KR20150106442A - 반투명 확산형 편광 적층체 및 그의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 확산형 편광판을 포함하는 반투명 스크린이라 하더라도, 프로젝터로부터 투영된 영상의 시인성을 유지하면서, 선명한 투과상을 표시할 수 있는 편광 적층체를 제공한다. 본 발명의 해결 수단은 투명하고, 또한 프로젝터로부터 투영된 영상을 표시하기 위한 반투명 프로젝터 스크린에 포함되는 편광 적층체로서, 제1 투명 열가소성 수지로 형성된 연속상과, 이 연속상과 다른 굴절률을 갖는 제2 투명 열가소성 수지로 형성된 분산상을 포함하는 확산형 편광층과, 흡수형 편광층을, 두 층의 투과축을 대략 평행하게 해서 적층한다. 상기 확산형 편광층은 연신 시트로 형성되고, 연속상의 면 내 복굴절이 0.05 미만이고 분산상의 면 내 복굴절이 0.05 이상이고, 또한 직선 편광에 대한 연속상과 분산상과의 굴절률 차가 연신 방향과 이 연신 방향에 대하여 수직인 방향에서 상이할 수도 있다.

Description

반투명 확산형 편광 적층체 및 그의 용도{SEMITRANSPARENT DIFFUSION-POLARIZATION LAMINATE AND USAGE THEREFOR}
본 발명은 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display)나 윈도우 디스플레이 등의 반투명 스크린에 포함되는 확산형 편광 적층체, 이 적층체를 구비한 반투명(반투과형) 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템, 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
반투명 스크린(반투과형 스크린 또는 투명한 반사형 또는 투과형 스크린)은 프로젝터(투영기 또는 투사형 표시 장치)로부터 투영된 영상을 스크린 상에 표시할 수 있음과 동시에, 스크린 너머의 경치도 비추어 시인할 수 있는 스크린이며, 윈도우 디스플레이, 헤드업 디스플레이(HUD), 헤드 마운티드 디스플레이(HMD) 등에 이용되고 있다. 반투명 스크린(투명 타입의 투영 스크린)으로서는, 홀로그램을 사용한 스크린(홀로그램 스크린), 하프 미러를 사용한 스크린 등이 알려져 있다. 그러나 홀로그램 스크린은 편광 선택성을 가지지 않고, 자연광과 인공광(편광)을 구별할 수 없기 때문에, 밝은 자연광 아래에서 영상을 선명하게 표시하기는 곤란하다. 한편, 하프 미러를 사용한 스크린에서는 일부 시야를 가로막는 구조가 되지 않을 수 없고, 원리 상 대형화도 곤란하다. 또한, 반투명 스크린으로서는 확산형 편광판을 사용한 스크린도 알려져 있다.
일본 특허 공개 제2006-227581호 공보(특허문헌 1)에는, 투사된 영상광을 반사 및 투과해서 그 양면에 영상을 표시하는 투과 반사 양쪽용 투영 스크린에 있어서, 투사된 영상광 중 특정한 편광 성분을 반사하는 반사 스크린과, 상기 영상광 중 상기 반사형 스크린에서 반사되지 않고 투과하여, 상기 특정한 편광 성분과 다른 편광 성분의 광을 투과하는 투과형 스크린을 구비한 투과 반사 양쪽용 투영 스크린이 개시되어 있다. 이 문헌에는 반사형 스크린으로서, 콜레스테릭 액정 구조를 갖는 편광 분리 필름으로 형성된 편광 선택 반사층이 기재되고, 투과형 스크린으로서, 투과형 체적 홀로그램을 포함하는 배면측 회절층이 기재되어 있다. 또한, 반사형 스크린과 투과형 스크린 사이에, 반사형 스크린에서 반사되어야 할 특정한 편광 성분의 광을 흡수하는 흡수형 편광판을 배치함으로써, 투영 스크린에서 반사 및 투과되어야 할 2종류의 편광을 보다 확실하게 분리할 수 있다고 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-219258호 공보(특허문헌 2)에는, 한쪽의 편광 성분 및 다른 쪽의 편광 성분을 포함하는 광에 대하여 한쪽의 편광 성분을 갖는 광을 확산 반사하고, 다른 쪽의 광을 통과시키는 제1 투명 스크린과, 제1 투명 스크린의 이면측에 설치되며, 제1 투명 스크린을 통과한 광을 확산 반사하는 제2 스크린을 구비하고, 제1 투명 스크린과 제2 스크린이 서로 이격해서 배치되어 있는 투영 스크린이 개시되어 있다. 이 문헌에는, 제1 투명 스크린으로서, 콜레스테릭 규칙성을 갖는 액정 조성물을 함유하는 편광 선택 반사층이 기재되고, 제2 스크린으로서, 제1 투명 스크린과 마찬가지로 투명성 재료를 사용함으로써, 이면측의 배경을 시인할 수 있다고 기재되어 있다. 또한, 제1 투명 스크린과 제2 스크린 사이에, 한쪽의 편광 성분을 갖는 광을 흡수해서 차단하는 흡수형 편광층을 배치함으로써, 제1 투명 스크린의 편광 분리 기능이 불충분할 경우에, 제1 투명 스크린을 통과한 편광을 완전히 차단할 수 있다고 기재되어 있다.
그러나 이들 문헌에는, 흡수형 편광판의 역할로서 편광 선택 반사층에 의한 편광의 분리 기능을 향상시키는 기능만 기재되어 있고, 배경으로부터의 외광(자연광 등)과의 관계는 기재되어 있지 않다. 특히, 특허문헌 1의 스크린에서는, 투영기측이 배치되어 있는 측과 배치되어 있지 않은 측의 양측으로부터 시인 가능하도록 하는 것을 목적으로 하고 있고, 외경이나 실내의 시인성에 대해서 기재되어 있지 않다.
또한, 콜레스테릭 액정 구조를 갖는 편광 분리 필름에서는 입사각 의존성이 크고, 입사각에 따라 반사 강도, 색 재현성이 상이하기 때문에, 반사형 스크린에서는 프로젝터로부터 광각으로 광을 입사했을 경우(입사각이 클 경우)에 정면 휘도가 저하되어, 선명한 화상을 표시할 수 없다. 그로 인해, 프로젝터로부터 스크린에의 광 입사 각도가 큰 용도, 예를 들어 HMD 등의 단초점형 프로젝터에는 적합하지 않다. 또한, 투과형 스크린에서도 화상이 흰빛을 띠게 보이고, 선명성이 낮은 것 외에 광각으로 입사할 수 없기 때문에, 프로젝터의 광원이 투영되기 쉽다. 또한, 원 편광판인 콜레스테릭 액정 구조를 갖는 편광 분리 필름과, 직선 편광판인 흡수형 편광판을 조합하고 있기 때문에, 위상차판을 개재시킬 필요가 있다.
일본 특허 공개 제2010-231080호 공보(특허문헌 3)에는 편광성 확산 필름을 포함하는 스크린으로서, 상기 편광성 확산 필름이 1축 연신 수지 필름이고, 이 1축 연신 수지 필름의 가시광선에 대한 투과 헤이즈가 15 내지 90%이며, 상기 1축 연신 수지 필름이 고유 복굴절이 0.1 이상인 1종류의 결정성 수지를 포함하고, 상기 1축 연신 수지 필름의 결정화도가 8 내지 30%이며, 상기 1축 연신 수지 필름면의 연신 방향에 대하여 수직인 절단면에서 해도(海島) 구조를 관찰할 수 있는 스크린이 개시되어 있다. 이 문헌에는, 편광성을 갖는 색소층의 흡수축과 편광성 확산 필름의 연신축이 거의 직교하도록 색소층을 배치함으로써, 편광성 확산 필름의 연신축에 대하여 수직인 편광(화상에 기여하지 않는 편광)을 색소층이 효율적으로 흡수 및 제거할 수 있고, 명소에서의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다고 기재되어 있다. 또한, 투명한 반사형 스크린에서는, 투명성을 확보하는 점에서 색소층 및 편광판은 배치되지 않는 것이 바람직하다고도 기재되어 있다. 또한, 1축 연신 수지 필름의 해도 구조는 결정성이 상대적으로 높은 섬 형상의 명부와, 결정성이 상대적으로 낮은 암부로 형성되어 있는 것이 기재되어 있다.
그러나 이 문헌에서도, 반투명 스크린(투명한 반사형 또는 투과형 스크린)에서는 색소층 및 편광판은 배치되지 않는 것이 바람직하다고 기재되어 있고, 반투명 스크린에서의 외광과 색소층 또는 편광판과의 관계는 기재되어 있지 않다. 또한, 편광성 확산 필름은 단일의 결정성 수지에서의 결정성 차이로 해도 구조를 형성하고 있기 때문에 굴절률의 제어가 곤란해서, 산란 특성이나 편광 특성을 향상시키는 것이 곤란하다. 그로 인해, 편광성 확산 필름을 반투명 스크린에 응용하는 것은 곤란하다.
또한, 프로젝터는 영상을 스크린에 확대 투영해서 표시하기 위한 장치이며, 반투명 스크린에 비추어지는 영상의 시인성은 주위의 조도(자연광이나 인공광 등에 의한 조도)에도 좌우된다. 그로 인해, 주위의 조도에 따라 프로젝터 광원의 조도(휘도)를 조정함으로써 어느 정도 시인성을 조절할 수 있지만, 주위의 조도에 따라서는(특히, 조도가 큰 햇빛에 의한 외광에 대해서는) 프로젝터 광원의 조도 조정만으로는 시인성을 향상시킬 수 없는 경우가 있다. 또한, 프로젝터 광원의 조도를 상승시키면 소비 전력이 커지고, 경제성이나 환경성도 저하된다. 특히 반투명 스크린에서는, 그의 구조 상 투과상인 외경(시인자에 있어서 스크린 너머의 경치이며, 옥외 또는 실내의 경치)의 시인성과 스크린에 투영된 영상(투영상)의 시인성을 양립하는 것이 곤란해서, 방 안팎에서의 조도(광량) 차가 클 경우에는 특히 곤란하다. 예를 들어, 자동차 등과 같은 차량의 창이나, 빌딩 밖에 면한 창 등에 반투명 스크린을 이용하는 경우, 광량이 큰 태양광이 외광으로서 입사되면 투영상을 선명하게 시인하는 것은 곤란하다.
즉, 특허문헌 1 내지 3의 투영 스크린에서는, 외광의 광량을 조절할 수 없기 때문에 실외와 실내의 조도가 크게 상이한 경우, 투영상과 외경을 동시에 선명하게 시인할 수 없었다. 특히, 실내에 프로젝터를 설치한 반사형 반투명 스크린에서 외광의 광량이 너무 크면, 프로젝터의 광량을 크게 해도 투영상의 시인성을 향상시킬 수는 없었다.
자동차 등과 같은 차량의 창에 들어가는 외광의 조도를 조정하는 방법으로서는, 일본 특허 공개 평 9-300516호 공보(특허문헌 4)에는 포토크로믹층과, 이 포토크로믹층의 양면에 형성되는 투명 수지층으로 구성되어 있는 차량용 차광 필름이 개시되어 있다.
그러나 이 문헌에는, 차량의 창에 영상을 표시하는 것에 대해서는 기재되어 있지 않다.
일본 특허 공개 제2006-227581호 공보(특허 청구 범위, 단락[0086], 도 2) 일본 특허 공개 제2007-219258호 공보(특허 청구 범위, 단락[0023] [0033] [0071], 도 6) 일본 특허 공개 제2010-231080호 공보(특허 청구 범위, 단락[0074] [0110] [0117] [0119]) 일본 특허 공개 평 9-300516호 공보(청구항 1)
따라서, 본 발명의 목적은 확산형 편광판을 포함하는 반투명 스크린이라 하더라도, 프로젝터로부터 투영된 영상의 시인성(밝기나 선명도 등)을 유지하면서, 선명한 투과상을 표시할 수 있는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프로젝터로부터 광각의 입사각으로 반투명 스크린에 영상이 투영되어도, 정면 휘도를 향상시킬 수 있는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반투명 스크린(반투과형 프로젝터 스크린)의 박육성 및 경량성을 향상시킬 수 있는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프로젝터로부터 출사하는 편광을 제어함으로써, 투과형 스크린과 반사형 스크린을 구분 지어 사용할 수 있는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반사형 또는 투과형 스크린에서, 프로젝터로부터 투영된 영상을 한쪽으로부터 선명하게 시인할 수 있고, 또한 다른 쪽으로부터 거의 시인할 수 없는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 프로젝터가 배치되어 있지 않은 측(스크린 이면측)으로부터, 프로젝터로부터 투영된 영상을 선명하게 시인할 수 있고, 또한 프로젝터의 광원의 투영을 억제할 수 있는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 확산형 편광판을 포함하는 반투명 스크린이라 하더라도, 외광 등의 주위 밝기에 영향받지 않고, 프로젝터로부터 투영된 영상의 시인성 (밝기나 선명도 등)을 유지하면서, 선명한 투과상을 표시할 수 있는 편광 적층체 및 이 적층체를 구비한 반투명 프로젝터 스크린 및 이 스크린을 구비한 투영 시스템 및 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자는 상기 과제를 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 제1 투명 열가소성 수지로 형성된 연속상과, 이 연속상과 다른 굴절률을 갖는 제2 투명 열가소성 수지로 형성된 분산상을 포함하는 확산형 편광층과, 흡수형 편광층을 두 층의 투과축을 대략 평행하게 해서 조합하여 반투명 프로젝터 스크린으로서 사용함으로써, 확산형 편광판을 포함하는 반투명 스크린이라 하더라도, 프로젝터로부터 투영된 영상의 시인성(밝기나 선명도 등)을 유지하면서, 선명한 투과상을 표시할 수 있는 것을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명의 편광 적층체는 투명하고, 또한 프로젝터로부터 투영된 영상을 표시하기 위한 반투명 프로젝터 스크린에 포함되는 편광 적층체로서, 확산형 편광층과 흡수형 편광층을 포함하고, 두 층의 투과축이 대략 평행하고, 또한 상기 확산형 편광층이 제1 투명 열가소성 수지로 형성된 연속상과, 이 연속상과 다른 굴절률을 갖는 제2 투명 열가소성 수지로 형성된 분산상을 포함한다. 상기 확산형 편광층은 입사된 자연광을 편광 가능함과 동시에, 자연광 중 한쪽의 직선 편광 성분을 다른 쪽의 직선 편광 성분보다도 크게 확산하고 또한 작게 투과할 수도 있다. 이러한 편광층을 갖는 편광 적층체에 있어서, 흡수형 편광층측으로부터 투과축에 대략 평행한 직선 편광을 입사했을 때, 전체 광선 투과율은 80% 이상이고 또한 확산 광선 투과율은 25% 이하여도 된다. 또한, 상기 편광 적층체에 있어서, 흡수형 편광층측으로부터 투과축에 대략 수직인 직선 편광을 입사했을 때, 전체 광선 반사율은 60% 이상이어도 된다. 상기 확산형 편광층은 연신 필름으로 형성되고, 연속상의 면 내 복굴절이 0.05 미만이고, 분산상의 면 내 복굴절이 0.05 이상이고, 또한 직선 편광에 대한 연속상과 분산상과의 굴절률 차가 연신 방향과 이 연신 방향에 대하여 수직인 방향에서 상이해도 된다. 상기 확산형 편광층에 있어서, 연신 방향에서의 연속상과 분산상과의 굴절률 차의 절댓값은 0.1 내지 0.3이며, 또한 연신 방향에 대하여 수직인 방향에서의 연속상과 분산상과의 굴절률 차의 절댓값은 0.1 이하일 수도 있다. 상기 연속상은 폴리카르보네이트로 형성되어 있어도 되고, 상기 분산상은 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지로 형성되어 있어도 된다. 상기 분산상은 평균 종횡비 2 내지 200의 긴 형상이어도 되고, 연속상 중에 상기 분산상이 대략 균일하게 분산되고, 또한 상기 분산상의 장축 방향이 면 방향과 대략 평행한 일정한 방향으로 배향되어 있을 수도 있다. 상기 흡수형 편광층은 요오드를 함유하는 비닐알코올계 수지의 연신 필름으로 형성되어 있어도 된다. 상기 확산형 편광층과 상기 흡수형 편광층은 투명한 접착층을 개재하여 적층되어 있을 수도 있다. 본 발명의 편광 적층체는 입사광의 광량에 대하여 출사광의 광량을 감소 가능한 조광층을 더 포함하고 있어도 된다. 이 조광층과 확산형 편광층 사이에는 흡수형 편광층이 개재해 있어도 된다. 상기 조광층은 광량의 감소량을 조절 가능할 수도 있다. 조광층을 포함하는 편광 적층체는 반사형 스크린에 적합하다.
