WO2009139261A1 - 映像鑑賞設備 - Google Patents

Abstract

　従来の自発光ディスプレイは反射防止機能が十分でないため、高い品位で映像を鑑賞するためには部屋を暗くする必要があった。本発明の課題は、部屋を暗くしなくても高品位な映像を表示できる自発光ディスプレイを用いた映像鑑賞設備を提供することである。本発明の映像鑑賞設備（１０）は、円偏光光源（１２）から出射された円偏光を波長板（１３）により直線偏光に変換し、当該直線偏光を吸収型直線偏光子（１４）に吸収させて自発光パネル（１５）に到達しないようにする。明るい外光のもとでも自発光パネル（１５）は外光に照射されない状態となるため、映像のコントラストが低下しない。

Description

映像鑑賞設備

　本発明は自発光ディスプレイと自発光ディスプレイの外部に設置された円偏光光源を有する映像鑑賞設備に関する。

　従来、反射防止機能を有する自発光ディスプレイとして、自発光パネル、波長板、吸収型直線偏光子をこの順に配置したディスプレイが知られている（特許文献１）。そのような自発光ディスプレイの一例を図６に示す。光源６１から出射した自然光の一部が吸収型直線偏光子６２を透過し直線偏光に変換される。この直線偏光の方向は吸収型直線偏光子６２の透過軸方向である。直線偏光は波長板６３を透過して円偏光に変換される。円偏光は自発光パネル６４の表面で反射され逆向きの円偏光に変換される（例えば反射前が右円偏光であれば反射後は左円偏光となる）。逆向きの円偏光は波長板６３を透過して直線偏光に変換される。この直線偏光の方向は吸収型直線偏光子６２の吸収軸方向となる。そのため吸収型直線偏光子６２に吸収され透過することができない。したがって自発光パネル６４の表面で反射した外光は視認側に到達しない。

　自発光パネル６４から出射される光（映像）は自然光なので波長板６３の影響を受けないで吸収型直線偏光子６２に入射し、一部が透過して視認側に到達する。このように自発光パネル６４表面の外光反射を抑えて映像のコントラストを高くすることができる。

　しかし従来の自発光ディスプレイは反射防止機能が十分でないため、高い品位で映像を鑑賞するには部屋を暗くする（外光を少なくする）必要がある。そこで部屋を暗くしなくても高品位な、コントラストの高い映像を表示できる自発光ディスプレイを用いた新規な映像鑑賞設備が求められている。
特開平９－１２７８８５号公報

　本発明の課題は、明るい外光のもとでもコントラストの高い、高品位の映像を表示できる、自発光ディスプレイを用いた新規な映像鑑賞設備を提供することである。

　本発明の映像鑑賞設備は、円偏光光源から出射された円偏光を波長板により吸収型直線偏光子に吸収される方向の直線偏光に変換し、吸収型直線偏光子に吸収させて自発光パネルに到達しないようにする。明るい外光のもとでも自発光ディスプレイだけは外光に照射されていない状態となるため、映像のコントラストが低下しない。

　本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の映像鑑賞設備は、自発光ディスプレイと、自発光ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを有する映像鑑賞設備であって、自発光ディスプレイは円偏光光源側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板、吸収型直線偏光子、自発光パネルをこの順に備え、波長板は直線偏光が吸収型直線偏光子に吸収されるように配置されたことを特徴とする。
（２）本発明の映像鑑賞設備は、波長板が１／４波長板であることを特徴とする。
（３）本発明の映像鑑賞設備は、円偏光光源が、自然光を発する照明装置または自然光を採光する窓に、らせん構造を有する光学フィルムを設置したものであることを特徴とする。
（４）本発明の映像鑑賞設備は、らせん構造を有する光学フィルムが、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルムであることを特徴とする。

