくとも含む染色溶液に含浸させ、基材に偏光発光色素を吸着させる染色工程、偏光発光色素を吸着させた基材を、ホウ酸を含有する溶液に浸漬することにより偏光発光色素を基材中で架橋させる架橋工程、偏光発光色素を架橋させた基材を一定の方向に一軸延伸して偏光発光色素を一定の方向に配列させる延伸工程、必要に応じて、延伸させた基材を洗浄液で洗浄する洗浄工程及び/または、洗浄させた基材を乾燥させる乾燥工程を含んでいる。
上記膨潤工程について説明する。膨潤工程は、20~50℃の膨潤液に、上記基材を30秒~10分間浸漬させることにより行うことが好ましく、膨潤液は水であることが好ましい。膨潤液による基材の延伸倍率は、1.00~1.50倍に調整することが好ましく、1.10~1.35倍に調整することがより好ましい。
上記染色工程について説明する。上記膨潤工程を経て得られた基材に、後述する偏光発光色素1種以上を吸着させる。該染色工程は、偏光発光色素を基材に吸着可能な方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、基材を、偏光発光色素を含む染色溶液に浸漬させる方法や、基材に偏光発光色素を含む染色溶液を塗布する方法等が挙げられるが、偏光発光色素を含む染色溶液に浸漬させる方法が好ましい。染色溶液中の偏光発光色素の濃度は、基材中に偏光発光色素が十分に吸着されていれば特に限定されるものではないが、例えば、染色溶液中に0.0001~1質量%であることが好ましく、0.0001~0.5質量%であることがより好ましい。染色工程における染色溶液の温度は、5~80℃が好ましく、20~50℃がより好ましく、40~50℃が特に好ましい。また、染色溶液に基材を浸漬する時間は、適宜調節可能であり、30秒~20分の間で調節するのが好ましく、1~10分の間がより好ましい。染色溶液に含まれる偏光発光色素は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用しても良い。上記偏光発光色素は、色素構造の違い等によりその発光色が異なるため、基材に、上記偏光発光色素を1種以上含有させることにより、生じる発光色を様々な色になるように適宜調整することができる。また、必要に応じて、染色溶液は、1種以上の有機染料及び/又は蛍光染料をさらに含んでいても良い。
上記偏光発光色素は、スチルベン骨格又はビフェニル骨格のいずれか少なくとも一方を構造内に有し、蛍光を発光する化合物又はその塩が、高い偏光を有する光を発光するため好ましく用いる事が出来る。上記偏光発光色素は、蛍光発光を有しつつ、二色比を有することにより、偏光した光を発光させることが出来る。特に、スチルベン骨格やビフェニル骨格を有する偏光発光色素は、蛍光発光特性に優れ、かつ、配向させることにより高い二色比を有する特性を兼ね備える。これら特性は、上記各骨格に由来し、これら特性をさらに向上させたり、吸収波長や発光波長、耐光、耐湿、耐オゾンガス等の各種堅牢性、溶解度等、各種特性を調整するために、上記各骨格に、さらに任意の置換基を導入することが可能である。この置換基導入に際しては、置換基の種類や置換位置により、従来の染料系偏光板のように高い偏光度を実現できるものの、発光光量が著しく低下してしまうことがある。よって、発光特性に優れ、かつ、高い二色比を有するためには、置換基の種類や置換位置の選択が重要となる。また、上記偏光発光色素は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することが出来る。
上記スチルベン骨格を有する偏光発光色素は、好ましくは、下記式(1)で表される化合物またはその塩である。
上記ビフェニル骨格を有する偏光発光色素は、好ましくは、下記式(4)で表される化合物又はその塩である。
有機陽イオンとしては、例えば、下記式(D)で表される有機アンモニウムイオンが挙げられる。
C.I.Fluorescent Brighter 5,
C.I.Fluorescent Brighter 8,
C.I.Fluorescent Brighter 12,
C.I.Fluorescent Brighter 28,
C.I.Fluorescent Brighter 30,
C.I.Fluorescent Brighter 33,
C.I.Fluorescent Brighter 350,
C.I.Fluorescent Brighter 360,
C.I.Fluorescent Brighter 365,
などがあげられる。これらの偏光発光色素は遊離酸であっても、あるいはアルカリ金属塩(例えばNa塩、K塩、Li塩)、アンモニウム塩又はアミン類の塩であっても良い。