본 발명에는, 상기 편광 적층체를 포함하는 반투명 프로젝터 스크린도 포함된다. 본 발명의 반투명 프로젝터 스크린은 프로젝터로부터의 영상을 확산형 편광층측으로부터 투영하는 반사형 스크린 또는 투과형 스크린(특히 단초점형 프로젝터 스크린)이어도 된다.
본 발명에는, 상기 반투명 프로젝터 스크린 및 프로젝터를 구비한 투영 시스템도 포함된다. 본 발명의 투영 시스템에서, 1축 연신 시트로 형성된 확산형 편광층이 프로젝터측에 배치되고, 또한 상기 연신 시트의 연신 방향에 대하여 수직인 면 방향에서, 프로젝터로부터의 투영광이 0°를 초과하는 입사각으로 스크린에 입사되도록 프로젝터가 배치되어 있어도 된다. 본 발명의 투영 시스템은 상기 프로젝터가 확산형 편광층의 투과축에 대하여 대략 수직인 진동면을 갖는 직선 편광을 출사 가능하고, 또한 반투명 프로젝터 스크린이 반사형 스크린이어도 된다. 또한, 본 발명의 투영 시스템은 상기 프로젝터가 확산형 편광층의 투과축에 대하여 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광을 출사 가능하고, 또한 반투명 프로젝터 스크린이 투과형 스크린이어도 된다.
본 발명에는, 상기 투영 시스템에서, 반투명 프로젝터 스크린을 경계로 하는 내외의 조도와 프로젝터의 조도를 조정하고, 프로젝터로부터 상기 스크린에 투영되는 영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법도 포함된다.
또한, 본 명세서에서 「대략 평행(또는 대략 수직)」이란, 대상이 되는 방향에 대하여 완전히 평행(또는 수직)일 필요는 없고, 예를 들어 각도±15°(예를 들어, ±10°, 특히 ±5°) 정도의 범위 내로 기울기 방향으로 교차할 경우도 포함하는 의미로 사용한다.
또한, 「반투명 스크린(또는 반투과형 스크린)이란, 스크린에 영상을 투영할 수 있음과 동시에, 스크린 너머로 실내 또는 실외의 풍경을 시인할 수 있는 투명성을 갖는 스크린을 의미한다. 또한, 「반사형 스크린」이란, 프로젝터로부터 투영된 영상을 프로젝터가 배치된 측(스크린 표면측)으로부터 시인할 수 있는 스크린을 의미하고, 「투과형 스크린」이란, 프로젝터로부터 투영된 영상을 프로젝터가 배치되어 있지 않은 측(스크린 이면측)으로부터 시인할 수 있는 스크린을 의미한다.
본 발명에서는, 제1 투명 열가소성 수지로 형성된 연속상과, 이 연속상과 다른 굴절률을 갖는 제2 투명 열가소성 수지로 형성된 분산상을 포함하는 확산형 편광층과, 흡수형 편광층이 두 층의 투과축을 대략 평행하게 해서 조합되어있기 때문에, 반투명 프로젝터 스크린에 사용하면, 확산형 편광판을 포함하는 반투명 스크린이라 하더라도 프로젝터로부터 투영된 영상의 시인성(밝기나 선명도 등)을 유지하면서, 선명한 투과상(배경의 투과상)을 표시할 수 있다. 특히, 확산형 편광층을 특정한 연신 필름으로 형성하면, 프로젝터로부터 광각의 입사각으로 반투명 스크린에 영상이 투영되어도 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 편광 적층체는 확산형 편광층과 흡수형 편광층을 조합한 간편한 구조이며, 위상차판을 사용하지 않고 편광을 제어할 수 있기 때문에, 반투명 스크린(반투과형 프로젝터 스크린)의 박육성 및 경량성을 향상시킬 수 있다.
또한, 프로젝터로부터 출사되는 편광을 제어함으로써, 프로젝터로부터 투영된 영상을 실외측 및 실내측의 어느 한쪽에서 시인할 수 있기 때문에, 반사형 스크린과 투과형 스크린을 선택해서 이용할 수 있다(구분지어 사용할 수 있다). 또한, 반사형 또는 투과형 스크린에서, 프로젝터로부터 투영된 영상을 한쪽으로부터 선명하게 시인할 수 있고, 또한 다른 쪽으로부터 거의 시인할 수 없는 상태로 조정할 수 있다. 특히 투과형 스크린에서, 프로젝터가 배치되어 있지 않은 측에서, 프로젝터로부터 투영된 영상을 선명하게 시인할 수 있고, 또한 프로젝터의 광원 투영을 억제할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 투과형 스크린으로서 자동차나 전차의 창에 적용하면, 창을 차밖에 대한 광고 매체로서 이용할 수 있음과 동시에, 차내에서는 창의 기능을 손상시키지 않고 스크린 너머로 차 밖의 경치(풍경)를 시인할 수 있다. 한편으로, 편광을 제어함으로써 반사형 스크린으로서 이용하면, 차내에서의 디스플레이로서 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 적층체를 반사형 또는 투과형 반투명 스크린으로서 사용하면, 프로젝터로부터 영상을 투영할 때나, 하지 않을 때의 어떤 경우든, 실내 및 실외의 어디서도 선명한 경치를 시인할 수 있다. 그로 인해, 쇼윈도우 디스플레이의 용도에 사용하면 확장 현실을 체험할 수 있다.
또한, 입사광의 광량에 대하여 출사광의 광량을 감소 가능한 조광층과 확산형 편광층 사이에는 흡수형 편광층을 개재시킴으로써, 확산형 편광판을 포함하는 반투명 스크린이라 하더라도, 외광 등의 주위 밝기에 영향받지 않고 프로젝터로부터 투영된 영상의 시인성(밝기나 선명도 등)을 유지하면서, 선명한 투과상을 표시할 수 있다. 특히, 태양광의 광량은 아주 크기 때문에 낮 동안의 외광과 실내의 조도와의 광량이 불균형이 되고, 실내나 차내에 설치한 프로젝터로부터 반투명 스크린 (특히 반사형의 반투명 스크린)에 투영되는 영상을 시인하는 것이 곤란해지지만, 조광층에 의해 외광의 광량을 감소할 수 있기 때문에, 상기 영상의 시인성을 향상시킬 수 있다. 또한, 광량의 감소량을 조절 가능한 조광층을 사용하면, 외광의 광량에 맞춰 조광층에 의한 광량의 감소량을 조정할 수 있기 때문에, 외광의 광량 변화에도 대응할 수 있고, 예를 들어 낮 동안 및 야간 양쪽에서의 투영상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 반투명 프로젝터 스크린 및 프로젝터를 구비한 투영 시스템에서의 편광 적층체의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1의 편광 적층체에서, 확산형 편광층의 상분리 구조와 프로젝터로부터의 출사광의 광로와의 관계를 나타내는 모식 사시도이다.
도 3은 본 발명의 투과형 반투명 프로젝터 스크린 및 프로젝터를 구비한 투영 시스템에서의 편광 적층체의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 실시예 1에서 얻어진 확산형 편광층의 변각 휘도를 측정한 그래프이다.
[편광 적층체]
본 발명의 편광 적층체는 투명하고, 또한 프로젝터로부터 투영된 영상을 표시하기 위한 반투명(반투과형) 프로젝터 스크린에 포함되는 편광 적층체로서, 확산형 편광층과 흡수형 편광층을 포함한다.
(확산형 편광층)
확산형 편광층은 입사된 자연광을 편광 가능함과 동시에, 자연광 중 한쪽의 직선 편광 성분을 다른 쪽의 직선 편광 성분보다도 크게 확산하고 또한 작게 투과하는 직선 편광층이어도 되고, 제1 투명 열가소성 수지로 형성된 연속상과, 이 연속상과 다른 굴절률을 갖는 제2 투명 열가소성 수지로 형성된 분산상을 포함한다.
(A) 연속상
연속상을 구성하는 제1 투명 열가소성 수지는 면 내 복굴절(세로 방향과 가로 방향과의 굴절률 차의 절댓값이며, 특히 연신 필름의 경우, 연신 방향과 이 연신 방향에 대하여 수직인 방향과의 굴절률 차의 절댓값)이 낮은 것이 바람직하고, 면 내 복굴절은 0.05 미만, 예를 들어 0 내지 0.03, 바람직하게는 0 내지 0.02, 더욱 바람직하게는 0 내지 0.01 정도여도 된다. 본 발명에서는, 이러한 연속상을 면 내 복굴절이 높은 분산상과 조합함으로써, 높은 편광 특성 및 이방 광 확산성을 발현할 수 있다. 또한, 굴절률은 프리즘 커플러(메트리콘사제)를 사용하여, 파장 633nm에서 측정할 수 있다.
제1 투명 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 할로겐 함유 수지(불소계 수지를 함유함), 비닐알코올계 수지, 비닐 에스테르계 수지, 비닐 에테르계 수지, (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 열가소성 폴리우레탄 수지, 폴리술폰계 수지(폴리에테르술폰, 폴리술폰 등), 폴리페닐렌에테르계 수지(2,6-크실레놀의 중합체 등), 셀룰로오스 유도체(셀룰로오스 에스테르류, 셀룰로오스 카르바메이트류, 셀룰로오스 에테르류 등), 실리콘 수지(폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산 등) 등을 들 수 있다. 이들 투명 열가소성 수지는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 투명 열가소성 수지 중, 저렴하고 또한 투명성도 높은 점에서, 폴리카르보네이트가 바람직하다.
폴리카르보네이트에는 비스페놀류를 베이스로 하는 방향족 폴리카르보네이트, 디에틸렌글리콜비스알릴카르보네이트 등의 지방족 폴리카르보네이트 등이 포함된다. 이들 중, 광학적 특성이 우수하고 저렴한 점에서, 비스페놀류를 베이스로 하는 방향족 폴리카르보네이트가 바람직하다.
비스페놀류로서는, 예를 들어 디히드록시비페닐 등의 비페놀류, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스(4-히드록시톨릴)알칸, 비스(4-히드록시크실릴)알칸 등의 비스(히드록시아릴)알칸류[예를 들어, 비스(히드록시아릴)C1- 10알칸류, 바람직하게는 비스(히드록시아릴)C1 - 6알칸류], 비스(히드록시페닐)시클로헥산 등의 비스(히드록시아릴)시클로알칸류[예를 들어, 비스(히드록시아릴)C3 - 12시클로알칸류, 바람직하게는 비스(히드록시아릴)C4 - 10시클로알칸류], 4,4'-디(히드록시페닐)에테르 등의 디(히드록시페닐)에테르류, 4,4'-디(히드록시페닐)케톤 등의 디(히드록시페닐)케톤류, 비스페놀 S 등의 디(히드록시페닐)술폭시드류, 비스(히드록시페닐)술폰류, 비스페놀 플루오렌류[예를 들어, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 9,9-비스(4-히드록시-3-메틸페닐)플루오렌 등] 등을 들 수 있다. 이들 비스페놀류는 C2- 4알킬렌옥시드 부가체여도 된다. 이들 비스페놀류는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
폴리카르보네이트는 디카르복실산 성분(지방족, 지환족 또는 방향족 디카르복실산 또는 그의 산 할라이드 등)을 공중합한 폴리에스테르카르보네이트계 수지여도 된다. 이들 폴리카르보네이트는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 바람직한 폴리카르보네이트는 비스(히드록시페닐)C1 - 6알칸류를 베이스로 하는 수지, 예를 들어 비스페놀 A형 폴리카르보네이트이다. 비스페놀 A형 폴리카르보네이트에 있어서, 비스페놀 A 이외의 다른 공중합성 단량체의 비율은 예를 들어 20몰% 이하, 바람직하게는 10몰% 이하(예를 들어, 0.1 내지 10몰%) 정도이다. 특히, 비스페놀 A형 폴리카르보네이트에서는, 후술하는 실시예의 조건에서의 연신 배율 3 내지 5배에 있어서, 상기 면 내 복굴절은 대략 0이다.
제1 투명 열가소성 수지(특히 폴리카르보네이트)의 분자량은, 예를 들어 20℃에서의 농도 0.7g/dL의 염화메틸렌 용액 중에서 측정한 점도로부터 구하는 점도 평균 분자량으로 10000 내지 200000(예를 들어, 15000 내지 150000) 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들어 15000 내지 120000, 바람직하게는 17000 내지 100000, 더욱 바람직하게는 18000 내지 50000(특히 18000 내지 30000) 정도이다. 제1 투명 열가소성 수지의 분자량이 너무 작으면, 확산형 편광층의 기계적 강도가 저하되기 쉽고, 분자량이 너무 크면 용융 유동성이 저하되고, 제막시의 취급성이나 분산상의 균일 분산성이 저하되기 쉽다.
제1 투명 열가소성 수지(특히 폴리카르보네이트)의 용융 유속(MFR)은 ISO1133(300℃, 1.2kg 하중(11.8N))에 준거해서, 예를 들어 3 내지 30g/10분 정도의 범위로부터 선택할 수 있고, 예를 들어 5 내지 30g/10분, 바람직하게는 6 내지 25g/10분, 더욱 바람직하게는 7 내지 20g/10분(특히 8 내지 15g/10분) 정도이다.
제1 투명 열가소성 수지(특히 폴리카르보네이트)의 점도는 회전형 레오미터(안톤 파르(Anton Paar)사제)를 사용하여, 270℃, 전단 속도 10sec-1의 조건에서 측정했을 때, 예를 들어 100 내지 1500Pa·s, 바람직하게는 200 내지 1200Pa·s, 더욱 바람직하게는 300 내지 1000Pa·s(특히 500 내지 750Pa·s) 정도이다.
제1 투명 열가소성 수지(특히 폴리카르보네이트)의 유리 전이 온도는, 예를 들어 110 내지 250℃ 정도의 범위에서 선택할 수 있지만, 연신 온도를 낮게 설정할 수 있고 분산상 수지의 선택 범위가 넓어지는 관점에서, 예를 들어 110 내지 180℃, 바람직하게는 120 내지 160℃, 더욱 바람직하게는 130 내지 160℃(특히 140 내지 155℃) 정도이다. 또한, 유리 전이 온도는 시차 주사 열량계를 사용하여 측정할 수 있고, 예를 들어 시차 주사 열량계(세이꼬 덴시 고교(주)제 「DSC6200」)를 사용하여, 질소 기류 하, 승온 속도 10℃/분으로 측정할 수 있다.
