JP2005055887A - Projection screen and projection system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影機により投影スクリーン上に映像光を投射して映像を表示する投影システムに係り、とりわけ、映像を鮮明に表示するとともに輝度分布及び視野角を改善することが可能な視認性に優れた投影スクリーン及びそれを備えた投影システムに関する。 The present invention relates to a projection system for projecting image light onto a projection screen by a projector and displaying the image, and in particular, the visibility that can clearly display the image and improve the luminance distribution and the viewing angle. The present invention relates to an excellent projection screen and a projection system including the same.
従来の投影システムとしては、投影機により投射された映像光を投影スクリーン上に映し出し、その反射光を観察者が映像として観察するものが一般的である。 As a conventional projection system, an image light projected by a projector is projected on a projection screen, and an observer observes the reflected light as an image.
このような従来の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、白色の紙材や布材の他、プラスチックフィルム上に光を白色散乱するインキを塗装したものなどが一般に用いられている。また、より高品質な投影スクリーンとして、ビーズやパールなどを練りこんだ散乱層を含み、この散乱層によって映像光の散乱状態を制御するものが市販されている。 As a projection screen used in such a conventional projection system, a white paper material or a cloth material, or a plastic film coated with an ink that scatters white light is generally used. Further, as a higher quality projection screen, a screen that includes a scattering layer in which beads, pearls and the like are kneaded, and the scattering state of image light is controlled by this scattering layer is commercially available.
ところで、近年では、投影機本体の小型化や価格の低下などに伴って、ホームシアターなどの家庭用途の需要が増加してきており、投影システムが一般家庭で用いられることが多くなってきている。この場合、投影システムは家庭のリビングスペースなどに設置されることが多いが、このような場所は通常、外光や照明光などの環境光が入りやすい設計となっている。このため、家庭用途の投影システムで用いられる投影スクリーンとしては、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能なものが望まれている。 By the way, in recent years, the demand for home use such as a home theater has increased with the miniaturization of the projector main body and the price reduction, and the projection system is often used in general homes. In this case, the projection system is often installed in a living space at home, but such a place is usually designed to easily receive ambient light such as outside light and illumination light. For this reason, a projection screen used in a projection system for home use is desired to be able to realize a good video display even under bright ambient light.
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンでは、外光や照明光などの環境光についても映像光と同様に反射してしまうので、明るい環境光の下で良好な映像表示を実現することが困難であるという問題がある。 However, in the above-described conventional projection screen, ambient light such as outside light and illumination light is reflected in the same manner as image light, so that it is difficult to realize a good image display under bright ambient light. There is a problem.
具体的には、従来の投影システムでは、投影スクリーン上に投射される投影機からの投射光(映像光)の強度差によって映像の濃淡が作り出されており、例えば、黒地に白の絵を映し出すような場合には、投射光が投影スクリーンに当たる部分が白、それ以外の部分が黒となり、このような白黒の明るさの差により映像の濃淡が作り出されている。この場合、良好な映像表示を実現するためには、白表示の部分をより明るくし、黒表示の部分をより暗くして、コントラスト差を大きくする必要がある。 Specifically, in the conventional projection system, the shade of the image is created by the difference in intensity of the projection light (image light) from the projector projected onto the projection screen. For example, a white picture is projected on a black background. In such a case, the portion where the projection light hits the projection screen is white and the other portion is black, and the shade of the image is created by such a difference in brightness between black and white. In this case, in order to realize a good video display, it is necessary to make the white display portion brighter and the black display portion darker to increase the contrast difference.
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンでは、外光や照明光などの環境光を映像光との区別なく反射してしまうので、白表示の部分及び黒表示の部分の両方が明るくなり、白黒の明るさの差が小さくなってしまう。このため、上述した従来の投影スクリーンでは、部屋を暗くするための手段や環境などを用いて外光や照明光などの環境光の影響を抑えない限り、良好な映像表示を実現することが困難であるという問題がある。 However, since the above-described conventional projection screen reflects ambient light such as external light and illumination light without distinction from image light, both the white display portion and the black display portion become bright, and the brightness of black and white is increased. The difference in height will be small. For this reason, with the conventional projection screen described above, it is difficult to realize a good image display unless the influence of ambient light such as outside light or illumination light is suppressed by using a means or environment for darkening the room. There is a problem that.
このような背景の下で、従来から、明るい環境光の下でも良好な映像表示を実現することが可能な投影スクリーンが研究されており、例えばホログラムを利用したものや、偏光分離層を利用したものなどが提案されている(特許文献1及び特許文献2参照)。 Under such a background, conventionally, a projection screen capable of realizing a good image display even under bright ambient light has been studied, for example, using a hologram or using a polarization separation layer. The thing etc. are proposed (refer patent document 1 and patent document 2).
しかしながら、上述した従来の投影スクリーンのうち、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、散乱効果を制御して白表示の部分をより明るくすることができ、明るい環境光の下で比較的良好な映像表示を実現することができるものの、ホログラムは、波長選択性はあるものの、偏光選択性を有しておらず、一定の限度でしか映像を鮮明に表示することができないという問題がある。また、ホログラムを利用した投影スクリーンでは、製造上の問題から大画面化が困難であるという問題がある。 However, among the conventional projection screens described above, the projection screen using a hologram can control the scattering effect to make the white display portion brighter, and can display a relatively good image under bright ambient light. Although it can be realized, the hologram has a wavelength selectivity, but does not have a polarization selectivity, and there is a problem that an image can be clearly displayed only within a certain limit. Further, a projection screen using a hologram has a problem that it is difficult to enlarge the screen due to a manufacturing problem.
一方、偏光分離層を利用した投影スクリーンでは、白表示の部分を明るくしつつ、黒表示の部分をより暗くすることが可能であり、ホログラムを利用したものに比べて、明るい環境光の下で映像を鮮明に表示することができる。 On the other hand, in the projection screen using the polarization separation layer, it is possible to make the white display portion brighter while making the black display portion darker. The video can be displayed clearly.
具体的には、上記特許文献1には、映像光に含まれる赤色、緑色及び青色の各色の光(右円偏光又は左円偏光)を反射するコレステリック液晶を用い、コレステリック液晶の円偏光分離機能により環境光の略半分を反射させないようにする投影スクリーンが記載されている。 Specifically, in the above-mentioned Patent Document 1, a cholesteric liquid crystal that reflects light of each color of red, green, and blue (right circularly polarized light or left circularly polarized light) included in video light is used, and the circularly polarized light separation function of the cholesteric liquid crystal is used. Describes a projection screen that does not reflect approximately half of the ambient light.
一方、上記特許文献2には、拡散性を有する多層反射性偏光材などを反射性偏光要素として用いる投影スクリーンであって、多層反射性偏光材などの偏光分離機能により環境光の一部を反射させないようにするとともに、多層反射性偏光材を構成する屈折率の異なる材料の界面反射、又は、多層反射成偏光材とは別に設けられた拡散要素により、反射光に散乱効果を与えるものが記載されている。また、上記特許文献2には、コレステリック反射性偏光材などを反射性偏光要素として用いる投影スクリーンであって、この反射性偏光要素と拡散要素とを組み合わせて用い、コレステリック反射性偏光材などの偏光分離機能により環境光の一部を反射させないようにするとともに、コレステリック反射性偏光材とは別に設けられた拡散要素により反射光に散乱効果を与えるものが記載されている。 On the other hand, the above-mentioned Patent Document 2 is a projection screen that uses a diffusive multilayer reflective polarizer as a reflective polarization element, and reflects a part of ambient light by a polarization separation function such as a multilayer reflective polarizer. In addition, a reflection effect is given to the reflected light by the interface reflection of the materials having different refractive indexes constituting the multilayer reflective polarizing material or the diffusion element provided separately from the multilayer reflective polarizing material. Has been. Further, Patent Document 2 discloses a projection screen using a cholesteric reflective polarizing material or the like as a reflective polarizing element, and using the reflective polarizing element and a diffusing element in combination, polarization of a cholesteric reflective polarizing material or the like. There is a description that a part of the ambient light is not reflected by the separation function and a scattering effect is given to the reflected light by a diffusion element provided separately from the cholesteric reflective polarizing material.
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載された偏光分離層を用いた投影スクリーンでは、散乱効果が与えられた反射光の反射角が入射光の入射角に対して正反射の関係となってしまい、観察位置によっては、投影スクリーンに投射された映像にムラが生じてしまう。具体的には、投影スクリーンからの反射光(映像光)として観察位置に戻らない出射方向の光が含まれることにより、投影スクリーンの輝度分布が不均一となり、観察者の観察位置によっては、映像が暗く見える(視野角が狭くなる)などの問題により、映像のムラが生じてしまう。従って、投影スクリーンにおける映像の視認性を向上させるには、投影スクリーンからの反射光(映像光)の出射方向を考慮する必要がある。
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示するとともに輝度分布及び視野角を改善することが可能な視認性に優れた投影スクリーン及びそれを備えた投影システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and is a projection screen with excellent visibility capable of clearly displaying an image even under bright ambient light and improving the luminance distribution and the viewing angle. An object is to provide a projection system including the same.
本発明に係る投影スクリーンは、観察側から投射された映像光を反射して映像を表示する投影スクリーンにおいて、特定の偏光成分の光を選択的に拡散反射する偏光選択反射層と、前記偏光選択反射層の観察側に設けられ、前記偏光選択反射層により拡散反射された映像光の出射方向を制御する光学部材とを備え、前記光学部材は、前記偏光選択反射層により拡散反射された映像光が、当該偏光選択反射層への映像光の入射方向と当該映像光の正反射方向との間に位置する特定の方向に戻されるように、当該映像光の出射方向を制御することを特徴とする。 The projection screen according to the present invention includes a polarization selective reflection layer that selectively diffuses and reflects light of a specific polarization component in the projection screen that reflects the image light projected from the observation side and displays the image, and the polarization selection An optical member that is provided on the observation side of the reflective layer and controls an emission direction of the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer, and the optical member is diffusely reflected by the polarization selective reflection layer. The emission direction of the image light is controlled so as to be returned to a specific direction located between the incident direction of the image light to the polarization selective reflection layer and the regular reflection direction of the image light. To do.
なお、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいて、前記光学部材は、当該光学部材から前記偏光選択反射層へ向けて出射する映像光の方向が当該光学部材へ入射する映像光の方向に比べて当該光学部材の法線方向に近付くように、当該光学部材を通過する映像光の進行方向を制御することが好ましい。 In the above-described projection screen according to the present invention, the optical member has a direction of image light emitted from the optical member toward the polarization selective reflection layer compared to a direction of image light incident on the optical member. It is preferable to control the traveling direction of the image light passing through the optical member so as to approach the normal direction of the optical member.
また、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいて、前記特定の偏光成分の光は、右円偏光又は左円偏光であることが好ましい。また、前記特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光であってもよい。 In the above-described projection screen according to the present invention, it is preferable that the light of the specific polarization component is right circularly polarized light or left circularly polarized light. The light of the specific polarization component may be one linearly polarized light.
さらに、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいて、前記偏光選択反射層は、前記特定の偏光成分の光を反射する偏光選択反射層本体と、前記偏光選択反射層本体により反射された光を拡散する拡散要素とを有していてもよい。また、前記偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有していてもよい。なお、後者の場合には、前記偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、前記コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、前記特定の偏光成分の光を拡散させることが好ましい。 Furthermore, in the above-described projection screen according to the present invention, the polarization selective reflection layer diffuses the light reflected by the polarization selective reflection layer main body that reflects the light of the specific polarization component and the polarization selective reflection layer main body. And a diffusing element. Further, the polarization selective reflection layer itself may have diffusibility. In the latter case, it is preferable that the polarization selective reflection layer has a cholesteric liquid crystal structure and diffuses the light of the specific polarization component due to structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure.
さらに、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいては、前記偏光選択反射層を支持する支持基材をさらに備えることが好ましい。ここで、前記支持基材は、可視光域の光を吸収する光吸収層を含む吸収基材であってもよく、また、可視光域の少なくとも一部の光を透過する透明基材であってもよい。 Furthermore, it is preferable that the projection screen according to the present invention further includes a support base material that supports the polarization selective reflection layer. Here, the support base material may be an absorption base material including a light absorption layer that absorbs light in the visible light range, or a transparent base material that transmits at least part of light in the visible light range. May be.
さらに、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいて、前記偏光選択反射層は互いに積層された少なくとも2層以上の部分選択反射層を有することが好ましい。ここで、前記偏光選択反射層のうち隣接した部分選択反射層の間には、バリア性又は易接着性を有する中間層が設けられていることが好ましい。 Furthermore, in the above-described projection screen according to the present invention, it is preferable that the polarization selective reflection layer has at least two partial selective reflection layers laminated on each other. Here, it is preferable that an intermediate layer having a barrier property or an easy adhesion property is provided between adjacent partial selective reflection layers of the polarization selective reflection layer.
さらに、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいて、前記光学部材は、フレネルレンズ、プリズムレンズ、レンチキュラーレンズ及びマイクロレンズからなる群から選択された少なくとも一つの部材であることが好ましい。 Furthermore, in the above-described projection screen according to the present invention, the optical member is preferably at least one member selected from the group consisting of a Fresnel lens, a prism lens, a lenticular lens, and a microlens.
さらに、上述した本発明に係る投影スクリーンにおいては、ハードコート層、防眩層、反射防止層、紫外線吸収層及び帯電防止層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層をさらに備えることが好ましい。ここで、前記機能性保持層が防眩層である場合には、この防眩層は不規則な凹凸形状を有する屈折率が等方な層からなることが好ましく、例えば、マット表面を有するTACフィルムを用いるとよい。 Further, in the above-described projection screen according to the present invention, a functional holding layer including at least one layer selected from the group consisting of a hard coat layer, an antiglare layer, an antireflection layer, an ultraviolet absorption layer and an antistatic layer is provided. It is preferable to further provide. Here, when the functional retention layer is an antiglare layer, the antiglare layer is preferably composed of an isotropic layer having an irregular uneven shape, for example, a TAC having a mat surface. A film may be used.
本発明に係る投影システムは、上述した本発明に係る投影スクリーンと、前記投影スクリーン上に映像光を投射する投影機とを備えたことを特徴とする。 A projection system according to the present invention includes the above-described projection screen according to the present invention, and a projector that projects image light on the projection screen.
なお、上述した本発明に係る投影システムにおいて、前記投影スクリーンは、前記投影機により投射される映像光の波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射することが好ましい。 In the projection system according to the present invention described above, it is preferable that the projection screen selectively reflects only light in a wavelength range corresponding to the wavelength range of image light projected by the projector.
また、上述した本発明に係る投影システムにおいて、前記投影機により前記投影スクリーン上に投射される前記映像光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むことが好ましい。 Further, in the above-described projection system according to the present invention, the image light projected on the projection screen by the projector has the same polarization component as the polarization component of light selectively reflected by the projection screen. It is preferable to contain mainly.
さらに、上述した本発明に係る投影システムにおいては、前記投影スクリーンが設置される観察空間を照明する照明光源であって、前記投影スクリーン上に直接的に照明光が照射されるように配置された照明光源をさらに備え、前記照明光源から前記投影スクリーンへ向けて出射される前記照明光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光を主として含むことが好ましい。また、前記投影スクリーンが設置される観察空間を照明する照明光源であって、照明光反射体を介して前記投影スクリーン上に間接的に照明光が照射されるように配置された照明光源をさらに備え、前記照明光源から前記照明光反射体へ向けて出射される前記照明光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むようにしてもよい。 Furthermore, in the projection system according to the present invention described above, the illumination light source illuminates the observation space where the projection screen is installed, and is arranged so that illumination light is directly irradiated onto the projection screen. It is preferable that the illumination light further includes an illumination light source, and the illumination light emitted from the illumination light source toward the projection screen mainly includes light having a polarization component different from a polarization component of light selectively reflected by the projection screen. . An illumination light source that illuminates an observation space in which the projection screen is installed, the illumination light source being disposed so that illumination light is indirectly irradiated onto the projection screen via an illumination light reflector The illumination light emitted from the illumination light source toward the illumination light reflector may mainly include light having the same polarization component as the polarization component of light selectively reflected by the projection screen.
