半透明擴散型偏光疊層體及其用圖
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及在頭戴可視顯示器、窗口顯示器等半透明屏幕中含有的擴散型偏光疊 層體，具備該疊層體的半透明（半透射型）投影屏幕及具備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投 影像及透射像的視認性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 半透明屏幕（半透射型屏幕或者透明的反射型或者透射型屏幕）是可以將從投影 儀（投影機或者投射型顯示裝置）投影的映像顯示在屏幕上，并且也可以透過屏幕看到屏 幕的對側(cè)的景色的屏幕，可用于窗口顯示器、平視顯示器（head up display(HUD))、頭戴可 視顯示器（head mounted display (HMD))等。作為半透明屏幕（透明型的投影屏幕），已知 使用全息圖的屏幕（全息圖屏幕）、使用半反射鏡的屏幕等。但是，由于全息圖屏幕不具有 偏振光選擇性，不能區(qū)分自然光與人工光（偏振光），因此難以在明亮的自然光下清晰地顯 示映像。另一方面，對使用半反射鏡（half mirror)的屏幕而言，不可避免地形成擋住一部 分視野的結(jié)構(gòu)，原理上，也難以大型化。進一步，作為半透明屏幕，還已知使用擴散型偏振光 板的屏幕。
[0003] 在日本特開2006-227581號公報（專利文獻1)中，公開了透過反射兩用投影屏 幕，其具備反射屏幕與透射型屏幕，在對投射的映像光進行反射及透過從而在其兩面顯示 映像的透過反射兩用投影屏幕中，該反射屏幕對投射的映像光中給定的偏振光成分進行反 射，該透射型屏幕使上述映像光中不被上述反射型屏幕反射而透過的、與上述給定的偏振 光成分不同的偏振光成分的光透過。該文獻中，作為反射型屏幕，記載了由具有膽留相液晶 結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜形成的偏振光選擇反射層，作為透射型屏幕，記載了由透過型體積全 息圖構(gòu)成的背面?zhèn)妊苌鋵?。進一步，記載了通過在反射型屏幕與透射型屏幕之間，設置吸收 由反射型屏幕必須反射的給定的偏振光成分的光的吸收型偏振片，可以更確實地分離投影 屏幕所應該反射及透過的2種類偏振光。
[0004] 在日本特開2007-219258號公報（專利文獻2)中，公開了具備第一透明屏幕與第 二屏幕的投影屏幕，對于包含一方向的偏振光成分及另一方向的偏振光成分的光，第一透 明屏幕將具有一方向的偏振光成分的光擴散反射、其他的光通過，第二屏幕設置在第一透 明屏幕的背面，將通過第一透明屏幕的光擴散反射，并且第一透明屏幕與第二屏幕彼此相 分離地設置。該文獻中，作為第一透明屏幕，記載了由具有膽留相規(guī)則性的液晶組合物構(gòu)成 的偏振光選擇反射層，作為第二屏幕，記載了通過使用與第一透明屏幕相同的透明性材料， 可以看到背面的背景。另外，記載了通過在第一透明屏幕與第二屏幕之間，設置對具有一方 向的偏振光成分的光進行吸收并屏蔽的吸收型偏光層，在第一透明屏幕的偏振光分離功能 不充分的情況下，可以將通過了第一透明屏幕的偏振光完全隔斷。
[0005] 但是，在這些文獻中，作為吸收型偏振片的作用，僅記載了利用偏振光選擇反射層 提高偏振光的分離功能的功能，沒有記載與來自背景的戶外光（自然光等）的關系。特別 是對專利文獻1的屏幕而言，沒有記載以從配置有投影機側(cè)的一側(cè)與沒有配置的一側(cè)的兩 側(cè)都可以看到為目的，以及沒有記載對于外景、室內(nèi)的視認性。
