JP2014081580A - Image display method - Google Patents
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Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
【課題】大画面で、高精細かつ色再現性の高い透明表示を可能にする画像表示方法を提供する。
【解決手段】電気駆動により光透過状態と光散乱状態を切り替えできる液晶調光層を表示領域に備えた表示スクリーンに、光源から前記表示スクリーンに可視光の光線を走査して画像を描画する画像表示方法であって、前記表示スクリーンの光散乱状態が帯状領域をなすように切り替えされ、前記走査における主走査方向が前記帯状領域の長さ方向と一致し、前記走査における副走査方向が前記帯状領域の幅方向と一致し、前記帯状領域に前記光線を走査させ、前記帯状領域の位置を前記走査の副走査と同調して周期的に変化させ、観察者が前記表示領域に表示される画像と、前記表示領域の背景を同時に視認できることを特徴とする画像表示方法により解決する。
【選択図】図1An image display method that enables transparent display with a large screen and high definition and high color reproducibility is provided.
An image in which an image is drawn by scanning a visible light beam from a light source onto the display screen on a display screen having a liquid crystal light control layer capable of switching between a light transmission state and a light scattering state by electric drive. In the display method, the light scattering state of the display screen is switched so as to form a band-like region, the main scanning direction in the scanning coincides with the length direction of the band-like region, and the sub-scanning direction in the scanning is the band-like region An image that matches the width direction of the region, scans the light beam in the belt-like region, changes the position of the belt-like region periodically in synchronization with the sub-scan of the scan, and displays the observer in the display region And an image display method characterized in that the background of the display area can be viewed at the same time.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、スクリーンと画像投影機から構成される画像表示装置を用いた画像表示方法に関する。更に詳しくは、電気駆動により光透過状態と光散乱状態を切り替えできる液晶調光層を表示領域に備えた表示スクリーンであって、観察者が前記表示領域に表示される画像と、前記表示領域の背景を同時に視認できることを特徴とする画像表示方法に関するものである。 The present invention relates to an image display method using an image display device including a screen and an image projector. More specifically, the display screen includes a liquid crystal light control layer that can be switched between a light transmission state and a light scattering state by electric drive, and an image displayed on the display region by an observer, The present invention relates to an image display method characterized in that a background can be viewed simultaneously.
近年、窓ガラスやフィルムなどの透明体に映像を写し、同時に非表示部の背景も見えるようにした透明ディスプレイの開発が進められている。従来技術としては、透明LCD、透明OLED、透明PDPといった、従来型のFPD部材を透明化することにより透明表示を行うディスプレイが知られている。しかしながら、これらのディスプレイは、非表示部の光線透過率が高いものでも50%程度であり、暗い場所では背景が見えないという問題がある。 In recent years, development of a transparent display in which an image is displayed on a transparent body such as a window glass or a film and the background of a non-display portion can be seen at the same time has been developed. As a conventional technique, a display that performs transparent display by transparentizing a conventional FPD member, such as a transparent LCD, a transparent OLED, and a transparent PDP, is known. However, these displays have a problem that the background cannot be seen in a dark place because the non-display portion has a high light transmittance of about 50%.
これに対し、透明体として光透過状態と光散乱状態を切り替え可能なスクリーンを使用し、スクリーンが光散乱状態の時にプロジェクターで投影した映像を結像させ、視認可能にする透明表示方法が知られている。この表示方法を用いることで、非表示部の光線透過率を50%より大きくすることが可能であり、暗い場所でも背景が視認可能な、これまでにない透明感のある映像を提供することができる。 On the other hand, a transparent display method is known in which a screen that can be switched between a light transmission state and a light scattering state is used as a transparent body, and an image projected by a projector is imaged and visible when the screen is in a light scattering state. ing. By using this display method, the light transmittance of the non-display portion can be made greater than 50%, and an unprecedented transparent image can be provided in which the background can be visually recognized even in a dark place. it can.
特許文献1には、スクリーン上で、プロジェクターからの射出光を投影する領域を散乱状態にし、残りの領域を光透過状態にすることで透明表示を行うシステムが開示されている。
特許文献2には、スクリーンの光透過状態と光散乱状態とを周期的に変化させ、プロジェクターでの映像投射をスクリーン変調に同期させる表示システムが開示されている。特許文献2の表示方法であれば、スクリーンの表示をセグメントに分割する必要はなく、安価な装置で透明表示を得ることができる。さらに、プロジェクターとスクリーンのアライメントを精密に行う必要がなく、プロジェクターの設置位置の自由度が増える利点も有する。
プロジェクターとしては、近年、レーザーモジュールおよび光学エンジンの発達が目覚しく、高輝度、高光変換効率を兼ね備えたレーザー走査型のプロジェクターが民生品として入手可能になり、色再現性の高い映像を利用できるようになった。大面積のスクリーンとレーザー走査型のプロジェクターを組み合わせることで、鮮やかで迫力のある表示を生み出すことができる。 In recent years, the development of laser modules and optical engines has been remarkable as projectors, and laser scanning projectors with high brightness and high light conversion efficiency have become available as consumer products so that images with high color reproducibility can be used. became. By combining a large-area screen and a laser scanning projector, you can create a vivid and powerful display.
特許文献1の表示方法では、任意の画像を表示することを考えた場合、スクリーンをドットマトリクス表示にする必要がある。そのため大面積で高解像度の画像を得るためには、多数の画素が必要となり、高価な装置となる。また、プロジェクターとスクリーンのア
ライメントを精密に行わなければならず、両者の位置がわずかでもずれてしまうと、映像が途切れる、映像のない場所に光散乱領域が生じ、見栄えが悪くなる等の不具合が生じるため、プロジェクターの設置位置に大きな制限がかかる問題がある。
In the display method of
一方、特許文献2には、スクリーン表示をセグメントに分割する思想は記載されておらず、スクリーン全面を同時に切り替えるものである。この表示方法では、走査型プロジェクターを用いて大面積のスクリーンに高精細な画像を表示する場合、走査線本数が大幅に増加するため、走査時間が増大してしまい、スクリーン表示にちらつきが生じてしまう問題がある。また、同様の理由で背景の透明性が十分得られなくなるという問題がある。
On the other hand,
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、大画面で、高精彩かつ色再現性の高い透明表示を可能にする画像表示方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image display method that enables transparent display with high resolution and high color reproducibility on a large screen.
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、電気駆動により光透過状態と光散乱状態を切り替えできるスクリーンと、前記スクリーンに光線を走査して描画する画像表示方法において、スクリーン変調を帯状にし、スクリーン変調と同期させて光線を走査することにより、簡便な装置で大面積の透明表示画像を表示できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have performed screen modulation in a screen that can be switched between a light transmission state and a light scattering state by electric drive, and an image display method that scans and draws light on the screen. The inventors have found that a transparent display image with a large area can be displayed with a simple device by scanning the light beam in a band shape and synchronizing with the screen modulation, and have reached the present invention.
即ち、本発明の要旨は、以下に存する。
(1)電気駆動により光透過状態と光散乱状態を切り替えできる液晶調光層を表示領域に備えた表示スクリーンに、光源から前記表示スクリーンに可視光の光線を走査して画像を描画する画像表示方法であって、
前記表示スクリーンの光散乱状態が帯状領域をなすように切り替えされ、
前記走査における主走査方向が前記帯状領域の長さ方向と一致し、前記走査における副走査方向が前記帯状領域の幅方向と一致し、
前記帯状領域に前記光線を走査させ、前記帯状領域の位置を前記走査の副走査と同調して周期的に変化させ、
観察者が前記表示領域に表示される画像と、前記表示領域の背景を同時に視認できることを特徴とする画像表示方法。
(2)前記帯状領域の面積の平均値が、前記表示スクリーンの表示領域の面積に対し、1%以上、20%以下となることを特徴とする前記(1)に記載の画像表示方法。
(3)リフレッシュ周波数が40Hz以上70Hz以下である前記(1)または(2)に記
載の画像表示方法。
(4)前記帯状領域における平行光線透過率が、30%以下である前記(1)〜(3)の
何れか1に記載の画像表示方法。
(5)光透過状態である前記表示スクリーンにおける平行光線透過率が、80%以上である前記(1)〜(4)の何れか1に記載の画像表示方法。
(6)前記液晶調光層が、対向して配置される一対の電極付き透明基板を有し、且つ、前記基板間に、液晶と高分子樹脂を含む複合体を含むものであり、
前記液晶が、誘電異方性が正のカイラルネマチック液晶であることを特徴とする前記(1)〜(5)の何れか1に記載の画像表示方法。
(7)前記複合体が、誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶と下記一般式(1)で表される高分子前駆体を含む混合物を硬化させたものであることを特徴とする前記(6)に記載の画像表示方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) An image display that draws an image by scanning a visible light beam from a light source onto the display screen provided with a liquid crystal light control layer capable of switching between a light transmission state and a light scattering state by electric drive. A method,
The light scattering state of the display screen is switched to form a band-like region,
The main scanning direction in the scanning coincides with the length direction of the band-shaped region, and the sub-scanning direction in the scanning coincides with the width direction of the band-shaped region,
Scanning the beam with the beam, and periodically changing the position of the band in synchronization with the sub-scan of the scan,
An image display method characterized in that an observer can simultaneously view an image displayed in the display area and a background of the display area.
(2) The image display method according to (1), wherein an average value of the area of the belt-like region is 1% or more and 20% or less with respect to the area of the display region of the display screen.
(3) The image display method according to (1) or (2), wherein the refresh frequency is 40 Hz to 70 Hz.
(4) The image display method according to any one of (1) to (3), wherein a parallel light transmittance in the belt-like region is 30% or less.
(5) The image display method according to any one of (1) to (4), wherein a parallel light transmittance on the display screen in a light transmitting state is 80% or more.
(6) The liquid crystal light control layer has a pair of transparent substrates with electrodes arranged to face each other, and includes a composite containing a liquid crystal and a polymer resin between the substrates,
The image display method according to any one of (1) to (5), wherein the liquid crystal is a chiral nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy.
(7) The composite is obtained by curing a mixture including a chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and a polymer precursor represented by the following general formula (1). The image display method according to (6).
[一般式(1)中、A1及びA2はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、
Ar1、Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素環基または置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を表し、
X1及びX2はそれぞれ独立に、直接結合、炭素二重結合、炭素三重結合、エーテル結合、エステル結合、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基を表し、
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基、又は炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基を表し、
m、n、p及びqは、それぞれ独立に、0または1を表す。
ただし、Ar1、Ar2及びAr3のうち、少なくともいずれか1つは、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素縮合環基又は置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を表す。]
(8)前記一般式(1)で表される高分子前駆体が、下記一般式(2)で表されることを特徴とする前記(7)に記載の画像表示方法。
[In General Formula (1), A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group,
Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each independently represent a divalent aromatic hydrocarbon ring group which may have a substituent or a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent. ,
X 1 and X 2 are each independently a direct bond, a carbon double bond, a carbon triple bond, an ether bond, an ester bond, a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. Represents a linear oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a group;
R 1 and R 2 are each independently a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent, or a linear chain having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent. Represents an oxyalkylene group or a linear alkyl ester group having 2 to 6 carbon atoms,
m, n, p and q each independently represents 0 or 1.
However, at least one of Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 is a divalent aromatic hydrocarbon condensed ring group which may have a substituent or a divalent which may have a substituent. Represents an aromatic heterocyclic group. ]
(8) The image display method according to (7), wherein the polymer precursor represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (2).
[一般式(2)中、A1及びA2はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、
Ar4は、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素縮合環基または置換基を有しても良い2価の芳香族複素縮合環基を表し、
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基、又は炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基を表し、
p、qは、それぞれ独立に、0または1を表す。]
[In General Formula (2), A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group,
Ar 4 represents a divalent aromatic hydrocarbon condensed ring group which may have a substituent or a divalent aromatic heterofused ring group which may have a substituent,
R 1 and R 2 are each independently a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent, or a linear chain having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent. Represents an oxyalkylene group or a linear alkyl ester group having 2 to 6 carbon atoms,
p and q each independently represents 0 or 1. ]
本発明の画像表示装置は、公告板、コンピューター端末、プロジェクション等に用いることができる。 The image display device of the present invention can be used for a notice board, a computer terminal, a projection, and the like.
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定されない。
本発明の画像表示方法は、観察者が前記表示領域に表示される画像と、前記表示領域の背景を同時に視認できることを特徴とする。このような表示を以下、透明表示と表現する。
The description of the constituent requirements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and is not specified by these contents.
The image display method of the present invention is characterized in that an observer can simultaneously view an image displayed in the display area and a background of the display area. Hereinafter, such display is expressed as transparent display.
本発明の画像表示方法に用いられる画像表示装置は、光透過状態と光散乱状態を切り替えできる液晶調光層を表示領域に備えた表示スクリーンと、前記表示スクリーンに画像を描画するための光線光源から構成され、前記表示スクリーンが光源に対して配置されたものである。本明細中で、特に断りがない場合、光とは可視光(波長380〜800nm)を意味する。 An image display device used in the image display method of the present invention includes a display screen having a liquid crystal light control layer capable of switching between a light transmission state and a light scattering state in a display region, and a light source for drawing an image on the display screen. The display screen is arranged with respect to the light source. In this specification, unless otherwise specified, light means visible light (wavelength 380 to 800 nm).