本発明によれば、(1)特定の偏光成分の光を選択的に拡散反射する偏光選択反射層の観察側に、偏光選択反射層により拡散反射された映像光の出射方向を制御する光学部材を設け、この光学部材により、映像光の入射方向に対する当該映像光の偏光選択反射層からの出射方向を、この光学部材の法線方向に近い方向に制御するようにしている。すなわち、上述した光学部材により、偏光選択反射層により拡散反射された映像光が、当該偏光選択反射層への映像光の入射方向と当該映像光の正反射方向との間に位置する特定の方向に戻されるように、当該映像光の出射方向を制御するようにしている。このため、偏光選択反射層により拡散反射された映像光が観察者のいる特定の観察位置に向かうようにすることができ、投影スクリーンの輝度分布及び視野角を改善することができる。 According to the present invention, (1) on the observation side of the polarization selective reflection layer that selectively diffuses and reflects light of a specific polarization component, the optical member that controls the emission direction of the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer With this optical member, the emission direction of the image light from the polarization selective reflection layer with respect to the incident direction of the image light is controlled to a direction close to the normal direction of the optical member. That is, the specific direction in which the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer is positioned between the incident direction of the image light to the polarization selective reflection layer and the regular reflection direction of the image light by the optical member described above. The emission direction of the image light is controlled so as to return to step S2. For this reason, the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer can be directed to a specific observation position where the observer is present, and the luminance distribution and viewing angle of the projection screen can be improved.
(2)このとき、特定の偏光成分の光を選択的に拡散反射する偏光選択反射層の観察側に設けられる光学部材は、当該光学部材から前記偏光選択反射層へ向けて出射する映像光の方向が当該光学部材へ入射する映像光の方向に比べて当該光学部材の法線方向に近付くように、当該光学部材を通過する映像光の進行方向を制御するものであるとよい。この場合には、光学部材を通過して偏光選択反射層に入射される光の入射角を制御することにより、偏光選択反射層で反射される光の反射角を制御することが可能となり、偏光選択反射層で反射される光の指向性を制御することができる。また、この場合、偏光選択反射層で反射された後に光学部材を通過して観察側に出射される光の出射角を制御することにより、偏光選択反射層で反射された光が特定の観察位置に向かうようにすることもできる。これにより、偏光選択反射層により拡散反射された映像光が観察者のいる特定の観察位置に確実に向かうようにすることができ、投影スクリーンの輝度分布及び視野角を改善することができる。 (2) At this time, the optical member provided on the observation side of the polarization selective reflection layer that selectively diffuses and reflects light of a specific polarization component is used to transmit the image light emitted from the optical member toward the polarization selective reflection layer. The traveling direction of the image light passing through the optical member may be controlled so that the direction is closer to the normal direction of the optical member than the direction of the image light incident on the optical member. In this case, it becomes possible to control the reflection angle of the light reflected by the polarization selective reflection layer by controlling the incident angle of the light that passes through the optical member and is incident on the polarization selective reflection layer. The directivity of light reflected by the selective reflection layer can be controlled. Further, in this case, the light reflected by the polarization selective reflection layer is controlled at a specific observation position by controlling the emission angle of the light that is reflected by the polarization selective reflection layer and then passes through the optical member and is emitted to the observation side. You can also go to. Thereby, the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer can be surely directed to a specific observation position where the observer is present, and the luminance distribution and the viewing angle of the projection screen can be improved.
(3)ここで、偏光選択反射層は、その偏光分離特性により、特定の偏光成分の光(例えば特定の偏光成分の光が右円偏光又は左円偏光である場合には右円偏光)のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層で約50%しか反射しないようにすることができる。このため、白表示などの明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略2倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層で略100%反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。なお、投影スクリーンに映像光を投射する液晶プロジェクターなどの投影機が直線偏光を出射するものであっても、直線偏光を円偏光へ変換するための位相差板などを用いることにより、直線偏光の方向にかかわらず、このような投影スクリーンのための投影機として用いることができる。 (3) Here, the polarization selective reflection layer has only light of a specific polarization component (for example, right circular polarization when the light of the specific polarization component is right circular polarization or left circular polarization) due to its polarization separation characteristic. Therefore, ambient light having no polarization characteristics, such as ambient light and illumination light, can be reflected by only about 50% by the polarization selective reflection layer. For this reason, even when the brightness of the bright display portion such as white display is the same, the brightness of the dark display portion such as black display can be substantially halved and the contrast of the image can be approximately doubled. At this time, if the projected image light mainly includes light having the same polarization component as that of the light selectively reflected by the polarization selective reflection layer (for example, right circularly polarized light), the projected image light is projected. The image light can be reflected almost 100% by the polarization selective reflection layer, and the image light can be reflected efficiently. Note that even if a projector such as a liquid crystal projector that projects image light onto a projection screen emits linearly polarized light, a linearly polarized light can be obtained by using a retardation plate for converting the linearly polarized light into circularly polarized light. Regardless of the direction, it can be used as a projector for such a projection screen.
(4)なお、偏光選択反射層で選択的に反射される特定の偏光成分の光は、片方の直線偏光(P偏光又はS偏光)であってもよい。この場合にも、偏光選択反射層は、その偏光分離特性により、特定の偏光成分の光(例えばP偏光)のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層で約50%しか反射しないようにすることができる。このため、白表示などの明表示の部分の明るさを同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略2倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えばP偏光)を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層で略100%反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。なお、偏光選択反射層で選択的に反射される特定の偏光成分の光が片方の直線偏光である場合には、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向に投影スクリーンを合わせることにより、映像を明るく表示することができる。 (4) The light of a specific polarization component that is selectively reflected by the polarization selective reflection layer may be one of linearly polarized light (P-polarized light or S-polarized light). Also in this case, since the polarization selective reflection layer selectively reflects only light of a specific polarization component (for example, P-polarized light) due to its polarization separation characteristic, ambient light such as outside light or illumination light having no polarization characteristic is used. Can be made to reflect only about 50% by the polarization selective reflection layer. For this reason, even when the brightness of the bright display portion such as white display is the same, the brightness of the dark display portion such as black display can be substantially halved and the contrast of the image can be approximately doubled. At this time, if the projected image light mainly includes light having the same polarization component as that of the light selectively reflected by the polarization selective reflection layer (for example, P-polarized light), the projected image is displayed. Light can be reflected almost 100% by the polarization selective reflection layer, and image light can be efficiently reflected. In addition, when the light of the specific polarization component selectively reflected by the polarization selective reflection layer is one linearly polarized light, by aligning the projection screen in the direction of the linearly polarized light of the projector that emits the linearly polarized light, The image can be displayed brightly.
(5)なお、偏光選択反射層は、特定の偏光成分の光を反射する偏光選択反射層本体と、この偏光選択反射層本体により反射された光を拡散する拡散要素とを有していてもよい。この場合には、偏光分離特性と拡散特性とを独立させることができるので、それぞれの特性の制御を容易に行うことができる。 (5) The polarization selective reflection layer may include a polarization selective reflection layer main body that reflects light of a specific polarization component and a diffusion element that diffuses light reflected by the polarization selective reflection layer main body. Good. In this case, since the polarization separation characteristic and the diffusion characteristic can be made independent, the respective characteristics can be easily controlled.
(6)また、偏光選択反射層は、それ自体で拡散性を有していてもよい。この場合には、入射光の偏光状態を乱さないので、強い反射強度が得られる。具体的には、反射性偏光要素の観察側に拡散要素が設けられている場合には、反射性偏光要素に入射する前に光が拡散要素を透過し、その偏光状態が乱されてしまう(これを「消偏」という)。ここで、拡散要素を透過する光には環境光(外光など)と映像光の2種類があるが、環境光の偏光状態が拡散要素により乱された場合には、反射性偏光要素で本来透過されるべき光が消偏によって反射性偏光要素で反射される成分に変換されてしまい、不要な光として反射性偏光要素で反射されてしまう。また、映像光の偏光状態が拡散要素により乱された場合には、反射性偏光要素で本来反射されるべき光が消偏によって反射性偏光要素で反射されない成分に変換されてしまい、反射性偏光要素を透過してしまう。このような2つの現象により、本来の偏光分離機能が損なわれてしまい、映像の視認性を十分に向上させることができない。しかしながら、偏光選択反射層がそれ自体で拡散性を有している場合には、上述したような「消偏」の問題は起こらず、偏光選択反射層の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。 (6) Moreover, the polarization selective reflection layer itself may have diffusibility. In this case, since the polarization state of incident light is not disturbed, a strong reflection intensity can be obtained. Specifically, when a diffusing element is provided on the observation side of the reflective polarizing element, light passes through the diffusing element before entering the reflective polarizing element, and the polarization state is disturbed ( This is called “conversion”). Here, there are two types of light that pass through the diffusing element: ambient light (external light, etc.) and image light. When the polarization state of the ambient light is disturbed by the diffusing element, The light to be transmitted is converted into a component reflected by the reflective polarizing element by depolarization, and is reflected by the reflective polarizing element as unnecessary light. In addition, when the polarization state of the image light is disturbed by the diffusing element, the light that should be reflected by the reflective polarizing element is converted to a component that is not reflected by the reflective polarizing element due to the depolarization. The element is transparent. Due to these two phenomena, the original polarization separation function is impaired, and the visibility of the image cannot be sufficiently improved. However, when the polarization selective reflection layer itself has diffusibility, the above-mentioned problem of “depolarization” does not occur, while maintaining the original polarization separation function of the polarization selective reflection layer, The visibility of the image can be improved.
(7)なお、偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造を有し、このコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、特定の偏光成分の光を拡散させるとよい。この場合には、偏光選択反射層を透過する環境光や映像光について、上述したような「消偏」の問題は起こらず、偏光選択反射層の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。具体的には、偏光選択反射層においては、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有し、例えば、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域の螺旋軸の方向がばらついたりすることにより、映像光が鏡面反射でなく拡散反射され、映像が視認しやすくなる。なおこのとき、偏光選択反射層は、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるので、特定の偏光成分の光を拡散させながら反射する一方で、その他の光については拡散させずに透過させることができる。 (7) The polarization selective reflection layer preferably has a cholesteric liquid crystal structure, and diffuses light of a specific polarization component due to the structural nonuniformity of the cholesteric liquid crystal structure. In this case, the above-mentioned “depolarization” problem does not occur with respect to ambient light and image light transmitted through the polarization selective reflection layer, while maintaining the original polarization separation function of the polarization selective reflection layer. Visibility can be improved. Specifically, in the polarization selective reflection layer, the cholesteric liquid crystal structure has structural non-uniformity. For example, the direction of the helical axis of the helical structure region included in the cholesteric liquid crystal structure varies, thereby Light is diffusely reflected, not specularly reflected, making it easier to view the image. At this time, the polarization selective reflection layer diffuses the selectively reflected light due to the structural non-uniformity of the cholesteric liquid crystal structure. This light can be transmitted without being diffused.
(8)さらに、光学部材として、フレネルレンズ、プリズムレンズ、レンチキュラーレンズ及びマイクロレンズからなる群から選択された少なくとも一つの部材を用いるようにすれば、光学部材を通過して偏光選択反射層に入射される光の入射角を、光の入射位置(偏光選択反射層の中心部及び端部など)に応じて制御することにより、偏光選択反射層で反射される光の反射角を制御することができ、偏光選択反射層で反射される光の指向性を制御することできる。また、偏光選択反射層で反射された後に光学部材を通過して観察側に出射される光の出射角を、光の出射位置(偏光選択反射層の中心部及び端部など)に応じて制御することにより、偏光選択反射層で反射された光が特定の観察位置に向かうようにすることができる。以上により、偏光選択反射層により拡散反射された映像光が観察者のいる特定の観察位置に確実に向かうようにすることができ、投影スクリーンの輝度分布及び視野角を改善することができる。 (8) Furthermore, if at least one member selected from the group consisting of a Fresnel lens, a prism lens, a lenticular lens, and a microlens is used as the optical member, it passes through the optical member and enters the polarization selective reflection layer. By controlling the incident angle of the incident light according to the incident position of the light (the central portion and the end portion of the polarization selective reflection layer, etc.), the reflection angle of the light reflected by the polarization selective reflection layer can be controlled. The directivity of light reflected by the polarization selective reflection layer can be controlled. Also, the output angle of the light that is reflected by the polarization selective reflection layer and then passes through the optical member and is emitted to the observation side is controlled according to the light emission position (the central portion and the end portion of the polarization selective reflection layer). By doing so, the light reflected by the polarization selective reflection layer can be directed to a specific observation position. As described above, the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer can be surely directed to the specific observation position where the observer is present, and the luminance distribution and the viewing angle of the projection screen can be improved.
(9)さらに、ハードコート層、防眩層、反射防止層、紫外線吸収層及び帯電防止層からなる群から選択された少なくとも一つの層を含む機能性保持層を、例えば偏光選択反射層の観察側の表面に設けるようにすれば、投影スクリーンの傷付き、汚れ、ぎらつき、光の過剰な反射、紫外線成分による変色をそれぞれ防止することができ、また、静電気を除去することもできる。 (9) Furthermore, a functional holding layer including at least one layer selected from the group consisting of a hard coat layer, an antiglare layer, an antireflection layer, an ultraviolet absorption layer, and an antistatic layer, for example, observation of a polarization selective reflection layer If it is provided on the surface on the side, scratches, dirt, glare, excessive reflection of light, and discoloration due to ultraviolet components can be prevented, and static electricity can be removed.
(10)さらに、投影システムとしては、上述した投影スクリーンと、投影スクリーン上に映像光を投射する投影機とを備えたものを用いることができる。この場合には、外光や照明光などの環境光の影響を投影スクリーンの偏光選択反射層の偏光分離特性により抑えて映像のコントラストを高める一方で、例えば偏光選択反射層のコレステリック液晶構造の構造的な不均一性などにより、映像の視認性を低下させることなく映像光の反射光に散乱効果を与えることができるので、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示することができる。 (10) Further, as the projection system, a projection system including the above-described projection screen and a projector that projects image light on the projection screen can be used. In this case, for example, the structure of the cholesteric liquid crystal structure of the polarization selective reflection layer is enhanced while suppressing the influence of ambient light such as external light and illumination light by the polarization separation characteristic of the polarization selective reflection layer of the projection screen and increasing the contrast of the image Due to the general non-uniformity and the like, the scattering effect can be given to the reflected light of the image light without reducing the visibility of the image, so that the image can be clearly displayed even under bright ambient light.
(11)ここで、このような投影システムで用いられる投影スクリーンの偏光選択反射層において、投影機により投射される映像光の波長域(例えば可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光)に対応する波長域の光のみを選択的に反射するようにすれば、外光や照明光などの環境光の影響をさらに抑えて映像のコントラストを高めることができ、映像の視認性をより向上させることができる。すなわち、投影スクリーン上に映像光を投射する投影機は一般に、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現しており、例えば、投影スクリーンに対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を投射している。このため、投影スクリーンにおいて、投影機により投射される映像光の波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射するようにすることにより、外光や照明光などの環境光のうち上述した波長域から外れた範囲にある可視光域の光の反射を防止して映像のコントラストを高めることができる。 (11) Here, in the polarization selective reflection layer of the projection screen used in such a projection system, the wavelength range of the image light projected by the projector (for example, a specific wavelength range covering only a part of the visible light range) By selectively reflecting only the light in the wavelength range corresponding to the light of the image, it is possible to further suppress the influence of ambient light such as external light and illumination light, and to increase the contrast of the image, and the visibility of the image Can be further improved. That is, a projector that projects image light on a projection screen generally realizes color display with light in the wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B), which are the three primary colors of light. The light having a selective reflection center wavelength in the range of 430 to 460 nm, 540 to 570 nm, and 580 to 620 nm is projected on the basis of the case where the light is vertically incident on the projection screen. For this reason, in the projection screen, by selectively reflecting only the light in the wavelength range corresponding to the wavelength range of the image light projected by the projector, the above-mentioned environmental light such as external light and illumination light is the above-mentioned. Thus, reflection of light in the visible light range that is out of the wavelength range is prevented, and the contrast of the image can be increased.
(12)また、投影機により投影スクリーン上に投射される映像光が、投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むようにすれば、投影スクリーンの偏光選択反射層で選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)に起因した迷光などの発生を効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。 (12) Further, if the image light projected on the projection screen by the projector mainly includes light having the same polarization component as that of the light selectively reflected by the projection screen, the projection screen It is possible to effectively prevent the generation of stray light caused by light having a polarization component different from the polarization component of light selectively reflected by the polarization selective reflection layer (for example, left circularly polarized light), thereby increasing the contrast of the image.