上記偏光発光素子は、発光した光が二色性を有する、つまりは偏光を発光しうる色素、特にスチルベン骨格、又はビフェニル骨格を有する色素あるいはそれらの塩を、単独又は複数含むことに加えて、偏光発光機能を阻害しない範囲で、色調整等を目的として、必要に応じて他の有機染料又は他の蛍光染料を1種以上さらに含んでいても良い。他の有機染料としては、特に限定されないが、二色性の高いものが好ましく、かつ、スチルベン骨格、又はビフェニル骨格の紫外光領域の偏光性能に影響が少ない色素が好ましい。他の有機染料としては、例えば、シー.アイ.ダイレクト.イエロー12、シー.アイ.ダイレクト.イエロー28、シー.アイ.ダイレクト.イエロー44、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ26、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ39、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ71、シー.アイ.ダイレクト.オレンジ107、シー.アイ.ダイレクト.レッド2、シー.アイ.ダイレクト.レッド31、シー.アイ.ダイレクト.レッド79、シー.アイ.ダイレクト.レッド81、シー.アイ.ダイレクト.レッド247、シー.アイ.ダイレクト.ブルー69、シー.アイ.ダイレクト.ブルー78、シー.アイ.ダイレクト.グリーン80、及びシー.アイ.ダイレクト.グリーン59等が挙げられる。これらの有機染料は遊離酸であっても、あるいはアルカリ金属塩(例えばNa塩、K塩、Li塩)、アンモニウム塩又はアミン類の塩であっても良い。他の蛍光染料としては、公知の蛍光染料を用いることができる。
上記染色工程又は予備洗浄工程の後、基材に架橋剤を含有させることができる。基材に架橋剤を含有させる方法は、架橋剤を含む処理溶液に基材を浸漬させることが好ましく、一方で、当該処理溶液を基材に塗布又は塗工しても良い。処理溶液中の架橋剤としては、ホウ酸を含有する溶液を使用する。処理溶液中の溶媒は、特に限定されるものではないが、水が好ましい。処理溶液中のホウ酸の濃度は、0.1~15質量%であることが好ましく、0.1~10質量%であることがより好ましい。処理溶液の温度は、30~80℃が好ましく、40~75℃がより好ましい。また、この架橋工程の処理時間は30秒~10分が好ましく、1~6分がより好ましい。本発明に係る偏光発光素子の製造方法が、この架橋工程を有することにより、得られる偏光素子の発光する光の偏光度は高く、表示体として高いコントラストを示す。このことは、従来技術において、耐水性又は光透過性を改善する目的で使用されていたホウ酸の機能からは全く予期し得ない優れた作用である。また、架橋工程においては、必要に応じて、カチオン系高分子化合物を含む水溶液で、フィックス処理をさらに併せて行っても良い。該フィックス処理により、偏光発光素子中の偏光発光色素固定化が可能となる。このとき、カチオン系高分子化合物として、例えば、カチオン、ジシアン系としてジシアンアミドとホルマリン重合縮合物、ポリアミン系としてジシアンジアミド・ジエチレントリアミン重縮合物、ポリカチオン系としてエピクロロヒドリン・ジメチルアミン付加重合物、ジメチルジアリルアモンニウムクロライド・二酸化イオン共重合物、ジアリルアミン塩重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物、アリルアミン塩の重合物、ジアルキルアミノエチルアクリレート四級塩重合物等が使用される。
上記架橋工程を経た後、延伸工程を実施する。延伸工程は、基材を一定の方向に一軸延伸することにより行われ、湿式延伸法又は乾式延伸法のいずれであっても良い。延伸倍率は、3倍以上であることが好ましく、より好ましくは5~8倍である。
上記延伸工程の際、基材の表面に架橋剤の析出又は異物が付着することがあるため、基材の表面を洗浄する洗浄工程を行うことができる。洗浄時間は1秒~5分が好ましい。洗浄方法は、基材を洗浄液に浸漬することが好ましく、一方で、洗浄液を基材に塗布又は塗工によって洗浄することもできる。洗浄液としては、水が好ましい。洗浄処理は一段階で実施しても、2段階以上の多段処理で実施しても良い。洗浄工程の洗浄溶の温度は、特に限定されるものではないが、通常、5~50℃、好ましくは10~40℃であり、常温であって良い。
上記洗浄工程の後、基材の乾燥工程を行う。乾燥処理は、自然乾燥により行うことができるものの、より乾燥効率を高めるため、ロールによる圧縮やエアーナイフ又は吸水ロール等による表面の水分除去等により行うことが可能であり、さらには、送風乾燥を行うことも可能である。乾燥処理の温度は、20~100℃であることが好ましく、60~100℃であることがより好ましい。乾燥時間は、30秒~20分であることが好ましく、5~10分であることがより好ましい。
