JPH06205345A - 反射型スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 映像観視に必要な反射角内にできるだけ投写
光を反射させることができるとともに、反射した光を上
記反射角内においてできるだけ均等にし得る反射型スク
リーンを提供する。 【構成】 第１の偏光方向Ｄ１を持った光を透過させ、
これと直交する第２の偏光方向Ｄ２を持った光を吸収す
る偏光部材を備えた反射型スクリーンにおいて、まず、
偏光繊維１を第２の偏光方向Ｄ２に沿って互いに平行に
多数配列するとともに、偏光繊維１の直径を周期的に変
化させて偏光織布２Ａを構成する。上記偏光繊維１の表
面１ａに透明な樹脂層１３を設けて上記偏光繊維１間の
凹部１ｂを埋め、上記樹脂層１３の表面１３ａに反射面
１４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は投写映像を映す反射型
スクリーンに関し、特に、液晶表示装置から出射された
投写映像の鮮明化に役立つ反射型スクリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、ブラウン管方式の表示
装置に較べて小型、軽量、廃棄品の非公害性などの利点
を有し、将来性が高く評価されているが、大画面の映像
をスクリーンに投写した場合に輝度が不十分であること
から、外光を遮断した暗室内での映像観視を余儀なくさ
れている。そこで、液晶表示装置から出射される投写光
が直線偏光であるのに対し、投写映像の鮮明度を損なう
外光が、通常、非偏光であることに着目し、スクリーン
上で外光だけを除去すれば明るい環境でも投写映像を鮮
明に観視できると期待される。たとえば、特開昭６２−
２６６９８０号公報および特開昭６４−７７０８５号公
報の発明では、直線偏光性投写光を透過する方向に配向
した光吸収型偏光フィルムをスクリーンの表面に装着す
ることにより、非偏光性外光の反射量を低減する方法が
提案されている。また、特開平２−２６７５３６号公報
の発明では、スクリーン上の偏光フィルタと直交する方
向に配向した光吸収型偏光フィルタで照明光源を覆うこ
とにより、直線偏光性の投写映像を鮮明化する方法が提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、明るい環境に
おいて直線偏光性の投写映像を鮮明化するには非偏光性
の外光を除くだけでは不十分であり、以下に記すような
課題の解決を要する。

【０００４】液晶表示装置では、光吸収型の偏光フィル
タを用いて映像信号が再生されることや、ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）が信号光の透過を妨害するため開口率が
低いことなどの理由により、光源光の利用効率が低い。
したがって、液晶表示装置から出射した投写像をスクリ
ーン上で鮮明に観視するには、映像観視に必要な反射角
（視野角）内のみに投写光を均等に反射させる構造をス
クリーンの反射体に形成することによって、光源光の有
効利用を図ることが極めて重要な課題である。

【０００５】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、その目的は、映像観視に必要な反射角
内に、できるだけ投写光を反射させることができるとと
もに、反射した光をできるだけ均等にし得る反射型スク
リーンを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の構成を図１を用いて説明する。図１におい
て、第１の偏光方向Ｄ１を持った光を透過させ、これと
直交する第２の偏光方向Ｄ２を持った光を吸収する偏光
部材２を備えた反射型スクリーンにおいて、まず、偏光
繊維１を第２の偏光方向Ｄ２に沿って互いに平行に多数
配列するとともに、偏光繊維１の直径を周期的に変化さ
せて偏光部材２を構成する。上記偏光繊維１の表面１ａ
に透明な樹脂層１３を設けて上記偏光繊維１間の凹部１
ｂを埋め、上記樹脂層１３の表面１３ａに反射面１４を
形成する。