(13)さらに、照明光源から出射された照明光が投影スクリーン上に直接的に照射されるように照明光源が配置されている場合には、照明光源から投影スクリーンへ向けて出射される照明光が、投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)を主として含むようにすれば、投影スクリーンの偏光選択反射層で照明光が反射されてしまうことを効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。 (13) Further, when the illumination light source is arranged so that the illumination light emitted from the illumination light source is directly irradiated onto the projection screen, the illumination light emitted from the illumination light source toward the projection screen. However, if light of a polarization component different from the polarization component of light selectively reflected by the projection screen (for example, left circularly polarized light) is mainly included, the illumination light is reflected by the polarization selective reflection layer of the projection screen. This can be effectively prevented and the contrast of the image can be increased.
(14)さらに、照明光源から出射された照明光が投影スクリーン上に照明光反射体を介して間接的に照射されるように照明光源が配置されている場合には、照明光源から照明光反射体へ向けて出射される照明光が、投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むようにすれば、照明光反射体でその偏光状態が逆転された照明光が、投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)を主として含むこととなり、投影スクリーンの偏光選択反射層で照明光が反射されてしまうことを効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。 (14) Furthermore, when the illumination light source is arranged so that the illumination light emitted from the illumination light source is indirectly irradiated onto the projection screen via the illumination light reflector, the illumination light is reflected from the illumination light source. If the illumination light emitted toward the body mainly includes light having the same polarization component as that of the light selectively reflected by the projection screen (for example, right circularly polarized light), the illumination light reflector The illumination light whose polarization state is reversed mainly includes light having a polarization component different from the polarization component of light selectively reflected by the projection screen (for example, left circularly polarized light). It is possible to effectively prevent the illumination light from being reflected and increase the contrast of the image.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
投影スクリーン
まず、図1により、本発明の一実施の形態に係る投影スクリーンについて説明する。
Projection Screen First, a projection screen according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示すように、本実施の形態に係る投影スクリーン10−1は、観察側(図面の上方側)から投影された映像光を反射して映像を表示するものであり、特定の偏光成分の光を選択的に拡散反射するコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11と、偏光選択反射層11を支持する支持基材12と、偏光選択反射層11の観察側に設けられ、偏光選択反射層11により拡散反射された映像光の出射方向を制御するサーキュラーフレネルレンズ(光学部材)40とを備えている。なお、偏光選択反射層11及び支持基材12により投影スクリーン本体10が構成されている。
As shown in FIG. 1, the projection screen 10-1 according to the present embodiment reflects an image light projected from the observation side (the upper side of the drawing) and displays an image, and has a specific polarization component. The polarization
[投影スクリーン本体]
まず、投影スクリーン本体10について説明する。
[Projection screen body]
First, the
投影スクリーン本体10を構成する偏光選択反射層11は、コレステリック規則性を示す液晶性組成物からなり、液晶分子の物理的な分子配列として、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造をとっている。
The polarization
そして、偏光選択反射層11は、このような液晶分子の物理的な分子配列に基づいて、一方向の円偏光成分と、これと逆回りの円偏光成分とを分離する偏光分離特性を有している。すなわち、偏光選択反射層11において、螺旋軸に沿って入射した無偏光状態の光は、2つの偏光状態の光(右円偏光及び左円偏光)に分離され、一方は透過され、残りは反射される。この現象は、円偏光二色性として知られ、液晶分子の螺旋構造における螺旋巻き方向を適宜選択すると、この螺旋巻き方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。
The polarization
この場合の最大旋光光散乱は、次式(1)の波長λ0で生じる。
λ0=nav・p … (1)
In this case, the maximum optical rotation light scattering occurs at the wavelength λ 0 of the following equation (1).
λ 0 = nav · p (1)
ここで、pは液晶分子の螺旋構造における螺旋ピッチ長(液晶分子の分子螺旋の1ピッチ当たりの長さ)、navは螺旋軸に直交する平面内での平均屈折率である。 Here, p is the helical pitch length in the helical structure of the liquid crystal molecules (the length per pitch of the molecular helix of the liquid crystal molecules), and nav is the average refractive index in a plane perpendicular to the helical axis.
また、このときの反射光の波長バンド幅Δλは次式(2)で表される。ここで、Δnは複屈折値である。
Δλ=Δn・p … (2)
Further, the wavelength bandwidth Δλ of the reflected light at this time is expressed by the following equation (2). Here, Δn is a birefringence value.
Δλ = Δn · p (2)
すなわち、図1において、投影スクリーン本体10の観察側から入射する無偏光状態の光(選択反射波長域内の右円偏光31R及び左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)は、上述したような偏光分離特性に従って、選択反射中心波長λ0を中心とした波長バンド幅Δλの範囲(選択反射波長域)に属する一方の円偏光成分(例えば選択反射波長域内の右円偏光31R)が反射光33として反射され、その他の光(例えば選択反射波長域内の左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)が透過される。
That is, in FIG. 1, unpolarized light incident from the observation side of the projection screen body 10 (right circularly
なお、このような偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、図2Aに示すように、螺旋軸Lの方向が異なる複数の螺旋構造領域30を含んでいる。そして、このようなコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射された光(反射光33)を拡散させるようになっている。ここで、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有する状態とは、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向がばらついた状態の他、ネマチックレイヤー面(液晶分子のダイレクターがXY方向で同一である面)の少なくとも一部が偏光選択反射層11の面に対して平行でないような状態(染色処理したコレステリック液晶構造膜の断面TEM写真を撮ったときに濃淡パターンで現われる層の1つながりの曲線が基板面と平行でない状態)や、コレステリック液晶からなる微粒子を顔料として分散させた状態などをいう。また、このようなコレステリック液晶構造の構造的な不均一性を生じる「拡散」とは、投影スクリーン本体10で反射された反射光(映像光)を観察者が映像として認識することができる程度に広げたり散乱させたりすることをいう。
Note that such a cholesteric liquid crystal structure of the polarization
これに対し、一般的なコレステリック液晶構造は、プラーナー配向状態となっており、図2Bに示すように、コレステリック液晶構造に含まれる各螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向は全て層の厚さ方向に一様に平行に延びており、選択的に反射される光(反射光36)は鏡面反射される。
On the other hand, a general cholesteric liquid crystal structure is in a planar alignment state, and as shown in FIG. 2B, the direction of the helical axis L of each
なお、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30は、可視光域(例えば、400〜700nmの波長域)の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射するように、特定の螺旋ピッチ長を有していることが好ましい。より具体的には、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、液晶プロジェクターなどの投影機により投射される映像光の波長域(例えば可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光)に対応する波長域の光のみを選択的に反射するように、不連続的に異なる少なくとも2種類以上の螺旋ピッチ長を有していることが好ましい。なお、投影機は一般に、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現しているので、例えば、偏光選択反射層11に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を選択的に反射するように、コレステリック液晶構造の螺旋ピッチ長を決定するようにするとよい。
The
なお、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域として用いられる、430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmは、光の三原色によって白色を表現するディスプレイに用いられるカラーフィルターや光源などの波長域として一般的なものである。ここで、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の各色は特定の波長(例えば緑色(G)は代表的なものでは550nm)にピークを持つ輝線として表される。しかしながら、このような輝線にはある程度の幅があり、また、装置の設計や光源の種類などによって波長に差があることから、各色について、30〜40nmの波長バンド幅を持つことが好ましい。なお、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の各色の波長域を上述した範囲以外に設定した場合には、白色を表現することができず、白色が、黄味がかった白色や赤味がかった白色などになってしまう。 In addition, 430-460 nm, 540-570 nm, and 580-620 nm used as a wavelength range of red (R), green (G), and blue (B) are color filters used for a display that expresses white by the three primary colors of light. This is a general wavelength range for light sources and light sources. Here, each color of red (R), green (G), and blue (B) is represented as a bright line having a peak at a specific wavelength (for example, green (G) is typically 550 nm). However, such a bright line has a certain width, and since there is a difference in wavelength depending on the design of the apparatus and the type of light source, it is preferable that each color has a wavelength bandwidth of 30 to 40 nm. In addition, when the wavelength range of each color of red (R), green (G), and blue (B) is set outside the above-described range, white cannot be expressed, and white is yellowish white Or reddish white.
ここで、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域が互いに独立した選択反射波長域として表される場合には、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、不連続的に異なる3種類の螺旋ピッチ長を有することが好ましい。なお、赤色(R)及び緑色(G)の波長域は一つの螺旋ピッチ長での選択反射波長域の波長バンド幅に含まれる場合があるが、この場合には、コレステリック液晶構造は、不連続的に異なる2種類の螺旋ピッチ長を有することが好ましい。
Here, when the wavelength ranges of red (R), green (G), and blue (B) are expressed as selective reflection wavelength ranges that are independent from each other, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
なお、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造が不連続的に異なる2種類以上の螺旋ピッチ長を有する場合には、偏光選択反射層11は、螺旋ピッチ長が互いに異なる少なくとも2層以上の部分選択反射層を互いに積層することにより構成することができる。具体的には、図3に示すように、青色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11aと、緑色(G)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11bと、赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11cとを、支持基材12側から順に積層するようにするとよい。なお、部分選択反射層11a,11b,11cの積層の順番は必ずしもこれに限られるものではなく、適宜任意の順番をとることができる。なお、図3において、各部分選択反射層11a,11b,11cは、図1及び図2Aに示す偏光選択反射層11と同様に、特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)を選択的に反射するコレステリック液晶構造であって、その構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるコレステリック液晶構造を有している。
When the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
なお、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)の厚さは、選択的に反射される特定の偏光状態の光を略100%反射する程度の大きさ(反射率が飽和する程度の大きさ)とすることが好ましい。これは、選択的に反射される特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)に対して100%未満の反射率であれば、映像光を効率的に反射することができないからである。なお、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)の反射率は直接的には螺旋ピッチ数に依存しているが、螺旋ピッチ長が固定であるとすれば間接的には偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する各部分選択反射層11a,11b,11c)の厚さに依存している。具体的には、100%の反射率を得るためには、4〜8ピッチ程度必要といわれているので、液晶性組成物の材料の種類や選択反射波長域にもよるが、例えば赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)のいずれかの波長域の光を反射する一層分の部分選択反射層11a,11b,11cであれば1〜10μm程度の厚さが必要である。一方で、偏光選択反射層11(又は偏光選択反射層11を構成する部分選択反射層11a,11b,11c)の厚さは、厚くなればなるほどよいというわけではなく、厚くなりすぎると配向の制御などが困難となったり、ムラが生じたり、また材料自体による光吸収の程度が大きくなるので、上述した範囲が適切である。
The thickness of the polarization selective reflection layer 11 (or each of the partial
次に、支持基材12について説明する。
Next, the
支持基材12は、偏光選択反射層11を支持するためのものであり、プラスチックフィルムや金属、紙材、布材、ガラスなどの材料を用いて形成することができる。
The
ここで、支持基材12は、可視光域の光を吸収する光吸収層を含むことが好ましい。
Here, the
具体的には例えば、図4に示すように、黒い顔料を練りこんだプラスチックフィルム(例えばカーボンを練りこんだ黒色PETフィルム)などを用いて支持基材12(12A)を形成するようにするとよい。この場合には、支持基材12(12A)の全体が光吸収層(光吸収基材)となる。これにより、投影スクリーン本体10の観察側から入射する無偏光状態の光のうち反射光33として本来反射されるべきでない光(選択反射波長域内の左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)や、投影スクリーン本体10の背面側から入射する光を吸収して、外光や照明光などの環境光に起因した反射光や、映像光に起因した迷光などの発生を効果的に防止することができる。
Specifically, for example, as shown in FIG. 4, the support base 12 (12 </ b> A) may be formed using a plastic film (for example, a black PET film containing carbon) kneaded with a black pigment. . In this case, the entire support substrate 12 (12A) becomes a light absorption layer (light absorption substrate). As a result, light that should not be reflected as reflected light 33 among unpolarized light incident from the observation side of the projection screen body 10 (left circularly
また、図4に示す支持基材12(12A)のような態様以外にも、図5及び図6に示すように、プラスチックフィルムなどの透明な支持フィルム14のいずれかの側の表面上に、黒い顔料などからなる光吸収層15を形成することにより、支持基材12(12B,12C)を形成してもよい。
In addition to the embodiment of the support substrate 12 (12A) shown in FIG. 4, as shown in FIGS. 5 and 6, on the surface on either side of the
なお、支持基材12の厚さは、巻き取りできるようにすることを考慮するならば15〜300μmが好ましく、より好ましくは25〜100μmである。一方、パネルとして用いられる場合のように支持基材12にフレキシブル性が必ずしも必要とされない場合には制限無く厚くすることができる。
The thickness of the
また、支持基材12や支持フィルム14の材料として用いられるプラスチックフィルムとしては、ポリカーボネート系高分子、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル系高分子、ポリイミド系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、酢酸セルロース系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリアクリレート系高分子、ポリメチルメタクリレート系高分子などの熱可塑性ポリマーなどからなるフィルムを用いることができる。なお、支持基材12や支持フィルム14の材料はこれに限定されるものではなく、金属や紙材、布材、ガラスなどの材料を用いることもできる。
The plastic film used as the material for the
なお、支持基材12上に偏光選択反射層11を積層する場合には、後述するように、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布した後、配向処理及び硬化処理を行うのが一般的である。
In addition, when laminating the polarization
この場合、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造がプラーナー配向状態とならないように制御する必要があるので、支持基材12としては、液晶性組成物が塗布される側の表面に配向能を有していないものを用いることが好ましい。
In this case, since it is necessary to control the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
ただし、支持基材12のうち液晶性組成物が塗布される側の表面の材料が、延伸フィルムなどのように表面に配向能を有しているものであっても、支持基材12としての延伸フィルムの表面に表面処理を施したり、液晶性組成物の材料や、液晶性組成物を配向処理する際のプロセス条件などを制御することにより、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造がプラーナー配向状態とならないように制御することが可能である。
However, even if the material on the surface of the
また、支持基材12のうち液晶性組成物が塗布される側の表面が配向能を有している場合には、図7に示すように、偏光選択反射層11と支持基材12(12A)との間に易接着層などの中間層13を設けることにより、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造の配向状態を制御し、偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造のうち中間層13との界面近傍の液晶分子のダイレクターが複数の方向に向くようにすることも可能である。なお、易接着層などの中間層13を設ける場合には、偏光選択反射層11と支持基材12との間の密着性を高めることもできる。なお、このような中間層13としては、偏光選択反射層11の材質及び支持基材12の材質の両方に対して高い密着性が得られるものであればよく、一般に市販されているものを用いることができる。具体的には例えば、東洋紡社製の易接着層付PETフィルムA4100や、パナック社製の易接着材料AC−X、AC−L、AC−Wなどが挙げられる。なお、中間層13は、図4に示す支持基材12(12A)と同様に、黒い顔料などを練りこみ、可視光域の光を吸収する光吸収層として用いることもできる。
Further, when the surface of the
ここで、支持基材12の表面が配向能を有しておらず、また偏光選択反射層11と支持基材12との間の密着性も十分高い場合には、必ずしも中間層13を設ける必要はない。また、偏光選択反射層11と支持基材12との間の密着性を高めるための方法としては、コロナ処理やUV洗浄などのプロセス的な方法を用いることもできる。
Here, when the surface of the
次に、上述したような投影スクリーン本体10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the projection screen
まず、偏光選択反射層11が積層される支持基材12を準備する。また、必要に応じて、支持基材12のうち偏光選択反射層11が設けられる側の表面上に易接着層などの中間層13を積層する。なおこのとき、支持基材12のうち液晶性組成物が塗布される側の表面(又は中間層13がある場合にはその表面)は配向能を有していないようにする。
First, the
次に、このようにして準備された支持基材12上に、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布した後、配向処理及び硬化処理を行うことにより、偏光選択反射層11を積層(固着)させる。
Next, after applying a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity on the
以下、偏光選択反射層11を積層(固着)させるための各工程(塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程)の詳細について説明する。
Hereinafter, details of each process (application process, alignment process process, and curing process process) for laminating (adhering) the polarization
(塗布工程)
塗布工程においては、支持基材12上に、コレステリック規則性を示す液晶性組成物を塗布することにより、コレステリック液晶層を形成する。このとき、液晶性組成物を塗布する方法としては、既存の任意の方法を用いることができる。具体的には、ロールコート法やグラビアコート法、バーコート法、スライドコート法、ダイコート法、スリットコート法、浸漬法などを用いることができる。また、支持基材12としてプラスチックフィルムを用いる場合には、いわゆるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)システムによるフィルムコーティングなどを用いることができる。
(Coating process)
In the coating step, a cholesteric liquid crystal layer is formed by coating a liquid crystalline composition exhibiting cholesteric regularity on the
なお、支持基材12上に塗布される液晶性組成物としては、コレステリック規則性を示すカイラルネマチック液晶やコレステリック液晶を用いることができる。このような材料としては、コレステリック液晶構造を形成し得る液晶材料であれば特に限定されるものではないが、特に、分子の両末端に重合性の官能基があるような重合性の液晶材料が、硬化後に光学的に安定した偏光選択反射層11を得る上で好ましい。
In addition, as a liquid crystalline composition apply | coated on the
以下、液晶性組成物としてカイラルネマチック液晶を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、カイラルネマチック液晶は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料とカイラル剤とを混合したものである。ここで、カイラル剤は、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の螺旋ピッチ長を制御し、液晶性組成物が全体としてコレステリック規則性を呈するようにするためのものである。また、このような結晶性組成物には、重合開始剤や適当な添加剤が添加される。 Hereinafter, the case where a chiral nematic liquid crystal is used as the liquid crystalline composition will be described as an example. The chiral nematic liquid crystal is a mixture of a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity and a chiral agent. Here, the chiral agent is for controlling the helical pitch length of the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity so that the liquid crystalline composition exhibits cholesteric regularity as a whole. Moreover, a polymerization initiator and a suitable additive are added to such a crystalline composition.
ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の一例としては、例えば、下記の一般式(1)で表わされる化合物や、下記の式(2−i)〜(2−xi)で表される化合物を挙げることができる。また、これらの化合物を単独で、もしくは混合して用いることができる。
上記一般式(1)において、R1及びR2はそれぞれ水素又はメチル基を示すが、液晶相を示す温度範囲の広さからR1及びR2はともに水素であることが好ましい。Xは水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シアノ基、ニトロ基のいずれであっても差し支えないが、塩素又はメチル基であることが好ましい。また、上記一般式(1)において、分子鎖両端の(メタ)アクリロイロキシ基と芳香環とのスペーサーであるアルキレン基の鎖長を示すa及びbは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数をとり得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であることがさらに好ましい。a=b=0である一般式(1)の化合物は、安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物自体の結晶性が高い。また、a及びbがそれぞれ13以上である一般式(1)の化合物は、アイソトロピック転移温度(TI)が低い。この理由から、これらの化合物はどちらも液晶相を示す温度範囲が狭く好ましくない。 In the general formula (1), R 1 and R 2 each represent hydrogen or a methyl group, but both R 1 and R 2 are preferably hydrogen because of the wide temperature range showing the liquid crystal phase. X may be hydrogen, chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group, or a nitro group, but is preferably a chlorine or methyl group. Moreover, in the said General formula (1), a and b which show the chain length of the alkylene group which is a spacer of the (meth) acryloyloxy group and aromatic ring of both ends of a molecular chain are arbitrary in the range of 2-12, respectively. Although it can take an integer, it is preferably in the range of 4 to 10, and more preferably in the range of 6 to 9. The compound of the general formula (1) in which a = b = 0 is poor in stability, easily subjected to hydrolysis, and the compound itself has high crystallinity. In addition, the compound of the general formula (1) in which a and b are each 13 or more has a low isotropic transition temperature (TI). For this reason, both of these compounds are not preferable because the temperature range in which the liquid crystal phase is exhibited is narrow.
なお、以上においては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として重合性液晶モノマーの例を挙げて説明したが、これに限らず、重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、液晶ポリマーなどを用いることも可能である。このような重合性液晶オリゴマーや重合性液晶高分子、液晶ポリマーとしては、従来から提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。 In the above, examples of polymerizable liquid crystal monomers have been described as polymerizable liquid crystal materials exhibiting nematic regularity, but not limited thereto, polymerizable liquid crystal oligomers, polymerizable liquid crystal polymers, liquid crystal polymers, etc. It is also possible to use it. Such a polymerizable liquid crystal oligomer, polymerizable liquid crystal polymer and liquid crystal polymer can be appropriately selected from those conventionally proposed.
一方、カイラル剤は、光学活性な部位を有する低分子化合物であり、主として分子量1500以下の化合物である。カイラル剤は主として、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が発現する正の一軸ネマチック規則性に螺旋構造を誘起させる目的で用いられる。この目的が達成される限り、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間で溶液状態あるいは溶融状態において相溶し、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料の液晶性を損なうことなく、これに所望の螺旋構造を誘起できるものであれば、カイラル剤としての低分子化合物の種類は特に限定されない。 On the other hand, a chiral agent is a low molecular compound having an optically active site, and is mainly a compound having a molecular weight of 1500 or less. The chiral agent is mainly used for the purpose of inducing a helical structure in the positive uniaxial nematic regularity expressed by the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity. As long as this purpose is achieved, it is compatible with a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity in a solution state or a molten state, without impairing the liquid crystal property of the polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity, The kind of the low molecular compound as the chiral agent is not particularly limited as long as it can induce a desired helical structure.
なお、このようにして液晶に螺旋構造を誘起させるために用いられるカイラル剤は、少なくとも分子中に何らかのキラリティーを有していることが必要である。従って、ここで用いられるカイラル剤としては、例えば1つあるいは2つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミンやキラルなスルフォキシドなどのようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、あるいはクムレンやビナフトールなどの軸不斉を持つ光学活性な部位を有する化合物が挙げられる。さらに具体的には、市販のカイラルネマチック液晶(例えばキラルドーパント液晶S−811(Merck社製))が挙げられる。 In addition, the chiral agent used for inducing a helical structure in the liquid crystal in this way needs to have at least some chirality in the molecule. Accordingly, the chiral agent used here includes, for example, a compound having one or more asymmetric carbons, a compound having an asymmetric point on a heteroatom such as a chiral amine or chiral sulfoxide, or a cumulene. And compounds having an optically active moiety having axial asymmetry such as binaphthol. More specifically, a commercially available chiral nematic liquid crystal (for example, chiral dopant liquid crystal S-811 (manufactured by Merck)) can be mentioned.
しかしながら、選択されたカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料が形成するネマチック規則性の破壊、配向性の低下、あるいはカイラル剤が非重合性の場合には、液晶性組成物の硬化性の低下や、硬化後のフィルムの信頼性の低下を招くおそれがある。さらに、光学活性な部位を有するカイラル剤の多量な使用は、液晶性組成物のコストアップを招く。従って、短い螺旋ピッチ長のコレステリック規則性を有する偏光選択反射層を形成する場合には、液晶性組成物に含有させる光学活性な部位を有するカイラル剤としては、螺旋構造を誘起させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、具体的には下記の一般式(3)、(4)又は(5)で表されるような、分子内に軸不斉を有する低分子化合物を用いることが好ましい。
上記一般式(3)又は(4)において、R4は水素又はメチル基を示す。Yは上記に示す式(i)〜(xxiv)の任意の一つであるが、中でも、式(i)、(ii)、(iii)、(v)及び(vii)のいずれか一つであることが好ましい。また、アルキレン基の鎖長を示すc及びdは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数をとり得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であることがさらに好ましい。c又はdの値が0又は1である上記一般式(3)又は(4)の化合物は、安定性に欠け、加水分解を受けやすく、結晶性も高い。一方、c又はdの値が13以上である化合物は融点(Tm)が低い。これらの化合物では、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料との間の相溶性が低下し、濃度によっては相分離などが起きるおそれがある。 In the general formula (3) or (4), R 4 represents hydrogen or a methyl group. Y is any one of formulas (i) to (xxiv) shown above, and among them, any one of formulas (i), (ii), (iii), (v), and (vii) Preferably there is. Moreover, although c and d which show the chain length of an alkylene group can each take arbitrary integers in the range of 2-12, it is preferable that it is the range of 4-10, and is the range of 6-9. Is more preferable. The compound of the above general formula (3) or (4) in which the value of c or d is 0 or 1 lacks stability, is susceptible to hydrolysis, and has high crystallinity. On the other hand, a compound having a value of c or d of 13 or more has a low melting point (Tm). In these compounds, compatibility with a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity is lowered, and phase separation or the like may occur depending on the concentration.
なお、このようなカイラル剤は、特に重合性を有する必要はない。しかしながら、カイラル剤が重合性を有している場合には、ネマチック規則性を示す重合性の液晶材料と重合され、コレステリック規則性が安定的に固定化されるので、熱安定性などの面では非常に好ましい。特に、分子の両末端に重合性の官能基があることが、耐熱性の良好な偏光選択反射層11を得る上で好ましい。
In addition, such a chiral agent does not need to have polymerizability in particular. However, when the chiral agent has polymerizability, it is polymerized with a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity, and the cholesteric regularity is stably fixed, so in terms of thermal stability, etc. Highly preferred. In particular, it is preferable to have a polymerizable functional group at both ends of the molecule in order to obtain the polarization
なお、液晶性組成物に含有されるカイラル剤の量は、螺旋構造の誘起能力や最終的に得られる偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造などを考慮して最適値が決められる。具体的には、用いられる液晶性組成物の材料により大きく異なるものではあるが、液晶性組成物の合計量100重量部当り、0.01〜60重量部、好ましくは0.1〜40重量部、さらに好ましくは0.5〜30重量部、最も好ましくは1〜20重量部の範囲で選ばれる。カイラル剤の含有量が上述した範囲よりも少ない場合は、液晶性組成物に充分なコレステリック規則性を付与することができない場合があり、上述した範囲を越える場合は、液晶分子の配向が阻害され、活性放射線などによって硬化させる際に悪影響を及ぼす危惧がある。
The amount of the chiral agent contained in the liquid crystal composition is determined in consideration of the ability to induce a helical structure, the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
なお、液晶性組成物は支持基材12上にそのまま塗布することも可能であるが、粘性を塗布装置に合わせたり、良好な配向状態を得る目的で有機溶媒などの適当な溶媒に溶解させてインキ化するようにしてもよい。
The liquid crystalline composition can be applied as it is on the
このような溶媒としては、上述したような重合性の液晶材料を溶解することが可能であれば特に限定されるものではないが、支持基材12を浸食しないものであることが好ましい。具体的には、アセトンや、酢酸−3−メトキシブチル、ジグライム、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、塩化メチレン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。重合性の液晶材料の希釈の程度は特に限定されるものではないが、液晶自体が溶解性の低い材料であり、また粘性が高いことなどを考慮して、5〜50%、さらに好ましくは10〜30%程度に希釈することが好ましい。
Such a solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polymerizable liquid crystal material as described above, but is preferably one that does not erode the
(配向処理工程)
上述した塗布工程において、支持基材12上に液晶性組成物を塗布し、コレステリック液晶層を形成した後、配向処理工程において、コレステリック液晶層をコレステリック液晶構造が発現する所定の温度に保持し、コレステリック液晶層中の液晶分子を配向させる。
(Orientation process)
In the coating step described above, after applying the liquid crystalline composition on the
なお、ここで最終的に得られるべき偏光選択反射層11のコレステリック液晶構造は、図2Bに示すようなプラーナー配向状態ではなく、図2Aに示すように、複数の螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向が層内でばらついた配向状態となっているものであるが、この場合でも、配向処理は必要となる。すなわち、コレステリック液晶構造の液晶分子のダイレクターを支持基材12上で一定方向に揃えるような配向処理は必要とされないが、コレステリック液晶構造中に複数の螺旋構造領域30を形成させるような配向処理は必要となるからである。
Note that the cholesteric liquid crystal structure of the polarization
ここで、支持基材12上に形成されたコレステリック液晶層を、コレステリック液晶構造が発現する所定の温度に保持すると、コレステリック液晶層は液晶相を呈し、液晶分子自体の自己集積作用により、液晶分子のダイレクターが層の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造が形成される。そして、このような液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造は、後述するような手法でコレステリック液晶層を硬化させることにより、固定化することができる。
Here, when the cholesteric liquid crystal layer formed on the
なお、このような配向処理工程は、支持基材12上に塗布された液晶性組成物に溶媒が含有されている場合には、通常、溶媒を除去するための乾燥処理とともに行われる。なお、溶媒を除去するためには、40〜120℃、好ましくは60〜100℃の乾燥温度が適しており、乾燥時間(加熱時間)はコレステリック液晶構造が発現し、実質上溶媒が除去されればよく、例えば、15〜600秒が好ましく、さらに好ましくは30〜180秒である。なお、乾燥後に配向状態が不十分であることが分かった場合には、適宜加熱時間を延長するようにするとよい。なお、このような乾燥処理において減圧乾燥の手法を用いる場合には、配向処理のために別途加熱処理を行うことが好ましい。
In addition, when the solvent is contained in the liquid crystalline composition apply | coated on the
(硬化処理工程)
上述した配向処理工程において、コレステリック液晶層中の液晶分子を配向させた後、硬化処理工程において、コレステリック液晶層を硬化させ、液晶相の状態で発現したコレステリック液晶構造を固定化する。
(Curing process)
After aligning the liquid crystal molecules in the cholesteric liquid crystal layer in the alignment treatment step described above, in the curing treatment step, the cholesteric liquid crystal layer is cured to fix the cholesteric liquid crystal structure expressed in the liquid crystal phase.
ここで、硬化処理工程で用いられる方法としては、(1)液晶性組成物中の溶媒を乾燥させる方法、(2)加熱により液晶性組成物中の液晶分子を重合させる方法、(3)放射線の照射により液晶性組成物中の液晶分子を重合させる方法、及び(4)それらの方法を組み合わせた方法を用いることができる。 Here, as a method used in the curing treatment step, (1) a method of drying a solvent in the liquid crystalline composition, (2) a method of polymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by heating, and (3) radiation. And (4) a method combining these methods can be used.
このうち、上記(1)の方法は、コレステリック液晶層の材料である液晶性組成物に含有されるネマチック規則性を示す重合性の液晶材料として液晶ポリマーを用いた場合に適した方法である。この方法では、液晶ポリマーを有機溶媒などの溶媒に溶解させた状態で支持基材12に塗布することとなるが、この場合には、乾燥処理により溶媒を除去するだけで、コレステリック規則性を有する固体化したコレステリック液晶層が形成される。なお、溶媒の種類や乾燥条件などについては、上述した塗布工程及び配向処理工程で述べたものを用いることができる。
Among these, the method (1) is a method suitable when a liquid crystal polymer is used as a polymerizable liquid crystal material exhibiting nematic regularity contained in a liquid crystal composition which is a material of a cholesteric liquid crystal layer. In this method, the liquid crystal polymer is applied to the
上記(2)の方法は、加熱により液晶性組成物中の液晶分子を熱重合させてコレステリック液晶層を硬化させる方法である。この方法では、加熱(焼成)温度によって液晶分子の結合状態が変化するので、加熱時にコレステリック液晶層の面内で温度ムラがあると、膜硬度などの物性や光学的な特性にムラが生じる。ここで、膜硬度の分布を±10%以内にするためには、加熱温度の分布も±5%以内に抑えることが好ましく、より好ましくは±2%以内に抑えることが好ましい。 The method (2) is a method in which liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition are thermally polymerized by heating to cure the cholesteric liquid crystal layer. In this method, the bonding state of the liquid crystal molecules changes depending on the heating (firing) temperature. Therefore, if there is temperature unevenness in the plane of the cholesteric liquid crystal layer during heating, physical properties such as film hardness and optical characteristics are uneven. Here, in order to keep the film hardness distribution within ± 10%, the heating temperature distribution is also preferably within ± 5%, and more preferably within ± 2%.