　本発明の映像鑑賞設備の自発光ディスプレイは明るい外光のもとでもコントラストの高い、高品位の映像を表示できる。特に黒画像の表示の輝度が低くなる。

　［映像鑑賞設備］
　図１は本発明の映像鑑賞設備の一実施形態を示す概略図である。本発明の映像鑑賞設備１０は自発光ディスプレイ１１と、自発光ディスプレイ１１の外部に設置された円偏光光源１２とを有する。自発光ディスプレイ１１は円偏光光源１２の側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板１３、吸収型直線偏光子１４、自発光パネル１５をこの順に備える。波長板１３は円偏光光源１２から出射された円偏光を、吸収型直線偏光子１４に吸収される方向の直線偏光に変換するように配置される。

　円偏光光源１２から出射された円偏光は波長板１３により吸収型直線偏光子１４に吸収される方向の直線偏光に変換される。この直線偏光は吸収型直線偏光子１４にほとんど吸収され自発光パネル１５に到達しない。そのため自発光パネル１５の表面で映像を邪魔する反射光がほとんど形成されない。

　自発光ディスプレイを照らす光（円偏光）は波長板により直線偏光に変換され、吸収型直線偏光子に大部分吸収される。そのため円偏光光源から出射された円偏光が画面に映り込んだり反射したりすることが少ない。円偏光光源から出射された円偏光が映像鑑賞設備の置かれた空間を明るく照明する一方、自発光ディスプレイの部分だけはあたかも照明がされていないように見える。本発明の映像鑑賞設備は暗い部屋で表示特性（コントラスト）に優れるのは勿論のこと、部屋を暗くしなくても高品位（高コントラスト）な映像を表示できる。

　従来の反射防止型自発光ディスプレイ（例えば特許文献１）は自発光パネルの表面で反射した光を遮蔽するものであったが、本発明の映像鑑賞設備は自発光パネルの表面に到達する光を少なくするものである。このため自発光パネルの表面の反射光自体が極めて少ない。

　［円偏光光源］
　本発明に用いられる円偏光光源は円偏光を出射するものであれば、任意の光源が使用できる。円偏光光源から出射される光は右円偏光、左円偏光、またはその両方である。本明細書において「右円偏光」とは電界ベクトルの軌跡が光の進行方向から眺めた場合に右巻きに回転する偏光をいい、「左円偏光」とは左巻きに回転する偏光をいう。円偏光光源から出射される光が右円偏光と左円偏光の両方を含む場合は、その強度に差があることが好ましい。

　円偏光光源は人工照明でもよいし、太陽光を取り入れた昼光照明でもよい。円偏光光源が人工照明である場合、照明器具は室内の天井や壁面に取り付けられるような固定式の照明器具でもよいし、卓上や床面に設置するスタンド型のような可搬式の照明器具でもよい。

　円偏光光源が昼光照明である場合、円偏光光源は建物、自動車、列車、航空機などの窓に、後述する光学フィルムを設置したものである。

　円偏光光源の一つの実施形態として、円偏光二色性発光材料を用いた照明が用いられる。円偏光二色性発光材料としては、例えば、らせん構造を有する液晶性共役高分子化合物（特開２００４－１０７５４２号公報、特開２００４－１０９７０７号公報）や、希土類錯体（特開２００５－９７２４０号公報）などがある。

　円偏光光源の他の実施形態としては、自然光（電界ベクトルの振動面がランダムに分布している光）を発する一般的な照明、または建物、自動車、列車、航空機などの窓に、らせん構造を有する光学フィルムを設置したものが用いられる。

　らせん構造を有する光学フィルムとしては、特に制限はないが、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルムが好ましく用いられる。図２はらせん構造を有する光学フィルム２２を用いた円偏光光源２０の模式図である。自然光を発する照明または窓２１から出射された自然光はランダムな偏光の集まりである。そのうち光学フィルム２２のらせん方向と異なる向きの円偏光が光学フィルム２２を透過する。すなわち光学フィルム２２が左らせん配列の場合は右円偏光が透過し、右らせん配列の場合は左円偏光が透過する。このようにして自然光は光学フィルム２２を透過することにより円偏光に変換される。