【０００７】この場合において、上記偏光部材２は、図
６のように、第１の偏光方向Ｄ１に延びる非偏光繊維１
５によって、偏光繊維１が編み込むのが好ましい。

【０００８】

【作用および効果】つぎに、この発明の原理を説明す
る。投写映像の鮮明化とスクリーンの巻き取り機能を両
立させるには、スクリーンを湾曲させない状態で投写光
の観視効率を増強することが望ましい。一般に液晶表示
装置の投写光は球面波であり、スクリーンの基準面に対
して円錐状に拡大して投写される。しかし、この拡大率
が小さい場合には、図２に示すように、投写光５はスク
リーンの基準面５０に対して垂直に投写される平面波と
みなすことができる。ここで、スクリーンの反射体の表
面から観視者（液晶表示装置側）を臨む視野半値角（反
射半値角）Ｔ（但し、Ｔ＞０）をｎ等分してｎ個の単位
反射面から成る反射区画５１を作り、この反射区画５１
をスクリーンの基準面５０の全域にわたって連結する
（繰り返す）ことによって、周期的断面形状を有する反
射面５２を構成する。各反射区画５１において、基準面
（ｒ軸）方向の座標は下記の（１）式によって表記さ
れ、基準面の法線（ｚ軸）方向の座標は、下記の（２）
式または（３）式によって与えられる。なお、５３は反
射面の法線、５４は反射光で、また、ζとは、下記の
(4) 式で与えられる定数である。

【０００９】

【数１】

【００１０】このような断面形状を有する凹凸構造をス
クリーンの反射体に設けることにより、図３のように、
映像観視に必要な反射角（視野角）内のみに投写光を均
等に反射させることができる。

【００１１】この断面形状は、図４（ａ）に示すよう
に、（１）式と（２）式では周期２ξの凸面鏡となり、
また、これを反転すれば凹面鏡となる。一方、（１）式
と（３）式では、図４（ｂ）に示すような周期４ξの凹
凸面鏡になる。ξが小さくなると反射区画が緻密にな
り、ｎが大きくなると各反射区画における反射角が細分
される。したがって、上記ξを極力小さく、一方、ｎを
極力大きく設定することによって、映像の解像度を向上
させることができ、たとえば、反射区画の幅を液晶画素
の投写像の幅より小さくすることが望ましい。

【００１２】このような視野角調節用の凹凸構造を実現
する方法としては、コンピュータで制御された切削機を
用いて金型を形成し、この金型を用いてエンボス加工す
ることによりスクリーンの反射体に転写することが考え
られる。しかし、上記ξを極力小さくする必要があるこ
とから、このような条件を満足する反射体の構造を大面
積の金型によって、エンボス加工することは、一般に困
難である。そのため、投写光５を十分に、所定の反射角
内にのみ、均等に反射させることができない。

【００１３】これに対し、図１に示したこの発明の構成
によれば、偏光繊維１の直径を周期的に変化させて、反
射面１４の基準を作り、更に、各偏光繊維１の間の凹部
１ｂを樹脂によって埋めるので、大面積の反射型スクリ
ーンの反射面１４を所定形状に近い形状にすることがで
きる。したがって、エンボス加工するよりも容易に、映
像観視に必要な反射角内のみに投写光５を均等に反射さ
せることができる。

【００１４】ところで、偏光膜を用いた偏光スクリーン
がある。かかる、偏光膜は偏光発現性物質を配向させて
いることから、通常、機械的な延伸工程が不可欠となる
ので、広幅の大面積のフィルムを一定方向に延伸するの
が容易でない。これに対し、この発明は、偏光膜ではな
く偏光繊維を多数配列しているので、繊維長手方向に容
易に延伸できるから、反射型偏光スクリーンの製造が容
易になるから、鮮明な映像が得られる。

【００１５】また、図６のように、第１の偏光方向Ｄ１
に延びる非偏光繊維１５によって、偏光繊維１を編み込
んだ場合は、偏光繊維１が第１の偏光方向Ｄ１にも緩や
かに、かつ、周期的に湾曲しているので、第２の偏光方
向Ｄ２についても、所定の反射角内のみに投写光を比較
的均等に反射させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面にしたがって
説明する。図５ないし図９はこの発明の第１実施例を示
し、図５はこの発明の偏光織布（偏光部材）を形成する
偏光繊維１を示す。この偏光繊維１は、沃素または２色
性有機色素からなる偏光発現性物質が、これと親和性の
あるポリビニルアルコールまたはエチレンビニルアルコ
−ルのような材料からなる繊維に添加されてなり、この
繊維は長手方向Ｌに延伸されており、この延伸した材料
中に、上記沃素のクラスタや２色性有機色素Ｃが繊維の
延伸方向Ｌに配向して存在することにより、偏光機能を
発揮する。その結果、偏光繊維１はその長手方向Ｌと直
交する第１の偏光方向（電界振動面）Ｄ１を持つ光を透
過し、長手方向Ｌに平行な第２の偏光方向（電界振動
面）Ｄ２を持つ光を吸収する。