上記偏光発光素子の少なくとも一方の面に透明保護層を有しているものを、偏光発光板とする。該透明保護層は、偏光発光素子の耐水性や取扱性等を向上させるために使用され、該透明保護層は、上記偏光発光素子が示す偏光機能に何ら影響を与えるものではない。
上記媒体とは、鏡、平面性の高いプラスチック、銀、アルミニウム、銅、鉄等の金属面、一般的なガラスでも良く、光を反射可能な媒体であれば特に限定されない。また、形状においても限定されず、例えば平板、曲面、円筒などでも良いが、平面または曲面であることが好ましく、より好ましくは平板であること良い。透明性については、可能な限り透明であることが好ましいが、その限りではなく、不透明でも、偏光発光素子から放たれる光を反射しうるものであれば良い。ただし、該媒体が透明であることによって、表示しうる画像だけでなく、該媒体の背景の画像も同時に視認できるため、該媒体の形態としては透明であることが好ましい。該媒体の可視光透過率は20%以上99%以下であることが好ましいが、より好ましくは30~99%、さらに好ましくは50~99%、特に好ましくは70~99%である。また、媒体は位相差板の機能を有することが好ましい。
上記偏光板は、可視光領域の光に対して偏光機能を有する偏光板であれば特に限定されない。該偏光板としては、ヨウ素系偏光板、染料系偏光板、特定の波長のみを偏光制御できる染料系偏光板、ポリエンを利用したタイプの偏光板、ワイヤーグリッドタイプの偏光板などであっても良い。上記偏光板は、400~700nmの一部又は全部の波長域の光に対して偏光性能を有している。ヨウ素系偏光板としては例えば特開2001-290029、特開2010-072548が挙げられ、染料系偏光板としては特開2001-033627、特開2004-251962が挙げられ、特定の波長のみを偏光制御出来る染料系偏光板であれば、特開2007-084803、特開2007-238888が挙げられ、ポリエンを利用した偏光板であれば、特表2005-527847、特表2005-517974が挙げられ、ワイヤーグリッドタイプの偏光板としては特表2003-519818、特表2003-502708があげられる。反射型偏光板としては米国特許第3610729、WO95/17303、WO95/17692、WO95/17699、WO96/19347、WO99/36262、WO2005/0888363、特開2007-298634号、WO2011/074701等があげられ、製品としては3M社 DBEFが例示できる。反射型偏光板を用いることによって、一軸の直線偏光を透過させることができるだけでなく、異なる軸の偏光した光を内部へ反射させ光の再利用が可能であるため好ましい。よって、偏光板として、反射型偏光板を用いることは本願の一つの好ましい形態として挙げることが出来る。
本願に用いる好ましい偏光板の形態として、紫外光領域~近紫外可視光領域の波長において高い透過率を示す偏光素子、すなわち紫外線波長高透過型偏光素子、または、それを用いた紫外線波長高透過型偏光板が挙げられる。該偏光素子、または偏光板は、紫外線域の光の吸収がない二色性染料を用いた染料系偏光板が相当し、紫外光領域の光の吸収が少ないため上記偏光発光素子、または偏光発光板と組み合わせにおいて好適に用いられる。上記紫外線波長高透過型偏光板は、紫外線波長高透過型偏光素子に対して、紫外線吸収能力のないトリアセチルセルロースフィルム等をラミネートすることによって得ることが出来る。上記紫外線波長高透過型偏光素子またはそれを用いた偏光板の紫外光領域の光透過率は20~95%であることが好ましい形態として挙げられるが、より好ましくは35~95%、さらに好ましくは50~95%、特に好ましくは60~95%が良い。可視域の透過率は一般的な偏光板の透過率である視感度補正透過率の35~45%で問題がないが、その限りではなく、偏光発光素子または偏光発光板から発光した偏光した光が、その吸収軸に対して透過しなければ問題ないので、視感度補正透過率として30%~80%の偏光素子またはその偏光板であっても使用は可能である。好ましくは40~80%、より好ましくは45~80%、さらに好ましくは50~80%、特に好ましくは60-80%が良い。