　［自発光ディスプレイ］
　本発明に用いられる自発光ディスプレイは円偏光光源の側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板、吸収型直線偏光子、自発光パネルをこの順に備える。上記自発光ディスプレイは上記の部材を有するものであれば、他に任意の部材を有していてもよい。例えば吸収型直線偏光子と自発光パネルの間に、１／４波長板を配置してもよい。このような構成の自発光ディスプレイであれば、吸収型直線偏光子で吸収されなかった僅かの光が自発光パネルで反射しても、反射光が吸収型直線偏光子で吸収され視認側に到達するのを防ぐことができる。

　［自発光パネル］
　本発明に用いられる自発光パネルとしてはブラウン管、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）パネル、フィールドエミッション（ＦＥ）パネルなど任意のものが採用可能である。

　［波長板］
　本発明に用いられる波長板は円偏光を直線偏光に変換する機能を有するものである。波長板は、代表的には、高分子フィルムや液晶化合物のコーティング層により形成される。波長板は高分子フィルムの表面に液晶化合物のコーティング層を積層した二層以上の積層体でもよい。

　上記の高分子フィルムを形成する材料としては、カーボネート系樹脂、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂などが挙げられる。上記の液晶化合物のコーティング層としては、紫外線硬化型液晶化合物を含むコーティング液を基材の表面に塗布して液晶化合物を一方向に配向させた後、その表面に紫外線を照射して硬化させたものが挙げられる。

　上記の波長板は、好ましくは、１／４波長板、または１／４波長板と１／２波長板の積層体である。波長板が１／４波長板と１／２波長板の積層体である場合、１／２波長板は吸収型直線偏光子と１／４波長板の間に配置される。

　本明細書において「１／４波長板」とは、可視光領域（波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）の少なくとも１波長で面内位相差が１／４波長であるものをいう。また「１／２」波長板とは可視光領域の少なくとも１波長で面内位相差が１／２波長であるものをいう。波長５５０ｎｍにおいて、１／４波長板の面内位相差は、好ましくは１２０ｎｍ～１６０ｎｍであり、１／２波長板の面内位相差は、好ましくは２５０ｎｍ～２９０ｎｍである。

　上記の波長板の屈折率楕円体は、ｎ_ｘを遅相軸方向の屈折率、ｎ_ｙを遅相軸と直交する方向（進相軸方向）の屈折率、ｎ_ｚを厚み方向の屈折率としたとき、ｎ_ｘ＞ｎ_ｙ＝ｎ_ｚ、またはｎ_ｘ＞ｎ_ｚ＞ｎ_ｙの関係を満足することが好ましい。なお本発明において「ｎ_ｙ＝ｎ_ｚ」とは、ｎ_ｙとｎ_ｚが完全に等しいものだけではなく、実質的に等しいものも含む。実質的に等しいとは、波長５５０ｎｍにおける面内位相差（Ｒｅ＝（ｎ_ｘ－ｎ_ｙ）×ｄ）と厚み方向位相差（Ｒｔｈ＝（ｎ_ｘ－ｎ_ｚ）×ｄ）の差の絶対値が０ｎｍを超え、１０ｎｍ未満であることをいう。

　図３および図４は波長板として１／４波長板が１枚用いられる場合の、好ましい実施形態における波長板の遅相軸方向と吸収型直線偏光子の吸収軸方向との関係を示す模式図である。図３は円偏光光源から出射される光が左円偏光である場合、図４は右円偏光である場合である。

　円偏光光源３１から左円偏光が出射される場合（図３）、吸収型直線偏光子３３の吸収軸方向を０°としたとき、波長板３２の遅相軸方向の角度は、視認側から見て左回りに４５°±５°の範囲である。円偏光光源３１から出射された左円偏光は波長板３２を透過した後、吸収型直線偏光子３３の吸収軸方向の直線偏光となるので、吸収型直線偏光子３３に吸収され自発光パネル３４に到達しない。