연속상은 중합체 알로이(alloy)로 구성되어 있어도 된다. 제1 투명 열가소성 수지로서 폴리카르보네이트를 사용하는 경우, 예를 들어 다른 투명 열가소성 수지의 비율은 예를 들어 폴리카르보네이트 100중량부에 대하여, 예를 들어 100중량부 이하, 바람직하게는 50중량부 이하, 더욱 바람직하게는 10중량부 이하(예를 들어, 0.1 내지 10중량부) 정도이다. 중합체 알로이의 구체예로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평 9-183892호 공보에 개시된 폴리카르보네이트 수지 조성물(폴리카르보네이트에 폴리에스테르 및 에스테르 교환 반응 촉매를 배합하고, 헤이즈값 및 복굴절을 저하시킨 수지 조성물), 일본 특허 공개 평 11-3497969호 공보에 개시된 폴리카르보네이트 수지 조성물(폴리카르보네이트에 방향족 알케닐 화합물이나 시안화 비닐 화합물을 배합한 수지 조성물), 일본 특허 제4021741호 공보에 개시된 폴리카르보네이트 수지 조성물(폴리카르보네이트에 폴리에스테르 및 에폭시 변성 폴리올레핀을 배합한 수지 조성물) 등을 들 수 있다.
연속상은 제1 투명 열가소성 수지(특히 폴리카르보네이트)로 형성되어 있으나, 상세하게는 제1 투명 열가소성 수지를 주성분으로서 함유하고, 제1 투명 열가소성 수지의 비율은 연속상 전체에 대하여 통상 80중량％ 이상(예를 들어, 80 내지 100중량％), 바람직하게는 90 내지 100중량％, 더욱 바람직하게는 95 내지 100중량％(특히 99 내지 100중량％) 정도이다.
(B) 분산상
분산상은 상기 연속상을 구성하는 제1 투명 열가소성 수지에 대하여 비상용이며, 또한 확산형 편광층 중에서 연속상과 다른 면 내 복굴절을 발현할 수 있는 투명 열가소성 수지이면 되고, 제1 투명 열가소성 수지로서 예시된 투명 열가소성 수지 중에서 선택할 수 있다. 분산상을 구성하는 투명 열가소성 수지는 면 내 복굴절이 0.05 이상인 투명 열가소성 수지가 바람직하다. 상기 면 내 복굴절은 예를 들어 0.05 내지 0.5, 바람직하게는 0.1 내지 0.4, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.3(특히 0.2 내지 0.25) 정도이다. 제1 투명 열가소성 수지(예를 들어, 폴리카르보네이트)로 연속상을 구성하고, 또한 고유 복굴절이 큰 제2 투명 열가소성 수지에서 분산상을 구성하면, 저배율의 연신으로 효과적으로 연속상과 분산상 사이에 고도의 굴절률 차를 발현할 수 있고, 산란 특성 및 편광 특성이 높은 확산형 편광층을 제조할 수 있다.
이러한 투명 열가소성 수지로서는, 예를 들어 환상 올레핀계 수지, 비닐계 수지(폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리비닐피롤리돈 등), 스티렌계 수지(스티렌-아크릴로니트릴 수지 등), 아크릴계 수지(폴리(메트)아크릴산, 폴리(메트)아크릴산메틸 등의 폴리(메트)아크릴산알킬에스테르 등), 아크릴로니트릴계 수지(폴리(메트)아크릴로니트릴 등), 폴리에스테르계 수지(비결정성 방향족 폴리에스테르계 수지, 지방족 폴리에스테르계 수지, 액정 폴리에스테르 등), 폴리아미드계 수지(폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 610 등), 셀룰로오스 유도체(셀룰로오스 아세테이트 등) 등이 포함된다. 이들 투명 열가소성 수지는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이들 투명 열가소성 수지 중, 폴리카르보네이트와 대략 동일한 굴절률을 가짐과 동시에, 연신에 의해 용이하게 연신 방향에서의 굴절률을 상승시킬 수 있는 점에서 폴리에스테르, 특히 폴리알킬렌아릴레이트가 바람직하다. 폴리알킬렌아릴레이트에는 알킬렌아릴레이트 단위를 주성분으로서, 예를 들어 50몰% 이상, 바람직하게는 75 내지 100몰%, 더욱 바람직하게는 80 내지 100몰%(특히 90 내지 100몰%)의 비율로 함유하는 호모 또는 코폴리에스테르가 포함된다. 코폴리에스테르를 구성하는 공중합성 단량체에는, 디카르복실산 성분(예를 들어, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 2,5-나프탈렌디카르복실산 등의 C8- 20방향족 디카르복실산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산 등의 C4- 12알칸디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 C4- 12시클로알칸디카르복실산 등), 디올 성분(예를 들어, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 네오펜틸글리콜 등의 C2- 10알칸디올, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 폴리C2 - 4알킬렌글리콜, 1,4-시클로헥산디메탄올 등의 C4-12시클로알칸디올, 비스페놀 A 등의 방향족 디올 등), 히드록시카르복실산 성분(예를 들어, p-히드록시벤조산, p-히드록시에톡시벤조산 등) 등이 포함된다. 이들 공중합성 단량체는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 폴리알킬렌아릴레이트로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리C2 - 4알킬렌테레프탈레이트계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등의 폴리C2-4알킬렌나프탈레이트계 수지 등을 들 수 있다.
이들 폴리알킬렌아릴레이트 중에서도, 연신 전에 상기 폴리카르보네이트와 동등한 굴절률을 갖고, 또한 연신에 의해 연신 방향으로 굴절률을 용이하게 상승시킬 수 있는 점에서, 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지(특히 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지 등의 폴리C2 - 4알킬렌나프탈레이트계 수지)가 바람직하다. 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지로서는, 알킬렌나프탈레이트 단위(특히 에틸렌-2,6-나프탈레이트 등의 C2- 4알킬렌나프탈레이트 단위)의 호모폴리에스테르, 또는 알킬렌나프탈레이트 단위의 함유량이 80몰% 이상(특히 90몰% 이상)인 코폴리에스테르를 들 수 있다. 코폴리에스테르를 구성하는 공중합성 단량체로서는 전술한 디카르복실산 성분, 디올 성분, 히드록시카르복실산 등을 들 수 있다. 이들 공중합성 단량체 중, 테레프탈산 등의 디카르복실산 성분 등이 범용된다.
제2 투명 열가소성 수지(예를 들어, 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지 등의 폴리에스테르계 수지)의 평균 분자량은, 예를 들어 수 평균 분자량으로 5000 내지 1000000 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어 10000 내지 500000, 바람직하게는 12000 내지 300000, 더욱 바람직하게는 15000 내지 100000 정도이다. 제2 투명 열가소성 수지의 분자량이 너무 크면 용융 유동성이 저하되고, 분산상의 종횡비가 저하되기 쉽다. 또한, 수 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여, 폴리스티렌 환산으로 측정할 수 있다.
제2 투명 열가소성 수지(예를 들어, 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지 등의 폴리에스테르계 수지)의 용융 점도는 회전형 레오미터(안톤 파르사제)를 사용하여, 270℃, 전단 속도 10sec-1의 조건에서 측정했을 때, 예를 들어 200 내지 5000Pa·s, 바람직하게는 300 내지 4000Pa·s, 더욱 바람직하게는 500 내지 3000Pa·s(특히 1000 내지 2000Pa·s) 정도이다.
제1 투명 열가소성 수지(특히, 폴리카르보네이트)의 용융 점도와의 비율은, 예를 들어 제1 투명 열가소성 수지의 용융 점도/제2 투명 열가소성 수지의 용융 점도=2/1 내지 1/10, 바람직하게는 2/1 내지 1/5, 더욱 바람직하게는 2/1 내지 1/3(특히 1/1 내지 1/2.5) 정도이다. 이러한 범위에 있으면 양쪽 수지가 충분히 혼합되어서, 연속상 중에 적당한 크기를 갖는 분산층을 균일하게 형성할 수 있음과 동시에, 분산상을 적당한 입경으로 제어할 수 있고, 분산상에 높은 면 내 복굴절을 부여할 수 있다.
제2 투명 열가소성 수지(예를 들어, 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지 등의 폴리에스테르)의 유리 전이 온도는, 예를 들어 50 내지 200℃ 정도의 범위에서 선택할 수 있지만, 연신에 의해 분산상의 종횡비를 용이하게 상승시킬 수 있는 점에서, 제1 투명 열가소성 수지의 유리 전이 온도보다도 낮은 것이 바람직하고, 예를 들어 1 내지 100℃, 바람직하게는 5 내지 80℃, 더욱 바람직하게는 10 내지 50℃(특히 20 내지 40℃) 정도 낮아도 된다. 구체적으로, 제2 투명 열가소성 수지의 유리 전이 온도는, 예를 들어 60 내지 180℃, 바람직하게는 80 내지 150℃, 더욱 바람직하게는 90 내지 130℃(특히 100 내지 120℃) 정도이다. 또한, 유리 전이 온도는 시차 주사 열량계를 사용하여 측정할 수 있고, 예를 들어 시차 주사 열량계(세이꼬 덴시 고교(주)제 「DSC6200」)를 사용하여, 질소 기류 하, 승온 속도 10℃/분으로 측정할 수 있다.
분산상은 등방 형상이어도 되지만, 편광 특성을 용이하게 발현할 수 있고, 광확산성에 이방성을 부여할 수 있고, 프로젝터로부터 스크린에 큰 각도로 광을 입사해도 정면 휘도를 향상시킬 수 있는 점에서, 이방 형상이 바람직하다. 이방 형상으로서는, 예를 들어 럭비볼형 형상(회전 타원체 등의 타원체), 편평체, 직육면체 형상, 막대 형상, 섬유 형상 또는 실 형상 등을 들 수 있다. 분산상은 통상 연신에 의해 형성되고, 막대 형상이나 섬유 형상 등의 긴 형상이다.
긴 형상 분산상의 형태는 장축의 평균 길이 L과 단축의 평균 길이 W와의 비(평균 종횡비, L/W)가 2 내지 1000 정도의 긴 형상(막대 형상, 섬유 형상 또는 사조(絲條))이면 된다. 긴 형상 분산상의 종횡비는 예를 들어 2 내지 200(예를 들어, 3 내지 100), 바람직하게는 4 내지 50(예를 들어, 5 내지 30), 더욱 바람직하게는 7 내지 15(특히 8 내지 12) 정도이다. 긴 형상 분산상의 종횡비가 작으면, 편광 특성이 저하되고 이방적인 광 산란성이 저하되기 때문에, 프로젝터로부터 광 입사각으로 입사했을 경우의 화상의 선명성이 저하된다. 긴 형상 분산상의 종횡비가 너무 크면, 누락 광이 발생한다. 확산형 편광층에 있어서, 긴 형상 분산상의 장축(길이) 방향은 소정의 방향, 즉 X축 방향(연신 방향)으로 배향되어 긴 형상 분산상을 형성하고 있다.
긴 형상 분산상의 장축 평균 길이 L은 예를 들어 0.8 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3 ㎛ 정도이다. 또한, 긴 형상 분산상의 단축 평균 길이 W는 예를 들어 0.05 내지 0.8 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 0.7 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.6 ㎛ 정도이다.
장축과 단축을 갖는 이방 형상의 분산상에 있어서, 긴 직경 방향의 평균 직경은 0.8 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3 ㎛ 정도이다. 분산상의 짧은 직경 방향의 평균 직경은 0.05 내지 0.8 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 0.7 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.6 ㎛ 정도이다. 분산상의 평균 종횡비(긴 직경/짧은 직경)는 2 내지 1000(예를 들어, 2 내지 200), 바람직하게는 3 내지 500, 더욱 바람직하게는 5 내지 100(특히 7 내지 30) 정도이다.
이방 형상의 분산상(특히 긴 형상 분산상)은 연속상 중에서 대략 균일하게 분산되고, 또한 상기 분산상의 장축 방향이 면 방향과 대략 평행한 일정 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 이방 형상의 분산상의 배열도로서의 배향 계수는 높을수록 바람직하고, 예를 들어 0.34 이상(0.34 내지 1 정도), 바람직하게는 0.4 내지 1(예를 들어, 0.5 내지 1), 더욱 바람직하게는 0.7 내지 1(특히 0.8 내지 1) 정도여도 된다. 분산상의 배향 계수가 높을수록, 높은 편광 특성을 부여할 수 있다.
또한, 배향 계수는 하기 수학식에 기초하여 산출할 수 있다.
배향 계수=(3<cos2θ>-1)/2
[식 중, θ는 분산상의 장축과 확산형 편광층의 X축 사이의 각도를 나타내고(장축과 X축이 평행한 경우, θ=0°), <cos2θ>는 각 분산상 입자에 대해서 산출한 cos2θ의 평균을 나타내고, 하기 수학식으로 표현된다.
<cos2θ>=∫n (θ)·cos2θ·dθ
(식 중 n (θ)는 전체 분산상 중 각도θ를 갖는 분산상의 비율(중율(重率))을 나타냄)].
분산상은 제2 투명 열가소성 수지(특히 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지)로 형성되어 있으나, 상세하게는 제2 투명 열가소성 수지를 주성분으로서 함유하고, 제1 투명 열가소성 수지의 비율은 분산상 전체에 대하여 통상 80중량％ 이상(예를 들어, 80 내지 100중량％), 바람직하게는 90 내지 100중량％, 더욱 바람직하게는 95 내지 100중량％(특히 99 내지 100중량%) 정도이다.
연속상(연속상을 구성하는 제1 투명 열가소성 수지)과 분산상(분산상을 구성하는 제2 투명 열가소성 수지)의 비율(중량비)은 수지의 종류나 용융 점도, 광 확산성 등에 따라 선택할 수 있고, 예를 들어 연속상/분산상=99/1 내지 50/50, 바람직하게는 98/2 내지 70/30, 더욱 바람직하게는 96/4 내지 80/20 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 통상 95/5 내지 85/15 정도이다. 이러한 비율로 사용하면, 미리 양쪽 성분을 컴파운드화하지 않고 각 성분의 펠릿을 직접적으로 용융 혼련해도 균일하게 분산상을 분산시킬 수 있고, 1축 연신 등의 배향 처리에 의해 보이드가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 양호한 확산형 편광층을 얻을 수 있다.
(C) 첨가제
확산형 편광층에 있어서, 분산상은 연속상과의 계면에서 실질적으로 공극(보이드)을 발생하지 않고 연속상과 결합 또는 밀착하고 있지만, 필요에 따라 상용화제를 배합해도 된다. 상용화제를 배합한 경우, 분산상이 상용화제를 개재해서 연속상과 결합 또는 밀착해도 된다.