偏光の位相を制御する媒体を用いることによって、発光する偏光を様々な偏光に変換できるようになり、または角度依存性の補正等により、高コントラストな画像を表示できるようになるため、偏光発光素子、又は偏光発光板とともに位相を制御する媒体を用いることは、本願の好ましい1つの形態として挙げられる。位相を有する媒体とは、位相差板(または、波長板、位相差フィルム等とも呼ばれる)が、一方で、動的に位相を制御できる媒体を駆動する場合や、電気的に液晶を駆動させて位相制御しうる液晶セル等も好ましい形態の一つとして挙げられる。特に、位相制御する媒体として、電気的に位相を制御可能な液晶セルを用いることが画像を形成できるために好ましい。光には粒子と波の性質があるが、光を波として表現した場合、その波の位相を制御可能であることを意味する。偏光性能に着目した場合、例えば、波長板は、直線偏光の光に所定の位相差を与える光学機能素子であり、偏光は特定の軸の光に対して、その他の軸(例えば90°)において、異なる位相を設けることが可能である。すなわち、一つの偏光した光に対して、その光路上に位相差板を設けることにより、その逆の軸の偏光としたり、円偏光、楕円偏光などを新たに付与することが可能となる。したがって、位相差板は、配向した複屈折材料(例えば、延伸フィルム)などを利用して直交する2つの偏光成分に位相差をつけることにより、入射した光の偏光の状態を変えることが出来る素子と言える。この波長板の具体的効果としては、例えば、位相を制御する目的の光の波長をλとした場合、そのλ/2の位相差板の遅相軸を偏光の軸に対して45°に設置することにより、波長板(位相差板)に入射した直線偏光を90°回転させ、入射した偏光軸とは直交(90°)方向に偏光軸を有する偏光として出射することを可能とする。また、λ/4の位相差板の遅相軸を偏光の軸に対して45°に設置した場合には、波長板(位相差板)に入射した直線偏光を、円偏光として出射することを可能とする。近年では、偏光解消フィルムも販売されており、発光した偏光した光を解消することも可能となる。偏光解消フィルムとは、例えば、SRF(東洋紡社製)等が挙げられる。位相差板の可視光透過率は50~99%が良いが、好ましくは70~99%、さらに好ましくは80~99%である。
市販品の4-アミノ-4’-ニトロスチルベン-2,2’-ジスルホン酸35.2部を水300部に加え撹拌し、35%塩酸を用いてpH0.5とした。得られた溶液に40%亜硝酸ナトリウム水溶液10.9部を加え、10℃で1時間撹拌し、続いて6-アミノナフタレン-2-スルホン酸17.2部を加え、15%炭酸ナトリウム水溶液でpH4.0に調製後4時間撹拌した。得られた反応液に塩化ナトリウム60部を加え、析出固体をろ過分離、さらにアセトン100部にて洗浄し、乾燥することにより、中間体である式(6)の化合物62.3部を得た。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製 VF-PS#7500)を40℃の温水に3分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、化合物例5-1に記載の4,4’-ビス-(スルホスチリル)ビフェニル二ナトリウム水溶液(BASF社製 Tinopal NFW Liquid)1.0重量部、合成例1で得られた化合物(7)を0.3重量部、芒硝を1.0重量部、水1500重量部を含有する45℃の水溶液に、4分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを3%ホウ酸水溶液中50℃で5倍に5分間で延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で20秒間水洗し、乾燥して偏光発光素子を得た。
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 ZRD-60)を1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液で、35℃で10分間処理し、水洗し、次いで、70℃で10分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、偏光発光素子の両面に4%のポリビニルアルコール樹脂(日本酢ビポバール社製 NH-26)を含む水溶液を介してラミネートし、70℃で10分乾燥させ、偏光発光板を得た。本偏光発光板に紫外線を照射したところ白色な発光をし、かつ、さらに偏光板を介して該発光を確認したところ白色の偏光発光をしていることを確認した。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製 VF-PS#7500)を40℃の温水に3分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、C.I.Direct Orange 39を0.3部、C.I.Direct Red 81を0.1部、C.I.Direct Blue 69を0.3部、芒硝を1.0部、水を1500部含有する45℃の水溶液に、4分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを3%ホウ酸水溶液中に50℃で5分間浸漬し、5倍に延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で20秒間水洗し、乾燥して紫外線域高透過型偏光素子を得た。