　円偏光光源４１から右円偏光が出射される場合（図４）、吸収型直線偏光子４３の吸収軸方向を０°としたとき、波長板４２の遅相軸方向の角度は、視認側から見て左回りに１３５°±５°の範囲である。円偏光光源４１から出射された右円偏光は波長板４２を透過した後、吸収型直線偏光子４３の吸収軸方向の直線偏光となるので、吸収型直線偏光子４３に吸収され自発光パネル４４に到達しない。

　［吸収型直線偏光子］
　本発明に用いられる吸収型直線偏光子は入射光を２つの偏光成分に分離したとき、一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を吸収する偏光子である。吸収型直線偏光子に特に制限はなく、例えばポリビニルアルコールフィルムを延伸し、ヨウ素で染色したものを用いることができる。あるいは市販の吸収型直線偏光板（吸収型直線偏光子を透明保護フィルムで挟持したもの）でもよい。

　［用途］
　本発明の映像鑑賞設備は自然照明または人工照明の明るい環境で自発光ディスプレイの映像を鑑賞するのに適している。そのような環境では、通常、自発光ディスプレイは外光のためコントラストが低下し映像の品位が非常に低下するが、本発明の映像鑑賞設備はコントラストが低下せず品位の高い映像が見られる。

　［実施例］
　図５を用いて本発明の実施例を説明する。有機ＥＬディスプレイを備えた携帯電話（京セラ社製　商品名「Ｗ５２Ｋ」）の有機ＥＬパネル５１の表面に、１／４波長板５２（日東電工社製　商品名「ＮＺＦ」）、吸収型直線偏光子５３を備えた偏光板（日東電工社製　商品名「ＮＰＦＳＥＧ１２２４ＤＵ」）、および１／４波長板５４（日東電工社製　商品名「ＮＺＦ」）をこの順に貼着して有機ELディスプレイ５５を作製した。

　この有機ELディスプレイ５５から視認側へ６０ｃｍ離れた位置に、右円偏光を出射する円偏光光源５６を配置して図５に示す構成の映像鑑賞設備５０を作製した。

　円偏光光源５６は市販の電気スタンド（Ｎａｔｉｏｎａｌ社製　商品名「Ｌｏｖｅ　ｅｙｅ　Ｉｎｖｅｒｔｅｒ」）の蛍光灯５７に、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルム５８（日東電工社製　商品名「ＰＣＦ４００」）を貼着したものを用いた。

　上記の映像鑑賞設備５０の吸収型直線偏光子５３の視認側に配置された１／４波長板５４の遅相軸方向と、吸収型直線偏光子５３の吸収軸方向のなす角度は１３５°である（視認側から見て、吸収軸を左回りに１３５°回転させると遅相軸に一致する）。円偏光光源５６から出射された右円偏光は１／４波長板５４を透過した後、吸収型直線偏光子５３の吸収軸方向の直線偏光となる。そして吸収型直線偏光子５３に吸収され有機ＥＬパネル５１に到達しない。

　実施例の映像鑑賞設備の有機ＥＬディスプレイに黒画像を表示させて輝度を測定した結果を表１に示す。

　［比較例１］
　実施例において吸収型直線偏光子５３の視認側に配置した１／４波長板５４を用いなかった以外は、実施例と同様にして映像鑑賞設備を作製した。円偏光がそのまま吸収型直線偏光子に入射し、その一部が透過して有機ＥＬパネルに到達する。そのため実施例よりも有機ＥＬパネルに到達する光が強くなる。比較例１の映像鑑賞設備の有機ＥＬディスプレイに黒画像を表示させて輝度を測定した結果を表１に示す。