本発明の光透過状態とは、スクリーン越しに対向する風景が視認できる状態を指し、平行光線透過率が高い方が、前記視認が高まるため好ましい。
本発明の光散乱状態とは、スクリーンが白濁してスクリーン越しに対向する風景を視認し難い状態を指し、平行光線透過率が低い方が、表示領域に表示される画像の視認性が向上するため好ましい。ここで、平行光線透過率はJIS K7136(2000年)の方法
で測定される。なお、光透過状態と光散乱状態を切り替える場合には、通常、中間的な過渡状態を経由するので、切り替えを行う間に光透過状態と光散乱状態の中間状態をとっても構わない。
The light transmission state of the present invention refers to a state in which a landscape facing the screen can be visually recognized, and a higher parallel light transmittance is preferable because the visibility is increased.
The light scattering state of the present invention refers to a state in which the screen is cloudy and it is difficult to visually recognize the landscape facing the screen. The lower the parallel light transmittance, the better the visibility of the image displayed in the display area. Therefore, it is preferable. Here, the parallel light transmittance is measured by the method of JIS K7136 (2000). Note that when switching between the light transmission state and the light scattering state, an intermediate transient state is usually used, so that an intermediate state between the light transmission state and the light scattering state may be taken during the switching.
本発明において、前記表示スクリーンの光透過状態と光散乱状態との切り替えを周期的に行い、スクリーンが光散乱状態である期間に光源から光線を射出して描画することで、スクリーン上に画像を結像させることができる。なお、周期的とは通常、毎周期まったく同じことを指すが、本発明の趣旨を外れない範囲でなら一部異なった周期が含まれていても良い。 In the present invention, the display screen is periodically switched between a light transmission state and a light scattering state, and light is emitted from a light source and drawn during a period in which the screen is in a light scattering state, whereby an image is displayed on the screen. An image can be formed. Note that the term “periodic” generally means exactly the same every period, but may include a partly different period as long as it does not depart from the spirit of the present invention.
本発明において、1周期とは、後述する光源からの光線の走査が、走査開始位置から表示スクリーンの表示領域全体を走査し、走査開始位置に戻るまでの時間を意味する。
上記条件下での、1周期に対してスクリーンの光透過状態と光散乱状態との切り替えが行なわれる最小単位の領域が光散乱状態である時間の比をdとする。dを一定以下に設定
することで、透明表示が可能になる。dは小さいほど表示領域の背景の透過性が良くなり、一方で画像の輝度が低下するため、視認性が落ちる。画像の視認性と背景の透過性両方を確保するには、dを0.01以上、0.20以下に設定することが好ましい。
In the present invention, one cycle means the time from scanning of a light source from a light source to be described later until the entire display area of the display screen is scanned from the scanning start position and returned to the scanning start position.
Under the above conditions, let d be the ratio of the time during which the minimum unit area in which the screen is switched between the light transmission state and the light scattering state in one cycle is in the light scattering state. By setting d below a certain level, transparent display is possible. The smaller d is, the better the transparency of the background of the display area is. On the other hand, the brightness of the image is lowered, so the visibility is lowered. In order to ensure both image visibility and background transparency, d is preferably set to 0.01 or more and 0.20 or less.
また、スクリーンの光透過状態と光散乱状態との切り替えの周波数をFとすると、Fは小さい場合にはスクリーンがちらついて見えるが、周波数を大きく設定することで、表示画像のちらつきを感じないようにすることができる。しかし、大きすぎると一般的にスクリーンの切り替えが追随できなくなり、背景の透過性が低下する。ちらつきを感じず、背景の透過性を確保するにはFを40Hz以上、70Hz以下に設定することが好ましい。 Also, if the frequency of switching between the light transmission state and the light scattering state of the screen is F, the screen appears to flicker when F is small, but by setting the frequency large, the flickering of the display image is not felt. Can be. However, if it is too large, it is generally impossible to follow the switching of the screen, and the transparency of the background is lowered. In order to ensure the transparency of the background without feeling flicker, it is preferable to set F to 40 Hz or more and 70 Hz or less.
ここで、1周期におけるスクリーンの散乱時間をTDとすると、TD=d/Fである。
一般に、特許文献2のようなスクリーン表示を分割せず光線の走査により描画を行う場合の、大面積表示の問題点として以下が挙げられる。画像の解像度は、主走査方向は主走査の走査角度で、副走査方向は走査線の本数で決定される。副走査方向は走査線の本数をN、主走査の周波数をFHとすると、表示領域全体を走査するのに要する時間は、ほぼN/FHになる。すなわち、TD=N/FHである。
Here, when the screen scattering time in one period is T D , T D = d / F.
In general, the following is a problem of large area display when drawing is performed by scanning a light beam without dividing the screen display as in
ここで仮に、0.01≦d≦0.20、40Hz≦F≦70Hzにしようとすると、0.1
ms≦TD≦5.0msとなる。ところが、現行の光学エンジン技術の制約から、FHは30kHz程度に制限される。したがって、4本≦N≦150本となる。すなわち、走査型プロ
ジェクターではごく小さい面積しか透明表示できないことになる。
本発明の画像表示方法は、走査中、光線が当たっている近傍の領域を光散乱状態に切り替え、また、光散乱状態である領域を走査しやすい帯状に分割することで、現行の光学エンジンを備えた走査型プロジェクターを用いても、大画面で高精細の透明表示を得ることができるようにするものである。
Here, assuming that 0.01 ≦ d ≦ 0.20 and 40 Hz ≦ F ≦ 70 Hz,
ms ≦ T D ≦ 5.0 ms. However, F H is limited to about 30 kHz due to limitations of current optical engine technology. Accordingly, 4 ≦ N ≦ 150. In other words, only a very small area can be transparently displayed by the scanning projector.
According to the image display method of the present invention, during scanning, the area near the light beam is switched to the light scattering state, and the area in the light scattering state is divided into strips that are easy to scan. This makes it possible to obtain a high-definition transparent display on a large screen even when the scanning projector provided is used.
本発明の画像表示方法は、前記表示スクリーンの光散乱状態が帯状領域をなすように切り替えされ、前記走査における主走査方向が前記帯状領域の長さ方向と一致し、前記走査における副走査方向が前記帯状領域の幅方向と一致し、前記帯状領域に前記光線を走査させ、前記帯状領域の位置を前記走査の副走査と同調して周期的に変化させることを特徴とする。前記帯状領域に前記光線を走査させ、前記帯状領域の位置を前記走査の副走査と同調して周期的に変化させる。すなわち、走査中、光線が当たっている近傍の領域のみに光散乱状態に切り替えることで、実効的に背景の透過性を上げることができるのである。また、光散乱状態である領域を走査しやすい帯状に分割することで、透明表示可能な走査線本数を増やすことができるのである。 In the image display method of the present invention, the light scattering state of the display screen is switched so as to form a band-like region, the main scanning direction in the scanning coincides with the length direction of the band-like region, and the sub-scanning direction in the scanning is It coincides with the width direction of the belt-like region, the light beam is scanned in the belt-like region, and the position of the belt-like region is periodically changed in synchronization with the sub-scan of the scanning. The light beam is scanned in the belt-like region, and the position of the belt-like region is periodically changed in synchronization with the sub-scan of the scanning. That is, the background transparency can be effectively increased by switching to the light scattering state only in the vicinity of the area where the light beam is hit during scanning. Further, the number of scanning lines that can be transparently displayed can be increased by dividing the light scattering state into strips that are easy to scan.
<表示スクリーン>
本発明に用いる表示スクリーンは、電気駆動により光透過状態と光散乱状態を切り替えできる液晶調光層を表示領域に備えている。液晶調光層としては、例えば光透過状態と光散乱状態を電気駆動により切り替えることのできる透過−散乱型の液晶−高分子複合体を使用することができる。
<Display screen>
The display screen used in the present invention includes a liquid crystal light control layer that can switch between a light transmission state and a light scattering state by electric drive in a display region. As the liquid crystal light control layer, for example, a transmission-scattering type liquid crystal-polymer composite capable of switching between a light transmission state and a light scattering state by electric drive can be used.
通常、液晶調光層は対向して配置される一対の電極付き基板間に挟持され、前記基板に閾値以上の実効値を持つ、直流電圧、交流電圧、パルス電圧またはそれらの組み合わせの電圧を印加することによって、光透過状態と光散乱状態に切り替えることができる。液晶調光層としては、電圧無印加時に光散乱状態で電圧印加中に光透過状態になるノーマルモード、電圧無印加時に光透過状態で電圧印加中に光散乱状態となるリバースモード、光透過状態と光散乱状態の切り替え時のみ電圧印加を行うメモリモードの駆動をするものいずれを用いても良い。中でもリバースモードとメモリモードは、例えば窓やショーケースのような用途において、通常時(電圧無印加)に透明であり、電圧印加時に光散乱状態で画
像を表示させることができるため、省エネルギーの観点から有用である。
Usually, the liquid crystal light control layer is sandwiched between a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other, and a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage or a combination thereof having an effective value equal to or greater than a threshold value is applied to the substrate. By doing so, it is possible to switch between a light transmission state and a light scattering state. The liquid crystal light control layer includes a normal mode in which light is transmitted in a light scattering state when no voltage is applied, and a light transmission state in a light transmission state when no voltage is applied. Any one that drives in a memory mode in which a voltage is applied only when switching between the light scattering state and the light scattering state may be used. Among them, the reverse mode and the memory mode are transparent at normal times (no voltage applied) in applications such as windows and showcases, and can display an image in a light scattering state when a voltage is applied. It is useful from.
<光源>
本発明で用いる光源は、一般的な可視光光源ならいずれでもよく、レーザー、ランプ、LED、OLED等が使用できる。このなかでも、レーザーが射出光の色再現性が高く、好まし
い。
光源からの発光は光線としてスクリーンに投射される。光線を得る方法は、レーザー等の光線を射出する光源を用いてもよく、レーザー、ランプ、LED、OLED等の光をコリメー
タを使用して集光しても良い。また、光線を拡散レンズ等によって拡散させてビーム径を広げても良い。
<Light source>
The light source used in the present invention may be any general visible light source, and lasers, lamps, LEDs, OLEDs and the like can be used. Among these, a laser is preferable because of high color reproducibility of emitted light.
Light emitted from the light source is projected onto the screen as light rays. As a method of obtaining the light beam, a light source that emits a light beam such as a laser may be used, and light from a laser, a lamp, an LED, an OLED, or the like may be condensed using a collimator. Further, the beam diameter may be expanded by diffusing the light beam with a diffusion lens or the like.
光の色としては、単色光源を使用しても良いし、白色光等の多色光源を使用しても良い。赤、緑、青の単色光源を組み合わせて色を再現しても良いし、多色光とカラーフィルタを組み合わせて調色しても良い。
光線をスクリーン上に走査するには、公知の光スキャナーが利用でき、MEMSスキャナー、ガルバノスキャナー、ポリゴンミラー等の可動ミラーを用いた光スキャナーや、音響光学効果、電気光学効果等の固体中での屈折率変調効果を利用した屈折率変調型の光スキャナーが挙げられる。可動ミラーを用いた光スキャナーとしては、小型で高速駆動可能であるMEMSスキャナーを用いたものが好ましく、2次元MEMSスキャナーを用いた方法、1次元MEMSスキャナーを2つ組み合わせた方法、1次元MEMSスキャナーとガルバノスキャナーを組み合わせた方法、ライトバルブと1次元MEMSスキャナーを組み合わせた方法等が挙げられる。MEMSスキャナーとしては、電磁方式、静電方式、圧電方式等、公知の方式が挙げられる。光線を走査させる装置としては、市販の走査型プロジェクターならいずれも使用でき、具体的には、SHOWWX LASER PICO PROJECTOR(マイクロビジョン社)等が挙げられる
。
As the color of light, a monochromatic light source may be used, or a multicolor light source such as white light may be used. Colors may be reproduced by combining single color light sources of red, green, and blue, or color adjustment may be performed by combining multicolor light and a color filter.
In order to scan the light beam on the screen, a known optical scanner can be used, such as an optical scanner using a movable mirror such as a MEMS scanner, a galvano scanner, or a polygon mirror, or in a solid such as an acoustooptic effect or an electrooptic effect. A refractive index modulation type optical scanner using a refractive index modulation effect may be mentioned. As a light scanner using a movable mirror, a small-sized and high-speed MEMS scanner is preferable, a method using a two-dimensional MEMS scanner, a method combining two one-dimensional MEMS scanners, and a one-dimensional MEMS scanner. And a combination of a light valve and a one-dimensional MEMS scanner. Examples of the MEMS scanner include known methods such as an electromagnetic method, an electrostatic method, and a piezoelectric method. Any commercially available scanning projector can be used as the device for scanning the light beam, and specific examples include SHOWWX LASER PICO PROJECTOR (Microvision).