[0006] 進一步，對具有膽留相液晶結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜而言，由于入射角依賴性大，根據(jù) 入射角不同，反射強度、顏色再現(xiàn)性也不同，因此對反射型屏幕而言，在從投影儀大角度入 射光的情況下（入射角大的情況）正面亮度降低，不能顯示清晰的畫像。因此，不適用于從 投影儀向屏幕的光的入射角度大的用途，例如，HMD等短焦型投影儀。另外，即使是透射型 屏幕，圖像看起來也發(fā)白、清晰性低，且不能大角度入射，因此投影儀的光源容易在屏幕中 反射。另外，由于將是圓偏振片的具有膽留相液晶結(jié)構(gòu)的偏振光分離膜，與是直線偏振片的 吸收型偏振片組合，因此需要隔著位相差板。
[0007] 在日本特開2010-231080號公報（專利文獻3)中，公開了一種屏幕，該屏幕為包 含偏振光性擴散膜的屏幕，上述偏振光性擴散膜為單軸拉伸樹脂膜，該單軸拉伸樹脂膜對 于可見光線的透過霧度為15~90 %，上述單軸拉伸樹脂膜由固有雙折射為0. 1以上的1種 結(jié)晶性樹脂構(gòu)成，上述單軸拉伸樹脂膜的結(jié)晶度為8~30%，垂直于上述單軸拉伸樹脂膜 面的拉伸方向的橫截面可以觀察到海島結(jié)構(gòu)。該文獻中，記載了通過以使具有偏振光性的 顏料層的吸收軸與偏振光性擴散膜的拉伸軸大約正交的方式設置顏料層，顏料層可以有效 地吸收及去除垂直于偏振光性擴散膜的拉伸軸的偏振光（對圖像沒有貢獻的偏振光），可 以提高在明亮處的對比度。另外，記載了對透明的反射型屏幕而言，從確保透明性的觀點出 發(fā)，優(yōu)選不設置顏料層及偏振片。進一步，記載了單軸拉伸樹脂膜的海島結(jié)構(gòu)由結(jié)晶性相對 高的島狀的亮部、與結(jié)晶性相對低的暗部形成。
[0008] 但是，該文獻雖然也記載了對半透明屏幕（透明的反射型或者透射型屏幕）而言 優(yōu)選不設置顏料層及偏振片，但對半透明屏幕中戶外光與顏料層或者與偏振片的關系沒有 記載。進一步，偏振光性擴散膜，由于單一的結(jié)晶性樹脂中結(jié)晶性的差異而形成海島結(jié)構(gòu)， 因此折射率的控制困難，很難提高散射特性或偏光特性。因此，很難實現(xiàn)偏振光性擴散膜在 半透明屏幕中的應用。
[0009] 需要說明的是，投影儀為用于將映像在屏幕上擴大投影顯示的裝置，在半透明屏 幕上映出的映像的視認性受周圍的照度（來自自然光、人工光等的照度）所影響。因此，根 據(jù)周圍的照度，通過調(diào)整投影儀光源的照度（亮度），可以對視認性有一定程度的調(diào)節(jié)，但 是存在以下的情況：由于周圍的照度（特別是對于來自照度大的日光的戶外光），僅調(diào)整投 影儀光源的照度不能提高視認性。另外，如果提高投影儀光源的照度，則消耗電力變大，經(jīng) 濟性、環(huán)境性也降低。特別是對半透明屏幕而言，該結(jié)構(gòu)上，難以作為透射像的外景（對于 觀察者是屏幕的對側(cè)的景色，屋外或者室內(nèi)的景色）的視認性與在屏幕上投影的映像（投 影像）的視認性兼容，在屋子的內(nèi)外照度（光量）差幅度大的情況下特別困難。例如，在汽 車等車輛的窗、面向大廈外的窗戶等中利用半透明屏幕的情況下，如果光量大的太陽光作 為戶外光入射，則難以清晰地看到投影像。
[0010] 即，對專利文獻1~3的投影屏幕而言，由于不能調(diào)節(jié)戶外光的光量，因此在室外 與室內(nèi)的照度大幅不同的情況下，不能同時清晰地看到投影像和外景。特別是在室內(nèi)配置 投影儀的反射型半透明屏幕中，如果戶外光的光量過大，則即使增大投影儀的光量，也不能 提高投影像的視認性。