상용화제로서는 통상 연속상 및 분산상을 구성하는 수지와 동일하거나 또는 공통되는 성분을 갖는 중합체(랜덤, 블록 또는 그래프트 공중합체), 연속상 및 분산상을 구성하는 수지에 대하여 친화성을 갖는 중합체(랜덤, 블록 또는 그래프트 공중합체) 등이 사용된다. 구체적으로는, 폴리에스테르계 엘라스토머, 주쇄에 에폭시기를 갖는 상용화제, 특히 에폭시 변성 방향족 비닐-디엔계 블록 공중합체[예를 들어, 에폭시화된 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체나 에폭시화된 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(SB) 등의 에폭시화 스티렌-디엔계 공중합체 또는 에폭시 변성 스티렌-디엔계 공중합체] 등을 들 수 있다. 에폭시화 방향족 비닐-디엔계 공중합체는 투명성이 높을 뿐만 아니라, 연화 온도가 약 70℃ 정도로 비교적 높고, 연속상과 분산상의 많은 조합에서 수지를 상용화시키고, 분산상을 균일하게 분산시킬 수 있다.
상용화제의 비율은 예를 들어 분산상에 대한 비율(중량비)로서, 분산상/상용화제(중량비)=99/1 내지 50/50, 바람직하게는 99/1 내지 70/30, 더욱 바람직하게는 98/2 내지 80/20 정도이다. 또한, 상용화제의 비율은 예를 들어 연속상과 분산상의 합계 100중량부에 대하여 0.1 내지 20중량부, 바람직하게는 0.5 내지 15중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 10중량부 정도이다.
확산형 편광층은 광학적 특성을 손상시키지 않는 범위에서, 관용의 첨가제, 예를 들어 산화 방지제, 열 안정제, 자외선 흡수제 등의 안정화제, 가소제, 대전 방지제, 난연제, 충전제 등을 함유할 수도 있다.
(확산형 편광층의 특성)
확산형 편광층은 입사된 자연광을 편광 가능함과 동시에, 자연광 중 한쪽의 직선 편광 성분을 다른 쪽의 직선 편광 성분보다도 크게 확산하고 또한 작게 투과하는 기능을 갖고 있어도 된다. 특히, 확산형 편광층은 직선 편광에 대한 연속상과 분산상과의 굴절률 차가 필름면의 세로 방향(MD 방향, 길이 방향 또는 흐름 방향, 이하 「X축 방향」이라고 칭하는 경우가 있음)과 가로 방향(CD 방향 또는 폭 방향, 특히 연신 방향에 대하여 수직인 방향, 이하 「Y축 방향」이라고 칭하는 경우가 있음)으로 상이하다. 따라서, 상기 편광층은 굴절률 차가 큰 방향의 편광은 크게 산란하고 또한 작게 투과하는 특성을 갖고, 일부의 편광이 편광층의 전방에 산란하는 동시에, 나머지의 편광이 편광층의 후방에 산란하고, 대부분 흡수되지 않는다. 또한, 굴절률 차가 작은 방향의 편광은 거의 투과하는(작게 산란하고 또한 크게 투과하는) 특성을 갖는다. 즉, 상기 편광층은 연신 필름의 경우, 연신 방향 (예를 들어, X축 방향)의 직선 편광(연신 방향에 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광)을 크게 산란하고, 연신 방향에 대하여 수직인 방향의 직선 편광(연신 방향에 대략 수직인 진동면을 갖는 직선 편광)을 X축 방향보다도 작게 산란하거나 또는 거의 산란하지 않는다.
또한, 굴절률 차가 작은 방향(Y축 방향)의 편광(다른 쪽의 직선 편광 성분)에 대한 특성은 반투명 스크린의 종류에 따라 선택해도 되고, 반사형 스크린으로서 이용할 경우에는 전방에 산란하는 광을 이용하기 때문에 한쪽의 직선 편광 성분을 크게 확산시키는 기능을 갖고 있으면 되고, 다른 쪽의 직선 편광 성분은 이용되지 않기 때문에, 다른 쪽의 직선 편광 성분에 대해서는 확산시키지 않고 투과시키는 기능을 갖고 있어도 된다. 한편, 투과형 스크린으로서 이용할 경우에는, 투과성이 큰 다른 쪽의 직선 편광 성분을 이용하는데, 광각으로 입사해도 정면 휘도를 향상시키기 때문에 다른 쪽의 직선 편광 성분에 대해서도 어느 정도의 확산 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다.
상기 굴절률 차에 대해서, 한쪽 방향(예를 들어, X축 방향 또는 연신 방향)에서의 연속상과 분산상과의 굴절률 차의 절댓값은 0.1 이상(예를 들어, 0.1 내지 0.5), 바람직하게는 0.1 내지 0.3, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.2 정도이고, 다른 쪽 방향(예를 들어, Y축 방향 또는 연신 방향에 대하여 수직인 방향)에서의 연속상과 분산상과의 굴절률 차의 절댓값은 0.1 이하여도 되고, 예를 들어 0.05 이하, 바람직하게는 0.04 이하, 더욱 바람직하게는 0.03 이하(예를 들어, 0.001 내지 0.03 정도)이다. 양자의 굴절률 차의 절댓값이 각각 상기 범위에 있으면, 후방 산란(반사)과 투과 산란의 균형이 우수하고, 우수한 편광 특성 및 산란 특성을 발현 할 수 있음과 동시에, 표시 장치의 휘도도 향상시킬 수 있다.
확산형 편광층은 1축 연신 필름인 것이 바람직한데, 상기 굴절률 차의 편광층에 있어서 연속상과 분산상은 제막시의 시트(소위 캐스트 시트)의 단계에서는 각각의 굴절률의 이방성은 작고, 게다가 서로 대략 동일한 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연신 전의 연속상을 구성하는 투명 열가소성 수지(특히 폴리카르보네이트)와 분산상을 구성하는 투명 열가소성 수지(특히 폴리에스테르)와의 굴절률 차의 절댓값은 0.05 이하, 바람직하게는 0.04 이하, 더욱 바람직하게는 0.03 이하여도 된다. 연신 전의 양쪽 수지의 굴절률 차가 이 범위에 있으면, 통상의 연신에 의해 용이하게 연신 방향에서 굴절률 차를 발현할 수 있다.
일반적으로 캐스트 시트를 1축 연신하면, 연속상의 연신 방향(X축 방향)에서 굴절률이 현저하게 증대하는 것이 알려져 있고, 분산상의 투명 열가소성 수지의 굴절률은 별로 변화시키지 않고 연속상의 투명 열가소성 수지의 굴절률을 증대시킴으로써 편광 소자가 제조되어 있다. 이에 비해, 본 발명에서는 확산형 편광층은 연속상이 X축 방향에서도 굴절률의 변화가 작고, 미립자 형상의 분산상이 X축 방향과 Y축 방향에서 현저하게 굴절률이 변화되어 있다. 즉, 연속상이 연신에 의해 큰 굴절률 차가 발생하지 않는 것에 반해서, 분산상은 연신에 의해 럭비볼 형상 또는 막대 형상 등의 이방 형상으로 변형함과 동시에, 큰 굴절률 차를 발생한다.
따라서, 본 발명에서는 1축 연신에 의해 연속상과 분산상과의 굴절률이 X축 방향에서 크게 상이하고, Y축 방향에서 대략 일치한다. 이에 의해, 굴절률이 대략 동일한 방향의 편광(예를 들어, 굴절률이 대략 동일한 방향으로 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광)은 작게 산란하고 크게 투과하며(특히, 거의 투과하며), 굴절률이 상이한 방향의 편광(예를 들어, 굴절률이 상이한 방향으로 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광)은 크게 산란하는 특성을 갖는 확산형 편광층이 제작된다. 즉, 확산형 편광층은 1축 연신 필름으로 형성되고, 또한 직선 편광에 대한 연속상과 분산상과의 굴절률 차가 연신 방향과 이 연신 방향에 대하여 수직인 방향에서 상이해도 된다.
또한, 본 발명에서는 분산상이 X축 방향과 Y축 방향에서 큰 굴절률 차를 갖지만, X축 방향에서는 연속상과 분산상과의 굴절률 차가 클수록 그 방향의 편광에 대한 산란성이 커지고, 후방 산란(반사광)의 비율도 증대한다. 또한, 산란각도 커지기 때문에, 프로젝터로부터 광 입사각으로 광을 입사해도 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 특히, X축 방향에서의 큰 산란 특성에 더하여, Y축 방향으로도 소정의 산란 특성을 부여하면 투과형 스크린에서의 정면 휘도를 향상시킬 수 있다.
확산형 편광층은 X축 방향 및 Y축 방향 중, 굴절률 차가 작은 방향(연신 필름의 경우, 연신 방향에 대하여 수직인 방향)인 투과축에 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광(투과축에 대략 평행한 직선 편광 또는 투과축의 직선 편광)의 전체 광선 투과율(확산형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 입사된 직선 편광의 전체 광선 투과율)은 높고, 예를 들어 투과축의 직선 편광의 전체 광선 투과율은 80% 이상이며, 예를 들어 80 내지 99%, 바람직하게는 82 내지 98%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95% 정도이다. 이 전체 광선 투과율이 너무 작으면, 자연광 등의 외광이 흡수형 편광층에 의해 편광된 직선 편광의 휘도가 저하되고, 배경의 시인성이 저하된다. 또한, 투과형 스크린으로서 이용한 경우, 프로젝터로부터 투영된 영상의 휘도가 저하되고, 영상의 선명성이 저하된다.
또한, 투과축에 대략 평행한 직선 편광의 확산 광선 투과율(확산형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 입사된 직선 편광의 확산 광선 투과율)은 50% 이하여도 되고, 배경의 시인성을 향상시킬 수 있는 점에서, 예를 들어 25% 이하(예를 들어, 0.1 내지 25%), 바람직하게는 1 내지 20%, 더욱 바람직하게는 5 내지 18%(특히 10 내지 15%) 정도여도 된다. 이 확산 광선 투과율이 너무 크면, 자연광 등의 외광이 흡수형 편광층에 의해 편광된 직선 편광의 산란이 커지기 때문에, 배경의 선명성이 저하된다. 한편, 투과형 스크린에 사용하는 경우, 10% 이상(특히 15 내지 25% 정도)의 확산 광선 투과율인 것이 바람직하고, 확산 광선의 투과율이 너무 작으면 정면 휘도가 저하되고, 투영 화상의 시인성이 저하된다.
한편, X축 방향 및 Y축 방향 중, 굴절률 차가 큰 방향(연신 필름의 경우, 연신 방향)인 산란축에 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광(산란축에 대략 평행한 직선 편광 또는 산란축의 직선 편광)에 대해서는 산란 특성이 우수하고, 산란축의 직선 편광의 전체 광선 투과율(확산형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 입사된 직선 편광의 전체 광선 투과율)은 50% 이하여도 되고, 예를 들어 40% 이하(예를 들어, 5 내지 40%), 바람직하게는 10 내지 35%, 더욱 바람직하게는 15 내지 30%(특히 15 내지 25%) 정도이다. 즉, 확산형 편광층은 산란축의 직선 편광의 반사율(정반사 성분 및 후방 산란 성분에 의한 반사율)이 높고, 상기 방향에서의 직선 편광의 전체 광선 반사율(후방 산란율)은 50% 이상이어도 되고, 예를 들어 60% 이상(예를 들어, 60 내지 95%), 바람직하게는 65 내지 90%, 더욱 바람직하게는 70 내지 85%(특히 75 내지 85%) 정도여도 된다. 반사율이 너무 작으면, 반사형 스크린으로서 사용하는 경우 투영 화상의 시인성이 저하된다. 이러한 반사율을 나타내는 방향은 X축 방향, Y축 방향의 어느 쪽 방향이어도 되지만, 생산성 등의 점에서 X축 방향이 바람직하다.
또한, 전체 광선 투과율 및 확산 광선 투과율은 후술하는 실시예에서 기재되어 있는 바와 같이, 편광 측정 장치(헤이즈 미터)(닛본 덴쇼꾸 고교(주)제, NDH300A)를 사용하여, 전체 광선에 대해서는 JIS K7361-1에 준한 방법으로 측정할 수 있고, 헤이즈(확산 광선)에 대해서는 JIS K7136에 준한 방법으로 측정할 수 있다.
확산형 편광층의 두께(평균 두께)는 10 내지 700 ㎛ 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어 30 내지 600 ㎛(예를 들어, 40 내지 500 ㎛), 바람직하게는 50 내지 400 ㎛(예를 들어, 80 내지 350 ㎛), 더욱 바람직하게는 100 내지 300 ㎛ (특히, 150 내지 250 ㎛) 정도이다.
확산형 편광층은 적어도 한쪽 면(특히, 흡수형 편광층을 형성하지 않는 측의 면)에, 광학적 특성을 손상시키지 않는 투명 수지층이 적층되어 있어도 된다. 투명 수지층으로 확산형 편광층을 보호하면, 분산상 입자의 탈락이나 부착을 방지할 수 있고, 편광층의 내찰상성이나 제조 안정성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 그의 강도나 취급성을 높일 수 있다.
투명 수지층의 수지는 상기 연속상 또는 분산상의 구성 성분으로서 예시한 투명 열가소성 수지나, 투명 열경화성 수지 등에서 선택할 수 있다. 바람직한 투명 수지층은 연속상과 동 계통(특히, 동일)의 수지, 예를 들어 폴리카르보네이트 등에 의해 형성되어 있다. 투명 수지층도 광학적 특성을 손상시키지 않는 범위에서, 전술한 관용의 첨가제를 함유하고 있어도 된다.
투명 수지층의 두께(평균 두께)는 예를 들어 3 내지 150 ㎛, 바람직하게는 5 내지 50 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 ㎛ 정도이다.
(확산형 편광층의 제조 방법)
확산형 편광층은 연속상을 구성하는 투명 열가소성 수지 중에, 분산상을 구성하는 투명 열가소성 수지를 분산해서 배향시킴으로써 얻을 수 있다. 예를 들어, 2종류의 투명 열가소성 수지와 필요에 따라 상용화제 등의 첨가제를, 필요에 따라 관용의 방법(예를 들어, 용융 블렌드법, 텀블러법 등)으로 블렌드하고, 용융 혼합하고, T 다이나 링 다이 등으로부터 압출해서 필름 성형함으로써, 연속상 중에 분산상을 분산시킬 수 있다. 용융 온도는 투명 열가소성 수지의 융점 이상이 바람직하고, 수지의 종류에 따라 상이한데, 예를 들어 150 내지 290℃, 바람직하게는 200 내지 260℃ 정도이다.
이어서 분산상의 배향 처리는, 예를 들어 (1) 압출 성형 시트를 연신하는 방법, (2) 압출 성형 시트를 드로우(draw)하면서 제막해서 시트를 고화하고, 그 후 연신하는 방법 등에 의해 행할 수 있다. 우수한 광학 특성을 발현하기 위해서는, 상기 용융 제막에 의해 제1 투명 열가소성 수지인 연속상에, 제2 투명 열가소성 수지인 분산상을 입자상으로 분산시킨 시트를 고화하고 냉각시킨 캐스트 시트를 재가열하여, 그 후에 연신에 의해 배향 가공하는 것이 바람직하다.
연신은 단순한 자유 폭 1축 연신이어도 되고, 일정 폭(고정 폭) 1축 연신이어도 된다. 상기 1축 연신법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 고화된 필름의 양 끝을 인장하는 방법(인장 연신), 서로 대향하는 한 쌍의 롤(2축 롤)을 복수 계열 (예를 들어, 2 계열) 병렬하고, 각각의 2축 롤에 필름을 삽입함과 동시에, 편입측의 2축 롤과 조출(繰出)측의 2축 롤 사이로 필름을 보내고, 조출측의 2축 롤의 필름 이송 속도를 편입측의 2축 롤보다 빠르게 함으로써 연신하는 방법(롤간 연신), 서로 대향하는 한 쌍의 롤 사이에 필름을 삽입하고, 롤 압으로 필름을 압연하는 방법(롤 압연) 등을 들 수 있다.
