JPH11508701A - 複層の光学フィルム偏光子を用いる液晶ディスプレイ投射システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 投射パネル（５２）と、光源（５６）と、反射器（５８）を備えた液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）投射システムに関する。投射パネルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と、液晶ディスプレイの一方の側に設けた偏光子（６４）と、他方の側に設けた反射偏光子（６２）とを備える。反射偏光子は、隣接材料層の複層の積層対（４１，４３）である。層対のそれぞれは、反射偏光子面の第１方向の隣接層間で屈折率差を示し、反射偏光子面の第２方向と第１方向の直角方向の隣接層間で、本質的に屈折率差を示さない。４分の１波長板（６６）は、反射偏光子に固着する。光源からの光線は、反射偏光子を通過し、液晶ディスプレイに達するか、あるいは反射偏光子の偏光度に応じて光源の方に戻ってくる。反射偏光子によって反射する光は、液晶ディスプレイの方に戻って反射器によって反射する。４分の１波長板と反射器とを用いることで、液晶ディスプレイに加わる熱を低減するとともに、無駄な光と考えていた光を再利用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 複層の光学フィルム偏光子を用いる液晶ディスプレイ投射システム技術分野 本発明は、一般に、液晶ディスプレイ投射システム、特に、複層の光学フィル ム偏光子を組み込んだ液晶ディスプレイ投射システムに関する。背景技術 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）投射システムは、競争関係にある技術と比較する と、大面積、コンパクト性、設置容易性、軽量性、および低コストといった利点 を与える。ＬＣＤは、「オフ」、「オン」あるいは「部分的にオン」である何千 もの小さい画素、すなわち「画素」から成る。画像は、適切な操作によってＬＣ Ｄに表示し、通常、個々の画素に電界を印加して表示する。ツイスト・ネマティ ック（ＴＮ）ＬＣＤの場合、特別な画素が「オフ」であるならば、光が画素を通 り抜けるとき、直線偏光された光の位相と偏光は、変化しないままである。しか しながら、画素が「オフ」ならば、光線が回転して、すなわち、その位相が変調 されるので、その偏光角が９０°変化する。画素が「部分的にオン」であるなら ば、光線は９０°より小さい角度を回転する。「オン」の画素は、黒あるいは白 を表すために用いられる。「オン」の画素が黒として用いられるならば、「オフ 」の画素は白とその逆に用いられる。「部分的にオン」の画素は、グレイの影を 示す。偏光子はＬＣＤ上に設けて、その結果、画素を通り抜ける光の偏光状態は 、適切な透過量（黒，白，あるいはグレイ）に変換される。 スーパー・ツイスト・ネマティック（ＳＴＮ）ＬＣＤの場合、光学的効果は、 複屈折効果を生みだし、その結果、「オン」，「オフ」，及び「部分的にオン」 の画素は、各々特徴的な複屈折の色を有する。「青色モデル」を用いるならば、 「オン」の画素はクリーム色である一方、「オフ」の画素は青色である。「黄色 モデル」を用いるならば、「オフ」の画素は黄色であり、「オン」の画素は青色 −グレイである。ＳＴＮのＬＣＤとその偏光子の１つとの間にフィルムを付加す ると、ディスプレイの色を中性にする、すなわち、カラーディスプレイをモノク ロディスプレイに変換する。 現在のＬＣＤ投射システムは、温度に敏感な液晶材料を保護するために、典型 的に、強制的な空冷あるいは液冷をしている。「ホット」あるいは「コールド」 ミラーを用いて照明から実質的に赤外線成分を除去するとき、２つの従来のダイ クロイック偏光子の第１のダイクロイック偏光子によって吸収された可視光のお よそ５５〜６０％が、それに積層したＬＣＤを加熱する。多くのＬＣＤプロジェ クターにおいては、ランプ，ＬＣＤ，エレクトロニクス，投射光学系が１つのコ ンパクトなユニットに組み込まれている。第１の偏光子はＬＣＤに伝わる熱を減 らすためにＬＣＤに積層されていないが、その偏光子自体は依然として冷却しな ければならない。さらに、全てのＬＣＤ投射システムにおいて、光の利用が低い （カラーのＬＣＤは、典型的に３％〜５％の透過率である）ことに苦労しており 、通常、スクリーン照度を大きくするために明るいランプを必要とする。しかし ながら、明るいランプは、コストと消費電力とを増加させるだけでなく、上述し た熱の問題も悪化させる。発明の概要 したがって、本発明は、簡単に冷却でき、照度を改善し、そして、現在用いら れているシステムより広角の光を受けるディスプレイパネルを有する、液晶ディ スプレイ投射システムを備える。