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 ZRD-60)を1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液で、35℃で10分間処理し、水洗し、次いで、70℃で10分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、紫外線域高透過型偏光素子の両面に4%のポリビニルアルコール樹脂(日本酢ビポバール社製 NH-26)を含む水溶液を介してラミネートして、70℃で10分乾燥させ、偏光板を得た。以下、本偏光板は、紫外線域高透過型偏光板と記載する。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製 VF-PS#7500)を40℃の温水に3分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、C.I.Direct Yellow 28を0.2部、芒硝を1.5部、水を1500部含有する45℃の水溶液に、4分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを3%ホウ酸水溶液中に50℃で5分間浸漬し、5倍に延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で20秒間水洗し、乾燥して408nmに最も高い偏光度と340nm~415nmに偏光を有する紫外線域偏光素子を得た。
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 ZRD-60)を1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液で、35℃で10分間処理し、水洗し、次いで、70℃で10分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、紫外線域偏光素子の両面に4%のポリビニルアルコール樹脂(日本酢ビポバール社製 NH-26)を含む水溶液を介してラミネートして、70℃で10分乾燥させ、偏光板を得た。以下、本偏光板は、紫外線域偏光板と記載する。
一般的な偏光板として、ポラテクノ社製 SKN-18243Pを用いた。一般的な偏光板とは可視域に高い偏光機能を有し、紫外域の光の透過率が著しく低い偏光板製品である。
(a)単体透過率Ts、平行位透過率Tp、及び直交位透過率Tc
各測定試料の単体透過率Ts、平行位透過率Tp、及び直交位透過率Tcを、分光光度計(日立製作所社製「U-4100」)を用いて測定した。ここで、単体透過率Tsは、測定試料を1枚で測定した際の各波長の透過率である。平行位透過率Tpは、2枚の測定試料をその吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光透過率である。直交位透過率Tcは、2枚の偏光発光板をその吸収軸が直交するように重ね合せて測定した分光透過率である。測定は、220~780nmの波長にわたって行った。
各測定試料の偏光度ρを、以下の式(I)に、平行透過率Tp及び直交透過率Tcを代入して求めた。
ρ={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100 …式(I)
各測定試料の単体透過率Ysは、可視域における400~700nmの波長領域で、所定波長間隔dλ(ここでは5nm)おきに求めた上記単体透過率Tsについて、JIS Z 8722:2009に従って視感度に補正した透過率である。具体的には、単体透過率Tsを式(V)に代入して算出した。なお、下記式(V)中、Pλは標準光(C光源)の分光分布を表し、yλは2度視野等色関数を表す。また、視感度補正された偏光度ρyは、分光光度計 U-4100で測定して得られた数字を用いた。