[0011] 作為調(diào)節(jié)進入汽車等車輛的窗戶的戶外光的照度的方法，在日本特開平9-300516 號公報（專利文獻4)中，公開了由光致變色層與在該光致變色層的兩面設置的透明樹脂層 構(gòu)成的車輛用遮光膜。
[0012] 但是，該文獻中，沒有記載在車輛的窗上顯示映像。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0014] 專利文獻
[0015]專利文獻1 :日本特開2006-227581號公報（權(quán)利要求書，段落[0086]，圖2)
[0016] 專利文獻2:日本特開2007-219258號公報（權(quán)利要求書，段落[0023] [0033] [0071]，圖 6)
[0017] 專利文獻3:日本特開2010-231080號公報（權(quán)利要求書，段落[0074] [0110] [0117][0119])
[0018] 專利文獻4 :日本特開平9-300516號公報（權(quán)利要求1)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明要解決的問題
[0020] 因此，本發(fā)明的目的在于提供偏光疊層體及具備該疊層體的半透明投影屏幕，以 及具備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法，該偏光疊層體即使是 對于包含擴散型偏振片的半透明屏幕，也可以一邊保持從投影儀投影的映像的視認性（亮 度、清晰度等），一邊顯示清晰的透射像。
[0021] 本發(fā)明的其它目的在于提供偏光疊層體及具備該疊層體的半透明投影屏幕，以及 具備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法，該偏光疊層體即使是從 投影儀以大角度的入射角將映像投影在半透明屏幕上，也可以提高正面亮度。
[0022] 本發(fā)明的進一步其它目的在于提供可以提高半透明屏幕（半透過型投影屏幕）的 薄壁性及輕質(zhì)性的偏光疊層體，及具備該疊層體的半透明投影屏幕，以及具備該屏幕的投 影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法。
[0023] 本發(fā)明的其它目的于提供偏光疊層體，及具備該疊層體的半透明投影屏幕，以及 具備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法，該偏光疊層體可以通過 控制從投影儀射出的偏振光，區(qū)分使用透射型屏幕與反射型屏幕。
[0024] 本發(fā)明的進一步其他的目的在于提供偏光疊層體，及具備該疊層體的半透明投影 屏幕，以及具備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法，該偏光疊層 體在反射型或者透射型屏幕中，從一側(cè)可以清晰地看到從投影儀投影的映像，且從另一側(cè) 幾乎不能看到從投影儀投影的映像。
[0025] 本發(fā)明的其他的目的在于，提供偏光疊層體，及具備該疊層體的半透明投影屏幕， 以及具備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法，該偏光疊層體從沒 有配置投影儀的一側(cè)（屏幕的背面），可以清晰看到從投影儀投影的映像，且可以抑制投影 儀的光源在屏幕中反射（映*9込辦）。