本システムは、その両面にダイクロイック偏光 子を設けたＬＣＤを有する投射パネルを備える。反射プリ偏光子は、ダイクロイ ック偏光子の一つに隣接して備えている。光線は、反射プリ偏光子を通り、ＬＣ Ｄとダイクロイック偏光子とを通って方向ずけられる。１つの実施形態において 、４分の１波長板は、光源と反射プリ偏光子との間に設け、反射器は光源の後に 設ける。 反射プリ偏光子は、好ましくは、数対の交互積層を有する複層の光学重合体フ ィルムである。層対のそれぞれは、反射偏光子面における第１方向の隣接層間で 屈折率差を示し、反射偏光子面の第２方向と第１方向に直角方向の隣接層間で本 質的に屈折率差を示さない。そのようなフィルムは、半結晶性のナフタリンジカ ルボン酸ポリエステルと他のポリマーとからなる複数の交互積層を有する。ダイ クロイック偏光子は、好ましくは、ディスプレイに固着する。反射プリ偏光子は 、 好ましくは、ダイクロイック偏光子の１つに固着する。フレネルレンズのような 集光レンズは、反射プリ偏光子と光源との間に設けることができる。 本発明の他の実施形態は、投射パネル，光源，反射器とを含むＬＣＤ投射シス テムを備える。投射パネルは、一方の側にダイクロイック偏光子のような偏光子 と、光源に面する側に反射偏光子を有するＬＣＤとを備える。４分の１波長板は 、上述した反射プリ偏光子に類似する反射偏光子に固着する。 本発明は、一方の側に偏光子を、他方の側に反射偏光子を有し、反射偏光子に 固着した４分の１波長板を有するＬＣＤを含むＬＣＤパネルも備える。 本発明は、投射ランプ，フレネルレンズ，フレネルレンズに固着した４分の１ 波長板，４分の１波長板に固着した反射偏光子（上述したように）とを含むオー バーヘッドプロジェクターに関する。投射用の標準のＬＣＤパネルを用いている 間、本発明による利益を享受することができる。 他の実施形態において、本発明は、オーバーヘッドプロジェクター，プロジェ クターに位置したアダプターパネル，アダプターパネルに位置したＬＣＤパネル とを備えるＬＣＤ投射システムに関する。アダプターパネルは、４分の１波長板 と上述した反射偏光子を備える。標準のプロジェクターと標準のＬＣＤパネルを 用いている間、アダプターパネルによる利益を享受することができる。図面の簡単な説明 図１は、本発明の１つの実施形態を模式的に示す側面図である。 図２は、本発明の他の実施形態を模式的に示す側面図である。 図３〜図４は、本発明の更なる実施形態を模式的に示す側面図である。 図５は、本発明によるディスプレイの輝度の測定方法を模式的に示す側面図で ある。 図６は、本発明による図５に示したシステムの入射角度が広範囲であることを 示す光学モデルによって作成したグラフである。 図７は、本発明による反射偏光子の概略を示す斜視図である。 図８は、実施例１に記載した反射偏光子の光学性能を示す。 図９と図１０は、それぞれ、実施例３と実施例４に記載した、反射偏光子の光 学性能を示す。詳細な説明 本発明による液晶ディスプレイ投射システムを、図１に示している。システム １０は、パネル１２，集光レンズ１４，光源１６，オプションの反射器１８，オ プションのミラー３０，投射レンズ３２を備える。パネル１２は、液晶ディスプ レイ（ＬＣＤ）２０，第１のダイクロイック偏光子２２，第２のダイクロイック 偏光子２４，反射プリ偏光子２６，オプションの４分の１波長板２８とを備える 。ダイクロイック偏光子２２と２４は、ＬＣＤ２０の反対側に設ける。プリ偏光 子２６は、第１のダイクロイック偏光子２２と光源１６との間に位置決めし、オ プションの４分の１波長板２８は反射プリ偏光子２６と光源との間に位置決めす る。ａは、第１のダイクロイック偏光子２２によって通過する偏光状態である。 反射プリ偏光子２６も配置しており、その結果、ａ偏光も通過する。 光源１６から放射した分岐光線は、集光レンズ１４によって集光される。偏光 ａを有する光線は、反射プリ偏光子２６と第１のダイクロイック偏光子２２とを 通過し、偏光され、すなわち、ＬＣＤ２０の画素によって、位相が変化し、それ からＬＣＤで位相変化できる程度まで第２のダイクロイック偏光子２４によって 透過する。光線は、ミラー３０によって投射レンズ３２を通ってスクリーン（不 図示）の方に反射する。偏光ａに垂直な偏光ｂを有する光線は、反射プリ偏光子 ２６によって部分的に反射される。 反射プリ偏光子２６が「理想的な」偏光子であるならば、それは偏光ｂを有す る光線を１００％反射し、第１の偏光子２２が必要でなくなるであろう。しかし ながら、反射プリ偏光子２６は、プリ偏光子の理想の偏光効率より通常小さく、 例えば約８０％である。たとえ反射プリ偏光子２６が、偏光効率が０を超える程 度まで、理想より少ないとしても、それは第１の偏光子２２によって（第１の偏 光子に届く前に偏光ｂのいくらかを反射することによって）吸収光の量を減らす ことによってパネル１２内に蓄積された熱を減らすことに寄与する。 