光源として、紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)を用い、光源に紫外線透過・可視カットフィルター(五鈴精工硝子社製「IUV-340」)を設置し可視光をカットした。その上で、可視域及び紫外に偏光を有する偏光板(ポラテクノ社製「SKN-18043P」、厚さ180μm、Ysは43%)と、各実施例及び比較例で得られた測定試料とを設置し、測定試料が発光している偏光発光を分光放射照度計(ウシオ電機社製「USR-40」)を用いて測定した。すなわち、光源からの光が、紫外線透過・可視カットフィルター、可視域及び紫外に偏光を有する偏光板、及び測定試料を、それぞれを設置し、この順に偏光発光板より発する光を通過して分光放射照度計に入射するように配置して測定した。その際に、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と、紫外・可視偏光板の吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をLw(弱発光軸)、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と、可視域及び紫外に偏光を有する偏光板(ポラテクノ社製「SKN-18043P」)の吸収軸方向が直交となるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をLs(強発光軸)として、Lw及びLsを測定した。測定試料と一般的な偏光板との吸収軸が平行な場合と、直交の場合との可視域で発光された光のエネルギー量を確認することで、可視域である400nm~700nmにおいて偏光した発光した光の評価を行った。
下記図1のように、偏光発光板を平面に設置し、平面に対して71°に傾斜させて透明な板ガラスを設置し、偏光発光板と平面板ガラスを同軸に設置した紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)にて紫外線光照射を行った。その際、偏光発光板の下には光が反射しないように黒紙を置き、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いた。透明板ガラスを視認したところ、偏光発光板より照射された光が反射される画像を視認できることを確認した。また、媒体より反射された画像を、偏光発光板を偏光して発光した光の軸がガラスに対して水平方向(横軸)になるように設置した際と、垂直方向(縦軸)になる場合とを比較した場合、水平方向(横軸)になる時に強く視認できることがわかった。さらに、媒体より反射された画像を偏光発光板に対して逆側から視認した場合には、逆面で投影されていた画像の表示が確認できなかった。
下記図2のように、偏光発光板を平面に設置し、平面に対して55°に傾斜させて透明な板ガラスを設置し、偏光発光板と平面板ガラスを同軸に設置した紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)にて紫外線光照射を行った。その時、偏光発光板は10mmにカットし、垂直(縦軸)方向に偏光を発光するフィルムと水平(横軸)方向に偏光を発光するフィルムとを交互にパターン化して並べた偏光発光板を用いた。また、パターン化された偏光発光板の下に黒紙を置き、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて紫外域のみの光を偏光発光板に照射した。透明板ガラスに照射された画像を視認したところ、下記図3のように偏光発光板全体は均一に発光しているにも関わらず、媒体に表示されている画像は、配置された偏光発光板の発光軸に基づいてパターン化された画像が表示されていることが確認でき、下記図4より、背面の手が視認できることから、表示装置の透明性が高いことが分かる。さらに、偏光発光板に対して逆側から視認した場合には偏光した発光の光は下記図5のように確認できなかった。また、ブラックライトを任意の位置から偏光発光板に紫外線照射を行ったが、媒体に表示されている画像は、同軸に配置されている時と同じ画像が表示可能であった。
下記図6のように、偏光発光板を平面に設置し、空中に設置した透明な板ガラスを設置し、偏光発光板と平面板ガラスの軸に対して横側に設置した紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)にて紫外線光照射を行った。その時、偏光発光板は10mmにカットし、垂直(縦軸)方向に偏光を発光するフィルムと平行(横軸)方向に偏光を発光するフィルムを交互にパターン化して貼合された偏光発光板を用いた。ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いた。空中に設置した透明板ガラスに投影された画像を視認したところ、偏光発光板全体は発光しているにも関わらず、下記図7のように偏光発光板より照射されたパターン化された偏光した光が媒体に表示され視認できることが確認できた。このことから、任意の位置に画像を提供しうる表示装置が得られることが分かる。