[0026] 本發(fā)明的目的在于提供偏光疊層體，及具備該疊層體的半透明投影屏幕，以及具 備該屏幕的投影系統(tǒng)以及提高投影像及透射像的視認性的方法，該偏光疊層體即使是對于 包含擴散型偏振片的半透明屏幕，也不受戶外光等周圍的亮度影響，可以一邊保持從投影 儀投影的映像的視認性（亮度、清晰度等），一邊顯示清晰的透射像。
[0027] 解決問題的方法
[0028] 本發(fā)明人為了解決上述問題進行了深入研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過對擴散型偏光層與 吸收型偏光層以兩層的透射軸大致平行的方式進行組合而作為半透明投影屏幕使用，則 即使是包含擴散型偏振片的半透明屏幕，也能一邊保持從投影儀投影的映像的視認性（亮 度、清晰度等），一邊顯示清晰的透射像，其中，該擴散型偏光層包括：包含第1透明熱塑性 樹脂的連續(xù)相，以及包含具有與該連續(xù)相不同折射率的第2透明熱塑性樹脂的分散相，從 而完成了本發(fā)明。
[0029] 即，本發(fā)明的偏光疊層體為透明、且是用于顯示從投影儀投影的映像的半透明投 影屏幕所包含的偏光疊層體，其包括擴散型偏光層與吸收型偏光層，兩層的透射軸大致平 行，且上述擴散型偏光層包括：包含第1透明熱塑性樹脂的連續(xù)相，以及包含具有與該連 續(xù)相不同的折射率的第2透明熱塑性樹脂的分散相。上述擴散型偏光層，能夠使入射的自 然光偏振，并且使自然光中一個方向的直線偏振光成分比另一方向的直線偏振光成分擴散 更多以及透過更少。在具有這樣的偏光層的偏光疊層體中，從吸收型偏光層側(cè)入射與透射 軸大致平行的直線偏振光時，總光線透射率可以為80%以上，且擴散光線透射率為25%以 下。另外，在上述偏光疊層體中，從吸收型偏光層側(cè)入射大致垂直于透射軸的直線偏振光 時，可以是總光線反射率為60%以上。上述擴散型偏光層也可以包括拉伸膜，連續(xù)相的面內(nèi) 雙折射小于〇. 05,分散相的面內(nèi)雙折射為0.05以上，且連續(xù)相與分散相對于直線偏振光的 折射率差在拉伸方向和垂直于該拉伸方向的方向上不同。在上述擴散型偏光層中，可以是 在拉伸方向上連續(xù)相與分散相的折射率差的絕對值為0.1~0.3,且在垂直于拉伸方向的 方向上連續(xù)相與分散相的折射率差的絕對值為0.1以下。上述連續(xù)相可以包括聚碳酸酯， 上述分散相可以包括聚萘二甲酸烷二醇酯（步y(tǒng) b b-卜）類樹脂。上述 分散相也可以為平均長寬比2~200的長條狀（長尺狀），上述分散相大致均勻地分散在連 續(xù)相中，且上述分散相的長軸方向沿與面方向大致平行的方向取向。上述吸收型偏光層可 以包括含碘的乙烯醇類樹脂的拉伸膜。上述擴散型偏光層與上述吸收型偏光層可以隔著透 明的粘接層疊層。本發(fā)明的偏光疊層體，可以進一步包含可以相對于入射光的光量減少出 射光的光量的調(diào)光層。在該調(diào)光層與擴散型偏光層之間，可以夾著吸收型偏光層。上述調(diào) 光層也可以是能夠調(diào)節(jié)光量的減少量的調(diào)光層。包含調(diào)光層的偏光疊層體適用于反射型屏
[0030] 本發(fā)明還包括包含上述偏光疊層體的半透明投影屏幕。本發(fā)明的半透明投影屏 幕，也可以是將來自投影儀的映像從擴散型偏光層側(cè)投影的反射型屏幕或者透射型屏幕 (特別是短焦型投影屏幕）。
