CN102854736A

CN102854736A - 屏幕

Info

Publication number: CN102854736A
Application number: CN2012102175016A
Authority: CN
Inventors: 釰持伸彦
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2013-01-02
Also published as: JP2013015615A; TW201303473A; US8711476B2; KR20130004129A; US20130003175A1

Abstract

本发明提供一种能够抑制成本、且通过抑制环境光的影响来改善对比度的屏幕。本发明的屏幕的特征在于，在基板上具备偏振光层，该偏振光层具有使长轴在大致相同的方向上取向的多个针状粒子，且具有如下的偏振光选择特性，即、在与入射光垂直的平面上相互垂直的2个偏振光方向中，对一个偏振光方向的光进行反射，对另一个偏振光方向的光进行吸收。

Description

屏幕

技术领域

本发明涉及屏幕。

背景技术

专利文献1中公开了一种与投影仪组合的反射型的投影屏幕的构成。在此处，将具有反射性偏振光元件的投影屏幕与生成偏振的光的投影仪一起使用时，在来自投影仪的光的偏振光状态为被反射性偏振光元件反射的偏振光状态时，光几乎被屏幕反射。

专利文献1：日本特表2002－540445号公报

在上述的专利文献1中，作为反射性偏振光元件的具体构成例，例举了多层反射性偏振光材料、连续／分散相反射性偏振光材料、胆甾型反射性偏振光材料（与1/4波长板组合）、线栅偏振光材料。这些偏振光材料的构造以及制造工序较复杂，越是大型屏幕成本越高。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术的问题点而完成的，其目的之一在于提供一种能够简化构造以及制造工序从而抑制成本，并可通过减小环境光的影响来改善对比度的屏幕。

本发明的屏幕的特征在于，具备：基板；偏振光层，在所述基板上具有以长轴方向在大致一个方向上取向的方式设置的多个针状粒子，所述屏幕对第1偏振光状态的第1偏振光的光反射率高于对第2偏振光状态的第2偏振光的光反射率，所述第1偏振光状态与所述第2偏振光状态不同。

据此，第1偏振光状态的光的光反射率高于与该第1偏振光状态不同的第2偏振光状态的光的光反射率高，所以在与投影仪组合使用的情况下，能够使入射到屏幕的环境光的反射率大幅降低，并能够改善图像对比度。另外，本发明的屏幕的构成简单且制造也很容易，所以能够抑制成本。

另外，可以构成为上述多个针状粒子的各长轴沿上述基板的表面取向。

据此，能够将入射到屏幕的入射光中，偏振光方向与线状粒子的短轴方向一致的直线偏振光反射，对偏振光方向与线状粒子的长轴方向一致的直线偏振光进行吸收。或者，能够对入射到屏幕的入射光中，偏振光方向与线状粒子的短轴方向一致的直线偏振光进行吸收，将偏振光方向与线状粒子的长轴方向一致的直线偏振光反射。

另外，上述偏振光层具有如下的特性，即、使偏振光方向与上述多个针状粒子的短轴方向一致的上述第1偏振光穿过，并且对偏振光方向与上述多个针状粒子的长轴方向一致的上述第2偏振光进行吸收，在上述偏振光层的上述基板侧设置有光反射面。

据此，偏振光方向与针状粒子的长轴方向一致的偏振光被针状粒子吸收。另一方面，偏振光方向与针状粒子的短轴方向一致的偏振光被反射部件反射向观察者。

另外，上述偏振光层具有如下特性，即、使偏振光方向与上述多个针状粒子的短轴方向一致的上述第2偏振光穿过，并且对偏振光方向与上述多个针状粒子的长轴方向一致的上述第1偏振光进行反射，在上述偏振光层的上述基板侧设置有光吸收部件。

据此，偏振光方向与针状粒子的短轴方向一致的偏振光被光吸收部件吸收。另一方面，偏振光方向与针状粒子的长轴方向一致的偏振光被针状粒子反射向观察者。

另外，上述针状粒子可以是金属纳米棒。

据此，通过作为针状粒子使用金属纳米棒，能够容易地制造具有所希望的偏振光选择特性的偏振光层，能够减少制造成本。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的反射型屏幕的概略构成的剖视图。