本発明におけるスクリーンと光源の位置関係は、スクリーンを挟んで観察者と光源が対向するリアプロジェクション方式でもよく、スクリーンに対して観察者と光源が同じ側にいるフロントプロジェクション方式でもよい。光散乱状態の液晶調光層において、後方散乱が強い場合には前者を、前方散乱が強い場合には後者を用いれば良い。
また、スクリーンに対して光源の光射出口が垂直になるように設置してもよいし、角度をつけて設置してもよい。観察者の視界の妨げにならないように光源をスクリーンに対して見えなくなる程度に角度をつけて設置することもできる。この場合、投影された画像の形状をスクリーンの表示部分に合わせて補正することが好ましい。
The positional relationship between the screen and the light source in the present invention may be a rear projection method in which the observer and the light source face each other with the screen interposed therebetween, or a front projection method in which the observer and the light source are on the same side with respect to the screen. In the light scattering liquid crystal light control layer, the former may be used when backscattering is strong, and the latter may be used when forward scattering is strong.
Further, it may be installed such that the light exit of the light source is perpendicular to the screen, or may be installed at an angle. It is also possible to install the light source at an angle such that the light source cannot be seen with respect to the screen so as not to obstruct the observer's view. In this case, it is preferable to correct the shape of the projected image according to the display portion of the screen.
また、表示領域に対して画像の輝度が均一になるように補正することが好ましい。平面ミラーによって光線を反射させ、光源を見えなくしたり、曲面ミラーによって画像の拡大、縮小したりすることもできる。
本発明の画像表示方法では、一つのスクリーンに一つの光源を配置してもよく、一つのスクリーンに二つ以上の光源を配置してもよい。一つのスクリーンに二つ以上の光源を配置する場合には、スクリーンの同じ場所に画像を描画してもよく、異なる場所に画像を描画しても良い。一つのスクリーンに二つ以上の光源を配置する場合、各光源から光線を同時に投射しても良いし、別々のタイミングで投射しても良い。例えば光源が赤緑青の三色からなる場合、各色を同時に投射することで色を再現しても良いし、時分割で赤緑青を表示することで色を再現するフィールドシーケンシャルカラー方式でも構わない。また一つの光源に対して二つ以上のスクリーンを配置してもよい。一つの光源に対して二つ以上のスクリーンを配置する場合、スクリーンを平面的に並べることもできるし、奥行き方向に並べることもできる。スクリーンを平面的に並べる場合、それぞれのスクリーンに独立した表示を行うこともできるし、各スクリーンの表示をつなげると全体でひとつの表示になる、マルチ表示を行うこともできる。
Further, it is preferable to correct the display area so that the luminance of the image is uniform. Light can be reflected by a plane mirror to make the light source invisible, and an image can be enlarged or reduced by a curved mirror.
In the image display method of the present invention, one light source may be arranged on one screen, or two or more light sources may be arranged on one screen. When two or more light sources are arranged on one screen, an image may be drawn at the same place on the screen, or an image may be drawn at different places. When two or more light sources are arranged on one screen, the light beams may be projected simultaneously from the respective light sources or may be projected at different timings. For example, when the light source is composed of three colors of red, green, and blue, the colors may be reproduced by simultaneously projecting the respective colors, or a field sequential color system that reproduces the colors by displaying red, green, and blue in a time division manner may be used. Two or more screens may be arranged for one light source. When two or more screens are arranged for one light source, the screens can be arranged in a plane or in the depth direction. When the screens are arranged in a plane, independent display can be performed on each screen, or multi-display can be performed in which the display of each screen is combined into one display as a whole.
<表示スクリーン切り替え方法>
本発明の画像表示方法は、前記表示スクリーンの光散乱状態が帯状領域をなすように切り替えされる。帯状領域とは、通常長方形の領域であり、長さ方向は長辺方向、幅方向は短辺方向と一致する。しかし本発明の趣旨に外れない範囲において、長方形の角を切り取った五〜八角形等の多角形、鋭角の角度が60度以上の平行四辺形、鋭角の角度が60度以上の台形、長方形の角を1〜4つ丸めた形等、長方形に近い形状ならばいずれも取ることができる。いずれの場合についても、長さ方向とは、帯状領域の最も長い辺の方向(角が丸い場合は周の直線部分が最も長い方向)であり、幅方向とは、長さ方向と垂直の方向である。
<Display screen switching method>
In the image display method of the present invention, the light scattering state of the display screen is switched so as to form a band-like region. The band-like region is a generally rectangular region, and the length direction coincides with the long side direction, and the width direction coincides with the short side direction. However, within the scope not departing from the spirit of the present invention, polygons such as pentagons and octagons with rectangular corners cut off, parallelograms with acute angles of 60 degrees or more, trapezoids with acute angles of 60 degrees or more, rectangular shapes Any shape close to a rectangle, such as one to four rounded corners, can be used. In any case, the length direction is the direction of the longest side of the belt-like region (the direction in which the straight line portion of the circumference is the longest when the corner is round), and the width direction is the direction perpendicular to the length direction. It is.
表示スクリーンの表示領域は、各々位置が異なる最小単位を持ち、この最小単位は、帯状領域であってもよく、帯状領域を更に分割した単位でも良い。ある最小単位を光散乱状態から光透過状態へ切り替え、別の最小単位を光透過状態から光散乱状態へ切り替えることで、光透過状態から光散乱状態を行なう最小単位の位置が変化し、スクリーンの光散乱状態が切り替えられる。 The display area of the display screen has a minimum unit having a different position. The minimum unit may be a band-like area or a unit obtained by further dividing the band-like area. Switching the minimum unit from the light scattering state to the light transmitting state and switching another minimum unit from the light transmitting state to the light scattering state changes the position of the minimum unit that performs the light scattering state from the light transmitting state. The light scattering state is switched.
最小単位同士は幅方向に隣接していることが好ましく、隣接する最小単位間に隙間が空いていても構わないが、隙間が小さい方が好ましく、全く隙間がない方がさらに好ましい。また、最小単位は長さ方向に隣接していても構わない。隣り合う最小単位を同じタイミングで切り替えることにより、ひとつの帯状領域として扱うこともできる。
光散乱状態を帯状に切り替える方法は、表示スクリーンに設けられている電極の構成によって設定することができる。例えば、表示スクリーン電極をセグメントに分割し、所望の領域に電圧を印加することで可能である。セグメントに分割する方法としては、片面の電極を帯が並んだストライプ状に、もう一方をベタ状に形成することもできるし、両面をストライプ状にすることもできる。両面ストライプ状の場合は、対向する基板の帯を平行に配置することもできるし、直交して配置することでドットマトリクスを形成しても良い。また、TFTを用いてアクティブマトリクスとしても良い。電極がドットマトリクスを形
成している場合、任意の数のドットからなる1列を同時に切り替えることで、帯状領域の最小単位をなすことができる。
The minimum units are preferably adjacent to each other in the width direction, and a gap may be left between adjacent minimum units. However, it is preferable that the gap is small, and it is more preferable that there is no gap at all. Further, the minimum unit may be adjacent in the length direction. By switching adjacent minimum units at the same timing, they can be handled as one band-like region.
The method of switching the light scattering state to a band shape can be set by the configuration of the electrodes provided on the display screen. For example, it is possible to divide the display screen electrode into segments and apply a voltage to a desired region. As a method of dividing into segments, the electrodes on one side can be formed in a stripe shape in which bands are arranged, and the other side can be formed in a solid shape, or both sides can be formed in a stripe shape. In the case of double-sided stripes, the bands of the opposing substrates can be arranged in parallel, or the dot matrix can be formed by arranging them orthogonally. Moreover, it is good also as an active matrix using TFT. When the electrodes form a dot matrix, the minimum unit of the belt-like region can be formed by simultaneously switching one row composed of an arbitrary number of dots.
表示スクリーンの最小単位は、それぞれが別の形状でも良いが、同じ幅であることが好ましく、すべて同じ形状であることがより好ましい。また、全ての最小単位が同時に出現するようにスクリーンを切り替えた場合、光散乱状態である領域がスクリーンの表示領域と一致することが好ましい。
1周期における帯状領域を切り替える順番は、表示領域のいちばん端にある帯状領域から順に切り替えることもできるし、順番を任意に入れ替えても良い。例えば、表示領域の1番端にある帯状領域から始めて、奇数番目の帯状領域を順に切り替えてゆき、次に表示領域の端から2番目にある帯状領域から始めて、偶数番目の帯状領域を順に切り替えれば、インターレース方式にも対応できる。
The minimum units of the display screen may be different shapes, but preferably have the same width, and more preferably all have the same shape. In addition, when the screen is switched so that all the minimum units appear at the same time, it is preferable that the region in the light scattering state matches the display region of the screen.
The order of switching the band-like areas in one cycle can be switched in order from the band-like area at the end of the display area, or the order may be arbitrarily changed. For example, starting from the strip-shaped area at the first end of the display area, the odd-numbered strip-shaped areas are sequentially switched, and then starting from the strip-shaped area second from the end of the display area, the even-numbered strip-shaped areas are sequentially switched. For example, it can support an interlace method.
<光線の走査方法>
本発明に用いる光線の走査方法を説明する。光線での描画は、主走査と副走査を組み合わせることで、表示領域全域に走査線を描くことで行う。主走査とは、表示スクリーン上で光線の投射点を直線移動させて、走査線1本を描く走査である。主走査としては、片道だけ光を射出して走査線を描いてもよく、往復で光を射出して走査線を描いてもよい。副走査とは、位置を変えて主走査を平行に繰り返す走査である。主走査方向と副走査方向は通常垂直であるが、本発明の趣旨に外れない範囲において、鋭角をなしても良いし、鈍角をなしても良く、60度以上120度以下であることが、2次元走査が効率的になるため好ましい。
<Light beam scanning method>
A light beam scanning method used in the present invention will be described. Drawing with light rays is performed by drawing scanning lines over the entire display area by combining main scanning and sub-scanning. The main scan is a scan that draws one scan line by linearly moving the projection point of the light beam on the display screen. As the main scanning, the scanning line may be drawn by emitting light only in one way, or the scanning line may be drawn by emitting light in a reciprocating manner. The sub-scan is a scan that changes the position and repeats the main scan in parallel. Although the main scanning direction and the sub-scanning direction are usually vertical, an acute angle may be formed or an obtuse angle may be formed within a range that does not depart from the spirit of the present invention. Two-dimensional scanning is preferable because it is efficient.
走査方式としては、ラスタースキャンを用いることができる。ラスタースキャンの場合はプログレッシブ方式、インターレース方式のいずれでもよいし、表示スクリーンの帯状領域への切り替え位置に応じて任意の帯状領域に対してラスタースキャンするよう設定してもよい。
走査線は全て、いずれかの帯状領域に少なくとも一部、あるいは全体が入るように設定される。その際、投射点は全ていずれかの光散乱状態である領域内に入るように設定することで、スクリーンからの光抜けを防止できるので、安全面で好ましい。また、光線の走査領域と表示スクリーンの表示領域とが一致するようにアライメントすることで、表示領域全面に画像が表示可能になり、好ましい。
A raster scan can be used as the scanning method. In the case of raster scanning, either a progressive method or an interlace method may be used, and a raster scan may be set for an arbitrary band-like area according to the switching position to the band-like area on the display screen.
All of the scanning lines are set so that at least a part or the whole of any one of the belt-like regions is included. In that case, since all the projection points are set so as to fall within the region that is in any one of the light scattering states, light leakage from the screen can be prevented, which is preferable in terms of safety. In addition, it is preferable to align the light beam scanning area and the display area of the display screen so that an image can be displayed on the entire display area.
<表示スクリーン切り替えと光線走査の同調>
本発明の画像表示方法では、前記帯状領域に前記光線を走査させ、前記帯状領域の位置を前記走査の副走査と同調して周期的に変化させる。すなわち、スクリーンの帯状領域の位置を周期的に変化させるリフレッシュ周波数と、光線の副走査のリフレッシュ周波数を互いに一致させる。以降、本明細中ではどちらのリフレッシュ周波数かは区別しない。
1周期の中には、2つ以上の帯状領域ができるようにスクリーンを切り替え、かつ光線がその中のいずれか1つの領域を走査している時間が含まれていても良い。1周期の中には、1つまたは2つ以上の帯状領域ができるようにスクリーンを切り替え、かつ光源が光線を射出していない時間が含まれていても良い。また、1周期の中には、表示スクリーンに帯状領域がなく、かつ光源が光線を射出していない時間が含まれていても良い。例えば1周期の中には、光源が副走査を終えて、光線の射出位置をリセットするまでの時間も含まれる。その間は、光源は光線を射出せず、表示スクリーン上の全ての表示領域が光透過状態であるように設定することができる。中でも、1周期中に、表示領域全域が光透過状態である時間の割合がほぼ0であるとみなせるように設定すると、表示が滑らかに見えるので好ましい。
<Synchronization of display screen switching and beam scanning>
In the image display method of the present invention, the light beam is scanned in the belt-like region, and the position of the belt-like region is periodically changed in synchronization with the sub-scan of the scanning. That is, the refresh frequency for periodically changing the position of the band-like area of the screen and the refresh frequency for the sub-scanning of the light beam are made to coincide with each other. Hereinafter, it is not distinguished in the present specification which refresh frequency.
One period may include a time during which the screen is switched so that two or more band-shaped regions are formed, and the light beam scans any one of the regions. One period may include a time during which the screen is switched so that one or two or more belt-like regions are formed and the light source does not emit light. Further, one period may include a time when the display screen has no band-like region and the light source does not emit light. For example, one period includes the time until the light source finishes sub-scanning and resets the light emission position. In the meantime, the light source does not emit light, and all the display areas on the display screen can be set to be in a light transmission state. In particular, it is preferable to set so that the ratio of the time during which the entire display area is in the light transmission state during one cycle can be regarded as almost zero, because the display looks smooth.