アルテック社製平面紫外線照射装置を平面光源として用いて、光源に紫外線透過・可視カットフィルター(五鈴精工硝子社製「IUV-340」)を設置し可視光をカットした。IUV-340の上に、偏光発光板は10mmにカットして垂直(縦軸)方向に偏光を発光するフィルムと平行(横軸)に偏光を発光するフィルムとを交互にパターン化された偏光発光板を設置し、パターン化された偏光発光板の上に発光する偏光の光に対して垂直(縦軸)に吸収を持つように一般的な紫外線光を吸収する偏光板(SKN-18243P)を設置した。パターン化した偏光発光板の面に対して55°に傾斜させて透明な板ガラスを設置し、偏光発光板に紫外線光照射を行った。透明板ガラスに投影された画像を視認したところ、実施例2よりもパターン化された偏光した光のパターンのコントラストが上昇し、視認性は向上した。尚、実施例2と同様に、偏光発光板に対して逆側から視認した場合には偏光した発光の光は確認できなかった。
上記実施例2のように、パターン化された偏光発光板を平面に設置し、平面に対して55°に傾斜させて透明な板ガラスを設置し、偏光発光板と紫外線域高透過型偏光板とを平面板ガラスを同軸に設置し、紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)にて紫外線域高透過型偏光板側から紫外線光照射を行った。その時、紫外線域高透過型偏光板を偏光発光板が発する偏光の軸と紫外線域高透過型偏光板の吸収軸とが直交になるように偏光発光板の上に設置し、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いた。透明板ガラスに投影された偏光発光板の画像を視認したところ、実施例2の時よりもパターン化された偏光した光のコントラストは良好になり発光輝度は低下することなく視認性は上昇した。実施例2と同様に、偏光発光板に対して逆側から視認した場合には偏光した発光の光は確認できなかった。
上記実施例5において、平面の透明板ガラスの代わりに、曲面透明アクリル板を用いて照射した。曲面透明アクリル板に投影された偏光発光板の画像を視認したところ、実施例5と同等の画像表示が可能であった。
上記実施例5において、平面の透明板ガラスを下記図8のように3枚用いて照射した。3枚の平面透明板ガラスに投影された偏光発光板の画像を視認したところ、実施例5と同等の画像表示が可能であると同時に、それぞれの板ガラスに下記図9のように表示が可能であった。
下記図10のように、上記実施例5において平面の透明板ガラスを並べて、その間にパターン化された偏光発光板をそれぞれ設置し、紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)にて紫外線光照射を紫外線域高透過型偏光板側から行った。その時、紫外線域高透過型偏光板を偏光発光板の上に偏光発光板が発する偏光の軸と紫外線域高透過型偏光板の吸収軸とが直交になるように設置し、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いた。それぞれ2枚の平面透明板ガラスに投影された偏光発光板の画像を視認したところ、それぞれにおいて実施例5と同等の画像表示が可能であると同時に、2つの画像が同時に視認できる表示が可能であった。
上記実施例2において、パターン化された偏光発光板の代わりに、黒紙/偏光発光板/液晶セル/紫外線域偏光板を用いて、紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)にて紫外線光照射を行った。その時、黒紙側を下面とし、紫外線は紫外線域偏光板側から照射し、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いた。動的に位相を制御できる液晶セルとしては、ダイソージャパン社製 デジタルテーブルクロック D011(時計A No.7)を分解し、偏光板を取り除いたものを用いた。尚、偏光発光板、及び紫外線域偏光板の光吸収軸は、ダイソージャパン社製 デジタルテーブルクロック D011(時計A No.7)に設けられていた偏光板と同じ軸になるように設置した。平面透明板ガラスに投影された偏光発光板の画像を視認したところ、液晶セルによって形成された時計画像表示が可能であり、そのコントラストは高く、視認性は良好であった。
上記実施例9において、平面板ガラス2枚を重ねて用いた。2枚の板ガラスの間には、日本化薬社製の粘着剤 PTR-104を用いて積層させた。積層された平面透明板ガラスに投影された偏光発光板の画像を視認したところ、2重像が見られ、くっきりとした画像は得られなかったものの、投影した液晶セルによって形成された時計画像表示が可能であることが確認できた。