上記配置は、第１の偏光子とパネル１２によって吸収される熱を減らすことが できるという利点がある。たとえ反射プリ偏光子２６を通り抜ける光線がお互い に平行でないとしても、むしろ、集光していることは事実である。このように、 １つの集光レンズ部品だけは、必要である。変形例において、反射する第２の偏 光子（不図示）は、ダイクロイック偏光子２４とＬＣＤ２０との間に設けること ができる。 しかしながら、上述したように、反射プリ偏光子２６によって反射した光線は 無駄になっている。これらの光線は、４分の１波長（λ／４）板２８を配置する ことで「再利用」される。４分の１波長板２８は、ＬＣＤ２０に対向する反射プ リ偏光子２６の側に隣接し、４分の１波長板２８の光軸は、プリ偏光子２６の光 軸に対して４５°の角度を設けている。そして、パネルに対向する光源１６側に 反射器１８を設けることによって「再利用」される。この場合、プリ偏光子２６ によって反射したｂ偏光は、４分の１波長板２８を横切った後、ある左右像（右 あるいは左）の円偏光になる。この円偏光が反射器１８で反射されるとき、それ は反対の左右像の円偏光に変化する。光が再び前方の４分の１波長板２８を横切 るとき、それがａ偏光の直線光になり、反射プリ偏光子２６と第１のダイクロイ ック偏光子２２とを通過して、システム１０の輝度増加に貢献する。 本発明による液晶ディスプレイ投射システムの他の実施形態を、図２に示して いる。システム５０は、パネル５２，集光レンズ５４，光源５６，オプションの 反射器５８，オプションのミラー７０，投射レンズ７２を備える。パネル５２は 、ＬＣＤ６０，ダイクロイック偏光子６４，反射偏光子６２，オプションの４分 の１波長板６６を備える。ダイクロイック偏光子６４と反射偏光子６２とは、Ｌ ＣＤ６０の反対側に設けている。４分の１波長板６６は、偏光子６２と光源５６ との間に位置決めし、４分の１波長板６６の光軸は反射偏光子６２の光軸に対し て４５°の角度を設けている。 光源５６から放射した分岐光線は、集光レンズ５４によって集光される。偏光 ａを有する光線は、４分の１波長板６６と反射偏光子６２とを通過し、それから 変調され、すなわち、ＬＣＤ６０の画素によって、位相が変化する。そしてそれ から、ＬＣＤ内で位相が変化することで可能な程度までダイクロイック偏光子６ ４によって透過する。それらの光線は、投射レンズ７２を通ってスクリーン（不 図示）の方にミラー７０で反射される。 偏光ａに垂直な偏光ｂを有する光線は、反射偏光子６２によって反射し、４分 の１波長板６６を横切った後に、ある左右像（右あるいは左）の光線になる。上 で説明したように、この円偏光が反射器５８によって反射するとき、それは反対 の左右像の円偏光に変化する。その光が前方の４分の１波長板６６を再び横切る とき、それがａ偏光した直線光になり、このように偏光子６２を通過して、シス テム５０の照度増加に貢献する。 変形例において、第２の反射偏光子（不図示）は、ダイクロイック偏光子６４ とＬＣＤ６０との間に設けることができる。他の実施形態において、ダイクロイ ック偏光子６４は、反射偏光子に置換することができる。 本発明の第３の実施形態は、図３に投射システム１２０として示している。シ ステム１２０は、ＬＣＤパネル１３０（ＬＣＤの各面にダイクロイック偏光子を 備えている）とオーバーヘッドプロジェクター１３２とから成っている。図３に 示すように、プロジェクター１３２は、投射ランプ１２２，反射器１３２，集光 レンズ１２４，４分の１波長板１２６と，反射偏光子１２８とを備える。反射偏 光子１２８とＬＣＤパネル１３０とは角度を設けるべきであるので、反射偏光子 の偏光軸と、反射偏光子に面するＬＣＤパネルにおけるダイクロイック偏光子と は、平行である。反射偏光子１２８と４分の１波長板１２６とは角度を設けるべ きであるので、それらの偏光軸は４５°だけ異なっている。 システム１２０は、標準のＬＣＤパネルを本発明によって作成したプロジェク ターに使用できるという利点がある。そして、従来の透明体（ＬＣＤパネルの代 わりに）をプロジェクターステージに設置したとき、プロジェクターは、内蔵し たダイクロイック偏光子を有するプロジェクターに比べて、光透過率を増加させ る。 本発明の第４の実施形態は、投射システム１４０として図４に示している。シ ステム１４０は、オーバーヘッドプロジェクター１４２，アダプターパネル１５ ０，ＬＣＤパネル１４８（ＬＣＤの各面にダイクロイック偏光子を備える）から 成る。アダプターパネル１５０は、図４に示すように、光軸がお互いに４５°に なっている、４分の１波長板１４４と反射偏光子１４６とから成る。反射偏光子 １４６，ＬＣＤパネル１４８，４分の１波長板１４４は、システム１２０として 上述した方法で角度を設けるべきである。