图2是表示在偏振光层中透过以及吸收光时的作用的说明图。

图3是表示光入射到屏幕时的作用的说明图。

图4（a）～（d）是表示第1实施方式的屏幕的制造方法的工序图。

图5是表示第2实施方式的反射型屏幕的构成的剖视图。

图6是表示使用于投射型投影仪***时的概略构成的图。

图7（a）是表示使用了第1实施方式所涉及的反射型屏幕时的作用的图，（b）是表示使用了第2实施方式所涉及的反射型屏幕时的作用的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下的说明中所使用的各附图中，为了使各部件达到能够被识别的大小，适当地变更了各部件的比例尺。

第1实施方式

本实施方式的反射型屏幕（以下，仅称之为屏幕）1是一种如下所述的屏幕，即、在柔性基板（基板）2上，反射膜（反射部件）3以及偏振光层4按此顺序层叠而构成，并具有反射或者吸收规定波长的光的偏振光选择特性。

对柔性基板2的具体材质并没有特别限定，可以使用公知的所有树脂。而且，无需特别限定为柔性基板，可以使用玻璃基板、石英基板、蓝宝石基板等。并且，除了透光性材料之外，还可以使用非透光性的材料。

偏振光层4使多个纳米棒（针状粒子）5的长轴在透明层6中在大致相同的方向上对齐地分散。此处，纳米棒5的长轴沿柔性基板2的表面进行取向。

纳米棒5是具有规定的纵横比（长轴长度／短轴长度）的纳米尺寸的棒状金属微粒子，大体上，长轴的平均长度为数十nm到数百nm，短轴的平均长度为几nm到数十nm。纳米棒5的、针对振动方向与纳米棒5的短轴方向一致的直线偏振光成分的吸收特性、和针对振动方向与纳米棒5的长轴方向一致的直线偏振光成分的吸收特性不同。

作为本实施方式的纳米棒5，例举了作为各向异性金属纳米粒子的金属纳米棒、碳纳米管等。作为金属纳米棒的金属种类，可例举Au、Ag等，由于是微粒子，所以选择光反射性低的金属，并适当地设定含量。

而且，利用使长轴在大致相同的方向上取向的多个纳米棒5，能得到具有所希望的偏振光选择特性的偏振光层4。所谓“偏振光选择特性”是指，针对在与入射光垂直的平面上具有相互垂直的2个偏振光方向的入射光，选择地吸收具有特定的偏振面的直线偏振光，并使具有其他偏振面的直线偏振光透过（穿过）的性质。

作为透明层6的材料，能够使用例如，聚乙烯、聚丙烯等树脂、以聚硅氨、聚硅氧烷、多晶硅烷等为主成分的无机材料。

图2是表示在偏振光层中透过以及吸收光时的作用的说明图。

如图2所示，这样的屏幕通过多个纳米棒5在大致相同方向上取向，且根据入射到屏幕1的光的偏振光状态来进行偏振光选择。具体而言，本实施方式的纳米棒5是吸收型纳米棒，对在与纳米棒5的长轴方向平行的方向（X方向）上具有偏振光轴的直线偏振光X进行吸收，使在纳米棒5的短轴方向（Y方向）上具有偏振光轴的直线偏振光Y透过。

在本实施例中，光在与纳米棒5的短轴方向平行的方向上偏振的状态为第1偏振光状态，光在与纳米棒5的长轴方向平行的方向上偏振的状态为第2偏振光状态。而且，第1偏振光状态的直线偏振光Y为第1偏振光，第2偏振光状态的直线偏振光X为第2偏振光。

图1所示的反射膜3由Al膜构成，使透过了偏振光层4的第1偏振光向与入射光轴AX平行的方向反射。而且，作为反射膜3，除了可以使用Al膜外，还可以使用Ag膜、由Al与Ag的层叠膜等构成的膜。以能够确保成为光反射面3A的表面的平坦性的厚度来形成该反射膜3。

图3是表示光入射到屏幕时的作用的说明图。

如上述，在图3中，入射到屏幕1的光中，透过偏振光层4的直线偏振光Y被配置在偏振光层4的背面侧（柔性基板两侧）的反射膜3反射。另一方面，因为被偏振光层4内的纳米棒5吸收的直线偏振光X在偏振光层4中被吸收，所以不会入射到反射膜3。