本発明では、表示スクリーンの表示領域の最小単位につき、5本以上140本以下の走査線を描画することが好ましい。主走査の周波数が大きいほど、単位時間内にさらに多くの走査線を描画できるようになるので好ましい。最小単位の幅は、描画する走査線の数に応じて決定すれば良いが、通常、幅の長さに対して多くの走査線を描画すれば、高精細かつ高輝度の画像が得られる。 In the present invention, it is preferable to draw 5 or more and 140 or less scanning lines per minimum unit of the display area of the display screen. A larger main scanning frequency is preferable because more scanning lines can be drawn within a unit time. The width of the minimum unit may be determined according to the number of scanning lines to be drawn. Usually, if a large number of scanning lines are drawn with respect to the length of the width, a high-definition and high-luminance image can be obtained.
それぞれの帯状領域について、dが0.01以上であることが好ましく、0.05であることが更に好ましい。また、0.20以下であることが好ましく、0.15以下であることが更にこのましい。この範囲であることで、画像の視認性と背景の透過性を両立できる傾向にある。
また、Fが40Hz以上であることが好ましく、45Hz以上であることが更に好ましい。≦F≦70Hzを満たすことにより、ちらつきを押さえながら画像の視認性を確保できるの
で好ましい。さらに好ましくは45Hz≦F≦60Hzである。
For each belt-like region, d is preferably 0.01 or more, and more preferably 0.05. Further, it is preferably 0.20 or less, and more preferably 0.15 or less. By being in this range, the visibility of the image and the transparency of the background tend to be compatible.
Further, F is preferably 40 Hz or more, and more preferably 45 Hz or more. By satisfying ≦ F ≦ 70 Hz, the visibility of the image can be secured while suppressing flickering, which is preferable. More preferably, 45 Hz ≦ F ≦ 60 Hz.
前記帯状領域の位置の周期的変化に対し、1周期における帯状領域の面積の平均値が、前記表示スクリーンの表示領域の面積に対し、1%以上20%以下となれば、画像の視認性と背景の透過性を両立するので好ましい。さらに好ましくは5%以上15%以下である。
前記リフレッシュ周波数が40Hz以上70Hz以下であれば、ちらつきを押さえながら画像の視認性を確保できるので好ましい。さらに好ましくは45Hz以上60Hz以下である。
When the average value of the area of the belt-like region in one cycle is 1% or more and 20% or less of the area of the display region of the display screen with respect to the periodic change in the position of the belt-like region, the visibility of the image is improved. This is preferable because the transparency of the background is compatible. More preferably, it is 5% or more and 15% or less.
If the refresh frequency is 40 Hz or more and 70 Hz or less, it is preferable because visibility of an image can be secured while suppressing flicker. More preferably, it is 45 Hz or more and 60 Hz or less.
光散乱状態である前記帯状領域における平行光線透過率が30%以下であることで、表
示画像の視認性が良好になり、好ましい。さらに好ましくは20%以下であり、低いほど良いが、下限は0%である。
光透過状態である前記表示スクリーンの表示領域における平行光線透過率が80%以上であることで、表示領域の背景の視認性が良好になり、好ましい。さらに好ましくは90%以上であり、高いほど良いが、上限は100%である。
When the parallel light transmittance in the band-like region that is in the light scattering state is 30% or less, the visibility of the display image becomes favorable, which is preferable. More preferably, it is 20% or less, and the lower the better, but the lower limit is 0%.
It is preferable that the parallel light transmittance in the display area of the display screen in the light transmission state is 80% or more because the background visibility of the display area is improved. More preferably, it is 90% or more, and the higher the better, but the upper limit is 100%.
<液晶調光層>
液晶調光層としては、透過−散乱型の液晶−高分子複合体、強誘電液晶、動的散乱液晶など、公知の方式を用いることができ、中でも透過−散乱型の液晶−高分子複合体が大面積化が容易であり、好ましい。透過−散乱型の液晶−高分子複合体としては、Polymer Dispersed Liquid Crystals(PDLC)やPolymer Network Liquid Crystals(PNLC)など公知のものが使用でき、中でもPNLCは光透過状態と光散乱状態の切り替え速度が速く、好ましい。PNLCの中でも、液晶として誘電異方性が正のカイラルネマチック液晶を用いるPolymer Stabilized Cholesteric Texture(PSCT)が、高コントラストと高速応答を両立できるので、好ましい。
<Liquid crystal light control layer>
As the liquid crystal light control layer, a known method such as a transmission-scattering type liquid crystal-polymer composite, a ferroelectric liquid crystal, a dynamic scattering liquid crystal, or the like can be used, and among them, a transmission-scattering type liquid crystal-polymer composite. However, it is preferable because the area can be easily increased. As the transmission-scattering type liquid crystal-polymer composite, known ones such as Polymer Dispersed Liquid Crystals (PDLC) and Polymer Network Liquid Crystals (PNLC) can be used. Among them, PNLC is a switching speed between a light transmission state and a light scattering state. Is fast and preferable. Among PNLCs, Polymer Stabilized Cholesteric Texture (PSCT) using chiral nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy as liquid crystal is preferable because it can achieve both high contrast and high-speed response.
通常は、液晶調光層に電圧が印加された場合、光散乱状態に切り替わる際の平行光線透過率が減少しきるためには有限の時間を要し、一方、光透過状態に切り替わる際の平行光線透過率が増加しきるのにもやはり有限の時間を要する。平行光線透過率が時間とともに変動するこれら過渡状態があることで、本来光透過状態であってほしいタイミングで、平行光線透過率が低かったり、本来光散乱状態であってほしいタイミングで平行光線透過率が高いという不都合が生じ、その結果、背景の透過性が低下したり、表示画像の視認性が低下することが起きる。 Normally, when a voltage is applied to the liquid crystal light control layer, it takes a finite time for the parallel light transmittance to be reduced when switching to the light scattering state, while the parallel light beam when switching to the light transmission state. It also takes a finite time for the transmittance to increase. Due to the presence of these transient states in which the parallel light transmittance fluctuates with time, the parallel light transmittance is the timing at which the parallel light transmittance is low or the light scattering state is originally desired at the timing at which the light transmittance is desired. Inconvenience that the image quality is high. As a result, the transparency of the background is lowered and the visibility of the display image is lowered.
本明細書中に記載の応答時間とは、表示スクリーンが光透過状態の平行光線透過率をTmax、光散乱状態の平行光線透過率の最小値をTminとし、パルス電圧印加開始時刻をt1、印加終了時刻をt2としたとき、立ち上がりの応答時間をτ1、立ち下がりの応答時間をτ2とすると、ノーマルモードの場合:τ1はt2から初めて平行光線透過率がT10に
到達するまでの時間であり、τ2はt1から初めて平行光線透過率がT90に到達するま
での時間であると定義する。
The response time described in the present specification refers to T max for the parallel light transmittance when the display screen is in the light transmitting state, T min for the minimum parallel light transmittance when the display screen is in the light scattering state, and t 1 , assuming that the application end time is t 2 , the rising response time is τ 1 , and the falling response time is τ 2. In the normal mode: τ 1 has a parallel light transmittance T 10 for the first time from t 2. Τ 2 is defined as the time until the parallel light transmittance reaches T 90 for the first time from t 1 .
リバースモードおよびメモリモードの場合:τ1はt1から初めて平行光線透過率がT
10に到達するまでの時間であり、τ2はt2から初めて平行光線透過率がT90に到達
するまでの時間であると定義する。
ただし、T10、T90はそれぞれ、以下で表される。
T10=0.1×(Tmax−Tmin)
T90=0.9×(Tmax−Tmin)
本発明の表示スクリーンに周波数が40Hz以上70Hz以下であり、かつデューティー比が0.01以上0.20以下のバースト電圧を印加し、表示スクリーンが光透過状態から光散乱状態へ変化し、さらに光透過状態に戻る過程において、表示スクリーンの立ち上がりの応答時間τ1と立ち下がりの応答時間τ2が、いずれも3.0ms以下であることが好ましい。さらに好ましくはいずれも2.0ms以下である。
In reverse mode and memory mode: τ 1 has parallel light transmittance T for the first time from t 1
A time to reach 10, tau 2 is defined as first parallel light transmittance from t 2 is the time to reach the T 90.
However, T 10 and T 90 are respectively expressed as follows.
T 10 = 0.1 × (T max −T min )
T 90 = 0.9 × (T max −T min )
When a burst voltage having a frequency of 40 Hz to 70 Hz and a duty ratio of 0.01 to 0.20 is applied to the display screen of the present invention, the display screen changes from a light transmission state to a light scattering state, and light is emitted. In the process of returning to the transmissive state, it is preferable that both the rising response time τ 1 and the falling response time τ 2 of the display screen are 3.0 ms or less. More preferably, both are 2.0 ms or less.
本発明のスクリーンは、電圧無印加時に光透過状態であり、電圧印加時に光散乱状態となり、スクリーンに直流電圧または交流電圧の連続波を印加することで、ヘイズが85%以上に切り替わることが好ましく、90%以上になることが好ましい。また上限は100%であり、高いほど好ましい。これらの範囲であることで表示映像の視認性が良好になる傾向にある。
本発明のスクリーンの動作温度上限はカイラルネマチック液晶相のTniであるが、低温では応答時間が長くなる傾向があるため、動作温度範囲としては、好ましくは−10℃
以上、更に好ましくは0℃以上である。また、好ましくは60℃以下であり、更に好ましくは40℃以下である。
It is preferable that the screen of the present invention is in a light transmission state when no voltage is applied, enters a light scattering state when a voltage is applied, and the haze is switched to 85% or more by applying a DC voltage or a continuous wave of an AC voltage to the screen. 90% or more is preferable. The upper limit is 100%, and the higher the better. Within these ranges, the visibility of the displayed image tends to be good.
The upper limit of the operating temperature of the screen of the present invention is Tni of the chiral nematic liquid crystal phase. However, since the response time tends to be longer at low temperatures, the operating temperature range is preferably −10 ° C.
Above, more preferably 0 ° C. or higher. Moreover, it is preferably 60 ° C. or lower, and more preferably 40 ° C. or lower.
<液晶>
本発明のスクリーンに用いる液晶は、誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶であることが好ましい。カイラルネマチック液晶を用い、該誘電率異方性が正であることで、Tminの低下およびτ1、τ2の短縮を両立できる。
カイラルネマチック液晶の誘電率異方性値(Δε)は正であれば特に限定されないが、5以上であることが好ましく、8以上であることが、スクリーンの駆動電圧低減のために好ましい。また、重合開始剤を使用する場合、カイラルネマチック液晶を構成する個々の分子が開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの硬化時間を短くする点で好ましい。
<LCD>
The liquid crystal used in the screen of the present invention is preferably a chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. Since chiral nematic liquid crystal is used and the dielectric anisotropy is positive, both T min can be reduced and τ 1 and τ 2 can be shortened.
The dielectric anisotropy value (Δε) of the chiral nematic liquid crystal is not particularly limited as long as it is positive, but is preferably 5 or more, and more preferably 8 or more for reducing the driving voltage of the screen. Moreover, when using a polymerization initiator, it is preferable from the point which shortens the hardening time of a polymerizable monomer that each molecule | numerator which comprises a chiral nematic liquid crystal does not have absorption of the wavelength which overlaps with the absorption wavelength of an initiator.
カイラルネマチック液晶としては、液晶自身がコレステリック相を示す液晶性化合物の集合でもよく、ネマチック液晶にカイラル剤を添加することでカイラルネマチック液晶としたものでもよい。液晶組成物設計の観点では、目的に応じてネマチック液晶にカイラル剤を添加し、カイラルピッチ長(p)および液晶−等方相転移温度(Tni)を制御することが好ましい。 As the chiral nematic liquid crystal, the liquid crystal itself may be an assembly of liquid crystalline compounds exhibiting a cholesteric phase, or a chiral nematic liquid crystal may be formed by adding a chiral agent to the nematic liquid crystal. From the viewpoint of designing the liquid crystal composition, it is preferable to add a chiral agent to the nematic liquid crystal according to the purpose and control the chiral pitch length (p) and the liquid crystal-isotropic phase transition temperature (Tni).
カイラルネマチック液晶のカイラルピッチ長pと電極付き基板間の距離gの関係g/pが1以上であることが好ましい。更に好ましくは、2以上、特に好ましくは4以上である。また、20以下であることが好ましく、12以下であることが特に好ましい。g/pが大きいほど、駆動時の散乱が大きくなり、遮光特性が向上するが、一方でスクリーンの駆動電圧も同時に増加するため、遮光特性と省エネや安全性の両立の観点から、上記の範囲内に収めることが好適である。 The relationship g / p between the chiral pitch length p of the chiral nematic liquid crystal and the distance g between the substrates with electrodes is preferably 1 or more. More preferably, it is 2 or more, particularly preferably 4 or more. Moreover, it is preferable that it is 20 or less, and it is especially preferable that it is 12 or less. The larger the g / p, the greater the scattering during driving and the light-shielding characteristics, but the screen drive voltage also increases at the same time. Therefore, from the viewpoint of achieving both the light-shielding characteristics and energy saving and safety, the above range. It is preferable to fit within.