이들 1축 연신 중 인장 연신, 특히 분산상에 확실한 변형을 발생시키고, 또한 분산상의 면 내 복굴절을 상승시킬 수 있는 점에서, 자유 폭 1축 연신을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 텐터법에 의한 고정 폭 1축 연신도 바람직하게 사용할 수 있다. 텐터법에 의한 고정 폭 1축 연신은 연신에 수반하여 연신 방향에 수직인 방향의 폭이 감소하고, 또한 전체 폭에서 두께가 불균일해지는 경향이 있는 자유 폭 1축 연신과는 상이하고, 연신 방향에 수직인 방향의 폭은 변화하지 않는 방법이며, 분산상의 이방 배향성을 유지하면서 전체 폭에서 균일한 시트를 제조하는데도 유리하다. 또한, 그 작용의 상세는 불분명하지만, 분산상의 굴절률 변화에도 유효하다. 텐터법에 의한 1축 연신은 연신 방향을 시트의 흐름 방향으로 해도 되고, 시트의 폭 방향으로 해도 된다. 흐름 방향으로 하면 생산 속도가 향상되지만, 원하는 폭의 편광층을 얻기 위해서는 캐스트 시트의 폭을 넓게 할 필요가 있다. 한편, 폭 방향으로 하면 가로 방향으로 연신하기 때문에, 캐스트 시트의 폭이 작아도 원하는 폭의 편광층은 얻어지지만, 생산 속도가 저하된다. 이들 방법은 용도에 따라서 선택할 수 있다. 텐터 방식에 의한 1축 연신에 있어서, 인장 속도는 연신 온도나 배율에 따라서 예를 들어 50 내지 1000mm/분 정도의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어 100 내지 800mm/분, 바람직하게는 150 내지 700mm/분, 더욱 바람직하게는 200 내지 600mm/분(특히 400 내지 600mm/분) 정도이다.
연신 온도는 제1 투명 열가소성 수지(예를 들어, 폴리카르보네이트)의 유리 전이 온도 이상의 온도가 바람직하고, 제1 투명 열가소성 수지의 유리 전이 온도를 Tg로 했을 때, 예를 들어 Tg 내지 (Tg+80)℃, 바람직하게는 (Tg+5) 내지 (Tg+50)℃, 더욱 바람직하게는 (Tg+5) 내지 (Tg+30)℃[특히 (Tg+8) 내지 (Tg+20)℃] 정도 높은 온도여도 된다. 구체적인 연신 온도는, 예를 들어 120 내지 180℃, 바람직하게는 150 내지 175℃, 더욱 바람직하게는 150 내지 170℃(특히 160 내지 170℃) 정도여도 된다.
연신 배율은 폭넓은 범위에서 선택할 수 있지만, 본 발명에서는 비교적 낮은 연신 배율에서도 연신 방향의 굴절률과 연신 방향에 수직인 방향의 굴절률에 큰 차를 발생시킬 수 있고, 예를 들어 1.2 내지 10배(예를 들어, 1.5 내지 8배), 바람직하게는 2 내지 6배, 더욱 바람직하게는 3 내지 5.5배(특히 4 내지 5배) 정도여도 된다. 특히 본 발명에서는, 5배 이하의 연신 배율이라 하더라도, 편광 특성 및 산란 특성이 우수한 필름을 제조할 수 있기 때문에, 전술한 텐터법에 의한 1차 연신 등의 범용의 연신 장치를 사용해서 간편하게 제조할 수 있다.
또한, 연신은 2축 연신이어도 되고, 예를 들어 연신 방향으로 강약을 가한 2축 연신이어도 된다.
확산형 편광층은 연속상의 복굴절을 완화해서 편광 특성을 발현하기 때문에, 연신 온도 또는 연신 온도보다도 높은 온도에서 긴장 열처리(필름의 길이를 유지한 채로의 열처리)함으로써, 편광 특성을 유지하면서 내열성을 부여할 수 있다. 열 처리 온도는 예를 들어 연신 온도 이상부터 연신 온도보다도 50℃ 정도 높은 온도까지의 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들어 연신 온도 이상부터 연신 온도보다도 30℃ 정도 높은 온도여도 되고, 예를 들어 연신 온도와 대략 동일한 온도여도 된다. 열처리 시간은 예를 들어 0.1 내지 30분간, 바람직하게는 1 내지 10분간, 더욱 바람직하게는 2 내지 5분간 정도이고, 온도에 따라서 선택할 수 있고, 예를 들어 165℃ 정도의 온도일 경우, 2 내지 3분 정도로 좋다. 이 열처리에 의해 연속상의 굴절률 차를 감소시킬 수 있고, 연신 방향에 수직인 방향에서 연속상과 분산상과의 굴절률을 일치시킬 수 있기 때문에, 광학 특성도 향상시킬 수 있다. 또한, 확산형 편광층의 치수 안정성 등의 내열성이나 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 투명 수지층을 적층하는 경우에는 관용의 방법, 예를 들어 공압출 성형법, 라미네이트법(압출 라미네이트법, 드라이 라미네이트법 등) 등에 의해, 확산형 편광층 중 적어도 한쪽 면에 적층해도 된다.
(흡수형 편광층)
흡수형 편광층으로서는 관용의 흡수형 편광판, 예를 들어 2색성 색소계 편광판, 폴리엔계 편광판, 와이어 그리드 편광판 등을 이용할 수 있다. 이들 중, 편광 특성 및 범용성이 우수한 점에서 2색성 색소계 편광판이 바람직하다. 2색성 색소계 편광판은 2색성 색소 및 투명 수지를 포함하고 있다.
2색성 색소로서는, 예를 들어 요오드, 2색성 염료(아조계 2색성 염료, C.I. 다이렉트·옐로우 12, C.I. 다이렉트·레드 81, C.I. 다이렉트·오렌지 39, C.I. 다이렉트·블루 1 등) 등을 들 수 있다. 이들 2색성 색소는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 이들 2색성 색소 중, 편광 특성이 우수한 점에서 요오드가 바람직하다.
투명 수지로서는 상기 확산형 편광층의 연속상의 항에서 예시된 투명 열가소성 수지 등을 이용할 수 있다. 상기 투명 열가소성 수지 중, 2색성 색소를 흡착 배향하기 쉬운 점에서 비닐알코올계 수지가 바람직하다. 비닐알코올계 수지로서는, 예를 들어 폴리비닐알코올, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등을 들 수 있다. 비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 예를 들어 1000 내지 10000(특히 1500 내지 5000) 정도이다. 비닐알코올계 수지는 관용의 가교제로 가교되어 있어도 된다. 이들 중, 붕산으로 가교된 폴리비닐알코올이 범용된다. 폴리비닐알코올의 비누화도는 예를 들어 85 내지 100몰%(특히 90 내지 100몰%) 정도이다.
흡수형 편광층은, 투과축에 대략 평행한 직선 편광의 전체 광선 투과율(흡수형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 입사된 직선 편광의 전체 광선 투과율)은 높고, 예를 들어 투과축의 직선 편광의 전체 광선 투과율은 80% 이상이며, 예를 들어 80 내지 95%, 바람직하게는 85 내지 95%, 더욱 바람직하게는 89 내지 93% 정도이다. 이 전체 광선 투과율이 너무 작으면, 투과하는 직선 편광의 휘도가 저하되고, 배경의 시인성이 저하된다.
또한, 투과축의 직선 편광의 확산 광선 투과율(흡수형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 입사된 직선 편광의 확산 광선 투과율)은 배경의 시인성을 향상시킬 수 있는 점에서, 예를 들어 20% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 20%, 더욱 바람직하게는 1 내지 15% 정도여도 된다. 이 확산 광선 투과율이 너무 크면, 투과하는 직선 편광의 산란이 커지기 때문에 배경의 선명성이 저하된다.
한편, 흡수축의 직선 편광의 흡수성이 높고, 흡수축의 직선 편광의 전체 광선 투과율은 20% 이하, 바람직하게는 0.1 내지 20%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10% 정도이다.
또한, 반사형 스크린으로서 사용하는 경우, 후방에 산란된 직선 편광 성분을 흡수하고, 프로젝터가 배치되어 있지 않은 측(스크린 이면측)으로부터 투영 화상을 거의 시인할 수 없도록 하기 때문에, 상기 전체 광선 투과율은 3% 이하여도 되고, 예를 들어 0.001 내지 3%, 바람직하게는 0.01 내지 1%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.8% 정도여도 된다. 이러한 반사형 스크린에서의 성능을 발현하기 위해서 필요한 흡수형 편광층의 성능으로서는, 편광도가 95% 이상, 단체 투과율이 40% 이상이어도 되고, 바람직하게는 편광도가 99% 이상, 단체 투과율이 44% 이상이어도 된다. 또한, 본 명세서에서는 편광도 및 단체 투과율은 이하의 방법으로 측정할 수 있다.
편광도={[Tp-To]/[Tp+To]}×100%
단체 투과율={[Tp+To]/2}×100%
(식 중, Tp; 측정하는 편광판의 투과축에 평행한 진동면을 갖는 편광을 투과했을 때의 투과율, To; 측정하는 편광판의 투과축에 직교하는 진동면을 갖는 편광을 투과했을 때의 투과율임).
흡수형 편광층의 두께(평균 두께)는 10 내지 300 ㎛, 바람직하게는 15 내지 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 20 내지 50 ㎛ 정도이다.
흡수형 편광층도 적어도 한쪽 면에, 광학적 특성을 손상시키지 않는 투명 수지층(보호층)이 적층되어 있어도 된다. 상기 연속상 또는 분산상의 구성 성분으로서 예시한 투명 열가소성 수지나, 투명 열경화성 수지 등에서 선택할 수 있다. 바람직한 투명 수지층은 셀룰로오스 트리아세테이트 등의 셀룰로오스 에스테르, 폴리메타크릴산메틸 등의 (메트)아크릴계 수지, 에틸렌-노르보르넨 공중합체 등의 환상 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 등에 의해 형성되어 있다. 투명 수지층은 확산형 편광층의 항에서 예시된 관용의 첨가제(예를 들어, 자외선 흡수제 등)를 함유하고 있어도 된다.
또한, 흡수형 편광층은 시인성을 향상시키기 위해서, 확산형 흡수층과 적층 하는 측과는 반대측 면에 반사 방지층 등을 적층해도 된다.
흡수형 편광층은 관용의 방법으로 제조할 수 있고, 예를 들어 2색성 색소를 함유하는 흡수형 편광층은 2색성 색소(요오드와 요오드화칼륨과의 조합 등)로 비닐알코올계 수지 필름을 염색하는 염색 공정, 가교제(붕산 등)를 함유하는 수용액 중에서, 염색한 비닐알코올계 수지 필름을 가열 연신 처리하는 연신 공정을 거쳐서 제조할 수 있다. 연신 공정에서는, 예를 들어 2 내지 10배(특히 3 내지 8배) 정도의 연신 배율로 1축 연신해도 된다. 연신 방법으로서는 확산형 편광층의 제조 방법의 항에서 예시된 방법 등을 이용할 수 있다.
(조광층)
편광 적층체는 옥외와 실내 또는 차내와의 조도를 조정하고, 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키기 위해서 조광층을 더 포함하고 있어도 된다.
조광층은 편광 적층체의 어느 쪽에 배치해도 좋지만, 조도가 큰 태양광 등의 외광의 광량을 조정하는데도 유효한 점에서 흡수형 편광층측에 배치하고, 조광층과 확산형 편광층 사이에 흡수형 편광층을 개재시키는 것이 바람직하다.
조광층은 입사광의 광량에 대하여 출사광의 광량을 감소 가능하면 되고, 일정한 비율로 광량을 감소시키는 고정 조광층이어도 되고, 광량의 감소량을 조절 가능한 가변 조광층이어도 된다.
고정 조광층으로서는, 광흡수성의 색소를 갖는 투명 수지층을 이용할 수 있고, 예를 들어 관용의 감광 필터(ND 필터) 등을 이용할 수 있다. 감광 필터를 구성하는 투명 수지로서는, 확산형 편광층의 연속상의 항에서 예시된 투명 열가소성 수지(특히, 셀룰로오스 에스테르, 폴리에스테르 등) 등을 들 수 있다. 광흡수성의 색소로서는, 예를 들어 시아닌계 색소, 프탈로시아닌계 색소, 아조계 색소, 크산텐계 색소 등을 들 수 있다.
고정 조광층의 감광량은 목적에 따라 선택할 수 있지만, 입사광량에 대한 출사광량의 비율이 예를 들어 1 내지 90%, 바람직하게는 3 내지 50%, 더욱 바람직하게는 5 내지 30%(특히 8 내지 20%) 정도여도 된다.
가변 조광층으로서는, 전기적인 스위칭 등의 각종 수단으로 광량의 감소량을 조절 가능한 관용의 조광층을 이용할 수 있고, 예를 들어 전압을 인가해서 액정층의 배향 상태를 바꿈으로써 조광하는 액정 셔터, 전압을 인가해서 산화텅스텐 등의 금속 산화물이나 색소의 광흡수성을 바꿈으로써 조광하는 일렉트로크로믹층, 자외선에 의해 할로겐화은을 해리 반응해서 발색하는 것을 이용한 포토크로믹층, 전압의 인가나 수소 가스 등의 가스 도입에 의해 마그네슘·니켈 합금 박막 등의 금속막의 광투과성(반사성)을 바꿈으로써 조광하는 조광 미러, 기계적인 개폐 조작에 의해 광량을 조정하는 블라인드 등을 들 수 있다.
가변 조광층의 감광량은 목적에 따라 선택할 수 있는데, 광범위하게 감광량을 조절할 수 있지만, 입사광량에 대한 출사광량의 비율을 예를 들어 0 내지 90%, 바람직하게는 1 내지 80%, 더욱 바람직하게는 3 내지 70%(특히 5 내지 50%) 정도의 범위에서 조절할 수도 있다. 본 발명의 반투명 스크린은 투영상과 외경과의 시인성을 양립시키기 위해서는, 가변 조광층의 감광량은 0％를 초과하는 범위로 조정하는 것이 필요하나, 가변 조광층의 출사광량을 일시적으로 대략 0%로 조정해도 되고, 그 경우에는 본 발명의 반투명 스크린을 일시적으로 불투명 스크린으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 시간대에 따라서 구분지어 사용해도 되고, 주간에는 반투명 스크린으로서 투영상과 외경과의 시인성을 양립시키고, 야간에는 가변 조광층에 의해 스크린을 불투명으로 하여, 실내에서 투영상만을 시인하는 스크린으로서 사용할 수도 있다.
이들 중, 주간과 야간 등과 같이 외광의 광량이 크게 변화해도 시인성을 유지할 수 있는 점에서 가변 조광층이 바람직하고, 광범위한 광량으로 조정이 가능하고, 또한 응답성이 우수하고 조정이 용이한 점에서, 액정 셔터가 특히 바람직하다.
액정 셔터로서는, 전계를 인가해서 액정 분자의 배향을 변화시켜서 광의 투과성이나 배향을 변화시킴으로써 감광할 수 있으면 되고, 관용의 액정 셔터를 이용할 수 있지만, 통상 전기적으로 스위칭된 액정층의 양면을 제1 및 제2의 흡수형 편광층으로 적층한 적층체로 구성되어 있다.
