JPH06504635A - 画像映写用表示スクリーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ハスクリーン 本発明は拡散性表示スクリーン（ｄｉｆｆｕｓｉｎｇｄｉｓｐｌａｙ　５ｃｒｅ ｅｎ）、特に高精細度テレビジョン分野で使用し得る画像映写表示スクリーンに 関する。

実際この分野においては、現在では１平方メートルはどの大きさの画像を得るこ とがめられており、聴視者と画像とが表示スクリーンの同じ側に位置する、ブラ ウン管または液晶マトリックスを含む映写装置に依存することにより、このよう な条件を満足することができる。

図１はこの種の画像映写装置の１つの実施態様を示している。ここでは表示スク リーンは映写装置とは独立なエレメントを構成しており、それによって大きさが 可変の画像を表示することができる。該装置は、コリメートされた光源と１反射 鏡Ｍ、と、それぞれ赤、緑及び青を反射し得るダイクロイックミラーＭ６と、赤 、緑または青色光の強度を変調し得る液晶マトリックス（ＣＬ）と対をなすレン ズ（Ｌ）とで構成されている。有色光ビームは再結合され、このように形成され た画像を表示スクリーン上に投写し得る映写対物レンズ（ＯＰ）に送られ、聴視 者は映写装置と表示スクリーンとの間に位置し、表示スクリーンから反射した画 像を受けとる０表示スクリーンは映写装置に組み込まれていないので、ユーザは 、映写装置とそれとは独立の表示スクリーンとを備える必要がある。しかしなが ら表示スクリーンを使用すると、それを保管しておき使用するときのみ取り出す か、または表示スクリーンを恒常的に作動モードに維持するのに十分な自由空間 を確保する必要がある。この問題を解消するために、本発明は、任意の透明また は不透明表面（窓または壁）を拡散性表示スクリーンとして使用し得る装置を提 供する。

このために、本発明の表示スクリーンは不特定の表面上に設置され、作動モード 以外では透明となり得るが（窓の場合には光を透過し、また壁の場合には壁面装 飾となる）、作動モードにおいては反射性（これは通常の拡散表示スクリーンよ りも有利である）且つ通常の表示スクリーンのように拡散性となり得る６本発明 のこの種の表示スクリーンを窓に取り付けると、拡散性となった窓からバックグ ラウンド光が後方散乱されるので、ダークゾーンを作り出すことなく対象を外部 から隔絶し得るシャッターとして使用できるので有利である。従って本発明は、 −屈折率ｎ、のポリマーフィルム（Ｐ）を含むセル（Ｃ１）であって、フィルム 内にはその平面と平行に配置された微小球が分散しており、かがる微小球が、０ ．と等しい異常屈折率ｎ、の長円形で且つ複屈折の液晶分子を含むセル（Ｃ５） と、 −エレクトロクロミック材料層（Ｅ、）を含むセル（Ｃ２）との組合せから得ら れており、セル（Ｃ１）及び（Ｃ２）の両方が表面（Ｓ）上に取り付けられてい ることを特徴とする拡散性表示スクリーンを提供する。

図２ａ（透過状態）及び図２ｂ（拡散性状態）に示したように、このタイプの材 料を用いて２つの所望の状態を得ることができる。実際、液晶球が分散されてい るポリマーフィルムを製造することは可能である０図２ａは、休止状態にある分 散液晶を含むポリマーフィルム（ＰＤＬＣ）を示している。ポリマー中に分散さ れている微小球は液晶粒子を含むことができ、特定の軸（図２ａでは方向Ｘで表 されている軸）と平行に配向される長円形粒子を有するネマチックを選択するの が好ましい、かかる分子の屈折率の楕円体は回転対称ではなく、通常は、分子の 長軸に垂直な方向の正常屈折率ｎ０と平行な方向の異常屈折率ｎ、との２つの屈 折率が定義される。フィルムの製造は通常は、微小球がフィルム平面と平行に並 べられ、更にその中にネマチック分子が微小球の長軸と平行に配向されて閉じ込 められるように行なう、そうすると、フィルム（ＰＤＬＣ）平面と垂直の方向に で光線が入射した場合、光線は（方向Ｘと平行な光軸に対応する）異常屈折率ｎ 、に影響される。この屈折率は便宜上結合ポリマーの屈折率ｎ、と等しく選択さ れ、従って状態１１においては媒体は均一に見え、入射光に対して透過性となり 得る６図２ｂは、フィルムがその平面と垂直な方向ｙで印加された電界、好まし くは交流電界を受けたときのネマチック分子の挙動を示している。ネマチック分 子は閉じ込められており、この方向ｙに沿って配向される。