上記実施例10において、用いた平面板ガラスを、2枚を積層したガラスを用いるに際し、2枚の板ガラスの間には、日本化薬社製の粘着剤 PTR-104を用いて270nmの位相差値を有する位相差板を積層させ、平面板ガラス/粘着層/位相差板/粘着層/平面板ガラスという構成の媒体を作製した。その位相差板の遅相軸は、偏光発光板より出射される偏光した光に対して45°傾けて設置した。積層された平面透明板ガラスに投影された偏光発光板の画像を視認したところ、液晶セルによって形成された時計画像表示が可能であり、二重像は見られず、そのコントラストは高く、視認性は良好であった。
実施例2において、パターン化して並べた偏光発光板に対して設置した透明板ガラス(以下、それぞれガラスB、ガラスCと表記する)に加えて、図11に示されるように、パターン化して並べた偏光発光板を正面に60°の角度になるように配置しながらも、透明板ガラス同士が90°になるように配置して、パターン化して並べた偏光発光板に紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)を用いて紫外線光照射を行った。その時、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いた。その偏光発光板から照射されている光を透明板ガラスB、及び透明板ガラスCに投影して得られる画像は、同一なパターン化して並べた偏光発光板の光が照射されたにも関わらず、異なる映像が得られていた。このことは、1つの偏光発光光源で、2つの異なる画像を提供しうることを意味する。これは、パターン化して並べた偏光発光板より照射された偏光した光が、透明板ガラスBと透明板ガラスCとは異なることに起因し、パターン化して並べた偏光発光板より透明板ガラスBにとってS波である偏光した光が照射されているとき、透明板ガラスCにはP波である偏光した光が照射されているが、透明板ガラスCにとっては透明板ガラスBにおいてP波である偏光した光がS波であることに起因する。本願の技術を用いることによって、1つの偏光発光光源でも反射しうる媒体を、偏光を発光しうる光源に異なる角度に光を反射しうる媒体を複数用いることによって、それぞれ異なる画像を提供しうる表示媒体が得られることを示す。
上記実施例1において、偏光発光板の代わりに一般的な偏光板を用いて、ライト光源としてブラックライト、及び可視LEDライトを用いた以外は同様に表示を行った。偏光板では発光しないため透明板ガラスからはその画像が確認出来なかった。
上記実施例9において、市販されている液晶表示装置であるダイソージャパン社製 デジタルテーブルクロック D011(時計A No.7)にライト光源としてブラックライトを用いて透明板ガラスに表示を試みた。市販されている液晶表示装置に表示は確認できたが、透明板ガラスへの表示は確認出来なかった。
Claims (9)
- 紫外光領域~近紫外可視光領域の光を照射することにより、可視光領域の偏光した光を発光する偏光発光素子と光を照射する光源を備え、
前記光源は、観察側、偏光発光素子及び媒体を直線的に配置された位置関係において、観察者側から偏光発光素子に対して光を照射する位置、又は観察者側から偏光発光素子の方向に対して直交する方向から見える面から光を照射する位置に配置されており、
該偏光発光素子より発光した光を直接媒体に投影し、該媒体で反射することにより画像表示させることを特徴とした表示装置。 - 前記偏光発光素子と媒体表面とがなす角度が45°~85°である請求項1に記載の表示装置。
- 前記偏光発光素子の偏光発光軸が媒体表面に対して、水平方向の偏光(s偏光)を照射するように設けられている請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記媒体が透明である請求項1~3のいずれか一項に記載の表示装置。
- 動的に位相制御可能な液晶セルを含む請求項1~4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記偏光発光素子と前記媒体との間に、偏光板を設けた請求項1~5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記偏光発光素子の偏光発光軸に対して直交方向に前記偏光板の吸収軸が設置されており、偏光発光素子からの光が偏光板を通して、前記媒体に光照射される請求項6に記載の表示装置。
- 前記媒体が、位相差板の機能を有する請求項1~7のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記媒体が、複数の透明な層の積層により構成されており、偏光発光素子が発光する光の波長に対して1/2λ位相差板の層が、透明な層の間に設けられて積層されている請求項1~8のいずれか一項に記載の表示装置。
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