なお、支持基材12上に形成されたコレステリック液晶層を加熱する方法としては、加熱温度の均一性が得られれば特に限定はなく、ホットプレート上に密着して保持したり、ホットプレートとの間にわずかな気層を設けてホットプレートと平行になるように保持する方法を用いることができる。また、オーブンのような特定の空間全体を加熱する装置内に静置したり当該装置内を通過させる方法でもよい。なお、フィルムコーターなどを用いる場合には、乾燥ゾーンを長くして加熱時間を十分にとることができるようにすることが好ましい。
The method for heating the cholesteric liquid crystal layer formed on the
加熱温度としては一般に、100℃以上の高温が必要となるが、支持基材12の耐熱性の観点から150℃程度までとすることが好ましい。ただし、耐熱性に特化したフィルムなどを支持基材12の材料として用いれば、150℃以上の高温での加熱も可能である。
Generally, a heating temperature of 100 ° C. or higher is required as the heating temperature, but it is preferably about 150 ° C. from the viewpoint of heat resistance of the
上記(3)の方法は、放射線の照射により液晶性組成物中の液晶分子を光重合させてコレステリック液晶層を硬化させる方法である。この方法では、放射線として、電子線や紫外線などを条件に応じて適宜用いることができる。通常は、装置の容易性などの観点から紫外線が好ましく用いられ、その波長は250〜400nmである。ここで、紫外線を用いる場合には、液晶性組成物に光重合開始剤が添加されていることが好ましい。 The method (3) is a method of curing the cholesteric liquid crystal layer by photopolymerizing liquid crystal molecules in the liquid crystalline composition by irradiation with radiation. In this method, an electron beam, ultraviolet rays, or the like can be appropriately used as radiation according to conditions. Usually, ultraviolet rays are preferably used from the viewpoint of easiness of the apparatus, and the wavelength is 250 to 400 nm. Here, when ultraviolet rays are used, it is preferable that a photopolymerization initiator is added to the liquid crystalline composition.
液晶性組成物中に添加される光重合開始剤としては、ベンジル(ビベンゾイルともいう)や、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4′−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノメチルベンゾエート、2−n−ブトキシエチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、メチロベンゾイルフォーメート、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ビトロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントンなどを挙げることができる。なお、光重合開始剤の他に増感剤を、本発明の目的が損なわれない範囲で添加することも可能である。 Examples of the photopolymerization initiator added to the liquid crystal composition include benzyl (also referred to as bibenzoyl), benzoin isobutyl ether, benzoin isopropyl ether, benzophenone, benzoyl benzoic acid, methyl benzoyl benzoate, 4-benzoyl-4'- Methyldiphenyl sulfide, benzylmethyl ketal, dimethylaminomethylbenzoate, 2-n-butoxyethyl-4-dimethylaminobenzoate, isoamyl p-dimethylaminobenzoate, 3,3′-dimethyl-4-methoxybenzophenone, methylobenzoylpho Mate, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butane-1- ON, 1- ( -Dodecylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-vitoxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- (4-isopropylphenyl) ) -2-Hydroxy-2-methylpropan-1-one, 2-chlorothioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,4-diisopropylthioxanthone, 2,4-dimethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 1-chloro-4- And propoxythioxanthone. In addition to the photopolymerization initiator, it is also possible to add a sensitizer as long as the object of the present invention is not impaired.
なお、液晶性組成物に添加される光重合開始剤の添加量は、0.01〜20重量%、好ましくは0.1〜10重量%、より好ましくは0.5〜5重量%の範囲であることが好ましい。 In addition, the addition amount of the photopolymerization initiator added to the liquid crystalline composition is 0.01 to 20% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 5% by weight. Preferably there is.
以上のような一連の工程(塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程)を行うことにより、単層のコレステリック液晶層からなる偏光選択反射層11を備えた投影スクリーン本体10を製造することができるが、上述した一連の工程を繰り返すことにより、複数層のコレステリック液晶層からなる偏光選択反射層11を備えた投影スクリーン本体10を製造することが可能である。これにより、例えば、図3に示すように、偏光選択反射層11として、青色(B)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11aと、緑色(G)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11bと、赤色(R)の波長域の光を選択的に反射する部分選択反射層11cとが、支持基材12側から順に積層された投影スクリーン本体10を製造することが可能となる。
By performing the above-described series of steps (coating step, alignment step and curing step), the
この場合、下層のコレステリック液晶層が形成されてそれが固定化されていれば、2層目以降のコレステリック液晶層の液晶性組成物を塗布するときも同様の手法により行うことができる。この場合、上層のコレステリック液晶層のコレステリック液晶構造(配向状態)は下層のコレステリック液晶層のコレステリック液晶構造(配向状態)を継続したものとなり、積層されるコレステリック液晶層の間に配向制御などのための層を設ける必要はない。ただし、必要に応じて、積層されるコレステリック液晶層の間に易接着層などの中間層を設けるようにしてもよい。なお、2層目以降のコレステリック液晶層を形成するに際しての、塗布工程、配向処理工程及び硬化処理工程に関する条件や用いる材料などに関しては、上述した通りであるので、ここでの説明は省略する。 In this case, if the lower cholesteric liquid crystal layer is formed and fixed, the same method can be used when applying the liquid crystalline composition of the second and subsequent cholesteric liquid crystal layers. In this case, the cholesteric liquid crystal structure (alignment state) of the upper cholesteric liquid crystal layer is a continuation of the cholesteric liquid crystal structure (alignment state) of the lower cholesteric liquid crystal layer, for alignment control between stacked cholesteric liquid crystal layers. There is no need to provide a layer. However, if necessary, an intermediate layer such as an easy adhesion layer may be provided between the cholesteric liquid crystal layers to be laminated. Since the conditions and materials used for the coating process, the alignment process process, and the curing process process when forming the second and subsequent cholesteric liquid crystal layers are as described above, the description thereof is omitted here.
このように、投影スクリーン本体10においては、特定の偏光成分の光を選択的に反射するコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11を備え、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向のばらつきなどによるコレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるようにしている。
Thus, the
このとき、偏光選択反射層11においては、コレステリック液晶構造の有する偏光分離特性により特定の偏光成分の光(例えば右円偏光)のみを選択的に反射するので、偏光特性のない外光や照明光などの環境光を偏光選択反射層11で約50%しか反射しないようにすることができる。このため、白表示などの明表示の部分の明るさが同じ場合でも、黒表示などの暗表示の部分の明るさを略半分にして、映像のコントラストを略2倍にすることができる。なおこのとき、投射された映像光が、偏光選択反射層11で選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むようにすれば、投射された映像光を偏光選択反射層11で略100%反射することができ、映像光を効率的に反射することができる。
At this time, the polarization
また、偏光選択反射層11においては、コレステリック液晶構造が構造的な不均一性を有し、コレステリック液晶構造に含まれる螺旋構造領域30の螺旋軸Lの方向がばらついたりしているので、映像光が鏡面反射でなく拡散反射され、映像が視認しやすくなる。なおこのとき、偏光選択反射層11は、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により、選択的に反射される光を拡散させるので、特定の偏光成分の光(例えば選択反射波長域内の右円偏光31R)を拡散させながら反射する一方で、その他の光(例えば選択反射波長域内の左円偏光31L、選択反射波長域外の右円偏光32R及び左円偏光32L)については拡散させずに透過させることができる。このため、偏光選択反射層11を透過する環境光や映像光について、上述したような「消偏」の問題は起こらず、偏光選択反射層11の本来の偏光分離機能を維持しつつ、映像の視認性を向上させることができる。
Further, in the polarization
以上のように、上述した投影スクリーン本体10によれば、外光や照明光などの環境光の影響をコレステリック液晶構造の有する偏光分離特性により抑えて映像のコントラストを高める一方で、コレステリック液晶構造の構造的な不均一性により映像の視認性を低下させることなく映像光の反射光に散乱効果を与えることができ、明るい環境光の下でも映像を鮮明に表示することができる。
As described above, according to the projection screen
また、上述した投影スクリーン本体10によれば、偏光選択反射層11において、可視光域の一部のみをカバーする特定の波長域の光を選択的に反射するようにしているので、外光や照明光などの環境光の影響をさらに抑えて映像のコントラストを高めることができ、映像の視認性をより向上させることができる。
Further, according to the projection screen
なお、上述した投影スクリーン本体10においては、図8に示すように、支持基材12のうち偏光選択反射層11が設けられる側の表面とは反対の表面の側に、支持基材12に入射する光を反射する光反射層16を設けるようにしてもよい。これにより、支持基材12が図4乃至図6に示すような態様で光吸収層を含む場合において、投影スクリーン本体10を備えた投影スクリーン10−1の背面側から入射した外光や照明光などの環境光をそれが支持基材12(特にその内部に含まれる光吸収層)に到達する前に効果的に反射することができ、支持基材12の発熱を効果的に抑制することができる。なお、光反射層16としては、白色の散乱層(紙材や白色フィルム、塗料膜など)や金属板、アルミ粉膜などを用いることが好ましい。
In the projection screen
また、図8に示すように、支持基材12のうち偏光選択反射層11が設けられる側の表面とは反対の表面の側(図8では光反射層16の背面側)に、偏光選択反射層11が設けられた支持基材12を外部の部材に貼り付けるための粘着層17を設けるようにしてもよい。これにより、投影スクリーン本体10を備えた投影スクリーン10−1を使用時に必要に応じてホワイトボードや壁などの外部の部材に貼り付けることが可能となる。なお、粘着層17としては、偏光選択反射層11が設けられた支持基材12を外部の部材に剥離可能に貼り付けることができるものであることが好ましく、再剥離粘着フィルム(パナック社製)などの弱粘着性の粘着フィルムを用いることが好ましい。また、粘着層17の表面には、未使用時に当該粘着層17を保護する目的で剥離フィルム18を貼り付けておくことが好ましい。
Further, as shown in FIG. 8, the polarization selective reflection is performed on the side of the
さらに、図8に示すように、投影スクリーン本体10を備えた投影スクリーン10−1の観察側の表面(ここでは投影スクリーン本体10の観察側に設けられるサーキュラーフレネルレンズ40の観察側の表面)に、機能性保持層19を設けるようにしてもよい。機能性保持層19としては、各種のものを用いることができるが、例えば、ハードコート層(HC層)、防眩層(AG層)、反射防止層(AR層)、紫外線吸収層(UV吸収層)及び帯電防止層(AS層)などが挙げられる。
Further, as shown in FIG. 8, on the observation side surface of the projection screen 10-1 having the projection screen body 10 (here, the observation side surface of the
ここで、ハードコート層(HC層)は、投影スクリーン10−1の表面を保護して傷付きや汚れの付着などを防止するための層である。防眩層(AG層)は、投影スクリーン10−1のざらつきなどを防止するための層である。反射防止層(AR層)は、投影スクリーン10−1の表面での光の反射を抑えるための層である。紫外線吸収層(UV吸収層)は、投影スクリーン10−1に入射する光のうち液晶性組成物を黄色へ変化させる原因となる紫外線成分を吸収するための層である。帯電防止層(AS層)は、投影スクリーン10−1で生じる静電気を除去するための層である。なお、機能性保持層19が帯電防止層として用いられる場合には、機能性保持層19は必ずしも投影スクリーン10−1の観察側の表面(投影スクリーン本体10の観察側に設けられるサーキュラーフレネルレンズ40の観察側の表面)に設けられている必要はなく、支持基材12の背面側の表面に設けてもよく、また、支持基材12に炭素粒子などを練りこむことにより、支持基材12自体に静電気を除去する機能を付与してもよい。
Here, the hard coat layer (HC layer) is a layer for protecting the surface of the projection screen 10-1 to prevent scratches and dirt from being attached. The antiglare layer (AG layer) is a layer for preventing roughness of the projection screen 10-1. The antireflection layer (AR layer) is a layer for suppressing reflection of light on the surface of the projection screen 10-1. The ultraviolet absorbing layer (UV absorbing layer) is a layer for absorbing an ultraviolet component that causes the liquid crystalline composition to change to yellow among the light incident on the projection screen 10-1. The antistatic layer (AS layer) is a layer for removing static electricity generated in the projection screen 10-1. When the