この場合に優勢な屈折率は、ポリマーｎ、の平均屈折率とは興なる正常屈折率ｎ ０であり、屈折率が異なる小領域がフィルム内に不均一なゾーンを生成する欠陥 を生み、これが拡散及び後方散乱状！！１１１２の存在をもならす（拡散は光伝 播方向に起こり、後方散乱は反対方向に起こる）。

材料（Ｍ２）は、吸収を電気的に制御することができ、従って透過状ｊ１２１か ら部分吸収及び部分反射状ｎ２２へ移行することができるエレクトロクロミック 材料であるのが好ましい、材料（Ｍ、）が拡散状態１２にあるときは、拡散性及 び後方散乱性ではあっても、窓の場合には外から、また璧の場合には壁材から来 る光の一部を透過するセル（Ｃ１）の部分透過を補償するように、この材料と表 面（Ｓ）との間に状１１２２の材料（Ｍ２）を配置するのが有利である。この寄 生的光は、拡散性表示スクリーンを画像映写装置に使用する場合にはこのスクリ ーンを妨害し、従って聴視者が見る画像のコントラストを妨害する。状ＩＪＩ！ ２２にある材料（Ｍ、）もまた部分反射性であり、セル（Ｃ１）を透過した光の 後方散乱を起こすことができ、その結果、全後方散乱、従ってスクリーンの明度 を増大するが故に、セル（Ｃ２）の有益性は倍増する。

本発明に使用される２つのセル（Ｃ１）及び（Ｃ２）は、種々の状態変化に必要 な電圧を印加し得る透明電極を含むのが好ましい。

本発明の表示スクリーンは、ブラウン管またはランプによって照射される結晶マ トリックスセットによって与えられる光源を含む画像映写装置と組み合される場 合、画像映写用表示スクリーンとして使用することができる。非限定的に与える 説明及び添付の図面を検討することにより本発明がより良く理解され、他の利点 も明らかとなろう。

−図１は、従来の映写表示スクリーンと組み合された画像映写装置の実施例を示 す。

一部２は、分散状態の液晶を含むポリマーフィルムの動作を表わす模式図であり 、 ・図２ａは、透過状Ｂ１１を与えるこの種のフィルムを示しており、 ・図２ｂは、電界下で拡散性状態を与える同じフィルムを示している。

一部３は、本発明の拡散性表示スクリーンに使用されるセル（Ｃ１）の実施例を 示す。

一部４は、分散状態の液晶を含むポリマーを含むセル（Ｃ１）とエレクトロクロ ミック材料を含むセル（Ｃ２）との組合せによって構成されている、本発明の拡 散性表示スクリーンの実施例を示す。

本発明の拡散性表示スクリーンは、ポリビニルアルコール系またはエポキシ樹脂 系のものであって、その中に液晶球、好ましくはネマチック液晶球が分散されて いるポリマー材料（Ｐ）を含むセル（Ｃ０）で構成されるのが有利である。

幾つかの方法でこの種の複合フィルムを得ることができる。

ＰＤＬＣポリマーの合成は、環状ポリマーによって封入された液晶粒子のラテッ クスを生成し、この種の溶液で基材をコーティングし、次いで溶剤を蒸発させ、 液晶が分散したポリマーフィルムを生成することにより行ない得る。液相の液晶 及び液体モノマーを使用し、これらを合わせて混合し、この混合物を基材上に堆 積し、次いで熱的にまたは紫外線照射によって重合を開始させ、ポリマー及び液 晶を凝離させ、ＰＤＬＣフィルムを得ることができる。固体状態のポリマーを熱 いうちに液晶と直接混合し、熱いうちに基材をコーティングし、冷却することに よりポリマーと液晶を凝離することもできる。別の可能性としては、液晶とポリ マーに共通の溶剤を見つけて、その溶液から基材をコーティングし、次いで溶剤 を蒸発させて相凝離させ、ＰＤＬＣフィルムを形成することもできる。研究の結 果、拡散及び後方散乱ローブの制御は、液晶線の球径分布及びフィルム厚によっ て保証されることが判っている（Ｓ、Ｚｕｍｅｒ、Ｊ、Ｗ、Ｄｏａｎｅ　Ｐｈｙ ｓ、Ｒｅｖ、Ａ、３４．４．１９８６　ｐ、３３７３）、典型的には、球径は約 数ミクロン、ポリマーフィルム厚は数十ミクロンとすることができる。