　［比較例２］
　実施例５０において吸収型直線偏光子５３の視認側に配置した１／４波長板５４の遅相軸方向と、吸収型直線偏光子５３のなす角度を４５°とした以外は、実施例と同様にして映像鑑賞設備を作製した（視認側から見て、吸収軸を左回りに４５°回転させると遅相軸に一致する）。この構成においては円偏光光源から出射された円偏光は吸収型直線偏光子の透過軸方向の直線偏光となるので吸収型直線偏光子に吸収されない。そのため比較例１よりも有機ELパネルに到達する光がさらに強くなり、黒輝度がさらに高くなる。比較例２の映像鑑賞設備の有機ELディスプレイに黒画像を表示させて輝度を測定した結果を表１に示す。

 

　［評価］
　実施例では波長板により、円偏光光源から出射された右円偏光を吸収型直線偏光子に吸収される直線偏光に変換している。円偏光光源の光は吸収型直線偏光子に吸収され、有機ELパネルにほとんど到達しない。有機ELパネルに到達する外光がほとんどなくなるので低い黒輝度が得られる。

　比較例１では円偏光光源から出射された右円偏光をそのまま（直線偏光に変換しないで）吸収型直線偏光子に入射させている。右円偏光の約１／２が吸収型直線偏光子を透過して有機ELパネルに到達するため黒輝度は実施例の約１．８倍となった。

　比較例２では円偏光光源から出射された右円偏光を、波長板により吸収型直線偏光子を透過する直線偏光に変換している。そのため右円偏光の大部分が吸収型直線偏光子を透過して有機ELパネルに到達する。比較例１に比べて黒輝度がさらに高くなり、実施例の約３．４倍となった。

　［測定方法］
　［黒輝度の測定］
　ディスプレイ画面に黒画像を表示して、輝度計（トプコン社製　商品名「ＢＭ－５Ａ」）を用いて、視野角１°の条件で測定した。

本発明の映像鑑賞設備の模式図 円偏光光源の模式図 本発明の映像鑑賞設備の模式図 本発明の映像鑑賞設備の模式図 本発明の映像鑑賞設備の実施例の模式図 従来の自発光ディスプレイの模式図

　１０　映像鑑賞設備
　１１　自発光ディスプレイ
　１２　円偏光光源
　１３　波長板
　１４　吸収型直線偏光子
　１５　自発光パネル
　２０　円偏光光源
　２１　照明または窓
　２２　光学フィルム
　３１　円偏光光源
　３２　波長板
　３３　吸収型直線偏光子
　３４　自発光パネル
　４１　円偏光光源
　４２　波長板
　４３　吸収型直線偏光子
　４４　自発光パネル
　５０　実施例
　５０　映像鑑賞設備
　５１　有機ELパネル
　５２　波長板
　５３　吸収型直線偏光子
　５４　波長板
　５５　有機ELディスプレイ
　５６　円偏光光源
　５７　蛍光灯
　５８　光学フィルム
　６１　光源
　６２　吸収型直線偏光子
　６３　波長板
　６４　自発光パネル

Claims (4)

1. 　自発光ディスプレイと、前記自発光ディスプレイの外部に設置された円偏光光源とを有する映像鑑賞設備であって、
   　前記自発光ディスプレイは前記円偏光光源側から、円偏光を直線偏光に変換する機能を有する波長板、吸収型直線偏光子、自発光パネルをこの順に備え、
   　前記波長板は前記直線偏光が前記吸収型直線偏光子に吸収されるように配置されたことを特徴とする映像鑑賞設備。
2. 　前記波長板が１／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の映像鑑賞設備。
3. 　前記円偏光光源が、自然光を発する照明装置または自然光を採光する窓に、らせん構造を有する光学フィルムを設置したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の映像鑑賞設備。
4. 　前記らせん構造を有する光学フィルムが、コレステリック相を示す液晶化合物を固定化した光学フィルムであることを特徴とする請求項３に記載の映像鑑賞設備。

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