カイラルネマチック液晶のpは、0.3μm以上が好ましく、0.8μm以上が更に好ましい。一方、3μm以下が好ましく、更に2μm以下が更に好ましい。
pが小さすぎるとスクリーンの駆動電圧が高くなる傾向があり、大きすぎるとコントラストが劣る傾向がある。一般にpはカイラル剤の濃度に反比例するので、必要なpの値から逆算してカイラル剤の濃度を決定すれば良い。なお、p×n(nはカイラルネマチック液晶の屈折率)が可視光波長(380nm〜800nm)の範囲内にある場合、最終的に得られるスクリーンは電圧無印加時に有色となり、可視光範囲外にある場合は電圧無印加時に無色透明になるので、目的に応じてpを選択すれば良い。
The p of the chiral nematic liquid crystal is preferably 0.3 μm or more, and more preferably 0.8 μm or more. On the other hand, it is preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less.
If p is too small, the screen drive voltage tends to be high, and if it is too large, the contrast tends to be poor. In general, since p is inversely proportional to the concentration of the chiral agent, the concentration of the chiral agent may be determined by calculating backward from the necessary value of p. When p × n (n is the refractive index of the chiral nematic liquid crystal) is in the range of visible light wavelength (380 nm to 800 nm), the finally obtained screen is colored when no voltage is applied, and is out of the visible light range. In some cases, it becomes colorless and transparent when no voltage is applied, so p may be selected according to the purpose.
表示スクリーンの電極付き基板間の距離(g)は、通常3μm以上が好ましく、5μm以上が更に好ましい。また、100μm以下が好ましく、20μm以下が更に好ましい。カイラルネマチック液晶を使用する場合、表示スクリーンの電極付き基板間の距離(g)は、使用するカイラルネマチック液晶のp以上であることが好ましい。電圧を印加していない状態でのスクリーンの光透過率は、gの増加に対して減少し、また、表示ディスプレイの応答時間も長くなる場合がある。一方で、gが小さすぎることで、駆動時の遮光特性が低減し、また大面積のスクリーンの場合、スクリーンが短絡してしまう場合がある。上記範囲であることで、これらの要求をバランスよく満足することができる。 The distance (g) between the substrates with electrodes of the display screen is usually preferably 3 μm or more, and more preferably 5 μm or more. Moreover, 100 micrometers or less are preferable and 20 micrometers or less are still more preferable. When using a chiral nematic liquid crystal, the distance (g) between the substrates with electrodes of the display screen is preferably not less than p of the chiral nematic liquid crystal to be used. The light transmittance of the screen when no voltage is applied decreases with increasing g, and the response time of the display may become longer. On the other hand, if g is too small, the light-shielding characteristic during driving is reduced, and in the case of a large-area screen, the screen may be short-circuited. By being in the above range, these requirements can be satisfied in a balanced manner.
カイラルネマチック液晶のTniは、スクリーンの動作可能な温度上限がカイラルネマチック液晶のTniにより決定されることから50℃以上が好ましく、70℃以上が更に好ましい。一方、Tniが高くなると粘度が高くなる傾向があるので、200℃以下が好ましく、150℃以下が更に好ましい。
ネマチック液晶としては、公知のいずれでもよく、構成分子の分子骨格、置換基、分子量に制限は特になく、合成品でも市販品でもよい。ネマチック液晶の誘電率異方性は正で
大きいことが、スクリーンのカイラルネマチック液晶相及び液晶組成物のカイラルネマチック液晶の誘電率異方性を正とするために好ましい。また、重合開始剤を用いる場合、構成分子が構成する個々の分子が開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが、重合性モノマーの硬化時間を短くする点で好ましい。
Tni of the chiral nematic liquid crystal is preferably 50 ° C. or higher, and more preferably 70 ° C. or higher, because the upper temperature limit at which the screen can operate is determined by Tni of the chiral nematic liquid crystal. On the other hand, as Tni increases, the viscosity tends to increase, so that it is preferably 200 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or lower.
The nematic liquid crystal may be any known one, and the molecular skeleton, substituent, and molecular weight of the constituent molecules are not particularly limited, and may be a synthetic product or a commercial product. The dielectric anisotropy of the nematic liquid crystal is preferably positive and large in order to make the dielectric anisotropy of the chiral nematic liquid crystal phase of the screen and the chiral nematic liquid crystal of the liquid crystal composition positive. In addition, when a polymerization initiator is used, it is preferable from the viewpoint of shortening the curing time of the polymerizable monomer that each molecule constituting the constituent molecule does not have absorption at a wavelength overlapping the absorption wavelength of the initiator.
公知の液晶性物質を用いる場合、具体的には日本学術振興会第142委員会編;「液晶デバイスハンドブック」日本工業新聞社(1989年)、第152頁〜第192頁および液晶便覧編集委員会編;「液晶便覧」丸善株式会社(2000年)、第260頁〜第330頁に記載されているようなビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサン系などの各種低分子系の化合物または混合物を使用することができる。また、液晶便覧編集委員会編;「液晶便覧」丸善株式会社(2000年)、第365頁〜第415頁に記載されているような高分子系化合物または混合物を使用することもできる。ネマチック液晶を構成する化合物としては例えば、 When using a known liquid crystal substance, specifically, the Japan Society for the Promotion of Science 142nd edition; “Liquid Crystal Device Handbook”, Nihon Kogyo Shimbun (1989), pages 152 to 192 and the Liquid Crystal Handbook Editorial Committee Chapter: “Liquid Crystal Handbook” Maruzen Co., Ltd. (2000), using various low molecular compounds such as biphenyl, phenylcyclohexane, cyclohexylcyclohexane and mixtures as described in pages 260-330 can do. In addition, a high molecular weight compound or a mixture described in “Liquid Crystal Handbook” Maruzen Co., Ltd. (2000), pages 365 to 415, edited by the Liquid Crystal Handbook Editorial Committee, can also be used. As a compound constituting a nematic liquid crystal, for example,
等が挙げられる。コレステリック液晶およびネマチック液晶としては粘度が低く、誘電率異方性の高いものが、スクリーンの高速応答性や製造性の点で好ましい。
カイラル剤としては、ホスト液晶へ相溶するカイラル化合物であればいずれでもよく、合成品でも市販品でよく、自身が液晶性を示すものでもよいし、重合性の官能基を有していても良い。また、右旋性でも左旋性でもよく、右旋性のカイラル剤と左旋性のカイラル剤を併用してもよい。また、カイラル剤としては、それ自身の誘電異方性が正に大きく、
粘度の低いものがスクリーンの駆動電圧低減および応答速度の観点から好ましく、カイラル剤が液晶をねじる力の指標とされるHelical Twisting Powerが大きいほうが好ましい。重合開始剤を用いる場合には、開始剤の吸収波長に重なる波長の吸収を持たないことが好ましい。
Etc. As the cholesteric liquid crystal and nematic liquid crystal, those having a low viscosity and a high dielectric anisotropy are preferable in terms of high-speed response and manufacturability of the screen.
The chiral agent may be any chiral compound that is compatible with the host liquid crystal, may be a synthetic product or a commercial product, may exhibit liquid crystal properties, or may have a polymerizable functional group. good. Further, dextrorotatory or levorotatory may be used, and a dextrorotatory chiral agent and a levorotatory chiral agent may be used in combination. Moreover, as a chiral agent, its own dielectric anisotropy is positively large,
A low viscosity is preferable from the viewpoint of reducing the driving voltage of the screen and the response speed, and it is preferable that the helical twisting power, which is an index of the force with which the chiral agent twists the liquid crystal, is large. When a polymerization initiator is used, it is preferable that the polymerization initiator does not have absorption at a wavelength that overlaps the absorption wavelength of the initiator.
カイラル剤としては、例えばCB15(商品名 メルク社製)、C15(商品名 メルク社製)、S−811(商品名 メルク社製)、R−811(商品名 メルク社製)、S−1011(商品名 メルク社製)、R−1011(商品名 メルク社製)などが挙げられる。
<高分子樹脂>
本発明の高分子樹脂は、特定の高分子前駆体を硬化したものであることが好ましい。
本発明の高分子樹脂は、前記カイラルネマチック液晶に対し、10質量%以下であることが好ましく、7質量%以下であることが更に好ましい。また、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることが好ましい。高分子樹脂の割合が少なすぎると、高分子樹脂が機械的に脆弱となり、繰り返し耐久性が悪くなる。また、液晶分子が十分な界面相互作用を受けられなくなるため、スクリーンのコントラストおよび応答速度が劣化する場合がある。一方で、高分子樹脂の割合が多すぎると、駆動電圧が上昇したり、スクリーンの透明性が悪くなったりする場合がある。
Examples of the chiral agent include CB15 (trade name, manufactured by Merck), C15 (trade name, manufactured by Merck), S-811 (trade name, manufactured by Merck), R-811 (trade name, manufactured by Merck), S-1011 ( Trade name Merck), R-1011 (trade name Merck) and the like.
<Polymer resin>
The polymer resin of the present invention is preferably one obtained by curing a specific polymer precursor.
The polymer resin of the present invention is preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less with respect to the chiral nematic liquid crystal. Moreover, it is preferable that it is 0.1 mass% or more, and it is preferable that it is 1 mass% or more. When the ratio of the polymer resin is too small, the polymer resin becomes mechanically fragile, and the repeated durability deteriorates. In addition, since the liquid crystal molecules cannot receive sufficient interface interaction, the screen contrast and response speed may deteriorate. On the other hand, when the ratio of the polymer resin is too large, the driving voltage may increase or the transparency of the screen may deteriorate.
本発明の液晶調光層に用いられる高分子樹脂は、本発明の効果を損なわなければ特に限定されないが、本発明の前記複合体は、誘電率異方性が正であるカイラルネマチック液晶と下記一般式(1)で表される高分子前駆体を含む混合物を硬化させたものであることが、スクリーンの電圧印加時の平行光線透過率の最小値Tminの低減、およびτ1、τ2の短縮を両立できる傾向があるため好ましい。 The polymer resin used in the liquid crystal light control layer of the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the composite of the present invention includes a chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and the following: That the mixture containing the polymer precursor represented by the general formula (1) is cured reduces the minimum value T min of the parallel light transmittance when a screen voltage is applied, and τ 1 , τ 2. It is preferable because there is a tendency that both can be shortened.
[式(1)中、A1及びA2はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、
Ar1、Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素環基または置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を表し、
X1及びX2はそれぞれ独立に、直接結合、炭素二重結合、炭素三重結合、エーテル結合、エステル結合、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基を表し、
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基、又は炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基を表し、
m、n、p及びqは、それぞれ独立に、0または1を表す。
ただし、Ar1、Ar2及びAr3のうち、少なくともいずれか1つは、置換基を有しても良い2価の芳香族縮合環基又は置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を表す。]
Ar1、Ar2及びAr3の置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素環基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定されないが、2価の芳香族炭化水素環基としては、単環、あるいはこれが2〜4個縮合してなる縮合環から、水素原子を2個除いて得られる2価の基であり、具体例としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリ
セン環、トリフェニレン環、アセナフテン環、フルオランテン環、フルオレン環などの基が挙げられる。この中でも、炭素数が6以上であることが好ましく、一方、30以下、さら26以下、特に18以下であることが、重合時の硬化性の点から好ましい。具体的には、以下の構造等が挙げられる。
[In Formula (1), A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group,
Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each independently represent a divalent aromatic hydrocarbon ring group which may have a substituent or a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent. ,
X 1 and X 2 are each independently a direct bond, a carbon double bond, a carbon triple bond, an ether bond, an ester bond, a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. Represents a linear oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a group;
R 1 and R 2 are each independently a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent, or a linear chain having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent. Represents an oxyalkylene group or a linear alkyl ester group having 2 to 6 carbon atoms,
m, n, p and q each independently represents 0 or 1.
However, at least one of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is a divalent aromatic condensed ring group which may have a substituent or a divalent aromatic which may have a substituent. Represents a heterocyclic group. ]
The divalent aromatic hydrocarbon ring group which may have a substituent for Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention. The hydrocarbon ring group is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a single ring or a condensed ring formed by condensing 2 to 4 thereof. Specific examples include a benzene ring and a naphthalene ring. , Anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, acenaphthene ring, fluoranthene ring, fluorene ring and the like. Among these, the number of carbon atoms is preferably 6 or more, and on the other hand, it is preferably 30 or less, more preferably 26 or less, and particularly preferably 18 or less from the viewpoint of curability during polymerization. Specific examples include the following structures.
Ar1、Ar2及びAr3の置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素環基としては、上記の中でも特に以下の構造であることが、高分子前駆体の硬化性が高く好ましい。 Among the divalent aromatic hydrocarbon ring groups that may have a substituent of Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 , the following structure is particularly preferable among the above, and the curability of the polymer precursor is high. preferable.
Ar1、Ar2及びAr3の2価の芳香族炭化水素環基が有していても良い置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等が挙げられ、高分子前駆体の硬化性の点から、好ましくはフッ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、メトキシ基である。 Examples of the substituent that the divalent aromatic hydrocarbon ring group of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 may have include a fluorine atom, a chlorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a methyl group, an ethyl group, n- Propyl group, isopropyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group and the like can be mentioned. From the viewpoint of curability of the polymer precursor, Are a fluorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a methyl group, and a methoxy group.