システム１４０は、本発明によるアダ プターパネルを用いると、標準のＬＣＤパネルを標準のプロジェクターに使用で きるという利点がある。 上記の実施形態におけるＬＣＤは、偏光依存する液晶ディスプレイのあらゆる タイプのものであり、プラスチックあるいはガラスのような２つの堅いあるいは 柔軟性のある基板を備える。ＬＣＤパネル１３０と１４８内に設ける偏光子と同 様に、偏光子２２，２４，６４は、好ましくは、吸収する染料型のダイクロイッ ク偏光子であり、お互いに角度を設けるべきである。その結果、液晶ディスプレ イ２０あるいは６０は、所望のモード（ノーマリ・ホワイトあるいはノーマリ・ ブラック）で働く。集光レンズ１４，５４，１２４は、好ましくは、セルロース アセテートブチレート，ポリカーボネート，あるいはアクリルのような光学プラ スチックから成るフレネルレンズである。オーバーヘッドプロジェクター１４２ は、好ましくは、そのような集光レンズを組み込んでいる。 オーバーヘッドプロジェクター１４２で用いた光源と同様に、光源１６，５６ ，１２２は、白熱体あるいはガス放電ランプのような典型的に使用される光源で ある。反射器１８と５８と、ミラー３０と７０は、典型的には、金属あるいは複 層誘電体が使われている。反射器１８と５８とは、球形あるいは楕円形である。 投射レンズ３２と７２と、４分の１波長板２８，６６，１２６，１４４も、標準 のものである。 図７は、本発明で好ましくは反射偏光子として用いる、反射偏光子３６のセグ メントの概略を示す透視図である。図７は、ｘ，ｙ，ｚ方向を構成する座標系３ ８を備える。反射偏光子３６は、２つの異なる材料の交互積層体である。２つの 材料は、図と説明において、材料「Ａ」と材料「ｂ」と呼んでいる。材料Ａと材 料Ｂとからなる隣接層４１，４３は、典型的な層対４４を備える。層対４４はＸ 方向に関係した隣接層４１，４３間で屈折率差を示し、本質的に、ｙ方向に関係 した隣接層４１，４３間で屈折率差がなかった。 本発明のデバイスの好ましい実施形態において、反射偏光子は、材料Ａと材料 Ｂとの交互積層の複層シートを各々備え、各層の平均厚さが０．５μｍより薄い 。材料Ｂの層に隣接する材料Ａの層は、層対を備える。層対の数は、好ましくは 約１０〜２０００であり、より好ましくは約２００〜１０００である。 積層シートは、材料Ａと材料Ｂとを共押出でシート状に形成し、続いてＸ方向 に１軸延伸する。延伸比は、延伸した後の寸法を延伸の前の寸法で割ったものと 定義している。延伸比は、好ましくは２：１〜１０：１であり、より好ましくは ３：１〜８：１であり、最も好ましくは４：１〜７：１であり、例えば６：１で ある。シートは、ｙ方向にはあまり延伸されない。材料Ａは、所定の重合体材料 であり、ストレスで誘起された複屈折を示し、延伸による屈折率変化がある。例 えば、１軸延伸した材料Ａのシートは、延伸方向に関係した１つの屈折率（例え ばｎ_Ax＝１．８８）と、その横方向に関係した異なる屈折率（例えばｎ_Ay＝１． ６４）とを有する。材料Ａには、少なくとも０．０５、好ましくは少なくとも０ ．１０、より好ましくは少なくとも０．２０の、延伸方向とその横方向（ｎ_Ax− ｎ_Ay）との間で屈折率差がある。材料Ｂは、積層フィルムが延伸されたあと、そ の屈折率ｎ_Ayが実質的にｎ_Ayと等しくなるように選択した材料である。延伸する と、ｎ_Bxの値は、好ましくは減少する。 延伸した後、この実施形態の複層シートは、延伸方向に関係した隣接層間で大 きな屈折率差を示す（Δｎ_x＝ｎ_Ax−ｎ_Bxと定義する）。しかしながら、その横 方向において隣接層間の屈折率差は、実質的にゼロである（Δｎ_y＝ｎ_Ay−ｎ_By と定義する）。これらの光学特性によって、複層の積層体が、図７に示した透過 軸４０に平行であるランダムに偏光した偏光部品を透過する反射偏光子として作 用する。反射偏光子３６によって透過する光の一部は、偏光状態ａを有すると呼 んでいる。反射偏光子３６を通過しない光の一部は、図７に示した吸光軸４２に 対応する偏光状態ｂを有する。吸光軸４２は、延伸方向ｘに平行である。したが って、ｂ偏光が屈折率差（Δｎ_x）に遭遇すると、結果的に反射することになる 。反射偏光子は、好ましくは少なくともｂ偏光の５０％反射であり、より好まし くは少なくとも９０％反射である。第３の屈折率差（Δｎ₂）は、反射偏光子の 軸 外れの反射率を制御することにとって重要である。大きな入射角で、ａ偏光の高 い透過率とｂ偏光の高い吸収率に対して、好ましくは、Δｎ_z（＝ｎ_Ax−ｎ_Bz） ＜０．５Δｎ_xであり、より好ましくはΔｎ_z＜０．２Δｎ_xであり、最も好まし くはΔｎ₂＜０．０１Δｎ_xである。 反射偏光子の光学挙動と設計は、譲受人が出願中の米国出願０８／４０２０４ １号明細書（１９９５年３月１０日出願で、名称が「光学フィルム」である）に おいて詳細に記載されている。 