[0031] 本發(fā)明還包含具備上述半透明投影屏幕及投影儀的投影系統(tǒng)。在本發(fā)明的投影系 統(tǒng)中，可以用以下方式配置投影儀：在投影儀側(cè)配置有包括單軸拉伸片的擴散型偏光層，且 在垂直于上述拉伸片的拉伸方向的面方向中，來自投影儀的投影光以大于0°的入射角入 射至屏幕。對本發(fā)明的投影系統(tǒng)而言，上述投影儀也可以是能夠射出具有相對于擴散型偏 光層的透射軸大致垂直的振動面的直線偏振光，且半透明投影屏幕為反射型屏幕。另外，對 本發(fā)明的投影系統(tǒng)而言，也可以是上述投影儀能夠射出具有相對于擴散型偏光層的透射軸 大致平行的振動面的直線偏振光，且半透明投影屏幕為透射型屏幕。
[0032] 本發(fā)明還包括在上述投影系統(tǒng)中調(diào)整以半透明投影屏幕為邊界的內(nèi)外的照度和 投影儀的照度，提高從投影儀投影至上述屏幕的映像及透射像的視認性的方法。
[0033] 需要說明的是，本說明書的"大致平行（或者大致垂直）"意思是指不需要相對于 目標方向完全平行（或者垂直），例如，也包含以角度±15° (例如，±10°，特別是±5° ) 左右的范圍內(nèi)在傾斜方向交叉的情況。
[0034] 另外，"半透明屏幕（或者半透射型屏幕）是指可以將映像投影于屏幕，并且具有 可以越過屏幕看到室內(nèi)或者室外的風景的透明性的屏幕。進一步，"反射型屏幕"是指可以 從配置投影儀的一側(cè)（屏幕的表面?zhèn)龋┛吹綇耐队皟x投影的映像的屏幕，"透射型屏幕"意 思是指可以從沒有配置投影儀的一側(cè)（屏幕的背面?zhèn)龋┛吹綇耐队皟x投影的映像的屏幕。
[0035] 發(fā)明的效果
[0036] 對本發(fā)明而言，由于將擴散型偏光層與吸收型偏光層以兩層的透射軸大致平行的 方式進行組合而用于半透明投影屏幕，其中，該擴散型偏光層包括：包含第1透明熱塑性樹 脂的連續(xù)相，以及包含具有與該連續(xù)相不同折射率的第2透明熱塑性樹脂的分散相，因此 即使是針對包含擴散型偏振片的半透明屏幕，也能一邊保持從投影儀投影的映像的視認性 (亮度、清晰度等），一邊顯示清晰的透射像（背景的透射像）。特別是如果由特定的拉伸膜 形成擴散型偏光層，則即使從投影儀以大角度的入射角將映像投影于半透明屏幕，也可以 提高正面亮度。進一步，由于本發(fā)明的偏光疊層體為組合了擴散型偏光層與吸收型偏光層 的簡單的結(jié)構(gòu)，可以不使用相位差板而控制偏振光，因此可以提高半透明屏幕（半透過型 投影屏幕）的薄壁性及輕質(zhì)性。
[0037] 另外，由于通過控制從投影儀射出的偏振光，可以從室外側(cè)及室內(nèi)側(cè)中的任意側(cè) 看到從投影儀投影的映像，因此可以選擇利用反射型屏幕與透射型屏幕（可以區(qū)分使用）。 進一步，在反射型或者透射型屏幕中，可以調(diào)整為可以從一側(cè)清晰地看到從投影儀投影的 映像，且從另一側(cè)幾乎不能看到的狀態(tài)。特別是在透射型屏幕中，從沒有配置投影儀的一側(cè) 可以清晰地看到從投影儀投影的映像，且可以抑制投影儀的光源的映入。因此，例如，作為 透射型屏幕用于汽車、火車的窗戶時，則可以在將窗戶作為針對車外的廣告介質(zhì)利用的同 時，從車內(nèi)可以不損傷窗戶的功能、越過屏幕看到車外的景色（風景）。另一方面，通過控制 偏振光而作為反射型屏幕利用時，則可以作為車內(nèi)顯示器利用。特別是如果將本發(fā)明的疊 層體作為反射型或者透射型的半透明屏幕使用，則在從投影儀投影映像時和不投影時，都 可以從室內(nèi)及室外的任意側(cè)清晰地看到景色。因此，如果用于櫥窗顯示器用途，則可以擴增 實境體驗。
[0038] 進一步，通過在可以相對入射光的光量減少出射光的光量的調(diào)光層與擴散型偏光 層之間夾著吸收型偏光層，即使是對于包含擴散型偏振片的半透明屏幕，也可以不受戶外 光等周圍的亮度影響，一邊保持從投影儀投影的映像的視認性（亮度