Ar1、Ar2及びAr3の置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基としては、本発明の効果を損なわないものであれば特に限定はされないが、単環、あるいはこれが2〜4個縮合してなる縮合環から、水素原子を2個除いて得られる2価の基であり、具体例としては、フラン環、ベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シノリン環、キノキサリン環、フェナントリジン環、ベンゾイミダゾール環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環などの基が挙げられる。この中でも、炭素数が6以上であることが好ましく、一方、30以下、さら26以下、特に18以下であることが、重合時の硬化性の点から好ましい。具体的には、以下の構造等が挙げられる。 The divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent for Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention. It is a divalent group obtained by removing two hydrogen atoms from a condensed ring formed by condensing 2 to 4, and specific examples include a furan ring, a benzofuran ring, a thiophene ring, a benzothiophene ring, a pyrrole ring, and a pyrazole. Ring, imidazole ring, oxadiazole ring, indole ring, carbazole ring, pyrroloimidazole ring, pyrrolopyrazole ring, pyrrolopyrrole ring, thienopyrrole ring, thienothiophene ring, furopyrrole ring, furofuran ring, thienofuran ring, benzoisoxazole ring, benzo Isothiazole ring, benzimidazole ring, pyridine ring, pyrazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring , Triazine ring, quinoline ring, isoquinoline ring, sinoline ring, quinoxaline ring, phenanthridine ring, benzimidazole ring, perimidine ring, quinazoline ring, quinazolinone ring, azulene ring and the like. Among these, the number of carbon atoms is preferably 6 or more, and on the other hand, it is preferably 30 or less, more preferably 26 or less, and particularly preferably 18 or less from the viewpoint of curability during polymerization. Specific examples include the following structures.
Ar1、Ar2及びAr3の置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基としては、上記の中でも特に以下の構造であることが、高分子前駆体の硬化性が高く好ましい。 As the divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 , the following structure is particularly preferable among the above, since the curability of the polymer precursor is high. .
Ar1、Ar2及びAr3の2価の芳香族複素環基が有していても良い置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等が挙げられ、高分子前駆体の硬化性の点から、好ましくはフッ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、メトキシ基である。 Examples of the substituent that the divalent aromatic heterocyclic group represented by Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 may have include a fluorine atom, a chlorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a methyl group, an ethyl group, and n-propyl. Group, isopropyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group and the like. From the viewpoint of curability of the polymer precursor, A fluorine atom, a hydroxyl group, a cyano group, a methyl group, and a methoxy group.
X1及びX2はそれぞれ独立に、直接結合、炭素二重結合、炭素三重結合、エーテル結合、エステル結合、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基を表し、好ましくは直接結合、エーテル結合、エステル結合、メチレン基である。有していても良い置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等が挙げられ、好ましくはフッ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、メトキシ基である。 X 1 and X 2 are each independently a direct bond, a carbon double bond, a carbon triple bond, an ether bond, an ester bond, a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. A straight-chain oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a group is preferable, and a direct bond, an ether bond, an ester bond, or a methylene group is preferable. The substituents that may be included are fluorine atom, chlorine atom, hydroxyl group, cyano group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group. Group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group and the like, preferably fluorine atom, hydroxyl group, cyano group, methyl group and methoxy group.
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基、又は炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基を表す。炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基とは、例えば以下の構造を表す。 R 1 and R 2 are each independently a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent, or a linear chain having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent. An oxyalkylene group or a linear alkyl ester group having 2 to 6 carbon atoms is represented. A C2-C6 linear alkylester group represents the following structures, for example.
R1及びR2が有していても良い置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等が挙げられ、好ましくはフッ素原子、ヒドロキシル基、シアノ基、メチル基、メトキシ基である。 Examples of the substituent that R 1 and R 2 may have include a fluorine atom, chlorine atom, hydroxyl group, cyano group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, methoxy group, ethoxy group, n -Propoxy group, isopropoxy group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group and the like can be mentioned, and preferred are fluorine atom, hydroxyl group, cyano group, methyl group and methoxy group.
Ar1、Ar2及びAr3のうち、少なくともいずれか1つは、置換基を有しても良い2価の芳香族縮合環基又は置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基である。置換基を有しても良い2価の芳香族縮合環基又は置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を分子内に持つことで、硬化後の高分子樹脂相の剛性が高くなり、τ1、τ2を短縮させる傾向があり、好ましい。 At least one of Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 is a divalent aromatic condensed ring group which may have a substituent or a divalent aromatic heterocyclic ring which may have a substituent. It is a group. By having a divalent aromatic condensed ring group that may have a substituent or a divalent aromatic heterocyclic group that may have a substituent in the molecule, the rigidity of the polymer resin phase after curing Tends to shorten τ 1 and τ 2, which is preferable.
前記一般式(1)で表される高分子前駆体が、下記一般式(2)で表される高分子前駆体であることが更に好ましい。 More preferably, the polymer precursor represented by the general formula (1) is a polymer precursor represented by the following general formula (2).
[式(2)中、A1及びA2はそれぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表し、
Ar4は、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素縮合環基または置換基を有しても良い2価の複素縮合環基を表し、
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数2〜6のアルキレン基を表し、
p、qは、それぞれ独立に、0または1を表す。]
Ar4の置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素環基及び置換基を有しても良い2価の複素環基としては、具体的には、Ar1で挙げたものと同義であり、有していても良い置換基も同義である。この中でも、以下で表される構造が、高分子前駆体の硬化性が高くなるため、好ましい。
[In Formula (2), A 1 and A 2 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group,
Ar 4 represents a divalent aromatic hydrocarbon condensed ring group which may have a substituent or a divalent hetero condensed ring group which may have a substituent,
R 1 and R 2 each independently represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms which may have a substituent,
p and q each independently represents 0 or 1. ]
Specific examples of the divalent aromatic hydrocarbon ring group that may have a substituent of Ar 4 and the divalent heterocyclic group that may have a substituent include those listed for Ar 1. It is synonymous and the substituent which may have is also synonymous. Among these, the structure represented below is preferable because the curability of the polymer precursor is increased.
一般式(1)で表される高分子前駆体の具体例を以下に例示する。本発明はその要旨を超えない限りこれらに限定されるものではない。 Specific examples of the polymer precursor represented by the general formula (1) are illustrated below. This invention is not limited to these unless it exceeds the gist.
本発明の液晶調光層に用いる高分子前駆体は、上記式(1)で表される高分子前駆体1種類だけを用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
本発明のスクリーンに用いる一般式(1)で表される高分子前駆体と他の高分子前駆体の比率は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、一般式(1)で表される繰り返し単位が30質量%以上であるのが好ましく、更に好ましくは50質量%以上、最も好ましくは80質量%以上である。
As the polymer precursor used in the liquid crystal light control layer of the present invention, only one kind of polymer precursor represented by the above formula (1) may be used, or two or more kinds may be used in combination.
The ratio of the polymer precursor represented by the general formula (1) used for the screen of the present invention and the other polymer precursor is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the general formula (1) ) Is preferably 30% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and most preferably 80% by mass or more.
上記式(1)で表される高分子前駆体の割合が少なすぎると、短時間でのスクリーン製造、高いコントラスト、短い応答時間のいずれか、もしくは複数が十分ではなくなる場合がある。また、上記式(1)で表される高分子前駆体の上限は、100質量%である。
また本発明の高分子樹脂相が有する高分子樹脂が共重合体である場合、交互共重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体のいずれでも良い。
If the proportion of the polymer precursor represented by the above formula (1) is too small, one of screen production in a short time, high contrast, short response time, or a plurality of the precursors may not be sufficient. The upper limit of the polymer precursor represented by the above formula (1) is 100% by mass.
Moreover, when the polymer resin which the polymer resin phase of this invention has is a copolymer, any of an alternating copolymer, a block copolymer, a random copolymer, and a graft copolymer may be sufficient.
<その他>
本発明のスクリーンのカイラルネマチック液晶には、重合開始剤、光安定剤、抗酸化剤、増粘剤、重合禁止剤、光増感剤、接着剤、消泡剤、界面活性剤等を有していてもよい。又、上記その他の成分の含有量は、本発明のスクリーンの性能を損なわない範囲の任意の割合で配合することができる。
<Others>
The chiral nematic liquid crystal of the screen of the present invention has a polymerization initiator, a light stabilizer, an antioxidant, a thickener, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, an adhesive, an antifoaming agent, a surfactant and the like. It may be. Moreover, content of the said other component can be mix | blended in arbitrary ratios in the range which does not impair the performance of the screen of this invention.
高分子前駆体の硬化法は光硬化、熱硬化等いずれでも良いが、光硬化が好ましく、光硬化の中でも、紫外線または近紫外線による硬化が特に好ましい。又、光重合の光源としては、用いるラジカル光重合開始剤の吸収波長にスペクトルを有するものならいずれでもよく、典型的には220nm以上450nm以下の波長の光を照射可能な光源ならばいずれ
でもよい。例としては高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、UV−LED、青色LED、白色LED等が挙げられる。そのほか、熱線カットフィルタ、紫外線カットフィルタ、可視光カットフィルタ等を併用してもよい。光はスクリーンの透明基板上から少なとも一面に照射すればよく、液晶組成物を挟持する基板が両面とも透明である場合には、両面とも光照射してもよい。光照射は一度に行ってもよいし、数回に分割して行ってもよい。光の放射照度をスクリーンの厚み方向に分布を持たせ、高分子樹脂の密度を連続的に変化させた、いわゆるPSCOF(Phase Separated Composite Organic Film)(V. Vorflusev and S. Kumar, Science 283, 1903 (1999))としても良い。
The curing method of the polymer precursor may be either photocuring or heat curing, but photocuring is preferable, and among the photocuring, curing with ultraviolet rays or near ultraviolet rays is particularly preferable. The light source for photopolymerization may be any light source having a spectrum at the absorption wavelength of the radical photopolymerization initiator used, and typically any light source capable of irradiating light with a wavelength of 220 nm to 450 nm. . Examples include a high pressure mercury lamp, an ultra high pressure mercury lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a UV-LED, a blue LED, a white LED, and the like. In addition, a heat ray cut filter, an ultraviolet ray cut filter, a visible light cut filter, or the like may be used in combination. Light may be applied to at least one surface from the transparent substrate of the screen, and if both surfaces of the substrate sandwiching the liquid crystal composition are transparent, both surfaces may be irradiated with light. Light irradiation may be performed at one time or may be performed by dividing into several times. So-called PSCOF (Phase Separated Composite Film) (V. Vorflusev and S. Kumar, Science 283, 1903), in which the irradiance of light is distributed in the thickness direction of the screen and the density of the polymer resin is continuously changed. (1999)).
光硬化の場合に、スクリーンに照射される光の放射照度は、通常0.01mW/cm2以上、好ましくは1mW/cm2以上、さらに好ましくは10mW/cm2以上、特に好ましくは30mW/cm2以上である。放射照度が小さすぎると重合が十分進行しない傾向となる。又、液晶組成物の光硬化には、通常、2J/cm2以上、好ましくは3J/cm2以上の積算照射量を与えれば良く、光照射時間は光源の放射強度に応じて決定すれば良いが、生産性を高める観点から通常200秒以内、好ましくは60秒以内に光照射を完了するのがよく、一方10秒以上光照射するのが好ましい。光照射時間が短すぎるとスクリーンの繰り返し耐久性が劣る場合がある。プラスチックフィルム基板を用いて大面積のシート状スクリーンを製造する場合は、光源またはシートを移動させながら連続で光照射する方法をとることもでき、光源の放射照度に応じてその移動速度を調節すればよい。
上記のようにして得られた液晶調光層は、薄膜状の透明高分子中にカイラルネマチック液晶が粒子状に分散または連続層を形成しているが、最も良好なコントラストを示すのは連続層を形成している場合である。
In the case of photocuring, the irradiance of the light irradiated on the screen, typically 0.01 mW / cm 2 or more, preferably 1 mW / cm 2 or more, more preferably 10 mW / cm 2 or more, particularly preferably 30 mW / cm 2 That's it. If the irradiance is too small, the polymerization does not proceed sufficiently. Further, the photocurable liquid crystal composition, usually, 2J / cm 2 or more, preferably may be given to 3J / cm 2 or more integrated irradiation dose, irradiation time may be determined according to the radiation intensity of the light source However, from the viewpoint of increasing productivity, the light irradiation is usually completed within 200 seconds, preferably within 60 seconds, while it is preferable to perform light irradiation for 10 seconds or more. If the light irradiation time is too short, the repetition durability of the screen may be inferior. When manufacturing a sheet-like screen with a large area using a plastic film substrate, it is possible to irradiate light continuously while moving the light source or the sheet, and the moving speed can be adjusted according to the irradiance of the light source. That's fine.
In the liquid crystal light control layer obtained as described above, the chiral nematic liquid crystal is dispersed or formed into a continuous layer in a thin transparent polymer, but the continuous layer exhibits the best contrast. Is formed.