当業者は、所望の屈折率の関係を満たす、適切な材料を選ぶことができる。一 般に、材料Ａは、半結晶性のナフタリンジカルボン酸ポリエステルあるいはポリ エチレンナフタレート（ＰＥＮ）と、それらの異性体（例えば、２，６−、１， ４−、１，５−、２，７−、と２，３−ＰＥＮ）のような半結晶性の重合体材料 から選ぶことができる。材料Ａは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポ リエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）とＰＥＮ，ＰＥＴ，ＰＥＩのコポリマーの ような他の半結晶性ポリマー材料からも選ぶことができる。本明細書で用いるよ うに、ｃｏＰＥＮはＰＥＮのコポリマーを備え、ｃｏＰＥＴはＰＥＴのコポリマ ーを備える。材料Ｂは、半結晶性，無定形の重合体，シンジオタクチックなポリ スチレン（ｓＰＳ）のような材料，及びコポリマー、すなわち、ｃｏＰＥＮ，ｃ ｏＰＥＴ，イーストマン化学社から入手できるポリシクロヘキサンジメチレンテ レフタレートであるエステルのコポリマーである。記載したｃｏＰＥＮも、少な くとも１つの成分がナフタリンジカルボン酸をベースにしたポリマーであるパレ ットのブレンドであり、他の成分は他のポリエステル、あるいはＰＥＴ，ＰＥＮ ，ｃｏＰＥＮのようなポリカーボネートである。材料Ａと材料Ｂは、共押出成形 することができる、流動特性（例えば、融解粘度）の類似したものを好ましくは 選ぶ。 反射偏光子は、積層フィルムを形成するために、材料Ａと材料Ｂとを共押出成 形することによって調製し、所定の温度で実質的に１方向に（１軸に）延伸する ことによってフィルムを配向させ、選択的には、所定の温度で熱処理を行う。フ ィルムは、延伸方向の直交方向の寸法が自然に減少する量（延伸比の平方根と等 し い）から、減少しない量（完全に規制されていることに対応する）までの範囲で 、延伸方向の直交方向（延伸方向に対して直角方向）で寸法的に緩和される。フ ィルムは、長さの配向器とともに、機械方向に延伸したり、あるいは幅出し器と ともに幅方向に延伸することができる。 所望の屈折率の関係を有する反射偏光子を得るために、延伸温度，延伸比，加 熱温度と，延伸方向に対する直交方向の緩和のようなプロセス変数を組み合わせ ることは、当業者にとって明らかである。 特に好ましい実施形態において、積層シートは、上述の材料Ａと材料Ｂとから なる層対の積層体を備え、その積層体は層対の一つ以上のセグメントに分割され る。各セグメントは、層対を有することによって与えられたバンド幅を有する最 大の反射率を有するように設計する。層対は、そのセグメント用のバンド幅の中 央に大略半波長幅の結合厚さを有する。異なった層対厚さを有するセグメントを 組み合わせることによって、反射偏光子は、比較的大きなバンド幅の光を反射す ることができる。 例えば、積層シートは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの結合厚さを備えた層対を有 する１０個のセグメントを備える。各セグメントは、１０〜５０の層対を備える 。この偏光子は、波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍの光を反射することができる。 代わりに、層対の厚さは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で連続的に等級分けす る。 本発明は、以下に限定しない実施例として記載するものである。全ての測定は 近似である。実施例１ 本発明の再利用による輝度の利得は、図５に模式的に図示するシステム１００ を作成して測定した。図５に示すように、システム１００は、プロジェクター１ ０２，プロジェクターステージに設けた４分の１波長板１０４，反射偏光子１０ ６，ダイクロイック偏光子１０８からなる。 ４分の１波長板１０４は、３０ｃｍ角で１４０ｎｍ厚さのリタデーションフィ ルム（すなわち、５６０ｎｍでの４分の１波長用）であり、ポラロイド社（ノー ウッド、マサチューセッツ、米国）から入手できる。ダイクロイック偏光子１０ ８は、ポラロイド社から入手できる、３０ｃｍ角のＨＮ４２偏光子である。プロ ジェクター１０２は、３Ｍ社（セントポール、ミネソタ、３Ｍ社のモデル２１５ ０）から入手できる、標準の透過式のオーバーヘッドプロジェクターである。 反射偏光子１０６は、６０１の層を含み、ウェブを押出し、そして、幅出し器 で２日後にフィルムを配向させて生産した。０．５ｄｌ／ｇ（６０重量％フェノ ール／４０重量％ジクロロベンゼン）の固有粘度を備えたポリエチレンナフタレ ート（ＰＥＮ）を、１台の押出機によって３４ｋｇ／時間の速度で送り、０．