이러한 액정 셔터에서는 제1 흡수형 편광층을 투과한 편광에 대하여 액정층에서 편광의 배향 방향을 바꿈으로써, 제2 흡수형 액정층에 대한 투과성을 조절하고 있다. 제1 및 제2의 흡수형 편광층의 투과축은 평행 및 수직 중 어느 것이든 좋고, 목적으로 하는 감광 정도에 따라 액정층에서의 배향 크기로 조정해서 선택할 수 있다.
제1 및 제2의 흡수형 편광층으로서는, 편광 적층체를 구성하는 흡수형 편광층의 항에서 예시된 흡수형 편광층을 이용할 수 있다. 액정 셔터는 통상 편광 적층체의 확산형 편광층과 접촉시켜서 적층되고, 편광 적층체를 구성하는 흡수형 편광층에 3층 구조의 액정 셔터를 적층해도 되지만, 편광 적층체를 구성하는 흡수형 편광층이 액정 셔터의 흡수형 편광층(제2 흡수형 편광층)을 겸해도 된다. 후자의 경우, 시판하고 있는 액정 셔터에 확산형 편광층만을 적층함으로써 본 발명의 반투명 스크린을 제조해도 되고, 외관상의 조광층은 제1 흡수형 편광층과 액정층의 2층 구조로 된다.
액정층을 구성하는 액정으로서는, 예를 들어 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정, 디스코틱 액정 등을 들 수 있다. 이들 중, 전계에 의한 배향성이 우수한 점에서, 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정이 바람직하다.
액정 셔터는 예를 들어 일본 특허 공개 평 5-88209호 공보, 일본 특허 공표 평 11-514457호 공보, 일본 특허 공개 제2002-268069호 공보 등에 기재된 액정 셔터여도 된다.
조광층을 구비한 편광 적층체는 태양광 등의 조도가 큰 외광을 감광할 수 있고, 실내나 차내에 있는 시인자에 있어서 투영상의 시인성을 향상시킬 수 있는 점에서 반사형 스크린에 이용하는 경우에 적합하다.
조광층의 두께(평균 두께)는 1㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 10 내지 500 ㎛, 더욱 바람직하게는 30 내지 300 ㎛ 정도이다.
(접착층)
적층체의 각 층(예를 들어, 확산형 편광층과 흡수형 편광층)은 투명한 접착층을 개재하여 적층되어 있어도 된다. 접착층으로서는 양쪽 층을 일체화 가능한 투명 결합제 수지로 형성되어 있으면 된다. 투명 결합제 수지로서는, 예를 들어 관용의 접착성 수지 또는 점착성 수지 등을 예시할 수 있다.
접착성 수지로서는, 예를 들어 열가소성 수지(폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 아크릴계 수지, 스티렌계 수지, 아세트산비닐계 수지, 폴리에스테르, 폴리아미드, 열가소성 폴리우레탄 등), 열경화성 수지(에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 다관능 (메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트, 실리콘(메트)아크릴레이트, 실리콘 수지, 아미노 수지, 셀룰로오스 유도체 등) 등을 들 수 있다. 이들 접착성 수지는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
점착성 수지로서는, 예를 들어 테르펜 수지, 로진계 수지, 석유 수지, 고무계 점착제, 변성 폴리올레핀, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제 등을 들 수 있다. 이들 점착성 수지는 가교성 기(이소시아네이트기, 히드록실기, 카르복실기, 아미노기, 에폭시기, 메틸올기, 알콕시실릴기 등)를 갖고 있어도 된다. 이들 결합제 성분은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
이들 투명 결합제 수지 중, 광학 특성 및 취급성이 우수한 점에서 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제가 바람직하다.
아크릴계 점착제로서는, 예를 들어 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등의 아크릴산C2 - 10알킬에스테르를 주성분으로 하는 아크릴계 공중합체로 구성된 점착제를 사용할 수 있다. 아크릴계 공중합체의 공중합성 단량체로서는, 예를 들어 (메트)아크릴계 단량체[예를 들어, (메트)아크릴산, (메트)아크릴산메틸, 히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드 등], 중합성 니트릴 화합물[예를 들어, (메트)아크릴로니트릴 등], 불포화 디카르복실산 또는 그의 유도체(예를 들어, 무수 말레산, 이타콘산 등), 비닐 에스테르류(예를 들어, 아세트산비닐, 프로피온산 비닐 등), 방향족 비닐류(예를 들어, 스티렌 등) 등을 들 수 있다.
실리콘계 점착제로서는, 예를 들어 실리콘 고무 성분[1관능의 R3SiO1 /2(식 중, R은 메틸기 등의 알킬기, 페닐기 등의 아릴기 등을 나타낸다. 이하, 동일)과, 4관능의 SiO2를 포함하는 MQ 레진 등] 및 실리콘 레진 성분(2관능의 R2SiO 단독, 또는 2관능의 R2SiO와 1관능의 R3SiO1 / 2을 조합한 오일 형상 또는 검 형상 성분 등)을 유기 용매에 용해한 점착제 등을 사용할 수 있다. 상기 실리콘 고무 성분은 가교되어 있어도 된다.
접착층은 확산형 편광층의 항에서 예시된 관용의 첨가제(예를 들어, 자외선 흡수제 등)를 함유하고 있어도 된다.
접착층의 두께(평균 두께)는 예를 들어 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 2 내지 80 ㎛, 더욱 바람직하게는 3 내지 70 ㎛(특히 5 내지 50 ㎛) 정도이다.
(편광 적층체의 구조 및 특성)
편광 적층체에 있어서, 확산형 편광층과 흡수형 편광층은 투과축을 대략 평행하게 해서 적층된다. 그로 인해, 흡수형 편광층측에서 조사되어 흡수형 편광층을 투과해서 생성된 직선 편광은 높은 투과율로 확산형 편광층을 투과할 수 있고, 또한 확산형 편광층측에서 조사되어 확산형 편광층을 투과해서 생성된 직선 편광도 높은 투과율로 흡수형 편광층을 투과할 수 있음과 동시에, 확산형 편광층에 프로젝터의 영상을 투영할 수 있기 때문에, 확산형 편광층측 및 흡수형 편광층측에서 배경(외경)을 선명하게 시인할 수 있음과 동시에, 프로젝터로부터 스크린에 투영된 영상도 선명하게 시인할 수 있다.
편광 적층체는 투과축에 대략 평행한 직선 편광의 전체 광선 투과율은 높고, 흡수형 편광층측에서 투과축에 대략 평행한 직선 편광을 입사했을 때(흡수형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 직선 편광을 입사했을 때), 전체 광선 투과율은 80% 이상이어도 되고, 예를 들어 80 내지 99%, 바람직하게는 82 내지 98%, 더욱 바람직하게는 85 내지 95% 정도이다. 이 전체 광선 투과율이 너무 작으면, 투과하는 직선 편광의 휘도가 저하되고, 배경의 시인성이 저하된다. 또한, 투과형 스크린으로서 이용했을 경우, 프로젝터로부터 투영된 영상의 휘도가 저하되고, 영상의 선명성이 저하된다.
또한, 흡수형 편광층측에서 투과축에 대략 평행한 직선 편광을 입사했을 때(흡수형 편광층의 면에 대하여 수직 방향으로 직선 편광을 입사했을 때), 확산 광선 투과율은 50% 이하여도 되고, 배경의 시인성을 향상시킬 수 있는 점에서, 예를 들어 25% 이하(예를 들어, 0.1 내지 25%), 바람직하게는 1 내지 20%, 더욱 바람직하게는 5 내지 18%(특히 10 내지 15%) 정도여도 된다. 이 확산 광선 투과율이 너무 크면 투과하는 직선 편광의 산란이 커지기 때문에, 배경의 선명성이 저하된다. 한편, 투과형 스크린에 사용하는 경우, 10% 이상(특히 15 내지 25% 정도)의 확산 광선 투과율인 것이 바람직하고, 확산 광선의 투과율이 너무 작으면, 정면 휘도가 저하되고 투영 화상의 시인성이 저하된다.
한편, 투과축에 대략 수직인 방향(확산형 편광층의 산란축 및 흡수형 편광층의 흡수축)의 직선 편광의 반사율은 높고, 투과축에 대략 수직인 직선 편광을 입사했을 때, 전체 광선 반사율은 50% 이상이어도 되고, 예를 들어 60% 이상(예를 들어, 60 내지 95%), 바람직하게는 65 내지 90%, 더욱 바람직하게는 70 내지 85%(특히 75 내지 85%) 정도여도 된다. 이와 같이, 본 발명에서는 투과축에 대략 수직인 직선 편광의 반사율이 높기 때문에, 확산형 편광층측으로부터 프로젝터의 광(특히 투과축에 대략 수직인 직선 편광)을 입사했을 때, 광의 반사율이 높고, 반사형 스크린으로서 사용하는 경우 프로젝터의 투영상의 시인성을 향상시킬 수 있다.
편광 적층체에는 다른 기능층, 예를 들어 다른 편광층, 방현층, 반사 방지층, 대전 방지층, 하드 코팅층, 파장 보정층, 저굴절률층, 고굴절률층, 광흡수층 (색소 함유층), 위상차층 등을 적층할 수도 있다. 본 발명에서는, 편광 적층체가 직선 편광을 이용하는 경우 위상차판이 불필요하기 때문에, 적층체의 두께를 박육화할 수 있다. 그로 인해, 본 발명의 편광 적층체는 위상차판을 포함하지 않는 적층체여도 된다.
확산형 편광층과 흡수형 편광층과의 두께 비(평균 두께 비)는 확산형 편광층/흡수형 편광층=1/1 내지 50/1, 바람직하게는 2/1 내지 30/1, 더욱 바람직하게는 3/1 내지 20/1(특히 5/1 내지 15/1) 정도이다.
편광 적층체의 두께(평균 두께)는 예를 들어, 100 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 150 내지 800 ㎛, 더욱 바람직하게는 180 내지 500 ㎛(특히 200 내지 300 ㎛) 정도이다. 본 발명의 편광 적층체는 특정한 확산형 편광층과 흡수형 편광층을 조합한 간편한 구조이며, 위상차판을 사용하지 않고 편광을 제어할 수 있기 때문에, 이러한 박육이어도 반투명 스크린으로서 투영상 및 투과상 모두 우수한 시인성을 실현할 수 있다.
[반투명 프로젝터 스크린 및 투영 시스템]
본 발명의 반투명(반투과형) 프로젝터 스크린은 상기 편광 적층체를 적어도 포함하고, 투명하며, 또한 프로젝터로부터 투영된 영상을 표시하기 위한 반투명 스크린이다. 또한, 본 발명의 반투명 프로젝터 스크린은 프로젝터로부터의 영상을 확산형 편광층측으로부터 투영하는 반사형 스크린(즉, 확산형 편광층이 프로젝터측에 배치되고, 또한 확산형 편광층측에서 관찰자가 프로젝터의 투영상을 시인하는 스크린), 또는 프로젝터로부터의 영상을 확산형 편광층측으로부터 투영하는 투과형 스크린 (즉, 확산형 편광층이 프로젝터측에 배치되고, 또한 흡수형 편광층측으로부터 관찰자가 프로젝터의 투영상을 시인하는 스크린)으로서 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 반투명 프로젝터 스크린 및 프로젝터를 구비한 투영 시스템에서의 편광 적층체의 기능을 설명하기 위한 개념도이며, 도 2는 도 1의 편광 적층체에 있어서, 확산형 편광층의 상분리 구조와 프로젝터로부터의 출사광의 광로와의 관계를 나타내는 모식 사시도이다.
본 발명에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 편광 적층체(1)는 흡수형 편광층(2)과 확산형 편광층(3)을 포함하고, 흡수형 편광층(2)측이 외경(배경)이며, 확산형 편광층(3)측에 프로젝터(4)가 배치되고, 프로젝터(4)로부터 확산형 편광층(3)에 투영된 화상을 관찰자(5)가 시인할 수 있다. 프로젝터(4)로부터는, 확산형 편광층의 산란축에 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광 P3이 입사각 θ로 출사된다.
도 2에는 프로젝터(4)로부터 출사된 직선 편광 P3이 확산형 편광층(3)에서 반사되는 광로와, 확산형 편광층(3)의 상분리 구조(시트의 연신 방향)와의 관계가 나타나 있다. 확산형 편광층(3)은 긴 형상 분산상(3a)을 포함하고, 이방적인 광 확산 기능을 갖는 1축 연신 필름이며, 긴 형상 분산상(3a)의 길이 방향이 중력 방향이 되도록 배치되어 있다. 이에 비해, 프로젝터(4)는 상기 연신 필름의 연신 방향(긴 형상 분산상(3a)의 길이 방향)에 대하여 수직인 면 방향에서, 직선 편광 P3이 0°를 초과하는 입사각 θ로 확산형 편광층(3)에 입사되도록 배치되어 있다. 그로 인해, 직선 편광 P3은 확산형 편광층(3)에 의해 수평 방향에서 선택적으로 광 확산할 수 있기 때문에, 스크린의 시야각 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 직선 편광 P3의 반사광 P4는 광범위한 각도로 반사되고, 확산형 편광층(3)에 대하여 광 입사각으로 직선 편광 P3이 입사되어도, 스크린에 대하여 수직인 법선 방향(파선의 화살표 방향)으로부터 시인하는 관찰자(5)라도 선명한 영상을 시인할 수 있다.
한편, 본 발명의 반투명 프로젝터 스크린 및 투영 시스템에서는 외경은 외광(자연광 등의 비편광 등)에 의해 관찰할 수 있지만, 도 1에 도시되는 바와 같이, 외광 중, 흡수형 편광층(2)의 투과축과 대략 평행한 직선 편광 P1은 흡수형 편광층(2)을 투과하고, 또한 흡수형 편광층과 투과축을 일치시킨 확산형 편광층(3)을 투과해서 관찰자(5)에게 시인된다. 또한, 흡수형 편광층(2)의 흡수축과 대략 평행한 직선 편광 P2는 흡수형 편광층(2)에 흡수된다. 그로 인해, 직선 편광 P2가 확산형 편광층(3)에 있어서 산란해서 헤이즈를 발생하고, 외경의 시인성을 저하시킬 일도 없다. 또한, 프로젝터(4)로부터 출사된 직선 편광 P3 중, 확산형 편광층(3)에서 반사되지 않고 투과한 직선 편광(도시하지 않음)도 흡수형 편광층(2)에서 흡수되어 헤이즈의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 외경의 시인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 프로젝터(4)의 투영 방향을 광각으로 하거나, 흡수형 편광층(2)의 편광도를 올려 흡수축의 직선 편광의 전체 광선 투과율을 저하시킴으로써, 프로젝터(4)가 배치되어 있지 않은 측(스크린의 이면측 또는 실외측)의 관찰자(도시하지 않음)가 투영 화상을 거의 시인할 수 없도록 조정할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 투과형 반투명 프로젝터 스크린 및 프로젝터를 구비한 투영 시스템에서의 편광 적층체의 기능을 설명하기 위한 개념도이다. 또한, 확산형 편광층의 상분리 구조와 프로젝터의 배치 위치와의 관계는, 반사형 반투명 프로젝터 스크린에서의 도 2와 마찬가지의 관계이다.