<表示スクリーン構成>
本発明に用いる表示スクリーンは、電気駆動により光透過状態と光散乱状態を切り替えできる液晶調光層を表示領域に備えている。本発明に用いるスクリーンは上記のスクリーンであれば特に限定されないが、以下に代表的な構造を説明する。
液晶調光層は対抗する2つの電極つき基板に挟持されており、基板は少なくとも一方が透明であり、好ましくは両方とも透明である。基板の材質としては、例えば、ガラスや石英等の無機透明物質、金属、金属酸化物、半導体、セラミック、プラスチック板、プラスチックフィルム等の無色透明或いは着色透明、又は不透明のものが挙げられ、電極は、その基板の上に、例えば、金属酸化物、金属、半導体、有機導電物質等の薄膜を基板全面或いは部分的に既知の塗布法や印刷法やスパッタ等の蒸着法等により形成されたものである。又、導電性の薄膜形成後に部分的にエッチングしたものや、レーザー等で除去したものを用いてもよい。特に大面積のスクリーンを得るためには、生産性及び加工性の面からPETやPEN等の透明高分子フィルム上にITO(酸化インジウムと酸化スズの混合物)電極をスパッタ等の蒸着法や印刷法等を用いて形成した電極基板を用いることが望ましい。
<Display screen configuration>
The display screen used in the present invention includes a liquid crystal light control layer that can switch between a light transmission state and a light scattering state by electric drive in a display region. The screen used in the present invention is not particularly limited as long as it is the above-mentioned screen, but a typical structure will be described below.
The liquid crystal light control layer is sandwiched between two opposing substrates, and at least one of the substrates is transparent, and preferably both are transparent. Examples of the material of the substrate include colorless transparent or colored transparent or opaque materials such as inorganic transparent materials such as glass and quartz, metals, metal oxides, semiconductors, ceramics, plastic plates, and plastic films. On the substrate, for example, a thin film of metal oxide, metal, semiconductor, organic conductive material or the like is formed on the entire surface of the substrate or partially by a known coating method, printing method, vapor deposition method such as sputtering, or the like. is there. Alternatively, a part etched after forming a conductive thin film or a part removed with a laser or the like may be used. In particular, in order to obtain a large-area screen, from an aspect of productivity and workability, an ITO (mixture of indium oxide and tin oxide) electrode is deposited on a transparent polymer film such as PET or PEN. It is desirable to use an electrode substrate formed by using, for example.
尚、基板上に電極間或いは電極と外部を結ぶための配線が設けられていてもよい。例えば、セグメント駆動用電極基板やマトリックス駆動用電極基板、アクティブマトリクス駆動用電極基板等であってもよい。セグメント駆動用電極基板の場合には、一方の基板に帯状電極が帯の短辺方向に並んだものを用い、他方にベタ電極を用いて帯状のセグメントを成すこともできるし、両方の基板に帯状電極を用い、帯が直交するように対向させてマトリクス状のセグメントを成すこともできる。電極にセグメントを形成する場合、セグメント間の距離が小さい方が、表示時に光抜けが目立たず、100μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましい。一方でセグメント間の短絡が懸念されるため、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。 A wiring for connecting the electrodes or connecting the electrodes and the outside may be provided on the substrate. For example, a segment driving electrode substrate, a matrix driving electrode substrate, an active matrix driving electrode substrate, or the like may be used. In the case of a segment drive electrode substrate, a strip-shaped electrode can be formed on one substrate in the direction of the short side of the strip, and a solid electrode can be used on the other to form a strip-shaped segment. A strip-shaped electrode can be used to form a matrix-like segment so that the strips face each other so as to be orthogonal. When the segment is formed on the electrode, the smaller the distance between the segments, the less light is not noticeable at the time of display, preferably 100 μm or less, and more preferably 30 μm or less. On the other hand, since a short circuit between segments is a concern, it is preferably 1 μm or more, and more preferably 5 μm or more.
更に、基板上に設けられた電極面上が、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、シリコン、シアン化合物等の有機化合物、SiO2、TiO2、ZrO2等の無機化合物、又はこれらの混合物よりなる保護膜や配向膜で全面或いは一部が覆われていてもよい。尚、基板は、液晶を基板面に対して配向させるよう配向処理されていても良く、配向処理されている場合、接触するカイラルネマチック液晶がプレナー構造をとるならば、いずれの配向処理を用いても構わない。例えば、2枚の基板ともホモジニアス配向であっても良いし、一方がホモジニアス配向で、もう一方がホメオトロピック配向である、いわゆるハイブリッドであっても構わない。これらの配向処理には、電極表面を直接ラビングしてもよく、TN液晶、STN液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜を使用してもよい。また、配向膜の製造法に、基板上の有機薄膜に直線偏光等の異方性を有する光を照射して膜に異方性を与える、いわゆる光配向法を用いても構わない。 Furthermore, the electrode surface provided on the substrate is a protective film made of an organic compound such as polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, silicon, and cyanide, an inorganic compound such as SiO 2 , TiO 2 , and ZrO 2 , or a mixture thereof. Alternatively, the entire surface or a part thereof may be covered with an alignment film. The substrate may be aligned so that the liquid crystal is aligned with respect to the surface of the substrate. When the alignment process is performed, any alignment process may be used as long as the chiral nematic liquid crystal that is in contact has a planar structure. It doesn't matter. For example, the two substrates may be in a homogeneous orientation, or may be a so-called hybrid in which one is homogeneous orientation and the other is homeotropic orientation. For these alignment treatments, the electrode surface may be directly rubbed, or a normal alignment film such as polyimide used for TN liquid crystal, STN liquid crystal or the like may be used. In addition, as a method for producing the alignment film, a so-called photo-alignment method may be used in which the organic thin film on the substrate is irradiated with light having anisotropy such as linearly polarized light to give the film anisotropy.
対向する基板は周辺部に適宜、基板を接着支持する樹脂体を含む接着層を有してもよい尚、本発明に用いるスクリーンの端面あるいは液晶の注入口を、粘着テープ、熱圧着テープ、熱硬化性テープ等のテープ類、又は/及び、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、湿気硬化型樹脂、室温硬化型接着剤、嫌気性接着剤、エポキシ系接着剤、シリコ−ン系接着剤、弗素樹脂系接着剤、ポリエステル系接着剤、塩化ビニル系接着剤等の硬化性樹脂類や熱可塑性樹脂類等で封止することで、内部の液晶等の染み出しを防ぐことができる。また、この封止は同時にスクリーンの劣化を防ぎ働きがあってもよい。その際の端面の保護法としては、端面を全体に覆ってもよいし、端面からスクリーン内部に硬化性樹脂類や熱可塑性樹脂類を流し込み固化させることによりなしてもよく、更にこの上をテープ類で覆ってもよい。 The opposing substrate may have an adhesive layer containing a resin body for adhering and supporting the substrate as appropriate at the peripheral part. Note that the end face of the screen or the liquid crystal injection port used in the present invention is provided with an adhesive tape, a thermocompression bonding tape, a heat Tapes such as curable tapes, and / or thermosetting resins, photocurable resins, moisture curable resins, room temperature curable adhesives, anaerobic adhesives, epoxy adhesives, silicone adhesives, By sealing with a curable resin such as a fluorine resin adhesive, a polyester adhesive, or a vinyl chloride adhesive, or a thermoplastic resin, it is possible to prevent the internal liquid crystal from leaking out. This sealing may also work to prevent deterioration of the screen at the same time. In this case, the end face may be protected by covering the entire end face, or by pouring curable resins or thermoplastic resins into the screen from the end face and solidifying it. It may be covered with a kind.
対向配置される基板間には、球状または筒状のガラス、プラスチック、セラミック、あるいはプラスチックフィルム等のスペーサーを存在させてもよい。スペーサーは、液晶組成物中に分散させてもよく、基板間の液晶調光層中に固定させていてもよく、スクリーン組み立ての際に基板上に散布したり、接着剤と混合して接着層の中に存在させたりしてもよい。 Spacers such as spherical or cylindrical glass, plastic, ceramic, or plastic film may be present between the substrates arranged to face each other. The spacer may be dispersed in the liquid crystal composition, or may be fixed in the liquid crystal light control layer between the substrates. The spacer may be dispersed on the substrate during screen assembly or mixed with an adhesive to bond the adhesive layer. It may be present in
本発明に用いる調光スクリーンに含まれる液晶調光層は、例えば、スペーサーを介して対向配置される一対の電極付き基板周辺部を光硬化性接着剤等で接着層を形成して封止セルとし、あらかじめ1つ以上設けた接着層の切り欠きに常圧または真空中で液晶組成物に浸して注入するか、或いは、一方の基板上にコーターを使用して液晶組成物を塗布し、その上に他方の基板を重ねる等の公知の方法で挟持させた後、紫外光、可視光、電子線等の放射線によって重合・硬化することで形成される。プラスチックフィルム基板の場合、連続で供給される電極付き基板を2本のロール等で挟み、その間に、スペーサーを含有分散させた液晶組成物を供給し、挟み込み、その後連続で光硬化させることができるので生産性が高い。 The liquid crystal light control layer included in the light control screen used in the present invention is, for example, a sealing cell formed by forming an adhesive layer with a photo-curing adhesive or the like on the periphery of a pair of substrates with electrodes arranged opposite to each other via a spacer. Or by immersing and injecting the liquid crystal composition in a notch of one or more adhesive layers provided in advance under normal pressure or vacuum, or applying the liquid crystal composition on one substrate using a coater, After being sandwiched by a known method such as stacking the other substrate on top, it is formed by polymerization and curing by radiation such as ultraviolet light, visible light, or electron beam. In the case of a plastic film substrate, a substrate with electrodes supplied continuously can be sandwiched between two rolls and the like, and a liquid crystal composition containing and dispersed a spacer can be fed between them, and then it can be photocured continuously. So productivity is high.
スクリーンの少なくとも一方の表面または両面の表面には反射防止膜、防眩膜、紫外線遮断膜、あるいは防汚膜で覆われていてもよい。例えばスクリーンの表裏を反射防止膜で覆うことで、基板表面での外光反射を防ぎ、スクリーンの見栄えが良くなる場合がある。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で多様な変形が可能である。
At least one surface or both surfaces of the screen may be covered with an antireflection film, an antiglare film, an ultraviolet blocking film, or an antifouling film. For example, covering the front and back of the screen with an antireflection film may prevent external light reflection on the substrate surface and improve the appearance of the screen.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments. Various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態の構成について説明する。なお、本発明の画像表示方法を、ショーウィンドウに適用する例を挙げて説明する。
図1は、本発明の画像表示方法を適用したショーウィンドウの構成である。1は表示ス
クリーンであり、レーザープロジェクター2と観察者Oが対向したリアプロジェクション
方式になっている。観察者Oは表示スクリーン1越しに、背景B(商品)を見ることができる。レーザープロジェクター2は、赤緑青の三色のレーザーを光源にし、MEMSミラーをスキャナーに用いたプロジェクターである。レーザープロジェクター2は主走査の周波数FH=18kHzでレーザー光を走査することができる。制御装置3によって、表示スクリー
ン1は帯状領域切り替えの位置とタイミングを、レーザープロジェクター2は走査位置とタイミングを制御されている。
(First embodiment)
The configuration of the first embodiment of the present invention will be described. The image display method of the present invention will be described with an example applied to a show window.
FIG. 1 shows a configuration of a show window to which the image display method of the present invention is applied.
図2は観察者Oから見た表示スクリーン1の表示領域4であり、画像5Aと同時に背景Bが見える様子を示している。
図1に示す表示スクリーン1は、図2に示す表示領域4にリバースモードの透過−散乱型の液晶−高分子複合体を挟持した1対の透明電極基板がはめ込まれている。図3で透明電極基板の構成を説明する。透明電極基板は、ITOをガラス上にスパッタしたものを用い
、片方がストライプ状透明電極付きガラス基板6Aであり、もう片方がベタ状透明電極付
きガラス基板6Bで構成される。ストライプ状透明電極付きガラス基板6Aの帯の間隔は20μmで、周辺部の電極は表示領域の末端と一致する。ベタ状透明電極付きガラス基板6Bは、表示領域全域にわたってITOがスパッタされている。したがって、表示スクリーン1は独立した帯状のセグメントを5つ備えていることになる。また、透過−散乱型の液晶−高分子複合体はリバースモードの駆動をするものであり、表示領域4は電圧を印加しない状態で光透過状態である。ベタ状透明電極付きガラス基板6Bをコモン電極とし、ストラ
イプ状透明電極付きガラス基板6Aの個々の電極に電圧を印加することで、5箇所のうち
の任意の場所に帯状領域を形成できる。
FIG. 2 shows the
A
図1に示す表示スクリーン1を全面散乱状態にし、表示画像5Bを表示させると図4の
ようになる。以後の説明を容易にするため、表示画像は図2の5Aから5Bへと変えてある。レーザープロジェクター2から射出される光は表示領域4全域を走査し、走査が表示領域4から出ないように位置調整されている。主走査方向と副走査方向は直行している。
次に、1周期における表示スクリーン1での帯状領域の切り替え方法と、レーザー光の走査方法を図5を用いて説明する。始めに最上段に帯状領域7aができるよう表示スクリ
ーン1を切り替え、概領域を光線で走査し、表示画像5aを描画する。次に最上段の帯状
領域を光透過状態に切り替る。同時に上から2段目に帯状領域7bができるようスクリーンを切り替え、概領域を光線で走査すし、表示画像5bを描画する。この手順を同様に、
全ての帯状領域について繰り返して帯状領域7c〜eにそれぞれ表示画像5c〜5eを描画する。最下段の帯状領域7eへの走査が終了したら、最下段の帯状領域7eを光透過状態に切り替える。同時にレーザー光を停止し、走査位置を初期位置までリセットする、ブランクタイムとする。以上で1周期が終了であり、次の周期に移る。
When the
Next, a method for switching the band-like area on the
The display images 5c to 5e are drawn in the belt-like regions 7c to 7e repeatedly for all the belt-like regions. When the scanning of the lowermost belt-like region 7e is completed, the lowermost belt-like region 7e is switched to the light transmission state. At the same time, the laser beam is stopped and the scanning position is reset to the initial position, which is a blank time. This completes one cycle, and the next cycle starts.