５ ５ｄｌ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベンゼン）の固有粘度 を備えたｃｏＰＥＮ（７０モル％の２，６ＮＤＣ（ナフタリンジカルボン酸）と ３０モル％のＤＭＴ（テレフタル酸ジメチル））を、他の押出機によって３０ｋ ｇ／時間の速度で送った。ＰＥＮは皮膜層上にあり、その皮膜層は同じフィード ブロックを通る厚い外層として共押出成形し、マルチプライヤーによって内層と 外層として折り畳む。内部皮膜と外部皮膜とは、偏光子の全厚さの８％である。 フィードブロック方法は、６０１の層の押出体を生産する２つのマルチプライヤ ーを通過した１５１の層を生成するために使われた。米国特許３，５６５，９８ ５号明細書は、類似した共押出マルチプライヤーを記載している。全ての延伸は 、幅出し器において行った。フィルムは、約１４０℃で約２０秒間予熱して、約 ４．４の延伸比、約６％／秒の速度で横方向に延伸した。それから、フィルムは 、２４０℃に加熱した乾燥器に入れて最大幅の２％を弛緩した。最終の膜厚は、 ４６μｍであった。 フィルムの透過率を図８に示す。曲線ａはノーマル入射でのａ偏光の透過率を 、曲線ｂは６０°入射でのａ偏光の透過率を、曲線ｃはノーマル入射でのｂ偏光 の透過率を示す。ノーマル入射と６０°入射でのａ偏光の透過率が一定ではない ことに注意すること。曲線ｃで示した可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）にお いて、ｂ偏光が一定の吸光でないことにも注意すること。 ダイクロイック偏光子１０８と反射偏光子１０６とは角度を設けているので、 それらの偏光軸は、平行であり、光軸が偏光子のそれらに対して４５°にある４ 分の１波長板１０４上に位置決めした。スクリーン（光学部品とスクリーンとは 不図示）に投射した光は、光度計により測定した。 ４分の１波長板１０４が上述の位置にあるときのスクリーン強度は、４分の１ 波長板１０４をシステム１００から取り除いたときより１５％高かった。言い換 えると、反射偏光子に関係する４分の１波長板を挿入すると、反射偏光子を用い ずに、本来損失となる偏光の１５％を使用することができる。これは、反射偏光 子としてマイクロ構造のマックネイル偏光子を用いるシステムとして報告された ７％増に匹敵する。３Ｍ社に譲渡された、１９９３年１２月１５日に公表した、 マイケルＦ．ウェーバーによる、ヨーロッパ特許出願公開０５７３９０５号明細 書のカラム１１を参照すること。より洗練された照度システムによって、この１ ５％という再利用の割合が増加することが予想される。同じように、実施例３と 実施例４のように性能を改善した反射偏光子によって、再利用の割合が増加する であろう。実施例２ 図５に示した配置は、２つの異なる反射偏光子（複層の光学フィルムとマクロ 構造のマックネイル偏光子）に対する、入射光の角度依存性を示す光学的モデル である。 光学モデルの結果を、図６のグラフ１６０に示している。複層の光学フィルム による所望の偏光の透過率は、入射光が−４５°から＋４５°という幅広い角度 にわたって９０％を超えていた（図６の線１６２を参照のこと。）対照的に、マ ックネイル偏光子による所望の偏光の透過率は、−５°〜＋５°という狭い角度 以外では９０％を下回っていた（図６の線１６４を参照のこと。）実施例３ 本発明で使用した他の反射偏光子を作成した。反射偏光子は、６０３の層を含 み、共押出プロセスによって、連続的に、平らなフィルム製造ラインで作成した 。０．４７ｄ１／ｇ（６０重量％フェノールに４０重量％ジクロロベンゼンを加 えた）の固有粘度を備えたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、押出機によ って３８ｋｇ／時間の速度で送り、ＣｏＰＥＮは他の押出機によって３４ｋｇ／ 時間の速度で送った。ＣｏＰＥＮは、７０モル％の２，６ナフタリンジカルボキ シ レートメチルエステルと、１５モル％のＤＭＴと、エチレングリコールを含んだ １５モル％のジメチルイソフタレートとのコポリマーであった。フィードブロッ ク方法は、１５１の層を生成するために用いた。フィードブロックは、ＰＥＴ用 に１．２２、ＣｏＰＥＮ用に１．２２の光学層の厚さ比を備えた層が、傾斜分布 を備えるように設計した。この光学積層体は、２つの連続したマルチプライヤー でどんどん増加した。マルチプライヤーの公称乗数比は、それぞれ、１．２と１ ．４であった。最終のマルチプライヤーと金型との間に、皮膜層は、上述の同じ ＣｏＰＥＮからなり、第３の押出機によって４８ｋｇ／時間の速度で送る。フィ ルムは、その後、１５０℃で約３０秒間予熱して、約２０％／秒の初速度で横方 向に延伸比約６まで延伸した。出来上がった膜厚は、約８９ｎｍであった。 