【００１７】この偏光繊維１の製造方法の一例はつぎの
とおりである。まず、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
を紡糸したのち、これを沃素と沃素アルカリ塩の混合水
溶液に浸漬する。ついで、１．５〜１５倍に延伸して偏
光繊維１を得る。これとは異なり、ＰＶＡを紡糸したの
ち、先に上記延伸を行い、ついで沃素と沃素アルカリ塩
の混合水溶液に浸漬しても、偏光繊維１が得られる。

【００１８】偏光繊維１は、ポリビニルアルコールの代
わりにエチレンビニルアルコ−ルのような他の高分子を
用い、また、沃素の代わりにベンジジン系などの２色性
有機色素を紡糸前あるいは紡糸後に添加して作製するこ
とも可能である。さらに、たとえば、酸化チタンのよう
な光散乱物質を繊維に添加して偏光繊維１を構成しても
よい。非芳香族系の物質であることに起因して、低屈折
率・低複屈折率であり、表面反射の抑制および解像度の
向上が可能であること、高いガスバリア性を有し、反射
型のスクリ−ン等に用いられた場合、反射膜（例えば、
アルミニウム膜）等が酸化されにくいこと、溶融紡糸に
より製造することが可能で高い操業性を有することなど
から、偏光繊維１を構成する高分子としてエチレンビニ
ルアルコ−ルを用いることが好ましい。

【００１９】また、２色性有機色素を用いることが、耐
湿性、耐光性に優れていること、高い耐熱性を有し、後
工程で熱加工が可能であることなどから好ましい。な
お、２色性有機色素が有する偏光度は、沃素が有する偏
光度より低いのが通例であるが、偏光スクリ−ンで要求
される偏光度は８０〜９５％であり、通常の２色性有機
色素によって十分達成できる。

【００２０】偏光繊維１の断面構造は、円形、楕円形、
方形に近い形状など、種々の形状に設定できるし、互い
に異なる形状のものを用いてもよい。偏光繊維１の径
は、非偏光繊維との組み合わせによる製繊性、不使用時
のスクリ−ンの巻取りに要する柔軟性、投写映像の解像
度、液晶画素と繊維の周期的配列に基づくモアレの防
止、などの条件によって制約されるが、一般に１０〜数
百μm が好ましい。

【００２１】上記偏光繊維１を用いた偏光織布（偏光部
材）２Ａを図６に示す。同図において、偏光繊維１は、
第２の偏光方向Ｄ２に沿って互いに平行に多数配列され
ているとともに、その直径が周期的に変化している。こ
の偏光織布２Ａは、第１の偏光方向Ｄ１に延びる非偏光
繊維１５によって上記偏光部材２が編み込まれているこ
とにより、作製されている。したがって、この偏光織布
２Ａの偏光特性は、偏光繊維１の偏光特性と同一であ
り、第１の偏光方向Ｄ１を持った光を透過し、これと直
交する第２の偏光方向Ｄ２を持った光を吸収する。な
お、非偏光繊維１５は、透明繊維、あるいは、透明繊維
と不透明繊維とを交互に配列してもよい。

【００２２】上記偏光繊維１は、７本が一組になって、
偏光繊維束１６を構成している。この偏光繊維束１６
は、図１のように、中央に最も太い直径の偏光繊維１が
配設され、端部に近づくに従い直径の小さい偏光繊維１
が配設されて、偏光繊維１の外周が、たとえば図４
（ａ）の曲線に接するように配設されている。たとえ
ば、半径が53.0μｍ，49.4μｍ，40.5μｍ，29.8μｍの
偏光繊維１を配列することにより、図１の周期Ｔ１が20
0 μｍの偏光繊維束１６を作ることができる。なお、図
１の各偏光繊維１の中心は、一直線上に配設されてい
る。