因此，成为对第1偏振光状态的直线偏振光（第1偏振光）Y的光反射率高于对与该第1偏振光状态不同的第2偏振光状态的直线偏振光（第2偏振光）X的光反射率的屏幕1。

制造方法

图4（a）~（d）是表示第1实施方式的屏幕的制造方法的工序图。

如图4（a）所示，首先，在柔性基板2的表面蒸镀金属材料（Al），进行加热固化处理，从而形成反射膜3。

如图4（b）所示，接下来，在反射膜3的表面涂覆在有机溶剂溶液6A中包含由Ag、Au等构成的多个纳米棒5的偏振光层形成材料4A（涂覆工序）。偏振光层形成材料4A是将作为硅氧化物的原料的聚硅氮烷溶解在任意的有机溶剂中而得到有机溶剂溶液。作为涂覆偏振光层形成材料4A的方法，能够使用公知的印刷技术等。

在涂覆偏振光层形成材料4A的阶段中，多个纳米棒5的各长轴朝向随机的方向。

如图4（c）所示，对偏振光层形成材料4A施加与柔性基板2的主表面大致平行的方向的电场（电场施加工序）。此时，在第1电极11与第2电极12交错配置的工作台（图示略）上载置柔性基板2。

第1电极11与第2电极12相互之间隔开规定间隔地交错配置。在第1电极11上连接高频电源16，第2电极12接地。该状态下，若向第1电极11与第2电极12之间施加高频电压，则在偏振光层形成材料4A的内部，与柔性基板2的主表面大致平行、且第1电极11与第2电极12对置的方向上产生电场。纳米棒5全部呈现出针状的形状，在纳米棒5上产生了极化。因此，若向第1电极11以及第2电极12施加规定的电压，则纳米棒5以长轴效仿在这些第1电极11与第2电极12之间所形成的电力线（电场方向）的方式取向。由此，有机溶剂溶液6A中的多个纳米棒5的长轴方向大致向一个方向取向。各纳米棒5的长轴大致与基板面平行。

如图4（d）所示，在纳米棒5的长轴向同一方向对齐的状态下，例如使用烘箱9等，以规定的加热温度以及加热时间对有机溶剂溶液6A进行烧制（烧制工序）。由此，去除有机溶剂，并且使聚硅氮烷与大气中的水分、氧反应而固化，变化为硅氧化物。此时，纳米棒5以在大致相同方向上取向的状态被固定。这样，形成图1所示的本实施方式的偏振光层4。

本实施方式的屏幕1能够利用使长轴在大致相同方向上取向的多个纳米棒5进行分散而形成的偏振光层4，使入射到屏幕1的入射光中，沿纳米棒5的短轴方向的直线偏振光Y向入射侧反射，吸收沿纳米棒5的长轴方向的直线偏振光X。

由此，成为入射光中，第1偏振光（直线偏振光Y）的光反射率比第2偏振光（直线偏振光X）的光反射率高的屏幕1。因此，将屏幕1与后述的投影仪组合使用的情况下，能够减少因入射到屏幕1的环境光而可能引起的对比度比的降低。

另外，在本实施方式中，能够使用公知的印刷技术等，在反射膜3的表面涂覆偏振光层形成材料4A，所以制作大型屏幕较容易。并且，通过向交错地配置在柔性基板2的背面侧的多个第1电极11与多个第2电极12施加规定的电压，能够使透明层6中的多个纳米棒5在大致相同的方向上取向。根据屏幕的尺寸使这些第1电极11以及第2电极12的数量增加即可，所以制作大型屏幕也很容易。而且，由于屏幕构成也简单，所以能够大幅减少制造成本。

第2实施方式

图5是表示第2实施方式的反射型屏幕的构成的剖视图。

以下所示的本实施方式的反射型屏幕的基本构成与上述第1实施方式大致相同，但在偏振光层的构成上不同。因此，在以下的说明中，详细说明偏振光层，省略共同之处的说明。另外，在用以说明的附图中，对与上述实施方式共同的构成元件标注相同的附图标记。

如图5所示，本实施方式的反射型屏幕（以下，仅称之为屏幕）20具备偏振光层14，该偏振光层14在透明层6中具有多个长轴在大致相同方向上取向的反射型的纳米棒15；以及光吸收层（光吸收部件）8，该光吸收层（光吸收部件）8被配置在偏振光层14的背面（柔性基板2）侧。

在反射型屏幕20中，在柔性基板2与偏振光层14之间设置有光吸收层8。光吸收层8是对透过了形成于其表面的偏振光层14的光成分进行吸收的层。光吸收层8的材料优选使用氯乙烯系的树脂材料。光吸收层8可以不必使用黑色的材料。例如，也可以通过将透明的树脂层的表面涂黑来赋予光吸收性。另外，可以通过在规定的树脂层、板状体上进行AR（Anti Reflection）涂覆等的防反射加工来形成光吸收层8。