투과형 반투명 스크린에서도, 도 3에 도시한 바와 같이 편광 적층체(11)는 흡수형 편광층(12)과 확산형 편광층(13)을 포함하고, 흡수형 편광층(12)측이 외경(배경)이며, 확산형 편광층(13)측에 프로젝터(14)가 배치된다. 투과형 스크린에서는 반사형 스크린과 상이하고, 프로젝터(14)로부터 확산형 편광층(3)에 투영된 화상은 프로젝터(14)가 배치되어 있지 않은 측(실외측)의 관찰자(16)가 시인하는 것을 목적으로 하고 있다. 프로젝터(14)로부터는, 반사형 스크린과 상이하고, 확산형 편광층의 투과축에 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광 P13이 입사각 θ로 출사된다.
투과형 반투명 스크린에서도 상기 직선 편광 P13은 0°를 초과하는 입사각 θ로 확산형 편광층(13)에 입사되도록 배치되어 있지만, 반사형과는 상이하고, 직선 편광 P13은 확산형 편광층(13)을 투과한다. 직선 편광 P13은 확산형 편광층의 투과축에 대략 평행한 진동면을 갖기 때문에 상기 반사형 스크린에 비하여 산란각도는 작지만, 확산형 편광층(13)을 투과할 때, 어느 정도 확산해서 직선 편광 P14로서 편광 적층체(11)로부터 출사된다. 그로 인해, 확산형 편광층(13)과 투과축을 일치시킨 흡수형 편광층(12)을 투과한 직선 편광 P14는 실외측의 관찰자(16)에 대하여 소정의 정면 휘도를 갖고 있으며, 시인성이 향상되어 있다. 또한, 프로젝터(14)는 종래의 투과형 스크린과는 상이하고, 소정의 각도(θ)로 직선 편광이 입사되어 있기 때문에 프로젝터(14)의 광원의 투영이 억제되어 있다.
또한, 관찰자(16)는 실내의 풍경(모습)을 실내광(인공광이나 자연광 등)에 의해 관찰할 수 있다. 즉, 실내광 중 확산형 편광층(13)의 투과축과 대략 평행한 직선 편광 P15는 확산형 편광층(13)을 산란하면서 투과하고(산란에 대해서는 도시하지 않음), 또한 확산형 편광층과 투과축을 일치시킨 흡수형 편광층(12)을 투과해서 관찰자(16)에게 시인된다. 또한, 확산형 편광층(13)의 흡수축과 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광 P16은 확산형 편광층(13)에서 일부의 편광이 전방에 산란 반사하고, 잔부의 편광은 후방에 투과 산란한 후, 흡수형 편광층(12)에 흡수된다. 그로 인해, 산란각이 큰 직선 편광 P16이 헤이즈를 발생하여, 실내의 풍경에 대한 시인성을 저하시킬 일도 없다.
한편, 프로젝터(14)로부터 출사된 직선 편광 P14의 투과축은 확산형 편광층(13)의 투과축과 일치되어 있기 때문에, 직선 편광 P14는 확산형 편광층(13)을 투과하고, 반사하지 않는다. 그로 인해, 프로젝터(14)가 배치되어 있지 않은 측(실외측)의 관찰자(15)는 프로젝터로부터 스크린에 투영된 영상을 거의 시인할 수 없다. 또한, 관찰자(15)는 외경에 대해서는 도 1에 도시되는 반사형 스크린과 마찬가지로, 흡수형 편광층(12)의 투과축과 대략 평행한 직선 편광 P11이 흡수형 편광층(12)을 투과하고, 또한 흡수형 편광층과 투과축을 일치시킨 확산형 편광층(13)을 투과함으로써, 헤이즈의 발생이 억제된 상태로 선명하게 시인할 수 있다.
본 발명의 반투명 프로젝터 스크린 및 투영 시스템에서, 프로젝터로부터 출사되는 광은 확산형 편광층에 의해 반사 또는 투과되고 산란되는 광을 포함하고 있으면 되고, 확산형 편광층의 산란축 또는 투과축에 평행한 직선 편광으로 한정되지 않고, 자연광 등의 비편광이나 다른 편광(원 편광, 타원 편광)이어도 되지만, 프로젝터의 투영상 및 외경의 시인성을 향상시킬 수 있는 점에서, 확산형 편광층의 산란축 또는 투과축에 대략 평행한 직선 편광이 바람직하다. 또한, 본 발명의 시스템에서는 프로젝터로부터 출사되는 직선 편광의 종류를 적절히 변경함으로써, 반사형 스크린과 투과형 스크린을 상황에 따라서 구분지어 사용할 수도 있다. 또한, 반사형과 투과형의 구별을 엄격하게 구분지어 사용하기 위해서는(한쪽측만으로부터 투영 영상을 시인할 수 있기 위해서는) 직선 편광을 이용하는 것이 바람직한데, 타원 편광을 이용하고, 또한 타원 편광의 입사각 등을 제어함으로써 한쪽측으로부터의 영상을 상대적으로 선명하게 시인할 수 있는 스크린을 제조할 수도 있다.
프로젝터의 투영 방향도 특별히 한정되지 않고 스크린에 대하여 직선 편광 성분의 입사각(θ)이 0°여도 되지만, 반사형 스크린에서 투영 시스템을 작게 할 수 있는 점이나, 투과형 스크린에서 프로젝터 광원의 투영을 억제할 수 있는 점에서 광각으로의 입사가 바람직하다. 본 발명에서는, 확산형 편광층이 확산 반사 특성 또는 확산 투과 특성을 갖고 있기 때문에, 광각 입사해도 시인성을 확보할 수 있다. 특히, 긴 형상 분산상을 갖는 확산형 편광층에서는 광 입사각으로 광을 입사해도 시인성을 향상시킬 수 있기 때문에, 연신 방향에 대하여 수직인 면 방향에 서, 프로젝터로부터의 출사광이 0°를 초과하는 입사각(θ)으로 입사하는 것이 바람직하다. 특히 반사형 스크린에 사용하는 경우, 후방에 산란된 직선 편광 성분을 흡수하고, 프로젝터가 배치되어 있지 않은 측으로부터 투영 화상을 거의 시인할 수 없도록 하기 때문에, 직선 편광 성분의 입사각(θ)은 예를 들어 85°이하(예를 들어, 10 내지 85°), 바람직하게는 30 내지 80°, 더욱 바람직하게는 45 내지 75°(특히 50 내지 70°) 정도여도 된다. 한편, 투과형 스크린에 사용하는 경우, 프로젝터 광원의 투영을 방지하기 때문에 직선 편광 성분의 입사각(θ)은 예를 들어 80°이하(예를 들어, 5 내지 80°), 바람직하게는 10 내지 60°, 더욱 바람직하게는 15 내지 45°정도여도 된다.
[투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법]
본 발명에서는, 상기 투영 시스템에서 반투명 프로젝터 스크린을 경계로 하는 내외의 조도와 프로젝터의 조도를 조정하여, 프로젝터로부터 상기 스크린에 투영되는 영상 및 투과상 양쪽의 시인성을 향상시킬 수도 있다.
조도의 조정 방법은 투영 시스템의 종류에 따라 선택할 수 있다. 반사형 스크린을 구비한 투영 시스템에서는, 반투명 스크린을 투과하는 외광의 조도와, 프로젝터의 조도를 근접하게 조정함으로써 투영상과 투과상(외경)의 시인성을 양립시킬 수 있다. 양자의 조도 차(절댓값)는 예를 들어 1000럭스 이하, 바람직하게는 800럭스 이하, 더욱 바람직하게는 600럭스 이하(특히 500럭스 이하)로 조정하는 것이 바람직하다. 조도의 조정 방법으로서는 프로젝터의 조도를 조정하는 방법, 조광층을 구비한 편광 적층체를 이용하는 방법 등을 이용할 수 있다. 이들 방법 중, 태양광 등의 조도가 큰 외광의 조도에도 대응할 수 있는 점에서, 조광층을 구비한 편광 적층체를 이용하는 방법이 바람직하다.
프로젝터측의 실내나 차내의 조도도 목적에 따라 인공광을 사용해서 조정해도 되지만, 투영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 점에서는 낮은 편이 바람직하고, 예를 들어 상기 외광의 조도 또는 프로젝터의 조도 이하여도 된다. 또한, 실외나 차밖의 시인자에 대하여 실내 또는 차내의 경치를 시인시키는 용도 등에 있어서, 인공광을 적당한 조도로 조정해도 된다. 그 경우, 프로젝터측의 실내나 차내의 조도와, 상기 외광의 조도 또는 프로젝터의 조도와의 차(절댓값)는, 예를 들어 1500럭스 이하, 바람직하게는 1200럭스 이하, 더욱 바람직하게는 1000럭스 이하(특히 800럭스 이하)여도 된다.
투과형 스크린을 구비한 투영 시스템에서는 자연광이나 인공광 등의 옥외의 외광의 조도와, 프로젝터의 조도를 근접하게 조정함으로써 투영상의 시인성을 양립시킬 수 있다. 양자의 조도 차(절댓값)는 예를 들어 1000럭스 이하, 바람직하게는 800럭스 이하, 더욱 바람직하게는 600럭스 이하(특히 500럭스 이하)로 조정하는 것이 바람직하다. 조도의 조정 방법으로서는, 프로젝터의 조도를 조정하는 방법, 조광층을 구비한 편광 적층체를 이용하는 방법 등을 이용할 수 있다. 이들 방법 중, 프로젝터의 조도를 조정하는 방법이 바람직하다.
프로젝터측의 실내나 차내의 조도도 인공광을 사용해서 조정할 수 있고, 프로젝터측의 실내나 차내의 조도와, 프로젝터의 조도를 근접하게 조정함으로써 투영상과 외경(실내 또는 차내의 경치)과의 시인성을 양립시킬 수 있다. 양자의 조도 차(절댓값)는, 예를 들어 1000럭스 이하, 바람직하게는 800럭스 이하, 더욱 바람직하게는 600럭스 이하(특히 500럭스 이하)여도 된다.
<실시예>
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서 사용한 재료 및 기계는 이하와 같고, 실시예에서 얻어진 확산형 편광층의 특성은 하기 방법에 따라서 평가하였다.
[재료 및 기계]
PEN 수지: 폴리에틸렌나프탈레이트, 데이진 카세이(주)제, 「테오넥스 TN8065S」, 270℃ 및 전단 속도 10sec-1에서의 점도: 1578Pa·s
PC 수지: 비스페놀 A형 폴리카르보네이트, 미쓰비시 엔지니어링 플라스틱(주)제, 「중점도품 유피론 S-2000」, 점도 평균 분자량 18000 내지 20000, MFR 10g/10분, 270℃ 및 전단 속도 10sec-1에서의 점도: 681Pa·s
흡수형 편광판: 요오드계 편광판, 케니스(주)제 「편광 필름」
OCA 점착 시트: 아크릴계 점착제, 닛토 덴코(주)제 「LUCIACS(등록 상표) CS9621T」
액정 셔터: 액정층의 액정이 네마틱 액정인 LC-TEC사제 「옵티컬 셔터(Optical Shutter)」
감광 필터: 시그마 고끼(주)제 「ND10」
편광 측정 장치: 닛본 덴쇼꾸 고교(주)제 「NDH-300A」
산란각 측정 장치: (주)무라까미 시끼사이 겡뀨쇼제 「변각 광도계 GP200」
2축 압출기: 이케가이 텟꼬(주)제 「PCM30」
소형 프레스기: (주)도요 세끼 세이사꾸쇼제 「미니테스트프레스 10」
인장 시험기: (주)오리엔테크제 「텐실론 UCT-5T」
단초점형 프로젝터: 세이코 엡슨(주)제 「EB485W」
조도계: 코니카 미놀타(주)제 「ILLUMINANCE METER T-10」
LCD 프로젝터: 세이코 엡슨(주)제 「EB-X8」
모바일 프로젝터: 산와 서플라이(주)제 「400-PRJ018W」.
[편광 및 산란 특성 평가]
편광 및 산란 특성 평가는 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 연신 시트(확산형 편광층)에 대해서 평가하였다. 즉, 편광 측정 장치를 사용하여, 전체 광선에 대해서는 JIS K7361-1에 준한 방법으로 측정하고, 헤이즈(확산 광선)에 대해서는 JIS K7136에 준한 방법으로 측정하였다. 측정은 실시예 및 비교예에서 얻어진 확산형 편광층(연신 필름)과 광원과의 사이에, 실시예 및 비교예에서 사용한 흡수형 편광판을 삽입하고, 광원을 수직 방향으로 편광하는 직선 편광만으로 해서, 확산형 편광층의 직선 편광에 대한 전체 광선 투과율, 확산 광선 투과율, 평행 광선 투과율, 전체 광선 반사율(전체 광선 반사율=1-전체 광선 투과율로 계산했음)을 측정하였다. 측정은 확산형 편광층의 연신 방향과 직교하는 방향(투과축)과, 흡수형 편광판의 투과축을 일치시킨 경우(표 1 중의 「투과축」)의 전체 광선 투과율, 확산 광선 투과율, 평행 광선 투과율을 측정하고, 확산형 편광층의 연신 방향(산란축)과, 흡수형 편광판의 투과축을 일치시킨 경우(표 1 중의 「산란축」)의 전체 광선 투과율을 측정하고, 전체 광선 반사율을 산출하였다.
[변각 휘도의 측정]
산란각 측정 장치를 사용하여, 연신 방향에 대하여 직교하는 면(투과축에 평행한 면) 방향에서, 확산형의 법선에 대하여 45도의 입사각으로 백색광을 입사했을 때의 변각 휘도 측정을 행하였다.
[종횡비]
확산형 편광층의 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 관찰하고, 긴 형상 분산상의 장축 길이와 단축 길이를 5개의 분산상에 대해서 측정하고, 가산 평균하여, 평균 종횡비를 산출하였다.
[조도 측정]
조도는 조도계를 사용하여, 실내에 있어서 스크린의 설치를 상정한 창 앞에서 측정하였다. 상세하게는, 옥외의 조도(창 너머의 조도)는 조도계의 센서를 상기 창의 외측을 향해서 계측함으로써, 창 너머의 옥외로부터의 외광의 조도를 측정하고, 실내의 조도는 조도계의 센서를 상기 창의 내측을 향해서 계측함으로써, 창 내측의 실내 조도를 측정하였다.
실시예 1
분산상을 구성하는 수지로서의 PEN 수지 10중량부, 연속상을 구성하는 수지로서의 PC 수지 90중량부를, 2축 압출기를 사용하여 실린더 온도 280℃에서 용융 혼련해서 압출하고, 냉각해서 펠릿을 제작하였다. 소형 프레스기를 사용하여 270℃, 10MPa의 프레스 압으로, 얻어진 펠릿을 3분간 프레스 성형함으로써, 두께 350㎛의 프레스 시트를 제작하였다. 얻어진 시트를 폭 40mm, 길이 70mm로 잘라내어, 항온 유닛을 구비한 인장 시험기를 사용하여 척(chuck)간 50mm로, 150℃에서 5분간 예열한 후, 인장 속도 250mm/분으로 1.5배로 연신 후, 척에 유지한 상태로 3분간 165℃에서 열처리한 후, 실온으로 급냉하여 연신 필름을 얻었다. 분산상의 장축 길이는 1.5 ㎛, 단축 길이는 0.5 ㎛, 평균 종횡비는 3이었다.
얻어진 연신 필름(확산형 편광층)에 대해서, 변각 휘도(종축: 산란각 45° 휘도에 대한 휘도의 상대값, 횡축: 각도)를 측정한 결과를 도 4에 도시한다. 도 4의 결과로부터 명백해진 바와 같이, 넓은 각도 범위에서 높은 휘도가 나타나고 있고, 정면(0°)에 있어서도 높은 휘도를 나타내고 있다.