なお、防眩層として用いられる機能性保持層19は、観察者のいる空間が投影スクリーン10−1表面に映り込んでしまう現象を防止する役割を果たすものであり、映像を良好に視認する上で重要である。この場合、防眩層としては、表面に凹凸形状を有する透明層が好ましく用いられ、これによって、投影スクリーン10−1表面での界面反射によって鏡のように像が形成されてしまうことを効果的に防止することができる。なお、このような透明層を形成する方法としては、例えば、サンドブラスト法や、金型形成時の表面形状の転写、化学的な処理などの各種の方法により、透明な樹脂やガラスなどの表面に凹凸形状を賦型する方法を用いることができる。ここで、透明層の表面に形成される凹凸形状は不規則であっても規則性を持っていてもよい。この場合、偏光選択反射層11の偏光分離機能を損なわないようにするため、防眩層は屈折率が等方な層であることが好ましい。防眩層の材料としては、例えば、ガラスやアクリル系、ポリエステル系などの樹脂を用いることができる他、マット表面を有するTAC(トリアセチルセルロース)フィルムなどを用いることもできる。
The
[光学部材]
次に、上述した投影スクリーン本体10の観察側に設けられるサーキュラーフレネルレンズ(光学部材)40について説明する。
[Optical member]
Next, the circular Fresnel lens (optical member) 40 provided on the observation side of the
まず、図1及び図9により、サーキュラーフレネルレンズ40の構成について説明する。なお、図9は、図1に示す投影スクリーン10−1を構成する主要な構成部材(偏光選択反射層11及びサーキュラーフレネルレンズ40)を示す概略斜視図である。
First, the configuration of the
図1及び図9に示すように、サーキュラーフレネルレンズ40は、偏光選択反射層11の観察側に設けられており、その背面側の表面(偏光選択反射層11に対向する表面)には、サーキュラーフレネルレンズ形状のレンズ面40aが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 9, the
ここで、レンズ面40aには、複数(例えば、6300〜11500本)の溝が形成されており、溝の幅Cは、例えば、0.075〜0.112mmである。なお、溝の数は、サーキュラーフレネルレンズ40のサイズ及び溝の幅Cにより規定されており、これらのサイズ及び溝の幅Cに応じて変化する。また、レンズ面40aには、上述したような複数の溝によりサーキュラーフレネルレンズ形状が施されているが、その光学的な円中心D(図9参照)は、偏光選択反射層11の幾何学的中心と略一致するように配置されている。
Here, a plurality of (for example, 6300 to 11,500) grooves are formed on the
なお、サーキュラーフレネルレンズ40のレンズ面40aに形成されたサーキュラーフレネルレンズ形状の円中心Dと偏光選択反射層11の幾何学的中心との配置関係は、映像光の光軸を所望の方向に制御できるのであれば、当該サーキュラーフレネルレンズ形状の円中心Dを偏光選択反射層11の幾何学的中心よりも下端11a側(図9参照)にずらした状態で、サーキュラーフレネルレンズ40を偏光選択反射層11の観察側に配置するようにしてもよい。
The arrangement relationship between the circular center D of the circular Fresnel lens formed on the
以下、図10乃至図12により、上述したような構成からなるサーキュラーフレネルレンズ40が設けられた投影スクリーン10−1の光学的機能を、図10に示すような態様で配置された投影機21から映像光が投射される場合を例に挙げて説明する。
10 to 12, the optical function of the projection screen 10-1 provided with the
図10に示すように、投影機21は、投影スクリーン10−1の観察側(観察者50の側)において、投影スクリーン10−1の略中心部を通る法線上に配置されており、図10に示すような態様で映像光(選択反射波長域内の右円偏光31R)が投影スクリーン10−1の全体に投射される。このため、投影機21から投影スクリーン10−1上に投射された映像光(右円偏光31R)は、図10乃至図12に示されているように、異なる入射位置及び入射角で投影スクリーン10−1に入射する。具体的には、投影スクリーン10−1の中心部では、入射角が略垂直であるのに対し、投影スクリーン10−1の端部では、中心部側に傾いた角度となっている。なお、投影スクリーン10−1の端部での入射角は、例えば、投影スクリーン10−1のサイズや、投影スクリーン10−1と投影機21との距離などにより規定される。
As shown in FIG. 10, the
ここで、投影スクリーン10−1においては、図11及び図12に示すように、当該投影スクリーン10−1上に投射された入射位置及び入射角の異なる映像光(右円偏光31R)がサーキュラーフレネルレンズ40に入射され、レンズ面40aにより光軸が制御される。これにより、サーキュラーフレネルレンズ40を通過した映像光(右円偏光31R)は、サーキュラーフレネルレンズ40上での異なる入射位置及び入射角にかかわらず、偏光選択反射層11に対して略垂直に入射される。
Here, in the projection screen 10-1, as shown in FIGS. 11 and 12, image light (right circularly
具体的には、サーキュラーフレネルレンズ40は、サーキュラーフレネルレンズ40からの映像光(右円偏光31R)の出射方向がサーキュラーフレネルレンズ40への映像光(右円偏光31R)の入射方向に比べてサーキュラーフレネルレンズ40の法線方向に近付くように、サーキュラーフレネルレンズ40を通過する映像光(右円偏光31R)の進行方向を制御する。
Specifically, in the
このようにして偏光選択反射層11に対して略垂直に入射された映像光(右円偏光31R)は、偏光選択反射層11の散乱性により、反射光33Bとして、略一定の拡散範囲で拡散する。反射光33Bは、図10乃至図12に示されているように、観察者50のいる特定の観察位置に向かって拡散反射されるので、観察者50による映像の視認性を向上させることができる。
The image light (right circularly polarized light 31 </ b> R) incident substantially perpendicularly to the polarization
なお、このようにして拡散光として観察側に戻された反射光33Bの少なくとも一部は、サーキュラーフレネルレンズ40のレンズ面40aによりその光軸が制御され、投影機21に向かうように(すなわち観察者50のいる特定の観察位置に向かうように)反射される(図12の点線参照)。すなわち、サーキュラーフレネルレンズ40は、結果的に、反射光33Bの観察側への出射角も制御し、映像光(右円偏光31R)のサーキュラーフレネルレンズ40への入射方向に対する反射光33Bの出射方向を、サーキュラーフレネルレンズ40の法線方向により近い方向に制御する。すなわち、サーキュラーフレネルレンズ40は、偏光選択反射層11により拡散反射された反射光33Bが、偏光選択反射層11への映像光(右円偏光31R)の入射方向と映像光(右円偏光31R)の正反射方向との間に位置する特定の方向(ここでは観察者50のいる投影機21の方向)に戻されるように、映像光(右円偏光31R)の出射方向を制御する。
Note that at least a part of the reflected light 33B returned to the observation side as diffused light in this way is controlled by the
以上により、投影スクリーン10−1の偏光選択反射層11により拡散反射された反射光33Bは、投影スクリーン10−1に対する映像光(右円偏光31R)の入射位置(端部及び中心部など)にかかわらず、観察者50のいる特定の観察位置に戻されることとなる。このため、上述した投影スクリーン10−1によれば、投影機21から投射される映像光の入射位置及び入射角の違いにより生じるスクリーン輝度分布のばらつきや視野角の減少を効果的に防止することができる。
As described above, the reflected light 33B diffusely reflected by the polarization
ここで、比較のために、図13及び図14により、投影スクリーン10−1からサーキュラーフレネルレンズ40を取り除いた投影スクリーン本体10の光学的機能について、図13に示すような態様で配置された投影機21から映像光が投射される場合を例に挙げて説明する。
Here, for comparison, the optical functions of the projection screen
なお、図13に示すように、投影機21は、投影スクリーン本体10の観察側(観察者50の側)において、投影スクリーン本体10の略中心部を通る法線上に配置されており、図13に示すような態様で映像光(選択反射波長域内の右円偏光31R)が投影スクリーン本体10の全体に投射される。このため、投影機21から投影スクリーン本体10上に投射された映像光(右円偏光31R)は、図13及び図14に示されているように、異なる入射位置及び入射角で投影スクリーン本体10に入射する。具体的には、投影スクリーン本体10の中心部では、入射角が略垂直であるのに対し、投影スクリーン本体10の端部では、中心部側に傾いた角度となっている。なお、投影スクリーン本体10の端部での入射角は、例えば、投影スクリーン本体10のサイズや、投影スクリーン本体10と投影機21との距離などにより規定される。
As shown in FIG. 13, the
ここで、投影スクリーン本体10においては、当該投影スクリーン本体10上に投射された入射位置及び入射角の異なる映像光(右円偏光31R)が偏光選択反射層11に入射され、偏光選択反射層11の散乱性により、反射光33,33Aとして、略一定の拡散範囲で拡散する。このとき、投影機21から投影スクリーン本体10上に投射された映像光(右円偏光31R)は、図13及び図14に示されているように、投影スクリーン本体10への入射角の違いにより、拡散方向の異なる反射光33,33Aとして、偏光選択反射層11から拡散反射される。このうち、投影スクリーン本体10の中心部で反射された反射光33は、観察者50のいる正面方向に向かって拡散反射されるが、投影スクリーン本体10の端部で反射された反射光33Aは、投影スクリーン本体10の端部から外側に向かって(正反射方向に向かって)拡散反射されるので、観察者50が反射光33Aを観察することが困難となる。すなわち、投影スクリーン本体10の端部が暗く見えてしまう。
Here, in the projection screen
以上により、投影スクリーン本体10の偏光選択反射層11により拡散反射された反射光33,33Aは、投影スクリーン本体10に対する映像光(右円偏光31R)の入射位置(端部及び中心部など)の違いにより、異なった方向に戻されることとなる。このため、上述した投影スクリーン本体10によれば、投影機21から投射される映像光の入射位置及び入射角の違いによりスクリーン輝度分布にばらつきが生じ、また、視野角が小さくなってしまう。
As described above, the reflected
なお、以上においては、投影スクリーン10−1として、偏光選択反射層11(投影スクリーン本体10)の観察側に設けられる光学部材がサーキュラーフレネルレンズ40である場合を例に挙げて説明したが、図15A乃至図15Cに示す投影スクリーン10−2A〜Cのように、サーキュラーフレネルレンズ40の代わりにリニアフレネルレンズ41,42を設けてもよい。以下の説明において、投影スクリーン10−2A〜Cの各部材の構成及び機能などに関し、投影スクリーン10−1との重複部分については適宜説明を省略する。
In the above description, the case where the optical member provided on the observation side of the polarization selective reflection layer 11 (projection screen body 10) is the
図15Aに示すように、投影スクリーン10−2Aは、偏光選択反射層11の観察側にリニアフレネルレンズ41を備えている。ここで、リニアフレネルレンズ41は、その背面側の表面(偏光選択反射層11に対向する表面)にリニアフレネルレンズ形状が形成されたものである。リニアフレネルレンズ形状は直線状に延びる複数の溝からなっており、これらの各溝の長手方向は偏光選択反射層11の水平方向に沿うように配置されている。このため、リニアフレネルレンズ41は、投影機(図示せず)から投射される映像光の垂直方向の光軸を制御する。
As shown in FIG. 15A, the projection screen 10-2 </ b> A includes a
図15Bに示すように、投影スクリーン10−2Bは、偏光選択反射層11の観察側にリニアフレネルレンズ42を備えている。ここで、リニアフレネルレンズ42は、その背面側の表面(偏光選択反射層11に対向する表面)にリニアフレネルレンズ形状が形成されたものである。リニアフレネルレンズ形状は直線状に延びる複数の溝からなっており、これらの各溝の長手方向は偏光選択反射層11の垂直方向に沿うように配置されている。このため、リニアフレネルレンズ42は、投影機(図示せず)から投射される映像光の水平方向の光軸を制御する。
As shown in FIG. 15B, the projection screen 10-2B includes a
図15Cに示すように、投影スクリーン10−2Cは、偏光選択反射層11の観察側にリニアフレネルレンズ41とリニアフレネルレンズ42とを備えている。リニアフレネルレンズ41及びリニアフレネルレンズ42は、互いに重ねられた積層構造となっており、上述したサーキュラーフレネルレンズ40(図9参照)と略同様な光学特性を有する。このため、リニアフレネルレンズ41及びリニアフレネルレンズ42は、偏光選択反射層11に対して映像光が略垂直に入射されるように映像光の光軸を垂直方向及び水平方向に制御する。
As illustrated in FIG. 15C, the projection screen 10-2 </ b> C includes a
なお、偏光選択反射層11に対して映像光が略垂直に入射されるように映像光の光軸を制御することができるのであれば、上述したようなフレネルレンズ形状を有するフレネルレンズ40,41,42に限らず、プリズム形状を有する、いわゆるプリズムレンズを用いてもよい。特に、映像光が上方又は下方から偏光選択反射層11に投射される場合には、プリズムレンズは、映像光の光軸を精度よく制御することができるので、好ましい。
If the optical axis of the image light can be controlled so that the image light is incident on the polarization
また、以上においては、投影スクリーン10−1,10−2A〜Cとして、偏光選択反射層11(投影スクリーン本体10)の観察側に設けられる光学部材がフレネルレンズ40,41,42である場合を例に挙げて説明したが、図16に示す投影スクリーン10−3Aのように、フレネルレンズ40,41,42の代わりにレンチキュラーレンズ43が設けられる場合にも同様の作用効果を実現することが可能である。以下の説明において、投影スクリーン10−3Aの各部材の構成及び機能などに関し、投影スクリーン10−1,10−2A〜Cとの重複部分については適宜説明を省略する。
Moreover, in the above, the case where the optical members provided on the observation side of the polarization selective reflection layer 11 (projection screen body 10) are the
図16に示すように、投影スクリーン10−3Aは、偏光選択反射層11の観察側にレンチキュラーレンズ43を備えている。ここで、レンチキュラーレンズ43は、その観察側の表面及び背面側の表面に垂直拡散用のレンチキュラーレンズ形状が形成されたものである。レンチキュラーレンズ形状は直線状に延びる複数の蒲鉾状レンズからなっており、これらの各蒲鉾状レンズの長手方向は偏光選択反射層11の水平方向に沿うように配置されている。このため、レンチキュラーレンズ43は、投影機(図示せず)から投射されて偏光選択反射層11で反射される拡散光について、その垂直方向の光軸を制御してその出射角を制御するとともに垂直方向に関して指向性のある拡散を行う。また、レンチキュラーレンズ43は、投影機(図示せず)から投射される映像光の光軸を制御して、偏光選択反射層11に入射する映像光の垂直方向の入射角を制御することもできる。
As shown in FIG. 16, the projection screen 10-3 </ b> A includes a
以下、レンチキュラーレンズ43の詳細について説明する。
Details of the
まず、レンチキュラーレンズ43の機能として、偏光選択反射層11に入射する映像光の垂直方向の入射角を制御する機能について説明する。
First, as a function of the
図17A乃至図17Cは、図16に示す投影スクリーン10−3Aのレンチキュラーレンズ43の特定の位置における光の光路を示す図である。
17A to 17C are diagrams showing light paths of light at specific positions of the
図17A乃至図17Cに示すように、レンチキュラーレンズ43は、偏光選択反射層11(図中右側に位置する)に対向する背面側の表面に形成された第1レンズ43aと、観察側の表面に形成された第2レンズ43bとを有している。第1レンズ43aは、図17A乃至図17Cに示されているように、第2レンズ43bに比べて曲率半径が小さく湾曲が急である。
As shown in FIGS. 17A to 17C, the
図17Aに示すレンチキュラーレンズ43は偏光選択反射層11(図中右側に位置する)の端部に対応するものである。図16及び図17Aにおいて、投影機(図示せず)から投射された映像光31R1は、第2レンズ43bで屈折された後、第1レンズ43aで全反射され、偏光選択反射層11に入射される。すなわち、レンチキュラーレンズ43は、映像光31R1の偏光選択反射層11への入射角を制御している。具体的には、映像光31R1の偏光選択反射層11への入射角は、図17Aに示されているように、偏光選択反射層11の中心部側に傾斜している。
The
図17Bに示すレンチキュラーレンズ43は偏光選択反射層11(図中右側に位置する)の端部付近から中心部付近までの間の部分に対応するものである。図16及び図17Bにおいて、投影機(図示せず)から投射された映像光31R2は、第2レンズ43bで屈折された後、第1レンズ43aで屈折され、偏光選択反射層11に入射される。すなわち、レンチキュラーレンズ43は、映像光31R2の偏光選択反射層11への入射角を制御している。具体的には、映像光31R2の偏光選択反射層11への入射角は、図17Bに示されているように、偏光選択反射層11の中心部側に傾斜しているが、映像光31R1よりも傾斜が緩やかである。
The
図17Cに示すレンチキュラーレンズ43は偏光選択反射層11(図中右側に位置する)の中心部に対応するものである。図16及び図17Cにおいて、投影機(図示せず)から投射された映像光31R3は、第2レンズ43bで屈折された後、第1レンズ43aで屈折され、偏光選択反射層11に入射される。すなわち、レンチキュラーレンズ43は、映像光31R3の偏光選択反射層11への入射角を制御している。具体的には、映像光31R3の偏光選択反射層11への入射角は、図17Cに示されているように、偏光選択反射層11に対して略垂直である。
The
次に、レンチキュラーレンズ43の機能として、偏光選択反射層11で反射される光(拡散光)の観察側への出射角を制御する機能について説明する。
Next, as a function of the
図17Dは、図16に示す投影スクリーン10−3Aの上方端部における光の光路を示す図である。 FIG. 17D is a diagram showing an optical path of light at the upper end of the projection screen 10-3A shown in FIG.