【００２３】図７（ａ）に示すように、上記偏光織布２
Ａは偏光繊維束１６が上記非偏光繊維１５により、織り
込まれた五枚朱子織構造になっている。図８（ａ）の横
断面図に示すように、上記非偏光繊維１５は、偏光繊維
束１６を一単位として偏光繊維１が織り込まれている。

【００２４】図６の上記偏光繊維１における投写光５が
入射する反対側の表面１ａには、たとえばアクリル樹脂
を溶解した溶液（たとえば、１−４ジオキサン溶液）
に、偏光織布２Ａを浸漬・乾燥させて、偏光繊維１間の
凹部１ｂが樹脂で埋められている。この凹部１ｂを樹脂
で埋めるのは、反射面１４を滑らかな曲面にするため
と、偏光織布２Ａを予め保形するためである。したがっ
て、樹脂としては上記アクリル樹脂に限らず、偏光繊維
１および非偏光繊維１５との屈折率の差異が小さい透明
な樹脂であればよい。なお、樹脂層１３における投写光
５の入射面１３ｂは、つまり、偏光繊維１と非偏光繊維
１５とで形成された微小な隙間は、樹脂の粘性により粗
面になっている。

【００２５】上記樹脂層１３の表面１３ａには、たとえ
ば1,000 Å程度の厚さのアルミニウムなどの金属が蒸着
されて、反射面１４が形成されている。この反射面１４
と、上記偏光織布２Ａを保形する支持体１７との間に
は、接着剤層１８が介挿されている。支持体１７として
は、たとえば、厚さ 400μｍ程度の軟質のＰＶＣ（ポリ
塩化ビニル）シートを用いることができる。なお、上記
接着剤層１８は、図８（ａ），（ｂ）のように、反射面
１４と支持体１７との間の隙間Ｓが、場所によって若干
異なるので、反射面１４の保形性を考慮し、この隙間Ｓ
を埋め易い材料を用いるのが好ましい。

【００２６】上記偏光繊維１は、図７（ｂ）のように、
非偏光繊維１５により織り込まれているので、偏光繊維
１における投写光５の反対側の面（反射面１４）が、第
２の偏光方向Ｄ２（上下方向）にも、緩やかに湾曲して
いる。

【００２７】図９は、反射型偏光スクリーン２０の用い
方の一例を示す。図９において、反射型偏光スクリーン
２０の前方にＬＣＤからなる投写器４が設置され、この
投写器４からの投写光５によって反射型偏光スクリーン
２０上に映像が映し出され、観視者６がスクリーン２０
の前方から映像を見る。室内１１には、照明用光源７お
よび窓８から外光９，１０が入る。上記投写器４はＬＣ
Ｄであるから、その投写光５は特定の偏光方向を有して
おり、一方、偏光織布２Ａは、その透過方向である第１
の偏光方向Ｄ１が、投写光５の特定の偏光方向に合致す
るように配置されている。

【００２８】このように、反射型偏光スクリーン２０を
配置すれば、投写光５の殆どが反射型偏光スクリーン２
０によって反射されるから、映像の輝度は高く維持され
る。他方、照明用光源７および窓８からの外光９，１０
のうち、図６の第１の偏光方向Ｄ１を有する成分以外
は、反射型偏光スクリーン２０の偏光織布２Ａによって
吸収される。したがって、外光９，１０（図９）による
映像のコントラスト低下が防止されて、映像が鮮明にな
る。

【００２９】ここで、この反射型偏光スクリーン２０
は、たとえば、偏光繊維１を中央において太く、端部に
近づくに従い細くして、その径を周期的に変化させてい
ることで、反射面１４の基準を作り、更に、各偏光繊維
１間の凹部１ｂを樹脂層１３によって埋めているので、
大面積の反射型偏光スクリーン２０の反射面１４を、た
とえば図４（ａ）の形状に近い形状にすることができ
る。したがって、エンボス加工するよりも容易に、映像
観視に必要な反射角内のみに投写光を均等に反射させる
ことができる。

【００３０】また、この実施例では、図６の非偏光繊維
１５によって偏光繊維１が、図７（ｂ）のように、第２
の偏光方向Ｄ２にも緩やかに湾曲しているから、第２の
偏光方向Ｄ２の視野角をも拡大させる。