第1の実施の形態では、スクリーンが光散乱状態に変化し、定常状態になっている期間のみ、レーザー光を投射している。光透過状態と光散乱状態間の切り替えには一定時間を要するため、レーザー光を投射する以前に切り替え始める。光散乱状態から光透過状態への切り替えタイミングを、次の帯状領域が定常状態になった瞬間に合わせるように調整する。 In the first embodiment, the laser beam is projected only during a period in which the screen changes to the light scattering state and is in a steady state. Since switching between the light transmission state and the light scattering state takes a certain time, switching is started before the laser light is projected. The switching timing from the light scattering state to the light transmission state is adjusted so as to match the moment when the next band-like region becomes a steady state.
リフレッシュ周波数Fを56.81Hzに設定し、ブランクタイムを0.1msに設定す
ると、1つの帯状領域あたり、走査時間が3.5msになり、64本の走査線を描画できる。この場合、表示領域の面積に対し、1周期における帯状領域の面積の割合の平均値は20%で、1周期における走査線の総数は320本となる。
液晶調光層を挟持する5本のストライプ状透明電極付きガラス基板6Aの代わりに、図
6で示すn本のストライプ状透明電極付きガラス基板6Cに変更する。この場合、図7に示すように帯状領域71〜7nの切り替えができる。表示画像5Bをn分割した表示画像51
〜5nを、順に帯状領域71〜7nに描画する。リフレッシュ周波数をF、プロジェクター
2の主走査の周波数をFHとすると、表示領域の面積に対し、1周期における帯状領域の面積の平均値は1/nで算出される。また、1周期における走査線の総数はFH/Fで算出される。ただし、ブランクタイムが1周期1/Fに対し、実効的に無視できるほど短いとした
。したがって、第1の実施の形態においては、ストライプ状透明電極付きガラス基板6C
のストライプの数を多くすれば、表示領域4中の背景の透過性が良好になる。また、表示のちらつきを抑えるにはFを大きくすれば良いが、その上で高精細な画像を得るためにはFHが十分大きいことが望まれる。
When the refresh frequency F is set to 56.81 Hz and the blank time is set to 0.1 ms, the scanning time becomes 3.5 ms per one band-like region, and 64 scanning lines can be drawn. In this case, the average value of the ratio of the area of the band-like region in one cycle is 20% with respect to the area of the display region, and the total number of scanning lines in one cycle is 320.
Instead of the five glass substrates 6A with striped transparent electrodes that sandwich the liquid crystal light control layer, the
˜5 n are sequentially drawn in the band-like regions 7 1 to 7 n . Assuming that the refresh frequency is F and the main scanning frequency of the
If the number of stripes is increased, the transparency of the background in the
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、スクリーン切り替えとレーザー光投射のタイミングを第1の実施の形態におけるタイミングから変更している。画像表示装置は第1の実施の形態と同じ装置構成のものを用いる。第2の実施の形態では、スクリーンが光散乱状態に変化し、定常状態になっている期間の一部でレーザー光を投射している。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the timing of screen switching and laser light projection is changed from the timing in the first embodiment. The image display apparatus has the same apparatus configuration as that of the first embodiment. In the second embodiment, the laser beam is projected in a part of the period in which the screen is changed to the light scattering state and is in the steady state.
第2の実施の形態のスクリーン切り替えとレーザー光投射のタイミングを、図8を用いて説明する。図8では1周期中に、ひとつのセグメントを光透過状態に切り替えておく時間と、その帯状領域にレーザー光を投射する時間の比率が2:1になるように設定している。例えば帯状領域7aにレーザー光を走査する期間、つまり、帯状領域7aが光散乱状
態である期間、表示画像5a1を描画する間は帯状領域7aと7eが光散乱状態となるよう
に、また、表示画像5a2を描画する間は帯状領域7aと7bが光散乱状態となるように、スクリーンの切り替えを行う。帯状領域7aへのレーザー光走査が終了したら、次に帯状
領域7bへのレーザー光走査を開始する。帯状領域7bにレーザー光を走査する期間、表示画像5b1を描画する間は帯状領域7aと7bが、また、表示画像5b2を描画する間
は帯状領域7bと7cが、それぞれ光散乱状態となるようにスクリーンの切り替えを行う。以下同様に切り替えを行い、帯状領域7c、7d、7eにそれぞれ表示画像5c1と5
c2、表示画像5d1と5d2、表示画像5e1と5e2を描画する。このように設定することで、レーザー投射のタイミングが前後にわずかにずれても表示に影響が出なくなり、精緻な制御装置を必要としなくなる。1周期中に、ひとつのセグメントを光透過状態に切り替えておく時間と、その帯状領域にレーザー光を投射する時間の比率は1.1:1〜3:1が好ましく、ひとつのセグメントを光透過状態に切り替えておく時間の割合が大きいほど、レーザー投射タイミングのマージンが長くなり制御が容易になるが、表示領域4中の背景の透過性が低下する傾向がある。
The timing of screen switching and laser light projection in the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the ratio of the time during which one segment is switched to the light transmission state and the time during which the laser light is projected onto the belt-like region is set to 2: 1 during one period. For example, during the period in which the belt-
c 2 , display images 5d 1 and 5d 2 , and
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態では、表示スクリーン1として、ドットマトリクスパネルを用いた場合の画像表示を説明する。その他の装置の構成は、第1の実施の形態と同じである。ドットマトリクスパネルは、例えば表示スクリーン1に備えられた液晶調光層を挟持する基板を、両面とも図6で示すn本のストライプ状透明電極付きガラス基板6Cとし、直交するようにして対向させて、パッシブマトリクスパネルとして得ることができる。
(Third embodiment)
In the third embodiment, image display when a dot matrix panel is used as the
図9に、第3の実施の形態において、マトリクスパネルを用いた表示スクリーン1での帯状領域の切り替え方法と、レーザー光の走査方法を示す。マトリクスパネルの場合、複数の隣接する画素をひとまとまりとして、同じタイミングで切り替えることにより、任意の帯状領域の最小単位を設定することができる。図9では、第1の実施の形態における図5と同じ位置、形状の帯状領域を最小単位として設定している。この場合、第1の実施の形態におけるとまったく同一の表示方法を取ることができる。
FIG. 9 shows a method for switching a band-like region on the
本発明で使用可能なマトリクスパネルは、一般的なドットマトリクスパネルのように高い解像度のものも使用できるが、画素数が数個〜数十個程度の簡素なマトリクスパネルで
も、大面積の透明表示を実現することができる。
第3の実施の形態では、透明表示と、通常の背景が見えない表示(非透明表示と表現する)とを組み合わせて表示することもできる。図11に、透明表示と非透明表示を組み合わせた表示画面の例を示す。透明表示領域10においては、表示画像5Aと、背景Bの両方を見ることができる。それに加えて、非透明表示領域11にて、背景を見せない表示をすることができる。このように表示することで、背景の商品を強調したり、映像がより演出的になったりする。このような表示にする場合、透明表示を行う領域では第1の実施の形態におけると同じ表示方法を行い、非透明表示を行う領域では、全ての画素を散乱状態に保てば良い。図10の表示の場合、図11のようなマトリクスパネルを用い、透明表示領域10内で、帯状領域を711〜714(帯状領域711は図11の斜線部分を示す)のように、画素9aのような画素を複数あつめた領域として設定すればよい。非透明領域1
1では、画素9bのような非透明領域11全ての素子を光散乱状態に保っておけばよい。光源は1つで表示領域全域を走査しても良いし、透明表示領域10と非透明領域11とで別の光源を使用しても構わない。
The matrix panel that can be used in the present invention can have a high resolution like a general dot matrix panel, but even a simple matrix panel having several pixels to several tens of pixels can display a large area with transparent display. Can be realized.
In the third embodiment, a transparent display and a display in which a normal background cannot be seen (represented as a non-transparent display) can be combined and displayed. FIG. 11 shows an example of a display screen that combines transparent display and non-transparent display. In the
1, all the elements of the
1:表示スクリーン
2:レーザープロジェクター
3:制御装置
4:表示スクリーンの表示領域
5A:表示画像
5B:表示画像
51〜5n:表示画像
5a〜5e:表示画像
5a1、5a2 〜 5e1、5e2:表示画像
6A:ストライプ状透明電極付きガラス基板
6B:ベタ状透明電極付きガラス基板
6C:ストライプ状透明電極付きガラス基板
71〜7n:帯状領域
7a〜7e:帯状領域
8:ドットマトリクス
9:画素
9a、9b:画素
10:透明表示領域
11:非透明表示領域
711〜714:帯状領域
B:背景
O:観察者
L:光線
1: Display screen 2: Laser projector 3: Control device 4:
B: Background
O: Observer
L: Ray
Claims (8)
前記表示スクリーンの光散乱状態が帯状領域をなすように切り替えされ、
前記走査における主走査方向が前記帯状領域の長さ方向と一致し、前記走査における副走査方向が前記帯状領域の幅方向と一致し、
前記帯状領域に前記光線を走査させ、前記帯状領域の位置を前記走査の副走査と同調して周期的に変化させ、
観察者が前記表示領域に表示される画像と、前記表示領域の背景を同時に視認できることを特徴とする画像表示方法。 This is an image display method for drawing an image by scanning a visible light beam from a light source onto the display screen provided with a liquid crystal light control layer capable of switching between a light transmission state and a light scattering state by electric drive. And
The light scattering state of the display screen is switched to form a band-like region,
The main scanning direction in the scanning coincides with the length direction of the band-shaped region, and the sub-scanning direction in the scanning coincides with the width direction of the band-shaped region,
Scanning the beam with the beam, and periodically changing the position of the band in synchronization with the sub-scan of the scan,
An image display method characterized in that an observer can simultaneously view an image displayed in the display area and a background of the display area.
方法。 The image display method according to claim 1, wherein the refresh frequency is 40 Hz to 70 Hz.
記載の画像表示方法。 The image display method according to any one of claims 1 to 3, wherein a parallel light transmittance in the belt-like region is 30% or less.
前記液晶が、誘電異方性が正のカイラルネマチック液晶であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の画像表示方法。 The liquid crystal light control layer has a pair of transparent substrates with electrodes arranged to face each other, and includes a composite containing a liquid crystal and a polymer resin between the substrates,
The image display method according to claim 1, wherein the liquid crystal is a chiral nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy.
Ar1、Ar2及びAr3は、それぞれ独立に、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素環基または置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を表し、
X1及びX2はそれぞれ独立に、直接結合、炭素二重結合、炭素三重結合、エーテル結合、エステル結合、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基を表し、
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基、又は炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基を表し、
m、n、p及びqは、それぞれ独立に、0または1を表す。
ただし、Ar1、Ar2及びAr3のうち、少なくともいずれか1つは、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素縮合環基又は置換基を有しても良い2価の芳香族複素環基を表す。] The composite is obtained by curing a mixture including a chiral nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and a polymer precursor represented by the following general formula (1). The image display method described in 1.
Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each independently represent a divalent aromatic hydrocarbon ring group which may have a substituent or a divalent aromatic heterocyclic group which may have a substituent. ,
X 1 and X 2 are each independently a direct bond, a carbon double bond, a carbon triple bond, an ether bond, an ester bond, a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, and a substituent. Represents a linear oxyalkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a group;
R 1 and R 2 are each independently a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent, or a linear chain having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent. Represents an oxyalkylene group or a linear alkyl ester group having 2 to 6 carbon atoms,
m, n, p and q each independently represents 0 or 1.
However, at least one of Ar 1 , Ar 2, and Ar 3 is a divalent aromatic hydrocarbon condensed ring group which may have a substituent or a divalent which may have a substituent. Represents an aromatic heterocyclic group. ]
Ar4は、置換基を有しても良い2価の芳香族炭化水素縮合環基または置換基を有しても良い2価の芳香族複素縮合環基を表し、
R1及びR2は、それぞれ独立に、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状アルキレン基、置換基を有していても良い炭素数1〜6の直鎖状オキシアルキレン基、又は炭素数2〜6の直鎖状アルキルエステル基を表し、
p、qは、それぞれ独立に、0または1を表す。] The image display method according to claim 7, wherein the polymer precursor represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (2).
Ar 4 represents a divalent aromatic hydrocarbon condensed ring group which may have a substituent or a divalent aromatic heterofused ring group which may have a substituent,
R 1 and R 2 are each independently a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent, or a linear chain having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent. Represents an oxyalkylene group or a linear alkyl ester group having 2 to 6 carbon atoms,
p and q each independently represents 0 or 1. ]
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