偏振光层14形成在该光吸收层8的表面，并仅使透过了偏振光层14的光成分入射到光吸收层8。此处，在本实施方式的偏振光层14中，透明层6中分散有由Al构成的多个纳米棒（针状粒子）15。作为纳米棒15的材料，除了Al之外，还可以是能得到足够的光反射特性的金属。

这样，通过在偏振光层14与柔性基板2之间设置光吸收层8，从而使入射到屏幕20的入射光中，透过了偏振光层14的直线偏振光Y（沿纳米棒5的短轴方向的光）被光吸收层8吸收。另外，沿纳米棒15的长轴方向的直线偏振光X被纳米棒15反射而向入射侧反射。

此外，在第2实施方式中，光在与纳米棒15的长轴方向平行的方向上偏振的状态是第1偏振光状态，光在与纳米棒15的短轴方向平行的方向上偏振的状态是第2偏振光状态。另外，第1偏振光状态的直线偏振光X是第1偏振光，第2偏振光状态的直线偏振光Y是第2偏振光。

因此，即使是使用由Al构成的纳米棒15而形成的偏振光层14，也能够得到与上述第1实施方式相同的效果。换句话说，成为入射光中第1偏振光（直线偏振光X）的光反射率比第2偏振光（直线偏振光Y）的光反射率高的屏幕20，且在与后述的投影仪组合使用的情况下，能够减少因入射到屏幕20的环境光可能引起的对比度比的降低。

如以上所述的各实施方式，只需改变纳米棒的材料，就能够使在该纳米棒中吸收或者反射的偏振光成分改变。因此，即使在使用具有吸收性以及反射性等任意的特性的纳米棒的情况下，也能够使用相同的制造装置、制造方法来进行制造。

投射型投影仪***

图6是表示将本发明所涉及的反射型屏幕使用于投射型投影仪***时的概略构成的图。图7是表示使用于投射型投影仪***时的各实施方式的屏幕的作用的图，（a）表示第1实施方式的屏幕的作用，（b）表示第2实施方式的屏幕的作用。

如图6所示，投射型投影仪（投射型显示装置）200构成为具备：光源201、二向色镜202、203、由液晶装置100构成的红色光用光调制单元204、绿色光用光调制单元205以及蓝色光用光调制单元206、导光单元207、反射镜210～212、交叉分色棱镜213和投射透镜214。从投射型投影仪200射出的图像光Z投影到屏幕215上。如图7所示，从投射型投影仪200射出的图像光Z被屏幕215反射，入射到屏幕215的前方（光入射侧）的用户的眼睛。因此，上述的第1实施方式以及第2实施方式的反射型屏幕可被用做屏幕215。

此处，从投射型投影仪200向屏幕215投射的图像光Z是偏振光方向被预先调整过的光，是被屏幕215反射的光。具体而言，在使用第1实施方式的屏幕1作为屏幕215的情况下，调整为沿偏振光层4的纳米棒5的短轴方向的直线偏振光Y，在使用第2实施方式的屏幕20作为屏幕215的情况下，偏振为沿偏振光层14的纳米棒15的长轴方向的直线偏振光X。

光源201具备：金属卤化物等的灯201a、和对灯201a的光进行反射的反射器201b。

二向色镜202构成为使来自光源201的白色光所包含的红色光透过，并且反射绿色光与蓝色光。另外，二向色镜203构成为使被二向色镜202反射的绿色光以及蓝色光中蓝色光透过，并且反射绿色光。

红色光用光调制单元204构成为透过了二向色镜202的红色光入射到其中，并基于规定的图像信号来调制入射的红色光。另外，绿色光用光调制单元205构成为被二向色镜203反射的绿色光入射其中，并基于规定的图像信号来调制入射的绿色光。而且，蓝色光用光调制单元206构成为透过了二向色镜203的蓝色光入射其中，并基于规定的图像信号来调制入射的蓝色光。

导光单元207由入射透镜207a、中继透镜207b和射出透镜207c构成，是为了防止因蓝色光的光路较长而导致的光损失而设置的。

反射镜210构成为使透过了二向色镜202的红色光反射向红色光用光调制单元204。另外，反射镜211构成为使透过了二向色镜203以及入射透镜207a的蓝色光反射向中继透镜207b。另外，反射镜212构成为使从中继透镜207b射出的蓝色光反射向射出透镜207c。