【００３１】また、この反射型偏光スクリーン２０は、
偏光膜ではなく、偏光繊維１を用いているから、偏光繊
維１の長手方向Ｌへの延伸が容易なので、従来のフィル
ムと比較して、大きな平面形のものでも容易に製造でき
る。また、従来のフィルムよりも柔軟なので、曲面形状
への対応も容易であるうえに、巻取りが容易なので、不
使用時に巻き取ってコンパクトに保管できる。

【００３２】図１０は第２実施例を示す。図１０（ａ）
において、偏光部材は、図６の第１実施例の非偏光繊維
１５を有しておらず、図１０（ａ）の偏光繊維束１６を
第２の偏光方向Ｄ２方向に配列した偏光繊維アレイ２Ｂ
によって構成されている。反射面１４の形状は、図６の
反射面１４の形状とは若干異なるが、図１０（ａ）の第
２実施例においても、第１実施例と同様の効果が得られ
る。

【００３３】図１０（ｂ）は第２実施例の反射型偏光ス
クリーン２０の製造方法を示す。この図のように、多数
の偏光繊維束１６の両端部を、一対の弾性部材３０，３
０で挟んで、偏光繊維１を一直線上に並べる。この状態
で偏光繊維１の片面の凹部１ｂに樹脂層１３を塗布し
て、凹部１ｂを埋め、更に、図１０（ａ）の反射面１４
を蒸着により形成した後、反射面１４と支持体１７とを
接着する。この接着後、偏光繊維１の端部を切断除去す
る。

【００３４】なお、上記各実施例では、反射面１４の形
状を図４（ａ）の曲線に近い形状としたが、この発明で
は、反射面１４の形状は図４（ｂ）の曲線に近い形状と
してもよく、あるいは、その他の形状に設定してもよ
い。また、各偏光繊維１は、図１のように、必ずしも、
その中心が一直線上に並んでいる必要はなく、反射面１
４を所定の緩やかな湾曲形状とすればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の偏光部材の基本モジュールの一例を
示す平面断面図である。

【図２】平面波で近似される投写光と視野半値角をｎ等
分して形成した反射区画を示す概念図である。

【図３】スクリーンの水平方向または垂直方向の理想的
な輝度分布の一例を示す特性図である。

【図４】（ａ）は、（１）式、（２）式および（４）式
を用いた場合の反射面の断面形状を示すグラフであり、
（ｂ）は（１）式、（３）式および（４）式を用いた場
合の反射面の断面形状を示すグラフである。

【図５】偏光繊維の一例を示す斜視図である。

【図６】この発明の第１実施例にかかる反射型スクリー
ンの一部を示す斜視図である。

【図７】（ａ）は同正面図、（ｂ）は同縦断面図であ
る。

【図８】（ａ）は図７（ａ）の８ａ−８ａ線断面図、
（ｂ）は同８ｂ−８ｂ線断面図である。

【図９】映写設備の一例を示す概略側面図である。

【図１０】（ａ）は第２実施例にかかる反射型スクリー
ンの一部を示す斜視図、（ｂ）は同製造方法を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１…偏光繊維、１ａ…表面、１ｂ…凹部、２…偏光部
材、２Ａ…偏光織布、２Ｂ…偏光繊維アレイ、１３…樹
脂層、１３ａ…表面、１４…反射面、１５…非偏光繊
維、Ｄ１…第１の偏光方向、Ｄ２…第２の偏光方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 栄重 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の偏光方向を持った光を透過させ、
   これと直交する第２の偏光方向を持った光を吸収する偏
   光部材を備えた反射型スクリーンにおいて、 偏光繊維を上記第２の偏光方向に沿って互いに平行に多
   数配列するとともに、上記偏光繊維の径を周期的に変化
   させて偏光部材を構成し、 上記偏光繊維の表面に透明な樹脂層を設けて上記偏光繊
   維間の凹部を埋め、 上記樹脂層の表面に反射面を形成したことを特徴とする
   反射型スクリーン。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記偏光部材は、上
   記第１の偏光方向に延びる非偏光繊維によって、上記偏
   光繊維が編み込まれている反射型スクリーン。