図９は、この反射偏光子の光学性能を示す。曲線ａは、ノーマル入射で非延伸 方向に偏光した光の透過率を示し、曲線ｂは、５０°の入射角で非延伸方向と平 行な入射面と偏光面とを有する光の透過率を示し、曲線ｃは、ノーマル入射で延 伸方向に偏光した光の透過率を示す。非延伸方向に偏光した光が非常に高い透過 率であることに注意すること。４００ｎｍ〜７００ｎｍでの曲線ａの平均透過率 は、８７％である。曲線ｃで示した可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の延伸 方向における偏光の非常に強い吸収に注意すること。フィルムは、曲線ｃでは４ ００ｎｍ〜７００ｎｍで、２．５％の平均透過率を有する。曲線ｂの％ＲＭＳの 色は、５％である。％ＲＭＳの色は、関心のある波長範囲での透過率の根２乗平 均である。実施例４ さらに、本発明で使用する他の反射偏光子を作成した。反射偏光子は、１回の 操作で鋳型ウェブを押出したあと、研究室レベルのフィルム延伸装置でフィルム を配向することによって作成した４８１の層を含む共押出のフィルムを備えた。 フィードブロック方法が、６１の層フィードブロックと３つの（２Ｘ）マルチプ ライヤーとともに使われた。厚い皮膜層は、最後のマルチプライヤーと金型との 間に加えた。０．４７ｄｌ／ｇ（６０重量％フェノール／４０重量％ジクロロベ ンゼン）の固有粘度を備えたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、１台の押 出機で１１．４ｋｇ時間の速度で、フィードブロックに送った。グリコール改質 されたポリエチレンシクロヘキサンジメタンテレフタレート（イーストマン社か らＰＣＴＧ５４４５として入手できる）は、他の押出機によって１１．４ｋｇ時 間の速度で送った。上記の押出機からのＰＥＮの別の流れは、皮膜層として１１ ．４ｋｇの速度で加えた。鋳型ウェブは、０．２ｍｍ厚さと３０ｃｍ幅とであっ た。ウェブは、他の方向に自由に弛緩できる間、フィルムの一部をつかんで、均 一な速度で１方向にそれを延伸するために、パントグラフを用いる研究室レベル の延伸装置を用いて、１軸配向した。負荷されたウェブのサンプルは、幅が約５ ．４０ｃｍ（無拘束の方向）であり、パントグラフのグリッパ間の長さが７．４ ５ｃｍであった。ウェブは、約１００℃で延伸機に負荷して、１３５℃で４５秒 間加熱した。サンプルが約６：１（グリッパー・ツー・グリッパーの測定に基づ いて）まで延伸されるまで、延伸は２０％／秒（元の寸法に基づいて）で始まっ た。延伸直後に、サンプルは室温の空気を吹きつけて冷却した。中央において、 サンプルが２．０のファクターで弛緩することがわかった。 図１０は、曲線ａが、ノーマル入射で非延伸方向に偏光した光の透過率を示す 、この積層フィルムの透過率を示す。曲線ｂは、６０°の入射角で非延伸方向に 平行な偏光面と入射面とを有する光（ｐ偏光）の透過率を示す。曲線ｃは、ノー マル入射で延伸方向に偏光した光の透過率を示す。４００ｎｍ〜７００ｎｍにお ける曲線ａの平均透過率は８９．７％であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける 曲線ｂの平均透過率は９６．９％であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける曲線 ｃの平均透過率は４．０％である。曲線ａの％ＲＭＳの色は１．０５％であり、 曲線ｂの％ＲＭＳの色は１．４４％である。 本発明は、プロジェクターとスクリーンとの間に設けたＬＣＤパネルに関して 記載しているが、当業者は、本発明がフルカラーを実現するために３枚のＬＣＤ パネルを付加できることを理解するであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 オーダーカーク，アンドリュー・ジェイ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427 (72)発明者 ジョンザ，ジェイムズ・エム アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．投射パネル（１２）と、光源（１６）と、反射プリ偏光子（２６）とを備え 、 投射パネル（１２）は、液晶ディスプレイ（２０）と、１つの偏光子が前記デ ィスプレイの各面に隣接する、一対のダイクロイック偏光子（２２，２４）とを 含み、 光源（１６）がパネルに光を向けるためのものであり、 反射プリ偏光子（２６）は、光源と光源に面するダイクロイック偏光子の間に 設けた複層の光学フィルム（３６）を備えており、前記フィルムが隣接材料層の 複層の積層対（４４）を備えており、層対のそれぞれが反射プリ偏光子面の第１ 方向の隣接層（４１，４３）間で屈折率差を示し、反射プリ偏光子面の第２方向 と第１方向の直角方向の隣接層間で本質的に屈折率差を示さない、液晶ディスプ レイ投射システム（１０）。 ２．フィルムが半結晶性のナフタリンジカルボン酸ポリエステルと他のポリマー との複数の交互積層を備える請求項１記載のシステム。 ３．光源と反射プリ偏光子との間に設けた４分の１波長板（２８）と、パネルの 反対側の光源側に設けた反射器（１８）とをさらに備える請求項１記載のシステ ム。 ４．液晶ディスプレイとダイクロイック偏光子とを光源の反対側の液晶ディスプ レイ側に設けた反射偏光子を備え、該反射プリ偏光子が隣接材料層の複層の積層 対（４４）を備えた複層の光学フィルム（３６）を備え、層対のそれぞれが反射 プリ偏光子面の第１方向の隣接層（４１，４３）間で屈折率差を示し、反射プリ 偏光子面の第２方向と第１方向の直角方向の隣接層間で本質的に屈折率差を示さ ない、反射プリ偏光子（２６）とをさらに備える請求項１記載のシステム。 ５．投射パネル（５２）と、光源（５６）とを備え、 投射パネル（５２）は、液晶ディスプレイ（６０）と、前記ディスプレイの一 方の側に設けた第１の偏光子（６４）と、第２の偏光子（６２）とを備え、 第２の偏光子（６２）が反射偏光子であり、前記ディスプレイの他方の側に設 け、該第２の偏光子が、複層の光学フィルム（３６）を備え、前記フィルムが隣 接材料層の複層の積層対（４４）を備え、層対のそれぞれが反射偏光子面の第１ 方向の隣接層（４１，４３）間で屈折率差を示し、反射偏光子面の第２方向と第 １方向の直角方向の隣接層間で本質的に屈折率差を示さず、 光源（５６）が第２の偏光子に光を向けるためのものである、液晶ディスプレ イ投射システム（５０）。 ６．第３の偏光子をさらに備え、該第３の偏光子が反射偏光子であり、第１の偏 光子と液晶ディスプレイとの間に設け、該第３の偏光子が、複層の光学フィルム （３６）を備え、前記フィルムが隣接材料層の複層の積層対（４４）を備え、層 対のそれぞれが第３の偏光子面の第１方向の隣接層（４１，４３）間で屈折率差 を示し、第３の偏光子面の第２方向と第１方向の直角方向の隣接層間で本質的に 屈折率差を示さない請求項５記載のシステム。 ７．第１の偏光子が、隣接材料層の複層の積層対（４４）を備えた反射偏光子で あり、層対のそれぞれが第１の偏光子面の第１方向の隣接層（４１，４３）間で 屈折率差を示し、第１の偏光子面の第２方向と第１方向の直角方向の隣接層間で 、本質的に屈折率差を示さない請求項５記載のシステム。 ８．４分の１波長板（６６）と反射器（５８）とをさらに備え、 ４分の１波長板（６６）は光源と第２の偏光子との間に設け、 反射器（５８）はパネルの反対側の光源側に設ける請求項７記載のシステム。 ９．液晶ディスプレイ（６０）と、第１の偏光子（６４）と、第２の偏光子（６ ２）と、４分の１波長板（６６）とを備え、 第１の偏光子（６４）がディスプレイの一方の側に固着し、 第２の偏光子（６２）が反射偏光子であり、ディスプレイの他方の側に固着し ており、該第２の偏光子が、隣接材料層の複層の積層対（４４）を備えた複層光 学フィルム（３６）を備え、層対のそれぞれが反射偏光子面の第１方向の隣接層 （４１，４３）間で屈折率差を示し、反射偏光子面の第２方向と第１方向の直角 方向の隣接層間で本質的に屈折率差を示さず、 ４分の１波長板（６６）が前記第２の偏光子に固着した、液晶パネル。 １０．投射ランプ（１２２）と、集光レンズ（１２４）と、４分の１波長板（１ ２６）と、反射偏光子（１２８）とをこの順序で備え、 ４分の１波長板（１２６）が前記集光レンズに固着し、 反射偏光子（１２８）は、４分の１波長板に固着しており、該反射偏光子が、 隣接材料層の複層の積層対（４４）を備えた複層光学フィルム（３６）を備え、 層対のそれぞれが反射偏光子面の第１方向の隣接層（４１，４３）間で屈折率差 を示し、反射偏光子面の第２方向と第１方向の直角方向の隣接層間で、本質的に 屈折率差を示さない、オーバーヘッドプロジェクター（１３２）。 １１．オーバーヘッドプロジェクター（１４２）と、アダプターパネル（１５０ ）と、液晶ディスプレイ投射パネルとをこの順序で備え、 アダプターパネル（１５０）は、プロジェクターに設けており、該アダプター パネルが、４分の１波長板（１４４）と反射偏光子（１４６）とを備え、前記反 射偏光子が、隣接材料層の複層の積層対（４４）を備えた複層光学フィルム（３ ６）を備え、層対のそれぞれが反射偏光子面の第１方向の隣接層（４１，４３） 間で屈折率差を示し、反射偏光子面の第２方向と第１方向の直角方向の隣接層間 で、本質的に屈折率差を示さず、 液晶ディスプレイ投射パネル（１４８）は、アダプターパネルに設け、該液晶 ディスプレイ投射パネルが、ディスプレイの反対側に液晶ディスプレイと一対の ダイクロイック偏光子とを備える、液晶ディスプレイ投射システム（１４０）。