交叉分色棱镜213是通过贴合4个直角棱镜而形成的，在其界面呈X字状地形成反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。利用这些电介质多层膜来合成3色光，由此形成表现彩色图像的光。

投射透镜214构成为将通过交叉分色棱镜213合成的彩色图像放大投影到屏幕215上。

在这种构成的投射型投影仪200中，作为屏幕215包括上述各实施方式的任意的反射型屏幕。在屏幕215具备偏振光层4（上述第1实施方式）的情况下，外部光中第2偏振光（直线偏振光X）被偏振光层4吸收（图3），在屏幕215具备偏振光层14（上述第2实施方式）的情况下，外部光中第2偏振光（直线偏振光Y）被光吸收层8吸收（图5）。因此，能够减少外部光成分作为噪声混入图像光成分中。

从投射型投影仪200投射到屏幕215上的图像光Z是以被屏幕215反射的方式被预先调整偏振光方向的光，所以从投射型投影仪200朝屏幕215投射的图像光成分全部向用户侧反射。入射到用户的眼睛的光中，与来自投射型投影仪的图像光Z的光量相比，外部光量越少越能够提高图像的对比度，越能目睹良好的图像。

外部光是室内的荧光灯、室外的太阳光等环境光，不具有特定的偏振光状态。作为屏幕215使用的上述各实施方式的屏幕1（20）能够通过上述构成的偏振光层4（14）吸收外部光的大约一半左右，所以与现有的反射型屏幕相比，能够放映出可视性良好的图像。由此，从投射型投影仪投影出的图像的对比度被上述的各实施方式的屏幕1（20）改善。因此，投射型投影仪本身也成为高品质的装置。

以上，参照附图对本发明所涉及的优选的实施方式进行了说明，但本发明当然不限定为上述的例子。应理解，本领域技术人员能够在技术方案所记载的技术思想的范畴内想到各种的变更例或者修正例，且它们当然也属于本发明的技术范围。

例如，在上述实施例中使用了使在短轴方向上偏振的偏振光透过，使在长轴方向上偏振的偏振光反射或者被吸收的纳米棒，但也可以使用使在长轴方向上偏振的偏振光透过，使在短轴方向上偏振的偏振光反射或者被吸收的纳米棒。

另外，在上述实施方式中，作为纳米棒的材料，使用了金、银，但并不限于此。作为纳米棒的材料，可以使用金与银的复合体，也可以使用半导体材料。

另外，可以使柔性基板2具有光吸收层8的功能而省略光吸收层8。此时，例如可以通过使用包括黑色的光吸收部件的形成材料来形成柔性基板2，来作为具有光吸收性的基板。

另外，可以将光吸收层8设置在与柔性基板2的偏振光层4相反的一侧，或者将反射膜3设置在与柔性基板2的偏振光层4相反的一侧。

附图标记说明

1、20、215…屏幕， 2…柔性基板（基板），

3…反射膜（反射部件）， 3A…光反射面，

4…偏振光层， 5、15…纳米棒（针状粒子），

6…透明层， 8…光吸收层（光吸收部件），

Y…直线偏振光（第1偏振光、第2偏振光），

X…直线偏振光（第1偏振光、第2偏振光）

Claims

1.一种屏幕，其特征在于，具备：

基板；

偏振光层，在所述基板上具有以长轴方向在大致一个方向上取向的方式设置的多个针状粒子，

所述屏幕对第1偏振光状态的第1偏振光的光反射率高于对第2偏振光状态的第2偏振光的光反射率，所述第1偏振光状态与所述第2偏振光状态不同。

2.根据权利要求1所述的屏幕，其特征在于，

所述多个针状粒子的各长轴沿所述基板的表面取向。

3.根据权利要求1或者2所述的屏幕，其特征在于，

所述偏振光层具有如下的特性，即、使偏振光方向与所述多个针状粒子的短轴方向一致的所述第1偏振光穿过，并且对偏振光方向与所述多个针状粒子的长轴方向一致的所述第2偏振光进行吸收，

在所述偏振光层的所述基板侧设置有光反射面。

4.根据权利要求1或者2所述的屏幕，其特征在于，

所述偏振光层具有如下特性，即、使偏振光方向与所述多个针状粒子的短轴方向一致的所述第2偏振光穿过，并且对偏振光方向与所述多个针状粒子的长轴方向一致的所述第1偏振光进行反射，

在所述偏振光层的所述基板侧设置有光吸收部件。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的屏幕，其特征在于，

所述针状粒子是金属纳米棒。