얻어진 연신 필름과 흡수형 편광판을 양자의 투과축을 평행하게 한 상태에서, OCA 점착 시트를 개재해서 라미네이트하여 편광 적층체를 얻었다.
실시예 2
프레스 성형에 의해 두께 400㎛의 프레스 시트를 제작하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 3
프레스 성형에 의해 두께 550㎛의 프레스 시트를 제작하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 4
프레스 성형에 의해 두께 800㎛의 프레스 시트를 제작하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 5
PEN 수지 및 PC 수지의 비율을 PEN 수지 5중량부 및 PC 수지 95중량부로 변경하고, 프레스 성형에 의해 두께 650㎛의 프레스 시트를 제작하고, 또한 얻어진 시트를 165℃에서 5분간 예열한 후, 인장 속도 500mm/분으로 3.0배로 연신하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 6
프레스 시트를 3.5배로 연신하는 것 외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 7
프레스 시트를 4.0배로 연신하는 것 외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 8
프레스 시트를 4.5배로 연신하는 것 외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 9
두께 650㎛의 프레스 시트를 제작하고, 또한 얻어진 시트를 165℃에서 5분간 예열한 후, 인장 속도 500mm/분으로 3.0배로 연신하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 10
프레스 시트를 3.5배로 연신하는 것 외에는 실시예 9와 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다. 연신 필름의 분산상의 장축 길이는 3.2 ㎛, 단축 길이는 0.4 ㎛, 평균 종횡비는 8이었다.
실시예 11
프레스 시트를 4.0배로 연신하는 것 외에는 실시예 9와 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 12
프레스 시트를 4.5배로 연신하는 것 외에는 실시예 9와 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 13
PEN 수지 및 PC 수지의 비율을 PEN 수지 20중량부 및 PC 수지 80중량부로 변경하고, 프레스 성형에 의해 두께 650㎛의 프레스 시트를 제작하고, 또한 얻어진 시트를 165℃에서 5분간 예열한 후, 인장 속도 500mm/분으로 3.0배로 연신하는 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 14
프레스 시트를 3.5배로 연신하는 것 외에는 실시예 13과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 15
프레스 시트를 4.0배로 연신하는 것 외에는 실시예 13과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예 16
프레스 시트를 4.5배로 연신하는 것 외에는 실시예 13과 마찬가지로 하여, 연신 필름 및 편광 적층체를 제조하였다.
실시예에서 얻어진 연신 필름(확산형 편광층)에 대해서, 배합 조성, 연신 온도 및 배율, 연신 전후의 두께, 편광 및 산란 특성의 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure pct00001
표 1의 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예의 확산형 편향층은 투과축에서는 높은 투과성을 나타내고, 산란축에서는 높은 반사성을 나타낸다.
또한, 실시예 1에서 얻어진 편광 적층체에 대해서 흡수형 편광층을 광원측에 배치하고, 편광 측정 장치를 사용해서 전체 광선 투과율을 측정한 결과, 85%였다. 또한, 실시예 1에서 얻어진 편광 적층체의 확산형 편광층을 광원측에 배치하고, 또한 흡수형 평행판을 그의 투과축이 확산형 편광층의 연신 방향과 대략 평행해지도록 배치하고, 광원과 확산형 편광층 사이에 배치하여 상기 편광 적층체의 전체 광선 반사율을 측정한 결과, 63%였다. 즉, 이 결과는 흡수형 편광판을 접합하지 않고 확산형 편광층을 평가한 표 1의 결과와 대략 동일한 결과를 나타내고 있고, 표 1의 결과(직선 편광에 대한 확산형 편광층의 결과)는 편광 적층체의 광학 특성도 나타내고 있다.
또한, 단초점형 프로젝터를 사용하여, 실시예 1 내지 16에서 얻어진 편광 적층체에 대한 투영 테스트를 행하였다. 상세하게는, 상기 편광 적층체를 스크린(스크린 크기 1.5×0.9m)으로서 사용하여, 확산형 편광층을 프로젝터측에 배치하고, 직선 편광이 0 내지 60°의 광범위(도 2에서의 θ)로 분포하도록 영상을 투영하였다. 그 결과, 편광 적층체를 반사형 프로젝터 스크린으로서 사용한 경우(직선 편광의 진동면과 확산형 편광층의 산란축이 대략 평행), 투과형 프로젝터 스크린으로서 사용한 경우(직선 편광의 진동면과 확산형 편광층의 투과축이 대략 평행)의 모든 경우도 양호한 색 재현성으로, 휘도 불균일도 없이 영상을 투영할 수 있고, 반대측의 경치도 클리어하게 시인할 수 있었다.
실시예 17
실시예 1에서 얻어진 편광 적층체를, 확산형 편광층을 광원측(실내측)에 배치하고, 창에 배치하였다.
(주간 시인성)
창 너머의 옥외 조도 9400럭스(lx), 창 내측의 실내 조도 1000럭스(상기 편광 적층체로 형성된 반투명 스크린 배치 후의 옥외 조도 3700럭스, 실내 조도 1000럭스)인 주간에, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상을 1100럭스의 조도로 투영한 결과, 스크린의 영상(투영상)을 시인할 수 없었다.
(야간 시인성)
한편, 옥외 조도 300럭스, 실내 조도 300럭스(반투명 스크린 배치 후의 옥외 조도 120럭스, 실내 조도 300럭스)인 야간에, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상의 조도를 200럭스 정도로 조정해서 영상을 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다.
실시예 18
실시예 1에서 얻어진 편광 적층체를, 확산형 편광층을 광원측(실내측)에 배치하고, 창에 배치하였다.
(주간 시인성)
옥외 조도 9400럭스, 실내 조도 1000럭스(반투명 스크린 배치 후의 옥외 조도 3700럭스, 실내 조도 1000럭스)인 주간에, LCD 프로젝터를 사용해서 영상을 3400럭스의 조도로 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다.
또한, 옥외 조도 17000럭스, 실내 조도 1300럭스(반투명 스크린 배치 후의 옥외 조도 6800럭스, 실내 조도 1300럭스)인 주간에, LCD 프로젝터를 사용해서 영상을 3400럭스의 조도로 투영한 결과, 투영상을 시인할 수 없었다.
(야간 시인성)
한편, 옥외 조도 300럭스, 실내 조도 300럭스(반투명 스크린 배치 후의 옥외 조도 120럭스, 실내 조도 300럭스)인 야간에, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상의 조도를 200럭스 정도로 조정해서 영상을 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다.
실시예 19
실시예 1에서 얻어진 확산형 편광층과 액정 셔터를, 액정 셔터의 흡수형 편광층의 투과축과 확산형 편광층의 투과축을 평행하게 한 상태에서, OCA 점착 시트를 개재해서 라미네이트하여 편광 적층체를 얻었다. 얻어진 편광 적층체를, 확산형 편광층을 광원측(실내측)에 배치하고, 창에 배치하였다.
(주간 시인성)
옥외 조도 9400럭스, 실내 조도 1000럭스인 주간에, 조광층의 감광량을 조정함으로써 옥외 조도를 1400럭스로 제어하고, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상을 1100럭스의 조도로 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다. 또한, 동일한 조건에서 옥외 조도는 1400럭스인 채로, 실내 조도를 500럭스로 조정하면 시인성은 더욱 향상되었다.
또한, 옥외 조도 17000럭스, 실내 조도 1300럭스인 주간에, 조광층에 의해 옥외 조도를 1400럭스로 제어하고, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상을 1100럭스의 조도로 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다. 또한, 동일한 조건에서 옥외의 조도는 1400럭스인 채로, 실내 조도를 500럭스로 조정하면, 시인성은 더욱 향상되었다.
(야간 시인성)
한편, 옥외 조도 300럭스, 실내 조도 300럭스인 야간에, 조광층의 감광량을 조정함으로써(완전 개방으로 해서) 옥외 조도를 120럭스로 제어하고, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상의 조도를 200럭스 정도로 조정해서 영상을 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다. 또한, 동일한 조건에서 옥외 조도는 120럭스인채로, 형광등의 점등 수를 감소해서 실내 조도를 150럭스로 조정하면, 시인성은 더 향상했지만, 반대로 형광등의 점등 수를 증가해서 실내 조도를 900럭스로 상승시키면, 외경의 시인성이 저하되었다.
실시예 19에서는, 실시예 18에 비하여 소비 전력이 작은 모바일 프로젝터를 사용했음에도 불구하고, 액정 셔터를 삽입함으로써 주간의 조건에서도 시인성이 우수하였다.
실시예 20
실시예 1에서 얻어진 편광 적층체와 감광 필터를, 편광 적층체의 흡수형 편광층과 감광 필터가 접촉하도록 OCA 점착 시트를 개재해서 라미네이트하여, 편광 적층체를 얻었다. 얻어진 편광 적층체를, 확산형 편광층을 광원측(실내측)에 배치하고, 창에 배치하였다.
(주간 시인성)
옥외 조도 9400럭스, 실내 조도 1000럭스인 주간에, 조광층에 의해 밖에서의 조도를 1000럭스로 제어하고, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상을 1100럭스의 조도로 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다.
또한, 옥외 조도 17000럭스, 실내 조도 1300럭스인 주간에, 조광층에 의해 밖에서의 조도를 1700럭스로 제어하고, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상을 1100럭스의 조도로 투영한 결과, 투영상과 외경을 동시에 시인할 수 있었다.
(야간 시인성)
한편, 옥외 조도 300럭스, 실내 조도 300럭스인 야간에서는, 조광층에 의해 밖에서의 조도가 30럭스 정도로 되고, 모바일 프로젝터를 사용해서 영상의 조도를 200럭스 정도로 조정해서 영상을 투영했지만, 외경을 시인할 수 없었다.
본 발명의 편광 적층체는 각종 프로젝터, 예를 들어 OHP(오버헤드 프로젝터), 슬라이드 프로젝터, CRT(음극관 표시 장치) 방식 프로젝터(CRT 프로젝터 등), 라이트밸브 방식 프로젝터[액정 프로젝터, 디지털·라이트·프로세싱(DLP) 프로젝터, 리퀴드 크리스탈·온·실리콘(LCOS) 프로젝터, 회절·라이트·밸브(GLP) 프로젝터 등] 등의 투영상을 표시하기 위한 반투명 스크린, 예를 들어 윈도우 디스플레이, 헤드업 디스플레이(HUD), 헤드 마운티드 디스플레이(HMD) 등에 이용할 수 있고, 특히 상기 프로젝터로부터의 출사광을 광 입사각으로 스크린에 입사해도 높은 시인성을 발현 할 수 있기 때문에, 입사각이 큰 단초점형 프로젝터 스크린, 예를 들어 HUD나 HMD나, 투과형 스크린이어도 상기 프로젝터 광원의 투영을 억제할 수 있고, 선명한 영상을 투영할 수 있기 때문에, 윈도우 디스플레이, 예를 들어 디지털 사이니지, 확장 현실 용도, 자동차, 전차, 버스 등의 차량 창의 디스플레이 등에 특히 유용하다.

Claims (21)

  1. 투명하고, 또한 프로젝터로부터 투영된 영상을 표시하기 위한 반투명 프로젝터 스크린에 포함되는 편광 적층체로서,
    확산형 편광층과 흡수형 편광층을 포함하고,
    두 층의 투과축이 대략 평행하고, 또한
    상기 확산형 편광층이 제1 투명 열가소성 수지로 형성된 연속상과, 이 연속상과 다른 굴절률을 갖는 제2 투명 열가소성 수지로 형성된 분산상을 포함하는 편광 적층체.
  2. 제1항에 있어서, 확산형 편광층이 입사된 자연광을 편광 가능함과 동시에, 자연광 중 한쪽의 직선 편광 성분을 다른 쪽의 직선 편광 성분보다도 크게 확산하고 또한 작게 투과하는 편광 적층체.
  3. 제2항에 있어서, 흡수형 편광층측으로부터 투과축에 대략 평행한 직선 편광을 입사했을 때, 전체 광선 투과율이 80% 이상이고 또한 확산 광선 투과율이 25% 이하인 편광 적층체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 흡수형 편광층측으로부터 투과축에 대략 수직인 직선 편광을 입사했을 때, 전체 광선 반사율이 60% 이상인 편광 적층체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 확산형 편광층이 연신 시트로 형성되고, 연속상의 면 내 복굴절이 0.05 미만이고 분산상의 면 내 복굴절이 0.05 이상이고, 또한 직선 편광에 대한 연속상과 분산상과의 굴절률 차가 연신 방향과 이 연신 방향에 대하여 수직인 방향에서 다른 편광 적층체.
  6. 제5항에 있어서, 연신 방향에서의 연속상과 분산상과의 굴절률 차의 절댓값이 0.1 내지 0.3이며, 또한 연신 방향에 대하여 수직인 방향에서의 연속상과 분산상과의 굴절률 차의 절댓값이 0.1 이하인 편광 적층체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 연속상이 폴리카르보네이트로 형성되고, 또한 분산상이 폴리알킬렌나프탈레이트계 수지로 형성되어 있는 편광 적층체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 분산상이 평균 종횡비 2 내지 200의 긴 형상이며, 연속상 중에 상기 분산상이 대략 균일하게 분산되고, 또한 상기 분산상의 장축 방향이 면 방향과 대략 평행한 일정 방향으로 배향되어 있는 편광 적층체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수형 편광층이 요오드를 포함하는 비닐알코올계 수지의 연신 시트로 형성되어 있는 편광 적층체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 확산형 편광층과 흡수형 편광층이 투명한 접착층을 개재하여 적층되어 있는 편광 적층체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 입사광의 광량에 대하여 출사광의 광량을 감소 가능한 조광층을 더 포함하고, 이 조광층과 확산형 편광층 사이에 흡수형 편광층이 개재해 있는 편광 적층체.
  12. 제11항에 있어서, 조광층이 광량의 감소량을 조절 가능한 편광 적층체.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 반사형 스크린에 사용되는 편광 적층체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 편광 적층체를 포함하는 반투명 프로젝터 스크린.
  15. 제14항에 있어서, 프로젝터로부터의 영상을 확산형 편광층측으로부터 투영하는 반사형 또는 투과형 스크린인 반투명 프로젝터 스크린.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 단초점형 프로젝터 스크린인 반투명 프로젝터 스크린.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 반투명 프로젝터 스크린 및 프로젝터를 구비한 투영 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 1축 연신 시트로 형성된 확산형 편광층이 프로젝터측에 배치되고, 또한 상기 연신 시트의 연신 방향에 대하여 수직인 면 방향에 있어서, 프로젝터로부터의 투영광이 0°를 초과하는 입사각으로 스크린에 입사하도록 프로젝터가 배치되어 있는 투영 시스템.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 프로젝터가 확산형 편광층의 투과축에 대하여 대략 수직인 진동면을 갖는 직선 편광을 출사 가능하고, 또한 반투명 프로젝터 스크린이 반사형 스크린인 투영 시스템.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 프로젝터가 확산형 편광층의 투과축에 대하여 대략 평행한 진동면을 갖는 직선 편광을 출사 가능하고, 또한 반투명 프로젝터 스크린이 투과형 스크린인 투영 시스템.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 투영 시스템에서, 반투명 프로젝터 스크린을 경계로 하는 내외의 조도와 프로젝터의 조도를 조정하여, 프로젝터로부터 상기 스크린에 투영되는 영상 및 투과상의 시인성을 향상시키는 방법.
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