電気的に制御され得るセル（Ｃ１）を製造するためには、材料（Ｍ、）のフィル ムを、酸化スズインジウムで被覆されたガラスプレートとすることができる２つ の透明電極間に設置する。

セル（Ｃ１）は、透過状ｊＥａ２１がら吸収及び反射状態２２へと移行し得る材 １”ｌ　（Ｍ　２）を含むセル（Ｃ２）と組み合される。

使用する材料（Ｍ、）がエレクトロクロミック材料（Ｅ　ｃ）であるならば、そ れを電解質材料（Ｅ、）と結合させる必要がある。実際、エレクトロクロミック 材料は、酸化物Ｗ　Ｏｚ、Ｖ２Ｏ，もしくはＮ　ｂ　２０　ｓまたはＴ　ｉ　Ｏ ２のようなカチオンを挿入することでより吸収性を高めることができる。更にエ レクトロクロミック材料は、酸化物１ｒＯｚのようなアニオンを挿入することに より発色させることもできるし、或いは、プロトン化酸化ニッケルＮｉＯ，Ｈ’ のようなイオンを除去（ｄｅＬｎｓｅｒｔｉｏｎ）することにより発色させるこ ともできる。全てのケースで、電解質材料層をエレクトロクロミック材料層と接 触して存在させることによりイオン交換が保証される。使用する電解質は、ポリ エーテル系ポリマーとアルカリ金属塩とで形成される有機複合層である透明電極 （Ｆ、）がその上に堆積された２つのガラスプレート（または可視性ポリマーフ ィルムのような任意の他の透明基板）で構成することができる。これら２つの電 極間には少なくとも１つのエレクトロクロミック材料層（ＥＣ）及び１つの電解 質層（Ｅ、）が挿入されている。

図３は、電解質層（Ｅ　ｔ）によって分離されている２つのエレクトロクロミッ ク材料層（ＥｃＩ）及び（ＥＣ２）を含むセル（Ｃ３）の実施例を示す、材料（ ＥｃＩ）は、可逆的なカチオン挿入によって発色し得るエレクトロクロミック材 料とすることができ、材料（ＥＣ２）は、アニオンの挿入によって発色し、従っ て吸収性となり得るエレクトロクロミック材料とすることができ、この場合には 電解質は、電圧の作用下でカチオン及びアニオンを与えるものである。特に、酸 化タングステン層ＷＯ３（材料ＥＣ，）と、過塩素酸リチウムが充填された炭酸 プロピレンの電解質（Ｅ　ｔ）（イオンＬｉ゛及びｃｒｏ’−）との組合せを含 むことができる。２つの層の利点は倍増され、劣化を防ぐと共にエレクトロクロ ミックセル（Ｃ１）の吸収の変化を強化するように電解質層（Ｅ、）を電極（Ｆ 、）から絶縁する。

画像映写用拡散性表示スクリーンの実施例におけるセル（Ｃ１）とセル（Ｃ２） の組合せを説明する０図４は、セル（Ｃ１）及び（ＣＩ）の両方を模式的に示し ている。セル（Ｃ１）には、メモリ作用を持たない分散ネマチックを含むポリマ ーの場合には、表示スクリーンの作動の間拡散状態が維持される電圧ｖ１が印加 される。セル（Ｃ３）には、エレクトロクロミックセルの場合には、透過状ｊｆ ｆ１２１から吸収状１１２２に切り換えることができる電圧■、が印加される。

かかるセルは更にメモリ作用を有するという利点があり、従って、表示スクリー ンの作動中に電圧■２を維持する必要はない、透過状ＦＩ１２１に戻したい場合 は、逆イオン交換してセル（Ｃ３）の脱色をもたらすために電圧−■２を印加す ればよい。