図17Dに示すように、投影機(図示せず)から投射された映像光は、レンチキュラーレンズ43により入射角が制御された後、偏光選択反射層11により拡散反射されて拡散光33B1,33B2となる。具体的には、レンチキュラーレンズ43は、投影機(図示せず)から投射された映像光のレンチキュラーレンズ43からの映像光の出射方向がレンチキュラーレンズ43への映像光の入射方向に比べてレンチキュラーレンズ43の法線方向に近付くように、レンチキュラーレンズ43を通過する映像光の進行方向を制御する。
As shown in FIG. 17D, the image light projected from the projector (not shown) is diffused and reflected by the polarization
ここで、偏光選択反射層11の端部及びその端部よりも中心部よりの部分からの拡散光33B1,33B2は、レンチキュラーレンズ43により、指向性を有する拡散光として観察側に出射される。このとき、拡散光33B1,33B2の出射角は、図17Dに示されているように、偏光選択反射層11に対して略垂直である。すなわち、レンチキュラーレンズ43は、映像光の偏光選択反射層11への入射角だけでなく、偏光選択反射層11からの拡散光の観察側への出射角も制御する。具体的には、レンチキュラーレンズ43は、偏光選択反射層11からの拡散光33B1,33B2の出射方向がレンチキュラーレンズ43への映像光の入射方向に比べてレンチキュラーレンズ43の法線方向に近付くように映像光の出射方向を制御する。
Here, the diffused light 33B1 and 33B2 from the end portion of the polarization
以上のとおり、投影スクリーン10−3Aによれば、偏光選択反射層11からの拡散光の観察側への出射位置及び出射角の違い、及び/又は、所望の位置による映像光の偏光選択反射層11への入射角の違いにより生じるスクリーン輝度分布のばらつきや視野角の減少を効果的に防止することができる。
As described above, according to the projection screen 10-3A, the difference in the exit position and the exit angle of the diffused light from the polarization
なお、以上においては、投影スクリーン10−3Aとして、偏光選択反射層11の観察側に垂直拡散用のレンチキュラーレンズ43が設けられる場合を例に挙げて説明したが、図18A及び図18Bに示す投影スクリーン10−3B,Cのように、垂直拡散用のレンチキュラーレンズ43の代わりに水平拡散用のレンチキュラーレンズ44を設けたり、垂直拡散用のレンチキュラーレンズ43とともに水平拡散用のレンチキュラーレンズ44を設けてもよい。以下の説明において、投影スクリーン10−3B,Cの各部材の構成及び機能などに関し、投影スクリーン10−3Aとの重複部分については適宜説明を省略する。
In the above description, the case where the vertical
図18Aに示すように、投影スクリーン10−3Bは、偏光選択反射層11の観察側にレンチキュラーレンズ44を備えている。ここで、レンチキュラーレンズ44は、その観察側の表面及び背面側の表面に水平拡散用のレンチキュラーレンズ形状が形成されたものである。レンチキュラーレンズ形状は直線状に延びる複数の蒲鉾状レンズからなっており、これらの各蒲鉾状レンズの長手方向は偏光選択反射層11の垂直方向に沿うように配置されている。このため、レンチキュラーレンズ44は、投影機(図示せず)から投射されて偏光選択反射層11で反射される拡散光について、その水平方向の光軸を制御してその出射角を制御するとともに水平方向に関して指向性のある拡散を行う。また、レンチキュラーレンズ44は、投影機(図示せず)から投射される映像光の光軸を制御して、偏光選択反射層11に入射する映像光の水平方向の入射角を制御することもできる。
As shown in FIG. 18A, the projection screen 10-3B includes a
図18に示すように、投影スクリーン10−3Cは、偏光選択反射層11の観察側に垂直拡散用のレンチキュラーレンズ43と水平拡散用のレンチキュラーレンズ44とを備えている。レンチキュラーレンズ43及びレンチキュラーレンズ44は、互いに重ねられた積層構造となっており、いわゆるマイクロレンズと略同様な光学特性を有する。このため、レンチキュラーレンズ43及びレンチキュラーレンズ44は、投影機(図示せず)から投射されて偏光選択反射層11で反射される拡散光について、その垂直方向及び水平方向の光軸を制御してその出射角を制御するとともに垂直方向及び水平方向に関して指向性のある拡散を行う。また、レンチキュラーレンズ43及びレンチキュラーレンズ44は、投影機(図示せず)から投射される映像光の光軸を制御して、偏光選択反射層11に入射する映像光の垂直方向及び水平方向の入射角を制御することもできる。なお、偏光選択反射層11の観察側にレンチキュラーレンズ43及びレンチキュラーレンズ44を設ける他、偏光選択反射層11の観察側にマイクロレンズを設けてもよい。
As shown in FIG. 18, the projection screen 10-3 </ b> C includes a vertical
以上のとおり、投影スクリーン10−3B,Cによれば、偏光選択反射層11からの拡散光の観察側への出射位置及び出射角の違い、及び/又は、所望の位置による映像光の偏光選択反射層11への入射角の違いにより生じるスクリーン輝度分布のばらつきや視野角の減少を効果的に防止することができる。
As described above, according to the projection screens 10-3B and C, the difference in the exit position and the exit angle of the diffused light from the polarization
ここで、上述した投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cにおけるスクリーン輝度分布について、各種の光学部材40〜44を介して偏光選択反射層11に対して映像光が略垂直に入射された場合を例に挙げて説明する。
Here, regarding the screen luminance distribution in the projection screens 10-1, 10-2A to C and 10-3A to C described above, the image light is substantially transmitted to the polarization
投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cの観察側に配置された投影機21(投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cの略中心部を通る法線上に配置された投影機21)から投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cの全体に投射された映像光は、各種の光学部材40〜44を通過することにより、偏光選択反射層11に対して略垂直に入射される。このとき、偏光選択反射層11の面内での入射角依存性はなくなるので、偏光選択反射層11で反射された後に反射光が光学部材40〜44を再度通過すると、投影機21の付近へ反射光が戻ることになる。ここで、観察者が投影機21の付近で観察する場合には、画面全体が良く見えることになり、スクリーン輝度分布を改善することができる。しかしながら、この状態では、観察者が投影機21から離れた位置で画面を観察すると、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cの端部が暗く見える場合がある。
Projectors 21 (projection screens 10-1, 10-2A to C, 10-3A to C are arranged at the substantially central portion) arranged on the observation side of the projection screens 10-1, 10-2A to 10C and 10-3A to C. The image light projected on the projection screens 10-1, 10-2 A to C, and 10-3 A to C from the projector 21) arranged on the normal passing therethrough passes through various
ここで、このような問題を解消してスクリーン輝度分布をさらに改善するためには、偏光選択反射層11で反射された光の観察側への出射角を一定(すなわち反射光を平行)とすればよく、これにより、観察者がどの位置で画面を観察しても見え方を略一定にすることができる。
Here, in order to solve such problems and further improve the screen luminance distribution, the angle of emission of the light reflected by the polarization
なお、光学部材40〜44において、偏光選択反射層11で反射された光の観察側への出射角は、結果的に、投影機21から投射される映像光の偏光選択反射層11への入射角と対応関係にある。このため、光学部材40〜44は、偏光選択反射層11で反射された光が観察者(観察位置)に向かうように、映像光の入射角を制御すればよく、入射角は上述した略垂直に限らず、映像光を偏光選択反射層11の中心部側へ曲げるなど(図17A及び図17B参照)、適宜の角度であってもよい。従って、光学部材40〜44は、偏光選択反射層11で反射した光が観察者(観察位置)に向かうように、入射角及び出射角を制御することにより、スクリーン輝度分布をより広い範囲で改善することができる。
In addition, in the
また、光学部材40〜44は例えば、圧着や粘着などの適切な接着方法により、偏光選択反射層11の観察側に剥離可能又は剥離不能に設けることができるが、このような接着状態にかかわらず、スクリーン輝度分布及び視野角を改善することができる。
Further, the
なお、以上においては、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cを構成する投影スクリーン本体10として、図2Aに示されているような偏光選択反射層11を備えたもの、すなわち、螺旋軸Lの方向が層内でばらついた、プラーナー配向状態ではないコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層11を備えたものを用いる場合を例に挙げて説明したが、特定の偏光成分の光を拡散反射する層であれば、これに限らず、任意の構造を有する偏光選択反射層を備えたものを用いることができる。
In the above description, the
具体的には例えば、偏光選択反射層11は、特定の偏光成分を反射する偏光選択反射層本体(例えば、鏡面反射を行う、図2Bに示すようなプラーナー配向状態のコレステリック液晶構造を有する偏光選択反射層)と、この偏光選択反射層本体により反射された光を拡散する拡散要素とを有するものであってもよい。これにより、偏光分離特性と拡散特性とを独立させることができるので、それぞれの特性の制御を容易に行うことができる。なお、拡散要素は、例えば、偏光選択反射層の観察側であって、上述した光学部材40〜44と偏光選択反射層との間に設けられる。また、拡散要素は、例えば、バルク拡散材、表面拡散材、ホログラム拡散材又はこれらの拡散材の任意の組み合わせであってよい。バルク拡散材は、例えば、透明媒体内に配置された粒子であってよい。表面拡散材は、例えば、構造面、微細構造面又は粗化面などであってよい。拡散材により提供された拡散は、ランダムであるか、秩序立っているか、又は部分的に秩序立っているものであってもよい。
Specifically, for example, the polarization
また、偏光選択反射層11は、特定の偏光成分の光として直線偏光を拡散反射する層であってもよい。ここで、直線偏光は、2つの偏光状態に区分することができ、互いに直交する2方向を有しているので、直線偏光を出射する投影機の直線偏光の方向と、この層が拡散反射する直線偏光の方向とを合わせることにより、映像を明るく表示することができる。また、特定の偏光成分の光として直線偏光を拡散反射する層としては、例えば、屈折率の異なる材料により形成された拡散性を有する多層反射性偏光材(スリーエム社製のDBEFなど)が挙げられる。なお、直線偏光は、いわゆるP偏光(入射面に平行な成分)と、S偏光(入射面に垂直な成分)とを合成することにより表すことができるので、この直線偏光を拡散反射する層が特定の偏光成分の光(例えばP偏光又はS偏光)のみを拡散反射するのであれば、上述した偏光選択反射層11と同様に、映像のコントラストを高めることができ、さらに、投影された映像光がP偏光又はS偏光を主として含むようにすれば、映像光を効率的に反射することができる。
The polarization
さらに、以上においては、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cを構成する投影スクリーン本体10の支持基材12が、可視光域の光を吸収する光吸収層を含む吸収基材である場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、支持基材12が、可視光域の少なくとも一部の光を透過する透明基材であってもよい。この場合には、映像のコントラストを高めるという利点は失われるものの、映像が表示されていないときの投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cの透明度が高いので、背景がクリアに透けて見えることとなり、ショーウィンドウに設置したりといったデザイン性の高い利用が可能である。また、シチュエーションに応じて視野角を切り替えることにより効果的なアイキャッチ効果を生み出すこともできる。このため、明るい環境下では映えなかった、プロジェクターを用いた従来の情報ツールの欠点を解消して、広告板や情報掲示板、案内板等の用途で効果的に用いることができる。なお、上述した透明基材としては、ヘイズが少ないものが好ましいが、光を透過する材料であれば、アクリルやガラス、塩化ビニル等の任意の材料を用いることができる。また、上述した透明基材は、必ずしも無色である必要はなく、色のついたものでもよい。具体的には例えば、間仕切りや窓などに用いられる、茶や青、橙などの有色でかつ透明なプラスチック板やガラス板などを用いることができる。
Furthermore, in the above, the
さらに、以上においては、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cを構成する投影スクリーン本体10において、偏光選択反射層11と支持基材12との間、又は、偏光選択反射層11を構成する部分選択反射層11a,11b,11cのうち隣接した部分選択反射層の間に易接着性を有する中間層(易接着層)を設ける場合を例に挙げて説明したが、中間層には、その機能として、易接着性に加えて(又は易接着性に代えて)バリア性を与えるようにしてもよい。なお、ここでいうバリア性とは、支持基材上に偏光選択反射層を直接積層する場合、又は、一つの部分選択反射層上に他の部分選択反射層を直接積層する場合に、下層の構成部分が上層に移動(浸透)したり、上層の構成部分が下層に移動(浸透)したりすることを防止する機能をいう。なお、上層と下層との間で物質の移動が生じると、上層又は下層を構成する偏光選択反射層(又は部分選択反射層)本来の光学的機能(波長選択性、偏光選択性及び拡散性など)が損なわれてしまうが、上述したようなバリア性を有する中間層(バリア層)を用いることにより、それを防止することができる。具体的には例えば、コレステリック規則性を有する液晶性組成物を塗布することにより一つの部分選択反射層上に他の部分選択反射層を積層する場合には、上層の部分選択反射層を形成するための液晶性組成物に含まれるネマチック液晶成分が下層の部分選択反射層に浸透し、下層の部分選択反射層の螺旋ピッチ長を変化(増大)させてしまう。しかしながら、この場合に、下層の部分選択反射層と上層の部分選択反射層との間にバリア層を設けるようにすれば、このようなネマチック液晶成分の移動(浸透)がなくなり、部分選択反射層の光学的機能(波長選択性、偏光選択性及び拡散性など)を良好に維持することができる。
Furthermore, in the above, in the projection screen
なお、このようなバリア層としては、変性アクリレートや、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシ樹脂などを挙げることができる。また、これらは単官能又は多官能のものを用いることができ、モノマー、オリゴマーの種類がある。具体的には、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヒドロキシペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタアクリレートエステル、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンPO変性トリアクリレート、イソシアヌール酸EO変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンEO変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、ウレタンアダクト体、脂肪族ポリアミン系エポキシ樹脂、ポリアミノアミド系エポキシ樹脂、芳香族ジアミン系エポキシ樹脂、脂環族ジアミン系エポキシ樹脂、フェノール樹脂系エポキシ樹脂、アミノ樹脂系エポキシ樹脂、メルカプタン系化合物系エポキシ樹脂、ジシアンジアミド系エポキシ樹脂、ルイス酸錯化合物系エポキシ樹脂等を挙げることができる。 Examples of such a barrier layer include modified acrylate, urethane acrylate, polyester acrylate, and epoxy resin. These may be monofunctional or polyfunctional, and there are types of monomers and oligomers. Specifically, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, propoxylated glyceryl triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol hydroxypentaacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, pentaacrylate ester, pentaerythritol Triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane PO modified triacrylate, isocyanuric acid EO modified triacrylate, trimethylolpropane EO modified triacrylate, dipentaerythritol penta and hexaacrylate, urethane adduct, aliphatic polyamine epoxy Resin, polyaminoamide epoxy resin Aromatic diamine epoxy resin, alicyclic diamine epoxy resin, phenol resin epoxy resin, amino resin epoxy resin, mercaptan compound epoxy resin, dicyandiamide epoxy resin, Lewis acid complex compound epoxy resin, etc. Can do.
投影システム
なお、上述した投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cは、図19に示すように、投影機21を備えた投影システム20に組み込んで用いることができる。なお、ここでは、投影スクリーン10−1が組み込まれた投影システム20を例に挙げて説明するが、他の投影スクリーン10−2A〜C,10−3A〜Cが組み込まれた投影システムも基本的な構成及び作用は同様である。
Projection System The projection screens 10-1, 10-2A to C and 10-3A to C described above can be used by being incorporated into a
図19に示すように、投影システム20は、投影スクリーン10−1と、投影スクリーン10−1上に映像光を投射する投影機21とを備えている。
As shown in FIG. 19, the
このうち、投影機21としては、CRTや液晶プロジェクター、DLP(digital light processing)プロジェクターなどを用いることができるが、特に限定はされない。ただし、投影機21により投影スクリーン10−1上に投射される映像光は、投影スクリーン10−1により選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むことが好ましい。
Among these, as the
ここで、投影機21として液晶プロジェクターを用いる場合には、その動作原理から、実質的に直線偏光が出射されている場合が多い。このような場合には、投影機21から出射された映像光を偏光変換素子としての位相差板22などを介して出射させることにより、光量の損失なく直線偏光を円偏光へと変換することができる。
Here, when a liquid crystal projector is used as the
なお、位相差板22としては、1/4波長位相差を持つものが好ましく用いられ、具体的には視感度が最も高い550nmに合わせて137.5nmの位相差を持つものが理想的である。また、出射される赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の全ての波長域の光に適用することができるという意味で、広帯域1/4波長位相差板がさらに好ましい。さらに、材料の複屈折を制御することで得られる単体の位相差板、又は、1/4波長位相差板と1/2波長位相差板とを組み合わせたものなどを用いることもできる。
In addition, as the
このような位相差板22は、図19に示すように、外付けで投影機21の出射口に接着される他、投影機21の内部に組み込まれていてもよい。
As shown in FIG. 19, such a
なお、投影機21としてCRTやDLPプロジェクターが用いられる場合には、投影機21から出射される光が無偏光状態の光であるので、円偏光を出射する場合には、直線偏光板及び位相差板からなる円偏光板を配置する必要がある。この場合、投影機21自体の光量は半減するが、投影スクリーン10−1の偏光選択反射層11で選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)に起因した迷光などの発生を効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。なお、投影機21内部の光学系により直線偏光を作り出す場合には、直線偏光板を用いずに位相差板のみを用いるようにしてもよい。
When a CRT or DLP projector is used as the
ここで、投影機21は一般に、光の三原色である赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)の波長域の光によりカラー表示を実現しており、例えば、投影スクリーン10−1に対して光が垂直に入射する場合を基準にして、選択反射中心波長が430〜460nm、540〜570nm及び580〜620nmの範囲に存在する光を投射している。このため、投影スクリーン10−1においては、投影機21により投射される映像光の波長域に対応する波長域の光のみを選択的に反射するようにすることが好ましい。これにより、外光や照明光などの環境光のうち上述した波長域から外れた範囲にある可視光域の光の反射を防止して映像のコントラストを高めることができる。
Here, the
なお、投影システム20は通常、室内の天井などの照明光源設置部25に設置された照明光源23を備えており、投影スクリーン10−1が設置される観察空間を照明するようになっている。
In addition, the
ここで、図19に示すように、照明光源23から出射された照明光34が投影スクリーン10−1上に直接的に照射されるように照明光源23が配置されている場合には、照明光源23から投影スクリーン10−1へ向けて出射される照明光34が、投影スクリーン10−1により選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)を主として含むようにすることが好ましい。これにより、照明光34が投影スクリーン10−1の偏光選択反射層11で反射されてしまうことを効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。ここで、照明光34は、投影スクリーン10−1において、投影スクリーン本体10の観察側に設けられたサーキュラーフレネルレンズ40によりその入射角が制御された後、投影スクリーン本体10の偏光選択反射層11を透過する。
Here, as shown in FIG. 19, when the
なお、照明光源23から出射された照明光34の偏光状態は、照明光源23の近傍に、左円偏光を透過する偏光フィルム24を設けることにより制御することができる。ここで、偏光フィルム24としては、吸収型の円偏光板や偏光分離板(反射型の円偏光板)を用いることができる。なお、偏光分離板としては、コレステリック液晶層を利用した円偏光分離板や、直線偏光分離板の出射側に、直線偏光を円偏光へ変換するための位相差板を設けたものを用いることができる。なお、このような偏光分離板は、吸収型の円偏光板に比べて光量の損失が少ないという意味で好ましいものである。
The polarization state of the
なお、図19に示す投影システム20においては、照明光源23から出射された照明光34が投影スクリーン10−1上に直接的に照射されているが、これに限らず、図20に示すように、天井以外の照明光源設置部26に照明光源23を設置し、照明光源23から出射された照明光35が天井などの照明光反射体27を介して照明光35′として投影スクリーン10−1上に間接的に照射される場合にも同様にして適用することができる。ただし、この場合には、照明光反射体27により光が反射したときに円偏光の偏光状態が逆転するので、照明光源23から照明光反射体27へ向けて出射される照明光35が、図19に示す場合と同様に、右円偏光を透過する偏光フィルム24′などを配置することにより、投影スクリーン10−1により選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光(例えば右円偏光)を主として含むようにすることが好ましい。なお、偏光フィルム24′としては、上述した偏光フィルム24と同様のものを用いることができる。これにより、照明光反射体27でその偏光状態が逆転された照明光35′は、投影スクリーン10−1により選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光(例えば左円偏光)を主として含むこととなり、投影スクリーン10−1の偏光選択反射層11で照明光35′が反射されてしまうことを効果的に防止して映像のコントラストを高めることができる。ここで、照明光35′は、投影スクリーン10−1において、投影スクリーン本体10の観察側に設けられたサーキュラーフレネルレンズ40によりその入射角が制御された後、投影スクリーン本体10の偏光選択反射層11を透過する。
In the
なお、投影システム20において、投影機21は通常、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cの略中心部の法線上付近に配置されるが、これに限らず、例えば、室内の天井や床などに配置されていてもよい。このような投影機21と投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cとの配置関係(いわゆるオフセット状態の配置関係)においては、例えば、投影スクリーン本体10の観察側に設けられる光学部材40〜44において、上述したような機能を光学部材40〜44の全領域に付与するのではなく、限定された領域(例えば、上側半分や下側半分など)のみに付与するようにしてもよい。
In the
また、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cを投影システム20に適用する場合には、必要に応じて次の点を考慮するとよい。すなわち、投影スクリーン10−1,10−2A〜Cにおいては、上述したように、観察側(投影機21側)にそれぞれサーキュラーフレネルレンズ40(図13参照)、リニアフレネルレンズ41,42(図15A、図15B及び図15C参照)を備えている。このため、入射位置及び入射角の異なる映像光(右円偏光31R)は、サーキュラーフレネルレンズ40又はリニアフレネルレンズ41,42により、偏光選択反射層11に対して略垂直に入射するようにその光軸が制御され、反射光33Bとして、略一定の拡散範囲で観察側に拡散される。一方、投影スクリーン10−3A〜Cにおいては、上述したように、観察側(投影機21側)にレンチキュラーレンズ43,44(図16,図18A及び図18B参照)を備えている。このため、出射位置及び出射角の異なる偏光選択反射層11からの反射光33Bは、レンチキュラーレンズ43,44により、反射光33Bが観察側に向かうようにその出射角が制御される。
Further, when the projection screens 10-1, 10-2A to C and 10-3A to C are applied to the
しかしながら、上述した光学部材40〜44は、例えば、アクリル樹脂などのプラスチックで形成されており、位相差作用がある場合が考えられる。このような位相差作用を受けると、映像光である右円偏光31Rが別の偏光状態に変換されてしまい、例えば、左円偏光31Lとなってしまうと(図10参照)、反射すべき光が透過してしまう。この場合には、光学部材40〜44により偏光状態が変換された偏光(左円偏光31L)を、偏光選択反射層11に入射する直前に右円偏光31Rに戻す必要がある。なお、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜C上に投射される映像光が無偏光である場合には、無偏光は位相差作用を受けても無偏光であるので、上述したような問題は生じない。
However, the
ここで、上述したような投影システム20では、視野角だけでなく映像光を効率的に利用することも考慮して、投影機21からの映像光、照明光源23からの照明光の偏光状態を制御しており、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cには、映像光(右円偏光31R)と、左円偏光である照明光34,35′とが入射されている。従って、投影スクリーン10−1,10−2A〜C,10−3A〜Cを投影システム20に適用する場合には、例えば、(a)位相差のない基材を用いて光学部材40〜44を形成すること、(b)光学部材40〜44と偏光選択反射層11との間に、光学部材40〜44の位相差により偏光された光を投影機21からの映像光の偏光状態に戻すための補償層を設けること、(c)投影機21から投射される映像光が、光学部材40〜44の位相差により映像光が偏光されることを考慮したものとすること(具体的には、光学部材40〜44の基材の位相差によって偏光選択反射層11で反射されるべき偏光に変換されるような映像光を投影機21が投射すること)などを考慮することが好ましい。
Here, in the
次に、上述した実施の形態の具体的実施例について述べる。 Next, specific examples of the above-described embodiment will be described.