典型的には、表面積１ｍ２の表示スクリーンを製造するためには、 −厚さ２０ミクロンのＰＤＬＣ材料層を含み、液晶微小球の球径が約２〜３ミク ロンであり、ＰＤＬＣ材料の誘電性が通常は、２ｋＨｚにおいて４０Ｖの拡散性 状態切換え電圧に相当する ・抵抗率１０１オーム−ｍ、 ・等価キャパシタンスＣ＝２．２μＦ であり、切換え時間が約１０ｍｓであり、且つ、ＰＤＬＣ材料の後方散乱効率Ｒ ｄが２０％より大きいセル（Ｃ＋）と、−少なくとも１つのエレクトロクロミッ ク材料層と、１つの電解質層とを含むセル（Ｃ３） を使用することができる。一般的に制御電圧は、使用する材料に依存し、約数子 ボルトである。切換え時間は、制御電圧に従って１〜数十秒で変化させることが できる。

酸化タングステンに関しては、遮断状態の透過係数ＴｅＣは約０．１であり、遮 断状態における全可視スペクトルを平均した反射率Ｒｅｃは０．２５より大きい 。

第１近似として、スクリーンの反射率Ｒｅ及びその透過係数Ｔを評価することが 可能である。

Ｒｅ＝Ｒｄ＋（１−Ｒｄ）（１−Ｒｄ）Ｒｅ　ｃ＝ｏ、３６Ｔ＝（１−Ｒｅｃ） Ｔｅａ（１−Ｒｄ）＝０．０にのスクリーンを窓タイプの表面（Ｓ）と並置する と、表示スクリーンによって周囲光中にもたらされる寄生光のレベルを評価する ことができる９通常、日当たりのよい部屋でのパックグラウンド光Ｅａは約５０ ０ルクスとなり得る。

表示スクリーンによって透過される寄生輝度はＬｔ＝Ｔ・Ｅ、／に；１１０ニド である。

平均周囲輝度り１７．は、周囲反射率Ｒ，，，＝０．１８に対する通常の感光値 （ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ）を使用することによりＬ　＠Ｒ Ｗ＝　Ｒｓａｗ　’　Ｅ　ａ／　π＝　２９ニドで定義される。

周囲反射寄生輝度り、は、Ｌｒ＝Ｒｅ−Ｌ＊ｅｖ＝１０ニドで定義され、これで １表示スクリーンの全寄生輝度り、は、Ｌ、＝Ｌ、＋Ｌｔ＝２０ニドとなる。

表示スクリーンの全寄生輝度は、バックグラウンド光の高い不利な状況において 平均周囲輝度より小さく維持される。

国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　オパンランデ、アンドレアフランス国、９２４０２・クルブボ ワ・セデツクス、ベー・ペー・３２９、トムソンーセエスエフ・ニス・セー・ぺ −・イー （７２）発明者　ユイニャール、ジャンービニールフランス国、９２４０２・ク ルブポワ・セデックス、ベー・ペー・３２９、トムソンーセエスエフ・ニス・セ ー・ペー・イー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．−屈折率ｎ■のポリマーフィルム（Ｐ）を含むセル（Ｃ１）であって、前記 フィルム中にはその平面と平行に配置された微小球が分散されており、これらの 微小球が、ｎ■と等しい異常屈折率ｎ■の長円形で且つ複屈折の液晶分子を含ん でいるセル（Ｃ１）と、 −エレクトロクロミック材料層（Ｅｃ）を含むセル（Ｃ２）との組合せから得ら れている拡散性表示スクリーンであって、前記セル（Ｃ１）及び（Ｃ２）の両方 が表面（Ｓ）上に取り付けられていることを特徴とする拡散性表示スクリーン。
2. ２．前記表面（Ｓ）が窓であることを特徴とする請求項１に記載の拡散性表示ス クリーン。
3. ３．前記表面（Ｓ）が壁であることを特徴とする請求項１に記載の拡散性表示ス クリーン。
4. ４．画像映写装置と関係し、大きさが可変である画像を反射し得る反射モードで 作動することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の拡散性表示ス クリーン。
5. ５．前記セル（Ｃ１）が、該セル（Ｃ１）を透過状態から拡散性状懸に切り換え るように該セル（Ｃ１）に電圧を印加し得る透明電極（Ｆ１）を含んでいること を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の拡散性表示スクリーン。
6. ６．前記セル（Ｃ２）が、該セル（Ｃ２）を透過状態から吸収及び反射性状態に 切換えるように該セル（Ｃ２）に電圧を印加し得る透明電極（Ｆ２）を含んでい ることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の拡散性表示スクリー ン。