(実施例)
紫外線硬化型のネマチック液晶からなる主剤(94.7重量%)にカイラル剤(5.3重量%)を添加したモノマー混合液晶をシクロヘキサノンに溶解し、440nmに選択反射中心波長を有する第1のコレステリック液晶溶液を調整した。
(Example)
A first cholesteric compound having a selective reflection center wavelength at 440 nm is prepared by dissolving a monomer mixed liquid crystal in which a chiral agent (5.3 wt%) is added to a main agent (94.7 wt%) composed of an ultraviolet curable nematic liquid crystal and dissolved in cyclohexanone. A liquid crystal solution was prepared.
なお、ネマチック液晶としては、上記の化学式(2−xi)で表される化合物を含む液晶を用いた。 Note that a liquid crystal containing a compound represented by the above chemical formula (2-xi) was used as the nematic liquid crystal.
また、重合性カイラル剤としては、上記の化学式(5)で表される化合物を用いた。 As the polymerizable chiral agent, the compound represented by the above chemical formula (5) was used.
さらに、第1のコレステリック液晶溶液には、光重合開始剤(Ciba Speciality Chemicals社製)を5重量%添加した。 Further, 5% by weight of a photopolymerization initiator (Ciba Specialty Chemicals) was added to the first cholesteric liquid crystal solution.
そして、以上のようにして調整した第1のコレステリック液晶溶液を、1200mm×900mmの黒色PETフィルム上に易接着層を成膜した支持基材(ルミラー/AC−X、パナック社製)上にバーコート法により塗布した。 Then, the first cholesteric liquid crystal solution prepared as described above is placed on a support base material (Lumirror / AC-X, manufactured by Panac Corporation) in which an easy-adhesion layer is formed on a 1200 mm × 900 mm black PET film. The coating method was applied.
次に、80℃のオーブンで90秒加熱し、配向処理(乾燥処理)を行い、溶媒が除去されたコレステリック液晶層を得た。 Next, the film was heated in an oven at 80 ° C. for 90 seconds to perform alignment treatment (drying treatment) to obtain a cholesteric liquid crystal layer from which the solvent was removed.
その後、コレステリック液晶層に対して365nmの紫外線を50mW/cm2で1分間照射し、コレステリック液晶層を硬化させることにより、440nmに選択反射中心波長を有する1層目の部分選択反射層を得た。 Thereafter, the cholesteric liquid crystal layer was irradiated with 365 nm ultraviolet light at 50 mW / cm 2 for 1 minute to cure the cholesteric liquid crystal layer, thereby obtaining a first partial selective reflection layer having a selective reflection center wavelength at 440 nm. .
同様にして、第2のコレステリック液晶溶液を、1層目の部分選択反射層上に直接塗布し、配向処理(乾燥処理)及び硬化処理を行った。これにより、550nmに選択反射中心波長を有する2層目の部分選択反射層を得た。なお、第2のコレステリック液晶溶液は、第1のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、550nmに選択反射中心波長を有するようにした。 Similarly, the second cholesteric liquid crystal solution was directly applied on the first partially selective reflection layer, and an alignment treatment (drying treatment) and a curing treatment were performed. As a result, a second partial selective reflection layer having a selective reflection center wavelength at 550 nm was obtained. The second cholesteric liquid crystal solution is prepared by the same method as the first cholesteric liquid crystal solution, and the selective reflection center wavelength is set to 550 nm by controlling the mixing ratio of the nematic liquid crystal and the chiral agent. To have.
同様にして、第3のコレステリック液晶溶液を、2層目の部分選択反射層上に直接塗布し、配向処理(乾燥処理)及び硬化処理を行った。これにより、600nmに選択反射中心波長を有する、3層目の部分選択反射層を得た。なお、第3のコレステリック液晶溶液は、第1のコレステリック液晶溶液と同様の手法により調整されたものであり、ネマチック液晶とカイラル剤との混合比率を制御することにより、600nmに選択反射中心波長を有するようにした。 Similarly, the third cholesteric liquid crystal solution was directly applied onto the second partially selective reflection layer, and subjected to alignment treatment (drying treatment) and curing treatment. As a result, a third partial selective reflection layer having a selective reflection center wavelength at 600 nm was obtained. The third cholesteric liquid crystal solution is prepared by the same method as the first cholesteric liquid crystal solution, and the selective reflection center wavelength is set to 600 nm by controlling the mixing ratio of the nematic liquid crystal and the chiral agent. To have.
以上により、偏光選択反射層として、青色(B)の波長域の光(440nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する1層目の部分選択反射層と、緑色(G)の波長域の光(550nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する2層目の部分選択反射層と、赤色(R)の波長域の光(600nmに選択反射中心波長を有する光)を選択的に反射する3層目の部分選択反射層とが、支持基材側から順に積層された投影スクリーン本体を得た。なお、1層目の部分選択反射層の厚さは3μm、2層目の部分選択反射層の厚さは4μm、3層目の部分選択反射層の厚さは5μmとした。なお、このようにして得られた投影スクリーンの偏光選択反射層の各部分選択反射層のコレステリック液晶構造はプラーナー配向状態ではなく、その拡散角は±20°であった。 As described above, as the polarization selective reflection layer, the first partial selective reflection layer that selectively reflects light in the blue (B) wavelength region (light having a selective reflection center wavelength at 440 nm), and green (G) A second partial selective reflection layer that selectively reflects light in the wavelength range (light having a selective reflection center wavelength at 550 nm) and light in the red (R) wavelength range (light having a selective reflection center wavelength at 600 nm). A projection screen main body was obtained, in which the third partial selective reflection layer that selectively reflects () was laminated in order from the support substrate side. The thickness of the first partial selective reflection layer was 3 μm, the thickness of the second partial selective reflection layer was 4 μm, and the thickness of the third partial selective reflection layer was 5 μm. The cholesteric liquid crystal structure of each partial selective reflection layer of the polarization selective reflection layer of the projection screen thus obtained was not in the planar alignment state, and its diffusion angle was ± 20 °.
そして、このようにして得られた投影スクリーン本体の観察側に、凹凸形状が投影スクリーン本体の偏光選択反射層側に位置するサーキュラーフレネルレンズを配置し、60インチサイズ(1200mm×900mm)の投影スクリーン1とした。なお、サーキュラーフレネルレンズとしては、3mm厚のアクリル樹脂からなり、焦点距離1400mmの60インチサイズ(1200mm×900mm)のものを用いた。 Then, on the observation side of the projection screen main body thus obtained, a circular Fresnel lens having an uneven shape located on the polarization selective reflection layer side of the projection screen main body is arranged, and a projection screen of 60 inch size (1200 mm × 900 mm) It was set to 1. The circular Fresnel lens was made of acrylic resin having a thickness of 3 mm and a 60 inch size (1200 mm × 900 mm) having a focal length of 1400 mm.
(比較例)
投影スクリーン2として、投影スクリーン1で用いた投影スクリーン本体のみからなる投影スクリーンを準備した。なお、投影スクリーン2は、60インチサイズ(1200mm×900mm)であった。
(Comparative example)
As the projection screen 2, a projection screen consisting only of the projection screen body used in the projection screen 1 was prepared. The projection screen 2 was a 60-inch size (1200 mm × 900 mm).
(評価結果)
上述した投影スクリーン1,2を床に対して垂直に設置した。また、投影機を投影スクリーン1,2から垂直な方向(床に平行な方向)に約2.5m離れたところに配置した。
(Evaluation results)
The projection screens 1 and 2 described above were installed perpendicular to the floor. Further, the projector was disposed at a position approximately 2.5 m away from the projection screens 1 and 2 in the direction perpendicular to the projection screens (direction parallel to the floor).
この状態で、投影機により投影スクリーン1,2上に映像光(白と黒のエリアがある静止映像)を投射し、映像のコントラストを測定した。具体的には、輝度計(ルミナンスメーターBM−8、トプコン社製)により、投影スクリーン1,2の中央部の白色及び黒色の映像のそれぞれの輝度を測定し、その比をコントラスト(コントラスト=白映像の輝度+黒映像の輝度)として表した。 In this state, image light (a still image with white and black areas) was projected onto the projection screens 1 and 2 by the projector, and the contrast of the image was measured. Specifically, the luminance of each of the white and black images at the central portions of the projection screens 1 and 2 is measured by a luminance meter (luminance meter BM-8, manufactured by Topcon Corporation), and the ratio is contrasted (contrast = white). The brightness of the image + the brightness of the black image).
以上のようにして投影スクリーン1,2の輝度分布を測定したところ、投影スクリーン2では、最も映像光が明るくなる中央部に対する、最も暗くなる上端部(右上、左上)の白表示における輝度比は、10%であった。 When the luminance distribution of the projection screens 1 and 2 is measured as described above, the luminance ratio in the white display of the darkest upper end portion (upper right and upper left) with respect to the central portion where the image light is brightest is the projection screen 2. 10%.
一方、投影スクリーン1では、上述した輝度比が60%であり、大幅に輝度分布を改善することができた。 On the other hand, in the projection screen 1, the luminance ratio described above was 60%, and the luminance distribution could be greatly improved.
10−1,10−2A〜C,10−3A〜C 投影スクリーン
10 投影スクリーン本体
11 偏光選択反射層
11a,11b,11c 部分選択反射層
12 支持基材
13 中間層
14 支持フィルム
15 光吸収層
16 光反射層
17 粘着層
18 剥離フィルム
19 機能性保持層
20 投影システム
21 投影機
22 偏光制御部材
23 照明光源
24,24′ 偏光フィルム
25,26 照明光源設置部
27 照明光反射体
30 螺旋構造領域
31R,31R1,31R2,31R3 選択反射波長域内の右円偏光
31L 選択反射波長域内の左円偏光
32R 選択反射波長域外の右円偏光
32L 選択反射波長域外の左円偏光
33,33A,33B,33B1,33B2,36 反射光
34,35,35′ 照明光
40 サーキュラーフレネルレンズ(光学部材)
41,42 リニアフレネルレンズ(光学部材)
43,44 レンチキュラーレンズ(光学部材)
43a 第1レンズ
43b 第2レンズ
50 観察者
10-1, 10-2A to C, 10-3A to
41, 42 Linear Fresnel lens (optical member)
43,44 Lenticular lens (optical member)
43a
Claims (22)
特定の偏光成分の光を選択的に拡散反射する偏光選択反射層と、
前記偏光選択反射層の観察側に設けられ、前記偏光選択反射層により拡散反射された映像光の出射方向を制御する光学部材とを備え、
前記光学部材は、前記偏光選択反射層により拡散反射された映像光が、当該偏光選択反射層への映像光の入射方向と当該映像光の正反射方向との間に位置する特定の方向に戻されるように、当該映像光の出射方向を制御することを特徴とする投影スクリーン。 In the projection screen that reflects the image light projected from the observation side and displays the image,
A polarization selective reflection layer that selectively diffuses and reflects light of a specific polarization component;
An optical member that is provided on the observation side of the polarization selective reflection layer and controls the emission direction of image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer;
The optical member returns the image light diffusely reflected by the polarization selective reflection layer to a specific direction located between the incident direction of the image light to the polarization selective reflection layer and the regular reflection direction of the image light. The projection screen is characterized by controlling the emission direction of the image light.
前記投影スクリーン上に映像光を投射する投影機とを備えたことを特徴とする投影システム。 A projection screen according to claim 1;
A projection system comprising: a projector that projects image light on the projection screen.
前記照明光源から前記投影スクリーンへ向けて出射される前記照明光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と異なる偏光成分の光を主として含むことを特徴とする、請求項18に記載の投影システム。 An illumination light source that illuminates an observation space where the projection screen is installed, further comprising an illumination light source arranged so that illumination light is directly irradiated onto the projection screen,
The illumination light emitted from the illumination light source toward the projection screen mainly includes light having a polarization component different from a polarization component of light selectively reflected by the projection screen. The projection system described in.
前記照明光源から前記照明光反射体へ向けて出射される前記照明光は、前記投影スクリーンにより選択的に反射される光の偏光成分と同一の偏光成分の光を主として含むことを特徴とする、請求項18に記載の投影システム。 An illumination light source that illuminates an observation space where the projection screen is installed, further comprising an illumination light source arranged so that illumination light is indirectly irradiated onto the projection screen via an illumination light reflector,
The illumination light emitted from the illumination light source toward the illumination light reflector mainly includes light having the same polarization component as the polarization component of light selectively reflected by the projection screen. The projection system according to claim 18.
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